JP4713416B2 - スプリット弁 - Google Patents

Description

本発明は、容器に収容された粉粒体を他の容器に移す際に用いられるスプリット弁に関するものである。

薬品産業の分野において、錠剤を製造するにあたって容器に収容された粉粒体を打錠機に供給する工程がある。

この工程において、容器内の粉粒体を打錠機等の受入容器に供給する際における粉粒体の飛散、及び外部からの異物の侵入防止のために、二つに分割されたスプリット弁を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

この方法は、分割されたスプリット弁の一方の弁を粉粒体が収容された容器の開口部に設けると共に、スプリット弁の他方の弁を受入容器の開口部に設ける。容器中の粉粒体を受入容器に移すには、双方の開口部を一致させると共に、分割されたスプリット弁の弁体端面同士を押し付けることによってスプリット弁を一体化させる。そして、一体化したスプリット弁を回転機構によって回転させて、双方の開口部を連通させ容器内の粉粒体を受入容器内に自然落下させる。

回転機構は、分割されたスプリット弁のいずれか一方の弁に連結されており、他方の弁は一方に従属して回転する。
特開平８−２５１０号公報 特開２００３−２６７４８０

上記方法では、分割されたスプリット弁は押し付け力によって一体化しているだけであるため、双方の弁体端面同士は完全には密着した状態とはならない。したがって、一体化したスプリット弁を開弁した際に、双方の弁体端面間に粉粒体が入り込むおそれがある。

双方の弁体端面間に粉粒体が入り込んだ場合には、粉粒体を受入容器に移し終え、一体化したスプリット弁を閉弁し、容器と受入容器とを離しスプリット弁を分離した際に、弁体の間に入り込んだ粉粒体が外部に飛散してしまう。

また、スプリット弁のうち他方の弁は回転機構に連結された一方の弁に従属して動作するものであるため、一体化したスプリット弁を閉弁する際、従属側の弁は完全に閉とならないおそれがある。その場合には、隙間から異物が混入してしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性の高いスプリット弁を提供することを目的とする。

本発明は、容器に収容された粉粒体を受入容器に移すにあたって前記容器の排出口と前記受入容器の受入口とを連通させるスプリット弁であって、前記排出口を閉塞可能であり回転駆動手段によって直接開閉動作されるアクティブ弁と、前記受入口を閉塞可能であるパッシブ弁と、前記アクティブ弁を磁化可能なアクティブ弁磁化手段と、前記パッシブ弁を磁化可能であり、磁力によって前記パッシブ弁の弁体を閉弁方向に引き付けるパッシブ弁磁化手段とを備え、容器に収容された粉粒体を受入容器に移す際には、前記アクティブ弁と前記パッシブ弁とを対峙させた状態にて、前記アクティブ弁を磁化すると共に前記パッシブ弁磁化手段による磁場を取り除くことによって前記パッシブ弁の弁体を磁力にて前記アクティブ弁の弁体に密着させ、双方の弁体を一体動作させることを特徴とする。

本発明に係るパッシブ弁は、閉弁状態ではパッシブ弁磁化手段の作用によって受入容器の受入口を閉塞し、開閉動作時にはアクティブ弁磁化手段の作用によってアクティブ弁に密着して一体動作する。したがって、本発明によれば、容器に収容された粉粒体を受入容器に移す際における粉粒体の飛散及び外部からの異物侵入を防止することができる信頼性の高いスプリット弁を得ることができる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１〜図６を参照して本発明の実施の形態に係るスプリット弁１００について説明する。図１はスプリット弁１００が適用される装置全体を示す図であり、図２はアクティブ弁の底面図（図１におけるＡ矢視図）であり、図３は図２におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図４は図２におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図であり、図５はアクティブ弁の分解断面図であり、図６はパッシブ弁の分解断面図である。

図１に示す装置５は、容器１に収容された粉粒体を受入容器２に移し替える装置である。例えば、錠剤を製造するにあたって、容器内の顆粒を打錠機の臼に移し替える装置である。

本発明における粉粒体とは、粉、粒等が集まった集合体を指す。

容器１は漏斗状形状であり、下部には粉粒体を排出する筒状の排出口１ａが形成されている。

受入容器２には、粉粒体を受け入れる筒状の受入口２ａが形成されている。排出口１ａと受入口２ａとの開口部形状は略同一である。

スプリット弁１００は、図１に示すように、容器１に収容された粉粒体を受入容器２に移すにあたって、容器１の排出口１ａと受入容器２の受入口２ａとを連通させるものであり、容器１の排出口１ａを閉塞可能であるアクティブ弁３と、受入容器２の受入口２ａを閉塞可能であるパッシブ弁４とに分割されている。

容器１に収容された粉粒体を受入容器２に移すには、容器１の排出口１ａをアクティブ弁３、及び受入容器２の受入口２ａをパッシブ弁４にてそれぞれ閉じた状態にて、容器１をコンベア等によって受入容器２の上方まで移送する。そして、容器１の排出口１ａを受入容器２の受入口２ａに接続し、スプリット弁１００を開弁動作することによって、排出口１ａと受入口２ａとを連通させる。これにより、容器１内の粉粒体は、受入容器２内に自然落下する。

なお、受入口２ａは、伸縮自在の蛇腹２ｂを介して受入容器２に連結されている。これにより、受入口２ａへの排出口１ａの接続をスムーズに行うことができる。

以下に、図２〜図６を参照して、スプリット弁１００について詳細に説明する。

まず、アクティブ弁３について説明する。

アクティブ弁３は、図３，図４に示すように、容器１の排出口１ａの鍔部１ｂに取り付けられた略円筒状の胴体部７と、胴体部７の内周に設けられ弾性を有する略リング状のシール部材９と、胴体部７に軸受１１を介して回転可能に支持された一対の回転軸８ａ，８ｂと、外周がシール部材９の内周と嵌合することによって排出口１ａを閉塞する弁体としてのアクティブディスク１０とを備える。

回転軸８ａと回転軸８ｂは、軸受１１によって同軸上でかつ回転自在に支持され、胴体部７及びシール部材９を挿通している。

図５に示すように、軸受１１は、胴体部７に形成された開口７ａに嵌合して配置される。胴体部７と軸受１１が一体となった円筒体の両端面には環状の切り欠き部７ｂが形成される。その切り欠き部７ｂにシール部材９に形成された爪部９ａが係合し、胴体部７、軸受１１、及びシール部材９が一体となる。

回転軸８ａ，８ｂの外周には環状溝が形成され、その環状溝にはＯリング１５が圧入される。Ｏリング１５は、回転軸８ａ，８ｂの外周面とシール部材９における回転軸８ａ，８ｂが挿通する穴９ｂの内周面との間をシールする。

このように、胴体部７、軸受１１、及びシール部材９を構成することによって、胴体部７とシール部材９との間に粉粒体が入り込むことが防止される。

胴体部７、シール部材９、軸受１１は、それぞれＳＵＳ３０４、シリコンゴム、樹脂にて構成される。

アクティブディスク１０は、回転軸８ａ，８ｂに支持部１０ａを介して支持されている。回転軸８ａの端部には、回転駆動手段としての開閉ハンドル１２が連結されており、開閉ハンドル１２を手動で回動することによって、アクティブディスク１０は回転軸８ａ，８ｂを中心に回転する。このように、アクティブディスク１０は開閉ハンドル１２によって直接開閉動作される。

なお、回転軸８ａ，８ｂは、図４に示すように、アクティブディスク１０の中心から偏心した位置にて、アクティブディスク１０を支持している。つまり、アクティブディスク１０は、偏心して設けられた回転軸８ａ，８ｂを介して開閉動作する。これにより、アクティブディスク１０が開弁状態から閉弁動作する際に、アクティブディスク１０は、自重によって閉方向に動作し易くなるため、アクティブディスク１０とシール部材９との隙間の発生を防止することができる。

回転軸８ｂ及びアクティブディスク１０の内部には、磁性体１３が埋め込まれている。磁性体１３は、回転軸８ｂ内部の磁性体部１３ａと、アクティブディスク１０内部の円板状の磁性体部１３ｂと、双方の磁性体部１３ａ，１３ｂを連結する磁性体部１３ｃとかなる。

磁性体１３は、外部から磁場を受けている間のみ磁化する性質を有するものであり、強磁性体であるのが望ましい。

回転軸８ｂの近傍には、アクティブ弁磁化手段としてのアクティブ弁用電磁石１４が、エアシリンダ３０（図７に図示）等の駆動手段の動作によって回転軸８ｂと接離可能に配置されている。

アクティブ弁用電磁石１４は、磁性材料のまわりに巻かれたコイル（図示せず）に通電している間だけ磁場を発生する。

アクティブ弁用電磁石１４を回転軸８ｂ端部に接触させ、コイルに通電することによって、回転軸８ｂ内部の磁性体部１３ａは、アクティブ弁用電磁石１４から磁場を受けて磁化する。これにより、磁性体部１３ｃを介してアクティブディスク１０内部の磁性体部１３ｂも磁化する。

回転軸８ｂ及びアクティブディスク１０は、ＳＵＳ３０４にて構成された本体内部に、ＳＳ４００にて構成された磁性体部１３ａ，１３ｂ，１３ｃを埋め込んだものである。

次に、パッシブ弁４について説明する。

パッシブ弁４は、図３，図４、及び図６に示すように、受入容器２の受入口２ａの鍔部２ｂに取り付けられた略円筒状の胴体部２１と、胴体部２１の内周に設けられ弾性を有する略リング状のシール部材２２と、外周がシール部材２２の内周と嵌合することによって受入口２ａを閉塞する弁体としてのパッシブディスク２０とを備える。

パッシブディスク２０は、胴体部２１に対して非拘束であり、外周のテーパ部２０ａがシール部材２２内周に形成されたテーパ部２２ａに弾性的に嵌合している。つまり、パッシブディスク２０は、単独での開閉動作は不可能であり、後述するようにアクティブ弁３のアクティブディスク１０に伴って開閉動作する。

パッシブディスク２０の内部には、磁性体２６が埋め込まれている。磁性体２６は、外部から磁場を受けている間のみ磁化する性質を有するものであり、強磁性体であるのが望ましい。

パッシブディスク２０端面の外縁には、パッシブディスク２０とアクティブディスク１０とが磁力によって密着した際に、双方の間にて圧縮される環状のＯリング３１が圧入されている。

胴体部２１には、外周と内周を貫通する貫通孔２３が形成され、その貫通孔２３には磁性材料にて構成されたシャフト２４が挿通している。

シャフト２４は、胴体部２１とシール部材２２との間に配置された環状の磁性体リング２５に結合されている。シャフト２４及び磁性体リング２５は、強磁性体であるのが望ましい。

胴体部２１及び磁性体リング２５は、シール部材２２によって受入容器２内と完全に隔てられており、これにより、受入容器２内の粉状体が胴体部２１と磁性体リング２５との間等に入り込むのが防止される。

磁性体リング２５とパッシブディスク２０とは、シール部材２２の厚さ分だけ隔てられている。

胴体部２１、シール部材２２は、それぞれＳＵＳ３０４、シリコンゴムにて構成される。

シャフト２４の端部には、パッシブ弁磁化手段としてのパッシブ弁用電磁石２７が接触して配置される。

パッシブ弁用電磁石２７は、アクティブ弁用電磁石１４と同様に、磁性材料のまわりに巻かれたコイル（図示せず）に通電している間だけ磁場を発生するものである。

パッシブ弁用電磁石２７のコイルに通電することによって、シャフト２４は磁場を受けて磁化し、磁性体リング２５を介してパッシブディスク２０内部の磁性体２６も磁化する。

これにより、パッシブディスク２０は、磁性体リング２５に引き付けられ、シール部材２２に吸着する。つまり、パッシブ弁用電磁石２７のコイルに通電することによって、パッシブディスク２０は、閉弁方向に引き付けられる。

パッシブディスク２０は、ＳＵＳ３０４にて構成された本体内部に、ＳＳ４００にて構成された磁性体２６を埋め込んだものである。また、シャフト２４及び磁性体リング２５は、ＳＳ４００にて構成される。

容器１に収容された粉粒体を受入容器２に移すには、容器１を受入容器２に対して位置決めすることによって、アクティブ弁３をパッシブ弁４に対して位置決めし、双方の弁を対峙させる必要がある。

アクティブ弁３をパッシブ弁４に対して位置決めし易くするための構造として、パッシブ弁４の胴体部２１の端面外周縁には、アクティブ弁３の胴体部７が嵌合する環状の突起部２１ａが形成されている。また、パッシブ弁４の胴体部２１には位置決めピン２８が設けられ、この位置決めピン２８はアクティブ弁３の胴体部７の位置決め穴２８ａに嵌合する（図４参照）。

さらに、アクティブ弁３をパッシブ弁４に対して位置決めし易くするための構造として、アクティブ弁３のアクティブディスク１０の端面には、外周がテーパ状に形成された円形の凸部１０ｂが形成されると共に、パッシブ弁４のパッシブディスク２０の端面には、凸部１０ｂが嵌合する円形の凹部２０ｂが形成されている。なお、円形の凸部１０ｂ及び凹部２０ｂに代えて、球状の凸部及び凹部としてもよい。

次に、図７を参照してスプリット弁１００の動作について説明する。図７は、スプリット弁１００の動作の手順を示す図である。

図７（ａ）は、粉粒体を収容した容器１を、受入容器２に対して位置決めする前の状態である。この状態において、アクティブ弁３は、容器１の排出口１ａを閉塞し、開閉ハンドル１２によって閉塞状態が維持されている。このとき、アクティブ弁用電磁石１４は非通電の状態であり、磁場を発生していない。

これに対して、パッシブ弁用電磁石２７は通電状態であり、パッシブディスク２０は閉弁方向に引き付けられシール部材２２に吸着し、受入容器２の受入口２ａを閉塞している。

容器１に収容された粉粒体を受入容器２に移すには、図７（ｂ）に示すように、パッシブ弁４の胴体部２１における突起部２１ａ内周にアクティブ弁３の胴体部７を嵌合させると共に、パッシブ弁４の位置決めピン２８をアクティブ弁３の位置決め穴２８ａに嵌合させることによって、容器１を受入容器２に対して位置決めし、アクティブ弁３をパッシブ弁４に対峙させる。これにより、アクティブディスク１０の凸部１０ｂとパッシブディスク２０の凹部２０ｂとが嵌合し、アクティブディスク１０の端面とパッシブディスク２０の端面とが接触する。

この状態において、エアシリンダ３０を用いてアクティブ弁用電磁石１４を移動させ、回転軸８ｂ端部に当接させる。そして、アクティブ弁用電磁石１４へ通電し、アクティブディスク１０内部の磁性体部１３ｂを磁化する。また、パッシブ弁用電磁石２７を非通電に切り換えることによって、パッシブ弁用電磁石２７が発生する磁場を取り除く。

これにより、パッシブディスク２０の磁性体２６は、磁性体リング２５からの磁場は受けず、アクティブディスク１０内部の磁性体部１３ｂからの磁場を受けて磁化するため、パッシブディスク２０はアクティブディスク１０と磁力にて密着し一体となる。

このとき、パッシブディスク２０端面の外縁に圧入されている環状のＯリング３１は、パッシブディスク２０とアクティブディスク１０との間にて圧縮される。これにより、スプリット弁１００の開閉時に、パッシブディスク２０とアクティブディスク１０との間に粉粒体が入り込むことが防止される。

なお、アクティブ弁３をパッシブ弁４に対峙させる前に、アクティブディスク１０とパッシブディスク２０との間に向かってエアーを噴き付け、アクティブディスク１０及びパッシブディスク２０の両端面に付着している異物等を予め取り除くことが望ましい。

次に、図７（ｃ）に示すように、開閉ハンドル１２を回転させる。これにより、パッシブディスク２０は、アクティブディスク１０の回転に伴って、アクティブディスク１０と一体に回転する。このようにしてスプリット弁１００は開弁動作し、容器１の排出口１ａと受入容器２の受入口２ａとが連通し、容器１内の粉粒体は受入容器２内に自然落下する。

スプリット弁１００の開弁時には、容器１内から自然落下する粉粒体がアクティブディスク１０及びパッシブディスク２０に接触する。しかし、アクティブディスク１０とパッシブディスク２０とは磁力によって密着し、かつアクティブディスク１０とパッシブディスク２０との間にはＯリング３１が圧縮して配置されているため、アクティブディスク１０とパッシブディスク２０との間に粉粒体が入り込むことは無い。

粉粒体を受入容器２内に移し終えた後、図７（ｄ）に示すように、開閉ハンドル１２を元の位置に回転させることによって、スプリット弁１００を閉弁動作させる。

次に、容器１と受入容器２を分離する際のスプリット弁１００の動作について説明する。

アクティブ弁用電磁石１４を非通電に切り換えると共に、パッシブ弁用電磁石２７へ通電する。

これにより、アクティブ弁用電磁石１４が発生する磁場が取り除かれると共に、パッシブデ弁用電磁石２７が発生する磁場によって磁性体リング２５が磁化されるため、パッシブディスク２０は閉弁方向に引き付けられる。

エアシリンダ３０を用いてアクティブ弁用電磁石１４を回転軸８ｂから離し、容器１を上昇させ受入容器２と分離する。パッシブディスク２０は閉弁方向に引き付けられているため、アクティブ弁３とパッシブ弁４も分離する。

パッシブディスク２０は磁力によってシール部材２２に吸着し、受入口２ａを閉塞しているため、受入容器２内に収容された粉粒体２が外部に飛散することはない。

また、パッシブディスク２０とアクティブディスク１０との間には粉粒体が存在しないため、アクティブ弁３とパッシブ弁４を分離しても双方の間から粉粒体が飛散することはない。

以上のようにして、スプリット弁１００を動作させることによって、容器１に収容された粉粒体を受入容器２に移すことができる。

以上の本実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

アクティブ弁１００は、開閉ハンドル１２によって直接動作するアクティブ弁３と、そのアクティブ弁３の動作に伴って動作するパッシブ弁４とからなり、パッシブ弁４は、閉弁状態ではパッシブ弁用電磁石２７の作用によって受入容器２の受入口２ａをしっかりと閉塞する。したがって、外部から受入容器２内に異物が混入することが防止される。

また、アクティブ弁１００の開閉動作時には、パッシブ弁４は、アクティブ弁用電磁石１４の作用によってアクティブ弁３に密着して一体動作するため、開閉動作時にアクティブ弁３とパッシブ弁４との間に粉粒体が入り込むことが無い。したがって、容器１と受入容器２とを分離した際に、粉粒体が外部に飛散することを防止することができる。

さらに、アクティブ弁用電磁石１４及びパッシブ弁用電磁石２７のコイルに通電する電流を制御することによって、アクティブディスク１０内部の磁性体部１３ｂ及びパッシブディスク２０内部の磁性体２６の磁力を変化させることができる。これにより、アクティブディスク１０とパッシブディスク２０との磁力による密着力を、例えば、粉粒体の粒度等に応じて適切に調整することが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、粉粒体の飛散、及び外部からの異物の混入を防止することができ、信頼性の高いスプリット弁を得ることができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、開閉ハンドル１２に代わり、スプリット弁１００の開閉をアクチュエータ等を用いて自動制御するように構成してもよい。

また、アクティブ弁用電磁石１４及びパッシブ弁用電磁石２７に代わり、永久磁石を用いるようにしてもよい。この場合には、アクティブ弁３、パッシブ弁４に対して磁場を発生させたい時にだけ永久磁石を近づけることができるような永久磁石の移動機構を設けるとよい。

また、上記実施の形態では、回転軸８ａ，８ｂ、アクティブディスク１０、及びパッシブディスク２０は、ＳＵＳ３０４の内部に強磁性体であるＳＳ４００を埋め込む構成としたが、全体を強磁性体、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２にて構成するようにしても良い。ＳＵＳ４２０Ｊ２を用いる場合には、腐食防止のために表面にハードクロムめっきを施すことが有効である。

さらに、上記実施の形態では、アクティブ弁３の外部にアクティブ弁用電磁石１４を設け、そのアクティブ弁用電磁石１４によって磁場を発生させ、アクティブディスク１０内部の磁性体部１３ｂを磁化する場合について示した。しかし、磁性体部１３ｂ内にコイルを埋め込み、そのコイルに通電することによって磁性体部１３ｂを直接磁化させるようにしてもよい。また、アクティブディスク１０全体を上記のようにＳＵＳ４２０Ｊ２等の強磁性体にて構成し、その内部にコイルを埋め込み、そのコイルに通電することによってアクティブディスク１０全体を直接磁化するようにしてもよい。

本発明のスプリット弁は、薬品産業の分野において、錠剤を製造するにあたって容器に収容された粉粒体を他の容器に供給する工程に用いることができる。

本発明の実施の形態に係るスプリット弁１００が適用される装置全体を示す図である。 スプリット弁１００の一方であるアクティブ弁の底面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 スプリット弁１００の一方であるアクティブ弁の分解断面図である。 スプリット弁１００の他方であるパッシブ弁の分解断面図である。 スプリット弁１００の動作の手順を示す図である。

符号の説明

１００ スプリット弁
１ 容器
１ａ 排出口
２ 受入容器
２ａ 受入口
３ アクティブ弁
４ パッシブ弁
７，２１ 胴体部
８ａ，８ｂ 回転軸
９，２２ シール部材
１０ アクティブディスク
１１ 軸受
１２ 開閉ハンドル
１３，２６ 磁性体
１４ アクティブ弁用電磁石
２０ パッシブディスク
２４ シャフト
２５ 磁性体リング
２７ パッシブ弁用電磁石

Claims (6)

1. 容器に収容された粉粒体を受入容器に移すにあたって前記容器の排出口と前記受入容器の受入口とを連通させるスプリット弁であって、
   前記排出口を閉塞可能であり回転駆動手段によって直接開閉動作されるアクティブ弁と、
   前記受入口を閉塞可能であるパッシブ弁と、
   前記アクティブ弁を磁化可能なアクティブ弁磁化手段と、
   前記パッシブ弁を磁化可能であり、磁力によって前記パッシブ弁の弁体を閉弁方向に引き付けるパッシブ弁磁化手段と、を備え、
   容器に収容された粉粒体を受入容器に移す際には、前記アクティブ弁と前記パッシブ弁とを対峙させた状態にて、前記アクティブ弁を磁化すると共に前記パッシブ弁磁化手段による磁場を取り除くことによって前記パッシブ弁の弁体を磁力にて前記アクティブ弁の弁体に密着させ、双方の弁体を一体動作させる
   ことを特徴とするスプリット弁。
2. 前記アクティブ弁磁化手段は、前記アクティブ弁の磁性体部に対して磁場を発生可能な電磁石であり、
   前記パッシブ弁磁化手段は、前記パッシブ弁の磁性体部に対して磁場を発生可能な電磁石であり、
   パッシブ弁用電磁石への通電と共にアクティブ弁用電磁石への非通電によって、前記パッシブ弁の弁体は閉弁方向に引き付けられ前記受入口を閉塞し、
   一方、アクティブ弁用電磁石への通電と共にパッシブ弁用電磁石への非通電によって、前記パッシブ弁の弁体は前記アクティブ弁の弁体に磁力にて密着する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスプリット弁。
3. 前記アクティブ弁磁化手段は、前記アクティブ弁の弁体における磁性体部に埋め込まれたコイルに通電することによって当該磁性体部を磁化することを特徴とする請求項１に記載のスプリット弁。
4. 前記アクティブ弁の弁体は、アクティブ弁胴体部に支持された回転軸を介して開閉可能であり、
   前記パッシブ弁の弁体は、パッシブ弁胴体部に対して非拘束の状態にて前記受入口を閉塞可能である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスプリット弁。
5. 前記パッシブ弁の弁体は、
   前記パッシブ弁胴体部内周のシール部材に弾性的に嵌合することによって前記受入口を閉塞し、前記パッシブ弁磁化手段の磁力によって前記シール部材に対して吸着する
   ことを特徴とする請求項４に記載のスプリット弁。
6. 前記アクティブ弁の弁体は、偏心して設けられた回転軸を介して開閉動作することを特徴とする請求項４に記載のスプリット弁。