JP4192808B2

JP4192808B2 - 直線移動式切替弁

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Publication number: JP4192808B2
Application number: JP2004064040A
Authority: JP
Inventors: 正喜御供; 哲憲矢野
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: JP2005249151A

Description

本発明は直線移動式切替弁に係り、特に粉粒体を空気輸送する輸送管に設けられる直線移動式切替弁に関する。

従来から、米、コーヒー豆等の粒状物や、アルミナ粉末等の各種原料粉体を空気輸送する空気輸送装置が知られている。この空気輸送装置は、マテリアルハンドリングシステムと称される粉粒体搬送設備に主として設置され、このマテリアルハンドリングシステムによれば、原材料貯留タンクに貯められた粉粒体を圧縮空気により輸送管を介して圧送し、これを次工程の処理タンクに順次搬送する。また、輸送管には、例えば特許文献１に開示されたような直線移動式切替弁が複数個設けられており、この直線移動式切替弁の切り替え動作によって搬送流路が変更され、指定した次の空タンクに粉粒体が順次供給されるように構成されている。

図１２、図１３には、従来の直線移動式切替弁１００の一部破断部を含む斜視図が示されている。同図に示す直線移動式切替弁１００は、ケーシング１０２及び弁体ユニット１０４から構成されている。ケーシング１０２は、円筒状に形成されるとともにその両端開口部が蓋部材１０６、１０８によって閉塞されている。また、ケーシング１０２には、第１の流路を構成する輸送管１１０と輸送管１１２とが設けられるとともに、第２の流路を構成する輸送管１１０と輸送管１１４とが設けられている。輸送管１１０は、直線移動式切替弁１００に粉粒体を供給する管であり、流路としては第１の流路と第２の流路とに兼用されている。更に、蓋部材１０６には、エア供給孔１１６が形成され、蓋部材１０８にもエア供給孔１１８が形成されている。

一方、弁体ユニット１０４は、略円柱状に構成されるとともに図１４、図１５に示すように、両端部に装着されたシール部材１２０、１２０がケーシング１０２の内周面に摺接され、これらのシール部材１２０、１２０を介してケーシング１０２の軸方向に移動自在に収納されている。また、弁体ユニット１０４は、弁体ユニット１０４の軸方向中央部を境にして左側に第１の弁体１２２が形成され、右側に第２の弁体１２４が形成されている。第１の弁体１２２には、第１の流路の輸送管１１０と輸送管１１２とを連通させる流路１２６が形成され、同様に第２の弁体１２４には、第２の流路の輸送管１１０と輸送管１１４とを連通させる流路１２８が形成されている。

したがって、エア供給孔１１８から空間１３０にエアを供給すると、エアの圧力によって弁体ユニット１０４が図１２、図１４の如く右方向に移動され、ストッパ１３２に当接されることにより所定の位置に位置決めされる。この時、第１の流路の輸送管１１０と輸送管１１２とが流路１２６を介して連通されるので、輸送管１１０から空気搬送されてきた粉粒体が流路１２６を介して輸送管１１２に流れ、例えば第１のタンクに貯留されていく。

そして、第１のタンクに貯められた粉粒体量が規定値になると、エア供給孔１１８からのエア供給を停止し、エア供給孔１１６から空間１３４にエアを供給する。これにより、エアの圧力によって弁体ユニット１０４が図１３、図１５の如く左方向に移動され、ストッパ１３６に当接することにより所定の位置に位置決めされる。この時、第２の流路の輸送管１１０と輸送管１１４とが流路１２８を介して連通されるので、輸送管１１０から空気搬送されてきた粉粒体が流路１２８を介して輸送管１１４に流れ、例えば第２のタンクに貯留されていく。
特公昭５７−１８０６５号公報

しかしながら、前記従来の直線移動式切替弁１００は、特に細かい粉体を搬送した場合、その一部がケーシング１０２と弁体ユニット１０４との間の隙間に入り込み、これが一対のシール部材１２０、１２０間で囲まれるケーシング１０２の内周面１０３に付着するという問題があった。内周面１０３に粉体が付着すると、弁体ユニット１０４の往復移動動作時に、シール部材１２０がその粉体を掻き取りながら摺動するので、弁体ユニット１０４の摺動抵抗が増大するという問題があった。また、特にアルミナ粉末等の硬質の粉体の場合には、軟質のシール部材１２０、１２０がダメージを受けて損傷したり早期に磨耗したりするという欠点もあった。

ケーシング１０２の内周面１０３への付着を防止するためには、ケーシング１０２と弁体ユニット１０４との間の隙間を極小にすれば改善できるが、製造上非常に困難であった。また、弁体ユニット１０４の摺動抵抗を低減するためには、内周面１０３にオイルを塗布しオイル潤滑させればよいが、粉粒体が食品原料の場合には、オイルの使用を避けなければならなかった。

以上の事由から粉粒体を取り扱う直線移動式切替弁は、ケーシング１０２の内周面１０３に粉体が付着することは製造上避けることはできず、また、潤滑性を向上させるためにオイルを使用することは食品原料取り扱いのため不可能であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ケーシングの内周面に付着した粉体に影響されることなく、ケーシングに対する弁体ユニットの摺動性を高めることができる直線移動式切替弁を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、第１の流路及び第２の流路が形成されたケーシングと、両端部に装着されたシール部材を介して前記ケーシング内に移動自在に収納された弁体ユニットであって、エア圧力によって一方向に移動されることにより前記第１の流路を連通させる第１の弁体及びエア圧力によって他方向に移動されることにより前記第２の流路を連通させる第２の弁体を備えた弁体ユニットとを有し、前記弁体ユニットの前記第１の弁体及び前記第２の弁体は、分割されるとともに弾性体を介して直線移動可能に連結され、前記第１の弁体及び前記第２の弁体の連結部は各々テーパ状に形成されることにより相対向するテーパ面によって前記連結部の周囲には凹条溝が一体に形成されるとともに前記凹条溝にＯリングが装着され、前記該Ｏリングは、前記弾性体の付勢力に抗して前記第１の弁体及び前記第２の弁体が互いに近づく方向に移動されると、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第１の弁体のテーパ面及び前記第２の弁体のテーパ面に押圧されて拡径され、前記ケーシングに摺接され、前記弾性体の付勢力は、前記ケーシングと前記シール部材との間の摩擦抵抗よりも大きめに設定されるとともに、前記弁体ユニットの移動端位置で付与されるエア圧力よりも低めに設定され、前記第１の弁体に装着される前記シール部材は、第１の弁体に螺合された第１の摩擦抵抗調整部材と第１の弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝に装着され、前記第１の摩擦抵抗調整部材を回動させて、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第１の弁体のテーパ面と前記第１の摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによって押圧し拡径されることにより、前記ケーシングに対する摩擦抵抗が調整され、前記摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で前記第１の摩擦抵抗調整部材が前記第１の弁体に固定手段によって固定され、前記第２の弁体に装着される前記シール部材は、第２の弁体に螺合された第２の摩擦抵抗調整部材と第２の弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝に装着され、前記第２の摩擦抵抗調整部材を回動させて、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第２の弁体のテーパ面と前記第１の摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによって押圧し拡径されることにより、前記ケーシングに対する摩擦抵抗が調整され、前記摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で前記第２の摩擦抵抗調整部材が前記第２の弁体に固定手段によって固定され、前記ケーシングの一端部には、前記第１の摩擦抵抗調整部材に当接されて第１の摩擦抵抗調整部材の位置を所定の位置に位置決めする第１の位置決め部材が設けられ、前記ケーシングの他端部には、前記第２の摩擦抵抗調整部材に当接されて第２の摩擦抵抗調整部材の位置を所定の位置に位置決めする第２の位置決め部材が設けられた直線移動式切替弁において、前記第１の位置決め部材及び第２の位置決め部材は、ケーシングの端部に取り付けられた蓋部材にＯリングを介して螺合されるとともにケーシングの軸方向と平行に螺着されたねじ棒であり、前記ねじ棒は、前記蓋部材の外部においてモータのモータ軸に連結され、前記モータは制御部によって制御されるとともに、前記蓋部材に取り付けられた検出部から送信される距離情報に基づき前記制御部によってフィードバック制御され、前記検出部は、該検出部の検出面から前記第１の摩擦抵抗調整部材までの距離及び該検出部の検出面から前記第２の摩擦抵抗調整部材までの距離を非接触で測定し、前記制御部に内蔵された記憶部には、前記弁体ユニットの切り替え位置における、前記検出部の検出面から前記第１の摩擦抵抗調整部材までの基準距離情報及び該検出部の検出面から前記第２の摩擦抵抗調整部材までの基準距離情報が記憶され、前記制御部は、前記検出部から前記距離情報が送信されてくると、該距離情報と前記記憶部に記憶された前記基準距離情報とを比較演算し、記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が短い場合には、弁体ユニットの切り替え位置が前記蓋部材側にずれたと判断し、それを修正するために、前記モータによって前記ねじ棒を蓋部材から突出方向に回動するように制御して記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が等しくなった時点でモータを停止制御するとともに、記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が長い場合には、弁体ユニットの切り替え位置がケーシングの中央部側にずれたと判断し、それを修正するために、モータによって前記ねじ棒を没入方向に回動するように制御し、記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が等しくなった時点でモータを停止制御することを特徴としている。

本発明の着目点について説明する。まず、ケーシングの内周面に粉体が付着することは避けられないのであるが、摺動性を高めるためには、「シール部材が摺動する領域の内周面に粉体を付着させなければよい」点に着目した。次に、前記着目点により前記シール部材の他、別のシール部材であるＯリングを弁体ユニットに設ける必要が生じるが、このＯリングによって摺動性が低下するのを避けるために、このＯリングは、「シール部材が摺動する領域の内周面に粉体を付着させない」機能だけを有すればよく、「弁体ユニットの摺動時には、摺動抵抗増大を防止するためにシール機能を無くさなければならない」点にも着目した。

上記着目点に基づき、本願発明は、弁体ユニットの第１の弁体と第２の弁体とを分割し、これらの弁体を弾性体を介して連結した。そして、第１の弁体及び第２の弁体の連結部の周囲に凹条溝を形成し、この凹条溝に、「シール部材が摺動する領域の内周面に粉体を付着させない」機能を有するＯリングを装着した。第１の弁体及び第２の弁体は、弁体切り替え時の外力により弾性体の付勢力に抗して第１の弁体及び第２の弁体が互いに近づく方向に移動される。この時、Ｏリングは、凹条溝の両壁面を形成する第１の弁体のテーパ面及び第２の弁体のテーパ面に押圧されて拡径方向に弾性変形され、ケーシングの内周面に摺接される。すなわち、この状態が弁体切り替え後の状態であり、粉粒体が第１の流路又は第２の流路に流れている状態である。よって、ケーシングの内周面に付着する粉体は、Ｏリングによって規制されることになる。次に、前記外力の付加を停止すると、弾性体の付勢力によって第１の弁体及び第２の弁体が互いに離れる方向に移動するので、Ｏリングは、前記押圧が解除されることにより元の形状に縮径し、ケーシングの内周面から退避する。これにより、Ｏリングは、シール機能が無くなる。この状態で弁体ユニットを切り替え方向に移動することにより、Ｏリングによる摺動抵抗は加わらず、また、シール部材は粉体が付着していないケーシングの内周面を摺動するので、弁体ユニットの摺動性が大幅に向上し、且つ、シール部材の損傷及び早期磨耗も防止できる。

また、本願発明によれば、前記弾性体の付勢力は、前記ケーシングと前記シール部材との間の摩擦抵抗よりも大きめに設定されるとともに、前記弁体ユニットの移動端位置で付与されるエア圧力よりも低めに設定されていることを特徴とする。

ケーシングとシール部材との間の摩擦抵抗よりも弾性体の付勢力を大きめに設定することにより、弁体ユニットの切り替え移動時にＯリングがケーシングに摺接されるのを防止できる。また、弁体ユニットの移動端位置で付与されるエア圧力、すなわち、弁体ユニットの切り替え位置を保持させるためのエア圧よりも弾性体の付勢力を低めに設定することにより、Ｏリングが拡径されてケーシングに摺接するので、ケーシングの内周面に付着する粉体の付着領域を規制することができる。

更に、本願発明によれば、前記第１の弁体に装着される前記シール部材は、第１の弁体に螺合された第１の摩擦抵抗調整部材と第１の弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝に装着され、前記第１の摩擦抵抗調整部材を回動させて、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第１の弁体のテーパ面と前記第１の摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによって押圧し拡径されることにより、前記ケーシングに対する摩擦抵抗が調整され、前記摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で前記第１の摩擦抵抗調整部材が前記第１の弁体に固定手段によって固定され、前記第２の弁体に装着される前記シール部材は、第２の弁体に螺合された第２の摩擦抵抗調整部材と第２の弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝に装着され、前記第２の摩擦抵抗調整部材を回動させて、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第２の弁体のテーパ面と前記第１の摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによって押圧し拡径されることにより、前記ケーシングに対する摩擦抵抗が調整され、前記摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で前記第２の摩擦抵抗調整部材が前記第２の弁体に固定手段によって固定されることを特徴とする。

弁体ユニットにおいて、第１の弁体と第２の弁体とを弾性体によって連結した場合、弁体ユニットを円滑に摺動動作させるためには、弾性体の弾性力との兼ね合いでシール部材の摩擦抵抗を微妙に調整する必要がある。そこで、本願発明は、各々の弁体に螺合された摩擦抵抗調整部材と弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝にシール部材を装着し、摩擦抵抗調整部材を弁体に対して回動させて、凹条溝の両壁面を形成する弁体のテーパ面と摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによってシール部材を押圧し拡径することにより、ケーシングに対するシール部材の摩擦抵抗を調整している。すなわち、摩擦抵抗調整部材の回動量を調整することで拡径方向の弾性変形量を調整できるので、シール部材の摩擦抵抗を微妙に調整できるようになる。そして、摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で摩擦抵抗調整部材を弁体に固定手段によって固定する。これにより、摩擦抵抗を一定に維持できる。

また、本願発明によれば、前記ケーシングの一端部には、前記第１の摩擦抵抗調整部材に当接されて第１の摩擦抵抗調整部材の位置を所定の位置に位置決めする第１の位置決め部材が設けられ、前記ケーシングの他端部には、前記第２の摩擦抵抗調整部材に当接されて第２の摩擦抵抗調整部材の位置を所定の位置に位置決めする第２の位置決め部材が設けられていることを特徴とする。各々の摩擦抵抗調整部材を所定の位置に、すなわち、弁体の切り替え位置に位置決めする位置決め部材をケーシングの両端に設けることにより、弁体ユニットを切り替え位置に容易に位置決めできる。

長期の使用により、摩擦抵抗調整部材との衝突で位置決め部材が徐々に磨耗していくと、摩擦抵抗調整部材の初期位置が変化するため、流路と弁体との位置が徐々にずれていくという不具合が発生する。本願発明は、この不具合を解消するものであり、摩擦抵抗調整部材の弁体切り替え位置を記憶する記憶部と、摩擦抵抗調整部材の位置を検出する検出部と、検出部で検出された摩擦抵抗調整部材の位置が弁体切り替え位置に位置するようにねじ棒の位置をフィードバック制御する制御部を有しているので、摩擦抵抗調整部材が磨耗しても、摩擦抵抗調整部材を初期位置に常時位置決めすることができる。

本願発明によれば、前記ケーシング及び前記弁体ユニットには、前記ケーシングに対する前記弁体ユニットの回転を防止する回転防止機構が設けられていることを特徴とする。回転防止機構によって、ケーシングに対するケーシングの回転方向のずれが防止されるので、流路と弁体とのずれを防止できる。

また、前記ケーシングの内面がフッ素樹脂コーティングされている。フッ素樹脂をコーティングすることによって、オイル塗布によるオイル潤滑と同等の潤滑性を得ることができるので、食品原料を取り扱う場合でも衛生上問題なく適用できる。

本発明に係る直線移動式切替弁によれば、弁体ユニットの第１の弁体と第２の弁体とを分割するとともに弾性体を介して連結し、第１の弁体及び第２の弁体の連結部の周囲に形成した凹条溝に、シール部材が摺動する領域の内周面に粉体を付着させない機能を有し、且つ弁体ユニットの摺動時には、摺動抵抗増大を防止するためにシール機能が剥奪されるＯリングを装着したので、ケーシングの内周面に付着した粉体に影響されることなく、ケーシングに対する弁体ユニットの摺動性を高めることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る直線移動式切替弁の好ましい実施の形態について詳説する。

図１、図２には、実施の形態の直線移動式切替弁１０の一部破断部を含む斜視図が示されている。同図に示す直線移動式切替弁１０は、ケーシング１２及び弁体ユニット１４から構成され、軽量化及び防錆化を図るため双方ともステンレスで製造されている。ケーシング１２は、例えば外径約φ２９０ｍｍ、内径約φ２８０ｍｍ、長さ約４４５ｍｍの円筒状部材であり、その両端開口部が図３、図４、図５に示すＯリング１６、１６を介して蓋部材１８、２０によって閉塞されるとともに、蓋部材１８、２０が複数本のボルト２１、２１…によってケーシング１２のフランジ部１３に固定されている。なお、蓋部材１８、２０も同様にステンレス製である。

また、ケーシング１２には、図１、図２の如く第１の流路を構成する輸送管２２と輸送管２４とが設けられるとともに、第２の流路を構成する輸送管２２と輸送管２６とが設けられている。輸送管２２は、前工程に連結された不図示の輸送管とフランジ２３を介して固定され、また、輸送管２４、２６は、次工程の処理タンクに連結される不図示の輸送管とフランジ２５、２７を介して固定される。輸送管２２は、直線移動式切替弁１０に粉粒体を供給する管であり、流路としては第１の流路と第２の流路とに兼用されている。

更に、蓋部材１８には、図３〜図５の如くエア供給孔２８が形成され、蓋部材２０にもエア供給孔３０が形成されている。エア供給孔２８、３０は、不図示の送気チューブ及び三方弁を介してコンプレッサに接続されており、三方弁の切り替え動作によってコンプレッサからの圧縮エア（エア圧力＝０．１９６ＭＰａ）が、エア供給孔２８又はエア供給孔３０からケーシング１２内に供給される。なお、三方弁の切り替え動作は、直線移動式切替弁１０が設置される空気輸送装置全体を統括制御するＣＰＵによって制御されている。

一方、弁体ユニット１４は、略円柱状に構成されるとともに図３〜図５に示すように、両端部に装着されたシール部材３２、３４がケーシング１２の内周面に摺接され、これらのシール部材３２、３４を介してケーシング１２の軸方向に移動自在に収納されている。また、弁体ユニット１４は、図６、図７に示すように弁体ユニット１４の軸方向中央部を境にして左側に第１の弁体３６が形成され、右側に第２の弁体３８が形成されている。第１の弁体３６には、図１及び図８（Ａ）に示すように第１の流路の輸送管２２と輸送管２４とを連通させるストレート管状の流路４０が形成され、同様に第２の弁体３８には、図１及び図８（Ｂ）に示すように第２の流路の輸送管２２と輸送管２６とを連通させるエルボ管状の流路４２が形成されている。なお、流路４２の屈曲角度は、流路４２を通過する粉体物及び粒状物の円滑な空気輸送を考慮し、鉛直面内において約３５°に設定されている。

更に、弁体ユニット１４は、ケーシング１２内に平行に配設された一対のガイドバー４４、４４によって回転が防止された状態でケーシング１２の軸方向に沿って直線移動自在に設けられている。これらのガイドバー４４は、弁体ユニット１４に貫通形成された図７〜図９のガイド孔４６、４６に図１０の如く挿通され、その両端が図１１の如く蓋部材１８、２０の開口部にＯリング４８を介して取り付けられるとともに蓋部材１８、２０の外部からナット５０によって締結されている。なお、ガイドバー４４もステンレス製である。ガイドバー４４は、一対でも１本でもよい。１本の場合には、弁体ユニット１４の中心から偏心した位置に設ければよい。

また、蓋部材１８、２０には、弁体ユニット１４の切り替え位置を規制するストッパ（位置決め部材）５２が取り付けられている。このストッパ５０は、ケーシング１２の軸方向と平行に螺合されたねじ棒であり、蓋部材１８、２０との螺合量、すなわち、蓋部材１８、２０に対する突出量が調節されることにより、弁体ユニット１４の切り替え位置が微調整される。すなわち、輸送管２２及び輸送管２４に対する第１の弁体３６の流路４０の位置と、輸送管２２及び輸送管２６に対する第２の弁体３８の流路４２の位置とが調整される。このストッパ５２も蓋部材１８、２０にＯリング５３を介して設けられている。

更に、ストッパ５２は、蓋部材１８、２０の外部において回転軸５４を介して六角ナット５６に連結される。この六角ナット５６は、カップ状の係合部材５８に係合され、係合部材５８の中央部には、モータ６０のモータ軸６２が固着されている。モータ６０は、直線移動式切替弁１００全体を制御する制御部６４によって制御され、制御部６４は、近接スイッチ（検出部）６６から送信される距離情報に基づいてモータ６０をフィードバック制御する。近接スイッチ６６は、近接スイッチ６６の検出面から弁体ユニット１４の端面までの距離を非接触で測定する既知のスイッチである。また、制御部６４には、ＲＯＭ（記憶部）が内蔵されており、このＲＯＭには、弁体ユニット１４の切り替え位置における、近接スイッチ６６の検出面から弁体ユニット１４の端面までの基準距離情報が記憶されている。したがって、近接スイッチ６６から前記距離情報が送信されてくると、制御部６４は、距離情報とＲＯＭに記憶された前記基準距離情報とを比較演算し、ＲＯＭに記憶された基準距離に対して近接スイッチ６６で測定された距離が短い場合には、弁体ユニット１４の切り替え位置が蓋部材１８、２０側にずれたと判断し、それを修正するために、モータ６０によってストッパ５２を突出方向に回動するように制御する。また、制御部６４は、ＲＯＭに記憶された基準距離に対して近接スイッチ６６で測定された距離が長い場合には、弁体ユニット１４の切り替え位置がケーシング１２の中央部側にずれたと判断し、それを修正するために、モータ６０によってストッパ５２を没入方向に回動するように制御する。そして、制御部６４は、ＲＯＭに記憶された基準距離に対して近接スイッチ６６で測定された距離が等しくなった時点でモータ６０を停止制御する。したがって、弁体ユニット１４は、切り替え位置に常に位置決めされる。直線移動式切替弁１０の長期の使用により、摩擦抵抗調整部材７８との衝突でストッパ５２が徐々に磨耗していくと、摩擦抵抗調整部材７８の初期位置が変化するため、流路と弁体との位置が徐々にずれていくという不具合が発生するが、実施の形態の直線移動式切替弁１０では、そのような不具合を防止することができる。

このように構成された直線移動式切替弁１０によれば、図３に示すように第１の弁体３６と蓋部材１８との間に形成される密閉空間６８にエア供給孔２８からエアを供給すると、エアの圧力によって弁体ユニット１４が図３の如く右方向に移動され、蓋部材２０のストッパ５２に当接することにより切り替え位置に位置決めされる。この時、第１の流路の輸送管２２と輸送管２４とが第１の弁体３６の流路４０を介して連通されるので、輸送管２２から空気搬送されてきた粉粒体が流路４０を介して輸送管２４に流れる。また、エア供給孔２８からのエアの供給を停止し、図４の如く第１の弁体３６と蓋部材２０との間に形成される密閉空間７０にエア供給孔３０からエアを供給すると、エアの圧力によって弁体ユニット１４が図４の如く右方向に移動され、蓋部材１８のストッパ５２に当接することにより切り替え位置に位置決めされる。この時、第２の流路の輸送管２２と輸送管２６とが第２の弁体３８の流路４２を介して連通されるので、輸送管２２から空気搬送されてきた粉粒体が流路４２を介して輸送管２６に流れる。

ところで、実施の形態の直線移動式切替弁１０によれば、図３〜図６に示すように分割された第１の弁体３６と第２の弁体３８とが、複数本のスプリング（弾性体）７２、７２…を介して連結されている。また、図３、図４の如く、第１の弁体３６及び第２の弁体３８の連結部の周囲に凹条溝７４を形成し、この凹条溝７４に、「シール部材３２、３４が摺動する領域のケーシング１２の内周面１１Ａ、１１Ｂに粉体を付着させない」機能を有するＯリング７６が装着されている。

また、スプリング７２の総付勢力は、弁体ユニット１４の切り替え位置で付与されるエア圧力よりも低めに設定されている。したがって、第１の弁体３６及び第２の弁体３８は、図３、図４に示した切り替え位置において付与されるエア圧によりスプリング７２、７２…の付勢力に抗して第１の弁体３６及び第２の弁体３８が互いに近づく方向に移動される。この時、Ｏリング７６は、凹条溝７４の両壁面を形成する第１の弁体３６のテーパ面３６Ａ（図６参照）及び第２の弁体３８のテーパ面３８Ａに押圧されて拡径方向に弾性変形され、図３、図４の如くケーシング１２の内周面に摺接される。すなわち、この状態が弁体切り替え後の状態であり、粉粒体が第１の流路又は第２の流路に流れている状態である。よって、この時にケーシング１２の内周面に付着する粉体は、Ｏリング７６によって規制される。

要するに第１の流路が第１の弁体３６の流路４０によって連通されている図３の状態において、シール部材３４とＯリング７６とで挟まれた内周面１１Ｂには粉体は付着しない。これにより、弁体ユニット１４が図４の切り替え位置に移動する際において、シール部材３４は、粉体が付着していない内周面１１Ｂを摺動するので、粉体の抵抗を受けず円滑に弁体ユニット１４が摺動する。また、第２の流路が第２の弁体３８の流路４２によって連通されている図４の状態において、シール部材３２とＯリング７６とで挟まれた内周面１１Ａには粉体は付着しない。これにより、弁体ユニット１４が図３の切り替え位置に移動する際において、シール部材３２は、粉体が付着していない内周面１１Ａを摺動するので、粉体の抵抗を受けず円滑に弁体ユニット１４が摺動する。

更に、スプリング７２の総付勢力は、ケーシング１２とシール部材３２、３４との間の摩擦抵抗よりも大きめに設定される。したがって、図５に示す弁体ユニット１４の切り替え移動時において、第１の弁体３６及び第２の弁体３８がスプリング７２の総付勢力によって互いに離れる方向に移動するので、Ｏリング７６は、前記押圧が解除されることにより元の形状に縮径し、ケーシング１２の内周面から退避する。よって、Ｏリング７６は、シール機能が無くなり、この状態で弁体ユニット１４が切り替え方向に移動するので、Ｏリング７６による摺動抵抗は加わらない。また、前述したようにシール部材３２、３４は、粉体が付着していないケーシング１２の内周面１１Ａ、１１Ｂを摺動するので、弁体ユニット１４の摺動性が大幅に向上し、且つ、シール部材３２、３４の損傷及び早期磨耗も防止できる。

ところで実施の形態の直線移動式切替弁１０は、第１の弁体３６と第２の弁体３８とがスプリング７２、７２…によって連結されているため、弁体ユニット１４を円滑に摺動動作させるためには、スプリング７２、７２…の弾性力との兼ね合いでシール部材３２、３４の摩擦抵抗を微妙に調整する必要がある。そこで、実施の形態の直線移動式切替弁１０は、図１１に示すように第１及び第２の弁体３６、３８に装着されるシール部材３２、３４が、第１及び第２の弁体３６、３８に螺合された摩擦抵抗調整部材（第１の摩擦抵抗調整部材及び第２の摩擦抵抗調整部材）７８と第１及び第２の弁体３６、３８との連結部の周囲に形成された凹条溝８０に装着されている。したがって、シール部材３２、３４は、摩擦抵抗調整部材７８を回動させて、凹条溝８０の両壁面を形成する第１及び第２の弁体３６、３８のテーパ面３６Ｂ、３８Ｂと摩擦抵抗調整部材７８のテーパ面７８Ａとによって押圧し拡径されることにより、ケーシング１２に対する摩擦抵抗が調整される。そして、その摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で摩擦抵抗調整部材７８がボルト（固定手段）８２によって第１及び第２の弁体３６、３８に固定される。符号８３は、摩擦抵抗調整部材７８に形成されたボルト挿通孔である。

ボルト８２の雌ねじ８４、８４…は、第１及び第２の弁体３６、３８の中心軸を中心とする同心円上に所定間隔をもって多数形成される。また、ボルト８２の挿通孔８６は、摩擦抵抗調整部材７８に一カ所だけ形成されている。したがって、前記摩擦抵抗が所望の値になると、ボルト８２が摩擦抵抗調整部材７８の挿通孔８６に挿通され、その挿通孔８６に対向した位置にある雌ねじ８４にねじ込まれる。

また、直線移動式切替弁１０では、ケーシング１２の内周面（少なくとも内周面１１Ａ、１１Ｂ）がフッ素樹脂コーティングされている。フッ素樹脂をコーティングすることによって、オイル塗布によるオイル潤滑と同等の潤滑性を得ることができるので、食品原料を取り扱う場合でも衛生上問題なく適用できる。

実施の形態の直線移動式切替弁が第１の流路側に切り替えられたときの状態を示す斜視図実施の形態の直線移動式切替弁が第２の流路側に切り替えられたときの状態を示す斜視図図１に示した直線移動式切替弁を３−３線で破断したときの断面図図２に示した直線移動式切替弁を４−４線で破断したときの断面図弁体ユニットが切り替え移動中の実施例を示した直線移動式切替弁の断面図弁体ユニットの組立斜視図弁体ユニットの斜視図図７に示した弁体ユニットの断面図図７に示した弁体ユニットの側面図弁体ユニットの斜視図弁体ユニットの切り替え位置をフィードバック制御するための構造図従来の直線移動式切替弁が第１の流路側に切り替えられたときの状態を示す斜視図従来の直線移動式切替弁が第２の流路側に切り替えられたときの状態を示す斜視図図１２に示した直線移動式切替弁を１４−１４線で破断したときの断面図図１３に示した直線移動式切替弁を１５−１５線で破断したときの断面図

符号の説明

１０…直線移動式切替弁、１２…ケーシング、１４…弁体ユニット、１８、２０…蓋部材、２２、２４、２６…輸送管、２８、３０…エア供給孔、３２、３４…シール部材、３６…第１の弁体、３８…第２の弁体、４０、４２…流路、４４…ガイドバー、５２…ストッパ、６０…モータ、６４…制御部、６６…近接スイッチ、７２…スプリング、７６…Ｏリング、７８…摩擦抵抗調整部材

Claims

第１の流路及び第２の流路が形成されたケーシングと、両端部に装着されたシール部材を介して前記ケーシング内に移動自在に収納された弁体ユニットであって、エア圧力によって一方向に移動されることにより前記第１の流路を連通させる第１の弁体及びエア圧力によって他方向に移動されることにより前記第２の流路を連通させる第２の弁体を備えた弁体ユニットとを有し、
前記弁体ユニットの前記第１の弁体及び前記第２の弁体は、分割されるとともに弾性体を介して直線移動可能に連結され、前記第１の弁体及び前記第２の弁体の連結部は各々テーパ状に形成されることにより相対向するテーパ面によって前記連結部の周囲には凹条溝が一体に形成されるとともに前記凹条溝にＯリングが装着され、前記該Ｏリングは、前記弾性体の付勢力に抗して前記第１の弁体及び前記第２の弁体が互いに近づく方向に移動されると、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第１の弁体のテーパ面及び前記第２の弁体のテーパ面に押圧されて拡径され、前記ケーシングに摺接され、
前記弾性体の付勢力は、前記ケーシングと前記シール部材との間の摩擦抵抗よりも大きめに設定されるとともに、前記弁体ユニットの移動端位置で付与されるエア圧力よりも低めに設定され、
前記第１の弁体に装着される前記シール部材は、第１の弁体に螺合された第１の摩擦抵抗調整部材と第１の弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝に装着され、前記第１の摩擦抵抗調整部材を回動させて、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第１の弁体のテーパ面と前記第１の摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによって押圧し拡径されることにより、前記ケーシングに対する摩擦抵抗が調整され、前記摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で前記第１の摩擦抵抗調整部材が前記第１の弁体に固定手段によって固定され、前記第２の弁体に装着される前記シール部材は、第２の弁体に螺合された第２の摩擦抵抗調整部材と第２の弁体との連結部の周囲に形成された凹条溝に装着され、前記第２の摩擦抵抗調整部材を回動させて、前記凹条溝の両壁面を形成する前記第２の弁体のテーパ面と前記第１の摩擦抵抗調整部材のテーパ面とによって押圧し拡径されることにより、前記ケーシングに対する摩擦抵抗が調整され、前記摩擦抵抗が所望の値になると、その位置で前記第２の摩擦抵抗調整部材が前記第２の弁体に固定手段によって固定され、
前記ケーシングの一端部には、前記第１の摩擦抵抗調整部材に当接されて第１の摩擦抵抗調整部材の位置を所定の位置に位置決めする第１の位置決め部材が設けられ、
前記ケーシングの他端部には、前記第２の摩擦抵抗調整部材に当接されて第２の摩擦抵抗調整部材の位置を所定の位置に位置決めする第２の位置決め部材が設けられた直線移動式切替弁において、
前記第１の位置決め部材及び第２の位置決め部材は、ケーシングの端部に取り付けられた蓋部材にＯリングを介して螺合されるとともにケーシングの軸方向と平行に螺着されたねじ棒であり、
前記ねじ棒は、前記蓋部材の外部においてモータのモータ軸に連結され、
前記モータは制御部によって制御されるとともに、前記蓋部材に取り付けられた検出部から送信される距離情報に基づき前記制御部によってフィードバック制御され、
前記検出部は、該検出部の検出面から前記第１の摩擦抵抗調整部材までの距離及び該検出部の検出面から前記第２の摩擦抵抗調整部材までの距離を非接触で測定し、
前記制御部に内蔵された記憶部には、前記弁体ユニットの切り替え位置における、前記検出部の検出面から前記第１の摩擦抵抗調整部材までの基準距離情報及び該検出部の検出面から前記第２の摩擦抵抗調整部材までの基準距離情報が記憶され、
前記制御部は、前記検出部から前記距離情報が送信されてくると、該距離情報と前記記憶部に記憶された前記基準距離情報とを比較演算し、記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が短い場合には、弁体ユニットの切り替え位置が前記蓋部材側にずれたと判断し、それを修正するために、前記モータによって前記ねじ棒を蓋部材から突出方向に回動するように制御して記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が等しくなった時点でモータを停止制御するとともに、記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が長い場合には、弁体ユニットの切り替え位置がケーシングの中央部側にずれたと判断し、それを修正するために、モータによって前記ねじ棒を没入方向に回動するように制御し、記憶部に記憶された基準距離に対して検出部で測定された距離が等しくなった時点でモータを停止制御することを特徴とする直線移動式切替弁。
前記ケーシング及び前記弁体ユニットには、前記ケーシングに対する前記弁体ユニットの回転を防止する回転防止機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直線移動式切替弁。