(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータに連結されて通路の弁口を開閉する弁部と、前記通路と前記アクチュエータ側との間を閉じるダイアフラム部とがポリテトラフルオロエチレンにて一体に作られるダイアフラム弁において、前記弁部は形状が円形ハンマー状であり、前記ダイアフラム部は適度の可撓性を有する厚さで構成したものであって形状は椀状であり且つ前記弁部から一体に延長しており、前記弁部の前記アクチュエータ側の上端部には凸部が設けられており、前記ダイアフラム部の前記弁部への付け根部分の下側には当該下側の弁部の一部分を弧状に細くする湾曲した凹部が形成され、前記ダイアフラム部の前記弁部への付け根部分の上側には前記凸部の外周から湾曲した凹面が形成されていること特徴とするダイアフラム弁。
【請求項２】
前記ダイアフラム部の裏面に、可撓性を有する補助ダイアフラムを添えて、前記ダイアフラム部を裏側から補強したことを特徴とする請求項１に記載のダイアフラム弁。
【請求項３】
前記ダイアフラム部と前記補助ダイアフラムとの互いの接触面を接着しないで分離可能としたことを特徴とする請求項２に記載のダイアフラム弁。
【請求項４】
前記補助ダイアフラムが、その中央に前記弁部と重なる凸部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のダイアフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁体とダイアフラムを一体化させたダイアフラム弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医薬、食品、化粧品、半導体、液晶などの高い清浄性を要求される製品を取り扱う工場等の配管ラインでは、弁体を流体圧シリンダ等のアクチュエータで開閉駆動するに当たり、弁体とアクチュエータとの間を流体から完全にシールするために、弁体とダイアフラムを一体化させたダイアフラム弁が使用されている。
【０００３】
図１に、このような用途に使用される従来のダイアフラム弁の一例を示す。このダイアフラム弁は、金属製の弁コア５０と同じく金属製のホルダ５１とポリテトラフルオロエチレン（商標名「テフロン」、以下「ＰＴＦＥ」と記す）製の接触リング５２とを、中心の連結ネジ５３を用いて組み合わせて弁体５４を構成するとともに、この連結ネジ５３に、金属製のダイアフラム押さえ５５と金属製のカップリング５６とを螺合させて、ホルダ５１とダイアフラム押さえ５５とでゴム製のダイアフラム５７の中央部を挟持したものである。
【０００４】
そして、配管ラインに組み込むに当たっては、カップリング５６により流体圧シリンダ等のアクチュエータ（図示せず）に接続し、またダイアフラム５７の周縁部を配管ラインのボディ５８に固定する。このような組み込み状態において、アクチュエータによりダイアフラム５７を下方へ撓ませて弁体５４を下降させ、接触リング５２を弁座５９に圧接させると、通路６０の弁口６１が閉じる。また、アクチュエータによりダイアフラム５７を復帰させて弁体５４を持ち上げると、接触リング５２が弁座５９から離れて弁口６１が開放する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のダイアフラム弁によると、次のような問題点があった。
▲１▼  多くの部品を組み合わせたものであるため、洗浄性が悪く、汚れや雑菌が付着しやすい（特に部品間の隙間）。従って、流れる流体に高い清浄性を確保できなかった。
▲２▼  流体圧力が高くなると、圧力によるダイアフラムのたわみによって、ダイアフラムの外周やカップリングとの接触部分に集中応力が発生し、著しく寿命が低下するので低圧条件でしか使用できなかった。
▲３▼  弁の流量を多くするには、弁体のリフト量を大きくしなければならないが、これはダイアフラムの振れ幅を大きくすることであり、前記と同様に集中応力が大きくなり寿命が低下するので、管路の流量を確保するためには非常に大きな弁を使用しなければならず、取り付け場所や管と管との間が大きくなる問題があった。
▲４▼  部品点数が多くしかもその材質も異なるため、高価になるとか、製品の品質にムラが生じやすいとか、リサイクル性が悪い等の問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題を一掃できるダイアフラム弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイアフラム弁は、アクチュエータ（自動・手動のいずれでも良い）に連結されて通路の弁口を開閉する弁部と、前記通路と前記アクチュエータ側との間を閉じるダイアフラム部とがポリテトラフルオロエチレンにて一体に作られるダイアフラム弁において、前記弁部は形状が円形ハンマー状であり、前記ダイアフラム部は適度の可撓性を有する厚さで構成したものであって形状は椀状であり且つ前記弁部から一体に延長しており、前記弁部の前記アクチュエータ側の上端部には凸部が設けられており、前記ダイアフラム部の前記弁部への付け根部分の下側には当該下側の弁部の一部分を弧状に細くする湾曲した凹部が形成され、前記ダイアフラム部の前記弁部への付け根部分の上側には前記凸部の外周から湾曲した凹面が形成されていること特徴とする。
【００１０】
ダイアフラム部の裏面に、可撓性を有する補助ダイアフラムを添えて、ダイアフラム部を裏側から補強しても良い。この場合、ダイアフラム部と補助ダイアフラムとの互いの接触面を接着しないで分離可能にすることが好ましい。アクチュエータとの連結を行うに当たり、その連結強度を高めるために、補助ダイアフラムの中央に、弁部と重なる凸部を形成すると良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２に本発明の第１の実施形態を示す。このダイアフラム弁は、円形ハンマー状の弁部１と、適度の可撓性を有する厚さにした薄い椀状のダイアフラム部２とを、金型による成型又は切削加工によりＰＴＦＥ（テフロン）で一体に成形した単品構造である。ダイアフラム部２は、弁部１の上端部が凸部３となってダイアフラム部２の中央上側に突出するように、弁部１の外周の中途から一体に延長形成されている。弁部１は、ダイアフラム部２の付け根部分での可撓性も良くするとともに、応力集中を回避するため、付け根部分の下側を弧状に細くする湾曲した凹部（括れ部）４を形成しているとともに、付け根部分の上側も、凸部３の外周から湾曲した凹面５となってダイアフラム部２へ続いている。
【００１３】
ダイアフラム部２の外周縁部６は、使用に当たり固定するため、その厚さをダイアフラム部２の他の部分よりも厚くしてある。弁部１には、アクチュエータと連結するためのネジ穴７が、凸部３の上面中央に開口させて設けられている。
【００１４】
図３は本発明の第２の実施形態を示す。このダイアフラム弁は、図２の第１の実施形態における弁部１の凸部３を省いて、別に成形した補助ダイアフラム８をダイアフラム部２の上面（裏面）に添え、この補助ダイアフラム８でダイアフラム部２を上側から補強したものである。ダイアフラム部２と補助ダイアフラム８の互いの接触面は、接着剤で接着せずに、重ねてあるだけである。
【００１５】
補助ダイアフラム８は、ダイアフラム部２と同じ材質、つまりＰＴＦＥで一体成形したものでも、ＰＴＦＥ以上の強度と弾性を有する他の樹脂で一体成形したものでも良く、或いはＰＴＦＥ以上の強度を持たせるために繊維等を埋設したゴム製であっても良い。補助ダイアフラム８は、第１の実施形態における弁部１の凸部３に代わる凸部９を一体に形成し、この凸部９に、弁部１のネジ穴７と連通する孔１０を設けている。また、補助ダイアフラム８の外周縁部１１は、ダイアフラム部２と同様に他の部分よりも厚くしてある。
【００１６】
図４に示す第３の実施形態は、図３の第２の実施形態における補助ダイアフラム８の凸部９を省略したものである。図５に示す第４の実施形態は、ダイアフラム部２の外周縁部６の厚さを他の部分と同じにし、その代わり、補助ダイアフラム８の外周縁部１１の厚さを、図４に示す第３の実施形態よりも厚くしたものである。
【００１７】
図６は、本発明によるダイアフラム弁の使用例を示す。ダイアフラム部２の外周縁部６を、流体圧シリンダ１２のシリンダ本体１３と配管ラインのボディ１４とで挟んで固定して、配管ラインの通路１５と流体圧シリンダ１２側の空室１６との間を、通路１５中を流れる流体からダイアフラム部２で完全にシールする。また、流体圧シリンダ１２のピストンロッド１７と弁部１とを、ネジ穴７にねじ込んだ連結ネジ１８にて連結する。補助ダイアフラム８を用いるタイプの場合は、その外周縁部１１をダイアフラム部２の外周縁部６と共に固定する。
【００１８】
図６は、弁部１が流体圧シリンダ１２のピストンロッド１７により押し下げられて、弁部１の下面が弁座１９に圧接し、弁口２０を閉じたときの状態である。このとき、ダイアフラム部２は下方へ撓んで緊張した状態になっている。
【００１９】
弁部１がピストンロッド１７により持ち上げられると、弁部１は弁座１９から離れて弁口２０を開放し、ダイアフラム部２は原状又は原状に近い状態に復帰する。
【００２０】
弁部１及びダイアフラム部２はＰＴＦＥにより一体成形されているため、従来のように応力が集中するところがなく、また全体として小さくとも、弁部１のリフト量を大きく確保できる。
【００２１】
また、弁部１及びダイアフラム部２について、通路１５を流れる流体と接する面を見た場合、ＰＴＦＥはそもそも汚れや雑菌などが付着し難く、腐食もしない上に、全面が隙間の全く無い一連に連続したＰＴＦＥの平滑面となるため、清浄性は図１に示した従来例に比べてはるかに高く、また流体の流れを乱すことも少ない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、従来に比べて次のような効果がある。
▲１▼  弁部とダイアフラム部とが樹脂で一体に作られ、それらの流体と接する面が、隙間の全く無い一連に連続した平滑面となるため、洗浄性が良く、汚れや雑菌などが付着し難く、流れる流体の清浄性が格段に高くなる。
▲２▼  応力が集中しない構造になるので、高圧条件での使用が可能になるとともに、弁部のリフト量を大きく確保できるので、弁全体のサイズを小さくできるばかりでなく、小さいサイズでも管路の流量を十分に確保できる。
▲３▼  弁部とダイアフラム部を樹脂で一体にしたので、部品点数及び材料が一つであるため、コストを大幅に低減できるとともに、品質も安定し、リサイクル性も良い。
従って、小型でも高圧条件で使用できる品質及び清浄性の高いダイアフラム弁を安価に提供できる。
【００２３】
▲４▼  ダイアフラム部の付け根部分において弁部を部分的に弧状に細くすると、ダイアフラム部をスムーズに撓ませることができるとともに、付け根部分への応力集中を回避できる。
【００２４】
（５）弁部のアクチュエータ側の上端部に凸部を形成すると、アクチュエータとの連結を行う連結部材によるダイアフラム部への緩衝を防ぐことができる。
【００２５】
▲６▼  ダイアフラム部の裏面に、可撓性を有する補助ダイアフラムを添えて、ダイアフラム部を裏側から補強すれば、強度の向上及び長寿命化が図れるとともに、もしダイアフラム部が破損しても、補助ダイアフラムでシール性を確保できる。
【００２６】
▲７▼  ダイアフラム部と補助ダイアフラムとの互いの接触面を接着しないで分離可能とすれば、ダイアフラム部と補助ダイアフラムの材質や変位率が異なっても、ダイアフラム部に無理が掛からないとともに、リサイクルする際にも便利である。
【００２７】
▲８▼  補助ダイアフラムの中央に弁部と重なる凸部を形成すると、アクチュエータとの連結を行うに当たり、その連結強度を高めることができる。
【００２８】
▲９▼  弁部とダイアフラム部とをポリテトラフルオロエチレンにて一体に作れば、材質上、汚れや雑菌などが付着し難く、腐食もしないので、清浄性が更に高くなるとともに、成形も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の断面図である。
【図３】第２の実施形態の断面図である。
【図４】第３の実施形態の断面図である。
【図５】第４の実施形態の断面図である。
【図６】本発明によるダイアフラム弁の使用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    弁部
２    ダイアフラム部
３    凸部
４    凹部
５    凹面
６    外周縁部
７    ネジ穴
８    補助ダイアフラム
９    凸部
１０  孔
１１  外周縁部
【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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【図６】
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