JP2014016003A - サンプリングバルブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連通流路は、弁室168Bと、弁室168Bの流入側に位置する流入側流路168Aと、弁室168Bの流出側に位置する流出側流路168Cとを有する。また、弁室168Bは、ダイアフラム弁体130が位置する中心部であって主流路に対して直交する断面が略四角形状である。さらに、流入側流路168A及び流出側流路168Cが断面が円形状である。さらに、弁室168Bの断面積と流入側流路168Aの断面積と流出側流路168Cの断面積がほぼ同等又は弁室168Bの断面積が流入側流路168Aの断面積と流出側流路168Cの断面積よりも大きいサンプリングバルブ1である。
【選択図】図1
Description
図10に示すサンプリングバルブ800は、主流路と連通する連通流路801に対して直交するサンプリング流路802が形成されている。サンプリング流路802の先端部にサンプラー804が形成され、サンプラー804を開閉することによりサンプル用の液体が流出流路803を通り流出される。
また、連通流路801に対してサンプリング流路802が形成されていることにより、液体の流れの妨げとなるため問題となる。
サンプリングバルブ900には、図10に示すサンプリングバルブ800のような液溜まり部が形成されないため液溜まりによる衛生面の問題が小さい。
また、弁座904に対してニードル弁905を当接させているときには、連通流路901と流出路902は連通していないため、液体の流れの妨げとなりにくい。
(1)主流路と連通する流路部内に形成された連通流路と、前記連通流路上に形成された弁孔に連通するサンプリング流路と、前記弁孔周辺に形成された弁座に当接又は離間するダイアフラム弁体と、前記ダイアフラム弁体を動作させる動力部を有するサンプリングバルブにおいて、前記連通流路は、前記弁座が形成された弁室と、前記弁室の流入側に位置する流入側流路と、前記弁室の流出側に位置する流出側流路とを有すること、前記弁室は、前記ダイアフラム弁体が位置する中心部であって前記主流路に対して直交する断面が略四角形状であること、前記流入側流路及び前記流出側流路の断面が円形状であること、前記弁室のうち前記ダイアフラム弁体の断面積を減じた断面積と前記流入側流路の断面積と前記流出側流路の断面積がほぼ同等又は前記弁室のうち前記ダイアフラム弁体の断面積を減じた断面積が前記流入側流路の断面積と前記流出側流路の断面積よりも大きいこと、を特徴とする。
また、サンプリングバルブは、弁室、流入側流路、流出側流路が接合され一つの部品で構成されている。そのため、部品点数が少なく、サンプリングバルブ内の隙間に液体が侵入し雑菌が繁殖するなどの問題が生じない。また、一つの部品で構成されているため分解洗浄を行う必要がない。
また、連通流路内の液溜まり部を減少させることができ、衛生面での問題を解消することができる。その理由は、流入側流路と弁室と流出側流路との間に液溜まりが形成される段差部が形成されないためである。さらに具体的には、流入側流路と中心弁室との間がテーパ形状であり、中心弁室と流出側流路との間がテーパ形状であることにより段差部を無くしているためである。
さらに、弁室、流入側流路、流出側流路は、一つの部品で構成されている。そのため、サンプリングバルブ内の隙間に液体が侵入し雑菌が繁殖するなどの問題が生じない。また、一つの部品で構成されているため分解洗浄を行う必要がない。
<サンプリングバルブの構成>
図1にサンプリングバルブ1の断面図を示す。図2に図1に示すサンプリングバルブ1のAA断面図を示す。
図1に示すように、サンプリングバルブ1は、本体部120と流路部160を有する。
本体部120は、シリンダ129内に圧縮空気を流出入させることによりダイアフラム弁体130を弁座165に対して当接又は離間させる、いわゆるエアオペレイト構造を有するものである。
図1に示すようにダイアフラム弁体130は、弁座165に対して当接・離間する弁体部131と、そこから外側に張り出した膜部132と、膜部132の周縁に形成された環状の固定部133とを有して形成されたものである。そして、固定部133が流路部160とシリンダ129とによって挟み込まれ、ダイアフラム弁体130が本体部120に対して固定されている。なお、ダイアフラム弁体130は、フッ素樹脂によって形成されている。
また、弁体部131のうちピストンロッド124と螺合する部分には螺合溝131Bが形成されている。
流路部160は、図示しない主流路が形成された他の配管、バルブ等と連通する。流路部160には、図1に示すように、流入口161と流出口162が形成されており、流入口161が配管上川上側となり、流出口162が流路の川下となる。なお、流入口161と流出口162の川上と川下を反対とすることもできる。
なお、本実施形態においては、弁室168Bの流路断面積と流入側流路168Aの流路断面積をほぼ同等としたが、弁室168Bの流路断面積を流入側流路168Aよりも大きくすることもできる。それにより、連通流路168を流れる流体の流れを損なうことがないためである。
また、図示しないが弁室168Bと流出側流路168Cの断面積の関係は上記弁室168Bと流入側流路168Aの断面積の関係と同様であるため説明を割愛する。
(弁閉時)
サンプリングバルブ1の平常時の説明を行う。
平常時においてサンプリングバルブ1は、図1に示すように、ダイアフラム弁体130は弁座165に当接し弁閉状態にある。その理由は、ピストンロッド124がスプリング125により図1中の下方向へと付勢されているからである。ピストンロッド124が図1中下方向へと付勢されることにより、ピストンロッド124の中心部に螺設されているダイアフラム弁体130も同様に下方向へと付勢される。それにより、ダイアフラム弁体130は、弁座165へと押圧され弁室168Bと弁孔167は非連通状態となる。そのため、サンプリング流路166から流体を採取することができない。
また、弁室168Bと流出側流路168Cの流路断面積をほぼ同等であるため、同様に流体の流速に変化が少なく、流体の流れを損なうことがない。
主流路内を流れる流体をサンプリング流路166からサンプリングする場合のサンプリングバルブ1の動作について説明する。
図1に示すように、操作ポート121からシリンダ129内に圧縮空気を流入させる。それにより、ピストンロッド124が圧縮空気により図1中上方向に移動する。ピストンロッド124が移動する力は、スプリング125よりも強い。そのため、ピストンロッド124は上方向へと移動し、ピストンロッド124の中心部に螺設されているダイアフラム弁体130も同様に上方向へと移動する。ダイアフラム弁体130は、弁座165と離間するため、弁室168Bに流入した流体は弁孔167を介しサンプリング流路166から流出する。
<サンプリングバルブの構成>
図3に、サンプリングバルブの断面図を示す。図4に、図3に示すサンプリングバルブのBB断面図を示す。図5に、図3に示すサンプリングバルブのCC断面図を示す。図6に、サンプリングバルブのダイアフラム弁体が受ける推力を示した断面図を示す。
第2実施形態においては、第1実施形態のサンプリングバルブ1のうち、ダイアフラム弁体130、及び流路部160の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第1実施形態のサンプリングバルブ1のダイアフラム弁体130、及び流路部160と形状の異なる第2実施形態のサンプリングバルブ2のダイアフラム弁体230、及び流路部260について図3乃至図6を用いて説明することで、他の構造については、第1実施形態の符号の1ケタ目を2とする符号を用いることで説明を割愛する。
図3に示すようにダイアフラム弁体230は、弁座265に対して当接・離間する弁体部231と、そこから外側に張り出した膜部232と、膜部232の周縁に形成された環状の固定部233とを有して形成されたものである。そして、固定部233が流路部260とシリンダ229とによって挟み込まれ、ダイアフラム弁体230が本体部220に対して固定されている。なお、ダイアフラム弁体230は、フッ素樹脂によって形成されている。
また、弁体部231のうちピストンロッド224と螺合する部分には螺合溝231Bが形成されている。
流路部260は、図示しない主流路が形成された他の配管、バルブ等と連通する。流路部260には、図3に示すように、流入口261と流出口262が形成されており、流入口261が配管上川上側となり、流出口262が流路の川下となる。なお、流入口261と流出口262を反対とし川上及び川下を反対にすることもできる。
他方、図4の上方断面図に示すように、流入弁室部268B1の両側面部268B1Kは、ダイアフラム弁体230の軸心方向と直交する方向及び流入側流路268Aの軸心方向において、流入側流路268Aから中心弁室部268B2に対して幅が広まる方向にテーパ形状となっている。流入弁室部268B1と中心弁室部268B2の連結部268B1Dは、図5に示すように中心弁室部268B2と同様の略長方形状である。
他方、図4の上方断面図に示すように、流出弁室部268B3の両側面部268B3Kは、ダイアフラム弁体230の軸心方向と直交する方向及び流出側流路268Cの軸心方向において、流出側流路268Cから中心弁室部268B2に対して幅が広まる方向にテーパ形状となっている。流出弁室部268B3と中心弁室部268B2の連結部268B3Dは、図示しないが、中心弁室部268B2と同様の略長方形状である。
なお、本実施形態においては、流入弁室部268B1、中心弁室部268B2、流出弁室部268B3の流路断面積と流入側流路268Aの流路断面積をほぼ同等としたが、流入弁室部268B1、中心弁室部268B2、流出弁室部268B3の流路断面積を流入側流路268Aよりも大きくすることもできる。それにより、連通流路268を流れる流体の流れを損なうことがないためである。
また、図示しないが流入弁室部268B1、中心弁室部268B2、流出弁室部268B3と流出側流路268Cの断面積の関係は上記流入弁室部268B1、中心弁室部268B2、流出弁室部268B3と流入側流路268Aの断面積の関係と同様であるため説明を割愛する。
(弁閉時)
サンプリングバルブ2の平常時の説明を行う。
平常時においてサンプリングバルブ2は、図3に示すように、ダイアフラム弁体230は弁座265に当接し弁閉状態にある。その理由は、ピストンロッド224がスプリング225により図3中の下方向へと付勢されているからである。ピストンロッド224が図3中下方向へと付勢されることにより、ピストンロッド224の中心部に螺設されているダイアフラム弁体230も同様に下方向へと付勢される。それにより、ダイアフラム弁体230は、弁座265へと押圧され弁室268Bと弁孔267は非連通状態となる。そのため、サンプリング流路266から流体を採取することができない。
図6に示すように、サンプリングバルブ2のダイアフラム弁体230の円盤部231Aの流路側表面における受圧面積とほぼ同等の面積であるため、受圧力が同等となる。受圧力が同等となることで、弁閉時に円盤部231Aの円盤表面に掛かる推力(図6中矢印S2で示す。)と膜部232の流路側表面に係る推力(図6中矢印S1で示す。)を同等にすることができる。そのため、弁閉時にダイアフラム弁体230に対する流体圧による推力がバランスされる。よって、流体が連通流路268を流れている状態であっても、ダイアフラム弁体230は推力により安定するため、弁閉状態を安定して保つことができる。
その理由は、流入側流路268Aと中心弁室部268B2の間を連結するテーパ形状の流入弁室部268B1が継ぎ目なく形成されている。継ぎ目なく連通しているため、液溜まり部がない。同様に、流出側流路268Cと中心弁室部268B2の間を連結するテーパ形状の流出弁室部268B3が継ぎ目なく形成されている。継ぎ目なく連通しているため液溜まり部がない。
主流路内を流れる流体をサンプリング流路266からサンプリングする場合のサンプリングバルブ2の動作について説明する。
図3に示すように、操作ポート221からシリンダ229内に圧縮空気を流入させる。それにより、ピストンロッド224が圧縮空気により図3中上方向に移動する。ピストンロッド224が移動する力は、スプリング225よりも強い。そのため、ピストンロッド224は上方向へと移動し、ピストンロッド224の中心部に螺設されているダイアフラム弁体230も同様に上方向へと移動する。ダイアフラム弁体230は、弁座265と離間するため、弁室268Bに流入した流体は弁孔267を介しサンプリング流路266から流出する。
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
他方、図示しないが第1実施形態におけるサンプリングバルブ1に第2実施形態で用いたダイアフラム弁体230を用いることもできる。それにより、第1実施形態のサンプリングバルブ1及び第2実施形態のサンプリングバルブ2は、互いにダイアフラム弁体を用いた場合の同様の作用効果を得ることができる。
130,230,330,430 ダイアフラム弁体
163,263,363,463 流路部
165,265,365,465 弁座
166,266,366,466 サンプリング流路
167,267,367,467 弁孔
168,268,368,468 連通流路
168A,268A,368A,468A 流入側流路
168B,268B,368B,468B 弁室
168C,268C,368C,468C 流出側流路
Claims (9)
- 主流路と連通する流路部内に形成された連通流路と、前記連通流路上に形成された弁孔に連通するサンプリング流路と、前記弁孔周辺に形成された弁座に当接又は離間するダイアフラム弁体と、前記ダイアフラム弁体を動作させる動力部を有するサンプリングバルブにおいて、
前記連通流路は、前記弁座が形成された弁室と、前記弁室の流入側に位置する流入側流路と、前記弁室の流出側に位置する流出側流路とを有すること、
前記弁室は、前記ダイアフラム弁体が位置する中心部であって前記主流路に対して直交する断面が略四角形状であること、
前記流入側流路及び前記流出側流路の断面が円形状であること、
前記弁室のうち前記ダイアフラム弁体の断面積を減じた断面積と前記流入側流路の断面積と前記流出側流路の断面積がほぼ同等又は前記弁室のうち前記ダイアフラム弁体の断面積を減じた断面積が前記流入側流路の断面積と前記流出側流路の断面積よりも大きいこと、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項1に記載するサンプリングバルブにおいて、
前記ダイアフラム弁体は、前記動力部と前記流路部の間に固定される固定部と、前記弁座に当接又は離間する弁体部と、前記固定部と前記弁体部を連結し変形する膜部を有すること、
前記動力部のうち前記固定部と当接する部分に剛体を有すること、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項1に記載するサンプリングバルブにおいて、
前記ダイアフラム弁体は、前記動力部と前記流路部の間に固定される固定部と、前記弁座に当接又は離間する弁体部と、前記固定部と前記弁体部を連結し変形する膜部を有すること、
前記弁体部に略円盤形状の円盤部が形成されていること、
前記膜部の流路側表面における受圧面積は、前記円盤部の流路側表面における受圧面積とほぼ同等の面積であること、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項1乃至請求項3に記載するいずれか一つのサンプリングバルブにおいて、
前記弁室は、前記弁座が形成されている中心弁室部と、前記流入側流路と連通する流入弁室部と、前記流出側流路と連通する流出弁室部とを有すること、
前記流入弁室部のうち前記動力部側に位置する上面側流入流路壁面と前記弁座側に位置する下面側流入流路壁面は、前記ダイアフラム弁体の軸心方向において、前記流入側流路から前記中心弁室部に対して幅が狭まる形状となっていること、前記流入弁室部の両側流入流路壁面は、前記ダイアフラム弁体の軸心方向と直交する方向において、前記流入側流路から前記中心弁室部に対して幅が広まる形状となっていること、
前記流出弁室部のうち前記動力部側に位置する上面側流出流路壁面と前記弁座側に位置する下面側流出流路壁面は、前記ダイアフラム弁体の軸心方向において、前記流出側流路から前記中心弁室部に対して幅が狭まる形状となっていること、前記流出弁室部の両側流出流路壁面は、前記ダイアフラム弁体の軸心方向と直交する方向において、前記流出側流路から前記中心弁室部に対して幅が広まる形状となっていること、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項2乃至請求項4に記載するいずれか一つのサンプリングバルブにおいて、
前記弁体部のうち前記ダイアフラム弁体の軸心方向と直交する方向の断面形状が楕円形状であること、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項2乃至請求項5に記載するいずれか一つのサンプリングバルブにおいて、
前記固定部が前記連通流路と一体に形成されていること、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項1乃至請求項6に記載するいずれか一つのサンプリングバルブにおいて、
前記サンプリング流路は前記連通流路よりも径が小さいこと、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項1乃至請求項7に記載するいずれか一つのサンプリングバルブにおいて、
前記サンプリング流路の距離が短いこと、
を特徴とするサンプリングバルブ。 - 請求項1乃至請求項8に記載するいずれか一つのサンプリングバルブにおいて、
前記流入側流路と前記弁室及び前記弁室と前記流出側流路の間の流路内に前記ダイアフラム弁体及び前記弁孔以外の凹凸がないこと、
を特徴とするサンプリングバルブ。
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