(57)【要約】【課題】大きなシール圧力がかかる用途に用いられる場合であっても耐久性が高く、ゴムの種類を変えた場合でも、寸法安定性の高いダイヤフラムを提供する。【解決手段】略角形をしたゴム製基材の外周部２ａに、金属板３が一体的に埋設されているダイヤフラム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略角形をしたゴム製基材の外周部に、剛体物が一体的に埋設されているダイヤフラム。
【請求項２】
前記剛体物が金属板からなり、４〜８個に略等間隔の隙間を隔てて分離されている請求項１記載のダイヤフラム。
【請求項３】
前記剛体物の厚みは、外周部の全厚みに対して４０〜７０％である請求項１又は２記載のダイヤフラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤフラムに関し、詳しくは、フィルタープレス等に用いられるダイヤフラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧で固液混合体を絞って液体部分をろ板外に排出して分離すると共に、脱水固体（ケーキ）を形成するフィルタープレス等に用いられるダイヤフラム（弁体）として、ゴム膜が多く使用されている。フィルタープレスは、図５にその断面構造を示すように、２枚の略角形をしたろ板１０の内、一方のろ板１０に固着されたゴム製のダイヤフラム２０と他方のろ板１０との間の空間３０に、固液が共存する被処理物、例えば汚泥を投入し、ダイヤフラム２０を加圧することにより、ダイヤフラム２０を変形させ、汚泥中の固液を分離する機能を有する。
【０００３】
この場合、内圧をシールするため、ダイヤフラム２０の外周部２０ａは、内圧の大きさに比例したシール強さで、ろ板１０間に挟持されることになる。そのため、シール箇所を強化するために種々の工夫がなされている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特に、内圧が２ＭＰａ以上のような高圧力が作用する場合には、ダイヤフラムの外周部２０ａには２倍以上のシール強さで挟み込む必要がある。当然のことながら、ゴム製のダイヤフラムに対する圧縮歪みも大きくなり、かかる歪み力に耐え得るための補強が必要になる。そこで、ゴムの硬さを高めたり、ゴム内部に繊維補強したりすることが行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２３２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、大きなシール圧力が加わった場合、ダイヤフラムを構成するゴムの圧縮歪みが大きく、充分な耐久性を有するとは言えず、より耐久性に優れたダイヤフラムの出現が望まれている。
【０００７】
更に、このようなダイヤフラムを製造する場合、一般に金型に未加硫ゴムを注入してから、加硫して硬化させるようにしているが、加硫後収縮することを考慮して、予め収縮率を金型寸法の精度に組み込んで設計されている。しかしながら、ゴムの種類が変わるとその収縮率が異なり、その都度、金型設計を変更する必要があって、極めて不経済という問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、大きなシール圧力がかかる用途に用いられる場合であっても耐久性が高く、しかもゴムの種類を変えた場合でも、寸法安定性の高いダイヤフラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係るダイヤフラムの特徴構成は、略角形をしたゴム製基材の外周部に、剛体物が一体的に埋設されていることにある。
【００１０】
この構成によれば、従来のダイヤフラムに比べて格段に大きな押圧力に耐えることができ、特に内圧が２ＭＰａ或いはこれ以上の高い圧力が負荷されるような場合であっても、充分な耐久性を発揮し得、長寿命のダイヤフラムとすることができる。更に、ダイヤフラムの外周部に剛体物が補強されて一体的に埋設されるので、加硫時のゴム自体の収縮量は小さくなり、ゴムの種類に応じた収縮率を考慮して、用いる金型をゴム種類に応じて変更する必要がない。しかも、ダイヤフラムがゴム単体からなるもの、あるいは繊維補強されたものに比べて、金属板の存在により、変形抵抗が大きく、寸法安定性に優れたものとなる。なお、剛体物が一体的に埋設されているとは、剛体物の全てがゴム製基材に固着されてその内部に埋没している場合のみならず、剛体物の一部が露出している場合を含む概念として用いる。
【００１１】
その結果、大きなシール圧力がかかる用途に用いられる場合であっても耐久性が高く、しかもゴムの種類を変えた場合でも、寸法安定性の高いダイヤフラムを提供することができた。
【００１２】
前記剛体物が金属板からなり、４〜８個に略等間隔の隙間を隔てて分離されていることが好ましい。
【００１３】
金属板は強度が高く、ゴムとの接着性も良好であり、しかも、金属板が分離されているので、外周部に高い押圧力が作用した場合に、外周部ゴムが大きく変形して収縮することがなく、均等に圧縮変形し、金属板に不均等な作用を及ぼし難くなる。のみならず、金属板の形状を四辺に及ぶ外周部の形状に合わせることなく、互いに分離した金属板片を外周部の形状に合わせるようにするので、製造時の材料ロスの発生が少なく、それだけ製造コストを低く抑えることができる。
【００１４】
前記剛体物の厚みは、外周部の全厚みに対して４０〜７０％であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、金属板の厚みが４０％未満であると、強度的に充分ではなく、７０％を越えると高い押圧力が作用した場合に、外周部ゴムに亀裂が入るおそれがある。
【００１６】
前記剛体物の略全体が、前記ゴム製基材の外周部の外表面に表れることなく埋設されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、剛体物の略全体がゴム製基材の外周部に埋没されているので、特に耐食性に優れた剛体材料を使用する必要がない。もっとも、剛体物の一部が外表面に露出してもよい。一部であると、後に露出部に未加硫ゴムを被覆し、再加硫する等の後加工することにより、容易に全体をゴム基材中に埋設させることができる。
【００１８】
前記剛体物が、その一部を表面に露出して、前記ゴム製基材の外周部に埋設されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によっても、寸法安定性の高いダイヤフラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るダイヤフラムの正面構造であり、図２は図１のＡ−Ａ拡大断面構造を示す。
【００２１】
このダイヤフラム２はゴム製で構成されていて、外周部２ａと、この外周部２ａよりやや薄肉の中央部２ｂ（フィルタープレスとして使用する際、固液混合物を押圧するための多数の突起が形成されているが、簡略化のため図示せず）とからなり、全体が略四角形をしている。通常、このダイヤフラム２の一辺は、５００〜２０００ｍｍ程度である。さらに、外周部２ａの内部には、剛体物である金属板３の全体が埋設されていて、フィルタープレスとして使用される場合に、特に強い押圧力がかかる外周部の圧縮変形に対する強化がなされている。もっとも、中央部２ｂは、ゴム基材のままなので、フィルタープレスとして使用する際には、大きな変形量を維持できる。
【００２２】
すなわち、金属板３は、図１，２に示すように、外周部２ａの内部に四隅の位置のみ切断されて構成されており、４個の金属板３がゴム基材中に埋設されていると共に、外周部２ａの幅に対して幾分短い幅に形成されている。この金属板３は、ゴム基材とは加硫接着されており、その厚みは、シール圧の負荷時に全厚みの約３０％程度の圧縮ひずみが生じると仮定して決定されることが、耐久性を高める上で好ましく、通常、外周部２ａの全厚みに対して４０〜７０％程度が好ましい。金属板３の厚みが４０％未満であると、強度的に充分ではなく、７０％を越えると高い押圧力が作用した場合に、外周部ゴムに亀裂が入るおそれがあって好ましくなく、シール性も低下するおそれがある。
【００２３】
金属板３を４個に分割して埋設しているが、これは、一辺の長さが１０００ｍｍ程度の角形ダイヤフラムの場合、４〜８個に均等に分割されていることが好ましく、その隙間は、５〜１５ｍｍ程度が好ましく、８〜１２ｍｍ程度がより好ましい。この範囲であると、外周部２ａに高い押圧力が作用した場合であっても、外周部ゴムが大きく変形して収縮することがなく、均等に圧縮変形し、金属板３に不均等な作用を及ぼし難いからである。
【００２４】
金属板３の幅は、外周部２ａの幅に対して７０〜１００％（１００％の場合は、金型に挿入可能なことが条件となる）程度が好ましく、例えば、一辺の長さが１０００ｍｍ程度の角形ダイヤフラムの場合、外周部２ａの幅が約５０ｍｍであるのに対して、金属板３の幅は３５〜５０ｍｍ程度にする。もっとも、金属板３の各形状は、図１に示すような両端部を傾斜した形状にする必要はなく、例えば、図３に示すように、略Ｌ形にした４個の金属板１３を、互いの端部どうしの間隔Ａ（例えば約１０ｍｍ）だけ隔てて配置し、端面をダイヤフラムの各辺に平行になるようにしてもよい。金属板をこのようにしても、ダイヤフラムの外周部の形状に合せた一体形状のものにする場合に比べて、材料ロスの発生が少なく、それだけ製造コストを低く抑えることができる。
【００２５】
ゴム基材としては、天然ゴムの他、強度、耐食性、耐熱性に優れたフッ素ゴムなどを使用することができる。金属板３としては、ゴム基材に埋設されるので、安価な一般鋼板でもよく、耐食性に優れたステンレス鋼板であってもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係るダイヤフラムの製造方法について説明する。所定サイズの角形形状をした金型に未加硫ゴムを注入し、ついで、金属板を４辺の外周部に配置する。更に、未加硫ゴムを注入して、上型を被覆して挟持するようにし、通常の加硫条件に従い、所定温度、所定時間加熱して加硫する。金型を取り外すと、ダイヤフラムが得られる。
【００２７】
このようにして得られたダイヤフラムは、内圧が２ＭＰａ程度の高い圧力が負荷された場合（外周部には、約２倍の押圧力が負荷される）であっても、充分な耐久性を有して、長時間の使用に耐え得るものであった。しかも、ダイヤフラムの外周部に剛体物としての金属板が補強されて一体的に埋設されるので、加硫時のゴム自体の収縮量は小さくなり、ゴムの種類に応じた収縮率を考慮して、用いる金型をゴム種類に応じて変更する必要がない。そして、ダイヤフラムがゴム単体からなるもの、あるいは繊維補強されたものに比べて、金属板の存在により、変形抵抗が大きいため、寸法安定性に優れたものとなる。
【００２８】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、金属板３の略全体が外表面に表れることなく、ゴム基材中に埋没されている例を挙げて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、図４に示すように、金属板の一部の表面が露出して埋設されている構成であってもよい。この金属板３も、略等間隔を隔ててその複数個が外周部２ａに分割して配置されていて、ゴム基材とは加硫接着されている。この場合、金属板３が一部外部に露出することになるので、金属板として耐食性を有するステンレス鋼板などを使用することが好ましい。
（２）上記実施形態では、中央部を構成するゴムと外周部を構成するゴムとは、同一材料のものであってもよいし、異なるゴム材料であってもよい。
（３）上記実施形態では、剛体物としての金属板として、一般鋼板、ステンレス鋼板が使用できることを説明したが、これに限定されるものではなく、他の金属であってもよく、要は、ゴムと直接的に、あるいは下地材などを介して間接的に接着可能性があればよい。
（４）本実施形態に係るダイヤフラムは、汚泥のような固液混合体を含む下水処理用フィルタープレスに適用できるだけでなく、味噌、醤油製造などの食品工業、化学工業、半導体製造工業などにおいて固液混合体を使用する分野での処理に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイヤフラムの正面図
【図２】図１のダイヤフラムのＡ−Ａ拡大断面図
【図３】別変形例に係るダイヤフラムの、図１と同様な正面図
【図４】別実施形態に係るダイヤフラムの、図２と同様な断面図
【図５】従来技術のフィルタープレスの概略断面図
【符号の説明】
【００３０】
２ａ        外周部
３          剛体物（金属板）
【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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