JP4699246B2

JP4699246B2 - ダイヤフラム弁

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Publication number: JP4699246B2
Application number: JP2006063520A
Authority: JP
Inventors: 良二金井
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: JP2007239896A

Description

本発明は流体の流れる通路をダイヤフラムにより開閉するダイヤフラム弁に関する。

半導体や液晶等の電子部品や電子製品を製造する装置には、フォトレジスト液等の薬液や純水の液体を供給する正圧配管や負圧空気を供給するための負圧配管が設けられるものがある。正圧配管や負圧配管には内部の流路を開閉するために流路開閉弁が設けられることがあり、薬液が流れる流路を開閉するための流路開閉弁としては、フッ素樹脂等の耐薬液性に優れた材料からなるダイヤフラムを弁体とするものがあり（特許文献１参照）、負圧空気を供給するための流路を開閉する流路開閉弁としてもダイヤフラムを弁体とするものがある。
特開２００４−１６９８８６号公報

フッ素樹脂等の硬質樹脂を素材とするダイヤフラム弁は、ゴム等のように弾性率が低く小さい操作力により容易に弾性変形する素材のものに比して、弾性率が高く繰り返し変形に対する耐久性が低いという問題点がある。弾性率が高い硬質樹脂を弁体の素材とするダイヤフラム弁においては、弁体の開閉ストロークが小さければ弁体の変形量が小さくなるので、ダイヤフラムに湾曲部つまりビードを設けることなく、上記特許文献１に記載されるようにテーパ形状としても、耐久性を高めることができることになる。しかし、弁体の開度を大きくして流体の流量を多くするには、弁体の開閉ストロークを大きくする必要がある。弁体の開閉ストロークを大きくするには、ダイヤフラムを大きく弾性変形させてストロークを確保する必要がある。

加圧された薬液等の正圧流体を案内する正圧案内通路を開閉するためのダイヤフラム弁においては、圧力が作用する側が凹面となるようにダイヤフラムを湾曲させているが、負圧空気を供給するための負圧案内通路を開閉する流路開閉弁として、負圧が作用する側を凹面としてそのままダイヤフラム弁を用いると、ダイヤフラムを有する弁体の耐久性が低くなるという問題点が見いだされた。この原因は、負圧が作用する側が凹面となるようにダイヤフラムからなる弁体を配置すると、負圧案内通路を流れる負圧空気によってダイヤフラムの凹凸関係が逆転するように変形することがあり、湾曲部を設けたことで結果的にダイヤフラムの変形量が大きくなるからである。

一方、電子製品の製造装置には加圧された薬液等の正圧流体を案内する正圧配管と、負圧空気を案内する真空配管とが設けられる場合がある。１つの共通の流体案内流路に対して正圧流体と負圧流体とを選択的に案内する場合であっても、負圧案内通路を開閉する負圧用の流路開閉弁と、正圧案内通路を開閉する正圧用の流路開閉弁とがそれぞれ別々に設けられている。このため、電子部品の製造装置の限られたスペースに多くの流路開閉弁が組み込まれることになり、正圧案内通路や負圧案内通路を形成するための多くの配管が製造装置の周囲に這い回されることになり、製造装置の組み立てを容易に行うことができないのみならず、製造装置の保守点検作業を容易に行うことができなくなる。

本発明の目的は、負圧案内通路を開閉するダイヤフラム弁の耐久性を向上させることにある。

本発明の他の目的は、１つの流体案内流路に対して正圧流体と負圧流体とを選択的に案内する場合に、真空案内通路を開閉するダイヤフラム弁の耐久性を向上させつつ真空案内通路と正圧案内通路との両方を１つの弁ユニットにより開閉し得るようにすることにある。

本発明のダイヤフラム弁は、接続ポートおよびこれに連通する流体案内通路と真空ポートおよびこれに連通する真空案内通路と正圧ポートおよびこれに連通する正圧案内通路とが形成されたハウジング本体と、前記ハウジング本体に装着され、前記流体案内通路の負圧側開口部と前記真空案内通路の開口部とに連通する負圧弁室を前記ハウジング本体とにより形成し前記負圧側開口部を開閉する負圧ダイヤフラムと、前記ハウジング本体に装着され、前記流体案内通路の正圧側開口部と前記正圧案内通路の開口部とに連通する正圧弁室を前記ハウジング本体とにより形成し前記正圧側開口部を開閉する正圧ダイヤフラムと、前記ハウジング本体に取り付けられ、前記負圧ダイヤフラムを開閉駆動する負圧側アクチュエータが組み込まれた負圧側駆動ブロックと、前記ハウジング本体に取り付けられ、前記正圧ダイヤフラムを開閉駆動する正圧側アクチュエータが組み込まれた正圧側駆動ブロックとを有し、前記負圧側開口部にほぼ同軸状となって前記負圧側アクチュエータに固定される弁体部と、前記ハウジング本体に固定される外周部と、前記弁体部と前記外周部との間に設けられ開閉時に弾性変形するダイヤフラム部とにより前記負圧ダイヤフラムを形成し、前記負圧ダイヤフラムの前記ダイヤフラム部に前記真空案内通路側に向けて突出した湾曲部を形成し、前記正圧側開口部にほぼ同軸状となって前記正圧側アクチュエータに固定される弁体部と、前記ハウジング本体に固定される外周部と、前記弁体部と前記外周部との間に設けられ開閉時に弾性変形するダイヤフラム部とにより前記正圧ダイヤフラムを形成し、前記正圧ダイヤフラムの前記ダイヤフラム部に前記正圧案内通路側から離れる方向に突出した湾曲部を形成することを特徴とする。

本発明のダイヤフラム弁は、前記流体案内通路を前記ハウジング本体中央にほぼ真っ直ぐに形成し、前記流体案内通路の一端部に前記負圧側開口部を設ける一方、他端部に前記正圧側開口部を設け、前記負圧ダイヤフラムと前記正圧ダイヤフラムとを相互に対向させて前記ハウジング本体に装着することを特徴とする。

本発明のダイヤフラム弁は、前記流体案内通路を前記ハウジング本体中央にほぼ真っ直ぐに形成し、前記流体案内通路の一端部に前記流体案内通路に対してほぼ直角に折り曲げて前記負圧側開口部を設ける一方、他端部に前記流体案内通路に対してほぼ直角に折り曲げて前記正圧側開口部を設け、前記負圧ダイヤフラムと前記正圧ダイヤフラムとを相互に平行に前記ハウジング本体に装着することを特徴とする。

本発明のダイヤフラム弁は、前記ダイヤフラムをフッ素樹脂等の硬質樹脂により形成することを特徴とする。

本発明のダイヤフラム弁は、前記アクチュエータを流体または電磁石により駆動することを特徴とする。

本発明によれば、負圧ダイヤフラムの湾曲部は真空案内通路側に向けて突出した状態で形成されており、負圧空気が作用する側が湾曲部の凸面となるように負圧ダイヤフラムが配置されている。そのため、真空案内通路に供給され負圧弁室に案内された負圧空気の負圧力が湾曲部に作用しても、負圧ダイヤフラムの湾曲部の凹凸関係が逆転するように変形することがなく安定した状態で使用することができ、ダイヤフラム弁の耐久性を著しく向上させることが可能となる。

これに加えて、ダイヤフラム部の凹凸関係が逆転することによる負圧弁室の体積変化がないことから、ダイヤフラム弁内の負圧流体量および正圧流体量を正確に管理することができるとともに、その管理も容易に行うことができる。

本発明によれば、湾曲部が真空案内通路側に向けて突出するように配置され負圧側開口部を開閉する負圧ダイヤフラムと、湾曲部が正圧案内通路側から離れる方向に突出するように配置され正圧側開口部を開閉する正圧ダイヤフラムとを有しており、それぞれのダイヤフラムに流体圧が作用しても、それぞれのダイヤフラムの湾曲部の凹凸関係を逆転させることなく安定した状態で使用することができるので、ダイヤフラム弁の耐久性を向上させつつ真空案内通路と正圧案内通路との両方を１つの弁により開閉することができる。

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は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、このダイヤフラム弁１は外観が全体的にほぼ直方体形状のハウジング本体２を有しており、ハウジング本体２はフッ素樹脂等の耐薬液性に優れた硬質樹脂により形成されている。ハウジング本体２の一端には円形状に凹む大径凹部３が設けられており、大径凹部３の底面には大径凹部３にほぼ同心状となって凹む円形状の小径凹部４が設けられており、大径凹部３と小径凹部４とにより図１に示すように長手方向に沿って内径が階段状に変化する負圧ダイヤフラム装着部５が構成されている。ハウジング本体２の他端には、このような負圧ダイヤフラム装着部５と同形状の正圧ダイヤフラム装着部６が負圧ダイヤフラム装着部５とほぼ同軸状となって設けられている。

ハウジング本体２の内部にはその中央部に長手方向に沿ってほぼ真っ直ぐに伸び上述の小径凹部４，７のそれぞれに開口する流体案内通路８が形成されており、流体案内通路８の一端部にはハウジング本体２の一端面に開口する負圧側開口部９が設けられ、流体案内通路８の他端部にはハウジング本体２の他端面に開口する正圧側開口部１０が設けられている。図１に示す場合においては、流体案内通路８には図中上側に配置される小径凹部４の底面に開口する負圧側開口部９と、図中下側に配置される小径凹部７の底面に開口する正圧側開口部１０とが設けられている。負圧側開口部９と正圧側開口部１０のそれぞれには小径凹部４，７の底面から突出する弁座１１，１２が形成されている。

ハウジング本体２には一側面に開口する接続ポート１３が形成されており、流体案内通路８は接続ポート１３を介してハウジング本体２の外部に連通している。図１に示す場合においては、接続ポート１３は図中左側に配置される側面に開口するとともに、上述の流体案内通路８の長手方向略中央部に連通している。ハウジング本体２には真空ポート１４と正圧ポート１５とが形成されており、図１に示す場合においては、真空ポート１４と正圧ポート１５とは接続ポート１３が開口する一側面の反対側側面、つまり図中右側に配置される側面に長手方向に隣り合って開口している。

ハウジング本体２の内部には長手方向に沿って伸びる真空案内通路１６が形成されており、真空案内通路１６はハウジング本体２の一端面に開口する開口部１７を有している。上述の真空ポート１４は真空案内通路１６に連通しており、図１に示す場合においては、真空案内通路１６は流体案内通路８に平行して上方に向けて伸び、負圧側開口部９に径方向に隣り合って配置される開口部１７を介して小径凹部４の底面に開口している。真空ポート１４には図示しない負圧源が接続されており、真空案内通路１６には真空ポート１４を介して負圧空気が供給されるようになっている。なお、図１において真空ポート１４の近傍に示される矢印は真空ポート１４内での空気の流れ方向を示すものである。

ハウジング本体２の内部には長手方向に沿って伸びる正圧案内通路１８が形成されており、正圧案内通路１８はハウジング本体２の他端面に開口する開口部１９を有している。上述の正圧ポート１５は正圧案内通路１８に連通しており、図１に示す場合においては、正圧案内通路１８は流体案内通路８に平行して下方に向けて伸び、正圧側開口部１０に径方向に隣り合って配置される開口部１９を介して小径凹部７の底面に開口している。正圧案内通路１８には正圧ポート１５を介して正圧流体としての加圧された液体や気体が供給されるようになっている。なお、図１において正圧ポート１５の近傍に示される矢印は正圧ポート１５内での流体の流れ方向を示すものである。

このようなハウジング本体２には負圧側開口部９の弁座を開閉する弁体としての負圧ダイヤフラム弁２０が装着されている。負圧ダイヤフラム弁２０は負圧側開口部９にほぼ同軸状となって配置される弁体部２０ａと、大径凹部３に嵌め込まれることによりハウジング本体２に取り付けられる外周部２０ｂと、弁体部２０ａと外周部２０ｂとの間に設けられ開閉時に弾性変形するダイヤフラム部２０ｃとにより形成されている。この負圧ダイヤフラム弁２０とハウジング本体２とにより、流体案内通路８の負圧側開口部９と真空案内通路１６の開口部１７とに連通する負圧弁室２１が形成されている。

さらに、ハウジング本体２には正圧側開口部１０の弁座を開閉する弁体としての正圧ダイヤフラム弁２２が装着されている。正圧ダイヤフラム弁２２は正圧側開口部１０にほぼ同軸状となって配置される弁体部２２ａと、大径凹部２３に嵌め込まれることによりハウジング本体２に取り付けられる外周部２２ｂと、弁体部２２ａと外周部２２ｂとの間に設けられ開閉時に弾性変形するダイヤフラム部２２ｃとにより形成されている。この正圧ダイヤフラム弁２２とハウジング本体２とにより、流体案内通路８の正圧側開口部１０と正圧案内通路１８の開口部１７とに連通する正圧弁室２４が形成されている。

このように、ハウジング本体２は負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２とを有しており、ハウジング本体２の中央部にほぼ真っ直ぐに形成される流体案内通路８の一端部側に装着される負圧ダイヤフラム弁２０と他端部側に装着される正圧ダイヤフラム弁２２は、相互に対向してハウジング本体２に装着されている。負圧ダイヤフラム弁２０および正圧ダイヤフラム弁２２のそれぞれはフッ素樹脂等の耐薬液性に優れた硬質樹脂として、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されている。硬質樹脂は弾性係数が高く弾性変形しにくい性質を有することから、負圧ダイヤフラム弁２０および正圧ダイヤフラム弁２２のそれぞれのダイヤフラム部２０ｃ，２２ｃには所定の方向に湾曲した湾曲部２０ｄ，２２ｄが形成されており、これらの湾曲部２０ｄ，２２ｄが開閉時に弾性変形することにより弁座に対する弁体の開閉ストロークが確保されるようになっている。

このようなダイヤフラム弁１においては、負圧ダイヤフラム弁２０の弁体部２０ａが弁座１１から離れることによって真空案内通路１６と流体案内通路８とが負圧弁室２１を介して連通し、弁体部２０ａが弁座１１に当接することによって連通状態が遮断されるようになっている。また、正圧ダイヤフラム弁２２の弁体部２２ａが弁座１２から離れることによって正圧案内通路１８と流体案内通路８とが正圧弁室２４を介して連通し、弁体部２２ａが弁座１２に当接することによって連通状態が遮断されるようになっている。上述の通り、負圧ダイヤフラム弁２０および正圧ダイヤフラム弁２２のそれぞれには湾曲部２０ｄ，２２ｄが形成されているので、小さな操作力によっても弁座１１，１２から弁体部２０ａ，２２ａを弁座１１，１２から十分に引き離すことができるようになっている。

負圧ダイヤフラム弁２０を開閉駆動するために、負圧ダイヤフラム弁２０を開閉駆動する負圧側アクチュエータ２５が組み込まれた負圧側駆動ブロック２６がハウジング本体２に取り付けられている。負圧側駆動ブロック２６はハウジング本体２に取り付けられ負圧側アクチュエータ２５を往復動自在に収容する駆動ブロック本体２７と、駆動ブロック本体２７の一端部に取り付けられるブロックカバー２８とにより構成されている。

駆動ブロック本体２７は大径凹部３に嵌め込まれる負圧ダイヤフラム弁２０の外周部２０ｂをハウジング本体２とにより挟み込むようにして取り付けられており、これにより、負圧ダイヤフラム弁２０の外周部２０ｂはハウジング本体２に対して確実に固定されている。駆動ブロック本体２７の内部は長手方向に貫通しており、駆動ブロック本体２７の内周面は負圧側アクチュエータ２５を往復動自在に支持するガイド面２７ａとなっている。負圧側アクチュエータ２５の先端部には弁体部２０ａがねじ結合されており、負圧側アクチュエータ２５がガイド面２７ａに沿って往復動自在に摺動移動することにより、弁体部２０ａが弁座１１に当接する位置と引き離される位置とに移動するようになっている。

ブロックカバー２８には駆動ブロック本体２７のガイド面２７ａに沿って伸びるストッパ部２８ａが設けられており、弁体部２０ａを弁座１１から引き離す方向つまり開方向に移動する負圧側アクチュエータ２５の基端部２５ａがストッパ部２８ａに接触することによって、負圧側アクチュエータ２５の開方向への移動が制限されるようになっている。ブロックカバー２８と負圧側アクチュエータ２５との間には圧縮コイルばね２９が組み込まれており、圧縮コイルばね２９のばね力により負圧側アクチュエータ２５は弁体部２０ａを弁座１１に接触させる方向つまり閉方向に常時付勢されており、図１に示す場合においては、弁体部２０ａは圧縮コイルばね２９のばね力により弁座１１に接触しており、いわゆるノーマルクローズ型の開閉弁を構成している。

このような負圧側アクチュエータ２５を開方向に移動させるために、駆動ブロック本体２７と負圧側アクチュエータ２５とにより圧力室３０が区画形成されるとともに、駆動ブロック本体２７には圧力室３０に連通する給気ポート３１が形成されている。この給気ポート３１には図示しない正圧源が開閉バルブを介して接続されており、正圧源から給気ポート３１を介して圧力室３０内に正圧空気を供給することによって、負圧側アクチュエータ２５を開方向に押圧することができる。つまり、本実施の形態における負圧側アクチュエータ２５は流体により駆動されるようになっており、押圧された負圧側アクチュエータ２５はその基端部２５ａがストッパ部２８ａに接触する位置まで移動して負圧側開口部９を開くようになっている。なお、駆動ブロック本体２７には負圧ダイヤフラム弁２０と負圧側アクチュエータ２５との間の空間と外部とを連通する息つぎポート３１ａが形成されている。

正圧ダイヤフラム弁２２を開閉駆動するために、ハウジング本体２には正圧ダイヤフラム弁２２を開閉駆動する正圧側アクチュエータ３２が組み込まれた正圧側駆動ブロック３３が取り付けられている。正圧側駆動ブロック３３はハウジング本体２に取り付けられ正圧側アクチュエータ３２を往復動自在に収容する駆動ブロック本体３４と、駆動ブロック本体３４の一端部に取り付けられるブロックカバー３５とにより構成されている。なお、正圧側アクチュエータ３２および正圧側駆動ブロック３３のそれぞれは、負圧ダイヤフラム弁２０を開閉駆動するための上述の負圧側アクチュエータ２５および負圧側駆動ブロック２６のそれぞれと図１に示すように同一の構造を有することから、重複した説明は省略する。

負圧ダイヤフラム弁２０と同様に、正圧ダイヤフラム弁２２の開閉駆動も正圧側アクチュエータ３２を流体により駆動することにより行う。すなわち、給気ポート３６を介して圧力室３７内に正圧空気を供給することにより、正圧側アクチュエータ３２をストッパ部３５ａに接触する位置まで開方向に移動させることにより正圧側開口部１０を開く。そして、給気ポート３６への正圧空気の供給を停止してばね力の付勢力により正圧側アクチュエータ３２を閉方向に移動させることにより、正圧側開口部１０を閉じる。なお、３６ａは息つぎポートである。

本発明のダイヤフラム弁１においては、負圧ダイヤフラム弁２０の湾曲部２０ｄは真空案内通路１６側に向けて突出した状態で形成されており、負圧空気が作用する側が凸面となるように負圧ダイヤフラム弁２０が配置されている。そのため、真空案内通路１６に供給され負圧弁室２１に案内された負圧空気の負圧力が湾曲部２０ｄに作用しても、負圧ダイヤフラム弁２０の湾曲部２０ｄは突出した方向に引っ張られるのみであることから、負圧ダイヤフラム弁２０のダイヤフラム部２０ｃの凹凸関係が逆転するように変形することがない。

一方、本発明のダイヤフラム弁１においては、正圧ダイヤフラム弁２２の湾曲部２２ｄは正圧案内通路１８側から離れる方向に突出した状態で形成されており、正圧空気が作用する側が凹面となるように正圧ダイヤフラム弁２２が配置されている。そのため、正圧案内通路１８に供給され正圧弁室２４に流れ込んだ正圧流体の正圧力が湾曲部２２ｄに作用しても、正圧ダイヤフラム弁２２の湾曲部２２ｄは突出した方向に押し込まれるのみであることから、正圧ダイヤフラム弁２２のダイヤフラム部２２ｃの凹凸関係が逆転するように変形することがない。

従来、負圧空気を供給する真空案内通路を開閉する流路開閉弁として、負圧が作用する側が凹面となるように弁体としてのダイヤフラムが配置されたダイヤフラム弁が用いられることがあり、真空案内通路内に案内された負圧空気の負圧力が作用することによってダイヤフラムの凹凸関係が逆転するように変形することがあった。

しかしながら、本発明によれば、負圧ダイヤフラム弁２０および正圧ダイヤフラム弁２２は、それぞれのダイヤフラム部２０ｃ，２２ｃに作用する流体圧の影響を予め考慮して、負圧ダイヤフラム弁２０であれば湾曲部２０ｄが真空案内通路１６側に向けて突出するように配置され、正圧ダイヤフラム弁２２であれば湾曲部２２ｄが正圧案内通路１８側から離れる方向に突出するように配置されている。これにより、本発明のダイヤフラム弁１は、ダイヤフラム部２０ｃ，２２ｃの凹凸関係を逆転させることなく安定した状態で使用することができ、ダイヤフラム弁１の耐久性を著しく向上させることが可能となる。これに加えて、ダイヤフラム部２０ｃ，２２ｃの凹凸関係が逆転することによる負圧弁室２１および正圧弁室２４の体積変化がないことから、ダイヤフラム弁１内の流体案内通路８と、接続ポート１３から外部へ供給される負圧空気量および正圧流体量を正確に管理することができるとともに、その管理も容易に行うことができる。

図２〜図４および図５（Ａ）は図１に示すダイヤフラム弁の適用例を示す図である。図１に示すダイヤフラム弁１は様々な用途に用いることができる。なお、図２〜図４および図５（Ａ）においては、薬液および空気の流れる方向が矢印により示されている。

図２は図１に示すダイヤフラム弁を薬液供給装置に適用した例を示す図である。図２に示す薬液タンク３８は薬液Ｌを一時的に貯留するための流体貯留槽であり、薬液タンク３８には薬液タンク３８に薬液Ｌを供給するための流体案内管３９と、薬液タンク３８内に貯留された薬液Ｌを下流側に圧送するためのポンプ４０が設けられた供給管４１とが接続されている。

薬液タンク３８内には、図２に示すように、気泡Ｂが発生することがあり、この気泡Ｂを薬液タンク３８の外部に排出させるために、上述の流体案内管３９には薬液Ｌを案内するための正圧配管４２に加えて、負圧源に接続される負圧配管４３が接続されている。これにより、流体案内管３９には正圧配管４２により供給される正圧流体としての薬液Ｌと、負圧配管４３により供給される負圧空気とが選択的に案内されるようになっている。薬液タンク３８内に負圧空気が供給された場合には、薬液タンク３８内の気泡Ｂは流体案内管３９および負圧配管４３を介して外部に排出されることになる。

従来、薬液タンク内の気泡を外部に排出させるために、薬液を供給する正圧配管と気泡を排出する負圧配管とを別系統として薬液タンクに接続することがあった。この場合には、正圧配管と負圧配管という別系統の経路を形成するために薬液タンクの周囲に多くの配管を這い回す必要が生じ、その組み立てを容易に行うことができないのみならず、保守点検作業を容易に行うことができなくなるという問題点があった。しかしながら、図２に示す場合においては、薬液タンク３８に共通の通路としての流体案内管３９を接続し、ダイヤフラム弁１を介して負圧配管４３と正圧配管４２とを接続することにより、薬液タンク３８への配管を１系統減らすことができる。

流体案内管３９に対して薬液Ｌと負圧空気とを選択的に案内するために、流体案内管３９がダイヤフラム弁１の接続ポート１３に接続されるとともに、負圧配管４３が真空ポート１４に接続され、正圧配管４２が正圧ポート１５に接続されている。そして、ダイヤフラム弁１の給気ポート３１，３６のいずれかに選択的に正圧空気を供給して、ダイヤフラム弁１の負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２を選択的に開くことにより、流体案内管３９に対して薬液Ｌまたは負圧空気のいずれかを選択的に案内し得るようになっている。

従来、流体案内管に対して正圧流体と負圧空気とを選択的に案内するために、負圧配管と正圧配管のそれぞれの通路に個々に流路開閉弁を設けていた。図２に示すように、流体案内管３９に対して負圧配管４３と正圧配管４２とをダイヤフラム弁１を介して接続することにより薬液タンク３８の周りの配管を１系統減らすという手段を採用する場合においても、従来は負圧配管４３と正圧配管４２のそれぞれに個々に流路開閉弁を設けるようにしていた。この場合には、薬液タンク３８の周りの限られたスペースに多くの流路開閉弁が配置されることになり、その組み立てを容易に行うことができないのみならず、保守点検作業を容易に行うことができなくなるという問題点があった。

しかしながら、本発明によれば、負圧配管４３と正圧配管４２とのいずれかを１つのダイヤフラム弁１により開閉し得ることから、流路開閉弁の配置個数を少なくすることができ、その組み立てを容易に行うことができるとともに、保守点検作業も容易である。これに加えて、上述の通り、耐久性を向上させた本発明のダイヤフラム弁１を用いることにより、流路開閉弁に対する信頼性を高めることができる。

図３は図１に示すダイヤフラム弁をワーク洗浄装置に適用した例を示す図である。図３に示す薬液タンク４４は薬液ＬによるワークＷの洗浄を行うための洗浄槽であり、薬液タンク４４内には超音波振動子４５が装着されている。超音波振動子４５により発生させられる超音波により薬液Ｌを振動させることにより、薬液タンク４４内に収容されたワークＷを洗浄することができる。薬液タンク４４には薬液タンク４４に薬液Ｌを供給するための流体案内管４６が接続されるとともに、洗浄後の薬液Ｌを外部に排出するための排水管４７が接続されている。排水管４７には開閉バルブ４８が設けられるとともに、その吸引力により薬液Ｌを排水管４７に案内するためのポンプ４９が設けられている。

このような、薬液タンク４４を用いてワークＷを洗浄した後、排水管４７を通じて薬液Ｌを排出するとともに、薬液タンク４４内に残った薬液Ｌを乾燥させるために、薬液タンク４４内に負圧空気を供給して真空乾燥を行う場合がある。図３に示す場合には、流体案内管４６には薬液タンク４４内に薬液Ｌを案内するための正圧配管５０に加えて、負圧空気を案内するための負圧配管５１が接続されている。そして、流体案内管４６に対して薬液Ｌと負圧空気とを選択的に案内するために、流体案内管４６がダイヤフラム弁１の接続ポート１３に接続され、負圧配管５１が真空ポート１４に接続され、正圧配管５０が正圧ポート１５に接続されるようになっている。これにより、ダイヤフラム弁１の給気ポート３１，３６のいずれかに選択的に正圧空気を供給することによって、負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２を選択的に開閉駆動して、流体案内管４６に対して薬液Ｌと負圧空気のいずれかを選択的に案内し得るようになっている。

従来、薬液タンク内に真空乾燥用の負圧空気を供給するために、薬液を供給する正圧案内通路と負圧空気を案内する真空案内通路とを別系統として薬液タンクに接続することがあった。また、薬液タンクに対して薬液と負圧空気とを選択的に案内するために、真空案内管と正圧案内管のそれぞれの通路に個々に流路開閉弁を設けることがあった。このような従来の方法によると、薬液タンクの周りの限られたスペースに多くの配管や流路開閉弁が配置されることになり、その組み立てを容易に行うことができないのみならず、保守点検作業を容易に行うことができなくなるという問題点があった。

しかしながら、図３に示すように、流体案内管４６に対して負圧配管５１と正圧配管５０とを接続することにより薬液タンク４４への配管を１系統減らすことが可能となる。更に、負圧配管５１と正圧配管５０との両方を１つのダイヤフラム弁１により開閉し得ることから、流路開閉弁の配置個数を少なくすることができる。これにより、組み立て作業および保守点検作業を容易に行うことができるとともに、耐久性を向上させた本発明のダイヤフラム弁１を用いることにより、流路開閉弁に対する信頼性を高めることができる。

図４は図１に示すダイヤフラム弁をインク液充填装置に適用した例を示す図である。図４にはインク式のプリンターに装備されるインク容器５２が示されており、このインク容器５２にインク液を充填するために、インク容器５２には供給ポート５３が設けられており、この供給ポート５３にはインク液を案内するための流体案内管５４が接続されている。インク容器５２に対するインク液の充填速度を向上させるために、インク容器５２内を真空状態にした後、インク液を供給することがある。

図４に示す場合においては、インク容器５２内にインク液を案内するための正圧配管５５に加えて、負圧空気を案内するための負圧配管５６が接続されている。そして、流体案内管５４に対してインク液と負圧空気とを選択的に案内するために、流体案内管５４がダイヤフラム弁１の接続ポート１３に接続され、負圧配管５６が真空ポート１４に接続され、正圧配管５５が正圧ポート１５に接続されるようになっている。これにより、ダイヤフラム弁１の給気ポート３１，３６のいずれかに選択的に正圧空気を供給することによって、負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２を選択的に開閉駆動して、流体案内管５４に対してインク液と負圧空気のいずれかを選択的に案内し得るようになっている。

従来、インク容器内にインク液を吸引するための負圧空気を供給するために、インク容器にインク液充填用のポートと負圧空気供給用のポートとを設けるとともに、インク液を供給する正圧案内通路と負圧空気を案内する真空案内通路とを別系統としてインク容器のそれぞれのポートに接続することがあった。また、インク容器に対してインク液と負圧空気とを選択的に案内するために、真空案内通路と正圧案内通路のそれぞれの通路に個々に流路開閉弁を設けることがあった。このような従来の方法によると、インク容器の周りの限られたスペースに多くの配管や流路開閉弁が配置されることになり、その組み立てを容易に行うことができないのみならず、保守点検作業を容易に行うことができなくなるという問題点があった。

しかしながら、図４に示すように、流体案内管５４に対して負圧配管５６と正圧配管５５とを接続することによりインク容器５２の周りの配管を１系統減らすことができるとともに、インク容器５２に設けられるポートを１つ減らすことができる。更に、負圧配管５６と正圧配管５５との両方を１つのダイヤフラム弁１により開閉し得ることから、流路開閉弁の配置個数を少なくすることができる。これにより、組み立て作業および保守点検作業を容易に行うことができるとともに、耐久性を向上させた本発明のダイヤフラム弁１を用いることにより、流路開閉弁に対する信頼性を高めることができる。また、上述の通り、ダイヤフラム部２０ｃ，２２ｃの凹凸関係が逆転することによる負圧弁室２１および正圧弁室２４の体積変化がないことから、ダイヤフラム弁１内の負圧空気量およびインク液の量を正確に管理することができ、インク容器５２に対するインク液の供給量を正確に管理することができる。

図５（Ａ）は図１に示すダイヤフラム弁を液体滴下装置に適用した例を示す図であり、図５（Ｂ）は従来のダイヤフラム弁を液体滴下装置に適用した例を示す図である。なお、図５（Ｂ）に示される部材のうち図５（Ａ）に示される部材と同一の部材については共通する符号を付して重複した説明を省略するものとする。

流体案内管５７の先端にはノズル５８が設けられており、流体案内管５７を通じて案内された液体がノズル５８から所定量ずつ滴下されるようになっている。ノズル５８から所定量の液体を滴下するためには、ノズル５８からの液だれを防止する必要があるが、例えばダイヤフラム等を用いた体積変化による吸引では吸引量に限界があり、液体がペースト等の高粘度流体の場合には上手く吸引することができない。そこで、流体案内管５７に対して負圧空気を案内する負圧配管５９と液体を供給する正圧配管６０とを接続し、負圧配管５９から供給される負圧空気によりノズル５８内に残留する液体を流体案内管５７側に吸い込むことにより、ノズル５８からの液だれを防止することがある。

図５（Ａ）に示す場合には、流体案内管５７に対して液体と負圧空気とを選択的に案内するために、流体案内管５７がダイヤフラム弁１の接続ポート１３に接続されるとともに、負圧配管５９が真空ポート１４に接続され、正圧配管６０が正圧ポート１５に接続されている。そして、ダイヤフラム弁１の給気ポート３１，３６のいずれかに選択的に正圧空気を供給して、ダイヤフラム弁１の負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２を選択的に開閉駆動することにより、流体案内管５７に対して薬液Ｌと負圧空気のいずれかを選択的に案内し得るようになっている。

従来、流体案内管５７に対して正圧流体と負圧空気とを選択的に案内するために、図５（Ｂ）に示すように、負圧配管５９と正圧配管６０のそれぞれの通路に個々にダイヤフラム弁等の流路開閉弁６１，６２を設けることがあった。この場合には、ノズル５８の周りの限られたスペースに多くの流路開閉弁６１，６２が配置されることになり、その組み立てを容易に行うことができないのみならず、保守点検作業を容易に行うことができなくなるという問題点があった。

しかしながら、本発明によれば、図５（Ａ）に示すように、負圧配管５９と正圧配管６０との両方を１つのダイヤフラム弁１により開閉し得ることから、流路開閉弁の配置個数を少なくすることができ、その組み立てを容易に行うことができるとともに、保守点検作業も容易である。これに加えて、上述の通り、耐久性を向上させた本発明のダイヤフラム弁１を用いることにより、流路開閉弁に対する信頼性を高めることができる。

図６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る。なお、図６に示される部材のうち図１に示す部材と同様の部材については共通する符号を付して重複した説明を省略するものとする。図１〜図４および図５（Ａ）に示す前記実施の形態においては、負圧側アクチュエータ２５および正圧側アクチュエータ３２のそれぞれは、給気ポート３１，３６に流体である正圧空気を供給することにより駆動されるが、これに代えて、電磁石により駆動されるようにしても良い。

図６に示すダイヤフラム弁６３においては、負圧ダイヤフラム弁２０の外周部２０ｂをハウジング本体２とにより挟み込むようにして負圧側駆動ブロック６４がハウジング本体２に取り付けられている。負圧側駆動ブロック６４にはコイル６５が巻き付けられたボビン６６が組み込まれており、ボビン６６内には固定鉄心６７が取り付けられるとともに、軸方向に往復動自在にプランジャとも称される可動鉄心としての負圧側アクチュエータ６８が装着されている。負圧側アクチュエータ６８の先端部には弁体部２０ａがねじ結合されるとともに、弁体部２０ａを弁座１１に接触させる方向つまり閉方向に常時付勢する圧縮コイルばね６９が装着されている。したがって、コイル６５に通電すると負圧側アクチュエータ６８が固定鉄心６７に向けてばね力に抗して移動して負圧側開口部９を開き、通電を解くとばね力により負圧側開口部９が閉じられるようになっている。

正圧ダイヤフラム弁２２を開閉駆動するための正圧側アクチュエータ７０も電磁石により駆動することができ、図６に示すダイヤフラム弁６３は、上述の負圧側アクチュエータ６８および負圧側駆動ブロック６４のそれぞれと同一の構造を有する正圧側アクチュエータ７０と正圧側駆動ブロック７１とを有している。したがって、コイル７２に通電すると正圧側アクチュエータ７０が固定鉄心７３に向けて圧縮コイルばね７４のばね力に抗して移動して正圧側開口部１０を開き、通電を解くとばね力により正圧側開口部１０が閉じられるようになっている。

このようなダイヤフラム弁６３は、図２〜図４および図５（Ａ）に示す適用例において用いられるダイヤフラム弁１に代えて用いることが可能であることは言うまでもない。

図７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る。このダイヤフラム弁１ａは、図１に示したダイヤフラム弁１においてはハウジング本体２の両端部に負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２とが同軸状となって対向して設けられているのに対し、負圧ダイヤフラム弁２０と正圧ダイヤフラム弁２２が平行となってハウジング本体２の側面に設けられている。したがって、真空ポート１４と正圧ポート１５はハウジング本体２の両端に同軸状となって形成されており、流体案内通路８の一端部には負圧側開口部９が流体案内通路８に対してほぼ９０度折り曲げられてハウジング本体２に形成され、流体案内通路８の他端部には正圧側開口部１０が流体案内通路８に対してほぼ９０度折り曲げられてハウジング本体２に形成されている。また、図示するように、負圧側駆動ブロック２６と正圧側駆動ブロック３３は相互に平行となってハウジング本体２の側面に取り付けられている。

負圧ダイヤフラム弁２０、正圧ダイヤフラム弁２２、負圧側駆動ブロック２６および正圧側駆動ブロック３３の構造は、図１に示したものと同様であり、図７においては図１における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。このタイプのダイヤフラム弁１ａにおいても、図６に示すように、電磁石により負圧側アクチュエータ２５と正圧側アクチュエータ３２を駆動するようにしても良い。また、ダイヤフラム弁１ａを、図２〜図４および図５（Ａ）に示す適用例において用いられるダイヤフラム弁１に代えて用いることが可能である。

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。

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る。図１に示すダイヤフラム弁を薬液供給装置に適用した例を示す図である。図１に示すダイヤフラム弁をワーク洗浄装置に適用した例を示す図である。図１に示すダイヤフラム弁をインク液充填装置に適用した例を示す図である。（Ａ）は図１に示すダイヤフラム弁を液体滴下装置に適用した例を示す図であり、（Ｂ）は従来のダイヤフラム弁を液体滴下装置に適用した例を示す図である。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。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。

符号の説明

１ダイヤフラム弁
２ハウジング本体
３大径凹部
４小径凹部
５負圧ダイヤフラム装着部
６正圧ダイヤフラム装着部
７小径凹部
８流体案内通路
９負圧側開口部
１０正圧側開口部
１１弁座
１２弁座
１３接続ポート
１４真空ポート
１５正圧ポート
１６真空案内通路
１７開口部
１８正圧案内通路
１９開口部
２０負圧ダイヤフラム弁
２０ａ弁体部
２０ｂ外周部
２０ｃダイヤフラム部
２０ｄ湾曲部
２１負圧弁室
２２正圧ダイヤフラム弁
２２ａ弁体部
２２ｂ外周部
２２ｃダイヤフラム部
２２ｄ湾曲部
２３大径凹部
２４正圧弁室
２５負圧側アクチュエータ
２５ａ基端部
２６負圧側駆動ブロック
２７駆動ブロック本体
２７ａガイド面
２８ブロックカバー
２８ａストッパ部
２９圧縮コイルばね
３０圧力室
３１給気ポート
３２正圧側アクチュエータ
３３正圧側駆動ブロック
３４駆動ブロック本体
３５ブロックカバー
３５ａストッパ部
３６給気ポート
３７圧力室
３８薬液タンク
３９流体案内管
４０ポンプ
４１供給管
４２正圧配管
４３負圧配管
４４薬液タンク
４５超音波振動子
４６流体案内管
４７排水管
４８開閉バルブ
４９ポンプ
５０正圧配管
５１負圧配管
５２インク容器
５３供給ポート
５４流体案内管
５５正圧配管
５６負圧配管
５７流体案内管
５８ノズル
５９負圧配管
６０正圧配管
６１流路開閉弁
６２流路開閉弁
６３ダイヤフラム弁
６４負圧側駆動ブロック
６５コイル
６６ボビン
６７固定鉄心
６８負圧側アクチュエータ
６９圧縮コイルばね
７０正圧側アクチュエータ
７１正圧側駆動ブロック
７２コイル
７３固定鉄心
７４圧縮コイルばね
Ｂ気泡
Ｌ薬液
Ｗワーク

Claims

接続ポートおよびこれに連通する流体案内通路と真空ポートおよびこれに連通する真空案内通路と正圧ポートおよびこれに連通する正圧案内通路とが形成されたハウジング本体と、
前記ハウジング本体に装着され、前記流体案内通路の負圧側開口部と前記真空案内通路の開口部とに連通する負圧弁室を前記ハウジング本体とにより形成し前記負圧側開口部を開閉する負圧ダイヤフラムと、
前記ハウジング本体に装着され、前記流体案内通路の正圧側開口部と前記正圧案内通路の開口部とに連通する正圧弁室を前記ハウジング本体とにより形成し前記正圧側開口部を開閉する正圧ダイヤフラムと、
前記ハウジング本体に取り付けられ、前記負圧ダイヤフラムを開閉駆動する負圧側アクチュエータが組み込まれた負圧側駆動ブロックと、
前記ハウジング本体に取り付けられ、前記正圧ダイヤフラムを開閉駆動する正圧側アクチュエータが組み込まれた正圧側駆動ブロックとを有し、
前記負圧側開口部にほぼ同軸状となって前記負圧側アクチュエータに固定される弁体部と、前記ハウジング本体に固定される外周部と、前記弁体部と前記外周部との間に設けられ開閉時に弾性変形するダイヤフラム部とにより前記負圧ダイヤフラムを形成し、前記負圧ダイヤフラムの前記ダイヤフラム部に前記真空案内通路側に向けて突出した湾曲部を形成し、
前記正圧側開口部にほぼ同軸状となって前記正圧側アクチュエータに固定される弁体部と、前記ハウジング本体に固定される外周部と、前記弁体部と前記外周部との間に設けられ開閉時に弾性変形するダイヤフラム部とにより前記正圧ダイヤフラムを形成し、前記正圧ダイヤフラムの前記ダイヤフラム部に前記正圧案内通路側から離れる方向に突出した湾曲部を形成することを特徴とするダイヤフラム弁。
請求項１記載のダイヤフラム弁において、前記流体案内通路を前記ハウジング本体中央にほぼ真っ直ぐに形成し、前記流体案内通路の一端部に前記負圧側開口部を設ける一方、他端部に前記正圧側開口部を設け、前記負圧ダイヤフラムと前記正圧ダイヤフラムとを相互に対向させて前記ハウジング本体に装着することを特徴とするダイヤフラム弁。
請求項１記載のダイヤフラム弁において、前記流体案内通路を前記ハウジング本体中央にほぼ真っ直ぐに形成し、前記流体案内通路の一端部に前記流体案内通路に対してほぼ直角に折り曲げて前記負圧側開口部を設ける一方、他端部に前記流体案内通路に対してほぼ直角に折り曲げて前記正圧側開口部を設け、前記負圧ダイヤフラムと前記正圧ダイヤフラムとを相互に平行に前記ハウジング本体に装着することを特徴とするダイヤフラム弁。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁において、前記ダイヤフラムをフッ素樹脂等の硬質樹脂により形成することを特徴とするダイヤフラム弁。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁において、前記アクチュエータを流体または電磁石により駆動することを特徴とするダイヤフラム弁。