(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-10
(45)【発行日】2022-11-18
(54)【発明の名称】流量制御弁並びにこれを備えるサックバックバルブ及び開閉弁
(51)【国際特許分類】
F16K 31/126 20060101AFI20221111BHJP
F16K 31/145 20060101ALI20221111BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20221111BHJP
【ＦＩ】
F16K31/126 Z
F16K31/145
B05C11/10
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021166161
(22)【出願日】2021-10-08
【審査請求日】2021-10-11
(31)【優先権主張番号】P 2021121066
(32)【優先日】2021-07-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000117102
【氏名又は名称】旭有機材株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147599
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 匡孝
(74)【代理人】
【識別番号】100098589
【弁理士】
【氏名又は名称】西山 善章
(74)【代理人】
【識別番号】100098062
【弁理士】
【氏名又は名称】梅田 明彦
(72)【発明者】
【氏名】吉野 研郎
(72)【発明者】
【氏名】熊田原 佑亮
(72)【発明者】
【氏名】松下 浩幸
【審査官】大内 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開平７－３５１０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２８１３３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ ３１／１２－３１／１６５
Ｆ１６Ｋ ３１／３６－３１／４２
Ｂ０５Ｃ １１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のポート及び第２のポートと、該第１のポートから延びる第１の流路と、該第２のポートから延びる第２の流路とが形成された制御弁本体と、前記第１の流路と前記第２の流路との間に並行して設けられた絞り部及び排出流量調整機構部と、
を備え、
前記制御弁本体内に、前記第１の流路と前記第２の流路とに連通する流量調整弁室と、前記第１の流路と前記第２の流路との間を接続するように前記流量調整弁室と並行して設けられた並行流路とがさらに形成され、前記第１の流路から前記流量調整弁室への開口部の周囲に流量調整弁座が設けられ、前記並行流路に前記絞り部が配置され、前記第１の流路と第２の流路とを常時連通させており、
前記排出流量調整機構部が、前記制御弁本体に形成された流量調整弁室及び流量調整弁座と、収容室が形成された調整機構筐体と、周縁部を前記調整機構筐体と前記制御弁本体との間に挟持され且つ前記流量調整弁座と対向するように前記流量調整弁室内に配置されて前記流量調整弁座に接離するダイヤフラムと、前記収容室内に収容されており且つ前記ダイヤフラムを前記流量調整弁座に圧接させる方向に付勢する流量調整付勢部材とを含み、前記第１の流路内の流体の圧力と前記流量調整弁室内の圧力とにより前記ダイヤフラムに作用する力が予め定められた値以下のときに前記ダイヤフラムが前記流量調整弁座に着座して前記流量調整弁室を介した前記第１の流路と前記第２の流路との間の流体の流通を閉止させ、前記第１の流路内の流体の圧力と前記流量調整弁室内の圧力とにより前記ダイヤフラムに作用する力が前記予め定められた値を越えているときに前記ダイヤフラムが前記流量調整付勢部材による付勢力に抗して前記流量調整弁座から離間して前記流量調整弁室を介した前記第１の流路と前記第２の流路との間の流体の流通を許容するようになっており、
前記第１の流路と前記第２の流路との間に、前記並行流路と並行して環状の付加流路がさらに設けられており、前記付加流路に、前記第１の流路から前記第２の流路への流体の流通を許容すると共に前記第２の流路から前記第１の流路への流体の流通を防止するチェック弁機構部が設けられており、前記チェック弁機構部が、可撓性のリップ構造部を有し且つ前記付加流路に配置された環状のリップパッキンによって構成されていることを特徴とする流量制御弁。
【請求項2】
第１の受け部材が前記収容室内にさらに配置されており、前記流量調整付勢部材が前記第１の受け部材を介して前記ダイヤフラムを付勢するように構成されている、請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項3】
第２の受け部材が前記収容室内において前記流量調整付勢部材を挟んで前記第１の受け部材と反対側に配置されており、排出流量調整機構部において、前記第１の受け部材と前記第２の受け部材との距離を調整可能な付勢力調整機構がさらに設けられている、請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項4】
前記流量調整付勢部材がコイルばねによって構成されている、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の流量制御弁。
【請求項5】
前記絞り部がオリフィスによって構成されている、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の流量制御弁。
【請求項6】
前記絞り部がニードル弁によって構成されている、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の流量制御弁。
【請求項7】
流体通路の開閉を行う開閉弁部と、該開閉弁部の下流側に配置され且つ該開閉弁部による流体通路の閉止後に前記流体通路内の流体の吸い戻しを行う吸戻機構部と、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の流量制御弁とを備えるサックバックバルブであって、前記開閉弁部と前記吸戻機構部とが共通の切換弁に接続され、前記切換弁を経て前記開閉弁部及び前記吸戻機構部に対する駆動流体の供給及び排出を行うようになっており、前記切換弁を経た駆動流体の供給が行われると、前記開閉弁部が開くと共に前記吸戻機構部が待機状態になり、前記切換弁を経た駆動流体の排出が行われると、前記開閉弁部が閉じると共に前記吸戻機構部が吸い戻し動作を行い、前記流量制御弁の前記第１のポート及び前記第２のポートがそれぞれ前記切換弁及び前記開閉弁部に接続されていることを特徴とするサックバックバルブ。
【請求項8】
切換弁を経た駆動流体の供給及び排出により弁座に弁体を接離させて流体通路の開閉を行う開閉弁であって、前記開閉弁が、前記切換弁を経た駆動流体の供給が行われると、前記開閉弁が開いた状態になり、前記切換弁を経た駆動流体の排出が行われると、前記開閉弁が閉じた状態になるように構成されており、前記切換弁と前記開閉弁との間に請求項１から請求項６の何れか一項に記載の流量制御弁が設けられ、該流量制御弁の前記第１のポート及び前記第２のポートがそれぞれ前記切換弁及び前記開閉弁に接続されていることを特徴とする開閉弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内部流路を流通する流体の流量を切り換えることができる流量制御弁並びにこれを備えるサックバックバルブ及び開閉弁に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば半導体製造装置における半導体ウエハに薬液等の液体を供給するための配管等では、液体の供給を停止した後に配管の末端部からの液だれを防止するために、配管内の液体を吸い戻すサックバックバルブが使用されている。サックバックバルブとしては、ピストンを収容するシリンダ室内に対して駆動流体の供給及び排出を行ってピストンを移動させ、ピストンに連動するダイヤフラムの弾性変形により、配管に連通する吸戻室の容積を増減させて配管内の液体を吸い戻す機構を持つものが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。このようなサックバックバルブは、配管内の流体通路の開閉を行うための開閉弁の下流側に配置される。また、特許文献２や特許文献３に記載のように、流体通路の開閉を行うための開閉弁部と、流体通路内の液体の吸い戻しを行うための吸戻機構部とを一体的に備えたサックバックバルブもある。
【0003】
開閉弁とサックバックバルブの動作を個別に制御すると、開閉弁による液体の流通の閉止とサックバックバルブによる液体の吸い戻しのタイミングを合わせるのが困難で、制御が煩雑となる。このため、駆動流体の供給と排出とを切り換える共通の一つの切換弁から分岐した配管を開閉弁部と吸戻機構部とに接続し、一つの切換弁の動作によって開閉弁部と吸戻機構部の動作を制御することが多い。
【0004】
一つの切換弁の動作によって開閉弁部と吸戻機構部とを動作させる場合、例えば、サックバックバルブは、バルブ本体と、開閉弁部と、吸戻機構部とを備え、バルブ本体に、入口流路と出口流路とを含む流体通路と、入口流路が開口する弁室と、弁室と出口流路との間に位置する吸戻室とが形成されているようにすればよい。
【0005】
開閉弁部は、ピストンを収容するシリンダ室内に対して駆動流体の供給及び排出を行うことによってピストンを移動させ、ピストンに連動する弁体を弁室における入口流路からの開口の周囲に形成された弁座に接離させる。シリンダ室内には、弁体を弁座に押し付ける方向にピストンを付勢する付勢ばねが配置されている。このような構成の開閉弁部では、シリンダ室に駆動流体を供給することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力による力が付勢ばねの付勢力に抗してピストンを移動させて弁座から弁体を離間させて流体を流通させる開弁動作を行わせることができる。また、シリンダ室から駆動流体を排出することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力よる力よりも付勢ばねによる付勢力が上回って弁体を弁座に近づける方向にピストンを移動させ、弁体を弁座に圧接させて流体の流通を閉止させる閉弁動作を行わせることができる。
【0006】
吸戻機構部は、ピストンを収容するシリンダ室内に対して駆動流体の供給及び排出を行うことによってピストンを移動させ、ピストンに連動して、吸戻室に面するダイヤフラムを変形させ、吸戻室の容積を増減させる。シリンダ室内には、吸戻室から離れる方向にピストンを付勢する付勢ばねが配置されている。このように構成された吸戻機構部では、シリンダ室に駆動流体を供給することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力による力が付勢ばねの付勢力に抗してピストンを移動させて吸戻室へ向けてダイヤフラムを膨出させて待機状態にする。また、シリンダ室から駆動流体を排出することによって、シリンダ室内の駆動流体の圧力による力よりも付勢ばねによる付勢力が上回って吸戻室からダイヤフラムを後退させる方向にピストンを移動させ、ダイヤフラムを元の形状に復帰させる。このようなダイヤフラムの変形に伴う吸戻室の容積の増減によって、流体通路（詳細には出口流路）内の液体の吸い戻しが行われる。
【0007】
上述のような構成のサックバックバルブでは、駆動流体が切換弁から開閉弁部及び吸戻機構部のシリンダ室に供給されると、開閉弁部によって弁体が弁座から離間させられて流体通路内の液体の流通が開始されると共に、吸戻機構部によってダイヤフラムが吸戻室内へ膨出させられて待機状態となる。一方、開閉弁部及び吸戻機構部のシリンダ室内の駆動流体が切換弁を通じて排出されると、開閉弁部によって弁体が弁座に圧接されて流体通路内の液体の流通が閉止されると共に、吸戻機構部によってダイヤフラムが吸戻室から後退して、吸戻室の容積が増加し、流体通路（詳細には出口流路）内の液体が吸い戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】実公平０８－０１０３９９号公報
【文献】実開平３－１１５２６７号公報
【文献】特開平１１－３７３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
開閉弁部と吸戻機構部とを備えるサックバックバルブでは、開閉弁部による閉弁動作を急激に行うと、閉弁動作の完了後に吸戻機構部による吸い戻し動作を行ったとしても、閉弁後も液体の慣性で液柱分離が発生して下流側流路の末端のノズルから液漏れが生じたり、ウォーターハンマー現象が生じて下流側流路を圧力衝撃波が伝搬し、末端のノズルから液体の飛散が起きたりすることがある。このような現象を防ぐためには、閉弁動作をゆっくりと行わせる必要がある。しかしながら、閉弁動作をゆっくり行わせると、閉弁動作に要する時間が長くなり、サックバックバルブを使用する工程のスループットの悪化を招いてしまう。したがって、開閉弁部が閉弁状態の直前までは閉弁動作を速く行い、その後にゆっくりと閉弁状態に移行することが望ましい。一方、閉弁状態から開弁状態にする際には、動作速度を変更せずに迅速に全開状態にすることが望まれる。
【0010】
上述した構成のように駆動流体によって作動されるサックバックバルブの開閉弁部では、開閉弁部のシリンダ室から駆動流体を排出してシリンダ室内の駆動流体の圧力を減少させることによって閉弁動作が行われる。したがって、上述の末端のノズルからの液漏れや液体の飛散を抑制するためには、最初の段階で大きな流量で駆動流体を開閉弁部のシリンダ室から排出させ、排出される駆動流体の圧力が所定値以下まで減少したときに、少ない流量で駆動流体を開閉弁部のシリンダ室から排出させることを可能とさせることが求められる。また、駆動流体源から高い圧力の駆動流体が供給されて開閉弁部を閉弁状態から開弁状態にする際には、多い流量を維持したまま駆動流体を開閉弁部のシリンダ室に供給できるようにすることが求められる。
【0011】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決するために、流通する流体が所定の圧力を越えた状態を維持すると、大きな流量を確保し、流通する流体が所定の圧力以下に低下すると、大きい流量から少ない流量へと変化させる流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的に鑑み、本発明は、第１の態様として、第１のポート及び第２のポートと、該第１のポートから延びる第１の流路と、該第２のポートから延びる第２の流路とが形成された制御弁本体と、前記第１の流路と前記第２の流路との間に並行して設けられた絞り部及び排出流量調整機構部とを備え、前記制御弁本体内に、前記第１の流路と前記第２の流路とに連通する流量調整弁室と、前記第１の流路と前記第２の流路との間を接続するように前記流量調整弁室と並行して設けられた並行流路とがさらに形成され、前記第１の流路から前記流量調整弁室への開口部の周囲に流量調整弁座が設けられ、前記並行流路に前記絞り部が配置され、前記第１の流路と前記第２の流路とを常時連通させており、前記排出流量調整機構部が、前記制御弁本体に形成された流量調整弁室及び流量調整弁座と、収容室が形成された調整機構筐体と、周縁部を前記調整機構筐体と前記制御弁本体との間に挟持され且つ前記流量調整弁座と対向するように前記流量調整弁室内に配置されて前記流量調整弁座に接離するダイヤフラムと、前記収容室内に収容されており且つ前記ダイヤフラムを前記流量調整弁座に圧接させる方向に付勢する流量調整付勢部材とを含み、前記第１の流路内の流体の圧力と前記流量調整弁室内の圧力とにより前記ダイヤフラムに作用する力が予め定められた値以下のときに前記ダイヤフラムが前記流量調整弁座に着座して前記流量調整弁室を介した前記第１の流路と前記第２の流路との間の流体の流通を閉止させ、前記第１の流路内の流体の圧力と前記流量調整弁室内の圧力とにより前記ダイヤフラムに作用する力が前記予め定められた値を越えているときに前記ダイヤフラムが前記流量調整付勢部材による付勢力に抗して前記流量調整弁座から離間して前記流量調整弁室を介した前記第１の流路と前記第２の流路との間の流体の流通を許容するようになっており、前記第１の流路と前記第２の流路との間に、前記並行流路と並行して環状の付加流路がさらに設けられており、前記付加流路に、前記第１の流路から前記第２の流路への流体の流通を許容すると共に前記第２の流路から前記第１の流路への流体の流通を防止するチェック弁機構部が設けられており、前記チェック弁機構部が、可撓性のリップ構造部を有し且つ前記付加流路に配置された環状のリップパッキンによって構成されている流量制御弁を提供する。
【0013】
上記流量制御弁では、第１のポートから延びる第１の流路と第２のポートから延びる第２の流路とを常時連通させる絞り部と、排出流量調整機構部とが、第１の流路と第２の流路との間に並行して設けられている。排出流量調整機構部は、第１の流路内の流体の圧力による力と第２の流路内の流体の圧力による力の合力が予め定められた値以下になっているときに第１の流路と第２の流路との間の流体の流通を閉止させ、第１の流路内の流体の圧力による力と第２の流路内の流体の圧力による力の合力が予め定められた値を越えているときに第１の流路と第２の流路との間の流体の流通を許容するように構成されている。したがって、第１の流路及び第２の流路内の流体の圧力による力が予め定められた値を越えているときには、絞り弁部に加えて排出流量調整機構部も第１の流路と第２の流路との間で流体を流通させ、第１のポートと第２のポートとの間で大きな流量での流体の流通が確保される。一方、第１の流路及び第２の流路内の流体の圧力による力が予め定められた値以下になっているときには、排出流量調整機構部は第１の流路と第２の流路との間の流体の流通を閉止させるので、第１の流路と第２の流路との間では、流体は絞り部を通して流通するのみとなる。したがって、第１のポートと第２のポートとの間では少ない流量でしか流体が流通できなくなる。すなわち、上記流量制御弁は、第１の流路及び第２の流路内の流体の圧力による力が予め定められた値を越えた状態から予め定められた値以下まで減少すると、大きな流量から少ない流量へと流体の流量を変化させる。さらに、第１の流路と第２の流路とに連通する流量調整弁室と並行して、第１の流路と第２の流路との間を接続するように並行流路が設けられており、並行流路に絞り部が設けられている。排出流量調整機構部のダイヤフラムは、流量調整付勢部材によって第１の流路から流量調整弁室への開口部の周囲に設けられた流量調整弁座に押圧される方向に付勢されている。また、排出流量調整機構部のダイヤフラムは、流量調整弁座に着座しているときには第１の流路内の流体と第２の流路と連通する流量調整弁室内の流体の圧力が作用し、流量調整弁座から離間しているときには第１の流路及び第２の流路と連通する流量調整弁室内の流体の圧力が作用するようになっている。ダイヤフラムが流量調整弁座から離間している状態では、第１の流路及び第２の流路が流量調整弁室内に連通しているので、流量調整弁室内の流体の圧力によりダイヤフラムに作用する力は、第１の流路内の流体の圧力と第２の流路内の流体の圧力によりダイヤフラムに作用する力の合力となる。ダイヤフラムが流量調整弁座から離間している状態から、流量調整弁室内の流体の圧力が低下していくと、流量調整弁室内の流体の圧力によりダイヤフラムに作用する力が流量調整付勢部材によってダイヤフラムに作用する付勢力を下回って、ダイヤフラムが流量調整付勢部材によって流量調整弁座に着座するようになる。これにより、排出流量調整機構部が第１の流路と第２の流路との間で流量調整弁室を通した流体の流通を閉止するので、第１の流路と第２の流路との間では絞り部のみを通して流体の流通が行われるようになる。よって、流量調整弁室内の流体の圧力が予め定められた値（すなわち流量調整弁室内の流体の圧力によりダイヤフラムに作用する力が流量調整付勢部材によってダイヤフラムに作用する付勢力を下回るようになるときの流量調整弁室内の流体の圧力）まで低下すると、第１のポートと第２のポートとの間を流通する流体の流量が減少するようになる。
【0016】
第１の受け部材が前記収容室内にさらに配置されており、前記流量調整付勢部材が前記第１の受け部材を介して前記ダイヤフラムを付勢するように構成されているようにすることが好ましい。この場合、第２の受け部材が前記収容室内において前記流量調整付勢部材を挟んで前記第１の受け部材と反対側に配置されており、排出流量調整機構部において、前記第１の受け部材と前記第２の受け部材との距離を調整可能な付勢力調整機構がさらに設けられているようにすることがさらに好ましい。
【0019】
前記流量調整付勢部材は、例えば、コイルばねによって構成されていてもよい。さらに、前記絞り部は、オリフィスによって構成されていてもよく、ニードル弁によって構成されるようにしてもよい。
【0020】
本発明は、第２の態様として、流体通路の開閉を行う開閉弁部と、該開閉弁部の下流側に配置され且つ該開閉弁部による流体通路の閉止後に前記流体通路内の流体の吸い戻しを行う吸戻機構部と、上記流量制御弁とを備えるサックバックバルブであって、前記開閉弁部と前記吸戻機構部とが共通の切換弁に接続され、前記切換弁を経て前記開閉弁部及び前記吸戻機構部に対する駆動流体の供給及び排出を行うようになっており、前記切換弁を経た駆動流体の供給が行われると、前記開閉弁部が開くと共に前記吸戻機構部が待機状態になり、前記切換弁を経た駆動流体の排出が行われると、前記開弁部が閉じると共に前記吸戻機構部が吸い戻し動作を行い、前記流量制御弁の前記第１のポート及び前記第２のポートがそれぞれ前記切換弁及び前記開閉弁部に接続されているサックバックバルブを提供する。
【0021】
上記サックバックバルブでは、流体通路の開閉を行う開閉弁部と流体通路内の流体の吸い戻しを行う吸戻機構部とが共通の切換弁に接続され、切換弁を経て開閉弁部及び吸戻機構部に対する駆動流体の供給及び排出が行われる。また、上記流量制御弁の第１のポート及び第２のポートがそれぞれ切換弁と開閉弁部に接続されている。切換弁から開閉弁に駆動流体を供給するときには、流量制御弁の第１の流路内を流通する流体の圧力が高くなり、流量制御弁の排出流量調整機構部が第１の流路から第２の流路への駆動流体の流通を許容する。したがって、第１のポートから第２のポートへ排出流量調整機構部と絞り部の両方を通して駆動流体を流通させることで、切換弁から開閉弁部に大流量で駆動流体を供給し、迅速に開閉弁部を開弁状態にすることができる。一方、切換弁から開閉弁部及び吸戻機構部に駆動流体を供給する状態から開閉弁部及び吸戻機構部から駆動流体を排出するように切換弁を切り換えた直後は、流量制御弁の第１の流路及び第２の流路内の流体の圧力が高いままなので、流量制御弁の排出流量調整機構部が第２の流路から第１の流路への駆動流体の流通を許容する。したがって、第２のポートから第１のポートへ排出流量調整機構部と絞り部の両方を通して駆動流体を流通させながら、開閉弁部から切換弁に駆動流体を急速に排出させることができる。開閉弁部内の駆動流体の圧力が低下していくと、やがて第２のポート及び第２の流路を介して開閉弁部内と連通する排出流量調整機構部の第２の流路及び第１の流路内の駆動流体の圧力によりダイヤフラムに作用する力も予め定められた値以下まで低下する。これにより、流体制御弁の排出流量調整機構部は第２の流路から第１の流路への駆動流体の流通を閉止させる。したがって、第２のポートから第１のポートへ絞り部のみを通して駆動流体が開閉弁部から排出される。この結果、開閉弁部内の駆動流体の圧力の低下が緩やかになり、開閉弁部の閉弁動作を緩やかにすることが可能となる。
【0022】
本発明は、第３の態様として、切換弁を経た駆動流体の供給及び排出により弁座に弁体を切離させて流体通路の開閉を行う開閉弁であって、前記開閉弁が、前記切換弁を経た駆動流体の供給が行われると、前記開閉弁が開いた状態になり、前記切換弁を経た駆動流体の排出が行われると、前記開閉弁が閉じた状態になるように構成されており、前記切換弁と前記開閉弁との間に上記流量制御弁が設けられ、該流量制御弁の前記第１のポート及び前記第２のポートがそれぞれ前記切換弁及び前記開閉弁に接続されている開閉弁を提供する。
【0023】
上記開閉弁では、切換弁を経て開閉弁に対する駆動流体の供給及び排出が行われる。また、上記流量制御弁の第１のポート及び第２のポートがそれぞれ切換弁と開閉弁部に接続されている。したがって、前記サックバックバルブの場合と同様に、開閉弁内の駆動流体の圧力の低下が緩やかになり、開閉弁の閉弁動作を緩やかにすることが可能となる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の流量制御弁によれば、第１の流路及び第２の流路内の流体の圧力による力が予め定められた値を越えた状態から予め定められた値以下まで減少すると、大きな流量から少ない流量へと流通させる流体の流量を変化させることができる。すなわち、流通する流体による力が所定の値を越えた状態を維持すると、大きな流量を確保し、流通する流体の圧力による力が所定の値以下まで低下すると、大きい流量から少ない流量へと変化させる流量制御弁が実現される。そこで、流体通路の開閉を行う開閉弁部と流体通路内の流体の吸い戻しを行う吸戻機構部とが共通の切換弁に接続されて切換弁を経て開閉弁部及び吸戻機構部に対する駆動流体の供給及び排出が行われるサックバックバルブにおいて、流量制御弁の第１のポート及び第２のポートをそれぞれ切換弁と開閉弁部に接続する。すると、開閉弁部からの駆動流体の排出時において、最初は、第２のポートから第１のポートへ排出流量調整機構部と絞り部の両方を通して駆動流体を流通させながら、開閉弁部から切換弁に駆動流体を排出し、急速に開閉弁部内の駆動流体の圧力を低下させていくことができる。やがて、開閉弁部内の駆動流体の圧力が予め定められた値以下になると、第２のポートから第１のポートへ絞り部のみを通して駆動流体が開閉弁部内から排出されるようになる。この結果、開閉弁部内の駆動流体の圧力の低下が緩やかになり、開閉弁部による閉弁動作を緩やかにすることが可能となる。すなわち、閉弁状態になる直前まで大きな流量で駆動流体を開閉弁部から排出させ、閉弁状態になる直前に少ない流量で駆動流体を開閉弁部から排出させ、緩やかに閉弁動作を行って、液柱分離やウォーターハンマー現象の発生、さらには弁体及び弁座からの発塵（すなわちパーティクルの発生）を抑制することが可能となる。また、切換弁を経た駆動流体の供給及び排出により流体通路の開閉を行う開閉弁において、流量制御弁の第１のポート及び第２のポートをそれぞれ切換弁と開閉弁に接続すると、開閉弁内の駆動流体の圧力の低下が緩やかになり、開閉弁による閉弁動作を緩やかにすることが可能となるので、閉弁時に弁体が弁座に接触するときの衝撃が緩和され、発塵を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して、本発明による流量制御弁及びこれを備えるサックバックバルブの実施の形態を説明するが、本発明が図示されている実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【0027】
最初に、図１を参照して、本発明によるサックバックバルブ１１の全体構成を説明する。サックバックバルブ１１は、流体通路が設けられているバルブ本体１３と、流体通路の開閉を行う開閉弁部１５と、流体通路内の流体を吸い戻す吸戻機構部１７と、分岐した配管を経て開閉弁部１５及び吸戻機構部１７の両方に接続されている切換弁８３と、開閉弁部１５と切換弁８３との間を接続する配管上に配置されている流量制御弁１０とを備え、バルブ本体１３の上部に開閉弁部１５と吸戻機構部１７とが取り付けられている。吸戻機構部１７は、開閉弁部１５の下流側に配置されており、開閉弁部１５によって流体通路を閉じて流体の流通を閉止した後に、流体通路内の流体を吸い戻し、流体通路の末端のノズルから流体が漏れ出て滴下するのを防止できるようになっている。さらに、切換弁８３と吸戻機構部１７との間の配管上には、チェック弁付き可変絞り弁８５が設けられていることが好ましい。
【0028】
開閉弁部１５は、開弁状態にされるときには、図示されていない駆動流体源から切換弁８３を経て駆動流体を供給される一方、閉弁状態にされるときには、切換弁８３を切り換えて切換弁８３を経て駆動流体を排出されるようになっている。また、吸戻機構部１７は、駆動流体源から切換弁８３を経て駆動流体が供給されるようにすると待機状態になる一方、切換弁８３を切り換えて切換弁８３を経て駆動流体が排出されるようにすると流体通路内から流体を吸い戻す吸い戻し動作を行うようになっている。すなわち、切換弁８３を経て駆動流体が供給されるように切換弁８３が切り換えられると、開閉弁部１５が開弁状態になるのと同期して、吸戻機構部１７が待機状態になる一方、切換弁８３を経て駆動流体が排出されるように切換弁８３が切り換えられると、開閉弁部１５が閉弁状態になるのと同期して、吸戻機構部１７が吸い戻し動作を開始する。
【0029】
流量制御弁１０は、流路上に並列に配置された排出流量調整機構部１０ａと絞り部１０ｂとを含んでいる。排出流量調整機構部１０ａは、配管を経て切換弁８３と開閉弁部１５との間に接続されている。また、排出流量調整機構部１０ａは、流路内の駆動流体の圧力による力が予め定められた値になると開いて流体の流通を許容する点でリリーフ弁と似ているが、切換弁８３と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力と開閉弁部１５と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力との差圧ではなく、切換弁８３と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力による力と開閉弁部１５と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力による力の合力の大きさに基づいて、開閉動作を行い、切換弁８３と開閉弁部１５との間の駆動流体の流通と閉止とを切り換えられるようになっている。詳細には、排出流量調整機構部１０ａは、切換弁８３と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力による力と開閉弁部１５と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力による力の合力が予め定められた値を越えているときに、切換弁８３と開閉弁部１５との間の駆動流体の流通を許容し、切換弁８３と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力による力と開閉弁部１５と流量制御弁１０との間の配管内の駆動流体の圧力による力の合力が予め定められた値以下になっているときに、切換弁８３と開閉弁部１５との間の流体の流通を閉止するように構成されている。絞り部１０ｂは、配管を経て切換弁８３と開閉弁部１５との間に接続されており、その間の駆動流体の流通を常時許容するが、流体が通過できる隙間の面積を前後の流路の断面積より小さくして流量を絞るように構成されている。すなわち、絞り部１０ｂは、排出流量調整機構部１０ａが駆動流体の流通を許容しているときの流量と比較して少ない流量しか流通させることができなくなっている。流体が通過できる絞り部１０ｂの隙間の面積は、例えばオリフィスのように固定であってもよく、可変絞り弁のように調整可能になっていてもよい。
【0030】
流量制御弁１０は、排出流量調整機構部１０ａ及び絞り部１０ｂに加えて、チェック弁機構部１０ｃをさらに含むことが好ましい。この場合、排出流量調整機構部１０ａと絞り部１０ｂとチェック弁機構部１０ｃとが互いと並列に配置される。チェック弁機構部１０ｃは、配管を経て切換弁８３と開閉弁部１５との間に接続されており、切換弁８３から開閉弁部１５への駆動流体の流通を許容する一方、開閉弁部１５から切換弁８３への駆動流体の流通を防止するように構成されている。
【0031】
駆動流体が供給されるように切換弁８３を切り換えると、切換弁８３に近い側の排出流量調整機構部１０ａの流路内の駆動流体の圧力も高くなって、駆動流体の圧力による力が予め定められた値を越える。すなわち、駆動流体が供給されるように切換弁８３が切り換えられたときには、排出流量調整機構部１０ａがすぐに開いて、排出流量調整機構部１０ａを経た切換弁８３から開閉弁部１５への駆動流体の流通が許容される。また、絞り部１０ｂは、切換弁８３と開閉弁部１５との間の駆動流体の流通を常時許容し、チェック弁機構部１０ｃも切換弁８３から開閉弁部１５へ向かう方向の駆動流体の流通を許容する。したがって、流量制御弁１０は、開閉弁部１５への駆動流体の供給時には、排出流量調整機構部１０ａ、絞り部１０ｂ及びチェック弁機構部１０ｃの全てを通して駆動流体を流通させるので、大きな流量で開閉弁部１５に駆動流体を供給することができ、開閉弁部１５を迅速に開弁状態にすることができる。このとき、切換弁８３から吸戻機構部１７にも駆動流体が供給されるので、吸戻機構部１７は待機状態になる。
【0032】
一方、駆動流体が排出されるように切換弁８３が切り換えられた直後は、開閉弁部１５内の駆動流体の圧力が高い状態のままで、開閉弁部１５と排出流量調整機構部１０ａとの間の流路内の駆動流体の圧力による力も高く、駆動流体の圧力による力が予め定められた値よりも大きいので、排出流量調整機構部１０ａを経た切換弁８３から開閉弁部１５への駆動流体の流通が許容される。また、絞り部１０ｂは、切換弁８３と開閉弁部１５との間の駆動流体の流通を常時許容するが、チェック弁機構部１０ｃは開閉弁部１５から切換弁８３へ向かう方向の駆動流体の流通を防止する。この結果、流量制御弁１０は、開閉弁部１５からの駆動流体の排出時には、排出流量調整機構部１０ａ及び絞り部１０ｂを通して駆動流体を流通させるので、開閉弁部１５への駆動流体の供給時よりは少ないが、十分に大きな流量で開閉弁部１５から駆動流体を排出し、開閉弁部１５内の駆動流体の圧力を迅速に減少させることができる。開閉弁部内の駆動流体の圧力が減少して低くなると、開閉弁部１５と排出流量調整機構部１０ａとの間の流路内の駆動流体の圧力による力が低下して駆動圧力による力が予め定められた値以下に減少し、排出流量調整機構部１０ａを経た切換弁８３から開閉弁部１５への駆動流体の流通が閉止される。したがって、流量制御弁１０は、開閉弁部１５からの駆動流体の排出時に時間が経つと、絞り部１０ｂのみを通して駆動流体を流通させるようになるので、開閉弁部１５からの駆動流体の排出開始時より少ない流量で開閉弁部１５から駆動流体を排出し、開閉弁部１５内の駆動流体の圧力を緩やかに減少させる。この結果、閉弁する直前に、開閉弁部１５の閉弁動作を緩やかに行わせることが可能となる。このとき、吸戻機構部１７からも切換弁８３を経て駆動流体が排出されるので、開閉弁部１５による閉弁後に吸戻機構部１７による吸い戻し動作が行われる。
【0033】
なお、チェック弁付き可変絞り弁８５は、流路上に並列して配置された可変絞り弁部８５ａとチェック弁部８５ｂとを含んでいる。可変絞り弁部８５ａは、通過する駆動流体の流量を調整可能に絞って流通させることが可能となっており、吸戻機構部１７に対する駆動流体の供給及び排出時の流量を調整することによって、吸い戻し動作の開始及び完了のタイミングや開閉動作の速度を調整することができる。また、チェック弁部８５ｂは、駆動流体源から吸戻機構部１７へ駆動流体を供給する方向には駆動流体の通過を許容するが、吸戻機構部１７から外部へ駆動流体を排出する方向には駆動流体の通過を防止するようになっている。これにより、吸戻機構部１７の待機状態への復帰を迅速に行うことができるようにしている。
【0034】
【0035】
【0036】
バルブ本体１３の内部には、入口流路１９と出口流路２１とを含む流体通路が設けられている。また、入口流路１９の下流側には、上方に開口した開閉弁室２３が設けられていると共に、出口流路２１の上流側には、上方に開口した吸戻室２５が設けられており、開閉弁室２３と吸戻室２５との間は連通路２７によって接続されている。このように構成されたバルブ本体１３では、入口流路１９に供給された流体が開閉弁室２３、連通路２７及び吸戻室２５を介して出口流路２１から排出される。図示されている実施形態では、入口流路１９が開閉弁室２３の底面に開口し、出口流路２１が吸戻室２５の底面に開口している。また、連通路２７は、開閉弁室２３の側面と吸戻室２５の底面に開口している。開閉弁室２３への入口流路１９の開口の周囲には、後述する弁体４９が接離する環状の開閉弁座２９が形成されている。さらに、入口流路１９の上流側端部及び出口流路２１の下流側端部には、それぞれ、チューブなどの配管を接続するための継手３１，３３が設けられている。しかしながら、入口流路１９に流入した流体が開閉弁室２３、連通路２７及び吸戻室２５を介して出口流路２１から排出されるようになっていれば、流体通路は図示されている構成に限定されるものではない。
【0037】
開閉弁部１５は、内部に開閉シリンダ室３７が形成された開閉用駆動部筐体３５と、開閉シリンダ室３７内に収容された開閉ピストン３９と、開閉ピストン３９を付勢する開閉用付勢部材４１とを含んでいる。開閉用駆動部筐体３５は、内部に断面円形状で概略円筒形状の収容空間が形成された開閉用ボンネット３５ａと、開閉用ボンネット３５ａの上部に取り付けられて開閉用ボンネット３５ａの上部の開口を閉鎖する開閉用蓋部材３５ｂとによって構成されており、開閉用ボンネット３５ａの収容空間の内周面及び底面と開閉用蓋部材３５ｂの底面とによって囲まれた空間によって開閉シリンダ室３７が形成されている。開閉ピストン３９は、概略円板形状を有し、開閉シリンダ室３７内にその周壁（すなわち内周面）に沿って図中上下方向に摺動可能に収容されている。開閉シリンダ室３７は、開閉ピストン３９（詳細にはその底面）と開閉シリンダ室３７（詳細には開閉用ボンネット３５ａ）の内周面と開閉シリンダ室３７の底面（すなわち開閉用ボンネット３５ａの底部）とによって囲まれ且つ開閉弁室２３に近い側に位置する第１の気室３７ａと、開閉ピストン３９（詳細にはその頂面）と開閉シリンダ室３７（詳細には開閉用ボンネット３５ａ）の内周面と開閉シリンダ室３７の天井面（すなわち開閉用蓋部材３５ｂの底面）とによって囲まれ且つ開閉弁室２３から遠い側に位置する第２の気室３７ｂとに区画されている。図１に示されている実施形態では、第１の気室３７ａは開閉ピストン３９の下方に位置し、第２の気室３７ｂは開閉ピストン３９の上方に位置する。
【0038】
開閉ピストン３９には、開閉ピストン３９よりも細く且つ開閉弁室２３に近づく方向に図中下方へ延びている開閉ステム４３と共に、開閉ピストン３９よりも細く且つ開閉ステム４３とは逆方向に開閉弁室２３から離れる方向に図中上方へ延びている案内軸４５とが連結されている。開閉ステム４３は、開閉用駆動部筐体３５の開閉シリンダ室３７（詳細には開閉用ボンネット３５ａ）の底部を貫通して設けられた貫通孔４７に摺動可能に挿通されて、開閉弁室２３内まで延びており、その先端部には弁体４９が接続されている。弁体４９は、円柱上に円錐台が連結されたような形状を有しており、底面が開閉弁座２９に対向するように配置されている。案内軸４５は、開閉用蓋部材３５ｂを貫通して設けられた貫通孔５１に挿通されて外部まで延びており、開閉ピストン３９の往復動を案内するように構成されている。弁体４９は、開閉シリンダ室３７内における開閉ピストン３９の上下方向の往復動に伴って、開閉ステム４３を介して開閉弁室２３内に形成された開閉弁座２９に接離して流体通路の開閉を行えるようになっている。
【0039】
開閉用付勢部材４１は、第２の気室３７ｂ内において開閉シリンダ室３７の天井面（すなわち開閉用蓋部材３５ｂの底面）と開閉ピストン３９（詳細にはその頂面）との間に圧縮された状態で配置されており、開閉ステム４３の先端に接続された弁体４９を開閉弁座２９へ向かって接近させる方向に開閉ピストン３９を常時付勢している。図２に示されている実施形態では、開閉用付勢部材４１としてコイルばねが使用されており、コイルばねが第２の気室３７ｂ内において案内軸４５の周囲を螺旋状に延びるように配置されている。しかしながら、開閉用付勢部材４１は、弁体４９を開閉弁座２９へ向かって接近させるように開閉ピストン３９を付勢することができれば、コイルばねに限定されるものではなく、例えば筒状の弾性体などとすることも可能である。
【0040】
開閉シリンダ室３７（詳細には開閉用ボンネット３５ａ）の周壁には、開閉ピストン３９によって閉鎖されない位置に、開閉用駆動流体ポート５３が設けられている。開閉用付勢部材４１の付勢力によって弁体４９が開閉弁座２９に圧接された状態のときに、開閉用駆動流体ポート５３を通して第１の気室３７ａへ駆動流体を供給することによって、第１の気室３７ａ内の駆動流体の圧力を増加させたとき、第１の気室３７ａ内の駆動流体の圧力により開閉ピストン３９に作用する力（以下、「駆動流体による力」と記載することがある。）が開閉用付勢部材４１により開閉ピストン３９に作用する力（以下、「開閉用付勢部材４１による付勢力」と記載することがある。）を上回り、開閉ピストン３９が開閉用付勢部材４１による付勢力に抗して開閉弁室２３から離れる方向に移動して第１の気室３７ａの容積が増加する。これによって、開閉ステム４３を介して開閉ピストン３９に連結された弁体４９が開閉弁座２９から離間して流体通路の流体の流通を開始させることができ、第１の気室３７ａ内の駆動流体の圧力が最大となるときに開閉ピストン３９が開弁位置で停止する。一方、弁体４９が開閉弁座２９から離間した状態のときに、開閉用駆動流体ポート５３を通して第１の気室３７ａ内の駆動流体を排出することによって、第１の気室３７ａ内の駆動流体の圧力を減少させると、駆動流体による力が開閉用付勢部材４１による付勢力を下回り、開閉ピストン３９が開閉用付勢部材４１による付勢力に従って開閉弁室２３に接近する方向に移動して第１の気室３７ａの容積が減少する。これによって、開閉ステム４３を介して開閉ピストン３９と連結された弁体４９が開閉弁座２９に圧接されて開閉ピストン３９が閉弁位置で停止し、流体通路の流体の流通を閉止させることができる。駆動流体としては、例えば圧縮空気などを使用することができる。
【0041】
なお、第２の気室３７ｂ内の空気は、案内軸４５の外周面と開閉用蓋部材３５ｂの貫通孔５１の内周面との隙間から外部に放出されるようになっており、第２の気室３７ｂ内の空気が開閉シリンダ室３７における開閉ピストン３９の摺動を妨げにくくしている。また、開閉ピストン３９の外周面には、シール部材５５が装着されており、第１の気室３７ａから第２の気室３７ｂに駆動流体が漏出しないように、開閉ピストン３９が開閉シリンダ室３７の内周面に対してシールされた状態で摺動できるようになっている。さらに、開閉ステム４３の外周面にもＯリングなどのシール部材５６が装着されおり、第１の気室３７ａから外部へ駆動流体が漏出しないように開閉ステム４３が貫通孔４７の内周面に対してシールされた状態で摺動できるようになっている。
【0042】
図２に示されている実施形態では、弁体４９の上端部の外周部から半径方向外方へ延びる薄膜状のダイヤフラム部４９ａが設けられている。このダイヤフラム部４９ａの外周縁部がバルブ本体１３と開閉用ボンネット３５ａとの間に挟持され、弁体４９がダイヤフラム部４９ａを介して開閉弁室２３内に支持された状態となっている。このようにダイヤフラム部４９ａを介して弁体４９を開閉弁室２３内に支持する形態にすることによって、開閉弁室２３と開閉用駆動部筐体３５との間がダイヤフラム部４９ａによって区画される。したがって、流体通路を流通させる流体が腐食性の流体などであるときに、開閉弁室２３内の流体が開閉シリンダ室３７内などに侵入して、開閉用駆動部筐体３５などを腐食させることを防止することができる。
【0043】
吸戻機構部１７は、内部に吸戻シリンダ室５９が形成された吸い戻し用駆動部筐体５７と、吸戻シリンダ室５９内に収容された吸戻ピストン６１と、吸戻ピストン６１を付勢する吸い戻し用付勢部材６３とを含んでいる。吸い戻し用駆動部筐体５７は、内部に断面円形状で概略円筒形状の収容空間が形成された吸い戻し用ボンネット５７ａと、吸い戻し用ボンネット５７ａの上部に取り付けられて吸い戻し用ボンネット５７ａの上部の開口を閉鎖する吸い戻し用蓋部材５７ｂとによって構成されており、吸い戻し用ボンネット５７ａの収容空間の内周面及び底面と吸い戻し用蓋部材５７ｂの底面とによって囲まれた空間によって吸戻シリンダ室５９が形成されている。吸戻ピストン６１は、概略円板形状を有し、吸戻シリンダ室５９内にその周壁（すなわち内周面）に沿って図中上下方向に摺動可能に収容されている。吸戻シリンダ室５９は、吸戻ピストン６１（詳細にはその底面）と吸戻シリンダ室５９（すなわち吸い戻し用ボンネット５７ａ）の内周面と吸戻シリンダ室５９の底面（すなわち吸い戻し用ボンネット５７ａの底部）とによって囲まれ且つ吸戻室２５に近い側に位置する第１の気室５９ａと、吸戻ピストン６１（詳細にはその頂面）と吸戻シリンダ室５９（すなわち吸い戻し用ボンネット５７ａ）の内周面と吸戻シリンダ室５９の天井面（すなわち吸い戻し用蓋部材５７ｂの底面）とによって囲まれ且つ吸戻室２５から遠い側に位置する第２の気室５９ｂとに区画されている。図１に示されている実施形態では、第１の気室５９ａは吸戻ピストン６１の下方に位置し、第２の気室５９ｂは吸戻ピストン６１の上方に位置する。
【0044】
吸戻ピストン６１には、吸戻ピストン６１よりも細く且つ吸戻室２５に接近する方向に図中下方へ延びている吸戻ステム６５が連結されている。吸戻ステム６５は、吸い戻し用駆動部筐体５７の吸い戻し用ボンネット５７ａの底部を貫通して設けられた貫通孔６７に摺動可能に挿通されて、吸戻室２５内まで延びており、その先端部にはダイヤフラム６９が接続されている。ダイヤフラム６９の外周縁部は、バルブ本体１３と吸い戻し用ボンネット５７ａとの間に挟持され、ダイヤフラム６９が吸戻室２５と吸い戻し用駆動部筐体５７との間を区画するようになっている。このように構成されたダイヤフラム６９は、吸戻シリンダ室５９内における吸戻ピストン６１の上下方向の往復動に伴って、吸戻ステム６５を介して吸戻室に対して膨出又は後退して吸戻室２５の容積を増減させ、吸戻室２５の容積を増加させることによって吸戻室２５の下流側に接続される出口流路２１内の流体を吸い戻すことができるようになっている。
【0045】
吸い戻し用付勢部材６３は、第１の気室５９ａ内において吸戻シリンダ室５９の底部（すなわち吸い戻し用ボンネット５７ａの底部）と吸戻ピストン６１（詳細にはその底面）との間に圧縮された状態で配置されており、吸戻ステム６５の先端に接続されたダイヤフラム６９を吸戻室２５から後退させる（すなわちバルブ本体１３から離れる）方向に吸戻ピストン６１を常時付勢している。図２に示されている実施形態では、吸い戻し用付勢部材６３としてコイルばねが使用されており、コイルばねが第１の気室５９ａ内において吸戻ステム６５の周囲を螺旋状に延びるように配置されている。しかしながら、吸い戻し用付勢部材６３は、ダイヤフラム６９を吸戻室２５から後退させるように吸戻ピストン６１を付勢することができれば、コイルばねに限定されるものではなく、例えば筒状の弾性体などとすることも可能である。
【0046】
吸戻シリンダ室５９（詳細には吸い戻し用駆動部筐体５７）には、吸戻ピストン６１によって閉鎖されない位置に、吸い戻し用駆動流体ポート７１が設けられている。図示されている実施形態では、吸い戻し用駆動流体ポート７１は、吸戻シリンダ室５９の天井面に開口するように、吸い戻し用駆動部筐体５７の吸い戻し用蓋部材５７ｂに設けられている。吸い戻し用付勢部材６３の付勢力によってダイヤフラム６９が吸戻室２５から後退した状態のときに、吸い戻し用駆動流体ポート７１を通して第２の気室５９ｂへ駆動流体を供給することによって、第２の気室５９ｂ内の駆動流体の圧力を増加させると、第２の気室５９ｂ内の駆動流体の圧力により吸戻ピストン６１に作用する力（以下、「駆動流体による力」と記載することがある。）が吸い戻し用付勢部材６３により吸戻ピストン６１に作用する力（以下、「吸い戻し用付勢部材６３による付勢力」と記載することがある。）を上回り、吸戻ピストン６１が吸い戻し用付勢部材６３による付勢力に抗して吸戻室２５へ接近する方向に移動して第２の気室５９ｂの容積が増加する。これによって、吸戻ステム６５を介して吸戻ピストン６１と連結されたダイヤフラム６９が吸戻室２５内へ膨出し、第２の気室５９ｂ内の駆動流体の圧力が最大となるときに吸戻ピストン６１が待機位置で停止する。一方、吸戻ピストン６１が待機位置に位置してダイヤフラム６９が吸戻室２５内へ膨出した状態のときに、吸い戻し用駆動流体ポート７１を通して第２の気室５９ｂ内の駆動流体を排出することによって、第２の気室５９ｂ内の駆動流体の圧力を減少させると、駆動流体による力が吸い戻し用付勢部材６３による付勢力を下回り、吸い戻し用付勢部材６３による付勢力に従って吸戻ピストン６１が吸戻室２５に接近する方向に移動して第２の気室５９ｂの容積が減少する。これによって、吸戻ステム６５を介して吸戻ピストン６１に連結されたダイヤフラム６９が吸戻室２５から後退して、吸戻室２５の容積を増加させて吸戻室２５に連通する出口流路２１内の流体を吸い戻し、吸戻ピストン６１が吸戻位置に到達すると吸い戻し動作を完了させる。
【0047】
吸戻機構部１７では、吸戻ピストン６１は吸戻シリンダ室５９内の上側（吸戻室２５から遠い側）に位置する上死点位置と下側（吸戻室２５に近い側）に位置する下死点位置との間で摺動可能となっている。「死点位置」とは、吸戻ピストン６１が他の部材の特定の部位に当接して移動を規制されることによる移動限界位置を意味する。図示されている実施形態では、吸戻シリンダ室５９が、吸戻ピストン６１を収容する大径部と、大径部よりも直径が小さい小径部とを含み、大径部と小径部との間に段差部が設けられており、吸戻ピストン６１が段差部に干渉することによって吸戻ピストン６１の下死点位置が規定されるようになっている。また、図示されている実施形態では、吸い戻し用蓋部材５７ｂの中央部には、貫通して延び且つ内周面の少なくとも一部にねじ溝を有した貫通孔７５が形成されており、この貫通孔７５に調整ねじ７７がシール状態で吸戻シリンダ室５９の天井部から第２の気室５９ｂ内に突出可能に螺合されている。吸い戻し用蓋部材５７ｂから外部へ突出した調整ねじ７７の部分にはロックナット７９が螺着され、ロックナット７９を締め付けることによって調整ねじ７７の回転をロックできるようになっている。調整ねじ７７が第２の気室５９ｂ内に突出しているときには、吸戻ピストン６１（詳細にはその頂面）が調節ねじ７７に当接して移動が規制され、調整ねじ７７が第２の気室５９ｂ内に突出していないときには、吸戻ピストン６１が吸戻シリンダ室５９の天井部（詳細には吸い戻し用蓋部材５７ｂの底部）に当接して移動が規制され、吸戻ピストン６１の上死点位置となる。すなわち、吸戻機構部１７による吸い戻し動作が完了するときの吸戻ピストン６１の位置である吸戻位置及びそのときの第２の気室５９ｂ内の駆動流体の圧力は調整ねじ７７によって調整することが可能となる。
【0048】
なお、吸戻シリンダ室５９の小径部の周壁すなわち吸戻ピストン６１によって閉鎖されることがない位置には、通気孔８１が設けられており、第１の気室５９ａと外部との通気を可能とさせ、第１の気室５９ａ内の空気が吸戻ピストン６１の移動を妨げにくいようになっている。
【0049】
開閉弁部１５の開閉用駆動流体ポート５３及び吸戻機構部１７の吸い戻し用駆動流体ポート７１は、分岐した配管によって共通の切換弁８３に接続されており、切換弁８３を介して共通する一つの駆動流体源（図示せず）に接続されている。切換弁８３は、駆動流体源から開閉用駆動流体ポート５３及び吸い戻し用駆動流体ポート７１への駆動流体の供給と、開閉用駆動流体ポート５３及び吸い戻し用駆動流体ポート７１から外部への駆動流体の排出とを切り換えられるようになっている。
【0050】
また、吸戻機構部１７では、シール部材７３として、リップパッキンが使用されている。ここで、リップパッキンとは、シール部（受圧部）に可撓性のリップ構造部分を有するパッキンであり、リップ構造部分が摺動面の動きや圧力の変化に対して変形追随することでシール面の接触圧力を適正に維持するものを指す。シールパッキンとしては、Jパッキン、Ｌパッキン、Ｕパッキン、Ｖパッキン、Ｙパッキンなどが含まれる。図示されている実施形態では、シール部材７３としてＹパッキンが使用されている。Ｙパッキンを使用する場合には、Ｙパッキンの分岐したリップ構造部分を第２の気室５９ｂへ向けて配置する。これにより、第２の気室５９ｂの駆動流体が第１の気室５９ａに漏出することを防ぐ機能が高められる。
【0051】
なお、吸戻機構部１７では、開閉弁部１５と比較して可動部材と静止部材との間において要求されるシール性能が低いことから、可動部材と静止部材との間のシール部材はシール部材７３以外には設けられておらず、吸戻ステム６５の外周面にもシール部材が装着されていない。また、開閉弁部１５でも、図示されている実施形態のように、シール部材５５として、シール部材７３と同様に、リップパッキンを使用してもよい。
【0052】
【0053】
流量制御弁１０１は、第１のポート１０５と第２のポート１０７とが設けられ且つ第１のポート１０５と第２のポート１０７との間に延びる内部流路が形成された制御弁本体１０３と、図１における排出流量調整機構部１０ａに相当する排出流量調整機構部１０１ａと、図１における絞り部１０ｂに相当する絞り部１０１ｂと、図１におけるチェック弁機構部１０ｃに相当するチェック弁機構部１０１ｃとを備えており、内部流路上で排出流量調整機構部１０１ａと、絞り部１０１ｂと、チェック弁機構部１０１ｃが並列に配置されている。
【0054】
制御弁本体１０３には、頂部へ向かって開口する流量調整弁室１０９が形成されている。また、内部流路は、第１のポート１０５から延びる第１の流路１１１と、第２のポート１０７から延びる第２の流路１１３とを含む。第１の流路１１１及び第２の流路１１３は流量調整弁室１０９の底面に開口して、流量調整弁室１０９に連通しており、第１の流路１１１から流量調整弁室１０９への開口の周囲には環状の流量調整弁座１１７が設けられている。内部流路は、第１の流路１１１と第２の流路１１３との間を接続するように流量調整弁室１０９と並行して設けられた並行流路１１５をさらに含んでおり、並行流路１１５に絞り部１０１ｂが設けられている。
【0055】
図示されている第１の実施形態による流量制御弁１０１では、制御弁本体１０３に、第２のポート１０７から第１の流路１１１まで延びる接続孔１１９が形成されており、この接続孔１１９にオリフィスブロック１２１が挿入されている。オリフィスブロック１２１は、第２のポート１０７側に配置される拡大部１２１ａと、拡大部１２１ａよりも小径であり且つ第１の流路１１１側に配置される縮小部１２１ｂとを含んでおり、接続孔１１９の内周面とオリフィスブロック１２１の縮小部１２１ｂの外周面との間に環状の隙間通路１２３が形成されるようになっている。接続孔１１９の第２のポート１０７側の端部の内周面に雌ねじ部が形成されていると共にオリフィスブロック１２１の拡大部１２１ａの少なくとも一部の外周面に雄ねじ部が形成されており、接続孔１１９にオリフィスブロック１２１を螺合させることが好ましい。また、オリフィスブロック１２１には貫通孔１２５が形成されており、貫通孔１２５は、第２のポート１０７に連通する大径孔部１２５ａと、大径孔部１２５ａから延び且つ大径孔部１２５ａよりも小径の小径孔部１２５ｂと、小径孔部１２５ｂよりも小径であり且つ小径孔部１２５ｂと第１の流路１１１とを接続するオリフィス部１２５ｃとを含んでいる。さらに、オリフィスブロック１２１には、貫通孔１２５の大径孔部１２５ａからオリフィスブロック１２１の外周面まで貫通して延びる分岐孔１２７が形成されている。
【0056】
分岐孔１２７は流量調整弁室１０９の底面に開口する中継流路１２９に連通しており、貫通孔１２５の大径孔部１２５ａと分岐孔１２７と中継流路１２９とによって第２の流路１１３を構成している。また、小径孔部１２５ｂが第１の流路１１１と第２の流路１１３との間を接続するように流量調整弁室１０９と並行に設けられた並行流路１１５を構成し、オリフィス部１２５ｃが並行流路１１５に設けられた絞り部１０１ｂを構成している。
【0057】
隙間通路１２３は、第２の流路１１３に接続しており、チェック弁機構部１０１ｃが隙間通路１２３内に配置されている。隙間通路１２３は、第２のポート１０７から第１の流路１１１まで延びる接続孔１１９の内周面とオリフィスブロック１２１の縮小部１２１ｂとの間に形成されており、第１の流路１１１とも連通している。したがって、隙間通路１２３は、第１の流路１１１と第２の流路１１３との間で並行流路１１５と並行して設けられた付加流路を構成する。すなわち、チェック弁機構部１０１ｃは付加流路に配置されている。チェック弁機構部１０１ｃは、例えば、接続孔１１９の内周面とオリフィスブロック１２１の縮小部１２１ｂとの間に配置されたＵパッキン、Ｖパッキン、Ｙパッキンなどの可撓性のリップ構造部を有した環状のリップパッキン１３１によって構成することができる。この場合、隙間通路１２３において、リップパッキン１３１のリップ構造部が第２の流路１１３に近い側に向けられて配置されるようにする。これにより、リップパッキン１３１は、第１のポート１０５から隙間通路１２３及び第２の流路１１３を経て第２のポート１０７へ向かう方向の流体の流れを許容する一方、第２のポート１０７から第２の流路１１３及び隙間通路１２３を経て第１のポート１０５へ向かう流体の流れを防止するようになる。図示されている実施形態では、チェック弁機構部１０１ｃは、Ｙパッキンによって構成されている。
【0058】
排出流量調整機構部１０１ａは、流量調整弁室１０９へ向かって開口している収容室１３５が形成された調整機構筐体１３３と、流量調整弁室１０９と収容室１３５とを区画するように配置され且つ制御弁本体１０３と調整機構筐体１３３と間に外周縁部を挟持されたダイヤフラム１３７と、収容室１３５の内周面に沿って摺動可能に収容室１３５内に収容され且つダイヤフラム１３７に接するように配置された第１の受け部材１３９と、収容室１３５内において収容室１３５の天井面と第１の受け部材１３９との間に圧縮された状態で配置された流量調整付勢部材１４１とを含んでいる。流量調整付勢部材１４１は、第１の受け部材１３９を介してダイヤフラム１３７を流量調整弁室１０９の流量調整弁座１１７に押圧する方向に付勢する方向に常時付勢している。
【0059】
図示されている第１の実施形態による流量制御弁１０１では、収容室１３５内において流量調整付勢部材１４１とダイヤフラム１３７との間に第１の受け部材１３９が配置され、流量調整付勢部材１４１の付勢力が第１の受け部材１３９を介してダイヤフラム１３７に作用するように構成されている。しかしながら、第１の受け部材１３９を設けずに、流量調整付勢部材１４１の付勢力をダイヤフラム１３７に直接作用させるようにしてもよい。また、図示されている第１の実施形態による流量制御弁１０１では、流量調整付勢部材１４１としてコイルばねが使用されている。しかしながら、流量調整付勢部材１４１は、流量調整弁座１１７へ向かって接近させるようにダイヤフラム１３７を付勢することができれば、コイルばねに限定されるものではなく、例えば筒状の弾性体などとすることもできる。
【0060】
ダイヤフラム１３７には、ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７に着座しているときには第１の流路１１１内の駆動流体の圧力による力と流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力による力の合力が作用し、ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７から離間しているときには第１の流路１１１と第２の流路１１３とに連通する流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力による力の合力が作用する（以下、上述の駆動流体の圧力によりダイヤフラム１３７に作用する力の合力を単に「駆動流体による力」と記載することがある。）。したがって、駆動流体による力が、流量調整付勢部材１４１により第１の受け部材１３９を介してダイヤフラム１３７に作用する付勢力（以下、「流量調整付勢部材１４１による付勢力」と記載することがある。）を上回ると、ダイヤフラム１３７が流量調整付勢部材１４１による付勢力に抗して流量調整弁座１１７から離間する方向に移動させられて、流量調整弁座１１７から離間し、流量調整弁室１０９を経た第１の流路１１１と第２の流路１１３との間の駆動流体の流通を許容する。一方、駆動流体による力が流量調整付勢部材１４１による付勢力以下になると、ダイヤフラム１３７が流量調整付勢部材１４１による付勢力に従って流量調整弁座１１７に接近する方向に移動させられて、流量調整弁座１１７に圧接され、流量調整弁室１０９を経た第１の流路１１１と第２の流路１１３との間の駆動流体の流通を閉止する。このように、排出流量調整機構部１０１ａは、流量調整弁座１１７に対するダイヤフラム１３７の接離によって、流量調整弁室１０９を経た第１の流路１１１と第２の流路との間の駆動流体の流通と閉止を切り換えることができる。
【0061】
なお、収容室１３５は、図３から図５に示されているように、拡大部１３５ａと、縮小部１３５ｂとを含み、拡大部１３５ａと縮小部１３５ｂとの間に段差部を形成するようになっていることが好ましい。第１の受け部材１３９は、段差部と干渉することによって流量調整弁座１１７から離れる方向の移動を規制され、これによってダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７から離間しているときのダイヤフラム１３７と流量調整弁座１１７との隙間の大きさを規定し、排出流量調整機構部１０１ａが開いて流体の流通を許容しているときの最大流量を制御することが可能となる。
【0062】
第１の実施形態による流量制御弁１０１では、このようにして、流路上に排出流量調整機構部１０１ａと絞り部１０１ｂとチェック弁機構部１０１ｃとが並列して設けられた構成を実現している。
【0063】
次に、図１に示されている構成のサックバックバルブ１１の動作を説明する。ここで、流量制御弁１０１の第１のポート１０５が切換弁８３に接続され、第２のポート１０７が開閉弁部１５の開閉用駆動流体ポート５３に接続されているものとする。また、流量制御弁１０１の排出流量調整機構部１０１ａでは、流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力が流量切換圧力Ｐ以下まで減少したときに、流量調整付勢部材１４１による付勢力が流量調整弁室１０９内の駆動流体による力を上回ってダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７に着座し、第２のポート１０７及び第２の流路１１３から流量調整弁座１１７を経て第１の流路１１１及び第１のポート１０５への駆動流体の流通を閉止するように設定されているものとする。また、以下の説明では、ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７に着座しているときにダイヤフラム１３７に作用する第１の流路１１１内の駆動流体の圧力による力と流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力による力の合力、及び、ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７から離間しているときにダイヤフラム１３７に作用する流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力による力の合力を、単に「駆動流体による力」と記載する。
【0064】
サックバックバルブ１１の開閉弁部１５を開弁状態にさせるときには、切換弁８３は、図示されていない駆動流体源から開閉用駆動流体ポート５３及び吸い戻し用駆動流体ポート７１に駆動流体を供給するように切り換えられる。すると、流量制御弁１０１の第１の流路１１１内に駆動流体が流入して第１の流路１１１内の駆動流体の圧力が高くなり、駆動流体の圧力による力が予め定められた値を上回る。したがって、駆動流体が供給されるように切換弁８３が切り換えられたときには、図３に示されているように、駆動流体の圧力による力が流量調整付勢部材１４１による付勢力を上回ってダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７から離間して、排出流量調整機構部１０１ａが開き、排出流量調整機構部１０１ａ（詳細には、その流量調整弁室１０９）を経た第１の流路１１１から第２の流路１１３への駆動流体の流通が許容される。また、絞り部１０１ｂ（すなわちオリフィス部１２５ｃ）は、並行流路１１５を経た第１の流路１１１と第２の流路１１３との間の駆動流体の流通を常時許容し、チェック弁機構部１０１ｃも開いて第１の流路１１１から付加流路（すなわち隙間通路１２３）を経て第２の流路１１３へ向かう方向の駆動流体の流通を許容する。したがって、流量制御弁１０１は、開閉弁部１５への駆動流体の供給時には、排出流量調整機構部１０１ａ、絞り部１０１ｂ及びチェック弁機構部１０１ｃの全てを通して第１のポート１０５から第２のポート１０７へ駆動流体を流通させ、大きな流量で開閉弁部１５に駆動流体を供給することができる。
【0065】
切換弁８３から流量制御弁１０１を通して開閉弁部１５に駆動流体が供給されると、開閉用駆動流体ポート５３を通して開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａに供給された駆動流体による力が開閉用付勢部材４１による付勢力を上回って、開閉ピストン３９は第１の気室３７ａ内の駆動流体による力によって開閉用付勢部材４１による付勢力に抗して開閉弁室２３から離れる方向に押し上げられて弁開位置に移動させられる。これにより、開閉ステム４３の先端に接続された弁体４９が開閉ピストン３９の上昇に伴って開閉弁座２９から離間して、入口流路１９に流入する流体が開閉弁室２３，連通路２７及び吸戻室２５を経て出口流路２１から流出するようになる。
【0066】
このとき、切換弁８３から吸戻機構部１７へも駆動流体が供給される。すると、吸い戻し用駆動流体ポート７１を通して吸戻シリンダ室５９の第２の気室５９ｂに供給された駆動流体による力によって、吸戻ピストン６１は吸い戻し用付勢部材６３による付勢力に抗して吸戻室２５へ接近する方向に押し下げられて待機位置に移動させられる。これにより、吸戻ピストン６１の先端に接続されたダイヤフラム６９が吸戻室２５へ膨出した状態となり、吸戻機構部１７は待機状態となる。
【0067】
サックバックバルブ１１の開閉弁部１５を閉弁状態にして流体の流通を閉止させるときには、切換弁８３を切り換えて、開閉用駆動流体ポート５３及び吸い戻し用駆動流体ポート７１に接続されている配管を経て駆動流体を外部へ排出できるようにする。
【0068】
駆動流体が排出されるように切換弁８３が切り換えられた直後は、開閉弁部１５の開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａ内の駆動流体の圧力は高い状態のままで、開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａと第２のポート１０７及び第２の流路１１３を経て連通している流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力も高く、流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力が流量切換圧力Ｐを上回っている。したがって、図４に示されているように、駆動流体の圧力による力が流量調整付勢部材１４１による付勢力を上回ってダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７から離間して排出流量調整機構部１０１ａが開いた状態が維持され、排出流量調整機構部１０１ａ（詳細には、その流量調整弁室１０９）を経た第１の流路１１１から第２の流路１１３への駆動流体の流通が許容されたままとなる。また、絞り部１０１ｂ（すなわちオリフィス部１２５ｃ）は、並行流路１１５を経た第１の流路１１１と第２の流路１１３との間の駆動流体の流通を常時許容するが、チェック弁機構部１０１ｃは、図４に示されているように閉じて、第１の流路１１１から付加流路（すなわち隙間通路１２３）を経て第２の流路１１３へ向かう方向の駆動流体の流通を防止する。この結果、流量制御弁１０１は、排出流量調整機構部１０１ａ及び絞り部１０１ｂを通して第１のポート１０５から第２のポート１０７へ駆動流体を流通させるので、開閉弁部１５への駆動流体の供給時よりは少ないが、十分に大きな流量で開閉弁部１５から駆動流体を排出し、開閉弁部１５の開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａ内の駆動流体の圧力を迅速に減少させることができる。
【0069】
開閉用駆動流体ポート５３を通して開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａから切換弁８３へ向けて駆動流体をさらに排出すると、開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａと第２のポート１０７及び第２の流路１１３を経て連通している流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力も減少して、流量切換圧力Ｐ以下まで低下する。すると、駆動流体の圧力による力が流量調整付勢部材１４１による付勢力を下回って、図５に示されているように、流量調整付勢部材１４１による付勢力に従ってダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７に向かって押し下げられ、ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７に着座して、排出流量調整機構部１０１ａが閉じられる。この結果、排出流量調整機構部１０１ａ（詳細には、その流量調整弁室１０９）を経た第２の流路１１３から第１の流路１１１への駆動流体の流通が閉止される。したがって、流量制御弁１０１は、開閉弁部１５からの駆動流体の排出時に時間が経つと、絞り部１０１ｂのみを通して第２のポート１０７から第１のポート１０５へ駆動流体を流通させるようになるので、開閉弁部１５からの駆動流体の排出開始時より少ない流量で開閉弁部１５から駆動流体を排出し、開閉弁部１５内の駆動流体の圧力を緩やかに減少させる。この結果、閉弁する直前に、開閉弁部１５の閉弁動作を緩やかに行わせることが可能となる。最後に、開閉ステム４３の先端に接続された弁体４９が弁座に圧接され、入口流路１９から開閉弁室２３への流体の流入が閉止され、開閉弁部１５が閉弁状態となる。
【0070】
切換弁８３を経て駆動流体を外部へ排出できるように切換弁８３が切り換えられと、吸戻機構部１７からも駆動流体が排出されるようになる。これにより、吸戻機構部１７の吸い戻し用駆動流体ポート７１を通して吸戻シリンダ室５９の第２の気室５９ｂから切換弁８３へ向けて駆動流体が排出されるようになる。この結果、吸い戻し用付勢部材６３による付勢力が吸戻シリンダ室５９の第２の気室５９ｂ内の駆動流体による力を上回るようになり、吸戻ピストン６１が吸い戻し用付勢部材６３による付勢力に従って吸戻室２５から離れる方向に上方へ向かって移動させられる。吸戻ピストン６１が上方へ向かって移動するのに伴って、吸戻ステム６５を介して吸戻ピストン６１に連結されるダイヤフラム６９が吸戻室２５から後退して、吸戻室２５の容積が増加する。この結果、吸い戻し動作が行われる。
【0071】
このようにして、サックバックバルブ１１は、開閉弁部１５による閉弁後（すなわち流体の流通の閉止後）に、吸戻機構部１７による吸い戻し動作を行い、閉弁後に出口流路２１に連通するノズルから流体が漏れ出たり滴下したりすることを防止している。また、流量制御弁１０１は、開閉弁部１５が閉弁状態になる直前まで大きな流量で駆動流体を開閉弁部１５の開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａから排出させるが、閉弁状態になる直前に少ない流量で駆動流体を開閉シリンダ室３７の第１の気室３７ａから排出させて緩やかに閉弁動作を行わせるようにすることができる。これにより、サックバックバルブ１１の閉弁時における液柱分離やウォーターハンマー現象の発生を抑制することが可能となる。また、開閉弁部１５の弁体４９が閉弁時に開閉弁座２９に接触するときの衝撃を緩和することができるので、弁体４９及び開閉弁座２９からの発塵（すなわちパーティクルの発生）の抑制も可能となる。さらに、流量制御弁１０１では、排出流量調整機構部１０１ａが開いた状態（ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７から離間して第１の流路１１１と第２の流路１１３との間で流量調整弁室１０９を経て駆動流体を流通させる状態）のまま、開閉弁部１５を開弁状態から閉弁状態へと切り換える、すなわち開閉弁部１５に対して駆動流体の供給から排出へ切り換えることができる。したがって、切り換えの反応が早く、安定性に優れる効果を奏する。加えて、開閉弁部１５を開弁状態から閉弁状態へと切り換えるとき、ダイヤフラム１３７は流量調整弁室１０９内の駆動流体から圧力を作用させられるので、受圧面積を広く確保することができ、排出流量調整機構部１０１ａを閉じた状態に切り換えるための駆動流体の圧力変化に対する感度が高くなる。
【0072】
流量制御弁１１は、第１の実施形態による流量制御弁１０１の構成に限定されるものではない。図６は、第２の実施形態による流量制御弁１５１を示している。第２の実施形態による流量制御弁１５１は、排出流量調整機構部１０１ａ（図１における排出流量調整機構部１０ａに相当）に付勢力調整機構１５３がさらに設けられている点において、第１の実施形態の流量制御弁１０１と異なっており、その他の点については第１の実施形態の流量制御弁１０１と同様である。図６において、第１の実施形態による流量制御弁１０１の各構成部と同様の第２の実施形態による流量制御弁１５１の各構成部には同じ参照符号が付されている。ここでは、図３に示されている第１の実施形態と異なる構成である付勢力調整機構１５３について主に説明し、その他の構成についての説明は省略する。また、流量制御弁１５１の動作は、流量制御弁１０１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0073】
付勢力調整機構１５３は、第２の受け部材１５３ａと、調整ねじ１５３ｂとを含む。第２の受け部材１５３ａは、収容室１３５の縮小部１３５ｂ内において、流量調整付勢部材１４１と収容室１３５の天井面（流量調整弁室１０９に面する開口部と反対側の面）との間に配置されており、縮小部１３５ｂの内周面に沿って摺動可能に収容室１３５内に収容されている。また、調整機構筐体１３３の頂部には貫通孔１５５が設けられており、先端部が収容室１３５内に突出して第２の受け部材１５３ａに当接するように、調整ねじ１５３ｂが貫通孔１５５に挿入されている。貫通孔１５５の内周面には雌ねじ山が形成され、調整ねじ１５３ｂの外周面に形成された雄ねじ山を貫通孔１５５の雌ねじ山に螺合させられており、貫通孔１５５に対して調整ねじ１５３ｂを回転させることによって収容室１３５内に突出する調整ねじ１５３ｂの部分の長さを調整することができるようになっている。
【0074】
流量調整付勢部材１４１は第１の受け部材１３９と第２の受け部材１５３ａとの間に挟持されるように配置されており、調整ねじ１５３ｂの先端部が第２の受け部材１５３ａに当接している。したがって、調整ねじ１５３ｂを回転させて収容室１３５内に突出する調整ねじ１５３ｂの部分の長さを調整することによって、第１の受け部材１３９と第２の受け部材１５３ａとの距離を変化させて、流量調整付勢部材１４１の付勢力を変化させることができる。流量調整付勢部材１４１の付勢力を調整することによって、ダイヤフラム１３７が流量調整弁座１１７に着座するようになるときの流量調整弁室１０９内の駆動流体の圧力を調整することが可能になる。
【0075】
図７は、第３の実施形態による流量制御弁１６１を示している。第３の実施形態による流量制御弁１６１は、絞り部１０１ｂ（図１における絞り部１０ｂに相当）としてオリフィス部１２５ｃに代えてニードル弁１６３が設けられている点において、第１の実施形態の流量制御弁１０１と異なっており、その他の点については第１の実施形態の流量制御弁１０１と同様である。図７において、第１の実施形態による流量制御弁１０１の各構成部と同様の第３の実施形態による流量制御弁１６１の各構成部には同じ参照符号が付されている。ここでは、絞り部１０１ｂとしてニードル弁１６３を設けたことにより生じた図３に示されている第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、その他の構成についての説明は省略する。また、流量制御弁１６１の動作は、流量制御弁１０１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0076】
制御弁本体１０３には、第１のポート１０５と、第２のポート１０７と、上方に開口する流量調整弁室１０９が設けられており、第１のポート１０５と第２のポート１０７との間には内部流路が形成されている。内部流路は、第１のポート１０５から延びる第１の流路１１１と第２のポート１０７から延びる第２の流路１１３とを含む。第１の流路１１１及び第２の流路１１３は流量調整弁室１０９の底面に開口して、流量調整弁室１０９に連通しており、第１の流路１１１から流量調整弁室１０９への開口の周囲には環状の流量調整弁座１１７が設けられている。内部流路は、第１の流路１１１と第２の流路１１３との間を接続するように流量調整弁室１０９と並行して設けられた並行流路１１５をさらに含んでおり、並行流路１１５にニードル弁１６３が設けられている。
【0077】
図７に示されている第３の実施形態による流量制御弁１６１では、第１のポート１０５が制御弁本体１０３の底部に設けられており、第１のポート１０５から上方に流量調整弁室１０９の底面へ向かって第１の流路１１１が延びていると共に、第２のポート１０７が制御弁本体１０３の側部に設けられ、第２のポート１０７から水平方向に延びた後に概略直角に曲がって上方に流量調整弁室１０９の底面へ向かって第２の流路１１３が延びている。制御弁本体１０３には、第２のポート１０７と対向する側部から第１の流路１１１を横断して第２の流路１１３まで延びるブロック孔１６５が形成されており、このブロック孔１６５にニードル弁ブロック１６７が挿入されている。ニードル弁ブロック１６７は、拡大部１６７ａと、拡大部１６７ａよりも小径であり且つ第１の流路１１１を横断して第２の流路１１３まで延びている縮小部１６７ｂとを含んでおり、ブロック孔１６５の内周面とニードル弁ブロック１６７の縮小部１６７ｂの外周面との間に環状の隙間通路１６９が形成されるようになっている。第２のポート１０７とは反対側に位置するブロック孔１６５の端部の内周面に雌ねじ部が形成されていると共に、ニードル弁ブロック１６７の拡大部１６７ａの少なくとも一部の外周面に雄ねじ部が形成されており、ブロック孔１６５にニードル弁ブロック１６７を螺合させるようになっていることが好ましい。また、ニードル弁ブロック１６７には貫通孔１７１が形成されており、貫通孔１７１は、第２のポート１０７から遠い側に位置する大径孔部１７１ａと、大径孔部１７１ａよりも小さい直径を有し且つ第２の流路１１３に開口している小径孔部１７１ｂと、大径孔部１７１ａ及び小径孔部１７１ｂとの間に延び且つ小径孔部１７１ｂよりも小さい直径を有するオリフィス部１７１ｃとを含んでいる。さらに、ニードル弁ブロック１６７には、貫通孔１７１の大径孔部１７１ａからニードル弁ブロック１６７の外周面まで貫通して延びる分岐孔１７３が形成されている。
【0078】
貫通孔１７１の大径孔部１７１ａにはニードル弁体ロッド１７５が挿入されている。ニードル弁体ロッド１７５の先端のニードル弁体部１７５ａは先端部に向かって細くなるテーパ形状を有しており、その一部がオリフィス部１７１ｃ内に挿入されている。また、ニードル弁体部１７５ａとは反対側に位置するニードル弁体ロッド１７５の基端部の外周面には雄ねじ部が形成されていると共に、貫通孔１７１の大径孔部１７１ａの開口端部の内周面には雌ねじ部が形成されており、貫通孔１７１にニードル弁体ロッド１７５を螺合するようになっている。したがって、貫通孔１７１に対してニードル弁体ロッド１７５を回転させることによって、貫通孔１７１の大径孔部１７１ａにおける長さ方向のニードル弁体ロッド１７５の位置を調整して、テーパ状のニードル弁体部１７５ａをオリフィス部１７１ｃ内に挿入する深さを変えることができる。テーパ状のニードル弁体部１７５ａをオリフィス部１７１ｃ内に挿入する深さを変えることによって、ニードル弁体部１７５ａの外周面とオリフィス部１７１ｃの内周面との隙間の大きさを変化させ、オリフィス部１７１ｃを流通する流体の流量を調整することが可能となる。
【0079】
分岐孔１７３は隙間通路１６９を介して第１の流路１１１に連通しており、大径孔部１７１ａと小径孔部１７１ｂとオリフィス部１７１ｃと分岐孔１７３は、第１の流路１１１と第２の流路１１３との間で流量調整弁室１０９と並行に設けられた並行流路１１５を構成している。また、オリフィス部１７１ｃとニードル弁体ロッド１７５とが並行流路１１５に設けられた絞り部１０１ｂ（図１における絞り部１０ｂに相当）としてのニードル弁１６３を構成している。
【0080】
隙間通路１６９内には、チェック弁機構部１０１ｃ（図１におけるチェック弁機構部１０ｃに相当）が配置されている。隙間通路１６９は、第１の流路１１１を横断して第２の流路１１３まで延びるブロック孔１６５の内周面とニードル弁ブロック１６７の縮小部１６７ｂの外周面との間に形成されており、ニードル弁ブロック１６７内の貫通孔１７１と並行に第１の流路１１１及び第２の流路１１３とを接続するように延びている。したがって、隙間通路１６９は、第１の流路１１１と第２の流路１１３との間で並行流路１１５と並行して設けられた付加流路を構成している。また、付加流路にはチェック弁機構部１０１ｃが配置されている。チェック弁機構部１０１ｃは、例えば、ブロック孔１６５の内周面とニードル弁ブロック１６７の縮小部１６７ｂの外周面との間に配置されたＵパッキン、Ｖパッキン、Ｙパッキンなどの可撓性のリップ構造部を有した環状のリップパッキン１３１によって構成することができる。この場合、隙間通路１６９において、リップパッキン１３１のリップ構造部が第２の流路１１３に近い側に向けられて配置されるようにする。これにより、リップパッキン１３１は、第１のポート１０５から隙間通路１６９及び第２の流路１１３を経て第２のポート１０７へ向かう方向の流体の流れを許容する一方、第２のポート１０７から第２の流路１１３及び隙間通路１６９を経て第１のポート１０５へ向かう流体の流れを防止するようになる。図示されている実施形態では、チェック弁機構部１０１ｃは、Ｙパッキンによって構成されている。
【0081】
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明による流量制御弁１０及びこれを備えるサックバックバルブ１１を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施形態では、流量調整付勢部材１４１が、第１の受け部材１３９を介してダイヤフラム１３７を付勢しているが、第１の受け部材１３９を設けず、直接的にダイヤフラム１３７を付勢してもよい。また、本発明による流量制御弁１０１、１５１、１６１は、サックバックバルブ１１以外にも、吸戻機構部のない開閉弁、定圧弁、流量調整弁等に適用することが可能である。さらに、流量制御弁１０を備える開閉弁１５’は、別の切換バルブによって制御されたエア式駆動部や電動式駆動部を備えたサックバックバルブ、定圧弁、流量調整弁と組み合わせて使用することもできる。
【0082】
図８は、例示として、本発明による流量制御弁１０を備える開閉弁１５’の全体構成を示している。開閉弁１５’は、サックバックバルブ１１の開閉弁部１５と基本的に同様の構成を有しており、図８において、開閉弁部１５の各構成部と同様の開閉弁１５’の各構成部には同じ参照符号が付されている。流量制御弁１０としては、流量制御弁１０１，１５１，１６１などを使用することができる。ここでは、サックバックバルブ１１における吸戻機構部１７がないことにより生じた開閉弁１５’と開閉弁部１５との構成の相違点について主に説明する。バルブ本体１３に設けられた開閉弁室２３には、入口流路１９及び出口流路２１が接続されている。図示されている実施形態では、入口流路１９が開閉弁室２３の底面に開口し、出口流路２１は開閉弁室２３の側面に開口している。開閉弁室２３への入口流路１９の開口の周囲には、弁体４９が接離する環状の開閉弁座２９が形成されており、入口流路１９の上流側端部と出口流路２１の下流側端部には、それぞれ継手３１，３３が設けられている。開閉用駆動胸部筐体３５、開閉シリンダ室３７、開閉ピストン３９、開閉用付勢部材４１、開閉ステム４３、案内軸４５、貫通孔４７、弁体４９、貫通孔５１、開閉用駆動流体ポート５３、シール部材５５は、開閉弁部１５と同様の構成であり、ここでは説明を省略する。また、流量制御弁１０及び開閉弁１５’の動作は、流量制御弁１０１及び開閉弁部１５と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0083】
本発明による流量制御弁１０を備える開閉弁１５’は、閉弁時に弁体が弁座に接触するときの動作を緩やかにすることができるので、閉弁時の衝撃が緩和され、発塵を抑制する効果を奏し得る。さらに、流量制御弁１０を備える開閉弁１５’は、イソプロピルアルコールなどの気化しやすい流体に使用される場合、流体の急激な圧力低下により発生するマイクロバルブの発生を抑制する効果も奏し得る。これらの効果は、本発明による流量制御弁１０を備える定圧弁や流量調整弁などでも同様である。
【符号の説明】
【0084】
１０ 流量制御弁
１０ａ 排出流量調整機構部
１０ｂ 絞り部
１０ｃ チェック弁機構部
１１ サックバックバルブ
１３ バルブ本体
１５ 開閉弁部
１５’ 開閉弁
１７ 吸戻機構部
８３ 切換弁
１０１ 流量制御弁
１０１ａ 排出流量調整機構部
１０１ｂ 絞り部
１０１ｃ チェック弁機構部
１０３ 制御弁本体
１０５ 第１のポート
１０７ 第２のポート
１０９ 流量調整弁室
１１１ 第１の流路
１１３ 第２の流路
１１５ 並行流路
１１７ 流量調整弁座
１３１ リップパッキン
１３３ 調整機構筐体
１３５ 収容室
１３７ ダイヤフラム
１３９ 第１の受け部材
１４１ 流量調整付勢部材
１５１ 流量制御弁
１５３ 付勢力調整機構
１６１ 流量制御弁
１６３ ニードル弁
１０ａ 排出流量調整機構部
１０ｂ 絞り部
１０ｃ チェック弁機構部
１１ サックバックバルブ
１３ バルブ本体
１５ 開閉弁部
１５’ 開閉弁
１７ 吸戻機構部
８３ 切換弁
１０１ 流量制御弁
１０１ａ 排出流量調整機構部
１０１ｂ 絞り部
１０１ｃ チェック弁機構部
１０３ 制御弁本体
１０５ 第１のポート
１０７ 第２のポート
１０９ 流量調整弁室
１１１ 第１の流路
１１３ 第２の流路
１１５ 並行流路
１１７ 流量調整弁座
１３１ リップパッキン
１３３ 調整機構筐体
１３５ 収容室
１３７ ダイヤフラム
１３９ 第１の受け部材
１４１ 流量調整付勢部材
１５１ 流量制御弁
１５３ 付勢力調整機構
１６１ 流量制御弁
１６３ ニードル弁
【要約】
【課題】流通する流体が所定の圧力を越えた状態を維持すると、大きな流量を確保し、流通する流体が所定の圧力以下に低下すると、大きい流量から少ない流量へと変化させる流量制御弁を提供する。
【解決手段】流量制御１０は、第１のポート及び第２のポートと、第１のポートから延びる第１の流路と、第２のポートから延びる第２の流路とが形成された制御弁本体と、第１の流路と第２の流路との間に並行して設けられた絞り部１０ｂ及び排出流量調整機構部１０ａとを備える。絞り部１０ｂが第１の流路と第２の流路とを常時連通させ、排出流量調整機構部１０ａが、流体の圧力が所定値以下になっているときに流体の流通を閉止させ、流体の圧力が所定値を越えているときに流体の流通を許容するように構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】流量制御１０は、第１のポート及び第２のポートと、第１のポートから延びる第１の流路と、第２のポートから延びる第２の流路とが形成された制御弁本体と、第１の流路と第２の流路との間に並行して設けられた絞り部１０ｂ及び排出流量調整機構部１０ａとを備える。絞り部１０ｂが第１の流路と第２の流路とを常時連通させ、排出流量調整機構部１０ａが、流体の圧力が所定値以下になっているときに流体の流通を閉止させ、流体の圧力が所定値を越えているときに流体の流通を許容するように構成されている。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】