JP3476940B2 - 流体制御器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は流体制御器に係り、そ
の目的はダイアフラムをコンプレッサーに取り付ける際
の安定感が良好で、流路閉鎖時の締め付け加減に曖昧さ
がなく、流路の閉鎖を確実に行うことができるとともに
負圧時におけるボルト抜けがなく、強度の優れた流体制
御器を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】酸等の化学薬品を遮断する場合には、流
体制御器として、流体の流れに抵抗を与えることが少な
く、また腐食の恐れがない耐熱性のゴム性ダイアフラム
弁が一般に用いられている。このダイアフラム弁は図７
にその構造の一例を示すように流路(A1)・(A1)が設けら
れた弁本体（Ａ）とステム（Ｂ）、ダイアフラム
（Ｃ）、ボディ（Ｄ）、スプリング（Ｅ）、コンプレッ
サー（Ｆ）、キャップ（Ｇ）とからなる。

【０００３】このような構成からなるダイアフラム弁
（Ｚ）においては、インレットポート（Ｊ）よりエアー
通路（Ｉ）を介してエアーを導入し、ステム（Ｂ）の下
端部に固定されたコンプレッサー（Ｆ）を上方へ移動さ
せる。すると、このコンプレッサー（Ｆ）と連結された
連結ボルト（Ｋ）を介してダイアフラム（Ｃ）が弁本体
（Ａ）より離間される。

【０００４】ダイアフラム（Ｃ）部分の構成を説明する
と図８に断面を示すように、ダイアフラム（Ｃ）中央部
には隆起部（Ｏ）が設けられ、この隆起部（Ｏ）にはコ
ンプレッサー（Ｆ）と連結された連結ボルト（Ｋ）の先
端部が埋設されている。この連結ボルト（Ｋ）は先端に
径大の頭部（Ｋ１）が形成されており、この頭部（Ｋ
１）が抜止具となり、ダイアフラム（Ｃ）が上方へ移動
される。

【０００５】このようなダイアフラム（Ｃ）において
は、隆起部（Ｏ）の上方部に連結ボルト（Ｋ）の "止ま
り" がないため、ダイアフラム（Ｃ）をコンプレッサー
（Ｆ）に取り付ける際の安定感がなく、しかもダイアフ
ラム（Ｃ）の締め付けがあいまいとなってしまい、安定
した流路(A1)・(A1)の閉鎖を行うことができないという
課題が存在した。しかも、このようなダイアフラム
（Ｃ）ではゴム膜の厚みが厚くなるため、流量が不安定
となってしまうという課題も存在した。さらに、ゴム弾
性体のみにより形成されたダイアフラム(C) では、繰り
返される開閉操作によりゴム弾性体に劣化が生じ、延い
ては流体の漏洩が起こるという課題もあった。

【０００６】このような問題に照らし、近年においては
技術が改良されて、図９に示すようにダイアフラム
（Ｃ）の耐久性を向上させるため、ゴム弾性体（Ｃ１）
の流体と接する片側に耐薬品性に優れたポリテトラフル
オロエチレン樹脂膜（Ｃ２）が設けられ、且つ連結ボル
ト（Ｋ）上方部に "止まり" を設けるため連結ボルト
（Ｋ）に係止ピン（Ｋ２）を設けることも試みられてい
る。

【０００７】しかしながら、前述したダイアフラム弁で
は、ダイアフラム（Ｃ）上下動の "止まり" となる係止
ピン（Ｋ２）がダイアフラム（Ｃ）上方部に設けられて
いるが、ダイアフラム（Ｃ）表面と係止ピン（Ｋ２）と
の空間（Ｓ）に "遊び" が生じ、結果としてダイアフラ
ム（Ｃ）の締め付け加減が曖昧なものとなっていた。さ
らに、この締め付け加減の曖昧さにより、ダイアフラム
（Ｃ）の下降距離が一定化されず、流路の閉鎖作業に容
易性や確実性が得られなかった。また、ダイアフラム
（Ｃ）の締め付け加減が曖昧であるために、過大な締め
付け力をダイアフラム（Ｃ）に与えてしまう場合があっ
たり、或いは締め付け力が弱すぎて流路が充分に遮断さ
れないという問題があった。さらに、このダイアフラム
（Ｃ）がゴム弾性体（Ｃ１）のみにより形成されている
場合には空間（Ｓ）に生じた "遊び" により、場合によ
っては流路が完全に遮断されず、流体が漏洩するという
危険性があった。

【０００８】そこで、以上のような実情に照らし、特開
平５−１２６２６６号公報において、図１０に示すよう
連結ボルト（Ｌ）の最先端に抜止板（Ｌ１）を、且つこ
の抜止板（Ｌ１）の直上方に締め止め板（Ｌ２）を形成
し、前記締め止め板（Ｌ２）をダイアフラム（Ｃ）隆起
部（Ｏ）の略表面に位置するよう配設した流体制御器が
開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平５−１２６２６６号公報にて開示されている流体制
御器では、流路の締め付けを確実に行うことはできるも
のの、例えば大口径弁に用いた場合、流体圧力を受けて
いる際は良いが、スチーム殺菌時等、流路が高温下で負
圧（真空）となった際に、図１１に示すよう連結ボルト
（Ｌ）がダイアフラム（Ｃ）隆起部（Ｏ）より抜け出し
て、ダイアフラム（Ｃ）が破損してしまうことがあると
いう課題が存在した。しかも、このような負圧（真空）
時の連結ボルト（Ｌ）の抜けを防止せんとして、連結ボ
ルト（Ｌ）を大きくしたり、或いは埋設時に締め止め板
（Ｌ２）表面に布を配設したりすると、ダイアフラム
（Ｃ）のゴム厚を厚くしなければならず、流量が安定し
ないなどの課題が生じる。そこで、この発明では流路閉
鎖時の締め付け加減に曖昧さがなく、流路の閉鎖を確実
に行うことができるとともに、連結ボルトを大きくする
ことなくその強度を高め、大口径弁に用いた場合、負圧
時であっても連結ボルトの抜けが発生することがなく、
安定した流路の開閉操作を行うことのできる耐久性に優
れた流体制御器の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するためになされたものであって、請求項１の流体制
御器ではダイアフラムにより流路を開放又は閉鎖する流
体制御器において、ダイアフラムの背面側にはステム及
び該ステムの下部に固定されたコンプレッサーを有する
操作機構が設けられ、この操作機構の先端に連結ボルト
が取着され、この連結ボルト先端部がダイアフラム中央
の凸状隆起部に埋設されてなるとともに、前記コンプレ
ッサーの下面は該ダイアフラムの凸状隆起部の表面に沿
って密接しており、前記連結ボルトの最先端には抜止板
が設けられ、且つこの抜止板の直上方には前記隆起部の
隆起形状に相当した形状の保護板が形成されるとともに
この保護板は円板状の本体とこの本体周縁より垂下され
る鍔部とからなり、該保護板は本体及び鍔部が共に前記
隆起部の最上層部内面に沿って積層するよう埋設されて
なることとした。請求項２の流体制御器では前記ダイア
フラムがゴム弾性体とこのゴム弾性体両側に設けられた
耐腐食性の硬質樹脂層との積層体により形成されてなる
こととした。請求項３の流体制御器では抜止板が半球状
に形成されてなることとした。

【００１１】

【作用】請求項１の発明では、ダイアフラムの隆起部に
埋設された連結ボルトの最先端部には抜止板が形成さ
れ、その直上方には保護板が形成されている。保護板は
ダイアフラム隆起部の隆起形状に相当した形状で、隆起
部の最上層部内面と積層されるよう埋設されているの
で、流路が負圧（真空）となっても、その圧力を隆起部
の隆起形状内面全体で受け止めることができ、ダイアフ
ラムの隆起部が破損され、連結ボルトが抜けてしまうこ
とがない。請求項２の発明では、ゴム弾性体の流体と接
する面及び押圧される面の両面に耐腐食性の硬質樹脂層
が積層されているので、長期に渡り繰り返し使用されて
もダイアフラムに劣化や疲労が生じにくく、耐久性に優
れたダイアフラムとなる。請求項３の発明では、抜止板
が半球状とされているため、抜止板の先端がダイアフラ
ム底部と対応する形状となり、ダイアフラム締め付け時
に、その締め付け力が抜止板先端部に集中し、効率良く
ダイアフラムの締め付けを行うことができるとともに、
ダイアフラム底部の損傷を防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明に係る流体制御器の実施例を
図面に基づき説明する。図１はこの発明に係る流体制御
器の一実施例を示す断面説明図であり、図中（２）は弁
本体であり、この弁本体（２）には流路（２１）・（２
２）と、これら流路（２１）・（２２）の中間に位置す
るシール座（２３）とを有している。（３）はコンプレ
ッサーであり、（４）はステム、（５）は挟持部材、
（６）はアクチュエーターキャップ、（７）はスプリン
グ、（８）がダイアフラム、（９）は連結ボルトであ
る。コンプレッサー（３）は軸方向に連結ボルト（９）
と連結されており、この連結ボルト（９）先端部はダイ
アフラム（８）中央の隆起部（８１）内に埋設されてい
る。

【００１３】このような構成からなる流体制御器（１）
において、流路（２１）・（２２）を閉鎖する場合は、
ステム（４）の下に固定されているコンプレッサー
（３）を下降させる。するとダイアフラム（８）がその
隆起部（８１）に埋設されている連結ボルト（９）を介
して下降され、弁本体（２）のシール座（２３）へ圧接
されて流路（２１）・（２２）が閉鎖される。また、イ
ンレットポート（１０）よりエアー通路（１１）を介し
てエアーを導入し、ステム（４）の下に固定されている
コンプレッサー（３）を上昇させるとダイアフラム
（８）が連結ボルト（９）を介して上昇されて流路（２
１）・（２２）が開放される。図１では流体制御器
（１）により流路（２１）・（２２）が閉鎖された状態
を示している。

【００１４】図２はこの発明の第一実施例に係る流体制
御器（１）のダイアフラム（８）部分を示した拡大断面
説明図である。図示する実施例において、ダイアフラム
（８）の中央には凸状の厚肉部により形成された隆起部
（８１）が設けられている。この埋設部（８１）にはコ
ンプレッサー（３）と連結された連結ボルト（９）の先
端部が埋設されている。連結ボルト（９）には、最先端
部に抜止板（９１）が形成され、且つこの抜止板（９
１）の直上方には締め止め板（９２）が形成されてい
る。また、この締め止め板（９２）の直上方には保護板
（９３）が形成されている。保護板（９３）は、前記隆
起部（８１）の隆起形状に相当する形状とされ、且つ隆
起部（８１）最上層部内面と積層するよう埋設されてい
る。

【００１５】この発明においては特に、抜止板（９１）
の直上方に前記した隆起部（８１）の隆起形状に相当す
る形状の保護板（９３）を、隆起部（８１）最上層部内
面と積層するよう埋設することによって、大口径弁にお
いて、流路（２１）・（２２）負圧時でも、その圧力を
隆起部（８１）内面全体で受け止めることができ、連結
ボルト（９）の隆起部（８１）からの抜けを防止するこ
とができる。従って、連結ボルト（９）の形状を大形状
としなくとも、連結ボルト（９）の強度を高め、耐久性
に優れた流体制御器となる。

【００１６】図３はこの発明の流体制御器（１）におけ
る他の実施例であり、図示するように、連結ボルト
（９）最先端に抜止板（９１）を形成するとともに、前
記した締め止め板（９２）を配設せず、抜止板（９１）
直上方に保護板（９３）を設ける構成を示している。図
４は、図３に示した実施例における連結ボルト（９）先
端部の一例を示す外観図であり、図示するように最先端
部に円板状の抜止板（９１）が、またこの抜止板（９
１）の直上方には円板状の本体（９３ａ）とこの本体周
縁より垂下される鍔部（９３ｂ）とからなる保護板（９
３）が形成されている。この実施例では、保護板（９
３）を図４に示すように本体（９３ａ）を円板状とする
ことにより、圧力をより大きな面積で受け止めることが
できる。しかも、抜止板（９１）を円板形状とすること
によって、抜止板（９１）の当接有効面積が増大し、よ
り容易にダイアフラム（８）の上下動操作が行える。

【００１７】この実施例では、保護板（９３）が締め止
め板（９２）の作用を兼ねるよう構成されている。すな
わち、この発明の流体制御器（１）では、ダイアフラム
（８）上昇時には、締め止め板（９２）が上方への "止
まり" となり、且つこの締め止め板（９２）がダイアフ
ラム（８）の隆起部（８１）表面位置に埋設されている
ため、ダイアフラム（８）の上下動時に "遊び" が生じ
ることがない。従って、ダイアフラム（８）の締め付け
加減に "曖昧さ" がなくなり、容易且つ確実にダイアフ
ラム（８）の締め付け操作が行える。しかも、ダイアフ
ラムの締め付け加減に "曖昧さ" がないため、過大な締
め付け力をダイアフラムに与えて損傷させたり、また締
め付け力が弱すぎて充分に流路を閉鎖できないといった
ことが防止される。

【００１８】図５はこの発明の第二実施例を示すダイア
フラム（８）部分を示した拡大断面説明図である。第二
実施例において、ダイアフラム（８）はゴム弾性体（８
０１）とこのゴム弾性体（８０１）の両側に形成された
耐腐食性の硬質樹脂層（８０２）との積層体により形成
されている。この発明において、耐腐食性の硬質樹脂層
（８０２）に用いられる樹脂としては低磨耗性を有し、
耐薬品性、表面円滑性に優れたフッ素樹脂が使用され、
特にポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が好
適に使用される。このように、耐腐食性の硬質樹脂層
（８０２）をダイアフラム（８）の流体と接する面のみ
ならず、ダイアフラム（８）が押圧される面にも設ける
ことにより、長期にわたり繰り返し使用されてもダイア
フラム（８）に劣化や疲労が生じにくくなり、ダイアフ
ラム（８）の耐久性が向上する。

【００１９】図６この発明の第三実施例に係るダイアフ
ラム（８）部分を示した拡大断面説明図である。この第
三実施例において、連結ボルト（９）最先端部の抜止板
（９１）は半球状に形成され、ダイアフラム（８）の底
部に沿う形状とされている。このように抜止板（９１）
を半球状に形成することによりダイアフラム（８）締め
付け時に、その締め付け力が抜止板（９１）先端部に集
中されるので、効率良くダアフラム（８）の締め付けが
行なえるとともに繰り返される締め付け操作によるダイ
アフラム（８）底部の損傷を防ぐことができる。また、
この抜止板（９１）の肉厚をダイアフラム（８）の肉厚
と同じにすることにより、より確実な締め付けが行なえ
る。

【００２０】尚、この発明に係る流体制御器（１）は図
１に示す実施例に限定されず、手動式或いは自動式のあ
らゆるタイプの流体制御器に好適に使用される。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１に係る発明
はダイアフラムにより流路を開放又は閉鎖する流体制御
器において、ダイアフラムの背面側にはステム及び該ス
テムの下部に固定されたコンプレッサーを有する操作機
構が設けられ、この操作機構の先端に連結ボルトが取着
され、この連結ボルト先端部がダイアフラム中央の凸状
隆起部に埋設されてなるとともに、前記コンプレッサー
の下面は該ダイアフラムの凸状隆起部の表面に沿って密
接しており、前記連結ボルトの最先端には抜止板が設け
られ、且つこの抜止板の直上方には前記隆起部の隆起形
状に相当した形状の保護板が形成されるとともにこの保
護板は円板状の本体とこの本体周縁より垂下される鍔部
とからなり、該保護板は本体及び鍔部が共に前記隆起部
の最上層部内面に沿って積層するよう埋設されてなるこ
とを特徴とする流体制御器であるから、ダイアフラム上
下動時に、¨遊び¨が生じず、締め付け加減に¨曖昧さ
¨がなくなり、効率良く確実にダイアフラムによる流路
の開閉操作が行え、しかも、ダイアフラムの締め付け加
減に¨曖昧さ¨がないため、過大な締め付け力をダイア
フラムに与えて損傷させたり、また締め付け力が弱すぎ
て充分に流路を閉鎖できないといったことを防ぐととも
に、連結ボルトを大きくすることなくその強度を高め、
大口径弁に用いた場合、負圧時であっても連結ボルトの
抜けが発生することがなく、安定した流路の開閉操作を
行うことのできる耐久性に優れた流体制御器であるとい
う効果を奏する。請求項２に係る発明は前記ダイアフラ
ムがゴム弾性体とこのゴム弾性体両側に設けられた耐腐
食性の硬質樹脂層との積層体により形成されてなること
を特徴とする流体制御器であるから、長期に渡り繰り返
し使用されてもダイアフラムに劣化や疲労が生じにく
く、耐久性に優れたダイアフラムとなるという効果を奏
する。請求項３に係る発明は前記抜止板が半球状に形成
されてなることを特徴とする流体制御器であるから、抜
止板の先端がダイアフラム底部と対応する形状となり、
ダイアフラム締め付け時に、その締め付け力が抜止板先
端部に集中し、効率良くダイアフラムの締め付けを行う
ことができるとともに、ダイアフラム底部の損傷を防止
することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る流体制御器の一実施例を示す断
面説明図である。

【図２】この発明に係る流体制御器の第一実施例を示す
ダイアフラム部分の拡大断面説明図である。

【図３】同上、第一実施例での他の例を示すダイアフラ
ム部分の拡大断面説明図である。

【図４】図３に示した実施例での連結ボルト先端部の一
例を示す外観説明図である。

【図５】この発明に係る流体制御器の第二実施例を示す
ダイアフラム部分の拡大断面説明図である。

【図６】同上、第三実施例を示すダイアフラム部分の拡
大断面説明図である。

【図７】従来の流体制御器の一例を示す断面説明図であ
る。

【図８】従来のダイアフラム部分の一例を示す断面説明
図である。

【図９】従来のダイアフラム部分の一例を示す断面説明
図である。

【図１０】従来のダイアフラム部分の他の例を示す断面
説明図である。

【図１１】図１０に示したダイアフラム部分の破損状態
を示す拡大説明図である。

【符号の説明】

１ 流体制御器 ８ ダイアフラム ８１ 隆起部 ８０１ ゴム弾性体 ８０２ 耐腐食性の硬質樹脂層 ９ 連結ボルト ９１ 抜止板 ９３ 保護板

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイアフラムにより流路を開放又は閉鎖
   する流体制御器において、ダイアフラムの背面側にはス
   テム及び該ステムの下部に固定されたコンプレッサーを
   有する操作機構が設けられ、この操作機構の先端に連結
   ボルトが取着され、この連結ボルト先端部がダイアフラ
   ム中央の凸状隆起部に埋設されてなるとともに、前記コ
   ンプレッサーの下面は該ダイアフラムの凸状隆起部の表
   面に沿って密接しており、前記連結ボルトの最先端には
   抜止板が設けられ、且つこの抜止板の直上方には前記隆
   起部の隆起形状に相当した形状の保護板が形成されると
   ともにこの保護板は円板状の本体とこの本体周縁より垂
   下される鍔部とからなり、該保護板は本体及び鍔部が共
   に前記隆起部の最上層部内面に沿って積層するよう埋設
   されてなることを特徴とする流体制御器。
2. 【請求項２】 前記ダイアフラムがゴム弾性体とこのゴ
   ム弾性体両側に設けられた耐腐食性の硬質樹脂層との積
   層体により形成されてなることを特徴とする請求項１に
   記載の流体制御器。
3. 【請求項３】 前記抜止板が半球状に形成されてなるこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の流体制御器。