JP3530172B2 - 連続フローのためのスリット付き球バルブ - Google Patents

連続フローのためのスリット付き球バルブ

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    • B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、流路内の流体のフロー制御装置
に関し、特に、タンク充填プラントで使用するためのフ
ロー制御装置に関する。
【０００２】タンク充填機では、特に、泡の形成現象に
もかかわらず充填を加速可能にするために、流体の複数
のフローを使用できるようにすることが有利である。実
際、充填フローが大きい場合、所定の容量の製品を速や
かに充填可能にするが、必ず泡の発生が見られる。これ
は、充填終了時には非常な妨げとなる。何故なら、泡に
よって製品が溢れてしまうので、製品が損失するのみな
らず、充填終了時にタンクに実際に含まれる製品の量
が、特に不確実になるからである。もちろん、泡の形成
は、充填フローを減らせば、ずっと少なくなるが、充填
時間は長くなる。
【０００３】したがって、２段階でタンクを充填するこ
とが特に有効であるように思われる。第一段階では、製
品に泡が形成される問題を考慮せずに、流体フローを増
やすことによって充填速度を優先させる。第二段階で
は、流体フローを減らすことによって、第一段階の間に
場合によっては形成される泡を除去可能にし、製品の重
量という観点から、あるいは充填容量または充填高さと
いう観点から、できるだけ高い精度で所望の充填レベル
に達するようにする。
【０００４】ところで、このような充填方法では、流路
において少なくとも二つの異なる流体フローを決定でき
るバルブ手段を使用しなければならない。
【０００５】考えられる一つの解決方法は、最初に第一
のフローを決定し、次いで第二のフローを決定するよう
に制御可能な、比例制御バルブを使用することからな
る。しかしながら、「オールオアナシング」式に制御さ
れるバルブ制御電子手段と比較すると、比例制御バルブ
は比較的複雑であるため、コストがかかる。ところで、
大部分の充填機は、多数の充填部を含んでおり、各充填
部が固有のバルブ手段を備えなければならない。そのた
め、数十個、さらには百個ほどの充填部を含む充填機で
は、比例制御バルブの使用は経済的に有効ではない。
【０００６】従って、本発明の第一の目的は、構成およ
び機能において装置の簡素化が必要であり、二つのフロ
ーレベルを決定可能な流体フロー制御装置を提案するこ
とにある。
【０００７】このため、本発明は、流体が流れる隆起部
と可動止め弁とを備えたバルブ手段を含み、前記可動止
め弁が、チャンバ内で、隆起部を通る流体の通過を遮断
するようにシートで支持される支持位置と、シートから
離れて流体が隆起部を通れるようにする開放位置との間
を移動する、流体のフロー制御装置を提案し、該装置
は、第一のバルブ手段と直列に流路に介在する第二のバ
ルブ手段を含み、第二の可動止め弁が、第二の隆起部の
シートで支持される支持位置と、第二のシートから離れ
て第二の隆起部を流体が通過できるようにする開放位置
との間を移動し、前記第二の可動止め弁は、支持位置
で、少量のフローの流体が第二の隆起部を流れることが
できるようにすることを特徴とする。
【０００８】本発明の他の特徴によれば、２個の可動止
め弁の少なくとも一方は、磁界の作用で支持位置と開放
位置との間を移動する。
【０００９】可動止め弁は、支持位置と開放位置との間
を垂直移動する。
【００１０】可動止め弁の支持位置は、可動止め弁の低
位置に対応する。可動止め弁は、電磁石によって上方の
開放位置に導かれて保持され、重量の作用で支持位置に
戻る。
【００１１】可動止め弁の支持位置は、可動止め弁の高
位置に対応し、電磁石によって下方の開放位置に導かれ
て保持され、永久磁石の作用により支持位置に戻って保
持される。
【００１２】流体は、可動止め弁の移動方向に、開放位
置から支持位置に向かって流路を流れる。
【００１３】可動止め弁は、磁性材料からなる球として
構成される。
【００１４】第二のバルブ手段のシートは、可動止め弁
が支持位置にあるとき、流体のための小さい通過断面が
残るようにスリットが入れられる。
【００１５】２個のバルブ手段が、同一のバルブ本体に
配置される。
【００１６】本発明はまた、上記の特徴の任意に一つを
組み込んだ、流体フロー制御装置を含むことを特徴とす
るタンク充填機に関する。
【００１７】本発明の他の特徴および長所は、以下の詳
細な説明を読み、添付図面を参照すれば、明らかになる
であろう。
【００１８】図１から４では、たとえばタンク充填プラ
ントに設置するためのバルブ１０を示した。バルブ１０
は、流体保管ユニットと、少なくとも一つの充填ノズル
との間の供給流路に介在するように構成されている。こ
のような充填機では、タンクがノズルに向い合うように
向けられ、バルブ１０が開いて製品を通せるようにす
る。タンクが充填されると、バルブ１０が閉じる。
【００１９】後述するように、バルブ１０は、特に食用
の液体を充填する分野で使用されるように構成される。
【００２０】バルブ１０は、ほぼ円筒形の構造を有す
る。バルブは、軸Ａ１を持つ中央管１８により画定され
る、円筒形の制御チャンバ１６をその中央に備える。
【００２１】図１から３に示した例では、チャンバ１６
の上端および下端が、供給流路の上流側および下流側区
間にそれぞれ接続されているので、流体は、バルブ１０
内を上から下に流れるように構成される。バルブ１０
は、好適には垂直に、いずれにしても図１から３に示し
た方向に配置される。
【００２２】チャンバ１６の下端は、断面狭まり部から
なる第一の隆起部２０の形をとる。かくして、隆起部
は、第一のシートを形成するための円錐台形の部分２２
を有し、この部分は、チャンバ１６の直径よりも小さい
直径の円筒部分によって下方に延長される。そのため、
この第一の実施形態において、第一の隆起部２０は、バ
ルブの下流側端に配置される。
【００２３】バルブ１０は、軸Ａ１を持つ筒状の外部ジ
ャケット２４を含み、このジャケットは、中央管１８を
中心として同軸に配置される。中央管１８およびジャケ
ット２４の直径は、双方の間に筒状の内部空間が存在す
るように構成される。２個の横断板２６、２８は、下方
および上方で内部空間を塞いでいる。
【００２４】本発明によれば、バルブ１０は、同様に断
面狭まり部からなる第二の隆起部３０を含む。第二の隆
起部３０は、第二のシートを形成する円錐台形の部分３
２を有し、この部分は、チャンバ１６の直径よりも小さ
い直径の円筒部分によって下方に延長される。図示され
た例では、第二の隆起部３０は、チャンバを上流側部分
１２および下流側部分１４に分割するように、チャンバ
１６の半ばの高さのところに配置されている。
【００２５】２個のそれぞれ隆起部２０、３０に、対応
する隆起部を通る流体フローを制御可能な可動止め弁が
結合されている。いずれの場合にも、止め弁は、磁性材
料からなる球として形成されるように選択され、この球
は、中央管１８とジャケット２４との間に画定される内
部空間において、中央管１８を中心として巻かれた電磁
石コイルによって制御される。
【００２６】このように、第一の球３４は、チャンバ１
６の下流側部分１４に収容される。球３４の直径は、チ
ャンバ１６の直径よりも小さいが、組み合わされる隆起
部２０の断面狭まり部の直径よりも大きい。第一の球３
４は、その重量の作用だけで落下して、第一の隆起部２
０のシート２２で支持される。こうした支持により、第
一の隆起部２０を通るあらゆる流体の通過を漏れないよ
うに閉じることができる。第一のコイル３６は、内部空
間において、チャンバ１６の下流側部分１４の位置に配
置される。第一のコイル３６は、給電されると電磁界を
形成し、第一の球３４をシート２２から持ち上げて開放
位置の方に引き付けることにより、漏れないことをなく
して、流体が第一の隆起部２０を流れることができるよ
うにする。
【００２７】第一の球３４、第一の隆起部２０、および
第一のコイル３６は、このように第一のバルブ手段を形
成する。第一のバルブ手段は、「オールオアナシング」
式に制御され、流体の通過を可能にしまたは遮断する。
【００２８】同様に、第二の球３８はチャンバ１６の上
流側部分１２に収容され、同様に、その重量の作用だけ
で、第二の隆起部３０のシート３２で支持される。ま
た、第二のコイル４２は、内部空間において、チャンバ
１６の上流側部分１２の位置に配置される。第二のコイ
ル４２は、給電されると電磁界を形成し、第二の球３８
をシート３２から持ち上げて開放位置の方に引き付ける
ことができる。
【００２９】しかしながら、第一の隆起部２０とは逆
に、第二の隆起部３０のシート３２には、スリットがあ
る。実際、図１〜４では、第二の隆起部３０が、３個の
径方向の溝４０を含んでいることが分かり、この溝は、
第二の隆起部３０を形成する断面狭まり部を通って軸方
向に延びている。これらの溝４０は、バルブ１０の軸Ａ
１に対して径方向外側に、第二の球３８とシート３２と
の接触線を越えて延びる。溝４０は、シート３２におい
て軸方向上方に通じ、またチャンバ１６の下流側部分に
向かって下方にも通じているので、球３８がシート３２
で支持される場合にも、流体のための残留通路を形成す
る。従って、第二の球３８、第二の隆起部３０、および
第二のコイル４２は、第二のバルブ手段を構成する。第
二のバルブ手段は、第二の球３８が開放位置にあると
き、第二の隆起部を通る流体フローの第一のレベルを決
定し、第二の球３８が支持位置にあるとき、第一のレベ
ル未満の第二のフローレベルを決定する。
【００３０】もちろん、第二の隆起部３０のシート３２
は、様々な方法でスリットを入れることができる。
【００３１】従って、本発明によるバルブ１０の機能
は、次の通りである。
【００３２】図１では、閉鎖状態にあるバルブを示し
た。事実、２個のコイル３６、４２は、いずれも給電さ
れていないので、球３４、３８は、それぞれ個々の支持
位置にある。ところで、この場合、第一のバルブ手段２
０、３４は、バルブ１０を通る流体のあらゆる流れを妨
害する。
【００３３】図２では、第一のコイル３６が給電され
て、第一の球３４が開放位置の方に引き付けられ、第二
の球３８が支持位置に留まっていることが分かる。この
場合、流体は、第一の隆起部２０を自由に流れることが
できるが、流体フローは、第二の球が支持位置にあると
きに、第二の隆起部３０を通る通過断面が狭いために制
限される。２個のバルブ手段は、バルブ内に直列に配置
されるので、バルブを通るフローは、第二の隆起部３０
を通る残留フローを越えることができない。そのため、
この状態において、バルブは少量のフローの流体を通
す。
【００３４】２個のコイル３６、４２を給電すると、２
個の球３４、２８が開放位置にくるので、流体は、２個
の隆起部２０、３０を自由に流れることができる。その
場合、バルブを通る流体フローは、中央管１８における
最小通過断面により制限される。この最小通過断面は、
たとえば開放位置にある球の周囲の自由断面とすること
ができる。いずれの場合にも、この断面により、バルブ
を通る第二の流体フローが得られ、これは、図２の場合
に流れる少量のフローだけよりもずっと多い。
【００３５】このため、本発明によるバルブは、その構
造ならびに制御方法において、特に簡単である。そのう
え、このバルブは、非常に確実なバルブでもある。何故
なら、バルブは、通常は閉じているタイプであるので、
給電遮断の場合にはバルブが閉じ、それによって、望ま
しくないあらゆる流体の流れを妨げるからである。
【００３６】図５には、「逆」動作するように構成され
たバルブ１０の変形実施形態を示した。
【００３７】実際には、このバルブは、垂直にひっくり
返されていることを除けば、先のバルブとほぼ同じであ
る。そのため、第一および第二の隆起部２０、３０は、
もはや下端に配置されておらず、チャンバ１６の上流側
部分１２および下流側部分１４を上端で保持している。
この場合、流体は下から上にバルブを流れるように構成
されている。
【００３８】その結果、球の重量によって球を支持位置
に戻すことはできなくなる。また、バルブは、バルブ１
０の中央管１８とジャケット２４との間に画定される内
部空間に、２個の環状永久磁石４６、４８を追加して配
置することにより修正されている。２個の磁石は、それ
ぞれが対応する球をそのシートに引き付けることができ
るように、ほぼ隆起部の位置に軸方向に配置されてい
る。２個のコイル３６、４２は、先の例と同様に、開放
位置に球を引き付けるように、対応する磁石の上流側に
配置されている。
【００３９】この実施形態では、結合されるコイルの給
電をやめると、対応する球をシート支持位置に戻すよう
に、各磁石が構成されている。もちろん、球は、いった
ん支持されると、磁石の作用だけでシートに保持され、
この場合、磁石は、球にかかる重量の作用を妨げなけれ
ばならない。この変形実施形態でも、バルブは、通常、
閉じているタイプである。
【００４０】いずれの場合にも、バルブは、バルブ内を
流れる流体と共に動作することによって、球への作用に
より球をシート支持位置に戻そうとする。
【００４１】同様に、提案された二つの実施形態では、
唯一、バルブを漏れないように閉鎖可能である第一のバ
ルブ手段が、流体の流れる方向に対して第二のバルブ手
段の下流側に配置されている。しかし、その反対に構成
することも可能である。
【００４２】上記のバルブは、流路の外部にある如何な
る装置にも接続されることなく、２個の止め弁を遠隔電
磁制御するバルブである。従って、流路の内部と外部と
の間で完全に隔離可能であり、充填途中において、あら
ゆる流体の汚染を回避可能である。しかも、流体の供給
流路を完全に洗浄できるので、これらのバルブは、食用
の液体の充填に特に適している。 ［図面の簡単な説明］
【図１】二つの不連続なフローを決定可能な２個の球を
備えたバルブが、閉位置にある、軸方向断面概略図であ
る。
【図２】二つの不連続なフローを決定可能な２個の球を
備えたバルブが、少ないフローの位置にある、軸方向断
面概略図である。
【図３】二つの不連続なフローを決定可能な２個の球を
備えたバルブが、大きなフロー位置にある、軸方向断面
概略図である。
【図４】図１のバルブの第二のバルブ手段を示す切欠き
斜視図である。
【図５】本発明の変形実施形態を示す軸方向断面図であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−297574（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−131071（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−510583（ＪＰ，Ａ) 米国特許3665907（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B67C 3/28 F16K 31/06 - 31/11 F16K 1/14

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体が流れる第一の隆起部（２０）と第
    一の可動止め弁（３４）とを備えた第一のバルブ手段を
    含んでおり、第一の可動止め弁（３４）が、チャンバ
    （１６）内で、第一の隆起部（２０）を通る流体の通過
    を遮断するように第一のシート（２２）で支持される支
    持位置と、第一のシート（２２）から離れて流体が第一
    の隆起部（２０）を通れるようにする開放位置との間を
    移動する、流体のフロー制御装置であって、 第一のバルブ手段（２０、２２、３４）と直列に流路に
    介在する第二のバルブ手段を含み、第二の可動止め弁
    （３８）が、第二の隆起部（３０）の第二のシート（３
    ２）で支持される支持位置と、第二の可動止め弁（３
    ８）が、第二のシート（３２）から離れて第二の隆起部
    （３０）を流体が通過できるようにする開放位置との間
    を移動し、第二の可動止め弁（３８）が、支持位置で、
    少量のフローの流体が第二の隆起部（３０）を流れるこ
    とができるようにすることを特徴とする、流体のフロー
    制御装置。
  2. 【請求項２】 第一の可動止め弁（３４）及び第二の可
    動止め弁（３８）の少なくとも一方が、磁界の作用で支
    持位置と開放位置との間を移動することを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 第一の可動止め弁（３４）及び第二の可
    動止め弁（３８）が、それぞれの支持位置と開放位置と
    の間を垂直移動することを特徴とする、請求項１または
    ２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 第一の可動止め弁（３４）及び第二の可
    動止め弁（３８）の支持位置が、可動止め弁のそれぞれ
    の低位置に対応し、電磁石（３６、４２）によって上方
    のそれぞれの開放位置に導かれて保持され、可動止め弁
    の重量の作用によりそれぞれの支持位置に戻ることを特
    徴とする請求項２および３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 第一の可動止め弁（３４）及び第二の可
    動止め弁（３８）のそれぞれの支持位置が、可動止め弁
    のそれぞれの高位置に対応し、電磁石（３６、４２）に
    よって下方のそれぞれの開放位置に導かれて保持され、
    永久磁石（４６、４８）の作用によりそれぞれの支持位
    置に戻って保持されることを特徴とする請求項２および
    ３に記載の装置。
  6. 【請求項６】 流体が、第一の可動止め弁（３４）及び
    第二の可動止め弁（３８）の移動方向に、それぞれの開
    放位置からそれぞれの支持位置に向かって流路を流れる
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 第一の可動止め弁及び第二の可動止め弁
    が、磁性材料からなる球（３４、３８）として構成され
    ることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記
    載の装置。
  8. 【請求項８】 第二のバルブ手段の第二のシート（３
    ２）は、第二の可動止め弁（３８）が支持位置にあると
    き、流体のための小さい通過断面が残るようにスリット
    が入れられることを特徴とする請求項１から７のいずれ
    か一項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 第一のバルブ手段及び第二のバルブ手段
    が、同一のバルブ本体（１０）に配置されることを特徴
    とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか一項に記載
    の少なくとも一つの流体フロー制御装置を含むことを特
    徴とするタンク充填機。
JP2001514236A 1999-08-03 2000-07-24 連続フローのためのスリット付き球バルブ Expired - Fee Related JP3530172B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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