TW202045845A - 流體控制閥 - Google Patents

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Abstract

一種流體控制閥(10)，係在缸室(14)之比活塞(18)還靠滑動方向之一方側設置有第一引導室(64)。在第一引導室(64)之內壁，係設置有能夠供給或排出流體的第一引導埠口(84)之開口(86)。在活塞(18)位於開閥位置時在第一引導室(64)收容有流體，該流體係在活塞(18)朝向閉閥位置位移時透過開口(86)排出。在活塞(18)及閥主體(16)之至少一方係設置有節流部(70)，該節流部(70)係在活塞(18)從開閥位置開始朝向閉閥位置側位移之後，將具有比開口(86)之面積更小之流路截面積的節流流路(104)形成於活塞(18)與閥主體(16)之間。

Description

流體控制閥
本發明係關於一種使用操作用流體來使閥體相對於閥座分離或座定的流體控制閥。
已知有一種流體控制閥，其相對於設置於被控制流體之流路的閥座，使用操作用流體來使閥體分離或座定，藉此來控制流路內的被控制流體之流通。例如在對被控制流體要求較高之潔淨度的半導體之製造等的用途上使用此種流體控制閥的情況下，重要的是要避免粒子(particle)混入於流路內。作為粒子之一例，係列舉因閥體座定於閥座時之衝擊而從閥體或閥座等剝離出的剝離片。
於是，為了避免上述之剝離片產生等，例如在日本特許第3701367號公報中，已有提出一種能夠減低閥體座定於閥座時之衝擊的流體控制閥。該流體控制閥係具有：設置有缸室(cylinder chamber)及減震構件(damper member)的閥主體(valve body)；以及在缸室內滑動的活塞(piston)。活塞係具有受壓面，且對該受壓面施加有與操作用流體等之壓力相應的作動壓力，藉此與閥體一體地位移，且使閥體相對於閥座分離或座定。
設置於閥主體的減震構件，係抵接於活塞以發揮緩衝功能。在如上所述地使活塞位移並使閥體靠近閥座時，閥體座定於閥座之前活塞與減震構件會抵接。然後，活塞會一邊使減震構件彈性變形一邊更進一步位移，藉此閥體就會座定於閥座。如此，隨著活塞抵抗減震構件之彈性力而位移的程度，閥體會以較小的速度移動並座定於閥座。因此，例如比起不夾設減震構件而使活塞位移的情況更可以減低座定時的衝擊。結果，能夠抑制剝離片之產生等。
然而，如上所述，在抵抗減震構件之彈性力使活塞位移的情況下，隨著減震構件之彈性力的程度，為了使閥體座定於閥座所需的作動壓力將會增大。因會隨之產生亦使受壓面之面積增大的必要，故而活塞或缸室等會變大，進而流體控制閥有大型化之虞慮。
本發明係為了解決上述之問題而開發者，且提供一種能夠抑制大型化又能夠減低閥體座定於閥座時之衝擊的流體控制閥。
本發明之一態樣，係一種流體控制閥，其具備：閥主體，係設置有被控制流體之流路及缸室；活塞，係接受作動壓力而在前述缸室內沿著滑動方向滑動；以及閥體，係藉由與前述活塞一體地位移，來相對於前述流路上所設置的閥座分離或座定以開閉前述流路；在前述缸室之比前述活塞還靠前述滑動方向之一方側設置有引導室(pilot chamber)；在前述引導室之內壁，係設置有能夠對前述引導室供給流體或從前述引導室排出流體的埠口(port)之開口；在前述活塞位於使前述閥體從前述閥座分離的開 閥位置時，在前述引導室收容有前述流體；在前述活塞朝向使前述閥體座定於前述閥座的閉閥位置位移時，前述引導室內之前述流體係透過前述開口排出至前述埠口；在前述活塞及前述閥主體之至少一方係設置有節流部，該節流部係在前述活塞從前述開閥位置開始朝向前述閉閥位置側位移之後，將具有比前述開口之面積更小之流路截面積的節流流路形成於前述活塞與前述閥主體之間。
該流體控制閥，係能夠對活塞賦予轉向閉閥位置側的閉閥側作動壓力、與轉向開閥位置側的開閥側作動壓力。當對位於開閥位置的活塞賦予比開閥側作動壓力更大的閉閥側作動壓力時，就會一邊將引導室內之流體從開口排出至埠口，一邊活塞會朝向閉閥位置側位移。作為此處的流體，係列舉為了使活塞位移至開閥位置而供給至引導室的操作用流體、或藉由活塞位於開閥位置而充滿於引導室的大氣等。此時，當使從引導室排出至埠口的流體之排出流量減低時，引導室之內壓就會上升，且相對於閉閥側作動壓力之大小的活塞之位移速度會變小。
節流部係在活塞從開閥位置開始朝向閉閥位置側位移之後，將具有比開口之面積更小之流路截面積的節流流路形成於活塞與閥主體之間。流體會透過該節流流路排出至開口之外側。因此，在已鄰近於閥座的閥體座定之前的階段，可以使從引導室所排出的流體之排出流量減低，並減小相對於閉閥側作動壓力之大小的活塞之位移速度。藉此，可以使閥體以低速座定於閥座，且能夠減低閥體座定於閥座時的衝擊。
又，即便藉由節流部來形成節流流路，仍可以將流體以與該節流流路之流路截面積相應的流量排出至開口之外側。亦即，藉由形成節 流流路而上升後的引導室之內壓仍會降低。因此，不用加大閉閥側作動壓力，換言之，不用加大活塞或缸室之直徑，就可以使活塞位移達至閉閥位置。
根據以上，依據本發明，能夠抑制流體控制閥大型化，又能夠使閥體以較小之速度座定於閥座來減低座定時的衝擊。
上述之目的、特徵及優點，係能從參照隨附之圖式所說明的以下之實施型態的說明中輕易地了解。
10,120:流體控制閥
12:流路
14:缸室
16:閥主體
18:活塞
20:閥座
22:閥體
24:彈壓構件
26:主體本體
28:第一外殼
30:第二外殼
30a,78a,92a:端面
32:二次側埠口
34:一次側埠口
36:螺帽
38:閥室形成部
40:閥室
42:二次側流路
44:一次側流路
46,62,82,90,101:O型環
48:隔膜閥
50:外周緣部
52:薄壁部
54:隔膜室
56:筒狀部
58:凸緣部
60:活塞本體部
64:第一引導室
66:第二引導室
68:第一受壓面
70,106,122:節流部
72:桿部
74:桿插通孔
76:第二受壓面
78:指示器
80:呼吸埠口
84:第一引導埠口
86:開口
88:收容凹部
92:插入筒部
96:指示器插通孔
98,110:收容槽
100:第二引導埠口
102:埠口栓塞
103,140:周邊部
104:節流流路
108:凹部
124:外周側受壓面
126:內周側受壓面
128:活塞段差面
130:外周側對向面
132:內周側對向面
134:內壁段差面
136:貫通路
138:第一節流流路
142:第二節流流路
圖1係本發明之第一實施型態的流體控制閥之概略剖視圖。
圖2係圖1的流體控制閥之開閥時的主要部分放大剖視圖。
圖3係圖1的流體控制閥之閉閥時的主要部分放大剖視圖。
圖4係說明圖1之變化例的節流部之主要部分放大剖視圖。
圖5係說明圖1之另一變化例的節流部之彈性變形前之狀態的主要部分放大剖視圖。
圖6係說明圖5的節流部之彈性變形後之狀態的主要部分放大剖視圖。
圖7係設置有圖5之節流部的活塞之立體圖。
圖8係圖1之變化例的流體控制閥之概略剖視圖。
圖9係圖1之另一變化例的流體控制閥之概略剖視圖。
圖10係本發明之第二實施型態的流體控制閥之概略剖視圖。
圖11係圖10的流體控制閥之開閥時的主要部分概略剖視圖。
圖12係說明圖11的流體控制閥之活塞已靠近閉閥側之狀態的說明圖。
圖13係圖10的流體控制閥之閉閥時的主要部分概略剖視圖。
圖14係圖10之變化例的流體控制閥之概略剖視圖。
圖15係圖10之另一變化例的流體控制閥之概略剖視圖。
圖16係第二實施型態之更另一變化例的流體控制閥之概略剖視圖。
針對本發明的流體控制閥列舉較佳的實施型態，且一邊參照隨附之圖式一邊詳細地說明。再者，在以下之圖中，有的情況會對達成相同或同樣之功能及功效的構成要素附記相同的參照符號，且省略重複的說明。
如圖1至圖4所示，第一實施型態的流體控制閥10，例如雖然都未圖示，但是較佳是能夠以配設於半導體製造裝置等之流體管路的方式來應用。於是，以下，流體控制閥10係列舉將流動於半導體製造裝置之流體管路的藥液等作為被控制流體，且控制該被控制流體之流動的情況為例來加以說明。然而，流體控制閥10係未被限定於半導體製造之用途，而是能夠將各種的流體作為被控制流體，並控制該被控制流體之流動。
如圖1所示，流體控制閥10係主要具備：閥主體16，係設置有被控制流體之流路12及缸室14；活塞18，係在缸室14內朝向滑動方向(箭頭Y1、Y2方向)滑動；閥體22，係藉由與活塞18一體地位移來相對於流路12上所設置的閥座20進行分離或座定以開閉流路12；以及彈壓 構件24，係將活塞18朝向閉閥位置彈壓。換句話說，該流體控制閥10，為藉由彈壓構件24之彈力使閥體22始終座定於閥座20的常閉式(normally closed type)。
閥主體16，例如是由耐蝕性或耐藥品性較高的材料所形成，且具有主體本體26、第一外殼(first housing)28及第二外殼30。作為主體本體26之較佳的材料之一例，係列舉PFA(perfluoroalkoxyalkane；全氟烷氧基烷烴)、PTFE(polytetrafluoroethylene；聚四氟乙烯)、PPS(polyphenylenesulfide；聚苯硫)、SUS(stainless steel；不鏽鋼)等。作為第一外殼28及第二外殼30之較佳的材料之一例，係列舉PVDF(polyvinylidene difluoride；聚氟化亞乙烯)、PPS、PBT(polybutylene terephthalate；聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PP(polypropylene；聚丙烯)等。
如圖1所示，主體本體26係在箭頭X2側之端部設置有一次側埠口34，在箭頭X1側之端部設置有二次側埠口32，且在此等的一次側埠口34及二次側埠口32之間形成有沿著箭頭X1、X2方向延伸的流路12。再者，一次側埠口34及二次側埠口32，例如能夠分別透過螺帽(nut)36連接於形成上述的半導體製造裝置之流體管路的流體管(未圖示)等。又，流路12可以是能夠從一次側埠口34側朝向二次側埠口32側(箭頭X1方向)流通被控制流體，亦可以是能夠從二次側埠口32側朝向一次側埠口34側(箭頭X2方向)流通被控制流體。
在主體本體26之流路12的延伸方向之大致中央，係沿著與該延伸方向正交的方向(箭頭Y1、Y2方向)設置有閥室形成部38。在閥室形成部38之內部，係形成有與流路12連通的閥室40。流路12係由一次 側流路44及二次側流路42所構成，該一次側流路44係連通一次側埠口34與閥室40，該二次側流路42係連通二次側埠口32與閥室40，且在一次側流路44之面對閥室40此側的端部設置有閥座20。
因此，藉由閥體22座定於閥座20，一次側埠口34與閥室40之連通就會被切斷，藉此，一次側埠口34與二次側埠口32之連通會被切斷。另一方面，藉由閥體22從閥座20分離(參照圖2)，一次側埠口34與閥室40就會連通，且一次側埠口34與二次側埠口32會透過該閥室40連通。
第一外殼28係透過O型環46氣密地連結於閥室形成部38之箭頭Y1側的端部。又，包含閥體22所構成的隔膜閥(diaphragm valve)48之外周緣部50，係夾持於已相互地連結的閥室形成部38之箭頭Y1側的端部、與第一外殼28之箭頭Y2側的端部之間。
隔膜閥48，例如是由PTFE、FKM(vinylidene fluoride-based fluororubber；偏二氟乙烯基氟橡膠)、FEPM(tetrafluoroethylene-propylene system fluororubber；四氟乙烯丙烯系氟橡膠)、EPDM(ethylene-propylene rubber；乙烯-丙烯橡膠)等耐蝕性或耐藥品性較高的材料所形成。又，隔膜閥48係除了上述的外周緣部50及閥體22以外，還具有設置於外周緣部50與閥體22之間且能夠配合閥體22之位移而變形的薄壁部52。藉由如上所述設置有隔膜閥48，閥室40就會液密地分隔成比薄壁部52更靠箭頭Y1側、與比薄壁部52更靠箭頭Y2側。以下，亦將比閥室40之薄壁部52更靠箭頭Y1側的空間稱為隔膜室54。
如圖2所示，第一外殼28係具有：筒狀部56，係朝向箭頭Y1、Y2方向延伸；以及凸緣部(flange part)58，係從筒狀部56之內壁朝向軸心側突出。筒狀部56之比凸緣部58更靠箭頭Y2側的部分、以及凸緣部58之箭頭Y2側的端面，係與閥室形成部38一起形成閥室40。筒狀部56之比凸緣部58更靠箭頭Y1側的部分、以及凸緣部58之箭頭Y1側的端面，係與第二外殼30一起形成缸室14。
在缸室14之內部，係配設有活塞18之活塞本體部60，且該活塞本體部60之外周面與筒狀部56之內壁面能夠滑動。在活塞本體部60之外周面與筒狀部56之內壁面之間係設置有O型環62。藉此，缸室14係被劃分成：設置於活塞18之比O型環62更靠滑動方向之一方側(箭頭Y2側)的第一引導室64(引導室)、與設置於另一方側(箭頭Y1側)的第二引導室66。再者，作為活塞18之較佳的材料，例如可列舉與第一外殼28及第二外殼30同樣的材料。
在活塞本體部60之箭頭Y2側，係設置有面對於第一引導室64的第一受壓面68。又，在活塞本體部60之外周側，係設置有從第一受壓面68之周方向的一部分朝向箭頭Y2側延伸的節流部70。再者，節流部70，亦可為從第一受壓面68之周方向的整體朝向箭頭Y2側延伸的圓環狀。有關節流部70之詳細將於後述。在活塞本體部60之箭頭Y2側的端部且在徑向之中心側，係由與活塞本體部60一體的母材形成有朝向滑動方向(箭頭Y1、Y2方向)延伸的桿部72。
桿部72係能夠滑動地插通於凸緣部58之徑向中心側所設置的桿插通孔74，並且該桿部72之前端係配置於閥室40內。藉由閥體22固定於該桿部72之前端，閥體22就能夠與活塞18一體地位移。
在活塞本體部60之箭頭Y1側，係設置有面對於第二引導室66的第二受壓面76。又，在活塞本體部60之箭頭Y1側的端部且在徑向之中心側，係連結有指示器(indicator)78。
在第一外殼28之筒狀部56，係設置有連通至隔膜室54的呼吸埠口80。隔膜室54係通過呼吸埠口80而成為大氣開放狀態。隔膜室54係透過設置於桿部72與桿插通孔74之內壁之間的O型環82來切斷與缸室14之連通。
又，在筒狀部56係設置有連通至第一引導室64的第一引導埠口84(埠口)。換句話說，在第一引導室64之內壁，係設置有第一引導埠口84之開口86。在第一實施型態中，係在凸緣部58之箭頭Y1側設置有收容凹部88。在活塞18位於使閥體22座定於閥座20的閉閥位置時，節流部70會進入於該收容凹部88。第一引導埠口84之開口86，係以面對於收容凹部88之內側的方式所設置。
第二外殼30係透過O型環90氣密地連結於筒狀部56之箭頭Y1側的端部。具體而言，在第二外殼30之箭頭Y2側的端部，係設置有外徑比筒狀部56之內徑更小的插入筒部92，第一外殼28與第二外殼30會藉由該插入筒部92被內嵌於筒狀部56而連結。又，O型環90係設置於筒狀部56之內壁與插入筒部92之外壁之間。在活塞18朝向箭頭Y1方向 位移時，插入筒部92之端面92a與活塞本體部60會抵接，藉此來限制活塞18相對於箭頭Y1方向之更進一步的位移。
在第二外殼30係設置有指示器插通孔96、收容槽98及第二引導埠口100，該指示器插通孔96係供指示器78能夠滑動地插通，該收容槽98係供收容屬於由SUS等所構成之彈簧的彈壓構件24，該第二引導埠口100係連通至第二引導室66。
指示器78，例如是由PVDF或PP等的材料形成為桿狀，且在指示器插通孔96之內部沿著箭頭Y1、Y2方向與活塞18一體地位移。如圖3所示，在活塞18位於使閥體22座定於閥座20的閉閥位置時，例如指示器78之箭頭Y1側的端面78a、與第二外殼30之箭頭Y1側的端面30a會配置成同一平面。
另一方面，如圖2所示，在活塞18之活塞本體部60與插入筒部92之端面92a抵接的位置，換言之，活塞18位於使閥體22從閥座20分離的開閥位置時，指示器78之端面78a係比第二外殼30之端面30a更朝向箭頭Y1側突出。
因此，藉由確認指示器78之端面78a的位置，就能夠知道在閥主體16內閥體22是否座定於閥座20。在指示器78與指示器插通孔96之內壁之間係設置有O型環101，藉此，透過指示器插通孔96的缸室14與外部之連通會被切斷。再者，作為上述之O型環46、62、82、90、101的各自之較佳的材料之一例，係列舉FEPM、FKM、EPDM等。
收容槽98之內部係連通至第二引導室66。彈壓構件24係以已儲能的狀態配設於收容槽98與活塞18之第二受壓面76之間。藉此， 活塞18係始終朝向使閥體22座定於閥座20的方向(箭頭Y2側)彈壓。換句話說，彈壓構件24之彈力，會成為使活塞18轉向閉閥位置側的閉閥側作動壓力。
如此作為常閉式的流體控制閥10，係在第一引導埠口84連接有操作用流體之供給源(未圖示)。再者，作為操作用流體之一例，係列舉壓縮空氣以及氮氣等。如圖3所示，在操作用流體不從操作用流體之供給源供給的狀態下，活塞18係藉由彈壓構件24之閉閥側作動壓力而位於閉閥位置。因此，閥體22係處於已座定於閥座20的狀態，且一次側埠口34(圖1)與二次側埠口32(圖1)之連通會被切斷。
當從操作用流體之供給源，透過第一引導埠口84及開口86對第一引導室64供給有操作用流體時，第一引導室64之內壓就會上升。藉此，在第一受壓面68係賦予有：與第一引導室64內的操作用流體之壓力相應的大小之使活塞18轉向開閥位置側的開閥側作動壓力。當開閥側作動壓力超過彈壓構件24之彈力(閉閥側作動壓力)而變大時，活塞18就會朝向開閥位置(箭頭Y1側)位移。結果，如圖2所示，閥體2會從閥座20分離，一次側埠口34(圖1)與二次側埠口32(圖1)會連通。
換句話說，在活塞18位於開閥位置的情況下，係處於在第一引導室64以預定之壓力收容有操作用流體(流體)的狀態。當停止來自操作用流體之供給源的操作用空氣之供給時，第一引導室64內之操作用流體就會透過開口86開始往第一引導埠口84之外部排出。
藉此，當第一引導室64之內壓降低時，對第一受壓面68賦予的開閥側作動壓力就會降低。然後，當開閥側作動壓力成為比透過彈壓 構件24而對第二受壓面76賦予的閉閥側作動力更小時，活塞18就會朝向閉閥位置(箭頭Y2側)位移。此時，引導室內之操作用流體，亦會透過開口86而排出至第一引導埠口84。
第二引導埠口100係作為將第二引導室66進行大氣開放的呼吸埠口而發揮作用。因此，在活塞18位於閉閥位置時，在第二引導室66係收容有透過第二引導埠口100所吸氣來的大氣。再者，在流體控制閥10之周邊充滿大氣以外之流體的情況下，該流體亦可收容於第二引導室66。在第二引導埠口100，因沒有必要連接操作用流體之供給源等，故而亦可安裝埠口栓塞(port plug)102，來取代與該供給源之連接用的配管等。第二引導埠口100之開口，係設置於收容槽98之內壁。
在此，有關第一實施型態的流體控制閥10中之節流部70，係以與第一引導埠口84之開口86的關係來具體地說明。節流部70係當活塞18從開閥位置朝向閉閥位置側位移預定距離時，就會如圖3所示地覆蓋開口86之整體、與第一引導室64之內壁的開口86之周邊部103。此時，在周邊部103與節流部70之間係形成有節流流路104，該節流流路104係連通開口86與第一引導室64，並且流路截面積比開口86之面積還小。
當如此地形成有節流流路104時，第一引導室64內之操作用流體就會透過節流流路104排出至開口86之外側。又，活塞18已到達閉閥位置之後，第一引導室64與第一引導埠口84亦會透過節流流路104維持在已連通的狀態。更且，供給至第一引導埠口84的操作用流體，亦會透過節流流路104流入至第一引導室64內。
再者，如圖1至圖3所示，節流部70，既可由與活塞18一體的母材所形成，又可如圖4所示，在由與活塞18不同個體所形成之後，藉由與活塞本體部60一體化來構成活塞18。在節流部70與活塞18由不同個體所構成的情況下，作為節流部70之較佳的材料之一例，係列舉與活塞18相同的樹脂材料、或FEPM、FKM、EPDM、NBR(nitrile rubber；腈橡膠)、矽氧橡膠(silicone rubber)等橡膠材料、或聚氨酯彈性體(polyurethane elastomer)、TEEE(thermoplastic polyester elastomer；熱塑性聚酯彈性體)等彈性體材料等。
第一實施型態的流體控制閥10，基本上是如以上所構成。在使該流體控制閥10動作的情況下，雖然未圖示，但是將一次側埠口34及二次側埠口32，分別透過螺帽36連接於上述的半導體製造裝置之流體管，藉此來將流體控制閥10之流路12夾設於流體管路。又，將操作用流體之供給源連接於第一引導埠口84。
再者，在已將一次側埠口34連接於流體管路之上游側，且將二次側埠口32連接於流體管路之下游側的情況下，被控制流體能夠相對於流路12從一次側埠口34側朝向二次側埠口32側(箭頭X1方向)流通。另一方面，在已將一次側埠口34連接於流體管路之下游側，且將二次側埠口32連接於流體管路之上游側的情況下，被控制流體能夠相對於流路12從二次側埠口32側朝向一次側埠口34側(箭頭X2方向)流通。
在藉由流體控制閥10將流路12從閉狀態(圖3)設為開狀態(圖2)，且進行使被控制流體流通至流體管路之控制的情況下，會透過第一引導埠口84及開口86對第一引導室64供給操作用流體。如此地使第一 引導室64之內壓上升，且將開閥側作動壓力形成比閉閥側作動壓力更大，藉此可以使活塞18朝向開閥位置側位移。隨之，因閥體22會從閥座20分離，故而能夠透過已相互地連通的一次側埠口34與二次側埠口32，亦即透過已成為開狀態的流路12，使被控制流體流通至流體管路。
在藉由流體控制閥10將流路12從開狀態(圖2)設為閉狀態(圖3)，並進行停止流體管路內的被控制流體之流通的控制的情況下，會停止操作用流體對第一引導埠口84之供給。藉此，第一引導室64內的操作用流體就會透過開口86往第一引導埠口84排出，且第一引導室64之內壓會降低。
因此，開閥側作動壓力會成為比閉閥側作動壓力更小，且使活塞18朝向閉閥位置側位移。隨之，因藉由閥體22座定於閥座20，一次側埠口34與二次側埠口32之連通就會被切斷，且流路12會成為閉狀態，故而能夠停止流體管路中的被控制流體之流通。
在流體控制閥10中，如上所述地使流路12從開狀態設為閉狀態時，當活塞18從開閥位置位移預定距離而靠近閉閥位置時，就如圖3所示，節流部70會進入收容凹部88。藉此，節流部70就會藉由覆蓋以面對於收容凹部88之內側的方式所設置的開口86與周邊部103來形成節流流路104。
在此情況下，因操作用流體會透過節流流路104排出至開口86之外側，故而從第一引導室64排出至第一引導埠口84的操作用流體之排出流量會減低。藉由如此地使第一引導室64之內壓上升，就可以減小相對於閉閥側作動壓力之大小的活塞18之位移速度。
換句話說，在流體控制閥10中，係在已鄰近於閥座20的閥體22座定之前的階段，使從第一引導室64排出的操作用流體之排出流量減低，並減小活塞18之位移速度。藉此，可以使閥體22以低速座定於閥座20，且可以減低閥體22座定於閥座20時的衝擊。
又，即便藉由節流部70來形成節流流路104，仍可以將操作用流體以與該節流流路104之流路截面積相應的流量排出至開口86之外側。亦即，藉由形成節流流路104而上升後的第一引導室64之內壓仍會降低。因此，不用加大閉閥側作動壓力，換言之，不用加大活塞18或缸室14之直徑等，就可以使活塞18位移達至閉閥位置。
根據以上，能夠抑制流體控制閥10大型化，又能夠使閥體22以較小之速度座定於閥座20來減低座定時的衝擊。
藉由能夠如上所述地減低座定時的衝擊，就能夠抑制從閥體22或閥座20等產生剝離片(未圖示)。結果，能夠抑制剝離片混入於流路12來將被控制流體維持潔淨，以及能夠提升閥體22及閥座20之耐久性。
又，節流部70係在活塞18從開閥位置開始朝向閉閥位置側位移之後，使操作用流體之排出流量減低。換言之，活塞18從開閥位置朝向閉閥位置側位移預定距離為止，不使操作用流體之排出流量減低。因此，活塞18從開閥位置朝向閉閥位置靠近某程度為止係可以避免活塞18之位移速度降低，並以普通的位移速度使活塞18位移。
從而，例如，與將事先設定較小面積的開口86設置於第一引導室64之內壁的情況不同，可以減低活塞18開始往閉閥位置側位移之 後直至閥體22座定為止的時間差，以便成為能夠減低閥體22座定時之衝擊的活塞18之位移速度。
更且，在該流體控制閥10中，使活塞18從閉閥位置朝向開閥位置側位移的情況下，也會在活塞18從閉閥位置朝向開閥位置側位移預定距離為止，保持形成有節流流路104的狀態。換句話說，操作用流體會透過節流流路104流入至第一引導室64。藉此，可以使閥體22以較小的速度從閥座20分離。然後，在使閥體22從閥座20分離之後，可以使活塞18以普通的位移速度往開閥位置位移。
從而，在該流體控制閥10中，能夠同時使閥體22以較小的速度座定於閥座20、以及使閥體22以較小的速度從閥座20分離。因此，可以抑制閥體22開閉時在被控制流體發生急劇的壓力變動，且可以有效地抑制發生水鎚(water hammer)或孔蝕(cavitation)等。
再者，在避免閥體22從閥座20分離的速度之降低的情況下，流體控制閥10，亦可具備圖5至圖7所示的節流部106，來取代上述的節流部70。如圖5所示，節流部106，係活塞18位於閉閥位置時覆蓋開口86之整體及周邊部103的彈性片。節流部106係在活塞18從閉閥位置朝向開閥位置側位移時，會如圖6所示，接受透過開口86流入至第一引導室64的操作用流體之壓力而能夠朝向從開口86分離的方向彈性變形。
又，在節流部106覆蓋周邊部103時，會以不論第一引導室64之內壓都能夠維持形成有節流流路104之狀態的方式，在節流部106之外周形成有沿著箭頭Y1、Y2方向的溝槽狀之凹部108(圖7)。
再者，在節流部106之外周，亦可取代凹部108或與凹部108一起設置有由突條或突起所構成的凸部(未圖示)。突條或突起之突出端面，可由平面、球面、彎曲面等所構成。又，設置於節流部106之外周的凹部108或凸部的個數係不被特別限定，可為一個或複數個。更且，凹部108或凸部，亦可設置於周邊部103，來取代設置於節流部106。
具備節流部106的流體控制閥10，係在使活塞18從閉閥位置朝向開閥位置側位移時，如圖6所示，隨著可以使節流部106從開口86分離的程度，可以增大節流流路104之流路截面積。藉此，因可以使流入至第一引導室64的操作用流體之流量增大，故而可以加大閥體22從閥座20分離的速度。換句話說，該流體控制閥10係可以減低活塞18開始朝向開閥位置位移之後直至開閥為止所產生的時間差。
如圖5所示，當活塞18位於閉閥位置而第一引導室64之內壓變大時，由彈性片所構成的節流部106，就容易朝向往開口86及周邊部103按壓的方向變形。如此，即便在節流部106已緊壓於開口86及周邊部103的情況下，仍會在節流部106與周邊部103之間夾設有凹部108及凸部之至少一方，藉此可以維持在節流部106與周邊部103之間形成有節流流路104的狀態。藉此，因可以使操作用流體透過節流流路104良好地流入至第一引導室64之內部，故而能夠使活塞18迅速地往開閥位置側位移。
如圖1至圖6所示，流體控制閥10係已假設為常閉式。然而，未特別限定於此，流體控制閥10，既可如圖8所示為常開式(normally open type)，又可為如圖9為複動式。即便在已形成為常開式及複動式之任一個的情況下，仍會與設為常閉式的情況同樣地可以獲得上述的作用功效。
如圖8所示，在流體控制閥10為常開式的情況下，係在設置於第一外殼28之凸緣部58的收容槽110收容有彈壓構件24。收容槽110係連通至第一引導室64。彈壓構件24係在已儲能的狀態下配置於收容槽110與活塞18之第一受壓面68之間。藉此，活塞18就始終朝向使閥體22從閥座20分離的方向(箭頭Y1側)彈壓。換句話說，彈壓構件24之彈力，會成為使活塞18轉向開閥位置側的開閥側作動壓力。
又，常開式之流體控制閥10，係在第二引導埠口100連接有操作用流體之供給源。亦可在作為呼吸埠口而發揮功能的第一引導埠口84設置有埠口栓塞102。換句話說，在常開式之流體控制閥10中，活塞18藉由從彈壓構件24所賦予的開閥側作動壓力而位於開閥位置時，會在第一引導室64收容有透過第一引導埠口84所吸氣來的大氣(流體)。再者，在流體控制閥10之周邊充滿大氣以外之流體的情況下，該流體亦可收容於第一引導室64。
藉由操作用流體透過第二引導埠口100供給至第二引導室66，與第二引導室66內的操作用流體之壓力相應的閉閥側作動壓力就會賦予至活塞18之第二受壓面76。
因此，在活塞18位於開閥位置的狀態下，藉由操作用流體供給至第二引導室66，則當閉閥側作動壓力成為比開閥側作動壓力更大時，活塞18就會朝向閉閥位置側位移。此時，第一引導室64之大氣，係透過開口86排出至第一引導埠口84。然後，當活塞18從開閥位置位移預 定距離而靠近閉閥位置時，因會藉由節流部70而形成有節流流路104，故而大氣會從第一引導室64透過節流流路104排出至開口86之外側。
結果，即便在常開式之流體控制閥10中，仍可以在已鄰近於閥座20的閥體22座定之前的階段，使從第一引導室64所排出的大氣之排出流量減低，並減小活塞18之位移速度。藉此，就可以使閥體22以低速座定於閥座20，且可以減低閥體22座定於閥座20時的衝擊。
又，即便藉由節流部70來形成節流流路104，仍可以將大氣以與該節流流路104之流路截面積相應的流量排出至開口86之外側。因此，不用加大閉閥側作動壓力，換言之，不用加大活塞18或缸室14之直徑等，就可以使活塞18位移達至閉閥位置。
換句話說，從第一引導室64透過節流流路104及開口86所排出的流體，即便如圖1至圖6所示的常閉式之流體控制閥10為操作用流體，或如圖8所示的常開式之流體控制閥10為大氣等，仍可以同樣地獲得上述的作用功效。
如圖9所示，複動式之流體控制閥10係不具備彈壓構件24，而是在第一引導埠口84及第二引導埠口100分別連接有操作用流體之供給源。在操作用流體透過第一引導埠口84供給至第一引導室64的情況下，與第一引導室64內的操作用流體之壓力相應的開閥側作動壓力會賦予至活塞18之第一受壓面68。在操作用流體已透過第二引導埠口100供給至第二引導室66的情況下，與第二引導室66內的操作用流體之壓力相應的閉閥側作動壓力會賦予至活塞18之第二受壓面76。
換句話說，圖9所示的複動式之流體控制閥10，係與圖1至圖6所示的常閉式之流體控制閥10同樣，可以將第一引導室64之操作用流體透過節流流路104及開口86來排出，且能夠同樣地獲得上述的作用功效。
其次，一邊參照圖10至圖14一邊針對第二實施型態的流體控制閥120加以說明。流體控制閥120係具備設置於活塞18及閥主體16之雙方的節流部122，來取代如上所述地設置於活塞18之外周側的節流部70。具體而言，圖11至圖13所示的第二實施型態之流體控制閥120、與圖2及圖3所示的第一實施型態之流體控制閥10，係除了活塞本體部60之第一受壓面68側的形狀、與凸緣部58之箭頭Y1側的形狀分別不同以外，其餘為同樣構成。
如圖11至圖13所示，活塞18之第一受壓面68(受壓面)，係具有：設置於該第一受壓面68之外周側的外周側受壓面124；以及設置於內周側的內周側受壓面126。在外周側受壓面124與內周側受壓面126之間，係形成有面方向沿著滑動方向(箭頭Y1、Y2方向)的活塞段差面128。
在構成第一引導室64之內壁的凸緣部58之箭頭Y1側的端面，係設置有：與外周側受壓面124相對向的外周側對向面130；以及與內周側受壓面126相對向的內周側對向面132。又，在外周側對向面130與內周側對向面132之間，係形成有沿著箭頭Y1、Y2方向的內壁段差面134。在該內壁段差面134係設置有第一引導埠口84之開口86。亦即，在第一引導埠口84與開口86之間，係設置有沿著箭頭X1、X2方向貫通凸緣部58的貫通路136。
再者，如圖14所示，凸緣部58之設置有貫通路136的部位，亦可在與閥主體16之第一外殼28以不同個體方式來形成之後，藉由與第一外殼28一體化來構成閥主體16。
節流部122係設置於活塞段差面128及內壁段差面134。活塞段差面128係藉由活塞18從開閥位置(圖11)朝向閉閥位置側位移來靠近內壁段差面134。然後，如圖12所示，當活塞18從開閥位置朝向閉閥位置側位移預定距離時，活塞段差面128與內壁段差面134就會開始相對向。在如此相互地相對向的活塞段差面128與內壁段差面134之間係形成有第一節流流路138(節流流路)，該第一節流流路138係連通開口86與第一引導室64，並且具有比開口86之面積更小的流路截面積。藉此，可以減低從第一引導室64所排出的操作用流體之排出流量。
如圖13所示，當活塞18更進一步靠近閉閥位置時，活塞段差面128就會覆蓋開口86之整體及內壁段差面134之開口86的周邊部140。在該周邊部140與活塞段差面128之間係形成有第二節流流路142(節流流路)，該第二節流流路142係連通開口86與第一引導室64，並且具有比開口86之面積更小的流路截面積。藉此，可以更進一步減低從第一引導室64所排出的操作用流體之排出流量。
如上述所構成的第二實施型態之流體控制閥120，係在使活塞18朝向閉閥位置側位移時，階段性地形成有第一節流流路138(圖12)與第二節流流路142(圖13)。藉此，因在閥體22座定於閥座20之前，可以使活塞18之位移速度有效地減低，故而能夠更確實地使閥體22以較小之速度座定於閥座20，並減低座定時的衝擊。
又，因可以將操作用流體透過第一節流流路138及第二節流流路142之雙方從第一引導室64排出，故而可以如上所述地使已上升的第一引導室64之內壓迅速地降低。從而，不用加大閉閥側作動壓力，換言之，不用加大活塞18或缸室14之直徑等，就可以使活塞18位移達至閉閥位置。
根據以上，即便藉由第二實施型態的流體控制閥120，仍與第一實施型態的流體控制閥10同樣，能夠抑制流體控制閥120大型化，又能夠使閥體22以較小之速度座定於閥座20以減低座定時的衝擊。
又，如圖11至圖14所示，雖然流體控制閥120為常閉式，但是即便是在第二實施型態中仍與第一實施型態同樣，亦可將流體控制閥120如圖15所示地設為常開式，或如圖16所示地設為複動式。
本發明係未被特別限定於上述的實施型態，而能夠在不脫離其要旨的範圍內進行各種的變化。
例如，雖然上述之第一實施型態及第二實施型態的流體控制閥10、120，係具備指示器78，但是亦可不具備指示器78。在此情況下，在第二外殼30，亦可形成有不開口於端面30a的有底孔(未圖示)，來取代指示器插通孔96。又，流體控制閥10、120，例如亦可具備流量調整機構等(未圖示)來取代指示器78，該流量調整機構等係能夠藉由調整活塞18之衝程量(stroke amount)等來調整流通於流路12的被控制流體之流量。更且，流體控制閥10、120，亦可形成下列的構成：以能夠選擇性地具備指示器78及流量調整機構的方式，使指示器插通孔96成為能夠共通地安裝指示器78與流量調整機構之構成。
10:流體控制閥
12:流路
14:缸室
16:閥主體
18:活塞
20:閥座
22:閥體
24:彈壓構件
26:主體本體
28:第一外殼
30:第二外殼
30a,78a,92a:端面
38:閥室形成部
40:閥室
42:二次側流路
44:一次側流路
46,62,82,90,101:O型環
48:隔膜閥
50:外周緣部
52:薄壁部
54:隔膜室
56:筒狀部
58:凸緣部
60:活塞本體部
64:第一引導室
66:第二引導室
68:第一受壓面
70:節流部
72:桿部
74:桿插通孔
76:第二受壓面
78:指示器
80:呼吸埠口
84:第一引導埠口
86:開口
88:收容凹部
92:插入筒部
96:指示器插通孔
98:收容槽
100:第二引導埠口
102:埠口栓塞
103:周邊部

Claims (7)

  1. 一種流體控制閥(10、120)，其具備：
    閥主體(16)，係設置有被控制流體之流路(12)及缸室(14)；
    活塞(18)，係接受作動壓力而在前述缸室內沿著滑動方向滑動；以及
    閥體(22)，係藉由與前述活塞一體地位移，來相對於前述流路上所設置的閥座(20)分離或座定以開閉前述流路；
    在前述缸室之比前述活塞還靠前述滑動方向之一方側設置有引導室(64)；
    在前述引導室之內壁，係設置有能夠對前述引導室供給流體或從前述引導室排出流體的埠口(84)之開口(86)；
    在前述活塞位於使前述閥體從前述閥座分離的開閥位置時，在前述引導室收容有前述流體；
    在前述活塞朝向使前述閥體座定於前述閥座的閉閥位置位移時，前述引導室內之前述流體係透過前述開口排出至前述埠口；
    在前述活塞及前述閥主體之至少一方係設置有節流部(70、106、122)，該節流部(70、106、122)係在前述活塞從前述開閥位置開始朝向前述閉閥位置側位移之後，將具有比前述開口之面積更小之流路截面積的節流流路(104、138、142)形成於前述活塞與前述閥主體之間。
  2. 如請求項1所述之流體控制閥(10)，其中前述節流部(70、106)係設置於與前述引導室之內壁滑動的前述活塞之外周側，在前述活塞位於前述閉閥位置時，覆蓋前述開口之整體及前述引導室之內壁的前述開口之周邊部(103)；
    在前述周邊部與前述節流部之間，形成有連通前述開口與前述引導室的前述節流流路(104)。
  3. 如請求項2所述之流體控制閥，其中在使位於前述閉閥位置的前述活塞朝向前述開閥位置側位移時，前述節流部(106)係接受透過前述開口流入至前述引導室的前述流體之壓力而能夠朝向從前述開口分離的方向變形。
  4. 如請求項3所述之流體控制閥，其中前述節流部為在前述活塞位於前述閉閥位置時覆蓋前述開口之整體及前述周邊部的彈性片。
  5. 如請求項3或4所述之流體控制閥，其中在前述節流部及前述周邊部之至少一方係設置有凹部(108)及凸部之至少一方，該凹部(108)及凸部之至少一方係在前述節流部覆蓋前述周邊部時不論前述引導室之內壓都維持形成有前述節流流路的狀態。
  6. 如請求項1所述之流體控制閥(120)，其中前述活塞係具有受壓面(68)，該受壓面(68)係在前述引導室之內部接受前述作動壓力；
    前述受壓面係具有設置於其外周側的外周側受壓面(124)、以及設置於內周側的內周側受壓面(126)，在前述外周側受壓面與前述內周側受壓面之間係形成有面方向沿著前述滑動方向的活塞段差面(128)；
    在前述引導室之內壁，係設置有與前述外周側受壓面相對向的外周側對向面(130)、以及與前述內周側受壓面相對向的內周側對向面(132)；
    在前述外周側對向面與前述內周側對向面之間，係形成有內壁段差面(134)；
    前述節流部(122)係設置於前述活塞段差面及前述內壁段差面；
    前述活塞從前述開閥位置朝向前述閉閥位置側位移，藉此在相互地相對向的前述活塞段差面及前述內壁段差面之間形成前述節流流路(138、142)。
  7. 如請求項6所述之流體控制閥，其中在前述內壁段差面設置有前述開口；
    前述活塞段差面係在前述活塞位於前述閉閥位置時，覆蓋前述開口之整體及前述內壁段差面的前述開口之周邊部(140)；
    在前述周邊部與前述活塞段差面之間，係形成有連通前述開口與前述引導室的前述節流流路(142)。
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