JP2009068568A - サックバックバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】開閉弁にサックバルブ機能を備えたサックバックバルブを提供すること。
【解決手段】ピストン３１と弁体１１とが軸部５０を介して連結され、流体圧力により弁体１１の開閉動作を行う開閉弁１０がサックバック機能を備えているサックバックバルブＳＶであって、開閉弁１０の弁内流路に形成されたサックバック室１７とピストン３１を動作させるアクチュエータ３０との間が軸部５０に連結されて一体に動作するダイヤフラム６０により分離され、軸部５０を弁体側軸部及びピストン側軸部に分割するとともに、弁体側軸部にピストン側軸部を遊嵌して軸方向の独立した動作を許容し、弁体１１の閉動作時には、軸部５０がピストン３１及びダイヤフラム６０とともに弁体１１の全閉位置まで移動する閉弁動作段階と、ピストン側軸部がピストン３１及びダイヤフラム６０とともに移動してサックバック室１７の空間容積を増すサックバック動作段階との二段階動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉弁の全閉操作時に液だれが生じることを防止するサックバック機能を備えたサックバックバルブに関する。

従来、たとえば薬液等の液体を取り扱う配管系統に設置される開閉弁においては、全閉操作時に生じる液だれ（流体のボタ落ち）を防止するため、別体のサックバック専用バルブを併設することが行われている。このようなサックバック専用バルブは、開閉弁の閉動作に同期して作動するものであり、サックバック室の空間容積を増す方向へダイヤフラムを動作させることにより、出口側の液体をサックバック室側に吸引して液だれを防止することができる。（たとえば、特許文献１参照）
特開２００２−３１６０８５号公報

しかしながら、上述した従来のサックバック専用バルブは、開閉弁とサックバック専用バルブとが別体であるから、装置全体としての設置スペースが大きくなるという問題を有している。
また、開閉弁及びサックバック専用バルブは、各々が空気圧等を用いたアクチュエータにより動作させるものであるから、両アクチュエータを同期させて液だれ確実に防止することは困難であった。
さらに、サックバック専用バルブが取り扱う液体によっては、サックバックを行う動作部に固着した液体が動作不良の原因となることも懸念される。

このような背景から、設置スペースの低減や同期の問題を解決するため、開閉弁にサックバック機能を備えたサックバックバルブ、すなわち、開閉弁とサックバック専用バルブとを一体化したサックバックバルブが求められている。また、このようなサックバックバルブにおいては、取り扱う液体の固着により生じるサックバック機能の動作不良対策が施されていることが望ましい。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、開閉弁にサックバルブ機能を備えたサックバックバルブを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るサックバックバルブは、開閉操作用の流体圧力を受けるピストンと弁体とが軸部を介して連結され、前記流体圧力により弁体の開閉動作を行う開閉弁がサックバック機能を備えているサックバックバルブであって、前記開閉弁の弁内流路に形成されたサックバック室と前記ピストンを動作させる開閉操作部との間が前記軸部に連結されて一体に動作するダイヤフラムにより分離され、前記軸部を弁体側軸部及びピストン側軸部に分割するとともに、前記弁体側軸部に前記ピストン側軸部を遊嵌して軸方向の独立した動作を許容し、前記弁体の閉動作時には、前記軸部が前記ピストン及び前記ダイヤフラムとともに前記弁体の全閉位置まで移動する閉弁動作段階と、前記ピストン側軸部が前記ピストン及び前記ダイヤフラムとともに移動して前記サックバック室の空間容積を増すサックバック動作段階との二段階動作を行うことを特徴とするものである。

このような本発明によれば、開閉弁の弁内流路に形成されたサックバック室とピストンを動作させる開閉操作部との間が軸部に連結されて一体に動作するダイヤフラムにより分離され、軸部を弁体側軸部及びピストン側軸部に分割するとともに、弁体側軸部にピストン側軸部を遊嵌して軸方向の独立した動作を許容し、弁体の閉動作時には、軸部がピストン及びダイヤフラムとともに弁体の全閉位置まで移動する閉弁動作段階と、ピストン側軸部がピストン及びダイヤフラムとともに移動してサックバック室の空間容積を増すサックバック動作段階との二段階動作を行うサックバックバルブとなるので、ひとつサックバックバルブがアクチュエータを共用して、弁の開閉及び液だれ防止のサックバックを行うことができる。

上記の発明において、前記ピストン側軸部を前記弁体側軸部に遊嵌した遊嵌部は、前記ダイヤフラムより前記開閉操作部側に設けられていることが好ましく、これにより、遊嵌部が弁内流路を流れる流体と接触することを防止できる。
この場合、前記遊嵌部の外周は前記ダイヤフラムと一体のベローズにより覆われていることが好ましく、これにより、遊嵌部が弁内流路を流れる流体と接触することなくスムーズに動作できるようになり、しかも、その動作範囲を増すことができる。

上記の発明において、前記ピストン側軸部の軸方向動作量を規制するサックバック量調整手段を設けることが好ましく、これにより、諸条件に応じて適宜サックバック量を調整して最適化することができる。

上述した本発明によれば、弁の開閉操作及びサックバック機能をひとつのアクチュエータにより実施できるようになり、開閉弁にサックバック機能を備えたサックバックバルブを提供することができる。この結果、開閉弁とサックバック専用バルブとを一体化したサックバックバルブとなるので、設置スペースの低減が可能となり、アクチュエータの同期問題も解消される。
また、サックバック動作を行う遊嵌部が弁内流路を流れる流体と接触することのない構成になっているので、取り扱う薬液等の液体が遊嵌部に固着することはない。従って、サックバック機能の動作不良が生じることを防止し、サックバックバルブの信頼性を増すことができる。

以下、本発明に係るサックバックバルブの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図３に示すサックバックバルブＳＶは、薬液等の液体を流す流路に設置され、全閉時の液だれを防止するサックバック機能を備えている開閉弁１０と、開閉操作用のアクチュエータ３０とが一体に構成されている。すなわち、サックバックバルブＳＶは、アクチュエータ操作用の空気圧（開閉操作用の流体圧力）を受けるアクチュエータ３０のピストン３１と、開閉弁１０の開閉操作を行う弁体１１とが軸部５０を介して連結され、空気圧により開閉動作を行う開閉弁１０がサックバック機能を備えたものとなる。
なお、図示のサックバックバルブＳＶにおいて、図１は開閉弁１０が全開の状態、図２は開閉弁１０を全閉にしてサックバック機能が動作する前の状態、図３は図２の状態からサックバック機能が動作した状態を示している。

開閉弁１０の基本構成は、バルブ本体（ケーシング）１２に流体入口１３及び流体出口１４を備え、バルブ本体１２の内部空間１５には流体流路１６を開閉する弁体１１が配設されている。流体流路１６の上方には、流体流路１６を介して内部空間１５と連通するサックバック室１７が形成されている。このサックバック室１７は、開閉弁１０内において液体を流す流路（以下、「弁内流路」と呼ぶ）の一部となり、かつ、弁体１１に連結された軸部５０の一部が配設された空間である。また、このサックバック室１７は、後述するダイヤフラム６０を動作させることにより、空間容積を増してサックバック機能を発揮する空間でもある。
なお、流体入口１３は入口流路１３ａを介して内部空間１５と連通し、流体出口１４は出口流路１４ａを介してサックバック室１７と連通している。

上述した弁体１１は、後述するアクチュエータ３０に連動してピストン３１及び軸部５０とともに内部空間１５内を上下方向へ動作し、開閉弁１０内に形成された流体流路１６を開閉する。内部空間１５の上端部には、換言すれば、流体流路１６の入口部には、シート部１８が設けられている。そして、この開閉弁１０においては、弁体１１が上方へ動作してシート部１８に密着すると流体流路１６を閉じ、弁体１１が下方へ移動してシート部１８から離間すると流体流路１６を開く。

開閉弁１０内に形成された弁内流路は、開閉弁１０内の流れ方向から順に、流体入口１３、入口流路１３ａ、内部空間１５、流体流路１６、サックバック室１７、出口流路１４ａ及び流体出口１４に配列されている。
また、図示の開閉弁１０において、図中の符号１９は基部１９ａが弁体１１の下部に連結された下部ダイヤフラム、２０は基部１９ａを上向きに付勢するコイルバネ、２１は排気流路である。なお、弁体１１の下部を絞って小径にしているので、下部ダイヤフラム１９を小径化することができる。

アクチュエータ３０は、アクチュエータ本体３２に形成された内部空間のシリンダ部３３内にピストン３１を配設し、ピストン３１により分割されたシリンダ部３３のいずれか一方に空気圧を供給して開閉弁１０を開閉操作するものである。図示の構成例では、アクチュエータ本体３２には二つの空気圧供給口３４，３５が設けられ、いずれか一方を選択して使用できるようになっている。この場合、上方に配置された空気圧供給口３４は、シリンダ部３３内を軸方向に摺動するピストン３１の上面側に空気圧を供給し、下方に配置された空気圧供給口３５は、シリンダ部３３を軸方向に摺動するピストン３１の下面側に空気圧を供給するようになっている。
なお、図示の例では、上方の空気圧供給口３４から空気圧が供給され、下方の空気圧供給口３５はプラグ３６により閉じられている。

上述したピストン３１は、コイルバネ３７から上向き（弁体１１が閉の方向）の付勢を常時受けており、従って、図示の開閉弁１０は空気圧の供給がない状態で常時閉のノーマルクローズ型となる。すなわち、弁体１１はコイルバネ３７の付勢により常時閉の状態にあるが、空気圧供給口３４から空気圧を供給してピストン３１を下向きに押圧すると、コイルバネ２０，３７の付勢に打ち勝って軸部５０を介して連結された弁体１１を押し下げる。この結果、弁体１１はシート部１８から離間して開状態となる。
なお、空気圧供給口３４の空気圧供給を停止すると、ピストン３１による下向きの押圧力がなくなるので、弁体１１はコイルバネ２０，３７の付勢を受けてシート部１８に密着する閉状態となる。

また、上述したアクチュエータ３０は、後述するサックバック機能について、ピストン３１側の軸部５０の軸方向動作量を規制するサックバック量調整手段を備えている。このサックバック整量調整手段は、ハンドル３８の操作により軸方向へ移動する螺合軸３９であり、先端部３９ａがシリンダ部３３内へ突出する量の調整を可能とするものである。すなわち、先端部３９ａがシリンダ部３３内へ突出する量を増せば、ピストン３１が上昇可能となる範囲（ピストンストローク）が減少するので、後述するダイヤフラム６０の動作量（変形量）によって定まるサックバック量（サックバック室１７の容積変化量）も減少する。
なお、図中の符号４０はコイルバネ設置スペースであり、開閉弁１０やアクチュエータ３０の動作方式（ノーマルクローズやノーマルオープン）を選択して変更する場合等において、必要に応じて使用される。

続いて、ピストン３１と弁体１１との間を連結し、アクチュエータ３０の動作により開閉弁１０の弁体１１を開閉させる部材である軸部５０について説明する。
この軸部５０は、ピストン３１の下面側に設けられたピストン軸部５１と、弁体１１の上部に設けられた弁体軸部２２とを備えている。ピストン軸部５１には、下面から下方へ突出するようにして、遊嵌軸部５２が軸中心位置に螺合されている。この遊嵌軸部５２には、下端面５２ａから軸中心位置を通って軸側面へ連通する排気流路５３が設けられている。この排気流路５３は、後述するサックバック機能をスムーズに動作させるため、遊嵌軸部５３により狭められる遊嵌部５４内の空気を大気へ流出させる流路となる。なお、排気流路５３を通って遊嵌部５４の外部へ流出した空気は、アクチュエータ本体３２に設けた貫通孔４１を通って大気へ流出する。

弁体軸部２２の上面には、ダイヤフラム６０の基部６１が螺合により連結されている。基部６１には、上述した遊嵌軸部５２の周囲を覆うベローズ６２が一体に設けられ、さらに、ベローズ６２の上端部は、遊嵌軸部５２に係合された上端基部６３ａが設けられている。この上端基部６３ａは、遊嵌軸部５２と一体に軸方向へ動作するように、互いの凹凸により係合されている。
そして、上端基部６３ａには、水平方向へ延びるダイヤフラム本体６３が一体に設けられている。さらに、ダイヤフラム本体６３の外周部には、開閉弁１０とアクチュエータ３０との間に挟み込んで固定される外縁部６４が設けられている。従って、ダイヤフラム本体６３は、サックバルブ室１７の上部を覆ってアクチュエータ３０側との間を分離するとともに、ダイヤフラム本体６３が遊嵌軸部５２と一体に動作するようになっている。

また、基部６１の上面側には、遊嵌軸部５２を軸方向に移動可能とする遊嵌部５４がベローズ６２の内側に形成されている。従って、遊嵌部５４は、ダイヤフラム６０よりアクチュエータ３０側に設けられており、開閉弁１０の内部を流れる流体は、ダイヤフラム６０によりアクチュエータ３０の駆動部から完全に分離されている。すなわち、ダイヤフラム６０は、開閉弁１０側のサックバック室１７とアクチュエータ３０とを分離するように設置されており、アクチュエータ３０の遊嵌軸部５２は、薬液等の流体と接触しない領域で動作するように構成されている。

このように、本発明のサックバックバルブＳＶは、開閉弁１０の弁内流路に形成されたサックバック室１７とピストン３１を動作させるアクチュエータ３０との間が軸部５０に連結されて一体に動作するダイヤフラム６０により分離されている。また、軸部５０は、弁体軸部２２により構成される弁体側軸部と、ピストン軸部５１及び遊嵌軸部５２により構成されるピストン側軸部とに分割され、弁体側軸部２２と一体に連結されたダイヤフラム６０の基部６１にはピストン側軸部の遊嵌軸部５２を遊嵌して軸方向の独立した動作を許容している。

従って、弁体１１の閉動作時には、軸部５０がピストン３１及びダイヤフラム６０とともに弁体１１の全閉位置まで移動する閉弁動作段階と、ピストン側軸部のピストン軸部５１及び遊嵌軸部５２がピストン３１及びダイヤフラム６０のダイヤフラム本体６３とともに移動してサックバック室１７の空間容積を増すサックバック動作段階との二段階動作を行うようになっている。
より具体的に説明すると、図１に示す全開状態にあるサックバックバルブＳＶは、空気圧供給口３４への空気圧供給を停止することにより、ピストン３１による下向きの押圧力がなくなるので、コイルバネ２０，３７の付勢により弁体１１がピストン及び軸部５０とともに押し上げられる。この結果、開閉弁１０は、図２に示すように、弁体１１がシート部１８に密着して流体流路１６を閉じる全閉状態となるので、弁体１１の閉弁動作段階が完了する。なお、この段階では、上述した図１の全開状態と同様に、遊嵌軸部５２の下端面５２ａがダイヤフラム６０の基部６１に密着しているので、サックバック機能は動作していない。

上述した閉弁動作段階が完了した後には、弁体１１がシート部１８に係止されてこれ以上の上昇を阻止されるため、遊嵌軸部５２が基部６１から離間してピストン３１及び軸部５０とともに上昇する。この結果、ダイヤフラム本体６３の上端基部６３ａが遊嵌軸部５２とともに引き上げられることにより、図３に示すように、ダイヤフラム本体６３が変形してサックバック室１７の容積を増すこととなる。そして、ピストン３１がアクチュエータ本体３２の上端部まで戻ると、サックバック室１７内の容積増加も終了し、サックバック動作段階が完了する。こうしてサックバック室１７の容積が増すと、弁体１１が閉じて分断された開閉弁１０の弁内流路では、弁体１１より下流側に残った流体がサックバック室１７側へ吸引されるため、液だれの防止が可能となる。

また、ハンドル３８を操作して螺合軸３９ａの突出量を変化させれば、ピストン３１が上昇して戻る位置が変化するので、遊嵌軸部５２のストローク量及びダイヤフラム本体６３の変形量も変化する。従って、ダイヤフラム本体１７が変形することに応じて増加するサックバック室１７の容積は、変化量（サックバック量）の調整が可能となる。

このように、本発明のサックバックバルブＳＶによれば、開閉弁１０の開閉操作及びダイヤフラム６０によるサックバック機能をひとつのアクチュエータ３０により実施できるようになる。すなわち、本発明によれば、開閉弁１０にサックバック機能を備えたサックバックバルブＳＶを提供することができるので、開閉弁の機能及びサックバック機能が一体化したサックバックバルブＳＶにより、設置スペースの低減が可能となり、アクチュエータ３０の同期問題も解消される。

また、サックバック動作を行う遊嵌部５４においては、サックバック機能の動作を行う湯間軸部５２がベローズ６２により分離されて、弁内流路を流れる流体と接触することのない構成になっているので、取り扱う薬液等の液体が遊嵌部に固着することはない。従って、サックバック機能の動作不良が生じることを防止し、サックバックバルブＳＶの信頼性を増すことができる。

ところで、上述した実施形態では、遊嵌部５４がベローズ６２により覆われているが、これに限定されることはない。しかし、ベローズ６２は軸方向へ容易に伸縮するので、遊嵌軸部５２の動作をスムーズに行うことができる。なお、遊嵌軸部５２のストロークによっては、ベローズ６２のような伸縮部を設ける代わりに、適当な撓みを設けて対応するようにしてもよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係るサックバックバルブの一実施形態を示す断面図であり、開閉弁が全開の状態を示している。 本発明に係るサックバックバルブの一実施形態を示す断面図であり、開閉弁を全閉にしてサックバック機能が動作する前の状態を示している。、図３は図２の状態からサックバック機能が動作した状態を示している 本発明に係るサックバックバルブの一実施形態を示す断面図であり、図２の状態からサックバック機能が動作した状態を示している。

符号の説明

１０ 開閉弁
１１ 弁体
１２ バルブ本体
１３ 流体入口
１３ａ 入口流路
１４ 流体出口
１４ａ 出口流路
１５ 内部空間
１６ 流体流路
１７ サックバック室
１８ シート部
１９ 下部ダイヤフラム
１９ａ 基部
２０ コイルバネ
２１ 排気流路
２２ 弁体軸部
３０ アクチュエータ
３１ ピストン
３２ アクチュエータ本体
３３ シリンダ部
３４，３５ 空気圧供給口
３６ プラグ
３７ コイルバネ
３８ ハンドル
３９ 螺合軸
３９ａ 先端部
４０ コイルバネ設置スペース
４１ 貫通孔
５０ 軸部
５１ ピストン軸部
５２ 遊嵌軸部
５２ａ 下端面
５３ 排気通路
５４ 遊嵌部
６０ ダイヤフラム
６１ 基部
６２ ベローズ
６３ ダイヤフラム本体
６４ 外縁部

Claims (4)

1. 開閉操作用の流体圧力を受けるピストンと弁体とが軸部を介して連結され、前記流体圧力により弁体の開閉動作を行う開閉弁がサックバック機能を備えているサックバックバルブであって、
   前記開閉弁の弁内流路に形成されたサックバック室と前記ピストンを動作させる開閉操作部との間が前記軸部に連結されて一体に動作するダイヤフラムにより分離され、
   前記軸部を弁体側軸部及びピストン側軸部に分割するとともに、前記弁体側軸部に前記ピストン側軸部を遊嵌して軸方向の独立した動作を許容し、
   前記弁体の閉動作時には、前記軸部が前記ピストン及び前記ダイヤフラムとともに前記弁体の全閉位置まで移動する閉弁動作段階と、前記ピストン側軸部が前記ピストン及び前記ダイヤフラムとともに移動して前記サックバック室の空間容積を増すサックバック動作段階との二段階動作を行うことを特徴とするサックバックバルブ。
2. 前記ピストン側軸部を前記弁体側軸部に遊嵌した遊嵌部が、前記ダイヤフラムより前記開閉操作部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサックバックバルブ。
3. 前記遊嵌部の外周が前記ダイヤフラムと一体のベローズにより覆われていることを特徴とする請求項２に記載のサックバックバルブ。
4. 前記ピストン側軸部の軸方向動作量を規制するサックバック量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のサックバックバルブ。

Images