JP2742932B2 - 流体混合弁 - Google Patents

流体混合弁

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は複数の流体を予定した混合比で混合するた
めの流体混合弁、特に混合比を精密に制御しつつ混合を
行なうように図られた流体混合弁に、関するものであ
る。
〔従来の技術とその問題点〕
２種以上の流体を次いでの使用のために混合する必要
がある数多くの場合がある。極く少数の例を挙げるとペ
ンキ、溶剤及び／またはシンナーの混合、エチレングリ
コールと水との混合、飲料成分の混合、ガソリン或は他
の燃料への添加物の混合、需要者へ供給する天然ガス中
への付臭ガスの導入等がある。
２種以上の流体の流量を調整して所望の混合比で混合
させるように現在利用されている手段は、それらが各独
立的に動作するため入口及び出口圧力が変動する所期の
正確な混合比を得させない点で、完全には満足の行くも
のとはなつていない。また従来装置は比較的複雑であ
り、このため所期の設定コスト及びその後の保守及び運
転コストが高くつくものとなつている。
〔発明課題〕
この発明は上述の問題点を、所望の設定混合比を入口
及び出口の圧力変動とは無関係に維持するところの極く
精密でしかも簡単な構造の流体混合弁を提供して、解決
しようとするものである。
またこの発明は必要に応じ混合流体の流量を、所期の
混合比を連続して維持しながら簡単且つ便利に変更する
ことが可能である流体混合弁を提供することも、一つの
課題とする。また逆に混合比を変更調整すべきであると
きは、その調整も簡単且つ便利に達成できるようにしよ
うとするもである。
〔発明の要約〕
この発明の流体混合弁は次のような可変オリフイス、
すなわち一方の流体の流量を、該可変オリフイスの下流
側で感知する該流体の圧力と対比しての他方の流体の流
入圧力の変動に応じて調整する可変オリフイスを備え
る。この可変オリフイスによつて混合直前の２つの流体
の圧力が常時、実質的に等しく維持される。１対の直線
的に調整可能な固定オリフイスも設けられ、これらの固
定オリフイスによつて混合チヤンバー及び出口ポート中
に流入するそれぞれの流体の流量が制御される。
可変オリフイスの過度の振動を阻止する適当した緩衝
手段が設けられ、この手段は所望に応じて緩衝度を調整
可能とする。固定オリフイスには調整駆動手段を附設す
る。両固定オリフイスが開度を直線的に変更調整される
ものであることから、所期の混合比を維持しながら混合
流体の流量を増減させることができる。
〔実 施 例〕
第１−４図には第１の実施例に係る流体混合弁10を示
してある。第１図に示すように流体混合弁10は、予定し
た比率で混合すべき第１及び第２の流体を流入させるた
めの２つの入口ポート14,16を有するハウジング12を備
えている。各入口ポート14,16は、高圧貯蔵器等から各
流体を導いて来る適当した供給管（図示せず）に対し接
続可能とされている。
同様に第１図に示すように入口ポート16は、ハウジン
グ12の一端付近で該ハウジング12を横切らせ両端をハウ
ジング12外へ開口させてある長い穴20中に内径を拡大し
て形成されたチヤンバー部18内に開口させてある。穴20
中には同様に内径を拡大して形成された第２のチヤンバ
ー部22も形成してあり、この第２のチヤンバー部22は穴
20の軸線方向において穴20のランド部24によりチヤンバ
ー部18から距てられている。
比較的径大な穴26が、ハウジング12の端壁面28から内
向きに形成されている。この穴26よりも実質的に内径を
小とする通路30が、穴26の内端とチヤンバー部22を連通
させるようにハウジング12内に形成されている。またチ
ヤンバー部22に一端を開口する比較的小径の通路32が穴
20と略平行させ僅かに距てて設けられ、穴20の開口端付
近でハウジング12外へと開口せしめられている。
穴26と実質的に等しい第２の比較的径大な穴34が、穴
26と平行させた配置でハウジング12の端壁面28から内向
きに形成され、この穴34は内端で入口ポート14に開口す
る奥行きを有するものとされている。また入口ポート14
から穴20と略平行状で外向きに延びる比較的小径の通路
36が設けられ、穴20の開口端付近でハウジング端壁面38
外に開口させてある。
穴20内には長いスプール40を軸線方向に沿い移動可能
に挿入設置してあり、このスプール40は以下に述べるよ
うにチヤンバー部22の端壁面42と協力して可変の流量調
整オリフイスを形成する。スプール40は２部材を組立て
て成り、そのうち第１の部材は穴20の一端側に位置させ
た短円柱状の端部44と、この端部44から穴20の軸線方向
に沿つて延出している中央の軸杆部46と、この軸杆部46
端のねじ付け端部48とを、有する。貫通する軸穴52を有
する円柱状の第２の部材50が設けられ、軸穴52中に第１
の部材の軸杆部46を嵌合してある。第２の部材50の外側
の端面に形成した凹溝56内で第１の部材のねじ付け端部
48にナツト54が螺合されており、このナツト54による締
付けによつて軸杆部46の肩部分58と軸穴52内で第２の部
材50に形成されている肩部分60とを係合させて、スプー
ル40の組立てが行なわれている。肩部分58の近くで軸杆
部46に設けた環状溝に嵌込んであるＯリングにより、軸
穴52を通しての流体の漏れを有効に防止してある。
スプール40の第２の部材50と第１の部材の短円柱状端
部40との直径は、これらの部材50及び端部40の部分で流
体漏れが起きないだけ十分に大きく、しかしスプール40
が穴20内で軸線方向に沿い自由且つ容易に動けるように
穴20の内周面との間に空隙を残すように、設定される。
部材50の内端部62は図示のように略Ｖ字状に機械加工
されており、部材50の他部とＶ字状に交差している。こ
のＶ字状内端部62はチヤンバー部22の端壁面42と協力し
て可変オリフイスを形成し、同オリフイスの寸法はスプ
ール40の軸線方向での位置によつて変更される。Ｖ字状
内端部62の頂部は端部44向きに突出しており、スプール
40が左方向への摺動端位置にあるときもランド部24によ
り区画されている領域中へと僅かに突入するようにされ
ている。これによつて同頂部の両かど部面が端壁面42に
対し係合或はのり上げることがないこととするガイドが
提供され、スプール40の動作が阻害されないこととなつ
ている。Ｖ字状内端部62の両側面間の角度は、上記した
可変のオリフイスに与えるべき流量調整作用の微細性に
応じて選択できる。例えば開先角度を比較的小さく設定
すると内端部62の側面長さが大きくなり、オリフイスを
最小流路面積から最大流路面積とするまでスプール40を
移動させる距離が比較的大となる。これよりして流量調
整作用の微細性が高められる。逆に開先角度を比較的大
きく設定すると内端部62の側面長さが比較的小さくな
り、スプール40の僅かな軸線方向移動によつて可変オリ
フイスの開口面積が実質的に変更されることになる。ス
プール40の移動範囲は、端壁面42と内端部62とによつて
提供される可変オリフイスが入口ポート16からの最小流
体流を確保させるように常に僅かには開いているような
範囲に制限すべきである。
穴20の両端を封鎖するために、実質的に等しい１対の
閉鎖部材64及び64′が設けられている。一方の閉鎖部材
64についてのみ詳細構造を説明し、他方の閉鎖部材64′
については対応する部分を指すのに同一符号にダツシユ
（′）を附す。閉鎖部材64は略円筒状の細長いボデー部
66を有し、このボデー部66の一端は穴20中に僅かに突入
され環状溝68を設けられていて、環状溝68には穴20の内
周面との間で密封を行なうＯリング70を嵌合してある。
ボデー部66の両端間には外径を拡大したフランジ部分72
が形成されており、ハウジング12の穴に螺合するボルト
（図示せず）のような適当した固定具を受入れている。
ボデー部66の外端面から軸線方向内向きのねじ穴74を形
成してあり、このねじ穴74に引続いてより小径の穴76を
形成してあつて、この穴76は截頭円錐状の弁座部80を介
して、穴20に開口する比較的小径の穴78と連通させてあ
る。フランジ部分72中には比較的短長の軸線方向通路82
が形成されており、この通路82はハウジング12内の前記
通路32を放射方向の通路84を介して穴76へと連通させ
る。ねじ穴74にはニードル弁86を螺合してあり、このニ
ードル弁86は截頭円錐状弁座部80と協力して穴20とチヤ
ンバー部22間の流体連通を制御する。ニードル弁86上に
は、該弁86を所望の位置に拘束するための止めナツト88
が設けられている。
１対の調整可能なオリフイス組立体90及び90′が、穴
26及び34中にそれぞれ嵌合されている。これらのオリフ
イス組立体90,90′は多くの点で実質的に等しく、その
ためオリフイス組立体90の各部分を指す符号にダツシユ
（′）を附した符号によつてオリフイス組立体90′の対
応する部分を指すこととする。オリフイス組立体90,9
0′はそれぞれ、各穴26,34より小さな長さの円筒状スリ
ーブ92,92′を含み、これらのスリーブ92,92′の外端に
は、ハウジング12に対しオリフイス組立体90,90′を組
付けるべくハウジング12に螺合するボルト（図示せず）
のような適当した固定具を受入れるためのフランジ部分
94,94′を設けてある。一定の軸線方向幅を有するとこ
ろの周方向に沿う溝穴96,96′がスリーブ92,92′の周壁
に設けられており、これらの溝穴96,96′は第３図に示
すように、ハウジング12中に形成されている横向きの通
路98の中心線位置を中央として約180゜の範囲にわたる
円弧状のものとされている。上記通路98は、穴26,34間
を連通させるように設けられている。溝穴96,96′の軸
線方向幅（第１図でみて上下方向に沿つた幅）は、通路
98の直径とほぼ等しくするのが望ましい。溝穴96,96′
の一側と他側でスリーブ92,92′の外周面に形成した環
状溝には適当したＯリング100,100′,102,102′を嵌合
して、各穴26,34の内周壁との間の流体密シールを行な
つてある。
各スリーブ92,92′内にはオリフイス・スリーブ104,1
04′を回転変位可能に嵌合してあり、この各オリフイス
・スリーブ104,104′には第３図に示すように前記溝穴9
6,96′よりも僅かに円弧長を小とする溝穴106,106′を
周方向に沿わせて設けてある。溝穴106,106′はオリフ
イス・スリーブ104,104′の軸線方向でみて、該溝穴10
6,106′の両端縁が前記溝穴96,96′により区画形成され
た開口領域内にあり、且つ、穴26,34の内端に開口させ
てオリフイス・スリーブ104,104′中に設けてある端ぐ
り穴108,108′内へと該溝穴106,106′が開口するように
配置して、設けられている。端ぐり穴108,108′と溝穴1
06,106′との接合部でオリフイス・スリーブ104,104′
には図示のように面取りが施されており、これらの穴間
で極力乱れがない円滑な流体流れが達成されるように図
られている。
スリーブ92,92′内でオリフイス・スリーブ104,104′
を、比較的自由な回転変位を可能としつつ軸線方向での
位置を固定するために、該オリフイス・スリーブ104,10
4′の内端に放射方向外向きの環状フランジ110,110′を
設けてそれを、適当したスラストワツシヤ112,112′を
介しスリーブ92,92′の内端に支承させてある。類似し
てオリフイス・スリーブ104,104′の外端付近には、ス
リーブ92,92′の外端に接当させる適当した止輪114,11
4′及びスラストワツシヤ116,116′が設けられている。
適当したＯリング118,118′が溝穴106,106′の両端で、
オリフイス・スリーブ104,104′とスリーブ92,92′間で
の流体漏れを防止するために設けられている。
スリーブ92′内でオリフイス・スリーブ104′を回転
変位させるために第1,4図に示すように適当した作動ノ
ブ120が、オリフイス・スリーブ104′の外端にボルト12
2によつて取付けられている。ノブ120とオリフイス・ス
リーブ104′間に相対回転を確実に阻止するために、こ
れらの部材120,104′間にだぼピン124を介在させてあ
る。
オリフイス・スリーブ104にも第1,4図に示すノブ126
が設けられており、このノブ126にはオリフイス・スリ
ーブ104の延長外端部分にボルト128を用いて摺動可能に
外挿されている。ボルト128の内端部分は、スナツプリ
ング130によつて適当した凹溝内に保持されていてノブ1
26の軸線方向外向きの摺動変位を規制するものとされて
いる。ノブ126とオリフイス・スリーブ104間には、オリ
フイス・スリーブ104に対し相対的にノブ126を軸線方向
の外向きに摺動附勢するスプリング132が配設されてい
る。ノブ126とオリフイス・スリーブ104間の相対回転変
位を阻止するために、これらの部材126,104間には適当
しただぼピン134を介在させてある。
２つのオリフイス・スリーブ104,104′を通して流れ
る流体流の比を、流体量の変動を可能としながら維持す
るために、ノブ120,126にはそれぞれ外周縁にギヤ歯13
6,138を有する環状フランジが設けられ、ギヤ歯136,138
はノブ126が図示のように最外端位置へと附勢されてい
る状態で互に噛合うようにされている。したがつて何れ
かのノブ120或は126を回転操作すると他のノブも、ギヤ
歯136,138を介して等量だけ回転せしめられる。溝穴96,
96′及び106,106′が展開形状でみて長方形のものであ
ることからして、これらの溝穴により形成される流路の
開口面積の変化割合は全調整範囲で一定であり流量は直
線的に変化させうる。換言するとオリフイス・スリーブ
104,104′を１゜だけ回転変位させたとき溝穴96,96′及
び106,106′により形成された流路に生ぜしめられる開
口面積の変化量は、スリーブ92,92′に対し相対的にオ
リフイス・スリーブ104,104′がどのような位相をとつ
ていたとしても同じである。したがつて２種の流体の所
望の混合比が得られるようにオリフイス・スリーブ軸線
方向での溝穴106,106′それぞれの溝幅を設定しておく
ことにより、全流量は単に何れかのノブ120或は126を回
転操作することだけで簡単に調整できる。逆に勿論、両
方の溝穴106,106′の溝幅を等しくしておいてもよく、
その場合には何れか一のノブ120或は126を回転操作する
と混合比が変更されることになる。セツトする混合比を
視覚で読取れるように、適宜の標識をノブ120,126上に
設けることができる。図示の手動調整機構に代えて遠隔
操作を可能とする自動的な駆動手段も、簡単に設けう
る。
稼働時には或る予定比率で混合すべき第１及び第２の
圧力流体が、それぞれ圧力P1とP2で入口ポート14と16か
ら混合弁10内へ供給される。入口ポート14,16に接続さ
れた供給管路及び出口ポート140に接続された吐出管路
の各々に迅速に作動する適当な開閉弁を挿入して、これ
らの開閉弁を同時に開閉作動させるようにするのが望ま
しい。通路36,82′,84′は入口ポート14に流入する流体
を第１図でみて穴20の右端に導き、スプール40の短円柱
状端部44の端面に圧力P1を作用させスプール40に対し図
上で左向きの附勢力を加える。
圧力P2で入口ポート16に流入する第２の流体は、スプ
ール40の第２の部材50のＶ字状内端部62と第２のチヤン
バー部22の端壁面42によつて区画形成された可変の流量
調整オリフイスを通つて第２のチヤンバー部22及び通路
30内に流入する。上記した流量調整オリフイスを通過す
ることからして流体圧力の降下が起き、このため通路30
内の第２の流体は圧力P2よりも低い圧力P2をもつことに
なる。この圧力P3の第２の流体は通路32,82,84,76,80及
び78により第１図でみて穴20の左端に導かれ、そこで圧
力P3がスプール40に対し右向きの附勢力として作用す
る。圧力P1及びP3がそれぞれ作用するスプール両端の受
圧面積が等しくされており、またスプール40が穴20内で
軸線方向に沿い自由に移動できることからして圧力P1と
P3が等しくないとするとスプール40が両圧力P1,P3のう
ちの低い方の圧力側に移動し、これによりＶ字状内端部
62と端壁面42間の流量調整用の可変オリフイスの流路断
面積、したがつて該オリフイスによる圧力降下が、P1＝
P3となる平衡状態が成立するまで変更せしめられる。入
口ポート16に流入する流体が上述の可変流量調整オリフ
イスを通過せねばならないことから圧力P2は圧力P1より
も、該オリフイスの通過により生じる圧力降下を補償す
るのに十分な値だけ高い必要がある。この圧力差は少な
くとも4psi（0.7kg/cm2）であるのが望ましい。入口ポ
ート16に流入する流体が圧力P2を作用させることになる
スプール40の両受圧面の面積は、可変オリフイスを通し
ての流体流れに起因して生じうる若干の動圧を除いては
両受圧面に作用する圧力が相互に打ち消し合つてスプー
ル40に対し軸線方向の移動力を加えないこととなるよう
に、設定するのが望ましい。上述の動圧は現在のとこ
ろ、スプール40に対し若干の振れを生じさせてそれによ
り流入圧力変動を補償するようなスプール40の自由な応
動をむしろ援けるように、考えられる。
何れか一方または両方の流体の流入圧力が変動した場
合には、スプール40が新たな位置へと移動して可変オリ
フイスによる圧力降下を、圧力P3が再び圧力P1と等しく
なるように調節する。或る場合には圧力P1或はP2の変動
を補償するのに要する応動時間に時間遅れをもたせて、
例えば過度の振動的な圧力変動を緩和するとか粘土を異
にする流体のための平衡化を図るのが望ましい。この時
間遅れは一方或は両方のニードル弁86,86′の位置を再
調整して、穴20の各端に流入或は該各端から流出する流
体流れの割合を変更することにより、簡単に設定しう
る。
入口ポート14から第１の流体が穴108′と溝穴106′,9
6′を介して通路98中に流入し、そこから出口ポート140
を通して外部に流出して行く。同じように第２の流体が
通路30から穴108と溝穴96,106を介して通路98中に流入
し、そこで第１の流体と混合して出口ポート140から流
出する。前述したようにスプール40の作用で圧力P1とP3
とが等しく維持され、混合流体の背圧が両流体について
同一であるから、２種の流体の各々の流体は重なり合つ
た溝穴96,106及び96′106′によつて形成された自由な
流路の面積に直接に比例することになる。したがつて２
種の流体を、スリーブ92,92′に対し相対的にオリフイ
ス・スリーブ104,104′を適当に回転変位させ各溝穴10
6,106′が各溝穴96,96′と所望の程度で重なり合うよう
に各溝穴106,106′の位置を調整することによつて、ど
のような所望の比率ででも混合させることができる。各
溝穴106,106′の位置を独立的に変更調整することは、
スプリング132の附勢力に抗しノブ126を押込みギヤ歯13
6,138の噛合いを解除した状態のもとで各オリフイス・
スリーブ104,104′を独立的に回転操作して、行なわれ
る。
第５図にはこの発明に従つた流体混合弁の第２の実施
例を、符号142で全体を指して図示してある。この流体
混合弁142は２分割形の主ハウジング144を有し、このハ
ウジング144は第１及び第２の流体入口ポート146,148、
第１及び第２の開閉弁機構150,152、流量調整可変オリ
フイス弁機構154、及び第１及び第２の固定オリフイス
組立体156,158を装備する。
両開閉弁機構150,152は実質的に等しいので、一方の
開閉弁機構150についてのみ説明し、他方の開閉弁機構1
52については対応する部分の符号にダツシユ（′）を附
して示すのみに留める。開閉弁機構150はハウジング144
中に形成されたシリンダ162内に摺動可能に配置されて
いるピストン160を備え、このピストン160はシリンダ16
2の径縮小延長部166中へ延出する懸垂状の軸杆部164を
有する。この軸杆部164の末端には截頭円錐状の弁部材1
68が設けられ、この弁部材168はシリンダ162の径縮小延
長部166に嵌合してある挿入体172に設けられた截頭円錐
状の弁座170に対し接当する。挿入体172には、その内部
を入口ポート146に連通させる開口174を形成してある。
また挿入体172には該挿入体172とシリンダ延長部166の
内周面間での流体漏れを防止するため、両端付近で形成
した環状溝に嵌合させたＯリング176,178を配設してあ
る。挿入体172にはまた、軸杆部164に摺接して挿入体17
2と軸杆部164間のシールを行なうＯリング180も配設さ
れている。挿入体172の位置を固定するため、シリンダ1
62とその延長部166との境界部で環状溝に嵌められた止
輪182が設けられている。
弁部材168を閉鎖位置に保持するために、ピストン160
の上端部とばね座部材186間につるまきコイルばね184を
配設してある。ばね座部材186は止輪188によつて、シリ
ンダ162からの抜出しを阻止されている。ピストン160及
び160′は油圧或は空気圧によつて同時に作動させるよ
うにするのが好ましく、そのためにはハウジング144に
シリンダ162及び162′の内部に連通させた共通の作動流
体入口190が設けられている。本構造に代えて弁部材16
8,168′を適当したソレノイド機構により電気的に作動
させるようにすることも、勿論可能である。
弁部材168の下流側からチヤンバー194へと連らねてあ
る流体通路192がハウジング144内に設けられており、チ
ャンバー194中に前記固定オリフイス組立体156が配設さ
れている。固定オリフイス組立体156は、偏心開口198を
有する第１のねじ付けプレート部材196及び同様に偏心
開口202を有する第２のプレート部材200を備えており、
偏心開口198,202は互に、固定オリフイス流路を形成す
るように部分的に重ね合されている。第２のプレート部
材200を所望の位相で位置拘束するため及び第１のプレ
ート部材196に対し流体密的に接当させるために、ねじ
付け保持リング204を設けてある。
もう一つの前記固定オリフイス組立体158は上で説明
した固定オリフイス組立体156と実質的に等しく、対応
する部分は同じ符号にダツシユ（′）を付して指示して
ある。
可変オリフイス弁機構154は、ハウジング144に横切ら
せて貫通させてある穴208に摺動可能に嵌合したスプー
ル弁206を備えている。穴208の両端は適当した閉鎖部材
209,211によつて封鎖されており、これらの閉鎖部材20
9,211は穴208中に突入してスプール弁206の動きを制限
する突起を有する。スプール弁206は径縮小中央部210と
直径方向に沿う１対の通路212,214を含み、通路212,214
はそれぞれ中央部210の一側及び他側に配置されスプー
ル弁206外周面の環状溝215,217内に開口させてある。ス
プール弁206の中心線上に、該スプール弁206の両端から
内向きに延びてそれぞれの通路212,214中に開口する軸
線方向の通路216,218が設けられている。これらの軸線
方向の通路216,218の外端部分には挿入体220,222をそれ
ぞれ嵌合してあり、これらの挿入体220,222はそれぞれ
通路216,218の直径よりも小さな寸法の開口を有してオ
リフイスを提供している。通路192から穴208の内周面に
形成された環状溝226へと延びている流体通路224が、設
けられている。図示のように環状溝215と環状溝226と
は、スプール弁206が軸線方向でどのような位置をとつ
ても常に互いに連通し合うように配置されている。
ハウジング144内にはまた、弁部材168′の下流側から
穴228の一側へと延びている流体通路228、及び穴228の
他側からチヤンバー194′へと延びている比較的短長の
流体通路230を設けてある。図示のようにこれらの通路2
28,230は穴208の直径方向の一側と他側で該穴208中に開
口しており、スプール206の径縮小中央部210により形成
された空間を介し連通し合うように穴208の軸線方向で
重ね合された配置とされているが、同軸線方向で若干位
置をずらして位置されている。第５図でみてスプール20
6が右方向に動かされると、径縮小中央部210の左端面が
通路228,230間の連通面積を減少させ、これによつて通
路228,230間での圧力降下が増す。逆にスプール206の左
方向への動きによつては通路228,230間の連通面積が拡
大されて、該通路228,230間に形成されたオリフイスに
よる圧力降下が減少する。
前記したプレート部材200,200′の開口202,202′は共
通の混合チヤンバー232内に開口しており、そこから混
合された流体が使用のために外部に供給される。開閉弁
機構150,152に類似した迅速作動開閉弁機構236を出口ポ
ート234に設けて、開閉弁機構150,152と同時に作動させ
るのが好ましい。
混合流体を必要とする稼働に際しては開閉弁機構150,
152,236が同時に開放作動せしめられ、第１の流体Ａが
圧力P1で入口ポート146に、そして同流体Ａと混合すべ
き第２の流体Ｂが圧力P2で入口ポート148に、それぞれ
流入せしめられる。前述の混合弁10についてと同様に圧
力P2は圧力P1よりも僅かに高くなければならず、その圧
力差は少なくとも4psi（0.07kg/cm2）であるのが望まし
い。しかしながら流体Ｂが気体であるとすると、その圧
力は混合弁142内で音響を立てる流動が起きるのを避け
るように流体Ａの流入圧力の２倍より小さくなければな
らない点に、留意されるべきである。
流体Ａは通路192に通つてチヤンバー194中に流入し、
そこから重ね合された開口198,202により形成された流
量調整オリフイスを介して混合チヤンバー232中に流入
する。また流体Ａの圧力P1は通路224、環状溝226,215、
通路214,218、及びオリフイス挿入体220の開口を介し
て、スプール弁206の右端面に対し作用せしめられる。
この圧力P1からする力はスプール弁206を、第５図でみ
て左向きに移動させようとする。
流体Ｂは通路228,径縮小中央部210と通路230の開口端
とで形成された可変オリフイス、通路230、及び重ね合
された開口198′,202′により形成された流量調整オリ
フイスを通つて混合チヤンバー232内へ流入し、そこで
流体Ａと混合して出口ポート234から流出する。流体Ｂ
が上記した可変オリフイスを通過して流れるときに圧力
降下が起き、流体Ｂは通路230内で圧力P3をもつことに
なる。この圧力P3は環状溝217、通路212,216、及びオリ
フイス挿入体222の開口を介して、スプール弁206の左端
面に対し作用せしめられ、これによつてスプール弁206
が第５図でみて右向きに移動附勢される。スプール弁20
6の両端面は寸法を等しくされているので、該スプール
弁206は第５図でみて右向きまたは左向きの何れかに圧
力P3が圧力P1と等しくなるまで、可変オリフイスによる
圧力降下量を変更するように動かされる。その後に何れ
かの流入圧力P1或はP2が変動するとスプール弁206の位
置変更が生じ、これによつて圧力P3が圧力P1と再び等し
くなるように可変オリフイスによる圧力降下が調整され
る。オリフイス挿入体220,222は実質的に、前述実施例
におけるニードル弁86,86′と同様に機能する。重ね合
された開口198,202及び198′,202′によつてそれぞれ形
成された固定オリフイスが共通の混合チヤンバー232中
に開口して同一の背圧をうけており、また圧力P3が圧力
P1と等しいことから、これらの固定オリフイスを通して
流れる流量はそれぞれの固定オリフイスの開口面積に直
接に比例する。そして同開口面積はプレート部材200及
び202′を、流体Ａと流体Ｂの所望の混合比が得られる
ように回転変位させるようにして簡単且つ便利にセツト
できる。所望の混合比が一旦セツトされると、保持リン
グ204,204′を締上げることでプレート部材196,196′に
対して相対的にプレート部材200,200′の位置固定を行
なえ、その後に端板238をハウジング144に取付けること
ができる。
以上の説明から理解されるように図示の各流体混合弁
10,142は、２種の流体を流入圧力の変動と無関係に精密
に制御された混合比で混合するのに極く適合したものと
なつている。これらの弁は液体−液体、気体−液体、或
は気体−気体を含む広範囲の流動物質を混合するのに、
利用できる。第１−４図に図示の流体混合弁10は、この
弁が容易にアクセスできる固定オリフイス調整手段を備
えていることからして、時折り流量を変更可能であるこ
とが望ましい用途及び混合比を周期的に変更することを
要求される用途に対し、理想的に適合している。第５図
に図示の流体混合弁142は、混合機構に加えて迅速に作
動する開閉弁機構を一体的に備えていることからして、
噴霧用のペンキを混合調製する場合のように間欠的に混
合流体流れを要求する用途に対し、理想的に適合してい
る。しかし前者の流体混合弁10も、入口ポート14,16及
び出口ポート140の附近に迅速に作動する適当な開閉弁
機構を設けるのみで間欠的な混合流体流れを要求する用
途にも利用できる点に、留意されるべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係る流体混合弁の縦断面
図、第２図は第１図の２−２線に沿つた断面図で第１図
に図示の流体混合弁に設けられた可変オリフイスを示す
もの、第３図は第１図の３−３線に沿つた断面図で第１
図に図示の流体混合弁に設けられている調整可能な固定
オリフイス機構を示すもの、第４図は第１図に図示の流
体混合弁のほぼ全体を第１図の矢印４に沿つてみて画い
た図、第５図はこの発明の他の実施例に係る流体混合弁
の縦断面図である。 10……流体混合弁、12……ハウジング、14,16……入口
ポート、20……穴、26……穴、30……通路、34……穴、
36……通路、40……スプール、42……端壁面、44……ス
プール端部、46……軸杆部、50……スプール40の第２の
部材、62……Ｖ字状内端部、64,64′……閉鎖部材、76,
76′……穴、78,78′……穴、80,80′……弁座部、82,8
2′……通路、84,84′……通路、86,86′……ニードル
弁、90,90′……オリフイス組立体、92,92′……スリー
ブ、96,96′……溝穴、98……通路、104,104′……オリ
フイス・スリーブ、106,106′……溝穴、120……ノブ、
122……ボルト、126……ノブ、128……ボルト、132……
スプリング、136,138……ギヤ歯、140……出口ポート、
142……流体混合弁、144……ハウジング、150,152……
開閉弁機構、154……可変オリフイス弁機構、156,158…
…固定オリフイス組立体、160,160′……ピストン、16
8,168′……弁部材、170,170′……弁座、174,174′…
…開口、184……コイルばね、190……作動流体入口、19
4,194′……チヤンバー、196,196′……プレート部材、
198,198′……偏心開口、200……プレート部材、202,20
2′……偏心開口、204……保持リング、206……スプー
ル弁、208……穴、210……径縮小中央部、212,214……
通路、215,217……環状溝、216,218……通路、220,222
……挿入体、224……通路、226……環状溝、228,230…
…通路、232……混合チヤンバー、234……出口ポート、
236……開閉弁機構。

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１及び第２の流体を予定した混合比で互
    に混合するための混合比調整可能な流体混合弁であつ
    て、 第１及び第２の流体入口と流体出口とを有するハウジン
    グ、 上記第１の流体入口から流入する流体流を調整するため
    に上記ハウジング内に設けた第１の調整可能なオリフイ
    ス、 上記第２の流体入口から流入する流体流を調整するため
    に上記ハウジング内に設けた第２の調整可能なオリフイ
    ス、 上記した第２の流体入口と第２の調整可能なオリフイス
    との間の流体通路中に挿入された可変オリフイスであつ
    て第２の調整可能なオリフイスの直ぐ上流側で第２の流
    体の圧力を、上記第１の調整可能なオリフイスの上流側
    における第１の流体の圧力に関連して制御する可変オリ
    フイスを、上記ハウジング内に形成する可変オリフイス
    形成手段、 を備えた流体混合弁。
  2. 【請求項２】前記可変オリフイスが第１の流体の流入圧
    力の変動に応じて開口度を変更されるものである、請求
    項１に記載の流体混合弁。
  3. 【請求項３】前記可変オリフイスがさらに第２の流体の
    圧力の変動に応じて開口度を変更されるものである、請
    求項２に記載の流体混合弁。
  4. 【請求項４】前記可変オリフイス形成手段が前記ハウジ
    ング内に設けた穴中に移動可能に配設されたスプールを
    備えている、請求項１に記載の流体混合弁。
  5. 【請求項５】前記穴の一端部を前記第１の流体入口と連
    通させ、該穴の他端部を前記第２の調整可能なオリフイ
    スの直ぐ上流側と連通させてある、請求項４に記載の流
    体混合弁。
  6. 【請求項６】前記した穴の一端部に出入する第１の流体
    の流れを制限するための第１の制限手段と前記した穴の
    他端部に出入する第２の流体の流れを制限するための第
    ２の制限手段とを備えた、請求項５に記載の流体混合
    弁。
  7. 【請求項７】前記した第１及び第２の制限手段がそれぞ
    れ調整可能である、請求項６に記載の流体混合弁。
  8. 【請求項８】前記した第１及び第２の制限手段がそれぞ
    れニードル弁を備えている、請求項７に記載の流体混合
    弁。
  9. 【請求項９】前記スプールが、前記第１の調整可能なオ
    リフイスの上流側での第１の流体の圧力を前記第２の調
    整可能なオリフイスの上流側での第２の流体の圧力と実
    質的に等しく維持するものである、請求項５に記載の流
    体混合弁。
  10. 【請求項１０】前記した第１及び第２の調整可能なオリ
    フイスをそれぞれ調整するための第１及び第２の調整手
    段を備えている、請求項１に記載の流体混合弁。
  11. 【請求項１１】前記した第１及び第２の調整手段が選択
    的に相互接続可能であつて、前記した第１及び第２の調
    整可能なオリフイスのうちの一方のオリフイスを調整す
    ることによつて他方のオリフイスが、第１及び第２の流
    体の前記混合比を実質的に一定に維持した状態の下で調
    整されるようにされた、請求項10に記載の流体混合弁。
  12. 【請求項１２】前記した第１及び第２の調整可能なオリ
    フイスの開口面積の変化量が、該両オリフイスの全調整
    範囲にわたつて各単位量の調整で実質的に一定である、
    請求項11に記載の流体混合弁。
  13. 【請求項１３】前記した第１及び第２の調整可能なオリ
    フイスが回転操作で調整可能とされており、前記した第
    １及び第３の調整手段がそれぞれ、前記ハウジング外に
    延出する回転可能なシヤフトと該シヤフトに取付けたノ
    ブを有し、両調整手段のノブが互に噛合されたギヤ歯を
    有していて一方のノブを回転操作すると他方のノブも回
    転するようにされている、請求項11に記載の流体混合
    弁。
  14. 【請求項１４】前記したノブのうちの一方のノブがそれ
    を取付けてある前記シヤフトに対し軸線方向に可動であ
    つて、該一方のノブの前記ギヤ歯を他方のノブの前記ギ
    ヤ歯から外して前記した第１及び第２の調整可能なオリ
    フイスを各独立的に調整できるようにされた、請求項13
    に記載の流体混合弁。
  15. 【請求項１５】前記した一方のノブを前記したギヤ歯同
    士が噛合う位置に移動附勢する附勢手段を設けてある、
    請求項14に記載の流体混合弁。
  16. 【請求項１６】前記第１の流体入口から流入する流体流
    を制御するための第１の迅速作動開閉弁と前記第２の流
    体入口から流入する流体流を制御するための第２の迅速
    作動開閉弁とを前記ハウジング内に設けてある、請求項
    １に記載の流体混合弁。
  17. 【請求項１７】前記した第１及び第２の開閉弁を同時に
    作動させるための作動手段を備えている、請求項16に記
    載の流体混合弁。
  18. 【請求項１８】第１の圧力で供給される第１の流体を、
    該第１の流体より高い圧力で供給される第２の流体と所
    望の体積混合比で混合するための混合比調整可能な流体
    混合弁であつて、 ハウジング、 このハウジングに設けられた出口ポート、 上記ハウジングに設けられた第１の流体入口、 上記第１の流体入口から上記出口ポートへ流れる第１の
    流体の流量を調整するために上記ハウジング内に設けら
    れた第１のオリフイス、 上記ハウジングに設けられた第２の流体入口、 上記ハウジング内に設けられた穴中に移動可能に配置さ
    れたスプール弁であつて可変オリフイスを形成する手段
    を含むスプール弁、 上記第２の流体入口から上記出口ポートに流れる第２の
    流体の流量を調整するために上記ハウジング内に設けら
    れた第２のオリフイスであつて、上記第２の流体入口と
    この第２のオリフイスとの間の流路中に上記可変絞りが
    位置するように配置されている第２のオリフイス、 上記第１の流体入口付近から上記穴の一端部に第１の流
    体を導く第１の通路手段、 上記可変オリフイスと上記第２のオリフイス間から上記
    穴の他端部に第２の流体を導く第２の通路手段、 を備えていて、第１の流体の圧力により上記スプール弁
    が上記可変オリフイスの寸法を増大させる向きに移動附
    勢されると共に可変オリフイス下流側の第２の流体の圧
    力により該スプール弁が可変オリフイスの寸法を減少さ
    せる向きに移動附勢されて、可変オリフイスにより第１
    の流体の流入圧力と該可変オリフイス下流側の第２の流
    体の圧力とが予定した関係に維持され、これにより上記
    した第１及び第２のオリフイスが上記出口ポートから流
    出する第１及び第２の流体の流量比を、第１及び第２の
    流体の供給圧力の変動とは無関係に所望の値に維持する
    流体混合弁。
  19. 【請求項１９】前記した第１及び第２のオリフイスがそ
    れぞれ調整可能である、請求項18に記載の流体混合弁。
  20. 【請求項２０】前記第１のオリフイスを調整するために
    前記ハウジングの外部に設けてある第１の調整手段、及
    び前記第２のオリフイスを調整するために前記ハウジン
    グの外部に設けてある第２の調整手段を備えた、請求項
    19に記載の流体混合弁。
  21. 【請求項２１】前記した第１及び第２の調整手段を、一
    方の調整手段を操作すると他方の調整手段が対応した量
    だけ操作されることとなるように選択的に相互接続する
    接続手段を設けてある、請求項20に記載の流体混合弁。
  22. 【請求項２２】前記接続手段が、前記した第１及び第２
    の調整手段にそれぞれ配設されたギヤ歯であつて噛合い
    位置に選択的に変位させうるギヤ歯を備えている、請求
    項21に記載の流体混合弁。
  23. 【請求項２３】前記第１のオリフイスが、前記ハウジン
    グ内に設けられた穴内に配置され偏心開口を有する第１
    のプレート部材とこの第１のプレート部材に衝合させて
    上記穴内に配置され偏心開口を有する第２のプレート部
    材とを備え、これらの第１及び第２のプレート部材が、
    上記偏心開口を所望の重ね合せ関係に位置させうるよう
    に相対的に回転変位可能であり、さらにこれらのプレー
    ト部材を所望の重ね合せ関係に保持する保持手段を設け
    てある、請求項18に記載の流体混合弁。
  24. 【請求項２４】前記した第１及び第２の通路手段がそれ
    ぞれ、前記穴に出入りする第１及び第２の流体の流量を
    制限するための制限手段を含む、請求項18に記載の流体
    混合弁。
  25. 【請求項２５】前記した第１及び第２の通路手段がそれ
    ぞれ前記スプール弁を貫通する部分を有し、前記制御手
    段が該スプール弁内に嵌合されたオリフイス挿入体を備
    える、請求項24に記載の流体混合弁。
  26. 【請求項２６】前記制限手段がニードル弁を備える、請
    求項24に記載の流体混合弁。
  27. 【請求項２７】前記制限手段が第１及び第２の流体の温
    度変動を補償するものである、請求項24に記載の流体混
    合弁。
  28. 【請求項２８】前記ハウジング内に、前記第１の流体入
    口からの流体流れを可能とするための第１の弁手段及び
    前記第２の流体入口からの流体流れを可能とするための
    第２の弁手段を設けて、これらの第１及び第２の弁手段
    を同時に作動させる作動手段を設けてある、請求項18に
    記載の流体混合弁。
  29. 【請求項２９】前記ハウジングから流出する流体流れを
    制御するために前記出口ポートに配設されている第３の
    弁手段であつて前記した第１及び第２の弁手段と同時に
    作動可能である第３の弁手段を備える、請求項28に記載
    の流体混合弁。
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