(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンネットに回動可能に軸支された弁軸（１０）と、前記弁軸に直交方向に取り付けられたカムピン（２１）と、前記カムピンに係合するカム溝（２６）が設けられると共に前記弁軸を軸方向に摺動可能にかつ周方向に回動可能に外嵌するカム筒（２３）と、前記カム筒の下部に上部が掛け止めされたコンプレッサ（９）と、前記コンプレッサに中央上部が取り付けられたダイヤフラム（５）とを備えたダイヤフラム弁において、前記弁軸に直交方向に延びるボール収容孔（１１）を全開時に前記カム溝の全閉域（２９）に開口するように穿設し、部分的に突出可能なボール（１３）と前記ボールを半径方向外方に付勢するばね（１２）とを前記ボール収容孔に内設し、全開時に前記ボールを前記カム溝の前記全閉域側の端部に突出させて当接させたことを特徴とする急速開閉型ダイヤフラム弁。
【請求項２】
ボンネットに回動可能に軸支された弁軸（１０）と、前記弁軸に直交方向に取り付けられたカムピン（２１）と、前記カムピンに係合するカム溝（２６）が設けられると共に前記弁軸を軸方向に摺動可能にかつ周方向に回動可能に外嵌するカム筒（２３）と、前記カム筒の下部に上部が掛け止めされたコンプレッサ（９）と、前記コンプレッサに中央上部が取り付けられたダイヤフラム（５）とを備えたダイヤフラム弁において、前記カム溝は、斜めに延びる斜行域（２７）と、前記斜行域の下端及び上端からそれぞれ相反する方向に延びる全開域（２８）及び全閉域（２９）とから成り、前記全開域を軸心との直交面に対し０．１０ｒａｄ（６°）以上０．１７ｒａｄ（１０°）以下の角度だけ上方に傾斜させ、前記全閉域を軸心との直交面に対し０．０５ｒａｄ（３°）以上０．１２ｒａｄ（７°）以下の角度だけ下方に傾斜させ、前記弁軸（１０）に直交方向に延びるボール収容孔（１１）を全開時に前記カム溝（２６）の全閉域（２９）に開口するように穿設し、部分的に突出可能なボール（１３）と前記ボールを半径方向外方に付勢するばね（１２）とを前記ボール収容孔に内設し、全開時に前記ボールを前記カム溝の前記全閉域側の端部に突出させて当接させたことを特徴とする急速開閉型ダイヤフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、急速開閉型のダイヤフラム弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の急速開閉型のダイヤフラム弁は、上面に開口部を有し内部の流路が弁座によって二分された弁体と、弁体の開口部を覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムの上方に配設されてダイヤフラムを弁体に固定するボンネットと、ボンネットに回動可能に軸支された弁軸と、この弁軸にカム機構を介在して軸方向に往復可能に接続され、下部がダイヤフラムの中央上部に取り付けられたコンプレッサとを備えている。
【０００３】
カム機構は、弁軸に直交方向に取り付けられたカムピンと、弁軸を軸方向に摺動可能にかつ周方向に回動可能に外嵌するカム筒とから形成される。カム筒は、そのガイドピンがボンネットのガイド溝に係合することにより周方向に回動不能である。カム筒の下部には、コンプレッサの上部が掛け止めされる。カム筒にはカムピンに係合するカム溝が配設され、カム溝は、軸心との直交面に対し斜めに延びる斜行域と、この斜行域の下端及び上端にそれぞれ配設された全開域及び全閉域とから成る。
【０００４】
全開時には、弁軸のカムピンがカム溝の全開域まで移動しする．これにより、カム筒がコンプレッサを介してダイヤフラムを引き上げて、ダイヤフラム弁を開弁させる。また、全閉時には弁軸のカムピンがカム溝の全閉域まで移動し、カム筒がコンプレッサを介してダイヤフラムを押し下げて、ダイヤフラム弁を閉弁させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の急速開閉型ダイヤフラム弁は、カムピンが全開時にカム溝の全開域に入り込み、全閉時には全閉域に入り込むことにより、弁がそれぞれ全開位置及び全閉位置に保持される。また、全閉時にはダイヤフラムが弁体の弁座に押圧されるため、ダイヤフラムの弾性反発力により、カムピンとカム溝との間に摩擦力が発生し、ダイヤフラム弁は全閉位置に比較的安定した形で保持される。しかしながら、全開時には、カムピンがカム溝の全開域から閉弁方向に動きだすことがあり、ダイヤフラム弁を全開位置に安定的に保持することができないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その課題は、全開時にダイヤフラム弁を全開位置に安定的に保持することができる急速開閉型ダイヤフラム弁を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、ボンネットに回動可能に軸支された弁軸と、この弁軸に直交方向に取り付けられたカムピンと、カムピンに係合するカム溝が設けられると共に弁軸を軸方向に摺動可能にかつ周方向に回動可能に外嵌するカム筒と、このカム筒の下部に上部が掛け止めされたコンプレッサと、コンプレッサに中央上部が取り付けられたダイヤフラムとを備えたダイヤフラム弁において、弁軸に直交方向に延びるボール収容孔を全開時にカム溝の全閉域に開口するように穿設し、部分的に突出可能なボールとボールを半径方向外方に付勢するばねとをボール収容孔に内設し、全開時にボールをカム溝の全閉域側の端部に突出させて当接させたことにある。このように、ボールをばね力によりカム溝の全閉域側の端部に当接させて、全開時にカムピンがカム溝の全開域から閉弁方向に容易に動きださないようにする。
【０００８】
又は、カム溝は、軸心との直交面に対し斜めに延びる斜行域と、この斜行域の下端及び上端からそれぞれ相反する方向に延びる全開域及び全閉域とから成り、この全開域を軸心との直交面に対し０．１０ｒａｄ（６°）以上０．１７ｒａｄ（１０°）以下の角度だけ上方に傾斜させ、全閉域を軸心との直交面に対し０．０５ｒａｄ（３°）以上０．１２ｒａｄ（７°）以下の角度だけ下方に傾斜させたことにある。このように、カム溝の全開域及び全閉域に斜行域とは反対方向の傾斜を設けて、カムピンがカム溝の山を乗り越えない限り、全開域及び全閉域からそれぞれ閉弁及び開弁方向に動きだせないようにする。ここで、全開域及び全閉域の傾斜角度がそれぞれ０．１０ｒａｄ（６°）及び０．０５ｒａｄ（３°）未満の場合には、カムピンに対する押え効果が期待できず、傾斜角度がそれぞれ０．１７ｒａｄ（１０°）及び０．１２ｒａｄ（７°）を超える場合には、ダイヤフラムを全開及び全閉位置からさらに大きくそれぞれ開弁及び閉弁方向に動かすことになり、ダイヤフラムの耐久性を損なう。
【０００９】
好ましくは、上記２つの手段を併せて実施する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る急速開閉型ダイヤフラム弁を、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、ダイヤフラム弁は、弁体１、ダイヤフラム５、ボンネット７、コンプレッサ９、弁軸１０等から構成される。弁体１は、上部に開口部２を有し、弁座３によって内部の流路が二分される。ダイヤフラム５は、弾性素材により形成され、ダイヤフラム５の上方に配設されたボンネット７により、弁体１に固定される。弁軸１０は、スラストワッシャ３０、閉位置調整ねじ３１、Ｃ形止め輪３２等により、ボンネット７に回動可能に軸支される。ボンネット７の上部にはキャップ８が取り付けられ、弁軸１０の上部にはハンドル３３が取り付けられる。コンプレッサ９は、弁軸１０にカム筒２３を介在して軸方向に往復可能に接続される。コンプレッサ９の下部には、ダイヤフラム５の中央上部が係止される。カムピン２１が弁軸１０を直交方向に貫通し、このカムピン２１の両端部に、カム機構の作動をスムーズにするためのローラ２２を回動可能に取り付ける。カムピン２１とローラ２２は、ボンネット７により直径方向への飛び出しが抑えられる。
【００１１】
図２に示すように、弁軸１０に、直交方向に延びるボール収容孔１１を穿設し、このボール収容孔１１にばね１２とボール１３とを内設する。ばね１２とボール１３をこの順に挿入した後、ボール収容孔１１の入口をかしめて、ボール１３の脱落を防止する。ボール１３は、ばね１２により半径方向外方に付勢され、ボール収容孔１１内において摺動自在であると共に、ボール収容孔１１から部分的に突出可能である。図１に示すように、カム筒２３は、上部が円筒状に形成されて、弁軸１０を軸方向に摺動可能にかつ周方向に回動可能に外嵌する。カム筒２３の下部には、コンプレッサ９の上部が掛け止めされる。カム筒２３は、その外周面から突出するガイドピン２５がボンネット７の図示しない上下方向に延びるガイド溝に係合することにより、軸方向に摺動可能にかつ周方向に回動不能である。
【００１２】
図３に示すように、カム筒２３にカム溝２６を直径方向に２つ配設する。このカム溝２６は、軸心との直交面に対し斜めに延びる斜行域２７と、斜行域２７の下端及び上端からそれぞれ相反する方向に延びる全開域２８及び全閉域２９とから成る。全開域２８は、軸心との直交面に対して０．１４ｒａｄ（８°）の角度だけ上方に傾斜し、全閉域２９は０．０９ｒａｄ（５°）の角度だけ下方に傾斜する。このカム溝２６にカムピン２１のローラ２２が摺動可能に嵌合する。
【００１３】
次に、上述した急速開閉型ダイヤフラム弁の作動を、図１ないし図５を参照して説明する。
図３に示すように、ダイヤフラム弁の全開時には、カムピン２１のローラ２２がカム溝２６の全開域２８に入り込み、図１に示すように、カム筒２３はその最上点近くまで引き上げられる。このため、ダイヤフラム５も弁体１の弁座３から引き離されて、ダイヤフラム弁は全開状態となる。図２に示すように、このとき、弁軸１０内のボール１３は、ばね１２により半径方向外方に付勢されてボール収容孔１１から部分的に突出し、カム溝２６の全閉域２９側の端部に当接する。このように、ダイヤフラム弁の全開時に、ボール１３がばね力によりカム溝２６の全閉域２９側の端部に突出して当接するから、カムピン２１がカム溝２６の全開域２８から閉弁方向に容易に動きだすことはない。従って、全開時に、ダイヤフラム弁を全開位置に安定的に保持することができる。
【００１４】
図３に示すように、カム溝２６の全開域２８は、軸心との直交面に対して０．１４ｒａｄ（８°）だけ上方に傾斜するから、カムピン２１は全開位置から一旦カム溝２６の山を乗り越えない限り閉弁方向に動くことはできない。カム溝２６のこの複雑形状により、カムピン２１がカム溝２６の全開域２８から閉弁方向に容易には動かず、これによっても全開時にダイヤフラム弁を全開位置に安定的に保持することができる。
【００１５】
次に、ダイヤフラム弁を全閉させるときは、図５に示すように、ハンドル３３を全閉位置まで回転する。図４に示すように、このとき、弁軸１０内のボール１３がカム筒２３によって、図２のばね１２のばね力に抗してボール収容孔１１内に押し込まれる。これと共に、カムピン２１のローラ２２が、カム筒２３を全開位置から一旦上昇させてカム溝２６の山を乗り越え、カム溝２６の斜行域２７を通過して、カム溝２６の全閉域２９に入り込む。図５に示すように、これにより、カム筒２３が下降し、ダイヤフラム５を押し下げて弁体１の弁座３に押圧して、ダイヤフラム弁を閉弁させる。
【００１６】
図３に示すように、カム溝２６の全閉域２９は、軸心との直交面に対して０．０９ｒａｄ（５°）だけ下方に傾斜するから、カムピン２１は全閉位置から一旦カム溝２６の山を乗り越えない限り開弁方向に動くことはできない。全閉時には、ダイヤフラム５が弁体１の弁座３に押圧されて、上方への弾性反発力を発生させているから、この反発力を超える押下げ力がカム筒２３に作用しない限り、カム筒２３が開弁方向に動きだすことはできない。従って、カムピン２１がカム溝２６の全閉域２９から開弁方向に容易に動きだすことはなく、全閉時にダイヤフラム弁を確実に全閉位置に保持することができる。図４に示すように、弁軸１０内のボール１３は、ボール収容孔１１内に押し込まれた状態で、ばね１２によりカム筒２３の内周面に当接している。このため、ボール１３とカム筒２３との間の摩擦力によっても、ダイヤフラム弁を全閉位置に安定的に保持することができる。
【００１７】
ダイヤフラム弁を再び全開させるときは、図１に示すように、ハンドル３３を全開位置まで閉弁時とは逆方向に回転する。図３に示すように、このとき、カムピン２１のローラ２２が、カム筒２３を全閉位置から一旦下降させてカム溝２６の山を乗り越え、カム溝２６の斜行域２７を通過してカム溝２６の全開域２８に入り込み、上述した全開時の状態に戻る。
【００１８】
なお、全開時に係合するボールとボール収容孔は、必ずしも１組に限定されるものではなく、２組以上設けてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の急速開閉型ダイヤフラム弁は、弁軸に直交方向に延びるボール収容孔を全開時にカム溝の全閉域に開口するように穿設し、部分的に突出可能なボールとボールを半径方向外方に付勢するばねとをボール収容孔に内設し、全開時にボールをカム溝の全閉域側の端部に突出させて当接させたから、全開時にダイヤフラム弁を全開位置に安定的に保持することができるという優れた効果を奏する。。
【００２０】
又は、カム溝は、軸心との直交面に対し斜めに延びる斜行域と、この斜行域の下端及び上端からそれぞれ相反する方向に延びる全開域及び全閉域とから成り、この全開域を軸心との直交面に対し０．１０ｒａｄ（６°）以上０．１７ｒａｄ（１０°）以下の角度だけ上方に傾斜させ、全閉域を軸心との直交面に対し０．０５ｒａｄ（３°）以上０．１２ｒａｄ（７°）以下の角度だけ下方に傾斜させたから、全開時にダイヤフラム弁を全開位置に安定的に保持することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る急速開閉型ダイヤフラム弁を示す縦断面図であり、全開位置の状態である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。
【図３】カム筒の外周面を示す展開図であり、カムピンが全開位置にある状態を示す。
【図４】図３と同様の図であり、カムピンが全閉位置にある状態を示す。
【図５】図１と同様の図であり、全閉位置の状態を示す。
【符号の説明】
１  弁体、２  開口部、３  弁座、５  ダイヤフラム、７  ボンネット、８
キャップ、９  コンプレッサ、１０  弁軸、１１  ボール収容孔、１２  ばね、１３  ボール、２１  カムピン、２２  ローラ、２３  カム筒、２５  ガイドピン、２６  カム溝、２７  斜行域、２８  全開域、２９  全閉域、３０  スラストワッシャ、３１  閉位置調整ねじ、３２  Ｃ形止め輪、３３  ハンドル
【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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