JPH07293518A - 金属部材とゴム部材との固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属部材へゴム部材を固定する際に、ゴム部
材の変形やガタツキを防止できるようにする。 【構成】 金属部材３上にゴム部材４を固定する固定方
法であって、ゴム部材４の一部に金属製押圧体１１を露
出する状態で係合させた上、ゴム部材４を金属部材３上
に当接させ、該金属部材３上に一体的に突設した突部３
ｃを塑性変形させて金属製押圧体１１を金属部材３上へ
押圧し、該金属部材３と金属製押圧体１１との間でゴム
部材４の一部を挾圧固定するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造プラ
ント等の流体輸送ラインに介設されるバルブ等の弁シー
ト部（弁座部等）の形成に用いられるものであり、金属
部材へゴム部材を固定して弁シート部を得るようにした
金属部材とゴム部材との固定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属部材へゴム部材を固定した
ものとしては、例えばバルブに於ける弁座部が知られて
いる。この弁座部は、金属部材（バルブのボディ等）に
ゴム部材（環状のゴム製弁シート材等）を固定すること
によって形成されている。

【０００３】ところで、半導体製造プラントの流体輸送
ラインに介設される高純度ガス用のバルブの弁座部に
は、シール性に優れたプラスチック製（ＰＴＦＥ製）の
弁シート材やゴム製（フッ素ゴム製）の弁シート材が広
く使用されて居り、これらによって流体の漏洩を防止す
るようにしている。

【０００４】しかし、プラスチック製若しくはゴム製の
弁シート材は、発ガス、ガス吸着、ガス透過等の問題を
持って居り、これらの点で金属製の弁シート材（例えば
ステンレス鋼製のダイヤフラム）に比較して劣ってい
る。特に、ゴム製の弁シート材は、前記欠点が顕著に現
れる為に高純度ガス用のバルブの弁シート材としては使
用したくないものであるが、シール性等に極めて優れて
いる為に使用せざるを得ないのが実情である。

【０００５】而して、ゴム製弁シート材を、半導体製造
プラントに用いるバルブの弁シート材として使用するに
は、下記の条件を満たすことが必要である。 フッ素系の純度の高いゴムを使用すること。 金属部材との固定の為に接着剤等の不純物を使用し
ないこと。 組み込みの際は乾燥炉で十分に発生ガスを取り除く
こと。 上記した条件から、ゴム製弁シート材は、金属部材への
焼き付けや接着を行えない為、金属部材へは圧入、カシ
メ等の機械的な固定によって取り付けなければならない
ことになる。

【０００６】従来、ゴム製弁シート材（フッ素ゴム製の
弁シート材）を金属部材（バルブのボディ等）に機械的
に固定する方法としては、図５に示す如く、金属部材１
２にアリ溝状の環状溝１２ａを形成し、該環状溝１２ａ
内へ環状のゴム製弁シート材１３を圧入嵌合する方法が
知られている（例えば特開平４−２１０１７０号公報
等）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記の方法
は、弁シート材１３に大きな変形を与えることになり、
弁シート材１３の真円度や平行度、同軸度等が著しく低
下し、シール性が大幅に低下すると云う問題がある。
又、クリープによる経時変化が避けられず、取付け時に
は弁シート材１３が変形していなくても、クリープによ
って変形してしまうと云う問題があった。尚、図示して
いないが、弁シート材を機械的に固定する方法として、
金属部材の一部を塑性変形させて弁シート材を金属製部
材へカシメ固定する方法もあるが、この方法でも弁シー
ト材を直接カシメている為に前記と同様の問題が発生す
ることになる。

【０００８】一方、ゴム製弁シート材の他の固定方法と
しては、金属部材に形成した環状溝内へゴムを直接鋳込
んで弁シート材を成形する方法もあるが、この方法は、
焼成時にゴムが大きく収縮し、環状溝内と弁シート材と
の間に間隙ができ、弁シート材にガタツキを生じると云
う問題がある。特に、フッ素系のゴムは収縮が大きく、
前記問題がより助長されることなる。然も、焼成時には
フッ化水素等の腐食性ガスが発生する為、金属部材が腐
食する等の問題がある。更に、弁シート材の成形後に
は、通常バリ取りをしなければならないが、金属部材を
傷める為にバレル仕上げ等が困難であり、バリ取りに手
間取ると云う問題もある。

【０００９】このように、従来の金属部材とゴム部材と
の固定方法には様々な問題があった。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解消する為に創
案されたものであり、その目的はゴム部材の変形やガタ
ツキを防止できるようにした金属部材とゴム部材との固
定方法を提供するにある。

【００１１】上記目的を達成する為に、本発明の金属部
材とゴム部材との固定方法は、ゴム部材の一部に金属製
押圧体を露出する状態で係合させた上、ゴム部材を金属
部材上に当接させ、該金属部材上に一体的に突設した突
部を塑性変形させて金属製押圧体を金属部材上へ押圧
し、該金属部材と金属製押圧体との間でゴム部材の一部
を挾圧固定するようにしたものである。

【００１２】

【作用】金属部材上にゴム部材を固定するには、先ず金
属部材上に、金属製押圧体を露出する状態で係合させた
ゴム部材を載置する。次に、金属部材上に一体的に突設
した突部を塑性変形させて金属製押圧体を金属部材上へ
押圧し、該金属部材と金属製押圧体との間でゴム部材の
一部分を挾圧する。これによって、金属部材上へゴム部
材が挾圧固定されることになる。

【００１３】本発明の固定方法は、ゴム部材に金属製押
圧体を係合させ、該金属製押圧体を金属部材に形成した
突部の塑性変形によって金属部材側へ押圧し、該金属部
材と金属製押圧体との間でゴム部材の一部を挾圧固定す
るようにしている為、ゴム部材の変形が小さく、真円度
や平行度、同軸度等の低下を防止することができる。
又、ゴム部材に金属製押圧体を係合させている為、ゴム
部材の強度が増加し、高圧下でもゴム部材の変形が少な
くて済む。更に、ゴム部材を、金属製押圧体を介して塑
性変形させた突部により金属部材上へ押圧固定するよう
にしている為、ゴム部材の金属部材への固定が確実にな
り、ゴム部材が経年変化によって脱落したり、或いはゴ
ム部材と金属部材との間に間隙が生じて所謂裏漏れを生
じるようなことがない。然も、ゴム部材を金属部材と金
属製押圧体との間で挾圧するようにしている為、クリー
プによる変形が少なくて済む。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の金属部材とゴム部材との固
定方法をライン逆止弁の弁座部の形成に用いたライン逆
止弁の拡大縦断面図であり、当該ライン逆止弁は、上流
側本体１と、下流側本体２と、静止シール体３（金属部
材）と、シール部材４（ゴム部材）と、金属製のダイヤ
フラム５と、可動シール体６と、締付具７とから構成さ
れて居り、半導体製造プラントの流体輸送ラインに介設
されるものである。

【００１５】前記上流側本体１は、ステンレス鋼等の金
属製部材により断面形状が略Ｔ字形に形成されて居り、
中心軸線上には直線状の流入通路８が、その下流側には
流入通路８に直交する断面形状略凹状の上流側壁面Ｗ１
が夫々形成されている。又、上流側壁面Ｗ１の外周縁部
には、後述する金属製ダイヤフラム５の外周縁部を気密
状に押圧保持する為の環状の突起１ａが形成されてい
る。更に、上流側壁面Ｗ１の外側部位には、下流側方向
へ突出して後述する下流側本体２の上流側外周面に嵌合
される筒部１ｂが一体的に形成されて居り、当該筒部１
ｂの内方に下流側本体２の上流側端部や金属製ダイヤフ
ラム５が夫々挿着される。尚、図１に於いて、１ｃは上
流側本体１の下流側外周面に形成した雄ねじ部である。

【００１６】前記下流側本体２は、ステンレス鋼等の金
属製部材により断面形状が略Ｔ字型に形成されて居り、
中心軸線上には流入通路８と同一直線上に位置する流出
通路９が、上流側本体１の上流側壁面Ｗ１に対向する面
には上流側壁面Ｗ１との間に弁室１０を形成する為の断
面形状略凹状の下流側壁面Ｗ２が夫々形成されている。
又、下流側壁面Ｗ２の外周縁部には、上流側本体１の突
起１ａに対向するテーパ面２ａが形成されて居り、これ
によって金属製ダイヤフラム５の気密挾持が行われる。

【００１７】前記静止シール体３は、ステンレス鋼等の
金属製部材により下流側が閉塞された略筒状に形成され
て居り、上流側に形成した挿入筒部３ａを流入通路８の
下流側に挿入してカシメ固定することによって、上流側
本体１の窪み部に収納固定されている。又、静止シール
体３の下流側面には、後述するシール部材４を挿入する
為の略アリ溝状の環状の溝３ｂと、該溝３ｂの内方に位
置してシール部材４の金属製押圧体を固定する為の筒状
の突部３ｃとが夫々形成されている。この突部３ｃは、
静止シール体３に一体的に形成されて居り、塑性変形前
には図２に示すように下流側方向（図２の上方）へ突設
した状態となっている。更に、静止シール体３の周壁部
には、流入通路８と弁室１０とを連通する複数の連絡通
路３ｄが等角度毎に穿設されている。

【００１８】前記シール部材４は、或る程度以上の弾性
を有するフッ素ゴム（例えばカルレッツ（商標名），バ
イトン（商標名））により環状に形成されて居り、静止
シール体３の溝３ｂに挿入される環状の挿入部４ａと、
挿入部４ｂの一側面に一体的に連設され、静止シール体
３の溝３ｂから外方へ突出すると共に後述する可動シー
ル体６に当離座する環状の突条４ｂとを備えている（図
２参照）。又、シール部材４の挿入部４ａの内周縁部で
且つ突条４ｂ側部分には、ステンレス鋼製の環状の金属
製押圧体１１がその一部分を外方へ露出する状態で係合
固定されている。即ち、環状の金属製押圧体１１は、そ
の一側面及び内周面が挿入部４ａの一側面及び内周面と
夫々面一になるように、シール部材４に一体化されて居
り、該金属製押圧体１１はシール部材４の加硫時に一体
化されている。更に、金属製押圧体１１は、大径の環状
の鍔部１１ａを備えて居り、この鍔部１１ａがシール部
材４に埋設されるように、該シール部材４と一体成形さ
れている。

【００１９】前記ダイヤフラム５は、ステンレス鋼やイ
ンコネル（商標名）等の金属製薄板により環状に形成さ
れて居り、その外周縁部は下流側へ向けて折り曲げられ
ている。又、ダイヤフラム５の外周縁部は、下流側本体
２のテーパ面２ａへ係合され、テーパ面２ａと上流側本
体２の突起１ａとの間で気密状に挾圧保持されている。
これによって、ダイヤフラム５は、軸線方向へ変形可能
になる。

【００２０】前記可動シール体６は、ステンレス鋼等の
金属製部材により略筒状に形成されて居り、ダイヤフラ
ム５の内周縁部に溶接により固着され、上流側の端面が
シール部材４の突条４ｂに当離座するようになってい
る。尚、無圧状態に於いては、可動シール体６及びダイ
ヤフラム５は中間位置にある。

【００２１】前記締付具７は、ダイヤフラム５の外周縁
部が上流側本体１と下流側本体２とで挾圧保持されるよ
うに、両本体１，２を締付け固定するものである。本実
施例では、締付具７にはステンレス鋼製のナットが使用
されて居り、上流側本体１の雄ねじ部１ｃに螺合するよ
うになっている。

【００２２】以上のように構成されたライン逆止弁にあ
っては、流入通路８に流体が流入すると、ダイヤフラム
５がその両面に作用する圧力差によって下流側壁面Ｗ２
方向に押圧され、可動シール体６がシール部材４から離
れた状態で保持される。その結果、流入通路８と流出通
路９との間が連通状態となり、流体は流入通路８から連
絡通路３ｄ及び弁室１０を経て流出通路９へと流れる。
又、流体が逆流したときには、ダイヤフラム５がその両
面に作用する圧力差によって上流側壁面Ｗ１方向に押圧
され、可動シール体６がシール部材４の突条４ｂに強く
当接する。その結果、流入通路８と流出通路９との間の
連通が遮断され、流出通路９から流入通路８への逆流が
阻止される。尚、ダイヤフラム５に過大な流体圧が掛か
った場合でも、ダイヤフラム５は上流側壁面Ｗ１や下流
側壁面Ｗ２に当接して支持される為、過大に変形するこ
とはない。

【００２３】次に、前記ライン逆止弁に於いて、静止シ
ール体３（金属部材）とシール部材４（ゴム部材）とを
固定する場合について説明する。先ず、金属製押圧体１
１を一体化したシール部材４を、その突条４ｂが外方を
向く姿勢で静止シール体３の溝３ｂに挿入する。このと
き、静止シール体３の筒状の突部３ｃは真っ直ぐな状態
になっている。又、シール部材４の突条４ｂは、静止シ
ール体３の溝３ｂから突出した状態になっている。静止
シール体３の溝３ｂにシール部材４を挿入したら、静止
シール体３の筒状の突部３ｃを、適宜の機械装置（例え
ばプレス機等）によって外方へ広がるように折り曲げて
塑性変形させ、金属製押圧体１１を静止シール体３側へ
押圧する。そうすると、静止シール体３と金属製押圧体
１１との間でシール部材４の挿入部４ａの一部分が挾圧
固定されることになる。その結果、シール部材４は、溝
３ｂから抜け止めされ、静止シール体３へ固定されるこ
とになる。尚、突部３ｃを塑性変形させる条件は、塑性
変形時に突部３ｃ自身が破損したりしないこと、シール
部材４の変形量が極端に大きくならないこと、塑性変形
した突部３ｃがシール部材４の突条４ｂよりも外方へ突
出しないこと、シール部材４を溝３ｂ内に確実に固定で
きること、等の諸条件を満足すれば良い。

【００２４】このように、金属製押圧体１１を一体化し
たシール部材４を、静止シール体３の溝３ｂ内へ挿入
し、金属製押圧体１１を静止シール体３に形成した突部
３ｃの塑性変形によって静止シール体３側へ押圧し、該
静止シール体３と金属製押圧体１１との間でシール部材
４の一部を挾圧固定するようにしている為、シール部材
４の変形が極めて小さく、シール部材４の真円度や平行
度、同軸度等の低下を防止することができる。又、シー
ル部材４に金属製押圧体１１を一体的に係合させている
為、シール部材４の強度が増加し、高圧下でもシール部
材４の変形が少なくて済む。更に、シール部材４を、金
属製押圧体１１を介して塑性変形させた突部３ｃにより
静止シール体３側へ押圧固定するようにしている為、シ
ール部材４の静止シール体３への固定が確実になり、シ
ール部材４が経年変化によって脱落したり、或いはシー
ル部材４と静止シール体３との間に間隙が生じて所謂裏
漏れを生じるようなことがない。特に、金属製押圧体１
１の鍔部１１ａがシール部材４に埋設された格好になっ
ている為、該鍔部１１ａによってシール部材４が溝３ｂ
内へ確実且つ強固に押圧され、高圧の流体が流れても、
シール部材４が溝３ｂから浮き上がると云うことがな
く、シール部材４の浮き上がりを確実に防止することが
できる。その結果、裏漏れが皆無となる。然も、シール
部材４を静止シール体３と金属製押圧体１１との間で挾
圧するようにしている為、クリープによる変形が少なく
て済む。加えて、シール部材４を予め単体として形成で
きる為、ゴムの成形加工後に不良部品の選別を行え、便
利である。

【００２５】上記実施例に於いては、シール部材４を環
状に形成し、その内周縁部に金属製押圧体１１を一体的
に取り付け、該金属製押圧体１１を塑性変形させた筒状
の突部３ｃで押圧するようにしたが、他の実施例に於い
ては、図４に示す如く、シール部材４を円板状に形成す
ると共に、その外周縁部に鍔部１１ａを有する環状の金
属製押圧体１１を一体的に取り付け、静止シール体３に
形成した円形の窪み部３ｂに前記シール部材４を挿入
し、窪み部３ｂの周縁部に一体的に突設形成した突部３
ｃを塑性変形させて金属製押圧体１１を静止シール体３
側へ押圧し、該静止シール体３と金属製押圧体１１との
間でシール部材４の一部を挾圧固定するようにしても良
い。

【００２６】上記実施例に於いては、静止シール体３の
下流側面にシール部材４が挿入される環状の溝３ｂを形
成し、溝３ｂの内方位置に筒状の突部３ｃを形成してこ
れを塑性変形させてシール部材４を溝３ｂ内へ固定する
ようにしたが、他の実施例に於いては、静止シール体３
の下流側面に筒状の突部３ｃのみを形成し、シール部材
４を静止シール体３の下流側面に当接するように突部３
ｃに嵌挿し、該突部３ｃを塑性変形させてシール部材４
を静止シール体３の下流側面に挾圧固定するようにして
も良い。

【００２７】上記実施例に於いては、シール部材４を静
止シール体３に固定するようにしたが、他の実施例に於
いては、可動シール体６の上流側面に溝と突部を形成
し、可動シール体３側へシール部材４を挾圧固定するよ
うにしても良く、或いはシール部材４を上流側本体１へ
挾圧固定するようにしても良い。

【００２８】上記実施例に於いては、シール部材４に金
属製押圧体１１を一体的に取り付けるようにしたが、他
の実施例に於いては、シール部材４と金属製部材１１を
夫々別体に形成し、これらを静止シール体３の溝３ｂ内
へ順次挿入して突部３ｃにより押圧固定するようにして
も良い。

【００２９】上記実施例に於いては、金属製押圧体１１
に鍔部１１ａを備えたものを使用したが、金属製押圧体
１１の形状等は上記実施例のものに限定されるものでは
ない。例えば金属製押圧体１１に断面形状が矩形状のも
のを使用するようにしても良い。

【００３０】上記実施例に於いては、本発明の方法をラ
イン逆止弁の弁座部を形成するのに用いたが、他の構造
のバルブの弁座部を形成するのに用いても良い。

【００３１】

【発明の効果】上述の通り、本発明では、ゴム部材に金
属製押圧体を係合させ、該金属製押圧体を金属部材に一
体的に形成した突部の塑性変形によって金属部材側へ押
圧し、該金属部材と金属製押圧体との間でゴム部材の一
部を挾圧固定するようにしている。その結果、ゴム部材
の変形が小さく、真円度や平行度、同軸度等の低下を防
止することができる。又、ゴム部材に金属製押圧体を係
合させている為、ゴム部材の強度が増加し、高圧下でも
ゴム部材の変形が少なくて済む。更に、ゴム部材を、金
属製押圧体を介して塑性変形させた突部により金属部材
側へ押圧固定するようにしている為、ゴム部材の金属部
材への固定が確実になり、ゴム部材が経年変化によって
脱落したり、或いはゴム部材と金属部材との間に間隙が
生じて所謂裏漏れを生じるようなことがない。特に、金
属製押圧体に鍔部を形成し、該鍔部をゴム部材に埋設さ
せた場合には、鍔部によってゴム部材を金属部材側へよ
り確実に押圧することができ、高圧流体によるシール部
材の浮き上がりを確実に防止することができる。然も、
ゴム部材を金属部材と金属製押圧体との間で挾圧するよ
うにしている為、クリープによる変形が少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属部材とゴム部材との固定方法を用
いたライン逆止弁の拡大縦断面図である。

【図２】静止シール体にゴム部材を挿入した状態のライ
ン逆止弁の要部の拡大断面図である。

【図３】静止シール体にゴム部材を固定した状態のライ
ン逆止弁の要部の拡大断面図である。

【図４】静止シール体に円板状のゴム部材を固定した状
態のライン逆止弁の要部の拡大断面図である。

【図５】従来の金属部材とゴム部材との固定方法を用い
たライン逆止弁の要部の拡大縦断面図である。

【符号の説明】

３は金属部材（静止シール体）、３ｂは金属部材の突
部、４はゴム部材（シール部材）、１１は金属製押圧
体、１１ａは鍔部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属部材（３）上にゴム部材（４）を固
   定する固定方法であって、ゴム部材（４）の一部に金属
   製押圧体（１１）を露出する状態で係合させた上、ゴム
   部材（４）を金属部材（３）上に当接させ、該金属部材
   （３）上に一体的に突設した突部（３ｃ）を塑性変形さ
   せて金属製押圧体（１１）を金属部材（３）上へ押圧
   し、該金属部材（３）と金属製押圧体（１１）との間で
   ゴム部材（４）の一部を挾圧固定するようにしたことを
   特徴とする金属部材とゴム部材との固定方法。
2. 【請求項２】 鍔部（１１ａ）を有する金属製押圧体
   （１１）を、その鍔部（１１ａ）がゴム部材（４）に埋
   設されるように、ゴム部材（４）と一体成形したことを
   特徴とする請求項１に記載の金属部材とゴム部材との固
   定方法。