(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流入口（１）と流出口（２）を有する直線流路（３）が形成され、外周には流入口（１）側から順に流路軸線方向に螺合部（４）、小径鍔部（５）、小径鍔部（５）に連続する伸縮自在なベローズ部（６）、外縁側周面にシール材（７）が嵌合され且つ進退動可能な円環状の大径鍔部（８）、流出口（２）周縁に形成された弁体部（９）、及び弁体部（９）の外周縁に接合し円環状の嵌合突部（１０）を周縁部に有する薄膜部（１１）が一体的に形成された筒状部材（１２）と、
筒状部材（１２）の螺合部（４）に固定され、内側に筒状部材（１２）の小径鍔部（５）が嵌合される段差部（１３）を有する蓋体（１４）に小径鍔部（５）を固定するキャップナット（１５）と、
蓋体（１４）の一端面に固定され、筒状部材（１２）のベローズ部（６）を収容する収容部（１６）と収容部（１６）に隣接して設けられ筒状部材（１２）の大径鍔部（８）が摺動可能に嵌合される段差部（１７）とを有し、側面には、筒状部材（１２）の小径鍔部（５）、ベローズ部（６）、大径鍔部（８）、及び収容部（１６）に囲まれて形成される第１環状空間（１８）に連通する第１作動流体流通口（１９）と、筒状部材（１２）の大径鍔部（８）、薄膜部（１１）、及び段差部（１７）に囲まれて形成される第２環状空間（２０）に連通する第２作動流体流通口（２１）とが設けられ、且つ筒状部材（１２）の薄膜部（１１）の円環状の嵌合突部（１０）を支持体（２７）を介して後記弁座体（２２）と共に挟持固定する筒状の本体（２３）と、
一端の中央部の凸状弁座（２４）、その周りの複数の流路（２５）、及び前記支持体（２７）と接触する部分の嵌合溝（３５）が設けられ、また流路（２５）下部には流出開口（２６）を有する弁座体（２２）、とを具備することを特徴とする自動弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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流体輸送配管に用いられる自動弁に関するものであり、さらに詳しくは、コンパクトで、流体圧力損失の少ない自動弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造などに使用される自動弁は、図５に示すように、ストップ弁型の構造を有していた。以下にその構造について説明する。
【０００３】
４０は弁本体で、互いに対向する位置に入口流路４１、出口流路４２とが形成され、中央部に、入口流路４１と出口流路４２とを連通する開口部４３を形成し且つ上部に環状弁座４４を有する隔壁４５が設けられている。弁本体４０内で入口流路４１と出口流路４２とは隔壁４５により隔離されると共に両流路４１，４２が屈曲された流路が形成されている。また、環状弁座４４の外周には環状溝４６が形成されている。４７はダイヤフラムで、中央部にディスク状の弁体４８、その周縁に膜部４９が形成されている。
【０００４】
５０は円筒状のシリンダ本体で、側面上部に第１エアー口５１、側面下部に第２エアー口５２が設けられ、内部にはピストン部５３が進退摺動可能に装着され、弁本体４０とでダイヤフラム４７周縁部を挟持固定している。また、ピストン部５３下部には弁軸部５４が形成され、ダイヤフラム４７上部と連結固定されている。５５はシリンダ蓋体で、シリンダ本体５０上部に嵌着固定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構造の自動弁では、該弁の駆動部分にあたるシリンダ本体５０、シリンダ蓋体５５によって弁自体が大きくなり、また、該弁を配管する場合も配管ラインに対して垂直方向の状態で該弁を設置するため（図６参照）、配管スペースを大きく確保しなければならず、半導体製造関連装置内配管における弁のスペースの占有率が高くなり、該装置自体もそれに伴って大きくする必要があった。また、流路４１，４２が屈曲しているため、流体の圧力損失が大きく、所望するＣｖ値が得られなかった。さらに、該弁の前記環状溝４６などが液溜まり部分となり、流体が腐敗するなどの弁による配管プラント全体への悪影響が出ていた。特に、高純度の流体を要求される半導体製造、食品、バイオなどの産業分野では、製品品質の低下に致命的な影響を及ぼしていた。
【０００６】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、従来の自動弁に係る広い配管スペースを必要とせずに弁全体がコンパクトであり、また、従来の自動弁に比べＣｖ値が高く、さらに流体流通時の弁内の液溜まり部を少なくした自動弁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】
本発明の自動弁は、その好適な実施態様を示す図１〜４を参照すると、内部に流入口１と流出口２を有する直線流路３が形成され、外周には流入口１側から順に流路軸線方向に螺合部４、小径鍔部５、小径鍔部５に連続する伸縮自在なベローズ部６、外縁側周面にシール材７が嵌合され且つ進退動可能な円環状の大径鍔部８、流出口２周縁に形成された弁体部９、及び弁体部９の外周縁に接合し円環状の嵌合突部１０を周縁部に有する薄膜部１１が一体的に形成された筒状部材１２と、筒状部材１２の螺合部４に固定され、内側に筒状部材１２の小径鍔部５が嵌合される段差部１３を有する蓋体１４に小径鍔部５を固定するキャップナット１５と、蓋体１４の一端面に固定され、筒状部材１２のベローズ部６を収容する収容部１６と収容部１６に隣接して設けられ筒状部材１２の大径鍔部８が摺動可能に嵌合される段差部１７とを有し、側面には、筒状部材１２の小径鍔部５、ベローズ部６、大径鍔部８、及び収容部１６に囲まれて形成される第１環状空間１８に連通する第１作動流体流通口１９と、筒状部材１２の大径鍔部８、薄膜部１１、及び段差部１７に囲まれて形成される第２環状空間２０に連通する第２作動流体流通口２１とが設けられ、且つ筒状部材１２の薄膜部１１の円環状の嵌合突部１０を支持体２７を介して後記弁座体２２と共に挟持固定する筒状の本体２３と、一端の中央部の凸状弁座２４、その周りの複数の流路２５、及び前記支持体２７と接触する部分の嵌合溝３５が設けられ、また流路２５下部には流出開口２６を有する弁座体２２、とを具備することを特徴としている。
【０００８】
本発明の自動弁の各部材の材質は金属でもプラスチックでも良く特に限定されるものではないが、フッ素系樹脂（例えば、ＰＴＦＥ，ＰＦＡなど）が特に好適なものとして挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。図１は、本発明の自動弁に係る実施例の復動式自動弁の開状態を示す縦断面図である。図２は、図１の底面図である。図３は、図１の自動弁の閉状態を示す縦断面図である。図４は、図１の自動弁を配管した状態を示す正面図である。
【００１０】
図において、１２はＰＴＦＥ製の筒状部材であり、内部に流入口１と流出口２を有する直線流路３が形成され、外周には流入口１側から順に流路軸線方向に、内周及び外周にネジ部２８，２９を有する螺合部４と、円環状の小径鍔部５と、小径鍔部５に連続した伸縮自在で厚さが０．５mmのベローズ部６と、外縁側周面にＯ−リング（シール材７）が嵌合され且つ進退動可能な円環状の大径鍔部８と、流出口２周縁に形成された弁体部９と、弁体部９外周縁に接合され円環状の嵌合突部１０を周縁部に有する厚さが０．５mmの薄膜部１１とが、一体的に形成されている。尚、本実施態様では、ベローズ部６は一山しか設けていないが、目的に応じ複数山設けても良い。また、弁体部９の後記弁座２４と接する部分が平坦になっているが、該部分に円環状の突部などを設けても良く、弁閉時にシール可能な構造を有していれば、形状は特に限定されない。
【００１１】
１５はＰＴＦＥ製のキャップナットで、筒状部材１２の螺合部４外周に螺着される。１４は蓋体で、内側に筒状部材１２の小径鍔部５が弾性シール部材のＯ−リング３０を介して嵌合される段差部１３を有している。筒状部材１２の小径鍔部５はキャップナット１５を螺合部４の外周に締めつけることにより蓋体１４に固定される。また、本実施例ではキャップナット１５は螺合部４外周に螺着されているが、接着などでも良く、小径鍔部５が蓋体１４に固定可能であれば良い。
【００１２】
２３はＰＴＦＥ製の筒状の本体で、内部には、筒状部材１２のベローズ部６を収容する収容部１６と、収容部１６に隣接して設けられ筒状部材１２の大径鍔部８が摺動可能に嵌合される段差部１７とを有し、収容部１６と段差部１７との境界にストッパー面３１が形成されている。また、側面には、筒状部材１２の小径鍔部５、ベローズ部６、大径鍔部８、及び収容部１６に囲まれて形成された第１環状空間１８に連通する第１作動流体流通口１９と、筒状部材１２の大径鍔部８、薄膜部１１、段差部１７及び後記支持体２７に囲まれて形成される第２環状空間２０に連通する第２作動流体流通口２１とが設けられている。また、本体２３の一端（図では上端）はＯ−リング３２を介して蓋体１４に、他端（図では下端）はＯ−リング３３を介して後記支持体２７に後記弁座体２２と共にボルト及びナット（図示せず）で固定されている。尚、本実施例ではＯ−リング３２，３３が使用されているが、他の弾性シール部材でも良く特に限定されない。
【００１３】
２７はＰＴＦＥ製の円環状の支持体で、筒状部材１２の薄膜部１１の円環状の嵌合突部１０を弁座体２２と共に挟持し、弾性シール部材であるＯ−リング３４を介して弁座体２２に固定されている。
【００１４】
２２はＰＴＦＥ製の弁座体で、一端（図では上端）の中央部に凸状弁座２４、その周りに流路２５が３ケ所設けられていて（図２参照）、さらにその周り、すなわち支持体２７と接触する部分には、嵌合溝３５が設けられ、Ｏ−リング３６と共に筒状部材１２の薄膜部１１の円環状の嵌合突部１０が嵌着されている。また弁座２４及び流路２５の下部には接続用螺着部３７を内周面に有する流出開口２６が設けられている。尚、本実施例では、弁座２４の弁体部９と接する部分が凸状に形成されているが、該部分は平坦でも良く、または該部分に円環状の突部などを設けても良く、弁開時に流体圧力損失の少ない形状、弁閉時にシール可能な構造を有していれば良く、その形状は特に限定されない。
【００１５】
また、本実施例では、蓋体１４、本体２３、支持体２７、弁座体２２がボルト及びナット（図示せず）にて螺着固定されているが、接着などによる固定でも良く特に限定はされない。また、蓋体１４及び本体２３を一体成形で設けても良い。
【００１６】
以上説明したように、本発明の自動弁は、駆動部が流路の周囲に設けられた構造になっている為、従来の自動弁のように駆動部分にあたるシリンダ本体、シリンダ蓋体に比較して弁自体が大きくなることは無く、弁全体がコンパクトになる。また、図４に示すように配管する時も従来の自動弁のように配管ラインに対して垂直方向の状態で該弁を設置する必要が無く、配管ラインに沿った配管が可能な為、広い配管スペースの確保が不要で、配管の入り組んだ狭い所でも配管が容易である。
【００１７】
また、本発明の自動弁の流路は、従来の自動弁に形成された環状溝などの液溜まり部分が無く、直線流路を有している為、流体の腐敗などが起こらず、高純度を維持した流体を供給することができる。
【００１８】
上記の構成からなる本実施例の自動弁の作動は次の通りである。
図１の状態において、まず、作動流体である圧縮空気を、第１作動流体流通口１９より第１環状空間１８へ圧入すると、該空気圧により、大径鍔部８側周面が段差部１７内周に摺接しながら流出開口２６側へ移動し始め、同時に、ベローズ部６が伸び、弁体部９が弁座２４に接近して行く。やがて、弁体部９が弁座２４に圧接され、該自動弁は全閉状態となる（図３の状態）。この状態では、該自動弁内の流体は弁体部９が弁座２４に圧接された部分で完全シールされる。
【００１９】
一方、この状態（図３の状態）において、圧縮空気を、第２作動流体流通口２１より第２環状空間２０へ圧入すると、該空気圧により、大径鍔部８側周面が段差部１７内周に摺接しながら流入口１側へ移動し始め、同時に、ベローズ部６が縮み、弁体部９が弁座２４から離間し始める。やがて、大径鍔部８がストッパー面３１に当接し、該自動弁は全開状態となる（図１の状態）。この状態の自動弁に流体を通すと、図中の矢印のように、該流体は、流入口１、直線流路３、流出口２、流路２５を通過して流出開口２６へと屈曲せずに直線的に流出する。従って、該自動弁における流体の圧力損失は、従来の自動弁の屈曲した流路を流れる流体の圧力損失に比べ、格段に低くなり、Ｃｖ値も向上する。
【００２０】
次に、「ＪＩＳ  Ｂ  ２００５」の「バルブの容量係数の試験方法」で行った本発明の自動弁と従来の自動弁（図５タイプ）の各々のＣｖ値の測定結果を表１に示す。
【表１】
0004383618.tif 000002
【００２１】
表１からわかるように、本発明品のＣｖ値は従来品のＣｖ値に比べて約２倍も向上している。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上の様な構造をしており、これを使用することにより以下の優れた効果が得られる。
１．自動弁が、コンパクトで、配管ラインに沿った配管ができる為、従来品に比べ、配管スペースを広く取る必要がなく、入り組んだ配管内での設置も可能になる。特に、半導体製造関連装置内配管における自動弁の占有率が低くなり、該装置自体も小型化できる。
２．流路が直線であるため、流体の圧力損失が小さく、所望するＣｖ値が得られる。
３．従来品のように環状溝などの液溜まり部分がなく、直線流路を有している為、流体流通時の液溜まりが少なく、自動弁内の流体の腐敗などが起こらず、高純度を維持した流体を供給することができ、特に、高純度の流体を要求される半導体製造、食品、バイオなどの産業分野では、有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動弁の開状態を示す縦断面図である。
【図２】図１の自動弁の底面図である。
【図３】図１の自動弁の閉状態を示す縦断面図である。
【図４】図１の自動弁を配管した状態を示す正面図である。
【図５】従来の自動弁に係る復動式自動弁の閉状態を示す縦断面図である。
【図６】図５の自動弁を配管した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１…流入口
２…流出口
３…直線流路
４…螺合部
５…小径鍔部
６…ベローズ部
７…シール材
８…大径鍔部
９…弁体部
１０…嵌合突部
１１…薄膜部
１２…筒状部材
１３…段差部
１４…蓋体
１５…キャップナット
１６…収容部
１７…段差部
１８…第１環状空間
１９…第１作動流体流通口
２０…第２環状空間
２１…第２作動流体流通口
２２…弁座体
２３…本体
２４…弁座
２５…流路
２６…流出開口
２７…支持体
２８，２９…ネジ部
３０，３２，３３，３４，３６…Ｏ−リング
３１…ストッパー面
３５…嵌合溝
３７…接続用螺着部
３８…継手
３９…チューブ
４０…弁本体
４１…入口流路
４２…出口流路
４３…開口部
４４…環状弁座
４５…隔壁
４６…環状溝
４７…ダイヤフラム
４８…弁体
４９…膜部
５０…シリンダ本体
５１…第１エアー口
５２…第２エアー口
５３…ピストン部
５４…弁軸
５５…シリンダ蓋体
【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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【図６】
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