(57)【要約】      （修正有）【課題】２００℃の高温・高腐食性の用途に対応できる、ダイヤフラムバルブの提供。【解決手段】ダイヤフラムバルブ１aは熱源隔離方法を利用し、熱伝導制限構造と放熱構造を含み、シリンダ構造体の剛性を確保し、熱伝導制限構造は方形部に水平に開口した格子状リブ板を採用し、該格子状リブ板及び環状部の最小直径箇所がいずれもその伝熱断面の厚みを制限し、放熱構造が水平に開口した格子状リブ板多層構造を含み、外部自然冷却を提供し、かつ高温度勾配を維持することができ、放熱構造がさらに内部冷却を含み、内部冷却は冷却気体が弁体の冷却気体孔と冷却気体環状槽を経由して上弁体の冷却気体ガイド孔を通過し、さらにダイヤフラム室非接液側を通過して弁軸４の気体ガイド孔と軸心孔に進入し、ダイヤフラム円周部と弁軸上のシール部材に十分な冷却を確保する。【選択図】図１Ａ
2020038006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００℃の高温・高腐蝕性の用途に対応でき、ノンメタルダイヤフラムバルブとメタルダイヤフラムバルブに適用されるダイヤフラムバルブであって、弁部と、駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸と、駆動気体コネクタと、冷却気体コネクタを含み、
該ダイヤフラムが、円周部と、弾性片と、中心部を含み、
該弁体が環状部と方形部を含み、該方形部が入口管と、出口管と、弁室を備え、該弁室が弁座と流路を含み、該環状部が開口した環状構造を呈し、密封面と、開口部と、内周面と、外周面を含み、該内周面が密封溝と、Ｏリング溝を含み、
該上弁体が、外周面と、内周面と、圧迫部と、軸孔部と、ダイヤフラム室を含み、該上弁体が該環状部内に設置され、該圧迫部がダイヤフラムの該円周部を該環状部の該密封溝に押圧するために用いられ、
該弁軸が、緊締部と、空心軸棒と、軸心孔と、ピストン部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締するために用いられ、該空心軸棒が該上弁体の該軸孔部に挿通され、複数のＯリングにより密封され、
該弁上蓋が、内部チャンバと、頂部と、中央通孔と、外周面と、密封面を含み、該弁上蓋が気密に該弁体上に緊締されてシリンダ構造体を形成し、該シリンダ構造体がシリンダ室を有し、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、
該ダイヤフラムと、該弁軸と、該上弁体を組み立てて弁軸ユニット構造体が構成され、該弁軸の下端部が該弁上蓋の該中央通孔に挿通され、該環状部と該弁室がカップ状構造体を構成し、該弁軸ユニット構造体と該シリンダ構造体が該カップ状構造体により支持され、
熱源エリアを含み、該熱源エリアが、出口管熱源エリアを含み、該方形部と、該環状部と、該上弁体と、該ダイヤフラムにより熱伝達経路が形成され、該方形部が方形板と複数のリブ板を含み、該リブ板が該方形板の下方に連結され、かつ該入口管と該出口管の側壁に連結され、さらに該流路の側壁に連結され、熱伝導制限エリアが、該方形板と該リブ板を含み、該熱伝導制限エリアが伝熱断面厚みを備え、該伝熱断面厚みが該入口管の厚み以下で、かつ３ｍｍ未満であり、該方形板が中間に該弁室を収容するための開口を備え、かつ該流路側壁と相互に連接され、該環状部の最小直径箇所が該方形板の上方に連結され、該密封溝の外側壁面が該環状部の内周面であり、該密封溝の内側壁面が該流路の側壁であり、該密封溝の底部が該方形板であり、該熱伝導制限エリアが、該密封溝と、該環状部の最小直径箇所も含み、該外周面に複数の放熱リブ板が設けられ、該方形板に連結され、該熱伝導制限エリアが該放熱リブ板も含み、
複数の放熱構造が、外部の複数の自然冷却構造と内部冷却構造を含み、
該自然冷却構造が、該方形部の外側表面と該環状部の該放熱リブ板と該弁上蓋の複数の弁上蓋リブ板を含んで自然対流冷却を提供し、
該内部冷却構造が気体冷却流路を経由する冷却気体により達成され、該気体冷却流路が、該環状部上の１つ以上の冷却気体孔を含み、該冷却気体孔が冷却気体環状槽に連通され、該冷却気体環状槽がさらに該上弁体の該圧迫部上の複数の冷却気体ガイド孔に連通され、該冷却気体ガイド孔が該ダイヤフラム室の非接液側に連通され、さらに該空心軸棒の複数の気体ガイド孔を経由して該軸心孔に連通される、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項２】
前記弁室の開口の直径が１インチであり、該熱伝導制限エリアの伝熱断面厚みが１ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３】
前記シリンダ構造体が該環状部の一部を含み、該シリンダ構造体が該方形板と該環状部の熱伝導制限エリア上方に位置す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４】
前記入口管と該出口管の延伸方向が水平方向であり、該方形部が該方形板と、複数の水平リブ板と、縦方向垂直リブ板と、複数の横方向垂直リブ板を含み、相互に連接して水平に開口した格子状リブ板が構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項５】
前記方形部が該弁室熱源エリアと、該流路熱源エリアと、該入口管熱源エリアと、該出口管熱源エリアに連接され、該水平リブ板が該入口管と、該出口管と、該流路の両側及び下方に配置され、該垂直リブ板が該方形板下方及び該入口管と、該出口管と、該流路に横方向に跨ることを特徴とする、請求項４に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項６】
前記熱伝導制限エリアが該弁室熱源エリアの周辺を含み、該弁室熱源エリアの周辺が該環状部の最小直径箇所と、該弁室の該流路の側壁と該方形板を含むことを特徴とする、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項７】
前記上弁体に第１環状溝と第２環状溝が設けられ、該熱伝導制限エリアが該上弁体の該第１環状溝と該第２環状溝の底部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項８】
前記内部冷却構造に採用される内部自然冷却が、空心軸棒の高温下における気体浮力を利用して、外部冷却気体を該気体冷却流路から流入させ、さらに空心軸棒を経由して熱気を排出させ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９】
前記内部冷却構造に採用される内部強制冷却が、外部から冷却気体を強制供給し、該冷却気体コネクタに高圧冷却気体を連接して、該気体冷却流路から流入させ、空心軸棒を経由して熱気を排出し、内部強制冷却を達成す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１０】
前記冷却気体環状槽が該環状部の該内周面に設けられ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１１】
前記冷却気体環状槽が該上弁体の該外周面に設けられ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１２】
前記冷却気体環状槽の上側に高圧気体を隔絶するＯリングが設置され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１３】
前記冷却気体コネクタが該環状部に設置され、かつ該冷却気体コネクタが環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置す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１４】
前記駆動気体コネクタが該環状部に設置され、かつ該駆動気体コネクタが環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置す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１５】
前記シリンダ構造体を複数のボルトカラムと複数の金属ボルトで緊締して密封するとき、該ボルトカラムと該金属ボルトがいずれも環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置す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１６】
前記冷却気体コネクタが該弁上蓋に設置され、該シリンダ構造体外側の複数の気体柱がいずれも環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置す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１７】
前記駆動気体コネクタが弁上蓋に設置され、該シリンダ構造体外側の複数の気体柱がいずれも環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置す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１８】
２００℃の高温・高腐蝕性の用途に対応でき、ノンメタルダイヤフラムバルブとメタルダイヤフラムバルブに適用されるダイヤフラムバルブであって、弁部と、駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸と、駆動気体コネクタと、駆動気体孔を含み、また冷却気体コネクタと１つ以上の冷却気体孔も含み、
該ダイヤフラムが、円周部と、弾性片と、中心部を含み、
該弁体が環状部と方形部を含み、該方形部が入口管と、出口管と、弁室を備え、該弁室が弁座と流路を含み、該環状部が開口した環状構造を呈し、密封面と、開口部と、内周面と、外周面を含み、該内周面が密封溝と、Ｏリング溝を含み、
該上弁体が、外周面と、内周面と、圧迫部と、軸孔部と、ダイヤフラム室を含み、該上弁体が該環状部の内側に設置され、該圧迫部がダイヤフラムの該円周部を該環状部の該密封溝に押圧するために用いられ、
該弁軸が、緊締部と、空心軸棒と、ピストン部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締するために用いられ、該空心軸棒が該軸孔部に挿通され、複数のＯリングにより密封され、
該弁上蓋が、内部チャンバと、頂部と、中央通孔と、外周面と、密封面を含み、該弁上蓋が気密に該弁体上に緊締されてシリンダ構造体を形成し、該シリンダ構造体がシリンダ室を有し、
該ダイヤフラムと、該弁軸と、該上弁体を組み立てて弁軸ユニット構造体が構成され、該弁軸の下端部が該弁上蓋の該中央通孔に挿通され、該環状部と該弁室がカップ状構造体を構成し、該カップ状構造体が外縁高さを有し、該外縁高さが該密封溝から該密封面までの高さであり、該弁軸ユニット構造体が該カップ状構造体の中に設置され、該弁軸ユニット構造体と該シリンダ構造体が該カップ状構造体により支持され、
該弁体の該方形部が方形板と複数のリブ板を含み、該方形板の中間の開口に該弁室が収容され、かつ該流路側壁と相互に連接され、該方形板と該リブ板が伝熱断面厚みを有し、該伝熱断面厚みが該入口管と、該出口管の厚みを超過せず、かつ３ｍｍ未満であり、該リブ板が該方形板の下側に設置され、該入口管、該出口管、該弁室を連結し、かつ支持を提供するために用いられ、
該環状部が開口した環状構造を呈し、該方形板の上側に設置され、かつ連結箇所が最小直径を有する最小直径箇所であり、該環状部の外周面が円弧形で上に向かって延伸され、増大した直径で該開口部の空間を増大して該上弁体と該弁軸を収納し、該環状部の外周面に、該方形板に連結された複数の垂直な放熱リブ板が設けられ、該放熱リブ板が伝熱断面厚みを有し、該伝熱断面厚みが該入口管と、該出口管の厚みを超過せず、かつ３ｍｍ未満であり、該環状部が伝熱断面厚みを有し、かつ該最小直径箇所の伝熱断面厚みが該環状部のその他位置の伝熱断面厚みより小さく、該伝熱断面厚みが該入口管と、該出口管の厚みを超過せず、かつ３ｍｍ未満であり、該環状部の該内周面の該最小直径箇所に該密封溝が設けられ、該密封溝の上方にＯリング溝が設けられ、該冷却気体孔が該Ｏリング溝と該密封溝の中間に位置し、
熱伝導制限エリアが、該方形板と、該リブ板と、該最小直径箇所を含み、該熱伝導制限エリアが伝熱断面厚みを備え、該伝熱断面厚みが該入口管の厚み以下で、かつ３ｍｍ未満であり、該環状部の最小直径箇所が該方形板の上方に連結され、該密封溝の外側壁面が該環状部の内周面であり、該密封溝の内側壁面が該流路の側壁であり、該密封溝の底部が該方形板であり、該熱伝導制限エリアが、該密封溝と、該環状部の最小直径箇所も含み、該外周面に複数の放熱リブ板が設けられ、該方形板に連結され、該熱伝導制限エリアが該放熱リブ板も含む、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項１９】
前記入口管と該出口管の延伸方向が水平方向であり、該方形部がさらに複数の水平リブ板と、縦方向垂直リブ板と、複数の横方向垂直リブ板を含み、該水平リブ板と、該縦方向垂直リブ板と、該横方向垂直リブ板が相互に連接されて水平に開口した格子状リブ板が構成され、該水平リブ板が該方形板の下方に連結され、かつ該入口管と該出口管に連結され、該水平リブ板が該入口管と、該出口管と、該流路の両側に位置し、該縦方向垂直リブ板と該横方向垂直リブ板が、該方形板下方と該入口管、該出口管、該流路に横方向に跨ることを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２０】
前記格子状リブ板が該入口管と、該出口管と、該弁室と、該流路を支持するために用いられることを特徴とする、請求項１９に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２１】
前記密封溝の外側壁面が該環状部の最小直径箇所の内周面であり、該密封溝の内側壁面が該流路の側壁であり、該密封溝の底部が該方形板であることを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２２】
前記カップ状構造体の該外縁高さが該上弁体の高さの８０％〜１６０％であることを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２３】
前記環状部の該内周面に駆動気体環状槽と駆動気体孔が設けられ、該駆動気体環状槽と該駆動気体孔が相互に連通され、かつ該Ｏリング溝の上側に位置することを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２４】
前記環状部の該内周面に冷却気体環状槽が設けられ、該冷却気体環状槽と該冷却気体孔が相通され、かつ該Ｏリング溝の下側及び該密封溝の上側に位置することを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２５】
前記環状部の該内周面に内ねじ山が設けられ、該内ねじ山が該駆動気体環状槽と該駆動気体孔の上方に位置することを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２６】
前記シリンダ室が該内周面に設置されたとき、該シリンダ室が該内ねじ山の上方に位置することを特徴とする、請求項２５に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２７】
前記環状部に複数のボルトカラムを設けたとき、該ボルトカラムと該ボルトカラムを螺着するために用いる金属ボルトがいずれも環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置することを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２８】
前記環状部に複数の気体柱を設けたとき、複数の該気体柱がいずれも環状部の最小直径箇所及び方形板で構成される熱伝導制限エリアの上方に位置し、かつ複数の該気体柱がいずれも気体ガイド孔を備えたことを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２９】
前記環状部に該駆動気体コネクタを設置したとき、該駆動気体コネクタが環状部の最小直径箇所及び方形板で構成される熱伝導制限エリアの上方に位置することを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３０】
前記環状部に該冷却気体コネクタを設置したとき、該冷却気体コネクタが環状部の最小直径箇所及び方形板が構成する熱伝導制限エリアの上方に位置することを特徴とする、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３１】
２００℃の高温・高腐蝕性の用途に対応でき、ノンメタルダイヤフラムバルブとメタルダイヤフラムバルブに適用されるダイヤフラムバルブであって、弁部と、駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸と、駆動気体コネクタと、冷却気体コネクタを含み、
該ダイヤフラムが、円周部と、弾性片と、中心部を含み、
該弁体が環状部と方形部を含み、該方形部が入口管と、出口管と、弁室を備え、該弁室が弁座と流路を含み、該環状部が開口した環状構造を呈し、密封面と、開口部と、内周面と、外周面を含み、該内周面が密封溝と、Ｏリング溝を含み、
該上弁体が、外周面と、内周面と、圧迫部と、軸孔部と、ダイヤフラム室を含み、該上弁体が該環状部の内周面に設置され、該圧迫部がダイヤフラムの該円周部を該環状部の該密封溝に押圧するために用いられ、
該弁軸が、緊締部と、空心軸棒と、ピストン部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締するために用いられ、該空心軸棒が該軸孔部に挿通され、複数のＯリングにより密封され、
該弁上蓋が、内部チャンバと、頂部と、中央通孔と、外周面と、密封面を含み、該弁上蓋が気密に該弁体上に緊締されてシリンダ構造体を形成し、該シリンダ構造体がシリンダ室を有し、メタルダイヤフラムバルブの該シリンダ構造体の４つの角部にそれぞれ金属ボルトが緊締されて密封され、各該ボルトが上ボルトカラムと下ボルトカラムにより保護され、該上ボルトカラムが該弁上蓋の該外周面に位置し、該下ボルトカラムが該環状部の該外周面に位置し、該上ボルトカラムと該下ボルトカラムの間に密封面の位置があり、該相互の密封面が該環状部の開口部と同じ高さの場所に位置し、ノンメタルダイヤフラムバルブの該環状部の該外周面に外ねじ山が設けられ、該弁上蓋の内周面にも内ねじ山が設けられ、該弁上蓋を該弁体上に緊締することができ、該シリンダ構造体の該弁上蓋が気密に該弁体上に緊締され、該弁軸の下端部が該中央通孔に挿通され、該ダイヤフラムと、該弁軸と、該上弁体が弁軸ユニット構造体を構成し、そのうち、該ダイヤフラムと該弁軸が相対的に回動可能に連接され、該環状部と該弁室がカップ状構造体を構成し、該カップ状構造体が外縁高さを有し、該外縁高さが該密封溝から該密封面までの高さであり、該弁軸ユニット構造体が該カップ状構造体内に設置され、該弁軸ユニット構造体と該シリンダ構造体が該カップ状構造体により支持され、該弁体の該方形部が、方形板と複数のリブ板を含み、該環状部が該方形板の上側に設置され、かつ連結箇所が最小直径を有する最小直径箇所であり、該シリンダ構造体が該環状部の最小直径箇所及び該方形板の上方に位置し、該シリンダ構造体が、該上弁体と、該弁上蓋と、該弁軸と、該弁体の該環状部の一部構造を含み、該上弁体の上方がシリンダ室を含み、該シリンダ室がピストンにより上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該シリンダ室の該下シリンダ室が駆動気体流路を含み、該駆動気体流路が該環状部の１つの駆動気体孔を含み、該駆動気体孔が駆動気体環状槽に連通され、該駆動気体環状槽がさらに該上弁体の該圧迫部の複数の駆動気体ガイド孔に連通され、該駆動気体ガイド孔が第２環状溝に連通され、該シリンダ室が気体冷却流路を含み、該気体冷却流路が該環状部の１つ以上の冷却気体孔を含み、該冷却気体孔が冷却気体環状槽に連通され、該冷却気体環状槽が該上弁体の該圧迫部の複数の冷却気体ガイド孔に連通され、さらに該ダイヤフラム室の非接液側に連通された後、該空心軸棒の複数の気体ガイド孔を経由して該軸心孔に連通され、該下シリンダ室の気密性が該ピストン部の外縁Ｏリング、該駆動気体孔下方の該Ｏリング、該上弁体の弁軸部に設けた複数のＯリングにより構成され、かつ該ダイヤフラム室が隔離され、該環状部の該駆動気体孔のみが外部に連通される、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項３２】
前記シリンダ室が該環状部の内周面に設置されたとき、該シリンダ室下方の該環状部の内周面に内ねじ山が設けられ、かつ該シリンダ室が該内ねじ山の上方に位置することを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３３】
前記環状部の該内周面に内ねじ山が設けられたとき、該内ねじ山が該駆動気体環状槽と該駆動気体孔の上方に位置し、かつ該上弁体が該内ねじ山に緊締されることを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３４】
前記カップ状構造体の該外縁高さが該上弁体の高さの８０％〜１６０％であることを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３５】
前記上弁体の上縁に径方向凸環が設けられ、かつ該上弁体が該内周面中に直接設置され、該弁上蓋と該環状部が該径方向凸環を密封面上に直接押圧し、同時に該上弁体の該圧迫部も該ダイヤフラムの該円周部を押圧することを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３６】
ノーマルクローズ型式ダイヤフラムバルブの駆動気体が、該第２環状溝を経由し、該ピストンを駆動して上に移動させ、該上シリンダ室の該ピストン上方に該ダイヤフラムバルブをノーマルクローズの状態に保持するばねが設置され、該ピストンが上に移動して該ダイヤフラムが開かれたとき、上シリンダ室と該中央通孔が気密にならないことを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３７】
ノーマルオープン型式ダイヤフラムバルブの高圧気体が、弁上蓋から該上シリンダ室に直接進入し、該ピストンを駆動して下へ移動させ、該上シリンダ室の気密性は該弁上蓋の該中央通孔に設置されたＯリングにより該弁軸が気密にされ、該弁体の該開口部の密封面と該弁上蓋の該密封面を凹溝用Ｏリングで気密にすることができ、該下シリンダ室の該ピストン下方に該ダイヤフラムバルブをノーマルオープンの状態に保持するばねが設置され、該ピストンが下に移動して該ダイヤフラムが閉じられたとき、下シリンダ室が該駆動気体流路に連通されることを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３８】
ノーマルクローズ型式ダイヤフラムバルブの該ピストン下側に複数の下環状リブ板と１つの防振リングが設置され、該ピストン上側に複数の上環状リブ板が設置され、該上環状リブ板の内側にノーマルクローズの状態に保持するばねが設置され、該第１環状溝が該防振リングを収容でき、該第２環状溝内に複数の径方向リブ板が設けられ、環状溝の空間を分割して複数の弧形空間とし、該下環状リブ板の収容に用いられ、該第１環状溝と該防振リングの間に摺動面があり、該第２環状溝と該下環状リブ板の間に複数の軸方向摺動面があることを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３９】
ノーマルオープン型式ダイヤフラムバルブの該ピストン下側に複数の下環状リブ板が設置され、該ピストン上側に複数の上環状リブ板が設置され、該ピストン下側の該第１環状溝にノーマルオープンの状態に保持するばねを収容でき、該第２環状溝内に複数の径方向リブ板が設けられ、環状溝の空間を分割して複数の弧形空間とし、該下環状リブ板の収容に用いられ、該第２環状溝と該下環状リブ板の間に複数の摺動面がある、ことを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４０】
ノンメタルダイヤフラムバルブにおいて、該環状部の該内周面に内ねじ山を設けたとき、該環状部の該外周面の該外ねじ山と該内ねじ山が相互に重なる長さを有し、該相互に重なる長さが該内ねじ山の２つのピッチ距離以上である、ことを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４１】
メタルダイヤフラムバルブの該ボルトカラムの該密封面と該密封溝の間に高度差があり、高度差が該外縁高さに等しい、ことを特徴とする、請求項３１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４２】
２００度以下の流体輸送の使用に供され、２００℃の高温・高腐蝕性の用途に対応でき、ノンメタルダイヤフラムバルブとメタルダイヤフラムバルブに適用されるダイヤフラムバルブであって、弁部と、駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸と、駆動気体コネクタと、冷却気体コネクタを含み、
該ダイヤフラムが、円周部と、弾性片と、中心部を含み、
該弁体が環状部と方形部を含み、該方形部が入口管と、出口管と、弁室を備え、該弁室が弁座と流路を含み、該環状部が開口した環状構造を呈し、密封面と、開口部と、内周面と、外周面を含み、該内周面が密封溝と、Ｏリング溝を含み、
該上弁体が、外周面と、内周面と、圧迫部と、軸孔部と、ダイヤフラム室を含み、該上弁体が該環状部の内周面に設置され、該圧迫部がダイヤフラムの該円周部を該環状部の該密封溝に押圧するために用いられ、
該弁軸が、緊締部と、空心軸棒と、ピストン部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締するために用いられ、該空心軸棒が該軸孔部に挿通され、複数のＯリングにより密封され、
該弁上蓋が、内部チャンバと、頂部と、中央通孔と、外周面と、密封面を含み、該弁上蓋が気密に該弁体上に緊締されてシリンダ構造体を形成し、該シリンダ構造体がシリンダ室を有し、メタルダイヤフラムバルブの該シリンダ構造体の４つの角部にそれぞれ金属ボルトが緊締されて密封され、各該ボルトが上ボルトカラムと下ボルトカラムにより保護され、該上ボルトカラムが該弁上蓋の該外周面に位置し、該下ボルトカラムが該環状部の該外周面に位置し、該上ボルトカラムと該下ボルトカラムの間に密封面の位置があり、該相互の密封面が該環状部の開口部と同じ高さの場所に位置し、ノンメタルダイヤフラムバルブの該環状部の該外周面に緊締ねじ山が設けられ、該弁上蓋の内周面にも内ねじ山が設けられ、該弁上蓋を該弁体上に緊締することができ、該シリンダ構造体の該弁上蓋が気密に該弁体上に緊締され、該弁軸の下端部が該中央通孔に挿通され、該ダイヤフラムと、該弁軸と、該上弁体が弁軸ユニット構造体を構成し、該環状部と該弁室がカップ状構造体を構成し、該カップ状構造体が外縁高さを有し、該外縁高さが該密封溝から該密封面までの高さであり、該弁軸ユニット構造体が該カップ状構造体内に設置され、該空心軸棒が軸心孔を備え、組立て時まず該上弁体の該軸孔部に挿通され、該緊締部を用いて該ダイヤフラムの該中心部が緊締され、該空心軸棒が該緊締部のある一側に該軸心孔に連通する複数の気体ガイド孔を備え、該ピストン部が該上弁体の上方に位置し、かつ該空心軸棒と相互に結合され、該ピストン部の外縁にフッ素Ｏリングが設置され、該環状部の内周面と相互に接して密封し、かつ該シリンダ室の空間を２つに隔て、該上弁体の該圧迫部に複数の冷却気体ガイド孔が設けられ、該冷却気体ガイド孔の位置が該環状部の内周面の冷却気体環状槽に相対し、該冷却気体ガイド孔が該ダイヤフラム室に連通され、該ダイヤフラム室が該弁軸の該気体ガイド孔に連通され、該上弁体が第１環状溝と第２環状溝を備え、該第２環状溝が４つの径方向リブ板を有し、該第２環状溝を複数の円弧槽に隔て、該上弁体の該圧迫部が複数の駆動気体ガイド孔を備え、該駆動気体ガイド孔の位置が該環状部の内周面の駆動気体環状槽に相対し、該駆動気体ガイド孔が該第２環状溝に連通され、かつ該下シリンダ室に連通できる、ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項４３】
前記ダイヤフラムと該緊締部が相対して回動可能な状態を保持し、該空心軸棒を該軸孔部に挿通し、ボルトを該軸心孔の下側の該緊締部のボルト孔に挿通し、かつ該緊締部の下端部をナットに挿通し、該ボルトで該中心部を緊締した後該ナットで逆方向に緊締し、該ボルトの外径が該ボルト孔より小さく、該ダイヤフラムと該緊締部が相対して回動可能な状態に保持されるよう確約したことを特徴とする、請求項４２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４４】
前記環状部の該内ねじ山に該弁軸ユニット構造体を設置したとき、該ピストン部の下側に複数の下環状リブ板を有し、上側にも複数の上環状リブ板を有し、該下環状リブ板が該第２環状溝と相互に組み合わされ、該ピストン上方の該上環状リブ板にトルクを加えると、該上弁体の緊締ねじ山を該環状部内側の該内ねじ山に緊締させ、かつ該上弁体の該圧迫部が該ダイヤフラムの該円周部を押圧できることを特徴とする、請求項４３に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４５】
ノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブの該ピストン下側に防振リングが設置され、該防振リングが該第１環状溝に収容されることを特徴とする、請求項４２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４６】
ノーマルオープン型ダイヤフラムバルブの該第１環状溝がばねの設置に用いられることを特徴とする、請求項４２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４７】
前記環状部の該内周面に該内ねじ山を設けず、該上弁体が該内周面中に直接設置され、該上弁体の上縁に径方向凸環が設けられ、該弁上蓋と該環状部が該径方向凸環を密封面上に直接押圧し、同時に該上弁体の該圧迫部も該ダイヤフラムの該外環部を押圧し、かつ該ダイヤフラムの中心部が該弁軸の該緊締部のねじ山により直接緊締されることを特徴とする、請求項４２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４８】
前記空心軸棒の該軸心孔内に導電繊維が設置され、該弁軸ユニット構造体が該緊締部が相対して回動可能な状態を保持する該ダイヤフラムを備え、該空心軸棒を該軸孔部に挿通し、ボルトを該軸心孔の下側の該緊締部のボルト孔に挿通し、かつ該緊締部の下端部をナットに挿通し、該ボルトで該中心部を緊締した後該ナットで逆方向に緊締して該ボルトの緩みを防止し、該ボルトの外径が該ボルト孔より小さく、該ボルトと該ボルト孔の間に間隙空間が保たれ、該ダイヤフラムと該緊締部が相対して回動可能な状態を保持するよう確約され、該導電繊維が該軸心孔と該ボルト孔の間隙に挿通され、かつ該導電繊維が環状の曲線状に巻回されて該ダイヤフラム表面に貼着され、該軸心孔内の該軸導電繊維が弁軸に伴い相対的に回動せず、静電気を導き出すことができることを特徴とする、請求項４２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４９】
前記空心軸棒の該軸心孔内に導電繊維が設置され、該弁軸ユニットの該ダイヤフラムが該緊締部に固定され、かつ相対して回動できず、該空心軸棒を該軸孔部に挿通し、該緊締部で該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、該緊締部のこの側の該空心軸棒上に複数の気体ガイド孔が設けられ、該導電繊維が該軸心孔及び該気体ガイド孔に挿通され、かつ該導電繊維が環状の曲線状に巻回されて該ダイヤフラム表面に貼着されることを特徴とする、請求項４２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項５０】
ダイヤフラムバルブであって、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該方形部が第１側面と、第２側面と、底面と、入口管と、出口管と、弁室を含み、該弁室が弁座と、流路を含み、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体を形成し、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該弁上蓋のピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、複数のリブ板が該第１側面と、該第２側面と、該底面中のいずれか１つ、いずれか２つまたは全部に設置され、格子状リブ板を形成し、該格子状リブ板が水平の開口を有する、ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項５１】
ダイヤフラムバルブであって、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該環状部が冷却気体孔を備え、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、
該上弁体がダイヤフラム室を含み、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、
該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該弁上蓋のピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部と、空心軸棒と、軸心孔を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、該空心軸棒に気体ガイド孔が設けられ、該気体ガイド孔が該軸心孔に連通され、該気体ガイド孔と該冷却気体孔も該ダイヤフラム室に連通されて、気体冷却流路を形成する、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項５２】
ダイヤフラムバルブであって、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、該上弁体が第１環状溝を含み、
該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該弁上蓋のピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部と、空心軸棒と、防振リングを含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、該防振リングが該第１環状溝に対応して組み込まれる、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項５３】
ダイヤフラムバルブであって、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、
該弁体が環状部と、方形部を含み、該方形部が入口管と出口管を備え、該方形部と該環状部が相互に連接する箇所に最小直径箇所を有し、該最小直径箇所の内面及び外面がいずれも徐々に窄まる形態を呈し、かつその壁厚が該入口管の厚み以下で、かつ３ｍｍ未満であり、該環状部が内周面を含み、該内周面に密封溝が設けられ、該密封溝が該最小直径箇所に位置し、
該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該上弁体が圧迫部を含み、該圧迫部が該円周部を該密封溝の位置に圧迫し、
該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、
該弁軸が緊締部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締する、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項５４】
ダイヤフラムバルブであって、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、
該弁体が環状部と、方形部を含み、該方形部が弁室を含み、該環状部と該弁室が深いカップ状のカップ状構造体を構成し、該カップ状構造体の外縁高さが該上弁体の高さの８０％〜１６０％の間であり、
該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、
該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、
該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、
該弁軸が緊締部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締する、
ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
【請求項５５】
フッ素材質のダイヤフラムバルブに用いるダイヤフラムバルブの熱源隔離方法であって、熱伝導制限方法と放熱方法を含み、該熱伝導制限方法が、ダイヤフラムバルブ構造の複数の熱伝導制限エリアの壁厚を制限し、該壁厚が該ダイヤフラムバルブ構造の入口管の厚み以下で、かつ３ｍｍ未満であり、複数の熱源エリアから伝導される熱量を抑え、シリンダ構造体と複数の熱源エリアの熱源隔離効果を達成するために用いられ、該放熱方法が、自然冷却構造と内部冷却構造を通じて行われ、そのうち、自然冷却構造が、該ダイヤフラムバルブ構造の方形部の複数のリブ板と、環状部の複数のリブ板と、弁上蓋の複数のリブ板により自然対流冷却を行い、該内部冷却構造が、該環状部の気体冷却流路に外部の冷却気体を流入させ、かつダイヤフラムの非接液側と空心軸棒を通過させる、ことを特徴とする、ダイヤフラムバルブの熱源隔離方法。
【請求項５６】
前記ダイヤフラムバルブが、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂の該ダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが上弁体と、該弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が該環状部と該方形部を含み、該方形部のリブ板が該方形部の外側表面で水平に開口した格子状リブ板を呈し、該気体冷却流路が該環状部上の１つ以上の冷却気体孔を含み、該冷却気体孔が冷却気体環状槽に連通され、該冷却気体環状槽がさらに該上弁体の複数の冷却気体ガイド孔に連通され、該冷却気体ガイド孔が該ダイヤフラムの非接液側に連通され、さらに該弁軸の複数の気体ガイド孔を経由して該弁軸の空心軸棒に連通され、外部へ気体を排出できることを特徴とする、請求項５５に記載のダイヤフラムバルブの熱源隔離方法。
【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、セラミックスアルミナＡｌ２Ｏ３の約３０Ｗ／（ｍＫ）の熱伝導係数よりずっと低い、超低熱伝導係数約０.２５Ｗ／（ｍＫ）を有するフッ素樹脂で製造されたダイヤフラムバルブに関するものである。このような極めて低い熱伝導特性によりこの材質が約２５０℃の高温操作環境に耐えることができるが、ダイヤフラムバルブが圧力を受ける必要がある状況下では、現在１６０℃未満の高温高腐蝕性用途に用いることができるだけであり、２５０℃の高温操作環境は金属部材の支持がなければ達成できないが、実務上フッ素樹脂ライナーの金属ボール弁も２００℃の高温高腐蝕性用途に用いることができるのみであり、全フッ素樹脂のダイヤフラムバルブを２００℃に達する高温高腐蝕性用途に操作するにはまだ課題があることが示されている。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラムバルブはフッ素樹脂を利用して製作したダイヤフラムとバルブを相互に密着し、弁軸の結合により駆動されて腐蝕性液体を隔離する。従来の耐腐蝕性ダイヤフラムバルブの応用は非常に広範で、また各種応用に必要な各種構造が生み出されており、多くが温度１６０℃未満の中低温の高腐蝕性用途に適用されている。
【０００３】
従来のダイヤフラムバルブは以下のいずれか、または複数の特徴を備えている可能性がある。
１.高圧気体で弁軸のピストンを駆動して開閉する；
２.手動機構で開閉する；
３.電動機構で開閉する；
４.機構により流量を調節する；
５.輸送液体が発生する静電気を排除できる；
６.金属ボルトを採用して弁体をしっかり締める；
７.非金属のねじ山を採用して弁体をしっかり締める；
８.パーティクル放出構造がない；
９.構造のクリープを防止する；
１０.漏洩を検出する。
【０００４】
従来のフッ素樹脂製のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダで構成され、弁部が弁体と、ダイヤフラム等の部材を含み、駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸等の部材を含み、弁体が、方形部と環状部を含み、従来技術の駆動シリンダは上弁体と弁上蓋で構成され、弁軸とピストン及びばね等の部材を収容し、高圧駆動空気を採用してばねの付勢の反対側でダイヤフラムの開閉を駆動し、該駆動シリンダはシリンダ構造体も含む。用途に基づきノンメタルダイヤフラムバルブとメタルダイヤフラムバルブに分けることができ、さらに構造に基づきノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ、ノンメタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブ、メタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ、メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブに分けることができる。ノンメタルダイヤフラムバルブの弁体、上弁体、弁上蓋の間はねじ山を採用して緊締され、高清浄度液体の輸送に適している。メタルダイヤフラムバルブの該シリンダ構造体の４つの角はそれぞれ金属ボルトを締めて密封され、弁体、上弁体、弁上蓋を緊密に密封し、各該ボルトが上ボルトカラム、下ボルトカラムと弁体により保護され、上ボルトカラムが弁上蓋の外周面に位置し、下ボルトカラムが上弁体の外周面に位置し、該上ボルトカラムと該下ボルトカラムの間に第１密封面の位置があり、下ボルトカラムと弁体の環状部の間にも第２密封面の位置がある。従来のダイヤフラムは弁体開口側の内側に設置され、ダイヤフラムの円周部が密封溝内に押し当てられ、上弁体により押圧される。シリンダ構造体内に設置される弁軸ユニットの構造は、ダイヤフラムと、弁軸と、上弁体等の部材を含み、またノーマルクローズ型弁軸ユニットとノーマルオープン型弁軸ユニットに分けることができる。メタルダイヤフラムバルブの弁軸ユニットは通常上弁体を使用して押圧されて固定される。ノンメタルダイヤフラムバルブの弁軸ユニットの固定は往々にして上弁体の外ねじ山を使用してしっかり固定されるが、一部には上弁体の径方向のフランジを使用して圧迫固定されるものもある。
【０００５】
従来技術のシリンダ構造体のシリンダ室は上弁体または弁上蓋の内周面に設けられ、ピストンをシリンダ室で上下往復運動させるとき、上弁体が多数の振動とシリンダ室が受ける力を負担する必要があり、かつ弁軸の歪みによるダイヤフラムの漏洩を引き起こしやすい。下ボルトカラムの第２密封面の位置はダイヤフラム外縁に近く、双方向汚染浸透の恐れが生じやすいため、プロセス技術者が時々金属ボルトの腐蝕状況をチェックする必要がある。
【０００６】
従来技術のダイヤフラムバルブに多い規格は次のとおりである。
操作温度： ８０℃未満、少数の特殊設計では１６０℃未満
常温耐圧等級： ３ｋｇ／ｃｍ２、５ｋｇ／ｃｍ２
ダイヤフラムに特殊設計と弁体構造の厚み追加を採用したとき常温耐圧７ｋｇ／ｃｍ２も達成可能であるが、これら従来技術はいずれも２００℃の操作温度要求を満たすことはできない。
【０００７】
フッ素樹脂の伝熱量は、熱伝導係数、伝熱面積、温度勾配の相乗積から得られ、約０.２５Ｗ／（ｍＫ）の極めて低い熱伝導係数は、フッ素樹脂の高温操作可能な条件を提供する。伝熱面積が大きいほど伝熱量が大きく、ダイヤフラムバルブ全体構造の温度が高い。温度勾配が高いほど伝熱量が多くなり、温度勾配が高いほどダイヤフラムバルブ全体構造上より多くの常温区域があることを表し、これらの常温構造はより良い構造強度を提供することができるが、常温構造を維持し、構造強度を提供するにはより多くの放熱が必要となる。ダイヤフラムバルブの熱源エリアは、弁室熱源エリア、流路熱源エリア、入口管熱源エリア、出口管熱源エリア、入口コネクタ熱源エリア、出口コネクタ熱源エリアを有し、高温液体が管壁、構造、ダイヤフラムを介して外部へと伝達され、ダイヤフラムの円周部が流路熱源エリアに臨み、弁体と上弁体の迫緊部はいずれも熱源エリアが外部へ伝達する主要な経路であり、方形部は出入口管上方に積厚の構造を備え、熱量を上へシリンダ構造体まで伝達する主要経路の１つとなる。従来のダイヤフラムバルブの構造は熱量が持続的にダイヤフラムバルブ内に累積し、全体構造が高温になり、かつ温度勾配が低下して構造強度を維持することができず、フッ素Ｏリング等のシール部材は高温の脅威を避けることができず、１６０℃未満の用途にしか用いることができない。
【０００８】
２００℃の用途のダイヤフラムバルブについては、構造上次の４つの問題を満たす必要がある。まず複数個の熱源エリアに対して熱源の隔離を行う必要があり、これは熱伝導制限構造と放熱構造を含む。該熱伝導制限構造は構造の伝熱断面厚みに対して制限を行い、熱伝導制限エリアとなる。放熱構造は自然冷却と内部冷却を含む。これによりやっと熱源エリアの熱量の構造への伝導を減少し、かつ高い温度勾配で構造強度を維持することができる。熱源隔離の問題について以下で説明する。
問題１：熱伝導制限について、伝熱面積とは熱源エリアの熱伝導経路上の構造断面積を指し、制限を受けることで熱伝導の熱量を抑える目的を達する必要がある。熱源エリアは方形部の方形板、積厚、流路側壁、垂直リブ板を経由して環状部と上弁体へ伝導し、より多くの熱量がシリンダ構造体へ伝達される。ダイヤフラム中心部は大きな面積が輸送液体中に浸り、大量の熱源が弁軸上に伝達される。かつ出入口管上方の積厚が大きい伝熱面積を有し、出口熱源エリアと入口熱源エリアの熱量を直接方形板、環状部、上弁体に伝導する。環状部と上弁体はいずれも大きい伝熱面積を有し、熱伝導の主要経路となる。出入口管コネクタも積厚エリアと相互に連結される。４つのボルトカラムも厚い体積と面積を有し、大量の熱伝達を形成する。４つの金属ボルト自体も熱量伝達の良い導体となる。
問題２：自然冷却について、外側表面は十分な自然冷却ができなければならず、さもないと十分な放熱量を提供して構造の温度勾配と構造強度を維持することができない。特に方形部の内部の熱空気を外へ放熱できず、たくさんの熱量が上の環状部へと伝達されることになり、たくさんの熱量が環状部と上弁体の大断面積を介して上弁体に伝達される。
問題３：内部冷却について、ダイヤフラムが熱源エリアに隣接し、かつダイヤフラムの円周部が環状部に密着しているため、熱量が集中する区域となり、また変形して漏洩を生じやすい位置でもある。ダイヤフラム中心部の大面積が輸送液体中に浸り、大量の熱源が集中して弁軸上へ伝達される。外部から引き込む冷却気体はダイヤフラムの円周部と弁軸の冷却受容を満たす必要がある。次に、さらに弁部と駆動シリンダの構造にも圧力を受ける問題と往復運動の問題があり、加えて環境腐蝕気体の問題も含まれ、いずれも密封の失効を引き起こす。以下で説明する。
問題４：圧迫密封は、構造強度、ピストン往復運動、環境気体腐蝕等の３つの要素を含む。構造強度について、シリンダ構造体と弁体が４本の金属ボルトの圧迫力を受けて密封されており、部材自体の構造強度が不足すると、クリープが発生する。例えば構造の厚みが薄すぎると、高温で変形が大きくなり、ボルトの圧迫力が低下してダイヤフラムの漏洩を引き起こす。ピストン往復運動について、ピストン往復運動、ばねの反作用力、駆動気体圧力のすべてをシリンダ構造体が受けており、かつ作用力が直接上弁体に加えられてから弁体に伝達され、ダイヤフラムの圧迫力に影響する。シリンダ構造体と弁体も振動によりクリープと変形が生じて、ボルトの圧迫力が低下し、ダイヤフラム円周部の圧迫力が低下して漏洩が引き起こされる。環境気体腐蝕について、４本の緊締ボルトはボルトカラムの保護があるが、腐蝕気体の高浸透力でボルトカラムの第１密封面と第２密封面に侵入し、ボルトの破損が生じて圧迫力が低下する。特に、ボルトカラムの第２密封面の位置がダイヤフラム外縁に接近しており、ボルト腐蝕のリスクと双方向浸透汚染の恐れが大幅に高まる。
以上の問題１から問題４はダイヤフラムバルブが高温２００℃の条件下で持続運用されるときに直面する問題であり、その他の重要な要件面でさらに次の問題がある。
問題５：防振装置について、ピストン往復運動とばねの反作用力が振動を発生し、長時間の運用下で構造がクリープにより変形して圧迫度の低下を引き起こす。多くの従来技術がばね、防振ゴム等を用いて振動を減少し、ダイヤフラムの漏洩を回避しており、振動を低下させると同時に摩擦パーティクルの発生も減少することができる。
問題６：摩擦パーティクルについて、弁軸の同心度と垂直度を確保する必要がある。特に２００℃のとき、ダイヤフラムと弁座を正面で圧接できるよう確保し、両者間に摩擦がなければパーティクルの発生もない。弁体、上弁体、弁上蓋の構造に変形が生じ、弁軸が同心度と垂直度を維持できなくなると、ダイヤフラムと弁座を正面で圧接できなくなり、ダイヤフラムと弁座に摩擦が生じてパーティクルが発生する。これ以外は即ち防振方法の採用である。
問題７：静電除去について、非導電性液体の輸送時、弁体とダイヤフラムの両方に静電気累積の問題があり、重大な場合放電の火花によってダイヤフラムに破損を生じることがある。多くの従来技術が導電材料をダイヤフラムの非接液背面側に貼付し、累積した静電気を導き出して放電によるダイヤフラム破損を回避する方法を採用している。
【０００９】
参考例１
【００１０】
本参考例の説明内容は類似の２００９年日本特許公開第２００９００２４４２（Ａ）号流体制御弁を参考にすることができる。その操作温度は≦１６０℃である。図６Ａと図６Ｂに示すように、従来のフッ素樹脂製ダイヤフラムバルブ９は、本参考例ではメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブであり、かつノーマルクローズ型弁軸ユニット９６１を備え（図６Ｃ）、弁部９０ａと駆動シリンダ９０ｂより構成される。弁部９０ａと駆動シリンダ９０ｂの外観形状は方形であるが、内部は円形の構造であり、４つの角部にボルト孔が設けられ、４つの金属ボルトを緊締して連結され、かつ気密に保たれる。金属ボルトはボルトカラム内部に設置され、ボルトカラムが上ボルトカラム、下ボルトカラムに分かれており、上ボルトカラムと下ボルトカラムの間に上密封面があり、下ボルトカラムと弁部の間に下密封面がある。弁部９０ａは弁体９１と、ダイヤフラム９２と、固定板等の部材を含み、駆動シリンダ９０ｂは上弁体９３と、弁上蓋９４と、弁軸９５等の部材を含む。
【００１１】
本参考例が言及している問題は、弁体９１の剛性改善にあり、高温下では弁体９１が入口管路と出口管路の圧力を受けて変形するため、参考例の日本特許公開第２００９００２４４２（Ａ）号流体制御弁の図１１に示すように、特にダイヤフラム９２の密封部位で円形を保持できず漏洩が発生する。
【００１２】
弁体９１は入口管９１１と、出口管９１２と、弁室９１３と、環状部９１５と、方形部９１６を備え、ダイヤフラム９２は円周部９２１と、弾性片９２２と、中心部９２３を備えている。上弁体９３は外周面９３１と、内周面９３２と、密封面９３３と、圧迫部９３４と、軸孔部９３５と、ダイヤフラム室９３６を備えている。弁上蓋９４は内部チャンバ９４１と、頂部９４２と、外周面９４３と、密封面９４４を備えている。弁軸９５はねじ山部９５１と、軸棒９５２と、ピストン部９５３を備えている。弁室９１３は弁座９１３１と、流路９１３２と、密封溝９１３３と、流路側壁９１３４を備えている。上弁体９３と弁上蓋９４がシリンダ構造体を構成し、該シリンダ構造体内にシリンダ室があり、該シリンダ室が該ピストン部９５３により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられる。
【００１３】
ダイヤフラム９２の円周部９２１は流路側壁９１３４上縁の密封溝９１３３に固定され、弁室９１３を完全に密封することができる。中心部９２３は弁座９１３１に相対して開閉し、該下密封面がダイヤフラム９２の円周部９２１の上側近くに位置する。
【００１４】
上弁体９３は弁体９１の環状部９１５と弁上蓋９４の間に設置され、上弁体９３は中央が突起し、開口したカップ状の構造である。上弁体９３の内周面９３２にシリンダ室９３７が設けられ、弁軸９５のピストン部９５３と組み合わせるために用いられる。上弁体９３の底部外縁に圧迫部９３４が設けられ、ダイヤフラム９２の円周部９２１を圧迫するために用いられ、かつ底部が円錐状になり、開口に向かって突起して中心に位置する軸孔部９３５を構成し、円錐状の内側の凹陥した底部下方にダイヤフラム室９３６が形成され、軸孔部９３５が弁軸９５の収容に用いられ、外周面９３１に駆動気体コネクタ１７１が設置される。
【００１５】
弁上蓋９４はカップ状で逆さに被せて上弁体９３上に設置され、上弁体９３と弁上蓋９４の内部チャンバの空間がシリンダ構造体を構成するとともに、駆動シリンダも構成し、かつ弁軸９５とピストン９５３及びばね１２等の部材を収容する。
【００１６】
入口管コネクタが方形部９１６一側の外壁に設置され、入口管９１１が連結される。入口管９１１は水平方向から穿通され、湾曲を経て開口が弁室９１３に設けられて中央に弁座９１３１が形成され、ダイヤフラム９２の中心部９２３に当接させるために用いられる。
【００１７】
出口管９１２の開口が流路側壁９１３４に設けられ、方形部９１６の他側の外壁に穿通されて出口管コネクタに連結される。
【００１８】
弁室９１３内部の弁座９１３１周囲に１つの円周形で対称に凹陥した流路９１３２が形成され、流路９１３２の最高箇所が水平な入口管９１１の上方に位置し、かつ水平な入口管９１１の両側の円弧に沿って下に凹陥して延伸され弁座９１３１の周りを迂回し、最低点が水平な出口管９１２の内径の低い側へ連接される。流路側壁９１３４の上縁に密封溝９１３３が設けられ、環状部９１５と相互に連結される。
【００１９】
方形部９１６の方形板９１６１中間が開口状で、弁室９１３を収容するために用いられる。方形板９１６１は流路側壁９１３４に連接し、また環状部９１５の下縁にも連接する。方形板９１６１の下側に下へ延伸された方形筒状外壁が設けられているほか、その内側には下方が開口した格子状の縦方向垂直リブ板９１６２が周設され、開口底部から上に方形板９１６１、環状部９１５、弁室９１３まで延伸される。これら縦方向垂直リブ板９１６２は方形板９１６１下方の入口管９１１、出口管９１２、弁室９１３を垂直に跨いで支持構造を構成する。このような構造の方形部を第１型方形部と呼ぶ。弁体９１はＰＦＡで射出または押し出し成型され、これらリブ板９１６２はスライドブロックで底部から成型されるため、入口管９１１と出口管９１２の上側で、水平な中心線から方形板９１６１までの間の空間にＰＦＡ材料が充填され、これら材料の堆積を積厚９１６３と呼ぶ。積厚９１６３は直接方形板９１６１、流路側壁９１３４、密封溝９１３３、入口管９１１、出口管９１２と連結され、入口管９１１、出口管９１２、弁室９１３に高温高圧の流体が充満して変形するとき、方形板９１６１は必然的に入口管９１１と出口管９１２の圧力と温度による変形によって牽引されて共に変形し、連動的に流路側壁９１３４の真円度に影響するとともに、さらにダイヤフラム９２の密封に影響する。環状部９１５の下側が方形板９１６１上に設置され、かつ弁室９１３の密封溝９１３３の外側に位置し、上に向かって延伸され、密封面９１５１と、開口部と、外周面と、呼吸孔９１５５を備えている。環状部９１５は密封溝９１３３上方にも呼吸孔９１５５が設けられ、ダイヤフラム９２開閉時のブリージングの要求を満たす。環状部９１５の高さは密封溝９１３３と設ける呼吸孔９１５５の要求のみを満たし、環状部９１５と弁室９１３に１つのカップ状構造体を構成させる。該カップ状構造体の開口部分は該ダイヤフラム９２により気密にされ、該カップ状構造体は高温液体を収容し、かつ液体圧力に耐えることができる。該カップ状構造体の外縁が該環状部９１５であり、該環状部９１５は該ダイヤフラム円周部９２１との間に外縁高さを有し、例えば１インチ口径のダイヤフラムバルブの該外縁高さは約６ｍｍである。該カップ状構造体においてこれは浅いカップ状であり、弁室９１３が高温高圧液体を受けるとき、該ダイヤフラム円周部９２１が該カップ状構造体の該外縁付近に設置されており、非常に変形と漏洩を生じやすい。このため、該外縁高さ約６ｍｍでは十分な構造強度を提供することができず、入口管９１１、出口管９１２、積厚９１６３の高温高圧変形が加わった場合、密封溝９１３３が非常に容易に漏洩を発生する。該呼吸孔９１５５は漏洩検出に用いられることもある。日本特許公開第２００９００２４４２（Ａ）号流体制御弁参考例の図１１を参照する。
【００２０】
弁軸ユニットの構造は、ダイヤフラム９２と、弁軸９５と、上弁体９３等の部材を含む。弁軸９５の軸棒９５２が上弁体９３の軸孔部９３５に挿通され、ねじ山部９５１を用いてダイヤフラム９２を緊締し、軸孔部９３５上に密封フッ素Ｏリングが設置され、ダイヤフラム９２が破損したとき液体の漏洩を防止し、かつシリンダ構造体を気密に保つために用いられる。ピストン部９５３は上弁体９３の上方に位置し、軸棒９５２と相互に結合される。ピストン部９５３の外縁にフッ素Ｏリングが設置され、シリンダ室９０ｄと相互に接する箇所を密封し、かつ上シリンダ室と下シリンダ室に区分する。いずれかのシリンダに気体が充填されると、ピストン部９５３が高圧気体により駆動され、内周面９３２に沿って相対回動し、これにより上弁体９３もピストン部９５３が加える力と駆動気体の圧力を受けて、それにより変形を生じ、弁軸９５の同心度と垂直度に偏差が発生し、さらにはダイヤフラム９２の使用寿命を低下させる可能性があるため、上弁体９３は環状部９１５の密封面９１５１上に設置される。
【００２１】
図６Ｃの弁体９の熱源エリアを示す図に示すように、ダイヤフラムバルブ９の熱源エリアには、弁室熱源エリア１４０ａと、流路熱源エリア１４０ｂと、入口管熱源エリア１４０ｃと、出口管熱源エリア１４０ｄと、入口コネクタ熱源エリア１４０ｅと、出口コネクタ熱源エリア１４０ｆがあり、高温液体が管壁、構造、ダイヤフラム９２を経由して外部へと伝達される。ダイヤフラム９２の円周部９２１は流路熱源エリア１４０ｂに隣接し、弁体９１の環状部９１５と上弁体９３の圧迫部９３４はいずれも熱源エリアが外部へ伝達する主要経路であり、環状部９１５とダイヤフラム９１の円周部９２１は最も熱変形して漏洩が生じやすい位置となる。熱量は熱伝導経路１４を経由して弁体９１、上弁体９３、弁上蓋９４を経由し、シリンダ構造体の構造強度低下と、圧迫力低下を引き起こす。
【００２２】
図６Ｂと図６Ｄのダイヤフラムバルブ９の熱伝導経路を示す図に示すように、熱伝導経路について説明する。弁軸熱伝導経路１４１は、弁室９１３から直接ダイヤフラム９２中心部９２３そして弁軸９５へと熱量を伝達する。方形板熱伝導経路１４２は、出口管熱源エリア１４０ｄと入口管熱源エリア１４０ｃから積厚９１６３に沿い、流路熱源エリア１４０ｂから流路側壁９１３４と密封溝９１３３を経由して環状部９１５と上弁体９３へ熱量を伝達する。コネクタ熱伝導経路１４３は入口コネクタ熱源エリア１４０ｅと出口コネクタ熱源エリア１４０ｆが方形部９１６を経由して熱量を環状部９１５へ伝達する。環状部熱伝導経路１４４は上へ上弁体９３及び弁上蓋９４に伝達し、同時に上弁体９３を経由して一部の熱量を軸孔部９３５に伝達する。軸孔部熱伝導経路１４５は環状壁熱伝導経路１４３から軸孔部９３５まで分かれて弁軸９５まで熱量を伝達する。方形部熱伝導経路１４６は出口管熱源エリア１４０ｄと入口管熱源エリア１４０ｃから縦方向垂直リブ板９１６２に沿って熱量を方形部の外へ伝達する。流路側壁９１３４の厚さは密封溝９１３３を設けることができ、かつ硬度がより高い固定リングを設置することができ、流路側壁９１３４の厚みにより大きな熱伝導面積を持たせ、方形板熱伝導経路１４２の熱量を重くする。本参考例の各熱源エリアはいずれも大きい伝熱断面積を有し、より多くの熱量がダイヤフラムバルブ構造全体に伝達されるため、高温で構造のクリープと変形が発生し、また４本の金属ボルトの圧迫力が低下して、漏洩リスクが高まる。
【００２３】
図６Ｅのダイヤフラムバルブ９の放熱を示す図に示すように、自然放熱経路について説明する。弁部９０ａの方形部放熱経路１５１は、方形部リブ板１５２を経由して放熱し、駆動シリンダ９０ｂが有する上弁体放熱経路１５３と弁上蓋放熱経路１５４は、それぞれ上弁体９３経由の放熱と弁上蓋９４経由の放熱を行う。これらはいずれも外側表面を経由した自然対流で放熱し、放熱効果が顕著ではない。方形部９１６は垂直密閉構造であり、多数の熱源エリアが方形部９１６内部に位置し、熱量を外部に向かって放出することが難しい。熱量は方形板９１６１を経由して環状部９１５と弁軸９５に進入し、上弁体９３の温度を上昇させ、シリンダ構造体の４本のボルトの圧迫力を喪失させる。弁軸９５とピストン９５３上のフッ素Ｏリングも機能を維持できず摩損し、弁軸９５の同心度と垂直度にも問題が生じて、圧迫部９３４もダイヤフラム９２の円周部９２１に対し効果的な圧迫ができずに漏洩が発生する。そして漏洩した薬液が近隣の下密封面を経由してボルトカラムと金属ボルトまで流れ、腐蝕反応を発生させ、反応物がさらに拡散されると、流路９１３２に戻って進入し、薬液が汚染される。
【００２４】
本参考例の特許の特徴は次のとおりである。厚みが増加した流路側壁９１３４の上縁が方形板９１６１の中心開口に挿通され、かつ流路側壁９１３４の上縁に密封溝９１３３が設けられ、環状部９１５が流路側壁９１３４の外周面に連結され、かつ方形板９１６１の上表面に連結される。ダイヤフラム９２の円周部９２１に固定溝が設けられ、硬度がより高い固定リングを設置することができ、このような固定リングにより密封溝９１３３の真円度を維持し、圧迫部９３４の圧迫力を効果的に受け取ることができる。かつ流路側壁９１３４の厚い壁面により支持力が高められ、ダイヤフラム９２の円周部９２１を安定させて高温による変形の影響を受けないようにすることができる。本特許の特徴は弁体９１のカップ状構造体の外縁における高温変形を大幅に改善し、該円周部９２１の漏洩問題を改善して、操作温度≦１６０℃の高温用途を達成できることにあり、達成できる効果については日本特許公開第２００９００２４４２（Ａ）号流体制御弁の図３を参照する。
【００２５】
本参考例のダイヤフラム９２の円周部９２１に硬度がより高い固定リングが設置されるが、このような固定リングは１６０℃以下で密封溝９１３３の真円度を維持できるのみであり、弁体９１が入口管路と出口管路の圧力を受けて変形する問題を解決しておらず、入口管９１１と出口管９１２に高温高圧の流体が充満して変形すると、方形板９１６１が必然的に入口管９１１と出口管９１２の変形に牽引されて共に変形し、連動的に流路側壁９１３４の真円度に影響して、さらにダイヤフラム９２の密封に影響する。１６０℃超〜２００℃になると、これらの変形がよりひどくなり、密封を維持することができなくなる。
【００２６】
図６Ｆに示すように、その他本参考例に類似した構造において、弁体９１は完全な方形部９１６を有さない構造もあり、これを第２型弁体と呼ぶ。即ち、方形板９１６１のみが緊締に用いる４つのボルト孔を提供し、出口管９１２、入口管９１１、流路、入口コネクタ、出口コネクタはすべて一部が外部に露出され、これを第２型方形部の構造と呼ぶ。かつ、出口管９１２と入口管９１１の上側がいずれも該方形板９１６１に隣接し、やはり大面積の積厚９１６３が存在する。このような構造は入口コネクタ熱源エリアと出口コネクタ熱源エリアを減少し、外側表面の直接放熱を増加しても熱量が方形部９１６に蓄積する問題がないが、積厚９１６３のエリアが大きな伝熱面積を提供し、熱量が環状部９１５、上弁体９３、弁上蓋、弁軸９５に伝達される。このような第２型方形部の構造はやはり原有の問題を改善できておらず、つまり、該カップ状構造体の外縁の高さ約６ｍｍでは十分な構造強度を提供することができず、カップ状構造体に方形部縦方向垂直リブ板の支持がない状況下では、入口管９１１と出口管９１２に高温高圧の流体が充満して変形すると、方形板９１６１が必然的に入口管９１１と出口管９１２の変形に牽引されて共に変形し、連動的に流路側壁９１３４の真円度に影響して、さらにダイヤフラム９２の密封に影響する。このため例えば動作圧力が３ｋｇ／ｃｍ２、操作温度が＜１００℃など、比較的低い動作圧力と温度の用途にしか応用できない。常温動作圧力５ｋｇ／ｃｍ２の要求を満たす必要がある場合、環状部９１５の厚みとカップ状構造体の外縁高さを増す必要があるが、これでは大きい伝熱面積の問題が生じる。管路コネクタの設置時、第２型弁体は固定に便利な方形部９１６がなく、施工時の固定作業の困難度が少なからず高まる。
【００２７】
参考例１の問題１から問題４に対する解決策は以下の説明のとおりである。
問題１：熱伝導制限について、方形板と入口管及び出口管の間に１つの管路直径幅の積厚エリアが残されており、このような大きな伝熱面積は大量の熱を環状部と上弁体に伝達することになり、流路側壁の厚みも熱伝導面積を大幅に増加する。ダイヤフラムの円周部に固定リングを増設しても熱伝導面積が増加する。４つの金属ボルトとボルトカラムが環状部に隣接しており、これも大量の熱の伝達を形成する。
問題２：自然冷却について、表面積の自然冷却しかなく、上弁体と弁上蓋はいずれも表面の自然放熱だけで、第１型方形部の格子状垂直リブ板はまったく効果的に放熱することができず、熱量が継続してダイヤフラムバルブ内に累積し、全体構造がすべて高温になる。第２型方形部の格子状垂直リブ板はまったく効果的に放熱することができない。
問題３：内部冷却について、外部気体冷却を引き込む内部メカニズムがなく、弁軸ユニットの冷却がない。
問題４：圧迫密封について、環状部、圧迫部、ダイヤフラム円周部、ダイヤフラム中心部が継続的に熱量を伝達し、かつ継続してシリンダ構造体内に累積されるため、シリンダ構造体全体に高温による構造のクリープと変形が増加し、緊締された４本の金属ボルトの緩みを引き起こす。シリンダ室が上弁体に位置し、ピストンの往復運動とシリンダ室の圧力が上弁体に直接加えられ、上弁体の圧迫部がダイヤフラムの円周部を効果的に圧迫できなくなりやすい。方形板が入口管と出口管を緊密に連結し、また積厚の存在もあり、入口管と出口管に高温高圧流体が充満されて変形が発生すると、方形板が共に変形し、かつ流路側壁の真円度を維持できなくなる。本参考例はカップ状構造体の外縁の変形に対してのみ改善されており、最終的なダイヤフラムバルブは１６０℃未満の温度下で動作できるのみであり、２００℃未満の高温要求を満たすことができない。第２型弁体は方形部のリブ板の支持がない状態下で、動作圧力は常温下動作圧力３ｋｇ／ｃｍ２の要求を満たせるのみである。
【００２８】
参考例２
１９９６年の日本特許公開第Ｈ０８１５２０７８（Ａ）号エアーオペレートバルブは、ダイヤフラムの開閉状態を検出できるリニア磁気構造を備え、この参考例の構造は、高温用途に用いるのではなく、常温用途に適しているが、これは管コネクタが外部に露出された構造であり、入口コネクタ熱源エリアと出口コネクタ熱源エリアがなく、比較的小さい入口管熱源エリアと出口管熱源エリアがあり、その他従来技術の構造に比べて熱源エリアが相対的に小さいという特徴を備えている。但し、その入口管と出口管にはやはり大面積の積厚エリアがあり、熱伝導通路を形成して直接方形板と環状部に連接される。本参考例の上弁体はねじ山を用いて弁体の環状部外側に緊締され、環状部の伝熱断面積が縮小されている。ダイヤフラムを固定する環状部材が環状部内側に緊締され、かつ大きな伝熱断面積を有し、ダイヤフラム中心部上側にやはり大きな伝熱面積があり、このような構造は熱源隔離設計を欠いている。弁上蓋の中心にある駆動気体コネクタが弁軸中心の駆動気体ガイド孔に連結され、気体をシリンダ内部に深く進入させてピストンの一側に到達させ、ピストンの駆動に用いるが、該通気孔は弁軸上の冷却要求を満たすために用いることはできず、強制冷却を実行する設計メカニズムもない。放熱メカニズムの面では、弁体が直接空気中に暴露され、直接自然冷却を行い、高温度勾配の設計を欠いている。１９９２年の日本の特許公開第Ｈ０４１８１０７９（Ａ）号空気圧作動弁も、類似した弁軸に駆動気体ガイド孔を設けた従来技術である。
【００２９】
参考例２の問題１から問題４に対する解決策は以下の説明のとおりである。
問題１：熱伝導制限について、環状部とダイヤフラム円周部が分離されており、環状部を介して伝達される熱量はダイヤフラムの円周部に集中せず、ダイヤフラムを固定する環状部材は大きな伝熱断面積を有し、ダイヤフラム中心部上側にも大きな伝熱面積があるため、大量の熱源がダイヤフラムから伝達される。
問題２：自然冷却について、ダイヤフラムは大量の熱源を伝達する問題があり、表面の自然冷却のみでは大量の放熱を提供して温度勾配を維持することができない。
問題３：内部冷却について、外部から気体を取り込んで冷却するメカニズムがなく、軸心の駆動気体ガイド孔は弁軸の冷却を補助するが、ダイヤフラムの冷却には役立たない。
問題４：圧迫密封について、環状部材が環状部内側に緊締固定され、ダイヤフラムの円周部を圧迫するために用いられ、上弁体の圧迫の有効性を増加し、ピストン往復運動のダイヤフラム圧迫に対する影響を低下させることができる。
【００３０】
参考例３
１９９７年の日本の特許公開第Ｈ０９２１７８４５（Ａ）号ダイヤフラム弁は、防振ばねを有するノーマルクローズ型のダイヤフラムバルブである。この参考例の構造は、高温用途ではなく常温用途に適用され、ピストン上方にノーマルクローズ型のスプリングがあり、ダイヤフラムを弁座上に押し当てることができ、ピストン下方に補助ばねがあり、ダイヤフラムが閉じるとき円滑に閉じられるようにする。これにより弁座が発生するパーティクルを大幅に抑制することができる。
【００３１】
参考例３は常温用途に用いられ、問題１から問題４までを解決しているほか、問題５と問題６も解決しており、解決策については以下の説明のとおりである。
問題１：熱伝導制限について、大面積の積厚エリアがあり、かつ出入口管コネクタも積厚エリアに連結されており、環状部がダイヤフラム円周部でより大きな熱伝導面積を有し、流路側壁の厚みも伝熱面積を大幅に増加している。４つの金属ボルト及びボルトカラムも大量の熱伝達を形成し、高温下でこれらの熱量が上弁体に伝達され、構造強度が低下し、重度のクリープと変形が発生する。
問題２：自然冷却について、外側表面の自然冷却のみで、特別な冷却策はなく、高温度勾配の設計が欠落している。
問題３：内部冷却について、外部から気体を取り込んで冷却するメカニズムがない。
問題４：圧迫密封について、常温で用いられ、熱量が継続的にダイヤフラムバルブ内に累積される問題を考慮しておらず、高温による構造のクリープと変形の問題も考慮していない。
問題５：防振装置について、ピストン往復運動とばねの反作用力が振動を発生し、長時間の運用下で構造がクリープにより変形して圧迫度の低下を引き起こす。本参考例はばねを用いて振動を減少し、ダイヤフラムの漏洩を回避しており、振動を低下させると同時に摩擦パーティクルの発生も減少することができる。
問題６：摩擦パーティクルについて、本参考例は弁体、上弁体、弁上蓋の高温変形に対して特別な設計はなく、特に２００℃のとき、弁軸の同心度と垂直度を確保してパーティクルの発生を減少することができない。
【００３２】
参考例４
２０１５年の中国特許第１０４６３３１７１（Ａ）号弁装置は、高温用途ではなく常温用途に適用され、これは弁軸の中心に導電材が設置され、設置輸送液体に接触してダイヤフラムの静電気を排除できる弁構造である。非導電性の高純度水またはその他非導電性液体を輸送する状況下で、非導電性のダイヤフラムと弁体に摩擦静電気が蓄積され、ダイヤフラムに高電圧の静電気が発生して上弁体に対し放電すると、ダイヤフラムが破損することもある。弁軸上の導電材は通常熱の導体でもあり、弁室から熱源をその他構造に伝達しやすく、熱源隔離設計上非常に不利である。２０１０年の日本の特許公開第２０１０１２１６８９（Ａ）号ダイヤフラム弁は、ダイヤフラムの非接液側に導電性の材料を設置している。
【００３３】
以上２つの参考例の構造はいずれも常温用途に適用され、問題１から問題４までを解決しているほか、問題５と問題７も解決しており、解決策については以下の説明のとおりである。
問題１：熱伝導制限について、大面積の積厚エリアがあり、かつ出入口管コネクタも積厚エリアに連結されている。流路側壁の厚みも熱伝導面積を大幅に増加しており、ダイヤフラム中心部も大きな伝熱面積がある。
問題２：自然冷却について、外側表面の自然冷却のみで、特別な冷却策はなく、高温度勾配の設計が欠落している。
問題３：内部冷却について、外部から気体を取り込んで冷却するメカニズムがない。
問題４：圧迫密封について、上弁体が弁体上に緊締され、弁上蓋が上弁体に緊締されており、上弁体がピストンの運動とばねの作用力及び高圧駆動気体の圧力を直接受け、上弁体のダイヤフラム円周部に対する圧迫に影響する。
問題５：防振装置について、本参考例は上弁体に弾性ゴムを設置して振動を減少し、ダイヤフラムの漏洩を回避している。
問題７：静電気除去について、弁軸の中心に導電材を設置すると静電気の伝導に有利であるが、熱源隔離には不利である。日本特許公告第２０１０１２１６８９（Ａ）号ダイヤフラム弁の静電気ガイド形態は熱量伝達の問題を回避できる。
【００３４】
参考例５
２００３年米国特許第６６１２５３８（Ｂ２）号二方弁は、高温用途ではなく常温用途に適用され、本参考例の対策は、弁軸の中心に金属ボルトを設置し、金属ボルトでダイヤフラムをしっかりと弁軸上に緊締し、上弁体の二端にねじ山が設けられ、弁体上への緊締と弁上蓋の連結に用いられ、弁の外側表面に金属ボルトがなく、環境気体による腐蝕を回避できる。本参考例はさらに回動可能な環状部材が設置され、駆動気体コネクタの取り付けに用い、高圧駆動気体管路の配置をより便利にしている。該環状部材は本体と弁上蓋により圧迫密封される。本参考例は上弁体に防振パッドが設置され、ピストン運動の振動を減少し、上弁体のねじ山の緩みを回避している。本参考例に設置された環状部材は重要な特徴であるが、実務上高圧気体管路は環境気体管路の構造部材上に固定される必要があり、かつこれらの管路はすべて設定された配置方向があるため、このような装置は弁の価値を高めることはできず、かつ別途追加の密封要求があり、高温用途での使用により不利で、部材数が多くなるとより多くの構造がクリープのリスクに晒される。その出入口管は大面積の積厚エリアがあり、熱伝導チャネルを形成して方形板と環状部に直接連接され、ダイヤフラム外環部が流路側壁の上方に設置され、上弁体が環状部内側に緊締されてダイヤフラム外環部を圧迫し、かつダイヤフラム外側の環状部に大きな伝熱面積がある。弁軸の金属ボルトが熱源隔離を失効させ、高い温度勾配を確立することができない。弁体の環状部と上弁体の圧迫部はいずれも熱量を外部へ伝達する主要経路であり、かつ環状部と積厚エリアが熱伝導チャネルを形成し、高温下で、これらの熱量が上弁体に伝達され、構造強度を低下させ、重度のクリープと変形を生じる。ダイヤフラム中心部の大面積が輸送液体中に浸漬され、大量の熱が弁軸上に伝達される。軸心の金属ボルトが熱伝達の高速チャネルを形成し、弁軸に接触するフッ素Ｏリングは１６０℃を超過する条件下でシール機能を喪失する。軸心の金属軸はダイヤフラム漏洩時金属腐蝕と汚染の問題がある。ダイヤフラムの円周部が大量の熱源の問題があり、また特別な冷却策もなく、高い温度勾配を確立することもできない。
【００３５】
参考例５の問題１から問題４に対する解決策は以下の説明のとおりである。
問題１：熱伝導制限について、大面積の積厚エリアがあり、かつ出入口管コネクタも積厚エリアに連結されている。流路側壁の厚みも熱伝導面積を大幅に増加しており、環状部の構造が大きな伝熱面積を有し、かつダイヤフラム中心部も大きな伝熱面積がある。
問題２：自然冷却について、外側表面の自然冷却のみで、特別な冷却策はなく、高温度勾配の設計が欠落している。
問題３：内部冷却について、外部から気体を取り込んで冷却するメカニズムがない。
問題４：圧迫密封について、これはダイヤフラムバルブの外部の緊締に用いる４本のボルトが使用環境の腐蝕気体による侵蝕を受け、ボルトに緩み、さらには断裂が生じ、ダイヤフラムの圧迫力不足が引き起こされ、実質的な漏洩が生じることを回避するためのものである。上弁体が弁体上に緊締され、弁上蓋が上弁体に緊締されており、上弁体がピストンの運動とばねの作用力及び高圧駆動動気体の圧力を直接受け、上弁体のダイヤフラム円周部に対する圧迫に影響する。回動可能な環状部材が弁体と弁上蓋の間に設置され、かつ上弁体の外周面で密封を形成し、上弁体の緩みのリスクも増加している。
【００３６】
参考例６
２０１４年中国特許第１０３７１７９５４（Ａ）号流体制御弁は高温用途に適用され、本参考例の駆動シリンダは、上弁体を含み、ここではシリンダ本体と呼ぶ。この特許の特徴は、シリンダ室と弁体との当接面の間にくびれが設けられていることであり、該当接面が弁部と駆動シリンダの間に位置し、ダイヤフラム円周部を圧迫するために用いられる。該当接面が弁体にある部分をここでは環状部と呼び、くびれはシリンダ本体の断面積を小さくする。くびれ下方に円板状のフランジ部が設けられ、金属ボルトで弁体と金属固定板を固定し、ダイヤフラム円周部が固定板と円板状のフランジ部の挟持下で圧迫力を維持することができる。次に、ダイヤフラムの非接液側に冷却気体コネクタが設置され、かつ軸心の中心孔を経由してシリンダ室の排気口に連接される。目的は２００℃〜２５０℃の高温用途に提供することにある。本参考例の最良の実施例は、弁部にフッ素樹脂を採用し、駆動シリンダが密封部材以外すべて金属材質である。弁本体の熱量が限定され環状部を経由して円板状のフランジ部に伝達され、熱量の伝達経路がさらにくびれの断面積減少による制限を受けるため、熱量を駆動シリンダに効果的に伝達できず、加えて外部気体の冷却で高温運用を問題なく確保することができる。フッ素樹脂材質の弁部は２００℃を超過すると大量のクリープが発生するが、弁体の環状部が固定板と円板状のフランジ部により挟持されており、金属ボルトが固定板上に緊締され高温の影響を受けず、弁体が発生するクリープも金属ボルトに緩みを生じさせることがない。
【００３７】
本参考例の特許請求の範囲の請求項１は金属材料を含めていないが、実務上このような全フッ素材料の構造はその言明する２５０℃を達成できることをデータで説明していない。このためフッ素樹脂は２００℃に達すると大量のクリープが発生する。金属のダイヤフラムバルブを高温に用いるときのくびれ構造はよく見受けられる設計であり、２００１年米国特許第２００１０２８０４９（Ａ１）号高温対応ガス制御バルブ、２０１７年台湾特許公開第２０１７０２５０８（Ａ）号ダイヤフラム弁はいずれも類似のくびれ設計を有し、かつ軸心に駆動気体孔を備え、類似の冷却効果を達成できる。
【００３８】
参考例６を全フッ素材料の構造に用いたとき、次のような問題がある。
問題１：熱伝導制限について、ダイヤフラムの円周部が流路熱源エリアに隣接しており、環状部の密封溝とダイヤフラムの円周部が最も熱変形により漏洩が発生しやすい位置となり、かつ弁体の環状部が熱量伝達の主要経路となる。熱量が非金属の円板状フランジに累積し、非金属の固定板がダイヤフラム円周部の圧迫量維持をサポートできるが、高温による構造の変形で生じる漏洩のリスクがやはり高い。実質的に有効な熱伝導制限エリアは上弁体のくびれにあり、フッ素樹脂構造の高温変形を引き起こしやすい。
問題２：自然冷却について、ダイヤフラムの円周部が流路熱源エリアに隣接しており、環状部の密封溝とダイヤフラムの円周部が最も熱変形により漏洩が発生しやすい位置となる。弁体と上弁体はいずれも表面からの自然放熱に依存し、全フッ素樹脂のくびれの構造強度を確保できず、また弁軸の同心度と垂直度を維持することもできない。
問題３：内部冷却について、外部気体を取り込む冷却メカニズムがあり、ダイヤフラムの非接液側に冷却気体コネクタが設置され、かつ軸心の中心孔を経由してシリンダの排気口に連接されており、このような配置はダイヤフラムの円周部に対して更なる冷却を提供することはできない。
問題４：圧迫密封について、フッ素材料の円板状フランジと非金属の固定板は多くの熱量を受けるため変形し、それにより緊締ボルトが緩み、ダイヤフラム円周部の圧迫力が低下する。高温も駆動シリンダの往復振動でくびれ構造の変形を直接引き起こす。
【００３９】
参考例７
２００４年の日本特許公開第２００４０１９７９２Ａ号ダイヤフラム弁の透過ガス排出構造は、極微量の流体がダイヤフラムを透過して、ダイヤフラムの背面側で継続的に蓄積し、これらの継続的に蓄積した腐蝕性流体がバルブの内部部品を破損させる問題を解決するものである。本参考例の構造は４本の緊締ボルトを使用して、弁体、上弁体、弁上蓋を一緒に緊締し、そのうち弁上蓋の内部チャンバが駆動シリンダであり、かつ駆動気体コネクタを備え、弁軸のピストンがシリンダ室内で往復運動し、上弁体がダイヤフラム非接液側に２つの相互に連通された洗浄気体ガイド孔とコネクタを備え、１つが入口で、１つが出口であり、蓄積した透過流体を排除することができる。
【００４０】
参考例７はダイヤフラム背面側に蓄積する流体に対して除去を行うのみであり、特に高温用途のための設計ではないが、洗浄気体ガイド孔の設計を高温用途のダイヤフラムと弁軸の冷却にも用いることができる。但し、構造上やはりダイヤフラム円周部の冷却要求を満たすことができない。出口管の位置が入口管より高いため、弁室に流路の設計はなく、壁厚を厚くした環状部を採用し、かつその開口の内側に密封溝を設け、ダイヤフラムの円周部を取り付けるために用いており、弁室の大量の熱源が環状部と弁軸から上に伝達される。
【００４１】
参考例７を高温用途に用いたとき、まだ次のような問題がある。
問題１：熱伝導制限について、ダイヤフラムの円周部が流路熱源エリアに隣接しており、環状部の密封溝とダイヤフラムの円周部が最も熱変形により漏洩が発生しやすい位置となり、かつ上弁体が大きな伝熱面積を有し、熱量の蓄積を引き起こす。４つの金属ボルトとボルトカラムも大量の熱伝達を形成し、全体構造が高温で変形して漏洩を発生するリスクがやはり高い。
問題２：自然冷却について、ダイヤフラムの円周部が流路熱源エリアに隣接しており、環状部の密封溝とダイヤフラムの円周部が最も熱変形により漏洩が発生しやすい位置となる。弁体は表面の自然放熱に依存しており、環状部の高温下における構造強度と弁軸の同心度及び垂直度を維持することができない。
問題３：内部冷却について、外部気体を取り込むメカニズムがあり、上弁体がダイヤフラムの非接液側に２つの相互に連通された洗浄気体ガイド孔とコネクタを備え、１つが入口で、１つが出口であり、ダイヤフラムから浸透して蓄積した流体を排除することができる。このような装置はダイヤフラムと弁軸の冷却用途に用い、上弁体の温度を下げることもできるが、ダイヤフラムの円周部に対して更なる冷却を提供することはできない。
問題４：圧迫密封について、環状部が多くの熱量を受けるため変形し、高い温度勾配を確立できず、それにより緊締ボルトが緩み、ダイヤフラム円周部の圧迫力が低下する。
【００４２】
以上の参考例１から参考例７までの説明、及び問題１から問題４までの討論から、従来技術のフッ素樹脂材料で製造したダイヤフラムバルブは、２００℃の高温要求を完全に満たすことはできないことが分かる。
腐蝕性液体：フッ化水素酸、塩酸、硫酸等の流体輸送。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】日本特許公開第２００９００２４４２（Ａ）号明細書
【特許文献２】日本特許公開第Ｈ０８１５２０７８（Ａ）号明細書
【特許文献３】日本特許公開第Ｈ０９２１７８４５（Ａ）号明細書
【特許文献４】中国特許第１０４６３３１７１（Ａ）号明細書
【特許文献５】米国特許第６６１２５３８（Ｂ２）号明細書
【特許文献６】中国特許第１０３７１７９５４（Ａ）号明細書
【特許文献７】日本特許公開第２００４０１９７９２（Ａ）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
本発明の目的は、２００℃の全フッ素樹脂で製作されるダイヤフラムバルブに応用できる、ダイヤフラムバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
フッ素樹脂が２００℃で材料のクリープを発生しやすい欠点に対して改善を施した、本発明のフッ素樹脂製のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダで構成され、該弁部が、弁体と、ダイヤフラム等の部材を含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸と、該弁体の一部構造等の部材を含み、該駆動シリンダが、シリンダ構造体を含み、また駆動気体コネクタと、冷却気体コネクタも含み、該シリンダ構造体が該弁上蓋により気密に該弁体上に緊締され、該シリンダ構造体の内部に弁軸ユニットとばね等の部材が収容されて該駆動シリンダが構成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を有し、該シリンダ室が該弁軸ユニットのピストンにより上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸ユニットの構造が、該ダイヤフラムと、該弁軸と、該上弁体等の部材を含んで構成され、該弁軸の末端が該弁上蓋の該中央通孔に挿通され、該シリンダ室が該ダイヤフラムバルブの構造の違いにより該環状部または該弁上蓋に設置される。
【００４６】
該弁体は入口管と、出口管と、弁室と、環状部と、方形部を備えている。
【００４７】
該ダイヤフラムバルブの熱源エリアはすべて該弁体に位置し、弁室熱源エリアと、流路熱源エリアと、入口管熱源エリアと、出口管熱源エリアと、入口コネクタ熱源エリアと、出口コネクタ熱源エリアを有する。高温液体が該管壁、該方形部、該環状部、該上弁体、該ダイヤフラムを経由して外部へ伝達される。
【００４８】
該弁室は、弁座と流路を含む。該ダイヤフラムは円周部と、弾性片と、中心部を備え、該円周部が該弁室を完全に密封でき、該中心部が弁座に対して開閉する。
【００４９】
該弁軸は、緊締部と、空心軸棒と、軸心孔と、ピストン部を備え、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締するために用いられ、該空心軸棒が該上弁体の該軸孔部に挿通されて複数のＯリングにより密封される。
【００５０】
該環状部が開口した環状の構造であり、密封面と、開口部と、内周面と、最小直径箇所と、外周面を含み、該内周面が密封溝と、Ｏリング溝を含む。
【００５１】
該方形部は方形板と、複数の縦方向垂直リブ板と、複数個の横方向垂直リブ板と、複数個の水平リブ板を含み、かつ水平に開口した格子状のリブ板構造を構成し、該縦方向垂直リブ板が該方形板の下方と該入口管、該出口管の上方及び該流路に連結され、該方形板の中間開口が該弁室を収容するために用いられ、かつ該流路側壁と相互に連接される。
【００５２】
該上弁体は外周面と、内周面と、圧迫部と、軸孔部と、ダイヤフラム室を備え、該上弁体が該環状部内に設置され、該圧迫部がダイヤフラムの該円周部を該環状部の該密封溝において圧迫するために用いられる。該上弁体が該環状部の該内周面に設置され、中央が錐状に突起した開口状のカップ状構造体を呈する。
【００５３】
該弁上蓋は内部チャンバと、頂部と、中央通孔と、外周面と、密封面を備え、該弁上蓋が該環状部上面に設置される。
【００５４】
該環状部と該弁室がカップ状構造体を構成し、該カップ状構造体の開口部分が該ダイヤフラムにより気密にされ、該カップ状構造体は高温液体を収容し、かつ液体圧力を受ける。該カップ状構造体は深いカップ状であり、外縁高さの範囲が上弁体高さの８０％〜１６０％に達する。かつ該ダイヤフラムが該カップ状構造体の底部近くの位置に設置され、該位置は冷却流路で冷却され、高温変形時にはさらに構造強度が高い該環状部のサポートがあり、さらに該弁軸ユニットは該環状部に設置される。すなわち、深いカップ状構造体が弁軸ユニットに最も安定した支持構造を提供し、弁軸の開閉運動時に同心度と垂直度を確保でき、またパーティクル放出の減少にも非常に有効である。
【００５５】
本発明の構造革新は、弁体、シリンダ構造体、弁軸ユニットの構造革新により達成される。本発明の構造革新は、ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ、ノンメタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブ、メタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ、メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブ、静電気防止型ノーマルオープン型ダイヤフラムバルブなど該ダイヤフラムバルブの異なる形式に適用できる。該静電気防止型ダイヤフラムバルブは導電繊維を該軸心孔と該ボルト孔の間隙に挿通し、かつ該導電繊維が環状曲線状に巻回されて該ダイヤフラム表面に粘着され、該軸心孔内の該導電繊維が固定された状態となり、弁軸に伴って相対的に回動しない。
【００５６】
本発明の熱源隔離方法は、熱伝導制限方法と放熱方法を含み、熱源を隔離し、かつ放熱を強化して構造の温度勾配を維持できるようにするために用いることができる。本発明の熱伝導制限方法は、構造の伝熱断面積において制限を施しており、以下では熱伝導制限エリアと呼び、熱源エリアから伝導される熱量を抑えるために用い、熱源隔離の目的を達する。
【００５７】
熱源隔離方法は、複数個の熱伝導制限方法と複数個の放熱方法を利用して達成される。該熱伝導制限方法は、構造の伝熱断面厚みに対して制限を施し、熱伝導制限エリアとする。口径一寸のダイヤフラムバルブを例とすると、伝熱断面厚みは≦３ｍｍである。該方形部の該格子状リブ板も熱伝導制限エリアである。該環状部の最小直径箇所の該密封溝の外側壁面が該環状部の内周面であり、該密封溝の内側壁面が該流路の側壁であり、該密封溝の底部が該方形板であり、すべて熱伝導制限エリアであって、該外周面に複数個の垂直放熱リブ板が設けられ、該方形板に連結され、該放熱リブ板はすべて該熱伝導制限エリアを備えている。該シリンダ構造体は、該環状部の一部を含み、該シリンダ構造体は該方形板と該環状部の熱伝導制限エリア上方に位置し、該シリンダ構造体が複数のボルトカラムと複数の金属ボルトを用いて緊締され密封されたとき、該ボルトカラムと該金属ボルトはいずれも環状部の最小直径上方、方形板上方に位置し、かつ熱伝導制限エリアの上方に位置する。該冷却気体コネクタが弁上蓋に設置されたとき、該シリンダ構造体外側の複数の気体柱がいずれも環状部の最小直径上方、方形板上方に位置し、かつ熱伝導制限エリアの上方に位置する。
【００５８】
該放熱方法は、外部の複数個の自然冷却構造と内部冷却構造を含み、外部の該自然冷却構造は、該格子状リブ板、該環状部の該リブ板と該弁上蓋の該リブ板により自然対流冷却が提供される。該内部冷却構造は、冷却気体が気体冷却流路を経由して達成される。該気体冷却流路は、該環状部を有する１つ以上の冷却気体孔が冷却気体環状槽に連通され、該冷却気体環状槽がさらに該上弁体の該圧迫部にある複数個の冷却気体ガイド孔に連通され、該冷却気体ガイド孔が該ダイヤフラム室に連通され、さらに該空心軸棒の複数の気体ガイド孔を経由して該軸心孔に連通される。
【００５９】
内部自然冷却は、空心軸棒の高温下における気体浮力を利用して、外部冷却気体を動かし、該環状部の複数の冷却気体ガイド孔から流入させることで、空心軸棒の熱気を排出する目的を達する。内部強制冷却は外部から強制敵に冷却気体を供給し、該冷却気体コネクタから高圧冷却気体を連結し、冷却気体ガイド孔を介して該冷却気体環状槽に進入し、空心軸棒を通過して内部強制冷却を構成する。冷却気体は該環状部の該冷却気体環状槽を経由し、該上弁体の該複数の冷却気体ガイド孔を通過して該ダイヤフラムの該円周部を冷却し、非接液側の該ダイヤフラム空間を流れて該ダイヤフラムを冷却し、空心軸棒の該軸心孔を経由して該ダイヤフラムの該中心部から伝達される熱量を運び出し、密封用のフッ素Ｏリングが高温の影響を受けないように確約するために用いられる。
【００６０】
該環状部と該ダイヤフラムの該円周部は最も熱変形して漏洩を生じやすい位置となり、外縁高さの範囲が上弁体の高さの８０％〜１６０％に達するため、該カップ状構造体は深いカップ状を呈し、かつ該ダイヤフラムが該カップ状構造体の底部近くの位置に設置されており、該位置には冷却流路があって冷却され、高温変形時はさらに構造強度が高い該環状部でサポートされ、かつ該弁軸ユニットが該環状部に設置され、つまり、深いカップ状構造体が弁軸ユニットに最も安定した支持構造を提供し、弁軸の開閉運動時、同心度と垂直度を確保でき、またパーティクル放出の減少にも最大のサポートを提供する。該シリンダ構造体は該方形板と該環状部の熱伝導制限エリア上方に位置し、該駆動シリンダの緊締密封装置と部材を含む。外部自然冷却は、該方形部の該格子状リブ板構造と該環状部の該外周面の該複数の放熱リブ板が大量の自然放熱表面を提供し、構造の高い温度勾配を維持するとともに、水平開口の多層リブ板が開放的な通気構造の特色を備え、自然放熱を加速することができる。
【００６１】
内部冷却法は、該冷却気体環状槽が該上弁体の該複数の冷却気体ガイド孔を通じて該ダイヤフラムの該円周部を冷却し、かつ非接液側の該ダイヤフラム空間を通過して該ダイヤフラムを冷却し、空心軸棒の該軸心孔を介して、該ダイヤフラムの該中心部を経由して伝達されてくる熱量を運び出し、密封用のフッ素Ｏリングが高温の影響を受けないように確約し、全フッ素樹脂のダイヤフラムバルブが２００℃の高温用途を達成できるように確保するために用いられる。自然循環冷却時は、バルブ内部の中空の軸心通路内の熱空気の浮力を利用し、外部空気をガイドして１つ以上の該冷却気体孔から流入させる。強制循環冷却時は高圧冷却気体を供給し、２００℃高温・高腐蝕用途の信頼性と耐久性をさらに高めることができる。
【００６２】
本発明のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該方形部が第１側面と、第２側面と、底面と、入口管と、出口管と、弁室を含み、該弁室が弁座と、流路を含み、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体を形成し、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、複数のリブ板が該第１側面と、該第２側面と、該底面中のいずれか１つ、いずれか２つまたは全部に設置される。
【００６３】
本発明のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体がダイヤフラム室を含み、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部と、空心軸棒と、軸心孔を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、該空心軸棒に気体ガイド孔が設けられ、該気体ガイド孔が該軸心孔に連通され、該気体ガイド孔が該ダイヤフラム室にも連通され、気体冷却流路が該環状部に設置され、該気体冷却流路が該ダイヤフラム室まで貫通する。
【００６４】
本発明のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、該上弁体が第１環状溝を含み、該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部と、空心軸棒と、防振リングを含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、該防振リングが該第１環状溝に対応して組み込まれる。
【００６５】
本発明のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該方形部と該環状部が相互に連接する箇所に最小直径を備え、該環状部が内周面を含み、該内周面に密封溝が設けられ、該密封溝が該最小直径箇所に位置し、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該上弁体が圧迫部を含み、該圧迫部が該円周部を該密封溝の位置に圧迫し、該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締する。
【００６６】
本発明のダイヤフラムバルブは、弁部と駆動シリンダを含み、該弁部がフッ素樹脂の弁体と、フッ素樹脂のダイヤフラムを含み、該駆動シリンダが、上弁体と、弁上蓋と、弁軸を含み、該弁体が環状部と、方形部を含み、該方形部が弁室を含み、該環状部と該弁室が深いカップ状のカップ状構造体を構成し、該ダイヤフラムが円周部と、弾性片と、中心部を備え、該上弁体が該環状部に設置され、該ダイヤフラムを圧迫し、該弁上蓋が気密に該弁体上を緊締してシリンダ構造体が形成され、該シリンダ構造体がシリンダ室を備え、該シリンダ室が該ピストン部により上シリンダ室と下シリンダ室に隔てられ、該弁軸が緊締部を含み、該緊締部が該ダイヤフラムの該中心部を緊締し、該カップ状構造体の外縁高さが上弁体の高さの８０％〜１６０％に達する。
【００６７】
熱源の隔離は以下で問題１から問題４に対して最善の対策を提供する。熱源の隔離は２００℃の高温用途に対応することができる。以下で説明する。
【００６８】
問題１：熱伝導制限について、流路側壁、方形板、上弁体、環状部すべてに断面積が制限を受ける熱伝導制限エリアが設けられ、熱源エリアの入口管コネクタ、出口管コネクタ、入口管、出口管、流路すべてが方形部の該格子状リブ板構造に支持され、伝熱面積が限定され且つ熱量が外部へ伝達される経路が水平開口リブ板に分散されて放熱される。上弁体の第１環状溝と第２環状溝の底部に熱伝導制限エリアが設けられる。熱源エリアの熱量の外部への伝達が伝熱面積の制限を受けて大幅に減少され、伝熱量の減少も放熱リブ板及び部材外側表面を経由した自然放熱を可能にする。
【００６９】
問題２：自然冷却について、弁体構造が大量の自然放熱表面を採用して、構造の高い温度勾配を維持しており、方形部の格子状水平開口の多層リブ板が開放された通気構造の特色を備え、自然放熱を加速でき、高い温度勾配を維持して構造強度を確保できる。熱量が環状部まで伝達されたとき外周面の放熱リブ板が自然放熱を提供する。
【００７０】
問題３：内部冷却について、該気体冷却流路がダイヤフラムバルブ内部のダイヤフラムと弁軸に対して冷却を行い、かつ原有の熱源隔離効果を増強する。強制循環冷却または自然循環冷却の気体が、気体環状槽を経由して上弁体の複数の気体ガイド孔を通過し、ダイヤフラムの円周部を冷却するとともに、非接液側を流れてダイヤフラムを冷却し、さらに空心軸棒の気体ガイド孔を経由して中心孔に進入し、ダイヤフラムの中心部から伝達されてくる熱量を運び出して、密封用のフッ素Ｏリングが高温の影響を受けないように確約し、全フッ素樹脂のダイヤフラムバルブが２００℃の高温用途を達成できるようにする。気体供給方式は自然循環冷却または外部気体の強制冷却がある。
【００７１】
自然循環冷却時は、弁内部の中空軸心通路内の熱空気の浮力を利用して、外部空気をガイドし、１つ以上の気体ガイド孔を介して流入させる。
【００７２】
強制循環冷却時は、高圧冷却気体を冷却気体コネクタから供給し、２００℃の高温高腐蝕用途における信頼性と耐久性をさらに高めることができる。
【００７３】
問題４：圧迫密封について、弁体、シリンダ構造体、弁軸ユニットの構造が高い構造強度、環境腐蝕気体耐性、ピストン往復運動に対する耐性を満たすことができる。
【００７４】
高構造強度について、弁体の方形部が格子状の水平開口リブ板構造を備え、弁体に構造強度を提供し、かつ熱伝導制限メカニズムを備えている。該環状部と該弁室がカップ状構造体を構成し、かつ外縁高さの範囲が上弁体高さの８０％〜１６０％に達する深いカップ状であり、かつ該ダイヤフラムが該カップ状構造体の底部近くの位置に設置され、該位置はさらに冷却流路で冷却される。高温変形時はさらに構造強度が高い該環状部がサポートを提供するため、従来技術より高い強度の構造となる。該弁軸ユニットは該環状部に設置され、つまり深いカップ状構造体が弁軸ユニットに最も安定した支持構造を提供し、弁軸の開閉運動時に同心度と垂直度を確約でき、パーティクル放出の減少に最大の助けとなる。該シリンダ構造体は該環状部の構造により支持され、軸孔部の剛性支持が確約され、弁軸の垂直度と同心度が確保される。外周面には放熱リブ板が設置され、シリンダ室に追加の支持力を提供する。ピストンがシリンダ室で駆動する空気圧とばねの振動が弁体上に伝達され、弁体の構造によりこれを吸収して耐えることで、圧迫力により構造のクリープが発生して緩む影響を大幅に抑えることができる。かつ該シリンダ構造体が環状部の熱伝導制限エリア上方に位置し、該上弁体も熱伝導制限エリアを有するため、熱源エリアの熱量伝達を減少し、シリンダ構造体の強度を維持することができる。
【００７５】
環境腐蝕気体耐性について、ノンメタル構造時弁上蓋はねじ山で弁体上に緊締され、金属酸化物の汚染問題は生じない。メタル構造時シリンダ構造体の金属ボルトは該ボルトカラムに保護され、かつ該ボルトカラムは密封面が１つしかなく、該密封面と該ダイヤフラムの該円周部の間の高度差は少なくとも該上弁体の長さの８０％以上であり、金属酸化物があちこちに拡散するとき、この高度差は汚染の浸透を隔絶するに足り、操作検査スタッフはボルトが腐蝕して交換が必要ないか検査する必要がなく、つまり、弁体の外側表面が環境腐蝕気体に侵蝕を受けても、圧迫力が低下する問題は生じない。
【００７６】
ピストン往復運動に対する耐性について、ピストン往復運動はシリンダ室で行われ、上弁体が環状部の内周面に設置され、弁体が多数のピストン作用力と高圧気体の圧力を負担し、上弁体がそれにより変形して緩むことはなく、さらには圧迫力が低下してダイヤフラムの漏洩を招くこともなく、弁軸の同心度と垂直度を確保し、ダイヤフラム円周部の圧迫力を確保して漏洩の発生を減少し、使用寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１Ａ】本発明の実施例１のノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブの断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例２のメタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブの立体外観図である。
【図２Ａ】本発明の弁体熱源エリアを示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明のダイヤフラムバルブの熱伝導経路を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明のダイヤフラムバルブの自然放熱経路を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明のダイヤフラムバルブの内部冷却を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の弁体の立体断面図である。
【図３Ｂ】本発明の弁体の入口管位置での横断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第２型弁体の立体断面図である。
【図４Ａ】本発明のノーマルクローズ型外ねじ山軸受ユニットの断面図である。
【図４Ｂ】本発明のノーマルオープン型外ねじ山軸受ユニットの断面図である。
【図４Ｃ】本発明のノーマルクローズ型凸環弁軸ユニットの断面図である。
【図４Ｄ】本発明のノーマルオープン型凸環弁軸ユニットの断面図である。
【図４Ｅ】本発明のノーマルクローズ型静電弁軸ユニットの断面図である。
【図５Ａ】本発明の外ねじ山軸受ユニットを採用した環状部シリンダ室のシリンダ構造体の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の外ねじ山軸受ユニットを採用した弁上蓋シリンダ室のシリンダ構造体の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の凸縁軸受ユニットを採用した弁上蓋シリンダ室のシリンダ構造体の断面図である。
【図６Ａ】従来の耐熱ダイヤフラムバルブの断面図である。
【図６Ｂ】従来の弁体の横断面図である。
【図６Ｃ】従来の弁体熱源エリアを示す断面図である。
【図６Ｄ】従来のダイヤフラムバルブの熱伝導経路を示す断面図である。
【図６Ｅ】従来のダイヤフラムバルブの放熱を示す断面図である。
【図６Ｆ】従来のダイヤフラムバルブの第２型方形部を採用し、メタル環状部を備えた弁体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
本発明の熱源隔離方法は、熱伝導制限方法と放熱方法を含み、熱源を隔離し、かつ放熱を強化して構造の温度勾配を維持できるようにするために用いることができる。本発明の熱伝導制限方法は、構造の伝熱断面厚みにおいて制限を施しており、以下では熱伝導制限エリア１４７と呼び、熱源エリアから伝導される熱量を抑えるために用い、熱源隔離の目的を達する。
【００７９】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照する。
【００８０】
樹脂製のダイヤフラムバルブ、例えばノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ１ａは、弁部１０ａと、駆動シリンダ１０ｂから構成され、かつ熱源隔離方法を実施しており、該弁部１０ａが、弁体２と、ダイヤフラム３等の部材を含み、該駆動シリンダ１０ｂが、上弁体５と、弁上蓋６と、弁軸４と、駆動気体コネクタ１７１と、冷却気体コネクタ１６１を含み、該駆動気体コネクタ１７１と該冷却気体コネクタ１６１がいずれも熱伝導制限エリア１４７の上方に位置する。
【００８１】
該弁上蓋６が該弁体２上に気密に緊締されてシリンダ構造体８を形成し、該シリンダ構造体８の内部に弁軸ユニット構造体７とばね等の部材が収容される。該シリンダ構造体８はシリンダ室１７５を有し、該弁軸ユニット構造体７は、該ダイヤフラム３と、該弁軸４と、該上弁体５を含む。該シリンダ室１７５は該ダイヤフラムバルブの構造の違いにより該弁体２または該弁上蓋６に設置される。
【００８２】
弁体２は、環状部２４と、方形部２５を含み、該方形部２５が入口管２１と、出口管２２と、弁室２３を含み、該入口管２１が管コネクタ２１１に連接され、該出口管２２が管コネクタ２２１に連接される。
【００８３】
該弁室２３は、弁座２３１と、流路２３２と、流路側壁２３３を含み、該弁座２３１が中央に位置し、その周囲に１つの円周形で対称に凹陥した該流路２３２が形成される。
【００８４】
該環状部２４は、密封面２４０と、開口部２４１と、最小直径箇所２４２と、内周面２４３と、密封溝２４５と、外周面２４６と、放熱リブ板２４８を含み、かつ駆動気体孔１７２と、冷却気体孔１６２が設けられ、該環状部２４の一端の最小直径箇所２４２が該方形部２５に連結され、該放熱リブ板２４８が該最小直径箇所２４２の該外周面２４６に設置され、かつ該方形部２５に連結され、該方形部２５、該最小直径箇所２４２、該密封溝２４５、該放熱リブ板２４８はすべて熱伝導制限エリア１４７である。
【００８５】
該方形部２５は、方形板２５１と複数個のリブ板を備え、これらリブ板は、複数の水平リブ板２５３と、１つの縦方向垂直リブ板２５４と、複数の横方向垂直リブ板２５５を含む。該方形板２５１中間の開口は該弁室２３を収容するために用いられ、かつ該流路側壁２３３と相互に連接される。該方形板２５１下方に該縦方向垂直リブ板２５４と該横方向垂直リブ板２５５が設置され、入口管２１と出口管２２と流路側壁２３３に連接するために用いられる。該方形板２５１とこれら縦方向垂直リブ板２５４、横方向垂直リブ板２５５はすべて熱伝導制限エリア１４７である。
【００８６】
該ダイヤフラム３は、円周部３１と、弾性片３２と、中心部３３を備え、該中心部３３にねじ孔３３１が設けられる。
【００８７】
該弁軸４が緊締部４１と、空心軸棒４２と、ピストン部４３を備え、該緊締部４１が該ダイヤフラム３の該中心部３３を緊締するために用いられ、該空心軸棒４２が該上弁体５の軸孔部５３に挿通され、かつ複数のＯリングにより密封され、該空心軸棒４２に軸心孔４２５と複数の気体ガイド孔４２６が設けられ、該ピストン部が盤状部４３１と、下環状リブ板４３２と、上環状リブ板４３３を備え、該上環状リブ板４３３が該盤状部４３１の上側に設けられ、該下環状リブ板４３２が該盤状部４３１の下側に設けられる。
【００８８】
該上弁体５は該環状部２４内側に設置され、該上弁体５が外周面５１と、圧迫部５２と、該軸孔部５３と、第１環状溝５４と、第２環状溝５５と、ダイヤフラム室５６を備え、該圧迫部５３に複数の冷却気体ガイド孔１６４と駆動気体ガイド孔１７４が設けられ、該第２環状溝５５に複数の径方向リブ板５５１が設けられ、該第１環状溝５４と該第２環状溝５５の底部がいずれも熱伝導制限エリア１４７である。
【００８９】
該弁上蓋６は逆さにしたカップ状を呈し弁体２上を覆って設置され、内部チャンバ６１と、頂部６２と、外周面６３と、密封面６４を備えている。該内部チャンバ６１が内周面６１１を備え、該頂部６２に中央通孔６２１と、複数の放熱リブ板６２５が設けられる。
【００９０】
該管コネクタ２１１が該方形部２５の一側に設置され、該入口管２１が水平方向から該方形部２５の一側に穿通され、該弁座２３１の流路２３２に連通され、該弁座２３１の開口が該ダイヤフラム３の該中心部３３に当接するために用いられる。該出口管２２の入口が該弁室の流路側壁２３３に設けられ、方形部２５の他方の一側に穿通されて該管コネクタ２２１に連接される。
【００９１】
該入口管２１及び該出口管２２の延伸方向は水平方向であり、該流路２３２の最高箇所が該入口管２１と該出口管２２の上方に位置し、流路側壁２３３の厚みと入口管２１が同じであり、該流路側壁２３３が熱伝導制限エリア１４７である。
【００９２】
該円周部３１が該密封溝２４５に固定され、該圧迫部５２により圧迫されて該弁室２３を完全に密封でき、該中心部３３が該弁座２３１に対して開閉される。
【００９３】
該シリンダ構造体８が該弁上蓋６と、該上弁体５と該環状部２４を含み、該シリンダ室１７５が該弁軸ユニット構造体７の該ピストン部４３により上シリンダ室１７５ａと下シリンダ室１７５ｂに隔てられ、該シリンダ室１７５は環状部２４の内周面２４３に設置することができ、また弁上蓋６の内部チャンバ６１の内周面６１１に設置してもよく、該ピストン部４３の外縁が該シリンダ室１７５と組み合わされて往復運動を行う。該弁軸４の下端部が該弁上蓋６の該中央通孔６２１に挿通され、該シリンダ構造体８が熱伝導制限エリア１４７の上方に位置する。
【００９４】
上述の水平リブ板２５３、縦方向垂直リブ板２５４、横方向垂直リブ板２５５が該入口管２１、該出口管２２、該流路側壁２３３に連接され、従来技術の積厚９１６３の問題を生じることがない。
【００９５】
該下環状リブ板４３２と該第２環状溝５５が相互に組み合わされ、二者間は摺動可能な寸法であり、該ダイヤフラム３が上下移動するとき減衰効果を提供して振動を減少することができる。
【００９６】
該シリンダ構造体８は該環状部２４の構造により支持され、軸孔部５３の剛性支持が確保されるとともに、弁軸４の垂直度と同心度が確保される。該外周面２４６に該放熱リブ板２４８が設けられ、該シリンダ構造体８に追加の支持力を提供することができる。該上弁体５の外周面５１が該環状部２４の内側に設置されるため、該ピストン部４３の該シリンダ室１７５での駆動気圧とばねの振動がすべて該弁体２上に伝達される。つまり、該弁体２の構造は圧迫力を吸収して耐えることができ、構造のクリープによる緩みを生じにくい。かつ、該シリンダ構造体８は熱伝導制限エリア１４７上方に位置し、該上弁体５も熱伝導制限エリア１４７を備えているため、熱源エリアの熱量伝達を減少し、該シリンダ構造体８の強度を維持することができる。
【００９７】
該環状部２４と該弁室２３がカップ状構造体２６を構成し、該カップ状構造体２６が深いカップ状を呈し、該カップ状構造体２６が外縁高さ２６１（Ｈ）を有する。該外縁高さ２６１（Ｈ）は該密封溝２４５から該密封面２４０までの高さであり、該外縁高さ２６１（Ｈ）は少なくとも該上弁体５の高さの８０％〜１６０％である。該ダイヤフラム３が該カップ状構造体２６の底部近くの位置に設置され、該位置は内部冷却流路により冷却され、高温変形時にはさらに構造強度が高い該環状部２４によるサポートがあるため、ダイヤフラム円周部３１の漏洩確率を最低まで抑えることができる。かつ、該弁軸ユニット構造体７は該環状部２４に設置され、つまり、該カップ状構造体２６が弁軸ユニット構造体７に最も安定した支持を提供し、該弁軸４の開閉運動時、同心度と垂直度を確保でき、またパーティクル放出の減少にも非常に有効である。
【００９８】
本発明の熱源隔離方法の放熱方法は、外部自然冷却１５と内部冷却１６を含む。外部自然冷却１５は弁体２の方形部２５と、環状部２４の放熱リブ板２４８と、弁上蓋６の放熱リブ板６３３により、自然対流を行って冷却する。内部冷却１６は、内部冷却流路により達成され、該内部冷却流路は、該弁体２の１つ以上の冷却気体孔１６２と、冷却気体環状槽１６３と、該上弁体５の複数の冷却気体ガイド孔１６４と、該上弁体５の該ダイヤフラム室５６のダイヤフラム空間１６５と、該弁軸４の複数の気体ガイド孔４２６と、該空心軸棒４２の軸心孔４２５を含む。内部冷却１６は、内部自然冷却と内部強制冷却に分けられる。内部自然冷却は、該空心軸棒４２の高温下における気体浮力を利用して、外部冷却気体を流入させ、内部冷却流路を経由して熱量を排出する目的を達成する。内部強制冷却は、外部から強制的に冷却気体を供給し、内部冷却流路を経由して熱量を排出する目的を達成する。また、該方形板２５１と該水平リブ板２５３、該縦方向垂直リブ板２５４、該横方向垂直リブ板２５５は伝熱断面厚みを有し、該伝熱断面厚みは１ｍｍ〜該入口管２１、該出口管２２の厚みを超過せず、かつ３ｍｍ未満である。該放熱リブ板６２５は伝熱断面厚みを有し、該伝熱断面厚みは１ｍｍ〜該入口管２１、該出口管２２の厚みを超過せず、かつ３ｍｍ未満である。該環状部２４は伝熱断面厚みを有し、かつ最小直径箇所２４２の伝熱断面厚みは該環状部２４のその他位置の伝熱断面厚みより小さく、該最小直径箇所２４２の伝熱断面厚みは１ｍｍ〜該入口管２１、該出口管２２の厚みを超過せず、かつ３ｍｍ未満である。このような配置は良好な放熱効果と十分な構造強度が得られる。
【００９９】
本発明の該ダイヤフラムバルブの異なる形式として、ノンメタルダイヤフラムバルブ１ａとメタルダイヤフラムバルブがある。ノンメタルダイヤフラムバルブ１ａは、ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ、ノンメタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブに区分でき、メタルダイヤフラムバルブはメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ、メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブに区分できる。静電気防止型ダイヤフラムバルブは前の二者から派生したものである。
【０１００】
該弁体２の該環状部２４の該外周面２４６は外ねじ山２４７を設けたノンメタル環状部２４ａに区分されるか、または該外周面２４６は複数個のボルトカラム１３を設けたメタル環状部２４ｂに区分され、該ボルトカラム１３は熱伝導制限エリア１４７の上方に位置する。
【０１０１】
該弁体２の該方形部２５は、該方形板２５１、複数枚の縦方向垂直リブ板２５４、複数枚の水平リブ板２５３、複数枚の横方向垂直リブ板２５５に区分され、これを第１型方形部２５ａと呼ぶ。あるいは、該方形部２５は、該方形板２５１、２枚の横方向垂直リブ板２５５に区分され、これを第２型方形部２５ｂと呼ぶ。第１型方形部２５ａの該方形板２５１の下方の構造は、該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２を支持するために用いられ、かつ複数の水平に開口した格子状リブ板を構成し、かつ該縦方向垂直リブ板２５４が方形板２５１の下方に配置され、入口管２１と出口管２２の上方と下方に連結される。該水平リブ板２５３は該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２の両側及び下方に位置し、該横方向垂直リブ板２５５が該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２に横方向に跨る。第２型方形部２５ｂの該方形板２５１の下方の構造は、該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２を支持するために用いられ、かつ水平に開口した構造を構成し、該縦方向垂直リブ板２５４が方形板２５１の下方に配置され、入口管２１と出口管２２の上方に連結される。該横方向垂直リブ板２５５が該入口管２１と該出口管２２の下方に横方向に跨る。即ち、該方形部２５は第１側面と、第２側面と、底面を含み、これら縦方向垂直リブ板２５４、水平リブ板２５３、横方向垂直リブ板２５５は該第１側面、第２側面、底面の任意のいずれか１つ、いずれか２つまたは全部に配置され、該格子状リブ板を形成する。
【０１０２】
弁体２はＰＦＡ射出または押出し成形されるため、これら水平に開口した格子状リブ板は、両側のスライドが水平に摺動することにより成形され、入口管２１と出口管２２の外側表面において水平中心線から方形板までの間の空間にＰＦＡ材料積厚９１６３が存在しない。かつ、該方形部２５の最下面の４つの角は４つの固定ナットとボルトを用い、弁体２を固定板１０ａ１上に固定することができる。
【０１０３】
また、該弁軸４は、回動可能な弁軸と固定弁軸に区分できる。回動可能な弁軸の該緊締部４１はボルト孔４１１を備え、ボルト４１６を取り付けるために用いることができ、該ボルト４１６は該ボルト孔４１１に挿通された後、さらにナット４１４が取り付けられ、該ダイヤフラム３のねじ孔３３１に緊締され、該ナット４１４が逆方向に該ダイヤフラムを緊締する。かつ該ボルト４１６の外径は該ボルト孔４１１より小さく、径方向の間隙を保持する。固定弁軸の該緊締部４１はねじ山部４１３を備え、該ねじ山部４１３は該ダイヤフラム３のねじ孔３３１に緊締するために用いられる。
【０１０４】
回動可能な弁軸は、ノーマルクローズ型弁軸４ａｃとノーマルオープン型弁軸４ａｄに区分できる。ノーマルクローズ型弁軸４ａｃは該ピストン部４３の下方に防振リング４３４が追加され、該防振リング４３４と該第１環状溝５４が相互に結合され、ノーマルクローズ型弁軸４ａｃの該ピストン部４３の上方に、該ダイヤフラムバルブ１のノーマルクローズ状態を確保するためのばねが設置され、二者間の寸法は摺動可能な組み合わせであり、該ダイヤフラム３は上下移動するとき、減衰効果を提供して振動を減少することができる。該ノーマルオープン型弁軸４ａｄは該ピストン部４３の下方が該第１環状溝５４内に設置されたばねの付勢を受け、該ダイヤフラムバルブのノーマルオープン状態が確保される。
【０１０５】
固定弁軸４ｂは、ノーマルクローズ型弁軸４ｂｃとノーマルオープン型弁軸４ｂｄに区分できる。ノーマルクローズ型弁軸４ｂｃは該ピストン部４３の下方に防振リング４３４が追加され、該防振リング４３４と該第１環状溝５４が相互に結合され、ノーマルクローズ型該弁軸４ｂｃの該ピストン部４３の上方に、該ダイヤフラムバルブのノーマルクローズ状態を確保するためのばねが設置され、二者間の寸法は摺動可能な組み合わせであり、該ダイヤフラム３が上下移動するとき、減衰効果を提供して振動を減少することができる。該ノーマルオープン型該弁軸４ｂｄは該ピストン部４３の下方が第１環状溝５４内に設置されたばねの付勢を受け、該ダイヤフラムバルブ１のノーマルオープン状態が確保される。
【０１０６】
該上弁体５の該外周面５１は、外ねじ山５１１が設けられた外ねじ山上弁体５ａまたは該外周面５１に径方向凸環５１２が設けられた凸環上弁体５ｂに区分される。
【０１０７】
該弁上蓋６は、内ねじ山６３２が設けられたノンメタル弁上蓋６ａ、または該内ねじ山６３２がなく、該外周面６３に複数のボルトカラム１３が設置されたメタル弁上蓋６ｂに区分される。
【０１０８】
該弁軸ユニット構造体７は、該ダイヤフラム３と、該上弁体５と、該弁軸４を含む。回動可能な弁軸を採用する場合、外ねじ山弁軸ユニット７１を含み、かつ外ねじ山上弁体５ａを採用する。固定弁軸を採用する場合、凸環弁軸ユニット７２を含み、かつ該凸環上弁体５ｂを採用する。該静電弁軸ユニット７３は、上述の弁軸ユニット構造体７中に一束の導電繊維４４を加えたもので、該導電繊維４４は該軸心孔４２５に挿通され、さらに該緊締部４１を経由して環状の曲線状に該ダイヤフラム３の非接液側表面に取り付けられる。該回動可能な弁軸を採用した場合、該導電繊維は該ボルト孔４１１の径方向の間隙に挿通され、該固定弁軸を採用した場合、該導電繊維４４は該気体ガイド孔４２６に挿通される。
【０１０９】
該シリンダ構造体８のシリンダ室１７５が該環状部に設けられたものを環状シリンダ室１７６と呼び、シリンダ室１７５が該弁上蓋に設けられたものを弁上蓋シリンダ室１７７と呼ぶ。環状シリンダ室１７６は回動可能な弁軸ユニットを採用する必要がある。弁上蓋シリンダ室１７７は構造により回動可能な弁軸ユニットまたは固定弁軸ユニットを選択して用いる。
【０１１０】
該シリンダ構造体８がノンメタルシリンダ構造体８ａとメタルシリンダ構造体８ｂに区分され、ノンメタルシリンダ構造体８ａはノンメタル環状部２４ａとノンメタル弁上蓋６ａ間にねじ山を採用して緊締され、これがノンメタルダイヤフラムバルブの由来でもある。メタルシリンダ構造体８ｂの４つの角部は金属ボルトで緊締して密封され、メタル環状部２４ｂとメタル弁上蓋６ｂがしっかりと緊密に密封され、各ボルトが上ボルトカラム１３１と下ボルトカラム１３２を含むボルトカラム１３により保護され、これがメタルダイヤフラムバルブの由来でもある。
【実施例１】
【０１１１】
実施例１を図１Ａ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｃ、図４Ａ、図５Ａ図に示す。フッ素樹脂製のノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ１ａは、弁体２と、外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａと、ノンメタル弁上蓋６ａを含み、熱隔離方法を実施している。該弁体２が入口管２１と、出口管２２と、弁室２３と、ノンメタル環状部２４ａと、第１型方形部２５ａを含む。ノンメタル環状部２４ａが環状シリンダ室１７６を備え、外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａはノーマルクローズ型弁軸４ａｃを採用しており、該環状部２４ａ、外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａ、ノンメタル上蓋６ａがノンメタルシリンダ構造体８ａも構成し、ノンメタルシリンダ構造体８ａは該環状部２４ａとノンメタル上蓋６ａによりねじ山を用いて緊締される。
【０１１２】
第１型方形部２５ａの水平に開口した格子状リブ板は、ＰＦＡ射出または押出し成型され、これら水平に開口した格子リブ板は、両側のスライドが水平に摺動することにより成形され、最下層の垂直に開放された格子リブ板はスライドが垂直に摺動することにより成型されるため、入口管２１と出口管２２の外側表面の水平中心線から方形板までの間の空間にはＰＦＡ材料積厚９１６３が存在しない。
【０１１３】
ノンメタル環状部２４ａは、第１型方形部２５ａに連結される一端に最小直径箇所２４２を備え、その外周面２４６に放熱リブ板２４８が設けられる。密封溝２４５が最小直径部２４２に設けられ、かつ内側壁面が流路側壁２３３であり、外側壁面が内周面２４３であり、槽底部が方形板２５１であり、ダイヤフラム３の円周部３１を収容し、かつ上弁体５の圧迫力を受けて密封を達成するために用いられる。入口管２１と出口管２２に高温高圧流体が充満して変形が生じるとき、縦方向垂直リブ板２５４の隔離により方形板２５１の変形を大幅に減少することができ、かつ放熱リブ板２４８、最小直径箇所２４２の構造、該カップ状構造体２６、該外縁高さ２６１（Ｈ）が、密封溝２４５の真円度を維持できるようにする。
【０１１４】
外ねじ山２４７が開口部２４１の外周面２４６に設けられ、ノンメタル弁上蓋６ａの緊締に用いられる。内周面２４３にも内ねじ山２４４が設けられ、外ねじ山上弁体５ａの緊締に用いられる。該外ねじ山２４７と該内ねじ山２４４のねじ山が相互に重なる長さは、少なくとも該内ねじ山２４４の２つのピッチ距離以上とし、これにより高強度の構造を提供することができる。
【０１１５】
冷却気体コネクタ１６１と駆動気体コネクタ１７１が最小直径箇所の上方に設置され、かつスペースを隔てて方形板２５１の上方に位置し、即ち熱伝導制限エリア１４７の上方に位置する。冷却気体コネクタ１６１は冷却気体孔１６２を介して密封溝２４５上方側に設けられた冷却気体環状槽１６３に連接し、ダイヤフラム３の円周部３１を冷却して、高温用途のニーズを満たすために用いられる。
【０１１６】
外ねじ山上弁体５ａは複数の冷却気体ガイド孔１６４を備え、冷却気体環状槽１６３に連接され、ダイヤフラム３の円周部３１と非接液側の十分な冷却を確保することができる。外ねじ山上弁体５ａの外周面５１に外ねじ山５１１が設けられ、環状部２４の内周面２４３の内ねじ山２４４に緊締するために用いられ、外ねじ山上弁体５ａはピストン部４３が加える力と駆動気体の圧力を受けて変形することがなく、弁軸４の同心度と垂直度を確保するとともに、ダイヤフラム３の円周部３１の圧迫力を確保して漏洩を減少し、使用寿命を延長することができる。
【０１１７】
該ノンメタル弁上蓋６ａの頂部６２に中央通孔６２１が設けられ、弁軸４の末端を収納し、通過させて延出させることができ、ダイヤフラムが上昇して開いたとき、弁軸４の末端が上昇し、オペレーターは目視で動作状態を把握することができる。頂部６２に放熱リブ板６２５が設けられ、外環部６３に放熱リブ板６３３が設けられる。
【０１１８】
図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｂに示すように、ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブに適用される弁体２は、入口管２１と、出口管２２と、弁室２３と、ノンメタル環状部２４ａと、第１型方形部２５ａを備えている。該入口管２１が管コネクタ２１１に連接され、該出口管２２が管コネクタ２２１に連接される。該弁室２３が、弁座２３１と、流路２３２と、流路側壁２３３を含み、該弁座２３１が中央の位置に位置し、その周囲に１つの円周形で対称に凹陥した該流路２３２が形成される。ノンメタル環状部２４ａは、密封面２４０と、開口部２４１と、最小直径部２４２と、内周面２４３と、密封溝２４５と、駆動気体環状槽１７３と、冷却気体環状槽１６３と、外周面２４６と、放熱リブ板２４８と、外ねじ山２４７と、内ねじ山２４４を備え、かつ冷却気体孔１６２と冷却気体コネクタ１６１が設けられ、さらに駆動気体孔１７２と駆動気体コネクタ１７１が設けられる。メタル環状部２４ｂは一端に最小直径箇所２４２を備え、該第２型方形部２５ｂに連結し、かつ該流路２３２の外側に位置する。該放熱リブ板２４８は該最小直径箇所２４２の該外周面２４６に設置され、該第２型方形部２５ｂに連結する。該最小直径箇所２４２と該密封溝２４５はいずれも熱伝導制限エリア１４７である。該第１型方形部２５ａは方形板２５１と、複数の縦方向垂直リブ板２５４と、複数の横方向垂直リブ板２５５と、複数の水平リブ板２５３を備えている。該方形板２５１中間の開口は該弁室２３の収容に用いられ、かつ該流路側壁２３３と相互に連接される。該方形板２５１下方の構造は、該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２を支持するために用いられ、かつ複数の水平に開口した格子状リブ板を構成し、該格子状リブ板はいずれも熱伝導制限エリア１４７であり、かつ該縦方向垂直リブ板２５４が方形板２５１下方に配置され、入口管２１と出口管２２の上方と下方に連結される。該水平リブ板２５３は該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２の両側と下方に配置され、該横方向垂直リブ板２５５が該入口管２１、該出口管２２、該流路２３２に横方向に跨る。弁体２の該弁室２３とノンメタル該環状部２４ａがカップ状構造体２６を構成し、該カップ状構造体２６は外縁高さ２６１（Ｈ）を有し、該外縁高さ２６１（Ｈ）は該密封溝２４５から該密封面２４０までの高さであり、該外縁高さ２６１（Ｈ）は少なくとも該上弁体５の高さの８０％〜１６０％である。
【０１１９】
図２Ｄ、図３Ｃ、図５Ａを参照する。ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブの分解図では、回動可能な弁軸と外ねじ山上弁体５ａを採用しており、該シリンダ室１７５がノンメタル環状部２４ａの内側に設置されたものが環状シリンダ室１７６であり、該外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａが、該ダイヤフラム３と、該外ねじ山上弁体５ａと、該ノーマルクローズ型弁軸４ａｃで構成される。ノーマルクローズ型弁軸４ａｃが、緊締部４１と、空心軸棒４２と、ピストン部４３を含む。該緊締部４１がボルト孔４１１と、ナット４１４と、ボルト４１６を含む。該空心軸棒４２が軸心孔４２５と、気体ガイド孔４２６を含む。該ピストン部４３が盤状部４３１と、下環状リブ板４３２と、上環状リブ板４３３と、防振リング４３４を含む。該外ねじ山上弁体５ａが外周面５１と、圧迫部５２と、軸孔部５３と、第１環状溝５４と、第２環状溝５５と、ダイヤフラム室５６を含む。該外周面５１に外ねじ山５１１が設けられる。該圧迫部５２に冷却気体ガイド孔１６４と駆動気体ガイド孔１７４が設けられる。該第２環状溝５５に複数の径方向リブ板５５１が設けられる。
【０１２０】
図４Ａ、図５Ａを参照する。これは外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａであり、ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブに用いられ、ノーマルクローズ型弁軸４ａｃと外ねじ山上弁体５ａを採用しており、該シリンダ室１７５がノンメタル環状部２４ａの内側に設置されたものが環状シリンダ室１７６であり、該外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａが、該ダイヤフラム３と、該外ねじ山上弁体５ａと、該ノーマルクローズ型弁軸４ａｃで構成される。
【０１２１】
図４Ｂ、図５Ｂを参照する。これは外ねじ山ノーマルオープン型弁軸ユニット７１ｂであり、メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブに用いられ、回動可能な弁軸と外ねじ山上弁体５ａを採用しており、図４Ａと異なるのは、該シリンダ室１７５がメタル弁上蓋６ｂの内側に設置されたものが弁上蓋シリンダ室１７７であり、該外ねじ山弁軸ユニット７１が、該ダイヤフラム３と、該外ねじ山上弁体５ａと、該ノーマルオープン型弁軸４ａｄで構成される点である。 
【０１２２】
図５Ａを参照する。これは環状部シリンダ室のシリンダ構造体８ａであり、外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａを採用し、ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブに用いられる。該ノーマルクローズ型弁軸４ａｃと外ねじ山該上弁体５ａを採用し、該シリンダ室１７５がノンメタル環状部２４ａの内側に設置されたものが環状シリンダ室１７６である。
【０１２３】
図５Ｂを参照する。メタルシリンダ構造体８ｂであり、外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット７１ａを採用し、メタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブに用いられ、ノーマルクローズ型弁軸４ａｃと外ねじ山上弁体５ａを採用し、図５Ａと異なるのは、該シリンダ室１７５がメタル弁上蓋６ｂ内側に設置された弁上蓋シリンダ室１７７であり、該外ねじ山弁軸ユニット７１ａが該ダイヤフラム３と、該外ねじ山上弁体５ａと、該ノーマルクローズ型弁軸４ａｃで構成される点である。
【実施例２】
【０１２４】
実施例２は、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ｂ、図４Ｄ、図５Ｃ図を参照する。フッ素樹脂製のメタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブは、弁体２と、凸環弁軸ユニット７２と、メタル弁上蓋６ｂを含み、該弁体２が、入口管２１と、出口管２２と、弁室２３と、メタル環状部２４ｂと、第２型方形部２５ｂを含み、内部冷却を備えている。メタル環状部２４ｂの内周面２４３を用いて凸環弁軸ユニット７２が設置されメタル弁上蓋６ｂの内部にシリンダ室１７５が設けられ、凸環弁軸ユニット７２がノーマルオープン型弁軸４ｂｄを採用し、また該環状部２４ｂと、凸環弁軸ユニット７２と、メタル上蓋６ｂがメタルシリンダ構造体８ｂを構成する。メタルシリンダ構造体８ｂはメタル環状部２４ｂとメタル上蓋６ｂを金属ボルトで緊締し、かつ凸環弁軸ユニット７２が二者により挟まれ、該径方向凸環５１２を密封する。
【０１２５】
メタル弁上蓋６ｂはカップ状を呈し、メタル環状部２４ｂ上に設置される。メタル弁上蓋６ｂと凸環弁軸ユニット７２及びメタル環状部２４ｂがシリンダ構造体８ｂを構成し、弁上蓋シリンダ室１７７を備え、かつ熱伝導制限エリア上方に位置する。
【０１２６】
メタル弁上蓋６ｂとメタル環状部２４ｂの４つの角部にそれぞれボルトカラム１３があり、かつ環状部２４の最小直径箇所の上方に設置され、かつスペースを隔てて方形板２５１の上方に位置し、即ち熱伝導制限エリア１４７の上方に位置し、ボルトカラム１３の厚みのある構造が大きな伝熱面積となり、熱源隔離を失効させることを回避する。メタル環状部２４ｂの下ボルトカラム１３２内部にはメタル内ねじ山があり、金属ボルトを緊締し、密封面２４０で密封することができ、上ボルトカラム１３１と下ボルトカラム１３２間に上密封面１３３があり、金属ボルトが腐蝕しないように確保する。
【０１２７】
メタル弁上蓋６ｂとメタル環状部２４ｂにはそれぞれ１つの気体柱１１が入口管２１側または出口管２２側に設けられ、かつボルトカラム１３に隣接し、メタル上蓋６ｂに該冷却気体コネクタ１６１と該駆動気体コネクタ１７１がそれぞれ設置され、該駆動気体コネクタ１７１が該シリンダ室１７５に直通できる。弁上蓋６と環状部２４にそれぞれ冷却気体孔１６２と駆動気体孔１７２が設けられる。２つの気体柱１６９は密封面１１３に密封の気密性を確保するＯリングが設置され、かつ気体柱１６９は環状部２４の最小直径箇所の上方に設置され、かつスペースを隔てて方形板２５１の上方に位置し、即ち熱伝導制限エリア１４７の上方に位置し、気体柱１６９の厚みのある構造が大きな伝熱面積となり、熱源隔離を失効させることを回避する。
【０１２８】
駆動気体は駆動気体コネクタ１７１を経由して該ピストン４３の上方側で駆動し、ピストン４３の外縁がシリンダ室１７５と組み合わされて往復運動を行う。
【０１２９】
内部冷却１６は内部強制冷却１６ｂを採用し、冷却気体が冷却気体コネクタ１６１から、冷却気体孔１６２を経て冷却気体環状槽１６３に進入し、さらに複数の冷却気体ガイド孔１６４を経由してダイヤフラム空間１６５のダイヤフラム３の非接液側に進入し、最後に気体ガイド孔４２６を経由して軸心孔１６７に進入し、かつ気体回収コネクタ１６８から、内部強制冷却１６ｂがさらにダイヤフラム３の円周部３１に対してより良好な冷却を行い、圧迫部５２の圧迫力を維持することができる。熱量を外部へ放熱することが困難な弁軸４とピストン部４３上のフッ素Ｏリングも中空軸心通路１５８を経由して放熱され、弁軸４の同心度と垂直度を確保することができる。
【０１３０】
圧迫密封は、高い構造強度、環境腐蝕気体耐性、ピストン往復運動に対する耐性を含む。
【０１３１】
高い構造強度については、シリンダ構造体、４つのボルトカラム１３と気体柱１１がいずれも環状部２４の最小直径箇所２４２上方、即ち方形板５１の上方、かつ熱伝導制限エリア１４７の上方に位置し、ピストン移動の駆動気圧とばね１２の振動はいずれも弁体２上に伝達され、弁体２の構造がそれに耐え、振動を吸収する。
【０１３２】
環境腐蝕気体耐性については、カップ状構造体２６及び上縁高さ２６１（Ｈ）が金属ボルトをダイヤフラム３の位置から遠ざけ、ダイヤフラム３を通過する微量の気体または液体の侵蝕を抑制し、金属酸化物が拡散して汚染する問題がなく、操作検査スタッフはボルトが腐蝕して交換が必要ないか検査する必要がない。
【０１３３】
ピストン往復運動に対する耐性については、カップ状構造体２６及び上縁高さ２６１（Ｈ）が凸環上弁体５ｂの安定した支持を確保し、凸環上弁体５ｂはピストン部４３が加える力及び駆動気体の圧力を受けず、高い信頼性を備えた圧迫力で密封し、変形とクリープの発生を減少するとともに、圧迫力が低下してダイヤフラム３の漏洩を引き起こすことがなく、固定弁軸４ｂの同心度と垂直度を確保し、かつダイヤフラム３の円周部３１の圧迫力を確保して、漏洩の発生を減少し、使用寿命を延長することができる。
【０１３４】
図３Ｂを参照する。メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブ１ｄに適用される弁体２は、入口管２１と、出口管２２と、弁室２３と、メタル環状部２４ｂと、第２型方形部２５ｂを備えている。該入口管２１が管コネクタ２１１に連接され、該出口管２２が管コネクタ２２１連接に連接される。該弁室２３が、弁座２３１と、流路２３２と、流路側壁２３３を含み、該弁座２３１が中央位置に配置され、その周囲に１つの環状で対称に凹陥した該流路２３２が形成される。メタル環状部２４ｂが密封面２４０と、開口部２４１と、最小直径箇所２４２と、内周面２４３と、密封溝２４５と、冷却気体環状槽１６３と、外周面２４６と、放熱リブ板２４８と、１つの下気体柱１１２と複数の下ボルトカラム１３２を備え、かつ冷却気体孔１６２が設けられる。該環状部２４の一端に設けられた最小直径箇所２４２が該第２型方形部２５ｂに連結され、かつ該流路２３２の外側に位置する。該放熱リブ板２４８が該最小直径箇所２４２の該外周面２４６に設置され、かつ該第２型方形部２５ｂに連結し、該最小直径箇所２４２と該密封溝２４５がいずれも熱伝導制限エリア１４７である。該第２型方形部２５ｂが方形板２５１と、複数の縦方向垂直リブ板２５４と、複数の横方向垂直リブ板２５５を備えている。該方形板２５１中間の開口は該弁室２３の収容に用いられ、かつ該流路側壁２３３と相互に連接される。該方形板２５１下方に該縦方向垂直リブ板２５４が設置され、入口管２１と出口管２２の上側に連接し、かつ流路側壁２３３に連接するために用いられ、該方形板２５１と該縦方向垂直リブ板２５４がいずれも熱伝導制限エリア１４７である。弁体２の該弁室２３とメタル環状部２４ｂがカップ状構造体２６を構成し、該カップ状構造体２６が外縁高さ２６１（Ｈ）を有し、該外縁高さ２６１（Ｈ）が、該密封溝２４５から該密封面２４０の高さであり、該外縁高さ２６１（Ｈ）が少なくとも該上弁体５の高さの８０％〜１６０％である。
【０１３５】
図４Ｃを参照する。これは凸縁ノーマルクローズ型弁軸ユニット７２ａであり、メタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ１ｃに用いられ、固定ノーマルクローズ型弁軸４ｂｃと凸縁上弁体５ｂを採用しており、該シリンダ室１７５がノンメタル環状部２４ａの内側に設置されたものが環状シリンダ室１７６であり、該外ねじ山弁軸ユニット７１ａが該ダイヤフラム３と、該凸縁上弁体５ｂと、固定ノーマルクローズ型弁軸４ｂｃで構成される。
【０１３６】
図４Ｄを参照する。これは凸環弁軸ユニット７２であり、メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブ１ｄに用いられ、ノーマルオープン型弁軸４ｂｄと凸環上弁体５ｂを採用しており、該外ねじ山弁軸ユニット７１が該ダイヤフラム３と、凸環上弁体５ｂと、ノーマルオープン型弁軸４ｂｄで構成される。 
【０１３７】
図４Ｅを参照する。静電弁軸ユニット７３は凸環弁軸ユニット７２中に一束の導電繊維４４を加えたもので、該導電繊維４４は該軸心孔４２５に挿通され、さらに回動可能な弁軸４ａの該ボルト孔４１１の径方向の間隙を経由して、環状の曲線状に該ダイヤフラム３の非接液側表面に取り付けられ、かつ外部接地線に接続され、該導電繊維４４は弁軸４の回動の影響を受けない。本態様はノーマルオープン型弁軸４ｂｄを採用してもよく、該導電繊維４４が該軸心孔４２５に挿通され、さらに固定弁軸４ｂの該気体ガイド孔４２６を経由して、環状の曲線状に該ダイヤフラム３の非接液側表面に取り付けられ、かつ外部接地線に接続される。
【０１３８】
図５Ｃを参照する。これは弁上蓋シリンダ室のシリンダ構造体であり、凸環弁軸ユニット７２を採用し、メタルノーマルオープン型ダイヤフラムバルブ１ｄに用いられ、ノーマルクローズ型弁軸４ｂｃと凸環上弁体５ｂを採用しており、該シリンダ室１７５がメタル弁上蓋６ｂ内側に設けられたものが弁上蓋シリンダ室１７７であり、該凸環弁軸ユニット７２が、該ダイヤフラム３と、凸環上弁体５ｂと、ノーマルクローズ型弁軸４ｂｃで構成される。
【符号の説明】
【０１３９】
１ａ  ノンメタルノーマルクローズ型ダイヤフラムバルブ
１０ａ  弁部
１０ａ１ 固定板
１０ｂ  駆動シリンダ
１１  気体柱  
１１１  上気体柱 
１１２  下気体柱 
１１３  密封面 
１２  ばね
１３  ボルトカラム
１３１  上ボルトカラム
１３２  下ボルトカラム
１３３  密封面
１４０ａ 弁室熱源エリア
１４０ｂ 流路熱源エリア
１４０ｃ 入口管熱源エリア
１４０ｄ 出口管熱源エリア
１４０ｅ 入口コネクタ熱源エリア
１４０ｆ 出口コネクタ熱源エリア
１４１  弁軸熱伝導経路
１４２  方形板熱伝導経路
１４３  管コネクタ熱伝導経路
１４４  環状部熱伝導経路
１４５  軸孔部熱伝導経路
１４６  方形部熱伝導経路
１４７  熱伝導制限エリア
１５  外部自然冷却
１５１  方形部放熱経路
１５２  方形部リブ板
１５３  上弁体放熱経路
１５４  弁上蓋放熱経路
１６  内部冷却
１６１  冷却気体コネクタ
１６２  冷却気体孔 
１６３  冷却気体環状槽
１６４  冷却気体ガイド孔
１６５  ダイヤフラム空間 
１６８  気体回収コネクタ
１６９  気体柱
１７１  駆動気体コネクタ
１７２  駆動気体孔 
１７３  駆動気体環状槽
１７４  駆動気体ガイド孔
１７５  シリンダ室
１７５ａ 上シリンダ室
１７５ｂ 下シリンダ室
１７６  環状シリンダ室
１７７  弁上蓋シリンダ室
２   弁体
２１  入口管
２１１  管コネクタ
２２  出口管
２２１  管コネクタ
２３  弁室
２３１  弁座
２３２  流路
２３３  流路側壁 
２４  環状部
２４ａ  ノンメタル環状部
２４ｂ  メタル環状部
２４０  密封面
２４１  開口部
２４２  最小直径箇所
２４３  内周面
２４４  内ねじ山
２４５  密封溝
２４６  外周面
２４７  外ねじ山
２４８  放熱リブ板 
２５  方形部
２５ａ  第１型方形部
２５ｂ  第２型方形部
２５１  方形板
２５３  水平リブ板 
２５４  縦方向垂直リブ板
２５５  横方向垂直リブ板
２６  カップ状構造体
２６１  外縁高さ
３   ダイヤフラム
３１  円周部
３２  弾性片
３３  中心部   
３３１  ねじ孔 
４   弁軸
４ａｃ  ノーマルクローズ型弁軸
４ａｄ  ノーマルオープン型弁軸
４ｂｃ  ノーマルクローズ型弁軸
４ｂｄ  ノーマルオープン型弁軸
４１  緊締部
４１１  ボルト孔
４１３  ねじ山部
４１４  ナット 
４１６  ボルト 
４２  空心軸棒
４２５  軸心孔 
４２６  気体ガイド孔 
４３  ピストン部 
４３１  盤状部 
４３２  下環状リブ板
４３３  上環状リブ板
４３４  防振リング
４４  導電繊維 
５   上弁体
５ａ  外ねじ山上弁体
５ｂ  凸環上弁体
５１  外周面
５１１  外ねじ山
５１２  径方向凸環
５２  圧迫部
５３  軸孔部
５４  第１環状溝 
５５  第２環状溝 
５５１  径方向リブ板
５６  ダイヤフラム室
６   弁上蓋
６ａ  ノンメタル弁上蓋
６ｂ  メタル弁上蓋
６１  内部チャンバ
６１１  内周面
６２  頂部
６２１  中央通孔
６２２  密封溝
６２５  放熱リブ板
６３  外周面
６３１  ボルト孔
６３２  内ねじ山
６３３  放熱リブ板
６４  密封面
６４１  凹溝
７   弁軸ユニット構造体
７１  外ねじ山弁軸ユニット
７１ａ  外ねじ山ノーマルクローズ型弁軸ユニット
７１ｂ  外ねじ山ノーマルオープン型弁軸ユニット 
７２  凸環弁軸ユニット
７３  静電弁軸ユニット
８   シリンダ構造体
８ａ  ノンメタルシリンダ構造体
８ｂ  メタルシリンダ構造体
９   ダイヤフラムバルブ
９０ａ  弁部
９０ｂ  駆動シリンダ
９１  弁体
９１１  入口管
９１２  出口管
９１３  弁室
９１３１ 弁座
９１３２ 流路
９１３３ 密封溝
９１３４ 流路側壁 
９１５  環状部
９１５１ 密封面
９１５５ 呼吸孔
９１６  方形部
９１６１ 方形板
９１６２ 縦方向垂直リブ板
９１６３ 積厚
９２  ダイヤフラム
９２１  円周部
９２２  弾性片
９２３  中心部
９３  上弁体
９３１  外周面
９３２  内周面
９３３  密封面
９３４  圧迫部
９３５  軸孔部
９３６  ダイヤフラム室
９３７  シリンダ室
９４  弁上蓋
９４１  内部チャンバ
９４２  頂部
９４３  外周面
９４４  密封面
９５  弁軸
９５１  ねじ山部
９５２  軸棒
９５３  ピストン部
９６１  ノーマルクローズ型弁軸ユニット
【図１Ａ】
2020038006.tif 000003
【図１Ｂ】
2020038006.tif 000004
【図２Ａ】
2020038006.tif 000005
【図２Ｂ】
2020038006.tif 000006
【図２Ｃ】
2020038006.tif 000007
【図２Ｄ】
2020038006.tif 000008
【図３Ａ】
2020038006.tif 000009
【図３Ｂ】
2020038006.tif 000010
【図３Ｃ】
2020038006.tif 000011
【図４Ａ】
2020038006.tif 000012
【図４Ｂ】
2020038006.tif 000013
【図４Ｃ】
2020038006.tif 000014
【図４Ｄ】
2020038006.tif 000015
【図４Ｅ】
2020038006.tif 000016
【図５Ａ】
2020038006.tif 000017
【図５Ｂ】
2020038006.tif 000018
【図５Ｃ】
2020038006.tif 000019
【図６Ａ】
2020038006.tif 000020
【図６Ｂ】
2020038006.tif 000021
【図６Ｃ】
2020038006.tif 000022
【図６Ｄ】
2020038006.tif 000023
【図６Ｅ】
2020038006.tif 000024
【図６Ｆ】
2020038006.tif 000025