(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ボディの所要部に設けられた環状のダイアフラム取付座に、弁ボディ内の弁座に対向して配置したダイアフラムの表面側周縁部を固定し、このダイアフラムの背面側中央部に連結した弁操作部の作動軸を軸方向に進退駆動させることにより、ダイアフラムの表面側が弁座に対し離接して流路を開閉するダイアフラム弁において、ダイアフラムは、フッ素樹脂製の表側膜と、これの裏側に重合配置されるゴム製の裏側膜とからなり、表側膜は、その表面の周縁部に環状凸段部とこれの内周側の環状突条部とを有し、ダイアフラム取付座は内周側に環状凸部を有し、この取付座の外周側に、弁操作部側のブラケット取付用フランジとボルト結合する環状台座を前記取付座から所定高さ突出するように設け、前記取付座の環状凸部の外周に形成される凹段部にダイアフラムの前記表側膜の環状凸段部を係嵌させて、該環状凸段部の内周側の前記環状突条部をダイアフラム取付座の前記環状凸部に当接させ、前記フランジと一体をなすダイアフラム押え部によりダイアフラムの前記環状突状部に対応する周縁部を押圧して前記取付座に押し付けた状態で前記フランジと前記環状台座とをボルト結合するようにしたダイアフラム弁。
【請求項２】
ダイアフラム押え部の押え面は、前記環状台座に当接するブラケット取付用フランジの当接面から所定長さ突出した位置にある請求項１に記載のダイアフラム弁。
【請求項３】
ダイアフラムは円形に形成されている請求項１又は２に記載のダイアフラム弁。
【請求項４】
弁操作部は、弁ボディ側に取り付けられるブラケットに連結されたシリンダからなり、このシリンダのピストンロッドが作動軸を形成する請求項１〜３の何れかに記載のダイアフラム弁。
【請求項５】
弁操作部は、弁ボディ側に取り付けられるブラケットに螺嵌された螺軸と、この螺軸を回転操作するハンドルとからなり、前記螺軸が作動軸を形成する請求項１〜３の何れかに記載のダイアフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品工業や薬品工業等における各種液体配管において、その液体配管の流路を開閉するのに使用されるダイアフラム弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のダイアフラム弁を示す。このダイアフラム弁は、弁ボディ１の側壁部１ａに設けられた環状のダイアフラム取付座２に、弁ボディ１内に設けられた弁座３と対向するように配置したダイアフラム４の表面側周縁部を固定し、このダイアフラム４の背面側中央部に連結した弁操作部５の作動軸を軸方向に進退駆動させることにより、ダイアフラム４の表面側が弁座３に対し離接して流路を開閉するようになっている。この弁操作部５はエアシリンダからなり、そのピストンロッドが作動軸となる。このエアシリンダは、ブラケット８を介して弁ボディ１に取り付けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイアフラム弁では、図６に示すように、ダイアフラム４の周縁部をダイアフラム取付座２と弁操作部５のブラケット取付用フランジ６との間に挟んでフランジ６、ダイアフラム４の周縁部及び取付座２を貫通する４本のボルト７により締め付けることによって、ダイアフラム４の周縁部を取付座２に固定するようにしているため、ボルト７の締付力が弱いと、取付座２に対するダイアフラム周縁部の押し付け力が不足して、液洩れが生じ、またボルト７の締付力が強すぎると、ダイアフラム周縁部の押し付け力が各ボルト７の周辺部分で局部的に大きくなって、隣合うボルト７，７間でダイアフラム４と取付座２との間に隙間ができて、液洩れが生じ、ボルト７の締め加減が難しく、締め付け作業にも個人差があって、ダイアフラム４の周縁部をダイアフラム取付座２に的確に固定するのが非常に困難であった。
【０００４】
また、ダイアフラム４は、図７に示すように、表面側つまり接液側にテフロン（ポリテトラフルオロエチレンで、デュポン社の登録商標）等の耐薬品性に優れ、耐水性や表面滑性も良好なフッ素樹脂からなる厚さ１ｍｍ程度の表側膜４ａ、これの裏側に重合配置されて表側膜４ａをバックアップするゴム製の裏側膜４ｂとによって構成される。然るに、ゴム製の裏側膜４ｂは温度変化による熱膨張や熱収縮はほとんどみられないが、テフロン等のフッ素樹脂からなる表側膜４ａは、ある温度までは膨張するが、それ以上になると収縮する性質を有することから、弁ボディ１の取付座２に取り付けられる表側膜４ａの周縁部には十分な収縮しろＷをもたせてある。
【０００５】
即ち、表側膜４ａの表面側周縁部には、図８にも示すように、ダイアフラム取付座２及び弁座３に対するシール効果を良くするために、その周縁部に沿って環状突条部９が条設されていると共に、この環状突条部９を直径方向につなぐ弁座用の直線状突条部１０が条設されていて、ダイアフラム４とダイアフラム取付座２とを実質的にシールする環状突条部９と、ダイアフラム取付座２の内端縁との間の間隔が上記収縮しろＷである。しかして、図７から分かるように、収縮しろＷが長いと、表側膜４ａの表面つまり接液面とダイアフラム取付座２の座面との間に形成される隙間Ｓが深くなって、その隙間に流路内の液体が浸入して溜まり易く、洗浄が困難であることから、液体が牛乳等の食品の場合にはきわめて不衛生となる。尚、図８において４ｃは、ダイアフラム４の四隅部に設けられたボルト挿通孔である。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑み、ダイアフラムの周縁部をその全周にわたりダイアフラム取付座に的確に取り付けて、ダイアフラムの表面側周縁部とダイアフラム取付座との間を確実にシールして、液洩れを阻止することができるダイアフラム弁を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、ダイアフラムの表側膜に設けられる収縮しろを極力小さくとることができ、それにより表側膜の接液面とダイアフラム取付座の座面との間に形成される隙間を浅くして、その隙間の洗浄が容易となるようにしたダイアフラム弁を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、弁ボディ１１の所要部に設けられた環状のダイアフラム取付座１２に、弁ボディ１１内の弁座１３に対向して配置したダイアフラム１４の表面側周縁部を固定し、このダイアフラム１４の背面側中央部に連結した弁操作部１５の作動軸３５，４５を軸方向に進退駆動させることにより、ダイアフラム１４の表面側が弁座１３に対し離接して流路を開閉するダイアフラム弁において、ダイアフラム１４は、フッ素樹脂製の表側膜１４ａと、これの裏側に重合配置されるゴム製の裏側膜１４ｂとからなり、表側膜１４ａは、その表面の周縁部に環状凸段部２５とこれの内周側の環状突条部１９とを有し、ダイアフラム取付座１２は内周側に環状凸部２８を有し、この取付座１２の外周側に、弁操作部側のブラケット取付用フランジ１６とボルト１７結合する環状台座２７を前記取付座１２の座面から所定高さ突出するように設け、前記取付座１２の環状凸部２８の外周に形成される凹段部２９にダイアフラム１４の前記表側膜１４ａの環状凸段部２５を係嵌させて、該環状凸段部２５の内周側の前記環状突条部１９をダイアフラム取付座１２の前記環状凸部２８に当接させ、前記フランジ１６と一体をなすダイアフラム押え部３０によりダイアフラム１４の前記環状突状部１９に対応する周縁部を押圧して前記取付座１２に押し付けた状態で前記フランジ１６と前記環状台座２７とをボルト１７結合するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
請求項２は、請求項１に記載のダイアフラム弁において、ダイアフラム押え部３０の押え面３０ａは、前記環状台座２７に当接するブラケット取付用フランジ１６の当接面から所定長さ突出した位置にあることを特徴とする。
【００１１】
請求項３は、請求項１又は２に記載のダイアフラム弁において、ダイアフラム１４は円形に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４は、請求項１〜３の何れかに記載のダイアフラム弁において、弁操作部１５は、弁ボディ１１側に取り付けられるブラケット１８に連結されたシリンダからなり、このシリンダ１５のピストンロッド３５が作動軸を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項５は、請求項１〜３の何れかに記載のダイアフラム弁において、弁操作部４５は、弁ボディ１１側に取り付けられるブラケット１８に螺嵌された螺軸３８と、この螺軸３８を回転操作するハンドル３９とからなり、前記螺軸３８が作動軸を形成することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るダイアフラム弁の半縦断面正面図、図２はその底面図である。これらの図において、１１は円管状の弁ボディで、この弁ボディ１１内の長手方向中央部には凹曲面状の弁座１３を形成する堰２３が突設されている。１２はダイアフラム１４の表面側周縁部を取り付けるためのダイアフラム取付座で、弁ボディ１１の側壁部１１ａに形成され、このダイアフラム取付座１２の内側には、堰２３を挟んでその両側に形成される出入管部２１，２２に通じる弁口２１ａ，２２ａが開口している。
【００１５】
ダイアフラム１４は、フッ素樹脂製の表側膜１４ａと、この表側膜１４ａの裏側に重合配置されるゴム製の裏側膜１４ｂとからなり、両膜１４ａ，１４ｂはその中心部に取り付けられた連結軸２４によって連結されている。図３に示すように、表側膜１４ａは、フッ素樹脂であるテフロンによって厚さ１ｍｍ程度の円板状に形成されていて、その表面の周縁部に断面角形の環状凸段部２５が条設され、この環状凸段部２５の内周側に環状突条部１９が条設されると共に、この環状突条部１９を直径方向につなぐ直線状突条部２０が条設されている。裏側膜１４ｂは、温度変化に強い合成ゴムにより、厚さが４ｍｍ程度で表側膜１４ａよりも僅かに径大の円板状に形成されている。裏側膜１４ｂの背面には金属製のリテーナ２６が配置され、このリテーナ２６と裏側膜１４ｂと表側膜１４ａとは連結軸２４を介して互いに回転しないよう一体的に結合される。
【００１６】
図１及び図４に示すように、ダイアフラム取付座１２の外周側には、弁操作部１５側のブラケット取付用フランジ１６とボルト結合する環状台座２７がダイアフラム取付座１２の座面から所定高さ突出するように周設されている。また、ダイアフラム取付座１２の内周側には上向きに突出する環状凸部２８が条設され、それによってこの環状凸部２８の外周には環状の凹段部２９が形成される。尚、この場合、ダイアフラム取付座１２の座面とは、実質的に環状凸部２８の上面を意味する。
【００１７】
また、ブラケット取付用フランジ１６にはその内周縁部に環状のダイアフラム押え部３０が当該フランジ１６と一体に突出形成され、しかしてこのダイアフラム押え部３０の下端押え面３０ａは、図４に示すように、環状台座２７に当接するブラケット取付用フランジ１６の当接面１６ａから下方へ所定長さα突出した位置にある。このようにダイアフラム押え部３０をフランジ１６の当接面１６ａから突出した環状体に形成することにより、ダイアフラム１４の周縁部を有効に圧縮できる。このダイアフラム押え部３０の突出長さαは、所定厚みを有するダイアフラム１４の周縁部を図示のようにダイアフラム取付座１２に嵌め入れた状態で、環状突条部１９が環状凸部２８上に十分に密着するように当該周縁部を加圧して圧縮できる長さに設定されるもので、この設定にあたっては、ダイアフラム取付座１２の環状凸部２８の突出高さ、ダイアフラム１４の厚さ及びその弾性力を考慮する。
【００１８】
また、ダイアフラム押え部３０の所要部には、リテーナ２６に突設された回り止めピン３１を係合させる係合溝３２が設けてある。この回り止めピン３１は、ダイアフラム１４の回転を単に阻止するだけでなく、表側膜１４ａの表面に条設してある直線状突条部２０を弁座１３上に適正に位置させるための位置決め手段でもある。また、ブラケット取付用フランジ１６と弁ボディ１１側の環状台座２７とには、夫々の４箇所にボルト結合用のねじ孔１６ａ，２７ａが設けてある。ダイアフラム押え部３０は、ブラケット取付用フランジ１６に対し取り外し可能に設けることもできる。
【００１９】
弁操作部１５は、図１に示すように、下端部にフランジ１６を形成したブラケット１８に連結されたエアシリンダからなるもので、このシリンダ１５は、シリンダ本体３３とピストン３４とこのピストン３４と一体に軸方向に往復移動するピストンロッド３５とによって構成され、このピストンロッド３５がダイアフラム弁の作動軸を形成する。このピストンロッド（作動軸）３５の下端部がリテーナ２６に連結され、このピストンロッド３５の軸方向進退駆動によって、ダイアフラム１４が、図１の実線図示のように弁座１３に接した閉弁形態と、同図の仮想線図示のように弁座１３から離間した開弁形態とに形態変換することになる。尚、図１に示すように、ブラケット１８の一部がシリンダ本体３３の下端壁部３３ａを形成している。図１において３６はピストン３４を常時閉弁側に付勢するコイルバネである。
【００２０】
次に、ダイアフラム１４を弁ボディ１１のダイアフラム取付座１２に取付け固定する方法について説明する。先ず、ブラケット１８が弁ボディ１１から取り外された状態で、外周が環状台座２７によって囲繞されているダイアフラム取付座１２にダイアフラム１４を嵌め入れ、図４に示すように、表側膜１４ａ側の環状凸段部２５を取付座１２側の環状凸部２８の外周に形成される凹段部２９に係嵌させて、環状突条部１９を取付座１２の環状凸部２８に当接させると共に、直線状突条部２０を弁座１３に当接させた状態とする。斯かる状態から、ブラケット１８のフランジ１６を環状台座２７上に載せながら、ダイアフラム押え部３０の下端部を、裏側膜１４ｂの背面側に形成された環状溝３７に突入係合させ、そして環状台座２７のねじ孔２７ａからフランジ１６のねじ孔１６ａにボルト１７をねじ込んで締め付け、フランジ１６を環状台座２７に対しボルト結合する。
【００２１】
こうしてフランジ１６を環状台座２７に対し４本のボルト１７で締結することにより、ダイアフラム押え部３０がダイアフラム１４の前記環状突条部１９対応する周縁部をその全周にわたり一様に圧縮して、表側膜１４ａの環状突条部１９をダイアフラム取付座１２の環状凸部２８に押し付け、それによって表側膜１４ａと取付座１２の環状凸部２８との間を完全にシールする。この際、ダイアフラム押え部３０によってダイアフラム１４の周縁部にかかる圧力は、ダイアフラム取付座１２の環状突部２８の突出高さ、ダイアフラム１４の厚さ及びその弾性力を考慮して予め設定された一定のものであるから、ボルト１７を締めてフランジ１６を環状台座２７に締結するだけでよく、従ってボルト１７の締め過ぎや締め不足がなく、また誰がボルト１７を締めても、締め付け作業に個人差が生ぜず、ダイアフラム１４の周縁部をその全周にわたりダイアフラム取付座１２に的確に固定できて、液洩れを確実に阻止することができる。
【００２２】
また、このダイアフラム１４の取付構造によると、ダイアフラム１４の表側膜１４ａは、その周縁部に条設された環状凸段部２５と、これの内周側に条設された環状突条部１９とを有し、ダイアフラム取付座１２はその内周側に環状凸部２８を有し、この環状凸部２８の外周に形成される凹段部２９に表側膜１４ａの環状凸段部２５を係嵌させて、表側膜１４ａの環状突条部１９をダイアフラム取付座１２の環状凸部２８に当接させるから、テフロン等のフッ素樹脂からなる表側膜４ａが、流路を流れる高温の液体によって収縮しても、表側膜１４ａの環状凸段部２５が取付座２８の外周に形成される凹段部２９に規制されることによって、表側膜１４ａの収縮が制限されることになる。従って、図４に示すように表側膜１４ａの環状突条部１９を可能な限りダイアフラム取付座１２の内周縁近くに配置させることができ、これによって表側膜１４ａの環状突条部１９と取付座１２の内周端縁との間の間隔である収縮しろｗを極力狭くすることができる。
【００２３】
このように収縮しろｗを極力狭くすることができるから、表側膜１４ａの表面とダイアフラム取付座との間に隙間が形成できず、また隙間ができても、その隙間は浅いから、液体が溜まり難く、清掃が容易で、きわめて衛生的となる。また、このダイアフラム１４をダイアフラム取付座１２に取付固定するのに、従来のようにダイアフラム１４の周縁部にボルト孔を設けてボルト止めしないから、ダイアフラム１４の形状を円形にすることができ、それによって材料を節減できる。
【００２４】
図５は、手動式の弁操作部４５を有するダイアフラム弁を示したもので、この弁操作部４５の構成については、図１〜図４に示すダイアフラム弁と同一であり、従って同一部材には同一符号を付して説明を省略する。この弁操作部４５は、弁ボディ１１側に取り付けられるブラケット１８の上端部のねじ筒部１８ａと、このねじ筒部１８ａに螺嵌された螺軸３８と、この螺軸３８を回転操作するハンドル３９とからなるもので、螺軸３８がダイアフラム弁の作動軸を形成する。従って、ハンドル３９の手で回して螺軸３８を回転させて、この螺軸３８を軸方向に進退駆動させることによって、ダイアフラム１４を、弁座１３に接した閉弁形態と、弁座１３から離間した開弁形態とに形態変換させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のダイアフラム弁によれば、ブラケット取付用フランジを弁ボディの環状台座に対しボルトで締結することにより、ダイアフラム押え部がダイアフラムの前記環状突条部に対応する周縁部をその全周にわたり一様に圧縮して、この周縁部をダイアフラム取付座に押し付け、それによってダイアフラムの表面側周縁部とダイアフラム取付座の間を完全にシールするすることができる。この際、ダイアフラム押え部によってダイアフラムの周縁部にかかる圧力は、ダイアフラム取付座からの環状凸部の突出高さ、ダイアフラムの厚さ及びその弾性力を考慮して予め設定される一定の圧力であるから、ボルトを締めてフランジを環状台座に締結するだけでよく、従ってボルトの締め過ぎや締め不足がなく、また締め付け作業に個人差が生ぜず、ダイアフラムの周縁部をその全周にわたりダイアフラム取付座に的確に固定できて、液洩れを確実に阻止することができる。
【００２６】
また本発明のダイアフラム弁によれば、ダイアフラムは、その周縁部に条設された環状凸段部と、これの内周側に条設された環状突条部とを有し、ダイアフラム取付座はその内周側に環状凸部を有し、この環状凸部の外周に形成される凹段部にダイアフラムの環状凸段部を係嵌させて、ダイアフラムの環状突条部をダイアフラム取付座の環状凸部に当接させるようにするから、テフロン等のフッ素樹脂からなる表側膜が、流路を流れる高温の液体によって収縮しても、ダイアフラムの環状凸段部が取付座の外周に形成される凹段部に規制されることによって、表側膜の収縮が制限され、従ってダイアフラムの環状突条部を可能な限りダイアフラム取付座の内周縁近くに配置させることができ、これによってダイアフラムの環状突条部とダイアフラム取付座の内周端縁との間の間隔である収縮しろを極力狭くできる。このように収縮しろを極力狭くすることができるから、ダイアフラムの周縁部とダイアフラム取付座との間に隙間が形成できず、また隙間ができても、その隙間は浅いから、液体が溜まり難く、清掃が容易で、きわめて衛生的となる。
【００２７】
【００２８】
請求項２に記載のように、ダイアフラム押え部の押え面は、環状台座に当接するブラケット取付用フランジの当接面から所定長さ突出した位置にあるから、ダイアフラムの周縁部を有効に圧縮できる。
【００３９】
請求項３に記載のように、ダイアフラムは円形に形成されるから、ダイアフラムを形成する材料が少なくて済み、材料を節減できる。
【００３０】
請求項４に記載のように、弁操作部が弁ボディ側に取り付けられるブラケットに連結されたシリンダからなる場合は、作動軸の軸方向進退駆動を自動的に行わせることができる。また、請求項５に記載のように、弁操作部が、弁ボディ側に取り付けられるブラケットに螺嵌された螺軸と、この螺軸を回転操作するハンドルとからなる場合は、作動軸の軸方向進退駆動をハンドルによる手動操作で簡単容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るダイアフラム弁の半縦断面正面図である。
【図２】  図１に示すダイアフラム弁の底面図である。
【図３】  （Ａ）はダイアフラムの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】  図１に示すダイアフラム弁の一部拡大断面図である。
【図５】  手動式の弁操作部を有するダイアフラム弁の半縦断面正面図である。
【図６】  従来のダイアフラム弁を示す一部断面正面図である。
【図７】  図６に示す従来のダイアフラム弁の一部拡大図である。
【図８】  従来のダイアフラム弁の正面図である。
【符号の説明】
１１            弁ボディ
１２            ダイアフラム取付座
１３            弁座
１４            ダイアフラム
１５            弁操作部
１６            ブラケット取付用フランジ
１７            ボルト
１８            ブラケット
１９            環状突条部
２０            直線状突条部
２５            環状凸段部
２７            環状台座
２８            環状凸部
２９            凹段部
３０            ダイアフラム押え部
３５            ピストンロッド（作動軸）
３８            螺軸（作動軸）
４５            弁操作部
【図１】
0004533500.tif 000002
【図２】
0004533500.tif 000003
【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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