JP6681723B2 - Valve device - Google Patents

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Description

本発明は、弁座に対して弁体を垂直方向に移動させて接離させるバルブ装置に関する。   The present invention relates to a valve device that moves a valve element in a vertical direction with respect to a valve seat to bring the valve element into and out of contact with the valve seat.

従来、化学工場、農業・水産業、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などの各種産業では、弁座に対して弁体を垂直方向に移動させて接離させ、流路の開閉を行うバルブ装置が使用されている。このようなバルブ装置として、例えば特許文献1に記載のようなダイヤフラムバルブがある。   Conventionally, in various industries such as chemical factories, agriculture / fisheries, semiconductor manufacturing fields, liquid crystal manufacturing fields, and food fields, the valve body is moved vertically toward and away from the valve seat to open and close the flow path. A valve device is used. As such a valve device, for example, there is a diaphragm valve described in Patent Document 1.

ダイヤフラムバルブでは、一般的に、流路からバルブ本体内の弁室への開口の周囲に弁座が形成されていると共に、バルブ本体に外縁部を固定されたダイヤフラムによって弁体が支持されており、弁体に接続されたステムを駆動部によって駆動することによって、弁座に対して垂直な方向に弁体を移動させ、弁座に対して弁体を接離させて開閉を行う。また、弁体と弁座とのシール性を高めるために、特許文献1に開示のバルブ装置(ダイヤフラムバルブ)のように、弁座と対向する弁体の底面に断面半円形状の先端を有した環状リブを設け、弁体と弁座とを線接触させることで接触面積を小さくし、比較的小さい押付力の作用下でも弁座と弁体との間に大きな面圧が得られるようにすることが一般的である。   In a diaphragm valve, a valve seat is generally formed around the opening from the flow passage to the valve chamber in the valve body, and the valve body is supported by a diaphragm whose outer edge is fixed to the valve body. By driving the stem connected to the valve body by the drive unit, the valve body is moved in a direction perpendicular to the valve seat, and the valve body is brought into contact with and separated from the valve seat to open and close. Further, in order to enhance the sealing property between the valve body and the valve seat, as in the valve device (diaphragm valve) disclosed in Patent Document 1, a bottom end of the valve body facing the valve seat has a tip with a semicircular cross section. The contact area is reduced by providing a lined contact between the valve body and the valve seat so that a large surface pressure can be obtained between the valve seat and the valve body even under the action of a relatively small pressing force. It is common to

特開2008−291911号公報JP, 2008-291911, A 特開2012−26476号公報JP, 2012-26476, A

ところで、高い清浄性が求められる分野では、バルブ装置内で発生するパーティクルが問題となる場合がある。例えば半導体ウエハの製造工程では、パーティクル、種々の金属やポリマー化合物などの汚染物質が生じ、これが半導体ウエハ上に残存したり付着すると品質に大きな影響を与える。このため、半導体ウエハの製造工程では、洗浄液を用いて半導体ウエハの洗浄が行われる。しかしながら、特許文献1に記載のバルブ装置のように、弁座に当接する弁体の底面領域に、断面半円形状の先端を有した環状リブを設けると、弁体が弁座に当接したときに作用する単位面積当たりの力が大きくなるため、リブが変形したり擦れて、パーティクルを発生させることがある。このようなパーティクルを含んだ洗浄液がバルブ装置から排出されて半導体ウエハの洗浄のために用いられると、十分な洗浄が行われず、半導体ウエハの清浄性が低下するという問題が生じる。   In the field where high cleanliness is required, particles generated in the valve device may be a problem. For example, in the manufacturing process of a semiconductor wafer, contaminants such as particles and various metals and polymer compounds are generated, and if they remain or adhere to the semiconductor wafer, the quality is greatly affected. Therefore, in the semiconductor wafer manufacturing process, the semiconductor wafer is cleaned using the cleaning liquid. However, like the valve device described in Patent Document 1, when an annular rib having a semicircular cross-section tip is provided in the bottom surface region of the valve body that contacts the valve seat, the valve body contacts the valve seat. Since the force per unit area that acts sometimes becomes large, the ribs may be deformed or rubbed to generate particles. When the cleaning liquid containing such particles is discharged from the valve device and used for cleaning the semiconductor wafer, sufficient cleaning is not performed, and the cleanliness of the semiconductor wafer deteriorates.

このような弁体と弁座との当接によるパーティクルの発生を抑制するために、例えば特許文献2に記載のように、弁座及び弁体にそれぞれ平坦面を設けて、弁座と弁体とを面接触させる方法も提案されている。このように弁座と弁体とを面接触させれば、衝突時の衝撃が面によって受け止められて衝撃を吸収しやすくなり、パーティクルの発生を抑制することができる。しかしながら、特許文献2に記載のように弁座と弁体とを面接触させる構造のバルブ装置では、特許文献1に記載のように弁座と弁体とを線接触させる構造のバルブ装置と比較すると、同じ押付力の作用下では、当接時の単位面積当たりの圧力が減少し、シール性が低下する。このため、線接触の場合と同じシール性を確保させるためには、弁座に対する弁体の押付力を増加させるために駆動部の推力を増加させる必要がある。しかしながら、駆動部の推力を増加させると、弁座と弁体との当接時の衝撃が大きくなって弁座及び弁体の変形を生じやすくなり、パーティクルが発生しやすくなる。また、弁体の推力を増加させると、駆動部の大型化を招くという問題が生じる。   In order to suppress the generation of particles due to such contact between the valve body and the valve seat, for example, as described in Patent Document 2, a flat surface is provided on each of the valve seat and the valve body, and the valve seat and the valve body are provided. A method of making surface contact with and is also proposed. When the valve seat and the valve body are brought into surface contact with each other in this way, the impact at the time of collision is received by the surface, the impact is easily absorbed, and the generation of particles can be suppressed. However, in the valve device having the structure in which the valve seat and the valve body are in surface contact as described in Patent Document 2, compared with the valve device in which the valve seat and the valve body are in line contact as described in Patent Document 1. Then, under the action of the same pressing force, the pressure per unit area at the time of contact decreases, and the sealing property deteriorates. Therefore, in order to ensure the same sealing performance as in the case of line contact, it is necessary to increase the thrust of the drive unit in order to increase the pressing force of the valve body against the valve seat. However, when the thrust of the drive unit is increased, the impact at the time of contact between the valve seat and the valve body is increased, the valve seat and the valve body are easily deformed, and particles are easily generated. Further, if the thrust of the valve element is increased, there is a problem in that the drive unit is increased in size.

よって、本発明の目的は、従来技術に存する課題を解決して、弁座に対する弁体の着座時のパーティクルの発生を低減させつつ、シール性の低下も抑制することができるバルブ装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the problems existing in the prior art, and to provide a valve device capable of suppressing the generation of particles when the valve body is seated on the valve seat and also suppressing the deterioration of the sealing property. Especially.

上記目的に鑑み、本発明は、弁室と該弁室に連通する第1の流路及び第2の流路とが形成されたバルブ本体と、第1の流路から前記弁室への開口の周囲に形成された環状の弁座と、駆動部により弁座に対して垂直方向に移動され弁座に接離する弁体とを備えるバルブ装置であって、前記弁座及び前記弁体の一方に、平坦な環状面と、前記弁座及び前記弁体の他方から離れる方向に該環状面の内周側及び外周側の一方から凸面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面とが形成され、前記弁座及び前記弁体の他方に前記環状面と対向して平坦な当接面が形成されており、前記弁体が前記弁座に当接するときに、前記環状面と前記当接面との面接触の後に、前記弁座及び前記弁体の少なくとも一方の変形により前記凸面状当接湾曲面と前記当接面との線接触へと移行するようにしたバルブ装置を提供する。   In view of the above object, the present invention provides a valve body having a valve chamber and a first flow passage and a second flow passage communicating with the valve chamber, and an opening from the first flow passage to the valve chamber. A valve device having an annular valve seat formed around the valve seat and a valve body that is moved in the vertical direction with respect to the valve seat by a drive unit and is brought into contact with and separated from the valve seat, wherein the valve seat and the valve body On the one hand, a flat annular surface and a convex abutting curved surface extending in a convex shape from one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the annular surface in a direction away from the other of the valve seat and the valve body, A flat abutment surface is formed on the other of the valve seat and the valve body so as to face the annular surface, and when the valve body abuts the valve seat, the annular surface contacts the abutment surface. After the surface contact with the contact surface, the convex contact curved surface and the contact surface are deformed by deformation of at least one of the valve seat and the valve body. Providing a valve device which is adapted to shift to the contact.

上記バルブ装置では、弁体が弁座に着座するときに、まず、弁座及び弁体の一方に形成された環状面が弁座及び弁体の他方に形成された当接面と面接触し、その後に、弁座又は弁体の変形により、環状面に隣接する凸面状当接湾曲面が当接面と線接触する。このため、弁座に対する弁体の押付力が同じ条件下では、弁体と弁座との着座直後は、面接触することで接触面積が広くなり、単位面積当たりの押付力が減少するので、着座時の衝撃が軽減される。また、面接触後は、線接触に移行するので、接触面積が狭くなって単位面積当たりの押付力が高くなり、弁座と弁体との密着性が高まる。   In the above valve device, when the valve body is seated on the valve seat, first, the annular surface formed on one of the valve seat and the valve body comes into surface contact with the contact surface formed on the other of the valve seat and the valve body. After that, due to the deformation of the valve seat or the valve body, the convex contact curved surface adjacent to the annular surface comes into line contact with the contact surface. For this reason, under the condition that the pressing force of the valve body against the valve seat is the same, immediately after the seating of the valve body and the valve seat, the contact area becomes wider due to the surface contact, and the pressing force per unit area decreases. The impact when sitting is reduced. Further, after the surface contact, the contact area is changed to the line contact, so that the contact area is narrowed, the pressing force per unit area is increased, and the adhesion between the valve seat and the valve body is improved.

上記バルブ装置では、前記凸面状当接湾曲面は、前記環状面と前記凸面状当接湾曲面との境界における接平面が前記環状面と平行に延びるように形成されていることが好ましい。これにより、環状面とこれに隣接する凸面状当接湾曲面への遷移が滑らかになって、環状面と凸面状当接湾曲面との境界にエッジが形成されなくなり、エッジの削れによるパーティクルの発生を防止又は抑制することができる。   In the above valve device, it is preferable that the convex contact curved surface is formed such that a tangent plane at a boundary between the annular surface and the convex contact curved surface extends parallel to the annular surface. As a result, the transition between the annular surface and the convex abutting curved surface adjacent thereto becomes smooth, and the edge is not formed at the boundary between the annular surface and the convex abutting curved surface. Occurrence can be prevented or suppressed.

また、前記弁座及び前記弁体の一方に他方へ向かって突出する環状のリブが設けられており、前記環状面が前記リブの頂部に形成されていることが好ましい。   Further, it is preferable that one of the valve seat and the valve body is provided with an annular rib protruding toward the other, and the annular surface is formed on the top of the rib.

この場合、前記環状面を挟んで前記凸面状当接湾曲面と反対側の前記リブの側面に、前記環状面から離れる方向に前記環状面から凸面状に湾曲して延びる凸面状補助湾曲面が形成されていることが好ましく、前記凸面状補助湾曲面は、前記環状面と前記凸面状補助湾曲面との境界における接平面が前記環状面と平行に延びるように形成されていることがさらに好ましい。凸面状補助湾曲面の形成により、弁座に対する弁体の着座の際の衝撃を軽減させる効果を奏し、また、環状面が凸面状補助湾曲面との境界における凸面状補助湾曲面の接平面と平行になるように形成することにより、境界にエッジが形成されなくなり、着座時のエッジの削れによるパーティクルの発生を抑制することができる。   In this case, on the side surface of the rib on the side opposite to the convex contact curved surface with the annular surface sandwiched, there is a convex auxiliary curved surface extending in a convex shape from the annular surface in a direction away from the annular surface. It is preferable that the convex auxiliary curved surface is formed so that a tangent plane at a boundary between the annular surface and the convex auxiliary curved surface extends parallel to the annular surface. . The formation of the convex auxiliary curved surface has the effect of reducing the impact when the valve body is seated on the valve seat, and the annular surface is the tangent plane of the convex auxiliary curved surface at the boundary with the convex auxiliary curved surface. By forming them so that they are parallel to each other, no edge is formed at the boundary, and it is possible to suppress the generation of particles due to the scraping of the edge when sitting.

また、前記凸面状当接湾曲面の曲率半径が前記凸面状補助湾曲面の曲率半径よりも大きくなっていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the radius of curvature of the convex contact curved surface is larger than the radius of curvature of the convex auxiliary curved surface.

一つの実施形態では、前記リブが前記弁座に対向する前記弁体の底面に形成される。   In one embodiment, the rib is formed on a bottom surface of the valve body facing the valve seat.

この場合、前記弁体の底面が平坦面であり、前記リブの側面と前記平坦面とが凹面状湾曲面によって接続されているようにしてもよい。   In this case, the bottom surface of the valve body may be a flat surface, and the side surface of the rib and the flat surface may be connected by a concave curved surface.

また、前記弁体が、前記駆動部によって駆動されるステムの先端に設けられた接続端に接続されているようにしてもよい。この場合、前記環状面が円環形状を有しており、前記凸面状当接湾曲面が前記リブの内周側側面に形成されていると共に、前記ステムの前記接続端の外径が前記環状面の内径よりも小さくなるように前記環状面が形成されていることが好ましい。また、前記弁体が前記ステムの前記接続端を前記弁体に圧入することによって前記接続端に接続されていることが好ましい。   Further, the valve body may be connected to a connection end provided at a tip of a stem driven by the drive unit. In this case, the annular surface has an annular shape, the convex contact curved surface is formed on the inner peripheral side surface of the rib, and the outer diameter of the connecting end of the stem is the annular shape. The annular surface is preferably formed so as to be smaller than the inner diameter of the surface. Further, it is preferable that the valve body is connected to the connection end by press-fitting the connection end of the stem into the valve body.

一つの実施形態として、上記バルブ装置は、前弁体の周囲から半径方向外方に延びるダイヤフラムをさらに備え、前記弁体が前記ダイヤフラムを介して前記バルブ本体に支持されているようにすることができる。   As one embodiment, the valve device may further include a diaphragm extending radially outward from the periphery of the front valve body, and the valve body may be supported by the valve body via the diaphragm. it can.

また、前記駆動部は、例えば、空気駆動式又はばね駆動式とすることができる。   Further, the drive unit may be, for example, an air drive type or a spring drive type.

本発明のバルブ装置によれば、弁体が弁座に着座するときに、まず面接触した後に線接触に移行する。よって、面接触時には、着座時の衝撃が軽減されると共に、面接触後の線接触時には、単位面積当たりの押圧力が高くなる。よって、弁座に対する弁体の着座時のパーティクルの発生を抑制しつつ、その後の弁座と弁体との間に高いシール性を確保することが可能となる。   According to the valve device of the present invention, when the valve body is seated on the valve seat, it first comes into surface contact and then into line contact. Therefore, at the time of surface contact, the impact at the time of sitting is reduced, and at the time of line contact after the surface contact, the pressing force per unit area becomes high. Therefore, while suppressing the generation of particles when the valve body is seated on the valve seat, it becomes possible to secure a high sealing property between the valve seat and the valve body thereafter.

本発明のバルブ装置の第1の実施形態であるダイヤフラムバルブの閉状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing a closed state of the diaphragm valve which is the first embodiment of the valve device of the present invention. 図1に示されているダイヤフラムバルブの開状態を示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing an open state of the diaphragm valve shown in FIG. 1. 図1に示されているダイヤフラムバルブにおける弁座に弁体が着座した状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state in which a valve body is seated on a valve seat in the diaphragm valve shown in FIG. 図1に示されているダイヤフラムバルブの弁体のリブを拡大して示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands and shows the rib of the valve body of the diaphragm valve shown in FIG. 図1に示されているダイヤフラムバルブの弁体の着座時の変形の説明図であり、(a)は弁体が弁座に着座した直後の状態を示しており、(b)は着座後に弁体が変形した状態を示している。2A and 2B are explanatory views of deformation of the valve element of the diaphragm valve shown in FIG. 1 when seated, in which FIG. 1A shows a state immediately after the valve element is seated on the valve seat, and FIG. The body is deformed. 図1に示されているダイヤフラムバルブの弁体のリブと弁座との当接状態の変化の説明図であり、(a)は弁体が弁座に着座した直後の面接触の状態を示しており、(b)は弁体が弁座に着座して弁体が変形した後の線接触の状態を示している。FIG. 2A is an explanatory view of a change in abutment state between a rib of a valve body and a valve seat of the diaphragm valve shown in FIG. 1, and FIG. 3A shows a state of surface contact immediately after the valve body is seated on the valve seat. (B) shows the state of line contact after the valve body is seated on the valve seat and the valve body is deformed. 本発明のバルブ装置の第2の実施形態を示す要部拡大断面図であり、(a)は弁体が弁座に着座した直後の面接触の状態を示しており、(b)は弁体が弁座に着座して弁体が変形した後の線接触の状態を示している。It is a principal part expanded sectional view which shows 2nd Embodiment of the valve apparatus of this invention, (a) has shown the state of surface contact immediately after a valve body seated on a valve seat, (b) shows a valve body. Shows the state of line contact after seated on the valve seat and the valve body is deformed. 本発明のバルブ装置の第3の実施形態を示す要部拡大断面図であり、(a)は弁体が弁座のリブに着座した直後の面接触の状態を示しており、(b)は弁体が弁座のリブに着座してリブが変形した後の線接触の状態を示している。It is a principal part expanded sectional view which shows 3rd Embodiment of the valve device of this invention, (a) has shown the state of surface contact immediately after the valve body was seated on the rib of a valve seat, (b) shows. It shows a state of line contact after the valve body is seated on the rib of the valve seat and the rib is deformed. 本発明のバルブ装置の第4の実施形態を示す要部拡大断面図であり、(a)は弁体が弁座に着座した直後の面接触の状態を示しており、(b)は弁体が弁座に着座して弁体が変形した後の線接触の状態を示している。It is a principal part expanded sectional view which shows 4th Embodiment of the valve device of this invention, (a) has shown the state of surface contact immediately after a valve body seated on a valve seat, (b) shows a valve body. Shows the state of line contact after seated on the valve seat and the valve body is deformed. 本発明のバルブ装置の第5の実施形態を示す要部拡大断面図であり、(a)は弁体が弁座に着座した直後の面接触の状態を示しており、(b)は弁体が弁座に着座して弁体が変形した後の線接触の状態を示している。It is a principal part expanded sectional view which shows 5th Embodiment of the valve apparatus of this invention, (a) has shown the state of surface contact immediately after a valve body seated on a valve seat, (b) shows a valve body. Shows the state of line contact after seated on the valve seat and the valve body is deformed.

以下、図面を参照して、本発明によるバルブ装置の実施の形態を説明する。
最初に、図1及び図2を参照して、バルブ装置の第1の実施形態であるダイヤフラムバルブ11の全体構成を説明する。
Hereinafter, embodiments of a valve device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, with reference to FIGS. 1 and 2, the overall configuration of a diaphragm valve 11, which is a first embodiment of a valve device, will be described.

ダイヤフラムバルブ11は、バルブ本体13と、弁体15と、弁体15を駆動するための駆動部17とを備え、バルブ本体13の上部に駆動部17が取り付けられている。   The diaphragm valve 11 includes a valve body 13, a valve body 15, and a drive unit 17 for driving the valve body 15, and the drive unit 17 is attached to the upper portion of the valve body 13.

バルブ本体13には、上部中央に弁室19が形成されていると共に、弁室19に連通する第1の流路及び第2の流路が形成されており、第1の流路から弁室19への開口の周囲に、弁体15が接離する環状の弁座21が切削加工により形成されている。図示されている実施形態では、第1の流路として、バルブ本体13の一方の側面に形成された流入口23から延び且つ弁室19の底部中央に開口する流入路25が形成されていると共に、第2の流路として、バルブ本体13の他方の側面に形成された流出口27から延び且つ弁室21の側面に開口する流出路29が形成されており、流入路25から弁室21への開口の周囲に環状の弁座21が形成されている。   A valve chamber 19 is formed in the center of the upper part of the valve body 13, and a first channel and a second channel communicating with the valve chamber 19 are also formed. An annular valve seat 21 for contacting and separating the valve body 15 is formed around the opening to 19 by cutting. In the illustrated embodiment, an inflow passage 25 extending from an inflow port 23 formed on one side surface of the valve body 13 and opening to the center of the bottom of the valve chamber 19 is formed as the first flow path. As the second flow path, an outflow path 29 extending from the outflow port 27 formed on the other side surface of the valve body 13 and opening to the side surface of the valve chamber 21 is formed. An annular valve seat 21 is formed around the opening.

弁体15は、円柱上に円錐台が連結されたような上端部がテーパ状になった錘形状を有しており、底面が弁座21に対向するようにバルブ本体13に支持されている。   The valve body 15 has a weight shape in which the upper end is tapered like a circular truncated cone is connected, and is supported by the valve body 13 so that the bottom surface faces the valve seat 21. .

駆動部17は、バルブ本体13の上部に取り付けられ且つ内部にシリンダ部の空間が形成されているシリンダ本体31と、シリンダ本体31の上部に取り付けられる蓋部材33と、シリンダ部内に収容されているピストン35と、付勢部材としての圧縮コイルばね37とを備えている。   The drive unit 17 is housed in the cylinder unit, which is attached to the upper part of the valve body 13 and in which a space for the cylinder unit is formed, a lid member 33 attached to the upper part of the cylinder body 31. A piston 35 and a compression coil spring 37 as a biasing member are provided.

ピストン35は、シリンダ本体31のシリンダ部内に摺動可能に収容されるピストン本体35aと、ピストン本体35aの上面から上方に延びる案内軸35bと、ピストン本体35aの下面から下方に延びるステム35cとを有している。ピストン本体35aは、外周面がシリンダ部の内周面に上下方向に摺動可能に接触しており、シリンダ部の内部空間を、ピストン本体35aの上面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の天井面(すなわち蓋部材33の下面)によって囲まれた上部空間39と、ピストン本体35aの下面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の底面(すなわちシリンダ本体31の底部)とによって囲まれた下部空間41とに区画している。案内軸35bは、蓋部材33を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されており、ピストン35の上下動を案内するようになっている。ステム35cは、シリンダ本体31の底部を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されて、弁室19まで延びており、その先端に位置する接続端35dに弁体15が接続されている。   The piston 35 includes a piston body 35a slidably accommodated in the cylinder portion of the cylinder body 31, a guide shaft 35b extending upward from the upper surface of the piston body 35a, and a stem 35c extending downward from the lower surface of the piston body 35a. Have An outer peripheral surface of the piston body 35a is slidably in contact with an inner peripheral surface of the cylinder portion in the up-down direction, and an inner space of the cylinder portion is defined by an upper surface of the piston body 35a, an inner peripheral wall of the cylinder portion, and a ceiling of the cylinder portion. An upper space 39 surrounded by a surface (that is, a lower surface of the lid member 33), a lower space 41 surrounded by a lower surface of the piston body 35a, an inner peripheral wall of the cylinder portion, and a bottom surface of the cylinder portion (that is, a bottom portion of the cylinder body 31). It is divided into and. The guide shaft 35b is slidably inserted into a through hole provided through the lid member 33, and guides the vertical movement of the piston 35. The stem 35c is slidably inserted into a through hole provided through the bottom of the cylinder body 31, extends to the valve chamber 19, and the valve body 15 is connected to a connecting end 35d located at the tip thereof. ing.

本実施形態では、ステム35cの接続端35dに拡径された係止部が設けられており、弁体15に設けられた相補形状の連結孔15aにステム35cの接続端(係止部)35dを圧入することによって、ステム35cの接続端35dに弁体15が接続されている。しかしながら、ステム35cの接続端35dへの弁体15の接続は、圧入に限定されるものではなく、例えばステム35cの接続端35dの外周面に雄ねじ部を設けると共に弁体15の連結孔15aの内周面に雌ねじ部を設け、螺合によってステム35cの接続端35dに弁体15を接続してもよい。   In the present embodiment, a connecting portion 35d of the stem 35c is provided with an enlarged locking portion, and a complementary connecting hole 15a provided in the valve body 15 is provided with a connecting end (locking portion) 35d of the stem 35c. The valve body 15 is connected to the connection end 35d of the stem 35c by press-fitting. However, the connection of the valve body 15 to the connection end 35d of the stem 35c is not limited to press fitting, and for example, a male screw portion is provided on the outer peripheral surface of the connection end 35d of the stem 35c and the connection hole 15a of the valve body 15 is formed. A female screw portion may be provided on the inner peripheral surface, and the valve body 15 may be connected to the connection end 35d of the stem 35c by screwing.

蓋部材33には、上部空間39を区画するシリンダ部の天井面に連通する通気口43が形成されており、通気口43を通して上部空間39と外部との間で通気を行うことができるようになっていると共に、シリンダ本体31の側部には、下部空間41を区画するシリンダ部の底面に連通する作動流体供給口45が形成されており、作動流体供給口45から下部空間41内へ作動流体を供給できるようになっている。また、ピストン本体35aの上面の外周部と蓋部材33の下面(シリンダ部の天井面の外周部)には、それぞれ、ばね座として機能する環状溝47,49が形成されており、両端部を環状溝47,49に挿入して蓋部材33の下面(シリンダ部の天井面)とピストン本体35aの上面との間に圧縮コイルばね37を配置している。   The lid member 33 is formed with a ventilation port 43 communicating with the ceiling surface of the cylinder section that defines the upper space 39, and allows ventilation between the upper space 39 and the outside through the ventilation port 43. In addition, a working fluid supply port 45 that communicates with the bottom surface of the cylinder section that defines the lower space 41 is formed on the side of the cylinder body 31, and the working fluid supply port 45 operates into the lower space 41. Can supply fluid. Further, annular grooves 47 and 49 functioning as spring seats are formed on the outer peripheral portion of the upper surface of the piston body 35a and the lower surface of the lid member 33 (the outer peripheral portion of the ceiling surface of the cylinder portion), and both end portions are formed. Inserted in the annular grooves 47, 49, the compression coil spring 37 is arranged between the lower surface of the lid member 33 (the ceiling surface of the cylinder portion) and the upper surface of the piston body 35a.

なお、駆動部17は、ピストン35の案内軸35b及びステム35cが弁座面に対して垂直となるようにバルブ本体13に取り付けられる。また、ピストン本体35aの外周面及びシリンダ本体31の底部の貫通孔に挿入されたステム35cの外周面にそれぞれOリング51,53を装着し、ピストン本体35aの外周面とシリンダ部の内周面との間及びステム35cの外周面とシリンダ本体31の底部(シリンダ部の底面)の貫通孔の内周面との間から、下部空間41に供給された作動流体が漏出することを防止している。   The drive unit 17 is attached to the valve body 13 so that the guide shaft 35b of the piston 35 and the stem 35c are perpendicular to the valve seat surface. Further, O-rings 51 and 53 are attached to the outer peripheral surface of the piston main body 35a and the outer peripheral surface of the stem 35c inserted into the through hole at the bottom of the cylinder main body 31, respectively. Between the outer peripheral surface of the stem 35c and the inner peripheral surface of the through hole of the bottom portion (bottom surface of the cylinder portion) of the cylinder body 31 to prevent the working fluid supplied to the lower space 41 from leaking. There is.

このような構成により、通常時には、ピストン本体35aが圧縮コイルばね37によって下方に付勢されて押し下げられ、ステム35cを介してピストン本体35aに連結されている弁体15が弁座21に圧接される。この結果、流入路25が閉止され、図1に示されているように、ダイヤフラムバルブ11が閉状態となる。この状態から作動流体供給口45に作動流体(例えば圧縮空気)を供給すると、シリンダ部の下部空間41に作動流体が流入して、ピストン本体35aに上向きの流体圧が作用し、ピストン本体35aが圧縮コイルばね37の付勢力に抗して押し上げられる。このとき、シリンダ部の上部空間39内の空気は通気路43から外部に放出される。ピストン本体35aが上方へ移動すると、ステム35cを介してピストン本体35aに連結されている弁体15が上方へ移動して弁座21から離間する。この結果、流入路25が開放され、図2に示されているように、ダイヤフラムバルブ11が開状態となる。開状態では、ダイヤフラムバルブ11の流入口23から流入路25に流入した流体は弁室19、流出路29を経て流出口27から外部に流出するようになる。   With such a configuration, the piston body 35a is normally urged downward by the compression coil spring 37 and pushed down, and the valve body 15 connected to the piston body 35a via the stem 35c is pressed against the valve seat 21. It As a result, the inflow passage 25 is closed, and the diaphragm valve 11 is closed as shown in FIG. When a working fluid (for example, compressed air) is supplied to the working fluid supply port 45 from this state, the working fluid flows into the lower space 41 of the cylinder portion, an upward fluid pressure acts on the piston body 35a, and the piston body 35a moves. It is pushed up against the biasing force of the compression coil spring 37. At this time, the air in the upper space 39 of the cylinder portion is discharged to the outside from the ventilation passage 43. When the piston main body 35 a moves upward, the valve body 15 connected to the piston main body 35 a via the stem 35 c moves upward and separates from the valve seat 21. As a result, the inflow passage 25 is opened, and the diaphragm valve 11 is opened, as shown in FIG. In the open state, the fluid flowing from the inflow port 23 of the diaphragm valve 11 into the inflow passage 25 flows out from the outflow port 27 through the valve chamber 19 and the outflow passage 29.

ダイヤフラムバルブ11では、弁体15の上端部の外周部から半径方向外方にダイヤフラム55が延設されており、弁体15は、ダイヤフラム55を介してバルブ本体13に支持されている。詳細には、図3に詳細に示されているように、ダイヤフラム55の外周縁部に、最外縁部に位置し且つ水平方向に延びる環状の水平支持部55aと、水平支持部55aよりも内側に位置し且つ上下方向(鉛直方向)に延びる環状の垂直支持部55bとが設けられており、シリンダ本体31の底部中央から延びる突出部31aをバルブ本体13の弁室19の上部開口内に挿入したときに、突出部31aよりも外側に位置するシリンダ本体31の底面とバルブ本体13の弁室19の上部開口の周囲領域の上面との間に水平支持部55aを挟持し且つシリンダ本体31の突出部31aの外周面とバルブ本体13の弁室19の上部の内周面との間に垂直支持部55bを挟持することにより、ダイヤフラム55をバルブ本体13に固定するようになっている。また、水平支持部55aの底面に、断面台形状の環状溝55cが設けられ、垂直支持部55bの外側表面に、断面半円形状の環状突起55dが設けられている一方、バルブ本体13の弁室19の上部開口の周囲領域の上面に、断面半円形状の環状突起13aが設けられ、バルブ本体13の弁室19の上部の内周面に、断面台形状の環状溝13bが設けられている。環状突起13a,55dはそれぞれ環状溝55c,13bよりも僅かに大きく形成されており、水平支持部55aの環状溝55cにバルブ本体13の上面の環状突起13aを係合させ且つ垂直支持部55bの外側表面の環状突起55dを弁室19の内周面の環状溝13bに係合させた状態で、シリンダ本体31の突出部31aをバルブ本体13の弁室19内に挿入してシリンダ本体31をバルブ本体13の上部に取り付けたときに、環状突起13a,55dが変形して環状溝55c,13bに密着嵌合し、シール性が高まるようになっている。   In the diaphragm valve 11, the diaphragm 55 extends radially outward from the outer peripheral portion of the upper end of the valve body 15, and the valve body 15 is supported by the valve body 13 via the diaphragm 55. More specifically, as shown in detail in FIG. 3, an annular horizontal support portion 55a, which is located at the outermost edge portion and extends in the horizontal direction, is provided on the outer peripheral edge portion of the diaphragm 55 and inside the horizontal support portion 55a. And an annular vertical support portion 55b which is vertically located and extends in the vertical direction (vertical direction), and the protrusion 31a extending from the center of the bottom of the cylinder body 31 is inserted into the upper opening of the valve chamber 19 of the valve body 13. At this time, the horizontal support portion 55a is sandwiched between the bottom surface of the cylinder body 31 located outside the protruding portion 31a and the top surface of the peripheral region of the upper opening of the valve chamber 19 of the valve body 13 and the cylinder body 31 By sandwiching the vertical support portion 55b between the outer peripheral surface of the protruding portion 31a and the inner peripheral surface of the upper portion of the valve chamber 19 of the valve body 13, the diaphragm 55 is fixed to the valve body 13. That. An annular groove 55c having a trapezoidal cross section is provided on the bottom surface of the horizontal support portion 55a, and an annular protrusion 55d having a semicircular cross section is provided on the outer surface of the vertical support portion 55b, while the valve of the valve body 13 is provided. An annular projection 13a having a semicircular cross section is provided on the upper surface of the peripheral region of the upper opening of the chamber 19, and an annular groove 13b having a trapezoidal cross section is provided on the inner peripheral surface of the upper portion of the valve chamber 19 of the valve body 13. There is. The annular protrusions 13a and 55d are formed to be slightly larger than the annular grooves 55c and 13b, respectively. The annular protrusions 13a on the upper surface of the valve body 13 are engaged with the annular grooves 55c of the horizontal support portion 55a and the vertical support portions 55b are formed. With the annular projection 55d on the outer surface engaged with the annular groove 13b on the inner peripheral surface of the valve chamber 19, the protrusion 31a of the cylinder body 31 is inserted into the valve chamber 19 of the valve body 13 to remove the cylinder body 31. When attached to the upper portion of the valve body 13, the annular protrusions 13a and 55d are deformed and closely fit into the annular grooves 55c and 13b, so that the sealing performance is improved.

本実施形態では、上述したように、ダイヤフラム55の水平支持部55aに環状溝55cを設けると共に垂直支持部55bに環状突起55dを設け、環状溝55c及び環状突起55dをそれぞれバルブ本体13の上部の環状突起13aと弁室19の内周面の環状溝13bに係合させている。しかしながら、ダイヤフラム55の水平支持部55aに環状突起を設けると共に垂直支持部55bに環状溝を設け、設けた環状突起及び環状溝をそれぞれをバルブ本体13の上部に設けた環状溝と弁室19の内周面に設けた環状突起に係合させるようにしてもよく、水平支持部55aと垂直支持部55bの両方に環状突起又は環状溝を設けたり、水平支持部55aと垂直支持部55bの一方のみに環状溝又は環状突起を設けるようにしてもよい。   In the present embodiment, as described above, the horizontal support portion 55a of the diaphragm 55 is provided with the annular groove 55c, the vertical support portion 55b is provided with the annular protrusion 55d, and the annular groove 55c and the annular protrusion 55d are respectively provided on the upper portion of the valve body 13. The annular projection 13a and the annular groove 13b on the inner peripheral surface of the valve chamber 19 are engaged with each other. However, an annular protrusion is provided on the horizontal support portion 55a of the diaphragm 55 and an annular groove is provided on the vertical support portion 55b, and the provided annular protrusion and annular groove are respectively provided on the upper portion of the valve body 13 and the valve chamber 19. You may make it engage with the annular protrusion provided in the inner peripheral surface, and provide an annular protrusion or an annular groove in both the horizontal support part 55a and the vertical support part 55b, or one of the horizontal support part 55a and the vertical support part 55b. Only the annular groove or the annular protrusion may be provided only in this case.

本発明によるバルブ装置では、さらに、弁体15及び弁座21の一方に、平坦な環状面57と、環状面57と隣接して弁体15及び弁座21の他方から離れる方向に凸面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面59が形成され、弁体15及び弁座21の他方に、環状面57と対向して、環状面57と平行に延びる平坦な当接面61が形成されている。本実施形態では、図3及び図4に示されているように、弁座21に対向する弁体15の底面に、弁座21に向かって突出して延びる円環形状のリブ63が設けられており、リブ63の頂部に円環形状の平坦な環状面57が形成され、弁座21に、環状面57と対向して環状面57と平行に延びる平坦な当接面61が形成されている。また、リブ63の側面に、弁座21から離れる方向に環状面57の内周側から凸面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面59が形成されている。凸面状当接湾曲面59は、環状面57と凸面状当接湾曲面59との境界における凸面状当接湾曲面59の接平面が環状面57と平行に延びるように形成されていることが好ましい。   In the valve device according to the present invention, one of the valve body 15 and the valve seat 21 is further provided with a flat annular surface 57, and a convex surface in a direction adjacent to the annular surface 57 and away from the other of the valve body 15 and the valve seat 21. A convex contact curved surface 59 that curves and extends is formed, and a flat contact surface 61 that faces the annular surface 57 and extends parallel to the annular surface 57 is formed on the other side of the valve body 15 and the valve seat 21. ing. In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a ring-shaped rib 63 extending toward the valve seat 21 is provided on the bottom surface of the valve body 15 facing the valve seat 21. An annular flat annular surface 57 is formed on the top of the rib 63, and a flat contact surface 61 that faces the annular surface 57 and extends parallel to the annular surface 57 is formed on the valve seat 21. . Further, on the side surface of the rib 63, a convex contact curved surface 59 that is curved and extends in a convex shape from the inner peripheral side of the annular surface 57 in the direction away from the valve seat 21 is formed. The convex contact curved surface 59 is formed so that the tangent plane of the convex contact curved surface 59 at the boundary between the annular surface 57 and the convex contact curved surface 59 extends parallel to the annular surface 57. preferable.

このように、弁体15の底面に設けられたリブ63の頂面に環状面57を形成し、且つ、弁座21に環状面57と対向して環状面57と平行に延びる当接面61を形成すれば、弁座21に弁体15を接近させて着座させたときに弁体15の環状面57と弁座21の当接面61とが面接触する。したがって、着座時の衝撃が軽減され、パーティクルの発生を抑制することができる。また、環状面57に隣接して凸面状当接湾曲面59を設ければ、弁体15の環状面57が弁座21の当接面61に着座した状態からさらに弁体15を弁座21に押し付けたときに、リブ63が変形して、凸面状当接湾曲面59が弁座21の当接面61に当接するようになる。このとき、凸面状当接湾曲面59と当接面61とは線接触となる。すなわち、弁体15と弁座21との当接は、面接触から線接触に移行する。このような面接触から線接触への移行により、弁座21に対する弁体15の単位面積当たりの押圧力が高くなって、シール性が高まる。   In this way, the annular surface 57 is formed on the top surface of the rib 63 provided on the bottom surface of the valve body 15, and the contact surface 61 that faces the annular surface 57 and extends parallel to the annular surface 57 on the valve seat 21. If the valve body 15 is made to approach the valve seat 21 and seated, the annular surface 57 of the valve body 15 and the contact surface 61 of the valve seat 21 make surface contact. Therefore, the impact when seated can be reduced, and the generation of particles can be suppressed. Further, if the convex contact curved surface 59 is provided adjacent to the annular surface 57, the valve element 15 is further moved from the state where the annular surface 57 of the valve body 15 is seated on the contact surface 61 of the valve seat 21. When pressed against, the rib 63 is deformed, and the convex contact curved surface 59 comes into contact with the contact surface 61 of the valve seat 21. At this time, the convex contact curved surface 59 and the contact surface 61 are in line contact. That is, the contact between the valve element 15 and the valve seat 21 shifts from surface contact to line contact. Due to such a transition from surface contact to line contact, the pressing force per unit area of the valve body 15 against the valve seat 21 is increased, and the sealing property is improved.

さらに、環状面57が、凸面状当接湾曲面59との境界における凸面状当接湾曲面59の接平面と平行に延びていれば、境界がエッジ状にならないので、当接面61と当接する弁体15上の領域が環状面57から凸面状当接湾曲面59に円滑に移行することができ、境界において弁体15と弁座21との摩擦によるパーティクルの発生を抑制させることができる。したがって、凸面状当接湾曲面59の曲率半径が大きいほど、環状面57と凸面状当接湾曲面59との境界が滑らかとなり、パーティクルの発生を抑制する効果が高まる。なお、凸面状当接湾曲面59の曲率半径とは、リブ63の横断面において凸面状当接湾曲面59がなす湾曲線を近似する円の半径を意味するものとする。   Further, if the annular surface 57 extends parallel to the tangent plane of the convex contact curved surface 59 at the boundary with the convex contact curved surface 59, the boundary does not become edge-shaped, and therefore, it abuts against the contact surface 61. The area on the valve body 15 in contact can smoothly transition from the annular surface 57 to the convex contact curved surface 59, and it is possible to suppress the generation of particles due to the friction between the valve body 15 and the valve seat 21 at the boundary. . Therefore, as the radius of curvature of the convex contact curved surface 59 is larger, the boundary between the annular surface 57 and the convex contact curved surface 59 becomes smoother, and the effect of suppressing the generation of particles is enhanced. The radius of curvature of the convex contact curved surface 59 means the radius of a circle that approximates the curve line formed by the convex contact curved surface 59 in the cross section of the rib 63.

環状面57は、その内径が弁体15に圧入されているステム35cの接続端の外径よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。このような内径とすることにより、リブ63の環状面57が弁座21の当接面61に当接した状態で弁体15がステム35cによってさらに弁座21に押し付けられたときに、弁体15の中央部が弁座21側へ凸状に変形する。この弁体15の変形に伴うリブ63の変形で、環状面57の内周側から延びる凸面状当接湾曲面59を確実に当接面61と当接するようにさせることができる。このため、弁体15の底面中央部15bと弁体15に圧入されるステム35cの接続端との間の領域は、弁体15が変形しやすいように薄くすることが好ましい。   The annular surface 57 is preferably formed so that its inner diameter is larger than the outer diameter of the connection end of the stem 35c press-fitted into the valve body 15. With such an inner diameter, when the valve body 15 is further pressed against the valve seat 21 by the stem 35c while the annular surface 57 of the rib 63 is in contact with the contact surface 61 of the valve seat 21, the valve body 15 is pressed. The central portion of 15 is deformed in a convex shape toward the valve seat 21 side. By the deformation of the ribs 63 accompanying the deformation of the valve body 15, the convex contact curved surface 59 extending from the inner peripheral side of the annular surface 57 can be surely brought into contact with the contact surface 61. For this reason, it is preferable that the region between the central portion 15b of the bottom surface of the valve body 15 and the connection end of the stem 35c press-fitted into the valve body 15 be thin so that the valve body 15 is easily deformed.

図4に示されているように、環状のリブ63に取り囲まれる弁体15の底面部分(以下、底面中央部15bと記載する。)が平坦に形成され、当該底面中央部15bと凸面状当接湾曲面59とが凹面状湾曲面15cによって接続されていることが好ましい。底面中央部15bが平坦になっていることにより、ステム35cによる押し付けで弁体15が変形するときに応力集中が発生しにくくなり、耐久性が向上する。また、底面中央部15bと凸面状当接湾曲面59が凹面状湾曲面15cによって接続されていることにより、両者の境界に角部が形成されず、リブ63の変形による応力集中が生じにくくなって、耐久性が向上する。   As shown in FIG. 4, a bottom surface portion (hereinafter, referred to as a bottom surface central portion 15b) of the valve body 15 surrounded by the annular rib 63 is formed flat, and the bottom surface central portion 15b and the convex contact portion are formed. It is preferable that the curved surface 59 is connected to the curved surface 59 by the concave curved surface 15c. Since the central portion 15b of the bottom surface is flat, stress concentration is less likely to occur when the valve body 15 is deformed by being pressed by the stem 35c, and durability is improved. Further, since the bottom center portion 15b and the convex contact curved surface 59 are connected by the concave curved surface 15c, no corner is formed at the boundary between the two, and stress concentration due to deformation of the rib 63 is less likely to occur. And durability is improved.

また、本実施形態では、環状面57を挟んで凸面状当接湾曲面59と反対側のリブ63の側面に、環状面57から離れる方向に凸面状に湾曲した凸面状補助湾曲面65が形成されている。このようにリブ63の側面を湾曲面とすることにより、弁体15が弁座21に着座したときの衝撃を緩和しやすくなり、パーティクルの発生を抑制する効果を奏する。凸面状当接湾曲面59の曲率半径は凸面状補助湾曲面65の曲率半径よりも大きくなっていることが好ましい。この場合、環状面57から凸面状当接湾曲面59への輪郭の変化の方が環状面57から凸面状補助湾曲面65への輪郭の変化よりも緩やかとなるので、環状面57と弁座21の当接面61との面接触から凸面状当接湾曲面59と弁座21の当接面61との線接触への移行が円滑となり、パーティクルの発生の抑制効果が高められる。さらに、凸面状補助湾曲面65も、凸面状当接湾曲面59と同様に、凸面状補助湾曲面65と環状面57との境界における凸面状補助湾曲面65の接平面が環状面57と平行に延びるように形成されていることが好ましい。これにより、境界にエッジが形成されなくなり、弁座21に対して弁体15が着座したときの衝撃でエッジが削れることによるパーティクルの発生を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, a convex auxiliary curved surface 65 curved in a convex shape in a direction away from the annular surface 57 is formed on the side surface of the rib 63 opposite to the convex contact curved surface 59 with the annular surface 57 interposed therebetween. Has been done. By making the side surfaces of the ribs 63 curved in this way, it becomes easier to absorb the impact when the valve body 15 is seated on the valve seat 21, and the effect of suppressing the generation of particles is achieved. The radius of curvature of the convex contact curved surface 59 is preferably larger than the radius of curvature of the convex auxiliary curved surface 65. In this case, the contour change from the annular surface 57 to the convex contact curved surface 59 is more gradual than the contour change from the annular surface 57 to the convex auxiliary curved surface 65. The smooth transition from the surface contact with the contact surface 61 of the valve 21 to the line contact between the convex contact curved surface 59 and the contact surface 61 of the valve seat 21 enhances the effect of suppressing the generation of particles. Further, similarly to the convex contact curved surface 59, the tangential plane of the convex auxiliary curved surface 65 at the boundary between the convex auxiliary curved surface 65 and the annular surface 57 is parallel to the annular surface 57. It is preferable that it is formed so as to extend. As a result, no edge is formed at the boundary, and it is possible to suppress the generation of particles due to the edge being scraped by the impact when the valve body 15 is seated on the valve seat 21.

なお、バルブ本体13、弁体15、シリンダ本体31、ピストン35、ダイヤフラム55の材質は、例えば、PVC(塩化ビニル樹脂)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)、PP(ポリプロピレン)、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エチレン)などとすることができる。   The material of the valve body 13, the valve body 15, the cylinder body 31, the piston 35, and the diaphragm 55 is, for example, PVC (vinyl chloride resin), PVDF (polyvinylidene fluoride), PP (polypropylene), PTFE (polytetrafluoro). Ethylene), PFA (perfluoroalkoxyethylene), or the like.

次に、図1及び図2に加えて図5及び図6を参照して、ダイヤフラムバルブ11の動作を説明する。   Next, the operation of the diaphragm valve 11 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 in addition to FIGS.

作動流体供給口45から駆動部17に作動流体が供給されていない通常時は、駆動部17のピストン35が圧縮コイルばね37によって下方に付勢されて押し下げられる。この結果、弁体15が弁座21に圧接されて、ダイヤフラムバルブ11が図1に示されているように閉状態となる。この状態から駆動部17の作動流体供給口45に作動流体を供給すると、シリンダ部の下部空間41に流入した作動流体の流体圧がピストン本体35aに上向きに作用し、ピストン35が圧縮コイルばね37の付勢力に抗して押し上げられる。この結果、弁体15が弁座21から離間して、ダイヤフラムバルブ11が図2に示されているように開状態となる。   During normal operation when the working fluid is not supplied from the working fluid supply port 45 to the drive unit 17, the piston 35 of the drive unit 17 is urged downward by the compression coil spring 37 and pushed down. As a result, the valve body 15 is pressed against the valve seat 21, and the diaphragm valve 11 is closed as shown in FIG. When the working fluid is supplied to the working fluid supply port 45 of the drive unit 17 from this state, the fluid pressure of the working fluid flowing into the lower space 41 of the cylinder portion acts upward on the piston main body 35a, and the piston 35 causes the compression coil spring 37. It is pushed up against the urging force of. As a result, the valve body 15 separates from the valve seat 21, and the diaphragm valve 11 is opened as shown in FIG.

作動流体供給口45への作動流体の供給を停止すると、圧縮コイルばね37により、再びピストン35が下方に付勢されて押し下げられ、図5(a)に示されているように、弁体15が弁座21に着座する。このとき、まず、図6(a)に示されているように、弁体15のリブ63の環状面57が弁座21の当接面61に面接触する。ピストン35がさらに下方へ移動すると、弁体15のリブ63の環状面57が弁座21の当接面61に当接した状態で駆動部17のステム35cによって弁体15の中央部が下方に押圧される。したがって、図5(b)に示されているように、弁体15の中央部が下方に向けて凸状に変形して、リブ63の先端が外方に押し出される。このような弁体15の変形に伴って、図6(b)に示されているように、弁体15のリブ63の側面の凸面状当接湾曲面59が弁座21の当接面61に当接するようになり、弁体15と弁座21との当接が面接触から線接触へと移行する。   When the supply of the working fluid to the working fluid supply port 45 is stopped, the piston 35 is again urged downward by the compression coil spring 37 and pushed down, and as shown in FIG. Sits on the valve seat 21. At this time, first, as shown in FIG. 6A, the annular surface 57 of the rib 63 of the valve body 15 comes into surface contact with the contact surface 61 of the valve seat 21. When the piston 35 moves further downward, the central portion of the valve body 15 is moved downward by the stem 35c of the drive unit 17 in a state where the annular surface 57 of the rib 63 of the valve body 15 is in contact with the contact surface 61 of the valve seat 21. Pressed. Therefore, as shown in FIG. 5B, the central portion of the valve body 15 is deformed in a downward convex shape, and the tips of the ribs 63 are pushed outward. With such deformation of the valve body 15, as shown in FIG. 6B, the convex contact curved surface 59 on the side surface of the rib 63 of the valve body 15 is changed to the contact surface 61 of the valve seat 21. The contact between the valve element 15 and the valve seat 21 shifts from surface contact to line contact.

このように、ダイヤフラム11では、弁座21に弁体15を接近させて着座させた直後、弁体15の環状面57と弁座21の当接面61とが面接触して、駆動部17による押付力(推力)を広い面積で受ける。したがって、弁座21に対する弁体15の着座時の衝撃が軽減されて、パーティクルの発生を抑制することができる。また、弁体15の環状面57と弁座21の当接面61とが当接している状態から、駆動部17によりさらに弁体15が弁座21に押し付けられると、弁体15が変形して、リブ63の環状面57に隣接する凸面状当接湾曲面59が弁座21の当接面61に当接するようになり、弁体15と弁座21との当接が面接触からそれよりも接触面積の狭い線接触へと移行する。したがって、駆動部17による弁座21への弁体15の押付力が同じであっても、単位面積当たりの押付力が高くなって、シール性が高められる。よって、駆動部17の押付力を弱くして、弁座21に対する弁体15の着座時の衝撃を弱くしてパーティクルの発生をさらに抑制しつつ、良好なシール性を確保することも可能となる。   Thus, in the diaphragm 11, the annular surface 57 of the valve body 15 and the contact surface 61 of the valve seat 21 come into surface contact immediately after the valve body 15 is seated by approaching the valve seat 21, and the drive unit 17 is driven. It receives the pressing force (thrust) by a large area. Therefore, the impact when the valve body 15 is seated on the valve seat 21 is reduced, and the generation of particles can be suppressed. When the drive unit 17 further presses the valve body 15 against the valve seat 21 from the state where the annular surface 57 of the valve body 15 and the contact surface 61 of the valve seat 21 are in contact with each other, the valve body 15 is deformed. Then, the convex contact curved surface 59 adjacent to the annular surface 57 of the rib 63 comes into contact with the contact surface 61 of the valve seat 21, and the contact between the valve body 15 and the valve seat 21 is changed from the surface contact. Line contact with a smaller contact area. Therefore, even if the pressing force of the valve body 15 against the valve seat 21 by the drive unit 17 is the same, the pressing force per unit area is high and the sealing property is improved. Therefore, the pressing force of the drive unit 17 is weakened to weaken the impact of the valve body 15 on the valve seat 21 when the valve seat 15 is seated to further suppress the generation of particles, and it is also possible to secure good sealing performance. .

さらに、環状面57と凸面状当接湾曲面59との境界における凸面状当接湾曲面59の接平面が環状面57と平行に延びるように、凸面状当接湾曲面59が形成されていれば、環状面57と凸面状当接湾曲面59との境界がエッジ状にならないので、弁体15の環状面57と弁座21の当接面61との面接触から弁体15の凸面状当接湾曲面59と弁座21の当接面61との線接触へ円滑に移行することができ、境界において弁体15と弁座21との摩擦で弁体15又は弁座21が削れてパーティクルを発生することを抑制することができる。   Further, the convex contact curved surface 59 is formed so that the tangent plane of the convex contact curved surface 59 at the boundary between the annular surface 57 and the convex contact curved surface 59 extends parallel to the annular surface 57. For example, since the boundary between the annular surface 57 and the convex contact curved surface 59 does not form an edge shape, the annular surface 57 of the valve body 15 and the contact surface 61 of the valve seat 21 are not in contact with each other, and thus the convex shape of the valve body 15 is changed. The line contact between the contact curved surface 59 and the contact surface 61 of the valve seat 21 can be smoothly changed, and the valve body 15 or the valve seat 21 is scraped by friction between the valve body 15 and the valve seat 21 at the boundary. Generation of particles can be suppressed.

次に、本発明によるバルブ装置の他の実施形態を説明する。
図7は、本発明のバルブ装置の第2の実施形態によるダイヤフラムバルブ71の要部を示している。図7では、第1の実施形態と共通する構成要素に第1の実施形態と同じ参照符号を付している。第2の実施形態のダイヤフラムバルブ71の構造は、弁体73及び弁座75の構造を除いて、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同じであるので、ここでは、弁体73及び弁座75の構造を中心に説明する。
Next, another embodiment of the valve device according to the present invention will be described.
FIG. 7 shows essential parts of a diaphragm valve 71 according to a second embodiment of the valve device of the present invention. In FIG. 7, constituent elements common to the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment. The structure of the diaphragm valve 71 of the second embodiment is the same as the diaphragm valve 11 of the first embodiment, except for the structures of the valve body 73 and the valve seat 75, so here, the valve body 73 and the valve seat are used. The structure of 75 will be mainly described.

第1の実施形態では、弁体15が錘形状を有しているが、バルブ装置の弁体の形状は錘形状に限定されるものではない。第2の実施形態のダイヤフラムバルブ71の弁体73は、円板形状を有しており、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同様に、その上端部の外周部から径方向外方へ延びるダイヤフラム77を介して弁座75と対向するようにバルブ本体13に支持されている。弁座75は、流入路25の弁室19への開口の周囲に形成された環状段差部の上向き面に形成されている。   In the first embodiment, the valve body 15 has a cone shape, but the shape of the valve body of the valve device is not limited to the cone shape. The valve body 73 of the diaphragm valve 71 of the second embodiment has a disc shape, and extends radially outward from the outer peripheral portion of the upper end portion thereof, like the diaphragm valve 11 of the first embodiment. It is supported by the valve body 13 so as to face the valve seat 75 via the diaphragm 77. The valve seat 75 is formed on an upward surface of an annular step portion formed around the opening of the inflow passage 25 to the valve chamber 19.

第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11の弁体15及び弁座21と同様に、弁座75に対向する弁体73の底面の外周部に、弁座75に向かって突出して延びる円環形状のリブ79が設けられている。リブ79の頂部には、円環形状の平坦な環状面81が形成されており、弁座75に、環状面81と対向して環状面81と平行に延びる平坦な当接面83が形成されている。リブ79の側面には、弁座75から離れる方向に環状面81の内周側及び外周側からそれぞれ凸面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面85及び凸面状補助湾曲面87が設けられており、凸面状当接湾曲面85及び凸面状補助湾曲面87は、環状面81との境界における接平面が環状面81と平行に延びるように形成されている。   Similar to the valve body 15 and the valve seat 21 of the diaphragm valve 11 of the first embodiment, an annular shape extending toward the valve seat 75 is formed on the outer peripheral portion of the bottom surface of the valve body 73 facing the valve seat 75. Ribs 79 are provided. An annular flat annular surface 81 is formed on the top of the rib 79, and a flat abutting surface 83 that faces the annular surface 81 and extends parallel to the annular surface 81 is formed on the valve seat 75. ing. The side surface of the rib 79 is provided with a convex contact curved surface 85 and a convex auxiliary curved surface 87 that extend in a convex shape from the inner peripheral side and the outer peripheral side of the annular surface 81 in the direction away from the valve seat 75. The convex contact curved surface 85 and the convex auxiliary curved surface 87 are formed such that the tangent plane at the boundary with the annular surface 81 extends parallel to the annular surface 81.

本実施形態の弁体73は、駆動部17のステム35cの接続端35dの外周に設けられた雄ねじを弁体73の上部中央の連結孔73aに形成された雌ねじに螺合させることによってステム35cの接続端35dに接続され、弁座75に対して接近及び離間する方向に駆動部17によって駆動されるようになっている。しかしながら、ステム35cの接続端35dに対する弁体73の接続は、螺合に限定されるものではなく、適宜の方法を採用することが可能である。例えば、第1の実施形態と同様に、弁体73にステム35cの接続端35dを圧入することによってステム35cの接続端35dに弁体73を接続してもよい。なお、ステム35cの接続端35dの外径は、環状のリブ79の内径よりも小さくなるように形成されている。   In the valve body 73 of the present embodiment, the male screw provided on the outer periphery of the connection end 35d of the stem 35c of the drive unit 17 is screwed into the female screw formed in the connection hole 73a at the upper center of the valve body 73 to allow the stem 35c. Is connected to the connection end 35d of the drive seat 17 and is driven by the drive unit 17 in a direction of approaching and separating from the valve seat 75. However, the connection of the valve body 73 to the connection end 35d of the stem 35c is not limited to screwing, and an appropriate method can be adopted. For example, as in the first embodiment, the valve body 73 may be connected to the connection end 35d of the stem 35c by press-fitting the connection end 35d of the stem 35c into the valve body 73. The outer diameter of the connection end 35d of the stem 35c is smaller than the inner diameter of the annular rib 79.

本実施形態のダイヤフラムバルブ71では、弁体73が弁座75から離間した開状態から、弁体73が駆動部17のステム35cの駆動によって押し下げられると、図7(a)に示されているように、弁体73のリブ79の環状面81が弁座75の当接面83と面接触して着座し、着座時の衝撃を軽減する。さらに、弁体73の環状面81が弁座75の当接面83と当接した状態から、弁体73が駆動部17のステム35cの駆動によって下方に押し下げられると、弁体15の中央部が弁座75側に凸状に湾曲する。このような弁体15の変形に伴うリブ79の変形で、図7(b)に示されているように、環状面81の内周側から延びる凸面状当接湾曲面85が弁座75の当接面83と線接触するようになり、単位面積当たりの押付力が高められる。本実施形態では、このとき、環状面81の外周側から延びる凸面状補助湾曲面87が環状溝の外周面89にも当接して線接触をなし、付加的なシール機能を果たす。第2の実施形態のダイヤフラムバルブ71の他の作用及び効果は、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同様であるので、ここでは説明を省略する。   In the diaphragm valve 71 of the present embodiment, when the valve body 73 is pushed down by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the open state in which the valve body 73 is separated from the valve seat 75, it is shown in FIG. As described above, the annular surface 81 of the rib 79 of the valve body 73 comes into surface-contact with the contact surface 83 of the valve seat 75 to be seated, and the impact at the time of sitting is reduced. Further, when the valve body 73 is pushed downward by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the state where the annular surface 81 of the valve body 73 is in contact with the contact surface 83 of the valve seat 75, the central portion of the valve body 15 is pressed. Bends in a convex shape toward the valve seat 75. Due to the deformation of the rib 79 associated with the deformation of the valve body 15, as shown in FIG. 7B, the convex contact curved surface 85 extending from the inner peripheral side of the annular surface 81 forms the valve seat 75. It comes into line contact with the contact surface 83, and the pressing force per unit area is increased. In this embodiment, at this time, the convex auxiliary curved surface 87 extending from the outer peripheral side of the annular surface 81 also comes into line contact with the outer peripheral surface 89 of the annular groove to perform an additional sealing function. Other actions and effects of the diaphragm valve 71 of the second embodiment are the same as those of the diaphragm valve 11 of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.

図8は、本発明のバルブ装置の第3の実施形態によるダイヤフラムバルブ91の要部を示している。図8では、第1の実施形態と共通する構成要素に第1の実施形態と同じ参照符号を付している。第3の実施形態のダイヤフラムバルブ91の構造は、弁体93及び弁座95の構造を除いて、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同様であるので、ここでは、弁体93及び弁座95を中心に説明する。   FIG. 8 shows a main part of a diaphragm valve 91 according to a third embodiment of the valve device of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment. The structure of the diaphragm valve 91 of the third embodiment is the same as that of the diaphragm valve 11 of the first embodiment, except for the structures of the valve body 93 and the valve seat 95, so here, the valve body 93 and the valve seat are used. The description will focus on 95.

第1の実施形態では、頂部に環状面57が形成されたリブ63を弁体15側に設け、環状面57が当接する当接面61を弁座側に設けているが、リブ63及び当接面61の配置は第1の実施形態の配置に限定されるものではない。第3の実施形態のダイヤフラムバルブ91の弁体93は、第1の実施形態と類似であり、先端部がテーパ形状の概略円柱形状を有しており、その上端部の外周部から径方向外方へ延びるダイヤフラム97を介して弁座95と対向するようにバルブ本体13に支持されている。弁座95は、弁室19への流入路25の開口の周囲に形成されており、弁座95には、弁体93へ向けて突出して延びる環状のリブ99が設けられている。第3の実施形態では、別体のリブ99が弁座95に取り付けられているが、リブ99を弁座95と一体的に形成してもよい。   In the first embodiment, the rib 63 having the annular surface 57 formed on the top is provided on the valve body 15 side, and the contact surface 61 with which the annular surface 57 abuts is provided on the valve seat side. The arrangement of the contact surface 61 is not limited to the arrangement of the first embodiment. The valve element 93 of the diaphragm valve 91 of the third embodiment is similar to that of the first embodiment, and has a generally cylindrical shape with a tapered tip end portion, and is radially outward from the outer peripheral portion of its upper end portion. It is supported by the valve body 13 so as to face the valve seat 95 via a diaphragm 97 that extends toward one side. The valve seat 95 is formed around the opening of the inflow passage 25 to the valve chamber 19, and the valve seat 95 is provided with an annular rib 99 that projects and extends toward the valve body 93. In the third embodiment, the separate rib 99 is attached to the valve seat 95, but the rib 99 may be formed integrally with the valve seat 95.

リブ99の頂部には、円環形状の平坦な環状面101が形成されており、弁体93の底部に、環状面101と対向して環状面101と平行に延びる平坦な当接面103が形成されている。また、リブ99の側面には、弁体93から離れる方向に環状面101の内周側及び外周側からそれぞれ凸面面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面105及び凸面状補助湾曲面107が設けられており、凸面状当接湾曲面105及び凸面面状補助湾曲面107は、環状面101との境界における接平面が環状面101と平行に延びるように形成されている。さらに、リブ99の基端部の外周側には、楔形状の環状切欠き部109が設けられている。   An annular flat annular surface 101 is formed on the top of the rib 99, and a flat abutment surface 103 facing the annular surface 101 and extending parallel to the annular surface 101 is formed on the bottom of the valve body 93. Has been formed. In addition, on the side surface of the rib 99, a convex contact curved surface 105 and a convex auxiliary curved surface 107 that are curved and extend in a convex shape from the inner peripheral side and the outer peripheral side of the annular surface 101 in the direction away from the valve body 93, respectively. The convex contact curved surface 105 and the convex auxiliary curved surface 107 are formed such that the tangent plane at the boundary with the annular surface 101 extends parallel to the annular surface 101. Further, a wedge-shaped annular notch 109 is provided on the outer peripheral side of the base end of the rib 99.

本実施形態の弁体93は、駆動部17のステム35cの接続端35dに設けられた雌ねじ部に弁体の上部中央に突出して形成された雄ねじ部を螺合させることによってステム35cの接続端35dに接続され、弁座95に対して接近及び離間する方向に駆動されるようになっている。しかしながら、ステム35cの接続端35dに対する弁体93の接続は、螺合に限定されるものではなく、適宜の方法を採用することが可能である。例えば、第1の実施形態と同様に、弁体93にステム35cの接続端35dを圧入することによってステム35cの接続端35dに弁体93を接続してもよい。   The valve body 93 of the present embodiment is configured such that a female thread portion provided at the connection end 35d of the stem 35c of the drive unit 17 is screwed with a male thread portion formed so as to project to the center of the upper portion of the valve body, thereby connecting the stem 35c. It is connected to the valve 35d and is driven in a direction of approaching and separating from the valve seat 95. However, the connection of the valve body 93 to the connection end 35d of the stem 35c is not limited to screwing, and an appropriate method can be adopted. For example, similarly to the first embodiment, the valve body 93 may be connected to the connection end 35d of the stem 35c by press-fitting the connection end 35d of the stem 35c into the valve body 93.

本実施形態のダイヤフラムバルブ97では、弁体93が弁座95から離間した開状態から、弁体93が駆動部17のステム35cの駆動によって押し下げられると、図8(a)に示されているように、弁体93の底面の当接面103が弁座95に設けられたリブ99の環状面101と面接触して着座し、着座時の衝撃を軽減する。さらに、弁体93の当接面103が弁座95のリブ99の環状面101と当接した状態から、弁体93が駆動部17のステム35cの駆動によって下方に押し下げられると、リブ99が弁体93により下方へ向けて押圧されて、リブ99の外周側の切欠き部109の存在のために、リブ99の先端が外方へ向かって撓曲する。この結果、図8(b)に示されているように、環状面101の内周側から延びる凸面状当接湾曲面105が弁体93の底面の当接面103と線接触するようになり、単位面積当たりの押付力が高められる。第3の実施形態のダイヤフラムバルブ91の他の作用及び効果は、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同様であるので、ここでは説明を省略する。   In the diaphragm valve 97 of the present embodiment, when the valve body 93 is pushed down by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the open state in which the valve body 93 is separated from the valve seat 95, it is shown in FIG. Thus, the abutment surface 103 on the bottom surface of the valve body 93 comes into surface-contact with the annular surface 101 of the rib 99 provided on the valve seat 95 to be seated, and the impact at the time of sitting is reduced. Furthermore, when the valve body 93 is pushed downward by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the state where the contact surface 103 of the valve body 93 contacts the annular surface 101 of the rib 99 of the valve seat 95, the rib 99 is moved downward. It is pressed downward by the valve element 93, and the tip of the rib 99 bends outward due to the presence of the notch 109 on the outer peripheral side of the rib 99. As a result, as shown in FIG. 8B, the convex contact curved surface 105 extending from the inner peripheral side of the annular surface 101 comes into line contact with the contact surface 103 of the bottom surface of the valve body 93. , The pressing force per unit area is increased. Other actions and effects of the diaphragm valve 91 of the third embodiment are similar to those of the diaphragm valve 11 of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.

図9は、本発明のバルブ装置の第4の実施形態によるグローブバルブ111の要部を示している。第4の実施形態のグローブバルブ111の基本的な構造は、弁体113及び弁座115の構造を除いて、第1の実施形態のダイヤフラムバルブと同様であるので、ここでは、弁体及び弁座を中心に説明する。   FIG. 9 shows a main part of a globe valve 111 according to a fourth embodiment of the valve device of the present invention. The basic structure of the globe valve 111 of the fourth embodiment is the same as that of the diaphragm valve of the first embodiment, except for the structures of the valve body 113 and the valve seat 115. The explanation will focus on the seat.

第1の実施形態から第3の実施形態では、本発明がダイヤフラムバルブに適用されているが、本発明は、弁体が弁座に対して略垂直方向に接近離間することによって開閉を行うバルブであれば適用可能であり、適用がダイヤフラムバルブに限定されるものではない。第4の実施形態は、本発明をグローブバルブ111に適用した例である。また、第1の実施形態から第3の実施形態では、弁体又は弁座に設けられたリブに環状面及びこれに隣接する凸面状当接湾曲面が形成されているが、環状面及び凸面状当接湾曲面はリブの頂部以外の場所に形成されてもよい。第4の実施形態では、円環形状の平坦な環状面117が弁座115の弁座面として形成され、弁室19への流入路25の開口の周縁を面取りすることによって環状面117に隣接して形成した湾曲面を凸面状当接湾曲面119としている。また、弁体113の底面に、弁座115に形成された環状面117と対向して環状面117と平行に延びる平坦な当接面121が形成されている。なお、凸面状当接湾曲面119は、環状面117との境界における接平面が環状面117と平行に延びるように形成されている。   In the first to third embodiments, the present invention is applied to the diaphragm valve, but the present invention is a valve that opens and closes when the valve body moves toward and away from the valve seat in a substantially vertical direction. However, the application is not limited to the diaphragm valve. The fourth embodiment is an example in which the present invention is applied to the globe valve 111. Further, in the first to third embodiments, the annular surface and the convex contact curved surface adjacent to the annular surface are formed on the rib provided on the valve body or the valve seat. The curved contact curved surface may be formed at a place other than the top of the rib. In the fourth embodiment, an annular flat annular surface 117 is formed as the valve seat surface of the valve seat 115 and is adjacent to the annular surface 117 by chamfering the peripheral edge of the opening of the inflow passage 25 to the valve chamber 19. The curved surface thus formed is referred to as a convex contact curved surface 119. Further, on the bottom surface of the valve body 113, a flat contact surface 121 that faces the annular surface 117 formed on the valve seat 115 and extends parallel to the annular surface 117 is formed. The convex contact curved surface 119 is formed so that the tangential plane at the boundary with the annular surface 117 extends parallel to the annular surface 117.

本実施形態の弁体113は、平板形状を有しており、駆動部17のステム35cの接続端35dに設けられた雌ねじ部に弁体113の上部中央に突出して形成された雄ねじ部を螺合させることによってステム35cの接続端35dに接続され、弁座115に対して接近及び離間する方向に駆動されるようになっている。しかしながら、ステム35cの接続端35dに対する弁体113の接続は、螺合に限定されるものではなく、適宜の方法を採用することが可能である。例えば、第1の実施形態と同様に、弁体113にステム35cの接続端35dを圧入することによってステム35cの接続端35dに弁体113を接続してもよい。   The valve body 113 of the present embodiment has a flat plate shape, and a female screw portion provided at the connecting end 35d of the stem 35c of the drive unit 17 is screwed with a male screw portion formed so as to project to the center of the upper portion of the valve body 113. By connecting them, they are connected to the connecting end 35d of the stem 35c and are driven in a direction of approaching and separating from the valve seat 115. However, the connection of the valve body 113 to the connection end 35d of the stem 35c is not limited to screwing, and an appropriate method can be adopted. For example, as in the first embodiment, the valve body 113 may be connected to the connecting end 35d of the stem 35c by press-fitting the connecting end 35d of the stem 35c into the valve body 113.

本実施形態のグローブバルブ111では、弁体113が弁座115から離間した開状態から、弁体113が駆動部17のステム35cの駆動によって押し下げられると、図9(a)に示されているように、弁体113の底面の当接面121が弁座115の環状面117と面接触して着座し、着座時の衝撃を軽減する。さらに、弁体113の当接面121が弁座115の環状面117と当接した状態から、弁体113が駆動部17のステム35cの駆動によって下方に押し下げられると、弁体113の中央部が弁座115側に凸状に湾曲する。この結果、図9(b)に示されているように、弁体113の当接面121が弁座115の環状面117の内周側から延びる凸面状当接湾曲面119と線接触するようになり、単位面積当たりの押付力が高められる。第4の実施形態の他の作用及び効果は、第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。   In the globe valve 111 of the present embodiment, when the valve body 113 is pushed down by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the open state in which the valve body 113 is separated from the valve seat 115, it is shown in FIG. 9 (a). As described above, the contact surface 121 of the bottom surface of the valve body 113 comes into surface-contact with the annular surface 117 of the valve seat 115 to be seated, and the impact during seating is reduced. Furthermore, when the valve body 113 is pushed downward by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the state where the contact surface 121 of the valve body 113 is in contact with the annular surface 117 of the valve seat 115, the central portion of the valve body 113 is depressed. Bends in a convex shape toward the valve seat 115 side. As a result, as shown in FIG. 9B, the contact surface 121 of the valve body 113 comes into line contact with the convex contact curved surface 119 extending from the inner peripheral side of the annular surface 117 of the valve seat 115. Therefore, the pressing force per unit area is increased. The other actions and effects of the fourth embodiment are similar to those of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.

図10は、本発明のバルブ装置の第5の実施形態によるグローブバルブ131を示している。第5の実施形態のグローブバルブ131の基本的な構造は、弁体133及び弁座135の構造を除いて、第1の実施形態と同様であるので、ここでは、弁体133及び弁座135を中心に説明する。   FIG. 10 shows a globe valve 131 according to a fifth embodiment of the valve device of the present invention. The basic structure of the globe valve 131 of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment, except for the structures of the valve body 133 and the valve seat 135, so here, the valve body 133 and the valve seat 135. I will explain mainly.

第1の実施形態から第4の実施形態では、弁体の上部中央において駆動部17のステム35cの接続端35dに接続されているが、ステム35cによって弁体が弁座に対して接近及び離間することができるようになっていれば、ステム35cとの接続部分は、弁体の上部中央に限定されるものではない。第5の実施形態では、ステム35cの接続端35dが筒形状に形成されており、弁体133の上部の外延部分を接続端35dの外周部に装着することによって弁体133をステム35cの接続端35dに接続している。   In the first to fourth embodiments, the valve body is connected to the connecting end 35d of the stem 35c of the drive unit 17 at the center of the upper portion of the valve body. However, the stem 35c causes the valve body to approach and separate from the valve seat. The connecting portion with the stem 35c is not limited to the center of the upper portion of the valve body as long as it is possible. In the fifth embodiment, the connection end 35d of the stem 35c is formed in a tubular shape, and the valve body 133 is connected to the stem 35c by mounting the outer extending portion of the upper portion of the valve body 133 on the outer peripheral portion of the connection end 35d. It is connected to the end 35d.

本実施形態では、ステム35cの接続端35dに接続された弁体133の底面の外周部よりも内側に、弁座135へ向けて突出して延びる環状のリブ137が設けられており、リブ137の頂部に、円環形状の平坦な環状面139が形成されている。また、弁座135に、環状面139と対向して、弁体133へ向かって突出して延びる環状のリブ141が設けられており、リブ141の頂部に、環状面139と平行に延びる円環形状の平坦な当接面143が形成されている。さらに、リブ137の側面には、弁座135から離れる方向に環状面139の外周側から凸面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面145が形成されている。凸面状当接湾曲面145は、環状面139との境界における接平面が環状面139と平行に延びるように形成されている。   In the present embodiment, an annular rib 137 that projects and extends toward the valve seat 135 is provided inside the outer periphery of the bottom surface of the valve body 133 that is connected to the connection end 35d of the stem 35c. An annular flat annular surface 139 is formed on the top. Further, the valve seat 135 is provided with an annular rib 141 that faces the annular surface 139 and extends so as to project toward the valve body 133, and an annular shape that extends parallel to the annular surface 139 is provided at the top of the rib 141. A flat contact surface 143 is formed. Further, a convex contact curved surface 145 is formed on the side surface of the rib 137 so as to curve in a convex shape from the outer peripheral side of the annular surface 139 in the direction away from the valve seat 135. The convex contact curved surface 145 is formed such that the tangent plane at the boundary with the annular surface 139 extends parallel to the annular surface 139.

本実施形態のグローブバルブ131では、弁体133が弁座135から離間した開状態から、弁体133が駆動部17のステム35cの駆動によって押し下げられると、図10(a)に示されているように、弁体133のリブ137の環状面139が弁座135のリブ141上に形成された当接面143と面接触して着座し、着座時の衝撃を軽減する。さらに、弁体133の環状面139が弁座135の当接面143と当接した状態から、弁体133が駆動部17のステム35cの駆動によって下方に押し下げられると、ステム35cによる押付力が弁体133の外周部に作用して、弁体133の中央部が弁座135から離れる方向に凹状に湾曲する。その結果、図10(b)に示されているように、環状面139の外周側から延びる凸面状当接湾曲面145が弁座135の当接面143と線接触するようになり、単位面積当たりの押付力が高められる。第5の実施形態のグローブバルブ131の他の作用及び効果は、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同様であるので、ここでは説明を省略する。   In the globe valve 131 of the present embodiment, when the valve body 133 is pushed down by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the open state in which the valve body 133 is separated from the valve seat 135, it is shown in FIG. As described above, the annular surface 139 of the rib 137 of the valve body 133 comes into surface-contact with the contact surface 143 formed on the rib 141 of the valve seat 135 to be seated, and the impact at the time of seating is reduced. Further, when the valve body 133 is pushed down by the drive of the stem 35c of the drive unit 17 from the state where the annular surface 139 of the valve body 133 is in contact with the contact surface 143 of the valve seat 135, the pressing force by the stem 35c is reduced. It acts on the outer peripheral portion of the valve body 133, and the central portion of the valve body 133 is concavely curved in a direction away from the valve seat 135. As a result, as shown in FIG. 10B, the convex contact curved surface 145 extending from the outer peripheral side of the annular surface 139 comes into line contact with the contact surface 143 of the valve seat 135, and the unit area The pressing force per hit is increased. Other operations and effects of the globe valve 131 of the fifth embodiment are the same as those of the diaphragm valve 11 of the first embodiment, so description thereof will be omitted here.

このように、第2の実施形態から第5の実施形態でも、第1の実施形態のダイヤフラムバルブ11と同様に、弁座に対する弁体の着座当初は、弁体は弁座と面接触を行って着座時の衝撃を軽減して、パーティクルの発生を抑制することができる。また、弁体が弁座に着座した状態からさらに弁座に押し付けられると、弁体と弁座とが面接触から線接触に移行して、単面積当たりの押付力が高まり、シール性を向上させることができる。   As described above, also in the second to fifth embodiments, similarly to the diaphragm valve 11 of the first embodiment, at the beginning of the seating of the valve body on the valve seat, the valve body makes surface contact with the valve seat. It is possible to reduce the impact at the time of sitting and suppress the generation of particles. In addition, when the valve body is pressed against the valve seat from the seated state, the valve body and the valve seat move from surface contact to line contact, increasing the pressing force per unit area and improving the sealing performance. Can be made.

以上、図示されている実施形態を参照して、本発明を説明したが、本発明は、図示されている実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が可能である。例えば、図示されている第1の実施形態では、第1の流路として流入路25が形成されると共に、第2の流路として流出路29が形成され、流入路25から弁室21への開口の周囲に環状の弁座21が形成されている。しかしながら、第1の流路として、弁室19の底部中央に開口する流出路を形成すると共に、第2の流路として、弁室19の側面に開口する流入路を設け、流出路から弁室19への開口の周囲に環状の弁座21を形成するようにしてもよい。また、弁座21の位置は、弁体15が弁座21に対して接離できるようになっていれば、弁室15の底部に限定されるものではない。   Although the present invention has been described above with reference to the illustrated embodiments, the present invention is not limited to the illustrated embodiments and various modifications are possible. For example, in the illustrated first embodiment, the inflow passage 25 is formed as the first flow passage and the outflow passage 29 is formed as the second flow passage, and the inflow passage 25 from the inflow passage 25 to the valve chamber 21 is formed. An annular valve seat 21 is formed around the opening. However, an outflow passage opening to the center of the bottom portion of the valve chamber 19 is formed as the first flow passage, and an inflow passage opening to the side surface of the valve chamber 19 is provided as the second flow passage, and the outflow passage is connected to the valve chamber. An annular valve seat 21 may be formed around the opening to 19. Further, the position of the valve seat 21 is not limited to the bottom of the valve chamber 15 as long as the valve body 15 can be brought into contact with and separated from the valve seat 21.

11 ダイヤフラムバルブ
13 バルブ本体
15 弁体
17 駆動部
19 弁室
21 弁座
25 流入路
29 流出路
55 ダイヤフラム
57 環状面
59 凸面状当接湾曲面
61 当接面
63 リブ
65 凸面状補助湾曲面
71 ダイヤフラムバルブ
73 弁体
75 弁座
77 ダイヤフラム
79 リブ
81 環状面
83 当接面
85 凸面状当接湾曲面
87 凸面状補助湾曲面
91 ダイヤフラムバルブ
93 弁体
95 弁座
97 ダイヤフラム
99 リブ
101 環状面
103 当接面
105 凸面状当接湾曲面
107 凸面状補助湾曲面
111 グローブバルブ
113 弁体
115 弁座
117 環状面
119 凸状当接湾曲面
121 当接面
131 グローブバルブ
133 弁体
135 弁座
137 リブ
139 環状面
143 当接面
145 凸面状当接湾曲面
11 Diaphragm valve 13 Valve body 15 Valve body 17 Drive part 19 Valve chamber 21 Valve seat 25 Inflow passage 29 Outflow passage 55 Diaphragm 57 Annular surface 59 Convex abutment curved surface 61 Abutment surface 63 Rib 65 Convex auxiliary curved surface 71 Diaphragm Valve 73 Valve body 75 Valve seat 77 Diaphragm 79 Rib 81 Annular surface 83 Abutting surface 85 Convex abutting curved surface 87 Convex auxiliary curved surface 91 Diaphragm valve 93 Valve body 95 Valve seat 97 Diaphragm 99 Rib 101 Annular surface 103 Abutting Surface 105 Convex contact curved surface 107 Convex auxiliary curved surface 111 Globe valve 113 Valve body 115 Valve seat 117 Annular surface 119 Convex abutted curved surface 121 Contact surface 131 Globe valve 133 Valve body 135 Valve seat 137 Rib 139 Annular Surface 143 Contact surface 145 Convex contact curved surface

Claims (13)

弁室と該弁室に連通する第1の流路及び第2の流路とが形成されたバルブ本体と、第1の流路から前記弁室への開口の周囲に形成された環状の弁座と、駆動部により弁座に対して垂直方向に移動され弁座に接離する弁体とを備えるバルブ装置であって、
前記弁座及び前記弁体の一方に、平坦な環状面と、前記弁座及び前記弁体の他方から離れる方向に該環状面の内周側及び外周側の一方から凸面状に湾曲して延びる凸面状当接湾曲面とが形成され、前記弁座及び前記弁体の他方に前記環状面と対向して平坦な当接面が形成されており、前記弁体が前記弁座に当接するときに、前記環状面と前記当接面との面接触の後に、前記弁座及び前記弁体の少なくとも一方の変形により前記凸面状当接湾曲面と前記当接面との線接触へと移行することを特徴としたバルブ装置。
A valve body having a valve chamber and a first flow passage and a second flow passage communicating with the valve chamber, and an annular valve formed around an opening from the first flow passage to the valve chamber. A valve device comprising a seat and a valve element that is moved in a direction perpendicular to the valve seat by a drive unit and is brought into contact with and separated from the valve seat,
A flat annular surface is provided on one of the valve seat and the valve body, and a convex curved surface extends from one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the annular surface in a direction away from the other of the valve seat and the valve body. A convex contact curved surface is formed, and a flat contact surface is formed on the other of the valve seat and the valve body so as to face the annular surface, and the valve body contacts the valve seat. In addition, after the surface contact between the annular surface and the contact surface, the linear contact between the convex contact curved surface and the contact surface is caused by the deformation of at least one of the valve seat and the valve body. A valve device characterized in that.
前記凸面状当接湾曲面は、前記環状面と前記凸面状当接湾曲面との境界における接平面が前記環状面と平行に延びるように形成されている、請求項1に記載のバルブ装置。   The valve device according to claim 1, wherein the convex contact curved surface is formed such that a tangent plane at a boundary between the annular surface and the convex contact curved surface extends parallel to the annular surface. 前記弁座及び前記弁体の一方に他方へ向かって突出する環状のリブが設けられており、前記環状面が前記リブの頂部に形成されている、請求項1又は請求項2に記載のバルブ装置。   The valve according to claim 1 or 2, wherein one of the valve seat and the valve body is provided with an annular rib projecting toward the other, and the annular surface is formed on a top portion of the rib. apparatus. 前記環状面を挟んで前記凸面状当接湾曲面と反対側の前記リブの側面に、前記環状面から離れる方向に前記環状面から凸面状に湾曲して延びる凸面状補助湾曲面が形成されている、請求項3に記載のバルブ装置。   A convex auxiliary curved surface is formed on the side surface of the rib opposite to the convex contact curved surface with the annular surface sandwiched between the annular surface and the convex auxiliary curved surface extending in a convex shape from the annular surface. The valve device according to claim 3, wherein 前記凸面状補助湾曲面は、前記環状面と前記凸面状補助湾曲面との境界における接平面が前記環状面と平行に延びるように形成されている、請求項4に記載のバルブ装置。   The valve device according to claim 4, wherein the convex auxiliary curved surface is formed such that a tangent plane at a boundary between the annular surface and the convex auxiliary curved surface extends parallel to the annular surface. 前記凸面状当接湾曲面の曲率半径が前記凸面状補助湾曲面の曲率半径よりも大きい、請求項4又は請求項5に記載のバルブ装置。   The valve device according to claim 4 or 5, wherein a radius of curvature of the convex contact curved surface is larger than a radius of curvature of the convex auxiliary curved surface. 前記リブが前記弁座に対向する前記弁体の底面に形成されている、請求項3から請求項6の何れか一項に記載のバルブ装置。   The valve device according to any one of claims 3 to 6, wherein the rib is formed on a bottom surface of the valve body facing the valve seat. 前記弁体の底面が平坦面であり、前記リブの側面と前記平坦面とが凹面状湾曲面によって接続されている、請求項7に記載のバルブ装置。   The valve device according to claim 7, wherein the bottom surface of the valve body is a flat surface, and the side surface of the rib and the flat surface are connected by a concave curved surface. 前記弁体が、前記駆動部によって駆動されるステムの先端に設けられた接続端に接続されている、請求項7に記載のバルブ装置。   The valve device according to claim 7, wherein the valve body is connected to a connection end provided at a tip of a stem driven by the drive unit. 前記環状面が円環形状を有しており、前記凸面状当接湾曲面が前記リブの内周側側面に形成されていると共に、前記ステムの前記接続端の外径が前記環状面の内径よりも小さくなるように前記環状面が形成されている、請求項9に記載のバルブ装置。   The annular surface has an annular shape, the convex contact curved surface is formed on the inner peripheral side surface of the rib, and the outer diameter of the connecting end of the stem is the inner diameter of the annular surface. The valve device according to claim 9, wherein the annular surface is formed so as to be smaller than the above. 前記弁体が、前記ステムの前記接続端を前記弁体に圧入することによって前記接続端に接続されている、請求項9に記載のバルブ装置。   The valve device according to claim 9, wherein the valve body is connected to the connection end by press-fitting the connection end of the stem into the valve body. 前弁体の周囲から半径方向外方に延びるダイヤフラムをさらに備え、前記弁体が前記ダイヤフラムを介して前記バルブ本体に支持されている、請求項1から請求項11の何れか一項に記載のバルブ装置。   The diaphragm according to any one of claims 1 to 11, further comprising a diaphragm extending radially outward from the periphery of the front valve body, the valve body being supported by the valve body via the diaphragm. Valve device. 前記駆動部は、空気駆動式又はばね駆動式である、請求項1から請求項12の何れか一項に記載のバルブ装置。   The valve device according to any one of claims 1 to 12, wherein the drive unit is an air drive type or a spring drive type.
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