(57)【要約】【課題】  他方の管路内の圧力が作用してダイアフラムを構成する軸部と開口との間で隙間が発生し、該他方の管路内の流体が一方の管路内に逆流する可能性がない新規なバルブ装置を提供する。【解決手段】  一方の管路２に開口１２を介して連通し内部に流体が流入するとともに他方の管路３に連通してなる流体流入室１０と、上記開口１２を先端面で開閉するよう移動する軸部８ａとこの軸部８ａの基端から放射状に広がり外周は上記流体流入室１０の壁に固定されてなることにより該流体流入室１０を仕切る薄肉円盤部８ｂとを備えたダイアフラム８と、を備えたバルブ装置１であって、上記流体流入室１０に形成された円形状の開口１２の直径と、上記ダイアフラム８を構成する薄肉円盤部８ｂとの直径の比率は、１．０：０．５〜１．８とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１．０：０．５〜２．７とされてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の管路に円形状の開口を介して連通し内部に流体が流入するとともに他方の管路に連通してなる流体流入室と、上記開口を先端面で開閉するよう移動する軸部とこの軸部の基端から放射状に広がり外周は上記流体流入室の壁に固定されてなることにより該流体流入室を仕切る薄肉円盤部とを備えたダイアフラムと、を備えたバルブ装置であって、
上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．８とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１：０．５〜２．７とされてなること特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．６とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１．０：０．５〜１．８とされてなること特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記薄肉円盤部は、ダイアフラムの中心側から外周方向に亘って波状に成形されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の何れかのバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流通する流路の途中に装着され、該流体の流通を停止し又はその停止状態を解除するために使用されるバルブ装置に関し、特に、ダイアフラムが構成要素とされたバルブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すように、内部にダイアフラム１０１が内蔵されたバルブ装置１００が製造されている。このバルブ装置１００は、それぞれ図示しない導管に接続される一方及び他方の管路１０２，１０３が形成されたボディー１０４を備えている。このボディー１０４の中心には、上記一方の管路１０２に開口１０５を介して連通してなるとともに、上記他方の管路１０３に連通してなる流体流入室１０６が形成され、この流体流入室１０６には、上記ダイアフラム１０１が配設されている。このダイアフラム１０１は、上記開口１０５を開閉する軸部１０１ａと、この軸部１０１ａと一体成形されてなるとともに該軸部１０１ａから放射状に広がった薄肉状の薄肉円盤部１０１ｂと、この薄肉円盤部１０１ｂの外周に形成されたリング状の厚肉部１０１ｃとから構成されている。なお、この薄肉円盤部１０１ｂは、上記軸部１０１ａから上記厚肉部１０１ｃに亘ってやや傾斜されている。
【０００３】
また、上記ボディー１０４には、ケース１０７が固定され、このケース１０７の中心には移動軸１０８が回動自在に取り付けられている。この移動軸１０８の上端には、該移動軸１０８を回動操作するために作業者が把持する操作ハンドル１０９が取り付けられ、また、下端面には、凹部１０９ａが形成されている。そして、上記ダイアフラム１０１を構成する軸部１０１ａは、基端側がこの凹部１０９ａに挿入されている。また、上記ボディー１０４の一端側内側と上記ケース１０７の他端側内側との間には、中心に上記移動軸１０８の一端側が挿通された挿通孔１１０ａが形成されてなるとともに、上記ダイアフラム１０１を構成する厚肉部１０１ｃをボディー１０４に形成された段差面１０４ａとにより挟持する押さえリング１１０が配設されている。また、上記ケース１０７の内周面には、一方のネジ１０７ａが形成されてなる一方、上記移動軸１０８の外周面には、この一方のネジ１０７ａに螺合する他方のネジ１０８ｂが形成されている。
【０００４】
したがって、このバルブ装置１００では、上記操作ハンドル１０９を把持し、上記移動軸１０８を（時計回り方向に）回動させると、この移動軸１０８は、図４に示す状態から下方に移動し、これによって上記ダイアフラム１０１を構成する軸部１０１ａが下降して上記開口１０５が閉塞される（図５参照）。こうした操作により、それまで一方の管路１０２から上記開口１０５を通って流体流入室１０６内に流入し、この流体流入室１０６から他方の管路１０３に流入していた流体の流通が阻止される。
【０００５】
また、上述したバルブ装置１００は、操作ハンドル１０９の回動操作により、流体流入室１０６から他方の管路１０３に流入していた流体の流通を阻止するタイプのものであるが、こうした操作ハンドル１０９の回動操作を伴わず、エアーにより流路の開閉を行うものもある（特許文献１参照）。このバルブ装置は、一方のエアー圧入口からエアーが圧入されることにより、ダイアフラムが固定された軸部が下方に移動して流体の流通が阻止される一方、他方のエアー圧入口からエアーが圧入されることにより、上記軸体が上方に移動し、流体の流通が可能とされるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５１２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先に説明したバルブ装置では、上記軸部１０１ａにより開口１０５が閉塞された状態において、上記他方の管路１０３内の流体の圧力が高まり、上記ダイアフラム１０１全体を押し上げる場合があり、他方の管路１０３内の流体が一方の管路１０２側に逆流してしまう場合がある。また、上記特許文献１に開示されたバルブ装置においても、同じ現象が発生してしまう危険性を否定できない。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来のバルブ装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、他方の管路内の圧力が作用してダイアフラムを構成する軸部と開口との間で隙間が発生し、該他方の管路内の流体が一方の管路内に逆流する可能性がない新規なバルブ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、一方の管路に円形状の開口を介して連通し内部に流体が流入するとともに他方の管路に連通してなる流体流入室と、上記開口を先端面で開閉するよう移動する軸部とこの軸部の基端から放射状に広がり外周は上記流体流入室の壁に固定されてなることにより該流体流入室を仕切る薄肉円盤部とを備えたダイアフラムと、を備えたバルブ装置であって、上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．８とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１：０．５〜２．７とされてなること特徴とするものである。
【００１０】
この第１の発明では、上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．８とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１：０．５〜２．７とされてなることから、他方の管路内の圧力が作用してダイアフラムを構成する薄肉円盤部が開口側とは反対方向に押圧され、この結果、上記軸部と開口との間に隙間が発生し、該他方の管路内の流体が一方の管路内に逆流する可能性がない。
【００１１】
なお、上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径に対する上記薄肉円盤部の直径又は面積の比率の上限が１．０：１．８又は１：２．７とされているのは、この比率よりもダイアフラムを構成する薄肉円盤部の直径が長い場合又は面積が広い場合には、他方の管路内の流体の圧力によりダイアフラムを構成する軸部と開口との間に隙間が発生する危険性があり、また、上記比率の下限をそれぞれ１．０：０．５としたのは、この比率よりもダイアフラムを構成する薄肉円盤部の直径が短い場合又は面積が狭い場合には、該ダイアフラムの移動距離（開口の開閉による軸の移動に伴う薄肉円盤部の撓み量）が大きく規制されるからである。
【００１２】
また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．６とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１．０：０．５〜１．８とされてなることを特徴とするものである。
【００１３】
この第２の発明では、前記上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．６とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１．０：０．５〜１．８とされてなることから、他方の管路内の流体の圧力が相当高くなり、上記ダイアフラムにより仕切られた流体流入室内の圧力も相当高くなった場合であっても、ダイアフラムを構成する軸部と開口との間で隙間が発生し、該他方の管路内の流体が一方の管路内に逆流する可能性がない。
【００１４】
また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、上記第１又は第２の発明の何れかにおいて、前記薄肉円盤部は、ダイアフラムの中心側から外周方向に亘って波状に成形されてなることを特徴とするものである。
【００１５】
上記第３の発明では、薄肉円盤部は、ダイアフラムの中心側から外周方向に亘って波状に成形されてなることから、該ダイアフラムが開閉動作を繰り返しても、該薄肉円盤部の一部のみに負荷がかけられることがなく、劣化し亀裂又は破断するおそれを防止することができるとともに、撓み量を大きなものとすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係るバルブ装置によれば、他方の管路内の圧力が作用してダイアフラムを構成する軸部と開口との間で隙間が発生し、該他方の管路内の流体が一方の管路内に逆流する可能性がない。
【００１７】
また、上記第２の発明（請求項２記載の発明）では、前記上記流体流入室に形成された円形状の開口の直径と、上記ダイアフラムを構成する薄肉円盤部との直径の比率は、１．０：０．５〜１．６とされてなるか、又は、上記開口の面積と上記薄肉円盤部の面積の比率が１．０：０．５〜１．８とされてなることから、他方の管路内の流体の圧力が相当高くなり、上記ダイアフラムにより仕切られた流体流入室内の圧力も相当高くなった場合であっても、ダイアフラムを構成する軸部と開口との間で隙間が発生し、該他方の管路内の流体が一方の管路内に逆流する可能性がない。
【００１８】
また、上記第３の発明（請求項３記載の発明）によれば、ダイアフラムが頻繁に開閉動作を繰り返しても、該薄肉円盤部の一部のみに負荷がかけられることがなく、劣化し亀裂又は破断するおそれを防止することができるとともに、撓み量を大きなものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】発明の実施の形態に係るバルブ装置の断面図である。
【図２】図１に示すバルブ装置が開放された状態を示す断面図である。
【図３】図１に示すバルブ装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】従来のバルブ装置を示す断面図である。
【図５】図４に示すバルブ装置が閉塞された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態に係るバルブ装置１を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態に係るバルブ装置１は、エアーの圧入により開閉操作が行われるタイプのものである。
【００２１】
この実施の形態に係るバルブ装置１は、図１に示すように、一方及び他方の管路２，３が形成されたボディー４と、このボディー４に固定されている一方のエアー流入ブロック５と、この一方のエアー流入ブロック５の上端に固定されてなる他方のエアー流入ブロック６と、一端側（上端側）は上記他方のエアー流入ブロック６内に挿通され中途部は上記一方のエアー流入ブロック５に挿通され他端（先端）は上記ボディー４内に突出してなる移動軸と、この移動軸７の一端側中途部（図１中下端側中途部）に固定されたダイアフラム８を備えている。
【００２２】
上記ボディー４に形成された一方の管路２は、先端に図示しない一方の導管の端部が挿入固定される部位であり、また、上記他方の管路３は、上記一方の管路２の長さ方向に、間に仕切り部４ａを介して形成されてなり、図示しない他方の導管の端部が挿入固定される部位である。また、このボディー４の側方（図１中、一方及び他方の管路２，３の上方）には、流体流入室１０が内部に形成された管部１１が設けられ、この流体流入室１０と、上記一方の管路２とは、後述するダイアフラム８を構成する軸部により開閉される開口１２により連通している。また、この流体流入室１０は、上記他方の管路３にも連通している。また、この管部１１の上端側には、一方のネジ（符号は省略する。）が内周面に螺刻された薄肉部１１ａが形成され、この薄肉部１１ａの内側には外周に他方のネジ（符号は省略する。）が螺刻された大型リング１３の上端側を除く部位が螺着されている。
【００２３】
また、上記管部１１の上端には、上記一方のエアー流入ブロック５が固定されている。この一方のエアー流入ブロック５の中心には後述する移動軸７の中途部が挿通された小径挿通穴５ａと大径挿通穴５ｂとが形成され、下面には上記大型リング１３の上端側が挿入されたリング状凹部５ｃが形成されている。そして、この一方のエアー流入ブロック５の側面には、図示しないエアーコンプレッサに接続された図示しない一方のエアーチューブの先端が接続される一方のエアー流入ポート５ｄが形成され、この一方のエアー流入ポート５ｄは上記大径挿通穴５ｂに接続されている。また、この一方のエアー流入ブロック５であって、上記小径挿通穴５ａが中心に形成された部位の上面（上記大径挿通穴５ｂに面した面）には、上記移動軸７を中心としてなるとともに円環状に成形された一方の円環状凹部５ｅが形成されている。
【００２４】
また、上記一方のエアー流入ブロック５の上端には、先に説明したように、他方のエアー流入ブロック６の下端が固定されている。この他方のエアー流入ブロック６は、下側に開口（符号は省略する。）を有し上面は以下に説明する貫通穴６ａを除き天板部６ｂにより閉塞された円筒体である。そして、この他方のエアー流入ブロック６の中心には、後述する移動軸７の上端側が挿通された貫通穴６ａが形成されている。また、この他方のエアー流入ブロック６の天板部６ｂの下面からは、上記貫通穴６ａを中心とするパイプ部６ｃが垂下してなり、このパイプ部６ｃの外周と筒状部６ｄの内周との間には円環状に成形された他方のエアー流入空間６ｅが形成されている。そしてさらに、この他方のエアー流入ブロック６の側面には、図示しないエアーコンプレッサに接続された図示しない他方のエアーチューブの先端が接続される他方のエアー流入ポート６ｆが形成され、この他方のエアー流入ポート６ｆは上記他方のエアー流入空間６ｅに連通している。
【００２５】
次に、上記移動軸７の構成について説明する。この移動軸７は、上端側は上記他方のエアー流入ブロック６の中心に形成された貫通穴６ａに挿通され、中途部は、上記一方のエアー流入ブロック５の中心に形成された大径挿通穴５ｂと小径挿通穴５ａとに挿通され、先端は、上記流体流入室１０内に露出している。また、この移動軸７の中途部には、外周面が上記大径挿通穴５ｂの内周面に摺接する大径軸部７ａが形成され、この大径軸部７ａの外周面には図示しないＯリングが装着された円環状の凹部７ｂが形成されている。また、この大径軸部７ａの下面には、上記一方のエアー流入ブロック５に形成された一方の円環状凹部５ｅに対向してなる他方の円環状凹部７ｃが形成されており、これら一方及び他方の円環状凹部５ｅ，７ｃは、上記一方のエアー流入ポート５ｄに連通している。
【００２６】
そして、上記移動軸７の先端側中途部の外周面には、固定リング１５が固定され、この固定リング１５の外側には第１の移動リング１６が配置され、この第１の移動リング１６の外側には、第２の移動リング１７が配置されており、この第２の移動リング１７の外側には、前述した大型リング１３が位置している。そして、図２に示すように、上記固定リング１５の上端側外周には、やや大径となされた大径リング部１５ａが形成され、この大径リング部１５ａの下面は、第１の係合部１５ｂとされている。また、上記第１の移動リング１６の上端側内周には、上記固定リング１５に形成された大径リング部１５ａの外径に対応した内径を有するリング状凹部１６ａが形成され、このリング状凹部１６ａは上記第１の係合部１５ｂに係合する第２の係合部１６ｂを有している。また、この第１の移動リング１６の外周には、第３の係合部１６ｃが形成されている。また、上記第２の移動リング１７の内周面には、該第１の移動リング１６の下端側よりもやや大径となされた上記第２の移動リング１７が配置され、この第２の移動リング１７の内周面には、上記第３の係合部１６ｃに係合する第４の係合部１７ａが形成されている。
【００２７】
そして、上記移動軸７の下端（先端）には、図１及び図２に示すように、本発明を構成するダイアフラム８が固定されている。このダイアフラム８は、下端面で上記開口１２を開閉する軸部８ａと、この軸部８ａの上端外周から放射状に広げられてなる薄肉円盤部８ｂと、この薄肉円盤部８ｂの外周に形成されたリング状の厚肉部８ｃとを備えている。そして、上記軸部８ａは、上記移動軸７の先端側の外径とほぼ同じ外径となされた小径軸部８ｄと、この小径軸部８ｄの下端（先端）側に形成され該小径軸部８ｄの外径から徐々に拡径されてなり外周面は傾斜面部８ｆとなされた大径軸部８ｅと、この大径軸部８ｅの下端（先端）と同一の外径となされた円柱軸部８ｇとから構成されている。
【００２８】
また、上記ダイアフラム８を構成する上記薄肉円盤部８ｂは、基端が上記移動軸７の先端近傍に位置してなるとともに、外側に亘って徐々に径が大となる波状（波紋状）に成形されており、上記流体流入室１０を、上下（流体が流入する空間と流入しない空間）に仕切っている。また、上記薄肉円盤部８ｂの外周に形成されたリング状の厚肉部８ｃは、上記ボディー５の管部１１と大型リング１３とにより挟持された状態で固定されている。そして、この実施の形態に係るバルブ装置１では、上記流体流入室１０に形成された円形状の開口１２の直径と、上記ダイアフラム８を構成する薄肉円盤部８ｂとの直径の比率は、１．０：１．４とされ、互いの面積の比率は、１．０：１．６とされている。
【００２９】
したがって、上述した構成に係るバルブ装置１によれば、図２に示す状態において、上記一方のエアー流入ポート５ｄから図示しないエアーコンプレッサからのエアーが圧入されると、上記他方のエアー流入空間６ｅ内にエアーが流入する一方、上記一方及び他方の円環状凹部５ｄ，７ｃ内のエアーが上記一方のエアー流入ポート５ｄから外部に排気されて上記移動軸７が下降する。そして、こうした移動軸７の下降動作により、図１に示すように、上記ダイアフラム８を構成する軸部８ａの先端面により上記開口１２が閉塞される。また、こうした動作とともに、上記移動軸７の下降に伴い軸部８ａが下降すると、固定された上記厚肉部８ｃ以外の部位である薄肉円盤部８ｂが撓みながら変形し下降するとともに、上記第１及び第２の移動リング１６，１７も下方に移動し、それぞれの先端は上記薄肉円盤部８ｂの上面近傍に移動する。
【００３０】
そして、図１に示すように、上記ダイアフラム８を構成する軸部８ａの先端面により上記開口１２が閉塞された際、上記他方の管路３と連通した流体流入室１０内の圧力が上昇しても、上述したように、上記流体流入室１０に形成された円形状の開口１２の直径と、上記ダイアフラム８を構成する薄肉円盤部８ｂとの直径の比率は、同等かやや該薄肉円盤部８ｂの面積が広くされている（開口１２と薄肉円盤部８ｂとのそれぞれの直径の比率は、１．０：１．４とされ、互いの面積の比率は、１．０：１．６とされている。）ことから、該薄肉円盤部８ｂがその圧力により上方に移動させられることはなく、したがって、上記開口１２が僅かでも開き、他方の管路３内の流体が一方の管路２内に逆流することがない。
【００３１】
特に、この実施の形態に係るバルブ装置１では、上記薄肉円盤部８ｂが外側に亘って徐々に径が大となる波状（波紋状）に成形されていることから、ダイアフラム８が開閉動作を繰り返しても、該薄肉円盤部８ｅの一部のみに負荷がかけられることがなく、劣化し亀裂又は破断するおそれを防止することができるとともに、撓み量を大きなものとすることが可能となる。
【００３２】
また、上記実施の形態に係るバルブ装置１によれば、上述した構成とされていることから、上記開口１２を閉塞する際に図示しないエアーコンプレッサからのエアーが圧入される他方のエアー流入空間６ｅや、或いは上記一方及び他方の円環状凹部５ｅ，７ｃに外径を極めて短いものとすることができ、この結果、上記一方のエアー流入ブロック５や他方のエアー流入ブロック６の外径、さらには上記ボディー４に形成された管部１１の外径も細いものとすることができる。すなわち、実施の形態に係るバルブ装置１によれば、バルブ装置１のボディー４の管部１１の外径から一方のエアー流入ブロック５や他方のエアー流入ブロック６の外径も短いものとすることができ、計量化を図ることが可能となる。さらに、バルブ装置の中には、上記実施の形態に係るバルブ装置１を構成する他方のエアー流入ブロック６内に形成された他方のエアー流入空間６ｅ内に図示しないバネ（コイルスプリング）を配置し、このバネの弾性力により上記移動軸７を常時開口１２の閉塞方向に付勢するタイプのものがある（上記他方のエアー流入ポート６ｆは形成されていない）が、こうしたタイプのバブル装置であれば、上記バネ（コイルスプリング）の弾性係数が小さいもの、或いは径や長さが短いものを使用することができ、上記バルブ装置１と同じように、バルブ装置１のボディー４の管部１１の外径から一方のエアー流入ブロック５や他方のエアー流入ブロック６の外径も短いものとすることができ、計量化を図ることが可能となる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態に係るバルブ装置１では、本発明を、エアーにより開閉するタイプのバルブ装置に適用したものであるが、本発明は、必ずしもこうしたタイプに適用されたものばかりではなく、手動操作により開閉するタイプのものに適用したものあっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１  バルブ装置
２    一方の管路
３    他方の管路
８    ダイアフラム
８ａ    軸部
８ｂ    薄肉円盤部
８ｄ  小径軸部
８ｅ  大径軸部
８ｆ  傾斜面部
１０    流体流入室
１２    開口
【図１】
2011226531.tif 000003
【図２】
2011226531.tif 000004
【図３】
2011226531.tif 000005
【図４】
2011226531.tif 000006
【図５】
2011226531.tif 000007