JPH09264435A - ダイアフラムバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温でのシール性の低下や、低温条件でのダ
イアフラム１１の作動性低下を来すことなく、低温条件
での開弁時の圧力上昇を有効に防止する。 【解決手段】 ダイアフラム１１が所要の耐寒性を有す
るエラストマからなるものとすることによって、低温条
件においても良好な作動性を維持し、ダイアフラム１１
の変位によって弁座２０に接離されるシール部１３を、
ダイアフラム１１のガラス転位点よりも高い温度領域で
ガラス転位して硬化するエラストマからなるものとする
ことによって、閉弁時の粘着や、氷結によるシール部１
３と弁座２０との固着を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力の供給又は解
除によって作動するダイアフラムに設けたシール部で流
路を開閉するダイアフラムバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のダイアフラムバルブとし
ては、例えば図６に示すように、水等の流路Ａ，Ｂの間
に形成された弁座５に対して接離される環状のシール部
２が一体的に形成されたエラストマ製のダイアフラム１
と、このダイアフラム１をリテーナ３を介して付勢して
前記シール部２を前記弁座５に密接させるスプリング４
とを備えるものがある。ダイアフラム１は、その中央部
に形成された嵌合突起１ａがリテーナ３の中央部に差し
込み嵌合されることによってこのリテーナ３に連結され
ると共に、外周縁部１ｂが流路Ａ，Ｂ側のフランジ６と
これに接合されたハウジング７との間に封着されてい
る。ダイアフラム１とハウジング７との間には、流路
Ａ，Ｂと隔絶された負圧室Ｃが画成されており、ダイア
フラム１には、低温条件での良好な作動性を確保する必
要から、耐寒性に優れたエラストマ材料が採用される。

【０００３】すなわちこのダイアフラムバルブは、図６
の一点鎖線の右側に閉弁状態を示すように、スプリング
４の付勢力によってシール部２が弁座５に押し付けられ
て上流側の流路Ａと下流側の流路Ｂとの間を閉塞し、ま
た、前記一点鎖線の左側に開弁状態を示すように、負圧
室Ｃに負圧を導入することによって、ダイアフラム１が
スプリング４の圧縮方向に変位され、このダイアフラム
１に形成されたシール部２が弁座５から開離されて、前
記流路Ａ，Ｂ間を開放するものである。また、この開弁
動作は、例えば図７に常温での圧力−流量特性の測定例
を示すように、５０ｍｍＡｑ程度の負圧によって応答良
く行われ、これによって、７０リットル／ｍｉｎを超え
る大流量が許容される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によれば、上
述のとおり常温では開弁が応答良く行われるが、例えば
−３０℃程度の低温条件においては、シール部２にはス
プリング４による弁座５への圧接力のほかに、シール部
２に介在した水等の流体の氷結や、弁座５に対するシー
ル部２のエラストマの粘着によって、開弁の応答性が悪
化し、開弁圧が大幅に上昇してしまうといった問題が指
摘される。これは、低温条件でも良好な弾性を有するエ
ラストマ材料からなるダイアフラム１と一体のシール部
２は、低温時には図８に示すように、閉弁の際にスプリ
ング４の付勢力によって、原形ではアール状の先端がつ
ぶれた状態で弁座５に押し付けられるため、このシール
部２の密接幅Ｗが大きく、これによって前記氷結や粘着
による張り付き力が増大し、開弁を阻害するからであ
る。図９は、低温条件で測定した圧力−流量特性を示す
もので、この測定例では、開弁圧が２１７ｍｍＡｑまで
上昇した。

【０００５】なお、上述の氷結や粘着によるシール部２
と弁座５との張り付きは、スプリング４による荷重が高
いほど強くなることから、このスプリング４の荷重を小
さくすることによって圧力上昇対策とすることは可能で
あるが、この場合は、常温でのシール部２の密接力不足
によって、良好なシール性を確保できなくなるといった
問題を生じる。また、シール部２の粘着を防止するに
は、前記エラストマ材料として例えばフッ素ゴムを採用
することが有効であるが、このフッ素ゴムは耐寒性に乏
しく、−３０℃といった低温条件ではガラス転位してし
まうため、ダイアフラム１の作動性が悪化する問題があ
る。

【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、閉弁時の
シール性の低下や、低温条件でのダイアフラムの作動性
低下を来すことなく、低温条件での開弁圧の上昇を有効
に防止することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明は、ダイアフラムの一側に設けられたシール部
が、前記ダイアフラムを押圧するスプリングの付勢力に
よって弁座に密接され、前記ダイアフラムに前記付勢力
と対抗する方向に印加される圧力によって弁座から開離
されるダイアフラムバルブであって、前記ダイアフラム
が所要の耐寒性を有するエラストマからなり、前記シー
ル部が前記ダイアフラムよりもガラス転位点の高いエラ
ストマ材料からなるものである。

【０００８】本発明によれば、ダイアフラムが所要の耐
寒性を有するエラストマからなるため、低温条件におい
ても良好な可撓性が維持され、作動性が確保される。一
方、ダイアフラムの変位によって弁座に接離されるシー
ル部は、ダイアフラムのガラス転位点よりも高い温度領
域でガラス転位して硬化するため、閉弁時に弁座と粘着
せず、しかもスプリングの付勢力によるシール部先端の
圧縮変形が小さくなって弁座との密接面積の増大が抑え
られるので、氷結による弁座との固着力も低下する。し
たがって、ダイアフラムの良好な作動性と、シール部の
硬化によって、低温条件での開弁圧の上昇が有効に抑え
られる。また、粘着や氷結によるシール部と弁座の張り
付きを防止するためにスプリングの荷重を小さくする必
要がないので、常温での閉弁時のシール性が損なわれな
い。

【０００９】本発明においては、シール部は、例えばダ
イアフラムの一側に保持されたシートに形成され、この
シートとシール部は同じエラストマ材料によって一体に
成形される。ダイアフラムを成形する耐寒性に優れたエ
ラストマ材料としては例えばシリコンゴムが採用され、
シール部のエラストマ材料としては前記シリコンゴムよ
りもガラス転位点の高い例えばフッ素ゴムが採用され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るダイアフラ
ムバルブの第一の実施形態を示すもので、すなわちこの
ダイアフラムバルブは、耐寒性に優れた７００シリコン
ゴム（ＦＶＭＱ）からなるダイアフラム１１と、前記７
００シリコンゴムよりも粘着力が小さくかつガラス転位
点の高いフッ素ゴム（ＦＫＭ）からなるシート１２とを
備える。シート１２の下面には、断面が略Ｕ字形を呈す
る環状のシール部１３が一体的に突出形成され、流路に
おける弁座２０と対向されている。

【００１１】ダイアフラム１１の内周部上面には、スプ
リング１４によって弁座２０側へ向けて下方へ付勢され
るアッパーリテーナ１５が配置されており、ダイアフラ
ム１１とその下面に重合配置されたシート１２は、この
アッパーリテーナ１５と、その外周部の下側に配置され
た環状のロアリテーナ１６との間に挟着されている。ロ
アリテーナ１６は、その円周方向複数カ所（例えば１８
０°対称位置）に突設されダイアフラム１１、シート１
２及びアッパーリテーナ１５を貫通した連結ピン１６ａ
を介して、アッパーリテーナ１５に連結されている。ま
た、ダイアフラム１１は、その中央部に形成された嵌合
突起１１ａがアッパーリテーナ１５の中央部に開設され
た嵌合孔１５ａに差し込み嵌合されている。その他の部
分の構造は、先に述べた図６の従来例と同様である。

【００１２】上述の実施形態を有するダイアフラムバル
ブは、図６の従来例と同様、スプリング１４の付勢力に
よってシール部１３が弁座２０に押し付けられて流路を
閉塞し、また、ダイアフラム１１の上側の負圧室Ｃに負
圧を導入してダイアフラム１１をスプリング１４の付勢
力に抗して上方変位させることによって、ダイアフラム
１１と共に上方変位するシート１２の下面のシール部１
３が弁座２０から開離され、前記流路を開放するもので
ある。そしてその開弁動作は、常温条件では勿論、例え
ば−３０℃程度の低温条件においても応答良く行われる
ので、低温での開弁圧の上昇を有効に防止することがで
きる。これは、ダイアフラム１１が耐寒性の優れた７０
０シリコンゴムからなるため−３０℃程度の低温でも良
好な作動性を有し、また、粘着性の低いフッ素ゴムから
なるシール部１３は、前記低温ではガラス転位すること
によって弁座２０との粘着が有効に抑えられ、しかも図
２に示すように、閉弁の際に、スプリング１４の付勢力
によるシール部１３の先端の圧縮変形が小さくなって弁
座２０との密接幅Ｗが小さく抑えられ、氷結による弁座
２０との固着力も小さくなるからである。

【００１３】図３は、上述の実施形態のダイアフラムバ
ルブにおける圧力−流量特性の測定例を示すものであ
る。これによると、常温での測定例（ａ）では５３ｍｍ
Ａｑ程度の負圧によって開弁が行われている。次に、−
３０℃の低温雰囲気で放置した後の測定例（ｂ）におい
ては、６５ｍｍＡｑ程度までの開弁圧の僅かな上昇が見
られるが、その後の再測定例（ｃ）によれば、常温での
測定例（ａ）とほぼ同じ圧力で開弁が行われていること
が分かる。

【００１４】図４は、本発明に係るダイアフラムバルブ
の第二の実施形態を示すもので、すなわちこの実施形態
においては、シール部１３が形成されたフッ素ゴムから
なるシート１２は、その中央部が、突起１１ａと嵌合孔
１５ａとの嵌合によって７００シリコンゴムからなるダ
イアフラム１１に係止されると共に、上面が、このダイ
アフラム１１の下面に接着剤によって定着されており、
これによって、第一の実施形態におけるロアリテーナ１
６を不要としたものである。

【００１５】図５は、本発明に係るダイアフラムバルブ
の第三の実施形態を示すもので、すなわちこの実施形態
においては、シール部１３が形成されたフッ素ゴムから
なるシート１２が、ロアリテーナ１７の下面に、接着剤
又は焼き付けによって一体的に定着されている。また、
このロアリテーナ１７の上面中央部に突設された嵌合突
起１７ａは、ダイアフラム１１及びアッパーリテーナ１
５の中央部に開設された嵌合孔を貫通した状態に嵌合さ
れ、これによってダイアフラム１１の内周部がアッパー
リテーナ１５とロアリテーナ１７の間に挟持されてい
る。

【００１６】なお本発明は、図示の実施形態によって限
定的に解釈されるべきではない。例えば、エラストマの
材質は、上記７００シリコンゴム及びフッ素ゴムの組み
合わせに以外にも種々のものが選択可能であり、想定さ
れる低温条件においてダイアフラム１１の可撓性が損な
われず、シール部１３がゴム状弾性を失って硬化するも
のであれば良い。また、シール部１３は必ずしもシート
１２に形成されたものである必要はなく、例えば図５に
おけるロアリテーナ１７の下面に環状に成形もしくは接
着する等、種々のものが考えられる。

【００１７】

【発明の効果】本発明のダイアフラムバルブによれば、
所定の低温条件において、ダイアフラムは良好な作動性
を維持し、弁座と接離されるシール部は、前記低温条件
においてガラス転位するため、次のような効果が実現さ
れる。 (1) 閉弁時にシール部が弁座と粘着せず、弁座との密接
面積が低減されて氷結による弁座との固着力も低下する
ので、開弁圧によってシール部が応答良く弁座から離
れ、低温条件での流路の圧力上昇が有効に防止される。 (2) スプリング荷重を低下させる必要がないので、常温
時の閉弁状態でのシール性が犠牲にならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ダイアフラムバルブの第一の実施形態を
示す要部半裁断面図である。

【図２】本発明におけるシール部の低温時の閉弁状態を
示す説明図である。

【図３】上記実施形態のダイアフラムバルブにおける圧
力−流量特性の測定例を示す説明図で、（ａ）は常温で
の測定例、（ｂ）は−３０℃で放置した後の測定例、
（ｃ）は−３０℃で放置した後の再測定例である。

【図４】本発明ダイアフラムバルブの第二の実施形態を
示す要部半裁断面図である。

【図５】本発明ダイアフラムバルブの第三の実施形態を
示す要部半裁断面図である。

【図６】従来のダイアフラムバルブを示す断面図であ
る。

【図７】上記従来のダイアフラムバルブにおける常温で
の圧力−流量特性の測定例を示す説明図である。

【図８】上記従来のダイアフラムバルブにおける閉弁時
のシール部の変形状態を示す説明図である。

【図９】上記従来のダイアフラムバルブにおける低温時
の圧力−流量特性の測定例を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ ダイアフラム １１ａ 嵌合突起 １２ シート １３ シール部 １４ スプリング １５ アッパーリテーナ １５ａ 嵌合孔 １６，１７ ロアリテーナ １６ａ 連結ピン １７ａ 嵌合突起 ２０ 弁座

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイアフラム（１１）の一側に設けられ
   たシール部（１３）が、前記ダイアフラム（１１）を押
   圧するスプリング（１４）の付勢力によって弁座（２
   ０）に密接され、前記ダイアフラム（１１）に前記付勢
   力と対抗する方向に印加される圧力によって弁座（２
   ０）から開離されるダイアフラムバルブにおいて、 前記ダイアフラム（１１）が所要の耐寒性を有するエラ
   ストマ材料からなり、 前記シール部（１３）が前記ダイアフラム（１１）より
   もガラス転位点の高いエラストマ材料からなることを特
   徴とするダイアフラムバルブ。