JPH0449423Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はボデー部材とカバー部材との間に設
けたダイヤフラムによつて配管中の作業流体の漏
出を防ぐようにしたダイヤフラム弁の改良に関す
る。

（従来の技術） 例えば集積回路の半導体基板の製造に当たつて
は、ひ素、弗素、塩素などの有毒なガス流体が利
用され、加工装置の制御弁にはダイヤフラム弁が
用いられているが、この種のダイヤフラム弁が特
開昭60−23686号により一般に知られている。そ
の概略を示せば第４図イ，ロのとおりであり、弁
室１ａを備えると共にこの弁室１ａの底端に通じ
る入口通路１ｂおよび底側方に通じる出口通路１
ｃを有するコツプ状の弁箱１と、その上に突き合
せ状態に配置されたボンネツト状の弁蓋２ならび
に弁蓋２を弁箱１にねじ結合するユニオンナツト
３からなり、弁室１ａ中にはステムバルブ４とこ
れを上方に付勢するコイルばね７ａ、ガイドワツ
シヤ７ｂが収容される一方、弁蓋２中には上端に
ハンドルＨを取付けた押え棒５が螺合して嵌挿さ
れ、弁室内のステムバルブ４の広がり角形頭部４
ａと押え棒５の下端球面フート部５ａとの間に
0.1mm〜0.15mm厚さの円形の金属薄膜を複数重ね
たダイヤフラム６が配設され、その周縁部をユニ
オンナツト３のねじ込みにより弁箱１の環状の上
端面８と、弁蓋２の環状の下端面９とで挟圧緊締
して弁箱１の密封を図り、ハンドルＨを一定範囲
回動させての押え棒５とステムバルブ４の0.5mm
〜１mm程度の上下動により流体通路を開閉して、
ガス体の供給、遮断を行う一方、その間における
有害ガスの外部への漏れをダイヤフラム６によつ
て防ぐようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、上記従来のダイヤフラム弁では、第
４図ロのように弁箱１の上端面８と弁蓋２の下端
面９にほぼ直角をなしたかど８ｃ，８ｄまたは９
ｃ，９ｄで上下に段付けられ互いにそごして対向
する環状の平坦面８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂがそれ
ぞれ設けられ、それら上下の平坦面８ａ，８ｂ，
９ａ，９ｂによつてダイヤフラム６の周縁部を緊
締するようにしているが、このようなシール方法
では、半導体のウエハープロセスラインで要求さ
れる微量な外部リーク量（ｘ×10^-11torr／sec以
下）に保つには、相当大きな締付け力を必要とす
ると共に、その締付け力によりシール性能に肝心
なかど８ｃ，８ｄおよび９ｃ，９ｄが点線のよう
に圧縮変形してしまいガス漏れの原因となり、か
つ、弁箱１とユニオンナツト３の螺合部に焼付き
を生じてしまう。

また、このものでは弁室１ａ中にステムバルブ
４の他にコイルばね７ａやガイドワツシヤ７ｂを
介在させているために、バルブ４の開閉動作に伴
い金属同志の触れ合いによるダストが発生し、か
つ、コイルばね７ａの保持部にガスが残留し易
く、前記工程間における不活性ガスによる洗浄が
不充分になり半導体基板の製造に不具合を生じ
る。

そこで、この考案は大きな締付け力を必要とす
ることなくダイヤフラムを緊密に保持することが
でき、かつ余分な部品を用いずに金属ダストを生
じないようにしたダイヤフラム弁を提供するもの
である。

（問題点を解決するための手段ならびに作用） 上記目的のもとにこの考案はダイヤフラム弁と
して、流体の入出通路を有する弁箱１１の中央部
に上端が開放され途中に下すぼまりのテーパ面１
１ｄを備えた弁室１１ａを設け、弁室１１ａ内に
はステムバルブ１４を収容し、ステムバルブ１４
の上端には弁室１１ａをおおう環状のダイヤフラ
ム１６を配設すると共に弁棒１５の下端部を結合
し、弁棒１５の大径部にはボンネツト状のグラン
ド筒１２を嵌挿すると共にその下側に支持リング
１７を嵌合し、上記弁箱１１の上端面には中央の
環状突縁１１ｈで段付けられた環状の平坦面１１
ｉ，１１ｊを設ける一方、支持リング１７の下端
面には弁箱１１の平坦面１１ｉ，１１ｊに対向す
る環状の平坦面１７ａ，１７ｃと環状突縁に対向
する内すぼまりの環状斜面を設け、環状突縁と環
状斜面との軸方向の間隔を平坦面同志の間隔より
も小さくなし、グランド筒１２の下端つばに回転
可能に係止するユニオンナツト１３を弁箱１１に
螺合させて、弁箱１１と支持リング１７の対向す
る平坦面ならびに環状突縁１１ｈと環状斜面１７
ｂによつてダイヤフラム１６の周縁部を緊締し、
かつ、弁棒１５の上端に被嵌したハンドル２７の
一定範囲の回動により流体通路を開閉するように
したことを特徴としている。

その使用に当たり、ユニオンナツトを弁箱に対
しねじ込めば、グランド筒を介して支持リングが
弁箱側に近接し、その下端面の環状の平坦面と斜
面が、これに対向する弁箱上端面の環状の平坦面
と突縁に向つて押し付けられ、両者の間でダイヤ
フラムの周縁部を圧迫変形させて緊締し、そし
て、ハンドルの一定範囲の回動により弁棒が一定
量引上げられ、流体通路が開かれて作業流体が所
要の場所に送られ、ハンドルの反対方向の回動に
より弁棒が下降して流体通路は閉じられるが、そ
の間ダイヤフラムは気密に保持されていて弁箱か
ら作業流体は漏出しない。

（実施例） 以下第１図ないし第３図を参照してこの考案の
実施例につき説明する。

１１はコツプ状の弁箱であつて、中央部に上面
が開放されると共に途中に下すぼまりのテーパ面
１１ｄを設けた弁室１１ａを備えると共に、この
弁室１１ａの底端弁座１１ｅに連通する入口通路
１１ｂおよび底部側方に連通する出口通路１１ｃ
を有し、上部外周には雄ねじ１１ｆが設けられ、
その上端面は上に突出した周縁部１１ｇを備えて
支持リング受けをなすと共に中央部には第３図の
ように環状突縁１１ｈが設けられて環状の外平坦
面１１ｉと内平坦面１１ｊとに上下に段付けられ
ている。

そして、上記弁室１１ａ内には下端にシール材
１４ａを埋設し上端中央が高く段付けられたステ
ムバルブ１４が収容され、このステムバルブ１４
には、軸線を同じとして上方に伸びる弁棒１５の
下端小径部１５ｂが螺着されるが、その際、ステ
ムバルブ１４上には0.1mm〜0.15mm厚さで環状の
金属薄膜を複数重ねた金属ダイヤフラム１６がそ
の中心孔の部分を弁棒１５の下端小径部１５ｂに
嵌挿して配設され、第３図にみられるように最下
部の薄膜の内周縁はステムバルブ１４の中央段付
け部上に溶接され、その上の薄膜の内周縁は弁棒
小径部１５ｂの基端の周りに形成された環状突部
１５ｄに当接し、それらの外周縁は弁箱１１の周
縁部１１ｇに近接している。

弁棒１５の上記環状突部１５ｄの上側は大径部
１５ａをなしていて、その大径部１５ａの外側に
は下端につば１２ａを持ち上部の内外にねじを備
えたボンネツト状のグランド筒１２がＯリング１
８を介して摺動可能に嵌挿されると共にその下側
に支持リング１７が重ねて嵌合されている。

この支持リング１７の断面は第３図にみられる
ように下面中央部が最も突出してほぼ台形状をな
し、その下側突出部は上下に段付けられた外内の
幅狭な環状の平坦面１７ａ，１７ｃと、両者の間
の内すぼまりの環状斜面１７ｂとで形成されてい
て、両側の平坦面１７ａ，１７ｃは弁箱１１上端
の平坦面１１ｉ，１１ｊに対向すると共に斜面１
７ｂは環状突縁１１ｈに対向し、そして、斜面１
７ｂと環状突縁１１ｈとの間の軸方向の間隔は、
ダイヤフラム１６を変形挾圧するように平坦面１
７ａ，１７ｃ，１１ｉ，１１ｊ相互の間の間隔よ
りも小さくなされている。

また、弁箱１１上部の雄ねじ１１ｆには基端面
をグランド筒１２のつば１２ａに回動可能に係止
したユニオンナツト１３が螺合され、このナツト
１３の締め込みにより、弁箱１１上端の環状平坦
面１１ｉ，１１ｊ、環状突縁１１ｈと支持リング
１７下端の環状平坦面１７ａ，１７ｃ，環状斜面
１７ｂとでダイヤフラム１６の周縁部を挟持する
ことになるが、その際、平坦面間のすき間より小
さくなされているリングの環状斜面１７ｂが先ず
環状突縁１１ｈ側に押し付けられることになり、
斜面１７ｂの垂直方向にねじによる軸方向の締付
け力ｐよりも大きな力ｆ（＝ｐ／sinθ）が生じ、この 力ｆによつてダイヤフラム１６を斜面１７ｂに倣
うよう変形圧迫させ、これを緊密に保持する。

逆に、ダイヤフラム１６に対する緊締力を一定
とすれば、ナツト１３のより小さい締付け力によ
つてこれが得られることになる。

グランド筒１２の外面ねじには弁装置をパネル
などに固定するためのロツクナツト１９が螺合さ
れる一方、内面ねじには弁棒１５の中央部に遊合
された頭部２０ａと筒部２０ｂからなるきの子状
のスリーブ２０の筒部２０ｂが螺合されており、
その頭部２０ａは上方の小径ねじ部２０ｃと中央
の下広がりのテーパ部２０ｄおよび下側の段付つ
ば部２０ｅからなつていて、小径ねじ部２０ｃの
内側には円形凹所２０ｆが設けられ、この円形凹
所２０ｆの底面上にはリング板状のベアリング部
材２４ａが半ば埋設して組付けられ、そして、円
形凹所２０ｆ内には、弁棒１５の上側小径部１５
ｃに中央筒部２１ａが螺着され上面に同種のベア
リング部材２４ｂが組付けられたリテーナ２１が
収容され、底面のベアリング部材２４ａ上に回転
可能に載置されている。

また、スリーブ２０上には、逆皿状のスリーブ
サポート２２がその中心孔の部分をリテーナ２１
の中央筒部２１ａに嵌挿すると共に周囲部をスリ
ーブ頭部の小径ねじ部２０ｃに螺着して被嵌さ
れ、このスリーブサポート２２の周囲部の下端外
周はスリーブ頭部２０ａのテーパ部２０ｄと対称
的な上広がりのテーパ部２２ｂをなしており、縁
付き平面部２２ａはリテーナ２１上のベアリング
部材２４ｂ上に回転可能に当接し、その上面には
ステムバルブ１４の開閉状態を認識させる合成樹
脂製の表示プレート２３が接着剤などで所定の位
置に取付けられている。

弁棒１５の上側小径部１５ｃの上端には可視プ
レート２５の中央ボス部２５ａが被嵌され、ボス
部２５ａの一部に設けたねじ孔２５ｂから弁棒小
径部１５ｃに穿設した環状みぞ１５ｈに向つてね
じ２６がねじ込まれて、可視プレート２５は弁棒
上端に固定されている。

そして、上記可視プレート２５は第２図にみら
れるように周縁の一部にハンドルの一定範囲の回
動を許容する切欠部２５ｃが設けられると共に所
定の位置に扇形の可視窓２５ｄが設けられてい
る。

さらに、２７は可視プレート２５の上方からス
リーブサポート２２およびスリーブ頭部２０ａ上
に被嵌された大径筒状のハンドルであつて、その
下端内縁はスリーブ頭部２０ａの段付つば部２０
ｅに係合すると共に途中内周面はスリーブサポー
ト２２の外面に当接していて、下側周囲の一部に
設けたねじ孔２７ｃに止めねじ２８がねじ込ま
れ、その先端がスリーブ頭部２０ａのテーパ部２
０ｄとスリーブサポート２２のテーパ部２２ｂに
圧着されて、スリーブ２０とスリーブサポート２
２がハンドル２７と一しよに回転するようになさ
れている。

また、ハンドル２７は上端部内側に可視プレー
ト２５の切欠部２５ｃより若干内側におよぶ内向
きつば２７ａを備えていて、その、内向きつば２
７ａにはピン２７ｂが垂設され、その下端部は可
視プレート２５の切欠部２５ｃに入つていてハン
ドル２７の回動範囲を制限する一方、内向きつば
２７ａ上には透明な合成樹脂円板２９が取付けら
れている。

上記構成のもとに、ハンドル２７を第２図にお
いてピン２７ｂが切欠部２５ｃの反対端に突き当
たるように時計方向に回転させれば、止めねじ２
８でこれと一体になされたスリーブ２０とスリー
ブサポート２２が共に回転し、その回転によつて
グランド筒１２の内ねじ（これは左ねじ）に螺合
しているスリーブ２０がハンドル２７を伴つて上
動することになり、その上動によりスリーブ頭部
２０ａの円形凹所２０ｆ中に配設されたリテーナ
２１を介して弁棒１５および下端のステムバルブ
１４が引き上げられ、シール材１４ａと弁座１１
ｅとの間に空隙ができ、弁箱１１内の入口通路１
１ｂと出口通路１１ｃが連通し合うことになり、
所要の流体が加工部に供給される。

その際、弁箱１１の上面は複数の薄膜からなる
金属ダイヤフラム１６によつて密封されているの
で、弁箱１１内から流体が外部に漏洩することは
ない。

一方、ハンドル２７を反対方向に回転させれ
ば、グランド筒１２の内ねじに螺合しているスリ
ーブ２０も反対方向に回転し、その回転によつて
リテーナ２１を介し弁棒１５およびステムバルブ
１４が引き下げられ、シール材１４ａが再び弁座
１１ｅに圧接されて流体通路が遮断される。

その流体通路の開閉の状態はハンドル２７の透
明円板２９と可視プレート２５の可視窓２５ｄを
介し表示プレート２３の表示をみて、認識され
る。

（考案の効果） 以上のようにこの考案では、バルブの開閉動作
に係わらずダイヤフラムによつて弁箱を閉じるよ
うにしたダイヤフラム弁として、弁箱の上端面に
中央の環状突縁で段付けられた環状の平坦面を設
ける一方、弁箱上に位置する支持リングの下端面
には弁箱の各平坦面に対向する環状の平坦面とそ
の間において環状突縁に対向する内すぼまりの環
状斜面を設け、環状突縁と環状斜面との軸方向の
間隔を平坦面同志の間隔よりも小さくなし、ダイ
ヤフラムの周縁部を緊締するようにしたので、環
状突縁と環状斜面との間においてはユニオンナツ
トによる締付け力よりも大きな力でダイヤフラム
を緊締することができ、気密性が向上し、また、
ダイヤフラムに対する一定の緊締状態を得るには
小さな締付け力で足り、ナツト螺合部の焼付きを
防止することができ、また、弁室内にはステムバ
ルブ以外に収容するものはないので、部品同志の
こすり合いによる金属ダストを生じる恐れなく、
しかも、弁室には途中に下すぼまりのテーパ面が
設けてあるので、清掃に際してガス溜まりを生ぜ
ず、流体の排出操作が良好に行われるなどの効果
を備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の断面図。第２図は
ハンドル部分の平面図。第３図はダイヤフラムの
緊締状態を示す要部の拡大断面図。第４図イは従
来装置の断面図。同図ロはそのダイヤフラムの挟
持状態を示す部分の断面図。 図中、１１……弁箱、１１ａ……弁室、１１ｄ
……テーパ面、１１ｅ……弁座、１１ｈ……環状
突縁、１１ｉ，１１ｊ……平坦面、１２……グラ
ンド筒、１３……ユニオンナツト、１４……ステ
ムバルブ、１５……弁棒、１５ａ……大径部、１
５ｂ……小径部、１６……ダイヤフラム、１７…
…支持リング、２０……スリーブ、２１……リテ
ーナ、２２……スリーブサポート、２５……可視
プレート、２７……ハンドル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体の入出通路を有する弁箱１１の中央部に上
   端が開放され途中に下すぼまりのテーパ面１１ｄ
   を備えた弁室１１ａを設け、弁室１１ａ内にはス
   テムバルブ１４を収容し、ステムバルブ１４の上
   端には弁室１１ａをおおう環状のダイヤフラム１
   ６を配設すると共に弁棒１５の下端部を結合し、
   弁棒１５の大径部にはボンネツト状のグランド筒
   １２を嵌挿すると共にその下側に支持リング１７
   を嵌合し、上記弁箱１１の上端面には中央の環状
   突縁１１ｈで段付けられた環状の平坦面１１ｉ，
   １１ｊを設ける一方、支持リング１７の下端面に
   は弁箱１１の平坦面１１ｉ，１１ｊに対向する環
   状の平坦面１７ａ，１７ｃと環状突縁１１ｈに対
   向する内すぼまりの環状斜面１７ｂを設け、環状
   突縁１１ｈと環状斜面１７ｂとの軸方向の間隔を
   平坦面同志の間隔よりも小さくなし、上記グラン
   ド筒１２の下端つばに回転可能に係止するユニオ
   ンナツト１３を弁箱１１に螺合させて、弁箱１１
   と支持リング１７の対向する平坦面ならびに環状
   突縁１１ｈと環状斜面１７ｂによつてダイヤフラ
   ム１６の周縁部を緊締し、かつ弁棒１５の上端に
   被嵌したハンドル２７の一定範囲の回動により流
   体通路を開閉するようにしてなるダイヤフラム
   弁。