JP2001208237A

JP2001208237A - 自動弁

Info

Publication number: JP2001208237A
Application number: JP2000017934A
Authority: JP
Inventors: Tomio Wada; 富男和田; Hiroyuki Kono; 宏幸河野
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-01-24
Also published as: JP4383618B2; TW449650B

Abstract

(57)【要約】【課題】広い配管スペースを要せず全体がコンパクト
で、Ｃｖ値が高く、液溜り部のない自動弁を提供する。【解決手段】内部に流入口１と流出口２を有する直線
流路３が形成され、外周には流路軸線方向にナット１５
を備えた螺合部４、小径鍔部５、ベローズ部６、大径鍔
部８、流出口２の周縁に形成された弁体部９、周縁に嵌
合突部１０を備えた薄膜部１１を一体に形成した筒状部
材１２と、小径鍔部５が嵌合する段差部１３を有する蓋
体１４と、蓋体１４に固定され、ベローズ６を収容する
第１環状空間１８、環状空間１８に通じる第１作動流体
流通口１９、大径鍔部８と薄膜部１１とで形成される第
２環状空間２０、環状空間２０に通じる第２作動流体流
通口２１を有する本体２３と、薄膜１１の嵌合突部１０
を本体２３と共に挟持し、中央部の凸状弁座２４、複数
の流路２５、流出口２６を有する弁座体２２とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学工場、半導体
製造、食品、バイオなどの各種産業分野における流体輸
送配管に用いられる自動弁に関するものであり、さらに
詳しくは、コンパクトで、流体圧力損失の少ない自動弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造などに使用される自動
弁は、図５に示すように、ストップ弁型の構造を有して
いた。以下にその構造について説明する。

【０００３】４０は弁本体で、互いに対向する位置に入
口流路４１、出口流路４２とが形成され、中央部に、入
口流路４１と出口流路４２とを連通する開口部４３を形
成し且つ上部に環状弁座４４を有する隔壁４５が設けら
れている。弁本体４０内で入口流路４１と出口流路４２
とは隔壁４５により隔離されると共に両流路４１，４２
が屈曲された流路が形成されている。また、環状弁座４
４の外周には環状溝４６が形成されている。４７はダイ
ヤフラムで、中央部にディスク状の弁体４８、その周縁
に膜部４９が形成されている。

【０００４】５０は円筒状のシリンダ本体で、側面上部
に第１エアー口５１、側面下部に第２エアー口５２が設
けられ、内部にはピストン部５３が進退摺動可能に装着
され、弁本体４０とでダイヤフラム４７周縁部を挟持固
定している。また、ピストン部５３下部には弁軸部５４
が形成され、ダイヤフラム４７上部と連結固定されてい
る。５５はシリンダ蓋体で、シリンダ本体５０上部に嵌
着固定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
造の自動弁では、該弁の駆動部分にあたるシリンダ本体
５０、シリンダ蓋体５５によって弁自体が大きくなり、
また、該弁を配管する場合も配管ラインに対して垂直方
向の状態で該弁を設置するため（図６参照）、配管スペ
ースを大きく確保しなければならず、半導体製造関連装
置内配管における弁のスペースの占有率が高くなり、該
装置自体もそれに伴って大きくする必要があった。ま
た、流路４１，４２が屈曲しているため、流体の圧力損
失が大きく、所望するＣｖ値が得られなかった。さら
に、該弁の前記環状溝４６などが液溜まり部分となり、
流体が腐敗するなどの弁による配管プラント全体への悪
影響が出ていた。特に、高純度の流体を要求される半導
体製造、食品、バイオなどの産業分野では、製品品質の
低下に致命的な影響を及ぼしていた。

【０００６】本発明は、以上のような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、従来の自動弁に係る広い配
管スペースを必要とせずに弁全体がコンパクトであり、
また、従来の自動弁に比べＣｖ値が高く、さらに流体流
通時の弁内の液溜まり部を少なくした自動弁を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の自動弁は、その
好適な実施態様を示す図１〜４を参照すると、内部に流
入口１と流出口２を有する直線流路３が形成され、外周
には流入口１側から順に流路軸線方向に螺合部４、小径
鍔部５、小径鍔部５に連続する伸縮自在なベローズ部
６、外縁側周面にシール材７が嵌合され且つ進退動可能
な円環状の大径鍔部８、流出口２周縁に形成された弁体
部９、及び弁体部９の外周縁に接合し円環状の嵌合突部
１０を周縁部に有する薄膜部１１が一体的に形成された
筒状部材１２と、筒状部材１２の螺合部４に固定され、
内側に筒状部材１２の小径鍔部５が嵌合される段差部１
３を有する蓋体１４に小径鍔部５を固定するキャップナ
ット１５と、蓋体１４の一端面に固定され、筒状部材１
２のベローズ部６を収容する収容部１６と収容部１６に
隣接して設けられ筒状部材１２の大径鍔部８が摺動可能
に嵌合される段差部１７とを有し、側面には、筒状部材
１２の小径鍔部５、ベローズ部６、大径鍔部８、及び収
容部１６に囲まれて形成される第１環状空間１８に連通
する第１作動流体流通口１９と、筒状部材１２の大径鍔
部８、薄膜部１１、及び段差部１７に囲まれて形成され
る第２環状空間２０に連通する第２作動流体流通口２１
とが設けられ、且つ筒状部材１２の薄膜部１１の円環状
の嵌合突部１０を支持体２７を介して後記弁座体２２と
共に挟持固定する筒状の本体２３と、一端の中央部の凸
状弁座２４、その周りの複数の流路２５、及び前記支持
体２７と接触する部分の嵌合溝３５が設けられ、また流
路２５下部には流出開口２６を有する弁座体２２、とを
具備することを特徴としている。

【０００８】本発明の自動弁の各部材の材質は金属でも
プラスチックでも良く特に限定されるものではないが、
フッ素系樹脂（例えば、ＰＴＦＥ，ＰＦＡなど）が特に
好適なものとして挙げられる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様について
図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定
されないことは言うまでもない。図１は、本発明の自動
弁に係る実施例の復動式自動弁の開状態を示す縦断面図
である。図２は、図１の底面図である。図３は、図１の
自動弁の閉状態を示す縦断面図である。図４は、図１の
自動弁を配管した状態を示す正面図である。

【００１０】図において、１２はＰＴＦＥ製の筒状部材
であり、内部に流入口１と流出口２を有する直線流路３
が形成され、外周には流入口１側から順に流路軸線方向
に、内周及び外周にネジ部２８，２９を有する螺合部４
と、円環状の小径鍔部５と、小径鍔部５に連続した伸縮
自在で厚さが０．５mmのベローズ部６と、外縁側周面に
Ｏ−リング（シール材７）が嵌合され且つ進退動可能な
円環状の大径鍔部８と、流出口２周縁に形成された弁体
部９と、弁体部９外周縁に接合され円環状の嵌合突部１
０を周縁部に有する厚さが０．５mmの薄膜部１１とが、
一体的に形成されている。尚、本実施態様では、ベロー
ズ部６は一山しか設けていないが、目的に応じ複数山設
けても良い。また、弁体部９の後記弁座２４と接する部
分が平坦になっているが、該部分に円環状の突部などを
設けても良く、弁閉時にシール可能な構造を有していれ
ば、形状は特に限定されない。

【００１１】１５はＰＴＦＥ製のキャップナットで、筒
状部材１２の螺合部４外周に螺着される。１４は蓋体
で、内側に筒状部材１２の小径鍔部５が弾性シール部材
のＯ−リング３０を介して嵌合される段差部１３を有し
ている。筒状部材１２の小径鍔部５はキャップナット１
５を螺合部４の外周に締めつけることにより蓋体１４に
固定される。また、本実施例ではキャップナット１５は
螺合部４外周に螺着されているが、接着などでも良く、
小径鍔部５が蓋体１４に固定可能であれば良い。

【００１２】２３はＰＴＦＥ製の筒状の本体で、内部に
は、筒状部材１２のベローズ部６を収容する収容部１６
と、収容部１６に隣接して設けられ筒状部材１２の大径
鍔部８が摺動可能に嵌合される段差部１７とを有し、収
容部１６と段差部１７との境界にストッパー面３１が形
成されている。また、側面には、筒状部材１２の小径鍔
部５、ベローズ部６、大径鍔部８、及び収容部１６に囲
まれて形成された第１環状空間１８に連通する第１作動
流体流通口１９と、筒状部材１２の大径鍔部８、薄膜部
１１、段差部１７及び後記支持体２７に囲まれて形成さ
れる第２環状空間２０に連通する第２作動流体流通口２
１とが設けられている。また、本体２３の一端（図では
上端）はＯ−リング３２を介して蓋体１４に、他端（図
では下端）はＯ−リング３３を介して後記支持体２７に
後記弁座体２２と共にボルト及びナット（図示せず）で
固定されている。尚、本実施例ではＯ−リング３２，３
３が使用されているが、他の弾性シール部材でも良く特
に限定されない。

【００１３】２７はＰＴＦＥ製の円環状の支持体で、筒
状部材１２の薄膜部１１の円環状の嵌合突部１０を弁座
体２２と共に挟持し、弾性シール部材であるＯ−リング
３４を介して弁座体２２に固定されている。

【００１４】２２はＰＴＦＥ製の弁座体で、一端（図で
は上端）の中央部に凸状弁座２４、その周りに流路２５
が３ケ所設けられていて（図２参照）、さらにその周
り、すなわち支持体２７と接触する部分には、嵌合溝３
５が設けられ、Ｏ−リング３６と共に筒状部材１２の薄
膜部１１の円環状の嵌合突部１０が嵌着されている。ま
た弁座２４及び流路２５の下部には接続用螺着部３７を
内周面に有する流出開口２６が設けられている。尚、本
実施例では、弁座２４の弁体部９と接する部分が凸状に
形成されているが、該部分は平坦でも良く、または該部
分に円環状の突部などを設けても良く、弁開時に流体圧
力損失の少ない形状、弁閉時にシール可能な構造を有し
ていれば良く、その形状は特に限定されない。

【００１５】また、本実施例では、蓋体１４、本体２
３、支持体２７、弁座体２２がボルト及びナット（図示
せず）にて螺着固定されているが、接着などによる固定
でも良く特に限定はされない。また、蓋体１４及び本体
２３を一体成形で設けても良い。

【００１６】以上説明したように、本発明の自動弁は、
駆動部が流路の周囲に設けられた構造になっている為、
従来の自動弁のように駆動部分にあたるシリンダ本体、
シリンダ蓋体に比較して弁自体が大きくなることは無
く、弁全体がコンパクトになる。また、図４に示すよう
に配管する時も従来の自動弁のように配管ラインに対し
て垂直方向の状態で該弁を設置する必要が無く、配管ラ
インに沿った配管が可能な為、広い配管スペースの確保
が不要で、配管の入り組んだ狭い所でも配管が容易であ
る。

【００１７】また、本発明の自動弁の流路は、従来の自
動弁に形成された環状溝などの液溜まり部分が無く、直
線流路を有している為、流体の腐敗などが起こらず、高
純度を維持した流体を供給することができる。

【００１８】上記の構成からなる本実施例の自動弁の作
動は次の通りである。図１の状態において、まず、作動
流体である圧縮空気を、第１作動流体流通口１９より第
１環状空間１８へ圧入すると、該空気圧により、大径鍔
部８側周面が段差部１７内周に摺接しながら流出開口２
６側へ移動し始め、同時に、ベローズ部６が伸び、弁体
部９が弁座２４に接近して行く。やがて、弁体部９が弁
座２４に圧接され、該自動弁は全閉状態となる（図３の
状態）。この状態では、該自動弁内の流体は弁体部９が
弁座２４に圧接された部分で完全シールされる。

【００１９】一方、この状態（図３の状態）において、
圧縮空気を、第２作動流体流通口２１より第２環状空間
２０へ圧入すると、該空気圧により、大径鍔部８側周面
が段差部１７内周に摺接しながら流入口１側へ移動し始
め、同時に、ベローズ部６が縮み、弁体部９が弁座２４
から離間し始める。やがて、大径鍔部８がストッパー面
３１に当接し、該自動弁は全開状態となる（図１の状
態）。この状態の自動弁に流体を通すと、図中の矢印の
ように、該流体は、流入口１、直線流路３、流出口２、
流路２５を通過して流出開口２６へと屈曲せずに直線的
に流出する。従って、該自動弁における流体の圧力損失
は、従来の自動弁の屈曲した流路を流れる流体の圧力損
失に比べ、格段に低くなり、Ｃｖ値も向上する。

【００２０】次に、「ＪＩＳＢ２００５」の「バル
ブの容量係数の試験方法」で行った本発明の自動弁と従
来の自動弁（図５タイプ）の各々のＣｖ値の測定結果を
表１に示す。

【表１】

【００２１】表１からわかるように、本発明品のＣｖ値
は従来品のＣｖ値に比べて約２倍も向上している。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上の様な構造をしており、こ
れを使用することにより以下の優れた効果が得られる。１．自動弁が、コンパクトで、配管ラインに沿った配管
ができる為、従来品に比べ、配管スペースを広く取る必
要がなく、入り組んだ配管内での設置も可能になる。特
に、半導体製造関連装置内配管における自動弁の占有率
が低くなり、該装置自体も小型化できる。２．流路が直線であるため、流体の圧力損失が小さく、
所望するＣｖ値が得られる。３．従来品のように環状溝などの液溜まり部分がなく、
直線流路を有している為、流体流通時の液溜まりが少な
く、自動弁内の流体の腐敗などが起こらず、高純度を維
持した流体を供給することができ、特に、高純度の流体
を要求される半導体製造、食品、バイオなどの産業分野
では、有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動弁の開状態を示す縦断面図であ
る。

【図２】図１の自動弁の底面図である。

【図３】図１の自動弁の閉状態を示す縦断面図である。

【図４】図１の自動弁を配管した状態を示す正面図であ
る。

【図５】従来の自動弁に係る復動式自動弁の閉状態を示
す縦断面図である。

【図６】図５の自動弁を配管した状態を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１…流入口２…流出口３…直線流路４…螺合部５…小径鍔部６…ベローズ部７…シール材８…大径鍔部９…弁体部１０…嵌合突部１１…薄膜部１２…筒状部材１３…段差部１４…蓋体１５…キャップナット１６…収容部１７…段差部１８…第１環状空間１９…第１作動流体流通口２０…第２環状空間２１…第２作動流体流通口２２…弁座体２３…本体２４…弁座２５…流路２６…流出開口２７…支持体２８，２９…ネジ部３０，３２，３３，３４，３６…Ｏ−リング３１…ストッパー面３５…嵌合溝３７…接続用螺着部３８…継手３９…チューブ４０…弁本体４１…入口流路４２…出口流路４３…開口部４４…環状弁座４５…隔壁４６…環状溝４７…ダイヤフラム４８…弁体４９…膜部５０…シリンダ本体５１…第１エアー口５２…第２エアー口５３…ピストン部５４…弁軸５５…シリンダ蓋体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に流入口（１）と流出口（２）を有
する直線流路（３）が形成され、外周には流入口（１）
側から順に流路軸線方向に螺合部（４）、小径鍔部
（５）、小径鍔部（５）に連続する伸縮自在なベローズ
部（６）、外縁側周面にシール材（７）が嵌合され且つ
進退動可能な円環状の大径鍔部（８）、流出口（２）周
縁に形成された弁体部（９）、及び弁体部（９）の外周
縁に接合し円環状の嵌合突部（１０）を周縁部に有する
薄膜部（１１）が一体的に形成された筒状部材（１２）
と、筒状部材（１２）の螺合部（４）に固定され、内側に筒
状部材（１２）の小径鍔部（５）が嵌合される段差部
（１３）を有する蓋体（１４）に小径鍔部（５）を固定
するキャップナット（１５）と、蓋体（１４）の一端面に固定され、筒状部材（１２）の
ベローズ部（６）を収容する収容部（１６）と収容部
（１６）に隣接して設けられ筒状部材（１２）の大径鍔
部（８）が摺動可能に嵌合される段差部（１７）とを有
し、側面には、筒状部材（１２）の小径鍔部（５）、ベ
ローズ部（６）、大径鍔部（８）、及び収容部（１６）
に囲まれて形成される第１環状空間（１８）に連通する
第１作動流体流通口（１９）と、筒状部材（１２）の大
径鍔部（８）、薄膜部（１１）、及び段差部（１７）に
囲まれて形成される第２環状空間（２０）に連通する第
２作動流体流通口（２１）とが設けられ、且つ筒状部材
（１２）の薄膜部（１１）の円環状の嵌合突部（１０）
を支持体（２７）を介して後記弁座体（２２）と共に挟
持固定する筒状の本体（２３）と、一端の中央部の凸状弁座（２４）、その周りの複数の流
路（２５）、及び前記支持体（２７）と接触する部分の
嵌合溝（３５）が設けられ、また流路（２５）下部には
流出開口（２６）を有する弁座体（２２）、とを具備す
ることを特徴とする自動弁。