JP2560468Y2 - メタルダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば半導体産業にお
いて、超高純度ガスまたは強腐食性ガスなどの流通系に
使用されるメタルダイヤフラム弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような流通系に設けられる弁は、
弁箱と一体に金属材料から形成された弁座とメタルダイ
ヤフラムとが直接接触するようにし、かつ流体接触面に
はすべてサブミクロンレベルの鏡面仕上げを施すことが
必要されていたが、上記弁座とメタルダイヤフラムとの
シール特性をさらに向上させるために、本出願人は特願
昭６１−２５８５１５号をもってその改善策を提案し
た。この提案は、弁駆動部材と連係してメタルダイヤフ
ラムを弁座に対し均等なシール面圧で圧接させるための
手段を具備することを特徴としており、実施例（以下、
従来例という）として図５（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）
に示すように、メタルダイヤフラムａと当接する押圧部
材ｂを弾性変形自在に構成したもの、押圧部材ｂを閉方
向に付勢するバネ部材ｃを設けたものおよび、押圧部材
ｂと連係する自動調芯機構ｄを備えたものなどが開示さ
れている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記従来例は漸次実用
化されているが、その後の研究によれば上記弾性変形自
在な押圧部材やバネ部材を有するものは、これらの変形
量に限界があり、また上記自動調芯機構が円錐状凹面と
球状凸面との線状当接部を有するものは、作動が不円滑
であるなどの問題点が明らかになった。これらは、いず
れも調芯機能に悪影響を及ぼし、したがって漏洩量にバ
ラツキが多く、安定して良好にシールするためにはより
大きな駆動力を要するなどの難点があった。

【０００４】本考案は上述のような問題点を解決するた
めになされたもので、少ない駆動力で良好なシール特性
が得られ、したがって小型な操作部でも駆動可能なメタ
ルダイヤフラム弁を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、駆動軸と連携
してメタルダイヤフラムを弁座に圧接する押圧部材を設
けたメタルダイヤフラム弁において、上記駆動軸と押圧
部材との間に点状当接部を設け、かつこの点状当接部を
頂とし上記メタルダイヤフラムと弁座との円形状当接部
を底とする円錐面の頂角を４０度以上に設定したことを
特徴とするものである。

【０００６】

【作用】上記の構成において、駆動軸と押圧部材との間
に点状当接部を設けることにより調芯性が改善され、か
つこの点状当接部を頂とし上記メタルダイヤフラムと弁
座とが相互に当接する円形状当接部を底とする円錐面の
頂角を４０度以上に設定したので、操作部出力の増強を
要せずにシール特性が向上される。

【０００７】

【実施例】以下、本考案について、図１および図２に示
す一実施例を参照しながら説明する。

【０００８】図１において、メタルダイヤフラム弁の本
体１には、流入路２、流出路３および、これら両流路
２，３の各内端部が底部に開口する凹所４が形成されて
いる。凹所４の底部には、流入路２の開口周縁部に位置
して円環状の弁座５が一体に突設されている。自由状態
において皿状をなすメタルダイヤフラム６は、凹面中央
部が弁座５と接離自在に対向し、周縁部が凹所４の底部
と支持部材７とにより挟持されている。支持部材７の貫
通孔（図２参照）には、一端がメタルダイヤフラム６と
当接する押圧部材８が軸方向所定範囲で変位自在に嵌装
されている。押圧部材８の他端にはボール９が支持され
ている。そして、本体１およびメタルダイヤフラム６は
いずれも耐蝕性金属材料から形成され、かつ流体と接触
する全面にサブミクロンレベルの鏡面仕上げが施されて
いる。

【０００９】また、操作部１０は、一端が上記凹所４に
ねじ係合するケース１１および、一端がケース１１の他
端と流体密に連結されるカバー１２を備えている。カバ
ー１２の他端には給気口１３が開設されており、内部に
はピストン１４が流体密かつ摺動自在に嵌装されてい
る。ピストン１４の軸方向一側（ケース１１側）には圧
力室１５が形成されており、他側（カバー１２側）には
圧縮ばね１６が内装されている。ピストン１４は、同心
に位置して互いに反対方向に延びるステム１７および駆
動軸１８を一体に備えている。ステム１７および駆動軸
１８は、カバー１２およびケース１１にそれぞれ流体密
かつ摺動自在に嵌装されている。ステム１７には給気口
１３と圧力室１５とを連通する連通孔１９が開設されて
いる。駆動軸１８には、上記ボール９との当接面が平面
状をなすスペーサ２０が支持されている。スペーサ２０
の上記当接面は曲率の小さい凹面状であってもよい。

【００１０】そして、図２に示すようにボール９とスペ
ーサ２０との点状当接部２１を頂とし、上記弁座５とメ
タルダイヤフラム６との円形状当接部２２を底とする円
錐面２３を想定し、その頂角θが４０度以上になるよう
に各部が設定されている。次に上記実施例の作用を説明
する。

【００１１】上記給気口１３から連通孔１９を介して圧
力室１５に供給される操作用空気の圧力が上昇すると、
ピストン１４が圧縮ばね１６の圧縮方向に変位される。
これにより駆動軸１８、スペーサ２０、ボール９および
押圧部材８を介して付与されている閉方向の押圧力が軽
減されるためメタルダイヤフラム６が自己復元力によっ
て弁座５から離間し、流入路２と流出路３とが相互に連
通されることにより弁が開状態になる。

【００１２】また、圧力室１５における空気圧が低下す
ると、圧縮ばね１６の復元力によりピストン１４、した
がって駆動軸１８が閉方向に移動され、ボール９および
押圧部材８を介してメタルダイヤフラム６が弁座５に圧
接されることにより弁が図示の閉状態になる。

【００１３】この場合、上述のように駆動軸１８と押圧
部材８との間に点状当接部２１が設けられているので、
調芯機構に弾性変形部材または線状当接部などを有する
従来例と比較すれば調芯性が大幅に改善され、かつ上記
円錐面２３の頂角θが４０度以上に設定されているの
で、操作部１０の出力を増強しなくてもシール特性が向
上される。

【００１４】すなわち、本考案者らの実験によれば、図
３に上記円錐面２３の頂角θと、操作部１０により押圧
部材８を介してダイヤフラム６に付与される対弁座押付
力Ｆとの関係を示すように、所望のシール特性を得るに
要する押付力Ｆはθ≧４０の領域で安定して大幅に低減
されている。また、操作部１０は上記従来例より大きく
する必要もなく、かつＨe による漏洩試験でも漏洩率を
良好な再現性をもって２×１０^-11 Ｔorr.l/sec 以下に
維持することができた。

【００１５】なお、本考案は上記実施例のみに限定され
るものではなく、例えば図４（Ａ）に示すようにボール
９の代りに押圧部材８に突起２４を突設するようにして
もよく、或いは同図（Ｂ）に示すようにボール９を押圧
部材８に設ける代りにスペーサ２０側に設けるようにし
てもよい。その他本考案の要旨とするところの範囲内で
種々の変更ないし応用が可能である。

【００１６】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、少
ない駆動力で良好なシール特性が得られ、したがって小
型な操作部でも駆動可能なメタルダイヤフラム弁を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図。

【図２】同実施例における要部を拡大して示す部分断面
図。

【図３】同実施例の実験結果を例示する線図。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は同実施例における要部の
相異なる変形例を示す拡大部分断面図。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は従来例の相異な
る要部を示す部分断面図。

【符号の説明】

５…弁座、６…メタルダイヤフラム、８…押圧部材、９
…ボール、１８…駆動軸、２０…スペーサ、２１…点状
当接部、２２…円形状当接部、２３…円錐面、θ…頂角

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸と連携してメタルダイヤフラムを
   弁座に圧接する押圧部材を設けたメタルダイヤフラム弁
   において、上記駆動軸と押圧部材との間に点状当接部を
   設け、この点状当接部を頂とし上記メタルダイヤフラム
   と弁座との円形状当接部を底とする円錐面の頂角を４０
   度以上に設定したことを特徴とするメタルダイヤフラム
   弁。