(57)【要約】【課題】摩耗粉等の混入や流体の残留によるコンタミを防ぐ。【解決手段】互いに対向して相対的に離接可能とされるバルブ本体１とバルブ支持体７とを備え、これらバルブ本体１とバルブ支持体７との互いの対向部１Ａ，７Ａの間に、バルブ本体１とバルブ支持体７との離接方向に伸縮自在な筒状のベローズ体１３を、その両端部が対向部１Ａ，７Ａにそれぞれ取り付けられるようにして介装し、このベローズ体１３の内周部にバルブ接続孔の一端部１２Ａを連通可能として、バルブ本体１には、このベローズ体１３の内周部に臨むようにしてバルブ本体１の対向部１Ａに一端が開口するバルブ孔５を形成するとともに、バルブ支持体７には、ベローズ体１３の内周部内に支持されてバルブ支持体７のバルブ本体１に対する相対的な離接に伴いバルブ孔５の一端に離接可能とされるバルブ体１４を設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して相対的に離接可能に支持されるバルブ本体とバルブ支持体とを備え、これらバルブ本体とバルブ支持体との互いの対向部の間には、該バルブ本体とバルブ支持体との離接方向に伸縮自在な筒状のベローズ体が、その両端部が上記対向部にそれぞれ取り付けられて介装され、このベローズ体の内周部にバルブ接続孔の一端部が連通可能とされており、上記バルブ本体には、このベローズ体の内周部に臨むようにして該バルブ本体の対向部に一端が開口するバルブ孔が形成されるとともに、上記バルブ支持体には、上記ベローズ体の内周部内に支持されて該バルブ支持体の上記バルブ本体に対する相対的な離接に伴い上記バルブ孔の一端に離接可能とされるバルブ体が設けられていることを特徴とするバルブ機構。
【請求項２】
上記離接方向において上記バルブ本体を間に上記バルブ支持体の反対側には他の支持体が備えられていて、この他の支持体と上記バルブ支持体との上記離接方向の間隔は一定とされ、上記バルブ本体が進退させられることにより上記バルブ支持体および他の支持体に対して相対的に離接可能とされており、この他の支持体と上記バルブ本体との互いの対向部の間には、上記離接方向に伸縮自在な筒状の他のベローズ体が、その両端部が上記他の支持体とバルブ本体との対向部にそれぞれ取り付けられて介装され、上記バルブ孔の他端はこの他のベローズ体の内周部に臨むようにして開口させられているとともに、上記他の支持体には上記他のベローズ体の内周部と上記バルブ孔とを介して上記ベローズ体の内周部に連通可能とされるバルブ接続孔の他端部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ機構。
【請求項３】
上記ベローズ体が、透明または半透明の材質によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に医薬品や半導体の製造工程における各種流体の配管に備えて好適なバルブ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブ機構としては、例えば特許文献１に記載されているようなベローズ弁、特許文献２に記載されているようなダイアフラム弁、特許文献３に記載されているようなニードル弁などが代表的であるが、このうちニードル弁においては、バルブ孔に対して離接可能に設けられてこのバルブ孔を開放、閉塞するニードルが、ねじ込みや摺動によって流体の流路内で進退させられることにより上記バルブ孔に対して離接させられるため、このねじ込みや摺動の際に発生した摩耗粉等が流体に混入してコンタミ（汚染）を引き起こすおそれがある。このため、取り分けこのようなコンタミを嫌う上記医薬品や半導体の製造工程においては、専らベローズ弁やダイヤフラム弁が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１７８０３７号公報
【特許文献２】
特公平６−２７５５２号公報
【特許文献３】
実開平７−１０６４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、まず上記ベローズ弁にあっては、流体の流路内に進退可能に挿入された弁棒の挿入部から先端側が伸縮自在なベローズによって覆われているため、この挿入部を摺動して弁棒が進退する際の摩耗粉等の流体への混入は防止できるものの、流路内で流体が流れる空間がこのベローズによって狭められてしまうため、特にスラリー状の流体を供給したりしたときにはその洗浄が困難となり、流体の種類を切り替えて供給するときにはその純度を確保することができなくなるおそれがある。また、ダイヤフラム弁においては、膨張収縮するダイヤフラムによって弁座を開閉するというその構造上、流体の供給側の弁座と排出側の弁座とがともにダイヤフラムに対向するように配設されるため、弁座の開放時に形成される流路が急な曲がりを有する形状となることが避けられず、やはりスラリー状の流体を供給したりしたときに滞留や閉塞が発生し易くなって、ベローズ弁と同様に洗浄が困難となる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、部材の摺動などによる摩耗粉等の混入を防ぐことができるのは勿論、バルブ内に急激な曲がり流路や流路が狭められたりする部分が作られることがなく、スラリー状の流体を供給しても滞留や閉塞が生じるのを防ぐことができる洗浄性の良いバルブ機構を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、互いに対向して相対的に離接可能に支持されるバルブ本体とバルブ支持体とを備え、これらバルブ本体とバルブ支持体との互いの対向部の間に、該バルブ本体とバルブ支持体との離接方向に伸縮自在な筒状のベローズ体を、その両端部が上記対向部にそれぞれ取り付けられるようにして介装し、このベローズ体の内周部にバルブ接続孔の一端部を連通可能として、上記バルブ本体には、このベローズ体の内周部に臨むようにして該バルブ本体の対向部に一端が開口するバルブ孔を形成するとともに、上記バルブ支持体には、上記ベローズ体の内周部内に支持されて該バルブ支持体の上記バルブ本体に対する相対的な離接に伴い上記バルブ孔の一端に離接可能とされるバルブ体を設けたことを特徴とする。
【０００７】
しかして、このようなバルブ機構においては、流体の流路が、上記バルブ接続孔の一端からバルブ孔に向けて、上記バルブ本体とバルブ支持体との互いの対向部間に介装されて上記離接方向に延びるベローズ体の内周部に形成され、その開閉操作は、上記バルブ本体とバルブ支持体を相対的に離接させることにより、このベローズ体が伸縮するとともに該ベローズ体内に支持された上記バルブ体がバルブ孔の一端に離接してこれを閉塞、開放することによって行われる。このため、このバルブ本体とバルブ支持体とを離接させるための駆動手段を流路の外部に設けることが可能となって、その摺動部分などから摩耗粉等が流体の混入するのを避けることができるとともに、流路に急激な曲がり部分が形成されるのを避けることができ、またこの流路内には上記バルブ体が支持されているだけであるので、該流路が狭められてしまうのを防ぐことができる。
【０００８】
ここで、当該バルブ機構の上記バルブ接続孔に接続される流体の配管がフレキシブル性のないものである場合などには、上記離接方向において上記バルブ本体を間にして上記バルブ支持体の反対側に他の支持体を備え、この他の支持体と上記バルブ支持体との上記離接方向の間隔を一定として、上記バルブ本体を進退させることにより上記バルブ支持体および他の支持体に対して相対的に離接可能とし、この他の支持体と上記バルブ本体との互いの対向部の間に、上記離接方向に伸縮自在な筒状の他のベローズ体を、その両端部が上記他の支持体とバルブ本体との対向部にそれぞれ取り付けられるようにして介装し、上記バルブ孔の他端をこの他のベローズ体の内周部に臨むようにして開口させるとともに、上記他の支持体には上記他のベローズ体の内周部と上記バルブ孔とを介して上記ベローズ体の内周部に連通可能とされるバルブ接続孔の他端部を設けることにより、バルブ接続孔の両端の位置は固定的に配設することができてフレキシブル性のない配管にも接続可能となる。また、上記バルブ本体とバルブ支持体との間に介装される上記シール材、およびこのバルブ本体と他の支持体との間に介装される他のベローズ体との少なくとも一方を、透明または半透明の材質によって形成すれば、洗浄の際に流体が残留していないかを目視によって確認することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においてバルブ本体１は、これらの図に示すように同径の概略円板状をなす例えば樹脂製の一対の本体部材２，３が互いの中心軸線Ｏを同軸にして該軸線Ｏ方向に重ね合わされて取付ボルト４…により一体化された構成をなしており、このうち図１において上側の一方の本体部材２の中央には軸線Ｏを中心とした一定内径の断面円形の貫通孔２Ａが、また図１において下側の他方の本体部材３の中央には、やはり軸線Ｏを中心とした断面円形のバルブ孔５がそれぞれ形成されている。ただし、このバルブ孔５は、その上記一方の本体部材２側の一端が、上記貫通孔２Ａよりも小径の開口部を有して漸次縮径するテーパ面状のバルブ座５Ａとされるとともに、これとは反対側は縮径した一定内径のまま本体部材３の下面に開口するようにされている。また、本体部材２の下面には、上記貫通孔２Ａの開口部の周りに凹部２Ｂが形成されるとともに、本体部材３の上面にはこの凹部２Ｂに嵌合する凸部３Ａが形成され、これらの凹凸部２Ｂ，３Ａの突き合わせ面間にはパッキン等のシール６が介装されている。さらに、他方の本体部材３の外周にはフランジ３Ｂが取り付けられている。
【００１０】
一方、本実施形態のバルブ支持体７は、本実施形態では概略直方体形のブロック状をなし、図１において上記バルブ本体１の軸線Ｏ方向の上方に配設されて、やはり一対の支持体部材８，９が軸線Ｏ方向に重ね合わされて取付ボルト１０…により一体化された構成とされており、このうち図１において下側の一方の支持体部材８の中央には軸線Ｏを中心とした上記貫通孔２Ａと略同径の貫通孔８Ａが形成され、また該支持体部材８の上面にはこの貫通孔８Ａの開口部の周りに凹部８Ｂが形成されるとともに、上側の他方の支持体部材９の下面にはこの凹部８Ｂに嵌合する凸部９Ａが形成され、これらの凹凸部８Ｂ，９Ａの突き合わせ面間にはＯリング等のシール６が介装されている。さらに、上記支持体部材８には軸線Ｏに対して外周側に延びる腕部９Ｂが設けられていて、この腕部９Ｂには、そのシリンダーロッド１１Ａが軸線Ｏに平行に下側に向けて出没可能とされたエアシリンダー１１が駆動手段として取り付けられており、このエアシリンダー１１の上記シリンダーロッド１１Ａ先端がバルブ本体１の上記フランジ３Ｂに取り付けられることにより、このバルブ本体１とバルブ支持体７とは所定のストロークで軸線Ｏ方向に直線的に離接可能とされる。従って、本実施形態ではこの軸線Ｏ方向がバルブ本体１とバルブ支持体７との離接方向とされ、図１においてバルブ本体１の本体部材２の上面とバルブ支持体７の支持体部材８の下面とが、この離接方向に互いに対向する対向部１Ａ，７Ａとされる。なお、上記一方の支持体部材８には、上記腕部９Ｂとは反対側に軸線Ｏに対して外周側に突出する筒部９Ｃが形成されており、この筒部９Ｃの内周部は上記貫通孔８Ａに連通させられて、本実施形態におけるバルブ接続孔の一端部１２Ａとされている。
【００１１】
そして、これらの対向部１Ａ，７Ａの間には、上記離接方向に伸縮自在な筒状をなすベローズ体１３が、その両端部がこれらの対向部１Ａ，７Ａに取り付けられて介装されており、さらにこのベローズ体１３内周部内にはバルブ体１４が上記バルブ支持体７によって支持されるようにして挿入されている。ここで、上記ベローズ体１３は、例えばテフロン（登録商標）ゴム等の弾性を有する材質によって軸線Ｏに直交する断面が円形で外周に蛇腹を有する形状に形成されることにより上述のように伸縮自在とされており、しかも透明または半透明とされていて、その両端部が、上記対向部１Ａ，７Ａに開口する貫通孔２Ａ，８Ａの開口縁部に液密にシールされて接合されることにより取り付けられている。また、上記バルブ体１４は、軸状をなすバルブ体本体１４Ａが、バルブ支持体７の上記他方の支持体部材９を貫通するように挿入されたボルト部材１４Ｂにより、該支持体部材９の下面から軸線Ｏに沿って下向きに延びるように取り付けられてバルブ支持体７に支持されており、その先端（下端）部は上記バルブ孔５のバルブ座５Ａと等しい角度のテーパ面状とされていて、図１に示すように上記エアシリンダー１１のシリンダーロッド１１Ａをそのストロークエンドまで引き込んでバルブ本体１とバルブ支持体７とを接近させた状態で、このバルブ体１４の先端部が上記バルブ座５Ａに密着可能とされている。
【００１２】
さらに本実施形態では、上記離接方向においてバルブ本体１を間にしてバルブ支持体７の反対側、すなわち図１においてバルブ本体１の下側に、本実施形態における他の支持体として筒状体１５がブラケット１５Ａによって軸線Ｏと同軸に配設されており、この筒状体１５の内周部がバルブ接続孔の他端部１２Ｂとされる。ここで、本実施形態においてこの筒状体１５と上記バルブ支持体７とは、当該バルブ機構が備えられる流体の配管を有した装置に固定されることにより、互いの上記離接方向の間隔が一定となるようにされており、これらバルブ支持体７と筒状体１５との間を上記エアシリンダー１１によってバルブ本体１が離接方向に進退させられることにより、このバルブ支持体７および筒状体１５とバルブ本体１とが相対的に離接可能とされ、かつバルブ本体１がバルブ支持体７に接近するときには筒状体１５とは離間し、逆にバルブ本体１がバルブ支持体７と離間するときには筒状体１５と接近するようにされている。
【００１３】
そして、この筒状体１５とバルブ本体１との互いの対向部１５Ｂ，１Ｂの間、すなわち筒状体１５の上端面とバルブ本体１の上記他方の本体部材３の下面との間には、上記ベローズ体１３と同様に弾性を有する材質によってベローズ状に形成されることにより上記離接方向に伸縮自在とされた透明または半透明の筒状のベローズ体（他のベローズ体）１６が介装されていて、その両端部が、これら対向部１Ｂ，１５Ｂに開口する上記バルブ孔５およびバルブ接続孔の他端部１２Ｂの開口縁部に液密にシールされて接合されることにより取り付けられている。従って、上記バルブ本体１がバルブ支持体７から離間してバルブ孔５が開放された状態で、上記筒状体１５内周のバルブ接続孔の他端部１２Ｂは、この他のベローズ体１６の内周部とバルブ孔５とを介して上記ベローズ体１３の内周部に連通可能とされている。なお、本実施形態では図１に示すように、この他のベローズ体１６の外周に形成される蛇腹は、上記ベローズ体１３よりも数が少なく、かつ個々の蛇腹の外径および軸線Ｏ方向の厚さはベローズ体１３よりも大きくされている。
【００１４】
このように構成された本実施形態のバルブ機構は、上記バルブ接続孔の一端部１２Ａと他端部１２Ｂとが上記流体の配管にそれぞれ接続されて、例えば図１に符号Ｆで示すように上記一端部１２Ａから他端部１２Ｂへの流体の供給およびその遮断に用いられる。すなわち、流体Ｆを供給するときには、上記エアシリンダー１１のシリンダーロッド１１Ａを伸張させることによってバルブ本体１をバルブ支持体７から離間させるとともに筒状体１５に接近させ、バルブ孔５のバルブ座５Ａからバルブ体１４の先端部を離間させることによりバルブ孔５が開放され、上記貫通孔８Ａを介してベローズ体１３の内周部に連通させられたバルブ接続孔の一端部１２Ａが、上記貫通孔２Ａからバルブ孔５および他のベローズ体１６の内周部を介してバルブ接続孔の他端部１２Ｂに接続される。また、流体Ｆの供給を遮断するときには、これとは逆にシリンダーロッド１１Ａを引き込んでバルブ本体１をバルブ支持体７に接近させるとともに筒状体１５から離間させることにより、上述のようにバルブ座５Ａにバルブ体１４の先端部が密着してバルブ孔５が閉塞され、上記一端部１２Ａから他端部１２Ｂへの流体Ｆの流路が断絶される。また、上記シリンダーロッド１１Ａの突出量を制御してバルブ座５Ａとバルブ体１４先端部との間隙を調整可能とすれば、流体Ｆの供給量を調節することもできる。
【００１５】
しかして、上記構成のバルブ機構においては、まずバルブ本体１の上記バルブ孔５の閉塞、開放を行うバルブ体１４はバルブ支持体７に支持されているだけであり、これらバルブ本体１とバルブ支持体７とを離接させることによってベローズ体１３が伸縮しつつ流体Ｆの供給、遮断がなされるので、このベローズ体１３の内周部に形成される流体Ｆの流路に摺動部分等が露出することがなく、従ってこの摺動部分から摺動による摩耗粉等が流体Ｆに混入することもなくなって、該流体Ｆへのコンタミの発生を確実に防止することができる。そして、さらにこのベローズ体１３の内周部の上記流体Ｆの流路は、上記バルブ孔５に向けて上記離接方向に真っ直ぐ延びるように形成され、従ってこの流路を含めたバルブ接続孔の一端部１２Ａから他端部１２Ｂまでの流路を、本実施形態では上記筒状部９Ｃの内周部が貫通孔８Ａに接続される部分で９０°曲折する程度で、従来のダイアフラム弁のような極端な曲がりが生じることがないように形成することができるとともに、該ベローズ体１３内の上記バルブ体１４は上述のように摺動したりすることなくバルブ支持体７に単に支持されているだけであるので、従来のベローズ弁のようにこのバルブ体１４の外周にコンタミ防止のためのベローズを配設したりする必要もなく、これによりこのベローズ体１３内周部の流体Ｆの流路の断面積を大きく確保することができる。
【００１６】
従って、このような構成のバルブ機構によれば、たとえ上記流体Ｆとしてスラリー状の流体を供給しても、かかる流体Ｆによって流路内に滞留や閉塞が発生するのを防ぐことができるとともに、供給する流体Ｆの種類を切り替える際に該流路内に残留した先の流体Ｆを洗浄する場合でも、特にこの流路の断面積を上述のように大きく確保できることによって多くの洗浄液を供給できることにより、高い洗浄性を得ることができて残存する流体Ｆを完全に洗浄することが可能となる。このため、上記構成のバルブ機構は、このような流体Ｆの残留や摩耗粉等の混入によるコンタミを確実に防止することができるので、特にこのようなコンタミを嫌う医薬品や半導体の製造工程に用いて、より効果的である。
【００１７】
また、本実施形態では、蛇腹が形成されることによってその内部に流体Ｆが残留し易い上記ベローズ体１３，１６が透明または半透明な材質で形成されているので、万一該ベローズ体１３，１６内に流体Ｆが残留してもこれを外部から目視によって確認することが可能となり、このような先の品種の流体Ｆが残留したまま次の流体Ｆが供給されてしまうような事態を防止することができる。加えて、本実施形態では、上述のように洗浄液を供給して流路の洗浄を行うときには、上記バルブ体１がバルブ支持体７から離間させられてバルブ孔５が開放されるとともにベローズ体１３が伸張させられ、これにより該ベローズ体１３の蛇腹が開かれた状態となるので、この蛇腹内に残留した流体Ｆをも確実に洗浄することができるという利点も得られる。
【００１８】
さらに、本実施形態のバルブ機構では、バルブ本体１を挟んで上記離接方向にバルブ支持体７とは反対側に、このバルブ本体１の上記バルブ孔５に他のベローズ体１６を介して連通させられる上記バルブ接続孔の他端部１２Ｂを備えた筒状体１５（他の支持体）が配設されており、この筒状体１５とバルブ接続孔の一端部１２Ａが設けられた上記バルブ支持体７とが固定されることによってその間隔が一定とされ、バルブ本体１がエアシリンダー１１によって離接方向に進退することにより、これらバルブ支持体７および筒状体１５に対して離接可能とされている。従って、上述のように流体Ｆの配管に接続されるこれらバルブ接続孔の端部１２Ａ，１２Ｂが形成されたバルブ支持体７および筒状体１５が固定して配設されることにより、上記配管が金属管のようにフレキシブル性のないものであっても容易に当該バルブ機構と接続することが可能となり、汎用性の高いバルブ機構を提供することができる。ただし、上記配管が例えばゴム製等のフレキシブル性を有する材質によって形成されている場合などには、本実施形態とは逆にバルブ本体１を固定しておくとともに、バルブ支持体７と筒状体１５とをその間隔が一定となるように連結しておいたり、あるいは筒状体１５（他の支持体）や他のベローズ体１６を設けずに、バルブ孔５のバルブ座５Ａとは反対側の開口部に上記バルブ接続孔の他端部を設けたりするなどして、バルブ支持体７あるいはこれと筒状体１５とを上記軸線Ｏ方向に進退させることにより、バルブの開閉操作を行うようにしてもよい。
【００１９】
なお、上記実施形態のバルブ機構では、バルブ本体１の外周にフランジ３Ｂを設けるとともにバルブ支持体７には側方に突出する腕部９Ｂを設け、これらの間にエアシリンダー１１を介装してそのシリンダーロッド１１Ａを上記軸線Ｏに並列的に出没可能としているが、例えばこれらバルブ本体１やバルブ支持体７の側方にエアシリンダー１１を配設するスペースを確保し難い場合などには、エアシリンダー１１を図１においてバルブ支持体７の上方に間隔が一定となるように配置してそのシリンダーロッド１１Ａを軸線Ｏ方向下向きに出没可能とし、このシリンダーロッド１１Ａとバルブ本体１とをバルブ支持体７に干渉しないようにフレーム等を介して連結したりして、このシリンダーロッド１１Ａを軸線Ｏに対して同軸的あるいは直列的に出没可能としてもよい。また、バルブ本体１とバルブ支持体７とを離接させる駆動手段としては、このようなエアシリンダー１１や油圧シリンダー等のシリンダー装置の他に各種の装置を用いることが可能であり、例えば軸線Ｏ方向に延びるネジ軸を、バルブ支持体７に回転可能に支持するとともにバルブ本体１に螺合させたり、あるいはバルブ支持体７に螺合させるとともにバルブ本体１に回転可能に係合させたりして、このネジ軸を回転させることによりバルブ本体１を進退させてバルブ支持体７と相対的に離接させるようにしてもよく、この場合にはネジ軸にハンドル等を取り付けることで手動でバルブの開閉を行うようにすることも可能である。さらに、上記実施形態では上記ベローズ体１３と他のベローズ体１６とが蛇腹の数や大きさの違う異なる形状とされているが、同形状とされていても構わない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バルブ孔が形成されたバルブ本体とバルブ体が支持されたバルブ支持体とを、間に伸縮自在なベローズ体を介装して離接させて上記バルブ孔の開閉を行うことにより、流体の流路への摩耗粉の混入や流路内での流体の滞留や閉塞を防ぐとともに高い洗浄性を確保することができ、取り分けかかる摩耗粉や残留した流体によるコンタミが許されない医薬品や半導体の製造工程に用いて好適なバルブ機構を提供することができる。また、上記バルブ支持体とは反対側にバルブ接続孔の他端部を有する他の支持体を配設してバルブ本体との間に他のベローズ体を介装し、この他の支持体とバルブ支持体との間隔を一定としてバルブ本体を進退させることでバルブ支持体および他の支持体に対して離接させることにより、このバルブ機構に接続される配管がフレキシブル性のないものであっても対応することができ、さらには上記ベローズ体を透明または半透明とすることで、このベローズ体内に流体が残留しても目視によって容易に確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１に示す実施形態を上側から見た平面図である（ただし、フランジ３Ｂは略されている。）。
【符号の説明】
１　バルブ本体
１Ａ，１Ｂ，７Ａ，１５Ｂ　対向部
５　バルブ孔
７　バルブ支持体
１１　エアシリンダー
１２Ａ　バルブ接続孔の一端部
１２Ｂ　バルブ接続孔の他端部
１３　ベローズ体
１４　バルブ体
１５　筒状体（他の支持体）
１６　他のベローズ体
【図１】
2004125024.tif 000003
【図２】
2004125024.tif 000004