(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口及び排出口を有する弁本体に、ダイヤフラムの外周部を取り付け、該ダイヤフラムの弁部を、弁本体に形成された弁座に接触する弁閉位置と、弁座から離間して吸入口から流入した流体を排出口から排出できる弁開放位置に変形自在に設け、該弁部の背面側を、スプリングを介してスプリングシートによって押圧することで弁閉方向に付勢するようにした背圧弁において、
前記ダイヤフラムに面する弁本体の上面に環状溝が形成され、環状溝に連通する吸入用搬送流路が前記吸入口に接続され、
前記環状溝の中央部に形成される排出用搬送流路に前記排出口が連通して形成され、
前記ダイヤフラムは、ゴムからなる第一ダイヤフラム層と、該第一ダイヤフラム層の流体側に積層された耐蝕性を有する第二ダイヤフラム層とを備え、ダイヤフラムの外周部の肉厚に比し、弁部の肉厚を薄くし、第一ダイヤフラム層に、該第一ダイヤフラム層を湾曲形成してなるとともに直径の相違する複数の環状の凸部を設け、
前記環状の凸部は、弁本体に形成される環状溝に対応する位置に設けられ、
前記スプリングシートは、複数の環状の凸部のうち、最も直径の小さな凸部の環の内側にて、ダイヤフラムの背面側を押圧するように構成されてなることを特徴とする背圧弁。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、第一ダイヤフラム層と第二ダイヤフラム層との間に、耐圧性を有する基布を、第二ダイヤフラム層に沿うように設けてなる請求項１に記載の背圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラム、プランジャ、ベローズ等を往復動せしめてポンプ動作を行う往復動ポンプと組み合わせて使用するのに最適な背圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、背圧弁は、図６に示す如く、流入口１０８及び排出口１０９を有する弁本体１００に、ダイヤフラム１０１の外周部１０２を取り付け、該ダイヤフラム１０１の弁部１０４を、弁本体１００に形成された弁座１１０に接触する弁閉位置と、弁座から離間して流入口１０８から流入した流体を排出口１０９から排出できる弁開放位置に変形自在に設け、該弁部１０４の背面側を、スプリング１０６で弁閉方向に付勢するようにしたものが公知である。
【０００３】
前記背圧弁を往復動ポンプの二次側の配管に接続し、該背圧弁により、適切な流体の定量供給を維持すべく、往復動ポンプの吐出側に所定の圧力を付加するように使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記往復動ポンプにおいては、流体の脈動が発生するため、かかる脈動を如何に抑制するかが課題となる。従来の背圧弁は往復動ポンプによる脈動を抑えることができず、むしろ脈動を助長する傾向にあった。その要因としては、前記ダイヤフラム１０１は、ゴム等の弾性体を円板状に形成してなり、しかも、弁部１０４と外周部１０２とは、同一の肉厚に設定されていることから、弁部１０４が曲げや撓みに対して強くなっていた。この結果、流体等の外部の負荷により変形して撓み難い（変形による自由度が小さい）ため、スプリング１０６の能力に悪影響を及ぼすこととなり、弁開閉時に精度の良い作動を行えなかったためであると考えられる。
【０００５】
スプリング１０６の弾発力（スプリングの圧縮量）は、流体圧と比例関係にあるにもかかわらず、スプリング１０６の弾発力に更にダイヤフラム１０１を撓ませる力が付加されるため、ダイヤフラム１０１に自由度がないと、ダイヤフラム１０１を押圧するスプリング１０６の弾発力と流体圧とを比例関係に設定することが困難となる。この結果、従来の背圧弁のダイヤフラム１０１は、任意の流体圧に対して精度良く開閉することができず、脈動を抑制することは期待できず、ダイヤフラム１０１が、ある一定の流体圧で急に開放又は閉止すると、むしろ脈動を助長するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、ダイヤフラムの自由度を大きくして、往復動ポンプに生じる脈動の助長を従来品に比べ低減することができる背圧弁を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、吸入口及び排出口を有する弁本体に、ダイヤフラムの外周部を取り付け、該ダイヤフラムの弁部を、弁本体に形成された弁座に接触する弁閉位置と、弁座から離間して吸入口から流入した流体を排出口から排出できる弁開放位置に変形自在に設け、該弁部の背面側を、スプリングを介してスプリングシートによって押圧することで弁閉方向に付勢するようにした背圧弁において、前記ダイヤフラムに面する弁本体の上面に環状溝が形成され、環状溝に連通する吸入用搬送流路が前記吸入口に接続され、前記環状溝の中央部に形成される排出用搬送流路に前記排出口が連通して形成され、前記ダイヤフラムは、ゴムからなる第一ダイヤフラム層と、該第一ダイヤフラム層の流体側に積層された耐蝕性を有する第二ダイヤフラム層とを備え、ダイヤフラムの外周部の肉厚に比し、弁部の肉厚を薄くし、第一ダイヤフラム層に、該第一ダイヤフラム層を湾曲形成してなるとともに直径の相違する複数の環状の凸部を設け、前記環状の凸部は、弁本体に形成される環状溝に対応する位置に設けられ、前記スプリングシートは、複数の環状の凸部のうち、最も直径の小さな凸部の環の内側にて、ダイヤフラムの背面側を押圧するように構成されてなることにある。
【０００８】
しかも、前記ダイヤフラムは、第一ダイヤフラム層と第二ダイヤフラム層との間に、耐圧性を有する基布を、第二ダイヤフラム層に沿うように設けてなるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の一実施の形態に係る強酸性又は強アルカリ性の液体を搬送させるために用いられる往復動ポンプに接続される背圧弁を示す。尚、図１の左半分は弁閉状態を示し、右半分は弁開状態をそれぞれ示す断面図である。
【００１０】
前記背圧弁１は、弁本体３と、ボンネット５と、弁蓋６と、スプリングシート７と、スプリング（圧縮コイル）８と、スプリングピース９と、ダイヤフラム１０とを備えている。
【００１１】
前記弁本体３の一側３ａには、往復動ポンプのポンプヘッド部（図示省略）から搬送された液体が供給される吸入口１２が形成されている。該吸入口１２は、弁本体３の上面に形成された円形凹部２７内の環状溝１３に連通する吸入用搬送流路１５に接続されている。
【００１２】
前記弁本体３の他側３ｂには、前記吸入口１２から吸入された液体を処理槽等（図示省略）に供給するための排出口１７が形成されている。該排出口１７には、前記弁本体３の上面で且つ前記環状溝１３の中央部に開口している排出用搬送流路１８が連通して形成されている。ここで、図２に示す如く前記環状溝１３の内径Ｄ１は、前記排出用搬送流路１８の開口径Ｄ２に接近して形成されている。従って、環状溝１３の内径と、排出用搬送流路１８の開口径差による環状の弁座２８の環状面積は、小さく設定されている。
【００１３】
前記ダイヤフラム１０は、図２及び図３に示す如くゴム等の弾性体から形成された第一ダイヤフラム層２０と、液体側に面し且つ液体に対して耐蝕性に優れたフッ素含有樹脂シート等から形成される第二ダイヤフラム層２１とを積層してなる。ダイヤフラム１０は、環状の外周部２２と該外周部２２に囲まれ可動自在な弁部２３とからなる。
【００１４】
前記第一ダイヤフラム層２０の弁部２３側の肉厚は、外周部２２側の肉厚に比し小さくなるように設定されている。また、前記第二ダイヤフラム層２１の肉厚さは一定であり、従って、ダイヤフラム１０の弁部２３の肉厚ｔ１は、外周部２２の肉厚ｔ２に比し小さくなっている。
【００１５】
第二ダイヤフラム層２１の弁部２３側には、直径の相違する複数の環状凸部２５ａ，２５ｂ，２５ｃがそれぞれ湾曲形成されている。尚、かかる環状凸部２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、前記環状溝１３に対応する位置に設けられているのが好ましい。
【００１６】
ダイヤフラム１０は、前記弁本体３の凹部２７に収容されている。ダイヤフラム１０の外周部２２は、弁部２３が弁本体３の上面に形成された弁座２８に接触する弁閉位置と、弁部２３が弁座２８から離間して吸入用搬送流路１５（吸入口１２）と排出用搬送流路１８（排出口１７）とを連通させる弁開放位置とに変形できるように、弁本体３と前記ボンネット５により挟持され且つ固定されている。
【００１７】
前記スプリングシート７は、前記ダイヤフラム１０を上方から押圧するためのもので、前記ボンネット５内に昇降自在に収納されている。そして、前記スプリング８の下端がスプリングシート７に当接し、上端が前記スプリング調整ピース９に当接している。従って、スプリングシート７は、前記ダイヤフラム１０の弁部２３を弁座２８に密着させる方向に所定の押圧力で付勢するようになっている。
【００１８】
このような構成において、ダイヤフラム１０には、スプリング８の押圧力が作用し、この押圧力が、液体を搬送させる際の背圧として機能することとなる。尚、前記弁蓋６は、ボンネット５の上部に螺合されている。スプリングピース９を回転し昇降させてダイヤフラム１０に作用する押圧力を調整することができる。
【００１９】
本発明の一実施の形態は、以上の構成からなり、次に、上記構成の背圧弁の動作について説明する。
【００２０】
吸入口１２に供給される液体は、背圧弁１による背圧が作用する。即ち、ポンプヘッドから液体が背圧弁１に間欠的に供給されることとなるが、所定圧の液体は、吸入用搬送流路１５を介して環状溝１３に入る。該環状溝１３に入った液体は、弁座２８に着座して閉止位置にあったダイヤフラム１０の弁部２３をスプリング８の付勢力に抗して押し上げることとなる。このとき、弁部２３の肉厚ｔ１は、外周部の肉厚ｔ２よりも薄く形成されていることから、任意の方向に撓み易くなっている。
【００２１】
また、弁部２３が上方に湾曲するまでスプリングシート７を押し上げても（図１に仮想線で示す位置までスプリングシート７を押し上げても）、前記第二ダイヤフラム層２１の凸部２５ａ，２５ｂ，２５ｃが直線状となるため、平面状態では伸長し難い第二ダイヤフラム層２１であっても、引っ張り力に対して伸長代を大きくすることができ、弁部２３は任意の方向に変形し易く自由度が大きくなる。
【００２２】
この結果、液体圧は、ダイヤフラム１０による抵抗をほとんど受けることなく、スプリング８の弾発力に抗して、スプリングシート７を上昇させ、ダイヤフラム１０を開放させる。ダイヤフラム１０を開放させる力は、ほとんどスプリング８の弾発力に依存することとなり、液体圧とスプリング８の弾発力とは略比例関係になることから、任意の液体圧に対して精度良くダイヤフラム１０を作動させて脈動を抑制できると共に、適切な定量供給を維持することができる。尚、ダイヤフラム１０の閉止動作時においても同様にダイヤフラム１０を精度良く作動させることが可能となる。
【００２３】
しかも、本実施の形態では、環状溝１３の内径と、排出用搬送流路１８の開口径差による環状の弁座２８の環状面積は、小さく設定されている。この結果、ダイヤフラム１０が弁閉位置から弁開放位置とに変形した際には、ダイヤフラム１０の受圧面積に変化が生じることとなるが、かかる弁座２８の環状面積は小さく設定されていることから、液体の流量に悪影響を及ぼすことはなく、脈動の助長を更に効果的に抑制することができる。
【００２４】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ダイヤフラム１０は、図５に示すものであっても良い。同図に示すダイヤフラム１０は、前記第一ダイヤフラム層２０と第二ダイヤフラム層２１の間に、第三ダイヤフラム層としての引っ張り方向に強いシートからなる基布３０を、第二ダイヤフラム層２１に沿って積層しても良い。かかる場合には、更に、液体に対する耐圧性の向上も図ることができる。
尚、前記流体とは、液体に限らず気体であっても良く、また、背圧弁の使用態様により、ダイヤフラム１０は、昇降する方向に変形する以外に、横方向に変形するものであっても良く、背圧弁は任意の方向で使用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のダイヤフラムは、ゴム等からなる第一ダイヤフラム層と、該第一ダイヤフラム層の流体側に積層された耐蝕性を有する第二ダイヤフラム層とを備え、ダイヤフラムの外周部の肉厚に比し、弁部の肉厚を薄くすると共に、第一ダイヤフラム層に、該第一ダイヤフラム層を湾曲形成してなる環状の凸部を設けているので、作用する流体の圧力に対して変形しやすく、自由度が大きくできることから、脈動の助長を従来に比べ低減することができる。
【００２６】
しかも、ダイヤフラムは、第一ダイヤフラム層と第二ダイヤフラム層との間に、耐圧性を有する基布を設け、該基布を前記第二ダイヤフラム層に沿って形成してなる場合には、ダイヤフラムの強度が向上し、高圧の流体であっても使用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す全体断面図である。
【図２】同ダイヤフラムの開閉状態を示す断面図である。
【図３】同ダイヤフラムの断面図である。
【図４】同ダイヤフラムの背面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すダイヤフラムの断面図である。
【図６】従来例を示す全体断面図である。
【符号の説明】
３…弁本体、１０…ダイヤフラム、１２…流入口、１７…排出口、８…スプリング、２２…外周部、２３…弁部、２８…弁座５、２０…第一ダイヤフラム層、２１…第二ダイヤフラム層、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…凸部、３０…基布、ｔ１…弁部の肉厚、ｔ２…外周部の肉厚
【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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