(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入路と流出路に連通する弁室の底面に弁座が設けられたボディと、弁室の気密が保たれるべくボディに設けられて中央部が上方に膨出されたメタルダイヤフラムと、メタルダイヤフラムを弁座に当座させると共に原形状に自己復帰させて弁座から離座させる駆動手段と、弁室の下方に形成されて流出路に連通する環状溝とから構成されたメタルダイヤフラム弁に於て、前記環状溝は、両側面と底面とを備え、流出路は、環状溝の両側面と底面とに接続され、環状溝の溝幅より流出路の直径を大きくすると共に、環状溝と流出路との交差断面積を流出路の断面積より大きくした事を特徴とするメタルダイヤフラム弁。
【請求項２】
流入路と流出路に連通する弁室の底面に弁座が設けられたボディと、弁室の気密が保たれるべくボディに設けられて中央部が上方に膨出されたメタルダイヤフラムと、メタルダイヤフラムを弁座に当座させると共に原形状に自己復帰させて弁座から離座させる駆動手段と、弁室の下方に形成されて流出路に連通する環状溝とから構成されたメタルダイヤフラム弁に於て、前記環状溝の溝幅より断面円状を呈する流出路の直径を１．５〜２．５倍大きくすると共に、環状溝と流出路との交差断面積を流出路の断面積より大きくした事を特徴とするメタルダイヤフラム弁。
【請求項３】
流出路は、環状溝に対して一直線状に配置されている請求項１又は２に記載のメタルダイヤフラム弁。
【請求項４】
流出路は、環状溝に対して鋭角度だけ傾斜して配置されている請求項１又は２に記載のメタルダイヤフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等に用いられるメタルダイヤフラム弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のメタルダイヤフラム弁としては、例えば特開平８−１０５５５４号等に記載されたものが知られている。
当該メタルダイヤフラム弁は、流入路と流出路に連通する弁室の底面に弁座が設けられたボディと、弁室の気密が保たれるべくボディに設けられて中央部が上方に膨出されたメタルダイヤフラムと、メタルダイヤフラムを弁座に当座させると共に原形状に自己復帰させて弁座から離座させる駆動手段と、弁室の下方に形成されて流出路に連通する環状溝と、から構成されている。
【０００３】
而して、この様なものは、環状溝を形成しているので、弁座の開口径を大きくしたり、リフト量を大きくせずに、大きな流量を流す事ができる。つまり、環状溝を形成しない場合に比べて、流れ易さを表す数値であるＣｖ値を大きくする事ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この様なものは、環状溝を形成してこれを流出路に連通しているものの、環状溝の溝幅に対して流出路の直径とりわけ環状溝近傍（垂直部分）の直径が小さかったので、この間で流体が絞られる事になり、流路抵抗が大きくなって弁室から流出路に至る流路全体として大きな流量を流す事ができず、Ｃｖ値をより大きくする事ができなかった。
本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その課題とする処は、弁室から流出路に至る流路全体として大きな流量を流す事ができる様にしたメタルダイヤフラム弁を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のメタルダイヤフラム弁は、流入路と流出路に連通する弁室の底面に弁座が設けられたボディと、弁室の気密が保たれるべくボディに設けられて中央部が上方に膨出されたメタルダイヤフラムと、メタルダイヤフラムを弁座に当座させると共に原形状に自己復帰させて弁座から離座させる駆動手段と、弁室の下方に形成されて流出路に連通する環状溝とから構成されたメタルダイヤフラム弁に於て、前記環状溝の溝幅より流出路の直径を大きくすると共に、環状溝と流出路との交差断面積を流出路の断面積より大きくした事に特徴が存する。
【０００６】
環状溝の溝幅より流出路の直径を大きくすると共に、環状溝と流出路との交差断面積を流出路の断面積より大きくしたので、環状溝から流出路に流れる流体がこの間で絞られる事がなく、流路抵抗が小さくなる。この為、弁室から流出路に至る流路全体としても、流体が流れ易くなり、大きな流量を流す事ができ、Ｃｖ値をより大きくする事ができる。
【０００７】
流出路は、環状溝に対して一直線状に配置されているのが好ましい。この様にすれば、弁室からの流体が環状溝から流出路へと一直線状に流れるので、これらの流路での流体の流れをより円滑にする事ができる。
【０００８】
流出路は、環状溝に対して鋭角度だけ傾斜して配置されているのが好ましい。この様にすれば、流出路を傾斜させた分だけ、環状溝と流出路との交差断面積を大きくする事ができるので、環状溝から流出路に流れる流路抵抗を低減する事ができる。
【０００９】
鋭角度は、５〜４５度にされているのが好ましい。この様にすれば、流出路７の断面積に対する環状溝５と流出路７との交差断面積を大きくする事ができると共に、流路抵抗が増大する事がない。
【００１０】
流出路の直径は、環状溝の溝幅に対して１．５〜２．５倍にされているのが好ましい。この様にすれば、流路抵抗の大きな減少が望めると共に、流出路の形成が容易になる。
【００１１】
流出路に於ける環状溝との接続部分は、半球状にされているのが好ましい。この様にすれば、環状溝から流出路への流体の流れを円滑にする事ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のメタルダイヤフラム弁を示す縦断側面図。図２は、ボディを拡大して示す縦断側面図。図３は、図２の斜視図である。
【００１３】
メタルダイヤフラム弁１は、ボディ２、メタルダイヤフラム３、駆動手段４、環状溝５とからその主要部が構成されている。
【００１４】
ボディ２は、流入路６と流出路７に連通する弁室８の底面に弁座９が設けられたもので、ステンレス鋼等の金属材料に依り作製されて居り、上方が開放した凹状の弁室８と、下方に開口して弁室８に連通する流入路６と、下方に開口して弁室８に連通する流出路７と、弁室８の底面中央に嵌着されて合成樹脂等に依り作製された弁座９と、弁室８の底面外周に形成された段部１０とを備えている。流入路６と流出路７は、断面円状を呈している。
【００１５】
メタルダイヤフラム３は、弁室８の気密が保たれるべくボディ２に設けられて中央部が上方に膨出されたもので、ステンレス鋼等の弾性変形可能な金属製薄板に依り中央部を上方に膨出せしめた皿状に形成されて居り、その周縁部がボディ２の段部１０に載置され、弁室８内へ挿入されたボンネット１１の下端部とボディ２に螺着されたボンネットナット１２に依り段部１０側へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。
そして、メタルダイヤフラム３の中央部が弁座８に当離座して弁の開閉が行われる様になっている。
ボンネット１１は、筒形状に形成されて居り、ボディ２の弁室８内に挿入され、ボンネットナット１２を締め込む事によりボディ２側へ押圧固定されている。
【００１６】
駆動手段４は、メタルダイヤフラム３を弁座９に当座させると共に原形状に自己復帰させて弁座９から離座させるもので、空圧式にしてあり、ボンネット１１に昇降可能に設けられたステム１３と、これの下部に設けられてメタルダイヤフラム３の中央部に当合するダイヤフラム押え１４と、ボンネット１１とステム１３との間に設けられてステム１３を常時下動させるスプリング１５と、ボンネット１１の上部に設けられてステム１３を上動させるエアシリンダ１６とから構成されている。
【００１７】
環状溝５は、弁室８の下方に形成されて流出路７に連通するもので、環状を呈し、弁室８の下方にこれに連通すべく深く削設されている。
流出路７の直径Ｄは、環状溝５の溝幅Ｗより大きくされていると共に、環状溝５と流出路７との交差断面積は、流出路７の断面積より大きくされている。
【００１８】
流出路７は、環状溝５に対して鋭角度θだけ傾斜して配置されている。鋭角度θは、５〜４５度が好ましく、この例では、１８度にされている。鋭角度θを５度より小さくすると、環状溝５に対して流出路７を一直線状に配置した場合と略同様になり、流出路７の断面積に対する環状溝５と流出路７との交差断面積を大きくする事ができない。鋭角度θを４５度より大きくすると、環状溝５と流出路７との屈曲角度が大きくなって流路抵抗が増大する。
流出路７の直径Ｄは、環状溝５の溝幅Ｗに対して１．５〜２．５倍が好ましく、この例では、約２倍にされている。環状溝５の溝幅Ｗに対して流出路７の直径Ｄが１．５倍より小さい場合は、流路抵抗の大きな減少が望めない。環状溝５の溝幅Ｗに対して流出路７の直径Ｄが２．５倍より大きい場合は、流入路６との関係もあって製作上、流出路７の形成が難しくなる。
流出路７に於ける環状溝５との接続部分は、環状溝５から流出路７への流体の流れを円滑にする為に半球状にされている。
【００１９】
次に、この様な構成に基づいてその作用を述解する。
駆動手段４のエアシリンダ１６の作動が解除されると、スプリング１５に依りステム１３が下動され、ダイヤフラム押え１４を介してメタルダイヤフラム３の中央部が下方に弾性変形され、弁座９に当座される事に依り閉弁される。
逆に、駆動手段４のエアシリンダ１６が作動されると、スプリング１５に抗してステム１３及びダイヤフラム押え１４が上動され、メタルダイヤフラム３が原形状に自己復帰され、弁座９から離座される事に依り開弁される。
環状溝５の溝幅Ｗより流出路７の直径Ｄを大きくすると共に、環状溝５と流出路７との交差断面積（図３のハッチングで示す様な形状）を流出路７の断面積（円形）より大きくしたので、環状溝５から流出路７に流れる流体がこの間で絞られる事がなく、流路抵抗が小さくなる。この為、弁室８から環状溝５を介して流出路７に至る流路全体としても、流体が流れ易くなり、大きな流量を流す事ができ、Ｃｖ値をより大きくする事ができる。
【００２０】
而して、メタルダイヤフラム３の直径がφ１５ｍｍ、環状溝５の溝幅Ｗが２ｍｍ、流出路７の直径Ｄが３．８ｍｍ、流出路７の鋭角度θが１８度のメタルダイヤフラム弁１を作製して実験を行なった結果、流量が５０（ｌ/ｍｉｎ）の時には、圧力損失が０．２３９（ｋｇ/ｃｍ2）であると共に、入力側の圧力が０．１（ｋｇ/ｃｍ2）の時には、流量が３０．９（ｌ/ｍｉｎ）であり、その時のＣｖ値が０．２５２であった。従来のものに比べて、圧力損失を大きく減少でき、Ｃｖ値を大きく向上できた。
【００２１】
尚、流出路７は、先の例では、環状溝５に対して鋭角度θだけ傾斜して配置したが、これに限らず、例えば環状溝５に対して一直線状に配置しても良い。
駆動手段４は、先の例では、空圧式であったが、これに限らず、例えば手動式や電磁式や電動式や油圧式等でも良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上、既述した如く、本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
（１）  ボディ、メタルダイヤフラム、駆動手段、環状溝とで構成し、とりわけ環状溝の溝幅より流出路の直径を大きくすると共に、環状溝と流出路との交差断面積を流出路の断面積より大きくしたので、弁室から流出路に至る流路全体として大きな流量を流す事ができる。
（２）  環状溝の溝幅より流出路の直径を大きくすると共に、環状溝と流出路との交差断面積を流出路の断面積より大きくするだけであるので、既存のものにも容易に適用でき、コストの低減を図る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタルダイヤフラム弁を示す縦断側面図。
【図２】ボディを拡大して示す縦断側面図。
【図３】図２の斜視図。
【符号の説明】
１…メタルダイヤフラム弁、２…ボディ、３…メタルダイヤフラム、４…駆動手段、５…環状溝、６…流入路、７…流出路、８…弁室、９…弁座、１０…段部、１１…ボンネット、１２…ボンネットナット、１３…ステム、１４…ダイヤフラム押え、１５…スプリング、１６…エアシリンダ、Ｄ…直径、Ｗ…溝幅、θ…鋭角度。
【図１】
0004587419.tif 000002
【図２】
0004587419.tif 000003
【図３】
0004587419.tif 000004