JP2001021052A - ダイヤフラムバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のダイヤフラムバルブの場合には、例え
ば流路２を開く時に図４に示すように駆動体４が上昇し
てもダイヤフラム３が駆動体４の動きに追随せず流路２
を閉じたまま動かない、動作不良を発生することがあっ
てもこのような動作不良を発見することができない。 【解決手段】 本発明のダイヤフラムバルブ１０は、駆
動体１４のダイヤフラム押さえ１４Ａのダイヤフラム１
３との接触面に導電性膜２０を被着し、ダイヤフラム押
さえ１４Ａの導電性膜２０とダイヤフラム１３とを電気
的に接触させ、しかもこれら導電性膜２０とダイヤフラ
ム１３にこれら両者２０、１３の導通を検出する手段と
してフォトカップラー２１を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤフラムバル
ブに関し、更に詳しくは、動作不良があると簡単且つ確
実にその動作不良を知ることができるダイヤフラムバル
ブに関する。

【０００２】

【従来の技術】生産工場では気体、液体等の流体を給排
するために種々の配管が敷設されている。そして、これ
らの配管における流体の流量制御には多種類のバルブが
用いられている。ダイヤフラムバルブはこのような流量
制御用のバルブに一つとして使用されている。ダイヤフ
ラムバルブは流体の流路側に摺動部分等の塵埃を発生す
る部分がないため、塵埃等の不純物を嫌う半導体製造工
場では広く用いられている。

【０００３】ダイヤフラムバルブは、例えば図３に示す
ように、バルブ本体（ボディ）１内に形成された流路２
と、この流路２を開閉する金属製のダイヤフラム３と、
このダイヤフラム３と接触し且つこのダイヤフラム３を
駆動させる駆動体４とを備え、ダイヤフラム３の中央部
分の膨らみが駆動体４の昇降に追随して弾性変形し、流
路２に固定された合成樹脂製のリングシート５と離接す
ることで流路２を開閉するようになっている。ボディ１
内にはダイヤフラム３の周縁部をリング状の突起１Ａに
対して押さえ付ける押さえ部材６が収納され、この押さ
え部材６はボディ１の内側で螺合するボンネット７によ
って固定されている。尚、図３の矢印は流体の流れ方向
を示している。

【０００４】而して、駆動体４は、図３に示すように、
ダイヤフラム３の中央部分の膨らみを押圧する合成樹脂
製のダイヤフラム押さえ４Ａと、このダイヤフラム押さ
え４Ａと下面で嵌合し且つこれよりも大径に形成された
金属製のディスク４Ｂと、このディスク４Ｂの上端に連
結されたステム４Ｃとを有し、ダイヤフラム押さえ４Ａ
がダイヤフラム３の中央部分の膨らみと接触している。
従って、駆動体４が下降するとダイヤフラム３の中央部
分の膨らみを押圧して流路２を閉じ、駆動体４が上昇す
るとダイヤフラム３の中央部分の膨らみがその弾力で復
帰して流路２を開く。この際、駆動体４はディスク４Ｂ
のフランジ部とボンネット７の縮径部との間に形成され
た隙間δの範囲で昇降する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ダイヤフラムバルブはダイヤフラム３の中央部分の膨ら
みが駆動体４に追随して弾力的に上下動することにより
リングシート５との離接を繰り返して流路２を開閉する
ようにしてあるため、例えば流路２を開く時に図４に示
すように駆動体４が上昇してもダイヤフラム３が駆動体
４の動きに追随せずに流路２を閉じたまま動かない、動
作不良を発生することがあってもこのような動作不良を
発見することができないという課題があった。そのた
め、配管系の全てのバルブについての動作不良の有無を
究明せざるを得ず、その究明に多大な時間と労力を費消
するという課題があった。

【０００６】特開平６−１０１７７４号公報にはダイヤ
フラムの破損等を検出する技術が提案されているが、こ
の技術ではダイヤフラムが駆動体から離れた場合の動作
不良を発見することはできない。また、特公昭５７−１
０３６４号公報にはダイヤフラムとこれに連結された作
動杆を有し、作動杆を介してダイヤフラムの動きを検出
し、ガス管内の流量異常する流量感知装置が提案されて
いるが、このダイヤフラムは差圧感知手段として使用さ
れているもので弁体として使用されているものではな
い。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、基本的なバルブ構造を維持したままダイヤ
フラムの動作不良を簡単且つ確実に知ることができるダ
イヤフラムバルブを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のダイヤフラムバルブは、バルブ本体と、このバルブ本
体内に形成された流路と、この流路を開閉する導電性の
ダイヤフラムと、このダイヤフラムと接触し且つこのダ
イヤフラムを駆動させる駆動体とを備え、上記駆動体と
上記ダイヤフラムとを電気的に接触させると共にこれら
両者の導通を検出する手段を設けたことを特徴とするも
のである。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載のダイヤフ
ラムバルブは、請求項１に記載の発明において、上記駆
動体のダイヤフラムとの接触面に導電性膜を設けたこと
を特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１、図２に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。本実施形態のダイヤフラ
ムバルブ１０は例えば図２に示すように基本的には従来
のものと同一構造になっている。即ち、本実施形態のダ
イヤフラムバルブ１０は、ステンレス等からなる金属製
のバルブ本体（ボディ）１１と、このボディ１１内に形
成された流路１２と、この流路１２を開閉するニッケル
合金等の金属やその他の導電性を有する導電性部材から
なるダイヤフラム１３と、このダイヤフラム１３と接触
し且つこのダイヤフラム１３を駆動させる駆動体１４と
を備え、ダイヤフラム１３が駆動体１４の動きに追随し
て流路１２に固定された合成樹脂製のリングシート１５
と離接することで流路１２を開閉する。ダイヤフラム１
３は周縁部が突起１１Ａ、押さえ部材１６及びボンネッ
ト１７によって固定され、その中央部分の膨らみが駆動
体１４を介して上下動し、上述のように流路１２を開閉
する。押さえ部材１６及びボンネット１７もステンレス
等の金属によって形成されている。駆動体１４は、合成
樹脂製のダイヤフラム押さえ１４Ａ、ディスク１４Ｂ及
びステム１４Ｃを有している。尚、図２において、１８
はボンネットナット、１９は駆動体１４の駆動源であ
る。

【００１１】而して、本実施形態ではダイヤフラム１３
とダイヤフラム押さえ１４Ａが電気的に導通自在に接触
している。即ち、図１で模式的に示すようにダイヤフラ
ム押さえ１４Ａのダイヤフラム１３との接触面には金属
薄膜等の導電性膜２０が被着され、この導電性膜２０と
ダイヤフラム１３が密着し、互いに導通自在になってい
る。導電性膜２０は、ダイヤフラム１３との接触面に形
成されたもの、あるいは少なくともダイヤフラム押さえ
１４Ａの接触面の一部に形成されてダイヤフラム１３と
の間で導通できるものであれば良い。

【００１２】更に、図１に示すように上記駆動体１４と
ダイヤフラム１３の間にこれら両者の電気的導通の有無
を検出する手段としてフォトカップラー２１が電気的に
接続され、ダイヤフラム１３と導電性膜２０との接触不
良によりダイヤフラム押さえ１４Ａ（駆動体１４）がダ
イヤフラム１３から離れた時にフォトカップラー２１を
介して両者１３、１４の接触不良（導通不良）を動作不
良として検出し、制御装置（図示せず）を介して報知す
るようになっている。このフォトカップラー２１は発光
ダイオード２１Ａとフォトトランジスタ２１Ｂからな
り、電源電圧Ｖcc（例えば５Ｖ）で作動するようになっ
ている。図１に模式的に示すように発光ダイオード２１
Ａのアノード側の導線２２はダイヤフラム１３側に接続
され、そのカソード側の導線２３は駆動体１４の軸方向
の貫通孔１４Ｄを通りダイヤフラム押さえ１４Ａを被覆
する導電性膜２０側に接続されている。カソード側の導
線２３には例えば絶縁性被膜が形成され、この導線２３
と駆動体１４の構成部材、ダイヤフラム押さえ１４Ａ、
ディスク１４Ｂ及びステム１４Ｃとの間で短絡しないよ
うにしてある。

【００１３】また、フォトトランジスタ２１Ｂは制御装
置に接続され、この制御装置はフォトトランジスタ２１
Ｂのオン、オフ信号を監視している。フォトカップラー
２１で異常信号を検出した場合、警報灯や警報器等の報
知器（図示せず）を作動させることによりダイヤフラム
１３がダイヤフラム押さえ１４Ａから離間したこと、つ
まり動作不良を知らせるようになっている。

【００１４】次に、動作について説明する。例えばダイ
ヤフラムバルブ１０の流路１２を開く場合には、駆動源
１９を介して駆動体１４が上昇すると、ダイヤフラム１
３の中央部分の膨らみが駆動体１４の動きに追随して押
圧力を受けない元の状態に弾力的に復帰し、リングシー
ト１５から離れて流路１２を開いて図２の矢印で示す方
向へ流体を流す。流路１２を閉じる場合には、駆動源１
９を介して駆動体１４が下降すると、ダイヤフラム１３
の中央部分の膨らみが弾性変形しながら駆動体１４によ
って押圧されてリングシート１５に着座し、流路１２を
閉じて流体の流れを遮断する。

【００１５】ダイヤフラムが劣化した場合、流路１２を
開く時ダイヤフラム１３が駆動体１４の動きに追随でき
ず、図１に示すように駆動体１４が実線で示す位置から
一点鎖線で示す位置まで上昇してもダイヤフラム１３の
中央部分の膨らみがリングシート１５に着座したまま窪
み、元の状態に復帰せず流路１２を開放できないことが
ある。このような場合本実施形態では、駆動体１４のダ
イヤフラム押さえ１４Ａがダイヤフラム１３から離れる
と、フォトカップラー２１の発光ダイオード２１Ａに電
流が流れて発光し、この光信号をフォトトランジスタ２
１Ｂで受光し、フォトトランジスタ２１Ｂからの信号に
基づいて制御装置がが警報器を作動させ、ダイヤフラム
バルブ１０に動作不良のあったことを自動的に知らせ
る。

【００１６】以上説明したように本実施形態によれば、
駆動体１４のダイヤフラム押さえ１４Ａのダイヤフラム
１３との接触面に導電性膜２０を被着し、ダイヤフラム
押さえ１４Ａの導電性膜２０とダイヤフラム１３とを電
気的に接触させ、しかもこれら導電性膜２０とダイヤフ
ラム１３にこれら両者２０、１３の導通の有無を検出す
るフォトカップラー２１を接続したため、流路１２を開
く時にダイヤフラム１３が駆動体１４、即ちダイヤフラ
ム押さえ１４Ａの動きに追随せず、ダイヤフラム１３か
らダイヤフラム押さえ１４Ａが離れると、フォトカップ
ラー２１でその旨を検出し、ダイヤフラム１３の動作不
良を制御装置を介して報知し、自動的にダイヤフラムバ
ルブ１０の動作不良を知ることができ、ひいては、配管
系での動作不良のあるダイヤフラムバルブ１０を簡単且
つ確実に特定することができる。

【００１７】また、駆動体１４が急激に作動し、ダイヤ
フラム１３が駆動体１４に追随できず、駆動体１４がダ
イヤフラム１３から一時的に離れることがあっても、ダ
イヤフラム１３の中央部分の膨らみは短時間で元の状態
へ復帰して駆動体１４と接触することがある。このよう
な場合には制御装置において、駆動体１４とダイヤフラ
ム１３が一時的に離れることを動作不良と処理せず、誤
動作のないようにすることができる。

【００１８】また、ダイヤフラム１３とダイヤフラム押
さえ１４Ａの導電性膜２０間の導通の有無を検出する手
段としてフォトカップラー２１の代わりに発光ダイオー
ドを設けることにより、この発光ダイオードの点灯を直
接視認することで、ダイヤフラムバルブ１０の動作不良
を知るようにすることもできる。

【００１９】尚、上記実施形態では導通の検出手段とし
てフォトカップラーや発光ダイオードを設けた場合につ
いて説明したが、導電性膜２０とダイヤフラム１３間の
導通の有無を検出できる手段であれば、その他の検出手
段を用いることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項２に記載の
発明によれば、基本的なバルブ構造を維持したままダイ
ヤフラムの動作不良を簡単且つ確実に知ることができる
ダイヤフラムバルブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイヤフラムバルブの一実施形態の要
部を示す概念図である。

【図２】図１に示すダイヤフラムバルブの機械的な構造
の要部を示す断面図である。

【図３】従来のダイヤフラムバルブの一例を示す要部断
面図である。

【図４】図３に示すダイヤフラムバルブの動作不良の状
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ダイヤフラムバルブ １１ ボディ（バルブ本体） １２ 流路 １３ ダイヤフラム １４ 駆動体 ２０ 導電性膜 ２１ フォトカップラー（導通の検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ本体と、このバルブ本体内に形成
   された流路と、この流路を開閉する導電性のダイヤフラ
   ムと、このダイヤフラムと接触し且つこのダイヤフラム
   を駆動させる駆動体とを備え、上記駆動体と上記ダイヤ
   フラムとを電気的に接触させると共にこれら両者の導通
   を検出する手段を設けたことを特徴とするダイヤフラム
   バルブ。
2. 【請求項２】 上記駆動体のダイヤフラムとの接触面に
   導電性膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載のダ
   イヤフラムバルブ。