JP2010164130A

JP2010164130A - 背圧制御弁

Info

Publication number: JP2010164130A
Application number: JP2009006890A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Ri; 勝利李
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-29
Also published as: KR20100084121A

Abstract

【課題】発生した腐食性ガスの透過による金属部品の腐食が防止され、安価に、かつ歩留まりの高い製造が可能であるとともに、流体中への不純物の溶出や薬液の汚染が極めて少ない、耐久性に優れ安定した制御性能が得られる背圧制御弁を提供する。
【解決手段】本体と、ボンネットと、バネ受けと、ピストンと、バネと、本体の第一の空間に蓋をする形で第一弁室を形成する第一ダイヤフラム部が配置され、第一ダイヤフラム部下面中央に本体の第一の空間内部に位置する連通流路より大径に設けられた弁体が配置され、ロッド下端面に第二ダイヤフラム部が配置されてなる弁機構体と、ベースプレートとからなり、ピストンの上下動に伴って弁体と本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成されていることを特徴とする背圧制御弁。
【選択図】図１

Description

本発明は一次側の流体を所定の圧力に制御する背圧制御弁に関するものである。さらに詳しくは、主として半導体産業における超純水ラインや各種化学薬液ラインに好適に使用され、流体圧力の変化に対する即応性の優れた背圧制御弁に関するものである。

従来、流体の弁の一次側の圧力を制御するバルブにおいて、例えば図６に示すような背圧制御弁があった（例えば、特許文献１参照）。このバルブは、一次側の流体を所定の圧力状態に制御する背圧制御弁であって、被制御流体の流入部５１を有する第一チャンバ５２と、被制御流体の流出部５３を有する第二チャンバ５４と、第一チャンバ５２と第二チャンバ５４とを連通しかつ弁座５５が形成された連通流路５６を有するボディ本体５７と、連通流路５６の第一チャンバ５２側に位置して弁座５５を開閉する弁部５８を有するロッド部５９と、ロッド部５９の一側に設けられ第一チャンバ５２内に配される第一ダイヤフラム部６０と、同じくロッド部５９の他側に設けられ第二チャンバ５４内に配される第二ダイヤフラム部６１とを備える弁機構体６３とからなり、第一ダイヤフラム部６０はその外周部が第一チャンバ５２を構成するボディ本体５７に固定され第一チャンバ５２を第一ダイヤフラム部６０内側の流入部５１を含む第一弁室６３と外側の第一調圧室６４に区画し、第二ダイヤフラム部６１はその外周部が第二チャンバ５４を構成するボディ本体５７に固定され、第二チャンバ５４を第二ダイヤフラム部６１内側の流出部５３を含む第二弁室６５と外側の第二調圧室６６に区画し、第一調圧室６４第一ダイヤフラム部６０を所定方向に所定設定圧力で調圧する第一調圧手段が設けられているとともに、第二調圧室６４には第二ダイヤフラム部６１を所定方向に所定設定圧力で調圧する第二調圧手段が設けられているものである。

特開２００１−９９３４４号公報

しかしながら、このようなダイヤフラムを利用したバルブにおいては、流れる流体から発生したガスがダイヤフラムを透過するという問題があった。特に、薬液を使用する配管ラインに用いた場合、薬液からの腐食性ガスの発生や薬液自体の気化がおこるため、腐食性ガスがダイヤフラムを透過することでダイヤフラム付近の金属部品を腐食してしまうという問題があり、上記従来の背圧制御弁の場合、第二ダイヤフラム部６１の下面にバネ６７が配置されているため、腐食性ガスによってバネが腐食して正常な背圧制御が行えなくなる恐れがあった。この対策として第二ダイヤフラム部６１を透過したガスからバネ６７を保護するためにポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）などによりコーティングする必要があった。しかし、バネ６７にコーティングするとバネ定数がコーティングの厚さなどによって変化するため、背圧制御弁の個体差を生じさせるという問題や、コーティング作業により製造工程が増えるという問題があった。

また、一般的な流体の制御弁において、バルブの開度に対して開口面積の変化が小さい方がより細かな制御が可能となり流体の制御性能が向上することは良く知られている。上記背圧制御弁においても、弁部５８の軸方向の移動量に対して、連通流路５６の開口面積の変化が小さい方が流体の制御性能は向上する。弁機構体６２の移動量に対して開口面積の変化を小さくするためには、弁部５８の径を小さく設計する必要があり、それに伴い、弁部５８と第二ダイヤフラム部６１とをつなぐロッド部５９も小径となる。また、上記背圧制御弁は、第一調圧室６４内の圧力によって弁部５８の位置を調節することにより、連通流路５６の開口面積を調節できるが、第一ダイヤフラム部６０や第二ダイヤフラム部６１の直径が小さいとダイヤフラム部が変形しにくいため、第一調圧室６４内の圧力と弁部５８の位置との関係が直線的ではなく、さらにヒステリシスも大きくなるという問題があった。

ダイヤフラム部の変形しやすさはダイヤフラム部の直径に依存しているため、ダイヤフラム部が大きいほど第一調圧室６４内の圧力と弁部５８の位置との関係が直線的になり、ヒステリシスも小さく押さえることができる。つまり、上記背圧制御弁において背圧の制御性能を向上させるには、弁部５８の径を小さく設けるとともに、ダイヤフラム部の径を大きく設計する必要がある。

ここで第一ダイヤフラム部６０の径を大きく、かつ弁部５８の径を小さく設けた場合、第一調圧室６４内部の圧力が第一ダイヤフラム部６０を下向きに押す力が大きくなり、また、下流側の流体の圧力が第一ダイヤフラム部６０を上向きに押す力も大きくなる。そのため、力のバランスを保つためにバネの反発力による上向きの力も大きく設ける必要がある。このとき、それらの力は弁部５８の上下端面と第一、第二ダイヤフラム部６０、６１をつなぐロッド部５９により支えられており、ロッド部５９は常に軸方向に圧縮されているが、その径は小さく設けられているためその強度が心配される部品のひとつであった。特に、被制御流体が高温な腐食性流体の場合には、ロッド部５９の材質に耐薬品性の面からＰＴＦＥを使用することが多いが、ＰＴＦＥは機械的強度が低い上にクリープしやすい特性をもつため、長期にわたって使用しているとロッド部５９の曲がりや座屈がおこり、背圧の制御性能の劣化が発生するという問題があった。

本発明は、上記従来の背圧制御弁の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、発生した腐食性ガスの透過による金属部品の腐食が防止され、安価に、かつ歩留まりの高い製造が可能であるとともに、流体中への不純物の溶出や薬液の汚染が極めて少ない、耐久性に優れ安定した制御性能が得られる背圧制御弁を提供することである。

本発明の構成を説明すると、下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空間と、該第二の空間に連通する出口流路と、上部に上面が開放して設けられ該第二の空間の最大径よりも大きい径を持つ第一の空間と、該第一の空間に連通する入口流路と、該第一の空間と該第二の空間とを連通する連通流路とを有し、該連通流路に弁座が形成された本体と、該本体の上方に位置し側面あるいは上面に設けられた通気孔に連通した円筒状の空隙を内部に有し、下端内周面に段差部が設けられたボンネットと、該ボンネットの該段差部に嵌挿されて該本体と該ボンネットとの間で挟持され、中央部に貫通孔を有するバネ受けと、上部に設けられた鍔部と、該鍔部下部中央より垂下して形成されたピストン軸とを有し、該ボンネットの空隙内部に上下動可能に配置されたピストンと、該ピストンの該鍔部下端面と該バネ受けの上端面で挟持支承されているバネと、周縁部が該本体と該バネ受けとの間で挟持固定されて該本体の第一の空間に蓋をする形で第一弁室を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム部が配置され、該第一ダイヤフラム部上部中央は該バネ受けの該貫通孔を貫通した状態で該ピストン軸の下端部と接合固定され、該第一ダイヤフラム部下面中央に該本体の該第一の空間内部に位置する該連通流路より大径に設けられた弁体が配置され、該弁体下端部より突出してロッドが設けられ、該ロッド下端面に径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム部が配置されてなる弁機構体と、該本体の下方に位置し該第二ダイヤフラム部周縁部を該本体との間で挟持固定され、上部中央に該第二ダイヤフラム部下面と形成される第三の空間を有し、該第三の空間に連通する呼吸孔が設けられているベースプレートとからなり、該ピストンの上下動に伴って該弁体と該本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成されていることを第１の特徴とする。

前記ボンネットの側面または上面に、外部と前記空隙とを連通する該空隙内の作動流体が排出される排出孔が設けられたことを第２の特徴とする。

前記バネが複数個設けられ、前記ピストン軸の軸対称の位置に均一に配置されることを第３の特徴とする。

なお、本体１の材質はＰＴＦＥ、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン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（以下、ＰＰと記す）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂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、ボンネット２、バネ受け３、および、ピストン４は強度、耐熱性の観点からＰＰ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。バネ５は耐食性、防錆性の点からステンレススチールが好適に用いられるがその他の金属でも良く特に限定されない。さらに、各ダイヤフラム部７、９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。

本発明の背圧制御弁は以上説明し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。
（１）空隙内部へ供給される作動流体の圧縮空気が外部へ排出されるため、ダイヤフラム部を透過したガスによってバネが腐食されることがなく、コーティングなどの対策が不要となり、バネの個体差を小さくして歩留まりを向上でき、安価に製造できる。
（２）排出孔から常に圧縮空気を排出することにより空隙内部の排出効率を向上させる。
（３）第一ダイヤフラム部が破損して空隙内へ流体が流れ込んだとしても、排出孔から流体を排出することができるので圧縮空気の供給装置に流体が流入して装置が破損することを防止する。
（４）弁機構体のロッドや各接合部の曲がりや座屈が起こらないため、耐久性を向上させることが出来る。
（５）コンパクトな構造であり、かつ安定した背圧制御を行うことができる。

以下、本発明の実施態様につ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。

本発明の背圧制御弁を示す縦断面図である。図１において上流側圧力が増加した場合の状態を示す縦断面図である。弁機構体の分解断面図である。本発明の背圧制御弁の他の実施形態を示す縦断面図である。本発明の背圧制御弁を用いた配管ラインの一例を示す模式図である。従来の背圧制御弁を示す縦断面図である。

図において、ＰＴＦＥ製の本体１は、下部中央に底面まで開放して設けられた第二の空間１１と、上部に上面まで開放して設けられた第二の空間１１の径よりも大きい径を持つ第一の空間１２を有し、側面には第一の空間１２と連通している入口流路１３と、入口流路１３と対向する面に第二の空間１１と連通している出口流路１４とが設けられ、さらに第一の空間１２と第二の空間１１とを連通し第二の空間１１の径よりも小さい径を有する連通流路１５が設けられている。連通流路１５の第一の空間１２との接続部には弁座１６が形成されている。

本体１の上方には、ＰＰ製のボンネット２が配置されている。ボンネット２は、内部に円筒状の空隙１７と下端内周面に空隙１７より拡径された段差部１８が設けられ、上面には空隙１７と外部とを連通する通気孔１９が設けられている。通気孔１９は外部装置から空隙１７内部に作動流体である圧縮された不活性ガスや空気を供給または排出される。ボンネット２の側面には空隙１７と外部とを連通する排出孔４０が設けられている。なお、通気孔１９は給気用と排気用に各々設けても良く、排出孔４０は通気孔１９より低い位置に設けられていることが望ましい。また、排出孔４０には孔のみを設けた構成でも良く、チューブを取り付けても良い。排出孔４０は空隙１７と外部との連通を行うことができれば形状は特に限定されない。

本体１とボンネット２との間には、ＰＰ製の平面円形状のバネ受け３が挟持されている。バネ受け３は、中央部に貫通孔２０を有し、略上半分がボンネット２の段差部１８にシールした状態で嵌挿されている。バネ受け３の側面部には環状溝あるいは環状切り欠き部が設けられてＯリングを装着するなどによりボンネット２から外部への不活性ガスや空気の流出を防いでいる。

ＰＰ製のピストン４は、上部に円盤状の鍔部２１と、鍔部２１の中央下部より円柱状に突出して設けられたピストン軸２２と、ピストン軸２２の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部２３を有する。ピストン軸２２はバネ受け３の貫通孔２０より小径に設けられている。

ＳＵＳ製のバネ５は、ピストン４の鍔部２１下端面とバネ受け３の上端面とで挟持され、ピストン４を上方に付勢している。ピストン４の上下動にともなってバネ５も伸縮するが、そのときの荷重の変化が少ないよう、自由長の長いものが好適に使用される。

ＰＴＦＥ製の弁機構体６は、第一ダイヤフラム部７、ロッド部材８、第二ダイヤフラム部９より構成されている。

第一ダイヤフラム部７は、外周縁部２４を有する膜部２５と肉厚部を中央部に有し、第一ダイヤフラム部７の中央上部に突出して設けられた小径の雄ネジからなる第二接合部２６と、第一ダイヤフラム部７の中央下部に凹状に設けられた第二接合部２６より小径の雌ネジからなる第三接合部２７を有している（図３参照）。第一ダイヤフラム部７とピストン４は、ピストン軸２２がバネ受け３の貫通孔２０を貫通して、ピストン軸２２下端の第一接合部２３と第一ダイヤフラム部７の第二接合部２６とが螺合により接合される。なお、第一ダイヤフラム部７の中央上部に突起部（図示せず）を設けて、該突起部がバネ受け３の貫通孔２０を貫通してピストン軸２２下端の第一接合部２３と該突起部先端に設けられた第二接合部２６とを接合して設けても良い。第一ダイヤフラム部７の外周縁部２４は、本体１とバネ受け３との間で挟持固定されることで本体１の第一の空間１２、第一ダイヤフラム部７下面より形成される第一弁室２８を有している。また、第一ダイヤフラム部７上面、バネ受け３、ボンネット２の空隙１７はＯリングなどを介してシールされており、ボンネット２の通気孔１９より供給される作動流体である圧縮された不活性ガスや空気が充満される気室を形成している。

ロッド部材８は、上部に本体１の第一の空間１２内部に配設され連通流路１５より大径に設けられた弁体２９と、弁体２９の上端に設けられた第一ダイヤフラム部７の第三接合部２７と螺合により接合固定される第四接合部３０と、弁体２９下端面から突出して設けられたロッド３１と、ロッド３１の下端に設けられた雌ネジ部からなる第五接合部３２とを有している（図３参照）。

第二ダイヤフラム部９は、中央上部にロッド部材８の第五接合部３２と螺合により接合固定される第六接合部３３と、径方向に延出して設けられた膜部３４と外周縁部３５を有している（図３参照）。

ＰＰ製のベースプレート１０は、第二ダイヤフラム部９の外周縁部３５をベースプレート１０と本体１との間で挟持固定されることにより、本体１の第二の空間１１と第二ダイヤフラム部９とで形成される第二弁室３６を有している。ベースプレート１０の上面中央には凹部３７が設けられており、第二ダイヤフラム部９下面と凹部３７内周面とで第三の空間４１が形成され、下面には凹部３７に連通する呼吸孔３８が設けられており、ボンネット２との間で本体１を通しボルト、ナットにて挟持固定している（図示しない）。第三の空間４１は第二ダイヤフラム部９の上下動により内部の体積は変化し、第三の空間４１の体積変化に応じて呼吸孔３８から空気を吸引、排出することで第三の空間４１内を大気圧と同じになるように一定とさせ、第二ダイヤフラム部９の上下動に負荷をかけることなくスムーズに行うことができる。

本実施態様における各接合部２３、２６、２７、３０、３２、３３は螺合による接合が示されているが、接着、熱融着、ピン止め、バイヨネットによる接合でも構わない。また、図示されているように、本発明の背圧制御弁は平面矩形状の外観となっているが、この形状に限定されるものでなく、使用される場所に応じて平面円形状に形成しても良い。なお、弁機構体６は第一ダイヤフラム部７、ロッド部材８、第二ダイヤフラム部９の３つの部材の螺合によって形成されているが、背圧制御弁の組み立てに支障がなければ一体的に形成しても良く、例えば第一ダイヤフラム部７とロッド部材８を一つの部品としたり、ロッド部材８と第二ダイヤフラム部９を一つの部品として一体的に形成しても良い。

以下に本実施態様の作動について説明する。

図１は、ボンネット２の空隙１７へ電空レギュレータなど（図示せず）を用いてある一定の圧縮空気を供給している場合を示している。ここで、弁機構体６の弁体２９は、ピストン４の鍔部２１とバネ受け３とに挟持されているバネ５の反発力と、弁機構体６の第一ダイヤフラム部７下面の流体圧力により上方に押し上げられ、第一ダイヤフラム部７上面の圧縮空気の圧力により押し下げられている。さらに厳密には、弁体２９下面と弁機構体６の第二ダイヤフラム部９上面が流体圧力を受けているが、それらの受圧面積はほぼ同等とされているため力はほぼ相殺されている。したがって、弁機構体６の弁体２９は、前述の３つの力が釣り合う位置にて静止していることとなる。そのため、この時点で背圧制御弁の一次（上流）側は一定の圧力を維持することができる。

ここで、一次側の流体圧力が増加した場合、瞬間的に第一弁室２８内の圧力も増加する。すると、第一ダイヤフラム部７の上面が圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム部７の下面が流体から受ける力のほうが大きくなり、弁機構体６は上方へと移動する。それにともなって、弁体２９の位置も上方へ移動するため、弁座１６との間で形成される流体制御部３９の開口面積が増加し、第一弁室２８内の流体が第二弁室３６に流れ込むことで第一弁室２８内の圧力を減少させる。最終的に、弁体２９の位置が前記３つの力が釣り合う位置まで移動し静止する（図２の状態）。このときバネ５の荷重が大きく変わらなければ、空隙１７内部の圧力、つまり、第一ダイヤフラム部７上面が受ける力は不変であるため、第一ダイヤフラム部７下面が受ける圧力は略不変となる。したがって、第一ダイヤフラム部７下面の流体圧力、すなわち、第一弁室２８内の圧力は、一次側の圧力が増加する前の圧力と同じになっている。

図２の状態から一次側の流体圧力が減少した場合、瞬間的に第一弁室２８内の圧力も減少する。すると、第一ダイヤフラム部７の上面が圧縮空気から受ける力より、第一ダイヤフラム部７の下面が流体から受ける力のほうが小さくなり、弁機構体６は下方へと移動する。それにともなって、弁体２９の位置も下方へ移動するため、弁座１６との間で形成される流体制御部３９の開口面積が減少し、第一弁室２８内の流体が第二弁室３６に流れ込まなくなることで第一弁室２８の流体圧力を増加させる。最終的に、弁体２９の位置が前記３つの力が釣り合う位置まで移動し静止する（図１の状態）。したがって、上流側圧力が増加した場合と同様に、第一弁室２８内の流体圧力は、一次側の圧力が減少する前の圧力と同じになっている。

以上の動作により、背圧制御弁の一次側の流体圧力が変わっても第一弁室２８内の流体圧力はほとんど変化しない。そのため、背圧制御弁に流入する一次側の流体の圧力を一定に保つことができる。

また、ボンネット２の空隙１７内部には作動流体である圧縮空気を通気孔１９から給気されると、空隙１７内部の圧縮空気は滞留することなく常に流動されて排出孔４０から外部へと排出される。そのため、腐食性流体を流した場合に腐食性ガスが第一ダイヤフラム部７を透過して空隙１７内へ入り込んだとしても、供給された空気の流れに乗って排出孔４０から排出されていくことになり空隙１７内に腐食性ガスが溜まることが防止される。そのため空隙１７内に配置されたバネ５が腐食性ガスによって腐食されることがなく、腐食を防ぐためのコーティングなどを行う必要が無く安価に製造することができる。加えて、コーティングによるバネ定数の変化も起こらないため、個体差を小さく保つことができ歩留まりを向上させることができる。なお、排出孔４０も設けずに通気孔１９から圧縮空気の給排気を行うことで空隙１７内の空気を滞留させないようにしても良い。排出孔４０を設けた方が腐食性ガスの排出効率はより向上するので好適である。

また、仮に第一ダイヤフラム部が破損した場合、流体が空隙１７内へ流れ込んだとしても、圧縮空気が供給される通気孔１９に対して排出孔４０は大気開放であるため、圧力差によって流体は排出孔４０の方へ流れるため、排出孔４０から外部へと排出される。これにより、流体が通気孔１９を通って圧縮空気の供給装置に流体が流入して装置が破損するような二次被害を防止することができる。

また、第一弁室２８内の流体圧力による上向きの力、第一ダイヤフラム部７が空隙１７内部の圧力による下向きの力、及びバネ５の反発力による上向きの力は、弁機構体６のロッド３１とピストン４のピストン軸２２によって支えられ相殺されているため、ロッド３１や各接合部に掛かる負荷は小さくて済み、弁体２９の直径を小さくしてもロッド３１や各接合部の曲がりや座屈が起こらないため、耐久性を向上させることができる。

さらに、弁機構体６はピストン４のピストン軸２２と接合固定されており、ピストン軸２２はバネ受け３の貫通孔２０を貫通した状態で保持されているため、ピストン軸２２は軸心がずれることなく保持され、ピストン軸２２と接合されている弁機構体６も軸心がずれることなく背圧制御弁内で保持される。このため、流路内の圧力変動に対して弁機構体６の安定した作動、特に流体制御部３９での安定した流体制御を行うことができ、突発的な圧力変化が起こっても弁機構体６の軸心がずれることなく安定して流体の圧力制御を行うことができる。

次に、本発明の背圧制御弁の他の実施態様について図４に基づいて説明する。図４は図１のバネ５を別の構成のバネ４２に変えたものであり、図１と同一の部材は同一の付番で説明する。

ＳＵＳ製の４個のバネ４２は各々同一のバネ定数で同じサイズのものであり、空隙１７内でピストン４のピストン軸２２の軸対称の位置に均一に、円周上に沿って一定の間隔をあけて配置され、ピストン４の鍔部２１下端面とバネ受け３の上端面とで挟持されてピストン４を上方に付勢している。なお、バネ４２は２個以上であり、空隙１７内で配置できるのであれば数は限定されないが、４個、６個、８個であることが対称位置に配置されて付勢する力が安定するので好適である。また、バネ４２のバネ定数は軸心に対して対称の位置のものが一定であれば、全てが一定である必要はない。

本実施形態の背圧制御弁は、ピストン４がピストン軸２２の軸対称の位置で等しい力で付勢されるため、バネ４２による力の付勢がピストン４の軸心方向からずれることなく安定して付勢することができる。ここでバネ４２は、バネ定数の小さい方が付勢する力の変化は小さくなり、圧力の微細な制御を行うことができるので好適である。図１のようにバネが１本のみの場合、バネ定数を小さくするためにはバネの全長が長いものを使用しなければならなくなるためバルブ高さが大きくなり、バネが圧縮されたときに歪みが生じやすくなるが、本実施例のような複数の小さいバネを用いることにより、１本あたりのバネの長さを短く抑えることができると共にバルブ高さも小さく抑えることができるので好適である。さらには、用途によってバネの付勢する力を変化させる場合、バネ定数の異なるバネに交換する必要がなくバネの個数を増減することで容易に調整が可能である。

次に、本発明の背圧制御弁の使用例について図５に基づいて説明する。

図５より、ポンプ４３を用いて貯留された薬液（図示せず）を配管ラインから各供給ラインに分配する装置において、ポンプから供給される薬液の流量を測定する流量計４４と、流量計４４の下流の配管ラインを５つに分岐させ、分岐させたひとつの供給ライン４９に本発明の背圧制御弁４５が接続されている。また、分岐させた他の供給ライン５０ａ〜５０ｄには上流側から順に各々流量計４６ａ〜４６ｄ、開閉弁４７ａ〜４７ｄ、ニードル弁４８ａ〜４８ｄが接続されている。開閉弁４７ａ〜４７ｄが開状態であるとき、各供給ライン５０ａ〜５０ｄは各々の流量計４６ａ〜４６ｄで流量を確認しながらニードル弁４８ａ〜４８ｄで各々流量を調節して薬液を流すことができる。

次に、配管ライン内での背圧制御弁４５の作動を説明する。

まず、開閉弁４７ａ〜４７ｄが開状態でニードル弁４８ａ〜４８ｄを調節して各々の供給ライン５０ａ〜５０ｄの流量を一定にする。背圧制御弁４５によって背圧制御弁４５の一次側の圧力が一定にされる。これにより背圧制御弁４５の一次側の供給ライン４９およびニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力は一定となる。次に、流体を流している状態で開閉弁４７ａを閉止したとき、背圧制御弁４５の一次側の供給ライン４９とニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力が変動し、背圧制御弁４５に流れる流量は増加する。このとき、背圧制御弁４５によって一次側の圧力が一定になるように調節されるため、ニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力は一定となり、各供給ライン５０ａ〜５０ｄの流量も開閉弁４７ａの閉止による圧力の変動に影響されずに一定の流量で流すことができる。同様に、流体を流している状態で開閉弁４７ａ〜４７ｄを任意に開止したとしても、背圧制御弁４５によって背圧制御弁４５の一次側の供給ライン４９とニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力は一定になるように制御され、各供給ライン５０ａ〜５０ｄの流量も開閉弁４７ａ〜４７ｄの閉止による圧力の変動に影響されずに一定の流量で流すことができる。

また、開閉弁４７ａ〜４７ｄが閉状態であるときから開閉弁４７ａ〜４７ｄを任意に開放した場合も同様であり、背圧制御弁４５の一次側の供給ライン４９とニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力が変動し、背圧制御弁４５に流れる流量は減少するが、背圧制御弁４５によって背圧制御弁４５の一次側の供給ライン４９とニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力は一定になるように制御され、各供給ライン５０ａ〜５０ｄの流量も開閉弁４７ａ〜４７ｄの開放による圧力の変動に影響されずに一定の流量で流すことができる。

このため、分岐された供給ラインを閉止したり開放することで供給ラインの圧力が変動し、背圧制御弁４５に流れる流量が増減したとしても、背圧制御弁４５によって一次側の供給ライン４９とニードル弁４８ａ〜４８ｄの一次側の各供給ライン５０ａ〜５０ｄの圧力を一定にすることができ、各供給ラインの流量が変動することなく常に安定して一定の流量を供給することができる。なお、流体の圧力は正圧でなく負圧であっても良く、同様に一次側の圧力、すなわち真空圧を一定に制御することができる。

１本体
２ボンネット
３バネ受け
４ピストン
５バネ
６弁機構体
７第一ダイヤフラム部
８ロッド部材
９第二ダイヤフラム部
１０ベースプレート
１１第二の空間
１２第一の空間
１３入口流路
１４出口流路
１５連通流路
１６弁座
１７空隙
１８段差部
１９通気孔
２０貫通孔
２１鍔部
２２ピストン軸
２３第一接合部
２４外周縁部
２５膜部
２６第二接合部
２７第三接合部
２８第一弁室
２９弁体
３０第四接合部
３１ロッド
３２第五接合部
３３第六接合部
３４膜部
３５外周縁部
３６第二弁室
３７凹部
３８呼吸孔
３９流体制御部
４０排出孔
４１第三の空間
４２バネ
４３ポンプ
４４流量計
４５背圧制御弁
４６ａ〜４６ｄ流量計
４７ａ〜４７ｄ開閉弁
４８ａ〜４８ｄニードル弁
４９供給ライン
５０ａ〜５０ｄ供給ライン

Claims

下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空間と、該第二の空間に連通する出口流路と、上部に上面が開放して設けられ該第二の空間の最大径よりも大きい径を持つ第一の空間と、該第一の空間に連通する入口流路と、該第一の空間と該第二の空間とを連通する連通流路とを有し、該連通流路に弁座が形成された本体と、
該本体の上方に位置し側面あるいは上面に設けられた通気孔に連通した円筒状の空隙を内部に有し、下端内周面に段差部が設けられたボンネットと、
該ボンネットの該段差部に嵌挿されて該本体と該ボンネットとの間で挟持され、中央部に貫通孔を有するバネ受けと、
上部に設けられた鍔部と、該鍔部下部中央より垂下して形成されたピストン軸とを有し、該ボンネットの空隙内部に上下動可能に配置されたピストンと、
該ピストンの該鍔部下端面と該バネ受けの上端面で挟持支承されているバネと、
周縁部が該本体と該バネ受けとの間で挟持固定されて該本体の第一の空間に蓋をする形で第一弁室を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム部が配置され、該第一ダイヤフラム部上部中央は該バネ受けの該貫通孔を貫通した状態で該ピストン軸の下端部と接合固定され、該第一ダイヤフラム部下面中央に該本体の該第一の空間内部に位置する該連通流路より大径に設けられた弁体が配置され、該弁体下端部より突出してロッドが設けられ、該ロッド下端面に径方向に延出して設けられた第二ダイヤフラム部が配置されてなる弁機構体と、
該本体の下方に位置し該第二ダイヤフラム部周縁部を該本体との間で挟持固定され、上部中央に該第二ダイヤフラム部下面と形成される第三の空間を有し、該第三の空間に連通する呼吸孔が設けられているベースプレートとからなり、
該ピストンの上下動に伴って該弁体と該本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化するように構成されていることを特徴とする背圧制御弁。
前記ボンネットの側面または上面に、外部と前記空隙とを連通する該空隙内の作動流体が排出される排出孔が設けられたことを特徴とする請求項１記載の背圧制御弁。
前記バネが複数個設けられ、前記ピストン軸の軸対称の位置に均一に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の背圧制御弁。