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は本発明の第1実施例に係るボディ本体の側面視縦断面図、図2は第1実施例のボディ本体の側面視部分断面図、図3は図1の主要部分拡大図、図4は第1実施例のボディ本体の上面図、図5は補強部材と中間ブロックの係合を示す概略断面図、図6は固定部材及び補強部材の取り付け状態を示す部分斜視図、図7は固定部材及び補強部材の取り付け状態を示す別例の部分斜視図、図8は第2実施例に係るボディ本体の側面視部分断面図、図9は第2実施例のボディ本体の側面視部分断面図、図10は第3実施例に係るボディ本体の側面視縦断面図、図11は第3実施例のボディ本体の側面視部分断面図、図12は第3実施例のボディ本体の正面図である。
本発明のボディ本体は、流体供給分野に用いられ、半導体製造設備における超純水、水蒸気や薬液等の流体の供給、圧送ライン(図示せず)に接続される。そこでボディ本体に各種流体を導入して流量制御、流体圧力の安定化、流体圧送を行う装置として用いられる。このようなボディ本体に組み込まれているブロック間固定構造とは、二のブロックの間にさらに他のブロックが介在されている複数のブロックを積層したボディ本体において、これらの各ブロック同士を固定するための構造である。
図1ないし図4に示す第1実施例のボディ本体1Aは、請求項11の発明に規定するように、ブロック間固定構造を圧力制御弁に適用した例である。開示の圧力制御弁とは、流入側(上流側)の圧力変動に対応して流出側(下流側)の圧力変動を平坦化して、流量を一定にする流量コントロールバルブである。はじめに圧力制御弁の構造を説明し、続いて本発明のボディ本体におけるブロック間固定構造を説明する。
図1の側面視縦断面図から把握されるように、ボディ本体1Aにおいては、第1ブロック10と、この第1ブロックと対向する第2ブロック20と、第1ブロックと第2ブロックとの間に挟まれるようにして中間ブロック30が位置している。中間ブロック30には、第1ブロック10から第2ブロック20に向けて貫通するチャンバ部40が形成されている。図1の符号I,IIの部分は後述する本発明のブロック間固定構造X1である。
ボディ本体1Aは流体の流量制御、流体圧力の安定化を目的とするため、請求項2の発明に規定するように、第1ダイヤフラム部50及び第2ダイヤフラム部60が中間ブロック30内に形成されたチャンバ部40に収容される。第1ダイヤフラム部50及び第2ダイヤフラム部60は連結部45により互いに連結される。連結部45はチャンバ部40の内部を連結部の連結方向に進退自在に配置されている。また、第1ダイヤフラム部50は第1ブロック10と中間ブロック30の間に、第2ダイヤフラム部60も第2ブロック20と中間ブロック30の間に挟持される。
より詳しく述べると、第1ダイヤフラム部50は薄肉可動部51と外周部52とからなり、第1ダイヤフラム部50の外周部52は第1ブロック10と中間ブロック30に挟まれてボディ本体1Aに固定され、チャンバ部40に収容される。チャンバ部40において、第1ダイヤフラム部50を挟んで第1ブロック10寄りとなる空間は第1加圧室11、同じく中間ブロック寄りとなる空間は第1チャンバ40pとして区画される。
同様に、第2ダイヤフラム部60は薄肉可動部61と外周部62とからなり、第2ダイヤフラム部60の外周部62は第2ブロック20と中間ブロック30に挟まれてボディ本体1Aに固定され、チャンバ部40に収容される。チャンバ部40において、第2ダイヤフラム部60を挟んで第2ブロック20寄りとなる空間は第2加圧室21、同じく中間ブロック寄りとなる空間は第2チャンバ40qとして区画される。
図示の例によると、請求項10の発明にも規定するように、第1ダイヤフラム部50を挟持する両ブロックの間に第1シール部材19が圧着され、さらに、第2ダイヤフラム部60を挟持する両ブロックの間に第2シール部材29が圧着されている。シール部材はフッ素樹脂ゴム、シリコーンゴム等の耐薬品性の樹脂素材からなるOリングあるいは角リングである。シール部材を介在させることにより、ダイヤフラム部と各ブロックとの密着性が高まり、チャンバ内の気密性が向上する。
第1ダイヤフラム部50及び第2ダイヤフラム部60を連結する連結部45には弁部46が備えられる。弁部46はチャンバ部40を狭小とする弁座35を開閉する。符号47は弁機構体であり、第1ダイヤフラム部50、第2ダイヤフラム部60、及び連結部45により構成される。
中間ブロック30内において、一次側(上流側)に流体Fを受け入れる流入部41が設けられ、第2チャンバ40qに接続される。また、二次側(下流側)に流体Fを送り出す流出部42が設けられ、流出部42は第1チャンバ40pに接続される。流体Fは流入部41から第2チャンバ40qに流入し、チャンバ部40を狭小とする弁座35を通過して第1チャンバ40pに流入して流出部42からボディ本体外部へ流出する。さらに、中間ブロック30の流入部41側に流入側接続部38、流出部42側に流出側接続部39が備えられ、流体の供給、圧送ライン(図示せず)に管路接続される。
圧力制御弁であるボディ本体1Aには、第1加圧室11または第2加圧室21のいずれかあるいは両方に加圧手段2が備えられる。図示の加圧手段2は、電空レギュレーターの下で制御される調圧気体3であり、第1加圧室11に接続される。第1ダイヤフラム部50(弁機構体47)は、調圧気体3により常時中間ブロック30の内部方向に押し下げられる。第2加圧室21では加圧手段としてばね22が設けられている。第2ダイヤフラム部60(弁機構体47)は、ばね22により常時中間ブロック30の内部方向に押し上げられる。
ここで、ボディ本体1Aの圧力制御弁としての作用を簡単に説明する。一次側(上流側)となる流入部41の圧力変動は、第2ダイヤフラム部60及び第1ダイヤフラム部50に対する背圧(中間ブロックから離れる外向きの圧力)の変動として現れる。このとき、前出のばね22や調圧気体3による一定の内向き(中間ブロックに押し込む向き)の設定圧力と、一次側の外向きの変動圧力は均衡を保とうとして、弁機構体47を移動させる。弁機構体47(連結部45)の進退動作により弁部46と弁座35との距離は変化し、弁座35の開口量は変化して二次側に通過する流体の流量は制御される。
図中の符号12は調圧気体のための給気ポート、13は調圧気体の排気ポート、23は第2加圧室21内の空気の流出入を行う呼吸路である。なお、加圧手段の別例として、ステッピングモータとボールネジの組み合わせ、ソレノイド構造(電磁石)等の利用も可能である。
ボディ本体を流通する流体は、超純水の他に、酸性、塩基性等の高腐蝕性の流体であり、さらにはこれらの高温流体、水蒸気等も含まれる。そこで、各部材はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレンプロペンコポリマー)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)等の耐蝕性、耐薬品性に優れ、高温耐性も併せ持つフッ素樹脂により成形される。以下順次述べる各実施例のボディ本体も同様のフッ素樹脂よりなる。
特に、ボディ本体に組み込まれている樹脂製の中間ブロック30は、請求項9の発明に規定するように、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)から形成される。PTFEは前記の耐蝕性、耐薬品性や高温耐性を有すると共に、粘性が強く、切削加工に適している。そのため、中間ブロック内部のチャンバ部、流入部、流出部等の加工は容易である。とりわけ、多品種少量生産に向く。
ただし、背景技術にて述べたとおり、PTFEは線膨張係数が大きく高温流体の流入とその停止に伴う温度変化を繰り返しているうちにクリープ(creep)と称される変形を起こしやすくなる。そこで、開示のブロック間固定構造X1のとおり、第1固定部材70、第2固定部材80を備えると共に、第1補強部材110、第2補強部材120、第3補強部材130、第4補強部材140を備えることとした。
図1に加え図2の側面視部分断面図も用い、補強部材と固定部材の構造を述べる。図2において、部分A*はボディ本体1Aの側面を示し、部分A#は側面視の断面を示す。部分A*の補強部材及び固定部材は破線で表し、部分A#の補強部材及び固定部材は二点鎖線で表している。
ボディ本体1Aには、ブロック間の固定部材として、第1ブロック10と中間ブロック30との固定に用いる第1固定部材70、及び第2ブロック20と中間ブロック30との固定に用いる第2固定部材90が備えられる。図示の実施例おいては、請求項3の発明に規定するように、第1ブロック10には第1補強部材収容部15が形成され、この中に第1補強部材110は収容される。また、第2ブロック20にも第4補強部材収容部25が形成され、この中に第4補強部材140は収容される。符号151は第1蓋部材であり第1補強部材収容部15を封止し、152は第2蓋部材であり第4補強部材収容部を封止する。
中間ブロック30と第1ブロック10との当接部位は第1当接面31となる。第2補強部材120は第1当接面31に配置されていると共に、同第1当接面31に設けられた第1折り曲げ部101を介して中間ブロック30に係合される。また、中間ブロック30と第2ブロック20との当接部位は第2当接面32となる。第3補強部材130は第2当接面32に配置されていると共に、同第2当接面32に設けられた第2折り曲げ部102を介して中間ブロック30に係合される。そこで、第1補強部材110と第2補強部材120に第1固定部材70が挿入されて両補強部材は固定される。また、第3補強部材130と第4補強部材140に第2固定部材80が挿入されて両補強部材は固定される。
図2に示すとおり、第1補強部材110には第1固定部材70が貫通する貫通孔111、第2補強部材120にも第1固定部材70が貫通する貫通孔121が設けられている。同じく、第4補強部材140には第2固定部材80が貫通する貫通孔141、第3補強部材にも第2固定部材80が貫通する貫通孔131が設けられている。図示のブロック間固定構造X1からよくわかるように、第1補強部材110及び第2補強部材120の両貫通孔111,121に対して第1固定部材70は垂直に挿通され、第4補強部材140及び第3補強部材130の両貫通孔141,131に対して第2固定部材80は垂直に挿通される。
つまり、補強部材の貫通孔同士は、同一直線上に揃えられた配置となる。互いの補強部材の貫通孔同士は最短距離となり、固定部材の挿通が容易となるためである。固定部材は補強部材と接合できる限り適宜であり、例えばリベット等を用いることもできる。なお、実施例では後記するように、第1,第2固定部材を共にボルト体としている。
さらに、図示の実施例によると、請求項6の発明に規定するように、第1補強部材110、第2補強部材120、第3補強部材130、第4補強部材140のそれぞれの貫通孔111’,121’,131’,141’は同一直線上に揃えられ、これらの貫通孔を一度に貫通する補助固定部材90も備えられる。この補助固定部材90としては、リベット等の他に、請求項7の発明に規定するようにボルト体である。
図3を用いさらにブロック間固定構造X1を詳細について説明する。図3(a)は図1のI部分、図3(b)は図1のII部分の要部拡大図に対応する。同図(a)から把握されるように、中間ブロック30の第1当接面31において、第2補強部材120は中間ブロックの内部寄りに掘り下げられた第2補強部材収容部36に収容される。第2補強部材120の上面部分に略鉤状をしている第1折り曲げ部101の一部が覆い被さり、第2補強部材120は第2補強部材収容部の底面36bに引き寄せられて密着する。同様に、同図(b)から把握されるように、中間ブロック30の第2当接面32において、第3補強部材130は中間ブロックの内部寄りに掘り下げられた第3補強部材収容部37に収容される。第3補強部材130の上面部分に略鉤状をしている第2折り曲げ部102の一部が覆い被さり、第3補強部材130は第3補強部材収容部の底面37bに引き寄せられて密着する。
ここで、第1固定部材70が、第1ブロック10の第1補強部材収容部15内に収容されている第1補強部材110の貫通孔111を貫通して中間ブロック30に係合されている第2補強部材120の貫通孔121と接続することによって、第1ブロック10と中間ブロック30は第1固定部材70により接続される。また、第2固定部材80が、第2ブロック20の第4補強部材収容部25内に収容されている第4補強部材140の貫通孔141を貫通して中間ブロック30に係合されている第3補強部材130の貫通孔131と接続されることによって、第2ブロック20と中間ブロック30は第2固定部材80により接続される。こうして、第1ブロック、中間ブロック、第2ブロックは一体に固定され、ボディ本体が構成される。
図示の実施例において、第1,第2固定部材は共にボルト体としており、符号73,83はボルト溝部(ねじ山部)、74,84はボルト頭部、waはワッシャであり、122,132は後述するねじ溝部である。第1ブロック10には第1固定部材70が挿通のために通過する通過部17、第2ブロック20には第2固定部材80が挿通のために通過する通過部27が形成され、中間ブロック30には固定部材の先端が補強部材を突き抜けることもあるため空間部18,28が形成されている。符号16は第1補強部材収容部の底面、26は第1補強部材収容部の底面である。
中間ブロック30においては、その一方側(図示では上方)から第2補強部材120、加えて他方側(図示では下方)から第3補強部材により補強される(図1ないし3参照)。この2個の補強部材による二方向からの補強を伴うため、樹脂製の中間ブロック30に生じるクリープは改善される。さらに、第1補強部材110による押圧を伴って第1ブロックが中間ブロックの一方側(上方)から密着し、かつ、第4補強部材140による押圧を伴って第2ブロックが中間ブロックの他方側(下方)から密着している。従って、中間ブロック30の双方側から同時に押圧されるため、中間ブロック30に生じる歪みはさらに低減され、クリープはより生じにくくなる。
特に、実施例によると、第1補強部材110は第1補強部材収容部15内に掘り下げられるようにして収容されるため、第1補強部材110と第2補強部材120との間の距離は短くなる。同様に、第4補強部材140は第4補強部材収容部25内に掘り下げられるようにして収容されるため、第4補強部材140と第3補強部材130との間の距離も短くなる。このようにすると、各補強部材同士の間に挟まれる樹脂製のブロックの厚みを少なく(薄く)することができ、相対的に樹脂製ブロックに生じるクリープの低減に効果を発揮する。そこで、第1,第2固定部材70,80を介して固定される各補強部材間の歪みを極力抑制した状態のままでブロック間の固定に用いることができる。
開示のボディ本体のブロック間固定構造X1によると、例えば中間ブロックの他に第1ブロック及び第2ブロックも共にPTFE製とした際、樹脂製のボディ本体を流通する流体の影響による温度変化に伴って樹脂製のボディ本体に生じるクリープの低減に効果を上げる。つまり、中間ブロックを補強する第2,第3補強部材に加えて、第1,第4補強部材を備えることにより、第1ブロック−中間ブロック−第2ブロックの組み合わせでこれらの各ブロックは強制的に二方向(実施例では上下方向)から押圧され一体に固定される構造となるためである。
図4はボディ本体1Aの第1ブロック10側の上面図であり、説明のため第1蓋部材151を外した状態である。図示のとおり、第1補強部材110は環形状である。これまでの図示から容易に理解され、また、請求項8の発明に規定するように、第1補強部材、第2補強部材、第3補強部材、第4補強部材のいずれもが同形でありかつ環形状である。いずれの補強部材も環形状とすることにより、ボディ本体内部の構造を加味して、円盤状のダイヤフラム部をその外周から均等に押さえ、ダイヤフラム部とブロックとの圧着、ブロック間の締め付けを強固にすることができる。その結果、クリープによって生じたブロックの変形はより低減され、中間ブロック内を流通する流体がブロック同士の接合部位から漏出するおそれを減らすことができる。なお、第2ブロック側の下面部分も図4の場合と同様となるため、図示、説明を省略する。
図5は中間ブロックに補強部材を取り付ける際の概略を示す。第2補強部材、第3補強部材は共に同形であるため、第2補強部材を例に説明する。図5(a)では、中間ブロック30の第2補強部材収容部36に第2補強部材120が収容され、第2補強部材はいったん底面36bに配置される。続いて固定部100は適宜の治具(図示せず)によって第2補強部材方向(太矢印方向参照)に折り曲げられる。そこで、同図(b)のとおり、固定部100は完全に折り曲げられて第2補強部材120の上面部120uに被さる。こうして、鉤状の第1折り曲げ部101が形成され、第2補強部材120は中間ブロック30の第1当接面31側(第2補強部材収容部36)へ密着、固定(係合)される。同図(c)にあるように、中間ブロックの第1当接面31には第1ダイヤフラム50、第1シール部材19、第1ブロック10、第1補強部材110が順次配置される。
この後、図3(a)参照のとおり、ボルト体である第1固定部材70が第1補強部材110と第2補強部材120を貫通して、第2補強部材120のねじ溝部122と螺着する。図5からわかるように、第2補強部材120に固定部100が折り曲げられて第1折り曲げ部101が被さるため、第2補強部材120が第1折り曲げ部101と接する部位は面取りされて面取部129としており、第1折り曲げ部101と第2補強部材120の互いの密着力を高めている。むろん、中間ブロックと第3補強部材との係合は上記の説明と同様となるため、図示及び説明を省略する。
ブロック間固定構造X1における固定部材と補強部材との接続、固定の様子について、図6を用いて説明する。図6では把握容易のため各ブロックを外した状態で固定部材、補助固定部材、補強部材(部分)のみを示す。請求項5の発明に規定するとおり、第1固定部材70、第2固定部材80は共にボルト体である。また、請求項7の発明に規定するとおり、補助固定部材90もボルト体である。符号93はボルト溝部、94はボルト頭部、waはワッシャである。固定部材、補助固定部材としてボルト体を採用することにより、ブロック同士の固定、取り外しは容易となり作業性は高まる。
図6からわかるように、ボルト体である第1固定部材70は、第1補強部材110の貫通孔111を貫通後、第2補強部材120の貫通孔121に形成されたねじ溝部122(ねじ山部)と螺合する。そして、第1,第2補強部材同士は固定される。また、ボルト体である第2固定部材80も、第4補強部材140の貫通孔141を貫通後、第3補強部材130の貫通孔131に形成されたねじ溝部132(ねじ山部)と螺合する。そして、第3,第4補強部材同士は固定される。図示の位置関係のとおり、第1(第4)補強部材の貫通孔111(141)と第2(第3)補強部材のねじ溝部122(132)は同一直線上の配置である。従って、固定部材(ボルト体)による固定、ねじ止めが円滑となる。また、固定構造に要する部品数が少なくなる。なお、ボルト体はねじを含む。
図6と併せて前出の図1、図3が参照されるように、第1固定部材70のねじ締めが強まるほど、第1補強部材110と第2補強部材120の距離は狭まる。結果的に、両補強部材の間に挟まれている第1ブロック10は中間ブロック側へ密着し、互いのブロック同士は強固に固定される。また、第2固定部材80のねじ締めが強まるほど、第4補強部材140と第3補強部材130の距離は狭まり、両補強部材の間に挟まれている第2ブロック20は中間ブロック側へ密着する。
この発明においては、第2補強部材120は第1折り曲げ部101により、第3補強部材130は第2折り曲げ部102を介して中間ブロック30に係合、固定されており、同中間ブロックから、第2補強部材、第3補強部材は容易に脱離しない。従って、第2補強部材及び第3補強部材は、第1補強部材、第4補強部材を伴って第1,第2固定部材で固定する際のいわゆる足場となり得る。そこで、第1ブロック10の中間ブロック30側への密着、並びに第2ブロック20の中間ブロック30側への密着をいっそう強力とすることができる。
さらに、図6のブロック間固定構造X1では、第1,第2固定部材70,80を貫通させるための貫通孔111,121,131,141とは別に、各補強部材110,120,130,140の全てに貫通孔111’,121’,131’,141’が同一直線上に揃えて設けられている。そこで、補助固定部材90によってこれら全ての貫通孔を一度に貫通可能としている。図示においては、第1補強部材110の貫通孔に当該補助固定部材と螺合可能なねじ溝部112’が形成され、第4補強部材140の貫通孔にも当該補助固定部材と螺合可能なねじ溝部142’が形成される。第4補強部材140側から挿入された補助補強部材90は、第3,第2補強部材を順に貫通して、第1補強部材のねじ溝部112’と螺着し固定される。同様に、第1補強部材110側から挿入された補助補強部材90は、第2,第3補強部材を順に貫通して、第4補強部材のねじ溝部142’と螺着し固定される。こうして、補助固定部材は、第1補強部材から第4補強部材にかけての補強部材同士の固定をより強固にして、ボディ本体を構成する第1ブロック、中間ブロック、第2ブロックの一体化を補助している。
背景技術にて示した図15の従来例のブロック間固定構造ではボルト頭部とナットを用いた狭い面積による押圧であった。しかし、実施例において図示し説明するとおり、いずれの補強部材も面として、第1ブロック、中間ブロック、第2ブロックに圧着する。このため、ブロック同士は、個々の固定部材(ボルト体)のねじ締めにより補強部材全体として均等な力で押圧を受ける。ゆえに、高温の流体を流通・停止させた際の熱変化に伴って樹脂製の中間ブロックに生じるクリープによる歪みの影響は、補強部材を介した面として押圧により抑制される。
図7は補強部材と固定部材の取り付けの別例としてブロック間固定構造X2を示す。請求項4の発明に規定するように、第1固定部材70及び第2固定部材80は前記と同様にボルト体である。この例では、第1固定部材70と第2補強部材120との固定並びに第2固定部材80と第3補強部材130との固定は、いずれもナット95を介して行われる。また、補助固定部材90と第1,第4補強部材との固定にもナット95が用いられる。図示からも理解されるように、ボルト溝部73,83,93の螺合をナット95に委ねるため、補強部材にねじ溝部を設ける必要はなく、単に貫通孔のみでよい。従って、補強部材の加工が簡便となる。必要に応じて、ナットを補強部材に溶接しておくこともできる。
各図に示した第1ないし第4補強部材110,120,130,140、第1,第2固定部材70,80、補助固定部材90の材質は適宜金属製であり、例えば、SS400、SUS304等である。図1から把握されるように、チャンバ部を流通する流体とこれらの部材は接触することはない。ゆえに、補強部材や固定部材が腐蝕されることもなく、また、部材の腐蝕により流体の清浄度を下げるおそれも生じにくい。
図8及び図9に開示の第2実施例のボディ本体1Bは、別形態の圧力制御弁に前記のブロック間固定構造X1を適用した例である。例示の圧力制御弁とは、流出側(下流側)の圧力変動の影響を極力回避して流入側(上流側)の流体を所定の圧力状態に制御可能とする背圧制御弁である。簡単に構造を説明する。なお、図1と共通となる箇所は同一符号である。
圧力制御弁(背圧制御弁)のボディ本体1Bでは、第1ブロック10、中間ブロック30、第2ブロック20の順に積み重ねられ、中間ブロック30にはチャンバ部40が形成されている。第1ダイヤフラム50bは薄肉可動部51bと外周部52bとからなり、第1ブロック10と中間ブロック30との間に外周部52bが挟持され固定されている。第2ダイヤフラム60bも薄肉可動部61bと外周部62bとからなり、第2ブロック20と中間ブロック30との間に外周部62bが挟持され固定されている。第1ダイヤフラム50b及び第2ダイヤフラム60bは連結部45bにより互いに連結される。これら両ダイヤフラムと連結部により弁機構体47bは構成され、チャンバ部の内部を進退自在に配置される。
次にボディ本体1B内の流体の流通と併せて弁機構体47bの動作を説明する。第1ダイヤフラム50bは調圧気体3(加圧手段2)の付勢を受けて常時中間ブロック30の内部方向に押し下げられている。図示してはいないものの、弁部46bは弁座35に着座している。また、第2ダイヤフラム60bもばね22により上向きに付勢される。
上流側の流体流量が増加して圧力が増すと、流入側接続部38、流入部41を経て第1チャンバ40pに流入した流体Fの圧力を受けて、第1ダイヤフラム50bは調圧気体3の付勢に抗して上昇する。そこで、第1ダイヤフラム部50bと連動して連結部45b(弁機構体47b)も一体に上昇する。図8のとおり、弁部46bは弁座35から離れて第1チャンバ40pから第2チャンバ40qへ通り抜ける流路が開かれる。よって、流体Fは第2チャンバ40q、流出部42、流出側接続部39を経てボディ本体の外部に流出する。なお、第1ダイヤフラム部50bの薄肉可動部51b(ダイヤフラム有効径)は、第2ダイヤフラム部60bの薄肉可動部61b(ダイヤフラム有効径)よりも大きいため、流入側の圧力変動に対する感度は良くなる。
図9の側面視部分断面図において、部分B*は圧力制御弁のボディ本体1Bの側面を示し、部分B#は側面視の断面を示す。部分B*の補強部材及び固定部材は破線で表し、部分B#の補強部材及び固定部材は二点鎖線で表している。この場合も前記と同様に、ボディ本体1Bにおけるブロック間の固定部材として、第1ブロック10と中間ブロック30との固定に用いる第1固定部材70、及び第2ブロック20と中間ブロック30との固定に用いる第2固定部材90が備えられる。第1ブロック10には第1補強部材収容部15が形成され、第1補強部材110は収容される。第2ブロック20にも第4補強部材収容部25が形成され、第4補強部材140は収容される。また、第2補強部材120は中間ブロック30の第1当接面31に設けられた第1折り曲げ部101を介して同中間ブロックに係合され、同様に、第3補強部材40も第2当接面32に設けられた第2折り曲げ部102を介して同中間ブロックに係合される。これら第1,第2,第3,第4補強部材には、それぞれ貫通孔111,121,131,141が設けられている。
第1,第2固定部材70,80は共にボルト体である。第1固定部材70は、第1補強部材110の貫通孔111を貫通して第2補強部材120の貫通孔に形成されたねじ溝部122と螺合する。同様に、第2固定部材80は、第4補強部材140の貫通孔141を貫通して第3補強部材130の貫通孔に形成されたねじ溝部132と螺合する。そこで、第1ブロック10と中間ブロック30との固定、第2ブロック20と中間ブロック30との固定が完了し、全てのブロックは一体化する。さらに、この実施例のボディ本体1Bにあっては、補助固定部材90も備えられる。補助固定部材90は貫通孔111’,121’,131’,141’を一度に貫通し、第1補強部材110の貫通孔に形成されたねじ溝部112’、第4補強部材140の貫通孔に形成されたねじ溝部142’と螺合する。ボディ本体1Bにブロック間固定構造X1を適用した際の作用並びに効果は、前述のボディ本体1Aの場合と同様である。
図10ないし図12に開示の第3実施例のボディ本体1Cは、請求項12の発明に規定するように、ダイヤフラムポンプである。このボディ本体に前記のブロック間固定構造X1を適用した例である。はじめに図10を用いてダイヤフラムポンプであるボディ本体1Cの構造を説明する。
ダイヤフラムポンプであるボディ体1Cは、第1ブロック10、中間ブロック30、第2ブロック20の順に重ねられる。第1,第2ブロックに挟まれた中間ブロックにその内部を第1ブロックから第2ブロックへ貫通するチャンバ部40が形成されている。第1ダイヤフラム部50cは薄肉可動部51cと外周部52cとからなり、その外周部52cはシール部材19cを介して第1ブロック10と中間ブロック30の間に挟持、固定されている。第2ダイヤフラム部60cは薄肉可動部61cと外周部62cとからなり、その外周部62cはシール部材29cを介して第2ブロック20と中間ブロック30の間に挟持、固定されている。
第1ダイヤフラム部50cと第2ダイヤフラム部60cは連結部45cにより互いに連結される。両ダイヤフラム部と連結部により与圧機構体48は構成され、チャンバ部40の内部を往復動作自在に配置される。図示のダイヤフラム部の配置から理解されるとおり、チャンバ部40において、第1ダイヤフラム部50cを挟んで第1ブロック10寄りとなる空間は第1チャンバ40u、中間ブロック寄りとなる空間は第1加圧室11uとして区画される。同様に、第2ダイヤフラム部60cを挟んで第2ブロック20寄りとなる空間は第2チャンバ40v、中間ブロック寄りとなる空間は第2加圧室21vとして区画される。
ダイヤフラムポンプのボディ体1Cの内部には、圧送される流体Fの第1外側流入部313、第2外側流入部331、前記の第1外側流入部と第2外側流入部を連通する接続流入部321とを備えるボディ内部流入部310、及び流体Fの第1外側流出部314、第2外側流出部332、前記の第1外側流出部と第2外側流出部を連通する接続流出部322とを備えるボディ内部流出部320が配される。第1チャンバ40uには、第1外側流入部と連通する第1吸込部341、第1外側流出部と連通する第1吐出部342が形成され、第2チャンバ40vには、第2外側流入部と連通する第2吸込部351、第2外側流出部と連通する第2吐出部352が形成される。
さらに、第1外側流入部313と第1吸込部341の間に介装され第1吸込部341方向に被圧送流体Fを流通可能とする第1吸込用逆止弁361、第1吐出部342と第1外側流出部314の間に介装され第1外側流出部314方向に被圧送流体Fを流通可能とする第1吐出用逆止弁366、第2外側流入部331と第2吸込部351の間に介装され第2吸込部351方向に被圧送流体Fを流通可能とする第2吸込用逆止弁371、第2吐出部352と第2外側流出部332の間に介装され第2外側流出部332方向に流体Fを流通可能とする第2吐出用逆止弁376が備えられている。
実施例の逆止弁361,366,371,376は、円筒体の一側の面(上面部)に十字形状の溝が形成された構造である(図示せず)。なお、ダイヤフラムポンプ内に備えられる逆止弁は被圧送流体の逆流を阻止できる構造であれば実施例の構造に限定されない。
第1ブロック10の一側(ボディ本体下側)には、流体Fをボディ本体内へ流入させるための第1流入口311が設けられ、第1外側流入部313に接続される。第1ブロック10内の他側(ボディ本体上側)には、流体Fをボディ本体外へ流出させるための第1流出口312が設けられ、第1外側流出部314に接続される。第2ブロック20の一側(ボディ本体下側)にも、流体Fをボディ本体内へ流入させるための第2流入口333が設けられ、第2外側流入部331に接続される。第2ブロック20内の他側(ボディ本体上側)にも、流体Fをボディ本体外へ流出させるための第2流出口334が設けられ、第2外側流出部332に接続される。
中間ブロック30には、第1作動流体流出入部391及び第2作動流体流出入部392が形成されている。第1作動流体流出入部391を流出入する作動流体aにより、第1ダイヤフラム部50cの膨張は制御される。同様に、第2作動流体流出入部392を流出入する作動流体aにより、第2ダイヤフラム部60cの膨張も制御される。
当該実施例において、第1ダイヤフラム部50c及び第2ダイヤフラム部60cは連結部45cにより接続されており、互いのダイヤフラムの挙動は連動する構成となっている。そのため、一方のダイヤフラム部の背後から作動流体が流入すると、当該ダイヤフラムは付勢されて膨張し当該ダイヤフラムを収容するチャンバ内の流体を吐出する(図10の第1ダイヤフラム部50c、第1チャンバ40u参照)。また、他方のダイヤフラム部は連結部を通じて一方のダイヤフラムに引き寄せられると共にダイヤフラムの背後から付勢していた作動流体の流出が始まる。この結果として、他方のダイヤフラムを収容しているチャンバ内へ被圧送流体(流体F)の流入が始まる(図10の第2ダイヤフラム部60c、第2チャンバ40v参照)。
第3実施例のボディ本体1Cのダイヤフラムポンプにあっては、作動停止の後、作動開始時の脈動の不安定化を抑制するため、第1ダイヤフラム部50c及び第2ダイヤフラム部60cの膨張、収縮のストレスの均衡化が図られている。具体的には、第1ブロック10には第1薄肉部410が形成され、第1ばね412の付勢を受ける第1付勢ブロック411が収容される。第2ブロック20にも、第2薄肉部420が形成され、第2ばね422の付勢を受ける第2付勢ブロック421が収容される。図中、符号413は第1付勢ブロックの動きを円滑にするために空気が出入りする第1呼吸路、414は第1ブロック蓋部、423は第2付勢ブロックの動きを円滑にするために空気が出入りする第2呼吸路、424は第2ブロック蓋部である。
作動停止後、第1付勢ブロック411が第1薄肉部410を第1チャンバ40u方向に押圧すると共に、同等の押圧力で第2付勢ブロック421が第2薄肉部420を第2チャンバ40v方向に押圧することにより、第1ダイヤフラム部50c及び第2ダイヤフラム部60cはそれぞれの薄肉部からの押圧を均しく受ける。こうして両ダイヤフラム部の膨張、収縮のストレスは均等となり、双方のダイヤフラム部は互いに同形状状態となる。
なお、ダイヤフラムポンプの作動を停止させると、被圧送流体Fの流通圧力が低下して両チャンバ内の圧力が一定となる。すると、ダイヤフラム部を形成する樹脂自体の弾性力により、第1ダイヤフラム部及び第2ダイヤフラム部の膨張、収縮のストレスは均衡し、互いに同形状状態となる。従って、図示実施例のような第1付勢ブロック、第2付勢ブロック等のダイヤフラムの位置状態を均衡させる手段を省略することも可能である。
既述のとおり、ダイヤフラムポンプの内部に被圧送流体を流通可能とする内部流路(ボディ内部流入部310、ボディ内部流出部320)が形成される。当該ダイヤフラムポンプの構造によると、第1外側流入部313または第2外側流入部331のいずれかから流入する流体は、第1チャンバ40uもしくは第2チャンバ40vのいずれかに流入可能となる。同様に、第1チャンバ40uもしくは第2チャンバ40vのいずれかから流出(吐出)される流体は、第1外側流出部314または第2外側流出部332のいずれかを経由してダイヤフラムポンプ外に流出可能となる。図示の例では、第1流出口312、第2流入口333は封止され、第1外側流入部313(第1流入口311)から流入した流体は第2外側流出部332(第2流出口334)からボディ本体外に流出する。
図11の側面視部分断面図において、部分C*はダイヤフラムポンプのボディ本体1Cの側面を示し、部分C#は側面視の断面を示す。部分C*の補強部材、固定部材、及び補助固定部材は破線で表し、部分C#の補強部材、固定部材、及び補助固定部材は二点鎖線で表している。図12はボディ本体1Cの第1ブロック10側の正面図であり、説明のため第1蓋部材151cを外した状態である。
図10、図11から把握されるように、ボディ本体1Cにおけるブロック間の固定部材として、第1ブロック10と中間ブロック30との固定に用いる第1固定部材70、及び第2ブロック20と中間ブロック30との固定に用いる第2固定部材80が備えられる。第1ブロック10には第1補強部材収容部15cが形成され、第1補強部材110は収容される。第2ブロック20にも第4補強部材収容部25cが形成され、第4補強部材140は収容される。第1補強部材収容部15cは第1蓋部材151cにより密封され、第4補強部材収容部25cは第2蓋部材152cにより密封される。また、第2補強部材120は中間ブロック30の第1当接面31cに設けられた第1折り曲げ部101を介して同中間ブロックに係合され、同様に、第3補強部材40も第2当接面32cに設けられた第2折り曲げ部102を介して同中間ブロックに係合される。これら第1,第2,第3,第4補強部材には、それぞれ貫通孔111,121,131,141が設けられている。
既述のブロック間固定構造と同じく第1,第2固定部材70,80は共にボルト体である。第1固定部材70は、第1補強部材110の貫通孔111を貫通して第2補強部材120の貫通孔に形成されたねじ溝部122と螺合する。同様に、第2固定部材80は、第4補強部材140の貫通孔141を貫通して第3補強部材130の貫通孔に形成されたねじ溝部132と螺合する。そこで、第1ブロック10と中間ブロック30との固定、第2ブロック20と中間ブロック30との固定が完了し、全てのブロックは一体化する。さらに、この実施例のボディ本体1Cにあっても、補助固定部材90が備えられる。補助固定部材90は貫通孔111’,121’,131’,141’を一度に貫通し、第1補強部材110の貫通孔に形成されたねじ溝部112’、第4補強部材140の貫通孔に形成されたねじ溝部142’と螺合する。ボディ本体1Cにブロック間固定構造X1を適用した際の作用並びに効果は、前述のボディ本体1Aの場合と同様となる。
続いて示す図12から把握されるとおり、実施例のボディ本体1Cのダイヤフラムポンプにおいても、第1補強部材110は環形状からなり、第2,第3,第4補強部材120,130,140も全て第1補強部材110と同形の環形状である(図示省略)。環形状とすることにより、当該ダイヤフラムポンプ内の円盤状のダイヤフラム部をその外周から押さえ、ダイヤフラム部とブロックとの圧着、ブロック間の締め付けを強固にすることができる。
図示のダイヤフラムポンプによると、各チャンバに流体を導くための内部流路(ボディ内部流入部310、ボディ内部流出部320)に加えて、第1吸込部341、第1吐出部342、第2吸込部351、第2吐出部352が形成される。このため、両ダイヤフラム部付近において環形状の補強部材を伴ってブロック間を固定する際、前記の両吸込部、両吐出部を回避する必要がある。そこで、各補強部材を貫通する固定部材(補助固定部材)は、第1吸込部341、第1吐出部342、第2吸込部351、第2吐出部352に接触しない配置とした。例えば、図12のように、第1吸込部341、第1吐出部342と重なる位置には固定部材70(補助固定部材90)を配置していない。このような場合であっても、両吸込部、両吐出部付近は補強部材同士により均等な圧着を受けるため、ブロック間の固定に影響を与えること無く各ブロックとも良好に一体化される。
以上詳述の本発明のブロック間固定構造は、上記実施例として開示の構成に必ずしも限られるものではない。発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができることは言うまでもない。例えば、圧力制御弁、ダイヤフラムポンプにブロック間固定構造X1に代えてナットを使用するX2を適用することもできる。