JPH0583545U - メタルダイアフラム弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタルダイアフラムと金属製弁座という金属
同士の接触でありながら良好なシール特性を有するメタ
ルダイアフラム弁を提供すること。 【構成】 金属製の弁箱と、該弁箱と一体に形成された
弁座と、周縁部を前記弁箱に密封挾持すると共に中央部
が前記弁座に対し直接接離自在に対向するメタルダイア
フラムと、該メタルダイアフラムの中央部を前記弁座方
向に変位させる負荷手段とを有するメタルダイアフラム
弁において、前記弁座を凸状の環状弁座とし、該弁座の
内周面または外周面に径方向の凹溝を形成したメタルダ
イアフラム弁。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はメタルダイアフラム弁に関し、特に金属製の弁座に対しメタルダイア フラムを直接着座あるいは離座させるオールメタル製のメタルダイアフラム弁に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、半導体製造装置などの配管系に用いられる開閉弁としては、弁内部流路 に摩耗による微粒子を生じるような摺動部がなく、かつデッドスペースのない弁 が要求されていた。これを解決するものとして例えば特開昭63−285373号や実開 平２−29361 号等に開示されたメタルダイアフラム弁がある。このメタルダイア フラム弁は中央部が上方に膨出した金属製のメタルダイアフラムと樹脂製の弁座 を有するもので、このメタルダイアフラムを弾性変形範囲内で変形させて、弁座 に直接着座あるいは離座させて弁を開閉するようにしたものであった。 ところが、最近では半導体の高集積度化に伴ない原料ガス中の不純物濃度がpp b レベルを切るようなppt レベルであることが要求されるようになりつつある。 この要求に対しては、弁内部流路を形成する材料に吸着する及びここから放出さ れる水分や不純物を極少に抑えることが一つの解決策であり、また課題となって いる。ところが、上記した従来の樹脂製弁座を用いたメタルダイアフラム弁では 次のような問題がある。 Ａ）樹脂材料は本質的に吸湿性であるため、樹脂製弁座に吸着、吸収された水分 や不純物を完全に放出除去することは困難である。 Ｂ）高温でのベーキングに限界がある。 Ｃ）高腐食性で多種にわたる原料ガスに対し耐食性に不安がある。

【０００３】 以上のようなことから最近では次のような構成のメタルダイアフラム弁が最適 であると考えられるようになってきた。 ａ）弁座と弁箱を一体に形成した金属製弁座とする。 ｂ）流体との接触面全てを鏡面仕上げにすること。 ｃ）なお、樹脂製弁座と同等あるいはそれ以上のシール特性（１×10-⁷〜10-⁹ａ ｔｍcc/sec程度）を有すること。 従って、メタルダイアフラムと金属製弁座という金属同士の接触でありながら 従来と同等あるいはそれ以上のシール特性を要求されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、金属同士の接触の場合シール特性を上げる要素としては、メタルダ イアフラムと金属製弁座との接触面の表面状態、即ち表面粗さに依存するところ が大である。この接触面の表面粗さはＲmax 0.1 μｍ程度までは通常可能である が、要求されるシール性能を達成するには、これよりもさらに１桁上のレベルに 仕上げなければならない。 以上のことより表面粗さのみについて考えると極めて高い精度の鏡面仕上げが 必要となり、設備の面及びコストの面などで問題がある。 本考案は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、金属同士の 接触でありながら弁座の形状を変更することで良好なシール特性を備えたメタル ダイアフラム弁を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、金属製の弁箱と、該弁箱と一体に形成された弁座と、周縁部を前記 弁箱に密封挾持すると共に中央部が前記弁座に対し直接接離自在に対向するメタ ルダイアフラムと、該メタルダイアフラムの中央部を前記弁座方向に変位させる 負荷手段とを有するメタルダイアフラム弁において、前記弁座を凸状の環状弁座 とし、該弁座の内周面または外周面に径方向の凹溝を形成したものである。

【０００６】

【作用】

本考案のメタルダイアフラム弁は、金属同士の接触面に弾性的な反発力を発生 させてシールアップさせることに着目したもので、上記のような構成にしたこと により、閉弁時にメタルダイアフラムを押す力によって弁座自身が弾性的にたわ む。これによって、接触面の歪や傾斜を補正することができると共に、メタルダ イアフラム側に発生する弁座自身の反発力によってシール性能が向上する。 なお、弁座に形成する凹溝は内周面側に設け、メタルダイアフラムの変形に追 従して弁座を内径側にたわませる方が好ましい。

【０００６】

【実施例】

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。 図１は手動開閉型のメタルダイアフラム弁の全閉状態を示す縦断面図である。 １はメタルダイアフラム弁の弁箱で耐食性のあるステンレス材よりなる。左側 に流入流路２、右側に流出流路３がそれぞれ略Ｌ字状に形成され、これらの流路 は上部の開口部で互いに連通されるようになつている。流入流路２の上端部には 上方に突出する凸状の環状弁座４が弁箱１と一体に形成されている。弁箱１の上 部開口部の周縁には段差面を形成し、ここに後述するメタルダイアフラム５の周 縁部を載置し、ダイアフラム押え６を介してふた７を弁箱１に対し螺合すること により、メタルダイアフラム５の周縁部を弁箱１に密封挾持する。これによって 密封された流体室11が形成される。

【０００８】 メタルダイアフラム５は、弾性変形可能な適宜の金属材料からなり、その中央 部が上方に膨出した形状で２乃至３枚を重ねて用いる。そして、中央部が上記弁 座と直接接離（着座あるいは離座）自在に対向して開閉作用をなし得るように上 記の通り配置される。 一方負荷手段10は、ふた７の中央の貫通孔に嵌合し、一部でねじ螺合する弁棒 ８と、この弁棒８の外端部に設けられたハンドル９を備えている。ここで弁棒は 空圧等の流体圧や磁力などによって昇降させてもよい。また弁棒８の先端面は適 宜な曲面形状となっているが、この曲面状端面とメタルダイアフラム５との間に 軟質材からなる押圧部材を介在させてもよい。

【０００９】 そして、ハンドル９を回転することによって弁棒８が昇降し、メタルダイアフ ラムの中央部が弁座に接離して弁が開閉されるようになっている。すなわち、弁 棒８を下降させると曲面状の最下端面はメタルダイアフラム５を押圧し、メタル ダイアフラムは弾性変形し中央部は下方に移動するが、ここでメタルダイアフラ ムの弾性変形の範囲内で中央部が弁座４に圧接して弁が閉状態となるようにメタ ルダイアフラムと弁座との間隔すなわちリフトを定める。そして、この後弁棒８ を上昇させたときにはメタルダイアフラム５が弁棒８に追従して上昇し、元の形 状に弾性復起するようにする。即ちメタルダイアフラムを弾性変形範囲内で変形 させて弁を開閉するようになっている。 また、弁座４及びメタルダイアフラム５の接触面の表面粗さはＲmax 0.2 μｍ と、それぞれ同程度の表面仕上げが施されており、その他の流体接触面にも適宜 の鏡面仕上げが施されている。

【００１０】 以上のように構成されたメタルダイアフラム弁において、図１に示すものは弁 座４の内径側から切込む環状の凹溝41を形成したものである。従って、閉弁時に 弁棒８の押圧力に対応して弁座４が内径方向にたわみやすく、その弾性効果によ って接触面の歪や傾斜を補正することができると共に弁座自身の反発力によって シール性能が向上する。またこの場合、弁棒先端の曲面に沿ってメタルダイアフ ラムと弁座が内径方向にくさび状に変形するので一層シール性能が高くなる方向 に作用する。 図２は本考案の別の実施例を示す弁座部分の拡大断面図である。この実施例で は弁座の外径側から切込む環状の凹溝42を形成したもので、上述と同様弁座の弾 性効果を利用してシール性能を向上できる。 図３は更に別の実施例を示すもので、弁座の内径側及び外径側に凹溝43、44を 形成したものである。なお他にも凹溝の形状などを変更した例も考えられる。

【００１１】

【考案の効果】

本考案によれば、金属同士の接触でありながら良好なシール特性を備えたメタ ルダイアフラム弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示すメタルダイアフラム
弁の縦断面図である。

【図２】 本考案の他の実施例を示す弁座部分の断面図
である。

【図３】 本考案の更に別の実施例を示す弁座部分の断
面図である。

【符号の説明】

１…弁箱 ２…流入流路 ３…流出流路 ４…弁座 ５…メタルダイアフラム ６…ダイアフラム押え ７…ふた ８…弁棒 ９…ハンドル 10…負荷手段 11…流体室 41，42，43，44，凹溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の弁箱と、該弁箱と一体に形成さ
   れた弁座と、周縁部を前記弁箱に密封挾持すると共に中
   央部が前記弁座に対し直接接離自在に対向するメタルダ
   イアフラムと、該メタルダイアフラムの中央部を前記弁
   座方向に変位させる負荷手段とを有するメタルダイアフ
   ラム弁において、前記弁座を凸状の環状弁座とし、該弁
   座の内周面または外周面に径方向の凹溝を形成したこと
   を特徴とするメタルダイアフラム弁。