JP4243080B2

JP4243080B2 - ピンチバルブ

Info

Publication number: JP4243080B2
Application number: JP2002243930A
Authority: JP
Inventors: 美紀冨岡; 敏広花田
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: TW200404972A; JP2004084726A; KR20050058440A; KR101013441B1; US7255321B2; CN1678854A; WO2004018916A1; CN100362273C; US20060138369A1; TWI291530B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学工場、半導体製造、食品、バイオなどの各種産業分野における流体輸送配管に用いられるピンチバルブに関するものであり、更に詳しくは、開度調整をより精密かつ容易に行うことができる開度調整機構を有したピンチバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は従来のピンチバルブを改良した、非常にコンパクトでバルブの開閉運転における内部に配管された管体の耐久性を向上させ、微少流量の調整が可能なピンチバルブを発明し先に出願した（特願２００１−１７９０２７号）。その構造を図８にもとづいて説明すると、内面上部に開度調節用の雌ネジ部６０を有するシリンダー部６１とシリンダー部６１下端部に連通するエアー口６２とを有するシリンダー本体５２と、下部外周にシリンダー本体５２の開度調節用の雌ネジ部６０に螺合される雄ネジ部６３を有する筒状のハンドル５４と、ハンドル５４の凹部６４上端面とでバネ５３を挟持する円盤形状をしたバネ受け５５と、ハンドル５４上部に係合され、かつ下端面がバネ受け５５と接合されることによりバネ５３をハンドル５４とバネ受け５５間に挟持するようにした接続棒５６と、シリンダー部６１内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つシリンダー本体５２下面中央に設けられた貫通孔６５を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部６６を有するピストン５７と、ピストン５７の連結部６６下端部に固定された挟圧子５８と、本体５１内に保持され挟圧子５８に押圧される弾性体からなる管体５９とを具備するものであった。
【０００３】
このピンチバルブの作動を以下に示す。図８に示すようにバルブ全閉状態において、ハンドル５４を開方向に回動させると、接続棒５６を介してバネ受け５５下端面が上昇する。これに伴い、管体５９内部を流れる流体の流体圧と、管体５９の弾性力により挟圧子５８が押し上げられ、これに伴いピストン５７が上昇し、管体５９は中間開度となる。一方、中間開度調整状態でエアー口６２から第１空間部６７に圧縮空気を供給圧入すると、該空気圧により、ピストン５７が周側面をシリンダー部６１内周に摺接させながら上昇し始める。それに伴ってピストン５７上端部がバネ受け５５を介してバネ５３を圧縮させながら上昇すると共に、ピストン５７より垂下して設けられた連結部６６を介して挟圧子５８が上昇する。そしてついには挟圧子５８上端面がシリンダー本体５２の下端面に設けられた長円状スリットの上端面に到達しピストン５７及び挟圧子５８の上昇は止まり、ピンチバルブは全開状態となる。
また、全開状態において、エアー口６２から第１空間部６７へのエアー供給を止め、大気開放すると、バネ５３に当接しているバネ受け５５を介してピストン５７がバネの反発力により下降し始め、それに伴ってピストン５７より垂下して設けられた連結部６６を介して挟圧子５８も下降する。そしてついには接続棒５６の鍔部６８下面がハンドル５４上部に設けられた凹部６４底面に到達し、ピストン７及び挟圧子５８の下降は止まり、該ピンチバルブは中間開度調整状態となる。このように、ハンドル５４の開度を調整することにより流量を微調整することが可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成のピンチバルブでは、管体の開度を調整する挟圧子のストローク量の調整はハンドル５４の回転量に比例し、その比例定数はハンドルの雄ネジ部のピッチによって決定される。従って、より精密なストローク量の調整を行うためには非常に小さな回転角度で調整する必要があり、操作誤差が大きく微調整が困難であった。微調整をより良くするためには、ハンドル１の雄ネジ部のピッチをより小さくすれば可能であるが、ピッチを小さくすることには限度があり、強度的な面や加工精度面に問題があった。
【０００５】
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、従来のピンチバルブにおいて、開度の微調整すなわち流量の微調整をより精密かつ容易に行うことが可能なピンチバルブを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明者らは鋭意研究した結果、ハンドルの内周面と外周面にピッチの異なるネジを設け、これら２つのネジのピッチ差の分だけ挟圧子をストロークさせることで上記課題を解決できることを見出し本発明を成すに至った。すなわち本発明の構成を、図面１，２を参照して説明すると、内周面に雌ネジ部１３と外周面下部に雌ネジ部１３のピッチより大きいピッチの雄ネジ部１４を有する円筒状のハンドル１と、内面上部の凹部１５と凹部１５の下方に位置し底部中央に貫通孔１６を有するシリンダー部１７と側面にシリンダー部１７の下端部に連通するエア口１８とを有するシリンダー本体２と、内周面にハンドル１の雄ネジ部１４と螺合する雌ネジ部１９を有し、シリンダー本体２の上部に接合されるハンドル支持体３と、外周にハンドル１の雌ネジ部１３に螺合される雄ネジ部２０と上部内周面に設けられた環状突起物２１と下端部にシリンダー本体２の凹部１５に収容される鍔部２２とを有する中空ステム４と、中空ステム４内に上下に移動自在に嵌挿され上端部に中空ステム４の環状突起部２１の上面２３に係合される鍔部２５を有するストッパー５と、ストッパー５の下端部に接合され、下端部に中空ステム４の環状突起部２１の下面２４との間でバネ７を支承する鍔部２６とを有するバネ受け６と、上端部でバネ受け６と接触し、シリンダー部１７内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され且つシリンダー本体２底部中央に設けらた貫通孔１６を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部２７を有するピストン８と、ピストン８の連結部下端部に固定されたシリンダー本体２の下端部に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット２８内に収納される挟圧子９と、シリンダー本体２の下端部に接合固定され流路軸線上に弾性体からなる管体１１を受容する溝２９を有する本体１０と、本体１０の両側で管体１１と他チューブとを接続する接続部１２とを具備することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明はハンドル（１）の雌ネジ部（１３）と雄ネジ部（１４）のピッチ差が雄ネジ（１４）のピッチの２０分の１から１０分の１であることを第２の特徴とする。
【０００８】
本発明のポイントは円筒状のハンドルの内周面に設けられた雌ネジ部のピッチより、同外周面下部に設けられた雄ネジ部のピッチを大きくした点である。好ましくは、雄ネジ部と雌ネジ部のピッチ差を雄ネジ部のピッチの２０分の１から５分の１になるように設けるのが良い。ピッチ差が２０分の１より小さいと、ハンドルのストローク量が大きくなり過ぎて弁高が大きくなる。また、５分の１より大きいと、弁開度の微調整ができなくなる。
上記範囲内でピッチ差を選択することにより、希望するハンドルのストローク量を調整することができるため、幅広い開度の微調整が可能となる。
【０００９】
また、本発明のピンチバルブの管体はＥＰＤＭ、フッ素ゴム、シリコンゴム、またはフッ素ゴムとシリコンゴムとの複合体などのであれば良く特に限定されるものではないが、フッ素ゴムとシリコンゴムとの複合体が特に好適なものとして挙げられる。
また、ハンドル、シリンダー本体、ハンドル支持体、中空ステム及び本体は金属、プラスチックなどの剛性のあるものであれば特に限定されるものではないが、ＰＶＣ又は、ＰＶＤＦ等のフッ素系樹脂のプラスチックが特に好適なものとして挙げられる。
また、接続部を構成する連結体はプラスチックなどの耐薬品性を有するものであれば特に限定されるものではないが、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂のプラスチックが特に好適なものとして挙げられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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が、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１は本発明の実施態様に係る閉状態を示す縦断面図、図２は図１のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図、図３は図１における要部の分解斜視図、図４は図１の開状態を示す縦断面図、図５は図４のピンチバルブを側面（流路方向）から見た縦断面図、図６は図１におけるシリンダー本体の底面図、図７は図１の中間開状態を示す縦断面図である。
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明のＰＶＤＦ製ピンチバルブを説明する。
１は円筒状のハンドルであり、内周面には雌ネジ部１３が設けられ、また、外周面下部には上端部より縮径して雄ネジ部１４が、雌ネジ部１３のピッチより大きいピッチで設けられている。（図１、図３参照）
【００１２】
２はシリンダー本体であり、内面上部には凹部１５が設けられ、凹部１５の下方にはそれより縮径された、底部中央に貫通孔１６を有するシリンダー部１７が設けられている。
また、シリンダー本体２の下部側面にはシリンダー部１７の下方部に連通するエア口１８が設けられ、同下端面中央には前記貫通孔１６を中心にして、長円状スリット２８が設けられている。（図６参照）。
【００１３】
３はハンドル１の支持体であり、内周面に設けられた雌ネジ部１９がハンドル１の雄ネジ部１４と螺合されており、下端部はシリンダー本体２の凹部１５の上端部に接合固定されている。
【００１４】
４は中空ステムであり、外周に設けられた雄ネジ部２０はハンドル１の雌ネジ部１３と螺合されており、上部内周面には環状突起２１が、また、下端部側面にはシリンダ本体２の凹部１５に収容される鍔部２２が設けられている。中空ステム４は図示されていないが、ハンドル１の回動により上下動はするが、回動はできないようにシリンダー本体２の凹部１５に収容されている。（図１、図３参照）
【００１５】
５は円筒状のストッパーであり、中空ステム４の環状突起２１の内周面で支承されており、上端部には環状突起２１の上面と係合すなはち接触あるいは離間される鍔部２５が設けられている。（図１、図３参照）
【００１６】
６はストッパー５の下端部に接合される円筒状のバネ受けであり、下端部側面にはピストン８の上面と係合する鍔部２６が設けられている。（図１、図３参照）
【００１７】
本実施態様では、ストッパー５とバネ受け６は両者を貫通して挿入されたボルト・ナットで接合固定されているが、固定方法はこれに限定されず、螺着あるいは溶着などによる固定でもよい。
【００１８】
７はバネであり、バネ受け６の鍔部２６の上面と中空ステム４の環状突起２１の下面とに接触した状態で挟持されている。本実施態様では、バネ７は１本装着されているが、必要とする付勢力に応じて２本以上装着しても良い。
【００１９】
ピストン８は外周側面にＯ−リングが装着され円盤状であり、常に上端面がバネ受け６の下端面と接触し、かつ、シリンダー本体２のシリンダー部１７に上下動可能かつ密封状態で収納されている。ピストン８の中央底部には、垂下して設けられた筒状の連結部２７が設けられ、連結部２７はシリンダー本体２の底部中央に設けられた貫通孔１６を密封状態で貫通しており、その先端部には挟圧子９が固定されている。本実施態様では連結部２７を貫通して挿入された固定ボルトの先端部に螺着により挟圧子９は固定されている。
【００２０】
挟圧子９は管体１１を押圧する部分は断面がかまぼこ状に形成されて、管体１１と直交するようにピストン８の連結部２７に固定されており、弁全開時にはシリンダー本体２の下端面に設けられた長円状スリット２８内に収納されるようになっている。（図４、図５参照）
【００２１】
１０はシリンダー本体２の下端面にボルト・ナットなど（図示せず）で接合固定されている本体であり、流路軸線上には管体１１を受容する断面矩形状の溝２９が設けられている。
【００２２】
管体１１はＰＴＦＥシートとシリコンゴムの複合体からなり、本体１０内に流路を形成している。本実施態様では管体の材質はＰＴＦＥシートとシリコンゴムの複合体になっているが、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、フッ素ゴム及びこれらの複合体などでも良く特に限定されるものではない。
【００２３】
１２はＰＴＦＥ製の接続部であり、本体１０の溝部２９とシリンダー本体２の底部に係合してシリンダー本体２と本体１０の各両側側面に固定される連結体受け３０と、連結体受け３０と係合し、管体１１と接続される連結体３２と、連結体３２を連結体受け３０の外周面に螺合することにより連結体受け３０に固定しているキャップナット３１とから形成されている。尚、接続部１２の構造は本実施態様に限定されず、配管ラインのチューブと管体１０を接続する構造のものであればいずれでも良い。
【００２４】
上記構成からなる本実施態様のピンチバルブの作動は次の通りである。
今、図１、図２に示されている全閉状態において、エアー口１８からシリンダー本体２のシリンダー部１７内に圧縮空気を供給圧入すると、該空気圧により、ピストン８が外周側面をシリンダー部１７の内周に摺接させながら上昇し始める。それに伴ってピストン８上端面がバネ受け６を介してバネ７を圧縮させながら上昇すると共に、ピストン８より垂下して設けられた連結部２７を介して挟圧子９が上昇する。そしてついには挟圧子９の上端部がシリンダー本体２の下端部に設けられた長円状スリット２８の上端面に到達しピストン８及び挟圧子９の上昇は止まり全開状態となる（図４，５の状態）。
【００２５】
次に、図４，５の全開状態において、エアー口１８からシリンダー本体２のシリンダー部１７へのエアー供給を止め、大気開放すると、バネ７に当接しているバネ受け６を介してピストン８がバネ７の反発力により、下降し始め、それに伴ってピストン８より垂下して設けられた連結部２７を介して挟圧子９も下降する。そしてついにはピストン８の下端面がシリンダー部１７の底面に到達し、ピストン８及び挟圧子９の下降は止まり全閉状態となる（図１，２の状態）。この時、挟圧子９の回り防止のため挟圧子９の上端面はシリンダー本体２の長円状スリット２８内に位置するようになっている。
【００２６】
次に、本実施態様の中間開度の調整方法について説明する。
図１の状態、即ち全閉状態において、ハンドル１を開方向に回動させると、ハンドル１はハンドル１の外周雄ネジ部１４のピッチ分だけ上昇し、逆にハンドル１の雄ネジ部１４より小さいピッチを有する内周雌ネジ部１３に螺合された中空ステム４はハンドル１の雌ネジ部１３のピッチ分だけ下降し、全体的には両者のピッチ差分だけ中空ステム４は上昇する。例えば、ハンドル内周雌ネジ部１３および中空ステム４の雄ネジ部２０のピッチを１・８mmにするとともに、ハンドル外周雄ネジ部１４およびハンドル支持体内周雌ネジ部１９のピッチを２．０mmとした場合、ハンドルを１回転させることによって中空ステム４は０．２mm上昇することとなる。すなわちハンドル外周雄ネジ部１４のネジピッチの１０分の１だけ上昇する。これに伴って、バネ受け６の下端面がストッパー５を介して上昇し、管体１１内部を流れる流体の流体圧と、管体１１の弾性力により挟圧子９が押し上げられ、これに伴いピストン８が上昇し、管体１１は中間開度に調整される（図７の状態）。
【００２７】
一方、中間開度調整状態から全開状態に、あるいは全開状態から中間開度状態への移行は、エアー口１８から空気の供給あるいは圧入空気の開放により前記説明と同じ動作で行えば良い。
【００２８】
以上説明したごとく、本実施態様のピンチバルブは、流体の流れを開閉するのみならず、中間開度で流体を流すことができる。従って、例えば半導体製造装置などの装置内閉ループ配管において背圧弁として使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のピンチバルブは以上のような構造を有しており、これを使用することにより従来品に比較して開度調整がより精密かつ容易に行え、広い範囲の流量の微調整を早く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ピンチバルブの実施態様に係る閉状態を示す縦断面図である。
【図２】図１を側面（流路方向）から見た縦断面図である。
【図３】ハンドル、中空ステム、ストッパー、バネ受け、及びバネの分解斜視図である。
【図４】図１の開状態を示す縦断面図である。
【図５】図４を側面（流路方向）から見た縦断面図である。
【図６】図１におけるシリンダー本体の底面図である。
【図７】図１の中間開度状態を示す縦断面図である。
【図８】従来技術の縦断面図である。
【符号の説明】
１…ハンドル
２…シリンダー本体
３…ハンドル支持体
４…中空ステム
５…ストッパー
６…バネ受け
７…バネ
８…ピストン
９…挟圧子
１０…本体
１１…管体
１２…接続部
１３…雌ねじ部
１４…雄ねじ部
１５…凹部
１６…貫通孔
１７…シリンダー部
１８…エアー口
１９…雌ネジ部
２０…雄ネジ部
２１…環状突起部
２２…鍔部
２３…上面
２４…下面
２５…鍔部
２６…鍔部
２７…連結部
２８…長円状スリット
２９…溝
３０…連結体受け
３１…キャップナット
３２…連結体
５１…本体
５２…シリンダー本体
５３…バネ
５４…ハンドル
５５…バネ受け
５６…接続棒
５７…ピストン
５８…挟圧子
５９…管体
６０…雌ネジ
６１…シリンダー部
６２…エアー口
６３…雄ネジ
６４…凹部
６５…貫通孔
６６…連結部
６７…第１空間部
６８…鍔部

Claims

内周面に雌ネジ部（１３）と外周面下部に雌ネジ部（１３）のピッチより大きいピッチの雄ネジ部（１４）とを有する円筒状のハンドル（１）と、内面上部に凹部（１５）と凹部（１５）の下方に位置し、底部中央に貫通孔（１６）を有するシリンダー部（１７）と側面にシリンダー部（１７）の下端部に連通するエア口（１８）とを有するシリンダー本体（２）と、内周面にハンドル（１）の雄ネジ部（１４）と螺合する雌ネジ部（１９）を有し、シリンダー本体（２）の上部に接合されるハンドル支持体（３）と、外周にハンドル（１）の雌ネジ部（１３）に螺合される雄ネジ部（２０）と上部内周面に設けられた環状突起部（２１）と下端部にシリンダー本体（２）の凹部（１５）に収容される鍔部（２２）とを有する中空ステム（４）と、中空ステム（４）内に上下に移動自在に嵌挿され、上端部に中空ステム（４）の環状突起部（２１）の上面（２３）に係合される鍔部（２５）を有するストッパー（５）と、ストッパー（５）の下端部に接合され、下端部に中空ステム（４）の環状突起部（２１）の下面（２４）との間でバネ（７）を支承する鍔部（２６）とを有するバネ受け（６）と、上端部でバネ受け（６）と接触し、シリンダー部（１７）内周面に上下動可能且つ密封状態で摺接され、且つシリンダー本体（２）の底部中央に設けられた貫通孔（１６）を密封状態で貫通するように中央より垂下して設けられた連結部（２７）を有するピストン（８）と、ピストン（８）の連結部下端部に固定されシリンダー本体（２）の下端部に流路軸線と直交して設けられた長円状スリット（２８）内に収納される挟圧子（９）と、シリンダー本体（２）の下端部に接合固定され流路軸線上に弾性体からなる管体（１１）を受容する溝（２９）を有する本体（１０）と、本体（１０）の両側で管体（１１）と他チューブとを接続する接続部（１２）、とを具備することを特徴とするピンチバルブ。
ハンドル（１）の雌ネジ部（１３）と雄ネジ部（１４）のピッチ差が雄ネジ（１４）のピッチの２０分の１から１０分の１であることを特徴とする請求項１に記載のピンチバルブ。