JP2003029848A - 定圧レギュレータ - Google Patents
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Abstract
食性の薬液ラインにおいて使用可能な定圧レギュレータ
を提供する。 【解決手段】 本体1と蓋体2との間に本体とで気室9
を形成するダイヤフラム4が挟持され、気室の周囲には
本体と蓋とにより挟持される気室形成リング3が設けら
れ、気室形成リングの上面と下面には、ダイヤフラムの
環状突部15を裏打ちするシールリング22が嵌挿され
る第1の凹所23と、気室9を密封するシールリング2
4が嵌挿される第2の凹所25とが、それぞれ設けられ
ている。ダイヤフラム4は本体に形成されたプラグ6と
で流体制御部12を形成する中央円筒部13を有し、ダ
イヤフラム4と蓋体2との間には第2の弁室20が形成
され、本体1には第1の弁室7と入口流路8が、また第
2の弁室20には出口流路21が、形成されている。
Description
の流体圧力が変動しても二次側(下流側)の流体圧力を
一定に保つ定圧レギュレータに関するものであり、さら
に詳しくは主として超純水ラインや各種化学薬液ライン
において好適に用いられるコンパクトで安定した流体圧
力制御が得られる定圧レギュレータに関するものであ
る。
部での部品の接触による発塵や、微小流量での圧力制御
性能の悪化などを解決した定圧レギュレータについて先
行出願しており、その内容は特開2001−14108
3号公報に開示されている。
40と入口流路41とを有する本体42と、第2の弁室
43と出口流路44とを有する蓋体45と、第1の弁室
40の上部周縁に固定された第1のダイヤフラム46
と、本体42と蓋体45とによって挟持された第2のダ
イヤフラム47と、第1及び第2のダイヤフラム46、
47の中央に設けた環状接合部48に接合され軸方向に
移動自在のスリーブ49と、第1の弁室40の底部に固
定されスリーブ49下端部との間に流体制御部51を形
成するプラグ52とからなり、本体42の内周面と第1
及び第2のダイヤフラム46、47とに包囲された気室
53を有し、気室53に連通するエア供給口54が設け
られ、第2のダイヤフラム47の受圧面積を第1のダイ
ヤフラム46の受圧面積より大とした構造となってい
る。
定圧レギュレータでは、ダイヤフラム47の材質が、腐
食性流体のラインに好適に使用されるポリテトラフルオ
ロエチレン(以下PTFEという)のようなクリープを
起こしやすいものであれば、ダイヤフラム47の環状突
部55がクリープを起こし経時的に第2の弁室43のシ
ール性能が低下することがあった。また、ゴム弾性体を
使用すると、流体熱によりゴムが劣化し、やはりシール
性能が低下することがあった。また、プラグ52が本体
42に螺合される構造であったため、第1の弁室40に
長期の圧力変動や温度の変化が起こると、ゆがみや変形
により接合部におけるシール性能が低下することがあっ
た。
に鑑みてなされたもので、長期にわたって弁室のシール
性能を保持し、腐食性の高い薬液ラインにおいても使用
可能なコンパクトで安定した流体圧力制御が得られる定
圧レギュレータを提供することを目的とする。
態様を示す図1を参照して説明すると、本発明の定圧レ
ギュレータは、本体1と、蓋体2と、本体1と蓋体2と
の間に挟持された気室形成用リング3と、上部と下部が
それぞれ蓋体2と本体1とに接合されたダイヤフラム4
とを具備し、本体1には、上部にダイヤフラム4の下部
が接合される接合部5と、底面中央より突出する円柱状
のプラグ6を有する第1の弁室7と、第1の弁室7に連
通する入口流路8と、ダイヤフラム4と本体1との間に
形成された気室9に連通する通気孔10とが設けられ、
ダイヤフラム4には、中央部に前記プラグ6とで流体制
御部12を形成しプラグ6の外径より小さい内径を有す
る円筒部13と、円筒部13の上部に設けられた鍔部1
4と、鍔部14の径方向に延長して設けられかつその周
縁に環状突部15を有する第1の膜部16と、円筒部1
3の下端面に径方向に延長して設けられた第2の膜部1
7と、第2の膜部17に連続して設けられ本体1の接合
部5に接合される環状接合部18とが設けられ、蓋体2
には、下端面周縁部にダイヤフラム4の環状突部15が
嵌合される環状溝19と、環状溝19の内側に位置しダ
イヤフラム4の上下動を許容する第2の弁室20と、第
2の弁室20に連通する出口流路21とが設けられ、ま
た前記気室形成用リング3は第2の弁室20の内径とほ
ぼ同じ内径を有し前記気室9を密封するよう本体1と蓋
体2との間に挟持され、気室形成用リング3の上面には
ダイヤフラム4の環状突部15を裏打ちするシールリン
グ22が嵌挿される第1の凹所23が設けられ、気室形
成用リング3の下面には気室9を密封するシールリング
24が嵌挿される第2の凹所25が設けられていること
を特徴としている。
第1の凹所は気室形成用リング3の上面に形成された環
状溝22であり、第2の凹所は気室形成リング3の下面
に形成された環状溝25である。
に示されるように、蓋体30の本体1との接合部には気
室形成用リング31が内包される段差部32が設けら
れ、シールリング22が嵌挿される第1の凹所が気室形
成用リング31の外側周面と段差部32との間に形成さ
れた環状切欠部36であり、シールリング24が嵌挿さ
れる第2の凹所が気室形成用リング31の外周面と段差
部32との間に形成された環状切欠部37となってい
る。
ば、ダイヤフラム4の材質はPTFEである。
少なくとも2個設けられている。
FA等のフッ素樹脂が好適に使用されるが、ポリ塩化ビ
ニル、ポリプロピレンなどのその他のプラスチック或い
は金属でも良く特に限定されない。また、気室形成用リ
ング3、ベースプレート26は強度、耐熱性の観点から
ポリプロピレンが好適に使用されるが、同様に、その他
のプラスチックや金属でも良く特に限定されない。さら
に、ダイヤフラム4の材質はPTFE等のフッ素樹脂が
好適に使用されるが、ゴム及び金属でも良く特に限定さ
れない。
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。
縦断面図である。図2は、本発明の定圧レギュレータに
おいて一次圧が低下した状態を示す縦断面図である。図
3は、図1における本体の平面図である。図4は、図1
におけるダイヤフラムの半割りの斜視図である。図5
は、本発明の定圧レギュレータの他の実施態様を示す縦
断面図である。
り、内部に第1の弁室7を有し、側面には第1の弁室7
と連通している入口流路8と、気室9と連通する通気孔
10及び11とが設けられている。第1の弁室7の上部
にはダイヤフラム4の下部に位置する環状接合部18が
接合される接合部5が設けられ、また、底面中央には円
柱状のプラグ6が突出して設けられている。尚、通気孔
10及び11は、吸気用、排気用として使用されるもの
であるが、一個でも用は足りるものであり特に数量は限
定されるものではない。本体1の平面形状を参考までに
図3に示した。
部にダイヤフラム4の環状突部15が嵌合される環状溝
19と、該溝19内側に位置しダイヤフラム4の上下動
を許容する横断面形状が円形の第2の弁室20と、側面
には第2の弁室20に連通する出口流路21が設けられ
ている。
有するポリプロピレン製の気室形成用リングであり、上
面にはダイヤフラム4の環状突部15を裏打ちするゴム
弾性体よりなるシールリング22が嵌挿される環状溝2
3と下面には気室9を密封する同シールリング24が嵌
挿される環状溝25が設けられており、本体1と蓋体2
の間に挟持されている。
に前記プラグ6の外径よりも小さい内径を有する円筒部
13と、円筒部13の上部に設けられた鍔部14と、鍔
部14の径方向に延長して設けられかつその周縁部に環
状突部15を有する第1の膜部16と、円筒部13の下
端面に径方向に延長して設けられた第2の膜部17と、
第2の膜部17に連続して設けられ本体1の接合部5に
Oリングを介して螺合される環状接合部18が設けられ
ている。円筒部13の下端部は前記第1の弁室7の中央
部に設けられたプラグ6の上面との間に流体制御部12
を形成している。環状接合部18の本体1の接合部5へ
の接合方法は、螺合に限定されず他の接合方法を用いて
もかまわない。ダイヤフラム4の環状突部15は蓋体2
の環状溝19に嵌合されるとともに、シールリング22
に裏打ちされることにより環状溝19に押圧される。
尚、ダイヤフラム4の上面の受圧面積は、下面の受圧面
積すなわち第2の膜部17の受圧面積より大きく設けな
ければならい。
グ3で囲まれて形成される。気室9の内部には前記通気
孔10から、気体用レギュレータ等を用いて圧力調整さ
れた圧縮空気または不活性ガス等が導入され、また、通
気孔11からはそれらが微量に排出されながら一定圧力
を保つよう調整される。また、空気またはガスの圧力を
変更すれば、定圧レギュレータの1次側流体圧力はそれ
に対応した値に保たれるため、空気またはガスの圧力を
調整することで、レギュレータの2次側圧力を望む圧力
に調整できる。
プレートであり、蓋体2、気室形成用リング3、及び本
体1と共に、ボルト、ナット(図示せず)で挟持固定さ
れている。例えば定圧レギュレータがPTFEやポリエ
チレン等のように強度が低くクリープをおこしやすい材
質で作られている場合は、ボルト、ナットで挟持した際
の変形や、経時的なボルト、ナットの緩みを防ぐため、
ベースプレート26で補強して変形やボルト、ナットの
緩みを防止した方が良い。このベースプレート26は定
圧レギュレータの材質が十分強靭なもので形成されてい
る場合は必ずしも必要ではない。
ュレータの作動は次のとおりである。
第1の弁室7内部の圧力すなわち定圧レギュレータ上流
側(1次側)圧力による上向きの力と、気室9内部の圧
力による下向きの力を受けている。一方、ダイヤフラム
4の上面は第2の弁室20内部の圧力すなわちレギュレ
ータ下流側(2次側)圧力による下向きの力を受け、ダ
イヤフラム4の上面に対応した第1の膜部16と鍔部1
4とが気室9内部の圧力による上向きの力を受けてお
り、これら4つの力の釣り合いによってダイヤフラム4
と一体に設けられた円筒部13の位置が決定されてい
る。
た場合、一時的に2次側の圧力及び流量も減少する。そ
のため、第2の弁室20の圧力が減少し、ダイヤフラム
4の上面が受ける力も減少するが、第1の膜部16及び
鍔部14が受ける気室9の内部圧力は不変であるため、
第1の膜部16及び鍔部14が受ける気室9の内部圧力
の方が大きくなり、円筒部13を上方へ引き上げようと
する。また、第1の弁室7の圧力も減少し、第2の膜部
17が流体から受ける力は減少するが、気室9の圧力は
不変であるため、第2の膜部17は円筒部13を引き下
げようとする。この時、第1の膜部16及び鍔部14の
面積は、第2の膜部17の面積より十分大きいため、結
果として円筒部13を上方へ引き上げることとなる(図
2の状態)。これによって、流体制御部12の開口面積
は増加し、2次側の流体圧力は瞬時に元の圧力まで増加
し、再び気室9内部の圧力と流体圧による力の釣り合い
が保たれる。通常、本発明の定圧レギュレータの下流側
には、図示しない固定絞り或いはバルブが取り付けられ
ている。固定絞り或いはバルブの下流側を大気開放とし
ておけば、固定絞り或いはバルブ前後の差圧は常に一定
に保たれることになり、固定絞り或いはバルブの流量係
数に見合った流量が常に保たれることとなる。
増加した場合、一時的に2次側の圧力及び流量も増加す
る。したがって、第2の弁室20の圧力は増加し、円筒
部13を押し下げようとする。また、第1の弁室7の圧
力も増加するため第2の膜部17は円筒部13を押し上
げようとする。同様に、ダイヤフラム4の上面の面積は
第2の膜部17の面積より十分大きい為、円筒部13は
押し下げられる。これによって、流体制御部12の開口
面積は減少し(図1の状態)、2次側の流体圧力は瞬時
に元の圧力まで減少し、再び気室9内部の圧力と流体圧
力による力の釣り合いが保たれ、元の流量も保たれる。
ダイヤフラム4の円筒部13の位置が変化して、常に2
次側の圧力が一定に保たれ、したがって設定した流量を
安定して保持することが出来る。
側圧力はそれに対応した値に保たれるため、下流側に設
置された固定絞り或いはバルブに変更がなければ、設定
流量を変更することができる。
その圧力の作用によりダイヤフラム4の環状突部15及
び環状溝19とのシール面を通過して定圧レギュレータ
外部へと流出しようとするが、環状突部15が気室形成
用リングの上面に配置された環状溝23に嵌挿されるシ
ールリング22によって蓋体2の環状溝19に押圧され
ているので流体の定圧レギュレータ外部への流出は阻止
される。
にわたって変動することにより、ダイヤフラム4の環状
突部15や蓋体2の環状溝19がクリープや歪みを発生
したり、また、流体温度の頻繁な変化が起こると本体
1、蓋体2、気室形成用リング3、ベースプレート26
を挟持しているボルトに緩みが発生したりし、ダイヤフ
ラム4の環状突部15を蓋体2の環状溝19に押圧する
力が減少しようとする。
15はシールリング22の弾性作用によって蓋体2の環
状溝19に押圧されているため、環状突部15を環状溝
19に押圧する力が低下せず、流体の定圧レギュレータ
外部への流出は阻止される。
度の影響で劣化しても、流体の温度が伝わりにくい位置
である気室形成用リング3下部の環状溝25に嵌挿され
るシールリング24の弾性作用によって、ダイヤフラム
4の環状突部15は蓋体2の環状溝19に押圧されてい
るため、流体の定圧レギュレータ外部への流出は阻止さ
れる。
面図である。
ールリング22、24、及びベースプレート26につい
ては前記第1の実施態様と同一であるため同じ番号が付
してある。
る。
リング31とシールリング22及び24を内包する段差
部32と、段差部32の段差面に設けられダイヤフラム
4の環状突部15が嵌合される環状溝33と、環状溝3
3の内側に位置しダイヤフラム4の上下動を許容する横
断面円形状の第2の弁室34と、側面に第2の弁室34
とを連通する出口流路35が設けられている。
気室形成用リングであり、第2の弁室34と略同じ内径
を有し、上面外周側にシールリング22が嵌挿される環
状切欠部36と、下面外周側にシールリング24が嵌挿
される環状切欠部37が設けられている。環状切欠部3
6は、シールリング22を段差部32の内周面と環状突
部15に押圧するよう設計されている。さらに、環状切
欠部37は、シールリング24を段差部32内周面と本
体1上端面に押圧するよう設計されており、シールリン
グ22、24は、気室9のシールとともにダイヤフラム
4の環状突部15の裏打ちとして使用される。
レギュレータの作動は第1の実施態様と同一であるので
省略するが、前記第2の弁室34の流体が蓋体30の環
状溝33とダイヤフラム4の環状突部15とのシール面
から流出しても、シールリング22が蓋体30の段差部
32内周面とダイヤフラム4の環状突部15を押圧する
ように配置されているため、外部への流出は防がれる。
たような構造をしており、これを使用することで以下の
優れた効果が得られる。
分の裏打ちを行うとともに、温度の伝わりにくい位置で
さらに裏打ちを行っているため、長期にわたって確実な
シール性能を保持する。
にて設けられているため、従来品に比較して第一弁室か
らの外部への流体漏れの心配が全くなくなった。
した流体圧力制御が得られる。
薬品性に優れた材質を用いることができるため、その場
合は不純物の溶出や薬液の汚染が極めて少ない。
図である。
縦断面図である。
断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 本体(1)と、蓋体(2,30)と、本
体(1)と蓋体(2,30)との間に挟持された気室形
成用リング(3,31)と、上部と下部がそれぞれ蓋体
(2,30)と本体(1)とに接合されたダイヤフラム
(4)とを具備し、本体(1)には、上部にダイヤフラ
ム(4)の下部が接合される接合部(5)と、底面中央
より突出する円柱状のプラグ(6)を有する第1の弁室
(7)と、第1の弁室(7)に連通する入口流路(8)
と、ダイヤフラム(4)と本体(1)との間に形成され
た気室(9)に連通する通気孔(10)とが設けられ、
ダイヤフラム(4)には、中央部に前記プラグ(6)と
で流体制御部(12)を形成しプラグ(6)の外径より
小さい内径を有する円筒部(13)と、円筒部(13)
の上部に設けられた鍔部(14)と、鍔部(14)の径
方向に延長して設けられかつその周縁に環状突部(1
5)を有する第1の膜部(16)と、円筒部(13)の
下端面に径方向に延長して設けられた第2の膜部(1
7)と、第2の膜部(17)に連続して設けられ本体
(1)の接合部(5)に接合される環状接合部(18)
とが設けられ、蓋体(2,30)には、下端面周縁部に
ダイヤフラム(4)の環状突部(15)が嵌合される環
状溝(19,33)と、環状溝(19,33)の内側に
位置しダイヤフラム(4)の上下動を許容する第2の弁
室(20,34)と、第2の弁室(20,34)に連通
する出口流路(21,35)とが設けられ、また前記気
室形成用リング(3,31)は第2の弁室(20,3
4)の内径とほぼ同じ内径を有し前記気室(9)を密封
するよう本体(1)と蓋体(2,30)との間に挟持さ
れ、気室形成リング(3,31)の上面にはダイヤフラ
ム(4)の環状突部(15)を裏打ちするシールリング
(22)が嵌挿される第1の凹所(23,36)が設け
られ、気室形成リング(3,31)の下面には気室
(9)を密封するシールリング(24)が嵌挿される第
2の凹所(25,37)が設けられていることを特徴と
する定圧レギュレータ。 - 【請求項2】 シールリング(22)が嵌挿される前記
第1の凹所が気室形成用リング(3)の上面に形成され
た環状溝(23)であり、シールリング(24)が嵌挿
される前記第2の凹所が気室形成リング(3)の下面に
形成された環状溝(25)である請求項1に記載の定圧
レギュレータ。 - 【請求項3】 蓋体(30)の本体(1)との接合部に
は気室形成リング(31)が内包される段差部(32)
が設けられ、シールリング(22)が嵌挿される前記第
1の凹所が気室形成用リング(31)の外側周面と段差
部(32)との間に形成された環状切欠欠部(36)で
あり、シールリング(24)が嵌挿される前記第2の凹
所が気室形成用リング(31)の外周面と段差部(3
2)との間に形成された環状切欠部(37)である請求
項1に記載の定圧レギュレータ。 - 【請求項4】 ダイヤフラム4の材質がポリテトラフル
オロエチレンである請求項1記載の定圧レギュレータ。 - 【請求項5】 通気孔10が少なくとも二個設けられて
いる請求項1に記載の定圧レギュレータ。
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
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