(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室（２０）に連通する流体流入路（２３）と流体流出路（２１）とを有し、前記流体流入路（２３）の下流側の開口部（２１）の外周に弁座部（２５）が形成されている本体（３）と、駆動部材（３４）により往復動せしめられ前記弁座部（２５）に圧接または離間されるダイヤフラム（１）と、を具備して弁の開閉をおこなうダイヤフラム弁において、
前記ダイヤフラム（１）の前記駆動部材（３４）が取り付けられる裏側に、前記駆動部材（３４）の往復動の方向に対して略直角に拡がる押圧部材（２）が設けられており、
前記ダイヤフラム（１）が、
前記駆動部材（３４）の端部が接続される厚肉の円形の中央部（７）と、該中央部（７）から径方向外側へ前記押圧部材（２）の中間部分に設けられた押圧部（１６）と常時添接するように延設された環状の中間部（８）と、
該中間部（８）の外周から径方向外側へ前記駆動部材（３４）の往復動の方向に対して略直角に延設され、弁閉時に前記押圧部材（２）の前記押圧部（１６）の外側に設けられた膜受け部（１７）に添接可能な薄肉の環状の外側部（１０）と、を含み、
前記中央部（７）と前記外側部（１０）はそれぞれ均等な厚さとされ
前記中間部（８）は肉厚が、前記中央部（７）の厚さから前記外側部（１０）に向かって徐々に薄くされており、
前記中間部の外周位置に前記本体の弁座部に向かって突出した環状のシール部（９）が形成され、弁閉時には押圧部材（２）の前記押圧部（１６）が前記シール部（９）を押圧し、
前記外側部（１０）の外周縁には本体（３）に嵌合される環状嵌合部（１１）が形成されている、
ことを特徴とするダイヤフラム弁。
【請求項２】
前記ダイヤフラムの前記中央部（７）の裏面側に前記ダイヤフラムより剛性の高い材質で形成された連結体（１２）が埋設され、該連結体（１２）の埋設部（１３）の外径が前記弁座部（２５）の内径より小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁。
【請求項３】
前記押圧部（１６）が前記押圧部材（２）のダイヤフラム（１）の側の平坦面として形成され、その径がシール部の径と同じか、それよりも大きくされている、ことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁。
【請求項４】
前記押圧部材（２）の前記膜受部（１７）が、弁閉時のダイヤフラム（１）の形状と略同一形状にされている、ことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁。
【請求項５】
前記押圧部材（２）の前記膜受部（１７）が、弁閉時かつ前記ダイヤフラム弁の二次側に圧力がかかっていない状態において、前記ダイヤフラム（１）の外側部（１０）と添接しないように形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載のダイヤフラム弁。
【請求項６】
前記ダイヤフラム（１）の前記シール部（９）が、半円状の局所断面形状を有する、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のダイヤフラム弁。
【請求項７】
前記弁座部（２５）の内周縁部に段差部（４０）が設けられている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のダイヤフラム弁。
【請求項８】
前記弁座部（２５）から離間している状態の前記シール部（９）の外径が、前記弁座部（２５）の前記段差部（４０）の内径より僅かに小径に形成されている、ことを特徴とする請求項７に記載のダイヤフラム弁。
【請求項９】
前記駆動部材（３４）が、空気、電気、手動のいずれかで前記ダイヤフラム（１）を駆動することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に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、化学工場、または半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などの各種産業に使用されるダイヤフラム弁に関するものであり、さらに詳しくは、弁に流入する流体に異物が混入している場合でも確実に流体をシールし、コンパクトな弁の構成でありながら開閉ストロークを大きく確保することができ、大流量の流体を流すことができるダイヤフラム弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のダイヤフラム弁では、フッ素樹脂製のダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁や、弾性体としてゴム製のダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁があった。
【０００３】
しかしながら、フッ素樹脂製のダイヤフラムは弁に流入する流体が異物が混入しない純水などの場合であれば問題ないが、流体に固形状の異物が混入している工業用水などを流し、異物をシール部分に噛み込んだ場合、弁のシール性が悪くなるとともに、異物を噛み込んだダイヤフラムのシール部分が塑性変形してしまい、異物が外れた後のシール性も悪化したままであるという問題があった。
また、ゴム製のダイヤフラムは、弁に流入する流体に固形状の異物が混入している場合、異物をシール部分に噛み込んだとしてもゴムの弾性力によりシール性を保持することができ、異物が外れた後のシール性も悪化することはない反面、ゴム製のダイヤフラムに対して弁座はゴムより硬い部材で形成されるので、ダイヤフラムに当接する弁座やその周辺に突起や角になる部分が形成されていて、その突起や角が弁の閉止時にダイヤフラムのシール部分に当接する場合、繰り返し開閉を行うことにより突起や角に接触するダイヤフラムのシール部分が劣化し易くなり破損する恐れがあった。
【０００４】
弁座の突起に接触するダイヤフラムのシール部分がゴム製であるダイヤフラム弁として、図８に示すようなダイヤフラム弁があった（例えば、特許文献１参照）。このダイヤフラム弁は弁本体１０３に形成された弁座１０４と、弁座１０４に当接または離間する弁シート１０１が取り付けられたダイヤフラム１０２とを有するダイヤフラム弁において、弁シート１０１の、ダイヤフラム１０２との取付面にリング状凹溝１０５を形成し、凹溝１０５の外周側の内壁に溝内側に突出する外周側凸状係合部１０６を形成し、凹溝１０５の内周側の内壁に溝内側に突出する内周側凸状係合部１０７を形成し、ダイヤフラム１０２の下端のリング状突起１０８を弁シート１０１のリング状凹溝１０５に挿入し、リング状突起１０８の内周壁に設けた凹条溝１０９と外周壁に設けた凹条溝１１０に内外周側突条係合部１０６、１０７を嵌合させたものであり、この弁本体１０３は角形状のアルミブロックからなり弁座１０４が弁シート１０１方向へ突起した形状であり、弁シート１０１は合成ゴムの一種であるフッ素ゴムで成型されたものであった。その効果は、弁シート１０１にダイヤフラム１０２から弁シート１０１を引き剥がす力が働いても、弁シート１０１がダイヤフラム１０２から外れにくくするものであった。
【０００５】
しかしながら、上記従来のダイヤフラム弁は、弁シート１０１より硬い材質の弁座１０４は突起形状であるため、繰り返し開閉を行うことで弁シート１０１のシール部分は劣化し易くなり破損する恐れがあるため、開閉を頻繁に行うような用途で長期間使用できないという問題があった。
また、弁シート１０１とダイヤフラム１０２の連結は弁シート１０１のリング状凹溝１０５にダイヤフラム１０２の下端のリング状突起１０８を挿入することによりなされ、ダイヤフラム１０２から弁シート１０１が外れないようにリング状突起１０８の内外周壁に設けた凹条溝１０９、１１０に内外周側突条係合部１０６、１０７を嵌合させたものであるため、繰り返し開閉により弁シート１０１が破損した場合、弁シート１０１がダイヤフラム１０２から外れ易くなり、外れた弁シート１０１が流路を塞いだり、破損した弁シート１０１の破片がダイヤフラム弁から下流側に流出する恐れがあるという問題があった。
【０００６】
また、弁座に突起がなく、ダイヤフラムがゴム製のダイヤフラム弁として、図９に示すようなダイヤフラムバルブがあった（例えば、特許文献２参照）。このダイヤフラムバルブは、ばね１１１または圧力等の押圧手段によってリテーナ１１２を介してダイヤフラム１１３のシール部１１４を弁座１１５に押し付けるダイヤフラムバルブにおいて、ダイヤフラム１１３が、平面方向中央の一箇所と、シール部１１４と重なる円周上の特定箇所との複数箇所において、突起１１７がリテーナ１１２の圧入孔１１８に圧入されることでリテーナ１１２に固定されているものであり、その効果は弁閉時にシール部１１４が弁座に粘着して弁開に際してダイヤフラム１１３がリテーナ１１２に対して離れる（図９の右側）ことなく、ダイヤフラム１１３がリテーナ１１２に追随し、シール部１１４と重なった特定箇所から常に弁座との粘着が剥れる（図９の左側）ためダイヤフラムバルブの作動を安定化することができるものであった。
【０００７】
しかしながら、従来のダイヤフラムバルブは、突起１１７を圧入孔１１８に圧入することでダイヤフラム１１３がリテーナ１１２に固定されているので、開閉に応じて変形できるのは可曉部１１６のみであり、その開閉ストロークはダイヤフラム１１３のシール部１１４外周の可曉部１１６が開閉に対応して変形可能な範囲が開閉ストロークの限度となる。
そのため、開閉ストロークを大きく確保するためには可曉部１１６を大きくするか可曉部１１６のたわみ部分を大きくする必要があるが、可曉部１１６を大きくするとダイヤフラムバルブのサイズが大きくなる問題があり、たわみ部分を大きくすると繰り返し開閉に対する可曉部１１６の強度が弱くなる問題があった。
また、バルブのコンパクト化が求められる現在では可曉部１１６は縮小傾向にあり、開閉ストロークが大きく確保できず大流量の流体を流すことができないという問題があった。また、バルブの閉止時に二次側から流体圧がかかる場合、ダイヤフラム１１３の可曉部１１６に直接流体圧がかかるためダイヤフラム１１３が劣化し易くなり破損する恐れがあるという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３０１６１号公報
【特許文献２】特開平９−１５２０４６号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、弁に流入する流体に異物が混入している場合でも確実に流体をシールし、コンパクトな構成でありながら開閉ストロークを大きく確保することができ、大流量の流体を流すことができるダイヤフラム弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために本願請求項１の発明によれば、  弁室に連通する流体流入路と流体流出路とを有し、前記流体流入路の下流側の開口部の外周に弁座部が形成されている本体と、駆動部材により往復動せしめられ前記弁座部に圧接または離間されるダイヤフラムと、を具備して弁の開閉をおこなうダイヤフラム弁において、
前記ダイヤフラムの前記駆動部材が取り付けられる裏側に、前記駆動部材の往復動の方向に対して略直角に拡がる押圧部材が設けられており、
前記ダイヤフラムが、
前記駆動部材の端部が接続される厚肉の円形の中央部と、
該中央部から径方向外側へ前記押圧部材の中間部分に設けられた押圧部と常時添接するように延設された環状の中間部と、
該中間部の外周から径方向外側へ前記駆動部材の往復動の方向に対して略直角に延設され、弁閉時に前記押圧部材の前記押圧部の外側に設けられた膜受け部に添接可能な薄肉の環状の外側部と、を含み、
前記中央部と前記外側部はそれぞれ均等な厚さとされ
前記中間部は肉厚が、前記中央部の厚さから前記外側部に向かって徐々に薄くされており、
前記中間部の外周位置に前記本体の弁座部に向かって突出した環状のシール部が形成され、弁閉時には押圧部材の前記押圧部が前記シール部を押圧し、
前記外側部の外周縁には本体に嵌合される環状嵌合部が形成されている、
ことを特徴とするダイヤフラム弁が提供される。
【００１１】
請求項２の発明によれば、前記ダイヤフラムの前記中央部の裏面側に前記ダイヤフラムより剛性の高い材質で形成された連結体が埋設され、該連結体の埋設部の外径が前記弁座部の内径より小さく形成されている。
【００１２】
請求項３の発明によれば、前記押圧部が前記押圧部材のダイヤフラムの側の平坦面として形成され、その径がシール部の径と同じか、それよりも大きくされている。
【００１３】
請求項４の発明によれば、前記押圧部材の前記膜受部が、  前記押圧部材（２）の前記膜受部（１７）が、弁閉時のダイヤフラム（１）の形状と略同一形状にされている。
【００１４】
請求項５の発明によれば、前記押圧部材（２）の前記膜受部（１７）が、弁閉時かつ前記ダイヤフラム弁の二次側に圧力がかかっていない状態において、前記ダイヤフラム（１）の外側部（１０）と添接しないように形成されている。
【００１５】
請求項６の発明によれば、前記ダイヤフラムの前記シール部が、半円状の局所断面形状を有するようにされている。
【００１６】
請求項７の発明によれば、前記弁座部の内周縁部に段差部が設けられている。
【００１７】
請求項８の発明によれば、前記弁座部から離間している状態の前記シール部の外径が、前記弁座部の前記段差部の内径より僅かに小径に形成されている。
【００１８】
請求項９の発明によれば、前記駆動部材が、空気、電気、手動のいずれかで前記ダイヤフラムを駆動するようにされている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）下方向へ環状に突出したシール部が弾性体で設けられているため、弁に流入する流体に異物が混入している場合でも確実に流体をシールすることができる。
（２）ダイヤフラムは外側部に加えて中間部が開閉動作に応じて変形可能であるため、より開閉ストロークを大きく確保することができ、開閉ストロークが大きく確保できることでコンパクトな弁の構成でありながら大流量の流体を流すことができる。
（３）ダイヤフラムの中間部の肉厚が、中央部から外側部に向かって徐々に薄くなるように形成されると、弁の開閉時に中間部や、中央部又は外側部と中間部とが繋がっている部分に応力が集中するのを防止することができ、またシール部と弁座部の粘着を防止することができる。
（４）ダイヤフラムの中央部の上部に連結体が埋設され、連結体の埋設部の外径が弁座部の内径より小さく設けられ、押圧部材の押圧部がダイヤフラムのシール部上方に相対するように配置して設けられると、中間部を大きく確保することができるので開閉ストロークを大きく確保することができ、シール部の上下方向の肉厚を厚く設けることができるのでシール部に異物を噛み込んだとしてもシール性が保持されシールを確実に行うことができる。
（５）弁座部に段差部が設けられると、弁閉時にシール部は段差部の底面と段差部内周面の二箇所で二重のシールができるため流体圧が高くなるにつれてシール性も高くなり、確実なシールが行われるので流体が漏洩することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施形態を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
まず、本発明の第一の実施形態であるダイヤフラム弁について図１乃至図３に基づいて説明する。
１はダイヤフラムである。ダイヤフラム１中央部には駆動部から下方に延びた後記ピストン５の軸部３４の下端に接続される中央部７が設けられ、中央部７から径方向外側へ延設して肉厚が中央部７から後術の外側部１０に向かって徐々に薄くなるように形成された中間部８が設けられ、中間部８から径方向外側へ延設して薄肉の外側部１０が設けられており、中間部８の外周位置において、後述の弁座部２５に向かって突出した断面半円状のシール部９が設けられ、外側部１０の外周縁には断面矩形状の環状嵌合部１１が設けられている。環状嵌合部１１は後述の本体３の環状突部１８の内周に形成された環状溝１９に嵌合する。
【００２１】
ダイヤフラム１のシール部９の構成は、弁座部２５との圧接によりシールできる構成であれば特に限定されないが、シール部９が中間部８の外周から下方向へ突出した環状突条であることが好ましい。これはシール部９の材質がゴムであるため異物をシール部９に噛み込んだとしてもゴムの弾性力によりシール性が保持され流体が漏洩することを防止するため好適である。また、シール部９の断面形状は半円状であることがより好ましい。これはダイヤフラム１のシール部９が弁座部２５と圧接する時に接触部が線接触となりシール性が向上するため好適である。
【００２２】
また、ダイヤフラム１の中間部８の肉厚は、中央部７から外側部１０に向かって徐々に薄くなるように形成されるのが望ましい。中央部７はピストン５の軸部３４に接続するための連結体１２などを設けるため厚肉に、外側部１０は開閉抵抗を少なくして開閉トルクを低減するため薄肉にする必要があり、中間部８の肉厚を中央部７や外側部１０のどちらかの肉厚またはその中間の肉厚にすると、開閉時にかかる応力は中央部７又は外側部１０と中間部８が繋がっている部分に集中する。中央部７から外側部１０に向かって肉厚を徐々に薄くすることで応力集中をなくしダイヤフラム１の破損を防止すると共に、中間部８が変形してストロークを大きく確保する際に、中間部８の変形において特定箇所に応力が集中することが防止され、ダイヤフラム１の破損を防ぐために好適である。また、弁閉時にシール部９が弁座部２５に粘着したとしても、弁開時に中間部８の弾性力によりシール部９を上方向へ引き上げるので、シール部９と弁座部２５の粘着を防止することができるため好適である。
【００２３】
ダイヤフラム１の材料は、弾性のあるゴム状の弾性体であればよく、この第１の実施の形態ではエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）とされているが、その他、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムなどでもよい。また、ダイヤフラム１には、ビニロン、ナイロン、ポリエステルなど強度の高い補強布が含ませてダイヤフラム１を破れにくくすれば好適である。
【００２４】
中央部７には連結体１２が埋設され、連結体１２の埋設部１３の外径は後記本体３の弁座部２５の内径より小さく設けられている。これはダイヤフラム１と押圧部材２の固定を容易にし且つ中間部８を大きく確保することができるので開閉ストロークが大きく確保されるため好適である。またシール部９の位置には埋設部が埋設されないのでシール部９の上下方向の肉厚を厚く設けることができ、シール部９に異物を噛み込んだとしてもシール部９の弾性力によりシール性が保持され流体が漏洩することがないため好適である。
【００２５】
連結体１２の上部中央には後記ピストン５の軸部３４下端の雄ネジ部３３に螺着される雌ネジ部１４が設けられている。環状嵌合部１１は後記本体３の環状溝１９に嵌合された状態で本体３と後記隔膜押さえ６の下面とで挟持固定されている。
連結体１２の材質は、ダイヤフラム１より剛性の高い材質であればよく、この第１の実施の形態ではステンレス（以下、ＳＵＳと記す）、とされているが、その他、鉄、銅、真鍮などの金属や樹脂などでも良く、特に限定されない。
【００２６】
２は押圧部材である。押圧部材２中央にはダイヤフラム１の連結体１２が嵌挿される貫通孔１５が設けられている。また、押圧部材２下部には平坦面が設けられ、該平坦面のダイヤフラム１のシール部９の上方に相対する位置、すなわち該平坦面と後記膜受部１７との境目の環状のエッジ部分に、シール部９を後記本体３の弁座部２５に押圧する押圧部１６が形成されている。これは押圧部１６でシール部９を弁座部２５へ効率よく押圧させることでシール性を確実にするため好適である。
押圧部１６の構成は、第１の実施形態では押圧部材２下部の平坦面と後記膜受部１７との境目の環状のエッジ部分とされているが、シール部９を弁座部２５へ効率よく押圧させるのであれば、押圧部材２下部の平坦面がシール部９と同じかそれより大きい径を有するように設けて押圧部１６を形成しても良く、ダイヤフラム１のシール部９の上方に相対する位置に押圧部材２から下方へ突出する環状突起を設けて押圧部１６を形成しても良い。
また、押圧部１６の外周には弁閉時のダイヤフラム１の外側部１０形状と略同一形状の膜受部１７が設けられている。これは弁開時に外側部１０に流体圧がかかったときに外側部１０と略同一形状であれば、流体圧に対して押圧部材２で保持するので外側部１０の変形や破損を防ぐため好適である。
【００２７】
３は本体である。本体３の上部には、後記シリンダ本体４の下部と接合される環状突部１８と、環状突部１８内周に環状溝１９を有する。また上面には、環状溝１９内周壁とダイヤフラム１と共に形成される弁室２０が設けられている。弁室２０の底部には連通口２１、２２が設けられ、連通口２１は流体流入路２３に連通し、連通口２２は流体流出路２４に連通している。また、連通口２１の開口部は弁室２０の底部中央に設けられ、開口部の周縁部が弁座部２５となっている。
【００２８】
本体３の材質は、必要物性を満たしていればよく、例えば、塩化ビニル樹脂（以下、ＰＶＣと記す）、ポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦと記す）、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記す）、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などが使用される。
【００２９】
４はシリンダ本体であり、ボルト、ナット（図示せず）で本体３の上部に固定されている。シリンダ本体４の内部にはシリンダ部３９を有し、シリンダ部３９は階段状に空間が設けられ、それぞれの空間を上からシリンダ部３９天井面及び内周面とピストン５上面とで囲まれた第一空間部である上部空間２６、隔膜押さえ６上面とシリンダ部３９内周面とピストン５下端面とで囲まれて形成された第二空間部である下部空間２７が形成され、さらに下部には隔膜押さえ嵌合部２８が設けられていて、シリンダ本体４の側面には、上部空間２６に連通する第一作動流体連通口２９と下部空間２７に連通する第二作動流体連通口３０が形成されている。なお、シリンダ本体４は上部にシリンダカバーが別体で設けられた構成でも良く、本実施形態のようなシリンダカバーがシリンダ本体４と一つの部品で設けられた構成でも良い。
【００３０】
５はピストンであり、上方には、上部外周面にＯリングを保持するための環状の溝部３１を有する鍔部３２が設けられており、シリンダ本体４の下部空間２７の内周面を上下に摺動自在に配置されている。下方には、Ｏリングを嵌着し、下端部にダイヤフラム１に設けられた連結体１２の雌ネジ部１４に螺着される雄ネジ部３３が形成された軸部３４が、後記隔膜押さえ６の貫通孔３６を貫通した状態で、鍔部３２中央から垂下して一体的に設けられている。ダイヤフラム１は連結体１２を押圧部材２の貫通孔１５に嵌挿して軸部３４の雄ネジ部３３部に螺着することにより、ダイヤフラム１と軸部３４とで押圧部材２が挟持固定される。
【００３１】
６は隔膜押さえであり、下方にはピストン５の上下動に応じて押圧部材２およびダイヤフラム１が出入り可能な空間部３５が形成されている。隔膜押さえ６中央にはピストン５の軸部３４が嵌挿される貫通孔３６が形成されている。隔膜押さえ６上方の外周にはＯリング３７が配置された環状溝が設けられており、下部外周面には環状突起部３８が形成され、シリンダ本体４の隔膜押さえ嵌合部２８に挿嵌されている。
【００３２】
押圧部材２、シリンダ本体４、ピストン５、隔膜押さえ６の材質は、必要物性を満たしていればどのような材料で形成してもよく、例えば、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと記す）や、ガラス入りのＰＶＤＦ、ＰＰ、ＰＰＳ等が使用される。
【００３３】
以下、上記のように構成された、第１の実施形態のるダイヤフラム弁の作動について、図１乃至図３に基づいて説明する。
【００３４】
弁が開状態（図３の状態）において、この状態から第一作動流体連通口２９に作動流体である圧縮空気を注入すると、ピストン５上部とシリンダ本体４内周面で形成される上部空間２６へ圧縮空気が注入され、圧縮空気の圧力でピストン５が押し下げられ、ピストン５に接続されているダイヤフラム１は下方へ押し下げられ、押圧部１６がシール部９上方から下方向へ押圧することで、シール部９が弁座部２５に圧接されて流路は閉止され、弁は閉状態（図２の状態）となる。このとき、弁のシールは弾性体であるダイヤフラム１のシール部９のみによってなされているため、弁に流入する流体に固形状の異物が混合している場合、異物をシール部９と弁座部２５との間に噛み込んだとしてもシール部９は塑性変形することがなく、弾性力によりシール性を保持することができる。次に、閉状態（図２の状態）から第二作動流体連通口３０に作動流体である圧縮空気を注入すると、ピストン５と隔膜押さえ６の間に形成される下部空間２７へ圧縮空気が注入され、圧縮空気の圧力でピストン５が押し上げられるため、ダイヤフラム１も上方へ引き上げられ、ダイヤフラム１が弁座部２５から離間し、上方へ引き上げられて弁は開状態（図３の状態）となり、流体は流体流入路２３から流入して、連通口２１、弁室２０、連通口２２を通過して流体流出路２４から流出される。このとき噛み込んでいた異物がシール部９から外れると、シール部９が弾性力によって元に戻り、その後のシール性は変わることがない。ここで、弁が閉状態に（図２の状態）から開状態（図３の状態）になるまでの開閉ストロークは、通常は外側部１０の変形可能な範囲が開閉ストロークの限度となるが、本実施形態のダイヤフラム１は、外側部１０に加えて中間部８が開閉動作に応じて変形可能であるため、コンパクトな弁の構成でもより開閉ストロークを大きく確保することができ、開閉ストロークが大きく確保できることで大流量の流体を流すことができる。
【００３５】
次に、図４および図５に基づいて本発明の第二の実施形態のダイヤフラム弁について説明する。
【００３６】
この第二の実施形態では弁座部２５内の周縁部に段差部４０が設けられている。段差部４０の内径ｄとシール部９の外径Ｄは、Ｄ＝０．９９７ｄとなるように形成され、段差部４０の内径ｄはシール部９の外径Ｄより僅かに大きくされている。また、段差部４０の高さｈとシール部９の高さＨは、Ｈ＝１．２ｈとなるようにされている。第二の実施形態のダイヤフラム１およびその他の構成は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００３７】
次に、本発明の第二の実施形態であるダイヤフラム弁の作動について、図４および図５に基づいて説明する。
弁を開状態（図５の状態）から閉状態にすると、ダイヤフラム１のシール部９が段差部４０の底面４１に圧接されることでシール部９は弾性力により弁座部２５とシールされて閉状態（図４の状態）となる。このときシール部９は弾性力により外周側に拡がるように潰れて変形し、段差部４０の内周面４２に圧接される。これによりシール部９は段差部４０の底面４１と段差部４０の内周面４２の二箇所で二重のシールができる。この場合、弁が閉状態のときにダイヤフラム１のシール部９が流体圧により変形するが、シール部９は弾性力により外側に向かって変形するため段差部４０の内周面４２を押圧し、内周面４２のシール性が高くなる。これは流体圧が高ければ高いほどシール性が高くなるため、本実施形態であれば弁が閉状態のときに高い流体圧がかかっても高いシール性を発揮し、確実なシールが行なわれるので流体の漏洩することがない。また、シール部９の外径が段差部４０の内周面４２の径より僅かに小径に設けられていることにより、シール部９は、弁が閉状態のときに弾性力によって潰れるように変形して段差部４０の内周面４２に圧接される以外は、弁の開閉動作の時に段差部４０の内周面４２と当接することがないため、シール部９が擦れて摩耗することがない。これにより、ダイヤフラム１は長期使用において繰り返し開閉による破損がなく、シール部９の摩耗による劣化が抑えられるため、開閉による破損や劣化の心配なく長期間使用できる。第二の実施形態のその他の作用は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００３８】
また、上記の二重のシールをより確実に行なうことができるためには、弁閉時でない状態のシール部の外径Ｄは、弁座部４１の段差部４０の内周面４２の径ｄより僅かに小径に設けられた構成であることが好ましい。このとき段差部４０の内周面４２の径ｄとシール部９の外径ＤはＤ＝０．９８５ｄ〜０．９９９ｄの範囲内で設定するのが好適である。弁閉時にシール部９が弾性力により外周側に潰れるように変形して段差部４０の内周面４２とシールさせるためにはＤは０．９８５ｄ以上である必要があり、弁開閉時にシール部９が弁座部４１の段差部４０の内周面４２と当接することで擦れて摩耗させないためにＤは０．９９９ｄ以下である必要がある。
【００３９】
本発明のダイヤフラム弁の駆動は、特に図１に示すような本発明の空気駆動式のダイヤフラム弁だと腐食に弱い電装部品がないため耐食性に優れ、腐食性流体を流しても透過した腐食ガスがダイヤフラム弁を腐食することはないため好適である。また、図６に示すような電気駆動式のダイヤフラム弁でも良く、モーターなどの電気駆動部４７が取り付けられ、電気制御による開度の制御が可能であるため好適である。また、図７に示すような手動式のダイヤフラム弁でも良く、ハンドル４８を操作してステム４９を回動させることで容易に開閉操作ができるので好適である。
【００４０】
また、本発明のダイヤフラム弁が空気駆動、油圧駆動の場合、上部空間２６のシリンダ部３９天井面とピストン５上面の間にばねを挟持支承させても良く、下部空間２７の隔膜押さえ６上面とピストン下端面の間にばねを挟持支承させても良い。これは作動流体を供給する代わりにバネの弾性による圧力を加えることで、作動流体を供給しなくても常時閉または常時開にできるので好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一の実施形態の弁閉時を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の弁開時の要部拡大図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の弁閉時を示す要部拡大縦断面図である。
【図５】図4の弁開時を示す要部拡大縦断面図である。
【図６】電気駆動式のダイヤフラム弁の弁閉時を示す縦断面図である。
【図７】手動式のダイヤフラム弁の弁閉時を示す縦断面図である。
【図８】従来のダイヤフラム弁を示す縦断面図である。
【図９】別の従来のダイヤフラム弁を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    ダイヤフラム
２    押圧部材
３    本体
４    シリンダ本体
５    ピストン
６    隔膜押さえ
７    中央部
８    中間部
９    シール部
１０    外側部
１１    環状嵌合部
１２    連結体
１３    埋設部
１４    雌ネジ部
１５    貫通孔
１６    押圧部
１７    膜受部
１８    環状突部
１９    環状溝
２０    弁室
２１    連通口
２２    連通口
２３    流体流入路
２４    流体流出路
２５    弁座部
２６    上部空間
２７    下部空間
２８    隔膜押さえ嵌合部
２９    第一作動流体連通口
３０    第二作動流体連通口
３１    溝部
３２    鍔部
３３    雄ネジ部
３４    駆動部材（軸部）
３５    空間部
３６    貫通孔
３７    Oリング
３８    環状突起部
３９    シリンダ部
４０    段差部
４１    底面
４２    内周面
４７    電気駆動部
４８    ハンドル
４９    ステム
【図１】
0004744319.tif 000002
【図２】
0004744319.tif 000003
【図３】
0004744319.tif 000004
【図４】
0004744319.tif 000005
【図５】
0004744319.tif 000006
【図６】
0004744319.tif 000007
【図７】
0004744319.tif 000008
【図８】
0004744319.tif 000009
【図９】
0004744319.tif 000010