JP2015086980A - 流体制御バルブ及び容器洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で製品寿命を改善することができる流体制御バルブ及びこれを備えた容器洗浄装置を提供する。【解決手段】流体の入口３４及び出口３６を有するバルブ取付ブロック３２に取り付けられる流体制御バルブ３０であって、ケーシング４０と、先端に弁体４４を備えたシリンダーロッド４６を有しケーシング４０に対して摺動する弁体駆動ピストン４２と、シリンダーロッド４６とケーシング４０との摺動部分５２を覆うようにシリンダーロッド４６からケーシング４０にまたがって設けられるダイヤフラム５４と、ダイヤフラム５４とケーシング４０とシリンダーロッド４６とにより区画形成される内圧用空間部Ｐと、を有し、内圧用空間部Ｐに所定の内圧が作用する。【選択図】図３

Description

本発明は、流体制御バルブ及び容器洗浄装置に関する。

従来の流体制御バルブは、流体の入口及び出口を有するバルブ取付ブロックに取り付けられるものであり、ケーシングと、先端に弁体を備えたシリンダーロッドを有しケーシングに摺動自在に装着される弁体駆動ピストンと、を備えている。弁体駆動ピストンは、シリンダーロッドの弁体を入口側の弁座に接触させるとこにより入口を閉じて流体の流れを止め、あるいは、シリンダーロッドの弁体を弁座から離して入口を開いて流体を入口から出口に流すように作用する。

上記弁体駆動ピストンは、シリンダーロッドとケーシングとの摺動部分を覆うようにシリンダーロッドからケーシングにまたがって設けられたダイヤフラムを有し、バルブ取付ブロックの流体の入口から出口に流れる流体がシリンダーロッドとケーシングとの摺動部分に接触しないように工夫されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１１８５９３号公報

しかしながら、上記特許文献１の流体制御バルブでは、シリンダーロッドの動作に伴い、ダイヤフラムがシリンダーロッドの動作に追随するため、ダイヤフラムが所定量だけ変形する。このため、シリンダーロッドの動作回数が増加すると、ダイヤフラムの変形が繰り返されるため、ダイヤフラムの疲労や劣化が進む。これにより、流体制御バルブの製品寿命が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、簡易な構成で製品寿命を改善することができる流体制御バルブ及びこれを備えた容器洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、流体の入口及び出口を有するバルブ取付ブロックに取り付けられる流体制御バルブであって、ケーシングと、先端に弁体を備えたシリンダーロッドを有し前記ケーシングに対して摺動する弁体駆動ピストンと、前記シリンダーロッドと前記ケーシングとの摺動部分を覆うように前記シリンダーロッドから前記ケーシングにまたがって設けられるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと前記ケーシングと前記シリンダーロッドとにより区画形成される内圧用空間部と、を有し、前記内圧用空間部に所定の内圧が作用することを特徴とする。

この場合、前記内圧用空間部の内圧は、空気圧であることが好ましい。

本発明の一態様は、容器を設置するヘッド部と、洗剤液を貯溜するタンク部と、前記ヘッド部に対する前記洗剤液の供給を制御するバルブ部と、前記タンク部に貯溜された前記洗剤液を前記バルブ部へ供給するポンプ部と、前記ヘッド部、前記タンク部、前記バルブ部あるいは前記ポンプ部の少なくとも一つの駆動を制御し、前記容器の内部の洗浄処理を自動制御する制御部と、を有する容器洗浄装置であって、前記バルブ部は、流体の入口及び出口を有するバルブ取付ブロックと、前記バルブ取付ブロックに取り付けられる流体制御バルブと、を有し、前記流体制御バルブは、ケーシングと、先端に弁体を備えたシリンダーロッドを有し前記ケーシングに対して摺動する弁体駆動ピストンと、前記シリンダーロッドと前記ケーシングとの摺動部分を覆うように前記シリンダーロッドから前記ケーシングにまたがって設けられるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと前記ケーシングと前記シリンダーロッドとにより区画形成される内圧用空間部と、を有し、前記内圧用空間部に所定の内圧が作用することを特徴とする。

この場合、前記内圧用空間部の内圧は、空気圧であることが好ましい。

本発明によれば、シリンダーロッドの動作に伴いダイヤフラムが変形するが、内圧用空間部には所定の内圧が作用することにより、ダイヤフラムの変形量を抑制することができる。この結果、流体制御バルブひいては容器洗浄装置の製品寿命が延びる。

また、内圧用空間部の内圧を確保する手段として空気圧を用いることにより、簡易な構成により内圧用空間部の加圧が可能になる。

本発明の第１実施形態に係る容器洗浄装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る容器洗浄装置の外観図である。 本発明の第１実施形態に係る容器洗浄装置に用いられる流体制御バルブの第１実施例に関し、流体の入口が閉じたときの流体制御バルブの位置を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る容器洗浄装置に用いられる流体制御バルブの第１実施例に関し、流体の入口が開いたときの流体制御バルブの位置を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る容器洗浄装置に用いられる流体制御バルブの第２実施例の流体制御バルブの構成を示した断面図である。

本発明の第１実施形態に係る容器洗浄装置について、図面を参照して説明する。

容器洗浄装置の洗浄対象である「容器」は、ビール、ワイン、清涼飲料等の液体を充填する際に用いられる入れ物あるいは樽を意味する。ただし、入れ物あるいは樽に充填される液体は、飲料用液体に限定されず、農業・工業などの産業用液体、医療用液体も含まれる。

図１は、容器洗浄装置１０の斜め方向から見た斜視図である。図１に示すように、容器洗浄装置１０は、主として、容器１を載置するヘッド部１２と、洗剤液を貯溜するタンク部１４と、ヘッド部１２に対する洗剤液の供給を制御するバルブ部１６と、タンク部１４に貯溜された洗剤液をバルブ部１６へ供給するポンプ部１８と、ヘッド部１２、タンク部１４、バルブ部１６あるいはポンプ部１８の少なくとも一つの駆動を制御し容器１の内部の洗浄処理を自動制御する制御部２０と、制御部２０の駆動を操作する操作部２２と、各構成要素を支持する支持台部２４と、を有している。

ヘッド部１２は、例えば、円盤状のプレート部２６と、プレート部２６を昇降するための昇降部（図示省略）と、を有している。プレート部２６の上面に、洗浄対象になる容器１が載置される。昇降部は、プレート部２６の高さを調整するための機構である。

タンク部１４は、例えば、中空状に形成された貯溜部２８を有している。貯溜部２８の内部には、所定量の洗剤液が溜められている。

バルブ部１６は、例えば、複数の流体制御バルブ３０と、バルブ取付ブロック３２と、を有している。流体制御バルブ３０は、制御部２０からの制御信号に基づき、ヘッド部１２に洗剤液を供給する。これにより、ヘッド部１２のプレート部２６に載置された容器１の内部の洗浄処理が可能になる。

流体制御バルブ３０の一例として、シリンダーバルブが適用できる。

ポンプ部１８は、例えば、タンク部１４の貯溜部２８に溜められている洗剤液をくみ上げて、バルブ部１６側へ供給するための駆動源である。

制御部２０は、いわゆる制御ボックスであり、ヘッド部１２、タンク部１４、バルブ部１６、ポンプ部１８あるいは操作部２２の少なくとも一つの駆動を制御する。制御部２０は、容器洗浄装置１０の動作を統括的に制御する。このため、制御部２０の駆動により、容器１の内部の洗浄処理を自動制御することが可能になる。

制御部２０は、ヘッド部１２、タンク部１４、バルブ部１６、ポンプ部１８及び操作部２２に対して各構成要素の駆動に必要な電力を供給する。

操作部２２は、操作ボタンや液晶パネルなどの装備を有しており、例えば、制御部２０の駆動を操作する。操作部２２で所定の操作を実行することにより、制御部２０が駆動し、容器１の洗浄処理が開始される。なお、操作部２２は、制御部２０以外の構成、例えば、ヘッド部１２、タンク部１４、バルブ部１６、ポンプ部１８の駆動を直接的に制御する構成でもよい。

操作部２２は、例えば、容器洗浄装置１０の支持台部２４に連結されている。ただし、操作部２２は、支持台部２４に直接連結してもよいし、所定の連結部材を介して支持台部２４に取り付けてもよい。さらに、操作部２２は、ヘッド部１２、タンク部１４、バルブ部１６、制御部２０あるいはポンプ部１８のいずれかに設けてもよい。

操作部２２は、ヘッド部１２の近傍に位置している。操作部２２とヘッド部１２との離間距離を短くするような位置に操作部２２を設けることにより、ヘッド部１２のプレート部２６に容器１を載置した後、作業者が操作部２２へ移動するまでの距離及び時間が短くなる。これにより、ヘッド部１２のプレート部２６に容器１を載置した後、作業者が操作部２２をただちに操作することができるため、容器１の洗浄処理の効率を著しく高めることができる。

次に、容器洗浄装置１０の各構成要素の配置（レイアウト）について説明する。

図２は、容器洗浄装置１０を上方側から見た容器洗浄装置１０の外観図である。図２に示すように、タンク部１４及び制御部２０の外形は、例えば、四角形状に形成されており、ヘッド部１２のプレート部２６の外形は、例えば、丸形状に形成されている。

制御部２０は、タンク部１４の一方側側面１４Ａに面した空間部（スペース）ＳＰ１に位置している。換言すれば、タンク部１４の一方側側面１４Ａは、空間部ＳＰ１を臨んでいる。このように、制御部２０は、タンク部１４に隣接している。

ポンプ部１８は、制御部２０と同様にして、タンク部１４の一方側側面１４Ａに面した空間部ＳＰ１に位置している。そして、ポンプ部１８は、タンク部１４に隣接しており、同時に制御部２０にも隣接している。換言すれば、ポンプ部１８は、タンク部１４と制御部２０とヘッド部１２とで囲まれた部位に位置している。

バルブ部１６は、制御部２０及びポンプ部１８と同様にして、タンク部１４の一方側側面１４Ａに面した空間部ＳＰ１に位置している。そして、バルブ部１６は、ポンプ部１８に隣接しており、同時に制御部２０及びヘッド部１２に対しても隣接している。

ヘッド部１２は、タンク部１４の角部１４Ｃに面した（あるいは対向した）空間部（スペース）ＳＰ２に位置している。換言すれば、ヘッド部１２のプレート部２６とタンク部１４の貯溜部２８の各中心が、平面視にてタンク部１４の貯溜部２８の対角線の延長線上に位置するように配置されている。ヘッド部１２は、タンク部１４の一方側側面１４Ａに対してだけではなく、タンク部１４の一方側側面１４Ａに対して略直交する他方側側面１４Ｂからも突出するようにして配置されている。

なお、タンク部１４の角部１４Ｃとは、一方側側面１４Ａの端部と他方側側面１４Ｂの端部とが交差して形成される角部である。

操作部２２は、タンク部１４の一方側側面１４Ａに対して略直交する他方側側面１４Ｂに面したデッドスペースである空間部（スペース）ＳＰ３に位置している。換言すれば、タンク部１４の他方側側面１４Ｂは、空間部ＳＰ３を臨んでいる。このため、ヘッド部１２を設けたことによるデッドスペースを利用して操作部２２を配置することができ、同時に操作部２２をヘッド部１２の近傍に位置させることができる。この結果、ヘッド部１２と操作部２２との離間距離が短くなる。

このように、空間部ＳＰ１〜ＳＰ３は、平面視にてＬ字ラインＬＬを構成している。

換言すれば、制御部２０、ポンプ部１８、バルブ部１６、ヘッド部１２及び操作部２２は、タンク部１４の周囲を平面視にてＬ字ラインＬＬ上に並んで位置している。なお、制御部２０、ポンプ部１８、バルブ部１６、ヘッド部１２及び操作部２２の配置順序は特に限定されるものではないが、ヘッド部１２と操作部２２とが隣接していることが好ましい。

容器洗浄装置１０の各構成要素に関して上記レイアウトを採用することにより、デッドスペースを利用して、タンク部１４の周囲に制御部２０、ポンプ部１８、バルブ部１６、ヘッド部１２及び操作部２２を効率良く配置することができる。この結果、装置全体を小型化することができ、容器洗浄装置１０の設置面積が小さくて済む。

また、ヘッド部１２のプレート部２６に容器１を載置した後、操作部２２に到達するまでに要する作業者の移動距離が短くなる。このため、ヘッド部１２のプレート部２６に容器１を載置した後、操作部２２で操作するまでの時間が短くなり、容器１の洗浄処理の効率を高めることができる。

特に、制御部２０、ポンプ部１８、バルブ部１６、ヘッド部１２及び操作部２２はタンク部１４の周囲を平面視にてＬ字ラインＬＬ上に並んで位置しているため、容器洗浄装置１のレイアウトの効率性及び意匠性を高めることができ、かつヘッド部１２と操作部２２との離間距離が短くすることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る容器洗浄装置１０の作用について説明する。

図１及び図２に示すように、容器１をヘッド部１２のプレート部２６に載置する。その後、操作部２２を操作して制御部２０を駆動させる。ポンプ部１８が制御部２０により駆動され、タンク部１４の貯溜部２８に溜められていた洗剤液がくみ上げられ、バルブ部１６に供給される。バルブ部１６が制御部２０により駆動され、所定量の洗剤液が流体制御バルブ３０を介してヘッド部１２に供給される。そして、ヘッド部１２のプレート部２６に載置された容器１の内部に洗剤液が供給され、容器１の内部の洗浄が行われる。

このように、ヘッド部１２のプレート部２６に容器１が載せられた後、制御部２０による自動制御により容器１の洗浄が開始される。そして、所定の工程が終了すると、制御部２０による自動制御によりポンプ部１８による洗剤液のくみ上げ及びバルブ部１６の流体制御バルブ３０からヘッド部１２に対する洗剤液の供給が停止され、容器１の洗浄処理が終了する。この結果、容器１の洗浄開始から終了までの一連の洗浄処理を制御部２０により自動制御することができる。

また、容器洗浄装置１０により洗浄された容器１は、容器１の内部を洗剤液により洗浄されているため、高い洗浄効果を有している。

（第１実施例の流体制御バルブ）
次に、第１実施例の流体制御バルブ３０について説明する。なお、第１実施例の流体制御バルブ３０の一例としてシリンダーバルブを示す。

図３及び図４に示すように、第１実施例の流体制御バルブ３０は、例えば、流体の入口３４及び出口３６を有し入口３４に弁座３８を備えたバルブ取付ブロック３２に取り付けられるものである。なお、流体として、液体、気体、プラズマなどが該当し、容器洗浄装置に適用される構成では、流体である「洗剤液」が該当する。

流体制御バルブ３０は、主として、筺体として機能しかつバルブ取付ブロック３２に取り付けるため取付片として機能するケーシング４０と、先端に弁体４４を備えたシリンダーロッド４６を有しケーシング４０に対して摺動自在に装着される弁体駆動ピストン４２と、を備えている。

ケーシング４０は、ボルト及びナットなどの固着具４８によりバルブ取付ブロック３２に固定される。

弁体駆動ピストン４２は、図示しない圧縮空気切換電磁弁により操作され、この操作によりシリンダーロッド４６の弁体４４が弁座３８に接触して入口３４を閉じることにより流体の流れを止め（図３参照）、あるいは、シリンダーロッド４６の弁体４４が弁座３８から離れて入口３４を開くことにより流体を入口３４から出口３６へ流す（図４参照）。図３及び図４の符号５０は、圧縮空気用のシールパッキンである。

流体制御バルブ３０は、シリンダーロッド４６とケーシング４０との摺動部分５２を覆うようにシリンダーロッド４６からケーシング４０にまたがって設けられたダイヤフラム５４を備えている。このため、流体の入口３４から出口３６に流れる流体が摺動部分５２に接触することがない。これにより、摺動部分５２に潤滑材を使用しても流体に異物が混入しない。この結果、摺動部分５２に潤滑材の使用が可能になり、摺動部分５２の寿命が大幅に延長する。さらに、部品の交換頻度が少なくなるため、定期補修部品のコスト及び部品交換作業に要する保全コストが大幅に下がる。さらにまた、摺動部分５２が流体に接触しないため、洗浄が容易になる。

なお、ダイヤフラム５４は、衛生上問題が生じない材質で構成されている。

ここで、ダイヤフラム５４とケーシング４０の端面４０Ａとの間には、内圧用空間部Ｐが形成されている。当該内圧用空間部Ｐには、空気（例えば、圧縮空気）が供給される。

すなわち、内圧用空間部Ｐには、配管５６と、空気供給源５８と、空気供給源５８の空気を内圧用空間部Ｐに供給するための内圧用弁６０と、が接続されている。これにより、内圧用空間部Ｐには常に所定の空気が供給されており、内圧用空間部Ｐの内圧が常に維持されている。

なお、図示しない圧力計と、内圧用弁６０を制御する図示しない制御部と、を用い、圧力計の値が最適値となるように内圧用空間部Ｐの圧力をフィードバック制御する構成を採用してもよい。これにより、内圧用空間部Ｐの圧力を常に一定値に制御することができ、適切な内圧を維持することができる。

内圧用空間部Ｐには空気圧により内圧を確保しているが、空気圧に限定されるものではなく、水圧や油圧などにより加圧してもよい。しかし、空気圧を用いることにより簡易な構成により内圧用空間部Ｐを加圧することができる。また、水圧や油圧を用いれば、ダイヤフラム５４のリークを視覚的に発見することができる。

（第２実施例の流体制御バルブ）
次に、第２実施例の流体制御バルブ３０について説明する。第２実施例の流体制御バルブ３０の一例としてシリンダーバルブを示す。

なお、以下では、第１実施例の流体制御バルブ３０の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。

図５に示すように、第２実施例の流体制御バルブ３０は、ケーシング４０の端面４０Ａに凹部６２が形成されている。この凹部６２により内圧用空間部Ｐが確保される。

ダイヤフラム５４は、凹部６２を塞ぐようにしてシリンダーロッド４６からケーシング４０にまたがって設けられている。このため、内圧用空間部Ｐは、ダイヤフラム５４と凹部６２とシリンダーロッド４６とにより閉じた空間部になる。

上記内圧用空間部Ｐには、第１実施例と同様にして、配管５６と、空気供給源５８と、空気供給源５８の空気を内圧用空間部Ｐに供給するための内圧用弁６０と、が接続されている。内圧用空間部Ｐには常に所定の空気が供給されており、その空気圧により内圧用空間部Ｐの内圧が維持されている。

なお、内圧用空間部Ｐの内圧が常に最適な内圧となるようにフィードバック制御するように構成してもよい。

各実施例の流体制御バルブ３０では、内圧用空間部Ｐに空気が供給され、内圧用空間部Ｐには所定の内圧（空気圧）が付与されている。このため、シリンダーロッド４６の動作（直線運動）に伴いダイヤフラム５４が変形するが、内圧用空間部Ｐの内圧が作用してダイヤフラム５４の変形量が必要最小限に抑制される。これにより、ダイヤフラム５４が劣化するまでの時間を大幅に延ばすことができ、ダイヤフラム５４の製品寿命が延びる。この結果、流体制御バルブ３０ひいては容器洗浄装置１０の製品寿命が延びる。

また、内圧用弁６０を制御することにより、内圧用空間部Ｐの内圧を減圧することも可能である。これにより、メンテナンス時やダイヤフラム５４の状態に応じて内圧用空間部Ｐの内圧を自在に調整することができる。

特に、第２実施例の流体制御バルブ３０のように、ケーシング４０に凹部６２を設けて内圧用空間部Ｐを形成することにより、ダイヤフラム５４の寸法・形状にかかわらず、所定容積の内圧用空間部Ｐを常に確保することができる。

また、ケーシング４０に凹部６２を設けて内圧用空間部Ｐを形成することにより、シリンダーロッド４６の直線運動に伴う移動距離が短くなる構成でも、所定容積の内圧用空間部Ｐを確保することができる。この結果、小型のバルブ取付ブロック３２に流体制御バルブ３０が取り付けられ、シリンダーロッド４６の直線運動に伴う移動距離が短くなる構成においても、内圧用空間部Ｐの内圧によりダイヤフラム５４の変形量を必要最小限に抑制することができる。

また、ケーシング４０に凹部６２を設けて内圧用空間部Ｐを確保することにより、流体制御バルブ３０及びその構成要素を大型化することなく、内圧用空間部Ｐの容積を大きく設定することも可能である。

なお、以上で説明した実施形態及び実施例は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることが可能である。

１０ 容器洗浄装置
１２ ヘッド部
１４ タンク部
１４Ａ 一方側側面
１４Ｂ 他方側側面
１４Ｃ 角部
１６ バルブ部
１８ ポンプ部
２０ 制御部
２２ 操作部
２４ 支持台部
２６ プレート部
２８ 貯溜部
３０ 流体制御バルブ
３２ バルブ取付ブロック
３４ 入口
３６ 出口
３８ 弁座
４０ ケーシング
４２ 弁体駆動ピストン
４４ 弁体
４６ シリンダーロッド
４８ 固着具
５０ パッキン
５２ 摺動部分
５４ ダイヤフラム
５６ 配管
５８ 空気供給源
６０ 内圧用弁
６２ 凹部
ＳＰ１ 空間部（スペース）
ＳＰ２ 空間部（スペース）
ＳＰ３ 空間部（スペース）
ＬＬ Ｌ字ライン
Ｐ 内圧用空間部

Claims (4)

1. 流体の入口及び出口を有するバルブ取付ブロックに取り付けられる流体制御バルブであって、
   ケーシングと、
   先端に弁体を備えたシリンダーロッドを有し前記ケーシングに対して摺動する弁体駆動ピストンと、
   前記シリンダーロッドと前記ケーシングとの摺動部分を覆うように前記シリンダーロッドから前記ケーシングにまたがって設けられるダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムと前記ケーシングと前記シリンダーロッドとにより区画形成される内圧用空間部と、
   を有し、
   前記内圧用空間部に所定の内圧が作用することを特徴とする流体制御バルブ。
2. 前記内圧用空間部の内圧は、空気圧であることを特徴とする請求項１に記載の流体制御バルブ。
3. 容器を設置するヘッド部と、
   洗剤液を貯溜するタンク部と、
   前記ヘッド部に対する前記洗剤液の供給を制御するバルブ部と、
   前記タンク部に貯溜された前記洗剤液を前記バルブ部へ供給するポンプ部と、
   前記ヘッド部、前記タンク部、前記バルブ部あるいは前記ポンプ部の少なくとも一つの駆動を制御し、前記容器の内部の洗浄処理を自動制御する制御部と、
   を有する容器洗浄装置であって、
   前記バルブ部は、流体の入口及び出口を有するバルブ取付ブロックと、前記バルブ取付ブロックに取り付けられる流体制御バルブと、を有し、
   前記流体制御バルブは、ケーシングと、先端に弁体を備えたシリンダーロッドを有し前記ケーシングに対して摺動する弁体駆動ピストンと、前記シリンダーロッドと前記ケーシングとの摺動部分を覆うように前記シリンダーロッドから前記ケーシングにまたがって設けられるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと前記ケーシングと前記シリンダーロッドとにより区画形成される内圧用空間部と、を有し、前記内圧用空間部に所定の内圧が作用することを特徴とする容器洗浄装置。
4. 前記内圧用空間部の内圧は、空気圧であることを特徴とする請求項３に記載の容器洗浄装置。
   

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