JP2020153393A - 隔膜ユニット、ダイヤフラムバルブ、および隔膜ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長期止水性能を向上可能な隔膜ユニットを提供すること。【解決手段】ダイヤフラムユニット１５は、ダイヤフラムバルブ１０に用いられる隔膜ユニットであって、ダイヤフラム１２と、隔膜ボルト６５と、を備える。ダイヤフラム１２は、フッ素系樹脂を含む第１隔膜部材２１０と、弾性樹脂を含む第２隔膜部材２２０と、を有する。隔膜ボルト６５は、ダイヤフラム１２を駆動する駆動機構１４とダイヤフラム１２を連結可能である。隔膜ボルト６５は、第２隔膜部材２２０に固定されている。第１隔膜部材２１０は、第２隔膜部材２２０に接着されている。【選択図】図６

Description

本発明は、隔膜ユニット、ダイヤフラムバルブ、および隔膜ユニットの製造方法に関する。

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。）。

特許文献１に示すダイヤフラムバルブでは、ダイヤフラムは、コンプレッサに隔膜ボルトを用いて保持されている。ダイヤフラムは、ゴム弾性体と、ゴム弾性体の液接触面側に配置されたフッ素系樹脂シートによって構成されている。フッ素系樹脂シートはゴム弾性体に固定されておらず、隔膜ボルトは、ゴム弾性体を貫通してフッ素系樹脂シートにインサートされていた。

特開平１０−２８８２６４号公報

しかしながら、耐折度の低いフッ素系樹脂に隔膜ボルトが挿入されているため、バルブ操作時にインサート部分に応力が集中し、長期間に亘って使用して経年劣化すると、ダイヤフラムの割れや隔膜ボルトの抜けが発生することがあった。

本発明の目的は、上記従来の課題を考慮して長期止水性能を向上可能な隔膜ユニット、ダイヤフラムバルブ、および隔膜ユニット製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の発明にかかる隔膜ユニットは、ダイヤフラムバルブに用いられる隔膜ユニットであって、隔膜と、連結部材と、を備える。隔膜は、フッ素系樹脂を含む第１層と、弾性樹脂を含む第２層と、を有する。連結部材は、隔膜を駆動する駆動機構と隔膜を連結可能である。連結部材は、第２層に固定されている。

このように、弾性樹脂を含む第２層に連結部材を固定することによって、バルブ操作時の応力集中が低減する。第１層は、第２層に接着されている。

このため、長期間の使用に対する経年劣化を低減することができ、長期止水性能を向上することができる。

また、連結部材が固定されている第２層に第１層を固定することができる。また、容易に第２層に第１層を固定することができる。

なお、接着の方法としては、プライマーを用いる方法や、重合を用いる方法が挙げられる。重合としては、ナトリウム重合や、プラズマ重合が挙げられる。

第２の発明にかかる隔膜ユニットは、第１の発明にかかる隔膜ユニットであって、フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデンである。
これによって、弾性樹脂のみの場合と比較して、耐薬品性を向上することができる。

第３の発明にかかる隔膜ユニットは、第１の発明にかかる隔膜ユニットであって、弾性樹脂は、ゴムである。

第２層を弾性体であるゴムにすることで、ダイヤフラムバルブに組み付けた際にステムから与えられる軸力を、フッ素系樹脂を含む第１層へ応力分散させて伝えることができ、できるだけ小さな軸力で効率よく止水するために必要な力を得ることができる。

第４の発明にかかるダイヤフラムバルブは、弁本体と、第１〜３のいずれかの発明にかかる隔膜ユニットと、駆動機構と、を備える。弁本体は、内部に形成された流路と、流路に設けられた当接部と、を有する。隔膜ユニットは、弁本体に配置され、当接部に接触することにより流路を閉塞可能である。駆動機構は、隔膜ユニットの連結部材に連結され、隔膜を駆動することにより流路を開閉する。

これによって、長期止水性能が向上したダイヤフラムバルブを提供することができる。
駆動機構としては、手動駆動式、空気駆動式または電気駆動式を用いてもよい。

第５の発明にかかる隔膜ユニットの製造方法は、ダイヤフラムバルブに用いられる隔膜ユニットを製造する製造方法であって、接着工程を備える。接着工程は、フッ素系樹脂を含む第１層と、隔膜ユニットの駆動機構と連結可能な連結部材が固定され、弾性樹脂を含む第２層とを接着する。

このように、耐折度の高い弾性樹脂を含む第２層に連結部材を固定することによって、バルブ操作時の応力集中が低減する。

このため、長期間の使用に対する経年劣化を低減することができ、長期止水性能を向上させることができる。

本発明によれば、長期止水性能を向上可能な隔膜ユニット、ダイヤフラムバルブ、および隔膜ユニットの製造方法を提供することができる。

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１のダイヤフラムバルブの部分断面図。 図１の弁本体を上方から視た斜視図。 図３のＢＢ´間の矢示断面図。 図１のダイヤフラム、コンプレッサ、ステムおよびスリーブの関係を示す図。 図１の隔膜ユニットを隔膜ボルト側から視た斜視図。 図１の隔膜ユニットを隔膜ボルトの反対側から視た斜視図。 図１のダイヤフラムの底面図。 図８ＡのＦＦ´間の矢視断面図。 図８ＡのＧＧ´間の矢示断面図。 図３の弁本体に図８Ｃのダイヤフラムを配置した状態を示す断面図。 図１のＡＡ´間の矢示断面図。 （ａ）図３の弁本体の開口部近傍を示す平面図、（ｂ）図９（ａ）の弁本体にダイヤフラムを載置した状態を示す平面図。 図２の隔膜ボルトの斜視図。 （ａ）図１のボンネットを上方から視た斜視図、（ｂ）図１１（ａ）のボンネットを下方から視た斜視図。 （ａ）図５のコンプレッサを下方から視た底面図、（ｂ）図１１（ａ）のＣＣ´間の矢示断面図。 （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。 本発明にかかる実施の形態における隔膜ユニットの製造方法を示すフロー図。 比較例におけるダイヤフラムユニットの構成を示す断面図。

以下、本発明にかかる実施の形態におけるダイヤフラムユニット、ダイヤフラムバルブ、およびダイヤフラムユニットの製造方法について説明する。

＜１．構造＞
（１−１．ダイヤフラムバルブの概要）
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。

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、ダイヤフラムユニット１５（隔膜ユニットの一例）と、ボンネット１３（蓋部の一例）と、駆動機構１４と、を備えている。弁本体１１の両端に配管が接続される。弁本体１１には、流体が流れる流路２４が形成されている。ダイヤフラムユニット１５のダイヤフラム１２は、流路２４を開放または遮断する。ボンネット１３は、ダイヤフラムユニット１５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、ダイヤフラムユニット１５を駆動する。

（１−２．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、図３のＢＢ´間の位置におけるダイヤフラムバルブ１０の矢示断面図である。

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。

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４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。

（１−２−１．第１端部２１、第２端部２２）
第１端部２１と第２端部２２は、図３〜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。

第１端部２１は、図３に示すように、流体が弁本体１１に流入する入口２４ａが形成されたフランジ２１３を有し、配管が接続可能である。

また、第２端部２２は、図４に示すように、弁本体１１から流体が排出される出口２４ｂが形成されたフランジ２２３を有し、配管が接続可能である。

フランジ２１３とフランジ２２３は、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。

（１−２−２．中央部２３）
中央部２３は、図３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（図４参照）と、壁部３３（図４参照）と、第１リブ３５と、第２リブ３６と、複数のボルト孔３７と、を有する。

第１面３１は、図３に示すように、略平面状であり、フランジ２１３とフランジ２２３に対して垂直に形成されている。第１面３１の中央には、開口部３１ａが形成されている。開口部３１ａは、その周縁が湾曲して形成されている。

第１リブ３５は、図３および図４に示すように、ダイヤフラム１２の外周に沿うように第１面３１から突出して形成されている。第１リブ３５は、開口部３１ａの外周縁全体に亘って形成されている。第１リブ３５は、図３に示すように、円形状部３５１と、突出形状部３５２を有する。円形状部３５１は、開口部３１ａの外側であって開口部３１ａから所定の距離を空けて開口部３１ａの縁３１ａｅに沿って形成されている。突出形状部３５２は、円形状部３５１から外側に突出しており、概ね四角形状の外周をなぞるように形成されている。この突出形状部３５２の内側には、後述する図６に示すダイヤフラム１２の突出部１２５が配置される。

第１面３１は、図３に示すように、リブ３５と開口部３１ａの間に、ダイヤフラム１２の外周縁部１２１（後述する）が載置される載置部３１１を有する。第２リブ３６は、開口部３１ａの縁に沿って一周に亘って載置部３１１から突出して形成されている。第２リブ３６の高さは、リブ３５の高さよりも低く形成されている。

ボルト孔３７は、第１面３１の開口部３１ａの周囲に４つ形成されており、後述するボンネット１３のボルト孔１３４（図１２（ｂ）参照）と対向し、ボルト１００（図１参照）が挿入され、ボンネット１３が弁本体１１に固定される。

なお、入口２４ａから出口２４ｂを結ぶ線に沿った方向を第１方向Ｘ（流体の流通方向Ｘともいえる）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、フランジ２１３とフランジ２２３に対して垂直な直線に沿った方向ともいえる。また、後述するステム６３、コンプレッサ６１またはダイヤフラム１２の移動方向が矢印Ｚ（第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに垂直な方向）で示されている。

第２面３２は、図４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。

（１−２−３．流路２４）
流路２４は、図４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。上述の開口部３１ａは、流路２４の途中に設けられている。また、開口部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側の先端である当接部３３ａには、後述するダイヤフラム１２が圧接する。当接部３３ａは、後述する図９に示すように、流通方向Ｘに対して垂直な平面において開口部３１ａ側に凹状に湾曲して形成されている。

流路２４は、図４に示すように、第１端部２１の入口２４ａから当接部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から当接部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。

入口側流路２４１は、その内周面は湾曲して形成されており、図４に示すように、第１面３１と垂直な方向（駆動方向Ｚ）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４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。

出口側流路２４２は、その内周面は湾曲して形成されており、図４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４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。

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４に示す壁部３３の第１面３１側への突出が形成されている。
なお、第２面３２には、補強用のリブ３４（図４参照）が設けられている。

（１−３．ダイヤフラムユニット１５）
図５は、ダイヤフラムユニット１５、ならびに後述するコンプレッサ６１、スリーブ６２およびステム６３等を示す斜視図である。図５には、ダイヤフラムユニット１５、コンプレッサ６１、スリーブ６２およびステム６３の中心軸Ｏが示されている。この中心軸Ｏは、第１面３１に対して垂直であり、後述するダイヤフラム１２、コンプレッサ６１およびステム６３の駆動方向と一致する。

図６は、ダイヤフラムユニット１５を隔膜ボルト６５側から視た斜視図である。図７は、ダイヤフラムユニット１５を隔膜ボルト６５の反対側から視た斜視図である。図８Ａはダイヤフラムユニット１５の底面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＦＦ´間の矢示断面図である。図８Ｃは、図８ＡのＧＧ´間の矢示断面図である。図８Ｄは、弁本体１１にダイヤフラム１２を配置した状態を示す断面図である。なお、図８Ｄにおけるダイヤフラム１２の断面は、図８Ｃと同じ断面を示す。

ダイヤフラムユニット１５は、ダイヤフラム１２と、隔膜ボルト６５を有している。ダイヤフラム１２は、駆動機構１４によって駆動され、流路２４を開閉する。隔膜ボルト６５は、ダイヤフラム１２に固定されており、駆動機構１４に連結されている。

（１−３−１．ダイヤフラム１２）
ダイヤフラム１２は、図２に示すように、開口部３１ａを塞ぐように第１面３１に配置されている。

図６および図７に示すように、ダイヤフラム１２は、隔膜部１２０と、外周縁部１２１と、突出部１２５と、リブ１２６と、リブ１２７と、を有する。

隔膜部１２０は、駆動機構１４によって上下動される。隔膜部１２０は、円形状であり、弁本体１１の開口部３１ａに対応する。

隔膜部１２０の当接部３３ａ側の面１２０ａには、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、弁本体１１の壁部３３の当接部３３ａに向かって突出するように形成された突条部１２２が形成されている。突条部１２２は、第２方向Ｙに沿って形成されており、当接部３３ａに沿っている。隔膜部１２０の面１２０ａと反対側の面１２０ｂの中央部には、図６に示すように、ボンネット１３側に向かって突出した凸部１２４が形成されている。凸部１２４には、後述する隔膜ボルト６５がインサートされている。

図９は、図１のＡＡ´間の矢示断面図である。外周縁部１２１は、円環状であり、隔膜部１２０の外周に形成されており、図２および図９に示すように、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。

突出部１２５は、図６および図７に示すように、概ね直方体形状であり、外周縁部１２１から外側に向かって突出して形成されている。

リブ１２６は、図６および図８Ｂに示すように、外周縁部１２１の当接部３３ａとは反対側の面１２１ｂから突出するように形成されている。リブ１２６は、面１２１ｂに周方向に沿って一周に亘って形成されており、図９に示すように、後述するボンネット１３の溝部１３８に嵌る。

リブ１２７は、外周縁部１２１の当接部３３ａ側の面１２１ａから突出するように形成されている。リブ１２７は、面１２１ａに周方向に沿って一周に亘って形成されており、図８Ｄに示すように、第１リブ３５と第２リブ３６の間において載置部３１１に当接する。

また、リブ３５が設けられていることによって、ダイヤフラム１２が弁本体１１とボンネット１３に圧縮された場合であってもダイヤフラム１２の外側へのフローが規制される。

なお、リブ３５の高さは、ダイヤフラム１２の膜厚よりも低く設定されている。これにより、弁本体１１とボンネット１３の間でダイヤフラム１２の外周縁部１２１を圧縮することができる。

図１０（ａ）は、弁本体１１の第１面３１を示す平面図である。図１０（ｂ）は、弁本体１１にダイヤフラム１２を載置した状態を示す平面図である。図に示すように、リブ３５とリブ３６の間にリブ１２７が配置されるようにダイヤフラム１２が弁本体１１に載置される。ダイヤフラム１２の外周縁部１２１がリブ３５の内側の載置部３１１に配置される。また、突出部１２５が、リブ３５の突出形状部３５２の内側に配置されるようにダイヤフラム１２が載置される。これにより、ダイヤフラム１２の周方向における位置ズレが防止され、ダイヤフラム１２の突条部１２２を当接部３３ａに沿った位置に合わせることができる。

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の当接部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、当接部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。

また、ダイヤフラム１２は、図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、第１隔膜部材２１０と第２隔膜部材２２０が接着加工されて形成されている。第２隔膜部材２２０に隔膜ボルト６５が挿入されており、第２隔膜部材２２０から隔膜ボルト６５が駆動機構１４側（当接部３３ａと反対側）に突出している。

第１隔膜部材２１０は、ダイヤフラム１２の当接部３３ａ側を形成している。第２隔膜部材２２０は、ダイヤフラム１２の当接部３３ａと反対側を形成している。第１隔膜部材２１０は、第２隔膜部材２２０の隔膜ボルト６５が突出している面とは反対側の面に配置されているともいえる。

第１隔膜部材２１０の材質はフッ素系樹脂であればよく、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いることができる。

第２隔膜部材２２０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、第２隔膜部材２２０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。なお、エチレン・プロピレン・ジエンゴムを用いる場合には、他のゴムと比べ耐薬品性が高く、EPMなどと比較して加硫しやすいため容易に高強度の隔膜を得ることができる。また、ダイヤフラムバルブの駆動機構からの力を第１隔膜部材２１０に分散して伝達することができる。

第１隔膜部材２１０は、図８Ｂに示すように、突条部１２２、隔膜部１２０の面１２０ａ側の部分１２０´、外周縁部１２１の面１２１ａ側の部分１２１´、およびリブ１２７を形成している。

第２隔膜部材２２０は、凸部１２４を含む隔膜部１２０の面１２０ｂ側の部分１２０´´、外周縁部１２１の面１２１ｂ側の部分１２１´´、およびリブ１２６を形成している。第２隔膜部材２２０が形成する凸部１２４に隔膜ボルト６５が挿入されている。

第１隔膜部材２１０と第２隔膜部材２２０は接着加工されている。この接着は、接着剤（プライマー）または重合を用いて行うことができる。重合としては、ナトリウム重合またはプラズマ重合が挙げられる。

また、第１隔膜部材２１０の厚さＬ１は、２ｍｍ以下に設定されており、１ｍｍ以上１．８ｍｍ以下が更に好ましい。また、第２隔膜部材２２０の隔膜部１２０を形成する部分１２０´´は、凸部１２４を含む隔膜中央部２２１と、隔膜中央部２２１の周縁の隔膜周縁部２２２を有しており、隔膜周縁部２２２の厚みＬ２は、２５ｍｍ以上１３５ｍｍ以下に設定されている。

（１−３−２．隔膜ボルト６５）
図１１は、隔膜ボルト６５を示す斜視図である。隔膜ボルト６５は、例えば金属製であり、ダイヤフラム１２を駆動機構１４に連結する。隔膜ボルト６５は、一端がダイヤフラム１２に埋め込まれており、他端がコンプレッサ６１に係止可能である。

隔膜ボルト６５は、柱状部７１と、挿入部７２と、一対の係止ピン７３と、を有する。
柱状部７１は、円柱形状であり、中心軸Ｏに沿って配置される。中心軸Ｏは、ダイヤフラム１２、コンプレッサ６１またはステム６３の駆動方向（後述する図１４（ａ）および図１４（ｂ）参照）に沿っているため、柱状部７１は、ダイヤフラム１２、コンプレッサ６１またはステム６３の駆動方向に沿って配置されているともいえる。

柱状部７１は、ダイヤフラム１２側に配置される第１端７１ａと、ステム６３側に配置される第２端７１ｂとを有する。柱状部７１は、円柱部８１と、テーパー部８２とを有する。円柱部８１およびテーパー部８２は、中心軸Ｏに沿って配置されている。円柱部８１は、第２端７１ｂを有する。テーパー部８２は、円柱部８１のダイヤフラム１２側（挿入部７２側）に設けられており、第１端７１ａを有する。テーパー部８２は、第１端７１ａから円柱部８１に向かうに従って直径が除々に大きくなるように上下逆の円錐台状に形成されている。なお、図９では、テーパー部８２の全部がダイヤフラム１２に埋め込まれているが、一部だけが埋め込まれていてもよい。

挿入部７２は、図８Ｂに示すように、ダイヤフラム１２の凸部１２４にインサート成形によって挿入されている。挿入部７２は、図１１に示すように、接続部９１と、４つの突出部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄとを有する。接続部９１は、柱状部７１の第１端７１ａに接続されている。４つの突出部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄは、接続部９１から中心軸Ｏに対して垂直方向に同じ長さ突出している。中心軸Ｏに対して垂直な平面視において、４つの突出部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄは、９０度間隔で設けられており、挿入部７２は、十字状に配置されている。一対の突出部９２ａと突出部９２ｃが、中心軸Ｏを通る直線Ｌａに沿って接続部９１を挟んで配置されている。また、一対の突出部９２ｂと突出部９２ｄが、中心軸Ｏを通る直線Ｌｂに沿って接続部９１を挟んで配置されている。

突出部９２ａの先端９２ａｅから突出部９２ｃの先端９２ｃｅまで長さは、突出部９２ｂの先端９２ｂｅから突出部９２ｄの先端９２ｄｅまで長さと同じである。

一対の係止ピン７３は、柱状部７１の第２端７１ｂ側に設けられている。一対の係止ピン７３は、柱状部７１の側面から互いに反対側に突出している。一対の係止ピン７３がコンプレッサ６１の一対の切り欠き部６１６ｂ（図１３（ａ）参照）を通過するように、隔膜ボルト６５が、その第２端７１ｂ側から貫通孔６１６に挿入される。

その後、中心軸Ｏを中心にして隔膜ボルト６５を回転させてコンプレッサ６１に隔膜ボルト６５が取り付けられる。

（１−４．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。

図１２（ａ）は、ボンネット１３の外観を示す斜視図である。図１２（ｂ）は、ボンネット１３を下方から視た斜視図である。図に示すように、ボンネット１３は、本体部１３１と、弁本体１１に固定される固定部１３２と、を有する。

本体部１３１は、ドーム状であって、図１２（ｂ）に示すように、その広がった端１３１ａを縁とする開口１３ａを有する。開口１３ａは、第１面３１の開口部３１ａに対応する。また、本体部１３１は、図１２（ａ）に示すように、その窄まった部分に貫通孔１３ｂを有する。貫通孔１３ｂは、開口１３ａに対向して形成されており、後述するスリーブ６２およびステム６３が配置される。

固定部１３２は、端１３１ａから外側に向かって突出するように形成されており、図１２（ｂ）および図９に示すように、複数のボルト孔１３４と、外側面１３５と、内側面１３６と、段差面１３７と、溝部１３８とを有する。

ボルト孔１３４は、固定部１３２に４つ形成されており、弁本体１１のボルト孔３７と対向し、ボルト１００（図１参照）が挿入され、ボンネット１３が弁本体１１に固定される。

外側面１３５は、固定部１３２の弁本体１１側の面であって、外周に沿った部分である。内側面１３６は、外側面１３５の内側であって外側面１３５と開口１３ａの間に設けられている。内側面１３６は、外側面１３５よりもＺ方向において貫通孔１３ｂ側に位置しており、内側面１３６と外側面１３５の間には段差面１３７が形成されている。段差面１３７は、外側面１３５に対して概ね垂直に形成されている。外側面１３５は、図９に示すように、第１面３１と対向し、第１面３１上に配置される。リブ３５は、段差面１３７の内側に位置する。内側面１３６は、図９に示すように、リブ３５および載置部３１１に対向する。

段差面１３７がリブ３５の外側に位置しているため、外側面１３５の内側縁１３５ａ（外側面１３５と段差面１３７の角ともいえる）は、図１２（ｂ）に示すように、円形状部１３５ｂと、突出形状部１３５ｃと、を有する。円形状部１３５ｂは、リブ３５の円形状部３５１（図３参照）の外側に位置し、突出形状部１３５ｃは、リブ３５の突出形状部３５２（図３参照）の外側に位置する。

溝部１３８は、内側面１３６に開口１３ａに沿って周方向に一周にわたって形成されている。溝部１３８には、図９に示すように、ダイヤフラム１２のリブ１２６が嵌っており、ダイヤフラム１２の移動が規制される。

（１−５．駆動機構１４）
駆動機構１４は、図２に示すように、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。

（１−５−１．コンプレッサ６１）
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、ダイヤフラムユニット１５の隔膜ボルト６５と連結されている。隔膜ボルト６５は、弁本体１１の反対側（非接液面側）に突出している。隔膜ボルト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。

図１３（ａ）は、コンプレッサ６１の底面図である。図１３（ｂ）は、コンプレッサ６１のＣＣ´間の矢示断面図である。

コンプレッサ６１は、図１３（ａ）に示すように、底面から見て円状の中央部６１１と、中央部６１１から外側に向かって突出した複数の突出部６１２ａ、６１２ｂ、６１３ａ、６１３ｂ、６１４ａ、６１４ｂ、６１５ａ、６１５ｂを有している。

中央部６１１には、図１３（ｂ）に示すように、孔部６１７と、凹部６１８と、貫通孔６１６が設けられている。孔部６１７は、円柱状の空間であり、中心軸Ｏを軸として形成されている。

孔部６１７は、第１孔部分６１７ａと、第２孔部分６１７ｂと、を有する。第１孔部分６１７ａは、孔部６１７のダイヤフラム１２側の部分であり、第２孔部分６１７ｂは、孔部６１７のダイヤフラム１２とは反対側の部分である。第２孔部分６１７ｂの内径は、第１孔部分６１７ａの内径よりも大きく形成されている。第１孔部分６１７ａには、隔膜ボルト６５の係止ピン７３が配置される。また、第２孔部分６１７ｂには、後述するステム６３の先端部６３１が配置される。

また、凹部６１８は、図１３（ｂ）に示すように、コンプレッサ６１の中央部６１１の当接部３３ａ側の面の中央に形成されている。凹部６１８は、底面視において略円柱形状の空間であり、中心軸Ｏを軸として形成されている。凹部６１８には、図９に示すように、ダイヤフラム１２の凸部１２４が挿入される。

貫通孔６１６は、図１３（ｂ）に示すように、孔部６１７と凹部６１８を連通する。貫通孔６１６は、隔膜ボルト６５が挿入される。貫通孔６１６は、ダイヤフラム１２の駆動方向（中心軸Ｏ方向）に沿って形成されている。

貫通孔６１６は、図１３（ａ）に示すように、円形孔部６１６ａと、円形孔部６１６ａの縁６１６ａｅから外側に向かって形成された一対の切り欠き部６１６ｂとを有する、一対の切り欠き部６１６ｂは、隔膜ボルト６５の係止ピン７３が挿入可能なように対向して形成されている。

複数の突出部６１２ａ、６１２ｂ、６１３ａ、６１３ｂ、６１４ａ、６１４ｂ、６１５ａ、６１５ｂは、図１３（ａ）では、８個形成されており、等角度（約４５度）で形成されているため、２つずつが直径方向に対向する。すなわち、一対の突出部６１２ａと突出部６１２ｂが、円形孔部６１６ａの中心軸Ｏを通る直線に沿って中央部６１１を挟んで設けられている。また、一対の突出部６１３ａと突出部６１３ｂが、円形孔部６１６ａの中心軸Ｏを通る直線に沿って中央部６１１を挟んで設けられている。また、一対の突出部６１４ａと突出部６１４ｂが、円形孔部６１６ａの中心軸Ｏを通る直線に沿って中央部６１１を挟んで設けられている。また、一対の突出部６１５ａと突出部６１５ｂが、円形孔部６１６ａの中心軸Ｏを通る直線に沿って中央部６１１を挟んで設けられている。

突出部６１２ａ、６１２ｂ、６１４ａ、６１４ｂは、中央部６１１から同じ長さ突出している。突出部６１３ａ、６１３ｂ、６１５ａ、６１５ｂは、中央部６１１から同じ長さ突出している。突出部６１２ａ、６１２ｂ、６１４ａ、６１４ｂの長さは、突出部６１３ａ、６１３ｂ、６１５ａ、６１５ｂの長さよりも長く形成されている。

（１−５−２．スリーブ６２、ステム６３、ハンドル６４）
スリーブ６２は、図２に示すように、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。図９に示すように、ステム６３のボンネット１３の内側に配置される先端部６３１は、コンプレッサ６１に固定されている。先端部６３１は、コンプレッサ６１の孔部６１７の第２孔部分６１７ｂに配置されており、ピン１０１によってコンプレッサ６１に固定されている。

このように、ステム６３は、コンプレッサ６１と弁本体１１と反対側において固定されている。

ハンドル６４は、図２に示すように、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。

＜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１４（ａ）および図１４（ｂ）は、ダイヤフラム１２の動作を模式的に示す図である。

図１４（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の回転に従ってスリーブ６２も回転し、ステム６３が下降する。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。

コンプレッサ６１の下降により、ダイヤフラム１２は、図１４（ｂ）に示すように、第２面３２側に凸に湾曲し、壁部３３の当接部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。
一方、ハンドル６４を開方向に回転させると、ハンドル６４およびスリーブ６２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、隔膜ボルト６５の係止ピン７３によってコンプレッサ６１と係合されたダイヤフラム１２の中央部が図１４（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。

＜３．ダイヤフラムユニット１５の製造方法＞
次に、ダイヤフラムユニット１５の製造方法について説明する。

図１５は、ダイヤフラムユニット１５の製造方法を説明するためのフロー図である。
はじめに、ステップＳ１０において、隔膜ボルト６５の挿入部７２が第２隔膜部材２２０の凸部１２４に挿入されるように、第２隔膜部材２２０がインサート成形される。

次に、ステップＳ２０において、第２隔膜部材２２０の面１２０ｂとは反対側の面を利用して、第１隔膜部材２１０が成形される。

次に、ステップＳ３０において、第１隔膜部材２１０が、第２隔膜部材２２０の面１２０ｂとは反対側の面にプライマーを用いて接着加工される。接着加工によって、容易に第２隔膜部材２２０に第１隔膜部材２１０を固定することができる。

＜４．実施例＞
次に、実施例を用いて、本実施の形態のダイヤフラムユニット１５およびダイヤフラムバルブ１０について更に詳しく説明する。

以下の実施例１、２および比較例１〜６のダイヤフラムユニットを用いて最大主応力（ＭＰａ）を求め、最大主応力が８５未満の場合に良好とし、８５以上の場合に不良とした。

実施例１として、第１隔膜部材２１０にはＰＴＦＥを用い、第２隔膜部材２２０にはＥＰＤＭを用い、隔膜ボルト６５が第２隔膜部材２２０にインサートされ、第１隔膜部材２１０と第２隔膜部材２２０を接着加工したダイヤフラムユニット１５を用いた。この場合、以下の表１に示すように、最大主応力が５２ＭＰａであり、良好であった。

実施例２として、第１隔膜部材２１０にはＰＶＤＦを用い、第２隔膜部材２２０にはＥＰＤＭを用い、隔膜ボルト６５が第２隔膜部材２２０にインサートされ、第１隔膜部材２１０と第２隔膜部材２２０を接着加工したダイヤフラムユニット１５を用いた。この場合、以下の表１に示すように、最大主応力が５９ＭＰａであり、良好であった。

比較例１として、図１６に示すような構成のダイヤフラムユニット１０１５を用いた。ダイヤフラムユニット１０１５では、隔膜ボルト６５´がダイヤフラム１２´の第１隔膜部材２１０´にインサートされている。第１隔膜部材２１０´と第２隔膜部材２２０´が接着加工されている。第１隔膜部材２１０´にはＰＴＦＥを用い、第２隔膜部材２２０´にはＥＰＤＭを用いた。この場合、以下の表１に示すように、最大主応力が９８ＭＰａであり、不良であった。

比較例２として、図１６の示すような構成のダイヤフラムユニット１０１５において、第１隔膜部材２１０´にはＰＶＤＦを用い、第２隔膜部材２２０´にはＥＰＤＭを用い、第１隔膜部材２１０´と第２隔膜部材２２０´が接着加工されているものを用いた。この場合、以下の表１に示すように、最大主応力が１０２ＭＰａであり、不良であった。

比較例３では、図１６に示すダイヤフラムユニット１０１５において、第１隔膜部材２１０´にはＰＴＦＥを用い、第２隔膜部材２２０´にはＥＰＤＭを用い、隔膜ボルト６５´が第１隔膜部材２１０´にインサートされ、第１隔膜部材２１０´と第２隔膜部材２２０´を接着加工しないものを用いた。この場合、以下の表１に示すように、最大主応力が９６ＭＰａであり、不良であった。

比較例４として、図１６に示すダイヤフラムユニット１０１５において、第１隔膜部材２１０´にはＰＶＤＦを用い、第２隔膜部材２２０´にはＥＰＤＭを用い、隔膜ボルト６５´が第１隔膜部材２１０´にインサートされ、第１隔膜部材２１０´と第２隔膜部材２２０´を接着加工しないものを用いた。この場合、以下の表１に示すように、最大主応力が９９ＭＰａであり、不良であった。

比較例５として、第１隔膜部材にはＰＴＦＥを用い、第２隔膜部材にはＥＰＤＭを用い、隔膜ボルトが第２隔膜部材にインサートされ、第１隔膜部材と第２隔膜部材を接着加工しない隔膜ユニットを用いた。この場合、第２隔膜部材に隔膜ボルトがインサートされ、第１隔膜部材と第２隔膜部材が接着されていないため、ステムを移動させても第１隔膜部材が駆動しないため、設置不可としている。

比較例６として、第１隔膜部材にはＰＶＤＦを用い、第２隔膜部材にはＥＰＤＭを用い、隔膜ボルトが第２隔膜部材にインサートされ、第１隔膜部材と第２隔膜部材を接着加工しない隔膜ユニットを用いた。この場合、第２隔膜部材に隔膜ボルトがインサートされ、第１隔膜部材と第２隔膜部材が接着されていないため、ステムを移動させても第１隔膜部材が駆動しないため、設置不可としている。

以上より、実施例１、２では、最大応力が小さくなるため、長期止水性能が向上することがわかる。

＜５．特徴等＞
（５−１）
本実施の形態のダイヤフラムユニット１５（隔膜ユニットの一例）は、ダイヤフラムバルブ１０に用いられる隔膜ユニットであって、ダイヤフラム１２（隔膜の一例）と、隔膜ボルト６５（連結部材の一例）と、を備える。ダイヤフラム１２は、フッ素系樹脂を含む第１隔膜部材２１０（第１層の一例）と、弾性樹脂を含む第２隔膜部材２２０（第２層の一例）と、を有する。隔膜ボルト６５は、ダイヤフラム１２を駆動する駆動機構１４とダイヤフラム１２を連結可能である。隔膜ボルト６５は、第２隔膜部材２２０に固定されている。第１隔膜部材２１０は、第２隔膜部材２２０に接着されている。

このように、第１隔膜部材２１０と比較して耐折度の高い弾性樹脂を含む第２隔膜部材２２０に隔膜ボルト６５を固定することによって、バルブ操作時の応力集中が低減する。

このため、長期間の使用に対する経年劣化を低減することができ、長期止水性能を向上することができる。

また、隔膜ボルト６５が固定されている第２隔膜部材２２０に第１隔膜部材２１０を固定することができる。また、容易に第２隔膜部材２２０に第１隔膜部材２１０を固定することができる。

なお、接着の方法としては、プライマーを用いる方法や、重合を用いる方法が挙げられる。重合としては、ナトリウム重合や、プラズマ重合が挙げられる。

（５−２）
本実施の形態のダイヤフラムユニット１５では、フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデンである。
これによって、ゴムのみの場合と比較して、耐薬品性を向上することができる。

（５−３）
本実施の形態のダイヤフラムユニット１５では、弾性樹脂は、ゴムである。

第２隔膜部材２２０を弾性体であるゴムにすることで、ダイヤフラムバルブ１０に組み付けた際にステム６３から与えられる軸力を、フッ素系樹脂を含む第１隔膜部材２１０へ応力分散させて伝えることができ、できるだけ小さな軸力で効率よく止水するために必要な力を得ることができる。

（５−４）
本実施の形態のダイヤフラムバルブ１０は、弁本体１１と、ダイヤフラムユニット１５と、駆動機構１４と、を備える。弁本体１１は、内部に形成された流路２４と、流路２４に設けられた当接部３３ａと、を有する。ダイヤフラムユニット１５は、弁本体１１に配置され、当接部３３ａに接触することにより流路２４を閉塞可能である。駆動機構１４は、ダイヤフラムユニット１５の隔膜ボルト６５に連結され、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。

これによって、長期止水性能が向上したダイヤフラムバルブを提供することができる。
駆動機構１４としては、手動駆動式、空気駆動式または電気駆動式を用いてもよい。

（５−５）
本実施の形態の隔膜ユニットの製造方法は、ダイヤフラムバルブ１０に用いられるダイヤフラムユニット１５を製造する製造方法であって、ステップＳ３０（接着工程の一例）を備える。ステップＳ３０（接着工程の一例）は、フッ素系樹脂を含む第１隔膜部材２１０と、ダイヤフラムユニット１５を駆動する駆動機構１４と連結可能な隔膜ボルト６５が固定され、弾性樹脂を含む第２隔膜部材２２０とを接着する。

このように、第１隔膜部材２１０と比較して耐折度の高い弾性樹脂を含む第２隔膜部材２２０に隔膜ボルト６５を固定することによって、バルブ操作時の応力集中が低減する。

このため、長期間の使用に対する経年劣化を低減することができ、長期止水性能を向上させることができる。

［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。

（Ａ）
上記実施の形態では、ダイヤフラム１２の外周縁部１２１は外周が円形状であるが、これにかぎられるものではなく、四角形状であってもよい。

また、上記実施の形態では、ダイヤフラム１２の突出部１２５は、四角形状であるが、これに限られるものではなく、要するにダイヤフラム１２の回転方向への位置ズレを規制できさえすればよい。

（Ｂ）
隔膜ボルト６５は、係止ピン７３によってコンプレッサ６１に係止されているが、係止ピン７３に限らなくても良く、例えば、ナットなどであってもよい。ナットの場合には、コンプレッサ６１の貫通孔６１６に貫通させた後に、凹部６１８側からナットを柱状部７１に締結すればよい。

（Ｃ）
上記実施の形態のダイヤフラムバルブ１０では、ステム６３を駆動する駆動部の一例としてスリーブ６２および手動式のハンドル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。

本発明の隔膜ユニット、ダイヤフラムバルブおよび隔膜ユニットの製造方法は、長期止水性能を向上可能な効果を発揮し、プラント等に利用可能である。

１０ ：ダイヤフラムバルブ
１２ ：ダイヤフラム
１４ ：駆動機構
１５ ：ダイヤフラムユニット
６５ ：隔膜ボルト
２１０ ：第１隔膜部材
２２０ ：第２隔膜部材

Claims (5)

1. ダイヤフラムバルブに用いられる隔膜ユニットであって、
   フッ素系樹脂を含む第１層と、弾性樹脂を含む第２層と、を有する隔膜と、
   前記隔膜を駆動する駆動機構と前記隔膜を連結可能な連結部材と、を備え、
   前記連結部材は、前記第２層に固定されており、
   前記第１層は、前記第２層に接着されている、
   隔膜ユニット。
2. 前記フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデンである、
   請求項１に記載の隔膜ユニット。
3. 前記弾性樹脂は、ゴムである、
   請求項１に記載の隔膜ユニット。
4. 内部に形成された流路と、前記流路に設けられた当接部と、を有する弁本体と、
   前記弁本体に配置され、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請求項１〜３のいずれか１項に記載の隔膜ユニットと、
   前記隔膜ユニットの前記連結部材に連結され、前記隔膜を駆動することにより前記流路を開閉する駆動機構と、を備えた、
   ダイヤフラムバルブ。
5. ダイヤフラムバルブに用いられる隔膜ユニットを製造する製造方法であって、
   フッ素系樹脂を含む第１層と、前記隔膜ユニットを駆動する駆動機構と連結可能な連結部材が固定され、弾性樹脂を含む第２層とを接着する接着工程を備えた、
   隔膜ユニットの製造方法。

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