JP2573775B2 - Metal diaphragm valve - Google Patents

Metal diaphragm valve

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JP2573775B2
JP2573775B2 JP4187943A JP18794392A JP2573775B2 JP 2573775 B2 JP2573775 B2 JP 2573775B2 JP 4187943 A JP4187943 A JP 4187943A JP 18794392 A JP18794392 A JP 18794392A JP 2573775 B2 JP2573775 B2 JP 2573775B2
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valve seat
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悟 荒木
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は各種ガス工業、分析、医
療、生物工学、計装などに用いられる比較的小口径の金
属製ダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm valve using a relatively small-diameter metal diaphragm used in various gas industries, analysis, medical treatment, biotechnology, instrumentation and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、金属製ダイヤフラムを用いた弁と
して例えば第5図で示すような特開昭61−24497
6で開示されたものがある。このものは、流体入口11
と流体出口12に連通する浅窪状の栓室16の底面に栓
座15を設けた筐体10と、栓座15の上方に配設され
て前記栓室16の気密を保持すると共に、擬弾性変形に
より栓座15へ当座して流体を遮断するNi−Ti合金
製のダイヤフラム17と、ダイヤフラム17の上方に昇
降自在に配設され、これを弁座15へ当座せしめるスピ
ンドル18とよりなり、前記Ni−Ti合金製ダイヤフ
ラム17の擬弾性特性による復元力により開放時にダイ
ヤフラム17を栓座15から離座せしめることを特徴と
する流体遮断開放器である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a valve using a metal diaphragm has been disclosed, for example, in JP-A-61-24497 as shown in FIG.
6 is disclosed. This is the fluid inlet 11
A housing 10 provided with a plug seat 15 on the bottom surface of a shallow recessed plug chamber 16 communicating with the fluid outlet 12 and a plug chamber 15 disposed above the plug seat 15 to maintain the airtightness of the plug chamber 16 and The diaphragm 17 is made of a Ni-Ti alloy, which comes into contact with the plug seat 15 by elastic deformation to shut off fluid, and a spindle 18 which is disposed above the diaphragm 17 so as to be able to move up and down, and seats it on the valve seat 15. A fluid shutoff / opening device characterized in that the diaphragm 17 is separated from the plug seat 15 at the time of opening by a restoring force due to pseudoelasticity of the Ni-Ti alloy diaphragm 17.

【0003】すなわちダイヤフラム17はNi−Ti系
の合金を用いて形成し、設定されたAf変態温度を越え
る温度で擬弾性変形をする。そしてAf変態温度よりや
や高い目の温度条件下で使用し、スピンドル18を下方
へ押圧しダイヤフラム17の擬弾性変形に抗してダイヤ
フラム17を栓座15へ押し付けて擬弾性特性によって
下方へ膨出した状態に変形させ栓座15に当座して閉と
する。開放する場合はスピンドル18を上方へ引き上げ
るとダイヤフラム17のスピンドル18による窪部がN
i−Ti合金の有する擬弾性特性により縮んで平板状に
復元し栓座15より離座して開放されるものである。そ
してダイヤフラム17は筐体10と押え金23との間で
筐体10に締め付ける袋ナット21によってガスケット
22を介して挟着され、栓室16を気密に保持してい
る。
[0003] That is, the diaphragm 17 is formed using a Ni-Ti alloy and undergoes quasi-elastic deformation at a temperature exceeding the set Af transformation temperature. Then, it is used under the condition that the eye temperature is slightly higher than the Af transformation temperature, the spindle 18 is pressed downward, the diaphragm 17 is pressed against the plug seat 15 against the pseudoelastic deformation of the diaphragm 17, and swells downward due to the pseudoelastic characteristic. And closed by contacting the plug seat 15. To open, when the spindle 18 is pulled up, the concave portion of the diaphragm 17 due to the spindle 18 becomes N
Due to the pseudoelastic properties of the i-Ti alloy, it shrinks and restores to a flat plate shape, separates from the plug seat 15 and is opened. The diaphragm 17 is sandwiched between the housing 10 and the presser foot 23 via a gasket 22 by a cap nut 21 which is fastened to the housing 10, and keeps the stopper chamber 16 airtight.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記流体遮断開放器の
欠点は次の通りである。 イ)ダイヤフラム挟着部の気密を保つためにガスケット
22を用いている。このため流体が腐食性のガスを用い
る場合にガスケットが腐食劣化する。また清浄度が要求
される分析医療等の分野ではガスケットから発生する異
物が流体中に混入する恐れがある。 ロ)ダイヤフラム17としてNi−Ti系の形状記憶合
金を用いなければならず、この合金のAf変態温度の管
理が困難で又高価である。 ハ)弁は設置場所や流体温度によって使用時の温度が変
化するため、一定の条件下でしか使用できない。
The drawbacks of the fluid shutoff opener are as follows. B) A gasket 22 is used to keep the diaphragm sandwiched airtight. Therefore, when a corrosive gas is used as the fluid, the gasket is corroded and deteriorated. In the field of analytical medicine or the like where cleanliness is required, foreign matter generated from the gasket may be mixed into the fluid. B) A Ni-Ti based shape memory alloy must be used for the diaphragm 17, and it is difficult and expensive to control the Af transformation temperature of this alloy. C) Valves can be used only under certain conditions because the temperature during use varies depending on the installation location and fluid temperature.

【0005】ニ)ダイヤフラム17はその外周が挟着固
定された状態での擬弾性変形内で直接引張力を与える変
形であるため、変形量は大きく取れず、弁座を開放する
リフトは小さなものしか得られず、流体が通過する流過
抵抗は大きなものとなる。 ホ)弁の閉塞時は元の復元形状に抗してスピンドル18
で強制的に変形させているため、長期の繰り返し使用に
対して形状記憶合金の擬弾性特性が徐序に失われ、復元
作用が働かなくなる。本発明は上記の問題点を解消し、
高価な金属を用いなくとも自己反復復元し、変位量が大
きく取れ、クリ−ンでシ−ル性の良いダイヤフラム弁を
提供するものである。
[0005] d) Since the diaphragm 17 is a deformation in which a tensile force is directly applied within the quasi-elastic deformation in a state where the outer periphery thereof is clamped and fixed, a large amount of deformation cannot be obtained, and a lift for opening the valve seat is small. And the flow resistance through which the fluid passes becomes large. E) When the valve is closed, the spindle 18 is opposed to the original restored shape.
, The pseudo-elastic property of the shape memory alloy is gradually lost after long-term repeated use, and the restoring action does not work. The present invention solves the above problems,
The present invention provides a diaphragm valve which is self-repeatedly restored without using expensive metal, has a large displacement, and is clean and has good sealability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、ダイヤ
フラムの外周部を弁と密封的に挟持して弁の金属製弁座
に対向して配置し、該ダイヤフラムの中央部を弁座方向
に変位させる負荷手段をダイヤフラムに対して前記弁座
とは反対側に設け、該負荷手段の印加によってダイヤフ
ラムを弁座に当接させ、負荷手段の解除によってダイヤ
フラムを原形状に自己復帰させて弁の開閉を行うダイヤ
フラム弁において、前記ダイヤフラムは中央部が弁座と
離れる方向に大きな曲率半径を持つ部分球殻形状に膨出
した金属製薄板からなり、該ダイヤフラム自身がもつ荷
重−変位特性は極大値と極小値とを有し、且つ極小値は
正の荷重であるとともに、前記負荷手段の印加によって
ダイヤフラムが前記弁座の金属面と直接当接して金属面
同志でシールすることを特徴とする金属ダイヤフラム弁
及び、
SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention is that an outer peripheral portion of a diaphragm is hermetically sandwiched between the valve and disposed so as to face a metal valve seat of the valve. A load means for displacing the diaphragm is provided on the side opposite to the valve seat with respect to the diaphragm, the diaphragm is brought into contact with the valve seat by applying the load means, and the diaphragm is returned to its original shape by releasing the load means, thereby allowing the valve to return to its original shape. In the diaphragm valve which opens and closes, the diaphragm is made of a thin metal plate bulging into a partial spherical shell shape having a large radius of curvature in a direction away from the valve seat at the center, and the load-displacement characteristic of the diaphragm itself is maximal. And the minimum value is a positive load, and the application of the load means causes the diaphragm to directly contact the metal surface of the valve seat to seal the metal surfaces together. Metal diaphragm valve, and wherein the door,

【0007】ダイヤフラムの外周部を弁と密封的に挟持
して弁の金属製弁座に対向して配置し、該ダイヤフラム
の中央部を弁座方向に変位させる負荷手段をダイヤフラ
ムに対して前記弁座とは反対側に設け、該負荷手段の印
加によってダイヤフラムを弁座に当接させ、負荷手段の
解除によってダイヤフラムを原形状に自己復帰させて弁
の開閉を行うダイヤフラム弁において、前記ダイヤフラ
ムは中央部が弁座と離れる方向に大きな曲率半径を持つ
部分球殻形状に膨出し、少なくとも周辺部にダイヤフラ
ムの材質より柔らかい金属をメッキした金属製薄板から
なり、該ダイヤフラム自身がもつ荷重−変位特性は極大
値と極小値とを有し、且つ極小値は正の荷重であるとと
もに、前記負荷手段の印加によってダイヤフラムが前記
弁座の金属面と直接当接して金属面同志でシールするこ
とを特徴とする金属ダイヤフラムである。
An outer peripheral portion of the diaphragm is hermetically sandwiched between the valve and disposed opposite a metal valve seat of the valve, and a load means for displacing a central portion of the diaphragm in the direction of the valve seat is provided on the diaphragm with respect to the valve. The diaphragm valve is provided on the side opposite to the seat, the diaphragm is brought into contact with the valve seat by applying the load means, and the diaphragm is self-returned to the original shape by the release of the load means to open and close the valve. The part bulges in the shape of a partial spherical shell having a large radius of curvature in the direction away from the valve seat, and is made of a metal thin plate plated with a metal softer than the material of the diaphragm at least in the peripheral part, and the load-displacement characteristic of the diaphragm itself is It has a maximum value and a minimum value, and the minimum value is a positive load, and the diaphragm is directly connected to the metal surface of the valve seat by applying the load means. A metal diaphragm, characterized in that contact with sealing with a metal surface each other.

【0008】[0008]

【作用】本発明は上記の構成であるから、弾性的に自己
反復復元するダイヤフラムの中でも、特にダイヤフラム
自身がもつ荷重−変位特性は極大値と極小値とを有する
性質を備えたもの、即ち荷重に対して変位が大きい、極
大値と極小値を描く性質の金属製ダイヤフラム(以下、
単にダイヤフラムという。)を用いた金属ダイヤフラム
弁である。このため、単に荷重と変位が比例的に上昇す
るものと比べて変位量が荷重に対して大きく得られ、し
かも極小値が正の値であるから弾性的に自己反復復元す
る。従って、自己復元力を備えたダイヤフラム弁の中で
も、変位量のみ大きく変化する大きな開閉リフトを持っ
たダイヤフラム弁を得ることが可能である。また復元さ
せるための部材等を別に設ける必要がなく、弁座と反対
側でダイヤフラムの中央部を弁座側に変位させるだけで
弁を開閉することができる。
Since the present invention has the above-described structure, among the diaphragms which resiliently and repeatedly restore themselves, in particular, the diaphragm itself has a load-displacement characteristic having a property of having a maximum value and a minimum value, that is, the load-displacement characteristic. Metal diaphragm with the property of drawing a maximum value and a minimum value with large displacement relative to
Simply called a diaphragm. ) Is a metal diaphragm valve. For this reason, compared with the case where the load and the displacement simply increase in proportion, the displacement amount is larger than the load, and since the minimum value is a positive value, the self-repetitive restoration is performed elastically. Accordingly, it is possible to obtain a diaphragm valve having a large opening / closing lift in which only the displacement amount largely changes among the diaphragm valves having the self-restoring force. In addition, there is no need to separately provide a member or the like for restoring, and the valve can be opened and closed only by displacing the center portion of the diaphragm on the side opposite to the valve seat toward the valve seat.

【0009】また金属製のダイヤフラムが金属製の弁座
面と当接してシ−ルされるため、弁内部に合成樹脂等の
シ−ル材を設ける必要がないので異物が混入する恐れや
シ−ル性が劣化する恐れがない。更にダイヤフラムの少
なくとも周辺部にメッキした軟質金属によってダイヤフ
ラムの挟着部が弁本体と確実にシ−ルされる。以上の結
果、形状が簡単になり、流量が大きくクリ−ンでシ−ル
性の良いダイヤフラム弁を得ることが出来る。
In addition, since the metal diaphragm abuts on the metal valve seat surface and is sealed, there is no need to provide a sealing material such as a synthetic resin inside the valve. -There is no fear that the rollability is deteriorated. Further, the sandwiching portion of the diaphragm is reliably sealed with the valve body by the soft metal plated on at least the peripheral portion of the diaphragm. As a result, a diaphragm valve having a simple shape, a large flow rate, and a clean and excellent sealing property can be obtained.

【0010】[0010]

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。図1において1はダイヤフラム弁の本体で、
次のように構成されている。左側に流入口3、右側に流
出口4を形成し、中央部に流入口とつながり流れ方向を
上向きにする上向き流路5を形成し、更に上向き流路5
の流出口側に流出口4とつながり、流れ方向が下向きで
ある下向き流路6を形成する。また上向き流路5の上端
部には弁座7を設け、弁座7の上面にはAl、Cu、A
g、Au等の柔らかい金属がメッキしてある。弁の本体
上部は開放されており、本体1のふた2を嵌合装着し、
嵌合したふたのストッパ−として本体1の嵌合部に段差
12を形成する。本体1にふた2を嵌合装着することに
よって本体1の上部とふた2との間に流体室13が形成
され、この流体室13は上向き流路5と下向き流路6と
を連通している。本体1とふた2とを嵌合装着すると
き、本体1の上向き流路5の上面にステンレス製薄板の
ダイヤフラム9を設けて、その外周部を本体1の段差部
12とふた2の外周部下面とで密封的に挟持する。この
挟持をするには本体上部の外周部におねじを切り、この
おねじに螺合するふた押えナット10を螺合締め付ける
ことによって行う。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a main body of a diaphragm valve,
It is configured as follows. An inflow port 3 is formed on the left side, and an outflow port 4 is formed on the right side. An upward flow path 5 which is connected to the inflow port and has an upward flow direction is formed in the center portion.
The outlet 4 is connected to the outlet 4 to form a downward flow path 6 whose flow direction is downward. A valve seat 7 is provided at the upper end of the upward flow path 5, and Al, Cu, A
A soft metal such as g or Au is plated. The upper part of the main body of the valve is open, the lid 2 of the main body 1 is fitted and mounted,
A step 12 is formed in the fitting portion of the main body 1 as a stopper of the fitted lid. A fluid chamber 13 is formed between the upper part of the main body 1 and the lid 2 by fitting and attaching the lid 2 to the main body 1, and the fluid chamber 13 communicates the upward flow path 5 and the downward flow path 6. . When the main body 1 and the lid 2 are fitted and mounted, a thin stainless steel diaphragm 9 is provided on the upper surface of the upward flow path 5 of the main body 1, and the outer peripheral portions thereof are the stepped portion 12 of the main body 1 and the lower peripheral surface of the lid 2. And sealed tightly. This clamping is performed by cutting a screw in the outer peripheral portion of the upper part of the main body and screwing and tightening a lid holding nut 10 screwed to the male screw.

【0011】ダイヤフラム9はステンレス製の薄板を1
ないし10枚重ね合わせて形成し、上記ステンレス製の
薄板を重ね合わせた最下段の下面にAl、Cu、Ag、
Au等のダイヤフラム9の材質より柔らかい金属が5な
いし10μの厚さ電気メッキしてある。このメッキは最
下段の下面と最上段の上面に施しても良く、又各ステン
レス製ダイヤフラムの夫々の少なくとも外周部上下面に
施しても良い。そしてダイヤフラムの中央部は上部側へ
膨らませた大きな曲率半径を持つ部分球殻形状をしてい
る。ふた2の中央には弁棒8が貫通する貫通孔を有して
おり、この貫通部においてふた2と弁棒8とがねじ接
合、螺合している。弁棒8の上部にはハンドル11が着
脱自在に固定され、ハンドル11を回転することによっ
て弁棒8が上下に移動する。
The diaphragm 9 is made of a thin stainless steel plate.
-10 sheets are formed on top of each other, and Al, Cu, Ag,
A metal softer than the material of the diaphragm 9 such as Au is electroplated to a thickness of 5 to 10 μm. This plating may be applied to the lower surface of the lowermost stage and the upper surface of the uppermost stage, or may be applied to at least the upper and lower surfaces of the outer periphery of each stainless steel diaphragm. The central portion of the diaphragm has a partial spherical shell shape with a large radius of curvature bulging upward. The center of the lid 2 has a through hole through which the valve rod 8 penetrates, and the lid 2 and the valve rod 8 are screwed and screwed together at this penetrating portion. A handle 11 is detachably fixed to the upper portion of the valve stem 8, and the valve stem 8 moves up and down by rotating the handle 11.

【0012】弁棒8の最下端面はダイヤフラム9の上面
と面接触しており、弁棒8に固定したハンドル11を回
転して弁棒8を下げることによってダイヤフラム9も同
時に押し下げる。押し下げられたダイヤフラムは最後に
上向き流路5の上部に装着した弁座7と圧着して弁は全
閉状態となる。この後、弁棒8をハンドルの回転によっ
て上昇させるとダイヤフラム9が弁棒8に追随して上昇
する。即ちダイヤフラム9の保有している弾性力によっ
てダイヤフラム9は流通口を開く。このダイヤフラム9
を弁棒8によって押し下げ全閉状態にしてこの後弁棒8
を上昇してダイヤフラム9を上昇させて弁を開にすると
き、ダイヤフラム9が弁棒に追随するダイヤフラム9の
形状について図2ないし図4を用いて説明する。
The lowermost end surface of the valve stem 8 is in surface contact with the upper surface of the diaphragm 9, and by rotating the handle 11 fixed to the valve stem 8 to lower the valve stem 8, the diaphragm 9 is simultaneously pushed down. The depressed diaphragm finally presses against the valve seat 7 mounted on the upper part of the upward flow path 5, and the valve is fully closed. Thereafter, when the valve stem 8 is raised by rotating the handle, the diaphragm 9 follows the valve stem 8 and rises. That is, the diaphragm 9 opens the distribution port by the elastic force of the diaphragm 9. This diaphragm 9
Is pushed down by the valve stem 8 to the fully closed state.
The shape of the diaphragm 9 which follows the valve stem when the diaphragm 9 is lifted to open the valve by raising the diaphragm 9 will be described with reference to FIGS.

【0013】図2は本実施例のダイヤフラム9の形状を
示す縦断面図で、大きな曲率を持った部分球殻形状であ
る。図2において、ダイヤフラムの曲率半径をR、ダイ
ヤフラムの板厚をt、ダイヤフラムの曲率中心とダイヤ
フラムの球殻端の両端を結んだ直線のなす角度を2βと
する。次に図3のごとく、このダイヤフラム9を弁棒8
によりPKgの荷重で押したときのダイヤフラムの変位
量をδmmとする。荷重Pとダイヤフラムの板厚tmm
と角度βradで表されるαの値を種々変えたとき(α
をパラメ−タとしたとき)Pとδの関係は図4の通りで
ある。ここでαはR・β2 /tであり、ダイヤフラム9
の板厚tはダイヤフラムの曲率半径Rより十分小さいス
テンレス製の薄板で、この薄板を複数枚重ね合わせてあ
る。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the shape of the diaphragm 9 of this embodiment, which is a partial spherical shell shape having a large curvature. In FIG. 2, the radius of curvature of the diaphragm is R, the thickness of the diaphragm is t, and the angle between a center of curvature of the diaphragm and both ends of the spherical end of the diaphragm is 2β. Next, as shown in FIG.
The amount of displacement of the diaphragm when pressed with a load of PKg is δ mm. Load P and diaphragm thickness tmm
And when the value of α represented by the angle βrad is variously changed (α
The relationship between P and δ is as shown in FIG. Here, α is R · β 2 / t, and the diaphragm 9
Is a stainless steel thin plate sufficiently smaller than the radius of curvature R of the diaphragm, and a plurality of such thin plates are stacked.

【0014】図4の各曲線は、上式におけるα=2.
1、α=5.37、α=6.27の3種類のダイヤフラ
ム9に荷重PKgを掛けたときのこれらのダイヤフラム
9の変位量δmmを示し、図の曲線はダイヤフラムの外
周挟着部を結ぶ位置より下方まで変形させた状態を示し
ている。図において、α=2.1、α=5.37、α=
6.27の3種類のダイヤフラムに各々荷重5Kgをか
けたときのこれらの変位量δは各々δ1、δ2、δ3で
ある。ここでダイヤフラム9の変位量δが大きいと、こ
のダイヤフラム9は弁棒8に追随して変位出来る最大変
位量が大きいことを示し、δ2、δ3はδ1より倍以上
のリフトを有している。この最大変位量δが大きいと弁
の全開状態での流量が大きくとれ、流過抵抗が小さくと
れることを意味する。
Each curve in FIG. 4 corresponds to α = 2.
1, α = 5.37 and α = 6.27 show the displacement amount δmm of the diaphragm 9 when a load PKg is applied to the three types of diaphragms 9, and the curve in the figure connects the outer peripheral clamping portions of the diaphragm. It shows a state in which it has been deformed below the position. In the figure, α = 2.1, α = 5.37, α =
When a load of 5 kg is applied to each of the three types of diaphragms of 6.27, the displacement amounts δ are δ1, δ2, and δ3, respectively. Here, if the displacement amount δ of the diaphragm 9 is large, it indicates that the maximum displacement amount that the diaphragm 9 can displace following the valve rod 8 is large, and δ2 and δ3 have a lift more than twice as large as δ1. If the maximum displacement amount δ is large, it means that the flow rate in the fully opened state of the valve can be increased and the flow resistance can be reduced.

【0015】図において、α=2.1のダイヤフラム9
は全変位量に渡って荷重Pが大きくなるにつれて変位量
δも増す比例関係を示している。これに対してα=5.
37およびα=6.27のダイヤフラム9は、各々の変
位量δが0.2mmのA点まで荷重Pが大きくなるにつ
れて変位量δも増すが、変位量δがA点以降B点までは
A点の荷重より小さい荷重Pで変位量δが増している。
ここでδ=6.27のダイヤフラム9は変位量δがCか
らDの領域において荷重Pがマイナスになっている。こ
のことはα=6.27のダイヤフラム9に荷重Pをか
け、このダイヤフラム9の変位量δを大きくしていき、
荷重Pが0となるC点まで来ると、以降荷重Pをかけな
くとも変位量がD点まで増すことを意味する。従ってC
点を越えて後、荷重Pを解除してもダイヤフラム9の変
位量δは元の0点に戻らない。即ち弁開閉時に弁棒8で
ダイヤフラム9を押し下げ、次に弁棒8を上昇させても
ダイヤフラム9は弁棒8に追随せず、弁としての機能を
果さなくなる。
In the figure, a diaphragm 9 with α = 2.1
Indicates a proportional relationship in which the displacement δ increases as the load P increases over the entire displacement. On the other hand, α = 5.
37 and α = 6.27, the displacement amount δ increases as the load P increases up to the point A where the displacement amount δ is 0.2 mm. The displacement δ increases with a load P smaller than the load at the point.
Here, in the diaphragm 9 with δ = 6.27, the load P is negative in a region where the displacement δ is from C to D. This means that a load P is applied to the diaphragm 9 having α = 6.27, and the displacement δ of the diaphragm 9 increases,
When the load P reaches the point C where the load P becomes 0, it means that the displacement amount increases to the point D without applying the load P thereafter. Therefore C
After the point is exceeded, even if the load P is released, the displacement amount δ of the diaphragm 9 does not return to the original zero point. That is, even when the valve rod 8 pushes down the diaphragm 9 and then raises the valve rod 8 when the valve is opened or closed, the diaphragm 9 does not follow the valve rod 8 and does not function as a valve.

【0016】特に本発明では、ダイヤフラム自身がもつ
荷重−変位特性が負の領域を持たないことが弁開閉に係
る根本的な問題であり、ダイヤフラム9の荷重−変位曲
線が正の領域内である時をダイヤフラム9の弾性変形域
と呼び、この弾性変形域内に弁の開閉リフトを設定す
る。ダイヤフラム9の形状を選定する場合には、変形量
δが大きく取れ、荷重Pが負の領域を持たないように気
を付けねばならない。上記実施例の場合、ダイヤフラム
9はαが5.37付近より小さく且つ変位量δが大きい
ものを選定した方が弁のリフトが大きく弁の流過抵抗が
小さく取れるので弁として適している。しかし、実際は
ダイヤフラム9の外周部の挟着位置と弁座7との位置関
係を設計上考慮してダイヤフラムの比例域を含む弾性領
域内で開閉が行なわれるようにしなければならない。
In particular, in the present invention, the fact that the load-displacement characteristic of the diaphragm itself does not have a negative region is a fundamental problem related to valve opening / closing, and the load-displacement curve of the diaphragm 9 is within a positive region. The time is called an elastic deformation area of the diaphragm 9, and the opening / closing lift of the valve is set in this elastic deformation area. When selecting the shape of the diaphragm 9, care must be taken that the deformation amount δ is large and the load P does not have a negative region. In the case of the above embodiment, it is more suitable to select a diaphragm 9 having a smaller α than about 5.37 and a larger displacement δ because the valve lift is larger and the flow resistance of the valve can be reduced. However, in actuality, the opening and closing must be performed in an elastic region including a proportional region of the diaphragm in consideration of the positional relationship between the clamping position of the outer peripheral portion of the diaphragm 9 and the valve seat 7 in design.

【0017】ここでα=5.4とすると、α=R・β2
/t=5.4である。図2におけるダイヤフラム9の外
周を挟持する挟着部の直径をφKとすると、2R・si
nβ=Kであるから、R=K/2・sinβとなり、α
=R・β2 /t=(K/2sinβ )・(β2 /t)
=5.4であるから、(K/2t)・(β2 /sin
β)=5.4となる。この式より、ダイヤフラム挟着部
の直径φK及びダイヤフラム9の板厚tが決まるとβが
決まり、φK及びtが決まると弁棒8に追随するダイヤ
フラム9の曲率半径Rを決めることが出来る。本実施例
では弁棒8をハンドル11の回転によって駆動している
が、空圧や磁力等によって駆動させても良い。
Here, if α = 5.4, then α = R · β 2
/T=5.4. Assuming that the diameter of the holding portion for holding the outer periphery of the diaphragm 9 in FIG. 2 is φK, 2R · si
Since nβ = K, R = K / 2 · sinβ, and α
= R · β 2 / t = (K / 2 sin β) · (β 2 / t)
= 5.4, (K / 2t) · (β 2 / sin
β) = 5.4. From this equation, β is determined when the diameter φK of the diaphragm holding portion and the plate thickness t of the diaphragm 9 are determined, and when the φK and t are determined, the radius of curvature R of the diaphragm 9 following the valve stem 8 can be determined. In the present embodiment, the valve rod 8 is driven by the rotation of the handle 11, but may be driven by pneumatic pressure, magnetic force, or the like.

【0018】本実施例による金属ダイヤフラム弁はダイ
ヤフラムの最下段の下面に施した軟質金属のメッキによ
ってダイヤフラムの挟着部がシ−ルされる。更に弁棒8
の押圧によって金属製のダイヤフラムと金属製の弁座面
でシ−ルされ開閉される。このため弁内部に合成樹脂等
の金属以外のシ−ル部材がなく、流体中に異物が混入す
る恐れやシ−ル性が劣化する恐れがない。更にダイヤフ
ラムは、自己弾性復帰する性質を備えたダイヤフラムの
中でも特に変位量が大きいので、弁棒に追随して開閉出
来る開閉リフトが大きい、流量が大きく流過抵抗が小さ
いダイヤフラム弁を得ることが出来る。又ダイヤフラム
を復帰させるためのスプリング等を設ける必要がないの
でデッドスペ−スが少なく、摩擦金属粉の発生がないク
リ−ンな弁が得られる。
In the metal diaphragm valve according to this embodiment, the sandwiching portion of the diaphragm is sealed by plating a soft metal on the lower surface of the lowermost stage of the diaphragm. Further, the stem 8
Is pressed and closed by the metal diaphragm and the metal valve seat surface to open and close. For this reason, there is no seal member other than metal such as synthetic resin inside the valve, and there is no possibility that foreign matter may be mixed in the fluid or the sealability may be deteriorated. Further, since the diaphragm has a particularly large displacement amount among diaphragms having a property of self-elastic return, it is possible to obtain a diaphragm valve having a large opening / closing lift that can be opened and closed following a valve stem, a large flow rate, and a small flow resistance. . Also, since there is no need to provide a spring or the like for returning the diaphragm, a dead valve is reduced and a clean valve free of friction metal powder is obtained.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明のダイヤフラム弁は、自己弾性復
帰する性質を備えたダイヤフラムの中でも、特に変位量
が大きくとれるダイヤフラムである。このため弁棒に追
随して開閉出来る開閉リフトが大きく、流量が大きく流
過抵抗が小さいダイヤフラム弁を得ることが出来る。ま
たダイヤフラムの少なくとも周辺部に施した金属メッキ
によってダイヤフラムの挟着部がシ−ルされる。更に金
属製のダイヤフラムと金属製の弁座面が当接してシ−ル
される。このため弁内部に合成樹脂等の金属以外のシ−
ル部材がなく、流体中に異物が混入する恐れやシ−ル性
が劣化する恐れがない。また弁内にダイヤフラムを復帰
させるためのスプリング等を設ける必要がないのでデッ
ドスペ−スが少なく、摩擦金属粉の発生がないクリ−ン
な弁が得られる。
The diaphragm valve of the present invention is a diaphragm having a particularly large displacement, among diaphragms having a property of self-elastic return. For this reason, a large opening / closing lift that can be opened and closed following the valve stem, and a diaphragm valve having a large flow rate and a small flow resistance can be obtained. Further, the sandwiching portion of the diaphragm is sealed by metal plating applied to at least the peripheral portion of the diaphragm. Further, the metal diaphragm and the metal valve seat surface are abutted and sealed. For this reason, a seal other than metal such as synthetic resin is placed inside the valve.
Since there is no sealing member, there is no danger of foreign matter entering the fluid or deterioration of the sealing performance. Further, since there is no need to provide a spring or the like for returning the diaphragm in the valve, a dead valve is reduced and a clean valve free of generation of friction metal powder can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例を示す弁開時の縦断面図で
ある。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention when a valve is opened.

【図2】 ダイヤフラムの縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a diaphragm.

【図3】 弁棒でダイヤフラムを押し下げているときの
縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view when a diaphragm is pushed down by a valve stem.

【図4】 ダイヤフラムにかかる荷重と変位量の関係を
表す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a load applied to a diaphragm and an amount of displacement.

【図5】 従来のダイヤフラム弁の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional diaphragm valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…本体、 2…ふた、 5…上向き流路、 8…弁棒、 9…ダイヤフラム、 P…荷重、 δ…変位 1 ... body, 2 ... lid, 5 ... upward flow path, 8 ... valve stem, 9 ... diaphragm, P ... load, δ ... displacement

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ダイヤフラムの外周部を弁と密封的に挟
持して弁の金属製弁座に対向して配置し、該ダイヤフラ
ムの中央部を弁座方向に変位させる負荷手段をダイヤフ
ラムに対して前記弁座とは反対側に設け、該負荷手段の
印加によってダイヤフラムを弁座に当接させ、負荷手段
の解除によってダイヤフラムを原形状に自己復帰させて
弁の開閉を行うダイヤフラム弁において、 前記ダイヤフラムは中央部が弁座と離れる方向に大きな
曲率半径を持つ部分球殻形状に膨出した金属製薄板から
なり、該ダイヤフラム自身がもつ荷重−変位特性は極大
値と極小値とを有し、且つ極小値は正の荷重であるとと
もに、前記負荷手段の印加によってダイヤフラムが前記
弁座の金属面と直接当接して金属面同志でシールするこ
とを特徴とする金属ダイヤフラム弁。
An outer peripheral portion of a diaphragm is hermetically sandwiched between the valve and disposed opposite to a metal valve seat of the valve, and a load means for displacing a central portion of the diaphragm in the direction of the valve seat is provided on the diaphragm. A diaphragm valve provided on the side opposite to the valve seat, the diaphragm being brought into contact with the valve seat by application of the load means, and the diaphragm being self-returned to its original shape by the release of the load means to open and close the valve; Is made of a thin metal plate bulging into a partial spherical shell shape having a large radius of curvature in the direction in which the center part is away from the valve seat, the diaphragm itself has maximum and minimum load-displacement characteristics, and The minimum value is a positive load, and the diaphragm is in direct contact with the metal surface of the valve seat and is sealed by the metal surfaces by applying the load means. Valve.
【請求項2】 前記ダイヤフラムは中央部が弁座と離れ
る方向に大きな曲率半径を持つ部分球殻形状に膨出し、
少なくとも周辺部にダイヤフラムの材質より柔らかい金
属をメッキした金属製薄板からなることを特徴とする請
求項1記載の金属ダイヤフラム弁。
2. The diaphragm bulges into a partial spherical shell shape having a large radius of curvature in a direction away from a valve seat at a central portion,
2. The metal diaphragm valve according to claim 1, wherein the metal diaphragm valve is made of a thin metal plate plated with a metal softer than the material of the diaphragm at least in a peripheral portion.
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