WO2004006035A1 - 流体制御弁 - Google Patents

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Kenro Yoshino
Shunichiro Hagihara
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Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a fluid control valve used for a fluid transport pipe requiring a flow rate adjustment. More specifically, it relates to a fluid control valve which is suitably used mainly for ultrapure water lines and various chemical liquid lines in the semiconductor industry, and has excellent responsiveness to changes in fluid pressure.
  • Japanese Patent Laying-Open No. 6-29595 discloses a fluid control valve.
  • the flow control valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 6-29595 includes a main body 53 having an inlet flow passage 51 and an outlet flow passage 52, a valve portion 54 and a And a valve element 57 having one diaphragm portion 55 and a second diaphragm portion 56.
  • the first diaphragm part 55 and the second diaphragm part 56 divide the chamber 53 of the main body 53 into a first pressure chamber 58 and a second pressure chamber 59.
  • a constant inward pressure is always applied from the outside of the first pressurizing chamber 58 using compressed air, etc., and a constant inward constant pressure is provided by a panel 60 provided inside the second pressurizing chamber 59. Pressure can be applied.
  • the pressure receiving area of the first diaphragm part 55 is larger than the pressure receiving area of the second diaphragm part 56.
  • the panel 60 since the panel 60 is disposed on the lower surface of the second diaphragm section 56, PTFE is provided to protect the panel 60 from gas permeating the second diaphragm section 56.
  • the panel 60 needs to be coated.
  • the panel when the panel 60 is coated, the panel constant changes depending on the thickness of the coating and the like, which is one of the causes of individual differences in the fluid control valve.
  • the opening area of the flow control passage 61 is adjusted by adjusting the position of the valve portion 54 by the pressure in the first pressurizing chamber 58. Is done.
  • the ease with which the diaphragm is deformed depends on the diameter of the diaphragm. Therefore, as the diaphragm is larger, the pressure in the first pressurizing chamber 58 changes linearly with respect to the displacement of the valve portion 54, and the hysteresis becomes smaller.
  • the pressure inside the first pressurizing chamber 58 pushes the first diaphragm portion 55 downward.
  • the force by which the pressure of the downstream fluid pushes the first diaphragm portion 55 upward also increases. Therefore, the upward force due to the repulsion of the panel must also be increased to maintain the balance of power.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional fluid control valve, and its object is to provide a low-cost, high-yield production and elution of impurities into a fluid. It is an object of the present invention to provide a fluid control valve which is extremely durable and has stable control performance with very little contamination of chemicals and chemicals.
  • a body a bonnet, a panel receiving portion, a piston, a panel, a first diaphragm, a first valve member, a second valve member, and a base plate.
  • a fluid control valve is provided.
  • the main body has a second gap provided in the lower center at the bottom and opened to the bottom, an inlet flow passage communicating with the second gap, and an upper surface opened at the top and having a diameter larger than the diameter of the second gap.
  • a first gap having a large diameter, an outlet flow path communicating with the first gap, and a communication having a diameter smaller than the diameter of the first gap communicating the first gap with the second gap
  • an upper surface of the second gap forms a valve seat.
  • the ponnet has a cylindrical space inside which communicates with the air supply hole and the air discharge hole, and has a step on the inner peripheral surface at the lower end.
  • the panel receiving portion is inserted into the step portion of the bonnet and has a through hole at the center.
  • the piston has a first joining portion having a small diameter at the lower end portion, the through hole of the panel receiving portion, a flange portion provided at the upper portion, and is fitted in the gap of the bonnet so as to be movable up and down.
  • the panel is pinched and supported by the lower end surface of the flange of the piston and the upper end surface of the panel receiving portion.
  • the first diaphragm has a peripheral portion fixedly sandwiched between the main body and the panel receiving portion, and a central portion forming a first valve chamber so as to cover a first gap of the main body and having a large thickness. I have.
  • the first valve member is provided at the center of the upper surface with a second joint portion which is joined and fixed through the first joint portion of the biston and the through hole of the panel receiving portion, and coaxially with the communication hole of the main body at the center of the lower surface. It has a third joint provided.
  • the second valve member is located inside the second space of the main body, is provided with a large diameter through the communication hole of the main body, and is provided so as to protrude from the upper end surface of the valve body and is the third joint of the first valve member.
  • a fourth joint portion joined and fixed to the portion, a rod protruding from the lower end surface of the valve body, and a second diaphragm extending radially from the lower end surface of the rod.
  • the base plate is located below the main body, and has a second dial of the second valve member.
  • a protruding portion for holding and fixing the peripheral portion of the flam between the main body and the main body is provided at the upper center, a concave portion is provided at an upper end portion of the protruding portion, and a breathing hole communicating with the concave portion is provided.
  • the opening area of the fluid control section formed by the valve body of the second valve member and the valve seat of the main body changes with the operation of the piston.
  • the main body, the first valve member, and the second valve member can be preferably formed of polytetrafluoroethylene.
  • the main body is preferably made of a fluororesin such as PTFE or PTFE, but may be other plastics or metals such as polyvinyl chloride or polypropylene, and is not particularly limited.
  • Polypropylene is preferably used for the bonnet, the panel receiving portion, and the piston from the viewpoint of strength and heat resistance, but similarly, other plastics and metals may be used, and there is no particular limitation.
  • As the panel stainless steel is preferably used from the viewpoint of corrosion resistance and corrosion resistance, but other metals may be used, and there is no particular limitation.
  • the material of each diaphragm is preferably a fluororesin such as PTFE, but may be rubber or metal, and is not particularly limited.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the fluid control valve of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the upstream pressure increases in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a first valve member and a second valve member of the fluid control valve of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the fluid control valve of the present invention.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional fluid control valve. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the main body 1 made of PTFE has a larger diameter than the second gap 8 provided at the lower center and opened to the bottom and the second gap 8 provided at the top and opened at the top. It has a first void 10.
  • An inlet channel 9 communicating with the second gap 8 and an outlet channel 11 communicating with the first gap 10 on a surface facing the inlet channel 9 are provided on the side surface of the main body 1.
  • a communication hole 12 communicating the first gap 10 and the second gap 8 and having a diameter smaller than the diameter of the first gap 10 is provided.
  • the upper surface of the second gap 8 is a valve seat 13.
  • the bonnet 2 made of PP has a cylindrical gap 16 inside, and a stepped portion 17 which is larger in diameter than the gap 16 on the inner peripheral surface at the lower end.
  • air supply holes 14 connecting the air gap 16 to the outside to supply inert gas or air compressed inside the air gap 16 and air supply holes 14 were introduced.
  • An exhaust hole 15 for discharging a small amount of gas or air is provided.
  • the flat circular panel receiving portion 3 made of PP has a through hole 18 at the center, and a substantially upper half thereof is fitted into the step portion 17 of the bonnet 2.
  • An annular groove or notch 19 is provided on the side surface of the panel receiving part 3, and by attaching an O—ring 20, inert gas or air from To prevent the outflow.
  • the piston 4 made of PP has a disc-shaped flange 21 at the upper part, a piston shaft 22 protruding from the lower center of the flange 21 in a columnar shape, and a piston shaft 22. And a first joint portion 23 composed of a female screw portion provided at the lower end of the first member.
  • the biston shaft 22 is provided with a smaller diameter than the through hole 18 of the panel receiving portion 3, and the first joint 23 is a second joint of the first valve member 5 described later. It is joined with the part 29 by screwing.
  • the panel 24 made of SUS is sandwiched between the flange 21 of the piston 4 and the lower end face of the panel receiving section 3.
  • the panel 24 expands and contracts as the piston 4 moves up and down.
  • one having a long free length is preferably used so that a change in load at that time is small.
  • the first valve member 5 made of PTFE includes a membrane portion 26 having a cylindrical portion 25 protruding upward from the outer peripheral edge portion, and a first diaphragm 27 having a thick portion at the center portion.
  • the third joint 30 is screwed to the joint 34 of the second valve member 6.
  • the lower surface of the first diaphragm 27 becomes the first gap 10 of the main body 1.
  • the first valve chamber 31 is sealed and formed. Further, the upper surface of the first diaphragm 27, the panel receiving portion 3, and the gap 16 of the bonnet 2 are sealed via an O-ring 20, and are supplied from the air supply hole 14 of the bonnet 2. To form a gas chamber filled with compressed inert gas or air.
  • the second valve member 6 made of PTFE is provided inside the second gap 8 of the main body 1 and has a valve body 32 provided with a diameter larger than the communication hole 12, and protrudes from the upper end face of the valve body 32.
  • a second diaphragm 37 having a protrusion 36 (see FIG. 3).
  • Second diaphragm By holding the cylindrical projection 36 of the diaphragm 37 between the projection 40 of the base plate 7 and the main body 1, the second diaphragm 37 is inserted into the second gap 8 of the main body 1.
  • the valve chamber 38 is hermetically formed.
  • the base plate 7 made of PP has, at the center of the upper portion, a protrusion 40 for holding the cylindrical protrusion 36 of the second diaphragm 37 of the second valve member 6 between the main body 1 and the protrusion 40.
  • a concave portion 41 is provided at the upper end of 0.
  • the main body 1 is held between the base plate 7 and the ponnet 2 by through bolts and nuts (not shown).
  • each joint is provided with a screw, but may be joined by adhesion.
  • the fluid control valve of the present invention has a flat rectangular appearance, but is not limited to this shape, and has a flat circular shape depending on the place where it is used. May be formed
  • FIG. 1 shows a case where compressed air of a predetermined pressure is supplied to the gap 16 of the bonnet 2.
  • the valve element 32 of the second valve member 6 has the repulsive force of the panel 24 sandwiched between the flange 21 of the biston 4 and the panel receiving portion 3, and the second valve member 5 of the first valve member 5.
  • One diaphragm 27 is pushed up by the fluid pressure on the lower surface.
  • the first diaphragm 27 is pushed down by the pressure of the compressed air on the upper surface. More specifically, since the lower surface of the valve element 32 and the upper surface of the second diaphragm 37 of the second valve member 6 receive the fluid pressure, and their pressure receiving areas are substantially equal, Power is almost offset.
  • valve element 32 of the second valve member 6 is stationary at the position where the above three forces are balanced. Therefore, if there is no change in the fluid pressure on the upstream and downstream sides of the control valve, a constant flow rate can be maintained.
  • the pressure in the first valve chamber 31 also instantaneously increases.
  • the force that the lower surface of the first diaphragm 27 receives from the fluid is greater than the force that the upper surface of the first diaphragm 27 receives from the compressed air, and the diaphragm moves upward. Accordingly, the position of the valve body 32 also moves upward, the opening area of the fluid control section 39 formed between the valve body 13 and the valve seat 13 decreases, and the pressure in the first valve chamber 31 increases.
  • the valve element 32 moves to a position where the above three forces are balanced and comes to rest (the state of FIG. 2).
  • the pressure inside gap 16 that is, the force applied to the upper surface of first diaphragm 27 is unchanged, so the pressure applied to the lower surface of first diaphragm 27 is approximately It will not change. Therefore, the fluid pressure on the lower surface of the first diaphragm 27, that is, the pressure in the first valve chamber 31, is maintained substantially the same as before the pressure on the upstream side increases.
  • the pressure in the first valve chamber 31 When the fluid pressure on the upstream side decreases from the state of FIG. 2, the pressure in the first valve chamber 31 also instantaneously decreases. As a result, the lower surface of the first diaphragm 27 receives a smaller force from the fluid than the upper surface of the first diaphragm 27 receives from the compressed air, and the diaphragm moves downward. Therefore, the valve element 32 moves downward, the opening area of the fluid control section 39 formed between the valve element 13 and the valve seat 13 increases, and the fluid pressure in the first valve chamber 31 increases. . Eventually, the valve element 32 moves to a position where the above three forces are balanced and comes to rest (the state of FIG. 1). Therefore, the fluid pressure in the first valve chamber 31 is almost the same as the previous pressure, as in the case where the upstream pressure increases.
  • the fluid pressure in the first valve chamber 31 can be kept constant. Further, the fluid pressure in the first valve chamber 31 can be adjusted by the compressed air pressure in the gap 16, so that the flow rate can also be adjusted by the compressed air pressure.
  • the piston 4 is pushed up by the function of the panel 24.
  • the first valve member 5 and the second valve member 6 joined to the piston 4 are also lifted by the piston 4. Therefore, the valve body 32 of the second valve member 6 and the valve seat 13 of the main body 1 are in close contact with each other, and the flow of the fluid can be sealed.
  • the compressed air inside the gap 16 of the ponnet 2 is supplied from the air supply hole 14 and is always exhausted from the exhaust hole 15, the gas generated from the working fluid is discharged to the first valve member 5 by the first valve member 5. Even if the air passes through the diaphragm 27, the air is discharged along with the flow of the air from the air supply hole 14 to the exhaust hole 15, and is prevented from staying inside the gap 16. Accordingly, corrosion of the panel 24 is prevented, and there is no need to perform paneling or the like for preventing corrosion, thereby reducing the cost of manufacturing the panel. In addition, since the panel constant does not change due to coating, the individual difference of the panel can be kept small, and the yield can be improved.
  • the upward force due to the fluid pressure in the first valve chamber 31, the downward force due to the pressure inside the air gap 16, and the upward force due to the repulsive force of the panel 24 are: Since the shaft portion 28 of the first valve member 5 and the piston shaft 22 of the piston 4 are supported and offset by each other, even if the diameter of the valve body 32 is reduced, the rod 35 and the fourth The joint 34 does not deform or buckle, and the durability of the fluid control valve can be improved.
  • the fluid control valve has the structure as described above, and the use of the fluid control valve has the following excellent effects.

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Abstract

流体制御弁が、本体1と、ボンネット2と、バネ受承部3と、ピストン4と、バネ24と、第一ダイヤフラム27と、第一弁部材5と、第二弁部材6と、ベースプレート7とを具備し、ピストンの動作に伴って第二弁部材の弁体と本体の弁座とによって形成される流体制御部の開口面積が変化する。

Description

明 細 書 流体制御弁 技術分野
本発明は流量の調整が必要とされる流体輸送配管に使用される流 体制御弁に関するものである。 さ らに詳しく は、 主と して半導体産 業における超純水ラインゃ各種化学薬液ライ ンに好適に使用され、 流体圧力の変化に対する即応性の優れた流体制御弁に関するもので める。 背景技術
特開平 6— 2 9 5 2 0 9は流体制御弁を開示している。
図 5を参照すると、 特開平 6 - 2 9 5 2 0 9に開示された流体制 御弁は、 入口流路 5 1 と出口流路 5 2を有する本体 5 3 と、 弁部 5 4 と第一ダイヤフラム部 5 5及び第二ダイヤフラム部 5 6を有する 弁体 5 7 とを具備している。 第一ダイヤフラム部 5 5 と第二ダイヤ フラム部 5 6 とによ り、 本体 5 3のチヤンパは第一加圧室 5 8およ び第二加圧室 5 9に区分される。 第一加圧室 5 8の外側から圧縮空 気などを利用して常時内向きの一定圧力が加えられ、 第二加圧室 5 9内部に設けられたパネ 6 0にて常時内向きの一定圧力を加えられ る。 また、 第一ダイヤフラム部 5 5の受圧面積は、 第二ダイヤフラ ム部 5 6の受圧面積より も大きくなつている。
然しながら、 このようなダイヤフラムを利用した弁装置では、 気 体がダイヤフラムを透過する問題がある。 特に、 薬液を使用するラ ィンでは、 薬液から腐食性気体が発生することがある。 こう した腐 食性気体がダイヤフラムを透過して、 ダイヤフラム付近の金属部品 が腐食することは良く知られている。
上記公報に開示された流体制御弁では、 第二ダイヤフラム部 5 6 の下面にパネ 6 0が配置されているので、 第二ダイヤフラム部 5 6 を透過した気体からパネ 6 0を保護するために P T F Eなどによ り 、 該パネ 6 0をコーティ ングする必要がある。 然しながら、 パネ 6 0をコーティ ングすると、 パネ定数がコーティングの厚さなどによ つて変化するため、 流体制御弁の個体差を生じる原因の一つとなつ ている。
また、 一般的な流体制御弁において、 弁体の移動量に対してパル ブ開度の変化が小さい方が、 よ り細かな制御が可能となり制御性能 が向上することは良く知られている。 上記公報に開示された流体制 御弁でも、 弁体 5 7の軸方向の移動量に対して'、 流体制御通路部の 開口面積の変化が小さい方が、 流体制御性能は向上する。 弁体 5 7 の移動量に対して開口面積の変化を小さくするためには、 弁部 5 4 の径を小さく設計する必要があり、 それに伴い、 弁部 5 4 と第一ダ ィャフラム部 5 5 とをつなぐロ ッ ド、 及び、 弁部 5 4 と第二ダイヤ フラム部 5 6 とをつなぐ口 ッ ドも小径となる。
さ らに、 上記公報に開示された流体制御弁では、 第一加圧室 5 8 内の圧力によって弁部 5 4の位置を調節することによ り、 流量制御 通路 6 1の開口面積が調節される。 一方、 ダイヤフラム部の変形し やすさは、 ダイヤフラム部の直径に依存している。 従って、 ダイヤ フラムが大きいほど、 弁部 5 4の変位に対して第一加圧室 5 8内の 圧力は直線的に変化し、 かつ、 ヒステリ シスも小さくなる。 反対に 、 第一ダイヤフラム部 5 5および第二ダイヤフラム部 5 6の直径が 小さくなると、 これらダイヤフラム部は変形しにく く なり、 弁部 5 4の変位に関する第一加圧室 5 8内の圧力の変化は非線形となり、 かつ、 ヒ ステリ シス も大きくなる。 つまり、 上記流体制御弁において流体制御性能を向上するために
、 弁部 5 4の径を小さくするともに、 ダイヤフラム部の径を大きく することが望ましい。
ここで、 第一ダイヤフラム部 5 5の径を大きく し、 かつ、 弁部 5 4の径を小さくすると、 第一加圧室 5 8内部の圧力が第一ダイャフ ラム部 5 5を下向きに押す力が大きくなり、 かつ、 下流側流体の圧 力が第一ダイヤフラム部 5 5を上向きに押す力も大きくなる。 その ため、 力のパランスを保っためパネの反発力による上向きのカも大 きく しなければならない。
このとき、 それらの力は、 弁部 5 4の上下端面と、 第 1 と第 2の ダイヤフラム部 5 5 、 5 6を連結する口 ッ ドによ り支えられている 。 このロッ ドは常に軸方向に圧縮されており、 その強度が心配され る部品のひとつであった。 特に、 作動流体が高温の腐食性流体の場 合には、 ロ ッ ドは、 通常、 耐薬品性の面から P T F Eにより形成さ れる。 P T F Eは、 機械的強度が低い上にク リープしゃすい特性が ある。 従って、 長期にわたって使用していると、 P T F E製のロッ ドが変形または座屈して、 流体制御性能が低下する問題が生じる。 発明の開示
本発明は、 上記従来の流体制御弁の問題に鑑みてなされたもので 、 その目的は、 安価に、 かつ、 歩留ま りの高い製造が可能であると ともに、 流体中への不純物の溶出や薬液の汚染が極めて少ない、 耐 久性に優れ安定した制御性能が得られる流体制御弁を提供すること である。
本発明によれば、 本体と、 ボンネッ ト と、 パネ受承部と、 ピス ト ンと、 パネと、 第一ダイヤフラムと、 第一弁部材と、 第二弁部材と 、 ベースプレー トとを具備する流体制御弁が提供される。 本体は、 下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙と、 第二の空隙に連通する入口流路と、 上部に上面が開放して設けられ 第二の空隙の径よ り も大きい径を持つ第一の空隙と、 第一の空隙に 連通する出口流路と、 第一の空隙と第二の空隙とを連通し第一の空 隙の径よ りも小さい径を有する連通孔とを有し、 第二の空隙の上面 が弁座を形成している。
ポンネッ トは、 給気孔と排気孔とに連通した円筒状の空隙を内部 に有し、 下端内周面に段差部が設けられている。
パネ受承部は、 ボンネッ トの段差部に嵌挿され中央部に貫通孔を有 する。
ピス ト ンは、 下端部にパネ受承部の貫通孔ょり小径の第一接合部 を有し、 上部に鍔部が設けられボンネッ トの空隙内部に上下動可能 に嵌揷されている。
パネは、 ピス トンの鍔部下端面とパネ受承部の上端面で挟持支承 されている。
第一ダイャフラムは、 周縁部が本体とパネ受承部との間で挟持固 定され、 本体の第一の空隙に蓋する形で第一の弁室を形成する中央 部が肉厚とされている。
第一弁部材は、 上面中央にビス トンの第一接合部およびパネ受承 部の貫通孔を貫通して接合固定される第二接合部、 および、 下面中 央に本体の連通孔と同軸に設けられた第三接合部を有する。
第二弁部材は、 本体の第二の空隙内部に位置し、 本体の連通孔ょ り大径に設けられた弁体、 弁体上端面に突出して設けられ第一弁部 材の第三接合部と接合固定される第四接合部、 弁体下端面よ り突出 して設けられたロ ッ ド、 ロ ッ ド下端面よ り径方向に延出して設けら れた第二ダイヤフラムを有する。
ベースプレー トは、 本体の下方に位置し第二弁部材の第二ダイャ フラムの周縁部を本体との間で狭持固定する突出部を上部中央に有 し、 突出部の上端部に凹部が設けられると共に、 凹部に連通する呼 吸孔が設けられている。
ピス トンの動作に伴って第二弁部材の弁体と本体の弁座とによつ て形成される流体制御部の開口面積が変化する。
また、 本体、 第一弁部材および第二弁部材は、 好ましくは、 ポリ テ トラフルォロエチレンによ り形成するこ とができる。
尚、 本体の材質は P T F Eや P F A等のフッ素樹脂が好適に使用 されるが、 ポリ塩化ビニル、 ポリ プロ ピレンなどのその他のプラス チック或いは金属でも良く特に限定されない。 また、 ボンネッ ト、 パネ受承部、 および、 ピス トンは強度、 耐熱性の観点からポリ プロ ピレンが好適に使用されるが、 同様に、 その他のプラスチックや金 属でも良く特に限定されない。 パネは耐食性、 防鲭性の点からステ ンレススチールが好適に用いられるがその他の金属でも良く特に限 定されない。 さ らに、 各ダイヤフラムの材質は P T F E等のフッ素 樹脂が好適に使用されるが、 ゴム及び金属でも良く特に限定されな レヽ 図面の簡単な説明
図 1 は本発明の流体制御弁の縦断面図である。
図 2は図 1 において上流側圧力が増加した場合の状態を示す縦断 面図である。
図 3は図 1 の流体制御弁の第一弁部材と第二弁部材を示す斜視図 である。
図 4は本発明の流体制御弁の平面図である。
図 5は従来の流体制御弁の縦断面図である。 発明を実施する最良の態様
以下、 本発明の実施態様について、 図面を参照して説明する。 本 発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。
図において、 P T F E製の本体 1 は、 下部中央に底部まで開放し て設けられた第二の空隙 8 と、 上部に上面開放して設けられた第二 の空隙 8の径ょ り も大きい径を持つ第一の空隙 1 0を有している。 本体 1の側面には、 第二の空隙 8 と連通している入口流路 9 と、 入 ロ流路 9 と対向する面に第一の空隙 1 0 と連通している出口流路 1 1 と、 さ らに、 第一の空隙 1 0 と第二の空隙 8 とを連通し第一の空 隙 1 0の径よ り も小さい径を有する連通孔 1 2 とが設けられている 。 第二の空隙 8の上面部は弁座 1 3 とされている。
P P製のボンネ ッ ト 2は、 内部に円筒状の空隙 1 6 と、 下端内周 面に空隙 1 6 よ り拡径された段差部 1 7が設けられている。 ボンネ ッ ト 2 の側面には、 空隙 1 6内部に圧縮された不活性気体や空気を 供給するために空隙 1 6 と外部とを連通する給気孔 1 4 と、 給気孔 1 4より導入された気体や空気を微量に排出するための排気孔 1 5 とが設けられている。
P P製の平面円形状のパネ受承部 3は、 中央部に貫通孔 1 8を有 し、 かつ、 略上半分がボンネッ ト 2 の段差部 1 7に嵌挿されている 。 パネ受承部 3 の側面部には、 環状溝あるいは環状切り欠き部 1 9 が設けられ、 O —リ ング 2 0を装着することによ りボンネッ ト 2か ら外部への不活性気体や空気の流出を防いでいる。
P P製のピス ト ン 4は、 上部に円盤状の鍔部 2 1 と、 鍔部 2 1の 中央下部より 円柱状に突出して設けられたピス ト ン軸 2 2 と、 ビス ト ン軸 2 2 の下端に設けられた雌ネジ部からなる第一接合部 2 3 と を有する。 ビス トン軸 2 2は、 パネ受承部 3 の貫通孔 1 8よ り小径 に設けられており、 第一接合部 2 3は後記第一弁部材 5 の第二接合 部 2 9 と螺合によ り接合されている。
S U S製のパネ 2 4は、 ピス トン 4の鍔部 2 1下端面とパネ受承 部 3の上端面とで狭持されている。 パネ 2 4は、 ピス トン 4の上下 動にともなって伸縮する。 そのときの荷重の変化が少ないよう、 パ ネ 2 4は自由長の長いものが好適に使用される。
P T F E製の第一弁部材 5は、 外周縁部よ り上方に突出して設け られた筒状部 2 5を有した膜部 2 6 と、 肉厚部を中央部に有する第 一ダイヤフラム 2 7 と、 第一ダイヤフラム 2 7の中央上面より突出 して設けられた軸部 2 8 と、 軸部 2 8の上端部に設けられた小径の 雄ネジからなる第二接合部 2 9 と、 同中央下面よ り突出して設けら れ下端部に形成された雌ネジ部からなる第三接合部 3 0を有する ( 図 3参照) 。 第三接合部 3 0は、 第二弁部材 6の接合部 3 4に螺合 される。 第一ダイヤフラム 2 7 の筒状部 2 5 を本体 1 とパネ受承部 3 との間で狭持固定することによ り、 第一ダイヤフラム 2 7下面が 、 本体 1の第一の空隙 1 0に第一の弁室 3 1 を密封して形成する。 また、 第一ダイャフラム 2 7 の上面、 パネ受承部 3 、 ボンネッ ト 2 の空隙 1 6は、 O—リ ング 2 0を介して密封されており、 ボンネッ ト 2 の給気孔 1 4より供給される圧縮された不活性気体や空気が充 満している気室を形成してレ、る
P T F E製の第二弁部材 6は、 本体 1の第二の空隙 8内部に配設 され連通孔 1 2よ り大径に設けられた弁体 3 2 と、 弁体 3 2上端面 から突出して設けられた軸部 3 3 と、 その上端に設けられた第一弁 部材 5の第三接合部 3 0 と螺合によ り接合固定される雄ネジ部から なる第四接合部 3 4 と、 弁体 3 2下端面より突出して設けられた口 ッ ド 3 5 と、 ロ ッ ド 3 5の下端面よ り径方向に延出して設けられ周 縁部より下方に突出して設けられた筒状突部 3 6を有する第二ダイ ャフラム 3 7 とから構成されている (図 3参照) 。 第二ダイヤフラ ム 3 7の筒状突部 3 6をベースプレー ト 7の突出部 4 0 と本体 1 と の間で狭持することにより、 第二ダイヤフラム 3 7が本体 1の第二 の空隙 8に第二弁室 3 8を密閉して形成する。
P P製のベースプレート 7は、 上部中央に第二弁部材 6の第ニダ ィャフラム 3 7の筒状突部 3 6を本体 1 との間で狭持固定する突出 部 4 0を有し、 突出部 4 0の上端部に凹部 4 1が設けられている。 ベースプレー ト 7の側面には、 凹部 4 1に連通する呼吸孔 4 2が開 口している。 本体 1は、 通しボルトおよびナッ ト (図示しない) に て、 ベースプレー ト 7 とポンネッ ト 2 との間で狭持されている。 本実施態様では、 各接合部はねじを具備しているが、 接着による 接合でも構わない。 また、 図 3に示されているごとく、 本発明の流 体制御弁は平面矩形状の外観となっているが、 この形状に限定され るものでなく、 使用される場所に応じて平面円形状に形成しても良 い
以下に本実施態様の作用を説明する。
図 1は、 ボンネッ ト 2の空隙 1 6へ所定圧力の圧縮空気を供給し ている場合を示している。 このとき、 第二弁部材 6の弁体 3 2は、 ビス トン 4の鍔部 2 1 とパネ受承部 3 とに挟持されているパネ 2 4 の反発力と、 第一弁部材 5の第一ダイヤフラム 2 7下面の流体圧力 によ り上方に押し上げられる。 第一ダイヤフラム 2 7上面の圧縮空 気の圧力によ り押し下げられている。 さらに詳細.には、 弁体 3 2下 面と、 第二弁部材 6の第二ダイヤフラム 3 7上面とが流体圧力を受 けている力 、 それらの受圧面積は略同等とされているため、 力は略 相殺されている。 従って、 第二弁部材 6の弁体 3 2は、 前述の 3つ の力が釣り合う位置にて静止していること となる。 そのため、 本制 御弁の上流側、 及び、 下流側の流体圧力に変化がなければ一定の流 量を維持することができる。 上流側の流体圧力が増加すると、 瞬間的に第一の弁室 3 1内の圧 力も増加する。 これにより、 第一ダイヤフラム 2 7の上面が圧縮空 気から受ける力より、 第一ダイヤフラム 2 7の下面が流体から受け る力のほうが大きくなり、 ダイヤフラムは上方へと移動する。 従つ て、 弁体 3 2の位置も上方へ移動し、 弁座 1 3 との間で形成される 流体制御部 3 9の開口面積が減少し、 第一の弁室 3 1内の圧力が減 少する。 最終的に、 弁体 3 2は、 前記 3つの力が釣り合う位置まで 移動し静止する (図 2の状態) 。 このときパネ 2 4の荷重が大きく 変わらなければ、 空隙 1 6内部の圧力、 つまり、 第一ダイヤフラ.ム 2 7上面が受ける力は不変であるため、 第一ダイヤフラム 2 7下面 が受ける圧力は略不変となる。 従って、 第一ダイヤフラム 2 7下面 の流体圧力、 すなわち、 第一の弁室 3 1内の圧力は、 上流側の圧力 が増加する前と概ね従前の圧力と同じに維持される。
図 2の状態から上流側の流体圧力が減少すると、 瞬間的に第一の 弁室 3 1内の圧力も減少する。 これにより、 第一ダイヤフラム 2 7 の上面が圧縮空気から受ける力よ り、 第一ダイヤフラム 2 7の下面 が流体から受ける力のほうが小さくなり、 ダイヤフラムは下方へと 移動する。 従って、 弁体 3 2が下方へ移動し、 弁座 1 3 との間で形 成される流体制御部 3 9の開口面積が増加し、 第一の弁室 3 1 の流 体圧力を増加させる。 最終的に、 弁体 3 2は、 前記 3つの力が釣り 合う位置まで移動し静止する (図 1の状態) 。 従って、 上流側圧力 が増加した場合と同様に、 第一の弁室 3 1 内の流体圧力は概ね従前 の圧力と同じになっている。
以上説明したように、 流体制御弁上流側の流体圧力が変わっても 第一の弁室 3 1 内の流体圧力はほとんど変化しない。 そのため、 流 体制御弁以降の配管における圧力損失に変化が無ければ流量を一定 に保つことができる。 また、 第一の弁室 3 1内の流体圧力は、 空隙 1 6内部の圧縮空気 圧力によって調整できるため、 流量も圧縮空気圧力によって調整す ることができる。
さらに、 ポンネッ ト 2 の空隙 1 6内部に圧縮空気を供給しなけれ ば、 ピス ト ン 4はパネ 2 4 の働きによ り押し上げられる。 ピス ト ン 4に接合されている第一弁部材 5および第二弁部材 6 もまたビス ト ン 4によって引き上げられる。 従って、 第二弁部材 6 の弁体 3 2 と 本体 1の弁座 1 3 とが密着し、 流体の流れを封するこ とができる。
また、 ポンネッ ト 2の空隙 1 6内部の圧縮空気は給気孔 1 4から 供給され、 排気孔 1 5から常に排気されているため、 作動流体から 発生する気体が、 第一弁部材 5 の第一ダイヤフラム 2 7を透過した と しても、 給気孔 1 4から排気孔 1 5への空気の流れに乗って排出 され、 空隙 1 6内部に滞留することが防止される。 従って、 パネ 2 4の腐食が防止され、 腐食を防ぐためのコ ーティ ングなどをパネ行 う必要が無く、 パネの製造費が低減される。 加えて、 コーティ ング によるパネ定数の変化も起こらないため、 パネの個体差を小さく保 つことができ、 歩留まりを向上させることができる。
さらに、 第一の弁室 3 1 内の流体圧力による上向きの力、 第一ダ ィャフラム 2 7が空隙 1 6内部の圧力による下向きの力、 及び、 パ ネ 2 4の反発力による上向きの力は、 第一弁部材 5の軸部 2 8 と ピ ス トン 4のビス トン軸 2 2によって支えられ相殺されているため、 弁体 3 2 の直径を小さく してもロ ッ ド 3 5や第四接合部 3 4は変形 したり座屈することがなく、 流体制御弁の耐久性を向上させること ができる。
本発明によれば、 流体制御弁は以上説明したよ うな構造をしてお り、 これを使用することで以下の優れた効果を奏する。
( 1 ) 空隙内部の圧縮空気を常に排出しているため、 ダイヤフラ ムを透過した腐食性気体によってパネが腐食されることがなく、 コ 一ティングなどの対策が不要となり、 流体制御弁の製造費を低減で きる。
( 2 ) パネのコーティ ングが不要なため、 パネの個体差が小さく でき、 歩留まりが向上できる。
( 3 ) ロッ ドゃ第四接合部の変形、 座屈が起こらないため、 耐久 性を向上させることが出来る。
( 4 ) 接液する部材は全て P T F E等の耐薬品性に優れた材質を 用いるこ とができるため、 その場合は不純物の溶出や薬液の汚染が 極めて少ない。
( 5 ) コンパク トな構造でありかつ、 安定した流体圧力制御が得 られる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 流体制御弁において、
下部中央に底部まで開放して設けられた第二の空隙 ( 8 ) 、 第二 の空隙 ( 8 ) に連通する入口流路 ( 9 ) 、 上部に上面が開放して設 けられ第二の空隙 ( 8 ) の径より も大きい径を持つ第一の空隙 ( 1 0 ) 、 第一の空隙 ( 1 0 ) に連通する出口流路 ( 1 1 ) 、 第一の空 隙 ( 1 0 ) と第二の空隙 ( 8 ) とを連通し第一の空隙 ( 1 0 ) の径 よ りも小さい径を有する連通孔 ( 1 2 ) を有し、 第二の空隙 ( 8 ) の上面が弁座 ( 1 3 ) を形成する本体 ( 1 ) と、
給気孔 ( 1 4 ) と排気孔 ( 1 5 ) とに連通した円筒状の空隙 ( 1 6 ) を内部に有し、 下端内周面に段差部 ( 1 7) が設けられたボン ネッ ト ( 2 ) と、
ボンネッ ト ( 2 ) の段差部 ( 1 7 ) に嵌挿され中央部に貫通孔 ( 1 8 ) を有するパネ受承部 ( 3 ) と、
下端部にパネ受承部 ( 3 ) の貫通孔 ( 1 8 ) よ り小径の第一接合 部 ( 2 3 ) を有し、 上部に鍔部 ( 2 1 ) が設けられボンネッ ト ( 2 ) の空隙 ( 1 6 ) 内部に上下動可能に嵌揷されたビス トン ( 4) と ピス トン ( 4 ) の鍔部 ( 2 1 ) 下端面とバネ受承部 ( 3 ) の上端 面で挟持支承されているパネ ( 2 4 ) と、
周縁部が本体 ( 1 ) とパネ受承部 ( 3 ) との間で挟持固定され、 本体 ( 1 ) の第一の空隙 ( 1 ◦ ) に盖する形で第一の弁室 ( 3 1 ) を形成する中央部が肉厚とされた第一ダイヤフラム ( 2 7 ) と、 上面中央にピス トン ( 4) の第一接合部 ( 2 3 ) およびパネ受承 部 ( 3 ) の貫通孔 ( 1 8 ) を貫通して接合固定される第二接合部 ( 2 9 ) 、 および、 下面中央に本体 ( 1 ) の連通孔 ( 1 2 ) と同軸に 設けられた第三接合部 ( 3 0 ) を有する第一弁部材 ( 5 ) と、 本体 ( 1 ) の第二の空隙 ( 8 ) 内部に位置し、 本体 ( 1 ) の連通 孔 ( 1 2 ) よ り大径に設けられた弁体 ( 3 2 ) 、 弁体 ( 3 2 ) 上端 面に突出して設けられ第一弁部材 ( 5 ) の第三接合部 ( 3 0 ) と接 合固定される第四接合部 ( 3 4) 、 弁体 ( 3 2 ) 下端面より突出し て設けられたロッ ド ( 3 5 ) 、 ロッ ド ( 3 5 ) 下端面よ り径方向に 延出して設けられた第二ダイヤフラム ( 3 7 ) を有する第二弁部材 ( 6 ) と、
'本体 ( 1 ) の下方に位置し第二弁部材 ( 6 ) の第二ダイヤフラム ( 3 7 ) の周縁部を本体 ( 1 ) との間で狭持固定する突出部 ( 4 0
) を上部中央に有し、 突出部 ( 4 0 ) の上端部に凹部 ( 4 1 ) が設 けられると共に、 凹部 ( 4 1 ) に連通する呼吸孔 ( 4 2 ) が設けら れているベースプレート ( 7 ) とを具備し、
ピス ト ン ( 4) の上下動に伴って第二弁部材 ( 6 ) の弁体 ( 3 2
) と本体 ( 1 ) の弁座 ( 1 3 ) とによって形成される流体制御部 (
3 9 ) の開口面積が変化するよ うにした流体制御弁。
2. 本体 ( 1 ) 、 第一弁部材 ( 5 ) および第二弁部材 ( 6 ) の材 質がポリテ トラフルォロエチレンであることを特徴とする請求項 1 に記載の流体制御弁。
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