JP4129604B2 - マグネットバルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はマグネットバルブに関し、より詳しくはマグネットの磁力を利用して弁体を開閉作動させるようにしたマグネットバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アセプティック充填機に使用されるマグネットバルブとして、ハウジング内に形成した流路と、この流路を囲む弁座と、上記流路内に移動可能に設けられ、上記弁座に着座して該流路を閉鎖する弁体と、上記流路の外部に移動可能に設けられ、上記弁体と磁気的に結合して該弁体を変位させる駆動部材と、この駆動部材に連結手段を介して連結され、かつ該駆動部材を、上記弁体を弁座に着座させる閉鎖位置と上記弁体を弁座から上方へ離隔させる開放位置とに移動させる駆動装置とを備えたものが知られている（米国特許第５，６７６，３４４号明細書）。
上記構成を有するマグネットバルブにおいては、駆動装置により駆動部材を閉鎖位置に移動させれば、これと磁気的に結合している弁体を弁座に着座させて流路を閉じさせることができ、また駆動部材を開放位置に位置させれば、弁体を弁座から離座させて流路を開放させることができるので、容器内に充填液を充填することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したマグネットバルブでは、駆動部材を開放位置に位置させて弁体を弁座から離座させた状態では、該弁体は流路中に浮いた状態となるため、特に大流量の充填液を流通させた際に弁体がその流速により押されてバルブ開度が変動したり、弁座に着座してしまう危険性があった。
本発明はそのような事情に鑑み、大流量の充填液を流通させても弁体を安定して開放位置に保持しておくことができるマグネットバルブを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１の発明は、上述した構成を有するマグネットバルブにおいて、上記ハウジング内に管体が設けられて該管体内に上記流路が形成され、上記駆動部材は管体の外部に移動可能に設けられ、また上記流路内に、上記弁体が弁座から上方へ離隔する方向に移動された際に該弁体に当接するストッパ部を設け、かつ上記駆動装置による駆動部材の開放位置を、上記弁体がストッパ部に当接する際の駆動部材の高さよりも、さらに所定距離だけ上方位置となるように設定して該弁体を上記ストッパ部に押し付けさせ、さらに上記駆動装置による駆動部材の閉鎖位置と開放位置との間に、弁体が上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となる小開度位置を設けたものである。
請求項２の発明は、上述した構成を有するマグネットバルブにおいて、上記ハウジング内に管体が設けられて該管体とハウジングとの間に上記流路が形成され、上記駆動部材は管体の内部に移動可能に設けられ、また上記流路内に、上記弁体が弁座から上方へ離隔する方向に移動された際に該弁体に当接するストッパ部を設け、かつ上記駆動装置による駆動部材の開放位置を、上記弁体がストッパ部に当接する際の駆動部材の高さよりも、さらに所定距離だけ上方位置となるように設定して該弁体を上記ストッパ部に押し付けさせ、
さらに上記駆動装置による駆動部材の閉鎖位置と開放位置との間に、弁体が上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となる小開度位置を設けたものである。
【０００５】
【作用】
上記構成によれば、駆動部材を開放位置に位置させた際には、弁座から離座された弁体はストッパ部に当接されてこれに押し付けられるようになるため、大流量の充填液が流通されても弁体は安定してストッパ部に押し付けられた状態を維持することができる。したがって、従来の弁体が流路中に浮いた状態となっている場合に比較して、確実にバルブ開度が変動したり弁座に着座されてしまうことを防止することができる。
そして、容器内に大流量で充填液が充填されて容器内に所定量の充填液が充填されたら、上記駆動部材を小開度位置とすることにより充填液を小流量で容器内に充填することができる。この状態では、弁体は上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となるが、この際には流路を流れる充填液は小流量となっているので、その流速により変位されて開度を小さくしたり弁座に着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、筒状部材からなるマグネットバルブのハウジング１は鉛直方向に配置してあり、その内部を隔壁部２によって上下に区画している。上記隔壁部２より下方のハウジング１内軸部に管体３を設けてあり、この管体３の上端部をシール部材４により液密を保って上記隔壁部２の下面に取付けるとともに、該管体３の下端部は、連結金具５によりハウジング１の下端部に取付けた下部パイプ６に、シール部材７により液密を保って取付けている。
上記隔壁部２にはＬ字形に屈曲させた内部通路２ａを形成してあり、その上方側となる端部は上部パイプ８を介して図示しない充填液タンクに連通させている。また内部通路２ａの下方側の端部は上記管体３内の上部に連通させてあり、該管体３の下部は上記下部パイプ６を介して図示しない充填ノズルに連通させている。そしてこれら上部パイプ８、内部通路２ａ、管体３および下部パイプ６により充填液の流路９を形成している。
【０００７】
上記管体３の下端部には上記流路９を囲む弁座３ａを形成してあり、またこの管体３内に上記弁座３ａに着座して流路９を閉鎖する弁体１１を上下方向に摺動自在に設けている。この弁体１１はその下端部が上記弁座３ａに着座する弁部１１ａとなっており、この弁部よりも上方は筒状に形成されて筒状部１１ｂとなっている。
さらに上記弁部１１ａと筒状部１１ｂとの間に小径の首部１１ｃを形成し、上記筒状部１１ｂ内に形成される内部通路１１ｄは複数の透孔１１ｅを介して上記首部１１ｃの外周に開口している。そして管体３の内周面と弁体１１における筒状部１１ｂの外周面との間の間隙、並びに弁体１１の内部通路１１ｄと複数の透孔１１ｅ、および管体３の内周面と首部１１ｃの外周面との間の間隙により、上記流路９の一部を形成している。
このように、弁体１１の弁部１１ａと筒状部１１ｂとの間に首部１１ｃを形成するとともに、弁体１１の内部に形成した内部通路１１ｄを複数の透孔１１ｅを介してその首部１１ｃの外周に連通させることにより、特に管体３の内周面と筒状部１１ｂの外周面との間の間隙を狭くしても充分な流路面積を確保することができる。そして上記間隙を狭くすることにより弁体１１の径方向の振れを小さくすることができ、それにより流量変化を抑制して高精度な充填を行うことができるとともに、弁座３ａに対する着座不良を良好に防止することができるという利点がある。
【０００８】
次に、上記管体３の外部で、ハウジング１の内部には、上記弁体１１と磁気的に結合して該弁体１１を変位させるための駆動部材１２を設けてあり、この駆動部材１２は駆動装置１３によって昇降させることができるようにしている。
上記駆動部材１２は上下にフランジ部１２ａ、１２ｂを有する筒状部材から構成してあり、図示実施例ではこの駆動部材１２の内周部上下位置に管体３を囲む２つのマグネット１４を取付けている。他方、上記弁体１１の筒状部１１ｂにはマグネット１４の間隔に合わせて２つの鉄片等からなる磁性体１５を埋設してあり、また上記管体３は非磁性材料から構成してある。
したがって、上記駆動部材１２を昇降させればマグネット１４と磁気的に結合された弁体１１を昇降させることができ、それによって弁体１１の弁部１１ａを弁座３ａに接離させることができる。
【０００９】
上記駆動部材１２を駆動する駆動装置１３は、ハウジング１の上方にこれと同一軸線上に配置してある。図示実施例では上記駆動装置１３はエアシリンダ装置から構成してあり、この駆動装置１３はハウジング１に連結金具２１を介して連結したシリンダハウジング２２と、このシリンダハウジング２２の軸部に形成した段付孔２３とを備えている。
上記段付孔２３の中間の中径孔２３ｂ内には気密を保持して円板状の第１ピストン２４を摺動自在に嵌合してあり、該第１ピストン２４の下端部に設けたピストンロッド２５を上記段付孔２３の下方の小径孔２３ａ内を気密を保持して摺動自在に貫通させている。そしてピストンロッド２５の下端部に連結プレート２６を取付け、この連結プレート２６を連結ロッド２７を介して上記駆動部材１２の上方のフランジ部１２ａに連結している。
したがって本実施例では、上記ピストンロッド２５、連結プレート２６および連結ロッド２７により、駆動装置１３と駆動部材１２とを連結する連結手段が構成されている。
【００１０】
上記連結ロッド２７は、図１、図２に示すように、連結プレート２６の周囲４か所に取付けてあり、各連結ロッド２７は隔壁部２に形成した内部通路２ａを避けて該隔壁部２を上下方向に摺動自在に貫通している。
各連結ロッド２７の下端面より若干上方位置にはそれぞれ小径の連結部２７ａを形成してあり、また駆動部材１２の上方のフランジ部１２ａには、図３に示すように、上記連結部２７ａが丁度係合する大きさの小径の係合部２８ａと、各連結ロッド２７の貫通を許容する大径の貫通部２８ｂとを円周方向に連続させて形成した係合溝２８を形成している。
さらに、上記下部パイプ６には回止めピン２９を立設してあり、この回止めピン２９を駆動部材１２の下方のフランジ部１２ｂに摺動自在に貫通させることにより、駆動部材１２が回転して上記連結ロッド２７の連結部２７ａが係合溝２８の係合部２８ａから離脱するのを防止している。
【００１１】
上記段付孔２３の上方の大径孔２３ｃ内には気密を保持して円板状の第２ピストン３１を摺動自在に嵌合してあり、この第２ピストン３１の上端部に連結した昇降ロッド３２を、上記シリンダハウジング２２の上端部を封鎖する蓋部材３３を気密を保持して摺動自在に貫通させて上方に突出させている。そして該昇降ロッド３２の突出端にナット３４を螺着し、該ナット３４を、上記蓋部材３３の上端部に上下方向に変位可能に設けた調整部材３５に当接させることにより、上記第２ピストン３１の下降端位置を規制することができるようにしている。
そして上記第１ピストン２４と第２ピストン３１との間にばね３６を弾装し、該ばね３６により通常は両者を離隔した状態に、つまり第１ピストン２４を下降端に、また第２ピストン３１を上昇端に保持させている。
さらに、上記第１ピストン２４の下方側に第１圧力室４１を形成するとともに、この第１圧力室４１を、シリンダハウジング２２およびこれに連結したブラケット４２に形成した第１通路４３に連通させ、該第１通路４３は図示しない切換え弁を介して圧力流体供給源に連通させている。
また上記第１ピストン２４と第２ピストン３１との間に第２圧力室４４を形成し、この第２圧力室４４は第２通路４５および図示しない切換え弁を介して上記圧力流体供給源に連通させ、さらに上記第２ピストン３１の上方に形成した第３圧力室４６は第３通路４７と図示しない切換え弁を介して上記圧力流体供給源に連通させている。
なお、連結プレート２６を収容した空間は、大気通路４８を介して大気に連通させている。
【００１２】
したがって、中間の第２圧力室４４を圧力流体源に連通させ、第１圧力室４１および第３圧力室４６を大気に連通させた場合には、第１ピストン２４は下降端に、また第２ピストン３１は上昇端に保持されるので、上記第１ピストン２４に設けたピストンロッド２５、連結プレート２６および連結ロッド２７を介して駆動部材１２が下降端の閉鎖位置に位置され、これにより駆動部材１２のマグネット１４と磁気的に結合された弁体１１の弁部１１ａが弁座３ａに着座して流路９を閉鎖するようになる（図１、図４の状態）。
また、上記第２圧力室４４および第３圧力室４６を大気に連通させ、上記第１圧力室４１を圧力流体源に連通させた場合には、第１ピストン２４が上昇端に位置している第２ピストン３１に当接する位置まで上昇されるので、駆動部材１２も上方の開放位置まで大きく上昇される。これにより弁体１１も弁座３ａから大きく離座して流路９を大開度で開放するようになる（図５の状態）。
さらに、上記第２圧力室４４を大気に連通させ、上記第１圧力室４１および第３圧力室４６を圧力流体源に連通させた場合には、第１ピストン２４が上昇されると同時に第２ピストン３１が降下されて両者が当接するが、受圧面積は第２ピストン３１のほうが大きいので該第２ピストン３１は下降端位置となり、第１ピストン２４はその下降端位置の第２ピストン３１に当接して上昇位置が規制されることになる。
この状態では、第１ピストン２４の上昇量は、第２ピストン３１が上昇端に位置している場合よりも小さくなるので、上記駆動部材１２は、上記閉鎖位置と開放位置との間に設けられた小開度位置に位置決めされる。これにより上記弁体１１は弁座３ａから相対的に小さく離座されるようになり、それによって流路９は小開度で開放されるようになる（図６の状態）。
【００１３】
ところで、図６に示すように、駆動部材１２を小開度位置に位置決めした際には、弁体１１は駆動部材１２のマグネット１４により浮いた状態に、すなわち弁体１１の上下端部が何にも接触していない状態となっており、この状態では、例えば図示するように、マグネット１４の高さと弁体１１の磁性体１５の高さとはほぼ同一となっている。
これに対し、弁体１１を開放位置に安定して保持するために、図５に示すように、上記弁座３ａと反対側の隔壁部２に、上記弁体１１が弁座３ａから離隔する方向に移動された際に該弁体１１の上端部に当接するストッパ部２ｂを設けるとともに、駆動部材１２の開放位置を、上記弁体１１がストッパ部２ｂに当接しても、さらに該弁体１１を上記弁座３ａから所定距離Ｌ1 だけ離隔する方向に付勢する位置に設定している。つまり駆動部材１２の開放位置は、ストッパ部２ｂに当接した状態における弁体１１の磁性体１５の高さよりも、駆動部材１２のマグネット１４の高さが上記所定距離Ｌ1 だけ上方位置となるように設定している。
この状態では、弁体１１はストッパ部２ｂに押し付けられるので、図６の場合に比較して、弁体１１を安定して大開度の開放位置に保持することができる。
またこれと同様に、図４に示すように、弁体１１を閉鎖位置に安定して保持するために、駆動部材１２の閉鎖位置は、弁座３ａに着座した状態における弁体１１の磁性体１５の高さよりも、駆動部材１２のマグネット１４の高さが所定距離Ｌ2 だけ下方位置となるように設定している。
【００１４】
以上の構成において、駆動部材１２が閉鎖位置に位置されている際には、弁体１１の弁部１１ａは弁座３ａに着座して流路９を閉じている。
この状態から駆動部材１２が開放位置に移動されると、弁体１１はその上端部がストッパ部２ｂに当接する位置まで上昇し、流路９を大開度で開放する。これにより大流量の充填液が流路９を流通するようになるが、この際、弁体１１はストッパ部２ｂに押し付けられているので、大流量の充填液が流路９を流通してもその流速により変位されて開度を小さくしたり弁座３ａに着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができる。
またこの際、弁体１１の筒状部１１ｂの外周面と管体３の内周面との間の間隙を狭くすることができるので、大流量の充填液が流路９を流通しても弁体１１の径方向の振れを小さくすることができ、この点でも流量変化を抑制して高精度な充填を行うことができる。そして大部分の充填液は弁体１１の内部に形成した内部通路１１ｄ、複数の透孔１１ｅおよび首部１１ｃの外周を流通することができるので、流路面積が不足することはない。
【００１５】
このようにして図示しない容器内に大流量で充填液が充填され、例えば重量計等により容器内に所定量の充填液が充填されたことが検出されると、上記駆動部材１２が小開度位置に位置決めされる。これにより弁体１１の弁部１１ａは弁座３ａに隣接した位置となるので、充填液は小流量で容器内に充填されるようになる。
この状態では、弁体１１は駆動部材１２のマグネット１４により浮いた状態となっているが、この際には流路９を流れる充填液は小流量となっているので、その流速により変位されて開度を小さくしたり弁座３ａに着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができる。
また、上述したように弁体１１の筒状部１１ｂの外周面と管体３の内周面との間の間隙を狭くしているので、この小開度の状態から駆動部材１２を閉鎖位置に位置させた際には、弁体１１の弁部１１ａを確実に弁座３ａに着座させることができる。
【００１６】
図７は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例ではハウジング自体を管体１０３から構成している。この管体１０３はその上方部分を図示しない充填機の構成体に固定してあり、かつその上端部に図示しない上部パイプを、下端部に下部パイプ１０６を連結して、これら内部を流路１０９としている。
上記管体１０３の下端部には上記流路１０９を囲む弁座１０３ａを形成してあり、またこの管体１０３内に上記弁座１０３ａに着座して流路１０９を閉鎖する弁体１１１を摺動自在に設けている。
上記管体１０３の外部には、上記弁体１１１と磁気的に結合して該弁体１１１を変位させるための駆動部材１１２を設けてあり、この駆動部材１１２は、ブラケット１５１およびピストンロッド１２５を介して、上記第１実施例と同等の構成を有する図示しない駆動装置に連動している。したがって本実施例では、上記ブラケット１５１およびピストンロッド１２５が駆動装置と駆動部材１１２とを連結する連結手段を構成することになる。
【００１７】
そして、上記駆動部材１１２の内周部上下位置に管体１０３を囲む２つのマグネット１１４を取付けてあり、また上記弁体１１１の筒状部１１１ｂにはマグネット１１４の間隔に合わせて２つの鉄片等からなる磁性体１１５を埋設し、さらに上記管体１０３は非磁性材料から構成してある。
また、上記管体１０３には、上記弁体１１１が弁座１０３ａから離隔する方向に移動された際に該弁体１１１の上端部に当接するストッパ部１５２を設けるとともに、上記第１実施例と同様に、駆動部材１１２の開放位置を、上記弁体１１１がストッパ部１５２に当接しても、さらに該弁体１１１を上記弁座１０３ａから所定距離だけ離隔する方向に付勢する位置に設定している。
その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、かかる構成を有する本実施例においても、第１実施例と同等の作用効果が得られることは明らかである。
【００１８】
図８は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例では管体２０３の外部に流路２０９を形成し、内部に駆動部材２１２を設けたものである。
すなわち本実施例では、ハウジング２０１の内部に下端部が閉じた管体２０３を配設固定してあり、この管体２０３とハウジング２０１との間を流路２０９としている。そしてこの流路２０９は、ハウジング２０１の上部に連結した上部パイプ２０８に連通させるとともに、ハウジング２０１の下端部に連結した下部パイプ２０６に連通させている。
上記ハウジング２０１の下部には上記流路２０９を囲む弁座２０１ａを形成してあり、また上記流路２０９内に上記弁座２０１ａに着座して該流路２０９を閉鎖する弁体２１１を上下方向に移動可能に設けている。
上記弁体２１１はその下端部が上記弁座２０１ａに着座する弁部２１１ａとなっており、この弁部よりも上方は筒状に形成されて筒状部２１１ｂとなって、この筒状部２１１ｂ内に上記管体２０３を遊嵌合している。つまり上記筒状部２１１ｂの内周面と管体２０３の外周面との間は上記流路２０９の一部を形成する内部通路２１１ｄとなっており、この内部通路２１１ｄは複数の透孔２１１ｅを介して上記弁部２１１ａの手前の位置で弁体２１１の外周に連通している。
他方、上記筒状部２１１ｂの外周面とハウジング２０１の内周面との間にも上記流路２０９を形成する間隙を有しており、そのため本実施例では、弁体２１１の外周面に軸方向に沿う少なくとも３本のリブ２１１ｆを突出形成して、弁体２１１が径方向にふらつくことがないようにしている。
【００１９】
さらに、上記管体２０３の内部に、上記弁体２１１と磁気的に結合して該弁体２１１を変位させるための駆動部材２１２を設けてあり、この駆動部材２１２はピストンロッド２２５を介して、上記第１実施例と同等の構成を有する図示しない駆動装置に連動している。したがって本実施例では、上記ピストンロッド２２５が駆動装置と駆動部材２１２とを連結する連結手段を構成している。
上記駆動部材２１２の上下位置にはリング状の２つのマグネット２１４を取付けてあり、また上記弁体２１１の筒状部２１１ｂにはマグネット２１４の間隔に合わせて２つの鉄片等からなる磁性体２１５を埋設し、さらに上記管体２０３は非磁性材料から構成してある。
そして上記管体２０３の上部には、上記弁体２１１が弁座２０１ａから離隔する方向に移動された際に該弁体２１１の上端部に当接するストッパ部２５２を形成するとともに、上記第１実施例と同様に、駆動部材２１２の開放位置を、上記弁体２１１がストッパ部２５２に当接しても、さらに該弁体２１１を上記弁座２０１ａから所定距離だけ離隔する方向に付勢する位置に設定している。
その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、かかる構成を有する本実施例においても、第１実施例と同等の作用効果が得られることは明らかである。
【００２０】
なお、上記マグネットとして電磁石を利用することができ、またマグネットを弁体側に設けてもよい。また、駆動装置１３としても上記実施例のものに限定されるものではなく、例えばカム機構を利用して駆動部材１２、１１２、２１２を閉鎖位置、開放位置および小開度位置にそれぞれ移動させるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動部材を開放位置に位置させた際には、弁体をストッパ部に押し付けて開放状態とすることができるため、大流量の充填液を流通させてもバルブ開度が変動したり弁座に着座されてしまうことを防止することができるという効果が得られる。
また、上記駆動部材を小開度位置とすることにより充填液を小流量で容器内に充填することができ、この状態では、弁体は上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となるが、この際には流路を流れる充填液は小流量となっているので、その流速により変位されて開度を小さくしたり弁座に着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】図１の要部の拡大断面図。
【図５】駆動部材２を開放位置に移動させた状態を示す断面図。
【図６】駆動部材２を小開度位置に位置させた状態を示す断面図。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１、２０１…ハウジング ２ｂ、１５２、２５２…ストッパ部
３、１０３、２０３…管体 ３ａ、１０３ａ、２０１ａ…弁座
９、１０９、２０９…流路 １１、１１１、２１１…弁体
１１ａ、２１１ａ…弁部 １１ｂ、２１１ｂ…筒状部
１１ｃ…首部 １１ｄ、２１１ｄ…内部通路
１２、１１２、２１２…駆動部材 １３…駆動装置
【産業上の利用分野】
本発明はマグネットバルブに関し、より詳しくはマグネットの磁力を利用して弁体を開閉作動させるようにしたマグネットバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アセプティック充填機に使用されるマグネットバルブとして、ハウジング内に形成した流路と、この流路を囲む弁座と、上記流路内に移動可能に設けられ、上記弁座に着座して該流路を閉鎖する弁体と、上記流路の外部に移動可能に設けられ、上記弁体と磁気的に結合して該弁体を変位させる駆動部材と、この駆動部材に連結手段を介して連結され、かつ該駆動部材を、上記弁体を弁座に着座させる閉鎖位置と上記弁体を弁座から上方へ離隔させる開放位置とに移動させる駆動装置とを備えたものが知られている（米国特許第５，６７６，３４４号明細書）。
上記構成を有するマグネットバルブにおいては、駆動装置により駆動部材を閉鎖位置に移動させれば、これと磁気的に結合している弁体を弁座に着座させて流路を閉じさせることができ、また駆動部材を開放位置に位置させれば、弁体を弁座から離座させて流路を開放させることができるので、容器内に充填液を充填することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したマグネットバルブでは、駆動部材を開放位置に位置させて弁体を弁座から離座させた状態では、該弁体は流路中に浮いた状態となるため、特に大流量の充填液を流通させた際に弁体がその流速により押されてバルブ開度が変動したり、弁座に着座してしまう危険性があった。
本発明はそのような事情に鑑み、大流量の充填液を流通させても弁体を安定して開放位置に保持しておくことができるマグネットバルブを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１の発明は、上述した構成を有するマグネットバルブにおいて、上記ハウジング内に管体が設けられて該管体内に上記流路が形成され、上記駆動部材は管体の外部に移動可能に設けられ、また上記流路内に、上記弁体が弁座から上方へ離隔する方向に移動された際に該弁体に当接するストッパ部を設け、かつ上記駆動装置による駆動部材の開放位置を、上記弁体がストッパ部に当接する際の駆動部材の高さよりも、さらに所定距離だけ上方位置となるように設定して該弁体を上記ストッパ部に押し付けさせ、さらに上記駆動装置による駆動部材の閉鎖位置と開放位置との間に、弁体が上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となる小開度位置を設けたものである。
請求項２の発明は、上述した構成を有するマグネットバルブにおいて、上記ハウジング内に管体が設けられて該管体とハウジングとの間に上記流路が形成され、上記駆動部材は管体の内部に移動可能に設けられ、また上記流路内に、上記弁体が弁座から上方へ離隔する方向に移動された際に該弁体に当接するストッパ部を設け、かつ上記駆動装置による駆動部材の開放位置を、上記弁体がストッパ部に当接する際の駆動部材の高さよりも、さらに所定距離だけ上方位置となるように設定して該弁体を上記ストッパ部に押し付けさせ、
さらに上記駆動装置による駆動部材の閉鎖位置と開放位置との間に、弁体が上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となる小開度位置を設けたものである。
【０００５】
【作用】
上記構成によれば、駆動部材を開放位置に位置させた際には、弁座から離座された弁体はストッパ部に当接されてこれに押し付けられるようになるため、大流量の充填液が流通されても弁体は安定してストッパ部に押し付けられた状態を維持することができる。したがって、従来の弁体が流路中に浮いた状態となっている場合に比較して、確実にバルブ開度が変動したり弁座に着座されてしまうことを防止することができる。
そして、容器内に大流量で充填液が充填されて容器内に所定量の充填液が充填されたら、上記駆動部材を小開度位置とすることにより充填液を小流量で容器内に充填することができる。この状態では、弁体は上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となるが、この際には流路を流れる充填液は小流量となっているので、その流速により変位されて開度を小さくしたり弁座に着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、筒状部材からなるマグネットバルブのハウジング１は鉛直方向に配置してあり、その内部を隔壁部２によって上下に区画している。上記隔壁部２より下方のハウジング１内軸部に管体３を設けてあり、この管体３の上端部をシール部材４により液密を保って上記隔壁部２の下面に取付けるとともに、該管体３の下端部は、連結金具５によりハウジング１の下端部に取付けた下部パイプ６に、シール部材７により液密を保って取付けている。
上記隔壁部２にはＬ字形に屈曲させた内部通路２ａを形成してあり、その上方側となる端部は上部パイプ８を介して図示しない充填液タンクに連通させている。また内部通路２ａの下方側の端部は上記管体３内の上部に連通させてあり、該管体３の下部は上記下部パイプ６を介して図示しない充填ノズルに連通させている。そしてこれら上部パイプ８、内部通路２ａ、管体３および下部パイプ６により充填液の流路９を形成している。
【０００７】
上記管体３の下端部には上記流路９を囲む弁座３ａを形成してあり、またこの管体３内に上記弁座３ａに着座して流路９を閉鎖する弁体１１を上下方向に摺動自在に設けている。この弁体１１はその下端部が上記弁座３ａに着座する弁部１１ａとなっており、この弁部よりも上方は筒状に形成されて筒状部１１ｂとなっている。
さらに上記弁部１１ａと筒状部１１ｂとの間に小径の首部１１ｃを形成し、上記筒状部１１ｂ内に形成される内部通路１１ｄは複数の透孔１１ｅを介して上記首部１１ｃの外周に開口している。そして管体３の内周面と弁体１１における筒状部１１ｂの外周面との間の間隙、並びに弁体１１の内部通路１１ｄと複数の透孔１１ｅ、および管体３の内周面と首部１１ｃの外周面との間の間隙により、上記流路９の一部を形成している。
このように、弁体１１の弁部１１ａと筒状部１１ｂとの間に首部１１ｃを形成するとともに、弁体１１の内部に形成した内部通路１１ｄを複数の透孔１１ｅを介してその首部１１ｃの外周に連通させることにより、特に管体３の内周面と筒状部１１ｂの外周面との間の間隙を狭くしても充分な流路面積を確保することができる。そして上記間隙を狭くすることにより弁体１１の径方向の振れを小さくすることができ、それにより流量変化を抑制して高精度な充填を行うことができるとともに、弁座３ａに対する着座不良を良好に防止することができるという利点がある。
【０００８】
次に、上記管体３の外部で、ハウジング１の内部には、上記弁体１１と磁気的に結合して該弁体１１を変位させるための駆動部材１２を設けてあり、この駆動部材１２は駆動装置１３によって昇降させることができるようにしている。
上記駆動部材１２は上下にフランジ部１２ａ、１２ｂを有する筒状部材から構成してあり、図示実施例ではこの駆動部材１２の内周部上下位置に管体３を囲む２つのマグネット１４を取付けている。他方、上記弁体１１の筒状部１１ｂにはマグネット１４の間隔に合わせて２つの鉄片等からなる磁性体１５を埋設してあり、また上記管体３は非磁性材料から構成してある。
したがって、上記駆動部材１２を昇降させればマグネット１４と磁気的に結合された弁体１１を昇降させることができ、それによって弁体１１の弁部１１ａを弁座３ａに接離させることができる。
【０００９】
上記駆動部材１２を駆動する駆動装置１３は、ハウジング１の上方にこれと同一軸線上に配置してある。図示実施例では上記駆動装置１３はエアシリンダ装置から構成してあり、この駆動装置１３はハウジング１に連結金具２１を介して連結したシリンダハウジング２２と、このシリンダハウジング２２の軸部に形成した段付孔２３とを備えている。
上記段付孔２３の中間の中径孔２３ｂ内には気密を保持して円板状の第１ピストン２４を摺動自在に嵌合してあり、該第１ピストン２４の下端部に設けたピストンロッド２５を上記段付孔２３の下方の小径孔２３ａ内を気密を保持して摺動自在に貫通させている。そしてピストンロッド２５の下端部に連結プレート２６を取付け、この連結プレート２６を連結ロッド２７を介して上記駆動部材１２の上方のフランジ部１２ａに連結している。
したがって本実施例では、上記ピストンロッド２５、連結プレート２６および連結ロッド２７により、駆動装置１３と駆動部材１２とを連結する連結手段が構成されている。
【００１０】
上記連結ロッド２７は、図１、図２に示すように、連結プレート２６の周囲４か所に取付けてあり、各連結ロッド２７は隔壁部２に形成した内部通路２ａを避けて該隔壁部２を上下方向に摺動自在に貫通している。
各連結ロッド２７の下端面より若干上方位置にはそれぞれ小径の連結部２７ａを形成してあり、また駆動部材１２の上方のフランジ部１２ａには、図３に示すように、上記連結部２７ａが丁度係合する大きさの小径の係合部２８ａと、各連結ロッド２７の貫通を許容する大径の貫通部２８ｂとを円周方向に連続させて形成した係合溝２８を形成している。
さらに、上記下部パイプ６には回止めピン２９を立設してあり、この回止めピン２９を駆動部材１２の下方のフランジ部１２ｂに摺動自在に貫通させることにより、駆動部材１２が回転して上記連結ロッド２７の連結部２７ａが係合溝２８の係合部２８ａから離脱するのを防止している。
【００１１】
上記段付孔２３の上方の大径孔２３ｃ内には気密を保持して円板状の第２ピストン３１を摺動自在に嵌合してあり、この第２ピストン３１の上端部に連結した昇降ロッド３２を、上記シリンダハウジング２２の上端部を封鎖する蓋部材３３を気密を保持して摺動自在に貫通させて上方に突出させている。そして該昇降ロッド３２の突出端にナット３４を螺着し、該ナット３４を、上記蓋部材３３の上端部に上下方向に変位可能に設けた調整部材３５に当接させることにより、上記第２ピストン３１の下降端位置を規制することができるようにしている。
そして上記第１ピストン２４と第２ピストン３１との間にばね３６を弾装し、該ばね３６により通常は両者を離隔した状態に、つまり第１ピストン２４を下降端に、また第２ピストン３１を上昇端に保持させている。
さらに、上記第１ピストン２４の下方側に第１圧力室４１を形成するとともに、この第１圧力室４１を、シリンダハウジング２２およびこれに連結したブラケット４２に形成した第１通路４３に連通させ、該第１通路４３は図示しない切換え弁を介して圧力流体供給源に連通させている。
また上記第１ピストン２４と第２ピストン３１との間に第２圧力室４４を形成し、この第２圧力室４４は第２通路４５および図示しない切換え弁を介して上記圧力流体供給源に連通させ、さらに上記第２ピストン３１の上方に形成した第３圧力室４６は第３通路４７と図示しない切換え弁を介して上記圧力流体供給源に連通させている。
なお、連結プレート２６を収容した空間は、大気通路４８を介して大気に連通させている。
【００１２】
したがって、中間の第２圧力室４４を圧力流体源に連通させ、第１圧力室４１および第３圧力室４６を大気に連通させた場合には、第１ピストン２４は下降端に、また第２ピストン３１は上昇端に保持されるので、上記第１ピストン２４に設けたピストンロッド２５、連結プレート２６および連結ロッド２７を介して駆動部材１２が下降端の閉鎖位置に位置され、これにより駆動部材１２のマグネット１４と磁気的に結合された弁体１１の弁部１１ａが弁座３ａに着座して流路９を閉鎖するようになる（図１、図４の状態）。
また、上記第２圧力室４４および第３圧力室４６を大気に連通させ、上記第１圧力室４１を圧力流体源に連通させた場合には、第１ピストン２４が上昇端に位置している第２ピストン３１に当接する位置まで上昇されるので、駆動部材１２も上方の開放位置まで大きく上昇される。これにより弁体１１も弁座３ａから大きく離座して流路９を大開度で開放するようになる（図５の状態）。
さらに、上記第２圧力室４４を大気に連通させ、上記第１圧力室４１および第３圧力室４６を圧力流体源に連通させた場合には、第１ピストン２４が上昇されると同時に第２ピストン３１が降下されて両者が当接するが、受圧面積は第２ピストン３１のほうが大きいので該第２ピストン３１は下降端位置となり、第１ピストン２４はその下降端位置の第２ピストン３１に当接して上昇位置が規制されることになる。
この状態では、第１ピストン２４の上昇量は、第２ピストン３１が上昇端に位置している場合よりも小さくなるので、上記駆動部材１２は、上記閉鎖位置と開放位置との間に設けられた小開度位置に位置決めされる。これにより上記弁体１１は弁座３ａから相対的に小さく離座されるようになり、それによって流路９は小開度で開放されるようになる（図６の状態）。
【００１３】
ところで、図６に示すように、駆動部材１２を小開度位置に位置決めした際には、弁体１１は駆動部材１２のマグネット１４により浮いた状態に、すなわち弁体１１の上下端部が何にも接触していない状態となっており、この状態では、例えば図示するように、マグネット１４の高さと弁体１１の磁性体１５の高さとはほぼ同一となっている。
これに対し、弁体１１を開放位置に安定して保持するために、図５に示すように、上記弁座３ａと反対側の隔壁部２に、上記弁体１１が弁座３ａから離隔する方向に移動された際に該弁体１１の上端部に当接するストッパ部２ｂを設けるとともに、駆動部材１２の開放位置を、上記弁体１１がストッパ部２ｂに当接しても、さらに該弁体１１を上記弁座３ａから所定距離Ｌ1 だけ離隔する方向に付勢する位置に設定している。つまり駆動部材１２の開放位置は、ストッパ部２ｂに当接した状態における弁体１１の磁性体１５の高さよりも、駆動部材１２のマグネット１４の高さが上記所定距離Ｌ1 だけ上方位置となるように設定している。
この状態では、弁体１１はストッパ部２ｂに押し付けられるので、図６の場合に比較して、弁体１１を安定して大開度の開放位置に保持することができる。
またこれと同様に、図４に示すように、弁体１１を閉鎖位置に安定して保持するために、駆動部材１２の閉鎖位置は、弁座３ａに着座した状態における弁体１１の磁性体１５の高さよりも、駆動部材１２のマグネット１４の高さが所定距離Ｌ2 だけ下方位置となるように設定している。
【００１４】
以上の構成において、駆動部材１２が閉鎖位置に位置されている際には、弁体１１の弁部１１ａは弁座３ａに着座して流路９を閉じている。
この状態から駆動部材１２が開放位置に移動されると、弁体１１はその上端部がストッパ部２ｂに当接する位置まで上昇し、流路９を大開度で開放する。これにより大流量の充填液が流路９を流通するようになるが、この際、弁体１１はストッパ部２ｂに押し付けられているので、大流量の充填液が流路９を流通してもその流速により変位されて開度を小さくしたり弁座３ａに着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができる。
またこの際、弁体１１の筒状部１１ｂの外周面と管体３の内周面との間の間隙を狭くすることができるので、大流量の充填液が流路９を流通しても弁体１１の径方向の振れを小さくすることができ、この点でも流量変化を抑制して高精度な充填を行うことができる。そして大部分の充填液は弁体１１の内部に形成した内部通路１１ｄ、複数の透孔１１ｅおよび首部１１ｃの外周を流通することができるので、流路面積が不足することはない。
【００１５】
このようにして図示しない容器内に大流量で充填液が充填され、例えば重量計等により容器内に所定量の充填液が充填されたことが検出されると、上記駆動部材１２が小開度位置に位置決めされる。これにより弁体１１の弁部１１ａは弁座３ａに隣接した位置となるので、充填液は小流量で容器内に充填されるようになる。
この状態では、弁体１１は駆動部材１２のマグネット１４により浮いた状態となっているが、この際には流路９を流れる充填液は小流量となっているので、その流速により変位されて開度を小さくしたり弁座３ａに着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができる。
また、上述したように弁体１１の筒状部１１ｂの外周面と管体３の内周面との間の間隙を狭くしているので、この小開度の状態から駆動部材１２を閉鎖位置に位置させた際には、弁体１１の弁部１１ａを確実に弁座３ａに着座させることができる。
【００１６】
図７は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例ではハウジング自体を管体１０３から構成している。この管体１０３はその上方部分を図示しない充填機の構成体に固定してあり、かつその上端部に図示しない上部パイプを、下端部に下部パイプ１０６を連結して、これら内部を流路１０９としている。
上記管体１０３の下端部には上記流路１０９を囲む弁座１０３ａを形成してあり、またこの管体１０３内に上記弁座１０３ａに着座して流路１０９を閉鎖する弁体１１１を摺動自在に設けている。
上記管体１０３の外部には、上記弁体１１１と磁気的に結合して該弁体１１１を変位させるための駆動部材１１２を設けてあり、この駆動部材１１２は、ブラケット１５１およびピストンロッド１２５を介して、上記第１実施例と同等の構成を有する図示しない駆動装置に連動している。したがって本実施例では、上記ブラケット１５１およびピストンロッド１２５が駆動装置と駆動部材１１２とを連結する連結手段を構成することになる。
【００１７】
そして、上記駆動部材１１２の内周部上下位置に管体１０３を囲む２つのマグネット１１４を取付けてあり、また上記弁体１１１の筒状部１１１ｂにはマグネット１１４の間隔に合わせて２つの鉄片等からなる磁性体１１５を埋設し、さらに上記管体１０３は非磁性材料から構成してある。
また、上記管体１０３には、上記弁体１１１が弁座１０３ａから離隔する方向に移動された際に該弁体１１１の上端部に当接するストッパ部１５２を設けるとともに、上記第１実施例と同様に、駆動部材１１２の開放位置を、上記弁体１１１がストッパ部１５２に当接しても、さらに該弁体１１１を上記弁座１０３ａから所定距離だけ離隔する方向に付勢する位置に設定している。
その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、かかる構成を有する本実施例においても、第１実施例と同等の作用効果が得られることは明らかである。
【００１８】
図８は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例では管体２０３の外部に流路２０９を形成し、内部に駆動部材２１２を設けたものである。
すなわち本実施例では、ハウジング２０１の内部に下端部が閉じた管体２０３を配設固定してあり、この管体２０３とハウジング２０１との間を流路２０９としている。そしてこの流路２０９は、ハウジング２０１の上部に連結した上部パイプ２０８に連通させるとともに、ハウジング２０１の下端部に連結した下部パイプ２０６に連通させている。
上記ハウジング２０１の下部には上記流路２０９を囲む弁座２０１ａを形成してあり、また上記流路２０９内に上記弁座２０１ａに着座して該流路２０９を閉鎖する弁体２１１を上下方向に移動可能に設けている。
上記弁体２１１はその下端部が上記弁座２０１ａに着座する弁部２１１ａとなっており、この弁部よりも上方は筒状に形成されて筒状部２１１ｂとなって、この筒状部２１１ｂ内に上記管体２０３を遊嵌合している。つまり上記筒状部２１１ｂの内周面と管体２０３の外周面との間は上記流路２０９の一部を形成する内部通路２１１ｄとなっており、この内部通路２１１ｄは複数の透孔２１１ｅを介して上記弁部２１１ａの手前の位置で弁体２１１の外周に連通している。
他方、上記筒状部２１１ｂの外周面とハウジング２０１の内周面との間にも上記流路２０９を形成する間隙を有しており、そのため本実施例では、弁体２１１の外周面に軸方向に沿う少なくとも３本のリブ２１１ｆを突出形成して、弁体２１１が径方向にふらつくことがないようにしている。
【００１９】
さらに、上記管体２０３の内部に、上記弁体２１１と磁気的に結合して該弁体２１１を変位させるための駆動部材２１２を設けてあり、この駆動部材２１２はピストンロッド２２５を介して、上記第１実施例と同等の構成を有する図示しない駆動装置に連動している。したがって本実施例では、上記ピストンロッド２２５が駆動装置と駆動部材２１２とを連結する連結手段を構成している。
上記駆動部材２１２の上下位置にはリング状の２つのマグネット２１４を取付けてあり、また上記弁体２１１の筒状部２１１ｂにはマグネット２１４の間隔に合わせて２つの鉄片等からなる磁性体２１５を埋設し、さらに上記管体２０３は非磁性材料から構成してある。
そして上記管体２０３の上部には、上記弁体２１１が弁座２０１ａから離隔する方向に移動された際に該弁体２１１の上端部に当接するストッパ部２５２を形成するとともに、上記第１実施例と同様に、駆動部材２１２の開放位置を、上記弁体２１１がストッパ部２５２に当接しても、さらに該弁体２１１を上記弁座２０１ａから所定距離だけ離隔する方向に付勢する位置に設定している。
その他の構成は第１実施例と同様に構成してあり、かかる構成を有する本実施例においても、第１実施例と同等の作用効果が得られることは明らかである。
【００２０】
なお、上記マグネットとして電磁石を利用することができ、またマグネットを弁体側に設けてもよい。また、駆動装置１３としても上記実施例のものに限定されるものではなく、例えばカム機構を利用して駆動部材１２、１１２、２１２を閉鎖位置、開放位置および小開度位置にそれぞれ移動させるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動部材を開放位置に位置させた際には、弁体をストッパ部に押し付けて開放状態とすることができるため、大流量の充填液を流通させてもバルブ開度が変動したり弁座に着座されてしまうことを防止することができるという効果が得られる。
また、上記駆動部材を小開度位置とすることにより充填液を小流量で容器内に充填することができ、この状態では、弁体は上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となるが、この際には流路を流れる充填液は小流量となっているので、その流速により変位されて開度を小さくしたり弁座に着座するようなことがなく、安定した充填を行なうことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】図１の要部の拡大断面図。
【図５】駆動部材２を開放位置に移動させた状態を示す断面図。
【図６】駆動部材２を小開度位置に位置させた状態を示す断面図。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１、２０１…ハウジング ２ｂ、１５２、２５２…ストッパ部
３、１０３、２０３…管体 ３ａ、１０３ａ、２０１ａ…弁座
９、１０９、２０９…流路 １１、１１１、２１１…弁体
１１ａ、２１１ａ…弁部 １１ｂ、２１１ｂ…筒状部
１１ｃ…首部 １１ｄ、２１１ｄ…内部通路
１２、１１２、２１２…駆動部材 １３…駆動装置
Claims (2)
- ハウジング内に形成した流路と、この流路を囲む弁座と、上記流路内に移動可能に設けられ、上記弁座に着座して該流路を閉鎖する弁体と、上記流路の外部に移動可能に設けられ、上記弁体と磁気的に結合して該弁体を変位させる駆動部材と、この駆動部材に連結手段を介して連結され、かつ該駆動部材を、上記弁体を弁座に着座させる閉鎖位置と上記弁体を弁座から上方へ離隔させる開放位置とに移動させる駆動装置とを備えたマグネットバルブにおいて、
上記ハウジング内に管体が設けられて該管体内に上記流路が形成され、上記駆動部材は管体の外部に移動可能に設けられ、
また上記流路内に、上記弁体が弁座から上方へ離隔する方向に移動された際に該弁体に当接するストッパ部を設け、かつ上記駆動装置による駆動部材の開放位置を、上記弁体がストッパ部に当接する際の駆動部材の高さよりも、さらに所定距離だけ上方位置となるように設定して該弁体を上記ストッパ部に押し付けさせ、
さらに上記駆動装置による駆動部材の閉鎖位置と開放位置との間に、弁体が上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となる小開度位置を設けたことを特徴とするマグネットバルブ。 - ハウジング内に形成した流路と、この流路を囲む弁座と、上記流路内に移動可能に設けられ、上記弁座に着座して該流路を閉鎖する弁体と、上記流路の外部に移動可能に設けられ、上記弁体と磁気的に結合して該弁体を変位させる駆動部材と、この駆動部材に連結手段を介して連結され、かつ該駆動部材を、上記弁体を弁座に着座させる閉鎖位置と上記弁体を弁座から上方へ離隔させる開放位置とに移動させる駆動装置とを備えたマグネットバルブにおいて、
上記ハウジング内に管体が設けられて該管体とハウジングとの間に上記流路が形成され、上記駆動部材は管体の内部に移動可能に設けられ、
また上記流路内に、上記弁体が弁座から上方へ離隔する方向に移動された際に該弁体に当接するストッパ部を設け、かつ上記駆動装置による駆動部材の開放位置を、上記弁体がストッパ部に当接する際の駆動部材の高さよりも、さらに所定距離だけ上方位置となるように設定して該弁体を上記ストッパ部に押し付けさせ、
さらに上記駆動装置による駆動部材の閉鎖位置と開放位置との間に、弁体が上記弁座にもストッパ部材にも当接せずに浮いた状態となる小開度位置を設けたことを特徴とするマグネットバルブ。
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