JPS63285373A - ダイヤフラムシール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は各種ガス工業、分析、医療、生物工学、計装な
どに用いられる比較的小口径のダイヤフラムシール弁に
関する。

［従来の技術］ 従来、これらの分野には第５図に示すような金属ダイヤ
フラムシール弁が使用されている。

第５図において、１５１は本体、１５２はふたである。

本体１５１内に弁シート１５３を予め装着した弁体１５
４とスプリング１５５とを挿入し、弁体の上に金属ダイ
ヤフラム１５６を置く、ふた１５２は本体上部に設ける
が、予め弁棒１５７を螺入し、本体１５１とふた１５２
との間にダイヤフラム１５６を挟んで締め付ける。１５
８は弁を操作するための手動ハンドルであり、１５９は
ハンドル１５８を弁棒１５７に固定するための止めねじ
である。弁の本体とふたとの間および弁棒ねじ１６０を
伝っての外部に対する漏洩は、ダイヤフラムによって密
封されているので、生じない、弁体１５４は通常スプリ
ング１５５によって押し上げられており、弁は閉状態に
ある。ハンドル１５８を操作することによって弁棒１５
７は回転しつつ下降する。これにより、ダイヤフラム１
５６はたわみを生じ弁体１５４をスプリング１５５に逆
らって押し下げ、弁シート１５３を本体のシート１６１
に密着させて弁を閉状態にする。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上記ダイヤフラムシール弁の欠点は次のとおりである。

弁内部に弁体およびスプリングが設置されているため、
流体を流して弁を開閉したときに、本体内壁、スプリン
グ、弁体、ダイヤフラムがたがいに接触摩耗を引き起こ
す、この接触摩耗によって生じた金属粉は、シート面に
かみ込んでシート漏れの原、因となったり、清浄度を要
求される配管ではこの金属粉は絶対に許されない、また
弁体が弁棒と一体ではなく分断しているため弁開閉のと
きに偏心し易く、弁シートと本体シートの接触面が定ま
らず、弁シートについた本体シートの圧痕が漏れ止めを
妨げる。

本発明の目的は上記の問題点を解消するため、弁内部に
弁体およびスプリングをなくしかつ弁の開閉が行える弁
を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記したように弁体およびスプリングをなくし
た弁であり、その特徴は、上部を開放し左右に流出入口
を形成しこの流入口とつながった上向き流路を有する本
体と、前記本体の上部に装着するふたと、前記ふたの中
央部を貫通しこの貫通部でねじ螺着する弁棒と、前記本
体とふたとの間にそれらの外周部で挟持されたダイヤフ
ラムとからなり、前記弁棒を下降して、同時に弁棒と接
触するダイヤフラムを下降させて前記本体の上向き流路
上端のシートに圧接することにより弁を閏とし、前記下
降したダイヤフラムを弾性変形域にすることにより前記
弁棒を上昇してダイヤフラムを上昇させて弁を開とする
ダイヤフラムシール弁である。

［実施例］ 本発明の一実施例、ダイヤフラムシール弁の全開状態を
第１図に示す。

１はダイヤフラムシール弁の本体で、次のように構成さ
れている。左側に流入口３、右側に流出口４を形成し、
中央部に流入口とつながり流れ方向を上向きにする上向
き流路５を形成し、さらに上向き流路５の流出口側に流
出口とつながり流れ方向が下向きである下向き流路６を
形成する。

また、上向き流路５の上端部には合成樹脂等のシート７
を装着する。弁の本体上部は開放されており、本体１の
上部にはふた２を嵌合装着し、嵌合したふたのストッパ
ーとして本体１の嵌合部に段差１２を形成する。このふ
た２を嵌合装着することによって本体１の上部とふた２
との間に流体室１３が形成され、この流体室１３は上向
き流路５と下向き流路６とを連通している０本体１とふ
た２とを嵌合装着するとき、本体１とふた２の下面との
間に薄板のダイヤフラム９を設けてその外周部を本体段
差部１２とふた２の外周部下面とで挟持する。

この挟持をするには本体上部の外周におねじを切り−こ
のおねじに螺合するふた押さえナツト１０を螺着、締め
付けることによって行う。ダイヤフラム９を本体１とふ
た２の間に挟持することによって前記した流体室１３は
このダイヤフラム９によって分断される。ふた２の中央
には弁棒８が貫通しておりこの貫通部においてふた２と
弁棒８とがねじ接合、螺合している。この弁棒８は回転
自在であり回転によって上昇、下降する。

弁棒８の上部（こはハンドル１１が着脱自在に固定され
ハンドル１１を回転することによって弁棒８が上下移動
する。弁棒８の最下部はダイヤフラム９と面接触してお
り、弁棒８に固定したハンドル１１を回転し弁棒８を下
げることによってダイヤフラム９も同時に押し下げる。

押し下げられたダイヤフラム９は最後に上向き流路５の
上部に装着したシート７に接触して弁は全閉状態となる
。この後弁棒８をハンドル回転によって上昇させたとき
ダイヤフラム９が弁棒に追随して上昇するようにする。

すなわち、ダイヤフラム９を弾性域内で変形させ弁を開
閉するようにすることである０本発明は、前記したとお
り弁内部にスプリングと弁体がないので同志或いはスプ
リングと本体内壁、さらにスプリングと弁体との接触摩
耗がない。したがって、これらの接触摩耗による金属粉
が生じない。

ダイヤフラム９は通常大きな曲率半径を持つ部分球殻形
状をしている。このダイヤフラム９を弁棒８によって押
し下げ全閉状態にして、この後弁棒８を上昇してダイヤ
フラム９を上昇させて弁を開にするとき、ダイヤフラム
９が弁棒を追随するようにしたダイヤフラム９の形状に
ついて説明する。

第２図はダイヤフラム９の形状を大きな曲率を持った部
分球殻形状としその縦断面図である。第２図においてダ
イヤフラムの曲率半径をＲ、ダイヤフラム板厚をｔ、ダ
イヤフラム曲率中心とダイヤフラム両端を結んだ直線の
なす角度を２βとする。

この形状のダイヤフラムを弁棒８によりＰｋｇの荷重で
押したときのダイヤスラムの変形量をδｍ墓とする。荷
重Ｐとダイヤフラム板厚ｔと角度βで表わされるαの値
を種々変えたとき（αをパラメータとしたとき）Ｐとδ
の関係は第４図のとおりで第４図において荷重Ｐの値が
小さいときはダイヤフラム変形がほぼ弾性域であるので
、αの値が大きいと弾性変形域内におけるダイヤフラム
の変形量δが大きい、したがってαを大きくとると弁と
して全開時の流量、が大きくなり、流過抵抗が小さい。

ここでダイヤフラム９の弾性域とは、弁棒８によってダ
イヤフラムを押し下げ変形させた後、弁棒８を上昇した
ときダイヤフラムも上昇する範囲をいう。

また、本実施例では上向き流路５の上端部に合成樹脂等
のシート７を装着している。しかしダイヤフラム９に合
成樹脂等のコーティングを行い、上向き流路５の上端部
は本体金属のまま突起形状としてもよい。

本実施例、によるダイヤフラムシール弁は弁内部に弁体
およびスプリングがないのでこれらの摩擦摺動部がない
、したがって、これらの摩擦による金属粉が発生しない
。さらに、弁の開閉を行うことができ、弁の流過抵抗も
小さい。また弁体がないので弁体の偏心もない。

［発明の効果］ 本発明の効果は次のとおりである。

ａ、弁内部の通過流体接触部に摩擦摺動部がないので、
金属粉が全く発生せず、発生金属粉のシート面かみ込み
によるシート漏れや配管系の金属粉汚染がない。

ｂ、弁棒が偏心防止機構を備えているので、弁の急激な
開閉や流体の乱流による弁体の偏心がなく永く確実なシ
ール性を保つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す弁開時の縦断面図、第
２図はダイヤフラム縦断面図、第３図は弁棒でダイヤフ
ラムを押し下げているときの縦断面図、第４図はダイヤ
フラムにかかる荷重と変形量の関係を表わす図、第５図
は従来のダイヤフラムシール弁の縦断面図である。 １・・・本体　　　２・・・ふた　　　７・・・シート
８・・・弁棒　　　９・・・ダイヤフラム代理人　弁理
士　猪　熊　克　彦 晃　ｌ　目 第２　目 第５０ Ｊ９ Ｈ／　　　　／≦７Ｂり 手続補正書（自発） １　事件の表示　　昭和６３年特許願第９２２７５号２
　発明の名称　　ダイヤフラムシール弁３　補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称　（５
０ｇ”）　　日立金属株式会社４　代理人 住所　東京都世田谷区砧−下目８番１号４０４号５　補
正の対象 明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の詳細な説明」
の欄。 ６　補正の内容 別紙の通り。 １、明細書の「特許請求の範囲」の欄を次のとおりに補
正する。 前記本体とふたとの間で周縁部を密封挟持し中部が上方
に膨出した薄板金（１ダイヤフラムとからなり、前記弁
棒を下降させたときにダイヤフラダイヤフラムシール弁
。 ２、明細書第３頁第１９行「［問題点を・・・Ｊから第
９頁第５行「・・・を保つ。」までを次のとおりに補正
する６ ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、流出口に連通ずる凹所を上面に設は流入口に
連通する弁座を前記凹所の中央に形成した本体と、該本
体の上部に固定し中央に貫通孔を有するふたと、該ふた
の貫通孔に昇降自在に嵌合した弁棒と、前記本体とふた
との間で周縁部を密封挟持し中央部が上方に膨出した薄
板金属製ダイヤフラムとからなり、前記弁棒を下降させ
たときにダイヤフラムが弾性変形して前記弁座に圧接し
て弁を閉とし、前記弁棒を上昇させたときにダイヤフラ
ムが元の形状に弾性復帰して弁を開とするように形成し
たダイヤフラムシール弁である。 ［実施例］ 本発明の一実施例を添付の図面によって説明する。第１
図は同実施例のダイヤフラムシール弁の全開状態を示す
縦断面図である。 １はダイヤフラムシール弁の本体で、次のように構成さ
れている。左側に流入口３、右側に流出口４を形成し、
中央部に流入口３とつながり流れ方向を上向きにする上
向き流路５を形成し、さらに上向き流路５の流出口側に
流出口４とつながり流れ方向が下向きである下向き流路
６を形成する。 また、上向き流路５の上端部には合成樹脂等のシート７
を装着して弁座とする。弁の本体上部は開放されており
、本体１の上部にはふた２を嵌合装着し、嵌合したふた
２のストッパーとして本体１の嵌合部に段差１２を形成
する０本体１にふた２を嵌合装着することによって本体
１の上部とふた２との間に流体室１３が形成され、この
流体室１３は上向き流路５と下向き流路６とを連通して
いる。 本体１とふた２とを嵌合装着するとき、本体１のシート
７の上方に、中央部が上方に膨出した薄板金属製ダイヤ
フラム９を配設し、ダイヤフラム９の周縁部を本体の段
差１２とふた２の外周部下面とで挟持して密封保持する
。この挟持をするには本体上部の外周におねじを切り、
このおねじに螺合するふた押さえナツトｌＯを螺着、締
め付けることによって行う。ダイヤフラム９を本体１と
ふた２の闇に挟持することによって前記した流体室１３
はこのダイヤフラム９によって分断される。 ふた２の中央には弁棒８が貫通する貫通孔があって、こ
の貫通孔においてふた２と弁棒８とがねじ接合、螺合し
ている。この弁棒８は回転自在であり、弁棒８の上部に
はハンドル１１が着脱自在に固定され、ハンドル１１を
回転することによって弁棒８が昇降する。弁棒は空圧等
の流体圧や磁力などによって昇降させてもよい。 弁棒８を下降させるとその最下端面はダイヤフラム９を
押圧し、ダイヤフラム９は弾性変形し更に塑性変形して
、ダイヤフラム９の中央部は下方に移動するが、ダイヤ
フラム９の弾性変形の範囲内でダイヤフラム９の中央部
が本体１のシート７に圧接して弁が閉状態となるように
、ダイヤフラム９とシート７との間隔すなわちリフトを
定める。 この後弁棒８を上昇させたときに、ダイヤフラム９が弁
棒８に追随して上昇し、元の形状に弾性復帰するように
する。すなわちダイヤフラム９を弾性変形範囲内で変形
させて、弁を閏閉するようにすることである。このダイ
ヤフラム９を弁棒８によって押し下げ全閉状態にして、
この後弁棒８を上昇してダイヤフラム９を上昇させて弁
を開にするとき、ダイヤフラム９が弁棒を追随するよう
にしたダイヤフラム９の形状について説明する。 第２図はダイヤフラム９の形状を大きな曲率を持った部
分球殻形状としその縦断面図である。第２図においてダ
イヤフラムの曲率半径をＲ、ダイヤフラム板厚をｔ、ダ
イヤフラム曲率中心とダイヤフラム両端を結んだ直線の
なす角度を２βとする。この形状のダイヤフラム９を弁
棒８によりＰｋｇの荷重で押したときのダイヤフラムの
変形量をδｍｍとする（第３図）。α＝Ｒβ２／ｌをパ
ラメータとしたときのＰとδとの関係の一例を第４図に
示す。 第４図において荷重Ｐの値が小さいときはダイヤフラム
変形はほぼ弾性域である。すなわち弾性変形する範囲を
例えばＰ　＜　７　Ｋｇとすれば、α＝２．１のときは
変位量δが約０．４ｍｍ以下が弾性変形の範囲であり、
したがってリフトは最大限約０．４ｍｍ　Ｌか取れない
、同様にα＝３．２．５６３４．５．３７のときはリフ
トはそれぞれ最大限約０．６．０．８．０　、９ｍｍま
で取れることとなる。すなわちαの値が大きいと弾性変
形域内におけるダイヤフラムの変形量δが大きい。した
がってαを大きくとると弁として全開時の流量が大きく
なり、流通抵抗が小さい。 しかしα＝６．２７ではＰく０の領域を持つ。これは、
この領域ではダイヤフラムを上方に引っ張り上げる力を
加えなければダイヤフラム９を元の形状に復帰できない
ことを意味し、弁棒８の下面とダイヤフラム９の上面と
を接着しない限り、弁として利用し難い０本発明は弁棒
とダイヤフラムとを接着する構成とはしていないため、
α＝６．２７のときはシフトは最大限約０．５５ｍ５ｊ
、か取れず、したがって第４図の例ではα＝５．３４な
いしはα＝　５．３７が好ましいこととなる。 第４図に示した曲線は、弁棒８を貫通孔に螺合させたと
きのように、変位量δを増大させたときの荷重Ｐの変化
を表すが、同図に示した矢印は、弁棒８に空圧等を作用
させたときのように、荷重Ｐを増大させたときの変位量
δの変化を表す。すなわちα＝５．３４などでは、上限
座屈値Ａから一気に変位量δが増大する飛び移り座屈に
よる大変形を起こす。 第４図のα＝　６．２７のときのように、飛び移り座屈
の大変形において下限座屈値Ｂが負の値を持つか否かは
、αの値のほかにダイヤフラム９の材質や、ダイヤフラ
ム９の周縁部の固定方法などに依存するが、周縁部を剛
体的に固定したときには、下限座屈値Ｂは負の値を持た
ない。したがって弁棒８を下降させたときにダイヤフラ
ム９が弾性変形の範囲内でシート７に押圧されるように
リフトを定めるだけで十分であり、弁棒８を上昇させれ
ばダイヤフラム９は必ず元の形状に復帰する。 なお本実施例では上向き流路５の上端部に合成樹脂等の
シート７を装着して弁座としている。しかしダイヤフラ
ム９に合成樹脂等のコーティングを行い、上向き流路５
の上端部は本体金属のまま突起弁座形状としてもよい。 またダイヤフラム９の形状は上方に膨出した台形状とす
ることもでき、また複数枚を重ねて使用することもでき
る。 ［発明の効果］ 本発明の効果は次のとおりである。 ａ、弁内部の通過流体接触部にスプリングや弁体なとの
空擦摺動部がないので、接触摩耗による金属粉が全く発
生せず、発生金属粉のシート面がみ込みによるシート漏
れや配管系の金属粉汚染がない。 ｂ、弁の開閉に際して偏心しやすい弁体を有しておらず
、ふたの貫通孔に嵌合して偏心しにくい弁棒のみによっ
て弁を開閉するから、弁の急激な開閉や流体の乱流など
があっても永く確実なシール性を保つ。 Ｃ，ダイヤフラムとして上方に膨出した薄板金属を使用
しているから、リフトを大きくとることができ、したが
って流過抵抗の小さい弁を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部を開放し左右に流出入口を形成し中央部にこの流入
   口とつながった上向き流路を有する本体と、前記本体の
   上部に装着するふたと、前記ふたの中央部を貫通しこの
   貫通部でねじ螺着する弁棒と、前記本体とふたとの間に
   それらの外周部で挟持されたダイヤフラムとからなり、
   前記弁棒を下降して、同時に弁棒と接触するダイヤフラ
   ムを下降させて前記本体の上向き流路上端のシートに圧
   接することにより弁を閉とし、前記下降したダイヤフラ
   ムを弾性変形域にすることにより前記弁棒を上昇してダ
   イヤフラムを上昇させて弁を開とすることを特徴とする
   ダイヤフラムシール弁。