JP4557413B2

JP4557413B2 - ピンチバルブ

Info

Publication number: JP4557413B2
Application number: JP2000370267A
Authority: JP
Inventors: 重信古川; 健志濱田
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: JP2002174352A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学工場、半導体製造、食品、バイオなどの各種産業分野における流体輸送配管に用いられるピンチバルブに関し、更に詳しくは、非常にコンパクトで、バルブの開閉に対する管体の耐久性を向上させたピンチバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ピンチバルブは種々提案されているが、その中の一例が実公昭４５−３２６４号公報に開示されている。これによると、図１５、図１６に示すように、脚台３７と脚杆３８とで構成される脚部材３９上のシリンダー４０に嵌装された上側と下側の２ヶのピストン４１，４２のうち、上側のピストン４１は軸杆４３の上端部に固定され、下側のピストン４２は軸杆４３に遊嵌された管軸４４の上端部に固定されている。管軸４４下辺には翼片４５が設けられ、翼片４５は連結棒４６を介して下側挟圧子４７に固定されている。一方軸杆４３の下端部には上側挟圧子４８が固定されている。また、流路部の両端部に嵌め込んだフランジ４９間に横架した２ヶの横杆５０と脚部材３９とにより支承されたバルブ管体５１の中央部を上側挟圧子４８、下側挟圧子４７間で挟圧し、シリンダー４０に穿設された孔５２，５３，５４に適宜圧搾空気を圧入することによってピストン４１，４２に連結する上側挟圧子４８、下側挟圧子４７を対称的に上下動させバルブ管体５１を開放、閉塞させるようにしたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在、多種多様な配管や制御機器が配置され、複雑な配管設計がなされている半導体などの製造装置分野においては、装置自体のコンパクト化が推し進められている。それに伴い、該装置内配管に用いられるピンチバルブに対しても省スペース化のためのコンパクト化が切望され、該装置内のピンチバルブのコンパクト化は大きな課題であった。
しかしながら、前記構造のピンチバルブでは、駆動部と弁本体が別体になっている構造であり、シリンダー４０と流路部であるバルブ管体５１の間に脚部材３９と脚台３７および翼片４５が設けられているため、該バルブの全高が高くなりコンパクトにすることはできなかった。そのため、半導体製造などの装置内配管におけるピンチバルブとしては全く使用できなかった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、従来のピンチバルブに比べバルブの全高が低く、非常にコンパクトであり、また、バルブ開閉運転における管体の耐久性を格段に向上させたピンチバルブを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究した結果、駆動部と弁本体を一体化することによりピンチバルブ全体を非常にコンパクトにすることを見出し本発明を成すに至った。すなわち本発明の構成を、図１〜８を参照して説明すると、弾性体からなる管体１と、内部にシリンダー部２を有し上部に円盤状のシリンダー蓋３が接合されたシリンダー本体４と、シリンダー部２内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つシリンダー本体４下面中央に設けられた貫通孔５を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部１３を有するピストン１１と、ピストン１１の連結部１３の下端部に固定され、シリンダー本体４の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット６内に収納される挟圧子１５と、シリンダー本体４の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体１を受容する溝１７と溝１７の両端部にさらに連結体受け２０を受容する溝１８が溝１７よりも深く設けられた本体１６と、一端に本体１６の溝１８と嵌合する嵌合部２１を有し他端内部に連結対受け口２３を有しさらに管体１を受容する貫通孔２６を有する一対の連結体受け２０と、シリンダー本体４周側面に設けられ、シリンダー部２底面及び内周面とピストン１１下端面とで囲まれて形成された第１の空間部７と、シリンダー蓋３下端面とシリンダー部２内周面とピストン１１上面とで囲まれた第２の空間部８とにそれぞれ連通される一対のエアー口９，１０を具備することを第１の特徴とする。
【０００６】
連結体受け２０の嵌合部２１の先端に抜け防止用凸部２２が設けられ、また、本体１６の溝１８に抜け防止用凸部２２を受容する凹溝１９が設けられたことを第２の特徴とする。
【０００７】
第２の空間部８に、シリンダー蓋３とピストン１１とに接触させた状態でバネ３５を装着させたことを第３の特徴とし、また、第１の空間部７に、シリンダー部２底面とピストン１１とに接触させた状態でバネ３５を装着させたことを第４の特徴とする。
【０００８】
さらには、一端に外径が管体１の内径よりも大きく形成され管体１に挿入接続される挿入部３１と他端の配管接続部３２と中央の鍔部３３とを有する連結体２９が、キャップナット３４を鍔部３３と係合させ連結体受け２０の外周に設けられた雄ネジ部２４に螺合させることにより連結体受け２０に嵌合固定されていることを第５の特徴とする。
【０００９】
また、管体１の材質がＥＰＤＭ、フッ素ゴム、シリコンゴム、またはこれらの複合体であることを第６の特徴とし、さらに、管体１がポリテトラフルオロエチレンとシリコンゴムとの複合体からなることを第７の特徴とする。
【００１０】
本発明のピンチバルブの管体１はＥＰＤＭ、フッ素ゴム、シリコンゴム、またはフッ素ゴムとシリコンゴムとの複合体などの弾性体であれば良く限定されるものではないが、フッ素ゴムとシリコンゴムとの複合体が特に好適なものとして挙げられる。
また、シリンダー本体４及び本体１６は金属、プラスチックなどの剛性のあるものであれば特に限定されるものではないが、ＰＶＣ又は、ＰＶＤＦ等のフッ素系樹脂のプラスチックが特に好適なものとして挙げられる。
また、連結体２９はプラスチックなどの耐薬品性を有するものであれば特に限定されるものではないが、ＰＴＦＥ，ＰＶＤＦ，ＰＦＡ等のフッ素系樹脂のプラスチックが特に好適なものとして挙げられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明のピンチバルブの第１の実施例に係る閉状態を示す縦断面図である。図２は図１のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図である。図３は図２の開状態を示す縦断面図である。図４は図１におけるシリンダー本体の底面図である。図５は図１における本体の平面図である。図６は固定ボルト、ピストン及び挟圧子の分解正面図である。図７は図１における連結体受けの縦断面図である。図８は図７の連結体の右側面図である。図９は本発明のピンチバルブの第２の実施例にかかる閉状態を示す縦断面図である。図１０は図９のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図である。図１１は図１０の開状態を示す縦断面図である。図１２は本発明のピンチバルブの第３の実施例に係る開状態を示す縦断面図である。図１３は図１２のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図である。図１４は図１３の閉状態を示す縦断面図である。
【００１２】
以下、図１乃至図８に基づいて本発明のＰＶＤＦ製ピンチバルブの第１の実施例を説明する。１は内部を流体が流れるフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体からなる管体である。管体１は例えばシリコンゴムが含浸されたＰＴＦＥシートを何層も接着積層することにより目的とする肉厚に形成されたものである。本実施例では管体１の材質はフッ素ゴムとシリコンゴムの複合体になっているがＥＰＤＭ、シリコンゴム、フッ素ゴム及びこれらの複合体などの弾性体でも良く特に限定されるものではない。
【００１３】
４はシリンダー本体で、円筒状空間を持つシリンダー部２を有し、上端部に円盤状のシリンダー蓋３がＯ−リングを介して螺合されている。シリンダー本体４の下面中央部には、ピストン連結部１３が貫通する貫通孔５と、挟圧子１５を収納する長円状のスリット６が連続して設けられている（図４参照）。また、シリンダー本体４の周側面には、シリンダー部２の内周面及び底面とピストン１１の下端面とで形成される第１の空間部７と、シリンダー部２の内周面とシリンダー蓋３の下端面とピストン１１の上端面とで形成される第２の空間部８とに、それぞれ外部エア供給機器など（図示せず）と連通させるエアー口９，１０が設けられている。
【００１４】
ピストン１１は円盤状で周側面にＯ−リング１２が装着され、シリンダー部２の内周面に上下動可能且つ密封状態に嵌合されている。ピストン連結部１３はピストン中央より垂下して設けられ、前記シリンダー本体４の下面中央部に設けられた貫通孔５を密封状態で貫通しており、その先端部に挟圧子１５が固定されている。本実施例ではピストン連結部１３を貫通して設けられた固定ボルト１４の先端部に螺着によって挟圧子１５が固定されている。尚、挟圧子１５の固定方法は連結部１３を棒状に形成しその先端部に螺着、接着あるいは溶接などでも良く、特に限定されるものではない。
【００１５】
挟圧子１５は、管体１を押圧する部分の断面がかまぼこ状に形成されている。
また、挟圧子１５は、流路軸線と直交するようにピストン連結部１３に固定されており、バルブ開時にはシリンダー本体４の長円状スリット６内に収納されている。
【００１６】
１６はシリンダー本体４下端面にボルト・ナットなど（図示せず）で接合固定される本体であり、流路軸線上には管体１を受容する断面矩形状の溝１７が設けられている。また、溝１７の両端部には連結体受け２０の嵌合部２１を受容する溝１８が溝１７より深く設けられ、さらに溝１８内部には連結体受け２０の嵌合部２１先端に設けられた抜け防止用凸部２２を受容する凹溝１９が設けられている。
【００１７】
連結体受け２０は、一端部に本体１６の両端に設けられた溝１８に嵌合される断面矩形状の嵌合部２１が形成され、さらに嵌合部２１の先端底部には本体１６の溝１８に設けられた凹溝１９に嵌合される抜け防止用凸部２２が設けられている。一方、他端部には連結体２９の六角形の鍔部３３を受容する断面同形の受け口２３が設けられ、その外周面には雄ネジ部２４が設けられている。雄ネジ部２４と嵌合部２１との間に位置する外周面には嵌合部２１の対角線長と略同一の直径を有する環状の鍔部２５が設けられている。鍔部２５はシリンダー本体４及び本体１６と接触し、連結体受け２０が両本体の内部へ移動することを防止している。連結体受け２０の内部では、嵌合部２１に管体１の外径と略同径を有する貫通孔２７が設けられ、またそれに連続して、受け口２３に通じる連結体２９の挿入部３１に嵌合拡径された管体１の外径と略同径の貫通孔２６が設けられている。したがって、連結体受け２０の内周面には図７で明らかな如く段差部２８が形成されている。この段差部２８で管体１が連結体受け２０内に挟持固定される。尚、本実施例では貫通孔２７及びそれより拡径された貫通孔２６が設けられているが、貫通孔２７を全体に設けてもよい。
【００１８】
連結体２９は内部に流路３０を有し、一端部には外径が管体１の内径よりも大きく形成され、管体１が拡径して挿入される挿入部３１が設けられ、他端部には他の管体が接続される配管接続部３２が設けられている。連結体２９の外周中央部には両端部よりも拡径して断面六角形状の鍔部３３が設けられている。連結体２９は鍔部３３を連結体受け２０の受け口２３に嵌合させ、鍔部３３と係合させたキャップナット３４を連結体受け２０の外周に設けられた雄ネジ部２４に螺合させることにより回動しないように連結体受け２０に嵌合固定される。
【００１９】
以上説明したごとく、本実施例のピンチバルブは、従来のピンチバルブのように駆動部と弁本体の間に脚部材と脚台及び翼片が不要な構造になっているため、バルブの全高が低く、体積が小さくなり従来のピンチバルブに比べはるかにコンパクトになっている。
【００２０】
上記の構成からなる本実施例のピンチバルブの作動は次の通りである。
今、図１，２に示すようにピンチバルブ全閉の状態において、エアー口９から第１の空間部７へ圧縮空気を供給圧入するとともに第２空間部８からエアー口１０により圧縮空気を排出すると、該空気圧により、ピストン１１が側周面をシリンダー部２内周に摺接させながら上昇し始め、それに伴ってピストン１１より垂下して設けられた連結部１３を介して挟圧子１５が上昇する。そしてついには挟圧子１５上端面がシリンダー本体４の下端面に設けられた長円状スリット６の上端面に到達しピストン１１及び挟圧子１５の上昇は止まり、該ピンチバルブは全開状態となる（図３の状態）。
【００２１】
次に、図３の全開状態において、エアー口１０から第２の空間部８へ圧縮空気を供給圧入するとともに第１の空間部７内の圧縮空気をエアー口９から排除すると、該空気圧により、ピストン１１が下降し始め、それに伴ってピストン１１より垂下して設けられた連結部１３を介して挟圧子１５も下降する。そしてついにはピストン１１下端面がシリンダー部２底面に到達しピストン１１及び挟圧子１５の下降は止まり、該ピンチバルブは全閉状態となる（図１，２の状態）。この時、挟圧子１５の回り防止のため挟圧子１５上端面はシリンダー本体４の長円状スリット６内に位置するようになっている。
【００２２】
次に、図９乃至図１１に基づいて、本発明の第２実施例である逆作動タイプのピンチバルブについて説明する。
３５はバネで、ピストン１１上端面とシリンダー蓋３下端面とで接触された状態でシリンダー部２内に装着されている。本実施例ではバネ３５は１本装着されているが、必要とする付勢力に応じて装着する本数を増やしても良い。
【００２３】
その他の構成は第１実施例と同様であるので説明は省略する。以上の構成からなる第２実施例の逆作動弁として作用するピンチバルブの作動は以下の通りである。
今、図９，１０に示すようにピンチバルブが全閉状態において、エアー口９から第１空間部７へ圧縮空気を供給圧入すると、該空気圧によりピストン１１はバネ３５を圧縮しながらシリンダー部２内を上昇し始め、それに伴ってピストン１１より垂下して設けられた連結部１３を介して挟圧子１５が上昇する。さらに上昇を続けついには挟圧子１５上端面がシリンダー本体４の下端面に設けられた長円状スリット６上端面と接触しピストン１１及び挟圧子１５の上昇は止まり、該ピンチバルブは全開状態となる（図１１の状態）。
【００２４】
一方、図１１に示す前記ピンチバルブの全開状態において、エアー口９から第一空間部７の圧縮空気を大気開放すると、バネ３５に当接しているピストン１１がバネ３５の反発力により下降し始め、それに伴ってピストン１１より垂下して設けられた連結部１３を介して挟圧子１５が下降する。そしてついにはピストン１１下端面がシリンダー部２底面に到達しピストン１１及び挟圧子１５の下降は止まり、該ピンチバルブは全閉状態となる（図９，１０の状態）。
【００２５】
次に、図１２乃至図１４に基づいて、本発明の第３実施例である正作動タイプのピンチバルブについて説明する。
本実施例では、バネ３５は、ピストン１１下端面とシリンダー部２底面とで挟持された状態でシリンダー部２内に装着されている。シリンダー部２上部には、全周に渡ってストッパー部３６が設けられ、ピストン１１の下限を設定している。本実施例ではバネ３５は１本装着されているが、必要とする付勢力に応じて装着する本数を増やしても良い。
【００２６】
その他の構成は第１実施例と同様であるので説明は省略する。以上の構成からなる第３実施例の正作動弁として作用するピンチバルブの作動は以下の通りである。
今、図１２，１３に示すようにピンチバルブが全開状態にある時、エアー口１０から第２空間部８へ圧縮空気を供給圧入すると、該空気圧によりピストン１１がバネ３５を圧縮しながらシリンダー部２内を下降し始め、それに伴ってピストン１１より垂下して設けられた連結部１３を介して挟圧子１５が下降する。さらに下降を続けついにはピストン１１下端面が、ストッパー３６に到達しピストン１１及び挟圧子１５の下降は止まり、該ピンチバルブは全閉状態となる（図１４の状態）。
【００２７】
一方、図１４に示す前記ピンチバルブの全閉状態において、エアー口１０から第２の空間部８の圧縮空気を大気開放すると、バネ３５に当接しているピストン１１がバネ３５の反発力により上昇し始め、それに伴ってピストン１１より垂下して設けられた連結部１３を介して挟圧子１５が上昇する。そして、ついにはピストン１１上端面がシリンダー蓋３下端面に到達しピストン１１及び挟圧子１５の上昇は止まり、該ピンチバルブは全開状態となる（図１２，１３の状態）。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のような構造をしており、これを使用することにより以下の優れた効果が得られる。
１．従来品に比較してピンチバルブの全高が低く、非常にコンパクトであるため、すなわち、例えば矩形状のシリンダー本体の１辺を３５mmまで、全高を９３mmまで短縮できるため配管スペースが少なくてすむ。その為、複雑な配管設計がなされている半導体などの製造装置内での配管が可能になり、ひいては製造装置のコンパクト化も図れる。
２．従来品に比較して部品点数が少ない為、組立て易く、安価に製造できる。
３．管体を押圧する挟圧子をかまぼこ形状にすることにより従来品に比較して、管体の耐久性が向上し、ひいてはピンチバルブの耐用期間を飛躍的に延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピンチバルブの第１の実施例に係る閉状態を示す縦断面図である。
【図２】図１を側面（流路方向）から見た縦断面図である。
【図３】図２の開状態を示す縦断面図である。
【図４】図１におけるシリンダー本体の底面図である。
【図５】図１における本体の平面図である。
【図６】固定ボルト、ピストン及び挟圧子の分解正面図である。
【図７】図１における連結体受けの縦断面図である。
【図８】図７の連結体の右側面図である。
【図９】本発明のピンチバルブの第２の実施例にかかる閉状態を示す縦断面図である。
【図１０】図９のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図である。
【図１１】図１０の開状態を示す縦断面図である。
【図１２】本発明のピンチバルブの第３の実施例に係る開状態を示す縦断面図である。
【図１３】図１２のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図である。
【図１４】図１３の閉状態を示す縦断面図である。
【図１５】従来のピンチバルブの縦断側面図である。
【図１６】従来のピンチバルブの一部切断正面図である。
【符号の説明】
１…管体
２…シリンダー部
３…シリンダー蓋
４…シリンダー本体
５…貫通孔
６…長円状スリット
７…第１空間部
８…第２空間部
９…エアー口
１０…エアー口
１１…ピストン
１２…Ｏ−リング
１３…連結部
１４…固定ボルト
１５…挟圧子
１６…本体
１７…溝
１８…溝
１９…凹溝
２０…連結体受け
２１…嵌合部
２２…抜け防止用凸部
２３…受け口
２４…雄ネジ部
２５…鍔部
２６…貫通孔
２７…貫通孔
２８…段差部
２９…連結体
３０…流路
３１…挿入部
３２…配管接続部
３３…鍔部
３４…キャップナット
３５…バネ
３６…ストッパー

Claims

弾性体からなる管体（１）と、内部シリンダー部（２）を有し上部に円盤状のシリンダー蓋（３）が接合されたシリンダー本体（４）と、シリンダー部（２）内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体（４）下面中央に設けられた貫通孔（５）を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部（１３）を有するピストン（１１）と、ピストン（１１）の連結部（１３）の下端部に固定されシリンダー本体（４）の底面に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット（６）内に収納される挟圧子（１５）と、シリンダー本体（４）の下端面に接合固定され、流路軸線上に管体（１）を受容する溝（１７）と溝（１７）の両端部にさらに連結体受け（２０）を受容する溝（１８）が溝（１７）よりも深く設けられた本体（１６）と、一端に本体（１６）の溝（１８）と嵌合する嵌合部（２１）を有し他端内部に連結体受け口（２３）を有しさらに管体（１）を受容する貫通孔（２６）を有する一対の連結体受け（２０）と、シリンダー本体（４）周側面に設けられ、シリンダー部（２）底面及び内周面とピストン（１１）下端面とで囲まれて形成された第１の空間部（７）と、シリンダー蓋（３）下端面とシリンダー部（２）内周面とピストン（１１）上面とで囲まれた第２の空間部（８）とにそれぞれ連通される一対のエアー口（９）（１０）を具備することを特徴とするピンチバルブ。
連結体受け（２０）の嵌合部（２１）の先端に抜け防止用凸部（２２）が設けられ、また本体（１６）の溝（１８）に抜け防止用凸部（２２）を受容する凹溝（１９）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のピンチバルブ。
第２の空間部（８）に、シリンダー蓋（３）とピストン（１１）に接触させた状態でバネ（３５）を装着させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のピンチバルブ。
第１の空間部（７）に、シリンダー部（２）底面とピストン（１１）下端面に接触させた状態でバネを装着させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のピンチバルブ。
一端に外径が管体（１）の内径よりも大きく形成され管体（１）に挿入接続される挿入部（３１）と他端の配管接続部（３２）と中央の鍔部（３３）とを有する連結体（２９）が、キャップナット（３４）を鍔部（３３）と係合させ、連結体受け（２０）の外周に設けられた雄ネジ部（２４）に螺合させることにより連結体受け（２０）に嵌合固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のピンチバルブ。
管体（１）の材質がＥＰＤＭ、フッ素ゴム、シリコンゴム、またはこれらの複合体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のピンチバルブ。
管体（１）がポリテトラフルオロエチレンとシリコンゴムとの複合体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のピンチバルブ。