JPWO2021039984A5

JPWO2021039984A5 -

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Publication number: JPWO2021039984A5
Application number: JP2021543058A
Authority: JP
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2023-08-23

Description

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５７が延設されており、弁体１５は、ダイヤフラム５７を介してバルブ本体１３に支持されている。詳細には、図２に詳細に示されているように、ダイヤフラム５７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第１の水平支持部５７ａと、第１の水平支持部５７ａ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５７ｂと、垂直支持部５７ｂよりも内側に位置し且つ水平方向に延びる環状の第２の水平支持部５７ｃとが設けられており、バルブ本体１３の弁室１９の上部開口に、段差部が設けられている。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第１の水平支持部５７ａを挟持し、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の上部開口の段差部の垂直面との間に垂直支持部５７ｂを挟持し、さらにシリンダ本体３１の突出部３１ａの先端面（底面）とバルブ本体１３の弁室１９の上部開口の段差部の水平面との間に第２の水平支持部５７ｃを挟持することにより、ダイヤフラム５７をバルブ本体１３に固定するようになっている。また、垂直支持部５７ｂの外側表面に、断面半円形状の環状突起５７ｄが設けられている一方、バルブ本体１３の弁室１９の上部開口の段差部の垂直面に、断面台形状の環状溝１３ａが設けられている。環状突起５７ｄは環状溝１３ａよりも僅かに大きく形成されており、垂直支持部５７ｂの外側表面の環状突起５７ｄを弁室１９の上部開口の段差部の垂直面の環状溝１３ａ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５７ｄが変形して環状溝１３ａに密着嵌合し、シール性が高まるようになっている。

本実施形態では、上述したように、ダイヤフラム５７の垂直支持部５７ｂに環状突起５７ｄを設け、環状突起５７ｄをバルブ本体１３の上部開口の段差部の環状溝１３ａに係合させている。しかしながら、ダイヤフラムバルブ１１の構成は上記構成に限定されるものではない。例えば、ダイヤフラム５７の垂直支持部５７ｂに環状溝を設け、設けた環状溝をバルブ本体１３の上部開口の段差部の垂直面に設けた環状突起に係合させるようにしてもよい。また、第１の水平支持部５７ａと垂直支持部５７ｂの両方に環状突起又は環状溝を設けて、バルブ本体１３の上部開口の周囲領域の上面と段差部の垂直面の両方に環状溝又は環状突起を設けるようにしてもよい。

ダイヤフラムバルブ１１では、シール部６３が、当接面６１と平行に延びる円環形状のフラット面６３ａと、フラット面６３ａの両側に隣接してフラット面６３ａに対して当接面６１から離れる方向に傾斜した内側傾斜面６３ｂ及び外側傾斜面６３ｃを含んでいる。このため、弁体１５に作用するシール推力が低いときには、当接面６１がシール部６３のフラット面６３ａのみと当接し、シール推力が増加するにつれて、弁体１５やリブ５９の変形により、当接面６１がフラット面６３ａに加えて内側傾斜面６３ｂや外側傾斜面６３ｃとも当接するようになっている。すなわち、上述のような要因によるシール推力の変動により、当接面６１とシール部６３との接触面積を変化させる。

上述したように、駆動部１７の第１の連通口４３からの作動流体の供給を停止させた状態で、第２の連通口４５に作動流体を供給すると、図７Ａに示されているように、弁体１５の当接面６１が弁座２１のリブ５９のシール部６３から離間して、ダイヤフラムバルブ１１が開状態となる。この状態で、第２の連通口４５への作動流体の供給を停止すると、ピストン本体３５ａが再び下方に付勢されて押し下げられて、図６に示されているように、弁体１５の当接面６１が弁座２１のリブ５９のシール部６３に圧接し、ダイヤフラムバルブ１１が閉状態となる。

このような構成のダイヤフラムバルブ１１の弁体１５に駆動部１７からステム３５ｃを介して弁体１５に力を作用させると、第１の連通口４３への作動流体の供給を停止した状態や流体圧力が高い場合のようにシール推力が低い場合、弁体１５の当接面６１を弁座２１のリブ５９に押し付ける力が小さくなってリブ５９の縦方向の変形量も少なくなるので、図７Ｂに示されているように、当接面６１がリブ５９のフラット面６３ａのみと接触する。したがって、当接面６１とリブ５９のシール部６３との接触面積が小さくなり、シール推力が低くても一定の接触圧力（面圧）を確保でき、弁体１５と弁座２１との間の十分なシール性能を確保することが可能となる。なお、シール推力が低いときには、リブ５９の変形による当接面６１に対する横方向の変位量も少なくなるので、パーティクルは発生しにくくなる。

一方、圧縮コイルばね３７の付勢力に加えて第１の連通口４３から上部空間３９へ流入させた作動流体の流体圧力でピストン本体３５ａを下方へ押し下げた状態や流体圧力が低い場合のようにシール推力が高い場合、弁体１５の当接面６１を弁座２１のリブ５９に押し付ける力が大きくなってリブ５９の縦方向の変形量も多くなる。また、当接面６１がリブ５９のシール部６３の環状のフラット面６３ａに当接した状態からさらに強い力で、ステム３５ｃの移動方向に見たときにフラット面６３ａの内側に位置する押圧部（接続端３５ｄ）により弁体１５が下方へ押し下げられるので、図７Ｃに示されているように、弁体１５の中央部が弁座２１へ向かって凸状に変形しやすい。この結果、当接面６１がフラット面６３ａに加えて、内側傾斜面６３ｂにも（シール推力が非常に高い場合、さらには外側傾斜面６３ｃの少なくとも一部にも）当接するようになる。したがって、当接面６１とリブ５９のシール部６３との接触面積が大きくなって、力が分散され、リブ５９に発生する応力が小さくなり、横方向へのリブ５９の変形が抑えられて当接面６１に対するシール部６３の横方向への変位量も抑制される。これにより、リブ５９と当接面６１との摩擦によるパーティクルの発生が抑制される。

このようなダイヤフラムバルブ１１´では、シール推力が低い場合、ダイヤフラムバルブ１１と同様に、当接面６１が図９Ａに示されているようにリブ５９のフラット面６３ａのみと当接する。したがって、当接面６１とリブ５９のシール部６３との接触面積が小さくなり、シール推力が低くても一定の接触圧力（面圧）を確保でき、弁体１５と弁座２１との間の十分なシール性能を確保することが可能となる。一方、シール推力が高い場合、当接面６１がリブ５９のシール部６３の環状のフラット面６３ａに当接した状態からさらに強い力で、ステム３５ｃの移動方向に見たときにフラット面６３ａの外側に位置する押圧部（接続端３５ｄ´）の押し面３５ｅ´により、弁体１５が押し下げられるので、弁体１５の外側部分が図９Ｂに示されているように弁座２１へ向かって押し下げられ、全体として凹状に変形しやすい。この結果、当接面６１がフラット面６３ａに加えて、外側傾斜面６３ｃにも（シール推力が非常に高い場合、さらには内側傾斜面６３ｂの少なくとも一部にも）当接するようになる。したがって、当接面６１とリブ５９のシール部６３との接触面積が大きくなって、力が分散され、リブ５９に発生する応力が小さくなり、横方向へのリブ５９の変形が抑えられて当接面６１に対するシール部６３の横方向への変位量も抑制される。これにより、リブ５９と当接面６１との摩擦によるパーティクルの発生が抑制される。このようにして、ダイヤフラムバルブ１１´は、ダイヤフラムバルブ１１の場合と同様に、シール推力の変動によるパーティクルの発生量の変動を抑制する効果を奏する。

ダイヤフラムバルブ８１及びダイヤフラムバルブ９１は、共に、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。バルブ本体１３の上部中央には、弁室１９が形成され、さらに、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及びバルブ本体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１９の側面に開口する流出路２９が形成されている。また、流入路２５から弁室１９への開口の周囲には、弁体１５が接離する環状の弁座２１が形成されている。ダイヤフラムバルブ８１及びダイヤフラムバルブ９１の駆動部１７の構成は、ダイヤフラムバルブ１１の駆動部１７と同じであるのでここでは説明を省略する。

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い。例えば、図示されている実施形態では、バルブ装置として、ダイヤフラムバルブが例示されているが、弁室への流入路の開口を弁体で封鎖するタイプのバルブであれば、本発明を適用することが可能であり、グローブバルブなどに本発明を提供することも可能である。また、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態では、押圧部の押し面３５ｅが円形状となっているが、図１２に示されているように、押し面３５ｅの中央部に肉盗み部６９を形成して、押し面３５ｅが環状（リング状）になっていてもよい。このような形状になっている場合、ステム３５ｃの押圧部の押し面３５ｅがリブ５９のシール部６３の内側傾斜面６３ｂ及び外側傾斜面６３ｃに近い部分に集中して弁体１５を押圧するため、低いシール推力でも十分なシール性能を確保することが可能となる。さらに、小さな力でのダイヤフラム５７へのステム３５ｃの先端の挿入が可能となって組立性が向上し、また、不要な力がダイヤフラム５７の当接面６１にかからないため、パーティクルの発生が抑制される。

Claims

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、該弁座と対向して配置される端面を有し且つ駆動部により弁座に対して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前記端面の一方に、当接面が設けられ、前記弁座及び前記弁体の前記端面の他方に、隆起した環状のリブが設けられており、該リブが前記当接面に当接して前記弁体の端面と前記弁座との間を封止する環状のシール部を頂部に有し、該シール部が、前記当接面と平行に延びる環状のフラット面と、該フラット面の両側に隣接して設けられ前記フラット面に対して前記当接面から離れる方向に傾斜して延びる二つの環状の傾斜面とを含み、前記弁座に対する前記弁体の押し付け力の増加に伴ってフラット面に加えて前記傾斜面が前記当接面に当接するようになっていることを特徴としたバルブ装置。
前記リブが前記弁座に設けられ、前記当接面が前記弁体の前記端面に設けられている、請求項１に記載のバルブ装置。
前記傾斜面が平面によって形成されている、請求項１又は請求項２に記載のバルブ装置。
前記駆動部によって駆動されて前記弁座に対して接近及び離反する方向に移動するステムの先端部に前記弁体が接続され、前記ステムが前記先端部に押圧部を有しており、前記ステムが該押圧部を介して前記弁体を前記弁座へ向かって押圧する力を作用させる、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバルブ装置。
前記ステムの移動方向に見たときに、前記押圧部が前記シール部の前記フラット面の内側に位置する、請求項４に記載のバルブ装置。
前記ステムの移動方向に見たときに、前記押圧部が前記シール部の前記フラット面の外側に位置する、請求項４に記載のバルブ装置。
前記ステムの前記押圧部の押し面の中央に肉盗み部が形成されている、請求項４に記載のバルブ装置。
前記傾斜面は前記フラット面に対して前記当接面から離れる方向へ１°から１０°の範囲の傾斜角をなして延びている、請求項１から請求項７の何れか一項に記載のバルブ装置。
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８の何れか一項に記載のバルブ装置。
前記駆動部は、手動式、空気駆動式及びばね駆動式の何れか一つである、請求項１から請求項９の何れか一項に記載のバルブ装置。