(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口流路と出口流路を有するバルブボディと、前記入口流路から前記出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイアフラムと、該ダイアフラムを操作するための操作機構と、前記ダイアフラムと前記操作機構とを連結する連結金具を備えており、
前記連結金具は、軸部と、該軸部の先端に形成された軸部よりも大径の頭部とを備えており、
前記軸部の下方部分及び前記頭部は、前記ダイアフラムの上面略中央部に形成された隆起部に埋設されており、
前記隆起部には、前記軸部の周囲を囲うように金属製のリングが埋め込まれており、
前記リングの内径が、前記軸部の外径より大きく且つ前記隆起部の外径より小さく、前記頭部の外径より小さいことを特徴とする流体制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアフラムとその操作機構とを連結する連結金具の抜けを効果的に防止することができる流体制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２（ａ）は従来の流体制御器の一例を示す部分断面正面図であり、図１２（ｂ）はその部分拡大図である。
図１２（ａ）に示す従来の流体制御器は、入口流路（Ａ１）と出口流路（Ａ２）を有するバルブボディ（Ｂ）と、入口流路（Ａ１）から出口流路（Ａ２）への流体の流通を許容又は遮断するダイアフラム（Ｃ）と、ダイアフラム（Ｃ）を操作するための操作機構（Ｄ）とを備えている。
操作機構（Ｄ）は、空圧式コンプレッサの駆動により上下動するステム（Ｅ）と、ステム（Ｅ）の下端に取り付けられてダイアフラム（Ｃ）を押圧するコンプレッサ（Ｆ）とを備えており、コンプレッサ（Ｆ）とダイアフラム（Ｃ）とは連結金具（Ｇ）により連結されている。
【０００３】
図１２（ｂ）に示すように、連結金具（Ｇ）は、円柱状の軸部（Ｇ１）と、軸部（Ｇ１）の先端に形成された軸部よりも大径の頭部（Ｇ２）と、軸部（Ｇ１）の基端付近に挿通されたピン（Ｇ３）を備えており、軸部（Ｇ１）の下方部分及び頭部（Ｇ２）はダイアフラム（Ｃ）の上面略中央部に形成された隆起部（Ｃ１）に埋設されている。
【０００４】
しかしながら、このような構造からなる従来の流体制御器は、例えば流路に接続される配管内が真空の状態で開閉操作を行った場合等、連結金具（Ｇ）とダイアフラム（Ｃ）の連結部に加わる負荷が大きくなる条件下で使用した場合、連結金具（Ｇ）がダイアフラム（Ｃ）から抜けてしまうという問題があった。具体的には、連結部に過剰な負荷が掛かると、連結金具（Ｇ）が挿入されているダイアフラム（Ｃ）の穴が外側に拡がり、穴の直径が頭部（Ｇ２）の外径に達すると、連結金具（Ｇ）がダイアフラム（Ｃ）から抜ける。
この問題を解決するためには、頭部（Ｇ２）の外径を拡大して抜けに対する強度を向上させることが考えられるが、頭部の拡大は寸法上の制約から限界があるため、充分な強度向上効果を発揮することは困難である。
【０００５】
従来の流体制御器において、連結金具（Ｇ）が挿入されているダイアフラム（Ｃ）の穴が外側に拡がることを防止する力は、ダイアフラム自体の変形抵抗と、ダイアフラムと連結金具との境界に作用する接着力の２つであるが、ダイアフラムと連結金具との境界に作用する接着力は微小なものであるため、事実上はダイアフラム自体の変形抵抗のみに依存していると言える。しかし、連結部に過剰な負荷が掛かった場合、ダイアフラム自体の変形抵抗のみでダイアフラム（Ｃ）の穴が外側に拡がることを防ぐことは困難であった。
【０００６】
下記特許文献１には、ダイアフラム（隔膜）の中央隆起部に連結金具（栓）の頭部を埋め込み、中央隆起部の上方から金属製のキャップを被せた構造が開示されている。
しかしながら、この構造では、金属製のキャップは、フェーシングとダイアフラム（隔膜）とを機械的に結合することを目的として設けられているものであり、連結金具の抜け防止を目的としたものではない。実際、特許文献１の第２図から明らかなように、中央隆起部の外周面と金属製のキャップとの間には隙間が形成されているから、ダイアフラムの外側への拡がりを完全に防止することはできず、連結金具がダイアフラムから抜ける虞がある。
【０００７】
下記特許文献２には、ダイアフラムからの連結金具（ビス）の抜き出しを防止するために、補強用合成樹脂シートをビスの頭部を内方から押圧するように挿入埋設した構造が開示されている。
しかしながら、この構造は、連結金具（ビス）が挿入されているダイアフラムの穴が外側に拡がることを防ぐことができるものではない。また、補強用合成樹脂シートは比較的弱い力で変形することから、連結金具がダイアフラムから抜けることを確実に防止することはできない。
【０００８】
下記特許文献３には、最先端に抜止板を設け、抜止板の直上に締め止め板を設けた連結金具（連結ボルト）が開示されている。
しかしながら、この構造において、締め止め板はダイアフラムの締め付け加減に曖昧さを生じさせないために設けられているものであり、連結金具の抜け防止を目的としたものではない。また、締め止め板はダイアフラムの略表面に位置していることから、締め止め板により得られる抜け防止効果は小さく、連結金具がダイアフラムから抜けることを確実に防止することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭３３−６０１６号公報
【特許文献２】実公昭４９−３８９４号公報
【特許文献３】特開平５−１２６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、ダイアフラムの外側への拡がりを確実に防ぐことができ、連結金具とダイアフラムの連結部に加わる負荷が大きくなる条件下で使用した場合でも、連結金具がダイアフラムから抜けてしまうことがない流体制御器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、入口流路と出口流路を有するバルブボディと、前記入口流路から前記出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイアフラムと、該ダイアフラムを操作するための操作機構と、前記ダイアフラムと前記操作機構とを連結する連結金具を備えており、前記連結金具は、軸部と、該軸部の先端に形成された軸部よりも大径の頭部とを備えており、前記軸部の下方部分及び前記頭部は、前記ダイアフラムの上面略中央部に形成された隆起部に埋設されており、前記隆起部には、前記軸部の周囲を囲うように金属製のリングが埋め込まれており、前記リングの内径が、前記軸部の外径より大きく且つ前記隆起部の外径より小さく、前記頭部の外径より小さいことを特徴とする流体制御器に関する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、ダイアフラムと操作機構とを連結する連結金具が軸部と該軸部の先端に形成された軸部よりも大径の頭部とを備えており、軸部の下方部分及び頭部がダイアフラムの上面略中央部に形成された隆起部に埋設されており、隆起部には軸部の周囲を囲うようにリングが装着されていることから、リングにより連結金具が埋設されているダイアフラムの穴が外側に拡がることを確実に防ぐことができる。そのため、流路に接続される配管内が真空の状態で開閉操作を行った場合など、連結金具とダイアフラムの連結部に加わる負荷が大きくなる条件下で使用した場合でも、連結金具がダイアフラムから抜けてしまうことがない。
前記リングが金属製リングであることから、機械的強度に優れたリングとなり、連結金具が埋設されているダイアフラムの穴が外側に拡がることをより確実に防ぐことができ、リングが前記隆起部に埋め込まれていることから、リングが脱落することがなく、ダイアフラムの外側への拡がりを長期間に亘って確実に防ぐことができる。また、ダイアフラムの成形時においてリングを埋め込んで一体成形することができるため、製造効率に優れている。更にリングの内径が前記頭部の外径より小さく設定されていることから、連結金具の頭部がリングを越えて上方へと移動することが防がれ、連結金具がダイアフラムから抜けてしまうことをより確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る流体制御器の第一実施形態を示す部分断面正面図である。
【図２】第一実施形態の流体制御器のダイアフラムを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】図２の要部拡大図であって、（ａ）はダイアフラムの隆起部の拡大平面図、（ｂ）はダイアフラムと連結金具とリングを示す拡大縦断面図である。
【図４】連結金具の形状の変更例を示す図である。
【図５】連結金具の形状の別の変更例を示す図である。
【図６】（ａ）は図５示の連結金具の正面図、（ｂ）は図５示の連結金具の側面図である。
【図７】連結金具に取り付けられた係止片の別の例を示す正面図である。
【図８】連結金具に取り付けられた係止片の別の例を示す側面図である。
【図９】本発明に係る流体制御器の第二実施形態を示す部分断面正面図である。
【図１０】第二実施形態の流体制御器のダイアフラムを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図１１】図１０の要部拡大図であって、（ａ）はダイアフラムの隆起部の拡大平面図、（ｂ）はダイアフラムと連結金具とリングを示す拡大縦断面図である。
【図１２】従来の流体制御器の一例を示す図であって、（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）はダイアフラムと連結金具を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る流体制御器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、本発明に係る流体制御器の第一実施形態を示す断面図である。
本発明に係る流体制御器は、バルブボディ（１）と、ダイアフラム（２）と、操作機構（３）と、ボンネット（４）を備えている。
バルブボディ（１）は、流体の入口となる入口流路（５）と、流体の出口となる出口流路（６）と、入口流路（５）と出口流路（６）の間に隆起して形成された弁座（７）を有している。
【００２３】
図２は、第一実施形態の流体制御器のダイアフラム（２）を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
ダイアフラム（２）は、バルブボディ（１）に設けられた弁座（７）に対して当接離反（昇降）することにより、入口流路（５）から出口流路（６）への流体の流通を許容又は遮断する。
【００２４】
ダイアフラム（２）は、屈曲性、耐食性、耐熱性に優れた弾性素材から形成されており、具体的には、四沸化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、三弗化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、四弗化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）等の合成樹脂や、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレンゴム、ブタジエン・イソブチレン合成ゴム、ポリクロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴムから形成されている。
【００２５】
ダイアフラム（２）は、弁座（７）に当接する下面に円環状突条（２Ａ）と直線状突条（２Ｂ）を有している。円環状突条（２Ａ）は弁座（７）に当接する下面の外縁部近傍に形成されており、直線状突条（２Ｂ）は円環状突条（２Ａ）の内部を縦断するように形成されている。
円環状突条（２Ａ）及び直線状突条（２Ｂ）の縦断面形状は、図３（ｂ）に示すように下向きに突出する半円形を呈している。但し、円環状突条（２Ａ）及び直線状突条（２Ｂ）の縦断面形状は図示のものに限定されず、例えば下向きに突出する略三角形状を呈しているものでもよい。
【００２６】
図３は図２の要部拡大図であって、（ａ）はダイアフラムの隆起部の拡大平面図、（ｂ）はダイアフラムと連結金具とリング（後述する）を示す拡大縦断面図である。
ダイアフラム（２）の上面略中央部には円柱状の隆起部（２１）が形成されており、この隆起部（２１）にダイアフラム（２）と操作機構（３）とを連結する連結金具（吊り金具）（８）が取り付けられている。
連結金具（８）は、円柱状の軸部（８１）と、軸部（８１）の先端（下端）に形成された軸部よりも大径の円板状の頭部（８２）と、軸部（８１）の基端（上端）の近傍位置に設けられたピン（８３）とから構成されている。ピン（８３）は、軸部（８１）を直角方向（水平方向）に貫通している。尚、軸部（８１）は円柱状に限らず、角柱状であってもよい。
軸部（８１）の下方部分及び頭部（８２）は、ダイアフラム（２）の隆起部（２１）に埋設されている。ピン（８３）は、ダイアフラム（２）を押圧するコンプレッサ（９）（図１参照）に係合される。
【００２７】
本発明において、連結金具（８）の形状は図３に示すものに限定されない。
図４は連結金具（８）の形状の変更例を示している。
図４に示す連結金具（８）の軸部（８１）の上端には、ピン（８３）の代わりに略台形状の係止片（８４）が設けられており、この係止片（８４）はダイアフラム（２）を挿通してコンプレッサ（９）に係合される。係止片（８４）は、その厚み（ｄ）が軸部（８１）の直径（Ｒ）より小さく、その長さ（ｌ）は前記直径（Ｒ）より大きくされている。その理由は、ダイアフラム（２）に係止片（８４）を挿通する際にダイアフラム（２）に亀裂が生じることなく且つ挿通後に係止片（８４）とコンプレッサ（９）とを確実に係合できるようにするためである。
【００２８】
図５は連結金具（８）の形状の別の変更例を示している。
図５に示す連結金具（８）の軸部（８１）の上端には、ピン（８３）の代わりに六角形状の係止片（８４）が設けられており、この係止片（８４）はダイアフラム（２）を挿通してコンプレッサ（９）に係合される。
係止片（８４）は、図６（ａ）に示す正面視において、上端部の幅（Ｗ１）がダイアフラム（２）に形成された穴の直径以下であり且つ該上端部の下方に連結金具（８）の軸部（８１）の幅（正面視における幅：図示例の場合は軸部が円柱状であるため直径（Ｄ）よりも大きい幅（Ｗ２）を有する拡幅部（８５）を備えている。
また、図６（ｂ）に示す側面視において、最大厚み（ｔ）が連結金具（８）の軸部（８１）の幅（側面視における幅：図示例の場合は軸部が円柱状であるため直径）（Ｄ））以下とされ且つ上端部における厚み（ｔ１）は該軸部（８１）の幅（側面視における幅：図示例の場合は軸部が円柱状であるため直径（Ｄ））より小さくされている。尚、図示例の場合にはｔ＝ｔ１となっている。
【００２９】
尚、本明細書における「正面視」とは、図１に示す如く、入口流路と出口流路が同一軸線上に左右に配置される方向で流体制御器を見た場合を指し、「側面視」とは「正面視」の方向と同一水平面内において直角をなす方向、即ち入口流路の入口側又は出口流路の出口側から流体制御器を見た場合を指す。
また、上記したように、この変更例の係止片形状の設定における軸部（８１）の幅は、正面視形状の設定においては正面視幅、側面視形状の設定においては側面視幅を指す。
【００３０】
係止片（８４）の形状をこのような寸法に設定することにより、ダイアフラム（２）の穴に係止片（８４）を挿通させる際にダイアフラム（２）に亀裂が生じることが防がれ、且つ挿通後は係止片（８４）とコンプレッサ（９）とが確実に係合できるようになる。
また、係止片（８４）は、正面視形状において鋭角部を有していない形状もしくは角部を有さない形状とされており、これによって係止片（８４）をダイアフラム（２）の穴に挿通する際に、ダイアフラム（２）が傷付くのを防ぐことが可能となる。
図５，６に示した例では、係止片（８４）を、正面視において長方形の上部に台形を組み合わせた六角形状とし、側面視において一定幅（厚み）の長方形状とすることによって、これらの作用効果を達成している。
【００３１】
図７は連結金具（８）に取り付けられた係止片（８４）の更に別の例を示す正面図であり、図８はその側面図である。これらの正面図及び側面図は互いに組み合わせることが可能であり、図７（Ａ）に示す正面視形状に対して図８（ａ）乃至（ｄ）に示す側面視形状、図７（Ｂ）に示す正面視形状に対して図８（ａ）乃至（ｄ）に示す側面視形状、図７（Ｃ）に示す正面視形状に対して図８（ａ）乃至（ｄ）に示す側面視形状、図７（Ｄ）に示す正面視形状に対して図８（ａ）乃至（ｄ）に示す側面視形状をそれぞれ組み合わせることができる。尚、図７（Ｅ）と図８（ｅ）については後述する。
【００３２】
先ず、係止片（８４）の正面視形状の例について説明すると、（Ａ）は半円形、（Ｂ）は三角形の角を丸くした形状、（Ｃ）は略ホームベース形の五角形、（Ｄ）は円形である。
これらの形状においては、上端部の幅（Ｗ１）は明確に存在しないので０とみなすことができ、拡幅部（８５）は（Ａ）〜（Ｃ）の場合には下辺部、（Ｄ）の場合には直径部となる。
【００３３】
次に、係止片（８４）の側面視形状の例について説明すると、（ａ）は軸部（８１）の幅よりも狭い一定幅（厚み）の長方形、（ｂ）は下辺部が軸部（８１）の幅と等しく上辺部が軸部（８１）の幅よりも短い台形、（ｃ）は下辺部が軸部（８１）の幅より短く上端部が鋭角の三角形、（ｄ）は下辺部が軸部（８１）の幅と等しく上端部が鋭角の三角形である。
これらの形状において、（ａ）の場合には最大厚み（ｔ）が上端部における厚み（ｔ１）と等しく、（ｂ）〜（ｄ）の場合には最大厚み（ｔ）は下辺部（下端部）における厚みとなり、（ｃ）及び（ｄ）の場合には上端部の幅は０とみなすことができる。
（ｂ）〜（ｄ）に示すように、側面視における幅（厚み）が上端部において最も小さくされている形状とすると、ダイアフラムの穴への係止片の挿通をよりスムーズに行うことが可能となるため好ましい。
【００３４】
また、係止片（８４）と軸部（８１）とを、軸部（８１）よりも狭い幅の棒（８６）で繋いだ形状とすることもできる。
図７（Ｅ）はこのような構成を採用した場合の一例を示す正面図、図８（ｅ）はその側面図である。これらの図では、係止片（８４）として、正面視が台形の下角に丸みをもたせた形状で、側面視が台形のものが図示されているが、図７及び図８に示した他の形状の各係止片（８４）において、このように係止片（８４）と軸部（８１）とを、軸部（８１）よりも狭い幅の棒（８６）で繋いだ形状を採用することができる。
【００３５】
連結金具（８）の材料としては、ステンレス鋼やニッケル系合金が、機械的強度に優れ、且つ耐食性や耐酸性、耐熱性等に優れているために好ましく用いられるが、アルミニウム合金や銅合金等の他の金属材料を使用することもできる。
【００３６】
操作機構（３）は、図１に示すように、上下方向に延びるステム（３１）と、ステム（３１）の下端部に取り付けられてダイアフラム（２）を押圧するコンプレッサ（９）と、ステム（３１）を上下動させるための駆動機構（３２）から構成されている。
駆動機構（３２）の具体的な構成は特に限定されず、図１に示す空圧作動式のものや、手動式のハンドル等の公知の機構を使用することが可能である。
【００３７】
ダイアフラム（２）の隆起部（２１）には、連結金具（８）の軸部（８１）の周囲を囲うようにリング（１０）が装着されている。より具体的には、リング（１０）は隆起部（２１）に埋め込まれている。ここで、「埋め込まれている」とは、リング（１０）の表面が隆起部（２１）の表面に露出していない状態を指す。
リング（１０）の材料としては、機械的強度に優れている金属が好適に使用されるが、セラミックや硬質合成樹脂等の他の材料を使用することもできる。金属を使用する場合、連結金具（８）と同様の金属材料を使用することができる。即ち、ステンレス鋼やニッケル系合金が、機械的強度に優れ、且つ耐食性、耐酸性、耐熱性等に優れているために好ましく用いられるが、アルミニウム合金や銅合金等の他の金属材料を使用することもできる。
【００３８】
流路（５）（６）を開閉するためにダイアフラム（２）を上下動させると、連結金具（８）とダイアフラム（２）との連結部に負荷が加わる。より具体的には、連結金具（８）に対して上方への引張力が加わり、連結金具（８）が埋設されたダイアフラム（２）の穴が外側に拡がろうとする。
このとき、リング（１０）がこの穴の拡がりを防止する機能を発揮することから、連結金具（８）がダイアフラム（２）から抜けてしまうことを防止することができる。
また、リング（１０）が隆起部（２１）に埋め込まれていることにより、リング（１０）が脱落することがなく、ダイアフラム（２）の外側への拡がりを長期間に亘って確実に防ぐことができる。更に、ダイアフラム（２）の成形時においてリング（１０）を埋め込んで一体成形することができるため、製造効率に優れたものとなる。
【００３９】
リング（１０）の内径は、連結金具（８）の軸部（８１）の外径より大きく且つ隆起部（２１）の外径より小さく設定される。
これにより、リング（１０）を、軸部（８１）の周囲を囲うように隆起部（２１）に確実に埋め込んで装着することができる。
また、リング（１０）の内径は、頭部（８２）の外径より小さく設定される。
これにより、連結金具（８）の頭部（８２）がリング（１０）を越えて上方へと移動することが防がれるため、連結金具（８）が隆起部（２１）から抜けることをより確実に防止することが可能となる。
【００４０】
図９は、本発明に係る流体制御器の第二実施形態を示す部分断面正面図である。
第二実施形態に係る流体制御器は、ダイアフラム（２）に対するリング（１０）の取り付け位置のみが上記第一実施形態の流体制御器と異なっている。
以下、第二実施形態に係る流体制御器が、上記第一実施形態の流体制御器と異なる点について説明し、同じ構成には同じ符号を付して重複する説明は省略する。
【００４１】
図１０は、第二実施形態の流体制御器のダイアフラム（２）を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。図１１は図１０の要部拡大図であって、（ａ）はダイアフラムの隆起部の拡大平面図、（ｂ）はダイアフラムと連結金具とリングを示す拡大縦断面図である。
ダイアフラム（２）の隆起部（２１）には、連結金具（８）の軸部（８１）の周囲を囲うようにリング（１０）が装着されている。より具体的には、リング（１０）は隆起部（２１）の外周に密接するように嵌め込まれている。
【００４２】
第二実施形態の流体制御器においても、上記第一実施形態の流体制御器と同様に、リング（１０）は、連結金具（８）が埋設されたダイアフラム（２）の穴の拡がりを防止する機能を発揮するため、連結金具（８）がダイアフラム（２）から抜けてしまうことが防止できる。
また、リング（１０）が隆起部（２１）の外周に嵌め込まれていることから、隆起部（２１）にリング（１０）を埋め込むスペースが充分に確保できない場合でも、リング（１０）を軸部（８１）の周囲を囲うように隆起部に装着することができ、ダイアフラムの外側への拡がりを確実に防ぐことが可能となる。
【００４３】
リング（１０）の内径は、隆起部（２１）の外径と同一か若しくは僅かに小さく設定することが好ましい。これにより、リング（１０）を、隆起部（２１）の外周に対して強固に固定することが可能となり、連結金具（８）が隆起部（２１）から抜けることを確実に防ぐことができる。
【００４４】
本発明においては、上記第一実施形態と第二実施形態とを組み合わせた形態、即ち、リング（１０）が隆起部（２１）に埋め込まれており且つ隆起部（２１）の外周に嵌め込まれている形態とすることもできる。
このような形態とすると、隆起部（２１）に埋め込まれたリングと、隆起部（２１）の外周に嵌め込まれたリングの相乗作用によって、連結金具（８）が隆起部（２１）から抜けることをより一層確実に防ぐことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る流体制御器は、例えばバイオ用ソフトダイアフラム弁等として好適に利用される。
【符号の説明】
【００４６】
１      バルブボディ
２      ダイアフラム
２１    隆起部
３      操作機構
８      連結金具
８１    軸部
８２    頭部
１０    リング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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