JP2838846B2 - 切換弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流路を切換えるための切換弁の技術分野に
おいて利用され、特に温度変化を伴う状況で使用されて
切換時にかじり等の影響を受けやすい切換弁装置に関す
る。

〔従来の技術〕 流体の流路の切換えを行うために、流路の一部をなす
溝もしくは貫通孔が形成された弁体を弁本体内にて所定
角だけ摺接回転することにより、弁本体の出入口間の流
路の切換え及び／もしくは遮断を行う切換弁が広く使用
されている。この切換弁では、弁体が上記所定角だけ回
転を受けると、その溝もしくは貫通孔が弁本体の出入口
と連通したりあるいは他の出入口だけ連通したりするよ
うになっており、その流路が切換えられる。また流路の
遮断も可能である。そして弁本体と弁体との間の摺接面
は、切換えのための回転時であっても洩れのないように
摺接しており、さらにはシール部材を伴っていることも
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のごとくの切換弁は、流体あるいは周囲のはげし
い温度変化を受ける場合弁本体と弁体との間の摺接面に
熱膨張の影響を受けて、かじりを生じたり回転が困難と
なることがある。さりとて、予めこれを考慮した寸法に
しておけば、降温時には隙間が生じここで洩れという問
題をもたらす。

本発明は、かかる問題を解決し、温度変化がはげしく
生じても何ら摺接状態が変わらず円滑に切換回転がで
き、しかも当初の良好に設定されたシール状態を維持で
き、かつ外部から菌が入ることがない切換弁装置を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、弁本体と弁体の摺接面は、回転軸線を中
心軸とする円錐面をなし、弁体には、上記摺接面に接圧
を加減自在に印加する押圧手段が接続されており、上記
接圧は、弁の使用中にあって弁体の切換え回転動作時に
は減圧され、非回転時には増圧されるように設定されて
いる。

そして、弁本体と弁体の摺接面は、回転軸線を中心軸
とする円錐面をなし、弁体には、弁の不使用時に、該弁
体を回転軸線の方向に移動して摺接面同士を離間可能な
らしめる離間手段が接続されている。

本発明においては、弁体の大径端部側及び小径端部側
で該弁体と弁本体の間に殺菌室が形成され、該殺菌室に
は外部より殺菌流体、例えば蒸気を受けこれを流出する
接続口が設けられている。そして、弁の使用時には上記
摺接面が押圧手段により接圧が与えられていて、接続口
より供給される殺菌流体としての蒸気が殺菌室を通過
し、弁の不使用時には上記押圧手段の接圧が解除されて
摺接面に両側の殺菌室と通過する隙間が形成され殺菌流
体としての洗浄液が上記隙間を経て排出されるようにな
っている。かくして、切換弁における無菌性を要求され
る利用分野、例えば食品分野にあっても、これに対処で
きる。

〔作用〕

上述のごとくの本発明によれば、弁装置の使用中にあ
って流路の切換え／遮断のための弁体回転時には押圧手
段の印加力は減ぜられて摺接面の接圧は低下し、弁体は
円滑に回転を受ける。なお、その際、圧接は低下しても
摺接状態はそのまま維持されている。次に、切換後の弁
体の非回転時には押圧手段の印加力は強くなり、上記接
圧は増大し摺接面でのシールはより確実となり、流路内
の流体圧によっても摺接面内へ流体が進入しない。

弁装置の不使用時に弁内部の洗浄を行うときには、離
間手段が作用して弁体を回転軸線方向に移動せしめる。
弁体と弁本体の摺接は円錐面をなしているので、弁体の
上記軸方向移動によって摺接面同士が互に離間される。
そしてこの離間により形成された空間に洗浄液として殺
菌流体、例えば蒸気の凝結水を流通せしめることによ
り、洗浄がなされる。

又、殺菌室が設けられているので、弁装置の使用中接
続口から蒸気等の殺菌流体が供給されて外部の菌が進入
することがない。

〔実施例〕

以下、添付図面にもとづいて本発明の一実施例を説明
する。

第１図は本実施例装置の縦断面図、第２図は第１図に
おけるII−II断面図、第３図は第１図装置の弁体の斜視
図、第４図は第１図装置が充填装置に採用された際の斜
視図である。

図において１は弁本体で、ケース1Aと蓋体1Bがシール
リング1Cを介してＶリング1Dによって結合されて構成さ
れている。

上記弁本体１のケース1Aには上部に入口２、下部に出
口３が設けられており、例えば第４図のごとく上記入口
２は原料を供給するホッパーＨに、そして出口３は包装
袋（図示せず）内に上記原料を注入するために充填管Ｓ
に接続されている。さらに、ケース1Aは側部に接続口4,
5が設けられており、上記第４図の例の場合、接続口４
にはポンプP2そして接続口５にはポンプP1が接続されて
いる。なお、この場合ポンプP1及びP2はシリンダ内に往
復ピストンを有してシリンダ内に原料を一定量吸入して
吐出するもので、一方が吸入時のときは他方は吐出時に
あるように設定されている。かくして、上記ケース1Aの
入口２、出口３そして接続口4,5の四つの開孔は十文字
をなす位置に形成されている。

上記ケース1Aの内部は、上記十文字を含む面に垂直で
該十文字の交差点を通る線を軸線７とする大小二つの円
筒面6A,6Cと該二つの円筒面の間に形成された円錐面6B
を有しており、上記入口２、出口３、そして接続口4,5
のいづれも上記円錐面6Bに開孔している。

上記ケース1A内には、上記二つの円筒面6A,6Cの軸方
向両端部に空間を残す範囲で、該円筒面6A,6Cそして円
錐面6Bにそれぞれ接する円筒面8A,8C及び円錐面8Bを外
周面にもつ形状の弁体９が、上記軸線７まわりに回転自
在かつ軸線７方向に変位自在に配されている。該弁体９
の円錐面8Bには、軸線７のまわりに90度にわたり周方向
に延びる溝10A,10Bが形成されている（第２図参照）。

さらに、上記弁体９の二つの円筒面8A,8Cには環状溝
が形成され、ここにシールのためのＯリング11A,11Cが
嵌着されている。

上記弁体９の軸方向両端部にケース1A内に形成された
それぞれの空間は殺菌室12A,12Cをなしている。これら
の殺菌室12A,12Cには弁体１の周壁（ケース1A及び蓋体1
B）に設けられた接続口13A,13A′そして13C,13C′が開
孔しており、蒸気等の殺菌流体が接続口13A,13Cから殺
菌室12A,12Cに流入し接続口13A′,13C′から流出するよ
うになっている。

殺菌室12C内には、軸線７上に中心軸をもつ圧縮ばね1
4が弁体９の小径端面とケース1Aとの間に圧縮された状
態で配されている。

一方、弁体９の大径端面には、直径線上にて延びる係
止溝15が形成せられ、ここに押圧手段としての駆動軸16
の先端に設けられた係止板17が嵌挿せられている。該係
止板17は上記係止溝15内にあって直径線方向に変位可能
であるが軸線７まわりの回転については互に拘束されて
一体的に回転するようになっている。駆動軸16は蓋体1B
を貫通して外部に延出しており、駆動シリンダ（図示せ
ず）のロッドに連結されている。該シリンダはロッドを
一定の設定圧で軸線７の方向に押し出して弁体の円錐面
8Bとケースの円錐面6Bに一定の接圧をもたらすと共に、
該接圧を減圧そして解除可能となっている。したがっ
て、駆動軸16（及び弁体９）は、シリンダの作動時には
第１図中の矢印Ａの左方向へ、そしてシリンダの非作動
時には上記圧縮ばね14の復元力によって矢印Ａの右方向
に移動することとなる。かくして、押圧手段たる駆動軸
16と圧縮ばね14は弁体９及び弁本体１の円錐面8Bと6B
（以下「摺接面」という）を離間せしめる離間手段を構
成する。また、駆動軸16は、他の駆動源（図示せず）に
よって90度毎に軸線７まわりに回転可能となっている。

さらに、上記駆動軸16の中間部には、外周に環状溝18
が形成されており、その前後にはシールのためのＯリン
グ19A,19Bが嵌着されている。蓋体1Bの円筒部には上記
環状溝18に連通する二つの接続口20A,20Bが設けられ、
殺菌流体が一方の接続口20Aから流入して他方の接続口2
0Bを径て流出するようになっている。なお、上記環状溝
18の軸方向長さは、駆動軸16が往復ストローク動して
も、常時接続口20A,20Bが環状溝18に連通しているのに
十分なものに設定されている。

次に、以上のごとくの本実施例装置について、その動
作を説明する。

〔Ａ〕使用状態の場合 先ず、弁体９が第１図及び第２図に示す位置にある
本実施例装置が第４図のごとくホッパーＨ、ポンプP1,P
2そして充填管Ｓに接続されていて、使用状態にある場
合、駆動軸16は、シリンダにより押圧力を受けていて、
摺接面は比較的高い接圧のもとに接触している。

かかる状態で、両ポンプP1,P2のピストンが共に第
４図にて左方に（点線図示位置）に向かって移動したと
する。するとポンプP1は吸入工程に入りホッパーＨから
原料をシリンダ内に吸入し、ポンプP2は吐出工程に入っ
てシリンダ内に充満していた原料を吐出し、原料は充填
管Ｓを通して包装袋内に定量だけ充填される。このと
き、上記摺接面には高い接圧が作用しているので、ポン
プの圧力によって原料が摺接面に入り込むことはない。

次に、駆動軸16の押圧力を減じせしめる。ただし、
その際、摺接面に低い接圧が残るようにする。

しかる後、駆動軸16が一方向に90度だけ回転する。
すると弁体９も同じだけ回転してポンプP2がホッパーＨ
と接続され、ポンプP1は充填管Ｓと接続される。上記駆
動軸16による弁体９の回転の際、摺接面の接圧が低いた
めに弁体９の回転はきわめて楽に行われる。またポンプ
は両方とも作動していないので、低い接圧でも、原料が
摺接面に進入することはない。

次に、両ポンプP1及びP2のピストンを第４図にて右
方に作動させる。すると、ポンプP2は吸入工程に入って
ホッパーＨから原料をシリンダ内に吸入し、ポンプP1は
吐出工程に入って上記の工程で吸入した原料を吐出し
て充填管へ送り出す。

そして再びの工程を経て、駆動軸16をさらに90度
回転もしくは逆方向に90度回転せしめて弁体９を第１図
及び第２図の状態に戻す。

こうして再びに戻りまでの工程を繰り返す。

又、上記工程にあって、殺菌室12A,12Cにはその接
続口13A,13Cからの蒸気等の殺菌流体を常時受けこれを
接続口13A′,13C′から流出しており、殺菌がなされて
いる。

〔Ｂ〕不使用時にあって弁内部を洗浄する場合 弁の不使用時に弁内部を洗浄する場合には、先ず駆
動軸16の押圧力を解除する。すると、弁体は圧縮ばね14
の復元力によって第１図において右方に変位して、摺接
面は互に離間して隙間が形成される。

次に、入口２から洗浄液として蒸気の凝結水を流入
させつつ弁体をゆっくりと回転せしめれば、これが上記
離間した摺接面にも至り弁内のすべての空間が洗浄され
る。

洗浄完了後、再び駆動軸16に押圧力を加えて原位置
に復帰させた後、摺接面に接圧を生じさせて使用に備え
る。

なお、上記駆動軸16の往復動の際、該駆動軸16と蓋
体1Bの円筒部との間は、環状溝18に洗浄液を流入させる
ことによってここも洗浄される。

本発明は以上のごとくであるが、実施例の形態に限ら
れず、例えば弁体の溝の数と弁本体の出入口を適宜変え
ることにより、一系統の流路の開閉あるいは三系統以上
の流路の切換えやまたは流路の遮断も可能である。

〔発明の効果〕 本発明は、以上のように弁体と弁本体の摺接面を円錐
面として加減自在に接圧を印加することとしたので、回
転切換時に低接圧として弁体の円滑な回転がなされ、ま
た摺接面が摩耗しても自動調整されて常に一定条件下で
作動するという効果を得る。

また、蒸気等の殺菌流体が常時供給されており、外部
からの菌の進入が防止され、そして洗浄が容易にできる
食品充填用に好適な切換弁を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例装置の縦断面図、第２図は第１図にお
けるII−II断面図、第３図は第１図装置の弁体の斜視
図、第４図は第１図装置が充填装置に採用された際の斜
視図である。 １……弁本体 ２……入口 ３……出口 6B,8B……摺接面（円錐面） ９……弁体 12A,12C……殺菌室 13A,13A′,13C,13C′……接続口 14,16……離間手段（圧縮ばね、駆動軸） 14……圧縮ばね 16……押圧手段（駆動軸）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−138520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−164078（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流路の一部をなす溝もしくは貫通孔が形成
   された弁体を弁本体内にて所定角だけ摺接回転すること
   により、弁本体の出入口間の流路の切換え及び遮断の一
   方もしくは両方を行う切換弁装置において、 弁本体と弁体の摺接面は、回転軸線を中心軸とする円錐
   面をなし、 弁体には、上記摺接面に接圧を加減そして解除自在に印
   加する押圧手段が接続されており、 上記接圧は、弁の使用中、弁体の中心軸まわりの切換え
   回転動作時には減圧され、非回転時には増圧されるよう
   に設定されており、 弁体の大径端部側及び小径端部側に該弁体と弁本体の間
   に殺菌室が形成され、該殺菌室には外部より殺菌流体を
   受け該殺菌流体が殺菌室を経てこれを流出する複数の接
   続口が設けられており、 弁の使用時には上記摺接面が押圧手段により接圧が与え
   られていて、接続口より供給される殺菌流体としての蒸
   気が殺菌室を通過し、弁の不使用時には上記押圧手段の
   接圧が解除されて摺接面に両側の殺菌室と連通する隙間
   が形成され殺菌流体としての洗浄液が上記隙間を経て排
   出されるようになっていることを特徴とする切換弁装
   置。