JP2000337534A - 開閉弁及び配管システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性や開閉作動等の弁基本機能を維持し
て、フットプリントを小さくする上で好適な開閉弁と、
フットプリントの小さな配管システムとを実現する。 【解決手段】 ボディ１が、弁体４及び弁作動機構と、
下部側に一体化されて流体通路及び前記弁体４に対向し
た弁座５を一部に設けている管路形成部２とを有し、前
記弁体４を弁作動機構を介し前記弁座５に接離すること
により、前記流体通路の流入及び流出側の間を開閉する
開閉弁を対象としている。改良点は、前記流体通路の流
入側の一方通路部２１が、前記ボディ１側に位置する先
端部を前記弁体４に向いて開口２１ｂし、該開口２１ｂ
端に前記弁座５を設けており、他方通路部２２が、前記
弁体４を弁座５に当接した状態で前記一方通路部２１と
遮断される略Ｃ形溝状の中継通路部２３に対しそれぞれ
連通され、かつ少なくとも１つが前記流体通路の流出側
となる２以上で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、複数の開閉
弁を用いて流体移送用の配管システムを構築するような
場合に好適な開閉弁及び配管システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は開閉弁の従来例を示し、図５
（ｂ）は従来開閉弁を用いた配管システム例を示してい
る。図７の開閉弁は、ボディ３１が弁体３２及び操作部
３３等の弁作動機構を組み込むと共に、下部側に一体化
されて弁座３５を一部に設けている管路形成部３４を備
えている。管路形成部３４は、流体通路の流入及び流出
側の一方通路部３６と、他方通路３７とからなり、弁座
３５を一方通路部３６の先端側に形成している。そし
て、弁体３２は、操作部３３を介し弁座３５に接離され
ることにより、管路形成部３４の一方通路部３６と他方
通路部３７の間を開閉する構造である。なお、この従来
例は弁作動機構が手動式であるが、電磁式や流体圧を利
用して開閉する構造もある。図７の改良例としては特開
平８−４２７４２号等に示されている。

【０００３】以上のような開閉弁は各種の配管システム
に用いられる。図５（ｂ）の配管システムは半導体製造
に採用された一例である。液移送形態としては、液体
ａ，ｂを移送過程で合流させ、それを分流して２カ所か
ら流出させるものである。同図中、符号３０ａ〜３０ｅ
は上記したような従来の開閉弁である。符号４０ａ，４
０ｂはＴ型パイプ（以下、ティーと称する）、符号４１
は接続用チュープである。そして、ティー４０ａは、合
流用として開閉弁３０ａ，３０ｂ，３０ｃの対応側に各
チュープ４１を介し接続されている。ティー４０ｂは流
出用として開閉弁３０ｃ，３０ｄ，３０ｅの対応側に各
チュープ４１を介し接続されている。すなわち、この配
管システムでは、液体ａが導入側配管４２ａ及び開閉弁
３０ａから、液体ｂが導入側配管４２ｂ及び開閉弁３０
ｂから移送されてティー４０ａで合流される。合流した
液体ａ，ｂは、開閉弁３０ｃを介しティー４０ｂに導入
され、該ティー４０ｂにより分流されて、開閉弁３０ｄ
及び排出側配管４２ｃと、開閉弁３０ｅ及び排出側配管
４２ｄとを通って目的箇所へ供給されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような、複数
の開閉弁を用いた配管システムは、産業全般に広く採用
されるものであるが、特に、医療品製造や半導体製造等
の如くクリーンルームに構築する場合、安全性に加え、
配管又は配置スペース（以下、フットプリントと称す
る）の制約を受け易く、フットプリントを如何に小さく
するかが必要不可欠なテーマとして求められている。と
ころが、従来は、これらの要求に対し材質の高品質化、
シールや開閉作動、コンパクト化等の機能的な点、つま
り各配管部品の要素毎に対応してきているが、未だ充分
に対応できないという状況である。

【０００５】本発明は以上の背景から開発されたもので
ある。その目的は、安全性や開閉作動等の弁基本機能を
維持して、フットプリントを小さくする上で好適な開閉
弁と、フットプリントの小さな配管システムとを実現す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上目的を達成するため
本発明は、例えば、図１〜図４に例示される如くボディ
１が、弁体４及び弁作動機構と、下部側に一体化されて
流体通路及び前記弁体４に対向した弁座５を一部に設け
ている管路形成部２とを有し、前記弁体４を弁作動機構
を介し前記弁座５に接離することにより、前記流体通路
の流入及び流出側の間を開閉する開閉弁において、前記
流体通路の流入側の一方通路部２１が、前記ボディ１側
に位置する先端部を前記弁体４に向いて開口２１ｂし、
該開口２１ｂ端に前記弁座５を設けており、他方通路部
２２が、前記弁体４を弁座５に当接した状態で前記一方
通路部２１と遮断される略Ｃ形溝状の中継通路部２３に
対しそれぞれ連通され、かつ少なくとも１つが前記流体
通路の流出側となる２以上で構成されている。また、本
発明は、上記開閉弁１０を好適に用いた態様として、図
５（ａ）に例示される如く、組として用いられた複数の
開閉弁を有し、流体ａ，ｂ同士を合流すると共に、それ
を分流して複数箇所へ流出する配管システムにおいて、
前記開閉弁として、請求項１のものを少なくとも２個組
として使用し、当該開閉弁１０ａ，１０ｂの一方を流体
ａ，ｂ同士を混ぜる合流用として使用し、他方を異なる
箇所へ流出する分流用として使用しているものである。

【０００７】以上の開閉弁１０によれば、弁体４が弁座
５に当接されることにより、一方通路部２１と、中継通
路部２３つまり２以上の他方通路部２２との間が遮断さ
れ閉状態となる。逆に、弁体４が弁座５から離れること
により、一方通路部２１と、中継通路部２３つまり２以
上の他方通路部２２との間が連通されて開状態となる。
したがって、閉状態の場合は、例えば、流体を２以上の
他方通路部２２のうち、第１他方通路部２２ａから流入
し、中継通路部２３を通して第２他方通路部２２ｂへ流
出するというように、他方通路部２同士の間で流入と流
出側として使用可能となる。この点は、図７及び図５
（ｂ）の如く従来の開閉弁３０では別途にティー４０を
設けなければ同様なハンドリングは不可能である。開状
態の場合は、例えば、流体ａを一方通路部２１から流入
し、中継通路部２３を通って２以上の他方通路部２２へ
分流して流出する態様、一方通路部２１から流入した流
体ａと、２以上の他方通路部２２の第１他方通路部２２
ａ（又は、第２他方通路部２２ｂ）から流入した流体ｂ
とを中継通路部２３を通って合流して、他方通路部２２
のうち第２他方通路部２２ｂ（又は、第１他方通路部２
２ａ）から流出する態様等、が可能となる。このよう
に、本発明の開閉弁１０は色々な態様のハンドリングが
行える。そして、図５（ａ）の如く配管システムを構成
することにより、従来のティー４０等が省略されると共
に接続箇所も減少する結果、フットプリントＦ１を大幅
に小さくすることができるばかりでなく、リークに対す
る安全性及び配管システム製作工数等も改善できる。

【０００８】以上の本発明は、前記他方通路部２２が、
図２や図６に例示される如く、前記一方通路部２１の軸
延長線上に位置する第１他方通路部２２ａと、前記一方
通路部２１の軸線と交差する片側に位置する第２他方通
路部２２ｂ、又は、両側に位置する第２，第３他方通路
部２２ｂ，２２ｃとからなることがより好ましい。この
構造では、２つの第１，第２他方通路部２２ａ，２２
ｂ、又は、３つの第１，第２，第３他方通路部２２ａ，
２２ｂ，２２ｃは、何れも一方通路部２１と略同じ平面
内にあり、しかも適度な間隔を保っていることから、設
置の安定性と共に配管系も簡素化し易い。また、後者の
場合は、例えば、流体ａを一方通路部２１から流入し、
中継通路部２３を通って第１，第２，第３他方通路部２
２ａ，２２ｂ，２２ｃつまり３方向へ分流して流出可能
となったり、逆に、流体ａを一方通路部２１から、流体
ｂを第１他方通路部２２ａから流入し、中継通路部２３
を通って合流して第２，第３他方通路部２２ｂ，２２ｃ
から流出可能にして、配管システムの簡素化をより図り
易くなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図１から図
６の形態例を参照しながら更に詳述する。図１は形態例
の開閉弁を一部破断して示す全体の外観図、図２（ａ）
は同開閉弁の側面図、図２（ｂ）は同開閉弁の上面図で
ある。図３（ａ），（ｂ）は同開閉弁の開及び閉状態を
図２（ｂ）のＡ―Ａ線に沿って示す縦断面図である。図
４（ａ）は同開閉弁のボディ下部側の管路形成部単品を
上から見た上面図、図４（ｂ）はその管路形成部を図３
（ａ）のＢ―Ｂ線に沿って示す横断面図である。図５
（ａ）は以上の開閉弁を用いた配管システムを従来例と
共に示す図である。

【００１０】この形態の開閉弁１０は、ダイヤフラム弁
であり、ボディ１及び管路形成部２が一体化された状態
で台座３に保持されている。ボディ１は弁体４及び弁作
動機構を有し、菅路形成部２はボディ１の下部側に一体
化されて弁体４と対向している弁座５を一部に有してい
る。そして、弁体４は、ボディ１内に給排気される駆動
圧Ｐにて作動し、弁座５に対し接離されることにより管
路形成部２内の通路を開閉する構成である。なお、弁構
造的には同様なベローズ弁でもよい。

【００１１】ここで、ボディ１，管路形成部２，台座
３，弁体４等の主な構成部品は、耐腐食性ないしは耐薬
品性に優れたふっ素樹脂等の合成樹脂製からなってい
る。このうち、台座３は矩形板状をなし、矩形コーナ部
に設けられた設置用の複数の取付孔３ａと、ボディ１に
対し管路形成部２を間に位置した状態で固定する連結孔
３ｂとを有している。

【００１２】ボディ１は、図３等に示す如く上下の挿通
孔１１が内中心部に設けられると共に、上側部分に大き
な凹部１２を、下側部分に凹部１２より小さな窪み部１
３をそれぞれ形成している。下端面側には、等分する位
置に設けられた四個のねじ穴１４（図２参照）と、ねじ
穴１４よりも内径側に設けられて管路形成部２を取り付
けるリング状の取付溝１５と、それよりも内径側に設け
られて弁体４の外周側の端面部を押すリング状の突起１
６とを有している。外周には、駆動圧用のノズル装着孔
１７と、凹部１２内の気体を吸排気する小さな逃げ孔１
８とが設けられている。ノズル装着孔１７は、孔奥が溝
１７ａを介して凹部１２内に通じている。

【００１３】そして、ボディ１には、弁体４がシャフト
６の下端に支持された状態で窪み部１３を閉じるよう配
置され、弁作動機構が組み込まれると共に、凹部１２の
上開口がそこに螺合結合されたリッド７で閉じられてい
る。弁体４はダイヤフラムであり、中心部の取付部４ａ
がシャフト６の下端部に設けられた凹所に結合される一
方、その周囲部４ｂがボディ１と管路形成部２との間に
固定状態に挟持されている。シャフト６は、凹部１２内
に突出した上端側に装着された可動板８を有し、その可
動板８とリッド７との間に圧縮された状態で配置された
スプリング９により、通常、弁体４が弁座５に当接する
方向に付勢され移動されている。すなわち、この構造に
おいて、弁作動機構は、可動板８を介して弁体４を閉方
向へ付勢しているスプリング９を有し、ノズル装着孔１
７及び溝１７ａを通して駆動流体を凹部１２の内端面と
可動板８との間に供給して可動板８をスプリング９の付
勢圧に抗し上側へ移動して、弁体４を閉状態から開状態
に切り換える自動切り換え方式である。但し、本発明の
開閉弁は、これに限られず、例えば、図７や特開平８−
４２７４２号等のように手動式であってもよい。なお、
図３（ｂ）中、符号１９ａ〜１９ｃはシール部材であ
る。シール部材１９ａはシャフト６の挿通孔１１内に位
置する軸周りに装着されている。シール部材１９ｂは凹
部１２の内径に摺接する可動板８の外周凹所に装着され
ている。シール部材１９ｃは弁体４の周囲部３ｂと突起
１６との間に装着されている。

【００１４】これに対し、管路形成部２は、図３及び図
４に示す如く、流体通路の流入側である一方通路部２１
と、少なくとも１つが流出側である２つの他方通路部２
２と、各他方通路部２２同士をボディ１側で連通してい
る中継通路部２３とを同じ平面内に位置するよう一体に
形成している。このうち、一方通路部２１は、ボディ１
の中央部に延びる先端部２１ａが上向き短筒状に形成さ
れて上向きの開口２１ｂになっていると共に、開口２１
ｂを形成している筒端縁を弁座５として形成している。
他方通路部２２は、一方通路部２１の軸延長線上に位置
する第１他方通路部２２ａと、一方通路部２１の軸線と
略直角に交差する片側に位置する第２他方通路部２２ｂ
とからなる。そして、第１，第２他方通路部２２ａ，２
２ｂは、先端側が何れも中継通路部２３に連通してお
り、同一平面内にあって、略９０度の間隔を保ってい
る。中継通路部２３は、上に開口２１ｂした先端部２１
ａの外周側に位置し、弁体４を弁座５に当接した状態で
一方通路部２１と遮断される略Ｃ形溝状に設けられてお
り、図３（ａ）の如く弁体４の開状態で開口２１ｂと連
通し、図３（ｂ）の如く弁体４の閉状態で開口２１ｂと
遮断される。

【００１５】また、管路形成部２において、図４に示す
如く一方通路部２１の先端部２１ａ及び中継通路部２３
を形成している外周部分は、径大部に形成された取付部
２４になっている。この取付部２４には、中継通路部２
３の外側に形成された周回溝２５と、外周を４等分する
箇所に突設された取付孔２６ａ付きの半柱状部分２６と
を有している。そして、管路成形部２は、ボディ１に対
し、周回溝２５に弁体４の周囲部４ｂを差し込んだ後、
台座３上に配置させて、４本のボルト部材２７を、台座
３の下側から連結孔３ｂ、取付孔２６ａ、ねじ穴１４に
それぞれ螺入することにより不動状態に一体化される。
これにより、製品としての開閉弁１０となる。

【００１６】なお、一方通路部２１の外側筒部には、接
続用雄ねじ２２ｂが設けられ、そこにナット９が配置さ
れている。このナット９は、例えば、図５（ａ）の如く
左側の開閉弁１０ａの場合の例で、液体ａを導入する側
の配管４２ａ等と一方通路部２１とを接続する際に利用
される。この接続構造は、実開平７−１２６９２号等に
記載のフレア継手機構を利用したものであるが、各通路
部２１を接続する構造としては公知の接続構造が適宜に
適用されるものである。これは第１，第２他方通路部２
２ａ，２２ｂ側も同様であり、形態例ではチューブ継手
を想定したものであるが、一方通路部２１と同様にナッ
ト付きフレア継手にしたり、他の接続構造であってもよ
い。

【００１７】以上のように構成された開閉弁１０は、弁
体４が弁座５に当接されることにより、一方通路部２１
と、中継通路部２３つまり第１，第２他方通路部２２
ａ，２２ｂとの間が遮断され閉状態となる。逆に、弁体
４が弁座５から離れることにより、一方通路部２１と、
中継通路部２３つまり第１，第２他方通路部２２ａ，２
２ｂ２との間が連通されて開状態となる。この結果、使
用態様として、異なる液体を合流したい場合は、例え
ば、１の液体（気体）を一方通路部２１から流入すると
共に、２の液体（気体）を他方通路部２２の第１他方通
路部２２ａから流入し、中継通路部２３を通って合流し
て、他方通路部２２の第２他方通路部２２ｂから流出す
ることが可能となる。逆に、液体を分流したい場合は、
例えば、液体（気体）を一方通路部２１から流入し、中
継通路部２３を通って第１，第２他方通路部２２ａ，２
２ｂへ分流して流出することが可能となる。これ以外に
も、この開閉弁１０は目的に応じて色々な態様のハンド
リングが行えることになる。

【００１８】図５（ａ）は以上の本発明品を使用した配
管システム例を従来例との対比にて示している。図５
（ａ）の配管システムは、図５（ｂ）と同じく液体（又
は気体）ａ，ｂを移送過程で合流させ、それを分流して
２カ所から流出させる液移送形態である。図５（ａ）
中、符号１０ａ，１０ｂは上記した本発明を適用した開
閉弁、符号３０３０ｂ，３０ｄ，３０ｅは従来の開閉弁
である。開閉弁１０ａはその管路形成部２が導入側の配
管４２ａと、開閉弁１０ｂと、開閉弁３０ｂの対応側に
それぞれ接続されている。開閉弁１０ｂはその管路形成
部２が排出側の配管４２ｄと、開閉弁３０ｄと、開閉弁
３０ｅの対応側にそれぞれ接続されている。すなわち、
この配管システムでは、液体ａが導入側配管４２ａ及び
開閉弁１０ａから、液体ｂが導入側配管４２ｂ及び開閉
弁３０ｂから移送されて本発明の開閉弁１０ａで合流さ
れる。合流した液体ａ，ｂは、開閉弁１０ａから開閉弁
１０ｂへ導入さ、そこで分流されて、開閉弁３０ｄ及び
排出側配管４２ｃと、開閉弁３０ｅ及び排出側配管４２
ｄとを通って目的箇所へ供給されることになる。

【００１９】このように、本発明を適用した図５（ａ）
の配管システムでは、図５（ｂ）の従来配管システムの
ティー４０ａ，４０ｂが省略可能なことから、フットプ
リントＦ１がフットプリントＦ２より大幅に小さくな
る。この例では、従来のフットプリントＦ２が７３０×
２５５のに対し、本発明を適用したフットプリントＦ１
が３２５×２００ｍｍとなっている。また、システム構
築作業では接続操作が不可欠となる。接続箇所の観点か
らは、図５（ａ）の配管システムの場合に合計８箇所と
なるに対し、図５（ｂ）の配管システムの場合に合計１
６箇所となり、本発明を適用することで接続箇所を半減
できる。この利点は、作業工数を減少可能にするだけで
はなく、リークに対する安全性及び信頼性を向上できる
ことにある。更に、配管システムとしては、フットプリ
ントを大幅に小さくでき、配管システム設計、製作上の
自由度を高くし、また、開閉弁の故障によるシステムダ
ウンに関しては当該故障した開閉弁の交換で対応できる
という利点を有している。

【００２０】図６（ａ），（ｂ）は本発明の変形例を図
４（ａ），（ｂ）と同様な状態で示している。なお、同
図には上記した形態と同一部位又は対応する部位に同じ
符合を付し、重複した説明を省略する。この変形例は、
上記した形態に対し管路形成部２の他方通路部２２を３
つで構成したものであり、それ以外はほぼ同じ。すなわ
ち、この管路形成部２において、他方通路部２２は、第
１，第２，第３他方通路部２２ａ，２２ｂ，２２ｃが何
れも一方通路部２１と略同じ平面内にあり、しかも適度
な間隔を保っていることから、設置の安定性と共に配管
系も簡素化し易いものとなる。このように、本発明は、
請求項１に記載の技術要素の範囲で色々に変形されるも
のである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る開閉
弁及び配管システムは、特に、開閉弁を構成している管
路形成部が弁閉状態で一方通路部と遮断される略Ｃ形溝
状の中継通路部に対しそれぞれ連通され、かつ少なくと
も１つが前記流体通路の流出側となる２以上で構成され
ていることから、色々な態様のハンドリングを可能にし
て、図５（ａ）の様な配管システムを構成する場合、フ
ットプリントを大幅に小さく省スペース化の要求に充分
に対応することができる。同時に、接続箇所を減少する
と共に、リークに対する安全性及び配管システム製作工
数等を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した開閉弁を一部破断して示す外
観図である。

【図２】上記開閉弁の正面及び上から見た上面図であ
る。図１の要部を示す模式縦断面図である。

【図３】上記開閉弁の開及び閉状態を図２（ｂ）のＡ―
Ａ線に沿う縦断面で示す図である。

【図４】上記開閉弁のボディ下部側の流通路形成部を上
から見た上面と、図３（ａ）のＢ―Ｂ線に沿う横断面図
である。

【図５】配管システムにおける本発明開閉弁と従来開閉
弁との比較図である。

【図６】本発明の変形例を図２（ｂ）と図４（ｂ）の状
態で示す図である。

【図７】従来開閉弁の一例を一部破断して示す図であ
る。

【符号の説明】

１はボディ ２は管路形成部 ３は台座 ４は弁体 ５は弁座 １０，１０ａ，１０ｂは開閉弁 ２１は一方通路部（２１ａは先端部、２１ｂは先端の開
口） ２２は他方通路部 ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは第１，２，３他方通路部 ２３は中継通路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 幸治 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 佐藤 淳一 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 日曹エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3H067 AA01 CC32 CC33 CC38 CC55 CC60 DD03 DD12 DD33 EC25 FF01 FF09 GG12 GG28

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボディが、弁体及び弁作動機構と、下部
   側に一体化されて流体通路及び前記弁体に対向した弁座
   を一部に設けている管路形成部とを有し、前記弁体を弁
   作動機構を介し前記弁座に接離することにより、前記流
   体通路の流入及び流出側の間を開閉する開閉弁におい
   て、 前記流体通路の流入側の一方通路部が、前記ボディ側に
   位置する先端部を前記弁体に向いて開口し、該開口端に
   前記弁座を設けており、 他方通路部が、前記弁体を弁座に当接した状態で前記一
   方通路部と遮断される略Ｃ形溝状の中継通路部に対しそ
   れぞれ連通され、かつ少なくとも１つが前記流体通路の
   流出側となる２以上で構成されている、ことを特徴とす
   る開閉弁。
2. 【請求項２】 前記他方通路部が、前記一方通路部の軸
   延長線上に位置する第１他方通路部と、前記一方通路部
   の軸線と交差する片側に位置する第２他方通路部とから
   なる請求項１に記載の開閉弁。
3. 【請求項３】 前記他方通路部が、前記一方通路部の軸
   延長線上に位置する第１他方通路部と、前記一方通路部
   の軸線と交差する両側に位置する第２，第３他方通路部
   とからなる請求項１に記載の開閉弁。
4. 【請求項４】 ダイヤフラム弁又はベローズ弁である請
   求項１〜３の何れかに記載の開閉弁。
5. 【請求項５】 組として用いられた複数の開閉弁を有
   し、流体同士を合流すると共に、それを分流して複数箇
   所へ流出する配管システムにおいて、 前記開閉弁として、請求項１のものを少なくとも２個組
   として使用し、当該開閉弁の一方を流体同士を混ぜる合
   流用として使用し、他方を異なる箇所へ流出する分流用
   として使用している、ことを特徴とする配管システム。