JP2015203486A - ダイヤフラム式バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムを溶接しないで閉鎖弁室の気密性を確保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】高圧ガスの流通に用いられるダイヤフラム式バルブであって、高圧ガスの流入路１４及び流出路１５が設けられた中空状のバルブ本体１０と、バルブ本体１０内に、高圧ガスの流入路１４と流出路１５とを接続させる閉鎖弁室１６を形成するダイヤフラム６０と、閉鎖弁室１６の内外から、ダイヤフラム６０の中央部を挟持するシーティングステム７０及びダイヤフラム固定ナット８０と、シーティングステム７０及びダイヤフラム固定ナット８０に連動して、高圧ガスの流入路１４を開閉させるシートディスク１１０と、を備え、閉鎖弁室１６内に位置するシーティングステム７０に、ダイヤフラム６０の中心軸を取り囲む一連のエッジからなる接触部が設けられた構成としてある。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、高圧ガスボンベや高圧ガス配管設備などに用いられるダイヤフラム式バルブに関し、特に、ダイヤフラムを２つの部材間に挟持させることで、閉鎖弁室の気密性を確保したダイヤフラム式バルブに関する。

従来から高圧ガスボンベや高圧ガス配管設備など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。このため、ダイヤフラム式バルブは、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。従来のダイヤフラム式バルブとして、例えば、以下に挙げるようなものがある。

特開昭６３−７２９８４号公報（特許文献１）の第１図には、流入路１０を開閉させるためのディスク４を備え、このディスク４の小径部分に挿通されるボス１４に、ダイヤフラム３の貫通孔周辺が溶接された構成のダイヤフラム式バルブが提案されている。

特開平０８−２１９３０４号公報（特許文献２）の図１〜図３には、ガスの通路１ａを開閉させるためのディスク７を備え、ディスク７の軸部７ｂに、ダイヤフラム２の内周端縁部が溶接された構成のダイヤフラム式バルブが提案されている。

特開平０８−１１４２６５号公報（特許文献３）の図１及び図２には、ダイヤフラム１１の内周縁部が、溶接金具８及びシートホルダー６に形成された環状のフラット部６ａ，８ａで挟み込まれ、これらダイヤフラム１１、溶接金具８、シートホルダー６が溶接（Ｗ）されて固着一体化された構成のダイヤフラム式バルブが提案されている。

特開２００４−２５７５４９号公報（特許文献４）の図１及び図２には、複数枚のダイヤフラム６１、６２が、弁本体４１の円柱状の嵌合部４３に溶接された構成のダイヤフラム式バルブが提案されている。

特開昭６３−７２９８４号公報 特開平０８−２１９３０４号公報 特開平０８−１１４２６５号公報 特開２００４−２５７５４９号公報 特開昭６３−１４０１９０号公報 特表２００１−５０９５７９号公報

＜溶接の問題＞
従来のダイヤフラム式バルブでは、ダイヤフラムの貫通孔周辺がシーティングステムと溶接されることにより、閉鎖弁室の気密性が確保されていた。しかし、ダイヤフラムが溶接されると、溶接箇所から変形（溶接歪）が生じてしまう。溶接歪の生じたダイヤフラムが動作すると、溶接箇所の周辺が疲労破壊しやすくなる。また、ダイヤフラムのビーム溶接には、多大なる手間と費用とが掛かり、ビーム溶接は、ダイヤフラム式バルブの製造コストの少なくとも１割を超える。

なお、特開昭６３−１４１０１９０号公報（特許文献５）の第３図には、部材本体３０に設けた環状押圧部３６を、金属ダイヤフラム３４に圧着させて挟持固定する構成が記載されている。また、特表２００１−５０９５７９号公報（特許文献６）の図１には、弁機能部材６４に設けたドーナツ状の封止ビード７２を、ダイヤフラム２６の凹型内面３０に封止係合させる構成が記載されている。

しかし、特許文献５の環状押圧部３６は、金属ダイヤフラム３４との接触部が平坦面となっていた。また、特許文献６の封止ビード７２は、ダイヤフラム２６との接触部がアール面となっていた。このような平坦面又はアール面の接触では、高圧ガスが流通したときの閉鎖弁室の内圧に耐えることができない。このため、高圧ガスを対象とするダイヤフラム式バルブにおいて、環状押圧部３６又は封止ビード７２を適用した実際の製品は、本願の特許出願前に存在していなかった。

＜流量の問題＞
従来のダイヤフラム式バルブは、ダイヤフラムの動作量で、単位時間当たりのガスの流量が決まる。通常、ダイヤフラムの動作量は０．５ｍｍ程度と極めて小さく、一般的に、ダイヤフラム式バルブは、単位時間当たりのガスの流量が少ない。ガスの流量を増大させる手段として、ダイヤフラムの動作量を大きくすることが考えられる。しかし、ダイヤフラムの動作量を大きくすると、上述した溶接箇所の周辺がより早く疲労破壊してしまう。

ここで、特許文献５の環状押圧部３６及び特許文献６の封止ビード７２を適用して、ダイヤフラムを溶接しない構成とすることも考えられる。しかし、ダイヤフラムを大きく動作させると、環状押圧部３６の平坦面又は封止ビード７２のアール面の接触が維持できなくなり、閉鎖弁室から高圧ガスが漏れてしまう。

＜寿命の問題＞
従来のダイヤフラム式バルブは、使い捨てを前提としていた。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、腐食性ガスと接触する弁体（ディスク）及びダイヤフラムが劣化しやすい。このため、従来のダイヤフラム式バルブは、弁体又はダイヤフラムのいずれかが寿命に達したときに、全体を廃棄していた。

しかし、従来のダイヤフラム式バルブのバルブ本体、スピンドル、グランドナット及びスピンドル受けといった主要構成部品は、いずれも耐食性を有する金属からなる。弁体又はダイヤフラムといった一部の部品が劣化したからといって、未だ十分に使用することができる主要構成部品を廃棄してしまうことは、リサイクルを重視する近年の社会的要請に反する。

また、従来のダイヤフラム式バルブでは、ダイヤフラムが、弁体又はこれを保持する金属部品に溶接されて一体となっていた。そこで、弁体とダイヤフラムとが一体となった部品を交換可能とし、主要構成部品を再使用することが考えられる。しかし、弁体が先に劣化した場合は、未だ寿命に達していないダイヤフラムを一緒に廃棄しなければならない。逆に、ダイヤフラムが先に劣化した場合は、未だ寿命に達していない弁体を廃棄しなければならない。特に、ビーム溶接にコストを掛けたダイヤフラムを、寿命に達する前に廃棄することは不合理である。

＜コイルばねの問題＞
従来のダイヤフラム式バルブには、弁体に開方向の付勢力を生じさせるコイルスプリングを内蔵したものがあった（例えば、特許文献４の図１に示されたスプリング８１）。しかし、コイルスプリングは、上下方向の平行を保ちにくく、その付勢力に偏荷重が生じやすい。このような偏荷重は、弁体の片当たりを生じさせ、ガス漏れの原因となる。

また、従来のダイヤフラム式バルブでは、バルブ本体内に、コイルスプリングを縦にして収容させるためのスペースを確保しなければならず、バルブ全体が高さ方向に大型化してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムを溶接しないで閉鎖弁室の気密性を確保することができ、単位時間当たりのガスの流量を増大させることができ、ダイヤフラムの長寿命化と部品交換による主要構成部品の再利用とを図ることができ、弁体に対する偏荷重を効果的に防止することができる、ダイヤフラム式バルブの提供を目的とする。

（１）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、高圧ガスの流通に用いられるダイヤフラム式バルブであって、前記高圧ガスの流入路及び流出路が設けられた中空状のバルブ本体と、前記バルブ本体内に、前記高圧ガスの流入路と流出路とを接続させる閉鎖弁室を形成するダイヤフラムと、前記閉鎖弁室の内外から、前記ダイヤフラムの中央部を挟持する第１及び第２保持部材と、前記第１及び第２保持部材に連動して、前記高圧ガスの流入路を開閉させる弁体と、を備え、前記閉鎖弁室内に位置する前記第１保持部材に、前記ダイヤフラムの中心軸を取り囲む一連のエッジからなる接触部が設けられた構成としてある。

（２）好ましくは、上記（１）のダイヤフラム式バルブにおいて、前記ダイヤフラムに、その中央部を取り囲み、前記閉鎖弁室の外側に向かって膨らむ一連の膨出部が形成された構成にするとよい。

（３）好ましくは、上記（１）又は（２）のダイヤフラム式バルブにおいて、互いに積層される複数の前記ダイヤフラムを備え、これら複数の前記ダイヤフラムのうち、前記第１保持部材に接触する一のダイヤフラムが、他のタイヤフラムよりも低硬度の材料で形成された構成にするとよい。

（４）好ましくは、上記（１）〜（３）のいずれかのダイヤフラム式バルブにおいて、前記第１保持部材における前記接触部よりも内側に、前記ダイヤフラムの中心軸を取り囲むＯリングが取り付けられた構成にするとよい。

（５）好ましくは、上記（１）〜（４）のいずれかのダイヤフラム式バルブにおいて、前記第１及び第２保持部材に対して、前記弁体の開方向の付勢力を生じさせる一又は複数の皿ばねを備えた構成にするとよい。

本発明のダイヤフラム式バルブによれば、ダイヤフラムを溶接しないで閉鎖弁室の気密性を確保することができ、単位時間当たりのガスの流量を増大させることができ、ダイヤフラムの長寿命化と部品交換による主要構成部品の再利用とを図ることができ、弁体に対する偏荷重を効果的に防止することができる。

本発明の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。 シートディスク（弁体）の開状態における上記ダイヤフラム式バルブの主要部を示す拡大図である。 シートディスクの閉状態における上記ダイヤフラム式バルブの主要部を示す拡大図である。 本実施形態のダイヤフラムを示す斜視図である。 本実施形態のシーティングステム（第１保持部材）を示すものであり、同図（ａ）は上方から見た斜視図、同図（ｂ）は下方から見た斜視図である。 図２の部分拡大図である。 本実施形態のダイヤフラム固定ナット（第２保持部材）を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係るダイヤフラム式バルブについて、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。

＜ダイヤフラム式バルブの構成＞
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、グランドナット４０と、スピンドル受け５０と、ダイヤフラム６０と、シーティングステム（第１保持部材）７０と、ダイヤフラム固定ナット（第２保持部材）８０と、グランドワッシャ９０と、皿ばね１００と、シートディスク（弁体）１１０とで構成される。

＜＜バルブ本体＞＞
図１に示すように、バルブ本体１０は、その胴部１１内に断面円形の中空部１１ａを設けたハウジングである。バルブ本体１０は、耐腐食性を有する金属材料、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼により形成される。胴部１１には、下方及び側方に分岐された雄ねじ部１２、１３が設けられる。下方の雄ねじ部１２内には、中空部１１ａ内に通じるガスの流入路１４が設けられる。また、側方の雄ねじ部１３内には、中空１１ａ内に通じるガスの流出路１５が設けられる。

中空部１１ａの下端側には、流入路１４及び流出路１５が開口する。この中空部１１ａの下端側を、円板状のダイヤフラム６０で密閉することにより、閉鎖弁室１６が形成される。図２に示すように、閉鎖弁室１６内には、ガスの流入口１４ａが開口する。この流入口１４ａは、シートディスク１１０によって開閉される。

＜＜スピンドル及びハンドル＞＞
図１において、スピンドル２０は、シートディスク１１０を開閉動作させるための軸部材である。スピンドル２０は、例えば、耐腐食性を有するＳＵＳ３０４などのステンレス鋼により形成される。ここで、本実施形態では、スピンドル２０の部位を特定するに際して、図１に示されたスピンドル２０の最も下を「先端」とし、最も上を「後端」とする。

図１の上から順に、スピンドル２０の後端部２１には、ハンドル３０を取り付けるための雄ねじが設けられる。この雄ねじにナット２３を締結することで、ハンドル３０は、スピンドル２０の後端部２１に固定される。ハンドル３０は、例えば、ＡＤＣ１２などのアルミニウム合金により形成される。

スピンドル２０の先端部２２は、後端部２１よりも大径となっている。大径の先端部２２の外周には、雄ねじが設けられる。この雄ねじは、グランドナット４０の雌ねじに螺合される。これにより、ハンドル３０を回転させると、スピンドル２０が、ねじのピッチで図中の上下方向（すなわち、シートディスク１１０の開閉方向）に直線運動する。

スピンドル２０の先端部２２の端面は、凸曲面２２ａとなっている。図２に示すように、スピンドル２０の先端部２２の凸曲面２２ａは、スピンドル受け５０に組み付けられた平面座５１に当接する。スピンドル２０の回転運動及び直線運動は、その先端部２２の凸曲面２２ａと、平面座５１との僅かな面接触を通じて、スピンドル受け５０に伝達される。

＜＜グランドナット＞＞
図１において、グランドナット４０は、バルブ本体１０の中空部１１ａの内壁面に設けられた雌ねじに螺合される。グランドナット４０は、バルブ本体１０の中空部１１ａを密閉するとともに、スピンドル２０を回転自在に支持する。図２に示すように、グランドナット４０は、バルブ本体１０に螺合されたときに、その環状の下端面４０ａでグランドワッシャ９０を押圧する。

グランドナット４０は、例えば、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼、又はニッケルメッキを施して耐食性をもたせたＣ３６０４ＢＤなどの黄銅（真鍮）により形成される。特に、ニッケルメッキを施して耐食性をもたせたＣ３６０４ＢＤなどの黄銅（真鍮）が好適である。

＜＜スピンドル受け＞＞
図２において、スピンドル受け５０は、平面座５１と雄ねじ部５２とを有する。平面座５１は、スピンドル２０の先端部２２の凸曲面２２ａを受ける。平面座５１の当接面はフラット面となっており、スピンドル２０の先端部２２の凸曲面２２ａと僅かに面接触する。スピンドル受け５０は、例えば、耐腐食性を有するＳＵＳ３０４などのステンレス鋼により形成される。また、平面座５１は、例えば、スピンドル受け５０よりも高硬度を有するＪＩＳ ＳＫ５等の炭素工具工鋼を焼き入れ硬化処理したものにより形成される。平面座５１を高硬度とすることで、スピンドル２０の先端部２２の凸曲面２２ａとの当接によるスピンドル受け５０の摩損、変形、焼き付きを防止することができる。

＜＜ダイヤフラム＞＞
図２において、ダイヤフラム６０は、シートディスク１１０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。図２及び図３に示すように、ダイヤフラム６０は、その半径方向と直交する方向に変形することができる。ダイヤフラム６０の動作量（変形量）が大きいほど、シートディスク１１０と流入口１４ａとの距離が大きくなり、単位時間当たりのガスの流量が多くなる。

ここで、図４に示すように、本実施形態のダイヤフラム６０は、２枚のダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂを重ね合わせて構成される。これらダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂは、共に同一の形状及び寸法となっている。ダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂの中央部には、貫通孔６１が設けてある。この貫通孔６１には、シーティングステム７０の雄ねじ部７３（図２を参照）が挿通される。

ダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂには、貫通孔６１を取り囲む一連の膨出部６２が形成される。膨出部６２は、図２に示すように、閉鎖弁室１６の外側に向かって弧状に膨らむ。また、膨出部６２は、図４に示すように、全体が環状に連続する。このような膨出部６２は、ダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂの動作量を大きくするために設けられる。図３に示すように、スピンドル２０をシートディスク１１０の閉方向（図中の下、白い矢印の方向）へ移動させると、膨出部６２が半径方向と直交する方向に撓み変形して、ダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂの中央部が大きく動作する。

図２及び図４において、２枚のダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂの貫通孔６１と膨出部６２との間の領域は、ダイヤフラム固定ナット８０と、シーティングステム７０とにより挟持される。下側のダイヤフラム６０Ｂは、閉鎖弁室１６の内側に面し、シーティングステム７０のエッジ７１ａ（図５（ａ）、図６を参照）と接触する。この接触による密閉性を向上させるために、下側のダイヤフラム６０Ｂは、比較的軟らかく、耐食性に優れた材料によって形成される。下側のダイヤフラム６０Ｂは、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼、Ｏ材又はＢＡ材などの焼きなまし処理を施した金属材料により形成される。

一方、上側のダイヤフラム６０Ａは、閉鎖弁室１６の外側に面し、ダイヤフラム固定ナット８０の突出部８２（図７を参照）と接触する。上側のダイヤフラム６０Ａは、軟らかい材料によって形成された下側のダイヤフラム６０Ｂを補強する。上側のダイヤフラム６０Ａは、閉鎖弁室１６の高圧に耐え得る比較的硬い材料によって形成される。上側のダイヤフラム６０Ａは、例えば、ＳＵＳ３０４Ｈにより形成される。

＜＜シーティングステム＞＞
図２において、シーティングステム７０は、ダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂを挟持し、ダイヤフラム固定ナット８０で締め付けられる。シーティングステム７０は、ダイヤフラム固定ナット８０の強力な締め付けトルクに耐えられる機械強度があり、且つ耐食性を持つ材料、例えば、ＳＵＳ６３０などのステンレス鋼により形成される。シーティングステム７０の底面には、嵌合凹部７２が形成される。嵌合凹部７２内には、シートディスク１１０が加締め固定される。一方、シーティングステム７０の上面中心には、雄ねじ部７３が設けられる。雄ねじ部７３は、ダイヤフラム６０の貫通孔６１に挿通され、ダイヤフラム固定ナット８０の雌ねじに螺合される。シーティングステム７０は、ダイヤフラム固定ナット８０と共に、ダイヤフラム６０の貫通孔６１と膨出部６２との間の領域を挟持する。

ここで、図５（ａ）、図６に示すように、シーティングステム７０の上面７１の中央部には、雄ねじ部７３を取り囲む円形の溝７４が形成される。この溝７４には、Ｏリング７５が挿入される。Ｏリング７５は、例えば、ニトリルゴムなどにより形成される。また、図６に示すように、シーティングステム７０の上面７１は、中心から外側に向かって下降する傾斜面となっている。このような上面７１の円形の内周縁は、上面７１のうちで最も高い位置の、一連のエッジ７１ａを形成する。このエッジ７１ａは、下側のダイヤフラム６０Ｂとの接触部となる。

＜＜ダイヤフラム固定ナット＞＞
図２において、ダイヤフラム固定ナット８０は、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼により形成される。ダイヤフラム固定ナット８０は、六角柱のナット本体８１と、その下側に一体成形された突出部８２とを有する。ナット本体８１の外側には、グランドワッシャ９０及び皿ばね１００が装着される。ナット本体８１に装着されたグランドワッシャ９０は、突出部８２の上面に係止される。

ナット本体８１の内壁面には、雌ねじが形成される。この雌ねじの上側には、スピンドル受け５０の雄ねじ部５２が螺合される。この雌ねじの下側には、ダイヤフラム６０を介して、シーティングステム７０の雄ねじ部７３が螺合される。これにより、スピンドル受け５０、ダイヤフラム固定ナット８０、ダイヤフラム６０及びシーティングステム７０は、互いに連結される。スピンドル受け５０、ダイヤフラム固定ナット８０及びシーティングステム７０は、スピンドル２０の直線運動に伴って、シートディスク１１０の開閉方向に移動する。

ここで、図７に示すように、ダイヤフラム固定ナット８０の突出部８２は、フラット面８２ａとテーパー面８２ｂとが形成される。フラット面８２ａは、上側のダイヤフラム６０Ａの貫通孔６１と膨出部６２との間の領域に接触する。テーパー面８２ｂは、フラット面８２ａを取り囲むように設けられる。

＜＜グランドワッシャ＞＞
図２において、グランドワッシャ９０は、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼により形成される。グランドワッシャ９０は、厚肉の円板状の部材であり、ダイヤフラム６０とほぼ同じ直径を有する。このようなグランドワッシャ９０は、Ｏリング９１を介して、バルブ本体１０の中空部１１ａ内に密閉固定されている。グランドワッシャ９０は、グランドナット４０の環状の下端面４０ａにより押圧される。

グランドワッシャ９０は、ダイヤフラム６０の外周部６３（図４を参照）に当接する環状の押圧面９０ａを有する。ダイヤフラム６０の外周部６３は、グランドワッシャ９０の押圧面９０ａと、バルブ本体１０に設けられた円形の突起部１７との間に挟持される。これにより、ダイヤフラム６０の外周部６３における気密性が確保される。

＜＜皿ばね＞＞
図２において、皿ばね１００は、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼により形成される。本実施形態では、５枚の皿ばね１００を、交互に裏表を逆にして重ね合わせている。５枚の皿ばね１００は、スピンドル受け５０とグランドワッシャ９０との間で、図中の上方向（シートディスク１１０の開方向）の付勢力を生じさせる。

＜＜シートディスク＞＞
図２、図５（ｂ）において、シートディスク１１０は、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。シートディスク１１０は、気密性に優れ、長年使用しても容易に変形しない樹脂材料により形成される。シートディスク１１０は、例えば、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ又はポリアミドなどにより形成される。シートディスク１１０の材料としては、特に、ＰＣＴＦＥが好適である。

＜ダイヤフラム式バルブの作用効果＞
次に、上述したダイヤフラム式バルブ１によって奏される種々の作用効果について、図面を参照しつつ説明する。

＜＜エッジによる気密性の確保＞＞
図６に示すように、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、ダイヤフラム６０の貫通孔６１と膨出部６２との間の領域が、ダイヤフラム固定ナット８０のフラット面８２ａと、シーティングステム７０のエッジ７１ａとで狭持される構成となっている。この構成により、エッジ７１ａが、下側のダイヤフラム６０Ｂに噛み込んで、閉鎖弁室１６の気密性が確保される。

特に、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１では、下側のダイヤフラム６０Ｂが、エッジ７１ａよりも軟らかい材料で形成される。この構成により、下側のダイヤフラム６０Ｂとエッジ７１ａとの間の気密性が格段に向上される。

また、軟らかい材料で形成された下側のダイヤフラム６０Ｂの強度は、これよりも硬い材料で形成された上側のダイヤフラム６０Ａによって補われる。すなわち、軟らかいダイヤフラム６０Ｂと、硬いタイヤフラム６０Ａとを組み合わせることにより、閉鎖弁室１６の気密性をエッジ７１ａによって確保しつつ、閉鎖弁室１６の高圧に耐える十分な強度を得ることが可能となる。

さらに、エッジ７１ａの更に内側には、Ｏリング７５が挿入される。この構成により、長期にわたる使用によって、下側のダイヤフラム６０Ｂとエッジ７１ａとの間の気密性が低下した場合であっても、引き続きＯリング７５が気密性の確保をサポートする。

上述したように、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１によれば、従来のビーム溶接が不要となり、貫通孔６１周辺の疲労破壊が軽減される。この結果、ダイヤフラム式バルブ１の寿命が長くなる。また、ビーム溶接に掛かる手間と費用が削減され、ダイヤフラム式バルブ１の製造コストが軽減される。

＜＜ガス流量の増大＞＞
図４に示すように、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、ダイヤフラム６０Ａ、６０Ｂに貫通孔６１を取り囲む一連の膨出部６２が形成された構成となっている。この構成により、ダイヤフラム６０が、その半径方向と直交する方向に大きく変形することが可能となる。また、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、皿ばね１００の付勢力を利用して、シーティングステム７０をシートディスク１１０の開方向へ大きく移動させる構成となっている。この結果、図２及び図３に示すように、ダイヤフラム６０の動作量が大きくなり、単位時間当たりのガスの流量が増大される。

従来のダイヤフラム式バルブは、ダイヤフラムの動作量が０．５ｍｍ程度であった。これに対し、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、ダイヤフラム６０の動作量を１．０ｍｍにすることができる。さらに、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、ダイヤフラム６０をシーティングステム７０に溶接しないので、ダイヤフラム６０を大きく動作させても、疲労破壊が早まることはない。特に、エッジ７１ａが、下側のダイヤフラム６０Ｂに噛み込んで、閉鎖弁室１６の気密性が確保される。これにより、ダイヤフラム６０を大きく動作させても、エッジ７１ａと下側のダイヤフラム６０Ｂとの接触が維持され、閉鎖弁室１６の気密性が確保される。

これに加え、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１では、図７に示すように、ダイヤフラム固定ナット８０にフラット面８２ａを取り囲むテーパー面８２ｂが形成された構成となっている。図２及び図３に示すように、テーパー面８２ｂは、上側のダイヤフラム６０Ａの膨出部６２との接触を回避して、ダイヤフラム６０の半径方向と直交する方向への変形を許容する。このようなテーパー面８２ｂによって、ダイヤフラム６０は、常に無理なく大きく変形することが可能となる。

＜＜ダイヤフラム式バルブの長寿命化＞＞
本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、ダイヤフラム６０をシーティングステム７０に溶接しないので、ダイヤフラム６０の寿命が長くなる。また、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、ダイヤフラム６０がシーティングステム７０のエッジ７１ａに狭持される構成となっている。この構成により、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、寿命となったダイヤフラム６０のみを交換することが可能である。したがって、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１では、寿命に達したシートディスク１１０又はダイヤフラム６０を個別に交換することで、バルブ本体１０、スピンドル２０、グランドナット４０及びスピンドル受け５０といった主要な構成部品を再利用することができる。

＜＜偏荷重の防止＞＞
図２及び図３に示すように、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１は、皿ばね１００によってシートディスク１１０の開方向の付勢力を生じさせる。皿ばね１００は、従来のダイヤフラム式バルブに用いられていたコイルばねと比較して、上下方向の平行を保ちやすく、その付勢力に偏荷重が生じにくい。偏荷重の極めて少ない皿ばね１００の付勢力によって、シートディスク１１０の片当たりを効果的に防止することができ、ガス漏れの発生を阻止することが可能となる。

＜＜ダイヤフラム式バルブの小型化＞＞
従来のダイヤフラム式バルブのコイルスプリング（例えば、特許文献４の図１に示されたスプリング８１）と比較して、本実施形態のダイヤフラム式バルブ１の皿ばね１００は、高さ方向にコンパクトでありながら、十分な付勢力を生じさせることができる。したがって、バルブ本体１０における皿ばね１００の収容スペースが小さくなり、ダイヤフラム式バルブ１全体の高さ方向の小型化を図ることができる。

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
１５ａ 流出口
１６ 閉鎖弁室
１７ 突起部
２０ スピンドル
２１ 後端部
２２ 先端部
２２ａ 凸曲面
２３ ナット
３０ ハンドル
４０ グランドナット
４０ａ 下端面
５０ スピンドル受け
５１ 平面座
６０、６０Ａ、６０Ｂ ダイヤフラム
６１ 貫通孔
６２ 膨出部
６３ 外周部
７０ シーティングステム（第１保持部材）
７１ 上面
７１ａ エッジ
７２ 嵌合凹部
７３ 雄ねじ部
７４ 溝
７５ Ｏリング
８０ ダイヤフラム固定ナット（第２保持部材）
８１ ナット本体
８２ 突出部
８２ａ フラット面
８２ｂ テーパー面
９０ グランドワッシャ
９０ａ 押圧面
９１ Ｏリング
１００ 皿ばね
１１０ シートディスク（弁体）

Claims (5)

1. 高圧ガスの流通に用いられるダイヤフラム式バルブであって、
   前記高圧ガスの流入路及び流出路が設けられた中空状のバルブ本体と、
   前記バルブ本体内に、前記高圧ガスの流入路と流出路とを接続させる閉鎖弁室を形成するダイヤフラムと、
   前記閉鎖弁室の内外から、前記ダイヤフラムの中央部を挟持する第１及び第２保持部材と、
   前記第１及び第２保持部材に連動して、前記高圧ガスの流入路を開閉させる弁体と、
   を備え、
   前記閉鎖弁室内に位置する前記第１保持部材に、前記ダイヤフラムの中心軸を取り囲む一連のエッジからなる接触部が設けられた、ことを特徴とするダイヤフラム式バルブ。
2. 前記ダイヤフラムに、その中央部を取り囲み、前記閉鎖弁室の外側に向かって膨らむ一連の膨出部が形成された、請求項１に記載のダイヤフラム式バルブ。
3. 互いに積層される複数の前記ダイヤフラムを備え、これら複数の前記ダイヤフラムのうち、前記第１保持部材に接触する一のダイヤフラムが、他のタイヤフラムよりも低硬度の材料で形成された、請求項１又は２に記載のダイヤフラム式バルブ。
4. 前記第１保持部材における前記接触部よりも内側に、前記ダイヤフラムの中心軸を取り囲むＯリングが取り付けられた、請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイヤフラム式バルブ。
5. 前記第１及び第２保持部材に対して、前記弁体の開方向の付勢力を生じさせる一又は複数の皿ばねを備えた、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイヤフラム式バルブ。