JP2011117519A

JP2011117519A - バルブ装置

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Publication number: JP2011117519A
Application number: JP2009274647A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ishikawa; 川勝浩石; Ryo Imanishi; 西諒今
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP5511339B2

Abstract

【課題】
弁室内に塗料がよどみ難く、洗浄時には流入口から洗浄流体を流入させることにより短時間で弁室内をきれいに洗浄できるようにして洗浄性を向上させ、ひいては、ブツの発生などの塗装不良を未然に防止する。
【解決手段】
弁室（２）のボトム側に弁座（３）を備えた流出口（４out）が形成され、弁室（２）のトップ側に装着されたシーリングダイアフラム（Ｄ）がこれを貫通するトップガイド形の弁体（５）に固定されると共に、当該弁体（５）を弁座（３）に対して進退させることにより弁室（２）に形成された流入口（４in）から弁室（２）内を通り流出口（４out）に至る流路を開閉するバルブ装置において、弁室（２）を、トップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成し、前記流入口（４in）を、截頭円錐状の内周面（２ａ）に対してその接線方向に開口形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体の供給／停止をコントロールするバルブ装置に関し、特に塗料供給源から送給される各色塗料を択一的に選択して供給するカラーチェンジバルブに用いて好適である。

色替塗装は、図７に示すように、複数色の供給塗料から任意の塗色塗料を色替装置ＣＶで択一的に選択し、その塗色塗料を塗装機Ｔに供給して塗装するようにしている。
色替装置ＣＶは、塗料流路ｆが形成されたマニホールドブロックＭに、各色塗料供給源Ｐ_１〜Ｐ_４に個別に接続されたカラーバルブＶ、洗浄液供給源Ｓ_Ｃに接続された洗浄液バルブＶ_Ｃ、圧縮空気供給源Ｓ_Ａに接続された洗浄エアバルブＶ_Ａが装着されている。

図８（ａ）〜（ｃ）は、このようなカラーバルブＶとして使用されるバルブ装置５１の閉成時縦断面図、開成時縦断面図、横断面図を示す。
この種のバルブ装置５１は、弁室５２内に弁体５３の摺動孔５４が開口していると、その隙間に塗料が浸み込んで硬化することによりバルブの不具合を生じるおそれがあることから、従来より、シーリングダイアフラムＤで弁室５２を仕切ってその摺動孔５４を弁室５２内に開口させないようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

具体的には、弁室５２のボトム側に弁座５５を備えた流出口５６outが形成され、弁室５２のトップ側に装着されたシーリングダイアフラムＤが当該ダイアフラムＤを貫通するトップガイド形の弁体５３に固定されると共に、その弁体５３を弁座５５に対して進退させることにより弁室５２の側面に開口された流入口５６inから弁室５２内を通り流出口５６outに至る流路を開閉するようになっている。

弁体５３は、シリンダ５７のピストン５８に連結されるトップロッド５９と、弁室５２内に配されるボトムロッド６０が螺合されて直線状に形成されると共に、その間にダイアフラムＤが挟みつけられて固定されており、トップロッド６０が摺動孔５４に沿って摺動されるように支持されている。

弁室５２は、図９に示すように、その内周面５２ａが円筒面で形成され、そのトップ側には弁室５２より大径でダイアフラムＤの外径に略等しいダイアフラム装着孔６２が形成されている。
この装着孔６２の内周面には雌ネジが形成されており、弁体５３を弁室５２内に挿通して装着孔６２のボトム側段部６３にダイアフラムＤを載せた状態で、外周面に雄ネジが形成された固定用プラグ６４を螺合させることにより、ダイアフラムＤの外周端縁を挟みつけるように固定している。
そして、これにより、弁室５２のトップ側が仕切られて、弁体５３が摺動する摺動孔５４は弁室５２内に開口されず、トップロッド６０に塗料が付着することもないので、前述したようなバルブの不具合を生ずることがない。

ところで、このようなカラーバルブＶは、例えば週一回行うメンテナンス時などに流入口５６inから洗浄液／洗浄エアを交互に流入させて洗浄することとしているが、これら洗浄流体を流入させただけでは、弁室５２内を短時間ではきれいに洗浄することができず、洗い切れなかった塗料が弁室５２内で付着硬化し、その硬化塗料が剥がれて塗装機Ｔから吹き付けられ、ブツと生ずる塗装不良を生ずるおそれがある。
このような不具合をなくすためには、長時間かけて十分に洗浄流体を供給して洗浄しなければならないことから、多量の洗浄液を必要とするだけでなく、その廃液を処理する面倒を生じる。

本発明者らが、透明モデルを作製して実験してみたところ、流入口５６inの正面に弁体５３が位置していることから、洗浄液などの洗浄流体は弁体５３に当たって流れの勢いがそがれるだけでなく、左右に分かれてしまうため弁体５３の背面側の洗浄性が悪い。
また、流入口５６inから流入した洗浄液はボトム側の流出口５６outに向かって流れるのでトップ側に位置するダイアフラムＤに付着した塗料の洗浄性が悪い。

さらに、弁室５２の内周面５２ａは、内径がダイアフラムＤの可動部有効径に等しい円筒状に形成されており、弁座５５が形成された流出口５６outの内径との口径差が大きく、そのボトム側で弁座５５に向かうテーパ面５２ｂの幅が広いため、当該テーパ面５２ｂと弁室内周面５２ａの角隅部５２ｃに塗料が澱んで付着硬化しやすいことが判明した。
このため、洗浄に多量の洗浄液と時間を要し、その廃液処理も行わなければならないことから、従来は洗浄効率が極めて低く、洗浄性の向上が望まれていた。

特開平１１−２２８３５号公報

そこで本発明は、弁室内に塗料が澱み難く、洗浄時には流入口から洗浄流体を流入させることにより短時間で弁室内をきれいに洗浄できるように洗浄性を向上させ、ひいては、ブツの発生などの塗装不良を未然に防止することを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、弁室のボトム側に弁座を備えた流出口が形成され、弁室のトップ側に装着されたシーリングダイアフラムが当該ダイアフラムを貫通するトップガイド形の弁体に固定されると共に、当該弁体を弁座に対して進退させることにより弁室に形成された流入口から弁室内を通り前記流出口に至る流路を開閉するバルブ装置において、前記弁室が、トップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成され、前記流入口が、当該截頭円錐状の内周面に対してその接線方向に開口形成されたことを特徴としている。

本発明によれば、弁室が円筒型ではなく、トップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成されているので円錐縮径部と弁座孔の口径差がほとんどなく、したがって、弁室内に塗料を流したときに円錐内周面とテーパ面との角隅部に塗料が溜まりにくい。

また、円錐内周面の接線方向に流入口が開口されているので、洗浄流体を流入口から弁室内に流入させると、洗浄流体はその勢いをそがれることなく円錐内周面に沿って流れる旋回流となるので、その内周面に付着している塗料をきれいに洗浄することができる。
このとき、円錐状の弁室はトップ側の空間が広く、ボトム側が狭くなっているので、洗浄流体は、まずトップ側へ向って流れ、ダイアフラムに付着した塗料を洗い流した後、弁体の周囲を回る旋回流のままボトム側に向かって流れ、弁座孔から流出される。
したがって、弁室の内周面、弁体外周面に付着した塗料がきれいに洗浄され、前述した角隅部に塗料が溜まることがあっても、旋回しながら弁座孔に向かう洗浄流体により容易に洗浄され、その結果、洗浄性が向上することとなる。

本発明に係るバルブ装置の一例を示す断面図。従来装置の弁体を示す分解図及び組立図。その要部を示す分解斜視図。マニホールドに装着された状態を示す説明図。他の実施例を示す説明図。さらに他の実施例を示す説明図。塗料供給系の例を示す説明図。従来装置を示す断面図。従来装置の要部を示す分解斜視図。

本例は、弁室内に塗料がよどみ難く、洗浄時には流入口から洗浄液などの洗浄流体を流入させることにより短時間で弁室内をきれいに洗浄できるようにして洗浄性を向上させ、ひいては、ブツの発生などの塗装不良を未然に防止するという目的を達成するために、弁室のボトム側に弁座を備えた流出口が形成され、弁室のトップ側に装着されたシーリングダイアフラムが当該ダイアフラムを貫通するトップガイド形の弁体に固定されると共に、当該弁体を弁座に対して進退させることにより弁室に形成された流入口から弁室内を通り前記流出口に至る流路を開閉するバルブ装置において、前記弁室をトップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成し、前記流入口を弁室の截頭円錐状の内周面に対してその接線方向に開口形成した。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るバルブ装置１の閉成時縦断面図、開成時縦断面図、Ｉ−Ｉ線断面図を示す。
本例のバルブ装置１は、例えば、マニホールドブロックＭに装着されて塗料の色替装置ＣＶ（図４及び図７参照）に用いられるもので、弁室２のボトム側に弁座３を備えた流出口４outが形成され、弁室２のトップ側に装着されたシーリングダイアフラムＤが当該ダイアフラムＤを貫通するトップガイド形の弁体５に固定されており、この弁体５がトップ側に一体的に形成されたエアシリンダ６により弁座３に対して進退可能に配され、これにより弁室２に形成された流入口４inから弁室２内を通り流出口４outに至る流路を開閉できるようになっている。

弁体５には、シリンダ６のピストン８に連結されるトップロッド５Ｔに、弁室２内に配されるボトムロッド５Ｂが直線状に螺合されると共に、その間にダイアフラムＤが挟みつけられて固定されており、トップロッド５Ｔが摺動孔９に沿って摺動されるように支持されている（図２参照）。
ボトムロッド５Ｂは、その上端部にトップロッド５Ｔ先端に形成された雌ネジ孔５ａと螺合する雄ネジ部５ｂが形成され、先端部に弁座３に当接される略円錐状のチップ５ｃが取り付けられ、中間部にはスパナ等のネジ締め工具を噛み合せる平行２面幅カット部５ｄが形成されている。
そして、雄ネジ部５ｂをディスク状のシーリングダイアフラムＤの取付用センター孔１０に挿通して、トップロッド５Ｔ上端に形成された雌ネジ孔５ａに対して螺合することによりダイアフラムＤを挟みつけて固定している。

弁室２は、トップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成され、そのトップ側には弁室２より大径でダイアフラムＤの外径に略等しいダイアフラム装着孔１１が形成されている（図３参照）。
この装着孔１１の内周面には雌ネジが形成されており、弁体５を弁室２内に挿通して装着孔１１のボトム側段部１２にダイアフラムＤを載せた状態で、外周面に雄ネジが形成された固定用プラグ１３を螺合させることにより、ダイアフラムＤの外周端縁が挟みつけられるように固定される。
これにより、弁室２のトップ側がダイアフラムＤで仕切られるので、弁体５の摺動孔９に塗料が浸み込んだり、当該摺動孔９を摺動するトップロッド５Ｔに塗料が付着することがない。

そして、流入口４inは、図１（ｂ）に示すように、弁体５を開成したときに前記平行２面幅カット部５ｄが位置する高さに開口されると共に、図１（ｃ）に示すように、截頭円錐状の内周面２ａに対してその円周接線方向に開口形成されている。
また、弁室２に形成された截頭円錐状の内周面２ａのボトム側に位置する円錐縮径部２ｂから下方に延びる円筒部２ｃが連続形成され、さらにその下端部から弁座３に向かって縮径され、弁座３から外部に開口する流出口４outが形成されている。

なお、エアシリンダ６は、スプリング１４の弾發力によりそのピストン８に取り付けられた弁体５を閉成方向に付勢し、空気流入出口６ａから圧縮空気が供給されたときに、スプリング１４の弾發力に抗してピストン８が所定のストロークだけ移動して弁体５が開成されるようになっている。

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について、バルブ装置１を、図７に示す塗料の色替装置ＣＶのカラーバルブＶとして使用する場合を例にとって説明する。
各カラーバルブＶ（バルブ装置１）の流出口４outを、図４に示すように、マニホールドブロックＭの接続孔ｈに連通させて装着し、流入口４inを各色塗料供給源Ｐ_１〜Ｐ_４に接続する。
この状態で、図１（ｂ）に示すように、任意のカラーバルブＶのエアシリンダ６にバルブ駆動用の圧縮空気を供給すると、弁体５が後退して流出口４outが開成され、その塗色塗料が塗装機Ｔに供給される。

このとき、塗料は流入口４inから弁室２の截頭円錐状内周面２ａに沿って流れる旋回流となって、弁室２内に流入し、旋回流のまま流出口４outから流出される。
しかも、弁室２は、トップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成されているので、ボトム側の円錐縮径部２ｂと流出口４outの口径差がほとんどなく、したがって、弁室２の内周面に角隅部２ｄが形成されていても、塗料が溜まり難い。

次いで、メンテナンス時などに個々のカラーバルブＶを洗浄する場合は、弁体５を後退させて流出口４outを開成した状態で、流入口４inから洗浄流体として洗浄液／洗浄エアを交互に勢いよく供給すると、洗浄流体は、弁室２の截頭円錐状内周面２ａに沿って流れる旋回流となるので、その内周面２ａに付着している塗料をきれいに洗浄することができる。

このとき、円錐状の弁室２はトップ側の空間が広く、ボトム側が狭くなっているので、弁室２に流入した洗浄流体は、まずトップ側へ向って流れ、ダイアフラムＤに付着した塗料を洗い流した後、弁体５の周囲を回る旋回流のままボトム側に向かって流れ、流出口４outから流出される。
したがって、弁室２の内周面２ａ、弁体５の外周面に付着した塗料がきれいに洗浄され、弁室２の角隅部２ｄに塗料が溜まることがあっても、旋回しながら流出口４outに向かう洗浄流体により容易に洗浄される。

また、弁室２内では、流入口４inの高さ近傍で、流入口４inから勢いよく流入してダイアフラムＤ側へ上昇しようとする洗浄流体と、弁室２のトップ側からボトム側に旋回しながら下降する洗浄流体が混合して流れに乱れが生じ、これと同じ高さに開成された弁体５の平行２面幅カット部５ｄが位置するので、当該カット部５ｄに付着した塗料もきれいに洗浄除去することができる。

なお、上述のバルブ装置１の流入口４inは、図５（ａ）に示すように、弁室２の内周面２ａの接線方向で、且つ、上向きに傾斜させて開口形成させてもよい。
流入口４inをこのような向きに形成すれば、洗浄流体は旋回しながらダイアフラムＤに向かって上向きに流入するので、ダイアフラムＤに付着した塗料をより確実に洗浄除去することができる。
また、截頭円錘状の弁室２は、トップ側がダイアフラムＤの可動部有効径に等しい径に形成されると共に、ボトム側の流出口４outに向かって縮径するように弁室２全体で截頭円錐状に形成される場合に限らず、実質的に截頭円錐状に形成されていれば足りる。
例えば、弁室２に形成された截頭円錘状内周面２ａとダイアフラムＤの間に円筒状内周面２ｅが形成されていたり（図５（ｂ）参照）、同じく截頭円錘状の内周面２ａとダイアフラムＤの間にトップ側からボトム側に向かって縮径する傾斜角度の異なる截頭円錘面（図示せず）が形成されていたり、さらに、截頭円錘状の内周面２ａの稜線を弁室２内に向かってに凸状又は凹状に湾曲させて成る略截頭円錐状（図示せず）に形成されていてもよい。

図６は他の実施例を示し、図１〜４と重複する部分については同一符合を付して詳細説明を省略する。
本例のバルブ装置２１は、弁体５、シリンダ６及びシーリングダイアフラムＤを備えたバルブ駆動機構２２と、これを装着する装着孔２３が形成されたマニホールドブロック２４とからなり、装着孔２３のボトム側には、マニホールドブロック２４の塗料流路ｆに連通する流出口４outが形成され、当該流出口4outには弁座３が形成されている。

また、装着孔２３には、バルブ駆動機構２２を装着したときに、ダイアフラムＤと流出口4outの間に、トップ側からボトム側に縮径する截頭円錐状の弁室２となる弁室空間２５が形成されると共に、当該弁室空間２５に前記流入口４inが開口形成されている。
流入口４inは、図１（ｂ）に示す実施例と同様に、装着孔２３にバルブ駆動機構２２を装着した状態で弁体５を開成したときに前記平行２面幅カット部５ｄが位置する高さに開口されると共に、截頭円錐状の内周面２ａに対してその接線方向に開口形成されている。
なお、本例においても、流入口４inは、図５（ａ）に示すように、上向きに傾斜させて開口形成してもよいことはもちろんである。

さらに、このマニホールドブロック２４には複数の装着孔２３…が形成され、各装着孔２３の流出口４outが、マニホールドブロック２４の塗料流路ｆに連通されており、個々の装着孔２３にバルブ駆動機構２２を装着することにより色替装置ＣＶが構成されるようになっている。

本例でも、弁室２がトップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成されているので、バルブＶを開成した状態で流入口４inから洗浄流体を勢いよく供給すると、弁室２に流入した洗浄流体は、内周面２ｆvまずトップ側へ向って流れ、ダイアフラムＤに付着した塗料を洗い流した後、弁体５の周囲を回る旋回流のままボトム側に向かって流れ、流出口４outから流出される。
したがって、弁室２の内周面２ａ、弁体５の外周面に付着した塗料がきれいに洗浄され、弁室２の角隅部２ｄに塗料が溜まることがあっても、旋回しながら流出口４outに向かう洗浄流体により容易に洗浄され、洗浄性が格段に向上するという効果がある。

さらに本例では、各流入口４in及び空気流入出口６ａが、流路２６，２７を介してマニホールドブロック２４に形成されたポート２８，２９に連通されているので、各ポート２８，２９への配管類の接続作業が簡単になるだけでなく、配管類を接続したままバルブ駆動機構２２を外して内部の点検を行うことができるというメリットがある。

本発明は、弁室内を頻繁に洗浄する必要のある塗料その他のバルブ装置の用途に適用できる。

１バルブ装置
Ｍマニホールドブロック
ｈ接続孔
２弁室
２ａ内周面
３弁座
４in 流入口
４out 弁座孔
５弁体
Ｄダイアフラム

Claims

弁室のボトム側に弁座を備えた流出口が形成され、弁室のトップ側に装着されたシーリングダイアフラムが当該ダイアフラムを貫通するトップガイド形の弁体に固定されると共に、当該弁体を弁座に対して進退させることにより弁室に形成された流入口から弁室内を通り前記流出口に至る流路を開閉するバルブ装置において、
前記弁室が、トップ側からボトム側に向かって縮径する截頭円錐状に形成され、前記流入口が、当該截頭円錐状の内周面に対してその接線方向に開口形成されたことを特徴とするバルブ装置。
前記流入口がトップ側に向かって傾斜して開口形成された請求項１記載のバルブ装置。
前記ダイアフラムと截頭円錐状内周面の間にその円錐状内周面に連続する円筒内周面が形成された請求項１又は２記載のバルブ装置。
少なくとも前記弁体及びシーリングダイアフラムを備えたバルブ駆動機構と、これを装着する装着孔が形成されたマニホールドブロックとからなる請求項１乃至３いずれか記載のバルブ装置。
前記マニホールドブロックの装着孔には、前記バルブ駆動機構を装着したときに前記弁室となる弁室空間が形成されると共に、当該弁室空間に前記流入口及び流出口が開口形成されてなる請求項４記載のバルブ装置。
前記マニホールドブロックに、複数のバルブ装着孔が形成された請求項４又は５記載のバルブ装置。