(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンチバルブに組み込まれて開閉可能な流路を形成するピンチバルブ用管体であって、
断面が楕円形状を呈する筒状のエラストマーからなる内層と、
断面が楕円形状を呈する筒状のエラストマーからなる外層であって、前記内層の外周面に密着した外層とを有し、
前記内層および前記外層は、互いに異なるエラストマーからなり、前記外層の１００％モジュラス値が前記内層の１００％モジュラス値よりも大きいことを特徴とするピンチバルブ用管体。
【請求項２】
請求項１に記載のピンチバルブ用管体において、
前記内層と前記外層の管路方向長さは等しいことを特徴とするピンチバルブ用管体。
【請求項３】
バルブ本体と、
前記バルブ本体内に配置された請求項１または２に記載の管体と、
前記管体を径方向に押圧して流路を開閉させる挟圧子と、
前記挟圧子を駆動する駆動部とを備えることを特徴とするピンチバルブ。
【請求項４】
請求項３に記載のピンチバルブと、
前記管体を流れる流体の特性を計測し、該特性の計測値を電気信号に変換して出力する計測器と、
前記計測器からの電気信号に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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各種流体を移送する際に用いられるピンチバルブ用管体、ピンチバルブおよび流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種流体を移送する管体を内部に有するピンチバルブとして、図１３に示すようなピンチバルブが知られている。このピンチバルブは、本体１０１の内部に、流路を形成するチューブ１０２を、弁箱内に、モータ１０３を、モータ１０３の下方に、モータ１０３の正逆駆動により上下動する昇降体１０４を、昇降体の下端に押止材１０５を有する。チューブ１０２はゴムなどの弾性材料によって構成され、昇降体１０４の上下動に伴って押止材１０５が上下動し、チューブ１０２を径方向に押圧または押圧力を解放して流路を開閉する。
【０００３】
しかしながら、押止材１０５によってチューブ１０２内の流路を完全に閉止するためには、かなり大きな押圧力が必要となる。このため、押圧力によって流路を閉じた状態、すなわちチューブ１０２の内周面を接触させた状態で長期間放置すると、チューブ１０２の内周面が化学的に反応して固着する、あるいは物理的に固着するおそれがある。この固着力がチューブ自体の復元力よりも大きいと、押圧力を除去して流路を開こうとしても、チューブ１０２の内周面の一部又は全てが密着状態に保持され、ピンチバルブを所定の開度に設定できず、所定の流量を確保できないおそれがある。
【０００４】
このようなチューブ１０２の内周面の固着を防止するようにしたピンチバルブが知られている（例えば特許文献１参照）。このピンチバルブは、図１４に示すように、ハウジング２０１内の合成樹脂製のチューブ２０２の押圧部外周面に、合成樹脂チューブ２０２より大きな復元力を有する弾性環２０４を嵌合し、弾性環２０４を介してチューブ押圧部材２０３により合成樹脂チューブ２０２を径方向に押圧する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平０２−８４０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１記載のピンチバルブでは、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樹脂（以下、ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）を構成材とする合成樹脂チューブ２０２の周囲に、ウレタンゴムなどの弾性部材を構成材とする弾性環２０４を嵌合しているため、チューブ２０２と弾性環２０４との結合が剥れやすい。特に、ピンチバルブのチューブには、流路を完全に閉止するために大きな押圧力が付加される。このため、ピンチバルブを開閉回数の少ない手動弁として構成すると、全閉状態が長時間続いた場合に、チューブ２０２および弾性環２０４に押圧力が長時間かかった状態となる。また、ピンチバルブを開閉回数の多い自動弁として構成すると、押圧力がチューブ２０２および弾性環２０４に短時間ではあるが繰り返しかかった状態となる。その結果、合成樹脂製チューブ２０２は弾性が低いため、チューブ２０２に亀裂や変形、破損が生じやすく、チューブ２０２と弾性環２０４の剥離が頻繁に発生するおそれがある。また、ＰＦＡやＰＴＦＥは非接着性が高く異材質との結合が不向きであるため、製造しにくいだけでなく、一旦剥離が生じると、その剥離を起点として結合部が短期間で完全に剥離するおそれがある。
【０００７】
また、合成樹脂チューブ２０２は変形しやすく、変形が生じると、弾性環２０４の復元力によって変形を復元することは困難であり、流体との接液によって弾性環２０４が劣化すると、チューブ２０２を元の円形状に復元することが一層困難になる。更に、合成樹脂チューブ２０２の変形等によってチューブ内周面が損傷すると、その損傷箇所の周辺に高粘度流体やスラリーが堆積しやすくなり、全閉状態が長期間続くような場合では、合成樹脂製チューブ２０２の内周面が固着しやすい。
【０００８】
本発明の目的は、管体が押圧部材によって押圧された状態で長期間放置されても、あるいは頻繁に開閉動作を行う場合にも、内周面の固着等を生じることなく正常に動作し得るピンチバルブ用管体、ピンチバルブおよび流体制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ピンチバルブに組み込まれて開閉可能な流路を形成するピンチバルブ用管体であって、断面形状が楕円形状を呈する筒状のエラストマーからなる内層と、断面形状が楕円形状を呈する筒状のエラストマーからなる外層であって、内層の外周面に、加硫接着により一体的に密着された外層とを有し、内層および外層は、互いに異なるエラストマーからなり、外層の１００％モジュラス値が内層の１００％モジュラス値よりも大きいことを特徴とする。
本発明によるピンチバルブは、バルブ本体と、バルブ本体内に配置された上述の管体と、管体を径方向に押圧して流路を開閉させる挟圧子と、挟圧子を駆動する駆動部とを備えることを特徴とする。
本発明による流体制御装置は、上述のピンチバルブと、管体を流れる流体の特性を計測し、この特性の計測値を電気信号に変換して出力する計測器と、計測器からの電気信号に基づいて駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内層と外層を異なる材料として管体を構成し、外層の１００％モジュラス値を内層の１００％モジュラス値より大きくしたので、外層の管体が元の形状に復元しようとする力で内周面の固着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るピンチバルブの閉状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るピンチバルブの開状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るピンチバルブ用管体の構成を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）は図３の変形例であるピンチバルブ用管体の外観斜視図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である
【図５】（ａ）は図３の他の変形例であるピンチバルブ用管体の外観斜視図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図１、２のシリンダー本体の底面図である。
【図７】図１、２の連結体受けの縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るピンチバルブの縦断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るピンチバルブの縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る流体制御装置の構成を示す図である。
【図１１】固着試験の試験結果の一例を示す図である。
【図１２】開閉耐久試験の試験結果の一例を示す図である。
【図１３】従来のピンチバルブを示す縦断面図である。
【図１４】従来の他のピンチバルブを示す縦断面図である。
【００１２】
―第１の実施の形態―
以下、図１〜図７を参照して、本発明によるピンチバルブの第１の実施の形態について説明する。図１、２は、第１の実施の形態に係るピンチバルブの要部構成を示す縦断面図である。
【００１３】
第１の実施の形態に係るピンチバルブは、バルブ本体ＢＤと、バルブ本体ＢＤ内に配設されて、開閉可能な流路６を形成する管体１と、管体１を径方向に押圧して流路６を開閉させる挟圧子２２と、挟圧子２２を駆動する駆動部１００とを備える。なお、図１は、ピンチバルブが閉止された状態を、図２は、開放された状態を示している。本実施の形態に係るピンチバルブにおいては、とくに管体１が特徴的構成を有する。
【００１４】
図３〜図５に、本実施の形態に係るピンチバルブに組込み可能な管体１の種々の形状を示す。すなわち、図３は、管体１の一構成を示す縦断面図であり、図４（ａ），（ｂ）は、それぞれ管体１の別の構成を示す斜視図および縦断面図（図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図）、図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ管体１のさらに別の構成を示す斜視図および縦断面図（図５（ａ）のｂ−ｂ線断面図）である。なお、図１，２では、図５の管体１をピンチバルブに組み込んだ例を示している。以下では、まず、図３の管体１について説明する。
【００１５】
図３に示すように、管体１は、円筒形状の内層２と、内層２の外周面に密着して形成された円筒形状の外層３とを有し、内層２の内部に流路６が形成されている。内層２の流路方向長さと外層３の流路方向長さは互いに等しく、これらの流路方向両端面は互いに一致している。内層２と外層３は、それぞれ異なる材料からなるエラストマーによって構成され、とくに、外層３の１００％モジュラス値が内層２の１００％モジュラス値よりも大きくなるように材料を配合している。例えば内層２は、パーフロロエラストマーによって構成され、外層３は、フッ素ゴムによって構成されている。
【００１６】
ここで、１００％モジュラス値とは、ゴム弾性体に一定のひずみを与えたときの応力、すなわち、その物体が原型を保つために抵抗し元の形状に復元しようとする力を指し、１００％伸び時における引張り応力（ＭPa）をＪＩＳ Ｋ ６２５１に従い、ＪＩＳダンベル状３号型試験片を用いて、試験温度２３℃にて測定した値である。
【００１７】
管体１は、例えば以下のように製造される。まず、管体１の外形形状に対応した上下の金型と流路形状に対応した中子を準備する。次に、中子に、内層２を形成するチューブ状の未加硫材料を被せ、さらにその外側に、外層３を形成するチューブ状の未加硫材料を被せる。その外側を上下の金型で覆い、未加硫材料を加硫圧縮成形することにより管体１を得る。
【００１８】
このようにして得られた管体１は、内層２と外層３が加硫接着により一体的に形成されており、接着性が良好である。また、内層２と外層３はともにエラストマーであり、エラストマーは合成樹脂と比較して柔軟性、弾性に優れているため、内層２、外層３ともに亀裂や変形、破損が生じにくい。このため、管体１が挟圧子２２によって押圧された状態で長期間放置しても、あるいは頻繁に開閉動作を行っても、内層２と外層３の層間剥離は生じにくい。さらに、内層２に亀裂などが生じにくいため、内層２から流体が漏洩することを防止でき、外層３を腐食などによる劣化から保護することができる。また、内層２の１００％モジュラス値よりも外層３の１００％モジュラス値の方が大きくなるようにしたので、仮に管体１が挟圧子２２によって押圧された状態で長期間放置され、管体１の内周面が固着しても、外層３が元の形状に復元しようとする力に引っ張られ、内層２の内周面の固着を引き離すことができる。
【００１９】
次に、図４の管体１について説明する。なお、以下では図３との相違点を主に説明する。図４の管体１が図３の管体１と異なるのは、管体１の両端部５の構成である。すなわち、図３では、管路方向全長にわたり内層２と外層３とによって管体１を構成したが、図４では、管体１の両端部５を内層２のみによって構成する。
【００２０】
さらに詳述すると、内層２は中間部４と両端部５から構成され、内層２の流路方向両端部は外層３の両端面よりも外側に突設されている。中間部４は円筒状に形成され、その中間部４の外周面に環状凹部７が設けられ、環状凹部７に外層３が嵌合されている。また、中間部４の両端には、両端部５から中間部４にかけて流路内径を漸次縮径する縮径部４ａが設けられている。両端部５は、管体１と継手やパイプ、バルブなどの配管部材や配管部材を構成する部品とを接続する部分であり、円筒形状をなしている。両端部５の内径および外径は、中間部４の両端の内径および外径より大きい。両端部５を円筒形状とすることにより、汎用的な継手やパイプなどの他の配管部材との接続が可能になり、チューブ１と配管部材との接続構造を簡素化することができる。また、両端部５は外層３と比較して柔軟性を有する内層２のみから形成されているので、管体１と配管部材との接続が容易になり、作業性を向上させることができる。
【００２１】
外層３は円筒形状であり、その内径および外径はそれぞれ内層２の環状凹部７の外径および中間部４の両端の外径とほぼ同一である。これにより外層３が内層２の環状凹部７に段差なく収納され、管体１の周囲の部品に外層２が引っ掛かることを防止できる。また、外層３は、内周面だけでなく両端面も内層２に加硫接着することができ、外層３と内層２を強固に一体化することができる。このため、管体１に曲げ力や径方向からの押圧力がかかっても、内層２と外層３とが剥離しにくい。
【００２２】
次に、図５の管体１について説明する。なお、以下では図４との相違点を主に説明する。図５の管体１が図４の管体１と異なるのは、中間部４と外層３の形状である。すなわち、図４では、中間部４と外層３を円筒形状としたが、図５では、中間部４と外層３を楕円形状とする。
【００２３】
さらに詳述すると、内層２の中間部４および外層３は流路方向に垂直な面で切った断面形状が、挟圧子２２により押し付けられる方向を短径方向とした楕円形状をなしている。なお、図では、中間部４の短径の内径、外径および長径の内径、外径は、ともに両端部５の内径、外径よりも小さくなっているが、少なくとも、中間部４の短径の内径、外径が両側部５の内径、外径よりも小さくなっていれば良い。図５に示すように、中間部４および外層３の形状を、円形状よりも楕円形状に形成した方が、より小さい押圧力で管体１を押圧することができる。このため、管体１の耐久性やシール性の要求が厳しい使用条件において、好適に用いることができる。
【００２４】
なお、内層２および外層３の材質は、使用する流体や環境によって侵されない材質であれば特に限定されず、パーフロロエラストマーとフッ素ゴム以外に、シリコンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどのエラストマーを用いることができる。また、内層２と外層３の材質の組み合わせは流路６を流れる流体の腐食性や温度、管体１が使用される環境に応じて適宜選択される。
【００２５】
外層３の１００％モジュラス値が内層２の１００％モジュラス値よりも大きい範囲において、内層２および外層３の１００％モジュラス値は使用目的に応じて適宜設定される。１００％モジュラス値が大きいと流路６を閉止するのに必要な押圧力も大きくなるため、挟圧子２２を駆動する駆動部１００が大掛かりなものとなる。一方、１００％モジュラス値が小さいと流路６内周面が固着したときに固着を引き離しづらくなる。これらのバラスを考慮して、１００％モジュラス値を設定すればよい。
【００２６】
管体１の形状や厚みは、流路６を流れる流体に対する耐薬品性や透過性、流路６を閉止するシール性を確保するのに必要な弾性、流路６を繰り返し開閉するのに必要な柔軟性などを考慮して設定すればよい。内層２と外層３を加硫接着によって一体化するようにしたが、内層２と外層３との接合面が管体１に求められる曲げや径方向からの押圧に対して剥離しなければ、他の方法で一体化しても良い。
【００２７】
管体１の断面形状は、内層２と外層３が密着し、かつ筒形状であれば良く、円形状、楕円形状、三日月形状、紡錘形状などが挙げられ、特に限定されないが、管体１と継手などとの接続を考慮すると、両端部５の形状は円筒形状であることが好ましい。また、内層２、外層３の形状において、内周の形状は楕円形状で外周の形状は円形状というように内周と外周とで形状が異なっていても良く、両端側と中央側とで形状が異なっていても良い。
【００２８】
図１において、ピンチバルブのバルブ本体ＢＤは、本体２３と、本体２３の上部に固定されるシリンダー本体１１と、シリンダー本体１１の上端部に取り付けられるシリンダー蓋１３と、連結体受け２６を介して管体１の両端部に取り付けられる連結体３４とを有する。駆動部１００は、外部エアーによってシリンダー本体１１内で昇降するピストン２０を有する。
【００２９】
シリンダー本体１１は、円筒状空間を形成するシリンダー部１２を有し、その上端部に円盤状のシリンダー蓋１３がＯリングを介して螺合されている。図６は、シリンダー本体１１の底面図である。シリンダー本体１１の下面中央部には、ピストン連結部２１が貫通する貫通孔１４と、挟圧子２２を収納する長円状のスリット１５が連続して設けられている。貫通孔１４の上方には、シリンダー部１２の内周面及び底面とピストン２０の下端面とによって第１の空間部１６が形成され、ピストン２０の上方には、シリンダー部１２の内周面とシリンダー蓋１３の下端面とピストン２０の上端面とによって第２の空間部１７が形成されている。シリンダー本体１１の周側面には、第１の空間部１６および第２の空間部１７に連通するエアー口１８，１９が設けられ、エアー口１８，１９を介して各空間部１６，１７にそれぞれ外部エアー供給機器など（図示せず）からエアーが供給される。
【００３０】
ピストン２０は円盤状で周側面にＯリングが装着され、シリンダー部１２の内周面に上下動可能かつ密封状態に嵌合されている。ピストン連結部２１はピストン中央より垂下して設けられ、シリンダー本体１１の下面中央部に設けられた貫通孔１４を密封状態で貫通し、その先端部に挟圧子２２が固定されている。
【００３１】
挟圧子２２は、流路軸線と直交するようにピストン連結部２１に固定され、図２に示すようにバルブ開時には、シリンダー本体１１の長円状スリット１５内に収納される。長円状スリット１５は、挟圧子２２の回り止めとして機能する。挟圧子２２の管体１を押圧する部分の断面は、略矩形の両端角部にＲを付した形状、すなわちかまぼこ状に形成されている。
【００３２】
本体２３は、シリンダー本体１１の下端面にボルト・ナットなど（図示せず）で接合固定される。本体２３の流路軸線上には、管体１を受容する断面矩形状の溝２４が設けられている。溝２４の流路方向両端部には、それぞれ連結体受け２６の嵌合部２７を受容する溝２５が溝２４よりも深く設けられ、各溝２５の底面にはそれぞれ受け口２９が設けられている。
【００３３】
図７は、連結体受け２６の断面図である。連結体受け２６の一端部には、本体２３の溝２５に嵌合する断面矩形状の嵌合部２７が形成され、嵌合部２７の先端底部には、本体２３の溝２５に設けられた受け口２９に嵌合する抜け防止用凸部２８が設けられている。一方、連結体受け２６の他端部には受け口３９が設けられ、その外周面には雄ネジ部３９ａが設けられている。連結体３４の端部には六角形状の鍔部３７が設けられている。連結体受け２６の受け口３９は鍔部３７と同形状を呈し、鍔部３７は連結体受け２６の受け口３９に受容される。
【００３４】
連結体受け２６の一端部には、抜け止め防止用凸部２８に嵌合部２７が連設され、雄ネジ部３９ａと嵌合部２７との間には、外周面が嵌合部２７の対角線長さと略同一の直径を有する環状の鍔部３０が設けられている。鍔部３０の端面はシリンダー本体１１及び本体２３と接触し、連結体受け２６が両本体１１，２３の内部へ移動することを防止する。連結体受け２６の内部には、一端部側に、管体１の中間部４の外径と略同一径を有する貫通孔３２が設けられ、さらに貫通孔３２に連続して、受け口２９に通じる貫通孔３１が貫通孔３２よりも拡径して設けられている。貫通孔３１は、管体１の両端部５の外径と略同一径であり、連結体受け２６の内周面に段差部３３が形成されている。
【００３５】
この段差部３３に管体１の両端部５が係合し、管体１が連結体受け２６内に挟持固定される。このとき、両端部５の内周面、外周面、両端面が、連結体受け２６および連結体３４により支持される。すなわち両端部５は四方向から圧接される。そのため、管体１と連結体３４との境界面からの流体の漏洩が防止されるとともに、仮に管体１と連結体３４との境界面から流体が漏洩しても、漏洩した流体が両端部５の外周面を介して外層３側に流出することを防止できる。従って、外層３の耐久性が向上するだけでなく、外層３の材料として内層２よりも耐薬品性の低い材料を使用することができ、材料選択の幅が広がる。
【００３６】
連結体３４の内部には流路３５が形成されている。連結体３４の一端部には、外径が管体１の両端部５の内径よりも大きく形成された挿入部３６が設けられ、挿入部３６に管体１の両端部５が挿入される。連結体３４の他端部には、他の管体が接続される配管接続部が設けられている。この場合、管体１の両端部５は円筒形状であるので、連結体３４として汎用的な継手を容易に使用することができる。また、管体１の両端部５は外層３と比較して柔軟性に富む内層２の材料のみから形成されているため、連結体３４との接続作業が容易であり、管体１と連結体３４との境界面におけるシール性も向上する。
【００３７】
連結体３４の外周中央部には両端部よりも拡径して断面六角形状の鍔部３７が設けられている。鍔部３７を連結体受け２６の受け口３９に嵌合し、鍔部３７の端面にキャップナット３８を当接させて、キャップナット３８を連結体受け２６の外周の雄ネジ部３９ａに螺合することにより、連結体２６が連結体受け２６に嵌合固定される。
【００３８】
次に、第１の実施の形態に係るピンチバルブの主要な動作について説明する。図１に示すようにピンチバルブが全閉の状態において、エアー口１８から第１の空間部１６へ圧縮空気を供給圧入するとともに、第２空間部１７からエアー口１９により圧縮空気を排出すると、空気圧により、ピストン２０が側周面をシリンダー部１２内周に摺接させながら上昇し始め、それに伴ってピストン２０より垂下して設けられたピストン連結部２１を介して挟圧子２２が上昇する。
【００３９】
このとき、管体１には、元の形状に復元しようとする復元力が作用する。ここで、外層３の１００％モジュラス値は内層２の１００％モジュラス値よりも大きいため、内層２の復元力よりも外層３の復元力の方が大きい。これにより、内層２の内周面が固着しても、外層３の復元力によって内層２の内周面の固着を引き離すことができる。また、内層２、外層３はともにエラストマーであり、弾性に優れ、変形しづらいので、内層２の内周面の固着さえ引き離すことができれば、管体１を元の形状に復元することができる。
【００４０】
このため、管体１の流路６を閉じた状態で長期間放置しても、管体１の内周面が固着してピンチバルブが開放不能になることや、ピンチバルブが全開状態とならずに所定の流量を確保できなくなることを防ぐことができる。特に、ピンチバルブが装置に設置されている場合には、工場の点検や生産調整などによって長期間運転を停止することが多いため、管体１の内周面の固着を防止して、運転再開後に確実にバルブが全開状態になり流量が確保されることが重要である。
【００４１】
挟圧子２２が上昇して、その上端面がシリンダー本体１１の下端面に設けられた長円状スリット１５の上端面に到達すると、ピストン２０及び挟圧子２２の上昇は止まり、ピンチバルブは図２に示すように全開状態となる。
【００４２】
次に、図２の全開状態において、エアー口１９から第２の空間部１７へ圧縮空気を供給圧入するとともに、第１の空間部１６内の圧縮空気をエアー口１８から排除すると、空気圧により、ピストン２０が下降し始め、それに伴ってピストン連結部２１を介して挟圧子２２も下降する。ピストン２０の下端面がシリンダー部１２底面に到達すると、ピストン２０及び挟圧子２２の下降が止まり、図１に示すようにピンチバルブは全閉状態となる。このとき、挟圧子２２の上端面はシリンダー本体１１の長円状スリット１５内に位置し、挟圧子２２の回転が防止される。
【００４３】
―第２の実施の形態―
図８を参照して、本発明のピンチバルブの第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、駆動部１００の構成である。すなわち、第１の実施の形態では挟圧子２２をエアー駆動により昇降したが、第２の実施の形態では挟圧子２２を電気駆動により昇降する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るピンチバルブの構成を示す縦断面図である。なお、図１〜図７と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００４４】
図８に示すように、管体１の両端部５は、連結体３４と連結体受け２６によって挟持固定されている。管体１が、本体２３の流路軸線上に設けられた溝２４に、連結体３４と連結体受け２６が、溝２４の両端部に設けられた溝２５に受容されることによって、本体２３に管体１が配設されている。
【００４５】
電気式駆動部４１は、本体２３の上部に当接してボルト・ナットなど（図示せず）で固定されている。電気式駆動部４１は、下部ボンネット４２と上部ボンネット４３とで形成され、内部にモータ部４４及びギア等を備えている。モータ部４４はステッピングモータを有し、モータ部４４の下部にステム４５が設けられている。ステム４５の下部には挟圧子２２が接続され、電気式駆動部４１の駆動により挟圧子２２が上下動する。
【００４６】
次に、第２の実施の形態に係るピンチバルブの主要な動作について説明する。図８に示すようにピンチバルブが全開の状態において、電気式駆動部４１のモータ部４４がステム４５を下方へ駆動(正転)すると、ステム４５の下部に設けられた挟圧子２２が下降して管体１を圧縮変形し、管体１の流路６の開口面積を変化させる。これにより、ピンチバルブを流れる流体の流量を調整することができる。ステム４５をさらに下方へ駆動させると全閉状態になる。また、ステム４５を上方へ駆動(逆転)させると、ステム４５の下部に設けられた挟圧子２２が上昇して、挟圧子２２が下部ボンネット４２の貫通孔４６内に収納されて、ステム４５および挟圧子２２の上昇が止まり、ピンチバルブが全開状態となる。
【００４７】
―第３の実施の形態―
図９を参照して、本発明のピンチバルブの第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、駆動部１００の構成である。すなわち、第１の実施の形態では挟圧子２２をエアー駆動により昇降したが、第３の実施の形態では挟圧子２２を手動により昇降する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係るピンチバルブの構成を示す縦断面図である。なお、図１〜図７と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００４８】
図９に示すように、駆動部１００は、本体２３の上部のボンネットに回転可能に支持されたハンドル５０と、ハンドル５０の回転により昇降する挟圧子本体６０とを有する。ハンドル５０は略円筒状であり、上部に鍔部５１が、下部に鍔部５１より縮径して嵌合凸部５２が設けられている。ハンドル５０の内部には、上部から下部に向かってそれぞれ、凹部５４、凹部５４より縮径された連通部および雌ネジ部５５が設けられ、凹部５４にストッパーリング５３が内包されている。
【００４９】
ボンネット５６は略円筒状であり、その上端部外周面にはロックナットが螺合される雄ネジ部が設けられている。また、ボンネット５６の上部内部には、ハンドル５０の嵌合凸部５２が挿入される凹部５７が設けられている。ハンドル５０とボンネット５６は、凹部５７にてＣ型止め輪で上下動不能かつ回動可能に嵌合固定されている。凹部５７の下部には、円形孔５８が貫通して設けられ、円形孔５８には、流路軸線に対し直交方向に延在する一対の切り欠き溝５９が設けられている。
【００５０】
挟圧子本体６０の中央部には、ハンドル５０の雌ネジ部５５に螺合される雄ネジ部６１が設けられ、その上方にてストッパーリング５３が嵌合固定されている。雄ネジ部６１の下部には、ボンネット５６の円形孔５８内に上下動可能に収納され、かつ切り欠き溝５９と係合する鍔部６２が設けられ、鍔部６２の下方に、長円状の挟圧子２２が設けられている。
【００５１】
次に、本実施の形態に係るピンチバルブの主要な動作について説明する。図９に示すようにピンチバルブが全閉の状態において、ハンドル５０を開方向に回転駆動すると、ハンドル５０は、回動はするが上下移動せずに、ハンドル５０の雌ネジ部５５に螺合された挟圧子本体６０が回転せずに上昇する。これに伴い、挟圧子本体６０の挟圧子２２が管体１から離間し、ピンチバルブが全閉状態から開状態へと移行する。さらにハンドル５０を開方向に回転駆動すると、ピンチバルブは全開状態となる。一方、ピンチバルブが全開の状態でハンドル５０を閉方向に回転駆動すると、挟圧子本体６０が下降し、挟圧子２２の下端面が管体１を押圧する。さらにハンドル５０を閉方向に回転駆動すると、ピンチバルブは全閉状態となる。
【００５２】
なお、本実施の形態におけるピンチバルブの本体２３、連結体３４、連結体受け２６、挟圧子２２、シリンダー１１〜１３、ボンネット４２，４３，５６などの各種構成部品は、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、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオロライド、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのプラスチックが好ましい。
【００５３】
本発明のピンチバルブは、例えば、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適用される。特に、半導体製造工程中のウエハーの表面を研磨する工程で使用されるスラリーのような、配管内に滞留部が存在するとそこに凝集・固着してしまうような性質を有する流体の輸送に好適である。
【００５４】
以上のピンチバルブを流体制御装置に適用することにより、管体１を流れる流量を容易に制御することができる。以下、この点について説明する。図１０は、本発明の実施の形態に係る流体制御装置の一例を示す図である。図１０の流体制御装置７４は、電動式のピンチバルブ７１と、管体１の流路を流れる流体の特性を計測し、特性の計測値を電気信号に変換して出力する計測器７２と、計測器７２からの電気信号に基づいてピンチバルブ７１の開度をフィードバック制御する制御部７３とを備える。ピンチバルブ７１の構成は、図８に示したものと同一である。
【００５５】
ここで、流体特性とは、流体が流路を流れている状態で計測できる特性のことであり、流量、圧力、温度、濃度および流速などが挙げられる。また計測器７２は、流路を流れる流体の特性を計測し、流体特性の計測値を電気信号に変換して制御部７３に出力されるものであれば良く、流量計、圧力計、温度計、濃度計、流速計など特に限定されず、複数の計測器７２を用いても良い。
【００５６】
また、ピンチバルブ７１と、計測器７２と、制御部材７３とを、ひとつのケーシングに収納しても良い。ケーシングに収納することによって、設置作業の簡略化や省スペース化、誤作動を防止が可能である。さらに、開閉弁や圧力制御弁、流量制御弁などを装置の端部または中間に追加しても良い。
【００５７】
次に、流体制御装置７４の主要な動作について説明する。図１０に示すように、流体制御装置７４に流入した流体は、まず計測器７２に流入し、計測器７２を通過した流体は、ピンチバルブ７１に流入する。計測器７１では、流体の流量が計測される。計測された流量は、電気信号に変換され、制御部７３内の演算部へ出力される。演算部で演算された流量は、電気信号に変換されて、制御部７３内のコントロール部に出力される。
【００５８】
制御部７３内のコントロール部では、任意の設定流量と計測器７２で計測された実流量との偏差を算出し、その偏差に応じた制御信号をピンチバルブ７１の電気式駆動部に出力し、ピンチバルブ７１の開度を制御（フィードバック制御）する。本実施の形態のような流体制御装置は精度の高い流体の制御を求められることが多く、また、付加価値が高い製品の製造装置に設置されることが多い。従って、全閉状態での放置時間にかかわらずに、管体１が元の形状に復元してバルブが全開状態になり、流量の確保および調整ができるということは、流体制御装置の立ち上がりの時間を速やかにし、ひいては製造装置の生産性の向上に大きく寄与する。
【００５９】
本発明の実施の形態に係るピンチバルブを連続開閉したときの耐久性と、長期間全閉状態を保持したときの管体１の内周面の固着の有無について、以下に示す試験方法で評価した。
【００６０】
（１）固着試験
エアー駆動型のピンチバルブに、流路内に圧力を加えない状態で、０．５ＭＰａの操作圧力を加え、ピンチバルブを全閉状態のまま所定時間だけ保持した。所定時間経過後、ピンチバルブ内の挟圧子２２を全開位置に戻し、管体１にかかる押圧力を完全に除去し、管体１が全閉状態から全開状態になるまでの時間を測定した。
【００６１】
（２）開閉耐久試験
エアー駆動型のピンチバルブに、流路内に圧力を加えない状態で、操作圧力を０．５ＭＰａとし、開閉サイクルが３秒となるようにピンチバルブの全開全閉操作を繰り返した。その後、開閉回数が１０万回に達するごとに、管体の外観の劣化状況を確認するとともに、ピンチバルブの上流側に最高許容圧力の１．２倍として０．３６ＭＰａの水圧を１分間加え、シール性の評価を行った。評価の結果、シール性が維持されていれば試験を継続し、開閉回数が合計で１００万回に達するまで試験を行った。
【００６２】
―試験例１―
本発明のピンチバルブの第１の実施の形態、すなわちエアー駆動型のピンチバルブで、管体１の中央部の外径が１０ｍｍ、内径が５ｍｍ、内層２の１００％モジュラス値が５ＭＰａ、外層３の１００％モジュラス値が６ＭＰａであるピンチバルブを用いて、固着試験および開閉耐久試験を行った。試験結果をそれぞれ図１１、図１２に示す。
【００６３】
―比較例１―
本発明のピンチバルブの第１の実施の形態において、内層２のみの材質で管体の中央部の外径が１０ｍｍ、内径が５ｍｍ、１００％モジュラス値が５ＭＰａである汎用的な管体を用いたピンチバルブを用いて、固着試験を行った。試験結果を図１１に示す。
【００６４】
固着試験では、図１１に示すように、試験例１において全閉状態のまま３日間保持した後も固着は見られなかった。一方、比較例１において全閉状態で１日間保持すると、挟圧子２２を全開位置に戻し押圧力を完全に除去しても、管体が全閉状態から元の形状である全開状態に戻るまでに時間がかかった。また、全閉状態で保持する時間が長くなればなるほど、管体が全閉状態から全開状態に戻るまでの時間が長くなることが確認された。この結果から、試験例１のように、異なる材料からなる内層２と外層３を一体的に形成し、かつ外層の１００％モジュラス値を内層の１００％モジュラス値より大きくした管体１を用いたピンチバルブは、管体１の内層２の内周面が固着しうるような使用条件においても、外層３の元の形状に復元しようとする力で内層２の内周面を引き離し、内層２の固着を抑制できる。このため、管体１を全閉状態で長期間放置しても、ピンチバルブが開かなくなったり、全開状態にできずに流量を確保できなくなるということを防ぐことができる。
【００６５】
開閉耐久試験では、図１２に示すように、試験例１において１００万回の開閉操作を行った後もシール性能を維持していた。また、管体１の外観にピンチバルブの品質に影響するような劣化はなく、内層２と外層３との境界面も強固に一体化されていた。試験例１が内層２と外層３との境界面に亀裂も入らず良好な耐久性を示した理由としては、内層２と外層３は、材料は異なるものの共にエラストマーであり、加硫接着などで一体化することが容易であることが挙げられる。また、内層２に環状凹部７を設け、環状凹部７に外層２を収納するように一体化させることによって強固に一体化することができたことが挙げられる。
【００６６】
これらの結果から、本発明のピンチバルブ用管体およびピンチバルブは、全閉状態で長期間放置しても、あるいは頻繁に開閉動作を行っても、内周面の固着や層間剥離を起こしにくく、耐久性に優れていることが確認された。
【００６７】
なお、上記実施の形態において、筒状の内層２と、内層２の外周面に密着して形成された筒状の外層３とを有し、内層２および外層３が互いに異なる材料からなり、外層３の１００％モジュラス値が内層２の１００％モジュラス値よりも大きいのであれば、管体１の構成は上述したものに限らない。上記実施の形態では、ピンチバルブの駆動部１００を手動式、空動式または電動式として挟圧子２２を駆動することで、管体１を径方向に押圧して流路を開閉するようにしたが、上述の管体１を組み込んで構成されるのであれば、この駆動部１００を含めたピンチバルブの構成は上述したものに限らない。上記実施の形態では、電動式のピンチバルブを用いて流体制御装置７４を構成したが、管体１を流れる流体の特性を計測し、この特性の計測値を電気信号に変換して出力する計測器７２と、計測器７２からの電気信号に基づいて駆動部１００を制御する制御部７３とを備えるのであれば、流体制御装置の構成は上述したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は、実施の形態のピンチバルブ用管体、ピンチバルブおよび流体制御装置に限定されない。
【符号の説明】
【００６８】
１    管体
２    内層
３    外層
４    中間部
５    両端部
６    流路
２２    挟圧子
７２    計測器
７３    制御部
７４    流体制御装置
１００    駆動部
ＢＤ    バルブ本体
【図１】
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【図２】
0005901119.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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