JP4266618B2 - valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体輸送配管に用いられるダイヤフラムを使用したバルブに関するものであり、さらに詳しくはダイヤフラムのシール性能を向上させたバルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種化学薬液ラインや純水ライン等に用いられるダイヤフラムを用いたバルブにおいては、図5に示すようにダイヤフラム49の環状嵌合部56を本体47の環状溝51に嵌合させ、本体47とボンネット48との間で、環状嵌合部56とその周縁部55とを挟持固定させることによって流体の弁本体外部への漏れが防止されている。しかしながら、該シール方法では、長期間にわたる液体の圧力変動や温度変化等によって上記構成からなるシール部分がクリープしそのため流体が外部に漏れ出すという問題点がある。特にダイヤフラム材質として好適に使用されるポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEという)やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下PFAという)などのフッ素樹脂の場合ではこの傾向が著しい。
【0003】
これらを解決する手段として、本出願人は従来のダイヤフラムバルブを改良した、極めて簡単な構造で、シール部分がクリープしてもバルブ外部への液漏れのない安全性の高いダイヤフラムバルブを発明し先に出願した(特許文献1参照。)。その構造を図6に基づいて説明すると、ダイヤフラム59の周縁部66に環状嵌合部67を設けて本体57に設けた環状溝62と嵌合させ、さらに該周縁部66を弾性体60(Oリング)を介してボンネット58により本体57に挟持させたことを特徴とするものであった。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−2775号公報(第4頁、第2図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ダイヤフラムバルブでは本体やダイヤフラム等の材質にフッ素樹脂を使用しており、さらに長期間にわたって液体の圧力や温度が大きく変化するなど、シール部分のクリープが非常に進行しやすい条件下におかれた場合、バルブ外部への液漏れが発生する危険性があることがわかった。
【0006】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは前記シール部分が流体の圧力変動や温度変化等によってクリープしても液漏れを生じさせない改良されたシール構造を有するバルブを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のバルブの構成を図1にもとづいて説明すると、本体1とボンネット2とによってダイヤフラム3の周縁部20を挟持固定することによって、本体1内部の流体をシールする構造を有するバルブにおいて、本体1に設けられた内側側面と外側側面及び底面とで規定される環状溝13に、ダイヤフラム3の周縁部に連続して下方に屈曲して設けられ断面が略L字形状に形成された環状嵌合部21が、弾性体5(Oリング)によって環状溝13の内側と底面に各々押圧された状態で嵌挿固定されていることを特徴としている。
また、本体に設けられた環状溝の内側側面が外側に向って下方に傾斜し、前記弾性体が環状溝の前記傾斜面に対応する傾斜した内周面を有していることを特徴としている。
【0008】
本発明の構造を有するバルブとしては、ダイヤフラムバルブ、レギュレータ、流量制御弁等が好適なものとして挙げられる。
【0009】
本発明において、本体及びボンネット等の材質は、耐薬品性に優れ不純物の溶出も少ないことから、PTFE或いはPFA等のフッ素系樹脂が好適に使用されるが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等のその他のプラスチックあるいは金属でも良く特に限定されるものではない。また、ダイヤフラムの材質はPTFE,PFA等のフッ素樹脂が好適に使用されるが特に限定されるものではない。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。
【0011】
図1は本発明のバルブの第一の実施態様を示す要部縦断面図である。図2は図1におけるダイヤフラム外周部のシール部分を示す要部拡大縦断面図である。図3は本発明のバルブの第二の実施態様を示す要部拡大断面図である。図4は本発明のバルブの第三の実施態様を示す要部拡大断面図である。
【0012】
以下、本発明の実施態様を示す図1及び図2に基づいて説明する。
【0013】
図において1はPTFE製のストップ弁型弁本体(以下本体と称する)であり内部に設けられた隔壁8により流体流入口6と流体流出口7とが隔離されている。9は流体流入口6と弁室11とを連通する開口部であり、開口部9の周縁部は環状の弁座部10となっている。13は本体上部の周縁に設けられた環状溝であり、12は環状溝13の内側に設けられた平坦部であり、その上面は弁座部10よりも上方かつ環状溝13の外側壁の上面よりも下方に位置する。従って、環状溝13の上部には段差部14が形成されている。
【0014】
2は本体1の上部にボルト・ナット等(図示せず)で嵌合固定されているボンネットであり、底部周縁部には本体1に設けられた段差部14に嵌挿される環状の突部15が設けられている。下面中央には貫通口16が設けられており、コンプレッサ4を上下摺動自在の状態で支持している。貫通口16の下にはその径よりも大きく設けられた円形状の凹部17が設けられ、該凹部17の外縁と前記突部15の内側端とを結ぶ底面は外側に向かって傾斜面となっている。
【0015】
3はPTFE製のダイヤフラムであり中央下面にはボンネット2の凹部17に受容される弁体18が設けられている。弁体18の中央部上面には雄ねじ部22が突出して設けられており、コンプレッサ4の端部に螺合にて固定されている。すなわち弁体18はコンプレッサ4の上下動に伴って、上下に移動可能であり本体1の弁座部10に圧接離間され、流体の閉止或いは開放を行うことが可能となっている。弁体18の周縁には膜部19、その周縁部20に連続して下方に屈曲して設けられた略L字形状の環状嵌合部21が一体的に形成されている。周縁部20は本体1の平坦部12とボンネット2の突部15とによって挟持固定されており、環状嵌合部21は本体1の環状溝13に嵌合固定され、外側側面は弾性体の一つであるふっ素ゴム製のOリング5によって内側に押圧されており、底面はボンネット2の突部15によってOリング5を押圧することにより、環状溝13の底面に押圧されている。ここで、環状嵌合部21の形状は傾斜したL字形に設けられているもの(図3参照)や、底面が水平ではなく曲面上に設けられている形状であってもよく、環状溝13に倣う形状であれば特に限定されるものではない。
【0016】
上記の構成からなる本実施態様の作動は次のとおりである。
図1においてバルブ内に流体を流すと、該流体は流体流入口6、開口部9、ダイヤフラム3との間に形成される弁室11を通過し流体流出口7へと流出する。このとき弁室11に達した流体はその圧力の作用によりダイヤフラム3の周縁部20及び環状嵌合部21と本体1とのクリアランスを通過してバルブ外部へと流出しようとする。
【0017】
しかし、周縁部20及び環状嵌合部21はボンネット2によって本体1の平坦部12及び環状溝13に密接に挟持固定されているので流体のバルブ外部への流出は阻止される。
また、流体圧力や温度が長期間にわたって変動することにより、ダイヤフラム3の周縁部20及び環状嵌合部21がクリープしたり、または本体1の平坦部12及び環状溝13が歪むなどしても環状嵌合部21はボンネット2の突部15とOリング5の弾性作用によって常に環状溝13に押圧されているため、環状溝13と環状嵌合部21との間のクリアランスは拡大することなく、流体のバルブ外部への流出は阻止される。
【0018】
また、本実施態様のごとく弾性体としてOリング5を使用することによりダイヤフラム3の環状嵌合部21の側面及び底面を同時にそれぞれ本体1の環状溝13の内側側面及び底面に集中的に押圧させるという目的を最も効果的に達成できるとともに、弾性体自体のクリープを最小限に阻止できるため、前記弾性作用を長期にわたって可能ならしめるという相乗効果をも合わせ持つことができる。また、万が一異物の混入等の要因によってダイヤフラム3のシール部分に傷が生じるといったトラブルが発生した場合においても、Oリング5は本体1の環状溝13の外壁面にも同時に押圧されているため、最終的にはOリング5と環状溝13の間において流体を封止することができ、すなわちバルブの外部に流体が漏れ出すことはない。ここで、Oリング5の材質は優れた耐薬品性能を有するふっ素ゴムが好適に用いられるが、使用条件に適した性能を有するものであればいづれでもよく、またOリング5の代わりにシート状パッキンやゴム状プラスチック等の弾性体を使用してもよく特に限定されるものではない。
【0019】
次に外部からの駆動力によりコンプレッサ4を下方に移動させるとそれに連動しダイヤフラム3の弁体18も下方へと移動し本体1の弁座部10に当接し、さらに押圧されて開口部9が完全に遮断され弁は閉止状態となる。また、これとは逆の作用でコンプレッサ4を上方に移動させると弁体18も上方へと移動し弁座部10から離間して、弁体18はボンネット2の凹部17内に収容され、弁体18上面が該凹部17上面に接触し、一方膜部19はボンネット2の傾斜面と接触することにより上方移動が阻止され、弁は全開状態となる(図1の状態)。
【0020】
図3は本発明のバルブの第二の実施態様を示した要部拡大縦断面図である。本実施態様の構成において、第一の実施態様と異なる点は環状溝28の内側側面が傾斜して設けられており、ダイヤフラム25の環状嵌合部33も環状溝28に設けられた勾配と同角度に傾斜して設けられている点と、弾性部材として該勾配と同角度の傾斜を内周に有するパッキン26が使用されている点であり、他の構成は第一の実施態様と同じであるので説明は省略する。
【0021】
本実施態様のシール構造によれば、環状溝28の内側側面に勾配が設けられており、平坦部27の肉厚が大きく形成され、すなわち平坦部27の強度が上昇しているため、長期間にわたる流体圧力や温度の変動によっても平坦部27が内側に倒れ込むように変形するのを防ぐことができ、初期のシール性能を長期間にわたって保つことができる。
【0022】
図4は本発明のバルブの第三の実施態様を示した要部拡大縦断面図である。本実施態様の構成において、第一の実施態様と異なる点は本体34の平坦部38の上面、及び環状溝39の底部に断面三角形状の環状突起45,46がそれぞれ設けられている点であり、他の構成は第一の実施態様と同じであるので説明は省略する。
【0023】
本実施態様のシール構造によれば、ダイヤフラム36の周縁部43の下面と環状嵌合部44の底面はそれぞれ環状突起45,46に押圧されているので流体のバルブ外部への流出はここで阻止される。またこれら環状突起45,46とダイヤフラム36との接触面積は極小となり、すなわち押圧力が集中するため、そのシール効果は極めて大きなものとなる。
【0024】
【発明の効果】
本発明は以上説明したような構造をしており、長期間にわたる流体圧力及び温度の変動によってシール部分がクリープしてもバルブ外部への流体漏れのない、極めて安全性の高い流体制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバルブの第一の実施態様を示す要部縦断面図である。
【図2】図1におけるダイヤフラム外周部のシール部分を示す要部拡大縦断面図である。
【図3】本発明のバルブの第二の実施態様を示す要部拡大断面図である。
【図4】本発明のバルブの第三の実施態様を示す要部拡大断面図である。
【図5】従来技術の要部拡大縦断面図である。
【図6】他の従来技術の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
1…本体
2…ボンネット
3…ダイヤフラム
5…Oリング
12…平坦部
13…環状溝
14…段差部
15…突部
19…膜部
20…周縁部
21…環状嵌合部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve using a diaphragm used for fluid transportation piping, and more particularly to a valve with improved sealing performance of the diaphragm.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a valve using a diaphragm used for various chemical liquid lines, pure water lines, etc., as shown in FIG. 5, the
[0003]
As a means for solving these problems, the present applicant has invented a highly safe diaphragm valve which is an improved simple diaphragm valve and has a very simple structure and does not leak liquid to the outside of the valve even if the seal portion creeps. (See Patent Document 1). The structure will be described with reference to FIG. 6. An
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-2775 (
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the diaphragm valve uses a fluororesin as the material of the main body and diaphragm, and the pressure of the liquid changes greatly over a long period of time. In such a case, it has been found that there is a risk of liquid leakage to the outside of the valve.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art. The purpose of the present invention is to prevent liquid leakage even if the seal portion creeps due to fluid pressure fluctuation or temperature change. The object is to provide a valve having an improved sealing structure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the valve of the present invention for solving the above problem will be described with reference to FIG. 1. The fluid in the
Further, the inner side surface of the annular groove provided in the main body is inclined downward toward the outside, and the elastic body has an inclined inner peripheral surface corresponding to the inclined surface of the annular groove. .
[0008]
As the valve having the structure of the present invention, a diaphragm valve, a regulator, a flow rate control valve and the like are preferable.
[0009]
In the present invention, the material such as the main body and the bonnet is excellent in chemical resistance and the elution of impurities is small. Therefore, a fluorine-based resin such as PTFE or PFA is preferably used, but other materials such as polyvinyl chloride and polypropylene are used. It may be plastic or metal and is not particularly limited. The material of the diaphragm is not particularly limited, although fluororesins such as PTFE and PFA are preferably used.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments.
[0011]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a first embodiment of the valve of the present invention. FIG. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a seal portion of the outer peripheral portion of the diaphragm in FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the valve of the present invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the valve of the present invention.
[0012]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0013]
In the figure,
[0014]
[0015]
[0016]
The operation of the present embodiment configured as described above is as follows.
In FIG. 1, when fluid flows through the valve, the fluid flows through the
[0017]
However, since the
Further, even if the fluid pressure and temperature fluctuate over a long period of time, the
[0018]
Further, by using the O-
[0019]
Next, when the
[0020]
FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view showing a main part of a second embodiment of the valve of the present invention. The configuration of this embodiment is different from the first embodiment in that the inner side surface of the
[0021]
According to the seal structure of the present embodiment, the gradient is provided on the inner side surface of the
[0022]
FIG. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the valve of the present invention. The configuration of this embodiment is different from the first embodiment in that
[0023]
According to the seal structure of the present embodiment, the lower surface of the
[0024]
【The invention's effect】
The present invention has a structure as described above, and even if the seal portion creeps due to fluctuations in fluid pressure and temperature over a long period of time, fluid control can be performed with extremely high safety without causing fluid leakage to the outside of the valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a first embodiment of a valve of the present invention.
2 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a seal portion of an outer peripheral portion of a diaphragm in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the valve of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the valve of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged vertical sectional view of a main part of the prior art.
FIG. 6 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of another prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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