JPH06272770A - 流体制御器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 流路を有する弁箱と、この弁箱の流路と当接
して設けられたダイアフラムと、このダイアフラムを上
下動させる操作機構とからなるダイアフラム弁におい
て、前記ダイアフラムには突起状の金属製弁体が系脱自
在に設けられ、且つ前記弁箱の流路には前記金属製弁体
の先端部と係合する開口部が設けられている。 【効果】 流路の開閉は金属製弁体の流路開口部への係
合又は離間によって行われるため、従来のダイアフラム
弁では行なうことのできなかった微妙な流量の調整が可
能となる。しかもダイアフラムによって密閉性や開口部
面積の大きさなどの優れた特性は維持されると同時に、
繰り返し開閉操作を行なっても、流路の開閉を行なう突
起状の金属製弁体は、劣化や変形を起こしにくいため、
長期間に渡って微妙な流量の制御を行なうことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は流体制御器に係り、そ
の目的は微妙で且つ確実な流量の制御を、長期間にわた
って行うことができ、化学プラント等における流体の連
続的な反応を常に制御する必要がある場合に好適に使用
することのできる流体制御器の提供にある。

【０００２】

【従来の技術】腐食性流体或いは高純度を要求される流
体を取り扱う化学工業プラントにおいては一般にダイア
フラム弁が使用されている。このダイアフラム弁は、図
３にその構造の一例を示すように、弁箱（Ａ）とステム
（Ｂ）、ダイアフラム（Ｃ）、ボンネット（Ｄ）、スプ
リング（Ｅ）、コンプレッサー（Ｆ）、キャップ（Ｇ）
とからなる。弁箱（Ａ）には、流路（Ａ１）・（Ａ１）
とシール座（Ａ２）が設けられている。このような構成
からなるダイアフラム弁（Ｚ）においては、ステム
（Ｂ）の上下動により、ダイアフラム（Ｃ）をコンプレ
ッサー（Ｆ）を介して弁箱（Ａ）のシール座（Ａ２）へ
圧接又は離間させることにより、流路（Ａ１）・（Ａ
１）の開閉を行う構造となっている。図３では、ダイア
フラム（Ｃ）をシール座（Ａ２）へ圧接して、流路（Ａ
１）・（Ａ１）を閉鎖した状態を示している。しかし、
インレットポート（Ｊ）よりエアー通路を介してエアー
を導入し、コンプレッサー（Ｆ）を上昇させると、図４
の拡大図に示すようにコンプレッサー（Ｆ）の上昇に伴
ってダイアフラム（Ｃ）がシール座（Ａ２）より離間さ
れて、流路（Ａ１）・（Ａ１）は開放される。

【０００３】以上のようなダイアフラム弁（Ｚ）では、
流路（Ａ１）・（Ａ１）を直接開閉するダイアフラム
（Ｃ）が、通常、ゴムまたは合成樹脂等の弾性材料によ
り構成されているため、密閉性が良好で、しかも弁箱
（Ａ）形状から比較的容易にライニングを施行すること
ができるなど、腐食性流体に適した制御器とされてい
た。しかも、このようなダイアフラム弁（Ｚ）は、流体
抵抗が小さいとともに、流体汚染の心配がなく、さらに
メンテナンスや洗浄性が良好で、開口部面積が大きいな
ど、他の流体制御器には見られない優れた多くの特性を
有しており、高純度を要求される流体や腐食性流体など
を取り扱う化学工業プラントにおける代表的な制御器と
されていた。

【０００４】しかしながら、前記したダイアフラム弁
（Ｚ）では、化学反応を伴う流体を制御する場合、特に
バッチ式に流体を反応させる場合には、ダイアフラム
（Ｃ）のシール座（Ａ２）への圧接又は離間によりＯ
Ｎ、ＯＦＦ式に流路（Ａ１）・（Ａ１）を開閉して流体
を制御すればよいが、流体を連続的に反応させる場合に
は、充分な流体の制御が行えないという課題が存在し
た。すなわち、前記した構成のダイアフラム弁（Ｚ）で
は、ダイアフラム（Ｃ）のシール座（Ａ２）への圧接又
は離間により流体の制御を行う構成とされているため、
流体が流れる開口部の面積が比較的大きく、微妙な制御
が行えないという課題が存在した。しかも、流路（Ａ
１）・（Ａ１）を開閉するダイアフラム（Ｃ）が弾性材
料より構成されているために、繰り返し行われる開閉操
作によって、ダイアフラム（Ｃ）のシール座（Ａ２）と
の当接部分が徐々に変形又は劣化していき、加えて、こ
のダイアフラム（Ｃ）は、常に流体による内圧の影響を
受けているため、微妙で、確実な流量の制御が行いにく
いという課題が存在した。

【０００５】そこで、ダイアフラム弁による流体の制御
を微妙なものに調節せんとして、弾性材料より構成され
たダイアフラムにおいて、その中央部にニードル状の突
出部を形成したダイアフラム弁も存在していた。このダ
イアフラム弁では、ダイアフラムに形成した突出部の先
端部分によって流路を開閉し、微小な流量の調節を可能
とせんとするものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、合成樹脂又はゴム製のダイアフラムの中央部に突出
部を形成したダイアフラム弁では、流体と接触するダイ
アフラムの面積が小さくなるため、かえって流体の圧力
を受けて、高温時には突出部分が劣化又は変形しやすく
なり、長期間にわたって流体の微妙な調整が行えないと
いう課題が存在した。そこで、業界では、ダイアフラム
弁の持つ密閉性や腐食性流体への適用性など前記した優
れた多くの特性を生かしつつ、しかも微妙で確実な流体
の制御を、長期間に渡って行うことのできる流体制御器
の創出が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明では、流路を有
する弁箱と、この弁箱の流路と当接して設けられたダイ
アフラムと、このダイアフラムを上下動させる操作機構
とからなるダイアフラム弁において、前記ダイアフラム
には突起状の金属製弁体が系脱自在に設けられ、且つ前
記弁箱の流路には前記金属製弁体の先端部と係合する開
口部が設けられてなることを特徴とする流体制御器を提
供することにより前記従来の課題を悉く解消する。

【０００８】

【作用】弾性材料からなるダイアフラムには、突起状の
金属製弁体が系脱自在に設けられており、流路の開閉は
金属製弁体の流路開口部への係合又は離間によって行わ
れる。従って、ダイアフラムによって密閉性や開口部面
積の大きさなどは維持されると同時に、流体の流量の調
整は、突起状の金属製弁体によって行われるため微妙
で、しかも確実な流体の制御を行うことが可能となる。
さらに、金属製弁体はダイアフラムに系脱自在に設けら
れているため、目的や用途、流体の種類等に応じて適宜
任意の形状、素材のものが使用でき、任意の流量特性を
設定することが可能となり、制御機能を有効に発揮する
ことができる。そのうえ、流路を直接開閉する突起状の
弁体が金属製であるために、永年使用による劣化や変形
が起こりにくく、長期間に渡って、流体の微妙で、確実
な制御を行なうことが可能となる。さらに、流路の全開
時には、ダイアフラムの有する面積に従った大流量が得
られるため、ダイアフラムの洗浄性が容易なものとな
る。

【０００９】

【発明の構成】以下、この発明に係る流体制御器の構成
について詳述する。図１はこの発明に係る流体制御器
（１）の一実施例を示す断面説明図であり、図中（２）
は、弁箱、（２１）は流路、（３）はダイアフラム、
（５）は弁棒、（６）は挟持部材、（７）はヨーク、
（８）はステム、（９）はスプリング、（１０）はキャ
ップ、（１１）はブッシュである。また、この発明の流
体制御器（１）においては、ダイアフラム（３）は流路
（２１）と当接するように、挟持部材（６）により周縁
部が固定されて設けられている。また、このダイアフラ
ム（３）の略中央部には、突起状の金属製弁体（４）が
係脱自在に設けられている。流路（２１）には前記金属
製弁体（４）の先端部と係合する開口部（２１ａ）が設
けられ、この開口部（２１ａ）への係合によって流路
（２１）が封鎖される構成となっている。図示する実施
例においては、ブッシュ（１１）、ステム（８）、弁棒
（５）の上昇又は下降を介して、ダイアフラム（３）が
上下動されて、流路（２１）側へ押圧又は離間される構
成となっている。

【００１０】以上のような構成からなるこの発明の流体
制御器（１）では、流路（２１）・（２１）の開閉は、
コンプレッサー（１１）等の上昇又は下降により行なわ
れる。すなわち、このコンプレッサー（１１）等の上昇
又は下降により、ダイアフラム（３）が上下動され、こ
の上下動に伴って、ダイアフラム（３）に形成された突
起状の金属製弁体（４）が、流路（２１）の開口部（２
１ａ）に係合又は離間して、流路（２１）を封鎖、或い
は開放する。図１に示す実施例では、ダイアフラム
（３）はステム（８）及び弁棒（５）により流路（２
１）側に押圧されて、突起状の金属製弁体（４）が流路
（２１）の開口部（２１ａ）に係合されており、流路
（２１）は封鎖状態となっている。流路（２１）を開放
する場合には、インレットポート（１２）よりエアー通
路（１３）を介してエアーを導入するとともに、コンプ
レッサー（１１）が上昇され、図４の部分断面拡大図に
て示すように、ダイアフラム（３）が上昇されると共
に、突起状の金属製弁体（４）がダイアフラム（３）の
上昇に従って流路開口部（２１ａ）から離間されて、流
路（２１）・（２１）が開放される。

【００１１】尚、図示する実施例では、流路（２１）は
全開状態とされているが、このように全開とすることに
よって、ダイアフラム（３）の有する面積に従った大流
量を得ることができ、ダイアフラム（３）の洗浄性が容
易となる。また、この流量は、ダイアフラム（３）を上
下動させるコンプレッサー（１１）やステム（８）、弁
（５）の上昇を調節することによって、流路開口部（２
１ａ）を半開状態とすることにより、適宜調整が可能と
なる。すなわち、コンプレッサー（１１）等の上昇を調
節することによって、金属製弁体（４）の流路開口部
（２１ａ）への係合状態を変化させることができ、この
係合状態によって流路開口部（２１ａ）に生じる隙間が
変化され、この隙間の変化により流体の流量を微妙に調
整することが可能となる。

【００１２】この発明において、ダイアフラム（３）と
しては特に限定はされず、耐熱、耐寒性や屈曲性、腐食
性などに優れた従来より公知の天然ゴム、ニトリルゴ
ム、スチレンゴム、ブタジエン・イソブチレン合成ゴ
ム、ポリクロロプレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、
シリコンゴム、ポリウレタンゴムなどのゴム製又はポリ
四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂製のものが好
適に使用される。

【００１３】また、突起状の金属製弁体（４）として
は、使用する流体の物性や化学的性質、温度、圧力、使
用目的などに応じて適宜任意の素材のものを選択して使
用すればよいが、１３Ｃｒ鋼（ＳＵＳ４０３，ＳＵＳ４
１０，ＳＵＳ４２１）や１８Ｃｒ−８Ｎｉ鋼（ＳＵＳ３
０４，ＳＵＳ３０４Ｌ）に代表されるステンレス鋼や、
ニッケル系合金が、機械的強度に優れ、且つ耐食性や耐
酸性、耐熱性などに優れているため好ましく用いられる
が特に限定されるものではない。すなわち、この発明で
は、ダイアフラム（３）に設けられる突起状の金属製弁
体（４）は係脱自在に設けられる構成となっているた
め、使用目的に応じて、適宜任意のものを採用すればよ
く、例えば低温での制御が必要とされる流体を用いる場
合には、低温脆性のない、オーステナイト系ステンレス
鋼、アルミニウム合金、ニッケル合金、銅合金などが好
適に使用できる。また、高圧での制御が要求される場合
には、耐圧性に優れた金属製弁体を用いればよく、特に
限定されるものではない。さらに、この突起状の金属製
弁体（４）の形状や大きさも特に限定はされず、使用目
的や目的とする流量特性に応じて適宜任意の形状や大き
さを採用することができる。すなわち、より精密で微妙
な制御を必要とする場合には、金属製弁体（４）の先端
部の面積を小さく形成すればよい。

【００１４】また、この金属製弁体（４）を着脱自在に
設ける手段としても特に限定はされず、図示する実施例
では、ダイアフラム（３）を流路（２１）側に押圧又は
離間させる弁棒（５）の先端部分に嵌合部（５１）を設
け、この嵌合部（５１）に金属製弁体（４）の一端を嵌
合させて、ダイアフラム（３）を貫通させるように設け
る構成となっているが、特に限定はされない。すなわ
ち、図示する構成以外に、直接ダイアフラム（３）に接
着等の手段によって設ける構成を採用することもでき
る。さらに、流路（２１）に設けられる開口部（２１
ａ）も、特に限定されることなく、金属製弁体（４）の
形状、大きさ等に応じた適宜任意の形状のものが使用で
きる。また、この発明においては、弁箱（２）及びボデ
ィ（７）に用いられる材質も特に限定はされず、前記金
属製弁体（４）と同様に、制御する流体の物性や化学的
性質、圧力、温度等に応じて適宜任意のものを採用すれ
ばよい。さらに、ダイアフラム弁（１）としても、図１
に示した実施例のものに限定はされず、手動式又は自動
式のあらゆるタイプのダイアフラム弁が、好適に使用で
きる。

【００１５】

【発明の効果】以上詳述した如くこの発明は、流路を有
する弁箱と、この弁箱の流路と当接して設けられたダイ
アフラムと、このダイアフラムを上下動させる操作機構
とからなるダイアフラム弁において、前記ダイアフラム
には突起状の金属製弁体が系脱自在に設けられ、且つ前
記弁箱の流路には前記金属製弁体の先端部と係合する開
口部が設けられてなることを特徴とする流体制御器であ
るから、ダイアフラム弁の有する密閉性や洗浄性などの
優れた特性を生かしつつ、しかも流体の流量を長期間に
渡って微妙に、且つ確実に調整して制御することができ
るため、化学プラント等において、流体の連続的な反応
を常に制御する必要がある場合に好適に使用することが
できるという優れた効果を奏する。しかも、金属製弁体
は係脱自在にダイアフラムに設けられる構成とされてい
るため、使用する流体の物性や化学的性質等に応じて、
適宜好適な素材のものを変更して使用することができ、
またこの金属製弁体の変更に合わせて弁箱や弁体の素材
も変化させると、使用目的に応じた優れた性能を発揮す
る流体制御器が得られるという効果を奏する。さらに、
金属弁体の形状や大きさを変化させることによって、よ
り微妙で精密な流量制御が可能となるとともに、このよ
うに金属製弁体の形状や大きさを変化させることによ
り、任意の流量特性が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る流体制御器の一実施例を示す断
面説明図である。

【図２】図１に示した実施例での、流路の開放状態を示
した拡大断面図である。

【図３】従来の流体制御器の一実施例を示す断面説明図
である。

【図４】図３に示した従来例での、流路の開放状態を示
した拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 流体制御器 ２ 弁箱 21 流路 21a 開口部 ３ ダイアフラム ４ 突起状の金属製弁体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を有する弁箱と、この弁箱の流路と
   当接して設けられたダイアフラムと、このダイアフラム
   を上下動させる操作機構とからなるダイアフラム弁にお
   いて、前記ダイアフラムには突起状の金属製弁体が系脱
   自在に設けられ、且つ前記弁箱の流路には前記金属製弁
   体の先端部と係合する開口部が設けられてなることを特
   徴とする流体制御器。