WO2013180150A2 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

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WO2013180150A2
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cylindrical
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valve stem
fluid passage
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赤本　久敏
阿部　誠
邦生 植田
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株式会社フジキン
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    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K41/00—Spindle sealings
    • F16K41/10—Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube
    • F16K41/103—Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube the diaphragm and the closure member being integrated in one member

Definitions

  • This invention relates to a diaphragm valve, and more particularly to a diaphragm valve using a diaphragm made of synthetic resin such as PTFE.
  • a diaphragm valve As a diaphragm valve, a body provided with a fluid passage, a seat detachably disposed on the periphery of the fluid passage formed in the body, and a disk-shaped diaphragm that opens and closes the fluid passage by being pressed and separated from the seat And a vertically moving means for vertically moving a diaphragm presser that presses the central portion of the diaphragm is known (Patent Document 1, etc.).
  • Such a diaphragm has its outer peripheral edge fixed to the body to seal the opening of the upward recess provided in the body, and its central part can be elastically deformed with respect to the outer peripheral edge (moving up and down) It can be elastically deformed as the valve stem moves up and down and contributes to the opening and closing of the fluid passage.
  • the diaphragm is made of, for example, a nickel alloy thin plate, and is formed in an inverted dish shape that is cut out in a circular shape and has a central portion bulged upward.
  • the diaphragm may be made of a stainless steel thin plate or a laminate of a stainless steel thin plate and a nickel / cobalt alloy thin plate.
  • a PTFE diaphragm is also known.
  • the object of the present invention is the problem of the disk-shaped diaphragm, that is, the problem of large deformation and easy dust generation, the problem of large volume change of the fluid passage accompanying opening and closing, and the pressure receiving area of the diaphragm when the passage is closed is large
  • An object of the present invention is to provide a diaphragm valve that can solve the above problem.
  • the diaphragm valve according to the present invention has a body provided with a fluid passage, a casing provided above the body, a diaphragm that opens and closes the fluid passage, and moves the diaphragm in a closing or opening direction by moving up or down.
  • the diaphragm is made of synthetic resin, a cylindrical portion that is fixed to the valve stem, a bottom wall portion that closes a lower end opening of the cylindrical portion, and a cylindrical portion
  • the vertical cross-sectional shape of the axially intermediate portion of the cylindrical portion is radially outward, consisting of a flange portion provided at the upper end portion of the cylinder and a convex portion provided at the center portion of the bottom wall portion and facing the upper opening of the fluid passage. It is characterized by having a substantially arcuate shape.
  • the diaphragm is not shaped like a disk as in the prior art, but has a substantially cylindrical shape with a bottom composed of a cylindrical portion with a flange portion and a bottom wall portion provided with a convex portion. Since the longitudinal cross-sectional shape of the axially intermediate portion of the cylindrical portion is a substantially arc shape protruding radially outward, the axially intermediate portion of the cylindrical portion can be easily elastically deformed (compressed) in the axial direction. Deformation).
  • the deformation of the cylindrical portion is a deformation in a state in which the cylindrical shape is maintained, and the convex portion that closes the opening of the fluid passage does not deform, so compared to the disk-shaped diaphragm in which the central portion is deformed, Deformation can be reduced.
  • the diaphragm can be obtained as a synthetic resin molded product using a mold or a processed product by machining.
  • the synthetic resin is not particularly limited, and a fluororesin such as tetrafluoroethylene resin (PTFE) having high chemical resistance and high corrosion resistance is suitable.
  • PTFE tetrafluoroethylene resin
  • fluororesins other than PTFE tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer ( ETFE) and vinylidene fluoride resin (PVDF).
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • PVDF vinylidene fluoride resin
  • a diaphragm is attached to the valve stem by providing a female threaded portion on the inner periphery of the lower part of the cylindrical portion of the diaphragm and screwing the female threaded portion to a male threaded portion provided on the outer periphery of the valve stem.
  • the intermediate part in the axial direction of the cylindrical part is preferably thinner than the lower part of the cylindrical part.
  • the diaphragm can be reliably moved along with the movement of the valve stem, and the amount of elastic deformation at the intermediate portion in the axial direction of the cylindrical portion of the diaphragm can be increased.
  • the casing is provided with a cylindrical guide portion that guides the valve stem and receives the flange portion of the diaphragm that has moved upward, and an elastic member is provided between the lower end surface of the cylindrical guide portion and the upper surface of the flange portion of the diaphragm. Is preferably interposed.
  • the cylindrical guide part that guides the valve stem also has a function of receiving the flange part of the diaphragm, so that the structure is simplified, and the lower end surface of the cylindrical guide part and the flange part of the diaphragm are simplified.
  • the elastic member is interposed between the upper surface and the diaphragm made of synthetic resin is prevented from being damaged.
  • the diaphragm valve may be a manual valve such as an open / close handle as the vertical movement means, or an automatic valve in which the vertical movement means is an appropriate actuator.
  • the actuator is a fluid (air) It may be by pressure or by electromagnetic force.
  • the movement direction of the valve stem (diaphragm axial direction) is referred to as the vertical direction, but this direction is for convenience. In actual mounting, the vertical direction is the vertical direction. It may be horizontal as well.
  • the diaphragm valve of the present invention there is a problem with the disk-shaped diaphragm that the amount of deformation is large and dust is easily generated, the volume change of the fluid passage accompanying opening and closing is large, and the pressure receiving area of the diaphragm when the passage is closed is large. Can be eliminated.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a diaphragm valve according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the outer peripheral surface of the diaphragm, showing a state in which the fluid passage is closed.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the outer peripheral surface of the diaphragm, showing a state in which the fluid passage is open.
  • Diaphragm valve (2): Body, (2a): Fluid inflow passage, (2b): Fluid outflow passage, (4): Valve stem, (5): Diaphragm, (10): Disc spring (elastic) Member), (21): cylindrical part, (22): bottom wall part, (23): flange part, (24): convex part, (31): upper part, (32): lower part, (32a): female Threaded part, (33): Intermediate part (axially intermediate part), (34a): Male threaded part, (37): Cylindrical guide part
  • FIG. 1 shows an embodiment of a diaphragm valve according to the present invention.
  • a diaphragm valve (1) includes a body (2), a casing (3) mounted above the body (2), and a casing (3 ), The valve stem (4), which can be moved up and down, the diaphragm (5) fixed to the bottom of the valve stem (4), and the valve stem (4) at the upper end of the valve stem (4).
  • a piston (6) provided in the cylinder (7), a cylinder chamber (7) provided in the upper part of the casing (3) for accommodating the piston (6) so as to move up and down, and a cap for closing the upper end opening of the casing (3) ( 8) and an adjuster (9) penetrating the central portion of the cap (8).
  • the body (2) has a recess (11) that opens upward.
  • the upper end opening of the fluid inflow passage (2a) that opens to the lower end is connected to the bottom surface of the recess (11), and the left end of the fluid outflow passage (2b) that opens to the right end is connected to the right side of the recess (11).
  • the recess (11) of the body (2) includes an upper large-diameter portion (11a) and a lower small-diameter portion (11b) connected to the large-diameter portion (11a) via a step surface (11c).
  • the diaphragm (5) is made of synthetic resin, and as shown in FIGS. 2 and 3, the cylindrical part (21) secured to the valve stem (4) and the lower end of the cylindrical part (21)
  • the cylindrical part (21) of the diaphragm (5) includes a cylindrical upper part (31) connected to the lower side of the outward flange part (23) and a cylindrical lower part (32) connected to the upper side of the bottom wall part (22). ) And an intermediate part (33) between the upper part (31) and the lower part (32).
  • the intermediate portion (33) has a vertical arc shape in a convex arc shape.
  • the upper part (31) and the lower part (32) are fitted to the valve stem (4), and the inner peripheral surface of the intermediate part (33) is not in contact with the outer peripheral surface of the valve stem (4).
  • the lower part (32) is formed thicker than the upper part (31) and the intermediate part (33).
  • the valve stem (4) includes a small-diameter portion (34) on the distal end side, an intermediate-diameter portion (35) connected to the upper side of the small-diameter portion (34), and a large-diameter portion (36) connected to the upper side of the intermediate-diameter portion (35). And have.
  • the piston (6) is integrated near the upper end of the large diameter part (36).
  • the large-diameter portion (36) is inserted through a cylindrical guide portion (37) provided in the casing (3) so as to be vertically movable.
  • a male screw portion (34a) is formed on the outer periphery of the small diameter portion (34).
  • the lower end portion of the cylindrical guide portion (37) projects downward from the bottom surface of the bottom wall (3a) of the casing (3), and the lower end surface of the upper surface of the outward flange portion (23) of the diaphragm (5) It is made to catch.
  • Two disc springs (elastic members) (10) are interposed between the lower end surface of the cylindrical guide portion (37) and the upper surface of the outward flange portion (23) of the diaphragm (5).
  • the outward flange portion (23) of the diaphragm (5) and the plurality (two in this case) of the disc springs (10) are connected to the lower end surface of the cylindrical guide portion (37) and the recess (11) of the body (2). It is sandwiched between the step surface (11c) and cannot be moved in the vertical direction.
  • the upper part (31) of the cylindrical part (21) of the diaphragm (5) is fitted to the intermediate diameter part (35) of the valve stem (4).
  • This fitting is such that the upper part (31) of the cylindrical part (21) and the intermediate diameter part (35) of the valve stem (4) are relatively movable up and down.
  • a female screw part (32a) is provided on the inner periphery of the lower part (32) of the cylindrical part (21) of the diaphragm (5), and the female screw part (32a) of the lower part (32) of the cylindrical part (21).
  • the diaphragm (5) is attached to the valve stem (4) by being screwed onto the male thread portion (34a) of the small diameter portion (34) of the valve stem (4).
  • the intermediate section (33) has a convex arc shape in the longitudinal section and is not in contact with the outer peripheral surface of the valve stem (4)
  • the lower portion (32) of the cylindrical section (21) is a cylindrical section ( When it is moved in a direction approaching the upper part (31) of 21), it can be elastically deformed (compressed).
  • an operation air introduction chamber (12) above the piston (6) and an operation air introduction chamber (13) below the piston (6) are formed in the cylinder chamber (7).
  • the valve stem (4) By introducing operation air into the upper operation air introduction chamber (12), the valve stem (4) can be moved downward, and by introducing operation air into the lower operation air introduction chamber (13) The valve stem (4) can be moved upward.
  • a pin (14) is provided on the bottom wall (3a) of the casing (3) to guide the vertical movement of the piston (6).
  • a through hole (15) is provided at the center of the cap (8), and a female screw part (15a) is provided above the through hole (15).
  • a male thread portion (9a) provided on the outer periphery of the adjuster (9) is screwed to the female thread portion (15a) of the through hole (15).
  • the valve stem (4) When the valve stem (4) is moved upward, as shown in FIG. 3, the projecting portion (24) of the diaphragm (5) is disengaged from the upper end opening of the fluid inflow passage (2a). Become. In the open state, the valve stem (4) can be moved upward until it contacts the adjuster (9), and the diaphragm (5) has a female threaded portion (32a) at the lower portion (32) of the cylindrical portion (21). Since it is screwed together with the male thread part (34a) of the small diameter part (34) of the valve stem (4), it tries to move upward together with the valve stem (4).
  • the outward flange portion (23) of the diaphragm (5) is sandwiched between the lower end surface of the cylindrical guide portion (37) and the step surface (11c) of the recess (11) of the body (2). Therefore, it cannot move up and down. That is, the upper part (31) of the cylindrical part (21) of the diaphragm (5) is moved upward without changing the position from the state of FIG.
  • the intermediate portion (33) having a convex arc shape in the longitudinal section between the upper portion (31) and the lower portion (32) is elastically deformed.
  • the deformation amount of the diaphragm (5) is very small. Since the diameter of the diaphragm (5) is smaller than that of the conventional disk-shaped diaphragm, the volume change can be made smaller than that of the disk-shaped diaphragm, even with the same stroke (axial deformation). The problem that the amount of deformation is large and dust is likely to be generated and the problem that the volume change of the fluid passage due to opening and closing is large are solved. Since the deformation amount is small, the durability of the diaphragm (5) is also improved.
  • the conical convex portion (24) of the diaphragm (5) has a function as a valve body, and since this portion may be small, the pressure receiving area when the passage is closed can be reduced, and the influence of the fluid pressure can be reduced. It can be made difficult to receive. Thereby, the output (pressure of operation air, etc.) of the actuator for making it a closed state can be made small.
  • the diaphragm valve may be a manual valve that raises and lowers the valve stem by an opening / closing handle instead of such an automatic valve.
  • fluid (air) pressure or electromagnetic force may be used.
  • operation air it is not limited to said embodiment.
  • the problem of the diaphragm valve using the conventional disk-shaped diaphragm can be solved, and a diaphragm valve with improved performance can be provided.

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Abstract

　円盤状ダイヤフラムの問題点、すなわち、変形量が大きく発塵しやすいという問題、開閉に伴う流体通路の容積変化が大きいという問題、および通路閉鎖時のダイヤフラムの受圧面積が大きいという問題を解消することができるダイヤフラム弁を提供する。　ダイヤフラム5は、合成樹脂製とされて、弁棒4に嵌め止められた円筒状部21、円筒状部21の下端開口を閉鎖している底壁部22、円筒状部21の上端部に設けられたフランジ部23、および底壁部22中央部に設けられて流体流入通路2a上端開口に臨まされた凸部24からなる。円筒状部21の軸方向中間部分33が、縦断面形状が径方向外方に凸の略円弧状とされている。

Description

ダイヤフラム弁
  この発明は、ダイヤフラム弁に関し、特に、ＰＴＦＥなどの合成樹脂製のダイヤフラムを使用したダイヤフラム弁に関する。
　ダイヤフラム弁として、流体通路が設けられたボディと、ボディに形成された流体通路の周縁に着脱可能に配置されたシートと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行う円盤状ダイヤフラムと、ダイヤフラムの中央部を押圧する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いるものが知られている（特許文献１など）。
　このようなダイヤフラムは、その外周縁部がボディに固定されることで、ボディ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、ニッケル合金薄板からなるものとされ、円形に切り抜き、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、ステンレス鋼薄板からなるものや、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されることがある。また、ＰＴＦＥ製のダイヤフラムも知られている。
特開２００３－４２３１４号公報
　上記従来のダイヤフラム弁では、ダイヤフラムの円盤状部分全体が変形することから、変形量が大きく発塵しやすいという問題があり、また、開閉に伴う流体通路の容積変化が大きいという問題や、通路閉鎖時のダイヤフラムの受圧面積が大きいという問題もあった。
  この発明の目的は、円盤状ダイヤフラムの問題点、すなわち、変形量が大きく発塵しやすいという問題、開閉に伴う流体通路の容積変化が大きいという問題、および通路閉鎖時のダイヤフラムの受圧面積が大きいという問題を解消することができる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ボディと、ボディの上方に設けられたケーシングと、流体通路を開閉するダイヤフラムと、上昇または下降することによりダイヤフラムを閉または開の方向に移動させる弁棒とを備えているダイヤフラム弁において、ダイヤフラムは、合成樹脂製とされて、弁棒に嵌め止められた円筒状部、円筒状部の下端開口を閉鎖している底壁部、円筒状部の上端部に設けられたフランジ部、および底壁部中央部に設けられて流体通路上端開口に臨まされた凸部からなり、円筒状部の軸方向中間部分の縦断面形状が径方向外方に凸の略円弧状とされていることを特徴とするものである。
　ダイヤフラムは、従来のような円盤状ではなく、フランジ部付きの円筒状部と凸部が設けられた底壁部とからなる有底略円筒状とされる。そして、円筒状部の軸方向中間部分の縦断面形状が径方向外方に凸の略円弧状とされていることにより、円筒状部の軸方向中間部分は軸方向に容易に弾性変形（圧縮変形）することができる。
　これにより、ダイヤフラムの凸部が流体通路の上端開口を閉鎖する閉鎖状態と、円筒状部が圧縮変形させられてダイヤフラムの凸部が流体通路の上端開口から離脱した開放状態とが得られる。ここで、円筒状部の変形は、円筒状を維持した状態での変形であり、流体通路の開口を閉鎖している凸部は変形しないので、中央部が変形する円盤状ダイヤフラムに比べて、変形を小さくできる。これにより、変形量が大きく発塵しやすい、開閉に伴う流体通路の容積変化が大きい、および通路閉鎖時のダイヤフラムの受圧面積が大きいという円盤状ダイヤフラムが有している問題点を解消することができる。
　ダイヤフラムは、金型を使用した合成樹脂製成型品や機械加工による加工品として得ることができる。合成樹脂としては、特に限定されないが、耐薬品性および耐腐食性の高い四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が適している。このような合成樹脂製とすることで、金属製のダイヤフラムに比べて、耐食性も向上することができる。ＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂としては、四フッ化エチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン－六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン－四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。
　ダイヤフラムの円筒状部の下部内周にめねじ部が設けられて、該めねじ部が弁棒の外周に設けられたおねじ部にねじ合わされることにより、ダイヤフラムが弁棒に取り付けられており、円筒状部の軸方向中間部分が、円筒状部の下部に比べて薄肉とされていることが好ましい。
　このようにすると、弁棒の移動に伴うダイヤフラムの移動が確実に行われるとともに、ダイヤフラムの円筒状部の軸方向中間部分における弾性変形量を大きくすることができる。
　ケーシングに、弁棒を案内しかつ上方に移動したダイヤフラムのフランジ部を受ける円筒状案内部が設けられており、円筒状案内部の下端面とダイヤフラムのフランジ部の上面との間に、弾性部材が介在させられていることが好ましい。
　このようにすると、弁棒を案内する円筒状案内部がダイヤフラムのフランジ部を受ける機能も有していることで構造が簡単化され、また、円筒状案内部の下端面とダイヤフラムのフランジ部の上面との間に弾性部材が介在させられていることで、合成樹脂製のダイヤフラムが損傷することが防止される。
　ダイヤフラム弁は、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、流体（空気）圧によるものでもよく、電磁力によるものでもよい。
　なお、この明細書において、弁棒の移動方向（ダイヤフラムの軸方向）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、変形量が大きく発塵しやすい、開閉に伴う流体通路の容積変化が大きい、および通路閉鎖時のダイヤフラムの受圧面積が大きいという円盤状ダイヤフラムが有している問題点を解消することができる。
図１は、この発明によるダイヤフラム弁の１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、ダイヤフラムの外周面を拡大して示す図で、流体通路が閉の状態を示している。 図３は、ダイヤフラムの外周面を拡大して示す図で、流体通路が開の状態を示している。
(1)：ダイヤフラム弁、(2)：ボディ、(2a)：流体流入通路、(2b)：流体流出通路、(4)：弁棒、(5)：ダイヤフラム、(10)：皿ばね（弾性部材）、(21)：円筒状部、(22)：底壁部、(23)：フランジ部、(24)：凸部、(31)：上部、(32)：下部、(32a)：めねじ部、(33)：中間部（軸方向中間部分）、(34a)：おねじ部、(37)：円筒状案内部
  この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下および左右は、図１の上下および左右をいうものとする。
　図１は、この発明によるダイヤフラム弁の１実施形態を示しており、ダイヤフラム弁(1)は、ボディ(2)と、ボディ(2)の上方に取り付けられたケーシング(3)と、ケーシング(3)内に上下移動可能に配置された弁棒(4)と、弁棒(4)下部に嵌め止められたダイヤフラム(5)と、弁棒(4)の上端部に弁棒(4)に一体に設けられたピストン(6)と、ケーシング(3)の上部に設けられてピストン(6)を上下移動可能に収容するシリンダ室(7)と、ケーシング(3)の上端開口を閉鎖するキャップ(8)と、キャップ(8)の中央部を貫通するアジャスタ(9)とを備えている。
　ボディ(2)には、上向きに開口した凹所(11)が設けられている。凹所(11)の底面に、下端に開口した流体流入通路(2a)の上端開口が通じており、凹所(11)の右側面に、右端に開口した流体流出通路(2b)の左端が通じている。ボディ(2)の凹所(11)は、上側の大径部(11a)と、大径部(11a)に段差面(11c)を介して連なる下側の小径部(11b)とからなる。
　ダイヤフラム(5)は、合成樹脂製とされており、図２および図３にも示すように、弁棒(4)に嵌め止められた円筒状部(21)、円筒状部(21)の下端開口を閉鎖している底壁部(22)、円筒状部(21)の他端部に設けられた外向きフランジ部(23)、および底壁部(22)中央部に設けられて流体流入通路(2a)の上端開口に臨まされた円錐状凸部(24)からなる。
　ダイヤフラム(5)の円筒状部(21)は、外向きフランジ部(23)の下側に連なる円筒状の上部(31)と、底壁部(22)の上側に連なる円筒状の下部(32)と、上部(31)と下部(32)との間にある中間部(33)とからなる。中間部(33)は、縦断面形状が凸円弧状とされている。上部(31)および下部(32)は、弁棒(4)に嵌め合わせられており、中間部(33)の内周面は、弁棒(4)の外周面とは接触していない。下部(32)は、上部(31)および中間部(33)に比べて厚肉に形成されている。
　弁棒(4)は、先端側の小径部(34)と、小径部(34)の上側に連なる中間径部(35)と、中間径部(35)の上側に連なる大径部(36)とを有している。大径部(36)の上端近くに、ピストン(6)が一体化されている。大径部(36)は、ケーシング(3)に設けられた円筒状案内部(37)に上下移動可能に挿通されている。小径部(34)の外周には、おねじ部(34a)が形成されている。
　円筒状案内部(37)の下端部は、ケーシング(3)の底壁(3a)の底面よりも下方に突出しており、その下端面でダイヤフラム(5)の外向きフランジ部(23)の上面を受け止めるようになされている。円筒状案内部(37)の下端面とダイヤフラム(5)の外向きフランジ部(23)の上面との間には、２枚の皿ばね（弾性部材）(10)が介在させられている。ダイヤフラム(5)の外向きフランジ部(23)および複数（ここでは２枚）の皿ばね(10)は、円筒状案内部(37)の下端面とボディ(2)の凹所(11)の段差面(11c)との間に挟持され、上下方向の移動は不可能とされている。
　ダイヤフラム(5)の円筒状部(21)の上部(31)は、弁棒(4)の中間径部(35)に嵌め合わせられている。この嵌め合わせは、円筒状部(21)の上部(31)と弁棒(4)の中間径部(35)とが相対的に上下移動可能な嵌め合わせとされている。ダイヤフラム(5)の円筒状部(21)の下部(32)の内周にはめねじ部(32a)が設けられており、円筒状部(21)の下部(32)のめねじ部(32a)が弁棒(4)の小径部(34)のおねじ部(34a)にねじ合わされることにより、ダイヤフラム(5)が弁棒(4)に取り付けられている。中間部(33)は、縦断面形状が凸円弧状とされて、弁棒(4)の外周面とは接触していないので、円筒状部(21)の下部(32)が円筒状部(21)の上部(31)に近づく方向に移動させられた際に弾性変形（圧縮変形）することができる。
　シリンダ室(7)内には、ピストン(6)の上側の操作エア導入室(12)およびピストン(6)の下側の操作エア導入室(13)が形成されている。上側の操作エア導入室(12)に操作エアを導入することで、弁棒(4)を下方に移動させることができ、下側の操作エア導入室(13)に操作エアを導入することで、弁棒(4)を上方に移動させることができる。ケーシング(3)の底壁(3a)には、ピストン(6)の上下移動を案内するピン(14)が立設されている。
　キャップ(8)の中央部に、貫通孔(15)が設けられており、貫通孔(15)の上部には、めねじ部(15a)が設けられている。アジャスタ(9)の外周に設けられたおねじ部(9a)が貫通孔(15)のめねじ部(15a)にねじ合わされている。これにより、アジャスタ(9)を下方に移動させることで、弁棒(4)の上方への移動を規制することができる。
　図１および図２に示すように、弁棒(4)が下方に移動させられた状態では、ダイヤフラム(5)の凸部(24)が流体流入通路(2a)の上端開口を閉鎖する閉鎖状態となる。
　そして、弁棒(4)が上方に移動させられた状態では、図３に示すように、ダイヤフラム(5)の凸部(24)が流体流入通路(2a)の上端開口から離脱した開放状態となる。開放状態において、弁棒(4)はアジャスタ(9)に当接するまで上方に移動可能であり、ダイヤフラム(5)は、円筒状部(21)の下部(32)のめねじ部(32a)が弁棒(4)の小径部(34)のおねじ部(34a)にねじ合わされているので、弁棒(4)と一体で上方に移動しようとする。ここで、ダイヤフラム(5)の外向きフランジ部(23)は、円筒状案内部(37)の下端面とボディ(2)の凹所(11)の段差面(11c)との間に挟持されているので、上下方向に移動はできない。すなわち、ダイヤフラム(5)の円筒状部(21)の上部(31)は、図２の状態から位置を変更せずに、円筒状の下部(32)だけが上方に移動し、これに伴い、上部(31)と下部(32)との間にある縦断面形状が凸円弧状の中間部(33)が弾性変形する。
　図２と図３との比較から分かるように、ダイヤフラム(5)の変形量は非常に小さいものとなっている。ダイヤフラム(5)の径が、従来の円盤状ダイヤフラムに比べて小さくなることによって、同じストローク（軸方向の変形量）であっても、円盤状ダイヤフラムよりも体積変化を小さくすることができるため、変形量が大きく発塵しやすいという問題や、開閉に伴う流体通路の容積変化が大きいという問題が解消する。変形量が小さいことで、ダイヤフラム(5)の耐久性も向上する。また、ダイヤフラム(5)の円錐状凸部(24)は、弁体としての機能を有しており、この部分は小さくてよいので、通路閉鎖時の受圧面積が小さくでき、流体圧力の影響を受けにくくすることができる。これにより、閉鎖状態とするためのアクチュエータの出力（操作エアの圧力など）を小さくすることができる。
　なお、上記において、アクチュエータとして操作エアを使用するアクチュエータを示しているが、ダイヤフラム弁は、このような自動弁ではなく、開閉ハンドルによって弁棒を上下させる手動弁であってもよく、自動弁の場合に、流体（空気）圧によるものでもよいし、電磁力によるものでもよい。また、操作エアを使用する場合、上記の実施形態に限定されるものではない。
　この発明によると、従来の円盤状ダイヤフラムを使用したダイヤフラム弁の問題を解消することができ、性能が向上したダイヤフラム弁を提供することができる。

Claims (3)

  1. 　流体通路が設けられたボディと、ボディの上方に設けられたケーシングと、流体通路を開閉するダイヤフラムと、上昇または下降することによりダイヤフラムを閉または開の方向に移動させる弁棒とを備えているダイヤフラム弁において、
    　ダイヤフラムは、合成樹脂製とされて、弁棒に嵌め止められた円筒状部、円筒状部の下端開口を閉鎖している底壁部、円筒状部の上端部に設けられたフランジ部、および底壁部中央部に設けられて流体通路上端開口に臨まされた凸部からなり、円筒状部の軸方向中間部分の縦断面形状が径方向外方に凸の略円弧状とされていることを特徴とするダイヤフラム弁。
  2. 　ダイヤフラムの円筒状部の下部内周にめねじ部が設けられて、該めねじ部が弁棒の外周に設けられたおねじ部にねじ合わされることにより、ダイヤフラムが弁棒に取り付けられており、円筒状部の軸方向中間部分が、円筒状部の下部に比べて薄肉とされていることを特徴とする請求項１のダイヤフラム弁。
  3. 　ケーシングに、弁棒を案内しかつ上方に移動したダイヤフラムのフランジ部を受ける円筒状案内部が設けられており、円筒状案内部の下端面とダイヤフラムのフランジ部の上面との間に、弾性部材が介在させられていることを特徴とする請求項１または請求項２のダイヤフラム弁。
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