JPS63280983A - ダイヤフラム付クリ−ン弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＩＣ製造装置の配管ラインに使用されるダイ
ヤフラム付クリーン弁に関する。

［従来の技術］ 従来のダイヤフラム付クリーン弁は、第８図に示す如き
構造をしている。この弁はエアーシリンダー駆動方式の
弁であるが、ねじ式駆動弁も別に存在する。図中１は逆
Ｔ字形の弁箱で、垂直部１ａに弁室２が形成され、水平
部１ｂｔ、：流体入ロ通路３及び流体出口通路４が前記
弁室２に連通して形成され、流体入口通路３の内端側に
連なって弁室２と同志に垂直な流体入口通路３°が設け
られている。弁室２内の中心に配された弁棒５はダイヤ
フラム６を介して後述する弁棒押し込みロッド７の先端
のダイヤフラム押し込みピース８にて押圧されるように
なっている。９は弁棒５の上端部のフランジ５ａと弁室
２の下部に形成された段部２Ｃとの間に圧設された弁棒
押し上げスプリングであり、１０は弁室２の上部に形成
された段部２ｂにセットしたシールリングで、このシー
ルリング１０の上に前記ダイヤフラム６の周縁部が載っ
ていて、このダイヤフラム６の周縁部及びシールリング
１０が、ナツト１１の弁箱１の垂直部１ａの外周への螺
合により、ボンネット１２を介して締付挟持されている
。

前記弁棒押し込みロッド７はエアーシリンダー１３内の
ピストン１４の中心下部穴１４ａに圧入固定されており
、ピストン１４とシリンダ−カバー１５との間にはスプ
リング１６が圧設されている。エアーシリンダー１３の
上面にはインレットボート１７が設けられ、シリンダー
カバー１５の外周にはアウトレットボート１８が設けら
れ、エアーシリンダー１３の王室に連通している。シリ
ンダーカバー１５の凸部１５ａの外周にはスペーサー１
９が嵌着され、凸部１５ａの内周には前記ホンネット１
２が螺着されて、ナツト１１、スペーサー１９がシリン
ダーカバー１５との間に挟持されている。ボンネン］・
１２の内周には弁棒押し込みロッド７を案内する案内ブ
ツシュ２０が圧入固定されている。

上記村４迄のダイヤフラム付クリーン弁の特徴は、ホン
ネット１２と弁箱１の垂直部１ａとの間（シールリング
１０を介してダイヤフラム６を設置したことにより、駆
動操作部（エアーシリンダー）と弁本体部とを隔離し、
弁外部及び駆動操作部から弁箱１の弁室２内へ微細なパ
ーティクルの侵入するのを防ぐことである。

このダイヤフラム付クリーン弁を閉じるには、エアーシ
リンダー１３のインレットボート１７より圧ツノエアー
を導入し、スプリング１６に抗してピストン１４を下方
へ押し下げ、弁棒押し込みロット７を共に下降する。弁
棒押し込みロッド７の下端は、ダイヤフラム押し込みピ
ース８を介してダイヤフラム６の中心を押し下げ、ダイ
ヤフラム６を撓まゼることになる。ダイヤフラム６が撓
むに従ってその下面は弁棒押し上げスプリング９の押し
上げ力に抗して弁棒５を下方へ押し下げ、やがて弁棒５
の下面が弁室２の底の弁座２ａへ接し且つ押し付けられ
て弁が閉鎖される。

次に閉鎖状態の弁を開くには、エアーシリンダー１３内
の圧力エアーをインレットボート１７より排出し、エア
ーシリンダー１３内の圧力を大気圧にすることにより、
ピストン１４がスプリング１６の反力により上方へ押し
戻され、これに伴って弁棒押し込みロッド７も上方へ移
動し、ダイヤフラム押し込みピース８に作用していた下
向き押し込みカが解放される。同時に弁棒押し上げスプ
リング９は弁体５を上方へ押し上げ、ざらにその上端は
ダイヤフラム６及びダイヤフラム押し込みピース８を−
り方へ押し戻すことになる。上述の如く弁棒５か上方へ
押し上げられることにより弁座２ａとの間には隙間が生
じ、弁が開かれる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、−ｈ記従来のダイヤフラム付クリーン弁は、
閉弁動作の都度ダイヤフラム６が押し込みピース８によ
り下方へ押し込まれて撓むことを余儀なくされる。ダイ
ヤフラム６の素材は、５ＵＳ３１Ｂ。

その他弾撥性のある金属により製作され、厚みが０．１
＃内外といった極めて薄い円板であり、その外周部でシ
ールリング１０と共に弁室２の段部２ｂとホンネット１
２どの間に締付挟持されたダイヤフラム６は、その中央
部をあまり大きく撓ませることは強度上できない。従っ
て、ダイヤフラム６を介して押し下げられる弁棒５のス
トロークには制約か生じ、あまり大きなストロークをと
ることができない。

このように弁棒５のス１〜ロークを大ぎくすることがで
きないということはダイヤフラム付クリーン弁の最大の
欠点である。即ち、弁棒５のストロークが小さいという
ことは弁が開いた時弁室２の底の弁座２ａと弁体５の下
端部に固定された合成樹脂製弁棒チップの弁体５ｂとの
間の間隙が小さいことを意味する。この間隙が小さいこ
とは、流体入口通路３°から弁室２内に入る流体が絞ら
れ、十分な流量が得られないばかりか、流体の渦流発生
により所謂流体抵抗損失（ヘッドロス）の増大をＩＢ＜
こととなる。

［発明の目的］ 本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、弁
棒のストロークが小さく、開弁時弁棒の下端と弁座との
間の隙間が小さくとも、弁を通過する流体の流路面積を
十分に大きくしたダイヤフラム付クリーン弁を提供する
ことを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための本発明のダイヤフラム付ク
リーン弁は、弁箱内部と弁開閉操作部とをダイヤフラム
により隔離して弁箱内部を清浄に保つダイヤフラム付ク
リーン弁に於いて、弁箱内部の垂直な流体入口通路を開
閉する上下動可能な弁棒を太くすると共にその下端面中
央に窪みを設けて、開弁時弁箱内部底面の弁座と上昇し
た弁棒の下端との間の隙間を通る流体の通路面積を、前
記流体入口通路の通路面積と等しく又はそれ以上に大き
くしたことを特徴とするものである。

［作　用］ 上記の如く本発明のダイヤフラム付クリーン弁は、弁棒
を太くすると共にその下端面中央に窪みを設けて、開弁
時弁座と弁棒の下端との間の隙間を通る流体の通路面積
を、流体入口通路の通路面積と等しく又はそれ以上に大
きくしたので、弁室内に入る流体が絞られることがなく
、十分な流量が１ｑられ、流体が弁室内で大きな渦流が
発生することがなく、従って流体に対する大きな抵抗損
失（ヘッドロス）を招くことを防げる。

［実施例］ 本発明のダイヤフラム付クリーン弁の実施例を図面を参
照して説明する。第１図に於いて、第８図と同一符号は
同一部材を示すのでその説明を省略する。弁棒５及びそ
の下端部に固定された合成樹脂製弁棒チップの弁体５ｂ
の外径をできるだけ大きくし、且つ弁棒チップの弁体５
ｂの下面中央に大きな窪み２５を設けて、開弁時弁精１
の弁室２内の底の弁座２ａと上昇した弁棒５の弁体５ｂ
との間の隙間を通る流体の流路面積を流体入口通路３の
通路面積と等しく又はそれ以上に大きくする。

即ち、弁箱１の流体入口通路３及びその内端側に連なる
垂直な流体入口通路３°の通路面積いかもしくは大きく
することが、弁室２内に入る流体が絞られることなく、
十分な流量が得られ、流体が弁室２内で大きな渦流を起
すことがなく、従って流体に対する大きな抵抗損失（ヘ
ッドロス）を招かないための必須要件である。この為、
本発明では第２図に示す如く弁棒５及び弁体５ｂの外径
ｄ３φをできるだけ大きくし、且つ弁体５ｂの下面に大
きな窪み２５を設ける。

第２図において弁体５ｂの外径をｄ３φとし、弁座２ａ
との隙間（弁ストローク）をｈ、又ｄ１φ〉ｄ２φとす
ると、前述の必須要件を弁体５ｂの外周部ｄ３φ位置で
満すためには次式が成立することを要する。

（１）式でｄ３を大きくすれば、仮にｈが小さくとも開
式の不等号を満すことが可能となる。又、第２図におい
て弁体５ｂの下面を半径ｒ＝ｏからだとすると、この間
は第３図に示す如く弁体５ｂと弁棒５とを打込みピン３
０で固定する等の要がある。

この範囲における弁座２ａと弁体５ｂの間の間隙り。

でなければならない。

前記（１）、　（２）式より弁体５ｂの下面の窪み２５
の必要な深さはｈｏ　−ｈより ５ｂの下面の断面輪郭線は次の如く求めることができる
。

弁座２ａと弁体５ｂの周縁の座標を第４図の如くとり、
前記輪郭線を示す式を Ｖ＝ｈｏ　−１”　（ｒ　）　　　　・・・（４）とし
で、 Ｏ とすると、前記の範囲の任意の半径（−１５−＜ｒ＜・
・・（６） ここで通路面積Ａは半径ｒの如何を問わず・・・（７） または ・・・（８） を得る。

この（９）式はＸの双曲線函数式である。又（９）式を
（４）式と合せ考えると、 として与えられる。

ざらに弁体５ｂの外径はｄ３φなる故（５）式より、’
、ｄｏ−２（−Ｘ）　　　　　＝・（ｌｌ）この（１１
）式を（１０）式に代入し、を得る。この式は（１）式
に一致する。

以上をまとめると、弁箱１の流体入口通路３゛の口径ｄ
２φ番こ対して弁体５ｂの径をｄ　３φとすると、弁の
リフト及び弁体５ｂの下面の窪み２５の輪郭を第５図に
示すようにすれば、弁座２ａと弁体５ｂのを短縮するこ
とができることになる。

前記（１）、　（１０）、　（１２）式は第５図に示さ
れる弁座２ａと弁体５ｂの間の空間が最小限必要とされ
るもので、これ以上の空間を設けることは弁の通路確保
において全てを満足することを意味する。従って、第５
図の弁体５ｂの下面の輪郭線を第６図や第７図のように
することもできる。

第７図では第５図の窪み２５の底をｄｏφからｄ４φに
大きくしたものを示す。また弁体５ｂの下面外周近傍Ｐ
部は、小さなＲを付した形状を示す。

弁体５ｂが下降し、弁座２ａへ押し当てられ、弁が閉鎖
状態になった時、Ｐ部の先端は変形を伴う程の力で弁座
２ａへ押し当てられないと、弁は完全に閉鎖されない。

弁の完全な閉鎖を得るには第１図でエアーシリンダー１
３の内径を大きくすれば良いことになるが、本発明のダ
イヤフラム付クリーン弁ではサイズが大きくなることは
好まれない。従って、エアーシリンダー１３の内径を大
きくして弁仝休を大きくすることは自ら制約がある。

このような理由から第７図のＰ部の如く細身の形状にし
て、先端が一定の制約された押し力のもとでも一定量歪
み、弁閉鎖時十分な密閉を保てるようにすることが必要
である。特に本発明では、ｄ３φを大きくすることを意
図しているので、弁閉鎖時評体５ｂの下端Ｐ部の弁座２
ａへの接触長さは長くなり、Ｐ部を一定量歪ませるに必
要な力も大きくなる。これはＲを小ざくすることでクリ
ヤーできる。

［発明の効果１ 以上詳述した通り本発明のダイヤフラム付クリーン弁は
、弁棒を太くすると共にその下端部の弁体の下面中央に
窪みを設けて、開弁時弁座と弁体との間の隙間を通る流
体の通路面積を、流体入口通路の通路面積と等しく又は
それ以上に大ぎくしたので、弁室内に入る流体が絞られ
ることがなく、十分な流量が得られ、流体の弁室内での
渦流発生が減少し、従って流体に対する大きな抵抗損失
（ヘッドロス）を招くことがないという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤフラム付クリーン弁の縦断面図
、第２図は第１図の弁部分の拡大図、第３図は弁棒下端
の弁体を示す図、第４図は弁体下面の断面輪郭線を示す
図、第５図は弁座と弁体の間の空間が最小限必要とされ
る場合の弁体下面の断面輪郭線を示す図、第６図及び第
７図は夫々弁座と弁体との間の空間における流体の通路
面積を流体入口通路の通路面積より大きくした場合の弁
体下面の断面輪郭線を示す図、第８図は従来のダイヤフ
ラム付クリーン弁の縦断面図である。 １・・・弁筒、２・・・弁室、２ａ・・・弁座、３，３
゛・・・流体入口通路、５・・・弁棒、５ｂ・・・弁体
、６・・・ダイヤフラム、７・・・弁棒押し込みロッド
、８・・・ダイヤフラム押し込みピース、９・・・弁棒
押し上げスプリング、１３・・・エアーシリンダー、１
４・・・ピストン、２５・・・弁体下面の窪み。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁箱内部と弁開閉操作部とをダイヤフラムにより隔離し
   て弁箱内部を清浄に保つダイヤフラム付クリーン弁に於
   いて、弁箱内部の垂直な流体入口通路を開閉する上下動
   可能な弁棒を太くすると共にその下端面中央に窪みを設
   けて、開弁時弁箱内部底面の弁座と上昇した弁棒の下端
   との間の隙間を通る流体の通路面積を、前記流体入口通
   路の通路面積と等しく又はそれ以上に大きくしたことを
   特徴とするダイヤフラム付クリーン弁。