JP2018141494A - Mounting structure of diaphragm valve and attaching/detaching method of diaphragm valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に半導体製造装置や太陽電池製造装置、液晶製造装置のガス供給配管系で使用されるダイヤフラムバルブの取付構造とダイヤフラムバルブの着脱方法に関する。 The present invention relates to a diaphragm valve mounting structure and a diaphragm valve attaching / detaching method used mainly in a gas supply piping system of a semiconductor manufacturing apparatus, a solar cell manufacturing apparatus, and a liquid crystal manufacturing apparatus.
従来、半導体製造装置等のガス供給配管系では、パーティクルの発生を抑制し、管路の狭いスペースにも設置可能であるなどの理由から、ダイヤフラムバルブが開閉弁として管路の一部に使用されることが多い。 Conventionally, in a gas supply piping system such as a semiconductor manufacturing apparatus, a diaphragm valve is used as a part of a pipe line as an on-off valve because it suppresses generation of particles and can be installed in a narrow pipe line space. Often.
この種のガス供給配管系に用いられるダイヤフラムバルブとして、例えば、特許文献1のバルブが開示されている。このバルブでは、弁箱であるボディ内に垂直に設けられたガス流入通路の上端開口縁に弁座シート用取付部が設けられ、この取付部に弁座シートがかしめ止めにて固設されている。一方、弁体であるダイヤフラムは、その周縁部がボンネットによってボディ内の底面周縁に押さえられた状態で装着され、駆動部の接続部外筒のボンネットへの締付けにより固定される。ボディは、外ねじナットにより流路ブロックに一体化されている。
このバルブにおいて、上下動可能に装着された押えピースの押圧によりダイヤフラムが動作され、このダイヤフラムの弁座シートへの接離により流路が開閉可能に設けられている。
As a diaphragm valve used in this type of gas supply piping system, for example, a valve of Patent Document 1 is disclosed. In this valve, a valve seat seat mounting portion is provided at the upper opening edge of the gas inflow passage vertically provided in the valve box body, and the valve seat seat is fixed to the mounting portion by caulking. Yes. On the other hand, the diaphragm, which is a valve body, is mounted in a state where the peripheral edge thereof is pressed against the peripheral edge of the bottom surface in the body by the bonnet, and is fixed by tightening the connecting portion outer cylinder of the driving portion to the bonnet. The body is integrated with the flow path block by an external screw nut.
In this valve, the diaphragm is operated by pressing a presser piece mounted so as to be movable up and down, and the flow path is provided so as to be opened and closed by contacting and separating the diaphragm from the valve seat.
特許文献2の金属ダイヤフラム型バルブでは、弁箱であるボディにボンネットナットが螺着され、このボンネットナットに対してステムが昇降動可能に支持されている。ステムの下端部にはシートホルダーが取付けられ、このシートホルダーの下部側にシートが装着されている。ステムとシートホルダーとの間には、デフレクションリミッターに溶接された状態で金属ダイヤフラムが装着され、このダイヤフラムの外周縁部が、ボディとボンネットナットとの間に挟まれ、ボンネットナットのボディへの締め込みにより、ダイヤフラムが挟圧支持された構造に設けられている。
このバルブでは、ステムと共にシートホルダーがボンネットナットに対して昇降動され、シートホルダー下部側のシートがボディ内部に設けられた弁座に接離することで流体通路が開又は閉となる。
In the metal diaphragm type valve of
In this valve, the seat holder is moved up and down with respect to the bonnet nut together with the stem, and the fluid passage is opened or closed by bringing the seat on the lower side of the seat holder into contact with or separating from the valve seat provided inside the body.
特許文献1や特許文献2は、一体型のダイヤフラムバルブであり、これらバルブでは、ダイヤフラムが使用されたバルブユニットが弁箱(ボデー)に取付けられた態様をなし、バルブユニットは、それぞれの弁箱への着脱を想定したものであるために汎用性がない。
Patent Document 1 and
このことから、バルブユニットの弁箱への着脱性が悪く、例えば、特許文献1においては、外ねじナットを外して流路ブロックからバルブ本体を取外し、駆動部の螺着を緩めてボンネットをボディから外した状態で、ダイヤフラムや弁座シートを交換したり、内部のメンテナンスをおこなう必要がある。
特許文献2においては、ダイヤフラムの交換やバルブ内部のメンテナンス後に、ステムやシートホルダー等の昇降動部品とダイヤフラムとを専用の治具を用いて調心する必要があり、正確な組付け作業が困難になっている。
For this reason, the detachability of the valve unit to the valve box is poor. For example, in Patent Document 1, the external thread nut is removed, the valve body is removed from the flow path block, the screwing of the drive unit is loosened, and the hood is It is necessary to replace the diaphragm and valve seat, or to perform internal maintenance in a state where it has been removed.
In
さらに、特許文献1のバルブのように、ボデー側のガス流入通路の上端開口側に弁座シートを埋め込んだ構造の場合、弁座シートを収容するための厚みが大きくなり、その分垂直方向の流路が延長することになる。これにより、流路のデッドボリューム(デッドスペース)が増加して流体が残留しやすくなり、流路の切替え時間が長くなるという問題も有している。 Further, in the case of a structure in which a valve seat is embedded in the upper end opening side of the gas inflow passage on the body side as in the valve of Patent Document 1, the thickness for accommodating the valve seat increases, and the vertical direction is accordingly increased The flow path will be extended. As a result, the dead volume (dead space) of the flow path increases and the fluid tends to remain, and there is a problem that the switching time of the flow path becomes long.
特許文献2のように、ダイヤフラムがステンレス製のシートホルダー側に溶接されている場合、例えば、ダイヤフラムがステンレスであるときには耐久性に乏しくなり、繰り返し弁開閉動作できる回数が少なくなる。これを回避するために、例えば、ダイヤフラムをCo−Ni合金等の耐久性の高い材料で形成すると、ダイヤフラムとシートホルダーとが異種金属になってこれらを強固に溶着することが難しくなる。これに対し、ダイヤフラムとシートホルダー側の双方をCo−Ni合金で設けることも考えられるが、Co−Ni合金は高価であるためコスト増となる。
When the diaphragm is welded to the stainless steel sheet holder side as in
本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ダイヤフラムを備えたバルブユニットを任意の被取付け側に容易にかつ正確に取付けてダイヤフラムバルブを構成でき、一方、バルブユニットを簡単に被取付側から取外してダイヤフラムを交換したりメンテナンスを実施でき、しかも、デッドボリュームを極小に抑えて流路の切替えを高速化し、耐久性にも優れたダイヤフラムバルブの取付構造とダイヤフラムバルブの着脱方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to configure a diaphragm valve by easily and accurately mounting a valve unit including a diaphragm on an arbitrary mounting side. On the other hand, the valve unit can be easily removed from the mounted side, the diaphragm can be replaced and maintenance can be performed, and the dead volume is kept to a minimum, the flow path switching speeds up, and the diaphragm valve has excellent durability. And a method for attaching and detaching the diaphragm valve.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、被取付体に設けられた開口部を有する円形凹部と、この円形凹部の底部側の弁座面と、底部の外周側より立上り環状位置に形成された環状の支受面と、円形凹部の開口部側に向けて形成されたアクチュエータねじ込み用のめねじ部とが備えられたバルブ取付部が構成され、このバルブ取付部内には、ダイヤフラムが組み込まれたダイヤフラム吊下げタイプのダイヤフラム組込ユニットが装入されると共に、アクチュエータの下部に形成されたおねじ部がめねじ部にねじ込まれた状態で、このおねじ部の下端面と支受面とが、ダイヤフラム組込ユニットを介してダイヤフラムの外周が挟着状態で固定されることにより外周シール部が構成されるダイヤフラムバルブの取付構造である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a circular recess having an opening provided in a mounted body, a valve seat surface on the bottom side of the circular recess, and an annular position rising from an outer peripheral side of the bottom. A valve mounting portion is provided that includes an annular bearing surface formed on the inner surface of the circular recessed portion and an internal thread portion for screwing the actuator formed toward the opening side of the circular recess. The valve mounting portion includes a diaphragm. A diaphragm suspension unit with a built-in diaphragm is inserted, and the male thread formed on the lower part of the actuator is screwed into the female thread. This is a diaphragm valve mounting structure in which an outer peripheral seal portion is formed by fixing the outer periphery of the diaphragm in a sandwiched state via a diaphragm built-in unit.
請求項2に係る発明は、ダイヤフラム組込ユニットの外周側に設けられたボンネットの下端面の外周側をダイヤフラム抑え面とし、ダイヤフラムがこのダイヤフラム抑え面と支受面とに挟着され、かつ、ダイヤフラム抑え面が支受面の内周縁より外側に位置しているダイヤフラムバルブの取付構造である。
The invention according to
請求項3に係る発明は、ダイヤフラム組込ユニットが円形凹部に装入された状態で、当該ダイヤフラム組込ユニットの上端が円形凹部の開口部より上方に臨まされたダイヤフラムバルブの取付構造である。
The invention according to
請求項4に係る発明は、被取付体に複数個の円形凹部が設けられ、これらの円形凹部がバルブ取付部とされたダイヤフラムバルブの取付構造である。
The invention according to
請求項5に係る発明は、被取付体の円形凹部に設けられたバルブ取付部内に、ダイヤフラムが組込まれたダイヤフラム吊下げタイプのダイヤフラム組込ユニットを装入し、次いで、円形凹部のめねじ部にアクチュエータの下部に設けたおねじ部をねじ込んでこのおねじ部の下端面でダイヤフラム組込ユニットの外周位置に設けたボンネットを押圧してボンネットの下端面と円形凹部の内周側に設けた支受面との間でダイヤフラムの外周縁を挟着してこのダイヤフラムの外周をシール状態で固定させ、一方、ダイヤフラムを被取付体から取外す際は、アクチュエータのおねじ部とめねじ部とを緩めてアクチュエータを円形凹部より取外し、その後、円形凹部内に装入されているダイヤフラム組込ユニットの一部を摘んで取外すようにしたダイヤフラムバルブの着脱方法である。 The invention according to claim 5 is that a diaphragm suspension type diaphragm assembly unit in which a diaphragm is incorporated is inserted into a valve mounting portion provided in a circular recess of an attached body, and then a female thread portion of the circular recess Screw the male screw provided at the lower part of the actuator and press the bonnet provided at the outer peripheral position of the diaphragm assembly unit with the lower end surface of this male screw portion to provide the lower end surface of the bonnet and the inner peripheral side of the circular recess The outer periphery of the diaphragm is clamped between the bearing surface and the outer periphery of the diaphragm is fixed in a sealed state. On the other hand, when removing the diaphragm from the mounted body, loosen the screw and female thread of the actuator. The actuator is removed from the circular recess, and then a part of the diaphragm built-in unit inserted in the circular recess is picked and removed. Ramubarubu is a detachable way.
請求項6に係る発明は、ダイヤフラムバルブがノーマルクローズタイプの場合、アクチュエータに外部より作動エアーを供給してバルブをオープンとする状態で、アクチュエータをねじ込んで円形凹部に取付け、或はアクチュエータを円形凹部より螺子を緩めて取外すようにしたダイヤフラムバルブの着脱方法である。 In the invention according to claim 6, when the diaphragm valve is a normally closed type, the actuator is screwed and attached to the circular recess while the valve is opened by supplying operating air to the actuator from the outside, or the actuator is mounted on the circular recess. This is a method of attaching / detaching a diaphragm valve in which a screw is further loosened and removed.
請求項1に記載の発明によると、ダイヤフラム組込ユニットを任意の被取付体のバルブ取付部内に装入し、アクチュエータを被取付体にねじ込むだけで正確かつ容易にダイヤフラム組込ユニットを被取付体に固定し、ダイヤフラムバルブをセッティングできる。ダイヤフラムを溶接する必要もないため耐久性に優れており、高シール性を確保しながらダイヤフラム組込ユニットを装着して流体漏れを確実に防止する。ダイヤフラムを取外す際には、アクチュエータのねじ込みを緩めて被取付体から取外し、ダイヤフラム組込ユニットを上方に持ち上げて被取付側から取出し、簡単にダイヤフラムを交換したりメンテナンスを実施できる。被取付体の円形凹部の底部側に弁座面を設け、この弁座面をダイヤフラム吊下げタイプのダイヤフラム組込ユニットで開閉可能に設けていることから、弁座面よりも一次側の容積を極小に抑えてデッドボリュームを少なくし、流体の滞留を抑えて流路の切替えを高速化できる。 According to the first aspect of the present invention, the diaphragm built-in unit can be accurately and easily mounted by simply inserting the diaphragm built-in unit into the valve mounting portion of an arbitrary mounted body and screwing the actuator into the mounted body. The diaphragm valve can be set. Since it is not necessary to weld the diaphragm, it is excellent in durability, and the fluid is reliably prevented by installing the diaphragm built-in unit while ensuring high sealing performance. When removing the diaphragm, the screwing of the actuator can be loosened and removed from the mounted body, the diaphragm built-in unit can be lifted upward and removed from the mounted side, and the diaphragm can be easily replaced and maintenance can be performed. Since the valve seat surface is provided on the bottom side of the circular recess of the mounted body and this valve seat surface is provided so that it can be opened and closed with a diaphragm suspension type diaphragm built-in unit, the volume on the primary side of the valve seat surface is increased. The dead volume can be reduced by minimizing it, and the switching of the flow path can be speeded up by suppressing the retention of fluid.
請求項2に記載の発明によると、ダイヤフラム抑え面と支受面との間にダイヤフラムを挟着して位置決めし、ダイヤフラム抑え面が支持面の内周縁よりも外側に位置していることで、ダイヤフラムを挟着するときの面積を小さくして面圧力を高めた状態にし、このダイヤフラムへの外周シール部のシール性を向上して漏れを確実に防止する。
According to the invention of
請求項3に記載の発明によると、アクチュエータを緩めて被取付体から取外すようにすれば、円形凹部の開口部より上方にダイヤフラム組込ユニットの上端を臨ませることができ、この外部に露出した状態のダイヤフラム組込ユニットの上端を摘み出すことで、接ガス部位に触れることなくダイヤフラム組込ユニットを容易に取出せる。 According to the third aspect of the present invention, if the actuator is loosened and removed from the mounted body, the upper end of the diaphragm built-in unit can be exposed above the opening of the circular recess and exposed to the outside. By picking out the upper end of the diaphragm built-in unit in the state, the diaphragm built-in unit can be easily taken out without touching the gas contact part.
請求項4に記載の発明によると、一つの被取付体に複数のダイヤフラム組込ユニットを接続したダイヤフラムバルブユニットを構成でき、各ダイヤフラム組込ユニットを個別に制御して流路を開閉できる。デッドボリュームを極力抑えて、全体をコンパクト化しながら被取付体に任意の内部流路を設け、この被取付体にバルブ取付部を設けることで優れた加工性により自由度の高いダイヤフラムバルブユニットを設けることが可能になる。
According to invention of
請求項5に記載の発明によると、ダイヤフラム組込ユニットの取付時には、このダイヤフラム組込ユニットを被取付体のバルブ取付部内に装入し、アクチュエータを被取付体にねじ込むだけで正確かつ容易に固定してダイヤフラムバルブをセッティング可能となる。一方、ダイヤフラム組込ユニットを取外す際には、アクチュエータのねじ込みを緩めて被取付体から取外すようにすれば、ダイヤフラム組込ユニットを摘んで上方に持ち上げることで容易に被取付側から取出しできる。 According to the fifth aspect of the invention, when the diaphragm built-in unit is mounted, the diaphragm built-in unit is inserted into the valve mounting portion of the mounted body, and the actuator is fixed accurately and easily by simply screwing the actuator into the mounted body. Then, the diaphragm valve can be set. On the other hand, when removing the diaphragm built-in unit, if the screwing of the actuator is loosened and removed from the mounted body, it can be easily removed from the mounted side by picking up the diaphragm built-in unit and lifting it upward.
請求項6に記載の発明によると、アクチュエータの取付け或は取外し時に、このアクチュエータからのダイヤフラム組込ユニットへの力の伝達を遮断してバルブをオープン状態にすることで、弁体シール側に負荷を加えることなくアクチュエータを取付け或は取外し可能になり、弁体シール側が傷付いたりダイヤフラムが破損することを防止しながら安全にバルブを組立て又は分解できる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the actuator is attached or detached, the transmission of the force from the actuator to the diaphragm built-in unit is interrupted to open the valve so that the load is applied to the valve body seal side. The actuator can be attached or detached without adding a valve, and the valve can be safely assembled or disassembled while preventing the valve body seal side from being damaged or damaging the diaphragm.
以下、本発明におけるダイヤフラムバルブの取付構造を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明のダイヤフラムバルブの取付構造により設けられたダイヤフラムバルブの一例を示す縦断面図、図2は、図1のダイヤフラムバルブの分離断面図を示している。 Hereinafter, a diaphragm valve mounting structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a diaphragm valve provided by the diaphragm valve mounting structure of the present invention, and FIG. 2 is an exploded sectional view of the diaphragm valve of FIG.
図において、ダイヤフラムバルブ1は、ステンレス鋼等の金属材料により成形された被取付体2、この被取付体2内に装着されるダイヤフラム組込ユニット(以下、単に組込ユニットという)3、アクチュエータ4を有し、組込ユニット3をアクチュエータ4で操作してバルブの開閉操作可能になっている。
In the figure, a diaphragm valve 1 includes a
被取付体2は、任意の形状に設けられ、例えば、ブロック状や長尺状、或は環状に形成される。図1では、被取付体2の組込ユニット3及びアクチュエータ4の取付け部付近の一部を示し、これらは、被取付体2に設けられたバルブ取付部10に取付けられ、このバルブ取付部10には、開口部11を有する円形凹部12、弁座面13、支受面14、めねじ部15が備えられている。
The
バルブ取付部10の開口部11は、組込ユニット3を装入可能な口径に設けられ、この開口部11に続けて円形凹部12が形成される。円形凹部12は、後述する組込ユニット3の外周位置に設けられたボンネット16の外周下部が嵌合可能な口径に設けられ、その嵌合によりボンネット16が調心状態で装入可能になっている。
The
円形凹部12よりも下部には、後述のシート17が接離される流路の切替え部である連通部18が設けられ、さらにこの連通部18の底部側には、弁座面13がフラット状に形成されている。連通部18には、図における奥行方向のメイン流路20、このメイン流路20に交差する方向の複数の連通流路21、21が連通して形成され、組込ユニット3が弁座面13に接離することにより、これら流路20、21が開閉可能に設けられている。連通部18とメイン流路20との間の接続流路22は、極小のボリュームで設けられることにより、連通部18よりも一次側のデッドボリュームが抑えられている。
Below the
支受面14は、底部の外周側より立上り環状位置に、環状の略フラット面状に形成され、この支受面14により、円形凹部12より装入された組込ユニット3が支受可能に設けられる。めねじ部15は、円形凹部12から開口部11に向けて、アクチュエータ4のねじ込み用として形成される。
The
図2に示す組込ユニット3は、ダイヤフラム30が組み込まれたダイヤフラム吊下げタイプとして予め一体に組み付けられ、上記のバルブ取付部10内に一体型ユニットとして装入可能に設けられる。組込ユニット3は、前記ダイヤフラム30に加えて、ダイヤフラムピース31、シートホルダ32、シート17、ボンネット16、ストッパ33、スプリング34を有している。
The built-in
ダイヤフラム30は、ダイヤフラムピース31、並びにシートホルダ32とは異種金属により設けられ、例えば、Co−Ni合金材などの弾性変形可能な金属材料で円板状に成形され、その中央部には、シートホルダ32の後述するオネジ35が挿通可能な内径孔36が空けられる。図3に示すように、ダイヤフラム30は、接ガス用ダイヤフラム30aと、バックアップ用ダイヤフラム30bとの二層構造からなり、これらが積層状態で貼着されて一体化されることにより形成される。
The
ダイヤフラムピース31は、例えば、SUS304などのステンレス鋼等の金属材料により略円柱状に形成され、ダイヤフラム30やシートホルダ32を弁座方向に昇降動できるように、ボンネット16に対して上下方向に摺動可能に取付けられる。ダイヤフラムピース31の底面側の中央部にはメネジ37が設けられ、このメネジ37にシートホルダ32のオネジ35が螺合可能に設けられる。
The
ダイヤフラムピース31の下部には、拡径円柱部31aが形成され、この拡径円柱部31aよりも上部には縮径状の軸部31bが設けられ、この軸部31bの中間位置の一部に雄螺子38が形成されている。この雄螺子38には、ストッパ33に形成された雌螺子39が螺着可能に設けられる。ストッパ33とボンネット16との間には、例えば、SUS304−WPBなどのステンレス鋼等の金属材料により形成されたコイルスプリングよりなるスプリング34が弾発状態で装着可能に設けられ、このスプリング34により、ダイヤフラムピース31、シート17を装着したシートホルダ32が弁開方向に強制的に付勢されるようになっている。
A diameter-expanded
ストッパ33は、例えば、SUS304などのステンレス鋼等の金属材料により形成され、図示しないスパナ等により軸部31bに螺着可能に設けられる。その際、ストッパ33の取付け高さを変えることでスプリング34の負荷を調節可能となり、ダイヤフラムピース31、シートホルダ32への付勢力を調整可能に設けられる。
The
シートホルダ32は、例えば、SUS316Lなどのステンレス鋼等の金属材料で形成され、前述のメネジ37に螺合するオネジ35と、このオネジ35よりも拡径したシート取付け用の拡径部40とを有している。拡径部40の弁座側には、シート17装着用の装着凹部41が設けられ、拡径部40のダイヤフラムピース31側には、このダイヤフラムピース31との間にダイヤフラム30を挟着して内周シール部42を形成可能になるように図示しない環状突起部が形成されている。シートホルダ32には、バイスによる固定用の二面幅部が設けられている(図示せず)。
The
シート17は、例えば、樹脂材料により形成され、シートホルダ32の装着凹部41にカシメにより取付けられる。シート17の先端側には、弁座面13に当接可能な環状突部43が形成され、この環状突部43に弁座面13が当接シールしたときに弁閉状態となる。環状突部43は、極小さい高さに突出形成され、この環状突部43の弁座面13への小さい接触面積により高シール性を発揮可能となる。
The
ボンネット16は、例えば、SUS304などのステンレス鋼等の金属材料により設けられ、最外径部が円形凹部に嵌合する外径に形成される。ボンネット16の内周側には、ダイヤフラムピース31を案内可能な案内孔47、ダイヤフラムピース31の拡径円柱部31aの上面が当接されてその上昇を規制可能な規制部48が形成されている。
For example, the
組込ユニット3を設ける場合には、図2において、内径孔36にオネジ35が挿入されて、ダイヤフラム30が予めシート17が取付けられたシートホルダ32に仮着され、このシートホルダ32の二面幅部に図示しないスパナ等の工具が掛けられてダイヤフラムピース31に締め込まれる。締め込み後には、ダイヤフラム30の中央部付近がシートホルダ32とダイヤフラムピース31との間に挟着固定される。このとき、ダイヤフラム30と、シートホルダ32、ダイヤフラムピース31との接触面積を極小さく設定すれば、その内周シール部42には高シール性が発揮され、内径孔36側からの流体漏れが確実に防がれる。
In the case where the built-in
そして、ボンネット16の下方からダイヤフラム30、シートホルダ32が一体化されたシートホルダ32が挿入されて上面側が規制部48に当接するまで嵌め込まれる。ダイヤフラムピース31の上方からスプリング34がボンネット16に載置され、雄螺子38と雌螺子39との螺着を介してストッパ33がダイヤフラムピース31に固定されることで、ボンネット16とストッパ33との間にスプリング34が圧縮状態で装着され、組込ユニット3が設けられる。
Then, the
一方、図1、図2に示すアクチュエータ4は、ケーシング50、シリンダ51、ピストン52、ばね53を有し、被取付体2に組込ユニット3が装着された状態で、その上から取付け可能に設けられる。
On the other hand, the
ケーシング50は、下部側にめねじ部15に螺合可能なおねじ部55を有し、下部内周側には収納穴部56、この収納穴部56に連通して縮径状の貫通穴57が設けられている。収納穴部56には、ボンネット16の上部側を嵌入可能であり、この嵌入により組込ユニット3が収納穴部56に収納される。貫通穴57は、ピストン52の下部側が嵌入可能に設けられ、このピストン52がケーシング50内を往復動可能となる。ケーシング50の上部外周には、雄ネジ部58が設けられる。
The
シリンダ51は、雄ネジ部58に螺合可能な雌ネジ部59を有し、これら雄ネジ部58、雌ネジ部59の螺合によりケーシング50の上部に固定され、これらシリンダ51とケーシング50との間に、ピストン52が往復動可能な空間が形成される。シリンダ51には、エアー供給用の給気口60、エアー排気用の排気ポート61が設けられる。給気口60からエアーを給気したときには、ピストン52が弁開方向に往動作し、シリンダ51のばね53側のエアーが排気ポート61より排気される。一方、給気口60のエアー供給を停止して排気した場合、ピストン52がばね53により弁閉方向に復動する。これにより、ダイヤフラムバルブ1が通常時に弁閉状態となる、NC(ノーマルクローズタイプ)となっている。
The
ピストン52は、ピストンロッド62を有する形状に設けられ、シリンダ51、ケーシング50内を往復動可能であり、ばね53によりピストンロッド62の底面62aがダイヤフラムピース31に圧接した状態で装着される。これにより、ピストン52が往復動したときには、この動作に応じてダイヤフラムピース31が上下に移動するようになっている。ピストン52には貫通孔部63が設けられ、この貫通孔部63が給気口60と連通されている。給気口60からエアーが給気されると、このエアーは貫通孔部63を介してピストン52におけるばね53装着側との対向側のシリンダ51との間に供給され、前述のようにピストン52が往動作する。
The
ばね53は、ピストン52とシリンダ51との間に弾発付勢された状態で装着され、このばね53により、常時において、ピストン52が、ダイヤフラムピース31並びにシートホルダ32を閉方向に動作させる方向に付勢される。
The
上述したダイヤフラムバルブ1を本発明の取付構造により設ける場合、開口部11からバルブ取付部10内に組込ユニット3が装入され、ボンネット16の下部側が円形凹部12に嵌合された状態にする。これと共に、アクチュエータ4のケーシング50の下部のおねじ部55が被取付体2のめねじ部15にねじ込まれ、これらが締め付けられた状態になると、おねじ部55の下端面55aと支受面14とが、組込ユニット3を介してダイヤフラム30の外周が挟着状態で固定される。このことから、おねじ部下端面55a、支受面14の間と、ダイヤフラム30との間に外周シール部65が構成され、この外周シール部65により、組込ユニット3と被取付体2との間がシールされる。
When the above-described diaphragm valve 1 is provided by the mounting structure of the present invention, the built-in
その際、組込ユニット3の外周側に設けられたボンネット16の下端面16aの外周側がダイヤフラム抑え面70となり、このダイヤフラム抑え面70と支受面14とによりダイヤフラム30が挟着される。
At that time, the outer peripheral side of the
図3の拡大断面図に示すように、ダイヤフラム抑え面70には、例えば、水平方向から略2.5°の角度で中心方向に傾斜されたテーパ部71と、このテーパ部71に続けて所定の形状のアール部72とが形成され、アール部72の中心からの位置が、支受面14の内周縁と略同じ位置に設けられる。これにより、ボンネット16の締付け時には、テーパ部71の外側(外径側)から優先的にダイヤフラム30上面に密着され、その締付け後には、ダイヤフラム抑え面70が支受面14の内周縁14aよりも外側に位置した状態になり、幅Wの範囲の外周シール部65で支受面14側においてダイヤフラム30がシールされる。
As shown in the enlarged sectional view of FIG. 3, the
上記のように、ダイヤフラム抑え面70にテーパ部71を設けていることで、アクチュエータ4のねじ込みによりボンネット16が下降する際には、ダイヤフラム30と支受面14との当接面積が徐々に増加する。そして、締付け当初は、支受面14が前記当接面から受ける面圧が大きいので、アクチュエータ4を軽い力でねじ込み可能であり、ダイヤフラム30と支受面14との当接面積が増えるに従って支受面14が当接面から受ける面圧が小さくなるので、アクチュエータ4をねじ込むためには大きなトルクが必要になり、アクチュエータ4をねじ込みにくくなる。このことから、作業者によるアクチュエータ4への過度なトルクによるねじ込みを阻止し、アクチュエータ4の締め過ぎによる外周シール部65の損傷を防止可能になっている。
As described above, by providing the tapered
ダイヤフラム抑え面70が支受面14の内周縁14aよりも外側に位置していることで、支受面14を広く設定してその強度を向上でき、ダイヤフラム30締付け時の支受面14の潰れを抑えている。
Since the
上述したように、ダイヤフラム30は、組込ユニット3への組込みにより内側(内径側)が挟着されて内周シール部42が設けられ、一方、組込ユニット3が、被取付体2、アクチュエータ4の間に装着されてダイヤフラムバルブ1が構成されたときに外側(外径側)が挟着されて外周シール部65が設けられることにより、メイン流路20、連通流路21からのアクチュエータ4側への漏れが防がれる。
As described above, the
アクチュエータ4の被取付体2への螺着後において、通常時には、アクチュエータ4に内蔵されたピストン52とばね53とにより、ピストンロッド62の底面62aがダイヤフラムピース31の軸部31bの上端側を押圧し、ダイヤフラムピース31、シート17が装着されたシートホルダ32が下降し、シート17を弁座面13に着座させた弁閉状態(ノーマルクローズ状態)となる。このノーマルクローズ状態のダイヤフラムバルブ1に対して、エアーをシリンダ51内に吸排気することにより、ピストン52を往復動させてダイヤフラムピース31、シートホルダ32を動作させ、シート17を弁座面13に接離してバルブ開閉させることが可能となる。
After the
一方、おねじ部55とめねじ部15との螺着を緩めてアクチュエータ4を被取付体2から取外すようにすれば、組込ユニット3が円形凹部12に装入された状態で、当該組込ユニット3の上端が円形凹部12の開口部11より上方に臨まされた状態となる。これにより、組込ユニット3の被取付体2からの脱着が可能となり、しかも、組込ユニット3の臨まされている部分をつかんで取出すことができるので脱着が容易である。この場合、臨まされた先端側を摘み出すだけで組込ユニット3を構成している部品全体を取出しできる。このことにより、円形凹部12の奥まで指やピンセットなどを差し込んでボンネットやダイヤフラムを取出す必要がない。
On the other hand, if the screwing between the
被取付体2が上下逆さまに設置されている場合には、ダイヤフラムピース31、スプリング34、ボンネット16の小径部がアクチュエータ4の収納穴部56に収納された状態を維持し、アクチュエータ4を被取付体2に対して下方に取外すことでこのアクチュエータ4とともに組込ユニット3を取外し可能となる。このようにして、アクチュエータ4を緩めるだけで、被取付体2のみを残してその他の部品を簡単に取外しでき、しかも、アクチュエータ4を取外したときに各部品が別々に落下したり、ばらけて散乱することもない。
When the
なお、被取付体には、複数個の円形凹部12が設けられ、これらの円形凹部12がバルブ取付部10とされていてもよい(図示せず)。この場合、一つの被取付体の内部に所定の流路を形成し、各バルブ取付部10に組込ユニット3、アクチュエータ4を装着して複数のダイヤフラムバルブ1を取付けるようにすれば、被取付体2の流路を開閉制御可能となる。その際、例えば、被取付体を長尺状としたり、環状に設けることも可能となる。
In addition, the to-be-attached body may be provided with a plurality of
続いて、上述したダイヤフラムバルブの着脱方法を説明する。
ダイヤフラムバルブ1の組立て前には、予め、被取付体2の内部、組込ユニット3のダイヤフラム30取付側を中心に、不活性ガスによるパージを十分におこない、埃等の異物を取除くようにする。
Next, a method for attaching / detaching the above-described diaphragm valve will be described.
Before assembling the diaphragm valve 1, the interior of the mounted
図2において、ダイヤフラムバルブ1を組立てる場合には、被取付体2を図示しないバイス等で固定し、この被取付体2の円形凹部12のバルブ取付部10内に、予め一体に組立てた組込ユニット3を指で摘んで装入する。このとき、ボンネット16の外周下部が円形凹部12に嵌合されることで、組込ユニット3がバルブ取付部10に対して調心状態で装着される。組込ユニット3の装着後には、ダイヤフラムピース31におけるピストンロッド底面62aとの接触部である上端面付近にフッ素系合成油からなるグリースを、発塵を抑えるクリーン綿棒等で少量塗布する。
In FIG. 2, when the diaphragm valve 1 is assembled, the
次いで、アクチュエータ4のケーシング50を被取付体2の取付側にセットしつつ、例えば、圧力0.5〜0.7MPaの作動エアーを外部よりアクチュエータ4に供給してバルブをオープン状態にする。この状態でアクチュエータ4を締付け方向(時計回り)に回転させて、円形凹部12のめねじ部15にアクチュエータ4のおねじ部55をねじ込んで取付けるようにする。これにより、ピストンロッド62のダイヤフラムピース31上端面側への押し込みよる供回りを防ぎつつねじ込みでき、ピストンロッド底面62aからダイヤフラムピース31にスラスト方向の力が働くことがない。
Next, while setting the
このことから、ダイヤフラムピース31とダイヤフラム30との間の捻じれ力の発生を防止し、これらの捩じれによるダイヤフラム30の損傷や、内周シール部42への余計な負荷による損傷を回避する。
ダイヤフラム30が回転して支受面14と擦れ合ってこの支受面14を傷つけることがなく、ダイヤフラム30を介した外周シール部65のシール性を維持できる。
Thus, the generation of twisting force between the
The sealing performance of the outer
おねじ部下端面55aがボンネット16の上面側に接触する前に、シート17が弁座面13に接触して擦れることを防止できるため、このシート17と弁座面13との擦れ合いによるシート17の損傷を防止する。
Since the
アクチュエータ4のねじ込み時には、被取付体2に対して組込ユニット3が底付き、すなわち、ダイヤフラム抑え面70により抑えられるダイヤフラム30が支受面14に当接するまで、手でケーシング50を把持してねじ込んだ後に、トルクレンチ等の工具で締付けるようにするとよい。トルクレンチによる締付け時には、過剰な力による締付けを避け、例えば、締付けトルク56N・m程度の力とすることでバルブの損傷等を防ぎ、その性能を維持できる。
When the
このアクチュエータ4の締付けにより、おねじ部55の下端面55aで組込ユニット3外周位置のボンネット16を押圧し、このボンネット16の下端面16aと円形凹部12の内周側に設けた支受面14との間でダイヤフラム30の外周縁を挟着することで、このダイヤフラム30をシール状態で固定可能となる。
By tightening the
ダイヤフラムバルブ1の組立て後において、アクチュエータ4に、例えば圧力0.5〜0.7MPaのエアーを供給すれば、このアクチュエータ4を弁開状態に操作可能となる。組立て後には、ダイヤフラムバルブ1を適宜の管路に接続し、その開閉状態で2次側から高純度窒素を封入して落圧の無いことを確認し、また、インボードリーク及びシートリーク等の無いことを確認することが望ましい。
After the diaphragm valve 1 is assembled, if the
一方、ダイヤフラム30を被取付体2から取外す際は、先ず、この被取付体2をバイス等で固定した状態で、トルクレンチでケーシング50を把持してアクチュエータ4を緩める方向(反時計回り)に回転させ、このアクチュエータ4のおねじ部55と、被取付体2のめねじ部15とを緩め、アクチュエータ4を上方に持ち上げて円形凹部12より取外すようにする。
On the other hand, when removing the
このとき、組立て時と同様に、圧力0.5〜0.7MPaの作動エアーを外部よりアクチュエータ4に供給する。この供給によりバルブがオープン状態となり、この状態でアクチュエータ4を円形凹部12より螺子を緩めて取外すようにする。これによると、ピストンロッド62をダイヤフラムピース31の軸部31b上端から離間させ、組込ユニット3への力の伝達を遮断した状態にできるため、アクチュエータ4を緩めるときに、組込ユニット3の供回りを防ぎ、シート17が弁座面13に対して回転して傷ついたり、ダイヤフラム30に捻じれなどの無理な力が加わって破損したりすることを防止する。アクチュエータ4の取外し後には、円形凹部12内に装入されている組込ユニット3の上端が、この円形凹部12の開口部11より上方に臨まされた状態となる。
At this time, as in assembly, working air having a pressure of 0.5 to 0.7 MPa is supplied to the
次に、組込ユニット3の一部をピンセットなどで摘んで持ち上げて、被取付体2からこの組込ユニット3を取外すようにする。組込ユニット3は、一体型のユニット構造であるから全体を交換可能であり、また、ダイヤフラムピース31からシートホルダ32を取外した後にダイヤフラム30を取外して、このダイヤフラム30やシートホルダ32に装着されたシート17のみを交換してもよい。
Next, a part of the built-in
上述したように、本発明のダイヤフラムの取付構造は、被取付体2に、開口部11を有する円形凹部12と、弁座面13と、環状の支受面14と、めねじ部15とが備えられたバルブ取付部10が設けられ、このバルブ取付部10内に組込ユニット3が装入され、アクチュエータ4のおねじ部55がめねじ部15にねじ込まれた状態で、おねじ部55の下端面55aと支受面14とによりダイヤフラム30の外周が挟着状態で固定されて外周シール部65が構成されているので、ダイヤフラムバルブ用の弁箱のみを対象とすることなく、各種の形状や内部流路が形成された任意の被取付体2に組込ユニット3、アクチュエータ4を装着してダイヤフラムバルブを構成できる。このため、汎用性に優れ、様々な管路の被取付体2にダイヤフラムバルブを設けることが可能になる。
As described above, the diaphragm mounting structure of the present invention has a
この場合、アクチュエータ4のねじ込みにより、被取付体2の支受面14と組込ユニット3のダイヤフラム抑え面70との間にダイヤフラム30を挟着してシール性を発揮できるため、これらを溶着することがなく耐久性を向上できる。
In this case, since the
ダイヤフラム30を、角度2.5°のテーパ部71と、アール部72とを有するダイヤフラム抑え面70と、略フラット状の支受面14とに挟着し、ダイヤフラム抑え面70が支受面14の内周縁14aよりも外側に位置していることで、ダイヤフラム30をシールするときの外周シール部65を小さい当接面積で外周側に設けている。これによって、外周シール部65の面圧力を高め、連通部18から組込ユニット3、アクチュエータ4を通じて外部への流体漏れを確実に防止する。
The
接続流路22のボリュームを極小さく形成してデッドボリュームを抑えていることから、ダイヤフラムバルブ1全体のコンパクト化が可能となり、異なる流体を供給する際に、残留流体を最小に抑えて高速な流路切り替えが可能になる。
Since the volume of the
ダイヤフラムバルブ1の組立て時には、バルブ取付部10内に、組込ユニット3を装入し、次いで、めねじ部15にアクチュエータ4のおねじ部55をねじ込み、このおねじ部55の下端面55aでボンネット16を押圧してダイヤフラム30の外周縁を挟着してその外周を外周シール部65によりシール状態で固定できることから、専用工具等を必要とすることなくシート17を弁座面13に対して正確に芯出ししつつ、組込ユニット3、アクチュエータ4を被取付体2に容易に固定してダイヤフラムバルブ1を構成することができる。
When assembling the diaphragm valve 1, the built-in
一方、ダイヤフラムバルブ1の分解時には、おねじ部55とめねじ部15とを緩めてアクチュエータ4を取外し、その後、組込ユニット3の一部を摘んで取外すようにすればよいため、特殊な工具を必要としたり、組込ユニット3を傷付けることなく簡単に取外すことができる。
On the other hand, when the diaphragm valve 1 is disassembled, the
図4においては、ダイヤフラムバルブの他例を示している。なお、この例において、上記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
このダイヤフラムバルブ80は、被取付体81の一部に凹状溝82が形成され、この凹状溝82の底部に設けられたバルブ取付部83にダイヤフラム組込ユニット3が装着された埋め込み式の取付構造によって設けられている。
FIG. 4 shows another example of the diaphragm valve. In addition, in this example, the same part as the said embodiment is represented by the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted.
The
バルブ取付部83には、前記実施形態と同様に、めねじ部15、円形凹部12、支受面14、弁座面13が開口部11側から順次設けられ、弁座面13には、図において略垂直方向の入口側流路84が連通され、この入口側流路84から連通部18を介して斜め向きの曲折流路である出口側流路85が外部に連通して形成されている。入口側流路84は、極小のボリュームにより設けられ、被取付体81内のデッドボリュームが抑えられている。
The
出口側流路85の出口側には環状溝部が形成され、この環状溝部にOリングを介して外部の流路や機器が接続可能に設けられている(図示せず)。
An annular groove is formed on the outlet side of the outlet-
このように被取付体の形状にこだわることはなく、前記と同様の取付構造並びに着脱方法により、各種形状の被取付体に組込ユニット3、アクチュエータ4を容易にかつ着脱して高精度な組込みによるダイヤフラムバルブを構成できる。
Thus, the shape of the mounted body is not particular, and the built-in
さらに、図示しないが、被取付体に複数のバルブ取付部を設け、各バルブ取付部にダイヤフラムバルブを設けるようにしてもよい。この場合、各アクチュエータを制御してそれぞれのバルブの入口側流路から出口側流路への流体制御をおこなうことができ、その際、連通部への一次側流路のボリュームを最小限に設け、全体のデッドボリュームを極力少なくすることで流路切替え時の残留流体を少なくし、高速な流路切替え制御をおこなうことが可能になる。 Further, although not shown, a plurality of valve mounting portions may be provided on the mounted body, and a diaphragm valve may be provided on each valve mounting portion. In this case, each actuator can be controlled to perform fluid control from the inlet side flow path to the outlet side flow path of each valve, and at that time, the volume of the primary side flow path to the communication portion is minimized. By reducing the overall dead volume as much as possible, it is possible to reduce the residual fluid at the time of channel switching and to perform high-speed channel switching control.
シート等の不良や消耗に対しては、組込ユニットの着脱により交換やメンテナンスを実施できるため被取付体全体を再度製作する必要がなく、個々のダイヤフラムバブルのシート、シートカシメ等の不具合に対しても対応可能になる。シートホルダ側にシートが装着されていることで、被取付体内部の弁座がこすれキズ等でシール性能に低下が生じた場合でも、簡単に研磨等の加工によって修復可能であり、被取付体を最小限の加工で修復でき、工数や材料の無駄を抑えることもできる。 For defective or worn sheets etc., replacement and maintenance can be performed by attaching and detaching the built-in unit, so there is no need to remanufacture the entire mounted body, and for problems such as individual diaphragm bubble sheets, sheet caulking, etc. But it will be possible. Since the seat on the seat holder side is attached, the valve seat inside the mounted body can be easily repaired by grinding or other processing even if the valve seat inside the mounted body is rubbed and the sealing performance is reduced. Can be restored with minimal processing, and man-hours and material waste can be reduced.
本発明は、前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。 The present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims of the present invention.
1 ダイヤフラムバルブ
2 被取付体
3 ダイヤフラム組込ユニット
4 アクチュエータ
10 バルブ取付部
11 開口部
12 円形凹部
13 弁座面
14 支受面
14a 内周縁
15 めねじ部
16 ボンネット
16a 下端面
30 ダイヤフラム
55 おねじ部
55a 下端面
65 外周シール部
70 ダイヤフラム抑え面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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