(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる第１の流路と流体を流出させる第２の流路とを有するボディと、
該ボディと接続ナットにより接続されたシリンダと、
前記接続ナットに固定されたカムシャフトに回動自在に軸支され常時互いに外方に拡がろうとする力を与えられた少なくとも１対のカムと、
前記シリンダ内に移動自在に配設され押ばねにより常時一方向に力を受けているピストンと、
該ピストン内に設けられ該ピストンの移動に応じて前記カムの外方に拡がろうとする開き具合を制御するように前記カムに対応して回転自在に軸支された２個のローラと、
前記カムの下端部に一面側が接触するよう配置形成された板状の押え板と、
該押え板の他面側に接触して配置されたダイヤフラム押ピンと、
該ダイヤフラム押ピンを介し前記ピストン移動方向への前記押え板の移動によって変形され前記第１及び第２の流路を閉塞または導通させるダイヤフラムと、を具備するとともに、
さらに、前記カムは、前記押え板の一面側に接触する前記カムの下端部と前記カムシャフトとの距離が前記カムの回動に伴い変化する下端部形状を有することを特徴とする小型ダイヤフラム自動弁。
【請求項２】
前記カムの長手方向外側の前記ローラが転動する面は曲面に形成され、更に前記カムの前記下端部の一部が平面状に形成され弁の導通時には前記平面状部と前記押え板とが面接触して前記カムの下端部と前記カムシャフト間の距離が最短となることを更に特徴とする請求項１に記載の小型ダイヤフラム自動弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バルブ（弁）構造に関し、特に、流体の通過及び遮断を制御するダイヤフラムを使用した小型ダイヤフラム自動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のダイヤフラム自動弁は、手動で作動する形式のもの、あるいはエア等による自動で作動する形式のもの等各種実用に供されていた。
【０００３】
一般に、この種のダイヤフラム自動弁は、半導体装置等を製造する為に設計されたクリーンルーム内で、特殊ガスの導通、遮断を行う目的で多数の弁が使用されるが、比較的狭いクリーンルーム内で多数個のものを使用する関係から、小型でしかも強力に作動するダイヤフラム自動弁の開発が要望されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
叙上のように、従来においては、クリーンルーム内で使用される小型で強力に作動するダイヤフラム自動弁の開発が要望されていた。
【０００５】
本発明は、従来の上記実情に鑑み、上記要望に対処する為になされたものであり、従って本発明の目的は、小型でしかも強力に作動する新規なダイヤフラム自動バルブを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明に係る小型ダイヤフラム自動弁は、流体を流入させる第１の流路と流体を流出させる第２の流路とを有するボディと、
該ボディと接続ナットにより接続されたシリンダと、
前記接続ナットに固定されたカムシャフトに回動自在に軸支され常時互いに外方に拡がろうとする力を与えられた少なくとも１対のカムと、
前記シリンダ内に移動自在に配設され押ばねにより常時一方向に力を受けているピストンと、
該ピストン内に設けられ該ピストンの移動に応じて前記カムの外方に拡がろうとする開き具合を制御するように前記カムに対応して回転自在に軸支された２個のローラと、
前記カムの下端部に一面側が接触するよう配置形成された板状の押え板と、
該押え板の他面側に接触して配置されたダイヤフラム押ピンと、
該ダイヤフラム押ピンを介し前記ピストン移動方向への前記押え板の移動によって変形され前記第１及び第２の流路を閉塞または導通させるダイヤフラムと、を具備するとともに、
さらに、前記カムは、前記押え板の一面側に接触する前記カムの下端部と前記カムシャフトとの距離が前記カムの回動に伴い変化する下端部形状を有することを特徴とする。
その場合、前記カムの長手方向外側の前記ローラが転動する面は曲面に形成され、更に前記カムの前記下端部の一部が平面状に形成され弁の導通時には前記平面状部と前記押え板とが面接触して前記カムの下端部と前記カムシャフト間の距離が最短となるよう構成することができる。
【０００７】
【実施例】
次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００８】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の内部構造を示す断面図であり、そのうち（ａ）はシリンダにエアが注入されていないで流路が閉塞（遮断）されている状態を示し、（ｂ）はシリンダにエアが充填されて流路が開放（導通）されている状態を示している。
【０００９】
図１（ａ）、（ｂ）を参照するに、参照符号１は本発明の要部の一つであるカムを示し、このカム１は、２対（２個のカムが対になって合計４個）設けられ、本体（シリンダ９）とボディの接続ナット１７に固定されたカムシャフト８に回動自在に軸支されている。これら２対のカム１は、表裏を逆にすれば互いに同一の形状、構造を有し、表裏を互いに逆にしてカムシャフト８に対して対称に配設されている。
【００１０】
２対のカム１は、カムシャフト８を中心にして互いに外方に拡がろうとする力が付勢されている。これらのカム１はまた、後述されるローラ４と接する側面が曲面に形成され、他の側面は平面に形成されている。カム１は更に、カムシャフト８に軸支される側の端面（下端面）の一部が平面１ａに形成され、他の端面（上端面）の一部も平面１ｂに形成されている。
【００１１】
ピストンリング１０を有するピストン１５はシリンダ９内にその長手方向（上下方向）に移動可能に配設されており、このピストン１５内には２個のローラピン３が配設されている。これら２個のローラピン３にはそれぞれ前記２対のカムの曲面と接触して回転するローラ４が２個回転自在に軸支されている。
【００１２】
シリンダ９を含む本体は接続ナット１７によってボディ１４に接続されている。ボディ１４には流体が流入する流路１４ａ及び流体が流出する流路１４ｂが形成されている。
【００１３】
ピストン１５の上部と接続ナット１７との間におけるピストン１５の周面に沿って押ばね２が配設されている。この押ばね２は継手１１を介してシリンダ９内にエアが注入されていない時にはピストン１５を常に上方向に押圧するように機能する。
【００１４】
ボディ１４の上方部における流路１４ａと流路１４ｂとの接続部には、断面が半球状に形成されたダイヤフラム６が配設されており、このダイヤフラム６は周辺がダイヤフラム押え１３に押えられて中央部が上下動（変形）可能に固定されている。ダイヤフラム６の下方の流路１４ａの端面周辺にはパッキン５が配設されている。また、ダイヤフラム６の中央上方部にはダイヤフラム押ピン１６が配設され、その上に、上部が前記カム１の下端部と接触する押え板７が設けられている。
【００１５】
ダイヤフラム６はばね性を有しているので、ダイヤフラム押ピン１６と押え板７を常時図１の上方に押圧している。また押え板７は、ダイヤフラム６及びダイヤフラム押ピン１６によって常時上方へ押し付けられているために、２対のカム１、１はローラ４、４の押圧力が加えられなければ、常に左右に開こうとする力が加えられている。
【００１６】
図２は本発明によるピストンとカムの組合せ状態を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。
【００１７】
図２において、カム１は４枚重ねにより形成されている。即ち更に詳しく説明すれば、カム１は、外側に配設された１対のカム要素１ａ、１ｂと、内側に配設された１対のカム要素１ｃ、１ｄの２対のカム要素によって形成されている。カム１が１対のカム要素１ａ、１ｂと他の１対のカム要素１ｃ、１ｄにより構成されている理由は、カム１の押え板７に加えられる力を平均的に３〜４箇所に分散させて、カムと押え板の寿命を長くするためである。ここで、カム要素１ｃ、１ｄを連結して１個のカム要素としてもよい（一枚の板で形成することもできる）。
【００１８】
次に本発明の動作について図３、図４を参照して説明する。
【００１９】
図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の動作を説明するための図であり、そのうち、図３（ａ）〜（ｄ）は弁が閉塞状態から開放状態に動作する場合のシーケンスを、図４（ａ）〜（ｄ）は弁が開放状態から閉塞状態に動作する場合のシーケンスをそれぞれ示している。
【００２０】
先づ、図３の場合について説明するに、図３（ａ）の場合には、シリンダ９にエアは注入されてはおらず、従ってピストン１５は押ばね２のばね力によって最上位に押し上げられている。更に２個のカム１は、対応する２個のローラ４によって最も閉じた状態に付勢され、その下端部がカムシャフト８の位置から計測して最も長い状態にされている。その結果、押え板７はカム１により最大の力を加えられ、従って、その下に配置されているダイヤフラム押ピン１６はダイヤフラム６を最大の力で押圧し、ダイヤフラム６は平板となってパッキン５と接触状態にあり、流路１４ａ、１４ｂはこのダイヤフラム６によって閉塞または遮断されている。
【００２１】
次に図３（ｂ）においてチューブ１２からシリンダ９にエアが注入され、ピストン１５がそのエア圧によって降下し始める。ピストン１５の降下に従ってローラ４が回転を開始し、その周面がカム１の曲面を転動することによって、２対のカム１は互いに開き始める。それによって、カム１の先端（下端）は、カムシャフト８の位置から下端までの距離が小さくなる方向に作動させられて、押え板７が徐々に上方に移動（上昇）するように動作する。図３（ｃ）においても図３（ｂ）と同様の動作をする。
【００２２】
図３（ｂ）、（ｃ）の動作を経て図３（ｄ）の状態になるとシリンダ９内にエアが充填されて、２対のカム１は完全に開き切った状態になる。この際にはダイヤフラム６の上方への押圧力によって２対のカム１の下端の平板１ａが押え板７の上面と全面で接触させられ、押え板７は最上位値に配置される。ダイヤフラム６は自己の復元力によって断面が球状の状態に復元され、パッキン５から離隔される結果、流路の遮断は除去されて流路１４ａ、１４ｂは導通される。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｄ）は図３（ａ）〜（ｄ）と逆に動作する工程である。即ち、図４（ａ）はシリンダ９内にエアが充填されて流路が導通している状態である。この状態から図４（ｂ）においてシリンダ９からエアを抜き始める。その際には押ばね２によってピストン１５が上昇し始めると共に、２対のカム１は互いに内方に閉じ始める。その結果、カム１の下端部からカムシャフト８に至る距離も徐々に大きくなって押え板７はカム１の下端部に押圧されて降下していく。
【００２４】
図４（ｂ）、（ｃ）を経て、エアがシリンダから完全に排気された時に図４（ｄ）に示す状態になる。この際にはピストン１５は完全に上昇させられて、カム１のカムシャフト８の位置からカムの下端までの距離が最大となって、カム１に押圧された押え板７も最下端位置となり、従って、ダイヤフラム６は平板となってパッキン５と接触させられ、その結果流路１４ａと流路１４ｂは閉塞（遮断）される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成され作用するものであり、従って本発明によれば、極めて小型にして強力に動作するダイヤフラム自動弁を容易に構成することが可能となり、特にクリーンルームにおいて使用する際に多数の装置をコンパクトに形成できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図であり、（ａ）は弁が開放されて流路が導通している状態を示す断面図、（ｂ）は弁が遮断されて流路が閉塞している状態を示す断面図である。
【図２】本発明において使用されるピストンとカムの組み合わせ状態を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の動作を示す断面図であり、弁が閉塞状態から開放状態になるまでのシーケンス図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の動作を示す断面図であり、弁が開放状態から閉塞状態になるまでのシーケンス図である。
【符号の説明】
１…カム
２…押ばね
３…ローラピン
４…ローラ
５…パッキン
６…ダイヤフラム
７…押え板
８…カムシャフト
９…シリンダ
１０…ピストンリング
１１…エア継手
１２…チューブ
１３…ダイヤフラム押え
１４…ボディ
１４ａ、１４ｂ…流路
１５…ピストン
１６…ダイヤフラム押ピン
１７…本体とボディの接続ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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