(57)【要約】ダイヤフラムバルブ（１０）では、流路（２４）の幅方向Ｙの中央における断面視において、入口側流路（２４１）は、開口（３１ａ）側に設けられた第１流路形成面（３５）と、開口（３１ａ）と反対側に設けられた第２流路形成面（３６）によって形成されている。第２流路形成面（３６）の断面視における線の変曲点である入口側変曲点（３６ａ）は、開口（３１ａ）の入口（２４ａ）側の内周面（３１ｃ）と第１流路形成面（３５）との断面視における交点である入口側接触点（３１ｄ）よりも出口（２４ｂ）側に配置されている。入口側接触点（３１ｄ）は、入口側変曲点（３６ａ）よりも開口（３１ａ）側に配置されている。入口側接触点（３１ｄ）を形成する第１流路形成面（３５）と開口（３１ａ）の入口（２４ａ）側の内周面（３１ｃ）との断面視における角度θ１は、０°＜θ１≦９０°を満たす。
2019151491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設けられた入口と出口を繋ぎ、内部に形成された流路と、前記流路の途中に形成された開口部と、前記流路の前記開口部に対応する位置に設けられた当接部と、を有する弁本体と、
前記開口部を塞ぐように配置され、前記当接部に接触することにより前記流路を閉塞可能な弁部と、
前記弁部を覆うように前記弁本体に固定された蓋部と、
前記弁部を駆動することにより前記流路を開閉する駆動機構と、を備え、
前記流路は、前記入口から前記当接部まで形成された入口側流路と、前記当接部から前記出口まで形成された出口側流路と、を有し、
前記流路の幅方向の中央における断面視において、前記入口側流路は、前記開口部側に設けられた第１流路形成面と、前記開口部と反対側に設けられた第２流路形成面によって形成され、
前記第２流路形成面の前記断面視における線の変曲点である入口側変曲点は、前記開口部の前記入口側の内周面と前記第１流路形成面との前記断面視における交点である入口側交点よりも前記入口側若しくは前記出口側に配置されており、
前記入口側交点は、前記入口側変曲点よりも前記開口部側に配置されており、
前記入口側交点を形成する前記第１流路形成面と前記開口部の前記入口側の前記内周面との前記断面視における角度θ１は、０°＜θ１≦９０°を満たす、
ダイヤフラムバルブ。
【請求項２】
前記入口から前記出口に向かう方向における前記入口側変曲点と前記入口側交点の間の長さをＬ１とし、前記入口から前記出口に向かう方向における前記入口から前記当接部までの長さをＬ２とすると、０．０３≦Ｌ１／Ｌ２≦０．４５を満たす、
請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３】
前記流路の幅方向の中央における前記断面視において、前記出口側流路は、前記開口部側に設けられた第３流路形成面と、前記開口部と反対側に設けられた第４流路形成面によって形成され、
前記第４流路形成面の前記断面視における線の変曲点である出口側変曲点は、前記開口部の前記出口側の内周面と前記第３流路形成面との前記断面視における交点である出口側交点よりも前記入口側若しくは前記出口側に配置されており、
前記出口側交点は、前記出口側変曲点よりも前記開口部側に配置されており、
前記出口側交点を形成する前記第３流路形成面と前記開口部の前記出口側の前記内周面との前記断面視における角度θ２は、０°＜θ２≦９０°を満たす、
請求項１または２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４】
前記入口から前記出口に向かう方向における前記出口側変曲点と前記出口側交点の間の長さをＬ３とし、前記入口から前記出口に向かう方向における前記当接部から前記出口までの長さをＬ４とすると、０．０３≦Ｌ３／Ｌ４≦０．４を満たす、
請求項３に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項５】
前記駆動機構は、
前記蓋部に支持された軸部材と、
前記軸部材に取り付けられ、且つ前記弁部に連結された押圧部と、
前記軸部材を駆動する駆動部と、を有し、
前記駆動部は、手動式、空気駆動式、または電気駆動式である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイヤフラムバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理、化学、食品などのプラントにおける配管ラインには、ダイヤフラムバルブが設けられており、ダイヤフラムバルブによって、配管を流れる流体の制御が行われる（例えば特許文献１参照。）。【０００３】
このようなダイヤフラムバルブでは、両端に配管が接続されてプラントに設置される。ダイヤフラムバルブは、ダイヤフラムが仕切壁に圧接されることにより流路が閉鎖した状態とされ、ダイヤフラムが仕切壁から離間されることにより流路が開放された状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２１５４７号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示すダイヤフラムバルブでは、流入口からダイヤフラムが当接する部分に向かって流体の流れの向きが強制的に変化されるため、圧力損失が発生する場合があった。
【０００６】
本発明の目的は、圧力損失を低減することが可能なダイヤフラムバルブを提供することである。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、第１の発明にかかるダイヤフラムバルブは、弁本体と、弁部と、蓋部と、駆動機構と、を備える。弁本体は、流路と、開口部と、当接部とを、有する。流路は、対向して設けられた入口と出口を繋ぎ、内部に形成されている。開口部は、流路の途中に形成されている。当接部は、流路の開口部に対応する位置に設けられている。弁部は、開口部を塞ぐように配置され、当接部に接触することにより流路を閉塞可能である。蓋部は、弁部を覆うように弁本体に固定されている。駆動機構は、弁部を駆動することにより流路を開閉する。流路は、入口から当接部まで形成された入口側流路と、当接部から出口まで形成された出口側流路と、を有する。流路の幅方向の中央における断面視において、入口側流路は、開口部側に設けられた第１流路形成面と、開口部と反対側に設けられた第２流路形成面によって形成されている。第２流路形成面の断面視における線の変曲点である入口側変曲点は、開口部の入口側の内周面と第１流路形成面との断面視における交点である入口側交点よりも入口側若しくは出口側に配置されている。入口側交点は、入口側変曲点よりも開口部側に配置されている。入口側交点を形成する第１流路形成面と開口部の入口側の内周面との断面視における角度θ１は、０°＜θ１≦９０°を満たす。
【０００７】
このように、側面視において入口から出口に向かう方向における入口側変曲点の位置を入口側交点の位置と異ならせ、さらに、上記角度θ１を０°より大きく９０以下に設定することにより、入口から当接部までの流路において向きが変化されても流体がスムーズに移動することができる。このため、流体から与えられる蓋部および弁部の負荷を低減させることができ、圧力損失を低減することができる。
【０００８】
第２の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第１の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、入口から出口に向かう方向における入口側変曲点と入口側交点の間の長さをＬ１とし、入口から出口に向かう方向における入口から当接部までの長さをＬ２とすると、０．０３≦Ｌ１／Ｌ２≦０．４５を満たす。
このように、Ｌ１およびＬ２が上記範囲を満たすことによって、圧力損失を低減させることができる。
【０００９】
第３の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第１または第２の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、流路の幅方向の中央における断面視において、出口側流路は、開口部側に設けられた第３流路形成面と、開口部と反対側に設けられた第４流路形成面によって形成されている。第４流路形成面の断面視における線の変曲点である出口側変曲点は、開口部の出口側の内周面と第３流路形成面との断面視における交点である出口側交点よりも入口側若しくは出口側に配置されている。出口側交点は、出口側変曲点よりも開口部側に配置されている。出口側交点を形成する第３流路形成面と開口部の出口側の内周面との断面視における角度θ２は、０°＜θ２≦９０°を満たす。
【００１０】
このように、側面視において入口から出口に向かう方向における出口側変曲点の位置を出口側交点の位置と異ならせ、さらに、上記角度θ２を０°より大きく９０以下に設定することにより、当接部から出口までの流路において向きが変化されても流体がスムーズに移動することができる。このため、流体から与えられる蓋部および弁部の負荷を低減させることができ、圧力損失を低減することができる。
【００１１】
第４の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第３の発明にかかるダイヤフラムバルブであって、入口から出口に向かう方向における出口側変曲点と出口側交点の間の長さをＬ３とし、前記入口から前記出口に向かう方向における当接部から出口までの長さをＬ４とすると、０．０３≦Ｌ３／Ｌ４≦０．４を満たす。
このように、Ｌ３およびＬ４が上記範囲を満たすことによって、圧力損失を低減させることができる。
【００１２】
第５の発明にかかるダイヤフラムバルブは、第１〜４のいずれかの発明にかかるダイヤフラムバルブであって、駆動機構は、軸部材と、押圧部と、駆動部と、を有する。軸部材は、蓋部に支持されている。押圧部は、軸部材に取り付けられ、且つ弁部に連結されている。駆動部は、軸部材を駆動する。駆動部は、手動式、空気駆動式、または電気駆動式である。
【００１３】
このように軸部材を手動、空気または電気によって駆動することができ、流路が閉鎖または開放される。
（発明の効果）
本発明によれば、圧力損失を低減することが可能なダイヤフラムバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブの斜視図。
【図２】図１のダイヤフラムバルブの部分断面図。
【図３】図１の弁本体を上方から視た斜視図。
【図４】図１の弁本体を下方から視た斜視図。
【図５】図１の弁本体の正面図。
【図６】図１の弁本体の底面図。
【図７】図６のＡＡ´間の矢示断面図。
【図８】（ａ）流路が閉鎖された状態を示す模式断面図、（ｂ）流路が開放された状態を示す模式断面図。
【図９】実施例１〜８および比較例１〜４において圧力損失率および速度変化率を算出した結果の表を示す図。
【図１０】比較例５の弁本体の構造を示す断面構成図。
【図１１】比較例５の弁本体について流体解析を行った結果を示す図。
【図１２】実施例８の弁本体について流体解析を行った結果を示す図。
【図１３】比較例６の弁本体について流体解析を行って結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態におけるダイヤフラムバルブについて図面を参照しながら説明する。
＜１．構成＞
図１は、本発明にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ１０の外観斜視図である。図２は、本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０の部分断面構成図である。
【００１６】
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０は、図１および図２に示すように、弁本体１１と、ダイヤフラム１２と、ボンネット１３と、駆動機構１４と、を備えている。弁本体１１の両端に配管が接続され、弁本体１１には流体が流れる流路２４が形成されている。ダイヤフラム１２は、流路２４を開放または遮断する。ボンネット１３は、ダイヤフラム１２を覆うように弁本体１１に取付けられている。駆動機構１４は、その一部がボンネット１３内に配置されており、ダイヤフラム１２を駆動する。
【００１７】
（弁本体１１）
図３は、弁本体１１を後述する第１面３１側から視た斜視図である。図４は、弁本体１１を後述する第２面３２側から視た斜視図である。図５は、弁本体１１の正面図であり、図６は、弁本体１１の底面図である。図７は、図６のＡＡ´間の矢示断面図であり、図７は、弁本体１１の幅方向における中央の断面図である。また、図７は、図５とは左右逆になっている。
【００１８】
弁本体１１は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＨＴ（耐熱塩化ビニル管）、ＰＰ（ポリプロピレン）、またはＰＶＣＦ（ポリフッ化ブニリデン）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ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、ポリクロロトリフロオロエチレン等の樹脂、または、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属、または磁器などによって形成することができる。
【００１９】
弁本体１１は、図３に示すように、第１端部２１と、第２端部２２と、中央部２３と、流路２４と、を有する。
第１端部２１と第２端部２２と中央部２３は、一体的に形成されており、流路２４は、図７に示すように、第１端部２１、中央部２３および第２端部２２にわたって形成されている。
【００２０】
（第１端部２１、第２端部２２）
第１端部２１と第２端部２２は、図３および図４に示すように、中央部２３を挟むように配置されており、中央部２３と繋がっている。
【００２１】
第１端部２１は、図３に示すように、配管が接続される第１フランジ部２１１と、第１フランジ部２１１と中央部２３を繋ぐ第１接続部２１２とを有する。第１フランジ部２１１は、図４に示すように、流体が弁本体１１に流入する入口２４ａが形成された第１フランジ面２１３を有し、配管が接続可能である。
【００２２】
また、第２端部２２は、図４に示すように、配管が接続される第２フランジ部２２１と、第２フランジ部２２１と中央部２３を繋ぐ第２接続部２２２とを有する。第２フランジ部２２１は、図３に示すように、弁本体１１から流体が排出される出口２４ｂが形成された第２フランジ面２２３を有し、配管が接続可能である。
【００２３】
第１フランジ部２１１と第２フランジ部２２１は、図３、４に示すように対向して配置されており、第１フランジ面２１３と第２フランジ面２２３は、図７に示すように、互いに対向して平行になるように形成されている。また、入口２４ａの位置と出口２４ｂの位置も対向している。
【００２４】
（中央部２３）
中央部２３は、図５に示すように、第１端部２１と第２端部２２の間に設けられている。中央部２３は、第１面３１と、第２面３２と、壁部３３（図７参照）と、リブ３４と、を有する。
【００２５】
第１面３１は、図３に示すように、略平面状であり、第１フランジ面２１３と第２フランジ面２２３に対して垂直に形成されている。第１面３１の中央には、開口３１ａが形成されている。開口３１ａは、その周縁が湾曲して形成されている。なお、入口２４ａから出口２４ｂを結ぶ線に沿った方向を方向Ｘとし、第１方向Ｘに対して垂直且つ第１面３１と平行な方向を第２方向Ｙ（幅方向Ｙともいえる）とする。第１方向Ｘは、第１フランジ面２１３と第２フランジ面２２３に対して垂直な直線に沿った方向ともいえる。
【００２６】
第２面３２は、図５に示すように、流路２４を挟んで第１面３１に対向する面である。第２面３２は、流路２４の形状に沿って形成されている。第２面３２は、中央部２３のボンネット１３が配置される側とは反対側の面である。
【００２７】
（流路２４）
流路２４は、図７に示すように、入口２４ａから出口２４ｂまで形成されている、壁部３３は、流路２４の中央に第１面３１に向かって突出して形成されている。壁部３３は、流路２４に傾斜を形成するように、流路２４の内面が第１面３１に向かって緩やかに盛り上がって形成されている。上述の開口３１ａは、壁部３３に対応する位置に形成されている。壁部３３の第１面３１側の先端部３３ａには、後述するダイヤフラム１２が圧接する。
【００２８】
流路２４は、第１端部２１の入口２４ａから先端部３３ａまで形成されている入口側流路２４１と、第２端部２２の出口２４ｂから先端部３３ａまで形成されている出口側流路２４２と、入口側流路２４１と出口側流路２４２を連通する連通部２４３とを有する。
【００２９】
入口側流路２４１は、図７に示すように、第１面３１と垂直な方向の幅が壁部３３に向かうに従って狭くなっている。一方、入口側流路２４１は、第１面３１と平行な方向の幅（図７における紙面に対して垂直な方向）は壁部３３に向かうに従って広くなっている。
【００３０】
出口側流路２４２は、第２フランジ部２２１の出口２４ｂから先端部３３ａまで形成されている。出口側流路２４２は、図７に示すように、第１面３１と垂直な方向の幅が壁部３３に向かうに従って狭くなっている。一方、出口側流路２４２は、第１面３１と平行な方向の幅（図７における紙面に対して垂直な方向）は壁部３３に向かうに従って広くなっている。
【００３１】
連通部２４３は、流路２４のうち壁部３３の第１面３１側の部分であり、入口側流路２４１と出口側流路２４２とを連通する。
第２面３２は、図４に示すように、入口側流路２４１に沿った入口側湾曲部３２１と、出口側流路２４２に沿った出口側湾曲部３２２とを有する。この入口側湾曲部３２１と出口側湾曲部３２２によって図７に示す壁部３３の第１面３１側への突出が形成されている。
【００３２】
第１端部２１および中央部２３の入口側流路２４１に対向する内面のうち図７の断面図に示す第１面３１側の内面部分を第１流路形成面３５とし、第２面３２側の内面部分を第２流路形成面３６とする。入口側流路２４１は、第１流路形成面３５と第２流路形成面３６によって形成されている。
【００３３】
図７の断面視では、第１流路形成面３５は、入口２４ａと出口２４ｂに対して略垂直に形成されている。開口３１ａの入口２４ａ側における内周面３１ｃの流路２４側の端点、すなわち、開口３１ａの入口２４ａ側における内周面３１ｃの第１流路形成面３５との交点は、流路２４を流れる流体との入口側接触点３１ｄを形成する。図７において、入口側接触点３１ｄにおける第１流路形成面３５と内周面３１ｃの成す角度θ１は、０°＜θ１≦９０°を満たす。これにより、ダイヤフラム１２がコンプレッサ６１（後述する）によって第２面３２側に凸に湾曲した際に内周面３１ｃに沿って湾曲するため、入口側接触点３１ｄにおいてダイヤフラム１２にかかる応力を低減することができる。
【００３４】
第２流路形成面３６は、図７の断面図に示されるように、入口側変曲点３６ａを有する。第２流路形成面３６は、入口２４ａから入口側変曲点３６ａまでの第１部分３６ｂと、入口側変曲点３６ａから先端部３３ａまでの第２部分３６ｃとを有する。第１部分３６ｂは、入口２４ａから先端部３３ａに向かうに従って第１面３１に近づくように第２面３２側に凸に湾曲して形成されている。第２部分３６ｃは、入口側変曲点３６ａから第１面３１に近づくように第１面３１側に湾曲して形成されている。
【００３５】
入口側接触点３１ｄは、入口側変曲点３６ａよりも第１面３１側に配置されている。詳細には、第１面３１（開口３１ａ）に対して垂直な方向において、第１面３１から入口側接触点３１ｄまでの距離のほうが、第１面３１から入口側変曲点３６ａまでの距離よりも短い。
【００３６】
また、矢印Ｘ方向において、入口側接触点３１ｄと入口側変曲点３６ａの位置が一致しておらず、入口側変曲点３６ａは入口側接触点３１ｄよりも先端部３３ａ側（出口２４ｂ側ともいえる）に位置している。なお、入口側変曲点３６ａは入口側接触点３１ｄよりも入口２４ａ側に位置していてもよい。
【００３７】
更に、矢印Ｘ方向における入口側接触点３１ｄと入口側変曲点３６ａの間の長さをＬ１とし、矢印Ｘ方向における入口２４ａから先端部３３ａまでの長さをＬ２とすると、０．０３≦Ｌ１／Ｌ２≦０．４５を満たすほうがより好ましい。
【００３８】
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０の弁本体１１では、入口２４ａから先端部３３ａまでの基本的な構成は、出口２４ｂから先端部３３ａまでの基本的な構成と左右対称となっている。以下に、出口２４ｂ側における接触点と変曲点について説明するが、上述した入口２４ａ側と同様の構成となっている。なお、本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０は左右対称であるため、Ｌ２はダイヤフラムバルブ１０の半分の長さ（バルブ半長ともいう）となる。
【００３９】
すなわち、第２端部２２および中央部２３の出口側流路２４２に対向する内面のうち図７の断面図に示す第１面３１側の内面部分を第３流路形成面３７とし、第２面３２側の内面部分を第４流路形成面３８とする。出口側流路２４２は、第３流路形成面３７と第４流路形成面３８によって形成されている。
【００４０】
図７の断面視において、第３流路形成面３７は、入口２４ａと出口２４ｂに対して略垂直に形成されている。開口３１ａの出口２４ｂ側における内周面３１ｅの流路２４側の端点、すなわち、開口３１ａの出口２４ｂ側における内周面３１ｅの第３流路形成面３７との交点は、流路２４を流れる流体との出口側接触点３１ｆを形成する。図７において、出口側接触点３１ｆにおける第３流路形成面３７と内周面３１ｅの成す角度（接触角ともいう）θ２は、０°＜θ２≦９０°を満たす。これにより、ダイヤフラム１２がコンプレッサ６１（後述する）によって第２面３２側に凸に湾曲した際に内周面３１ｃに沿って湾曲するため、入口側接触点３１ｄにおいてダイヤフラム１２にかかる応力を低減することができる。
【００４１】
第４流路形成面３８は、図７の断面図に示されるように、出口側変曲点３８ａを有する。第４流路形成面３８は、出口２４ｂから出口側変曲点３８ａまでの第１部分３８ｂと、出口側変曲点３８ａか先端部３３ａまでの第２部分３８ｃとを有する。第１部分３８ｂは、入口２４ａから先端部３３ａに向かうに従って第１面３１に近づくように第２面３２側に凸に湾曲して形成されている。第２部分３８ｃは、出口側変曲点３８ａから第１面３１に近づくように第１面３１側に湾曲して形成されている。
【００４２】
出口側接触点３１ｆは、出口側変曲点３８ａよりも第１面３１側に配置されている。詳細には、第１面３１（開口３１ａ）に対して垂直な方向において、第１面３１から出口側接触点３１ｆまでの距離のほうが、第１面３１から出口側変曲点３８ａまでの距離よりも短い。
【００４３】
また、矢印Ｘ方向において、出口側接触点３１ｆと出口側変曲点３８ａの位置が一致しておらず、出口側変曲点３８ａは出口側接触点３１ｆよりも先端部３３ａ側（入口２４ａ側）に配置されている。なお、出口側変曲点３８ａは出口側接触点３１ｆより出口２４ｂ側に配置されていてもよい。
【００４４】
更に、矢印Ｘ方向における出口側接触点３１ｆと出口側変曲点３８ａの間の長さをＬ３とし、矢印Ｘ方向における出口２４ｂから先端部３３ａまでの長さをＬ４とすると、０．０３≦Ｌ３／Ｌ４≦０．４５を満たすほうがより好ましい。
【００４５】
（リブ３４）
リブ３４は、図４および図６に示すように、第１面３１に対して垂直に第２面３２から突出して形成されている。リブ３４は、第１リブ４１と、第２リブ４２とを有する。
【００４６】
第１リブ４１は、図４および図６に示すように、第１方向Ｘに沿って、第２面３２における入口側湾曲部３２１から出口側湾曲部３２２まで形成されている。また、第１リブ４１は、中央部２３の第２方向Ｙにおける中央に設けられている。
【００４７】
第２リブ４２は、第２方向Ｙに沿って形成され、中央部２３の第１方向Ｘにおける中央に設けられている。
また、第１面３１の第２方向Ｙの両端の各々から第２面３２側に向かって外縁部３９が形成されており、第２リブ４２は、一方の外縁部３９から他方の外縁部３９まで形成されている。
第１リブ４１および第２リブ４２は、それぞれの中央である中央部４３において図６に示すように平面視において十字状に交差している。
【００４８】
（ダイヤフラム１２）
ダイヤフラム１２の材質は、ゴム状の弾性体であれば良く、特に限定されるものではない。例えば、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等が好適な材料として挙げられる。また、ダイヤフラム１２には強度の高い補強布がインサートされていても良く、補強布はナイロン製であることが望ましい。これは、ダイヤフラムバルブの閉時にダイヤフラム１２に流体圧がかかったときにダイヤフラム１２の変形や破損を防止することが可能となるため好ましい。
【００４９】
ダイヤフラム１２は、図２に示すように開口３１ａを塞ぐように第１面３１に配置されている。ダイヤフラム１２の外周縁部１２１は、後述するボンネット１３と弁本体１１によって挟まれている。
【００５０】
ダイヤフラム１２が後述する駆動機構１４によって下方に移動し、壁部３３の先端部３３ａに当接することによって連通部２４３を閉鎖して流路２４が閉じられる。また、ダイヤフラム１２が駆動機構１４によって上方に移動し、先端部３３ａからダイヤフラム１２が離間することによって流路２４が開放される。
【００５１】
（ボンネット１３）
ボンネット１３は、弁本体１１と同様に、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＨＴ（耐熱塩化ビニル管）、ＰＰ（ポリプロピレン）、またはＰＶＣＦ（ポリフッ化ブニリデン）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ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、ポリクロロトリフロオロエチレン等の樹脂、または、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属、または磁器などによって形成することができる。
【００５２】
ボンネット１３は、図１および図２に示すように、弁本体１１の第１面３１にボルト１００等によって固定されている。ボンネット１３は、ダイヤフラム１２を介して開口３１ａを覆うように設けられている。すなわち、ボンネット１３は、第１面３１に対応する開口１３ａを有しており、開口１３ａに対向する位置に後述するスリーブ６２およびステム６３が配置される貫通孔１３ｂを有している。
【００５３】
（駆動機構１４）
駆動機構１４は、コンプレッサ６１と、スリーブ６２と、ステム６３と、ハンドル６４と、を有する。
【００５４】
コンプレッサ６１は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等によって形成されており、ダイヤフラム１２と連結されている。ダイヤフラム１２には係合部材６５が埋め込まれており、係合部材６５は、弁本体１１の反対側（非接液面側）に突出している。係合部材６５の突出した部分がコンプレッサ６１に係合されて、コンプレッサ６１とダイヤフラム１２は連結されている。
【００５５】
スリーブ６２は、ボンネット１３の貫通孔１３ｂに支持されている。スリーブ６２の内側にはネジ形状が形成されている。
ステム６３は、スリーブ６２の内側に配置されており、スリーブ６２の内側に形成されたネジ形状と螺合している。ステム６３のボンネット１３の内側に配置される端には、コンプレッサ６１が固定されている。コンプレッサ６１は、弁本体１１側においてダイヤフラム１２と係合され、弁本体１１と反対側においてステム６３と固定されている。
ハンドル６４は、ステム６３のボンネット１３の外側に位置する部分の外周部に嵌合されている。
【００５６】
＜２．動作＞
次に、本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０の動作について説明する。図８（ａ）および図８（ｂ）は、ダイヤフラム１２の動作を模式的に示す図である。
【００５７】
図８（ａ）に示すような流路２４が開放されている状態から、流路２４を閉じる方向にハンドル６４を回転させると、ハンドル６４の回転に従って、ステム６３が下降する（図２参照）。ステム６３の下降とともに、ステム６３の端に固定されたコンプレッサ６１も下降する。
【００５８】
コンプレッサ６１の下降により、ダイヤフラム１２は、図８（ｂ）に示すように、第２面３２側に凸に湾曲し、壁部３３の先端部３３ａに圧接される。
これによって、ダイヤフラムバルブ１０の流路２４が遮断された状態となる。
【００５９】
一方、ハンドル６４を開方向に回転させると、ハンドル６４の回転に従ってステム６３が上昇する。ステム６３の上昇とともにコンプレッサ６１も上昇し、コンプレッサ６１と係合されたダイヤフラム１２の中央部が図８（ａ）に示すように上昇する。
これによって、ダイヤフラムバルブ１０の流路２４が開放された状態となる。
【００６０】
＜３．実施例＞
次に、本発明にかかる実施の形態について実施例を用いて説明する。
【００６１】
以下の実施例では、Ｌ１＝Ｌ３、Ｌ２＝Ｌ４、およびθ１＝θ２であるダイヤフラムバルブ１０が用いられている。
図９は、Ｌ１／Ｌ２を変更した弁本体について解析を行って算出した圧力損失率と速度変化率を示す表である。なお、バルブ半長は、弁本体１１の半分の長さを示し、本実施の形態ではＬ２＝Ｌ４であるため、バルブ半長＝Ｌ２、Ｌ４である。また、図９に示す実施例１〜８および比較例２〜４では、入口側変曲点３６ａは入口側接触点３１ｄよりも先端部３３ａ側に位置し、出口側変曲点３８ａは出口側接触点３１ｆよりも先端部３３ａ側に位置しているが、入口側変曲点３６ａが入口側接触点３１ｄよりも入口２４ａ側（先端部３３ａの反対側）に位置し、出口側変曲点３８ａが出口側接触点３１ｆよりも出口２４ｂ側（先端部３３ａの反対側）に位置していても同様の結果である。
【００６２】
なお、圧力損失率については、入口２４ａと出口２４ｂの損失率が２０％以下の場合を良好（○）とし、損失率が３０％以下の場合を普通（△）とし、損失率が３０％より大きい場合を不良（×）として判定する。また、流体解析については、ダイヤフラムバルブ内の速度変化率が２０％以下の場合を良好（○）とし、速度変化率が３０％以下の場合を普通（△）とし、速度変化率が３０％よりも大きい場合を不良（×）として判定する。
【００６３】
比較例１のダイヤフラムバルブは、（Ｌ１／Ｌ２）が０の場合、すなわち、矢印Ｘ方向における入口側接触点３１ｄと先端部３３ａの位置が一致し、出口側変曲点３８ａと出口側接触点３１ｆの位置が一致する場合であり、圧力損失率および速度変化率ともに不良となり、総合判定は不良となった。
【００６４】
比較例２のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．０１（パーセントでは１％）の場合、圧力損失率が普通であるが、速度変化率が不良となり、総合判定は不良となった。
比較例３のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．０２（パーセントでは２％）の場合、圧力損失率および速度変化率ともに普通となり、総合判定は不良となった。
【００６５】
実施例１のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．０３（パーセントでは３％）の場合、圧力損失率が普通であり、速度変化率が良好となり、総合判定は良好となった。
実施例２のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．０４（パーセントでは４％）の場合、圧力損失率が普通であり、速度変化率が良好となり、総合判定は良好となった。
【００６６】
実施例３のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．０５（パーセントでは５％）の場合、圧力損失率が普通であり、速度変化率が良好となり、総合判定は良好となった。
実施例４のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．１０（パーセントでは１０％）の場合、圧力損失率および速度変化率ともに良好となり、総合判定は良好となった。
【００６７】
実施例５のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．２０（パーセントでは２０％）の場合、圧力損失率および速度変化率ともに良好となり、総合判定は良好となった。
実施例６のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．３０（パーセントでは３０％）の場合、圧力損失率および速度変化率ともに良好となり、総合判定は良好となった。
【００６８】
実施例７のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．４０（パーセントでは４０％）の場合、圧力損失率および速度変化率ともに良好となり、総合判定は良好となった。
実施例８のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．４５（パーセントでは３０％）の場合、圧力損失率および速度変化率ともに良好となり、総合判定は良好となった。
【００６９】
比較例４のダイヤフラムバルブは、Ｌ１／Ｌ２が０．５０（パーセントでは５０％）の場合、圧力損失率が普通であるが、速度変化率が不良となり、総合判定は不良となった。
以上より、０．０３≦Ｌ１／Ｌ２≦０．４５の場合に良好な結果を得ることができることがわかる。
【００７０】
次に、角度θ１（＝θ２）と変曲点の影響について実施例９、比較例５、６を用いて述べる。
図１０は、比較例５の弁本体１０１１の構造を示す断面図である。図１０の断面図に示すように、弁本体１０１１の入口側流路１２４１の第２面３２側の第２流路形成面１０３６は、直線で形成されており、本実施の形態のような変曲点が設けられていない。また、第２流路形成面１０３６と同様に、弁本体１０１１の出口側流路１２４２の第２面３２側の第４流路形成面１０３８は、直線で形成されており、本実施の形態のような変曲点が設けられていない。図１０において、壁部１０３３および先端部１０３３ａが示されている。なお、角度θ１（＝θ２）は、９０°に設定されている。
【００７１】
図１１は、上記構成の比較例５の弁本体１０１１について流体解析を行った結果を示す図である。比較例５では、図１１に示すように、入口側流路１２４１において圧力が大きくなっており、圧力損失が大きいことがわかる。
【００７２】
一方、図１２は、実施例９の弁本体１１について流体解析を行った結果を示す図である。なお、角度θ１（＝θ２）＝９０°である。また、Ｌ１／Ｌ２＝０．３８であり、０．０３≦Ｌ１／Ｌ２≦０．４５を満たしている。
【００７３】
図１２では、入口側流路２４１において圧力が小さくなっており、圧力損失が抑制されていることがわかる。
これによって、入口側変曲点３６ａおよび出口側変曲点３８ａを設けることにより、圧力損失を低減できることがわかる。
【００７４】
図１３は、比較例６の弁本体について流体解析を行った結果を示す図である。比較例６の弁本体では、実施例９の弁本体と異なり、角度θ１（＝θ２）＝９１°に設定されている。図１３では、接触点を１０３１ｄ、１０３１ｆとして示す。比較例６では、図１３に示すように、入口側流路２４１において圧力が大きくなっており、圧力損失が大きいことがわかる。
【００７５】
これにより、角度θ１（＝θ２）は９０°以下が好ましいことがわかる。
以上、実施の形態および実施例で述べたように、上記実施することで、圧力損失の低減のみならずスラリーの磨耗抑制や射出成形時の樹脂流動性向上により転写性が上がり、成形性が向上するという効果を有する。また、バルブ閉時における隔膜からの荷重積載時に応力緩和することで強度向上や射出成形金型の駆動部が簡素になり経済性に優れるという効果も有する。
【００７６】
＜４．特徴等＞
（４−１）
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０は、弁本体１１と、ダイヤフラム１２（弁部の一例）と、ボンネット１３（蓋部の一例）と、駆動機構１４と、を備える。弁本体１１は、流路２４と、開口３１ａ（開口部の一例）と、先端部３３ａ（当接部の一例）とを、有する。流路２４は、対向して設けられた入口２４ａと出口２４ｂを繋ぎ、内部に形成されている。開口３１ａは、流路２４の途中に形成されている。壁部３３は、流路２４の開口３１ａに対応する位置に設けられている。ダイヤフラム１２は、開口３１ａを塞ぐように配置され、壁部３３に接触することにより流路２４を閉塞可能である。ボンネット１３は、ダイヤフラム１２を覆うように弁本体１１に固定されている。駆動機構１４は、ダイヤフラム１２を駆動することにより流路２４を開閉する。流路２４は、入口２４ａから先端部３３ａまで形成された入口側流路２４１と、先端部３３ａから出口２４ｂまで形成された出口側流路２４２と、を有する。流路２４の幅方向Ｙの中央における断面視において、入口側流路２４１は、開口３１ａ側に設けられた第１流路形成面３５と、開口３１ａと反対側に設けられた第２流路形成面３６によって形成されている。第２流路形成面３６の断面視における線の変曲点である入口側変曲点３６ａは、開口３１ａの入口２４ａ側の内周面３１ｃと第１流路形成面３５との断面視における交点である入口側接触点３１ｄ（入口側交点の一例）よりも入口２４ａ側若しくは出口２４ｂ側に配置されている。入口側接触点３１ｄは、入口側変曲点３６ａよりも開口３１ａ側に配置されている。入口側接触点３１ｄを形成する第１流路形成面３５と開口３１ａの入口２４ａ側の内周面３１ｃとの断面視における角度θ１は、０°＜θ≦９０°を満たす。
【００７７】
このように、側面視において入口２４ａから出口２４ｂに向かう方向Ｘにおける入口側変曲点３６ａの位置を入口側接触点３１ｄの位置と異ならせ、さらに、上記角度θ１を０°より大きく９０以下に設定することにより、入口２４ａから先端部３３ａまでの入口側流路２４１において向きが変化されても流体がスムーズに移動することができる。このため、流体から与えられるボンネット１３およびダイヤフラム１２の負荷を低減させることができ、圧力損失を低減することができる。
【００７８】
（４−２）
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０では、入口２４ａから出口２４ｂに向かう方向における入口側変曲点３６ａと入口側接触点３１ｄ（入口側交点の一例）の間の長さをＬ１とし、入口２４ａから出口２４ｂに向かう方向における入口２４ａから先端部３３ａ（当接部の一例）までの長さをＬ２とすると、０．０３≦Ｌ１／Ｌ２≦０．４５を満たす。
このように、Ｌ１およびＬ２が上記範囲を満たすことによって、圧力損失を低減させることができる。
【００７９】
（４−３）
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０では、流路２４の幅方向Ｙの中央における断面視において、出口側流路２４２は、開口３１ａ側に設けられた第３流路形成面３７と、開口３１ａと反対側に設けられた第４流路形成面３８によって形成されている。第４流路形成面３８の断面視における線の変曲点である出口側変曲点３８ａは、開口３１ａの出口側の内周面３１ｅと第３流路形成面３７との断面視における交点である出口側接触点３１ｆ（出口側交点の一例）よりも入口２４ａ側若しくは出口２４ｂ側に配置されている。出口側接触点３１ｆは、出口側変曲点３８ａよりも開口３１ａ側に配置されている。出口側接触点３１ｆを形成する第３流路形成面３７と開口３１ａの出口２４ｂ側の内周面３１ｅとの断面視における角度θ２は、０°＜θ２≦９０°を満たす。
【００８０】
このように、側面視において入口２４ａから出口２４ｂに向かう方向における出口側変曲点３８ａの位置を出口側接触点３１ｆの位置と異ならせ、さらに、上記角度θ２を０°より大きく９０以下に設定することにより、先端部３３ａから出口２４ｂまでの出口側流路２４２において向きが変化されても流体がスムーズに移動することができる。このため、流体から与えられるボンネット１３およびダイヤフラム１２の負荷を低減させることができ、圧力損失を低減することができる。
【００８１】
（４−４）
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０では、入口２４ａから出口２４ｂに向かう方向における出口側変曲点３８ａと出口側接触点３１ｆ（出口側交点の一例）の間の長さをＬ３とし、入口２４ａから出口２４ｂに向かう方向Ｘにおける先端部３３ａ（当接部の一例）から出口２４ｂまでの長さをＬ４とすると、０．０３≦Ｌ３／Ｌ４≦０．４を満たす。
このように、Ｌ３およびＬ４が上記範囲を満たすことによって、圧力損失を低減させることができる。
【００８２】
（４−５）
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０では、駆動機構１４は、ステム６３（軸部材の一例）と、コンプレッサ６１（押圧部の一例）と、ハンドル６４（駆動部の一例）と、を有する。ステム６３は、ボンネット１３（蓋部の一例）に支持されている。コンプレッサ６１は、ステム６３に取り付けられ、且つダイヤフラム１２（弁部の一例）に連結されている。ハンドル６４は、ステム６３を駆動する。ハンドル６４は、手動式である。
【００８３】
このようにステム６３を手動によって駆動することができ、流路２４を開閉することができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００８４】
（Ａ）
上記実施の形態では、入口側流路２４１と出口側流路２４２の形状が対称であるが、対称でなくてもよい。すなわち、出口側変曲点３８ａが設けられていなくてもよく、出口側変曲点３８ａが設けられている場合であっても、矢印Ｘ方向において出口側変曲点３８ａと出口側接触点３１ｆの位置がずれていなくてもよい。さらに、０＜θ２≦９０を満たさなくてもよい。
【００８５】
（Ｂ）
上記実施の形態のダイヤフラムバルブ１０では、駆動部の一例として手動式のハンドル６４が設けられているが、空気駆動式または電気駆動式の駆動部によってステム６３が駆動されてもよい。
【００８６】
（Ｃ）
また、上記実施の形態にも記載はしているが、図７に示すダイヤフラムバルブ１０では、入口側変曲点３６ａが入口側接触点３１ｄよりも先端部３３ａ側に配置され、出口側変曲点３８ａが出口側接触点３１ｆよりも先端部３３ａ側に配置されているが、これに限られるものではない。例えば、入口側変曲点３６ａが入口側接触点３１ｄよりも入口２４ａ側に配置され、出口側変曲点３８ａが出口側接触点３１ｆよりも出口２４ｂ側に配置されていてもよい。
【００８７】
（Ｄ）
上記実施の形態では、第２流路形成面３６と第４流路形成面３８は、図７の断面視において、２つの曲線によって形成されているが、これに限らず直線部分が設けられていてもよく、要するに変曲点が設けられていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明のダイヤフラムバルブは、圧力損失を低減することが可能な効果を発揮し、プラント等の用いられる際に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１０        ：ダイヤフラムバルブ
２４        ：流路
２４ａ      ：入口
２４ｂ      ：出口
３１ａ      ：開口
３１ｃ      ：内周面
３１ｄ      ：入口側接触点
３５        ：第１流路形成面
３６        ：第２流路形成面
３６ａ      ：入口側変曲点
【図１】
2019151491.tif 000003
【図２】
2019151491.tif 000004
【図３】
2019151491.tif 000005
【図４】
2019151491.tif 000006
【図５】
2019151491.tif 000007
【図６】
2019151491.tif 000008
【図７】
2019151491.tif 000009
【図８】
2019151491.tif 000010
【図９】
2019151491.tif 000011
【図１０】
2019151491.tif 000012
【図１１】
2019151491.tif 000013
【図１２】
2019151491.tif 000014
【図１３】
2019151491.tif 000015
【国際調査報告】
2019151491.tif 000016
2019151491.tif 000017