JP5408925B2 - 流路の切換装置 - Google Patents

Description

本発明は流路の切換装置に関し、粉体や粒体を搬送する高圧エアや各種のガス、液体等の流体を送る際に、複数の目的箇所に対し、順次その流路の切換を行なう切換装置に関する。

従来、上記した流路の切換装置としては図３乃至図６として示すようなボール弁の存在が知られている。このボール弁は弁箱１３と、その弁箱１３内に回転軸１２ａによって回転可能とされたボール状の弁体１２を有し、その弁体１２の回転軸１２ａは弁箱１３に被せられたカバー１４から外部に突出され、モータ等の駆動源と連絡される。

前記した弁体１２には内部を貫通し、流入口と流出口とを有するカーブした流路１０が形成されている。また、前記した弁箱１３は三方に分岐され、流入管１５Ａ、直状流出管１５Ｂ及び第二の流出管１５Ｃがボルトで連結されている。

ここで、弁箱１３内で弁体１２は初期的に図５で示すように、流路１０が流入管１５Ａと直状流出管１５Ｂとを連通させる状態であり、弁体１２を回転させると、図６で示すように流路１０は流入管１５Ａと第二の流出管１５Ｃを連通する状態となって、内部を流通する流体は供給源から直状流出管１５Ｂ、第二の流出管１５Ｃと連結されるホッパー等の受入部へ分配されることとなる。

しかしながら、この従来のボール弁の構造にあっては種々の問題点があった。まず、流体は供給源から受入部へ到達するまでの間に複数箇所に設置されたこのボール弁を通過することとなる。このボール弁は流路１０が一旦カーブして、またカーブして元の直線としての流路に復帰するので、流体はボール弁一個について二度内壁に衝突することとなり、このボール弁の通過回数が多ければ多いほどこの衝突回数は増加する。これは流体が高圧エアにより搬送される粉体、粒体であると、粉体、粒体の粉砕を生じ、その粉体等による閉塞を生じたり、加えて搬送エネルギーが大きくなってしまうこととなる。

また、前記した粉体、粒体が具体的に米粒であることを考えると、衝突で粉砕された米粒は選別廃棄されて大きな無駄となり、ヒビが入った米粒が混入している場合にも品質低下となり、全体の価格低下を招いてしまう。

さらに、このボール弁は粉体、粒体を高圧エアで搬送する際に閉塞事故が多く発生している。ここで、高圧エアを使用するために、搬送プラント系外へその高圧エアがリークしない事が重要となり、別記した流入管１５Ａ、直状流出管１５Ｂ、第二の流出管１５Ｃの各々と弁体１２の間にはパッキンが装着され、強く押し付けられている。

しかし、弁体１２のボール体としての外径加工精度は通常で０．０２ｍｍ、特殊加工機械を使用しても０．００５ｍｍ程度が限界であり、正確な球面を仕上げることは現状は不可能である。従って、パッキンを使用し、その可塑性で機密を保つこととなるが、パッキンが柔らかいと粉体、粒体との摩擦ですぐに摩耗してしまうので、パッキンにはある程度の硬さが必要となる。この硬いパッキンには強い押し付け力が必要となって、弁体としてのボールを回転させるのに非常に大きなトルクが必要となり、大きな回転力を有する駆動装置が取り付けられることとなり、価格を高いものとしている。

一方、ポリカーボネイト等の硬質プラスチックの例では、パッキン材料の硬度が通過する粉体、粒体より硬くないとすぐ摩損してしまうため、金属製のシールリングが使用される。しかし、この金属製の場合は可塑性がないので隙間が生じて、漏れが生じ易くなってしまう。弁体としてのボールの真球度を上げることも、もはや限界となっている。
出願人は本願発明に関し、先行する技術文献を調査したが、格別に本願発明と関連し、類似すると思われる文献は発見する事ができなかった。

本発明が解決しようとする問題点は、従来のボール弁を用いた流路の切換装置ではプラント中で何度も流路がカーブすることで、搬送物が内壁に衝突する回数が多くなり、破砕や損傷を生じてしまう事があったという点であり、ボール弁の真球度に限界があるため、パッキンに対する特性の要求が高くなり、どうしても漏れや摩損そして価格の高騰を生じてしまうという点である。

この問題点を解決するために、本発明に係る流路の切換装置は、流入側よりも大径とした流出側を有するメガホン状のケーシングを有し、そのケーシング内に揺動回転可能とした内部管を備え、その内部管は流入側開口部にフランジを有し、その回転する軸と一定角度をなして直管を形成し、流出側開口部にパッキンをリング溝に嵌着して介在するフランジを有し、前記したケーシングの流入側にはケーシングのフランジを介して入口部カバーを設け、流出側にはケーシングのフランジを介して出口部カバーを設け、その入口部カバーには内部管と連通する流路と、パッキンがリング溝に嵌着して介在されたフランジを備え、出口部カバーには中心点と偏角した複数の分岐管と、内部管を作動させる回転軸を貫通させる駆動源取り付け部を備え、回転軸はその駆動源取り付け部から内部管の外面に一定角度を持って突設された伝導部の挿入口へ嵌入されており、前記した内部管は揺動回転する際に、流入側開口部は位置変動せず、流出側開口部は出口部カバーの鏡面と摺接して、複数ある分岐管のうちの一つと連通され、前記したケーシングの流入側と流出側のフランジは回転軸に直角とし、前記した分岐管は各々の流路に対して直角となるフランジを有している流路の切換装置において、前記した入口部カバーの一次側（流入側）フランジは装置全体の流路中心線に対して直角であり、二次側（流出側）フランジは内部管の回転軸に対し直角であることとして、両フランジを非平行として、内部管と入口部カバーとの流路を、内部管が回転しても入口部カバーの二次側（流出側）フランジの取り付け用ボルト穴をずらして取り付け角度を変更することで、出口部カバーの複数の分岐管のいずれかを直線状とすることを特徴としている。

本発明に係る流路の切換装置は上記のように構成されている。そのため、流路はカーブすることなく直線状となるので流体抵抗が少なくなり、粉体、粒体を搬送する場合でも破砕がなくなる。また、摺接面が平面となるため、機械加工が容易でその平面精度をあげることができ、球面や円筒面に比較して隙間の少ない接触面とすることができる。

このため、パッキンの押し付け力を強くする必要がなくなる。摺接部分は従来のボール弁の場合は三箇所となるが、本願発明では入口側の摺接部分は流路中心の回転のみであるので、実質的に流出側のみの摺接となり、大幅に摺接面を少なくできる。この摺接箇所の減少とパッキンの押し付け力の減少によって、流路を切換える駆動力は大幅に減少し、従来のような大きな駆動装置は不要となり、製造コストも大きく減少させる事ができる。また、従来の球面加工を不要として、出口部カバーの鏡面（平面）加工のみで済むこととなるので機械加工が非常に容易となりさらに一層、コストを減少させる事ができることとなる。

図面として示し、実施例で説明したように構成することで実現した。

次に、本発明の好ましい実施の一例を図１乃至図２を参照して説明する。図１は本発明に係る流路の切換装置を構成部品を分解して示す斜視図、図２は内部管がケーシング内にある状態を示す斜視図である。

本実施例に係る流路の切換装置は入口部カバー１、ケーシング２、このケーシング２内に内蔵される内部管３及び出口部カバー４とより構成される。入口部カバー１はプラントの上流管路とケーシング２を連結するもので、その上流管路との接続フランジ１Ａとケーシング２との接続フランジ１Ｂとを有するもので、この入口部カバー１は平面的に見て地紙形をした形状の管体となっている。

上流管路との接続フランジ１Ａは流路の切換装置の流路中心線に対して直角に設けられている。流路の切換装置全体の直線状流路は接続フランジ１Ｂの取り付け用ボルト穴をずらして、取り付け角度を変更することで、後述する出口部カバー４の複数の分岐管（本実施例では二つ）４Ｃ、４Ｂのいずれかを直線流路とすることの選択ができる。

また、入口部カバー１のケーシング２との接続フランジ１Ｂは内部管３の後述する回転軸に対して直角となり、この接続フランジ１Ｂにはリング溝１Ｃが設けられ、特に図示しないパッキンが嵌装される。なお、このパッキンは接続フランジ１Ｂ側ではなく、ケーシング２の接続フランジ１Ｂと連接される内部管３の入口側フランジ３Ａに設けてもよい。

ケーシング２は入口部カバー１と接続されるフランジ２Ａ、出口部カバー４と接続するフランジ２Ｂを有し、フランジ２Ａ、２Ｂとも内部管３の回転軸に直角である。また、ケーシング２は入口側の内口径は内部管３の入口側と略同一となり全体として出口側を入口側より大径としたメガホン状の形態をしたものとされている。

内部管３は管体３Ｂを有し、その入口側に入口部カバーのパッキンと当接し、回転摺接する入口側フランジ３Ａを有している。管体３Ｂの外面には伝導部３Ｄが、その管体３Ｂと一定の角度をもって突設されており、その伝導部３Ｄに穿設された挿入口３Ｆに回転軸５が密に挿し込まれる。即ち、回転軸５と管体３Ｂは出口側に向かって拡開する角度を有することとなり、内部管３の出口側は大径となっているケーシング２の出口側内でそのケーシング２の拡開度に沿って回転することとなる。内部管３は全体としてこの回転軸５の回転により、ケーシング２内を揺動回転する動作を得ることとなる。

内部管３の出口側には出口側フランジ３Ｃが設けられ、この出口側フランジ３Ｃにはリング溝３Ｅが設けられ、図示しないパッキンが嵌装される。

出口部カバー４はケーシング２の大径とされた出口側のフランジ２Ｂと接続され、内部管３のリング溝３Ｅ内のパッキンとの摺接面を同一とする鏡面を有している。

出口部カバー４の鏡面４Ａの反対面には二つの分岐管４Ｂ、４Ｃが中心点と偏角して形成され、また、内部管３の伝導部３Ｄの挿入口３Ｆに挿入された回転軸５を駆動するための回転駆動用アクチュエータの取り付け部４Ｄが形成されている。回転軸５はこの取り付け部４Ｄの中心に形成された透孔４Ｅを介してアクチュエータから回転力が供給される。この取り付け部４Ｄの内部には回転軸５をシールするパッキンや支持するベアリングが配置されることとなる。尚、分岐管４Ｂ、４Ｃは各々流路に対して直角となるフランジを有しており、受入部への供給流路を直線状とするようになっている。

本実施例に係る流路の切換装置は上記のように構成されている。ここで、その作動を説明すると、本装置外に置かれる駆動装置によって回転軸５が駆動されると、その回転軸５を中心として伝導部３Ｄに回転力が伝わり、内部管３はケーシング２内で概略９０度回転される。内部管３の入口側フランジ３Ａは位置変化せず、入口側カバー１のパッキンと摺接して回転するのみで、出口側フランジ３Ｃは出口部カバー４の鏡面４Ａとパッキンを介して摺接移動し、分岐管４Ｂから４Ｃ、またはその逆へと移動する。このようにして、流路が分岐管４Ｂ、４Ｃの間で切換えられる。

本実施例に係る流路の切換装置は上述のように構成されている。この実施例にあってはパッキンの格別な特性が要求されるものではなく、通例のゴムやテフロン（登録商標）のほか、可塑性のない金属製のものでも十分に対処できる。

また、本発明は高速エアで搬送される粉体、粒体を対象として想定してはいるが、その他のガスや液体にも当然に対応する事ができる。

本発明に係る流路の切換装置を構成部品を分解して示す斜視図である。 内部管がケーシング内にある状態を示す斜視図である。 従来例を示す断面図である。 従来例を示す別方向からの断面図である。 従来例を示す初期状態を示す断面図である。 従来例を示す弁体稼動時の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 入口部カバー
１Ａ 接続フランジ
１Ｂ 接続フランジ
１Ｃ リング溝
２ ケーシング
２Ａ フランジ
２Ｂ フランジ
３ 内部管
３Ａ 入口側フランジ
３Ｂ 管体
３Ｃ 出口側フランジ
３Ｄ 伝導部
３Ｅ リング溝
３Ｆ 挿入口
４ 出口部カバー
４Ａ 鏡面
４Ｂ 分岐管
４Ｃ 分岐管
４Ｄ 取り付け部
４Ｅ 透孔
５ 回転軸

Claims (1)

1. 流入側よりも大径とした流出側を有するメガホン状のケーシングを有し、そのケーシング内に揺動回転可能とした内部管を備え、その内部管は流入側開口部にフランジを有し、その回転する軸と一定角度をなして直管を形成し、流出側開口部にパッキンをリング溝に嵌着して介在するフランジを有し、前記したケーシングの流入側にはケーシングのフランジを介して入口部カバーを設け、流出側にはケーシングのフランジを介して出口部カバーを設け、その入口部カバーには内部管と連通する流路と、パッキンがリング溝に嵌着して介在されたフランジを備え、出口部カバーには中心点と偏角した複数の分岐管と、内部管を作動させる回転軸を貫通させる駆動源取り付け部を備え、回転軸はその駆動源取り付け部から内部管の外面に一定角度を持って突設された伝導部の挿入口へ嵌入されており、前記した内部管は揺動回転する際に、流入側開口部は位置変動せず、流出側開口部は出口部カバーの鏡面と摺接して、複数ある分岐管のうちの一つと連通され、前記したケーシングの流入側と流出側のフランジは回転軸に直角とし、前記した分岐管は各々の流路に対して直角となるフランジを有している流路の切換装置において、前記した入口部カバーの一次側（流入側）フランジは装置全体の流路中心線に対して直角であり、二次側（流出側）フランジは内部管の回転軸に対し直角であることとして、両フランジを非平行として、内部管と入口部カバーとの流路を、内部管が回転しても入口部カバーの二次側（流出側）フランジの取り付け用ボルト穴をずらして取り付け角度を変更することで、出口部カバーの複数の分岐管のいずれかを直線状とすることを特徴とする流路の切換装置。

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