JP2020165490A - ダイヤフラムバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】隔膜の位置ずれを防止し、長期にわたって良好なシール性を維持できるダイヤフラムを提供する。【解決手段】ダイヤフラムバルブのボデイ１０は、流路に形成された堰１３と、装着口とを有し、装着口を隔膜２０が覆っており、隔膜２０をボンネット３０が覆っている。隔膜２０の周縁部は、ボンネット３０の環状の押圧面３５とボデイ１０の装着口の周縁部に形成された環状の受面１５との間で、狭圧されている。隔膜２０の中央部にコンプレッサ４０が連結され、コンプレッサ４０が駆動機構により移動することにより、隔膜２０を開閉する。隔膜２０の位置ずれを防止するために、隔膜２０の周縁部における押圧面３５に対向する面には、円環状の凸リブ２５が形成されており、押圧面３２には、凸リブ２５より径方向内側において、凸リブ２５を係止する円環状の係止リブ３５が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤフラムバルブに関し、特に隔膜の周縁部の位置ずれを防止する構造に関する。

特許文献１に開示されているように、ダイヤフラムバルブのボデイは、流路の中間部に形成された堰と、この堰に対向して形成された装着口とを有している。この装着口を隔膜が覆っており、さらにこの隔膜をボンネットが覆っている。
隔膜の周縁部は、ボンネットの環状の押圧面とボデイの装着口の周縁部に形成された環状の受面との間で、狭圧されている。これにより、上記受面と押圧面との間がシールされ、流路を流れる流体がボデイの装着口から外部に漏れるのを防止している。

上記隔膜の中央部にはコンプレッサが連結されている。このコンプレッサをボンネットに設けられた駆動機構で移動させることにより、隔膜が開き位置と閉じ位置との間で弾性変形される。開き位置では隔膜が堰から離間し、流路が開かれる。閉じ位置では、隔膜がコンプレッサにより堰の頂面に押圧され、流路が閉じられる。

特開２００１−２１４９８１号公報

特許文献１のダイヤフラムバルブにおいて、隔膜は、閉じ位置にある時に堰に向かって凸の状態でコンプレッサにより堰に押圧される。この時、隔膜の周縁部は装着口に向かう引張力を受ける。また、隔膜が開き位置にある時でも、流路内が負圧になると、隔膜の周縁部は装着口に向かう引張力を受ける。
そのため、隔膜の周縁部が装着口へ引きずり込まれるように位置ずれし、上記ボデイの受面とボンネットの押圧面との間のシール性が劣化し、流体が外部へ漏れる可能性が生じる。ダイヤフラムを長期にわたって多数回開閉動作を繰り返すことにより、その可能性は高まる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、
流路と、上記流路の中間部で隆起した堰と、上記堰に対向して形成された装着口と、上記装着口の周縁部に形成された環状の受面と、を有するボデイと、
上記装着口を覆う隔膜と、
上記隔膜を覆うようにして上記ボデイに固定され、環状の押圧面を有し、上記押圧面と上記ボデイの受面との間で上記隔膜の周縁部を狭圧するボンネットと、
上記隔膜の中央部において上記堰の反対側に連結されたコンプレッサと、
上記ボンネットに設けられ、上記コンプレッサを移動させることにより、上記隔膜を開き位置と閉じ位置との間で弾性変形させる駆動機構と、
を備え、上記開き位置では上記隔膜が上記堰から離れて上記流路を開き、上記閉じ位置では、上記隔膜が上記コンプレッサにより上記堰の頂面に押圧されて上記流路を閉じるダイヤフラムバルブにおいて、
上記隔膜の周縁部における上記押圧面に対向する面には、円環状の凸リブが形成され、上記押圧面には、上記凸リブより径方向内側において、上記凸リブを係止する円環状の係止リブが形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、隔膜の周縁部が装着口に向かう引張力を受けた時に、隔膜の周縁部に形成された凸リブがボンネットに形成された係止リブに係止されるため、隔膜の周縁部が装着口に引きずり込まれるような位置ずれを防止することができ、これによりボデイの受面とボンネットの押圧面との間の良好なシールを維持でき、流体の外漏れを確実に防止することができる。

好ましくは、上記係止リブの突出高さが、上記凸リブの突出高さより低い。
上記構成によれば、隔膜の凸リブをボンネットの押圧面に圧縮状態で密着させることができるとともに、係止リブが隔膜を過度に圧縮して隔膜の長期耐久性が低下するのを防止できる。

好ましくは、上記係止リブの突出端において、その内周縁にフィレットが形成されている。
上記構成によれば、隔膜が開き位置にある時に、係止リブの内周縁が隔膜を傷付けるのを防止することができる。

好ましくは、上記係止リブの上記突出端において、その外周縁に第２のフィレットが形成され、この第２のフィレットは、上記係止リブの内周縁に形成された上記フィレットより曲率半径が小さい。
上記構成によれば、第２のフィレットにより係止リブの突出端の外周縁が隔膜の凸リブを傷付けるのを回避することができる。また、この第２のフィレットの曲率半径を内周縁のフィレットの曲率半径より小さくしたので、係止リブの凸リブに対する良好な係止機能を維持できる。

本発明によれば、隔膜周縁部の位置ずれを防止でき、良好なシール性を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バルブを流路が開いた状態で示す縦断面図である。 図１におけるII-II線に沿う要部断面図であり、流路が閉じた状態で示す。 図２のＡ部をさらに拡大した断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、ダイヤフラムバルブは、ボデイ１０と、隔膜２０と、ボンネット３０と、コンプレッサ４０と、駆動機構５０を、主たる構成として備えている。

本実施形態のボデイ１０はポリ塩化ビニルにより形成されているが、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、パ−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体。ポリクロロトリフルオロエチレン等の他の樹脂、または金属や磁器で形成してもよい。
ボデイ１０は、内部に流路１１を有しており、この流路１１のいずれか一方の開口端が流入端として提供され、他方の開口端が流出端として提供される。これら開口端の外周にはフランジ１２が形成されており、これらフランジ１２に配管が接続されるようになっている。

ボデイ１０は、流路１１の中央部において底部から隆起する堰１３を有するとともに、この堰１３に対向した位置（図１において堰１３の上側）に装着口１４を有している。
堰１３は、流路１１と直交する方向に延びており、その頂面１３ａが弁座として提供される。この頂面１３ａは、両端に向かって高くなるように凹状に湾曲している。頂面１３ａの両端は、装着口１４の内周の外側（図１において上側）の縁に位置している。装着口１４の周縁部の外側には、環状の平坦な受面１５が形成されている。

隔膜２０は、装着口１４を覆うようにしてボデイ１０に装着されている。本実施形態の隔膜２０は、ゴム材料からなる第１部材２１と、この第１部材２１の流路側に配置されたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の耐薬品性材料からなる第２部材２２とを積層することにより構成されているが、ゴム材料からなる単一の部材で形成されていてもよい。本実施形態ではゴム材料としてＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）を用いているが、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、フッ素ゴム等を用いてもよい。ゴム材料中には補強布を埋め込んでもよい。
隔膜２０の流路１１側の面（本実施形態では第２部材２２の流路１１側の面）には、ボデイ１０の堰１３の頂面１３ａに対向して突条２２ａが形成されている。

ボンネット３０は、一端が開口されたフード形状または椀形状をなし、隔膜２０を覆っている。本実施形態のボンネット３０はポリ塩化ビニルからなるが、ボデイ１０と同様に他の樹脂または金属や磁器で形成してもよい。
ボンネット３０はその開口周縁に形成された鍔部３１が、ボルトおよびナット（図示しない）によりボデイ１０に固定されている。ボンネット３０の開口側端面は環状の平坦な押圧面３２として提供される。この押圧面３２は、上記ボデイ１０の受面１５と対向している。

隔膜２０の周縁部は、上記ボデイ１０の受面１５と上記ボンネット３０の押圧面３２との間に狭圧状態で支持されている。この支持構造の詳細については後述する。

コンプレッサ４０は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等により形成されており、隔膜２０の中央部に連結されている。すなわち、隔膜２０の第１部材２１または第２部材２２の中央部には、短柱形状の連結部材４５の一端部が埋め込まれている。この連結部材４５は第１部材２１から外側（図１、図２において上側）に突出しており、この突出端部にコンプレッサ４０が固定されている。
コンプレッサ４０は、隔膜２０に対向する面が凸曲面をなしている。この凸曲面は、上記堰１３の頂面１３ａに対応する輪郭を有している。

図１に示すように、ボンネット３０には手動式の駆動機構５０が設けられている。駆動機構５０は、コンプレッサ４０を堰１３に対して接近、離間する方向（図１において上下方向）に移動させるようになっている。簡単に説明すると、駆動機構５０は、ボンネット３０の頂部に回動可能に支持されたハンドル５１と、このハンドルの中央に固定されてボンネット３０の頂部を貫通するスリーブ５２と、このスリーブ５２に挿入されたステム５３とを有している。ステム５３の内端部（図１における下端部）がコンプレッサ４０に固定されている。
スリーブ５２の内周には雌ねじ部５２ａが形成されており、ステム５３の外周には、この雌ねじ部５２ａに螺合する雄ねじ部５３ａが形成されている。

ハンドル５１を回すと、スリーブ５２がハンドル５１と一緒に回り、スリーブ５２とステム５３の螺合作用を介してステム５３が軸方向に移動し、その結果、コンプレッサ４０が堰１３に対して接近、離間する方向に移動し、隔膜２０が開き位置と閉じ位置との間で弾性変形する。

図１に示すように隔膜２０が堰１３から離れた開き位置にある時、流路１１の流入端から流入した流体は堰１３と隔膜２０との間を通って、流出端へと流れる。

隔膜２０が弾性変形を伴って堰１３に近づくにつれて、隔膜２０と堰１３との間の流通断面積が小さくなり、やがて図２に示すように隔膜２０の第２部材２２の突条２２ａが堰１３の頂面１３ａに着座することにより、流路１１が閉じられる。

隔膜２０が堰１３の頂面１３ａに着座してから、さらにコンプレッサ４０を堰１３に近づけることにより、コンプレッサ４０の湾曲面が隔膜２０を堰１３の頂面１３ａに押し付ける。これにより、隔膜２０の第１部材２１が弾性的に圧縮された状態で、第２部材２２が強く頂面１３ａに押し付けられるため、流体の流通を確実に遮断することができる。

図２に示す閉じ状態において、隔膜２０の周縁部には、装着口１４に向かう引張力が働く。また、図１に示す開き状態でも、流路１１が負圧になると隔膜２０の周縁部には同様の引張力が働く。そのため、隔膜２０の周縁部が装着口１４に引きずり込まれるように位置ずれする可能性がある。この位置ずれを防止するため、本実施形態では下記に示す構造を備えている

図２、図３に示すように、隔膜２０の第１部材２１の周縁部においてボンネット３０の押圧面３２を向く面には、円環状の凸リブ２５が形成されている。また、ボンネット３０の押圧面３２には、上記凸リブ２５の内側において、凸リブ２５と同心円をなす円環状の係止リブ３５が形成されている。

隔膜２０の周縁部に上述した引張力が働いた時に、係止リブ３５が隔膜２０の凸リブ２５を係止することにより、位置ずれを防止することができる。
なお、本実施形態では、ボデイ１０の受面１５と隔膜２０の対向面との間に設けられた係合手段６０（図２参照）が位置ずれ防止を補佐している。この係合手段は、受面１５と隔膜２０の対向面の一方に形成された円環状の係合凹部と、他方に形成されこの係合凹部に嵌る円環状の係合凸部とを有している。

図３に示すように、係止リブ３５の突出高さＨｂは、隔膜２０の凸リブ２５の突出高さＨａより低い。なお、図２、図３では、理解を容易にするために隔膜２０が圧縮されていない状態で示されているが、実際には隔膜２０が圧縮され、凸リブ２５の突出高さＨａは図示より減じられている。この減じられた突出高さＨａに比べても、係止リブ３５の突出高さＨｂは低い。そのため、係止リブ３５が隔膜２０を過度に圧縮して隔膜の長期耐久性が低下するのを防止できるとともに、凸リブ２５が圧縮状態で押圧面３５に密着することにより良好なシールを確保することができる。

図３に示すように、係止リブ３５の突出端の内周縁にはフィレット３５ａが形成されている。このフィレット３５ａにより、開き位置にある隔膜２０が係止リブ３５の突出端内周縁に接触した時に傷つくのを防止する。

係止リブ３５の突出端の外周縁にもフィレット３５ｂ（第２のフィレット）が形成されている。このフィレット３５ｂにより、上述したように凸リブ２５が係止リブ３５に係止された時に、凸リブ２５が係止リブ３５の突出端外周縁により傷つくのを防止する。
なお、このフィレット３５ｂの曲率半径は大きくしないことが望ましい。曲率半径を大きくすると、係止リブ３５の係止作用に支障をきたすからである。具体的には、外周縁のフィレット３５ｂの曲率半径は、内周縁のフィレット３５ａの曲率半径より小さい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨に反しない限りにおいて種々の改変をなすことができる。例えば、係止リブは同心円で複数形成してもよい。
駆動機構は、手動式のみならず、自動式例えば空気圧駆動式やモータ駆動式であってもよい。

本発明は、ダイヤフラムバルブに適用することができる。

１０ ボデイ
１１ 流路
１３ 堰
１３ａ 頂面
１４ 装着口
１５ 受面
２０ 隔膜
２５ 凸リブ
３０ ボンネット
３２ 押圧面
３５ 係止リブ
３５ａ フィレット
３５ｂ フィレット（第２フィレット）
４０ コンプレッサ
５０ 駆動機構

Claims (4)

1. 流路と、上記流路の中間部で隆起した堰と、上記堰に対向して形成された装着口と、上記装着口の周縁部に形成された環状の受面と、を有するボデイと、
   上記装着口を覆う隔膜と、
   上記隔膜を覆うようにして上記ボデイに固定され、環状の押圧面を有し、上記押圧面と上記ボデイの受面との間で上記隔膜の周縁部を狭圧するボンネットと、
   上記隔膜の中央部において上記堰の反対側に連結されたコンプレッサと、
   上記ボンネットに設けられ、上記コンプレッサを移動させることにより、上記隔膜を開き位置と閉じ位置との間で弾性変形させる駆動機構と、
   を備え、上記開き位置では上記隔膜が上記堰から離れて上記流路を開き、上記閉じ位置では、上記隔膜が上記コンプレッサにより上記堰の頂面に押圧されて上記流路を閉じるダイヤフラムバルブにおいて、
   上記隔膜の周縁部における上記押圧面に対向する面には、円環状の凸リブが形成され、上記押圧面には、上記凸リブより径方向内側において、上記凸リブを係止する円環状の係止リブが形成されていることを特徴とするダイヤフラムバルブ。
2. 上記係止リブの突出高さが、上記凸リブの突出高さより低いことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
3. 上記係止リブの突出端において、その内周縁にフィレットが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤフラムバルブ。
4. 上記係止リブの上記突出端において、その外周縁に第２のフィレットが形成され、この第２のフィレットは、上記係止リブの内周縁に形成された上記フィレットより曲率半径が小さいことを特徴とする請求項３に記載のダイヤフラムバルブ。

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