JPS6137511B2

JPS6137511B2 -

Info

Publication number: JPS6137511B2
Application number: JP13141982A
Authority: JP
Inventors: Tooru Tateishi
Original assignee: Toyo Stainless Steel Ind Co Ltd
Current assignee: Toyo Stainless Steel Ind Co Ltd
Priority date: 1982-07-27
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1986-08-23
Also published as: JPS5919789A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は食品用その他の配管系において流体
制御をするための三位置切換弁の弁位置を制御す
るための装置に関するものである。

一般に、三位置切換弁は、相互に連通する三つ
の流路を備え、その第１流路に対して第２流路と
第３流路とをＦ形分岐状に連通させ、第１流路と
第２流路、ならびに第１流路と第２流路との各相
互間にそれぞれ開閉弁機構を設け、この開閉弁機
構のうちのいずれか一方のもののみを開放して他
方のものを閉塞したり、あるいは、双方の開閉弁
機構をいずれも開放し、かつその開度を所望のも
のに設定することにより、上記三つの流路が三種
の異なる連通状態となるように構成されている。

このような三位置切換弁は、ビールやジユース
などの食品の充填用配管系などのように、流路切
換え効率が作業能率を左右するような分野におい
て広汎に用いられているが、上記弁機構における
弁体の位置の切換えのために、三位置切換弁に対
して同軸上にその制御装置が付設されている。

従来の制御装置にあつては、たとえば実公昭52
―46327号公報にみられるように、上記弁体に一
体に連結されたピストンを常時一定方向に弾発付
勢して、制御圧が供給されないときの弁位置がそ
の上限または下限に設定されるようにするととも
に、上記ピストンを内蔵するシリンダの制御圧室
を二分し、その一方に上記弁体の中間レベルを設
定するためのストツパ部材を設け、これにより、
上記制御圧室の内圧とピストン付勢力とをバラン
スさせる形式が採用されていた。

しかし、このような制御装置にあつては、弁体
に連結されたピストンの付勢方向が一定のものに
設定されてその変更が不可能であるところから、
制御圧が供給されないときの安全サイドの弁位置
を変更することができない。すなわち、製作時に
弁体の安全サイドが第１流路を開放するノーマル
オープンに設定されている場合には、配管への組
込後にこれをノーマルクローズ（第１流路が閉塞
される状態）に変更することが不可能であり、こ
の場合は、あらかじめノーマルクローズに設定さ
れている制御装置と交換することを要する。した
がつて従来の制御装置は、要求に応じた制御系の
変更を迅速に行なうことができず、大がかりな配
管系統の手直しを必要とするものであり、その改
善が望まれていた。これを改善するために、従来
の方式を改良して、上記要望を充足しようとすれ
ば、制御装置の高さが高くなり、これは、集合配
管に付設する場合にその操作性を著しく低下さ
せ、設置スペースの増大を伴なうので、実際上不
可能であつた。また、運転中における弁体の位置
変更、すなわち、ストツパ部材のレベル変更に多
大な労力を要するという欠点もあつた。

この発明は従来の制御装置の欠点を改善して、
要求に応じた安全サイドでの弁体位置を、この弁
体に連結されたピストンを付勢するためのスプリ
ングの介装箇所を変更するだけで所望のものに容
易に設定でき、しかも、コンパクトで操作に労力
を伴なわない制御装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図において、制御装置１は三位置切換弁２
の上部に同軸上で付設される。三位置切換弁２は
略Ｆ形に構成された三つの流路３ａ，３ｂ，３ｃ
と二つの弁機構４，５を備え、その弁機構４，５
のうちいずれか一方が閉じられ、かつ、他方が開
放されるノーマル状態と、双方がある開度で開放
される状態とに択一的に設定される。なお、４
ａ，５ａは弁体、４ｂ，５ｂは弁座を示す。

つぎに、制御装置１は、そのピストン６が三位
置切換弁２の上部に連結されたシリンダ７に内蔵
されるとともに、このシリンダ７の上部に制御部
８を有する。

第２図において、上記ピストン６は、その上面
および下面にそれぞれ凹入部９ａ，９ｂを有し、
かつ、その中心部に、このピストン６と上記弁体
４ａ，５ａとを連結する連結ロツド１０が固着さ
れる。また、このピストン６によつて区画形成さ
れるシリンダ７内の第１圧力室１１ａおよび第２
圧力室１１ｂの各外壁にそれぞれ給排圧ポート
Ａ，Ｂが設けられる（第１図参照）。ピストン６
を往動方向（上方）または復動方向（下方）へ付
勢するためのスプリングなどの弾性部材１２は上
記第１圧力室１１ａおよび第２圧力室１１ｂへ択
一的に介装されるが、その場合、図示例のよう
に、弾性部材１２として圧縮コイルスプリングを
用い、これを第２圧力室１１ｂへ介装した場合に
は、ピストン６ないし弁体４ａ，５ａが常時往動
方向へ付勢されるため、第１図に実線で示すよう
に、上部弁機構４が閉、下部弁機構５が開となつ
て第１流路３ａと第３流路３ｃとが連通され、い
わゆるノーマルオープン状態となる。これに対
し、上記弾性部材１２を第１圧力室１１ａに介装
した場合には、第１図に仮想線で示すように、そ
の付勢によつて、下部弁機構５が閉、上部弁機構
４が開となつて第２流路３ｂと第３流路３ｃとが
連通され、いわゆるノーマルクローズ状態とな
る。上記した二つの状態のうち、いずれに設定す
るかは、安全サイドがいずれにあるかによつて決
定される。なお、弾性部材１２を設置する場合に
は、上記ピストン６の凹入部９ａ，９ｂが、コイ
ルスプリングの端部を位置決めするのに役立つ。

つぎに、制御部８は、制御用弁箱１３の内部に
所定の機構を内蔵してなる。すなわち、弁箱１３
は筒状壁１３ａの中間部に仕切壁１４を備え、こ
の仕切壁１４によつて第１室１５と第２室１６と
が区画形成される。そして、第１室１５の内壁面
の一部にねじ部１７が設けられ、このねじ部１７
に螺入出自在に螺合された筒状の位置決め部材１
８の下端中央部に弁座１９が形成される。また、
筒状壁１３ａの上端部に蓋体を兼用する回動部材
２０が回動自在に設けられ、この回動部材２０の
内面に下向きに突設された複数本のピン２１が、
上記位置決め部材１８の複数箇所に形成された縦
孔２２に摺動自在に嵌入される。したがつて、回
動部材２０の外周に設けられたハンドル２３を手
で持つて、この回動部材２０を正または逆方向に
所定角度回動させることにより、上記位置決め部
材１８が正または逆方向に回動されつつ、上下に
変位される。なお、回動部材２０の近傍の筒状壁
１３ａにはブラケツト２４が突設され、このブラ
ケツト２４にストツパビス２５が設けられる。

また、上記第１室１５および第２室１６を挿通
して設けられた制御用ロツド２６は、上記ピスト
ン６に連結された下部ロツド２６ａおよび上記回
動部材２０を貫通する上部ロツド２６ｂを弁箱内
部で連結してなり、この連結部において、弁箱１
３の第１室１５と第２室１６とを相互に連通する
通孔２７が形成される。そして、上記第１室１５
においては、上部ロツド２６ｂに筒状の可動弁部
材２８が密閉摺動自在に外嵌されており、この可
動弁部材２８に、上記通孔２７の第１室側ポート
２７ａを開閉するための第１弁部２８ａと、上記
位置決め部材１８の弁座１９に対応する第２弁部
２８ｂとが設けられる一方、上部ロツド２６ｂに
おける上記第１室側ポート２７ａの直下位に段付
部２９ａが形成されるとともに、この段付部２９
ａに対して常時可動弁部材２８を押付けるスプリ
ング２９ｂが、この可動弁部材２８と上記可動弁
部材２０との間に介装される。これら段付部２９
ａおよびスプリング２９ｂは可動弁部材２８の位
置決め機構２９を構成し、可動弁部材２８の第２
弁部２８ｂが位置決め部材１８の弁座１９に当接
していないときには、この位置決め機構２９の作
用により、上記第１室側ポート２７ａが可動弁部
材２８の第１弁部２８ａによつて閉じられるよう
に設定される。

ここにおいて、上記第１室１５は位置決め部材
１８の弁座１９によつて上部区画室１５ａと下部
区画室１５ｂに二分され、各区画室１５ａ，１５
ｂに対応する筒状壁１３ａの所定部位にそれぞれ
給排圧ポートＣ，Ｄが設けられ、また、上記第２
室１６に対応する筒状壁１３ａの所定部位にも給
排圧ポートＥが設けられる。

以上説明した制御装置１によれば、三位置切換
弁２の弁体４ａ，４ｂの位置をその上限（上部弁
機構４が閉の状態）、下限（下部弁機構５が閉の
状態）およびその中間位置に容易に設定すること
ができ、また、上述したノーマルオープンとノー
マルクローズの各状態に容易に設定することがで
きる。

すなわち、シリンダ７の第２圧力室１１ｂに圧
縮コイルスプリングからなる弾性部材１２を介装
することによつてノーマルオープン状態が設定さ
れる一方、この弾性部材１２をシリンダ７の第１
圧力室１１ａに介装することによつてノーマルク
ローズ状態が設定される。したがつて、この制御
装置においては、上記二つの状態をその相互間で
変更する際に、従来のように、あらかじめノーマ
ルオープンあるいはノーマルクローズに設定され
た各別の制御装置を用いる必要がなく、しかも、
大がかりな配管系統の手直しを必要とすることも
ない。

また、弁体４ａ，４ｂを中間位置に設定して三
つの流路３ａ，３ｂ，３ｃを相互に連通させると
きは、次の手順による。

第７図に示すように、ノーマルオープンに設定
されているときには、給排圧ポートＤとＡを配管
３１によつて接続し、この状態で、弁体４ａ，４
ｂの位置、つまり、上部弁機構４および下部弁機
構５の弁開度を所望のものとするために、ハンド
ル２３を操作して回動部材２０を一定角度だけ正
または逆方向に回動させ、これによつて、位置決
め部材１８を、たとえば、第２図中矢印Ｐで示す
ように、上記開度に応じた位置まで変位させる。
これによつて、可動弁部材２８の第２弁部２８ｂ
と位置決め部材１８の弁座１９との間に通路イが
形成される。

この状態から給排圧ポートＣに給圧すると、そ
の流体圧が上部区画室１５ａ、通路イ、下部区画
室１５ｂ、給排圧ポートＤ、配管３１および給排
圧ポートＡをこの順に通つて第１圧力室１１ａに
入るので、ピストン６および弁体４ａ，５ａが弾
性部材１２の付勢に抗して押下げられ、これによ
つて上部弁機構４が開放される。このようなピス
トン６および弁体４ａ，５ａの下降に伴ない、制
御用ロツド２６が下降し、これに追従して可動弁
部材２８が第５図中矢印Ｑのように下降するが、
可動弁部材２８の第２弁部２８ｂが位置決め部材
１８の弁座１９に当接した時点では、同図のよう
に、上部区画室１５ａと下部区画室１５ｂとが遮
断され、第１圧力室１１ａへの給圧が停止され
る。そのため、ピストン６および弁体４ａ，５ａ
の下降が停止し、これらはその中間位置に保持さ
れて、三つの流路３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連通
される。なお、上記第２弁部２８ｂと弁座１９と
が当接した時点において、第１圧力室１１ａに過
剰圧が作用した場合には、第６図矢印Ｒのよう
に、制御用ロツド２６が弾性部材１２の付勢に抗
して下降するが、このとき可動弁部材２８が位置
決め部材１８によつて位置決めされている関係
上、通孔２７の第１室側ポート２７ａが下部区画
室１５ｂに開放され、これによつて、上記第１圧
力室１１ａの余剰圧が給排圧ポートＡ、配管３
１、給排圧ポートＤおよび下部区画室１５ｂを逆
流し、さらに、第１室側ポート２７ａ、通孔２
７、第２室側ポート２７ｂ、第２室１６および給
排圧ポートＥをこの順に通つて大気中へ放出され
る。こうして余剰圧が放出されると、弾性部材１
２の付勢によつて、弁体４ａ，５ａが適正位置に
設定される（第５図参照）。

一方、第８図に示されるように、ノーマルクロ
ーズに設定されているときには、給排圧ポートＤ
と給排圧ポートＢとを配管３２によつて接続し、
給排圧ポートＥに給圧するのである。この場合に
は、当初、通孔２７の第１室側ポート２７ａが、
たとえば第６図のように、下部区画室１５ｂに開
放されているため、シリンダ７の第２圧力室１１
ｂへは配管３２を通して第１室１５から送圧さ
れ、この送圧によつてピストン６および弁体４
ａ，５ａが上昇されると、第５図のように、可動
弁部材２８の第１弁部２８ａによつて通孔２７の
第１室側ポート２７ａが閉じられるので、これに
よつて、第２圧力室１１ｂへの送圧が停止され、
弁体４ａ，５ａが所定位置に設定されて、各流路
３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連通される。また、第
２圧力室１１ｂに対して過剰圧が供給されたとき
には、その過剰分に見合う量だけ余分に制御用ロ
ツド２６が押上げられるので、それに伴なつて、
たとえば第２図に示されるような通路イが形成さ
れ、この通路イを通して余剰圧が給排圧ポートＣ
より大気中へ放出される。したがつて、弁体４
ａ，５ａが適正な位置に設定されることになる。

以上説明したような制御方法を採つた場合、弁
体４ａ，５ａはその上下限および中間の各位置を
とり得るだけであつて、ハンドル２３を操作する
場合以外においては、弁体４ａ，５ａを中間位置
から上限または下限に設定することはできない。
つまり、各流路３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連通し
ている状態から、瞬時に第２流路３ｂおよび第３
流路３ｃの相互間のみが連通する状態に切換えた
り、第１流路３ａおよび第３流路３ｃの相互間の
みが連通する状態に切換えることは不可能であ
る。

そこで、上記要望に対処するために、第２図〜
第４図に示される制御バルブ４０が付設される。

第２図において、制御バルブ４０は、その弁箱
４１の内部が仕切板４２によつて第１室４３と第
２室４４とに二分され、これら第１室４３および
第２室４４にそれぞれ第１ピストン４５および第
２ピストン４６が各別に内装されるとともに、こ
れら各ピストン４５，４６の受圧面４５ａ，４６
ａにそれぞれ対向する上記弁箱４１の外壁部位
に、それぞれ一対づつの給排圧ポートＦ，Ｇ，
Ｈ，Ｉが設けられる。また、第２ピストン４６は
その軸心位置に貫通状の弁孔４９が形成され、こ
の弁孔４９における背面側の開口部および上記受
圧面４６ａ側の開口部にそれぞれ第１弁座部５０
ａおよび第２弁座部５０ｂが設けられる一方、上
記第１ピストン４５に一体形成された軸部４５ｂ
が第２室４４内に突出されて、その先端に、上記
第１弁座部５０ａに対応する第１弁体５１ａが設
けられ、また、上記弁孔４９内に、第２弁座部５
０ｂに対応する第２弁体５１ｂが設けられる。

ここにおいて、第１ピストン４５および第２ピ
ストン４６と仕切板４２の各相互間にスプリング
５２，５３が介装されて、両ピストン４５，４６
が相反する方向に付勢され、これにより、自然状
態では第１弁座部５０ａと第１弁体５１ａとが開
放されている。また、第２ピストン４６および第
２弁体５１ｂの相互間にスプリング５４が介装さ
れて、この第２弁体５１ｂが閉動方向に付勢され
る。その場合、自然状態では、第２弁体５１ｂの
先端面が弁箱４１の外壁に当たつて、上記付勢に
もかかわらず、第２弁座５０ｂと第２弁体５１ｂ
との相互間は開放されている。さらに、第１ピス
トン４５の軸部４５ｂには、この第１ピストン４
５の受圧面４５ａ部と第２室４４とを連通する連
通孔５５が形成され、第２ピストン４６には、そ
の外周面部と第１弁座部５０ａとの間にわたる連
通孔５６が形成され、また、第２弁体５１ｂに
も、この第２弁体５１ｂによつて区画される上記
弁孔４９内の二つの区画室を連通する連通孔５７
が形成される。そして、上記連通孔５６に対応す
る給排圧ポートＪが弁箱４１の外壁に設けられ
る。

なお、第２図において、５８は切換弁、５９は
送圧用コンプレツサ、６０は盲蓋を示す。

以上において、この制御バルブ４０に上述の作
用を行なわせるには、第２図のように、制御装置
１がノーマルオープンに設定されている場合、配
管６１，６２，６３により給排圧ポートＣとＧ、
ＤとＪ、ＡとＩがそれぞれ接続される一方、配管
６４，６５によつて給排圧ポートＦとＨが切換弁
５８に接続される。

この状態において、切換弁５８が中立位置に設
定されているとき、第２図から明らかなように、
制御バルブ４０における給排圧ポートＦとＩが連
通孔５５、弁孔４９、連通孔５７によつて連通さ
れる関係上、シリンダ７の第１圧力室１１ａが大
気に開放され、弁体４ａ，５ａが弾性部材１２の
付勢によつてその上限に設定されて、上部弁機構
４が閉塞される。したがつて、第１流路３ａおよ
び第３流路３ｃの相互間のみが連通される。

つぎに、弁体４ａ，５ａを所望の中間位置に設
定するときは、上述のように位置決め部材１８を
所定のレベルに変位させた後、切換弁５８を第１
位置P₁に設定する。これにより、給排圧ポートＦ
から送圧された流体圧が第１ピストン４５の受圧
面４５ａに作用し、この第１ピストン４５を第３
図中矢印Ｓのように下動させる。このため、その
第１弁体５１ａが第１弁座部５０ａを閉じ、上記
流体圧は給排圧ポートＧおよび配管６１を通して
給排圧ポートＣに入る。一方、給排圧ポートＪと
Ｉは、連通孔５６、弁孔４９および連通孔５７に
よつて連通されているため、給排圧ポートＤとＨ
は連通されている。したがつて、上述したところ
と同様にして弁体４ａ，５ａが所定の中間位置に
設定され、各流路３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連通
される。

この状態から、下部弁機構５を閉じる必要が生
じた場合には、切換弁５８を第２位置P₂に設定し
給排圧ポートＨに送圧する。これにより、第４図
のように、給排圧ポートＦから送圧された流体圧
が第２ピストン４６の受圧面４６ａに作用し、こ
の第２ピストン４６を第４図中矢印Ｔのように上
動させる。このため、第２弁座部５０ｂと第２弁
体５１ｂとの押合いによつてこれが閉じられ、シ
リンダ７の第１圧力室１１ａへは、給排圧ポート
Ｉおよび配管６３を通して直接流体圧が送給され
ることになり、弁体４ａ，５ａが弾性部材１２の
付勢に抗してその下限まで移動され、下部弁機構
５が閉じられる。

これに対し、制御装置１がノーマルクローズに
設定されている場合は、第９図のように配管６
６，６７，６８によつて給排圧ポートＥとＧ、Ｄ
とＪ、ＢとＩをそれぞれ接続する。この場合の作
用は上述したところから明らかであるのでその詳
細は省略する。

以上の説明から明らかなように、この発明によ
れば、弁体に連結されたピストンを往動または復
動方向へ付勢する弾性部材の設置箇所をシリンダ
の第１圧力室および第２圧力室の相互間で変更す
るだけで、そのノーマルオープンおよびノーマル
クローズの状態を容易に設定できるので、この要
望に対処するために、従来のように各別の制御装
置を要せず、また、大がかりな配管工事が不要と
なるばかりでなく、装置全体がコンパクト化さ
れ、価格も低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による制御装置が取
付けられた三位置切換弁の一部切欠側面図、第２
図は制御バルブが取付けられた制御装置の一部切
欠側面図、第３図および第４図は制御バルブの作
動を説明するための縦断側面図、第５図および第
６図は制御装置の作動を説明するための要部縦断
側面図、第７図はノーマルオープン時の配管系統
図、第８図および第９図はノーマルクローズ時の
配管系統図である。１…制御装置、２…三位置切換弁、３ａ，３
ｂ，３ｃ…流路、４，５…弁機構、４ａ，５ａ…
弁体、６…ピストン、７…シリンダ、１０…連結
ロツド、１１ａ…第１圧力室、１１ｂ…第２圧力
室、１２…弾性部材、１３…制御用弁箱、１３ａ
…筒状壁、１５…第１室、１６…第２室、１８…
位置決め部材、２０…回動部材、２３…ハンド
ル、２６…制御用ロツド、２７…通孔、２７ａ…
第１室側ポート、２７ｂ…第２室側ポート、２８
…可動弁部材、２８ａ…第１弁部、２８ｂ…第２
弁部、２９…位置決め機構、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
…給排圧ポート。

Claims

【特許請求の範囲】

１弁体が上下限およびその中間の三位置相互間
で切換えられることにより、三つの流路が三種の
異なる連通状態に設定されるように構成された三
位置切換弁において、上記弁体に連結されたピス
トンを内蔵するシリンダの上記ピストンによつて
区画形成された第１圧力室および第２圧力室の各
外壁にそれぞれ給排圧ポートを設け、上記ピスト
ンを往動または復動方向へ付勢する弾性部材を上
記第１圧力室および第２圧力室へ択一的に介装可
能とする一方、相異なる第１室および第２室が区
画形成された制御用弁箱の上記第１室に上記弁体
の中間位置設定用の位置決め部材を変位可能に設
け、この弁箱の第１室および第２室を挿通して設
けられた制御用ロツドを上記弁体に連結し、この
制御用ロツドに、上記弁箱の第１室および第２室
を相互に連通する通孔を形成するとともに、上記
第１室において可動弁部材を軸方向摺動自在に外
嵌し、この可動弁部材に上記第１室側ポートを開
閉する第１弁部と、上記位置決め部材に形成され
た弁座に対応する第２弁部とを設け、上記第２弁
部が上記弁座に当接していないときのみ可動弁部
材の第１弁部によつて上記第１室側排気ポートが
閉じられるように可動弁部材を制御用ロツドに対
して位置決めする位置決め機構を、上記弁箱内部
に設け、上記第１室における上記弁座によつて区
画された二つの区画室の各外壁ならびに上記第２
室の外壁にそれぞれ給排気ポートを設けたことを
特徴とする三位置切換弁の制御装置。