JPH1182794A - マグネット駆動四方弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁内からの流体の漏洩がなく、同時に切り換え
できる二方向の流路を形成する１個の弁で液体を逆方向
に循環させることを可能にする。 【解決手段】４箇所に液出入り口４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄを有する弁ケーシング１ａ内に２つの液通路６ａ，６
ｂを有するロータ５を配装し、弁ケーシング内でロータ
に従動側インナーマグネット７を凹凸係合機構８，９を
介して結合し、弁ケーシング外に従動側インナーマグネ
ットに対応して駆動側アウタマグネット１０を配装し、
回動駆動源１１に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットカップ
リングを介して駆動されるマグネット駆動四方弁に関す
るものであり、さらに詳しくは、同時に切り換えできる
二方向の流路を形成し、１台のポンプを用いて液体を循
環させる密閉管路系等に適用して適時、液体を逆方向に
切り換え循環させることのできるマグネット駆動四方弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】作業装置に１台のポンプを用いて液体を
循環させる密閉状流体循環管路系を構成し、管路に挿設
した開閉弁の開閉操作によって同一管路を用いて逆方向
に液体を循環させる場合、単純な開閉弁を用いる管路構
成としては、図５に示すように、作業装置ＡとポンプＢ
の吸込み口と吐出口を主配管Ｃ1，Ｃ2で連結するととも
に、ポンプＡ近傍で主配管Ｃ1，Ｃ2に対し２本のバイパ
ス管Ｄ1，Ｄ2を設け、これら主配管Ｃ1，Ｃ2及びバイパ
ス管Ｄ1，Ｄ2のそれぞれに少なくとも４個の開閉弁Ｅ
1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4を挿設し、対をなす２個の弁を同時に
開閉してポンプＢの吸込み口と吐出口に対して流路の切
り換えを行う構成のものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記するよ
うに、１台のポンプを用いて液体を循環させ、また、適
時、弁操作によって同一管路を用いて逆方向に液体を循
環させる密閉状流体循環管路系において、環境を汚染す
る薬液や腐食性の強い薬液等（腐食性流体という）を扱
う場合には、管路系に挿設される弁としては、腐食性流
体を弁の外に漏洩させないシームレス構造が必要にな
る。また、自動運転の場合には全ての弁は自動弁となる
ため、上記するような開閉弁を適用する管路としては、
バイパス管の設置とともに複雑な運転制御が必要とな
り、装置費用も増大する。

【０００４】そこで、本発明の課題は、弁可動部を弁ケ
ーシング内に密封状にできるマグネットカップリングを
用いて弁内を流動する腐食性流体が弁の外に漏洩するの
を完全に防止し、また、同時に切り換えできる二方向の
流路を形成する１個の弁を用い、従来の単純構成の４個
の開閉弁と同一機能を発揮し、同一管路を用いて液体を
逆方向に循環させることを可能にしたマグネット駆動四
方弁を提供することを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周部４箇所
に液出入り口を有する弁ケーシング内に、２つの液通路
を有するロータを所定角を回動自在に配装し、該ロータ
の液通路に連通した弁ケーシングの液出入り口をロータ
の回動により隣接する液出入り口に同時に切り換えるよ
うにし、弁ケーシング後端に固着したリアケーシング内
に前記ロータに結合した従動側インナーマグネットを配
装し、該従動側マグネットに対応してリアケーシング外
に回動駆動源に連結した駆動側アウタマグネットを配装
したことを特徴とする。

【０００６】ここで、弁ケーシングの外周部に設けた４
つの液出入り口は、互いに直角にして放射方向に向けら
れ、ロータに設けた２つの液通路は、背向的にロータの
外周部から前後壁部を残して切り込み溝状に形成され
る。そして、この２つの液通路それぞれが弁ケーシング
の２つの液出入り口に跨る形で連通し、ロータを９０度
回動させると１つの液出入り口と一旦縁切りしてから隣
接する液出入り口に切り換わって連通するようになって
いる。

【０００７】また、弁ケーシングは、その前端にケーシ
ングカバーを取着し、後端に椀状のリアケーシングを取
着して密封状にしている。また、リアケーシング内に配
装した従動側インナーマグネットとリアケーシングの外
に配装した駆動側アウタマグネットでマグネットカップ
リングを構成するが、このマグネットカップリングの基
本構成は周知のもので、特に、腐食性流体を扱う場合の
弁の従動側インナーマグネットとしては過酷な環境に曝
されるので、これが固着されるヨークを含めて全面的に
耐食性材料、例えば、耐食性及及び耐熱性に優れたPTF
E、PFA、PVDF等のフッ素系合成樹脂で被覆される。

【０００８】このように構成したマグネット駆動四方弁
を、１台のポンプを用いて液体を循環させ、また、適
時、弁操作によって同一管路を用いて逆方向に液体を循
環させる密閉状流体循環管路系に適用するには、弁ケー
シングの４つの液出入り口のうち、対向する２つの液出
入り口を主配管に連結し、残る２つの液出入り口をポン
プの吸込み口と吐出口にそれぞれ連結して使用に供す
る。ここで、回動駆動源によりロータを９０度回動させ
ると、ポンプの吸込み口と吐出口に対する主配管の連通
関係が切り換わって流体は逆方向に流動循環するように
なる。

【０００９】また、前記するロータと従動側インナーマ
グネットは弁ケーシング内に密封状態にあって一体的に
所定角（９０度）を往復回動するものであれば、特に、
両者の結合構造に制限はないが、請求項２記載の発明の
ように、ロータと従動側インナーマグネットを凹凸係合
機構を介して結合するのが好ましい。この場合の凹凸係
合機構としては、ロータ又は従動側インナーマグネット
の一方の対接端面に係合凹部を設け、この係合凹部に対
して他方の対接端面に係合凸部を設けて軸方向に抜き差
し自在にし、回動トルクのみを伝達する単純構成のもの
でよい。このように構成すると、回動駆動源を上にして
使用する場合、ロータ上方に従動側インナーマグネット
が位置し、この従動側インナーマグネットには駆動側ア
ウタマグネットの磁力による引き上げ力が作用するた
め、この分、ロータを下方から支えるロータ支持部に対
する荷重負担が軽減される。

【００１０】また、弁ケーシング内でロータと従動側イ
ンナーマグネットは、常に一体的に往復回動する。そこ
で、両者の弁ケーシングに対する支持構造としては、請
求項３記載の発明のように、ロータと従動側インナーマ
グネットを、弁ケーシング中心に設けたシャフトに支持
させる構成を採用することができる。この場合のシャフ
トは、その両端が弁ケーシングに取着したケーシングカ
バーとリアケーシング支持される。このように構成する
と、回動駆動源を下向きに使用する場合も横向きに使用
する場合も、弁の向きには関係なく回動バランスが良く
なる。また、弁構造を簡素化でき分解・組立が容易にな
る。

【００１１】また、弁ケーシング内にあってロータ周縁
部分からの流体の漏洩は弁性能に影響を与える。そこ
で、請求項４記載の発明のように、ロータの前後周縁部
を弁ケーシングに回動自在に支持させ、従動側インナー
マグネットをリアケーシング中心に設けたシャフトに支
持させる構成を採用することができる。このように構成
すると、弁ケーシングに対してロータが位置的に安定
し、また、弁ケーシングに対するロータの前後周縁部の
支持機構はロータからの流体の漏洩防止機能を発揮し、
弁内漏洩損失が抑制される。

【００１２】また、ロータにはその中心を貫通する支持
軸がないため、ロータ外周部から切り込み溝状に形成す
る２つの液通路は、ロータ軸心近くまで深溝状に形成し
て可能な限り通路断面積を大きくできるので、弁内通過
圧力損失を削減でき、また、ロータはこの面から小型化
できる。

【００１３】また、回転駆動源を上にして使用される弁
の場合、請求項５記載の発明のように、ロータの前側周
縁部を弁ケーシング側に支持するロータ支持部に、ロー
タの軸方向移動を制御するライナリングを介装するのが
好ましい。このように構成すると、回動駆動源を上にし
て使用する弁、特に、大形弁の場合に、ロータ側からの
荷重をライナリング全周で支持するようになり安定性を
向上し、請求項４記載に係る発明の作用効果をより実効
あるものにする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。

【００１５】図１は 本発明の実施の形態を示すマグネ
ット駆動四方弁の断面図、図２は 本発明の他の実施の
形態を示すマグネット駆動四方弁の断面図、図３は図２
におけるロータの中央縦断面図である。

【００１６】図において、１はマグネット駆動四方弁全
体を示す。このマグネット駆動四方弁１の弁ケーシング
１ａは、その前端にケーシングカバー２を、後端に椀状
をなすリアケーシング３を取着して密封状にしたもの
で、弁ケーシング１ａの外周部４箇所に、互いに直角に
して放射方向に向けて液出入り口４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄを設けている。

【００１７】弁ケーシング１ａ内にロータ５を所定角
（９０度）を回動自在に配装し、このロータ５に２つの
液通路６ａ，６ｂを背向的に形成している。この２つの
液通路６ａ，６ｂとしては、ロータ５の外周部から前後
壁部を残して切り込み溝状に同一形態に形成したもの
で、この２つの液通路６ａ，６ｂがそれぞれに弁ケーシ
ング１ａの４つの液出入り口４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの
うちの２つの液出入り口に跨る形で連通し、ロータ５が
９０度回動して１つの液出入り口が隣接する液出入り口
に切り換わって連通するようになっている。

【００１８】リアケーシング３内に従動側インナーマグ
ネット７を配装し、この従動側インナーマグネット７を
ロータ５に結合したている。ここで、ロータ５と従動側
インナーマグネット７の結合は、ロータ５の対接端面に
係合凹部８を設け、この係合凹部８に対応して従動側イ
ンナーマグネット７の対接端面に係合凸部９を設け、係
合凹部８に対して係合凸部９を軸方向に抜き差し自在に
し、回動トルクのみを伝達するようにしている。

【００１９】従動側マグネット７に対応してリアケーシ
ング３外に駆動側アウタマグネット１０を配装し、この
駆動側アウタマグネット１０をモータ等の回動駆動源１
１に連結している。ここで、リアケーシング３の内側と
外側に配装した従動側インナーマグネット７と駆動側ア
ウタマグネット１０は同期回動するもので、マグネット
カップリングを構成する。

【００２０】また、弁ケーシング１ａ内で過酷な環境に
曝される従動側インナーマグネット７は、これが固着さ
れるヨークを含めて全面的に耐食性材料で被覆してい
る。

【００２１】ロータ５と従動側インナーマグネット７の
回動範囲を規制するために、ロータ５の前側端面に突起
状ストッパ１２を設け、このストッパ１２に対応してケ
ーシングカバー２内面にはストッパ１２と同一回動軌跡
上に所定距離を離隔して２つの位置決めストッパ１３
ａ，１３ｂを設け、ロータ５は回動終点でストッパ１２
をストッパ１３ａ，１３ｂに当接させて停止し、その２
つの液通路６ａ，６ｂをそれぞれに弁ケーシング１ａの
２つの液出入り口に跨る形で連通させるようにしてい
る。

【００２２】弁ケーシング１ａ内におけるロータ５と従
動側インナーマグネット７の支持構造として、図１に示
す形態のものは、ロータ５と従動側インナーマグネット
７にシャフト１４を挿通して支持させている。なお、こ
のシャフト１４の両端はケーシングカバー２とリアケー
シング３に支持され、また、シャフト１４とロータ５及
び従動側インナーマグネット７の支持孔間にスリーブベ
アリング１５を介装し、このスリーブベアリング１５端
とケーシングカバー２及びリアケーシング３のシャフト
支持部間に、ロータ５と従動側インナーマグネット７の
軸方向移動を規制するスラストリング１６を介装してい
る。

【００２３】また、図２に示す実施の形態のものは、弁
ケーシング１ａ内におけるロータ５と従動側インナーマ
グネット７の支持構造としては、ロータ５の前後周縁部
にローラベアリング１７を取着し、このローラベアリン
グ１７を弁ケーシング１ａに取着したライナリング１８
ａ，１８ｂに回動自在に支持させ、従動側インナーマグ
ネット７はリアケーシング３中心に設けたシャフト１９
に回動自在に支持させている。そして、ロータ５の前側
周縁部のローラベアリング１７が当接摺動する弁ケーシ
ング１ａ側のライナリング１８ａには、ロータ５の軸方
向移動を規制する機能を持たせ、また、シャフト１９と
従動側インナーマグネット７の支持孔間にスリーブベア
リング２０を介装し、このスリーブベアリング２０端と
リアケーシング３のシャフト支持部間に、従動側インナ
ーマグネット７の軸方向移動を規制するスラストリング
２１を介装している。

【００２４】上記構成からなる本発明のマグネット駆動
四方弁１は、図４に示すように、作業装置Ａに１台のポ
ンプＢを用いて液体を循環させ、また、適時、弁操作に
よって同一管路を用いて逆方向に液体を循環させる密閉
状流体循環管路系に挿設される。ここで、弁ケーシング
の４つの液出入り口のうち、対向する２つの液出入り口
を主配管Ｃ1，Ｃ2に連結し、残る２つの液出入り口をポ
ンプＢの吸込み口と吐出口にそれぞれ連結管Ｆ1，Ｆ2を
介し連結して使用に供する。ここで、回動駆動源により
マグネットカップリングを介してロータを９０度回動さ
せると、ポンプＢの吸込み口と吐出口に対する主配管Ｃ
1，Ｃ2の連通関係が切り換わり、流路が切り換えられて
流体は逆方向に流動循環するようになる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、本発明によれば、ロータを弁ケーシング内に密
封状にし、このロータを弁ケーシング外の回動駆動源に
マグネットカップリングを介して連結し、弁内を流動す
る流体が弁の外に漏洩するのを完全に防止するから、腐
食性流体を扱う管路系に適用して有効なものである。ま
た、ロータは同時に二方向の流路を形成し、この流路を
切り換えるから、従来の単純構成の４個の開閉弁と同一
機能を発揮し、流体を循環させる管路系の構成を簡素化
できる。また、弁ケーシング内でロータと従動側インナ
ーマグネットを結合するのに、回動トルクのみを伝達す
る凹凸係合機構を介して結合すると、回動駆動源を上に
する弁の使用時に、従動側インナーマグネットには駆動
側アウタマグネットの磁力による引き上げ力が作用し、
この分、ロータを支えるロータ支持部に対する荷重負担
を軽減できて弁機能の向上が図られる。また、ロータの
前後周縁部を弁ケーシングに回動自在に支持する構成を
採用すると、ロータのロータ支持機構がロータの外への
流体の漏洩防止機能を発揮して弁内漏洩損失が抑制さ
れ、この面から弁機能の向上が図られる。また、ロータ
に背向的に設ける２つの液通路は可能な限り通路断面積
を大きして弁内通過圧力損失を削減でき、ロータを小型
化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すマグネット駆動四方
弁の断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示すマグネット駆動
四方弁の断面図である。

【図３】図２におけるロータの中央縦断面図である。

【図４】本発明を適用した流体循環管路系の構成図であ
る。

【図５】従来の開閉弁を適用した流体循環管路系の構成
図である。

【符号の説明】

１…マグネット駆動四方弁 １ａ…弁ケーシング ２…ケーシングカバー ３…リアケーシング ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…液出入り口 ５…ロータ ６ａ，６ｂ…液通路 ７…従動側インナーマグネット ８…係合凹部 ９…係合凸部 １０…駆動側アウタマグネット １１…回転駆動源 １２…突起状ストッパ １３ａ，１３ｂ…位置決めストッパ １４…シャフト １５…スリーブベアリング １６…スラストリング １７…ローラベアリング １８ａ，１８ｂ…ライナリング １９…シャフト ２０…スリーブベアリング ２１…スラストリング Ａ…作業装置 Ｂ…ポンプ Ｃ1，Ｃ2…主配管 Ｄ1，Ｄ2…バイパス管 Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4…開閉弁 Ｆ1，Ｆ2…連結管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部４箇所に液出入り口を有する弁ケー
   シング内に、２つの液通路を有するロータを所定角を回
   動自在に配装し、該ロータの回動によりロータの液通路
   に連通する弁ケーシングの液出入り口を隣接する液出入
   り口に切り換えるようにし、弁ケーシング後端に取着し
   たリアケーシング内に前記ロータに結合した従動側イン
   ナーマグネットを配装し、該従動側インナーマグネット
   に対応してリアケーシング外に回動駆動源に連結した駆
   動側アウタマグネットを配装したことを特徴とするマグ
   ネット駆動四方弁。
2. 【請求項２】ロータと従動側インナーマグネットを凹凸
   係合機構を介して結合したことを特徴とする請求項１記
   載のマグネット駆動四方弁。
3. 【請求項３】ロータと従動側インナーマグネットを弁ケ
   ーシング中心に設けたシャフトに支持したことを特徴と
   する請求項１又は２記載のマグネット駆動四方弁。
4. 【請求項４】ロータの前後周縁部を弁ケーシングに回動
   自在に支持させ、従動側インナーマグネットをリアケー
   シング中心に設けたシャフトに支持させたことを特徴と
   する請求項１又は２記載のマグネット駆動四方弁。
5. 【請求項５】ロータの前側周縁部を支持する弁ケーシン
   グのロータ支持部に、ロータの軸方向移動を制御するラ
   イナリングを介装したことを特徴とする請求項４記載の
   マグネット駆動四方弁。