JP2002081557A - 混合比率制御弁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次側の圧力差や圧力変動の影響を受けるこ
となく、混合比率を精度良く制御することができる混合
比率制御弁構造を提供する。 【解決手段】 第１弁室２０と、第２弁室３０と、混合
室４０と、第１弁部５２の第１シール部５３の直径ＳＤ
１が第１ダイヤフラム部５５のダイヤフラム中間直径Ｍ
Ｄ１と略同一に形成された第１ポペット弁体５０と、第
２弁部６２の第２シール部６３の直径ＳＤ２が第２ダイ
ヤフラム部６５のダイヤフラム中間直径ＭＤ２と略同一
に形成された第２ポペット弁体６０と、第１ポペット弁
体と第２ポペット弁体とを結合する連結部材７０と、第
１ポペット弁体を所定位置に設定する第１位置設定手段
８０と、第２ポペット弁体を所定位置に保持する第２位
置設定手段９０とを備えた混合比率制御弁１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被制御流体であ
る第１流体と第２流体とを混合するに際し前記第１流体
と第２流体の混合比率を自在に制御する混合比率制御弁
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工場等における管路に所定の流
体を流し、所定の作業場所へ供給する場合がある。その
際、目的とする作業や製品に応じて、所定の第１流体と
第２流体を適宜の比率で混合して混合流体とするため
に、管路の途中に図８に示すような混合比率制御弁（混
合用３方弁）１００を配設することがある。

【０００３】前記混合比率制御弁１００は、前記第１流
体のための第１流入口１０２及び第１流出口１０３を有
する第１弁室１０１と、前記第２流体のための第２流入
口１０６及び第２流出口１０７を有する第２弁室１０５
と、前記第１流出口１０３と前記第２流出口１０７と連
通し単一の混合流体流出口１１１を有する混合室１１０
と、前記第１弁室１０１内に配設される第１弁体１２０
と、前記第２弁室１０５内に配設される第２弁体１３０
と、前記第１弁体１２０と第２弁体１３０を結合する連
結部材１４０とを備えている。また、前記第１流出口１
０３周縁は突出形成され、その突出した第１流出口１０
３周縁が第１弁座１０４となっており、他方、前記第２
流出口１０７周縁も突出形成され、その突出した第２流
出口１０７周縁が第２弁座１０８となっている。

【０００４】前記第１弁体１２０は、第１弁軸１２１
と、該第１弁軸１２１の前側に形成され前記第１流出口
１０３の開度を規定する第１シール部１２３を有する第
１弁部１２２と、前記第１弁軸１２１と一体に形成され
前記第１弁室１０１内に装着される第１ダイヤフラム部
１２４を含んでいる。また、前記第２弁体１３０は、第
２弁軸１３１と、該第２弁軸１３１の前側に形成され前
記第２流出口１０７の開度を規定する第２シール部１３
３を有する第２弁部１３２と、前記第２弁軸１３１と一
体に形成され前記第２弁室１０５内に装着される第２ダ
イヤフラム部１３４を含んでいる。さらに、この混合比
率制御弁１００では、前記第１弁体１２０の第１弁軸１
２１の後側に螺着された第１ピストン１５１と該第１ピ
ストン１５１が嵌挿される第１シリンダ部１５２と前記
第１ピストン１５１を常時後退方向に付勢する第１バネ
体１５３と前記第１ピストン１５１を前進方向に調圧
（ここでは加圧）する調圧エア機構１５４を有している
と共に、前記第２弁体１３０の第２弁軸１３１の後側に
螺着された第２ピストン１５５と該第２ピストン１５５
が嵌挿される第２シリンダ部１５６と前記第２ピストン
１５５を常時前進方向に付勢する第２バネ体１５７を有
している。なお、図示の符号１５４ａは調圧エア機構１
５４の調圧エアを供給する供給源、１５４ｂは調圧エア
機構１５４の調圧エアの圧力を調整・制御する電空変換
器や電空レギュレーター等の調整・制御機器、１５８は
調圧エア機構１５４からの気体を流出入するポートであ
る。

【０００５】上記構造の混合比率制御弁１００において
は、前記調圧エア機構１５４から第１ピストン１５１と
第１シリンダ部１５２間に調圧エアがポート１５８を介
して流入されると、第１ピストン１５１及び第１弁体１
２０が前方へ押され、第１弁体１２０の第１シール部１
２３と第１弁座１０４間の開度、つまり第１流出口１０
３の開度が小さく（狭く）なると共に、第２弁体１３０
が後退し、第２弁体１３０の第２シール部１３３と第２
弁座１０８間の開度、つまり第２流出口１０７の開度が
大きく（広く）なる。それによって、混合流体流出口１
１１から流出される混合流体における第１流体の比率は
小さく、第２流体の比率は大きくなる。

【０００６】また、前記第１ピストン１５１と第１シリ
ンダ部１５２間の調圧エアがポート１５８から流出され
ると、第１バネ体１５３及び第２バネ体１５７の付勢力
によって、第１ピストン１５１及び第１弁体１２０が後
退し、第１弁体１２０の第１シール部１２３と第１弁座
１０４間の開度、つまり第１流出口１０３の開度が大き
くなると共に、第２弁体１３０が前進し、第２弁体１３
０の第２シール部１３３と第２弁座１０８間の開度、つ
まり第２流出口１０７の開度が小さくなる。それによっ
て、混合流体流出口１１１から流出される混合流体にお
ける第１流体の比率は大きく、第２流体の比率は小さく
なる。

【０００７】しかしながら、上記従来の混合比率制御弁
にあっては、第１流入口１０２側の第１流体と第２流入
口１０６側の第２流体との圧力差の影響や、一次側（各
流入口１０２，１０６側）における供給流量の変化等に
伴う圧力変動の影響を受ける問題があった。具体的には
前記圧力差や圧力変動に起因して、各弁体１２０，１３
０の動き、ひいては各流出口１０３，１０７の開度に影
響を与え、二次側（混合流体流出口１１１側）における
混合流体の混合比率が所望する値からズレてしまうおそ
れがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の点に鑑
みて提案されたものであって、一次側における第１流体
と第２流体の圧力差や圧力変動の影響を受けることな
く、第１流体と第２流体の混合比率を精度良く制御する
ことができる混合比率制御弁構造を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、被制御流体である第１流体と第２流体とを混合す
るに際し前記第１流体と第２流体の混合比率を自在に制
御する弁構造であって、前記第１流体の第１流入口と第
１流出口を有する第１弁室と、前記第２流体の第２流入
口と第２流出口を有する第２弁室と、前記第１流出口と
前記第２流出口と連通し単一の混合流体流出口を有する
混合室と、第１弁軸と、前記第１弁軸に膨出状に形成さ
れ前側に前記第１流出口の開度を規定する第１シール部
及び後側に前記第１流入口からの流体圧力を受ける第１
受圧部とを有する第１弁部と、前記第１弁軸と一体に形
成され前記第１弁室内に装着される第１ダイヤフラム部
とを有し、前記第１弁部の第１シール部直径（ＳＤ１）
が前記第１ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を
２分した位置におけるダイヤフラム中間直径（ＭＤ１）
と略同一に形成された第１ポペット弁体と、第２弁軸
と、前記第２弁軸に膨出状に形成され前側に前記第２流
出口の開度を規定する第２シール部及び後側に前記第２
流入口からの流体圧力を受ける第２受圧部とを有する第
２弁部と、前記第２弁軸と一体に形成され前記第２弁室
内に装着される第２ダイヤフラム部とを有し、前記第２
弁部の第２シール部直径（ＳＤ２）が前記第２ダイヤフ
ラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位置におけ
るダイヤフラム中間直径（ＭＤ２）と略同一に形成され
た第２ポペット弁体と、前記第１ポペット弁体と第２ポ
ペット弁体とをそれらの前側で一体に結合する連結部材
と、前記第１ダイヤフラム部外側に設けられ前記第１弁
部の第１シール部の開度に応じて前記第１ポペット弁体
を所定の位置に設定する第１位置設定手段と、前記第２
ダイヤフラム部外側に設けられ前記第１弁部の第１シー
ル部の開度に比例対応して前記第２弁部の第２シール部
を所定の開度位置に保持する第２位置設定手段とを備え
たことを特徴とする混合比率制御弁構造に係る。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、前
記第１位置設定手段が、前記第１ダイヤフラム部を調圧
する調整可能な調圧エア機構からなる混合比率制御弁構
造に係る。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１において、前
記第１位置設定手段が、前記第１弁軸と一体に形成され
たピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記
ピストンを進退動させる駆動機構からなる混合比率制御
弁構造に係る。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３において、前
記ピストンを進退動させる駆動機構が前記ピストンを常
時後退方向に付勢するバネ体と前記ピストンを調圧する
調整可能な調圧エア機構とからなる混合比率制御弁構造
に係る。

【００１３】請求項５の発明は、請求項１ないし４の何
れかにおいて、前記第２位置設定手段が、前記第２弁軸
と一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿される
シリンダ部と前記ピストンを常時前進方向に付勢するバ
ネ体よりなる混合比率制御弁構造に係る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下添付の図面に従ってこの発明
を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る混合
比率制御弁を示す縦断面図、図２は同混合比率制御弁の
調圧エア供給時の状態を示す縦断面図、図３は同混合比
率制御弁の調圧エア排出時の状態を示す縦断面図、図４
は他の実施例に係る混合比率制御弁を示す縦断面図、図
５は本発明の混合比率制御弁の一使用例を示す概略図、
図６は同じく他の使用例を示す概略図、図７は同じくさ
らに他の使用例を示す概略図である。

【００１５】図１ないし図３に示す混合比率制御弁１０
は、この発明の一実施例に係るもので、半導体製造工場
等における管路等に配設され、２種類の流体を所定の混
合比率で混合し、かつ前記混合比率を自在に制御するも
のである。この混合比率制御弁１０は、第１弁室２０と
第２弁室３０と混合室４０と第１ポペット弁体５０と第
２ポペット弁体６０と連結部材７０と第１位置設定手段
８０と第２位置設定手段９０とを備えている。この実施
例では、前記第１弁室２０及び第２弁室３０並びに混合
室４０は、フッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹
脂からなるボディ体１１内部に形成されている。

【００１６】第１弁室２０は、第１流体のための第１流
入口２１と第１流出口２２を有していると共に、前記第
１流出口２２の周縁は第１弁座２３となっている。ま
た、第２弁室３０は、第２流体のための第２流入口３１
と第２流出口３２を有していると共に、前記第２流出口
３２の周縁は第２弁座３３となっている。さらに、混合
室４０は、前記第１流出口２２と前記第２流出口３２と
連通しており、単一の混合流体流出口４１を有してい
る。

【００１７】第１ポペット弁体５０は、この実施例では
前記ボディ体１１と同様にフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐
薬品性の高い樹脂から形成されている。この第１ポペッ
ト弁体５０は、第１弁軸５１と第１弁部５２と第１ダイ
ヤフラム部５５とを有している。前記第１弁部５２は、
第１弁軸５１の一端側（前側）に膨出状に形成されてお
り、その前側には前記第１流出口２２の開度を規定する
第１シール部５３が形成され、後側には前記第１流入口
２１からの流体圧力を受ける第１受圧部５４が形成され
ている。この実施例では、図から理解されるように、第
１弁部５２の前側が前端に向かって細くなるテーパ状に
形成され、それによって得られる傾斜面５２ａの一部が
前記第１弁座２３に着座及び離座可能な第１シール部５
３となっている。また、実施例では、第１弁部５２の平
らな後端面が前記第１受圧部５４となっている。

【００１８】前記第１ダイヤフラム部５５は、前記第１
弁軸５１の第１弁部５２の反対側（後側）に該第１弁軸
５１と一体に形成され、第１弁室２０内に装着されてい
る。この第１ダイヤフラム部５５は、ダイヤフラム面で
ある薄肉の膜部（可動部）５６と、その外周側の外周部
５７を有している。また、実施例では、第１ダイヤフラ
ム部５５の外周部５７がボディ体１１と後述の第１位置
設定手段８０のシリンダ部８２間に挟着されて固定され
ている。

【００１９】そして、この混合比率制御弁１０において
は、前記第１弁部５２の第１シール部５３の直径（図示
の例では第１弁座２３内側の第１流出口２２の直径（オ
リフィス径）と等しい距離）ＳＤ１が、前記第１ダイヤ
フラム部５５の有効径となる第１ダイヤフラム部５５の
膜部５６の最大径Ｌ１と膜部５６の最小径Ｌ２を２分し
た位置におけるダイヤフラム中間直径ＭＤ１と略同一に
なっている。これによって、第１流体から第１弁部５２
に対して第１ポペット弁体前進方向（図では下方向）Ｘ
に作用する力と、第１流体から第１ダイヤフラム部５５
の膜部５６に対して第１ポペット弁体後退方向（図では
上方向）Ｙに作用する力とが等しくなり、両者は互いに
相殺されることになる。そのため、第１流入口２１側
（一次側）で第１流体の供給流量の変化等に伴う圧力変
動が発生しても、その圧力変動に起因して第１ポペット
弁体５０の動作（位置）、ひいては第１流出口２２の開
度に影響が及ぶのを防ぐことができる。

【００２０】第２ポペット弁体６０は、この実施例では
前記第１ポペット弁体５０と同様にフッ素樹脂等の耐蝕
性及び耐薬品性の高い樹脂から形成されている。この第
２ポペット弁体６０は、第２弁軸６１と第２弁部６２と
第２ダイヤフラム部６５とを有している。前記第２弁部
６２は、第２弁軸６１の一端側（前側）に膨出状に形成
されており、その前側には前記第２流出口３２の開度を
規定する第２シール部６３が形成され、後側には前記第
２流入口３１からの流体圧力を受ける第２受圧部６４が
形成されている。この実施例では、図から理解されるよ
うに、第２弁部６２の前側が前端に向かって細くなるテ
ーパ状に形成され、それによって得られる傾斜面６２ａ
の一部が前記第２弁座３３に着座及び離座可能な第２シ
ール部６３となっている。また、実施例では、第２弁部
６２の平らな後端面が前記第２受圧部６４となってい
る。

【００２１】前記第２ダイヤフラム部６５は、前記第２
弁軸６１の第２弁部６２の反対側（後側）に該第２弁軸
６１と一体に形成され、第２弁室３０内に装着されてい
る。この第２ダイヤフラム部６５は、ダイヤフラム面で
ある薄肉の膜部（可動部）６６と、その外周側の外周部
６７を有している。また、実施例では、第２ダイヤフラ
ム部６５の外周部６７がボディ体１１と後述の第２位置
設定手段９０のシリンダ部９２間に挟着されて固定され
ている。

【００２２】そして、この混合比率制御弁１０において
は、前記第２弁部６２の第２シール部６３の直径（図示
の例では第２弁座３３内側の第２流出口３２の直径（オ
リフィス径）と等しい距離）ＳＤ２が、前記第２ダイヤ
フラム部６５の有効径となる第２ダイヤフラム部６５の
膜部６６の最大径Ｌ３と膜部６６の最小径Ｌ４を２分し
た位置におけるダイヤフラム中間直径ＭＤ２と略同一に
なっている。これによって、第２流体から第２弁部６２
に対して第２ポペット弁体前進方向（図では上方向）Ｙ
に作用する力と、第２流体から第１ダイヤフラム部６５
の膜部６６に対して第２ポペット弁体後退方向（図では
下方向）Ｘに作用する力とが等しくなり、両者は互いに
相殺されることになる。そのため、第２流入口３１側
（一次側）で第２流体の供給流量の変化等に伴う圧力変
動が発生しても、その圧力変動に起因して第２ポペット
弁体６０の動作（位置）、ひいては第２流出口３２の開
度に影響が及ぶのを防ぐことができる。

【００２３】前記第１ポペット弁体５０と第２ポペット
弁体６０は、それらの前側で連結部材７０により一体に
結合されている。この実施例では、前記連結部材７０
は、両ポペット弁体５０，６０と同様に、フッ素樹脂等
の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂から形成されている。
また、実施例では、連結部材７０と各ポペット弁体５
０，６０は螺着結合により一体になっている。勿論、連
結部材７０と各ポペット弁体５０，６０の結合方法はこ
れに限定されるものではなく、例えば、第１ポペット弁
体５０と連結部材７０を一体成形し、それに第２ポペッ
ト弁体６０を螺着したり、第２ポペット弁体６０と連結
部材７０を一体成形し、それに第１ポペット弁体５０を
螺着する等して、前記３部材５０，６０，７０を結合し
ても良い。

【００２４】第１位置設定手段８０は、前記第１ダイヤ
フラム部５５外側（後側、図では上側）に設けられ、前
記第１弁部５２の第１シール部５３の開度、すなわち第
１シール部５３と第１弁座２３間の開口量（第１流出口
２２の開度）に応じて、前記第１ポペット弁体５０を所
定の位置に設定するためのものである。

【００２５】この実施例では、前記第１位置設定手段８
０は、前記第１ポペット弁体５０の第１弁軸５１と一体
に形成された第１ピストン８１と、該第１ピストン８１
が嵌挿される第１シリンダ部８２と、前記第１ピストン
８１を進退動させる駆動機構８３とで構成されている。
図示の例では、前記第１ピストン８１は、その前側（図
示の例では下側）の小径部８１ａで、第１弁軸５１の後
部（図示の例では上部）と螺着結合されている。勿論、
この第１ピストン８１と第１弁軸５１との結合方法は上
記螺着結合に限らず、例えば第１ピストン８１と第１弁
軸５１とが一体成形されてもよい。また、前記第１シリ
ンダ部８２は、前記ボディ体１１に適宜手段により固着
されている。

【００２６】また、実施例の駆動機構８３は、第１ピス
トン８１の大径部８１ｂの前側（図では下側）における
第１ピストン８１の小径部８１ａと第１シリンダ部８２
の内壁間に設けられて前記第１ピストン８１を常時後退
方向（図では上方向）Ｙに付勢する第１バネ体８４と、
前記第１ピストン８１を調圧（この例では前進方向Ｘに
加圧）する調整可能な調圧エア機構（この例では加圧エ
ア機構）８５とで構成されている。前記調圧エア機構８
５は、調圧エア（この例では加圧エア）を供給する供給
源８５ａと、調圧エアの圧力を調整・制御する電空変換
器や電空レギュレーター等の調整・制御機器８５ｂを有
している。なお、図中の符号Ｐは第１ピストン８１の大
径部８１ｂと第１シリンダ部８２内壁間の空間への調圧
エアの供給及び前記空間からの調圧エアの排出を行うた
めのポート、８６は第１ピストン８１の小径部８１ａ周
壁と第１シリンダ部８２内壁間に介在されるパッキン等
のシール部材、８７は第１ピストン８１の大径部８１ｂ
周壁と第１シリンダ部８２内壁間に介在されるパッキン
等のシール部材、８８は第１弁室２０の第１ダイヤフラ
ム部５５外側（後側）空間の空気を外部へ出し入れする
ために形成された呼吸孔、８９は第１ピストン８１と第
１シリンダ部８２内壁間の空間の空気を外部へ出し入れ
するために形成された呼吸孔である。

【００２７】上記の如く、第１ピストン８１を介して第
１ポペット弁体５０の位置設定（進退動）を行うように
すれば、仮に第１ダイヤフラム部５５が破損しても、前
記第１ピストン８１及び前記シール部材８６，８７によ
り第１弁室２０内の流体がポートＰを介して調圧エア機
構８５側に進入するのを防ぐことができる。なお、前記
第１ピストン８１を進退動させる駆動機構８３は上記例
示のものに限定されることはなく、例えば、前記第１バ
ネ体８４のみ、或いは前記調圧エア機構８５による調圧
エアのみでピストン８１を進退動させても良いし、荷重
調節自在なバネ装置やソレノイド等により第１ピストン
８１を進退動させても良い。また、駆動機構８３として
荷重調節自在なバネ装置を用いる場合には、該荷重調節
自在なバネ装置にサーボモータ等を接続してバネ定数を
自動制御できるように構成しても良い。

【００２８】第２位置設定手段９０は、前記第２ダイヤ
フラム部６５外側（後側、図では下側）に設けられ、前
記第１弁部５２の第１シール部５３の開度に応じて、前
記第２弁部６２の第２シール部６３を所定の開度位置、
より具体的に言えば所定の第２シール部６３と第２弁座
３３間の開口量位置（第２流出口３２の開度位置）に保
持するためのものである。

【００２９】この実施例では、前記第２位置設定手段９
０は、前記第２ポペット弁体６０の第２弁軸６１と一体
に形成された第２ピストン９１と、該第２ピストン９１
が嵌挿される第２シリンダ部９２と、前記第２ピストン
９１を常時前進方向Ｙに付勢する第２バネ体９３とで構
成されている。また、図示の例では、前記第２ピストン
９１は、その前側（図示の例では上側）の小径部９１ａ
で、第２弁軸６１の後部（図示の例では下部）と螺着結
合されている。勿論、この第２ピストン９１と第２弁軸
６１との結合方法は上記螺着結合に限らず、例えば第２
ピストン９１と第２弁軸６１とが一体成形されてもよ
い。さらに、前記第２シリンダ部９２は、前記ボディ体
１１に適宜手段により固着されている。また、図示の例
では、前記第２ピストン９１の後側（図では下側）の大
径部９１ｂにはバネ受け部９１ｃが設けられ、該バネ受
け部９１ｃを介して前記第２バネ体９３が配設されてい
る。図中の符号９４は第２ピストン９１の小径部９１ａ
周壁と第２シリンダ部９２内壁間に介在されるパッキン
等のシール部材、９５は第２弁室３０の第２ダイヤフラ
ム部６５外側（後側）空間の空気を外部へ出し入れする
ために形成された呼吸孔、９６は第２ピストン９１と第
２シリンダ部９２内壁間の空間の空気を外部へ出し入れ
するために形成された呼吸孔である。

【００３０】なお、前記第２ピストン９１を常時前進方
向Ｙに付勢するものとしては、第２バネ体９３に限ら
ず、例えば、上述の調圧エア機構等による調圧エア（加
圧エア）で前記第２ピストン９１を常時前進方向Ｙに付
勢するようにしても良い。

【００３１】次に、上記構造の混合比率制御弁１０の作
動例（第１流体と第２流体の混合比率の制御）について
説明する。上記混合比率制御弁１０においては、前記調
圧エア機構８５により、前記ポートＰを介して第１ピス
トン８１の大径部８１ｂと第１シリンダ部８２内壁間の
空間へ調圧エアが供給（流入）されると、図２に示すよ
うに、第１ピストン８１及び第１ポペット弁体５０が前
方へ押され、第１ポペット弁体５０の第１シール部５３
と第１弁座２３間の開度、つまり第１流出口２２の開度
が小さく（図示の例では開度は０、すなわち第１流出口
２２は閉じられている。）なると共に、第２ポペット弁
体６０が後退し、第２ポペット弁体６０の第２シール部
６３と第２弁座３３間の開度、つまり第２流出口３２の
開度が大きくなる。それによって、混合流体流出口４１
から流出される混合流体における第１流体の比率は小さ
く、第２流体の比率は大きくなる。

【００３２】また、前記第１ピストン８１と第１シリン
ダ部８２間の調圧エアがポートＰから排出（流出）され
ると、図３に示すように、第１バネ体８４及び第２バネ
体９３の付勢力により、第１ピストン８１及び第１ポペ
ット弁体５０が後退し、第１ポペット弁体５０の第１シ
ール部５３と第１弁座２３間の開度、つまり第１流出口
２２の開度が大きくなると共に、第２ポペット弁体６０
が前進し、第２ポペット弁体６０の第２シール部６３と
第２弁座３３間の開度、つまり第２流出口３２の開度が
小さく（図示の例では開度が０、すなわち第２流出口３
２は閉じられている。）なる。それによって、混合流体
流出口４１から流出される混合流体における第１流体の
比率は大きく、第２流体の比率は小さくなる。

【００３３】なお、上記混合比率制御弁１０では、上述
の如く、各ポペット弁体５０，６０のシール部直径ＳＤ
１，ＳＤ２がダイヤフラム中間直径ＭＤ１，ＭＤ２と略
同一となって、流体から各ポペット弁体５０，６０の弁
部５２，６２に作用する力とダイヤフラム部５５，６５
に作用する力が相殺されるようになっているので、各流
入口２１，３１側で圧力変動がある場合のみならず、第
１流入口２１側の第１流体と第２流入口３１側の第２流
体に圧力差がある場合にも、その圧力差の影響を受ける
ことがない。加えて、この混合比率制御弁１０において
は、二次側である混合流体流出口４１側における圧力変
動にも影響を受けずに済む。これは、実施例の混合比率
制御弁１０においては、第１ポペット弁体５０の第１弁
部５２と第２ポペット弁体６０の第２弁部６２が略同寸
法同形状で形成されていると共に、第１流出口２２の直
径と第２流出口３２の直径が略同一となっているため、
前記二次側の圧力変動発生時に流体から第１弁部５２に
作用する力と第２弁部６２に作用する力が等しくなるか
らである。

【００３４】図４には、この発明の他の実施例に係る混
合比率制御弁１０Ｚが示されている。この実施例の混合
比率制御弁１０Ｚでは、第１位置設定手段８０Ｚ及び第
２位置設定手段９０Ｚを除き、先に説明した混合比率制
御弁１０と同じ構成とされるので、図では同一部材につ
いては同一符号を付し、その説明を省略する。以下、前
記混合比率制御弁１０とは異なる第１位置設定手段８０
Ｚ及び第２位置設定手段９０Ｚについて詳述する。

【００３５】この実施例の第１位置設定手段８０Ｚは、
第１ポペット弁体５０の第１ダイヤフラム部５５を調圧
（具体的には加圧或いは減圧）する調整可能な調圧エア
機構で構成されている。このように直接的に（摺動部等
が存在せず）第１ポペット弁体５０の位置設定及び第２
ポペット弁体６０の位置設定を行うようにすれば、混合
流体の混合比率の制御時（第１ポペット弁体５０，第２
ポペット弁体６０，連結部材７０の動作時）に、調圧エ
ア機構８０Ｚの調圧エアの圧力に対して生じる不感帯や
ヒステリシス（応差）を小さくでき（場合によっては無
くすことができ）、精度良く混合比率を制御できると共
に、当該混合比率制御弁の小型化を図ることができる。
なお、図示の符号８１Ｚは調圧エア機構８０Ｚの調圧エ
アを供給する供給源、８２Ｚは調圧エア機構８１Ｚの調
圧エアの圧力を調整・制御する電空変換器や電空レギュ
レーター等の調整・制御機器である。

【００３６】また、この実施例の第２位置設定手段９０
Ｚは、先の実施例と同様に第２ポペット弁体６０の第２
弁軸６１と一体に形成された第２ピストン９１Ｚと、該
第２ピストン９１Ｚが収容される第２シリンダ部９２Ｚ
と、前記第２ピストン９１Ｚを常時前進方向Ｙに付勢す
る第２バネ体９３Ｚとで構成されているが、先の実施例
とは異なり、前記第２ピストン９１Ｚの前側には外周フ
ランジ部Ｆが形成され、該外周フランジ部Ｆで第２バネ
体９３Ｚの前端が引っ掛かるようにして、第２バネ体９
３Ｚが第２ピストン９１Ｚに外嵌されている。なお、図
示の例では、前記第２ピストン９１Ｚと第２シリンダ部
９２Ｚには摺動部分がない。図中の符号９４Ｚは第２ダ
イヤフラム部６５外側の第２ピストン９１Ｚと第２シリ
ンダ部９２Ｚ内壁間の空間の空気を外部へ出し入れする
ために形成された呼吸孔である。この混合比率制御弁１
０Ｚは、先の実施例の混合比率制御弁１０と概ね同様に
作動するので、その作動の説明は省略する。

【００３７】図５には本発明に係る混合比率制御弁、こ
の例では図１ないし図３に示した混合比率制御弁１０の
一使用例が示されている。この例においては、当該混合
比率制御弁１０により混合される混合流体の混合比率が
一定となるようフィードバック制御されている。図示の
符号Ｈ１は第１流体を混合比率制御弁１０の第１流入口
２１に定圧供給するための定圧供給弁、Ｈ２は第２流体
を混合比率制御弁１０の第２流入口３１に定圧供給する
ための定圧供給弁、Ｍ１は混合比率制御弁１０の混合流
体流出口４１から流出された混合流体を攪拌移送するミ
キサー（インライン型ミキサー）、Ｓ１は温度計，濃度
計，ＰＨ計等のセンサー、Ｃ１は前記センサーＳ１と混
合比率制御弁１０の電空変換器等の調整・制御機器８５
ｂ間に配設される調節計（コントローラー）である。

【００３８】また、図６には本発明に係る混合比率制御
弁、この例では図１ないし図３に示した混合比率制御弁
１０の他の使用例が示されている。この使用例では、当
該混合比率制御弁１０により混合される混合流体の流量
が一定となるようフィードバック制御されている。図示
の符号Ｈ３は第１流体を混合比率制御弁１０の第１流入
口２１に定圧供給するための定圧供給弁、Ｈ４は第２流
体を混合比率制御弁１０の第２流入口３１に定圧供給す
るための定圧供給弁、Ｍ２は混合比率制御弁１０の混合
流体流出口４１から流出された混合流体を攪拌移送する
ミキサー（インライン型ミキサー）、Ｖ１は前記混合流
体を定圧（定流量）制御するためのコントロール弁（定
圧供給弁或いは定流量弁）、Ｗ１は前記コントロール弁
Ｖ１の弁体を調圧するための調圧エアを供給するための
供給源、Ｗ２は前記調圧エアの圧力を調整・制御する電
空変換器や電空レギュレーター等の調整・制御機器、Ｓ
２は温度計，濃度計，ＰＨ計等のセンサー、Ｓ３は流量
センサー、Ｃ２は前記流量センサーＳ３と前記電空変換
器等の調整・制御機器Ｗ２間に配設される調節計（コン
トローラー）である。

【００３９】さらに、図７には、前記混合比率制御弁１
０から供給される混合流体の流量をフィードバック制御
により一定にする他の使用例が示されている。図示の符
号Ｈ５は第１流体を混合比率制御弁１０の第１流入口２
１に定圧供給するための定圧供給弁、Ｈ６は第２流体を
混合比率制御弁１０の第２流入口３１に定圧供給するた
めの定圧供給弁、Ｗ３は前記定圧供給弁Ｈ５，Ｈ６の弁
体を調圧するための調圧エアを供給するための供給源、
Ｗ４は前記調圧エアの圧力を調整・制御する電空変換器
や電空レギュレーター等の調整・制御機器、Ｍ３は混合
比率制御弁１０の混合流体流出口４１から流出された混
合流体を攪拌移送するミキサー（インライン型ミキサ
ー）、Ｓ４は温度計，濃度計，ＰＨ計等のセンサー、Ｓ
５は流量センサー、Ｃ３は前記流量センサーＳ５と前記
電空変換器等の調整・制御機器Ｗ４間に配設される調節
計（コントローラー）である。

【００４０】なお、この発明の混合比率制御弁は、上記
実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱し
ない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施する
ことができる。例えば、第１ポペット弁体の位置設定を
行う第１位置設定手段を、第１ポペット弁体の第１弁軸
の第１ダイヤフラム部よりも外側（後側）に形成された
駆動用ダイヤフラム部と、該駆動用ダイヤフラム部が装
着されるシリンダ部と、前記駆動用ダイヤフラム部を調
圧して前記第１ポペット弁体を進退動させる調圧エア機
構で構成するようにしても良い。その場合、仮に第１ポ
ペット弁体の第１ダイヤフラム部が破損しても、第１弁
室内の流体が調圧エア機構側に進入するのを前記駆動用
ダイヤフラム部で阻止できると共に、上記混合流体の混
合比率の制御時に生じる不感帯やヒステリシスを小さく
できる利点がある。

【００４１】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明に
係る混合比率制御弁構造にあっては、各ポペット弁体の
弁部のシール部直径が各ダイヤフラム部のダイヤフラム
中間直径と略同一に形成されているため、一次側の各流
入口側で圧力差や圧力変動があっても、それらに起因す
る影響を受けることなく、第１流体と第２流体の混合比
率を精度良く制御することができる。しかも、この混合
比率制御弁構造においては、弁室内或いは混合室内に摺
動部が無いためパーティクルが発生しないと共に、該混
合比率制御弁は耐腐食性あるいは耐薬品性の高い材質の
みで製造することができるので、被制御流体が超純水や
薬品である場合には特に高い適用性を有する。

【００４２】特に、請求項２の発明のように、第１ポペ
ット弁体の位置設定を行う第１位置設定手段が、前記第
１ポペット弁体の第１ダイヤフラム部を調圧する調整可
能な調圧エア機構で構成されれば、混合流体の混合比率
の制御時に調圧エア機構の調圧エアの圧力に対して生じ
る不感帯やヒステリシスを小さくでき、一層精度良く混
合比率を制御できると共に、当該混合比率制御弁の小型
化を図ることができる。

【００４３】また、請求項３及び４の発明のように、前
記第１位置設定手段が、第１ポペット弁体の第１弁軸と
一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿されるシ
リンダ部と前記ピストンを進退動させる駆動機構とで構
成されれば、簡単な構造で、しかも効率よく第１ポペッ
ト弁体の位置設定を行うことができる。特に、請求項４
の発明のように、ピストンを進退動させる駆動機構が前
記ピストンを常時後退方向に付勢するバネ体と前記ピス
トンを前進方向に調圧する調整可能な調圧エア機構とよ
りなるようにすれば、簡単な構造でピストンを進退動さ
せることができ、コスト的にも有利である。

【００４４】さらに、請求項５の発明の如く、第２ポペ
ット弁体の位置設定を行う第２位置設定手段が、第２ポ
ペット弁体の第２弁軸と一体に形成されたピストンと該
ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを常時
前進方向に付勢するバネ体とで構成されるようにすれ
ば、簡単な構造で、しかも効率よく第２ポペット弁体の
位置設定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る混合比率制御弁を示す
縦断面図である。

【図２】同混合比率制御弁の調圧エア供給時の状態を示
す縦断面図である。

【図３】同混合比率制御弁の調圧エア排出時の状態を示
す縦断面図である。

【図４】他の実施例に係る混合比率制御弁を示す縦断面
図である。

【図５】本発明の混合比率制御弁の一使用例を示す概略
図である。

【図６】同じく他の使用例を示す概略図である。

【図７】同じくさらに他の使用例を示す概略図である。

【図８】従来における混合比率制御弁の一例を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１０，１０Ｚ 混合比率制御弁 ２０ 第１弁室 ２１ 第１流入口 ２２ 第１流出口 ３０ 第２弁室 ３１ 第２流入口 ３２ 第２流出口 ４０ 混合室 ４１ 混合流体流出口 ５０ 第１ポペット弁体 ５１ 第１弁軸 ５２ 第１弁部 ５３ 第１シール部 ５４ 第１受圧部 ５５ 第１ダイヤフラム部 ５６ 第１ダイヤフラム部の膜部 ６０ 第２ポペット弁体 ６１ 第２弁軸 ６２ 第２弁部 ６３ 第２シール部 ６４ 第２受圧部 ６５ 第２ダイヤフラム部 ６６ 第２ダイヤフラム部の膜部 ７０ 連結部材 ８０，８０Ｚ 第１位置設定手段 ８１ 第１ピストン ８２ 第１シリンダ部 ８３ 駆動機構 ８４ 第１バネ体 ８５ 調圧エア機構 ９０，９０Ｚ 第２位置設定手段 ９１，９１Ｚ 第２ピストン ９２，９２Ｚ 第２シリンダ部 ９３，９３Ｚ 第２バネ体 ＳＤ１ 第１弁部の第１シール部直径 ＭＤ１ 第１ダイヤフラム部のダイヤフラム中間直径 ＳＤ２ 第２弁部の第２シール部直径 ＭＤ２ 第２ダイヤフラム部のダイヤフラム中間直径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹尾 起美仁 愛知県名古屋市千種区上野３丁目11番８号 アドバンス電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H056 AA01 BB02 BB36 BB41 BB50 CA01 CA07 CB03 CD04 GG04 GG11 3H067 AA03 AA32 BB02 BB12 CC07 CC23 CC45 CC54 DD05 DD12 DD33 EA01 EB01 FF01 GG12 GG19 GG21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被制御流体である第１流体と第２流体と
   を混合するに際し前記第１流体と第２流体の混合比率を
   自在に制御する弁構造であって、 前記第１流体の第１流入口と第１流出口を有する第１弁
   室と、 前記第２流体の第２流入口と第２流出口を有する第２弁
   室と、 前記第１流出口と前記第２流出口と連通し単一の混合流
   体流出口を有する混合室と、 第１弁軸と、前記第１弁軸に膨出状に形成され前側に前
   記第１流出口の開度を規定する第１シール部及び後側に
   前記第１流入口からの流体圧力を受ける第１受圧部とを
   有する第１弁部と、前記第１弁軸と一体に形成され前記
   第１弁室内に装着される第１ダイヤフラム部とを有し、
   前記第１弁部の第１シール部直径（ＳＤ１）が前記第１
   ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位
   置におけるダイヤフラム中間直径（ＭＤ１）と略同一に
   形成された第１ポペット弁体と、 第２弁軸と、前記第２弁軸に膨出状に形成され前側に前
   記第２流出口の開度を規定する第２シール部及び後側に
   前記第２流入口からの流体圧力を受ける第２受圧部とを
   有する第２弁部と、前記第２弁軸と一体に形成され前記
   第２弁室内に装着される第２ダイヤフラム部とを有し、
   前記第２弁部の第２シール部直径（ＳＤ２）が前記第２
   ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位
   置におけるダイヤフラム中間直径（ＭＤ２）と略同一に
   形成された第２ポペット弁体と、前記第１ポペット弁体
   と第２ポペット弁体とをそれらの前側で一体に結合する
   連結部材と、 前記第１ダイヤフラム部外側に設けられ前記第１弁部の
   第１シール部の開度に応じて前記第１ポペット弁体を所
   定の位置に設定する第１位置設定手段と、 前記第２ダイヤフラム部外側に設けられ前記第１弁部の
   第１シール部の開度に比例対応して前記第２弁部の第２
   シール部を所定の開度位置に保持する第２位置設定手段
   とを備えたことを特徴とする混合比率制御弁構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第１位置設定手
   段が、前記第１ダイヤフラム部を調圧する調整可能な調
   圧エア機構からなる混合比率制御弁構造。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記第１位置設定手
   段が、前記第１弁軸と一体に形成されたピストンと該ピ
   ストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを進退動
   させる駆動機構からなる混合比率制御弁構造。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記ピストンを進退
   動させる駆動機構が前記ピストンを常時後退方向に付勢
   するバネ体と前記ピストンを調圧する調整可能な調圧エ
   ア機構とからなる混合比率制御弁構造。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れかにおいて、前
   記第２位置設定手段が、前記第２弁軸と一体に形成され
   たピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記
   ピストンを常時前進方向に付勢するバネ体よりなる混合
   比率制御弁構造。