(57)【要約】【課題】スライトリーク機構を流通する被制御流体の流量が圧力変動によって変動し増大することなく、常に所定量の流体が流通することができる新規な定流量バイパス流路付きバルブを提供する。【解決手段】バルブ１０内の主流路Ｍに弁座１５を挟んで被制御流体の一次側にバイパス流入部３１及び二次側にバイパス流出部３２を有するバイパス流路３０を形成するとともに、前記バイパス流路３０内に一次側の圧力変動に対して弁部４２が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁４０を設けた。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ内の主流路に弁座を挟んで被制御流体の一次側にバイパス流入部及び二次側にバイパス流出部を有するバイパス流路を形成するとともに、前記バイパス流路内に一次側の圧力変動に対して弁部が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブ。
【請求項２】
バルブ内の主流路の被制御流体の一次側にバイパス流入部を有しかつバルブ外部と連通する外部流出部を有するバイパス流路を形成するとともに、前記バイパス流路内に一次側の圧力変動に対して弁部が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記流量制御弁が、バイパス流路に設けられたバイパス弁室の弁座を開閉する弁部と被制御流体の一次側に配された第一ダイヤフラム部と二次側に配された第二ダイヤフラム部とを有する弁機構体を含み、前記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部はそれぞれの加圧手段によって常時バイパス弁室側に付勢されていることを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブ。
【請求項４】
請求項３において、前記第二ダイヤフラム部に対する加圧手段が加圧力調節可能に構成されていることを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記バイパス流路の流出部近傍に流量検知手段が設けられていることを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、定流量バイパス流路付きバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図４に示すように、半導体製造ラインや薬品製造ラインにおいて、液槽Ｔに貯えられた超純水や温水等の被制御流体を複数のユースポイントＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５に供給するに際しては、主配管流路Ｌから複数の副配管流路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を分岐させるとともに、各副配管流路にそれぞれの開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５を配置してその流通を制御している。
【０００３】
これらの配管流路においては、被制御流体の滞留によるバクテリアの発生を防止したりあるいは温水温度の低下を防ぐなどの目的から、開閉弁の閉鎖時にも少量の流体を流通させることが行われている。これは、一般に、スライトリーク機構（あるいはスローリーク、節水機構）と呼ばれている。このスライトリーク機構は、弁閉鎖時にも弁体と弁座の間にわずかな隙間を設けることによって、あるいは弁閉鎖時に流体が流通するバイパス流路を設けることによって実施されている。
【０００４】
しかるに、図５のように、主配管流路Ｌから複数の副配管流路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５が分岐され、複数のユースポイントＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５でそれぞれの開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が作動して流体制御が行われる場合には、各開閉弁の作動によって流体の圧力が変動し、これに伴って図５の実線のように、流量も変動する。スライトリーク機構を流通する流体の流量が変動する場合には、その設定流量は変動する最小値に合わせる必要がある。
【０００５】
とすると、図５からも理解されるように、必要最小流量ＦＬに設定されたスライトリーク機構を流通する流体の流量は圧力変動によって増大し必要以上の量が流通することになる。このことは、資源あるいはエネルギーの有効利用に反するのみならず、特に半導体製造や薬品製造の分野では、被制御流体が高価かつ大量消費されるものであるから経済的に大きな不利益となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、スライトリーク機構を流通する被制御流体の流量が圧力変動によって変動し増大することなく、常に所定量の流体が流通することができる新規な定流量バイパス流路付きバルブを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、バルブ内の主流路に弁座を挟んで被制御流体の一次側にバイパス流入部及び二次側にバイパス流出部を有するバイパス流路を形成するとともに、前記バイパス流路内に一次側の圧力変動に対して弁部が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブに係る。
【０００８】
請求項２の発明は、バルブ内の主流路の被制御流体の一次側にバイパス流入部を有しかつバルブ外部と連通する外部流出部を有するバイパス流路を形成するとともに、前記バイパス流路内に一次側の圧力変動に対して弁部が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブに係る。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記流量制御弁が、バイパス流路に設けられたバイパス弁室の弁座を開閉する弁部と被制御流体の一次側に配された第一ダイヤフラム部と二次側に配された第二ダイヤフラム部とを有する弁機構体を含み、前記第一ダイヤフラム部及び第二ダイヤフラム部はそれぞれの加圧手段によって常時バイパス弁室側に付勢されていることを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブに係る。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３において、前記第二ダイヤフラム部に対する加圧手段が加圧力調節可能に構成されていることを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブに係る。
【００１１】
さらに、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記バイパス流路の流出部近傍に流量検知手段が設けられていることを特徴とする定流量バイパス流路付きバルブに係る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係る定流量バイパス流路付きバルブを示す縦断面図、図２は他の実施例に係る定流量バイパス流路付きバルブを示す縦断面図、図３はバルブ外部と連通する外部流出部を有するバイパス流路が形成された定流量バイパス流路付きバルブを示す縦断面図である。
【００１３】
図１に示す定流量バイパス流路付きバルブ１０は、この発明の一実施例に係るものであり、例えば、前述した半導体製造ライン等において液槽に貯えられた被制御流体を複数のユースポイントへ供給する副配管流路に設けられ、当該弁の閉鎖時にも少量の流体を流通させることができる前記スライトリーク機構を備えたものである。この定流量バイパス流路付きバルブ１０は、開閉弁よりなるバルブの主流路Ｍに対してバイパス流路３０が形成されており、該バイパス流路３０内には流量制御弁４０が設けられている。
【００１４】
実施例の開閉弁よりなるバルブ１０の本体機構について説明すると、フッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなるボディ体１１内部には、弁室１２及び被制御流体の流入路１３ならびに流出路１４が形成されている。符号１５は弁座であり、該弁座１５に対してダイヤフラム弁体２０の弁部（シール部）２１が進退する。ダイヤフラム弁体２０は、ダイヤフラム部２２がその外周部２２ａをボディ体１１に固定されることによって弁室１２を区画しているとともに、軸部２３が駆動ピストン２４と連結されて駆動される。ダイヤフラム弁体２０も耐蝕性及び耐薬品性の高いフッ素樹脂等から構成されている。
【００１５】
駆動ピストン２４はバルブブロック１８のシリンダ部２５に嵌挿され、作動流体（ここではエア）の切換によって進退し、前記ダイヤフラム弁体２０を弁座１５に対して進退動する。符号２６は前進（弁閉鎖）用のばね、２７及び２８は作動流体（エア）の流出入口、Ａ１は作動流体の供給源、Ａ２はその制御装置である。なお、符号２９は前記ダイヤフラム部２２の後側空間２２Ｓと外部とをつなぐ呼吸孔である。
【００１６】
そして、このバルブ１０の主流路Ｍには、弁座１５を挟んで被制御流体の一次側にバイパス流入部３１及び二次側にバイパス流出部３２を有するバイパス流路３０が形成される。この例では、流入路１３にバイパス流入部３１、弁室１２にバイパス流出部３２が設けられている。バイパス流出部３２にはオリフィス３２Ａが取り付けられている。とともに、前記バイパス流路３０内には、一次側の圧力変動に対して弁部が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁４０が設けられる。
【００１７】
流量制御弁４０は、前記ボディ体１１と同様にフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂により形成されており、バイパス流路３０に設けられたバイパス弁室３３の弁座３４を開閉する弁部４２と前記バイパス流入部３１側に配された第一ダイヤフラム部４３と前記バイパス流出部３２側に配された第二ダイヤフラム部４４とを有する弁機構体４１を備えている。
【００１８】
図示のように、弁機構体４１の第一ダイヤフラム部４３及び第二ダイヤフラム部４４の外側には第一加圧手段５１及び第二加圧手段５２が配置され、第一ダイヤフラム部４３及び第二ダイヤフラム部４４を常時弁室３３方向に付勢している。図示の例では、第一加圧手段５１及び第二加圧手段５２はいずれもバネ体が図示されるが、加圧空気であってもよい。図の符号３５は第一加圧室、３６は第二加圧室を表す。
【００１９】
この流量制御弁４０にあっては、バイパス弁室３３の一次側（流入部３１側）の圧力変動は常時内向きの一定圧力を加えられた第一ダイヤフラム部４３及び第二ダイヤフラム部４４に対する背圧（外向きの力）変動として現れ、第一加圧手段５１及び第二加圧手段５２による一定の内向きの設定圧力と一次側の外向きの変動圧力とが釣り合いを保とうとして、弁機構体４１を移動させる。弁機構体４１の移動によってその弁部４２と弁座３４の開口量が変化して被制御流体の流量が一定に制御される。この弁機構体４１によって制御される被制御流体の流量設定は、第二ダイヤフラム部４４に対する加圧手段５２の加圧力の調節によって調節することができる。図の符号５３は第二加圧手段であるバネ体を押圧してそのバネ圧力を調整する調節ねじで、５４はロックナットである。なお、このような流量制御弁の機構は、本出願人による特許第２６７１１８３号及び同第３２７６９３６号として開示されている。
【００２０】
上のように構成することによって、バイパス流路３０を流通する被制御流体の流量は、一次側、つまりバイパス流入口３１側の圧力変動が生じても、一定に制御される。従って、所定の必要最小流量に設定されたスライトリーク機構を流通する流体の流量は圧力変動によっても増大することがない。
【００２１】
図１の符号６０は公知の流量計や流量センサなどの流量検知手段である。バイパス流路３０の流出部３２近傍にこの流量検知手段６０を設けることによって、スライトリーク機構を流通する流体の流量を検知することができる。
【００２２】
図２は、他の実施例を示すものである。この例の定流量バイパス流路付きバルブ１０Ａは、図１の例と被制御流体の主流路Ｍの方向が異なるのみで、基本的な構造は実質的に同じであるので、図１に示した実施例と同一部材については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
図３に示す定流量バイパス流路付きバルブ１０Ｂは、この発明のさらに他の実施例に係るものである。この例のバルブ１０Ｂにあっては、主流路Ｍの被制御流体の一次側にバイパス流入部３１を有しかつバルブ１０Ｂ外部と連通する外部流出部３９を有するバイパス流路３０Ｂが形成されている。この例にあっては、スライトリーク機構であるバイパス流路３０Ｂを流通する被制御流体は外部流出部３９から外部へ流出される。外部へ排出された流体は廃棄されたり、あるいは図示しないが、液槽への循環配管を介して循環されることもある。被制御流体の性質や用途による。なお、この実施例についても、前記したものと同一部材については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２４】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。実施例では、主流路を制御するバルブとして単純な開閉弁を例示したが、例えば半導体製造ライン等にあっては、被制御流体の流量を所定量に制御する流量制御弁が有効に使用されるものであることを付言する。
【００２５】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の定流量バイパス流路付きバルブにあっては、バイパス流路内に一次側の圧力変動に対して弁部が移動し被制御流体の流量を一定に制御する流量制御弁を設けたものであるから、バイパス流路を流通する被制御流体の流量は常に一定に制御される。すなわち、所定の必要最小流量に設定されたスライトリーク機構を流通する流体の流量は圧力変動によっても増大することがない。
【００２６】
この発明によれば、圧力変動によって必要以上の流量が流通する従来のスライトリーク機構を大きく改善することができ、これによって、資源あるいはエネルギーの有効利用に寄与することができ、特に半導体製造や薬品製造の分野では、被制御流体が高価かつ大量消費されるものであるから経済的に大きな有利性を備えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る定流量バイパス流路付きバルブを示す縦断面図である。
【図２】他の実施例に係る定流量バイパス流路付きバルブを示す縦断面図である。
【図３】バルブ外部と連通する外部流出部を有するバイパス流路が形成された定流量バイパス流路付きバルブを示す縦断面図である。
【図４】従来の開閉弁を用いた流体の供給方法を表す概要図である。
【図５】従来の開閉弁における流体の流量変化を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ　定流量バイパス流路付きバルブ
１２　弁室
１５　弁座
２０　ダイヤフラム弁体
２１　弁部
２２　ダイヤフラム部
２４　駆動ピストン
３０，３０Ｂ　バイパス流路
３１　バイパス流入部
３２　バイパス流出部
３３　バイパス弁室
３４　バイパス弁室の弁座
３９　外部流出部
４０　流量制御弁
４１　弁機構体
４２　弁部
４３　第一ダイヤフラム部
４４　第二ダイヤフラム部
５１　第一加圧手段
５２　第二加圧手段
５３　調節ねじ
６０　流量検知手段
Ｍ　　主流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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