JP5249310B2 - 流体制御弁 - Google Patents

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Description

本発明は、第1流路と第2流路を備える樹脂製弁本体と、樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体とを備えること、第1流路は、一端が第1ポートに連通する第1ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第1弁孔連通流路とを備え、第1ポート連通流路と第1弁孔連通流路は直交すること、樹脂製弁本体は、弁室と第1ポート連通流路と第1弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える流体制御弁に関する。

従来、この種の技術として、下記の特許文献1に記載された流体制御弁100がある。
図10に示すように、流体制御弁100は、樹脂製弁本体101の上面に樹脂製弁上体102が連結され、樹脂製弁本体101と樹脂製弁上体102との間にダイアフラム弁体103が狭持されている。流体制御弁100は、樹脂製弁上体102内の操作ポート104にエアを供給することでピストン105を下方向摺動させることにより、ダイアフラム弁体103を弁座106へ当接させる。他方、操作ポート104にエアが供給されないときには、復帰ばね107によりピストン105は上方向に摺動し、ダイアフラム弁体103は弁座106から離間する。ダイアフラム弁体103が弁座106から離間しているときに、第1流路108を流れる流体が弁室109を通過し第2流路110へ流入する。
その他の特許文献に係る流体制御弁も同様の構成及び作用効果を有する。

特開2006−153132号公報 特開2008−8415号公報 特開2008−208977号公報 特開2009−2442号公報 特開2009−24812号公報

しかしながら、従来技術には、以下の課題があった。
図10に示す第1流路108は、第1ポートに連通する第1ポート連通流路108Bと、弁室109に連通する第1弁孔連通流路108Aにより構成されている。また、第1ポート連通流路108B及び第1弁孔連通流路108Aは、弁孔111の直下において直交する形状である。第1ポート連通流路108Bと弁室109の間には、弁座106を支える弁座支持部120が形成されている。
すなわち、流体制御弁100を閉弁するためダイアフラム弁体103が弁座106に対して押圧する。流体制御弁100は樹脂製であるため、弁座106を支持する弁座支持部120にたわみが生じる。弁座支持部120がたわむと、図11に示す弁座106の弁座支持部120の上面にある弁座一端106Aが傾いた状態になる。具体的には、たわみ前の弁座一端116A(図11中破線で示す。)と弁座他端106Bを結んだ線と比較して角度θだけ傾く。また、たわみ前の弁座一端116Aからたわみ後の弁座一端106Aまでの距離Xだけ傾く。
弁座支持部120がたわみ弁座106の弁座一端106Aが傾くことによりダイアフラム弁体103と弁座106の弁座一端106Aがこすれ、弁座106のシール面に対して傷がつく。特に弁座支持部120のたわみが大きく弁座106の弁座一端106Aが大きく傾くと弁座106のシール面に対して傷がつく。弁座106のシール面に傷がつくと、その傷口から流体が漏れる原因となるため問題となる。

また、円筒状の弁座支持部において、円周方向に強度差があると、弁座にシール荷重が掛かったとき、強度が弱い弁座支持部がたわむ。弁座支持部がたわむことで、その箇所だけ充分なシール荷重が得られない。充分なシール荷重が得られないと、その部分から漏れが発生するため問題となる。
例えば、高温の流体を流し流体制御弁が高温状態となる場合においては特に樹脂製の流体制御弁はたわみやすくなる。そのため、高温の流体を流す状態では、弁座に対してシール荷重をかけたとき、強度が弱い弁座支持部がたわみ弁座支持部の反発力が低下するため弁座のシール力が低下する。そのため、高温の流体を流す状態においては、特に流体の漏れが発生し易くなる問題がある。さらに、流体の流体圧が高い場合にはさらに漏れが発生し易くなる問題もある。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はダイアフラム弁体が弁座に当接する際に発生する弁座支持部のたわみによる弁座の傾きを防止した流体制御弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における流体制御弁は、以下の構成を有する。
(1)第1流路と第2流路を備える樹脂製弁本体と、樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体とを備えること、第1流路は、一端が第1ポートに連通する第1ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第1弁孔連通流路とを備え、第1ポート連通流路と第1弁孔連通流路が連通すること、樹脂製弁本体は、弁室と第1ポート連通流路と第1弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える、流体制御弁において、弁座支持部は弁座補強部を有すること、弁座補強部は前記第1流路内を一部塞ぐ形状で形成されていること、が好ましい。

(2)(1)に記載する流体制御弁において、弁座補強部は、弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、第1弁孔連通流路の一部を塞ぐ弁座補強上部となること、弁座補強上部は、弁孔を樹脂製弁上体方向から見たとき、弓形となること、が好ましい。

(3)(1)に記載する流体制御弁において、弁座補強部は、第1ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、第1流路の一部を塞ぐ弁座補強下部となること、弁座補強下部は、第1ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、弓形となること、が好ましい。

(4)(2)及び(3)に記載する流体制御弁において、弁座補強上部と弁座補強下部が前記弁座支持部に対して断面略L形状となること、が好ましい。

上記流体制御弁の作用及び効果について説明する。
(1)第1流路と第2流路を備える樹脂製弁本体と、樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体とを備えること、第1流路は、一端が第1ポートに連通する第1ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第1弁孔連通流路とを備え、第1ポート連通流路と第1弁孔連通流路が連通すること、樹脂製弁本体は、弁室と第1ポート連通流路と第1弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える、流体制御弁において、弁座支持部は弁座補強部を有すること、弁座補強部は第1流路内を一部塞ぐ形状で形成されていることにより、ダイアフラム弁体が弁座に当接する際に発生する弁座支持部のたわみ幅を減少させることができる。すなわち、弁座支持部を弁座補強部により補強することができるため、弁座支持部のたわみを小さくし弁座の傾きを小さくすることができる。
弁座支持部のたわみが小さくなることにより、弁座一端の傾きも小さくすることができる。弁座一端の傾きが小さくなることにより、ダイアフラム弁体と弁座一端とのこすれ幅が小さくなる。それにより弁座一端のシール面の傷が小さくなる。具体的には、シール面に対しての傷が付いたとしても、傷の幅が狭く弁座一端のシール面を超えない範囲での傷が形成されるのであれば、その傷口から流体が漏れることはない。そのため、本実施形態によれば、弁座一端の傾きが小さくなることにより、弁座のシール面を超えない範囲での傷に押さえることができるため流体の漏れが発生することなく流体の漏れを防止することができる。
また、強度が弱い弁座支持部を補強することで、弁座支持部を円周方向に均一に強度を保つことができる。弁座支持部の強度を保つことができることにより、弁座でシール荷重を受けたときに強度が弱い弁座支持部がたわむことを防止することができる。円周方向に均一なシール力を発生できるためシール性能の低下を低減することができる。特に高温の流体を流した場合、及び流体の流体圧が高い場合に有効となる。

(2)弁座補強部は、弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、第1弁孔連通流路の一部を塞ぐ弁座補強上部となること、弁座補強上部は、弁孔を樹脂製弁上体方向から見たとき、弓形となることにより、弁座支持部を補強することができ強度が増すため、弁座支持部のたわみを小さくすることができる。それにより、弁座の傾きを低減することができる。
具体的には、弁孔を樹脂製弁上体方向からみたときの弁孔の第1ポート側に弓形形状となる弁座補強上部を形成することができる。弁孔の第2ポート側の弁座は第1流路と第2流路を隔てる垂直方向の支持部を有するため強度が強い。他方、弁孔の第1ポート側の弁座支持部はその下方向に第1流路が通るため垂直方向の支持がなく強度が弱い。そのため、強度が弱い部分に補強上部を形成することにより弁座支持部のたわみを防止することができる。それにより、弁座の傾きを低減することができる。
また、弁孔に対して第1ポート側に弓形形状となるように弁座補強上部を形成することで、弁座支持部を弁孔に対して円周方向Sに強くすることができる。すなわち、弁座補強上部が弓形形状であることにより、強度を持つ筒状の弁孔へのつながりが強くなる。弁座補強上部は弁孔へのつながりを強くすることで、強度を持つ筒状である弁孔の剛性を利用し、弁座支持部の剛性を増すことができる。その結果、後に詳細に説明する本実施例の一結果によれば、弁座支持部のたわみを低減し弁座の傾きを従来の流体制御弁と比較して61パーセント低減することができた。
また、弁座補強上部は第1弁孔連通流路を一部塞ぐように形成されているが、流れる流体の流れ妨げを最小限にすることができる。すなわち、流体は真っすぐ流れる性質を有する。そのため、第1弁孔連通流路を流れる流体は流路のR部の外側を流れる。そのため、R部の内側となる部分に弓形の弁座補強上部が形成されていたとしても流体の流量に与える影響は少ない。したがって、流体の流量に与える影響は少ないため、第1弁孔連通流路を流れる流体の妨げを最小限とすることができる。

(3)弁座補強部は、第1ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、第1流路の一部を塞ぐ弁座補強下部となること、弁座補強下部は、第1ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、弓形となることにより、弁座支持部を補強することができ強度が増すため、弁座支持部のたわみを小さくすることができる。
具体的には、弁孔を樹脂製弁本体側面方向からみたとき第1流路内の弁座支持部側に弓形形状となる弁座補強下部を形成することができる。第1流路は断面円形状をなすため、その断面円形状の一部を弓形形状として繋ぐことにより弁座補強下部を強固に固定することができる。弁座補強下部を強固に固定することができることで、弁座支持部の強度を増すことができるため、弁座支持部の塑性変形を防止することができる。したがって、後に詳細に説明する本実施形態の一結果によれば、第1流路内の弁座支持部側に弓形形状となる弁座補強下部を形成することで、弁座支持部のたわみを低減し弁座の傾きを従来の流体制御弁と比較して22パーセント低減することができた。

(4)弁座補強上部と弁座補強下部が弁座支持部に対して断面略L形状となることにより、弁座補強上部と弁座補強下部との強度を用いることができる。そのため、後に詳細に説明する本実施形態の一結果によれば、弁座支持部のたわみを低減し弁座の傾きを従来の流体制御弁と比較して92パーセント低減することができた。

本発明の本実施例1に係る流体制御弁(閉弁状態)の断面図である。 本発明の本実施例1に係る流体制御弁(開弁状態)の断面図である。 本発明の本実施例1に係る樹脂製弁本体の上面図である。 本発明の本実施例2に係る流体制御弁の一部拡大断面図である。 本発明の本実施例2に係る流体制御弁の一部拡大側面図である。 本発明の本実施例3に係る流体制御弁の一部拡大断面図である。 本発明の本実施例に係る従来技術に係る流体制御弁の弁座の傾きと本実施例の流体制御弁の弁座の傾きを比較した実験図である。 本発明の本実施例4に係る流体制御弁の一部拡大断面図である。 本発明の本実施例4に係る流体制御弁の一部拡大側面図である。 従来技術に係る流体制御弁(閉弁状態)の断面図である。 従来技術に係る流体制御弁の弁座部分の一部拡大概念図である。

次に、本発明に係る流体制御弁の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
<流体制御弁の全体構成>
図1は、第1実施形態に係る流体制御弁1の断面図であって、弁閉状態を示す。図2は、第1実施形態に係る流体制御弁1の断面図であって、弁開状態を示す。図3は、樹脂製弁本体2の上面図を示す。
第1実施形態の流体制御弁1は、従来技術と同様、半導体製造装置に組み付けられ、薬液の供給を制御する。流体制御弁1は、ノーマルオープンタイプのエアオペレイト式開閉弁である。流体制御弁1は、樹脂製弁本体2の上面に樹脂製弁上体3を連結し、樹脂製弁本体2と樹脂製弁上体3との間にダイアフラム弁体4が狭持されている。流体制御弁1は、樹脂製弁上体3内のピストン25を摺動させることにより、ダイアフラム弁体4を弁座15に当接又は離間させる。流体制御弁1は、半導体製造装置に取り付けるための取付板5が樹脂製弁本体2の下面に固設されている。

<樹脂製弁本体の構成>
樹脂製弁本体2は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPFA(四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等、耐腐食性や耐熱性に優れた樹脂を成形したものである。

図1に示すように、樹脂製弁本体2の上面には、弁室13が円柱状に形成されている。弁室13は、円形状の第1ポート23と連通する第1流路21の一端と円形状の第2ポート24と連通する第2流路22の一端が連通している。第1流路21が弁室13に開口する部分には弁孔16が形成されている。弁孔16の周辺部には、弁座15が一体形成されている。

第1流路21は、一端が第1ポート23に連通する第1ポート連通流路21aと他端が弁室13に連通する第1弁孔連通流路21bを有する。第1ポート連通流路21aは第1ポート23の中心に対して軸心方向に形成されている。他方、第1弁孔連通流路21bは、弁孔16の軸心方向に形成されている。第1ポート連通流路21aと第1弁孔連通流路21bは、樹脂製弁本体2内部で垂直に連結しており、連結部にはR部21cが形成されている。

図1に示すように、弁室13と第1ポート連通流路21aの間には、弁座15を支持する弁座支持部17が形成されている。弁座支持部17は、弁座補強上部18を有する。図3に示すように樹脂製弁本体2の上面からみた時、弁座補強上部18は、第1弁孔連通流路21bの流路内に形成されている。また、弁座補強上部18は弦18aと円弧18bから構成される弓形形状である。図3に示す弁座補強上部18の断面積は、弓形の面積の公式により求めることができる。
図3に示すように、弁孔16の形状は、弁座補強上部18が流路内に形成されていることから、断面略D形状の流路形状となっている。図1に示すように、弁座補強上部18の弁座15から第1弁孔連通流路21bにかけて本実施形態においては45度の面取りがされている。面取りがされていることにより、弁孔16に流れ込む流体の流量を増加することができる。
弁孔16の第2流路22側の弁座他端15aは、第1流路21と第2流路22を隔てる垂直方向の支持部20により支持されている。弁座15は、支持部20及び弁座支持部17により円筒状に支持されている。弁座15は、弁座支持部17以外の部分は支持部20により支持されている。

<樹脂製弁上体の構成>
図1に示す樹脂製弁上体3は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)やPFA、PP、PVDF等、耐腐食性や剛性を有する樹脂を材質とする。樹脂製弁上体3は、シリンダ32とカバー33とで構成され、ピストン室34を形成する。樹脂製のピストン35は、ピストン室34に摺動可能に装填され、シリンダ32との間に縮設される復帰ばね31により図中上向きに常時付勢されている。ピストン35は、操作ポート33aからピストン室34供給される操作エアの圧力と復帰ばね31の反発力とのバランスに応じて、ピストン室34を図中上下方向に移動する。ピストン35には、ピストンロッド36が一体成形されている。ピストンロッド36は、ピストン35に一体的に構成されシリンダ32に摺動可能に構成され、ダイアフラム弁体4に連結されている。

<ダイアフラム弁体の構成>
ダイアフラム弁体4は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等、耐腐食性及び耐熱性に優れた樹脂を材質とし、切削により形作られている。ダイアフラム弁体4は、弁座15に当接又は離間する円柱状の弁体部4aと、弁体部4aの外周面に接続する薄膜部4bと、薄膜部4bの外縁に沿って肉厚に設けられた周縁部4cとから構成されている。ダイアフラム弁体4は、周縁部4cが樹脂製弁本体2と樹脂製弁上体3との間で挟み込まれて環状溝26の内壁にシールすることにより固定されている。

<流体制御弁の作用効果>
(流体の入力出力)
図2に示すように、流体制御弁1は、第1流路21に第1ポート23と第2流路22に第2ポート24が接続される。流体制御弁1は、操作ポート33aに操作エアが供給されない場合には、ダイアフラム弁体4を弁座15から復帰ばね31の力により離間させている。そのため、第1ポート23から第1流路21に流入した流体は、弁孔16を介して弁室13、第2流路22へ供給され第2ポート24へ出力される。
一方、図1に示すように、流体制御弁1は、操作ポート33aに操作エアが供給されると、ピストン35が下降してダイアフラム弁体4を弁座15に当接させる。そのため、第1ポート23から第1流路21を介して弁孔16に流入した薬液は、弁座15においてダイアフラム弁体4に遮断され、第2流路22から第2ポート24へ出力されない。

(弁座補強部の効果)
流体制御弁1は、上記ダイアフラム弁体4の弁座15に対し当接離間することにより流体の流量の制御を行う。しかし、ダイアフラム弁体4は、弁座15に対して下方向に加圧する。そのため、弁座15を支持する弁座支持部17には負荷が生じる。その結果、図10に示す従来の流体制御弁100においては、弁座支持部120が負荷によりたわんでいた。弁座支持部120がたわむと、図11に示すように弁座106の弁座支持部120の上面にある弁座一端106Aが傾く。具体的には、たわみ前の弁座一端116A(図11中二点鎖線で示す。)とたわみ後の弁座他端106Bを結んだ線と比較して角度θだけ傾く。また、弁座一端116Aから弁座一端106Aまでの距離Xだけたわみにより傾く。弁座支持部120がたわみ弁座一端106Aが傾くことによりダイアフラム弁体103と弁座一端106Aがこすれ、弁座一端106Aのシール面に対して傷がつく。特に弁座支持部120のたわみが大きく弁座一端106Aが大きく傾くと弁座一端106Aのシール面に傷が入る。弁座一端106Aのシール面に傷が入ると、その傷口から流体が漏れる原因となるため問題となる。

しかし、本実施形態によれば、弁座支持部17は弁座補強上部18を有する。そのため、ダイアフラム弁体4が弁座15を押圧した場合に発生する弁座支持部17のたわみの幅を小さくすることができる。すなわち、弁座支持部17を弁座補強上部18により補強することができるため、ダイアフラム弁体4が弁座15に対して下方向の加圧力を掛けたとしても、弁座支持部17が下方向の加圧力に対抗することができるため、たわみが生じるのを小さい幅で押さえることができる。
また、弁座支持部17のたわみ幅が小さくなることにより、弁座一端15bの傾き幅も小さくすることができる。弁座一端15bの傾き幅が小さくなることにより、ダイアフラム弁体4と弁座一端15bとのこすれ幅が小さくなる。それにより弁座一端15bのシール面に対しての傷が小さくなる。具体的には、弁座一端15bのシール面の円周方向に対して直角の傷が付いたとしても、傷の幅が狭く弁座一端15bのシール面を超えない範囲での傷が形成されるのであれば、その傷口から流体が漏れることはない。そのため、本実施形態によれば、弁座一端15bの傾きが小さくなることにより、弁座一端15bのシール面を超えない範囲での傷の大きさに押さえることができるため流体の漏れが発生することがなくなって漏れを防止することができる。

また、弁座支持部17のたわみを小さくすることができることにより、繰り返し疲労による弁座支持部17の塑性変形を防止することができる。弁座支持部17の塑性変形を防止することができるため、ダイアフラム弁体4と弁座15との間の全周にわたるシール力の均一性を保つことができる。シール力の均一性を保つことができることにより流体の漏れを防止することができる。
また、弁座支持部17のたわみを防止することができることにより、弁座15のシール面を超える傷を防止することができる。そのため、流体制御弁1を交換する交換頻度を減らすことができ、使用コストを下げることができる。また、弁座支持部17の塑性変形を防止することができることにより、シールの均一性を保つことができる。そのため、流体制御弁1を交換する交換頻度を減らすことができ、使用コストを下げることができる。

図7に、本発明の弁座の傾きの効果を表した棒グラフである。縦軸は従来技術に係る流体制御弁100の弁座一端106Aの傾き角度θの割合を「1」とした場合に、流体制御弁100の傾き角度θの割合と本発明の傾き角度の割合を比較したものである。横軸は(A)に流体制御弁100の弁座106の傾き角度θの割合を示し、(C)に本実施形態における流体制御弁1の弁座一端15bの傾き角度の割合を示す。
図7に示すように、(A)の流体制御弁100の弁座一端106Aの傾き角度θの割合と比較して、(C)の本実施形態の流体制御弁1の弁座一端15bの傾き角度の割合は0.39となる。すなわち、流体制御弁1の弁座支持部17は弁座補強上部18を有するため、弁座の傾きを61パーセント低減することができた。

また、弁座補強上部18は、弁孔16を樹脂製弁上体3方向から見たとき、弓形形状となることにより、弁座支持部17を補強することができ強度が増すため、弁座支持部17のたわみ幅を小さくすることができ弁座一端15bの傾き角度を低減することができる。
具体的には、弁孔16を樹脂製弁上体方向からみたときの弁孔16の第1ポート連通流路21a側に弓形形状となる弁座補強上部18を形成することができる。弁孔16の第2流路22側の弁座他端15aは、第1流路21と第2流路22を隔てる垂直方向の支持部20を有するため強度が強い。他方、弁孔16の第1ポート連通流路21a側の弁座支持部17はその下方向に第1流路21が通るため垂直方向の支持がなく強度が弱い。そのため、強度が弱い部分に弁座補強上部18を形成することにより弁座支持部17のたわみを防止することができる。それにより、弁座15の傾きを低減することができる。

また、弁孔16に対して第1ポート連通流路21a側に弓形形状となるように弁座補強上部18を形成することで、図3に示すように弁座支持部17を弁孔16に対して円周方向Sに強くすることができる。すなわち、弁座補強上部18が弓形形状であることにより、強度を持つ筒状の弁孔16へのつながりが強くなる。弁座補強上部18は弁孔16へのつながりを強くすることで、支持部20により強度を持つ筒状の弁孔16の剛性を利用し、弁座支持部17の剛性を増すことができる。その結果、弁座支持部17のたわみを低減し弁座15の傾きを従来の流体制御弁100と比較して61パーセント低減することができる。
また、弁座補強上部18は第1弁孔連通流路21bを一部塞ぐように形成されているが、流体の流れの妨げを最小限にすることができる。すなわち、流体は真っすぐ流れる性質を有するため、第1弁孔連通流路21bを流れる流体は流路のR部21cの外側部分を多く流れる。そのため、R部21cの内側部分に弓形の弁座補強上部18が形成されていたとしても流体の流量に与える影響は少ない。その結果、第1弁孔連通流路21bを流れる流体の妨げを最小限とすることができる。
また、強度が弱い弁座支持部17を補強することで、弁座支持部17及び支持部20を円周方向に均一に強度を保つことができる。弁座支持部17の強度を保つことができることにより、弁座15でシール荷重を受けたときに強度が弱い弁座支持部17がたわむことを防止することができる。円周方向に均一なシール力を発生できるためシール性能の低下を低減することができる。特に高温状態や過大なシール荷重が弁座に係る場合に有効となる。

(第2実施形態)
<樹脂製弁本体の構成>
図4に、樹脂製弁本体50の断面図を示す。図5に、樹脂製弁本体50の側面図を示す。
第2実施形態においては、第1実施形態の流体制御弁1のうち、樹脂製弁本体2の弁座支持部17の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第1実施形態の樹脂製弁本体2の弁座支持部17と変更される第2実施形態の樹脂製弁本体50の弁座支持部57について図4及び図5を用いて説明することで、他の構造については、第1実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。

図4に示すように、弁室13と第1ポート連通流路21aの間には、弁座15を支持する弁座支持部57が形成されている。弁座支持部57は、弁座補強下部59を有する。図5に示すように樹脂製弁本体50の右側面からみた時、弁座補強下部59は、第1ポート連通流路21aの流路内に形成されている。また、弁座補強下部59は弦59aと円弧59bから構成される弓形形状である。図5に示す弁座補強下部59の断面積は、弓形の面積の公式により求めることができる。弁座補強下部59の弓形の面積は、第1ポート23が円形状であった場合の面積の約10パーセント程度の割合を占めている。
図5に示すように、第1ポート連通流路21aの形状は、弁座補強下部59が流路内に形成されていることから、断面略D形状の流路形状となっている。

<流体制御弁の作用効果>
流体の入力出力の作用効果については、第1実施形態の流体制御弁1と同様であるため説明を割愛する。
(弁座補強部の効果)
本実施形態によれば、弁座支持部57は弁座補強下部59を有する。そのため、弁座支持部57を補強することができ強度が増すため、弁座支持部57のたわみ幅を小さくすることができ弁座一端15bの傾き角度を低減することができる。
具体的には、弁孔16を樹脂製弁本体2側面方向からみたとき第1ポート連通流路21a内の弁座支持部57側に弓形形状となる弁座補強下部59を形成することができる。第1流路21は断面円形状をなすため、その断面円形状の一部を弓形形状として繋ぐことにより弁座補強下部59を強固に固定することができる。弁座補強下部59を強固に固定することができることで、弁座支持部57の強度を増すことができるため、弁座支持部57のたわみ幅を小さくすることができる。したがって、第1ポート連通流路21a内の弁座支持部57側に弓形形状となる弁座補強下部59を形成することで、弁座支持部57の強度を強くすることができる。

図7に、本発明の弁座の傾きの効果を表した棒グラフである。縦軸は従来技術に係る流体制御弁100の弁座一端106Aの傾き角度θの割合を「1」とした場合に、流体制御弁100の弁座一端106Aの傾き角度θの割合と本発明の傾き角度の割合を比較したものである。横軸は(A)に流体制御弁100の弁座一端106Aの傾き角度θの割合を示し、(B)に本実施形態における流体制御弁の弁座一端15bの傾き角度の割合を示す。
図7に示すように、(A)の流体制御弁100の弁座一端106Aの傾き角度θの割合と比較して、(B)の本実施形態の流体制御弁の弁座一端15bの傾き角度の割合は0.78となる。すなわち、流体制御弁の弁座支持部57は弁座補強下部59を有するため、弁座支持部57の傾きを22パーセント低減することができた。

(第3実施形態)
<樹脂製弁本体の構成>
図6に、樹脂製弁本体60の断面図を示す。
第3実施形態においては、第1実施形態の流体制御弁1のうち、樹脂製弁本体2の弁座支持部17の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第1実施形態の樹脂製弁本体2の弁座支持部17と変更される第3実施形態の樹脂製弁本体60の弁座支持部67について図6を用いて説明することで、他の構造については、第1実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。

図6に示すように、弁室13と第1ポート連通流路21aの間には、弁座15を支持する弁座支持部67が形成されている。弁座支持部67は、弁座補強上部68、及び弁座補強下部69を有する。図6に示すように、弁座補強上部68と弁座補強下部69とにより弁座補強部は弁座支持部67に対して断面略L形状となる。図6においては弁座補強上部68及び弁座補強下部69により弁座補強部が弁座支持部67に対して断面略L形状であることが理解し易いように、弁座支持部67と分けて明確に記載する。なお、弁座補強上部68と弁座補強下部69は弁座支持部67と一体成型されL形状が認識できない場合もある。
弁座補強上部68の構成は、第1実施形態の弁座補強上部18の構成と同様である。また、弁座補強下部69の構成は、第2実施形態の弁座補強下部59と同様の構成である。したがって、詳細な説明を割愛する。

<流体制御弁の作用効果>
流体の入力出力の作用効果については、第1実施形態の流体制御弁1と同様であるため説明を割愛する。
(弁座補強部の効果)
本実施形態によれば、弁座補強上部68と弁座補強下部69とにより弁座支持部67に対して断面略L形状となることにより、弁座補強上部68と弁座補強下部69との強度を用いることができる。そのため、弁座支持部67の強度を従来の流体制御弁100と比較して強くすることができる。すなわち、弁座補強上部68と弁座補強下部69とが形成されることにより弁座支持部67が従来よりも強度を保つことができるため、たわみ幅を小さくすることができる。そのため、弁座一端15bが傾くことを低減させることができるため、ダイアフラム弁体4と弁座15との間のシールの不均一を防止することができる。

図7に、本発明の弁座の傾き防止の効果を表した棒グラフである。縦軸は従来技術に係る流体制御弁100の傾きを「1」とした場合に、流体制御弁100の傾きと本発明の傾きを比較したものである。横軸は(A)に流体制御弁100の弁座106の傾きを示し、(D)に本実施形態における流体制御弁の弁座15の傾きを示す。
図7に示すように、(A)の流体制御弁100の弁座106の傾きと比較して、(D)の本実施形態の流体制御弁の弁座一端15bの傾きは0.08となる。すなわち、流体制御弁の弁座支持部67は、弁座補強上部68及び弁座補強下部69を有するため、弁座支持部67の傾きを92パーセント低減することができた。

(第4実施形態)
<樹脂製弁本体の構成>
図8に、樹脂製弁本体70の断面図を示す。図9に、樹脂製弁本体70の側面図を示す。
第4実施形態においては、第1実施形態の流体制御弁1のうち、樹脂製弁本体2の弁座支持部17の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第1実施形態の樹脂製弁本体2の弁座支持部17と変更される第4実施形態の樹脂製弁本体70の弁座支持部77について図8及び図9を用いて説明することで、他の構造については、第1実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。

図8示すように、弁室13と第1ポート連通流路21aの間には、弁座15を支持する弁座支持部77が形成されている。弁座支持部77は、弁座補強部78を有する。図9に示すように樹脂製弁本体70の右側面からみた時、弁座補強部78は、第1ポート連通流路21aの流路内に形成されている。具体的には、弁座補強部78は、弁座支持部77を補強するため、第1ポート連通流路21aに対して軸心方向に形成されている。弁座補強部78は、棒状であり、かつ径方向には流体が流れやすいように断面楕円形状の流線形状とする。断面楕円形状の流線形状であるため、第1流路21から第2流路22に流体が流れる場合、または反対に流れる場合であっても流体の流れを大きく邪魔することはない。

<流体制御弁の作用効果>
流体の入力出力の作用効果については、第1実施形態の流体制御弁1と同様であるため説明を割愛する。
(弁座補強部の効果)
本実施形態によれば、弁座支持部77は、弁座補強部78を有する。そのため、弁座支持部77の強度が上がるため、弁座15のたわみによる弁座一端15bが沈むことを防止することができる。
また、弁座補強部78は弁座支持部77を直接つっかえ棒の役割をもって支持することができる。そのため、弁座支持部77を直接支持することができるため弁座支持部77の強度を直接強くすることができる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、弁座支持部を補強するための弁座補強上部の形状を三日月型の弓形形状とすることができる。三日月形の弓形形状とすることにより、第1流路の幅を広くすることができ、第1流路を流れる流体の流れをさらに良くすることができる。

例えば、本実施形態においては、弁座補強上部及び弁座補強下部は弁座支持部と一体成型するが、弁座補強上部及び弁座補強下部内に金属等を包含することができる。金属等を包含させることにより、樹脂製の弁座補強上部及び弁座補強下部と比較して強度をさらに強くすることができる。なお、弁座支持部と一体成型する場合には、弁座補強上部及び弁座補強下部は形状として外部に表れるが、材質として外部に表れることはない。弁座支持部と弁座補強上部及び弁座補強下部が一体成型されている場合には、従来技術の流体制御弁における第1流路からはみ出し流路を塞ぐ形とされている部分が弁座補強上部または弁座補強下部とされる。

1 流体制御弁
13 弁室
15 弁座
16 弁孔
17 弁座支持部
18、68 弁座補強上部
59、69 弁座補強下部
2 樹脂製弁本体
21 第1流路
21a 第1ポート連通流路
21b 第1弁孔連通流路
23 第1ポート
24 第2ポート
3 樹脂製弁上体
4 ダイアフラム弁体

Claims (4)

  1. 第1流路と第2流路を備える樹脂製弁本体と、前記樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、前記樹脂製弁本体と前記樹脂製弁上体との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体とを備えること、
    前記第1流路は、一端が第1ポートに連通する第1ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第1弁孔連通流路とを備え、前記第1ポート連通流路と前記第1弁孔連通流路が連通すること、
    前記樹脂製弁本体は、弁室と前記第1ポート連通流路と前記第1弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える、流体制御弁において、
    前記弁座支持部は弁座補強部を有すること、
    前記弁座補強部は前記第1流路内を一部塞ぐ形状で形成されていること、
    を特徴とする流体制御弁。
  2. 請求項1に記載する流体制御弁において、
    前記弁座補強部は、前記弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、前記第1弁孔連通流路の一部を塞ぐ弁座補強上部となること、
    前記弁座補強上部は、前記弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、弓形となること、
    を特徴とする流体制御弁。
  3. 請求項1に記載する流体制御弁において、
    前記弁座補強部は、前記第1ポートを前記樹脂製弁本体側面方向から見たとき、前記第1流路の一部を塞ぐ弁座補強下部となること、
    前記弁座補強下部は、前記第1ポートを前記樹脂製弁本体側面方向から見たとき、弓形となること、
    を特徴とする流体制御弁。
  4. 請求項2及び請求項3に記載する流体制御弁において、
    前記弁座補強上部と前記弁座補強下部が前記弁座支持部に対して断面略L形状となること、
    を特徴とする流体制御弁。


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