(57)【要約】【課題】自動計量システムにおける配管の簡易化及びメンテナンスの容易化を図りつつ、作動の信頼性の向上及びコストの低廉化を図り得る制御バルブを提供する。【解決手段】制御バルブ１０は、ボディ１５内に配置された弁体１６と、弁体に回転支軸１７を介して動力伝達可能に連結された第１のアクチュエータ２０と、第１のアクチュエータ及び回転支軸を介して弁体に動力伝達可能に連結された第２のアクチュエータ４０とを備える。弁体１６は、回転支軸１７回りの所定角度範囲内の回転により全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に切り換え可能に設けられている。第１のアクチュエータ２０は、弁体１６を全閉位置又は全開位置に切り換えるためのものであり、第２のアクチュエータ４０は、弁体１６を中間開度位置に切り換えるためのものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディ内に配置され、回転支軸回りの所定角度範囲内の回転により全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に切り換え可能に設けられた弁体と、
前記弁体に前記回転支軸を介して動力伝達可能に連結され、前記弁体を全閉位置又は全開位置に切り換えるための第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ及び前記回転支軸を介して前記弁体に動力伝達可能に連結され、前記弁体を中間開度位置に切り換えるための第２のアクチュエータとを備えたことを特徴とする制御バルブ。
【請求項２】
前記第２のアクチュエータは、前記弁体の中間開度位置を微調整するための調整機構を有している請求項１記載の制御バルブ。
【請求項３】
前記第１のアクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内に配置されかつ前記回転支軸と回転一体に連結されたピニオンギヤと、前記シリンダ内の軸方向に沿って配置されかつ前記ピニオンギヤと噛み合うラックギヤと、前記ラックギヤの両端を支持した状態で前記シリンダ内にそれぞれ摺動可能に配置された一対のピストンと、前記一対のピストンのうちの一方のピストンの前記ラックギヤと反対側のエア室にエアを給排するために設けられたエア給排口と、前記一対のピストンのうちの他方のピストンの前記ラックギヤと反対側のばね室に配置されたばねとを有し、前記エア給排口より前記エア室内にエアを供給すると前記弁体を全開位置に切り換え、前記エア給排口より前記エア室内のエアを排出すると前記弁体を全閉位置に切り換えるように設けられている請求項１又は２記載の制御バルブ。
【請求項４】
前記第２のアクチュエータは、前記第１のアクチュエータの前記シリンダの前記エア室側に同一軸上に連接されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動可能に配置されたピストンと、前記ピストンに固定されかつ一端が前記シリンダの一方の端面部を貫通して前記第１のアクチュエータの前記シリンダの前記エア室側にまで延出するロッドと、前記ピストンの前記ロッド延出側と反対側のエア室にエアを給排するために設けられたエア給排口と、前記ピストンの前記ロッド延出側のばね室に配置されたばねとを有し、前記エア給排口より前記エア室内にエアを供給すると前記ピストンが前記シリンダ内を前記ばね室側に摺動することにより、前記ロッドの延出端側が前記第１のアクチュエータの前記エア室を構成する一方のピストンに当接し、前記ピストンを押圧移動させて前記弁体を全閉位置から中間開度位置に切り換えるように設けられている請求項３記載の制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の自動計量システムに装備される制御バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体の自動計量システムとしては、図６に示すように、ポンプ１と計量タンク２との間に、大口径のバルブ３と小口径のバルブ４とを並列に配置してなるものが一般的である。
【０００３】
この種の自動計量システムにおいて、ポンプ１から計量タンク２に目標量の流体を供給する場合には、先ず、図７に示すように、大径口のバルブ３を開き、小口径のバルブ４を閉じることにより、大きな流量でもって供給する。そして、目標量の９０％程度になったとき、大口径のバルブ３を閉じ、小口径のバルブ４を開くことにより、小さな流量で供給し、目標量になったとき小口径のバルブ４を閉じることが一般的である。
【０００４】
ところが、前記従来の自動計量システムでは、配管が複雑になるという問題がある。また、流体が空気に触れると固まり易い塗料の場合、各バルブ３，４の流出側で塗料が堆積し、バルブ３，４の個数分メンテナンスが面倒であるという問題もある。
【０００５】
一方、制御バルブとして、例えば特許文献１に記載されているように、全閉位置と全開位置の外に、中間開度位置を取り得るようにしたものが知られている。この制御バルブを、図６に示す如き口径の異なる２つのバルブ３，４の代わりに、ポンプ１と計量タンク２との間に配置することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、前記従来の制御バルブは、制御でもって弁体を中間開度位置に停止させるものであるため、センサなどの機器を必要とし、その分コスト的に高くなり、また作動の信頼性にも欠けるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−４７８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題は、２つのアクチュエータを用いて弁体を全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に容易にかつ確実に切り換え得るように構成する。それにより、自動計量システムにおける配管の簡易化及びメンテナンスの容易化を図りつつ、作動の信頼性の向上及びコストの低廉化を図り得る制御バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため、本発明は、制御バルブとして、ボディ内に配置され、回転支軸回りの所定角度範囲内の回転により全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に切り換え可能に設けられた弁体と、前記弁体に前記回転支軸を介して動力伝達可能に連結され、前記弁体を全閉位置又は全開位置に切り換えるための第１のアクチュエータと、前記第１のアクチュエータ及び前記回転支軸を介して前記弁体に動力伝達可能に連結され、前記弁体を中間開度位置に切り換えるための第２のアクチュエータとを備える構成にする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の制御バルブによれば、弁体が全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に切り換え可能になっているため、流体の自動計量システムにおける配管の簡易化及びメンテナンスの容易化を図ることができる。しかも、弁体の位置切り換えが２つのアクチュエータによって容易にかつ確実に行われる上、位置切り換えためのセンサなどの機器を必要としないので、作動の信頼性の向上及びコストの低廉化に共に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る制御バルブを装備した流体の自動計量システムのブロック構成図である。
【図２】図２は前記制御バルブの全体構成を示す一部を切開した側面図である。
【図３】図３は制御バルブが全閉位置に切り換えられときの図２のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】図４は制御バルブが全開位置に切り換えられたときの図３相当図である。
【図５】図５は制御バルブが中間開度位置に切り換えられたときの図３相当図である。
【図６】図６は従来例を示す図１相当図である。
【図７】図７は流体の自動計量システムにおける流量のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係る制御バルブを装備した流体の自動計量システムの全体構成を示す。この自動計量システムは、ポンプ１と計量タンク２との間に、本発明の一実施形態に係る１つの制御バルブ１０を直列に配置してなる。
【００１４】
制御バルブ１０は、図２に示すように、流体を制御するボールバルブよりなるバルブ本体１１と、バルブ本体１１の駆動部であるエア駆動式のアクチュエータ部１２とからなる。バルブ本体１１は、流入口１３及び流出口１４を有するボディ１５と、ボディ１５内に配置されたボール弁体１６と、このボール弁体１６の回転支軸として一端（下端）がボール弁体１６に連結されたステム１７とを備えている。ボール弁体１６は、連通口１８を有し、ステム１７回りの所定角度（詳しくは９０度）範囲内の回転により全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に切り換え可能に設けられている。全開位置は、ボール弁体１６の連通口１８がボディ１５の流入口１３及び流出口１４と完全に一致する位置であり、全閉位置は、ボール弁体１６の連通口１８とボディ１５の流入口１３及び流出口１４とが完全に一致しない位置である。中間開度位置は、ボール弁体１６の連通口１８がボディ１５の流入口１３及び流出口１４と部分的に一致する位置である。
【００１５】
アクチュエータ部１２は、図３に示すように、ボール弁体１６を全閉位置又は全開位置に切り換えるための第１のアクチュエータ２０と、ボール弁体１６を中間開度位置に切り換えるための第２のアクチュエータ４０とからなる。第１のアクチュエータ２０は、ボール弁体１６にステム１７を介して動力伝達可能に連結されている一方、第２のアクチュエータ４０は、第１のアクチュエータ２０及びステム１７を介してボール弁体１６に動力伝達可能に連結されている。
【００１６】
すなわち、第１のアクチュエータ２０は、シリンダ２１と、シリンダ２１内に配置されたピニオンギヤ２２と、シリンダ２１内の軸方向に沿って配置されかつピニオンギヤ２２と噛み合うラックギヤ２３とを有している。ピニオンギヤ２２は、ギヤ軸２４を介してステム１７に回転一体に連結されており、ピニオンギヤ２２がギヤ軸２４を中心に９０度回転することにより、ボール弁体１６が全閉位置又は全開位置に切り換えられるようになっている。尚、ギヤ軸２４の両端は、図示していないが、シリンダ２１に回転自在に支持されており、ギヤ軸２４の一端（上端）は、図２に示すように、シリンダ２１外にまで延出（延び出るように）されている。
【００１７】
第１のアクチュエータ２０は、更に、ラックギヤ２３の両端を支持した状態でシリンダ２１内にそれぞれ摺動可能（接触して滑り動くこと可能）に配置された一対のピストン２５，２６を有している。シリンダ２１内の空間は、一対のピストン２５，２６により３つの空間２７，２８，２９に仕切られている。空間２７は、一対のピストン２５，２６により挟まれた空間であって、ラックギヤ２３などを収納している。空間２８は、一対のピストン２５，２６のうちの一方のピストン２６のラックギヤ２３と反対側のエア室であり、空間２９は、他方のピストン２５のラックギヤ２３と反対側のばね室である。
【００１８】
エア室２８に対しては、図示していないが、シリンダ２１に設けたエア給排口３１を通してエア（詳しくは圧縮エア）が供給又は排出されるようになっており、ばね室２９には圧縮コイルばね３２がシリンダ２１の端面部とピストン２５との間に配置されている。そして、エア給排口３１よりエア室２８内にエアを供給すると一対のピストン２５，２６が圧縮コイルばね３２を圧縮してばね室２９を縮小する方向に移動する（図４参照）。この移動に伴う動力がラックギヤ２３、ピニオンギヤ２２及びギヤ軸２４を介してステム１７ないしボール弁体１６に回転力として伝達され、ボール弁体１６を全開位置に切り換える。また、エア給排口３１よりエア室２８内のエアを排出すると一対のピストン２５，２６が圧縮コイルばね３２の付勢力によりエア室２８を縮小する方向に移動する。この移動に伴う動力が同じくラックギヤ２３、ピニオンギヤ２２及びギヤ軸２４を介してステム１７ないしボール弁体１６に回転力として伝達され、ボール弁体１６を全閉位置に切り換える。尚、シリンダ２１内における一対のピストン２５，２６の移動範囲は、シリンダ２１の端面又は段差部５６にピストン２５又は２６が接触することで規制されるようになっている。
【００１９】
一方、第２のアクチュエータ４０は、シリンダ４１と、シリンダ４１内に摺動可能に配置されたピストン４２と、ピストン４２の中心線上を貫通した状態でピストン４２に固定されたロッド４３とを有している。第２のアクチュエータ４０のシリンダ４１は、第１のアクチュエータ２０のシリンダ２１のエア室２８側に同一軸上に連接されており、この両シリンダ４１，２１の内部空間は、第２のアクチュエータ４０のシリンダ４１の端面部４１ａにより仕切られている。ロッド４３の一端部は、シリンダ４１の端面部４１ａを貫通して第１のアクチュエータ２０のシリンダ２１のエア室２８側にまで延出されている。
【００２０】
第２のアクチュエータ４０のピストン４２は、シリンダ４１内を、第１のアクチュエータ２０寄り（ピストン４２のロッド４３延出側）のばね室４４と第１のアクチュエータ２０と反対側（ピストン４２のロッド４３延出側と反対側）のエア室４５とに仕切っている。ばね室４４内には圧縮コイルばね４６がシリンダ４１の端面部４１ａとピストン４２との間に配置されている。エア室４５に対しては、図示していないが、シリンダ４１に設けたエア給排口４７を通してエア（詳しくは圧縮エア）が供給又は排出されるようになっている。そして、エア給排口４７よりエア室４５内にエアを供給するとピストン４２がシリンダ４１内をばね室４４側に摺動する（図５参照）。これにより、ロッド４３の延出端側（詳しくは後述するねじ軸５１のストッパー部５２）が第１のアクチュエータ２０のエア室２８を構成する一方のピストン２６に当接し、ピストン２６を押圧移動させてボール弁体１６を全閉位置から中間開度位置に切り換える。
【００２１】
第２のアクチュエータ４０のロッド４３は円管からなり、このロッド４３の他端部は、シリンダ４１内のエア室４５からシリンダ４１の端面部４１ｂを貫通してシリンダ４１外にまで延出されている。ここで、ロッド４３の両端部は、それぞれシリンダ４１の端面部４１ａ，４１ｂを貫通して設けられているが、この貫通部にはロッド４３の摺動を円滑にするための摺動円滑部材４８等が設けられている。
【００２２】
第２のアクチュエータ４０は、更に、ボール弁体１６の中間開度位置を微調整するための調整機構５０を有している。調整機構５０は、ロッド４３内に貫通して配置されたねじ軸５１をねじ送りするボールねじ機構からなる。この調整機構５０は、図示していないが、ねじ軸５１の外に、ロッド４３側に設けられるナット及びねじ軸５１のねじ溝内又は前記ナットのねじ溝内に配置される多数の剛球を有している。ねじ軸５１の一端は、ロッド４３の一端よりも第１のアクチュエータ２０のシリンダ２１のエア室２８側に突出しており、ねじ軸５１の一端には、第１のアクチュエータ２０のピストン２６に当接するストッパー部５２が形成されている。一方、ねじ軸５１の他端は、ロッド４３の他端よりも突出しており、この突出部にねじ軸５１を回転させるための操作部５３が設けられている。そして、操作部５３に回転操作具を装着してねじ軸５１を回転し、調整機構５０によりねじ軸５１をねじ送りしてねじ軸５１のストッパー部５２を、図５中で左方向に出すほどボール弁体１６の中間開度を大きくするようになっている。
【００２３】
尚、図３中、５５は第２のアクチュエータ４０のシリンダ４１の端面部４１ａのうちの、第１のアクチュエータ２０のエア室２８に面する側面のロッド４３が貫通する貫通孔の周囲に形成された凹部である。第２のアクチュエータ４０のピストン４２がエア室４５を縮小した位置に位置するとき、ロッド４３の一端及びねじ軸５１のストッパー部５２は、凹部５５内に引っ込んだ状態にあって、第１のアクチュエータ２０のピストン２６と当接しないようになっている。
【００２４】
次に、自動計量システムの作動について説明する。ポンプ１から制御バルブ１０を通して計量タンク２に目標量の流体を供給する場合には、先ず、制御バルブ１０のボール弁体１６を全閉位置から全開位置に切り換える。この切り換えは、第１のアクチュエータ２０のエア室２８内にエア給排口３１よりエアを供給することにより行われる。制御バルブ１０のボール弁体１６を全開位置に切り換えると、計量タンク２に対し流体が大きな流量でもって供給される。
【００２５】
そして、目標量の９０％程度になったとき、制御バルブ１０のボール弁体１６を全開位置から中間開度位置に切り換える。この切り換えは、第２のアクチュエータ４０のエア室４５内にエア給排口４７よりエアを供給するとともに、第１のアクチュエータ２０のエア室２８内のエアをエア給排口３１より排出することにより行われる。制御バルブ１０のボール弁体１６を中間開度位置に切り換えると、計量タンク２に対し流体が小さな流量でもって供給される。
【００２６】
その後、計量タンク２内の流体が目標量に達したとき、制御バルブ１０のボール弁体１６を中間開度位置から全閉位置に切り換える。この切り換えは、第２のアクチュエータ４０のエア室４５内のエアをエア給排口４７より排出することにより行われる。制御バルブ１０のボール弁体１６を全閉位置に切り換えると、計量タンク２に対する流体の供給が遮断される。
【００２７】
このように、本発明の実施形態に係る制御バルブ１０によれば、ボール弁体１６が全閉位置、中間開度位置及び全開位置のいずれかの位置に切り換え可能になっている。このため、図６に示す従来の自動計量システムの如くポンプ１と計量タンク２の間に口径の異なる２つのバルブ３，４を並列に配置する場合のように配管が複雑になることはなく、配管の簡易化を図ることができる。また、流体が空気に触れると固まり易い塗料の場合でも、自動計量システムは、ポンプ１と計量タンク２の間に１つの制御バルブ１０を配置するだけであるため、制御バルブ１０の流出側での塗料の堆積に対するメンテナンス作業が従来の場合と比べて容易になる。
【００２８】
しかも、ボール弁体１６の位置切り換えは、エア駆動式の２つのアクチュエータ２０，４０によって行われる。この２つのアクチュエータ２０，４０のうち、第１のアクチュエータ２０は、ボール弁体１６を全閉位置又は全開位置に切り換えるためにボール弁体１６にステム１７を介して動力伝達可能に連結されている。また、第２のアクチュエータ４０は、ボール弁体１６を中間開度位置に切り換えるためにボール弁体１６に第１のアクチュエータ２０及びステム１７を介して動力伝達可能に連結されている。このため、２つのアクチュエータ２０，４０によって、ボール弁体１６の位置切り換えを容易にかつ確実に行うことができる。その上、位置切り換えためのセンサなどの機器を必要としないので、作動の信頼性の向上及びコストの低廉化に共に寄与することができる。
【００２９】
特に、本実施形態では、第２のアクチュエータ４０は、ボール弁体１６の中間開度位置を微調整するための調整機構５０を有しているため、使い勝手が良くなり、実用性に優れた効果を奏するものである。
【００３０】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば前記実施形態では、バルブ本体１１としてボールバルブを用いた場合について述べたが、本発明は、この場合に限らず、ボールバルブの代わりにバタフライバルブ等を用いた場合にも同様に適用することができる。
【００３１】
また、エア駆動式の２つのアクチュエータ２０，４０の構成は、前記実施形態のものに限定されず、種々の形態を包含するものである。例えば第１のアクチュエータ２０は、シリンダ２１内にエア室２８とばね室２９とを設ける構成にしたが、ばね室２９の代わりに、第１のエア室とは別に第２のエア室を設ける構成にしても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１０    制御バルブ
１５    ボディ
１６    ボール弁体
１７    ステム（回転支軸）
２０    第１のアクチュエータ
２１    シリンダ
２２    ピニオンギヤ
２３    ラックギヤ
２５，２６    ピストン
２８    エア室（空間）
２９    ばね室（空間）
３１    エア給排口
３２    圧縮コイルばね
４０    第２のアクチュエータ
４１    シリンダ
４１ａ，４１ｂ    端面部
４２    ピストン
４３    ロッド
４４    ばね室
４５    エア室
４６    圧縮コイルばね
４７    エア給排口
５０    調整機構（ボールねじ機構）
５１    ねじ軸
５３    操作部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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