JP2023011128A - サックバックバルブ - Google Patents

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研郎 吉野
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Abstract

【課題】共通の切換弁によって流体通路の開閉及び吸い戻し動作のための駆動流体の供給及び排出を切り換えるサックバックバルブにおいて、流体通路の閉止後速やかに吸い戻し動作を行せつつサックバック動作を緩やかに行わせる。【解決手段】サックバックバルブ11は、吸戻室25が形成されているバルブ本体13と、吸戻機構部17とを備える。吸戻機構部は、吸戻シリンダ室59内に収容されており且つ二つの死点位置の間で摺動可能な吸戻ピストン61と、吸戻室の容積を増加させる方向に吸戻ピストンを付勢する付勢部材63とを含み、吸戻シリンダ室59は、吸戻ピストンによって第1の気室59aと第2の気室59bとに区画されている。付勢部材は第1の気室内に配置されており、第2の気室内の駆動流体の圧力が最大となるときに吸戻ピストンが位置する待機位置が、吸戻室に近い側の死点位置から離れて設定されている。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、半導体の製造装置において半導体ウエハに薬液等の液体を供給する工程に使用され、液体の流通を停止した後に液体を吸い戻して配管の末端からの液だれを防止するサックバックバルブに関する。
例えば半導体製造装置における半導体ウエハに薬液等の液体を供給するための配管等では、液体の供給を停止した後に配管の末端部からの液だれを防止するために、配管内の液体を吸い戻すサックバックバルブが使用されている。サックバックバルブとしては、ピストンを収容するシリンダ室内に対して駆動流体の供給及び排出を行ってピストンを移動させ、ピストンに連動するダイヤフラムの弾性変形により、配管に連通する吸戻室の容積を増減させて配管内の液体を吸い戻す機構を持つものが一般的である(例えば、特許文献1参照。)。このようなサックバックバルブは、配管内の流体通路の開閉を行うための開閉弁の下流側に配置される。また、特許文献2や特許文献3に記載のように、流体通路の開閉を行うための開閉弁部と、流体通路内の液体の吸い戻しを行うための吸戻機構部とを一体的に備えたサックバックバルブもある。
実公平08-010399号公報 実開平3-115267号公報 特開平11-37327号公報
開閉弁とサックバックバルブの動作を個別に制御すると、開閉弁による液体の流通の閉止とサックバックバルブによる液体の吸い戻しのタイミングを合わせるのが困難で、制御が煩雑となる。このため、駆動流体の供給と排出とを切り換える共通の一つの切換弁から分岐した配管を開閉弁部と吸戻機構部とに接続し、一つの切換弁の動作によって開閉弁部と吸戻機構部の動作を制御することが多い。
一つの切換弁の動作によって開閉弁部と吸戻機構部とを動作させる場合、例えば、サックバックバルブは、バルブ本体と、開閉弁部と、吸戻機構部とを備え、バルブ本体に、入口流路と出口流路とを含む流体通路と、入口流路が開口する弁室と、弁室と出口流路との間に位置する吸戻室とが形成されているようにすればよい。
開閉弁部は、ピストンを収容するシリンダ室内に対して駆動流体の供給及び排出を行うことによってピストンを移動させ、ピストンに連動する弁体を弁室における入口流路からの開口の周囲に形成された弁座に接離させる。シリンダ室内には、弁体を弁座に押し付ける方向にピストンを付勢する付勢ばねが配置されている。このような構成の開閉弁部では、シリンダ室に駆動流体を供給することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力による力が付勢ばねの付勢力に抗してピストンを移動させて弁座から弁体を離間させる。また、シリンダ室から駆動流体を排出することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力よる力よりも付勢ばねによる付勢力が上回って弁体を弁座に近づける方向にピストンを移動させ、弁体を弁座に圧接させる。このようにして、流体通路の開閉が行われる。
吸戻機構部は、ピストンを収容するシリンダ室内に対して駆動流体の供給及び排出を行うことによってピストンを移動させ、ピストンに連動して、吸戻室に面するダイヤフラムを変形させ、吸戻室の容積を増減させる。シリンダ室内には、吸戻室から離れる方向にピストンを付勢する付勢ばねが配置されている。このように構成された吸戻機構部では、シリンダ室に駆動流体を供給することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力による力が付勢ばねの付勢力に抗してピストンを移動させて吸戻室へ向けてダイヤフラムを膨出させる。また、シリンダ室から駆動流体を排出することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力による力よりも付勢ばねによる付勢力が上回って吸戻室からダイヤフラムを後退させる方向にピストンを移動させ、ダイヤフラムが元の形状に復帰する。このようなダイヤフラムの変形に伴う吸戻室の容積の増減によって、流体通路(詳細には出口流路)内の液体の吸い戻しが行われる。
このような構成のサックバックバルブでは、切換弁から駆動流体が開閉弁部及び吸戻機構部のシリンダ室に供給されると、開閉弁部によって弁体が弁座から離間して流体通路内の液体の流通が開始されると共に、吸戻機構部によってダイヤフラムが吸戻室内へ膨出して待機状態となる。一方、開閉弁部及び吸戻機構部のシリンダ室内の駆動流体が切換弁を通じて排出されると、開閉弁部によって弁体が弁座に圧接されて流体通路内の液体の流通が閉止されると共に、吸戻機構部によってダイヤフラムが吸戻室から後退して、吸戻室の容積が増加し、流体通路(詳細には出口流路)内の液体が吸い戻される。
流体通路内を液体が流通する状態から開閉弁部が閉じられると、液体は慣性で流体通路内を移動してしまうので、出口流路内の液体から分離した液体が出口流路に連通するノズルから漏れ出てしまう。したがって、吸戻機構部による液体の吸い戻しは開閉弁部による閉止後なるべく速やかに行う必要がある。また、開閉弁部による閉止後に、急速に吸い戻しを行うと、吸い戻し後に、出口流路に接続されたノズルの内周面に付着して残った液体が集結してノズルから滴下してしまうことがある。このような滴下を防ぐために、吸い戻しは緩やかに行うことが好ましい。吸い戻しを緩やかに行う方法の一つは、吸戻機構部のシリンダ室からの駆動流体の排出流量を減少させることである。一方、吸戻機構部において、吸い戻し動作のためにシリンダ室内において静止しているピストンの移動を開始させて吸い戻し動作を行わせるためには、シリンダ室から駆動流体を排出させて駆動流体の圧力を低下させ、ピストンに作用する駆動流体の圧力による力と付勢ばねの付勢力との差が静止摩擦に打ち勝つ状態になる必要がある。吸戻機構部のシリンダ室からの駆動流体の排出流量を減少させると、シリンダ室内の駆動流体の圧力の低下が緩やかになるので、ピストンに作用する二つの力の差が静止摩擦に打ち勝つまでの時間が長くなり、吸い戻し動作の開始が遅くなるという問題を生じる。
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決するために、共通の切換弁によって流体通路の開閉及び吸い戻し動作のための駆動流体の供給及び排出を切り換えるサックバックバルブにおいて、流体通路の閉止後速やかに吸い戻し動作を行せつつサックバック動作を緩やかに行わせることにある。
上記目的に鑑み、本発明は、入口流路及び出口流路を含む流体を流通させるための流体通路と該出口流路と連通している吸戻室とが設けられているバルブ本体と、吸戻機構部とを備え、前記吸戻機構部を用いて前記吸戻室の容積を増加させることによって前記出口流路から流体を吸い戻すサックバックバルブであって、前記吸戻機構部が、内部に吸戻シリンダ室が形成された吸い戻し用駆動部筐体と、該吸戻シリンダ室内に収容されており且つ前記吸戻室に近い側における移動限界である第1の死点位置と前記吸戻室から遠い側における移動限界である第2の死点位置との間で前記吸戻シリンダ室の内周面に沿って摺動可能な吸戻ピストンと、前記吸戻室の容積を増加させる方向に前記吸戻ピストンを付勢する吸い戻し用付勢部材とを含み、前記吸戻シリンダ室が前記吸戻ピストンによって第1の気室と第2の気室に区画され、前記吸い戻し用付勢部材が前記第1の気室内に配置されており、前記第2の気室に駆動流体を供給して前記吸い戻し用付勢部材の付勢力に抗して第2の気室の容積を増加させることによって、前記吸戻室の容積の増加が完了するときに前記吸戻ピストンが位置する吸戻位置から、前記第2の気室内の駆動流体の圧力が最大となるときに前記吸戻ピストンが位置する待機位置へ、前記吸戻ピストンを移動させることができ、前記待機位置が前記第1の死点位置から離れて設定されているサックバックバルブを提供する。
上記サックバックバルブでは、吸戻機構部の吸戻ピストンの待機位置、すなわち第2の気室の駆動流体の圧力が最大となっているときの吸戻ピストンの位置が、吸戻室に近い側における吸戻ピストンの移動限界である第1の死点位置から離れて設定されている。ここで、死点位置とは、付勢部材の付勢力によってではなく、ピストンが他の構造物の段差部や壁などに当接する物理的接触によって移動を規制される移動限界位置を意味する。吸戻ピストンが第1の死点位置に位置する場合、吸戻ピストンは他の構造物の段差部や壁などに当接して吸戻室に接近する方向の移動を規制されているので、第2の気室内の駆動流体の圧力により吸戻ピストンに作用する力(以下、「駆動流体による力」と記載することがある。)が吸い戻し用付勢部材により吸戻ピストンに作用する力(以下、「吸い戻し用付勢部材による力」と記載することがある。)よりも大きくなっている。吸戻ピストンが第1の死点位置から離れる方向に移動し始めるためには、第2の気室内の駆動流体を排出して圧力を低下させて、駆動流体による力が、まず吸い戻し用付勢部材による力と等しくなるまで減少した後、さらに吸戻ピストンと吸戻シリンダ室の内周面との静止摩擦を上回る分だけ減少する必要がある。しかしながら、上記サックバックバルブでは、待機位置における吸戻ピストンは、その移動方向に段差部や吸戻シリンダ室の底部に当接しておらず、物理的接触による移動の規制を受けていないので、第2の気室内の駆動流体の圧力により吸戻ピストンに付与される吸戻室へ向かう方向の力と第1の気室内の吸い戻し用付勢部材により吸戻ピストンに付与される吸戻室から離れる方向の力とが釣り合った状態となっている。したがって、吸戻ピストンが第1の死点位置から離れる方向に移動し始めるためには、第2の気室内の駆動流体を排出して圧力を低下させて、駆動流体による力が、吸い戻し用付勢部材による力と等しくなっている待機位置の状態から、吸戻ピストンとシリンダ室の内周面との静止摩擦分を越える分だけ減少すればよく、少ない駆動流体の排出量で、吸い戻し動作を開始させることが可能となる。
上記サックバックバルブの一つの実施形態として、前記吸戻機構部は、外周縁部が前記吸い戻し用駆動部筐体と前記本体との間に挟持されたダイヤフラムをさらに含み、前記ダイヤフラムが前記吸い戻し用駆動部筐体と前記吸戻室との間を区画しており、前記ダイヤフラムが前記吸戻ピストンから前記吸戻シリンダ室の底部に設けられた貫通孔に挿通される吸戻ステムの先端部に接続され、前記吸戻ピストンの移動に伴う前記ダイヤフラムの変形により、前記吸戻室の容積が増減するようになっていてもよい。
上記サックバックバルブでは、前記吸戻ピストンの外周面に取り付けられたシール部材によって前記吸戻ピストンと前記吸戻シリンダ室の内周面との間がシールされており、前記貫通孔の内周面と前記吸戻ステムの外周面との間にはシール部材が設けられていないことが好ましい。吸戻ピストンや吸戻ステムなどの可動部材と吸戻シリンダ室などの静止部材の内周面との間の摩擦力は、可動部材の外周部に装着されたシール部材と静止部材との間の摩擦の影響が大きい。上述の構成のように、シール部材の数を減らせば、吸戻ピストンや吸戻ステムなどの可動部材の外周面とシリンダ室などの静止部材の内周面との間の静止摩擦力を低減させることができる。この結果、より少ない駆動流体の排出量で、吸い戻し動作を開始させることが可能となる。
前記シール部材は、Uパッキン、Vパッキン、Yパッキン、Lパッキン、Jパッキンなどのリップパッキンとすることが好ましい。リップパッキンは、Oリングなどと比較して、シール圧を低くすることができ、吸戻ピストンなどの可動部材とシリンダ室などの静止部材との間の静止摩擦力も低減させることが可能となる。
一つの実施形態として、前記サックバックバルブは作動流体の給排を切り換える共通の切換弁から前記サックバック機構と分岐して接続される開閉弁部をさらに備え、前記入口流路と連通し且つ前記吸戻室と連通路を介して連通する弁室が前記バルブ本体に設けられ、弁体を接離させる弁座が前記入口流路又は前記連通路から前記弁室への開口の周縁部に形成されており、該開閉弁部は、内部に開閉シリンダ室が形成された開閉用駆動部筐体と、前記開閉シリンダ室内に収容されて該開閉シリンダ室の内周面に沿って摺動可能な開閉ピストンと、該開閉ピストンから前記開閉シリンダ室の底部を貫通し前記弁室内に突出して延びる開閉ステムと、前記開閉ステムの先端部に接続された前記弁体を前記弁座に接近させる方向に前記開閉ピストンを付勢する開閉用付勢部材とを含み、前記吸戻シリンダ室の容積が前記開閉シリンダ室の容積よりも大きくなっているようにすることが好ましい。例えば、前記吸戻シリンダ室の直径が前記開閉シリンダ室の直径よりも大きくなっているようにしてもよい。吸戻シリンダ室の容積を大きくすると、吸戻ピストンが待機位置にあるときの第2の気室の容積も大きくなり、同じ駆動流体の排出流量に対して、容積変化率が低下する。この結果、同じ駆動流体の排出流量に対する吸戻ピストンの移動速度を低下させることができ、吸い戻し動作をより緩やかに行わせることが可能になる
また、前記開閉シリンダ室が前記開閉ピストンによって第3の気室と第4の気室に区画され、前記開閉用付勢部材が前記第4の気室に配置されており、前記切換弁を通して前記第3の気室に駆動流体を供給して前記開閉用付勢部材の付勢力に抗して第3の気室の容積を増加させることによって、前記弁体が前記弁座に着座している弁閉位置から、前記第3の気室内の駆動流体の圧力が最大となっているときに前記開閉ピストンが位置する弁開位置へ、前記開閉ピストンを移動させることができ、前記吸戻ピストンが前記吸戻位置に位置するときの前記第2の気室内の駆動流体の圧力が前記開閉ピストンが前記弁閉位置に位置するときの前記第3の気室内の駆動流体の圧力よりも低くなるように、前記吸い戻し用付勢部材及び前記開閉用付勢部材が構成されていることが好ましい。
一つの実施形態として、前記開閉弁部の前記弁体は、外周縁部が前記開閉用駆動部筐体と前記本体との間に挟持されたダイヤフラム部によって支持されているようにすることができる。
前記第2の気室内の駆動流体は、チェック弁付き可変絞り弁を介して供給及び排出されるようにすることが好ましい。
本発明のサックバックバルブによれば、少ない駆動流体の排出量で、吸い戻し動作を開始させることが可能となる。このため、吸戻機構部の上流側に配置された流路の開閉を行うための開閉弁部と吸戻機構部とが一つの共通する切換弁に接続され、切換弁を用いて駆動流体の供給から排出へ切り換えることによって開閉弁部が閉じると共に吸戻機構部が吸い戻し動作を開始する場合、開閉弁部による流体の流通の閉止後、より早いタイミングで吸い戻し動作を開始させることが可能になり、さらに、その分だけ駆動流体の排出流量を減少させて吸い戻し動作をより緩やかに行わせることも可能になる。
本発明の一つの実施形態のサックバックバルブの縦断面図であり、開閉弁部の開閉ピストンが開弁位置に位置し、吸戻機構部の吸戻ピストンが待機位置に位置した状態を示している。 図1に示されているサックバックバルブの状態が変化したときの縦断面図であり、開閉弁部の開閉ピストンが閉弁位置に位置し、吸戻機構部の吸戻ピストンが待機位置に位置した状態を示している。 図1に示されているサックバックバルブの状態が変化したときの縦断面図であり、開閉弁部の開閉ピストンが閉弁位置に位置し、吸戻機構部の吸戻ピストンが吸戻位置に位置した状態を示している。 本発明の変形形態のサックバックバルブの縦断面図である。
以下、図面を参照して、本発明によるサックバックバルブの実施の形態を説明するが、本発明が図示されている実施形態に限定されないことは言うまでもない。
最初に、図1を参照して、本発明の一つの実施形態によるサックバックバルブ11の全体構成を説明する。サックバックバルブ11は、流体通路が設けられているバルブ本体13と、流体通路の開閉を行う開閉弁部15と、流体通路内の流体を吸い戻す吸戻機構部17とを備え、バルブ本体13の上部に開閉弁部15と吸戻機構部17とが取り付けられている。吸戻機構部17は、開閉弁部15の下流側に配置されており、開閉弁部15によって流体通路を閉じて流体の流通を閉止した後に、流体通路内の流体を吸い戻し、流体通路の末端から流体が漏れ出て滴下するのを防止できるようになっている。
バルブ本体13の内部には、入口流路19と出口流路21とを含む流体通路が設けられている。また、入口流路19の下流側には、上方に開口した弁室23が設けられていると共に、出口流路21の上流側には、上方に開口した吸戻室25が設けられており、弁室23と吸戻室25との間は連通路27によって接続されている。このように構成されたバルブ本体13では、入口流路19に供給された流体が弁室23、連通路27及び吸戻室25を介して出口流路21から排出される。図示されている実施形態では、入口流路19が弁室23の底面に開口し、出口流路21が吸戻室25の底面に開口している。また、連通路27は、弁室23の側面と吸戻室25の底面に開口している。弁室23への入口流路19の開口の周囲には、後述する弁体49が接離する環状の弁座29が形成されている。さらに、入口流路19の上流端部及び出口流路21の下流端部には、それぞれ、チューブなどの配管を接続するための継手31,33が設けられている。しかしながら、入口流路19に流入した流体が弁室23、連通路27及び吸戻室25を介して出口流路21から排出されるようになっていれば、流体通路は図示されている構成に限定されるものではない。
開閉弁部15は、内部に開閉シリンダ室37が形成された開閉用駆動部筐体35と、開閉シリンダ室37内に収容された開閉ピストン39と、開閉ピストン39を付勢する開閉用付勢部材41とを含んでいる。開閉用駆動部筐体35は、内部に断面円形状で概略円筒形状の収容空間が形成された開閉用ボンネット35aと、開閉用ボンネット35aの上部に取り付けられて開閉用ボンネット35aの上部の開口を閉鎖する開閉用蓋部材35bとによって構成されており、開閉用ボンネット35aの収容空間の内周面及び底面と開閉用蓋部材35bの底面とによって囲まれた空間によって開閉シリンダ室37が形成されている。開閉ピストン39は、概略円板形状を有し、開閉シリンダ室37内にその周壁(すなわち内周面)に沿って図中上下方向に摺動可能に収容されている。開閉シリンダ室37は、開閉ピストン39(詳細にはその頂面)と開閉シリンダ室37(詳細には開閉用ボンネット35a)の内周面と開閉シリンダ室37の天井面(すなわち開閉用蓋部材35bの底面)とによって囲まれ且つ弁室23に近い側に位置する第1の気室37aと、開閉ピストン39(詳細にはその底面)と開閉シリンダ室37(詳細には開閉用ボンネット35a)の内周面と開閉シリンダ室37の底面(すなわち開閉用ボンネット35aの底部)とによって囲まれ且つ弁室23から遠い側に位置する第2の気室37bとに区画されている。図1に示されている実施形態では、第1の気室37aは開閉ピストン39の下方に位置し、第2の気室37bは開閉ピストン39の上方に位置する。
開閉ピストン39には、開閉ピストン39よりも細く且つ弁室23に近づく方向に図中下方へ延びている開閉ステム43と共に、開閉ピストン39よりも細く且つ開閉ステム43とは逆方向に弁室23から離れる方向に図中上方へ延びている案内軸45とが連結されている。開閉ステム43は、開閉用駆動部筐体35の開閉シリンダ室37(詳細には開閉用ボンネット35a)の底部を貫通して設けられた貫通孔47に摺動可能に挿通されて、弁室23内まで延びており、その先端部には弁体49が接続されている。弁体49は、円柱上に円錐台が連結されたような形状を有しており、底面が弁座29に対向するように配置されている。案内軸45は、開閉用蓋部材35bを貫通して設けられた貫通孔51に挿通されて外部まで延びており、開閉ピストン39の往復動を案内するように構成されている。弁体49は、開閉シリンダ室37内における開閉ピストン39の上下方向の往復動に伴って、開閉ステムを介して弁室23内に形成された弁座29に接離して流体通路の開閉を行えるようになっている。
開閉用付勢部材41は、第2の気室37b内において開閉シリンダ室37の天井面(すなわち開閉用蓋部材35bの底面)と開閉ピストン39(詳細にはその頂面)との間に圧縮された状態で配置されており、開閉ステム43の先端に接続された弁体49を弁座29へ向かって接近させる方向に開閉ピストン39を常時付勢している。図1に示されている実施形態では、開閉用付勢部材41としてコイルばねが使用されており、コイルばねが第2の気室37b内において案内軸45の周囲を螺旋状に延びるように配置されている。しかしながら、開閉用付勢部材41は、弁体49を弁座29へ向かって接近させるように開閉ピストン39を付勢することができれば、コイルばねに限定されるものではなく、例えば筒状の弾性体などとすることも可能である。
開閉シリンダ室37(詳細には開閉用ボンネット35a)の周壁には、開閉ピストン39によって閉鎖されない位置に、開閉用駆動流体ポート53が設けられている。開閉用付勢部材41の付勢力によって弁体49が弁座29に圧接された状態のときに、開閉用駆動流体ポート53を通して第1の気室37aへ駆動流体を供給することによって、第2の気室37a内の駆動流体の圧力を増加させたとき、第1の気室37a内の駆動流体の圧力により開閉ピストン39に作用する力(以下、「駆動流体による力」と記載することがある。)が開閉用付勢部材41により開閉ピストン39に作用する力(以下、「開閉用付勢部材41による付勢力」と記載することがある。)を上回り、さらに開閉ピストン39(詳細には、その外周面及び外周面に取り付けられた後述のシール部材55)と開閉シリンダ室37の内周面との間の静止摩擦に打ち勝って、開閉ピストン39が開閉用付勢部材41による付勢力に抗して弁室23から離れる方向に移動して第1の気室37aの容積が増加する。これによって、開閉ステム43を介して開閉ピストン39に連結された弁体49が弁座29から離間して開弁位置流体通路の流体の流通を開始させることができ、第1の気室37a内の駆動流体の圧力が最大となるときに開閉ピストン39が開弁位置で停止する。一方、弁体49が弁座29から離間した状態のときに、開閉用駆動流体ポート53を通して第1の気室37a内の駆動流体を排出することによって、第1の気室37a内の駆動流体の圧力を減少させると、駆動流体による力が開閉用付勢部材41による付勢力を下回り、さらに開閉ピストン39(詳細には、その外周面及び外周面に取り付けられた後述のシール部材55)と開閉シリンダ室37の内周面との間の静止摩擦に打ち勝って、開閉ピストン39が開閉用付勢部材41による付勢力に従って弁室23に接近する方向に移動して第1の気室37aの容積が減少する。これによって、開閉ステム43を介して開閉ピストン39と連結された弁体49が弁座29に圧接されて開閉ピストン39が弁閉位置で停止し、流体通路の流体の流通を閉止させることができる。駆動流体としては、例えば圧縮空気などを使用することができる。
なお、第2の気室37b内の空気は、案内軸45の外周面と開閉用蓋部材35bの貫通孔51の内周面との隙間から外部に放出されるようになっており、第2の気室37b内の空気が開閉シリンダ室37における開閉ピストン39の摺動を妨げにくくしている。また、開閉ピストン39の外周面には、シール部材55が装着されており、第1の気室37aから第2の気室37bに駆動流体が漏出しないように、開閉ピストン39が開閉シリンダ室37の内周面に対してシールされた状態で摺動できるようになっている。また、開閉ステム43の外周面にもOリングなどのシール部材56が装着されおり、第1の気室37aから外部へ駆動流体が漏出しないように開閉ステム43が貫通孔47の内周面に対してシールされた状態で摺動できるようになっている。
図1に示されている実施形態では、弁体49の上端部の外周部から半径方向外方へ延びる薄膜状のダイヤフラム部49aが設けられている。このダイヤフラム部49aの外周縁部がバルブ本体13と開閉用ボンネット35aとの間に挟持され、弁体49がダイヤフラム部49aを介して弁室23内に支持された状態となっている。このように弁体49をダイヤフラム部49aを介して弁室23内に支持する形態にすることによって、弁室23と開閉用駆動部筐体35との間がダイヤフラム部49aによって区画される。したがって、流体通路を流通させる流体が腐食性の流体などであるときに、弁室23内の流体が開閉シリンダ室37内などに侵入して、開閉用駆動部筐体35などを腐食させることを防止することができる。
吸戻機構部17は、内部に吸戻シリンダ室59が形成された吸い戻し用駆動部筐体57と、吸戻シリンダ室59内に収容された吸戻ピストン61と、吸戻ピストン61を付勢する吸い戻し用付勢部材63とを含んでいる。吸い戻し用駆動部筐体57は、内部に断面円形状で概略円筒形状の収容空間が形成された吸い戻し用ボンネット57aと、吸い戻し用ボンネット57aの上部に取り付けられて吸い戻し用ボンネット57aの上部の開口を閉鎖する吸い戻し用蓋部材57bとによって構成されており、吸い戻し用ボンネット57aの収容空間の内周面及び底面と吸い戻し用蓋部材57bの底面とによって囲まれた空間によって吸戻シリンダ室59が形成されている。吸戻ピストン61は、概略円板形状を有し、吸戻シリンダ室59内にその周壁(すなわち内周面)に沿って図中上下方向に摺動可能に収容されている。吸戻シリンダ室59は、吸戻ピストン61(詳細にはその頂面)と吸戻シリンダ室59(すなわち吸い戻し用ボンネット57a)の内周面と吸戻シリンダ室59の天井面(すなわち吸い戻し用蓋部材57bの底面)とによって囲まれ且つ吸戻室25に近い側に位置する第1の気室59aと、吸戻ピストン61(詳細にはその底面)と吸戻シリンダ室59(すなわち吸い戻し用ボンネット57a)の内周面と吸戻シリンダ室59の底面(すなわち吸い戻し用ボンネット57aの底部)とによって囲まれ且つ吸戻室25から遠い側に位置する第2の気室59bとに区画されている。図1に示されている実施形態では、第1の気室59aは吸戻ピストン61の下方に位置し、第2の気室59bは吸戻ピストン61の上方に位置する。
吸戻ピストン61には、吸戻ピストン61よりも細く且つ吸戻室25に接近する方向に図中下方へ延びている吸戻ステム65が連結されている。吸戻ステム65は、吸い戻し用駆動部筐体57の吸い戻し用ボンネット57aの底部を貫通して設けられた貫通孔67に摺動可能に挿通されて、吸戻室25内まで延びており、その先端部にはダイヤフラム69が接続されている。ダイヤフラム69の外周縁部は、バルブ本体13と吸い戻し用ボンネット57aとの間に挟持され、ダイヤフラム69が吸戻室25と吸い戻し用駆動部筐体57との間を区画するようになっている。このように構成されたダイヤフラム69は、吸戻シリンダ室59内における吸戻ピストン61の上下方向の往復動に伴って、吸戻ステム65を介して吸戻室に対して膨出又は後退して吸戻室25の容積を増減させ、吸戻室25の容積を増加させることによって吸戻室25の下流側に接続される出口流路21内の流体を吸い戻すことができるようになっている。
吸い戻し用付勢部材63は、第1の気室59a内において吸戻シリンダ室59の底部(すなわち吸い戻し用ボンネット57aの底部)と吸戻ピストン61(詳細にはその底面)との間に圧縮された状態で配置されており、吸戻ステム65の先端に接続されたダイヤフラム69を吸戻室25から後退させる(すなわちバルブ本体13から離れる)方向に吸戻ピストン61を常時付勢している。図1に示されている実施形態では、吸い戻し用付勢部材63としてコイルばねが使用されており、コイルばねが第1の気室59a内において吸戻ステム65の周囲を螺旋状に延びるように配置されている。しかしながら、吸い戻し用付勢部材63は、ダイヤフラム69を吸戻室25から後退させるように吸戻ピストン61を付勢することができれば、コイルばねに限定されるものではなく、例えば筒状の弾性体などとすることも可能である。
吸戻シリンダ室59(詳細には吸い戻し用ボンネット57a)の周壁には、吸戻ピストン61によって閉鎖されない位置に、吸い戻し用駆動流体ポート71が設けられている。図示されている実施形態では、吸い戻し用駆動流体ポート71は、吸戻シリンダ室59の天井面に開口するように、吸い戻し用駆動部筐体57の吸い戻し用蓋部材57bに設けられている。吸い戻し用付勢部材63の付勢力によってダイヤフラム69が吸戻室25から後退した状態のときに、吸い戻し用駆動流体ポート71を通して第2の気室59bへ駆動流体を供給することによって、第2の気室59b内の駆動流体の圧力を増加させると、第2の気室59b内の駆動流体の圧力により吸戻ピストン61に作用する力(以下、「駆動流体による力」と記載することがある。)が吸い戻し用付勢部材63により吸い戻しピストン61に作用する力(以下、「吸い戻し用付勢部材63による付勢力」と記載することがある。)を上回り、さらに吸戻ピストン61(詳細には、その外周面と外周面に取り付けられた後述のシール部材73)と吸戻シリンダ室59の内周面との間の静止摩擦に打ち勝って、吸戻ピストン61が吸い戻し用付勢部材63による付勢力に抗して吸戻室25へ接近する方向に移動して第2の気室59bの容積が増加する。これによって、吸戻ステム65を介して吸戻ピストン61と連結されたダイヤフラム69が吸戻室25内へ膨出し、第2の気室59b内の駆動流体の圧力が最大となるときに吸戻ピストン61が待機位置で停止する。一方、吸戻ピストン61が待機位置に位置してダイヤフラム69が吸戻室25内へ膨出した状態のときに、吸い戻し用駆動流体ポート71を通して第2の気室59b内の駆動流体を排出することによって、第2の気室59b内の駆動流体の圧力を減少させると、駆動流体による力が吸い戻し用付勢部材63による付勢力を下回り、さらに吸戻ピストン61(詳細には、その外周面と外周面に取り付けられた後述のシール部材73)と吸戻シリンダ室59の内周面との間の静止摩擦に打ち勝って、吸い戻し用付勢部材63による付勢力に従って吸戻ピストン61が吸戻室25に接近する方向に移動して第2の気室59bの容積が減少する。これによって、吸戻ステム65を介して吸戻ピストン61に連結されたダイヤフラム69が吸戻室25から後退して、吸戻室25の容積を増加させて吸戻室25に連通する出口流路21内の流体を吸い戻し、吸戻ピストン61が吸戻位置に到達すると吸い戻し動作を完了させる。
吸戻機構部17では、吸戻ピストン61は吸戻シリンダ室59内の上側(吸戻室25から遠い側)に位置する上死点位置と下側(吸戻室に近い側)に位置する下死点位置との間で摺動可能となっている。本明細書では、「死点位置」とは、吸戻ピストン61が他の部材の特定の部位に当接して移動を規制されることによる移動限界位置を意味する。図示されている実施形態では、吸戻シリンダ室59が、吸戻ピストン61を収容する大径部と、大径部よりも直径が小さい小径部とを含み、大径部と小径部との間に段差部が設けられており、吸戻ピストン61が段差部に干渉することによって吸戻ピストン61の下死点位置が規定されるようになっている。また、図示されている実施形態では、吸い戻し用蓋部材57bの中央部には、貫通して延び且つ内周面の少なくとも一部にねじ溝を有した貫通孔75が形成されており、この貫通孔75に調整ねじ77がシール状態で吸戻シリンダ室59の天井部から第2の気室59b内に突出可能に螺合されている。吸い戻し用蓋部材57bから外部へ突出した調整ねじ77の部分にはロックナット79が螺着され、ロックナット79を締め付けることによって調整ねじ77の回転をロックできるようになっている。調整ねじ77が第2の気室59b内に突出しているときには、吸戻ピストン61(詳細にはその頂面)が調節ねじ77に当接して移動が規制され、調整ねじ77が第2の気室59b内に突出していないときには、吸戻ピストン61が吸戻シリンダ室59の天井部(詳細には吸い戻し用蓋部材57bの底部)に当接して移動が規制され、吸戻ピストン61の上死点位置となる。すなわち、吸戻機構部17による吸い戻し動作が完了するときの吸戻ピストン61の位置である吸戻位置及びそのときの第2の気室59b内の駆動流体の圧力は調整ねじ77によって調整することが可能となる。
なお、吸戻シリンダ室59の小径部の周壁すなわち吸戻ピストン61によって閉鎖されることがない位置には、通気孔81が設けられており、第1の気室59aと外部との通気を可能とさせ、第1の気室59a内の空気が吸戻ピストン61の移動を妨げにくいようになっている。
開閉弁部15の開閉用駆動流体ポート53及び吸戻機構部17の吸い戻し用駆動流体ポート71は、分岐した配管によって切換弁83に接続されており、切換弁83を介して共通する一つの駆動流体源(図示せず)に接続されている。切換弁83は、駆動流体源から開閉用駆動流体ポート53及び吸い戻し用駆動流体ポート71への駆動流体の供給と、開閉用駆動流体ポート53及び吸い戻し用駆動流体ポート71から外部への駆動流体の排出とを切り換えられるようになっている。さらに、切換弁83と吸い戻し用駆動流体ポート71との間には、可変絞り弁部85aとチェック弁部85bとが並列して設けられた形態のチェック弁付き可変絞り弁85が設けられている。可変絞り弁部85aは、通過する駆動流体の流量を調整して変化させることが可能となっており、吸い戻し用駆動流体ポート71に対する駆動流体の供給及び排出時の流量を調整することによって、吸い戻し動作の開始及び完了のタイミングを調整することができる。また、チェック弁部85bは、駆動流体源から吸い戻し用駆動流体ポート71へ駆動流体を供給する方向には駆動流体の通過を許容するが、吸い戻し用駆動流体ポート71から外部へ駆動流体を排出する方向には駆動流体の通過を防止するようになっている。これにより、吸い戻し用駆動流体ポート71を通して吸戻シリンダ室59の第2の気室59bへ駆動流体を供給して吸戻ピストン61を吸戻位置から待機位置へ移動させるまでの時間よりも、吸い戻し用駆動流体ポート71を通して吸戻シリンダ室59の第2の気室59bから駆動流体を排出して吸戻ピストン61を待機位置から吸戻位置へ移動させるまでの時間を長くして、吸い戻し動作を緩やかに行わせ、急激な吸い戻し動作によって出口流路に接続されたノズル(図示せず)の内周面に付着して残った駆動流体が結集してノズルから滴下することを抑制できるようになっている。
サックバックバルブ11では、吸戻機構部17における吸戻ピストン61の待機位置が下死点位置から上死点位置側すなわち上方へ離れて設定されている。すなわち、吸い戻し用駆動流体ポート71を通して吸戻シリンダ室59の第2の気室59bに供給される駆動流体の圧力が最大となったときでも、吸戻ピストン61は下死点位置から離間した位置で停止する。
吸戻ピストン61が下死点位置に到達してしまうと、例えば図示されている実施形態では吸戻ピストン61の底面が吸戻シリンダ室59の大径部と小径部との間の段差部に干渉して移動を規制された状態となり、吸戻シリンダ室59の第2の気室59bに駆動流体が供給されて第2の気室59b内の駆動流体の圧力が上昇しても吸戻ピストン61がそこよりも上下方に動くことができなくなる。したがって、この状態から第2の気室59b内の駆動流体の圧力が上昇すると、駆動流体による力が吸い戻し用付勢部材63による付勢力を上回った状態となり、駆動流体による力が吸い戻し用付勢部材63による付勢力と釣り合った状態と比較して過大になる。吸戻ピストン61が下死点位置から上死点位置に接近する方向に上方へ向かって移動し始めるためには、第2の気室59b内の駆動流体を排出して圧力を低下させて、第2の気室59b内の駆動流体による力を、まず吸い戻し用付勢部材63による力と等しくなるまで減少させた後、さらに吸戻ピストン61と吸戻シリンダ室59(詳細には吸い戻し用ボンネット57a)の内周面との静止摩擦を越える分だけ減少させる必要がある。
これに対して、吸戻機構部17では、吸戻機構部17における吸戻ピストン61の待機位置が下死点位置から上死点位置側すなわち上方へ離れて設定されており、待機位置では、第2の気室59b内の駆動流体による力は、吸い戻し用付勢部材63による付勢力と釣り合った状態となっている。したがって、第2の気室59b内の駆動流体を排出して第2の気室59b内の駆動流体の圧力を低下させ、吸戻ピストン61と吸戻シリンダ室59との静止摩擦を越える分だけ第2の気室59b内の駆動流体による力を減少させるだけで、吸戻ピストン61を待機位置から上死点に接近する方向(吸戻室25から離れる方向)に上方へ向かって移動し始めさせることができる。すなわち、第2の気室59b内の駆動流体による力を吸い戻し用付勢部材63による力と等しくなるまで減少させるべく第2の気室59bから駆動流体を排出する時間分だけ、吸い戻し動作の始動を早く行うことができる。この結果、切換弁83により開閉弁部15及び吸戻機構部17への駆動流体の供給がこれらからの排出に切り換えられて、開閉弁部15が閉弁状態になってから吸戻機構部17による吸い戻し動作が始まるまでの遅れ時間を低減させることが可能となる。また、第2の気室59b内の駆動流体による力を吸い戻し用付勢部材63による力と等しくなるまで減少させるために第2の気室59bから排出する駆動流体の量の分だけ、第2の気室59bからの駆動流体の排出量が減少するので、チェック弁付き可変絞り弁85の調整により第2の気室59bから排出するときの駆動流体の流量を減少させることができる。この結果、第2の気室59b内の駆動流体の圧力の減少速度が低下し、吸戻ピストン61の移動速度が減少して吸い戻し動作が緩やかになるので、吸い戻し動作の際に出口流路21に連通するノズルの内周面に付着して残った流体が結集してノズルから滴下することを抑制することが可能となる。
また、吸戻機構部17では、シール部材73として、リップパッキンが使用されている。ここで、リップパッキンとは、シール部(受圧部)にリップ構造部分を有するパッキンであり、リップ構造部分が摺動面の動きや圧力の変化に対して変形追随することでシール面の接触圧力を適正に維持するものを指す。シールパッキンとしては、Jパッキン、Lパッキン、Uパッキン、Vパッキン、Yパッキンなどが含まれる。図示されている実施形態では、シール部材73としてYパッキンが使用されている。Yパッキンを使用する場合には、Yパッキンの分岐したリップ部分を第2の気室59bへ向けて配置する。これにより、第2の気室59bの駆動流体が第1の気室59aに漏出することを防ぐ機能が高められる。
吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61との摩擦力は、吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61の外周部に装着されたシール部材73との摩擦の影響が大きい。また、リップパッキンは、上述したように、リップ構造部分が摺動面の動きや圧力の変化に対して変形追随して適正に接触圧力を維持しシール機能を発揮させることができるので、シール圧力を低く抑えることが可能となる。したがって、シール部材73として、リップパッキンを使用することによって、吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61との摩擦を低下させることができる。この結果、吸い戻し動作を開始させる際に、吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体による力から吸い戻し用付勢部材63による付勢力を差し引いた力が吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61との静止摩擦力を上回るまでに必要な駆動流体の排出量を低減させ、その排出に要する時間の分だけ吸い戻し動作の始動を早く行うことができる。また、吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体による力から吸い戻し用付勢部材63による付勢力を引いた力が吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61との静止摩擦を上回るまでに必要な駆動流体の排出量が減少すれば、第2の気室59bから排出するときの駆動流体の流量を減少させる余地ができる。この結果、吸戻ピストン61の移動速度を減少させて吸い戻し動作をゆるやかにすることも可能になり、ノズルから滴下することを抑制する効果を得ることも可能となる。
なお、吸戻機構部17では、開閉弁部15と比較して可動部材と静止部材との間において要求されるシール性能が低いことから、可動部材と静止部材との間のシール部材はシール部材73以外には設けられておらず、吸戻ステム65の外周面にもシール部材が装着されていない。これは、吸戻ステム65に連結される吸戻ピストン61の静止摩擦を低下させることにつながるので、シール部材73としてリップパッキンを使用するのと同様の効果を得ることが可能となる。また、開閉弁部15でも、開閉ピストン39と開閉シリンダ室37の内周面との摩擦力を低下させて開閉ピストン39の始動が早くなるように、図示されている実施形態のように、シール部材55として、シール部材73と同様に、リップパッキンを使用してもよい。
さらに、吸戻機構部17の吸戻シリンダ室59の容積は、開閉弁部15の開閉シリンダ室37の容積よりも大きくなっている。図示されている実施形態では、吸戻シリンダ室59の大径部及び小径部の直径が、開閉シリンダ室37の直径よりも大きくなっている。しかしながら、例えば、開閉弁部15と吸戻機構部17の幅を同じにする場合には、吸戻シリンダ室59の断面形状を楕円形や角丸長方形(小判形状)にしてもよく、開閉シリンダ室37と吸戻シリンダ室59を同じ直径にする場合には、吸戻シリンダ室59を前記開閉シリンダ室37より長くしてもよい。吸戻シリンダ室59の容積が大きいほど、吸戻ピストン61が待機位置にあるときの第2の気室59bの容積も大きくなる。したがって、吸い戻し動作時に同じ量(体積)の駆動流体が排出されるとすると、吸戻シリンダ室59の容積が大きいほど、駆動流体の排出量当たりの第2の気室59bの容積変化率(すなわち駆動流体による力の変化率)が低下する。例えば、吸い戻し動作時に同じ量(体積)の駆動流体が排出されるとすると、吸戻シリンダ室59の直径が大きいほど、駆動流体の排出量当たりの第2の気室59bにおける吸戻ピストン61の移動量が減少する。この結果、同じ駆動流体の排出流量でも、吸戻ピストン61の移動速度を低下させて、吸い戻し動作をより緩やかに行わせることができ、出口流路21に連通するノズルから漏れ出たり滴下することを抑制することが可能となる。開閉弁部15は、駆動流体の排出を開始してからなるべく早く閉弁状態となることが好ましいことから、吸戻機構部17の吸戻シリンダ室59の容積が少なくとも開閉弁部15の開閉シリンダ室37の容積よりも大きくなっていることによって、上記効果が有効となる。
加えて、サックバックバルブ11では、吸戻ピストン61が吸い戻し動作を完了させる吸戻位置に位置するときの吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体の圧力が、開閉ピストン39が弁閉位置に位置するときの開閉シリンダ室37の第1の気室37a内の駆動流体の圧力よりも低くなるように、開閉用付勢部材41及び吸い戻し用付勢部材63が構成されている。例えば、吸い戻し用付勢部材63による付勢力が開閉用付勢部材41による付勢力よりも低くなるような付勢力を得られるように、開閉用付勢部材41及び吸い戻し用付勢部材63を選択すればよい。例えばより弱い付勢力の吸い戻し用付勢部材63を選択して、吸戻ピストン61が吸い戻し動作を完了させる吸戻位置に位置するときの吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体の圧力が低くなるようにすれば、吸戻位置付近では、吸い戻し用付勢部材63による付勢力も小さくなる。したがって、吸い戻し用付勢部材63による付勢力によって第2の気室59b内から排出される駆動流体の流量も低下する。この結果、吸戻ピストン61の移動速度も低下するので、吸い戻し動作をより緩やかに行わせることができ、出口流路21に連通するノズルから漏れ出て滴下することを抑制する効果を得ることができる。
次に、図1から図3を参照して、サックバックバルブ11による吸い戻し動作を説明する。図1には、サックバックバルブ11の流体通路に流体を流通させている状態が示されている。この状態のとき、切換弁83は、図示されていない駆動流体源から開閉用駆動流体ポート53及び吸い戻し用駆動流体ポート71に駆動流体を供給するように切り換えられている。このとき、開閉用駆動流体ポート53を通して開閉シリンダ室37の第1の気室37aに供給された駆動流体による力によって、開閉ピストン39は開閉用付勢部材41による付勢力に抗して弁室23から離れる方向に押し上げられて弁開位置に移動させられる。これにより、開閉ステム43の先端に接続された弁体49が開閉ピストン39の上昇に伴って弁座29から離間して、入口流路19に流入する流体が弁室23,連通路27及び吸戻室25を経て出口流路21から流出する。また、切換弁83を経て供給される駆動流体は、チェック弁付き可変絞り弁85の可変絞り弁部85aとチェック弁部85bの両方を通って吸い戻し用駆動流体ポート71にも供給される。吸い戻し用駆動流体ポート71を通して吸戻シリンダ室59の第2の気室59bに供給された駆動流体による力によって、吸戻ピストン61は吸い戻し用付勢部材63による付勢力に抗して吸戻室25へ接近する方向に押し下げられて待機位置に移動させられる。これにより、吸戻ピストン61の先端に接続されたダイヤフラム69が吸戻室25へ膨出した状態となる。
サックバックバルブ11によって流体の流通を閉止させるときには、図1に示されている状態から、切換弁83を切り換えて、開閉用駆動流体ポート53及び吸い戻し用駆動流体ポート71に接続されている配管から駆動流体を外部へ排出できるようにする。
開閉用駆動流体ポート53を通して開閉シリンダ室37の第1の気室37aから駆動流体を排出すると、第1の気室37a内の駆動流体の圧力が低下して、第1の気室37a内の駆動流体による力が開閉用付勢部材41による付勢力を下回り、さらに開閉ピストン39と開閉シリンダ室37の内周面との静止摩擦に打ち勝つようになる。この結果、図2に示されているように、開閉用付勢部材41による付勢力によって、開閉ピストン39が弁室23に接近する方向に押し下げられて閉弁位置に移動させられる。これにより、開閉ステム43の先端に接続された弁体49が弁座に接触して圧接され、入口流路19から弁室23への流体の流入が閉止される。
一方、サックバックバルブ11によって流体の流通を閉止させるときに急激に吸い戻し動作を行うと、出口流路21に連通するノズル(図示せず)の内周面に付着して残った流体が結集してノズルから漏れ出て滴下することがある。したがって、緩やかに吸い戻し動作を行うために、吸戻シリンダ室59の第2の気室59bからの駆動流体の排出量は少なくすることが好ましい。また、吸い戻し動作は、開閉弁部15が閉弁状態になってから行われることが好ましい。このため、吸い戻し用駆動流体ポート71を通して吸戻シリンダ室59の第2の気室59bから駆動流体を排出するときには、駆動流体は、チェック弁付き可変絞り弁85のチェック弁部85bを切換弁83へ向かう方向に流通することを許容されず、可変絞り弁部85aのみを通って排出されるようにしている。これにより、吸戻機構部17からの駆動流体の排出流量が開閉弁部15からの駆動流体の排出流量に比べて少なくなり、切換弁83により開閉弁部15と同時に駆動流体の排出を開始しても、吸戻室25から離れる方向の吸戻ピストン61の上昇の開始が遅れる。したがって、切換弁83の切り換えによって開閉用駆動流体ポート53及び吸い戻し用駆動流体ポート71からの駆動流体の排出を同時に開始しても、まず、図2に示されているように、開閉ピストン39が閉弁位置まで移動して開閉弁部15が閉弁状態になったときに、吸戻ピストン61が待機位置から移動していない状態となる。
図2に示されている状態から、吸い戻し用駆動流体ポート71を通した吸戻シリンダ室59の第2の気室59bからの駆動流体の排出を継続し、第2の気室59b内の駆動流体の圧力をさらに低下させると、吸い戻し用付勢部材63による付勢力から第2の気室59b内の駆動流体による力を差し引いた力が吸戻ピストン61と吸戻シリンダ室59の内周面との静止摩擦に打ち勝つようになる。これにより、吸戻ピストン61が待機位置から上死点位置に接近する方向(吸戻室25から離れる方向)に上方へ向かって移動を始める。第2の気室59b内の駆動流体の圧力の低下により吸戻ピストン61が上方へ向かって移動するのに伴って、吸戻ステム65を介して吸戻ピストン61に連結されるダイヤフラム69が吸戻室25から後退して、吸戻室25の容積が増加する。この結果、吸い戻し動作が行われる。その後、図3に示されているように、吸戻ピストン61が上死点位置に到達すると、吸い戻し動作が完了する。このようにして、サックバックバルブ11は、開閉弁部15による流体の流通の閉止後に、吸戻機構部17による吸い戻し動作を行い、閉弁後に出口流路21に連通するノズルから流体が滴下したりすることを防止している。
一般に、開閉弁では、閉弁状態になっても、開閉弁の下流側の流体通路内の流体が慣性で移動するため、流体の分離が起きて流体通路の末端のノズルから流体が漏れ出てしまう。このため、サックバックバルブ11では、吸戻機構部17による吸い戻し動作は、開閉弁部15が閉弁状態になった後に、なるべく短時間で開始されることが好ましい。また、開閉弁部15が閉弁状態になった後に、急激に吸い戻し動作を行うと、出口流路21に連通する末端のノズルの内周面に付着して残った流体が集結し、ノズルから滴下することがある。このため、吸い戻し動作は緩やかに行うことが好ましい。吸い戻し動作を緩やかに行うには、吸い戻し用駆動流体ポート71を通した吸戻シリンダ室59の第2の気室59bからの駆動流体の排出流量を少なくすればよいが、排出流量が少なくなると吸戻機構部17による吸い戻し動作の開始も遅れてしまう。
この問題を解決するために、サックバックバルブ11は、開閉弁部15による流体の流通の閉止から吸戻機構部17による吸い戻し動作の開始までの遅れを減らすと共に、吸い戻し動作を緩やかに行うようにするために、以下の特徴を有している。
(1)吸戻機構部17における吸戻ピストン61の待機位置(吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体の圧力が最大となっているときの吸戻ピストン61の位置)が吸戻シリンダ室59における吸戻ピストン61の下死点位置から上死点位置側すなわち上方へ離れて設定されている。このため、待機位置では、第2の気室59b内の駆動流体による力が吸い戻し用付勢部材63による付勢力と釣り合った状態となる。この結果、第2の気室59b内の駆動流体による力を吸い戻し用付勢部材63による力と等しくなるまで減少させるべく第2の気室59bから駆動流体を排出する時間分だけ、吸い戻し動作の始動を早く行うことができる。また、第2の気室59b内の駆動流体による力とを吸い戻し用付勢部材63による力とが等しくなるまで第2の気室59bからの駆動流体の排出量が減少する必要がなくなる。したがって、第2の気室59bから排出するときの駆動流体の流量を減少させることが可能となり、第2の気室59b内の駆動流体の圧力の減少速度が低下し、吸戻ピストン61の移動速度が減少して吸い戻し動作が緩やかになる。
(2)吸戻機構部17では、シール部材73として、リップパッキンが使用されている。リップパッキンは、上述したように、リップ構造部分が摺動面の動きや圧力の変化に対して能動的に変形追随して適正に接触圧力を維持しリール機能を発揮させることができるので、シール圧力を低く抑えることが可能となる。したがって、シール部材73としてリップパッキンを使用して、吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61との摩擦を低下させることによって、吸い戻し動作を開始させる際に、吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体による力から吸い戻し用付勢部材63による付勢力を引いた力が吸戻シリンダ室59の内周面と吸戻ピストン61との静止摩擦を上回るまで第2の気室59bから駆動流体を排出するのに要する時間分だけ、吸い戻し動作の始動を早く行うことができる。また、静止摩擦を上回るまでに必要な駆動流体の排出量が減少すれば、第2の気室59bから排出するときの駆動流体の流量を減少させる余地ができ、吸戻ピストン61の移動速度を減少させて吸い戻し動作を緩やかにすることも可能になる。
(3)吸戻機構部17の吸戻シリンダ室59の容積は、開閉弁部15の開閉シリンダ室37の容積よりも大きくなっている。図示されている実施形態では、吸戻シリンダ室59の大径部及び小径部の直径が、開閉シリンダ室37の直径よりも大きくなっている。吸い戻し動作時に同じ量(体積)の駆動流体が吸戻シリンダ室59の第2の気室59bから排出されるとすると、吸戻シリンダ室59の容積が大きいほど、駆動流体の排出量当たりの第2の気室59bの容積変化率(すなわち駆動流体による力の変化率)が低下する。例えば、吸い戻し動作時に同じ量(体積)の駆動流体が吸戻シリンダ室59の第2の気室59bから排出されるとすると、吸戻シリンダ室59の直径が大きいほど、駆動流体の排出量当たりの第2の気室59bにおける吸戻ピストン61の移動量が低下する。したがって、同じ駆動流体の排出流量でも、吸戻ピストン61の移動速度を低下させて、吸い戻し動作をより緩やかに行わせることができる。
(4)吸戻ピストン61が吸い戻し動作を完了させる吸戻位置に位置するときの吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体の圧力が、開閉ピストン39が弁閉位置に位置するときの開閉シリンダ室37の第1の気室37a内の駆動流体の圧力よりも低くなるように、開閉用付勢部材41及び吸い戻し用付勢部材63が構成されている。吸戻ピストン61が吸い戻し動作を完了させる吸戻位置に位置するときの吸戻シリンダ室59の第2の気室59b内の駆動流体の圧力が低くなるようにすれば、吸戻位置付近では、吸い戻し用付勢部材63による付勢力も小さくなる。したがって、第2の気室59b内からの駆動流体の排出流量が減少して吸戻ピストン61の移動速度が低下するので、吸い戻し動作をより緩やかに行わせることができる。
上記特徴(1)及び(2)により、開閉弁部15が閉弁状態となって流体の流通を閉止してから吸い戻し動作の開始までの時間を短くし、出口流路21に連通するノズルからの流体の意図しない漏出又は滴下の量を低減させることができるようにしている。また、特徴(1)から(4)により、吸い戻し動作の際の吸戻ピストン61の移動速度を低下させて、吸い戻し動作を緩やかに行わせるようにしている。これにより、吸い戻し動作の際に出口流路21に連通するノズルの内周面に付着して残った流体が集結してノズルから滴下することを抑制することを可能にしている。
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるサックバックバルブ11を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施形態では、入口流路19が弁室23の底面に開口すると共に連通路27が弁室23の側面に開口し、入口流路19から弁室23への開口の周囲に弁座29が形成されている。しかしながら、図4に示されているように、入口流路19が弁室23の側面に開口すると共に連通路27が弁室23の底面に開口し、連通路27から弁室23への開口の周囲に弁座29が形成されるようにすることも可能である。また、開閉弁部15の弁体49の外周面上部からダイヤフラム部49aが半径方向外方へ延びており、ダイヤフラム部49aの外周縁部をバルブ本体13と開閉用駆動部筐体35との間に挟持している。しかしながら、ダイヤフラム部49aは省略することも可能である。さらに、図示されている実施形態では、開閉用付勢部材41や吸い戻し用付勢部材63として、コイルばねが使用されているが、これに代えて又はこれに加えてゴムなどの弾性体を使用することも可能である。
11 サックバックバルブ
13 バルブ本体
15 開閉弁部
17 吸戻機構部
19 入口流路
21 出口流路
23 弁室
25 吸戻室
29 弁室
35 開閉用駆動部筐体
37 開閉シリンダ室
37a 第1の気室
37b 第2の気室
39 開閉ピストン
41 開閉用付勢部材
43 開閉ステム
47 貫通孔
49 弁体
49a ダイヤフラム部
53 開閉用駆動流体ポート
57 吸い戻し用駆動部筐体
59 吸戻シリンダ室
61 吸戻ピストン
63 吸い戻し用付勢部材
65 吸戻ステム
67 貫通孔
69 ダイヤフラム
71 吸い戻し用駆動流体ポート
73 シール部材
85 チェック弁付き可変絞り弁

Claims (9)

  1. 入口流路及び出口流路を含む流体を流通させるための流体通路と該出口流路と連通している吸戻室とが設けられているバルブ本体と、吸戻機構部とを備え、前記吸戻機構部を用いて前記吸戻室の容積を増加させることによって前記出口流路から流体を吸い戻すサックバックバルブであって、
    前記吸戻機構部が、内部に吸戻シリンダ室が形成された吸い戻し用駆動部筐体と、該吸戻シリンダ室内に収容されており且つ前記吸戻室に近い側における移動限界である第1の死点位置と前記吸戻室から遠い側における移動限界である第2の死点位置との間で前記吸戻シリンダ室の内周面に沿って摺動可能な吸戻ピストンと、前記吸戻室の容積を増加させる方向に前記吸戻ピストンを付勢する吸い戻し用付勢部材とを含み、前記吸戻シリンダ室が前記吸戻ピストンによって第1の気室と第2の気室に区画され、前記吸い戻し用付勢部材が前記第1の気室内に配置されており、前記第2の気室に駆動流体を供給して前記吸い戻し用付勢部材の付勢力に抗して第2の気室の容積を増加させることによって、前記吸戻室の容積の増加が完了するときに前記吸戻ピストンが位置する吸戻位置から、前記第2の気室内の駆動流体の圧力が最大となるときに前記吸戻ピストンが位置する待機位置へ、前記吸戻ピストンを移動させることができ、前記待機位置が前記第1の死点位置から離れて設定されていることを特徴とするサックバックバルブ。
  2. 前記吸戻機構部は、外周縁部が前記吸い戻し用駆動部筐体と前記バルブ本体との間に挟持されたダイヤフラムをさらに含み、前記ダイヤフラムが前記吸い戻し用駆動部筐体と前記吸戻室との間を区画しており、前記ダイヤフラムが前記吸戻ピストンから延びて前記吸戻シリンダ室の底部に設けられた貫通孔に挿通される吸戻ステムの先端部に接続され、前記吸戻ピストンの移動に伴う前記ダイヤフラムの変形により、前記吸戻室の容積が増減するようになっている、請求項1に記載のサックバックバルブ。
  3. 前記吸戻ピストンの外周面に取り付けられたシール部材によって前記吸戻ピストンと前記吸戻シリンダ室の内周面との間がシールされており、前記貫通孔の内周面と前記吸戻ステムの外周面との間にはシール部材が設けられていない、請求項2に記載のサックバックバルブ。
  4. 前記シール部材は、リップパッキンである、請求項3に記載のサックバックバルブ。
  5. 前記サックバックバルブは作動流体の給排を切り換える共通の切換弁から前記サックバック機構と分岐して接続される開閉弁部をさらに備え、前記入口流路と連通し且つ前記吸戻室と連通路を介して連通する弁室が前記バルブ本体に設けられ、弁体を接離させる弁座が前記入口流路又は前記連通路から前記弁室への開口の周縁部に形成されており、
    前記開閉弁部は、内部に開閉シリンダ室が形成された開閉用駆動部筐体と、前記開閉シリンダ室内に収容されて該開閉シリンダ室の内周面に沿って摺動可能な開閉ピストンと、該開閉ピストンから前記開閉シリンダ室の底部を貫通し前記弁室内に突出して延びる開閉ステムと、前記開閉ステムの先端部に接続された前記弁体を前記弁座に接近させる方向に前記開閉ピストンを付勢する開閉用付勢部材とを含み、前記吸戻シリンダ室の容積が前記開閉シリンダ室の容積よりも大きくなっている、請求項1から請求項4の何れか一項に記載のサックバックバルブ。
  6. 前記吸戻シリンダ室の直径が前記開閉シリンダ室の直径よりも大きくなっている、請求項5に記載のサックバックバルブ。
  7. 前記開閉シリンダ室が前記開閉ピストンによって第3の気室と第4の気室に区画され、前記開閉用付勢部材が前記第4の気室に配置されており、前記切換弁を通して前記第3の気室に駆動流体を供給して前記開閉用付勢部材の付勢力に抗して第3の気室の容積を増加させることによって、前記弁体が前記弁座に着座している弁閉位置から、前記第3の気室内の駆動流体の圧力が最大となっているときに前記開閉ピストンが位置する弁開位置へ、前記開閉ピストンを移動させることができ、前記吸戻ピストンが前記吸戻位置に位置するときの前記第2の気室内の駆動流体の圧力が前記開閉ピストンが前記弁閉位置に位置するときの前記第3の気室内の駆動流体の圧力よりも低くなるように、前記吸い戻し用付勢部材及び前記開閉用付勢部材が構成されている、請求項5又は請求項6に記載のサックバックバルブ。
  8. 前記開閉弁部の前記弁体は、外周縁部が前記開閉用駆動部筐体と前記本体との間に挟持されたダイヤフラム部によって支持されている、請求項5から請求項7の何れか一項に記載のサックバックバルブ。
  9. 前記2の気室内の駆動流体は、チェック弁付き可変絞り弁を介して供給及び排出される、請求項1から請求項8の何れか一項に記載のサックバックバルブ。
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JP4035667B2 (ja) * 1997-03-18 2008-01-23 Smc株式会社 サックバックバルブ
JP3951150B2 (ja) * 1997-04-09 2007-08-01 Smc株式会社 サックバックバルブ
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