JP5331180B2

JP5331180B2 - ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法

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Publication number: JP5331180B2
Application number: JP2011207877A
Authority: JP
Inventors: 毅谷川; 道雄山路; 忠幸薬師神; 仁福地
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: JP2012026577A

Description

本発明は、主として半導体製造設備のガス供給系等に於いて使用されるダイレクトタッチ型のメタルダイヤフラム弁に関するものであり、バルブ開閉回数の大幅な増加を可能にすると共に、バルブの流量係数を安定して保持することにより流量特性の変動をより少なくすることを可能とした、高耐久性のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法に関するものである。

ダイレクトタッチ型のメタルダイヤフラム弁（以下、メタルダイヤフラム弁と略称する）は、一般に図１０に示す如き構造を具備しており、応答性や流体の置換性に優れているだけでなくパーティクルフリーに近い特徴を有しているため、半導体製造設備や化学産業設備、食品産業設備等の分野で広く実用に供されている。

即ち、図１０において２１はボディ、２２はメタルダイヤフラム、２３はストッパー機構、２４はボンネット、２５はボンネットナット、２６はディスク、２７はダイヤフラム押え、２８はステム、２９はハンドル、３０・３１は流体入口・出口、３２は弁室、３３は弁座であり、ダイヤフラム押え２７を介してメタルダイヤフラム２２を上方より弁座３３へ押し付けることにより、流体通路が閉鎖される。また、ダイヤフラム押え２７を上方へ引上げることにより、メタルダイヤフラム２２は逆皿形の原型に復元し、流体通路が開放される。
尚、この種のメタルダイヤフラム弁のものは、公知（例えば特開平５−８０８５８号等）であるため、ここではその詳細説明を省略する。

前記メタルダイヤフラム２２は、通常厚さ０．１〜０．２ｍｍのステンレス鋼薄板２〜３枚の積層体から形成されており、円形に切り抜いた積層体の中央部を逆皿形に膨出成型することにより形成されている。
また、逆皿形のメタルダイヤフラム２２の膨出部の最大高さΔｈは、前記９．５２ｍｍφのメタルダイヤフラム（外径約２６ｍｍφ）２２にあっては、約１．１〜１．３ｍｍに設定されている。

前記弁座３３はエンジニアリングプラスチック（例えばＰＦＡ）を所望の形状に成型することにより製作されており、バルブボディ２１と一体的に形成した弁座保持溝内へ嵌合され、保持溝の一部をかしめることにより固定されている。

而して、この種のメタルダイヤフラム弁は、図１０に示すように逆皿形のメタルダイヤフラム２２を用いているため、流体通路を流通するガスの流通量を増加させるには必然的にバルブストロークΔＳ（即ち、メタルダイヤフラム２２の変形量）を大きくする必要がある。そのため、通常は逆皿形に膨出変形せしめたメタルダイヤフラム２２の最大膨出高さΔｈを大きくすると共にこの高さΔｈに略等しい距離をバルブのフルストロークΔＳとするようにしている。

その結果、ＮＯ（常時開放）型のメタルダイヤフラム弁においては、その全閉時にメタルダイヤフラム２２が膨出高さΔｈに近い寸法分だけ押圧により変形され、ほぼ平板状に近い形態で弁座３３へ押し付けられることになる。
尚、このことはＮＣ（常時閉鎖）型のメタルダイヤフラム弁においても同様であり、メタルダイヤフラム２２は、常時最大膨出高さΔｈに近い寸法分だけ押圧変形されることにより略平板状になっていて、開弁時にはこれがメタルダイヤフラム２２の弾性力や流体圧によって元の膨出した逆皿形の形状に復元されることになる。

一方、この種メタルダイヤフラム弁の最大流量は、前述の通り主としてメタルダイヤフラム２２のバルブストロークΔＳと密接な関連があり、バルブストロークΔＳを大きくすれば流通流量を大きく選定することが出来る。
しかし、上述したように、メタルダイヤフラム２２の弾性変形量には自ら限界があり、通常は流体通路の内径が９．５２ｍｍφの弁のメタルダイヤフラム（外径２６．ｍｍφ）２２では、最大膨出高さΔｈを１．２〜１．３ｍｍ位に制限している。何故なら、最大膨出高さΔｈが大きくなるほど、メタルダイヤフラム２２の変形による割れ等が発生し易くなるからである。

尚、前記メタルダイヤフラム弁のバルブストロークΔＳと流体流量等との関係は、公知の如く流量係数（Ｃｖ値）をもって一般に表示されている。
即ち、前記バルブのＣｖ値は「バルブ出入口の差圧を１ｐｓｉに保って清水を流した時の流量をｇａ１／ｍｉｎで表した数値」と定義されており、流体が水の場合には、

Q′＝流量ga1/min、P_１′＝入口圧力psi、P_２′＝出口圧力psi、Gl’は水の比重である。

また、流体がガス体の場合に於いては、前記流体が流体の場合と同じような考え方に基づいて、バルブのＣｖ値は、

で求めらている。但し、（２）式においてQg〔m³/h（標準状態）〕は標準状態（15℃、760mmHgabs）に於ける気体の流量、t〔℃〕はガスの温度、Ggはガスの比重（空気＝1とした時の）、P₁〔MPa abs〕は一次側絶対圧力、P₂〔MPa abs〕二次側絶対圧力である。

更に、前記Ｃｖ値は、通常図８に示すようなＣｖ値測定試験装置を用いてガス流量Ｑｇ等を測定すると共に、その測定結果を用いて（２）式により演算される。
尚、図８において、Ｎは試験用流体（窒素ガス）、Ｂは減圧弁、Ｃはフィルタ、Ｄは質量流量計、Ｅは圧力計、Ｆは供試弁（被試験弁）であり、供試弁Ｆの２次側は大気開放である。
また、試験は、窒素ガス温度（２０℃室温）、一次側圧力Ｐ_１＝０．０１ＭＰａ、二次側圧力（大気開放）、弁の開度（任意に設定した１０〜１００％の弁開度）の条件下で行われる。
尚、メタルダイヤフラム弁に要求されるＣｖ値は０．５５〜０．８位であり、９．５２ｍｍφバルブの場合、メタルダイヤフラム２２の最大膨出高さΔｈ＝１．２ｍｍ（フルストロークΔＳ１．０ｍｍ）のときのＣｖは、約０．７となる。

ところで、従前のこの種メタルダイヤフラム弁には、メタルダイヤフラムにクラックを生じ易いと云う問題がある。即ち、一般に、この種メタルダイヤフラム弁の連続開閉動作回数で表した弁の耐久性は、流体通路９．５２ｍｍφの弁で約１５０〜２００万回、６．３５ｍｍφの弁で約８００〜１０００万回位であり、開閉動作回数が上記回数を超えると、通常はメタルダイヤフラム２２の変位の繰り返しによる破損が発生し、結果としてメタルダイヤフラム弁の変換の頻度が増加すると云う問題がある。

特に、プロセス内にＡＬＤ（atomic layer Deposition）法を採用する近年の半導体製造設備にあっては、ガス供給系内のメタルダイヤフラム弁の開閉回数が大幅に増加する。その結果、従前のメタルダイヤフラム弁における連続開閉動作の耐久性（外径２６ｍｍφの９．５２ｍｍφのメタルダイヤフラム２２の場合、フルストロークΔＳ＝１．２ｍｍで約１５０万回、ストロークΔＳ＝１．０ｍｍで約２５０万回程度）程度では、実用上様々な問題が生ずることになる。

また、従前のこの種メタルダイヤフラム弁には、流量特性の経年変化、即ちＣｖ値の経年変化が生じ易く、Ｃｖ値が安定し難いと云う問題が残されている。
即ち、従前のメタルダイヤフラム弁では、図１０に示したように、弁座３３に合成樹脂材（ＰＦＡ）が使用されているためその経年変形が避けられず、特に流通する流体が高温度の場合には、上記経年変形が大きくなる傾向にある。
例えば、従前の９．５２ｍｍφのバルブの場合、流体温度が２０℃から１５０℃に上昇することにより弁座３３が膨張し、ステムの移動量（リフトストローク）を一定に固定した場合には、流体流量が約１８％減少することになる。また、高温条件で開閉を行なうと全開時の流量が経年変化によって増大する。その結果、全閉又は全開の切換えのみを行うメタルダイヤフラム弁にあっては、流量が増大し、また、流量・圧力制御用のメタルダイヤフラム弁では、弁開度と流量との関係が経年変化することにより、高精度な流量・圧力の制御ができなくなると云う問題がある。

特開平５−８０８５８号

本発明は、従前のメタルダイヤフラム弁における上述の如き問題、即ち、イ．厚子層蒸着法(ＡＬＤ法)等を処理プロセスに用いる半導体製造設備等にあっては、メタルダイヤフラム弁の開閉頻度が大幅に増加するため、従前の連続開閉動作回数で表した耐久性が１００万〜２５０万回程度のメタルダイヤフラム弁では、弁の取替え頻度が増加して、補修コストや補修の手数が増加すること及びロ．弁座形状の経年変化によりＣｖ値が変化することになり、弁の流量特性が安定しないこと等の問題を解決せんとするものであり、従前と同一の構成のメタルダイヤフラム弁を用いて、弁の流量特性の低下を招くことなしに（即ち、Ｃｖ値の大幅な低下を招くことなしに）、連続開閉動作で表したバルブの耐久性を大幅に高めると共に、流量特性を安定化させてＣｖ値の経年変化をより少なくすることを可能とした、ダイレクトタッチ型のメタルダイヤフラム弁を提供することを発明の主目的とするものである。

本願発明者等は、メタルダイヤフラム弁の耐久性（連続開閉動作回数）がバルブストロークΔＳと深い関係にあり、しかもバルブストロークΔＳは流量係数Ｃｖ（Ｃｖ値）に直接関係するものであることに着目して、各種のメタルダイヤフラム弁について、耐久性とバルブストロークΔＳと流量係数Ｃｖとの相関関係の調査検討を、前記図８に示したＣｖ値測定試験装置を用いて行った。

後述する表１、図６、図７及び表２、表３、図９はその一例を示すものであり、当該各種の試験を通して、従前のメタルダイヤフラム弁に於いては、バルブストロークΔＳが一定値を越えれば、Ｃｖ値の増加が飽和するため、所定のＣｖ値を得るには、バルブストロークΔＳをメタルダイヤフラム２２の最大膨出高さΔｈに相当するフルストロークΔＳとする必要は無く、最大高さΔｈの約５５〜７０％の寸法のバルブストロークΔＳでもって、０．５５〜０．７を越えるＣｖ値が得られることを知得した。

本願発明は上記知見に基づいて創作されたものであり、請求項１の発明は、流体入口及び流体出口に連通する凹状の弁室の底面に合成樹脂製の弁座を設けたボディと、中央部を上方へ膨出させた円形の逆皿形を呈し、弁座の上方に配設されて弁室の気密を保持すると共に、その中央部が上下動して直接弁座へ当接するメタルダイヤフラムと、メタルダイヤフラムの上方に昇降自在に配設され、メタルダイヤフラムの中央部を上下動させるステムと、ステムを下降若しくは上昇させるアクチュエータと、前記ステムによるメタルダイヤフラム中央部の下降若しくは上昇距離を調整するバルブストローク調整機構と、メタルダイヤフラムの外周縁部の上方に配設され、弁室の底面との間でメタルダイヤフラムを気密状に挟圧すると共に、バルブ全閉時のステムの下降を規制する押えアダプタとから構成したダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁において、先ず、前記ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁を所定の温度下で所定回数開閉作動させ、その後、前記バルブストローク調整機構により当該ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁の最大バルブストロークΔＳをメタルダイヤフラムの最大膨出高さΔｈより小さな設定値に調整固定する構成としたことを発明の基本構成とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁の温度を２００℃とすると共に、開閉作動回数を少なくとも１０．０００回とするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、メタルダイヤフラムを、外径が１５ｍｍφで膨出曲率が６６〜６５ｍｍ、又は外径が１８〜２０ｍｍφで膨出曲率が６２〜６３ｍｍ若しくは外径が２４〜２６ｍｍφで膨出曲率が５９〜６１ｍｍのメタルダイヤフラムとするようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、メタルダイヤフラムを３枚のステンレス鋼薄板と１枚のニッケル・コバルト合金薄板の円形積層体とすると共に、その外径を２４〜２６ｍｍφに、最大膨出高さΔｈを１．２〜１．３ｍｍに及び最大バルブストロークΔＳを０．６５〜０．８ｍｍにするようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、バルブストローク調整機構を、弁室の上方に配設されてその下方部が弁室内へねじ込み固定されると共に内部にステムを上下動自在に収容するボンネットと、ボンネットの上壁へねじ込みすることによりアクチュエータをボンネットに固定すると共に、内部にアクチュエータの駆動軸を上下動自在に収納するのアクチュエータ支持用筒部と、前記アクチュエータ支持用筒部に螺着され、その締め込みにより前記ねじ込み長さを調整してボンネットへねじ込みしたアクチュエータ支持用筒部を固定するロックナットとから成るバルブストローク調整機構としたものである。

本発明においては、メタルダイヤフラムの最大膨出高さΔｈを、バルブのフルストロークΔＳとすることなしに、所望の流量係数Ｃｖを得るのに最低限必要な最大膨出高さΔｈの５５〜７０％の寸法（距離）を、最大バルブストロークΔＳとするようにしているため、弁の開閉動作時にメタルダイヤフラムにかかる歪量や歪応力をより小さくできると同時に、必要とする所定の流量係数（Ｃｖ値）を完全に確保することができる。その結果、メタルダイヤフラム弁の耐久性を示す連続開閉動作の可能回数を従前の可能回数の約２０〜３０倍に高めることが可能となる。

また、本発明においては、ストローク調整機構を設けて、最大バルブストロークΔＳをメタルダイヤフラムの最大膨出高さΔｈより小さくすると共に、弁の出荷前に所定の温度下で約３０００〜１００００回の連続開閉動作を行って合成樹脂製弁座の馴らしを行ない、その形態をより安定化させてからバルブストロークΔＳを調整するようにしている。
その結果、所謂弁座の経時変化が大幅に減少することになり、これにより流量係数Ｃｖ（Ｃｖ値）もより安定した値となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係るダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁（以下、メタルダイヤフラム弁と云う）をＮＣ（常時閉鎖）型とした場合の断面概要図である。
また、図２及び図３は、図１のバルブにおいて、バルブストロークΔＳ＝１．５ｍｍとした場合のメタルダイヤフラムの閉弁時と開弁時の変形状態を示す拡大図である。
更に、図４及び図５は、図１のバルブにおいて、バルブストロークΔＳを０．７ｍｍとした場合のメタルダイヤフラムの閉弁時と開弁時の変形状態を示す拡大図である。

図１において、１はボディ、２はメタルダイヤフラム、３は押えアダプタ、４はボンネット、５はねじ部、６はスプリング、７はダイヤフラム押え、８はステム、９はアクチエータ、１０は流体入口、１１は流体出口、１２は弁室、１３は弁座、１４は駆動軸、１５はストローク調整機構、１６は電磁弁、１７は近接スイッチある。

前記ボディ１はステンレス鋼により略十字状に形成されており、両側に流体入口１０及び流体出口１１が、上部に流体入口１０及び流体出口１１に連通する上方が開放された凹状の弁室１２が形成されている。又、弁室１２の底面には合成樹脂（ＰＦＡ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＣＴＦＥ等）製の弁座１３が嵌合固定されている。
尚、本実施例では、所謂かしめ加工により弁座１３が弁挿着溝内に固定されている。

前記メタルダイヤフラム２は、弁座１３の上方に配設されており、弁室１２の気密を保持すると共に、その中央部が上下動して弁座１３に当離座する。本実施例では、メタルダイヤフラム２は、特殊ステンレス鋼（インコネルやスプロン・商標名）等の金属製薄板（厚さ０．１〜０．２ｍｍ）及びニッケル・コバルト合金薄板（厚さ０．１〜０．２ｍｍ）の中央部を上方へ膨出させることにより円形の逆皿形に形成し、この逆皿形の特殊ステンレス鋼薄板３枚とニッケル・コバルト合金薄板１枚とを密着状に積層することにより逆皿形に形成されている。
また、このメタルダイヤフラム２は、その周縁部が弁室１２の内周面の突部上に載置され、弁室１２内へ挿入したボンネット４の下端部をボディ１のねじ部５へねじ込むことにより、ステンレス鋼製の押えアダプタ３を介してボディ１の突部側へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。尚、ニッケル・コバルト合金薄膜は、接ガス側に配置されている。

より具体的には、メタルダイヤフラム２は、流体通路内径９．５２ｍｍφのバルブ用の場合には、外径２６ｍｍ、膨出部の曲率６０ｍｍに形成されており、前記膨出部の最大膨出高さΔｈ（後述する図３のΔｈ）は１．２ｍｍとなる。
尚、メタルダイヤフラム２の実施例としては、６．３５ｍｍφのバルブ用の外径２０ｍｍ、曲率６２．６ｍｍのもの、及び６．３５ｍｍφの小型バルブ用の外径１５ｍｍ、曲率６２．６ｍｍのもの等が存在する。

前記ボンネット４は、筒形状に形成されており、ボディ１の弁室１２内に挿入され、弁室１２の内周面に設けたねじ部５へ締め込みされることにより、ボディ１側に固定されている。

前記ステム８は、ボンネット４の下端部内ヘ昇降自在に挿入されており、下端面にはメタルダイヤフラム２の中央部上面に当接する合成樹脂製のダイヤフラム押え７が嵌着されている。

より具体的には、ステム８は、下端面に取付けしたポリイミド製のダイヤフラム押え７がメタルダイヤフラム２に当接すべくボンネット４内に昇降自在に挿着されており、スプリング６の弾性力にダイヤフラム押え７を介して下方へ押し圧され、メタルダイヤフラム２の中央部を弁座１３に当座させる。又、ステム８の上端部にはステム操作用のアクチュエータ９の駆動軸１４が固定されている。

尚、前記ステム８の下方部には鍔部８ａが設けられており、バルブの全閉時（メタルダイヤフラム２の中央部が弁座１３に当座したとき）には、当該鍔部８ａが前記押えアダプタ３の上面へ当接することにより、ステム８の無理な下降が規制されている。

前記ストローク調整機構１５は、ボンネット４の上面にねじ込み固定したアクチュエータ９の支持用筒部９ａに螺着したロックナット１５ａと、支持用筒部９ａの外周面に設けたロックナット１５ａの螺着用ねじ９ｂ等から構成されており、支持用筒部９ａのボンネット４内へのねじ込み高さ位置を調整することにより、バルブストロークΔＳの大きさを調整する。

前記電磁弁１６は、アクチェエータ９の上面に直接固定されており、アクチュエータ９内へ供給する駆動用流体（空気）Ａの流通を制御する。尚、電磁弁１６にアクチュエータ９を直付けするのは、後述するように駆動用流体通路の空間部をより少なくして、バルブ開閉作動の応答性を高めるためである（開閉作動時間の短縮）。

また、前記近接スイッチ１７はバルブ開閉作動時のバルブストロークΔＳの変化の状態やバルブストロークΔＳ自体を検出するためのものであり、アクチュエータ９の上面側に固定されていて、ピストン９ｃとの間隙ΔＧの測定することにより、前記ストロークΔＳを検出する。

次に、本発明に係るメタルダイヤフラム弁の作動について説明する。
図１に示したバルブは所謂ＮＣ（常時閉）型に構成されており、常時はスプリング６の弾力によりステム８を介してメタルダイヤフラム２が下方へ押圧され、その下側面（接ガス面）のニッケル・コバルト合金薄板が弁座３へ当接している。尚、ステム８の押圧力はスプリング６により調整され、またステム８の下降量は押えアダプタ３により規制されている。

アクチュエータ９へ駆動用流体Ａが供給されると、ピストン９ｃを介して駆動軸１４が上方へバルブストロークΔＳだけ引上げられる。これにより、メタルダイヤフラム２はその弾性力により元の中央部が上方へ膨出した形態に復元し、バルブが開弁されることになる。
また、前記バルブストロークΔＳは、ストローク調整機構１５のロックナット１５ａにより所定の値に調整される。具体的には、後述するように、９．５２φ用バルブのメタルダイヤフラム２（外径２６ｍｍφ、曲率６０ｍｍ、膨出部の最大高さΔｈ＝１．２ｍｍ、０．１５ｍｍ特殊ステンレス鋼板３枚と０．１５ｍｍニッケル・コバルト合金薄板１枚・以下、実施例１の金属ダイヤフラムと呼ぶ）の場合には、バルブストロークΔＳは０．６５〜０．８ｍｍ（好ましくは０．７ｍｍ）に設定される。

次に、本発明におけるメタルダイヤフラム２のバルブストロークΔＳの決定について説明する。
図２を参照して、図２は前記実施例１のメタルダイヤフラム２を用いたバルブの閉弁状態を示す部分拡大図であり、図３は、バルブストロークΔＳを１．５ｍｍとしたときの実施例１のメタルダイヤフラム２を用いたバルブの開弁状態を示す部分拡大図である。
図２及び図３においては、バルブストロークΔＳが１．５ｍｍに選定されており、メタルダイヤフラム２の膨出部の最大高さΔｈ＝１．２ｍｍよりバルブストロークΔＳの方が大きいため、金属ダイヤフラム２は元の形態に完全に復元されることになる。

これに対して、図４及び図５は、実施例１のメタルダイヤフラム２を用いた弁において、バルブストロークΔＳを０．７ｍｍとした場合の閉弁状態（図４）及び開弁（図５）状態を示す部分拡大図であり、閉弁時に於いてもメタルダイヤフラム２は、図３の如き完全な原状態に復元せず、若干変形した状態となる。
即ち、バルブストロークΔＳを小さくした場合には、メタルダイヤフラム２のメタルダイヤフラム２にかかる歪み応力が相対的に小さくなる。

ところで、バルブストロークΔＳ＝１．５ｍｍとした場合とΔＳ＝０．７ｍｍとした場合とでは、メタルダイヤフラム２の形態には前述の通り大きな差異が見られるものの、弁座３とメタルダイヤフラム２の内表面との間隙Ｇの方は、あまり大きな変化をしていないことが判る。

図６及び図７は、実施例１のメタルダイヤフラム２を用いた図１のメタルダイヤフラム弁について、前記図８のＣｖ値測定試験装置を用いて流量測定をすると共に、前記（２）式を用いてＣｖ値を求めた結果を示すものであり、また、表１は前記リフトと流量とＣｖ値との一覧表である。
但し、試験は、作動用空気圧０．５５ＭＰａ、弁座の突出高さ０．１２８ｍｍ（８０℃ベーキング後の高さ）の条件下で行われたものである。

図６及び図７からも明らかなように、バルブストロークΔＳ＝０．６５〜０．８位で、当該バルブに必要とするＣｖ値＝０．５５〜０．６が達成されることが判る。即ち、望ましくは、バルブストロークΔＳ＝０．７ｍｍとすることにより、Ｃｖ値０．６を達成することが可能となり、バルブストロークΔＳ＝１．３ｍｍ（最大値）にまでしてメタルダイヤフラム２を最大限に変形させる必要の無いことが判る。

表２は、実施例１のメタルダイヤフラム２に於ける表１と同じダイヤフラム仕様で接続のみ６．３５ｍｍφにしたバルブについて、表１と同じ試験を行った結果を示すものである。
但し、供試バルブとして三種のバルブを製作し、Ｎｏ１バルブは弁座３の突出高さ０．１７４ｍｍ、Ｎｏ２バルブは０．１７６ｍｍ、Ｎｏ３バルブは０．０６８ｍｍとした。即ち、Ｎｏ３バルブにあっては、予め弁の開閉動作を１００００回行い、弁座面をたたいて当り付けを行ったものである。また、作動用空気圧は０．５５ＭＰａ（上限値）とした。

図９は、表２の結果を図示したものであり、実施例１のメタルダイヤフラムの場合と同様にバルブストロークΔＳ＝０．６５〜０．７位で、必要なＣｖ値０．５〜０．６を得ることが出来ることが判る。

表３及び表４は、弁座形態の経年変化によるＣｖ値の変化を示すものであり、予め２００℃の高温条件下で弁の開閉作動を行って弁座をたたいた場合の開閉作動回数とＣｖ値との関係を示すデータである。尚、表３は２００℃の高温使用条件下で、また、表４は常温下でＣｖ値の測定を行ったものである。

上記表３及び表４の結果から、弁を約１０，０００回以上予め連続開閉作動させることにより、弁座１３の形状の変化が収まって、Ｃｖ値が上昇すると共に、Ｃｖ値の上昇がほぼ飽和することになる。

表５は、実施例１のメタルダイヤフラム２を用いた弁を用いて連続的に開閉作動を行った場合のストロークΔＳと、メタルダイヤフラムに破損が生ずるまでの開閉作動回数（耐久開閉作動回数）との関係を示すものである。但し、弁の開閉作動速度は３回／秒〜４回／秒である。

上記表５からも明らかなように、最大膨出高さΔｈが１．２前後の外径２０〜２６ｍｍφのメタルダイヤフラムを用いたダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁においては、バルブストロークΔＳを最大膨出高さΔｈの５５〜７０％の値とすることにより、必要なＣｖ値を保持しつつ且つ耐久連続開閉動作回数を大幅に増加し得ることが判る。

本発明は、半導体製造設備関係のみならず、化学産業分野や薬品産業分野、食品産業分野等にも適用可能なものである。

本発明に係るダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁をＮＣ（常時閉鎖）型とした場合の断面概要図である。図１のバルブのストロークΔＳ＝１．５ｍｍにおける閉弁時のメタルダイヤフラムの変形状態を示す説明図である。図１のバルブのストロークΔＳ＝１．５ｍｍにおける開弁時のメタルダイヤフラム変形状態を示す説明図である。図１のバルブのストロークΔＳ＝０．７ｍｍにおける閉弁時のメタルダイヤフラムの変形状態を示す説明図である。図１のバルブのストロークΔＳ＝０．７ｍｍにおける開弁時のメタルダイヤフラムの変形状態を示す説明図である。図１のバルブにおけるバルブストロークΔＳ（バルブリフト）と流量の関係を示す線図である。図１のバルブのバルブストロークΔＳ（バルブリフト）とＣｖ値の関係を示す線図である。本発明で使用したＣｖ値測定試験装置のブロック系統図である。は、表２の結果を図示したものである。は、従前のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁の断面概要図である。

Ａは駆動用流体（空気）
Δｈは膨出部の最大膨出高さ
ΔＳはバルブストローク（バルブリフト）
Ｇは間隙
Ｎは窒素ガス源
Ｂは減圧弁
Ｃはフィルタ
Ｄは流量計
Ｅは圧力計
Ｆは供試弁
Ｐ_１は一次側圧力
１はボディ
２はメタルダイヤフラム
３は押えアダプタ（ＳＵＳ６３０）
４はボンネット
５はねじ部
６はスプリング
７はダイヤフラム押え（ポリイミド）
８はステム
８ａは鍔部
９はアクチュエータ
９ａは支持用筒部
９ｂはねじ
９ｃはピストン
１０は流体入口
１１は流体出口
１２は弁室
１３は弁座
１４は駆動軸
１５はストローク調整機構
１５ａはロックナット
１６は電磁弁
１７は近接スイッチ

Claims

流体入口及び流体出口に連通する凹状の弁室の底面に合成樹脂製の弁座を設けたボディと、中央部を上方へ膨出させた円形の逆皿形を呈し、弁座の上方に配設されて弁室の気密を保持すると共に、その中央部が上下動して直接弁座へ当接するメタルダイヤフラムと、メタルダイヤフラムの上方に昇降自在に配設され、メタルダイヤフラムの中央部を上下動させるステムと、ステムを下降若しくは上昇させるアクチュエータと、前記ステムによるメタルダイヤフラム中央部の下降若しくは上昇距離を調整するバルブストローク調整機構と、メタルダイヤフラムの外周縁部の上方に配設され、弁室の底面との間でメタルダイヤフラムを気密状に挟圧すると共に、バルブ全閉時のステムの下降を規制する押えアダプタとから構成したダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁において、先ず、前記ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁を所定の温度下で所定回数開閉作動させ、その後、前記バルブストローク調整機構により当該ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁の最大バルブストロークΔＳをメタルダイヤフラムの最大膨出高さΔｈより小さな設定値に調整固定する構成としたことを特徴とするダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法。
ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁の温度を２００℃とすると共に、開閉作動回数を少なくとも１０．０００回とするようにした請求項１に記載のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法。
メタルダイヤフラムを、外径が１５ｍｍφで膨出曲率が６６〜６５ｍｍ、又は外径が１８〜２０ｍｍφで膨出曲率が６２〜６３ｍｍ若しくは外径が２４〜２６ｍｍφで膨出曲率が５９〜６１ｍｍのメタルダイヤフラムとするようにした請求項１に記載のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法。
メタルダイヤフラムを３枚のステンレス鋼薄板と１枚のニッケル・コバルト合金薄板の円形積層体とすると共に、その外径を２４〜２６ｍｍφに、最大膨出高さΔｈを１．２〜１．３ｍｍに及び最大バルブストロークΔＳを０．６５〜０．８ｍｍにするようにした請求項１に記載のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法。
バルブストローク調整機構を、弁室の上方に配設されてその下方部が弁室内へねじ込み固定されると共に内部にステムを上下動自在に収容するボンネットと、ボンネットの上壁へねじ込みすることによりアクチュエータをボンネットに固定すると共に、内部にアクチュエータの駆動軸を上下動自在に収納するのアクチュエータ支持用筒部と、前記アクチュエータ支持用筒部に螺着され、その締め込みにより前記ねじ込み長さを調整してボンネットへねじ込みしたアクチュエータ支持用筒部を固定するロックナットとから成るバルブストローク調整機構とした請求項１に記載のダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁のバルブストローク調整方法。