(57)【要約】      （修正有）【課題】隔膜の開閉動作時の負担の増大を抑制しつつ、高いシール性をもって流路を遮断することができるダイヤフラムバルブを提供する。【解決手段】ダイヤフラムバルブのボデイは、流路に形成された堰、装着口とを有し、装着口を隔膜２０が覆っており、隔膜２０をボンネットが覆っている。隔膜２０の周縁部のシール部２６がボデイとボンネットとの間で挟持され、隔膜２０の開閉部２５の中央部にコンプレッサが連結され、駆動機構でコンプレッサを移動させて隔膜２０を開閉する。隔膜２０の開閉部２５は、閉じ状態で堰とコンプレッサで圧縮される圧縮領域２５ｂと、圧縮されない非圧縮領域２５ａを有し、隔膜２０の弾性部材２１は、圧縮領域２５ｂにおいてコンプレッサの押圧面を向く面に隆起部２８を有しているので、圧縮領域２５ｂでの厚さが、非圧縮領域２５ａでの厚さより大となっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路と、上記流路の中間部で隆起しその頂面が凹形状に湾曲した堰と、上記堰に対向して形成された装着口とを有するボデイと、
上記装着口を覆うように配置され、開閉部と、この開閉部を囲む環状のシール部を有し、少なくとも上記流路の反対側に弾性部材を含む隔膜と、
上記隔膜を覆うようにして上記ボデイに固定され、上記ボデイとの間で上記隔膜の上記シール部を挟持するボンネットと、
上記隔膜の開閉部の中央部において上記堰の反対側に連結され、上記堰の上記頂面に対応して凸形状に湾曲した押圧面を有するコンプレッサと、
上記ボンネットに設けられ、上記コンプレッサを移動させることにより、上記隔膜を開き位置と閉じ位置との間で弾性変形させる駆動機構と、
を備え、
上記開き位置では上記隔膜の上記開閉部が上記堰の上記頂面から離れて上記流路を開き、上記閉じ位置では、上記隔膜の上記開閉部が上記コンプレッサの上記押圧面と上記堰の頂面との間で圧縮されて上記流路を閉じ、
上記隔膜の開閉部が、閉じ状態で上記堰と上記コンプレッサで圧縮される圧縮領域と、圧縮されない非圧縮領域を有するダイヤフラムバルブにおいて、
上記弾性部材は上記圧縮領域において上記コンプレッサの上記押圧面を向く面に隆起部を有し、これにより、上記圧縮領域での厚さが、上記非圧縮領域での厚さより大となっていることを特徴とするダイヤフラムバルブ。
【請求項２】
上記非圧縮領域において上記弾性部材は均等の厚さを有していることを特徴とする請求項1に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３】
上記弾性部材の上記非圧縮領域での厚さに対する上記圧縮領域での厚さの比が、１．１〜１．４の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４】
上記隔膜は、上記弾性部材からなる第１部材と、上記流路に臨む耐薬品性の第２部材を積層することにより構成されており、上記第２部材には、上記堰の頂面に着座する突条が形成され、上記第１部材には、上記突条に沿って延びる上記隆起部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムバルブに関し、特に流路を開閉する隔膜の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、ダイヤフラムバルブのボデイは、流路の中間部に形成された堰と、この堰に対向して形成された装着口とを有している。堰の頂面は凹形状に湾曲し弁座として提供される。この装着口を隔膜が覆っており、さらにこの隔膜をボンネットが覆っている。
隔膜は、開閉部とこの開閉部を囲む環状のシール部とを有している。このシール部がボンネットとボデイの装着口の周縁部との間で、挟持されている。隔膜は、少なくともコンプレッサ側にゴム材料からなる弾性部材を含んでいる。
【０００３】
上記隔膜の開閉部の中央部にはコンプレッサが連結されている。コンプレッサは、堰の頂面に対応して凸形状に湾曲した押圧面を有している。
コンプレッサをボンネットに設けられた駆動機構で移動させることにより、隔膜が開き位置と閉じ位置との間で弾性変形される。開き位置では隔膜の開閉部が堰から離間し、流路が開かれる。閉じ位置では、隔膜の開閉部がコンプレッサの押圧面と堰の頂面との間で圧縮され、流路が閉じられる。
【０００４】
上記隔膜の開閉部において、堰の頂面に沿う領域が、上記閉じ状態においてコンプレッサと堰との間で圧縮される圧縮領域となり、それ以外の領域が圧縮を受けない非圧縮領域となっている。圧縮領域ではコンプレッサからの軸方向の圧縮荷重が弾性部材により分散され、堰の頂面の全長にわたって圧縮荷重が働くようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１４９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記隔膜の圧縮領域において、圧縮応力は均等ではなく、コンプレッサからの軸力を受ける中央部で最も高く、両端部（堰の頂面の両端部に当たる部位）で最も低くなっている。そのため、圧縮領域の両端部でシール性が低くなり、流体が漏れる可能性が生じる。
上記圧縮領域の両端部でのシール性を高めるためには、上記弾性部材を厚肉にして荷重分散効果を高めることが考えられるが、そうすると隔膜の開閉動作時の負担が増大してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
流路と、上記流路の中間部で隆起しその頂面が凹形状に湾曲した堰と、上記堰に対向して形成された装着口とを有するボデイと、
上記装着口を覆うように配置され、開閉部と、この開閉部を囲む環状のシール部を有し、少なくとも上記流路の反対側に弾性部材を含む隔膜と、
上記隔膜を覆うようにして上記ボデイに固定され、上記ボデイとの間で上記隔膜の上記シール部を挟持するボンネットと、
上記隔膜の開閉部の中央部において上記堰の反対側に連結され、上記堰の上記頂面に対応して凸形状に湾曲した押圧面を有するコンプレッサと、
上記ボンネットに設けられ、上記コンプレッサを移動させることにより、上記隔膜を開き位置と閉じ位置との間で弾性変形させる駆動機構と、
を備え、
上記開き位置では上記隔膜の上記開閉部が上記堰の上記頂面から離れて上記流路を開き、上記閉じ位置では、上記隔膜の上記開閉部が上記コンプレッサの上記押圧面と上記堰の頂面との間で圧縮されて上記流路を閉じ、
上記隔膜の開閉部が、閉じ状態で上記堰と上記コンプレッサで圧縮される圧縮領域と、圧縮されない非圧縮領域を有するダイヤフラムバルブにおいて、
上記弾性部材は上記圧縮領域において上記コンプレッサの上記押圧面を向く面に隆起部を有し、これにより、上記圧縮領域での厚さが、上記非圧縮領域での厚さより大となっていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、圧縮領域での弾性部材を厚くできるので、閉じ状態での荷重分散効果を高めることができる。しかも、非圧縮領域での弾性部材の厚さを抑制できるので、開閉動作の負担の増大を防ぐことができる。
【０００９】
好ましくは、上記非圧縮領域において上記弾性部材は均等の厚さを有している。
上記構成によれば、開閉動作を安定して行うことができる。
【００１０】
好ましくは、上記弾性部材の上記非圧縮領域での厚さに対する上記圧縮領域での厚さの比が、１．１〜１．４の範囲にある。
上記構成によれば、閉じ状態において面圧を最適範囲にすることができ、良好なシール性を維持できるとともに、操作力が過大になるのを回避できる。
【００１１】
好ましくは、上記隔膜は、上記弾性部材からなる第１部材と、上記流路に臨む耐薬品性の第２部材を積層することにより構成されており、上記第２部材には、上記堰の頂面に着座する突条が形成され、上記第１部材には、上記突条に沿って延びる上記隆起部が形成されている。
上記構成によれば、第１部材の隆起部と第２部材の突条により、シール機能をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、隔膜の開閉動作時の負担の増大を抑制しつつ、高いシール性をもって流路を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブを流路が開いた状態で示す縦断面図である。
【図２】図１におけるII-II線に沿う要部断面図であり、流路が閉じた状態で示す。
【図３】上記ダイヤフラムバルブで用いられる隔膜の斜視図である。
【図４】上記隔膜の平面図である。
【図５】種々の厚さの隔膜の試験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、ダイヤフラムバルブは、ボデイ１０と、隔膜２０と、ボンネット３０と、コンプレッサ４０と、駆動機構５０を、主たる構成として備えている。
【００１５】
本実施形態のボデイ１０はポリ塩化ビニルにより形成されているが、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、パ−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体。ポリクロロトリフルオロエチレン等の他の樹脂、または金属や磁器で形成してもよい。
ボデイ１０は、内部に流路１１を有しており、この流路１１のいずれか一方の開口端が流入端として提供され、他方の開口端が流出端として提供される。これら開口端の外周にはフランジ１２が形成されており、これらフランジ１２に配管が接続されるようになっている。
【００１６】
ボデイ１０は、流路１１の中央部において底部から隆起する堰１３を有するとともに、この堰１３に対向した位置（図１において堰１３の上側）に装着口１４を有している。
堰１３は、流路１１と直交する方向に延びており、その頂面１３ａが弁座として提供される。この頂面１３ａは、両端に向かって高くなるように凹形状に湾曲している。頂面１３ａの両端は、装着口１４の内周の外側（図１において上側）の縁に位置している。装着口１４の周縁部の外側には、環状の平坦な挟持面１５が形成されている。
【００１７】
隔膜２０は、装着口１４を覆うようにしてボデイ１０に装着されている。本実施形態の隔膜２０は、ゴム材料からなる第１部材２１（弾性部材）と、この第１部材２１の流路側に配置されたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の耐薬品性材料からなる第２部材２２とを積層することにより構成されている。本実施形態ではゴム材料としてＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）を用いているが、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム等を用いてもよい。ゴム材料中には補強布を埋め込んでもよい。
なお、隔膜２０はゴム材料からなる単一の弾性部材により構成されていてもよい。
【００１８】
ボンネット３０は、一端が開口されたフード形状または椀形状をなし、隔膜２０を覆っている。本実施形態のボンネット３０はポリ塩化ビニルからなるが、ボデイ１０と同様に他の樹脂または金属や磁器で形成してもよい。
ボンネット３０の開口周縁には鍔部３１が形成されており、この鍔部３１がボルトおよびナット（図示しない）によりボデイ１０に固定されている。ボンネット３０の開口側端面は環状の平坦な挟持面３２として提供される。この挟持面３２は、上記ボデイ１０の挟持面１５と対向している。
【００１９】
隔膜２０は、装着口１４に臨む開閉部２５と、開閉部２５を囲む環状のシール部２６とを有している。このシール部２６は、上記ボデイ１０の挟持面１５と上記ボンネット３０の挟持面３２との間に狭圧状態で支持されている。
隔膜２０の流路１１側の面（本実施形態では第２部材２２の流路１１側の面）には、ボデイ１０の堰１３の頂面１３ａに対向して突条２２ａが形成されている。
【００２０】
コンプレッサ４０は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等により形成されており、隔膜２０の開閉部２５の中央部２５ｘに連結されている。すなわち、開閉部２５の中央部２５ｘにおいて第１部材２１または第２部材２２には、短柱形状の連結部材４５の一端部が埋め込まれている。この連結部材４５は第１部材２１から外側（図１、図２において上側）に突出しており、この突出端部にコンプレッサ４０が固定されている。
コンプレッサ４０は、隔膜２０に対向する凸曲面を有しており、この凸曲面は後述の作用をなす押圧面４１として提供されている。この凸曲面は、上記堰１３の頂面１３ａに対応する輪郭を有している。
【００２１】
図１に示すように、ボンネット３０には手動式の駆動機構５０が設けられている。駆動機構５０は、コンプレッサ４０を堰１３に対して接近、離間する方向（図１において上下方向）に移動させるようになっている。簡単に説明すると、駆動機構５０は、ボンネット３０の頂部に回動可能に支持されたハンドル５１と、このハンドルの中央に固定されてボンネット３０の頂部を貫通するスリーブ５２と、このスリーブ５２に挿入されたステム５３とを有している。ステム５３の内端部（図１における下端部）がコンプレッサ４０に固定されている。
【００２２】
スリーブ５２の内周には雌ねじ部５２ａが形成されており、ステム５３の外周には、この雌ねじ部５２ａに螺合する雄ねじ部５３ａが形成されている。
隔膜２０の外周縁には径方向外側に突出する係合凸部２７（図３、図４参照）が形成されており、この係合凸部２７がボンネット３０に形成された係合凹部（図示しない）に嵌ることにより、隔膜２０の回動が禁じられている。
【００２３】
ハンドル５１を回すと、スリーブ５２がハンドル５１と一緒に回り、スリーブ５２とステム５３の螺合作用を介してステム５３が軸方向に移動し、その結果、コンプレッサ４０が堰１３に対して接近、離間する方向に移動し、隔膜２０の開閉部２５が開き位置と閉じ位置との間で弾性変形する。
図１に示すように隔膜２０が堰１３から離れた開き位置にある時、流路１１の流入端から流入した流体は堰１３と隔膜２０との間を通って、流出端へと流れる。
【００２４】
隔膜２０が弾性変形を伴って堰１３に近づくにつれて、隔膜２０と堰１３との間の流通断面積が小さくなり、やがて図２に示すように隔膜２０の第２部材２２の突条２２ａが堰１３の頂面１３ａに着座することにより、流路１１が閉じられる。
【００２５】
隔膜２０が堰１３の頂面１３ａに着座してから、さらにコンプレッサ４０を堰１３に近づけることにより、コンプレッサ４０の押圧面４１が隔膜２０の開閉部２５を堰１３の頂面１３ａに押し付ける。これにより、隔膜２０の第１部材２１が弾性的に圧縮された状態で、第２部材２２の突条２２ａが頂面１３ａに押し付けられるため、流路１１を遮断することができる。
【００２６】
隔膜２０の開閉部２５は、上述したように堰１３に対向する部位のみ圧縮される。図３、図４において、この圧縮領域に符号２５ｂを付し、圧縮されない領域（非圧縮領域）に符号２５ａを付す。この圧縮領域２５ｂにおいて、コンプレッサ４０の押圧面４１に対向する第１部材２１の面には、一対の隆起部２８が中央部２５ｘを挟んで形成されている。これら隆起部２８は、突条２２ａに沿うようにして径方向に延びている。この隆起部２８を形成したことにより、第１部材２１の圧縮領域２５ｂでの厚さは、非圧縮領域２５ａでの厚さより大となっている。なお、非圧縮領域２５ａは均一な厚さを有している。
【００２７】
非圧縮領域２５ａの具体的な厚みは通常１ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上、より好ましくは４ｍｍ以上であり、一方上限は通常５０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下である。
また、圧縮領域２５ｂ具体的な厚みは通常１．１ｍｍ以上、好ましくは２．２ｍｍ以上、より好ましくは４．４ｍｍ以上であり、一方上限は通常５５ｍｍ以下、好ましくは３３ｍｍ以下、より好ましくは１７．５ｍｍ以下、更に好ましくは１１ｍｍ以下である。
【００２８】
上記のように圧縮領域２５ｂで第１部材２１が肉厚になっているので、コンプレッサ４０からの軸方向荷重を良好に分散することができ、圧縮領域２５ｂの両端部（堰１３の頂面１３ａの両端部に対応する部位）でも十分な圧縮応力が生じる。その結果、隔膜２０の第２部材２２の突条２２ａが中央部のみならず両端部において十分な押圧力で堰１３の頂面１３ａに接することができ、良好なシール性を発揮することができる。
【００２９】
第１部材２１の非圧縮領域２５ａでの厚さは、例えば通常のダイヤフラムバルブと同程度の厚さにすることができるので、隔膜２０の開閉動作時の負担を抑制することができる。また、非圧縮領域２５ａの厚さは均等であるので、安定した開閉動作が可能である。
【００３０】
次に、第１部材２１の非圧縮領域２５ａでの厚さＡと圧縮領域２５ｂでの厚さＢが異なる種々の隔膜２０について、ボデイ１０と隔膜２０との間に発生する面圧を測定した。第１部材２１には通常のゴム材料と同程度（硬度６０〜８０）のゴム材料を用いた。なお、面圧が５．２ＭＰａ以下であると良好なシール性が得られず、９，２ＭＰａを越えると、閉じ操作時のハンドル５１のトルクが高くなり、操作性が悪化するため、いずれの場合も不合格とする。
上記試験の結果、非圧縮領域２５ａに対する圧縮領域２５ｂの比Ｂ／Ａが１．１〜１．４の範囲にある場合に、良好なシール性と操作性を有する合格品が得られることが判明した。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨に反しない限りにおいて種々の改変をなすことができる。
例えば、隆起部２８は、開閉部２５の中央部２５ｘまで延びていてもよい。
上記実施形態では隆起部２８は均一厚さとしたが、径方向外側に向かって漸次厚さを増大させてもよい。
駆動機構は、手動式のみならず、自動式例えば空気圧駆動式やモータ駆動式であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ダイヤフラムバルブに適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ボデイ
１１  流路
１３  堰
１３ａ  頂面
１４  装着口
２０  隔膜
２１  第１部材（弾性部材）
２２  第２部材
２２ａ  突条
２５  開閉部
２５ａ  非圧縮領域
２５ｂ  圧縮領域
２６  シール部
２８  隆起部
３０  ボンネット
４０  コンプレッサ
４１  押圧面
５０  駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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