JP3764574B2 - 金属ダイヤフラム型バルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造プラント等の流体輸送ラインに設けられる金属ダイヤフラム型バルブに関するものであり、特に金属ダイヤフラムの内周縁部のシール構造に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属ダイヤフラム型バルブに於ける金属ダイヤフラムの内周縁部のシール構造としては、例えば米国特許第４，７５０，７０９号公報や特開平８−１１４２６５号に開示された構造のものが知られている。
即ち、米国特許第４，７５０，７０９号公報にあっては、図６及び図７に示す如く、ダイヤフラム４０の内周縁部の端部をシートホルダー７８へ溶接８０すると共に、溶接８０から距離Ｄだけ離れたダイヤフラムの内周縁部９４を、押え金具８２の下面とシートホルダー７８の上面とで挾圧支持することによって、ダイヤフラム４０の作動時に、ダイヤフラム４０の端部の溶接８０に曲げ応力が加わるのを防止するようにしている。
尚、図６及び図７に於いて、１００はボディ、１００ａは弁室、１００ｂは弁座、１００ｃは流体通路、５０はボンネット、１６０はシート、８８はステム、８６はステムの下端部に形成したネジ部、９４は挾圧部分である。
【０００３】
また、特開平８−１１４２６５号公報にあっては、図８及び図９に示すように、ダイヤフラム９３の取付け孔９３ａへシートホルダー９１のシャフト部９１ａを挿通させ、次に、溶接金具９０をシャフト部９１ａへ挿着する。そして、ダイヤフラム９３の内周縁部を、溶接金具９０の下面に形成した環状のフラット部９０ａとシートホルダー９１の上面に形成した環状のフラット部９１ｂとで挟み、金属製ダイヤフラム９３の内周縁の端部と、溶接金具９０及びシートホルダー９１の前記金属製ダイヤフラム９３の内周縁の端部に当接する部分とをその全周に亘って溶接Ｗし、これら三者を固着一体化している。
【０００４】
特開平８−１１４２６号公報では、ダイヤフラム９３の溶接部Ｗの外側の内周縁部を、溶接金具９０の下面のフラット部９０ａとシートホルダー９１の上面のフラット部９１ｂとで密接状態で支持することにより、ダイヤフラム９３の作動時に、ダイヤフラム９３の溶接部Ｗに曲げ応力がかからないようにしている。また、ダイヤフラム９３の内周縁部とシートホルダー９１の上面との間隙内へ、流体が噛み込むのを防止するようにしている。
尚、図８及び図９に於いて、１００はボディ、１００ａは弁室、１００ｂは弁座、１００ｃは流体通路、５０はボンネット、１６０はシート、５１はブッシング、５２はボール、５３はステム、５４はボンネットインサートである。
【０００５】
前記米国特許第４，７５０，７０９号公報のバルブは、図６及び図７に示すように、ダイヤフラム４０の溶接部８０から距離Ｄの箇所９４を環状の押え金具８２の下面と、上面が全て曲面に形成されたシートホルダー７８とで挾圧支持するようにしている為、ダイヤフラム４０の下面とシートホルダー７８の上面との間に、奥行きのある環状の間隙Ｇｏが形成されることになる。
その結果、前記間隙Ｇｏ内へ流体が噛み込み易く、また、間隙Ｇｏ内へ一旦流体が噛み込むと、噛み込んだ流体を簡単には追い出し難いと云う問題があった。その為、従前のシール構造を用いたバルブは、所謂流体の置換性に劣ると云う問題があった。
尚、半導体の製造に於いては、半導体の集積度が上昇するのに伴って、半導体の製造に用いる流体の純度に対する要求が強くなりつつあり、上記間隙内に噛み込んだ極く微量の流体であっても、製品である半導体の品質や不良品の発生頻度に、大きな影響を及ぼすことになる。
【０００６】
また、米国特許第４，７５０，７０９号公報のバルブでは、ダイヤフラム４０の溶接部８０から距離Ｄだけ離れた箇所９４を、ネジ構造を用いて押え金具８２とシートホルダー７８とで締め付けるようにしている為、長期間の使用によってネジの締め込みが弛むことがあり、この場合には、ダイヤフラム４０の内周縁部の挾圧支持状態が解除されることになる。その結果、前記の状態でシートホルダー７８が上・下動すると、ダイヤフラム４０の内周縁部の挾圧支持状態が解除されていることとも相俟って、ダイヤフラム４０の溶接部８０に大きな曲げ応力が掛かることになり、ダイヤフラム４０の内周の縁部に亀裂を生じると云う問題があった。
【０００７】
更に、米国特許第４，７５０，７０９号公報のバルブでは、ダイヤフラム４０の溶接部８０から距離Ｄだけ外方の箇所９４を、押さえ金具８２の下面とシートホルダー７８の上面とで挾圧しているため、ダイヤフラム４０の外周縁部の距離Ｄに相当する部分の下面と、シートホルダー７８の上面との間隙Ｇ内へは流体が入り込まないと考えられている。しかし、ダイヤフラム４０の作動による上下動が繰り返されると、ダイヤフラム４０の厚みの変化等によって前記挾圧部分９４の気密性が低下することになる。その結果、距離Ｄの部分に相当する間隙Ｇ内へ流体が噛み込むことになり、流体の置換性が低下すると云う問題がある。
【０００８】
加えて、米国特許第４，７５０，７０９号公報のバルブでは、ダイヤフラム４０の溶接部８０から距離Ｄだけ離れた箇所９４を、上・下から押え金具８２とシートホルダー７８とによって挾圧しているため、ダイヤフラム４０が上・下方向に作動したときのダイヤフラムの曲げ応力が、前記挾圧箇所９４の一点へ集中的にかかることになる。その結果、ダイヤフラム４０が繰返し作動を重ねると、前記挾圧箇所９４の近傍が、最も早く金属疲労による亀裂や破損を生ずることになり、ダイヤフラムの寿命の延伸を図り難いと云う問題がある。
【０００９】
一方、前記特開平８−１１４２６５号公報のバルブに於いては、ダイヤフラム９３の内周縁部が、溶接金具９０に形成した環状のフラット部９０ａと、シートホルダー９１に形成した環状のフラット部９１ｂとで保持されている為、ダイヤフラム９３の下面とシートホルダー９１の上面との間に形成される間隙Ｇｏは、数値的には明確に表わすことができないが、米国特許第４７５０７０９号の場合に比較して奥行きの小さいものとなることは明らかである。その結果、ダイヤフラム９３とシートホルダー９１との間へは流体が比較的噛み込み難くなる。
【００１０】
又、ダイヤフラム９３の内周縁部と溶接金具９０とシートホルダー９１の三者を溶接により固着一体化している為、ダイヤフラム９３の内周縁の端部から流体が漏洩する虞れは、米国特許第４７５０７０９号の場合よりも少なくなり、シール性が極めて高くなる。
【００１１】
更に、ダイヤフラムの内周縁部を、溶接金具９０のフラット部９０ａとシートホルダー９１のフラット部９１ｂとで保持している為、シャフト部９１ａのネジが弛んでシートホルダー９１が若干上下動しても、ダイヤフラム９０の溶接部Ｗに大きな曲げ応力が直接に掛かることがなく、その結果、米国特許第４７５０７０９号の場合よりもダイヤフラム９０の溶接部Ｗに亀裂が生じ難くなる。
【００１２】
しかし、この特開平８−１１４２６５号公報のバルブに於いても、図８及び図９からも明らかなように、ダイヤフラム９３が上・下方向へ作動したときに、ダイヤフラム９３の曲げ応力が、ダイヤフラム９３を保持する溶接金具９０の平面状の下面９０ａと、シートホルダー９１の平面状の上面９１ｂの最外方位置９４の部分へ、集中的にかかることになる。その結果、ダイヤフラム４０が繰り返し作動されると、前記保持箇所の最外部９４の近傍が、最も早く疲労による亀裂や破損を生じることになり、ダイヤフラム９３の寿命の延伸を図り難いという欠点がある。
【００１３】
また、特開平８−１１４２６５号公報のバルブに於いては、ダイヤフラム９３の下面とシートホルダー９１の平面状の上面９１ｂとの間は、ほぼ気密状に近い状態となっており、従って、この間隙Ｇ内へは、流体が入り込まないと考えられている。しかし、ダイヤフラム９３の作動による上・下動が繰り返されると、ダイヤフラム９３の厚みが徐々に減少することになり、その結果、前記間隙Ｇが僅かに大きくなってその気密性が低下し、ここへ流体が噛み込むことにより、バルブの流体置換性が低下すると云うことになる。
尚、前記シートホルダー９１の上面フラット部９１ｂ、はその長さ寸法ｌが比較的大きく選定されているため、万一、間隙Ｇの気密性が低下すると、流体の噛み込み量が多量となり、前記流体置換性の低下の問題が一層大きな問題となる。
【００１４】
更に、特開平８−１１４２６５号公報の金属ダイヤフラム型バルブに於いては、ボール５２やブッシング５１、ボンネットインサート５４、溶接金具９０等の部材を必要とし、部品点数が多いうえに、その組立も複雑且つ困難で、組立完成までに多数の時間と工数を必要とすると云う問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、前記米国特許第４，７５０，７０９号公報や特開平８−１１４２６５号公報の金属ダイヤフラム型バルブに於ける上記の如き問題、即ち、▲１▼ダイヤフラムの作動時の歪み応力（曲げ応力）が、ダイヤフラム内周縁部のシートホルダーと押え金具（又は溶接金具）とによる挾圧部へ集中的にかかることになり、早期にダイヤフラムに亀裂等を生じることになること、▲２▼ダイヤフラムの溶接部とクランプ部との距離Ｄ（又は距離ｌ）が比較的大きく、且つクランプ部の気密性が比較的低いため、ダイヤフラム外周縁部とシートホルダー上面間の間隙Ｇ内へ、流体が噛み込み易いこと、及び▲３▼多数の部品点数を必要とするうえ、組立にも手数がかかり、バルブの製造コストが高くなること、等の問題を解決せんとするものである。
そして、本願発明は、上記▲１▼、▲２▼及び▲３▼の問題を解決することにより、流体の置換性や内部の洗浄性に優れ、しかも構造が簡単で、組立も容易にでき、製造コストの大幅な引き下げを可能とした金属ダイヤフラム型バルブを提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１の発明は、流体入口通路１ａ、流体出口通路１ｂ、弁室１ｃ及び弁座１ｄを備えたボディ１と；ボディ１に上・下動自在に配設したステム３と、ステム３の下方部へ連結したシートホルダ５と、シートホルダ５の支持軸部５ａを挿通せしめて弁室１ｃの上方に配設され、弁室１ｃの上方開口を気密状に密封する金属ダイヤフラム７とから構成した金属ダイヤフラム型バルブに於いて、前記シートホルダ５の支持軸部５ａに、上面に環状のフラット部５ｄとこれに連続する円弧状の肩部５ｅとを有する前記支持軸部５ａよりもわずかに太径のダイヤフラム支持段部５ｃを形成し、該ダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄ上へ中央の取付け孔７ａに前記支持軸部５ａを挿通せしめて配設した金属ダイヤフラム７の内周縁部を接当させ、更に、前記金属ダイヤフラム７の内周縁部の上方に前記支持軸部５ａを挿通せしめて、金属ダイヤフラム７の内周縁部と対向する位置に環状の薄い厚み寸法ｔで短い長さｌの溶接部となる内周縁部６ｂを備えると共に、当該内周縁部６ｂを含めてその下面側に前記金属ダイヤフラム７の内周縁部の上面に接当するフラット部６ｃとこれに連続する彎曲部６ｄとを設けた逆皿形のデフレクションリミッター６を配設し、前記デフレクションリミッター６の内周縁部６ｂと金属ダイヤフラム７の内周縁部とダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄとをその全周に亘って溶接し、これ等三者を気密状に固着一体化すると共に、前記デフレクションリミッタ６の内周縁部６ｂと金属ダイヤフラム７の内周縁部とを固着したシートホルダ５の支持軸部５ａを、前記回動するステム３に係止保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に於いて、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部６ｃの外方の端部Ｐの位置と、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄの外方の端部Ｆの位置とが、金属ダイヤフラム７の半径方向の異なる位置となるようにしたものである。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部６ｃの外方の端部Ｐの位置が、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄの外方の端部Ｆの位置より外方に来るようにしたものである。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３の発明に於いて、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部６ｃに凹部６ｅを設けるようにしたものである。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて、ボディ１に螺着したボンネットナット２にステム３を上・下動自在に螺着するようにしたものである。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１の発明に於いて、シートホルダー５を、下面側に弁座１ｄへ接当するシート８を備えたシートホルダー５としたものである。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１の発明に於いて、金属製ダイヤフラム７を複数枚の金属薄板を積層して成る金属ダイヤフラムとしたものである。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項６の発明に於いて金属ダイヤフラム７を２枚のエルジロイ製の薄板から形成するようにしたものである。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項１の発明に於いて、ステム３の下方部に、中間部に拡径部１０ａを有する係止用凹部１０を設け、該係止用凹部１０の内方へシートホルダー５の支持軸５ａの上方部を回転自在に係止するようにしたものである。
【００２５】
請求項１０の発明は、請求項９の発明に於いて、シートホルダー１５の支持軸５ａの上端面とステム３の係止用凹部１０の天井面との間にベアリング１３を設けたものである。
【００２６】
バルブの開閉操作によって金属ダイヤフラム７が作動すると、金属ダイヤフラム７の内周縁部には、曲げ応力がかかることになる。しかし、バルブの閉鎖時に金属ダイヤフラム７の内周縁部にかかる曲げ応力は、主としてデフレクションリミッター６の下面側によって受け止められる。また、バルブの開放時に前記内周縁部にかかる曲げ応力は、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃの円弧状の肩部５ｅによって受け止められる。その結果、金属ダイヤフラム７の内周縁部の溶接部Ｗへは直接に曲げ応力がかからなくなり、従って溶接部Ｗに亀裂等が生じない。
【００２７】
また、金属ダイヤフラム７の曲げ応力を受ける領域（金属ダイヤフラム７が作動によって彎曲する部分）が、開弁時と閉弁時とで異なり、二箇の領域に分散される。そのため、従前のように、金属ダイヤフラム７を１箇所で上・下からクランプする場合に比較して、金属ダイヤフラム７の破損がより少なくなる。
【００２８】
更に、従前のようなシートホルダーとシャフトとをネジ機構によって連結し、このネジ機構を利用して金属ダイヤフラム７を一箇所でクランプ（挾圧保持）するものに比較して、バルブを形成する部品点数が減少すると共に、バルブの組立等が容易になり、バルブ製造コストの引き下げが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る金属ダイヤフラム型バルブの縦断面図であり、金属ダイヤフラム７の内周縁部と、デフレクションリミッター６の内周縁部と、シートホルダー５とを溶接により固着一体化し、ネジ機構による金属ダイヤフラムの内周縁部のクランプ（挾圧）を一切省略するようにしたものである。
【００３０】
金属ダイヤフラム型バルブは、流体入口通路１ａ、流体出口通路１ｂ、弁室１ｃ及び弁座１ｄを形成したボディ１と、ボディ１に螺着されたボンネットナット２と、ボンネットナット２に昇降自在に螺挿支持されたステム３と、ステム３の上端部に取付けられたハンドル４と、ステム３の下端部に昇降自在に取付けられたシートホルダー５と、シートホルダー５の上方へ突出せしめた支持軸５ａを挿通せしめて支持軸５ａの下方部分に設けたデフレクションリミッター６と、外周縁部が、ボディ１とボンネットナット２との間に挾圧支持され、且つ内周縁部が、シートホルダー５とデフレクションリミッター６に溶接された金属ダイヤフラム７と、から構成されている。
【００３１】
尚、図１に於いて８は合成樹脂製又は金属製のシート、９はＯリング、１０はステム３の下方に設けた係止用の凹部、１１は支持軸５ａに挿着した保持用のリングワッシャー、１２は支持軸５ａに固定した止めキー、１３はベアリング、１４はハンドル止めねじである。
【００３２】
具体的には、前記ステム３はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によりほぼ円柱状に形成されており、その下方部には、中間部に拡径部１０ａを設けた係止用の凹部１０が形成されている。
また、ステム３の外周面には外ネジ３ａが設けられており、この外ネジ３ａをボンネットナット２の内ネジ２ａへ螺着することにより、ステム３はボンネットナット２へ上・下動自在に支持されている。
【００３３】
前記シートホルダー５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）等の金属材により形成されて居り、上方へ突出する円柱状の支持軸５ａと台形部５ｂと両者の境界部に形成した金属ダイヤフラムを溶接支持するダイヤフラム支持段部５ｃとを備えている。
【００３４】
尚、支持軸５ａの上方は、前記ステム３の係止用凹部１０内へ挿入されており、保持用リングワッシャ１１及び止めキー１２を介して凹部１０の拡径部１０ａへ、ステム３が自由に回転可能な状態で係止されている。
また、支持軸５ａの上端面とステム３の凹部１０の天井面との間にはベアリング１３が配設されており、ステム３の回転時の回転抵抗を少なくするようにしている。
更に、前記ダイヤフラム支持段部５ｃは、後述する図３に示す如く、環状のフラット部５ｄとこれに連続する滑らかな円弧状の肩部５ｅとから形成されている。
【００３５】
前記デフレクションリミッター６は、図２に示す如く、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）等の金属材により円形の皿形に形成されており、その中央部にはシートホルダー５の支持軸５ａを挿通せしめる挿通孔６ａが穿設されている。
又、デフレクションリミッター６の内周縁部６ｂは、厚みｔが約２ｍｍ程度に形成されており、この厚みｔの部分の長さｌの部分が後述するように溶接部Ｗとなる。
更に、デフレクションリミッター６の下面側には、前記長さｌよりも大きいか若しくはこれとほぼ同じ長さｌｏのフラット部６ｃと、フラット部６ｃの外端Ｐより連続する上方へのゆるやかな彎曲部６ｄとが形成されている。
【００３６】
前記金属ダイヤフラム７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）やＣｏ−Ｎｉ合金鋼（エルジロイ・米国ＥＬＧＩＬＯＹ ＣＯＭＰＡＮＹの登録商標）等により皿状に形成された極薄金属板（厚さ：０．１〜０．２ｍｍ程度）を、複数枚（２〜３枚）重ねて形成されており、その中央部にはシートホルダー５の軸部５ａを挿通せしめる取付孔７ａが形成されている。本実施例にあっては、ダイヤフラム７の外径は約３８ｍｍに選定されている。
【００３７】
尚、前記Ｃｏ−Ｎｉ合金鋼であるエルジロイは、Ｃ＝０．１５、Ｍｎ＝１．５〜２．５、Ｎｉ＝１４〜１６、Ｃｒ＝１９〜２１、Ｍｏ＝６〜８、Ｂｅ＝０．１以下、Ｃｏ＝３９〜４１、Ｆｅ＝残部の成分（何れもｗｔ％）を有するものである。
【００３８】
前記金属ダイヤフラム７の内周縁部は、図３に示すように、デフレクションリミッター６のフラット部６ｃと、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄとの間に位置しており、前記両者に溶接されている。
即ち、図３に示す如く、金属ダイヤフラム７の内周縁部と、デフレクションリミッター６の金属ダイヤフラム７の内周縁部に当接するフラット部６ｃと、シートホルダー５の金属ダイヤフラム７の内周縁部に当接するフラット部５ｄとは、デフレクションリミッター６の厚さがｔの長さｌの部分に於いて、その全周に亘ってリング状に溶接Ｗされており、これによって、ダイヤフラム７の内周縁部と、デフレクションリミッター６の内周縁部と、シートホルダー５のフラット部５ｄの三者は、気密状に固着一体化されている。
【００３９】
又、前記金属ダイヤフラム７の外周縁部は、ボディ１とボンネットナット２との間に挟まれ、ボンネットナット２をボディ１に締め込むことによって挾圧支持されている。
【００４０】
次に、本発明に係る金属ダイヤフラム型バルブの作動について説明する。図１及び図３を参照して、ハンドル４の回転操作によりステム３を上昇又は下降させると、シートホルダー５が上昇又は下降し、シート８が弁座１ｄへ当接又は弁座１ｄから離れて、流体通路１ａは開又は閉となる。
【００４１】
そして、バルブの流体通路１ａが開放されているときには、金属ダイヤフラム７は、図１に示すように、上方へ彎曲した初期の形状に復帰しており、金属ダイヤフラム７の内周縁部にはほとんど曲げ応力がかからない。しかし、もしも、金属ダイヤフラム７が、バルブの開放時に上方へ引き上げられた場合には、金属ダイヤフラム７の内周縁部には、図１からも明らかなように、下向きの曲げ応力がかかることになり、この金属ダイヤフラム７の内周縁部にかかる下向きの曲げ応力による彎曲は、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃの円弧状の肩部５ｅによって支持される。即ち、金属ダイヤフラム７の下面側のＡの領域が、肩部５ｅによって支持されることになる。
【００４２】
また、バルブの流体通路１ａが閉鎖されているときには、金属ダイヤフラム７の内周縁部には、図１の場合とは逆に、上向きの曲げ応力がかかり、金属ダイヤフラムの内周縁部の上面側が、デフレクションリミッター６の彎曲部６ｄによって支持されることになる。即ち、金属ダイヤフラム７の上面側のＢの領域が、前記彎曲部６ｄにより支持されることになる。
【００４３】
上記のように、本発明の金属ダイヤフラム型バルブでは、従前の金属ダイヤフラム型バルブのように、ネジ機構によってダイヤフラム７の内周縁部をクランプすることはしていないが、ダイヤフラムの内周縁部は、ダイヤフラムの彎曲時に、デフレクションリミッター６の彎曲部６ｄ又はシートホルダー５の円弧状彎曲部５ｅによって支持される。そのため、ダイヤフラム内周縁端部の溶接部Ｗに、曲げ応力が直接にかかることが無い。その結果、前記溶接部Ｗに亀裂等を生ずることもない。
【００４４】
また、ダイヤフラム７が作動したときのダイヤフラム内周縁部の彎曲部は、下面側がＡの領域で、また、上面側がＢの領域で夫々支持される。即ち、ダイヤフラム７は、Ａ及びＢの場所の異なる二箇所で彎曲することになり、従前のクランプ部のみで上・下方向へ彎曲する場合に比較して、金属ダイヤフラム７の耐久力が大幅に延びることになる。
【００４５】
更に、溶接部Ｗが、図３に示すように、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃのフラット部５ｄのほぼ全域に亘っているため、ダイヤフラム７とダイヤフラム支持段部５ｃとを一体化する溶接部Ｗの外側と金属ダイヤフラム７の下面側との間に隙間Ｇ₁ ができることになり、隙間Ｇ₁ の奥行きが小さくなって流体の置換性が大幅に向上する。
【００４６】
加えて、ダイヤフラム７の内周縁部と、デフレクションリミッター６と、シートホルダー５の三者を溶接Ｗにより気密状に固着一体化している為、弁室１ｃ内の流体が、ダイヤフラム７の内周端縁部分から漏洩する虞れはなく、シール性が極めて高くなる。
【００４７】
図４は、本発明の第２実施形態を示す拡大部分図である。この第２実施形態に於いては、金属ダイヤフラム７の作動時に於けるダイヤフラム下面側の彎曲領域Ａと、ダイヤフラム上面側の彎曲領域Ｂとが、第１実施態様（図３）の場合よりもより近接するように、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部６ｃの長さｌ₀ が図３の場合よりも短か目に選定されている。
【００４８】
図５は、本発明の第３実施形態に係る金属ダイヤフラム型バルブの要部を示す部分拡大図である。この第３実施形態に於いては、デフレクションリミッター６の下面側のフラット部６ｃの長さｌ₀ が、第１実施例（図３）の場合より長く選定されており、且つ前記フラット部６ｃに凹部６ｅを形成して、金属ダイヤフラム７との非接触部を設けるようにしたものである。
【００４９】
この第３実施形態では、金属ダイヤフラム７の作動時に於ける下面側の彎曲領域Ａと、上面側の彎曲領域Ｂとの間の間隔が広くなり、金属ダイヤフラム７の耐用年数がより延長されることになる。
【００５０】
開閉耐久試験の結果によれば、流体圧力３７５ｐｓｉでもって本発明の金属ダイヤフラム型バルブを１回／ｓｅｃの速度で開閉作動させたとき、実施形態１のバルブでは１６４７０回作動させても、ダイヤフラム７（エルジロイ製、外径３８ｍｍ、厚さ０．１〜０．２ｍｍのもの２枚）に破損を生じないことが確認されている。
【００５１】
これに対して、従前の図８に示す金属ダイヤフラム型バルブの場合、同じ条件下に於けるテストでは、約３０００回の作動でダイヤフラムに亀裂を生じる場合があり、本発明のバルブの方がはるかに優れていることが実証されている。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の金属ダイヤフラム型バルブでは、バルブの閉鎖時に金属ダイヤフラム７の内周縁部にかかる曲げ応力は、主としてデフレクションリミッター６の下面側によって、また、バルブの開放時に前記内周縁部にかかる曲げ応力は、シートホルダー５のダイヤフラム支持段部５ｃの円弧状の肩部５ｅによって受け止められる。
その結果、金属ダイヤフラム７の内周縁部の溶接部Ｗへは、直接に曲げ応力にかからなくなり、溶接部Ｗに亀裂等が生じない。
【００５３】
また、金属ダイヤフラム７の曲げ応力を受ける領域（金属ダイヤフラム７が作動によって彎曲する部分）が、開弁時と閉弁時とで半径方向に異なる位置となり、二箇所の領域に分散される。その結果、従前の金属ダイヤフラム７を１箇所で上・下からクランプするようにした構造のバルブに比較して、金属ダイヤフラム７の破損が、より少なくなる。
【００５４】
更に、従前のシートホルダーとシャフトとをネジ機構によって連結し、このネジ機構を利用して金属ダイヤフラム７を一箇所でクランプ（挾圧保持）するようにした従前のバルブに比較して、バルブを形成する部品点数が減少すると共に、バルブの組立等が容易になる。
【００５５】
加えて、ネジ機構を用いてクランプする構造でないため、金属ダイヤフラム７の下面側とシートホルダー５の上面側との間に、奥行きが深くて寸法の大きな間隙が形成されることが無いため、流体の噛み込みを生ずる恐れは殆んどない。その結果、流体の置換性やバルブ内部の洗浄性が、著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る金属ダイヤフラム型バルブの一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明で使用をするデフレクションリミッターの一例を示す縦断面図で ある。
【図３】図１の金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るバルブの金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るバルブの金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。
【図６】米国特許４７５０７０９号公報のバルブの部分縦断面図である。
【図７】図６の金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。
【図８】特開平８−１１４２６５号公報のバルブの縦断面図である。
【図９】図８の金属ダイヤフラムの内周縁部の拡大部分縦断面図である。
【符号の説明】
１ ： ボディ
１ａ ： 流体入口通路
１ｂ ： 流体出口通路
１ｃ ： 弁室
１ｄ ： 弁座
２ ： ボンネットナット
２ａ ： 内ねじ
３ ： ステム
３ａ ： 外ねじ
４ ： ハンドル
５ ： シートホルダー
５ａ ： 支持軸
５ｂ ： 台形部
５ｃ ： ダイヤフラム支持段部
５ｄ ： 溶接支持部のフラット部
５ｅ ： 円弧状肩部
６ ： デフレクションリミッター
６ａ ： 挿通孔
６ｂ ： 内周縁部
６ｃ ： フラット部
６ｄ ： 彎曲部
６ｅ ： 凹部
ｔ ： 内周縁部の厚さ
ｌ ： 厚さｔの部分の長さ
７ ： 金属ダイヤフラム
７ａ ： 取付孔
８ ： シート
９ ： Ｏリング
１０ ： 係止用凹部
１０ａ： 拡径部
１１ ： 保持用リングワッシャー
１２ ： 止めキー
１３ ： ベアリング
１４ ： ハンドル止めねじ
Ｗ ： 溶接部。

Claims (10)

1. 流体入口通路（１ａ）、流体出口通路（１ｂ）、弁室（１ｃ）及び弁座（１ｄ）を備えたボディ（１）と、ボディ（１）に上・下動自在に配設したステム（３）と、ステム（３）の下方部へ連結したシートホルダ（５）と、シートホルダ（５）の支持軸部（５ａ）を挿通せしめて弁室（１ｃ）の上方に配設され、弁室（１ｃ）の上方開口を気密状に密封する金属ダイヤフラム（７）とから構成した金属ダイヤフラム型バルブに於いて、前記シートホルダ（５）の支持軸部（５ａ）に、上面に環状のフラット部（５ｄ）とこれに連続する円弧状の肩部（５ｅ）とを有する前記支持軸部（５ａ）よりもわずかに太径のダイヤフラム支持段部（５ｃ）を形成し、該ダイヤフラム支持段部（５ｃ）のフラット部（５ｄ）上へ中央の取付け孔（７ａ）に前記支持軸部（５ａ）を挿通せしめて配設した金属ダイヤフラム（７）の内周縁部を接当させ、更に、前記金属ダイヤフラム（７）の内周縁部の上方に前記支持軸部（５ａ）を挿通せしめて、前記金属ダイヤフラム（７）の内周縁部と対向する位置に環状の薄い厚み寸法ｔで短い長さｌの溶接部となる内周縁部（６ｂ）を備えると共に、当該内周縁部（６ｂ）を含めてその下面側に、前記金属ダイヤフラム（７）の内周縁部の上面に接当するフラット部（６ｃ）と当該フラット部（６ｃ）に連続する彎曲部（６ｄ）とを設けた逆皿形のデフレクションリミッター（６）を配設し、前記デフレクションリミッター（６）の前記内周縁部（６ｂ）と金属ダイヤフラム（７）の内周縁部とダイヤフラム支持段部（５ｃ）のフラット部（５ｄ）とをその全周に亘って溶接し、これ等三者を気密状に固着一体化すると共に、前記デフレクションリミッタ（６）の内周縁部（６ｂ）を金属ダイヤフラム（７）の内周縁部とを固着したシートホルダ（５）の支持軸（５ａ）を、前記回動するステム（３）に係止保持する構成としたことを特徴とする金属ダイヤフラム型バルブ。
2. デフレクションリミッター（６）の下面側のフラット部（６ｃ）の外方の端部（Ｐ）の位置と、シートホルダ（５）のダイヤフラム支持段部（５ｃ）のフラット部（５ｄ）の外方の端部（Ｆ）の位置とが、金属ダイヤフラム（７）の半径方向の異なる位置となるようにした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
3. デフレクションリミッター（６）の下面側のフラット部（６ｃ）の外方の端部（Ｐ）の位置が、シートホルダー（５）のダイヤフラム支持段部（５ｃ）のフラット部（５ｄ）の外方の端部（Ｆ）の位置より外方に来るようにした請求項１又は請求項２に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
4. デフレクションリミッター（６）の下面側のフラット部（６ｃ）に凹部（６ｅ）を設けるようにした請求項２又は請求項３に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
5. ボディ（１）に螺着したボンネットナット（２）にステム（３）を上・下動自在に螺着するようにした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
6. シートホルダー（５）を、下面側に弁座（１ｄ）へ接当するシート（８）を備えたシートホルダー（５）とした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
7. 金属ダイヤフラム（７）を複数枚の金属薄板を積層して成る金属ダイヤフラムとした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
8. 金属ダイヤフラム（７）を２枚のエルジロイ製の薄板から形成するようにした請求項６に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
9. ステム（３）の下方部に、中間部に拡径部（１０ａ）を有する係止用凹部（１０）を設け、該係止用凹部（１０）の内方へシートホルダー（５）の支持軸（５ａ）の上方部を回転自在に係止するようにした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。
10. シートホルダー（５）の支持軸（５ａ）の上端面とステム（３）の係止用凹部（１０）の天井面との間にベアリング（１３）を配設するようにした請求項１に記載の金属ダイヤフラム型バルブ。

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