JP5764315B2 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

この発明は、ダイヤフラム弁に関し、特に、シール性を向上させたダイヤフラム弁に関する。

ダイヤフラムの弾性変形を利用して弁体を上下移動させ、これにより、流体通路を閉鎖するダイヤフラム弁は、よく知られている（特許文献１など）。

図３は、この発明が対象とするダイヤフラム弁の１例を示しており、このダイヤフラム弁は、流体流入通路(2a)、流体流出通路(2b)および上方に向かって開口した凹所(2c)を有しているブロック状弁箱(2)と、流体流入通路(2a)の周縁に設けられた環状弁座(3)と、環状弁座(3)に押圧または離間されて流体通路(2a)を開閉する弁体(4)と、弁体(4)を上向きに付勢する圧縮コイルバネ(5)と、弁体(4)に当接して弾性変形することでこれを上下移動させるダイヤフラム(6)と、ダイヤフラム(6)を押さえるダイヤフラム押さえ(7)と、弁箱(2)の凹所(2c)に下端部が挿入されて上方にのびる円筒状弁蓋(8)と、弁蓋(8)内に上下移動自在に挿入され下端がダイヤフラム押さえ(7)に当接し上端部が弁蓋(8)上面よりも上方に突出している弁棒(9)と、弁蓋(8)内に配されかつ弁棒(9)の下寄りの部分に嵌められたグランドパッキン(10)と、弁棒(9)の上部がねじ合わされるめねじを内周に有するとともに、弁蓋(8)の上部に設けられためねじ部にねじ合わされるおねじを外周に有し、グランドパッキン(10)を押さえるパッキン押さえ(11)と、弁棒(9)上端部に固定された開閉ハンドル(12)とを備えており、開閉ハンドル(12)を回転させることで弁棒(9)を上下移動させ、ダイヤフラム(6)の弾性変形を利用して弁体(4)を上下移動させ、これにより、流体通路(2a)(2b)を開閉するものである。

特許第２５５４４７１号公報

上記従来のダイヤフラム弁においては、繰り返しの開閉によって、ダイヤフラムが破損する可能性があり、その場合には、流体が外部に漏れる可能性があり、その安全性のさらなる向上が課題となっている。

この発明の目的は、ダイヤフラムが破損した場合であってもシール性が維持されることで、安全性を向上させたダイヤフラム弁を提供することにある。

この発明によるダイヤフラム弁は、流体通路が設けられた弁箱と、弁箱に取り付けられた弁蓋と、弁箱内に配されたダイヤフラムと、ダイヤフラムを押圧するダイヤフラム押さえと、ダイヤフラム押さえを上下移動させる上下移動手段とを備えており、ダイヤフラムの形状の変化によって流体通路の開閉を行うダイヤフラム弁において、弁箱と弁蓋との間に、両者間からの流体の漏れを防止するシール手段が設けられているとともに、弁箱の上面に、弁体収納部および弁蓋下端部収容部を形成するための凹所が設けられており、弁蓋下端部収容部に、弁蓋の下端部が嵌め入れられる小径部より開口側にあって小径部より径が大きい大径部が設けられており、シール手段は、弁蓋下端部収容部の大径部に嵌め入れられた環状のシール部材を有していることを特徴とするものである。

「ダイヤフラム弁」は、ダイヤフラムを使用した弁を意味し、上下移動手段が開閉ハンドルなどの手動弁であってもよく、上下移動手段が適宜なアクチュエータとされた自動弁であってもよく、自動弁の場合のアクチュエータは、空気圧によるものでもよく、電磁力によるものでもよい。また、ダイヤフラムは、弁座に直接当接する弁体として使用されてもよく、弁座に当接する弁体を上下移動させるアクチュエータの構成部材として使用されてもよい。

弁箱には、外部に開口する流体流入通路および流体流出通路が設けられるとともに、流体流入通路と流体流出通路との境界部分において上向きに開口した凹所が設けられる。上向き凹所には、弁体および弁体を上下移動させるために必要な部材が適宜配置される。

ダイヤフラムは、その外周縁部が弁箱に固定されることで、弁箱に設けられた上向き凹所の開口をシールするとともに、その中央部分が外周縁部に対して弾性変形可能（上下移動可能）とされ、弁棒の上下移動に伴って弾性変形して弁箱の流体通路開閉に寄与する。

ダイヤフラムは、例えば、ニッケル合金薄板５〜６枚の積層体からなるものとされ、円形に切り抜いた積層体の中央部を上方へ膨出させた逆皿形に形成される。ダイヤフラムは、例えば、複数枚のステンレス鋼薄板積層体からなるものや、複数枚のステンレス鋼薄板とニッケル・コバルト合金薄板との積層体よりなるものとしてもよく、ダイヤフラムの材料は、特に限定されるものではない。

ダイヤフラムのシール機能によって、弁箱の上向き凹所から流体の漏れが防止される。このダイヤフラムが破損した場合、弁箱の上向き凹所から流体が漏れる可能性がある。弁箱と弁蓋とは適宜なねじ手段によって結合されているが、従来のものでは、その結合部にはシール手段が設けられていないので、ダイヤフラムが破損した場合には、流体（有害なガスであることもある）が外部に漏れ出ることになる。これに対し、この発明によるダイヤフラム弁では、弁箱と弁蓋との間に、両者間からの流体の漏れを防止するシール手段が設けられていることで、ダイヤフラムが破損した場合でも、流体が外部に漏れ出ることが防止され、安全性および信頼性が向上する。

シール手段は、環状のシール部材および環状のシール押さえを有しているものとされる。

弁箱の上面に、弁体収納部および弁蓋下端部収容部を形成するための凹所が設けられており、弁蓋下端部収容部に、弁蓋の下端部が嵌め入れられる小径部より開口側にあって小径部より径が大きい大径部が設けられており、シール手段は、弁蓋下端部収容部の大径部に嵌め入れられた環状のシール部材を有していることがある。

シール部材は、例えばフッ素樹脂パッキンとされるが、特に限定されるものではなく、例えば膨張黒鉛パッキンとされてもよい。

シール手段は、下端がシール部材の上面に当接し上端が弁箱上面よりも突出するように弁箱下端部収容部の大径部に嵌め合わせられて、シール部材を下方に押す環状のシール押さえをさらに有していることがある。

なお、「小径部」および「大径部」は、通常、いずれも円筒状とされるが、平面から見て小径部が大径部の内部に含まれる形状であれば、円筒状に限られるものではない。

弁蓋は、下端部が弁蓋下端部収容部の小径部に嵌め入れられた筒状本体と、本体の下端部近くに設けられて弁箱上面の外周縁部に対向するフランジ部とを有しており、弁箱と弁蓋とは、ボルトが弁蓋のフランジ部を貫通して弁箱に設けられためねじ部にねじ合わされることで結合されており、シール手段は、弁蓋のフランジ部に設けられた貫通めねじ部にねじ合わされてシール押さえを下方に押圧するねじ部材をさらに有していることがある。

このようにすると、ねじ部材によってシール部材の締め付け調整を容易に行うことができる。

弁棒と弁蓋との間のシールは、Ｏリングによって行ってもよいが、好ましくは、グランドパッキンを使用して、弁蓋の下端部近くに設けられた段差部で受けられたグランドパッキンを弁蓋の上方から弁蓋に設けられためねじ部にねじ込まれたパッキン押さえによって押圧することで行うことがより好ましい。

なお、この明細書において、ダイヤフラムの軸線方向（変形方向）を上下方向というものとするが、この方向は、便宜的なものであり、実際の取付けでは、上下方向が鉛直方向とされるだけでなく、水平方向とされることもある。

この発明のダイヤフラム弁によると、弁箱と弁蓋との間に両者間からの流体の漏れを防止するシール手段が設けられているので、従来のものでは、ダイヤフラムが破損した場合、弁箱と弁蓋との間から流体が漏れる可能性があるのに対し、この漏れが弁箱と弁蓋との間のシール手段によって防止され、安全性および信頼性が向上する。

図１は、この発明によるダイヤフラム弁の第１実施形態を示す断面図である。 図２は、この発明によるダイヤフラム弁の第２実施形態を示す断面図である。 図３は、この発明によるダイヤフラム弁の従来技術を示す断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、この発明によるダイヤフラム弁の第１実施形態を示しており、ダイヤフラム弁(1)は、流体流入通路(2a)、流体流出通路(2b)および上方に向かって開口した凹所(2c)を有しているブロック状弁箱(2)と、流体流入通路(2a)の周縁に設けられた環状弁座(3)と、環状弁座(3)に押圧または離間されて流体通路(2a)を開閉する弁体(4)と、弁体(4)を上向きに付勢する圧縮コイルバネ(5)と、弁体(4)に当接して弾性変形することでこれを上下移動させるダイヤフラム(6)と、ダイヤフラム(6)を押さえるダイヤフラム押さえ(7)と、弁箱(2)の凹所(2c)に下端部が挿入されて上方にのびる円筒状弁蓋(8)と、弁蓋(8)内に上下移動自在に挿入され下端がダイヤフラム押さえ(7)に当接し上端部が弁蓋(8)上面よりも上方に突出している弁棒(9)と、弁蓋(8)内に配されかつ弁棒(9)の下寄りの部分に嵌められたグランドパッキン(10)と、弁棒(9)の上部がねじ合わされるめねじを内周に有するとともに、弁蓋(8)の上部に設けられためねじ部にねじ合わされるおねじを外周に有し、グランドパッキン(10)を押さえるパッキン押さえ(11)と、弁棒(9)上端部に固定された開閉ハンドル(12)と、弁箱(2)と弁蓋(8)との間に設けられて両者間からの流体の漏れを防止するシール手段(20)とを備えており、開閉ハンドル(12)を回転させることで弁棒(9)を上下移動させ、ダイヤフラム(6)の弾性変形を利用して弁体(4)を上下移動させ、これにより、流体通路(2a)(2b)を開閉するものである。

弁箱(2)は、これと弁蓋(8)との間にシール手段(20)が設置可能なように、図３に示す従来のものに比べて、径が大きくなされている。弁箱(2)の上面に設けられた凹所(2c)は、流体流入通路(2a)の周縁に近い側に弁体収納部(13)を形成し、その上方に弁蓋下端部収容部(14)を形成するためのもので、弁体(4)は、弁体収納部(13)内に上下移動可能に配置されており、弁体(4)を上向きに付勢する圧縮コイルバネ(5)は、弁体(4)の上端部に設けられたフランジ部と、弁体収納部(13)の中間部に設けられた段差部で受けられたばね受け(15)とによって保持されている。

ダイヤフラム(6)は、金属製のもので、ニッケル合金薄板５〜６枚の積層体からなるものとされ、円形に切り抜いた積層体の中央部を上方へ膨出させた逆皿形に形成されている。ダイヤフラム(6)は、弾性変形することで弁体(4)を上下移動させる機能と、弁箱(2)の上向き凹所(2c)の開口をシールする機能とを有している。

グランドパッキン(10)は、弁蓋(8)の下端部近くに設けられた段差部で受けられており、パッキン押さえ(11)が弁蓋(8)にねじ込まれることで、弁蓋(8)と弁棒(9)との間がシールされている。

弁蓋下端部収容部(14)は、弁体収納部(13)よりも径が大きく弁蓋(8)の下端部が嵌め入れられる小径部(21)と、開口側にあって小径部(21)より径が大きい大径部(22)とよりなる。ダイヤフラム(6)は、その周縁部が弁体収納部(13)の上端に設けられた環状突出部と弁蓋(8)の下端部との間に挟持されている。

弁蓋(8)は、下端部が弁箱(2)の弁蓋下端部収容部(14)の小径部(21)にちょうど嵌め入れられる円筒状本体(23)と、本体(23)の下端部近くに設けられて弁箱(2)上面（凹所(2c)の外周縁部）に対向するフランジ部(24)とからなる。

弁箱(2)と弁蓋(8)とは、複数本のボルト(25)が弁蓋(8)のフランジ部(24)を貫通して弁箱(2)に設けられためねじ部にねじ合わされることで結合されている。

シール手段(20)は、弁蓋(8)の下端部近くに嵌め合わされて弁蓋下端部収容部(14)の大径部(22)に嵌め入れられた環状のシール部材(31)と、下端がシール部材(31)の上面に当接し上端が弁箱(2)上面よりも突出するように弁蓋(8)の下端部近くに嵌め合わされて弁蓋下端部収容部(14)の大径部(22)に嵌め入れられ、シール部材(31)に当接してこれを下方に押す環状のシール押さえ(32)と、弁蓋(8)のフランジ部(24)に設けられた貫通めねじ部(26)にねじ合わされてシール押さえ(32)を下方に押圧する複数本のボルト（ねじ部材）(33)とからなる。

シール押さえ(32)は、上端にフランジ部(32a)を有しており、弁蓋(8)のフランジ部(24)には、シール押さえ(32)のフランジ部(32a)の上部が嵌め入れられる環状の凹所(34)が設けられている。ボルト(33)は、下端部が凹所(34)内に突出させられて、下端がシール押さえ(32)のフランジ部(32a)の上面に当接させられている。

このシール手段(20)によると、ボルト(33)の締付け量の調整によってシール部材(31)の締め付け調整が容易に行える。

上記ダイヤフラム弁(1)によると、ダイヤフラム(6)のシール機能によって、弁箱(2)の上向き凹所(2c)の開口からの流体の漏れが防止される。また、弁棒(9)と弁蓋(8)との間のシールは、弁蓋(8)の上方から弁蓋(8)に設けられためねじ部にねじ込まれたパッキン押さえ(11)によってグランドパッキン(10)を押圧することで行われている。そして、弁箱(2)と弁蓋(8)との間のシール手段(20)によると、ダイヤフラム(6)が破損した場合でも、流体が外部に漏れ出ることが防止されるようになっており、安全性および信頼性が向上したものとなっている。

図２は、この発明によるダイヤフラム弁の第２実施形態を示す断面図である。

この第２実施形態のダイヤフラム弁(1)では、弁蓋(8)の下端部に、ダイヤフラム(6)の周縁部を弁箱(2)との間に挟持する環状押さえ部(27)が設けられるとともに、環状押さえ部(27)のさらに外周側に環状押さえ部(27)よりも下方に突出した環状位置決め部(28)が設けられており、ダイヤフラム(6)の周縁部が、環状位置決め部(28)の内周面で規定されるようになっている。そのため、図１に示した第１実施形態のものに比べて、芯だし（位置あわせ）がしやすい構造となっている。

第２実施形態のダイヤフラム弁(1)の他の構成は、弁箱(2)と弁蓋(8)との間のシール手段(20)を含めて、第１実施形態のダイヤフラム弁(1)と同じ構成とされており（同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する）、したがって、第２実施形態のダイヤフラム弁(1)によると、ダイヤフラム(6)のシール機能によって、弁箱(2)の上向き凹所(2c)の開口からの流体の漏れが防止されるとともに、弁棒(9)と弁蓋(8)との間のシールは、弁蓋(8)の上方から弁蓋(8)に設けられためねじ部にねじ込まれたパッキン押さえ(11)によってグランドパッキン(10)を押圧することで行われている。そして、弁箱(2)と弁蓋(8)との間のシール手段(20)によると、ダイヤフラム(6)が破損した場合でも、流体が外部に漏れ出ることが防止されるようになっており、安全性および信頼性が向上したものとなっている。

なお、図１および図２には、弁棒(9)を手動で上下移動させるものを示しているが、上記のシール手段(20)は、手動弁に限らず、自動弁にも適用でき、種々のタイプのダイヤフラム弁に適用することができる。

(1) ダイヤフラム弁
(2) 弁箱
(2a) 流体流入通路
(2b) 流体流出通路
(2c) 凹所
(6) ダイヤフラム
(7) ダイヤフラム押さえ
(8) 弁蓋
(13) 弁体収納部
(14) 弁蓋下端部収容部
(20) シール手段
(21) 小径部
(22) 大径部
(23) 本体
(24) フランジ部
(31) シール部材
(32) シール押さえ
(33) ボルト（ねじ部材）

Claims (3)

1. 流体通路が設けられた弁箱と、弁箱に取り付けられた弁蓋と、弁箱内に配されたダイヤフラムと、ダイヤフラムを押圧するダイヤフラム押さえと、ダイヤフラム押さえを上下移動させる上下移動手段とを備えており、ダイヤフラムの形状の変化によって流体通路の開閉を行うダイヤフラム弁において、
   弁箱と弁蓋との間に、両者間からの流体の漏れを防止するシール手段が設けられているとともに、弁箱の上面に、弁体収納部および弁蓋下端部収容部を形成するための凹所が設けられており、弁蓋下端部収容部に、弁蓋の下端部が嵌め入れられる小径部より開口側にあって小径部より径が大きい大径部が設けられており、シール手段は、弁蓋下端部収容部の大径部に嵌め入れられた環状のシール部材を有していることを特徴とするダイヤフラム弁。
2. シール手段は、下端がシール部材の上面に当接し上端が弁箱上面よりも突出するように弁箱下端部収容部の大径部に嵌め合わせられて、シール部材を下方に押す環状のシール押さえをさらに有していることを特徴とする請求項１のダイヤフラム弁。
3. 弁蓋は、下端部が弁蓋下端部収容部の小径部に嵌め入れられた筒状本体と、本体の下端部近くに設けられて弁箱上面の外周縁部に対向するフランジ部とを有しており、弁箱と弁蓋とは、ボルトが弁蓋のフランジ部を貫通して弁箱に設けられためねじ部にねじ合わされることで結合されており、シール手段は、弁蓋のフランジ部に設けられた貫通めねじ部にねじ合わされてシール押さえを下方に押圧するねじ部材をさらに有していることを特徴とする請求項１また２のダイヤフラム弁。

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