JPWO2021039984A5 - - Google Patents
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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 (10)
- 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。
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