JP5486186B2 - バルブおよびこのバルブを備えた撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明はバルブおよびこのバルブを備えた撹拌装置に関する。さらに詳しくは、撹拌対象物を収容する容器を備えてこの収容物を撹拌する撹拌装置、および、この撹拌装置の排出口を開閉するためのバルブに関するものである。

前述した撹拌装置の一例として、特許文献１に開示されているような濾過乾燥装置が知られている。図４に示すように、この濾過乾燥装置５１はベル型ハウジングの形状を呈した容器５２を有している。この容器５２の中心軸に沿って上部から容器内に回転軸５３が挿入されており、この回転軸５３の下端に撹拌翼５４が取り付けられている。容器５２の上端には回転軸５３を回転駆動するための駆動装置５５が設置されている。容器５２内の底部には濾材５６が設置されている。容器５２の側部の外周面には熱媒体が循環するジャケット５７が形成されている。容器５２内のスラリー等の処理対象物（処理物ともいう）Ｍは、この熱媒体によって加熱されながら前記攪拌翼５４によって撹拌される。その過程で濾液が底部の排液口５８から排出される。

容器５２の底部に近い側面には処理物Ｍを排出するための排出口５９が形成されており、この排出口にはバルブ６０が設置されている。図５は図４におけるＶ−Ｖ線矢視図である。この図５も合わせて参照すれば明らかなように、この排出口５９の形成およびバルブ６０の設置のために、その部分には上記ジャケット５７は形成することができない。その部分のジャケット５７は切り欠かれた形状５７ａを呈している。したがって、ジャケット５７に熱媒体を循環させても、容器５２の内面のうちバルブ６０が設置されている部分は要求どおりに加熱されないおそれがある。その結果、容器５２内面のバルブ６０部分に面した内容物は十分に乾燥されずに水分が残存した粘性状となる。一方、撹拌翼５４は、その先端が容器５２の内面に接触せずにわずかな隙間ができるような寸法にされている。したがって、容器５２の内面には撹拌されない内容物の薄い層が形成されることがある。十分に乾燥されればこの薄い層は崩れて十分に混合されるが、乾燥が不十分な部分は処理物が膜状に残存するおそれがある。

このように、容器５２内面が均一に加熱されない場合には撹拌装置の機能が十分に発揮されない可能性がある。
特開２００７−０３２７７８号公報

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、撹拌装置の容器の内周面におけるバルブが設置されている部分についても他の部分と同等の温度に調節することが可能な撹拌装置を提供すること、および、この撹拌装置に好適に用いられるバルブを提供することを目的としている。

本発明のバルブは、容器に設けられ、且つ内径側に流体通路及び弁座面が形成された弁座と、この弁座面に当接することによって上記流体通路を閉止し、弁座面から離間することによって流体通路を開放するための弁体とを備えており、この弁体に、温度調整用の流体が循環するための弁体内部空洞が形成されており、この弁体内部空洞に連通する弁体用流体供給通路と弁体用流体排出通路とが上記弁体に接続され、前記弁体内部空洞の流体が前記容器の内容物との間で熱を授受可能なように前記弁体内部空洞が弁体の前端面において一枚の端板部によって外部と隔てられている。

かかる構成によれば、弁体内部空洞に温度調整用の流体を循環させることによって弁体の温度を調整することができる。したがって、このバルブを、たとえば加熱用ジャケットが形成された容器を有するような装置（たとえば濾過乾燥装置）に用いれば、容器のバルブ取付部分についてもジャケット形成部分と同等の温度とすることが可能となる。その結果、当該容器内の側周面をほぼ均一な温度とすることができるので、容器内収容物の効果的な乾燥が可能となる。

前記弁座を環状に形成し、この弁座の内部に温度調整用の流体が循環するための弁座内部空洞を形成し、この弁座内部空洞に連通する弁座用流体供給通路と弁座用流体排出通路とを前記弁座に接続することができる。このように構成すれば、一般的に前記弁体の周囲に配置される弁座も、その温度を調節することが可能となる。その結果、前記容器内の処理対象物をより一層効果的に乾燥することができる。

前記弁体の後端面側に、流体通路を開閉するために当該弁体を進退駆動する駆動装置を接続し、この弁体の側周面を、後端から前端にかけて縮径するテーパ状に形成することができる。こうすることにより、温度調整用流体の作用による弁体前端面の温度が均一になることが期待できる。

円筒状のバルブハウジングと、このバルブハウジングの後端部にヒンジを介して開閉可能に配設された蓋部材とをさらに備え、
前記環状の弁座を、前記バルブハウジングの前端部周縁を構成するように設置し、
前記駆動装置を前記蓋部材に取り付け、且つ、その出力軸がバルブハウジングの中心軸に平行に配置して前記弁体の後端部に接続し、
前記弁体用流体供給通路および弁体用流体排出通路を、前記駆動装置の出力軸に平行に延びて前記蓋部材を貫通するパイプから構成し、弁体とともに進退できるように構成し、
前記弁体、駆動装置、弁体用流体供給通路および弁体用流体排出通路を、前記蓋部材と一体で開閉動可能に構成することができる。

本発明の撹拌装置は、
円筒状または円錐状の側部を有する容器と、この容器のほぼ中心軸回りに回転可能に設けられた撹拌翼と、少なくとも前記側部の外周面に形成された、容器内収容物の温度調整の用流体が循環するジャケットと、前記側部に形成された、容器内収容物を排出するための排出口と、該排出口を開閉するためのバルブとを備えた撹拌装置であって、
このバルブが、上述したうちのいずれか一のバルブであり、
前記弁体の前端面の前端面が容器内部に露出するようにされている。

前記弁座の前端面を容器内部に露出するようにするとともに、前記ジャケットを、前記弁座用流体供給通路と弁座用流体排出通路とを介して前記弁座内部空洞に連通させることにより、前記温度調整用の流体を前記ジャケットと弁座内部空洞とに循環させることもできる。

本発明のバルブによれば、その弁体を温度調整用の流体によって温度調整することが可能である。具体的には加熱も冷却も可能である。したがって、濾過乾燥装置等、容器内の撹拌対象物を所定温度に維持する要求がある装置に採用すれば、当該容器の内面の温度の不均一を抑制することが可能となる。

以下に、図面を参照しながら、撹拌装置の一種である濾過乾燥装置に取り付けられた本発明に係るバルブの一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るバルブ１を示す水平方向に見た正面図である。図２は図１のバルブ１を上方から下方に向けて見た一部断面図である。

図示のごとく、このバルブ１は円筒状のバルブハウジング２を備えている。このバルブハウジング２の前端部２ａが濾過乾燥装置５１（図４）の側周面に固定される。濾過乾燥装置５１自体については既に述べているので、ここでは説明を省略する。バルブハウジング２の下端には容器５２内の撹拌処理物を排出するシュート３が接続されている。バルブハウジング２の前端部２ａには、ほぼ同軸状に円環状の弁座４が取り付けられている。この弁座４の内径側は容器５２内の撹拌処理物の排出通路を構成している。この排出通路は容器５２の排出口５９に対応している。排出口５９の下端は容器５２内の底面に一致させられている（図１および図３参照）。弁座面４ａ（シール面）を構成する弁座４の内周面は、容器５２の外方に向かって、換言すれば、物の流れ方向の下流に向かって拡径したテーパ状に形成されている。この弁座４には、後述するように、温度調整用の流体が循環するための円環状の内部空洞１４が形成されている。濾過乾燥装置５１の場合にはこの温度調整用の流体として加熱媒体が採用される。

バルブハウジング２の後端部２ｂは、そこにヒンジ５を介して取り付けられた蓋部材６によって開閉可能にされている。この蓋部材６は手動によって開閉可能である。蓋部材６の後部外面にはバルブ１を開閉するための駆動装置７が取り付けられている。本実施形態では駆動装置７として油圧シリンダを採用しているが、これには限定されない。油圧シリンダ７の出力軸であるピストンロッド７ａは蓋部材６の中心孔６ａを進退可能に貫通してバルブハウジング２内に突入している。この中心孔６ａにはピストンロッド７ａを進退可能にシールするシール部材（図示せず）が設置されており、ピストンロッド７ａにはベローズ８が取り付けられている。

ピストンロッド７ａの先端部にはほぼ切頭円錐状の弁体９が同軸状に取り付けられている。この弁体９はバルブハウジング２内に位置し、弁座４に対しても同軸状に配置されている。弁体９の側周面９ａは弁座４の内周面と相補的なテーパ状を呈している。この側周面９ａは、弁座面４ａと当接して排出通路を閉塞するシール面を構成している。弁体９のシール面９ａには、弁座面４ａとの間をシールするためのオーリング等のシール部材１３ａが装着されている。また、弁体９の後端の鍔部には、弁座４の後端面との間をシールするためのシール部材１３ｂが設置されている。油圧シリンダ７の駆動により、ピストンロッド７ａが進出すると、弁体９が弁座４内に進入して弁座面４ａに当接することによって閉弁する（図２に二点鎖線で示す）。ピストンロッド７ａが後退すると弁体９が弁座面４ａから離間して開弁する（図２に実線で示す）。

この弁体９には加熱媒体が循環するための内部空洞１９が形成されている。弁体９の後端部にはこの内部空洞１９に加熱媒体を循環させるための流体供給管１１と流体排出管１２とが接続されている。弁体９への接続方法としては、弁体背面のねじ切りされた接続用貫通孔に、たとえばシールテープ等のシール部材を装着した上で螺着すればよい。これら流体供給管１１および流体排出管１２はともに、ピストンロッド７ａと平行に延び、且つ、蓋部材６に形成された貫通孔６ｂを進退可能に貫通している。各貫通孔６ｂには、流体供給管１１および流体排出管１２との間をシールするためのオーリング等のシール部材１５が、ブッシュ１５ａを介して装着されている。貫通孔６ｂから外部に突出した流体供給管１１および流体排出管１２の後端部にはそれぞれ可撓性のチューブ１１ａ、１２ａが接続されている。流体供給管１１用のチューブ１１ａは加熱媒体の供給源（図示せず）に接続されている。流体排出管１２のチューブ１２ａも前記供給源に接続され、加熱媒体を供給源に戻すように構成されている。油圧シリンダ７の駆動により、ピストンロッド７ａが弁体９を進退させると、流体供給管１１および流体排出管１２も、可撓性チューブ１１ａ、１２ａを撓ませながらまたは伸ばしながら弁体９と一体で移動する。

本実施形態では流体供給管１１および流体排出管１２をそれぞれ一本ずつ設けたが、かかる構成に限定されることはない。いずれか一方または両方とも二本以上としてもよい。また、本実施形態では流体供給管１１および流体排出管１２を金属等の剛性のある材料から形成しているが、かかる限定も不要である。容器５２内の処理物や温度による影響受けるおそれがない場合には、可撓性チューブを用いてもよい。かかる構成にすれば、流体供給管１１および流体排出管１２のように蓋部材６の貫通孔６ｂを貫通して進退可能にする必要が無く、貫通孔６ｂにシール部材１５を装着する必要もない。

バルブハウジング２を外側から加熱するために、バルブハウジング２およびシュート３の外面に加熱媒体循環配管（図示せず）を張り巡らす場合がある。このときには、前記いずれかの可撓性チューブ１１ａ、１２ａをその加熱媒体循環配管に接続してもよい。こうすることにより、前記加熱媒体循環配管に循環させる加熱媒体を弁体９用として共用することができる。

以上説明したように、弁体９、弁体用駆動装置７、流体供給管１１および流体排出管１２が直接または間接に蓋部材６に組み付けられている。そして、これらの部品が、バルブハウジング２の後端部を開閉する蓋部材６の揺動と一体となって動く。蓋部材６を開くときには、駆動装置７によって弁体９を後退させておいて（図２の実線で示す位置）から、蓋部材６を揺動させればよい。

図１および図２に示すように、内部空洞１９は弁体９の前端部において一枚の板部９ｂによって外部から隔てられている。さらに、弁体９の前端面は容器５２の内周面と同一の面を構成している（いわゆる面一（ツライチ）である）。弁体９の内部空洞１９内に循環した流体は、前記板部９ｂを通して容器５２の内部の充填物に熱を授受する。この中空の弁体９は、たとえば、切削加工や鋳造によって背面部とテーパ状の側周部とを一体に形成し、その後、この形成品に対して前端面部を構成する一枚の板材（前記一枚の板部９ｂに該当）を溶接等によって固着してもよい。または、前端面部とテーパ状の側周部とを一体に形成し、その後、この形成品に対して背面部を構成する板材を固着してもよい。または、前端面部、側周部、背面部を別々に形成し、これらを順次溶接等によって完成品（弁体）となるように組み立ててもよい。

一方、弁座３は、図示のごとく周方向に沿った溝１６が形成され、断面がコの字状を呈した円環状の部材である。そして、この溝１６の開放側が容器５２の外周面に密着した状態にある。それによって前記溝１６が内部空洞１４を構成することになる。すなわち、容器の側周壁が弁座４の一部を構成していることになる。この内部空洞１４内に循環した流体は、容器側周壁における弁座４に対向する部分を通して容器５２内部の充填物に熱を伝達する。

本実施形態では、弁座４としてコ字状断面の円環状部材を用いているが、かかる構成に限定されない。たとえば、前記溝１６を閉止するように円輪状の平板を固定することにより、溝ではなく、熱媒体が循環する円環状のトンネルが形成された部材としてもよい。かかる形状を採用すれば容器５２の側周壁を弁座の一構成部分とする必要はない。容器５２の側周壁に弁座取付孔を形成し、この取付孔に弁座を挿入して取り付ければよい。

図３は、容器５２の内周面のうち、バルブ１が取り付けられている範囲を示している。図３に示すように、バルブ１が取り付けられた範囲にはジャケット５７（図４および図５も併せて参照）が形成されていない。ジャケット５７には半円状の切り欠き部５７ａが形成されている。しかし、前述したように、また、図３に示すように、その範囲には弁体９の内部空洞１９および弁座４の内部空洞１４が位置している。そして、そこには加熱媒体が循環している。したがって、容器の側周面のほぼ全体がジャケットに覆われていると同等の加熱の効果を得ることができる。

弁座４の内部空洞１４への加熱媒体の供給および排出のために、専用の供給管および排出管を弁座のたとえば下端に接続してもよい。しかし、本実施形態では弁座４の内部空洞１４が下記連通孔１７を通してジャケット５７に連通されている。したがって、ジャケット５７に供給された加熱媒体は弁座４の内部空洞１４にも循環する。具体的な構成は、弁座４のほぼ上半分の外周面にジャケット５７を密接させ、弁座４の外周壁４ｂに内部空洞１４とジャケット５７とを連通する複数個の上記連通孔１７を形成している。連通孔１７は流体供給通路および流体排出通路を構成している。もちろん、かかる構成に代えて、ジャケットの構造を従来のままとして、すなわち、弁座４の外周壁４ｂからジャケットの端部（図５に示すジャケット５７の切り欠き部５７ａ）がわずかに離間した形状とする。そして、弁座４の外周壁４ｂの連通孔１７と対応するジャケットの部位にも連通孔を形成し、両連通孔をパイプ等によって接続してもよい。

以上説明した実施形態では撹拌装置として濾過乾燥装置を例示したが、本発明のバルブの適用は濾過乾燥装置には限定されない。すなわち、容器内部の処理対象物を加熱する装置には限定されない。たとえば、加熱乾燥機の後工程で使用される冷却ホッパー等のように、容器内部の処理対象物を冷却するような撹拌装置にも適用することもできる。この場合には、弁座４および弁体９の内部空洞１４、１９には冷却媒体を循環させることになる。また、バルブ１が取り付けられる容器の形状もベル型等の円筒状側部を有するものには限定されない。円錐状であってもよく、太鼓状や鼓状等であってもよい。

以上のように本願発明によれば、その弁体を温度調整用流体によって温度調整することが可能である。具体的には加熱も冷却も可能である。したがって、濾過乾燥装置等、容器内の撹拌対象物を所定温度に維持する要求がある装置にとって好適である。

本発明に係るバルブの一実施形態を示す側面断面図である。 図１のバルブの平面断面図である。 本発明の撹拌装置の一実施形態である濾過乾燥装置の容器の内周面のうち、図１のバルブが取り付けられている範囲を示す展開図である。 本発明のバルブを適用することのできる濾過乾燥装置の一例を示す正面断面図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視図であり、濾過乾燥装置の容器の外周面のうち従来のバルブが取り付けられている範囲の展開図である。

符号の説明

１ … バルブ
２ … バルブハウジング
３ … シュート
４ … 弁座
５ … ヒンジ
６ … 蓋部材
７ … 油圧シリンダ
８ … ベローズ
９ … 弁体
１１ … 流体供給管
１２ … 流体排出管
１３ａ、１３ｂ … （弁体の）シール部材
１４ … （弁座の）内部空洞
１５ … （流体供給管および流体排出管の）シール部材
１６ … 溝
１７ … 連通孔
５１ … 濾過乾燥装置
５２ … 容器
５７ … ジャケット
Ｍ … 処理物

Claims (6)

1. 容器に設けられ、且つ内径側に流体通路及び弁座面が形成された弁座と、
   この弁座面に当接することによって上記流体通路を閉止し、弁座面から離間することによって流体通路を開放するための弁体とを備えており、
   この弁体に、温度調整用の流体が循環するための弁体内部空洞が形成されており、この弁体内部空洞に連通する弁体用流体供給通路と弁体用流体排出通路とが上記弁体に接続され、
   前記弁体内部空洞の流体が前記容器の内容物との間で熱を授受可能なように前記弁体内部空洞が弁体の前端面において一枚の端板部によって外部と隔てられている、バルブ。
2. 前記弁座が環状を呈しており、且つ、温度調整用の流体が循環するための弁座内部空洞が形成されており、この弁座内部空洞に連通する弁座用流体供給通路と弁座用流体排出通路とが上記弁座に接続されている、請求項１記載のバルブ。
3. 前記弁体の後端面側に、当該弁体を進退駆動する駆動装置が接続されており、
   この弁体の側周面が、後端から前端にかけて縮径するテーパ状を呈している
   、請求項１または２記載のバルブ。
4. 円筒状のバルブハウジングと、
   このバルブハウジングの後端部にヒンジを介して開閉可能に配設された蓋部材とをさらに備えており、
   前記環状の弁座が、前記バルブハウジングの前端部周縁を構成するように設置されており、
   前記駆動装置が前記蓋部材に取り付けられ、且つ、その出力軸がバルブハウジングの中心軸に平行に延びて前記弁体の後端部に接続されており、
   前記弁体用流体供給通路および弁体用流体排出通路が、前記駆動装置の出力軸に平行に延びて前記蓋部材を貫通して弁体とともに進退しうるパイプから構成されており、
   前記弁体、駆動装置、弁体用流体供給通路および弁体用流体排出通路が、前記蓋部材と一体で開閉動可能にされている、請求項２記載のバルブ。
5. 円筒状または円錐状の側部を有する容器と、この容器のほぼ中心軸回りに回転可能に設けられた撹拌翼と、少なくとも前記側部の外周面に形成された、容器内収容物の温度調整用の流体が循環するジャケットと、前記側部に形成された、容器内収容物を排出するための排出口と、該排出口を開閉するためのバルブとを備えた撹拌装置であって、
   このバルブが、請求項１〜４のうちのいずれか一の項に記載のバルブであり、
   前記弁体の前端面が容器内部に露出するようにされている、撹拌装置。
6. 前記弁座の前端面が容器内部に露出するようにされており、前記ジャケットが、前記弁座用流体供給通路と弁座用流体排出通路とを介して前記弁座内部空洞に連通されており、前記温度調整用の流体が前記ジャケットと弁座内部空洞とに循環するようにされている、請求項５記載の撹拌装置。

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