JP4551699B2

JP4551699B2 - 流体制御弁

Info

Publication number: JP4551699B2
Application number: JP2004168615A
Authority: JP
Inventors: 彰規正村; 洋輝岩田
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: JP2005344915A

Description

本発明は、液体や気体などの流量を調整する流体制御弁であって、特に、ダイアフラム弁の透過ガスに対応した流体制御弁に関するものである。

流体制御弁にて液体や気体などの流量を制御する際に、制御対象の液体や気体などに由来するガスがダイアフラム弁体の周縁部を透過し、ダイアフラム弁体の上部側に移ることがある。このとき、このガスの性質によっては、ダイアフラム弁体の上部側に配設された構成部品の材質の成分と反応し、かかる構成部品を腐食させてしまうおそれがある。なお、ここでダイアフラム弁体の上部側とは、流体制御弁の駆動機構側をいう。
＜従来技術１＞
このようなダイアフラム弁の透過ガスへの対策を試みる流体制御弁として、特許文献１の流体制御弁１０１が存在する。
図２に示すように、流体制御弁１０１は、主にカバー１２１、バルブブロック１２２、弁本体１３１から構成されている。ここで特徴として、バルブブロック１２２にはパージ用気体の流入部１５１及び流出部１５２が形成されている。そして、この流入部１５１及び流出部１５２は、ダイアフラム弁体１３３の上部側の空間１４１（バルブブロック１２２とダイアフラム弁体１３３により形成）と連通している。
そこで、このような構成を有する流体制御弁１０１では、パージ用気体を流入部１５１から流入し、このパージ用気体とともに空間１４１に存在する透過ガスを流出部１５２から外部へ排出させるものとしている。

＜従来技術２＞
また、同様な流体制御弁として、図３に示すような特許文献２の流体制御弁２０１も存在する。この流体制御弁２０１も、従来技術１の流体制御弁１０１と同様に、パージ用気体を第一気体流通部２５１から流入し、このパージ用気体とともにアクチュエータ部２４１に存在する透過ガスを第二気体流通部２５２から外部へ排出させるものとしている。

＜従来技術３＞
一方、ダイアフラム弁体のシール性を確保するための流体制御弁として、図４に示すような特許文献３の流体制御弁３０１が存在する。
この流体制御弁３０１は、ダイアフラム弁体３３３の周縁突出部３２２の内側側面に形成される環状突起３２３を有している。そして、ダイアフラム弁体３３３をボディ３３１に取り付けたとき、この環状突起３２３はシール溝３２１につぶされる。これにより、制御対象の液体や気体などに対するダイアフラム弁体３３３のシール性を確保するものとしている。

＜従来技術４＞
また、図５に示すように、従来より汎用されている流体制御弁として、流体制御弁４０１が存在する。この流体制御弁４０１は、生産ラインの省スペース化などの要請からコンパクト化を実現させるため、各構成部品に強化ガラス繊維を含む材料を使ってその強度を高めている。
特開２００４−１９７９２号公報（第００１１−００１３段落、第１図）特開２００３−８３４６８号公報（第００３１−００３３段落、第１図）特開２００３−２４７６５０号公報（第００２５段落、第１図）

しかしながら、従来技術には以下の問題点が存在する。
従来技術１、２では、別途パージ用気体の流入部１５１、２５１及び流出部１５２、２５２を形成しなければならない。そのため、流体制御弁が大型化してしまうおそれがある。また、作業者がパージ用気体を流入する作業が必要になり、手間がかかってしまう。特に、作業者が適切なタイミングでパージ用気体を流入できなかった場合には、透過ガスの性質によっては、バルブブロック１２２やアクチュエータ２４１などの材質の成分と反応し、かかる構成部品を腐食させて、もはや手遅れとなってしまうおそれがある。
また、従来技術３では、ダイアフラム弁体３３３の周縁部の肉薄部分３３３ａから透過するおそれのあるガス（制御対象に由来するガス）がある場合に対しては対応がなされていない。
さらに、従来技術４では、ダイアフラム弁体４３３の周縁部の肉薄部分４３３ａを透過するおそれのあるガス（制御対象に由来するガス）が、強化ガラス繊維と反応する性質を有するもの（例えば、フッ酸）である場合には、ダイアフラム弁体４３３の上部側に配設された構成部品、例えばシリンダ４２２やピストンロッド４２３などに含まれる強化ガラス繊維と反応し、かかる構成部品を腐食させてしまうおそれがある。そのため、流体制御弁のユーザーが使用する制御対象（例えば、薬液）によってその都度、特注品としての流体制御弁を設計しなければならない。

本発明は以上のような課題を解消するためになされたものであり、ユーザーに対する設計自由度を向上すべくダイアフラム弁体を透過するいかなる種類のガスに対しても対応することができ、かつコンパクト化を実現することができる流体制御弁を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本願発明は以下の特徴を有する。
（１）カバーとシリンダとピストンとからなる駆動機構部と、上部ロッドと下部ロッドとからなる動力伝達部と、弁本体とダイアフラム弁体と弁座とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、前記弁本体カバーは、前記ダイアフラム弁体と前記上部ロッドと前記下部ロッドとともに空間を形成し、前記空間に接続される排気ポートが設けられ、前記ダイアフラム弁体の先端部を押さえる部分の外周部と、前記弁本体の内面との間に設けられたシール部材によりシールされ、かつ、前記上部ロッドの案内部分でＯリングによりシールされて、前記空間に透過したガスが前記空間の外部に漏洩しないようにしたものであるとともに、前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成されるものであることを特徴とする。

（２）カバーとシリンダとピストンとからなる駆動機構部と、上部ロッドと下部ロッドとからなる動力伝達部と、弁本体とダイアフラム弁体と弁座とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、前記弁本体カバーは、前記ダイアフラム弁体と前記上部ロッドと前記下部ロッドとともに空間を形成し、前記空間に接続される排気ポートが設けられ、前記ダイアフラム弁体の先端部を押さえる部分の外周部と、前記弁本体の内面との間に設けられたシール部材によりシールされ、かつ、前記上部ロッドの案内部分でＯリングによりシールされて、前記空間に透過したガスが前記空間の外部に漏洩しないようにしたものであるとともに、前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて外層を形成する２色成形品であることを特徴とする。

本発明は、カバーとシリンダとピストンとからなる駆動機構部と、上部ロッドと下部ロッドとからなる動力伝達部と、弁本体とダイアフラム弁体と弁座とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成されるものであるので、ダイアフラム弁体を透過するガスの種類によっては、このガスと直接触れる部品が腐食するおそれがなく、流体制御弁のユーザーに対する設計自由度が向上し、また、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成される部品は必要最低限のものに限定されているので、従来より有している流体制御弁の強度は維持され、そのコンパクト化を実現することができる。

また、本発明は、カバーとシリンダとピストンとからなる駆動機構部と、上部ロッドと下部ロッドとからなる動力伝達部と、弁本体とダイアフラム弁体と弁座とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて外層を形成する２色成形品であるので、ダイアフラム弁体を透過するガスの種類によっては、このガスと直接触れる部品が腐食するおそれがなく、流体制御弁のユーザーに対する設計自由度が向上し、また、２色成形品の内部は強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成されているので、従来より有している流体制御弁の強度は維持され、そのコンパクト化を実現することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
なお、「上部側」とは駆動機構部側をいうものとする。

本発明の流体制御弁についての実施例１を説明する。
まず、流体制御弁１の構成を説明する。
流体制御弁１は、図１に示すように、主な機構として弁機構部、動力伝達機構部、駆動機構部から構成される。
弁機構部は、弁本体３１とダイアフラム弁体３３から構成され、弁本体３１には弁座３４が配設され、さらにポート３５、ポート３６が形成されている。ダイアフラム弁体３３は、その周縁部の肉薄部分３３ｂを介した先端部３３ａが、弁本体３１と後述する駆動機構部の弁本体カバー３２との間で挟み込まれるように配設されている。
動力伝達機構部は、上部ロッド２４、下部ロッド２５から構成される。そして、上部ロッド２４と弁本体カバー３２とダイアフラム弁体３３により空間４１が形成されている。この空間４１は、上部ロッド２４と弁本体カバー３２との間のＯリング２４ａによって駆動機構部とは遮断されている。また、弁本体カバー３２には排気ポート２８が形成されている。
駆動機構部は、主にシリンダー２２、ピストン２３、カバー２１及び弁本体カバー３２から構成される。

次に、前記構成を有する流体制御弁１の作用を説明する。
駆動機構部の供給ポート２７からエアを出し入れすることにより、ピストン２３を上下させて、ダイアフラム弁体３３と弁座３４を当接および離間させる。これにより、ポート３５とポート３６を遮断させたり、連通させたりすることで、ポート３５またポート３６から供給する液体や気体の流量を制御する。

ここで、ダイアフラム弁体３３の動作をスムーズに行なうため、その周縁部に肉薄部分３３ｂが形成されている。そのため、制御対象の液体や気体に由来するガスが、この肉薄部分３３ｂを透過するおそれがある。たとえ、その短時間当たりの透過する量はわずかなものであっても、何も対策をせずにこのような状況が長期間継続すれば、ダイアフラム弁体３３の上部の空間４１にガスが蓄積してしまうおそれがある。
しかし、本発明の流体制御弁１では、ダイアフラム弁体３３の上部の空間４１を形成する上部ロッド２４、下部ロッド２５、弁本体カバー３２は強化ガラス繊維を含んでいないため、蓄積したガスが強化ガラス繊維と反応して、これらの部材が腐食するなどのおそれはない。また、蓄積したガスは排気ポート２８により集中排気することができる。

一方、駆動機構部は空気圧力容器のような作用をするため、ある程度の強度を有することが必要になる。ここで、一般的な強化ガラス繊維を含まない材料は強度が低いため、かかる材料にて駆動機構部を形成しようとすれば、強度を得るために各構成部品を大型にし、流体制御弁を大型化しなければならない傾向がある。
しかし、本発明の流体制御弁１では、上部ロッド２４、下部ロッド２５、弁本体カバー３２といったガスと直接触れる必要最低限の部品にのみ限定して強化ガラス繊維を含まない材料を使用しているので、コンパクト化を図りつつ強度を十分に確保することができる。

以上のような構成および作用を有する実施例１により、以下の効果が得られる。
本発明の流体制御弁１は、カバー２１とシリンダ２２とピストン２３と弁本体カバー３２とからなる駆動機構部と、上部ロッド２４と下部ロッド２５とからなる動力伝達部と、弁本体３１とダイアフラム弁体３３と弁座３４とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成されるものであるので、ダイアフラム弁体３３を透過するガスの種類によっては、このガスと直接触れる動力伝達部の部品（上部ロッド２４、下部ロッド２５）及び弁本体カバー３２が腐食するおそれがなく、流体制御弁のユーザーに対する設計自由度が向上し、また、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成される部品は必要最低限のものに限定されているので、従来より有している流体制御弁の強度は維持され、そのコンパクト化を実現することができる。

本発明の流体制御弁についての実施例２を説明する。
実施例２の流体制御弁２の基本的な構成および作用は、前記の実施例１の流体制御弁１と同じである。構成上の相違点としては、上部ロッド２４と下部ロッド２５と弁本体カバー３２が、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて外層を形成する２色成形品である点である。ここで２色成形とは、２つの材質からなる部品を形成する射出成形の一種であって、サンドイッチ射出成形ともいう。一般的な方法としては、まず成形型に外層部を形成する樹脂を射出しその形状を形成する。次に、内部を形成する樹脂を射出してその形状を形成する。そして、さらに外層部を形成する樹脂を射出して内部を形成する樹脂を覆うかたちで形成するという方法である。
流体制御弁２に関していえば、図６に示すように、流体制御弁２における上部ロッド２４と下部ロッド２５と弁本体カバー３２のハッチングを施した部分の材質を、例えば、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂とし、その部分の外層部を強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成するものとしている。なお、外層部の厚みは１ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることができるので、上部ロッド２４と下部ロッド２５と弁本体カバー３２の強度を確保しつつ、そのコンパクト化を図ることができる。

以上のような実施例２により、以下の効果が得られる。
本発明の流体制御弁２は、カバー２１とシリンダ２２とピストン２３と弁本体カバー３２とからなる駆動機構部と、上部ロッド２４と下部ロッド２５とからなる動力伝達部と、弁本体３１とダイアフラム弁体３３と弁座３４とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、上部ロッド２４と下部ロッド２５と弁本体カバー３２は、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて外層を形成する２色成形品であるので、ダイアフラム弁体３３を透過するガスの種類によっては、このガスと直接触れる動力伝達部の部品（上部ロッド２４、下部ロッド２５）及び弁本体カバー３２が腐食するおそれがなく、流体制御弁のユーザーに対する設計自由度が向上し、また、２色成形品の内部は強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成されているので、従来より有している流体制御弁の強度は維持され、そのコンパクト化を実現することができる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、ガスと直接触れる上部ロッド２４と下部ロッド２５と弁本体カバー３２の表面に、耐腐食性コーティング材やＰＰ（ポリプロピレン）を塗装することとしてもよい。

実施例１の流体制御弁の断面図である。従来技術１の流体制御弁の断面図である。従来技術２の流体制御弁の断面図である。従来技術３の流体制御弁の断面図である。従来技術４の流体制御弁の断面図である。実施例２の流体制御弁の一部の断面図である。

符号の説明

１流体制御弁
２４上部ロッド
２５下部ロッド
３２弁本体カバー
３３ダイアフラム弁体

Claims

カバーとシリンダとピストンとからなる駆動機構部と、上部ロッドと下部ロッドとからなる動力伝達部と、弁本体とダイアフラム弁体と弁座とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、
前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、
前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、
前記弁本体カバーは、前記ダイアフラム弁体と前記上部ロッドと前記下部ロッドとともに空間を形成し、前記空間に接続される排気ポートが設けられ、前記ダイアフラム弁体の先端部を押さえる部分の外周部と、前記弁本体の内面との間に設けられたシール部材によりシールされ、かつ、前記上部ロッドの案内部分でＯリングによりシールされて、前記空間に透過したガスが前記空間の外部に漏洩しないようにしたものであるとともに、
前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて形成されるものであることを特徴とする流体制御弁。
カバーとシリンダとピストンとからなる駆動機構部と、上部ロッドと下部ロッドとからなる動力伝達部と、弁本体とダイアフラム弁体と弁座とからなる弁機構部とを有する流体制御弁において、
前記シリンダを、その内壁面で前記ピストンを案内する円筒部分と、前記シリンダに内包され、前記上部ロッドを案内するとともに、前記ダイアフラム弁体の先端部を弁本体に押さえる弁本体カバーとに分割し、
前記シリンダの円筒部分は、強化ガラス繊維の成分を包含する樹脂にて形成することにより強度を確保してコンパクト化を図るものであり、
前記弁本体カバーは、前記ダイアフラム弁体と前記上部ロッドと前記下部ロッドとともに空間を形成し、前記空間に接続される排気ポートが設けられ、前記ダイアフラム弁体の先端部を押さえる部分の外周部と、前記弁本体の内面との間に設けられたシール部材によりシールされ、かつ、前記上部ロッドの案内部分でＯリングによりシールされて、前記空間に透過したガスが前記空間の外部に漏洩しないようにしたものであるとともに、前記上部ロッドと前記下部ロッドと前記弁本体カバーは、強化ガラス繊維の成分を包含しない樹脂にて外層を形成する２色成形品であることを特徴とする流体制御弁。