JP4755483B2 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤフラムによって通路の開閉を行なうダイヤフラム弁に関する。

従来のダイヤフラム弁は、図５に示すように、空気等の流体圧、ばね力等を受けてシリンダ１０１内を往復するピストン１０２が、このピストン１０２に取り付けられたスピンドル１０３、及びスピンドル１０３に取り付けられたコンプレッサ１０４を介して、ゴム等の弾性材からなるダイヤフラム１０５を作動させる。そして、このダイヤフラム１０５が、バルブ本体１０６内の通路１０７に突設された堰部１０８の弁座１０９に圧接して、この通路１０７を閉じることにより、ダイヤフラム弁は閉弁する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１４４２２５号公報（第１図、第３図）

上述のように、従来のダイヤフラム弁は、ダイヤフラム１０５が、バルブ本体１０６の通路１０７内に突設された堰部１０８の弁座１０９に圧接して通路１０７を閉じることにより、ダイヤフラム弁が閉弁する。しかし、この従来のダイヤフラム弁においては、弁座１０９がバルブ本体１０６の通路１０７内に突設された堰部１０８に設けられているため、この弁座１０９が通路１０７の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置においては、堰部１０８の立ち上がり部が障害となり、排出時に通路１０７に残った液体や粉体がスムーズに排出されず、特に堰部１０８の上流側において、液体の場合には液溜りが、また粉体の場合には滞留が生ずるという問題がある。

この問題に対しては、通路の周方向最低面に対してほぼ面一になるように弁座を形成すると共に、この面一の弁座に対応させるために標準よりも凸形状の大きい特殊ダイヤフラムを用いて、液溜りや滞留を防止することも行われてきた。しかしながら、この標準よりも凸形状の大きい特殊ダイヤフラムを製作することによって、今度はコスト高になるという問題が発生した。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その正立配管位置において液溜りや滞留の発生がなく、併せて標準形状のダイヤフラムが使用可能となって大幅なコスト削減を図ることができるダイヤフラム弁を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、弁座と、弁座を介して相互に接続される第１通路及び第２通路と、弁座に圧接して第１通路と第２通路とを遮断することができるダイヤフラムとを備えたダイヤフラム弁において、第２通路は、第１通路を水平にかつ弁座を第１通路の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置において第１通路に対して所定角度を設けて下方を向くように配設され、弁座の周方向最低面は、第１通路の周方向最低面よりも低くかつ第２通路の周方向最低面よりも高く位置することにある。ここで、周方向とはそれぞれの流線に対して直角の方向をいう。

このように、本発明のダイヤフラム弁においては、弁座の周方向最低面は、第１通路の周方向最低面よりも低く、かつ第２通路の周方向最低面よりも高く位置しているから、正立配管位置における排出時に、第１通路内の液体や粉体は弁座を通過して第２通路内へ流れ込むと共に、第２通路内へ流れ込んだ液体や粉体はこの第２通路から下方へ流れ落ちる。したがって、この正立配管位置において、弁座の両側に液溜まりや滞留が発生することはない。

また、第２通路が第１通路に対して所定角度を設けて下方を向くように配設されるから、ダイヤフラム取付部と弁座との距離が接近し、凸形状の大きい特殊ダイヤフラムを用いる必要がなくなる。すなわち、標準形状のダイヤフラムが使用可能となって、大幅なコスト削減を図ることができる。

上記所定角度は、９０°以上１８０°未満に設定されることが望ましい。所定角度が９０°の場合に、第２通路内へ流れ込んだ液体や粉体に対して最大の排出効果が得られるから、所定角度が上記範囲内にあれば液体や粉体をスムーズに排出することができる。なお、この所定角度は、９０°以上１５０°以下に設定されることがさらに望ましい。所定角度を１５０°以下に限定すれば、ダイヤフラムの選定などの面で、ダイヤフラム弁の設計がより容易になるという利点が生ずる。

上記ダイヤフラムの大きさは、通路の通過断面積に対するダイヤフラム近傍の最小通過断面積の比が、０．７以上１．０以下になるように設定されることが望ましい。本発明のダイヤフラム弁においては、第２通路は、第１通路に対して所定角度で下方を向くように配設されるから、ダイヤフラムの近傍において最小通過断面積の確保が困難になる場合も想定される。

このため、ダイヤフラムの大きさを、通路の通過断面積に対するダイヤフラム近傍の最小通過断面積の比が０．７以上になるように設定することにより、流体や粉体についてよりスムーズな流れを確保することができる。なお、ダイヤフラムの大きさは、通路の通過断面積に対するダイヤフラム近傍の最小通過断面積の比が、０．９以上１．０以下になるように設定されることがさらに望ましい。このようにすることにより、流体あるいは粉体の流れがさらにスムーズになる。

上記いずれかのダイヤフラム弁が２つ直列に連結されてなる２連のダイヤフラム弁において、２つのダイヤフラム弁の一方の通路同士が、弁座が相互に上下逆さまに配置されるように接続され、下側のダイヤフラム弁のダイヤフラムの周方向最低面は、上側のダイヤフラム弁が上側のダイヤフラム弁の他方の通路を水平とした上記正立配管位置に配置されたときに、下側のダイヤフラム弁の上記一方の通路の周方向最低面よりも低くかつ下側のダイヤフラム弁の他方の通路の周方向最低面よりも高く位置していることが望ましい。

上記ダイヤフラム弁においては、第２通路が第１通路に対して所定角度で下方を向くように配設されているから、ダイヤフラム弁の第１通路と第２通路との間に角度がつき、ダイヤフラム弁の取り付け時に、水平配管ができなくなる場合がある。しかしながら、このように一方の通路同士が、弁座が相互に上下逆さまに配置されるように接続されてなる２連のダイヤフラム弁を形成することにより、この２連のダイヤフラム弁の出入口が１８０°反対方向を向くことになり、これにより水平配管が可能になる。

また、上側のダイヤフラム弁がこのダイヤフラム弁の他方の通路を水平とした正立配管位置に配置されたとき、すなわち、上側のダイヤフラム弁がその他方の通路を水平にかつその弁座をその他方の通路の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置において、下側のダイヤフラム弁のダイヤフラムの周方向最低面を、下側のダイヤフラム弁の一方の通路の周方向最低面よりも低く、かつ下側のダイヤフラム弁の他方の通路の周方向最低面よりも高く位置させることにより、下側のダイヤフラム弁のダイヤフラムの内部ないし近傍に、液溜まりや滞留が発生することが防止される。

本発明のダイヤフラム弁は、弁座と、弁座を介して相互に接続される第１通路及び第２通路と、弁座に圧接して第１通路と第２通路とを遮断することができるダイヤフラムとを備えたダイヤフラム弁において、第２通路は、第１通路を水平にかつ弁座を第１通路の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置において第１通路に対して所定角度を設けて下方を向くように配設され、弁座の周方向最低面は、第１通路の周方向最低面よりも低くかつ第２通路の周方向最低面よりも高く位置するから、正立配管位置において液溜りや滞留の発生がなく、併せて標準形状のダイヤフラムが使用可能となって大幅なコスト削減を図ることができる、という優れた効果を奏する。

本発明に係るダイヤフラム弁を実施するための最良の形態を、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の参考例のダイヤフラム弁を示す正面断面図であり、図２は、図１の開閉機構を示す正面断面図であり、図３は、図１とは別のダイヤフラム弁を示す正面断面図である。

図１に示すように、ダイヤフラム弁１は、バルブ本体２と、ダイヤフラム６と、ダイヤフラム６の開閉機構３０とから形成される。バルブ本体２には、弁座３と、弁座３を介して相互に接続される直管状の第１通路４及び第２通路５とがそれぞれ設けられる。

第２通路５は、弁座３を挟んで第１通路４の反対方向に延びる。第２通路５は、図示するように、第１通路４を水平に、かつ弁座３が第１通路４に対して周方向最下位置にくるように配置したときに、第１通路４に対して１２０°の角度（所定角度）を設けて、下方を向くように配設される。ここで、周方向とは通路４等の流線に対して直角の方向をいう。

弁座３は、第１通路４から第２通路５にかけて下方に傾斜する傾斜面によって形成され、第２通路５は、この弁座３の傾斜面からさらに下方に傾斜するように形成される。したがって、弁座３の周方向最低面は、第１通路４の周方向最低面よりも低く、かつ第２通路５の周方向最低面よりも高く位置する。

ダイヤフラム６は特殊形状のものを用いる必要はなく、標準形状のダイヤフラムを用いることができる。ただし、ダイヤフラム６の大きさは、通路４，５の通過断面積に対するダイヤフラム６の近傍の最小通過断面積の比が、０．７以上１．０以下になるように設定される。すなわち、ダイヤフラムの大きさは、通常は通路の通過断面積に対するダイヤフラム近傍の最小通過断面積の比が０．７未満になるように設定されるから、少なくとも通常のものより１サイズ大きめのものが使用される。

これは、本ダイヤフラム弁１においては、第２通路５が第１通路４に対して１２０°の角度で下方を向くように配設されるため、ダイヤフラム６の近傍において最小通過断面積の確保が困難になる場合が想定されるからである。このように、ダイヤフラム６の大きさを、通路４，５の通過断面積に対するダイヤフラム６の近傍の最小通過断面積の比が０．７以上になるように設定することにより、流体や粉体についてよりスムーズな流れを確保することができる。

なお、ダイヤフラム６の大きさは、通常のものより２サイズ大きく、通路４，５の通過断面積に対するダイヤフラム６の近傍の最小通過断面積の比が０．９以上１．０以下になるように設定されることがさらに望ましい。このようにすることにより、流体あるいは粉体の流れがさらにスムーズになる。

図２に示すように、開閉機構３０は、２つのコイルバネ３５により図示下方に付勢されたピストン３６が、空気シリンダ３７内を気密に往復摺動する。作動空気がピストン３６の図示下側の空気室３８内に注入されると、ピストン３６はコイルバネ３５のばね力に抗して上昇する。ピストン３６にはスピンドル３９が取り付けられ、スピンドル３９はピストン３６によって上下に往復する。

図１に示すように、スピンドル３９の先端にコンプレッサ吊り４１が取り付けられ、コンプレッサ吊り４１にコンプレッサ４２が取り付けられる。図２に示したスピンドル３９が、コイルバネ３５の付勢力又は作動空気によって往復することにより、コンプレッサ吊り４１及びコンプレッサ４２を介してダイヤフラム６を作動させる。ダイヤフラム６が弁座３に圧接することにより、ダイヤフラム弁１が閉弁する。なお、この開閉機構３０は空気作動式であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、開閉機構は手動式等の他の方式のものであってもよい。

上述のように、ダイヤフラム弁１においては、弁座３の周方向最低面は、第１通路４の周方向最低面よりも低く、かつ第２通路５の周方向最低面よりも高く位置しているから、弁座３が通路４，５の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置において、排出時に、第１通路４内の液体や粉体は弁座３を通過して第２通路５内へ流れ込むと共に、第２通路５内へ流れ込んだ液体や粉体は、この第２通路５から下方へ流れ落ちる。したがって、弁座３の両側に、液溜りや滞留が生ずることがない。

また、第２通路５が第１通路４に対して１２０°の角度を設けて下方を向くように配設されるから、ダイヤフラム６の取付部と弁座３との距離が接近し、従来のように凸形状の大きい特殊ダイヤフラムを用いる必要がない。すなわち、標準形状のダイヤフラム６が使用可能となって、大幅なコスト削減を図ることができる。

さらに、従来のダイヤフラム弁においては、正立配管位置における液溜りや滞留を防止するため、弁座近傍の周方向最低面が極力面一になるように、弁座を通路に対して周方向に傾けてダイヤフラム弁の取り付けを行うこともなされてきた。しかし、この場合には、大きな開閉機構を配管に対して周方向に傾けて取り付けるため、その傾き方向に広い配管スペースが必要になるという問題があった。しかしながら、本ダイヤフラム弁によれば、液溜りや滞留の防止のために弁座を通路に対して周方向に傾けて取り付ける必要がなくなり、よって無駄な配管スペースを排除することができるという利点もある。

図３に示すダイヤフラム弁５１は、バルブ本体５２の第１通路５３と第２通路５４のなす角度（所定角度）が９０°に設定されたものである。このように、第１通路５３と第２通路５４のなす角度が９０°の場合に、第２通路５４内へ流れ込んだ液体や粉体に対して最大の排出効果が得られる。

したがって、上述のダイヤフラム弁１を含めて、バルブ本体２，５２の第１通路４，５３と第２通路５，５４のなす角度（所定角度）は、９０°以上１８０°未満に設定されることが望ましいことになる。所定角度がこの範囲内にあれば、液体や粉体をスムーズに排出することができる。なお、この所定角度は、９０°以上１５０°以下に設定されることがさらに望ましい。所定角度を１５０°以下に限定すれば、ダイヤフラムの選定などの面で、ダイヤフラム弁の設計がより容易になるという利点が生ずる。この点、上述のダイヤフラム弁１は所定角度が１２０°に設定されており、液体や粉体の排出及び設計の両面で、その容易性が最大限生かされたものとなっている。

本発明に係るダイヤフラム弁の一例を図４を参照して説明する。図４に示すダイヤフラム弁６１は、図１に示したダイヤフラム弁１と同様の構成を有する２つのダイヤフラム弁６２，７２が、直列に連結されてなる２連のダイヤフラム弁である。この２連のダイヤフラム弁６１は、２つのダイヤフラム弁６２，７２の一方の通路６３，７３同士が、それぞれの弁座６４，７４が相互に上下逆さまに配置されるように接続されている。また、下側のダイヤフラム弁７２のダイヤフラム７５の周方向最低面は、上側のダイヤフラム弁６２がその上側（他方）の通路６６を水平とした正立配管位置に配置されたときに、下側のダイヤフラム弁７２の上側（一方）の通路７３の周方向最低面よりも低く、かつ下側のダイヤフラム弁７２の下側（他方）の通路７６の周方向最低面よりも高く位置している。

このように、一方の通路６３，７３同士が、弁座６４，７４が相互に上下逆さまに配置されるように接続されてなる２連のダイヤフラム弁６１を形成することにより、この２連のダイヤフラム弁６１の出入口を形成する通路６６，７６同士が１８０°反対方向を行くことになり、これにより水平配管が可能になる。

また、上側のダイヤフラム弁６２がその上側（他方）の通路６６を水平とした正立配管位置に配置されたときに、すなわち、上側のダイヤフラム弁６２がその上側の通路６６を水平に、かつその弁座６４をその上側の通路６６の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置において、下側のダイヤフラム弁７２のダイヤフラム７５の周方向最低面を、下側のダイヤフラム弁７２の上側の通路７３の周方向最低面よりも低く、かつ下側のダイヤフラム弁７２の下側の通路７６の周方向最低面よりも高く位置させることにより、下側のダイヤフラム弁７２のダイヤフラム７５の内部ないし近傍に、液溜まりや滞留が発生することが防止される。

なお、上述のダイヤフラム弁は一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の参考例のダイヤフラム弁を示す正面断面図である。 図１の開閉機構を示す正面断面図である。 別のダイヤフラム弁を示す正面断面図である。 本発明に係るダイヤフラム弁の一例を示す正面断面図である。 従来のダイヤフラム弁を示す正面断面図である。

符号の説明

１ ダイヤフラム弁
２ バルブ本体２
３ 弁座
４ 第１通路
５ 第２通路
６ ダイヤフラム
３０ 開閉機構
３５ コイルバネ
３６ ピストン
３７ 空気シリンダ
３８ 空気室
３９ スピンドル
４１ コンプレッサ吊り
４２ コンプレッサ
５１ ダイヤフラム弁
５２ バルブ本体
５３ 第１通路
５４ 第２通路
６１ ダイヤフラム弁
６２ ダイヤフラム弁
６３ 第２通路
６４ 弁座
６６ 第１通路
７２ ダイヤフラム弁
７３ 第２通路
７４ 弁座
７５ ダイヤフラム
７６ 第１通路
１０１ シリンダ
１０２ ピストン
１０３ スピンドル
１０４ コンプレッサ
１０５ ダイヤフラム
１０６ バルブ本体
１０７ 通路
１０８ 堰部
１０９ 弁座

Claims (3)

1. 弁座（６４，７４）と、前記弁座を介して相互に接続される第１通路（６６，７６）及び第２通路（６３，７３）と、前記弁座に圧接して前記第１通路と前記第２通路とを遮断することができるダイヤフラム（７５）とを備え、前記第２通路は、前記第１通路を水平にかつ前記弁座を前記第１通路の周方向最下位置にくるように配置される正立配管位置において前記第１通路に対して所定角度を設けて下方を向くように配設され、前記弁座の周方向最低面は、前記第１通路の周方向最低面よりも低くかつ前記第２通路の周方向最低面よりも高く位置するダイヤフラム弁（６２，７２）が２つ直列に連結されてなる２連のダイヤフラム弁（６１）において、
   前記２つのダイヤフラム弁の一方の前記通路（６３，７３）同士が、前記弁座（６４，７４）が相互に上下逆さまに配置されるように接続され、下側の前記ダイヤフラム弁（７２）の前記ダイヤフラム（７５）の周方向最低面は、上側の前記ダイヤフラム弁（６２）が前記上側のダイヤフラム弁の他方の前記通路（６６）を水平とした前記正立配管位置に配置されたときに下側の前記ダイヤフラム弁の前記一方の通路（７３）の周方向最低面よりも低くかつ前記下側のダイヤフラム弁の他方の前記通路（７６）の周方向最低面よりも高く位置していることを特徴とするダイヤフラム弁。
2. 前記所定角度は、９０°以上１８０°未満に設定されることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム弁。
3. 前記ダイヤフラム（６）の大きさは、前記通路（４，５，５３，５４）の通過断面積に対する前記ダイヤフラム近傍の最小通過断面積の比が０．７以上１．０以下になるように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤフラム弁。