JPH0334524Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は吐出弁に関するものである。

［従来技術］ 染料の調液工程など、工業的に液体を計量する
場合、計量器の上に載置した容器に連続的あるい
は間欠的に原料液を注入し、所定の計量値に達す
れば原料液の注入を停止するような方式がしばし
ば用いられることはよく知られている。このよう
な方式を用いる場合、注入時間を短縮するととも
に閉弁時の応答遅れによる注入オーバを減少させ
るために、注入流量を可変とし注入流量を計量値
が設定値に近づくに従つて小さくするようにする
のが一般的である。単一の流量調節弁を用いてこ
のような方法がよく用いられる。

ところが、染料などの調液工程等においては、
例えば、淡色系染料10Kgに１Kgの黒色染料を計量
するといつたように、誤差が１万分の１のオーダ
であるような高精度な計量が要求される場合があ
り、単一の流量調節弁を用いて適正な時間内にこ
の精度を達成することは困難である。そこで、こ
のような高精度の計量が要求される場合は、口径
の異なる複数個の吐出弁を備えて、最初は口径の
大きな吐出弁を用いて原料液を注入し、計量値が
設定値に近づくに従つて順次口径の小さな吐出弁
に切り替えてゆく方式がとられている。例えば、
本出願人は、特願昭60−170594号において、大小
２種の口径の吐出弁を用いた自動注入計量装置を
提案している。

しかしこのような複数個の吐出弁を用いた場
合、各吐出弁毎にその開閉手段を設ける必要があ
り、吐出弁回りの機構が複雑でかさばる。また複
数個の吐出弁が適当な間隔をとつて配置されるた
め、容器の注入口が吐出弁の最大間隔より小さい
場合にはこの方式は用いることができない。さら
に、原料液が混合液である場合は、組成変化また
は目詰まりを防止するために吐出弁のノズルに乾
燥防止手段を備える必要があるが、各吐出弁毎に
これを備えることは機構並びにその制御がより一
層複雑なものとなる。

［考案の目的］ 本考案は、上記のような問題点を解消すべくな
されたものであつて、前記のごとき原料液の高精
度な計量装置に用いうる流量範囲の広い吐出弁を
提供することを目的とする。

［考案の構成］ 本考案は、かかる目的を達するため、複数個の
吐出弁と同様の広範囲な吐出流量をもつ弁機構を
一つのハウジング内に収納した吐出弁を提供す
る。

より詳しくは、前端部に第１ノズルが設けら
れ、内部空間部に、第１ノズルと連通する一方流
体流入口と流体流出口とを備えた第１弁室と、第
１弁室の後側に配置され第１弁室とは仕切られた
大シリンダ室とが設けられた筒状のハウジング
と、ハウジング内空間部に配置され、前端部
に、第１ノズルを開閉する第１テーパ部が形成さ
れた第２ノズルが設けられ、内部空間部に、第２
ノズルと連通する一方第１弁室と連通する複数の
連通孔を備えた第２弁室が設けられ、かつ後部
に、大シリンダ室に嵌入され前後方向に摺動でき
るようになつた大ピストンと、小シリンダ室とが
設けられた第１ニードルと、第２ノズルの開口
部に自在に着脱できるようになつた補助ノズル
と、第１ニードル内部空間部に配置され、前端
部に、第２ノズルを開閉する第２テーパ部が形成
され、後部に、小シリンダ室に嵌入され前後方向
に摺動できるようになつた小ピストンが設けられ
た第２ニードルと、前後方向に２段階に変位し
て大シリンダ室内への突出長を変えることによつ
て、大ピストンの後退位置を２段階に切り替える
後退位置切替手段と、後退位置切替手段の後退
位置を調整する調整ねじと、後退位置切替手段
と大ピストンとを後退させることによつて第１ノ
ズルを全開させ、後退位置切替手段を前進させる
一方大ピストンを後退させることによつて第１ノ
ズルを半開させ、大ピストンを前進させる一方小
ピストンを後退させることによつて第２ノズルの
みを開かせる吐出量制御手段とが設けられている
ことを特徴とする多段切替吐出弁を提供する。

［考案の効果］ 本考案によれば、基本的には、第１ノズルを全
開もしくは半開し、または第２ノズルのみを開く
ことによつて、吐出量を大流量・中流量・小流量
の３段階に切り替えることができ、例えば、10Kg
〜1gといつたおよそ１万倍の開きのある広い範
囲にわたつてでも正確に吐出量を切り替えること
ができる。

さらに、第２ノズルの開口部に所望の口径の補
助ノズルを装着することによつて、小流量吐出量
を所望の値に設定することができる。また、調整
ねじを調節することによつて、大流量吐出量を所
望の値に設定することができる。したがつて、さ
らに広い範囲にわたつて正確に吐出量を切り替え
ることができる。

そして、１つのハウジング内にすべての吐出弁
機構が組み込まれているので、吐出弁がコンパク
ト化され、開口部の口径が小さい容器に対しても
用いることができる。また、ノズルの乾燥防止が
容易である。

また、第１弁室には、流体が常時流体流入口か
ら流入し流体流出口から流出する。したがつて、
第１弁室内の流体が常時流動するので、流体が顔
料等の固体成分を含んでいる場合でも、第１弁室
内での固体成分の沈澱の発生が防止される。ま
た、第２弁室に複数の連通孔が形成されているの
で、第１弁室と第２弁室との間で常時流体の出入
りが生じ、第２弁室内でも流体が流動して固体成
分の沈澱の発生が防止される。このため、吐出弁
から吐出される流体の固体成分濃度の精密さが確
保される。

［実施例］ 以下、本考案の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は本実施例における吐出弁の断面図であ
る。

実質的に円筒状のハウジング１は、ハウジング
１の先端部においてその軸方向前方に突出して形
成された第１ノズル２と、側壁３と、上記側壁３
によつてその内側に形成される空間部をハウジン
グ１の後端部で閉塞している後面壁４と、上記空
間部を軸方向前部から順に第１弁室５、第１シリ
ンダ室６及び第２シリンダ室７に仕切つている第
１隔壁８及び第２隔壁９とを含んでいる。ハウジ
ング１内には、第１ニードル１０が、第１隔壁８
の中央部でハウジング１の軸方向に穿設された穴
１１を通つて第１弁室５と第１シリンダ室６にわ
たつて収納されている。該第１ニードル１０は、
第２図に示すように、第１ニードル１０の先端部
においてその軸方向前方に突出して形成された第
２ノズル１２と、上記第２ノズル１２の外周に連
続して形成された第１テーパ部１３と、第１シリ
ンダ室６の内部にハウジング１の軸方向に摺動可
能に嵌合される第１ピストン１４と、上記第１ピ
ストン１４の後部に形成され、後端部がプラグ１
５によつて閉塞されたシリンダ１６と、上記第２
ノズル１２と上記第１ピストン１４とを連結する
ように伸長している軸部１７を含んでいる。

第１ニードル１０の軸方向について、第１テー
パ部１３の位置からその後方の適当な位置の間に
おいて、第１ニードル１０の内部には第１ニード
ル１０と同軸円筒状の第２弁室２２が形成されて
いて、第１ニードル１０の径方向に形成した複数
の連通孔３１によつて第１弁室５に供給された液
が導入されるようになつている。該第２弁室の先
端部は第２ノズル孔３０に連通し、その後端部は
シール部材２２ｂによつてシールされている。ま
た、第１ニードル１０の内部には、上記第２弁室
２２からシリンダ１６内に形成された第３シリン
ダ室２３に連通する軸孔２４が穿設されている。
第１ニードル１０内には、第２弁室２２の径より
小径の第２ニードル２５が軸孔２４を通つて第２
弁室２２と第３シリンダ室２３にわたつて軸方向
に摺動可能に収容されている。該第２ニードル２
５は、その先端部が、第１ニードル１０の第２ノ
ズル１２のノズル孔３０を開閉する第２テーパ部
２６として形成されており、第２ニードル２５の
後端部には、第３シリンダ室２３内で第１ニード
ル１０の軸方向に摺動可能となつている第３ピス
トン２７が同軸に結合されている。

なお、第１シリンダ室６と第１ピストン１４と
第３シリンダ室２３と第３ピストン２７とは、
夫々、本願実用新案登録請求の範囲に記載された
大シリンダ室と大ピストンと小シリンダ室と小ピ
ストンとに相当する。

第２ニードル２５の第２テーパ部２６は、吐出
弁の作動機構によつて第２ニードル２５が第１ニ
ードル１０の軸方向に前進させられると、所定の
位置で第２ノズル１２の円形の内側エツジ２９と
当接し、第２ノズル１２の第２ノズル孔３０を閉
塞し、その結果、第２ニードル２５は閉弁状態と
なる。上記第２ニードル２５は、吐出弁の作動機
構によつて、上記の閉弁状態にある位置から第１
ニードル１０の軸方向で、第３ピストン２７の後
端面がシリンダ１６のプラグ１５の内面に当接す
る位置まで後退することができる。第２ニードル
２５が上記の位置まで後退すると、第２テーパ部
２６と第２ノズル１２の内側エツジ２９との間に
は、原液が小流量通過できるような間隙がつくら
れ、第２ニードル２５は開弁状態となる。第１ニ
ードル１０が閉弁状態にあり、かつ第２ニードル
２５が開弁状態にあるときには、ハウジング１に
設けた第１流入穴２０ａを通して第１弁室５に導
入される液体は、第１ニードル１０の軸部に穿設
された連通孔３１を通つて第２弁室２２に導入さ
れ、第２テーパ部２６と第２ノズル１２の内側エ
ツジ２９との間隙を通つて第２ノズル孔３０から
吐出される。なお、２０ｂは第１弁室５内の液の
流出口である。また、第６図に示すように第２ノ
ズル１２の先端部Ａにノズル径３０よりさらに小
径の補助ノズル１２０を螺着することもできる。
このようにすると、所望の小流量に応じた小径の
補助ノズル１２０を選択螺着することにより、よ
り精度の良い調液をすることができる。

次に本実施例における吐出弁の作動機構につい
て説明する。第１ニードル１０のピストン１４
は、第１シリンダ室６の内面をハウジング１の軸
方向に摺動可能となつており、これに応じて第１
ニードル１０はハウジング１の軸方向に前進また
は後退できるようになつている。第１シリンダ室
６は第１ピストン１４によつて前室６ａと後室６
ｂに仕切られており、上記前室６ａへは、ハウジ
ング１の側壁３に穿設された第１圧縮空気供給孔
３６を介して圧縮空気を導入できるようになつて
おり、一方上記後室６ｂへは、ハウジング１の側
壁３に穿設された第２圧縮空気供給孔３７を介し
て圧縮空気を導入できるようになつている。第１
シリンダ室６にはコイル状の第１ばね３３が、コ
イルの軸がハウジング１の軸と一致するような形
態で入れられており、上記第１ばね３３の一方の
端部は第１ピストン１４の後面３４に当接し、他
方の端部は第２隔壁９の前面３５に当止められて
いる。上記第１ばね３３は第１ニードル１０をハ
ウジング１の軸方向前向きに常時付勢している。
この付勢力によつて第１ニードル１０のテーパ部
１３は第１ノズル２の内側エツジ１８に当接して
おり、第１ニードル１０は閉弁状態に保持され
る。

ところで一方、第２シリンダ室７にはその内面
を摺動して、ハウジング１の軸方向に前進または
後退できるようになつている第２ピストン３８が
収容されており、該第２ピストン３８はその先端
部にハウジング１の軸方向前方に突出している円
柱状の停止棒３９を備えている。この停止棒３９
は第２隔壁９の中央部でハウジング１の軸方向に
穿設された穴４０を通つて第１シリンダ室６に突
出している。なお、第２ピストン３８と停止棒３
９とは、本願実用新案登録請求の範囲に記載され
た後退位置切替手段に相当する。第２ピストン３
８の前面４１には環状溝４２が刻設されている。
第２隔壁９の後面４３には、上記環状溝４２と向
かい合つて同一の半径をもつた環状溝４４が刻設
されている。第２シリンダ室７は、第２ピストン
３８によつて前室７ａと後室７ｂに仕切られてお
り、上記前室７ａはハウジング１の側壁３に穿設
された大気連通孔４５を介して大気と連通してい
る。上記後室７ｂは側壁３に穿設された第３圧縮
空気供給孔４６を介して圧縮空気を導入できるよ
うになつている。上記前室７ａにはコイル状の第
２ばね４７が、コイルの軸がハウジングの軸と一
致するような形態で入れられており、上記の第２
ばね４７の一方の端部は環状溝４２に嵌入されて
おり、他方の端部は環状溝４４に嵌入されてい
る。上記第２ばね４７は第２ピストン３８をハウ
ジング１の軸方向後向きに常時付勢している。

ハウジング１の後面壁４の中央部にはハウジン
グ１の軸方向のねじ穴４８が穿設されており、こ
のねじ穴４８には後面壁４の後面から調整ねじ４
９が螺入されている。該調整ねじ４９はその軸回
りに回転させることによつて、第２シリンダ室７
に突出するねじ部５０の長さを調整できるように
なつている。

第１シリンダ室６の前室６ａに圧縮空気が供給
されずリリース状態にあるときには、第１ばね３
３が第１ニードル１０をハウジング１の軸方向前
向きに付勢しており、この付勢によつて第１テー
パ部１３は第１ノズル２の内側エツジ１８に当接
しており、第１ニードル１０は閉弁状態にある。

第１圧縮空気供給孔３６を介して上記前室６ａ
に圧縮空気が導入されたときには、この圧縮空気
が第１ピストン１４の前面をハウジング１の軸方
向後向きに押圧し、第１ばね３３の付勢に打ち勝
つて、第１ニードル１０を、第２ピストン３８の
停止棒３９によつて当止めされる位置まで後退さ
せる。ところで、第２シリンダ室７の後室７ｂに
圧縮空気が導入されずリリース状態にあるときに
は、第２ばね４７が第２ピストン３８をハウジン
グ１の軸方向後向きに付勢しており、この付勢に
よつて第２ピストン３８を調整ねじ４９のねじ部
５０の先端によつて当止めされる位置まで後退さ
せている。この位置は調整ねじ４９によつて調節
でき、したがつて大流量を吐出する場合の開弁状
態の弁開度を調節できる。この場合、停止棒３９
も最も後退した位置にあるため、このようなとき
に、第１シリンダ室６の前室６ａに圧縮空気が導
入されれば、第１ニードル１０は開弁状態となる
ように後退する。一方、第３圧縮空気供給孔４６
を介して第２シリンダ室７の後室７ｂに圧縮空気
が導入されたときには、この圧縮空気が第２ピス
トン３８の後面をハウジング１の軸方向前向きに
押圧し、第２ばね４７の付勢に打ち勝つて、第２
ピストン３８の前面４１が第２隔壁９の後面４３
に当接するまで前進させる。この場合、停止棒３
９の先端部は第１シリンダ室６内により多く突出
し、このようなときに、第１シリンダ室６の前室
６ａに圧縮空気が導入されれば、第１ニードル１
０は半開弁状態となるように後退する。

第１ニードル１０の第１ピストン１４内に形成
された第３のシリンダ１６内に収納された第３ピ
ストン２７はシリンダ１６の内面を摺動して第１
ニードル１０の軸方向に前進または後退すること
ができる。シリンダ１６の内部には、コイル状の
第３ばね５１が、コイルの軸が第１ニードル１０
の軸と一致するような形態で入れられており、上
記第３ばね５１の一方の端部は第３ピストン２７
の後面５２に当接し、他方の端部はシリンダ１６
の後面壁をなすプラグ１５の前面に当接し、第３
ピストン２７を第１ニードル１０の軸方向前向き
に常時付勢している。第１シリンダ室６の後室６
ｂに圧縮空気が導入されずリリース状態にあると
きには、第３ばね５１の付勢によつて第２ニード
ル２５は、そのテーパ部２６が第２ノズル１２の
内側エツジ２９と接触するように、第１ニードル
１０の軸方向前向きに押しつけられており、第２
ニードルは閉弁状態にある。一方第２圧縮空気供
給孔３７を介して上記第１シリンダ６の後室６ｂ
に圧縮空気が導入されたときには、この圧縮空気
が上記第３のシリンダ１６の前室１６ａにも連通
孔１６ｃを通して第３ピストン２７の前面を第１
ニードル２０の軸方向後向きに押圧し、第３ばね
５１の付勢に打ち勝つて、第３ピストン２７の後
端面５４がプラグ１５の前面に当接するまで第２
ニードル２５を後退させる。これによつて、第２
テーパ部２６は第２ノズル１２の内側エツジ２９
から離反し、第２ニードル２５は開弁状態とな
る。

以下、本実施例における吐出弁の操作方法につ
いて説明する。

まず、第１〜第３圧縮空気供給孔３６，３７，
４６のいずれにも圧縮空気が供給されていない場
合は、第１ばね３３の付勢によつて第１ニードル
１０が閉弁状態となり、第３ばね５１の付勢によ
つて第２ニードル２５が閉弁状態となり、したが
つて吐出弁は閉弁状態となる。第１図の吐出弁は
この状態にある。

液を大流量で吐出する場合は第３図に示すよう
に第１圧縮空気供給孔３６を介して第１シリンダ
室６の前室６ａに圧縮空気を導入する。この場
合、第２シリンダ７の後室７ｂには圧力が付加さ
れておらず、停止棒３９は後退位置にあり、第１
ピストン１４は軸方向後方に大きくストロークさ
れ、第１ニードル１０を開弁状態にする。

液を中流量で吐出する場合は、第４図に示すよ
うに第１圧縮空気供給孔３６と第３圧縮空気供給
孔４６の両方から夫々第１シリンダ室６の前室６
ａ及び第２シリンダ室７の後室７ｂに圧縮空気を
導入する。この場合、第１ピストン１４の受圧面
積は、第２ピストン３８の受圧面積に比して十分
小さいので、停止棒３９は第１シリンダ６の後室
６ｂに突出した状態に保持され、第１ピストン１
４のそれ以上の後退を阻止し、これによつて第１
ニードル１０を半開弁状態にする。

液を小流量で吐出する場合は、第５図に示すよ
うに第２圧縮空気供給孔３７のみに圧縮空気を作
用させて、第１シリンダ室６の後室６ｂに圧縮空
気を導入する。したがつて、第１ニードル１０は
軸方向前方に押圧されて全閉状態に保持さる一
方、第２ニードル２５のピストン２７を軸方向後
方に押圧して、第２ニードル２５を開弁状態にす
る。

例えば、本実施例における吐出弁を染料関係の
液体原料に用いた場合、連続的に吐出させれば、
大流量のモードでは約10000g／秒の吐出ができ、
中流量のモードでは約200g／秒の吐出ができ、
小流量のモードでは約10g／秒（補助ノズル１２
０の螺着により1g／秒）の吐出ができる。この
ように本考案にかかる吐出弁を用いれば、非常に
広い範囲にわたつて正確な吐出を行なうことがで
きる。

また、圧縮空気を間欠的に供給するシヨツトモ
ードを用いれば、いずれの流量モードにおいても
吐出時間を最小で0.1秒程度とすることができる。
最小流量モードでシヨツトモード方式を用いて液
を吐出する場合は、１シヨツトあたり1g（補助ノ
ズル１２０に螺着により0.1g／秒）程度の吐出量
となるため、本考案にかかる吐出弁を用いれば非
常に高精度の液体原料の混合調製が可能となる。
なお、本吐出弁は圧縮空気によつて作動するため
防爆手段は不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例における多段切替吐
出弁の断面図である。第２図は、第１ニードルの
断面図である。第３図、第４図、第５図は夫々、
本吐出弁の大流量、中流量、小流量の吐出状態を
示す断面図である。第６図は、補助ノズルを螺着
した第１ニードルの拡大部分断面図である。 １……ハウジング、２……第１ノズル、５……
第１弁室、６……第１シリンダ室、７……第２シ
リンダ室、１０……第１ニードル、１２……第２
ノズル、２２……第２弁室、２３……第３シリン
ダ室、２５……第２ニードル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 前端部に第１ノズルが設けられ、内部空間部
   に、第１ノズルと連通する一方流体流入口と流体
   流出口とを備えた第１弁室と、第１弁室の後側に
   配置され第１弁室とは仕切られた大シリンダ室と
   が設けられた筒状のハウジングと、 ハウジング内空間部に配置され、前端部に、第
   １ノズルを開閉する第１テーパ部が形成された第
   ２ノズルが設けられ、内部空間部に、第２ノズル
   と連通する一方第１弁室と連通する複数の連通孔
   を備えた第２弁室が設けられ、かつ後部に、大シ
   リンダ室に嵌入され前後方向に摺動できるように
   なつた大ピストンと、小シリンダ室とが設けられ
   た第１ニードルと、 第２ノズルの開口部に自在に着脱できるように
   なつた補助ノズルと、 第１ニードル内空間部に配置され、前端部に、
   第２ノズルを開閉する第２テーパ部が形成され、
   後部に、小シリンダ室に嵌入され前後方向に摺動
   できるようになつた小ピストンが設けられた第２
   ニードルと、 前後方向に２段階に変位して大シリンダ室内へ
   の突出長を変えることによつて、大ピストンの後
   退位置を２段階に切り替える後退位置切替手段
   と、後退位置切替手段の後退位置を調整する調整
   ねじと、 後退位置切替手段と大ピストンとを後退させる
   ことによつて第１ノズルを全開させ、後退位置切
   替手段を前進させる一方大ピストンを後退させる
   ことによつて第１ノズルを半開させ、大ピストン
   を前進させる一方小ピストンを後退させることに
   よつて第２ノズルのみを開かせる吐出量制御手段
   とが設けられていることを特徴とする多段切替吐
   出弁。