JP3745463B2 - ダイヤフラム弁のダイヤフラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化学薬品、医薬品、バイオ、食品等の製造工程において使用されるダイヤフラム弁のダイヤフラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医薬品、食品等の製造工程において使用されるダイヤフラム弁のダイヤフラムは、化学薬品に対する耐蝕性と、加熱殺菌に対する耐熱性が要求される。このため、図４に示すように、従来のダイヤフラム１は２層構造であり、接液側のシール層４は比較的薄いフッ素樹脂製であるが、コンプレッサ側のクッション層７は比較的厚いゴム製であった。そのシール層４は中央の軸取付部１５と一体であり、クッション層７はシール層４の上面に一体に接着され、コンプレッサ25の締付力を吸収する役目を果たしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのダイヤフラム等に施される殺菌処理は１２０℃以下の温度であったが、最近はこの温度を１４０℃以上にすることが要求されるようになった。又、−２０℃以下の低温にも耐えることがダイヤフラムに要求されるようになった。
しかし、従来のダイヤフラムはゴム製クッション層の信頼できる使用温度範囲が−２０℃から１４０℃であり、１４０℃以上の高温又は−２０℃以下の低温において使用されると、急速に劣化するため、これらの要求に応えることができなかった。
【０００４】
この要求に応えるため、１枚の厚いゴム製クッション層をそのまま１枚の厚いフッ素樹脂製クッション層に置換すると、硬質の厚いフッ素樹脂クッション層のため、ダイヤフラム全体の剛性が著しく大きくなり、ダイヤフラムの凹凸を弾性的に逆転させるために必要な力、すなわち弁を開閉する力が非常に大きくなり実用にはならなかった。
【０００５】
本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、−２０℃以下の低温から１４０℃以上の高温までの広い温度範囲において使用可能なフッ素樹脂のみからなるダイヤフラムであって、ダイヤフラム全体の剛性が比較的小さいものを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明が採用する手段は、中央上部に軸取付部を有する接液側の１枚以上のフッ素樹脂製シール層の上に、２枚以上のフッ素樹脂製クッション層を一体接着せずに、すなわち相互の接触面がスリップ可能に重ねてダイヤフラムを構成したことにある。コンプレッサ側のクッション層は中央に貫通孔を有し、その貫通孔は接液側のシール層軸取付部及びその軸取付部に取り付けたコンプレッサの連結軸に遊嵌する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のダイヤフラムを図１及び図２に示す実施例に基づいて説明する。
図１に示すように、上から見ると、ダイヤフラム10の外周は角の丸い正方形であり、４隅にボルト孔11を有する。上面中央に凹凸する球面部13が形成され、その中心からコンプレッサと結合するための連結軸12が突出する。
【０００８】
図２に示すように、ダイヤフラム10は６枚の薄いフッ素樹脂製層からなり、最下層は接液側シール層14であり、その中央部分は肉厚の軸取付部15を形成する。軸取付部15には連結軸12の下端部が埋設される。シール層14の下面には、図１に破線で示すように、１本の直径部分と円周部分を描くシールバンド16が一体に形成される。シールバンド16の直径部分は弁本体の弁座に、円周部分は取付座にそれぞれ対応する。シール層14の上に５枚の薄いコンプレッサ側クッション層17が重なる。各クッション層17の中央には貫通孔18があけられ、その貫通孔にシール層14の軸取付部15又はその軸取付部から突出する連結軸12が遊嵌する。
【０００９】
シール層14及び各クッション層17は上下に密に重なるが、一体に接着しないから、中央の球面部13の凹凸を逆転させるとき、各層相互の接触面には滑りが生じ、各層は独立して弾性変形する。独立して弾性変形する各層は硬質のフッ素樹脂製であるが、厚さが薄いから、ダイヤフラム10全体としての剛性は、クッション層がゴム製でシール層に一体接着していた従来のものと略同程度である。
【００１０】
【実施例】
本発明のダイヤフラムの弁開閉動作を図３に示すダイヤフラム弁に基づいて説明する。
図３の左半はダイヤフラム弁の全開時の状態を、右半は全閉時の状態を示す。ダイヤフラム10は周辺部が弁本体20の取付座21とボンネット22の取付座23の間に挟持され、図外のボルト・ナットを介して締め付け固定される。
【００１１】
右半の全閉時には、コンプレッサ25がダイヤフラム10の中央をクッション層17の上から押圧し、球面部13を下方に凹ませ、シール層14を本体20の弁座24に密着させる。その結果、弁本体20内の流路は閉塞する。このとき、コンプレッサ25の押圧力をクッション層17が吸収する。
左半の全開時には、コンプレッサ25が軸取付部15に植設した連結軸12を介してシール層14の中央を上へ引き上げ、ダイヤフラム10の球面部13を上方へ凹ませる。その結果、弁本体20内の流路は開通する。
【００１２】
弁が全閉から全開へ又はその逆に移行するとき、ダイヤフラム10は弾性変形する。ダイヤフラム10を構成する各層はフッ素樹脂製であるから、同じ厚さのゴム層に比較すると剛性は大きいが、各層は薄く、かつ相互に一体接着されていないから、弾性変形するとき、相互に滑ることができる。その結果、ダイヤフラム10の全体としての剛性は比較的小さく、従来の薄いフッ素樹脂製シール層と厚いゴム製クッション層を一体接着していたダイヤフラムと略同程度である。
【００１３】
このように、ダイヤフラム10の剛性は従来のものと同程度であるから、弁を開閉するために必要な力も従来と同程度であり、弁開閉操作は比較的容易である。ダイヤフラム10はフッ素樹脂のみから構成されるから、使用温度が−７０℃から２００℃の範囲内であれば、性能上の信頼性は保証される。したがって、使用可能な最低温度は従来の−２０℃よりも低い−７０℃となり、１４０℃以上の高温加熱殺菌にも十分耐えることができる。
【００１４】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明のダイヤフラムは、−７０℃から２００℃の温度範囲において信頼して使用することができるフッ素樹脂製の積層体であるから、最低使用可能温度を従来の−２０℃から−７０℃まで下げることも、殺菌処理温度を従来の１４０℃から２００℃に上げることも可能であり、又、その積層体は薄いフッ素樹脂層を相互に一体接着せずに重ねたものであるから、クッション性は良好であり、全体としての剛性も比較的小さく、弁開閉に要する力も従来のものと同程度であるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明の一実施例のダイヤフラムの平面図、
【図２】は図１のダイヤフラムの左半を断面で示す側面図、
【図３】は図１のダイヤフラムを備えたダイヤフラム弁の断面図であり、左半は全開時を、右半は全閉時をそれぞれ示す。
【図４】は従来のダイヤフラムを備えたダイヤフラム弁の右半を断面で示す正面図、
【符号の説明】
１，10：ダイヤフラム
11：ボルト孔
12：連結軸
13：球面部
４，14：シール層
15：軸取付部
16：シールバンド
７，17：クッション層
18：貫通孔
20：弁本体
21：取付座
22：ボンネット
23：取付座
24：弁座
25：コンプレッサ

Claims (2)

1. 接液側の１枚以上のフッ素樹脂製シール層（14）と、前記シール層の上に積層した２枚以上のフッ素樹脂製クッション層（17）の積層体からなり、中央に凹凸する球面部（13）を形成するダイヤフラムであって、前記シール層は中央上部に突出する軸取付部（15）を一体に有し、前記クッション層は中央に貫通孔（18）を有し、各層は相互の接触面がスリップ可能であり、前記積層体は−７０℃から２００℃の温度範囲において使用することができることを特徴とするダイヤフラム弁のダイヤフラム。
2. シール層（14）の軸取付部（15）と、その軸取付部に取り付けられた連結軸（12）はクッション層（17）の貫通孔（18）に遊嵌することを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム弁のダイヤフラム。

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