JP2024077075A - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムを取付けるための連結部材を高強度かつ簡易な構成により形成して小口径化などによる小型化に対応し、この連結部材とダイヤフラムとの一体性を向上して、ダイヤフラムに対して連結部材が抜け出したり回転したりすることを確実に防いで所定の開閉状態に正確に動作できるダイヤフラム弁を提供する。【解決手段】ボデー５の流路６内に形成された弁座２０と、昇降動可能なステム１２の下部に取付けられたコンプレッサ１５と、このコンプレッサ１５の押圧により弁座２０にシールするダイヤフラム１７と、ダイヤフラム１７とコンプレッサ１５とを連結する連結部材１６とを備える。連結部材１６は、棒状部５０の上部をコンプレッサ１５に連結し、棒状部５０の下端に形成した鍔部５１の上部に棒状部５０側面に対向する方向から凹状の係合溝５２を形成し、対向する係合溝５２、５２の連結間に棒状部５０の径方向に向けて連結壁５３を形成した。【選択図】図１

Description

本発明は、ダイヤフラム弁に関し、特に、ダイヤフラムと、このダイヤフラムを押圧するコンプレッサとを、連結部材を介して連結する構造のダイヤフラム弁に関する。

一般に、ダイヤフラム弁は、駆動側のステムと、このステムの下部側に設けられたダイヤフラム押さえであるコンプレッサと、流路開閉用のダイヤフラムとが備えられ、ステムの昇降動により、コンプレッサを介してダイヤフラムを動作させてボデー内の流路を開閉可能に設けられている。このようなダイヤフラム弁において、コンプレッサとダイヤフラムとを一体に動作させるために、これらコンプレッサとダイヤフラムとを連結部材を介して連結した構造のダイヤフラム弁が知られている。この場合、通常、連結部材の下部側がダイヤフラムの中央部に埋め込まれることで、この連結部材がダイヤフラムに固定される。そして、連結部材の埋め込み部分よりも上部側がコンプレッサに取付けられることで、連結部材を通してダイヤフラムがコンプレッサに連結される。

この種のダイヤフラム弁として、例えば、特許文献１のダイヤフラムバルブが開示されている。このダイヤフラム弁においては、コンプレッサーとダイヤフラムとを連結する連結部材として埋め込み金具が設けられ、この埋め込み金具は、その下部に略円盤状の鍔部が設けられ、この鍔部の中央部に円柱状の突出部が立設された形状を呈している。埋め込み金具は、鍔部及び円柱状の突出部の下部がダイヤフラムに埋設されてこのダイヤフラムに一体化され、この埋め込み金具を介してダイヤフラムがコンプレッサーに係合固定されて連結される。

一方、特許文献２のダイヤフラム弁では、ダイヤフラムとダイヤフラム押さえとの連結金具としてフックが設けられ、このフックには、ダイヤフラム押さえに連結される棒状部と、下端部のつば部と、棒状部のつば部上方側のくびれ部とが形成されている。つば部は、径方向に円形状に突出し、その外周側には少なくとも１つの半円形状の切欠きが形成された態様を成している。くびれ部は、径方向に均等に凹んだ態様を成しており、このくびれ部を設けることで、棒状部のつば部上方に、この棒状部よりも縮径した円柱状の縮径部が形成されている。
フックは、つば部とくびれ部（縮径部）とがダイヤフラムの中央部に埋設されることでこのダイヤフラムに一体化され、このとき、ダイヤフラムの中央部の構成材料は、棒状部のくびれ部、すなわち縮径部の外周囲と、つば部の切欠きの内部に入り込んだ状態でつば部の上下両面を覆った状態になっている。

上述した構造のダイヤフラム弁において、ステムの上下動作により連結部材を介してダイヤフラムを確実に所定の開閉状態まで動作させるためには、連結部材とダイヤフラムとを強固に固定した状態で一体化し、連結部材が、ダイヤフラムから抜け出したり、ダイヤフラムに対して回転したりすることを防ぐ必要がある。

特開２００１－２１４９８１号公報 ＷＯ２０１９－０５９３２４

前者の特許文献１のダイヤフラム弁の場合、ダイヤフラムからの埋め込み金具の抜け出しを確実に防止するためには、埋め込み金具の突出部に対して鍔部を大きく拡径し、この鍔部の抜け出し方向のダイヤフラムの構成材料との接触面積を確保する必要がある。この場合、鍔部は大径に設けられ、突出部は鍔部に対して小径となる。
これにより、ダイヤフラム弁を小径化（小型化）しようとする場合、その小径化に伴って埋め込み金具をコンパクト化するときに、突出部がさらに小径化して埋め込み金具全体の強度が著しく低下する。このことから、バルブの開閉動作時において、特に、弁開動作により埋め込み金具に引抜き方向に力が加わった場合などには、埋め込み金具が破損したり破断したりするおそれがある。一方、埋め込み部材をコンパクト化することなくダイヤフラム弁を小径化しようとしたとしても、小型化によって薄肉化されるダイヤフラムに対して、埋め込み金具を適切に埋設することは難しい。

さらに、鍔部が略円盤状、突出部が円柱状に設けられていることから、埋め込み金具は、これら鍔部、突出部の外周側がダイヤフラムの構成材料にそれぞれ周面接触した状態で、一体化されている。この構成から、埋め込み金具のダイヤフラムに対する回転阻止力が弱く、例えば、コンプレッサーにダイヤフラムを取付ける際に、このダイヤフラムをコンプレッサーに対して回転させたときに、コンプレッサーとの接触等によって埋め込み部材がダイヤフラムに対して回転し、埋め込み部材とダイヤフラムとの一体性が失われるおそれがある。これにより、ダイヤフラムとコンプレッサーとの取付けも難しくなってバルブを所定の状態に組立てできなくなる可能性がある。このような埋め込み金具の回転阻止力の弱さは、ダイヤフラム構成材料への埋め込み金具の埋め込み量の小ささから、バルブの小型化に伴ってより顕著となる。

一方、後者の特許文献２のダイヤフラム弁のフックにおいては、つば部の上方側にくびれ部を形成したことにより、ダイヤフラムと一体化するときに、くびれ部、すなわち縮径部の外周側に入り込んだ構成材料がつば部の上下両面を覆う部分を連結し、つば部の抜け出し防止力を向上しようとしている。

しかし、バルブ本体を小型化（小口径化）しようとすると、円柱状の縮径部も小径化することで、前述した特許文献１の場合と同様にフック全体の強度が著しく低下し、バルブの開閉動作時等において、特に、引抜き方向に力が加わったときにフックが破損する可能性が生じる。

このダイヤフラム弁では、つば部に切欠きを設けることでダイヤフラムに対するフックの回転阻止力を備えようとしているものの、バルブ本体を小径化しようとする場合には、そのつば部並びに切欠きの大きさも小さくなるため、回転阻止力を維持することが困難になる。これに対し、切欠きの断面積を増やすためにつば部を高さ方向に大きくするとフック全体も大型化し、また、切欠きをフックの軸心方向に深く形成するとつば部の強度が低下するという問題が生じる。これらのことから、このダイヤフラム弁を小径化しつつフックの回転阻止力を維持することは難しい。

フックを形成する際には、材料に対し、先ず、くびれ部を加工することでつば部を形成し、次に、つば部に対して切欠きを設ける加工をおこなうことになる。このように、フックの抜け出し防止を図り、フックの回転を阻止するためには、くびれ部、切欠きを加工する工程がそれぞれ必要になり、これら複数の加工によって加工工数が増加するとともに加工時間も要する。

さらに、前述したダイヤフラム押さえとダイヤフラムとの組立て時に、相互の回転による応力が生じたり、バルブの開閉動作に伴う引張りによって応力が生じたりすることや、または、フックにダイヤフラムをインサート成形により一体化するときにこれらの材料同士の収縮率に差があることなどに起因して、フックに形成した半円形状の切欠きの端部側に、ダイヤフラムを構成する材料が強く巻き付くように収縮変形することがある。その結果、切欠きの端部付近にせん断応力が集中し、切欠きの端部付近と材料が接触している領域に応力集中が発生することで、インサートされたダイヤフラムに小さいクラック（亀裂）が生じる可能性がある。このとき、バルブ開閉動作によりダイヤフラムが変形を繰り返すと、クラックが徐々に拡大してダイヤフラムの破損や破断につながる。

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ダイヤフラムを取付けるための連結部材を高強度かつ簡易な構成により形成して小口径化などによる小型化に対応し、この連結部材とダイヤフラムとの一体性を向上して、ダイヤフラムに対して連結部材が抜け出したり回転したりすることを確実に防いで所定の開閉状態に正確に動作できるダイヤフラム弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデーの流路内に形成された弁座と、昇降動可能なステムの下部に取付けられたコンプレッサと、このコンプレッサの押圧により弁座にシールするダイヤフラムと、このダイヤフラムとコンプレッサとを連結する連結部材とを備えたダイヤフラム弁であって、連結部材は、棒状部の上部をコンプレッサに連結し、棒状部の下端に形成した鍔部の上部に棒状部側面に対向する方向から凹状の係合溝を形成し、対向する係合溝の連結間に棒状部の径方向に向けて連結壁を形成したダイヤフラム弁である。

請求項２に係る発明は、ダイヤフラムの中央部底面にリブ部を形成し、リブ部の長さ方向と交叉する方向に連結壁を配置したダイヤフラム弁である。

請求項３に係る発明は、ダイヤフラムの中央部には、鍔部と樹脂材が充填された連結壁を埋設状態で一体化したダイヤフラム弁である。

請求項４に係る発明は、鍔部は、棒状部と同径に、或は棒状部の径より大きく形成して連結部材の小型化に対応させたダイヤフラム弁である。

請求項５に係る発明は、弁座は、流路内に流路方向と交叉する方向に堰部が設けられた堰部タイプの弁座と、流路内の底面側を弁座としたストレート状タイプが含まれるダイヤフラム弁である。

請求項１に係る発明によると、連結部材の鍔部の上部に棒状部側面に対向する方向から凹状の係合溝を形成し、対向する係合溝の連結間に棒状部の径方向に向けて連結壁を形成しているので、この連結壁による径方向の強度を確保して連結部材を高強度かつ簡易な構成により形成し、小口径化などによる小型化に対応することが可能になる。係合溝を介して鍔部と連結壁とをダイヤフラムに埋設することで、連結部材の下部とダイヤフラムとの一体性を向上し、ダイヤフラムから連結部材が抜け出したり回転したりすることを防ぎ、ダイヤフラムを所定の開閉状態まで正確に動作させることが可能となる。この場合、凹状の係合溝の加工によって連結壁を形成していることで、この一種類の加工で連結部材が引抜け防止と回転防止の機能を発揮可能になり、加工工数を削減しつつ容易に連結部材を設けることができる。

請求項２に係る発明によると、ダイヤフラムの中央部底面に形成したリブ部の長さ方向と交叉する方向に連結壁を配置したことで、その厚みによって周囲よりも変形抵抗が大きくなるリブ部の周囲への連結壁の引掛り部分を設けることができ、ダイヤフラムに対する連結部材の引抜け方向の抗力を向上できる。しかも、リブ部の長さ方向に対して交叉するように係合溝を配置できるため、この係合溝に充填されるダイヤフラムによって連結部材の引抜け阻止力を一層高めることが可能になり、連結部材の抜け出しを確実に防止する。

請求項３に係る発明によると、ダイヤフラムの中央部に、鍔部と、樹脂材が充填された連結壁を埋設状態で一体化していることで、樹脂材が充填された連結壁を介して、この樹脂材よりなるダイヤフラムと連結部材との一体性を高めて連結部材の抜け出しを確実に阻止する。埋設される鍔部と連結壁部分の高さを低く抑えてダイヤフラムを薄肉状に維持することもでき、バルブ開閉時のダイヤフラムの反応性や高シール性を確保しつつ、このダイヤフラムに対して連結部材の抜け出しや回転を阻止する。

請求項４に係る発明によると、鍔部は、棒状部と同径に、或は棒状部の径より大きく形成して連結部材の小型化に対応させることができ、何れの場合にも、バルブの小口径化などによる小型化に対応して連結部材全体を小型化した場合にもその強度を維持することができ、この場合にも、ダイヤフラムに対して優れた引抜き阻止力や回転阻止力を発揮してバルブ本体の正確な開閉動作を確保する。

請求項５に係る発明によると、堰部タイプの弁座や、ストレート状タイプに対応しつつバルブ本体を小型化可能となり、流体の種類や適用分野に応じて各種の大きさの口径のバルブ本体を設けることが可能になる。

本発明のダイヤフラム弁の一実施形態を示す中央縦断面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のダイヤフラム弁の分離斜視図である。 連結部材とダイヤフラムとの連結状態を示す断面図である。 連結部材の斜視図である。 図２の弁閉状態を示す断面図である。 ボデーの平面図である。

以下に、本発明におけるダイヤフラム弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明のダイヤフラム弁の一実施形態の中央縦断面図であり、バルブの弁開状態を示している。図２は、図１のＡ－Ａ断面図、図３は、図１のダイヤフラム弁の分離斜視図を示している。

図１～図３において、本実施形態におけるダイヤフラム弁（以下、バルブ本体１という）は、例えば、特に、口径サイズ１５Ａや２０Ａなどの小型（小口径）のバルブに適している。
バルブ本体１は、ボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４を備え、これらのユニットを組み合わせて一体化することで構成される。
ボデーユニット２は、ボデー５、ライニング部１１を備え、駆動ユニット３は、ステム１２、ハンドル１３、ボンネット１４を備え、ダイヤフラムユニット４は、コンプレッサ１５、連結部材１６、ダイヤフラム１７、クッションゴム１８、ピン１９を備えている。バルブ本体１は、ダイヤフラム１７の動作により流路を開閉可能に設けられる。

ボデーユニット２において、ボデー５の内部には流路６が形成され、この流路６は、一次側流路６ａ、二次側流路６ｂを有している。
ボデー５の流路６内には弁座２０が形成され、この弁座２０は、流路６内にこの流路６の方向と交叉する方向に隆起状の堰部２１を備えている。このような堰部２１が設けられた堰部タイプの弁座２０を備えたバルブ本体１は、いわゆるウェアー式（ウェアー型）と呼ばれ、堰部２１の上方よりダイヤフラム１７を押し付けることで流路６を閉止するようになっている。ウェアー式の場合、気密性が高く、優れた弁座シール性能を発揮する。

ボデー５の堰部２１の上方側には開口部２２が形成され、この開口部２２の周囲と、流路６を含むボデー５の内部には、フッ素樹脂等の樹脂によるライニング加工によりライニング部１１が設けられる。このライニング部１１により、ボデー５におけるダイヤフラム１７との当接側に上記の弁座２０が設けられ、この弁座２０は、弁閉時のダイヤフラム１７との当接により開口部２２の外周に環状のシール部位を構成可能な外周シール面２３と、上述した堰部２１に沿ってダイヤフラム１７との対向側である上面に設けられた直線状のシール面２４とを備えている。ボデー５における開口部２２の周囲の４箇所には、固定用ボルト２５が螺合可能な雌ネジ２６が形成されている。開口部２２の周囲にはフラット状の載置面２７が設けられ、この載置面２７に駆動ユニット３が載置されて一体化される。

駆動ユニット３において、ステム１２は、その中央部の外周面におねじ部３０が形成され、このおねじ部３０よりも上部には略角形状の角部３１、おねじ部３０よりも下部には外径方向に環状に突出する環状突出部３２がそれぞれ形成されている。ハンドル１３は、角部３１を介して固着ナット３３でステム１２上端に固定され、このハンドル１３の手動操作によりステム１２が回動される。

ボンネット１４は、上部側に円筒部３４、下部側にフランジ部３５がそれぞれ設けられ、このフランジ部３５がボデー５の載置面２７に取付けられる。円筒部３４の内周面には、上記ステム１２のおねじ部３０と螺合するめねじ部３６が形成され、上記のステム１２は、これらおねじ部３０とめねじ部３６との螺合を介して、ボンネット１４に対して昇降動可能に取付けられる。フランジ部３５の四隅付近の所定位置には、固定用ボルト２５が螺合する雌ネジ部３７が形成されている。

ダイヤフラムユニット４において、コンプレッサ１５は、ダイヤフラム１７を下方の弁座２０側に押圧するためのダイヤフラム押さえとして設けられ、本例では、その底面の中央部付近は平面状に形成され、この中央部から外周方向にかけて緩やかな球面状に形成された形状に設けられる。コンプレッサ１５の上部には凹状の係合部４０が形成され、この係合部４０に環状突出部３２を側方から装入してこれらを係合させることで、ステム１２の下部にコンプレッサ１５が取付けられ、ステム１２の昇降動によりダイヤフラム１７が開閉方向に動作するように設けられる。環状突出部３２と係合部４０との対向面側にはスラストベアリング４１が装着され、このスラストベアリング４１を通してステム１２がコンプレッサ４０に対して空転可能に設けられている。

コンプレッサ１５の底面側中央には、穴部４２と、この穴部４２の直径方向に設けられた長穴部４３とが連通するように形成され、これら穴部４２および長穴部４３の外周側には、抜け止め用のピン１９が係止可能な係止縁部４５が形成されている。後述するように、コンプレッサ１５は、穴部４２、長穴部４３を通してステム１２の下部に取付けられ、このコンプレッサ１５の押圧により、ダイヤフラム１７を弁座２０に当接させてシールさせる。

図４、図５において、連結部材１６は、ダイヤフラム１７とコンプレッサ１５とを連結するために設けられ、棒状部５０と、鍔部５１と、係合溝５２と、連結壁５３と、貫通孔５４とを有している。棒状部５０は、コンプレッサ１５への連結側に略円柱形状に形成され、この棒状部５０の上部付近には、直径方向に貫通孔５４が形成され、この貫通孔５４にピン１９が圧入可能に設けられる。連結部材１６は、ピン１９を介してその上部がコンプレッサ１５に連結される。

鍔部５１は、連結部材１６のダイヤフラム１７との固定（埋設）側となる棒状部５０の下端に形成され、本例において、この鍔部５１は、棒状部５０よりやや大きい略円板形状に形成されることにより、連結部材１６の小型化に対応している。

係合溝５２は、鍔部５１の上部において、棒状部５０側面に対向する方向から凹状に切欠くように形成される。この係合溝５２を形成することで、これら対向する係合溝５２、５２の連結間に連結壁５３が形成される。

連結壁５３は、棒状部５０の径方向に向けて略平面状に形成され、この連結壁５３を介して棒状部５０側と鍔部５１側とが連結される。連結壁５３は、ダイヤフラム１７との固定（埋設）側として設けられ、本例においては、棒状部５０の径方向に略長方形の断面形状によって設けられる。連結壁５３の壁面側は、断面直線形状、或は断面略Ｕ字形状に設けられ、断面Ｕ字形状に形成した場合、強度をより高めることが可能となる。

連結部材１６は、例えば、インサート成形等の手段により、ダイヤフラム１７に固定される。この場合、ダイヤフラム１７の中央部１７ａに、少なくとも鍔部５１と、ダイヤフラム１７を構成する樹脂材５５とが充填された連結壁５３が埋設された状態で、ダイヤフラム１７と連結部材１６とが一体化される。本例では、係合溝５２（連結壁５３）のやや上部付近まで樹脂材５５が充填されている。

ダイヤフラム１７は、例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂により、図３、図４に示すように、通常時に弁座２０への当接側である中央部１７ａが上部方向（弁開方向）に凸形状となるように成形される。
図１、図４に示すように、ダイヤフラム１７の中央部底面には、直線状のリブ部６０が形成され、このリブ部６０の外周囲には、リブ部６０と連続するように環状リブ６１が形成されている。

図７においては、ダイヤフラム１７に対する連結部材１６の向き、並びに、この連結部材１６が固定されたダイヤフラム１７の弁座２０に対する配置を示している。二点鎖線は、ダイヤフラム１７のリブ部６０、環状リブ６１を示し、破線は、連結部材１６を示している。

リブ部６０は、堰部２１のシール面２４との対向側に、このシール面２４に当接シールな所定高さによって設けられ、環状リブ６１は、弁座２０の外周シール面２３との対向側に、この外周シール面２３に当接シール可能な所定高さによって設けられる。本例において、これらリブ部６０と環状リブ６１は、略同じ高さに形成され、環状リブ６１が外周シール面２３に当接して一次側流路６ａ、二次側流路６ｂの外周側をシールし、直線状リブ６０がシール面２４に当接してこれら一次側流路６ａと二次側流路６ｂとを遮断する。ダイヤフラム１７の四隅付近には、固定用ボルト２５が挿通可能な挿通穴６２が形成されている。

前述した連結部材１６は、連結壁５３がリブ部６０の長さ方向と交叉する方向、本例においては、リブ部６０の長さ方向と直交する向きに配置されるように、ダイヤフラム１７に固定される。

図１～図３に示すように、クッションゴム１８は、ダイヤフラム１７の外形と略同形状により、ステム１２側からの押圧時の圧力を吸収可能に適宜の厚さに形成される。クッションゴム１８の中央部には、連結部材１６を挿通可能な連通穴６５が形成され、クッションゴム１８の四隅付近には、ダイヤフラム１７の場合と同様に、固定用ボルト２５が挿通可能な挿通穴部６６が形成されている。

ダイヤフラムユニット４を構成する場合には、先ず、連結部材１６が一体化されたダイヤフラム１７に対し、連通穴６５に連結部材１６を挿通させつつクッションゴム１８を重ねた状態にする。
続いて、連結部材１６の貫通孔５４にピン１９を圧入してダイヤフラム１７からのクッションゴム１８の抜け出しを防止し、これらダイヤフラム１７とクッションゴム１８とを離脱不能に一体化する。

最後に、ダイヤフラム１７の挿通穴６２とクッションゴム１８の挿通穴部６６の位置を合わせた状態で、ピン１９を圧入した連結部材１６の上部先端側をコンプレッサ１５の穴部４２、長穴部４３から挿入した後に、コンプレッサ１５をクッションゴム１８（ダイヤフラム１７）に対して略９０°回転させることで、ピン１９を係止縁部４５に係止させる。これにより、ダイヤフラム１７、クッションゴム１８とコンプレッサ１５とを一体化してダイヤフラムユニット４を構成し、その離脱を防ぐことが可能になる。このとき、コンプレッサ１５の底面によりクッションゴム１８の中央部が上方からやや押圧され、これらコンプレッサ１５とクッションゴム１８との相互の回転が防がれる。

上記ボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４を一体化する場合には、先ず、駆動ユニット３において、ボンネット１４に対してステム１２を回転して下降させ、このステム１２の環状突出部３２をフランジ部３５の底面よりも突出させた状態とする。
次いで、コンプレッサ１５の係合部４０にステム１２の環状突出部３２を側方から装入して係合させることにより、駆動ユニット３とダイヤフラムユニット４とを接続する。接続後には、ボンネット１４に対してステム１２を回転させ、ダイヤフラム１７の外枠側がボンネット１４のフランジ部３５底面に当接する程度まで上昇させるようにする。

最後に、一体化した駆動ユニット３とダイヤフラムユニット４とを、挿通穴６２、挿通穴部６６を４箇所の雌ネジ２６に合わせつつボデーユニット載置面２７に載置し、雌ネジ２６、雌ネジ部３７に固定用ボルト２５を螺合させ、この固定用ボルト２５に固定用ナット６７を螺着してこれらを固定することにより、ボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４が一体化する。
バルブ本体１は、これらボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４に分離可能に設けていることで、簡便に組み立てでき、修理やメンテンナンスも容易になる。

バルブ本体１の動作時において、図１、図２の弁開状態では、ダイヤフラム１７の中央部１７ａ付近が上部方向（上向き）に凸形状の状態となり、環状リブ６１、リブ部６０は、それぞれ外周シール面２３、シール面２４から離間した状態となる。これにより、バルブ本体１は弁開状態になり、一次側流路６ａと二次側流路６ｂとが連通する。

一方、図６においては、ダイヤフラム１７の中央部１７ａ付近が下部方向（下向き）に凸形状の状態となり、環状リブ６１が外周シール面２３、リブ部６０がシール面２４にそれぞれ密着シールした状態となる。これにより、バルブ本体１は弁閉状態になり、一次側流路６ａと二次側流路６ｂとが遮断された状態となる。

図６の弁閉状態からハンドル１３を弁開方向に回転したときには、おねじ部３０とめねじ部３６との螺合を介してステム１２が上昇し、このステム１２の環状突出部３２とコンプレッサ１５の係合部４０とが空転しつつ、コンプレッサ１５がステム１２に引き上げられて上昇する。このコンプレッサ１５の上昇により、ピン１９を介してコンプレッサ１５に一体化された連結部材１６も上昇し、この連結部材１６とダイヤフラム中央部１７ａとが固定されていることで、この中央部１７ａがクッションゴム１８を押圧しながら上方に向けて変形する。図１、図２におけるステム１２の引き上げ弁開時には、ダイヤフラム中央部１７ａが上部方向に凸形状となる。

また、図１、図２の弁開状態からハンドル１３を弁閉方向に回転すると、ステム１２が下降し、このステム１２の環状突出部３２がスラストベアリング４１を介して空転しながらコンプレッサ１５を下方に押圧する。これによりコンプレッサ１５が下降してクッションゴム１７を押し潰しながら、その押圧力がダイヤフラム中央部１７ａ近傍に伝達されてこの中央部１７ａ付近が下方に向けて変形し、環状リブ６１が外周シール面２３、リブ部６０がシール面２４に密着シールし、図６における弁閉シール状態となる。この弁閉時には、ダイヤフラム中央部１７ａが下部方向に凸形状となる。

なお、上記実施形態においては、バルブ本体１を口径サイズ１５Ａや２０Ａなどの小型（小口径）サイズとしているが、例えば、口径サイズが５０Ａや８０Ａなどの口径サイズのバルブにも適用でき、さらには、より口径サイズの大きい大型（大口径）バルブにも適用可能である。

バルブ本体１は、前述した堰部タイプ（ウェアー式）以外にも、流路内の底面側を弁座としたストレート状タイプ、いわゆるストレート式（ストレート型）と呼ばれる構成であってもよい。この場合、例えば、粘性が高く流れにくい流体などに適しており、圧力損失や液溜まりも少なくなる。さらに、バルブ本体１をストレート状タイプに設ける場合などには、ダイヤフラム１７を、通常時にその中央部１７ａ付近が下部方向（弁閉方向）に凸形状となるように成形してもよい。さらには、堰部タイプやストレート状タイプ以外の構造が含まれていてもよい。

バルブ本体１の堰部２１は、一、二次側流路６ａ、６ｂに対して必ずしも直交方向に設ける必要はなく、この場合にも、堰部２１のシール面２４の向きに対向するようにダイヤフラム１７のリブ部６０を成形し、さらに、連結部材１６の連結壁５３をリブ部６０と交差する向きに配置することが可能である。

ライニング部１１は、必ずしもボデー５の内周全体に設ける必要はなく、ダイヤフラム１７が当接する弁座２０側、すなわち、開口部２２外周の外周シール面２３と堰部２１のシール面２４のみに設けるようにしてもよい。さらには、ボデー５の弁座２０側にダイヤフラム１７が当接したときに密封シール性を確保できれば、ライニング部１１の成形を省略することも可能である。

ダイヤフラム１７は、例えばゴム材料などのフッ素樹脂以外の材料により形成することもでき、さらに、ダイヤフラム１７を構成する材料の弾性力などの性質に応じて、連結部材１６の鍔部５１の外径や太さなども任意に変更できる。

連結部材１６は、少なくとも連結壁５３及び鍔部５１がダイヤフラム１７に固定されていれば、例えば、係合溝５２の上部位置までインサート成形されていてもよい。さらに、これら連結部材１６とダイヤフラム１７とは、インサート成形以外の手段により一体化されてもよい。連結部材１６の鍔部５１は、棒状部５０と同径に形成することもできる。

連結部材１６は、前述した実施形態の態様以外の形状であってもよく、係合溝５２の凹み形状や連結壁５３の断面形状、及び鍔部５１の形状或は外径の大きさなどを任意に変更することができる。
図示しないが、連結部材１６を前記実施形態とは異なる態様に設ける場合、例えば、円板状に形成した鍔部の外周縁に回転防止用の直線状などの切り落とし部を形成し、連結壁を円柱状に設けた態様としてもよい。
また、例えば、棒状部の径方向に対して一方向から凹むように係合溝を形成してこの棒状部の直径に対して偏心した連結壁を形成し、この連結壁の下部に引抜け方向に略半円形状となる鍔部を設けた態様としてもよい。
これら以外にも、例えば、棒状部に係合溝や連結壁を設けることなくこの棒状部を略円柱形状に形成し、円板状の鍔部に対して、その外周縁に２つの切り落とし部を対向して形成した態様としてもよい。

バルブ本体１を操作するために手動用のハンドル１３を設けているが、バルブ本体１は手動に限らず、図示しない電動アクチュエータ等を接続して自動操作することも可能である。

続いて、本発明におけるダイヤフラム弁の上記実施形態における作用を説明する。
図１～図７において、連結部材１６は、棒状部５０の下端に形成した鍔部５１の上部に凹状の係合溝５２を形成し、対向する係合溝５２の連結間に連結壁５３を形成しているので、細径状の材料を用い、この材料に対して凹み状の係合溝５２を形成することで抜け出し防止用の鍔部５１、連結壁５３を設けることができる。このため、バルブ本体１を小型化して連結部材１６をコンパクト化する場合にも、加工工数や加工時間を抑えつつ容易に製作できる。

このように連結部材１６をコンパクト化する場合であっても、鍔部５１は、棒状部５０よりもやや拡径した略円板形状に形成しているので、連結部材１６の引抜け方向の強度が高まる。これにより、ダイヤフラム１７からの抜け出し阻止力も向上し、さらには、棒状部５０の外周面の一部と鍔部５１の外周面の一部とが連結壁５３の外周面を介して接続されていることで、より強度が向上している。これらにより、連結部材１６をコンパクト化した場合にも、この連結部材１６全体（棒状部５０）の太さを確保しながら所定の大きさの鍔部５１を確保できる。
さらに、上記のように鍔部５１を略円板形状（略円形状）に形成した場合には、ダイヤフラム１７が収縮変形するときの応力集中の発生を抑え、クラックの発生などによるダイヤフラム１７の破損や破断を防いでその耐久性をより向上できる。

一方、鍔部５１を棒状部５０と同径に設けた場合には、係合溝５２の形成と同時に棒状部５０を縮径加工することなく鍔部５１を設けることができるため、連結部材１６の加工が容易となる。この場合にも、鍔部５１を所定の大きさに確保することで、鍔部５１を棒状部５０よりも大径に形成した場合とほぼ同様の抜け出し阻止力を発揮可能となる。

連結壁５３は、棒状部５０の径方向に向けて形成しているので、例えば、特許文献２におけるフックのように、棒状部と鍔部との間に円柱状の縮径部を設けた場合に対して、この縮径部の外径と同じ厚さになるようにバルブ本体１の連結壁５３を設けた場合には、特許文献２のフックの縮径部の断面積に比較して、バルブ本体１の連結壁５３の断面積を増大させることが可能になる。このため、径方向に設けた連結壁５３の方向性や、この断面積の大きさの違いにより、特許文献２のフックに比較して、連結部材１６は、引張り方向や圧縮方向に対する連結壁５３の強度が著しく向上し、延いては、連結部材１６全体の強度が飛躍的に高まる。

上記のように、連結部材１６の少なくとも鍔部５１と、樹脂材５５が充填された連結壁５３をダイヤフラム１７の中央部１７ａに埋設状態で一体化しているので、係合溝５２に充填された樹脂材５５が、棒状部５０の外周面よりも中心側に食い込んだ状態でダイヤフラム１７と連結部材１６とが一体成形される。これにより、係合溝５２による鍔部５１との引抜け方向の接触面積が大きくなり、ダイヤフラム１７に対する連結部材１６の引抜け方向の抗力が高まる。

これに加えて、樹脂材５５が棒状部５０の径方向に沿って平面状の連結壁５３側に充填されることで、連結壁５３と樹脂材５５との接触面積を高めた状態で連結壁５３の回転方向に対する抗力を向上でき、ダイヤフラム１７に対して連結部材１６の回り止め機能を発揮可能になる。

これらのことから、バルブ本体１を小型化して連結部材１６がコンパクト化した場合であっても、図６の弁閉状態から図１、図２の弁開状態に操作する際に、ステム１２の上昇によってコンプレッサ１５に棒状部５０の上部が連結された連結部材１６に強い引抜き力が加わったときに、この連結部材１６がダイヤフラム１７から抜け出すことを防ぎつつ、この連結部材１６の破損や破断を防止し、連結部材１６を介してダイヤフラム１７を凸形状に変形させながら引き上げて所定の弁開状態まで操作できる。

ステム１２の上昇時にコンプレッサ１５を通して連結部材１６に強い回転力が加わった場合にも、ダイヤフラム１７に対する連結部材１６の回転を防ぎ、その回転に伴う抜け出しも防ぐことができ、これにより、連結部材１６の破損や破断も確実に阻止する。

樹脂材５５は、連結壁５３の両側（係合溝５２）に略均等に区分けされつつ充填されることで、連結部材１６とダイヤフラム１７との一体化後には、連結部材１６に対して偏心方向の力が加わりにくく、連結部材１６が回転方向に動きにくいため、引抜き阻止力や回転阻止力がより一層向上する。
また、連結壁５３の断面積が大きくなることで、連結部材１６による引き上げ時には、ダイヤフラム中央部１７ａの広い範囲を上下方向に直線状に変形させることができるようになり、この中央部１７ａが非直線状に動作することを防いでダイヤフラム１７全体を所定の状態まで昇降動させることができる。

また、上述したように連結壁５３の断面積を大きくしていることで、その断面係数が増加する。これにより、図１、図２の弁開状態から図６の弁閉状態に操作する際の弁閉時等において、ステム１２の下降によりコンプレッサ１５を通して連結部材１６に強い押圧力（圧縮力）が加わった場合にも、連結部材１６が折れ曲がったり破断したりすることなく、ダイヤフラム中央部１７ａを所定状態まで変形させることが可能になる。そのため、弁閉時には、直線状のリブ部６０をシール面２４、環状リブ６１を外周シール面２３にそれぞれ強く密着シールして流体漏れを防止する。

この場合、ボデー５内に堰部２１を設け、ダイヤフラム１７における堰部２１との対向側にシール面２４をシールする上記のリブ部６０を形成していることで、弁閉時には、リブ部６０と堰部のシール面２４とが強固に密封シールし、一次側流路６ａと二次側流路６ｂとの間の漏れを確実に防いでいる。

上記リブ部６０をダイヤフラム１７の中央部１７ａの底面に形成し、このリブ部６０の長さ方向と交叉（直交）する方向に連結壁５３を配置しているので、この連結壁５３がリブ部６０をまたいだ状態となる。これにより、厚みにより変形抵抗が大きくなっているリブ部６０に対し、連結部材１６の引抜け方向の抗力を大きくしてその引き抜けを阻止している。リブ部６０よりも変形抵抗の小さい領域に連結壁５３の両端側を配置し、この連結壁５３の両側からリブ部６０を引掛けるようにしているので、中央部１７ａからダイヤフラム１７全体を容易に変形させて弁開或は弁閉状態まで簡便に動作させることが可能となる。

さらに、本実施形態のバルブ本体１は、上記のように堰部２１が設けられた堰部タイプとしており、この場合、ストレート状タイプに対して弁閉から弁開までのステム１２のストロークが堰部２１の高さの分だけ短くなる。このため、本実施形態のバルブ本体１は、ストレート状タイプと比較してバルブ開閉時のダイヤフラム１７の変形量が少なくなり、連結部材１６の棒状部５０と鍔部５１との径の差である鍔部５１のはみだし量を大きくすることなく引き抜き防止の機能を十分に確保できる。換言すると、連結部材１６は、鍔部５１のはみだし量を少なくできることで、バルブ本体１の小型化に応じて連結部材１６のより一層のコンパクト化が可能になり、特に、比較的はみだし量を小さくできる堰部タイプのダイヤフラム弁に適している。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

１ バルブ本体
５ ボデー
６ 流路
６ａ 一次側流路
６ｂ 二次側流路
１２ ステム
１５ コンプレッサ
１６ 連結部材
１７ ダイヤフラム
１７ａ ダイヤフラムの中央部
２０ 弁座
２１ 堰部
５０ 棒状部
５１ 鍔部
５２ 係合溝
５３ 連結壁
５５ 樹脂材
６０ リブ部

Claims (5)

1. ボデーの流路内に形成された弁座と、昇降動可能なステムの下部に取付けられたコンプレッサと、このコンプレッサの押圧により前記弁座にシールするダイヤフラムと、このダイヤフラムと前記コンプレッサとを連結する連結部材とを備えたダイヤフラム弁であって、前記連結部材は、棒状部の上部を前記コンプレッサに連結し、前記棒状部の下端に形成した鍔部の上部に前記棒状部側面に対向する方向から凹状の係合溝を形成し、対向する前記係合溝の連結間に前記棒状部の径方向に向けて連結壁を形成したことを特徴とするダイヤフラム弁。
2. 前記ダイヤフラムの中央部底面にリブ部を形成し、前記リブ部の長さ方向と交叉する方向に前記連結壁を配置した請求項１に記載のダイヤフラム弁。
3. 前記ダイヤフラムの中央部には、前記鍔部と樹脂材が充填された前記連結壁を埋設状態で一体化した請求項１又は２に記載のダイヤフラム弁。
4. 前記鍔部は、前記棒状部と同径に、或は前記棒状部の径より大きく形成して前記連結部材の小型化に対応させた請求項１又は２に記載のダイヤフラム弁。
5. 前記弁座は、前記流路内に前記流路方向と交叉する方向に堰部が設けられた堰部タイプの弁座と、前記流路内の底面側を弁座としたストレート状タイプが含まれる請求項１に記載のダイヤフラム弁。

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