ダイヤフラム弁
【課題】流体回路内に流体を移動させることなく弁体を開閉作動し得るようにする。
【解決手段】このダイヤフラム弁は、２つの流路１４ａ，１５ａを連通させる状態と連通を遮断させる状態とに開閉動作するために使用される。連通流路３２ａが形成された中空弁体３２の一端部には第１のダイヤフラム３４が設けられ、他端部には第２のダイヤフラム３６が設けられており、中空弁体３２を弁座ブロック２２の弁座部４２に当接させると連通流路３２ａは閉じられる。弁座ブロック２２には連通流路３２ａに内に突出する第１の突起４４と、流路１４ａ内に突出する第２の突起４５が設けられ、それぞれは円錐形となっている。
【解決手段】このダイヤフラム弁は、２つの流路１４ａ，１５ａを連通させる状態と連通を遮断させる状態とに開閉動作するために使用される。連通流路３２ａが形成された中空弁体３２の一端部には第１のダイヤフラム３４が設けられ、他端部には第２のダイヤフラム３６が設けられており、中空弁体３２を弁座ブロック２２の弁座部４２に当接させると連通流路３２ａは閉じられる。弁座ブロック２２には連通流路３２ａに内に突出する第１の突起４４と、流路１４ａ内に突出する第２の突起４５が設けられ、それぞれは円錐形となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤフラムが設けられた弁体を有し、流路を開閉作動するダイヤフラム弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の流れ方向を制御する方向制御弁としての開閉制御弁には、流体回路に流体を供給したり供給を停止したりするための流路切換弁つまり二方弁や、一方向だけに流体の流れを許容して逆方向には流れを阻止する逆止弁つまりチェック弁がある。これらの開閉制御弁にはダイヤフラムが弁体として設けられたダイヤフラム式がある。ダイヤフラム式の開閉制御弁としては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されるものがあり、ダイヤフラム式の逆止弁としては、例えば、特許文献３に記載されるものがある。
【０００３】
ダイヤフラム式の弁体を有する開閉制御弁を流体回路に用いると、液体回路内を流れる流体と、弁体を駆動するための駆動部とを分離することができる。これらを分離することができると、例えば、フォトレジスト液等の薬液をノズルから吐出するための液体回路においては、薬液内に駆動部からの異物が流入することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１７８４３号公報
【特許文献２】特許第４１４６５３５号公報
【特許文献３】特開２００１−４１３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開閉制御弁の弁体を作動させると、弁体は連通流路内を移動することになるので、弁体の作動時に連通流路内の流体を移動させることになり、例えば、弁体を弁座に向けて移動させて連通流路を閉じるときには流体は逆流することになる。そこで、特許文献１に記載される二方弁においては、ダイヤフラムをその中央部分を変形させる開閉用押圧部材と、ダイヤフラムの周辺部を変形させる補助押圧部材とをバルブハウジングに設け、ダイヤフラムにより弁口を開閉するときに連通流路内の容積変化の発生を防止するようにしている。しかしながら、ダイヤフラムにより弁口の開閉時にダイヤフラムを開閉用押圧部材と補助押圧部材とで相違した部分を変形させるには、それぞれを駆動するために２つのピストンをバルブハウジングに組み込む必要がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載された流体制御器においては、連通通路が形成された筒体の一端部に対向するダイヤフラム式の弁体と、他端部に対向するダイヤフラム式の容積調整体とを相互に分離して配置し、弁体が作動したときには容積調整体をバルブハウジングの外側に配置された連結部材により駆動するようにしている。これにより、弁体の作動時に弁室の容積変化が容積調整室により補われ、流体回路内に流体が逆流することを防止するようにしている。しかしながら、弁体と容積調整体とを分離させて別々に作動させるには、連結部材をバルブハウジングの外側を覆うように配置する必要があり、流体制御器の大型化が避けられない。また、連通流路が複雑化すると、流体の圧力損失が増大してしまうことになる。
【０００７】
本発明の目的は、ダイヤフラム弁が作動しても流体回路内に流体を移動させることなく弁体を開閉作動し得るようにすることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ダイヤフラム弁を小型化し得るようにすることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ダイヤフラム弁の連通流路における圧力損失や乱流等の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のダイヤフラム弁は、ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、前記弁ハウジングに設けられ、前記中空弁体が当接する弁座部を有する弁座ブロックと、前記弁座ブロックに設けられ、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起と、前記弁座ブロックに設けられ、前記第１の流路内に突出する円錐形の第２の突起と、を有するダイヤフラム弁である。
【００１１】
本発明のダイヤフラム弁は、ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、前記弁座部、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起および前記第１の流路内に突出する第２の突起を有し、前記弁ハウジングに設けられる弁座ブロックと、前記中空弁体に取り付けられるガイド部材と、前記弁ハウジング内に設けられ、前記ガイド部材の移動を案内することで前記中空弁体が軸方向に移動するときの移動を案内する収納ケーシングと、を有し、前記第２のダイヤフラムの外径を前記第１のダイヤフラムの外径よりも大きく設定し、前記第１のダイヤフラムに加わる前記第１の流路内の流体による開放方向の推力が前記第２のダイヤフラムに加わる前記第２の流路内の流体による閉鎖方向の推力よりも大きいときには前記中空弁体が前記弁座部から離れて前記連通流路を開放し、前記開放方向の推力が前記閉鎖方向の推力よりも小さいときには前記中空弁体が前記弁座部に当接して前記連通流路を閉じるダイヤフラム弁である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弁座ブロックには連通流路内に突出する円錐形の第１の突起と、第１の流路内に突出する円錐形の第２の突起とが設けられているので、第１の流路から第２の流路へ連通流路を介して流れる液体は、円滑に流れて滞留することが防止される。これにより、連通流路における圧力損失や乱流等の発生を抑制することができる。
【００１３】
中空弁体が連通流路を開閉する際には、中空弁体の両端部に設けられたダイヤフラムが同期して弾性変形するので、ダイヤフラム弁内においては中空弁体の開閉移動に起因して流体が容積変化することがなくなる。これにより、ダイヤフラム弁が設けられた流体回路に中空弁体の開閉移動に起因した流体移動の発生を防止することができる。連通流路は中空弁体により直線的な通路となるので、流体の圧力損失や乱流の発生を防止することができる。
【００１４】
中空弁体の両端部にダイヤフラムが設けられており、両方のダイヤフラムが中空弁体に連動して弾性変形するので、ダイヤフラム弁は中空弁体により直接駆動される。これにより、ダイヤフラム弁を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ａ）は流路が閉じられた状態を示し、（Ｂ）は流路が開かれた状態を示す。
【図２】図１（Ａ）における２−２線断面図である。
【図３】図２における矢印３方向からみた側面図である。
【図４】図１（Ａ）における４−４線断面図である。
【図５】図１における５−５線断面図である。
【図６】（Ａ）は図１に示されたダイヤフラムユニットを収容する収納ケーシングを示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における８Ｂ−８Ｂ線横断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における９Ｂ−９Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ａ）は流路が閉じられた状態を示し、（Ｂ）は流路が開かれた状態を示し、（Ｃ）は（Ａ）における１０Ｃ−１０Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ａ）は流路が閉じられた状態を示し、（Ｂ）は流路が開かれた状態を示し、（Ｃ）は（Ａ）における１１Ｃ−１１Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの実施の形態においては、共通する部材には同一の符号が付されている。
【００１７】
図１〜図４に示すダイヤフラム弁１０ａは、第１のハウジング体１１とこれに取り付けられる第２のハウジング体１２とを有している。２つのハウジング体１１，１２をそれぞれの突き当て面で突き当てた状態のもとでねじ部材により締結することによって２つのハウジング体１１，１２により弁ハウジング１３が構成される。第１のハウジング体１１には流路１４ａを有する第１の配管１４が取り付けられ、第２のハウジング体１２には流路１５ａを有する第２の配管１５が取り付けられるようになっている。これらの配管１４，１５は、それぞれの流路１４ａ，１５ａが対向するように同軸状態となってそれぞれのハウジング体１１，１２に取り付けられる。
【００１８】
第１のハウジング体１１には、突き当て面側に収納凹部１６が形成されるとともに収納凹部１６に連なって大径の取付孔１７とこれと同軸上の小径の取付孔１８とが形成されている。第１の配管１４の端部には取付孔１７，１８に挿入されるフランジ部２１が設けられ、フランジ部２１は大径の取付孔１７と小径の取付孔１８との間の突き当て面１９に突き当てられた状態でハウジング体１１に装着される。フランジ部２１の内面は、第２のハウジング体１２に向けて内径が大きくなったテーパ面２１ａとなっている。ハウジング体１１の取付孔１７には弁座ブロック２２が装着されるようになっており、弁座ブロック２２は第１のジョイント部材２３を構成するフランジ部２１に隣り合っている。
【００１９】
第２のハウジング体１２には、その突き当て面側に大径の取付孔２４が形成され、突き当て面に対して反対側に小径の取付孔２５が形成されている。さらに、第２のハウジング体１２には、両方の取付孔２４，２５の間に位置させて突き当て面２６ａと、これに連続するテーパ孔２６ｂとが形成されている。第２の配管１５の端部には大径の取付孔２４に挿入されるフランジ部２７と、テーパ孔２６ｂに対応するテーパ部２８とが設けられており、フランジ部２７は突き当て面２６ａに突き当てられた状態でハウジング体１２に装着される。フランジ部２７とテーパ部２８とにより第２のジョイント部材２９が形成されている。
【００２０】
弁ハウジング１３内にはダイヤフラムユニット３１が着脱自在に配置されている。ダイヤフラムユニット３１は第１の流路１４ａと第２の流路１５ａとを連通させる連通流路３２ａが形成された中空弁体３２を有しており、中空弁体３２は、円筒形状の部材つまりスリーブ形状の部材により形成されている。中空弁体３２の一端部には、環状の第１の装着部３３が外周部に設けられた第１のダイヤフラム３４が一体に設けられている。中空弁体３２の他端部には、環状の第２の装着部３５が外周部に設けられた第２のダイヤフラム３６が一体に設けられている。第１のダイヤフラム３４の装着部３３は弁座ブロック２２を介して弁ハウジング１３に固定され、第２のダイヤフラム３６の装着部はフランジ部２７を介して弁ハウジング１３に固定されるようになっている。
【００２１】
それぞれのダイヤフラム３４，３６は湾曲しており、中空弁体３２が軸方向に移動すると、中空弁体３２に同期して弾性変形する。このように、中空弁体３２はその両端部に一体に設けられたダイヤフラム３４，３６により弁ハウジング１３に移動自在に吊り下げられて保持された状態となっている。さらに、それぞれのダイヤフラム３４，３６は、凹面側が中空弁体３２の軸方向外方となるように、相互に凹凸関係が逆向きとなっている。
【００２２】
ダイヤフラムユニット３１は収納ケーシング３７内に収納されている。収納ケーシング３７は、図６（Ａ）に示されるように、２つのケーシング体３７ａ，３７ｂを有し、これらを突き合わせることにより形成されている。図６（Ｂ）に示されるように、それぞれのケーシング体３７ａ，３７ｂには第１の装着部３３の外周面に形成された環状溝に係合する係合爪３８が設けられるとともに、第２の装着部３５の外周面に形成された環状溝に係合する係合爪３９が設けられている。それぞれのケーシング体３７ａ，３７ｂの対向面には、図６に示すように、開口部４０が形成されている。
【００２３】
ダイヤフラムユニット３１は、２つのケーシング体３７ａ，３７ｂを突き合わせることにより収納ケーシング３７内に収容される。ダイヤフラムユニット３１は、弁座ブロック２２に一端部を嵌合させ、他端部をフランジ部２７に嵌合させることによって弁ハウジング１３内にフローティング状態となって装着される。このように、ダイヤフラムユニット３１は弁座ブロック２２とフランジ部２７を介して弁ハウジング１３に装着されるようになっているが、弁ハウジング１３に直接装着するようにしても良い。また、ダイヤフラムユニット３１を交換する際には、収納ケーシング３７を弁ハウジング１３から取り外すことにより容易に交換することができる。
【００２４】
弁座ブロック２２は、図１に示されるように、取付孔１７に嵌合される円形の基部４１を有し、基部４１の内面側には中空弁体３２の端面が当接する弁座部４２が設けられている。弁座部４２の径方向外方には、図５に示されるように、基部４１を貫通する複数の貫通孔４３が形成されており、貫通孔４３を介して流路１４ａと連通流路３２ａが連通するようになっている。図５に示されるように、それぞれの貫通孔４３は円弧状に伸びている。弁座ブロック２２の径方向中心部には、中空弁体３２の連通流路３２ａ内に突出する円錐形の突起４４が設けられ、この突起４４の反対側にはフランジ部２１内に向けて突出する円錐形の突起４５が設けられている。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、中空弁体３２の一端面が弁座部４２に当接した状態となると、中空弁体３２の連通流路３２ａは閉じられて、第１の流路１４ａと第２の流路１５ａが遮断された状態となる。これに対して、中空弁体３２が軸方向に移動して、図１（Ｂ）に示すように、中空弁体３２の一端面が弁座部４２から離れると、連通流路３２ａを介して第１の流路１４ａと第２の流路１５ａが連通状態となる。
【００２６】
図示するダイヤフラム弁１０ａにおける第１のジョイント部材２３を流入側ジョイント部材とし、第２のジョイント部材２９を流出側ジョイント部材とすると、流入側流路としての第１の流路１４ａから流出側流路としての第２の流路１５ａに対して、液体等の流体を供給する状態と、供給を停止する状態とに切り換えられる。第１の流路１４ａから第２の流路１５ａに流体を供給するときには、図１（Ｂ）に示すように中空弁体３２は弁座部４２から離される。一方、流体の供給を停止するときには、図１（Ａ）に示すように中空弁体３２は弁座部４２に当接される。このように、ダイヤフラム弁１０ａは、流入側流路から流出側流路に流体を供給する状態と、供給を停止する状態とに作動する流路切換弁つまり二方向弁となっている。
【００２７】
このダイヤフラム弁１０ａが、例えば、フォトレジスト液等の薬液をノズルから吐出するための液体回路に使用される場合には、それぞれのジョイント部材２３，２９、ダイヤフラムユニット３１、および弁座ブロック２２等のように薬液と接触する部位の素材としてはフッ素樹脂が用いられる。これにより、薬液に接触する部位が薬液により腐食することが防止される。それぞれのジョイント部材２３，２９にはテーパ面２１ａが設けられ、弁座ブロック２２の両側には円錐形の突起４４，４５が設けられているので、第１の流路１４ａから第２の流路１５ａへ連通流路３２ａを介して流れる薬液等の液体は、滞留することなく、円滑に流れることになる。なお、流路内を流れる液体の種類によっては、液体が触れる部材としてフッ素樹脂以外の他の樹脂や金属を用いることができる。
【００２８】
中空弁体３２が軸方向に移動して図１（Ａ）に示すように流路を閉じた状態と、図１（Ｂ）に示すように流路を解放した状態とに切り換えられるときには、２つのダイヤフラム３４，３６が中空弁体３２に一体となっているので、中空弁体３２の移動が両方のジョイント部材２３，２９の間における液体の容積を変化させることがない。つまり、中空弁体３２が閉じた状態から解放状態に移動する際には、２つのダイヤフラム３４，３６によりつり下げられてフローティング状態となった中空弁体３２は連通流路３２ａ内の液体に沿うように移動し、第２のダイヤフラム３６の収縮変形により押し出される液体は、膨張変形する第１のダイヤフラム３４の内側に回り込むことになるので、両方のジョイント部材２３，２９の間における液体の容積が変化することがない。中空弁体３２が解放状態から閉鎖状態つまり閉塞状態に移動する際にも同様に液体の容積が変化することがない。これにより、中空弁体３２の開閉移動によって、ダイヤフラム弁１０ａが設けられた流体回路内に流体の移動を発生させることを防止することができる。
【００２９】
２つのダイヤフラム３４，３６が相互に逆向きとなって中空弁体３２の両端部に設けられているので、中空弁体３２の開閉移動に際しての液体の容積変化をなくすことができる。しかも、弁体を中空弁体３２とし、その両端部にダイヤフラム３４，３６を設けて中空弁体３２により２つのダイヤフラム３４，３６を直接同期させて連動させるようにしたので、ダイヤフラム弁１０ａを小型化させることができる。さらに、中空弁体３２の連通流路３２ａは直線状となっており、連通流路３２ａにおける流体の圧力損失をなくすことができるとともに乱流の発生を防止することができる。
【００３０】
中空弁体３２を解放位置と閉鎖位置とに駆動するために、第２のハウジング体１２には２つのシリンダ室５１ａ，５１ｂが形成され、それぞれのシリンダ室５１ａ，５１ｂにはピストン５２ａ，５２ｂが軸方向に往復動自在に装着されている。それぞれのピストン５２ａ，５２ｂには往復動部材としてのピストンロッド５３ａ，５３ｂが設けられている。一方のピストンロッド５３ａにねじ部材５４により固定される連結部材５５ａの先端は、中空弁体３２の外周面に形成された環状溝４６の略半周部分に係合している。他方のピストンロッド５３ｂにねじ部材５４により固定される連結部材５５ｂの先端は、環状溝４６の残りの略半周部分に係合している。両方の連結部材５５ａ，５５ｂは、図４に示されるように、ねじ部材５６により相互に連結されており、２つのピストン５２ａ，５２ｂの合力が中空弁体３２の中心部に加えられるようになっている。ただし、１つのピストンにより中空弁体３２を駆動することも可能である。
【００３１】
上述したダイヤフラム弁１０ａにおいては、それぞれのピストン５２ａ，５２ｂは複動型であり、中空弁体３２に軸方向の推力を加えるピストン５２ａ，５２ｂの前進移動と後退移動とをともに圧縮空気により行うようにしているが、ピストン５２ａ，５２ｂを単動型として、前進移動と後退移動の一方の移動のみを空気圧により行うようにし、他方の移動をばねにより行うようにしても良い。また、上述したダイヤフラム弁１０ａにおいては、第１の配管１４を流入側とし、第２の配管１５を流出側としているが、これらを逆としても良い。
【００３２】
それぞれのピストン５２ａ，５２ｂを圧縮空気等の流体圧により往復動するために、後退用の圧力室５７ａには、図２および図３に示されるように、ハウジング体１２に形成された給排ポート５８が流路５８ａを介して連通されている。同様に、前進用の圧力室５７ｂには、ハウジング体１２に形成された給排ポート５９が図示しない流路を介して連通されている。したがって、給排ポート５９から圧縮空気を供給すると、ピストンロッド５３ａ，５３ｂがハウジング体１１に突出するように前進移動して中空弁体３２は弁座部４２に向けて駆動される。一方、給排ポート５８から圧縮空気を供給すると、ピストンロッド５３ａ，５３ｂが後退移動して中空弁体３２は弁座部４２から離れる方向に駆動される。ピストンロッド５３ａ，５３ｂが往復動する際には、収納凹部１６内の空気は、ハウジング体１２に設けられた息付き孔６０を介して給排される。
【００３３】
上述したダイヤフラム弁１０ａが、フォトレジスト液をノズルから吐出するための液体回路に使用される場合には、第１のジョイント部材２３は液体の流入側になり、第２のジョイント部材２９は流出側となる。図１（Ａ）に示すように中空弁体３２が弁座部４２に当接して連通流路３２ａが遮断された状態から、図１（ｂ）に示すように連通流路３２ａを解放した状態に切り換えるときには、後退用の圧力室５７ａに給排ポート５８から圧縮空気が供給され、このときには前進側の圧力室５７ｂ内の空気は給排ポート５９から排出される。一方、中空弁体３２を解放状態から遮断状態に切り換えるときには、前進側の圧力室５７ｂに給排ポート５９から圧縮空気が供給され、後退側の圧力室５７ａ内の空気は外部に排出される。
【００３４】
ピストン５２ａ，５２ｂにより軸方向の推力つまりスラスト力が加えられて中空弁体３２が軸方向に移動するときには、中空弁体３２の両端部にダイヤフラム３４，３６が一体に設けられているので、中空弁体３２が開閉移動する時に、ダイヤフラム弁１０ａ内における液体の容積変化がなくなる。これにより、ダイヤフラム弁１０ａが設けられた液体回路に、中空弁体３２の開閉移動に起因して液体が移動することがなくなるので、連通流路３２ａにおける圧力損失や乱流の発生を抑制することができる。例えば、ノズルから液体を吐出する場合には、高精度で液体を吐出させることができるとともに液体内の発泡も抑制することができる。
【００３５】
図７は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｂを示す断面図であり、このダイヤフラム弁１０ｂの基本構造は上述したダイヤフラム弁１０ａと同一となっている。
【００３６】
このダイヤフラム弁１０ｂの中空弁体３２には、ダイヤフラム弁１０ａにおける中空弁体３２においては連結部材５５ａ，５５ｂの先端が係合する環状溝４６が形成されているのに対し、環状の突起４８が設けられている。それぞれの連結部材５５ａ，５５ｂの先端部には、環状の突起４８が係合する凹部を有する円弧状の連結端部４９が設けられている。このタイプのダイヤフラム弁１０ｂにおいても、ダイヤフラムユニット３１を着脱自在に弁ハウジング１３に装着することができる。
【００３７】
図８は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｃを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｃは、中空弁体３２に推力を加えるための駆動機構が上述したダイヤフラム弁１０ａと相違しているが、他の構造はダイヤフラム弁１０ａと同様である。
【００３８】
このダイヤフラム弁１０ｃにおいては、第２のハウジング体１２が内側部６１ａとこの外側に装着される円筒形状の外側部６１ｂとにより形成されており、これらの間に形成されたシリンダ室５１には環状のピストン５２が組み込まれている。環状のピストン５２には円筒形状のピストンロッド５３が往復動部材として設けられており、ピストンロッド５３は連結部材５５ａ，５５ｂにより中空弁体３２に連結されている。ハウジング体１２に形成された後退用の圧力室５７ａは給排ポート５８に連通され、前進用の圧力室５７ｂは給排ポート５９に連通されている。環状のピストン５２は複動型となっているが、上述のように、単動型としても良い。
【００３９】
図９は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｄを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｄの弁ハウジング１３は、第１のハウジング体１１と第２のハウジング体１２との間に配置されるジョイントブロック６２とを有しており、ジョイントブロック６２は第２のジョイント部材２９を構成している。ジョイントブロック６２には第２の配管１５が一体に設けられており、第２の配管１５は第１の配管１４に対して直角となっている。ジョイント部材２９としてのジョイントブロック６２には、図９に示されるように、ダイヤフラムユニット３１の第２の装着部３５が固定されるようになっている。
【００４０】
第２のハウジング体１２には、中空弁体３２と同軸状にシリンダ室５１が形成され、このシリンダ室５１はカバー４７により覆われている。シリンダ室５１内にはピストン５２が軸方向に往復動自在に装着されている。ジョイントブロック６２には２本の連結ロッド６３が往復動部材として軸方向に往復動自在に装着されている。ピストン５２に設けられたピストンロッド５３には雄ねじ部６４が設けられ、この雄ねじ部６４にねじ結合するナット６５により連結部材６６がピストンロッド５３に取り付けられている。連結部材６６はそれぞれの連結ロッド６３にねじ部材６７により取り付けられている。シリンダ室５１内にピストン５２により区画される前進用と後退用の圧力室５７ａ，５７ｂには、それぞれ第２のハウジング体１２に形成された給排ポート５８，５９から圧縮空気が供給されるようになっている。したがって、図９に示すダイヤフラム弁１０ｄにおいては、１つのピストン５２により連結ロッド６３を介して中空弁体３２には軸方向の推力が加えられ、第１の配管１４の流路１４ａと第２の配管１５の流路１５ａとが連通する状態と連通を遮断する状態とに切り換えられる。
【００４１】
図１０は本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｅを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｅは、第１の配管１４の流路１４ａから第２の配管１５の流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止するための逆止弁つまりチェック弁である。
【００４２】
収納ケーシング３７とこの中に組み込まれるダイヤフラムユニット３１の構造は、図１に示したものと同様であり、第２のハウジング体１２には、図１に示した駆動機構は設けられていない。第１のハウジング体１１に形成された収納凹部１６内には、中空弁体３２の外周面に形成された環状溝４６の略半周部分に係合する連結部材７１ａと、環状溝４６の残りの略半周部分に係合する連結部材７１ｂとが組み込まれている。これらの連結部材７１ａ，７１ｂは、図１０（Ｃ）に示すように、ねじ部材７２により連結されるようになっている。それぞれの連結部材７１ａ，７１ｂには半円形の筒部７３が一体に設けられており、両方の連結部材７１ａ，７１ｂをねじ部材７２により締結することにより、筒部７３によって円筒部が形成される。筒部７３内にはばね部材である圧縮コイルばね７４が付勢部材として装着されており、この圧縮コイルばね７４によって中空弁体３２には弁座部４２に向かう方向の付勢力が加えられている。
【００４３】
このように、中空弁体３２には弁座部４２に向かうばね力が加えられているので、中空弁体３２にはダイヤフラム３６に加わる流体の圧力による推力とばね力による推力との合計の閉鎖方向の推力が加わることになる。したがって、第１の流路１４ａ内の流体によりダイヤフラム３４に加わる開放方向の推力がダイヤフラム３６に逆方向に加わる閉鎖方向の推力よりも大きくなると、中空弁体３２は弁座部４２から離れ、連通流路３２ａが流路１４ａと連通する開放状態となる。これに対し、開放方向の推力が閉鎖方向の推力よりも小さいときには中空弁体３２が弁座部４２に当接して連通流路３２ａは閉じられることになる。このように、図１０に示すダイヤフラム弁１０ｅは、流路１４ａから流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁となっている。中空弁体３２が弁座部４２から離れるストロークは、筒部７３が第２のハウジング体１２の端面に突き当たることにより規制される。
【００４４】
図１１は本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｆを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｆは、ダイヤフラム弁１０ｅと同様に、第１の配管１４の流路１４ａから第２の配管１５の流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止するための逆止弁であるが、このダイヤフラム弁１０ｆにおいては、図１０に示した圧縮コイルばね７４は設けられておらず、中空弁体３２には弁座部４２に向かう閉鎖方向のばね力が加えられていない。
【００４５】
図１１に示すダイヤフラム弁１０ｆにおいては、第１のダイヤフラム３４の外径ｄ１よりも第２のダイヤフラム３６の外径ｄ２の方が大きく設定されている。したがって、図１１に示すダイヤフラム弁１０ｆにおいては、流路１４ａ内の流体の圧力が流路１５ａ内の流体の圧力よりも高くなると、第１のダイヤフラム３４に加わる流路１４ａ内の流体による中空弁体３２に対する開放方向の推力がダイヤフラム３６に加わる流路１５ａ内の流体による閉鎖方向の推力よりも大きくなるので、中空弁体３２が弁座部４２から離れて連通流路３２ａを開放する。これに対し、開放方向の推力が閉鎖方向の推力よりも小さいときには中空弁体３２が弁座部４２に当接して連通流路３２ａは閉じられる。このように、図１１に示すダイヤフラム弁１０ｆは、図１０に示すダイヤフラム弁１０ｅと同様に、流路１４ａから流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁となっている。
【００４６】
中空弁体３２が弁座部４２から離れるストロークを規制するとともに、中空弁体３２が軸方向に移動するときの移動を案内するために、２つのガイド部材７５ａ，７５ｂが中空弁体３２の環状溝４６に係合して取り付けられており、それぞれのガイド部材７５ａ，７５ｂは収納ケーシング３７の開口部４０に沿って移動するようになっている。
【００４７】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示するダイヤフラム弁においては、配管１４と一体に設けられたフランジ部２１を第１のジョイント部材２３としているが、配管１４とは分離されたジョイント部材を弁ハウジング１３に設けるようにしても良い。第２のジョイント部材２９についても同様である。また、中空弁体３２を軸方向に往復動するための駆動手段として、上述した実施の形態においてはピストンが用いられており、圧縮空気や加圧液体によりピストンを駆動するようにしているが、電動モータにより駆動するようにしても良く、手動により駆動するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０ａ〜１０ｆ ダイヤフラム弁
１１ ハウジング体（第１のハウジング体）
１２ ハウジング体（第２のハウジング体）
１３ 弁ハウジング
１４ 配管（第１の配管）
１４ａ 流路（第１の流路）
１５ 配管（第２の配管）
１５ａ 流路（第２の流路）
２１ フランジ部
２２ 弁座ブロック
２３ ジョイント部材（第１のジョイント部材）
２７ フランジ部
２９ ジョイント部材（第２のジョイント部材）
３１ ダイヤフラムユニット
３２ 中空弁体
３２ａ 連通流路
３４ ダイヤフラム（第１のダイヤフラム）
３６ ダイヤフラム（第２のダイヤフラム）
３７ 収納ケーシング
４１ 基部
４２ 弁座部
４３ 貫通孔
４４ 第１の突起
４５ 第２の突起
５２，５２ａ，５２ｂ ピストン
５３，５３ａ，５３ｂ ピストンロッド（往復動部材）
７４ 圧縮コイルばね（付勢部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤフラムが設けられた弁体を有し、流路を開閉作動するダイヤフラム弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の流れ方向を制御する方向制御弁としての開閉制御弁には、流体回路に流体を供給したり供給を停止したりするための流路切換弁つまり二方弁や、一方向だけに流体の流れを許容して逆方向には流れを阻止する逆止弁つまりチェック弁がある。これらの開閉制御弁にはダイヤフラムが弁体として設けられたダイヤフラム式がある。ダイヤフラム式の開閉制御弁としては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されるものがあり、ダイヤフラム式の逆止弁としては、例えば、特許文献３に記載されるものがある。
【０００３】
ダイヤフラム式の弁体を有する開閉制御弁を流体回路に用いると、液体回路内を流れる流体と、弁体を駆動するための駆動部とを分離することができる。これらを分離することができると、例えば、フォトレジスト液等の薬液をノズルから吐出するための液体回路においては、薬液内に駆動部からの異物が流入することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１７８４３号公報
【特許文献２】特許第４１４６５３５号公報
【特許文献３】特開２００１−４１３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開閉制御弁の弁体を作動させると、弁体は連通流路内を移動することになるので、弁体の作動時に連通流路内の流体を移動させることになり、例えば、弁体を弁座に向けて移動させて連通流路を閉じるときには流体は逆流することになる。そこで、特許文献１に記載される二方弁においては、ダイヤフラムをその中央部分を変形させる開閉用押圧部材と、ダイヤフラムの周辺部を変形させる補助押圧部材とをバルブハウジングに設け、ダイヤフラムにより弁口を開閉するときに連通流路内の容積変化の発生を防止するようにしている。しかしながら、ダイヤフラムにより弁口の開閉時にダイヤフラムを開閉用押圧部材と補助押圧部材とで相違した部分を変形させるには、それぞれを駆動するために２つのピストンをバルブハウジングに組み込む必要がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載された流体制御器においては、連通通路が形成された筒体の一端部に対向するダイヤフラム式の弁体と、他端部に対向するダイヤフラム式の容積調整体とを相互に分離して配置し、弁体が作動したときには容積調整体をバルブハウジングの外側に配置された連結部材により駆動するようにしている。これにより、弁体の作動時に弁室の容積変化が容積調整室により補われ、流体回路内に流体が逆流することを防止するようにしている。しかしながら、弁体と容積調整体とを分離させて別々に作動させるには、連結部材をバルブハウジングの外側を覆うように配置する必要があり、流体制御器の大型化が避けられない。また、連通流路が複雑化すると、流体の圧力損失が増大してしまうことになる。
【０００７】
本発明の目的は、ダイヤフラム弁が作動しても流体回路内に流体を移動させることなく弁体を開閉作動し得るようにすることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ダイヤフラム弁を小型化し得るようにすることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ダイヤフラム弁の連通流路における圧力損失や乱流等の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のダイヤフラム弁は、ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、前記弁ハウジングに設けられ、前記中空弁体が当接する弁座部を有する弁座ブロックと、前記弁座ブロックに設けられ、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起と、前記弁座ブロックに設けられ、前記第１の流路内に突出する円錐形の第２の突起と、を有するダイヤフラム弁である。
【００１１】
本発明のダイヤフラム弁は、ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、前記弁座部、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起および前記第１の流路内に突出する第２の突起を有し、前記弁ハウジングに設けられる弁座ブロックと、前記中空弁体に取り付けられるガイド部材と、前記弁ハウジング内に設けられ、前記ガイド部材の移動を案内することで前記中空弁体が軸方向に移動するときの移動を案内する収納ケーシングと、を有し、前記第２のダイヤフラムの外径を前記第１のダイヤフラムの外径よりも大きく設定し、前記第１のダイヤフラムに加わる前記第１の流路内の流体による開放方向の推力が前記第２のダイヤフラムに加わる前記第２の流路内の流体による閉鎖方向の推力よりも大きいときには前記中空弁体が前記弁座部から離れて前記連通流路を開放し、前記開放方向の推力が前記閉鎖方向の推力よりも小さいときには前記中空弁体が前記弁座部に当接して前記連通流路を閉じるダイヤフラム弁である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弁座ブロックには連通流路内に突出する円錐形の第１の突起と、第１の流路内に突出する円錐形の第２の突起とが設けられているので、第１の流路から第２の流路へ連通流路を介して流れる液体は、円滑に流れて滞留することが防止される。これにより、連通流路における圧力損失や乱流等の発生を抑制することができる。
【００１３】
中空弁体が連通流路を開閉する際には、中空弁体の両端部に設けられたダイヤフラムが同期して弾性変形するので、ダイヤフラム弁内においては中空弁体の開閉移動に起因して流体が容積変化することがなくなる。これにより、ダイヤフラム弁が設けられた流体回路に中空弁体の開閉移動に起因した流体移動の発生を防止することができる。連通流路は中空弁体により直線的な通路となるので、流体の圧力損失や乱流の発生を防止することができる。
【００１４】
中空弁体の両端部にダイヤフラムが設けられており、両方のダイヤフラムが中空弁体に連動して弾性変形するので、ダイヤフラム弁は中空弁体により直接駆動される。これにより、ダイヤフラム弁を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ａ）は流路が閉じられた状態を示し、（Ｂ）は流路が開かれた状態を示す。
【図２】図１（Ａ）における２−２線断面図である。
【図３】図２における矢印３方向からみた側面図である。
【図４】図１（Ａ）における４−４線断面図である。
【図５】図１における５−５線断面図である。
【図６】（Ａ）は図１に示されたダイヤフラムユニットを収容する収納ケーシングを示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における８Ｂ−８Ｂ線横断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における９Ｂ−９Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ａ）は流路が閉じられた状態を示し、（Ｂ）は流路が開かれた状態を示し、（Ｃ）は（Ａ）における１０Ｃ−１０Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁を示す断面図であり、（Ａ）は流路が閉じられた状態を示し、（Ｂ）は流路が開かれた状態を示し、（Ｃ）は（Ａ）における１１Ｃ−１１Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの実施の形態においては、共通する部材には同一の符号が付されている。
【００１７】
図１〜図４に示すダイヤフラム弁１０ａは、第１のハウジング体１１とこれに取り付けられる第２のハウジング体１２とを有している。２つのハウジング体１１，１２をそれぞれの突き当て面で突き当てた状態のもとでねじ部材により締結することによって２つのハウジング体１１，１２により弁ハウジング１３が構成される。第１のハウジング体１１には流路１４ａを有する第１の配管１４が取り付けられ、第２のハウジング体１２には流路１５ａを有する第２の配管１５が取り付けられるようになっている。これらの配管１４，１５は、それぞれの流路１４ａ，１５ａが対向するように同軸状態となってそれぞれのハウジング体１１，１２に取り付けられる。
【００１８】
第１のハウジング体１１には、突き当て面側に収納凹部１６が形成されるとともに収納凹部１６に連なって大径の取付孔１７とこれと同軸上の小径の取付孔１８とが形成されている。第１の配管１４の端部には取付孔１７，１８に挿入されるフランジ部２１が設けられ、フランジ部２１は大径の取付孔１７と小径の取付孔１８との間の突き当て面１９に突き当てられた状態でハウジング体１１に装着される。フランジ部２１の内面は、第２のハウジング体１２に向けて内径が大きくなったテーパ面２１ａとなっている。ハウジング体１１の取付孔１７には弁座ブロック２２が装着されるようになっており、弁座ブロック２２は第１のジョイント部材２３を構成するフランジ部２１に隣り合っている。
【００１９】
第２のハウジング体１２には、その突き当て面側に大径の取付孔２４が形成され、突き当て面に対して反対側に小径の取付孔２５が形成されている。さらに、第２のハウジング体１２には、両方の取付孔２４，２５の間に位置させて突き当て面２６ａと、これに連続するテーパ孔２６ｂとが形成されている。第２の配管１５の端部には大径の取付孔２４に挿入されるフランジ部２７と、テーパ孔２６ｂに対応するテーパ部２８とが設けられており、フランジ部２７は突き当て面２６ａに突き当てられた状態でハウジング体１２に装着される。フランジ部２７とテーパ部２８とにより第２のジョイント部材２９が形成されている。
【００２０】
弁ハウジング１３内にはダイヤフラムユニット３１が着脱自在に配置されている。ダイヤフラムユニット３１は第１の流路１４ａと第２の流路１５ａとを連通させる連通流路３２ａが形成された中空弁体３２を有しており、中空弁体３２は、円筒形状の部材つまりスリーブ形状の部材により形成されている。中空弁体３２の一端部には、環状の第１の装着部３３が外周部に設けられた第１のダイヤフラム３４が一体に設けられている。中空弁体３２の他端部には、環状の第２の装着部３５が外周部に設けられた第２のダイヤフラム３６が一体に設けられている。第１のダイヤフラム３４の装着部３３は弁座ブロック２２を介して弁ハウジング１３に固定され、第２のダイヤフラム３６の装着部はフランジ部２７を介して弁ハウジング１３に固定されるようになっている。
【００２１】
それぞれのダイヤフラム３４，３６は湾曲しており、中空弁体３２が軸方向に移動すると、中空弁体３２に同期して弾性変形する。このように、中空弁体３２はその両端部に一体に設けられたダイヤフラム３４，３６により弁ハウジング１３に移動自在に吊り下げられて保持された状態となっている。さらに、それぞれのダイヤフラム３４，３６は、凹面側が中空弁体３２の軸方向外方となるように、相互に凹凸関係が逆向きとなっている。
【００２２】
ダイヤフラムユニット３１は収納ケーシング３７内に収納されている。収納ケーシング３７は、図６（Ａ）に示されるように、２つのケーシング体３７ａ，３７ｂを有し、これらを突き合わせることにより形成されている。図６（Ｂ）に示されるように、それぞれのケーシング体３７ａ，３７ｂには第１の装着部３３の外周面に形成された環状溝に係合する係合爪３８が設けられるとともに、第２の装着部３５の外周面に形成された環状溝に係合する係合爪３９が設けられている。それぞれのケーシング体３７ａ，３７ｂの対向面には、図６に示すように、開口部４０が形成されている。
【００２３】
ダイヤフラムユニット３１は、２つのケーシング体３７ａ，３７ｂを突き合わせることにより収納ケーシング３７内に収容される。ダイヤフラムユニット３１は、弁座ブロック２２に一端部を嵌合させ、他端部をフランジ部２７に嵌合させることによって弁ハウジング１３内にフローティング状態となって装着される。このように、ダイヤフラムユニット３１は弁座ブロック２２とフランジ部２７を介して弁ハウジング１３に装着されるようになっているが、弁ハウジング１３に直接装着するようにしても良い。また、ダイヤフラムユニット３１を交換する際には、収納ケーシング３７を弁ハウジング１３から取り外すことにより容易に交換することができる。
【００２４】
弁座ブロック２２は、図１に示されるように、取付孔１７に嵌合される円形の基部４１を有し、基部４１の内面側には中空弁体３２の端面が当接する弁座部４２が設けられている。弁座部４２の径方向外方には、図５に示されるように、基部４１を貫通する複数の貫通孔４３が形成されており、貫通孔４３を介して流路１４ａと連通流路３２ａが連通するようになっている。図５に示されるように、それぞれの貫通孔４３は円弧状に伸びている。弁座ブロック２２の径方向中心部には、中空弁体３２の連通流路３２ａ内に突出する円錐形の突起４４が設けられ、この突起４４の反対側にはフランジ部２１内に向けて突出する円錐形の突起４５が設けられている。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、中空弁体３２の一端面が弁座部４２に当接した状態となると、中空弁体３２の連通流路３２ａは閉じられて、第１の流路１４ａと第２の流路１５ａが遮断された状態となる。これに対して、中空弁体３２が軸方向に移動して、図１（Ｂ）に示すように、中空弁体３２の一端面が弁座部４２から離れると、連通流路３２ａを介して第１の流路１４ａと第２の流路１５ａが連通状態となる。
【００２６】
図示するダイヤフラム弁１０ａにおける第１のジョイント部材２３を流入側ジョイント部材とし、第２のジョイント部材２９を流出側ジョイント部材とすると、流入側流路としての第１の流路１４ａから流出側流路としての第２の流路１５ａに対して、液体等の流体を供給する状態と、供給を停止する状態とに切り換えられる。第１の流路１４ａから第２の流路１５ａに流体を供給するときには、図１（Ｂ）に示すように中空弁体３２は弁座部４２から離される。一方、流体の供給を停止するときには、図１（Ａ）に示すように中空弁体３２は弁座部４２に当接される。このように、ダイヤフラム弁１０ａは、流入側流路から流出側流路に流体を供給する状態と、供給を停止する状態とに作動する流路切換弁つまり二方向弁となっている。
【００２７】
このダイヤフラム弁１０ａが、例えば、フォトレジスト液等の薬液をノズルから吐出するための液体回路に使用される場合には、それぞれのジョイント部材２３，２９、ダイヤフラムユニット３１、および弁座ブロック２２等のように薬液と接触する部位の素材としてはフッ素樹脂が用いられる。これにより、薬液に接触する部位が薬液により腐食することが防止される。それぞれのジョイント部材２３，２９にはテーパ面２１ａが設けられ、弁座ブロック２２の両側には円錐形の突起４４，４５が設けられているので、第１の流路１４ａから第２の流路１５ａへ連通流路３２ａを介して流れる薬液等の液体は、滞留することなく、円滑に流れることになる。なお、流路内を流れる液体の種類によっては、液体が触れる部材としてフッ素樹脂以外の他の樹脂や金属を用いることができる。
【００２８】
中空弁体３２が軸方向に移動して図１（Ａ）に示すように流路を閉じた状態と、図１（Ｂ）に示すように流路を解放した状態とに切り換えられるときには、２つのダイヤフラム３４，３６が中空弁体３２に一体となっているので、中空弁体３２の移動が両方のジョイント部材２３，２９の間における液体の容積を変化させることがない。つまり、中空弁体３２が閉じた状態から解放状態に移動する際には、２つのダイヤフラム３４，３６によりつり下げられてフローティング状態となった中空弁体３２は連通流路３２ａ内の液体に沿うように移動し、第２のダイヤフラム３６の収縮変形により押し出される液体は、膨張変形する第１のダイヤフラム３４の内側に回り込むことになるので、両方のジョイント部材２３，２９の間における液体の容積が変化することがない。中空弁体３２が解放状態から閉鎖状態つまり閉塞状態に移動する際にも同様に液体の容積が変化することがない。これにより、中空弁体３２の開閉移動によって、ダイヤフラム弁１０ａが設けられた流体回路内に流体の移動を発生させることを防止することができる。
【００２９】
２つのダイヤフラム３４，３６が相互に逆向きとなって中空弁体３２の両端部に設けられているので、中空弁体３２の開閉移動に際しての液体の容積変化をなくすことができる。しかも、弁体を中空弁体３２とし、その両端部にダイヤフラム３４，３６を設けて中空弁体３２により２つのダイヤフラム３４，３６を直接同期させて連動させるようにしたので、ダイヤフラム弁１０ａを小型化させることができる。さらに、中空弁体３２の連通流路３２ａは直線状となっており、連通流路３２ａにおける流体の圧力損失をなくすことができるとともに乱流の発生を防止することができる。
【００３０】
中空弁体３２を解放位置と閉鎖位置とに駆動するために、第２のハウジング体１２には２つのシリンダ室５１ａ，５１ｂが形成され、それぞれのシリンダ室５１ａ，５１ｂにはピストン５２ａ，５２ｂが軸方向に往復動自在に装着されている。それぞれのピストン５２ａ，５２ｂには往復動部材としてのピストンロッド５３ａ，５３ｂが設けられている。一方のピストンロッド５３ａにねじ部材５４により固定される連結部材５５ａの先端は、中空弁体３２の外周面に形成された環状溝４６の略半周部分に係合している。他方のピストンロッド５３ｂにねじ部材５４により固定される連結部材５５ｂの先端は、環状溝４６の残りの略半周部分に係合している。両方の連結部材５５ａ，５５ｂは、図４に示されるように、ねじ部材５６により相互に連結されており、２つのピストン５２ａ，５２ｂの合力が中空弁体３２の中心部に加えられるようになっている。ただし、１つのピストンにより中空弁体３２を駆動することも可能である。
【００３１】
上述したダイヤフラム弁１０ａにおいては、それぞれのピストン５２ａ，５２ｂは複動型であり、中空弁体３２に軸方向の推力を加えるピストン５２ａ，５２ｂの前進移動と後退移動とをともに圧縮空気により行うようにしているが、ピストン５２ａ，５２ｂを単動型として、前進移動と後退移動の一方の移動のみを空気圧により行うようにし、他方の移動をばねにより行うようにしても良い。また、上述したダイヤフラム弁１０ａにおいては、第１の配管１４を流入側とし、第２の配管１５を流出側としているが、これらを逆としても良い。
【００３２】
それぞれのピストン５２ａ，５２ｂを圧縮空気等の流体圧により往復動するために、後退用の圧力室５７ａには、図２および図３に示されるように、ハウジング体１２に形成された給排ポート５８が流路５８ａを介して連通されている。同様に、前進用の圧力室５７ｂには、ハウジング体１２に形成された給排ポート５９が図示しない流路を介して連通されている。したがって、給排ポート５９から圧縮空気を供給すると、ピストンロッド５３ａ，５３ｂがハウジング体１１に突出するように前進移動して中空弁体３２は弁座部４２に向けて駆動される。一方、給排ポート５８から圧縮空気を供給すると、ピストンロッド５３ａ，５３ｂが後退移動して中空弁体３２は弁座部４２から離れる方向に駆動される。ピストンロッド５３ａ，５３ｂが往復動する際には、収納凹部１６内の空気は、ハウジング体１２に設けられた息付き孔６０を介して給排される。
【００３３】
上述したダイヤフラム弁１０ａが、フォトレジスト液をノズルから吐出するための液体回路に使用される場合には、第１のジョイント部材２３は液体の流入側になり、第２のジョイント部材２９は流出側となる。図１（Ａ）に示すように中空弁体３２が弁座部４２に当接して連通流路３２ａが遮断された状態から、図１（ｂ）に示すように連通流路３２ａを解放した状態に切り換えるときには、後退用の圧力室５７ａに給排ポート５８から圧縮空気が供給され、このときには前進側の圧力室５７ｂ内の空気は給排ポート５９から排出される。一方、中空弁体３２を解放状態から遮断状態に切り換えるときには、前進側の圧力室５７ｂに給排ポート５９から圧縮空気が供給され、後退側の圧力室５７ａ内の空気は外部に排出される。
【００３４】
ピストン５２ａ，５２ｂにより軸方向の推力つまりスラスト力が加えられて中空弁体３２が軸方向に移動するときには、中空弁体３２の両端部にダイヤフラム３４，３６が一体に設けられているので、中空弁体３２が開閉移動する時に、ダイヤフラム弁１０ａ内における液体の容積変化がなくなる。これにより、ダイヤフラム弁１０ａが設けられた液体回路に、中空弁体３２の開閉移動に起因して液体が移動することがなくなるので、連通流路３２ａにおける圧力損失や乱流の発生を抑制することができる。例えば、ノズルから液体を吐出する場合には、高精度で液体を吐出させることができるとともに液体内の発泡も抑制することができる。
【００３５】
図７は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｂを示す断面図であり、このダイヤフラム弁１０ｂの基本構造は上述したダイヤフラム弁１０ａと同一となっている。
【００３６】
このダイヤフラム弁１０ｂの中空弁体３２には、ダイヤフラム弁１０ａにおける中空弁体３２においては連結部材５５ａ，５５ｂの先端が係合する環状溝４６が形成されているのに対し、環状の突起４８が設けられている。それぞれの連結部材５５ａ，５５ｂの先端部には、環状の突起４８が係合する凹部を有する円弧状の連結端部４９が設けられている。このタイプのダイヤフラム弁１０ｂにおいても、ダイヤフラムユニット３１を着脱自在に弁ハウジング１３に装着することができる。
【００３７】
図８は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｃを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｃは、中空弁体３２に推力を加えるための駆動機構が上述したダイヤフラム弁１０ａと相違しているが、他の構造はダイヤフラム弁１０ａと同様である。
【００３８】
このダイヤフラム弁１０ｃにおいては、第２のハウジング体１２が内側部６１ａとこの外側に装着される円筒形状の外側部６１ｂとにより形成されており、これらの間に形成されたシリンダ室５１には環状のピストン５２が組み込まれている。環状のピストン５２には円筒形状のピストンロッド５３が往復動部材として設けられており、ピストンロッド５３は連結部材５５ａ，５５ｂにより中空弁体３２に連結されている。ハウジング体１２に形成された後退用の圧力室５７ａは給排ポート５８に連通され、前進用の圧力室５７ｂは給排ポート５９に連通されている。環状のピストン５２は複動型となっているが、上述のように、単動型としても良い。
【００３９】
図９は本発明の他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｄを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｄの弁ハウジング１３は、第１のハウジング体１１と第２のハウジング体１２との間に配置されるジョイントブロック６２とを有しており、ジョイントブロック６２は第２のジョイント部材２９を構成している。ジョイントブロック６２には第２の配管１５が一体に設けられており、第２の配管１５は第１の配管１４に対して直角となっている。ジョイント部材２９としてのジョイントブロック６２には、図９に示されるように、ダイヤフラムユニット３１の第２の装着部３５が固定されるようになっている。
【００４０】
第２のハウジング体１２には、中空弁体３２と同軸状にシリンダ室５１が形成され、このシリンダ室５１はカバー４７により覆われている。シリンダ室５１内にはピストン５２が軸方向に往復動自在に装着されている。ジョイントブロック６２には２本の連結ロッド６３が往復動部材として軸方向に往復動自在に装着されている。ピストン５２に設けられたピストンロッド５３には雄ねじ部６４が設けられ、この雄ねじ部６４にねじ結合するナット６５により連結部材６６がピストンロッド５３に取り付けられている。連結部材６６はそれぞれの連結ロッド６３にねじ部材６７により取り付けられている。シリンダ室５１内にピストン５２により区画される前進用と後退用の圧力室５７ａ，５７ｂには、それぞれ第２のハウジング体１２に形成された給排ポート５８，５９から圧縮空気が供給されるようになっている。したがって、図９に示すダイヤフラム弁１０ｄにおいては、１つのピストン５２により連結ロッド６３を介して中空弁体３２には軸方向の推力が加えられ、第１の配管１４の流路１４ａと第２の配管１５の流路１５ａとが連通する状態と連通を遮断する状態とに切り換えられる。
【００４１】
図１０は本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｅを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｅは、第１の配管１４の流路１４ａから第２の配管１５の流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止するための逆止弁つまりチェック弁である。
【００４２】
収納ケーシング３７とこの中に組み込まれるダイヤフラムユニット３１の構造は、図１に示したものと同様であり、第２のハウジング体１２には、図１に示した駆動機構は設けられていない。第１のハウジング体１１に形成された収納凹部１６内には、中空弁体３２の外周面に形成された環状溝４６の略半周部分に係合する連結部材７１ａと、環状溝４６の残りの略半周部分に係合する連結部材７１ｂとが組み込まれている。これらの連結部材７１ａ，７１ｂは、図１０（Ｃ）に示すように、ねじ部材７２により連結されるようになっている。それぞれの連結部材７１ａ，７１ｂには半円形の筒部７３が一体に設けられており、両方の連結部材７１ａ，７１ｂをねじ部材７２により締結することにより、筒部７３によって円筒部が形成される。筒部７３内にはばね部材である圧縮コイルばね７４が付勢部材として装着されており、この圧縮コイルばね７４によって中空弁体３２には弁座部４２に向かう方向の付勢力が加えられている。
【００４３】
このように、中空弁体３２には弁座部４２に向かうばね力が加えられているので、中空弁体３２にはダイヤフラム３６に加わる流体の圧力による推力とばね力による推力との合計の閉鎖方向の推力が加わることになる。したがって、第１の流路１４ａ内の流体によりダイヤフラム３４に加わる開放方向の推力がダイヤフラム３６に逆方向に加わる閉鎖方向の推力よりも大きくなると、中空弁体３２は弁座部４２から離れ、連通流路３２ａが流路１４ａと連通する開放状態となる。これに対し、開放方向の推力が閉鎖方向の推力よりも小さいときには中空弁体３２が弁座部４２に当接して連通流路３２ａは閉じられることになる。このように、図１０に示すダイヤフラム弁１０ｅは、流路１４ａから流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁となっている。中空弁体３２が弁座部４２から離れるストロークは、筒部７３が第２のハウジング体１２の端面に突き当たることにより規制される。
【００４４】
図１１は本発明のさらに他の実施の形態であるダイヤフラム弁１０ｆを示す断面図である。このダイヤフラム弁１０ｆは、ダイヤフラム弁１０ｅと同様に、第１の配管１４の流路１４ａから第２の配管１５の流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止するための逆止弁であるが、このダイヤフラム弁１０ｆにおいては、図１０に示した圧縮コイルばね７４は設けられておらず、中空弁体３２には弁座部４２に向かう閉鎖方向のばね力が加えられていない。
【００４５】
図１１に示すダイヤフラム弁１０ｆにおいては、第１のダイヤフラム３４の外径ｄ１よりも第２のダイヤフラム３６の外径ｄ２の方が大きく設定されている。したがって、図１１に示すダイヤフラム弁１０ｆにおいては、流路１４ａ内の流体の圧力が流路１５ａ内の流体の圧力よりも高くなると、第１のダイヤフラム３４に加わる流路１４ａ内の流体による中空弁体３２に対する開放方向の推力がダイヤフラム３６に加わる流路１５ａ内の流体による閉鎖方向の推力よりも大きくなるので、中空弁体３２が弁座部４２から離れて連通流路３２ａを開放する。これに対し、開放方向の推力が閉鎖方向の推力よりも小さいときには中空弁体３２が弁座部４２に当接して連通流路３２ａは閉じられる。このように、図１１に示すダイヤフラム弁１０ｆは、図１０に示すダイヤフラム弁１０ｅと同様に、流路１４ａから流路１５ａへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁となっている。
【００４６】
中空弁体３２が弁座部４２から離れるストロークを規制するとともに、中空弁体３２が軸方向に移動するときの移動を案内するために、２つのガイド部材７５ａ，７５ｂが中空弁体３２の環状溝４６に係合して取り付けられており、それぞれのガイド部材７５ａ，７５ｂは収納ケーシング３７の開口部４０に沿って移動するようになっている。
【００４７】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示するダイヤフラム弁においては、配管１４と一体に設けられたフランジ部２１を第１のジョイント部材２３としているが、配管１４とは分離されたジョイント部材を弁ハウジング１３に設けるようにしても良い。第２のジョイント部材２９についても同様である。また、中空弁体３２を軸方向に往復動するための駆動手段として、上述した実施の形態においてはピストンが用いられており、圧縮空気や加圧液体によりピストンを駆動するようにしているが、電動モータにより駆動するようにしても良く、手動により駆動するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０ａ〜１０ｆ ダイヤフラム弁
１１ ハウジング体（第１のハウジング体）
１２ ハウジング体（第２のハウジング体）
１３ 弁ハウジング
１４ 配管（第１の配管）
１４ａ 流路（第１の流路）
１５ 配管（第２の配管）
１５ａ 流路（第２の流路）
２１ フランジ部
２２ 弁座ブロック
２３ ジョイント部材（第１のジョイント部材）
２７ フランジ部
２９ ジョイント部材（第２のジョイント部材）
３１ ダイヤフラムユニット
３２ 中空弁体
３２ａ 連通流路
３４ ダイヤフラム（第１のダイヤフラム）
３６ ダイヤフラム（第２のダイヤフラム）
３７ 収納ケーシング
４１ 基部
４２ 弁座部
４３ 貫通孔
４４ 第１の突起
４５ 第２の突起
５２，５２ａ，５２ｂ ピストン
５３，５３ａ，５３ｂ ピストンロッド（往復動部材）
７４ 圧縮コイルばね（付勢部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、
前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、
前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、
前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、
前記弁ハウジングに設けられ、前記中空弁体が当接する弁座部を有する弁座ブロックと、
前記弁座ブロックに設けられ、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起と、
前記弁座ブロックに設けられ、前記第１の流路内に突出する円錐形の第２の突起と、を有するダイヤフラム弁。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラム弁において、前記中空弁体と前記第１および第２のダイヤフラムとからなるダイヤフラムユニットを有し、前記中空弁体に連結される往復動部材と当該往復動部材を軸方向に往復動する駆動手段が前記弁ハウジングに設けられているダイヤフラム弁。
【請求項３】
請求項２記載のダイヤフラム弁において、
前記駆動手段は、前記中空弁体に前記弁座部に向かう方向の付勢力を加える付勢部材を有し、前記第１の流路内の流体により前記第１のダイヤフラムに加わる開放方向の推力が、前記付勢部材の付勢力と前記第２の流路内の流体の圧力より前記第２のダイヤフラムに加わる推力との合計の閉鎖方向の推力よりも大きいときには、前記中空弁体が前記弁座部から離れて前記連通流路を開放し、前記開放方向の推力が前記閉鎖方向の推力よりも小さいときには、前記中空弁体が前記弁座部に当接して前記連通流路を閉じるダイヤフラム弁。
【請求項４】
ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、
前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、
前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、
前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、
前記弁座部、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起および前記第１の流路内に突出する第２の突起を有し、前記弁ハウジングに設けられる弁座ブロックと、
前記中空弁体に取り付けられるガイド部材と、
前記弁ハウジング内に設けられ、前記ガイド部材の移動を案内することで前記中空弁体が軸方向に移動するときの移動を案内する収納ケーシングと、を有し、
前記第２のダイヤフラムの外径を前記第１のダイヤフラムの外径よりも大きく設定し、前記第１のダイヤフラムに加わる前記第１の流路内の流体による開放方向の推力が前記第２のダイヤフラムに加わる前記第２の流路内の流体による閉鎖方向の推力よりも大きいときには前記中空弁体が前記弁座部から離れて前記連通流路を開放し、前記開放方向の推力が前記閉鎖方向の推力よりも小さいときには前記中空弁体が前記弁座部に当接して前記連通流路を閉じるダイヤフラム弁。
【請求項１】
ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、
前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、
前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、
前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、
前記弁ハウジングに設けられ、前記中空弁体が当接する弁座部を有する弁座ブロックと、
前記弁座ブロックに設けられ、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起と、
前記弁座ブロックに設けられ、前記第１の流路内に突出する円錐形の第２の突起と、を有するダイヤフラム弁。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラム弁において、前記中空弁体と前記第１および第２のダイヤフラムとからなるダイヤフラムユニットを有し、前記中空弁体に連結される往復動部材と当該往復動部材を軸方向に往復動する駆動手段が前記弁ハウジングに設けられているダイヤフラム弁。
【請求項３】
請求項２記載のダイヤフラム弁において、
前記駆動手段は、前記中空弁体に前記弁座部に向かう方向の付勢力を加える付勢部材を有し、前記第１の流路内の流体により前記第１のダイヤフラムに加わる開放方向の推力が、前記付勢部材の付勢力と前記第２の流路内の流体の圧力より前記第２のダイヤフラムに加わる推力との合計の閉鎖方向の推力よりも大きいときには、前記中空弁体が前記弁座部から離れて前記連通流路を開放し、前記開放方向の推力が前記閉鎖方向の推力よりも小さいときには、前記中空弁体が前記弁座部に当接して前記連通流路を閉じるダイヤフラム弁。
【請求項４】
ダイヤフラムを有する弁体が弁ハウジングに組み込まれ、第１の流路とこれに連通する第２の流路とを連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉するダイヤフラム弁であって、
前記弁ハウジング内に軸方向に往復動自在に配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通させる連通流路が形成された中空弁体と、
前記中空弁体の一端部に設けられた第１のダイヤフラムと、
前記中空弁体の他端部に設けられ、前記中空弁体を介して前記第１のダイヤフラムと連動する第２のダイヤフラムと、
前記弁座部、前記連通流路内に突出する円錐形の第１の突起および前記第１の流路内に突出する第２の突起を有し、前記弁ハウジングに設けられる弁座ブロックと、
前記中空弁体に取り付けられるガイド部材と、
前記弁ハウジング内に設けられ、前記ガイド部材の移動を案内することで前記中空弁体が軸方向に移動するときの移動を案内する収納ケーシングと、を有し、
前記第２のダイヤフラムの外径を前記第１のダイヤフラムの外径よりも大きく設定し、前記第１のダイヤフラムに加わる前記第１の流路内の流体による開放方向の推力が前記第２のダイヤフラムに加わる前記第２の流路内の流体による閉鎖方向の推力よりも大きいときには前記中空弁体が前記弁座部から離れて前記連通流路を開放し、前記開放方向の推力が前記閉鎖方向の推力よりも小さいときには前記中空弁体が前記弁座部に当接して前記連通流路を閉じるダイヤフラム弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５０２１５（Ｐ２０１３−５０２１５Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６６４６７（Ｐ２０１２−２６６４６７）
【出願日】平成２４年１２月５日（２０１２．１２．５）
【分割の表示】特願２００９−１８９８９２（Ｐ２００９−１８９８９２）の分割
【原出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月５日（２０１２．１２．５）
【分割の表示】特願２００９−１８９８９２（Ｐ２００９−１８９８９２）の分割
【原出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]