JP2002154653A

JP2002154653A - 管路切替装置

Info

Publication number: JP2002154653A
Application number: JP2000347728A
Authority: JP
Inventors: Yuko Nakayama; 雄行中山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】粉粒体輸送やスラリー輸送に使用しても、圧
力損失の少ない管路切替装置を提供する。【解決手段】管路切替装置１０は、同一円周上に配設
された複数の分岐管１３ａ、１３ｂ、１３ｃが取り付け
られた端板１１ａとこれに対向し統合管１７が接続され
ている他端板１１ｂとを具えたケーシング１１、ケーシ
ング１１内に回転自在に設けられ端板１１ａに隣接対向
する回転体２１、回転体２１に一端が貫通接続されると
共に他端が他端板１１ｂに回転自在に設けられた曲がり
切替管１９及び他端板１１ｂに設けられ回転体２１及び
切替管１９を一体的に回転駆動する回転駆動・位置制御
ユニット２８を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管路切替装置に関
し、特に空気搬送設備やスラリー輸送設備に用いられて
有効な管路切替装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉粒体を空気輸送する場合やスラリー状
物質をパイプ輸送する場合、設備が大型化して管路の数
が増えると、管路切替装置を設けて管路網をできるだけ
単純化するのが好ましい。しかしながら、このような管
路切替装置の具体的な提案は従来見られない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、通常の液体など
を輸送する設備においては、実開平６−３５７４６号公
報に記載のような「管路切換器」が提案されている。こ
れは、複数のＵ字管を背面に備えた回転板を選択回転さ
せて、複数の管路の接続相手を所望により転換するもの
である。このような管路切換器のＵ字管は、選択された
組合せをなす管同士が形成する管路の部分管路として使
用され、所期の目的、即ち複雑な配管網に使用される弁
の数の削減や洗浄効果の向上を果たし得るものである
が、上述の粉粒体の空気輸送やスラリー輸送には、次の
ような問題があり、そのままの形では適用できない。即
ち、Ｕ字管を使用するために複数の管と１本の統合管と
の間の管路選択は不可能である。又、Ｕ字管を使用する
ため、流体の流れ方向が急激に変わるから、単純な液体
の場合はともかく、粉体輸送やスラリー輸送では摩耗が
大きくなったり、圧力損失が大きくなったり、又は輸送
物の堆積が生じたりする問題がある。従って、本発明の
課題は、粉粒体の空気輸送やスラリー輸送設備におい
て、多数の分岐輸送管と１本の統合輸送管の間の管路切
替に使用でき、大きな圧力損失（降下）や被輸送物の堆
積が発生せず、内外シールが完全で切替時の位置決めが
適切に行われる管路切替装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、管路切替装置は、複数の分岐管の
各端部が開口状態で接続される端板と１本の統合管が開
口状態で接続される対向他端板とを有するケーシング、
このケーシング内に端板の内面に隣接対向しこれに沿っ
て動く可動体、可動体に一端が貫通接続され他端が他端
板に接続される切替管及び前記可動体を駆動して位置決
めする駆動・位置制御ユニットを有して構成される。可
動体は好適には、回転体又はスライド部材として構成さ
れ、駆動・位置制御ユニットはそれに対応して、回転駆
動・位置制御ユニット又はスライド駆動・位置制御ユニ
ットとして構成される。切替管は、回転体と共に使用さ
れるときは、剛体の曲がり切替管として構成され、スラ
イド部材と共に使用されるときは可撓切替管として構成
される。更に、本発明によれば、如上の管路切替装置の
各構成部材を統合管との接続位置を中心にして対称配置
すればそれぞれ複数の分岐管からなる第１分岐管群と第
２分岐管群との間の管路切替装置として構成される。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して、本発
明の実施形態を説明する。尚、全図に亘り同一又は対応
する部分には、同一の符号を付している。先ず図１を参
照するに、本発明による管路切替装置１０のケーシング
１１の一端板１１ａには、４本の分岐管１３ａ、１３
ｂ、１３ｃ（１本は図法の関係で見えない。）が接続さ
れ、その内面に開口している。分岐管１３ａ、１３ｂ、
１３ｃのそれぞれの開口端は、中心軸Ａを中心とした同
一円周上にあり、更に端板１１ａの内面の円周溝に充填
された分岐管シール１５により、それぞれ囲まれてい
る。尚、分岐管の本数は適宜変更でき、図示のものに制
限されるものではない。一方、端板１１ａに対向する他
の端板１１ｂには中心部の外面にボス１１ｃが形成され
ており、ボス１１ｃの穴に統合管１７の一端が密に嵌合
している。ボス１１ｃ及び統合管１７の中心軸はケーシ
ング１１の中心軸Ａと同軸であり、更にケーシング１１
の中に切替管１９付き回転体２１が設けられている。回
転体２１の一面は分岐管シール１５に接しており、この
面に開口する切替管１９の開口端は、それぞれの選択位
置で分岐管１３ａ、１３ｂ、１３ｃの一つに同軸的に対
向整列するようになっている。切替管１９の他端は、ケ
ーシング１１の内側からボス１１ｃの穴内に延びてお
り、ボス１１ｃの内部の溝内に設けられた切替管シール
２３に摺動自在に接している。更には、回転体２１の外
周面は、ケーシング１１の内周面に設けられた回転体シ
ール２５に流体密に接している。加えて、切替管１９の
ボス寄りには歯車２７が設けられ、ケーシング１１の端
板１１ｂに設けられた回転駆動・位置制御ユニット２８
のピニオン２９が噛み合っている。

【０００６】次に如上の構成を有する管路切替装置１０
の作用を説明する。分岐管１３ａ、１３ｂ、１３ｃの円
周位置は決まっているから、その円周位置に切替管１９
の他端が来るように、回転駆動・位置制御ユニット２８
を駆動すると分岐管の一つと統合管１７との連通が完成
する。これを例を引いて説明する。今、分岐管１３ｃを
統合管１７に連通するとする。分岐管１３ｃの円周位置
は決まっているから、この位置に切替管１９の連結端
（図において上方）が来るように回転駆動・位置制御ユ
ニット２８を作動せしめる。そうすると、図示のよう
に、分岐管１３ｃは切替管１９を介して統合管１７に連
通する。この際、切替管１９と切替管シール２３との流
体密接触、回転体２１と回転体シール２５との流体密接
触及び回転体２１と分岐管シール１５との流体密接触は
維持されたままとなり、切替管１９を流れる流体の漏れ
は発生しない。更に切替管１９は鈍角をなして曲がって
いるだけで、切替管１９と分岐管１３ｃとは滑らかに接
続されているから、ここに粉流体などを流しても円滑に
流れ、大きな圧力降下、摩耗などの発生が無い。次に、
分岐管１３ｂと統合管１７とを連通したい場合には、切
替管１９の連結端が分岐管１３ｂの開口端の円周位置に
来るように回転駆動・位置制御ユニット２８を作動せし
めれば、分岐管１３ｃの場合と同様に分岐管１３ｂと切
替管１９の連結端は整列対向するから、分岐管１３ｂと
統合管１７とは切替管１９を介して連通される。

【０００７】次に図２を参照して、前記実施形態の変形
例を説明する。図において、管路切替装置３０のケーシ
ング３１の一端板３１ａは、截頭円錐状に形成されてい
て、その円錐面部に８本の分岐管３３ａ、３３ｂ、３３
ｃ、３３ｄ、３３ｅ（３本は図法の関係で見えない。）
が接続されている。これらの分岐管３３ａ、３３ｂ、３
３ｃ、３３ｄ、３３ｅの開口端は端板３１ａの内面に開
口し、前述の場合と同様にシール１５によりそれぞれ囲
まれている。ケーシング３１の反対側端板３１ｂに形成
されたボス３１ｃの穴には、統合管１７が密に嵌合して
いる。ケーシング３１内に設けられた回転体４１の一面
は、端板３１ａと相補的に截頭円錐状に形成され、切替
管１９と同様な曲がり形状の切替管３９が貫設されてい
る。切替管３９の基端は統合管１７に同軸的に配置さ
れ、その端面に対向しているがシール２３により外周面
とボス３１ｃの穴との間がシールされている。回転体４
１の外周面も、ケーシング３１の内周面に設けられた回
転体シール４５により封止されている。

【０００８】更に、端板３１ｂの外側には回転駆動・位
置制御ユニット４８が設けられ、その駆動ピニオン４９
が、回転体４１に一体的に形成された駆動円板４７の外
歯にシフト自在に噛み合っている。更に、端板３１ｂに
は回転体押し付け・切り離しユニット５１が設けられ、
その駆動フォーク５３が駆動円板４７を挟み込んであ
る。そして、駆動フォーク５３の内面に位置決め突起５
５が形成され、これに対応する凹みが駆動円板４７の一
面に、分岐管３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ
の位置に対応して形成されている。

【０００９】次に管路切替装置３０の作用を説明する。
図１の管路切替装置１０の構造と対比すれば容易に予測
できるように、管路切替装置３０の作用は前述の管路切
替装置１０と殆ど同じである。異なる部分のみを説明す
れば、回転体４１を回転駆動・位置制御ユニット４８に
より軸回りに回転するに先立ち、回転体押し付け・切り
離し駆動ユニット５１により回転体４１を図において下
方に引いて、端板３１ａ乃至分岐管シール１５から離
す。このため、回転時における回転体４１とシール１５
との接触は無くなるから、回転駆動力が小さくてすむ。
そして、所定の回転が完了したら、回転体押し付け・切
り離し駆動ユニット５１により駆動円板４７即ち回転体
４１を図において上向きに押して、回転体４１をシール
１５に押し付ける。この際、位置決め突起５５が駆動円
板４７の凹みに嵌合するから、分岐管と切替管３９との
整列状態を強制的に修正して位置決め精度が向上され
る。

【００１０】更に図３を参照して、本発明の別の実施形
態を説明する。図において、管路切替装置６０のケーシ
ング６１は、管接続板６３により閉じられている。管接
続板６３には分岐管６５ａ、６５ｂ、６５ｃが密に接続
固定され、内面側に設けた円板状凹み６７にそれぞれ開
口している。凹み６７の各々は円周溝に囲まれ、その中
に設けられた分岐管シール１５によってシールされるよ
うになっている。管接続板６３に対向するケーシング６
１の端板６１ｂには、中心部に統合管１７が接続されて
いる。

【００１１】一方、ケーシング６１の側部にはスライド
駆動・位置制御ユニット６９が設けられ、ケーシング６
１の内部を横切って架設されたスライド板７１がスライ
ド駆動・位置制御ユニット６９に連絡され、更にケーシ
ング６１の内面に設けられた上下駆動ユニット７３がス
ライド板７１に連絡している。従って、スライド板７１
は、図において横方向にスライドできると共に、上下方
向にも矢印に示すようにシフトされる。そのスライド板
７１には、中央部にガイド７５付きの穴が設けられ、可
撓切替管７７の上端部が貫通している。可撓切替管７７
の上端部には、接続リング７９が嵌着され、その外周面
の円周溝に切替管シール７８が嵌着されている。他方、
可撓切替管７７の下端部は統合管１７に整列して端板６
１ｂの内面に取付固定されている。

【００１２】以上のような管路切替装置６０の作用を説
明する。分岐管６５ａを統合管１７に連通させる場合を
例に取ると、スライド駆動・位置制御ユニット６９を作
動せしめて可撓切替管７７の上端部が分岐管６５ａと整
列するようにスライド板７１を右方に（図において）移
動する。この移動により整列が完了したら、上下駆動ユ
ニット７３を作動せしめて、接続リング７９が凹み６７
に入るようにする。このようにすると、凹み６７の内周
面と切替管シール７８とが接触し、封止状態が達成され
る。即ち、分岐管６５ａと統合管１７とは可撓切替管７
７を介して漏れなしに連通する。統合管１７を他の分岐
管６５ｂ、６５ｃに連結し直す、即ち管路を切り替える
には、前述の操作を遡行すればよい。即ち、上下駆動ユ
ニット７３によりスライド板７１を下げて接続リング７
９を凹み６７から出し、その後スライド板７１を左方に
動かし、目的の分岐管６５ｂ又は６５ｃに位置合せした
ら、スライド板７１を上昇させる。可撓切替管７７は曲
げ及び伸縮が自由であるから、前記の切替は格別の抵抗
無く行われ、又スライド板７１の下側に取り付けられた
ガイド７５は、可撓切替管７７の局部的な曲げを規制し
て良好な変形を確保する。

【００１３】前記図１に示す実施形態においては、複数
の分岐管の一つと１本の統合管との間の管路切替を行う
が、複数の分岐管からなる２つの分岐管群の間で管路切
替を行う場合は、図１の管路切替装置１０を対称的配置
でタンデム的に配置すれば良い。但し、統合管などの設
置を省略して図４に示すような簡略構造とすると尚好適
である。このような管路切替装置を図４を参照して説明
する。図４において、管路切替装置８０のケーシング８
１は対向する端板８１ａ，８１ｂを具えた概して円筒形
の形をしている。端板８１ａには、第１の分岐管群を形
成する上流分岐管８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８
３ｅが接続され、内面に開口した各開口端は、それぞれ
のシール１５により囲まれている。上流分岐管８３ａ、
８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅは図示しないものを含
め同一円周上に位置している。一方、第２の分岐管群を
形成する下流側分岐管８７ａ、８７ｂ、８７ｃは端板８
１ｂに接続し、その開口端は同様にシール１５により個
別に囲まれている。

【００１４】そして、端板８１ａの内面に対向する円板
状回転体９１は、ケーシング８１の内部に設けられた回
転駆動・位置制御ユニット９３により回転自在に支持さ
れ、回転体９１から延びた曲がり切替管９５の端部は、
中心軸部に支持された切替管軸受９７により回転自在に
支持されている。切替管軸受９７と切替管９５との間は
切替管シール２３により封止されている。回転体９１の
外周面には回転体シール８９が設けられ、回転体９１と
ケーシング８１との間がシールされている。

【００１５】端板８１ｂの内面に対向する回転体９９の
外周面にも、回転体シール８９が設けられ、更に回転駆
動・位置制御ユニット９４により回転自在に設けられて
いる。回転体９９に接続された曲がり切替管９６の端部
も切替管軸受９７により回転自在に支持され、その外周
面は切替管シール２３によりシールされている。当然の
ことながら、切替管９５、９６の回転体側端部は、それ
ぞれ上流分岐管及び下流側分岐管と同じ円周上に位置し
て、整列可能となっている。そして、分岐管８３ａ、８
３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅの一つと切替管９５の整
列、及び下流側分岐管８７ａ、８７ｂ、８７ｃの一つと
切替管９６との整列は、図１の管路切替装置１０の場合
と同様に行われ、例えば上流分岐管８３ａと下流側分岐
管８７ｃとの連通が達成される。このような連通管路の
切替は、回転体９１、９９とを別個に回転、位置決めす
ることによって行われる。

【００１６】図４の管路切替装置８０の回転体９１、９
９はシール１５に接したまま回転されるから必要駆動力
が大きくなる嫌いがある。これを小さくするものとして
図５に示すような改変がなされうる。図５に示す管路切
替装置１００が、管路切替装置８０と異なる部分のみを
説明すると、回転体１０１、１０３は基本的には回転体
９１、９９と同じであるが回転軸方向即ち図において上
下方向に少しシフトされうる構造となっている。回転駆
動・位置制御ユニット１０５、１０７も回転駆動・位置
制御ユニット９３、９４と基本的に同機能であるが、回
転体１０１、１０３の前述の軸方向シフトを許容するも
のとなっている。切替管軸受９７は同じものが使用され
ているが、切替管９６、９７の軸方向シフトを吸収しう
る構造となっている。更には、回転体１０１、１０３に
はそれぞれ、押し付け切り離しユニット１０８、１０９
が設けられ、所定量だけ軸方向にシフトされて回転体１
０１，１０３がそれぞれ端板８１ａ，８１ｂに向かって
押し付けられたり、離されたりする。押し付け切り離し
ユニット１０８、１０９による回転体１０１、１０３の
押し付け切り離しは、図２の管路切替装置３０の場合と
同様に切替管９５、９６と各分岐管との整列位置で行わ
れるから、回転体１０１、１０３と押し付け切り離しユ
ニット１０８、１０９の間に、位置決め用咬合機構が設
けられると好適である。このようにして、管路切替装置
１００においては、回転体１０１、１０３の回転に先立
ち、押し付け切り離しユニット１０８、１０９により、
これらがシール１５から離され、位置合せ後に押し付け
られて回転駆動力が削減される。

【００１７】更に、本発明の別の実施形態を説明する。
本実施形態は、可撓切替管を用い、分岐管群間の管路切
替を行うものである。図６において、管路切替装置１１
０のケーシング１１１は、対向する管接続板１１３、１
１５により閉じられている。管接続板１１３には、第１
の分岐管群を形成する上流分岐管１１７ａ、１１７ｂ、
１１７ｃが流体密に接続され、その開口端はシール１５
により囲まれている。同様に、管接続板１１５には第２
の分岐管群を形成する下流側分岐管１１９ａ、１１９
ｂ、１１９ｃが接続され、それぞれの開口端はシール１
５により囲まれている。管接続板１１３、１１５にそれ
ぞれ対向するスライドロッド１２１、１２３がケーシン
グ１１１の内部に設けられ、それぞれスライド駆動・位
置制御ユニット１２５、１２７に連絡している。このた
め、スライドロッド１２１、１２３がケーシング１１１
内を横切って横方向（図において）に動かされる。その
スライドロッド１２１、１２３にはそれぞれ開口が設け
られ、これに可撓切替管１２９の両端が接続固定されて
いる。この可撓切替管１２９の中央部は、曲がり緩和ガ
イド１３１に支持され、更には両端部もスライドロッド
１２１、１２３にそれぞれ固定されたガイド１３２、１
３３によって案内されている。

【００１８】そして、スライド駆動・位置制御ユニット
１２５、１２７によって横方向に動くスライドロッド１
２１、１２３の開口が目的の上流分岐管と下流側分岐
管、例えば上流分岐管１１７ａと下流側分岐管１１９ａ
に位置合せされれば、上流分岐管１１７ａと下流側分岐
管１１９ａは可撓切替管１２９を介して連通され、管路
を形成する。管路を切り替えるには、同様にスライドロ
ッド１２１、１２３を別個に動かして可撓切替管１２９
の両端開口を別の上流分岐管と下流側分岐管とに整列さ
せればよい。スライドロッド１２１、１２３の移動の
際、シール１５に接しているから抵抗即ち駆動力は大き
くなるが漏れは発生しない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
穏やかな曲がりを有する曲がり切替管乃至可撓切替管を
使用するので、粉粒体及びスラリー状物質を流す管路を
大きな圧力損失や堆積を発生させずに切り替えることが
できる。そして、可動部材と静止部材との間には切替管
シール、回転体シール又は分岐管シールを配設するので
流体の漏れを効率よく防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図２】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態の
断面図である。

【図３】本発明の別の実施形態を示す断面図である。

【図４】本発明の更に別の実施形態を示す断面図であ
る。

【図５】図４の実施形態の一部を改変した改変実施形態
の断面図である。

【図６】本発明の更に別の実施形態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０管路切替装置１１ケーシング１１ａ端板１１ｂ他端板１３ａ、１３ｂ、１３ｃ分岐管１５分岐管シール１７統合管１９切替管２１回転体２３切替管シール２５回転体シール２８回転駆動・位置制御ユニット３０管路切替装置３１ケーシング３１ａ端板３１ｂ他端板３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ分岐管３９切替管４１回転体４５回転体シール４８回転駆動・位置制御ユニット５１回転体押し付け・切り離しユニット６０管路切替装置６１ケーシング６１ｂ端板６３管接続板６５ａ、６５ｂ、６５ｃ分岐管６９スライド駆動・位置制御ユニット７１スライド板７７可撓切替管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一円周上に配設された複数の分岐管が
取り付けられた端板と同端板に対向し統合管が接続され
ている他端板とを具えたケーシング、同ケーシング内に
回転自在に設けられ前記端板に隣接対向する回転体、同
回転体に一端が貫通接続されると共に他端が前記他端板
に回転自在に設けられた曲がり切替管及び前記他端板に
設けられ前記回転体及び切替管を一体的に回転駆動する
回転駆動・位置制御ユニットを有し、前記分岐管の開口
端は前記回転体の対向面に接する分岐管シールによりシ
ールされ、前記回転体と前記ケーシングとの間は回転体
シールによりシールされ、前記統合管に対向する前記切
替管の他端部は切替管シールによりシールされ、前記分
岐管、前記切替管及び前記統合管は全体として緩やかな
曲がり通路を選択的に形成する管路切替装置。
【請求項２】前記回転体及び切替管を軸方向に動かす
回転体押し付け・切り離しユニットを更に有し、前記切
替管及び前記回転体は軸方向にシフト自在に構成され、
前記回転駆動・位置制御ユニットは前記シフトを可能と
している請求項１記載の管路切替装置。
【請求項３】複数の分岐管が並んで取り付けられた端
板と同端板に対向し統合管が接続されている他端板とを
具えたケーシング、同ケーシング内にスライド自在に設
けられ前記端板に隣接対向するスライド部材、同スライ
ド部材に一端が貫通接続されると共に他端が前記統合管
に連通して前記他端板に固定された可撓切替管、前記ス
ライド板に設けられ前記可撓切替管の曲がりを規制する
ガイド及び前記ケーシングに設けられ前記スライド部材
を駆動するスライド駆動・位置制御ユニットを有し、前
記分岐管の開口端と前記可撓切替管とは整列時に水密に
連通される管路切替装置。
【請求項４】同一円周上に配設され第１の分岐管群を
形成する複数の分岐管が取り付けられた端板と同端板に
対向し、同一円周上に配設され第２の分岐管群を形成す
る複数の分岐管が取り付けられた他端板とを具えたケー
シング、同ケーシング内に回転自在に設けられ前記端板
及び前記他端板にそれぞれ隣接対向する一対の回転体、
同回転体の各々に一端が貫通接続されると共に他端部が
切替管軸受によって回転自在に支持された一対の曲がり
切替管及び前記ケーシングに設けられ前記回転体を個別
に回転駆動する一対の回転駆動・位置制御ユニットを有
し、前記分岐管の開口端は前記回転体の対向面に接する
分岐管シールによりシールされ、前記回転体と前記ケー
シングとの間は回転体シールによりシールされ、前記切
替管軸受と前記切替管の他端部は切替管シールによりシ
ールされ、前記分岐管と前記切替管とは全体として緩や
かな曲がり通路を形成する管路切替装置。
【請求項５】前記回転体及び切替管を軸方向に動かす
一対の回転体押し付け・切り離しユニットを更に有し、
前記切替管及び前記回転体は軸方向にシフト自在に構成
され、前記回転駆動・位置制御ユニットは前記シフトを
可能としている請求項４記載の管路切替装置。
【請求項６】第１の分岐管群を形成する複数の分岐管
が並んで取り付けられた端板と同端板に対向し、第２の
分岐管群を形成する複数の分岐管が並んで取り付けられ
た他端板とを具えたケーシング、同ケーシング内にスラ
イド自在に設けられ前記端板と前記他端板にそれぞれ隣
接対向する一対のスライド部材、同スライド部材の各に
一端が貫通接続されると共に中央部が支持された可撓切
替管、前記スライド部材に設けられ前記可撓切替管の曲
がりを規制するガイド及び前記ケーシングに設けられ前
記スライド部材を駆動する一対のスライド駆動・位置制
御ユニットを有し、前記分岐管の開口端と前記可撓切替
管とは整列時に水密に連通される管路切替装置。