(57)【要約】      （修正有）【課題】シール性能のバラツキが少ないダイヤフラム弁を提供する。【解決手段】ダイヤフラム１は中央部において上方に突出するボス部４を備え、ダイヤフラム押さえ２は下部開口の凹部５を備え、ボス部４は凹部５に嵌合し、ボス部４は下広がりの円錐台形状を有し、円錐台形状のボス部４の側面と上面との第１角部は、角取りされたアール形状に形成されており、組み付け時において、ボス部４の上面と凹部５の底面とが密着しており、一方、ダイヤフラム１とダイヤフラム押さえ２との間のクリアランスＣは、ボス部４の周囲において設けられている。【選択図】図３
2015197119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口流路と出口流路とこれらの通路間に設けられた弁座とからなるボディと、中央部が上下動して弁座へ当接するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの中央部に接続されて上方に延びる昇降自在に配設されたステムと、該ステムを上昇または下降させる操作機構と、前記ダイヤフラムの上面に隣接して設けられステム下降時にダイヤフラムを押圧するダイヤフラム押さえと、を備えたダイヤフラム弁であって、
前記ダイヤフラムは中央部において上方に突出するボス部を備え、前記ダイヤフラム押さえは下部開口の凹部を備え、該ボス部は該凹部に嵌合し、
前記ボス部は下広がりの円錐台形状を有し、
前記円錐台形状のボス部の側面と上面との第１角部は、角取りされたアール形状に形成されており、
組み付け時において、前記ボス部の上面と前記凹部の底面とが密着しており、一方、前記ダイヤフラムと前記ダイヤフラム押さえとの間のクリアランスは、前記ボス部の周囲において設けられていることを特徴とするダイヤフラム弁。
【請求項２】
前記ボス部の立ち上がり部の第２角部が、角取りされたアール形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム弁。
【請求項３】
前記ダイヤフラム押さえの凹部の底面と側面との第３角部が、角取りされたアール形状に形成されており、
前記ダイヤフラム押さえの第３角部のアール形状と、前記ダイヤフラムの第１角部のアール形状とが密着していることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤフラム弁に関し、より詳しくは、シール性能のばらつきが少ないダイヤフラム弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイヤフラム弁に取り付けられるダイヤフラムとしては、ＰＴＦＥ等からなる合成樹脂膜とＥＰＤＭやＦＰＭ等からなるゴム膜との二層構造からなるものが知られている。（例えば、下記特許文献１参照）
【０００３】
図５は、二層構造のダイヤフラムの一例を示す縦断面図である。
このダイヤフラムは、ＰＴＦＥ等からなる合成樹脂膜（ａ）の上方に、ＥＰＤＭやＦＰＭ等からなるゴム膜（ｂ）が積層された二層構造を有している。
合成樹脂膜（ａ）及びゴム膜（ｂ）の中心部には上方に突出する円柱状のボス部（ｃ）が設けられている。ゴム膜（ｂ）の上方にはダイヤフラム押さえ（ｄ）が隣接して配されており、ダイヤフラム押さえ（ｄ）の下部中心にはボス部（ｃ）に対応するように凹部（ｅ）が形成されている。ボス部（ｃ）は凹部（ｅ）に嵌合している。合成樹脂膜（ａ）の中心部にはステム（図示略）と接続された吊り金具（ｆ）の先端が埋設されている。ステムを下降させると、吊り金具（ｆ）を介してダイヤフラム（合成樹脂膜（ａ）及びゴム膜（ｂ））を下方へ移動させるともに、吊り金具（ｆ）のフック（ｉ）がダイヤフラム押さえ（ｄ）の凹部底面（ｊ）を押圧し、これによりダイヤフラム押さえ（ｄ）がゴム膜（ｂ）を下方へ押圧する。結果、弁座シール時にはダイヤフラム押さえ（ｄ）がゴム膜（ｂ）及び合成樹脂膜（ａ）を押圧する。
【０００４】
このとき、吊り金具（ｆ）がゴム膜（ｂ）から抜けてしまうのを防止するために、ボス部（ｃ）はある程度の高さが必要となる。しかし、ボス部（ｃ）の存在により、弁座シール時にダイヤフラム押さえ（ｄ）からダイヤフラム（ゴム膜（ｂ）及び合成樹脂膜（ａ））へと均一な力がかかりにくく、特にボス部（ｃ）の厚みの変化がシール性能に大きな影響を与える構造となっている。
【０００５】
また、図５に示す従来のダイヤフラムは、ゴム膜（ｂ）のボス部（ｃ）の上面（ｇ）とダイヤフラム押さえ（ｄ）の凹部（ｅ）の底面（ｈ）との間にはクリアランスが設けられている。これは、上面（ｇ）と底面（ｈ）との間ではなくボス部（ｃ）の周囲にクリアランスが存在するように構成されている場合、ゴム膜（ｂ）がダイヤフラム押さえ（ｄ）により上方から押圧されるとその押圧力はボス部（ｃ）のみに伝わり、ボス部（ｃ）の周囲にはダイヤフラム押さえ（ｄ）による押圧力が伝達されない虞があるからである。また、製造上、ボス部（ｃ）の高さと凹部（ｅ）の深さを全く同じ寸法とすることはできない。よって、図示の如く、上面（ｇ）と底面（ｈ）との間側にクリアランスが形成されるような寸法関係とされている。上面（ｇ）と底面（ｈ）側にクリアランスを設けることにより、先にボス部（ｃ）の周囲が押され、その後ボス部（ｃ）が押されて、結果、ダイヤフラム全体を押さえることとなる。
【０００６】
しかしながら、従来のダイヤフラム弁は上記構造を有するため、ゴム膜（ｂ）の各部において押圧力が一定でなく、一部に応力が集中し、結果、シール性能がばらつくとの問題があった。
【０００７】
特許文献２および３には、ダイヤフラムのボス部の上面が平面状のものが開示されているが、ダイヤフラムのボス部とダイヤフラム押さえの凹部の寸法関係は考慮されておらず、応力の集中によるシール性能のバラツキという問題点にも全く触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２３２９３９号公報
【特許文献２】実公昭６１−２４７６８号公報
【特許文献３】実開平２−５６９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、繰り返しの上下動によるダイヤフラムの破断の発生が起こりにくいダイヤフラム弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、入口流路と出口流路とこれらの通路間に設けられた弁座とからなるボディと、中央部が上下動して弁座へ当接するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの中央部に接続されて上方に延びる昇降自在に配設されたステムと、該ステムを上昇または下降させる操作機構と、前記ダイヤフラムの上面に隣接して設けられステム下降時にダイヤフラムを押圧するダイヤフラム押さえと、を備えたダイヤフラム弁であって、前記ダイヤフラムは中央部において上方に突出するボス部を備え、前記ダイヤフラム押さえは下部開口の凹部を備え、該ボス部は該凹部に嵌合し、前記ボス部は下広がりの円錐台形状を有し、前記円錐台形状のボス部の側面と上面との第１角部は、角取りされたアール形状に形成されており、組み付け時において、前記ボス部の上面と前記凹部の底面とが密着しており、一方、前記ダイヤフラムと前記ダイヤフラム押さえとの間のクリアランスは、前記ボス部の周囲において設けられていることを特徴とするダイヤフラム弁に関する。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記ボス部の立ち上がり部の第２角部が、角取りされたアール形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム弁に関する。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記ダイヤフラム押さえの凹部の底面と側面との第３角部が、角取りされたアール形状に形成されており、前記ダイヤフラム押さえの第３角部のアール形状と、前記ダイヤフラムの第１角部のアール形状とが密着していることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム弁に関する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、ダイヤフラムのボス部は下広がりの円錐台形状を有し、前記円錐台形状のボス部の側面と上面との第１角部は、角取りされたアール形状に形成されており、組み付け時において、前記ボス部の上面と前記凹部の底面とが密着しており、一方、前記ダイヤフラムと前記ダイヤフラム押さえとの間のクリアランスは、前記ボス部の周囲において設けられていることにより、ダイヤフラム押さえが下方に押圧されたとき、先にダイヤフラム押さえと接しているボス部の上面が押され、次いでその押圧力をボス部の側面からその周囲へ逃がす（伝達する）ことができる。これによりボス部の厚みのバラツキを吸収するとともに、一部に応力が集中することがなく均一なシール面圧を実現することができる。よって、ボス部の厚みのバラツキに関わらずシール性能が均一なダイヤフラム弁とすることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、前記ボス部の立ち上がり部の第２角部が、角取りされたアール形状に形成されていることにより、ダイヤフラム押さえの押圧力をボス部からその周囲によりスムーズに伝達することができ、より均一なシール面圧を実現することができる。よって、繰り返しの上下動によるダイヤフラムの破断の発生がより起こりにくいダイヤフラム弁とすることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、前記ダイヤフラム押さえの凹部の底面と側面との第３角部が、角取りされたアール形状に形成されており、前記ダイヤフラム押さえの第３角部のアール形状と、前記ダイヤフラムの第１角部のアール形状とが密着していることにより、ダイヤフラム押さえの押圧力をボス部からその周囲によりスムーズに伝達することができ、より均一なシール面圧を実現することができる。よって、繰り返しの上下動によるダイヤフラムの破断の発生がより起こりにくいダイヤフラム弁とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るダイヤフラム弁の平面図である。
【図２】本発明に係るダイヤフラム弁の組付け状態を示す図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明に係るダイヤフラム弁の要部拡大図であり、（ａ）は組み付け時、（ｂ）は弁が閉じた状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係るダイヤフラム弁の（ａ）ダイヤフラム押さえ、（ｂ）ダイヤフラムの構成を示すための縦断面図である。
【図５】従来のダイヤフラムの一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るダイヤフラム弁の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るダイヤフラムの平面図である。図２は、本発明に係るダイヤフラム弁の組付け状態を示す図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１８】
本発明に係るダイヤフラム弁（１００）は、入口流路と出口流路とこれらの通路間に設けられた弁座（６１）とからなるボディ（６）と、中央部が上下動して弁座（６１）へ当接するダイヤフラム（１）と、ダイヤフラム（１）の中央部に接続されて上方に延びる昇降自在に配設されたステム（７）と、ステム（７）を上昇または下降させる操作機構（８）と、ダイヤフラム（１）の上面に隣接して設けられステム下降時にダイヤフラム（１）を押圧するダイヤフラム押さえ（２）を備えている。
【００１９】
尚、本発明において、上下方向とはダイヤフラム弁（１００）のステム（７）の軸に沿う方向であり、上方向とはダイヤフラム弁（１００）のステム（７）と連結される吊り金具（３）が突出する方向（図２（ｂ）における上方向）であり、下方向とはその逆方向（図２（ｂ）における下方向）である。
【００２０】
図３は、本発明に係るダイヤフラム弁の要部拡大図であり、（ａ）は組み付け時、（ｂ）は弁が閉じた状態を示す断面図である。図４は、本発明に係るダイヤフラム弁の（ａ）ダイヤフラム押さえ、（ｂ）ダイヤフラムの構成を示すための縦断面図である。
ダイヤフラム（１）は、吊り金具（３）の先端が埋設された平面視円形状の下側ダイヤフラム（１１）と、この下側ダイヤフラム（１１）の上面に密着して設けられた上側ダイヤフラム（１２）の二層構造とされる。
【００２１】
下側ダイヤフラム（１１）としてはポリ四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等からなる合成樹脂膜が好適に使用され、上側ダイヤフラム（１２）としては天然ゴムや、ニトリルゴム、スチレンゴム、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴムからなるゴム膜が好適に使用される。
【００２２】
ダイヤフラム（１）は、中央部において上方に突出するボス部（４）を備えている。ボス部（４）は、下広がりの円錐台形状を有している、一方、ダイヤフラム押さえ（２）は下部開口の凹部（５）を備えており、ボス部（４）は凹部（５）に嵌合する。下側ダイヤフラム（１１）の中央部には吊り金具（３）の先端が埋設されており、吊り金具（３）はステム（７）と接続されている。ステム（７）には、該ステム（７）を上昇または下降させる操作機構（８）が接続されており、操作機構（８）を用いてステム（７）を上昇又は下降させることにより、ダイヤフラム（１）（下側ダイヤフラム（１１））の中央部を上下動させることができ、これにより弁の開閉を行うことができる。
操作機構（８）は、図示例では空圧式アクチュエータが示されているが、これに限定されず、手動式のハンドル等であってもよい。
【００２３】
上記したように、ダイヤフラム（１）は下広がりの円錐台形状を有しており、この円錐台形状のボス部（４）の側面（４４）と上面（４１）との第１角部（４２）は、角取りされたアール形状に形成されている。また、側面（４４）、第１角部（４２）、上面（４１）全体がアール形状となっていてもよく、即ち半球形状あるいはそれに近い形状とされていてもよい。
これに対応してダイヤフラム押さえ（２）の凹部（５）の側面（５４）と底面（５１）との第３角部（５２）も同様に角取りされたアール形状に形成されていることが好ましい。
ダイヤフラム（１）のボス部（４）の立ち上がり部の第２角部（４３）もまた、角取りされたアール形状に形成されていることが好ましく、これに対応してダイヤフラム押さえ（２）の凹部（５）の開口側の第４角部（５３）も同様に角取りされたアール形状に形成されていることが好ましい。
つまり、ダイヤフラム（１）のボス部（４）は、周縁部から中心部に向かうに従い高さが高くなるような滑らかな曲面を描いていることが好ましく、ダイヤフラム押さえ（２）の凹部（５）も同様の形状であることが好ましい。
【００２４】
ダイヤフラム（１）のボス部（４）の上面（４１）と、ダイヤフラム押さえ（２）の凹部（５）の底面（５１）とは密着しており、そして、ダイヤフラム押さえ（２）の第３角部（５２）のアール形状と、ダイヤフラム（１）の第１角部（４２）のアール形状とも密着している。
一方、ボス部（４）の周囲においては、ダイヤフラム（１）とダイヤフラム押さえ（２）との間にはクリアランス（Ｃ）が設けられている（図３（ａ）参照）。つまり、ボス部（４）の高さ（Ｈ）は、凹部（５）の深さ（Ｄ）よりも大きい寸法とされる（図４参照）。
【００２５】
上記構成を有することにより、ステム（７）が下降することによりダイヤフラム押さえ（２）が上方から押圧されると、その押圧力は最初に凹部（５）の底面（５１）からボス部（４）の上面（４１）に伝達される。次いで、その押圧力はボス部（４）の上面（４１）から第１角部（４２）、側面（４４）、第２角部（４３）へ逃げ、ボス部（４）の周囲に伝達される（図３（ｂ）の矢印方向）。結果、図３（ｂ）に示す如く、ダイヤフラム押さえ（２）によりダイヤフラム（１）全体が均一に下方に押されることとなる。したがって、ダイヤフラムの一部に応力が集中してしまうことがなく、応力の集中によるダイヤフラムの破断の発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、例えば微生物の培養装置におけるサンプリング配管や供給液配管等の開閉に用いられるダイヤフラム弁に対して好適に利用される。
【符号の説明】
【００２７】
１      ダイヤフラム
１１    下側ダイヤフラム
１２    上側ダイヤフラム
２      ダイヤフラム押さえ
４      ボス部
４１    上面
４２    第１角部
４３    第２角部
５      凹部
５１    底面
５２    第３角部
５３    第４角部
６      ボディ
６１    弁座
７      ステム
８      操作機構
１００  ダイヤフラム弁
【図１】
2015197119.tif 000003
【図２】
2015197119.tif 000004
【図３】
2015197119.tif 000005
【図４】
2015197119.tif 000006
【図５】
2015197119.tif 000007