JP2008069873A - バルブシート構造とその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｏリングのはみ出し、浮上がり現象及び装着溝のデッドスペースを生じない、プロセス流体の置換特性に優れたバルブシート構造とその組立方法を提供する。
【解決手段】 弁体の弁座対向面の外周端部に形成され、平坦なシール底面及び先端部に外周側に向け傾斜面が形成され反り出す内側段部を有するシール底面に略垂直な内周面からなるＯリング装着溝と、弁体の先端部外周に圧入され、先端部内周面に中心軸側に向け傾斜面が形成され反り出す外側段部を有する略円筒状の押さえリングとを備え、装着溝に装着されたＯリングは、装着溝と押さえリングとの間に挟みこまれ、内側段部と外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形されて一部先端部が前記間口からはみ出して弁座をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部が形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｏリングを用いた各種バルブの弁体、特に半導体製造等において必要なプロセスガス等の流体置換特性に優れた弁体のバルブシート構造及びその組立方法に関する。

各種バルブの弁体の弾性体バルブシートにＯリングを用いる技術として、従来、図４〜１１に示す方法（例１〜８）が用いられている。

図４、５はそれぞれ従来の例１、２のバルブシート構造部分の縦断面図、図６は例１のバルブシート構造におけるＯリングの「はみ出し」現象を示す説明図（縦断面図）で、（ａ）は弁室側へのＯリングの「はみ出し」現象、（ｂ）は流出流路側へのＯリングの「はみ出し」現象を示す。

例１は、弁体（圧接軸）１０１の先端部側面に設けたＯリング溝１０２にＯリング１０３を保持し弁ボディ１０４のシール面１０５に圧接するバルブシート構造である（これに類似なものが例えば、特許文献１）。

例２は、例１と逆に弁ボディ２０４に設けたＯリング溝２０２にＯリング２０３を保持しているバルブシート構造である。

図４、５中、符号２０５は弁体２０１のシール面、１０６、２０６は弁体１０１、２０１の支持部シール用Ｏリング、１０７、２０７は流出流路、Ｗ１、Ｗ４はＯリング溝１０２、２０２の幅をそれぞれ示す。

例１、２の方法はＯリング１０３、２０３の直径方向に圧接幅Ｗ２、Ｗ５を必要とするので圧接側の溝深さＷ３、Ｗ６が浅くなり、流体の急激な圧力変動や流速の大きい場合でのＯリング１０３、２０３の「浮き上り」現象によりＯリング溝１０２、２０２から外れ易い。あるいは、図６（ａ）、（ｂ）に例示するように、封止圧力によってＯリングが高圧側から低圧側に押し出される「はみ出し」現象を生じ、シール性能及び寿命を低下させる等の問題点がある。

図７の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来の例３、例４のバルブシート構造部分の縦断面図である。

例１、２の上記問題点を避けるには、図７（ａ）の例３に示すように、弁ボディ３０４と弁体３０１との直径方向スキマＣ１、Ｃ２を狭める方法が考えられるが、スキマＣ１、Ｃ２を狭めると流量が著しく制限されてしまうという問題点がある。また、狭いスキマ状態にあって弁ボディ３０４内径面と弁体３０１外径面との接触なく相互に移動させ得る手段として支持部シール用Ｏリング３０６が必要である。

また、図７（ｂ）の例４は、弁体４０１の軸方向弁室への流入流路４０８、４０９が分流するように並列して配置された例であり、弁体４０１の支持部シール用Ｏリング４０６がシート部のＯリング４０３からの距離Ｂが大きく離れている構造となっている。このため、狭いスキマ状態を保持して弁ボディ４０４内径面と弁体４０１外径面との接触なく相互に移動させる精度が一層厳しい構造となる。

図７（ａ）、（ｂ）中、符号３０５、４０５はシール面、３０７、４０７は流出流路、３０８は流入流路を示す。

図８の（ａ）は従来の例５のバルブシート構造部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＯリングの装着状況を説明するためのＰ１部の拡大図である。

例５は、アリ溝型のＯリング溝５０２によるＯリング保持方法である（これに類似なものが例えば、特許文献２）。アリ溝型のＯリング溝５０２は、弁ボディ５０４のシール面５０５に正対して弁体５０１の先端面に加工されＯリング５０３を保持するので、図７（ａ）の例３のように弁ボディ５０４と弁体５０１との直径方向スキマを狭める必要はなくなる。

しかし、図８（ｂ）に示すように、アリ溝型Ｏリング溝５０２の奥側底面の幅Ｗ７はＯリング５０３の径ｄ１より大きく、アリ溝型Ｏリング溝５０２の底面の奥隅は流体が残存するデッドスペースＤＳとなってしまう。この残存流体は、アリ溝型Ｏリング溝５０２の間口ｗ１とＯリング５０３とに封入されたような状態になるため排出されにくく、弁室内に異種流体を導入する際の流体置換特性が著しく低下する。また、この例５の方法においても、前記例１、２の方法と同様にＯリング５０３の「浮上り」現象を生じ易い等の問題点がある。

図８（ａ）、（ｂ）中、符号５０５はシール面、５０６は支持部シール用Ｏリング、５０７は流出流路を示す。

図９の（ａ）は従来の例６のバルブシート構造部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）における成形弾性体シールの装着状況を説明するためのＰ２部の拡大図、（ｃ）は自由状態の成形弾性体シールの径方向断面図である。

例６は、例５における問題点を改善するため、予め成形された弾性体シール６０３を用いたバルブシート構造例である（これに類似なものが例えば、特許文献３）。弁体６０１のシール取付け部と押えリング６０２内径側とにより、成形された弾性体シール６０３の押え部外形と略同じ形状のシール溝を構成しており、成形された弾性体シール６０３の「浮上り」、「はみ出し」、シール溝奥隅の「デッドスペース」発生を防止するようになっている。

しかしながら、弁体６０１のシール取付け部と押えリング６０２との２部材により弾性体シール６０３を押え付けることによる変形で、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、弾性体シール６０３の圧接部分（押え代）６０３ａの形状が予め成形された状態（自由状態）と僅かながら断面非対称に変形する（変形状態の弾性体シール６０３ｂとなる）ことから、期待するシール性能が発揮できないことがある。また、弾性体シール６０３の成形には専用金型の製作が必要で、コスト高となるとともに、この成形工程における不良品の発生による歩留まりもよくない等々の問題点がある。

図１０は従来の例７のバルブシート構造のＯリング装着部分の縦断面図で、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施例１、２を示す。

例７は、例６における問題点を改善するためシールリングとしてＯリングが用いられたもので、弁体１８の弁座対向面４０の外周端部に平坦なシール底面４２と外周側に傾斜又は断面円弧状の内周面４１からなるＯリング１９の装着溝３９が形成され、内周面４１の先端部に第１支持端部４４が形成され、装着溝３９にＯリング１９を取り付けた後に、先細の先端部内側に第２支持端部４６が形成された円筒状カバー４５が弁体１８の外周３８に嵌合されてねじ４９により固定されるバルブシート構造である（例えば、特許文献４）。

図１１は、従来の例８のバルブシート構造のＯリング装着部分の縦断面図である。

例８も、例６における問題点を改善するためシール要素としてＯリングが用いられたもので、弁体１１５は、弁座対向面の周囲に全体的に断面半円形状を有したＯリング受け溝１２１を有し、同時に２つの互いに平行な（同心の）円筒状のフランジ１２２がＯリング１２０を受承する半円形断面域の周囲に形成されている。これらのフランジ１２２は、相互に加締められてＯリング１２０の下半分をしっかりと溝１２１内に固定するバルブシート構造である。（例えば、特許文献５）。
特開２００６−１５３２０４号公報 特開２００３−１０６４６７号公報 特開２００５−２６５０６６号公報 特開平１１−２３０３７４号公報 特開平９−１１９５３７号公報

しかしながら、例７（特許文献４）のバルブシート構造では、例５のアリ溝型のＯリング溝と同様に、装着溝３９の底面の奥隅に流体が残存するデッドスペースが発生し、円筒状カバー４５の先端寄りの部分に単数又は複数の連通孔５０が形成されてはいるものの、この残存流体が装着溝３９の間口とＯリング１９とに封入されたような状態になるため排出されにくく、弁室内に異種流体を導入する際の流体置換特性が著しく低下する。また、前記例１、２及び５の方法と同様にＯリング１９の「浮上り」現象を生じ易い等の問題点がある。さらに、装着溝３９の間口の第１支持端部４４及び第２支持端部４６の角部でＯリング１９が傷付き易いという問題点がある。

また、例８（特許文献５）のバルブシート構造は、半円形状のＯリング受け溝１２１には流体が残存するデッドスペースがなく、Ｏリング１２０が加締められたフランジ１２２によりしっかりと溝１２１内に固定されるためＯリング１２０の「浮上り」現象もなくなるよう改善されている。しかし、Ｏリング受け溝１２１の間口のフランジ１２２の先端角部でＯリング１２０が傷付き易い。また、フランジ１２２の加締め代が正確に規定し難く、Ｏリング１２０の加圧保持力にばらつきが出易い。さらに、Ｏリング１２０を交換する場合、加締められたフランジ１２２を全周に亘り開く必要があり、フランジ１２２の先端部を傷め易く、難儀である等々の問題点がある。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、特殊金型による成形を要しないＯリングを用いた簡潔な構造で、確実な取付け・取外しが容易で、Ｏリングのはみ出し、浮上がり現象あるいはＯリング装着溝内のデッドスペースを生じない、半導体製造等において必要なプロセス流体の置換特性及びシール性に優れたバルブシート構造とその組立方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明のバルブシート構造は、流入流路と流出流路を有する弁ボディ内の弁室に弁座を設け、この弁座に対する弁体の先端部対向面に装着されたＯリングの離隔又は圧接により流出流路を開閉するバルブにおいて、前記弁体の弁座対向面の外周端部に形成され、平坦なシール底面及び先端部に外周側に向け傾斜面が形成され反り出す内側段部を有する前記シール底面に略垂直な内周面からなるＯリングの装着溝と、前記弁体の先端部外周に圧入され、先端部内周面に中心軸側に向け傾斜面が形成され反り出す外側段部を有する略円筒状の押さえリングと、を備え、前記装着溝に装着されたＯリングは、前記装着溝と押さえリングとの間に挟みこまれ、前記内側段部と外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形されて一部先端部が該袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して前記弁座をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部が形成されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のバルブシート構造であって、前記装着溝内角部、外側段部の内周面との角部、内側段部及び外側段部の先端角部はいずれも丸み形成されることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載のバルブシート構造であって、前記間口からはみ出すシール突起部の略部分球体の断面積をＡｌ、前記間口から袋溝状Ｏリング溝内の断面積をＡ２、Ｏリングの自由状態における断面積をＡとすれば、前記Ｏリングは、Ａｌ＋Ａ２＜Ａを満たし、好ましくは、Ａｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合で圧縮変形され、前記シール突起部の間口からはみ出す所定高さは、前記弁体と弁座間の所要締代を確保するよう上記の計算式を逆算して設定されることを特徴とする。

請求項４の発明のバルブシート構造の組立方法は、流入流路と流出流路を有する弁ボディ内の弁室に弁座を設け、この弁座に対する弁体の先端部対向面に装着されたＯリングの離隔又は圧接により流出流路を開閉するバルブにおいて、前記弁体の弁座対向面の外周端部に形成され、平坦なシール底面及び先端部に外周側に向け傾斜面が形成され反り出す内側段部を有する前記シール底面に略垂直な内周面からなるＯリングの装着溝と、前記弁体の先端部外周に圧入され、先端部内周面に中心軸側に向け傾斜面が形成され反り出す外側段部を有する略円筒状の押さえリングとからなるバルブシート構造の圧入機を用いた組立方法であって、前記弁体の装着溝にＯリングを装着するＯリング装着工程と、前記Ｏリングが装着された弁体の操作部側基端部を、圧入機の固定部に支持する圧入受け治具に装着する弁体支持工程と、前記弁体の先端部外周に圧入される押さえリングの外周を摺接ガイドするガイド孔を先端部に設けた圧入案内治具を前記弁体の先端部側に外挿し、前記圧入受け治具に連設する圧入案内治具連設工程と、前記圧入案内治具のガイド孔に前記押さえリングを、前記弁体の先端部外周に圧入される基端部側から挿入する押さえリング挿入工程と、先端面に前記弁体の先端部の逃げ穴が形成され前記押さえリングを圧入するロッド状の圧入押し治具を、前記圧入案内治具のガイド孔に摺接挿入する圧入案内治具挿入工程と、圧入機の可動部により前記圧入押し治具の後端面を押圧して、前記押さえリングを前記弁体の先端部に圧入することにより、前記装着溝に装着されたＯリングを、前記装着溝と押さえリングとの間に挟み込んで前記内側段部と外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形し、一部先端部が該袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して前記弁座をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部を形成する押さえリング圧入工程と、を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載のバルブシート構造の組立方法であって、前記間口からはみ出すシール突起部の略部分球体の断面積をＡｌ、前記間口から袋溝状Ｏリング溝内の断面積をＡ２、Ｏリングの自由状態における断面積をＡとすれば、前記Ｏリングを、Ａｌ＋Ａ２＜Ａを満たし、好ましくは、Ａｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合で圧縮変形し、前記シール突起部の間口からはみ出す所定高さを、前記弁体と弁座間の所要締代を確保するよう上記の計算式を逆算して設定することを特徴とする

請求項１の発明によれば、Ｏリングの装着溝に装着されたＯリングが、装着溝と押さえリングとの間に挟みこまれ、弁体のＯリング装着溝の内側段部と押さえリングの外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形されて一部先端部がＯリング溝の間口からはみ出して弁座をシールする略部分球体形状のシール突起部が形成される簡潔な構造であるので、特殊金型による成形を要しないＯリングを用い、その確実な取付け・取外しが容易で、Ｏリングのはみ出しや浮上がり現象あるいはＯリング溝内のデッドスペースを生じない等々の効果がある。

このため、従来の前記諸問題点を改善し、シール性及び半導体製造等において必要なプロセスガス等の置換特性にも優れたバルブシート構造を提供することができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、装着溝内角部、外側段部の内周面との角部、内側段部及び外側段部の先端角部がいずれも丸み形成されているため、装着溝と押さえリングとにより構成される袋溝状Ｏリング溝内のＯリングとの間の角部のデッドスペースが生じないとともに、Ｏリングの内側段部及び外側断部の先端角部による傷みを防止することができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明と同様な効果を有するのに加えて、Ｏリングの圧縮率を最適なＡｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合（Ａｌはシール突起部の略部分球体の断面積、Ａ２は袋溝状Ｏリング溝内の断面積、ＡはＯリングの自由状態における断面積）に規定することにより、弁体と弁座間の所要締代を確保するとともに請求項１の発明と同様な効果を一層強めることができるという効果がある。

請求項４の発明によれば、圧入機により圧入受け治具、圧入案内治具及び圧入押し治具を介して弁座の装着溝に装着されたＯリングを装着溝と押さえリングとの間に挟み込んで内側段部と外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形し、一部先端部が該袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して前記弁座をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部を形成する構成とすることができるので、請求項１の発明と全く同様な効果を有する。

請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同様な効果を有するのに加えて、Ｏリングの圧縮率を最適なＡｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合（Ａｌはシール突起部の略部分球体の断面積、Ａ２は袋溝状Ｏリング溝内の断面積、ＡはＯリングの自由状態における断面積）に規定することにより、請求項３の発明と全く同様な効果を有する。

以下、本発明を図示する実施例により具体的に説明する。

図１は本発明のバルブシート構造を有するバルブの縦断面図例、図２の（ａ）は図１のバルブシート構造部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）におけるＯリングの装着状況を説明するための拡大図である。図１及び図２の（ａ）において、弁体（圧接軸）１は中心線の右側で弁が開き始めた状態、左側で弁が閉じた状態を示す。

本発明のバルブシート構造は、流入流路１２ａと流出流路１２ｂを有する弁ボディ５内の弁室１１に弁座６を設け、この弁座６に対する弁体１の対向面に装着されたＯリング３の離隔又は圧接により流出流路１２ｂを開閉するバルブにおいて、弁体１の先端部１ａの弁座対向面の外周端部に形成されたＯリング３の装着溝２と、弁体１の先端部１ａ外周に圧入される略円筒状の押さえリング４とを備えている。

図１において、符号７は弁体１を時計回り又は反時計回り方向に回転して開閉操作を行なうために把持する操作部、８は内面に弁体１の操作部７側基端部外周に形成された雄ねじに螺合する雌ねじが形成され操作部７の取付け穴７ａ内に嵌合され止ねじ１４により固定される送りナット、９は送りナット８の抜け止め板で、弁ボディ５に固定ねじ１０により固定されている。また、弁体１と弁ボディ５との間には、図示しないが、弁ボディ５に対する弁体１の回転を拘束する機構（ステム回り止め）が設けられている。符号１３は配管接続ねじ部であり、弁ボディ５の各流入流路１２ａ及び流出流路１２ｂの端部に形成されている。符号１５は、弁体１の支持部シール用Ｏリングである。

これにより、操作部７を例えば時計回り方向に回転すると、送りナット８が共回りして前記ねじの螺合により回転拘束された弁体１を弁座６方向（閉方向）に推進し（図１の左半部）、逆に操作部７を反時計回り方向に回転すると、送りナット８が共回りして前記ねじの螺合により弁体１を操作部７方向（開方向）に後退させる（図１の右半部）。

Ｏリング３の装着溝２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、平坦なシール底面２ｂ、先端部に外周側に向け傾斜面２ｃを有し反り出す内側段部２ａ及びシール底面２ｂに略垂直な内周面２ｄから形成されている。

押さえリング４は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部内周面４ｂに中心軸側に向け傾斜面４ｃを有し反り出す外側段部４ａを有する略円筒状に形成されており、基端部内周面４ｂから弁体１の先端部１ａ外周に圧入される。

装着溝２内及び内側段部２ａ先端の角部、外側段部４ａの内周面４ｂとの角部及び先端角部はいずれも丸み形成されている。このため、装着溝２と押さえリング４とにより構成される袋溝状Ｏリング溝内のＯリング３との間の角部のデッドスペースが生じないとともに、Ｏリング３の内側段部２ａ及び外側断部４ａの先端角部による傷みを防止することができる。

装着溝２に装着されたＯリング３は、装着溝２と押さえリング４との間に挟みこまれ、内側段部２ａと外側段部４ａとにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形されて一部先端部が該袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して弁座６をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部３ａが形成される。

具体的には、前記間口からはみ出すシール突起部３ａの略部分球体の断面積をＡｌ、前記間口から袋溝状Ｏリング溝内の断面積をＡ２、Ｏリング３の自由状態における断面積をＡとすれば、Ｏリング３を、Ａｌ＋Ａ２＜Ａを満たし、好ましくは、Ａｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合で圧縮変形することが望ましい。

このようにＯリング３の圧縮率を規定することにより、シール性を良好に得るための弁体と弁座間の所要締代を確保するとともにＯリング溝内のデッドスペースを生じないで、この圧縮による反力が内側段部２ａ及び外側段部４ａに対してＯリング３のはみ出しや浮上がり現象とも防止するのに効果的に作用する。この場合、Ｏリング３の体積の一部すなわち約２０〜１５％は、圧縮され袋溝状Ｏリング溝内部にほぼ充満されていることを意味しており、このため、従来の前記例５のアリ溝へのＯリング装着に見られるデッドスペースの存在を防いでいる。

Ｏリング３の圧縮率の上記計算式を逆算することにより、弁体１と弁座６間の所要締代を確保するようシール突起部３ａの所定高さｈを設定することができる。

Ｏリング３は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、弁体１の中心軸と平行なＯリング３の自由形状における太さの断面中心軸に対して軸対称形に圧縮されている。したがって、シール突起部３ａは、圧縮によって袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出す体積が自動的に生ずるものであるから、従来の前記例６のように予め成形された成形弾性体シールの突起が挟み込みによって非対称に変形するようなことはなく、概ね一定した対称的な略部分球体形状の突起となる。

次に本発明のバルブシート構造の組立方法は、圧入機を用いた組立方法であって、以下のような手順で行なわれる。

図３は、本発明のバルブシート構造の組立方法を説明するための説明図（縦断面図）で、右半部は押さえリング圧入前の状態、左半部は押さえリング圧入後の状態を示す。

まず、弁体１の装着溝２にＯリング３を装着する（Ｏリング装着工程）。

Ｏリング３が装着された弁体１の操作部側基端部１ｂを、圧入機の固定部Ｊ１に支持する圧入受け治具Ｊ２に装着する（弁体支持工程）。弁体１の操作部側基端部１ｂはその外周に形成された雄ねじが、圧入受け治具Ｊ２に形成された雌ねじＪ２ａに螺合することにより装着される。

その後、弁体１の先端部１ａ外周に圧入される押さえリング４の外周を摺接ガイドするガイド孔Ｊ３ａを先端部に設けた圧入案内治具Ｊ３を弁体１の先端部１ａ側に外挿し、圧入受け治具Ｊ２上に連設する（圧入案内治具連設工程）。

そして、圧入案内治具Ｊ３のガイド孔Ｊ３ａ内に押さえリング４を、弁体１の先端部１ａ外周に圧入される基端部側から挿入する（押さえリング挿入工程）（図３の右半部）。

次いで、先端面に弁体１の先端部１ａの逃げ穴Ｊ４ａが形成され押さえリング４を圧入するロッド状の圧入押し治具Ｊ４を、圧入案内治具Ｊ３のガイド孔Ｊ３ａに摺接挿入する（圧入案内治具挿入工程）（図３の右半部）。

最後に、圧入機の可動部Ｊ５により圧入押し治具Ｊ４の後端面を押圧して、押さえリング４を弁体１の先端部１ａに圧入することにより、装着溝２に装着されたＯリング３を、装着溝２と押さえリング４との間に挟み込んで内側段部２ａと外側段部４ａとにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形し、一部先端部が袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して弁座６をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部３ａ（図１、２）を形成し（押さえリング圧入工程）（図３の左半部）、バルブシート構造が形成される。

この際、前記間口からはみ出すシール突起部３ａの略部分球体の断面積をＡｌ、前記間口から袋溝状Ｏリング溝内の断面積をＡ２、Ｏリング３の自由状態における断面積をＡとすれば、Ｏリング３は、Ａｌ＋Ａ２＜Ａを満たし、好ましくは、Ａｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合で圧縮変形される。

このように、本発明によれば、従来の前記諸問題点を改善し、簡潔な構造で、特殊金型による成形を要しないＯリング３を用い、押さえリング４の着脱により確実な取付け・取外しが容易で、Ｏリングのはみ出し、浮上がり現象あるいは袋溝状Ｏリング溝内のデッドスペースを生ずることなく、シール性及び半導体製造等において必要なプロセスガス等の流体置換特性にも優れたバルブシート構造を提供することができる。

本発明のバルブシート構造を有するバルブの縦断面図例で、右半部は弁が開き始めた状態、左半部は弁が閉じた状態を示す。 （ａ）は図１のバルブシート構造部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）におけるＯリングの装着状況を説明するための拡大図である。 本発明のバルブシート構造の組立方法を説明するための説明図（縦断面図）で、右半部は押さえリング圧入前の状態、左半部は押さえリング圧入後の状態を示す。 従来の例１のバルブシート構造部分の縦断面図である。 従来の例２のバルブシート構造部分の縦断面図である。 図４のバルブシート構造におけるＯリングの「はみ出し」現象を示す説明図（縦断面図）で、（ａ）は弁室側へのＯリングの「はみ出し」現象、（ｂ）は流出流路側へのＯリングの「はみ出し」現象を示す。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来の例３、例４のバルブシート構造部分の縦断面図である。 （ａ）従来の例５のバルブシート構造部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＯリングの装着状況を説明するためのＰ１部の拡大図である。 （ａ）従来の例６のバルブシート構造部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）における成形弾性体シールの装着状況を説明するためのＰ２部の拡大図、（ｃ）は自由状態の成形弾性体シールの径方向断面図である。 従来の例７のバルブシート構造のＯリング装着部分の縦断面図で（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施例１、２を示す。 従来の例８のバルブシート構造のＯリング装着部分の縦断面図である。

符号の説明

１ 弁体（圧接軸）
１ａ 先端部
１ｂ 基端部
２ 装着溝
２ａ 内側段部
２ｂ シール底面
２ｃ、４ｃ 傾斜面
２ｄ、４ｂ 内周面
３ Ｏリング
３ａ シール突起部
４ 押さえリング
５ 弁ボディ
６ 弁座
７ 操作部
８ 送りナット
９ 抜け止め板
１０ 固定ねじ
１１ 弁室
１２ａ 流入流路
１２ｂ 流出流路
１３ 配管接続ねじ部

Claims (5)

1. 流入流路と流出流路を有する弁ボディ内の弁室に弁座を設け、この弁座に対する弁体の先端部対向面に装着されたＯリングの離隔又は圧接により流出流路を開閉するバルブにおいて、
   前記弁体の弁座対向面の外周端部に形成され、平坦なシール底面及び先端部に外周側に向け傾斜面が形成され反り出す内側段部を有する前記シール底面に略垂直な内周面からなるＯリングの装着溝と、
   前記弁体の先端部外周に圧入され、先端部内周面に中心軸側に向け傾斜面が形成され反り出す外側段部を有する略円筒状の押さえリングと、を備え、
   前記装着溝に装着されたＯリングは、前記装着溝と押さえリングとの間に挟みこまれ、前記内側段部と外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形されて一部先端部が該袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して前記弁座をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部が形成されることを特徴とするバルブシート構造。
2. 前記装着溝内角部、外側段部の内周面との角部、内側段部及び外側段部の先端角部はいずれも丸み形成されることを特徴とする請求項１記載のバルブシート構造。
3. 前記間口からはみ出すシール突起部の略部分球体の断面積をＡｌ、前記間口から袋溝状Ｏリング溝内の断面積をＡ２、Ｏリングの自由状態における断面積をＡとすれば、
   前記Ｏリングは、Ａｌ＋Ａ２＜Ａを満たし、
   好ましくは、Ａｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合で圧縮変形され、
   前記シール突起部の間口からはみ出す所定高さは、前記弁体と弁座間の所要締代を確保するよう上記の計算式を逆算して設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバルブシート構造。
4. 流入流路と流出流路を有する弁ボディ内の弁室に弁座を設け、この弁座に対する弁体の先端部対向面に装着されたＯリングの離隔又は圧接により流出流路を開閉するバルブにおいて、前記弁体の弁座対向面の外周端部に形成され、平坦なシール底面及び先端部に外周側に向け傾斜面が形成され反り出す内側段部を有する前記シール底面に略垂直な内周面からなるＯリングの装着溝と、前記弁体の先端部外周に圧入され、先端部内周面に中心軸側に向け傾斜面が形成され反り出す外側段部を有する略円筒状の押さえリングとからなるバルブシート構造の圧入機を用いた組立方法であって、
   前記弁体の装着溝にＯリングを装着するＯリング装着工程と、
   前記Ｏリングが装着された弁体の操作部側基端部を、圧入機の固定部に支持する圧入受け治具に装着する弁体支持工程と、
   前記弁体の先端部外周に圧入される押さえリングの外周を摺接ガイドするガイド孔を先端部に設けた圧入案内治具を前記弁体の先端部側に外挿し、前記圧入受け治具に連設する圧入案内治具連設工程と、
   前記圧入案内治具のガイド孔に前記押さえリングを、前記弁体の先端部外周に圧入される基端部側から挿入する押さえリング挿入工程と、
   先端面に前記弁体の先端部の逃げ穴が形成され前記押さえリングを圧入するロッド状の圧入押し治具を、前記圧入案内治具のガイド孔に摺接挿入する圧入案内治具挿入工程と、
   圧入機の可動部により前記圧入押し治具の後端面を押圧して、前記押さえリングを前記弁体の先端部に圧入することにより、前記装着溝に装着されたＯリングを、前記装着溝と押さえリングとの間に挟み込んで前記内側段部と外側段部とにより構成される径方向断面略長方形に間口を有する袋溝状Ｏリング溝内を満たすように所定の割合で圧縮変形し、一部先端部が該袋溝状Ｏリング溝の間口からはみ出して前記弁座をシールする所定高さの略部分球体形状のシール突起部を形成する押さえリング圧入工程と、を有することを特徴とするバルブシート構造の組立方法。
5. 前記間口からはみ出すシール突起部の略部分球体の断面積をＡｌ、前記間口から袋溝状Ｏリング溝内の断面積をＡ２、Ｏリングの自由状態における断面積をＡとすれば、
   前記Ｏリングを、Ａｌ＋Ａ２＜Ａを満たし、
   好ましくは、Ａｌ＋Ａ２≒０．８Ａ〜０．８５Ａの割合で圧縮変形し、
   前記シール突起部の間口からはみ出す所定高さを、前記弁体と弁座間の所要締代を確保するよう上記の計算式を逆算して設定することを特徴とする請求項４記載のバルブシート構造の組立方法。

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