JP4176957B2 - ダイアフラム弁及びダイアフラム弁用弁ハウジング - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイアフラム弁及び一つの弁ハウジングブロックの中に少なくとも二つの弁チャンバーを有するダイアフラム弁用弁ハウジングに関する。
【0002】
【従来技術】
本発明のダイアフラム弁は、すべて同じ発明者による、WO95/00782、WO97/17558、及びPCT/SE98/00621に開示されているダイアフラム弁に関係している。
【0003】
WO95/00782に記載の弁は、実質的に環状の弁チャンバーを有する弁ハウジングと、その中に開口した中央流路とそれらの各々の側部に設けられた第1の側部流路及び第2の側部流路とを有する。各側部流路は、流体用の外部連結部を有し、弁チャンバーを横切ってコード状に延びる二つの実質的に平行な弁座手段の各々一つにより中央流路から分離している。各弁座手段は、弾性ダイアフラム用の直線状の弁座を提供する。ダイアフラムは、弁座手段の少なくとも一つと接触して密閉状態になるように、及び密閉状態から開放するように設けられている。二つの各々独立した操作制御手段は、各々弁座に対してダイアフラムの個々の直線状部分を押圧し、それによって中央流路と各側部流路間の流体の通路を塞ぐように、そして弁座の各々の一つを離してダイアフラムの各々の部分を完全に持ち上げ、中央流路と各側部流路間の流体の通路を開けるように作動する。
【0004】
WO97/17558に開示されている弁においては、弁ハウジングに第2の実質的に環状の弁チャンバーが設けられている。そしてその中には、流体用の外部連結部を有する第4の流路が開口していて、弁ハウジングの開口部を介して中央流路と連通している。また第2の弾性ダイアフラムが設けられており、第2の弁チャンバーに設けられた第3の弁座手段と密閉係合自在に構成されている。第3の制御手段が、第3の弁座手段に対して第2のダイアフラムを押圧することにより、第4の流路と中央流路との間の流体の通路が塞がれるように、そして第3の弁座手段との連動状態からダイアフラムを解除することにより、第4の流路と中央流路との間の流体の通路を開けられるように配されている。
【0005】
前記の従来の二つの弁は、関連する口と直接連通する中央通路をもつことで共通している。従って、この口はWO95/00782に開示されている弁においては残りの二つの口間、そしてWO97/17558に開示されている弁においては残りの三つの口のうちのいずれか二つの口の間で流体が移動しない。
上述した種類のダイアフラム弁では、弁座が、隣の流路と関連する口との間の入り口(threshold)あるいは堰としての特徴を有する。二つの口間の連通は、ただ一つの堰を横切る流体通路により行われる。
【0006】
PCT/SE98/00621に開示されている弁は、他の口を介さずに口の少なくとも二つのいずれかの組み合わせにおいて流体移動を行うように構成されている。これは、中央流路がいかなる口とも直接連通しない中央空間に代えることで達成されている。流体はある口から中央空間へ流れる場合、堰を横切って流れなければならず、そして中央空間からいずれかの他の口へは、更に別の堰を横切って流れなければならない。このように、流体は弁を横切って流れる際には、中央空間を通過しなければならない。
これらの従来の弁は、二つの流体の混合が関係しないならば、同時に一つの流れのみを操作することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、同時に二つの流入する別個の流れを操作することができ、且つ二つの任意の流出方向に各流れを導くことができるダイアフラム弁を提供することである。
【0008】
本発明の第二の目的は、入口から出口に流れを迂回できる上述のダイアフラム弁を提供することでもある。
これらの目的は、添付した特許請求の範囲に記載されている膜弁と弁ハウジングによって達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】
前記の目的は、本発明の具体例を略式に示した添付の図1乃至図3からより明らかになる。図1は、二つの流入する流れを操作でき、そして該二つの流れを二つの任意の流出方向に向けることのできる四つの2方向弁の配置の主要部を示し(第一の目的)、図2のa及びbは、図1の配置の特性を有する公知の弁の二つの異なった位置を示し、そして図3は、図1の配置において二つの口間を迂回できる2方向弁を更に設けた構成を示す。
【0010】
図1の構成は、弁a、b、cおよびdの四つの二方向弁を含み、弁aおよび弁dは一つの共通口Aを、弁aおよび弁bは一つの共通口Bを、弁bおよび弁cは一つの共通口Cを、弁cおよび弁dは一つの共通口Dを有するようにそれぞれ相互に結合している。口Aに流入する流れを弁aを通して口Bに流すことができ、および同時に口Cに流入する流れを弁cを通して口Dに流すことができる。あるいは口Aに流入する流れを弁dを通して口Dに流すことができ、同時に口Cに流入する流れを弁bを通して口Bに流すこともできる。
図1の構成のように作動する図2に従う公知の弁は、円筒形の弁ハウジング1とこのハウジング内で図2aに示す第1の位置と図2bに示される第2の位置との間で回転可能な弁体2とを有する。図2aから明らかなように、口Aに流入する流れは口Bに注がれ、一方、口Cに流入する流れは口Dに注がれる。図2bに示すように弁体が第2の位置にある場合には、口Aに流入する流れは、口Dに導かれ、口Cに流入する流れは口Bに導かれる。
【0011】
本発明の第一の目的は図1の構成及び図2に示す公知の弁のように機能するダイアフラム弁を提供することである。
【0012】
図3は、図1に口Aと口Cとを迂回できる第5の弁を加えて完成する弁構成を示す。本発明の第二の目的は、図3の弁構成の特性を有するダイアフラム弁を提供することである。
【0013】
本発明の態様を添付の図4乃至図17を参照しながら以下に説明する。
WO97/17558に記載のダイアフラム弁のように、図4乃至図8を参照して詳述する本発明の第一の態様による弁は、第1の上部弁チャンバー及び第2の下部弁チャンバーを持つ弁ハウジングを有し、該チャンバーの各々は弁座手段、及びそれらと共に連動する弾性ダイアフラム、及び各々の弁座手段と接触して塞いだり、開放したりするように連動するダイアフラムの移動を制御することができる操作ユニットを有している。
ここでは詳述しないが、本発明の態様にはWO97/17558に記載されているような操作ユニットを利用することが好ましい。
【0014】
図4乃至図8に示す本発明の第一の態様は、弁ハウジングの各々対向する平行な平たい表面10a、10bに設けられた、上部弁チャンバー11及び同様な下部弁チャンバー12を有する比較的平坦な四つ口の弁ハウジング10からなる。各弁チャンバーは、図5及び図6からは、平面から見て実質的に円形状であり、図7及び図8の断面図からは側面方向から見て実質的にボールあるいは皿の形状にある。
堰または入り口(threshold)13、14(上部弁チャンバー、図5)、及び15,16(下部弁チャンバー、図6)の形状の2つの実質的に直線状の弁座手段が、弁チャンバー11及び12の各々を横切る平行なコードのように伸びている。
弁ハウジング10内に設けられている流路17、18(図8参照)は、各々堰13、14の外側に放射状に上部チャンバー11に開口しており、弁ハウジングに設けられた各々対向する口A,及び口Cと連通している。
【0015】
また、弁ハウジング10内に設けられている流路19、20は、各々堰15、16の外側に放射状に開口しており、各々口A及び口Cと連通している。
従って、流路17及び19は、共に口Aに連通することで、それぞれ互いに連通しており、同じく、通路18及び20は、共に口Cに連通することで、それぞれ互いに連通している。
【0016】
上部弁チャンバー11の堰13、14の間には、弁ハウジングに設けられている口Bと通じた窪みあるい凹部21が設けられている(図8参照)。同様に下部弁チャンバー12の堰15、16間には、口Bと対向する弁ハウジングに設けられている口Dと通じた窪みあるいは凹部22が設けられている。図8には見ることができないが、窪み22と口Dとの間の連通は、符号[B]によって示されている。
特に図5、図6、及び図8から明らかなように、口A及び口Cは、相互に同一直線上に配され、口B及び口Dに見られるように、互いに正反対の位置に配されている。
相互に平行な堰13および14は、相互に平行な堰15および16の各々と同様に平行であることも明らかである。
【0017】
図8に略式に示されているのは、上部弁チャンバー11の堰13、14及び下部チャンバーの堰15、16と各々連動するように設けられた上部ダイアフラム23及び下部ダイアフラム24である。
弁ハウジングの細部の邪魔にならないように、ダイアフラムは、弁ハウジング10の上面10aと下面10bから各々一定の距離を置いて示している。作動時には、ダイアフラムは上部と下部の操作ユニット25、26と上部弁ハウジング表面10aと下部弁ハウジング表面10bとの間で固定されている。図8に略式に示す両方の操作ユニットは、WO97/17558に記載されている好ましい第一の態様と同様のものであり、該ユニットは、堰13、14、及び15、16の各々に対してダイアフラム23、及び24の各々の一部分を押しつけ、及び堰から離して対応する部分のダイアフラムを上昇させるために、矢印F1、F2、F3及びF4で示す方向に選択的に移動可能な二つの制御手段を有している。
【0018】
ここで、弁の望ましい性能、即ち、図1の弁配置と図2の弁の同等の性能を達成するために、ダイアフラム部は次の表1に示されるように押し付け、及び上昇する。
【表1】
口間の連絡
【0019】
上記表1において、プラス(+)あるいはマイナス(―)の印は、制御手段の移動方向を表し、プラスの印は、関連する堰から離してダイアフラム位置を上昇させることにより堰を横切って流路をあけるように移動する方向を示し、そしてマイナスの印は、関連する堰に対してダイアフラムの位置を押しつけることで堰を横切る流路を塞ぐように移動する方向を示す。
明らかに、堰13及び16(F1+;F4+)を横切る流路を同時に開放することにより、口A及び口Cからの流れを同時に各々口B及び口Dに流すことができる。同様に堰15及び14(F3+;F2+)を横切る流路を開放することで口A及び口Cからの流れを口D及び口Bに各々流すことができる。
【0020】
他の流れパターンは、堰を横切って通路の開放と閉鎖との他の組み合わせにより得ることができる。例えば、堰13及び15(F1+;F3+)を横切って通路をあけ、および同時に堰14および16(F1―;F3―)を横切って通路を塞ぐことで、A→(B+D)のように、他の流れパターンを得ることができる。口Bから口Dへのバイパス機能は、二つの対向する堰、例えば、堰13及び15を横切って通路を同時にあけることで可能になると同様に、更に口Aから口Cへのバイパス機能も弁チャンバーの両堰、例えば、堰13及び15を横切って通路を開放し、及び対向する弁チャンバーの堰を横切って通路を同時に閉じることで可能になる。しかし、このような両方のバイパス機能は、他の口、前述した例では口B及び口Aの各々とも連通していてもよい。
【0021】
図9乃至図17を参照して詳述する本発明の第二の態様によって、他の口が関与することがなく二つの口との間にバイパス機能を得ることができる。
第二の態様は、四つの口と、各々が対向した平行で平らな弁ハウジングの表面30a、30bに設けられた、第一の上部弁チャンバー31および第二の同様な下部弁チャンバー32を持つ実質的に立方体の弁ハウジング30とを有する。
図11及び図12から明らかなように弁チャンバーは平面において実質的に円形状であり、図14及び図15の断面図から側面において実質的に椀状あるいはプレート状である。
【0022】
弁チャンバー31,32のそれぞれを横切って平行なコード状に延びているのは、堰または入り口33、34(上部弁チャンバー、図11)、及び35,36(下部弁チャンバー、図12)の形状の二つの実質的に線状に延びる弁座手段である。
弁ハウジング30内に設けられている流路37、38は、各々堰33、34の外側に放射状に上部弁チャンバー31に開口しており、弁ハウジングに設けられた各々対向する口A,及び口Cと連通している(図14参照)。
また、弁ハウジング30内に設けられている流路39、40も各々堰35、36の外側に放射状に開口しており、各々口A及び口Cと連通している。
従って、流路37及び39は、共に口Aと連通することによって、それぞれ互いに連通し、同様に通路38及び40は、共に口Cに連通することで、それぞれ互いに連通している。
【0023】
特に図9及び図11に示すように、口A及び口Cは、相互に直線上に配されており且つ互いに正反対に位置に配されている。
また、相互に平行な堰33および34は、同様に相互に平行な堰35および36の各々と平行である。
【0024】
第一の態様と同様に、図14及び図15は、前述した種類の上部及び下部操作ユニット45、46と共に、上部弁チャンバー31の堰33、34、及び下部弁チャンバー32の堰35及び36のぞれぞれと連動するようにされた上部ダイアフラム43及び下部ダイアフラム44を略式に示す。
第一の態様と同様に、上部弁チャンバー31の堰33、34の間には、窪みあるいは凹部41が設けられており、下部弁チャンバー32の堰35、36間にも、窪みあるいは凹部42が設けられている。第一の態様のように、それらの凹部は、各々口B1及びB2と連通している。しかし、図9及び図11から明らかなように、それらの口は、弁ハウジングの反対側ではなく、弁ハウジングの同じ側30cに設けられている。
【0025】
上述の通り、本発明の第二の態様は、第一の態様の弁ハウジングが比較的平らであり、一方、第二の態様の弁ハウジングが、以下に述べる理由から実質的に立方体であることを除いて、すべての要素において第一の態様と対応している。
第二の態様は、第3の弁チャンバー47が側面30cに対向する弁ハウジングの平らな側面30dに設けられている点で第一の態様と異なっている。第3の弁チャンバーを設けた理由は、弁ハウジングの同じ側に二つの口B1及びB2を位置させたためであり、また第一の態様の比較的平端な弁ハウジングに比較して弁ハウジングが比較的垂直方向に長いためである。
また弁チャンバー47は、実質的に平面において円形状であり、また図16及び図17の断面図から、側面において見ると実質的に椀状あるいはプレート状に形成されている。
【0026】
実質的に線状の弁座手段が堰あるいは入り口48の形で弁チャンバー47を横切って正反対方向に伸びている。
弁ハウジング30内に設けられている流路49、50は、堰48のいずれかの側の弁チャンバー47に開口しており、各々口A及び口Cと連通している(図16参照)。
【0027】
図16は、関連する操作ユニット52と共に堰48と一緒に作用するように設けられたダイアフラム51を略式に示す。作動時には、ダイアフラムは、操作ユニット52と弁ハウジング表面30dとの間に固定されている。操作ユニットは、堰48に対してダイアフラムの中央部を押し付けたり、堰を離してその部分を上昇させるように矢印F5にて示す方向に選択的に移動可能な単独の制御手段を持つものである。
明らかに、堰48を横切って流れの通路を開けることにより、口Aと口Cとの間の直接的なバイパスによる連通が得られる。例えば、図1の弁配置の口Aと口Cとの間に第5の二方向弁eを挿入することでこの機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 二つの流入する流れを操作でき、そして該二つの流れを二つの任意の流出方向に向けることのできる四つの2方向弁の配置の主要部を示す。
【図2】 図1の配置の特性をもつ最新の弁の二つの異なった位置を示す。
【図3】 図1の配置において二つの口間を迂回できる2方向弁を更に設けた配置を示す。
【図4】 第一の態様の弁ハウジングの側面図である。
【図5】 図1の弁ハウジングの上面図である。
【図6】 図1の弁ハウジングの底面図である。
【図7】 図5のVII-VII線に沿って得た垂直中心断面図である。
【図8】 図5のVIII-VIII線に沿って得た垂直中心断面図である。
【図9】 第2の態様の弁ハウジングの第一の側面図である。
【図10】 弁チャンバーの位置が破線で示された図9を右方向から見た第二の側面図である。
【図11】 図9の弁ハウジングを上面図である。
【図12】 図9の弁ハウジングの底面図である。
【図13】 図10を右方向から見た弁ハウジングの第三の側面図である。
【図14】 図10のXIV-XIV線に沿って得た垂直中心断面図である。
【図15】 図10のXV-XV線に沿って得た垂直中心断面図である。
【図16】 図9及び図13のXVI-XVI線に沿って得た水平中心断面図である。
【図17】 図9のXVII-XVII線に沿って得た垂直中心断面図である。
【符号の説明】
10,30 弁ハウジング
11,12,31,32 弁チャンバー
21,22,41,42 中央流路
17,19,37,39 第1側部流路
18,20,38,40 第2側部流路
23,24,43,44 ダイアフラム
25,26,45,46 制御手段
49,50 第3、第4流路
51 ダイアフラム
52 制御手段
Claims (10)
- 第1と第2の弁チャンバー(11、12;31、32)を有する弁ハウジング(10;30)からなり、流体用の外部連結部(B、D;B1、B2)を有する中央流路(21、22;41、42)と、前記中央流路の各側部に設けられた流体用の外部連結部(A、C)を有する第1の側部流路(17、19;37、39)及び第2の側部流路(18、20;38,40)とが、前記各弁チャンバー内に開口し、前記各弁チャンバーは、ハウジング内に配された第1弁座手段と第2弁座手段(13、14、 15、16;33、34、 35、36)と、各弁チャンバーの前記第1及び第2弁座手段の少なくとも一つと密閉係合自在に作動するように設けられた第1及び第2弾性ダイアフラム(23、24;43、44)とを有し、各前記第1と第2のダイアフラム(23、24;43、44)の一部を一つの弁座手段に対して押し付けることにより、前記各中央流路及び各側部流路間の流体の通路が閉じるように、一方では前記弁座手段の内の一つから離して第1と第2のダイアフラムの一部を完全に上昇させることにより、前記各中央流路の一つと各側部流路との間に流体の通路が開放するために配された第1及び第2制御手段(25、26;45、46)が配されている気体あるいは液体の流れを制御するためのダイアフラム弁において、
第1と第2の弁チャンバー(11、12)の第1の側部流路(17、19)が相互に連結され、そして両方の流路が共通の外部連結部(A)と連結しており、そして第1と第2の弁チャンバー(11、12)の第2の側部流路(18、20)が相互に連結され、そして両方の流路が共通の外部連結部(C)と連結していることを特徴とするダイアフラム弁。 - 前記第1と第2の弁チャンバーが、前記弁ハウジングの対向する平らな面(10a、10b;30a、30b)に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のダイアフラム弁。
- 前記中央流路(21、22)の外部連結部(B、D)が弁ハウジングの対向する側の壁部に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイアフラム弁。
- 第3の弁チャンバー、この第3の弁チャンバー内に開口し、第3の弁座手段(48)により離隔される第3と第4の流路(49、50)とを含み、前記第3と第4の流路が、第1と第2の側部流路の外部連結部(A、C)の内の一つと連結しており、さらに第3の弁座手段(48)と密閉係合自在に作動するように設けられた第3の弾性ダイアフラム(51)と、第3の弁座手段(48)に対して前記第3のダイアフラム(51)の一部分を押し付けることにより、前記第3及び第4の流路(49、50)間の流体の通路が閉じるように、また第3の弁座手段(48)から離して前記第3のダイアフラムを完全に上昇させることにより、前記第3と第4の流路間の流体の通路が開放するように配された第3の制御手段(52)とを含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイアフラム弁。
- 中央流路(41、42)の外部連結部(B1,B2)が弁ハウジング(30)の同じ壁(30c)に設けられている請求項4に記載のダイアフラム弁。
- 第1と第2の弁チャンバー(11、12;31、32)と、からなり、これら各弁チャンバー内に流体用の外部連結部(B、D;B1、B2)を有する中央流路(21、22;41、42)と前記中央流路の各側部に位置し、流体用の外部連結部(A、C)を有する第1の側部流路(17、19;37、39)及び第2の側部流路(18、20;38,40)が開口し、前記弁チャンバーがそれぞれ第1と第2弁座手段(13、14、 15、16;33、34、 35、36)を有するダイアフラム弁用弁ハウジングであって、
第1と第2の弁チャンバー(11、12)の第1の側部流路(17、19)が相互に連結され、そして両方の流路が共通の外部連結部(A)と連結しており、そして第1と第2の弁チャンバー(11、12)の第2の側部流路(18、20)が相互に連結され、そして両方の流路が共通の外部連結部(C)と連結していることを特徴とするダイアフラム弁用弁ハウジング。 - 第1と第2の弁チャンバーが、弁ハウジングの対向する側の平らな面(10a、10b)に設けられていることを特徴とする請求項6に記載のダイアフラム弁用弁ハウジング。
- 中央流路(21、22)の外部連結部(B、D)が弁ハウジングの対向する側の壁に設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載のダイアフラム弁用弁ハウジング。
- さらに第3の弁チャンバーを含み、第3の弁座手段(48)により離隔される第3と第4の流路(49、50)が前記第3の弁チャンバー内に開口しており、前記第3と第4の流路が、第1と第2の側面流路の外部連結部(A、C)の各々一つと連結していることを特徴とする請求項6に記載のダイアフラム弁用弁ハウジング。
- 中央流路(41、42)の外部連結部(B1,B2)が弁ハウジング(30)の同じ壁(30c)に設けられている請求項6に記載のダイアフラム弁用弁ハウジング。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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