TWI289244B - Fluid control valve - Google Patents

Description

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玖、發明說明： 【号务明戶斤屬々貝 發明領域 本發明係有關於一種必須進行流量調整之流體輪送配 5管中使用之流體控制閥者。更詳而言之，係有關於一種主 要適用於半導體產業中之超純水管路或各種化學藥水管 路，且對於流體壓力之變化之順應性佳之流體控制閥。

L mT J 發明背景 10 曰本專利公開公報特開平6-295209號中揭示有流體控 制閥。 參照第5圖，揭示於特開平6-295209號之流體控制閥包 含具有入口流路51與出口流路52之本體53，及具有閥部 54、第一隔膜部55、及第二隔膜部56之閥體57。本體53之 15室藉第一隔膜部55與第二隔膜部56，可區分為第一加壓室 58及第二加壓室59。由第一加壓室58之外側利用壓縮空氣 等經常施加向内之固定壓力，並利用設置於第二加壓室59 内口P之彈簧60經常施加向内之固定壓力。又，第一隔膜部 55之文壓面積係比第二隔膜部56之受壓面積大。 〇 而，利用該等隔膜之閥裝置中，有氣體透過隔膜之 間題尤其’使㈣水之管路中，會由藥水產生腐餘性氣 體如此之腐颠性氣體會透過隔膜且腐颠隔 膜附近之金屬 構件則是眾所皆知的。 上述A報所揭示之流體控制閥中，由於在第二隔膜部

1289244 56之下面配置有彈簧6〇，故必須藉]?1^£等將該彈簧6〇進行 塗膜以保護彈簧60不受透過第二隔膜部56之氣體之破壞。 然而’當彈黃60塗膜時，由於彈性係數會因塗膜厚度而變 化’因此成為產生流體控制閥之個體差異之原因之一。 5 又，眾所皆知的是，在一般的流體控制閥中，對於閥 體之移動里，閥開度之變化為小者可進行更細微之控制， 並可提局控制性能。揭示於上述公報之流體控制閥，對於 閥體57之軸方向之移動量，流體控制通路部之開口面積之 反化為小者亦可提尚流體控制性能。對於閥體27之移動 1〇量’要縮小開口面積之變化則必須將閥部54之徑設計較 J而且，聯繫閥部54與第一隔膜部55之桿，及聯繫閥部 54與第二隔膜部56之桿亦作成小徑。 此外，揭示於上述公報之流體控制閥中，储由第一 加壓至58内之壓力來調節閥部54之位置，而可調節流量控 15制^路61之開口面積。另一方面，隔膜部之容易變形度係 與隔膜部之直徑有關。因此，隔膜愈大，第 一加壓室58内 之壓力對於閥部54之變位愈會呈直線地變化，且，遲滞性 欠小。相反地’若第一隔臈部55及第二隔膜部56之直 前述隔膜部馨以變形，有關閥部54之變位之第 2〇加壓至58内之壓力變化會成為非線性，且，遲滯性 變大。 &也就是說，在上述流體控觸巾，為了提高流體控制 月匕係以縮小閥部54之徑與加大隔膜部之輕者為佳。 在此’當加大第-隔臈部55之徑且縮小閥部54之捏 1289244 賴 時，第-加壓室58内部之壓力將第—隔膜部55向下 力會變大，且’下_越之壓力將第1膜部％朝上推 壓之力也會變大。因此，為了保持力的平衡，彈簧之反彈 力產生之向上之力也必須加大。 10 —此時，這些力係由連結閥部54之上下端面及幻與第2 隔膜部55、56之桿來支樓，該桿經常朝轴方向被壓縮，且 =其強度令人擔心之構件之_。尤其，作動流體為高溫之 ^性錢時，通常，為了具有耐藥品性，該桿係耐藥品 性之面由ΡΤ卿成。但咖除了機械性強度低之外，還且 有容易潛變之雜，因此，若經過㈣細，mE製之桿 會產生變形或屈曲且流體控制性能降低之問題。 C發明内容j 發明概要 15 本發明係有鑑於上述習知之流體控制闕之問題而作成 者，其目的在於提供-種便宜且高成品率，同時往流體中 —屯物之岭出或藥水之污染極少，而耐久性佳並可得到 女定之控制性能之流體控制閥。 本I月係提供-種具有本體、闕帽 m第-閥構件、第二閥構件、及基板 20之流體控制閥。 睹，t體係具有：於下部中央至底部開放設置之第二空 廿、且女通於第二空隙之人σ流路，上面開放地設置於上部 中〜、=大料二空隙之徑之第—空隙，連通於第—空隙之 口机路’及連通第—空隙與第二空隙並具有小於第一空 1289244

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ΐ .厂 · ,νν 7S .一， *·〜㈣一.—— 隙之徑之連通孔，並且第二空隙之上面形成閥座。 閥帽係於内部具有連通供氣孔與排氣孔之圓筒狀空 隙，並於下端内周面設有階部。 彈育承文部係嵌插於閥帽之階部並於中央部具有貫通 5孔。 活塞係於下端部具有比彈簧承受部之貫通孔小徑之第 接口邠’且於上部設有凸緣，並可上下移動地嵌插於閥 帽之空隙内部。 彈黃係由活塞之凸緣下端面與彈簧承受部之上端面挾 10持支撐。 第-隔膜係周緣部挾持固定在本體與彈菁承受部之 間且以覆蓋本體之第一空隙之形態形成第一間室之中央 部係作成較厚。 第-閥構件係於上面中央具有貫通彈簧承受部之貫通孔 而固疋接合於活塞之第-接合部之第二接合部，以及於下面中 央具有與本體之連通孔同軸地設置之第三接合部。 第二閥構件係具有：位於本體之第二空隙内部，且設 置成比本體之連通孔大徑之閥體，突出設置於閥體上端面 並與第-閥構件之第三接合部接合固定之第四接合部，由 2〇閥體下端面突出設置之桿，及由該桿下端面朝徑方向延伸 設置之第二隔膜。 基板係於上部中央具有突出部，且該突出部係位於本 體之下方，並且將第二閥構件之第二隔膜之周緣部挟持固 定在其與本體之間之突出部，並在突出部之上端部設有凹 1289244 i .[ - —·—- k 部，同時設有連通於凹部之呼吸孔。 由第二閥構件之閥體與本體之閥座形成之流體控制部 之開口面積會隨著活塞之上下移動而變化。 又本體、弟一閥構件及第二閥構件以由聚四氟乙烯 形成者為佳。 10 再者，本體之材質適於使用pTFE或PFA等氟素樹脂， 但亦可為聚氯乙烯、聚丙烯等其他塑膠或金屬，並無特別 限定。又，_、彈簧承受部、及活塞以、耐熱性之 觀點來看，則適合用聚丙烯，同樣地，亦可為其他塑膠或 金屬而無特別料。彈簧由_性、防錄性之觀點來看適 合用不_，但其他金屬亦可而無_岐。此外，各隔 膜之材質適㈣PTFE賴脂，但村為_及金屬而 無特別限定。 圖式簡單說明 15 第1圖係本發明之流體控制閥之縱截面圖； 第2圖係顯示第i圖中上游側 面圖。 垄力i曰加時之狀態之縱截 間構㈣陶w«構件與第二 第4圖係本發明之流體控制閥之平面圖。 第5圖係習知之流體控制閥之縱 t實施方式】 較佳實施例之詳細說明 以下，參照圖式說明本發 之實^悲樣。當然本發明 20

圖中，PTFE製之本體丨具有於下部中央至底部開放設 置之第二空隙8 ’及上面開放地設置於上部且具有大於第二 空隙8之徑之第一空隙1〇。本體丨之側面設有與第二空隙8連 5通之入口流路9，於與入口流路9相反之面與第一空隙1〇連 通之出口流路11，及連通第一空隙1〇與第二空隙8並具有小 於第一空隙10之徑之連通孔12，且第二空隙8之上面部則形 成閥座13 〇 1289244 並不限定於本實施態樣。 PP製之閥帽2在内部則設有圓筒狀之空隙16，在下端内 10周面則設有由空隙16擴徑之階部π。在閥帽2之侧面則設有 一連通空隙16與外部以將壓縮之惰性氣體或空氣供給至空 隙16内部之供氣孔14，及一用以微量地排出由供氣孔14導 入之氣體或空氣之排氣孔15。 PP製之平面圓形之彈簧承受部3在中央部具有貫通孔 15 18，且大略上半部係嵌插於閥帽2之階部17。彈簧承受部3 之側面部設有環狀溝或環狀缺口部19，且藉安裝〇環2〇而防 止惰性氣體或空氣由閥帽2往外部流出。 PP製之活塞4於上部具有圓盤狀之凸緣21，並具有由凸 緣21之中央下部呈圓柱狀突出設置之活塞軸22，及由設置 20於活塞軸22之下端之母螺絲部構成之第一接合部23。活塞 軸22係設置成比彈簧承受部3之貫通孔18小徑，且第一接合 部23係以螺合而與後述第一閥構件5之第二接合部29接合。 SUS製之彈簧24係由活塞4之凸緣21下端面與彈簧承 受部3之上端面挾持，且彈簧24係隨著活塞4之上下移動而 1289244 卜年（月/yp修(更.)丘着换頁 伸縮。而彈簧24係適合使用自由長度長者以減少此時之負 載之變化。 PTFE製之第一閥構件5係具有：具有由外周緣部朝上 方突出設置之筒狀部25之膜部26，於中央部具有較厚部之 5第一隔膜27,由第一隔膜27之中央上面突出設f之軸部 28，由設置於軸部28之上端部之小徑之公螺絲形成之第二 接合部29，及由同中央下面突出設置並由形成於下端部之 母螺絲部構成之第三接合部3〇(參照第3圖）。第3接合部3〇 係螺合於第二閥構件6之接合部34。第一隔臈27之筒狀部25 10係挾持固疋在本體1與彈簧承受部3之間，藉此第一隔膜27 下面係後封本體1之第一空隙1 〇而形成第一閥室31。又，第 一隔膜27之上面、彈簧承受部3、及閥帽2之空隙16係介由〇 環20而密封’且形成充滿由閥帽2之供氣孔14供給之壓縮惰 性氣體或空氣之氣室。 15 1>丁1^製之第二閥構件6係包含：配設於本體1之第二空 隙8内部並設置成比連通孔12大徑之閥體32，由閥體32上端 面突出設置之軸部33,由以螺合而與設置於其上端之第一 閥構件5之第三接合部3〇接合固定之公螺絲部形成之第四 接合部34，由閥體32下端面突出設置之桿35，及由桿35之 2〇 下端面朝徑方向延伸設置並具有由阈緣部下方突出設置之 筒狀突部36之第二隔膜37(參照第3圖）。第二隔膜37之筒狀 突部36挟持在基板7之突出部4〇與本體1之間’耩此苐一隔 膜37將本體1之第二空隙8密閉而形成第二閥室38。 PP製之基板7於上部中央且有將第一閥構件6之苐一隔 1289244 4 ι__ “ _ π 们丨 _____' ^m^rnernmm^^^m^ _ 膜37之筒狀突部36挾持固定在其與本體i之間之突出部 40 ’並於突出部4〇之上端部設有凹部4卜連通於凹部 呼吸孔42係朝基板7之侧面開口。而本_藉貫穿螺检及 螺帽(未圖示）而被挾持在基板7與閥帽2之間。 5 树施態樣中，各接合部雖具備有螺絲，但亦可藉符 著而接合。又，如第3圖所示，本發明之流體控制閥係^ 面矩形之外觀，但並非是限定於該形狀者，亦可因應使用 之情況而形成平面圓形。 以下說明本實施態樣之作用。 1〇 第1圖係顯示將預定壓力之壓縮空氣供給至閥帽2之办 隙16之情況。此時，第二_件6之_32係藉由活塞二 凸緣21與彈簧承受部3所挾持之彈簧24之反彈力，及第一閥 構件5之第-隔膜27下面之流體壓力而朝上方推壓，並藉第 -隔膜27上面之壓縮空氣之壓力以向下推壓。更詳^古 15之，間體32下面與第二闕構件6之第二隔膜37上面係受職 體壓力，但由於其等受壓面積大略相等，因此力量則大略 相抵。因此，第二閥構件6之閥體32則靜止於前述三力平衡 之位置。因此，本控制閥之上游侧及下游側之流體壓力若 無變化，則可維持一定之流量。 20 #增加上游侧之流體壓力，亦可瞬間增加第-閥室31 内之壓力。藉此，第一隔膜27下面承受流體之力會大於第 一隔膜27上面承受壓縮空氣之力，而隔賴朝上方移動。 因此閥體32之位置亦往上方移動，且減少與閥座η之間 形成之流體控制部39之開口面積，並減少第一閥室31内之 12 :頁 1289244 壓力。最後，閥體32則移動至前述3力平衡之位置並靜止（第 2圖狀態）。此時，若彈簧24之負載沒有大的變化，由於空 隙16内部之壓力，即第一隔膜27上面承受之力不變，故第 一隔膜27下面承受之壓力也大略不變。因此，第一隔膜27 5下面之流體壓力，即，第一閥室31内之壓力係大致維持成 與上游側之壓力增加前及先前的壓力相同。 由第2圖之狀態減少上游側之流體壓力時，第一閥室μ 内之壓力也會瞬間減少。藉此，第一隔膜27之下面承受流 體之力會小於第一隔膜27之上面承受壓縮空氣之力，故隔 10膜會朝下方移動。因此，閥體32往下方移動，並且增加在 與閥座13之間形成之流體控制部39之開口面積，而使第一 閥室31之流體壓力增加。最後，閥體32移動至前述三力平 衡之位置並靜止（苐1圖之狀態）。因此，與增加上游側壓力 之情況相同，第一閥室31内之流體壓力大致與以前之壓力 15 相同。 如以上所說明，即使改變流體控制閥上游側之流體壓 力，第一閥室31内之流體壓力也幾乎沒有變化。因此，若 流體控制閥以後之配管中之壓力損失沒有變化，則可保持 固定之流量。 又，由於第一閥室31内之流體壓力可藉空隙16内部之 壓縮空氣壓力來調整，因此流量亦可藉壓縮空氣壓力來 整。 ^ 此外，若壓縮空氣不供給至閥帽2之空隙16内部，活奭 4則藉彈簧24之作動而往上推壓。接合於活塞 一閥構 13 1289244 v %修®正替換頁i 動 件5及第二閥構件6亦藉活塞4而往上升高。因此，可密封第 閥構件6之閥體μ與本體i之閥座u，並可封住流體之流 又由於閥帽2之空隙16内部之壓縮空氣係由供氣孔14 仏、口並、、工系由排氣孔15排氣，因此即使由作動流體產生 之乳體，過第-閥構件5之第—隔膜27，也會順著由供氣孔 在排氣孔15之空氣之流動而排出，並可防止滯留於空隙 16内部。因此，可防止彈簧24之腐餘，並且彈簧不需要進 打用以防止腐蝕之塗膜等，而可減少彈簣之製造費用。此 10外，由於也不會產生因為塗膜而導致之彈性係數之變化， 因此可維持使彈簣之個體差異小，並可提高成品率。 此外，由於第一閥室31内之流體壓力所致之向上之 力，第一隔膜27因空隙16内部之壓力所致之向下之力，及 彈簧24之反彈力所致之向上之力係由第一閥構件5之轴部 15 28與活塞4之活塞軸22來支撐而相抵，因此即使縮小閥體u 之直徑，桿35或第四接合部34不會變形或屈曲，而可提^ 流體控制閥之耐久性。 根據本發明，流體控制閥係做成如上所述之構造，且 以此可達到以下優良效果。 20 (1)由於經常排出空隙内部之壓縮空氣，因此彈菁不备 因為透過隔膜之腐蝕性氣體而腐蝕，且不需要塗膜等對 策，而可減少流體控制閥之製造費用。 (2)由於彈簧不需要塗膜，因此彈簧之個體差異會變 小，而可提高成品率。 14 1289244 I电月修(更)正替換頁 ii 1 ‘ ---*"11111>,mw " 1 (3) 由於不會引起桿或第四接合部之變形、屈曲，故可 提高耐久性。 (4) 由於接觸液體之構件全部可使用PTFE等耐藥品性 佳之材質，因此該情況下不純物之溶出或藥水之污染極少。 5 (5)為緊閉之構造，且可得到安定之流體壓力控制。 I：圖式簡單說明3 第1圖係本發明之流體控制閥之縱截面圖； 第2圖係顯示第1圖中上游側壓力增加時之狀態之縱截 面圖。 10 第3圖係顯示第1圖之流體控制閥之第一閥構件與第二 閥構件之透視圖。 第4圖係本發明之流體控制閥之平面圖。 第5圖係習知之流體控制閥之縱截面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 1，53...本體 11，52…出口流路 2...閥帽 12...連通孔 3...彈簀承受部 13…閥座 4...活塞 14…供氣孔 5...第一閥構件 15...排氣孔 6...第二閥構件 16...空隙 7...基板 17…階部 8...第二空隙 18...貫通孔 9, 51...入口流路 19…環狀缺口部 10…第一空隙 20...O 環 15 1289244 ·(£).·- 21.. .凸緣部 22.··活塞軸 23.. .第一接合部 24, 60···彈簣 25.. .筒狀部 26…膜部 27…第一隔膜 28.. .軸部 29…第二接合部 30···第三接合部 31…第一閥室 32, 57···閥體 33…軸部 34···第四接合部 35···桿 36.. .筒狀突部 37…第二隔膜 38…第二閥室 39.. .流體控制部 40.. .突出部 41···凹部 42…呼吸孔 54…閥部 55··.第一隔膜部 56.··第二隔膜部 58…第一加壓室 59…第二加壓室 61.. .流量控制通路 16

Claims (1)

1289244 別#修(l:j正替: 1. 一種流體控制閥，包含有： 本體’係具有·於下部中央至底部開放設置之第 二空隙’連通於該第二空隙之入口流路，上面開放且設 置於上部並具有大於前述第二空隙之徑之第一空隙，連 通於該第H出Π流路，及連通前述第―空隙與前 述第二«並具有小於前述第_空隙之徑之連通孔，並 且前述第二空隙之上面形成閥座者； -閥帽’係_部具有連通供氣减排氣孔之圓筒 狀空隙，並於下端内周面設有階部者； 彈Η承又和係礙插於前述閥帽之前述階部並於 中央部具有貫通孔者； -活塞’係於下端部具有比祕㈣承受部之前述 貫通孔小徑之第-接合部，且於上部設有凸緣，並可上 下移動地嵌插於前述閥帽之空隙内部者； -彈黃’係由前述活塞之前述凸緣下端面與前述彈 簧承受部之上端面挾持支撐者； -第-Μ’係周緣部挾翻定在前述本體與前述 彈黃承受部之間，且以覆蓋前述本體之前述第—空隙之 形態形成第一閥室之中央部係作成較厚者； -第- _件，係於上面中央具有第二接合部以及 於下面中央具有第三接合部者，且前述第二接合部係貫 通前述彈簧承受部之貫通孔而固定接合於前述活塞之 第-接合部，前料三接合部係與前述本體之連通孔同 17 1289244

抽地設置， 一第二閥構件，具有：位於前述本體之前述第二空 隙内部，且設置献_本敎_連祕大徑之間 體，突出設置於該閥體上端面並與前述第—閥構件之前 5 述第三接合部接合固定之第四接合部，由前述閥體下端 面突出設置之桿，及由讀捍下端面朝徑方向延伸設置之 第二隔膜者；及 10 位於前述本體之下方」u⑼部，且該突出…、 膜之周緣部挾持固& &且^述第—閥構件之第二隔 部之上端部設心=與前述本體之間，並在該突出 者； 同時設有連通於該凹部之呼吸孔 且，由前述第- BQ 1構件之萷述閥體與前述本體之访 述閥座形成之流體心 R傾之刖 15 之上下移動而變化。 H㈣m远活基 如申凊專利範圍第 第一閥構件及第二 1項之流體控制閥，其中前述本體、 間構件之材質為聚四氟乙稀。 18 1289244 έ '只 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1.. .本體 2.. .閥帽 3.. .彈簧承受部 4.. .活塞 5.. .第一閥構件 6.. .第二閥構件 7.. .基板 8…第二空隙 9…入口流路 10…第一空隙 11…出口流路 12.. .連通孔 13…閥座 14.. .供氣孔 15…排氣孔 16…空隙 17…階部 18.. .貫通孔 19…環狀缺口部 20··.Ο 環 21··.凸緣部 22.··活塞軸 23.. .第一接合部 24…彈簧 25.. .筒狀部 26…膜部 27…第一隔膜 28…軸部 29.. .第二接合部 30···第三接合部 31…第一閥室 32…閥體 33…軸部 34···第四接合部 35···桿 36.. .筒狀突部 37…第二隔膜 38…第二閥室 39··.流體控制部 40.··突出部 41·.·凹部 42.. .呼吸孔 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式