JP2002130524A - 流量コントロールバルブの弁機構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凸部と凹部とが分離自在に遊嵌結合する弁機
構体を有する流量コントロールバルブにおいて、被制御
流体の滞留がなく、制御の応答特性を低下させたりある
いは流体の滞留により細菌を発生させたりすることのな
い新規な構造を提供する。 【解決手段】 第一ダイヤフラム部５０と第二ダイヤフ
ラム部６０とを有し、チャンバ２０を第一加圧室２１、
弁室２５及び第二加圧室３０に区分する弁機構体４０に
おいて、前記第一ダイヤフラム部５０には弁部４１を有
する第一部材５１が一体に設けられ、前記第二ダイヤフ
ラム部６０には前記第一部材に対向して第二部材６１が
一体に設けられているとともに、前記第一部材と第二部
材とは互いに分離自在に遊嵌結合される凸部５２と凹部
６２を有し、かつ前記凹部には前記凸部の結合に伴い該
凹部内の流体を外部に排出する流通溝部６５が形成され
た流量コントロールバルブの弁機構体。

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、流体（液体ある
いは気体）の流量を一定に制御する流量コントロールバ
ルブの弁機構体に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、先に、ダイヤフラムを利
用して流入側（一次側）の圧力変動に対応して流出側
（二次側）の流量を一定に保つことができ、さらに流出
側（二次側）の負荷の増大に伴って発生するバルブの劣
化、損傷あるいは塵の発生等の不具合を解消する流量コ
ントロールバルブを提案した（特開平１２―１９３１０
６号公報）。

【０００３】この先行発明に係る流量コントロールバル
ブは、添付の図面の図６及び図７に符号１００として示
したように、一側に被制御流体の流入部１２０を有し弁
座１４０を介して他側に被制御流体の流出部１２５が形
成されたチャンバ１５０を有するボディ本体１１０と、
前記弁座１４０を開閉する弁部１７１と前記流入部側に
配された第一ダイヤフラム部１８０と前記流出部側に配
された第二ダイヤフラム部１９０を有する弁機構体１７
０とからなり、前記第一ダイヤフラム部１８０及び第二
ダイヤフラム部１９０によって、前記ボディ本体１１０
のチャンバ１５０を第一加圧室１５１、弁室１５５及び
第二加圧室１６０に区分して、前記第一加圧室１５１及
び第二加圧室１６０に設けられた第一加圧手段２１１及
び第二加圧手段２１２によって前記第一ダイヤフラム部
１８０及び第二ダイヤフラム部１９０に対して常時弁室
方向（内向き）に一定圧力を加えるように構成され、前
記弁機構体１７０の第一ダイヤフラム部１８０に弁部１
７１を有する第一部材１８１を一体に設けるとともに、
前記第二ダイヤフラム部１９０には、前記第一部材１８
１と分離自在に遊嵌結合される第二部材１９１を一体に
設けてなるものである。図示の例では、前記第一加圧手
段２１１はバネ体で、前記第二加圧手段２１２は加圧気
体である。

【０００４】図６及び図７において、符号１８２は第一
部材１８１に形成された凸部で、１９２は第二部材１９
１に設けられた凹部で、２００は第一ダイヤフラム部１
８０に一体に設けられたバネ受けである。また、符号１
１０ａ，１１０ｂならびに１１０ｃはボディ本体１１０
を構成する第１ブロック、第２ブロックならびに第３ブ
ロック、１５２は第一加圧室の呼吸路、１６１は第二加
圧手段の気体給気ポート、１６２は同じく排気ポート、
１６５は逆止弁、１６６は給気回路、１６７は絞り弁、
１６８は排気回路、１６９は絞り弁である。

【０００５】上記先行技術に係る流量コントロールバル
ブ１００によれば、図６に示す状態では、流入部１２０
側（一次側）の圧力変動は、常時内向きの一定圧力を加
えられた第一ダイヤフラム部１８０及び第二ダイヤフラ
ム部１９０に対する背圧（外向きの圧力）変動として現
れ、前記加圧手段２１１，２１２による一定の内向きの
設定圧力と一次側の外向きの変動圧力とが釣り合いを保
とうとして、弁機構体１７０を移動させる。弁機構体１
７０の移動によってその弁部１７１が移動し、該弁部１
７１と弁座１４０間の開口量が変化して、被制御流体の
流量が制御される。

【０００６】これに対して、図７に示すように、流出側
の配管Ｐのバルブが閉じられるなどして流出部１２５側
の圧力が高くなった場合は、第二ダイヤフラム部１９０
に対する背圧（外向きの圧力）変動として現れ、それに
伴って弁部１７１及び第一ダイヤフラム部１８０は第二
ダイヤフラム部１９０側に移動し、弁座１４０が弁部１
７１により閉じられる。そして、さらに大きな背圧（外
向きの圧力）が第二ダイヤフラム部１９０に作用する
と、弁機構体１７０の第一ダイヤフラム部１８０側の第
一部材１８１と第二ダイヤフラム部１９０側の第二部材
１９１は分離する。この第一部材１８１と第二部材１９
１の分離によって、弁機構体１７０及び弁座１４０に対
して大きな負荷が加わるのが防止され、それらの劣化や
損傷あるい破損に伴う微細な塵（いわゆるパーティク
ル）の発生が防止される。

【０００７】しかるに、上のような第一部材１８１と第
二部材１９１とが分離するタイプの弁機構体１７０にあ
っては、両者の遊嵌結合が図のように凸部１８２と凹部
１９２とによって形成されることが多いのであるが、凹
部１９２内に被制御流体が入り込み、滞留することが避
けられない。

【０００８】凹部１９２内に被制御流体が滞留すると、
特に被制御流体が粘性の高い液体などである場合には、
凸部１８２の速やかな結合を妨げてこの種流量コントロ
ールバルブとしての流量制御の応答特性を低下させた
り、あるいは流体の滞留によって細菌の発生の因となる
汚染源として作用するおそれなしとしない。このような
問題はこの種バルブが超純水や薬液等の制御に用いられ
る際に大きな不利となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題に対処するために提案されたものであって、凸部と凹
部とが分離自在に遊嵌結合する弁機構体を有する流量コ
ントロールバルブにおいて、被制御流体の滞留がなく、
制御の応答特性を低下させたりあるいは流体の滞留によ
り細菌を発生させたりすることのない新規な構造を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
一側に被制御流体の流入部（１２）を有し弁座（１６）
を介して他側に被制御流体の流出部（１５）が形成され
たチャンバ（２０）を有するボディ本体（１１）の前記
流入部側に配された第一ダイヤフラム部（５０）と前記
流出部側に配された第二ダイヤフラム部（６０）とを有
し、前記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部
は、それらの外周部が前記ボディ本体に固定されて前記
チャンバを第一ダイヤフラム部外側の第一加圧室（２
１）、前記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部
に囲まれ前記流入部及び弁座ならびに流出部を有する弁
室（２５）及び第二ダイヤフラム部外側の第二加圧室
（３０）に区分しており、前記第一ダイヤフラム部及び
第二ダイヤフラム部は、前記第一加圧室及び第二加圧室
に設けられた第一加圧手段（Ｍ１）及び第二加圧手段
（Ｍ２）によって常時それぞれ弁室方向に一定圧力を加
えられるように構成された弁機構体（４０）であって、
前記第一ダイヤフラム部（５０）にはその弁室側に弁部
（４１）を有する第一部材（５１）が一体に設けられ、
前記第二ダイヤフラム部（６０）にはその弁室側に前記
第一部材に対向して第二部材（６１）が一体に設けられ
ているとともに、前記第一部材と第二部材とは互いに分
離自在に遊嵌結合される凸部（５２）と凹部（６２）を
有し、かつ前記凹部には前記凸部の結合に伴い該凹部内
の流体を外部に排出する流通溝部（６５）が形成されて
いることを特徴とする流量コントロールバルブの弁機構
体に係る。

【００１１】

【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はこの発明の一実施例に係る弁
機構体を備えた流量コントロールバルブの縦断面図、図
２はその弁機構体の分離状態を示す縦断面図、図３は第
二ダイヤフラム部の拡大縦断面図、図４は図３の凹部側
から見た平面図、図５は他の実施例を示す流量コントロ
ールバルブの縦断面図である。

【００１２】図１に示す流量コントロールバルブ１０
は、この発明の一実施例に係るもので、ボディ本体１１
と、該ボディ本体１１に形成されたチャンバ２０に装置
される弁機構体４０とからなる。

【００１３】ボディ本体１１は、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なり、一側に被
制御流体の流入部１２を有し、弁座１６を介して他側に
被制御流体のための流出部１５が形成されたチャンバ２
０を有している。本実施例のボディ本体１１は、図示の
ように、第１ブロック１１ａ，第２ブロック１１ｂ，第
３ブロック１１ｃに分割され、これらを一体に組み付け
て構成されている。なお、前記流出部１５には適宜の口
径を有するオリフィス（図示せず）が取り付けられるこ
ともある。また、前記流入部１２には流入用配管（図示
せず）、流出部１５には流出用配管Ｐがそれぞれ接続さ
れる。

【００１４】弁機構体４０は、ボディ本体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、前記流入部１２側に配された第一ダイヤフラ
ム部５０と、前記流出部１５側に配された第二ダイヤフ
ラム部６０とを有する。

【００１５】第一ダイヤフラム部５０及び第二ダイヤフ
ラム部６０は、それらの外周部５０ｂ及び６０ｂがボデ
ィ本体１１に固定されて、前記チャンバ２０内に取り付
けられ、該チャンバ２０を、第一ダイヤフラム部５０外
側の第一加圧室２１、第一ダイヤフラム部５０及び第二
ダイヤフラム部６０に囲まれ前記流入部１２及び弁座１
６ならびに流出部１５を有する弁室２５、及び第二ダイ
ヤフラム部６０外側の第二加圧室３０に区分している。
図の符号８１はボディ本体１１（１１ａ，１１ｂ）と第
一ダイヤフラム部５０間をシールするためのシール部
材、８２はボディ本体１１（１１ｂ，１１ｃ）と第二ダ
イヤフラム部６０間をシールするためのシール部材であ
る。

【００１６】そして、この弁機構体４０を構成する第一
ダイヤフラム部５０及び第二ダイヤフラム部６０は、前
記第一加圧室２１及び第二加圧室３０に設けられた第一
加圧手段（Ｍ１）及び第二加圧手段（Ｍ２）によって常
時それぞれ弁室方向に一定圧力を加えられるように構成
されている。実施例における第一加圧手段Ｍ１はバネＳ
１よりなり、所定のバネ定数のバネＳ１は第一加圧室２
１の底部と第一ダイヤフラム部５０に形成されたバネ受
け部８０との間に装着される。加圧手段Ｍ１はバネＳ１
に限定されることはなく、加圧気体を採用したり、ある
いは、バネと加圧気体の両方を採用したり、さらには、
ソレノイド（電磁石）等を採用してもよい。なお、バネ
単独で使用する場合には、図示しないが、バネ押え部材
を螺着して荷重調整自在なバネ装置とすることが望まし
い。また、該荷重調整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
よい。図示の符号２２は第一加圧室２１内の空気の出入
りを行う呼吸路を表す。

【００１７】また、実施例の第二加圧手段Ｍ２は加圧気
体Ａ１より構成されている。第二加圧手段Ｍ２を加圧気
体Ａ１とする場合には、その設定圧力の調整が容易であ
るとともに、大きな設定圧力が要求される場合に有効で
あるという利点を有する。図示の第二加圧室３０に関
し、符号３１は加圧気体のための給気ポート、３２はそ
の排気ポートである。気体の加圧装置は図示が省略され
ている。なお、第二加圧手段Ｍ２として、前記した荷重
調整自在なバネ装置やソレノイド等を採用してもよい。
図において符号３５は逆止弁、３６は給気回路、３７は
絞り弁、３８は排気回路、３９は絞り弁である。

【００１８】弁機構体４０の第一ダイヤフラム部５０に
は弁部４１を有する第一部材５１が一体に設けられると
ともに、第二ダイヤフラム部６０には前記第一部材５１
と分離自在に遊嵌結合された第二部材６１が一体に設け
られる。前記第一部材５１と第二部材６１の遊嵌結合
は、第一部材５１に形成された円台錘形状の凸部５２と
第二部材６１に形成された円台錘形状の凹部６２によっ
て構成されている。この例とは逆に第一部材５１に円台
錘形状の凹部を、第二部材６１に円台錘形状の凸部が形
成されてもよい。このように構成することによって、第
一部材５１と第二部材６１の結合時における位置決めが
確実に行える利点がある。なお、第一部材５１及び第二
部材６１は、ダイヤフラム本体と一体に形成してもよ
く、あるいは独立して形成して螺着等によって一体に結
合してもよい。

【００１９】この発明構造では、前記第二部材６１の凹
部６２に第一部材５１の凸部５２の結合に伴い該凹部６
２内の流体を外部に排出する流通溝部６５が設けられて
いる。この流通溝部６５は、凹部６２と外部とを連通す
る構造であればどのようなものでもよい。実施例では、
図３及び図４に図示したように、凹部６２の内底部に十
字形状の開放溝（Ｕ字溝）６６を形成して流通溝部６５
としている。このような十字形状の開放溝６６よりなる
流通溝部６５は、凹部６２内の流体の排出効果が高い。

【００２０】次に、上記した流量コントロールバルブ１
０の作用について、図を参照しつつ説明する。この流量
コントロールバルブ１０によれば、前記第一加圧室２１
及び第二加圧室３０の加圧手段Ｍ１，Ｍ２によって、弁
機構体４０に対して、その第一ダイヤフラム部５０及び
第二ダイヤフラム部６０を介して、常時弁室方向、つま
り内向きの第一設定圧力及び第二設定圧力が加えられて
いる。通常の制御状態（通水状態）では、図１に示した
ように、前記第一設定圧力及び第二設定圧力は被制御流
体が所定流量のとき釣り合いを保つように構成されてい
て、弁機構体４０の弁部４１と弁室２５の弁座１６との
間の開口量は一定間隔に保たれている。これによって、
流入部１２側（一次側）から弁室２５内に流入した被制
御流体は所定の流量だけ流出部１５側（二次側）へ流出
される。

【００２１】流入部１２側（一次側）において被制御流
体に何らかの変化があると、その変化は一次側の圧力変
動として現れ、前記第二設定圧力が加えられている弁機
構体４０の第二ダイヤフラム部６０に対する背圧（外向
きの圧力）変動として現れる。この一次側の外向きの変
動圧力と前記各加圧手段Ｍ１，Ｍ２による内向きの設定
圧力とが釣り合いを保とうとして、弁機構体４０を変動
させる。弁機構体４０の変動に伴ってその弁部４１が位
置移動を生じ、弁部４１と弁座１６間の開口量が変化し
て、被制御流体の流量が制御される。この通常の制御状
態では内向きの設定圧力と外向きの背圧とが釣り合いを
保っているので、前記弁機構体４０の第一部材５１と第
二部材６１とは一体の結合状態で作動する。

【００２２】これに対して、流出部１５側の圧力が高く
なった場合、例えばその一例として図２の流出側の配管
Ｐのバルブを閉じられたような場合には、背圧すなわち
弁機構体４０の各ダイヤフラム部５０，６０（特には第
二ダイヤフラム部６０）に作用する外向きの圧力は、図
１の通常制御状態に比して高くなる。その結果、第二ダ
イヤフラム部６０は外向き（図の上向き）に移動し、そ
れに伴って弁部４１及び第一ダイヤフラム部５０は第二
ダイヤフラム部６０側に移動し、弁座１６が弁部４１に
より閉じられる。このとき、弁部４１及び第一ダイヤフ
ラム部５０を弁室２５方向に移動させる力は前記第一加
圧手段Ｍ１による圧力のみである。

【００２３】そして、前記弁座１６が閉じた後、さらに
背圧が第二ダイヤフラム部６０に作用すると、図２に示
したように、前記弁機構体４０の第一ダイヤフラム部５
０の第一部材５１と第二ダイヤフラム部６０の第二部材
６１は遊嵌結合されているものであるから互いに分離す
る。このことは、第二ダイヤフラム部６０に大きな背圧
がかかっても、弁機構体４０全体にはその負荷がかから
ないことを意味する。すなわち、第一部材５１と第二部
材６１とが分離することによって、弁機構体４０は第一
ダイヤフラム部５０の弁部４１が第一加圧手段Ｍ１によ
る圧力のみによって弁座１６を閉じる一方、第二ダイヤ
フラム部６０のダイヤフラム面６０ａはそれ以上の背圧
を吸収する利点がある。これによって、前記したよう
に、弁機構体４０と弁座１６との間に大きな負荷が加わ
るのが防止され、それらの劣化や損傷あるい破損に伴う
微細な塵（いわゆるパーティクル）の発生が防止され
る。

【００２４】そして、この第一部材５１と第二部材６１
との分離によってそれらの凸部５２及び凹部６２間に被
制御流体が入り込むが、この発明にあっては、凹部６２
に流通溝部６５が形成されているので、流体が該凹部６
２内に滞留することがない。流体が凹部６２内に滞留し
ないので、凸部５２との再度の結合に際しても、両者の
速やかな結合を妨げることがなく、流量コントロールバ
ルブとしての流量制御の応答特性を低下させることがな
い。このことは、特に被制御流体が粘性の高い液体など
である場合には有利である。

【００２５】また、流体が該凹部６２内に滞留すること
がないので、流体の滞留によって細菌の発生の因となる
汚染源として作用するおそれはなくなり、この種バルブ
が超純水や薬液等の制御に用いられる際に全く問題はな
い。

【００２６】図５は、この発明の他の実施例の流量コン
トロールバルブ１０Ｙを示すもので、この例では、弁室
２５の流入部側部分２５Ａと流出部側部分２５Ｂとを貫
通する連通部２６を設けたもので、この連通部２６によ
って被制御流体の流出部１５から弁室２５内に気体ある
いは液体からなる洗浄流体を流入して洗浄を可能にした
ものである。なお、図１及び図２と共通符号は同一構成
を表す。この実施例において、流出部１５から流入され
た洗浄流体は第一部材５１と第二部材６１が分離して形
成される第二部材６１の凹部６２内を通過しさらに前記
連通部２６を通過することによって、弁室２５及び弁機
構体４０内の被制御流体を流入部１２より完全に排出す
ることができるため、滅菌効果がある。

【００２７】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
流量コントロールバルブの弁機構体にあっては、凸部と
凹部とが分離自在に遊嵌結合する弁機構体を有する流量
コントロールバルブにおいて、凹部内に被制御流体が滞
留することがなく、従って制御の応答特性を低下させる
ことがない。また流体の滞留による細菌が発生するおそ
れもなくなる。この発明は、被制御流体の粘性が高い場
合や流体の滞留を嫌う超純水や薬液等の制御に特に有用
で効果が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る弁機構体を備えた流
量コントロールバルブの縦断面図である。

【図２】図１の弁機構体の分離状態を示す縦断面図であ
る。

【図３】第二ダイヤフラム部の拡大縦断面図である。

【図４】図３の凹部側から見た平面図である。

【図５】他の実施例を示す流量コントロールバルブの縦
断面図である。

【図６】先行発明に係る流量コントロールバルブの制御
状態を示す縦断面図である。

【図７】図６の弁機構体の分離状態を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 流量コントロールバルブ １１ ボディ本体 １２ 流入部 １５ 流出部 １６ 弁座 ２０ チャンバ ２１ 第一加圧室 ２５ 弁室 ２６ 連通部 ３０ 第二加圧室 ４０ 弁機構体 ４１ 弁部 ５０ 第一ダイヤフラム部 ５１ 第一部材 ５２ 凸部 ６０ 第二ダイヤフラム部 ６１ 第二部材 ６２ 凹部 ６５ 流通溝部 Ｍ１ 第一加圧手段 Ｍ２ 第二加圧手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側に被制御流体の流入部（１２）を有
   し弁座（１６）を介して他側に被制御流体の流出部（１
   ５）が形成されたチャンバ（２０）を有するボディ本体
   （１１）の前記流入部側に配された第一ダイヤフラム部
   （５０）と前記流出部側に配された第二ダイヤフラム部
   （６０）とを有し、 前記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部は、そ
   れらの外周部が前記ボディ本体に固定されて前記チャン
   バを第一ダイヤフラム部外側の第一加圧室（２１）、前
   記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部に囲まれ
   前記流入部及び弁座ならびに流出部を有する弁室（２
   ５）及び第二ダイヤフラム部外側の第二加圧室（３０）
   に区分しており、 前記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部は、前
   記第一加圧室及び第二加圧室に設けられた第一加圧手段
   （Ｍ１）及び第二加圧手段（Ｍ２）によって常時それぞ
   れ弁室方向に一定圧力を加えられるように構成された弁
   機構体（４０）であって、 前記第一ダイヤフラム部（５０）にはその弁室側に弁部
   （４１）を有する第一部材（５１）が一体に設けられ、
   前記第二ダイヤフラム部（６０）にはその弁室側に前記
   第一部材に対向して第二部材（６１）が一体に設けられ
   ているとともに、 前記第一部材と第二部材とは互いに分離自在に遊嵌結合
   される凸部（５２）と凹部（６２）を有し、かつ前記凹
   部には前記凸部の結合に伴い該凹部内の流体を外部に排
   出する流通溝部（６５）が形成されていることを特徴と
   する流量コントロールバルブの弁機構体。