(57)【要約】      （修正有）【課題】シール性の高いバルブを提供する。【解決手段】バルブ１０は流体が供給源から流入チャンネルに進入した後、第２チャンネル、第１チャンネルの順で経由して流出チャンネルから流出できるようにしている。バルブ１０はさらに第１バルブ部材及び第２バルブ部材８０を含み、それぞれは第１チャンネル及び第２チャンネル内に可動的に設けられ、第１バルブ部材の第１チャンネル内における動きにより、第１チャンネルと流出チャンネルの間の連通を開放するか又は遮断するか制御し、同時に第２バルブ部材８０の第２チャンネル内における動きにより、流入チャンネルの第２チャンネル経由での第１チャンネルとの連通を開放するか又は遮断するか制御することができる。これにより、バルブ１０は第１バルブ部材と第２バルブ部材８０の二重制御を通して流動経路の開放又は閉鎖を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブであって、流体の流動経路内に設置され、前記流動経路の開閉を制御するためのものであり、前記バルブには、
ベースと、
前記ベースに設けられる第１チャンネルと、
前記ベースに設けられ、前記第１チャンネルと連通する第２チャンネルと、
前記ベースに設けられ、前記第２チャンネルと連通し、前記第２チャンネルを経由して間接的に第１チャンネルと連通する流入チャンネルと、
前記ベースに設けられ、前記第１チャンネルと連通し、前記第１チャンネル及び前記第２チャンネルを経由して、間接的に流入チャンネルと連通する流出チャンネルと、
前記第１チャンネル内に可動的に設けられ、且つ第１閉鎖位置と第１開放位置の間を動くことができ、第１バルブ部材が前記第１閉鎖位置にあるとき、前記第１チャンネルと前記流出チャンネルの間の連通を遮断し、前記第１バルブ部材が前記第１開放位置にあるときは、前記第１チャンネルと前記流出チャンネルの間を連通させる前記第１バルブ部材と、
前記第２チャンネル内に可動的に設けられ、且つ第２閉鎖位置と第２開放位置の間を動くことができ、第２バルブ部材が前記第２閉鎖位置にあるとき、前記流入チャンネルと前記第１チャンネルの間の連通を遮断し、前記第２バルブ部材が前記第２開放位置にあるときは、前記第１チャンネルと前記流入チャンネルの間を連通させる前記第２バルブ部材と、を含むことを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記第１バルブ部材は、前記第１チャンネル内に滑動的に設けられ且つ自身のステムに沿って前記第１閉鎖位置と前記第１開放位置との間で軸方向に往復移動することができる第１バルブステムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記第１バルブステムは、自身のステムに沿って順に前記第１チャンネル内に位置する主軸区間、前記流出チャンネルに位置する延出区間、及び前記主軸区間と前記延出区間の間で環状を呈するテーパ面に区分けされていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記流出チャンネルは、内径が前記第１チャンネルの内径及び前記延出区間の外径よりも大きい流出区間と、前記流出区間と前記第１チャンネルを接続するテーパ区間とを有しており、且つ前記テーパ区間の内壁面と前記テーパ面はテーパの傾斜角度が同じであり、
前記第１バルブステムが前記第１閉鎖位置にあるとき、前記テーパ面が前記テーパ区間の内壁面に緊密に着接して、前記テーパ区間を閉塞し、前記第１バルブステムが前記第１開放位置にあるとき、前記テーパ面と前記テーパ区間の内壁面が互いに離れ合うことを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
【請求項５】
前記第１チャンネル及び前記流出チャンネルは、互いに同軸で連通して前記ベースを貫通していることを特徴とする、請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】
前記第２チャンネルは、本体区間と、前記本体区間と前記第１チャンネルを接続する接続区間とを有しており、且つ前記接続区間の内径を前記本体区間の内径よりも小さくすることで、前記本体区間と連通する開口を形成していることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
【請求項７】
前記流入チャンネルは、前記本体区間の前記接続区間と隣接する位置に接続されていることを特徴とする、請求項６に記載のバルブ。
【請求項８】
前記第２バルブ部材は、前記本体区間内に滑動的に設けられ且つ自身のステムに沿って前記第２閉鎖位置と前記第２開放位置との間で軸方向に往復移動することができる第２バルブステムを含むことを特徴とする、請求項７に記載のバルブ。
【請求項９】
前記第２バルブステムは、自身のステムに沿って順に前記本体区間内に位置する軸体区間と、テーパ状を呈するとがり先区間に区分けされており、且つ前記とがり先区間の末端は前記接続区間内に延ばし入れることができ、
前記第２バルブステムが前記第２閉鎖位置にあるとき、前記とがり先区間の末端は前記接続区間内にあり、同時に前記とがり先区間の側面のテーパ状斜面が前記接続区間の開口に当接し、これにより前記接続区間と前記本体区間の間の連通が遮断され、
前記第２バルブステムが前記第２開放位置にあるときは、前記とがり先区間の側面のテーパ状斜面と前記接続区間の開口が互いに離れ合い、前記本体区間と前記接続区間を互いに連通させることを特徴とする、請求項８に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記第２バルブステムが前記第２閉鎖位置にあるとき、前記本体区間の内壁面と前記とがり先区間の側面のテーパ状斜面との間にある空間は前記流入チャンネルとの連通を維持していることを特徴とする、請求項９に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記第１チャンネルと前記第２チャンネルは、互いに垂直に連通していることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
【請求項１２】
前記第１チャンネルと前記第２チャンネルは、鋭角な夾角を挟み合って互いに連通していることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の供給技術に関し、特に高分子成形加工技術において、超臨界流体、顔料ペースト又はその他の添加物などの流体の流動の用に供する供給流路に対して、流動の開閉制御を行うバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、従来のバルブステムとバルブポートとの間に存在する隙間が、使用して年数が経つとずれを生じさせ易くなり、派生して部品同士が摩損し、バルブ本体の失効に至ってしまうのを克服するため、複数のパッキンを設計し、バルブステムとバルブポート同士が同軸で対応する状態を確保することで、部品が自身の位置から移動して他の部材との摩損が生じることがないよう防いでいる。この技術でも目的を達成可能であるものの、複数のパッキンによる技術的手段は完璧な設計と言えるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６６５９７５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上に鑑み、流体の供給流路の開放及び閉鎖を制御することができるバルブを提供することを主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明が提供するバルブは、流体の流動経路内に設置されて、流動経路の開放又は閉鎖を制御するためのものであり、その構造には、流動経路を構成する部分であり、且つ順に連通し合う流入チャンネル、第２チャンネル、第１チャンネル及び流出チャンネルを含み、流体が供給源から流入チャンネルに進入した後、第２チャンネル、第１チャンネルの順で経由して流出チャンネルから流出できるようにさせており、そのうち、バルブはさらに第１バルブ部材及び第２バルブ部材を含み、それぞれは第１チャンネル及び第２チャンネル内に可動的に設けられ、第１バルブ部材の第１チャンネル内における動きにより、第１チャンネルと流出チャンネルの間の連通を開放するか又は遮断するか制御し、同時に第２バルブ部材の第２チャンネル内における動きにより、流入チャンネルの第２チャンネル経由での第１チャンネルとの連通を開放するか又は遮断するか制御することができ、これにより、バルブは第１バルブ部材と第２バルブ部材の二重制御を通して流動経路の開放又は閉鎖を確保することができる。
【０００６】
そのうち、バルブはさらに、流入チャンネル、第１チャンネル、第２チャンネル及び流出チャンネルの設置の用に供し、且つ第１バルブ部材及び第２バルブ部材をその中に滑動的に設けられるようにするベースを含む。
【０００７】
さらに、第１バルブ部材は、第１チャンネル内に滑動的に設けられ且つ自身のステムに沿って第１閉鎖位置と第１開放位置との間で軸方向に往復移動することができる第１バルブステムを含み、第２バルブ部材は、第２チャンネル内に滑動的に設けられ且つ自身のステムに沿って第２閉鎖位置と第２開放位置との間で軸方向に往復移動することができる第２バルブステムを含み、これにより、第１バルブステムが第１開放位置にあり、同時に第２バルブステムが第２開放位置にあるとき、流入チャンネル、第２チャンネル、第１チャンネル及び流出チャンネルで構成された部分の流動経路の開放を開始し、反対に、第１バルブステムが第１閉鎖位置にあり且つ第２バルブステムが第２閉鎖位置にあるとき、その部分の流動経路を遮断して、流体の流動を停止させる。
【０００８】
そのうち、第１バルブステムは、ステムに沿って順に第１チャンネル内に位置する主軸区間、流出チャンネルに延出して位置する延出区間、及び主軸区間と延出区間の間で環状を呈するテーパ面に区分けされており、流出チャンネルはテーパ面と向かい合い且つ同じ傾きであるテーパ区間の内壁面を有しており、これにより、第１バルブステムが第１閉鎖位置にあるとき、テーパ面がテーパ区間の内壁面と着接し、流出チャンネルと第１チャンネルの間の連通が遮断される。
【０００９】
そのうち、第２チャンネルは、第２バルブステムがその中に穿伸して滑動的に置かれ且つ流入チャンネルと連通するのに供する本体区間と、本体区間と第１チャンネルを接続する、内径が本体区間より小さな接続区間とを有しており、且つ第２バルブステムは、末端に位置してテーパ状を呈するとがり先区間を有しており、とがり先区間の末端は本体区間から接続区間内に延ばし入れることができ、且つ第２バルブステムが第２閉鎖位置にあるとき、とがり先区間の側面のテーパ状斜面が接続区間の本体区間と接続する開口に当接し、これにより本体区間と接続区間の間の連通が遮断される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好ましい実施例の立体図である。
【図２】本発明の好ましい実施例１の分解図である。
【図３】本発明の好ましい実施例１を高分子射出成形機に応用した立体図である。
【図４】本発明の好ましい実施例１における図３の切断線ａ−ａに沿った断面図であり、図中では第１バルブステムと第２バルブステムの各々が閉鎖に対応する位置にある。
【図４Ａ】図４のＡ区域の部分拡大図である。
【図４Ｂ】図４のＢ区域の部分拡大図である。
【図５】本発明の好ましい実施例１における図３の切断線ａ−ａに沿った断面図であり、図中では第１バルブステムと第２バルブステムの各々が開放に対応する位置にある。
【図５Ａ】図５のＡ区域の部分拡大図である。
【図５Ｂ】図５のＢ区域の部分拡大図である。
【図６】本発明の好ましい実施例２の立体図である。
【図７】本発明の好ましい実施例２における図６の切断線７−７に沿った断面図である。
【図８】本発明の好ましい実施例２の仰視角度の立体図である。
【図９】本発明の好ましい実施例２における部分断面の仰視角度の立体図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１〜図２を参照して、本発明の好ましい実施例１中で提供するバルブ（１０）は、主にベース（２０）、第１チャンネル（３０）、第２チャンネル（４０）、流入チャンネル（５０）、流出チャンネル（６０）、第１バルブ部材（７０）及び第２バルブ部材（８０）を含む。
【００１２】
そのうち、ベース（２０）はブロック体であり、且つ他の部材と組み立て接合可能な形状、構造及び流体の高圧に耐え得る強度を有しており、それにより図３に示す高分子射出成形機（９０）の射出シリンダ又は混合シリンダに接合し、外部流体が射出シリンダ又は混合シリンダ内に供給されて高分子原料と混合される部分の流動経路として構成し、且つバルブ（１０）の他の構成部材を設置するベースとすることができる。ここで言う外部流体とは、高分子成形加工の技術分野における、超臨界流体、カラーマスターバッチ、顔料ペースト又は他の流体形態で存在する添加物などである。
【００１３】
第１チャンネル（３０）及び流出チャンネル（６０）は、互いに同軸で連通し、ベース（２０）に貫通形成されたストレート穴である。具体的には、流出チャンネル（６０）は、ベース（２０）の底側端面から内に向かって適当な深さで延在する流出区間（６１）と、ベース（２０）の内部にあり、且つ流出区間（６１）と第１チャンネル（３０）を接続する、円錐状の穴形状を呈するテーパ区間（６２）とを有しており、且つ流出区間（６１）の内径は第１チャンネル（３０）の内径よりも大きくし、それによりテーパ区間（６２）の内壁面（６２１）が流出区間（６１）の方を向くようにさせる。
【００１４】
第２チャンネル（４０）は、ベース（２０）の左側端面から内に向かって延在するストレート穴であり、且つ第１チャンネル（３０）の中段部分と垂直に連通しており、さらに、第２チャンネル（４０）は穴の軸に沿って順にベース（２０）の左側端面において外部と連通する本体区間（４１）、内径が本体区間（４１）よりも小さく且つ本体区間（４１）と第１チャンネル（３０）を接続するための接続区間（４２）、及び本体区間（４１）と接続区間（４２）の間にある肩面（４３）に区分けされている。
【００１５】
流入チャンネル（５０）は、ベース（２０）の頂端から本体区間（４１）の肩面（４３）に近接する位置まで斜め下に向かって延在している。
【００１６】
第１バルブ部材（７０）は、第１チャンネル（３０）及び流出チャンネル（６０）内に同軸で穿伸し、頂端はベース（２０）の上方に延出し、底端は流出チャンネル（６０）内に位置する直棒状の第１バルブステム（７１）と、出力軸（７２１）により第１バルブステム（７１）の頂端と当接する第１流体圧力シリンダ（７２）と、ベース（２０）の外に延出する第１バルブステム（７１）の軸体に環装され、且つ第１バルブステム（７１）に上に向かって移動する弾性力を提供する圧縮ばね（７３）とを有している。
【００１７】
さらに、第１バルブステム（７１）は、自身のステムに沿って、第１チャンネル（３０）内に滑動的に設けられる主軸区間（７１１）、流出チャンネル（６０）内に延在する延出区間（７１２）及び主軸区間（７１１）と延出区間（７１２）の間で環状を呈するテーパ面（７１３）に区分けされ、且つテーパ面（７１３）とテーパ区間（６２）の内壁面（６２１）は向かい合い、且つ同じ傾斜角度のテーパを有しており、また主軸区間（７１１）の外径は第１チャンネル（３０）の内径よりも小さく、延出区間（７１２）の外径は流出区間（６１）の内径よりも小さい。
【００１８】
第２バルブ部材（８０）は、第２チャンネル（４０）の本体区間（４１）内に同軸で穿伸して滑動的に設けられ、左端はベース（２０）の左端面の外に延出する第２バルブステム（８１）と、出力軸（８２１）により第２バルブステム（８１）の左端と当接する第２流体圧力シリンダ（８２）とを有している。
【００１９】
さらに、第２バルブステム（８１）は、自身のステムに沿って順に第２チャンネル（４０）内に滑動的に設けられる軸体区間（８１１）、及び軸体区間（８１１）と接続区間（４２）の間でテーパ状を呈するとがり先区間（８１２）に区分けされている。
【００２０】
また、第１流体圧力シリンダ（７２）及び第２流体圧力シリンダ（８２）の具体的な構造及びその設置構造、又は他の部材との間の接合などに関しては、一般的な従来の技術内容に属しており、本実施例中ではバルブが作動する動力源として例示したに過ぎないため、図中ではこれについて完全には表示していないが、本発明が属する技術分野の当業者であれば、これらの完全に表示されていない部分が本発明の実施に影響することはない。
【００２１】
上述の部材の構成により、第１バルブステム（７１）は、第１チャンネル（３０）及び流出チャンネル（６０）内において、自身の軸方向に沿って第１閉鎖位置と第１開放位置の間で往復移動することができ、第２バルブステム（８１）は、第２チャンネル（４０）内において、自身の軸方向に沿って第２閉鎖位置と第２開放位置の間で往復移動することができ、つまりは第１バルブステム（７１）が第１閉鎖位置にあり、且つ第２バルブステム（８１）が第２閉鎖位置にあるとき、流入チャンネル（５０）と第１チャンネル（３０）の間の連通が図４に示すように遮断され、第１チャンネル（３０）と流出区間（６１）の間の連通も遮断され、反対に、第１バルブステム（７１）が第１開放位置にあり、且つ第２バルブステム（８１）が第２開放位置にあるとき、図５に示すように、流入チャンネル（５０）を起点として第２チャンネル（４０）、第１チャンネル（３０）を順に経由し、流出チャンネル（６０）までの全チャンネルに達して開放状態を呈し、このようにして、バルブ（１０）を流体の流動を制御するのに用いることで、流体が高分子射出成形機（９０）の射出シリンダ又は混合シリンダ内に進入して高分子原料と混合される量を制御することができる。
【００２２】
図５、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、第１バルブステム（７１）の軸方向の移動運動に関しては、図４に示す通り、圧縮ばね（７３）の弾性力によって第１バルブステム（７１）を弾性的に第１閉鎖位置上に維持し、第１バルブステム（７１）が第１閉鎖位置にあるとき、テーパ面（７１３）が内壁面（６２１）と緊密に着接して、流出区間（６１）と第１チャンネル（３０）の間の連通が遮断され、反対に、第１流体圧力シリンダ（７２）によって動力が提供され、出力軸（７２１）経由で第１バルブステム（７１）を下に向かって押進させ、第１バルブステム（７１）が図５に示す第１開放位置まで軸方向に移動したとき、テーパ面（７１３）と内壁面（６２１）が互いに離れ合い、また主軸区間（７１１）の外径が第１チャンネル（３０）よりも小さく、延出区間（７１２）の外径が流出区間（６１）よりも小さいという寸法の差によって、互いの間の隙間を流体の流動に供することができる。
【００２３】
また、図４、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、第２バルブステム（８１）の軸方向の移動運動に関しては、第２流体圧力シリンダ（８２）によって動力が提供され、第２バルブステム（８１）を図４に示す第２閉鎖位置まで右に向かって推移させるが、このとき、とがり先区間（８１２）の末端は本体区間（４１）から接続区間（４２）内に延ばし入れられ、且つ側面のテーパ面が接続区間（４２）の本体区間（４１）と接続する開口に当接し、これにより本体区間（４１）と接続区間（４２）の間の連通が遮断され、且つこれと同時に、とがり先区間（８１２）の側面と本体区間（４１）の内壁面との間の空間（ｓ）は流入チャンネル（５０）との連通を維持しており、これにより流体が外部の流体供給源と連通した流入チャンネル（５０）経由で空間（ｓ）を満たしており、言い換えれば、空間（ｓ）内で流体の高圧がとがり先区間（８１２）の側面に作用し続けているため、第２流体圧力シリンダ（８２）から加えられる外力が開放されると、空間（ｓ）内の流体圧力が第２バルブステム（８１）を図５に示す第２開放位置まで左に向かって推移させることができ、流入チャンネル（５０）を第２チャンネル（４０）経由で第１チャンネル（３０）と間接的に連通させることができる。
【００２４】
さらに、図６及び図７を参照して、本発明の好ましい実施例２中で提供するバルブ（１０ａ）は、主要な技術的特徴は上述の好ましい実施例１中で開示したものと同様であるが、流体の温度を保持することにおいては、好ましい実施例１よりも良好な効果を有する。
【００２５】
具体的に、本実施例で開示するものは、第２チャンネル（４０ａ）と第１チャンネル（３０ａ）の間の角度が鋭角な夾角（α）である状態で連通させており、これにより接続区間（４２ａ）のある位置を高分子射出成形機（９０ａ）の射出シリンダ又は混合シリンダの中心に更に近接させることができ、高分子射出成形機（９０ａ）の射出シリンダ又は混合シリンダ自身の作動時に存在する熱エネルギーを利用して流体の温度を維持することにより、流体から失われる温度のレベルを低減させることができる。
【００２６】
また流体の温度を更に維持するため、図８及び図９を参照して、本実施例中、第２チャンネル（４０ａ）と第１チャンネル（３０ａ）が略Ｖ字形を呈して接続された状態にし、これらの接合されたチャンネル部分がベース（２０ａ）の底端から突出したスタッド（２１ａ）内に位置するようにさせることで、ベース（２０ａ）がスタッド（２１ａ）により高分子射出成形機（９０ａ）の射出シリンダ又は混合シリンダのスタッド穴（９１ａ）内に嵌入されて、ベース（２０ａ）が高分子射出成形機（９０ａ）の射出シリンダ又は混合シリンダに接合されるとき、これらの接合されたチャンネル部分が高分子射出成形機（９０ａ）の射出シリンダ又は混合シリンダに覆われて、外界に触れて温度が失われてしまう状態に派生するのを防ぐことができる。
【００２７】
また、本実施例中、流出チャンネル（６０ａ）の流出区間（６１ａ）をさらにスタッド（２１ａ）の末端に設けられた溝（２２ａ）と連通させることで、流体を流出区間（６１ａ）経由で流出させるときに、溝（２２ａ）経由で分散させて、高分子射出成形機（９０ａ）の射出シリンダ又は混合シリンダ内に均一に混入するようにして、原料との混合を行うことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０、１０ａ  バルブ
２０、２０ａ  ベース
２１ａ  スタッド
２２ａ  溝
３０  第１チャンネル
４０  第２チャンネル
４１  本体区間
４２  接続区間
４３  肩面
５０  流入チャンネル
６０、６０ａ  流出チャンネル
６１、６１ａ  流出区間
６２  テーパ区間
６２１  内壁面
７０  第１バルブ部材
７１  第１バルブステム
７１１  主軸区間
７１２  延出区間
７１３  テーパ面
７２  第１流体圧力シリンダ
７２１  出力軸
７３  圧縮ばね
８０  第２バルブ部材
８１  第２バルブステム
８１１  軸体区間
８１２  とがり先区間
８２  第２流体圧力シリンダ
８２１  出力軸
９０、９０ａ  射出成形機
９１ａ  スタッド穴
α  夾角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2020034153.tif 000011
【図６】
2020034153.tif 000012
【図７】
2020034153.tif 000013
【図８】
2020034153.tif 000014
【図９】
2020034153.tif 000015
【外国語明細書】
2020034153000001.pdf