JP2023083160A - diaphragm valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弁座に接離する弁体部と隔膜部とが接合されたダイヤフラムを備えるダイヤフラム弁に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm valve including a diaphragm in which a valve body portion and a diaphragm portion are joined to and away from a valve seat.
例えば、半導体製造装置に用いられる薬液の流量を制御する際には、薬液が流れる流路又は弁室と駆動部とを区画する隔膜部と隔膜部の中央に支持された弁体部とを有したダイヤフラムを備えるダイヤフラム弁が用いられることが多い。ダイヤフラム弁では、隔膜部が弾性変形を繰り返し行って弁体部を弁座に接離させることによって、流量の制御を行う。このような隔膜部は、薬液に接することから耐薬品性を求められると共に、弾性変形を繰り返すことから屈曲耐久性を求められる。このため、ダイヤフラムは屈曲耐久性の高いポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成されることが一般的である。PTFEには射出成形を適用することができないので、ダイヤフラムは、粉体状のPTFEを圧縮成形した後に焼成したブロック体を切削加工して作製される。しかしながら、ダイヤフラムをPTFEから形成している場合、PTFEは発塵しやすいことから、弁座に繰り返し接離するダイヤフラムの弁体部からパーティクルを発生させる恐れがある。半導体製造では、パーティクルが薬液に混入すると、半導体製造の歩留まりに大きな影響を与える。したがって、薬液に接するダイヤフラムの弁体部からの発塵は抑制することが好ましい。 For example, when controlling the flow rate of a chemical solution used in a semiconductor manufacturing apparatus, a valve body portion supported at the center of a diaphragm portion that separates a flow path or valve chamber through which the chemical solution flows from a driving portion and a diaphragm portion is provided. Diaphragm valves are often used, which have diaphragms that are fitted. In the diaphragm valve, the flow rate is controlled by repeatedly elastically deforming the diaphragm portion to bring the valve body portion into and out of contact with the valve seat. Such a diaphragm portion is required to have chemical resistance because it is in contact with a chemical solution, and is required to have bending durability because it repeatedly undergoes elastic deformation. For this reason, the diaphragm is generally made of polytetrafluoroethylene (PTFE), which has high bending durability. Since injection molding cannot be applied to PTFE, the diaphragm is produced by cutting a sintered block after compression molding powdery PTFE. However, when the diaphragm is made of PTFE, particles are likely to be generated from the valve body portion of the diaphragm that repeatedly contacts and separates from the valve seat, since PTFE tends to generate dust. In semiconductor manufacturing, when particles are mixed into a chemical solution, the yield of semiconductor manufacturing is greatly affected. Therefore, it is preferable to suppress the generation of dust from the valve body portion of the diaphragm that is in contact with the chemical solution.
弁体部からの発塵を抑制する一つの方法として、発塵を生じにくいフッ素系樹脂材料であるパーフルオロアルコキシアルカン(PFA)から弁体部を形成することが考えられる。一方、PFAは屈曲耐久性が低いので、弾性変形を繰り返す隔膜部には適していない。そこで、PTFEから形成した隔膜部にPFAから形成した弁体部を接合することが提案されてきた。 As one method for suppressing the generation of dust from the valve body, it is conceivable to form the valve body from perfluoroalkoxyalkane (PFA), which is a fluororesin material that hardly generates dust. On the other hand, since PFA has low bending durability, it is not suitable for diaphragms that undergo repeated elastic deformation. Therefore, it has been proposed to join a valve body portion made of PFA to a diaphragm portion made of PTFE.
例えば、特許文献1は、第1のフッ素系樹脂材料であるPTFEから、ダイヤフラム膜とダイヤフラム膜の中央に設けられた棒状部とを備え且つ棒状部の一部の外周に外周周凹凸面を設けたダイヤフラム部材(すなわち隔膜部)を形成し、このダイヤフラム部材を第1のフッ素系樹脂材料であるPTFEから形成すると共に、射出成形可能な第2のフッ素系樹脂材料であるPFAから、弁座当接面とこれと反対側に設けられた凹部とを有した弁座当接部材(すなわち弁体部)を形成し、ダイヤフラム部材の棒状部の外周に形成した外周凹凸面と弁座当接部材の凹部の内周に形成された内周凹凸面とを互いに密着係合させるように棒状部を凹部に嵌合させてダイヤフラム部材と弁座当接部材とを接合させた流体制御弁を開示している。さらに、特許文献1は、第1のフッ素系樹脂材料から形成された第1の丸棒をインサートした状態で第2のフッ素系樹脂材料から第2の丸棒を射出成形するインサート成形工程の後に、第1の丸棒を上述のダイヤフラム部材の形状に、第2の丸棒を上述の弁座当接部材の形状に切削加工をする流体制御弁製造方法を開示している。 For example, in Patent Document 1, a diaphragm membrane and a rod-shaped portion provided in the center of the diaphragm membrane are formed from PTFE, which is a first fluorine-based resin material, and an outer peripheral uneven surface is provided on the outer periphery of a part of the rod-shaped portion. The diaphragm member (that is, the diaphragm portion) is formed from PTFE, which is the first fluorine-based resin material, and the valve seat bearing is formed from PFA, which is the second injection-moldable fluorine-based resin material. A valve seat contact member (that is, a valve body portion) having a contact surface and a recess provided on the opposite side is formed, and the outer peripheral uneven surface formed on the outer periphery of the rod-shaped portion of the diaphragm member and the valve seat contact member Discloses a fluid control valve in which a diaphragm member and a valve seat abutting member are joined by fitting a rod-shaped portion into the recess so that the inner peripheral uneven surface formed on the inner periphery of the recess is closely engaged with each other. ing. Furthermore, in Patent Document 1, after an insert molding step of injection molding a second round bar from a second fluororesin material with a first round bar formed from a first fluororesin material inserted, discloses a method of manufacturing a fluid control valve in which a first round bar is cut into the shape of the above-described diaphragm member, and a second round bar is cut into the shape of the above-described valve seat contact member.
特許文献1に開示の技術のように、凹凸面同士の係合(機械的結合)によって異なるフッ素系樹脂材料から形成されたダイヤフラム部材と弁座当接部材を接合している場合、例えば弁閉時の弁体と弁座との当接のように樹脂接合体に衝撃が加わると、材料の硬度の違いから、弁体の変形時に凹凸面同士の間に微細な隙間が生じることがある。また、流体の温度変化によっても、接合体は膨張収縮して膨張収縮率の違いから凹凸面の間に微細な隙間を生じることがある。特に弁のような流体機器では、このような隙間に液体が侵入して溜まると、弁体部の劣化を招き、パーティクルが経時的に増加してしまう問題が生じる。さらに、特許文献1に開示の技術のように、インサート成形によって接合体を形成する場合でも、例えば弁閉時の弁体と弁座との当接のように樹脂接合体に衝撃が加わると、材料の硬度の違いから、弁体の変形時に凹凸面同士の間に微細な隙間が生じることがあり、同様に隙間に侵入した液体に起因してパーティクルが経時的に増加する問題が生じる。 As in the technique disclosed in Patent Document 1, when a diaphragm member and a valve seat abutting member formed of different fluororesin materials are joined by engagement (mechanical connection) between the uneven surfaces, for example, the valve is closed. When an impact is applied to the resin bonded body, such as when the valve body and the valve seat come into contact with each other, minute gaps may occur between the uneven surfaces when the valve body is deformed due to the difference in material hardness. Also, the joined body expands and contracts due to temperature changes of the fluid, and minute gaps may be generated between the uneven surfaces due to the difference in expansion and contraction rates. In particular, in a fluid device such as a valve, when liquid enters and accumulates in such a gap, deterioration of the valve body portion is caused, causing a problem that particles increase over time. Furthermore, even when a joined body is formed by insert molding as in the technique disclosed in Patent Document 1, if an impact is applied to the resin joined body, such as when the valve body and the valve seat abut when the valve is closed, Due to the difference in material hardness, minute gaps may occur between the concave and convex surfaces when the valve body is deformed.
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、隔膜部と弁体部とが接合されたダイヤフラムにおいて隔膜部と弁体との接合面に隙間を生じにくくし、パーティクルの発生を抑制することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems existing in the prior art by making it difficult for a gap to form between the diaphragm and the valve body in a diaphragm in which the diaphragm and the valve body are bonded together, thereby preventing particles from forming. It is to suppress the occurrence.
上記目的に鑑み、本発明は、第1の流路と第2の流路と前記第1の流路及び前記第2の流路が連通する弁室とが形成された弁本体と、中央に基台部を有した隔膜部と該基台部に接合されて該隔膜部に支持される弁体部とを含むダイヤフラムと、ステムを有した駆動部とを備え、前記ステムに前記弁体部を連結して前記駆動部により前記弁体部を駆動し、前記第1の流路から前記弁室への開口の周囲に形成された環状の弁座に前記弁体部を接離させて開閉動作を行うダイヤフラム弁であって、前記ステムが、前記駆動部に接続される基端部と、連結部と、該基端部と該連結部との間に延び且つ該基端部よりも細い中間部とを含み、前記連結部が前記弁体部に結合されており、前記連結部へ向けて前記基台部を付勢する付勢部材が前記基端部と前記ダイヤフラムの前記基台部との間に配置されているダイヤフラム弁を提供する。 In view of the above object, the present invention provides a valve body in which a first flow path, a second flow path, and a valve chamber communicating with the first flow path and the second flow path are formed; A diaphragm including a diaphragm portion having a base portion and a valve body portion joined to the base portion and supported by the diaphragm portion; are connected to each other to drive the valve body portion by the driving portion, and the valve body portion is opened and closed by contacting and separating from an annular valve seat formed around an opening from the first flow path to the valve chamber. A operative diaphragm valve, wherein the stem has a proximal end connected to the drive, a coupling, and a stem extending between and narrower than the proximal end and the coupling. and an intermediate portion, wherein the connection portion is coupled to the valve body portion, and a biasing member that biases the base portion toward the connection portion is connected to the base end portion and the base portion of the diaphragm. to provide a diaphragm valve disposed between
上記ダイヤフラム弁では、駆動部から延びるステムの連結部が弁体部に結合され、ステムの基端部とダイヤフラムの隔膜部の基台部との間に配置された付勢部材が基台部を連結部へ向けて付勢している。この結果、付勢部材により、基台部がステムの先端部の連結部に結合された弁体部に押し付けられる。したがって、弁閉時に弁体部が弁座に当接したときに弁体部に衝撃が加えられて弁体部が変形したり、弁室内の液体の温度変化による弁体部や基台部が膨張収縮したりしても、弁体部と基台部との間に隙間が生じにくくなる。 In the above diaphragm valve, the connecting portion of the stem extending from the drive portion is coupled to the valve body portion, and the biasing member disposed between the base end portion of the stem and the base portion of the diaphragm portion of the diaphragm moves the base portion. It is biased toward the connecting portion. As a result, the biasing member presses the base portion against the valve body portion coupled to the connecting portion at the distal end portion of the stem. Therefore, when the valve body portion abuts against the valve seat when the valve is closed, the valve body portion may be deformed due to the impact applied to the valve body portion, or the valve body portion and the base portion may be damaged due to the temperature change of the liquid in the valve chamber. Even if it expands and contracts, a gap is less likely to occur between the valve body portion and the base portion.
上記ダイヤフラム弁では、連結孔が前記基台部を貫通して前記弁体部の内部まで延び、前記弁体部内に位置する前記連結孔の末端部の内周面に拡大凹部が設けられており、前記ステムの前記連結部が前記中間部よりも太く、前記連結孔に圧入された前記ステムの前記連結部が前記拡大凹部に係合して前記弁体部に結合されていることが好ましい。 In the above diaphragm valve, the connecting hole extends through the base portion to the inside of the valve body portion, and an enlarged concave portion is provided on the inner peripheral surface of the end portion of the connecting hole located in the valve body portion. Preferably, the connecting portion of the stem is thicker than the intermediate portion, and the connecting portion of the stem press-fitted into the connecting hole is engaged with the enlarged recess to be connected to the valve body portion.
また、前記付勢部材がリング形状の弾性部材からなり、前記中間部の周囲に装着されていることが好ましく、前記弾性体がOリングであることがさらに好ましい。 Further, it is preferable that the biasing member is a ring-shaped elastic member and is mounted around the intermediate portion, and it is more preferable that the elastic body is an O-ring.
前記隔膜部がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成され、前記弁体部がパーフルオロアルキシアルカン(PFA)から形成されるようにすることができる。 The diaphragm portion may be made of polytetrafluoroethylene (PTFE), and the valve body portion may be made of perfluoroalkoxyalkane (PFA).
本発明によれば、弁閉時に弁体部が弁座に当接したときに弁体部に衝撃が加えられて弁体部が変形したり、弁室内の液体の温度変化による弁体部や基台部が膨張収縮したりしても、弁体部と基台部との間に隙間が生じにくくなる。したがって、生じた隙間に弁室内の液体が侵入し、侵入した液体による材料の劣化により弁体部又は基台部からパーティクルが発生することを抑制することができる。 According to the present invention, when the valve body portion abuts against the valve seat when the valve is closed, the valve body portion may be deformed due to an impact applied to the valve body portion, or the valve body portion may be deformed due to the temperature change of the liquid in the valve chamber. Even if the base portion expands and contracts, a gap is less likely to occur between the valve body portion and the base portion. Therefore, it is possible to suppress the generation of particles from the valve body portion or the base portion due to the deterioration of the material due to the intrusion of the liquid in the valve chamber into the created gap.
以下、図面を参照して、本発明によるダイヤフラム弁の実施の形態を説明する。 Embodiments of a diaphragm valve according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
最初に、図1を参照して、本発明によるダイヤフラム弁の一つの実施形態の全体構成を説明する。ダイヤフラム弁11は、弁本体13と、ダイヤフラム15と、ダイヤフラム15を駆動する駆動部17とを備え、駆動部17は弁本体13の上部に取り付けられている。
First, referring to FIG. 1, the overall configuration of one embodiment of the diaphragm valve according to the present invention will be described. The
弁本体13には、上部中央に弁室19が形成されていると共に、弁室19に連通する第1の流路及び第2の流路が形成されている。弁室19には、第1の流路から弁室19への開口の周囲に、ダイヤフラム15が接離する環状の弁座21が形成されている。図示されている実施形態では、第1の流路として、弁本体13の対向する側面の一方に形成された流入口23から延び且つ弁室19の底部中央に開口する入口流路25が形成されていると共に、第2の流路として、弁本体13の対向する側面の他方に形成された流出口27から延び且つ弁室19の側面に開口する出口流路29が形成されており、入口流路25から弁室19への開口の周囲に環状の弁座21が形成されている。
A
駆動部17は、弁本体13の上部に取り付けられ且つ内部に機構収容空間が形成されている駆動部筐体31と、駆動部筐体31の上部に取り付けられる蓋部材33と、ダイヤフラム15に連結されているステム35と、機構収容空間に収容され且つステム35を駆動する駆動機構とを備えている。本実施形態では、駆動部筐体31内に機構収容空間としてシリンダ部が形成されており、駆動機構は、シリンダ部内に収容されているピストン37と、付勢部材としてのコイルばね39とによって構成されている。
The
ピストン37は、駆動部筐体31のシリンダ部内に摺動可能に収容されるピストン本体37aと、ピストン本体37aから上方に延びる案内軸37bとを有しており、ピストン本体37aから下方に向かって延びるようにステム35がピストン本体37aに連結されている。ステム35は、駆動部筐体31の底部を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されて、その先端がダイヤフラム15(詳細には、後述する弁体部15c)に連結されている。ピストン本体37aは、外周面がシリンダ部の内周面に上下方向に摺動可能に接触しており、シリンダ部の内部空間を、ピストン本体37aの上面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の天井面(すなわち蓋部材33の下面)によって囲まれた上部空間41と、ピストン本体37aの下面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の底面(すなわち駆動部筐体31の底部)とによって囲まれた下部空間43とに区画している。案内軸37bは、蓋部材33を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されており、ピストン37の上下動を案内するようになっている。
The
蓋部材33には、上部空間41を区画するシリンダ部に連通する通気口45が形成されており、通気口45を通して上部空間41と外部との間で通気を行うことができるようになっている。また、駆動部筐体31の側部には、下部空間43を区画するシリンダ部の底部に連通する作動流体供給口47が形成されており、作動流体供給口47から下部空間43内へ作動流体を供給できるようになっている。さらに、蓋部材33の下面(シリンダ部の天井面)とピストン本体37aの上面との間にコイルばね39が圧縮状態で配置されている。
The lid member 33 is formed with a
ステム35は、ピストン本体37aに連結される基端部35aと、先端部に設けられる連結部35bと、基端部35aと連結部35bとの間に延び且つ基端部35a及び連結部35bよりも細い中間部35cとを含んでいる。連結部35bは先端に向かって細くなる錘状になっていることが好ましい。このように錘状になっていることにより、後述する連結孔49にステム35の連結部35bを圧入することが容易になる。
The
ダイヤフラム15は、下方に向かって突出する基台部15aを中央部に有した隔膜部15bと、基台部15aに接合された弁体部15cとを含んでいる。隔膜部15bは、基台部15aの上端部の外周部から半径方向外方に延びるように形成され、隔膜部15bの外周は概略円形状を有している。また、隔膜部15bの外周縁部は、弁本体13の弁室19の上部開口の周囲領域の上面と駆動部筐体31の底面との間に挟持されている。このように、ダイヤフラム15は、隔膜部15bを介して弁室19の上方に弁体部15cを支持した状態で、弁室19と駆動部17との間を区画している。図示されている実施形態では、弁体部15c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(弁座当接面)が弁座21に対向するように配置されている。基台部15aは、その周面が弁体部15cの円錐台部の側面と滑らかに接続されるように、弁体部15cに接合されている。しかしながら、弁体部15cは、隔膜部15bによって弁室19内に支持され、弁座21に接離して入口流路25から弁室19への開口の開閉を行うことができれば、形状を限定されるものではない。
The
ダイヤフラム15は、特に隔膜部15bが繰り返しの曲げを伴う部分となることから、基台部15a及び隔膜部15bが高い屈曲耐久性を有するPTFEから形成される一方、弁体部15cが、弁座21に当接してパーティクルを発生しやすいことから、発塵性が低いPFAから形成され、基台部15a及び隔膜部15bと弁体部15cとが異なる材料から形成される異なる部材から構成されている。ダイヤフラム15を形成するPTFEやPFAとして、化学的に変性させたものや、電離性放射線により架橋したものを使用してもよい。特にPTFEは化学的に変性させたものであることが好ましい。駆動部17の駆動部筐体31、蓋部材33、ステム35、ピストン37は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PTFE、PFA、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)など適宜の材料から形成することができる。
In the
基台部15aと弁体部15cとの接合は、凹凸面同士の係合、螺合、インサート成形などの機械的結合によって行ってもよく、溶着や接着剤による接着などによって行ってもよい。しかしながら、半導体製造などで用いられる場合には、機械的結合は、接合部における摺動などでパーティクルが弁室19の液体内に放出されて液体を汚染する恐れがあり、接着剤による接合は接着剤の成分が弁室内の液体に溶出して液体を汚染する恐れがある。したがって、基台部15aと弁体部15cとの接合は、溶着により行うことが好ましい。溶着は、例えば、レーザ溶着、熱溶着、熱風溶着、誘導溶着、焼成などによって行うことができる。
The
ダイヤフラム15には、基台部15aを貫通して弁体部15cの内部まで延びる連結孔49が設けられており、ステム35が連結孔49に摺動可能に挿入されて、連結部35bが弁体部15c内に結合されるようになっている。図示されている実施形態では、弁体部15c内に位置する連結孔49の末端部の内周面に、環状の拡大凹部49aが設けられており、末端部に係止孔部を形成している。すなわち、係止孔部は、基台部15aから弁体部15cの内部まで延びる中間孔部よりも太くなっており、その境界部に段差部を形成している。また、ステム35の連結部35bは中間部35cよりも太くなっている。連結孔49にステム35の先端部の連結部35bが圧入され、連結部35bが拡大凹部49aと係合することより、ステム35の連結部35bが弁体部15cに結合され、ダイヤフラム15の弁体部15cとステム35とが連結される。このようにダイヤフラム15の弁体部15cとステム35とが連結されることにより、ピストン37の上下動に伴って、ステム35を介してダイヤフラム15(詳細には、その弁体部15c)が弁座21に接離できるようになる。また、ステム35が上述のように弁体部15cに連結されていれば、基台部15aと弁体部15cとが万一剥離しても、弁体部15cが基台部15aから落下することを防ぐことができるようになる。
The
ステム35の先端部の連結部35bと弁体部15cとの結合は、連結部35bの外周面に設けられた雄ねじと連結孔49の内周面に設けられた雌ねじとによる螺合や接着剤による接着など、他の方法によって行うことも可能である。しかしながら、ステム35の先端の連結部35bとダイヤフラム15の弁体部15cとを螺合により結合する場合、ダイヤフラム15の基台部15aと弁体部15cとの接合面に万一隙間が生じたときに、螺合時に連結孔49内で発生したパーティクルが隙間を通過して弁室19内の液体に放出されて液体を汚染する可能性がある。したがって、螺合以外の方法によってステム35の先端部の連結部35bと弁体部15cとを結合することが好ましい。
The connecting
ダイヤフラム弁11では、ステム35の基端部35a(詳細には、基端部35aと中間部35cとの段差部)とダイヤフラム15の隔膜部15bの基台部15aとの間に付勢部材51が挟持されており、付勢部材51によりステム35の先端部の連結部35bへ向けて基台部15aを付勢するようになっている。この結果、付勢部材51により、基台部15aは連結部35bに結合された弁体部15cに押し付けられ、弁閉時に弁体部15cが弁座21に当接した衝撃で弁体部15cが変形しても(基台部15aと弁体部15cとが接合されている場合、変形により仮に基台部15aと弁体部15cとの接合が破壊されたとしても)、基台部15aと弁体部15cとの間に隙間が生じにくくなる。同様に、基台部15a及び弁体部15cの膨張収縮率の差に起因する弁室19内の液体の温度変化に伴う膨張収縮量の差が生じても、基台部15aと弁体部15cとの間に隙間が生じにくくなる。したがって、基台部15aと弁体部15cとの隙間に侵入した弁室19内の液体により基台部15a又は弁体部15cを構成する材料が劣化してパーティクルが経時的に増加することを抑制することができる。
In the
図示されている実施形態では、付勢部材51として、ステム35の中間部35cの外周に装着されたOリングが使用されている。しかしながら、付勢部材51は、基台部15aに付勢力を付加することができればOリングに限定されるものではない。例えば、ステム35の中間部35cを取り囲むように配置された樹脂製や金属製のコイルばねやスプリングワッシャ、環状のゴム製パッキン部材などを付勢部材51として使用することもできる。金属製のコイルばねやスプリングワッシャ、ゴム製Oリングや環状のパッキン部材にPFAやPTFEを被覆してもよい。ゴムの加硫方法としては、パーオキサイド加硫が好ましい。Oリングや環状のパッキン部材のゴム材質としてはフッ素ゴムが好ましい。付勢部材51として、Oリングを使用すると、基台部15aと弁体部15cとの間に隙間が生じた場合でも、駆動部17で使用される潤滑油などが弁室19内に漏れ出ることを防ぐ効果を奏することが可能となる。
In the illustrated embodiment, an O-ring attached to the outer periphery of the
次に、図1及び図2を参照して、ダイヤフラム弁11の動作を説明する。図1に示されているように、作動流体供給口47から駆動部17に作動流体が供給されていない通常時は、駆動部17のピストン37がコイルばね39によって下方に付勢されて押し下げられる。この結果、弁体部15cがステム35を介して弁座21に接近する方向に移動して弁座21に圧接され、ダイヤフラム弁11が図1に示されているように閉状態となる。これに伴って、基台部15aを介して弁体部15cを支持する隔膜部15bも駆動部17から離れる方向に変形する。
Next, operation of the
弁閉状態から、駆動部17の作動流体供給口47に作動流体を供給すると、シリンダ部の下部空間43に流入した作動流体の流体圧がピストン本体37aに上向きに作用し、ピストン37がコイルばね39の付勢力に抗して押し上げられる。このとき、上部空間41内の空気は通気口45から外部に放出される。この結果、弁体部15cがステム35を介して弁座21から離間する方向に移動させられ、ダイヤフラム弁11が開状態となる。これに伴って隔膜部15bも駆動部17へ接近する方向に変形する。作動流体供給口47への作動流体の供給が停止されると、コイルばね39により、再びピストン37が下方に付勢されて押し下げられ、弁体部15cが弁座21に圧接して、再び閉状態となる。
When the working fluid is supplied to the working
ダイヤフラム弁11では、弁体部15cが弁座21への接離を繰り返し、特に弁体部15cが弁座21に当接したときに、衝撃でパーティクルを発生しやすい。このため、ダイヤフラム弁11においては、変形(屈曲)を繰り返すダイヤフラム15の隔膜部15b(基台部15aを含む。)は屈曲耐久性が高いPTFEから形成する一方、弁座21への接離を繰り返しパーティクルを発生しやすい弁体部15cは発塵性の低いPFAから形成することが望ましい。このような場合、ダイヤフラム15の基台部15aと弁体部15cとを別々に成形し、PTFEにから形成される基台部15aにPFAから形成される弁体部15cを接合する必要がある。接合は機械的結合や溶着や接着材による接着などによって行われる。
In the
ところが、基台部15aと弁体部15cとが接合されているダイヤフラムでは、弁体部15cが弁座21に圧接されると、機械的結合の場合でも、溶着や接着の場合に弁体部15cの変形で基台部15aと弁体部15cとの接合が破壊された場合でも、圧接時の衝撃で弁体部15cに変形が生じ、弁体部15cの変形により基台部15aと弁体部15cとの間に隙間が生じてしまうことがある。また、基台部15aと弁体部15cの膨張収縮率の違いから、弁室19内の液体の温度変化による膨張収縮に伴って、基台部15aと弁体部15cとの間に隙間が生じてしまうこともある。しかしながら、ダイヤフラム15では、弁体部15cがステム35の連結部35bに結合されていると共に、ステム35の基端部35a(詳細には基端部35aと中間部35cとの段差部)とダイヤフラム15の隔膜部15bの基台部15aとの間に基台部15aをステム35の連結部35bへ向けて付勢する付勢部材51が配置されている。したがって、弁体部15cに変形が生じても、また、基台部15aと弁体部15cとが溶着等により接合されている場合に弁体部15cの変形により接合が破壊されても、弁室19内の液体の温度変化による膨張収縮が起こっても、ステム35の連結部35bに結合されている弁体部15cに基台部15aが押し付けられ、基台部15aと弁体部15cとの間に隙間が生じにくい。この結果、基台部15aと弁体部15cとの間に生じた隙間に弁室19内の液体が侵入し、侵入した液体により劣化した基台部15aや弁体部15cからパーティクルが弁室19内の液体に放出されて液体を汚染することを抑制することができる。したがって、ダイヤフラム15の基台部15aと弁体部15cとを異なる材料から別個に形成した後に互いと接合するという選択肢を採用しやすくなる。
However, in the diaphragm in which the
以上、図示される実施形態を参照して、本発明によるダイヤフラム弁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、ステム35の連結部35bがダイヤフラム15の弁体部15c内に位置する連結孔49の末端部に設けられた拡大凹部49aに係合することによってステム35の連結部35bが弁体部15cに結合され、ダイヤフラム15とステム35とが連結されている。しかしながら、ダイヤフラム15の弁体部15cとステム35の連結部35bとが結合できれば、結合方法は限定されるものではない。例えば、接着又は螺合によって、弁体部15c内に位置する連結孔49の末端部に連結部35bを結合してもよい。この場合、ステム35の連結部35bは中間部35cよりも太い必要はなくなる。また、本発明は、図示されているダイヤフラム弁11のような開閉弁以外でも、弁体部と基台部を含んだ隔膜部とを備える定圧弁や流量調整弁などに適用することで、図示されている実施形態と同様の効果を奏することができる。
Although the
11 ダイヤフラム弁
13 弁本体
15 ダイヤフラム
15a 基台部
15b 隔膜部
15c 弁体部
19 弁室
21 弁座
25 入口流路
29 出口流路
35 ステム
35a 基端部
35b 連結部
35c 中間部
49 連結孔
49a 拡大凹部
51 付勢部材
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記ステムが、前記駆動部に接続される基端部と、連結部と、該基端部と該連結部との間に延び且つ該基端部よりも細い中間部とを含み、前記連結部が前記弁体部に結合されており、前記連結部へ向けて前記基台部を付勢する付勢部材が前記基端部と前記ダイヤフラムの前記基台部との間に配置されていることを特徴とするダイヤフラム弁。 a valve body in which a first flow path, a second flow path, and a valve chamber communicating with the first flow path and the second flow path are formed; and a diaphragm portion having a base portion in the center. a diaphragm including a valve body portion joined to the base portion and supported by the diaphragm portion; and a driving portion having a stem. A diaphragm valve for opening and closing by driving a valve body portion and bringing the valve body portion into contact with and separating from an annular valve seat formed around an opening from the first flow path to the valve chamber,
the stem includes a base end connected to the driving part, a connecting part, and an intermediate part extending between the base end and the connecting part and thinner than the base end, the connecting part is coupled to the valve body portion, and a biasing member that biases the base portion toward the connecting portion is disposed between the base end portion and the base portion of the diaphragm. A diaphragm valve characterized by
5. A diaphragm valve according to claim 1, wherein said diaphragm portion is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), and said valve body portion is made of perfluoroalkoxyalkane (PFA).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021197376A JP2023083160A (en) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | diaphragm valve |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7345697B1 (en) | 2023-05-12 | 2023-09-15 | 旭有機材株式会社 | Diaphragm and diaphragm valve equipped with the same |
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2021
- 2021-12-03 JP JP2021197376A patent/JP2023083160A/en active Pending
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