JP3590572B2

JP3590572B2 - 逆止弁構造

Info

Publication number: JP3590572B2
Application number: JP2000270492A
Authority: JP
Inventors: 広宣松沢; 秀司出雲; 起美仁笹尾
Original assignee: Advance Denki Kogyo KK
Current assignee: Advance Denki Kogyo KK
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: JP2002081561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弁体により流体の流れを順方向のみに制限し、その逆方向の流れを防止する逆止弁の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工場等の超純水や薬品等を扱う工場における管路等には、その管路等を流れる流体の流れを一方向（順方向）のみに制限して逆流を防止する逆止弁が配設されることがある。
【０００３】
この種逆止弁として従来では、図４に示すような逆止弁５０を挙げることができる。この逆止弁５０は、被制御流体の流入口５２と流出口５３を有する弁室５１と、前記流入口５２を開閉し、かつ前記流出口５３からの流体圧力を受ける球状の弁体５５と、前記弁室５１内に設けられ前記弁体５５を常時流入口閉方向に付勢するスプリング６０とで構成されている。なお、図示の例では流入口５２が形成された第１ブロック５１ａと、該第１ブロック５１ａと螺着結合され、流出口５３が形成された第２ブロック５１ｂによって弁室５１が形成されている。図中の符号５４は弁座、６１は前記第１ブロック５１ａと第２ブロック５１ｂ間に介在されるパッキン等のシール部材である。
【０００４】
前記逆止弁５０においては、流入口５２側（一次側）の流体圧力が所定値以上となると、スプリング６０の付勢力に打ち勝って弁体５５が弁座５４から離座して流入口５２が開くことによって、被制御流体が流出口５３へ流通する。これに対して、流出口５３側（二次側）の流体圧力が流入口５２側の流体圧力よりも高くなると、流出口５３側の被制御流体が流入口５２側へ逆流しようとするが、その流体の流れと圧力により弁体５５が弁座５４に着座して流入口５２が閉じることによって、流入口５２側への被制御流体の逆流を防止する。
【０００５】
しかしながら、前記従来の逆止弁５０にあっては、弁体５５を付勢するスプリング６０が弁室５１内に配設されるため、そのスプリング６０が流体と接触してしまう。このようにスプリング６０が被制御流体と接液すると、スプリング６０の腐蝕や劣化等に起因して、被制御流体中にパーティクルと呼ばれる微細な塵や屑が混入されるといった不具合が懸念される。特に、超純水や高純度薬品を被制御流体とする場合には、前記不具合は重大な問題となる。また、当該逆止弁５０では流入口５２の開閉、つまり弁体５５の制御を自由に行うことはできないが、ユーザーからは自由に弁体を制御したいと言う要望がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記の点に鑑み提案されたものであって、微細ゴミが発生するおそれがなく、超純水や高純度薬品等を被制御流体とする場合に最適に使用できるとともに、自由に弁体の制御を行うことができる新規な逆止弁構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、被制御流体の流入口（２１）と流出口（２２）を有し前記流入口と流出口との間に弁座（２３）が形成された弁室（２０）と、弁軸（３１）と、前記弁軸に膨出状に形成され前側に前記弁座を開閉するシール部（３３）及び後側に前記流出口からの流体圧力を受ける受圧部（３４）とを有する弁部（３２）と、前記弁部の反対側に前記弁軸と一体に形成され前記弁室内に装着されたダイヤフラム部（３５）とを有するポペット弁体（３０）と、前記ダイヤフラム部の弁室外側に設けられ前記ポペット弁体を常時前進方向に調圧しかつ被制御流体の流入圧によって弁部のシール部を開く調圧手段（４０）とを備え、前記ポペット弁体の弁部のシール部の直径距離（ＳＤ）を前記ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位置における直径距離（ＭＤ）よりも大きく形成し、被制御流体から前記弁部に対して弁体前進方向（Ｘ）に作用する力が、被制御流体から前記ダイヤフラム部の膜部に対して弁体後退方向（Ｙ）に作用する力よりも大となるようにしたことを特徴とする逆止弁構造に係る。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記調圧手段が、前記弁軸と一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを調圧する駆動機構からなる逆止弁構造に係る。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、請求項２において、前記ピストンを調圧する駆動機構が前記ピストンを常時前進方向に付勢するバネ体である逆止弁構造に係る。
【００１０】
またさらに、請求項４の発明は、請求項２または３において、前記調圧手段のピストンを前進方向及び後退方向に移動調整可能とする調圧エア機構を有する逆止弁構造に係る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る逆止弁の開状態を示す縦断面図、図２は同逆止弁の閉状態を示す縦断面図、図３は他の実施例に係る逆止弁を示す縦断面図である。
【００１２】
図１及び図２に示す逆止弁１０は、この発明の一実施例に係るもので、半導体製造工場等における管路等に配設され、その管路等を流れる被制御流体の流れを一方向（順方向）のみに制限して逆流を防止するものである。この逆止弁１０は、弁室２０とポペット弁体３０と調圧手段４０とを備えている。実施例では、前記弁室２０は、フッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなるボディ体１１内部に形成されている。
【００１３】
弁室２０は、被制御流体のための流入口２１と流出口２２を有しているとともに、前記流入口２１と流出口２２間に弁座２３が形成されている。
【００１４】
ポペット弁体３０は、前記ボディ体１１と同様にフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂から形成され、弁軸３１と弁部３２とダイヤフラム部３５とを有している。前記弁部３２は、弁軸３１の一端側（前側）に膨出状に形成されており、その前側には前記弁座２３を開閉するシール部３３が形成され、後側には前記流出口２２からの流体圧力を受ける受圧部３４が形成されている。この実施例では、図から理解されるように、弁部３２の前側が前端に向かって細くなるテーパ状に形成され、それによって得られる傾斜面３２ａの一部が前記弁座２３に着座及び離座可能なシール部３３となっている。また、実施例では、平らな弁部３２後端面が前記受圧部３４となっている。
【００１５】
前記ダイヤフラム部３５は、前記弁軸３１の弁部３２の反対側（後側）に該弁軸３１と一体に形成され、弁室２０内に装着されている。このダイヤフラム部３５は、ダイヤフラム面である薄肉の膜部（可動部）３６と、その外周側の外周部３７を有している。また、実施例では、ダイヤフラム部３５の外周部３７がボディ体１１と後述の調圧手段４０のシリンダ部４２間に挟着されて固定されている。
【００１６】
そして、この発明に係る逆止弁１０においては、前記弁部３２のシール部３３の直径距離（図示の例では弁座２３内側の開口径（オリフィス径）と等しい距離）ＳＤが、前記ダイヤフラム部３５の有効径となるダイヤフラム部３５の膜部３６の最大径Ｌ１と膜部３６の最小径Ｌ２を２分した位置における直径距離ＭＤよりも大きく形成されている。このダイヤフラム部３５の膜部３６の最大径Ｌ１と膜部３６の最小径Ｌ２を２分した位置における直径距離ＭＤは、いわゆるダイヤフラム部３５の膜部３６の有効受圧径として考えることができ、この直径距離ＭＤを基準として、シール部３３の直径距離ＳＤをこのダイヤフラム部３５の直径距離ＭＤよりも大きくすれば（ＳＤ＞ＭＤ）、被制御流体からダイヤフラム部３５の膜部３６に対して弁体後退方向（図では上方向）Ｙに作用する力より被制御流体から弁部３２に対して弁体前進方向（図では下方向）Ｘに作用するの方が大きくなる。したがって、流出口２２側（二次側）の流体圧力が流入口２１側の流体圧力より高くなって流出口２２側の被制御流体が流入口２１側へ逆流しようとした時に、弁体３０に弁体前進方向（図では下方向）Ｘの力が作用し、弁部３２が弁座２３に着座して被制御流体の逆流を防止することができるのである。
【００１７】
調圧手段４０は、前記ダイヤフラム部３５の弁室２０外側に設けられ、前記ポペット弁体３０を常時前進方向Ｘに調圧（実施例では加圧）しかつ被制御流体の流入圧によって弁部３２のシール部３３、つまり流入口２１を開くように構成されている。この実施例では、前記調圧手段４０は、前記ポペット弁体３０の弁軸３１と一体に形成されたピストン４１と、該ピストン４１が嵌挿されるシリンダ部４２と、前記ピストン４１を調圧（実施例では加圧）する駆動機構４３とで構成されている。なお、図示の例では、前記ピストン４１は、前記弁軸３１の後部（図示の例では上部）と螺着結合されている。勿論、このピストン４１と弁軸３１との結合方法は上記螺着結合に限らず、例えばピストン４１と弁軸３１とが一体成形されてもよい。また、前記シリンダ部４２は、前記ボディ体１１に適宜手段により固着されている。
【００１８】
また、実施例では、前記ピストン４１の後側（図では上側）にバネ受け部４１ｄが設けられ、該バネ受け部４１ｄにピストン４１を常時前進方向（図では下方向）Ｘに付勢するバネ体が、ピストン４１を調圧（この例では加圧）する駆動機構４３として配設されている。さらに、この実施例においては、前記ピストン４１を後退方向（図では上方向）及び前進方向（図では下方向）に任意に移動調整を可能とする調圧エア機構（この例では加圧エア機構）Ａが設けられている。前記調圧エア機構Ａは、調圧気体（この例では加圧気体）を供給する供給源Ａ１と、調圧気体の圧力を調整・制御する電空変換器や電空レギュレーター等の調整・制御機器Ａ２を有している。なお、図中の符号Ｐ１はピストン４１の後部（大径部）４１ａと前記シリンダ部４２内壁間の空間への調圧気体の供給及び前記空間からの調圧気体の排出を行うための第１ポート、Ｐ２はピストン４１の中央部（小径部）４１ｂと前記シリンダ部４２内壁間の空間への調圧気体の供給及び前記空間からの調圧気体の排出を行うための第２ポート、４４はピストン４１の後部４１ａと前記シリンダ部４２内壁間に介在されるパッキン等のシール部材、４５はピストン４１の前部４１ｃと前記シリンダ部４２内壁間に介在されるパッキン等のシール部材、４６は前記ダイヤフラム部３５の後側（外側）空間の空気を外部へ出し入れするために形成された呼吸孔である。
【００１９】
なお、前記ピストン４１を調圧する駆動機構４３としては、バネ体に限定されるものではなく、前記調圧エア機構Ａによる調圧気体のみでピストン４１を調圧しても良いし、荷重調節自在なバネ装置やソレノイド等によりピストン４１を調圧しても良い。また、駆動機構４３として荷重調節自在なバネ装置を用いる場合には、該荷重調節自在なバネ装置にサーボモータ等を接続してバネ定数を自動制御できるように構成しても良い。
【００２０】
次に、上記構造の逆止弁１０の作動例について説明する。
上記逆止弁１０においては、流入口２１側（一次側）の流体圧力が所定値以上となると、図１に示すように、前記駆動機構、実施例ではバネ体４３の付勢力に打ち勝ってポペット弁体３０の弁部３２のシール部３３が弁座２３から離座して、弁部３２のシール部３３が開く（より具体的に言えば、当該シール部３３と弁座２３間に流体流通空間ができる）ことによって、被制御流体が流入口２１から流出口２２方向（順方向）に流通する。
【００２１】
これに対して、流出口２２側（二次側）の流体圧力が流入口２１側の流体圧力よりも高くなると、流出口２２側の被制御流体が流入口２１側へ逆流しようとするが、上述の如く前記弁部３２のシール部３３の直径距離ＳＤが前記ダイヤフラム部３５の膜部３６の最大径Ｌ１と膜部３６の最小径Ｌ２を２分した位置における直径距離ＭＤよりも大きく形成されているので、被制御流体から弁部３２の受圧部３４に対して弁体前進方向Ｘに作用する力が、被制御流体からダイヤフラム部３５の膜部３６に対して弁体後退方向Ｙに作用する力よりも大となり、図２に示すように、弁部３２が弁座２３に着座して、弁部３２のシール部３３が閉じることによって、被制御流体の逆流を防止する。
【００２２】
また、上記逆止弁１０では、流入口２１の開状態時に、前記調圧エア機構Ａにより、前記第１ポートＰ１を介してピストン４１の後部（大径部）４１ａと前記シリンダ部４２内壁間の空間へ調圧気体を流入させることによって、ピストン４１が前進方向Ｘに押されポペット弁体３０が前進し、前記流入口２１、厳密に言えば、弁部３２のシール部３３が閉じられる。一方、流入口２１の閉状態時に、前記調圧エア機構Ａにより、前記第２ポートＰ２を介してピストン４１の中央部（小径部）４１ｂと前記シリンダ部４２内壁間の空間へ調圧気体を流入させることによって、ピストン４１が後退方向Ｙに押されポペット弁体３０が後退し、前記流入口２１、正確に言えば、弁部３２のシール部３３が開かれる。すなわち、当該逆止弁１０においては、自由にポペット弁体３０を制御でき、任意に前記流入口２１を開閉することができる。
【００２３】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、図３に示す逆止弁１０Ａのように、ポペット弁体３０Ａの弁部３２Ａのシール部３３Ａが弁部３２Ａ前端面（図では前端面の外側部）に突出形成された突部で構成されてもよい。なお、その場合には、前記弁部３２Ａのシール部３３Ａの直径距離ＳＤは、弁座２３内側の開口径（オリフィス径）ＯＤ以上となる。図３においては、上記図１及び図２に示した実施例と同一部材については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
また、上記実施例の逆止弁１０においては、ピストン４１とシリンダ部４２内壁間に調圧エア機構Ａからの調圧気体を送るために二つのポートＰ１，Ｐ２が設けられているが、各ポートＰ１，Ｐ２からピストン４１とシリンダ部４２内壁間に調圧気体を流入させることにより、ピストン４１の移動調整を行うようになっているが、これに限らず、前記ポートＰ１，Ｐ２の何れか一方だけ設け、そのポートを介してピストン４１とシリンダ部４２内壁間に調圧エア機構Ａからの調圧気体を流入及び流出させ、ピストン４１を加圧及び減圧することによって、当該ピストン４１の移動調整を行うようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明に係る逆止弁構造にあっては、弁室内にスプリング等の弁体を付勢する付勢手段が存在しないので、被制御流体中に微細ゴミが発生するのを防ぐことができるとともに、該逆止弁の接液部を耐腐食性あるいは耐薬品性の高い材質のみで製造することができるので、超純水や高純度薬品等を被制御流体とする場合に最適に使用できる。
【００２６】
また、請求項２及び３の発明のように、ポペット弁体を調圧する調圧手段が、ポペット弁体の弁軸と一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを調圧する駆動機構とで構成されれば、簡単な構造で、しかも効率よくポペット弁体を調圧して、該ポペット弁体を動作させることができる。特に、請求項３の発明のように、ピストンを調圧する駆動機構を前記ピストンを常時前進方向に付勢するバネ体とすれば、より構造を簡略化することができ、コスト的にも有利である。
【００２７】
さらに、請求項４の発明の如く、前記調圧手段のピストンを前進方向及び後退方向に移動調整可能とする調圧エア機構を設けるようにすれば、自由にポペット弁体を制御でき、任意に流入口を開閉することができるようになるので、従来のこの種逆止弁には不可能とされていた全く新規な使用態様が作出され、この種逆止弁の利便性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る逆止弁を示す縦断面図である。
【図２】同逆止弁の閉状態を示す縦断面図である。
【図３】他の実施例に係る逆止弁を示す縦断面図である。
【図４】従来における逆止弁の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０逆止弁
２０弁室
２１流入口
２２流出口
３０ポペット弁体
３１弁軸
３２弁部
３３シール部
３４受圧部
３５ダイヤフラム部
３６膜部
４０調圧手段
４１ピストン
４２シリンダ部
４３駆動機構
Ａ調圧エア機構
ＳＤ弁部のシール部の直径距離
ＭＤ膜部最大径と膜部最小径を２分した位置における直径距離

Claims

被制御流体の流入口（２１）と流出口（２２）を有し前記流入口と流出口との間に弁座（２３）が形成された弁室（２０）と、
弁軸（３１）と、前記弁軸に膨出状に形成され前側に前記弁座を開閉するシール部（３３）及び後側に前記流出口からの流体圧力を受ける受圧部（３４）とを有する弁部（３２）と、前記弁部の反対側に前記弁軸と一体に形成され前記弁室内に装着されたダイヤフラム部（３５）とを有するポペット弁体（３０）と、
前記ダイヤフラム部の弁室外側に設けられ前記ポペット弁体を常時前進方向に調圧しかつ被制御流体の流入圧によって弁部のシール部を開く調圧手段（４０）とを備え、
前記ポペット弁体の弁部のシール部の直径距離（ＳＤ）を前記ダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位置における直径距離（ＭＤ）よりも大きく形成し、被制御流体から前記弁部に対して弁体前進方向（Ｘ）に作用する力が、被制御流体から前記ダイヤフラム部の膜部に対して弁体後退方向（Ｙ）に作用する力よりも大となるようにした
ことを特徴とする逆止弁構造。
請求項１において、前記調圧手段が、前記弁軸と一体に形成されたピストンと該ピストンが嵌挿されるシリンダ部と前記ピストンを調圧する駆動機構からなる逆止弁構造。
請求項２において、前記ピストンを調圧する駆動機構が前記ピストンを常時前進方向に付勢するバネ体である逆止弁構造。
請求項２または３において、前記調圧手段のピストンを前進方向及び後退方向に移動調整可能とする調圧エア機構を有する逆止弁構造。