(57)【要約】【課題】加圧タンクからの粉粒体の安定供給が可能でエアブラスト装置等に好適な粉粒体供給用開閉弁を提供すること。【解決手段】加圧タンク１２から粉粒体を粉粒体輸送配管５０に供給する際して使用する開閉弁１４。上下部の垂直方向に流入口１６及び流出口１８を備えるとともに、前記流入口１６側にはオリフィス管２５を脱着可能に備えている。流入口１６と流出口１８との間に、前記弁ケース２０に同心的に保持される円柱状の弁座体（コア）２６と、該弁座体２６の外周に同心的に配され弁座体２６の全周に圧着・離脱するスリーブ状ダイヤフラム式の弁体（開閉具）２８とで環状開閉路３０を形成する。弁座体２６の上・下対面部に、流入口１６及び流出口１が環状開閉路３０に連通する粉粒体通過空間２７を形成する。【選択図】図３
2008081289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧タンクから粉粒体を粉粒体輸送配管に供給するに際して使用する開閉弁であって、
該開閉弁の弁ケースは立設筒状で上下部の垂直方向に流入口及び流出口を備えるとともに、前記流入口側には、粉粒体の流量を定量化するためのオリフィス管を脱着可能に備え、
前記流入口と流出口との間に、前記弁ケースに同心的に保持される円柱状の弁座体（コア）と、該弁座体の外周に同心的に配され弁座体の全周に圧着・離脱する筒状隔膜式の弁体（開閉具）とで環状開閉路を形成するとともに、
前記弁座体の上・下面部に、前記流入口及び前記流出口が環状開閉路に連通する粉粒体通過空間を形成した、
ことを特徴とする粉粒体供給用開閉弁。
【請求項２】
前記弁ケースが、前記ケース本体と、該ケース本体の上下に配され、前記流入口及び前記流出口をそれぞれ形成するフランジ形の上・下継手とで形成され、
該上・下継手の対向面に前記弁座体及び前記弁体をそれぞれ保持する内側係合段部及び外側係合段部が形成され、
弁座体本体の上下外周寄りに前記粉粒体通過空間を形成するための複数本の係合柱が立設され、該係合柱部が前記上・下継手の内側係合段部の間で係合挟持されて、前記弁座体が保持され、
前記弁体の上下に鍔部が形成され、該鍔部がケース本体の上下端外周と前記上・下継手とで係合挟持されて、前記弁体が脱着可能に保持されていることを特徴とする請求項１記載の粉粒体供給用開閉弁。
【請求項３】
前記弁座体の弁座部が高さ方向の縮径湾曲面とされるとともに、前記弁体の作動部が前記弁座部に対応する内側膨出面とされていることを特徴とする請求項２記載の粉粒体供給用開閉弁。
【請求項４】
前記弁体の外周と前記ケース本体の内周との間に形成される弁体作動空間に導通する作動流体給口を前記ケース本体が備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉粒体供給用開閉弁。
【請求項５】
前記下継手に、圧縮エアを送入させ前記粉粒体と混合させる混合部を水平部に備えたＴ字形の混合部継手が、その垂直部を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉粒体供給用開閉弁。
【請求項６】
請求項５記載の前記粉粒体供給用開閉弁を、エアブラスト装置の加圧タンクに接続するとともに、前記混合部継手の水平部の一端に圧縮エア供給ホースを接続し、他端に噴射ノズル付きのブラストホースを接続してなることを特徴とするエアブラスト装置。
【請求項７】
加圧タンクから、該加圧タンク内に貯留された粉粒体を粉粒体供給配管へ供給する方法であって、
前記加圧タンクからオリフィス管を通過した粉粒体を、弁座体の上方に位置する柱状流路から環状開閉路を経て下方に位置する柱状流路へ流下させ、
前記弁座体の外周面全周に対し筒状隔膜式の弁体を圧着・離脱により開閉させて、前記粉粒体の供給・停止を行うことを特徴とする粉粒体供給方法。
【請求項８】
請求項７記載の粉粒体供給方法を用いて、研掃材（噴射材）を噴射ノズル付きのブラストホースに供給してエアブラスト加工を行うことを特徴とするエアブラスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体供給用開閉弁およびそれを組み込んだ加圧エアブラスト装置に係る。
【０００２】
ここでは、加圧エアブラスト装置を例に採り説明する。しかし、本発明の粉粒体供給用開閉弁は、加圧エアブラスト装置に限られず、加圧タンク内の粉粒体を粉粒体輸送配管（粉粒体供給配管）に供給する機構を備えた各種粉粒体装置にも適用可能である。
【０００３】
より具体的には、１）配設された輸送管内に圧力気体を用いて粉粒体を輸送する空気輸送装置や、２）粉粒体からなる研磨材を圧縮空気、またはインペラーにより衝突させて表面加工を施すブラスト装置、３）粉体からなる粉体塗料をスプレーガン（エジェクター）により吹き付けて塗装を施す粉体塗装装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００４】
加圧エアブラスト装置における圧縮エア混合部（ミキシング部）へ噴射材（研掃材；粉粒体）を供給するための噴射材供給管には、噴射材供給用（粉粒体供給用）の開閉弁が配される。
【０００５】
該噴射材供給用の開閉弁の先行例を図１に示す。
【０００６】
該開閉弁１１４は、水平混合部１４６が一体形成された弁ケース（弁箱）１２０上部側に形成された垂直流入路（流入口）１１６と、該垂直流入路１１６と前記直交する水平混合部１４６との間に、開閉部が形成されている。該開閉部は、前記垂直流入路１１６の下端部に形成された弁座面１２６ａが垂直な弁座部（軸心が水平となる）１２６に対して前進後退（水平方向で）する先端半球状のゴム製弁体１２８とで形成される。該ゴム製弁体１２８は、エアシリンダー１２９のエア圧で水平方向に前後する隔膜（ダイヤフラム）１３１で駆動されるようになっている。なお、図例中、１３３は点検口（覗き窓）である。
【０００７】
そして、加圧タンク１１２の下端ファンネル部１１２ａから垂直流入路１１６に加圧及び自重で流入した噴射材（粉粒体）は、弁座部１２６の開口で垂直方向から水平方向に略９０°流れを変え弁座部１２６と、後退した弁体１２８の開弁隙間Ｓから流出する。該開弁隙間Ｓから流出した噴射材は、再度、加圧タンクからの加圧力と噴射流路のエジェクター効果により混合部（ミックス部）１４６へ流入して圧縮流体（加圧エア）と混合されて、ブラストホースを介して噴射（ブラスト）ノズルへ搬送される。
【０００８】
しかし、当該構成の噴射材供給用の開閉弁は、噴射材の流量安定性に欠けることが分かった。
【０００９】
なお、この種の噴射材供給用の開閉弁に関連する先行技術文献として、下記特許文献１・２が存在する。これらは、何れも、本発明の特許性に影響を与えるものではない。
【００１０】
特許文献１には、エアピストンにより先端半球状の弁体を駆動して弁開閉を行うブラスト装置用粒体供給バルブ（粉粒体供給用開閉弁）が記載されている。
【００１１】
特許文献２には、電動スライドゲートで粉粒体の供給及びその流量を調節する粉粒体流量制御弁が記載されている。
【特許文献１】特許第２７８９５１３号公報（特許請求の範囲、図１・２等）
【特許文献２】特開平１０−１７５１７０号公報（要約等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来にない新規な構成で、粉粒体の安定供給が可能な粉粒体供給用開閉弁を提供することを課題（目的）とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を下記構成により解決する。なお、理解容易のために図符号を付すが（図２〜５参照）、それらは本発明の技術的範囲に何ら影響を与えるものではない。
【００１４】
加圧タンク１２から粉粒体を粉粒体輸送配管５０に供給するに際して使用する開閉弁１４であって、
該開閉弁１４の弁ケース２０は立設筒状で上下部の垂直方向に流入口１６及び流出口１８を備えるとともに、前記流入口１６側には、粉粒体の流量を定量化するためのオリフィス管２５を脱着可能に備え、
流入口１６と流出口１８との間に、弁ケース２０に同心的に保持される円柱状の弁座体（コア）２６と、該弁座体２６の外周に同心的に配され弁座体２６の全周に圧着・離脱する筒状隔膜式の弁体（開閉具）２８とで環状開閉路３０を形成するとともに、
弁座体２６の上・下面部に、流入口１６及び流出口１８が前記環状開閉路３０に連通する粉粒体通過空間２７を形成した、ことを特徴とする。
【００１５】
ここで、環状開閉路３０とは、開・閉の両状態を含むものとする。
【００１６】
上記構成により、該オリフィス管２５通過後の粉粒体の流量が安定化する。その理由は、オリフィス管２５通過後の粉粒体は、オリフィス管２５と連続し弁座体２６の上方に位置する柱状流路Ｇ１から、環状開閉路３０を経て下方に位置する柱状流路Ｇ２を経て拡散自由落下する状態で流出し、粉粒体相互の干渉による粉粒体流れの乱れ（詰まり等）が発生し難いためと推定される。
【００１７】
また、上記構成の開閉弁１４は、構造が単純で、軸受け、摺動部等の稼動部分が無く故障が殆どない。
【００１８】
さらに、中心部に弁座体２６を設け、弁体２８が弁座体２６の外周面全周に対して圧着・離脱することにより、弁体（弁作用部）２８の変形が最小限で済み、繰り返し変形による耐久性の低下が極力抑制される。
【００１９】
また、弁座体の外周面全周を弁体で圧着する構成であるため、圧着面積を大きく採ることができ、弁作動部の粉粒体に対する開閉を確実することができる。
【００２０】
上記構成における具体的構成は、前記弁ケース２０が、ケース本体３２と、該ケース本体３２の上下に配され、流入口１６及び流出口１８をそれぞれ形成するフランジ形の上・下継手３４、３６とで形成し、
該上・下継手３４、３６の対向面に弁座体２６及び弁体２８をそれぞれ保持する環状の内側係合段部３８及び外側係合段部４０を形成し、
弁座体２６本体の上下外周寄りに粉粒体通過空間２７を形成するための複数本の係合柱部２６ｂを形成し、該係合柱部２６ｂを上・下継手３４、３６の内側係合段部３８の間で係合挟持して、弁座体２６を保持し、
弁体２８の上下に鍔部２８ｂを形成し、該鍔部２８ｂをケース本体３２の上下端外周と前記上・下継手３４、３６とで係合挟持して、弁体２８を脱着可能に保持する構成となる。
【００２１】
上記構成において、弁体と弁座部の圧着面積を増大させるために、弁座体２６の弁座部２６ａが高さ方向の縮径湾曲面とするとともに、弁体２８の作動部２８ａを前記弁座部２６ａに対応する内側膨出面としてもよい。
【００２２】
上記各構成において、通常、ケース本体３２は、弁体２８の外周とケース本体３２の内周との間に形成される弁体作動空間３３に導通する作動流体供給口４４を備えている。
【００２３】
上記各構成における開閉弁１４には、その下継手３６に、圧縮エアを送入させ粉粒体と混合させる混合部Ｍを水平部４６ａに備えたＴ字形の混合部継手４６を、その垂直部４６ｂを介して接続する。
【００２４】
本発明のエアブラスト装置は、上記構成の開閉弁をエアブラスト装置の加圧タンク１２に接続するとともに、混合部継手４６の水平部の一端に圧縮エア供給ホース４８を接続し、更に、他端に噴射ノズル付きのブラストホース５０を接続したものとなる。
【００２５】
本発明の加圧タンク１２から、該加圧タンク１２内に貯留された粉粒体を粉粒体供給配管５０へ供給する方法は、
加圧タンク１２からのオリフィス管２５を通過した粉粒体を、弁座体２６の上方に位置する柱状流路から環状開閉路３０を経て、弁座体２６の下方に位置する柱状流路へ流下させ、
弁座体２６の外周面全周に対し筒状隔膜式の弁体２８を圧着・離脱させて開閉させて、前記粉粒体の供給・停止を行うことを特徴とする構成となる。
【００２６】
また、上記構成の粉粒体供給方法を用いて、研掃材（噴射材）を噴射ノズル付きのブラストホース５０に供給してエアブラスト加工を行えば、本発明の加圧エアブラスト方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を、一実施形態に基づいて、図例に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態は、一実施形態の粉粒体供給用開閉弁（以下「開閉弁」という。）を、加圧ブラスト装置に組み込んだものである（図２参照）。ここでは、加圧ブラスト装置は、噴射材投入タンク５４と加圧タンク１２との二段タンク構成の連続式であるが、加圧タンクのみの一段タンク構成のバッチ式でもよい。
【００２９】
すなわち、開閉弁１４は、加圧タンク１２のファンネル部１２ａと、混合部Ｍを水平部に備えた混合用継手（混合部）４６との間に配する。そして、通常、加圧タンク１２の上側には、粉粒体を連続供給可能に、投入ホッパー５２を備えた噴射材投入タンク５４を備え、投入ホッパー５２と噴射材投入タンク５４との間には逆止弁５６Ａが配されている。噴射材投入タンク５４は、加圧タンク１２と同様、加圧可能とされて、加圧タンク１２と噴射材投入タンク５４との間は、逆止弁５６が配され、噴射材投入タンク５４内を、加圧して逆止弁５６を開として、噴射材投入タンク５４から加圧タンク１２へ噴射材を供給可能とされている。即ち、加圧タンク１２内の噴射材量は、上側レベルセンサー５８と下側レベルセンサー６０で検知し、該検知の信号で逆止弁５６を開閉して調節可能となっている。なお、６２は噴射材投入タンク５４の投入量規制用レベルセンサーである。
【００３０】
混合部（ミキシング部）は、水平部４６ａと垂直部４６ｂからなるＴ形状の混合部継手４６で形成されている。水平部４６ａの一端には、圧縮エア供給ホース４８接続用のファートリー部６２が一体化され、水平部４６ａの他端には、ブラストホース５０接続用のフランジ部６４が一体化されている。さらに、垂直部４６ａは、フランジ部６６を介して開閉弁１４と結合可能とされている。なお、混合部継手４６における圧縮空気混合後の噴射材の流出側の内面に耐磨耗性のライナー６８がセットされている。
【００３１】
開閉弁１４の弁ケース２０は立設筒状で、上下端部の垂直方向に流入口（供給口）１６及び流出口（排出口）１８を備えるとともに、前記流入口１６側には流量を規制するオリフィス（絞り流路）２４を備えている。
【００３２】
そして、弁ケース２０には、下記の如く、弁座体２６と弁体２８とからなる開閉機構が組み込まれている。
【００３３】
ケース本体３２の中心部に配される円柱状の弁座体（コア）２６と、該弁座体２６と同心的に配される筒状隔膜式（スリーブ状ダイヤフラム式）の弁体（開閉具）２８が、該ケース本体３２の上下端に固定（図例ではねじ結合）される上・下継手３４、３６で保持されている。
【００３４】
上下継手３４、３６は、それぞれ、流入口（粉粒体供給口）１６及び排出口（粉粒体排出口）１８が軸心部に形成され、上継手３４は、上端が加圧タンク１２のファンネル部１２ａと下端がケース本体３２とそれぞれ結合可能なフランジ部３５、３７を備えた「エ」字形の両フランジタイプである。そして、上継手３４の流入口１６の上側に、別体のオリフィス管２５が脱着可能にセットされてオリフィス（流量規制路）２４が形成されている。オリフィス管２５を脱着可能としたのは流路摩耗に基づく取替え、乃至、粉粒体の流量変更に対応可能とするためである。なお、オリフィス管２５は、上継手３４に直接、ライナー部材を使用してオリフィスを固定的に形成する構成も可能であるが、通常は、前記の如く、脱着可能とする。ライナー部材としては、耐摩耗鋳鋼、ウレタンゴム等を使用することができる。
【００３５】
下継手３６は、ケース本体の下端と結合可能なフランジ部を備えた単フランジタイプである。下継手も「エ」字形の両フランジタイプでもよい。
【００３６】
弁座体２６は、上端側（入口側）に弁座体２６の内周側から外周側へ、下端側（出口側）に外周側から内周側への粉粒体通過空間２７を形成する構造とされている。即ち、オリフィス管２５を通過した粉粒体を、弁座体２６の上方に位置する柱状流路Ｇ１から環状開閉路３０を経て下方に位置するの柱状流路Ｇ２へ流下させる構成とされている。
【００３７】
図例では、弁座体２６本体の上下端外周が複数の係合柱部２６ｂとされて、上・下継手３４、３６で保持可能としてある。ここで、係合柱部２６ｂの本数は、図例では６本とされているが、該柱部の本数は、弁座体２６を保持可能で、かつ、粉粒体の上記粉粒体通過空間２７を形成可能な限り特に限定されず、３〜１０本の範囲で適宜選定できる。また、係合柱部２６ｂは、外周部でなくても内側寄りでもよい。例えば、継手体の内側段部で保持する構成としてもよい。
【００３８】
また、弁座体２６本体の弁座部（外周面）２６ａは、筒状隔膜式の弁体２８が面接触可能に中央高さ位置に向って湾曲面とされた鼓形状とされている。筒状隔膜式の弁体２８の馴染み性が良好な場合は直線状であってもよい。
【００３９】
そして、弁体２８は、上下端が環状リップ部（鍔部）２８ｂとされるとともに、上記弁座体２６本体に対応させて作動部（弁座圧着部）２８ａの内側が湾曲状に形成されるとともに、外周側の湾曲形状が内周側より緩やかとされて中央高さ位置に向って肉厚が漸増している。筒状隔膜式の弁体２８の閉圧を確保し易くするためである。こうして弁体２８の外周とケース本体３２の内周との間に形成される弁体作動空間３３が形成され、ケース本体３２には、該弁体作動空間３３に導通する作動流体供給口４４が形成されている。図例では作動流体供給口４４は１個であるが、複数個でもよい。
【００４０】
ここで、弁座体２６は、金属製でもよいが、軽量化と噴射材が摩損し易いものの場合、プラスチックで成形する。プラスチック材料とする場合、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等でもよいが、耐磨耗性に優れているポリウレタン樹脂、セラミック等としてもよい。
【００４１】
また、弁体２８は、エラスマー製とし、天然ゴム、各種合成ゴムや熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で成形する。例えば、合成ゴムとしては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）やウレタンゴムを挙げることができる。軟質プラスチックフィルム体で刑せしたものでもよい。
【００４２】
そして、上・下継手３４、３６は、対向面の中央部寄りに、環状凸部３４ａ、３６ａとされて、内側係合段部３８が形成されている。該上・下継手体３４、３６の環状凸部３４ａ、３６ｂは、内周側で前記弁座体２６の上下端柵部を内周側で受けて保持し、外周側で形成された外側係合段部４０でケース本体内周面との間で弁体２８の上下端部の鍔部２８ｂ、２８ｂを圧着挟持する。
【００４３】
そして、上記構成の開閉弁１４は、上端が加圧タンク１２のファンネル部１２ａに上継手３４がフランジ結合されるとともに、下端の下継手３６が混合部継手４６とそれぞれフランジ結合（ねじ結合）されて、エアブラスト装置に組み込まれる。そして、混合部継手４６の水平部４６ａの一端は、圧縮エア供給ホース４８と接続され、他端は、ブラストホース（粉粒体輸送配管）５０と接続する。
【００４４】
次に、上記実施形態の使用態様について、図２を用いて説明する。
【００４５】
先ず、噴射材投入タンク５４と加圧タンク１２間の逆止弁５６、及び、加圧タンク１２に接続された本実施形態の開閉弁１４は、弁作動空間４２に加圧流体（エア）を流入させて閉とするこの状態で、投入ホッパー５２と噴射剤投入タンク５４間の逆止弁５６Ａを開として、噴射材投入タンク５４内に所定量の噴射材を貯留させて、逆止弁５６Ａを閉とする。
【００４６】
次に、噴射材投入タンク５４と加圧タンク１２間の逆止弁５６を開とし、噴射材投入タンク５４を加圧（例えば、０．２〜０．７MPa）し、噴射材投入タンク５４内の噴射材を加圧タンク１２内に貯留させて、噴射材を噴射可能に待機する。
【００４７】
そして、噴射材を噴射するときは、混合部Ｍへ圧縮エア供給ホース４８により圧縮エアを送入するとともに、弁作動空間４２内の加圧流体を排気する。すると、加圧タンク１２内のエア圧により、開閉弁１４の弁体２８の弁座体２６に対する圧着が解除され、開閉弁１４が開となり、上下の柱状流路Ｇ１、Ｇ２と両柱状流路と粉粒体通過空間２７、２７を介して連通する環状開閉路３０とを備えた粉粒体の流路が形成される。このため、噴射材は、実質的に重力方向に流れ、作用エア圧が有効に作用して、開閉弁１４を通過して圧縮エア混合部Ｍに至る。
【００４８】
こうして噴射材は、圧縮エア混合部Ｍにおいて、圧縮エア供給ホース４８から供給される圧縮エアと混合されてブラストホース５０へ流入して噴射ノズルから噴射材が被処理物に噴射される。
【実施例】
【００４９】
図１に示す先行例の開閉弁１１４と、図３に示す実施例の開閉弁１４を用いて表１に示す各噴射材（研掃材）を用いて噴射量を比較した。
【００５０】
なお、各噴射材の仕様は下記の如くであり、また、各開閉弁の仕様及び噴射条件は下記のものとした。
【００５１】
噴射材・・・Ａ＃２４（セラミック、粒径0.65mmφ）
Ａ＃８０（セラミック、粒径0.2mmφ）
Ａ＃１８０（セラミック、粒径0.085mmφ）
ＧＢ−ＡＥ（ガラスビーズ、粒径0.12mmφ）
ＳＢ−３（鋼球、粒径0.3mmφ）
図１・・・オリフィス径：１５ｍｍφ、ｈ１：１２０ｍｍ、ｈ２：４５ｍｍ
混合部内径：３０ｍｍ
図３：オリフィス径１５ｍｍφ、ｈ３：２５０ｍｍ、混合部内径：３０ｍｍ
噴射条件：加圧タンク内圧：０．３MPa、圧縮エア圧：０．３MPa、
噴射時間：６９秒
先行例の結果を表１に、実施例の結果を表２にそれぞれ示す。本実施例の開閉弁は同じオリフィス径、噴射条件でも、先行例に比して、大きな流量を示すとともに、噴射量バラツキも格段に小さい。
【００５２】
【表１】
2008081289.tif 000003
【００５３】
【表２】
2008081289.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】粉粒体供給用開閉弁の先行技術の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る噴射材（粉粒体）供給用開閉弁を組み込んだ加圧エアブラスト装置の全体図をモデル断面図である。
【図３】本発明に係る噴射材（粉粒体）供給用開閉弁の詳細断面図である。
【図４】図３の４−４線拡大断面図である。
【図５】図３における弁体と弁座体の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１２  加圧タンク
１４  開閉弁
１６  開閉弁の流入口
１８  開閉弁の流出口
２０  弁ケース
２５  オリフィス管
２６  弁座体（コア）
２６ａ  弁座部
２６ｂ  係合柱部
２７  粉粒体通過空間
２８  筒状隔膜式の弁体（開閉具）
２８ａ  作動部
３０  環状開閉路
３２  （弁）ケース本体
３４  弁ケースの上継手
３６  弁ケースの下継手
４６  混合部継手
Ｍ    圧縮エア混合部                                                                        
【図１】
2008081289.tif 000005
【図２】
2008081289.tif 000006
【図３】
2008081289.tif 000007
【図４】
2008081289.tif 000008
【図５】
2008081289.tif 000009