JP4459779B2 - 開閉弁 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、砂等の固形物と水等を混合した重量のある流体を、計量のために一時的に貯留して開閉するための開閉弁に関する。

従来、この種の流体のように、砂と水等の混合流体を止める場合、ゴムホースを用いたピンチバルブを利用することが一般的であった。しかし、バルブ口径が大きくなると弁体としてのゴムの変位量も大きくなるため、ゴム自体に無理な負荷が掛かり、また変位量が大きくなると、必要な長さ寸法もより必要となるため、口径が大きくなるに伴って必然的にバルブ本体の面間寸法も大きくなる欠点を有していた。

スイングチャッキ弁のような蓋構造を採用した場合は、弁本体と弁体とのシート間に固形物が挟まれると封止できなくなるため、シート面の固形物を開閉の都度洗い流す必要があった。また、口径が大きくなるに伴い、軸部にかかる負荷が非常に大きくなり、信頼性の面で課題があった。また、シート面が金属で構成されている場合には、固形物を洗い流してもシート面に固形物による傷が残ってしまい確実に封止させることができない欠点もあった。

そこで、このような問題を解決すべく、特開２００２−２９５７０４号公報（特許文献１）が開示されている。同公報では、流体を貯留する弁本体の下端部に環状弁座を設け、この環状弁座の近傍位置に、一端を固着した可撓性弁体を起伏自在に設けると共に、弁本体の下端近傍に移動自在に配置した押圧体で、可撓性弁体を環状弁座に対して圧接・離反させて弁本体の弁口を開閉する開閉弁であり、固形物が含まれるような流体でも確実に封止することができ、且つ、面間寸法を極力短くした開閉弁として開示されている。

また、特開２００２−６８１２５号公報（特許文献２）では、フラップ弁は、弁本体、支持体、及び開閉軸により構成されており、前記弁本体と支持体とはピン結合により弁本体が支持体に対して揺動可能に構成され、支持体と開閉軸とはキーにより結合されている。前記弁本体と支持体とのピン結合は、隙間を設けて構成され、エアシリンダが往復運動することにより、リンクを介して開閉軸が往復回転動し、支持体が揺動し、弁本体が材料排出管の突出端の開口を開閉する構造である。
特開２００２−２９５７０４号公報 特開２００２−６８１２５号公報

しかしながら、特開２００２−２９５７０４号公報（特許文献１）では、水平方向にスライドする押圧体を用いて、可撓性弁体を弁座に圧接することで弁座シールを行う構造であるため、弁本体の横方向には油圧、空圧等のシリンダの設置スペースと共に、押圧体のスライドスペースを確保しなければならなかった。特に、既存のコンクリート製造装置（バッチャプラント装置）の枠体内に収容可能な、設置スペースの小さい開閉弁が求められていた。

また、特開２００２−６８１２５号公報（特許文献２）では、支持体の回動スペースは小さいため、弁本体の開閉スペースを多く確保する必要はなくなるが、支持体の回動軸が位置固定された状態で、支持体の回動が行われる構造であるため、支持体の回動時には回動軸へ負荷が繰り返しかかることになり、回動軸が著しく摩耗・劣化するという問題を有していた。この回動軸の摩耗・劣化は、弁座に対する支持体の位置を変動させることになり、弁座シール性を著しく低下させてしまう。しかも、支持体の位置変動は、その他の構成部品、特に、弁体に大きな影響を与えることから、開閉弁として、機能しなくなるおそれがあった。

本発明は、上記の課題点に鑑み、鋭意研究の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、開閉スペースを抑制して優れた操作性、並びにコンパクト化を実現すると共に、構成部品の摩耗・劣化の影響を軽減して、長期に亘って、その優れた弁座シール性を維持することを実現した開閉弁を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、固形物を含んだ重量性流体を貯留するための筒形状の弁本体を垂直状態に配置し、この弁本体の下端部に設けた弁口に前記弁本体に対して水平状態の環状弁座を設け、前記弁口の近傍位置に設けた延設部を前記環状弁座に対して垂直に設け、この延設部に可撓性弁体の一端を起伏自在に固着し、略コ字状の押圧体の押圧面の両端から対向して設けた両側面部に弁本体の両側に設けた一対の駆動手段のロッドの先端を連結部材を介して回動自在に取付け、前記押圧面で前記可撓性弁体を押圧して環状弁座を閉止させると共に、前記弁本体の両側に設けたガイド溝に前記押圧体の回動支点である軸部を摺動自在に係合させ、前記ガイド溝は、前記ロッドの駆動方向に沿って設けた直線溝部とこの直線溝部を延設して前記延設部側に傾斜させた傾斜溝部からなり、前記軸部は、弁閉状態において前記連結部材より下方位置で可撓性弁体の固定部側に配設し、前記ロッドの上下動により前記軸部を回動支点として前記押圧体と前記可撓性弁体を起伏自在に設けて、前記弁口を開閉するようにした開閉弁である。

請求項２に係る発明は、前記押圧体の押圧面を前記弁体の固定部側に向って厚みを持たせて傾斜面とした開閉弁である。

請求項１に係る発明によると、弁本体の駆動手段の駆動方向に沿って、回動支点である押圧体の軸部を移動可能に設けたので、弁本体の開閉時に軸部への負荷が軽減され、従って、従来からの問題であった構成部品の摩耗・劣化、特に、軸部への負荷を軽減すると共に、その磨耗・劣化の影響を軽減して、長期に亘って、優れた弁座シール性を確保した開閉弁の提供が実現可能となった。更に、開閉スペースを抑制して優れた操作性を実現すると共に、配置スペースを有効利用可能な経済性にも優れた開閉弁として提供することが可能となった。更には、コンパクト化を実現したことで、例えば、既存のバッチャプラント装置の枠体内に収容することも容易に行い得る。

また、押圧体を弁口径領域から早く退避させることが可能となり、これにより、可撓性弁体の支持領域を急速に減少させ、可撓性弁体の傾倒を早めることができ、可撓性弁体への流体の堆積を効果的に抑制することが可能となる。

更に、構成部品の摩耗・劣化、特に、軸部への負荷を軽減すると共に、その磨耗・劣化の影響を軽減して、長期に亘って、優れた弁座シール性を確保した開閉弁の提供が実現可能となった。更に、開閉スペースを抑制して優れた操作性を実現すると共に、配置スペースを有効利用可能なコンパクトで、且つ、経済性にも優れた開閉弁として提供することが可能となった。
また、請求項２に係る発明によると、駆動手段（空圧シリンダ）との接続部位が弁本体から偏心していても、押圧体を介した確実な弁座シールが可能となる。

本発明における開閉弁の一実施形態を図面に従って詳述する。図１は、本発明における開閉弁の全開状態を示す正面図であり、図２は、本発明における開閉弁の全閉状態を示す側面図であり、図３は、図２における一部切欠き拡大断面図であり、図４は、図２におけるＡ−Ａ線半裁断面図であり、図５及び図６は、本発明における開閉弁の弁開閉方向への動作状態を示す側面図であり、また、図７は、本発明における開閉弁の全開状態を示す側面図である。

図１、図２に示すように、図中１は、筒形状で所定の容積を有する計量槽を兼用した金属製の弁本体であり、本例では口径φ３６０ｍｍ、約１００ｋｇの流体が流入可能な容積を有している。この弁本体１の上方外周部に形成した鍔部２の下面には、図示しないロードセル等の計量部を均等配置している。図３に示すように、弁本体１の下端には、水平状態に下端部が形成されて弁口３を設けており、この弁口３には、取付フランジ部４を一体又は別体に形成して、その一端に延設部５を折曲形成している。この取付フランジ部４の下面には、環状の金属板６を介して、ＳＢＲ又はＮＲ等のゴム製で形成された環状弁座７を設け、六角穴付きボルト８を用いて、取付フランジ部４に対して水平状態に固着している。また、金属板６と取付フランジ部４の間には、ＳＢＲ又はＮＲ等のガスケット９が取付けられている。

図３に示すように、取付フランジ部４の延設部５には、ＳＢＲ又はＮＲ等の強化繊維入りのゴム製で、９〜１２ｍｍ程度の厚さを有するフラップ状の可撓性弁体１０が、当て金１１を介してボルト１２で固着されている。この可撓性弁体１０は、一端を固着された状態で、環状弁座７に対して起伏自在に当接し、密封シールするように設けている。本例において、この可撓性弁体１０は、環状弁座７に対して垂直に設けた延設部５に沿って固定されており、可撓性弁体１０が固定位置から環状弁座７側に約９０度可撓することにより弁全閉状態となる一方、前記固定位置に対して略水平状態に離反したときに弁全開状態となる。

図中１３は、断面コ字状を呈した押圧体であり、平面視矩形状の押圧面１４と、この押圧面１４の両縁から対向して立設した側面部１５，１５とから成る。押圧体１３は金属板により形成しているが、押圧面１４の表面に可撓性弁体１０との摩擦を少なくする為、ＰＴＦＥ、超高分子量ポリエチレン等、摩擦係数が小さい部材を貼り付け、若しくはコーティングしてもよい。また、他例として、前記押圧面１４を上面に傾斜角度（例えば約５度）を持ったテーパ押圧面、即ち、押圧面１４を可撓性弁体１０の固定部側に向かって厚みの増す傾斜面とすることで、後述する駆動手段との接続部位が弁本体１から偏心していても、押圧体１３を介した確実な弁座シールを実現するものとなる。

図中１６は、油圧、空圧或は電動のアクチュエータ等の駆動手段であり、本例では弁の開閉毎にシリンダに空気を供給する複動作型の空圧シリンダ１６を用いるものとし、適宜の支持部材を介して弁本体１に配設されている。図１に示すように、弁本体１の上部両側近傍に２本の空圧シリンダ１６，１６を配設し、各シリンダ１６のロッド１７の先端間に、前記押圧体１３を回転自在に設けている。図４に示すように、各ロッド１７の先端部に装着した連結部材１８には係合凹部１８ａが形成されており、この係合凹部１８ａに装着した止め輪２０を、押圧体１３の側面部１５に固着した連結部材１９の係合凹部１９ａに係合させて回転自在に設けている。勿論、本例で示す連結構造は一例であって、これに限定するものではない。なお、図中１６ａ、１６ｂは、空圧シリンダ１６と空気圧供給源（図示せず）とを接続する給排気管である。

図４に示すように、前記押圧体１３の側面部１５には、一体に固着された雌ネジ部、本例では六角ナット２１にボルト２２を螺合して、押圧体１３の内方に突出して構成された軸部２３を有している。この軸部２３は押圧体１３の回動支点であり、図２に示すように、弁閉状態において、前記連結部材１９より下方であって、可撓性弁体１０の固定部側に設けている。この軸部２３は、弁本体１に設けた適宜の駆動手段の駆動方向に沿って移動可能とした特徴を有している。従って、本例ではロッド１７の昇降動に沿って軸部２３と共に押圧体１３が移動可能に設けられている。また、この軸部２３は、後述するガイド部２４に設けた長尺状のガイド溝２５に摺動自在に係合されており、前記ロッド１７の昇降動に連動して、前記ガイド溝２５内を摺動するように構成されている。勿論、本例で示す軸部２３の構成は一例であって、これに限定するものではない。

図中２４は、弁本体１の下部両側に一体又は別体に設けたガイド部であり、前記ロッド１７の駆動方向に沿って設けた直線溝部２５ａと、この直線溝部２５ａを延設して傾斜方向（本例では固定部側に４５度傾斜する方向）に延びる傾斜溝部２５ｂから成る長尺状のガイド溝２５を有し、前記押圧体１３の軸部２３が直線溝部２５ａに案内されて、前記可撓性弁体１０を弁閉する一方、押圧体１３の軸部２３が傾斜溝部２５ｂに案内されて、可撓性弁体１０を弁開するように構成されている。即ち、この軸部２３の移動に伴って押圧体１３が起伏することになり、環状弁座７に対して可撓性弁体１０を圧接・離反させている。なお、直線溝部２５ａの軸線が、弁本体１の中心軸線により近い程、均一な弁座シールが実現されることから、図２に示すように、本例では直線溝部２５ａの軸線Ｙ１と弁本体１の中心軸線Ｙ２が同軸上に位置するように設けている。

また、直線溝部２５ａの長さは、弁閉状態において軸部２３を更に上方へ移動可能な長さとしていると共に、弁閉状態から弁微開状態にかけて、押圧体１３の押圧面１４と環状弁座７とが平行となるよう、軸部２３を案内可能な長さとしている。傾斜溝部２５ｂは、前記直線溝部２５ａの下端に連続して、可撓性弁体１０の固定部よりやや上方の高さまで形成している。

次に、上記の実施形態の作用を説明する。本例における開閉弁の開閉作動を順次説明すると、弁本体１内の流体を流出させる場合、図２の状態において、弁本体１の上部両側近傍に設けた２本の空圧シリンダ１６，１６を駆動させると、弁本体１の両側に位置する一対のロッド１７，１７が進出をはじめる。同時に、直線溝部２５ａに位置していた軸部２３は、図５及び図６に示すように、傾斜溝部２５ｂへと案内され、同時に、押圧体１３が図中右側（可撓性弁体１０の固定部側）へ徐々に振り上がりながら弁口３より離反する。これにより、可撓性弁体１０の押圧状態が順次解除され、可撓性弁体１０が先端から垂れ下がるように環状弁座７から離反していく。

このとき、押圧体１３を弁口径領域から早く退避させることができ、これにより、可撓性弁体１０の支持領域を急速に減少させ、可撓性弁体１０の傾倒を早めるので、可撓性弁体１０への流体の堆積を効果的に抑制することができ、これにより、弁閉時の弁座シール性を維持することができる。更に、シリンダ１６，１６を駆動させると、図７に示すように、傾斜溝部２５ｂに傾斜移動した押圧体１３は、傾斜溝部２５ｂの下端に当接した軸部２３を回動支点として回転を行い、同図に示すように、弁本体１は弁全開状態となって流体を弁口３より流出させる。また、巻き込み防止部材２６を設けることで、弁開時に可撓性弁体１０が後方へ巻き込まれるのを防ぐことができる。

一方、弁閉する場合には、図７の状態において、シリンダ１６，１６を駆動させると、弁本体１の両側近傍に位置する一対のロッド１７，１７が後退をはじめる。同時に、軸部２３を回動支点として、押圧体１３は図中時計回りに振り下がる。その後、傾斜溝部２５ｂに位置していた軸部２３は、図５及び図６に示すように、傾斜溝部２５ｂに沿って上方へと移動していく。同時に、押圧体１３が図中左側へ徐々に振り下がりながら弁口３へと接近し、垂れ下がっていた可撓性弁体１０は、押圧体１３によって後方から掬い上げられ、環状弁座７に対して徐々に近接していく。

更に、シリンダ１６，１６を駆動させると、図２に示すように、傾斜溝部２５ｂ内に位置していた軸部２３は直線溝部２５ａへと案内され、この軸部２３の移動に伴って水平状態となった押圧体１３により、可撓性弁体１０は、環状弁座７に対して略水平状態となり、この可撓性弁体１０の一次側が、押圧体１３の押圧面１４によって環状弁座７に押し付けられて、弁本体１の弁口３を確実に封止する。前述のように、シリンダ１６のロッド１７の昇降動に連動して、押圧体１３の軸部２３を摺動させながら押圧体１３を起伏させるようにした開閉弁であるので、軸部２３は勿論、可撓性弁体１０の摩耗の影響を軽減して、長期に亘って、確実な弁座シール性を維持することができる。

即ち、弁閉状態における押圧体１３は、軸部２３が直線溝部２５ａに案内された状態で、更に上方へ移動可能となっているので、可撓性弁体１０を環状弁座７に更に押圧することができ、軸部２３や可撓性弁体１０の摩耗による影響を軽減して、弁座シール性を維持することができる。

また、図２に示すように、弁本体１が全閉状態のときに、例えば砂等の固形物と水等を混合した重量のある流体を弁本体１の流入口２７より流入させると、弁本体１の内部に例えば１００ｋｇ程度の流体が計量のため一時的に貯留され、図示しないロードセル等の計量部で流体を計量することができる。この場合、ゴム製の可撓性弁体１０とゴム製の環状弁座７とが押し付けられており、しかも、可撓性弁体１０は環状弁座７に強い力で押圧されて高い弁座シール性を得るので、水や固形物を含んだ重量のある流体を確実に封止することができる。更には、本例における開閉弁は、通常のピンチバルブとは異なり、開閉時に一次側の容積に変化がないので、流体の量を測定する場合に好適である。

本発明における開閉弁は、重量のある流体を計量のために一時的に貯留して流出する場合に好適であるが、図示しないが、特にコンクリートを製造するための骨材計量装置に本例の開閉弁を用いることができる。この場合は、全閉状態の弁本体に一定量の砂と水等の骨材を流入槽より流入させ、計量部で計量した後に弁口を全開させて、下方のミキサに送り込む。ミキサでは一定量の砂と水等の骨材をミキシングして、最終製品である生コンクリートを製造する。

本発明に係る開閉弁によれば、駆動手段として、油圧、空圧或は電動のアクチュエータ等の駆動源は勿論、手動力を駆動源とする開閉弁にも適用可能な開閉弁として提供することが可能である。

本発明における開閉弁の全開状態を示す正面図である。 本発明における開閉弁の全閉状態を示す側面図である。 図２における一部切欠き拡大断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線半裁断面図である。 本発明における開閉弁の弁開閉方向への動作状態を示す側面図である。 本発明における開閉弁の弁開閉方向への動作状態を示す側面図である。 本発明における開閉弁の全開状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 弁本体
７ 環状弁座
１０ 可撓性弁体
１３ 押圧体
１６ 駆動手段（空圧シリンダ）
１７ ロッド
２３ 軸部
２５ ガイド溝
２５ａ 直線溝部
２５ｂ 傾斜溝部

Claims (2)

1. 固形物を含んだ重量性流体を貯留するための筒形状の弁本体を垂直状態に配置し、この弁本体の下端部に設けた弁口に前記弁本体に対して水平状態の環状弁座を設け、前記弁口の近傍位置に設けた延設部を前記環状弁座に対して垂直に設け、この延設部に可撓性弁体の一端を起伏自在に固着し、略コ字状の押圧体の押圧面の両端から対向して設けた両側面部に弁本体の両側に設けた一対の駆動手段のロッドの先端を連結部材を介して回動自在に取付け、前記押圧面で前記可撓性弁体を押圧して環状弁座を閉止させると共に、前記弁本体の両側に設けたガイド溝に前記押圧体の回動支点である軸部を摺動自在に係合させ、前記ガイド溝は、前記ロッドの駆動方向に沿って設けた直線溝部とこの直線溝部を延設して前記延設部側に傾斜させた傾斜溝部からなり、前記軸部は、弁閉状態において前記連結部材より下方位置で可撓性弁体の固定部側に配設し、前記ロッドの上下動により前記軸部を回動支点として前記押圧体と前記可撓性弁体を起伏自在に設けて、前記弁口を開閉するようにしたことを特徴とする開閉弁。
2. 前記押圧体の押圧面を前記弁体の固定部側に向って厚みを持たせて傾斜面とした請求項１に記載の開閉弁。

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