JPH075329Y2 - 配管洗浄用の方向制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、流体制御回路における配管洗浄用の方向制御
弁、詳しくは、制御信号により開閉される流路と、それ
ら流路と分岐状に通じている新たな流路を有する洗浄効
果の優れた配管洗浄用の方向制御弁に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ある流路を洗浄する場合、一つの流路から洗浄液を供給
し、それと接続する他の流路から空気を供給する方法が
ある。これは単に汚染物を洗い流すだけでなく、その後
空気により、残留した洗浄液をも排除することにより、
高い洗浄効果を得ようとするものである。

例えば第８図に示されるように、Ｔ字状の分岐におい
て、一岐から洗浄液制御弁１を介して洗浄液２を供給
し、もう一岐から空気制御弁３を介して空気４を供給す
る。次に洗浄液制御弁１を閉じ空気のみ供給し、洗浄す
べき流路に何も残らないようにするため、流路内に残留
した洗浄液をふき飛ばして除去する。

また、特開昭49-83925号公報には、パイロット室を大気
圧力に連通すると、スプリングの付勢力によりパイロッ
トピストンは上方に移動し上側に保持され、それと一体
のピストンの上面が上側のバルブシートに押しつけられ
てポートＢとＣが連通し、ポートＡは他のポートとの連
通を断ち、次に、パイロット室に切換操作圧力を加える
と、パイロットピストンはスプリングの付勢力に抗して
下方に移動しパイロット圧力で下側に保持され、それと
一体のピストンの下面が下側のバルブシートに押しつけ
られて、ポートＡとＣが連通しポートＢは他のポートと
の連通を断ち、流体の流れを切り換えるように構成され
た流体方向切換弁が記載されている。

さらに、実開昭61-79076号公報には、レバーが中立の位
置にあるときは、レバーの両端に接続された弁体がダイ
ヤフラムの孔を閉鎖し、レバーを傾斜させると、一方の
弁は一方のダイヤフラムの孔を閉鎖しているが、他方の
弁は他方のダイヤフラムの孔から離れ、給水源に接続さ
れた水路と、使用端に接続された２つの水路のうちの１
つの水路とが連通するようになる切換え弁装置が記載さ
れている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、第８図に示す方法では、分岐点から洗浄液制御
弁１の間の流路容積が大きいため、同流路の洗浄液はほ
とんど満たされたままとなっている。その後空気制御弁
３を閉じるが、このとき、洗浄液流路にかかっていた空
気流の動圧がなくなるため、その反動で分岐点から洗浄
液制御弁１まで満たされたままとなっている洗浄液が、
洗浄すべき流路内に飛び出し、流路の汚染を招く。例え
ば試料分析装置の試料採取部の洗浄時においてこの現象
が発生すると、次の試料を同一の採取部から吸引すると
きに、試料が洗浄液で汚染されることになる。

第８図に示す従来の流体制御方法では、上記のように流
路の汚染を招くことは避けられず、使用目的によっては
致命的な問題が発生する。

また、特開昭49-83925号公報記載の方法は、ポートＢと
Ｃとを連通させる状態と、ポートＡとＣとを連通させる
状態とを切り換えるものであり、３個のポートのうち２
個のポートが常に連通するように構成されていないた
め、配管洗浄用の方向制御弁として用いた場合には、洗
浄すべき流路の洗浄効果は低いものとなる。

さらに、特開昭49-83925号公報記載の流体方向切換弁は
３個のポートのうち２個のポートが常に連通されておら
ず、ポートＢとＣとを連通させる状態と、ポートＡとＣ
とを連通させる状態とを切り換えるものであり、本考案
の方向制御弁におけるように、ポートＡに洗浄液を供給
してポートＢに接続される配管を洗浄した後、ポートＡ
とポートＢとを遮断して、ポートＣに空気を供給してポ
ートＢ及びポートＢに接続される配管内の残液を排除す
るような使い方をすることができない。

特開昭49-83925号公報記載の流体方向切換弁は、２つの
弁座間をピストンが移動し、ポートＡ、Ｂ、Ｃを開閉す
るものであり、ポートＡ、Ｂ、Ｃのうち、２つのポート
が常時連通するようには構成されていない。このため、
３つの流路のうち２つの流路をほぼ直角に連通し、連通
している２つの流路の接続部に一端に１個の弁座を備え
た短流路を設け、この弁座をダイヤフラムを開閉するこ
とにより、連通している２つの流路に連通・遮断自在に
他の１つの流路を接続するように構成された洗浄方法を
採用することはできない。さらに、ピストンが移動する
空間は広く、この空間部分に溜った液を空気で排除しよ
うとしても、空間部分の角部に液が残留して洗浄が不完
全となる。

また、実開昭61-79076号公報記載の弁装置においても、
３つの水路のうち、給水源に接続された水路と、使用端
に接続された水路のいずれか一方とが連通するものであ
り、特開昭49-83925号公報の場合と同様に、ポートＡに
洗浄液を供給してポートＢに接続される配管を洗浄した
後、ポートＡとポートＢとを遮断して、ポートＣに空気
を供給してポートＢ及びポートＢに接続される配管内の
残液を排除するような使い方をすることができない。

実開昭61-79076号公報記載の弁装置においても、弁座に
相当するダイヤフラムの孔は２つあり、３つの水路のう
ち、２つの水路が常時連通するようには構成されていな
い。このため、３つの流路のうち２つの流路をほぼ直角
に連通し、連通している２つの流路の接続部に一端に１
個の弁座を備えた短流路を設け、この弁座をダイヤフラ
ムを開閉することにより、連通している２つの流路に連
通・遮断自在に他の１つの流路を接続するように構成さ
れた洗浄方法を採用することはできない。さらに、切換
部分の流路は複雑で長く、この部分に溜った液を空気で
排除しようとしても、液が残留して洗浄が不完全とな
る。

本考案は上記の諸点に鑑みなされたもので、液体を流し
た後で、気体のみを流す流路において、液体が残留する
ことのない流体制御回路を実現するための配管洗浄用の
方向制御弁を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕 本考案の配管洗浄用の方向制御弁は、第１図〜第５図を
参照して説明すれば、小径部６とこの小径部の下部に連
設された大径部７とからなるピストン８と、このピスト
ンが内部を摺動する上シリンダ10および下シリンダ11
と、ピストンの上端に設けられたダイヤフラム12と、ダ
イヤフラムの周縁部を上シリンダ上端に押圧固定しかつ
洗浄液導入用の第１流路（17）、洗浄液送出用の第２流
路（18）および空気導入用の第３流路（20）を有する上
部本体（13）と、ピストン（８）を上方に付勢するよう
にピストンの大径部の下面と下シリンダ底面との間に配
置されたスプリング（14）と、ピストンの大径部の上側
に連通するように下シリンダに設けられた制御信号導入
口（15）とを包含し、 前記第２流路（18）と前記第３流路（20）とはほぼ直角
に連通しており、第２流路（18）と第３流路（20）との
接続部に短流路（19）が連設され、この短流路（19）の
先端に１個の弁座（16）が形成され、弁座（16）にダイ
ヤフラム（12）が当接すると遮断され、弁座（16）から
ダイヤフラム（12）が離間すると連通するように第１流
路（17）が短流路（19）に接続されており、 第１流路（17）に洗浄液を供給するための配管を、第３
流路（20）に空気を供給するための配管を、第２流路
（18）に洗浄すべき流路の配管を接続するようにしてな
ることを特徴としている。

第１図および第２図では、一つの空気圧信号により制御
される方向制御弁を示しているが、制御方式として、
（１）レバー等による手入力方式、（２）ローラ等によ
る機械力方式、（３）電気信号による電磁力方式とする
こともできる。

〔作用〕

制御信号導入口15に制御信号が入力されないとき、ピス
トン８はスプリング14により押し上げられ、先端に接合
されたダイヤフラム12により流路17と流路18、20とは遮
断されている。上シリンダ10は制御信号が流路17、18、
20に漏れるのを防いでいる。制御信号導入口15に制御信
号が入力されると、ピストン８は押し下げられ、流路17
と流路18、20とは通じる。すなわち従来、弁外部に設け
られていた分岐を弁内部に短流路19として設けることに
より、ダイヤフラム12により遮断される部分から分岐点
までの容積を微少にすることができる。よって同部分に
液が残留していても容積が微少であるため、空気による
除去が容易になる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を詳細に説
明する。ただしこの実施例に記載されている構成機器の
形状、その相対配置などは、とくに特定的な記載がない
限りは、本考案の範囲をそれらのみに限定する趣旨のも
のではなく、単なる説明例に過ぎない。

第３図〜第５図に本考案の配管洗浄用の方向制御弁の一
実施例を示す。上部本体13の流路17（ポートＡ）、18
（ポートＢ）、20（ポートＣ）にそれぞれＯリング21、
22、23を介してニップル24、25、26を接続する。Ｏリン
グ27、パッキング28を装着した上シリンダ10内および下
シリンダ11内にパッキング30を装着したピストン８を通
し、先端部にダイヤフラム12を接合させる。次に制御信
号導入口である流路31にＯリング32を介してニップル33
を接続した下シリンダ11に、スプリング14、ピストン
８、上シリンダ10を挿入し、さらにダイヤフラム12の縁
を上シリンダ10との間ではさみ込んでシールできるよう
に、上部本体13と下シリンダ11とをネジ34で止める。上
シリンダ10に開けられた通気孔35は、上シリンダ10とダ
イヤフラム12との間の空間を大気圧に保ち、ダイヤフラ
ム12にかかる圧力ストレスを軽減するためのもので、例
えばパッキング28が破損したときには、流路31から漏れ
る制御用空気信号を排気しダイヤフラムの破損を防ぐ。
また下シリンダ11に開けられた通気孔36は、ピストン８
の上下の移動を速やかに行うための通気を行う。

流路18、20の接続部には短流路19が連設されており、短
流路19の先端には弁座16が形成されており、弁座16にダ
イヤフラム12が当接すると遮断され、弁座16からダイヤ
フラム12が離間すると連通するように流路17が短流路19
に接続されている。

今、ニップル24に洗浄液を供給するための配管を、ニッ
プル26に空気を供給するための配管を、ニップル25に洗
浄すべき流路の配管を接続すると、この方向制御弁Ｖが
閉じられた後、空気のみが流路20、18を流れる時に、分
岐点部分に発生する乱流によりダイヤフラム12で遮断さ
れた部分より上の短流路19の洗浄液は、速やかに排除さ
れてしまう。このためその後、空気の供給を停止した時
にも、洗浄液の飛出しも発生せず、洗浄すべき流路には
何も残留しない。

次に、本考案の方向制御弁Ｖを利用した流体制御回路の
一例を第６図に示す。これは密封栓37を有する試料容器
38から試料を採取し分析を行う試料分析装置の試料吸引
・洗浄システムに関するものである。試料分析装置に試
料を供給する場合、従来は操作者自らの手で密封栓37を
開けていたが、試料によっては例えばＢ型肝炎やエイズ
（AIDS）のように人間にとって危険な因子を持つものも
あり、本システムはこれらから操作者を保護するための
ものである。第７図に第６図のシステムの動作を説明す
るためのシーケンス図を示す。これは本システムを構成
する各ユニットの時間ごとの動作状態を示したものであ
り、便宜上シーケンス１、２、３、４の順で４つの時間
帯に分けられている。以下、シーケンス順に従って本シ
ステムの説明をする。

シーケンス１では、反転された試料容器38に試料吸引用
細管40、通気用細管41を図中、二点鎖線で示す位置まで
突き刺し、試料吸引ポンプ42にて一定量の試料を吸引す
る。試料容器内部が大気圧より高い場合、試料は通気用
細管41、通気用流路43に押し出される。大気圧か、それ
より低い場合には、通気用流路43、通気用細管41を通り
空気が試料容器内に吸い込まれる。

シーケンス２では、２本の細管は洗浄槽44内に引き込ま
れ、電磁弁45がONすることにより、方向制御弁46が切り
換わり、試料吸引ポンプ42が希釈液キャンバ49から一定
量の希釈液を吸引する。

シーケンス３では、電磁弁45がOFFすることにより方向
制御弁46が初期位置に戻り、試料吸引ポンプ42が先に吸
引した試料と希釈液とを押し出すことにより、試料吸引
用細管40は洗浄される。

また、電磁弁47がONすることにより方向制御弁48、50が
切り換わり、ダイヤフラムポンプ51から押し出される希
釈液、および電磁弁52がONすることにより陽圧空圧源か
ら供給される空気が、本考案の方向制御弁Ｖで混合され
る。この希釈液および空気の混合流体に洗い流されるこ
とにより、通気用細管41、通気用流路43は洗浄される。
なお、方向制御弁Ｖは方向制御弁48、50と同時に切り換
わり、ポートＡには希釈液、ポートＣには空気が供給さ
れ、ポートＢからこの混合流体が排出される。

シーケンス４では、電磁弁47がOFFすることにより、方
向制御弁48、50が初期位置に戻り希釈液の供給路を遮断
し、ダイヤフラムポンプ51は希釈液キャンバ49から希釈
液を吸引する。同時に本考案の方向制御弁Ｖも初期位置
に戻る。よって空気のみが本考案の方向制御弁Ｖのポー
トＢに供給されることにより、前述の空気の乱流の作用
が働き、方向制御弁Ｖに残留した希釈液を排除するとと
もに、通気用細管41、通気用流路43に残留した希釈液を
排除することができる。その後、電磁弁52がOFFするこ
とにより空気を止める。やや遅れて電磁弁53がOFFする
ことによりシーケンス３、４の間、洗浄槽44に排出され
た試料、希釈液、空気を排液キャンバ54に導いていた方
向制御弁55が初期位置に戻り遮断される。排液チャンバ
54は、これら排液を収集するときには陰圧に保たれてい
る。

このように通気用細管41、通気用流路43、方向制御弁Ｖ
には何も残留していないので、次に採取する試料容器の
内部が大気圧か、それより低い場合に空気が逆流して
も、それに伴って希釈液が容器内に混入することは起こ
り得ない。また大気圧より高い場合には、試料が通気用
細管41、通気用流路43に流出するが、前述のごとく洗浄
が行われるため、試料吸引に関しては何ら問題が発生し
ない。

なお、陽圧空圧源とは、方向制御弁55、48、50、46、Ｖ
の切換え動作、ダイヤフラムポンプ51の希釈液排出動
作、洗浄用希釈液除去用の空気圧に適する、大気圧より
高い圧力の空圧源のことである。また陰圧空圧源とは、
ダイヤフラムポンプ51の希釈液吸引動作、洗浄槽44に排
出された試料、希釈液、空気を排液チャンバ54に吸引す
る動作に適する、大気圧より低い圧力の空圧源のことで
ある。ダイヤフラムポンプ51は制御用空気信号用のポー
トと、定量すべき希釈液の吸引、排出兼用のポートの２
つのポートを有しており、ポンプ内部の空間がシート状
のダイヤフラムにより２分され、２分された空間が互い
に遮蔽されて上記２つのポートと通じる構造となってい
るため、制御用空気信号を陽圧空圧源にすると希釈液の
排出、陰圧空圧源にすると希釈液の吸引が行えるもので
ある。56は試料、57は細管用シール、58は逆止め弁、60
はオリフィスである。

〔考案の効果〕

本考案の配管洗浄用の方向制御弁は、上記のように、従
来からある方向制御弁と異なり、短流路を設け分岐を内
部に包含した構造であるので、流体制御回路を構成する
上で次のような効果を有している。

（１）流体制御回路の簡素化が図れる。

（２）流体を流した後で、気体のみを流して洗浄効果を
高めようとする流路において、流体が残留して汚染を招
くことがない流体制御回路が実現できる。

（３）流路17に洗浄液を供給して流路18に接続される配
管を洗浄した後、流路17と流路18とを遮断して、流路20
に空気を供給して流路18及び流路18に接続される配管内
の残液を排除するような使い方をすることができる。

（４）流路17に洗浄液を供給するための配管を、流路20
に空気を供給するための配管を、流路18に洗浄すべき流
路の配管を接続し、流路17に洗浄液を供給して流路18に
接続される配管を洗浄した後、弁座をダイヤフラムで閉
じ、流路20に空気を送り、流路18、20に空気のみが流れ
るようにすると、分岐点部分に発生する激しい乱流によ
りダイヤフラムで遮断された部分より上の流路は短流路
であるので、この部分の洗浄液は、速やかに排除され
る。このためその後、空気の供給を停止した時にも、従
来のように洗浄液の飛出しも発生せず、洗浄すべき流路
には何も残留しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の配管洗浄用の方向制御弁を概念的に示
す断面説明図、第２図は同略示的説明図、第３図は本考
案の配管洗浄用の方向制御弁の一実施例を示す断面図
（第４図におけるA-A線断面図）、第４図は同平面図、
第５図は同一部切欠き左側面図、第６図は本考案の配管
洗浄用の方向制御弁を使用した流体制御回路の回路図、
第７図は同回路の動作を説明するためのシーケンス図、
第８図は従来の流路洗浄方式の説明図である。 １…洗浄液制御弁、２…洗浄液、３…空気制御弁、４…
空気、Ａ、Ｂ、Ｃ…ポート、Ｖ…方向制御弁、６…小径
部、７…大径部、８…ピストン、10…上シリンダ、11…
下シリンダ、12…ダイヤフラム、13…上部本体、14…ス
プリング、15…制御信号導入口、16…弁座、17、18、20
…流路、19…短流路、21、22、23…Ｏリング、24、25、
26…ニップル、27…Ｏリング、28、30…パッキング、31
…流路（制御信号導入口）、32…Ｏリング、33…ニップ
ル、34…ネジ、35、36…通気孔、37…密封栓、38…試料
容器、40…試料吸引用細管、41…通気用細管、42…試料
吸引ポンプ、43…通気用流路、44…洗浄槽、45、47、5
2、53…電磁弁、46、48、50、55…方向制御弁、49…希
釈液チャンバ、51…ダイヤフラムポンプ、54…排液チャ
ンバ、56…試料、57…細管用シール、58…逆止め弁、60
…オリフィス

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】小径部（６）とこの小径部の下部に連設さ
   れた大径部（７）とからなるピストン（８）と、このピ
   ストンが内部を摺動する上シリンダ（10）および下シリ
   ンダ（11）と、ピストンの上端に設けられたダイヤフラ
   ム（12）と、ダイヤフラムの周縁部を上シリンダ上端に
   押圧固定しかつ洗浄液導入用の第１流路（17）、洗浄液
   送出用の第２流路（18）および空気導入用の第３流路
   （20）を有する上部本体（13）と、ピストン（８）を上
   方に付勢するようにピストンの大径部の下面と下シリン
   ダ底面との間に配置されたスプリング（14）と、ピスト
   ンの大径部の上側に連通するように下シリンダに設けら
   れた制御信号導入口（15）とを包含し、 前記第２流路（18）と前記第３流路（20）とはほぼ直角
   に連通しており、第２流路（18）と第３流路（20）との
   接続部に短流路（19）が連設され、この短流路（19）の
   先端に１個の弁座（16）が形成され、弁座（16）にダイ
   ヤフラム（12）が当接すると遮断され、弁座（16）から
   ダイヤフラム（12）が離間すると連通するように第１流
   路（17）が短流路（19）に接続されており、 第１流路（17）に洗浄液を供給するための配管を、第３
   流路（20）に空気を供給するための配管を、第２流路
   （18）に洗浄すべき流路の配管を接続するようにしてな
   ることを特徴とする配管洗浄用の方向制御弁。