JPH0627551B2 - メタル‐メタル接触形ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＩＣ製造装置の配管ラインに使用されるメタ
ル−メタル接触形ダイヤフラム弁に関する。

〔従来の技術〕

従来のメタル−メタル接触形ダイヤフラム弁の一例を第
４図によって説明すると、１はＳＵＳ316Ｌにて作られ
た逆Ｔ字形の弁箱で、一側に流体流入通路２、他側に流
体流出通路３が設けられている。流体流入通路２の出口
側は弁箱１内の中心に垂直に開口され、その開口周縁に
突起４が形成され、その突起４の先端が極めて小さな断
面円弧状の弁座５をなっている。６は高抗張力鋼等の薄
板を円形皿形に成形してなるダイヤフラム、７は弁箱１
内の段部８にダイヤフラム６の外周部を押え付けるダイ
ヤフラム押えで、弁箱１内に嵌入されている。９はダイ
ヤフラム押え７を押えるボンネットで、該ボンネット９
の下端外周のフランジ10に、ボンネット９の上方から弁
箱１の垂直部1aの外周のねじ11に螺合されたナット12の
上端内周のフランジ13が掛止され、ナット12が所定のト
ルクで締付けられてダイヤフラム６の外周部がボンネッ
ト９の下端外周のフランジ10を介して押圧されるダイヤ
フラム押え７の下面と弁箱１内の段部８との間に挟まれ
て締め付けられている。前記ダイヤフラム押え７の中央
下部欠14には、テフロン等の合成樹脂で作られた軽いダ
イヤフラム押し込みピース15が予め嵌め込まれ、またダ
イヤフラム押え７の中央上部穴16には前記ボンネット９
の中央穴のねじ部17に予め螺合したステム18の先端部が
嵌め込まれてダイヤフラム押し込みピース15に接してい
る。前記ボンネット９上にはボンネットカバー19がかぶ
せて置かれ、小ねじ20によりボンネット９に固定されて
いる。ボンネットカバー19より突出しているステム19の
上端にハンドル21がピン22により固定され、さらにハン
ドル21の下面に打ち込まれたピン23がボンネットカバー
19の上面に設けた溝24に係合されて、ハンドル21の回転
角が制限されている。

このように構成されたダイヤフラム弁に於いて、ハンド
ル21を弁の閉方向に廻すと、ピン22によりハンドル21に
固定されたステム18はハンドル21と共に廻り、ボンネッ
ト９のねじ部17を下降し、ダイヤフラム押し込みピース
15を下方に押し込み、これによりダイヤフラム６を弁箱
１内の弁座５に向って押し下げる。さらにハンドル21を
弁の閉方向に廻すと、ダイヤフラム６の下面は弁座５に
押し当てられ、弁は閉鎖状態となる。

斯かるダイヤフラム弁は、ダイヤフラム６も弁箱１内の
弁座５も金属であり、従来の弁のように弁座５が合成樹
脂等の軟らかい素材で構成されていないのが特徴で、メ
タル−メタル接触形と呼ばれている所以である。従っ
て、弁閉時、内部を流れるガス流体の厳密な遮断を計る
には、弁座５の上面及びダイヤフラム６の下面のいずれ
も完全な研摩を行い、それらの面から如何なる微細な傷
も除去することが必要である。

弁座５に合成樹脂の如き軟らかい素材を使用することを
やめ、敢えて金属製の弁座５とした理由は、合成樹脂の
ポ−ラスな性状により弁箱１内を流れるガス流体が合成
樹脂内に含侵して、これが再び弁座から出てくることに
より、ＩＣの製造に悪影響を与えることを避けるにあ
る。

然してハンドル21を弁の開方向に廻すと、ステム18も開
方向の回転を行い、ボンネト９のねじ部17を上昇する。
ステム18の上昇に伴いダイヤフラム６の弁座５に対する
押し付け力は解放され、さらにハンドル21の閉方向の回
転によりステム18の下端はダイヤフラム押し込みピース
15の上面から離れる。ダイヤフラム６は皿形に成形され
て取付けられており、自身が具有する復元力の皿形形状
に復元する力が働く。その際、ダイヤフラム６の上面に
乗っているダイヤフラム押し込みピース15はテフロンの
如き軽い合成樹脂で作られているので、前記ダイヤフラ
ム６の復元力はダイヤフラム押し込みピース15の重量に
十分打ち勝ち、ダイヤフラム６は元の皿形形状に復元す
る。この状態では弁座５とダイヤフラム６の下面は離
れ、弁は開の状態に戻る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の如く従来のメタル−メタル接触形ダイ
ヤフラム弁では、ダイヤフラム６が単純に皿を伏した形
状に成形されたものが使用されている為、弁閉時、ダイ
ヤフラム６の弁座５への当り面円周上での波打ちの発生
の問題が生じた。この為ダイヤフラム６の皿の深さを深
くしたものを採用することができず、従って弁閉時の弁
座５とダイヤフラム６の下面との間の隙間を大きくとる
ことができず、所謂Ｃｖ値の小さな弁になってしまうと
いう不具合があった。

また弁閉時、弁座５に当るダイヤフラム６の下面は、前
述の如く弁の完全な内部漏洩の防止を計る為に、微細な
傷も残さないように研摩仕上げがされていなければなら
ない。然るにダイヤフラム６はフラットな面をしている
為に、ダイヤフラム６の下面の弁座５への当り面に存在
する微細な傷を研摩により完全に除去することは、難し
く多くの時間を要する。

さらに弁閉鎖の際、ダイヤフラム押し込みピース15の下
面は、弁座５の上面と完全に平行な状態が保たれ、弁座
５の上面円周上にダイヤフラム６の下面を均一な力で押
し付けないと、完全な閉鎖ができないので、ダイヤフラ
ム押し込みピース15の厚みの精度及びダイヤフラム押え
７のダイヤフラム押し込みピース15に対する案内面の正
確な垂直度を出す必要があるといった諸問題が存する。

そこで本発明は、弁開時弁座とダイヤフラムの下面との
間の隙間を大きくとることができて、Ｃｖ値を大きくす
ることができ、またダイヤフラムの下面や弁座の上面に
存在する微細な傷の研摩除去を容易且つ短時間にでき、
さらにダイヤフラム押し込みピースの厚みの精度やダイ
ヤフラム押えのダイヤフラム押し込みピースに対する案
内面の垂直度の精度を上げなくともダイヤフラムの下面
を弁座の上面円周上に均一な力で押し付けることがで
き、その上弁座の上面に環状の窪みや擦過傷を生じにく
くし、弁の内部リークを減少させ且つ擦過による金属パ
ーテクルの出現を防止できるようにしたメタル−メタル
接触形ダイヤフラム弁を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本発明のメタル−メタル接触
形ダイヤフラム弁は、ＳＵＳ材等にて作られた弁箱の弁
座面に特殊鋼薄板製のダイヤフラムを押し当てて弁箱内
部を流れるガス流体を遮断するメタル−メタル接触形ダ
イヤフラム弁に於いて、前記ダイヤフラム弁を、上向き
球面状となし、中心寄り円周上に下向きに上面が陥んで
下面が下向きに突出する断面円弧状の環状突出部を形成
したダイヤフラムとなし、そのダイヤフラム弁の環状突
出部の先端を押し当てる弁座を、上表面がフラットな環
状弁座となすと共に該環状弁座の上表面を加工硬化した
ことを特徴とするものである。

〔作 用〕

上述の如く構成した本発明のメタル−メタル接触形ダイ
ヤフラム弁は、ダイヤフラムが上向き球面状で、中心寄
り円周上に下向きに上面が陥んで下面が下向きに突出す
る断面円弧状の環状突出部を有するので、ダイヤフラム
の環状突出部の先端を環状弁座の上表面に押し当てた
時、ダイヤフラムには波打ち（しわ寄り）が生じること
が無く、環状弁座の上表面に対し環状突出部の先端を完
全に密着させることができる。またダイヤフラムは硬度
の高い金属により作られ、一方弁箱は硬度の比較的低い
ＳＵＳ316Ｌにより作られており、斯かる２種類の金属
が弁閉時一定の力で互いに押当てられると、環状弁座の
上表面にはダイヤフラムの環状突出部により環状の窪み
が生じたり、擦過傷が生じたりし易くなるが、本発明で
は環状弁座の上表面を加工硬化しているので、上記不具
合を大幅に低減できる。しかも環状弁座の上表面の擦過
によって生じる金属のパーテクルの出現をも防ぐことが
できる。さらに弁閉時にダイヤフラムの環状突出部の円
弧状断面の幅が縮められるので、ここに弁閉時の弾性復
元力が蓄えられる。

然して、弁開時にはダイヤフラムの下面と環状弁座の上
表面との隙間を大きくとることができ、ダイヤフラムの
ストロークを大きくとることができて、Ｃｖ値の大きな
弁を実現できる。

〔実施例〕

本発明のメタル−メタル接触形ダイヤフラム弁の一実施
例を図によって説明する。第１図はそのダイヤフラム弁
の縦断面図で、弁の構造、弁の開閉作動原理は、従来の
第４図に示すダイヤフラム弁と変りは無いので、その説
明は省略する。本発明のダイヤフラム弁が従来のダイヤ
フラム弁と異なるところは、ダイヤフラムの構造と弁座
の形状にある。即ち、本発明のダイヤフラム弁は、従来
のダイヤフラム６を第２図に示す如く上向き球面状とな
し、中心寄り円周上に下向きに上面が陥んで下面が下向
きに突出する断面円弧状の環状突出部30を形成したダイ
ヤフラム６′に代え、そのダイヤフラム６′の環状突出
部30の先端を押し当てる弁座を、上表面がフラットな環
状弁座５′となすと共に該環状弁座５′の上表面を圧着
ローラーで圧着加工する所謂バニッシング加工して加工
硬化したものに代えたものである。

上記構造のダイヤフラム６′を採用した本発明のメタル
−メタル接触形ダイヤフラム弁は、弁閉時上向き球面状
の薄板のダイヤフラム６′の還状突出部30の先端が第３
図に示す如くフラットな還状弁座５′の上表面に押し当
てられた際、ダイヤフラム６′はフラットとなり、環状
突出部30は半径方向で略水平に円弧状断面の幅がせばめ
られるので、ダイヤフラム６′には波打ち（しわ寄り）
が生じることが無く、環状弁座５′の上表面に対し、環
状突出部30の先端が完全に密着し、弁箱１の内部を流れ
るガス流体が遮断される。このように環状弁座５′のフ
ラットな上表面に対しダイヤフラム６′の環状突出部30
の先端を完全に密着させることができるので、弁開時ダ
イヤフラム６′の下面と環状弁座５′の上表面との隙間
を大きくでき、従ってダイヤフラム６′のストロークを
大きくとることができ、Ｃｖ値の大きなダイヤフラム弁
を得ることができる。

また弁開時にダイヤフラム６′の環状突出部30の円弧状
断面の幅が矢印の如くせばめられて、弾性復元力がたく
わえられるので、弁開時に環状突出部30の円弧状断面の
幅が急速に拡げられ、従ってダイヤフラム６′の上昇復
帰が円滑に行われる。

さらに弁閉時、硬度の高いダイヤフラム６′の環状突出
部30の先端と比較的硬度の低いＳＵＳ316Ｌの環状弁座
５′の上表面とが互いに押し当てられると、環状弁座
５′の上表面は環状の窪みが生じたり、擦過傷が生じた
りし易くなるが、環状弁座５′の上表面はバニッシング
加工により加工硬化せしめられているので、上記不具合
を大幅に低減することができる。しかも環状弁座の上表
面の擦過によって生じる金属パーテクルの出現をも防ぐ
ことができる。

然して上記構造のダイヤフラム６′は、環状弁座５′の
フラットな上表面に密着する部分が環状突出部30の先端
であるから、この部分に存在する微細な傷を研摩除去す
るだけで良いので、従来のダイヤフラム６のようにフラ
ットな広い面に存在する微細な傷を研摩除去するのに比
べ研摩除去作業を容易に短時間にできる。

またダイヤフラム６′の環状突出部30の周辺は剛性が高
められる為、ダイヤフラム押し込みピース15の厚み精
度、ダイヤフラム押え７のダイヤフラム押し込みピース
15に対する案内面の垂直度の精度等を正確に出す必要は
無く、仮りにダイヤフラム押え７の下面が少々傾斜して
ダイヤフラム６′の上面に当っても高められた剛性によ
りダイヤフラム６′の環状突出部30の先端面は変形せ
ず、環状弁座５′のフラットな上表面に均一に押し当て
て密着させることができる。

さらに環状弁座５′は上表面を幅の狭いフラット面にし
て設けることにより、ダイヤフラム６′と同様に微細な
傷の研摩除去を必要とする面積を最小限にとどめること
ができ、作業性が良くなる。

尚、上記実施例では環状弁座５′の上表面の加工硬化を
バニッシング加工にて行ったが、これに限るものではな
い。

〔発明の効果〕

以上詳記した通り本発明のメタル−メタル接触形ダイヤ
フラム弁は、弁聞時上向き球面状の特殊鋼薄板製のダイ
ヤフラムがフラットな環状弁座に押し当てられた際、下
向きに上面が陥んで下面が下向きに突出する断面円弧状
の環状突出部の幅が半径方向で略水平にせばまるので、
ダイヤフラムは波打ち（しわ寄り）が生じることなくフ
ラットになって、環状弁座の上表面に対し、環状突出部
の先端が完全に密着する。また、弁開時弁座とダイヤフ
ラムの下面との間の隙間を大きくとることができてダイ
ヤフラムのストロークを大きくでき、従ってＣｖ値の大
きなダイヤフラム弁となる。しかも弁閉時にダイヤフラ
ムの環状突出部の幅がせばめられて、弾性復元力がたく
わえられているので、弁開時に環状突出部の幅が急速に
拡げられ、従ってダイヤフラムの上昇復帰が円滑に行わ
れる。またダイヤフラムの環状突出部の先端や環状弁座
の上表面は面積が小さいので、該部分に存在する微細な
傷の研摩除去作業は容易且つ短時間にできる。さらにダ
イヤフラム押し込みピースの厚みの精度やダイヤフラム
押えのダイヤフラム押し込みピースに対する案内面の垂
直度の精度を上げなくともダイヤフラムの環状突出部を
環状弁座の上表面に均一な力で押し付けて密着でき、弁
箱内部を流れるガス流体を完全に遮断できる。また環状
弁座の上表面が加工硬化されているで、弁閉時、環状弁
座の上表面にダイヤフラムの環状突出部により環状の窪
みが生たり、擦過傷が生じたりすることが著しく少なく
なり、弁の内部リークを減少させることができる。また
擦過による金属パーテクルの出現を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のメタル−メタル接触形ダイヤフラム弁
の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のダイヤフ
ラム弁の弁開時の状態を示す要部拡大断面図、第３図は
第１図のダイヤフラム弁の弁閉時の状態を示す要部断面
図、第４図は従来のメタル−メタル接触形ダイヤフラム
弁を示す縦断面である。 １……弁箱、５′……環状弁座 ６′……ダイヤフラム 30……ダイヤフラムの環状突出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＳＵＳ材等にて作られた弁箱の弁座面に特
   殊鋼薄板製のダイヤフラムを押し当てて弁箱内部を流れ
   るガス流体を遮断するメタル−メタル接触形ダイヤフラ
   ム弁に於いて、前記ダイヤフラムを、上向き球面状とな
   し、中心寄り円周上に下向きに上面が陥んで下面が下向
   きに突出する断面円弧状の環状突出部を形成したダイヤ
   フラムとなし、そのダイヤフラムの環状突出部の先端を
   押し当てる弁座を、上表面がフラットな環状弁座となす
   と共に該環状弁座の上表面を加工硬化したことを特徴と
   するメタル−メタル接触形ダイヤフラム弁。