JP4807554B2

JP4807554B2 - 流路付開閉弁

Info

Publication number: JP4807554B2
Application number: JP2005232699A
Authority: JP
Inventors: 健志濱田
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: JP2007046725A

Description

本発明は、化学工場、または半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などの各種産業に使用される弁に関するものであり、さらに詳しくは、弁本体に螺合されるブッシュの緩みを防止でき、急激な流体圧力がかかってもブッシュが飛び出るのを防ぐことのできる流路付開閉弁に関するものである。

従来の流路付開閉弁、特にダイヤフラムを有する流路付開閉弁は、流入口と流出口が連通する弁室の上部に弁体を有するダイヤフラムが設けられ、弁室底部の弁座に弁体が圧接離間することで弁の開閉が行われるものであり、ダイヤフラムを弁室の上部に固定する方法としては、弁本体と押え部材とでダイヤフラムを挟持固定される構成のものが一般的であった。このときダイヤフラムの挟持固定方法は、弁本体と押え部材とでダイヤフラムを挟持して押え部材を弁本体に螺合することで固定する方法や、弁本体とプラグとでダイヤフラムと押え部材とを挟持してプラグを弁本体に螺合することで固定する方法が用いられていた。

また、上記従来の流路付開閉弁は、バイパス流路の開閉に用いられるダイヤフラムを有するニードル弁としても用いられており、例えば、図７に示すようなバイパス流路付開閉弁がある（特許文献１参照。）。その構成は、主流路の弁口２０１の流入側と流出側とを連通するバイパス流路をボディ２０２に開設し、バイパス流路にニードル弁２０３を介設したバイパス流路開閉弁において、ニードル弁２０３のニードル２０４とその周囲に鍔状に突設したダイヤフラム２０５とをフッ素系樹脂により一体に形成し、ダイヤフラム２０５の外周縁をボディ２０２に螺着したねじ体でボディ２０２に形成した環状段部２０６に押し付けて前記ニードル２０４の周りを封止し、ボディ２０２の側面にねじ孔２０７が形成された突出部２０８が突設され、ダイヤフラム２０５外周縁のフランジ２０９を突出部２０８内の環状段部２０６に当接させると共に、その背面側に押え部材２１０を押し当て、プラグ２１１を突出部２０８のねじ孔２０７に螺合してプラグ２１１の先端で押え部材２１０を押圧するものであり、ダイヤフラム２０５と押え部材２１０をボディ２０２とプラグ２１１とで挟持固定するものである。その効果は、ニードル２０４の周りに一体に形成されたダイヤフラム２０５により画成された収容孔内の空間部には摺動部分がないため摺動部分の摩擦によって磨耗粉が生じて流体中に混入することがなく、また、ニードル２０４およびダイヤフラム２０５がフッ素系の合成樹脂からなり耐腐食性に優れるため使用流体との接触により腐蝕してその腐蝕物が流体中に混入することもなく、流体が磨耗粉や腐蝕物の混入により汚損されるのを防止できることである。

実公平２−４０３６５号公報

しかしながら、前記ニードル弁２０３におけるダイヤフラム２０５は、押え部材２１０を挟んでボディ２０２とプラグ２１１を螺合することのみで固定されているため、例えば、ニードル弁２０３の開閉を行うねじ棒２１２に異物などが咬み込んでハンドルの回転操作が重くなった場合、トルクが大きくなりハンドルを回転させるとねじ棒２１２の回転に伴ってプラグ２１１も回転してしまい、プラグ２１１が緩むことでダイヤフラム２０５のフランジ２０９と環状段部２０６との間からの流体の漏れやダイヤフラム２０５の変形が起こる恐れがある。また、プラグ２１１が外れて押え部材２１０がダイヤフラム２０５を保持できなくなり流体が流出する恐れがある。また、開閉動作を繰り返したり、振動や長期使用によるクリープなどによるねじ固定の緩みから、プラグ２１１が緩んでしまうという問題がある。また、想定以上の高圧条件下で使用されて内部に急激な圧力が加わったとき、ねじが内部圧力に耐え切れずに破損して流体と共にプラグ２１１が飛び出る恐れがある。

プラグ２１１の緩みを防止する方法としては、螺合以外にもボルト固定、接着、溶着または溶接などの方法が考えられる。しかし、強度を維持したままボルト締めできる構成にするためには部品を大きくしなければならず、コンパクト化の妨げになる。また、接着する方法においては、そもそもボディ２０２とプラグ２１１がポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）などの接着不可能な材質であったり、異材質であるために接着できないという場合がある。さらに、溶着や溶接の場合、異材質であるため溶着や溶接が不可能であったり、熱処理を施すために変形を起こしやすいという問題がある。また、接着、溶着または溶接の場合、弁の分解ができなくなるという不都合も生じる。したがって、上記いずれの方法を用いてもプラグ２１１の緩みを防止する方法として適していない。

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、弁本体（ボディ２０２）に螺合されるブッシュ（プラグ２１１）の緩みを確実に防止することができ、万一、急激な流体圧力がかかった場合もブッシュ（プラグ２１１）が飛び出るのを防止することができる流路付開閉弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の流路付開閉弁の構成を図に基づいて説明すると、弁室８の底面に弁座９が形成され、弁座９に設けられた連通口１０に連通する第一流路１１と弁室８に連通する第二流路１２を有する弁本体１と、弁座９に圧接離間することにより弁の開閉を行う弁体２と、内周面に雌ねじ部２２が形成された貫通孔２１を有するブッシュ３と、ブッシュ３の雌ねじ部２２と螺合されると共に、下端部に弁体２が接続されたステム４とを有する流路付開閉弁において、前記ブッシュ３の前記雌ねじ部２２が右回転方向に設けられており、弁本体１の上部に環状突起部１４が設けられ、環状突起部１４の内周面にはブッシュ３が螺合される右回転方向のねじを有する雌ねじ部１５が、環状突起部１４の外周面には雌ねじ部１５と逆方向のねじを有する雄ねじ部１６がそれぞれ設けられており、該雄ねじ部１６にステム４が当接することなく貫通可能にされ、キャップナット６の上部に設けられた内鍔部３３の下面がブッシュ３の上面と当接することを第一の特徴とする。

また、弁室８の底面に弁座９が形成され、弁座９の中心に設けられた連通口１０に連通する第一流路１１と弁室８に連通する第二流路１２を有する弁本体１と、弁座９に圧接離間することにより弁の開閉を行う弁体２と、内周面に雌ねじ部２２が形成された貫通孔２１を中央に有するブッシュ３と、ブッシュ３の雌ねじ部２２と螺合すると共に、下端部に弁体２が接続されたステム４とを有する流路付開閉弁において、弁本体１の上部に環状突起部１４が設けられ、環状突起部１４の内周面にはブッシュ３が螺合される雌ねじ部１５が、環状突起部１４の外周面には該雌ねじ部１５のピッチの６分の１から６分の５の大きさのピッチで設けられた雄ねじ部１６がそれぞれ設けられており、該雄ねじ部１６にステム４が貫通可能にされたキャップナット６が螺合されることを第二の特徴とする。

また、前記弁体２の径方向にダイヤフラム１７が延設され、ダイヤフラム１７の外周縁に設けられた環状係止部１８が、弁本体１の環状突起部１４内周に設けられた環状凹部１３に嵌合された状態で弁本体１とブッシュ３下部とで挟持固定されることを第三の特徴とする。

さらに、主弁室５５と副弁室６１及び、該主弁室５５に連通する入口流路５８と出口流路５９とを有し、これらの流路軸に略直交または略平行した位置に設けられた流路付開閉弁において、前記副弁室６１の底面に弁座６２が形成され、弁座６２の中心に設けられた連通口６３が入口流路５８に連通する第一流路６４と、副弁室６１が出口流路５９または主弁室５５に連通する第二流路６５とを有する弁本体５２と、弁座６２に圧接離間することにより弁の開閉を行う副弁体７１と、内周面に右回転方向のねじを有する雌ねじ部７８が形成された貫通孔７７を有するブッシュ７５と、ブッシュ７５の雌ねじ部７８と螺合されると共に、雄ねじ部８４を外周面に有し下端部に副弁体７１が接続されたステム８１とを有し、弁本体５２の上部に環状突起部６７が設けられ、環状突起部６７の内周面にはブッシュ７５が螺合される右回転方向のねじを有する雌ねじ部６８が、環状突起部６７の外周面には雌ねじ部６８と逆方向のねじを有する雄ねじ部６９がそれぞれ異なるピッチで設けられており、該雄ねじ部６９にステム８１が当接することなく貫通可能にされ、キャップナット９１の上部に設けられた内鍔部９２の下面がブッシュ７５の上面と当接することを第四の特徴とする。

本発明の流路付開閉弁は、弁本体１の環状突起部１４の内周面にブッシュ３が螺合される雌ねじ部１５が、環状突起部１４の外周面に該雌ねじ部１５と逆方向のねじを有する雄ねじ部１６がそれぞれ設けられており、該雄ねじ部１６にキャップナット６が螺合されている。これにより、ブッシュ３が緩もうとしてもキャップナット６が押えることで緩みを防止でき、さらにブッシュ３の回転に伴ってキャップナット６が共回りして回転しようとしても、逆方向のねじであるためブッシュ３が緩む方向へ回転してもキャップナット６は締め付ける方向へ回転するので、キャップナット６がブッシュ３の緩みを確実に防止し弁本体１から外れないようにすることができる。また、キャップナット６が逆方向のねじで取り付けられていれば、使用者が誤って部品を外してしまうことも防止することができ、分解することによる部品の精度の低下や、例えば環状突起部１４とキャップナット６との間にキャップナット６の過締め防止と緩み防止のためのバネを組み付けた構成である場合などにおいてバネが飛び出ることを防ぐことができるので好適である。

本発明の流路付開閉弁は、弁本体３６の環状突起部４３の内周面にブッシュ３７が螺合される雌ねじ部４４が、環状突起部４３の外周面には雌ねじ部４４と互いに異なるピッチで設けられた雄ねじ部４５がそれぞれ設けられており、上部に内鍔部４７を有するキャップナット３８が雄ねじ部４５に螺合されている。これにより、ブッシュ３７が緩もうとしてもキャップナット３８が押えることで緩みを防止でき、さらにブッシュ３７の回転に伴ってキャップナット３８が共回りして回転しようとしても、例えば、雄ねじ部４５のピッチが雌ねじ部４４より小さく設定されていれば、回転時の軸方向の移動量の違いからブッシュ３７の移動量ほどキャップナット３８が移動しないことにより、キャップナット３８とブッシュ３７が互いに締め付られるため、ブッシュ３７の回転を防止することができる。尚、雌ねじ部４４と雄ねじ部４５が互いに異なるピッチで設けられている場合は、ねじは同一方向のねじでも良く、逆方向のねじでも良い。

本発明において、ピッチとは、ねじの軸線を含む断面において、隣り合うねじ山の相対応する２点間を軸線に平行に測った距離のことである。

また、本発明における雄ねじ部４５のピッチは、雌ねじ部４４のピッチの６分の１〜６分の５の範囲にあることが好ましく、６分の１．５（４分の１）〜６分の４．５（４分の３）の範囲であることがより好ましい。ピッチを小さくすることに対して、ねじ部の強度の低下によるねじ山のつぶれを防止し、螺合強度の低下が生じることを防止するために雄ねじ部４５のピッチは雌ねじ部４４のピッチの６分の１以上にする必要がある。また、ブッシュ３７が回転しようとするときにキャップナット３８が共回りにより回転しようとするときに、ブッシュ３７とキャップナット３８の軸方向の移動量の違いにより互いに締め付けることで回転を防止させるために雄ねじ部４５のピッチは雌ねじ部４４のピッチの６分の５以下である必要がある。

また、本発明の流路付開閉弁は、弁体２の径方向にダイヤフラム１７が延設され、ダイヤフラム１７の外周縁に設けられた環状係止部１８が、弁本体１の環状突起部１４内周に設けられた環状凹部１３に嵌合された状態で弁本体１とブッシュ３下部とで挟持固定された構成であることが望ましい。これはダイヤフラム１７が流体の圧力を受け、ブッシュ３が弁本体１と螺合してダイヤフラム１７を挟持固定することで、万一、想定以上の高圧条件下で使用されて弁の弁室８内に急激な圧力が加わったとしても、内部圧力はダイヤフラム１７を介してブッシュ３に伝わるが、本発明の構成により内部圧力に対してはブッシュ３のねじ固定による保持に加えて、キャップナット６のねじ固定による保持が行われることで、ブッシュ３とキャップナット６の両方による内部圧力に対する保持力を得ることができ、急激な圧力がかかってもブッシュ３が飛び出すことを防ぐことができるため好適である。

また、本発明の流路付開閉弁は、主弁室５５と、主弁室５５に連通する入口流路５８と出口流路５９とを有する弁本体５２の流路軸に略直交または略平行した位置に設けられても良く、この場合バイパス弁７０として使用される。このときバイパス弁７０は、副弁室６１の底面に弁座６２が形成され、弁座６２の中心に設けられた連通口６３が入口流路５８に連通する第一流路６４と、副弁室６１が出口流路５９または主弁室５５に連通する第二流路６５とを有する構成である。ここでバイパス弁７０の位置は、弁本体５２の流路軸に略直交した位置に設けても良く、弁本体５２の流路軸に略平行した位置に設けても良い。またバイパス弁７０の第二流路６５は、副弁室６１と出口流路５９とを連通した構成であっても良く、副弁室６１と主弁室５５とを連通した構成であっても良い。バイパス弁７０として使用される場合、バイパス弁７０の構成部品は小型にする必要があり、各ねじ部も小型に形成されるため、ねじ固定による強度があまり高くなく、ねじの緩みが発生し易いが、本発明のように、キャップナット９１がブッシュ７５とは逆方向のねじで取り付けられているため、繰り返し開閉や振動によってブッシュ７５が緩もうとしてもキャップナット９１が押えることで緩みを防止でき、さらにブッシュ７５の回転に伴ってキャップナット９１が共回りして回転しようとしても、キャップナット９１は締め付ける方向へ回転するため、キャップナット９１がブッシュ７５の緩みを確実に防止し、弁本体５２から外れないようにすることができる。また、ブッシュ７５とキャップナット９１の両方による内部圧力に対する保持力を得ることができるため、急激な圧力がかかってもブッシュ７５が飛すことを防ぐことができるため好適である。

本発明における流路付開閉弁の種類としてはダイヤフラム弁、ストップ弁、ニードル弁など、特に限定されるものではないが、ダイヤフラム弁であることが好ましい。また、本発明の流路付開閉弁をバイパス弁７０として用いる場合、バイパス流路を有する弁本体５２の構成は主弁室５５と、主弁室５５に連通する入口流路５８、出口流路５９を有していれば特に限定されるものではなく、弁の駆動も手動式、空気式、電動式、磁気式などいずれの構成でも良い。

本発明の流路付開閉弁の各部品の材質は特に限定されず、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記す。）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂などが挙げられるが、特に弁本体１や弁体２などの接液部に関してはＰＴＦＥ、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ＰＣＴＦＥなどのフッ素樹脂製であれば、腐食に強くて繰り返し疲労特性が良いため好適である。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）弁本体の環状突起部の内周面に雌ねじ部が、環状突起部の外周面に雌ねじ部と逆方向のねじを有する雄ねじ部がそれぞれ設けられていることにより、ブッシュが緩もうとしてもキャップナットが押えることで緩みを防止でき、さらにブッシュの回転に伴ってキャップナットが共回りしようとしたり、ブッシュが緩む方向へ回転してもキャップナットは締め付ける方向へ回転するため、キャップナットがブッシュの緩みを確実に防止し弁本体から外れないようにすることができる。
（２）弁本体の環状突起部の内周面に雌ねじ部が、環状突起部の外周面に該雌ねじ部と互いに異なるピッチで設けられた雄ねじ部がそれぞれ設けられていることにより、ブッシュが緩もうとしてもキャップナットが押えることで緩みを防止でき、さらにブッシュの回転に伴ってキャップナットが共回りしようとしても、回転時の軸方向の移動量の違いからキャップナットとブッシュが互いに締め付られるため、ブッシュの回転を防止することができる。
（３）ブッシュに加わる内部圧力に対して、ブッシュのねじ固定による保持に加えて、キャップナットのねじ固定による保持が行われることで、ブッシュとキャップナットの両方による内部圧力に対する保持力を得ることができ、急激な圧力がかかってもブッシュが飛び出すことを防ぐことができる。
（４）本発明の流路付開閉弁をバイパス弁として使用することで、繰り返し開閉や振動によってブッシュが緩もうとしてもキャップナットが押えることで、緩みを防止でき、また、ブッシュの回転に伴ってキャップナットが共回りして回転しようとしても、キャップナットは締め付けられる方向へ回転するため、キャップナットがブッシュの緩みを確実に防止し弁本体から外れないようにすることができ、さらにブッシュとキャップナットの両方による内部圧力に対する保持力を得ることができるため、急激な圧力がかかってもブッシュが飛び出すことなく使用することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施形態を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明に係る流路付開閉弁の第一の実施例を示す縦断面図である。図２は本発明に係る流路付開閉弁の第二の実施例を示す要部拡大縦断面図である。図３は本発明に係る流路付開閉弁の第三の実施例を示す縦断面図である。図４は図３の要部拡大縦断面図である。図５は図３を右側面から見た縦断面図である。図６は図３のダイヤフラム弁が閉状態でバイパス弁が開状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の第一の実施例を図１に基づいて説明する。

１はＰＴＦＥ製の弁本体である。弁本体１の上部には、上方へ突出する環状突起部１４、環状突起部１４の内周面には雌ねじ部１５が設けられ、外周面にはこの雌ねじ部１５と逆方向のねじを有する雄ねじ部１６が設けられている。環状突起部１４内周には後記弁体２の環状係止部１８が嵌合する環状凹部１３を有する。また環状突起部１４の上面には、環状凹部１３内周壁と後記弁体２のダイヤフラム１７と共に形成される略すり鉢形状の弁室８が設けられている。弁室８の底部には連通口１０が設けられ、連通口１０に連通する第一流路１１と弁室８に連通する第二流路１２とが設けられている。また連通口１０の開口部は弁室８の底部中央に設けられ、開口部の周縁部が弁座９となっている。

２はＰＴＦＥ製の弁体である。弁体２の上部には断面Ｔ字状突部１９が設けられており、後記ステム４の切り欠き部２６に回動自在に嵌合されている。すなわち弁体２はステム４の回動による上下動に伴って、上下に移動可能であり弁本体１の弁座９に圧接離間され、第一流路１１から第二流路１２へと流れる流体の閉止あるいは開放が行なわれる。また、弁体２の外周には径方向に延設されたダイヤフラム１７が設けられている。さらにダイヤフラム１７の外周縁には環状係止部１８が設けられ、弁本体１の環状凹部１３に嵌合された状態で、弁本体１と後記ブッシュ３下部とで挟持固定されている。

３はＰＰ製のブッシュであり、外周面に雄ねじ部２０を有しており前記弁本体１の環状突起部１４の内周面に設けられた雌ねじ部１５と螺合されている。ブッシュ３の中央には貫通孔２１が設けられており、貫通孔２１の内周面には雌ネジ部２２が設けられ、ブッシュ３の下部には前記弁体２の環状係止部１８を前記弁本体１へと押圧する環状突部２３が形成され、下部内周には凹部２４が形成されている。

４はＰＰ製のステムであり、下部には鍔部２５が設けられ、鍔部２５内部には前記弁体２のＴ字状突部１９が回動自在に嵌合する切り欠き部２６が設けられている。ステム４中央部外周面にはブッシュ３内周面に設けられた雌ネジ部２２と螺合する雄ねじ部２７が設けられ、上部には凸部２８が設けられ、上部内周面には雌ねじ部２９が設けられている。

５はＰＰ製のハンドルであり、中央には貫通孔３１が設けられ、下部内周には前記ステム４の凸部２８と嵌合する凹部３０が形成され、ボルト３２が貫通孔３１を通じてステム４上部の雌ねじ部２９と螺合してハンドル５を挟持することでステム４と回動不能に固定されている。

６はＰＰ製のキャップナットであり、上部に内鍔部３３が設けられ、内鍔部３３の下面は前記ブッシュ３の上面と当接するように設けられている。キャップナット６の下部内周面には前記弁本体１の環状突起部１４に設けられた雄ねじ部１６と螺合する雌ねじ部３４が設けられている。

７はＰＰ製のロックナットであり、内周面に雌ねじ部３５が設けられ、ステム４の雄ねじ部２７と螺合され、前記ハンドル５と前記キャップナット６の間に配置されている。

次に、本実施例の開閉作動について説明する。

まず、弁を閉止する場合にはハンドル５を右回りに回転させる。ハンドル５と回動不能に固定されたステム４は外周面に設けられた雄ねじ部２７の作用により、ハンドル５と共に右回転しながら下降する。このとき弁体２は環状係止部１８が弁本体１とブッシュ３との間で挟持固定されており中央上部はステム４下部に回動自在に保持されているため、ステム４が回転しても弁体２やダイヤフラム１７は回転することなく下降することができ、弁体２が弁本体１の弁座９に圧接されて連通口１０を閉止して弁が閉状態となる。

次に弁を開放する場合にはハンドル５を左に回転させる。閉止時とは逆の作用によりステム４も共に左回転して弁体２が上昇し、弁体２と弁座９が離間して弁が開状態となる。さらにステム４下部の鍔部２５上面がブッシュ３下部内周の凹部２４底面と接触するまで上昇したところでステム４の回転上昇が抑制され、弁開度の上限となる。

また、所望の弁開度に保持した状態で固定したい場合には、ロックナット７を回転させ下面をキャップナット６上面に圧接固定することでステム４の回転を抑制し、弁開度の固定が行なわれる。弁開度の変更を行なう場合には、一旦ロックナット７を緩め、弁開度を再調整した後に再度ロックナット７を回転して固定することで所望の弁開度が保持される。

次に、本実施例におけるブッシュの緩み防止の作用について説明する。

弁の開放、閉止を行なう際にステム４外周面の雄ねじ部２７に異物の咬み込みなどが起こり、ハンドル５の回転操作が重くなった場合、ステム４の回転トルクが大きくなる。大きなトルクでハンドル５を回転してステム４を回転させると、ステム４の回転に伴いブッシュ３も共回りして回転しようとするが、キャップナット６の内鍔部３３がブッシュ３の上部を押さえるように設けられており、ブッシュ３が回転して弁本体１から軸方向に移動して外れようとすると、ブッシュ３の上面がキャップナット６の内鍔部３３の下面に当接し、ブッシュ３の移動が抑制されて回転ができなくなることでブッシュ３の緩みが防止される。また、ブッシュ３の回転に伴ってキャップナット６が共回りして回転しようとする場合でも、キャップナット６はブッシュ３と逆方向のねじが形成されていて、ブッシュ３が緩む方向へ回転したとしてもキャップナット６は締め付ける方向へ回転するためキャップナット６が外れることがなく、キャップナット６がブッシュ３の緩みを確実に防止し弁本体１から外れないようにすることができる。尚、回転トルクが高い場合に限らず、弁の繰り返し開閉によってブッシュ３の緩みが発生するような場合においても同様にブッシュ３の緩みを防止できる。

また、万一、想定以上の高圧条件下で使用されて弁室８内に急激な圧力が加わったとき、内部圧力はダイヤフラム１７を介してブッシュ３に伝わるが、キャップナット６の内鍔部３３の下面がブッシュ３の上面と当接するように設けられており、キャップナット６とブッシュ３はそれぞれ弁本体１と螺合している構成により、内部圧力に対してはブッシュ３のねじ固定による保持に加えて、キャップナット６のねじ固定による保持が行われることで、ブッシュ３とキャップナット６の両方による内部圧力に対する保持力を得ることができ、急激な圧力がかかってもブッシュ３が飛び出すことを防ぐことができる。

また、流体の流れなどによる振動や、長期使用によるクリープなどによってねじの緩みが発生し、ブッシュ３が緩む方向に回ろうとしてもキャップナット６は逆に締め付ける方向に回ろうとするため、ブッシュ３の緩みを防止することができる。

以下、本発明に係る流路付開閉弁の第二の実施例を図２に基づいて説明する。

３６はＰＴＦＥ製の弁本体である。弁本体３６の上部には、上方へ突出する環状突起部４３を有し、環状突起部４３の内周面には雌ねじ部４４が設けられ、外周面にはこの雌ねじ部４４のピッチの３分の２のピッチのねじを有する雄ねじ部４５が設けられている。環状突起部４３内周には弁体４０の環状係止部４１が嵌合する環状凹部４２を有する。また上面には、環状凹部４２内周壁と弁体４０のダイヤフラムと共に形成される略すり鉢形状の弁室３９が設けられている。

３７はＰＰ製のブッシュであり、外周面に雄ねじ部４６を有しており前記弁本体３６の環状突起部４３の内周面に設けられた雌ねじ部４４と螺合されている。

３８はキャップナットであり、上部に内鍔部４７が設けられ、内鍔部４７は前記ブッシュ３７の上部と当接するように設けられている。キャップナット３８の下部内周面には前記弁本体３６の環状突起部４３に設けられた雄ねじ部４５と螺合する雌ねじ部４８が設けられている。第二の実施例のその他の構成は、第一の実施例と同様なので説明を省略する。

本発明の第二の実施例である弁の作動については第一の実施例と同様なので説明を省略する。次に、第二の実施例によるブッシュの緩み防止の作用について説明する。

弁の開放、閉止を行なう際にステム４９外周面の雄ねじ部５０に異物の咬み込みなどが起こり、ハンドル５１の回転操作が重くなった場合、ステム４９の回転トルクが大きくなる。大きなトルクでハンドル５１を回転してステム４９を回転させると、ステム４９の回転に伴いブッシュ３７も共回りして回転しようとするが、キャップナット３８の内鍔部４７がブッシュ３７の上部を押さえるように設けられており、ブッシュ３７が回転して弁本体３６から軸方向に移動して外れようとすると、ブッシュ３７の上面がキャップナット３８の内鍔部４７の下面に当接し、ブッシュ３７の移動が抑制されて回転ができなくなることでブッシュ３７の緩みが防止される。また、ブッシュ３７の回転に伴ってキャップナット３８が共回りして回転しようとする場合でも、キャップナット３８の雌ねじ部４８が螺合している環状突起部４３の雄ねじ部４５のピッチは、ブッシュ３７が螺合している環状突起部４３の雌ねじ部４４のピッチの３分の２になるように形成されていて、例えば、ブッシュ３７が１回転して軸線方向へ１．５ｍｍ移動するときにはキャップナット３８は１ｍｍしか移動せず、この移動量の違いから、ブッシュ３７の上面がキャップナット３８の内鍔部４７の下面を押圧してキャップナット３８とブッシュ３７とが互いに締め付けられるようになり、ブッシュ３７の移動が抑制されて回転ができなくなることでブッシュ３７の緩みが防止される。尚、回転トルクが高い場合に限らず、弁の繰り返し開閉によってブッシュ３７の緩みが発生するような場合においても同様にブッシュ３７の緩みを防止できる。

尚、万一、想定以上の高圧条件下で使用されて弁室３９内に急激な圧力が加わったときや、流体の流れなどによる振動や、長期使用によるクリープなどに対する作用については実施例１と同様であるので説明を省略する。

以下、本発明の流路付開閉弁をバイパス弁として用いた場合の実施例を図３乃至図６に基づいて説明する。

５２はＰＴＦＥ製の弁本体である。弁本体５２の上部には、後記シリンダ本体１０２の下部と接合される環状突部５３と、環状突部５３内周に環状溝５４を有する。また上面には、環状溝５４内周壁と後記ダイヤフラム部９７と共に形成される主弁室５５が設けられている。主弁室５５の底部には連通口５６、５７が設けられ、連通口５６は入口流路５８に連通し、連通口５７は出口流路５９に連通している。また、連通口５６の開口部は主弁室５５の底部中央に設けられ、開口部の周縁部が弁座部６０となっている。また、弁本体５２の入口流路５８と略直交した位置にはバイパス弁７０として機能する副弁室６１が弁本体５２側面に開口して設けられている。副弁室６１の底面は弁座６２が形成され、弁座６２の中央には連通口６３が設けられており、連通口６３が入口流路５８に連通する第一流路６４と、副弁室６１が主弁室５５に連通する第二流路６５が設けられている。副弁室６１の外縁には後記副弁体７１の環状係止部７３が嵌合する環状凹部６６と、環状凹部６６の外周には副弁室６１の軸線に沿って突出する環状突起部６７が設けられている。環状突起部６７の内周面には雌ねじ部６８が設けられ、外周面には雌ねじ部６８と逆方向のねじを有する雄ねじ部６９が設けられている。

７０は第一流路６４から副弁室６１を通過して第二流路６５に流れるバイパス流路の開閉を行うバイパス弁である。バイパス弁７０は弁本体５２と、副弁体７１、ブッシュ７５、ステム８１、ハンドル８７、キャップナット９１およびロックナット９４から形成されている。バイパス弁７０の構成を以下に説明する。

７１はＰＴＦＥ製の副弁体である。副弁体７１の弁体部分とは反対側の端部には断面Ｔ字状突部７４が設けられており、後記ステム８１の切り欠き部８３に回動自在に嵌合されている。すなわち副弁体７１はステム８１の回動による上下動（図３、図４、図６では副弁室６１の軸線に沿った左右の動き）に伴って、上下（図３、図４、図６では左右）に移動可能であり弁本体５２の弁座６２に圧接離間され、第一流路６４から第二流路６５へと流れる流体の閉止あるいは開放が行なわれる。また、副弁体７１の外周には径方向に延設されたダイヤフラム７２が設けられている。さらにダイヤフラム７２の外周縁には環状係止部７３が設けられ、弁本体５２の環状凹部６６に嵌合された状態で、弁本体５２と後記ブッシュ７５下部とで挟持固定されている。

７５はＰＰ製のブッシュであり、外周面に雄ねじ部７６を有しており、前記弁本体５２の環状突起部６７の内周面に設けられた雌ねじ部６８と螺合されている。ブッシュ７５の中央には貫通孔７７が設けられており、貫通孔７７の上部内周面には雌ねじ部７８が設けられ、ブッシュ７５の下部には前記副弁体７１を前記弁本体５２とで挟持固定する環状突部７９が形成され、副弁室６１側の端部内周には凹部８０が形成されている。

８１はＰＰ製のステムであり、ステム８１の副弁室６１側の端部には鍔部８２が設けられ、鍔部８２内部には前記副弁体７１のＴ字状突部７４が回動自在に嵌合される切り欠き部８３が設けられている。ステム８１中央部外周面にはブッシュ７５内周面に設けられた雌ねじ部７８と螺合する雄ねじ部８４が設けられている。ステム８１のもう一方の端部には凸部８５が設けられ、内周面には雌ねじ部８６が設けられている。

８７はＰＰ製のハンドルであり、一端部には前記ステム８１の凸部８５と嵌合する凹部８８が形成され、中央には貫通孔８９が設けられ、ボルト９０が貫通孔８９を通じてステム８１の雌ねじ部８６と螺合してハンドル８７を挟持することでステム８１と回動不能に固定されている。

９１はＰＰ製のキャップナットであり、一端部に内鍔部９２が設けられ、内鍔部９２は前記ブッシュ７５と当接するように設けられている。キャップナット９１のもう一方の端部内周面には前記弁本体５２の環状突起部６７に設けられた雄ねじ部６９と螺合する雌ねじ部９３が設けられている。

９４はＰＰ製のロックナットであり、内周面に雌ねじ部９５が設けられ、ステム８１の雄ねじ部８４と螺合され、前記ハンドル８７と前記キャップナット９１の間に位置している。

９６は主弁室５５に連通する入口流路５８と出口流路５９の開閉を行うダイヤフラム弁である。ダイヤフラム弁９６は弁本体５２と、ダイヤフラム部９７、シリンダ本体１０２、ピストン１０８および隔膜押さえ１１３から形成されている。ダイヤフラム弁の構成を以下に説明する。

９７は主弁室５５の上部に位置するＰＴＦＥ製のダイヤフラム部である。ダイヤフラム部９７の中央上部は後記隔膜押さえ１１３の挿嵌部１１４に受容され、且つ下面は弁座部６０に圧接離間される主弁体９８が形成されている。主弁体９８の上部には雌ネジ部９９が設けられており、後記ピストン１０８の軸部１１２下端部の雄ネジ部１１１に螺着されている。すなわち主弁体９８はピストン１０８の上下動に伴って、上下に移動可能であり弁本体５２の弁座部６０に圧接離間され、入口流路５８から出口流路５９への流路の閉止あるいは開放が行なわれる。また、主弁体９８の外周には径方向へ延設された隔膜部１００が設けられている。さらに隔膜部１００外周縁には断面矩形状の環状嵌合部１０１が設けられ、弁本体５２の環状溝５４に嵌合された状態で弁本体５２と後記隔膜押さえ１１３の下面とで挟持固定されている。

１０２はＰＰ製のシリンダ本体であり、ボルト・ナット（図示せず）で前記弁本体５２の上部に固定されている。シリンダ本体１０２の内部には階段状に上部空間１０３、下部空間１０４が形成され、さらに下部には後記隔膜押さえ１１３の嵌合部１０５が設けられていて、シリンダ本体１０２の側面には、上部空間１０３に連通する第一作動流体供給口１０６と下部空間１０４に連通する第二作動流体供給口１０７が形成されている。尚、シリンダ本体１０２の上部空間１０３には後記ピストン１０８を下方向に付勢するバネを設けてもよく、この場合、逆作動弁として用いることができる。

１０８はＰＰ製のピストンであり、上方には、上部外周面にＯリングを保持するための環状の溝部１０９を有する鍔部１１０が設けられており、シリンダ本体１０２の下部空間１０４の内周面を上下に摺動自在に配置されている。下方には、Ｏリングが嵌着され、下端部にダイヤフラム部９７の雌ネジ部９９に螺着される雄ネジ部１１１が形成される軸部１１２が、後記隔膜押さえ１１３の貫通孔１１５を貫通した状態で、鍔部１１０中央から垂下して一体的に設けられている。

１１３はＰＰ製の隔膜押さえであり、その下方には挿嵌部１１４が形成されている。挿嵌部１１４にはダイヤフラム部９７の上部が受容される。挿嵌部１１４上面中央にはピストン１０８の軸部１１２が嵌挿される貫通孔１１５が形成され、隔膜押さえ１１３下面には挿嵌部１１４に向かって縮径するテーパ部１１６が設けられている。隔膜押さえ１１３の外周にはＯリング１１７が配置されている。下部外周面には環状突起部１１８が形成され、シリンダ本体１０２の嵌合部１０５に挿嵌されている。

次に、本実施例をバイパス弁として用いた場合の作用について説明する。

まずダイヤフラム弁９６の作動を説明する。バイパス弁７０が閉状態であり、ダイヤフラム弁９６が閉状態において、ダイヤフラム弁９６の主弁体９８は弁座部６０に圧接され流路を閉止している。この状態から第二作動流体供給口１０７に作動流体であるエアを注入すると、ピストン１０８と隔膜押さえ１１３の間に形成される下部空間１０４へエアが注入され、エアの圧力でピストン１０８が押し上げられるため、ピストン１０８と接続されている主弁体９８も弁座部６０から離間し、上方へ引き上げられてダイヤフラム弁９６は開状態（図３、図５の状態）となり、流体は入口流路５８から流入して、連通口５６、主弁室５５、連通口５７を通過して出口流路５９から流出される。ダイヤフラム弁９６が開状態（図３、図５の状態）において、この状態から第一作動流体供給口１０６に作動流体であるエアを注入すると、ピストン１０８上部とシリンダ本体１０２内周面で形成される上部空間１０３へエアが注入され、エアの圧力でピストン１０８が押し下げられるため、ピストン１０８と接続されている主弁体９８も下方へ押し下げられ弁座部６０に圧接されることでダイヤフラム弁は閉状態となる。

次にバイパス弁７０の作動を説明する。バイパス弁７０を開放する場合にはハンドル８７を左回りに回転させる。ハンドル８７と回動不能に固定されたステム８１は外周面に設けられた雄ねじ部８４の作用により、ハンドル８７と同時に左回転しながら上昇（ハンドル方向へ移動）する。このとき副弁体７１は環状係止部７３が弁本体５２とブッシュ７５との間で挟持固定されており、ステム８１の端部に回動自在に保持されているため、ステム８１が回転しても副弁体７１やダイヤフラム７２は回転することがなく上昇することができ、副弁体７１が弁本体５２の副弁室６１の弁座６２から離間されて連通口６３を開放してバイパス弁７０が開状態となる（図６の状態）。ダイヤフラム弁９６の主弁体９８で閉止されていた入口流路５８から流入した流体は、第一流路６４を通って副弁室６１に流入し、副弁室６１から第二流路６５を通って主弁室５５に流入し、主弁室５５から出口流路５９を通って流出される。このとき、バイパス弁７０はダイヤフラム弁９６より小さく形成され、その弁開度は微少な調整が可能であるため、入口流路５８から流入する流体は、バイパス弁７０により微少な流量に調整されて出口流路５９から流出される。

また、所望の弁開度に保持した状態で固定する際には、ロックナット９４を回転させ下面をキャップナット９１上面に圧接固定することでステム８１の回転を抑制し、弁開度の固定が行なわれる。弁開度の変更を行なう場合には、一旦ロックナット９４を緩め、弁開度を再調整した後に再度ロックナット９４を回転して固定することで弁開度が保持される。これにより、微少に調整された流体流量を保持することができる。

バイパス弁７０を閉止する場合にはハンドル８７を右に回転させる。開放時とは逆の作用によりステム８１も共に右回転して副弁体７１が下降し、副弁体７１が弁座６２に圧接して弁が閉状態となる。

以上の構成により、ダイヤフラム弁９６で微小流量に調整する必要がある場合、バイパス弁７０を用いることで容易に微少流量を調整し、これを保持することができる。これにより、ダイヤフラム弁９６を閉止してバイパス弁７０の弁開度を調整して流体のスローリークを行うことができ、その量も手動で容易に変更することができる。このバイパス弁７０は、化学薬液ラインや純水ラインに好適に用いられ、スローリークを行い常時流体を流した状態で使用することにより、バクテリア等の繁殖を防止することができる。

バイパス弁７０は微小な流量を調節するため、その構成部品はダイヤフラム弁９６より小型にする必要がある。したがって、バイパス弁７０の各部品のねじ部は小型に形成される。ねじ部が小さくなると、ねじ部の強度が下がり潰れや変形が起こりやすくなる。そして、弁の開放、閉止を行なう際にステム８１外周面の雄ねじ部８４が変形して、ハンドル８７の回転操作が固くなった場合、ステム８１の回転トルクが大きくなる。大きなトルクでハンドル８７を回転してステム８１を回転させると、ステム８１の回転に伴いブッシュ７５も共回りして回転しようとするが、キャップナット９１の内鍔部９２がブッシュ７５の上部を押さえるように設けられており、ブッシュ７５が回転して弁本体５２から軸方向に移動して外れようとすると、ブッシュ７５の上面がキャップナット９１の内鍔部９２の下面に当接し、ブッシュ７５の移動が抑制されて回転ができなくなることでブッシュ７５の緩みが防止される。また、ブッシュ７５の回転に伴ってキャップナット９１が共回りして回転しようとする場合でも、キャップナット９１はブッシュ７５と逆方向のねじが形成されていて、ブッシュ７５が緩む方向へ回転したとしてもキャップナット９１は締め付ける方向へ回転するためキャップナット９１が外れることがなく、キャップナット９１がブッシュ７５の緩みを確実に防止し弁本体５２から外れないようにすることができる。尚、回転トルクが高い場合に限らず、弁の繰り返し開閉によってブッシュ７５の緩みが発生するような場合においても同様にブッシュ７５の緩みを防止できる。

また、万一、想定以上の高圧条件下で使用されてバイパス弁７０の副弁室６１内に急激な圧力が加わった場合、内部圧力はダイヤフラム７２を介してブッシュ７５に伝わる。各部品のねじ部が小さいということは、ねじ部の強度が低くなり圧力に耐え切れずに破損する可能性が高くなるが、キャップナット９１の内鍔部３３の下面がブッシュ３の上面と当接するように設けられており、キャップナット９１とブッシュ７５はそれぞれ弁本体５２と螺合している構成により、内部圧力に対してはブッシュ７５のねじ固定による保持に加えて、キャップナット９１のねじ固定による保持が行われることで、ブッシュ７５とキャップナット９１の両方による内部圧力に対する保持力を得ることができ、急激な圧力がかかってもブッシュ７５が飛び出すことを防ぐことができる。

また、流体の流れなどによる振動や、長期使用によるクリープなどによってねじの緩みが発生するような場合においても、ブッシュ７５が緩む方向に回ろうとしてもキャップナット９１は逆に締め付ける方向に回ろうとするため、ブッシュ７５の緩みを防止することができる。

本発明に係る流路付開閉弁の第一の実施例を示す縦断面図である。本発明に係る流路付開閉弁の第二の実施例を示す要部拡大縦断面図である。本発明に係る流路付開閉弁の第三の実施例を示す縦断面図である。図３の要部拡大縦断面図である。図３を右側面から見た縦断面図である。図３のダイヤフラム弁が閉状態でバイパス弁が開状態を示す縦断面図である。従来のバイパス流路付開閉弁を示す縦断面図である。

符号の説明

１…弁本体
２…弁体
３…ブッシュ
４…ステム
５…ハンドル
６…キャップナット
７…ロックナット
８…弁室
９…弁座
１０…連通口
１１…第一流路
１２…第二流路
１４…環状突起部
１５…雌ねじ部
１６…雄ねじ部
１７…ダイヤフラム
１８…環状係止部
２０…雄ねじ部
２２…雌ねじ部
２７…雄ねじ部
３３…内鍔部
３４…雌ねじ部
３６…弁本体
３７…ブッシュ
３８…キャップナット
３９…弁室
４０…弁体
４３…環状突起部
４４…雌ねじ部
４５…雄ねじ部
４９…ステム
５１…ハンドル
５２…弁本体
５５…主弁室
５６…連通口
５７…連通口
５８…入口流路
５９…出口流路
６０…弁座部
６１…副弁室
６２…弁座
６３…連通口
６４…第一流路
６５…第二流路
６７…環状突起部
６８…雌ねじ部
６９…雄ねじ部
７０…バイパス弁
７１…副弁体
７２…ダイヤフラム
７５…ブッシュ
７８…雌ねじ部
８１…ステム
８４…雄ねじ部
８７…ハンドル
９１…キャップナット
９２…内鍔部
９３…雌ねじ部
９４…ロックナット
９７…ダイヤフラム部
９８…主弁体
１０２…シリンダ本体
１０８…ピストン
１１３…隔膜押え

Claims

弁室の底面に弁座が形成され、該弁座に設けられた連通口に連通する第一流路と弁室に連通する第二流路を有する弁本体と、前記弁座に圧接離間することにより弁の開閉を行う弁体と、内周面に雌ねじ部が形成された貫通孔を有するブッシュと、該ブッシュの該雌ねじ部に螺合されると共に、下端部に前記弁体が接続されたステムとを有する流路付開閉弁において、前記ブッシュの前記雌ねじ部が右回転方向に設けられており、前記弁本体の上部に環状突起部が設けられ、該環状突起部の内周面には前記ブッシュが螺合される右回転方向のねじを有する雌ねじ部が、該環状突起部の外周面には該雌ねじ部と逆方向のねじを有する雄ねじ部がそれぞれ異なるピッチで設けられており、該雄ねじ部に前記ステムが当接することなく貫通可能にされたキャップナットが螺合され、キャップナットの上部に設けられた内鍔部の下面がブッシュの上面と当接することを特徴とする流路付開閉弁。
弁室の底面に弁座が形成され、該弁座に設けられた連通口に連通する第一流路と弁室に連通する第二流路を有する弁本体と、前記弁座に圧接離間することにより弁の開閉を行う弁体と、内周面に雌ねじ部が形成された貫通孔を有するブッシュと、該ブッシュの雌ねじ部に螺合されると共に、下端部に前記弁体が接続されたステムとを有する流路付開閉弁において、前記弁本体の上部に環状突起部が設けられ、該環状突起部の内周面には前記ブッシュが螺合される雌ねじ部が、該環状突起部の外周面には雌ねじ部のピッチの６分の１から６分の５の大きさのピッチで設けられた雄ねじ部がそれぞれ設けられており、該雄ねじ部に前記ステムが貫通可能にされたキャップナットが螺合されることを特徴とする流路付開閉弁。
前記弁体の径方向にダイヤフラムが延設され、該ダイヤフラムの外周縁に設けられた環状係止部が、前記弁本体の環状突起部内周に設けられた環状凹部に嵌合された状態で該弁本体と前記ブッシュ下部とで挟持固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流路付開閉弁。
主弁室と副弁室及び、該主弁室に連通する入口流路と出口流路とを有し、これらの流路軸に略直交または略平行した位置に設けられた流路付開閉弁において、前記副弁室の底面に弁座が形成され、該弁座に設けられた連通口が前記入口流路に連通する第一流路と、前記副弁室が前記出口流路または前記主弁室に連通する第二流路とを有する弁本体と、前記弁座に圧接離間することにより弁の開閉を行う副弁体と、内周面に右回転方向のねじを有する雌ねじ部が形成された貫通孔を有するブッシュと、該ブッシュの雌ねじ部に螺合されると共に、下端部に該弁体が接続されたステムとを有し、該弁本体の上部に環状突起部が設けられ、該環状突起部の内周面には前記ブッシュが螺合される右回転方向のねじを有する雌ねじ部が、該環状突起部の外周面には雌ねじ部と逆方向のねじを有する雄ねじ部がそれぞれ異なるピッチで設けられており、該雄ねじ部に前記ステムが当接することなく貫通可能にされ、キャップナットの上部に設けられた内鍔部の下面がブッシュの上面と当接することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流路付開閉弁。