JPH0544864A - メタルダイヤフラム弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁をより小型化し、構成する部品形状の単純
化と部品点数の削減を計ることのできる増力機能を有す
る弁開閉操作部を備えたメタルダイヤフラム弁を提供す
る。 【構成】 弁箱内部と弁開閉操作部とをメタルダイヤフ
ラムにより隔離したメタルダイヤフラム弁において、弁
開閉操作部がメタルダイヤフラムを押す押し棒と、該押
し棒の上側に設けられ環状の浅いテーパ溝を有する鋼球
受皿と、該鋼球受皿に載置された複数個の鋼球と、該鋼
球を押し水平方向に移動するテーパ付押圧部材と、該テ
ーパ付押圧部材を作動する駆動装置と、前記鋼球の上方
移動を阻止する鋼球ストッパーとよりなり、駆動装置を
駆動し、テーパ付押圧部材、鋼球を介してテーパ付押圧
部材の押圧力を鋼球受皿へ伝達することにより、押し棒
が発生するダイヤフラムを押す力を増力させることを特
徴とするメタルダイヤフラム弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造用ガス供給
配管に使用されるメタルダイヤフラム弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記用途のメタルダイヤフラム弁は、取
付の為のスペースが極力小さいことが望まれており、弁
の小型化が重要である。特に高圧ガスの遮断に用いるダ
イヤフラム方式の高圧弁では、弁を閉じる時に高圧を受
けているダイヤフラムを弁座に押し付けるだけの力を、
弁開閉機構によって与える必要がある。例えばエアーシ
リンダを使用する場合には、大きな出力を得るために、
大きなシリンダを用いたり、図５に示すように二重シリ
ンダＡを用いたりしている。そのためメタルダイヤフラ
ム弁Ｂ全体が大型化してしまう。

【０００３】そこでこのダイヤフラム弁の小型化を計る
為、弁開閉機構の部分にシリンダの力を増加させる機構
を備えたものがある。その一例を図６によって説明する
と、エアーシリンダａの中のピストンｂがシリンダ作動
用空圧によって動くと、ピストンシャフトＣのピンｄか
らレバーｅへ回転運動となって伝えられ、この回転がレ
バーｅの軸ｆに固定されている偏心カムｇからベアリン
グｈを介してダイヤフラム押し棒ｉに下向きの力を伝え
ダイヤフラム弁（図示省略）を閉じる。このような増力
機構を組み込むことによってシリンダａの出力を小さく
し、メタルダイヤフラム弁ｍの小型化を計っている。

【０００４】しかしながら、上記従来の増力機構では、
構成部品が多く、部品形状も複雑となり、また増力機構
の目的である弁の小型化が充分に達成されてはいない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、弁を
より小型化し、構成する部品形状の単純化と部品点数の
削減を計ることのできる増力機能を有する弁開閉操作部
を備えたメタルダイヤフラム弁を提供しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のメタルダイヤフラム弁は、弁箱内部と弁開閉
操作部とをメタルダイヤフラムにより隔離したメタルダ
イヤフラム弁において、弁開閉操作部がメタルダイヤフ
ラムを押す押し棒と、該押し棒の上側に設けられ環状の
浅いテーパ溝を有する鋼球受皿と、該鋼球受皿に載置さ
れた複数個の鋼球と、該鋼球を押圧し水平方向に移動す
るテーパ付押圧部材と、該テーパ付押圧部材を作動する
駆動装置と、前記鋼球の上方移動を阻止する鋼球ストッ
パーとよりなり、駆動装置を駆動し、テーパ付押圧部
材、鋼球を介してテーパ付押圧部材の押圧力を鋼球受皿
へ伝達することにより、押し棒が発生するダイヤフラム
を押す力を増力させることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記のように構成された本発明のメタルダイヤ
フラム弁は、駆動装置を駆動することにより、テーパ付
押圧部材が下降し、該テーパ付押圧部材の下部のテーパ
面と接する鋼球は水平方向に移動し、同時に鋼球は鋼球
ストッパーと鋼球受皿のテーパ溝の片側のテーパ面との
間に楔のように入り込む。この時鋼球の上部が鋼球スト
ッパーで押えられている為、鋼球受皿は下方へ押出さ
れ、これの下側の押し棒は下方へ押され、ダイヤフラム
が弁箱の弁座シートに押し付けられ、弁が閉鎖される。

【０００８】この弁閉動作において、テーパ付押圧部材
の下部のテーパ面及び鋼球受皿のテーパ溝の片側のテー
パ面と鋼球との接点で力が伝達される時、テーパの作用
により力の方向と大きさが分力の法則で変えられる。従
って、前記両テーパ面の角度によって増力率が変わるの
で、所要の増力率を得ようとする時は、両テーパ面の角
度を増力率に応じて設定すると良い。

【０００９】

【実施例】本発明のメタルダイヤフラム弁の一実施例を
図によって説明すると、図１において、１は弁箱で、流
体入口通路２、流体出口通路３を有していて、流体入口
通路２の出口周縁に弁座シート４が設けられている。５
は弁開閉操作部で、この弁開閉操作部５と前記弁箱１の
内部とはメタルダイヤフラム６により隔離されている。
メタルダイヤフラム６は複数枚重合されて、その周縁部
が弁箱１の垂直円筒部７の上面凹部８内に装入された筒
状のボンネット９と上面凹部８の底の周縁との間に締付
挾持されており、加圧されない通常の状態では上方に球
面状に膨らんでいて弁座シート４から離れて、弁が開か
れている。

【００１０】弁開閉操作部５は、筒状のボンネット９内
に上下に摺動可能に嵌入され、摺動部がＯリングにより
シールされたメタルダイヤフラム６を押す押し棒１０
と、該押し棒１０の上側に一体に設けられ環状の浅いテ
ーパ溝１１を有する鋼球受皿１２と、該鋼球受皿１２の
浅いテーパ溝１１の周方向に等間隔に載置された複数
個、本例では４個の鋼球１３と、該鋼球１３を押圧し水
平方向に移動する下部外周にテーパ面１４を有するテー
パ付押圧部材１５と、該テーパ付押圧部材１５を作動す
る駆動装置としてのエアーシリンダ１６と、前記鋼球１
３の上方移動を阻止する鋼球ストッパー１７とよりな
る。前記テーパ付押圧部材１５はエアーシリンダ１６の
シリンダカバー１８の中央部の透孔１９に上下に摺動可
能に貫通され、摺動部がＯリングによりシールされ、上
端がピストン２０に固定されている。ピストン２０とシ
リンダカバー１８との間にはピストン復帰用のばね２１
が張設されている。前記鋼球ストッパー１７は断面「形
の筒状体で、前記ボンネット９の上面外側に載置され、
前記シリンダカバー１８の垂直円筒部２２の弁箱１の垂
直円筒部７への螺合により、垂直円筒部２２内に保持固
定され、これによりボンネット９も保持固定されてい
る。尚２３はエアーシリンダ１６へのエアー供給口で、
エアーホース（図示省略）が接続される。

【００１１】このように構成された実施例のメタルダイ
ヤフラム弁２４は、エアーシリンダ１６内へエアー供給
口２３よりエアーを供給し、ピストン２０を押出すと、
ピストン２０に上端が固定されたテーパ付押圧部材１５
が図２の二点鎖線に示すように下降し、このテーパ付押
圧部材１５の下部外周のテーパ面１４と接する鋼球１３
は二点鎖線に示すように放射状に水平方向に押し出さ
れ、同時に鋼球１３は鋼球ストッパー１７と鋼球受皿１
２のテーパ溝１１の外側のテーパ面１１ａとの間に楔の
ように入り込む。この時鋼球１３の上部が鋼球ストッパ
ー１７で押えられている為、鋼球受皿１２は二点鎖線に
示すように下方へ押出され、これと一体の下側の押し棒
１０は下方へ押され、メタルダイヤフラム６が弁箱１の
弁座シート４に押し付けられ、弁が閉鎖される。

【００１２】この弁閉動作において、テーパ付押圧部材
１５の下部外周のテーパ面１４及び鋼球受皿１２のテー
パ溝１１の外側のテーパ面１１ａと鋼球１３との接点Ｃ
₁ ，Ｃ₂ で力が伝達される時、テーパの作用により力の
方向と大きさが分力の法則で変えられる。従って、前記
両テーパ面１４，１１ａの角度によって増力率が変わる
ので、所要の増力率を得ようとする時は、両テーパ面１
４，１１ａの角度を増力率に応じて設定すると良い。

【００１３】然して図１に示すエアーシリンダ１６内の
エアーをエアー供給口２３から抜くと、ピストン２０は
ばね２１により自動的に後退復帰し、テーパ付押圧部材
１５も一体に上昇復帰する結果、押し棒１０の押圧力が
解消され、メタルダイヤフラム６は自身の弾性力により
上方に球面状に膨らんで復元し、弁座シート４より離
れ、弁が開放される。メタルダイヤフラム６の復元によ
り、押し棒１０は上方に押し上げられ、これと一体の鋼
球受皿１２も押し上げられる結果、鋼球１３は鋼球受皿
１２の中心寄りに水平方向に押し出され元位置に復帰す
る。

【００１４】図３は本発明のメタルダイヤフラム弁の他
の実施例で、テーパ付押圧部材１５′が環状で、下部内
周にテーパ面１４′を有し、このテーパ付押圧部材１
５′の内側に鋼球ストッパー１７′が配され、テーパ付
押圧部材１５′は上端面周方向の複数個所に押出ピン２
５が当接されて押圧されるようになっており、押出ピン
２５はシリンダカバー１８を貫通してピストン２０に固
定されている。ピストン２０は中心にエアー通路２６を
有しエアーシリンダ１６の下室にエアーが供給されるよ
うになっていて、エアーシリンダ１６の上室に押出用ば
ね２７が装入されている。鋼球ストッパー１７′はシリ
ンダカバー１８の中央部に固定されている。その他は上
記実施例と同一構造である。

【００１５】この実施例のメタルダイヤフラム弁２４
は、通常押出用ばね２７によりピストン２０が押圧され
ていて、ピストン２０に固定された押出ピン２５が環状
のテーパ付押圧部材１５′を下降し、このテーパ付押圧
部材１５′の下部内周のテーパ面１４と接する鋼球１３
は鋼球受皿１２の中心寄りに水平方向に押し出され、同
時に鋼球１３は鋼球ストッパー１７′と鋼球受皿１２の
テーパ溝１１の内側のテーパ面１１ｂとの間に楔のよう
に入り込んでいる。鋼球１３の上部が鋼球ストッパー１
８′で押えられている為、鋼球受皿１２は下方に押出さ
れ、これと一体の下側の押し棒１０は下方へ押され、メ
タルダイヤフラム６が弁箱１の弁座シート４に押し付け
られ、弁が閉鎖されている。

【００１６】エアーシリンダ１６内にエアーを供給する
と、ピストン２０はばね２７に抗して上昇し、これと一
体の押出ピン２５も一体に上昇する結果、押し棒１０の
押圧力が解消され、メタルダイヤフラム６は自身の弾性
力により上方に球面状に膨らんで復元し、弁座シート４
より離れ、弁が開放される。メタルダイヤフラム６の復
元により、押し棒１０は上方に押し上げられ、これと一
体の鋼球受皿１２も押し上げられる結果、鋼球１３は放
射状に水平方向に押し出され、これに伴い環状のテーパ
付押圧部材１５′が上昇する。

【００１７】上記各実施例で判るように本発明のメタル
ダイヤフラム弁２４，２４′は、少数の簡単な形状の部
品を小さなスペースの中に組み込むだけで、効果的な増
力機能を有する弁開閉操作部５が得られ、また弁開閉操
作部５の出力が小さなもので済む為、弁全体が小型化で
き、従来例の図５に示す二重シリンダＡを用いたメタル
ダイヤフラム弁Ｂや図６に示す増力機構を組み込んだメ
タルダイヤフラム弁ｍと比較すると図４に示すように著
しく小型化している。

【００１８】尚、上記実施例のメタルダイヤフラム弁２
４，２４′の駆動装置はエアーシリンダ１６であるが、
これに限るものではなく、手動による回転式の駆動装置
であっても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上の通り本発明のメタルダイヤフラム
弁は、少数の簡単な形状の部品を小さなスペースの中に
組み込むことで効果的な増力機能を有する弁開閉操作部
が得られ、またこの増力機能を有する弁開閉操作部によ
り、駆動装置の所要出力が小さくて済む為、メタルダイ
ヤフラム弁全体を小型化でき、さらに弁開閉操作部の増
力割合は部品の大きさを変えること無しに、鋼球との接
触部品のテーパ面の角度を変えるだけで設定できる等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタルダイヤフラム弁の一実施例を示
す縦断面図である。

【図２】本発明のメタルダイヤフラム弁の作用を説明す
る為の図１の要部拡大断面図である。

【図３】本発明のメタルダイヤフラム弁の他の実施例を
示す縦断面図である。

【図４】従来例のメタルダイヤフラム弁と本発明のメタ
ルダイヤフラム弁の大きさを比較した外形図である。

【図５】従来の二重シリンダ駆動のメタルダイヤフラム
弁を示す図である。

【図６】弁開閉操作部に増力機構を組み込んだ従来のメ
タルダイヤフラム弁を示す図である。

【符号の説明】

１ 弁箱 ５ 弁開閉操作部 ６ メタルダイヤフラム １０ 押し棒 １１ 環状の浅いテーパ溝 １２ 鋼球受皿 １３ 鋼球 １４，１４′ テーパ面 １５，１５′ テーパ付押圧部材 １６，１６′ エアーシリンダ １７ 鋼球ストッパー ２４，２４′ メタルダイヤフラム弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱内部と弁開閉操作部とをメタルダイ
   ヤフラムにより隔離したメタルダイヤフラム弁におい
   て、弁開閉操作部がメタルダイヤフラムを押す押し棒
   と、該押し棒の上側に設けられ環状の浅いテーパ溝を有
   する鋼球受皿と、該鋼球受皿に載置された複数個の鋼球
   と、該鋼球を押圧し水平方向に移動するテーパ付押圧部
   材と、該テーパ付押圧部材を作動する駆動装置と、前記
   鋼球の上方移動を阻止する鋼球ストッパーとよりなり、
   駆動装置を駆動し、テーパ付押圧部材、鋼球を介してテ
   ーパ付押圧部材の押圧力を鋼球受皿へ伝達することによ
   り、押し棒が発生するダイヤフラムを押す力を増力させ
   ることを特徴とするメタルダイヤフラム弁。