JP4651358B2 - Diaphragm valve - Google Patents
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Description
本発明は、化学工場、または半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などの各種産業に使用されるダイヤフラム弁に関するものであり、さらに詳しくは、弁に流入する流体に異物が混入している場合でも確実に流体をシールし、かつ繰り返し開閉に対する耐久性に優れたダイヤフラム弁に関するものである。 The present invention relates to a diaphragm valve used in various industries such as a chemical factory, semiconductor manufacturing field, liquid crystal manufacturing field, food field, and more specifically, when foreign matter is mixed in the fluid flowing into the valve. However, the present invention relates to a diaphragm valve that reliably seals fluid and has excellent durability against repeated opening and closing.
従来のダイヤフラム弁では、フッ素樹脂製のダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁や、弾性体としてゴム製のダイヤフラムを用いたダイヤフラム弁がある。 Conventional diaphragm valves include a diaphragm valve using a fluororesin diaphragm and a diaphragm valve using a rubber diaphragm as an elastic body.
しかしながら、フッ素樹脂製のダイヤフラムの場合、塑性変形するため弁に流入する流体に固形状の異物が混入している場合、異物をシール部分に噛み込むとシール性が悪くなるとともに、異物によってシール部分が塑性変形してしまい、異物が外れた後のシール性も悪化したままであるという問題がある。また、ゴム製のダイヤフラムの場合、弁に流入する流体に固形状の異物が混入している場合、異物をシール部分に噛み込んだとしてもゴムの弾性力によりシール性を保持することができ、異物が外れた後のシール性が悪化することはない反面、繰り返し開閉に対して破損する恐れがあるため長期使用できないという問題がある。 However, in the case of a fluororesin diaphragm, when solid foreign matter is mixed in the fluid flowing into the valve due to plastic deformation, if the foreign matter is caught in the seal portion, the sealing performance is deteriorated, and the foreign matter is sealed by the foreign matter. However, there is a problem that the sealing performance after the foreign matter is removed remains deteriorated. In addition, in the case of a rubber diaphragm, if solid foreign matter is mixed in the fluid flowing into the valve, even if the foreign matter is caught in the seal part, the sealing performance can be maintained by the elastic force of the rubber, Although the sealing performance after the foreign matter comes off does not deteriorate, there is a problem that it cannot be used for a long time because it may be repeatedly damaged by opening and closing.
これらの問題を解決するため、図8に示すような弁シート101がダイヤフラム102から外れにくい構造としたダイヤフラム弁がある(例えば、特許文献1参照)。このダイヤフラム弁は弁本体103に形成された弁座104と、弁座104に当接、離間する弁シート101が取り付けられたダイヤフラム102とを有している。弁シート101は、ダイヤフラム102との取付面にリング状凹溝105が形成されている。凹溝105の外周側の内壁には、溝内側に突出する外周側凸状係合部106が形成され、凹溝105の内周側の内壁には、溝内側に突出する内周側凸状係合部107が形成されている。ダイヤフラム102の下端のリング状突起108を弁シート101のリング状凹溝105に挿入することにより、リング状突起108の内外周壁に設けた凹条溝109および凹条溝110に前記内外周側突条係合部106、107を嵌合させるようになっている。ダイヤフラム102は、材質がポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)を機械加工により削りだしたもので、弁シート101は、材質を合成ゴムの一種であるフッ素ゴムで成型したものである。こうした構成により、弁シート101にダイヤフラム102から弁シート101を引き剥がす力が働いても、弁シート101がダイヤフラム102から脱離しにくくなっている。
In order to solve these problems, there is a diaphragm valve having a structure in which the
また、図9に示すような異物を噛み込んでもシール性が良好なダイヤフラム弁がある(例えば、特許文献2参照)。このダイヤフラム弁は、一側端面の中心部の凹所111にゴム又はゴム状プラスチックよりなるゴム部材112が充填され、その端面がシール部として構成されたプラスチック製弁本体113と、弁本体113の外周側に弁本体113と一体に形成されたダイヤフラム部114とを有している。弁本体113は、PTFEやポリクロロトリフルオロエチレン(以下、PCTFEと記す)などから形成され、ゴム部材として、エチレンプロピレンゴム(以下、EPDMと記す)などが用いられる。このダイヤフラム弁では、異物噛み込み等があっても、弁座漏洩の不具合が生じず、ダイヤフラム弁と弁座のシール性の低下を防止し、長期間に亘って良好なシール性を維持することができる。
In addition, there is a diaphragm valve with good sealing performance even when a foreign object as shown in FIG. 9 is caught (see, for example, Patent Document 2). In this diaphragm valve, a
しかしながら、既述した従来技術において、弁シートがダイヤフラムから外れにくい構造としたダイヤフラム弁は、弁シート101のリング状凹溝105にダイヤフラム102の下端のリング状突起108を挿入することにより、弁シート101とダイヤフラム102とが連結されており、ダイヤフラム102から弁シート101が脱離しないようにリング状突起108の内外周壁に設けた凹条溝109、110に内外周側突条係合部106、107を嵌合させたものであるため、ダイヤフラム102が脱離しない構成であるとはいえ、ダイヤフラム弁が開いた状態で負圧にさらされると、弁シート101が下方に引かれて変形し、ダイヤフラム102から脱離する可能性が依然として残っており、特に長期使用によって弁シート101の材質が劣化したときに、弁シート101のダイヤフラム102からの脱離が危惧される。
However, in the prior art described above, the diaphragm valve having a structure in which the valve seat is not easily detached from the diaphragm is formed by inserting the ring-
また、既述した従来技術のうち、異物を噛み込んでもシール性が良好なダイヤフラム弁は、弁本体113の一側端面の中心部の凹所111にゴム又はゴム状プラスチックよりなるゴム部材112が充填され、ゴム部材112は弁本体113から取り外すことができないので、ダイヤフラム弁の部品交換をする際に弁本体113とゴム部材112とを分解できず、最も交換の可能性の高いゴム部材112のみの交換ができないという問題がある。また、弁本体113とゴム部材112を分解できないために、ダイヤフラム弁を廃棄する際には材質の分別の処理が困難であるという問題がある。
Further, among the conventional techniques described above, a diaphragm valve having good sealing performance even when foreign matter is bitten has a
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、弁に流入する流体に異物が混入している場合でも確実に流体をシールし、かつ繰り返し開閉に対する耐久性に優れ、流体圧力によりシール部材が変形して脱離することがなく、分解可能で部品単品ごとの交換が可能なダイヤフラム弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and even when foreign matter is mixed in the fluid flowing into the valve, the fluid is surely sealed and has excellent durability against repeated opening and closing. An object of the present invention is to provide a diaphragm valve that can be disassembled and exchanged for each individual part without the seal member being deformed and detached by fluid pressure.
上記課題を解決するための本発明のダイヤフラム弁の構成を添付図面に基づいて説明する。本発明は、図1の参考例と同様に、ダイヤフラム1を弁座部30に圧接、離間させることにより弁を開閉させるダイヤフラム弁において、ダイヤフラム1が、フッ素系樹脂からなるダイヤフラム本体2と、支持体4によりダイヤフラム本体2の下面に挟持、固定され、弁座部30に圧接、離間するシール部を有した弾性体からなるシール部材3とを具備する。
前記シール部材3のシール部が、シール部材3の外縁部に設けられた環状突条部12であり、前記弁座部30が、弁室25の底面中央に形成された流路の外周部に設けられ、弁座部30の内周縁部に段差部51が設けられ、弁閉時に支持体4の外周面と段差部51とで形成される環状溝57にシール部材3のシール部が受容される。
The configuration of the diaphragm valve of the present invention for solving the above-described problems will be described with reference to the accompanying drawings . As in the reference example of FIG. 1, the present invention is a diaphragm valve that opens and closes a valve by pressing and separating the
The seal portion of the
また、弁閉時でない状態のシール部材3の外径が、弁座部30の段差部51の内径より僅かに小径に設けられたことを第2の特徴とする。
Further, the second feature is that the outer diameter of the
また、前記ダイヤフラム本体2の下面中央に凹部65が設けられ、前記シール部材3の上面が凹部65に嵌合固定されたことを第3の特徴とする。
A third feature is that a
また、前記支持体4と同じ材質からなる固定体5を有し、前記シール部材3と前記ダイヤフラム本体2が、支持体4と固定体5とで挟持、固定されたことを第4の特徴とする。
A fourth feature is that it has a fixed
また、前記ダイヤフラム本体2および/または前記支持体4の前記シール部材3との接面に、環状突部66、67が設けられたことを第5の特徴とする。
Further, a fifth feature is that
また、前記シール部材3の上面および/または下面に突部14、15が設けられ、突部14、15は前記ダイヤフラム本体2および/または前記支持体4に設けられた凹溝9、19に嵌合されたことを第6の特徴とする。
Further,
さらに、前記シール部材3に補強布が含まれていることを第7の特徴とする。
Further, a seventh feature is that the sealing
本発明において図4を参照すると弁座部50は、弁座部50の内周縁部に段差部51が設けられた構成でも良い。この場合、弁閉時すなわちシール部材55と弁座部50が圧接される時に、シール部材55は段差部51の底面58と圧接されると同時に弾性力により外周側に潰れるように変形することで段差部51の内周面59と圧接され、これによりシール部材55は段差部底面58と段差部内周面59の二箇所で二重のシールができ、流体圧力が高くなるにつれてシール性も高くなり、確実なシールが行なわれ、流体が漏洩することがないため好適である。
In the present invention, referring to FIG. 4, the
さらに、図5を参照すると、上記の二重のシールをより確実に行なうことができるためには、連通口52の内径d1と支持体53の外径D1は、D1=0.920d1〜0.990d1の範囲内で設定するのが好適である。弁閉時に支持体53の鍔部54が連通口52に挿入するためにはD1は0.990d1以下である必要がある。また支持体53の鍔部54外表面と段差部51とで環状溝57を形成し、弁閉時にシール部を外周側に変形させ、段差部51内周面のシール性を向上するためにD1は0.920d1以上である必要がある。
Further, referring to FIG. 5, in order to perform the double seal more reliably, the inner diameter d 1 of the
また、上記の二重のシールをより確実に行なうことができるためには、弁閉時でない状態のシール部材55の外径D2は、弁座部50の段差部51の内径d2より僅かに小径に設けられた構成であることが好ましい。このとき段差部51の内径d2とシール部材55の外径D2はD2=0.985d2〜0.999d2の範囲内で設定するのが好適である。弁閉時にシール部材55が弾性力により外周側に潰れるように変形して段差部51の内周面59とシールさせるためにはD2は0.985d2以上である必要があり、弁開閉時にシール部材55が弁座部50の段差部51の内周面59と当接することで擦れて摩耗させないためにD2は0.999d2以下である必要がある。
In addition, in order to perform the double sealing more reliably, the outer diameter D 2 of the
本発明において、支持体4の接液部分の形状は、シール部材3を弁座部30と圧接、離間する妨げにならない形状であれば特に限定されるものではなく、接液面の中心から垂下、突設したテーパを支持体4の鍔部17に設けて、流体の流量の制御を可能にする構成にしても良い。
In the present invention, the shape of the wetted part of the
本発明において、ダイヤフラム1の各部品の固定方法は、シール部材3をダイヤフラム本体2と支持体4とで挟持、固定される構成であれば螺着、バヨネット接続、ねじ止め、ピン止め、融着、溶着など特に限定されるものではなく、このうち融着、溶着では熱、振動、超音波などいずれの手段を用いてもかまわない。また、ダイヤフラム1に支持体4と同じ材質の固定体5を設けてもよく、シール部材3とダイヤフラム本体2を、支持体4と固定体5とで挟持、固定される構成であれば、固定方法は上記と同様に特に限定されるものではない。このとき支持体4と固定体5は、同じ材質であるため、支持体4と固定体5が脱離しないようにする必要がある場合は、融着、溶着の固定方法を用いると確実かつ容易に行うことができるので好適である。また、支持体4と、ダイヤフラム本体2または固定体5が、螺着、バヨネット接続、ねじ止め、ピン止めなどにより、分解・組み立て可能に挟持、固定されている場合、ダイヤフラム本体2のみ又はシール部材3のみなど単体で交換することができるとともに、廃棄する際に材質別に分別して処理することが可能であるため好適である。シール部材3は、支持体4とダイヤフラム本体2とで挟まれ、支持体4と、ダイヤフラム本体2または固定体5でシール部材3を圧縮して挟持、固定されるため、シール部材3がダイヤフラム1から脱離することはない。
In the present invention, the fixing method of each component of the
本発明において、シール部材3の上面および/または下面に突部14、15が設けられ、突部14、15はダイヤフラム本体2および/または支持体4に設けられた凹溝9、19に嵌合された構成でも良く、突部14、15を凹溝9、19に嵌合させて設けることにより、シール部材3の変形を抑え、シール部材3がダイヤフラム1から脱離するのを防止するため好適である。
In the present invention, the
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
(1)シール部材が弾性体で設けられているため、弁に流入する流体に異物が混入している場合でも確実に流体をシールすることができるとともに、ダイヤフラム本体がフッ素樹脂製で耐疲労強度に強い構造になっているため、長期使用においても破損の心配なく使用することができる。
(2)弁座部に段差部が設けられることにより、弁閉時にシール部材は段差部の底面と段差部内周面の二箇所で二重のシールができるため流体圧力が高くなるにつれてシール性も高くなり、確実なシールが行われるので流体が漏洩することがない。
(3)シール部材の上面がダイヤフラム本体の下面中央に設けられた凹部に嵌合固定されることにより、シール部材の弾性力による変形を弁座部の方向に集中させ、シール部材に加わる力が外側に逃げることなくシール部に集中して加わることができるのでシール性が高くなり、高い流体圧力に対しても確実なシールを行うことができる。
(4)シール部材は、支持体とダイヤフラム本体とで挟まれ、支持体と、ダイヤフラム本体または固定体でシール部材を圧縮して挟持、固定されるため、シール部材がダイヤフラムから脱離することはなく、さらにシール部材に設けられた突部が支持体および/またはダイヤフラム本体に設けられた凹溝に嵌合されていれば、シール部材がダイヤフラムから脱離するのを防止することができる。
(5)ダイヤフラムを分解、組み立て可能に形成することにより、ダイヤフラム本体のみ、シール部材のみなど単体で交換することができるとともに廃棄する際に材質別に分別して処理することが可能である。
The present invention has the structure as described above, and the following excellent effects can be obtained.
(1) Since the sealing member is provided with an elastic body, the fluid can be reliably sealed even when foreign matter is mixed in the fluid flowing into the valve, and the diaphragm body is made of a fluororesin and has fatigue resistance. Because of its strong structure, it can be used without worrying about damage even in long-term use.
(2) Since the valve seat portion is provided with a stepped portion, the seal member can perform a double seal at two locations on the bottom surface of the stepped portion and the inner peripheral surface of the stepped portion when the valve is closed, so that the sealing performance also increases as the fluid pressure increases. High and reliable sealing is performed so that fluid does not leak.
(3) Since the upper surface of the seal member is fitted and fixed in the recess provided in the center of the lower surface of the diaphragm body, the deformation due to the elastic force of the seal member is concentrated in the direction of the valve seat portion, and the force applied to the seal member is Since it can be concentrated and applied to the seal portion without escaping to the outside, the sealing performance is improved, and a reliable seal can be performed even with a high fluid pressure.
(4) Since the seal member is sandwiched between the support and the diaphragm main body, and the seal member is compressed and sandwiched and fixed by the support and the diaphragm main body or the fixed body, the seal member is not detached from the diaphragm. Further, if the protrusion provided on the seal member is fitted in the concave groove provided on the support and / or the diaphragm main body, the seal member can be prevented from being detached from the diaphragm.
(5) By forming the diaphragm so that it can be disassembled and assembled, it is possible to replace only the diaphragm main body or only the seal member as a single unit, and to dispose of the material separately for disposal.
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施形態を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図1は本発明を説明するための参考例の弁閉時を示す縦断面図である。図2は図1の要部拡大図である。図3は図1の弁開時の要部拡大図である。図4は本発明の実施形態の弁閉時を示す要部拡大縦断面図である。図5は図4の弁開時を示す要部拡大縦断面図である。図6は本発明を説明するための他の参考例の弁閉時を示す要部拡大縦断面図である。図7は図6の弁開時を示す要部拡大縦断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a reference example when the valve is closed for explaining the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a main part when the valve of FIG. 1 is opened. Figure 4 is an enlarged longitudinal sectional view showing a valve closed in the implementation of the invention. FIG. 5 is an enlarged vertical cross-sectional view showing a main part when the valve of FIG. 4 is opened. FIG. 6 is an enlarged vertical cross-sectional view of the main part showing a valve closed state of another reference example for explaining the present invention. FIG. 7 is an enlarged vertical cross-sectional view of the main part showing the valve opened in FIG.
以下、本発明を説明するための参考例としてのダイヤフラム弁について図1から図3に基づいて説明する。 Hereinafter, a diaphragm valve as a reference example for explaining the present invention will be described with reference to FIGS.
1はダイヤフラムである。ダイヤフラム1はダイヤフラム本体2、シール部材3、支持体4、固定体5から形成され、その各々の構成は以下の通りである。
1 is a diaphragm. The
2はPTFE製のダイヤフラム本体である。ダイヤフラム本体2の中央部には厚肉部6が設けられ、厚肉部6中央には後記支持体4の挿入部16が挿入される貫通孔7が設けられ、貫通孔7の下面側内周縁部に段差部8が設けられている。ダイヤフラム本体2に後記支持体4の挿入部16を嵌挿することにより、挿入部16と段差部8とで環状の凹溝9が形成される。また厚肉部6の周縁部には肉薄に形成された隔膜部10が設けられ、隔膜部10外周には断面矩形状の環状嵌合部11が設けられている。環状嵌合部11は後記本体22の環状溝24に嵌合された状態で本体22と後記隔膜押さえ43の下面とで挟持、固定されている。なお、本参考例のダイヤフラム本体2はPTFE製だが、PCTFE、ポリビニリデンフルオライド(以下、PVDFと記す)、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と記す)など繰り返し疲労特性の良いフッ素樹脂製であれば特に限定されるものではない。
3はEPDM製のシール部材である。シール部材3の外縁部には断面半円状の環状突条部12が下方へ突出するように設けられ、環状突条部12が後記弁座部30と圧接、離間するシール部となる。また中央部には後記支持体4の挿入部16が挿入される貫通孔13が設けられ、貫通孔13の内縁部には上面および下面に突出して前記ダイヤフラム本体2の凹溝9および後記支持体4の凹溝19に嵌合される突部14、15が設けられている。なお、本参考例のシール部材3の材質はEPDM製だが、弾性のあるゴム状の弾性体であれば、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムなど、特に限定されるものではない。また、シール部材3には、ビニロン、ナイロン、ポリエステルなど強度の高い補強布が含まれても良く、この場合、シール部材3を破れにくくするため好適である。
3 is an EPDM sealing member. An
4は塩化ビニル樹脂(以下、PVCと記す)製の支持体である。支持体4の上部には前記ダイヤフラム本体2およびシール部材3の貫通孔7、13に嵌挿される挿入部16が設けられている。支持体4の下部には弁閉時に後記本体22の連通口26に挿入される鍔部17が設けられ、鍔部17上面には環状の凹溝19が設けられている。挿入部16の端部には後記固定体5が螺着される雄ネジ部18が設けられており、上部中央には雌ネジ部20が設けられている。雌ネジ部20は、後記ピストン37の軸部41の雄ネジ部40に螺合される。なお、本参考例の支持体4の材質はPVCだが、固定体5との間にダイヤフラム本体2を挟持、固定できる強度を有するものであれば、PVDF、ポリプロピレン(以下、PPと記す)、ポリフェニレンサルファイド(以下、PPSと記す)など、特に限定されるものではない。
5はPVCから形成された環状部材を具備する固定体である。固定体5中央部には、支持体4の雄ネジ部18に螺合される雌ネジ部21が貫通、形成されている。なお、固定体5は支持体4と同じ材質であれば特に限定されない。
次に、ダイヤフラム1を構成するダイヤフラム本体2、シール部材3、支持体4、固定体5の組立方法を説明する。先ず、シール部材3の下面側の突部15を支持体4の凹溝19に嵌合させ、次に、上面側の突部14をダイヤフラム本体2の凹溝9に嵌合させ、支持体4の挿入部16をシール部材3の貫通孔13とダイヤフラム本体2の貫通孔7に嵌挿し、シール部材3とダイヤフラム本体2を圧縮するように、固定体5を支持体4に螺着することにより、ダイヤフラム本体2とシール部材3は、支持体4、固定体5の間に挟持、固定される。
Next, an assembling method of the diaphragm
22はPVC製の本体である。本体22の上部には、後記シリンダ本体31の下部と接合される環状突部23と、環状突部23内周に環状溝24を有する。また上面には、環状溝24内周壁とダイヤフラム1と共に形成される弁室25が設けられている。弁室25の底部には連通口26、27が設けられ、連通口26は流体流入口28に連通し、連通口27は流体流出口29に連通している。また、連通口26の開口部は弁室25の底部中央に設けられ、開口部の周縁部が弁座部30となっている。なお、本参考例の本体22はPVC製であるが、本体22としての必要物性を満たしていればPVDF、PP、PFAなど特に限定されない。
31はガラスを含有したPPS製シリンダ本体であり、ボルト、ナット(図示せず)で前記本体22の上部に固定されている。シリンダ本体31の内部には階段状にそれぞれの空間を上から上部空間32、下部空間33が形成され、さらに下部には隔膜押さえ嵌合部34が設けられていて、シリンダ本体31の側面には、上部空間32に連通する第一作動流体供給口35と下部空間33に連通する第二作動流体供給口36が形成されている。なお、シリンダ本体31の上部空間32にピストン37を下方向に付勢するバネを設けてもよく、この場合、逆作動弁として用いることができる。PPSのガラス含有率は、例えば40%とすることができる。
A
37はガラスを含有したPPS製ピストンであり、上方には、上部外周面にOリングを保持するための環状の溝部38を有する鍔部39が設けられており、シリンダ本体31の下部空間33の内周面を上下に摺動自在に配置されている。下方には、Oリングを嵌着し、下端部に支持体4の雌ネジ部20に螺着される雄ネジ部40が形成される軸部41が、後記隔膜押さえ43の貫通孔45を貫通した状態で、鍔部39中央から垂下して一体的に設けられている。PPSのガラス含有率は、例えば40%とすることができる。
37 is a PPS piston containing glass, and an upper part is provided with a
43はガラスを含有したPPS製隔膜押さえであり、その下方には挿嵌部44が形成されている。挿嵌部44にはダイヤフラム1の上部が受容される。挿嵌部44上面中央にはピストンの軸部41が嵌挿される貫通孔45が形成され、隔膜押さえ43下面には挿嵌部44に向かって縮径するテーパ部46が設けられている。隔膜押さえ43の外周にはOリング47が配置されている。下部外周面には環状突起部48が形成され、シリンダ本体31の隔膜押さえ嵌合部34に挿嵌されている。PPSのガラス含有率は、例えば40%とすることができる。
本参考例のシリンダ本体31、ピストン37、隔膜押さえ43の材質はガラス入りのPPS製あるが、作動流体の圧力に対して問題なく使用できる物性強度を有していれば、ガラス入りのPVDF、ガラス入りのPP、PVCなど特に限定されない。
The material of the
また、本参考例のダイヤフラム弁はエア駆動式のストップ弁であるが、油圧駆動式などでもよく、弁の構成はダイヤフラム1を用いていれば特に限定されない。
In addition, the diaphragm valve of this reference example is an air-driven stop valve, but may be a hydraulic drive type, and the configuration of the valve is not particularly limited as long as the
次に、本参考例によるダイヤフラム弁の作用について、図1から図3に基づいて説明する。 Next, the operation of the diaphragm valve according to this reference example will be described with reference to FIGS.
弁が開状態(図3の状態)において、この状態から第一作動流体供給口35に作動流体であるエアを注入すると、ピストン37上部とシリンダ本体31内周面で形成される上部空間32へエアが注入され、エアの圧力でピストン37が押し下げられ、ピストン37に接続されている支持体4とともにダイヤフラム1は下方へ押し下げられ、シール部材3のシール部である環状突条部12が弁座部30に圧接されることで流路は閉止され、弁は閉状態(図2の状態)となる。このとき、弁のシールは弾性体であるシール部材3の環状突条部12のみによってなされているため、弁に流入する流体に固形状の異物が混合している場合、異物を環状突条部12と弁座部30との間に噛み込んだとしても環状突条部12は塑性変形することがなく、弾性力によりシール性を保持することができる。また閉状態(図2の状態)から第二作動流体供給口36に作動流体であるエアを注入すると、ピストン37と隔膜押さえ43の間に形成される下部空間33へエアが注入され、エアの圧力でピストン37が押し上げられるため、ダイヤフラム1も上方へ引き上げられ、シール部材3が弁座部30から離間し、上方へ引き上げられて弁は開状態(図3の状態)となり、流体は流体流入口28から流入して、連通口26、弁室25、連通口27を通過して流体流出口29から流出される。このとき噛み込んでいた異物が環状突条部12から外れると、環状突条部12が弾性力によって元に戻り、その後のシール性能は変わることがない。また、長期使用において弁の開閉が繰り返し行なわれると、特にダイヤフラム1の隔膜部10の部分に繰り返し疲労による応力が加わるが、ダイヤフラム本体2はフッ素樹脂製で耐疲労強度に強い構造になっているため、長期使用でも繰り返し開閉により破損することはない。
In the open state (the state shown in FIG. 3), when air, which is the working fluid, is injected into the first working
また、弁は閉状態のときに流体圧力がかかっている時や、ダイヤフラム1が開いた状態で負圧にさらされる時などは、シール部材3は変形してダイヤフラム1から外れようとするが、支持体4と固定体5とでシール部材3とダイヤフラム本体2を圧縮して挟持、固定しているので外れにくい。さらに、シール部材3に設けられた突部14、15が支持体4とダイヤフラム本体2の凹溝に嵌合されているので、シール部材3がダイヤフラム1から脱離するのが防止される。
Further, when the valve is closed and fluid pressure is applied, or when the
また、ダイヤフラム1は螺着によって構成されているため、仮にシール部材3やダイヤフラム本体2が破損したとしても、部品単品のみ交換することが可能で、ダイヤフラム1の組み立ても容易であるため効率が良い。さらにゴム製のシール部材3、フッ素樹脂製のダイヤフラム本体2など、材質ごとに分解できるので、廃棄するときに分別処理が容易である。
Further, since the
以下、図4および図5に基づいて本発明の実施形態であるダイヤフラム弁について説明する。 Hereinafter, the diaphragm valve is the implementation form of the present invention will be described with reference to FIGS.
49はPVC製の本体である。本体49の弁座部50は内周縁部に段差部51が設けられている。弁座部50に連通する連通口52の段差部51付近の内径d1と支持体53の外径D1は、D1=0.96d1となるように設けられ、隙間が僅かな状態で設けられている。また、段差部51の内径d2とシール部材55の外径D2は、D2=0.997d2となるように設けられ、段差部51の内径d2はシール部材55の外径D2より僅かに大径に設けられている。また、段差部51の高さhとシール部材55の環状突条部56の高さHは、H=1.2hで設けられている。本実施形態のダイヤフラムおよびその他の構成は上述した参考例と同様なので説明を省略する。
49 is a main body made of PVC. The
次に、本発明の実施形態であるダイヤフラム弁の作用について、図4および図5に基づいて説明する。 Next, the operation of the diaphragm valve is the implementation form of the present invention will be described with reference to FIGS.
弁を開状態(図5の状態)から閉にすると、シール部材55のシール部である環状突条部56は、支持体53の鍔部54の外周面と段差部51とで形成される環状溝57に受容され、環状突条部56が段差部51の底面58に圧接されることで環状突条部56は弾性力により弁座部50とシールされて閉状態(図4の状態)となる。このとき支持体53は、連通口52内径と支持体53の鍔部54外径の隙間は僅かな状態で連通口52に挿入されているため、環状突条部56は弾性力により外周側に潰れるように変形し、段差部51の内周面59に圧接される。これによりシール部材55は段差部51の底面58と段差部51の内周面59の二箇所で二重のシールができる。この場合、弁が閉状態のときにシール部材55の環状突条部56が流体圧力により変形するが、環状突条部56は弾性力により外側に向かって変形するため段差部51の内周面59を押圧し、内周面59のシール性が高くなる。これは流体圧力が高ければ高いほどシール性が高くなるため、本実施形態であれば弁が閉状態のときに高い流体圧力がかかっても高いシール性を発揮し、確実なシールが行なわれるので流体の漏洩することがない。また、シール部材55の外径が段差部51の内径より僅かに小径に設けられていることにより、シール部材55の環状突条部56は、弁が閉状態のときに弾性力によって潰れるように変形して段差部51の内周面59に圧接される以外は、弁の開閉動作の時に段差部51の内周面59と当接することがないため、シール部材55が擦れて摩耗することがない。これにより、ダイヤフラム1は長期使用において繰り返し開閉による破損がなく、シール部材55の摩耗による劣化が抑えられるため、開閉による破損や劣化の心配なく長期使用できる。その他の作用は上述した参考例と同様なので説明を省略する。
When the valve is closed from the open state (the state shown in FIG. 5), the
次に、本発明を説明するための他の参考例であるダイヤフラムのシール構造について図6および図7に基づいて説明する。 Next, a diaphragm seal structure, which is another reference example for explaining the present invention, will be described with reference to FIGS.
60はダイヤフラムであり、ダイヤフラム本体61、シール部材62、支持体63、固定体64から形成されている。ダイヤフラム本体61の下面中央には凹部65が設けられ、凹部65底面には環状突部66が設けられている。また支持体63の上面には環状突部67が設けられている。シール部材62は、上面をダイヤフラム本体61の凹部65に嵌合した状態で、支持体63とダイヤフラム本体61とで挟まれ、支持体63と固定体65でシール部材62とダイヤフラム本体16を圧縮するように螺着することにより挟持、固定されている。本参考例のその他の構成は図1〜図3の参考例と同様なので説明を省略する。
次に、本参考例であるダイヤフラム弁の作用について、図6および図7に基づいて説明する。 Next, the operation of the diaphragm valve according to this reference example will be described with reference to FIGS.
弁が開状態(図7の状態)から閉にすると、シール部材62のシール部である環状突条部68は弁座部69に圧接され流路を閉止して閉状態(図8の状態)となる。このとき、環状突条部68は弾性力により変形しようとするが、シール部材62はダイヤフラム本体61の凹部65に嵌合固定されているため、弾性力による変形は弁座部69と当接する下方向に集中するため、シール部材62に加わる力が外側に逃げることなくシール部に集中して加わることができるのでシール性が高くなり、高い流体圧力に対しても確実なシールを行うことができる。また、ダイヤフラム60が開いた状態で負圧にさらされる時でも、シール部材62がダイヤフラム本体61の凹部65に嵌合固定されていることでシール部材62の不要な変形を防止できる。
When the valve is closed from the open state (the state shown in FIG. 7), the
また、ダイヤフラム本体61の下面に設けられた環状突部66や、支持体63の上面に設けられた環状突部67により、シール部材62とダイヤフラム本体61、およびシール部材62と支持体63の各部品同士のシール性が向上するため、ダイヤフラム60の組み合わせ部分からダイヤフラム弁の駆動部側への流体の漏洩を防止することができる。その他の作用は第一の実施形態と同様なので省略する。
Further, each of the sealing
1 ダイヤフラム
2 ダイヤフラム本体
3 シール部材
4 支持体
5 固定体
6 厚肉部
7 貫通孔
8 段差部
9 凹溝
10 隔膜部
11 環状嵌合部
12 環状突条部
13 貫通孔
14 突部
15 突部
16 挿入部
17 鍔部
18 雄ネジ部
19 凹溝
20 雌ネジ部
21 雌ネジ部
22 本体
23 環状突部
24 環状溝
25 弁室
26 連通口
27 連通口
28 流体流入口
29 流体流出口
30 弁座部
31 シリンダ本体
32 上部空間
33 下部空間
34 隔膜押え嵌合部
35 第一作動流体供給口
36 第二作動流体供給口
37 ピストン
38 溝部
39 鍔部
40 雄ネジ部
41 軸部
42 溝部
43 隔膜押え
44 挿嵌部
45 貫通孔
46 テーパ部
47 Oリング
48 環状突起部
49 本体
50 弁座部
51 段差部
52 連通口
53 支持体
54 鍔部
55 シール部材
56 環状突条部
57 環状溝
58 底面
59 内周面
60 ダイヤフラム
61 ダイヤフラム本体
62 シール部材
63 支持体
64 固定体
65 凹部
66 環状突部
67 環状突部
68 環状突条部
69 弁座部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記シール部材のシール部が、該シール部材の外縁部に設けられた環状突条部であり、
前記弁座部が、弁室の底面中央に形成された流路の外周部に設けられ、該弁座部の内周縁部に段差部が設けられ、
弁閉時に該支持体の外周面と該段差部とで形成される環状溝に該シール部材のシール部が受容されることを特徴とするダイヤフラム弁。 A diaphragm valve that opens and closes a valve by pressing and separating the diaphragm against a valve seat portion. The diaphragm is sandwiched and fixed to a lower surface of the diaphragm body by a diaphragm main body made of a fluororesin and a support, and the valve seat A seal member made of an elastic body having a seal portion that is pressed against and separated from the portion ;
The seal portion of the seal member is an annular ridge provided on the outer edge of the seal member;
The valve seat portion is provided in the outer peripheral portion of the flow path formed in the center of the bottom surface of the valve chamber, and a step portion is provided in the inner peripheral edge portion of the valve seat portion,
A diaphragm valve , wherein the seal portion of the seal member is received in an annular groove formed by the outer peripheral surface of the support and the step portion when the valve is closed .
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