JP2004225866A - 高圧自動バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ボディの貫通孔とニードルとの間をシールするためのパッキンの長寿命化を図る。
【解決手段】ボディ１２内に高圧流体を導入する高圧室１３を設けると共に、それに連通する入口ポート１４及び出口ポート１５を設ける。入口ポート１４側にシート部１６を設けて、ニードル１８のヘッド部２２によってその入口ポート１４を開閉するように構成する。ニードル１８が挿通される貫通孔１７に合成樹脂（ＰＥＥＫ）製のバックシート部材１９を取付け、その穴部１９ａの開口部の周囲に、ニードル１８が開放位置に移動された際にヘッド部２２の後部のテーパ面２２ｃが密着するバックシート部２５を設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニードルの駆動により高圧流体の流通及び流通停止の制御を行う高圧自動バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば高圧とされた超純水を用いて半導体を洗浄する洗浄装置には、高圧流体（超純水）の流通及び流通停止の制御を行うための高圧自動バルブが設けられる。図４及び図５は、この種の従来の高圧自動バルブの構成を示している。即ち、ボディ１には、内部に高圧流体Ｌが導入される高圧室２が形成され、また、その高圧室２に連通して、図で下方に延びる入口ポート３が設けられると共に、図で左方に延びる出口ポート４が設けられている。このとき、出口ポート４の高圧室２側の開口部には凹状の曲面をなすシート部５が設けられている。
【０００３】
一方、ボディ１の高圧室２の図で右側には、図で右方に延びて貫通孔６が設けられ、この貫通孔６には、ニードル７が進退方向（図で左右方向）に移動可能に挿通されている。このニードル７は、丸棒状をなすと共に、その先端に高圧室２内に配置されるヘッド部７ａを有しており、図示しない駆動機構（エアピストン等）により、前記ヘッド部７ａの先端面が前記シート部５に密着して出口ポート４を閉塞する閉塞位置（図４参照）と、そこから後退して出口ポート４を開放する開放位置（図５参照）との間を移動されるようになっている。
【０００４】
また、前記貫通孔６は、図で左端部側が前記ニードル７に対応した（ニードル７が摺動する）内径とされ、その右側に径大部が形成されている。このとき、その径大部内には、その内周面と前記ニードル７との間をシールするためのリング状のパッキン８が、ボディ１にねじ込まれるパッキン押え９により固定された状態で設けられる。この場合、前記パッキン８は、例えば４枚が重ねられた状態で設けられている。
【０００５】
これにて、高圧室２内には、入口ポート３を通して常に高圧流体Ｌが導入され、バルブＯＦＦ時には、図４に示すように、ニードル７が閉塞位置に位置されてヘッド部７ａが出口ポート４を閉塞し、高圧流体Ｌの流通が停止される。バルブＯＮ時には、図５に示すように、ニードル７が開放位置に位置されて出口ポート４が開放し、高圧流体Ｌが出口ポート４を通って流通されるようになっている。また、パッキン８により、貫通孔６とニードル７との間の隙間からの高圧流体Ｌの漏れが防止されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、バルブＯＦＦ時、ＯＮ時にかかわらず、常に高圧室２内には高圧流体Ｌが導入されていて高圧とされているので、パッキン８部には常に高圧がかかり、そのためパッキン８の寿命が短くなる不具合があった。尚、これに伴い、パッキン８の枚数を多く要し、パッキン押え９についても大形で強度の高いものとして、強固にボディ１に取付ける必要があり、コスト面やスペース面での不利を生じていた。
【０００７】
また、バルブの使用中に、もしパッキン８が寿命に達するようなことがあると、バルブＯＦＦ時、ＯＮ時にかかわらず、高圧室２内が高圧に保たれているため、激しい液漏れ（貫通孔６からの高圧流体Ｌの外部への噴出）が生ずるようになり、二次的なトラブルが発生する虞もあった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボディの貫通孔とニードルとの間をシールするためのパッキンの長寿命化を図ることができる高圧自動バルブを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の高圧自動バルブは、高圧室に高圧流体を導入する入口ポート側にシート部を設けて、ニードルのヘッド部によってその入口ポートを開閉するように構成し、これと共に、ニードルが挿通される貫通孔の高圧室側の開口部部分にバックシート部を設け、ニードルが開放位置に移動された際にヘッド部の後部面がそのバックシート部に密着するように構成したものである。
【００１０】
これによれば、バルブＯＦＦ時つまりニードルの閉塞位置では、入口ポートが閉塞されて高圧室内に高圧流体が導入されないので、高圧室に圧力がかかることはなく、ひいてはボディの貫通孔とニードルとの間をシールするためのパッキン部分にも高圧がかかることがなくなる。一方、バルブＯＮ時つまりニードルの開放位置では、ニードルのヘッド部の後部面が貫通孔の開口部周囲のバックシート部に密着して閉鎖するようになり、以て、高圧室内が高圧となってもパッキン部分に高圧がかかることがなくなる。
【００１１】
これにて、バルブＯＦＦ時、ＯＮ時においては、パッキン部分に高圧が作用することがなくなり、パッキン部分に高圧が作用するのは、開放位置と閉塞位置との間でニードルの位置が切替わる一瞬のみとなる。従って、パッキンの負荷を大幅に軽減することができ、この結果、パッキンの長寿命化を図ることができる。また、バルブの使用中にパッキンが寿命に達するようなことがあっても、液漏れが生ずるのは、上記したニードルの位置が切替わる一瞬のみとなるので、激しく液漏れすることがなくなり、液漏れに伴う大きなトラブルを未然に防止することができる。
【００１２】
このとき、上記したバックシート部を、ボディに取付けられた合成樹脂製の部材から構成することができる（請求項２の発明）。この場合、一般に、ニードル（ひいてはヘッド部の後部面）が硬質な金属（例えばステンレス）から構成される事情があっても、バックシート部が比較的軟質であるため、ヘッド部の後部面との間の密着性（シート性）が良くなり、ニードルの開放位置における貫通孔の閉鎖をより確実に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施例について、図１ないし図３を参照しながら説明する。これら図１〜図３は、本実施例に係る高圧自動バルブ１１の要部の構成を示すもので、それぞれ、バルブＯＦＦ時、バルブＯＮ時、バルブＯＮ／ＯＦＦ切替えの瞬間の様子を示している。
【００１４】
ここで、高圧自動バルブ１１のボディ１２は、例えば共にステンレス製のボディ主部１２ａとその図で左側の連結部１２ｂとをボルト締め（図示せず）により連結して構成され、内部に高圧流体Ｌが導入される高圧室１３を有している。また、このボディ１２には、前記高圧室１３に連通して、該高圧室１３の図で左壁部から左方に延びる入口ポート１４が設けられていると共に、該高圧室１３の底部から下方に延びる出口ポート１５が設けられている。
【００１５】
このとき、前記入口ポート１４の高圧室１３側の開口部の周囲には、凹状の曲面状をなすシート部１６が設けられている。さらに、このボディ１２の図で高圧室１３の右側の壁部には、前記入口ポート１４（シート部１６）に対向して、高圧室１３から右方に延びる貫通孔１７が設けられている。尚、図示はしないが、前記入口ポート１４には、例えば半導体洗浄用の超純水等の高圧流体Ｌの供給源（高圧ポンプ等）が接続され、前記出口ポート１５には、次段階の機器（例えば洗浄装置等）が接続されるようになっている。
【００１６】
そして、前記ボディ１２の貫通孔１７部分には、ニードル１８が、その外周に、合成樹脂製の部材であるバックシート部材１９、パッキン２０、パッキン押え２１を介した状態で、進退方向（図で左右方向）に移動可能に挿通される。そのうち前記ニードル１８は、例えばステンレスからなり丸棒状をなす棒状部の先端に、前記高圧室１３内に配置されるヘッド部２２を有して構成されている。
【００１７】
このヘッド部２２は、詳細には、前記棒状部の先端部に一体に設けられた受け部２２ａに、前記入口ポート１４を開閉するための開閉部材２２ｂを例えばかしめ結合により保持させて構成されている。前記開閉部材２２ｂは、合成樹脂、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなり、先端面が球面状に形成されている。また、ヘッド部２２の後部面（受け部２２ａの外面）はテーパ面２２ｃとされている。
【００１８】
前記パッキン２０は、合成樹脂から、半径方向の断面がく字状に屈曲された如きリング状に構成され、この場合２枚が重ねられた状態で、前記貫通孔１７の外側の開口部側（図で右側）に固定されたパッキン押え２１によって押えられて前記貫通孔１７の中間部分に配置されている。このパッキン２０の外周は貫通孔１７の内周面に密着し、前記ニードル１８は、このパッキン２０の穴部（及びパッキン押え２１の穴部）の内周部を摺動するようになっている。尚、前記パッキン押え２１の外周面部には、Ｏリング２３が設けられ、前記貫通孔１７の内周面との間が液密にシールされるようになっている。
【００１９】
さて、前記バックシート部材１９は、この場合、合成樹脂例えばＰＥＥＫからなり、前記ニードル１８が挿通（摺動）される穴部１９ａを有するほぼ円筒状（円柱状）をなしている。このバックシート部材１９は、その外周に形成された雄ねじ部が、前記貫通孔１７の内周面に形成された雌ねじ部にねじ込まれることにより、貫通孔１７の内側（高圧室１３側）の開口部部分を塞ぐように設けられる。このとき、バックシート部材１９の外周面部には、Ｏリング２４が設けられ、前記貫通孔１７の内周面との間が液密にシールされるようになっている。そして、このバックシート部材１９の穴部１９ａの高圧室１３側開口部の周囲には、凹状の曲面状とされたバックシート部２５が設けられている。
【００２０】
上記したニードル１８は、その基端側が、ボディ１２の外側にて図示しない駆動機構（例えばエアピストン）に接続されており、該駆動機構によって、前記ヘッド部２２（開閉部材２２ｂ）の先端面が前記シート部１６に密着して入口ポート１４を閉塞する閉塞位置（図１参照）と、該ヘッド部２２がシート部１６から後退して入口ポート１４を開放する開放位置（図２参照）との間を移動されるようになっている。
【００２１】
すなわち、バルブＯＦＦ時には、駆動機構によりニードル１８が閉塞位置に位置され、バルブＯＮ時に、駆動機構によりニードル１８が開放位置に移動されるようになっているのである。そしてこのとき、バルブＯＮ時つまりニードル１８の開放位置では、図２に示すように、前記ヘッド部２２の後部面（テーパ面２２ｃ）が、バックシート部材１９のバックシート部２５に密着し、バックシート部材１９の穴部１９ａを閉塞するようになっている。
【００２２】
次に、上記構成の作用について述べる。上記した高圧自動バルブ１１においては、バルブＯＦＦ時には、図１に示すように、ニードル１８が閉塞位置に位置され、そのヘッド部２２がシート部１６に密着することにより入口ポート１４が閉塞され、高圧流体Ｌの流通が停止される。
【００２３】
この状態では、高圧室１３内に高圧流体Ｌが導入されないので、高圧室１３内に圧力がかかることはなく、ひいてはボディ１２の貫通孔１７とニードル１８との間をシールするためのパッキン２０部分にも高圧がかかることがなくなる。尚、金属（ステンレス）製のシート部１６に対して、比較的軟質な合成樹脂製のヘッド部２２（開閉部材２２ｂ）を押付けることにより、それらの間の密着性（シート性）が良くなり、入口ポート１４の閉鎖をより確実に行うことができるのである。
【００２４】
一方、バルブＯＮ時には、図２に示すように、駆動機構によりニードル１８が後退されて開放位置に移動され、入口ポート１４が開放されて高圧流体Ｌが高圧室１３内に導入され、出口ポート１５から排出されようになり、以て高圧流体Ｌの流通が行われる。
【００２５】
このときには、高圧室１３内が高圧となるが、上述のように、ニードル１８のヘッド部２２のテーパ面２２ｃが、バックシート部材１９のバックシート部２５に密着して穴部１９ａを閉鎖するようになり、以て、高圧室１３内が高圧となっても高圧流体Ｌが貫通孔１７へ漏れてパッキン２０部分に高圧がかかることはない。この場合も、比較的軟質な合成樹脂製のバックシート部材１９のバックシート部２５に、金属製のテーパ面２２ｃを押付けるので、それらの間の密着性（シート性）が良くなり、穴部１９ａの閉鎖を確実に行うことができるのである。
【００２６】
これにて、バルブＯＦＦ時、ＯＮ時においては、パッキン２０部分に高圧が作用することがなくなり、パッキン２０部分に高圧が作用するのは、図３に示すような、開放位置と閉塞位置との間でニードル１８の位置が切替わる瞬間のみとなる。従って、従来例で述べたような常時パッキン８に高圧が作用しているものと異なり、パッキン２０の負荷を大幅に軽減することができる。これに伴い、パッキン２０の重ね枚数も、従来の４枚から２枚に低減することができた。
【００２７】
また、もし、使用中にパッキン２０が寿命に達するような（破損する）ことがあった場合でも、高圧室２内が常時高圧に保たれているため激しい液漏れが生じていた従来のものと異なり、液漏れが生ずるのは、上記したニードル１８の位置が切替わる一瞬のみとなるので、激しく液漏れすることがなくなり、液漏れに伴う大きなトラブルを未然に防止することができるのである。
【００２８】
このように本実施例によれば、ボディ１２の貫通孔１７とニードル１８との間をシールするためのパッキン２０の大幅な長寿命化を図ることができるという優れた効果を奏する。ちなみに、本発明者らの実施した耐久性試験によれば、従来例で述べたバルブのパッキン８の寿命が、ニードルのストローク数で約２５万回であったのに対し、本実施例の高圧自動バルブ１１では、パッキン２０の寿命が、ニードルのストローク数で約１００万回となり、約４倍もの長寿命化を図ることができたのである。
【００２９】
また、本実施例によれば、使用中にパッキン２０が寿命に達した場合でも液漏れに伴う大きなトラブル（二次災害等）を未然に防止することができる。さらに、特に本実施例では、バックシート部２５を、ボディ１２に別体として取付けられた合成樹脂製のバックシート部材１９から構成したので、ヘッド部２２のテーパ面２２ｃとの間の密着性（シート性）が良くなり、ニードル１８の開放位置における貫通孔１７（穴部１９ａ）の閉鎖をより確実に行うことができるといったメリットも得ることができる。
【００３０】
尚、上記実施例では、バックシート部２５を、合成樹脂製のバックシート部材１９に設けるようにしたが、ボディ１２に一体に設けるようにすることも可能である。この場合、バックシート部の材質とニードルのヘッド部の後部面の材質とは、合成樹脂と金属との組合せとすることが好ましいが、同種の材料から構成しても良い。上記実施例では、金属としてステンレス、合成樹脂としてＰＥＥＫを採用したが、材料の種類としてはそれらに限定されるものではない。
【００３１】
その他、本発明の高圧自動バルブの用途としても、半導体の洗浄用に限定されるものではなく、各種の高圧ポンプユニットなど、様々な用途に利用でき、また、高圧流体の種類としても、その用途に応じて様々なものに適用することができ、さらには、ボディの形状、パッキンの形状や枚数などについても、種々の変形が可能であるなど、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明にて明らかなように、本発明の高圧自動バルブによれば、高圧室に高圧流体を導入する入口ポート側にシート部を設けて、ニードルのヘッド部によってその入口ポートを開閉するように構成し、これと共に、ニードルが挿通される貫通孔の高圧室側の開口部の周囲にバックシート部を設け、ニードルが開放位置に移動された際にヘッド部の後部面がそのバックシート部に密着するように構成したので、ボディの貫通孔とニードルとの間をシールするためのパッキンの長寿命化を図ることができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、高圧自動バルブの要部のバルブＯＦＦ時における縦断面図
【図２】バルブＯＮ時における縦断面図
【図３】バルブＯＮ／ＯＦＦ切替えの瞬間における縦断面図
【図４】従来例を示す図１相当図
【図５】図２相当図
【符号の説明】
図面中、１１は高圧自動バルブ、１２はボディ、１３は高圧室、１４は入口ポート、１５は出口ポート、１６はシート部、１７は貫通孔、１８はニードル、１９はバックシート部材、２０はパッキン、２２はヘッド部、２２ｃはテーパ面（後部面）、２５はバックシート部、Ｌは高圧流体を示す。

Claims (2)

1. 高圧流体が導入される高圧室並びにその高圧室に連通する入口ポート及び出口ポートを有するボディと、
   前記入口ポートの前記高圧室側の開口部の周囲に設けられたシート部と、
   前記ボディに前記入口ポートと対向する位置に設けられた貫通孔と、
   この貫通孔を貫通して進退方向に移動可能に設けられ先端に前記高圧室内に配置されるヘッド部を有するニードルと、
   このニードルを前記ヘッド部の先端面が前記シート部に密着して前記入口ポートを閉塞する閉塞位置と該ヘッド部が該シート部から後退して該入口ポートを開放する開放位置との間を移動させる駆動機構と、
   前記貫通孔と前記ニードルとの間をシールするパッキンと、
   前記貫通孔の前記高圧室側の開口部部分に設けられ前記ニードルの開放位置で前記ヘッド部の後部面が密着するバックシート部とを具備してなる高圧自動バルブ。
2. 前記バックシート部は、前記ボディに取付けられた合成樹脂製の部材から構成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧自動バルブ。

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