JP2952186B2 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おいて、純水、薬液等の供給系に使用されるダイヤフラ
ム弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記用途のダイヤフラム弁の一例
について説明すると、図３に示すように、弁箱１の底部
における一側に液体流入通路３、他側に液体流出通路２
がそれぞれ設けられている。液体流入通路３の出口側は
弁箱１内の中心に垂直に開口され、その開口周縁に突出
部４が形成され、その突出部４の先端が小さな断面円弧
状の弁座５となっている。ダイヤフラム６はＰＴＦＥ製
で、中央に弁座５に圧着する弁体６ａを有し、その弁体
６ａの周囲に一体に形成した環状薄膜部６ｂを有し、そ
の環状薄膜部６ｂの周囲に一体に形成した筒状保持部６
ｃを有する（図４参照）。ダイヤフラム６の筒状保持部
は弁箱１とこの弁箱内の上部に嵌着されたダイヤフラム
押さえ７とで挟持されている。ダイヤフラム押え７は弁
駆動部のシリンダー８のケースにより押えられている。
ダイヤフラム６の中央の弁体６ａはピストン９の下側に
突設されたロッド１０に結合され、シリンダー８の下室
にはスプリング１１が装入されてピストン９が上方に付
製されるようになっている。１４はシリンダー８の上室
へのエアー導入口、１５はシリンダー８の下室と外部と
のエアー連通口である。

【０００３】このように構成されたダイヤフラム弁は、
シリンダー８の上室へエアーを導入すると、スプリング
１１に抗してピストン９およびロッド１０が下降し、ロ
ッド１０に結合されたダイヤフラム６の中央の弁体６ａ
が弁座５に圧着されて閉弁され、流体流入通路３と流体
流出通路２とが遮断される。これとは逆に、シリンダー
８の上室からエアーを抜くと、スプリング１１の復元力
によりピストン９およびロッド１０が付勢されて上昇
し、ロッド１０に結合されたダイヤフラム６の中央の弁
体６ａが弁座５から離隔して開弁され、流体流入通路３
と流体流出通路２とが連通される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ダイヤフラム弁は、ダイヤフラム６に耐薬品性を考慮し
てＰＴＦＥ製のものが使用されている。そして、ダイヤ
フラム６の環状薄膜部６ｂがダイヤフラム６の半径方向
に沿う断面においてやや湾曲している程度であるため、
閉弁、開弁時における弁体６ａの上下動により環状薄膜
部６ｂにおける弁体６ａおよび筒状保持部６ｃとの付根
部に曲げ応力が集中し、特に、弁体６ａの上死点では環
状薄膜部６ｂの内周の付根部が引張られるようになり、
初期状態から白化し易く、耐久性が低下するという問題
があった。試験の結果からも弁開閉を数１０回行うこと
により、環状薄膜部６ｂの内周の付根部が白化すること
を確認することができた。

【０００５】そこで本発明の目的は、上記ダイヤフラム
の環状薄膜部の内周の付根部は勿論のこと、外周の付根
部にも曲げ応力が集中しないように、また弁体の上死点
でも内周の付根部が引張られないようにして、耐久性を
向上させることができ、また、径が小さい割にストロー
クを大きくとることができて弁の小型化を図ることがで
きるようにした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
の本発明のダイヤフラム弁は、弁箱の弁座面に対してＰ
ＴＦＥ製のダイヤフラムを当接させ、若しくは離隔させ
ることにより閉弁、若しくは開弁するようにしたダイヤ
フラム弁において、前記ダイヤフラムが、中央の弁体
と、その弁体の周囲に一体に形成した環状薄膜部と、そ
の環状薄膜部の周囲に一体に形成した筒状保持部とより
なり、前記ダイヤフラムの環状薄膜部がダイヤフラムの
半径方向に沿う断面において円弧状に曲成され、前記環
状薄膜部の内周側および外周側における前記弁体および
前記筒状保持部とのそれぞれの付根部にあって、前記弁
体側では前記環状薄膜部の円弧状突出面側よりも円弧状
凹入面側が大径となり、前記筒状保持部側では前記環状
薄膜部の円弧状突出面側よりも円弧状凹入面側が小径と
なる段差を有するように形成されるとともに、前記環状
薄膜部の円弧状突出面側の内周側および外周側と前記弁
体および前記筒状保持部との付根部がそれぞれ前記ダイ
ヤフラムの半径方向に沿う断面において円弧状に凹入す
るように形成され、閉弁と開弁との間で前記ダイヤフラ
ムにおける環状薄膜部の内周側および外周側における付
根部が前記環状薄膜部における円弧状の頂点より低い位
置となるように構成されていることを特徴とするもので
ある。

【０００７】上記のように構成されたダイヤフラム弁
は、ダイヤフラムの中央の弁体と外周側の筒状保持部と
の間の環状薄膜部が、円弧状に曲成されてたるみを持っ
ており、しかも環状薄膜部の内周側および外周側におけ
る付根部が段差部を有し、円弧状突出面側に円弧状凹入
部を有するとともに、前記環状薄膜部における円弧状の
頂点より低い位置となるように構成しているので、弁開
閉時、弁体の上下動により環状薄膜部が弾性変形しても
応力を分散することができて環状薄膜部の内外周の付根
部に局部応力がかからないようにすることができ、ま
た、前記のように環状薄膜部を円弧状に形成してたるみ
を持たせ、弁体の上下動のストロークを吸収することが
できるようにしているため、径が小さい割に弁体のスト
ロークを大きくとることができる。

【０００８】

【実施例】本発明のダイヤフラム弁の一実施例を図１に
よって説明する。図中、図３と同一部品には同一符号を
付してある。本発明のダイヤフラム弁が従来のダイヤフ
ラム弁と異なる点は、ピストン９における上側のロッド
１２がシリンダー８のキャップ１３の内面側中央部に形
成された筒状ガイド１３ａに嵌入されていることと、弁
の開閉に直接携わるダイヤフラム６′の形状の相違にあ
る。ダイヤフラム６′は、ＰＴＦＥ製で、中央の弁体
６′ａと、その弁体６′ａの周囲に一体に形成した環状
薄膜部６′ｂと、その環状薄膜部６′ｂの周囲に一体に
形成した筒状保持部６′ｃとよりなる。前記環状薄膜部
６′ｂは図２からも明らかなように、ダイヤフラム６の
半径方向に沿う断面において上向きに円弧状に曲成さ
れ、且つ内外周の付根部６′ｄ、６′ｅの上下に段差が
形成されて、付根部６′ｄにおける円弧状突出面側であ
る上縁が結合されている弁体６′ａの上部外径よりも付
根部６′ｄにおける円弧状凹入面側である下縁が結合さ
れている弁体６′ａの下部外径の方が大径となるように
形成され、付根部６′ｅにおける円弧状突出面側である
上縁が結合されている筒状保持部６′ｃの上部内径より
も付根部６′ｅにおける円弧状凹入面側である下縁が結
合されている筒状保持部６′ｃの下部内径の方が小径と
なるように形成されている。また、付根部６′ｄ、６′
ｅにおける円弧状突出面側である上縁が円弧状に凹入さ
れるように形成されている。更に、付根部６′ｄ、６′
ｅが閉弁と開弁との間で環状薄膜部６′ｂの円弧状の頂
点より低い位置となるように（下方に位置するように）
設定されている。

【０００９】かかる構造のダイヤフラム６′を備えた実
施例のダイヤフラム弁は、従来例のダイヤフラム弁と同
様、シリンダー８の上室へエアーを導入すると、スプリ
ング１１に抗してピストン９およびロッド１０が下降
し、ロッド１０に結合されたダイヤフラム６の中央の弁
体６′ａが弁座５に圧着されて閉弁され、流体流入通路
３と流体流出通路２とが遮断される。これとは逆に、シ
リンダー８の上室からエアーを抜くと、スプリング１１
の復元力によりピストン９およびロッド１０が付勢され
て上昇し、ロッド１０に結合されたダイヤフラム６′の
中央の弁体６′ａが弁座５から離隔して開弁され、流体
流入通路３と流体流出通路２とが連通される。

【００１０】このような弁の開閉動作を行う実施例のダ
イヤフラム弁は、ダイヤフラム６′の中央の弁体６′ａ
と最外周側の筒状保持部６′ｃとの間の環状薄膜部６′
ｂが、上向き円弧状に曲成されてたるみを持っており、
しかも、環状薄膜部６′ｂの内周側および外周側におけ
る付根部６′ｄ、６′ｅが段差部を有し、突出面側に円
弧状凹入部を有するとともに、環状薄膜部６′ｂにおけ
る円弧状の頂点より低い位置となるように構成している
ので、弁開閉時、弁体６′ａの上下動により環状薄膜部
６′ｂが弾性変形しても環状薄膜部６′ｂの内外周の付
根部６′ｄ、６′ｅが引張られることがなく、応力を環
状薄膜部６′ｂの全体に分散することができて、付根部
６′ｄ、６′ｅに局部応力がかからなようにすることが
できる。開弁、閉弁の繰り返し試験においても、付根部
６′ｄ、６′ｅには全く白化現象が生ぜず、２００万サ
イクル、圧力をかけて作動させても初期の状態を保って
おり、何ら疲労の痕跡も発生しなかった。また、ダイヤ
フラム６における環状薄膜部６′ｂのたるみにより弁体
６′ａの上下動のストロークを吸収することができるの
で、径が小さい割にストロークを大きくとることができ
る。

【００１１】上記実施例のダイヤフラム弁に於けるダイ
ヤフラム６′は、環状薄膜部６′ｂが上向き円弧状に曲
成されているが、下向き円弧状に曲成されていてもよい
もので、この場合、環状薄膜部６′ｂの内、外周の付根
部における弁体と筒状保持部の段差部の形状は前記実施
例の場合とは上下逆になる。また、上記実施例のダイヤ
フラム弁は、ノーマル・オープン（Ｎ・Ｏ）タイプのダ
イヤフラム弁であるが、ノーマル・クローズ（Ｎ・Ｃ）
タイプのダイヤフラム弁の場合は、スプリング１１がシ
リンダー８の上室に装入され、シリンダー８の上室と外
部とを連通するエアー連通口１５がシリンダー８のケー
ス９の上部に設けられ、シリンダー８の下室のエアー導
入口１４がシリンダー８のケース９の下部に設けられ
る。

【００１２】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明のダイヤ
フラム弁は、弁開閉時、ダイヤフラムの中央の弁体の上
下動により環状薄膜部が弾性変形した際に環状薄膜部の
内外周の付根部が引張られることがなく、応力を環状薄
膜部全体に分散でき、環状薄膜部の内外周の付根部に白
化現象は全く生ぜず、疲労しないので、耐久性が極めて
高いものとなる。また、環状薄膜部のたるみを利用して
弁体の上下のストロークを吸収することができるので、
径が小さい割にストロークを大きくとることができ、弁
の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイヤフラム弁の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】図１のダイヤフラム弁に於けるダイヤフラムを
示す拡大縦断面図である。

【図３】従来のダイヤフラム弁を示す縦断面図である。

【図４】図３のダイヤフラム弁におけるダイヤフラムを
示す拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１ 弁箱 ５ 弁座 ６′ ダイヤフラム ６′ａ 弁体 ６′ｂ 環状薄膜部 ６′ｃ 環状保持部 ６′ｄ、６′ｅ 付根部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱の弁座面に対してＰＴＦＥ製のダイ
   ヤフラムを当接させ、若しくは離隔させることにより閉
   弁、若しくは開弁するようにしたダイヤフラム弁におい
   て、前記ダイヤフラムが、中央の弁体と、その弁体の周
   囲に一体に形成した環状薄膜部と、その環状薄膜部の周
   囲に一体に形成した筒状保持部とよりなり、前記ダイヤ
   フラムの環状薄膜部がダイヤフラムの半径方向に沿う断
   面において円弧状に曲成され、前記環状薄膜部の内周側
   および外周側における前記弁体および前記筒状保持部と
   のそれぞれの付根部にあって、前記弁体側では前記環状
   薄膜部の円弧状突出面側よりも円弧状凹入面側が大径と
   なり、前記筒状保持部側では前記環状薄膜部の円弧状突
   出面側よりも円弧状凹入面側が小径となる段差を有する
   ように形成されるとともに、前記環状薄膜部の円弧状突
   出面側の内周側および外周側と前記弁体および前記筒状
   保持部との付根部がそれぞれ前記ダイヤフラムの半径方
   向に沿う断面において円弧状に凹入するように形成さ
   れ、閉弁と開弁との間で前記ダイヤフラムにおける環状
   薄膜部の内周側および外周側における付根部が前記環状
   薄膜部における円弧状の頂点より低い位置となるように
   構成されていることを特徴とするダイヤフラム弁。