JP4633292B2

JP4633292B2 - Fluid control valve

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Publication number: JP4633292B2
Application number: JP2001109855A
Authority: JP
Inventors: 章梶田; 彰規正村
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2021-04-09
Also published as: JP2002310316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を制御する流体制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、流体を制御するものとして、例えば、図１５の流体制御弁１００がある。図１５の流体制御弁１００は、カバー１及びシリンダチューブ２からなる駆動部３と、流路が形成されたボディ４が、一体的に構成されている。
【０００３】
カバー１には、調整ボルト５が進退可能に螺合されて設けられ、この調整ボルト５は、ロックナット６により位置決め固定されるようになっている。そして調整ボルト５の下方には、シリンダチューブ２内を摺動するピストン７が配設されている。このピストン７の下端部には、ダイアフラム弁体８が連結されている。このダイアフラム弁体８は、シリンダチューブ２とボディ４に狭持され、後述する連通流路１０１，１０２を密閉している。
【０００４】
一方、ボディ４は、第１開口部９と第２開口部１０が対向側面に形成されている。そして、ボディ４の中央部には、第１開口部９に連通する流路１１を備える突起部１２が設けられ、その突起部１２の周りに、第２開口部１０に連通する連通流路１０１，１０２が形成されている。この連通流路１０１，１０２は、第２開口部１０から突起部１２の左右両側に形成され、その底面１０１ａ，１０２ａは、第１開口部９を回避するために、第２開口部１０側から第１開口部９側に向かって同一角度で斜め上がりに形成されている。そのため、連通流路１０１，１０２は、突起部１２を挟んで対称形状をなしている。そして、突起部１２の上側面には、弁座１３が配設され、その弁座１３には、流路１１に連通する弁孔１３ａが形成されている。従って、第１開口部９は、流路１１、弁座１３の弁孔１３ａ、連通流路１０１，１０２を介して、第２開口部１０に連通している。
【０００５】
そこで、図１５の流体制御弁１００においては、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」には、調整ボルト５を所定位置に移動させてからロックナット６で位置決め固定することにより、第１開口部９から第２開口部１０に供給する流体の圧力値を調整し、流体を第１開口部９から流路１１にまで入力させる。そして、ピストン７が駆動部３内を上昇し、ダイアフラム弁体８が弁座１３から所定量離間されると、第１開口部９から流路１１にまで流れた流体が、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路１０１，１０２に流出し、第２開口部１０に設定圧力で供給される。
【０００６】
また、図１５の流体制御弁１００においては、「第２開口部１０を入力ポート、第１開口部９を出力ポートとして使用する場合」には、調整ボルト５で第２開口部１０から第１開口部９に供給する流体の圧力を調整し、第２開口部１０から連通流路１０１，１０２に流体を流入させる。そして、ピストン７が駆動部３内を上昇し、ダイアフラム弁体８が弁座１３から所定量離間されると、第２開口部１０から連通流路１０１，１０２に流入した流体が、弁座１３の弁孔１３ａに流れ込み、流路１１を介して第１開口部９に設定圧力で供給される。
【０００７】
従って、図１５の流体制御弁１００は、ダイアフラム弁体８と弁座１３との離間距離を調整することにより、第１開口部９から第２開口部１０、又は、第２開口部１０から第１開口部９に供給する流体の圧力を制御することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
（１）しかしながら、図１５の流体制御弁１００では、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近に、滞留部が発生する場合があった。
すなわち、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」には、図１６及び図１７の流線Ｌ１〜Ｌ５に示すように、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路１０１，１０２に流出した流体は、突起部１２の外周面及び連通流路１０１，１０２に沿って流れ、第２開口部１０に供給されていた。このとき、流体は、最短距離を流れようとして、図１６及び図１７の流線Ｌ１を流れる流量が、図１６及び図１７の流線Ｌ４，Ｌ５を流れる流量より多くなり、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近に、よどみを生じる場合があった。そのため、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近には、液溜まりや気泡溜まり等の滞留部Ｐ１が発生する場合があった。
【０００９】
一方、「第２開口部１０を入力ポート、第１開口部９を出力ポートとして使用する場合」には、図１８及び図１９の流線Ｌ６〜Ｌ１０に示すように、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路１０１，１０２に流入した流体は、連通流路１０１，１０２に沿って流れて、弁座１３の弁孔１３ａに流れ込み、流路１１を介して第１開口部９に供給されていた。このとき、流体は、最短距離を流れようとして、図１８及び図１９の流線Ｌ６を流れる流量が、図１８及び図１９の流線Ｌ９及びＬ１０を流れる流量より多くなるとともに、突起部１２の左右両側に分岐して流れ、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近で合流するため、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近によどみを生じる場合があった。そのため、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近には、液溜まりや気泡溜まり等の滞留部Ｐ２が発生する場合があった。
【００１０】
この点、特に、連通流路１０１，１０２の第１開口部９側の内壁付近に発生する滞留部Ｐ１，Ｐ２は、流体の性質を変化させたり、流体と一緒に下流に流れ出すことにより図１５の流体制御弁１００の流体制御の精度を低下させるおそれがあるため、発生した場合には重要な問題である。
【００１１】
（２）また、図１５の流体制御弁１００では、連通流路１０１，１０２の第２開口部１０側の内壁付近に、乱流部が発生する場合があった。
すなわち、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」には、弁座１３の弁孔１３ａから第２開口部１０に最短距離で流れる流体は、図１６及び図１７の流線Ｌ１に示すように、弁座１３の弁孔１３ａから上向きに流出すると、下向きに流れの向きを変化されて、第２開口部１０に供給されていた。そのため、流体の流れる方向が、弁座１３付近において略１８０度も変化され、弁座１３付近に乱流部Ｒ１が発生する場合があった。
【００１２】
一方、「第２開口部１０を入力ポート、第１開口部９を出力ポートとして使用する場合」には、第２開口部１０から弁座１３の弁孔１３ａに最短距離で流れる流体は、図１８及び図１９の流線Ｌ６に示すように、第２開口部から流入すると、突起部１２の外周面に沿って上向きに流れ、弁座１３の弁孔１３ａに沿って下向きに流れの方向を変化されてから、弁座１３の弁孔１３ａに流れ込み、流路１１を介して第１開口部９に供給されていた。そのため、流体の流れる方向が、弁座１３付近において略１８０度も変化され、弁座１３の弁孔１３ａ付近に乱流部Ｒ２が発生する場合があった。
【００１３】
この点、特に、弁座１３付近に発生した乱流部Ｒ１、及び、弁座１３の弁孔１３ａ付近に発生した乱流部Ｒ２は、摩擦損失を増大させ、速度係数（以下、「Ｃｖ値」という。）を低下させるため、発生した場合には重要な問題である。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、連通流路の内壁付近に滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座付近に乱流部が発生することを減少させることができる流体制御弁を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に記載の流体制御弁は、流体が入力又は出力される第１開口部及び第２開口部と、第１開口部に連通する流路が中央部に設けられた突起部と、突起部の端面に設けられるとともに、流路に連通する弁孔が形成された弁座と、突起部の片側から螺旋状に形成されて、弁座の弁孔と第２開口部とを連通させる連通流路と、弁座に当接又は離間する弁体と、を有すること、連通流路は、流路形成方向に対して直交する底部の断面が円弧状であること、前記連通流路と前記第２開口部との連通部分に、カーブを備える壁が設けられていること、前記弁体が、前記弁座に当接又は離間する弁体部と、前記弁体部の周りに沿って設けられた薄膜部を備えるダイアフラム弁体であって、前記連通流路の始端部と終端部との間に、前記弁座より低い位置に水平に形成されたひけを有すること、を特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記連通流路が、前記突起部の周りを２４０乃至３６０度回転するように設けられていること、を特徴とする。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載する流体制御弁において、前記弁座の片側に設けられた前記第２開口部に接続される流路は、前記弁座の外周を前記弁座の開閉面との水平距離を広げながら周回するものであること、を特徴とする。
【００２１】
上記構成を有する本発明の流体制御弁においては、「第１開口部を入力ポート、第２開口部を出力ポートにした場合」には、弁体が弁座から離間すると、第１開口部から突起部の流路にまで入力された流体が、弁座の弁孔から連通流路に流出し、突起部の片側のみを流れて、第２開口部に供給される。このとき、連通流路を流れる流体が、渦巻き状の流れを形成するため、弁座の弁孔から連通流路に流出した流体は、連通流路の内壁付近の流体を巻き込みながら連通流路を流れ、第２開口部に供給される。よって、連通流路の内壁付近に滞留部が発生しにくくなる。また、弁座の弁孔から連通流路に流出した流体は、連通流路を流れるときに、外径方向の力を発生して、一定方向の流れを形成する。そのため、弁座の弁孔から連通流路に流出した流体は、その一定方向の流れに沿って、弁座付近で流れの方向を緩やかな角度で変化されてから連通流路を流れ、第２開口部に供給される。よって、弁座付近に乱流部が発生しにくくなる。
【００２２】
一方、「第２開口部を入力ポート、第１開口部を出力ポートにした場合」には、弁体が弁座から離間すると、第２開口部から連通流路に流入した流体が、突起部の片側のみを流れて、弁座の弁孔に流れ込み、突起部の流路を介して第１開口部に供給される。このとき、連通流路を流れる流体は、渦巻き状の流れを形成するため、連通流路の内壁付近の流体を巻き込みながら弁座の弁孔にまで流れる。よって、連通流路の内壁付近に滞留部が発生しにくくなる。また、第２開口部から連通流路に流入した流体は、連通流路を流れるときに、外径方向の力を発生して、一定方向の流れを発生する。そのため、第２開口部から連通流路に流入した流体は、弁座付近まで流れると、その一定方向の流れに沿って、弁座付近で流れの方向を緩やかな角度で変化されてから、弁座の弁孔に流れ込む。よって、弁座の弁孔付近に乱流部が発生しにくくなる。
【００２３】
従って、本発明の流体制御弁では、流体が、連通流路内を渦巻き状の流れを発生させながら一定方向に流れるため、連通流路の内壁付近に滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座付近に乱流部が発生することを減少させることができる。そのため、連通流路において滞留した流体の性質が変化したり、滞留部に滞留した流体が新しい流体と一緒に下流に流れ出すことにより流体制御の精度を低下させるおそれが少なくなる。また、第１開口部を入力ポート、第２開口部を出力ポートとして使用する場合には、本発明の流体制御弁は、摩擦損失を小さくして、「Ｃｖ値」を大きくすることができる。
【００２４】
ここで、連通流路が突起部の片側から２４０〜３６０度回転するように設けられている場合には、流体は、連通流路の第１開口部側の内壁に衝突して突起部の周りを旋回するように流れるため、連通流路内を遠心力を発生させながら流れる。そのため、流体は、その遠心力に吸引されて弁座の弁孔から流出し、又は、弁座の弁孔に流入するので、弁座付近で急激に流れの方向を変化されにくくなり、乱流部を発生しにくくなる。また、弁体付近の流体が、連通流路を流れる流体に巻き込まれるので、連通流路の内壁付近や弁体付近に滞留部が発生しにくくなる。この点、突起部の周りを１８０度周回するように連通流路を形成した場合には、流体が連通流路の第１開口部側の内壁に衝突しても、その後に突起部の周りを旋回するように流れないため、連通流路内を遠心力を発生させながら流れることができず、弁座付近で流れの方向が急激に変化され、乱流部を発生しやすい。また、弁体付近の流体が、連通流路を流れる流体に巻き込まれにくいので、弁体付近に滞留部が発生しやすい。
従って、本発明の流体制御弁では、連通流路の内壁付近や弁体付近に滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座付近に乱流部が発生することを減少させることができ、流体制御の精度を向上させることができる。
【００２５】
また、連通流路を螺旋状の滑らかな面で形成した場合には、連通流路を流れる流体と連通流路の底面との間に生じる摩擦損失が小さいため、流体が連通流路をスムーズに流れることができ、連通流路に乱流部が発生しにくくなる。
従って、本発明の流体制御弁では、連通流路に乱流部が発生することを減少させて、「Ｃｖ値」を大きくすることができる。
【００２６】
また、連通流路を螺旋階段状に形成した場合には、流体が、第２開口部と弁座の弁孔との間を直接流れにくくなるので、連通流路に乱流部が発生しにくくなる。
従って、本発明の流体制御弁では、連通流路に乱流部が発生することを減少させて、「Ｃｖ値」を大きくすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る流体制御弁の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態の流体制御弁は、従来技術の欄で説明した図１５の流体制御弁１００と連通流路１０１，１０２の形状が相違している。従って、図１５の流体制御弁１００の概要は、従来技術の欄で既に説明しているので、その詳細な説明は省略する。また、従来技術の欄で使用した図１５の符号は、本欄の説明においても使用するものとする。
【００２８】
図１の流体制御弁２０は、ボディ２１が、駆動部３と一体に構成されている。ボディ２１には、図１及び図２に示すように、第１開口部９と第２開口部１０が対向側面に形成されている。ボディ２１の中央部には、第１開口部９に連通する流路１１を備える突起部１２が設けられ、その突起部の周りに、第２開口部に連通する連通流路２２が設けられている。
【００２９】
その連通流路２２は、突起部１２の周りに螺旋状に形成されている。具体的には、連通流路２２は、底面２２ａが、図３及び図４に示すように、第２開口部１０から第１開口部９に向かって斜め上がりに形成され、さらに、図４及び図５に示すように、第１開口部９から第２開口部１０に向かって斜め上がりに形成されている。そのため、図６に示すように、連通流路２２は、第２開口部１０から突起部１２の周りを略３６０度回転する螺旋状に形成されている。そして、第２開口部１０と連通流路２２との連通部分には、壁２２ｂが設けられ、その壁２２ｂには、第２開口部１０に対して流体を流れやすくするために、カーブが設けられている。従って、連通流路２２は、底面２２ａと弁座１３との水平距離を広げるように第２開口部１０から突起部１２の周りに形成される。尚、第２開口部１０から第１開口部９に向かって形成される底面２２ａの傾斜角度と、第１開口部９から第２開口部１０に向かって形成される底面２２ａの傾斜角度とは、同一であってもよいし、異なってもよい。
【００３０】
そこで、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」の図１の流体制御弁２０の作用について説明する。この場合のように、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」には、図１の流体制御弁２０では、調整ボルト５で第１開口部９から第２開口部１０に供給される流体の圧力値を調整してから、流体を第１開口部９から流路１１にまで入力させる。
【００３１】
このとき、ピストン７が下降し、ダイアフラム弁体８を弁座１３に当接させていれば、第１開口部９から流路１１にまで入力した流体は、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路２２に流出しない。
【００３２】
しかし、ピストン７が上昇して、ダイアフラム弁体８が弁座１３から所定量離間されると、第１開口部９から流路１１にまで流れた流体が、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路２２に流出する。
【００３３】
このとき、連通流路２２を流れる流体は、図７及び図８の流線Ｍ１〜Ｍ５のように、突起部１２の周りを略３６０度回転するように流れるため、連通流路２２と突起部１２との外径差によって渦巻き状の流れを形成する。そのため、流体が、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路２２の第１開口部９側に流出しても、その流体は、図７及び図８の流線Ｍ５のように、連通流路２２を流れる流体の渦巻き状の流れに巻き込まれて、第２開口部１０にまで流れるため、連通流路２２の内壁付近によどみを発生させない。よって、連通流路２２の第１開口部９側の内壁付近に滞留部が発生しにくくなる。
【００３４】
また、連通流路２２を流れる流体は、図７及び図８の流線Ｍ１〜Ｍ５のように、突起部１２の周りを略３６０度回転するように流れるときに、遠心力を発生する。そのため、流体が、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路２２の第２開口部１０側に流出しても、その流体は、図７及び図８の流線Ｍ１のように、連通流路２２を流れる流体の遠心力に吸引されて、弁座１３付近で流れの方向を緩やかな角度で変化されてから、連通流路２２に沿って突起部１２の周りを略３６０度回転するように流れて、第２開口部１０に供給される。よって、弁座１３の弁孔１３ａから流出した流体は、流れの方向が弁座１３付近で急激に変化されにくいので、弁座１３付近に乱流部が発生しにくくなる。
【００３５】
従って、図１の流体制御弁２０において、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」には、流体が、連通流路２２を渦巻き状の流れを形成しながら弁座１３の弁孔１３ａから第２開口部２０に流れるので、連通流路２２の第１開口部９側の内壁付近に液溜まりや気泡溜まり等の滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座１３付近に乱流部が発生することを減少させることができる。そのため、液溜まりや気泡溜まりなどの滞留部において液体や気体の性質が変化したり、液溜まりや気泡溜まりなどが流体と一緒に第２開口部１０に流れ出すことが少なくなるので、流体制御の精度を向上させることができる。また、図１の流体制御弁２０において、「第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用する場合」には、同様の弁構造を備える従来の流体制御弁１００（図１５参照）と比較して、摩擦損失を小さくすることにより「Ｃｖ値」を約１．１５倍に大きくすることができ、流体制御の精度を向上させることができる。
【００３６】
ここで、図１の流体制御弁２０では、ダイアフラム弁体８の薄膜部が上向きに湾曲しているため、ダイアフラム弁体８の薄膜部付近の流体の流れが悪い場合がある。しかし、連通流路２２に流入した流体は、突起部１２の周りを約３６０度回転して流れるときに、遠心力を発生するとともに、渦巻き状の流れを形成している。そのため、流体は、ダイアフラム弁体８の薄膜部付近の流体を巻き込みながら連通流路２２を流れるため、ダイアフラム弁体８の付近に滞留部が発生しにくくなる。従って、本実施の形態の流体制御弁２０では、ダイアフラム弁体８付近に滞留部が発生することを減少させることができ、流体制御の精度を向上させることができる。
【００３７】
そして、図１の流体制御弁２０では、上述したように、連通流路２２に滞留部や乱流部が発生しにくいので、装置を停止したときに、連通流路２２に流体が残存しにくくなる。そのため、図１の流体制御弁２０が複数種類の流体を制御する場合において、流体を切り替えたときに、流体が混在する時間が短くなる。従って、図１の流体制御弁２０は、流体の切り替えを短時間で行うことができ、流体の置換性を向上させることができる。
【００３８】
また、連通流路２２の底面２２ａが滑らかな螺旋状の面で形成されているので、連通流路２２を流れる流体と連通流路２２の底面２２ａとの間に生じる摩擦損失が小さい。また、流体が、連通流路２２の底面２２ａに案内されて、弁座１３の弁孔１３ａから第２開口部１０に向かって突起部１２の周りを緩やかに下るように流れる。そのため、流体が連通流路２２をスムーズに流れることができ、連通流路２２に乱流部が発生しにくくなる。従って、本実施の形態の流体制御弁２０では、連通流路２２に乱流部が発生することを減少させることができ、「Ｃｖ値」を大きくすることができる。
【００３９】
さらに、図１の流体制御弁２０では、使用初期に、弁座１３の弁孔１３ａから連通流路２２に流出した流体に気泡が混入していたり、流体圧力によって連通流路２２に気泡が発生する場合がある。しかし、図１の流体制御弁２０では、連通流路２２に気泡が発生しても、連通流路２２を流れる流体が、連通流路２２に発生した気泡を巻き込んで第２開口部１０に流れるため、気泡抜けがよい。従って、図１の流体制御弁２０では、使用初期時に発生する気泡を早期に第２開口部１０に流すことができ、短時間で装置を立ち上げることができる。
【００４０】
次に、「第２開口部１０を入力ポート、第１開口部９を出力ポートとして使用する場合」の図１の流体制御弁２０の作用について説明する。この場合のように、「第２開口部１０を入力ポート、第１開口部９を出力ポートとして使用する場合」には、図１の流体制御弁２０では、調整ボルト５で第２開口部１０から第１開口部９に供給される流体の圧力値を調整してから、第２開口部１０から連通流路２２に流体を流入させる。
【００４１】
このとき、ピストン７が下降し、ダイアフラム弁体８を弁座１３に当接させていれば、第２開口部１０から連通流路２２に流入した流体は、弁座１３の弁孔１３ａに流れ込まない。
【００４２】
しかし、ピストン７が上昇して、ダイアフラム弁体８が弁座１３から所定量離間されると、第２開口部１０から連通流路２２に流入した流体が、弁座１３の弁孔１３ａに流れ込み、流路１１を介して第１開口部９に供給される。
【００４３】
このとき、連通流路２２を流れる流体は、図９及び図１０の流線Ｍ６〜Ｍ１０のように、突起部１２の周りを略３６０度回転するように流れるため、連通流路２２と突起部１２との外径差によって渦巻き状の流れを形成する。そのため、第２開口部１０から連通流路２２に流入した流体は、図９及び図１０の流線Ｍ１０のように、連通流路２２に形成された渦巻き状の流れに巻き込まれて、弁座１３にまで流れるので、連通流路２２の内壁付近によどみを生じさせない。よって、連通流路２２の第１開口部９側の内壁付近に滞留部が発生しにくくなる。
【００４４】
また、連通流路２２を流れる流体は、図９及び図１０の流線Ｍ６〜Ｍ１０のように、突起部１２の周りを略３６０度回転するように流れるときに、遠心力を発生する。そのため、第２開口部１０から連通流路２２に流入した流体は、図９及び図１０の流線Ｍ６のように、連通流路２２を流れる流体の遠心力に吸引されて、連通流路２２に沿って突起部１２の周りを略３６０度回転するように流れて、弁座１３まで流れると、弁座１３付近で流れの方向を緩やかな角度で変化されてから、弁座１３の弁孔１３ａに流れ込み、流路１１を介して第１開口部９に供給される。よって、第２開口部１０から連通流路２２に流入した流体は、弁座１３付近で流れの方向が急激に変化されにくいので、弁座１３の弁孔１３ａ付近に乱流部が発生しにくくなる。
【００４５】
従って、図１の流体制御弁２０において、「第２開口部１０を入力ポート、第１開口部９を出力ポートとして使用する場合」には、流体が、連通流路２２を渦巻き状の流れを形成しながら第２開口部１０から弁座１３の弁孔１３ａに流れるので、連通流路２２の第１開口部９側の内壁付近に液溜まりや気泡溜まり等の滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座１３の弁孔１３ａ付近に乱流部が発生することを減少させることができる。そのため、液溜まりや気泡溜まりなどの滞留部において液体や気体の性質が変化したり、液溜まりや気泡溜まりなどが流体と一緒に弁座１３の弁孔１３ａに流れ出すことが少なくなるので、流体制御の精度を向上させることができる。
【００４６】
ここで、図１の流体制御弁２０では、ダイアフラム弁体８の薄膜部が上向きに湾曲しているため、ダイアフラム弁体８の薄膜部付近の流体の流れが悪い場合がある。しかし、連通流路２２に流入した流体は、突起部１２の周りを約３６０度回転して流れるときに、遠心力を発生するとともに、渦巻き状の流れを形成している。そのため、流体は、ダイアフラム弁体８の薄膜部付近の流体を巻き込みながら連通流路２２を流れるため、ダイアフラム弁体８の付近に滞留部が発生しにくくなる。従って、本実施の形態の流体制御弁２０では、ダイアフラム弁体８付近に滞留部が発生することを減少させることができ、流体制御の精度を向上させることができる。
【００４７】
そして、図１の流体制御弁２０では、上述したように、連通流路２２に滞留部や乱流部が発生しにくいので、装置を停止したときに、連通流路２２に流体が残存しにくくなる。そのため、図１の流体制御弁２０が複数種類の流体を制御する場合において、流体を切り替えたときに、流体が混在する時間が短くなる。従って、図１の流体制御弁２０は、流体の切り替えを短時間で行うことができ、流体の置換性を向上させることができる。
【００４８】
また、連通流路２２の底面２２ａが滑らかな螺旋状の面で形成されているので、連通流路２２を流れる流体と連通流路２２の底面２２ａとの間に生じる摩擦損失が小さい。また、流体が、連通流路２２の底面２２ａに案内されて、第２開口部１０から弁座１３の弁孔１３ａに向かって突起部１２の周りを緩やかに上るように流れる。そのため、流体が連通流路２２をスムーズに流れることができ、連通流路２２に乱流部が発生しにくくなる。従って、本実施の形態の流体制御弁２０では、連通流路２２に乱流部が発生することを減少させることができ、「Ｃｖ値」を大きくすることができる。
【００４９】
さらに、図１の流体制御弁２０では、使用初期に、第２開口部１０から連通流路２２に流入した流体に気泡が混入していたり、流体圧力によって連通流路２２に気泡が発生する場合がある。しかし、図１の流体制御弁２０では、連通流路２２に気泡が発生しても、連通流路２２を流れる流体が、連通流路２２に発生した気泡を巻き込んで弁座１３の弁孔１３ａに流れるため、気泡抜けがよい。従って、図１の流体制御弁２０では、使用初期時に発生する気泡を早期に弁座１３の弁孔１３ａに流すことができ、短時間で装置を立ち上げることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態は、単なる例示にすぎず本発明を何ら限定するものではない。従って、本発明は、当然に、その要旨を逸脱しない範囲内での種々の変形、改良が可能である。
【００５１】
すなわち、例えば、上記実施の形態では、連通流路２２を突起部１２の周りに略３６０度設けているが、２４０度〜３６０度の範囲であれば、上記実施の形態と同様の作用効果が得られる。
つまり、例えば、図１１〜図１４に示すように、突起部１２の周りを略２７０度回転する螺旋状の連通流路３０を形成されたボディ３１を流体制御弁に使用する場合において、第１開口部９を入力ポート、第２開口部１０を出力ポートとして使用すると、弁座１３の弁孔１３ａから流出した流体は、第１開口部９側の連通流路３０の内壁に衝突して突起部１２の周りを旋回するように流れ、連通流路３０内に遠心力を発生させる。そのため、弁座１３から流出した流体は、弁座１３付近で流れの方向を緩やかに変化されてから、連通流路３０の第１開口部９側の内壁付近の流体及びダイアフラム弁体８の薄膜部付近の流体を巻き込んで第２開口部１０に流れる。一方、第２開口部１０を入力ポート、第１開口部を出力ポートとして使用すると、第２開口部１０から連通流路３０に流入した流体は、第１開口部９側の連通流路３０の内壁に衝突して突起部１２の周りを旋回するように流れ、連通流路３０内に遠心力を発生させる。そのため、第２開口部１０から連通流路３０に流入した流体は、連通流路３０の第１開口部９側の内壁付近の流体及びダイアフラム弁体８の薄膜部付近の流体を巻き込んで弁座１３まで流れると、流れの方向を弁座１３付近で緩やかに変化されてから、弁座１３の弁孔１３ａに流入する。従って、流体制御弁は、突起部を２４０〜３６０度周回するように連通流路３０を形成することにより、流体が旋回方向の力を発生しながら連通流路を流れるため、連通流路３０の内壁付近やダイアフラム弁体８付近に滞留部が発生しにくくなるとともに、弁座１３付近に乱流部が発生しにくくなる。
これに対して、連通流路が突起部の周りを１８０度回転するように形成されたボディを流体制御弁に使用する場合には、流体制御弁は、流体が、第１開口部側の連通流路の内壁に衝突しても、その後に突起部の周りを旋回するように流れないため、連通流路内に遠心力が発生せず、弁座付近に乱流部を発生しやすくなったり、第１開口部側の連通流路の内壁付近やダイアフラム弁体付近に滞留部を発生しやすくなる。
尚、図１１〜図１４に示す流体制御弁のボディ３１には、連通流路３０の始端部と終端部の間に、ひけ３２が弁座１３より低い位置に水平に形成されている。これにより、ダイアフラム弁体８が変位したときに、ダイアフラム弁体８の薄膜部等がボディ３１に干渉することを防止することができる。ここで、図１１〜図１４に示すひけ３２は、連通流路３０における流体の渦巻き状の流れをそのまま維持できるように、上面にカーブを設けているが、平坦に設けても良い。
【００５２】
また、例えば、上記実施の形態では、連通流路２２の底面２２ａを滑らかな螺旋状の面で形成したが、連通流路の底面を螺旋階段状に設けてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、連通流路２２を第２開口部１０から突起部１２の右側に形成したが、第２開口部１０から突起部１２の左側に形成してもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、連通流路２２の壁２２ｂにカーブを設けているが、カーブの大きさはこれに限定されず、また、直線状に形成してもよい。
【００５３】
また、例えば、上記実施の形態では、第１開口部と第２開口部を対向する位置に設けた。しかし、例えば、第１開口部９を第２開口部から９０度ずらした位置に設けてもよい。また、第１開口部９と第２開口部１０を同一軸線上に設けなくてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、第１開口部９と流路１１が直交しているが、第１開口部９と流路１１を一直線上に設けても良い。
また、例えば、上記実施の形態では、第２開口部１０が、連通流路２２に対して弁座１３より低い位置で連通している。しかし、第２開口部１０は、弁座１３と同じ高さで連通していてもよいし、弁座１３より高い位置において連通していてもよい。
【００５４】
また、例えば、上記実施の形態では、駆動部としてエアオペレイトバルブを使用しているが、電動バルブや電磁弁等を使用してもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、ダイアフラム弁体８を使用したが、ポペット弁等を使用してもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、ボディ２１を駆動部３より下側に配置して使用しているが、ボディ２１を駆動部３より上側に配置して、上下逆さにして使用してもよいし、斜めに配置して使用してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の流体制御弁によれば、流体が入力又は出力される第１開口部及び第２開口部と、第１開口部に連通する流路が中央部に設けられた突起部と、突起部の端面に設けられるとともに、流路に連通する弁孔が形成された弁座と、突起部の片側の一部から形成されて、弁座の弁孔と第２開口部とを連通させる連通流路と、弁座に当接又は離間する弁体と、を有するので、流体が、連通流路内を渦巻き状の流れを発生させながら一定方向に流れ、連通流路の内壁付近に滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座付近に乱流部が発生することを減少させることができる。
【００５６】
また、本発明の流体制御弁によれば、対向する位置に設けられた第１開口部及び第２開口部と、第１開口部に連通する流路が中央部に設けられた円筒凸部と、円筒凸部の端面に設けられるとともに、流路に連通する弁孔が形成された弁座と、円筒凸部の周りを略３６０度回転する螺旋形の底面を有するとともに、弁座の弁孔と第２開口部を連通させる連通流路と、弁座に当接又は離間する弁体と、を有するので、流体が、連通流路内を遠心力及び渦巻き状の流れを発生させながら一定方向に流れ、連通流路の内壁付近やダイアフラム弁体付近に滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座付近に乱流部が発生することを減少させることができる。
【００５７】
また、本発明の流体制御弁によれば、流体が入力又は出力される第１開口部及び第２開口部と、第１開口部に連通する流路が中央部に設けられた突起部と、突起部に設けられた流路を開閉する弁座と弁体とを有する流体制御弁において、突起部に設けられた弁座の外周の一部から設けられた第２開口部に接続される流路は、弁座の外周を弁座の開閉面との水平距離を広げながら周回するので、流体が、連通流路内を渦巻き状の流れを発生させながら一定方向に流れ、連通流路の内壁付近や弁体付近に滞留部が発生することを減少させることができるとともに、弁座付近に乱流部が発生することを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態において、流体制御弁の縦断面図である。
【図２】同じく、流体制御弁に使用されるボディの上面図である。
【図３】同じく、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同じく、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】同じく、図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】同じく、ボディの要部概念斜視図である。
【図７】同じく、流体制御弁の要部拡大断面図であって、第１開口部から第２開口部に流れる流体の流れを示す図である。
【図８】同じく、流体制御弁の流路の上面図であって、第１開口部から第２開口部に流れる流体の流れを示す図である。
【図９】同じく、流体制御弁の要部拡大断面図であって、第２開口部から第１開口部に流れる流体の流れを示す図である。
【図１０】同じく、流体制御弁の流路の上面図であって、第２開口部から第１開口部に流れる流体の流れを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態で使用されるボディの変更例の上面図である。
【図１２】同じく、図１１のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】同じく、図１１のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】同じく、図１１のＦ−Ｆ断面図である。
【図１５】従来の流体制御弁の縦断面図である。
【図１６】従来の流体制御弁の要部拡大断面図であって、第１開口部から第２開口部に流体を供給する場合の流線を示す図である。
【図１７】従来の流体制御弁の流路の上面図であって、第１開口部から第２開口部に流体を供給する場合の流線を示す図である。
【図１８】従来の流体制御弁の要部拡大断面図であって、第２開口部から第１開口部に流体を供給する場合の流線を示す図である。
【図１９】従来の流体制御弁の流路の上面図であって、第２開口部から第１開口部に流体を供給する場合の流線を示す図である。
【符号の説明】
８弁体
９第１開口部
１０第２開口部
１１流路
１２突起部
１３弁座
１３ａ弁孔
２０流体制御弁
２２連通流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid control valve that controls a fluid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a fluid control valve 100 shown in FIG. In the fluid control valve 100 of FIG. 15, a drive unit 3 including a cover 1 and a cylinder tube 2 and a body 4 in which a flow path is formed are integrally configured.
[0003]
An adjustment bolt 5 is screwed into the cover 1 so as to be able to advance and retract. The adjustment bolt 5 is positioned and fixed by a lock nut 6. A piston 7 that slides in the cylinder tube 2 is disposed below the adjustment bolt 5. A diaphragm valve body 8 is connected to the lower end portion of the piston 7. The diaphragm valve body 8 is sandwiched between the cylinder tube 2 and the body 4 and seals communication passages 101 and 102 to be described later.
[0004]
On the other hand, the body 4 has a first opening 9 and a second opening 10 formed on opposite sides. A projection 12 having a channel 11 communicating with the first opening 9 is provided at the center of the body 4, and a communication channel 101 communicating with the second opening 10 is provided around the projection 12. , 102 are formed. The communication channels 101 and 102 are formed on the left and right sides of the protrusion 12 from the second opening 10, and the bottom surfaces 101 a and 102 a are formed from the second opening 10 side to avoid the first opening 9. It is formed obliquely upward at the same angle toward the first opening 9 side. Therefore, the communication channels 101 and 102 have a symmetrical shape with the protrusion 12 interposed therebetween. A valve seat 13 is disposed on the upper surface of the protrusion 12, and a valve hole 13 a communicating with the flow path 11 is formed in the valve seat 13. Therefore, the first opening 9 communicates with the second opening 10 via the flow path 11, the valve hole 13 a of the valve seat 13, and the communication flow paths 101 and 102.
[0005]
Therefore, in the fluid control valve 100 of FIG. 15, when “the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port”, the adjustment bolt 5 is moved to a predetermined position and then locked. By positioning and fixing with the nut 6, the pressure value of the fluid supplied from the first opening 9 to the second opening 10 is adjusted, and the fluid is input from the first opening 9 to the flow path 11. Then, when the piston 7 moves up in the drive unit 3 and the diaphragm valve body 8 is separated from the valve seat 13 by a predetermined amount, the fluid that has flowed from the first opening 9 to the flow path 11 becomes the valve of the valve seat 13. The fluid flows out from the hole 13a into the communication channels 101 and 102 and is supplied to the second opening 10 at a set pressure.
[0006]
Further, in the fluid control valve 100 of FIG. 15, when “the second opening 10 is used as an input port and the first opening 9 is used as an output port”, the first bolt 10 is connected to the first opening 10 with the adjusting bolt 5. The pressure of the fluid supplied to the opening 9 is adjusted, and the fluid flows from the second opening 10 into the communication channels 101 and 102. When the piston 7 moves up in the drive unit 3 and the diaphragm valve body 8 is separated from the valve seat 13 by a predetermined amount, the fluid that has flowed into the communication passages 101 and 102 from the second opening 10 is transferred to the valve seat 13. Is supplied to the first opening 9 through the flow path 11 at a set pressure.
[0007]
Therefore, the fluid control valve 100 in FIG. 15 adjusts the distance between the diaphragm valve body 8 and the valve seat 13 to adjust the first opening 9 to the second opening 10 or the second opening 10 to the second. The pressure of the fluid supplied to the one opening 9 can be controlled.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
(1) However, in the fluid control valve 100 of FIG. 15, there is a case where a staying portion is generated in the vicinity of the inner wall of the communication flow passages 101 and 102 on the first opening 9 side.
That is, in the case of “when the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port”, the valve hole of the valve seat 13 is indicated by the flow lines L1 to L5 in FIGS. The fluid that has flowed out of 13 a into the communication channels 101 and 102 flows along the outer peripheral surface of the protrusion 12 and the communication channels 101 and 102, and is supplied to the second opening 10. At this time, the fluid tends to flow through the shortest distance, and the flow rate flowing through the stream line L1 in FIGS. 16 and 17 becomes larger than the flow rate flowing through the stream lines L4 and L5 in FIGS. Stagnation may occur in the vicinity of the inner wall of the first opening 9 side of 102. For this reason, there is a case where a staying portion P1 such as a liquid pool or a bubble pool is generated in the vicinity of the inner wall of the communication channels 101 and 102 on the first opening 9 side.
[0009]
On the other hand, in the case of “when the second opening 10 is used as an input port and the first opening 9 is used as an output port”, as shown by streamlines L6 to L10 in FIGS. The fluid that has flowed into the communication channels 101 and 102 from 13 a flows along the communication channels 101 and 102, flows into the valve hole 13 a of the valve seat 13, and is supplied to the first opening 9 through the channel 11. It was. At this time, the fluid tends to flow through the shortest distance, and the flow rate flowing through the stream line L6 in FIGS. 18 and 19 is larger than the flow rate flowing through the stream lines L9 and L10 in FIGS. The flow branches off to the left and right sides and merges in the vicinity of the inner wall on the first opening 9 side of the communication flow paths 101 and 102, so that stagnation occurs in the vicinity of the inner wall on the first opening 9 side of the communication flow paths 101 and 102. was there. For this reason, there is a case where a retention portion P2 such as a liquid pool or a bubble pool is generated in the vicinity of the inner wall of the communication channels 101 and 102 on the first opening 9 side.
[0010]
In particular, the stay portions P1 and P2 generated in the vicinity of the inner wall on the first opening 9 side of the communication flow channels 101 and 102 change the properties of the fluid or flow downstream with the fluid as shown in FIG. This is an important problem if it occurs because the fluid control accuracy of the fluid control valve 100 may be reduced.
[0011]
(2) Further, in the fluid control valve 100 of FIG. 15, a turbulent flow portion may occur near the inner wall of the communication flow paths 101 and 102 on the second opening 10 side.
That is, when “the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port”, the fluid flowing from the valve hole 13a of the valve seat 13 to the second opening 10 in the shortest distance is 16 and FIG. 17, when flowing upward from the valve hole 13 a of the valve seat 13, the flow direction is changed downward and supplied to the second opening 10. Therefore, the direction in which the fluid flows is changed by approximately 180 degrees in the vicinity of the valve seat 13, and a turbulent flow portion R <b> 1 may occur in the vicinity of the valve seat 13.
[0012]
On the other hand, when “the second opening 10 is used as an input port and the first opening 9 is used as an output port”, the fluid flowing from the second opening 10 to the valve hole 13a of the valve seat 13 in the shortest distance is 18 and 19, when flowing from the second opening, when flowing from the second opening, it flows upward along the outer peripheral surface of the protrusion 12, and flows downward along the valve hole 13 a of the valve seat 13. After being changed, it flows into the valve hole 13 a of the valve seat 13 and is supplied to the first opening 9 via the flow path 11. Therefore, the flow direction of the fluid is changed by about 180 degrees in the vicinity of the valve seat 13, and the turbulent flow portion R2 may be generated in the vicinity of the valve hole 13a of the valve seat 13.
[0013]
In this respect, in particular, the turbulent flow portion R1 generated near the valve seat 13 and the turbulent flow portion R2 generated near the valve hole 13a of the valve seat 13 increase the friction loss, and the speed coefficient (hereinafter referred to as “Cv value”). ") Is an important problem when it occurs.
[0014]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the occurrence of a stagnant portion near the inner wall of the communication flow path and a turbulent portion near the valve seat. An object of the present invention is to provide a fluid control valve capable of reducing the above.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the fluid control valve according to claim 1 of the present application includes a first opening and a second opening through which fluid is input or output, and a flow path communicating with the first opening. A protrusion formed on the end face of the protrusion, and a valve seat formed with a valve hole communicating with the flow path, and a valve hole of the valve seat formed spirally from one side of the protrusion A communication channel that communicates with the second opening, and a valve body that contacts or separates from the valve seat, and the communication channel has an arc-shaped cross section at the bottom perpendicular to the channel formation direction. A wall having a curve is provided at a communicating portion between the communication channel and the second opening; The valve body is a diaphragm valve body including a valve body portion that contacts or separates from the valve seat, and a thin film portion provided around the valve body portion, and a starting end portion of the communication flow path; A sink formed horizontally between the end portion and a position lower than the valve seat; It is characterized by.
[0016]
Ma Claim 2 The invention described in claim 1 In the invention described above, the communication flow path is provided so as to rotate around the protrusions by 240 to 360 degrees.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the fluid control valve according to the first aspect, the flow path connected to the second opening provided on one side of the valve seat has an outer periphery of the valve seat. Circulate while widening the horizontal distance with the opening and closing surface of the valve seat, It is characterized by.
[0021]
In the fluid control valve of the present invention having the above configuration, when “the first opening is an input port and the second opening is an output port”, when the valve body is separated from the valve seat, the first opening is The fluid input up to the flow path of the protrusion flows out from the valve hole of the valve seat to the communication flow path, flows only on one side of the protrusion, and is supplied to the second opening. At this time, since the fluid flowing through the communication channel forms a spiral flow, the fluid flowing out from the valve hole of the valve seat into the communication channel passes through the communication channel while entraining the fluid near the inner wall of the communication channel. The flow is supplied to the second opening. Therefore, it is difficult for a staying portion to occur near the inner wall of the communication channel. Further, the fluid that has flowed out of the valve hole of the valve seat into the communication channel generates a force in the outer diameter direction when flowing through the communication channel, thereby forming a flow in a certain direction. Therefore, the fluid that has flowed out of the valve hole of the valve seat into the communication channel flows in the communication channel after the direction of the flow is changed at a gentle angle in the vicinity of the valve seat along the flow in a certain direction. Supplied to the opening. Therefore, it is difficult for a turbulent portion to occur near the valve seat.
[0022]
On the other hand, in the case of “when the second opening is an input port and the first opening is an output port”, when the valve body is separated from the valve seat, the fluid flowing into the communication channel from the second opening is projected. And flows into one of the valve holes of the valve seat and is supplied to the first opening through the flow path of the protrusion. At this time, the fluid flowing through the communication channel forms a spiral flow, and thus flows to the valve hole of the valve seat while entraining the fluid near the inner wall of the communication channel. Therefore, it is difficult for a staying portion to occur near the inner wall of the communication channel. Further, when the fluid that has flowed into the communication channel from the second opening flows through the communication channel, a force in the outer diameter direction is generated to generate a flow in a certain direction. Therefore, when the fluid that has flowed into the communication flow path from the second opening flows to the vicinity of the valve seat, the flow direction is changed at a gentle angle in the vicinity of the valve seat along the flow in the constant direction, and then the valve It flows into the valve hole of the seat. Therefore, it is difficult for a turbulent portion to occur near the valve hole of the valve seat.
[0023]
Therefore, in the fluid control valve of the present invention, the fluid flows in a certain direction while generating a spiral flow in the communication channel, so that it is possible to reduce the occurrence of a stagnant portion near the inner wall of the communication channel. In addition, it is possible to reduce the occurrence of turbulence near the valve seat. Therefore, there is less possibility that the property of the fluid staying in the communication channel changes or the fluid staying in the staying portion flows downstream together with the new fluid, thereby reducing the accuracy of fluid control. When the first opening is used as the input port and the second opening is used as the output port, the fluid control valve of the present invention can reduce the friction loss and increase the “Cv value”.
[0024]
Here, when the communication channel is provided so as to rotate 240 to 360 degrees from one side of the projection, the fluid collides with the inner wall on the first opening side of the communication channel and surrounds the projection. Therefore, it flows while generating centrifugal force in the communication channel. Therefore, the fluid is sucked by the centrifugal force and flows out from the valve hole of the valve seat or flows into the valve hole of the valve seat, so that the direction of the flow is hardly changed suddenly near the valve seat, and the turbulent flow It becomes difficult to generate a part. Further, since the fluid in the vicinity of the valve body is engulfed in the fluid flowing through the communication flow path, a stay portion is unlikely to be generated near the inner wall of the communication flow path or in the vicinity of the valve body. In this regard, when the communication flow path is formed so as to circulate around the protrusion 180 degrees, even if the fluid collides with the inner wall of the communication flow path on the first opening side, after that, around the protrusion Since it does not flow so as to turn, it cannot flow while generating a centrifugal force in the communication flow path, and the direction of flow is rapidly changed in the vicinity of the valve seat, so that a turbulent portion is likely to be generated. Further, since the fluid in the vicinity of the valve body is unlikely to be caught in the fluid flowing through the communication flow path, a staying portion is likely to occur in the vicinity of the valve body.
Therefore, in the fluid control valve of the present invention, it is possible to reduce the occurrence of a stagnant portion near the inner wall of the communication channel or the valve body, and to reduce the occurrence of a turbulent portion near the valve seat. And the accuracy of fluid control can be improved.
[0025]
In addition, when the communication flow path is formed with a spiral smooth surface, the friction loss between the fluid flowing through the communication flow path and the bottom surface of the communication flow path is small, so that the fluid smoothly flows through the communication flow path. It can flow, and it becomes difficult to generate a turbulent portion in the communication channel.
Therefore, in the fluid control valve of the present invention, it is possible to increase the “Cv value” by reducing the occurrence of a turbulent flow portion in the communication flow path.
[0026]
In addition, when the communication flow path is formed in a spiral staircase shape, it is difficult for the fluid to flow directly between the second opening and the valve hole of the valve seat, so that a turbulent flow portion is not easily generated in the communication flow path. Become.
Therefore, in the fluid control valve of the present invention, it is possible to increase the “Cv value” by reducing the occurrence of a turbulent flow portion in the communication flow path.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a fluid control valve according to the present invention will be described with reference to the drawings. The fluid control valve of the present embodiment is different from the fluid control valve 100 of FIG. 15 described in the section of the prior art in the shape of the communication channels 101 and 102. Therefore, since the outline of the fluid control valve 100 of FIG. 15 has already been described in the section of the prior art, its detailed description is omitted. 15 used in the column of the prior art is also used in the description of this column.
[0028]
In the fluid control valve 20 of FIG. 1, a body 21 is configured integrally with the drive unit 3. As shown in FIGS. 1 and 2, the body 21 has a first opening 9 and a second opening 10 formed on opposite side surfaces. At the center of the body 21, a protrusion 12 having a flow path 11 communicating with the first opening 9 is provided, and a communication flow path 22 communicating with the second opening is provided around the protrusion. Yes.
[0029]
The communication channel 22 is formed in a spiral shape around the protrusion 12. Specifically, the communication channel 22 has a bottom surface 22a formed obliquely upward from the second opening 10 toward the first opening 9, as shown in FIGS. 3 and 4, and As shown in FIG. 5, the first opening 9 is formed obliquely upward from the second opening 10. Therefore, as shown in FIG. 6, the communication flow path 22 is formed in a spiral shape that rotates approximately 360 degrees around the protrusion 12 from the second opening 10. A wall 22b is provided at a communication portion between the second opening 10 and the communication channel 22, and a curve is provided on the wall 22b to facilitate fluid flow to the second opening 10. It has been. Therefore, the communication flow path 22 is formed around the protrusion 12 from the second opening 10 so as to increase the horizontal distance between the bottom surface 22 a and the valve seat 13. The inclination angle of the bottom surface 22a formed from the second opening portion 10 toward the first opening portion 9 and the inclination angle of the bottom surface 22a formed from the first opening portion 9 toward the second opening portion 10 are as follows. May be the same or different.
[0030]
Therefore, the operation of the fluid control valve 20 of FIG. 1 when “the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port” will be described. As in this case, when “the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port”, the fluid control valve 20 of FIG. After adjusting the pressure value of the fluid supplied to the second opening 10 from the first opening 9, the fluid is input from the first opening 9 to the flow path 11.
[0031]
At this time, if the piston 7 is lowered and the diaphragm valve body 8 is in contact with the valve seat 13, the fluid input from the first opening 9 to the flow path 11 communicates with the valve hole 13 a of the valve seat 13. It does not flow out into the flow path 22.
[0032]
However, when the piston 7 rises and the diaphragm valve body 8 is separated from the valve seat 13 by a predetermined amount, the fluid flowing from the first opening 9 to the flow path 11 communicates with the valve hole 13a of the valve seat 13. It flows out to the flow path 22.
[0033]
At this time, the fluid flowing through the communication flow path 22 flows so as to rotate approximately 360 degrees around the protrusion 12 as shown by the flow lines M1 to M5 in FIGS. 7 and 8. A spiral flow is formed by the difference in the outer diameter with respect to 12. Therefore, even if the fluid flows out from the valve hole 13a of the valve seat 13 to the first opening 9 side of the communication channel 22, the fluid is connected to the communication channel as shown by the streamline M5 in FIGS. Since the fluid flows in the spiral flow of the fluid flowing through 22 and flows to the second opening 10, stagnation is not generated near the inner wall of the communication channel 22. Therefore, it is difficult for a staying portion to occur near the inner wall of the communication channel 22 on the first opening 9 side.
[0034]
Further, the fluid flowing through the communication flow path 22 generates a centrifugal force when flowing so as to rotate approximately 360 degrees around the protrusion 12 as shown by the flow lines M1 to M5 in FIGS. Therefore, even if the fluid flows out from the valve hole 13a of the valve seat 13 to the second opening 10 side of the communication channel 22, the fluid is connected to the communication channel as shown by the streamline M1 in FIGS. So that the direction of the flow is changed by a gentle angle near the valve seat 13 after being sucked by the centrifugal force of the fluid flowing through the valve 22 and then rotated around the protrusion 12 along the communication channel 22 by approximately 360 degrees. It flows and is supplied to the second opening 10. Therefore, the fluid flowing out from the valve hole 13a of the valve seat 13 is less likely to change suddenly in the vicinity of the valve seat 13, so that a turbulent portion is unlikely to be generated in the vicinity of the valve seat 13.
[0035]
Therefore, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, when “the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port”, the fluid flows in a spiral flow through the communication channel 22. Since it flows from the valve hole 13a of the valve seat 13 to the second opening 20 while forming, it is possible to reduce the occurrence of a stagnation part such as a liquid pool or a bubble pool near the inner wall of the communication flow path 22 on the first opening 9 side. It is possible to reduce the occurrence of a turbulent portion near the valve seat 13. For this reason, the properties of the liquid or gas change in the retention part such as the liquid reservoir or the bubble reservoir, and the liquid reservoir or the bubble reservoir is less likely to flow out to the second opening 10 together with the fluid. Can be improved. Further, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, when “when the first opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port”, a conventional fluid control valve 100 having a similar valve structure ( Compared with FIG. 15), by reducing the friction loss, the “Cv value” can be increased by about 1.15 times, and the accuracy of fluid control can be improved.
[0036]
Here, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, since the thin film portion of the diaphragm valve body 8 is curved upward, the flow of fluid near the thin film portion of the diaphragm valve body 8 may be poor. However, the fluid that has flowed into the communication flow path 22 generates centrifugal force and forms a spiral flow when flowing around the protrusion 12 by rotating about 360 degrees. Therefore, the fluid flows through the communication flow path 22 while entraining the fluid in the vicinity of the thin film portion of the diaphragm valve body 8, so that a retention portion is unlikely to be generated in the vicinity of the diaphragm valve body 8. Therefore, in the fluid control valve 20 of the present embodiment, it is possible to reduce the occurrence of a staying portion in the vicinity of the diaphragm valve body 8 and improve the accuracy of fluid control.
[0037]
In the fluid control valve 20 of FIG. 1, as described above, a retention portion and a turbulent flow portion are unlikely to occur in the communication flow path 22, so that it is difficult for fluid to remain in the communication flow path 22 when the apparatus is stopped. Become. Therefore, when the fluid control valve 20 in FIG. 1 controls a plurality of types of fluids, the time in which the fluids are mixed is shortened when the fluids are switched. Therefore, the fluid control valve 20 of FIG. 1 can switch the fluid in a short time, and can improve the fluid replaceability.
[0038]
Further, since the bottom surface 22a of the communication channel 22 is formed with a smooth spiral surface, friction loss generated between the fluid flowing through the communication channel 22 and the bottom surface 22a of the communication channel 22 is small. Further, the fluid is guided to the bottom surface 22 a of the communication flow path 22 and flows so as to gently descend around the protrusion 12 from the valve hole 13 a of the valve seat 13 toward the second opening 10. For this reason, the fluid can smoothly flow through the communication flow path 22, and a turbulent portion is hardly generated in the communication flow path 22. Therefore, in the fluid control valve 20 of the present embodiment, the occurrence of a turbulent flow portion in the communication flow path 22 can be reduced, and the “Cv value” can be increased.
[0039]
Further, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, in the initial stage of use, bubbles are mixed in the fluid flowing out from the valve hole 13a of the valve seat 13 to the communication channel 22, or bubbles are generated in the communication channel 22 due to fluid pressure. There is a case. However, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, even if bubbles are generated in the communication flow path 22, the fluid flowing through the communication flow path 22 entrains the bubbles generated in the communication flow path 22 and flows to the second opening 10. Therefore, air bubble removal is good. Therefore, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, bubbles generated at the initial use can be flowed to the second opening 10 at an early stage, and the apparatus can be started up in a short time.
[0040]
Next, the operation of the fluid control valve 20 in FIG. 1 when “the second opening 10 is used as an input port and the first opening 9 is used as an output port” will be described. As in this case, when “the second opening 10 is used as an input port and the first opening 9 is used as an output port”, the fluid control valve 20 of FIG. After adjusting the pressure value of the fluid supplied to the first opening 9 from the second opening 10, the fluid flows into the communication channel 22 from the second opening 10.
[0041]
At this time, if the piston 7 is lowered and the diaphragm valve body 8 is in contact with the valve seat 13, the fluid flowing into the communication flow path 22 from the second opening 10 flows into the valve hole 13 a of the valve seat 13. Absent.
[0042]
However, when the piston 7 rises and the diaphragm valve body 8 is separated from the valve seat 13 by a predetermined amount, the fluid flowing into the communication flow path 22 from the second opening 10 flows into the valve hole 13a of the valve seat 13. The first opening 9 is supplied through the flow path 11.
[0043]
At this time, the fluid flowing through the communication flow path 22 flows so as to rotate approximately 360 degrees around the protrusion 12 as the flow lines M6 to M10 in FIGS. 9 and 10. A spiral flow is formed by the difference in the outer diameter with respect to 12. Therefore, the fluid that has flowed into the communication flow path 22 from the second opening 10 is caught in the spiral flow formed in the communication flow path 22 as shown by the streamline M10 in FIGS. 13 does not cause stagnation in the vicinity of the inner wall of the communication flow path 22. Therefore, it is difficult for a staying portion to occur near the inner wall of the communication channel 22 on the first opening 9 side.
[0044]
Further, the fluid flowing through the communication flow path 22 generates a centrifugal force when flowing so as to rotate approximately 360 degrees around the protrusion 12 as shown by the stream lines M6 to M10 in FIGS. Therefore, the fluid that has flowed into the communication channel 22 from the second opening 10 is sucked by the centrifugal force of the fluid flowing through the communication channel 22 as shown by the streamline M6 in FIGS. If the flow around the protrusion 12 is rotated approximately 360 degrees and flows to the valve seat 13, the flow direction is changed at a gentle angle near the valve seat 13, and then the valve hole of the valve seat 13 is changed. It flows into 13 a and is supplied to the first opening 9 through the flow path 11. Therefore, the flow of the fluid flowing into the communication flow path 22 from the second opening 10 is unlikely to change rapidly in the vicinity of the valve seat 13, so that a turbulent flow portion is unlikely to occur in the vicinity of the valve hole 13 a of the valve seat 13. Become.
[0045]
Therefore, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, when “the second opening 10 is used as an input port and the first opening 9 is used as an output port”, the fluid flows in a spiral flow through the communication channel 22. Since it flows from the second opening 10 to the valve hole 13a of the valve seat 13 while it is formed, the occurrence of a stagnation part such as a liquid pool or a bubble pool near the inner wall of the communication channel 22 on the first opening 9 side is reduced. In addition, it is possible to reduce the occurrence of a turbulent portion near the valve hole 13a of the valve seat 13. For this reason, the properties of the liquid or gas change in the retention portion such as a liquid reservoir or a bubble reservoir, and the liquid reservoir or the bubble reservoir is less likely to flow out to the valve hole 13a of the valve seat 13 together with the fluid. Accuracy can be improved.
[0046]
Here, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, since the thin film portion of the diaphragm valve body 8 is curved upward, the flow of fluid near the thin film portion of the diaphragm valve body 8 may be poor. However, the fluid that has flowed into the communication flow path 22 generates centrifugal force and forms a spiral flow when flowing around the protrusion 12 by rotating about 360 degrees. Therefore, the fluid flows through the communication flow path 22 while entraining the fluid in the vicinity of the thin film portion of the diaphragm valve body 8, so that a retention portion is unlikely to be generated in the vicinity of the diaphragm valve body 8. Therefore, in the fluid control valve 20 of the present embodiment, it is possible to reduce the occurrence of a staying portion in the vicinity of the diaphragm valve body 8 and improve the accuracy of fluid control.
[0047]
In the fluid control valve 20 of FIG. 1, as described above, a retention portion and a turbulent flow portion are unlikely to occur in the communication flow path 22, so that it is difficult for fluid to remain in the communication flow path 22 when the apparatus is stopped. Become. Therefore, when the fluid control valve 20 in FIG. 1 controls a plurality of types of fluids, the time in which the fluids are mixed is shortened when the fluids are switched. Therefore, the fluid control valve 20 of FIG. 1 can switch the fluid in a short time, and can improve the fluid replaceability.
[0048]
Further, since the bottom surface 22a of the communication channel 22 is formed with a smooth spiral surface, friction loss generated between the fluid flowing through the communication channel 22 and the bottom surface 22a of the communication channel 22 is small. Further, the fluid is guided to the bottom surface 22 a of the communication flow path 22 and flows so as to gently rise around the protrusion 12 toward the valve hole 13 a of the valve seat 13 from the second opening 10. For this reason, the fluid can smoothly flow through the communication flow path 22, and a turbulent portion is hardly generated in the communication flow path 22. Therefore, in the fluid control valve 20 of the present embodiment, the occurrence of a turbulent flow portion in the communication flow path 22 can be reduced, and the “Cv value” can be increased.
[0049]
Further, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, when bubbles are mixed in the fluid flowing into the communication channel 22 from the second opening 10 in the initial stage of use, or bubbles are generated in the communication channel 22 due to fluid pressure. There is. However, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, even if bubbles are generated in the communication flow path 22, the fluid flowing through the communication flow path 22 entrains the bubbles generated in the communication flow path 22 and the valve hole 13 a of the valve seat 13. The air flow is good. Therefore, in the fluid control valve 20 of FIG. 1, bubbles generated at the initial use can be flowed through the valve hole 13a of the valve seat 13 at an early stage, and the apparatus can be started up in a short time.
[0050]
Note that this embodiment is merely an example and does not limit the present invention. Accordingly, the present invention can naturally be variously modified and improved without departing from the scope of the invention.
[0051]
That is, for example, in the above embodiment, the communication flow path 22 is provided approximately 360 degrees around the protrusion 12, but if it is in the range of 240 degrees to 360 degrees, the same effect as the above embodiment is achieved. can get.
That is, for example, as shown in FIGS. 11 to 14, when a body 31 formed with a spiral communication channel 30 that rotates approximately 270 degrees around the protrusion 12 is used as a fluid control valve, When the opening 9 is used as an input port and the second opening 10 is used as an output port, the fluid flowing out from the valve hole 13a of the valve seat 13 collides with the inner wall of the communication channel 30 on the first opening 9 side and protrudes. It flows so as to swirl around the part 12, and a centrifugal force is generated in the communication channel 30. Therefore, the fluid flowing out from the valve seat 13 is gradually changed in the direction of flow in the vicinity of the valve seat 13, and then the fluid near the inner wall on the first opening 9 side of the communication channel 30 and the thin film of the diaphragm valve body 8. The fluid in the vicinity of the portion is entrained and flows into the second opening 10. On the other hand, when the second opening 10 is used as an input port and the first opening is used as an output port, the fluid flowing into the communication channel 30 from the second opening 10 is transferred to the communication channel 30 on the first opening 9 side. It flows so as to collide with the inner wall and turn around the protrusion 12, and a centrifugal force is generated in the communication channel 30. Therefore, the fluid flowing into the communication channel 30 from the second opening 10 entrains the fluid in the vicinity of the inner wall of the communication channel 30 on the first opening 9 side and the fluid in the vicinity of the thin film portion of the diaphragm valve body 8 so that the valve seat When flowing to 13, the flow direction is gradually changed in the vicinity of the valve seat 13 and then flows into the valve hole 13a of the valve seat 13. Accordingly, the fluid control valve forms the communication channel 30 so that the protrusions circulate 240 to 360 degrees, so that the fluid flows through the communication channel while generating a force in the swirling direction. A stagnant portion is less likely to occur near the inner wall or the diaphragm valve body 8, and a turbulent portion is less likely to occur near the valve seat 13.
On the other hand, when a body in which the communication flow path is rotated 180 degrees around the protrusion is used for the fluid control valve, the fluid control valve is configured such that the fluid is communicated on the first opening side. Even if it collides with the inner wall of the flow path, it does not flow so as to turn around the protrusion after that, so centrifugal force is not generated in the communication flow path, and it is easy to generate a turbulent part near the valve seat. In addition, a stagnant portion is likely to be generated in the vicinity of the inner wall of the communication channel on the first opening side or in the vicinity of the diaphragm valve body.
In addition, in the body 31 of the fluid control valve shown in FIGS. 11 to 14, a sink 32 is horizontally formed at a position lower than the valve seat 13 between the start end and the end end of the communication flow path 30. Thereby, when the diaphragm valve body 8 is displaced, it is possible to prevent the thin film portion or the like of the diaphragm valve body 8 from interfering with the body 31. Here, the sink 32 shown in FIGS. 11 to 14 is provided with a curve on the upper surface so that the spiral flow of the fluid in the communication channel 30 can be maintained as it is, but may be provided flat.
[0052]
Further, for example, in the above embodiment, the bottom surface 22a of the communication channel 22 is formed with a smooth spiral surface, but the bottom surface of the communication channel may be provided in a spiral step shape.
Further, for example, in the above embodiment, the communication flow path 22 is formed from the second opening 10 to the right side of the protrusion 12, but may be formed from the second opening 10 to the left side of the protrusion 12.
Further, for example, in the above-described embodiment, a curve is provided on the wall 22b of the communication channel 22, but the size of the curve is not limited to this, and may be formed in a straight line.
[0053]
Further, for example, in the above embodiment, the first opening and the second opening are provided at positions facing each other. However, for example, the first opening 9 may be provided at a position shifted by 90 degrees from the second opening. Further, the first opening 9 and the second opening 10 may not be provided on the same axis.
For example, in the said embodiment, although the 1st opening part 9 and the flow path 11 are orthogonally crossed, you may provide the 1st opening part 9 and the flow path 11 on a straight line.
Further, for example, in the above-described embodiment, the second opening 10 communicates with the communication channel 22 at a position lower than the valve seat 13. However, the second opening 10 may be communicated at the same height as the valve seat 13 or may be communicated at a position higher than the valve seat 13.
[0054]
Further, for example, in the above embodiment, an air operated valve is used as the drive unit, but an electric valve, an electromagnetic valve, or the like may be used.
For example, in the above-described embodiment, the diaphragm valve body 8 is used, but a poppet valve or the like may be used.
Further, for example, in the above embodiment, the body 21 is disposed below the drive unit 3 and used. However, the body 21 may be disposed above the drive unit 3 and used upside down. It may be used in an oblique arrangement.
[0055]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the fluid control valve of the present invention, the first opening and the second opening through which fluid is input or output, and the flow path communicating with the first opening are provided in the central portion. And a valve seat provided on the end face of the projection and having a valve hole communicating with the flow path, and a valve hole of the valve seat and a second Since there is a communication channel that communicates with the opening and a valve body that contacts or separates from the valve seat, the fluid flows in a certain direction while generating a spiral flow in the communication channel, and the communication flow The occurrence of a stagnant portion near the inner wall of the passage can be reduced, and the occurrence of a turbulent portion near the valve seat can be reduced.
[0056]
Further, according to the fluid control valve of the present invention, the first opening and the second opening provided at the opposing positions, and the cylindrical convex portion provided with the flow path communicating with the first opening at the center portion, And a valve seat provided on the end face of the cylindrical convex portion and formed with a valve hole communicating with the flow path, and a spiral bottom surface that rotates approximately 360 degrees around the cylindrical convex portion. And a communication channel that communicates with the second opening, and a valve body that contacts or separates from the valve seat, so that the fluid generates a centrifugal force and a spiral flow in the communication channel in a certain direction. It is possible to reduce the occurrence of a stagnant portion near the inner wall of the communication flow path and the diaphragm valve body, and to reduce the occurrence of a turbulent portion near the valve seat.
[0057]
Further, according to the fluid control valve of the present invention, the first opening and the second opening through which the fluid is input or output, the protrusion provided with the flow path communicating with the first opening in the center, In a fluid control valve having a valve seat and a valve body that opens and closes a flow path provided in a protrusion, a flow connected to a second opening provided from a part of the outer periphery of the valve seat provided in the protrusion Since the path circulates around the outer periphery of the valve seat while increasing the horizontal distance from the opening / closing surface of the valve seat, the fluid flows in a certain direction while generating a spiral flow in the communication channel, and the inner wall of the communication channel It is possible to reduce the occurrence of the staying portion near the valve body and the vicinity of the valve body, and it is possible to reduce the occurrence of the turbulent flow portion near the valve seat.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid control valve in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view of a body used for the fluid control valve.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 6 is a conceptual perspective view of the main part of the body.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the fluid control valve, and shows the flow of fluid flowing from the first opening to the second opening.
FIG. 8 is also a top view of the flow path of the fluid control valve, showing the flow of fluid flowing from the first opening to the second opening.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the fluid control valve, similarly showing the flow of fluid flowing from the second opening to the first opening.
FIG. 10 is also a top view of the flow path of the fluid control valve, showing the flow of fluid flowing from the second opening to the first opening.
FIG. 11 is a top view of a modified example of the body used in the embodiment of the present invention.
12 is a sectional view taken along the line DD of FIG.
13 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
14 is a cross-sectional view taken along the line FF in FIG.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a conventional fluid control valve.
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional fluid control valve, showing flow lines when supplying a fluid from a first opening to a second opening.
FIG. 17 is a top view of a flow path of a conventional fluid control valve, showing streamlines when supplying fluid from a first opening to a second opening.
FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional fluid control valve, showing flow lines when supplying a fluid from a second opening to the first opening.
FIG. 19 is a top view of a flow path of a conventional fluid control valve, showing streamlines when supplying fluid from a second opening to the first opening.
[Explanation of symbols]
8 Disc
9 First opening
10 Second opening
11 Channel
12 Protrusion
13 Valve seat
13a Valve hole
20 Fluid control valve
22 Communication channel

Claims

A first opening and a second opening through which fluid is input or output;
A protrusion provided in the center with a flow path communicating with the first opening;
A valve seat provided on an end surface of the protrusion and having a valve hole communicating with the flow path;
A communication channel formed in a spiral shape from one side of the protrusion, and communicating the valve hole of the valve seat and the second opening;
A valve body that contacts or separates from the valve seat,
The communication flow path has a circular cross section at the bottom perpendicular to the flow path forming direction,
A wall having a curve is provided in a communicating portion between the communication channel and the second opening;
The valve body is a diaphragm valve body including a valve body portion that contacts or separates from the valve seat, and a thin film portion provided along the periphery of the valve body portion,
Having sink marks formed horizontally at a position lower than the valve seat between the start end and the end of the communication channel;
A fluid control valve characterized by.

The fluid control valve according to claim 1 ,
The fluid control valve, wherein the communication flow path is provided so as to rotate around the protrusions by 240 to 360 degrees.

The fluid control valve according to claim 1 ,
The flow path connected to the second opening provided on one side of the valve seat circulates around the outer periphery of the valve seat while widening the horizontal distance from the opening / closing surface of the valve seat;
A fluid control valve characterized by.