JP4536268B2

JP4536268B2 - 圧力制御弁

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Publication number: JP4536268B2
Application number: JP2001002947A
Authority: JP
Inventors: 広宣松沢; 起美仁笹尾
Original assignee: Advance Denki Kogyo KK
Current assignee: Advance Denki Kogyo KK
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2021-01-10
Also published as: JP2002207518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体（液体或いは気体）を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは、先に、ダイヤフラムを利用して二次側（流出側）の流体の圧力を所定状態に制御できる圧力制御弁（日本特許第２６７１１８３号，特開２０００―１９３１０６号等）や、一次側（流入側）の流体の圧力を所定状態に制御できる圧力制御弁（背圧制御弁）を提案した。
【０００３】
この種の圧力制御弁においては、内部に細菌が発生する等の不具合を解消するため、或いは被制御流体を一の流体から他の種類の流体に変更するのを理由に、内部のチャンバ内壁や弁機構体等の被制御流体と接触する流体接触部分を洗浄することがある。この流体接触部分の洗浄は、圧力制御弁にそれぞれ１つずつ形成された流入口，流出口の何れか一方から洗浄液や洗浄用エアー等の洗浄流体を圧力制御弁内に注入し、他方の口から前記洗浄流体を圧力制御弁外へ排出することによりなされる。しかしながら、上記先行発明に係る圧力制御弁では、前記流体接触部分の洗浄を、簡単、かつ効率的に行えているとは言い難かった。つまり、前記洗浄には多くの時間や労力及び多量の洗浄流体を要し、経済的ではなかった。さらに、前記洗浄後における当該圧力制御弁の再使用の際等において、チャンバ内に空気が溜まり、その空気を圧力制御弁の外部にうまく抜くことができない問題もある。
【０００４】
また、上記圧力制御弁にあっては、膜部外径（ダイヤフラム有効径）が小さい側のダイヤフラム部の膜部の面積に対して、該ダイヤフラムを収容するチャンバの容積が大きいため、当該チャンバ内に被制御流体が滞留することが往々にしてある。特に被制御流体が粘性の高い液体等である場合には、前記被制御流体の滞留に起因して、この種圧力制御弁としての流体の置換特性を低下させたり、さらには前記流体の滞留によって細菌の発生の原因となる汚染源として作用する問題がある。このような問題はこの種圧力制御弁が超純水や薬液等の制御に用いられる際に大きな不利となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に対処するために提案されたものであって、流体接触部分の洗浄作業を簡略にでき、しかも、チャンバ内に空気が溜まるといった不具合を解消でき、さらには、被制御流体の滞留がなく、流体の置換特性を低下させたり或いは流体の滞留により細菌等を発生させたりすることのない新規な圧力制御弁の構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、一次側或いは二次側の流体を所定の圧力状態に制御し、二の流出部を備える圧力制御弁（１０）であって、被制御流体のための流入部（１３）を有する第一チャンバ（１２）と、被制御流体のための上側流出部（１５）と下側流出部（１６）を有する第二チャンバ（１４）と、前記第一チャンバ及び第二チャンバに連通しかつ弁座（１８）が形成された連通流路（１７）を有する第二ブロック（１１ｂ）と、前記第二ブロックの一側に配した第一ブロック（１１ａ）と、前記第二ブロックの他側に配した第三ブロック（１１ｃ）とを組み付けて構成したボディ本体（１１）と、前記連通流路内に進退自在に挿通され、前記弁座を開閉する弁部（２２）を有するロッド部（２１）と、前記ロッド部の一側に設けられ前記第一チャンバ内に配される第一ダイヤフラム部（３０）と、同じく前記ロッド部の他側に設けられ前記第二チャンバ内に配される第二ダイヤフラム部（４０）とを備える弁機構体（２０）とからなり、前記第一ダイヤフラム部はその外周シール部（３２）が前記第一チャンバを構成するボディ本体の前記第一ブロックと前記第二ブロックとの間に挟着されて固定され、該第一チャンバを第一ダイヤフラム部内側の前記流入部を含む第一弁室（５１）と外側の第一調圧室（５２）に区画し、前記第二ダイヤフラム部はその外周シール部（４２）が前記第二チャンバを構成するボディ本体の前記第二ブロックと前記第三ブロックとの間に挟着されて固定され、該第二チャンバを第二ダイヤフラム部内側の前記上側流出部及び下側流出部を含む第二弁室（５５）と外側の第二調圧室（５６）に区画し、前記第一調圧室には前記第一ダイヤフラム部を所定方向に所定設定圧力で調圧する第一調圧手段（Ｍ１）が設けられていると共に、前記第二調圧室には前記第二ダイヤフラム部を所定方向に所定設定圧力で調圧する第二調圧手段（Ｍ２）が設けられており、前記上側流出部及び前記下側流出部は前記ボディ本体の上下方向（Ｙ）と一致するように前記第二ブロックに形成されていると共に、前記上側流出部は前記第二チャンバの最上位置に形成され、かつ前記下側流出部は前記第二チャンバの最下位置に形成され、前記流入部は前記上側流出部及び前記下側流出部と直交する方向に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１において、二次側の流体を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁であって、第一ダイヤフラム部の膜部外径が第二ダイヤフラム部の膜部外径よりも小さくされ、かつ前記第一ダイヤフラム部の膜部外径と第一チャンバの第一弁室の内径とが同じ大きさとされていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項３の発明は、請求項１において、一次側の流体を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁であって、第一ダイヤフラム部の膜部外径が第二ダイヤフラム部の膜部外径よりも大きくされ、かつ前記第二ダイヤフラム部の膜部外径と第二チャンバの第二弁室の内径とが同じ大きさとされていることを特徴とする。
【０００９】
またさらに、請求項４の発明は、請求項２又は３において、前記流入部の弁室側開口（１３ｏ）に対して膜部外径の小さい側のダイヤフラム部の膜部（３１Ｂ）が近づくように、前記膜部外径が小さい側のダイヤフラム部の膜部と外周シール部とが、立設部（８０）を介して段差を設けて形成されると共に、該立設部にはボディ本体内壁に圧着されるシール用突部（８１）が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従って本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る圧力制御弁の正面図、図２は図１の圧力制御弁を２−２線で切断した断面図、図３は図１の圧力制御弁を３−３線で切断した断面図、図４は他の実施例に係る圧力制御弁の正面図、図５は図４の圧力制御弁を５−５線で切断した断面図、図６は図４の圧力制御弁を６−６線で切断した断面図、図７はさらに他の実施例に係る圧力制御弁の要部を示す断面図である。
【００１１】
図１ないし図３に示す圧力制御弁１０は、本発明の一実施例に係るもので、一次側の流体の圧力変動に対応して二次側の流体の圧力を所定状態に制御するために使用される。この圧力制御弁１０は、ボディ本体１１と弁機構体２０とを備えている。
【００１２】
ボディ本体１１は、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、被制御流体のための流入部１３を有する第一チャンバ１２と、被制御流体のための上側流出部１５及び下側流出部１６を有する第二チャンバ１４と、前記第一チャンバ１２及び第二チャンバ１４に連通しかつ弁座１８が形成された連通流路１７を有している。この連通流路１７において、後述する弁機構体２０の移動によって、該弁機構体２０の弁部２２と弁座１８との間の開口量が変化して、一次側（流入部１３側）から二次側（流出部１５，１６側）へ流通する被制御流体の流量（二次側圧力）が制御される。本実施例のボディ本体１１は、第一ブロック１１ａ，第二ブロック１１ｂ，第三ブロック１１ｃに分割され、これらをボルト等の固定部材Ｂにより一体に組み付けて構成されている。また、前記流入部１２には流入用配管が、上側流出部１５又は下側流出部１６には流出用配管がそれぞれ接続される。図示の例では、流入部１３は、前記上側流出部１５及び下側流出部１６と直交する方向、つまり水平方向に沿って形成されている。
【００１３】
ここで、好ましくは、後述する流体接触部分の洗浄後に再び圧力制御弁１０の使用（圧力制御）を開始する際に、圧力制御弁１０内部（チャンバ内）の空気を上側流出部１５から外部へ完全に抜くため、図示の如く、前記上側流出部１５のチャンバ側開口１５ａ（厳密に言えば開口周壁の少なくとも一部）が第二チャンバ１４の最上位置となるように形成される。また、流体接触部分の洗浄時或いはその後に、洗浄に用いた洗浄流体が圧力制御弁１０内に残らないようにするため、図示の如く、前記下側流出部１６のチャンバ側開口１６ａ（厳密に言えば開口周壁の少なくとも一部）が第二チャンバ１４の最下位置となるように形成され、該下側流出部１６から洗浄流体が排出される。
【００１４】
弁機構体２０は、ボディ本体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、前記連通流路１７内に進退自在に挿通されるロッド部２１と、前記第一チャンバ１２内に配される第一ダイヤフラム部３０と、前記第二チャンバ１４内に配される第二ダイヤフラム部４０とを含んでいる。なお、実施例では、前記各ダイヤフラム部３０，４０は、それらの径方向がボディ本体１１の上下方向Ｙと略一致するように配設されている。
【００１５】
前記ロッド部２１は、前記弁座１８を開閉する弁部２２を有している。本実施例では、前記弁部２２は、第一チャンバ１２側に位置するようにロッド部２１外周面に突出して形成されている。また、本実施例では、前記弁部２２の表面はテーパ面にて形成されている。
【００１６】
第一ダイヤフラム部３０は、前記ロッド部２１の第一チャンバ側端部に設けられ、ダイヤフラム面である薄肉の膜部（可動部）３１と、その外周側の外周シール部３２を有している。また、第二ダイヤフラム部４０は、前記ロッド部２１の第二チャンバ側端部に設けられ、ダイヤフラム面である薄肉の膜部（可動部）４１と、その外周側の外周シール部４２を有している。本実施例では、前記第一ダイヤフラム部３０の膜部３１の外径（ダイヤフラム有効径）Ｌ１は、第二ダイヤフラム部４０の膜部４１の外径（ダイヤフラム有効径）Ｌ２よりも小さくされている。
【００１７】
第一ダイヤフラム部３０及び第二ダイヤフラム部４０は、それらの外周シール部３２及び４２がボディ本体１１に固定されて、前記第一チャンバ１２内又は第二チャンバ１４内にそれぞれ配されている。実施例では、図示のように、第一ダイヤフラム部３０は、その外周シール部３２がボディ本体１１の第一ブロック１１ａと第二ブロック１１ｂ間に挟着されて固定されている。これに対して、第二ダイヤフラム部４０は、その外周シール部４２がボディ本体１１の第二ブロック１１ｂと第三ブロック１１ｃ間に挟着されて固定されている。図示の符号７１はボディ本体１１（１１ａ，１１ｂ）と第一ダイヤフラム部３０間をシールするためのシール部材、７２はボディ本体１１（１１ｂ，１１ｃ）と第二ダイヤフラム部４０間をシールするためのシール部材である。
【００１８】
前記第一ダイヤフラム部３０によって、前記第一チャンバ１２は、第一ダイヤフラム部３０内側の弁座１８より上流側で、前記流入部１３を含む第一弁室５１と、第一ダイヤフラム部３０外側の第一調圧室５２とに区分される。また、前記第二ダイヤフラム部４０によって、前記第二チャンバ１４は、第二ダイヤフラム部４０内側の弁座１８より下流側で、前記上側流出部１５及び下側流出部１６を含む第二弁室５５と、第二ダイヤフラム部４０外側の第二調圧室５６とに区分される。
【００１９】
また、実施例では、小径側である第一ダイヤフラム部３０の膜部外径（被制御流体と接触する部位の最大径）Ｌ１と前記第一弁室５１の内径（図では第一弁室５１の上下の内壁面間の長さ）が略同大にされている。これによって、第一ダイヤフラム部３０の被制御流体と接触する部位を、受圧して可動する部分だけにすることができ、つまり、第一弁室５１内には第一ダイヤフラム部３０の非可動部分が存在しないことになり、前記被制御流体の滞留を従来に比し著しく低減できる。その結果、流体の置換特性が向上すると共に、細菌等が発生し難くなり、この圧力制御弁１０は超純水や薬液等の制御に最適に使用できる。
【００２０】
そして、前記第一ダイヤフラム部３０及び第二ダイヤフラム部４０は、前記第一調圧室５２及び第二調圧室５６にそれぞれ設けられた第一調圧手段Ｍ１及び第二調圧手段Ｍ２によって、所定方向に所定設定圧力で調圧、この例では常時それぞれ各弁室方向（内向き）に一定圧力で加圧されている。実施例における第一調圧手段Ｍ１は所定のバネ定数のバネＳ１よりなり、該バネＳ１は第一調圧室５２内壁と第一ダイヤフラム部３０に係着されたバネ受け部７０との間に装着される。第一調圧手段Ｍ１はバネＳ１に限定されることはなく、加圧気体を採用したり、或いは、バネと加圧気体の両方を採用したり、さらには、ソレノイド（電磁石）等を採用してもよい。なお、バネ単独で使用する場合には、図示しないが、バネ押え部材を螺着して荷重調整自在なバネ装置とすることが望ましい。また、該荷重調整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よい。図示の符号５３は第一調圧室５２内の空気の出入りを行う呼吸路を表す。
【００２１】
また、実施例の第二調圧手段Ｍ２は調圧気体（ここでは加圧気体）Ａ１より構成されている。第二調圧手段Ｍ２を調圧気体Ａ１とする場合には、その設定圧力の調整が容易であると共に、大きな設定圧力が要求される場合に有効であるという利点を有する。図示の符号５７は調圧気体のための給気ポート、５８はその排気ポート、５９は給気ポート５７に設けられた逆止弁、６０は調圧気体を供給する供給源、６１は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・制御機器である。なお、第二加圧手段Ｍ２として、前記した荷重調整自在なバネ装置やソレノイド等を採用してもよい。
【００２２】
また、本実施例においては、前記弁機構体２０のロッド部２１は、第一ダイヤフラム部３０に一体に設けられ、弁部２２を有する第一部材２３と、第二ダイヤフラム部４０に一体に設けられ、前記第一部材２３と分離自在に遊嵌結合される第二部材２５とに分割されている。前記第一部材２３と第二部材２５の遊嵌結合は、第一部材２３に形成された円台錘形状の凸部２４と第二部材２５に形成された円台錘形状の凹部２６によってなされる。この例とは逆に第一部材２３に円台錘形状の凹部を、第二部材２５に円台錘形状の凸部が形成されてもよい。このように構成することによって、第一部材２３と第二部材２５の結合時における位置決めが確実に行える利点がある。なお、第一部材２３及び第二部材２５は、ダイヤフラム本体と一体に形成してもよく、或いは独立して形成して螺着等によって一体に結合してもよい。勿論、ロッド部２１を複数の部材からなる遊嵌結合構造とせず、日本特許第２６７１１８３号記載の圧力制御弁のように、ロッド部２１を非分割の単一部材で構成してもよい。その場合、ロッド部２１と第一ダイヤフラム部３０，第二ダイヤフラム部４０の何れか一方とが一体に形成され、前記ロッド部２１に他方のダイヤフラム部が螺着固定されても良いし、各部がそれぞれ螺着固定されるようにして良いし、或いは各部が一体形成されても良い。
【００２３】
さらに、本実施例では、前記ロッド部２１の第二部材２５の凹部２６に第一部材２３の凸部２４の結合に伴い凹部２６内の流体を外部に排出する流通溝部２７が設けられている。このようにすれば、後述の第一部材２３と第二部材２５との分離によってそれらの凸部２４及び凹部２６間に被制御流体が入り込んでも、その流体が前記凹部２６内に滞留するのを防ぐことができ、第一部材２３と第二部材２６との再度の結合に際しても、両者の速やかな結合を妨げることがなく、流量制御の応答特性を低下させることがないと共に、流体の滞留によって細菌の発生の因となる汚染源として作用するのを防ぐことができる。さらには、後述の流体接触部分の洗浄をより効率的に行えるようになる。前記流通溝部２７は、凹部２６と外部とを連通する構造であればどのようなものでもよい。図示の例では、凹部２６の内底部に十字形状の開放溝（Ｕ字溝）を形成して流通溝部２７としている。このことは、特に被制御流体が粘性の高い液体等である場合に有利である。
【００２４】
次に、上記した圧力制御弁１０の作用について説明する。ここでは、前記下側流出部１６側を開閉弁Ｖ１により閉じ、上側流出部１５側だけを開いた状態で流体の圧力制御（流量制御）を行う場合について説明する。なお、必要に応じて、当該圧力制御弁１０は、上側流出部１５側を閉じ、下側流出部１６側を開いた状態で圧力制御を行うことも可能である。この圧力制御弁１０によれば、前記第一調圧室５２及び第二調圧室５６の調圧手段Ｍ１，Ｍ２によって、弁機構体２０に対して、その第一ダイヤフラム部３０及び第二ダイヤフラム部４０を介して、常時弁室方向、つまり内向きの第一設定圧力及び第二設定圧力が加えられている。そして、通常の制御状態（通水状態）では、前記第一設定圧力及び第二設定圧力は、被制御流体が所定圧力（所定流量）のとき釣り合いを保つように構成されていて、弁機構体２０の弁部２２と弁座１８との間の開口量は一定間隔に保たれている。これによって、流入部１３側（一次側）から第一弁室５１を経て第二弁室５５内に流入した被制御流体は所定の流量だけ上側流出部１５側（二次側）へ流出される。
【００２５】
流入部１３側（一次側）において被制御流体に何らかの変化があると、その変化は一次側の圧力変動として現れ、前記第二設定圧力が加えられている弁機構体２０の第二ダイヤフラム部４０に対する背圧（外向きの圧力）変動として現れる。この一次側の外向きの変動圧力と前記各調圧手段Ｍ１，Ｍ２による内向きの設定圧力とが釣り合いを保とうとして、弁機構体２０が変動し、それに伴って弁部２２が位置移動し、弁部２２と弁座１８間の開口量が変化して、被制御流体の圧力（流量）が制御される。この通常の制御状態では内向きの設定圧力と外向きの背圧とが釣り合いを保っているので、前記弁機構体２０の第一部材２３と第二部材２５とは一体の結合状態で作動する。
【００２６】
これに対して、二次側の圧力が高くなった場合、背圧すなわち弁機構体２０の各ダイヤフラム部３０，４０に作用する外向きの圧力は、通常制御状態に比して高くなる。その結果、第二ダイヤフラム部４０は外向き（図２の右向き）に移動し、それに伴って弁部２２及び第一ダイヤフラム部３０は第二ダイヤフラム部４０側に移動し、弁座１８が弁部２２により閉じられる。なお、実施例では、前記弁座１８が閉じられた後、さらに背圧が第二ダイヤフラム部４０に作用すると、弁機構体２０の第一部材２３と第二部材２５が互いに分離する。これによって、第二ダイヤフラム部４０に大きな背圧がかかっても、弁機構体２０と弁座１８に大きな負荷が加わるのが防止され、それらの劣化や損傷或いは破損に伴う微細な塵（いわゆるパーティクル）の発生が防止される。
【００２７】
また、上記圧力制御弁１０内部の被制御流体と接触する流体接触部分（ここでは被制御流体が液体なので接液部分）を洗浄する一例を以下に述べる。まず、前記流入部１３，上側流出部１５，下側流出部１６を全て開き、流入部１３又は上側流出部１５から洗浄液や洗浄用エアー等の洗浄流体を注入して、該洗浄流体を圧力制御弁１０内部に循環させ、その洗浄流体を下側流出部１６から外部へ排出することにより当該流体接触部分の洗浄を行うことができる。このように流体接触部分を洗浄すれば、作業を簡単にし、かつ作業時間を短縮できるのみならず、洗浄流体の無駄を省き、経済的であると共に、各流体接触部材を隅々まで完全に洗浄できるようになる。加えて、前記洗浄後、再び下側流出部１６を閉じて上側流出部１５を開いた状態で圧力制御弁１０の使用（圧力制御）を開始するようにすれば、その際、空気（気体）の性質と圧力制御弁１０内部の被制御流体の流通に伴って、圧力制御弁１０内部の空気を上側流出部１５から外部へ完全に抜くことができる。
【００２８】
なお、上記実施例では、二次側の流体を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁について記述したが、本発明は、一次側の流体を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁（背圧制御弁とも称される。）にも適用することができる。以下、図４ないし図６を用いて、一次側の流体の圧力を制御する圧力制御弁１０Ａについて説明する。なお、以下の圧力制御弁１０Ａに関する説明では、前の実施例と同一構成部分についてはその説明を省略し、異なる構成部分のみ説明する。
【００２９】
この圧力制御弁１０Ａでは、一次側の第一チャンバ１２Ａ内に配される第一ダイヤフラム部３０Ａの膜部３１Ａ外径Ｌ３が、二次側の第二チャンバ１４Ａ内に配される第二ダイヤフラム部４０Ａの膜部４１Ａ外径Ｌ４よりも大きくされ、かつ前記第二ダイヤフラム部４０Ａの膜部４１Ａ外径Ｌ４と第二チャンバ１４Ａの第二弁室５５Ａの内径とが略同大となっている。また、図示の弁機構体２０Ａは、ロッド部２１Ａと第一ダイヤフラム部３０Ａとが一体に形成され、前記ロッド部２１Ａに第二ダイヤフラム部４０Ａが螺着固定されている。勿論、これに限らず、ロッド部２１Ａと第二ダイヤフラム部４０Ａとが一体に形成され、前記ロッド部２１Ａに第一ダイヤフラム部３０Ａが螺着固定されても良いし、各部がそれぞれ螺着固定されるようにして良いし、或いは各部が一体形成されても良い。
【００３０】
なお、図示の符号１１Ａはボディ本体、１３Ａは第一チャンバ１２Ａに設けられた被制御流体のための流入部、１５Ａは第二チャンバ１４Ａに設けられた被制御流体のための上側流出部、１６Ａは同じく下側流出部、１７Ａは第一チャンバ１２Ａと第二チャンバ１４Ａとを連通する連通流路、１８Ａは弁座、２２Ａはロッド部２１Ａの弁座１８Ａを開閉する弁部、３２Ａは第一ダイヤフラム部３０Ａの外周シール部、４２Ａは第二ダイヤフラム部４０Ａの外周シール部、５１Ａは第一チャンバ１２Ａの弁室、５２Ａは第一チャンバ１２Ａの第一調圧室、５６Ａは第二チャンバ１４Ａの第二調圧室、Ｂはボディ本体組み付け用ボルトである。
【００３１】
また、この実施例では、第一ダイヤフラム部３０Ａを調圧する第一調圧手段Ｍ１は調圧気体（ここでは加圧気体）Ａ１より構成され、一方、第二ダイヤフラム部４０Ａを調圧する第二調圧手段Ｍ２は所定のバネ定数のバネＳ１よりなり、該バネＳ１は第二調圧室５６Ａ内壁と第二ダイヤフラム部３０Ａに螺着されたバネ受け部７３との間に装着される。前記各調圧手段Ｍ１，Ｍ２は上記例示のものに限定されない。図示の符号７４は前記調圧気体を第一調圧室５２Ａに供給する給気ポート、７５は前記調圧気体を排出するための排気ポート、７６は調圧気体を供給する供給源、７７は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、７８は第二調圧室５６Ａ内の空気の出入りを行う呼吸路である。
【００３２】
さらに、この実施例では、前記第二ダイヤフラム部４０Ａのダイヤフラム有効受圧面積、図示の例では膜部４１Ａ外径と内径（ロッド部２１Ａの小径部分の外径）を２分した位置における中間径を外周とする円の面積から前記内径を外周とする円の面積をひいた値に相当する面積は、前記連通流路１７Ａの弁座１８Ａの有効面積、図示の例では弁座１８Ａとロッド部２１Ａ（小径部分）間の開口面積と等しくされている。このようにすれば、弁座１８Ａの開放時において、被制御流体から前記弁部２２Ａに対して外向きに作用する力と被制御流体から第二ダイヤフラム部４０Ａに対して外向きに作用する力とが等しくなるので、仮に二次側で圧力変動が生じても、それに起因して弁機構体２０Ａのロッド部２１Ａの動きが抑制されるのを防ぐことができる。
【００３３】
次に、上記圧力制御弁１０Ａの作用について説明する。なお、この例では、前記下側流出部１６Ａ側を開閉弁Ｖ２により閉じ、上側流出部１５Ａ側だけを開いた状態で流体の圧力制御（流量制御）を行っているが、必要に応じて、上側流出部１５側を閉じ、下側流出部１６側を開いた状態で圧力制御を行うことも可能である。上記圧力制御弁１０Ａが流体回路中のユースポイントの下流に安全弁等として配備される場合、通常状態では、前記第一調圧手段Ｍ１の第一設定圧力及び第二調圧手段Ｍ２の第二設定圧力（バネ弾性力）は弁機構体２０Ａの弁部２２Ａが所定位置、この例では弁座１８Ａを閉じる位置となっている。
【００３４】
そして、一次側において被制御流体の圧力に何らかの変化がある場合、具体的には、一次側で被制御流体の圧力が増大した場合、第一ダイヤフラム部３０Ａ内面に加わる外向きの力が第一調圧手段Ｍ１から第一ダイヤフラム部３０Ａ外面に加わる内向きの力に打ち勝って、弁機構体２０Ａのロッド部２１Ａが第一調圧室方向に移動して、弁座１８Ａが開かれ、流体回路内の流体が上側流出部５Ａを介して外部へ排出される。前記弁座１８Ａの開放後、一次側で被制御流体の圧力が減少すると、第一ダイヤフラム部３０Ａ内面に加わる外向きの力が第一調圧手段Ｍ１から第一ダイヤフラム部３０Ａ外面に加わる内向きの力よりも低下し、前記ロッド部２１が第二チャンバ方向に移動して弁座１８Ａが閉じられ二次側への流体の排出が減少される。また、上述したように、前記第二ダイヤフラム部４０Ａのダイヤフラム有効受圧面積を弁座１８Ａの有効面積とほぼ等しくすれば、二次側の負荷変動に起因する影響を受けることなく、一次側の被制御流体を所望の一定圧力状態に精度良く制御できる。さらに、この圧力制御弁１０Ａにおいても、先に説明した実施例の圧力制御弁１０と同様の方法により、流体接触部分の洗浄を簡単に行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記二つの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７に示すように、膜部外径が小さい側のダイヤフラム部、この例では第一ダイヤフラム部３０Ｂの膜部３１Ｂと外周シール部３２Ｂとが、立設部８０を介して段差（図では膜部３１Ｂが内方に突出するような段差）を設けて形成されていると共に、前記立設部８０（図では立設部８０の膜部３１Ｂとの境界部分）にはボディ本体１１内壁に圧着されるシール用突部８１が形成されている。このようにすれば、第一ダイヤフラム部３０Ｂの膜部３１Ｂ内側の第一弁室５１の容積（内部容積）を縮小できると共に、流入部１３の弁室側開口１３ｏに対して前記第一ダイヤフラム部３０Ｂの膜部３１Ｂを近づけることができ、被制御流体の滞留をより低減でき、流体の置換特性が一層向上する。なお、図示のように、第一ダイヤフラム部３０Ｂの膜部３１Ｂの第一弁室側面３１ｘと流入部１３の第一ダイヤフラム部側内壁部１３ｘとを同じ高さ位置、つまり面一とすれば、流体の置換特性が一層向上するので、特に好ましいと言える。また、上記構成によれば、外周シール部３２Ｂとシール用突部８１の二箇所で、ダイヤフラム部とボディ本体間がシールされることになるので、シール効果が飛躍的に向上する。なお、図７において、前記図１ないし図３の圧力制御弁１０の構成部材と同一部材については同一符号が付されている。
【００３６】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、本発明の圧力制御弁にあっては、ボディ本体の二次側の第二チャンバに上側流出部と下側流出部が設けられ、上側流出部及び下側流出部はボディ本体の上下方向と一致するように第二ブロックに形成されていると共に、上側流出部は第二チャンバの最上位置に形成され、かつ下側流出部は第二チャンバの最下位置に形成され、流入部は上側流出部及び下側流出部と直交する方向に形成されているため、圧力制御弁の使用時、つまり圧力制御時には前記二つの流出部の何れか一方のみを開き、圧力制御弁内部の流体接触部分の洗浄時には両流出部を開いて当該洗浄を行うようになっている。そこで、洗浄作業を簡単かつ効率的、さらには経済的に行うことができると共に、前記洗浄後における圧力制御弁の再使用の際等にチャンバ内に空気が溜まるのを防ぐことができる。
【００３７】
また、請求項２及び３の発明の如く、小径側のダイヤフラム部の膜部外径とそれに対応するチャンバの弁室の内径とが同じ大きさとされれば、前記チャンバ内における被制御流体の滞留を従来に比し著しく低減でき、流体の置換特性が向上すると共に、細菌等が発生し難くなる。さらに、請求項４の発明のように、小径側のダイヤフラム部の膜部と外周シール部とが、ボディ本体内壁に圧着されるシール用突部を有する立設部を介して段差を設けて形成され、流入部の弁室側開口に対して小径側のダイヤフラム部の膜部が近づくようにすれば、前記小径側のダイヤフラム部に対応する弁室の容積を縮小することができ、より流体の置換特性が向上すると共に、当該ダイヤフラム部とボディ本体のシール性が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る圧力制御弁の正面図である。
【図２】図１の圧力制御弁を２−２線で切断した断面図である。
【図３】図１の圧力制御弁を３−３線で切断した断面図である。
【図４】他の実施例に係る圧力制御弁の正面図である。
【図５】図４の圧力制御弁を５−５線で切断した断面図である。
【図６】図４の圧力制御弁を６−６線で切断した断面図である。
【図７】さらに他の実施例に係る圧力制御弁の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０圧力制御弁
１１ボディ本体
１２第一チャンバ
１３流入部
１４第二チャンバ
１５上側流出部
１６下側流出部
１７連通流路
１８弁座
２０弁機構体
２１ロッド部
２２弁部
３０第一ダイヤフラム部
３１第一ダイヤフラム部の膜部
３２第一ダイヤフラム部の外周シール部
４０第二ダイヤフラム部
４１第二ダイヤフラム部の膜部
４２第二ダイヤフラム部の外周シール部
５１第一弁室
５２第一調圧室
５５第二弁室
５６第二調圧室
Ｍ１第一調圧手段
Ｍ２第二調圧手段

Claims

一次側或いは二次側の流体を所定の圧力状態に制御し、二の流出部を備える圧力制御弁（１０）であって、
被制御流体のための流入部（１３）を有する第一チャンバ（１２）と、被制御流体のための上側流出部（１５）と下側流出部（１６）を有する第二チャンバ（１４）と、前記第一チャンバ及び第二チャンバに連通しかつ弁座（１８）が形成された連通流路（１７）を有する第二ブロック（１１ｂ）と、前記第二ブロックの一側に配した第一ブロック（１１ａ）と、前記第二ブロックの他側に配した第三ブロック（１１ｃ）とを組み付けて構成したボディ本体（１１）と、
前記連通流路内に進退自在に挿通され、前記弁座を開閉する弁部（２２）を有するロッド部（２１）と、前記ロッド部の一側に設けられ前記第一チャンバ内に配される第一ダイヤフラム部（３０）と、同じく前記ロッド部の他側に設けられ前記第二チャンバ内に配される第二ダイヤフラム部（４０）とを備える弁機構体（２０）とからなり、
前記第一ダイヤフラム部はその外周シール部（３２）が前記第一チャンバを構成するボディ本体の前記第一ブロックと前記第二ブロックとの間に挟着されて固定され、該第一チャンバを第一ダイヤフラム部内側の前記流入部を含む第一弁室（５１）と外側の第一調圧室（５２）に区画し、
前記第二ダイヤフラム部はその外周シール部（４２）が前記第二チャンバを構成するボディ本体の前記第二ブロックと前記第三ブロックとの間に挟着されて固定され、該第二チャンバを第二ダイヤフラム部内側の前記上側流出部及び下側流出部を含む第二弁室（５５）と外側の第二調圧室（５６）に区画し、
前記第一調圧室には前記第一ダイヤフラム部を所定方向に所定設定圧力で調圧する第一調圧手段（Ｍ１）が設けられていると共に、前記第二調圧室には前記第二ダイヤフラム部を所定方向に所定設定圧力で調圧する第二調圧手段（Ｍ２）が設けられており、
前記上側流出部及び前記下側流出部は前記ボディ本体の上下方向（Ｙ）と一致するように前記第二ブロックに形成されていると共に、前記上側流出部は前記第二チャンバの最上位置に形成され、かつ前記下側流出部は前記第二チャンバの最下位置に形成され、
前記流入部は前記上側流出部及び前記下側流出部と直交する方向に形成されている
ことを特徴とする圧力制御弁。
二次側の流体を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁であって、第一ダイヤフラム部の膜部（３１）外径が第二ダイヤフラム部の膜部（４１）外径よりも小さくされ、かつ前記第一ダイヤフラム部の膜部外径と第一チャンバの第一弁室の内径とが同じ大きさとされている請求項１に記載の圧力制御弁。
一次側の流体を所定の圧力状態に制御する圧力制御弁であって、第一ダイヤフラム部の膜部（３１Ａ）外径が第二ダイヤフラム部の膜部（４１Ａ）外径よりも大きくされ、かつ前記第二ダイヤフラム部の膜部外径と第二チャンバの第二弁室の内径とが同じ大きさとされている請求項１に記載の圧力制御弁。
前記流入部の弁室側開口（１３ｏ）に対して膜部外径の小さい側のダイヤフラム部の膜部（３１Ｂ）が近づくように、前記膜部外径が小さい側のダイヤフラム部の膜部と外周シール部とが、立設部（８０）を介して段差を設けて形成されると共に、該立設部にはボディ本体内壁に圧着されるシール用突部（８１）が形成されている請求項２又は３に記載の圧力制御弁。