JP2001519878A - ダイヤフラムバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも３つのポートと少なくとも２つのバルブチャンバーが設けられたバルブハウジングからなるダイヤフラムバルブ。各バルブチャンバーは、これらポートの対応する１つと連通する少なくとも１つの第１の空間とバルブシートによってこの第１の空間から離隔される第２の空間とを有する。各バルブチャンバーの第２の空間は、別のバルブチャンバーの第２の空間とのみ連通し、これにより少なくとも２つのポートの内いずれか２つのポートが、２つのバルブシートを介して連通する。

Description

【発明の詳細な説明】 ダイヤフラムバルブ 本発明は、気体状または液状流体の流れを制御するダイヤフラムバルブに関し 、詳述するとこのような流体をバルブの少なくとも１つのポート（流体出入口） から他の少なくとも１つのポートへと導くダイヤフラムバルブに関する。 本願発明者による国際公開第ＷＯ９５／００７８２号に、この種のダイヤフラ ムバルブが開示されており、このダイヤフラムバルブは実質的に環状のバルブチ ャンバーを有するバルブハウジングからなり、このバルブチャンバー内に開口す るこのハウジングの中央に位置するチャネルと、この中央チャネルの両側に位置 する第１および第２側部チャネルとを有する。各側部チャネルは、流体を流通さ せるために外部と接続し、バルブを横切ってコードのように延びる２つの平行な バルブシートによってそれぞれ、中央チャネルから離隔されている。各バルブシ ートは、弾性のダイヤフラム用に実質的に直線状に構成されている。ダイヤフラ ムは、少なくとも１つのバルブシートと密閉自在に接触するように設けられてい る。また２つの個々に作動する手段が設けられており、これら手段は、対応する ダイヤフラムの直線状部分を各バルブシートに押圧するように設けられており、 これにより中央チャネルと各側部チャネル間の流体通路を遮断し、また対応する バルブシートからダイヤフラムを上昇させて、中央チャネルと各側部チャネル間 の流体通路を開放するように設けられている。 この公知の３方向／３ポート（three-way/three-port）ダイヤフラムバルブは 、良好に作動することが証明されている。このバルブを４方向／４ポートバルブ 、即ち３つの流体の流れを混合するバルブまたは１つの外部接続部（入り口）か ら１つまたは３つ以上の外部接続部（出口）へと流体を導くバルブへと変換する 要求が高まっている。 このことは上記ダイヤフラムバルブを改良することによって達成された。この 改良されたダイヤフラムバルブは、同じ発明者による国際公開第ＷＯ９５／００ ７８２号に詳述されている。この改良型ダイヤフラムバルブでは、バルブハウジ ングには実質的に環状の第２バルブチャンバーが設けられており、このチャンバ ー内には流体を流通させるために外部と接続した第４のチャンバーが開口してお り且つこのチャンバーはバルブハウジングの開口部を介して中央チャネルと連通 している。第２の弾性ダイヤフラムには第２のバルブチャンバーに設けられた第 ３のバルブシートと密閉自在に係合するように設けられている。第３の制御手段 が、第２ダイヤフラムを第３のバルブシートに押圧して第４チャネルと中央チャ ネル間の流体通路を遮断し、またダイヤフラムと第３バルブシートとの係合を解 除することにより第４チャネルと中央チャネル間の流体の通路を開放するように 設けられている。 このバルブも充分目的を達成するものであった。 これら２つの公知のバルブに共通しているのは、中央に位置するチャネルがそ の関連するポートと直接連通しているということである。従ってこのポートは、 ＷＯ９５／００７８２号では残りの２つのポート間の流体の移動に拘わり、ＷＯ ９７／１７５５８号ではバルブの残りの３つのポートの内の２つのポート間の流 体の移動に拘わっている。 本発明の目的は、少なくとも２つのポートの組み合わせにおいて他のポートを 介在させずに流体を移動させることができるダイヤフラムバルブを提供すること である。この目的を達成するにあたって、この新しいダイヤフラムバルブは、従 来品と同じように衛生面において必要な要件を満たしており且つ操作においても 簡単且つ信頼性が高くまた比較的少ない数の可動部材が用いられている。 このダイヤフラムバルブでは、バルブシートは隣接するチャネルおよび関連す るポートの間の堰として機能するという特徴を有する。２つのポートは、１つの 堰を横切る流体経路によって連通する。 本発明の目的を達成するために中央チャネルをいずれのポートとも直接連通さ せない空間に変えることによって達成される。これにより流体は、ポートからこ の中央の空間へ堰を越えて流れなければならず且つ中央の空間からいずれのポー トへは別の堰を越えて流れなければならない。従ってバルブを横断する流体は、 一度中央の空間を通過しなければならない。 本発明の具体的な態様を添付の図面を参照し、より詳しく説明する。 図１は、第１の態様のバルブハウジングの上面図である。 図２は、図１のバルブハウジングの底面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大中央縦断面図である。 図４は、図３と同じ倍率に拡大した図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った中央縦断面図 である。 図５は、第２の態様のバルブハウジングの上面図である。 図６は、図５のバルブハウジングの底面図である。 図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った拡大中央縦断面図である。 図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大中央縦断面図である。 図９は、図５のＩＸ−ＩＸ線に沿った拡大中央縦断面図である。 図１０は、方形断面を有するバルブハウジングの４つの側部のそれぞれに１つ のバルブチャンバーを有する本発明の第３の態様の斜視図である。 図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。 図１２は、正六角形の横断面を有するバルブハウジングの６つの側部のそれぞ れに１つのバルブチャンバーを有する本発明の第４の態様の斜視図である。 図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１４は、１つの平坦な面に２つのバルブチャンバーを有するバルブハウジン グを含む本発明の第４の態様の斜視図である。 図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。 図１６は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバーを有するバ ルブハウジングを含む本発明の第６の態様の斜視図である。 図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。 図１８は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバー（図１６、 １７のように）および１つのバルブチャンバーを有するバルブハウジングを含む 本発明の第７の態様の斜視図である。 図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図である。 ＷＯ９７／１７５５８に開示されている膜式バルブと同様に、図１〜４及び図 ５〜９それぞれに示す本発明の第１及び第２の態様のバルブは、上下バルブチャ ンバーを有するバルブハウジングからなり、各バルブチャンバーはバルブシート と弾性ダイヤフラム、さらには対応するダイヤフラムの動きを制御してダイヤフ ラムを各バルブシートに接触させたり離したりする作動ユニットとを有する。 本発明にはＷＯ９７／１７５５８に詳述されている作動ユニットを用いるのが 好ましいので、ここでは作動ユニットの具体的な説明は省略する。 図１〜５に示す本発明の第１の態様のバルブは、バルブハウジングの対向する 平行な平坦面１０ａ、１０ｂに設けられた上方バルブチャンバー１１及び下方バ ルブチャンバー１２を有する４つのポートが設けられたバルブハウジング１０か ら構成されている。図１及び図２から明らかなようにバルブチャンバーは、平面 において実質的に環状であり、図３及び４から明らかなように側面において椀状 またはプレート状になっている。 上部バルブチャンバー１１を横断してコード状に平行に延びているのは、堰状 に形成された２つのバルブシート１３、１４である。バルブハウジング１０の内 部に設けられているのは、チャネル１５，１６であり（図４参照）、これらチャ ンバーは、それぞれバルブシート１３，１４の外側からバルブチャンバー１１内 に開口しており、対応するポートＡ及びＣに連通している。 同様に下方バルブチャンバー１２もこれを横切ってコード状に延びる堰状に形 成された２つの平行なバルブシート１７，１８を有する。バルブハウジング１０ の内部には、同様にバルブシート１７，１８の外側からバルブチャンバー１２内 に開口し、対向するポートＢ及びＤにそれぞれ連通するチャネル１９，２０が設 けられている。 図１及び２から明らかなようにポートＡ及びＣは、互いに整合位置にありポー トＢとＤと同様に互いに対角線上にて対向している。チャネル１５，１６及びそ の対応するポートＡ及びＣの共通な軸とチャネル１９，２０及びその対応するポ ートＢ及びＤの共通軸は、互いに直交しており、チャネル１５，１６に対応する 互いに平行に延びるバルブシート１３，１４は、チャネル１９，２０に対応する 互いに平行に延びるバルブシート１７，１８に直行している。 上方バルブチャンバー１１のバルブシート１３，１４の間には、バルブチャン バー１１の直径の幅からバルブシート１７，１８の間で開口する下方バルブチャ ンバーの方へとテーパーした実質的にＶ字状の凹部２１（図３参照）が設けられ ている。凹部２１の幅は、バルブシート１３，１４間の距離に等しい。同じよう に下方バルブチャンバー１２のバルブシート１７，１８の間には、同様にＶ字状 の凹部２２（図４参照）が設けられており、この凹部２２はバルブチャンバー１ ２の幅からバルブシート１３，１４の間で開口する上方バルブチャンバーの方へ とテーパーしている。凹部２２の幅は、バルブシート１７，１８の間の距離に等 しい。 凹部２１，２２が共にバルブハウジング１０を縦方向に横断するようにバルブ チャンバー１１，１２の間を延び且つ対応するバルブシート１３，１４，１７， １８を経由する以外、ポートＡ，Ｂ，Ｃ及びＤのいずれとも連通しない中央に位 置する空間２３を形成する。 図３及び４に符号２４，２５で示すのは、上方バルブチャンバー１１のバルブ シート１３，１４と下方バルブチャンバー１２のバルブシート１７，１８とそれ ぞれ協働する上方及び下方ダイヤフラムである。バルブハウジングの詳細を示す のを邪魔しないように図面では、ダイヤフラムは、バルブハウジング１０の上下 面１０ａ及び下面１０ｂのそれぞれから離して示している。実際の作動において は、ダイヤフラムは、各上方及び下方作動ユニット２６，２７とバルブハウジン グの上下面１０ａ及び１０ｂの間でクランプされている。図３及び４で略式に示 している２つの作動ユニットとしては、各ダイヤフラム２４，２５の一部をバル ブシート１３，１４，１７及び１８に押圧する及びバルブシートから上昇させる ために矢印Ｆ₁，Ｆ₂，Ｆ₃及びＦ₄にて示す方向に選択的に可動な２つの制御手段 を有するＷＯ９７／１７５５８に詳述されているものが好適である。 ここで、ダイヤフラムの１部を押圧及び上昇させることによる異なる組み合わ せを選択することによって異なるポート間でどのように流体が流れるかを下記の 表に示す。 ポート間の２方向連通 上記表にてＦ₁，Ｆ₂，Ｆ₃及びＦ₄は、作動ユニット２６，２７の制御手段の移 動方向を表し、＋印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートから上昇させるこ とによってバルブシートを経由して延びる流体通路を開くための移動方向を示し 、−印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートに押圧することによってバルブ シートを経由して延びる流体通路を遮断する移動方向を示す。 図５〜９に示す本発明の第２の態様は、３つのポートを有するバルブハウジン グ３０からなり、このハウジングはその平行な対向面３０ａ、３０ｂに設けられ た上方バルブチャンバー３１と下方バルブチャンバー３２を有する。図５及び６ から明らかなようにバルブチャンバーは、平面にて実質的に環状であり且つ側面 にて椀状またはプレート状である。 上方バルブチャンバー３１を横断して平行にコード状に延びているのは、堰状 に形成された２つのバルブシート３３，３４である。バルブハウジング３０の内 部にはバルブシート３３，３４の外側からバルブチャンバー３１に開口し、対応 するポートＡ’及びＣ’に連通しているチャネル３５，３６が設けられており、 ポートＡ’及びＣ’は、互いに整合位置にあり且つ互いに対角線上で対向してい る。これらの図からも明らかなように上方バルブチャンバー３１とそれに対応す るバルブシートとチャネル及びポートの配置は、第１の態様のものと類似してい る。 下方バルブチャンバー３２は、堰状に形成されたバルブシート３７を１つ有し 、このバルブシートはバルブチャンバーをコード状に偏心して延びている。バル ブハウジング３０の内部には、バルブシート３７の外側からバルブチャンバー３ ２に開口し、ポートＤ’と連通するチャネル３９が設けられてる。 図５及び６から明らかなようにチャネル３５，３６とこれらに対応するポート Ａ'，Ｃ’の共通の軸とチャネル３９とこれに対応するポートＤ’の共通の軸は 、互いに直行しており、さらにチャネル３５，３６に平行に延びるバルブシート ３３，３４は、チャネル３９に対応するバルブシート３８に直交している。 上方バルブチャンバー３１のバルブシート３３，３４の間には、チャネル３９ に対してバルブシート３８の対向側部上の下方バルブチャンバー３２に開口する ためのバルブハウジングを介して延びる凹部４１（図５及び７参照）が設けられ ている。この凹部の幅は、バルブシート３３，３４間の距離に等しい(図５参照) 。 また下方バルブチャンバーには、チャネル３９に対してバルブシート３８の対 向側部にバルブシート３３，３４間の上方バルブチャンバーに開口するためにバ ルブハウジングを介して延びる凹部４２が設けられている(図６及び７参照)。 凹部４１，４２は共にバルブチャンバー１１，１２の間をバルブハウジング１ ０を介して延び且つ対応するバルブシート３３，３４及び３８を経由する以外、 ポートＡ'，Ｃ’及びＤ’のいずれとも連通しない中央に位置する空間４３を形 成する。 図７，８及び９に上方バルブチャンバー３１のバルブシート３３，３４とまた 下方バルブチャンバー３２のバルブシート３８と協働するように設けられた上方 及び下方ダイヤフラム４４，４５が示されている。バルブハウジングの詳細を示 すのを邪魔しないように図面では、ダイヤフラムは、バルブハウジング３０の上 下面３０ａ及び下面３０ｂのそれぞれから離して示している。実際の作動におい ては、ダイヤフラムは、各上方及び下方作動ユニット４６，４７とバルブハウジ ングの上下面３０ａ及び３０ｂの間でクランプされている。図３及び４と同様に 図７〜９にて略式に示している上方作動ユニットとしては、各ダイヤフラム４４ の一部をバルブシート３３，３４に押圧する及びバルブシートから上昇させるた めに矢印Ｆ₁及びＦ₂にて示す方向に選択的に可動な２つの制御手段を有するＷＯ ９７／１７５５８に詳述されている第１の作動ユニットが好適である。図７〜９ に略式に示す下方作動ユニット４７としては、ダイヤフラム４５の一部をバルブ シート３８に押圧及びバルブシートからダイヤフラムのその部分を上昇させるた めに矢印Ｆ₅にて示す方向に選択的に可動な１つの制御手段を有するＷＯ９７／ １７５５８に詳述されている第２の作動ユニットが好適である。 ここで、ダイヤフラムの１部を押圧及び上昇させることによる異なる組み合わ せを選択Ｒることによって異なるポート間でどのように流体が流れるかを下記の 表に示す。 ポート間の２方向連通 上記表にてＦ₁，Ｆ₂，及びＦ₅は、作動ユニット４６，４７の制御手段の移動 方向を表し、＋印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートから上昇させること によってバルブシートを横切って延びる流体通路を開くための移動方向を示し、 −印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートに押圧することによってバルブシ ートを経由して延びる流体通路を遮断する移動方向を示す。 本発明の第１及び第２の態様では、２つのバルブチャンバーがバルブハウジン グの対向する平行な面に設けられている。しかしながら、本発明の最も重要な特 徴は、バルブチャンバーを自由に位置させることができることである。従って中 央にチャネルのような空間がバルブチャンバーの間に設けられば、互いに対向し ないバルブハウジングの平坦面に２つ以上のバルブチャンバーを配することも可 能である。従って２つ以上のバルブチャンバーを同一平面上に設けることも可能 である。 このような可能なバルブチャンバーの構成の例のいくつかを図１０−１９を参 照し説明する。 図１０は、実質的に四角形断面を有するバルブハウジング１００ａからなるダ イヤフラムバルブの斜視図である。１つのバルブ１０１が、四角形断面の４つの 側部に各々設けられている(図１１参照)。バルブチャンバー１０１は、それぞれ バルブシート１０２，１０３を有し、これらの間にハウジング内部で交差するチ ャネル１０５，１０６を介して互いに対応するバルブチャンバーの凹部と連通す る凹部１０４を有する。チャネル１０７，１０８は、バルブシート１０２，１０ ３の外側にそれぞれ開口し、各上下ポートP1,P2と連通している。 図１２は、正六角形の断面を有するバルブハウジングブロック１００ｂの６つ の側部の各々に１つのバルブチャンバー１０１を有するダイヤフラムバルブの斜 視図である。バルブハウジングの内部では、対向するバルブチャンバーの間を延 びて交差するチャネル１０９，１１０，１１１（図１３参照）が、全てのバルブ チャンバー１０１の凹部１０４に接続している。チャネル１０７，１０８は、各 々バルブチャンバー１０１に開口し、各上下ポートP1,P2と連通している。 図１４及び１５は、上部平坦面に２つのバルブチャンバーを有するバルブハウ ジングブロック１００ｃを示している。内部チャネル１１２は、２つのバルブチ ャンバーの凹部１０４に接続しており、ポートP1、P2が対応するバルブチャンバ ーに連通している。 図１６及び１７は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバー１ ０１を有するバルブハウジングブロック１００ｄを示す。３つの内部チャネルは 、４つの全てのバルブチャンバーと相互に接続しており、ポートP1、P2、P3、P4 は、対応するバルブチャンバーと接続している。 図１８及び１９は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバー１ ０１と２つの対向する端部面の各々に１つのバルブチャンバー１０１とを有する バルブハウジングブロック１００ｅを示す。３つの内部チャネル１１６，１１７ ，１１８は、６つの全てのバルブと相互に接続しており、ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、各対応するバルブチャンバーに連通している。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．３つ以上のポートと少なくとも２つ以上のバルブチャンバーが設けられた バルブハウジングからなり、各バルブチャンバーが、対応する前記ポートの１つ に連通する第１の空間とバルブシートによって前記第１の空間から離隔された第 ２の空間とを有する流体用ダイヤフラムバルブにおいて、前記少なくとも３つ以 上のポートの内任意の２つのポートが、２つのバルブシートを介してのみ連通す ることによって前記少なくとも２つのバルブチャンバーの前記第２の空間が、別 のバルブチャンバーの第２の空間と連通することを特徴とするダイヤフラムバル ブ。 ２．各バルブチャンバーの前記第２の空間が、この第２の空間と共通なバルブ ハウジングの中央の空間と連通することを特徴とする請求項１記載のダイヤフラ ムバルブ。 ３．１つのバルブチャンバーが、バルブハウジングブロックの２つの対向する 面の各々に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラ ムバルブ。 ４．１つのバルブハウジングが、バルブハウジングブロックの複数の面の各々 に設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のダイヤフラムバルブ 。 ５．２つ以上のバルブチャンバーが、バルブハウジングブロックの複数の面の 少なくとも１つの面に設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の ダイヤフラムバルブ。