特許 6969718 二方弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6969718

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】二方弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/17 20060101AFI20211111BHJP

   F16K 31/122 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   F16K7/17 B

   F16K31/122

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-155928(P2018-155928)

(22)【出願日】2018年8月23日

(65)【公開番号】特開2020-29912(P2020-29912A)

(43)【公開日】2020年2月27日

【審査請求日】2020年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】土居 義忠

(72)【発明者】

【氏名】沖田 譲

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 貴光

(72)【発明者】

【氏名】永田 章紀

【審査官】 西井 香織

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０４５００８１２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１９５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１５０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２２９２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ７／１７

Ｆ１６Ｋ ３１／１２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側ポートと二次側ポートの連通状態と非連通状態を切り換える二方弁であって、
前記一次側ポートと前記二次側ポートが設けられるとともに内部に弁座部を有するバルブボデイと、前記弁座部に対して接離可能となるように前記バルブボデイ内に支持されるダイヤフラム弁と、前記ダイヤフラム弁を変位させる駆動機構とを備え、
前記ダイヤフラム弁は、前記弁座部の平坦な着座面に接離可能な厚肉状の本体部と、前記バルブボデイに支持される外周部と、前記本体部と前記外周部とを接続する薄膜状のダイヤフラム部とを有し、
前記本体部には、前記着座面に対向する環状突起部が設けられるとともに、前記環状突起部の背後に環状凹部が設けられ、前記本体部の前記環状突起部の近傍が薄肉状となっており、前記環状凹部に弾性部材が装着される二方弁。

【請求項2】

請求項１記載の二方弁において、前記弾性部材は円筒状に形成され、前記弾性部材の外周面と内周面は前記環状突起部から離れるほど互いに近接する方向に傾斜するテーパ面となっており、前記環状凹部の壁面と前記弾性部材との間には、前記環状突起部から離れるほど広くなる隙間が設けられている二方弁。

【請求項3】

請求項１記載の二方弁において、前記ダイヤフラム部に面接触して前記ダイヤフラム部の湾曲を規制する弾性支持体が設けられている二方弁。

【請求項4】

請求項１記載の二方弁において、前記環状突起部が同心状に複数設けられている二方弁。

【請求項5】

請求項１記載の二方弁において、前記駆動機構は、前記ダイヤフラム弁に連結されるピストンを含む二方弁。

【請求項6】

請求項５記載の二方弁において、前記ダイヤフラム弁が閉じる方向に移動する前記ピストンに当接するダンパ部材が前記バルブボデイに設けられる二方弁。

【請求項7】

請求項６記載の二方弁において、前記ダンパ部材は皿ばねから構成される二方弁。

【請求項8】

請求項７記載の二方弁において、前記環状突起部が前記着座面にちょうど到達するとき、前記皿ばねによる前記ピストンを押し返す力が極大値をとる二方弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイヤフラム弁の変位によって一次側ポートと二次側ポートの連通状態と非連通状態とが切り換わる二方弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、一次側ポートと二次側ポートが形成された弁ボデイの内部に、一次側ポートと二次側ポートとの連通路を開閉するダイヤフラム弁が設けられた二方弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このような二方弁において、ダイヤフラム弁が弁座部に接触する際の衝撃を緩和してパーティクルの発生を抑制する技術が知られている（特許文献２）。特許文献２に開示された技術は、ダイヤフラムの弁体面に向かって突出する無端状の突起部を弁座部に設けるとともに、ダイヤフラムの弁体面の背面側に弾性部材を設けるものである。同文献によれば、ダイヤフラムが弁座部に接触する際の衝撃は、突起部に接触したダイヤフラムとともに変形する弾性部材によって吸収されるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３７０１３６７号公報

【特許文献2】特開２０１５−２１５０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献２のダイヤフラムの弁体面は、変形が容易となるように薄膜状に形成されており、弁座部の突起部の形状に沿って繰り返し変形することによって過大な伸びが生じ、破れ易くなる。また、弁体面に永久歪みを含む過大な伸びが生じると、弁体面が弁座部の突起部と接触する位置がずれ、パーティクルが発生し易くなるほか、流体漏れ（リーク）が生じて耐久性が低下するおそれがある。

【0006】

本発明は、このような課題を考慮してなされたもので、ダイヤフラム弁と弁座部との接触によるパーティクルの発生を抑制するとともに、ダイヤフラム弁の耐久性を向上させる二方弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る二方弁は、一次側ポートと二次側ポートの連通状態と非連通状態を切り換えるものであって、一次側ポートと二次側ポートが設けられるとともに内部に弁座部を有するバルブボデイと、弁座部に対して接離可能となるようにバルブボデイ内に支持されるダイヤフラム弁と、ダイヤフラム弁を変位させる駆動機構とを備える。そして、ダイヤフラム弁は、弁座部の平坦な着座面に接離可能な厚肉状の本体部と、バルブボデイに支持される外周部と、本体部と外周部とを接続する薄膜状のダイヤフラム部とを有し、本体部には、着座面に対向する環状突起部が設けられるとともに、環状突起部の背後に環状凹部が設けられ、本体部の環状突起部の近傍が薄肉状となっており、環状凹部に弾性部材が装着される。

【0008】

上記二方弁によれば、ダイヤフラム弁と弁座部との接触による衝撃が弾性部材によって緩和されるので、パーティクルの発生が抑制される。しかも、ダイヤフラム弁に設けられた環状突起部が弁座部の平坦な着座面に接触するので、ダイヤフラム弁に局所的な伸びが生じることがなく、ダイヤフラム弁の耐久性が向上する。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る二方弁は、ダイヤフラム弁に設けられた環状突起部が弁座部に接触し、環状突起部と弁座部との接触による衝撃が環状突起部の背後に装着された弾性部材によって吸収・緩和されるので、パーティクルの発生が抑制される。しかも、ダイヤフラム弁に設けられた環状突起部が弁座部の平坦な着座面に接触するので、ダイヤフラム弁に局所的な伸びが生じることがなく、ダイヤフラム弁が破れるおそれがない等、ダイヤフラム弁の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係る二方弁が弁閉状態にあるときの縦断面図である。

【図2】図１のＣ部拡大図である。

【図3】図１の二方弁が弁開状態にあるときの縦断面図である。

【図4】図１の二方弁に用いられるダイヤフラム弁を斜め下方から見たときの斜視図である。

【図5】図１の二方弁に用いられるダイヤフラム弁を斜め上方から見たときの斜視図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る二方弁が弁開状態にあるときの縦断面図である。

【図7】図６の二方弁が弁閉状態にあるときの縦断面図である。

【図8】図６の二方弁において、ピストンが下降する際のダンパ部材の荷重と変位に関する特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明に係る二方弁について複数の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。以下において、上下方向をいうときは図１の矢印ＡＢ方向をいう。すなわち、「上」というときは矢印Ａ方向をいい、「下」というときは矢印Ｂ方向をいう。

【0012】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る二方弁１０について、図１〜図５を参照しながら説明する。二方弁１０は、一次側ポート２０および二次側ポート２２が形成されたボデイ本体１２と、ボデイ本体１２の上部に連結されるボンネット１４と、ダイヤフラム弁１６と、ピストン１８とを含む。ボデイ本体１２とボンネット１４はバルブボデイを構成する。

【0013】

ボデイ本体１２は、アルミニウム合金等の金属材料またはフッ素樹脂（ＰＦＡ）等の樹脂材料から形成される。ボデイ本体１２には、圧力流体が流入する一次側ポート２０と圧力流体が流出する二次側ポート２２が同軸上で対向するように設けられている。一次側ポート２０には、配管接続用の一次側接手２０ａが付設され、一次側ポート２０は、配管を介して図示しない第１圧力流体供給源に接続されている。二次側ポート２２には、配管接続用の二次側接手２２ａが付設され、二次側ポート２２は、配管を介して図示しない流体圧機器に接続されている。なお、参照符号２４で示されるのは、バルブボデイを据え付けるためのベース部材である。

【0014】

ボデイ本体１２の一次側ポート２０と二次側ポート２２との中間部位には、弁座部２６を備えた内壁構造２８が設けられている。弁座部２６の上面は、ダイヤフラム弁１６が着座する環状の平坦な着座面２６ａとなっており、ボデイ本体１２に形成された上方開口部３０に臨んでいる。着座面２６ａは、表面粗さが所定以下の平滑面となっているのが好ましい。一次側ポート２０から弁座部２６に至るまでの一次側流路３２には、内壁構造２８の内側の空間が含まれ、弁座部２６から二次側ポート２２に至るまでの二次側流路３４には、内壁構造２８の外側の空間が含まれている。一次側流路３２と二次側流路３４は、ダイヤフラム弁１６が着座面２６ａから離間しているときは相互に連通し、ダイヤフラム弁１６が着座面２６ａに着座しているときは相互に遮断される。

【0015】

ボンネット１４は、外側筒部３６と内側筒部３８による二重の筒状に構成されている。内側筒部３８は、外側筒部３６の下方寄りの部位から水平方向に延びる接続部４０を経て該接続部４０から上方に延びるように設けられている。内側筒部３８の上端部には、環状の溝部を介して円筒状のダンパ部材４２が装着されており、ダンパ部材４２は、その一部が内側筒部３８の上端面から上方に突出している。ダンパ部材４２は、所定の弾性を有し、例えば合成ゴムによって形成される。外側筒部３６の上端部には上側環状突出部３６ａが設けられ、外側筒部３６の下端部には下側環状突出部３６ｂが設けられている。

【0016】

ボンネット１４の側面には、第１ポート４４および第２ポート４６が上下方向に距離を隔てて設けられている。第１ポート４４は大気に開放されているのに対して、第２ポート４６は、配管を介して図示しない第２圧力流体供給源に接続されている。第２ポート４６は、第１ポート４４より下方に位置し、外側筒部３６と内側筒部３８との間に形成される空間に連通している。ボンネット１４の側面には、さらに、接続部４０と略同じ高さ位置に第３ポート４８が設けられており、第３ポート４８は大気に開放されている。

【0017】

ダイヤフラム弁１６は、弁座部２６の着座面２６ａに接離可能な本体部５０と、バルブボデイに支持される外周部５２と、本体部５０と外周部５２とを接続する薄膜状のダイヤフラム部５４とから構成される。これら本体部５０と外周部５２とダイヤフラム部５４は一体的に形成され、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂、または、天然ゴムあるいは合成ゴムを含む弾性体で形成される。ダイヤフラム弁１６は、弁座部２６を含むボデイ本体１２よりも硬度が低い。

【0018】

図２および図４に示されるように、ダイヤフラム弁１６の本体部５０の下面には、弁座部２６の平坦な着座面２６ａに対向して下方に突出する断面半円状ないし円弧状の環状突起部５６が設けられている。図２および図５に示されるように、この環状突起部５６が設けられた部位の背面側には、本体部５０の上面に開口する環状凹部５８が設けられている。したがって、全体として厚肉状の本体部５０は、環状突起部５６の近傍では環状凹部５８の存在により薄肉状となっており、環状突起部５６の近傍は変形し易くなっている。本体部５０の上面中央には、雄ねじ部を備えた連結軸部６０が上方に延びるように連設されている。

【0019】

本体部５０の環状凹部５８には、所定の弾性を有する円筒状の弾性部材６２が装着される。弾性部材６２は、例えば、ＮＢＲ、ウレタンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴム等によって形成され、本体部５０の上面側に取り付けられる円板状のリテーナ６４によって環状凹部５８内に保持される。したがって、弾性部材６２は、環状突起部５６およびその近傍における本体部５０の薄肉状の部位の背面側を弾性的に支持している。

【0020】

弾性部材６２は、環状凹部５８に装着される前の自然状態において、その上下方向（軸方向）の長さが環状凹部５８の深さと略同一となるように設定されている。また、円筒状の弾性部材６２の外周面と内周面は、上方に向かうにつれて互いに近接する方向に傾斜するテーパ面に形成されている。したがって、環状凹部５８の外周側壁面と弾性部材６２の外周面との間、および、環状凹部５８の内周側壁面と弾性部材６２の内周面との間には、それぞれ上方に向うほど広くなる隙間が存在する。このため、弾性部材６２は、軸方向に圧縮されたとき、環状凹部５８内で容易に弾性変形することができる。さらに、弾性部材６２は、その下方側（底面側）の広い面積で、環状突起部５６およびその近傍における本体部５０の薄肉状の部位の背面側を支持することができる。

【0021】

ボンネット１４は、下側環状突出部３６ｂがボデイ本体１２の上方開口部３０に嵌合することでボデイ本体１２に取り付けられる。このとき、ダイヤフラム弁１６の外周部５２は、ボンネット１４の下側環状突出部３６ｂの下端面とボデイ本体１２との間で挟持される。ダイヤフラム弁１６のダイヤフラム部５４は、バルブボデイ内で変位する本体部５０に追従して屈曲する。

【0022】

ピストン１８は、ボンネット１４の外側筒部３６に嵌合する大径部６６と、ボンネット１４の内側筒部３８に嵌合する中径部６８と、ダイヤフラム弁１６に連結される小径部７０とを有する。ピストン１８の大径部６６の外周側には、ボンネット１４の外側筒部３６の内周面に摺接する第１シール部材６７が凹溝を介して装着されている。ピストン１８の中径部６８の外周側には、ボンネット１４の内側筒部３８の内周面に摺接する第２シール部材６９が凹溝を介して装着されている。

【0023】

ピストン１８の小径部７０には、下方に開口するとともに雌ねじ部を有するねじ孔７０ａが設けられている。ダイヤフラム弁１６は、本体部５０の連結軸部６０がピストン１８の小径部７０のねじ孔７０ａに挿入・螺合されることでピストン１８に連結される。このとき、ダイヤフラム弁１６の連結軸部６０に挿通されたリテーナ６４がピストン１８の小径部７０の下端面とダイヤフラム弁１６の本体部５０との間で挟持される。

【0024】

ピストン１８の小径部７０の外周には、断面Ｌ字状の保持部材８２が装着され、この保持部材８２の下面とダイヤフラム部５４の上面との間に挟み込まれるようにして弾性支持体８４が保持されている。弾性支持体８４は、例えば、ＮＢＲ、ウレタンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴム等によって、厚肉のリング状に形成され、ピストン１８およびダイヤフラム弁１６と一体に変位可能である。

【0025】

弾性支持体８４は、弁開時において、外周面が内周面よりも軸方向下方にずれた自然状態の形状（無負荷時の形状）を有しており、その上面の内周寄りの箇所で保持部材８２に当接するとともに、その下面全体がダイヤフラム部５４に面接触する（図３参照）。また、弾性支持体８４は、弁開から弁閉に移行する際に、ダイヤフラム部５４によって外周側が上方に押されて変形し、弁閉時において、その上面全体で保持部材８２に当接するとともに、その下面全体がダイヤフラム部５４に面接触する（図１参照）。したがって、弾性支持体８４は、ダイヤフラム部５４が二次側流路３４内の流体の圧力によって上方に湾曲するのを規制する役割を担う。

【0026】

カバー体７２の下面に突出して設けられた筒状突出部７２ａがボンネット１４の上側環状突出部３６ａに嵌入することで、カバー体７２がボンネット１４の上端部に取り付けられる。筒状突出部７２ａの下端には、径方向に延びる複数のスリット７２ｂが設けられている。

【0027】

ボンネット１４の内部空間は、第１シール部材６７を備えたピストン１８の大径部６６によって上部側シリンダ室７４と下部側シリンダ室７６とに区画されている。上部側シリンダ室７４は、第１ポート４４を介して大気に開放されている。下部側シリンダ室７６は、ボンネット１４の外側筒部３６と内側筒部３８との間に形成される空間を含み、第２ポート４６を介して図示しない第２圧力流体供給源に接続されている。図示しない切換弁を操作することにより、下部側シリンダ室７６に第２圧力流体供給源から圧力流体を供給することが可能であり、また、下部側シリンダ室７６に供給された圧力流体を排出することが可能である。

【0028】

ボンネット１４とダイヤフラム弁１６とピストン１８とによってダイヤフラム部５４の上方にダイヤフラム室７８が画成される。ダイヤフラム室７８は、ボンネット１４の接続部４０に形成された連通孔４０ａおよび第３ポート４８を介して大気に開放されている。また、ダイヤフラム室７８は、ダイヤフラム弁１６の外周部５２がボンネット１４の下側環状突出部３６ｂとボデイ本体１２との間で挟持されることで、一次側流路３２および二次側流路３４から封止されている。下部側シリンダ室７６は、第２シール部材６９を備えたピストン１８の中径部６８によってダイヤフラム室７８から気密に保持されている。前述した保持部材８２および弾性支持体８４は、ダイヤフラム室７８内に配設される。

【0029】

上部側シリンダ室７４内には、外径の異なる二つのコイルスプリング８０ａ，８０ｂが同心状に配設されている。コイルスプリング８０ａ，８０ｂは、カバー体７２の下面とピストン１８の上面との間に装着され、ピストン１８を下方に付勢する。なお、コイルスプリング８０ａ，８０ｂは、ピストン１８の大径部６６の上面に設けられた環状凸部６６ａにより径方向に位置決めされている。

【0030】

下部側シリンダ室７６に圧力流体が供給されていないとき、ピストン１８と一体的に連結されたダイヤフラム弁１６の本体部５０は、コイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力により、その環状突起部５６において弁座部２６の着座面２６ａに当接する。すなわち、ダイヤフラム弁１６はノーマルクローズ弁として機能する。

【0031】

ピストン１８は、大径部６６の上面がカバー体７２の筒状突出部７２ａに当接する上死点と、大径部６６の下面がダンパ部材４２に当接してこれを所定量圧縮せしめる下死点との間で変位可能となっている。なお、ダイヤフラム弁１６に連結されたピストン１８およびピストン１８を上方または下方に変位させるための構成は、ダイヤフラム弁１６を変位させる駆動機構に相当する。

【0032】

本実施形態に係る二方弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、図１および図３を参照しながら、その作用について説明する。

【0033】

一次側ポート２０を第１圧力流体供給源に接続するとともに、二次側ポート２２を流体圧機器に接続し、第２ポート４６を図示しない切換弁を介して第２圧力流体供給源に接続しておく。第１ポート４４および第３ポート４８は、常に大気開放状態となっている。

【0034】

初期位置では、図１に示されるように、コイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力によってピストン１８が下方に押圧され、ダイヤフラム弁１６の環状突起部５６が弁座部２６の着座面２６ａに着座しており、一次側ポート２０と二次側ポート２２は非連通状態にある。

【0035】

この初期状態から、図示しない切換弁が操作され、第２圧力流体供給源からの圧力流体が第２ポート４６を通じて下部側シリンダ室７６に供給されると、ピストン１８は、下部側シリンダ室７６に供給された流体の圧力により上方に押圧される。この押圧力はコイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力を上回るため、ピストン１８は上方に変位する。そして、ピストン１８に一体的に連結されたダイヤフラム弁１６の本体部５０が弁座部２６から離間し、一次側ポート２０と二次側ポート２２が連通する。図３に示されるように、ピストン１８は、大径部６６がカバー体７２の筒状突出部７２ａに当接するまで上昇し、ダイヤフラム弁１６の本体部５０が弁座部２６から最も離間した弁開状態となる。

【0036】

このように一次側ポート２０と二次側ポート２２が連通した状態で、第１圧力流体供給源から一次側ポート２０に向けて圧力流体が供給される。一次側ポート２０に供給された圧力流体は、一次側流路３２を通って弁座部２６に至り、弁座部２６の着座面２６ａとダイヤフラム弁１６の本体部５０との間に形成された隙間を通った後、二次側流路３４および二次側ポート２２を通って、流体圧機器に向けて供給される。

【0037】

次に、切換弁が操作され、第２ポート４６が大気に開放されると、下部側シリンダ室７６に供給・蓄積された圧力流体が外部に排出される。このため、ピストン１８に加わる力は、コイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力が支配的になり、ピストン１８は下方に変位する。ピストン１８に連結されたダイヤフラム弁１６の本体部５０も下方に変位し、本体部５０の環状突起部５６が弁座部２６の平坦な着座面２６ａに当接する。これにより、初期状態と同様に弁閉状態となり、一次側ポート２０と二次側ポート２２との連通が遮断される（図１参照）。このとき、断面が半円状ないし円弧状の環状突起部５６の先端が着座面２６ａに対して線状に接触するので、環状突起部５６は可及的に高い面圧で着座面２６ａに接触することになり、高いシール性が発揮される。

【0038】

本体部５０の環状突起部５６が弁座部２６の着座面２６ａに当接した際には、環状突起部５６が着座面２６ａから上方に押され、環状突起部５６近傍における本体部５０の薄肉状の部位が上方に撓むように変形する。そして、環状突起部５６およびその近傍における本体部５０の薄肉状の部位の背面側に配設された弾性部材６２は、上方に押されてリテーナ６４との間で軸方向に圧縮され、弾性変形する。

【0039】

この場合、環状凹部５８の壁面と弾性部材６２のテーパ面との間に隙間が設けられているので、弾性部材６２は容易に変形する。本体部５０の環状突起部５６が弁座部２６の着座面２６ａに当接したときに受ける負荷（衝撃）は、弾性部材６２の広い底面側から弾性部材６２全体に分散されるように伝達され、効果的に吸収される。しかも、本体部５０の薄肉状の部位に対して局部的に大きな応力が作用することがない。

【0040】

このように、本体部５０が弁座部２６に当接したときに生じる衝撃が吸収され緩和されるので、本体部５０と弁座部２６との接触に伴い弁座部２６よりも硬度の低い本体部５０が削られることによるパーティクルの発生が抑制される。したがって、一次側流路３２から二次側流路３４に向かって流れる圧力流体にパーティクルが混入することが抑制される。また、本体部５０に局所的な応力集中が生じないので、本体部５０が損傷を受けることがない。なお、弁座部２６の着座面２６ａを所定の平滑面とすることも、パーティクル抑制の一助となるものである。

【0041】

ところで、本体部５０の環状突起部５６が弁座部２６の着座面２６ａに当接するよりも少し早いタイミングで、ピストン１８の大径部６６がボンネット１４の内側筒部３８の上端部に装着されたダンパ部材４２に当接する。ダンパ部材４２は、その弾性作用によりピストン１８の速度を減速せしめるとともに、ピストン１８の下方への変位を規制する。ピストン１８に一体的に連結されたダイヤフラム弁１６の本体部５０の速度も減速し、本体部５０の環状突起部５６は、当該減速した速度で弁座部２６の着座面２６ａに当接するので、パーティクルの発生がさらに抑制される。

【0042】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る二方弁９０について、図６〜図８を参照しながら説明する。第２実施形態は、ダンパ部材およびその周辺の構造が第１実施形態と異なる。なお、第２実施形態に係る二方弁９０において、上述した二方弁１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0043】

第２実施形態のダンパ部材９２は皿ばねとして構成されている。ボンネット１４の内側筒部３８の上端面には、環状突出部９３が形成されるとともに、環状突出部９３の内側に第１テーパ面９４が形成されている。第１テーパ面９４は、内方に向かうにつれて下方に傾斜するテーパ面である。ダンパ部材９２は、環状突出部９３の内側に配設され、ダンパ部材９２の外周縁部は、環状突出部９３と第１テーパ面９４との間の段部に係合する。

【0044】

ダンパ部材９２は、環状突出部９３の上端側に固定される板状のリングプレート９５によって抜け止めがなされる。リングプレート９５の内周側の下面には、第２テーパ面９６が形成されている。第２テーパ面９６は、内方に向かうにつれて上方に傾斜する面であり、その傾斜角は、第１テーパ面９４の傾斜角と概ね等しい。ダンパ部材９２は、その上面が第２テーパ面９６に沿うようにして接触する「ハの字」形状の無負荷状態（図６参照）と、その下面が第１テーパ面９４に沿うようにして接触する「逆ハの字」形状の無負荷状態（図７参照）との間で変形可能である。

【0045】

ピストン１８の中径部６８の外周面には、円周方向に等間隔に複数の突部９７が設けられている。例えば、複数の突部９７は、９０度おきに合計４個設けられる。複数の突部９７は、ダンパ部材９２の内周縁部に上方から当接して、ダンパ部材９２を「ハの字」形状から「逆ハの字」形状に反転せしめることができ、また、ダンパ部材９２の内周縁部に下方から当接して、ダンパ部材９２を「逆ハの字」形状から「ハの字」形状に反転せしめることができる。

【0046】

ピストン１８が下降する際のダンパ部材９２の荷重と変位に関する特性を図８に示す。縦軸は、ダンパ部材９２がピストン１８を上方に押し戻そうとする力の大きさを表わし、横軸は、ピストン１８の上死点を基準とするピストン１８の下方への変位量を表わしている。

【0047】

図６に示すように、ダイヤフラム弁１６の本体部５０が弁座部２６から最も離間した弁開状態において、ダンパ部材９２の上面はリングプレート９５の第２テーパ面９６に沿うようにして接触するとともに、ピストン１８の突部９７はダンパ部材９２の内周縁部のちょうど上側に位置している。この状態から、下部側シリンダ室７６の圧力流体が外部に排出されると、ピストン１８は、コイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力を受けて下方に変位する。

【0048】

この場合、ピストン１８の突部９７がダンパ部材９２の内周縁部を下方に押し下げるため、ピストン１８は、ダンパ部材９２から上方に押し返される向きの反力を受ける。この反力は、図８に示すように、ピストン１８の変位量がδであるとき、すなわち、本体部５０の環状突起部５６が弁座部２６の着座面２６ａにちょうど到達するとき（ちょうど当接するとき）極大値をとる。こうして、ピストン１８の変位量がδに達するまでの間に、ピストン１８およびダイヤフラム弁１６の本体部５０は十分に減速され、環状突起部５６は、当該減速した速度で着座面２６ａに当接する。これにより、パーティクル抑制効果がさらに高まる。

【0049】

そして、ピストン１８の変位量がδを超えると、ダンパ部材９２は「ハの字」形状から「逆ハの字」形状に反転し、ダンパ部材９２がピストン１８を押し返す力は一気に消失する。したがって、コイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力はそのまま、着座面２６ａに対する環状突起部５６の押圧力として作用する。このため、コイルスプリング８０ａ，８０ｂのばね力をそれほど大きく設定しなくても、高いシール性を確保することができる。

【0050】

やがて、ピストン１８の突部９７は、「逆ハの字」形状となったダンパ部材９２を内側から押し拡げるように変形させつつ、ダンパ部材９２の内周縁部を乗り越え、突部９７が該内周縁部の下側に位置したところでピストン１８が下死点に到達する（図７参照）。

【0051】

その後、圧力流体が下部側シリンダ室７６に供給されてピストン１８が上方に変位すると、ピストン１８の突部９７がダンパ部材９２の内周縁部を上方に押し上げ、ダンパ部材９２を「逆ハの字」形状から「ハの字」形状に反転せしめる。ピストン１８の突部９７は、「ハの字」形状となったダンパ部材９２を内側から押し拡げるように変形させつつ、ダンパ部材９２の内周縁部を乗り越え、突部９７が該内周縁部の上側に位置したところでピストン１８が上死点に到達する（図６参照）。

【0052】

なお、ピストン１８の突部９７は、「ハの字」形状のダンパ部材９２の内周縁部に対して、下側から上側に乗り越えることはできるが、上側から下側に乗り越えることはできない。同様に、ピストン１８の突部９７は、「逆ハの字」形状のダンパ部材９２の内周縁部に対して、上側から下側に乗り越えることはできるが、下側から上側に乗り越えることはできない。

【0053】

上述した実施形態では、コイルスプリング８０ａ，８０ｂの弾発力でダイヤフラム弁１６を閉じるように構成したが、コイルスプリング８０ａ，８０ｂ等のばね部材を設ける代わりに、上部側シリンダ室７４に圧力流体を供給してダイヤフラム弁１６を閉じるようにしてもよい。この場合、カバー体７２の筒状突出部７２ａに設けられたスリット７２ｂは、該圧力流体の通路を確保する役割を果たす。また、ばね部材を下部側シリンダ室７６に配設するとともに上部側シリンダ室７４の圧力を制御してダイヤフラム弁１６を開閉するノーマルオープン弁としてもよい。さらには、ダイヤフラム弁を変位させる駆動機構として、ソレノイド機構等、電気的な手段を用いてもよい。

【0054】

また、上述した実施形態では、ダイヤフラム弁１６の本体部５０に一つの環状突起部５６を設けたが、二以上の環状突起部を同心状に設けてもよい。この場合、仮に、一つの環状突起部で流体のリークが生じたとしても、他の環状突起部がこれをバックアップすることができる。

【0055】

また、上述した実施形態では、弁座部２６を含むボデイ本体１２の硬度よりもダイヤフラム弁１６の硬度を低いものとしたが、例えば、ダイヤフラム弁１６と弁座部２６をいずれも比較的硬度の高いフッ素樹脂（ＰＦＡ）から形成し、両者を同じ硬度としてもよい。

【0056】

また、ダンパ部材として、第１実施形態では例えば合成ゴムによって形成される円筒状のダンパ部材を用い、第２実施形態では皿ばねを用いたが、ダンパ部材の形状（ばねの種類）や材質についてはこれらに限られるものではない。

【0057】

本発明に係る二方弁は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の形態を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0058】

１０、９０…二方弁 １２…ボデイ本体
１４…ボンネット １６…ダイヤフラム弁
１８…ピストン ２０…一次側ポート
２２…二次側ポート ２６…弁座部
２６ａ…着座面 ４２、９２…ダンパ部材
５４…ダイヤフラム部 ５６…環状突起部
５８…環状凹部 ６２…弾性部材
８４…弾性支持体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】