開閉弁
【課題】開閉弁内部における液体の流れを蛇行させることなく、液体の圧力損失を低下させ、開閉弁の流路内に残留した液体を短時間で効率的に洗浄し得るようにする。
【解決手段】開閉弁は第１のポート１１と第２のポート１２とを連通させる連通室３６が形成された弁体収容ブロック１０を有し、弁体収容ブロック１０の弁体収容孔１３内には両方のポート１１，１２を連通状態と遮断状態に切り換える弁体１６が設けられている。第１のポート１１は連通室３６を形成する円錐面形状の円錐弁座面３４ａに開口しており、第２のポート１２は円錐弁座面３４ａよりも大径側部分で連通室３６に連通する。弁体１６と連通室３６の開口端との間はダイヤフラム３９によりシールされている。
【解決手段】開閉弁は第１のポート１１と第２のポート１２とを連通させる連通室３６が形成された弁体収容ブロック１０を有し、弁体収容ブロック１０の弁体収容孔１３内には両方のポート１１，１２を連通状態と遮断状態に切り換える弁体１６が設けられている。第１のポート１１は連通室３６を形成する円錐面形状の円錐弁座面３４ａに開口しており、第２のポート１２は円錐弁座面３４ａよりも大径側部分で連通室３６に連通する。弁体１６と連通室３６の開口端との間はダイヤフラム３９によりシールされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の流路を開閉する開閉弁に関し、特に流路が開口した弁座に弁体を接触させて流路を閉じる一方、弁体を弁座から離反させて流路を開放するようにした開閉弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を案内する流路を開閉する開閉弁にはポペット型がある。ポペット型の開閉弁は、それぞれ液体を案内する第１と第２のポートを連通させる連通室が形成された弁体収容ケースつまり弁体収容ブロックを有し、弁体を第１のポートが開口する弁座つまりバルブシートに接触させて両方のポートの連通を遮断し、弁体を弁座から離反させて両方のポートを連通させるようにしている。第１のポートを流入側とした場合には、弁体が弁座から離れると、第１のポートから連通室に流入した液体は第２ポートから外部に排出される。一方、第２のポートを流入側とした場合には、第２のポートから連通室内に流入した液体は、弁体が弁座から離れると、第１のポートから外部に排出されることになる。
【０００３】
ポペット型の開閉弁は、第１のポートを連通室に開口させる弁座面に対して弁体を、通常、直角方向に往復動することにより、弁座面に弁体を接近離反移動させてポートを開閉するようにしている。弁体を弁座面に対して直角方向に往復動するために、弁体は空気圧シリンダのピストンロッド等の駆動軸に連結されており、連通室内の液体が駆動軸と弁体収納ケースとの間の摺動部から漏出しないように、駆動軸にはＯリング等のシール材が設けられている。
【０００４】
半導体の製造ラインや各種の薬品の製造ライン等においては、これらのラインに設けられた製造装置に対して薬液や純水の供給を制御するために、特許文献１，２に記載されるように、ポペット型の開閉弁が使用されている。薬液や純水の供給を制御するための開閉弁としては、弁体の駆動軸と弁体収納ケースとの間をシールするために、ダイヤフラムが駆動軸に設けられている。ダイヤフラムを用いることにより、駆動軸の外周部と弁体収納ケースとの間の摺動隙間内に薬液が入り込むことを防止することができる。
【０００５】
弁体収納ケースに複数の連通室を形成し、それぞれの連通室に連通する第１のポートを弁体収納ケースに形成された共通流路に連通させるようにすると、特許文献３，４に記載されるように、開閉弁は複数の開閉弁が集合されたタイプのマニホールド構造となる。マニホールド構造の開閉弁においては、それぞれの開閉弁に対して相互に異なった種類の薬液を第２のポートから供給するようにすると、共通流路から混合された薬液を製造装置に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１４５４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１７５７号公報
【特許文献３】特開２００７−２４３０７号公報
【特許文献４】特開２００８−８９０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液体の供給を制御する開閉弁においては、定期的に開閉弁の内部に残留した液体を洗浄液により洗浄するようにしている。洗浄作業を短時間で効率的に行うようにするには、液溜まり部の発生を無くして連通室内部と弁体の周囲に確実に洗浄液が回り込むようにすることが好ましい。しかしながら、従来のように、弁体の往復動方向に対して直角方向に弁座面が設けられていると、連通室内に供給された洗浄液は弁座の部分で直角方向に姿勢を大きく変更してポートに向かうことになるので、その部分における残留液体を迅速に除去することができない。そのため、残留液体の除去に時間がかかることから、洗浄時間を長く設定する必要がある。
【０００８】
同一の開閉弁を用いて製造装置に供給される薬液の種類が変更される場合には、開閉弁内に残留した変更前の薬液の洗浄処理が終了しなければ、新たな薬液を使用して製造装置を稼働させることができないので、効率的に製造装置を稼働させるには、迅速に前の薬液を洗浄させる必要がある。
【０００９】
しかも、液体供給源と製造装置の液体吐出部との間に設けられる開閉弁は、開閉弁の内部における圧力損失を少なくすることが好ましいが、開閉弁の内部で従来のように液体を大きく蛇行させるようにすると、開閉弁内部での液体の圧力損失が大きくなる。
【００１０】
本発明の目的は、開閉弁内部における液体の流れを蛇行させることなく、液体の圧力損失を低下させることにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、開閉弁の流路内に残留した液体を短時間で効率的に洗浄し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の開閉弁は、それぞれ液体を案内する第１のポートと第２のポートとを連通させる連通室を有し、前記第１と第２のポートを連通状態と遮断状態とに切り換える開閉弁であって、前記連通室を形成する円錐面形状部に設けられる円錐弁座面、前記円錐弁座面の頂点部分で前記連通室に連通する前記第１のポート、および前記円錐弁座面よりも大径側部分で前記連通室に連通する前記第２のポートが形成された弁体収容ブロックと、前記連通室内に前記円錐弁座面の中心軸と同軸上に軸方向に往復動自在に配置され、前記円錐弁座面に接触して前記第１のポートと前記第２のポートとの連通を遮断する一方、前記円錐弁座面から離れて前記第１のポートと前記第２のポートとを連通させる円柱形状の弁体と、前記弁体収容ブロックに取り付けられ、前記弁体を軸方向に往復動する駆動手段と、前記弁体と前記弁体収容ブロックとの間に装着され、前記弁体と前記連通室の開口端との間をシールするシール部材とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の開閉弁は、前記シール部材が前記弁体収容ブロックに固定される環状部と前記弁体との間に一体に設けられ、前記弁体の軸方向移動に伴って弾性変形するダイヤフラムであることを特徴とする。本発明の開閉弁は、前記第２のポートが前記連通室にその内周面に対して接線方向に開口することを特徴とする。本発明の開閉弁は、前記第１のポートの横断面形状を、前記円錐弁座面の稜線に一致する２辺と、前記弁体の先端面に沿う１辺とを有する三角形とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の開閉弁は、前記弁体収容ブロックにその長手方向に間隔を隔てて複数の連通室を相互に平行に形成し、それぞれの前記円錐弁座面に開口する前記第１のポートを前記弁体収容ブロックに長手方向に沿って一直線上に形成し、それぞれの前記連通室に連通する第２のポートを前記第１のポートに対して直角方向に前記弁体収容ブロックに形成することを特徴とする。本発明の開閉弁は、前記駆動手段が流体圧により軸方向に往復動し前記弁体に連結されるピストンを有する流体圧シリンダであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の開閉弁は、第１のポートと第２のポートとを連通させる連通室を形成する弁体収容孔が円錐面形状となっており、第１のポートを連通室に開口させ弁体が接触する弁座が円錐弁座面となっているので、連通室を介して第１のポートと第２のポートとの間を流れる液体は、流路内を蛇行したり、大きく姿勢を変更したりすることなく、連通室内を流れることになる。これにより、開閉弁の内部を流れる薬液等の液体の流通抵抗を低減して圧力損失を低下させることができる。また、開閉弁内に洗浄液を流して薬液を洗浄する場合には、開閉弁の流路を短時間で効率的に洗浄することができる。さらに、円錐弁座面に弁体を当接させて第１のポートと第２のポートとの連通を遮断するようにすると、弁体が円錐弁座面に当接したときに弁体は、その中心軸が円錐弁座面の中心軸に一致するように円錐弁座面から調心作用を受けるので、弁体が閉じられたときには液体の流れが確実に遮断される。
【００１６】
第２のポートを連通室にその内周面に対して接線方向に開口させると、連通室内には弁体の周りを旋回するように液体が流れるので、連通室内における液溜まりの発生を抑制することができる。第１のポートの横断面形状を三角形とすると、流路内における薬液の流通抵抗をより小さくすることができるとともに、洗浄液による洗浄効率をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態である開閉弁を示す断面図である。
【図２】図１における２−２線断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】図１における４−４線断面図である。
【図５】開閉弁が開いた状態における図４と同様の部分を示す断面図である。
【図６】図１〜図５に示された弁体収納ブロックの一部を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である開閉弁における図２と同様の部分を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である開閉弁における図５と同様の部分を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。図１〜図３はマニホールド構造の開閉弁を示し、この開閉弁は横断面四角形の棒状のブロックからなる弁体収容ブロック１０を有している。この弁体収容ブロック１０には長手方向に間隔を隔てて５つの弁体収容孔１３が形成されている。それぞれの弁体収容孔１３は、相互に平行となって弁体収容ブロック１０に形成されており、図１における弁体収容ブロック１０の上面に開口されている。
【００１９】
弁体収容ブロック１０には液体を案内する流路として第１のポート１１が弁体収容ブロック１０の長手方向に沿って一直線となって形成されている。第１のポート１１はそれぞれの弁体収容孔１３の底部に連通されており、５つの弁体収容孔１３のそれぞれに連通する共通のポートとなっている。図２に示されるように、５つの弁体収容孔１３に対応させて５つの第２のポート１２がそれぞれ第１のポート１１よりも上方に位置させて、弁体収容ブロック１０には第１のポート１１に対して直角方向となって形成されている。第１のポート１１とそれぞれの第２のポート１２は横断面形状が円形となっている。
【００２０】
弁体収容ブロック１０の一端部には、図１に示されるように、第１のポート１１に連通するジョイント部１４が突出しており、このジョイント部１４には液体を案内する図示しないホースが接続されるようになっている。弁体収容ブロック１０の側面には、それぞれの第２のポート１２に連通するジョイント部１５が５つ突出しており、それぞれのジョイント部１５には液体を案内する図示しないホースが接続されるようになっている。
【００２１】
それぞれの弁体収容孔１３内には、図４に示されるように、横断面が円形となった円柱形状の弁体１６が配置されており、この弁体１６の中心軸Ｏは弁体収容孔１３の中心軸と同軸上となっている。弁体１６を直線往復動することにより、開閉弁は、第１のポート１１と第２のポート１２とを相互に連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉動作を行う２ポート弁が５つ設けられた形態となっている。それぞれの弁体１６を軸方向に往復動するために、それぞれの弁体収容孔１３の開口端面には、図４に示されるように、スペーサ１７を介してシリンダブロック１８が取り付けられている。このシリンダブロック１８内にはピストン２０が軸方向に往復動自在に組み込まれており、ピストン２０に設けられたピストンロッド２１がシリンダブロック１８に設けられた隔壁２２を貫通して弁体１６に連結されている。隔壁２２にはピストンロッド２１を案内するためのスリーブ２３が一体に設けられている。
【００２２】
シリンダブロック１８にはカバー２４が取り付けられており、シリンダブロック１８の内部はピストン２０によりカバー２４側のばね室２５と隔壁２２側の圧力室２６とに仕切られている。弁体収容ブロック１０には、カバー２４と対向するようにして支持板２７が取り付けられている。弁体収容ブロック１０とスペーサ１７とシリンダブロック１８は、図３に示されるように、これらとカバー２４とを貫通し、支持板２７にねじ結合されるねじ部材２８により、カバー２４と支持板２７とにより挟み付けられるように組み立てられている。シリンダブロック１８には、図２に示されるように、ねじ部材２８が貫通する取付孔２８ａが形成されている。
【００２３】
ピストン２０に対して弁体収容孔１３に向かう方向、つまり図４において下方に向かう方向の推力を加えるために、ばね室２５内には圧縮コイルばねからなるばね部材２９が装着されている。圧力室２６に連通する圧力ポート３１がシリンダブロック１８に形成されており、外部から圧力ポート３１を介して圧力室２６に圧縮空気を供給すると、ピストン２０には弁体収容孔１３から離れる方向、つまり図４において上方に向かう方向に推力が加えられる。ピストン２０はカバー２４に設けられたストッパ面２４ａに当接する位置まで移動すると、ストッパ面２４ａにより上方への移動が規制される。ピストン２０が上方に向かうときには、ばね室２５内の空気を外部に排出するために息付きポート３２がシリンダブロック１８に設けられている。
【００２４】
ピストン２０が組み込まれたシリンダブロック１８およびカバー２４等は、弁体１６を軸方向に往復動する駆動手段としての流体圧シリンダ３０を構成している。この流体圧シリンダ３０は、圧力室２６に圧縮空気が供給されないときにはばね力により第１のポート１１と第２のポート１２との連通を遮断するので、流体圧シリンダ３０により駆動される弁体１６は常閉式の開閉弁となっている。流体圧シリンダ３０の圧力室２６に供給される圧縮空気に代えて、油圧等の他の流体によりピストン２０を駆動するようにしても良い。図示する流体圧シリンダ３０は、ピストン２０を下方に向けてばね力により駆動するようにした単動型となっているが、ばね室２５内にばね部材２９を組み込むことなく、ばね室２５を圧力室として息付きポート３２から圧縮空気を供給するようにすると、この流体圧シリンダ３０は複動型となる。
【００２５】
弁体収容孔１３は、図４〜図６に示されるように、その底部側を頂点とする円錐面形状部３４と、この最大内径部分に連なる円筒面形状部３５とを有しており、弁体収容孔１３により第１のポート１１と第２のポート１２とを連通させる連通室３６が形成されている。弁体収容孔１３の開口端部には径方向を向いてスペーサ１７に対向する段部３７が形成されている。弁体１６には、段部３７に配置されてスペーサ１７と弁体収容ブロック１０との間で挟み付けられる環状部３８がダイヤフラム３９を介して一体に設けられている。このダイヤフラム３９は弁体１６と弁体収容ブロック１０との間に装着されて、弁体１６と連通室３６の開口端との間をシールするためのシール部材を構成している。ダイヤフラム３９は、弁体１６が軸方向に移動すると、それに追従して弾性変形する。シリンダブロック１８には隔壁２２とダイヤフラム３９との間に形成される空間４０を外部に連通させる息付き孔４１が形成されており、弁体１６が軸方向に移動して空間４０の容積が変化したときには、空間４０内の空気は息付き孔４１を介して給排される。
【００２６】
環状部３８とダイヤフラム３９を含めてこれらが一体となった弁体１６は、フッ素樹脂等の樹脂により形成されており、弁体収容ブロック１０も同様の樹脂により形成されている。これらの部材が耐腐食性を有するフッ素樹脂により形成されているので、開閉弁内に薬液を流すようにしても、薬液により弁体収容ブロック１０および弁体１６が腐食されることを防止できる。ただし、薬液の種類によってはアルミニウム合金等の他の素材により弁体収容ブロック１０を形成するようにしても良い。スペーサ１７、シリンダブロック１８、カバー２４、および支持板２７は、それぞれアルミニウム合金等の金属材料により形成されている。
【００２７】
図４および図５に示されるように、円錐面形状部３４の小径側部は弁体１６が接触する円錐弁座面３４ａとなっており、円錐面形状部３４には円錐弁座面３４ａが設けられている。第１のポート１１は連通室３６を形成する円錐面形状部３４の頂点部分つまり弁体収容孔１３の円錐面形状部３４の底部に形成され、円錐弁座面３４ａの頂点部分で連通室３６に連通している。一方、第２のポート１２は円錐面形状部３４のうち円錐弁座面３４ａよりも大径側部分で連通室３６と連通している。円錐面形状部３４のうち円錐弁座面３４ａよりも第１のポート１１側の部分には円弧面３４ｂが設けられており、円錐弁座面３４ａは円弧面３４ｂを介して第１のポート１１の内周面になだらかに連なっている。ただし、円弧面３４ｂをも円錐弁座面３４ａと同様に円錐面としても良い。
【００２８】
弁体１６の先端には、円錐弁座面３４ａに接触する接触面１６ａが形成されており、この接触面１６ａは円錐弁座面３４ａに対応する円錐面となっている。円錐面形状部３４は円錐弁座面３４ａを含めて全体的に傾斜角度が同一となっているが、円錐弁座面３４ａとこの円錐弁座面３４ａよりも頂点側部分と大径側部分との傾斜角度を相違させるようにしても良い。
【００２９】
圧力室２６内の圧縮空気を圧力ポート３１から排出すると、ピストン２０に加わるばね力により弁体１６は接触面１６ａが円錐弁座面３４ａに接触まで前進移動する。接触面１６ａが円錐弁座面３４ａに接触すると、図４に示されるように、第１のポート１１は閉じられ、第１のポート１１と第２のポート１２との連通は遮断される。弁体１６が円錐弁座面３４ａに接触すると、弁体１６の中心軸Ｏは弁体収容孔１３の中心軸と同軸上となっており、弁体１６の接触面１６ａも円錐面となっているので、弁体１６は中心軸Ｏが弁体収容孔１３の中心に一致する方向の調心作用を受けて確実に接触面１６ａ全体が円錐弁座面３４ａに接触することになる。これにより、第１のポート１１と第２のポート１２との連通は確実に遮断される。
【００３０】
一方、圧力室２６内に圧縮空気を供給すると、図５に示されるように、ピストン２０はばね力に抗して後退移動してストッパ面２４ａに当接し、弁体１６は円錐弁座面３４ａから離れることになる。これにより、第１のポート１１と第２のポート１２は連通室３６を介して連通状態となる。
【００３１】
図３に示すように、このマニホールド構造の開閉弁においては、第２のポート１２を薬液を開閉弁に供給する一次側ポートとし、第１のポート１１を薬液を吐出する二次側ポートとし、それぞれの第２のポート１２から相互に異なった種類の薬液を供給することができる。例えば、図３において符号Ａ１〜Ａ５で示された別々の薬液をそれぞれの第２のポート１２から供給するようにすると、第１のポート１１からは５種類の薬液が混合された混合薬液Ｂを外部に吐出することができる。図示する開閉弁の弁体収容ブロック１０には第２のポート１２が５つ設けられているので、最大５種類の薬液を混合させて第１のポート１１から吐出させることができる。それぞれの第２のポート１２から供給される薬液の混合割合を変化させる場合には、それぞれの弁体１６が開放されて第２のポート１２と第１のポート１１が連通状態となる時間と、弁体１６が閉塞されてポートが遮断状態となる時間の割合を変化させることになる。これにより、単位時間当たりにおける第１のポート１１に流入する薬液の量が変化して混合割合を変化させることができる。
【００３２】
さらに、共通の第１のポート１１に所定時間毎にいずれかの第２のポート１２から薬液を供給するようにすることもできる。例えば、図３において、符号Ａ１〜Ａ３で示す薬液を第２のポート１２に供給するようにして３種類の薬液が混合された混合薬液Ｂを外部に吐出した後に、符号Ａ４，Ａ５で示す薬液を第２のポート１２に供給して２種類の薬液が混合された混合薬液Ｂを吐出することもできる。弁体収容ブロック１０に設けられる第２のポート１２の数は、図示する５つの限定されることなく、開閉弁の使用形態に対応させて任意の数に設定することができる。
【００３３】
それぞれの第２のポート１２から供給される薬液の種類が変更されたり、第１のポート１１から吐出される薬液の混合割合や薬液の種類が変更されたりする場合には、開閉弁内に残留した薬液を洗浄することになる。薬液を洗浄するには、弁体１６を図５に示されるように円錐弁座面３４ａから離した状態のもとで、それぞれの第２のポート１２から洗浄液として純粋を供給する。第２のポート１２から洗浄液が供給されると、連通室３６内に流入した洗浄液は、弁体１６のストレートとなった外周面とこれに平行となった円筒面形状部３５との間に流入するとともに弁体１６の外周面と円錐面形状部３４との間に流入してこの部分を洗浄する。次いで、洗浄液は、弁体収容孔１３の円錐面形状部３４と弁体１６との間の隙間を通って円錐面形状部３４の内面に沿って第１のポート１１に向けて流れ、弁体１６の平坦な先端面と円錐面形状部３４とにより形成される部分を洗浄し、第１のポート１１に排出される。
【００３４】
連通室３６は円錐面形状の弁体収容孔１３により形成されているので、連通室３６内に流入した洗浄液は大きく姿勢変更することなく、第１のポート１１に向けてそのまま真っ直ぐに向かうことになる。これにより、洗浄液は開閉弁内の流路を蛇行したり、姿勢を大きく変更したりすることなく流れるので、開閉弁内に残留した薬液を短時間で迅速に除去することができる。全ての連通室３６に連通する共通の第１のポート１１は全体的に同一断面形状となっているので、確実に残留液を除去することができる。このように、開閉弁内の流路を流れる液体を蛇行させたり、姿勢を大きく変更したりすることなく、案内することができるので、薬液をそれぞれの第２のポート１２から供給して、第１のポート１１に吐出する場合においても、薬液の流通抵抗を小さくすることができ、薬液の圧力損失を低減することができる。
【００３５】
上述したマニホールド構造の開閉弁は、第２のポート１２を一次側として第１のポート１１に薬液を吐出するようにしているが、第１のポート１１を一次側として、第２のポート１２に薬液を吐出するようにも使用することができる。その場合には、一種類の薬液をそれぞれ別々の製造装置に対して第２のポート１２から同時あるいは所定時間毎に供給することができる。そのような使用形態においても、流路内の薬液の流通抵抗を小さくすることができるので、薬液の圧力損失を低減することができる。
【００３６】
図７は本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図であり、図７には図２と同様の部分が示されている。
【００３７】
図７に示される開閉弁においては、上述した開閉弁における第２のポート１２が弁体収容孔１３の中心軸に交差させて形成されているのに対して、第２のポート１２は弁体収容孔１３の中心軸から変位されて弁体収容孔１３の円錐面形状部３４に対し接線方向となっている。このように、第２のポート１２を連通室３６に対して変位して連通させるようにすると、第２のポート１２から連通室３６内に供給された薬液は、連通室３６内において弁体１６と弁体収容孔１３とにより形成される円筒形状の空間内を旋回するように流れることになる。連通室３６内に薬液の旋回流を生成するようにすると、第２のポート１２から供給された薬液が連通室３６内で部分的に残留することが防止される。また、薬液を洗浄する場合にも、連通室３６内に洗浄液の旋回流が生成されるので、洗浄時間を図２に示す場合よりも短くすることができる。
【００３８】
図８は本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図であり、図８には図５と同様の部分が示されている。
【００３９】
図８に示される開閉弁においては、第１のポート１１の横断面形状は三角形となっている。三角形の断面を形成する３辺のうちの相互に対向する２辺１１ａ，１１ｂは円錐面形状部３４の稜線、つまり円錐弁座面３４ａの稜線に一致するようになっており、他の１辺１１ｃは弁体１６の先端面に沿っている。しかも、弁体１６の先端面に沿う他の１辺１１ｃは、弁体１６が円錐弁座面３４ａに接触して両方のポート１１，１２の連通を遮断したときにおける弁体１６の先端面にほぼ一致させて弁体収容ブロック１０に形成されている。このように第１のポート１１の横断面形状を三角形とすると、図８と図５の比較により明らかなように、弁体１６が円錐弁座面３４ａから離れたときには、弁体１６の先端面から第１のポート１１までにおける円錐面形状部３４の長さが短くなり、薬液の流通抵抗をより小さくすることができるとともに、洗浄液による洗浄効率をより高めることができる。
【００４０】
図９は本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図である。図９に示す開閉弁は、上述した開閉弁がマニホールド構造であるのに対して、弁体収容ブロック１０には１つの弁体収容孔１３が形成された単体品となっている。
【００４１】
図９に示されるように、弁体収容ブロック１０の相互に反対側の側面には第１のポート１１に連通するジョイント部１４と、第２のポート１２に連通するジョイント部１５とが設けられており、両方のジョイント部１４，１５は同一の中心線上に設けられている。図９に示されるように、弁体１６に一体に設けられるダイヤフラム３９は、上述したダイヤフラム３９に比して弁体１６の先端部側に設けられており、弁体収容孔１３は上述した円筒面形状部３５を有しておらず、弁体収容孔１３は円錐面形状部３４のみにより形成されている。したがって、第２のポート１２の開口部とダイヤフラム３９との間の寸法が短くなり、連通室３６の容積は図４との比較により明らかなようにより小さくなっている。これにより、弁体収容ブロック１０の軸方向の長さ寸法を短くすることができ、さらに、薬液の残留液を少なくすることができるとともに洗浄液を使用した薬液洗浄時間をより短縮することができる。
【００４２】
第２のポート１２はジョイント部１５と同心上の部分１２ａと、この部分から連通室３６に向けて屈曲された部分１２ｂとを有しており、ジョイント部１５が弁体収容ブロック１０の軸方向中央部に設けられている。これにより、第２のポート１２の開口部に段部３７を接近させても、ジョイント部１５の強度が確保される。
【００４３】
図９に示す開閉弁は単体品であり、この開閉弁においては、第１のポート１１に連通するジョイント部１４と第２のポート１２に連通するジョイント部１５とが一直線上の位置に形成されているが、上述した開閉弁と同様に、２つのポート１１，１２を相互に直角方向として弁体収容ブロック１０に形成し、ジョイント部１４，１５を相互に直角方向に設けるようにしても良い。図９に示す開閉弁の第１のポート１１は、弁体収容孔１３の底部に形成される断面三角形の部分で連通するようになっているが、図４および図５に示されるように連通部分を断面円形としても良い。図１〜図６に示した開閉弁においては、弁体収容孔１３は円錐面形状部３４と円筒面形状部３５とを有しているが、図９に示される開閉弁のように、弁体収容孔１３を円錐面形状部３４のみにより形成するようにしても良い。その場合には、ダイヤフラム３９は弁体１６の先端部側に設けられることになり、開閉弁は弁体収容ブロック１０の軸方向寸法が短くなった形態となる。図９に示す開閉弁においても、他の実施の形態における開閉弁と同様に、第１のポート１１と第２のポート１２のいずれをも薬液を供給する一次側ポートとしても良い。さらに、開閉弁の流路内に残留した薬液を洗浄する場合にも、第１のポート１１から洗浄液を供給し、第２のポート１２から洗浄液を排出するようにしても良い。その場合にも、短時間で洗浄処理を行うことができる。
【００４４】
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、弁体１６を直線往復動する駆動手段としては、空気圧や液圧により作動する流体圧シリンダ３０に代えて電磁石等を用いるようにしても良い。また、開閉弁に供給される液体の種類によっては、弁体１６に一体にダイヤフラム３９と環状部３８を設けることなく、弁体１６の外周に環状溝を形成し、その環状溝にＯリング等のシール材を装着し、弁体１６と弁体収容ブロック１０との間をシールするようにしても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 弁体収容ブロック
１１ 第１のポート
１２ 第２のポート
１３ 弁体収容孔
１４，１５ ジョイント部
１６ 弁体
１８ シリンダブロック
２０ ピストン
２１ ピストンロッド
２５ ばね室
２６ 圧力室
２９ ばね部材
３０ 流体圧シリンダ（駆動手段）
３４ 円錐面形状部
３４ａ 円錐弁座面
３４ｂ 円弧面
３５ 円筒面形状部
３６ 連通室
３８ 環状部
３９ ダイヤフラム（シール部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の流路を開閉する開閉弁に関し、特に流路が開口した弁座に弁体を接触させて流路を閉じる一方、弁体を弁座から離反させて流路を開放するようにした開閉弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を案内する流路を開閉する開閉弁にはポペット型がある。ポペット型の開閉弁は、それぞれ液体を案内する第１と第２のポートを連通させる連通室が形成された弁体収容ケースつまり弁体収容ブロックを有し、弁体を第１のポートが開口する弁座つまりバルブシートに接触させて両方のポートの連通を遮断し、弁体を弁座から離反させて両方のポートを連通させるようにしている。第１のポートを流入側とした場合には、弁体が弁座から離れると、第１のポートから連通室に流入した液体は第２ポートから外部に排出される。一方、第２のポートを流入側とした場合には、第２のポートから連通室内に流入した液体は、弁体が弁座から離れると、第１のポートから外部に排出されることになる。
【０００３】
ポペット型の開閉弁は、第１のポートを連通室に開口させる弁座面に対して弁体を、通常、直角方向に往復動することにより、弁座面に弁体を接近離反移動させてポートを開閉するようにしている。弁体を弁座面に対して直角方向に往復動するために、弁体は空気圧シリンダのピストンロッド等の駆動軸に連結されており、連通室内の液体が駆動軸と弁体収納ケースとの間の摺動部から漏出しないように、駆動軸にはＯリング等のシール材が設けられている。
【０００４】
半導体の製造ラインや各種の薬品の製造ライン等においては、これらのラインに設けられた製造装置に対して薬液や純水の供給を制御するために、特許文献１，２に記載されるように、ポペット型の開閉弁が使用されている。薬液や純水の供給を制御するための開閉弁としては、弁体の駆動軸と弁体収納ケースとの間をシールするために、ダイヤフラムが駆動軸に設けられている。ダイヤフラムを用いることにより、駆動軸の外周部と弁体収納ケースとの間の摺動隙間内に薬液が入り込むことを防止することができる。
【０００５】
弁体収納ケースに複数の連通室を形成し、それぞれの連通室に連通する第１のポートを弁体収納ケースに形成された共通流路に連通させるようにすると、特許文献３，４に記載されるように、開閉弁は複数の開閉弁が集合されたタイプのマニホールド構造となる。マニホールド構造の開閉弁においては、それぞれの開閉弁に対して相互に異なった種類の薬液を第２のポートから供給するようにすると、共通流路から混合された薬液を製造装置に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１４５４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１７５７号公報
【特許文献３】特開２００７−２４３０７号公報
【特許文献４】特開２００８−８９０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液体の供給を制御する開閉弁においては、定期的に開閉弁の内部に残留した液体を洗浄液により洗浄するようにしている。洗浄作業を短時間で効率的に行うようにするには、液溜まり部の発生を無くして連通室内部と弁体の周囲に確実に洗浄液が回り込むようにすることが好ましい。しかしながら、従来のように、弁体の往復動方向に対して直角方向に弁座面が設けられていると、連通室内に供給された洗浄液は弁座の部分で直角方向に姿勢を大きく変更してポートに向かうことになるので、その部分における残留液体を迅速に除去することができない。そのため、残留液体の除去に時間がかかることから、洗浄時間を長く設定する必要がある。
【０００８】
同一の開閉弁を用いて製造装置に供給される薬液の種類が変更される場合には、開閉弁内に残留した変更前の薬液の洗浄処理が終了しなければ、新たな薬液を使用して製造装置を稼働させることができないので、効率的に製造装置を稼働させるには、迅速に前の薬液を洗浄させる必要がある。
【０００９】
しかも、液体供給源と製造装置の液体吐出部との間に設けられる開閉弁は、開閉弁の内部における圧力損失を少なくすることが好ましいが、開閉弁の内部で従来のように液体を大きく蛇行させるようにすると、開閉弁内部での液体の圧力損失が大きくなる。
【００１０】
本発明の目的は、開閉弁内部における液体の流れを蛇行させることなく、液体の圧力損失を低下させることにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、開閉弁の流路内に残留した液体を短時間で効率的に洗浄し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の開閉弁は、それぞれ液体を案内する第１のポートと第２のポートとを連通させる連通室を有し、前記第１と第２のポートを連通状態と遮断状態とに切り換える開閉弁であって、前記連通室を形成する円錐面形状部に設けられる円錐弁座面、前記円錐弁座面の頂点部分で前記連通室に連通する前記第１のポート、および前記円錐弁座面よりも大径側部分で前記連通室に連通する前記第２のポートが形成された弁体収容ブロックと、前記連通室内に前記円錐弁座面の中心軸と同軸上に軸方向に往復動自在に配置され、前記円錐弁座面に接触して前記第１のポートと前記第２のポートとの連通を遮断する一方、前記円錐弁座面から離れて前記第１のポートと前記第２のポートとを連通させる円柱形状の弁体と、前記弁体収容ブロックに取り付けられ、前記弁体を軸方向に往復動する駆動手段と、前記弁体と前記弁体収容ブロックとの間に装着され、前記弁体と前記連通室の開口端との間をシールするシール部材とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の開閉弁は、前記シール部材が前記弁体収容ブロックに固定される環状部と前記弁体との間に一体に設けられ、前記弁体の軸方向移動に伴って弾性変形するダイヤフラムであることを特徴とする。本発明の開閉弁は、前記第２のポートが前記連通室にその内周面に対して接線方向に開口することを特徴とする。本発明の開閉弁は、前記第１のポートの横断面形状を、前記円錐弁座面の稜線に一致する２辺と、前記弁体の先端面に沿う１辺とを有する三角形とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の開閉弁は、前記弁体収容ブロックにその長手方向に間隔を隔てて複数の連通室を相互に平行に形成し、それぞれの前記円錐弁座面に開口する前記第１のポートを前記弁体収容ブロックに長手方向に沿って一直線上に形成し、それぞれの前記連通室に連通する第２のポートを前記第１のポートに対して直角方向に前記弁体収容ブロックに形成することを特徴とする。本発明の開閉弁は、前記駆動手段が流体圧により軸方向に往復動し前記弁体に連結されるピストンを有する流体圧シリンダであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の開閉弁は、第１のポートと第２のポートとを連通させる連通室を形成する弁体収容孔が円錐面形状となっており、第１のポートを連通室に開口させ弁体が接触する弁座が円錐弁座面となっているので、連通室を介して第１のポートと第２のポートとの間を流れる液体は、流路内を蛇行したり、大きく姿勢を変更したりすることなく、連通室内を流れることになる。これにより、開閉弁の内部を流れる薬液等の液体の流通抵抗を低減して圧力損失を低下させることができる。また、開閉弁内に洗浄液を流して薬液を洗浄する場合には、開閉弁の流路を短時間で効率的に洗浄することができる。さらに、円錐弁座面に弁体を当接させて第１のポートと第２のポートとの連通を遮断するようにすると、弁体が円錐弁座面に当接したときに弁体は、その中心軸が円錐弁座面の中心軸に一致するように円錐弁座面から調心作用を受けるので、弁体が閉じられたときには液体の流れが確実に遮断される。
【００１６】
第２のポートを連通室にその内周面に対して接線方向に開口させると、連通室内には弁体の周りを旋回するように液体が流れるので、連通室内における液溜まりの発生を抑制することができる。第１のポートの横断面形状を三角形とすると、流路内における薬液の流通抵抗をより小さくすることができるとともに、洗浄液による洗浄効率をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態である開閉弁を示す断面図である。
【図２】図１における２−２線断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】図１における４−４線断面図である。
【図５】開閉弁が開いた状態における図４と同様の部分を示す断面図である。
【図６】図１〜図５に示された弁体収納ブロックの一部を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である開閉弁における図２と同様の部分を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である開閉弁における図５と同様の部分を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。図１〜図３はマニホールド構造の開閉弁を示し、この開閉弁は横断面四角形の棒状のブロックからなる弁体収容ブロック１０を有している。この弁体収容ブロック１０には長手方向に間隔を隔てて５つの弁体収容孔１３が形成されている。それぞれの弁体収容孔１３は、相互に平行となって弁体収容ブロック１０に形成されており、図１における弁体収容ブロック１０の上面に開口されている。
【００１９】
弁体収容ブロック１０には液体を案内する流路として第１のポート１１が弁体収容ブロック１０の長手方向に沿って一直線となって形成されている。第１のポート１１はそれぞれの弁体収容孔１３の底部に連通されており、５つの弁体収容孔１３のそれぞれに連通する共通のポートとなっている。図２に示されるように、５つの弁体収容孔１３に対応させて５つの第２のポート１２がそれぞれ第１のポート１１よりも上方に位置させて、弁体収容ブロック１０には第１のポート１１に対して直角方向となって形成されている。第１のポート１１とそれぞれの第２のポート１２は横断面形状が円形となっている。
【００２０】
弁体収容ブロック１０の一端部には、図１に示されるように、第１のポート１１に連通するジョイント部１４が突出しており、このジョイント部１４には液体を案内する図示しないホースが接続されるようになっている。弁体収容ブロック１０の側面には、それぞれの第２のポート１２に連通するジョイント部１５が５つ突出しており、それぞれのジョイント部１５には液体を案内する図示しないホースが接続されるようになっている。
【００２１】
それぞれの弁体収容孔１３内には、図４に示されるように、横断面が円形となった円柱形状の弁体１６が配置されており、この弁体１６の中心軸Ｏは弁体収容孔１３の中心軸と同軸上となっている。弁体１６を直線往復動することにより、開閉弁は、第１のポート１１と第２のポート１２とを相互に連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉動作を行う２ポート弁が５つ設けられた形態となっている。それぞれの弁体１６を軸方向に往復動するために、それぞれの弁体収容孔１３の開口端面には、図４に示されるように、スペーサ１７を介してシリンダブロック１８が取り付けられている。このシリンダブロック１８内にはピストン２０が軸方向に往復動自在に組み込まれており、ピストン２０に設けられたピストンロッド２１がシリンダブロック１８に設けられた隔壁２２を貫通して弁体１６に連結されている。隔壁２２にはピストンロッド２１を案内するためのスリーブ２３が一体に設けられている。
【００２２】
シリンダブロック１８にはカバー２４が取り付けられており、シリンダブロック１８の内部はピストン２０によりカバー２４側のばね室２５と隔壁２２側の圧力室２６とに仕切られている。弁体収容ブロック１０には、カバー２４と対向するようにして支持板２７が取り付けられている。弁体収容ブロック１０とスペーサ１７とシリンダブロック１８は、図３に示されるように、これらとカバー２４とを貫通し、支持板２７にねじ結合されるねじ部材２８により、カバー２４と支持板２７とにより挟み付けられるように組み立てられている。シリンダブロック１８には、図２に示されるように、ねじ部材２８が貫通する取付孔２８ａが形成されている。
【００２３】
ピストン２０に対して弁体収容孔１３に向かう方向、つまり図４において下方に向かう方向の推力を加えるために、ばね室２５内には圧縮コイルばねからなるばね部材２９が装着されている。圧力室２６に連通する圧力ポート３１がシリンダブロック１８に形成されており、外部から圧力ポート３１を介して圧力室２６に圧縮空気を供給すると、ピストン２０には弁体収容孔１３から離れる方向、つまり図４において上方に向かう方向に推力が加えられる。ピストン２０はカバー２４に設けられたストッパ面２４ａに当接する位置まで移動すると、ストッパ面２４ａにより上方への移動が規制される。ピストン２０が上方に向かうときには、ばね室２５内の空気を外部に排出するために息付きポート３２がシリンダブロック１８に設けられている。
【００２４】
ピストン２０が組み込まれたシリンダブロック１８およびカバー２４等は、弁体１６を軸方向に往復動する駆動手段としての流体圧シリンダ３０を構成している。この流体圧シリンダ３０は、圧力室２６に圧縮空気が供給されないときにはばね力により第１のポート１１と第２のポート１２との連通を遮断するので、流体圧シリンダ３０により駆動される弁体１６は常閉式の開閉弁となっている。流体圧シリンダ３０の圧力室２６に供給される圧縮空気に代えて、油圧等の他の流体によりピストン２０を駆動するようにしても良い。図示する流体圧シリンダ３０は、ピストン２０を下方に向けてばね力により駆動するようにした単動型となっているが、ばね室２５内にばね部材２９を組み込むことなく、ばね室２５を圧力室として息付きポート３２から圧縮空気を供給するようにすると、この流体圧シリンダ３０は複動型となる。
【００２５】
弁体収容孔１３は、図４〜図６に示されるように、その底部側を頂点とする円錐面形状部３４と、この最大内径部分に連なる円筒面形状部３５とを有しており、弁体収容孔１３により第１のポート１１と第２のポート１２とを連通させる連通室３６が形成されている。弁体収容孔１３の開口端部には径方向を向いてスペーサ１７に対向する段部３７が形成されている。弁体１６には、段部３７に配置されてスペーサ１７と弁体収容ブロック１０との間で挟み付けられる環状部３８がダイヤフラム３９を介して一体に設けられている。このダイヤフラム３９は弁体１６と弁体収容ブロック１０との間に装着されて、弁体１６と連通室３６の開口端との間をシールするためのシール部材を構成している。ダイヤフラム３９は、弁体１６が軸方向に移動すると、それに追従して弾性変形する。シリンダブロック１８には隔壁２２とダイヤフラム３９との間に形成される空間４０を外部に連通させる息付き孔４１が形成されており、弁体１６が軸方向に移動して空間４０の容積が変化したときには、空間４０内の空気は息付き孔４１を介して給排される。
【００２６】
環状部３８とダイヤフラム３９を含めてこれらが一体となった弁体１６は、フッ素樹脂等の樹脂により形成されており、弁体収容ブロック１０も同様の樹脂により形成されている。これらの部材が耐腐食性を有するフッ素樹脂により形成されているので、開閉弁内に薬液を流すようにしても、薬液により弁体収容ブロック１０および弁体１６が腐食されることを防止できる。ただし、薬液の種類によってはアルミニウム合金等の他の素材により弁体収容ブロック１０を形成するようにしても良い。スペーサ１７、シリンダブロック１８、カバー２４、および支持板２７は、それぞれアルミニウム合金等の金属材料により形成されている。
【００２７】
図４および図５に示されるように、円錐面形状部３４の小径側部は弁体１６が接触する円錐弁座面３４ａとなっており、円錐面形状部３４には円錐弁座面３４ａが設けられている。第１のポート１１は連通室３６を形成する円錐面形状部３４の頂点部分つまり弁体収容孔１３の円錐面形状部３４の底部に形成され、円錐弁座面３４ａの頂点部分で連通室３６に連通している。一方、第２のポート１２は円錐面形状部３４のうち円錐弁座面３４ａよりも大径側部分で連通室３６と連通している。円錐面形状部３４のうち円錐弁座面３４ａよりも第１のポート１１側の部分には円弧面３４ｂが設けられており、円錐弁座面３４ａは円弧面３４ｂを介して第１のポート１１の内周面になだらかに連なっている。ただし、円弧面３４ｂをも円錐弁座面３４ａと同様に円錐面としても良い。
【００２８】
弁体１６の先端には、円錐弁座面３４ａに接触する接触面１６ａが形成されており、この接触面１６ａは円錐弁座面３４ａに対応する円錐面となっている。円錐面形状部３４は円錐弁座面３４ａを含めて全体的に傾斜角度が同一となっているが、円錐弁座面３４ａとこの円錐弁座面３４ａよりも頂点側部分と大径側部分との傾斜角度を相違させるようにしても良い。
【００２９】
圧力室２６内の圧縮空気を圧力ポート３１から排出すると、ピストン２０に加わるばね力により弁体１６は接触面１６ａが円錐弁座面３４ａに接触まで前進移動する。接触面１６ａが円錐弁座面３４ａに接触すると、図４に示されるように、第１のポート１１は閉じられ、第１のポート１１と第２のポート１２との連通は遮断される。弁体１６が円錐弁座面３４ａに接触すると、弁体１６の中心軸Ｏは弁体収容孔１３の中心軸と同軸上となっており、弁体１６の接触面１６ａも円錐面となっているので、弁体１６は中心軸Ｏが弁体収容孔１３の中心に一致する方向の調心作用を受けて確実に接触面１６ａ全体が円錐弁座面３４ａに接触することになる。これにより、第１のポート１１と第２のポート１２との連通は確実に遮断される。
【００３０】
一方、圧力室２６内に圧縮空気を供給すると、図５に示されるように、ピストン２０はばね力に抗して後退移動してストッパ面２４ａに当接し、弁体１６は円錐弁座面３４ａから離れることになる。これにより、第１のポート１１と第２のポート１２は連通室３６を介して連通状態となる。
【００３１】
図３に示すように、このマニホールド構造の開閉弁においては、第２のポート１２を薬液を開閉弁に供給する一次側ポートとし、第１のポート１１を薬液を吐出する二次側ポートとし、それぞれの第２のポート１２から相互に異なった種類の薬液を供給することができる。例えば、図３において符号Ａ１〜Ａ５で示された別々の薬液をそれぞれの第２のポート１２から供給するようにすると、第１のポート１１からは５種類の薬液が混合された混合薬液Ｂを外部に吐出することができる。図示する開閉弁の弁体収容ブロック１０には第２のポート１２が５つ設けられているので、最大５種類の薬液を混合させて第１のポート１１から吐出させることができる。それぞれの第２のポート１２から供給される薬液の混合割合を変化させる場合には、それぞれの弁体１６が開放されて第２のポート１２と第１のポート１１が連通状態となる時間と、弁体１６が閉塞されてポートが遮断状態となる時間の割合を変化させることになる。これにより、単位時間当たりにおける第１のポート１１に流入する薬液の量が変化して混合割合を変化させることができる。
【００３２】
さらに、共通の第１のポート１１に所定時間毎にいずれかの第２のポート１２から薬液を供給するようにすることもできる。例えば、図３において、符号Ａ１〜Ａ３で示す薬液を第２のポート１２に供給するようにして３種類の薬液が混合された混合薬液Ｂを外部に吐出した後に、符号Ａ４，Ａ５で示す薬液を第２のポート１２に供給して２種類の薬液が混合された混合薬液Ｂを吐出することもできる。弁体収容ブロック１０に設けられる第２のポート１２の数は、図示する５つの限定されることなく、開閉弁の使用形態に対応させて任意の数に設定することができる。
【００３３】
それぞれの第２のポート１２から供給される薬液の種類が変更されたり、第１のポート１１から吐出される薬液の混合割合や薬液の種類が変更されたりする場合には、開閉弁内に残留した薬液を洗浄することになる。薬液を洗浄するには、弁体１６を図５に示されるように円錐弁座面３４ａから離した状態のもとで、それぞれの第２のポート１２から洗浄液として純粋を供給する。第２のポート１２から洗浄液が供給されると、連通室３６内に流入した洗浄液は、弁体１６のストレートとなった外周面とこれに平行となった円筒面形状部３５との間に流入するとともに弁体１６の外周面と円錐面形状部３４との間に流入してこの部分を洗浄する。次いで、洗浄液は、弁体収容孔１３の円錐面形状部３４と弁体１６との間の隙間を通って円錐面形状部３４の内面に沿って第１のポート１１に向けて流れ、弁体１６の平坦な先端面と円錐面形状部３４とにより形成される部分を洗浄し、第１のポート１１に排出される。
【００３４】
連通室３６は円錐面形状の弁体収容孔１３により形成されているので、連通室３６内に流入した洗浄液は大きく姿勢変更することなく、第１のポート１１に向けてそのまま真っ直ぐに向かうことになる。これにより、洗浄液は開閉弁内の流路を蛇行したり、姿勢を大きく変更したりすることなく流れるので、開閉弁内に残留した薬液を短時間で迅速に除去することができる。全ての連通室３６に連通する共通の第１のポート１１は全体的に同一断面形状となっているので、確実に残留液を除去することができる。このように、開閉弁内の流路を流れる液体を蛇行させたり、姿勢を大きく変更したりすることなく、案内することができるので、薬液をそれぞれの第２のポート１２から供給して、第１のポート１１に吐出する場合においても、薬液の流通抵抗を小さくすることができ、薬液の圧力損失を低減することができる。
【００３５】
上述したマニホールド構造の開閉弁は、第２のポート１２を一次側として第１のポート１１に薬液を吐出するようにしているが、第１のポート１１を一次側として、第２のポート１２に薬液を吐出するようにも使用することができる。その場合には、一種類の薬液をそれぞれ別々の製造装置に対して第２のポート１２から同時あるいは所定時間毎に供給することができる。そのような使用形態においても、流路内の薬液の流通抵抗を小さくすることができるので、薬液の圧力損失を低減することができる。
【００３６】
図７は本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図であり、図７には図２と同様の部分が示されている。
【００３７】
図７に示される開閉弁においては、上述した開閉弁における第２のポート１２が弁体収容孔１３の中心軸に交差させて形成されているのに対して、第２のポート１２は弁体収容孔１３の中心軸から変位されて弁体収容孔１３の円錐面形状部３４に対し接線方向となっている。このように、第２のポート１２を連通室３６に対して変位して連通させるようにすると、第２のポート１２から連通室３６内に供給された薬液は、連通室３６内において弁体１６と弁体収容孔１３とにより形成される円筒形状の空間内を旋回するように流れることになる。連通室３６内に薬液の旋回流を生成するようにすると、第２のポート１２から供給された薬液が連通室３６内で部分的に残留することが防止される。また、薬液を洗浄する場合にも、連通室３６内に洗浄液の旋回流が生成されるので、洗浄時間を図２に示す場合よりも短くすることができる。
【００３８】
図８は本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図であり、図８には図５と同様の部分が示されている。
【００３９】
図８に示される開閉弁においては、第１のポート１１の横断面形状は三角形となっている。三角形の断面を形成する３辺のうちの相互に対向する２辺１１ａ，１１ｂは円錐面形状部３４の稜線、つまり円錐弁座面３４ａの稜線に一致するようになっており、他の１辺１１ｃは弁体１６の先端面に沿っている。しかも、弁体１６の先端面に沿う他の１辺１１ｃは、弁体１６が円錐弁座面３４ａに接触して両方のポート１１，１２の連通を遮断したときにおける弁体１６の先端面にほぼ一致させて弁体収容ブロック１０に形成されている。このように第１のポート１１の横断面形状を三角形とすると、図８と図５の比較により明らかなように、弁体１６が円錐弁座面３４ａから離れたときには、弁体１６の先端面から第１のポート１１までにおける円錐面形状部３４の長さが短くなり、薬液の流通抵抗をより小さくすることができるとともに、洗浄液による洗浄効率をより高めることができる。
【００４０】
図９は本発明の他の実施の形態である開閉弁を示す断面図である。図９に示す開閉弁は、上述した開閉弁がマニホールド構造であるのに対して、弁体収容ブロック１０には１つの弁体収容孔１３が形成された単体品となっている。
【００４１】
図９に示されるように、弁体収容ブロック１０の相互に反対側の側面には第１のポート１１に連通するジョイント部１４と、第２のポート１２に連通するジョイント部１５とが設けられており、両方のジョイント部１４，１５は同一の中心線上に設けられている。図９に示されるように、弁体１６に一体に設けられるダイヤフラム３９は、上述したダイヤフラム３９に比して弁体１６の先端部側に設けられており、弁体収容孔１３は上述した円筒面形状部３５を有しておらず、弁体収容孔１３は円錐面形状部３４のみにより形成されている。したがって、第２のポート１２の開口部とダイヤフラム３９との間の寸法が短くなり、連通室３６の容積は図４との比較により明らかなようにより小さくなっている。これにより、弁体収容ブロック１０の軸方向の長さ寸法を短くすることができ、さらに、薬液の残留液を少なくすることができるとともに洗浄液を使用した薬液洗浄時間をより短縮することができる。
【００４２】
第２のポート１２はジョイント部１５と同心上の部分１２ａと、この部分から連通室３６に向けて屈曲された部分１２ｂとを有しており、ジョイント部１５が弁体収容ブロック１０の軸方向中央部に設けられている。これにより、第２のポート１２の開口部に段部３７を接近させても、ジョイント部１５の強度が確保される。
【００４３】
図９に示す開閉弁は単体品であり、この開閉弁においては、第１のポート１１に連通するジョイント部１４と第２のポート１２に連通するジョイント部１５とが一直線上の位置に形成されているが、上述した開閉弁と同様に、２つのポート１１，１２を相互に直角方向として弁体収容ブロック１０に形成し、ジョイント部１４，１５を相互に直角方向に設けるようにしても良い。図９に示す開閉弁の第１のポート１１は、弁体収容孔１３の底部に形成される断面三角形の部分で連通するようになっているが、図４および図５に示されるように連通部分を断面円形としても良い。図１〜図６に示した開閉弁においては、弁体収容孔１３は円錐面形状部３４と円筒面形状部３５とを有しているが、図９に示される開閉弁のように、弁体収容孔１３を円錐面形状部３４のみにより形成するようにしても良い。その場合には、ダイヤフラム３９は弁体１６の先端部側に設けられることになり、開閉弁は弁体収容ブロック１０の軸方向寸法が短くなった形態となる。図９に示す開閉弁においても、他の実施の形態における開閉弁と同様に、第１のポート１１と第２のポート１２のいずれをも薬液を供給する一次側ポートとしても良い。さらに、開閉弁の流路内に残留した薬液を洗浄する場合にも、第１のポート１１から洗浄液を供給し、第２のポート１２から洗浄液を排出するようにしても良い。その場合にも、短時間で洗浄処理を行うことができる。
【００４４】
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、弁体１６を直線往復動する駆動手段としては、空気圧や液圧により作動する流体圧シリンダ３０に代えて電磁石等を用いるようにしても良い。また、開閉弁に供給される液体の種類によっては、弁体１６に一体にダイヤフラム３９と環状部３８を設けることなく、弁体１６の外周に環状溝を形成し、その環状溝にＯリング等のシール材を装着し、弁体１６と弁体収容ブロック１０との間をシールするようにしても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 弁体収容ブロック
１１ 第１のポート
１２ 第２のポート
１３ 弁体収容孔
１４，１５ ジョイント部
１６ 弁体
１８ シリンダブロック
２０ ピストン
２１ ピストンロッド
２５ ばね室
２６ 圧力室
２９ ばね部材
３０ 流体圧シリンダ（駆動手段）
３４ 円錐面形状部
３４ａ 円錐弁座面
３４ｂ 円弧面
３５ 円筒面形状部
３６ 連通室
３８ 環状部
３９ ダイヤフラム（シール部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ液体を案内する第１のポートと第２のポートとを連通させる連通室を有し、前記第１と第２のポートを連通状態と遮断状態とに切り換える開閉弁であって、
前記連通室を形成する円錐面形状部に設けられる円錐弁座面、前記円錐弁座面の頂点部分で前記連通室に連通する前記第１のポート、および前記円錐弁座面よりも大径側部分で前記連通室に連通する前記第２のポートが形成された弁体収容ブロックと、
前記連通室内に前記円錐弁座面の中心軸と同軸上に軸方向に往復動自在に配置され、前記円錐弁座面に接触して前記第１のポートと前記第２のポートとの連通を遮断する一方、前記円錐弁座面から離れて前記第１のポートと前記第２のポートとを連通させる円柱形状の弁体と、
前記弁体収容ブロックに取り付けられ、前記弁体を軸方向に往復動する駆動手段と、
前記弁体と前記弁体収容ブロックとの間に装着され、前記弁体と前記連通室の開口端との間をシールするシール部材とを有することを特徴とする開閉弁。
【請求項２】
請求項１記載の開閉弁において、前記シール部材が前記弁体収容ブロックに固定される環状部と前記弁体との間に一体に設けられ、前記弁体の軸方向移動に伴って弾性変形するダイヤフラムであることを特徴とする開閉弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の開閉弁において、前記第２のポートが前記連通室にその内周面に対して接線方向に開口することを特徴とする開閉弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の開閉弁において、前記第１のポートの横断面形状を、前記円錐弁座面の稜線に一致する２辺と、前記弁体の先端面に沿う１辺とを有する三角形とすることを特徴とする開閉弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の開閉弁において、前記弁体収容ブロックにその長手方向に間隔を隔てて複数の連通室を相互に平行に形成し、それぞれの前記円錐弁座面に開口する前記第１のポートを前記弁体収容ブロックに長手方向に沿って一直線上に形成し、それぞれの前記連通室に連通する第２のポートを前記第１のポートに対して直角方向に前記弁体収容ブロックに形成することを特徴とする開閉弁。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の開閉弁において、前記駆動手段が流体圧により軸方向に往復動し前記弁体に連結されるピストンを有する流体圧シリンダであることを特徴とする開閉弁。
【請求項１】
それぞれ液体を案内する第１のポートと第２のポートとを連通させる連通室を有し、前記第１と第２のポートを連通状態と遮断状態とに切り換える開閉弁であって、
前記連通室を形成する円錐面形状部に設けられる円錐弁座面、前記円錐弁座面の頂点部分で前記連通室に連通する前記第１のポート、および前記円錐弁座面よりも大径側部分で前記連通室に連通する前記第２のポートが形成された弁体収容ブロックと、
前記連通室内に前記円錐弁座面の中心軸と同軸上に軸方向に往復動自在に配置され、前記円錐弁座面に接触して前記第１のポートと前記第２のポートとの連通を遮断する一方、前記円錐弁座面から離れて前記第１のポートと前記第２のポートとを連通させる円柱形状の弁体と、
前記弁体収容ブロックに取り付けられ、前記弁体を軸方向に往復動する駆動手段と、
前記弁体と前記弁体収容ブロックとの間に装着され、前記弁体と前記連通室の開口端との間をシールするシール部材とを有することを特徴とする開閉弁。
【請求項２】
請求項１記載の開閉弁において、前記シール部材が前記弁体収容ブロックに固定される環状部と前記弁体との間に一体に設けられ、前記弁体の軸方向移動に伴って弾性変形するダイヤフラムであることを特徴とする開閉弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の開閉弁において、前記第２のポートが前記連通室にその内周面に対して接線方向に開口することを特徴とする開閉弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の開閉弁において、前記第１のポートの横断面形状を、前記円錐弁座面の稜線に一致する２辺と、前記弁体の先端面に沿う１辺とを有する三角形とすることを特徴とする開閉弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の開閉弁において、前記弁体収容ブロックにその長手方向に間隔を隔てて複数の連通室を相互に平行に形成し、それぞれの前記円錐弁座面に開口する前記第１のポートを前記弁体収容ブロックに長手方向に沿って一直線上に形成し、それぞれの前記連通室に連通する第２のポートを前記第１のポートに対して直角方向に前記弁体収容ブロックに形成することを特徴とする開閉弁。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の開閉弁において、前記駆動手段が流体圧により軸方向に往復動し前記弁体に連結されるピストンを有する流体圧シリンダであることを特徴とする開閉弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２２０４２２（Ｐ２０１１−２２０４２２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９１１２（Ｐ２０１０−８９１１２）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
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