JPH11325273A - メタルダイアフラム弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁自体の閉弁位置とハンドルの全閉位置の位
置調節作業が簡単かつ確実に行えるメタルダイアフラム
弁を提供すること。 【解決手段】 弁箱１内に形成した流入流路１２及び流
出流路１３と、この流入流路１２の流路端に設けた弁座
１５と、押圧力の付加によって弁座１５に接触し閉弁と
なし、押圧力の解除によって弁座１５から離れ開弁とな
る金属ダイアフラム１６と、この金属ダイアフラム１６
を弁座１５に押すようになしたスラストボタン２２と皿
ばね２４伝達コア２３と、弁箱１に装着されたふた３
と、このふた３に昇降自在に螺合された弁棒４と、この
弁棒４に取付けたハンドル６と、開閉表示板６０とから
なり、さらに弁棒４の回転を伴わないで金属製ダイアフ
ラム１６を弁座１５に押し付け閉弁状態にできるように
した押しピン５０と止めねじ５１からなる閉弁位置調節
機構５を設けたメタルダイアフラム弁である。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドルを回転す
ることによって弁の開閉を行う手動式のメタルダイアフ
ラム弁に関し、特に全閉位置を正確に設定できるように
した閉弁位置調整機構の付いたメタルダイアフラム弁に
関するものである。

【0002】

【従来の技術】従来、半導体製造装置などの分野におい
て配管の開閉遮断弁としては、特公平4−54104号等で開
示されたメタルダイアフラム弁が用いられている。手動
式のメタルダイアフラム弁の開閉操作は、弁棒上端に取
付けたハンドルを回すことによりふたと螺合した弁棒を
降下させ金属製のダイアフラム（以下、金属ダイアフラ
ムという。）を直接弁座に押し付けて閉弁とする。他
方、ハンドルを逆回転することにより弁棒を上昇させ、
この弁棒に追従して前記金属ダイヤフラムが自己復帰す
ることによって開弁とするものであった。

【0003】また、他に特開平6-50443号に開示され図４に
示すようなメタルダイアフラム弁がある。このものは弁
棒９５と金属ダイアフラム９２を押し付ける弁体９３を
別体となし、両者の間に皿ばね９４を介在させたもので
ある。従って、この場合もハンドル９７を回転させるこ
とによって、弁棒９５が降下し弁体９３を下方に押圧さ
せながら皿ばね９４を圧縮させ、金属ダイアフラム９２
を弁座９１に押し付けて閉弁とする。その後は、皿ばね
９４の一定圧力（圧縮力）で弁座９１に押し付けこの力
を借りて閉弁状態を保持できる。他方、ハンドル９７を
逆に回転することにより上記圧縮力が開放され、弁棒９
５と共に弁体９３を上昇させ、この弁体９３に追従して
金属ダイヤフラム９２が復帰することによって開弁とな
るものであった。

【0004】このようなメタルダイアフラム弁では、工場出
荷前に個々の製品について、シール性能の品質確認をす
ると共に、個々のメタルダイアフラム弁の閉弁位置とハ
ンドルの全閉指示を一致させるという閉弁位置調節作業
を行わなくてはならない。従来、この作業は、仮のハン
ドルを弁棒に取り付け、トルクメータを用いて規定トル
クでハンドルを廻して弁を閉じ、この位置を閉弁位置と
していた。そして、この閉弁位置を保持した状態で仮の
ハンドルを外し、引き続き開閉表示板をふたに固定し、
さらに弁棒に正規のハンドルを閉表示位置を一致させて
固定する。という面倒かつ不確実な作業であった。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術のう
ち、前者のメタルダイアフラム弁では、ハンドルを全閉
にするのにどこまで締め付けて良いのかはっきりわから
ない。ハンドルには開閉表示が備わってはいるが、開閉
表示板およびハンドルの取付は、ふたや弁棒の円形断面
に単に止めねじを押し付けるだけの構造であったから、
力を掛けると回転角度が少しずつずれることがあるし、
人間の心理として締め付け過剰の傾向となる。すると、
過剰押し付けにより金属ダイアフラムは劣化し、シール
面が傷付き漏れの原因となる。さらに、最悪の場合ハン
ドルが空回りして弁を閉にも、また開にもできないとい
う事態になることがあった。また、後者のメタルダイア
フラム弁では、回転角度が多少ばらついても皿ばねの力
を利用して回転角のばらつきを吸収することが出来るの
でその影響は少ないが、基本的には前者と同様の問題を
有している。

【0006】さらに、従来のメタルダイアフラム弁でもハン
ドルの回転を９０度あるいは２７０度に規制する機構を
設けたものもあるが、いずれにしても９０度あるいは２
７０度だけ弁棒が回転したときに、丁度閉弁状態とな
り、かつハンドルも全閉を指示しなければならない。し
かしながら、実際のところ単に弁を組み立てた初期状態
では弁棒の回転量と全閉位置は一致しないために、別途
閉弁位置を調整するということを行わなければならない
のだが、この閉弁位置調節作業も上記したように極めて
面倒かつ不正確なものでしかなかった。

【0007】従って、本発明は、弁自体の閉弁位置とハンド
ルの全閉指示を一致させる閉弁位置調節作業が簡単かつ
正確に行えて閉弁位置が適切にセットできるメタルダイ
アフラム弁を、また、ハンドルの全閉位置が変化するこ
となく、一定圧力で金属ダイアフラムを弁座に押し付け
長期的に安定したシール性能を発揮できるメタルダイヤ
フラム弁を、さらに、緊急的に閉弁あるいは開弁をする
ことができるメタルダイアフラム弁を提供することを目
的とする。

【0008】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁箱内に形成
した流入流路及び流出流路と、この流入流路及び流出流
路のいずれかの流路端に設けた弁座と、押圧力の付加に
よって前記弁座に接触し閉弁となし、押圧力の解除によ
って弁座から離れ開弁となる金属製ダイアフラムと、こ
の金属製ダイアフラムを前記弁座側に押圧する押圧部材
と、前記弁箱に装着されたふた部材と、このふた部材に
昇降自在に装着された弁棒と、この弁棒に取付けたハン
ドルと、を有するメタルダイアフラム弁において、前記
弁棒とは別に、前記金属製ダイアフラムを前記弁座側に
押圧するようにした昇降機構を設けたメタルダイアフラ
ム弁である。

【0009】ここで、前記昇降機構としては、前記弁棒に設
けた貫通孔に上下動自在に挿通した押しピンと、この押
しピンを移動させて閉弁位置を設定する位置決め部材と
から構成することができる。また、前記弁棒と前記位置
決め部材は、閉弁位置で一体的に固着しても良く、前記
弁棒と前記ハンドルは多角面、例えば二面幅で嵌合装着
されることが望ましい。そして、ふた部材の上部には開
閉表示板が取り付けられている。

【0010】このメタルダイアフラム弁は、弁棒とは別に、
主に閉弁位置調節作業を行うための昇降機構を備えてい
る。よって、弁棒の回転角度によって決定される全開及
び全閉の開度指示設定と弁側の実際の閉弁位置の設定を
別々に独立して行うことができる。すなわち、閉弁位置
調節作業を例にとって説明すれば、先ず、弁棒を所定の
全閉位置にセットし、開閉指示板を固定する。全閉位置
は、例えば弁棒先端を二面幅にして方向性を付け、流路
に対して二面を直交させて目印とすればよい。そして、
規定圧力のテストガスを流した状態で位置決め部材、例
えば六角穴付き止めねじを弁棒上部からねじ込み、押し
ピンを押し下げ、さらに押圧部材を押し下げて金属ダイ
アフラムを弁座に押し付けてテストガスが止まる閉弁位
置を定め、この位置を固定する。その後、ハンドルを前
記弁棒の二面幅に嵌合させて取り付け、止めねじでこの
位置を固定する。このように前半の弁棒に関与する全開
／全閉位置設定と後半の閉弁位置設定がそれぞれ独立し
て行えるので閉弁位置調整作業は簡単かつ正確なものと
なった。

【0011】また、前記押圧部材は、スラストボタン部材と
伝達コア部材およびこのスラストボタン部材と伝達コア
部材との間に介在させたばね部材とから構成することが
望ましい。この場合、弁座や弁棒ねじのへたりや摩耗を
ばね部材が補い、なお且つばね部材の押圧力を利用して
一定圧力で金属ダイアフラムを弁座に押し付け保持する
ことができ、金属ダイアフラムの劣化とシール面の傷付
きが抑えられる。よって、長期に亘ってシール性能が安
定する。

【0012】また、上記した昇降機構があることによって、
弁棒の回転を伴わないで閉弁操作ができるので、もし不
慮の事故で弁棒の回転ができなくなった場合に、緊急遮
断的に閉弁できる、あるいは閉弁状態から開弁にするこ
とができる。また、閉弁位置を任意に設定できることか
ら開閉弁としてではなく、定流量弁として利用すること
も可能である。

【0013】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図１は、一実施例に係わるメタルダ
イヤフラム弁の閉弁状態を示す縦断面図である。図２
は、他の実施例であるメタルダイアフラム弁の閉弁状態
を示す縦断面図である。図３は図２の一部を破断して示
す上面図である。

【0014】先ず、図１に示すメタルダイアフラム弁１Ａの
弁箱１は、例えばステンレス鋼材からなり、一方に入口
側継手部１１と逆Ｌ字状の流入流路１２、他方にＬ字状
の流出流路１３と出口側継手部１４とが形成され、流入
流路１２の上端開口部に、本例では合成樹脂製の弁座１
５がカシメ手段によって取付けられている。尚、弁箱の
流路や弁座は上記に限定されるものではなく、流れ方向
が逆であっても、また流出流路端に弁座を設けても良
い。また取付けもカシメ手段に限定されることなくカー
トリッジ式や金属のままで一体的に形成したものでもよ
い。

【0015】そして、この弁座１５に対向して上方に膨らん
だ部分球殻形状の金属ダイヤフラム１６が設置されてい
る。この金属ダイアフラム１６は、Ｃｏ基合金やＮｉ−
Ｃｏ合金等からなり弾性と高耐食性を備えている。図で
は分かり難いが中央部が若干膨出し周縁が平坦である。
この金属ダイアフラム１６の周縁部を弁箱１の段差凹部
１８上の微小突起（図示せず。）と中空円筒状のダイア
フラム押さえ１７との間で密封挟着されて外部シールを
行っている。ふた部材３は、本例では弁箱１の上部外周
に設けたおねじに直接螺合する構造としているが、これ
は、図４の従来例のように別途ナット部材を用いて弁箱
１とふた３を組み付けるようにしても良い。

【0016】一方、金属ダイアフラム１６の上部には、下面
に押圧面を有する押圧部材２が設けられている。本例で
は大きな曲率面を持ったスラストボタン２０がふた３の
中央段差部３１に一端を嵌合した状態で配置されてい
る。そして、後述する機構によりこのスラストボタン２
０を介して金属ダイアフラム１６を弁座１５に直接接触
させて閉弁となし、押圧力の解除によって金属ダイアフ
ラム１６は元の形状に自己復帰して弁座から離れること
によって開弁となるものである。

【0017】ふた３の上部中央には弁棒４がＯリング４２を
介して螺合状態にされており、この弁棒４の中央には貫
通孔４０が形成され、この弁棒貫通孔４０とふた貫通孔
３０内に押しピン５０が上下動自在に挿通されている。
さらに弁棒貫通孔４０の上部にはめねじを形成し、ここ
に位置決め部材となる六角穴付き止めねじ（以下、止め
ねじという。）５１をねじ込めるようにしている。従っ
て、弁棒４はふた３との間のねじで昇降自在であり、他
方、押しピン５０は、止めねじ５１の間で弁棒４に対し
昇降自在である。このように、押しピン５０が押圧部材
２（スラストボタン）を押すのに弁棒４と止めねじ５１
という２重の昇降機構を持っている。この点が本発明の
最大の特徴であり、この２重の昇降機構により最初に弁
棒を閉位置に合わせ、次ぎに止めねじを回して弁を全閉
（完全な閉止状態）にすることができる。このように一
連の閉弁位置のセットが容易に出来るのである。この点
については以下に詳述する。尚、本実施例とは別に押し
ピン５０とスラストボタン２０を一体的に形成すること
も考えられる。

【0018】次ぎに、ふた３上部の嵌合首部３２に開閉指示
板６０を嵌合装着した後、六角穴付き止めねじ６１によ
って固定して設け、また弁棒４の上部端は二面幅４１と
なっており、この二面に嵌合させると共に、開閉指示板
６０と噛み合う形のハンドル６を六角穴付き止めねじ６
２によって固定して設けている。前記止めねじ６１の対
向位置にはスプリングピン６３が打ち込まれており、こ
のピン６３はハンドル６の内側面に２７０度に亘って設
けた凹溝６４と係合し、このピン６３が凹溝６４の両端
の壁に衝止することによって開または閉の開閉規制を行
うようになっている。尚、６５は止めねじ６２の操作窓
である。また弁棒４の上端とハンドルの嵌合は二面幅に
限ることはなく、例えば四角形、スプライン、キー等で
も実施できる。

【0019】次ぎに、閉弁位置調節作業について図２及び図
３を参照して説明する。先ず、開閉表示板６０とハンド
ル６を取り付ける前のメタルダイアフラム弁１Ｂを用意
し、この弁棒４の二面幅４１を弁箱の流出入口の軸線に
対して直交するように位置を決める（通常この位置が閉
弁を意味する）。この状態で開閉表示板６０をふた３の
首部３２に嵌合し止めねじ６１にて固定する。これによ
って、弁棒と開閉表示板の閉位置は決定される。以下、
弁棒の位置を動かさない（回転しない）で次の作業に入
る。

【0020】その後、規定圧力のテストガスを流出側から流
しながら、止めねじ５１を弁棒上部からねじ込み押しピ
ン５０を押し下げ、さらに伝達コア２３とスラストボタ
ン２２を押し下げて金属ダイアフラム１６を弁座１５に
押し付け、テストガスが止まる実際の閉弁位置を定め
る。そして、止めねじ５１が回転しないように接着剤な
どを加えてこの閉弁位置をロックする。これによって、
メタルダイアフラム弁の閉弁位置が決定される。その
後、ハンドル６の凹溝状の二面幅６６を弁棒４の二面幅
４１に嵌合して取り付け、操作窓６５から止めねじ６２
を締め付けてこの位置を固定する。これによって、ハン
ドルを過度に締め付けても回転角度がずれるようなこと
がなくなる。以上の簡便な作業によって、閉弁位置調整
作業は完了する。

【0021】その後は、ハンドル６の回転操作によって、適
正位置で開閉状態が得られる。例えば、開弁状態からハ
ンドルを閉方向に回転（２７０度）させると、弁棒が降
下をはじめ押しピンを押し下げ当初設定した所定の閉弁
位置でストッパーが働き閉弁状態となる。次ぎにハンド
ルを開方向に回転すると、弁棒は上昇し金属ダイアフラ
ムが自己復帰すると共に流体圧力にも押し上げられて押
圧部材と押しピン共に押し上げ開弁状態となる。

【0022】次ぎに、他の実施例を図２に示す。尚、図１と
同じ部品については同一符号を付して説明は省略する。
図１の実施例は、弁の開閉使用により弁座の樹脂がへた
ったり、摩耗したりする。また弁棒のねじもへたった
り、摩耗したりする。そうすると、ハンドルを閉位置に
回しても弁座が十分な力で押し付けられないことになり
漏れが発生する可能性がある。そこで、本実施例では押
圧部材の構成を変えることによってこの点を改善したも
のである。

【0023】すなわち、押圧部材２は、スラストボタン２２
と伝達コア２３を摺動自在に凹凸嵌合させ、両者の間に
皿ばね２４を介在させて構成されている。尚、第１の実
施例でも同様であったが、押しピン５０と伝達コア２３
（またはスラストボタン２０）との間にベアリング或い
は樹脂板等の低摩擦部材を介在させることは望ましいこ
とである。本例では、上記した押しピン５０と止めねじ
５１（閉弁位置調節機構５）を用いて上部より伝達コア
２３を下方に押し付けると、皿ばね２４がたわみ、しか
る後に弁が完全閉止する。従って、弁座の樹脂や弁棒の
ねじがへたったり、摩耗してもばねのたわみがこれを補
うために漏れが発生せず寿命が長くなる。また、ばねに
より大きな圧縮力が均等にスラストボタン２２に加わり
金属ダイアフラム１６を弁座シート１５に一定圧力で押
し付け、ばね力による押圧力が一定となりシール性能が
安定する。これらのことにより、品質的に安定し長寿命
となる。

【0024】以上、２つの実施例のメタルダイアフラム弁に
よれば、弁棒４の回転昇降とは関係なく、別途押しピン
５０を昇降することができる。これによって弁棒の回転
とは縁を切って押圧部材２を介して金属ダイアフラム１
６を弁座１５に押し付け閉弁位置を設定することができ
る。さらにこの閉弁位置を止めねじ５１にてロックする
と、その後は弁棒４の昇降、即ちハンドル操作に依存し
て弁を開閉操作することができる。

【0025】また、上記した各実施例において、弁棒４のね
じがふた３側のねじとかじり付いたりして回転できない
ような予期せぬ事態が発生したとき、緊急遮断機能とし
てこの昇降機構を利用してすばやく閉弁にすることがで
きる。さらに、メタルダイアフラム弁は、通常開または
閉の二位置をとる開閉弁として用いられるが、この昇降
機構を利用すれば金属ダイアフラムの位置を中間開度で
保持して定流量弁として用いることも可能となる。但
し、この場合は第１の実施例のメタルダイアフラム弁構
造であって、金属ダイアフラムは、本実施例のように球
殻状で反転し易いものではなく、リニヤな特性の出やす
い例えば皿状の金属ダイアフラムの方が望ましい。

【0026】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のメタルダ
イアフラム弁によれば、閉弁位置とハンドル全閉位置の
位置調節作業が簡単かつ確実に行えるようになった。ま
たメタルダイアフラム弁の閉弁位置が正確に設定される
と共に、使用に際しハンドルの全閉位置角度が変化する
ことなく、一定圧力で金属ダイアフラムを弁座に押し付
け長期にわたって安定的にシールすることが出来るメタ
ルダイヤフラム弁となった。さらに、緊急的に閉弁また
は開弁をすることができるメタルダイアフラム弁を提供
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すメタルダイアフラム
弁の断面図である。

【図２】 本発明の他の実施例を示すメタルダイアフラ
ム弁の断面図である。

【図３】 図２の一部を断面で示した上面図である。

【図４】 従来のメタルダイアフラム弁の一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ：メタルダイアフラム弁 １：弁箱 ２： 押圧部材 ３：ふた ４：弁棒 ５：閉弁位置調節機構 ６：ハンドル １１：入口側継手部 １２：流入流路 １３：流出流路 １４：出口側継手
部 １５：弁座 １６：金属ダイア
フラム １７：ダイアフラム押さえ １８：弁箱段差部 ２０、２２：スラストボタン ２３：伝達コア ２４：皿ばね ３０：ふた貫通孔 ３１：ふた凹部 ３２：ふた首部 ４０：弁棒貫通孔 ４１：二面幅 ４２：Ｏリング ５０：押しピン ５１：位置決め部材（止めねじ） ６０：開閉表示板 ６１、６２：止めねじ ６３：スプリング
ピン ６４：ストッパー凹部 ６５：操作窓 ６６：二面幅凹部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 弁箱内に形成した流入流路及び流出流路
   と、この流入流路及び流出流路のいずれかの流路端に設
   けた弁座と、押圧力の付加によって前記弁座に接触し閉
   弁となし、押圧力の解除によって弁座から離れ開弁とな
   る金属製ダイアフラムと、この金属製ダイアフラムを前
   記弁座側に押圧する押圧部材と、前記弁箱に装着された
   ふた部材と、このふた部材に昇降自在に装着された弁棒
   と、この弁棒に取付けたハンドルと、を有するメタルダ
   イアフラム弁において、前記弁棒とは別に、前記金属製
   ダイアフラムを前記弁座側に押圧するようにした昇降機
   構を設けたことを特徴とするメタルダイアフラム弁。
2. 【請求項2】 前記押圧部材は、スラストボタン部材と
   伝達コア部材およびこのスラストボタン部材と伝達コア
   部材との間に介在させたばね部材とからなることを特徴
   とする請求項１記載のメタルダイアフラム弁。
3. 【請求項3】 前記昇降機構は、前記弁棒に設けた貫通
   孔に上下動自在に挿通した押しピンと、この押しピンを
   移動させて閉弁位置を設定する位置決め部材と、からな
   ることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルダイア
   フラム弁。
4. 【請求項4】 前記弁棒と前記位置決め部材は、閉弁位
   置で一体的に固着されることを特徴とする請求項１乃至
   ３記載のメタルダイアフラム弁。
5. 【請求項5】 前記弁棒と前記ハンドルは多角面で嵌合
   装着されていることを特徴とする請求項１乃至４記載の
   メタルダイアフラム弁。
6. 【請求項6】 前記ふた部材の上部に開閉表示板が取り
   付けられていることを特徴とする請求項１乃至５記載の
   メタルダイアフラム弁。