特開 2024-95049 ダイヤフラムバルブ

(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】P2024095049

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】ダイヤフラムバルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/16 20060101AFI20240703BHJP

【ＦＩ】

F16K7/16 F

F16K7/16 E

F16K7/16 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022212049

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】390002381

【氏名又は名称】株式会社キッツ

(74)【代理人】

【識別番号】100081293

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 哲男

(72)【発明者】

【氏名】與羽 大介

(57)【要約】

【課題】弁閉シールさせるために必要なダイヤフラムへの押圧力を抑えて操作トルクを軽減しながら弁閉操作可能であり、弁閉時には、弁座全体に強いシール力でダイヤフラムを均一に密着シールさせてシール性能を向上したダイヤフラムバルブを提供する。
【解決手段】弁座６を開閉するダイヤフラム１５と、ダイヤフラムに積層したクッションゴム１６と、クッションゴムを押圧するコンプレッサ１７と、コンプレッサとダイヤフラム及びクッションゴムを昇降動させるステム１２とを備えている。コンプレッサとクッションゴムとの間に位置する中央部の外方周囲面７１には隙間Ｓを設け、クッションゴムとダイヤフラムとの間に位置する中央部の外方周囲面７０にはクリアランスＣを設け、弁閉操作の際に、隙間ＳとクリアランスＣの相乗作用によりダイヤフラムの押圧応力が均一で、かつシール性能を向上させた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁座を開閉するダイヤフラムと、このダイヤフラムに積層したクッションゴムと、このクッションゴムを押圧するコンプレッサと、このコンプレッサと前記ダイヤフラム及び前記クッションゴムを昇降動させるステムとを備えたダイヤフラムバルブであって、前記コンプレッサと前記クッションゴムとの間に位置する中央部の外方周囲面には隙間を設けると共に、前記クッションゴムと前記ダイヤフラムとの間に位置する中央部の外方周囲面にはクリアランスを設け、弁閉操作の際に、前記隙間と前記クリアランスの相乗作用により前記ダイヤフラムの押圧応力が均一で、かつシール性能を向上させたことを特徴とするダイヤフラムバルブ。

【請求項2】

前記隙間は、前記コンプレッサと前記クッションゴムの前記外方周囲面の外側から内側に向けて順次広幅に形成され、かつ前記クリアランスは、前記ダイヤフラムと前記クッションゴムの前記外方周囲面の外側から内側に向けて順次広幅に形成された請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項3】

前記ダイヤフラムと前記クッションゴムの中央部に設けたボス部を前記コンプレッサの中央部に設けた凹部に嵌合し、前記ボス部の側面下方側と前記ダイヤフラムの前記外方周囲面との交差位置に空隙を設けた請求項１又は２に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項4】

前記弁座は、流路方向に対して交差する方向に向けて突設形成した堰部である請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項5】

前記コンプレッサの押圧面には、前記堰部に対向する堰部対向面と前記ダイヤフラムの変形を防ぐダイヤフラム押圧面を有する請求項４に記載のダイヤフラムバルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイヤフラムバルブに関し、特に、ダイヤフラムと、このダイヤフラムを押圧するコンプレッサとの間にクッションゴムを備えた構造のダイヤフラムバルブに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ダイヤフラムバルブは、駆動側のステムと、このステムの下部側に設けられたダイヤフラム押さえであるコンプレッサと、流路開閉用のダイヤフラムとが備えられ、ステムの昇降動により、コンプレッサを介してダイヤフラムを動作させてボデー内の流路を開閉可能に設けられている。このようなダイヤフラム弁において、コンプレッサとダイヤフラムとの間にクッションゴムが設けられ、このクッションゴムを介してコンプレッサからの押圧力をダイヤフラムに伝達するようにしたものが知られている。

【0003】

この種のダイヤフラム弁として、例えば、特許文献１のダイヤフラム弁が開示されている。このダイヤフラム弁は、下部側ダイヤフラムと上部側ダイヤフラムとによるダイヤフラム部材と、このダイヤフラム部材の上面側のコンプレッサであるダイヤフラム押さえとが設けられている。下部側ダイヤフラムは、合成樹脂材料により形成され、一方、上部側ダイヤフラムは、合成ゴム材料によりクッションゴムの態様に設けられ、これら上部側ダイヤフラム（クッションゴム）と、下部側ダイヤフラムとが密着されて二層構造のダイヤフラム部材が設けられる。ダイヤフラム部材の中央部には、コンプレッサ側に向けて突出するボス部が設けられ、このボス部は、下広がりの円錐台形状に形成されている。

【0004】

コンプレッサは、下部側に開口した凹部が設けられ、この凹部に上記ダイヤフラム部材のボス部が嵌合した状態でこれらが組み合わせられ、コンプレッサの押圧前には、ボス部の周囲において、コンプレッサとダイヤフラム部材との間にはクリアランスが設けられる。コンプレッサによるダイヤフラム部材の押圧時には、その押圧力が凹部からボス部の上面に伝達され、続いて、下広がりの円錐台形状部分を通してボス部の周囲に伝達される。このようにして、コンプレッサによりダイヤフラム部材全体を均一に下方に押圧しようとするものである。

【0005】

一方、特許文献２のダイヤフラム弁においては、第１隔膜部材と第２隔膜部材とによるダイヤフラム部材と、このダイヤフラム部材の上面側に配置されるコンプレッサとを有している。
ダイヤフラム部材において、第１隔膜部材は、フッ素系樹脂により形成されたダイヤフラムであり、一方、第２隔膜部材は、ゴム材料により形成されたクッションゴムであり、第１隔膜部材が下側、第２隔膜部材が上側に配置されてこれらが積層されて形成された状態でダイヤフラム部材が構成される。ダイヤフラム部材の中央部には、コンプレッサ側に向けて突出する凸部（ボス部）が設けられている。

【0006】

コンプレッサは、円状の押圧中央部と、この押圧中央部の周縁に設けられる押圧周縁部とを有し、押圧中央部側に上記ダイヤフラム部材の凸部が挿入した状態でこれらコンプレッサとダイヤフラム部材とが組み合わせられる。コンプレッサの押圧前には、凸部の周囲において、ダイヤフラム部材とコンプレッサとの間には空間が設けられ、この空間の間隔は、中央側から外径側に向かって徐々に小さくなっている。これにより、コンプレッサによるダイヤフラム部材の押圧時には、その押圧力がダイヤフラム部材の外縁側から徐々に伝達され、ダイヤフラム部材全体に一度にトルクを掛けないように低いトルクで止水しようとするものである。

【0007】

上記のようなダイヤフラムバルブでは、積層したダイヤフラムとクッションゴムとをコンプレッサで一体に動作させて弁閉操作しようとするものであり、この場合、クッションゴム全体の変形に合わせてダイヤフラムが変形する。このようにクッションゴムによってダイヤフラムを変形させ、このダイヤフラムのボデー側の弁座に対向する面を弁座に当接シールさせて弁閉するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１５－１９７１１９号公報

【特許文献2】特開２０２０－１６５４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１や特許文献２のように、積層されたダイヤフラムとクッションゴムとが、コンプレッサによる押圧時に一体に動作して弁閉する構造のダイヤフラム弁の場合、クッションゴムによりダイヤフラム全面を変形させてダイヤフラムのシール面を対向するボデーの弁座に当接シールさせる必要があり、この場合、クッションゴムとダイヤフラムの弾性力（可撓性）が異なり、これらの押圧力が加わるときには、クッションゴムよりも弾性力の低いダイヤフラムが、クッションゴムの変形に追随して変形しにくくなる。

【0010】

そのため、クッションゴムからダイヤフラム全体に所定の押圧力を伝達することが難しくなり、特に、コンプレッサとクッションゴム（ダイヤフラムの上部の層）との間に空間を設けた状態で、ダイヤフラムの外径側において中心側のボス部からの距離が遠くなっていることで、ボス部からの押圧力が伝達しにくくなり、コンプレッサからの押圧力をダイヤフラム全体に正確に伝えることが困難になる。その結果、ダイヤフラムを所定のシール形状に変形しにくくなり、弁座に密着シールできなくなるおそれがある。

【0011】

さらに、ダイヤフラムバルブを小型に設ける場合には、ダイヤフラムの外形も小さくなることから、ボス部付近を中心に、より一層ダイヤフラムがクッションゴムに追随して変形しにくくなるためにシール性が悪化しやすい。

【0012】

上記のことから、特許文献１や特許文献２の構造のダイヤフラムバルブにおいて、ダイヤフラムの弁座との対向位置の中央部から外径側まで均一の押圧応力を生じさせて、ダイヤフラムと弁座側とによるシール性を確実に発揮させるためには、コンプレッサ側からの押圧力を強くする必要がある。この場合、ステムの操作トルクを高めることになるため、操作性の低下につながる。さらに、操作トルクを上昇させた場合、ダイヤフラムや弁座の消耗も激しくなり、耐久性が悪化するという問題も生じる。

【0013】

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、弁閉シールするために必要なダイヤフラムへの押圧力を抑えて操作トルクを軽減しながら弁閉操作可能であり、弁閉時には、弁座全体に強いシール力でダイヤフラムを均一に密着シールさせてシール性能を向上したダイヤフラムバルブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、弁座を開閉するダイヤフラムと、このダイヤフラムに積層したクッションゴムと、このクッションゴムを押圧するコンプレッサと、このコンプレッサとダイヤフラム及びクッションゴムを昇降動させるステムとを備えたダイヤフラムバルブであって、コンプレッサとクッションゴムとの間に位置する中央部の外方周囲面には隙間を設けると共に、クッションゴムとダイヤフラムとの間に位置する中央部の外方周囲面にはクリアランスを設け、弁閉操作の際に、隙間とクリアランスの相乗作用によりダイヤフラムの押圧応力が均一で、かつシール性能を向上させたダイヤフラムバルブである。

【0015】

請求項２に係る発明は、隙間は、コンプレッサとクッションゴムの外方周囲面の外側から内側に向けて順次広幅に形成され、かつクリアランスは、ダイヤフラムとクッションゴムの外方周囲面の外側から内側に向けて順次広幅に形成されたダイヤフラムバルブである。

【0016】

請求項３に係る発明は、ダイヤフラムとクッションゴムの中央部に設けたボス部をコンプレッサの中央部に設けた凹部に嵌合し、ボス部の側面下方側とダイヤフラムの外方周囲面との交差位置に空隙を設けたダイヤフラムバルブである。

【0017】

請求項４に係る発明は、弁座は、流路方向に対して交差する方向に向けて突設形成した堰部であるダイヤフラムバルブである。

【0018】

請求項５に係る発明は、コンプレッサの押圧面には、堰部に対向する堰部対向面とダイヤフラムの変形を防ぐダイヤフラム押圧面を有するダイヤフラムバルブである。

【発明の効果】

【0019】

請求項１に係る発明によると、コンプレッサとクッションゴムとの間の中央部の外方周囲面に隙間、クッションゴムとダイヤフラムとの間の中央部の外方周囲面にクリアランスをそれぞれ設け、弁閉操作の際に、隙間とクリアランスの相乗効果によりダイヤフラムの押圧応力を均一にしていることで、弁閉シールさせるために必要なダイヤフラムへの押圧力を抑えて操作トルクを軽減しつつ弁閉操作可能となり、弁閉時には、ダイヤフラムの当接シール側を弁座全体に強いシール力で均一に密着シールさせてシール性能を向上させることが可能になる。

【0020】

請求項２に係る発明によると、隙間は、コンプレッサとクッションゴムの外方周囲面の外側から内側に向けて順次広幅に形成していることで、コンプレッサの押圧時には、その外縁部付近とクッションゴムの外縁部付近とが当接し、この状態からコンプレッサがクッションゴムを外縁部から中央部にかけて徐々に押圧することで、押圧されたクッションゴムをその中央部付近の隙間において圧縮し、ダイヤフラムの中央部を中心とした弁座との対向側に密着させた状態で均一に押圧できる。クリアランスは、ダイヤフラムとクッションゴムの外方周囲面の外側から内側に向けて順次広幅に形成していることで、クッションゴムにより押圧されたダイヤフラムは、外縁側から中央の弁座にかけて徐々に密着シールするように変形してこのシール部分に押圧力が集中することで、弁座の端部付近から中央部にかけて均一に密着シールさせることができ、このダイヤフラムに加える押圧力を抑えながら十分なシール力を発揮させて強固に弁閉して漏れを確実に阻止できる。隙間とクリアランスとを時間差によって埋めることで、その相乗作用によって操作トルクを抑えつつ、シール性を向上することができる。

【0021】

請求項３に係る発明によると、ダイヤフラムとクッションゴムの中央部のボス部をコンプレッサの中央部の凹部に嵌合し、ボス部の側面下方側とダイヤフラムの前方周囲面との交差位置に空隙を設けたことにより、この空隙を埋めながらダイヤフラムの中央部を弁座に沿って変形させることができる。これにより、ダイヤフラム中央部の押圧シール力を確保している。

【0022】

請求項４に係る発明によると、弁座は、流路方向に対して交差する方向に向けて突設形成した堰部であり、このような堰部タイプの場合であっても、操作トルクを軽減しながら弁閉操作可能であり、弁閉時には、堰部によって高い気密性を維持して流体への悪影響を抑え、安定したシール性能を発揮する。

【0023】

請求項５に係る発明によると、コンプレッサの押圧面には、堰部に対向する堰部対向面とダイヤフラムの変形を防ぐダイヤフラム押圧面を有しているので、ダイヤフラム押圧面によってダイヤフラム全体を均等に押圧しつつ、堰部対向面により堰部に対向するダイヤフラムを確実に押圧して高い密封シール性を確保する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明のダイヤフラムバルブの実施形態を示す縦断面図である。

【図2】図１の縦断面図である。

【図3】図２の要部拡大断面図である。

【図4】本発明のダイヤフラムバルブの分離斜視図である。

【図5】コンプレッサを示す斜視図である。

【図6】ダイヤフラムを示す斜視図である。

【図7】図１のダイヤフラムバルブの弁閉状態を示す縦断面図である。

【図8】図７の縦断面図である。

【図9】本発明のダイヤフラムバルブの弁開状態を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明におけるダイヤフラムバルブの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明のダイヤフラム弁の縦断面図であり、完全に弁閉状態になる前の状態を示している。図２は、図１の縦断面図、図４は、図１のダイヤフラムバルブの分離斜視図を示している。

【0026】

図１～図４において、本実施形態におけるダイヤフラム弁（以下、バルブ本体１という）は、ボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４を備え、これらのユニットを組み合わせて一体化することで構成される。
ボデーユニット２は、ボデー５、ライニング部１１を備え、駆動ユニット３は、ステム１２、ハンドル１３、ボンネット１４を備えている。

【0027】

ダイヤフラムユニット４は、弁座６を押圧するダイヤフラム１５と、このダイヤフラム１５に積層したクッションゴム１６と、このクッションゴム１６を押圧するコンプレッサ１７と、このコンプレッサ１７とダイヤフラム１５及びクッションゴム１６を昇降動させるステム１２と、連結部材１９と、抜け止め用のピン２０とを備えている。このダイヤフラムユニット４を駆動ユニット３で動作させることにより、バルブ本体１を開閉可能になっている。

【0028】

ボデーユニット２において、ボデー５の内部には流路７が形成され、この流路７は、一次側流路７ａ、二次側流路７ｂを有している。
ボデー５の流路７内には弁座６が形成され、この弁座６は、流路７方向に対して交差する方向に向けて流路中央部の下面から突設形成され、そのシール側が円弧状に形成された堰部よりなっている。本例における堰部（弁座）６は、ボデー５のフランジ面５ａからやや低い位置まで形成され、このように堰部タイプの弁座６を備えたバルブ本体１は、いわゆるウェアー式（ウェアー型）とも呼ばれ、堰部６の上方よりダイヤフラム１５を押し付けて流路７を閉止するようになっている。ウェアー式のダイヤフラムバルブの場合、気密性が高く、優れた弁座シール性能を発揮する。

【0029】

ボデー５における堰部６の上方側には開口部２２が形成され、この開口部２２の周囲と、流路７を含むボデー５の内部には、フッ素樹脂等の樹脂によるライニング加工によりライニング部１１が設けられる。このライニング部１１により、ボデー５におけるダイヤフラム１５との当接側に前記堰部６が設けられる。
ボデー５における開口部２２の周囲の４箇所には、固定用ボルト２５が螺合可能な雌ネジ２６が形成されている。開口部２２の周囲にはフラット状のフランジ面５ａが設けられ、このフランジ面５ａに駆動ユニット３が載置されて一体化される。

【0030】

駆動ユニット３において、ステム１２は、その中央部の外周面におねじ部３０が形成され、このおねじ部３０よりも上部には略角形状の角部３１、おねじ部３０よりも下部には外径方向に環状に突出する環状突出部３２がそれぞれ形成されている。

【0031】

ハンドル１３は、その中央に角部３１を嵌合可能な角穴１３ａが形成され、これら角部３１と角穴１３ａとの嵌合を通して、固着ナット３３によりステム１２上端に着脱自在に固定される。このハンドル１３の手動操作により、ステム１２が回動可能に設けられる。

【0032】

ボンネット１４は、上部側に円筒部３４、下部側にフランジ部３５がそれぞれ設けられ、このフランジ部３５がボデー５のフランジ面５ａに取付けられる。円筒部３４の内周面には、上記ステム１２のおねじ部３０と螺合するめねじ部３６が形成される。上記のステム１２は、これらおねじ部３０とめねじ部３６との螺合を介して、ボンネット１４に対して昇降動可能に取付けられる。フランジ部３５の四隅付近の所定位置には、固定用ボルト２５が螺合する雌ネジ部３７が形成されている。

【0033】

ダイヤフラムユニット４において、コンプレッサ１７は、ダイヤフラム押さえからなっており、クッションゴム１６を介してダイヤフラム１５を弁座６に押圧可能に設けられる。
コンプレッサ１７の底面側には押圧面４０が設けられ、このコンプレッサ押圧面４０は、堰部（弁座）６に対向する堰部対向面４１と、ダイヤフラム１５の変形を防ぐダイヤフラム押圧面４２を有している。

【0034】

図５において、堰部対向面４１は、弁座６の円弧部分と相似する略円弧形状により、コンプレッサ１７の底面側から帯状に突出形成して設けられ、この堰部対向面４１は、ダイヤフラム１５の押圧時に、このダイヤフラム１５を弁座６に沿って変形させて密着シールさせることが可能になっている。

【0035】

一方、ダイヤフラム押圧面４２は、堰部対向面４１から一段低い位置に緩やかな球面形状によって設けられ、弁閉時において、この堰部対向面４１でダイヤフラム１５を弁座６に押圧するときに、ダイヤフラム押圧面４２がダイヤフラム１５に当接しながらこのダイヤフラム１５の変形を防ぐようになっている。

【0036】

コンプレッサ１７の底面側の中央部には、略円形状で有底の凹部４３が形成され、さらに、この凹部４３に続けて穴部４４が連通して形成され、この穴部４４の直径方向には長穴部４５も連通するように形成される。これら穴部４４及び長穴部４５の凹部４３との反対側の周縁部には、ピン２０が係止可能な図３の係止縁部４６が設けられている。後述するように、コンプレッサ１７は、穴部４４、長穴部４５を通してステム１２の下部に取付けられる。

【0037】

図３において、コンプレッサ１７の底面の外縁部付近には、その断面視において、互い違いのアール面、すなわち、曲面の凹凸方向の異なる２つのＲ面７２、７３が設けられ、これらのＲ面７２、７３の交点位置には変曲点Ａが設けられる。これらのＲ面７２、７３、及び変曲点Ａにより、このコンプレッサ１７の底面とクッションゴム１６の上面との間には、後述する隙間Ｓが設けられる。Ｒ面７２、７３を設ける場合、例えば、Ｒ面７２の大きさ≦Ｒ面７３の大きさの関係に設けることが望ましい。
本実施例における変曲点Ａとは、コンプレッサ１７の下面外周に形成された膨出部７７の頂点に対し、クッションゴム１６上面側外縁部からのなだらかなｒ面７６とコンプレッサ１７に対向するＲ面７２との間にある変曲点が、対向し当接する点である。

【0038】

図１、図３、図４におけるコンプレッサ１７の上部には凹状の係合部４７が形成され、この係合部４７にはステム１２の環状突出部３２が側方から装入されて係合される。これら係合部４７と環状突出部３２との係合により、コンプレッサ１７は、ステム１２の下部に取付けられ、ステム１２と共にこのコンプレッサ１７を昇降動させてダイヤフラム１５を開閉させるようになっている。コンプレッサ１７における環状突出部３２と係合部４７との対向面側にはスラストベアリング４８が装着され、このスラストベアリング４８を通してステム１２がコンプレッサ１７に対して空転可能に設けられている。

【0039】

連結部材１９は、ダイヤフラム１５を、クッションゴム１６を介してコンプレッサ１７に連結するために設けられ、棒状部５０と、鍔部５１と、貫通孔５２とを有している。棒状部５０は、コンプレッサ１７への連結側に略円柱形状に形成され、この棒状部５０の上部付近には、直径方向に貫通孔５２が形成され、この貫通孔５２にピン２０が圧入可能に設けられる。連結部材１９は、ピン２０を介してその上部がコンプレッサ１７に連結される。

【0040】

鍔部５１は、連結部材１９のダイヤフラム１５との固定（埋設）側となる棒状部５０の下端に形成され、本例において、この鍔部５１は、棒状部５０よりやや大きい略円板形状に形成されていることで、連結部材１９の小型化にも対応している。

【0041】

連結部材１９は、例えば、インサート成形等の手段により、ダイヤフラム１５に固定される。この場合、連結部材１９における鍔部５１と棒状部５０の一部が、ダイヤフラム１５の後述する中央部５５に設けられたボス部５６に埋設され、これらダイヤフラム１５と連結部材１９とが一体化される。

【0042】

図４、図６に示したダイヤフラム１５は、例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂により設けられ、図９に示す弁開時には、堰部（弁座）６への当接側である中央部５５が上部方向に凸形状となり、図７に示す弁閉時には、中央部５５が下部方向に凸形状に弾性変形するようになっている。

【0043】

ダイヤフラム１５の中央部５５の上面には、ボス部５６が凸状に形成され、一方、ダイヤフラム１５の中央部５５の底面には、リブ部６０が直線状に形成され、弁閉時には、このリブ部６０が堰部６に当接してシール可能に設けられている。リブ部６０の外周囲には、このリブ部６０と連続するように環状リブ６１が形成されている。

【0044】

リブ部６０は、堰部６との対向側に、この堰部６に当接シールな所定高さによって設けられ、環状リブ６１は、堰部６の外周側に形成される外周シール面２３との対向側にシール可能な所定高さにより設けられる。これらリブ部６０と環状リブ６１は、略同じ高さに形成され、リブ部６０が堰部６に当接したときに一次側流路７ａと二次側流路７ｂとを遮断するように設けられる。
また、ダイヤフラム１５の四隅付近には、固定用ボルト２５が挿通可能な挿通穴６２が形成されている。

【0045】

図３において、クッションゴム１６は、ダイヤフラム１５の外形と略同形状により、ステム１２側からの押圧時の圧力を吸収可能な適宜の厚さに形成される。クッションゴム１６の中央部６３には、凸状のボス部６４が形成され、このボス部６４の反対面側には凹状部６５が形成される。さらに、クッションゴム１６の中央には、連結部材１９を挿通可能な連通穴６６が形成され、クッションゴム１６の四隅付近には、ダイヤフラム１５の場合と同様に、固定用ボルト２５が挿通可能な図４の挿通穴部６７が形成されている。

【0046】

クッションゴム１６の底面には、その断面視において、互い違いのアール面、すなわち、曲面の凹凸方向の異なる２つのＲ面７４、７５が設けられ、これらのＲ面７４、７５の交点位置には変曲点Ｂが設けられる。これらのＲ面７４、７５、及び変曲点Ｂにより、このクッションゴム１６の底面とダイヤフラム１５の上面との間には、後述するクリアランスＣが設けられる。Ｒ面７４、７５を設ける場合、例えば、Ｒ面７４の大きさ＜Ｒ面７５の大きさの関係に設けることが望ましい。
本実施例における変曲点Ｂとは、クッションゴム１６下面外縁部からのなだらかなｒ面７８に連接するダイヤフラム対向Ｒ面７５との境界部位に対して、ダイヤフラム１５上面外縁部からのなだらかなｒ面７９と、このｒ面７９に接続するクッションゴム対向Ｒ面７４との境界部位が、対向して当接する点である。

【0047】

図３に示した、弁体（ダイヤフラム１５）の中心を流路と直交するように切断した断面図において、変曲点Ｂは、前述したコンプレッサ１７の底面に設けられた変曲点Ａよりも、弁体（ダイヤフラム１５）の中心に近い内側に配置されるように、クッションゴム１６のＲ面７４、７５、及び前述したコンプレッサ１７のＲ面７２、７３がそれぞれ設定される。図において、変曲点Ｂは、変曲点Ａよりも、水平方向の距離ΔＴの分だけ、ダイヤフラム１５の中心に近い内側に配置されている。

【0048】

図１～図４において、ダイヤフラムユニット４を構成する場合には、先ず、連結部材１９を一体化したダイヤフラム１５に対し、連通穴６６に連結部材１９を挿通させつつクッションゴム１６を重ねた状態にする。
続いて、連結部材１９の貫通孔５２にピン２０を圧入してダイヤフラム１５からのクッションゴム１６の抜け出しを防止し、これらダイヤフラム１５とクッションゴム１６とを離脱不能に一体化する。

【0049】

最後に、ダイヤフラム１５の挿通穴６２とクッションゴム１６の挿通穴部６７の位置を合わせた状態で、ピン２０を圧入した連結部材１９の上部先端側をコンプレッサ１７の穴部４４、長穴部４５から挿入した後に、コンプレッサ１７をクッションゴム１６（ダイヤフラム１５）に対して略９０°回転させることで、ピン２０を係止縁部４６に係止させる。これにより、ダイヤフラム１５、クッションゴム１６とコンプレッサ１７とを連結してダイヤフラムユニット４を構成し、その離脱を防ぐことが可能になる。このとき、コンプレッサ１７の底面によりクッションゴム１６の中央部６３が上方からやや押圧され、これらコンプレッサ１７とクッションゴム１６との相互の回転が防がれる。

【0050】

さらに、上記ボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４を組み合わせて一体化する場合には、先ず、駆動ユニット３において、ボンネット１４に対してステム１２を回転して下降させ、このステム１２の環状突出部３２をフランジ部３５の底面よりも突出させた状態とする。

【0051】

次いで、コンプレッサ１７の係合部４７にステム１２の環状突出部３２を側方から装入して係合させることにより、駆動ユニット３とダイヤフラムユニット４とを接続する。接続後には、ボンネット１４に対してステム１２を回転させ、ダイヤフラム１５の外枠側がボンネット１４のフランジ部３５底面に当接する程度まで上昇させるようにする。

【0052】

最後に、一体化した駆動ユニット３とダイヤフラムユニット４とを、挿通穴６２、挿通穴部６７を４箇所の雌ネジ２６に合わせつつフランジ面５ａに載置し、雌ネジ２６、雌ネジ部３７に固定用ボルト２５を螺合させ、この固定用ボルト２５に固定用ナット６８を螺合してこれらを固定することにより、ボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４を一体化させる。
バルブ本体１は、これらボデーユニット２、駆動ユニット３、ダイヤフラムユニット４に分離可能に設けていることで、簡便に組み立てでき、修理やメンテンナンスも容易になる。

【0053】

バルブ本体１の構成後には、クッションゴム１６の中央部６３に設けたボス部６４がコンプレッサ１７の中央部に設けた凹部４３に嵌合され、ダイヤフラム１５の中央部５５に設けたボス部５６がクッションゴム１６の中央部６３に設けた凹状部６５に嵌合され、これらにより、ダイヤフラム１５とクッションゴム１６のボス部５６、６４をコンプレッサ１７の凹部４３に嵌合した状態で、ダイヤフラム１５、クッションゴム１６、コンプレッサ１７が組み合わせられる。

【0054】

図１、図２に示したバルブ本体１が完全に弁閉状態になる前の状態においては、ダイヤフラム１５の中央部５５付近が下部方向（下向き）に凸形状の状態となり、リブ部６０が堰部（弁座）６に当接しつつ、一次側流路７ａと二次側流路７ｂとを遮断する前の状態となる。

【0055】

この場合、ステム１２をやや下降させていることにより、コンプレッサ１７の外周側がクッションゴム１６に当接した状態となっており、このようなコンプレッサ１７が非圧縮の弁閉状態において、コンプレッサ１７の凹部４３下面とクッションゴム１６のボス部６４上面、クッションゴム１６の凹状部６５とダイヤフラム１５のボス部５６上面とがそれぞれ当接する。さらに、ダイヤフラム１５のボス部５６の側面下方側とこのダイヤフラム１５の外方周囲面７０との交差位置には、空隙Ｇが設けられた状態になっている。

【0056】

コンプレッサ１７とクッションゴム１６との間に位置するクッションゴム１６の中央部６３の外方周囲面７１には、隙間Ｓが設けられ、ダイヤフラム１５とクッションゴム１６との間に位置する外方周囲面７１にはクリアランスＣが設けられる。

【0057】

このとき、隙間Ｓは、コンプレッサ１７とクッションゴム１６の外方周囲面７１の外側から内側に向けて順次広幅になるように形成され、かつ、クリアランスＣは、ダイヤフラム１５とクッションゴム１６の外方周囲面７０の外側から内側に向けて順次広幅になるように形成されている。

【0058】

この状態からコンプレッサ１７により圧縮力を加えて弁閉操作する際には、これら隙間ＳとクリアランスＣとの相乗効果により、ダイヤフラム１５の押圧応力が均一で、かつシール性能を向上させるようにしている。

【0059】

バルブ本体１を操作する場合、図１、図２の状態からハンドル１３を弁閉方向に回転すると、おねじ部３０とめねじ部３６との螺合を介してステム１２が下降し、このステム１２の環状突出部３２がスラストベアリング４８を介して空転しながらコンプレッサ１７を下方に押圧する。これによりコンプレッサ１７が下降してクッションゴム１６を押し潰し、その押圧力がダイヤフラム１５の中央部５５近傍に伝達されて下方に向けて変形し、リブ部６０が堰部（弁座）６に密着シールして図７、図８に示した弁閉シール状態となる。この弁閉時には、ダイヤフラム中央部５５が下部方向に凸形状となる。

【0060】

一方、図７、図８の弁閉状態からハンドル１３を弁開方向に回転すると、ステム１２が上昇し、環状突出部３２とコンプレッサ１７の係合部４７とが空転しつつ、コンプレッサ１７がステム１２に引き上げられて上昇する。このコンプレッサ１７の上昇により、ピン２０を介してコンプレッサ１７に一体化された連結部材１９も上昇し、この連結部材１９と固定されたダイヤフラム１５が、クッションゴム１６を押圧しながら上方に向けて変形して弁開方向に動作する。

【0061】

図９に示した弁開状態では、ダイヤフラム中央部５５が、上部方向（上向き）に凸形状の状態となり、リブ部６０が堰部（弁座）６から離間した状態となる。これにより、一次側流路７ａと二次側流路７ｂとが連通して弁開状態となる。

【0062】

なお、上記実施形態のバルブ本体１は、例えば、口径サイズ１５Ａや２０Ａなどの小型（小口径）サイズに適しているが、これ以外にも、口径サイズが５０Ａや８０Ａなどのより大きい口径サイズにも適用でき、さらには、大口径バルブと呼ばれるサイズの一層大きい大型バルブにも適用可能である。

【0063】

バルブ本体１は、前述した堰部タイプ（ウェアー式）以外にも、流路内の底面側を弁座としたストレート状タイプ、いわゆるストレート式（ストレート型）と呼ばれる構成であってもよい。この場合、例えば、粘性が高く流れにくい流体などに適しており、圧力損失や液溜まりも少なくなる。さらに、バルブ本体１をストレート状タイプに設ける場合などには、ダイヤフラム１５を、通常時にその中央部５５付近が下部方向（弁閉方向）に凸形状となるように成形してもよい。また、バルブ本体１を堰部タイプやストレート状タイプ以外の構造に設けるようにしてもよい。

【0064】

バルブ本体１の堰部（弁座）６は、一、二次側流路７ａ、７ｂに対して必ずしも直交方向に設ける必要はなく、その場合にも、堰部６の向きに対向するようにダイヤフラム１５のリブ部６０を成形すればよい。

【0065】

ライニング部１１は、必ずしもボデー５の内周全体に設ける必要はなく、ダイヤフラム１５が当接する堰部６（弁座）側のみに設けるようにしてもよい。さらには、ボデー５の堰部６側にダイヤフラム１５が当接したときに、例えば樹脂のダイヤフラム１５と金属のボデー５の組合せのように、シール性を確保できれば、ライニング部１１を省略することも可能である。

【0066】

ダイヤフラム１５は、例えばゴム材料などのフッ素樹脂以外の材料により形成することもでき、さらに、ダイヤフラム１５を構成する材料の弾性力などの性質に応じて、連結部材１９の棒状部５０、鍔部５１の外径や太さなども任意に変更できる。

【0067】

連結部材１９は、少なくとも鍔部５１がダイヤフラム１５に固定されていれば、上部付近までインサート成形されていてもよい。さらに、これら連結部材１９とダイヤフラム１５とは、インサート成形以外の手段により一体化されてもよい。連結部材１９の鍔部５１は、棒状部５０と同径に形成してもよく、さらには、連結部材１９の形状を、前述した実施形態の態様以外に設けてもよい。

【0068】

バルブ本体１を操作するために手動用のハンドル１３を設けているが、バルブ本体１は手動に限らず、図示しない電動アクチュエータ等を接続して自動操作することも可能である。

【0069】

続いて、本発明におけるダイヤフラム弁の上記実施形態における動作並びに作用を説明する。
図１、図２に示すバルブ本体１のコンプレッサ１７の外周がクッションゴム１６に当接した弁閉シール前の状態から、ハンドル１３でステム１２を弁閉方向に回転させて弁閉操作すると、ステム１２は、おねじ部３０とめねじ部３６との螺合を通して下方へ移動し（下降動作し）、スラストベアリング４８を介してコンプレッサ１７を押圧する。

【0070】

この場合、コンプレッサ１７の凹部４３下面とクッションゴム１６のボス部６４上面とが当接し、クッションゴム１６の凹状部６５下面とダイヤフラム１５のボス部５６上面とが当接し、これら二ヶ所の領域を通してコンプレッサ１７、クッションゴム１６、ダイヤフラム１５が接触した状態となる。そのため、コンプレッサ１７からの押圧力は、クッションゴム１６のボス部６４に伝達され、続いて、この押圧力がクッションゴム１６からダイヤフラム１５に伝達される。

【0071】

しかも、コンプレッサ１７からの押圧力は、ボス部６４中央付近を通してクッションゴム１６からダイヤフラム１５に伝わり、このダイヤフラム１５のリブ部６０とボデー５の堰部６上面（弁座）との間に集中してかかる。そのため、ステム１２からコンプレッサ１７を通して働く押圧力が、ダイヤフラム１５のシール部分であるリブ部６０に集中して加わるようになる。これにより、弁閉動作時に、堰部６（弁座）とリブ部６０とのシール面圧を高めてシール性能を向上させることが可能になる。

【0072】

図７においては、図１の状態からさらにステム１２を下降させてコンプレッサ１７により押圧力を加えた弁閉状態を示している。
図１（図２）の状態から図７の状態までコンプレッサ１７により押圧力を加えるときには、前述したように、図２の状態でコンプレッサ１７とクッションゴム１６との間に隙間Ｓを設けていると共に、クッションゴム１６とダイヤフラム１５との間にクリアランスＣを設けている。

【0073】

上記の隙間Ｓは、コンプレッサ１７とクッションゴム１６の外方周囲面７１の外側から内側に向けて順次広幅に形成されているので、弁閉操作時のコンプレッサ１７の押圧時には、その外縁部がクッションゴム１６の外縁部に当接した状態で、コンプレッサ１７が隙間Ｓを介してクッションゴム１６を外縁部から中央部へ向けて徐々に押圧することになる。

【0074】

この場合、ステム１２がコンプレッサ１７を押し下げると、コンプレッサ１７下部の外縁部に設けられた変曲点Ａが、クッションゴム１６の外縁部付近の上面に当接し、コンプレッサ１７下部が、クッションゴム１６上部を外縁部から中心部にかけて徐々に押し下げ始める。このように、コンプレッサ１７下部がクッションゴム１６上部を押し下げることで、隙間Ｓが外縁部から中心部へ埋まり始め、一定時間経過後にクッションゴム１６下部に設けられた変曲点Ｂが、ダイヤフラム１５上部を外縁部から中心部にかけて徐々に押し下げ始める。

【0075】

このクッションゴム１６の変形により、クリアランスＣも外縁部から中心部へ次第に埋まっていくようになる。この時、変曲点Ａ、Ｂは、弁体（ダイヤフラム１５）の中心を流路と直交するように切断した面の断面図において、変曲点Ｂが変曲点Ａよりも弁体の中心に近い内側に配置されるように、距離ΔＴを設けているため、変曲点Ａが押し下げられてから隙間Ｓが埋まり始めるまでと、変曲点Ｂに力が伝わりクリアランスＣが埋まり始めるまでの間に、距離ΔＴにより時間差が生じる。
このように、距離ΔＴを設けていることで、隙間ＳとクリアランスＣとが、時間差によって埋まるようになり、その相乗作用により、コンプレッサ１７の押下に伴って弁閉操作に必要な力が極端に上昇することを防ぎつつ、中央に向かってダイヤフラム１５を徐々に押圧して、均一なシールを得ることが可能となる。

【0076】

上記のようにして、クッションゴム１６は、コンプレッサ１７の堰部対向面４１とダイヤフラム押圧面４２とにより押圧される。そのため、クッションゴム１６は、堰部対向面４１とダイヤフラム１５のシール部であるリブ部６０付近との間に圧縮され、このリブ部６０に沿うようにして偏りなく均一に圧縮される。このクッションゴム１６の圧縮部分は、コンプレッサ１７の堰部対向面４１に沿って外縁部から中央部にかけて次第に押圧されることで、その押圧部分が徐々に中央部６３に移動するように変形する。
一方、ダイヤフラム押圧面４２に対向するクッションゴム１６の部分は、このダイヤフラム対向面４２より押圧されて、その球面形状に沿って略均等に圧縮されようとする。

【0077】

クッションゴム１６からダイヤフラム１５に力が加わるときには、クッションゴム１６とダイヤフラム１５との間に位置する中央部６３の外方周囲面７０に、この外方周囲面７０の外側から内側に向けて順次広幅となるクリアランスＣを形成しているので、クッションゴム１６の外縁部がダイヤフラム１５の外縁部に当接した状態で、クッションゴム１６が、クリアランスＣを介してダイヤフラム１５を外縁部から中央部５５に向けて徐々に押圧する。

【0078】

この場合、ダイヤフラム１５における堰部対向面４１が対応する位置、すなわち、リブ部６０が設けられた位置では、堰部対向面４１によって圧縮されたクッションゴム１６によって押圧される。このとき、クッションゴム１６がクリアランスＣを外縁部から徐々に埋めるように弾性変形しながらダイヤフラム１５を押圧することで、このダイヤフラム１５のリブ部６０の形成位置付近では、堰部６に沿って外縁部から中央部５５にかけて次第に変形し、リブ部６０が堰部６に密着シールする。

【0079】

さらに、ダイヤフラム１５の中央部５５に設けたボス部５６、クッションゴム１６の中央部６３に設けたボス部６４を、コンプレッサ１７の中央部に設けた凹部４３に嵌合した状態とし、ボス部５６の側面下方側と外方周囲面７０との交差位置に空隙Ｇを設けていることにより、中央部６３付近まで変形したクッションゴム１６がこの空隙Ｇを埋めるように変形し、ダイヤフラム１５のボス部５６の根元回りまでクッションゴム１６側からの押圧力が伝達される。そのため、クッションゴム１６を通して帯状の堰部対向面４１の全面に渡って均一に押圧力を伝達できる。

【0080】

上述したように、コンプレッサ１７の堰部対向面４１と、この堰部対向面４１に対応するダイヤフラム１５のリブ部６０との間に位置するクッションゴム１６とを、外縁部から中央部に押圧して均一な密着度合とし、この均一に圧縮されたクッションゴム１６を介してダイヤフラム１５のリブ部６０付近をその外縁部から中央部５５にかけて押圧していることにより、堰部６上面に密着したリブ部６０のみにダイヤフラム１５からの押圧力を集中して加えることができ、さらに、ダイヤフラム１５の中央部５５におけるボス部５６に空隙Ｇを介して押圧力を伝えることができるため、堰部６に対してリブ部６０を強い圧接力で均等にシールできる。

【0081】

コンプレッサ１７からの押圧力でダイヤフラム１５全体をクッションゴム１６全体の変形に追随させて所定のシール形状に変形させる必要がなく、ダイヤフラム１５のうちの堰部６と対向するリブ部６０付近のみを変形させることで密着シール状態に弁閉操作できるので、弁閉時の操作トルクを軽減しながら確実にシール性を発揮でき、ダイヤフラム１５や堰部６の消耗も抑えて耐久性も向上する。

【0082】

そのため、弁閉時にリブ部６０と堰部６とが密着シールするようにすれば、図７において、ダイヤフラム１５のリブ部６０以外の部分において、このダイヤフラム１５のボス部５６の根元回りよりも外周側とクッションゴム１６の外方周囲面７０との間にクリアランスＣが残っていてもよい。

【0083】

上述したように、バルブ本体１は、弁閉操作の際には、隙間ＳとクリアランスＣの相乗効果により、ダイヤフラム１５の押圧応力が均一で、かつシール性能を向上させるようにしていることから、操作トルクを増加することなく、リブ部６０と堰部（弁座）６とを均一かつ封止性を高めた状態で弁閉シールし、流体漏れを確実に防ぐことができる。

【0084】

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

【符号の説明】

【0085】

１ バルブ本体
６ 堰部（弁座）
１２ ステム
１５ ダイヤフラム
１６ クッションゴム
１７ コンプレッサ
４０ コンプレッサの押圧面
４１ 堰部対向面
４２ ダイヤフラム押圧面
４３ コンプレッサの凹部
５５ ダイヤフラムの中央部
６３ クッションゴムの中央部
６４ クッションゴムのボス部
７０ ダイヤフラムの外方周囲面
７１ クッションゴムの外方周囲面
Ｃ クリアランス
Ｇ 空隙
Ｓ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】