(57)【要約】  ダイヤフラム弁（１０）は、第１の弁室（１６）と第２の弁室（２０）と二つの弁室の間を連通させる連通路（２２）とが形成されている弁本体（１１）と、連通路に形成されている弁座（２３）と、弁座に接離する弁体部（２４ａ）を支持する第１のダイヤフラム（２４）と第２のダイヤフラム（２５）とを含む弁機構（１２）と、弁本体との間に第１のダイヤフラムの外周部を挟持し、弁体部を弁座に向かって押し付けるように第１のダイヤフラムを加圧する加圧ユニット（１４）と、弁本体との間に第２のダイヤフラムの外周部を挟持するボンネット（１３）とを備え、加圧ユニット（１４）がステム（３８）を介して弁体部（２４ａ）と連動する可動体（３７）を内部に保持した状態で一体化された一つのユニットとして構成されている。
2020111148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口流路に連通する第１の弁室と出口流路に連通する第２の弁室と該第１の弁室と該第２の弁室とを連通させる連通路とが形成されている弁本体と、
前記連通路に形成されている弁座と、
前記第１の弁室に面するように前記弁本体に取り付けられ且つ前記弁座に接離する弁体部を支持する第１のダイヤフラムと、前記第２の弁室に面するように前記弁本体に取り付けられる第２のダイヤフラムとを含む弁機構と、
前記弁本体との間に前記第１のダイヤフラムの外周部を挟持するように前記弁本体に取り付けられ、前記弁体部を前記弁座へ向かって押し付けるように前記第１のダイヤフラムを加圧する加圧ユニットと、
前記弁本体との間に前記第２のダイヤフラムの外周部を挟持するように前記弁本体に取り付けられるボンネットと、
を備え、前記加圧ユニットが、内部に第１の加圧室を形成するように組み立てられる第１のユニット筐体及び第２のユニット筐体と、前記第１の加圧室内で前記第１の弁室へ接近及び離反する方向に移動する可動体と、該可動体から延び且つ前記加圧ユニットの外部へ突出するステムとを含み、前記可動体を前記第１の加圧室内に保持した状態で前記第１のユニット筐体と前記第２のユニット筐体が連結されて一体化された一つのユニットとして構成されており、前記ステムの先端部に前記弁体部が連結され、第１の加圧手段で前記可動体を加圧して前記弁座に押し付ける方向の力を前記ステムを介して前記弁体部に常時付与すると共に、第２の加圧手段で前記第２のダイヤフラムを加圧して前記弁座から離反させる方向の力を前記第２のダイヤフラムから前記弁体部に付与することによって、前記弁機構が流体の流通を制御することを特徴とするダイヤフラム弁。
【請求項２】
前記第２のダイヤフラムが、前記第１のダイヤフラムの前記弁体部と接離可能な押圧部を有し、前記第２の加圧手段で前記弁座に接近させる方向の力を前記第２のダイヤフラムに付与することによって、前記押圧部が前記弁体部に当接し、前記第１の加圧手段で前記弁体部に付与される力に抗して前記弁体部を前記弁座から離間させるようになっている、請求項１に記載のダイヤフラム弁。
【請求項３】
前記第１のユニット筐体が、貫通孔を有した筒状本体を備え、前記貫通孔が、前記第１のダイヤフラムに面する小径部と、該小径部よりも大きく肩部を形成するように前記小径部と接続されている大径部とを含み、前記貫通孔の大径部側の端部を前記第２のユニット筐体で塞ぐように前記第１のユニット筐体と前記第２のユニット筐体とを連結することによって、前記第１の加圧室を形成し、前記貫通孔の前記小径部は、前記ステムの通過を許容する一方、前記第１の加圧室内に配置された前記可動体の少なくとも一部より小さく、前記可動体の少なくとも一部が前記肩部に干渉して前記可動体が前記第１の加圧室内に保持されるように構成されている、請求項２に記載のダイヤフラム弁。
【請求項４】
前記第１のユニット筐体が前記筒状本体の周壁から外方に突出して延び且つ前記弁本体と前記第２のユニット筐体との間に挟持される鍔部をさらに備える、請求項３に記載のダイヤフラム弁。
【請求項５】
前記第１のユニット筐体が第１の係合部をさらに備えると共に、前記第２のユニット筐体が第２の係合部をさらに備え、前記第１のユニット筐体と前記第２のユニット筐体とが前記第１の係合部と前記第２の係合部とを互いに係止させることによって連結されている、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のダイヤフラム弁。
【請求項６】
前記第１のユニット筐体の第１の係合部と前記第２のユニット筐体の係合部とがバヨネット構造である、請求項５に記載のダイヤフラム弁。
【請求項７】
前記可動体が前記第１の加圧室内で移動するバネ受け部材であり、前記ステムを介して前記弁体部を前記弁座に押し付けるように前記バネ受け部材を付勢する付勢バネが前記第１の加圧手段として前記第１の加圧室内に設けられている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のダイヤフラム弁。
【請求項８】
前記第１の加圧室がシリンダ室であり、前記可動体が前記シリンダ室の内周面に沿って移動するように前記シリンダ室に収容されたピストンであり、前記シリンダ室に第１の加圧手段としての作動流体が供給されるようになっている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のダイヤフラム弁。
【請求項９】
前記シリンダ室内にさらに付勢バネが設けられており、前記付勢バネによって前記ピストンを前記弁本体へ向けて付勢している、請求項８に記載のダイヤフラム弁。
【請求項１０】
第２の加圧手段が、前記ボンネットに設けられた第２の加圧室に供給されて前記第２のダイヤフラムを加圧する作動流体、前記ボンネットに設けられた第２の加圧室に配置された付勢バネ、又はその組み合わせである、請求項１から請求項９の何れか一項に記載のダイヤフラム弁。
【請求項１１】
前記弁体部と前記ステムとが圧入嵌合によって連結されている、請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のダイヤフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造、化学工場、食品などの各種産業分野における各種流体を移送するときに用いられるダイヤフラム弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造などでは、流体の流量や圧力の制御において高精度の安定性を実現するために、特許文献１〜特許文献３に開示されているような２枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム弁が使用されることが多い。【０００３】
このようなダイヤフラム弁の一例である図１０に示される流体制御弁３００は、基本的構造として、入口流路３０１と出口流路３０２を有する弁本体３０３と、弁部３０４と第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６を有する弁体３０７とを備える。弁本体３０３に形成されたチャンバは、第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６によって、第１のダイヤフラム部３０５の外側の第１の加圧室３０８と、第１のダイヤフラム部３０５と第２のダイヤフラム部３０６の間に位置し且つ入口流路３０１と連通する第１の弁室３１０と、第１のダイヤフラム部３０５と第２のダイヤフラム部３０６との間に位置し、第１の弁室３１０と連通路３１２及び弁座３１２ａを介して連通し且つ出口流路３０２と連通する第２の弁室３１１と、第２のダイヤフラム部３０６の外側の第２の加圧室３０９とに区分されており、第１の加圧室３０８の内部に設けられたバネ３１３によってバネ受け３１４を介して第１のダイヤフラム部３０５に常時内向きの一定圧力が加えられると共に、第２の加圧室３０９の外側から第２の加圧室３０９に供給される圧縮空気などを利用して第２のダイヤフラム部３０６に常時内向きの一定圧力が加えられるように構成されている。また、第２のダイヤフラム部３０６の受圧面積は第１のダイヤフラム部３０５の受圧面積よりも大きく設けられている。【０００４】
このような流体制御弁３００では、第２の加圧室３０９に圧縮空気が供給されていない状態では、第１の加圧室３０８のバネ３１３による圧力で第１のダイヤフラム部３０５を介して弁部３０４を弁座３１２ａに押し付けて流体の流通を遮断し、第２の加圧室３０９に圧縮空気を供給することによって、バネ６０による圧力に抗して弁部３０４を弁座３１２ａから離間させ、流体の流量又は圧力を予め定められた値に設定する。流量又は圧力が一旦定められると、第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６には常時内向きの一定圧力が加えられることとなり、一次側（上流側）の流体圧力の変動は、常時内向きの一定圧力を加えられた第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６に対する背圧変動すなわち外向きの圧力の変動として現れ、第１の加圧室３０８及び第２の加圧室３０９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、弁体３０７を移動させる。この弁体３０７の移動の結果、弁部３０４が弁座３１２ａに対して移動し、弁部３０４と弁座３１２ａとの間の開口量が変化して、流量又は圧力の変動が抑制される。【０００５】
また、上述したように２枚のダイヤフラム部を有する流体制御弁３００では、流体が接する領域（接液領域）がダイヤフラム部３０５，３０６によって区画されるため、流体の清浄度を維持し続けることができる。このため、流体の清浄度が要求される分野で利用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９５２０９号公報
【特許文献２】特開２００４−３８５７１号公報
【特許文献３】特開２００７−２４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０に示されているような流体制御弁では、第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６と弁部３０４とが連動して動くようにするために、第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６から延びる軸部が弁部３０４と接続されていることが一般的である。しかしながら、弁部３０４は弁座から延びて第１の弁室３１０と第２の弁室３１１とを連通させる連通路よりも大きくなるため、組み立ての都合上、第１のダイヤフラム部３０５及び第２のダイヤフラム部３０６のうちの一方の軸部と弁部３０４とを一体的に形成する一方、他方の軸部と弁部３０４とを螺合によって接続していることが多い。このため、軸部と弁部３０４とを螺合させる作業が必要となる。【０００８】
また、図１０に示されている流体制御弁のように、バネを用いる場合、バネの力が適切に第１のダイヤフラム部３０５に伝わるように、バネ受けの外周面は第１の加圧室３０８の周壁に沿って移動するようになっていることが一般的である。この場合、摺動による摩擦を軽減するためにバネ受けの外周面にグリスなどの潤滑剤が塗布される。バネ受けがガイドによって案内される場合も、ガイドにグリスなどの潤滑剤が塗布されるのは同様である。さらに、第１の加圧室３０８をシリンダ室として内部にピストンを配置して、圧縮空気などの作動流体の圧力によってピストンを移動させ、ピストンと第１のダイヤフラム部３０５とを連動させるようにすることがある。このような場合も、ピストンの外周面とシリンダ室の周面との摺動による摩擦を軽減するためにピストンの外周面にグリスなどの潤滑剤が塗布される。加えて、シールが必要な箇所に用いられるＯリングなどのシール部材にもグリスが塗布される。【０００９】
ところが、手作業による流体制御弁の組み立て時に、作業者は、上述の第１のダイヤフラム部３０５又は第２のダイヤフラム部３０６の軸部と弁部３０４とを螺合させるために、第１のダイヤフラム部３０５、第２のダイヤフラム部３０６及び弁部３０４などを把持して作業をせざるを得ない。このため、グリスのような潤滑剤が作業者の手に付着して、流体に接触するために清浄性が求められる第１のダイヤフラム部３０５又は第２のダイヤフラム部３０６や弁部３０４などの接液領域を汚染させる原因となる可能性がある。また、グリスなどの潤滑剤を使用しなくても、バネを使用する場合には、組み立ての際にバネの材料である金属に触れることになる。このため、手に付着した金属粒子で、第１のダイヤフラム部３０５又は第２のダイヤフラム部３０６や弁部３０４などの接液領域を汚染させる可能性もある。【００１０】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、ダイヤフラム弁の組み立て時に潤滑剤や金属に触れることを回避させて、潤滑剤や金属粒子による接液領域の汚染を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的に鑑み、本発明は、入口流路に連通する第１の弁室と出口流路に連通させる第２の弁室と該第１の弁室と該第２の弁室とを連通する連通路とが形成されている弁本体と、前記連通路に形成されている弁座と、前記第１の弁室に面するように前記弁本体に取り付けられ且つ前記弁座に接離する弁体部を支持する第１のダイヤフラムと、前記第２の弁室に面するように前記弁本体に取り付けられる第２のダイヤフラムとを含む弁機構と、前記弁本体との間に前記第１のダイヤフラムの外周部を挟持するように前記弁本体に取り付けられ、前記弁体部を前記弁座部に向かって押し付けるように前記第１のダイヤフラムを加圧する加圧ユニットと、前記弁本体との間に前記第２のダイヤフラムの外周部を挟持するように前記弁本体に取り付けられるボンネットとを備え、前記加圧ユニットが、内部に第１の加圧室を形成するように組み立てられる第１のユニット筐体及び第２のユニット筐体と、前記第１の加圧室内で前記第１の弁室へ接近及び離反する方向に移動する可動体と、該可動体から延び且つ前記加圧ユニットの外部へ突出するステムとを含み、前記可動体を前記第１の加圧室内に保持した状態で前記第１のユニット筐体と前記第２のユニット筐体が連結されて一体化された一つのユニットとして構成されており、前記ステムの先端部に前記弁体部が連結され、第１の加圧手段で前記可動体を加圧して前記弁座に押し付ける方向の力を前記ステムを介して前記弁体部に常時付与すると共に、第２の加圧手段で前記第２のダイヤフラムを加圧して前記弁座から離反させる方向の力を第２のダイヤフラムから前記弁体部に付与することによって、前記弁機構が流体の流通を制御するダイヤフラム弁を提供する。【００１２】
上記ダイヤフラム弁では、弁本体の第１の弁室側すなわち一次側（上流側）に取り付けられた加圧ユニットの第１の加圧室内の可動体が第１の加圧手段で加圧されて、ステムを介して可動体と連結される弁体部に弁座に押し付ける方向の力を常時付与する一方、第２のダイヤフラムが第２の加圧手段で加圧されて、弁座から離反させる方向の力を第２のダイヤフラムから弁体部に付与している。したがって、第２の加圧手段による第２のダイヤフラムへの加圧力を変化させることで、第１の加圧手段によって付与される弁体部を弁座に押し付ける力に抗して弁体部を弁座から引き離し、開度を調整することができる。さらに、加圧ユニットは、ステムを介して本体部と連結されている可動体が加圧ユニット内の第１の加圧室に保持された状態で、第１のユニット筐体と第２のユニット筐体とを互いと連結することによって、一体化された一つのユニットとして扱えるように構成されている。したがって、予め別な工程で加圧ユニットを組み立てておけば、弁機構や弁本体に組み付ける際には、加圧ユニットから延びるステムと第１のダイヤフラムとの連結と、弁本体への加圧ユニットの取り付けを行えばよく、加圧ユニット内の部品等には触れる必要がなくなる。すなわち、可動体と第１の加圧室の周壁との摺動による摩擦を軽減するために、グリスなどの潤滑剤が使用されたり、加圧ユニット内に金属部品が使用されたりしても、組み立ての際に作業者が潤滑剤や金属などに直接的に触れることがなくなり、作業者の手に付着した潤滑剤や金属粒子による流体の汚染を抑制することができる。【００１３】
上記ダイヤフラム弁では、前記第２のダイヤフラムが、前記第１のダイヤフラムの前記弁体部と接離可能な押圧部を有し、前記第２の加圧手段で前記弁座に接近させる方向の力を前記第２のダイヤフラムに付与することによって、前記押圧部が前記弁体部に当接し、前記第１の加圧手段で前記弁体部に付与される力に抗して前記弁体部を前記弁座から離間させるようになっていることが好ましい。弁機構がこのように構成されていれば、第２のダイヤフラムと弁体部とを連結させることなく、弁体部を弁座に対して接離させることが可能となる。したがって、第２のダイヤフラムと弁体部とを接液領域で螺合させる必要がなくなり、螺合部が接液領域に配置されることによる流体の汚染を防ぐことが可能となる。また、第２のダイヤフラムと弁体部とを螺合させる際に摩擦で発生する材料の粒子が接液領域を汚染することも防止することができる。【００１４】
一つの実施形態として、前記第１のユニット筐体が、貫通孔を有した筒状本体を備え、前記貫通孔が、前記第１のダイヤフラムに面する小径部と、該小径部よりも大きく肩部を形成するように前記小径部と接続されている大径部とを含み、前記貫通孔の大径部側端部を前記第２のユニット筐体で塞ぐように前記第１のユニット筐体と前記第２のユニット筐体とを連結することによって、前記第１の加圧室を形成し、前記貫通孔の前記小径部は、前記ステムの通過を許容する一方、前記第１の加圧室内に配置された前記可動体の少なくとも一部より小さく、前記可動体の少なくとも一部が前記肩部に干渉して前記第１の加圧室内に保持されるように構成されているようにしてもよい。このような構成により、第１のユニット筐体と第２のユニット筐体とを連結させたときに可動体を第１の加圧室内に保持することが可能となる。また、前記第１のユニット筐体が前記筒状本体の周壁から外方に突出して延び且つ前記弁本体と前記第２のユニット筐体との間に配置される鍔部をさらに備えるようになっていてもよい。【００１５】
上記ダイヤフラム弁において、前記第１のユニット筐体が第１の係合部をさらに備えると共に、前記第２のユニット筐体が第２の係合部をさらに備え、前記第１のユニット筐体と前記第２のユニット筐体とが前記第１の係合部と前記第２の係合部とを互いに係止させることによって連結されていることが好ましい。また、前記第１のユニット筐体の第１の係合部と前記第２のユニット筐体の係合部とがバヨネット構造であることがさらに好ましい。このような構成により、第１のユニット筐体と第２のユニット筐体とを連結させるためにボルトなどの締結具を使用する必要がなくなり、金属粒子による汚染を抑制することができる。【００１６】
一つの実施形態として、前記可動体が前記第１の加圧室内で移動するバネ受け部材であり、前記ステムを介して前記弁体部を前記弁座に押し付けるように前記バネ受け部材を付勢する付勢バネが前記第１の加圧手段として前記第１の加圧室内に設けられているようにしてもよい。【００１７】
また、別の実施形態として、前記第１の加圧室がシリンダ室であり、前記可動体が前記シリンダ室の内周面に沿って移動するように前記シリンダ室に収容されたピストンであり、前記シリンダ室に第１の加圧手段としての作動流体が供給されるようにしてもよい。この場合、さらに、前記シリンダ室内にさらに付勢バネが設けられており、前記付勢バネによって前記ピストンを前記弁本体へ付勢しているようにしてもよい。【００１８】
さらに、上記ダイヤフラム弁では、第２の加圧手段が、前記ボンネットに設けられた第２の加圧室に供給されて前記第２のダイヤフラムを加圧する作動流体、前記ボンネットに設けられた第２の加圧室に配置された付勢バネ、又はその組み合わせであってもよい。【００１９】
前記弁体部と前記ステムとは圧入嵌合によって連結されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のダイヤフラム弁によれば、加圧ユニットは、ステムを介して本体部と連結されている可動体が加圧ユニット内の第１の加圧室に保持された状態で、第１のユニット筐体と第２のユニット筐体とを互いと連結することによって、一体化された一つのユニットとして扱えるように構成されているので、予め別な工程で加圧ユニットを組み立てておけば、弁機構や弁本体に組み付ける際には、加圧ユニットから延びるステムと第１のダイヤフラムとの連結と、弁本体への加圧ユニットの取り付けを行えばよく、加圧ユニット内の部品等には触れる必要がなくなる。したがって、可動体と第１の加圧室の周壁との摺動による摩擦を軽減するために、グリスなどの潤滑剤が使用されたり、加圧ユニット内に金属部品が使用されたりしても、組み立ての際に作業者が潤滑剤や金属などに直接的に触れることがなくなり、作業者の手に付着した潤滑剤や金属粒子による弁機構などの接液領域の汚染を抑制し、流体の汚染を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるダイヤフラム弁の第１の実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示されているダイヤフラム弁の組立分解図である。
【図３】図１に示されているダイヤフラム弁の加圧ユニットを示す斜視図である。
【図４】図３に示されている加圧ユニットの第１のユニット筐体を下方から見た斜視図である。
【図５】図３に示されている加圧ユニットの第２のユニット筐体を上方から見た斜視図である。
【図６】図１に示されているダイヤフラム弁の加圧ユニットのステムと第１のダイヤフラムの弁体部との接続部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明によるダイヤフラム弁の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図８】本発明によるダイヤフラム弁の第３の実施形態を示す縦断面図である。
【図９】本発明によるダイヤフラム弁の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】流体制御弁として使用される従来技術のダイヤフラム弁の構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明によるダイヤフラム弁の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るダイヤフラム弁１０の全体構成を示している。図１を参照すると、ダイヤフラム弁１０は、弁本体１１と、弁本体１１内に設けられる弁機構１２と、弁本体１１の上部に取り付けられるボンネット１３と、弁本体１１の下部に取り付けられる加圧ユニット１４とを備え、弁機構１２によってダイヤフラム弁１０の開閉を行うようになっている。
【００２４】
弁本体１１は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記載する。）から作製されている。弁本体１１の下部中央には、平面円形状の下側凹部１５と、下側凹部１５の中央上方に位置し且つ下側凹部１５よりも小径である第１の弁室１６とが連続して形成されており、第１の弁室１６に連通して入口流路１７が設けられている。また、弁本体１１の底面には、下側凹部１５を取り囲むように環状段差部１８が形成されている。一方、弁本体１１の上部中央には、平面円形状の上側凹部１９と、上側凹部１９の中央下方に位置し且つ上側凹部１９よりも小径である第２の弁室２０が連続して形成されており、第２の弁室２０に連通して出口側流路２１が設けられている。さらに、弁本体１１には、第１の弁室１６と第２の弁室２０とを連通させる連通路２２が形成されており、第１の弁室１６への連通路２２の開口の周囲に弁座２３が形成されている。
【００２５】
弁機構１２は、第１のダイヤフラム２４と第２のダイヤフラム２５とによって構成されている。第１のダイヤフラム２４は、ＰＴＦＥから作製されており、弁体部２４ａと、弁体部２４ａの外周に外方へ向かって延設された膜部２４ｂと、膜部２４ｂの外周縁に設けられ上下方向に延びる筒状の垂直支持部２４ｃと、垂直支持部２４ｃの上端から水平方向に延びる環状の水平支持部２４ｄとを含んでいる。第１のダイヤフラム２４は、弁体部２４ａを第１の弁室１６内に配置した状態で下側凹部１５の内周面に沿って垂直支持部２４ｃを挿入して弁本体１１の環状段差部１８に水平支持部２４ｄを受容させることによって、弁本体１１の下部に取り付けられて、第１の弁室１６と外部とを区画すると共に第１の弁室１６内に配置される弁体部２４ａを支持する。また、第２のダイヤフラム２５は、ＰＴＦＥから作製されており、押圧部２５ａと、押圧部２５ａの外周に外方へ向かって延設された膜部２５ｂと、膜部２５ｂの外周縁に設けられ上下方向に延びる筒状支持部２５ｃとを含んでいる。押圧部２５ａの少なくとも一部は、連通路２２に挿通可能な大きさとなっている。第２のダイヤフラム２５は、押圧部２５ａを第２の弁室２０内に配置した状態で上側凹部１９の周壁に沿って筒状支持部２５ｃを挿入することによって、弁本体１１の上部に取り付けられて、第２の弁室２０と外部とを区画すると共に第２の弁室２０内に配置される押圧部２５ａを支持する。なお、第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａと第２のダイヤフラム２５の押圧部２５ａとは、互いと接離可能となっており、連結されていない。接液領域に連結のための螺合部を設けると、組み立ての際に、螺合のために互いを回転させる必要が生じ、摩擦による粒子の発生を招くが、ダイヤフラム弁１０のように接液領域に螺合部を設けていなければ、螺合部での発生した粒子による流体の汚染を防止することができる。
【００２６】
ボンネット１３は、ＰＴＦＥから作製されており、ボンネット１３には、弁本体１１へ向かって突出して延びる突出部２６と、突出部２６の底部に設けられ下方に開口する円筒状の窪み部２７と、窪み部２７と連通する作動流体供給口２８とが形成されている。また、突出部２６の外周面には、環状受容溝２６ａが形成されており、環状受容溝２６ａ内にＯリング２９が装着される。ボンネット１３は、弁本体１１の上部に取り付けられる。弁本体１１にボンネット１３を取り付けるとき、突出部２６が弁本体１１の上側凹部１９に挿入されて、弁本体１１の上側凹部１９に取り付けられた第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃを上側凹部１９の内周面とボンネット１３の突出部２６の外周面との間に挟持する。図２に示されているようにボルトなどの締結具３０を用いて弁本体１１とボンネット１３とをさらに固定することで、第２のダイヤフラム２５がダイヤフラム弁１０に固定される。また、このように第２のダイヤフラム２５をボンネット１３と弁本体１１との間に挟持する状態で、ボンネット１３を第２の弁室２０側に取り付けることによって、ボンネット１３の突出部２６の底部に設けられた窪み部２７が第２のダイヤフラム２５で第２の弁室２０と区画されると共に、第２のダイヤフラム２５と突出部２６との間がＯリング２９によって封止され、第２の加圧室３１を形成する。このように形成された第２の加圧室３１に作動流体供給口２８から第２の加圧手段としての作動流体を供給して第２の加圧室３１の圧力を変動させることによって、第２のダイヤフラム２５の膜部２５ｂに支持される押圧部２５ａを第２の弁室２０内で上下動させて連通路２２に挿通させ、弁体部２４ａに対して接離させることが可能となる。
【００２７】
なお、別工程で、ボンネット１３の突出部２６の環状受容溝２６ａにＯリング２９を予め装着し、グリスなどの潤滑剤を塗布しておけば、ボンネット１３を弁本体１１に取り付けるときに、作業者がＯリング２９や潤滑剤に触れる必要がなくなる。これにより、作業者の手に付着したＯリング２９の材料の粒子や潤滑剤で第１の弁室１６や第２の弁室２０などのような対象流体が流通する接液領域を汚染することを抑制することができる。また、第２の弁室２０内の流体が外部に漏出することを防止するために、第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃの外周面と上側凹部１９の内周面との間はシール部材（図示せず）などで封止されていることが好ましい。例えば、弁本体１１の上側凹部１９の内周面に断面台形状の環状溝（図示せず）を設けると共に、第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃの外周面に環状溝よりも僅かに大きい断面半円形状の環状突起（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合、環状突起を環状溝に係合させた状態で第２のダイヤフラム２５を弁本体１１の上側凹部１９に取り付けた後に、弁本体１１の上側凹部１９にボンネット１３の突出部２６を挿入して弁本体１１の上部にボンネット１３を取り付けることにより、環状突起を変形させて環状溝に密着嵌合させ、第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃの外周面と弁本体１１の上側凹部１９の内周面との間を封止することができる。このような環状突起と環状溝で第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃの外周面と弁本体１１の上側凹部１９の内周面との間を封止することで、Ｏリングの使用数を削減することが可能になる。また、組み立ての際にＯリングに触れたりグリスのような潤滑剤をＯリングに塗布する作業が不要になって、Ｏリングの材料の粒子や潤滑剤で接液領域を汚染することを抑制することができる。
【００２８】
加圧ユニット１４は、弁本体１１の下部に取り付けられ、弁本体１１の第１の弁室１６側に取り付けられた第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａを弁座２３へ向かって押し付けるように第１のダイヤフラム２４を加圧するために使用されるものであり、複数の部品を組み立てて、図３に示されているように、一つのユニットとして一体化された状態で扱うことができるようになっている。加圧ユニット１４は、内部に第１の加圧室３４を形成するように組み立てられる第１のユニット筐体３５及び第２のユニット筐体３６と、第１の加圧室３４内で第１の弁室１６へ接近及び離反する方向に移動する可動体３７と、加圧ユニット１４から外部へ突出するように可動体３７から延びるステム３８とを含んでおり、第１の弁室１６内に配置された第１のダイヤフラム２４の弁本体部２４ａがステム３８の先端部に連結される。また、加圧ユニット１４では、可動体３７が第１の加圧手段で第１の弁室１６へ向けて加圧されるようになっている。加圧ユニット１４は、このように第１の加圧手段で可動体３７を加圧することによって、ステム３８を介して可動体３７と連動する弁体部２４ａに、弁座２３に押し付ける方向の力を常時付与している。
【００２９】
図１に示されている実施形態では、第１のユニット筐体３４が筒状本体３５ａを備えており、筒状本体３５ａには、貫通孔３９が形成されている。貫通孔３９は、第１のダイヤフラム２４に面する側に形成された小径部３９ａと、小径部３９ａよりも大きく肩部を形成するように小径部３９ａと接続されて形成された大径部３９ｂとを含んでおり、小径部３９ａと反対側の大径部３９ｂの端部を第２のユニット筐体３５で塞ぐように第１のユニット筐体３４に概略平板形状の第２のユニット筐体３５と連結することによって第１の加圧室３４を形成するようになっている。第２のユニット筐体３５には、第１のユニット筐体３４の貫通孔３９内に開口するように呼吸口４０が設けられており、第１の加圧室３４内の空気の出入りが可能となっている。第１の加圧室３４内に配置される可動体３７は、小径部３９ａより僅かに小さく小径部３９ａの周壁に沿って移動する縮小部３７ａと、大径部３９ｂより僅かに小さく且つ小径部３９ａよりも大きく大径部３９ｂの周壁に沿って移動する拡大部３７ｂとを含んでおり、縮小部３７ａと拡大部３７ｂとの間に段差部が形成されている。可動体３７の拡大部３７ｂが第１のユニット筐体３５の貫通孔３９の小径部３９ａよりも大きいため、第１の加圧室３４内に可動体３７を配置した状態で、第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とが連結されると、段差部が肩部に干渉して、可動体３７は第１の加圧室３４内に保持されるようになる。第１の実施形態では、可動体３７はバネ受け部材として形成されており、拡大部３７ｂの底面には、第２のユニット筐体３６と可動体３７との間に第１の加圧手段として配置された付勢バネ４１の少なくとも一端部を受容する環状バネ溝４２が形成されており、付勢バネ４１によって可動体３７を第１の弁室１６へ向けて常時付勢している。この結果、第１の加圧室３４内で付勢バネ４１によって可動体３７が第１の弁室１６へ向けて付勢されて第１の加圧室３４内で周壁に沿って移動しようとするのに伴って、可動体３７のステム３８の先端に連結された第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａが弁座２３に押し付けられる方向の力を常時付与される。
【００３０】
なお、ダイヤフラム弁１１を開くときには、作動流体供給口２８を通して第２の加圧室３１内に作動流体を供給して第２の加圧室３１内の圧力を増加させることによって、第２のダイヤフラム２５に支持される押圧部２５ａを下降させて弁体部２４ａに当接させ、弁座２３から離反させる方向の力を弁体部２４ａに付与する。こうして、加圧ユニット１４によって弁体部２４ａに常時付与される弁座２３に押し付ける方向の力に抗して、弁体部２４ａが弁座２３から離間し、第１の弁室１６から第２の弁室２０へ流体が流通するようになる。また、第２の加圧室３１内の圧力を調整して、弁座２３と弁体部２４ａとの隙間を変化させることによって、流量の調整を行うことが可能となる。
【００３１】
また、図示されている第１の実施形態では、第１のユニット筐体３５は、第２のユニット筐体３６の外形と同じ外形となるように筒状本体３５ａの周壁の上端部より下側から外方に突出して延びる鍔部３５ｂをさらに備えている。鍔部３５ｂは、加圧ユニット１４を弁本体１１の下方に取り付けるときに、第２のユニット筐体３６と弁本体１１との間に配置されて、弁本体１１の下側凹部１５に取り付けられた第１のダイヤフラム２４の外縁部に位置する水平支持部２４ｄを弁本体１１の環状段差部１８との間に挟持する。また、鍔部３５ｂは、筒状本体３５ａの周壁の上端部より下側に設けられており、筒状本体３５ａは、鍔部３５ｂよりも上方に突出した突出部３５ｃを有している。突出部３５ｃは、加圧ユニット１４を弁本体１１に取り付けるときに、弁本体１１の下側凹部１５に挿入されて、弁本体１１の下側凹部１５に取り付けられた第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃを下側凹部１５の外周面と第１のユニット筐体３５の突出部３５ｃの外周面との間に挟持する。このような状態で、第１のユニット筐体３５の鍔部３５ｂと第２のユニット筐体３６とを貫通して延びる取付穴４３に図２に示されているようにボルトなどの締結具４４を通して加圧ユニット１４を弁本体１１に固定することによって、第２のダイヤフラム２５がダイヤフラム弁１０に固定される。
【００３２】
なお、第１の弁室１６内の流体が外部に漏出することを防止するために、第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃの外周面と下側凹部１５の内周面との間はシール部材などで封止されていることが好ましい。例えば、弁本体１１の下側凹部１５の内周面に断面台形状の環状溝（図示せず）を設けると共に、第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃの外周面に環状溝よりも僅かに大きい断面半円形状の環状突起（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合、環状突起を環状溝に係合させた状態で第１のダイヤフラム２４を弁本体１１の下側凹部１５に取り付けた後に、弁本体１１の下側凹部１５に加圧ユニット１４の第１のユニット筐体３５の突出部３５ｃを挿入して弁本体１１の下部に加圧ユニット１４を取り付けることにより、環状突起を変形させて環状溝に密着嵌合させ、第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃの外周面と弁本体１１の下側凹部１５の内周面との間を封止することができる。このような環状突起と環状溝で第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃの外周面と弁本体１１の下側凹部１５の内周面との間を封止することで、Ｏリングの使用数を削減することが可能になる。また、組み立ての際にＯリングに触れたりグリスのような潤滑剤をＯリングに塗布する作業が不要になって、Ｏリングの材料の粒子や潤滑剤で接液領域を汚染することを抑制することができる。
【００３３】
第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６との連結は、加圧ユニット１４を一つのユニットとして一体化された状態で扱うことができるようになれば、ボルトなどの締結具を用いた方法や、締結具を用いない方法など、適宜の方法で行うことができる。しかしながら、部品点数を増加させないことや作業を簡素化させるために、第１のユニット筐体３５に設けられた第１の係合部と第２のユニット筐体３６に設けられた第２の係合部とを互いに係止させて、締結具を用いずに第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とを連結させるようにすることが好ましい。
【００３４】
図１に示されている実施形態では、バヨネット構造を利用して第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とが連結されている。以下、図示されている実施形態のバヨネット構造を詳細に説明する。図４に示されているように、第１のユニット筐体３５の筒状本体３５ａの下端部には、鍔部３５よりも下方に溝部を形成することによって、溝部よりも外方に突出した形態で周方向に延びる複数のバヨネット爪４５（図４では四つのバヨネット爪４５）が第１の係合部として設けられている。一方、第２のユニット筐体３６には、図５に示されているように、第１のユニット筐体３５の筒状本体３５ａの鍔部３５ｂより下方の部分を受容する受容穴３６ａが形成されており、受容穴３６ａの上端部には、受容穴３６ａの内周面から内方に突出して周方向に延びる複数のバヨネット爪４６（図５では四つのバヨネット爪４６）が第２の係合部として設けられている。筒状本体３５ａの複数のバヨネット爪４５と受容穴３６ａの複数のバヨネット爪４６とは、筒状本体３５ａの複数のバヨネット爪４５が受容穴３６ａの複数のバヨネット爪４６の間を通過することができ且つ受容穴３６ａの複数のバヨネット爪４６が筒状本体３５ａの複数のバヨネット爪４５の間を通過することができるような長さ及び間隔で設けられている。したがって、筒状本体３５ａ内に可動体３７と付勢バネ４１と収容した状態で、筒状本体３５ａの複数のバヨネット爪４５を受容穴３６ａの複数のバヨネット爪４６の間に配置して互いを通過させて、鍔部３５ｂより下方の筒状本体３５ａの部分を受容穴３６ａに挿入した後に第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とを互いに対して回動させることによって、筒状本体３５ａのバヨネット爪４５と受容穴３６ａのバヨネット爪４７とが互いに係止されて、可動体３７と付勢バネ４１とを第１の加圧室３４内に保持した状態で、ボルトなどの締結具を用いることなく、第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とが連結される。これによって、加圧ユニット１４を一つのユニットとして一体化された状態で扱うことが可能となる。
【００３５】
このように加圧ユニット１４を一つのユニットとして一体化された状態で扱うことが可能となっているので、別工程で、加圧ユニット１４を組み立てれば、可動体３７の外周面と第１の加圧室３４の内周面との間の摩擦を軽減するために、可動体３７の外周面にグリスなどの潤滑剤を塗布していたり、付勢バネ４１に金属材料を使用したりしていても、作業者がグリスなどの潤滑剤や付勢バネ４１に触れることなく、加圧ユニット１４を弁本体１１に取り付けることが可能となる。したがって、作業者の手に付着した潤滑剤や金属粒子で弁体部２４ａ、第１の弁室１６、第２の弁室２０などのような接液領域を汚染することを抑制できる。
【００３６】
加圧ユニット１４の可動体３７の縮小部３７ａからは、ステム３８が第１のユニット筐体３５の貫通孔３９の小径部３９ａを通って加圧ユニット１４から突出して延びている。ステム３８の先端は、弁本体１１への加圧ユニット１４の取り付けのために加圧ユニット１４の第１のユニット筐体３５の突出部３５ｃを弁本体１１の下側凹部１５に挿入するときに、第２のダイヤフラム２５の弁体部２４ａに連結される。ステム３８の先端と弁体部２４ａとの連結方法は、特に限定されるものではない。しかしながら、ステム３８と弁体部２４ａにネジ部を形成することなく、ステム３８の先端を弁体部２４ａに圧入嵌合するのみで連結されるようにすることが好ましい。第１の実施形態では、図６に詳細に示されているように、ステム３８の接続端に拡径された係止部４７が設けられており、弁体部２４ａに設けられた相補形状の連結穴４８にステム３８の接続端（係止部４７）を圧入嵌合することによって、ステム３８の先端部に弁体部２４ａが連結される。この場合、ステム３８の接続端の収縮変形を容易にするために、係止部４７に切欠き部を設けてもよい。ステム３８の接続端に雄ネジ部を設けると共に弁体部２４ａの連結穴４８に対応する雌ネジ部を設けて互いを螺合させる場合、螺合のための回転による摩擦でステム３８及び弁体部２４ａの材料の粒子が発生し、この粒子が作業者の手に付着するなどして接液領域の汚染の原因となり得る。しかしながら、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０のように圧入嵌合によりステム３８の接続端の係止部４７に弁体部２４ａが連結されるようになっていれば、粒子の発生による接液領域の汚染を抑制することができる。また、押し込み動作のみでステム３８と弁体部２４ａが連結されるので、組み立て作業が容易となり、組み立て作業時間の短縮につながる。
【００３７】
次に、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０の組み立て手順について説明する。
加圧ユニット１４は別の工程で予め組み立てておく。加圧ユニット１４の組み立ては、第１のユニット筐体３５の筒状本体３５ａの貫通孔３９の小径部３９ａに可動体３７の縮小部３７ａを挿入し且つ貫通孔３９の大径部３９ｂに可動体３７の拡大部３７ｂを挿入すると共に可動体３７の拡大部３７ｂの環状バネ溝４２内に付勢バネ４１の端部を挿入した状態で、第１のユニット筐体３５の鍔部３５ｂより下側の部分を第２のユニット筐体３５の受容穴３６ａ内に挿入する。このとき、筒状本体３５ａの複数のバヨネット爪４５を受容穴３６ａの複数のバヨネット爪４６の間に配置して互いを通過させて、鍔部３５ｂより下方の筒状本体３５ａの部分を受容穴３６ａに挿入した後に第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とを互いに対して回動させることによって、筒状本体３５ａのバヨネット爪４５と受容穴３６ａのバヨネット爪４６とが互いに係止されて、第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とが連結される。これによって、図３に示されているように、加圧ユニット１４を一つのユニットとして一体化された状態で扱うことが可能となる。第１の加圧室３４内に配置された可動体３７の拡大部３７ｂは第１のユニット筐体３５の貫通孔３９の小径部３９ａよりも大きいので、可動体３７は第１の加圧室３４内に保持される。必要に応じて、加圧ユニット１４の外側を洗浄して粒子等を除去するようにしてもよい。
【００３８】
また、ボンネット１３の突出部２６の環状受容溝２６ａにはＯリング２９を予め装着しておく。
【００３９】
次に、塵埃が少ない清浄環境下で、第１のダイヤフラム２４、第２のダイヤフラム２５、ボンネット１３及び加圧ユニット１４を弁本体１１に取り付けてダイヤフラム弁１０を組み立てる。詳細には、弁体部２４ａが第１の弁室１６内に位置し且つ第１の弁室が区画されるように第１のダイヤフラム２４を配置し、弁本体１１の下側凹部１５に第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃを挿入すると共に弁本体１１の環状段差部１８に水平支持部２４ｄを受容させることによって、弁本体１１の下部に第１のダイヤフラム２４を取り付ける。また、押圧部２５ａが第２の弁室２０内に位置し且つ第２の弁室２０が区画されるように第２のダイヤフラム２５を配置し、弁本体１１の上側凹部１９に第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃを挿入することによって、弁本体１１の上部に第２のダイヤフラム２５を取り付ける。
【００４０】
次に、加圧ユニット１４から突出して延びるステム３８の係止部４７を弁本体１１の下部に取り付けられた第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａの連結穴４８に圧入嵌合してステム４７と弁体部２４ａとを連結させた上で、第１のユニット筐体３５と第２のユニット筐体３６とを貫通して設けれた取付穴４３に通したボルト等の締結具４４で加圧ユニットを弁本体１１に固定する。このとき、加圧ユニット１４の第１のユニット筐体部３５の鍔部３５ｂより上方の部分である突出部３５ｃが弁本体１１の下側凹部１５に挿入される。これにより、突出部３５ｃの外周面と下側凹部１５の内周面との間で第１のダイヤフラム２４の垂直支持部２４ｃが挟持されると共に、弁本体１１と加圧ユニット１４の第２のユニット筐体３６との間に挟持される鍔部３５ｂと弁本体１１の環状段差部１８との間で第１のダイヤフラム２４の水平支持部２４ｄが挟持される。また、弁本体１１の上部には、ボルトなどの締結具３０によってボンネット１３が固定される。このとき、ボンネット１３の突出部２６が弁本体１１の上側凹部１９に挿入されて、弁本体１の上側凹部１９の内周面とボンネット１３の突出部２６の外周面との間で第２のダイヤフラム２５の筒状支持部２５ｃを挟持する。以上のようにして、ダイヤフラム弁１０が組み立てられる。
【００４１】
このように、ダイヤフラム弁１０では、潤滑剤を塗布した可動体３７や付勢バネ４１のように汚染の原因となり得る部品が一つのユニットとして取り扱うことができる加圧ユニット１４内に収容されたり、Ｏリングがボンネット１３の突出部２６の環状受容溝２６ａに予め装着されたりしていると共に、押し込む動作のみで弁本体１１にボンネット１３及び加圧ユニット１４を取り付けることができる。したがって、汚染の原因となりやすい潤滑剤が塗布された部品に触れることなく組み立てを行うことができる。この結果、接液領域の汚染を抑制することが可能となる。
【００４２】
また、従来技術のように、第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａと第２のダイヤフラム２５とを連結していないので、第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａと第２のダイヤフラム２５とを連結させるための螺合部などを設ける必要がなく、粒子などの発生源となり得る螺合部が接液領域に配置されない。したがって、粒子の発生による流体の汚染を抑制することができる。
【００４３】
次に、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０を定圧弁として使用するときの動作について説明する。ダイヤフラム弁１０では、弁体部２４ａは、第１の加圧室３４内の付勢バネ４１による可動体３７への付勢力でステム３８を介して上方に押し上げられ、弁座２３に押し付けられている。この状態から、作動流体供給口２８を通して第２の加圧室３１内に作動流体を供給すると、第２の加圧室３１内の圧力が上昇して第２のダイヤフラム２５の押圧部２５ａが下方に押し下げられ、連通路２２を通って弁体部２４ａに当接する。さらに、付勢バネ４１の付勢力に抗して弁体部２４ａが押圧部２５ａにより下方に押圧されると、弁体部２４ａが弁座２３から離間し、弁体部２４ａと弁座２３との隙間と連通路２２を通して第１の弁室１６から第２の弁室２０へ流体が通過するようになる。流量は、第２の加圧室３１内に供給される作動流体を調整して弁体部２４ａと弁座２３との隙間を変更することによって任意の値に設定することができる。弁体部２４ａは、付勢バネ４１によって可動体３７及びステム３８を介して弁体部２４ａに付与される力と、第２のダイヤフラム２５の下面を流体圧力により押し上げる力と第２のダイヤフラム２５の上面を第２の加圧室３１内の作動流体の圧力で押し下げる力との合力で押圧部２５ａにより弁体部２４ａに付与される力とが釣り合う位置で静止していることになる。厳密には、弁体部２４ａの下面と第１のダイヤフラム２４の膜部２４ｂが第１の弁室１６内の流体から圧力を受けているが、それらの受圧面積はほぼ同等となるようになっており、力はほぼ相殺されている。
【００４４】
この状態で、上流側の流体圧力が増加すると、瞬間的に第２の弁室２０の圧力も増加する。すると、第２のダイヤフラム２５の上面が第２の加圧室３１内の作動流体から受ける力より、第２のダイヤフラム２５の下面が流体から受ける力の方が大きくなり、第２のダイヤフラム２５は上方へ移動へと移動する。これに伴って、押圧部２５ａも上方へ移動すると共に第１のダイヤフラム２４に支持されて付勢バネ４１によって弁座２３へ向けて加圧される弁体部２４ａも上方へ移動するため、弁座２３と弁体部２４ａとの間の開口面積が減少し、第２の弁室２０内の圧力を減少させる。最終的に、付勢バネ４１によって可動体３７及びステム３８を介して弁体部２４ａに付与される力と、第２のダイヤフラム２５の下面を流体圧力により押し上げる力と第２のダイヤフラム２５の上面を第２の加圧室３１内の作動流体の圧力で押し下げる力との合力で押圧部２５ａにより弁体部２４ａに付与される力とが釣り合う位置で、弁体部２４ａが静止する。このとき第２の加圧室３１内の作動流体による圧力が大きく変わらなければ、第２のダイヤフラム２５の上面が受ける力は不変であるため、第２のダイヤフラム２５の下面が受ける力は略不変となる。したがって、第２のダイヤフラム２５の下面の流体圧力、すなわち、第２の弁室２０内の流体圧力は、上流側の圧力が増加する前とほぼ同じ圧力となる。
【００４５】
一方、設定された流量となっている状態から、上流側の圧力が減少すると、瞬間的に第２の弁室２０の圧力も減少する。すると、第２のダイヤフラム２５の上面が第２の加圧室３１内の作動流体から受ける力より、第２のダイヤフラム２５の下面が流体から受ける力の方が小さくなり、第２のダイヤフラム２５は下方へ移動へと移動する。これに伴って、押圧部２５ａも下方へ移動すると共に第１のダイヤフラム２４に支持されており押圧部２５ａに当接する弁体部２４ａも下方へ移動するため、弁座２３と弁体部２４ａとの間の開口面積が増加し、第２の弁室２０内の圧力を増加させる。最終的に、付勢バネ４１によって可動体３７及びステム３８を介して弁体部２４ａに付与される力と、第２のダイヤフラム２５の下面を流体圧力により押し上げる力と第２のダイヤフラム２５の上面を第２の加圧室３１内の作動流体の圧力で押し下げる力との合力で押圧部２５ａにより弁体部２４ａに付与される力とが釣り合う位置で、弁体部２４ａが静止する。したがって、上流側圧力が増加した場合と同様に、第２の弁室２０内の流体圧力は、上流側の圧力が増加する前とほぼ同じ圧力となる。
【００４６】
以上の動作により、ダイヤフラム弁１０の上流側の流体圧力が変動しても、第２の弁室２０内の流体圧力はほとんど変化しない。そのため、ダイヤフラム弁１０の下流側の配管における圧力損失に変化がなければ流量を一定に保つことができる。また、第２の弁室２０内の流体圧力は、第２の加圧室３１内の作動流体の圧力によって調整できるため、流量も作動流体によって調整することができる。さらに、第２の加圧室３１に作動流体を供給しなければ、可動体３７が付勢バネ４１の付勢力によって押し上げられて、ステム３８を介して可動体３７と連動する弁体部２４ａも押し上げられることになる。したがって、弁体部２４ａが弁座２３に当接して流体の流れを遮断することができる。
【００４７】
次に、本発明によるダイヤフラム弁の様々な変形形態を説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係るダイヤフラム弁５０を示している。図７では、図１に示されている第１の実施形態に係るダイヤフラム弁１０の構成要素と共通する構成要素には同じ参照符号を付している。
【００４８】
第２の実施形態のダイヤフラム弁５０は、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０と同様に、弁本体１１と、弁本体１１内に設けられる弁機構１２と、弁本体１１の上部に取り付けられるボンネットと１３と、弁本体１１の下部に取り付けられる加圧ユニット５１とを備え、弁機構１２によってダイヤフラム弁５０の開閉を行うようになっている。第２の実施形態のダイヤフラム弁の弁本体１１、弁機構１２、ボンネット１３の構造は、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０のものと同じであるので、ここでは説明を省略する。一方、第２の実施形態のダイヤフラム弁５０の加圧ユニット５１は、第１のユニット筐体５２が鍔部を有しておらず、筒状本体５２ａの突出部５２ｃを除く部分が第２のユニット筐体５３の受容穴５３ａ内に受容されており、第１のダイヤフラム２４の環状の水平支持部２４ｄが、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０のように弁本体１１と第１のユニット筐体３５（詳細にはその鍔部３５ｂ）との間に挟持されるのではなく、弁本体１１と第２のユニット筐体５３との間に挟持される点において、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０の加圧ユニット１４と異なっている。第２のダイヤフラム弁５０における第１のユニット筐体５２と第２のユニット筐体５３との連結のためのバヨネット構造などの他の構造や、ダイヤフラム弁５０の組み立て方法や動作などは、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０のものと実質的に同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００４９】
図８は、本発明の第３の実施形態に係るダイヤフラム弁６０を示している。図８では、図１に示されている第１の実施形態に係るダイヤフラム弁１０の構成要素と共通する構成要素には同じ参照符号を付している。
【００５０】
第３の実施形態のダイヤフラム弁６０は、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０と同様に、弁本体１１と、弁本体１１内に設けられる弁機構１２と、弁本体１１の上部に取り付けられるボンネットと１３と、弁本体１１の下部に取り付けられる加圧ユニット６１とを備え、弁機構１２によってダイヤフラム弁１０の開閉を行うようになっている。第３の実施形態のダイヤフラム弁６０の弁本体１１、弁機構１２、ボンネット１３の構造は、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０のものと同じであるので、ここでは説明を省略する。一方、第３の実施形態のダイヤフラム弁６０の加圧ユニット６１では、第１の加圧室３４がシリンダ室になっていると共に、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０の加圧ユニット１４の可動体３７に代えて、ピストン６２が第１の加圧室３４内に配置されており、第２のユニット筐体３６に設けられた作動流体供給口６３から第１の加圧室３４内に第１の加圧手段としての作動流体を供給することによって弁体部２４ａを弁座２３に押し付ける方向にピストン６２を常時付勢するようになっている点において、第１の実施形態のダイヤフラム弁１０の加圧ユニット１４と異なっている。ピストン６２は、可動体３７と同様に、縮小部６２ａと拡大部６２ｂとを含んでいるが、拡大部６２ｂの外周面が第１のユニット筐体３５の貫通孔３９の大径部３９ｂの内周面と摺動するようになっており、ピストン６２の外周面と貫通孔３９の大径部３９ｂの内周面との間を封止するシール部材６４が設けられている点で可動体３７と異なっている。なお、第１のユニット筐体３５には、第１の加圧室３４においてピストン６２を挟んで作動流体供給口６３が開口する空間とは反対側の空間に開口するように呼吸口（図示せず）が設けられている。また、図８に示されている実施形態では、弁体部２４ａを弁座２３に押し付ける方向にピストン６２を付勢する付勢バネ４１が第１の加圧室３４内に設けられているが、付勢バネ４１は設けなくてもよい。ダイヤフラム弁６０における第１のユニット筐体３４と第２のユニット筐体３５との連結のためのバヨネット構造などの他の構造や、ダイヤフラム弁６０の組み立て方法や動作などは、第１の実施形態のダイヤフラム弁のものと実質的に同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００５１】
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるダイヤフラム弁を説明したが、本発明は、組み立ての際に加圧ユニットを一つのユニットとして扱うことが可能になっていれば、図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施形態では、第１の加圧手段として、作動流体、付勢バネ又はその組み合わせを使用しているが、ソレノイド（電磁石）等を使用することも可能である。また、第２の加圧手段として、作動流体を使用しているが、作動流体に代えて又は作動流体に加えて付勢バネを使用してもよい。さらに、図示されている実施形態では、第１のダイヤフラム２４の弁体部２４ａと第２のダイヤフラム２５の押圧体２５ａとが接離可能となっているが、図９に示されている第４の実施形態のダイヤフラム弁１０´のように、弁体部２４ａと押圧体２５ａとに螺合部７０を設け、弁体部２４ａと押圧体２５ａとを連結するようにしてもよい。加えて、上記の説明では、本発明によるダイヤフラム弁の用途として、定圧弁が例示されているが、本発明のダイヤフラム弁の用途は、定圧弁に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される構成を満たすものであれば、本発明は、サックバック弁、オンオフ弁などにも適用が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０´    ダイヤフラム弁
１１    弁本体
１２    弁機構
１３    ボンネット
１４    加圧ユニット
１６    第１の弁室
１７    入口側流路
２０    第２の弁室
２１    出口側流路
２２    連通路
２３    弁座
２４    第１のダイヤフラム
２５    第２のダイヤフラム
２８    作動流体供給口
３１    第２の加圧室
３４    第１の加圧室
３５    第１のユニット筐体
３５ａ    筒状本体
３５ｂ    鍔部
３６    第２のユニット筐体
３６ａ    受容穴
３７    可動体
３７ａ    縮小部
３７ｂ    拡大部
３８    ステム
３９    貫通孔
３９ａ    小径部
３９ｂ    大径部
４１    付勢バネ
４５    バヨネット爪
４６    バヨネット爪
４７    係止部
４８    連結穴
５０    ダイヤフラム弁
５１    加圧ユニット
５２    第１のユニット筐体
５２ａ  筒状本体
５３    第２のユニット筐体
６０    ダイヤフラム弁
６１    加圧ユニット
６２    ピストン
６３    作動流体供給口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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