(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の流体が上流側から下流側に向かって流れることを可能にする複数の流路を形成するための複数の配管を有し、前記配管どうしの間に方向切替え弁を介在させて前記流体の前記流路を切替えることにより、前記上流側の前記配管を流れる前記流体が前記下流側における任意の配管に流れることを可能にする流路切替え構造においての前記複数の配管が、前記流体の流入口となる流入側配管と、前記流体の流出口となる流出側配管と、これら両配管の間に位置する中間部配管とを含み、前記流入側配管は本数が２本以上であって、前記流出側配管は、その本数が前記流入側配管の前記本数に同じであるか前記本数よりも多く、前記方向切替え弁として複数個の四方ボールバルブを使用し、前記四方ボールバルブどうしを前記中間部配管でつなぐことによって前記流入側の配管のうちの任意の配管が前記流出側配管における前記任意の配管に接続することを可能にして前記流体の前記流路を切替える前記流路切替え構造において、
前記流入側配管は互いに並行して延びていて本数が２以上の整数Ｎであり、前記流出側配管は前記流入側配管のそれぞれと交差する態様で互いに並行して延びていて本数がＭであり、かつＮ≦Ｍであって、前記流入側配管の１本ずつを前記四方ボールバルブの１個ずつにつなぐとともに、その四方ボールバルブを含むＮ×Ｍ個の前記四方ボールバルブどうしが前記中間部配管を介してつながり、前記流入側配管と前記流出側配管と前記中間部配管と前記四方ボールバルブとがネットワークを形成していることを特徴とする前記流路切替え構造。
【請求項２】
前記流入側配管は互いに並行して一方向へ延びるものであり、前記流出側配管は前記一方向と交差する方向へ互いに並行して延びるものである請求項１記載の流路切替え構造。
【請求項３】
複数種類の流体が上流側から下流側に向かって流れることを可能にする複数の流路を形成するための複数の配管を有し、前記配管どうしの間に方向切替え弁を介在させて前記流体の前記流路を切替えることにより、前記上流側の前記配管を流れる前記流体が前記下流側における任意の配管に流れることを可能にする流路切替え構造においての前記複数の配管が、前記流体の流入口となる流入側配管と、前記流体の流出口となる流出側配管と、これら両配管の間に位置する中間部配管とを含み、前記流入側配管は本数が２本以上であって、前記流出側配管は、その本数が前記流入側配管の前記本数に同じであり、前記方向切替え弁として複数個の四方ボールバルブを使用し、前記四方ボールバルブどうしを前記中間部配管でつなぐことによって前記流入側の配管のうちの任意の配管が前記流出側配管における前記任意の配管に接続することを可能にして前記流体の前記流路を切替える前記流路切替え構造において、
Ｎ＝２ｎ（ｎは２以上の整数）で表されるＮ本の前記流入側配管とＮ本の前記流出側配管とに対して使用される前記四方ボールバルブの個数Ｑ（Ｎ）が
Ｑ（Ｎ）＝Ｎ＋２×Ｑ（Ｎ／２）
ただし、ｎ＝２であってＮ＝４のときに、Ｑ（Ｎ／２）＝Ｑ（４／２）＝Ｑ（２）＝１であり、前記個数Ｑ（Ｎ）を構成している前記四方ボールバルブのうちのＮ個は、その１／２ずつの個数を流入側四方ボールバルブと流出側四方ボールバルブのそれぞれとして使用し、前記流入側配管の２本ずつを前記流入側四方ボールバルブのそれぞれに接続する一方、前記流出側配管の２本ずつを前記流出側四方ボールバルブのそれぞれに接続し、前記流入側四方ボールバルブから前記流出側四方ボールバルブまでが前記中間部配管を介して連続的に接続された２ｎ−１個の前記四方ボールバルブで構成されていることを特徴とする前記流路切替え構造。
【請求項４】
前記複数個の四方ボールバルブを電気的信号によって同時に切替える請求項１〜３のいずれかに記載の流路切替え構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の上流側配管と複数の下流側配管との接続を切替えて流体の流路を変更するのに好適な流路切替え構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の流路を切替えるための構造は、様々なものが公知である。
例えば、特許文献１に記載の流路の切替装置は、碁盤目状に配列された上流側接続ポートおよび供給ポートが上流側操作面に設けられる一方、碁盤目状に配列された下流側接続ポートおよび受入ポートが下流側操作面に設けられて、供給ポートと受入ポートとが配管で連結される。流路の切替えは、供給ポートと適宜選ばれる上流側接続ポートとを連結管で連結し、受入れポートと下流側接続ポートとを連結管で連結することによって行われる。この装置では、流路の切替えのために様々な長さの連結管を用意し、それらの連結管を適宜使い分けるということが必要になる。加えて、このような装置では、複数種類の流体の流路を同時に切替えるということが難しい。
【０００３】
また、特許文献２に記載の切替えステーションの配管自動接続装置は、移動体を一定方向に平行に往復動自在に保持するユニットＡと、その一方向に対して直交する方向に平行に往復動自在に保持するユニットＢとが互いに対向するとともに平行に配置される。可撓性配管群が、それぞれ、ユニットＡ，Ｂに連結される。それぞれのユニットを動かし、互いに対向するように位置決めして、内蔵されている接手を自動的に接合して配管の切替えを行う。この装置では、流路を切替えるときに、ユニットＡの配管の接手とユニットＢの配管の接手とをつなぎ替えることが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８５９号公報
【特許文献２】特開平７−７１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に記載の従来技術では、複数の種類の流体、例えば４種類の流体それぞれが流れる上流側の流路を下流側に向かって切替えようとするときに、流路を形成する配管の一部分としての連結管を交換する手間が必要になったり、配管の接手のつなぎ替えをするという手間が必要になったりする。
【０００６】
そこで、本発明では、そのような手間を要することなく簡単に流路を切替えることが可能な流路切替え構造の提供を課題にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１発明が対象とするのは、複数種類の流体が上流側から下流側に向かって流れることを可能にする複数の流路を形成するための複数の配管を有し、前記配管どうしの間に方向切替え弁を介在させて前記流体の前記流路を切替えることにより、前記上流側の前記配管を流れる前記流体が前記下流側における任意の配管に流れることを可能にする流路切替え構造においての前記複数の配管が、前記流体の流入口となる流入側配管と、前記流体の流出口となる流出側配管と、これら両配管の間に位置する中間部配管とを含み、前記流入側配管は本数が２本以上であって、前記流出側配管は、その本数が前記流入側配管の前記本数に同じであるか前記本数よりも多く、前記方向切替え弁として複数個の四方ボールバルブを使用し、前記四方ボールバルブどうしを前記中間部配管でつなぐことによって前記流入側の配管のうちの任意の配管が前記流出側配管における前記任意の配管に接続することを可能にして前記流体の前記流路を切替える前記流路切替え構造において、前記流入側配管は互いに並行して延びていて本数が２以上の整数Ｎであり、前記流出側配管は前記流入側配管のそれぞれと交差する態様で互いに並行して延びていて本数がＭであり、かつＮ≦Ｍであって、前記流入側配管の１本ずつを前記四方ボールバルブの１個ずつにつなぐとともに、その四方ボールバルブを含むＮ×Ｍ個の前記四方ボールバルブどうしが前記中間部配管を介してつながり、前記流入側配管と前記流出側配管と前記中間部配管と前記四方ボールバルブとがネットワークを形成していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１発明の実施形態の一つにおいて、前記流入側配管は互いに並行して一方向へ延びるものであり、前記流出側配管は前記一方向と交差する方向へ互いに並行して延びるものである。
【００１１】
本発明の第２発明が対象とするのは、複数種類の流体が上流側から下流側に向かって流れることを可能にする複数の流路を形成するための複数の配管を有し、前記配管どうしの間に方向切替え弁を介在させて前記流体の前記流路を切替えることにより、前記上流側の前記配管を流れる前記流体が前記下流側における任意の配管に流れることを可能にする流路切替え構造においての前記複数の配管が、前記流体の流入口となる流入側配管と、前記流体の流出口となる流出側配管と、これら両配管の間に位置する中間部配管とを含み、前記流入側配管は本数が２本以上であって、前記流出側配管は、その本数が前記流入側配管の前記本数に同じであるか前記本数よりも多く、前記方向切替え弁として複数個の四方ボールバルブを使用し、前記四方ボールバルブどうしを前記中間部配管でつなぐことによって前記流入側の配管のうちの任意の配管が前記流出側配管における前記任意の配管に接続することを可能にして前記流体の前記流路を切替える前記流路切替え構造において、Ｎ＝２ｎ（ｎは２以上の整数）で表されるＮ本の前記流入側配管とＮ本の前記流出側配管とに対して使用される前記四方ボールバルブの個数Ｑ（Ｎ）が
Ｑ（Ｎ）＝Ｎ＋２×Ｑ（Ｎ／２）
ただし、ｎ＝２であってＮ＝４のときに、Ｑ（Ｎ／２）＝Ｑ（４／２）＝Ｑ（２）＝１であり、前記個数Ｑ（Ｎ）を構成している前記四方ボールバルブのうちのＮ個は、その１／２ずつの個数を流入側四方ボールバルブと流出側四方ボールバルブのそれぞれとして使用し、前記流入側配管の２本ずつを前記流入側四方ボールバルブのそれぞれに接続する一方、前記流出側配管の２本ずつを前記流出側四方ボールバルブのそれぞれに接続し、前記流入側四方ボールバルブから前記流出側四方ボールバルブまでが前記中間部配管を介して連続的に接続された２ｎ−１個の前記四方ボールバルブで構成されていることを特徴とする。
【００１２】
実施形態のさらに他の一つにおいて、前記複数個の四方ボールバルブを電気的信号によって同時に切替える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る流路切替え構造では、流路を形成する２本以上の流入側配管のそれぞれと、流入側配管の本数と同じであるかその本数よりも多い流出側配管と、複数個の四方ボールバルブとを使用し、四方ボールバルブどうしを中間部配管でつなぐことによって流路の切替えが容易になる。また、複数個の四方ボールバルブを電気的信号によって同時に切り替えると、任意の上流側配管が任意の下流側配管につながるように複数の流路を同時に切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】流路切替え構造の実施形態の一例を示したもので、（ａ）は配管構造の斜視図であり、（ｂ）は配管構造に組み込まれた四方ボールバルブ単体の斜視図である。
【図２】四方ボールバルブの内部構造を示す図１と同様な図。
【図３】図１の配管構造を平面的に示す略図。
【図４】流路の切替え状態を例示する図２と同様な図。
【図５】図４とは異なる流路の切替え状態を例示する図２と同様な図。
【図６】図１とは異なる配管構造の一例を示す図３と同様な図。
【図７】実施形態の他の一例である配管構造の斜視図。
【図８】図７の実施形態を図２と同様な手法によって示す図。
【図９】図７の配管構造を平面的に示す略図。
【図１０】流路の切替え状態を例示する図９と同様な図。
【図１１】図１０とは異なる流路の切替え状態を例示する図９と同様な図。
【図１２】図９，１０とは異なる流路の切替え状態を例示する図９と同様な図。
【図１３】図７の配管構造とは異なる配管構造を平面的に示す図９と同様な図。
【図１４】流路の切替え状態を例示する図１３と同様な図。
【図１５】図１３の配管構造を図８と同様な手法によって示す図。
【図１６】図１４の配管構造を図８と同様な手法によって示す図。
【図１７】流路の切替え状態を例示する図１５と同様な図。
【図１８】図７，１３の配管構造とは異なる配管構造を平面的に示す図９と同様な図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明に係る流路切替え構造の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００１６】
図１〜３において、図１の（ａ）は方向切替え弁である四方ボールバルブＶを使用した本発明に係る流体の流路切替え構造の第１の実施形態であって、その実施形態である配管構造１が斜視図で示されている。図１の（ｂ）は、（ａ）で使用した四方ボールバルブＶの単体の斜視図である。図２は、四方ボールバルブＶの内部構造を示す図１の（ａ）と同様な図であり、図３は、図２における配管構造の模式的な平面図である。図１〜３には、これらの図における縦方向と横方向とが双頭矢印Ｐ，Ｈで示されている。
【００１７】
図２，３から明らかにように、配管構造１は、縦方向Ｐへ延びる複数本の上流側配管Ａと、上流側配管Ａと交差するように横方向Ｈへ延びる複数本の下流側配管Ｂとを含み、上流側配管Ａのそれぞれと、下流側配管Ｂのそれぞれとが交差する部位には四方ボールバルブＶ（以下、バルブＶということがある）が配置されている。図示例において、上流側配管ＡはＡ１〜Ａ４の４本の流入側配管とバルブＶどうしをつなぐ中間部配管ａとを含み、下流側配管ＢはＢ１〜Ｂ４の４本の流出側配管とバルブＶどうしをつなぐ中間部配管ｂとを含んでいる。バルブＶは、４個のバルブＶが縦方向Ｐに並んで一列をなし、また、４個のバルブＶが横方向Ｈに並んで一行をなし、配管構造１の全体では４行と４列を形成している。個々のバルブＶは、それが属する行と列とをバルブＶの下付き文字で示すことによってバルブＶの存在位置が特定されている。具体的には、図２，３に示されるとおりである。なお、図１において外形が示されているバルブＶが図２では流路を具体的に示すことができるように、バルブＶに含まれるボール５の断面形状とボール５に形成された流路６とが示されている。ボール５は、手動操作によって、または外部からの電気的信号による自動操作によって時計方向ＣＬまたはその反対方向へ回転して、配管構造１における流路を切替えることができる。また、図３では、流入側配管Ａ１〜Ａ４を含む上流側配管Ａ、流出側配管Ｂ１〜Ｂ４を含む下流側配管Ｂ、中間部配管ａ，ｂ、およびバルブＶ１１〜Ｖ１４の相互の位置関係が明瞭となるように、バルブＶ１１〜Ｖ１４は外形のみが示されている。図１〜３、ことに図３によって明らかなように、上流側配管Ａ、下流側配管Ｂ、およびバルブＶは一体となって、例えば方形が縦方向Ｐと横方向Ｈとに並ぶようなネットワークＷを形成している。
【００１８】
本発明において、流体ＦＬ１〜ＦＬ４が最初に流入するバルブＶ１１〜Ｖ１４は、流入側バルブと呼ばれることがある。また、互いに交差するように延びている配管にあって、流体ＦＬのそれぞれを縦方向Ｐに流すように使用される配管ａは上流側を形成する部分であって、流体ＦＬのそれぞれを横方向Ｈに流すように使用される配管ｂは下流側を形成する部分である。ただし、図示の配管のうちでも、バルブＶから延出するようにバルブＶと一体に形成されている部分は、これらの呼称の対象にはならない。流入側配管Ａ１〜Ａ４のそれぞれは、流入側バルブＶ１１〜Ｖ１４のそれぞれに流体ＦＬ１〜ＦＬ４のそれぞれを流入させる。流出側配管Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれは、流出側バルブＶ４１〜Ｖ４４のそれぞれから流体ＦＬ１−ＦＬ４のそれぞれを流出させる。図１，２に例示のように、これら上流側配管Ａおよび下流側配管Ｂの所要部位には外部からの電気的信号によって自動的に作動したり、手動操作によって作動したりする開閉弁７を取り付けることができる。なお、本発明は、流体ＦＬ１〜ＦＬ４の種類を特定するものではない。
【００１９】
図２に基づいて配管構造１における流体ＦＬ１〜ＦＬ４の流路を説明すると、以下のとおりである。配管構造１では、４種類の流体ＦＬ１〜ＦＬ４が扱われる。流体ＦＬ１〜ＦＬ４のそれぞれは、縦方向Ｐに延びる流入側配管Ａ１〜Ａ４のそれぞれに流入する。
【００２０】
流体ＦＬ１は、流入側バルブＶ１１に進入すると、ほぼ９０°屈曲して横方向Ｈへ延びる下流側の中間部配管ｂに進入し、流入側バルブＶ１２，Ｖ１３，Ｖ１４を通り、流出側配管Ｂ１から流出する。流体ＦＬ２は、バルブＶ１２を実質的に直進するように通り抜けてバルブＶ２２まで進み、ここで９０°屈曲して横方向Ｈへ延びる流出側の中間部配管ｂに進入し、バルブＶ２３，Ｖ２４を通り、流出側配管Ｂ２から流出する。流体ＦＬ３は、バルブＶ１３，Ｖ２３を実質的に直進するように通り抜けてバルブＶ３３にまで進み、ここで９０°屈曲して横方向Ｈへ延びる流出側の中間部配管ｂに進入し、バルブＶ３４を通り、流出側配管Ｂ３から流出する。流体ＦＬ４は、バルブＶ１４，Ｖ２４，Ｖ３４を実質的に直進するように通り抜けて、バルブＶ４４まで進み、ここで９０°屈曲して横方向Ｈへ延びる流出側配管Ｂ４から流出する。図示してはいないが、流出側配管Ｂ１〜Ｂ４は、流体ＦＬ１〜ＦＬ４のそれぞれを送り届けるべきタンク等に接続することができる。
【００２１】
図２における流入側配管Ａ１〜Ａ４と流出側配管Ｂ１〜Ｂ４との接続関係は、以下のとおりである。流入側配管Ａ１〜Ａ４のそれぞれに流入した流体ＦＬ１〜ＦＬ４のそれぞれは、流出側配管Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれから下記の態様で流出する。
Ａ１  →  Ｂ１
Ａ２  →  Ｂ２
Ａ３  →  Ｂ３
Ａ４  →  Ｂ４
【００２２】
図４は、図２に例示の流路の一部分を切替えた場合の一例を示す図２と同様な図である。図２において、バルブＶ１１，Ｖ１４，Ｖ４４のボール５を時計方向ＣＬ、または反時計方向へ９０°回転させると図４の状態の流路が得られる。図４において、流入側配管Ａ１〜Ａ４と流出側配管Ｂ１〜Ｂ４との接続関係は、以下のとおりであって、例えば流入側配管Ａ１に流入した流体ＦＬ１は、流出側配管Ｂ４から流出する。
Ａ１  →  Ｂ４
Ａ２  →  Ｂ２
Ａ３  →  Ｂ３
Ａ４  →  Ｂ１
【００２３】
図５もまた、図２に例示の流路の一部分を切替えた場合の一例を示す図４と同様な図である。図５における流路は、図２におけるバルブＶ２２，Ｖ２３，Ｖ３２，Ｖ３３のボール５を時計方向ＣＬへ９０°回転させることによって得られる。図５において、流入側配管Ａ１〜Ａ４と流出側配管Ｂ１〜Ｂ４との接続関係は、図示のとおりである。一例として、流入側配管Ａ２に流入した流体ＦＬ２は流出側配管Ｂ３から流出する。
【００２４】
これらの図示例から明らかなように、本発明の第１の実施形態においては、流入側配管Ａ１〜Ａ４の１本ずつに四方ボールバルブの一つずつ、すなわちバルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４を割り当てる。バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４のそれぞれは、流体ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ３，ＦＬ４のそれぞれがさらに縦方向Ｐへ流れるか、または横方向Ｈへ流れるように使用する。換言すると、図３に例示の如く縦方向Ｐに延びる流入側配管Ａ１〜Ａ４とそれらにつながる中間部配管ａとを、横方向Ｈへ延びる中間部配管ｂと流出側配管Ｂ１〜Ｂ４とに図示例の如くに交差させ、交差させた部位のそれぞれに四方ボールバルブＶを配置し、ボール５を時計方向ＣＬまたは反時計方向へ回転させることによって、すなわち、ボール５における流路６の向きを決めることによって、流体ＦＬ１〜ＦＬ４のそれぞれを所要の方向、すなわち目的とする流出側配管Ｂ１〜Ｂ４のいずれかへと向かわせる。
【００２５】
図１〜図５に例示の流路切替えのための配管構造１において、Ａ１〜Ａ４によって例示された流入側配管の本数Ｎは２以上であり、Ｂ１〜Ｂ４によって例示された流出側配管の本数Ｍは流入側配管の本数と同数にすることもできれば、流入側配管の本数Ｎより多くすることもできる。また、図示例から明らかなように、使用される四方ボールバルブの個数はＮ×Ｍである。図１においては、Ｎ＝４，Ｍ＝４であり、四方ボールバルブＶの個数は４×４＝１６となる。図示例の配管構造１を使用するに当っては、流入側配管Ａ１〜Ａ４のそれぞれと、流出側配管Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれとのつなぎ方、換言すると、図２の状態にあるバルブＶそれぞれにおけるボール５の状態をあらかじめ決めておき、その状態を実現できる電気的信号または手動操作をバルブＶのそれぞれに与えることによって、流入側配管を流れる所要の流体を所要の流出側配管から流出させることができる。
【００２６】
図６は、第１の実施形態の一例を示す図３と同様な図である。ただし、図６の例では、流入側配管Ａの本数ＮはＡ１，Ａ２からなる２本であり、流出側配管Ｂの本数ＭはＢ１，Ｂ２，Ｂ３からなる３本であって、バルブＶの個数であるＮ×Ｍは６個である。それぞれのバルブＶについては、図２と同様にボール５における流路の向きが示されている。また、配管の所要部位には開閉弁７が取り付けられている。図示例において、流体ＦＬ１、ＦＬ２のそれぞれは流入側配管Ａ１，Ａ２のそれぞれに流入し、流出側配管Ｂ３，Ｂ１のそれぞれから流出し、流出側配管Ｂ２では開閉弁７が閉じた状態にある。この例においても、バルブＶそれぞれの流路の向きを変えることによって、流体ＦＬ１を流出側配管Ｂ１、Ｂ２のいずれかから流出させ、流体ＦＬ２を流出側配管Ｂ１，Ｂ２のいずれかから流出させることもできる。
【００２７】
図７，８，９は、本発明に係る流体の流路切替え構造の第２の実施形態である配管構造１０１の斜視図と、その斜視図におけるバルブＶの内部構造を示すための配管構造１０１の模式的な平面図と、配管とバルブＶとの接続状態を簡略化して示す配管構造１０１の略図である。配管構造１０１では、バルブＶと同じものが使用されている（図１，２参照）。ただし、配管構造１０１は、上流側配管Ａの本数と下流側配管Ｂの本数とがＮであり、かつ、Ｎ＝２ｎ（ただし、ｎは２以上の整数）である場合に採用されるもので、図７〜９にはｎ＝２，Ｎ＝４である場合が例示されている。Ｎ＝４は、第２の実施形態において使用する流入側配管および流出側配管の最少本数であり、図７の例においての流入側配管はＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４であり流出側配管はＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４である。バルブＶは、２行３列を形成するように６個のバルブＶ、すなわちＶ１１〜Ｖ１３，Ｖ２１〜Ｖ２３が使用されている。バルブＶは、個々のバルブＶ１１，Ｖ２１が1列目を形成し、Ｖ１２，Ｖ２２が２列目を形成し、Ｖ１３，Ｖ２３が３列目を形成している。バルブＶ１１，Ｖ２１は流入側バルブと呼び、バルブＶ１３，Ｖ２３は流出側バルブと呼び、バルブＶ１２，Ｖ２２は中間バルブと呼ぶことがある。すべてのバルブＶ１１〜Ｖ２３を図示例の如く並べることによって、流入側配管Ａ１〜Ａ４のそれぞれに流入する流体ＦＬ１〜ＦＬ４のそれぞれが流出側配管Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれから流体ＦＬ１〜ＦＬ４として流出することが可能になる。各行、各列において隣り合うバルブＶどうしの間に介在して、バルブＶどうしをつないでいる配管は中間部配管Ｄ１〜Ｄ４，Ｅ１〜Ｅ４である。図７のバルブＶそれぞれにおいて、頂部に位置している立方体の部分８は、図１のバルブＶにも設けられているものであって、バルブＶが内蔵するボール５（図１，７参照）を回転させるための機構を内蔵している。
【００２８】
中間部配管Ｄ１〜Ｄ４，Ｅ１〜Ｅ４がバルブＶどうしをつなぐ態様は次のとおりである。すなわち、図８，９に示されているように、例えば流入側バルブＶ１１から下流側へ延びる２本の中間部配管Ｄ１，Ｄ２は、そのうちの一方である中間部配管Ｄ１が同じ行（第１行目）で隣り合う第２列目の中間バルブＶ１２にまで延びている。もう一方の中間部配管Ｄ２は、流入側バルブＶ１１に隣接するように第２列目に位置するとともに、第１行目に並行な第２行目に位置している中間バルブＶ２２にまで延びている。流入口バルブＶ２１から延びる中間部配管Ｄ３は第１行目の中間バルブＶ１２にまで延びている。中間バルブＶ１２から延びる中間部配管Ｅ１，Ｅ２は、一方の配管Ｅ１が第１行目の流出側バルブＶ１３にまで延び、もう一方の配管Ｅ２が第２行目の流出側バルブＶ２３にまで延びている。
【００２９】
図８の略図である図９において、バルブＶ１１〜Ｖ２３は正方形の形で示されている。正方形それぞれの内側で延びている鎖線はバルブ内部の流路、すなわちバルブＶ１１〜Ｖ２３のそれぞれにおけるボール５に形成されている流路６（図２参照）を意味している。
【００３０】
図１０〜１２は、図９の配管構造１０１において、バルブＶ１１〜Ｖ２３のいずれかにおけるボール５を回転させて流路を変更し、その変更によって流出側バルブＢ１〜Ｂ４から流出する流体ＦＬ１〜ＦＬ４の種類を変更することができることを示すための図である。例えば図１０の配管構造１０１では、図８における流出側バルブＶ２３のボール５を回転させて流路を変更することにより、流出側配管Ｂ３から流体ＦＬ４が流出し、流出側配管Ｂ４から流体ＦＬ３が流出する場合を示している。流出側バルブＶ２３の内部において交差している２本の鎖線は、図８におけるボール５が回転して、ボール５の内部における流路の向きが変化したことを示している。
【００３１】
図１１の配管構造１０１では、図８におけるバルブＶ１２，Ｖ１３，Ｖ２３を回転させて流路を変更することにより、流出側配管Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のそれぞれから、流体ＦＬ４，ＦＬ３，ＦＬ２，ＦＬ１が流出する。
【００３２】
図１２の配管構造１０１では、図８におけるバルブＶ１１，Ｖ１３，Ｖ２２を回転させて流路を変更することにより、流出側配管Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のそれぞれから、流体ＦＬ４，ＦＬ２，ＦＬ３，ＦＬ１が流出する。
【００３３】
このように、配管構造１０１では、流入側配管Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のうちの任意の配管を流出側配管Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のうちの任意の配管に接続することができる。その結果として、配管構造１０１は、配管構造１と同様に、配管どうしを取り外して組み替えるというような物理的な操作を必要とすることなく、バルブＶを回転させるだけで、流入側配管Ａ１〜Ａ４に流入する流体ＦＬ１〜ＦＬ４のうちの任意のものを流出側配管Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のうちの任意の配管から流出させることができる。すなわち、本発明に係る流路切替え構造によれば、複数種類の流体の流路を簡単に、かつ、同時に切り替えることが可能である。
【００３４】
なお、本発明において、図９の如くバルブＶ１１〜Ｖ２３と、流入側配管Ａ１〜Ａ４と、流出側配管Ｂ１〜Ｂ４と、中間部配管Ｄ１〜Ｄ４，Ｅ１〜Ｅ４とによって形成された配管構造１０１は、それを配管の第１基本ユニット１１１と呼ぶことがある。第１基本ユニット１１１では、横並びになって一行を形成しているバルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が上段となり、一行を形成しているバルブＶ２１，Ｖ２２，Ｖ２３が下段となるように配置されている。上下の各段において、上流側のバルブ、例えば流入側バルブＶ１１からその下流側に位置する中間部バルブＶ１２にまで延びる中間部配管、例えばＤ１，Ｄ２は、図の上方に位置する中間部配管Ｄ１が、流入側バルブＶ１１の下流側にあって図の上方に位置している中間部バルブＶ１２にまで延び、図の下方に位置する中間部配管Ｄ２が流入側バルブＶ１１の下流側にあって下方に位置いている中間部バルブＶ２２にまで延びている。また、その下流側にある中間部バルブＶ１２と中間部バルブＶ２２とについてみると、中間部バルブＶ１２では、その中間部バルブＶ１２の上方に位置する中間部配管Ｅ１は下流側において上方に位置している流出側バルブＶ１３にまで延びる一方、中間部バルブＶ１２の下方に位置する中間部配管Ｅ２は下流側において下方に位置している流出側バルブＶ２３にまで延びている。また、中間部バルブＶ２２では、上方に位置する中間部配管Ｅ３が下流側において上方に位置している流出側バルブＶ１３にまで延びる一方、下方に位置する中間部配管Ｅ４は下流側において下方に位置している流出側バルブＶ２３にまで延びている。このように、第１基本ユニット１１１では、図９の如き略図において、上流側のバルブＶの上方において延出する中間部配管は、下流側において上下に並ぶバルブのうちの上方に位置している中間部バルブに進入する。上流側のバルブＶの下方において延出する中間部配管は、下流側において上下に並ぶ流出側バルブのうちの下方に位置しているバルブに進入する。
【００３５】
このように形成される第１基本ユニット１１１は、上流側の任意の配管、すなわち任意の流入側配管に流体を流入させると、下流側の任意の配管、すなわち任意の流出側配管からその流体を流出させるように流体の流路を切替えることができるという特徴を有している。また、本発明の第２の実施形態の一つである第１基本ユニット１１１を第１の実施形態の一つである図１の流路切替え構造と比較すると、使用するバルブＶの個数が少なくて済むという特徴を有している。
【００３６】
図１３は、第２の実施形態の他の一例を示す図９と同様な図である。図１３に示された配管構造１０１では、８本の流入側配管Ａ１〜Ａ８のうちの２本ずつが４個の流入側バルブＶ１１，Ｖ２１，Ｖ３１，Ｖ４１のそれぞれに割当てられている。バルブＶの全体では、２０個のバルブが４行、５列を形成するように使用されている。例えば、１行目のバルブはＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖｖ１４，Ｖ１５であり、４行目のバルブはＶ４１，Ｖ４２，Ｖ４３，Ｖ４４，Ｖ４５である。個々のバルブの参照符号は図示のとおりである。図において鎖線で囲まれている部分１１１Ａ，１１１Ｂは、図９に示された第１基本ユニット１１１と同じ基本ユニットである。図１３の状態にある配管構造１０１では、いずれかの配管を介して部分１１１Ａに流入する流体、例えば流入側配管Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７を介して部分１１１Ａに流入する流体ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ５，ＦＬ７は、部分１１１Ａから外へ延びる中間部配管Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４のうちの任意の配管から流出させることができる。また、いずれかの配管を介して部分１１１Ｂに流入する流体、例えば流入側配管Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８を介して部分１１１Ｂに流入する流体ＦＬ２，ＦＬ４，ＦＬ６，ＦＬ８は、部分１１１Ｂから外へ延びる中間部配管Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８のうちの任意の配管から流出させることができる。図１３に示された配管構造１０１の全体では、流体ＦＬ１〜ＦＬ８のうちの任意の流体を流出側配管Ｂ１〜Ｂ８のうちの任意の配管から流出させることができる。
【００３７】
図１４は、図１３の流路切替えのための配管構造１０１におけるバルブＶ１１、Ｖ１５，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２４，Ｖ２５，Ｖ３３，Ｖ４２，Ｖ４４を操作することによって、流体ＦＬ１を流出側配管Ｂ８から流出させ、流体ＦＬ８を流出側配管Ｂ１から流出させるように流路を切替えた例を示している。
【００３８】
図１５は、図１３の配管構造１０１について、図８と同様にバルブＶの内部構造を示すことができるように書き替えられた平面図である。図１３の場合と同じように、流体ＦＬ１〜ＦＬ８のそれぞれは流入側配管Ａ１〜Ａ８のそれぞれに流入し、流出側配管Ｂ１〜Ｂ８のそれぞれから流出する。
【００３９】
図１６は、図１４の配管構造１０１について、図８と同様にバルブＶの内部構造を示すことができるように書き替えられた平面図である。図１４の場合と同様に流体ＦＬ１〜ＦＬ８のそれぞれは流入側配管Ａ１〜Ａ８のそれぞれに流入するが、流体ＦＬ１は流出側配管Ｂ８から流出し、流体ＦＬ８は流出側配管Ｂ１から流出する。すべてのバルブＶ１１〜Ｖ４５の設定状態は、図１４における設定状態と同じである。
【００４０】
図１７は、図１５と同様な目的で作成された配管構造１０１の平面図であるが、図１５におけるバルブＶのいくつかについては流路が切替えられていて、流体ＦＬ１〜ＦＬ８のそれぞれは、流入側配管Ａ１〜Ａ８のそれぞれに流入した後、図示されているように流出側配管Ｂ８〜Ｂ１のそれぞれから流出する。
【００４１】
図１８は、第２の実施形態の一例を示す図１３と同様な図であるが、図１８に示された配管構造１０１では、１６本の流入側配管Ａ１〜Ａ１６のうちの２本ずつが８個の流入側バルブＶ１１〜Ｖ８１のそれぞれに割当てられている。バルブＶの全体では、５６個のバルブが８行，７列を形成するように使用されている。ただし、図では記載事項が繁雑になるのを避けるために、流体とバルブとについての参照符号のうちの一部のものの記載が省略されている。図において鎖線で囲まれている部分１１１Ａ，１１１Ｂのそれぞれは図１３に示された第１基本ユニット１１１Ａ，１１１Ｂのそれぞれに同じである。また、鎖線で囲まれている部分１１２Ａ，１１２Ｂのそれぞれは、図１３に示された配管構造１０１の全体に同じもので、本発明では、これを第２基本ユニット１１２Ａ，１１２Ｂと呼ぶ。図１５の配管構造についての詳細な説明は省略するが、この構造においては、第１基本ユニット１１１Ａ，１１１Ｂが内蔵されている第２基本ユニット１１２Ａ，１１２Ｂを利用することによって、流入側配管Ａ１〜Ａ１６のそれぞれに流入する流体ＦＬ１〜ＦＬ１６のうちの任意の流体を流出側配管Ｂ１〜Ｂ１６のうちの任意の配管から流出させることができる。換言すると、図１８における配管構造１０１でも、任意の流入側配管が任意の流出側配管につながるように流路を切替えることができる。
【００４２】
これまでに説明した図１〜図１８に例示の配管構造１，１０１に基づいて、本発明に係る流路切替え構造は、次のようにいうことができる。すなわち、流入側配管の本数をＮとし、流出側配管の本数をＭとすると、
（１）第１の実施形態（図１〜図６参照）では、
１）Ｎは２以上の整数
２）Ｍは、Ｎと同じであるか、Ｎよりも大きい整数
３）使用する四方ボールバルブの個数ＱはＮの関数Ｑ（Ｎ）であって、
Ｑ（Ｎ）＝Ｎ×Ｍ
である。
【００４３】
（２）第２の実施形態（図７〜図１８参照）では、
１）Ｎ＝２ｎ（ｎは２以上の整数）
２）Ｎ＝Ｍ
３）使用する四方ボールバルブの個数Ｑは、Ｎの関数Ｑ（Ｎ）であって、
Ｑ（Ｎ）＝Ｎ＋２×Ｑ（Ｎ／２）
ただし、Ｎ＝２２＝４であるときに、
Ｑ（Ｎ／２）＝Ｑ（４／２）
Ｑ（４／２）＝Ｑ（２）
Ｑ（２）＝１とする。
【００４４】
これまでに説明したとおり、第１の実施形態では、流入側配管の本数Ｎは２以上であるが、その条件を満たす限りにおいては、配管の本数Ｎ，Ｍを比較的自由に選ぶことができる。ただし、第２の実施形態に比べると、使用する四方ボールバルブの個数が多くなるという傾向がある。
【００４５】
一方、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べると、配管の本数Ｎ，Ｍにかなり制約を受けるという傾向があるが、使用する四方ボールバルブの個数が少なくなるという利点がある。
【符号の説明】
【００４６】
１  配管構造
７  開閉弁
１０１  配管構造
Ａ  上流側配管
Ａ１〜Ａ１６  流入側配管
ａ  中間部配管（上流側）
Ｂ  下流側配管
Ｂ１〜Ｂ１６  流出側配管
ｂ  中間部配管（下流側）
Ｄ１〜Ｄ１６  中間部配管
Ｅ１〜Ｅ１６  中間部配管
Ｆ１〜Ｆ１６  中間部配管
ＦＬ１〜ＦＬ１６  流体
Ｇ１〜Ｇ１６  中間部配管
Ｈ  横方向
Ｐ  縦方向
Ｖ，Ｖ１１〜Ｖ８７  四方ボールバルブ
Ｖ１１〜Ｖ８１  流入側バルブ
Ｗ  ネットワーク
【要約】
【課題】配管の流路の切替えが容易な流路切替え構造の提供。
【解決手段】流路切替え構造１が流入側配管、例えばＡ１〜Ａ４と、流出側配管、例えばＢ１〜Ｂ４と、これら両配管の間に位置する中間部配管ａ，ｂとを含む。流入側配管の本数は２本以上であって、流出側配管の本数は流入側配管の本数と同じであるかそれよりも多い。流入側配管と中間部配管ａ，ｂ、中間部配管ａ，ｂどうし、および中間部配管ａ，ｂと流出側配管は四方ボールバルブＶを介してつながる。
【選択図】図１【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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