JPH11182708A

JPH11182708A - 金属ダイヤフラム型バルブ

Info

Publication number: JPH11182708A
Application number: JP10271984A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Ogawa; 修平小川; Kazuhiro Yoshikawa; 和博吉川
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 1997-11-24
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: JP4286934B2; CA2253988C; DE69813730D1; SG67581A1; KR100286130B1; DE69813730T2; EP0918181A1; IL126914A0; CA2253988A1; EP0918181B1; TW368578B; IL126914A; KR19990062597A; US5881997A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】金属ダイヤフラムの亀裂等の損傷及び流体の所
謂噛み込みを少なくする。【解決手段】上面に環状のフラット部及びこれに連続す
る円弧状の肩部を有するダイヤフラム支持段部５ｃのフ
ラット部上へ、中央部の取付け孔７ａに支持軸部５ａを
挿通させて配設した金属ダイヤフラム７の内周縁部を当
接させ、支持軸部５ａを挿通して、下面側に金属ダイヤ
フラム７の内周縁部の上面に当接する環状ののフラット
部及びこれに連続する彎曲部を有する逆皿形のデフレク
ションリミッター６を配設し、デフレクションリミッタ
ー６のフラット部と金属ダイヤフラム７の内周縁部とダ
イヤフラム支持段部５ｃのフラット部とをその全周に亘
って溶接して、気密状に一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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設けられる金属ダイヤフ
ラム型バルブに関するものであり、特に金属ダイヤフラ
ムの内周縁部のシール構造に特徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属ダイヤフラム型バルブに於ける金属
ダイヤフラムの内周縁部のシール構造としては、例えば
米国特許第４，７５０，７０９号公報や特開平８−１１
４２６５号に開示された構造のものが知られている。即
ち、米国特許第４，７５０，７０９号公報にあっては、
図６及び図７に示す如く、ダイヤフラム４０の内周縁部
の端部をシートホルダー７８へ溶接８０すると共に、溶
接８０から距離Ｄだけ離れたダイヤフラムの内周縁部９
４を、押え金具８２の下面とシートホルダー７８の上面
とで挾圧支持することによって、ダイヤフラム４０の作
動時に、ダイヤフラム４０の端部の溶接８０に曲げ応力
が加わるのを防止するようにしている。尚、図６及び図
７に於いて、１００はボディ、１００ａは弁室、１００
ｂは弁座、１００ｃは流体通路、５０はボンネット、１
６０はシート、８８はステム、８６はステムの下端部に
形成したネジ部、９４は挾圧部分である。

【０００３】また、特開平８−１１４２６５号公報にあ
っては、図８及び図９に示すように、ダイヤフラム９３
の取付け孔９３ａへシートホルダー９１のシャフト部９
１ａを挿通させ、次に、溶接金具９０をシャフト部９１
ａへ挿着する。そして、ダイヤフラム９３の内周縁部
を、溶接金具９０の下面に形成した環状のフラット部９
０ａとシートホルダー９１の上面に形成した環状のフラ
ット部９１ｂとで挟み、金属製ダイヤフラム９３の内周
縁の端部と、溶接金具９０及びシートホルダー９１の前
記金属製ダイヤフラム９３の内周縁の端部に当接する部
分とをその全周に亘って溶接Ｗし、これら三者を固着一
体化している。

【０００４】前記特開平８−１１４２６号公報では、ダ
イヤフラム９３の溶接部Ｗの外側の内周縁部を、溶接金
具９０の下面のフラット部９０ａとシートホルダー９１
の上面のフラット部９１ｂとによって密着状態に支持す
ることにより、ダイヤフラム９３の作動時に、ダイヤフ
ラム９３の溶接部Ｗに曲げ応力がかからないようにして
いる。また、ダイヤフラム９３の内周縁部とシートホル
ダー９１の上面との間隙Ｇ内へ、流体が噛み込むのを防
止するようにしている。尚、図８及び図９に於いて、１
００はボディ、１００ａは弁室、１００ｂは弁座、１０
０ｃは流体通路、５０はボンネット、１６０はシート、
５１はブッシング、５２はボール、５３はステム、５４
はボンネットインサートである。

【０００５】前記米国特許第４，７５０，７０９号公報
のバルブは、図６及び図７に示すように、ダイヤフラム
４０の溶接部８０から距離Ｄの箇所９４を環状の押え金
具８２の下面と、上面が全て曲面に形成されたシートホ
ルダー７８とで挾圧支持するようにしている為、ダイヤ
フラム４０の下面とシートホルダー７８の上面との間
に、奥行きのある環状の間隙Ｇｏが形成されることにな
る。その結果、前記間隙Ｇｏ内へ流体が噛み込み易く、
また、間隙Ｇｏ内へ一旦流体が噛み込むと、噛み込んだ
流体を簡単には追い出し難いと云う問題があった。その
為、従前のシール構造を用いたバルブは、所謂流体の置
換性に劣ると云う問題があった。尚、半導体の製造に於
いては、半導体の集積度が上昇するのに伴って、半導体
の製造に用いる流体の純度に対する要求が強くなりつつ
あり、上記間隙内に噛み込んだ極く微量の流体であって
も、製品である半導体の品質や不良品の発生頻度に、大
きな影響を及ぼすことになる。

【０００６】また、米国特許第４，７５０，７０９号公
報のバルブでは、ダイヤフラム４０の溶接部８０から距
離Ｄだけ離れた箇所９４を、ネジ構造を用いて押え金具
８２とシートホルダー７８とで線接触の状態で締め付け
るようにしている為、長期間の使用によってネジの締め
込みが弛むことがあり、この場合には、ダイヤフラム４
０の内周縁部の挾圧支持状態が解除されることになる。
その結果、前記の状態でシートホルダー７８が上・下動
すると、ダイヤフラム４０の内周縁部の線接触状態の挾
圧支持が解除されていることとも相俟って、ダイヤフラ
ム４０の溶接部８０に大きな曲げ応力が掛かることにな
り、ダイヤフラム４０の内周の縁部に亀裂を生じると云
う問題があった。

【０００７】更に、米国特許第４，７５０，７０９号公
報のバルブでは、ダイヤフラム４０の溶接部８０から距
離Ｄだけ外方の箇所９４を、押さえ金具８２の下面とシ
ートホルダー７８の上面とで挾圧しているため、ダイヤ
フラム４０の外周縁部の距離Ｄに相当する部分の下面
と、シートホルダー７８の上面との間隙Ｇ内へは流体が
入り込まないと考えられている。しかし、バルブの開閉
作動によってダイヤフラム４０の上下動が繰り返される
と、ダイヤフラム４０の厚みの変化等によって前記挾圧
部分９４の気密性が低下することになる。その結果、距
離Ｄの部分に相当する間隙Ｇ内へ流体が噛み込むことに
なり、流体の置換性が低下すると云う問題がある。

【０００８】加えて、米国特許第４，７５０，７０９号
公報のバルブでは、ダイヤフラム４０の溶接部８０から
距離Ｄだけ離れた箇所９４を線接触の状態で上・下から
押え金具８２とシートホルダー７８とによって挾圧して
いるため、ダイヤフラム４０が上・下方向に作動したと
きのダイヤフラムの曲げ応力が、前記挾圧箇所９４の一
点へ集中的にかかることになる。その結果、ダイヤフラ
ム４０が繰返し作動を重ねると、前記挾圧箇所９４の近
傍が、最も早く金属疲労による亀裂や破損を生ずること
になり、ダイヤフラムの寿命の延伸を図り難いと云う問
題がある。

【０００９】一方、前記特開平８−１１４２６５号公報
のバルブに於いては、ダイヤフラム９３の内周縁部が、
溶接金具９０に形成した環状のフラット部９０ａと、シ
ートホルダー９１に形成した環状のフラット部９１ｂと
で保持されている為、ダイヤフラム９３の下面とシート
ホルダー９１の上面との間に形成される間隙Ｇｏは、数
値的には明確に表わすことができないが、米国特許第４
７５０７０９号の場合に比較して奥行きの小さいものと
なることは明らかである。。その結果、ダイヤフラム９
３とシートホルダー９１との間へは、流体が米国特許第
４７５０７０９号の場合に比較して噛み込み難くなる。

【００１０】又、ダイヤフラム９３の内周縁部と溶接金
具９０とシートホルダー９１の三者を溶接により固着一
体化している為、ダイヤフラム９３の内周縁の端部から
流体が漏洩する虞れは、米国特許第４７５０７０９号の
場合よりも少なくなり、シール性が極めて高くなる。

【００１１】更に、ダイヤフラムの内周縁部を、溶接金
具９０のフラット部９０ａとシートホルダー９１のフラ
ット部９１ｂとで面接触状態で保持している為、シャフ
ト部９１ａのネジが弛んでシートホルダー９１が若干上
下動しても、ダイヤフラム９０の溶接部Ｗに大きな曲げ
応力が集中的に直接に掛かることがない。その結果、米
国特許第４７５０７０９号の場合よりもダイヤフラム９
０の溶接部Ｗに亀裂が生じ難くなる。

【００１２】しかし、この特開平８−１１４２６５号公
報のバルブに於いても、図８及び図９からも明らかなよ
うに、ダイヤフラム９３が上・下方向へ作動したとき
に、ダイヤフラム９３の曲げ応力が、ダイヤフラム９３
を保持する溶接金具９０の平面状の下面９０ａと、シー
トホルダー９１の平面状の上面９１ｂの最外方位置９４
の部分へ、集中的にかかることになる。その結果、ダイ
ヤフラム４０が繰り返し作動されると、前記箇所の最外
部９４の近傍が、最も早く疲労による亀裂や破損を生じ
ることになり、ダイヤフラム９３の寿命の延伸を図り難
いという欠点がある。

【００１３】また、特開平８−１１４２６５号公報のバ
ルブに於いては、ダイヤフラム９３の下面とシートホル
ダー９１の平面状の上面９１ｂとの間は、ほぼ気密状に
近い状態となっており、従って、この間隙Ｇ内へは、流
体が入り込まないと考えられている。しかし、ダイヤフ
ラム９３の作動による上・下動が繰り返されると、ダイ
ヤフラム９３の厚みが徐々に減少することになり、その
結果、前記間隙Ｇが僅かに大きくなってその気密性が低
下し、ここへ流体が噛み込むことにより、バルブの流体
置換性が低下すると云うことになる。尚、前記シートホ
ルダー９１の上面フラット部９１ｂ、はその長さ寸法ｌ
が比較的大きく選定されているため、万一、間隙Ｇの気
密性が低下すると、流体の噛み込み量が多量となり、前
記流体置換性の低下の問題が一層大きな問題となる。

【００１４】更に、特開平８−１１４２６５号公報の金
属ダイヤフラム型バルブに於いては、ボール５２やブッ
シング５１、ボンネットインサート５４、溶接金具９０
等の部材を必要とし、部品点数が多いうえに、その組立
も複雑且つ困難で、組立完成までに多数の時間と工数を
必要とすると云う問題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、前記米国
特許第４，７５０，７０９号公報や特開平８−１１４２
６５号公報の金属ダイヤフラム型バルブに於ける上記の
如き問題、即ち、ダイヤフラムの作動時の歪み応力
（曲げ応力）が、ダイヤフラム内周縁部のシートホルダ
ーと押え金具（又は溶接金具）とによる挾圧部へ集中的
にかかることになり、早期にダイヤフラムに亀裂等を生
じることになること、ダイヤフラムの溶接部とクラン
プ部との距離Ｄ（又は距離ｌ）が比較的大きく、且つク
ランプ部の気密性が比較的低いため、ダイヤフラム外周
縁部とシートホルダー上面間の間隙Ｇ内へ、流体が噛み
込み易いこと、及び多数の部品点数を必要とするう
え、組立にも手数がかかり、バルブの製造コストが高く
なること、等の問題を解決せんとするものである。そし
て、本願発明は、上記、及びの問題を解決するこ
とにより、流体の置換性や内部の洗浄性に優れ、しかも
構造が簡単で、組立も容易にでき、製造コストの大幅な
引き下げを可能とした金属ダイヤフラム型バルブを提供
するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
発明は、流体入口通路１ａ、流体出口通路１ｂ、弁室１
ｃ及び弁座１ｄを備えたボディ１と，ボディ１に上・下
動自在に配設したステム３と，ステム３の下方部へ連結
したシートホルダ５と，シートホルダ５の支持軸部５ａ
を挿通せしめて弁室１ｃの上方に配設され、弁室１ｃの
上方開口を気密状に密封する金属ダイヤフラム７とから
構成した金属ダイヤフラム型バルブに於いて、前記シー
トホルダ５の支持軸部５ａに、上面に環状のフラット部
５ｄとこれに連続する円弧状の肩部５ｅとを有するダイ
ヤフラム支持段部５ｃを形成し、該ダイヤフラム支持段
部５ｃのフラット部５ｄ上へ中央部の取付け孔７ａに前
記支持軸部５ａを挿通せしめて配設した金属ダイヤフラ
ム７の内周縁部を接当させ、更に金属ダイヤフラム７の
内周縁部の上方に支持軸部５ａを挿通せしめて、下面側
に前記金属ダイヤフラム７の内周縁部の上面に接当する
環状の薄い厚み寸法ｔのフラット部６ｃとこれに連続す
る彎曲部６ｄを有する逆皿形のデフレクションリミッタ
ー６を配設し、前記デフレクションリミッター６のフラ
ット部６ｃと金属ダイヤフラム７の内周縁部とダイヤフ
ラム支持段部５ｃのフラット部５ｄとをその全周に亘っ
て溶接し、これ等三者を気密状に固着一体化したことを
特徴とするものである。

【００１７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の発明に於いて、デフレクションリミッター６の下面側
のフラット部６ｃの外方の端部Ｐの位置と、シートホル
ダー５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄの
外方の端部Ｆの位置とが、金属ダイヤフラム７の半径方
向の異なる位置となるようにしたものである。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１の発明に於い
て、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部
６ｃの外方の端部Ｐの位置が、シートホルダー５のダイ
ヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄの外方の端部Ｆ
の位置より外方に来るようにしたものである。

【００１９】請求項４の発明は、請求項２の発明に於い
て、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部
６ｃに凹部６ｅを設けるようにしたものである。

【００２０】請求項５の発明は、請求項１の発明に於い
て、ボディ１に螺着したボンネットナット２にステム３
を上・下動自在に螺着するようにしたものである。

【００２１】請求項６の発明は、請求項１の発明に於い
て、シートホルダー５を、下面側に弁座１ｄへ接当する
シート８を備えたシートホルダー５としたものである。

【００２２】請求項７の発明は、請求項１の発明に於い
て、金属製ダイヤフラム７を複数枚の金属薄板を積層し
て成る金属ダイヤフラムとしたものである。

【００２３】請求項８の発明は、請求項６の発明に於い
て金属ダイヤフラム７を３枚のエルジロイ製の薄板から
形成するようにしたものである。

【００２４】請求項９の発明は、請求項１の発明に於い
て、ステム３の下方部に、中間部に拡径部１０ａを有す
る係止用凹部１０を設け、該係止用凹部１０の内方へシ
ートホルダー５の支持軸５ａの上方部を回転自在に係止
するようにしたものである。

【００２５】請求項１０の発明は、請求項９の発明に於
いて、シートホルダー１５の支持軸５ａの上端面とステ
ム３の係止用凹部１０の天井面との間にベアリング１３
を設けたものである。

【００２６】請求項１１に記載の発明は、請求項２の発
明に於いて、デフレクションリミッター６の下面側のフ
ラット部６ｃの外方の端部Ｐの位置が、シートホルダー
５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄの外方
の端部Ｆの位置より外方に来るようにしたものである。

【００２７】請求項１２に記載の発明は、請求項２の発
明に於いて、デフレクションリミッター６の下面側のフ
ラット部６ｃに凹部６ｅを設けるようにしたものであ
る。

【００２８】請求項１３の発明は、中央に取付孔７ａを
設けた弾性を有する金属ダイヤフラム７と、前記金属ダ
イヤフラム７の外周縁部を挾持する保持手段と、中央部
に挿通孔６ａを設けたデフレクションリミッター６と、
前記金属ダイヤフラム７の取付孔７ａ及びデフレクショ
ンリミッター６の挿通孔６ａを通って上方へ伸びる支持
軸部５ａを有し、前記金属ダイヤフラム７を垂直方向へ
移動させるシートホルダー５と、前記金属ダイヤフラム
７をデフレクションリミッター６及びシートホルダー５
へ固着する溶接部Ｗと、からの組み合せより成る金属ダ
イヤフラム型バルブに於いて、前記シートホルダー５は
ダイヤフラム支持段部５ｃを有し、且つ当該ダイヤフラ
ム支持段部５ｃは金属ダイヤフラム７の下面側と接当す
る環状フラット部５ｄと、金属ダイヤフラム７の中央部
が上方へ湾曲したときに金属ダイヤフラム７を支持する
ための前記環状フラット部５ｄに連続する円弧状肩部５
ｅとを備え、また、前記デフレクションリミッター６は
前記金属ダイヤフラム７の上面側と接当する環状のフラ
ット部６ｃと、金属ダイヤフラム７の中央部が下方へ湾
曲したときに金属ダイヤフラム７を支持するための前記
環状のフラット部６ｃに連続する湾曲部６ｄとを備え、
更に、前記シートホルダー５の環状のフラット部５ｄと
デフレクションリミッター６の環状のフラット部６ｃと
は、夫々異なる直径方向の長さ寸法ｌ₁、ｌ₀を有し、
前記金属ダイヤフラム７の中央部が上方又は下方の何れ
かへ湾曲されることにより、金属ダイヤフラム７の第１
領域Ａ又は第２領域Ｂに曲げ応力がかかるようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００２９】請求項１４に記載の発明は、請求項１３の
発明に於いて、溶接部Ｗが、少なくともシートホルダー
５の環状のフラット部５ｄの外側領域に於いて金属ダイ
ヤフラム７をシートホルダー５へ固着する円環状の溶接
部であるようにしたものである。

【００３０】バルブの開閉操作によって金属ダイヤフラ
ム７が作動すると、金属ダイヤフラム７の内周縁部に
は、曲げ応力がかかることになる。しかし、バルブの閉
鎖時に金属ダイヤフラム７の内周縁部にかかる曲げ応力
は、主としてデフレクションリミッター６の下面側によ
って受け止められる。また、バルブの開放時に前記内周
縁部にかかる曲げ応力は、シートホルダー５のダイヤフ
ラム支持段部５ｃの円弧状の肩部５ｅによって受け止め
られる。その結果、金属ダイヤフラム７の内周縁部の溶
接部Ｗへは直接に曲げ応力がかからなくなり、従って溶
接部Ｗに亀裂等が生じない。

【００３１】また、金属ダイヤフラム７の曲げ応力を受
ける領域（金属ダイヤフラム７が作動によって彎曲する
部分）が、開弁時と閉弁時とで異なり、二箇の領域に分
散される。そのため、従前のように、金属ダイヤフラム
７を１箇所で上・下からクランプする場合に比較して、
金属ダイヤフラム７の破損がより少なくなる。

【００３２】更に、従前のようなシートホルダーとシャ
フトとをネジ機構によって連結し、このネジ機構を利用
して金属ダイヤフラム７を一箇所でクランプ（挾圧保
持）するものに比較して、バルブを形成する部品点数が
減少すると共に、バルブの組立等が容易になり、バルブ
製造コストの引き下げが可能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形
態に係る金属ダイヤフラム型バルブの縦断面図であり、
金属ダイヤフラム７の内周縁部と、デフレクションリミ
ッター６の内周縁部と、シートホルダー５とを溶接によ
り固着一体化し、ネジ機構による金属ダイヤフラムの内
周縁部のクランプ（挾圧）を一切省略するようにしたも
のである。

【００３４】金属ダイヤフラム型バルブは、流体入口通
路１ａ、流体出口通路１ｂ、弁室１ｃ及び弁座１ｄを形
成したボディ１と、ボディ１に螺着されたボンネットナ
ット２と、ボンネットナット２に昇降自在に螺挿支持さ
れたステム３と、ステム３の上端部に取付けられたハン
ドル４と、ステム３の下端部に昇降自在に取付けられた
シートホルダー５と、シートホルダー５の上方へ突出せ
しめた支持軸５ａを挿通せしめて支持軸５ａの下方部分
に設けたデフレクションリミッター６と、外周縁部が、
ボディ１とボンネットナット２との間に挾圧支持され、
且つ内周縁部が、シートホルダー５とデフレクションリ
ミッター６に溶接された金属ダイヤフラム７と、から構
成されている。

【００３５】尚、図１に於いて８は合成樹脂製又は金属
製のシート、９はＯリング、１０はステム３の下方に設
けた係止用の凹部、１１は支持軸５ａに挿着した保持用
のリングワッシャー、１２は支持軸５ａに固定した止め
キー、１３はベアリング、１４はハンドル止めねじであ
る。

【００３６】具体的には、前記ステム３はステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）によりほぼ円柱状に形成されており、
その下方部には、中間部に拡径部１０ａを設けた係止用
の凹部１０が形成されている。また、ステム３の外周面
には外ネジ３ａが設けられており、この外ネジ３ａをボ
ンネットナット２の内ネジ２ａへ螺着することにより、
ステム３はボンネットナット２へ上・下動自在に支持さ
れている。

【００３７】前記シートホルダー５は、ステンレス鋼
（ＳＵＳ３１６Ｌ）等の金属材により形成されて居り、
上方へ突出する円柱状の支持軸５ａと台形部５ｂと両者
の境界部に形成した金属ダイヤフラムを溶接支持するダ
イヤフラム支持段部５ｃとを備えている。

【００３８】尚、支持軸５ａの上方は、前記ステム３の
係止用凹部１０内へ挿入されており、保持用リングワッ
シャ１１及び止めキー１２を介して凹部１０の拡径部１
０ａへ、ステム３が自由に回転可能な状態で係止されて
いる。また、支持軸５ａの上端面とステム３の凹部１０
の天井面との間にはベアリング１３が配設されており、
ステム３の回転時の回転抵抗を少なくするようにしてい
る。更に、前記ダイヤフラム支持段部５ｃは、後述する
図３に示す如く、環状のフラット部５ｄとこれに連続す
る滑らかな円弧状の肩部５ｅとから形成されている。

【００３９】前記デフレクションリミッター６は、図２
に示す如く、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）等の金属
材により円形の皿形に形成されており、その中央部には
シートホルダー５の支持軸５ａを挿通せしめる挿通孔６
ａが穿設されている。又、デフレクションリミッター６
の内周縁部６ｂは、厚みｔが約２ｍｍ程度に形成されて
おり、この厚みｔの部分の長さｌの部分が後述するよう
に溶接部Ｗとなる。更に、デフレクションリミッター６
の下面側には、前記長さｌよりも大きいか若しくはこれ
とほぼ同じ長さｌｏのフラット部６ｃと、フラット部６
ｃの外端Ｐより連続する上方へのゆるやかな彎曲部６ｄ
とが形成されている。

【００４０】前記金属ダイヤフラム７は、ステンレス鋼
（ＳＵＳ３１６Ｌ）やＣｏ−Ｎｉ合金鋼（エルジロイ・
米国ＥＬＧＩＬＯＹＣＯＭＰＡＮＹの登録商標）等に
より皿状に形成された極薄金属板（厚さ：０．１〜０．
２ｍｍ程度）を、複数枚（２〜３枚）重ねて形成されて
おり、その中央部にはシートホルダー５の軸部５ａを挿
通せしめる取付孔７ａが形成されている。本実施例にあ
っては、ダイヤフラム７の外径は約３８ｍｍに選定され
ている。

【００４１】尚、前記Ｃｏ−Ｎｉ合金鋼であるエルジロ
イは、Ｃ＝０．１５、Ｍｎ＝１．５〜２．５、Ｎｉ＝１
４〜１６、Ｃｒ＝１９〜２１、Ｍｏ＝６〜８、Ｂｅ＝
０．１以下、Ｃｏ＝３９〜４１、Ｆｅ＝残部の成分（何
れもｗｔ％）を有するものである。

【００４２】前記金属ダイヤフラム７の内周縁部は、図
３に示すように、デフレクションリミッター６のフラッ
ト部６ｃと、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部
５ｃのフラット部５ｄとの間に位置しており、前記両者
に溶接されている。即ち、図３に示す如く、金属ダイヤ
フラム７の内周縁部と、デフレクションリミッター６の
金属ダイヤフラム７の内周縁部に当接するフラット部６
ｃと、シートホルダー５の金属ダイヤフラム７の内周縁
部に当接するフラット部５ｄとは、デフレクションリミ
ッター６の厚さがｔの長さｌの部分に於いて、その全周
に亘ってリング状に溶接Ｗされており、これによって、
ダイヤフラム７の内周縁部と、デフレクションリミッタ
ー６の内周縁部と、シートホルダー５のフラット部５ｄ
の三者は、気密状に固着一体化されている。

【００４３】又、前記金属ダイヤフラム７の外周縁部
は、ボディ１とボンネットナット２との間に挟まれ、ボ
ンネットナット２をボディ１に締め込むことによって挾
圧支持されている。

【００４４】次に、本発明に係る金属ダイヤフラム型バ
ルブの作動について説明する。図１及び図３を参照し
て、ハンドル４の回転操作によりステム３を上昇又は下
降させると、シートホルダー５が上昇又は下降し、シー
ト８が弁座１ｄへ当接又は弁座１ｄから離れて、流体通
路１ａは開又は閉となる。

【００４５】そして、バルブの流体通路１ａが開放され
ているときには、金属ダイヤフラム７は、図１に示すよ
うに、上方へ彎曲した初期の形状に復帰しており、金属
ダイヤフラム７の内周縁部にはほとんど曲げ応力がかか
らない。しかし、もしも、金属ダイヤフラム７が、バル
ブの開放時に上方へ引き上げられた場合には、金属ダイ
ヤフラム７の内周縁部には、図１からも明らかなよう
に、下向きの曲げ応力がかかることになり、この金属ダ
イヤフラム７の内周縁部にかかる下向きの曲げ応力によ
る彎曲は、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５
ｃの円弧状の肩部５ｅによって支持される。即ち、金属
ダイヤフラム７の下面側のＡの領域が、肩部５ｅによっ
て支持されることになる。

【００４６】また、バルブの流体通路１ａが閉鎖されて
いるときには、金属ダイヤフラム７の内周縁部には、図
１の場合とは逆に、上向きの曲げ応力がかかり、金属ダ
イヤフラムの内周縁部の上面側が、デフレクションリミ
ッター６の彎曲部６ｄによって支持されることになる。
即ち、金属ダイヤフラム７の上面側のＢの領域が、前記
彎曲部６ｄにより支持されることになる。

【００４７】上記のように、本発明の金属ダイヤフラム
型バルブでは、従前の金属ダイヤフラム型バルブのよう
に、ネジ機構によってダイヤフラム７の内周縁部をクラ
ンプすることはしていないが、ダイヤフラムの内周縁部
は、ダイヤフラムの彎曲時に、デフレクションリミッタ
ー６の彎曲部６ｄ又はシートホルダー５の円弧状彎曲部
５ｅによって支持される。そのため、ダイヤフラム内周
縁端部の溶接部Ｗに、曲げ応力が直接にかかることが無
い。その結果、前記溶接部Ｗに亀裂等を生ずることもな
い。

【００４８】また、ダイヤフラム７が作動したときのダ
イヤフラム内周縁部の彎曲部は、下面側がＡの領域で、
また、上面側がＢの領域で夫々支持される。即ち、ダイ
ヤフラム７は、Ａ及びＢの場所の異なる二箇所で彎曲す
ることになり、従前のクランプ部のみで上・下方向へ彎
曲する場合に比較して、金属ダイヤフラム７の耐久力が
大幅に延びることになる。

【００４９】更に、溶接部Ｗが、図３に示すように、シ
ートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット
部５ｄのほぼ全域に亘っているため、ダイヤフラム７と
ダイヤフラム支持段部５ｃとを一体化する溶接部Ｗの外
側と金属ダイヤフラム７の下面側との間にできる隙間Ｇ
₁の奥行きが小さくなって、流体の置換性が大幅に向上
する。

【００５０】加えて、ダイヤフラム７の内周縁部と、デ
フレクションリミッター６と、シートホルダー５の三者
を溶接Ｗにより気密状に固着一体化している為、弁室１
ｃ内の流体が、ダイヤフラム７の内周端縁部分から漏洩
する虞れはなく、シール性が極めて高くなる。

【００５１】図４は、本発明の第２実施形態を示す拡大
部分図である。この第２実施形態に於いては、金属ダイ
ヤフラム７の作動時に於けるダイヤフラム下面側の彎曲
領域Ａと、ダイヤフラム上面側の彎曲領域Ｂとが、第１
実施態様（図３）の場合よりもより近接するように、デ
フレクションリミッター６の下面側のフラット部６ｃの
長さｌ₀が図３の場合よりも短か目に選定されている。

【００５２】図５は、本発明の第３実施形態に係る金属
ダイヤフラム型バルブの要部を示す部分拡大図である。
この第３実施形態に於いては、デフレクションリミッタ
ー６の下面側のフラット部６ｃの長さｌ₀が、第１実施
例（図３）の場合より長く選定されており、且つ前記フ
ラット部６ｃに凹部６ｅを形成して、金属ダイヤフラム
７との非接触部を設けるようにしたものである。

【００５３】この第３実施形態では、金属ダイヤフラム
７の作動時に於ける下面側の彎曲領域Ａと、上面側の彎
曲領域Ｂとの間の間隔が広くなり、金属ダイヤフラム７
の耐用年数がより延長されることになる。

【００５４】開閉耐久試験の結果によれば、流体圧力３
７５ｐｓｉでもって本発明の金属ダイヤフラム型バルブ
を１回／ｓｅｃの速度で開閉作動させたとき、実施形態
１のバルブでは１６４７０回作動させても、ダイヤフラ
ム７（エルジロイ製、外径３８ｍｍ、厚さ０．１〜０．
２ｍｍのもの２枚）に破損を生じないことが確認されて
いる。

【００５５】これに対して、従前の図８に示す金属ダイ
ヤフラム型バルブの場合、同じ条件下に於けるテストで
は、約３０００回の作動でダイヤフラムに亀裂を生じる
場合があり、本発明のバルブの方がはるかに優れている
ことが実証されている。

【００５６】

【発明の効果】本発明の金属ダイヤフラム型バルブで
は、バルブの閉鎖時に金属ダイヤフラム７の内周縁部に
かかる曲げ応力は、主としてデフレクションリミッター
６の下面側によって、また、バルブの開放時に前記内周
縁部にかかる曲げ応力は、シートホルダー５のダイヤフ
ラム支持段部５ｃの円弧状の肩部５ｅによって受け止め
られる。その結果、金属ダイヤフラム７の内周縁部の溶
接部Ｗへは、直接に曲げ応力にかからなくなり、溶接部
Ｗに亀裂等が生じない。

【００５７】また、金属ダイヤフラム７の曲げ応力を受
ける領域（金属ダイヤフラム７が作動によって彎曲する
部分）が、開弁時と閉弁時とで半径方向に異なる位置と
なり、二箇所の領域に分散される。その結果、従前の金
属ダイヤフラム７を１箇所で上・下からクランプするよ
うにした構造のバルブに比較して、金属ダイヤフラム７
の破損が、より少なくなる。

【００５８】更に、従前のシートホルダーとシャフトと
をネジ機構によって連結し、このネジ機構を利用して金
属ダイヤフラム７を一箇所でクランプ（挾圧保持）する
ようにした従前のバルブに比較して、バルブを形成する
部品点数が減少すると共に、バルブの組立等が容易にな
る。

【００５９】加えて、ネジ機構を用いてクランプする構
造でないため、金属ダイヤフラム７の下面側とシートホ
ルダー５の上面側との間に、奥行の深かい間隙Ｇ₁が形
成されることが無いため、流体の噛み込みを生ずる恐れ
も殆んどない。その結果、流体の置換性やバルブ内部の
洗浄性が、著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る金属ダイヤフラム
型バルブの一例を示す縦断面図である。

【図２】本発明で使用をするデフレクションリミッター
の一例を示す縦断面図である。

【図３】図１の金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分
縦断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係るバルブの金属ダイ
ヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係るバルブの金属ダイ
ヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。

【図６】米国特許４７５０７０９号公報のバルブの部分
縦断面図である。

【図７】図６の金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分
縦断面図である。

【図８】特開平８−１１４２６５号公報のバルブの縦断
面図である。

【図９】図８の金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分
縦断面図である。

【符号の説明】

１：ボディ６ｂ：内周
縁部１ａ：流体入口通路６ｃ：フラ
ット部１ｂ：流体出口通路６ｄ：湾曲
部１ｃ：弁室６ｅ：凹部１ｄ：弁座ｔ：内周
縁部の厚さ２：ボンネットナットｌ：厚さ
ｔの部分の長さ２ａ：内ねじ７：金属
ダイヤフラム３：ステム７ａ：取付
孔３ａ：外ねじ８：シー
ト４：ハンドル９：Ｏリ
ング５：シートホルダー１０：係止
用凹部５ａ：支持軸１０ａ：拡径
部５ｂ：台形部１１：保持
用リングワッシャー５ｃ：ダイヤフラム支持段部１２：止め
キー５ｄ：溶接支持部のフラット部１３：ベア
リング５ｅ：円弧状肩部１４：ハン
ドル止めねじ６：デフレクションリミッターＷ：溶接
部。６ａ：挿通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体入口通路（１ａ）、流体出口通路
（１ｂ）、弁室（１ｃ）及び弁座（１ｄ）を備えたボデ
ィ（１）と；ボディ（１）に上・下動自在に配設したス
テム（３）と；ステム（３）の下方部へ連結したシート
ホルダ（５）と；シートホルダ（５）の支持軸部（５
ａ）を挿通せしめて弁室（１ｃ）の上方に配設され、弁
室（１ｃ）の上方開口を気密状に密封する金属ダイヤフ
ラム（７）とから構成した金属ダイヤフラム型バルブに
於いて、前記シートホルダ（５）の支持軸部（５ａ）
に、上面に環状のフラット部（５ｄ）とこれに連続する
円弧状の肩部（５ｅ）とを有するダイヤフラム支持段部
（５ｃ）を形成し、該ダイヤフラム支持段部（５ｃ）の
フラット部（５ｄ）上へ中央部の取付け孔（７ａ）に前
記支持軸部（５ａ）を挿通せしめて配設した金属ダイヤ
フラム（７）の内周縁部を接当させ、更に、前記金属ダ
イヤフラム（７）の内周縁部の上方に、支持軸部（５
ａ）を挿通せしめて、下面側に前記金属ダイヤフラム
（７）の内周縁部の上面に接当する環状の薄い厚み寸法
ｔのフラット部（６ｃ）とこれに連続する彎曲部（６
ｄ）を有する逆皿形のデフレクションリミッター（６）
を配設し、前記デフレクションリミッター（６）のフラ
ット部（６ｃ）と金属ダイヤフラム（７）の内周縁部と
ダイヤフラム支持段部（５ｃ）のフラット部（５ｄ）と
をその全周に亘って溶接し、これ等三者を気密状に固着
一体化したことを特徴とする金属ダイヤフラム型バル
ブ。
【請求項２】デフレクションリミッター（６）の下面
側のフラット部（６ｃ）の外方の端部（Ｐ）の位置と、
シートホルダ（５）のダイヤフラム支持段部（５ｃ）の
フラット部（５ｄ）の外方の端部（Ｆ）の位置とが、金
属ダイヤフラム（７）の半径方向の異なる位置となるよ
うにした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項３】デフレクションリミッター（６）の下面
側のフラット部（６ｃ）の外方の端部（Ｐ）の位置が、
シートホルダー（５）のダイヤフラム支持段部（５ｃ）
のフラット部（５ｄ）の外方の端部（Ｆ）の位置より外
方に来るようにした請求項１に記載の金属ダイヤフラム
型バルブ。
【請求項４】デフレクションリミッター（６）の下面
側のフラット部（６ｃ）に凹部（６ｅ）を設けるように
した請求項２に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項５】ボディ（１）に螺着したボンネットナッ
ト（２）にステム（３）を上・下動自在に螺着するよう
にした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項６】シートホルダー（５）を、下面側に弁座
（１ｄ）へ接当するシート（８）を備えたシートホルダ
ー（５）とした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バ
ルブ。
【請求項７】金属ダイヤフラム（７）を複数枚の金属
薄板を積層して成る金属ダイヤフラムとした請求項１に
記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項８】金属ダイヤフラム（７）を３枚のエルジ
ロイ製の薄板から形成するようにした請求項６に記載の
金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項９】ステム（３）の下方部に、中間部に拡径
部（１０ａ）を有する係止用凹部（１０）を設け、該係
止用凹部（１０）の内方へシートホルダー（５）の支持
軸（５ａ）の上方部を回転自在に係止するようにした請
求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項１０】シートホルダー（５）の支持軸（５
ａ）の上端面とステム（３）の係止用凹部（１０）の天
井面との間にベアリング（１３）を配設するようにした
請求項９に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項１１】デフレクションリミッター（６）の下
面側のフラット部（６ｃ）の外方の端部（Ｐ）の位置
が、シートホルダー（５）のダイヤフラム支持段部（５
ｃ）のフラット部（５ｄ）の外方の端部（Ｆ）の位置よ
り外方に来るようにした請求項２に記載の金属ダイヤフ
ラム型バルブ。
【請求項１２】デフレクションリミッター（６）の下
面側のフラット部（６ｃ）に凹部（６ｅ）を設けるよう
にした請求項２に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項１３】中央に取付孔（７ａ）を設けた弾性を
有する金属ダイヤフラム（７）と、前記金属ダイヤフラ
ム（７）の外周縁部を挾持する保持手段と、中央部に挿
通孔（６ａ）を設けたデフレクションリミッター（６）
と、前記金属ダイヤフラム（７）の取付孔（７ａ）及び
デフレクションリミッター（６）の挿通孔（６ａ）を通
って上方へ伸びる支持軸部（５ａ）を有し、前記金属ダ
イヤフラム（７）を垂直方向へ移動させるシートホルダ
ー（５）と、前記金属ダイヤフラム（７）をデフレクシ
ョンリミッター（６）及びシートホルダー（５）へ固着
する溶接部（Ｗ）と、からの組み合せより成る金属ダイ
ヤフラム型バルブに於いて、前記シートホルダー（５）
はダイヤフラム支持段部（５ｃ）を有し、且つ当該ダイ
ヤフラム支持段部（５ｃ）は金属ダイヤフラム（７）の
下面側と接当する環状フラット部（５ｄ）と、金属ダイ
ヤフラム（７）の中央部が上方へ湾曲したときに金属ダ
イヤフラム（７）を支持するための前記環状フラット部
（５ｄ）に連続する円弧状肩部（５ｅ）とを備え、ま
た、前記デフレクションリミッター（６）は前記金属ダ
イヤフラム（７）の上面側と接当する環状のフラット部
（６ｃ）と、金属ダイヤフラム（７）の中央部が下方へ
湾曲したときに金属ダイヤフラム（７）を支持するため
の前記環状のフラット部（６ｃ）に連続する湾曲部（６
ｄ）とを備え、更に、前記シートホルダー（５）の環状
のフラット部（５ｄ）とデフレクションリミッター
（６）の環状のフラット部（６ｃ）とは、夫々異なる直
径方向の長さ寸法（ｌ₁）、（ｌ₀）を有し、前記金属
ダイヤフラム（７）の中央部が上方又は下方の何れかへ
湾曲されることにより、金属ダイヤフラム（７）の第１
領域（Ａ）又は第２領域（Ｂ）に曲げ応力がかかるよう
にしたことを特徴とする金属ダイヤフラム型バルブ。
【請求項１４】溶接部（Ｗ）が、少なくともシートホ
ルダー（５）の環状のフラット部（５ｄ）の外側領域に
於いて金属ダイヤフラム（７）をシートホルダー（５）
へ固着する円環状の溶接部であるようにした請求項１３
に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。