JP2001526769A - 計量弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ここには、計量キャビティと、この計量キャビティに通じる材料入口と、計量した材料のための出口とを有する弁本体と、この弁本体に対して往復動できる作動部材と、前記出口のためのプラグ閉鎖体であり、計量キャビティの内容物を出口から送出する材料送出作用を行うプラグ閉鎖体とを包含し、出口が計量キャビティに比べて小さい横断面積を有し、作動部材がこの小さい横断面積の出口から離れるように計量キャビティから突出して出口を開き、計量キャビティの内容物を送出できることを特徴とする計量弁が開示してある。

Description

【発明の詳細な説明】 計量弁 本発明は、計量弁、特に（と言って限定するつもりはないが）、ペースト、ド ウ、ゴム、プラスチックのような粘性または粘弾性物質を計量することを意図し た弁に関する。このような弁は、成形用プラスチック材料あるいはロールパンな どを作るためのパン生地のような食料の塊を送り出すのに使用できるし、制御し た体積およびはっきりした形の塊を送り出すのにも適用できる。 充分に精密に制御した体積を持つ塊を送り出すようになっている弁の設計には 、安価でなければならず、保守が容易な構造を持たねばならず、操作が簡単でな ければならないという点で問題がある。 本発明はこれらの要件を満たす弁を提供する。 本発明は、計量キャビティと、この計量キャビティに通じる材料入口と、計量 した材料の出口とを有する弁本体と、この弁本体に対して往復動できる作動部材 と、前記出口のためのプラグ閉鎖体であり、計量キャビティの内容物を出口から 送り出す材料送出作用を行うプラグ閉鎖体とを包含し、出口が計量キャビティに 比べて小さい横断面積を有し、作動部材が小さい横断面積の出口から離れるよう に計量キャビティから突出して出口を開き、計量キャビティの内容物を送り出せ るようになっている計量弁を包含する。 閉鎖体は出口に対して往復動するトリミング作用を行ってもよい。 閉鎖体は計量されるべき材料の薄膜が閉鎖体と出口の間のギャップを占有し、潤 滑材として作用できるように出口に嵌合してもよい。 作動部材は、材料入口と計量キャビティとの接続部を材料送出作用で閉じても よい。材料入口は、作動部材の一部が摺動してこの入口を開閉する計量キャビテ ィの壁に開いていてもよい。 閉鎖体は、出口を開くことなく、入口と計量キャビティの間の接続部が開いた ままに留まる初期距離にわたって出口に相対的に変位してもよい。この変位によ り、材料の流れがキャビティから入口に戻ってから接続部が閉じることになる。 本弁は前記初期距離のための調節手段を持っていてもよい。 計量キャビティが筒形であり、出口がもっと小さい横断面積を持つ筒形であっ てもよく、この出口およびプラグ閉鎖体が弁のつらいち（面一）端面を構成でき るように構成、配置してあってもよい。計量キャビティが円筒形であり、出口が 計量キャビティと同軸の円筒形であってもよい。しかしながら、出口が矩形であ り、閉鎖体および出口が協働する直線縁を持っていてもよい。 本弁は複数の計量キャビティ、作動部材を包含し、これらが一緒に作動するよ うになっていてもよい。 本弁は弁本体および作動部材の相対的な往復動を行わせる作動手段を包含して いてもよい。 本弁は、送出面と組み合わせて使用し、送出作用が作動部材およびその閉鎖体 を前記面上方でほぼ静止状態に留め、弁本体を前記面から離れるように後退させ るように構成、配置してもよい。 弁本体の材料入口は、作動部材が材料をキャビティ内へ送り込める弁本体に相 対的な位置にあるときに作動部材に設けた材料供給ダクトと接触し、この作動部 材の供給ダクトが材料供給源と接続するようになっていてもよい。 以下、本発明による計量弁の実施例を添付図面を参照しながら説明する。添付図 面において： 第１図は、一実施例を通る軸線方向断面である。 第２図は、第１図のII−II線に沿った断面である。 第３図は、弁を第１のキャビティ充填位置で示す、第１図と同様の断面である 。 第４図は、弁を作動サイクルにおける第２位置で示す、第３図と同様の断面で ある。 第５図は、弁を第３の材料送出位置で示す、第３図と同様の断面である。 第６図は、弁をトリミング・モードで示す、第３図と同様の断面である。 第７図は、弁をパージ状態で示す、第３図と同様の断面である。 第８図は、別の実施例の、第１図と同様の断面である。 第９図は、第８図のIX−IX線に沿った断面である。 第１０図は、また別の実施例の、第１図と同様の断面である。 第１１図は、第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面である。 第1２図は、第１１図のＸII−ＸII線に沿った断面である。 第１３図は、またさらに別の実施例の、第２図と同様の断面である。 第１４図は、第１３図のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面である。 第１５図は、弁を閉じた、材料充填位置で示す、第１３図と同様の断面である 。 第１６図は、弁を送出モードで示す、第１５図と同様の断面である。 第１７図は、弁をトリミング・モードで示す、第１５図と同様の断面である。 図面は弁本体１２を包含する計量弁１１を示しており、弁本体１２は計量キャ ビティ１３と、材料入口１４と、計量した材料のための出口１５とを有する。計 量弁１１は弁本体１２に対して往復動できる（軸線方向断面において両頭矢印「 Ａ」の方向）作動部材１６も包含する。この作動部材１６は、前記出口１５のた めのプラグ閉鎖体１７を包含し、計量キャビティ１３の内容物を出口１５から送 り出す材料送出作用を行う。出口１５は計量キャビティ１３に比べて小さい横断 面積を有し、作動部材１６はこの小さい横断面積の出口１５から離れるように計 量キャビティ１３から突出して出口を開き、計量キャビティ１３の内容物を送り 出すことができる。 図示した計量弁は、粘性あるいは粘弾性のある流体材料、たとえば、パン生地 あるいはビスケット生地のようなペーストまたはドウ材料、成形のために計量分 配されるゴム、プラスチック材料などを精密に定めたあるいは制御した量に計量 するのに適している。精密に計量した体積の材料の送出あるいは計量分配に加え て、材料を所定の形状で送出あるいは計量分配することが必要なことが多く、図 示の計量弁は種々の形状で材料を計量分配するようになっているが、必要に応じ て他の形状のために異なった設計を行うこともできる。 このような材料に対して、閉鎖体１７は、出口１５に相対的に往復動するトリ ミング作用を行うことができ、計量しようとしている材料の薄膜が閉鎖体１７と 出口１５の間のギャップを占有し、潤滑材として作用し得るように出口１５に嵌 合する。 第３〜６図は第１、２図に示す弁の作動サイクルにおける種々の重要な段階を 示している。これら２つの図から、弁が円筒形の構造のものであることがわかる であろう。弁本体１２は円筒形の内壁面部分１８を有し、この内壁面部分は円錐 形の部分１９で出口１５とつながっており、出口１５は円筒形面２１を有する。 作動部材１６は第１の円筒形面２２を有し、この円筒形面２２は内壁面部分１８ に滑りばめで嵌合しており、円錐形部分２３によって縮径円筒形部分２４につな がり、この縮径円筒形部分２４は円錐形部分２５によって円筒形部分２６につな がる。この円筒形部分２６は、上記の潤滑間隙を持って出口１５の面２１を摺動 する。面２１、２６間の代表的な間隙は０．０５ｍｍである。 出口１５の代表的な直径は２００ｍｍであるが、もちろんこれよりも大きい、 あるいは、これよりも小さいサイズも可能である。 第１、２図の弁は、もちろん、環状の材料の塊を送り出すことになる。第１〜 ７図において、弁は、第１図でわかるように弁のつらいち端面２７を形成し得る 用に構成、配置したプラグ閉鎖体１７、出口１５を持つように示してある。 端面２７は送出面２８上方に配置され、作動部材１６がこの送出面２８上方に 静止状態に保持されると共に、弁本体１２が流体圧力の制御の下であるいは第１ 図に概略的に示す電動機駆動式作動器２９の制御の下に往復動する。 第３図は弁１１をその作動サイクルの第１位置で示しており、この位置におい てプラグ閉鎖体１７が出口１５を閉ざしており、材料が入口１４から部分１８、 １９、２３、２４、２５の間に形成されたキャビティ１３内へ流入する。この実 施例では、作動部材１６が静止しているために、材料供給ダクト３１を部材１６ に設け、入口１４（環状の計量キャビティ１３のまわりに８個が分布している） がタクト３１から供給を受け、こられのダクトを加圧状態に保持されている計量 分配すべき材料の源に接続できるように構成してあると便利である。 充填中に計量室１３内に存在する空気は、もちろん、面２１、２６間のギャッ プを経て逃げることになる。材料が結局このギャップをシールすることになる。 ギャップの幅は、先に述べたように、代表的には０．０５ｍｍであるが、計量キ ャビティ１３内の材料の圧力がギャップを通して材料を押し出すには不十分とな るように計量すべき材料の粘度に関連して選ぶ。 計量キャビティ１３がいっぱいになると、送出または計量分配の段階を開始で きる。このとき、弁本体１２が第４図でわかるようにアクチュエータ２９によっ て上昇させられる。ここで、面２１が面２６を通過する前の弁本体１２の上昇で は計量キャビティ１３の体積が効果的に縮小し、もしキャビティが比較的圧縮性 の低い材料でいっぱいであるならば、これが高い力を生じさせることになること に注目されたい。事実、材料は供給圧力に抗して入口１４、ダクト３１に逃げる ことができる。しかしながら、面２１が面２６を通過すると、入口１４がキャビ ティ１３から遮断され、それ以上の材料がキャビティ１３に入ることはできない 。第５図に示す位置に向かう弁本体１２の上昇が続くと、環状スペース内の材料 はキャビティ１３から面２８上に放出される。 しかしながら、粘性、粘弾性のある、あるいは、粘着性のある材料は必ずしも 弁１１からきれいに分離することがない。しかしながら、閉鎖体１７が今やトリ ミング作用を行う。このトリミング作用では、弁本体１２が下降しながら往復動 し、面２１が繰り返し面２６上を通過し、剪断作用で材料を刈り取る。 弁本体１２に対する作動部材１６の初期位置は、計量すべき材料の物理的な性 質（粘性、弾性）に合わせてアクチュエータ２９を用いて予め設定することがで きる。弁本体１２がその上方トリム位置（第６図のＴ２）にあるときキャビティ １３がいっぱいである場合、入口１４、ダクト１３に押し戻されるべき材料の体 積は、弁本体１２が下方位置から動き出すときに比べて小さくなる。 キャビティがいっぱいのときのこの「上方トリム」位置は、もちろん、面２１ 、２６間のギャップを通して圧力の下に漏洩する可能性のある低粘性の材料には 不適である。 計量分配される材料の量は、もちろん、弁本体１２が作動部材１６に対して上 昇する程度に依存することになる。第５図は最大量の材料の計量分配を行う弁本 体１２の最大上昇位置を示している。弁本体１２のストロークを調節することに よって計量分配量を最大量まで上げるように適当にプログラムしたマイクロプロ セッサによってアクチュエータ２９を制御できる。 マイクロプロセッサのような制御装置は、計量動作の他の特徴を制御するよう にしてもよい。たとえば、或る種の場合、供給圧力を制御し、特に計量サイクル の計量分配段階でその圧力を軽減すると有利であることがわかっている。 第７図は弁１１の「パージ」位置を示しており、このパージ位置において、弁本 体１２は作動部材１７に対してやや下がっており、入口１４が計量キャビティ１ ３に開いており（ダクト３１は入口１４に開いている）、同時に出口１６も開い ている。このとき、弁11は水洗して材料を除去することができる。このパージ位 置は計量サイクル中にも使用してキャビティ１３充填後に若干量の材料が逃げる のを許し、キャビティ体積が弁本体１２の上昇ストロークの初期に減ったときに 圧力が上昇するのを避けることができる。 第１〜７図に示す弁１１は、こうして、容積形計量弁であり、粘性、粘弾性、 粘着性の材料の精密な、そして必要に応じて調節可能な計量、分配を行えるよう に制御することができる。弁を１種類の材料を処理するのに使用する場合には、 もちろん、調節可能な送出は不要であり、構造および制御装置は簡略化できる。 第８、９図は第１〜７図の弁と同様の弁を示しているが、この弁は環状の塊で はなくてペレットを計量分配するようになっている。弁本体１２は第１〜７図の 弁１１のものと同一であり、作動部材１６はウェブ６２によって８つの仕切室に 分割してある。 第１０〜１２図は材料のストリップを送出する弁１１を示しており、弁本体１ ２は平面図（第１１図）で矩形の横断面を有し、作動部材１６を収容する矩形の 貫通路を有する。この設計は、第８、９図に示す第１〜７図の実施例の変形例を 修正して、すなわち、細長い計量キャビティ１３を仕切室に分割することによっ て同様な要領でストリップの代わりにペレットを一列に製造するように改造する こともできる。 第１３〜１７図は本発明による計量弁のさらに別の実施例を示しているが、こ れは容積形計量弁ではなく、材料の送出を行うのに材料供給圧力に依存する。 第１３、１４図に概略的に示す弁は固定した弁本体１２を有し、複数の（この実 施例では４つであるが、１つだけしか示していない）作動部材１６を有する。こ れらの作動部材１６は、概略的に示すアクチュエータ２９によって昇降されるプ レート１２１に固着することによって同時に作動するようになっている。 計量キャビティ１３は、中央供給ダクトから供給を受ける弁本体１２のダクト １２２から材料を供給される。各作動部材１６は、第１３図に示す単一の円筒形 プランジャであってもよく、計量キャビティ１３に比べて小さい横断面積を有す る出口１５を塞ぐようになっている。 第１６図は、送出位置または計量分配位置に計量キャビティ１３から引き抜か れた作動部材１６２を示している。この位置において、材料はその圧力、特性お よび作動部材１６が出口１５から持ち上げられる程度によって決まる率で供給圧 力の下に出口１５から流出する。プランジャが再び出口１５を塞いだときに送出 が終わり、第１７図に示すように出口１５内で作動部材１６の往復動を行わせる ことによってトリミングが行われる。なお、第１７図で、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ 上下のトリム位置を示している。 この設計では、多段弁配置の場合、組み合わせたすべての弁１１が同じ量を送 出するようにダクト１２２が同じ長さ、横断面積を持っていることが重要である 。このことは、第１〜１２図を参照しながら説明したシステムにおいては重要で はない。この場合、供給路がばらばらでも容積形作用が規則的な送出を行うから である。 説明してきたすべての実施例は、粘性、粘弾性、粘着性の物質と共に粘性の低 い物質も精密かつ便利に送出あるいは計量分配できるように容易に構成、配置す ることができ、また、意図した動作を行えるように、あるいは多目的計量弁とし て容易に構成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 コリンズ ロジャー ウィリアム イギリス国 レイセスターシェア エルイ ー11 ３キュービー ラフバロウ ウッド ブルック ロード 37

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．計量キャビティと、この計量キャビティに通じる材料入口と、計量した材料 のための出口とを有する弁本体と、この弁本体に対して往復動できる作動部材と を有する計量器において、前記作動部材が前記出口のためのプラグ閉鎖体を備え 、該閉鎖体が計量キャビティの内容物を出口から送出する材料送出作用を行い、 前記出口が計量キャビティに比べて小さい横断面積を有し、前記作動部材がこの 小さい横断面積の出口から離れるように計量キャビティから突出して出口を開き 、計量キャビティの内容物を送出できることを特徴とする計量弁。 ２．請求の範囲第１項記載の弁において、前記閉鎖体が出口に対して往復動する トリミング作用を行うことを特徴とする弁。 ３．請求の範囲第１項または第２項に記載の弁において、閉鎖体が、計量すべき 材料の薄膜が閉鎖体と出口の間のギャップを占有し、潤滑材として作用できるよ うに出口に嵌合していることを特徴とする弁。 ４．請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１つに記載の弁において、前記 作動部材がその材料送出作業で材料入口と計量キャビティの間の接続部を塞ぐこ とを特徴とする弁。 ５．請求の範囲第４項に記載の弁において、前記材料入口が計量キャビティの壁 面に開いており、この壁面に沿って作動部材の一部が摺動して入口を開閉するこ とを特徴とする弁。 ６．請求の範囲第４項または第５項に記載の弁において、前記閉鎖体が、出口を 開くことなく、入口と計量キャビティの間の接続部が開いたままに留まる初期距 離にわたって出口に対して変位することができ、この変位により、材料の流れを キャビティから入口に戻してから接続部を塞ぐことができることを特徴とする 弁。 ７．請求の範囲第６項に記載の弁において、前記初期距離の調節手段を有するこ とを特徴とする弁。 ８．請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１つに記載の弁において、前記 計量キャビティが筒形であり、出口がより小さい横断面積を有する筒形であり、 出口およびプラグ閉鎖体が弁のつらいち端面を構成し得るように構成、配置して あることを特徴とする弁。 ９．請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１つに記載の弁において、前記 計量キャビティが円筒形であり、出口が計量キャビティと同軸の円筒形であるこ とを特徴とする弁。 １０．請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１つに記載の弁において、前 記出口が矩形であり、前記閉鎖体と前記出口が協働する直線縁を有することを特 徴とする弁。 １１．請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１つに記載の弁において、 複数の計量キャビティと複数の作動部材を包含し、これらすべてが一緒に作動す ることを特徴とする弁。 １２．請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１つに記載の弁において、 弁本体と作動部材の相対的な往復動を行わせる作動手段を包含することを特徴と する弁。 １３．請求の範囲第１項から第１２項までのいずれか１つに記載の弁において、 送出面と組み合わせて用い、送出作用が作動部材およびその閉鎖体を前記面の上 方のほぼ静止状態に留め、弁本体を前記面から離れるように後退させるように構 成、配置してあることを特徴とする弁。 １４．請求の範囲第１３項に記載の弁において、前記作動部材が材料をキャビテ ィ内に送り込むことのできる弁本体に対する位置にあるときに弁本体の計量入口 が作動部材の材料供給ダクトと接続し、作動部材の供給ダクトが材料の供給源に 接続するようになっていることを特徴とする弁。