恒压调节器 【技术领域】
本发明涉及一种即使初级侧(上游侧)液体压力变化也可以保持二级侧(下游侧)的流体压力一定的恒压调节器，更详细地说，主要涉及一种在适用于超纯水管线和各种化学药液管线的紧凑的能获得稳定的流体压力控制的恒压调节器。背景技术
本发明人等以前对于解决由于恒压调节器内部因构件接触所造成的起尘、和微小流量造成的压力控制性能的恶化等的恒压调节器提出过专利申请，其内容在特开2001-141083号公报中被公开。
其结构如图6所示，包括：具有第一阀室40和入口流路41的主体42、具有第二阀室43和出口流路44的盖体45、固定在第一阀室40上部边缘上的第一隔膜46、由主体42和盖体45夹持的第二隔膜47、连接到与第一隔膜46的中央部接合的第二隔膜47的环形接合部50上的沿轴向方向自由移动的套筒49、在与固定在第一阀室40底部上地套筒49的下端部之间形成流体控制部51的塞柱52；具有被主体42的内周面和第一及第二隔膜46、47包围的气室53，设置与气室53连通的气体供应口54，使第二隔膜47的受压面积比第一隔膜46的受压面积大。
但是，在前述恒压调节器中，第二隔膜47的材料若采用适于在腐蚀性流体管线中使用的聚四氟乙烯(以下称为PTFE)这样的易于引起蠕变的材料，则第二隔膜47的环形凸起部55产生蠕变，随着时间的推移，第二阀室43的密封性能下降。并且，若使用橡胶弹性体，则会由于流体热造成橡胶老化，同样造成密封性能下降。并且，由于采用将塞柱52螺纹配合到主体42上的结构，所以若在第一阀室40中长期存在压力变化和温度变化，则由于畸变或变形，造成接合部中的密封性能下降。发明内容
本发明是鉴于上述现有技术中的问题而提出的，其目的是提供一种恒压调节器，可以长时间保持阀室的密封性能，即使在腐蚀性高的药液管线中也可以使用的紧凑的能获得稳定的流体压力控制。
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种恒压调节器，具有主体、盖体、夹持在主体和盖体之间的气室形成用环、上部和下部分别与盖体和主体接合的隔膜，在主体上设有：将隔膜的下部接合到上部上的接合部、具有从底面中央突出的圆柱形塞柱的第一阀室、与第一阀室连通的入口流路、与形成于隔膜和主体之间的气室连通的通气孔，在隔膜上设有：在中央部由前述塞柱形成流体控制部且具有比塞柱外径小的内径的圆筒部、设置在圆筒部的上部上的凸缘部、沿凸缘部的径向方向延伸设置且在其周边具有环形突起部的第一膜部、在圆筒部的下端面上沿径向方向延伸设置的第二膜部、与连续设置到第二膜部上的主体接合部相接合的环形接合部，在盖体上设有：将隔膜的环形突起部配合到下端面周边部上的环形槽、位于环形槽内侧允许隔膜上下运动的第二阀室、与第二阀室连通的出口流路，并且，前述气室形成用环具有与第二阀室的内径大致相同的内径，以密封前述气室的方式夹持在主体和盖体之间，在气室形成用环的上面设有嵌插用于垫衬隔膜环形突起部的密封环第一凹部，在气室形成用环的下面设有嵌插用于密封气室的另一个密封环的第二凹部。
采用本发明的优选实施方案，前述第一凹部为形成于气室形成用环上表面上的环形槽，第二凹部为形成于气室形成用环下表面上的环形槽。
并且，采用本发明的另一个实施方案，在与盖体主体的接合部上设有内含气室形成用环的台阶部，嵌入插装有一方密封环的第一凹部为形成于气室形成用环外侧周面和台阶部之间的环形凹口部，嵌入插装另一方密封环的第二凹部为形成于气室形成用环的外周面和台阶部之间的环形凹口部。
进而，采用本发明的优选实施方案，隔膜材料为PTFE。
并且，采用优选实施至少设有两个通气孔。
并且，虽然盖体材料优选采用PTFE或PFA等含氟树脂，但是，采用聚氯乙烯、聚丙烯等其它塑料或者金属也可以，没有特别的限制。并且，虽然气室形成用环、加强主体的基板从强度和耐热性的观点出发优选采用聚丙烯，但是同样也可以采用其它塑料或金属，没有特别的限制。进而，虽然隔膜的材料优选采用PTFE等含氟树脂，但是也可以采用橡胶和金属，没有特别的限制。附图说明
图1是本发明的恒压调节器的实施方案的纵向剖视图。
图2是表示图1中初级侧压力下降的状态的纵向剖视图。
图3是主体的平面图。
图4是隔膜的半剖透视图。
图5是本发明的恒压调节器的另一个实施方案的纵向剖视图。
图6是现有的恒压调节器的纵向剖视图。具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方案。
图1是表示本发明的恒压调节器的纵向剖视图。图2是表示本发明的恒压调节器中初级压力下降的状态纵向剖视图。图3是图1中的主体的平面图。图4是图1中的隔膜的半剖透视图。图5是表示本发明的恒压调节器的另一个实施方案的纵向剖视图。
在图中，1是由PTFE制成的主体，在内部具有第一阀室7，在侧面上设有与第一阀室7连通的入口流路8、和与气室9连通的通气孔10和11。在第一阀室7的上部设有与位于隔膜4下部的环形接合部18接合的接合部5，并且，在底面中央突出设置有圆柱形塞柱6。另外，通气孔10和11用于排出气体的用途，即使只设置一个也足够，通气孔的数量没有特别的限定。主体1的平面形状如图3所示。
2是由PTFE制成的盖体，在下端面的周边部上设有与隔膜4的环形突起部15配合的环形槽19、位于该槽19内侧且允许隔膜4上下运动的横截面形状为圆形的第二阀室20、与第二阀室20连通的侧面出口流路21。
3是具有与第二阀室20的内径大致相同的内径的由聚丙烯制成的气室形成用环，在上面设有嵌装插入有密封环22的环形槽23，所述密封环22用于垫衬隔膜4的环形突起部15，是由橡胶弹性体构成的；在下面设有嵌装插入有另一个密封环24的环形槽25，所述密封环24用于密封气室9，所述环3夹持在主体1和盖体2之间。
隔膜4是由PTFE制成的，在中央部设有具有比前述塞柱6外径小的内径的圆筒部13、设置在圆筒部13上部上的凸缘部14、沿凸缘部14的径向方向延伸设置且在其周边部上具有环形突起部15的第一膜部16、在圆筒部13的下端面上沿径向方向延伸设置的第二膜部17、经由O环螺纹配合到第二膜部17上连续设置的主体部1的接合部5上的环形接合部18。圆筒部13的下端部，在与设置在前述第一阀室7的中央部上的塞柱6的上表面之间形成流体控制部12。环形接合部18与主体1的接合部5的接合方法不限于螺纹配合，也可以采用其它接合方法。在隔膜4的环形突起部15配合到盖体2的环形槽19上的同时，通过用密封环22进行垫衬压靠在环形槽19上。另外，隔膜4上表面的受压面积必须设置得比下表面的受压面积、即第二膜部17的受压面积大。
气室9由隔膜4和气室形成用环3围绕而成。从前述通气孔10将利用气体用调节器等进行了压力调整的压缩空气或不活泼气体等导入到气室9的内部，并且，以一边从通气孔11将导入的气体微量排出一边保持一定的压力的方式进行调整。并且，若空气或气体的压力发生变化，则为了使恒压调节器的初级侧流体压力保持与其相对应的值，通过调整空气或气体压力，可以将调节器的二级侧压力调整到所需的压力。
26是加强用的由聚丙烯制成的基板，与盖体2、气室形成用环3和主体1一起由螺栓、螺母(图中未示出)夹持固定。例如，在恒压调节器由PTFE或聚乙烯等强度低易发生蠕变的材料制成的情况下，为了防止利用螺栓、螺母夹持时的主体变形和螺栓、螺母随着时间推移而松脱，也可以用该基板26进行加强，以防止变形和螺栓、螺母的松脱。该基板26在恒压调节器的材料非常强韧的情况下并不是必需的。
按照上述结构构成的本实施方案的恒压调节器的操作如下。
在图1的状态下，第二膜部17受到由第一阀室7内部的压力、即恒压调节器上游侧(初级侧)压力产生的向上的力、和由于气室9内部的压力造成的向下的力。另一方面，隔膜4的上表面受到由第二阀室20内部的压力、即调节器下游侧(二次侧)的压力造成的向下的力，对应于隔膜4的上表面的第一膜部16和凸缘部14受到由气室9内部的压力造成的向上的力，利用这四个力的平衡确定与隔膜4成一体设置的圆筒部13的位置。
在图1的状态下，在初级侧压力下降的情况下，暂时减小二次侧的压力和流量。因而，第二阀室20的压力减小，隔膜4上表面受到的力也减小，但由于第一膜部16和凸缘部14受到的气室9内部的压力不变，所以第一膜部16和凸缘部14受到的气室9内部压力变大，要将圆筒部13向上方提起。并且，第一阀室7的压力也减小，第二膜部17受到的由流体施加的力减小，但由于气室9的压力不变，所以第二膜部17要将圆筒部13拉下。这时，第一膜部16和凸缘部14的面积充分大于第二膜部17的面积，结果，将圆筒部13向上方提起(图2的状态)。因此，流体控制部12的开口面积增加，二级侧的流体压力瞬间增加至原始压力，再次保持由气室9内部的压力和流体压力形成的力的平衡。通常，在本发明的恒压调节器的下游侧安装有图中未示出的固定节流孔或阀。若固定节流孔或阀的下游侧与大气连通，则固定节流孔或阀前后的压差总是保持一定，总是保持与固定节流孔或阀的流量系数相当的流量。
另一方面，在于图2的状态下增加初级侧压力的的情况下，二级侧压力和流量也暂时增加。因而，第二阀室20的压力增加，将圆筒部13推下。并且，由于第一阀室7的压力也增加，所以第二膜部17将圆筒部13推起。同样，由于隔膜4上表面的面积充分地大于第二膜部17的面积，所以将圆筒部13推下。因而，流体控制部12的开口面积减小(图1的状态)，二级侧的流体压力瞬间减小至原始压力，再次保持气室9内部的压力和流体压力的力的平衡，并保持原始流量。
如上所述，初级压力即使发生增减，隔膜4的圆筒部13的位置产生瞬间变化，二级侧压力总是保持恒定，因而，可以稳定地保持设定的流量。
另外，若改变气室9内部的压力，则由于二级侧压力保持与其相对应的值，所以如不改变设置在下游侧的固定节流孔或阀，可改变设定流量。
并且，到达前述第二阀室20的流体借助其压力的作用通过隔膜4的环形突起15和环形槽19的密封面要流出到恒压调节器的外部，但是，由于环形突起部15被嵌入插装在配置于气室形成用环的上表面上的环形槽23中的密封环22压靠在盖体2的环形槽19上，所以阻止了流体向恒压调节器外部的流出。
但是，由于流体压力和温度经过很长时间发生变化，隔膜4的环形突起部15和盖体2的环形槽19发生蠕变或畸变，并且，若流体温度频繁变化，则主体1、盖体2、气室形成用环3、夹持基板26的螺栓产生松动，将隔膜4的环形突起部15压靠在盖体2的环形槽19上的力要减小。
利用本发明的恒压调节器，由于环形突起部15借助密封环22的弹性作用压靠在盖体2的环形槽19上，所以环形突起部15压在环形槽19上的力不会下降，阻止了流体向恒压调节器外部的流出。
进而，即使密封环22由于流体温度的影响而退化，利用嵌入插装在处于流体温度不易传递到的位置上的气室形成用环3的下部的环形槽25中的密封环24的弹性作用，使隔膜4的环形突起部15压靠在盖体2的环形槽19上，阻止了流体向恒压调节器外部的流出。
图5是表示本发明的另一个实施方案的纵向剖视图。
在图中，主体1、隔膜4、密封环22、24、以及基板26与前述第一个实施方案是相同的，所示采用相同的标号。
以下，对与图1不同的地方进行说明。
30是盖体，在下部内表面上设有内含气室形成用环31和密封环22及24的台阶部32、与设置在台阶部32的台阶面上的隔膜4的环形突起15配合的环形槽33、位于环形槽33内侧且允许隔膜4上下运动的横截面呈圆形的第二阀室34、与第二阀室34连通的侧面出口流路35。
31是被主体1和盖体30夹持的气室形成用环，具有与第二阀室34大致相同的内径，设有在上表面外周侧中嵌入插装有密封环22的环形凹口部36、和在下表面外周侧中嵌入插装有密封环24的环形凹口部37。环形凹口部36是以将密封环22压靠在台阶部32的内周面和环形突起部15上的方式设计的。进而，环形凹口部37是以将密封环24压靠在台阶部32内周面和主体1的上端面上的方式设计的，密封环22、24在对气室9进行密封的同时，还起垫衬隔膜4的环形突起部15的作用。
由上述结构构成的第二实施方案的恒压调节器的动作与第一个实施方案相同，因而省略对其的说明，即使前述第二阀室34的流体从盖体30的环形槽33和隔膜4的环形突起部15的密封面流出，由于密封环22以压靠盖体30的台阶部32内周面和隔膜4的环形突起部15的方式配置，所以可以防止向外部的流出。
本发明的恒压调节器采用如上所述的结构，通过使用该恒压调节器，可以获得以下优点。
(1)利用密封环对阀室的密封部分进行垫衬，进而对温度不易传递到的部分进行垫衬，因而，在长期使用中可以保持可靠的密封性能。
(2)由于第一阀室的塞柱设为与主体一体成形，所以与现有产品相比，完全不必担心从第一阀室向外部泄漏流体。
(3)结构紧凑，并且能得到稳定的流体压力控制。
(4)由于接触液体的构件全部可以采用PTFE等抗药品性能良好的材料，所以在这种情况下杂质的溶解和药液的污染非常少。