JP3590572B2 - Check valve structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弁体により流体の流れを順方向のみに制限し、その逆方向の流れを防止する逆止弁の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工場等の超純水や薬品等を扱う工場における管路等には、その管路等を流れる流体の流れを一方向(順方向)のみに制限して逆流を防止する逆止弁が配設されることがある。
【0003】
この種逆止弁として従来では、図4に示すような逆止弁50を挙げることができる。この逆止弁50は、被制御流体の流入口52と流出口53を有する弁室51と、前記流入口52を開閉し、かつ前記流出口53からの流体圧力を受ける球状の弁体55と、前記弁室51内に設けられ前記弁体55を常時流入口閉方向に付勢するスプリング60とで構成されている。なお、図示の例では流入口52が形成された第1ブロック51aと、該第1ブロック51aと螺着結合され、流出口53が形成された第2ブロック51bによって弁室51が形成されている。図中の符号54は弁座、61は前記第1ブロック51aと第2ブロック51b間に介在されるパッキン等のシール部材である。
【0004】
前記逆止弁50においては、流入口52側(一次側)の流体圧力が所定値以上となると、スプリング60の付勢力に打ち勝って弁体55が弁座54から離座して流入口52が開くことによって、被制御流体が流出口53へ流通する。これに対して、流出口53側(二次側)の流体圧力が流入口52側の流体圧力よりも高くなると、流出口53側の被制御流体が流入口52側へ逆流しようとするが、その流体の流れと圧力により弁体55が弁座54に着座して流入口52が閉じることによって、流入口52側への被制御流体の逆流を防止する。
【0005】
しかしながら、前記従来の逆止弁50にあっては、弁体55を付勢するスプリング60が弁室51内に配設されるため、そのスプリング60が流体と接触してしまう。このようにスプリング60が被制御流体と接液すると、スプリング60の腐蝕や劣化等に起因して、被制御流体中にパーティクルと呼ばれる微細な塵や屑が混入されるといった不具合が懸念される。特に、超純水や高純度薬品を被制御流体とする場合には、前記不具合は重大な問題となる。また、当該逆止弁50では流入口52の開閉、つまり弁体55の制御を自由に行うことはできないが、ユーザーからは自由に弁体を制御したいと言う要望がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記の点に鑑み提案されたものであって、微細ゴミが発生するおそれがなく、超純水や高純度薬品等を被制御流体とする場合に最適に使用できるとともに、自由に弁体の制御を行うことができる新規な逆止弁構造を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項1の発明は、被制御流体の流入口(21)と流出口(22)を有し前記流入口と流出口との間に弁座(23)が形成された弁室(20)と、弁軸(31)と、前記弁軸に膨出状に形成され前側に前記弁座を開閉するシール部(33)及び後側に前記流出口からの流体圧力を受ける受圧部(34)とを有する弁部(32)と、前記弁部の反対側に前記弁軸と一体に形成され前記弁室内に装着されたダイヤフラム部(35)とを有するポペット弁体(30)と、前記ダイヤフラム部の弁室外側に設けられ前記ポペット弁体を常時前進方向に調圧しかつ被制御流体の流入圧によって弁部のシール部を開く調圧手段(40)とを備え、前記ポペット弁体の弁部のシール部の直径距離(SD)を前記ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を2分した位置における直径距離(MD)よりも大きく形成し、被制御流体から前記弁部に対して弁体前進方向(X)に作用する力が、被制御流体から前記ダイヤフラム部の膜部に対して弁体後退方向(Y)に作用する力よりも大となるようにしたことを特徴とする逆止弁構造に係る。
【0008】
また、請求項2の発明は、請求項1において、前記調圧手段が、前記弁軸と一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを調圧する駆動機構からなる逆止弁構造に係る。
【0009】
さらに、請求項3の発明は、請求項2において、前記ピストンを調圧する駆動機構が前記ピストンを常時前進方向に付勢するバネ体である逆止弁構造に係る。
【0010】
またさらに、請求項4の発明は、請求項2または3において、前記調圧手段のピストンを前進方向及び後退方向に移動調整可能とする調圧エア機構を有する逆止弁構造に係る。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図1はこの発明の一実施例に係る逆止弁の開状態を示す縦断面図、図2は同逆止弁の閉状態を示す縦断面図、図3は他の実施例に係る逆止弁を示す縦断面図である。
【0012】
図1及び図2に示す逆止弁10は、この発明の一実施例に係るもので、半導体製造工場等における管路等に配設され、その管路等を流れる被制御流体の流れを一方向(順方向)のみに制限して逆流を防止するものである。この逆止弁10は、弁室20とポペット弁体30と調圧手段40とを備えている。実施例では、前記弁室20は、フッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなるボディ体11内部に形成されている。
【0013】
弁室20は、被制御流体のための流入口21と流出口22を有しているとともに、前記流入口21と流出口22間に弁座23が形成されている。
【0014】
ポペット弁体30は、前記ボディ体11と同様にフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂から形成され、弁軸31と弁部32とダイヤフラム部35とを有している。前記弁部32は、弁軸31の一端側(前側)に膨出状に形成されており、その前側には前記弁座23を開閉するシール部33が形成され、後側には前記流出口22からの流体圧力を受ける受圧部34が形成されている。この実施例では、図から理解されるように、弁部32の前側が前端に向かって細くなるテーパ状に形成され、それによって得られる傾斜面32aの一部が前記弁座23に着座及び離座可能なシール部33となっている。また、実施例では、平らな弁部32後端面が前記受圧部34となっている。
【0015】
前記ダイヤフラム部35は、前記弁軸31の弁部32の反対側(後側)に該弁軸31と一体に形成され、弁室20内に装着されている。このダイヤフラム部35は、ダイヤフラム面である薄肉の膜部(可動部)36と、その外周側の外周部37を有している。また、実施例では、ダイヤフラム部35の外周部37がボディ体11と後述の調圧手段40のシリンダ部42間に挟着されて固定されている。
【0016】
そして、この発明に係る逆止弁10においては、前記弁部32のシール部33の直径距離(図示の例では弁座23内側の開口径(オリフィス径)と等しい距離)SDが、前記ダイヤフラム部35の有効径となるダイヤフラム部35の膜部36の最大径L1と膜部36の最小径L2を2分した位置における直径距離MDよりも大きく形成されている。このダイヤフラム部35の膜部36の最大径L1と膜部36の最小径L2を2分した位置における直径距離MDは、いわゆるダイヤフラム部35の膜部36の有効受圧径として考えることができ、この直径距離MDを基準として、シール部33の直径距離SDをこのダイヤフラム部35の直径距離MDよりも大きくすれば(SD>MD)、被制御流体からダイヤフラム部35の膜部36に対して弁体後退方向(図では上方向)Yに作用する力より被制御流体から弁部32に対して弁体前進方向(図では下方向)Xに作用するの方が大きくなる。したがって、流出口22側(二次側)の流体圧力が流入口21側の流体圧力より高くなって流出口22側の被制御流体が流入口21側へ逆流しようとした時に、弁体30に弁体前進方向(図では下方向)Xの力が作用し、弁部32が弁座23に着座して被制御流体の逆流を防止することができるのである。
【0017】
調圧手段40は、前記ダイヤフラム部35の弁室20外側に設けられ、前記ポペット弁体30を常時前進方向Xに調圧(実施例では加圧)しかつ被制御流体の流入圧によって弁部32のシール部33、つまり流入口21を開くように構成されている。この実施例では、前記調圧手段40は、前記ポペット弁体30の弁軸31と一体に形成されたピストン41と、該ピストン41が嵌挿されるシリンダ部42と、前記ピストン41を調圧(実施例では加圧)する駆動機構43とで構成されている。なお、図示の例では、前記ピストン41は、前記弁軸31の後部(図示の例では上部)と螺着結合されている。勿論、このピストン41と弁軸31との結合方法は上記螺着結合に限らず、例えばピストン41と弁軸31とが一体成形されてもよい。また、前記シリンダ部42は、前記ボディ体11に適宜手段により固着されている。
【0018】
また、実施例では、前記ピストン41の後側(図では上側)にバネ受け部41dが設けられ、該バネ受け部41dにピストン41を常時前進方向(図では下方向)Xに付勢するバネ体が、ピストン41を調圧(この例では加圧)する駆動機構43として配設されている。さらに、この実施例においては、前記ピストン41を後退方向(図では上方向)及び前進方向(図では下方向)に任意に移動調整を可能とする調圧エア機構(この例では加圧エア機構)Aが設けられている。前記調圧エア機構Aは、調圧気体(この例では加圧気体)を供給する供給源A1と、調圧気体の圧力を調整・制御する電空変換器や電空レギュレーター等の調整・制御機器A2を有している。なお、図中の符号P1はピストン41の後部(大径部)41aと前記シリンダ部42内壁間の空間への調圧気体の供給及び前記空間からの調圧気体の排出を行うための第1ポート、P2はピストン41の中央部(小径部)41bと前記シリンダ部42内壁間の空間への調圧気体の供給及び前記空間からの調圧気体の排出を行うための第2ポート、44はピストン41の後部41aと前記シリンダ部42内壁間に介在されるパッキン等のシール部材、45はピストン41の前部41cと前記シリンダ部42内壁間に介在されるパッキン等のシール部材、46は前記ダイヤフラム部35の後側(外側)空間の空気を外部へ出し入れするために形成された呼吸孔である。
【0019】
なお、前記ピストン41を調圧する駆動機構43としては、バネ体に限定されるものではなく、前記調圧エア機構Aによる調圧気体のみでピストン41を調圧しても良いし、荷重調節自在なバネ装置やソレノイド等によりピストン41を調圧しても良い。また、駆動機構43として荷重調節自在なバネ装置を用いる場合には、該荷重調節自在なバネ装置にサーボモータ等を接続してバネ定数を自動制御できるように構成しても良い。
【0020】
次に、上記構造の逆止弁10の作動例について説明する。
上記逆止弁10においては、流入口21側(一次側)の流体圧力が所定値以上となると、図1に示すように、前記駆動機構、実施例ではバネ体43の付勢力に打ち勝ってポペット弁体30の弁部32のシール部33が弁座23から離座して、弁部32のシール部33が開く(より具体的に言えば、当該シール部33と弁座23間に流体流通空間ができる)ことによって、被制御流体が流入口21から流出口22方向(順方向)に流通する。
【0021】
これに対して、流出口22側(二次側)の流体圧力が流入口21側の流体圧力よりも高くなると、流出口22側の被制御流体が流入口21側へ逆流しようとするが、上述の如く前記弁部32のシール部33の直径距離SDが前記ダイヤフラム部35の膜部36の最大径L1と膜部36の最小径L2を2分した位置における直径距離MDよりも大きく形成されているので、被制御流体から弁部32の受圧部34に対して弁体前進方向Xに作用する力が、被制御流体からダイヤフラム部35の膜部36に対して弁体後退方向Yに作用する力よりも大となり、図2に示すように、弁部32が弁座23に着座して、弁部32のシール部33が閉じることによって、被制御流体の逆流を防止する。
【0022】
また、上記逆止弁10では、流入口21の開状態時に、前記調圧エア機構Aにより、前記第1ポートP1を介してピストン41の後部(大径部)41aと前記シリンダ部42内壁間の空間へ調圧気体を流入させることによって、ピストン41が前進方向Xに押されポペット弁体30が前進し、前記流入口21、厳密に言えば、弁部32のシール部33が閉じられる。一方、流入口21の閉状態時に、前記調圧エア機構Aにより、前記第2ポートP2を介してピストン41の中央部(小径部)41bと前記シリンダ部42内壁間の空間へ調圧気体を流入させることによって、ピストン41が後退方向Yに押されポペット弁体30が後退し、前記流入口21、正確に言えば、弁部32のシール部33が開かれる。すなわち、当該逆止弁10においては、自由にポペット弁体30を制御でき、任意に前記流入口21を開閉することができる。
【0023】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、図3に示す逆止弁10Aのように、ポペット弁体30Aの弁部32Aのシール部33Aが弁部32A前端面(図では前端面の外側部)に突出形成された突部で構成されてもよい。なお、その場合には、前記弁部32Aのシール部33Aの直径距離SDは、弁座23内側の開口径(オリフィス径)OD以上となる。図3においては、上記図1及び図2に示した実施例と同一部材については同一符号を付し、その説明を省略する。
【0024】
また、上記実施例の逆止弁10においては、ピストン41とシリンダ部42内壁間に調圧エア機構Aからの調圧気体を送るために二つのポートP1,P2が設けられているが、各ポートP1,P2からピストン41とシリンダ部42内壁間に調圧気体を流入させることにより、ピストン41の移動調整を行うようになっているが、これに限らず、前記ポートP1,P2の何れか一方だけ設け、そのポートを介してピストン41とシリンダ部42内壁間に調圧エア機構Aからの調圧気体を流入及び流出させ、ピストン41を加圧及び減圧することによって、当該ピストン41の移動調整を行うようにしても良い。
【0025】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明に係る逆止弁構造にあっては、弁室内にスプリング等の弁体を付勢する付勢手段が存在しないので、被制御流体中に微細ゴミが発生するのを防ぐことができるとともに、該逆止弁の接液部を耐腐食性あるいは耐薬品性の高い材質のみで製造することができるので、超純水や高純度薬品等を被制御流体とする場合に最適に使用できる。
【0026】
また、請求項2及び3の発明のように、ポペット弁体を調圧する調圧手段が、ポペット弁体の弁軸と一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを調圧する駆動機構とで構成されれば、簡単な構造で、しかも効率よくポペット弁体を調圧して、該ポペット弁体を動作させることができる。特に、請求項3の発明のように、ピストンを調圧する駆動機構を前記ピストンを常時前進方向に付勢するバネ体とすれば、より構造を簡略化することができ、コスト的にも有利である。
【0027】
さらに、請求項4の発明の如く、前記調圧手段のピストンを前進方向及び後退方向に移動調整可能とする調圧エア機構を設けるようにすれば、自由にポペット弁体を制御でき、任意に流入口を開閉することができるようになるので、従来のこの種逆止弁には不可能とされていた全く新規な使用態様が作出され、この種逆止弁の利便性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る逆止弁を示す縦断面図である。
【図2】同逆止弁の閉状態を示す縦断面図である。
【図3】他の実施例に係る逆止弁を示す縦断面図である。
【図4】従来における逆止弁の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
10 逆止弁
20 弁室
21 流入口
22 流出口
30 ポペット弁体
31 弁軸
32 弁部
33 シール部
34 受圧部
35 ダイヤフラム部
36 膜部
40 調圧手段
41 ピストン
42 シリンダ部
43 駆動機構
A 調圧エア機構
SD 弁部のシール部の直径距離
MD 膜部最大径と膜部最小径を2分した位置における直径距離[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a check valve structure that restricts the flow of a fluid only in a forward direction by a valve body and prevents the flow in the reverse direction.
[0002]
[Prior art]
For example, in a pipeline in a factory that handles ultrapure water or chemicals, such as a semiconductor manufacturing factory, a non-return that prevents a backflow by restricting the flow of a fluid flowing through the pipeline to only one direction (forward direction). Valves may be provided.
[0003]
Conventionally, a
[0004]
In the
[0005]
However, in the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above points, has no risk of generating fine dust, and can be used optimally when ultra-pure water or a high-purity chemical is used as a controlled fluid, and can be freely used. It is an object of the present invention to provide a novel check valve structure capable of controlling a valve element.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the invention of
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pressure adjusting means comprises a piston formed integrally with the valve shaft, a cylinder portion into which the piston is inserted, and a drive mechanism for adjusting the pressure of the piston. Related to stop valve structure.
[0009]
Further, the invention according to
[0010]
Still further, the invention according to
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an open state of a check valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a closed state of the check valve, and FIG. 3 is a check section according to another embodiment. It is a longitudinal section showing a valve.
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
In the
[0017]
The pressure adjusting means 40 is provided outside the
[0018]
Further, in the embodiment, a spring receiving portion 41d is provided on the rear side (upper side in the figure) of the
[0019]
The
[0020]
Next, an operation example of the
In the
[0021]
On the other hand, if the fluid pressure on the
[0022]
In the
[0023]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing a part of the configuration without departing from the spirit of the invention. For example, as in a check valve 10A shown in FIG. 3, a seal portion 33A of a valve portion 32A of a
[0024]
Further, in the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, in the check valve structure according to the present invention, since there is no biasing means for biasing the valve element such as a spring in the valve chamber, fine dust is generated in the controlled fluid. And the liquid contacting part of the check valve can be made only of a material having high corrosion resistance or high chemical resistance. You can use it optimally.
[0026]
Further, as in the second and third aspects of the present invention, the pressure adjusting means for adjusting the pressure of the poppet valve element includes a piston formed integrally with the valve shaft of the poppet valve element, a cylinder portion into which the piston is inserted, and the piston. With a driving mechanism for adjusting the pressure, the poppet valve can be operated by adjusting the pressure of the poppet with a simple structure and efficiently. In particular, if the driving mechanism for adjusting the pressure of the piston is a spring body that constantly urges the piston in the forward direction, the structure can be further simplified and the cost is also advantageous. is there.
[0027]
Furthermore, if a pressure adjusting air mechanism that allows the piston of the pressure adjusting means to move and adjust in the forward and backward directions is provided as in the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a check valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a closed state of the check valve.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a check valve according to another embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional check valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
弁軸(31)と、前記弁軸に膨出状に形成され前側に前記弁座を開閉するシール部(33)及び後側に前記流出口からの流体圧力を受ける受圧部(34)とを有する弁部(32)と、前記弁部の反対側に前記弁軸と一体に形成され前記弁室内に装着されたダイヤフラム部(35)とを有するポペット弁体(30)と、
前記ダイヤフラム部の弁室外側に設けられ前記ポペット弁体を常時前進方向に調圧しかつ被制御流体の流入圧によって弁部のシール部を開く調圧手段(40)とを備え、
前記ポペット弁体の弁部のシール部の直径距離(SD)を前記ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を2分した位置における直径距離(MD)よりも大きく形成し、被制御流体から前記弁部に対して弁体前進方向(X)に作用する力が、被制御流体から前記ダイヤフラム部の膜部に対して弁体後退方向(Y)に作用する力よりも大となるようにした
ことを特徴とする逆止弁構造。The inlet of the controlled fluid (21) and the outlet (22) Yes and the valve seat (23) is formed a valve chamber between the inlet and the outlet (20),
A valve shaft (31) , a seal portion (33) formed in a bulging shape on the valve shaft to open and close the valve seat on the front side, and a pressure receiving portion (34) on the rear side for receiving fluid pressure from the outlet. the valve unit having a (32), the valve shaft and is formed integrally the valve diaphragm mounted in the room on the opposite side of the valve portion (35) poppet valve body (30) which have a and,
Pressure regulating means (40) provided outside the valve chamber of the diaphragm section to constantly regulate the pressure of the poppet valve body in the forward direction and to open the seal section of the valve section by the inflow pressure of the controlled fluid ;
A diameter distance (SD) of the seal portion of the valve portion of the poppet valve body is formed to be larger than a diameter distance (MD) at a position where the maximum diameter and the minimum diameter of the membrane portion of the diaphragm portion are divided into two. Thus, the force acting on the valve portion in the valve body forward direction (X) is greater than the force acting on the membrane portion of the diaphragm portion from the controlled fluid in the valve body retreat direction (Y). check valve structure, characterized in that <br/> you.
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