JPS63140920A - メタルシ−ルの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、メタルシールの取付構造に関する。

従来技術及びその問題点 ガスの計測と制御は、従来体積流量針（ローターメータ
ー等）で行われてきたが、最近、製造装置の自動化、コ
ンピューター化に伴い、電気信号ですべての操作を行う
ことができるマスフローコントローラーが多く用いられ
るようになってきた。

マスフローコントローラー（質量流量制御装置）は、ガ
ス流量を精密に計測し、自動的に制御するもので、従来
の体積流量針と異なり、温度、圧力のｋＷを受けること
な（、ガスの計測及び制御を全て電気信号により行うこ
とができるものである。

ところで、このようなマスフローコントローラーにおい
ては、ガスの通過部となるヘース部分に、まずガスの入
力部としてのインレットフィッティング、次いで流量検
知部にセンサー管、流量制御部には流量制御用バルブ、
更に出力側の継手をそなえたフィッティングを夫々取付
けることが必要であり、夫々の取付は部分には当然のこ
とながらガスの漏れを防ぐためにシールを設ける必要が
あり、この場合、従来はゴム等の材質からなる通常のＯ
リングが用いられていた。

ところが、従来のＯリングを用いるかぎり、そのシール
性能には限度があり、ガスの漏れをますます小さくしな
ければならないという要求に応えることが困難である。

このことは、例えば、アルシンのような有毒ガスを扱わ
ねばならない場所では安全性の見地から極めて重要なこ
とになっている。そして、従来の０リングでは、材質に
付随して、腐蝕性ガスに対する耐久性、高温度に対する
耐久性、真空状態でのガス分子の透過性等の問題があっ
た。

この問題の対策として、出願人は既に実開昭６１−９４
９０６号に示すような、メタルシールを用いたマスフロ
ーコントローラーを提案している。

前記考案において、メタルシールを締付けるに際しては
、対となる締付はボルトが対称位置にくるようにして均
等に力が加わるようにするため、インレットフィッティ
ング及びバルブの取付は部においては、４本のボルトを
９０°ごとに配列した締付は方を採用し、センサー管の
取付は部においては１８０°の間隔をおいて２個のボル
トによって締付けるようにしている。したがって、取付
けが面倒であるばかりでなく、締付はボルトのためにス
ペースが取られ、コンパクト化を図ることができなかっ
た。

更に、通常のバルブのディスクの材質にはゴムが用いら
れており、耐食性及び接触摩耗によりゴムの微粉末が発
生する問題が残っていた。

問題点を解決するための手段 本発明は、側壁に雌ねじを形成した環状溝と、液溝に螺
合する雄ねじと、該雄ねじの先端部にスラストベアリン
グを介して配設された圧接部材とからなり、前記圧接部
材と環状溝の底部の間に、弾性コイルスプリングとこれ
を覆う一層又は二層の金属被覆からなるＯリング状のメ
タルシールを挟み、前記雄ねじを締めこんで前記メタル
シールを圧縮する構成により前記問題点を解決した。

また、バルブのディスク及び弁座をすべてメタル製とす
ることによりゴム材料の使用に伴う問題を解決した。

作　　　　　　　用 本発明においては、雄ねじを締めこんで圧接部材により
メタルシールを圧縮するが、１つの、惟ねじを締めこむ
だけでよいから操作が簡便であり、しかもスラストヘア
リングを介して締めこむようにしているから、比較的小
さいｌ・ルクで強力な圧縮力を得ることができ、メタル
シールの取付を容易に行うことができる。

前記のようなＯリング状のメタルシールは、非常に延性
の高い金属被覆か気密面の表面とコイルスプリングから
なる弾性コアとの間に挟まれて、この被覆が塑性変形を
起こすことにより高い気密性が得られる。コイルスプリ
ングは適当な弾性力を持ち、これが変形させられる力に
より外部の被覆に圧縮が加わり、またこの圧縮力と逆方
向にＩｆＪ＋く反力により気密面とシールの接触が完全
に保持できるように作用する。そして、巻き力ｑ田かな
、各：ｌ−（ルが近接しているコイルスプリングを弾性
コアとして使用することにより、シールの断面をなす円
管がラジアル方向に圧縮されるとき、各コイルが互いに
働きあって、各々のコイルは全く独立に前記機能を果た
す。

また、バルブのディスクと弁座は接触面が鏡面仕上され
ており、従来のゴム材料を用いたものと同様にバルブ作
用を行なう。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

マスフローコントローラーそのものは従来公知のもので
あり、本発明の要旨をなすものではないが、必要な限度
において簡略に説明を加えることとする。

第１図はマスフローコントローラーを一部断面で示す正
面図で、最初にガスの流路について説明する。マスフロ
ーコントローラー１のベース２に雄ねじ３で取付けられ
たインレットフィッティング４よりガスが流入し、バイ
パス部５で直進する流れとセンサ一部６へ向う流れにガ
スが分流される。分流されたガスは流路７を通りセンサ
一部６に流入する。

センサ一部６は熱式質量流量センサーで、センサー管（
図示せず）の外側に一対の抵抗発熱体く図示せず）が巻
かれており、その抵抗発熱体がガスの通過により熱を奪
われ抵抗発熱体に温度差が出る。この温度差をブリッジ
回路（図示せず）における抵抗値変化として検出し、出
力として取出すものである。

バイパス部５は、直進する流量とセンサ一部６を通過す
る流ンの分量比が一定になるようにするものであり、セ
ンサー管内を流せるガスの流量には限界があり、多還の
ガスの制御を行うためこのようなバイパスという分離方
式を利用するのである。このバイパス機構によりセン号
−管内を流れているガスの検知で全体の流量を計測する
ことができる。

センサー管部６から出たガスは、流路８を通り流路９に
流入し、直進したガスとともに弁座１゜に導かれる。

ソレノイドバルブ１１の下端部に設けられた鏡面を有す
るメタルディスク１２と同様に鏡面を有する前記弁座１
０の間の僅かな間隙によりガスは流量調整され、更に内
孔１３を通り流路１４と連通して流出例のフィッティン
グ１５より外部に流出し次の機器へ流入する。

ところで、前記フィンティング４，１５、センサ一部流
路７．８、ソレノイドバルブ１１等の各接続部よりのリ
ークを最小限度にとどめることは、半導体製造に用いら
れるアルシンのような有毒ガスを扱わねばならない場所
では安全性の見地から極めて重要であるばかりでなく、
リークによる流量制御の精度に及ぼす影響を防ぐ上から
も必要なことである。

センサーベース１６は、ポル）１７．１８によりメタル
シール１９，２０を締め付けてガスのリークを防止して
いる。この部分には、比較的小さいメタルシールが用い
られるので、従来どおりポル１−１７．１８による締付
方式によっている。

第２図はソレノイドバルブ１１の縦断面図を示し、セン
サ一部６からの検出信号と外部からの設定信号との差を
電圧に変換してソレノイドバルブ１１のコイル２１が励
磁され、プランジャ２２が界磁鉄心２３に吸引され流量
調整が行われる。ヨーク２４にはベローズ２５を上部に
設け、ベローズフランジ（圧接部材）２６に接続し、ベ
ローズフランジ２６でメタルシール２７を押圧して、マ
スフローコントローラー１に組込まれたときのソレノ・
イドバルブ１１の取付部からのガスの漏れをメタルシー
ル２７で防止している。ベローズフランジ２６とコイル
ケース２８の間にはスラストベアリング２９が介在して
いる。

メタルシール２７は環状溝２７′内にあり、その側壁に
設けた雌ねじ２７″　（第１図参照）にコイルケース２
８の雄ねじ２８′が螺合する。締込みはコイルケース２
８に設けられている六角部２８″で行う。

六角部２８″の底面がベース２の上面に当接すると、そ
れ以上メタルシール２７は圧縮されず、これによりメタ
ルシールを一定附度以上圧縮することがないようにして
いる。

ヨーク２４下部にはスｌ−ツブリング３０を装着し、ナ
フト３１とストップリング３０の間にディスクバネ３２
の周辺を挾持している。

前記プランジャ２２には、下端部にフランジ３３を有す
るストップボルト３４がばね３５を介在させて螺入され
ている。

ストップボルト３４には鏡面仕上げされたメタルディス
ク１２の上部ねし部が下端部より螺入し、ディスクバネ
３２の中央部を挾持し、これによりプランジャ２２はデ
ィスクバネ３２のばね力と釣り合う位置に移動可能にな
っている。なお、コイルケース２８上部にはロックナツ
ト３６が螺入されて界磁鉄心２３が動かないように押え
、ゼロ位置設定（ナツト３６′により界磁鉄心２３を上
下させ、これと一体をなすヨーク２４を介してディスク
１２を動かして行う。）後の動きをなくしている。ベロ
ーズ２５は、ヨーク２４の上下動に伴ってベローズフラ
ンジ２６との間で伸縮し、この部分からのガスの漏れを
防止している。

以上のほかに当然のことながら電気制御部（図示せず）
が設けられているが、これについては説明は省略する。

第３図はフィンティング４．１５の縦断面図を示す。圧
接部材３７に管３８が固定され、雄ねじ３と圧接部材３
７の間にスラストベアリング４０を介在せしめて環状溝
（図示せず）の底に対してメタルシール４１を圧縮する
。他端部の雄ねじ（フィンティング用）４２は、配管作
業時のゆるみ防止のため雄ねじ３とは逆方向のねじにす
るとよい。

圧接部材３７の端面が肩部３７′に当接すると、メタル
シール４１はそれ以上圧縮されず、これによりメタルシ
ールの一定限度以上の圧縮が防止されている。

なお、六角ボルト４３は、雄ねじ３を締込みやすくする
ためのものである。メタルシール４１はメタルシール２
７と同様に、側壁に雌ねじ３′　（第１図参照）を形成
した環状溝４１′　（第１図参照）に置かれるもので、
この点は、前述のバルブの取付と同じである。

本発明で用いられる○リング状のメタルシールは、弾性
コイルスプリングとこれを覆う一層又は二層の金属稜覆
からなるものであって、この−例を第４図及び第５図に
示す。この例に示すものは、二層の被ｉＡ、Ｂの中に弾
性コイルスプリングＣを挟んだもので、第４図が締付は
前の状態、第５図が締付は後の状態を夫々示している。

第５図の矢印は力の作用方向を示す。

なお、このメタルシールは例示のためのものであって、
これに限定する趣旨ではない。

このようなメタルシールは、非常に延性の高い全屈性被
覆が気密面の表面と、互いに近接したコイルスプリング
からなる弾性コアとの間に挟まれて、この被覆が塑性変
形を起こすことにより、高い気密性を保持することがで
きる。コイルスプリングは適当な弾性力を持つより硬い
材質から成り、これが変形するには一定の力を要するも
のであり、この力により、外部の被覆に圧縮が加わり、
またこの圧縮力と逆止弁方向に働く反力により気密面と
シールの接触が完全に保持される。また、巻きが細かな
コイルが近接しているコ・イルスプリングを弾性コアと
して使用することにより、シールの断面をなす円管がラ
ジアル方向に圧縮される時、各コイルが互いに働きあっ
て、各々のコーイルが個々に独立してシール作用を果た
すことができるのである。

発明の効果 ■、メタルシールの取付を、取付けようとする部材に直
接設けたねじにより行うので、取付が簡便となり、スペ
ースを要しない。

また、スラストベアリングを介してトルクを伝達するの
で、小さいトルクで大きな圧縮力が得られる。

２、バルブのディスク及び弁座全体をメタル製とするこ
とにより、従来のこの部分におけるゴム材料の使用に起
因する微粒子（パーティクル）の発生をな（すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を通用したマスフローコントローラーの
一部断面正面図、第２図はソレノイドバルブのみの縦断
面図、第３図はフィンティングの縦断面図、第４図は締
付は前のメタルシールの断面図、第５図は締付は後のメ
タルシールの断面図をそれぞれ示す。 ２７、４１・・・メタルシール　　　２７’、４１’・
・・環状溝３’、２７“・・・雌ねじ　　３．２８’・
・・雄ねじ　　２６゜３７・・・圧縮部材　　２９．４
０・・・スラストベアリング第１図 ５　５７゜ 第２図 乃 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 側壁に雌ねじを形成した環状溝と、 該溝に螺合する雄ねじと、 該雄ねじの先端部にスラストベアリングを介して配設さ
   れた圧接部材とからなり、 前記圧接部材と環状溝の底部の間に、弾性コイルスプリ
   ングとこれを覆う一層又は二層の金属被覆からなるＯリ
   ング状のメタルシールを挟み、前記雄ねじを締めこむこ
   とにより前記メタルシールを圧縮することを特徴とする
   、メタルシールの取付構造。