JP5091926B2 - 樹脂製逆止弁及びそれを使用する流体機器ユニット - Google Patents

Description

本発明は、配管に介装されて流体を一方向へのみ流す樹脂製逆止弁及びそれを使用する流体機器ユニットに関する。

例えば、半導体製造プロセスに使用される洗浄装置やエッチング装置などでは、純度の高い洗浄液や腐食性の高いエッチング液等を供給側へ逆流させないための逆止弁が使われる場合がある。また、例えば、薬液ラインをパージするための純水ラインの分岐部に配設され、純水ラインでの複数の薬液の混合を防いでいる。この種の逆止弁には、高い耐食性とクリーン度が要求され、全ての部品が樹脂で作製されている。

図１０に、従来の樹脂製逆止弁１００の断面図である。
図１０に示すように、樹脂製逆止弁１００は、上流側ボディ１０１と下流側ボディ１０２との間に形成される弁体収納室１０３に弁体１０４がスライド可能に収納されている。弁体１０４は、図中右端面が上流側ボディ１０１側へ向かって小径となるテーパ部１０４ａを備え、下流側ボディ１０２と弁体１０４との間に縮設されるスプリング１０５に付勢されてテーパ部１０４ａが上流側ボディ１０１の開口周縁部１０１ａに挿入された状態で配置されている。

上記樹脂製逆止弁１００は、上流側ボディ１０１側から弁体１０４に作用する流体圧力がスプリング１０５の付勢力と下流側ボディ１０２側から弁体１０４に作用する流体圧力との合力以下の場合には、テーパ部１０４ａの外周面を開口周縁部１０１ａに押し付けて弁閉する。一方、上流側ボディ１０１側から弁体１０４に作用する流体圧力がスプリング１０５の付勢力と下流側ボディ１０２側から弁体１０４に作用する流体圧力との合力より大きくなると、弁体１０４がスプリング１０５の付勢力に抗して図中左側へ移動してテーパ部１０４ａを開口周縁部１０１ａから離間させ、流体を上流側ボディ１０１から下流側ボディ１０２へ流す（例えば特許文献１参照。）。

特開２００１−１８２８５２号公報

しかしながら、従来の樹脂製逆止弁１００は、テーパ部１０４ａを開口周縁部１０１ａのエッジに押し付けて線シールを行い、弁閉する。例えば、樹脂製逆止弁１００を自動バルブと直列に配置した場合、自動バルブの弁開閉動作により流体に生じた繰り返し圧力やウォータハンマ等の高い圧力が、樹脂製逆止弁１００の弁閉時に下流側ボディ１０２側から弁体１０４に作用すると、図１１に示すように、弁体１０４は、テーパ部１０４ａに開口周縁部１０１ａのエッジが食い込み、テーパ部１０４ａの外周に段差１１０が形成され、その段差１１０が開口周縁部１０１ａに圧入気味に押し込まれていた。この場合、樹脂製逆止弁１００は、上流側ボディ１０１側から弁体１０４に流体の圧力が、スプリング１０５の付勢力と下流側ボディ１０２側から弁体１０４に作用する流体圧力との合力に加えて更に段差１１０の圧入力より大きくならないと、弁開せず、クラッキング圧力が変動する。クラッキング圧力の変動は、流体の圧力設定が変動後のクラッキング圧力より低い場合、流体を流せなくなり、半導体製造では、洗浄不良やエッチング不良等の問題を引き起こす。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、クラッキング圧力の変動が起こらず、安定したシール性能を得ることができる樹脂製逆止弁及びそれを使用する流体機器ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る樹脂製逆止弁及びそれを使用する流体機器ユニットは、次のような構成を有している。
（１）上流側流路と下流側流路に連通する弁体収納室を備える弁本体と、前記上流側流路が前記弁体収納室に開口する開口部分に設けられた弁座と、前記弁体収納室に収納されて前記弁座に当接又は離間する弁体と、前記弁体収納室に縮設されて前記弁体を前記弁座方向に付勢するスプリングとを有し、前記弁本体と前記弁座と前記弁体と前記スプリングが樹脂を材質とする樹脂製逆止弁において、前記弁座は、前記弁体収納室の前記上流側流路が開口する開口部外周に、前記弁体収納室の軸線に対して直交する面に設けられた平坦な面により構成される弁座面であって、前記弁体は、前記弁座面に対向する面に環状に突設され、前記弁座面に当接する面が平坦に設けられた環状シール部を有し、前記弁座面は、切削加工後、硬度の高い材質の部材を用いて、鏡面で平坦に仕上げられた治具を押し付けるバニシング加工により仕上げることにより、少なくとも前記環状シール部が当接する部分の表面を塑性変形し、平面度を小さくされている。繰り返し圧力の流体が逆流したときに、平坦な前記環状シール部を、バニシング加工により仕上げられた前記弁座面に当接させることにより、逆流する流体の圧力が高い場合、前記弁本体が前記弁座面に食い込まれることなく、クラッキング圧力の変動を防止する一方、逆流する流体の圧力が低い場合、ばね力の弱い樹脂製の前記スプリングを用いても、シール性能を安定させる。

（２）（１）に記載の発明において、前記弁座又は前記弁体の少なくとも一方が、ＰＴＦＥを材質とする。

（３）（１）又は（２）に記載する樹脂製逆止弁と、前記樹脂製逆止弁が流路下流側に配設される流体機器と、を有する流体機器ユニットであって、前記流体機器は、流路が形成された流路ブロックと、前記流路ブロックに固定される固定ブロックと、前記流路ブロックに前記固定ブロックを固定するねじと、を有すること、前記弁本体は、前記上流側流路と前記弁座面を有する上流側ボディと、前記下流側流路を有する下流側ボディとを連結し、前記上流側ボディと前記下流側ボディとの間に前記弁体収納室が形成されていること、前記流路ブロックは、前記流路の出力側開口部に前記上流側ボディが一体成形され、前記ねじが挿通される挿通孔を有し、前記弁座面が前記挿通孔より外側に設けられていることを特徴とする。

（４）（１）又は（２）に記載する樹脂製逆止弁と、前記樹脂製逆止弁が流路上流側に配設される流体機器と、を有する流体機器ユニットであって、前記流体機器は、流路が形成された流路ブロックと、前記流路ブロックに固定される固定ブロックと、前記流路ブロックに前記固定ブロックを固定するねじと、を有すること、前記弁本体は、前記上流側流路と前記弁座面を有する上流側ボディと、前記下流側流路を有する下流側ボディとを連結し、前記上流側ボディと前記下流側ボディとの間に前記弁体収納室が形成されていること、前記流路ブロックは、前記流路の入力側開口部に前記下流側ボディが一体成形され、前記ねじが挿通される挿通孔を有し、前記弁座面が前記挿通孔より外側に設けられていることを特徴とする。

（５）（３）又は（４）に記載の発明において、前記流路ブロックは、前記弁座面と前記挿通孔との間に切欠溝を有する。

上記樹脂製逆止弁は、弁座面が、少なくとも環状シール部が当接する部分の表面を塑性変形し、環状シール部が当接する部分の平面度が小さくされている。同じ樹脂製スプリングを用いても、塑性加工して平面度を向上させた弁座面に弁体を当接させる場合の方が、塑性加工していない弁座面に弁体を当接させる場合より密着性が良く、低い圧力でシールするようになる。しかも、上記樹脂製逆止弁は、環状シール部の平坦な面を弁座面に面状に当接させてシールするため、弁体が弁座面の開口周縁部に食い込まない。従って、上記樹脂製逆止弁によれば、弁閉時に下流側流路から弁体に繰り返し圧力やウォータハンマ等の高い圧力が作用しても、弁体が変形することがないので、クラッキング圧力の変動を防いで、安定したシール性能を維持することができる。

上記樹脂製逆止弁は、弁座面を切削加工した後にバニシング加工により仕上げ、弁座面の面粗及び平面度を小さくしているので、ばね力を大きくすることのできない樹脂製スプリングを用いても、環状シール部を弁座面に密着させてシール性能を安定させることができる。

上記樹脂製逆止弁は、弁本体又は弁体の少なくとも一方を硬度の低いＰＴＦＥにしているので、硬度の低い部材が相手の凹凸に倣って変形し、環状シール部と弁座面との面シール部分に形成される隙間を埋める。よって、樹脂製逆止弁によれば、環状シール部と弁座面との密着性を良好にして、シール性能を安定させることができる。

上記流体機器ユニットは、流路ブロックの下流側開口部（又は上流側開口部）に逆止弁の上流側ボディ（又は下流側ボディ）を一体成形し、逆止弁を流路ブロックに内蔵している。流路ブロックと固定ブロックをねじで固定して流体機器を組み立てる場合、ねじの締結力によって流路ブロックに歪みが生じ、その歪みが弁座面に作用して弁座面をうねらせる虞がある。しかし、本発明は、弁座面がねじを挿通する挿通孔の外側に設けられているので、ねじの締結力が弁座面に影響しにくく、安定したシール性能を維持できる。

上記流体機器ユニットは、流路ブロックの挿通孔に挿通したねじを締結する際に流路ブロックに生じる歪みを、弁座面と挿通孔との間に設けた切欠溝に逃がし、流路ブロックの歪みが弁座面に影響しないようにしたので、流路機器ユニット組立時に弁座面がうねってシール性能が低下するのを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る樹脂製逆止弁を用いた流体機器ユニットの側面図である。 本発明の実施形態に係る樹脂製逆止弁の断面図である。 樹脂製逆止弁の分解断面図である。 スプリングの側面図である。 図４のＡＡ断面図である。 弁座面の加工方法別に平面度と面粗と密閉圧力を比較した結果を示す図である。 面粗及び平面度と内部シール力との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る流体機器ユニットの断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体機器ユニットの断面図である。 従来の樹脂製逆止弁の断面図である。 テーパ部の変形を示す図である。

以下に、本発明に係る樹脂製逆止弁及びその樹脂製逆止弁を使用する流体機器ユニットの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜流体機器ユニットの一例＞
図１は、本発明の実施形態に係る樹脂製逆止弁１０を用いた流体機器ユニット１の側面図である。
流体機器ユニット１は、上流側から下流側へ向かって流体制御弁２と配管３と樹脂製逆止弁（以下「逆止弁」という。）１０とを継手４を介して接続し、流体が流体制御弁２へ逆流するのを防いでいる。

＜逆止弁の構成＞
図２は、逆止弁１０の断面図である。
逆止弁１０は、耐腐食性を確保するために、全ての部品が樹脂で作製されている。逆止弁１０は、上流側ボディ１２と下流側ボディ１３とを連結ナット１４により一体化して弁本体１１が構成されている。弁本体１１の内部には、上流側流路１２ｂと下流側流路１３ｂに連通するように弁体収納室１６が形成されている。弁体収納室１６は、上流側流路１２ｂが開口する開口部の周りに弁座面１９が設けられ、スプリング１８に付勢された弁体１７が弁座面１９に当接している。弁体１７とスプリング１８は、弁体収納室１６の内壁との間にクリアランスが設けられ、弁開閉動作時に弁体収納室１６の内壁にガイド部１８ｆを摺接させることにより、スプリング１８のコイル部１８ａをスプリング収納凹部１３ａに接触しない様にして、パーティクルを発生するのを防いでいる。逆止弁１０は、上流側流路１２ｂの内圧が、スプリング１８の付勢力と弁体収納室１６の内圧との合力に打ち勝つと、弁体１７が下流側流路１３ｂ側へ移動して弁を開くが、弁体１７の移動量は、弁体収納室１６の内周面に設けられたストッパ部２２にスプリング１８のガイド部１８ｆを当てることにより規制される。

図３は、逆止弁１０の分解断面図である。
上流側ボディ１２は、上流側継手ポート１２ａと上流側流路１２ｂと弁体収納凹部１２ｃが同軸上に設けられ、流路を構成している。上流側ボディ１２は、図中左端面から、挿入凹部１２ｄが弁体収納凹部１２ｃと同軸上に開設されている。弁体収納凹部１２ｃは、内径寸法が弁体１７及びスプリング１８の最大外径寸法より大きく、弁体１７とスプリング１８のガイド部１８ｆが軸方向へ往復直線運動できるようにしている。挿入凹部１２ｄは、内径寸法が弁体収納凹部１２ｃより大径に形成され、挿入凹部１２ｄと弁体収納凹部１２ｃとの間の段差部分に環状シール溝１２ｅが弁体収納凹部１２ｃと同軸上に設けられている。

下流側ボディ１３は、スプリング収納凹部１３ａと下流側流路１３ｂと下流側継手ポート１３ｃが同軸上に設けられ、流路を構成している。下流側ボディ１３の図中右端面には、挿入凹部１２ｄに摺接可能に挿入される挿入部１３ｉが設けられている。挿入部１３ｉは、図中右端面から、スプリング収納凹部１３ａが弁体収納凹部１２ｃより小径の円筒形状に開設されている。スプリング収納凹部１３ａは、内径寸法がスプリング１８のコイル部１８ａの外径寸法より大きく、スプリング１８を非接触で伸縮できるように収納している。挿入部１３ｉの図中右端面には、環状シール溝１２ｅに対応する環状突起１３ｄがスプリング収納凹部１３ａと同心円状に設けられ、軸方向に突出している。下流側ボディ１３は、挿入部１３ｉを挿入凹部１２ｄに挿入する挿入量を規制するためのフランジ部１３ｅが外周面に沿って環状に設けられている。

下流側ボディ１３は、フランジ部１３ｅを連結ナット１４の押圧部１４ａで押圧するように図中左端部から連結ナット１４を挿通し、連結ナット１４の雌ねじ部１４ｂが上流側ボディ１２の外周面に形成した連結用雄ねじ部１２ｉに締め込まれる。連結ナット１４の締め込みより、下流側ボディ１３は、フランジ部１３ｅを介して上流側ボディ１２へ向かって押圧され、環状突起１３ｄを環状シール溝１２ｅに圧入して締まり嵌めする。これにより、図２に示すように、弁体収納凹部１２ｃとスプリング収納凹部１３ａとの接続部分が径方向にシールされ、気密な弁体収納室１６が形成されている。そして、弁体収納室１６は、弁体収納凹部１２ｃとスプリング収納凹部１３ａの間に形成される段差によりストッパ部２２が設けられる。

図２及び図３に示すように、上流側ボディ１２の図中左端面には、挿入凹部１２ｄの開口部外側に沿って、複数のピン固定部１２ｆが周方向に等間隔に形成されている。ピン固定部１２ｆには、それぞれ回転止めピン２０が圧入固定される。また、下流側ボディ１３は、フランジ部１３ｅの上流側ボディ１２に面する端面に、ピン孔１３ｆがピン固定部１２ｆに対応して設けられている。下流側ボディ１３は、連結ナット１４を締め込む場合、回転止めピン２０がピン孔１３ｆに挿入され、上流側ボディ１２に対して相対的に回転するのを防止される。よって、下流側ボディ１３は、軸方向へのみ移動し、環状突起１３ｄを環状シール溝１２ｅに圧入させる。

また、上流側ボディ１２は、連結用雄ねじ部１２ｉの図中右隣にピン固定部１２ｇが形成されている。連結ナット１４には、押圧部１４ａと反対側の端面から軸方向へ回転止め溝１４ｃが形成されている。回転止め溝１４ｃには、回転止めピン２１が摺接可能に挿通される。回転止め溝１４ｃは、ピン固定部１２ｇとの位置決めを容易にしつつ回転止めピン２１から回転方向に受ける力に対する剛性を確保するように、連結ナット１４の端面外周方向に短いピッチで等間隔に設けられている（図１参照）。回転止めピン２１は、連結ナット１４が規定位置まで締め付けられた後に回転止め溝１４ｃの一つに係合するようにピン固定部１２ｇに押し込まれて固定され、連結ナット１４が上流側ボディ１２に対して回転して緩むのを防いでいる。

下流側ボディ１３は、スプリング収納凹部１３ａと下流側流路１３ｂとの間に、スプリング受け部１３ｈがスプリング収納凹部１３ａと同軸上に形成されている。スプリング受け部１３ｈは、スプリング１８のコイル部１８ａの後端部１８ｄのみに嵌合するように設けられ、スプリング１８の位置決めをし、伸縮時にコイル部１８ａがスプリング収納凹部１３ａと擦れないようにクリアランスを保っている。

図４は、スプリング１８の側面図である。図５は、図４のＡＡ断面図である。
スプリング１８は、ＰＦＡなどのフッ素樹脂の射出成形品である。スプリング１８は、コイル部１８ａの後端面１８ｄと押圧部１８ｃの先端面１８ｅが軸方向に対して直角に設けられている。図２及び図３に示すように、スプリング受け部１３ｈは、コイル部１８ａの後端面１８ｄに当接する面が軸方向に対して直角に設けられている。そのため、スプリング１８は、後端面１８ｄをスプリング受け部１３ｈに装着することにより、弁体収納室１６と同軸上に配置される。コイル部１８ａは、内径寸法が下流側流路１３ｂの内径寸法とほぼ同じにされ、上流側流路１２ｂから弁体収納室１６へ流入した流体がコイル部１８ａの内側から下流側流路１３ｂへ抵抗なく流れるようにしている。

図４に示すように、スプリング１８は、コイル部１８ａの弾性力を弁体１７（図２参照）に面状に作用させるように、押圧部１８ｃがコイル部１８ａの一端に設けられている。図４及び図５に示すように、押圧部１８ｃには、ガイド部１８ｆが外向きに突出するように固定されている。ガイド部１８ｆは、押圧部１８ｃの周方向に沿って等間隔に設けられ、弁座面１９から流出した流体がガイド部１８ｆの間を通ってコイル部１８ａの内部へ流れ込みやすくしている。

図２及び図３に示すように、スプリング１８は、押圧部１８ｃの端面中央に形成された保持孔１８ｂに、弁体１７の端面中央に突設された位置決め突部１７ｂを隙間無く嵌め込まれることにより、弁体１７が装着されている。弁体１７は、押圧部１８ｃの先端面１８ｅと同径の円板形状に設けられ、押圧部１８ｃの先端面１８ｅに面接触して均一にコイル部１８ａのばね力を伝えられるようになっている。弁体１７は、位置決め突部１７ｂを備える端面と反対の端面に環状シール部１７ａが軸方向に突出して設けられている。環状シール部１７ａは、コイル部１８ａのほぼ延長上に弁体１７と同心円状に設けられ、コイル部１８ａの弾性力が直接的に作用するようにされている。環状シール部１７ａは、径方向の幅寸法がスプリング１８の荷重を受けても変形しないように幅広にされ、弁座面１９に対向する面が平坦にされている。

弁座面１９は、上流側ボディ１２の弁体収納凹部１２ｃと上流側流路１２ｂとの間の段差部分に平坦に設けられている。本実施形態では、上流側ボディ１２の材質がＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）であり、弁体１７の材質がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）である。尚、シール性能の向上から見れば、弁座面１９と弁体１７の何れか一方を硬度の低い樹脂（ＰＴＦＥなど）にすれば良く、上流側ボディ１２の材質をＰＴＦＥにしても良い。上流側ボディ１２は、弁座面１９が上流側流路１２ｂの軸線に対して直角な平面となるように、弁体収納凹部１２ｃを穿設される。そして、上流側ボディ１２より硬度の高い材質（例えばＳＵＳ）の部材を鏡面で平坦に仕上げられた治具を弁座面１９に押し付けてバニシング加工することにより、穿設により弁座面１９に形成された微小な凹凸を押し潰して塑性変形させ、平面度を維持しつつ面粗を小さくされている。そのため、弁座面１９は、単に切削加工等により形成された場合と比べ、環状シール部１７ａが当接する部分の平面度及び面粗が向上している。

＜弁座面の加工が面粗、平面度、密閉圧力に与える影響＞
発明者は、弁座面を切削により形成した上流側ボディ（以下、実験説明中において「切削ボディ」という。）と、鏡面で平坦にされたＳＵＳ製の治具を用いて弁座面をバニシング仕上げした上流側ボディ（以下、実験説明中において「研磨ボディ」という。）について、周方向平面度（μｍ）と、径方向平面度（μｍ）と、面粗とを測定した。

周方向平面度は、検出器回転形真円度測定機を用いて測定した。実験では、測定対象物である上流側ボディを測定機にセットし、測定子を弁体が弁座に当接する位置にセットして回転させ、弁座面上の１円周の平面度を測定した。
径方向平面度は、形状測定機を用いて測定した。実験では、測定機の測定子を弁座面開口部のエッジ部分から弁座面の直径１１．４ｍｍまでの範囲で外径方向へ移動させ、径方向の平面度を測定した。
面粗は、面粗計に上流側ボディをセットして、弁座面の算術平均粗さＲａと、最大粗さ（高低差）Ｒｙを測定した。

上記実験結果を図６に示す。
図６に示すように、周方向平面度は、切削ボディが２１．７μｍであったのに対して、研磨ボディが８．５μｍであり、研磨ボディは切削ボディより周方向のうねりが小さいことが判明した。
径方向平面度は、切削ボディが１２．６μｍであるのに対して、研磨ボディが５．０μｍであり、研磨ボディは切削ボディより径方向のうねりが小さいことが判明した。
算術平均粗さＲａは、切削ボディが０．１８７であるのに対して、研磨ボディが０．０９１であり、研磨ボディは切削ボディより平均的に凹凸が小さいことが判明した。
最大粗さＲｙは、切削ボディが１．３８７であるのに対して、研磨ボディが０．５４６であり、研磨ボディは切削ボディより弁座面の凹凸の最大高低差が小さいことが判明した。

以上の実験結果より、ボディは、鏡面で平坦に仕上げたＳＵＳ製の治具を切削加工で平坦にした弁座面に押し当ててバニシング加工することにより、切削加工のみで弁座面を仕上げた場合より、平面度と面粗が向上することが判明した。これは、切削加工時に弁座面にできた微小な凹凸が治具に押し潰されて平坦になり、山部と谷部の高低差が小さくなるためである。

＜弁座面の加工が密閉圧力に与える影響＞
発明者は、弁座面の加工が密閉圧力に与える影響を調べる実験を行った。密閉圧力とは、下流側に圧力がかかったときに流体漏れを防止できる圧力をいう。実験では、上流側ボディの弁座面に弁体１７を当接させた状態で、弁体の下流側（上流側流路１２ｂと反対側）に圧力を作用させ、流体漏れの有無を調べた。この実験では、弁座面に弁体１７を押し付ける圧力を徐々に増加させていき、流体漏れを防止できる圧力の最小値を求め、その最小値を密閉圧力とした。その実験結果を図６に示す。

図６に示すように、切削ボディは密閉圧力が０．０８３ＭＰａであるのに対して、研磨ボディは密閉圧力が０．０４８ＭＰａであった。よって、研磨ボディを使用する逆止弁は、切削ボディを使用する逆止弁よりばね力の小さいスプリング１８で、弁体１７が下流側から作用する圧力に対して流体漏れを生じるのを防ぐことができる。つまり、同じばね力ならば、シールに対するマージンが向上したと言える。これは、研磨ボディの弁座面１９は、平面度と面粗が小さいため、弁体１７の環状シール部１７ａとの間の隙間が切削のみで平坦にされた弁座面より小さく、流体が環状シール部１７ａと弁座面１９との間に入り込みにくくなり、シール面圧（シールに必要な応力）が低くなったためと考えられる。

＜平面度及び面粗と密閉圧力との関係＞
発明者は、平面度と面粗の何れが密閉圧力を上昇させているかを調べる実験を行った。実験では、面粗と周方向平面度の異なる５種類の研磨ボディについて、上記と同様の手順で密閉圧力を測定した。その実験結果を図７に示す。図７は、縦軸に密閉圧力（ＭＰａ）を記載し、横軸に周方向平面度（μｍ）と面粗（μｍ）を記載する。

図７の図中黒四角（■）に示すように、周方向平面度は、２μｍ〜２２μｍの範囲で密閉圧力との間には比例関係が認められる。一方、図中黒丸（●）に示すように、面粗は、１μｍ前後で密閉圧力がばらついており、面粗と密閉圧力との間には比例関係が認められない。よって、密閉圧力を小さくするには、面粗よりも周方向平面度を小さくする方が、効果的であることが判明した。これは、弁体１７を弁座面１９に面状に接触させており、弁座面１９のうねりが小さいと、弁体１７と弁座面１９との間に流体が入り込みにくいためと考えられる。

＜動作説明＞
上記流体機器ユニット１は、流体制御弁２が弁閉状態の場合、流体が配管３から逆止弁１０に供給されない。この場合、逆止弁１０は、スプリング１８の付勢力により弁体１７を弁座面１９に面状にシールさせ、上流側流路１２ｂと下流側流路１３ｂとの間の流路を遮断している。そのため、下流側流路１３ｂから流体制御弁２側に流体が逆流しない。

流体制御弁２が弁開すると、流体が配管３から逆止弁１０に供給される。逆止弁１０は、上流側流路１２ｂの内圧が、スプリング１８の付勢力と弁体収納室１６の内圧との合力以下の場合には弁閉し、流路を遮断している。しかし、上流側流路１２ｂの内圧が、スプリング１８の付勢力と弁体収納室１６の内圧との合力を超えると、弁体１７がスプリング１８の付勢力に抗して下流側流路１３ｂ側へ移動し、流体が弁座面１９から弁体収納室１６に流入する。そして、流体は、ガイド部１８ｆの間からコイル部１８ａ内に流れ込み、下流側流路１３ｂへ流れる。このとき、コイル部１８ａがスプリング収納凹部１３ａ内を非接触で移動するため、パーティクルが発生しない。

その後、流体制御弁２が弁閉すると、流体が逆止弁１０に供給されなくなるため、逆止弁１０は、スプリング１８が上流側流路１２ｂの圧力低下に従って伸長して弁体１７の環状シール部１７ａを弁座面１９に押し付けて面状にシールさせ、流路を遮断する。例えば、逆止弁１０の下流側に配置したバルブの開閉動作により下流側流路１３ｂの内圧に脈動が発生しても、逆止弁１０が弁閉して脈動を流体制御弁２側へ伝播させない。よって、流体制御弁２は、逆止弁１０の下流側で発生した圧力変動の影響を受けずに、弁開動作を行い、流体制御弁２の耐久性の低下を防止することができる。

ここで、弁体１７は、環状シール部１７ａを弁座面１９に面接触させて上流側流路１２ｂ側への移動を制限されるため、応力が小さく、変形しにくい。よって、流体制御弁２が弁開閉動作を何千回、何万回繰り返しても、逆止弁１０は、環状シール部１７ａが弁座面１９に対して面状に当接し続け、安定したシール性能を維持できる。

＜作用効果＞
従って、本実施形態の逆止弁１０は、弁座面１９が、少なくとも環状シール部１７ａが当接する部分の表面に形成された微小な凹凸を潰されて塑性変形し、環状シール部１７ａが当接する部分の平面度が小さくされている。同じ樹脂製スプリング１８を用いても、塑性加工して平面度を向上させた弁座面１９に環状シール部１７ａを当接させる場合の方が、塑性加工していない弁座面に環状シール部１７ａを当接させる場合より環状シール部１７ａを弁座面１９に密着させる密着性が良く、環状シール部１７ａと弁座面１９との間に流体が入り込んで弁体１７を移動させにくい。しかも、逆止弁１０は、環状シール部１７ａの平坦な面を弁座面１９に当接させてシールするため、従来技術のように弁体１７が弁座面１９の開口周縁部に食い込まない。従って、本実施形態の逆止弁１０によれば、弁閉時に下流側流路１３ｂから弁体１７に繰り返し圧力やウォータハンマ等の高い圧力が作用しても、弁体１７が変形することがないので、クラッキング圧力の変動を防いで、安定したシール性能を維持することができる。

本実施形態の逆止弁１０は、弁座面１９を切削加工した後にバニシング加工により仕上げ、弁座面１９の面粗及び平面度を小さくしているので、金属製スプリングよりばね力が弱い樹脂製スプリング１８を用いても、環状シール部１７ａを弁座面１９に密着させてシール性能を安定させることができる。

本実施形態の逆止弁１０は、硬度の低いＰＴＦＥ製の弁体１７が、硬度の高いＰＦＡ製の弁座面１９の凹凸に倣って変形し、環状シール部１７ａと弁座面１９との面シール部分に形成される隙間を埋める。よって、逆止弁１０によれば、環状シール部１７ａと弁座面１９との密着性を良好にして、シール性能を安定させることができる。

本実施形態の逆止弁１０は、環状シール部１７ａの平坦な面を弁座面１９にシールさせており、Ｏリングを使用しないため、腐食性流体を流す際、部品が劣化することなく、流体を汚染しにくい。

本実施形態の逆止弁１は、回転止めピン２１を回転止め溝１４ｃからピン固定部１２ｇへ圧入して固定するので、組立後に連結ナット１４が弛んで、部品が分解されることを防止できる。

本実施形態の樹脂製逆止弁１０を用いた流体機器ユニット１は、連結ナット１４を締め込む場合に回転止めピン２０により下流側ボディ１３が上流側ボディ１２に対して回転するのを防ぎ、環状突起１３ｄを軸方向のみに移動させて環状シール溝１２ｅに圧入するので、確実に弁体収納室１６の気密を保つことができる。また、上流側ボディ１２と下流側ボディ１３を相対的に回転させないようにするため、逆止弁１０を配管３に接続する配管施工作業を行いやすい。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る流体機器ユニット３１の断面図である。
第２実施形態の流体機器ユニット３１は、流体機器の継手部分に逆止弁を内蔵させてフットスペースを小さくしている点が第１実施形態の樹脂製逆止弁１０を用いた流体機器ユニット１と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点は図面に第１実施形態と同じ符号を記載し、適宜説明を省略する。

流体機器ユニット３１は、逆止弁３６を流体制御弁３２に一体に設けたものであり、その動作は、第１実施形態の樹脂製逆止弁１０を用いた流体機器ユニット１と同様である。流体制御弁３２は、駆動部（固定ブロックの一例）３４と流路ブロック３３と取付板３７とを積み重ねてねじ３５で固定したものである。流体制御弁３２は、駆動部３４に内蔵されるスプリングを除き、耐腐食性を確保するために各部品が樹脂を材質としている。流体制御弁３２は、駆動部３４が図示しない弁体を図示しない弁座に当接又は離間させることにより、流路ブロック３３の第１流路３３ａと第２流路３３ｂを流れる流体を制御する。

流路ブロック３３は、フッ素樹脂（本実施形態ではＰＴＦＥ）を切削成形したものである。流路ブロック３３は、第２流路３３ｂの開口部に上流側ボディ３３ｃを備える。上流側ボディ３３ｃは、第１実施形態の上流側ボディ１２に対応するものであり、流路ブロック３３に一体成形されている。上流側ボディ３３ｃの弁座面１９も、切削加工で平坦にされた後、鏡面で平坦に仕上げられたＳＵＳ製の治具を押し付けられてバニシング加工されて、平面度と面粗を小さくされている。流路ブロック３３は、弁座面１９がねじ３５を挿通される挿通孔３３ｅより外側に設けられ、弁座面１９と挿通孔３３ｅとの間に切欠溝３３ｄが環状に形成されている。

上記流体機器ユニット３１は、流路ブロック３３の第２流路３３ｂの開口部に逆止弁３６の上流側ボディ３３ｃを一体成形して、逆止弁３６を流路ブロック３３に内蔵している。流路ブロック３３と駆動部３４をねじ３５で固定して流体制御弁３２を組み立てる場合、ねじ３５の締結力によって流路ブロック３３に歪みが生じ、その歪みが弁座面１９に作用して弁座面１９をうねらせる虞がある。しかし、樹脂製逆止弁３６を用いた流体機器ユニット３１は、弁座面１９がねじ３５を挿通する挿通孔３３ｅの外側に設けられているので、ねじ３５の締結力が弁座面１９に影響しにくく、安定したシール性能を維持できる。

上記流体機器ユニット３１は、流路ブロック３３の挿通孔３３ｅに挿通したねじ３５を締結する際に流路ブロック３３に生じる歪みを、弁座面１９と挿通孔３３ｅとの間に設けた切欠溝３３ｄに逃がし、流路ブロック３３の歪みが弁座面１９に影響しないようにしたので、流路機器ユニット組立時に弁座面１９がうねってシール性能が低下するのを防止できる。

このような流体機器ユニット３１は、逆止弁３６の上流側ボディを流路ブロック３３に一体成形し、流路ブロック３３に逆止弁３６を内蔵しているので、第１実施形態の流体機器ユニット１の配管３部分を省いてフットスペースを小さくできる。

（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係る流体機器ユニット４１の断面図である。
第２実施形態の流体機器ユニット４１は、逆止弁４４の下流側ボディ４３ａを流路ブロック４３に一体成形している点が第２実施形態の樹脂製逆止弁３６を用いた流体機器ユニット３１と相違する。よって、ここでは、第２実施形態と相違する点を中心に説明し、第２実施形態と共通する点は図面に第２実施形態と同じ符号を記載し、適宜説明を省略する。

流体機器ユニット４１は、流路ブロック４３の第１流路３３ａの開口部に下流側ボディ４３ａが一体に設けられている。下流側ボディ４３ａは、第１実施形態の逆止弁１０の下流側ボディ１３に対応するものであるが、上流側ボディ４５との連結構造が第１実施形態と逆の構造になっている。

具体的には、流路ブロック４３は、上流側ボディ４５を挿入する挿入凹部４３ｂがスプリング収納凹部１３ａの開口部に設けられ、スプリング収納凹部１３ａと挿入凹部４３ｂとの間の段差部に環状シール溝４３ｃが形成されている。下流側ボディ４３ａの外周には、連結ナット１４が螺合される連結用雄ねじ部４３ｄが形成され、その連結用雄ねじ部４３ｄの図中左側に、回転止めピン２１が圧入固定されるピン固定部４３ｆが形成されている。また、下流側ボディ４３ａの図中右端面には、連結ナット１４の締結時に上流側ボディ４５が流路ブロック４３に対して回転するのを阻止するための回転止めピン２０が圧入固定される複数のピン固定部４３ｅが、挿入凹部４３ｂの開口部外側に周方向に均等に設けられている。

一方、上流側ボディ４５は、挿入凹部４３ｂに挿入される挿入部４５ａを備え、挿入部４５ａの端面に弁体収納凹部１２ｃが開口している。挿入部４５ａの端面には、弁体収納凹部１２ｃの開口部外周に沿って環状突起４５ｂが設けられ、その環状突起４５ｂを環状シール溝４３ｃに圧入してシールするようになっている。また、上流側ボディ４５の外周面には、フランジ部４５ｃが突設され、連結ナット１４が抜け不能に係合される。フランジ部４５ｃの図中左端面には、ピン固定部４３ｅに対応して回転止め溝４５ｄが形成されている。

このような流体機器ユニット４１は、ピン固定部４３ｅに回転止めピン２０をそれぞれ圧入固定し、流路ブロック４３のスプリング受け部１３ｈに弁体１７を装着したスプリング１８をセットする。そして、フランジ部４５ｃを押圧部１４ａで押圧するように上流側ボディ４５を連結ナット１４に挿通する。そして、回転止めピン２０を回転止め溝４５ｄに挿入した状態で連結ナット１４を連結用雄ねじ部４３ｄに締め込んで上流側ボディ４５を流路ブロック４３側へ軸線に沿って移動させる。このとき、環状突起４５ｂが環状シール溝４３ｃに挿入され、弁体収納凹部１２ｃとスプリング収納凹部１３ａとの接続部分が径方向にシールされる。これにより、逆止弁４４が流体制御弁４２に内蔵される。

上記流体機器ユニット４１は、流路ブロック４３の第１流路３３ａの開口部に逆止弁４４の下流側ボディ４３ａを一体成形し、逆止弁４４を流路ブロック４３に内蔵している。流路ブロック４３と駆動部３４をねじ３５で固定して流体制御弁４２を組み立てる場合、ねじ３５の締結力によって流路ブロック４３に歪みが生じ、その歪みが弁座面１９に作用して弁座面１９をうねらせる虞がある。しかし、樹脂製逆止弁４４を用いた流体機器ユニット４１は、弁座面１９がねじ３５を挿通する挿通孔３３ｅの外側に設けられているので、ねじ３５の締結力が弁座面１９に影響しにくく、安定したシール性能を維持できる。

また、樹脂製逆止弁４４を用いた流体機器ユニット４１は、流路ブロック４３に逆止弁４４を内蔵したので、配管３部分を省いてフットスペースを小さくできる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、上流側ボディ１２を弁体１７より硬度の高いフッ素樹脂（ＰＦＡなど）としたが、上流側ボディ１２を弁体１７と同じ硬度のフッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）としても良い。この場合でも、弁体１７が弁座面１９の凹凸に倣って変形しやすく、環状シール部１７ａを弁座面１９に良好に密着させることができる。
例えば、上記実施形態では、流体機器の一例として流体制御弁３２，４２を挙げた。これに対して、圧力計、流量計、マスフローコントローラ、レギュレータなどの流体機器の流路ブロックに逆止弁を内蔵しても良い。

２，３２，４２ 流体制御弁（流体機器の一例）
１０，３６，４４ 逆止弁
１２，４５ 上流側ボディ
１２ｂ 上流側流路部
１３ 下流側ボディ
１３ｂ 下流側流路部
１６ 弁体収納室
１７ 弁体
１７ａ 環状シール部
１８ スプリング
１９ 弁座面
３１，４１ 流体機器ユニット
３３ｃ 上流側ボディ
３３ｄ 切欠溝
３３ｅ 挿入孔
３４ 駆動部（固定ブロックの一例）
３５ ねじ

Claims (5)

1. 上流側流路と下流側流路に連通する弁体収納室を備える弁本体と、前記上流側流路が前記弁体収納室に開口する開口部分に設けられた弁座と、前記弁体収納室に収納されて前記弁座に当接又は離間する弁体と、前記弁体収納室に縮設されて前記弁体を前記弁座方向に付勢するスプリングとを有し、前記弁本体と前記弁座と前記弁体と前記スプリングが樹脂を材質とする樹脂製逆止弁において、
   前記弁座は、前記弁体収納室の前記上流側流路が開口する開口部外周に、前記弁体収納室の軸線に対して直交する面に設けられた平坦な面により構成される弁座面であって、
   前記弁体は、前記弁座面に対向する面に環状に突設され、前記弁座面に当接する面が平坦に設けられた環状シール部を有し、
   前記弁座面は、切削加工後、硬度の高い材質の部材を用いて、鏡面で平坦に仕上げられた治具を押し付けるバニシング加工により仕上げることにより、少なくとも前記環状シール部が当接する部分の表面を塑性変形し、平面度を小さくされていること、
   繰り返し圧力の流体が逆流したときに、平坦な前記環状シール部を、バニシング加工により仕上げられた前記弁座面に当接させることにより、逆流する流体の圧力が高い場合、前記弁本体が前記弁座面に食い込まれることなく、クラッキング圧力の変動を防止する一方、逆流する流体の圧力が低い場合、ばね力の弱い樹脂製の前記スプリングを用いても、シール性能を安定させる
   ことを特徴とする樹脂製逆止弁。
2. 請求項１に記載する樹脂製逆止弁において、
   前記弁座又は前記弁体の少なくとも一方が、ＰＴＦＥを材質とする
   ことを特徴とする樹脂製逆止弁。
3. 請求項１又は請求項２に記載する樹脂製逆止弁と、前記樹脂製逆止弁が流路下流側に配設される流体機器と、を有する流体機器ユニットであって、
   前記流体機器は、流路が形成された流路ブロックと、前記流路ブロックに固定される固定ブロックと、前記流路ブロックに前記固定ブロックを固定するねじと、を有すること、
   前記弁本体は、前記上流側流路と前記弁座面を有する上流側ボディと、前記下流側流路を有する下流側ボディとを連結し、前記上流側ボディと前記下流側ボディとの間に前記弁体収納室が形成されていること、
   前記流路ブロックは、前記流路の出力側開口部に前記上流側ボディが一体成形され、前記ねじが挿通される挿通孔を有し、前記弁座面が前記挿通孔より外側に設けられていること
   を特徴とする流体機器ユニット。
4. 請求項１又は請求項２に記載する樹脂製逆止弁と、前記樹脂製逆止弁が流路上流側に配設される流体機器と、を有する流体機器ユニットであって、
   前記流体機器は、流路が形成された流路ブロックと、前記流路ブロックに固定される固定ブロックと、前記流路ブロックに前記固定ブロックを固定するねじと、を有すること、
   前記弁本体は、前記上流側流路と前記弁座面を有する上流側ボディと、前記下流側流路を有する下流側ボディとを連結し、前記上流側ボディと前記下流側ボディとの間に前記弁体収納室が形成されていること、
   前記流路ブロックは、前記流路の入力側開口部に前記下流側ボディが一体成形され、前記ねじが挿通される挿通孔を有し、前記弁座面が前記挿通孔より外側に設けられていること
   を特徴とする流体機器ユニット。
5. 請求項３又は請求項４に記載する流体機器ユニットにおいて、
   前記流路ブロックは、前記弁座面と前記挿通孔との間に切欠溝を有する
   ことを特徴とする流体機器ユニット。

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