JP2008032113A - ダイヤフラム式バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】安全性確保のためのメンテナンスを可能とし、なるべく少ない部品を容易に交換して、繰り返し使用することができるダイヤフラム式バルブを提供する。
【解決手段】流体の流入路１４と流出路１５とを接続する閉鎖弁室１６を形成した中空状のバルブ本体１０と、バルブ本体１０の閉鎖弁室１６内において弁体５１を開閉動作させるスピンドル２０と、バルブ本体１０の蓋となりスピンドル２０を回動自在に支持する支持部材４０と、弁体５１、弁体５１の開閉動作に伴って撓み閉鎖弁室１６を密閉するダイヤフラム５２、ダイヤフラムの補強板５３、弁体５１及びダイヤフラム５２の保持部材５４、及びスピンドル２０との連結部材５６とを少なくとも含む交換部品の組立体である交換部品ユニット５０と、ダイヤフラム５２とバルブ本体１０の座部１７との間に介在する耐腐食性樹脂からなるリング状部材６０とを備えた構成としてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスボンベに直接接続されて高圧ガスの供給又は充填に用いられるダイヤフラム式バルブに関し、特に、機能性又は安全性確保のためのメンテナンスを可能とし、なるべく少ない部品を容易に交換して、繰り返し使用することができるダイヤフラム式バルブに関する。

従来から圧縮ガスや液体ガスを充填したガスボンベに用いられるバルブとして、パック式バルブとダイヤフラム式バルブとがある。パック式バルブは、パッキング式のジョイント又はボルトを用いてバルブ内の気密性を確保しており、一方、ダイヤフラム式バルブは、弁体の移動とともに撓む金属薄板製のダイヤフラムによってバルブ内の気密性を確保している。

そして、両バルブを比較すると、パック式バルブは、消耗品であるダイヤフラムを用いないので寿命が長く、分解してメンテナンスすることにより、繰り返し使用することができる。一方、ダイヤフラム式バルブは、ダイヤフラムが劣化してしまうためにパック式バルブよりも寿命が短いが、あらかじめ定められた耐用年数や使用回数を超えない範囲内で使い捨てることにより、メンテナンスの手間なく安全性を確保することができる。このような取り扱いの容易さから、近年、使い捨てのダイヤフラム式バルブが、国際的なデファクトスタンダードとなりつつある。

従来のガスボンベ用のダイヤフラム式バルブとして、例えば、特開平１−１３５９８６号（特許文献１参照）では、バルブ内の気密性を確保するためのダイヤフラムの上面（ハンドル側の面）に、弾性変形可能なゴム製のワッシャを配設したものが提案されている。

このダイヤフラム式バルブによれば、金属薄板製のダイヤフラムが突然破裂した場合でも、ワッシャによってバルブ内の気密性が維持されるので、ガスの外部への流出を防止することができる。

また、特開２００４−２５７５４９号（特許文献２参照）では、上端に穴を設けた雄ねじ状の連結部を有する弁体と、この弁体の連結部に挿通される薄板円盤状のダイヤフラムと、接合孔（雌ねじ）を連結部に螺合させて弁体との間でダイヤフラムを挟持する押圧固定部材と、接合孔に螺合させたときに先端のテーパー面を連結部の穴に押し込み、この穴を広げて連結部と接合孔との螺合状態を固定する固定部材とを備えたダイヤフラム式バルブが提案されている。

このダイヤフラム式バルブによれば、接合孔に連結部を螺合させ、更に固定部材を同時に螺合させるので、この固定部材がダブルナットとして作用し、接合孔と連結部との螺合の緩みを抑制することができる。また、固定部材のテーパー面が連結部の穴を押し広げ、接合孔と連結部とのねじの滑りを防止しているので、螺合状態の緩みを一層確実に抑制することができる。
特開平１−１３５９８６号（図１〜３参照） 特開２００４−２５７５４９号（図１，２参照） 特開２００１−２６３５０８号（図１，２参照）

しかし、上述したように、従来のダイヤフラム式バルブは、ダイヤフラムが劣化するために所定の耐用年数の範囲内で使い捨てしていたが、これがバルブ使用者に経済的負担を与えるのみならず、近年のリサイクル重視の社会的要請に反するという問題があった。

例えば、アンモニア、塩化水素又は塩素等の腐食性の液化ガスを対象とするダイヤフラム式バルブでは、バルブ本体、スピンドル、バルブ本体の蓋となるとともにスピンドルを回動自在に支持する支持部材といった主要構成部品が、耐腐食性を有する金属からなっており、上述したパック式バルブのように、定期的なメンテナンスを行うことによって腐食を防止し、再利用することも考えられる。それにもかかわらず、従来のダイヤフラム式バルブにおいてメンテナンスを行うことができなかったのは、次のような理由による。

まず、従来のダイヤフラム式バルブでは、ダイヤフラムの周縁部とバルブ本体の座部とを互いに圧接挟持させて気密性を確保していたため、これら金属部品同士の「かじり」が生じ、これら金属部品の接合面が機械的に損傷してしまう。このため、一旦バルブを分解した後は、安全を確保するために必要な気密性を回復することができなかった。

また、仮にダイヤフラム式バルブをメンテナンスするならば、腐食性ガスとの接触により劣化しやすい弁体、ダイヤフラム及びその周辺部品を交換することが考えられるが、従来のダイヤフラム式バルブでは、これら部品の分解と組み立てが煩雑で、交換作業に多大な手間と時間とを要する。

なお、特開２００１−２６３５０８号（特許文献３参照）では、腐食性ガスと接触する閉鎖弁室をダイヤフラムで密閉することにより、バルブ本体と腐食性ガスとの接触面積を可能な限り少なくし、このバルブ本体のみを再利用可能としたダイヤフラム式バルブが提案されている。

しかし、このダイヤフラム式バルブでも、バルブ本体以外の部品を全て使い捨てる構成であるため、使い捨てる部品点数が多く、リサイクル重視の社会的要請を十分に満たすことはできない。

また、このダイヤフラム式バルブでも、ダイヤフラムとバルブ本体の座部とを互いに圧接挟持させて気密性を確保しているため、これら部材同士のかじりが生じ、一旦バルブを分解した後は、バルブ本体の座部の平滑性が損なわれてしまい、結局、安全性を確保するために十分な気密性が得られず、バルブ本体を再利用することができない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、安全性確保のためのメンテナンスを可能とし、なるべく少ない部品を容易に交換して、繰り返し使用することができるダイヤフラム式バルブの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のダイヤフラム式バルブは、ガスボンベに直接接続され、前記ガスボンベから外部への高圧ガスの供給又は外部から前記ガスボンベへの高圧ガスの充填に用いられるダイヤフラム式バルブにおいて、前記高圧ガスの流入路と流出路とを接続する閉鎖弁室を形成した中空状のバルブ本体と、前記バルブ本体の閉鎖弁室内において弁体を開閉動作させるスピンドルと、前記バルブ本体の蓋となり前記スピンドルを回動自在に支持する支持部材と、前記弁体、前記弁体の開閉動作に伴って撓み前記閉鎖弁室を密閉するダイヤフラム、前記ダイヤフラムの補強板、前記弁体及び前記ダイヤフラムの保持部材、および前記スピンドルとの連結部材とを少なくとも含む交換部品の組立体である交換部品ユニットと、前記ダイヤフラムと前記バルブ本体の座部との間に介在されたリング状部材とを備えた構成としてある。

このような構成によれば、消耗部品である弁体及びダイヤフラムを交換部品ユニットとして一体化したことにより、これら消耗部品を容易に交換することができる。また、ダイヤフラムとバルブ本体の座部との間にリング状部材を介在させたことにより、ダイヤフラムによる座部のかじりを防止することができる。この結果、交換部品ユニットとリング状部材とを交換することによって、メンテナンス後のダイヤフラム式バルブに、再び安全性を確保のために必要な気密性を回復させることができ、バルブ本体、スピンドル及び支持部材といった主要部品の再利用を図ることができる。

ここで、「交換部品ユニット」は、弁体、ダイヤフラム、保持部材、連結部材といった交換部品を、分解の可能又は不可能を問わず一体に組み付けた一纏まりの部品群をいう。但し、これら部品群を分解不可能に組み付けて一部品化した場合は、その取り扱いがより容易となり、メンテナンス時の交換作業をより効率よく行うことができる。

また、「リング状部材」は、バルブ本体の座部のかじり防止や密閉性などの性能を向上させる観点から設けられるものであり、少なくとも再利用されるバルブ本体の座部の面精度を低下させない金属製又は樹脂製のものを用いる。特に、本ダイヤフラム式バルブが腐食性ガスを対象とする場合は、このリング状部材を、耐腐食性ないし耐薬品性を有する金属製又は樹脂製とすることが好ましい。リング状部材を形成する金属材料として、例えば、銀等を用いることができる。一方、樹脂製の材料として、例えば、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロ・トリフルオロ・エチレン），ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロ・エチレン)，ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフロライド）等のフッ素系樹脂、又はポリアミド，ポリアセタール等を用いることができる。本発明においては、樹脂製とすることがより好ましく、フッ素系樹脂を用いることが更に好ましく、特にＰＣＴＦＥが好適である。

好ましくは、前記交換部品ユニットが、前記弁体と、前記ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを前記バルブ本体の座部に圧接させるための押圧部材と、前記弁体を保持するとともに前記ダイヤフラムが溶接された前記保持部材と、前記保持部材に固定され、前記ダイヤフラム上に前記押圧部材を位置させる前記連結部材との組立体である構成とする。

このような構成によれば、消耗部品である弁体、ダイヤフラム及びこれらの周辺部品である押圧部材を、保持部材と連結部材との２部品で一纏まりにすることができ、使い捨てされる交換部品ユニットの部品点数を少なくすることができる。

好ましくは、前記スピンドルの端部に凹状又は凸状の連結部を形成するとともに、前記交換部品ユニットの連結部材の端部に前記スピンドルの連結部と嵌合可能な凸状又は凹状の連結部を形成した構成とする。

このような構成によれば、ねじの螺合ではなく、凹凸状の連結部の嵌合により、スピンドルと交換部品ユニットとを連結させることができるので、交換部品ユニットの交換作業をより容易かつ迅速に行うことができ、本ダイヤフラム式バルブのメンテナンスの簡単化及び効率化を図ることができる。

好ましくは、前記リング状部材が、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロ・トリフルオロ・エチレン）製のシートからなる構成とする。

このような構成によれば、ＰＣＴＦＥがダイヤフラムとバルブ本体の座部との直接の接触を阻止し、座部の面精度の低下を確実に防止して、バルブ本体の再利用を図ることができる。また、ＰＣＴＦＥの高い耐腐食性により、例えば、アンモニア、塩化水素又は塩素等の腐食性の液化ガスを使用する場合でも、ダイヤフラムとバルブ本体の座部との間における気密性を長期間にわたって維持することができる。

本発明のダイヤフラム式バルブによれば、消耗部品を含む、なるべく少ない部品を交換部品ユニットとして一体化したことにより、これら部品を容易に交換することができる。また、ダイヤフラムとバルブ本体の座部との間にリング状部材を介在させたことにより、密閉性を向上させることができるとともに、座部の面精度の低下を防止することができる。この結果、交換部品ユニットとリング状部材とを交換することによって、メンテナンス後のダイヤフラム式バルブは、容易に安全性を確保のために必要な気密性を回復させることができ、バルブ本体、スピンドル及び支持部材といった主要部品の再利用を図ることができる。更に交換部品ユニットの交換がリング状部材を用いることにより容易にできるようになる。

以下、本発明の一実施形態に係るダイヤフラム式バルブついて、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、ステンレス鋼等の種類を例示するにあたってＪＩＳコードを省略して記載してある。

図１は本発明の一実施形態に係るダイヤフラム式バルブを示す断面図である。図２は上記ダイヤフラム式バルブを構成する交換部品ユニットとリング状部材とを示す拡大断面図である。図３は図２に示す上記交換部品ユニットのＡ部拡大図であり、図４は図２に示す上記リング状部材の斜視図である。

図１において、本実施形態に係るダイヤフラム式バルブ１は、主として、バルブ本体１０と、スピンドル２０と、ハンドル３０と、支持部材４０と、交換部品ユニット５０と、リング状部材６０とで構成してある。

［バルブ本体］
バルブ本体１０は、その胴部１１内に断面略円形の中空部１１ａを設けたハウジングであり、耐腐食性を有する金属材料、例えば、ＳＵＳ３１６のステンレス鋼により形成してある。胴部１１の下方及び一側方には、それぞれ雄ねじ部１２，１３を分岐させて連成してある。下方の雄ねじ部１２内には、中空部１１ａ内に連通するガスの流入路１４が穿設してある。また、一側方の雄ねじ部１３内には、中空内に連通するガスの流出路１５が穿設してある。

これら流入路１４及び流出路１５が共に開口する中空部１１ａの下端側を、後述する略円板状のダイヤフラム５２によって密閉することにより閉鎖弁室１６が形成される。そこで、中空部１１ａの下端側には、ダイヤフラム５２の外周縁部を載置して圧接挟持するための環状段差である座部１７（図２参照）が形成してある。また、座部１７とダイヤフラム５２とを直接接触させないように、座部１７とダイヤフラム５２との間に、樹脂製又は金属製のリング状部材６０を介在させてある。このようにして形成された閉鎖弁室１６内には、ガスの流入口１４ａが開口しており、この流入口１４ａは、後述する弁体５１によって開閉される。

さらに、バルブ本体１０の胴部１１側壁における座部１７上方には、ねじ孔１９が設けてあり、このねじ孔１９には検知プラグ（ボルト）７０が締結してある。この検知プラグ７０を外すことにより、ねじ孔１９を介して、ダイヤフラム５２の破損又はシール不良によるガス漏れの有無を検査することができる。なお、検知プラグ７０と胴部１１側壁との間には、ガスケット８３が介設してあり、万が一、ダイヤフラム５２の気密性が損なわれた場合でも、外部にガス漏れが生じないようになっている。このガスケット８３の材料として、例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を用いることができる。

［スピンドル］
スピンドル２０は、弁体５１を開閉動作させるための軸部材であり、例えば、耐腐食性を有するＳＵＳ３０４等のステンレス鋼又はニッケルメッキを施したＣ３６０４ＢＤにより形成してある。スピンドル２０の上端部には、ハンドル３０を取り付けるための雄ねじ部２１が設けてあり、この雄ねじ部２１にナット２２を締結することによりハンドル３０を固定している。

一方、スピンドル２０の下端部には、交換部品ユニット５０を連結させるための連結凹部（凹状の連結部）２３が形成してある。この連結凹部２３は、一部を開口させた底面視略Ｕ字状の溝であり、交換部品ユニット５０の連結部材５６に形成した連結凸部（凸状の連結部）５６ａの直径とほぼ同じ溝幅を有している。また、連結凹部２３の上壁部には、連結凸部５６ａと当接するブッシュ２３ａが埋設してある。このブッシュ２３ａは、スピンドル２０よりも高硬度を有するＳＫ５等の炭素工具鋼によって形成してあり、連結部材５６の連結凸部５６ａとの当接によるスピンドル２０の摩損、変形を防止している。

さらに、スピンドル２０の下端部外周には、雄ねじ部２４が設けてある。この雄ねじ部２４は、次に述べる支持部材４０の軸受孔４１に連成した雌ねじ部４２と螺合する。これにより、ハンドル３０を回転させると、ねじのピッチでスピンドル２０が上下方向に直線運動し、ダイヤフラム５２があらかじめ設定されたリフト高さの範囲で撓み、スピンドル２０に連結させた交換部品ユニット５０の弁体５１が開閉動作する。

［支持部材］
支持部材４０は、上述したバルブ本体１０の中空部１１ａの蓋となり、且つスピンドル２０と螺合してこれを支持するものである。この支持部材４０の材料としては、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、又はニッケルメッキを施して耐食性をもたせたＣ３６０４ＢＤ等の黄銅（真鍮）などが例示でき、特に、ニッケルメッキを施して耐食性をもたせたＣ３６０４ＢＤ等の黄銅（真鍮）が好適である。

支持部材４０の中空内部には、上から順に軸受孔４１、雌ねじ部４２及び収納部４３が連成してあり、略環状の下端面が押圧端４４となっている。また、支持部材４０の下端部外周には雄ねじ部４５が設けてあり、この雄ねじ部４５は、バルブ本体１０の胴部１１内周に形成した雌ねじ部１８と螺合する。

なお、支持部材４０とバルブ本体１０との接合部、支持部材４０とスピンドル２０との接触部には、それぞれＯリング８１，８２が介設してある。これらＯリング８１，８２より、万が一、ダイヤフラム５２の気密性が損なわれた場合でも、外部にガス漏れが生じないようになっている。これらＯリング８１，８２の材料として、例えば、ＦＰＭ等のフッ素ゴム又はＮＢＲ等のニトリルゴムなどを用いることができ、好ましくは、ＦＰＭ等のフッ素ゴムを用いるとよい。

［交換部品ユニット］
図１及び図２に示すように、交換部品ユニット５０は、弁体５１、ダイヤフラム５２、補強板５３、保持部材５４、押圧部材５５（必ずしも交換部品ユニット５０の必須構成部材ではない）及び連結部材５６とを組み立てて一体化した構成となっている。この交換部品ユニット５０は、ダイヤフラム式バルブ１のメンテナンス時にそっくり交換して、メンテナンス後のダイヤフラム式バルブ１の気密性及び安全性を回復させる。

弁体５１は、上述したように、バルブ本体１０のガスの流入口１４ａを開閉させて、ガスの流通を制御するためのものであり、ダイヤフラム式バルブ１の気密性及び安全性を左右する重要な部品である。この弁体５１としては、気密性に優れ、長年の使用しても容易に変形しない樹脂材料により形成してある。この材料として、例えば、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ又はポリアミドを用いることができ、特に、ＰＣＴＦＥが好適である。

ダイヤフラム５２は、上述したように、弁体５１の開閉動作を許容しつつ、バルブ本体１０の閉鎖弁室１６を密閉するためのものであり、弁体５１と同様、ダイヤフラム式バルブ１の気密性及び安全性を左右する重要な部品である。このダイヤフラム５２も、腐食性のガスに直接接触するものであるから、耐腐食性に優れた金属材料、例えば、ＳＵＳ３１６のステンレス鋼の円形薄板により形成してある。また、本実施形態では、板厚０．０８〜０．１５ｍｍの中心部に保持部材５４の雄ねじ部５４ｂを挿通するための孔を設けた円形薄板を複数枚、例えば、２枚重ね合わせてダイヤフラム５２を形成し、その気密性と耐久性を向上させている。本発明においては、好ましい円形薄板の数枚は、２〜５枚であり、より好ましくは２〜３枚である。円形薄板がこの枚数であると、気密性と耐久性が得られるためである。このようなダイヤフラム５２は、その半径方向と直交する方向に撓み変形可能となっており、上述したように、あらかじめ所定のリフト高さが設定してある。

補強板５３は、ダイヤフラム５２より小径の板厚０．０８〜０．１５ｍｍで、中心部に保持部材５４の雄ねじ部５４ｂを挿通するための孔を設けた円板状薄板を複数枚、例えば３枚重ねたものであり、例えば、ＳＵＳ３１６のステンレス鋼により形成してある。この補強板５３は、ダイヤフラム５２の上面に圧接保持され、ダイヤフラム５２を補強している。すなわち、ダイヤフラム５２は、その撓み変形を良好にするため薄型化されるが、ダイヤフラム５２が撓み変形する際に、周縁部に負荷が掛かると、中心側の負担が大きくなる。そこで、ダイヤフラム５２を補強板５３により補強し、良好な撓み変形と耐久性の向上とを図っている。本発明においては、好ましい補強板５３の枚数は、２〜５枚であり、より好ましくは２〜４枚で、特に３枚が好適である。補強板５３がこの枚数であると、ダイヤフラム５２の保護と耐久性が得られるからである。また、補強板５３は、高圧ガスによる変形からダイヤフラム５２を保護している。更に補強板５３は、連結部材５６によるダイヤフラムの変形を防止している。補強板５３は、ダイヤフラム５２の保持部材５４の溶接部を保護している。

保持部材５４は、上述した弁体５１、ダイヤフラム５２及び補強板５３を一体的に保持するためのものである。保持部材５４の下面側には、弁体５１と略同形の嵌合凹部５４ａが設けてあり、この嵌合凹部５４ａ内に弁体５１をかしめ固定している。

また、保持部材５４の上面中心には、雄ねじ部５４ｂが立設してある。この雄ねじ部５４ｂの基部は、ダイヤフラム５２及び補強板５３を取り付けるための肩部が設置してある。一方、上述したダイヤフラム５２及び補強板５３の中心には挿通孔が穿設してあり、これら挿通孔に雄ねじ部５４ｂを挿通させることにより、保持部材の上面にダイヤフラム５２及び補強板５３を重ねて配置している。

さらに、図３（図２のＡ部拡大図）に示すように、ダイヤフラム５２の挿通孔周辺部を保持部材５４の上面にレーザー溶接してある。本実施形態では、ダイヤフラム５２の挿通孔周辺部をパルスＹＡＧレーザー溶接し、一定の溶接深さで円形に縫い合わせ式溶接し、耐久性と気密性とを確保している。溶接深さは、約０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは、約０．２〜０．２５ｍｍの範囲とする。なお、本発明において溶接方式は、縫い合わせ式に限定されず、突き合わせ式を採用することもできるが、縫い合わせ式が、ダイヤフラムの耐久性及び密閉性を確保することができることから好ましい。

押圧部材５５は、ダイヤフラム５２の外径と同じ厚肉円板状の部材であり、例えば、ＳＵＳ３０３又はＳＵＳ３０４などのステンレス鋼により形成してある。本発明においては、ＳＵＳ３０３を用いることが好ましい。この押圧部材５５の下面側には、座部１７の内径よりも小さい直径の円形凹部５５ａが形成してあり、押圧部材５５の下面周縁部のみがダイヤフラム５２の上面周縁部に当接するようになっている。これにより、押圧部材５５は、ダイヤフラム５２の中心軸方向の撓み変形を許容しつつ、その周縁部のみをバルブ本体１０の座部１７に押圧挟持している。押圧部材５５の内径は、連結部材５６のナット部５６ｃの外径より大きくも小さくてもよい。すなわち、小さい場合は、交換部品ユニット５０に組み込まれるものとなる。

連結部材５６は、弁体５１及びダイヤフラム５２を組み付けた保持部材５４に補強板５３を取り付けるためのものであり、このとき押圧部材５５を一緒に取り付けてもよく、これら部品群をスピンドル３０に連結するための部材であり、例えば、ＳＵＳ３０３又はＳＵＳ３０４のステンレス鋼により形成してある。本発明においては、ＳＵＳ３０３を用いることが好ましい。

連結部材５６の上端部には、上述した連結凸部５６ａが設けてある。この連結凸部５６ａは、大径円形の頭部と小径円形の軸部とを一体化したものであり、上述したスピンドル２０の連結凹部２３の縦断面形状と略同じ寸法となっている（図１参照）。一方、連結部材５６の下端側には、保持部材５４の雄ねじ部５４ｂに螺合する雌ねじ部５６ｂが形成してある。

また、連結部材５６の上端側には、この連結部材５６を回転させて保持部材５４と締結させるためのナット部５６ｃが設けてある。本実施形態では、このナット部５６ｃの直径を、押圧部材５５の貫通孔内径よりも大きくし、連結部材５６を保持部材５４に締結させた後は、ナット部５６ｃがストッパの役割を果たして押圧部材５５の抜けが防止されるようにしてある。これにより、交換部品ユニット５０が一体に組み付けた一纏まりの部品群となり、本ダイヤフラム式バルブ１のメンテナンス時において、部品交換の作業を効率よく行うことができる。

但し、押圧部材５５の貫通孔内径をナット部５６ｃの直径よりも大きくし、連結部材５６を保持部材５４に締結させた後に、押圧部材５５を連結部材５６に挿通可能としてもよい。

さらに、図２及び図３に示すように、雌ねじ部５６ｂと雄ねじ部５４ｂとを螺合させたときに、連結部材５６の下端面が、保持部材５４の上面で重なり合うダイヤフラム５２及び補強板５３の中心側を押圧挟持するが、この場合に、ダイヤフラム５２の溶接部５２ａに負荷が掛からないよう、連結部材５６の下端面には、溶接部５２ａを回避するための環状の凹部５６ｄが形成してある。

ここで、交換部品ユニット５０の組み立て手順について説明する。あらかじめ保持部材５４に弁体５１を嵌合させるとともに、雄ねじ部５４ｂに挿通させたダイヤフラム５２を溶接した後、この雄ねじ部５４ｂに補強板５３と押圧部材５５とを順番に挿通させる。次いで、この雄ねじ部５４ｂに、連結部材５６の雌ねじ部５６ｂを螺合させると、連結部材５６の下端面に補強板５３とダイヤフラム５２とが押圧挟持され、これと同時に、連結部材５６の挿通した押圧部材５５の抜けがナット部５６ｃにより防止され、交換部品ユニット５０の組み立てが完了する。なお、押圧部材５５の内径をナット部５６ｃの外径より大きくしたものを用いて交換部品ユニット５０の組み立てを行ってもよい。交換部品ユニット５０を組み立てるとき、及び雄ねじ部５４ｂと雌ねじ部５６ｂとを螺号させるときには、接着剤などによって部材相互間を接着し、容易に外れないようにすることが好ましい。この接着剤としては、嫌気性状態で固まるものがより好ましい。

このような交換部品ユニット５０は、連結部材５６の連結凸部５６ａを、連結凹部２３に嵌合させることによりスピンドル２０に連結される。これと逆に、連結凸部５６ａと連結凹部２３との嵌合を解除させることによって、交換部品ユニット５０をスピンドル２０から容易に取り外すことができる。

また、交換部品ユニット５０を一度組み立てた後は、一纏まりの一部品として取り扱われ、本ダイヤフラム式バルブ１のメンテナンス時には、新しい交換部品ユニット５０とそっくり交換されることになる。すなわち、本ダイヤフラム式バルブ１のメンテナンス時に、交換部品ユニット５０を組み立てたり分解したりする手間は一切掛からない。

［リング状部材］
図１及び図２に示すように、リング状部材６０は、バルブ本体１０に交換部品ユニット５０を組み付けたときに、座部１７とダイヤフラム５２との間に介在して、密閉性を向上させるとともに、これら部材同士の接触を防止するためのものである。

図４に示すように、リング状部材６０は、座部１７とほぼ同一寸法の薄板又は薄膜の環状体であり、バルブ本体１０の座部１７の面精度低下を生じない金属又は樹脂材料により形成する。本実施形態では、アンモニア、塩化水素又は塩素等の腐食性ガスの使用を考慮して、より耐腐食性に優れた樹脂材料、例えば、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロ・トリフルオロ・エチレン）製の樹脂シート材によって形成してある。

ＰＣＴＦＥは、フッ素樹脂特有の優れた化学的安定性を有しており、このＰＣＴＦＥからなるリング状部材６０を、腐食性ガスの流通する閉鎖弁室１６内に配設しても容易に劣化することがない。また、リング状部材６０は、押圧部材５５側からの荷重によって座部１７とダイヤフラム５２との間に圧接挟持されるが、ＰＣＴＦＥの高い圧縮強さ、低摩擦係数により、容易に破損するようなこともない。したがって、このような耐腐食性の樹脂シートからなるリング状部材６０によれば、座部１７とダイヤフラム５２との気密性を維持しつつ、これら部材同士による変形を効果的に防止することができる。

なお、リング状部材６０の材質は、ＰＣＴＦＥに限らず、耐腐食性を有するＰＴＦＥ，ＰＶＤＦ等のフッ素系樹脂を用いてもよい。また、使用対象となるガスが、腐食性を有しないものである場合は、ポリアミド，ポリアセタール等の樹脂材料を使用することができる。また、銀等の金属材料を用いることも可能である。

さらに、本実施形態では、リング状部材６０の外径を、座部１７の外径と同じ２６ｍｍ、リング状部材６０の内径を、座部１７の内径２０ｍｍよりも１ｍｍ大きい２１ｍｍとし、環状体の幅を２．５ｍｍに設定してある。ここで、リング状部材６０の内径を、座部１７の内径２０ｍｍよりも１ｍｍ大きくしたのは、ダイヤフラム５２と座部１７との間に押圧挟持されたときに、リング状部材６０の内径端縁が、変形して座部１７の内側にはみ出さないようにするためである。また、リング状部材６０の肉厚は、厚過ぎると温度の影響を受けやすく、薄過ぎると押圧力で破断してしまうので、これを考慮して０．５ｍｍの薄膜とした。

次に、上記構成からなる本ダイヤフラム式バルブ１の組み立て手順について、図１及び図２を参照しつつ説明する。

まず、互いの連結凹部２３と連結凸部５６ａとを嵌合させて、スピンドル２０の下端に、交換部品ユニット５０を連結させる。この状態でスピンドル２０上端のボルト部２１を、支持部材４０の軸受孔４１に挿通し、互いの雄ねじ部２４と雌ねじ部４２とを螺合させる。すると、支持部材４０の軸受孔４１にスピンドル２０が回動自在に支持されるとともに、収納部４３内に交換部品ユニット５０の連結部材５６が収納され、さらに、押圧端４４が押圧部材５５の周縁部に当接する。これにより、スピンドル２０、支持部材４０及び交換部品ユニット５０の３部品が単一の組立体となる。

次いで、バルブ本体１０の座部１７にリング状部材６０を配設した後、このバルブ本体１０に、上述したスピンドル２０、支持部材４０及び交換部品ユニット５０の組立体を組み付ける。すなわち、バルブ本体１０の中空部１１ａ内に交換部品ユニット５０を収納し、支持部材４０の雄ねじ部４５を、バルブ本体１０の雌ねじ部１８に螺合させる。

すると、バルブ本体１０の中空部１１ａ内において、支持部材４０の押圧端４４が、交換部品ユニット５０の押圧部材５５に垂直方向の荷重を加え、間にリング状部材６０を介在させた状態で、ダイヤフラム５２の周縁部が座部１７に圧接挟持される。これにより、ダイヤフラム式バルブ１が概ね組み上がる。その後、このダイヤフラム式バルブ１のガス漏れ検査を行い、この検査終了後、バルブ本体１０のねじ孔１９に検知プラグ７０を締結し、最後に、スピンドル２０のボルト部２１にナット２２を締結させてハンドル３０を取り付けると、ダイヤフラム式バルブ１の組み立てが完了する。

上記構成からなるダイヤフラム式バルブ１は、バルブ本体１０の雄ねじ部１２を、図示しないガスボンベに直接接続して、高圧ガスの供給又は充填に用いられる。そして、このダイヤフラム式バルブ１は、圧縮ガス又は液化ガスのような高圧ガスにおいて使用することができ、アンモニア、塩化水素、塩素、二酸化硫黄、硫化水素又は二酸化窒素等の腐食性を有する液化ガス、あるいは亜酸化窒素、酸化エチレン、シアン化水素等の腐食性を有しない液化ガスの双方に好ましく使用することができ、より好ましくは腐食性を有する液化ガスに使用することができる。

このような本実施形態に係るダイヤフラム式バルブ１によれば、消耗部品である弁体５１及びダイヤフラム５２を交換部品ユニット５０として一体化したことにより、メンテナンスの際に、これら弁体５１及びダイヤフラム５２を容易に交換することができる。また、ダイヤフラム５２とバルブ本体１０の座部１７との間に薄膜状のリング状部材６０を介在させたことにより、密閉性の向上と、これら部材同士による変形とを効果的に防止することができる。

この結果、交換部品ユニット５０とリング状部材６０とを交換するといった極めて簡単な作業により、メンテナンス後のダイヤフラム式バルブ１に、再び安全性を確保のために必要な気密性を回復させることができ、バルブ本体１０、スピンドル２０、ハンドル３０及び支持部材４０といった主要部品の再利用を図ることができる。

また、消耗部品である弁体５１、ダイヤフラム５２、及びこれらの周辺部品である補強板５３、押圧部材５５を、保持部材５４と連結部材５６との２部品で一纏まりにすることができ、使い捨てされる交換部品ユニット５０の部品点数を少なくすることができる。

さらに、ねじの螺合ではなく、連結凹部２３と連結凸部５６ａとの嵌合により、スピンドル２０と交換部品ユニット５０とを連結させることができるので、交換部品ユニット５０の交換作業をより容易かつ迅速に行うことができ、本ダイヤフラム式バルブ１のメンテナンスの簡単化及び効率化を図ることができる。

これに加え、リング状部材６０をＰＣＴＦＥ製としたことにより、このＰＣＴＦＥの高い圧縮強さにより、ダイヤフラム５２とバルブ本体１０の座部１７との接触を阻止し、これら部材同士による変形を確実に防止して、バルブ本体１０の再利用を図ることができる。また、ＰＣＴＦＥの高い耐腐食性により、例えば、アンモニア、塩化水素ガス又は塩素等の腐食性ガスを使用する場合でも、ダイヤフラム５２とバルブ本体１０の座部１７との間における気密性を長期間にわたって維持することができる。

本発明の一実施形態に係るダイヤフラム式バルブを示す断面図である。 上記ダイヤフラム式バルブを構成する交換部品ユニットとリング状部材とを示す拡大断面図である。 図２に示す上記交換部品ユニットのＡ部拡大図である。 図２に示す上記リング状部材の斜視図である。

符号の説明

１ ダイヤフラム式バルブ
１０ バルブ本体
１１ 胴部
１１ａ 中空部
１２，１３ 雄ねじ部
１４ 流入路
１４ａ 流入口
１５ 流出路
１６ 閉鎖弁室
１７ 座部
１８ 雌ねじ部
１９ ねじ孔
２０ スピンドル
２１ ボルト部
２２ ナット
２３ 連結凹部（凹状の連結部）
２３ａ ブッシュ
２４ ねじ部
３０ ハンドル
４０ 支持部材
４１ 軸受孔
４２ 雌ねじ部
４３ 収納部
４４ 押圧端
４５ 雄ねじ部
５０ 交換部品ユニット
５１ 弁体
５２ ダイヤフラム
５２ａ 溶接部
５３ 補強板
５４ 保持部材
５４ａ 嵌合凹部
５４ｂ 雄ねじ部
５５ 押圧部材
５５ａ 円形凹部
５６ 連結部材
５６ａ 連結凸部（凸状の連結部）
５６ｂ 雌ねじ部
５６ｃ ナット部
５６ｄ 凹部
６０ リング状部材
７０ 検知プラグ
８１，８２ Ｏリング
８３ ガスケット

Claims (4)

1. ガスボンベに直接接続され、前記ガスボンベから外部への高圧ガスの供給又は外部から前記ガスボンベへの高圧ガスの充填に用いられるダイヤフラム式バルブにおいて、
   前記高圧ガスの流入路と流出路とを接続する閉鎖弁室を形成した中空状のバルブ本体と、
   前記バルブ本体の閉鎖弁室内において弁体を開閉動作させるスピンドルと、
   前記バルブ本体の蓋となり前記スピンドルを回動自在に支持する支持部材と、
   前記弁体、前記弁体の開閉動作に伴って撓み前記閉鎖弁室を密閉するダイヤフラム、前記ダイヤフラムの補強板、前記弁体及び前記ダイヤフラムの保持部材、および前記スピンドルとの連結部材とを少なくとも含む交換部品の組立体である交換部品ユニットと、
   前記ダイヤフラムと前記バルブ本体の座部との間に介在されたリング状部材とを備えたことを特徴とするダイヤフラム式バルブ。
2. 前記交換部品ユニットが、前記弁体と、前記ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを前記バルブ本体の座部にリング状部材を介在して圧接させるための押圧部材と、前記弁体を保持するとともに前記ダイヤフラムが溶接された前記保持部材と、前記保持部材に固定され、前記ダイヤフラム上に前記押圧部材を位置させる前記連結部材との組立体であることを特徴とするダイヤフラム式バルブ。
3. 前記スピンドルの端部に凹状又は凸状の連結部を形成するとともに、前記交換部品ユニットの連結部材の端部に前記スピンドルの連結部と嵌合可能な凸状又は凹状の連結部を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム式バルブ。
4. 前記リング状部材が、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロ・トリフルオロ・エチレン）製のシートからなることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のダイヤフラム式バルブ。

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