(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体供給ポートからそれぞれ供給された流体を混合させるミキシングバルブであって、
内部に攪乱室が形成されたバルブボデイと、
前記流体供給ポートの数に対応して前記バルブボデイの内部に複数個配設され、一端部が前記攪乱室に臨み、前記流体供給ポートから供給された流体が流通する螺旋状の螺旋状通路が外周面に形成された螺旋状部材と、
を備え、
前記螺旋状通路には、該螺旋状通路に沿って所定間隔離間する複数の突起部が形成されることを特徴とするミキシングバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のミキシングバルブにおいて、
前記突起部は、上面からみて略三角形状に形成され、縦断面が山状に形成されることを特徴とするミキシングバルブ。
【請求項３】
請求項１記載のミキシングバルブにおいて、
前記螺旋状通路の終端部は、断面略半円状に形成された湾曲面と対向するように設けられ、前記螺旋状通路から流出された流体が湾曲面に当接し且つ湾曲面に沿って螺旋状に回動しながら流下することを特徴とするミキシングバルブ。
【請求項４】
請求項１記載のミキシングバルブにおいて、
複数の流体は、相互に交差する角度で螺旋状通路の終端部から流出するように設けられることを特徴とするミキシングバルブ。
【請求項５】
請求項１記載のミキシングバルブにおいて、
前記攪乱室の下部には、流体排出ポートに連通する孔部が形成され、前記孔部の周囲には、所定角度離間して放射状に延在する複数の放射状突起部と、隣接する放射状突起部との間に前記孔部に連通する通路とが設けられることを特徴とするミキシングバルブ。
【請求項６】
請求項１記載のミキシングバルブにおいて、
前記流体供給ポートと攪乱室とを連通させる流体通路を開閉するオン／オフ弁部が設けられ、前記オン／オフ弁には、前記流体通路を流通する流体の流量を調整する流量調整手段が設けられることを特徴とするミキシングバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各ポートからそれぞれ供給された複数の流体を混合することが可能なミキシングバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、希望する組成の混合物を得るために、各ポートからそれぞれ供給された複数の流体を混合するミキシングバルブが用いられている。
【０００３】
この種の従来技術に係るミキシングバブル１は、図８および図９に示されるように、流体Ａが供給される第１ポート２ａと、流体Ｂが供給される第２ポート２ｂとがそれぞれバルブボデイ３に形成されている。また、前記バルブボデイ３には、第１ポート２ａから供給された流体Ａと第２ポート２ｂから供給された流体Ｂとが混合された混合流体を排出する第３ポート２ｃが形成されている。
【０００４】
前記バルブボデイ３の上方には、第１パイロットポート４ａから導入されるパイロット圧の作用下に第１ポート２ａから供給された流体Ａの流通路を開閉する第１オン／オフ弁５ａと、第２パイロットポート４ｂから導入されるパイロット圧の作用下に第２ポート２ｂから供給された流体Ｂの流通路を開閉する第２オン／オフ弁５ｂとがそれぞれ並設される。
【０００５】
この場合、パイロット圧の作用下に、第１オン／オフ弁５ａの第１弁体６ａの上方に変位させて弁開状態とし、且つ第２オン／オフ弁５ｂの第２弁体６ｂを上方に変位させて弁開状態とすることにより、第１ポート２ａおよび第２ポート２ｂからそれぞれ供給された流体Ａおよび流体Ｂがそれぞれ混合され、混合流体が第３ポート２ｃを介して排出される。
【０００６】
前記ミキシングバルブ１の下流側には、前記第３ポート２ｃから排出された混合流体を攪乱することにより混合状態を均一化する攪乱器７が配設される。この攪乱器７は、略鉛直方向に沿って保持された長尺物からなり、上端部に導入ポート８ａが形成され下端部に導出ポート８ｂが形成される。前記導入ポート８ａと導出ポート８ｂとの間には、隣接する円筒体のツイスト方向を交互に逆転させることにより、導入ポート８ａを介して供給された混合流体の流れを右回り方向と左回り方向とにそれぞれ連続して反転させて攪乱する流体通路９が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係るミキシングバルブでは、流体Ａと流体Ｂとをそれぞれ混合させるミキシングバルブの他に、混合流体を攪乱することにより混合状態を均一にする攪乱器が別途必要となり、設置スペースが増大するという不具合がある。この場合、ミキシングバルブの下流側に配設される攪乱器が、長尺物によって形成されるため、鉛直方向に沿って大きなスペースが必要となり、鉛直方向に沿ったスペースが狭小な設置環境では使用することができないという他の不具合がある。
【０００８】
また、従来技術に係るミキシングバルブでは、供給される流体Ａと流体Ｂとを単に混合させるだけであり、流体Ａと流体Ｂとの混合状態を均一化することができないという不具合がある。
【０００９】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、設置スペースを削減して空間の有効利用を図るとともに、複数の流体の混合状態の均一化を図ることが可能なミキシングバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数の流体供給ポートからそれぞれ供給された流体を混合させるミキシングバルブであって、
内部に攪乱室が形成されたバルブボデイと、
前記流体供給ポートの数に対応して前記バルブボデイの内部に複数個配設され、一端部が前記攪乱室に臨み、前記流体供給ポートから供給された流体が流通する螺旋状の螺旋状通路が外周面に形成された螺旋状部材と、
を備え、
前記螺旋状通路には、該螺旋状通路に沿って所定間隔離間する複数の突起部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
この場合、前記螺旋状通路に形成された突起部の形状は、上面からみて略三角形状に形成され、縦断面が山状に形成されるとよい。
【００１２】
また、前記螺旋状通路の終端部は、断面略半円状に形成された湾曲面と対向するように設けられ、前記螺旋状通路から流出された流体が湾曲面に当接し且つ湾曲面に沿って螺旋状に回動しながら流下するように設けるとよい。
【００１３】
さらに、複数の流体は、相互に交差する角度で螺旋状通路の終端部から流出するように設けられるとよい。
【００１４】
さらにまた、前記攪乱室の下部に、流体排出ポートに連通する孔部を形成し、前記孔部の周囲には、所定角度離間して放射状に延在する複数の放射状突起部と、隣接する放射状突起部との間に前記孔部に連通する通路とが設けられるとよい。
【００１５】
またさらに、前記流体供給ポートと攪乱室とを連通させる流体通路を開閉するオン／オフ弁部を設け、前記オン／オフ弁には、前記流体通路を流通する流体の流量を調整する流量調整手段が設けられるとよい。
【００１６】
本発明によれば、各流体供給ポートから供給された流体は、攪乱室に一端部が臨む螺旋状部材に導入され、前記螺旋状部材の所定間隔離間する複数の突起部が形成された螺旋状通路に沿って流通しながら攪乱室に流出され、前記攪乱室において好適に混合されることにより、各流体の混合状態が略均一となる。
【００１７】
従って、本発明では、従来技術のようにミキシングバルブの下流側に攪乱器を別途設ける必要がないため、設置スペースが狭小となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るミキシングバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１９】
図１乃至図３において参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るミキシングバルブを示す。
【００２０】
このミキシングバルブ１０は、図１および図２に示されるように、一側面に略平行に形成された第１流体供給ポート１２ａおよび第２流体供給ポート１２ｂと、前記一側面と反対側の一側面に形成され、前記第１流体供給ポート１２ａおよび第２流体供給ポート１２ｂから供給された流体Ａおよび流体Ｂの混合流体が排出される流体排出ポート１４とを有するバルブボデイ１６と、前記バルブボデイ１６の上部に略並設された第１オン／オフ弁部１８ａおよび第２オン／オフ弁部１８ｂとを含む。
【００２１】
前記バルブボデイ１６は、図３に示されるように、上下方向に沿って一体的に積層された第１および第２ブロック体２０ａ、２０ｂからなり、前記第１ブロック体２０ａの内部には断面略半円状に湾曲した凹部からなる湾曲面２２が形成され、前記凹部が第２ブロック体２０ｂによって閉塞されることにより攪乱室２４が形成される。
【００２２】
前記第１ブロック体２０ａの凹部の略中央部には、図６に示されるように、流体排出ポート１４に連通する略円形状の孔部２６が形成され、前記孔部２６の周縁部には、所定角度離間する複数の放射状突起部２８ａ〜２８ｈが形成される。隣接する放射状突起部２８ａ〜２８ｈの間には、第１ブロック体２０ａの凹部の湾曲面に沿って螺旋状に回動した混合流体が集まり、攪乱室２４の下部に一時的に貯留された混合流体が流通する通路３０ａ〜３０ｈが形成され、前記孔部２６に向かって混合流体が流れ込む際に前記放射状突起部２８ａ〜２８ｈが障壁となって衝突し通路３０ａ〜３０ｈ側に向かって流通方向が変更されることにより、混合流体に対する攪乱作用が営まれる。
【００２３】
第１ブロック体２０ａには、図３に示されるように、孔部を介して第１螺旋状部材３２ａおよび第２螺旋状部材３２ｂが所定間隔離間して略平行に配設され、上面に設けられた固定部材３４ａ、３４ｂによって保持される。なお、前記固定部材３４ａ、３４ｂには後述する第２ハウジング４４ｂの流体通路５６に連通する連通孔３６が形成されている。
【００２４】
この第１螺旋状部材３２ａおよび第２螺旋状部材３２ｂは、略円柱状に形成された一端部が攪乱室２４に臨むように設けられ、その外周面には、フランジ部の図示しない孔部に連通し且つ周面に沿って螺旋状に形成された螺旋状通路３８が形成されている。
【００２５】
前記螺旋状通路３８には、図４および図５に示されるように、上面からみると略三角形状に形成され、その縦断面が第１および第２傾斜面４０ａ、４０ｂからなり山状に突出する突起部４２が所定間隔離間して複数個設けられる。前記複数の突起部４２は、螺旋状通路３８の幅方向（螺旋状通路３８の軸線と略直交する方向）の一方側と他方側とに交互に偏位するように配設される。
【００２６】
また、攪乱室２４側に臨む第１螺旋状部材３２ａの一端部に形成された螺旋状通路３８の終端部は、第２螺旋状部材３２ｂが配置された攪乱室２４の湾曲面２２に対向するように設けられ、螺旋状通路３８に沿って流通する流体は鉛直下方向に向かって落下することがなく、対向する攪乱室２４の湾曲面２２に向かって噴出するように設けられている（図３中の破線参照）。
【００２７】
前記バルブボデイ１６の上部に並設された第１オン／オフ弁部１８ａと第２オン／オフ弁部１８ｂとは、それぞれ略同一構成からなり、以下、一方の第１オン／オフ弁部１８ａを詳細に説明して他方の第２オン／オフ弁部１８ｂには同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
第１オン／オフ弁部１８ａは、図３に示されるように、一体的に連結された第１ハウジング４４ａ、第２ハウジング４４ｂおよびボンネット４６と、前記第１ハウジング４４ａとボンネット４６とによって閉塞された室４８内に配設され、上下方向に沿って変位自在に設けられたピストン５０とを有する。なお、前記第１ハウジング４４ａとボンネット４６との連結部位には、シール部材５２が装着され、前記シール部材５２のシール作用によって室４８内の気密性が保持される。
【００２９】
前記ピストン５０の軸線方向に沿った一端部には、第２ハウジング４４ｂに形成された着座部５４に着座することにより該着座部５４の下方側に延在する流体通路５６を閉塞するダイヤフラム５８がねじ締結され、前記ダイヤフラム５８は、中央の厚肉部と該厚肉部の周辺部に一体的に形成された薄肉部とから構成される。
【００３０】
前記ダイヤフラム５８の下部側には、図示しない通路を介して第１流体供給ポート１２ａに連通するダイヤフラム室６０が形成され、ダイヤフラム５８が着座部５４に着座することにより、前記ダイヤフラム室６０と流体通路５６との連通が遮断された状態にあり、前記ダイヤフラム５８が上昇して着座部５４から離間することによりダイヤフラム室６０と流体通路５６とが連通し、前記ダイヤフラム室６０に供給された流体が流体通路５６側に向かって流通する。
【００３１】
従って、パイロット室６２に供給されるパイロット圧の作用下にピストン５０およびダイヤフラム５８が一体的に上昇して着座部５４から離間することにより、第１流体供給ポート１２ａから導入された流体は、図示しない連通路、ダイヤフラム室６０、流体通路５６および固定部材３４ａの連通孔３６を介して第１螺旋状部材３２ａの螺旋状通路３８に沿って流通するように設けられている。
【００３２】
前記ピストン５０の外周面には、環状溝を介してＯリング６４とパッキン６６とがそれぞれ装着される。また、前記ピストン５０には、ダイヤフラム５８の薄肉部を保護する第１および第２保護部材６８、７０が装着されている。
【００３３】
前記ピストン５０のフランジ部の下部側には、該ダイヤフラム５８によって気密に閉塞されたパイロット室６２が形成され、前記パイロット室６２に連通するパイロットポート７２ａ、７２ｂを介して該パイロット室６２内に圧力流体が供給される。前記圧力流体は、ピストン５０の上部側に形成されたフランジ部に作用し、前記ピストン５０を上方に向かって押圧する。
【００３４】
室４８内には一端部が前記ピストン５０に係着され、他端部がボンネット４６の環状段部に係着された一組の異径のばね部材７４ａ、７４ｂが設けられる。前記ばね部材７４ａ、７４ｂのばね力によって、ピストン５０およびダイヤフラム５８が下方側に向かって、常時、押圧されるように設けられている。従って、パイロット室６２に供給されるパイロット圧の作用下に、ピストン５０がばね部材７４ａ、７４ｂのばね力に抗して上昇することにより、ダイヤフラム５８が着座部５４から離間して弁閉状態から弁開状態に切り換わる。
【００３５】
前記ボンネット４６には、一端部がピストン５０に当接することにより、前記ピストン５０の変位量を規制する調整用ねじ部材（流量調整手段）７６が設けられ、前記調整用ねじ部材７６の他端部には、摘み部７８が設けられる。前記調整用ねじ部材７６には、ボンネット４６に保持された保持部材８０の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成され、前記摘み部７８を把持して調整用ねじ部材７６を螺回させることにより、上下方向に沿ってその変位量を調整することができる。また、前記調整用ねじ部材７６は、ボンネット４６の上面に設けられたロックナット８２を介して固定される。
【００３６】
なお、ボンネット４６には、ピストン５０が上昇して当接した際の衝撃を緩衝する第１ダンパ部材８４が装着され、また、第１ハウジング４４ａには、ピストン５０が下降して当接した際の衝撃を緩衝する第２ダンパ部材８６が装着されている。
【００３７】
本発明の実施の形態に係るミキシングバルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３８】
図示しない管継手およびチューブ等を介して、図示しない第１貯留源から導出された流体Ａを第１流体供給ポート１２ａに供給し、図示しない第２貯留源から導出された流体Ｂを第２流体供給ポート１２ｂに供給する（図７参照）。また、パイロットポート７２ａ、７２ｂに図示しない圧縮空気供給源を接続し、切換弁（図示せず）の切換作用下にパイロット圧が供給されるように設定しておく。
【００３９】
第１流体供給ポート１２ａおよび第２流体供給ポート１２ｂから供給された流体Ａおよび流体Ｂは、図示しない連通路を介して第１および第２オン／オフ弁部１８ａ、１８ｂのダイヤフラム室６０、６０にそれぞれ導入される。この場合、第１および第２オン／オフ弁部１８ａ、１８ｂのダイヤフラム５８、５８がそれぞれ着座部５４、５４に着座して弁閉状態となっているため、着座部５４、５４の下部側に向かって延在する流体通路５６、５６に沿って流通することが阻止される。
【００４０】
そこで、切換弁の切換作用下に、図示しない圧縮空気供給源から供給されたパイロット圧を第１および第２オン／オフ弁部１８ａ、１８ｂのパイロット室６２、６２にそれぞれ導入する。前記パイロット室６２、６２に導入されたパイロット圧の作用下に、第１および第２オン／オフ弁部１８ａ、１８ｂのピストン５０、５０が上昇し、前記ピストン５０、５０と一体的にダイヤフラム５８、５８が変位することにより弁閉状態から弁開状態に切り換わる。
【００４１】
なお、前記ピストン５０、５０の変位量を予め調整用ねじ部材７６、７６によって設定することにより、ダイヤフラム５８、５８と着座部５４、５４との離間距離が調整され、流体通路５６、５６側に向かって流通する流体の流量が規制される。
【００４２】
第１および第２オン／オフ弁部１８ａ、１８ｂがそれぞれ弁開状態となることにより、ダイヤフラム室６０、６０にそれぞれ供給された流体Ａおよび流体Ｂは、着座部５４、５４の下部側に向かって延在する流体通路５６、５６、固定部材３４ａ、３４ｂの連通孔３６、３６に沿ってそれぞれ流通し、さらに、第１および第２螺旋状部材３２ａ、３２ｂのフランジ部に形成された図示しない孔部を介して螺旋状通路３８、３８に沿って流通する。前記流体Ａおよび流体Ｂが、第１および第２螺旋状部材３２ａ、３２ｂの螺旋状通路３８、３８に沿って流通することにより、流通速度が加速される。
【００４３】
流体Ａおよび流体Ｂが螺旋状通路３８、３８に沿ってそれぞれ流通する際、図５に示されるように、前記螺旋状通路３８、３８に形成された縦断面山状の突起部４２の第１傾斜面４０ａに沿って上昇した後、落下するときに第２傾斜面４０ｂに当接して矢印方向に回転することにより、渦流が発生する。このような渦流乃至乱流を発生させることにより、第１流体Ａおよび第２流体Ｂが第１および第２螺旋状部材３２ａ、３２ｂの螺旋状通路３８中に液溜まりが生じることを防止することができる。
【００４４】
第１螺旋状部材３２ａの螺旋状通路３８の終端部に到達した流体Ａは、第２螺旋状部材３２ｂが配置された攪乱室２４の対向する湾曲面２２に向かって噴射され、湾曲面２２に当接した流体Ａが湾曲面２２に沿って一旦、上昇した後、湾曲面２２に沿って回動しながら流下する。
【００４５】
同様に、第２螺旋状部材３２ｂの螺旋状通路３８の終端部に到達した流体Ｂは、第１螺旋状部材３２ａが配置された攪乱室２４の対向する湾曲面２２に向かって噴射され、湾曲面２２に当接した流体Ｂが湾曲面２２に沿って一旦、上昇した後、湾曲面２２に沿って回動しながら流下する。
【００４６】
このように湾曲する攪乱室２４に向かって相互に交差するような角度で螺旋状通路３８の終端部から噴射された流体Ａおよび流体Ｂは、それぞれ流通する回動方向が相互に反対方向で且つ螺旋状に流下する（図３中の破線参照）。その際、流体Ａおよび流体Ｂによって攪乱室２４内に流通方向がそれぞれ反対の回転流が発生し、さらに、流体Ａおよび流体Ｂにそれぞれ付与される遠心力によってサイクロン効果が発生する。このように、流体Ａおよび流体Ｂに対してサイクロン効果が付与されることにより、流体Ａおよび流体Ｂが効率的且つ均一に混合されて混合流体となる。
【００４７】
攪乱室２４の湾曲面２２に沿って回動しながら螺旋状に流下する混合流体は、攪乱室２４の下部の中央部に形成された孔部２６に向かって流れ込み、前記孔部２６に連通する流体排出ポート１４を介して図示しないタンク等の貯留源に導出される。
【００４８】
混合流体が孔部２６に流れ込む際、前記孔部２６の周縁部に沿って形成された放射状突起部２８ａ〜２８ｈが障壁となり前記混合流体が放射状突起部２８ａ〜２８ｈに衝突する。そして、隣接する放射状突起部２８ａ〜２８ｈの間に形成されたスリット状の通路３０ａ〜３０ｂ側に向かって流通方向が変更されることにより、混合流体に対するさらなる攪乱作用が営まれ、より一層混合流体の混合状態の均一化が図られる。
【００４９】
本実施の形態では、螺旋状通路３８が噴射された流体Ａおよび流体Ｂが攪乱室２４の湾曲面２２に沿って回動するサイクロン効果によって、効率的に混合され且つ混合状態の均一化を図ることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、従来技術のような攪乱器７が不要となることから、設置スペースが狭小となって空間の有効利用を図ることができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５２】
すなわち、各流体供給ポートから供給された流体は、攪乱室に一端部が臨む螺旋状部材に導入され、前記螺旋状部材の螺旋状通路に沿って螺旋状に流通しながら攪乱室に流出され、攪乱室において好適に混合されることにより、各流体の混合状態の略均一化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明では、従来技術のようにミキシングバルブの下流側に攪乱器を別途設ける必要がないため、設置スペースが狭小となり、空間の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るミキシングバルブの正面図である。
【図２】図１に示すミキシングバルブの平面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図４】螺旋状部材に形成された螺旋状通路を示す正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】図３の矢印Ｘ方向から見た矢視図である。
【図７】図１に示すミキシングバルブの回路構成図である。
【図８】従来技術に係るミキシングバルブと前記ミキシングバルブの下流側に接続された攪乱器とを示す縦断面図である。
【図９】図８に示すミキシングバルブと攪乱器との回路構成図である。
【符号の説明】
１０…ミキシングバルブ              １２ａ、１２ｂ…流体供給ポート
１４…流体排出ポート                １６…バルブボデイ
１８ａ、１８ｂ…オン／オフ弁部      ２２…湾曲面
２４…攪乱室                        ２６…孔部
２８ａ〜２８ｈ…放射状突起部        ３０ａ〜３０ｈ、…通路
３２ａ、３２ｂ…螺旋状部材          ３８…螺旋状通路
４０ａ、４０ｂ…傾斜面              ４２…突起部
５０…ピストン                      ５４…着座部
５６…流体通路５８…ダイヤフラム    ６０…ダイヤフラム室
７６…調整用ねじ部材
【図１】
0003803270.tif 000002
【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】
0003803270.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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