JPH0160712B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイヤフラムシール型バルブの改良
に係り、半導体製造装置や原子力発電プラント等
に於ける高純度ガスの給排管路に主として使用さ
れるものである。

（従来の技術） 半導体製造装置等の高純度ガスを取扱う管路で
は、スピンドル用グランドパツキンからのガス漏
洩を皆無として構造のダイヤフラムシール型バル
ブが多く用いられている。

第３図は従前のダイヤフラムシール型バルブの
一例を示すものであり、筐体１の栓室２内へ栓体
３を挿入し、栓体３の上方に配設したダイヤフラ
ム４の周縁をボンネツトナツト５で締込むことに
より、栓室２のシールを行なう構成となつてい
る。又、当該バルブはスピンドル６を下方へ移動
させ、ダイヤフラム４を押し下げて栓体３を栓座
７へ当座させることにより閉弁状態となり、また
スピンドル６を上方へ移動させ、スプリング８の
弾性力により栓体３を離座させることにより開弁
状態となる。

上記ダイヤフラムシール型バルブは、栓室２か
らの流体の漏洩を皆無に出来るうえ、スピンドル
の操作も極めて円滑であり、秀れた実用的効用を
有するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、この種ダイヤフラムシール型バル
ブにも改良すべき問題点が残されている。例れ
ば、第３図に示す図く、栓室２内に栓体３を開弁
方向に付勢するスプリング８を配設する構成とし
ているため、栓室２内にデツドスペースが必然的
に発生する。

ところが、栓室２内にデツドスペースが存在す
ると、流体ガスがその中に残留し易くなり、特に
流体通路９より上方位置に袋状にデツドスペース
が形成されているため、軽いガスが一度噛み込む
と、これを自然に排出することは殆んど不可能と
なる。また、栓室２内にデツドスペースがある
と、この中に流体内に混入した不可避的不純物が
順次蓄積されることになる。

而して、デツドスペース内にガスが残留する
と、異種ガスを通す管路に於いては必然的にガス
純度の低下を引き起す。また、一種類のガスの専
用管路であつても、管路の補修時等に於けるパー
ジガスが残留することになり、その後に流れるガ
スの純度を低下させることになる。更に、前記デ
ツドスペース内に不純物が蓄積すると、これ等が
何らかの原因で一時にガス内へ放出される場合が
あり、ガス純度の大幅な低下を引き起す。

又、前記ダイヤフラムシール型バルブは、金属
製ダイヤフラム４と栓体３、栓体３とスプリング
８等、金属部品同志が接触しているため、これら
の摺接によつて発生した金属微粒子が流体中に流
出し、ガス純度の低下を引き起すこともある。

一方、例えば最近の半導体の製造に於いては、
使用ガスの純度や混合精度は極限に近い値が要求
されるようになつており、その結果、従前のダイ
ヤフラムシール型バルブの様なガス純度の低下を
引き起す様な構造のバルブ、即ち栓室２内にデツ
ドスペースを有する構造や金属部品同志が接触す
る構造のバルブの使用は好ましくない。

本発明は従前のダイヤフラムシール型バルブに
於ける前述の如き問題、即ち構造上栓室２内にデ
ツドスペースが生ずること等を避けられず、その
結果ガス純度の低下を引き起すという問題を解決
せんとするものであり、栓室内のデツドスペース
を皆無にして弁内部に於けるガスの残留や不純物
の蓄積を防止すると共に、弁室内に於ける金属部
品同志の接触を無くして金属微粒子の発生を防止
し、然もガス漏洩を全く起さない様にしたダイヤ
フラムシール型の流体遮断開放器を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための構成） 本発明は、流体入口と流体出口に連通する栓室
にプラスチツク製の栓座を設けた筐体と；栓座の
上方に配設されて前記栓室の上方開口を密封する
と共に、押圧による擬弾性変形により栓座へ当座
して流体を遮断する形状記憶合金製のダイヤフラ
ムと；前記ダイヤフラムの上方に昇降自在に配設
され、下端にダイヤフラムに当合するプラスチツ
ク製若しくはゴム製の押圧体を有すると共に、ダ
イヤフラムを栓座へ当座せしめるスピンドルとよ
り成り、前記形状記憶合金製ダイヤフラムの擬弾
性特性による復元力により、開放時にダイヤフラ
ムを栓座から離座せしめることを発明の基本構成
とするものである。

（作用） スピンドルを下降させ、その先端でダイヤフラ
ムを栓座側へ押し付けてこれを当座させることに
より、遮断開放器は閉鎖状態となる。

また、スピンドルを上昇させると、ダイヤフラ
ム自体の擬弾性特性による復元力、即ち離座方向
への復元力によつてこれが自動的に離座し、該流
体遮断開放器は開放状態となる。

（実施例） 以下、図面に示す本発明の一実施例に基づいて
その詳細を説明する。

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図であ
り、図に於いては１０はステンレス鋼製の筐体、
１１は流体入口、１２は流体出口、１３及び１４
は流体通路、１５は栓座、１６は栓室を形成する
浅い窪部である。

また、１７は栓座１５の上方に配設したNi−
Ti合金製所謂形状記憶合金製のダイヤフラムで
あり、１８はスピンドル、１９はスピンドル駆動
用ピストンである。

前記栓座１５は合成樹脂例えば四弗化エチレン
樹脂等により形成されており、取付孔２０内へ嵌
着されている。尚、本実施例では栓座１５を合成
樹脂により筐体１０と別体に、形成しているが、
筐体１０と一体的に形成してもよいことは勿論で
ある。

栓体と栓室の気密保持材を兼ねるダイヤフラム
１７は、Ni−Ti系の合金を用いて形成されてお
り、本実施例に於いては、Ni50％−Ti50％の合
金板（外径26mmφ〜20mmφ、厚さ0.19mm〜0.21
mm、Af変態温度約５℃）が使用されている。当
該ダイヤフラム１７は、設定されたAf変態温度
５℃を越える温度に於いて所謂擬弾性特性を顕出
し、スピンドル１８による押圧により第１図の如
き形状に擬弾性変形をする。また、スピンドル１
８を引き上げることにより、上向き即ち栓座１５
から離座する方向に約20〜25Kgの復元力を生じ、
例えば１mmの復元位置、即ちスピンドル１８の開
放ストロークが１mmの点に於いて、約20〜25Kgの
復元力を発揮する。尚、本実施例に於いては、
Ni−Ti系の合金を使用しているが、Cu−Zn−Al
系やCu−Al−Be系、Cu−Al−Ni系の合金でも
よいことは勿論である。また、使用する合金の変
態点温度は、取扱い流体の温度に合わせて−80℃
〜70℃位の温度に設定される。

栓座１５へ当座せしめたダイヤフラム１７は、
袋ナツト２１を締め込むことにより、ガスケツト
２２及び押え金２３を介してその外周縁が筐体１
０側へ押圧されており、これにより栓室１６内の
気密が保持されている。

スピンドル１８はダイヤフラム１７の上方に、
上下方向へ昇降自在に配設されており、その下端
には合成樹脂やゴム等で形成した押圧体２４が嵌
着されている。また、スピンドル１７の上方には
ピストン２５が固設されており、空気入口２６よ
り操作用空気を供給することにより、スプリング
２７の弾性力に抗してスピンドル１８が下方へ押
圧される。

第２図は、本発明の第２実施例を示す縦断面図
であり、第１実施例に於けるスピンドルの空気作
動方式を捻子作動方式に代えたものである。

次に、前記各実施例に係る流体遮断開放器の動
について説明する。

前記遮断開放器を閉にする場合には、作動用空
気をピストンシリンダ２８内へ供給してスピンド
ル１８を下方へ押圧し、その先端に取付けた押圧
体２４を介してダイヤフラム１７を栓座１５側へ
押し付ける。Ni−Ti合金製のダイヤフラム１７
は、設定されたAf変態温度（５℃）よりやや高
い目の温度条件下で使用されているため、Ni−
Ti合金の有する擬弾性特性によつて下方へ膨出
した状態に変形され、栓座１５に当座する。

一方、開放する場合には、ピストンシリンダ２
８内の空気圧を開放する。空気圧の開放により、
スピンドル１８はスプリング２７の弾性力により
上方へ引上げられると共に、ダイヤフラム１７は
Ni−Ti合金の有する擬弾性特性により窪部が縮
んで平板状に復元し、栓座１５より離座して開放
されることになる。ダイヤフラム１７の温度は、
流体自体の熱量を利用してAf変態温度を越える
温度に保持してもよいが、ダイヤフラム１７の上
面側にヒータ（図示省略）を設け、これによつて
ダイヤフラム１７を加温する構成としてもよい。

本発明の第２実施例の作動も第１実施例の場合
と略同一であり、ハンドル２９の回動によりスピ
ンドル１８を押し下げることにより、ダイヤフラ
ム１７が擬弾性特性により第２図の如き状態に変
形し、栓座１５へ接当して閉鎖状態となる。また
スピンドル１８が引き上げられると、ダイヤフラ
ム１７は素材自体の擬弾性特性によつて窪部が平
板状に復元し、開弁状態となる。

（発明の効果） 本発明は上述の通り、形状記憶合金製のダイヤ
ラムを利用し、ダイヤフラム自体の有する擬弾性
特性による復元力を利用してこれを栓座から離座
せしめる構成としているため、従前のダイヤフラ
ムシール型バルブの様なダイヤフラムの復帰用ス
プリングは全く不要となり、栓室用のデツドスペ
ースが著しく減少する。

その結果、栓室内に於けるガスの残留等が皆無
となり、流体の純度低下を防止できると共に機器
の小型化を図り得る。

又、弁室内に於いては形状記憶合金製のダイヤ
フラムとプラスチツク製の栓座とが当離座する構
成となつているため、従前のダイヤフラムシール
型バルブの様に弁室内に於いて金属部品同志が摺
接して金属微粒子を発生すると言うこともない。
その結果、本発明の遮断開放器は、流体中に金属
微粒子が流出することもなく、超高純度のガスを
取扱う管路に用いた場合に最適である。

更に、プラスチツク製の栓座に合金製のダイヤ
フラムが当座するようにしているため、閉弁時に
は両者が良好且つ確実に密着し、シール性能が大
幅に向上する。

然も、ダイヤフラムの両面にはプラスチツク製
の栓座とプラスチツク製若しくはゴム製の押圧体
とが接触する構成となつているため、閉弁時にダ
イヤフラムが栓座と押圧体とによつて強く挾持さ
れてもこれが損傷したりすることがなく、又、弁
の開閉時に生じる衝撃も緩和され、極薄のダイヤ
フラムが破損することも皆無となる。

本発明は上述の通り秀れた実用的効用を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る流体遮断開
放器の縦断面図であり、第２図は本発明の第２実
施例に係る流体遮断開放器の縦断面図である。第
３図は従前のダイヤフラムシール型バルブの縦断
面図である。 １０……筐体、１１……流体入口、１２……流
体出口、１５……栓座、１６……栓室、１７……
形状記憶合金製ダイヤフラム、１８……スピンド
ル、２４……押圧体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体入口１１と流体出口１２に連通する栓室
   １６にプラスチツク製の栓座１５を設けた筐体１
   ０と；栓座１５の上方に配設されて前記栓室１６
   の上方開口を密封すると共に、押圧による擬弾性
   変形により栓座１５へ当座して流体を遮断する形
   状記憶合金製のダイヤフラム１７と；前記ダイヤ
   フラム１７の上方に昇降自在に配設され、下端に
   ダイヤフラム１７に当合するプラスチツク製若し
   くはゴム製の押圧体２４を有すると共に、ダイヤ
   フラム１７を栓座１５へ当座せしめるスピンドル
   １８とより成り、前記形状記憶合金製ダイヤフラ
   ム１７の擬弾性特性による復元力により、開放時
   にダイヤフラム１７を栓座１５かから離座せしめ
   ることを特徴とする流体遮断開放器。 ２ ダイヤフラム１７をNi−Ti系合金のダイヤ
   フラム１７とした特許請求の範囲第１項に記載の
   流体遮断開放器。 ３ ダイヤフラム１７をヒータにより加熱して所
   定の温度に保持するようにした特許請求の範囲第
   １項に記載の流体遮断開放器。