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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024024648
(43)【公開日】2024-02-22
(54)【発明の名称】ダイヤフラム及びダイヤフラム弁
(51)【国際特許分類】
F16K 7/16 20060101AFI20240215BHJP
【ＦＩ】
F16K7/16 C
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023205029
(22)【出願日】2023-12-05
(62)【分割の表示】P 2022130315の分割
【原出願日】2022-05-16
(71)【出願人】
【識別番号】390014948
【氏名又は名称】日本ダイヤバルブ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105212
【弁理士】
【氏名又は名称】保坂 延寿
(72)【発明者】
【氏名】飯村 勝昭
(72)【発明者】
【氏名】三谷 崇
(57)【要約】 （修正有）
【課題】流体がダイヤフラム弁の外部に漏れることを防止、すなわち外部シールをするために、ダイヤフラムの外周部と弁本体とのシール面圧を確保するダイヤフラム弁を提供する。
【解決手段】ダイヤフラム弁１００は、弁本体１０、ダイヤフラム２０、ボンネット４０、及びコンプレッサー６０を含む。ダイヤフラム２０は、第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、第１部分の外側を囲み、第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分と、を含む。第２部分は、第１部分２１の外側を囲むシールバンドを含む。ボンネット４０は第１部分の一部を収容する内段部を有し、内段部のＺ方向の大きさは、第１及び第２の厚みの差よりも大きい。
【選択図】図１
【解決手段】ダイヤフラム弁１００は、弁本体１０、ダイヤフラム２０、ボンネット４０、及びコンプレッサー６０を含む。ダイヤフラム２０は、第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、第１部分の外側を囲み、第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分と、を含む。第２部分は、第１部分２１の外側を囲むシールバンドを含む。ボンネット４０は第１部分の一部を収容する内段部を有し、内段部のＺ方向の大きさは、第１及び第２の厚みの差よりも大きい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
弁本体に押し付けられてダイヤフラム弁を構成するダイヤフラムであって、
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、
前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、
を備える、ダイヤフラム。
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、
前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、
を備える、ダイヤフラム。
【請求項2】
請求項１に記載のダイヤフラムであって、
前記第１及び第２の厚みの方向に重ねられたクッションゴム及びシール部品を含み、
前記クッションゴムの一部と前記シール部品の一部とが前記第１部分を構成し、
前記クッションゴムの他の一部と前記シール部品の他の一部とが前記第２部分を構成し、
前記クッションゴムのうちの前記第１部分を構成する前記一部と前記第２部分を構成する前記他の一部との厚みの差が、前記シール部品のうちの前記第１部分を構成する前記一部と前記第２部分を構成する前記他の一部との厚みの差よりも大きい、
ダイヤフラム。
前記第１及び第２の厚みの方向に重ねられたクッションゴム及びシール部品を含み、
前記クッションゴムの一部と前記シール部品の一部とが前記第１部分を構成し、
前記クッションゴムの他の一部と前記シール部品の他の一部とが前記第２部分を構成し、
前記クッションゴムのうちの前記第１部分を構成する前記一部と前記第２部分を構成する前記他の一部との厚みの差が、前記シール部品のうちの前記第１部分を構成する前記一部と前記第２部分を構成する前記他の一部との厚みの差よりも大きい、
ダイヤフラム。
【請求項3】
請求項１に記載のダイヤフラムであって、
前記第１及び第２の厚みの方向に重ねられたクッションゴム及びシール部品を含み、
前記クッションゴムの一部と前記シール部品の一部とが前記第１部分を構成し、
前記クッションゴムの他の一部と前記シール部品の他の一部とが前記第２部分を構成し、
前記クッションゴムのうちの前記第２部分を構成する前記他の一部の厚みが、前記クッションゴムのうちの前記第１部分を構成する前記一部の厚みよりも小さく、前記シール部品のうちの前記第２部分を構成する前記他の一部の厚みよりも大きい、
ダイヤフラム。
前記第１及び第２の厚みの方向に重ねられたクッションゴム及びシール部品を含み、
前記クッションゴムの一部と前記シール部品の一部とが前記第１部分を構成し、
前記クッションゴムの他の一部と前記シール部品の他の一部とが前記第２部分を構成し、
前記クッションゴムのうちの前記第２部分を構成する前記他の一部の厚みが、前記クッションゴムのうちの前記第１部分を構成する前記一部の厚みよりも小さく、前記シール部品のうちの前記第２部分を構成する前記他の一部の厚みよりも大きい、
ダイヤフラム。
【請求項4】
請求項１に記載のダイヤフラムであって、
前記第１及び第２の厚みの方向に重ねられたクッションゴム及びシール部品を含み、
前記クッションゴムの一部と前記シール部品の一部とが前記第１部分を構成し、
前記クッションゴムの他の一部と前記シール部品の他の一部とが前記第２部分を構成し、
前記クッションゴムのうちの前記第２部分を構成する前記他の一部の厚みが、前記クッションゴムのうちの前記第１部分を構成する前記一部の厚みの２分の１以下である、
ダイヤフラム。
前記第１及び第２の厚みの方向に重ねられたクッションゴム及びシール部品を含み、
前記クッションゴムの一部と前記シール部品の一部とが前記第１部分を構成し、
前記クッションゴムの他の一部と前記シール部品の他の一部とが前記第２部分を構成し、
前記クッションゴムのうちの前記第２部分を構成する前記他の一部の厚みが、前記クッションゴムのうちの前記第１部分を構成する前記一部の厚みの２分の１以下である、
ダイヤフラム。
【請求項5】
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付けるボンネットと、
を備える、ダイヤフラム弁。
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付けるボンネットと、
を備える、ダイヤフラム弁。
【請求項6】
請求項５に記載のダイヤフラム弁であって、
前記ボンネットは、前記コンプレッサーを収容する筒状部を含み、前記筒状部は、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記押圧端面より内側で前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、
ダイヤフラム弁。
前記ボンネットは、前記コンプレッサーを収容する筒状部を含み、前記筒状部は、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記押圧端面より内側で前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、
ダイヤフラム弁。
【請求項7】
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記コンプレッサーを収容する筒状部を含むボンネットであって、前記筒状部が、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、前記ボンネットと、
を備える、ダイヤフラム弁。
第１の厚みを有する第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記コンプレッサーを収容する筒状部を含むボンネットであって、前記筒状部が、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、前記ボンネットと、
を備える、ダイヤフラム弁。
【請求項8】
請求項７に記載のダイヤフラム弁であって、
前記ダイヤフラムは、前記内段部より外側の前記押圧端面と前記弁本体との間に位置するシールバンドを含む、
ダイヤフラム弁。
前記ダイヤフラムは、前記内段部より外側の前記押圧端面と前記弁本体との間に位置するシールバンドを含む、
ダイヤフラム弁。
【請求項9】
請求項８に記載のダイヤフラム弁であって、
前記ダイヤフラム及び前記コンプレッサーの形状を前記押し付け方向に投影して重ね合わせたとき、前記第１部分の外縁は、前記コンプレッサーの外縁より外側で前記シールバンドの外縁より内側に位置する、
ダイヤフラム弁。
前記ダイヤフラム及び前記コンプレッサーの形状を前記押し付け方向に投影して重ね合わせたとき、前記第１部分の外縁は、前記コンプレッサーの外縁より外側で前記シールバンドの外縁より内側に位置する、
ダイヤフラム弁。
【請求項10】
請求項６又は請求項７に記載のダイヤフラム弁であって、
前記内段部は、前記ボンネットの内周面と前記押圧端面との稜線の一部に沿って形成された第１の段部と、前記稜線の他の一部に沿って形成された第２の段部と、を含み、前記第１の段部と前記第２の段部とが互いに離れている、
ダイヤフラム弁。
前記内段部は、前記ボンネットの内周面と前記押圧端面との稜線の一部に沿って形成された第１の段部と、前記稜線の他の一部に沿って形成された第２の段部と、を含み、前記第１の段部と前記第２の段部とが互いに離れている、
ダイヤフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ダイヤフラム及びダイヤフラム弁に関する。
【背景技術】
【0002】
図８Ａは、従来のダイヤフラム弁１００ａの断面図である。図８Ａの右半分が開状態（Ｓ１）を示し、左半分が閉状態（Ｓ２）を示す。ダイヤフラム弁１００ａは、弁本体１０、ダイヤフラム２０ａ、ボンネット４０ａ、及びコンプレッサー６０を備える。
【0003】
弁本体１０は第１及び第２の流路Ｃ１及びＣ２の間に位置する。ボンネット４０ａは、コンプレッサー６０を収容し、ダイヤフラム２０ａの外周部を弁本体１０に向けて押し付けた状態でボルト３０及びナット５０により弁本体１０に固定される。ダイヤフラム２０ａの中心部がコンプレッサー６０に固定されており、コンプレッサー６０はボンネット４０ａの内部で往復動する。これにより、ダイヤフラム２０ａは、弁本体１０とともに流路Ｃ１及びＣ２の間の流体の連通路を構成する開状態（Ｓ１）と、流路Ｃ１及びＣ２の間を塞ぐ閉状態（Ｓ２）と、に切り替えられる。
【0004】
ダイヤフラム弁１００ａに含まれる部品のうち弁本体１０とダイヤフラム２０ａのみが流体と接するようになっており、コンプレッサー６０を含む駆動機構は連通路から隔離されている。このようなダイヤフラム弁は、流体が駆動機構に触れて汚染されることがなく、駆動機構が流体に触れて劣化することもないという特徴を有し、医薬品製造工場、半導体製造工場、化学プラント等で広く使用されている。
【0005】
ダイヤフラム２０ａは、クッションゴム２０ｃとシール部品２０ｓとを含む。シール部品２０ｓは、フッ素樹脂であるＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）で構成され、耐薬品性に優れている。クッションゴム２０ｃはシール部品２０ｓよりも弾性率が小さい材料で構成され、弁本体１０やコンプレッサー６０の形状にわずかな個体差があってもダイヤフラム２０ａを弁本体１０に隙間なく密着させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特公昭６０－１４２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
流体がダイヤフラム弁１００ａの外部に漏れることを防止、すなわち外部シールをするために、ダイヤフラム２０ａの外周部と弁本体１０とのシール面圧を確保することが重要である。このシール面圧は、ボルト３０及びナット５０の締め付けによるクッションゴム２０ｃの圧縮反力により発生する。
【0008】
図８Ｂは、クッションゴム２０ｃの圧縮反力の変化を示すグラフである。図８Ｂの横軸はボルト３０及びナット５０の締め付け時からの経過時間Ｔを対数目盛りで示し、縦軸は圧縮反力Ｆを示す。折れ線Ｆ１は初回の締め付け後の特性を示し、直線Ｆ２は２回目の締め付け後の特性を示す。クッションゴム２０ｃの圧縮反力Ｆは、初回の締め付け直後に急激に低下するが、締め付け後約１時間経過すると圧縮反力Ｆが安定し、その後は経過時間Ｔの対数にほぼ比例して低下する。圧縮反力Ｆが安定した後で、初回の締め付け時と同じ締め付けトルクでボルト３０及びナット５０を再度締め付けると、圧縮反力Ｆはある程度回復し、その後、急激に低下することはなく経過時間Ｔの対数にほぼ比例して低下する。そこで、ダイヤフラム弁１００ａの組み立て工程は、規定の締め付けトルクによるボルト３０及びナット５０の締め付けの後、例えば４時間後に再度規定の締め付けトルクによる締め付けを含むことが望ましい。
【0009】
しかしながら、シール面圧を確保するために時間を開けてボルト３０及びナット５０の２回の締め付けを要することは組み立て工程を煩雑にし、施工効率の低下を招く場合がある。
【0010】
一方、ボルト３０及びナット５０の締め付けトルクを大きくすれば、ダイヤフラム２０ａの外周部と弁本体１０とのシール面圧が高くなり、外部シール性能が向上する可能性がある。
【0011】
しかしながら、過剰な締め付けトルクでボルト３０及びナット５０を締め付けると、クッションゴム２０ｃのはみ出しが発生して圧縮反力Ｆが低下し、ダイヤフラム２０ａの外周部と弁本体１０とのシール面圧が却って低下することがある。図８Ｃ～図８Ｅの各々は、図８Ａの囲み部ＶＩＩＩＣＤＥの拡大図であり、図８Ｃはボルト３０及びナット５０の締め付け前、図８Ｄは適正トルクによる締め付け時、図８Ｅは過剰トルクによる締め付け時の状態を示す。適正トルクによる締め付け時にもクッションゴム２０ｃがわずかに変形してはみ出しているが適切な圧縮反力Ｆが得られる。過剰トルクによる締め付け時にはクッションゴム２０ｃが大きくはみ出して適切な圧縮反力Ｆは得られない。
【0012】
特許文献１（特公昭６０－１４２３２号公報）には、ダイヤフラム２の周辺部分に段差を設け、外側を薄肉のガスケット部２ｂとし、内側を厚肉部２ｃとしたダイヤフラム弁が記載されている。図９Ａ～図９Ｃは、特許文献１の幾つかの図を示す。特許文献１によれば、ダイヤフラム２の周辺部分が薄肉のガスケット部２ｂとされたことで、ボルト３及びナット５の締め付け時の外半径方向へのはみ出しが抑制される。従って、締め付けにより付与されるガスケット部２ｂの締め付け応力が安定する。
【0013】
【0014】
しかしながら、シールバンド２ａによるシールを行うためには、ボンネット４の内段部４ｃによってシールバンド２ａを含む厚肉部２ｃを押圧し、十分な圧縮反力Ｆを厚肉部２ｃに発生させる必要がある。大きい締め付けトルクでボルト３及びナット５を締め付けると、ダイヤフラム２のガスケット部２ｂのシール面圧は高くなるが、ダイヤフラム２の厚肉部２ｃは内側にはみ出し、圧縮反力Ｆが低下してシールバンド２ａによるシール面圧は高くならない。図９Ｄは、図９Ａの囲み部ＩＸＤの拡大図であり、大きい締め付けトルクによって厚肉部２ｃの一部が内側にはみ出した様子を示す。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の１つの観点に係るダイヤフラムは、
弁本体に押し付けられてダイヤフラム弁を構成するダイヤフラムであって、
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、
前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、
を備える。
弁本体に押し付けられてダイヤフラム弁を構成するダイヤフラムであって、
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、
前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、
を備える。
【0016】
本発明の１つの観点に係るダイヤフラム弁は、
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付けるボンネットと、
を備える。
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する湾曲板状の第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する平面板状の第２部分であって、前記第１部分の外側を囲むシールバンドを含む、前記第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付けるボンネットと、
を備える。
【0017】
本発明の他の１つの観点に係るダイヤフラム弁は、
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記コンプレッサーを収容する筒状部を含むボンネットであって、前記筒状部が、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、前記ボンネットと、
を備える。
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記コンプレッサーを収容する筒状部を含むボンネットであって、前記筒状部が、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、前記ボンネットと、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図3】図３Ａは、図１に示されるダイヤフラム２０の平面図である。図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における断面図であり、図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線における断面図である。図３Ｄは、ダイヤフラム２０の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【0020】
１．ダイヤフラム弁１００
図１は、実施形態に係るダイヤフラム弁１００の断面図である。図１の右半分が開状態（Ｓ１）を示し、左半分が閉状態（Ｓ２）を示す。開状態（Ｓ１）は本発明における第１の状態に相当し、閉状態（Ｓ２）は本発明における第２の状態に相当する。ダイヤフラム弁１００は、図８Ａに示されるダイヤフラム２０ａ及びボンネット４０ａの代わりに、ダイヤフラム２０及びボンネット４０を備える点で、従来のダイヤフラム弁１００ａと異なる。ダイヤフラム２０については図３Ａ～図３Ｄ及び図４を参照しながら後述し、ボンネット４０については図５Ａ～図５Ｃを参照しながら後述する。
図１は、実施形態に係るダイヤフラム弁１００の断面図である。図１の右半分が開状態（Ｓ１）を示し、左半分が閉状態（Ｓ２）を示す。開状態（Ｓ１）は本発明における第１の状態に相当し、閉状態（Ｓ２）は本発明における第２の状態に相当する。ダイヤフラム弁１００は、図８Ａに示されるダイヤフラム２０ａ及びボンネット４０ａの代わりに、ダイヤフラム２０及びボンネット４０を備える点で、従来のダイヤフラム弁１００ａと異なる。ダイヤフラム２０については図３Ａ～図３Ｄ及び図４を参照しながら後述し、ボンネット４０については図５Ａ～図５Ｃを参照しながら後述する。
【0021】
弁本体１０において流体が流れる方向をＸ方向又は－Ｘ方向とする。コンプレッサー６０がボンネット４０の内部で往復動する方向をＺ方向又は－Ｚ方向とする。Ｘ方向とＺ方向とは互いに垂直である。Ｘ方向とＺ方向との両方に垂直な方向をＹ方向又は－Ｙ方向とする。図１はダイヤフラム弁１００のＸＺ面に平行な断面をＹ方向に見た図に相当する。
【0022】
弁本体１０は第１及び第２の流路Ｃ１及びＣ２の間に位置する。ダイヤフラム２０は、弁本体１０とともに流路Ｃ１及びＣ２の間の流体の連通路を構成する開状態（Ｓ１）と、流路Ｃ１及びＣ２の間を塞ぐ閉状態（Ｓ２）と、に切り替え可能に構成される。ボンネット４０は、コンプレッサー６０を収容し、ダイヤフラム２０の外周部を弁本体１０に向けて押し付けた状態でボルト３０及びナット５０により弁本体１０に固定される。コンプレッサー６０は、例えばハンドル９０によって操作されるネジ付きスピンドル７０の動作により、ボンネット４０の内部で往復動する。ダイヤフラム２０の中心部に固定されたコンプレッサー６０が往復動することにより、ダイヤフラム２０を弁本体１０の弁座１０３に押し付けて閉状態（Ｓ２）とし、押し付けを解除して開状態（Ｓ１）とする。ハンドル９０の操作に伴って回転するスピンドル７０と回転しないコンプレッサー６０との間にはスラスト座金１８０が配置される。
【0023】
２．弁本体１０
図２は、図１に示される弁本体１０の平面図である。図２は弁本体１０の外観を－Ｚ方向に見た図に相当する。弁本体１０は、流路Ｃ１に連通する開口１０１と、流路Ｃ２に連通する開口１０２と、開口１０１及び１０２の間に位置する弁座１０３と、を有する。
図２は、図１に示される弁本体１０の平面図である。図２は弁本体１０の外観を－Ｚ方向に見た図に相当する。弁本体１０は、流路Ｃ１に連通する開口１０１と、流路Ｃ２に連通する開口１０２と、開口１０１及び１０２の間に位置する弁座１０３と、を有する。
【0024】
３．ダイヤフラム２０
図３Ａは、図１に示されるダイヤフラム２０の平面図である。図３Ａはダイヤフラム２０の外観を－Ｚ方向に見た図に相当する。図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における断面図であり、図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線における断面図である。図３Ｂ及び図３Ｃにおいて、切断面を示すハッチングは省略されている。図３Ｄは、ダイヤフラム２０の底面図である。図３Ｄは、ダイヤフラム２０の外観をＺ方向に見た図、あるいは図３Ａのダイヤフラム２０を裏返して見た図に相当する。
図３Ａは、図１に示されるダイヤフラム２０の平面図である。図３Ａはダイヤフラム２０の外観を－Ｚ方向に見た図に相当する。図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における断面図であり、図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線における断面図である。図３Ｂ及び図３Ｃにおいて、切断面を示すハッチングは省略されている。図３Ｄは、ダイヤフラム２０の底面図である。図３Ｄは、ダイヤフラム２０の外観をＺ方向に見た図、あるいは図３Ａのダイヤフラム２０を裏返して見た図に相当する。
【0025】
ダイヤフラム２０は、クッションゴム２０ｃ及びシール部品２０ｓを含む。クッションゴム２０ｃの内部には基布層ＢＦが配置されている。クッションゴム２０ｃ及びシール部品２０ｓの材質については図８Ａを参照しながら説明したものと同様でよい。シール部品２０ｓには、環状に盛り上がったシールバンドＳＢと、シールバンドＳＢの直径に沿ってＹ方向の細長状に盛り上がったタッチラインＴＬとが形成されている。
【0026】
ダイヤフラム２０は、以下のように弁本体１０に押し付けられてダイヤフラム弁１００を構成する。すなわち、シールバンドＳＢが図２に示される弁本体１０の開口１０１及び１０２の両方を囲む位置に押し付けられて固定されることで、ダイヤフラム弁１００の外部シールが実現する。タッチラインＴＬが開口１０１及び１０２の間に位置する弁座１０３に押し付けられることで開口１０１及び１０２の間が塞がれて閉状態（Ｓ２）となり、タッチラインＴＬの押し付けが解除されることで開状態（Ｓ１）となる。
【0027】
ダイヤフラム２０は、第１の厚みＴ１を有する湾曲板状の第１部分２１と、第１部分２１の外側を囲み、第１の厚みＴ１よりも小さい第２の厚みＴ２を有する平面板状の第２部分２２と、を含む。クッションゴム２０ｃ及びシール部品２０ｓは第１及び第２の厚みＴ１及びＴ２の方向に重ねられている。クッションゴム２０ｃの一部とシール部品２０ｓの一部とで、厚みＴ１を有する第１部分２１が構成され、クッションゴム２０ｃの他の一部とシール部品２０ｓの他の一部とで、厚みＴ２を有する第２部分２２が構成される。第１部分２１は厚みＴ２より大きい厚みＴ１を有するので、弁本体１０やコンプレッサー６０の形状にわずかな個体差があってもタッチラインＴＬを弁座１０３に隙間なく密着させて閉状態（Ｓ２）とすることができる。
【0028】
シールバンドＳＢは、第１部分２１の外側を囲むように、第２部分２２に形成されている。従って、シールバンドＳＢを弁本体１０に押し付けて外部シールを実現するには、厚みＴ１よりも小さい厚みＴ２を有する第２部分２２を弁本体１０に押し付ければよく、厚みＴ１を有する第１部分２１を弁本体１０に押し付ける必要はない。厚みＴ２を有する第２部分２２を押圧しても、クッションゴム２０ｃが大きくはみ出すことがないので、より大きい締め付けトルクでボルト３０及びナット５０を締め付けることができる。また、初回の締め付け直後でも、厚みＴ２を有する第２部分２２ではクッションゴム２０ｃの圧縮反力の急激な低下が抑制されるので、再度の締め付けが不要となる。
【0029】
図４は、ダイヤフラム２０の各部の厚みを示す断面図である。図４においては、図３Ｃと同じ部分が示されているが、一部の符号は省略されている。また切断面を示すハッチングは省略されている。クッションゴム２０ｃのうち、第１部分２１を構成する一部は厚みＴｃ１を有し、クッションゴム２０ｃのうち、第２部分２２を構成する他の一部は厚みＴｃ２を有する。シール部品２０ｓのうち、第１部分２１を構成する一部は厚みＴｓ１を有し、シール部品２０ｓのうち、第２部分２２を構成する他の一部は厚みＴｓ２を有する。
【0030】
厚みＴｃ１は厚みＴｃ２より大きく、厚みＴｃ１と厚みＴｃ２との差Ｔｃ１－Ｔｃ２は、厚みＴｓ１と厚みＴｓ２との差｜Ｔｓ１－Ｔｓ２｜より大きい。厚みＴｓ１と厚みＴｓ２とは同一でもよい。クッションゴム２０ｃのうち、コンプレッサー６０によって弁本体１０に押し付けられる第１部分２１を構成する上記一部の厚みＴｃ１を大きくすることで、弁本体１０やコンプレッサー６０の形状にわずかな個体差があってもダイヤフラム２０を弁本体１０に隙間なく密着させることができる。クッションゴム２０ｃのうち、ボンネット４０によって弁本体１０に押し付けられる第２部分２２を構成する上記他の一部の厚みＴｃ２を小さくすることで、大きい締め付けトルクでボルト３０及びナット５０を締め付けて高いシール面圧をかけることができる。
【0031】
クッションゴム２０ｃのうち、第２部分２２を構成する上記他の一部の厚みＴｃ２は、クッションゴム２０ｃのうち、第１部分２１を構成する上記一部の厚みＴｃ１よりも小さく、シール部品２０ｓのうち、第２部分２２を構成する上記他の一部の厚みＴｓ２よりも大きい。厚みＴｃ２を厚みＴｃ１より小さくすることで、大きい締め付けトルクでボルト３０及びナット５０を締め付けて高いシール面圧をかけることができる。また、厚みＴｃ２を厚みＴｓ２より大きくすることで、クッションゴム２０ｃの強度を確保し得る。
【0032】
クッションゴム２０ｃのうち、第２部分２２を構成する上記他の一部の厚みＴｃ２は、クッションゴム２０ｃのうち、第１部分２１を構成する上記一部の厚みＴｃ１の２分の１以下である。厚みＴｃ２を厚みＴｃ１の２分の１以下とすることで、大きい締め付けトルクでボルト３０及びナット５０を締め付けて高いシール面圧をかけることができる。
【0033】
４．ボンネット４０
図５Ａ及び図５Ｂの各々は、図１に示されるボンネット４０の外観及び一部の断面を示す。図５Ａの左半分はボンネット４０の外観をＹ方向に見た図であり、右半分はボンネット４０のＸＺ面に平行な断面をＹ方向に見た図である。図５Ｂの左半分はボンネット４０の外観を－Ｘ方向に見た図であり、右半分はボンネット４０のＹＺ面に平行な断面を－Ｘ方向に見た図である。図５Ｃはボンネット４０の底面図であり、ボンネット４０をＺ方向に見た図に相当する。
図５Ａ及び図５Ｂの各々は、図１に示されるボンネット４０の外観及び一部の断面を示す。図５Ａの左半分はボンネット４０の外観をＹ方向に見た図であり、右半分はボンネット４０のＸＺ面に平行な断面をＹ方向に見た図である。図５Ｂの左半分はボンネット４０の外観を－Ｘ方向に見た図であり、右半分はボンネット４０のＹＺ面に平行な断面を－Ｘ方向に見た図である。図５Ｃはボンネット４０の底面図であり、ボンネット４０をＺ方向に見た図に相当する。
【0034】
ボンネット４０には、４つのボルト孔４０ｈが形成されている。図２に示されるように弁本体１０の対応する位置にも４つのボルト孔１０ｈが形成され、図３Ａ及び図３Ｄに示されるようにダイヤフラム２０の対応する位置にも４つのボルト孔２０ｈが形成されている。これらのボルト孔１０ｈ、２０ｈ、及び４０ｈを４本のボルト３０がそれぞれ貫通し、それぞれナット５０で締め付けられる。
ボルト穴の数、及びボルト本数は一例を示すものであり、ダイヤフラム２０のサイズが大きくなるとボルト穴の数、及びボルト本数は増える。
ボルト穴の数、及びボルト本数は一例を示すものであり、ダイヤフラム２０のサイズが大きくなるとボルト穴の数、及びボルト本数は増える。
【0035】
ボンネット４０は、コンプレッサー６０を収容する筒状部４１を含む。筒状部４１は、ダイヤフラム２０の第２部分２２を弁本体１０に向けて－Ｚ方向に押し付ける押圧端面４２と、押圧端面４２より内側で、ダイヤフラム２０の第１部分２１の一部を収容する内段部４３と、を有する。内段部４３の－Ｚ方向の大きさＧは、ダイヤフラム２０の第１及び第２部分２１及び２２の厚みＴ１及びＴ２の差Ｔ１－Ｔ２よりも大きい。これにより、押圧端面４２が第２部分２２を押圧するときに、内段部４３が第１部分２１を押圧することは抑制され、第２部分２２に高いシール面圧をかけることができる。－Ｚ方向は、本発明における押し付け方向に相当する。
【0036】
内段部４３は、ボンネット４０の筒状部４１の内周面と押圧端面４２との稜線の一部に沿って形成された第１の段部４３１と、上記稜線の他の一部に沿って形成された第２の段部４３２と、を含む。第１及び第２の段部４３１及び４３２が互いに離れているので、第１及び第２の段部４３１及び４３２の切れ目においてはコンプレッサー６０がダイヤフラム２０の第１部分２１を押圧できる。従って、Ｙ方向に長いタッチラインＴＬ（図３Ｄ参照）の全体を弁本体１０に密着させ、第１及び第２の流路Ｃ１及びＣ２の間を確実に塞ぐことができる。
【0037】
５．ダイヤフラム２０及びボンネット４０の位置関係
図６Ａ及び図６Ｂの各々は、ダイヤフラム２０及びボンネット４０を組み合わせた断面図である。図６Ａはダイヤフラム２０及びボンネット４０のＸＺ面に平行な断面をＹ方向に見た図であり、図６Ｂはダイヤフラム２０及びボンネット４０のＹＺ面に平行な断面を－Ｘ方向に見た図である。ダイヤフラム２０の切断面を示すハッチングは省略されている。
図６Ａ及び図６Ｂの各々は、ダイヤフラム２０及びボンネット４０を組み合わせた断面図である。図６Ａはダイヤフラム２０及びボンネット４０のＸＺ面に平行な断面をＹ方向に見た図であり、図６Ｂはダイヤフラム２０及びボンネット４０のＹＺ面に平行な断面を－Ｘ方向に見た図である。ダイヤフラム２０の切断面を示すハッチングは省略されている。
【0038】
図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、ダイヤフラム２０に形成されたシールバンドＳＢは、ボンネット４０の内段部４３より外側の押圧端面４２と、弁本体１０との間に位置する。内段部４３と弁本体１０との間にはシールバンドＳＢが形成されていないので、内段部４３がダイヤフラム２０を押圧する必要がない。従って、ボルト３０及びナット５０の締め付けにより押圧端面４２がダイヤフラム２０を押圧しても、ダイヤフラム２０の一部が内段部４３から内側にはみ出すことがないので、圧縮反力の低下が抑制される。
【0039】
６．ダイヤフラム２０及びコンプレッサー６０の位置関係
図７は、ダイヤフラム２０の第１部分２１及びシールバンドＳＢの形状と、コンプレッサー６０の形状とを－Ｚ方向に投影して重ね合わせた様子を示す。図７には、第１部分２１、シールバンドＳＢ、及びコンプレッサー６０のそれぞれの外縁２１ｐ、ＳＢｐ、及び６０ｐのみを示す。
図７は、ダイヤフラム２０の第１部分２１及びシールバンドＳＢの形状と、コンプレッサー６０の形状とを－Ｚ方向に投影して重ね合わせた様子を示す。図７には、第１部分２１、シールバンドＳＢ、及びコンプレッサー６０のそれぞれの外縁２１ｐ、ＳＢｐ、及び６０ｐのみを示す。
【0040】
図７に示されるように、第１部分２１の外縁２１ｐは、コンプレッサー６０の外縁６０ｐより外側で、シールバンドＳＢの外縁ＳＢｐより内側に位置する。すなわち、コンプレッサー６０は第１部分２１の外縁２１ｐより外側は押圧せず、外縁２１ｐより内側を押圧する。ダイヤフラム２０のうちのコンプレッサー６０によって押圧される部分を第１の厚みＴ１とし、その外側のシールバンドＳＢが設けられた部分を第１の厚みＴ１よりも小さい第２の厚みＴ２とすることで、第１の厚みＴ１の部分ではコンプレッサー６０によってダイヤフラム２０を弁本体１０に隙間なく密着させることができ、第２の厚みＴ２を有する部分では弁本体１０に強く押し付けて高いシール面圧をかけることができる。
【0041】
７．その他
上述の実施形態においては、ダイヤフラム２０がＰＴＦＥのシール部品２０ｓを含む場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。クッションゴム２０ｃ及びシール部品２０ｓが、一体成型されたゴムに置き換えられてもよい。
上述の実施形態においては、ハンドル９０によって回転させられるスピンドル７０によってコンプレッサー６０が往復動する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。ダイヤフラム弁１００が空気圧式又は電動式の駆動機構を備えていてもよい。
上述の実施形態においては、ダイヤフラム２０がＰＴＦＥのシール部品２０ｓを含む場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。クッションゴム２０ｃ及びシール部品２０ｓが、一体成型されたゴムに置き換えられてもよい。
上述の実施形態においては、ハンドル９０によって回転させられるスピンドル７０によってコンプレッサー６０が往復動する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。ダイヤフラム弁１００が空気圧式又は電動式の駆動機構を備えていてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１及び第２の流路の間に位置する弁本体と、
第１の厚みを有する第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有し、前記第１部分との間に段差を有する第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記コンプレッサーを収容する筒状部を含むボンネットであって、前記筒状部が、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、前記ボンネットと、
を備える、ダイヤフラム弁。
第１の厚みを有する第１部分と、前記第１部分の外側を囲み、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有し、前記第１部分との間に段差を有する第２部分と、を含み、前記弁本体とともに前記第１及び第２の流路の間の連通路を構成する第１の状態と、前記第１及び第２の流路の間を塞ぐ第２の状態と、に切り替え可能なダイヤフラムと、
前記第１部分を前記弁本体に向けた押し付け方向に押し付けて前記ダイヤフラムを前記第２の状態とし、前記第１部分の前記弁本体に向けた押し付けを解除して前記ダイヤフラムを前記第１の状態とするコンプレッサーと、
前記コンプレッサーを収容する筒状部を含むボンネットであって、前記筒状部が、前記第２部分を前記弁本体に向けて押し付ける押圧端面と、前記第１部分の一部を収容する内段部と、を有し、前記内段部の前記押し付け方向の大きさが、前記第１及び第２の厚みの差よりも大きい、前記ボンネットと、
を備える、ダイヤフラム弁。
【請求項2】
請求項１に記載のダイヤフラム弁であって、
前記ダイヤフラムは、前記内段部より外側の前記押圧端面と前記弁本体との間に位置するシールバンドを含む、
ダイヤフラム弁。
前記ダイヤフラムは、前記内段部より外側の前記押圧端面と前記弁本体との間に位置するシールバンドを含む、
ダイヤフラム弁。
【請求項3】
請求項２に記載のダイヤフラム弁であって、
前記ダイヤフラム及び前記コンプレッサーの形状を前記押し付け方向に投影して重ね合わせたとき、前記第１部分の外縁は、前記コンプレッサーの外縁より外側で前記シールバンドの外縁より内側に位置する、
ダイヤフラム弁。
前記ダイヤフラム及び前記コンプレッサーの形状を前記押し付け方向に投影して重ね合わせたとき、前記第１部分の外縁は、前記コンプレッサーの外縁より外側で前記シールバンドの外縁より内側に位置する、
ダイヤフラム弁。
【請求項4】
請求項１に記載のダイヤフラム弁であって、
前記内段部は、前記ボンネットの内周面と前記押圧端面との稜線の一部に沿って形成された第１の段部と、前記稜線の他の一部に沿って形成された第２の段部と、を含み、前記第１の段部と前記第２の段部とが互いに離れている、
ダイヤフラム弁。
前記内段部は、前記ボンネットの内周面と前記押圧端面との稜線の一部に沿って形成された第１の段部と、前記稜線の他の一部に沿って形成された第２の段部と、を含み、前記第１の段部と前記第２の段部とが互いに離れている、
ダイヤフラム弁。