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JPH06294471A - Diaphragm type fluid controller - Google Patents

Diaphragm type fluid controller

Info

Publication number
JPH06294471A
JPH06294471A JP7795493A JP7795493A JPH06294471A JP H06294471 A JPH06294471 A JP H06294471A JP 7795493 A JP7795493 A JP 7795493A JP 7795493 A JP7795493 A JP 7795493A JP H06294471 A JPH06294471 A JP H06294471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
fluid controller
type fluid
diaphragm type
seat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7795493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michio Yamaji
道雄 山路
Kazuhiro Yoshikawa
和博 吉川
Shigeru Itoi
茂 糸井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP7795493A priority Critical patent/JPH06294471A/en
Publication of JPH06294471A publication Critical patent/JPH06294471A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Diaphragms And Bellows (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a diaphragm type fluid controller capable of extending the useful life and improving the controllability and control precision by improving the corrosion resistance and mechanical strength of a diaphragm. CONSTITUTION:A metal diaphragm 17 is formed with a high-elasticity, high- corrosion resistance alloy material made of Mo of 4-12%, Ni of 20-30%, Co of 30-45%, W of 3-5%, TiO of 5-3%, C of 0.03%, and Fe and inevitable impurities of the remainder as the basic constitution. When a spindle 18 is lowered and a diaphragm 17 is pressed to a plug seat 15 side to be seated by its tip, a cutoff opener is set to the closed state, the diaphragm 17 is displaced in the linear range to the upper pole P1 of the load-displacement characteristic, and the so-called displacement jump does not occur at all. The durability of the diaphragm 17 is sharply improved, the control precision and controllability of a controller are improved, and the passage resistance can be reduced when the controller is fully opened.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等に於
いて使用するダイヤフラム型流体制御器の改良に係り、
ダイヤフラムの弾性や強度、耐食性等に改良を加えるこ
とにより、耐用年数の延伸と制御性の大幅な向上を可能
にしたダイヤフラム型流体制御器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of a diaphragm type fluid controller used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like,
The present invention relates to a diaphragm type fluid controller capable of extending the service life and greatly improving controllability by improving the elasticity, strength, corrosion resistance and the like of the diaphragm.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造装置等の高純度ガスを取扱う
装置に於いては、流体制御器として図4の様な構造のダ
イヤフラム型流体制御器が多用されている(特公平4−
54104号等)。即ち、上記ダイヤフラム型流体制御
器は、弁本体Aの弁室Bの底面に弁座シートCを形成す
ると共に、対向状に、予かじめ逆皿型(若しくは部分球
殻形状)に成型加工した金属製ダイヤフラムDを設け、
弁棒Eによって当該ダイヤフラムDを弁座シートCへ押
圧することにより流体通路Fを閉鎖し、また、弁棒Eを
上昇させてダイヤフラムDをその弾性力によって始の形
状に復原させることにより、流体通路を開放するよう構
成されている。
2. Description of the Related Art A diaphragm type fluid controller having a structure as shown in FIG. 4 is frequently used as a fluid controller in an apparatus for handling a high purity gas such as a semiconductor manufacturing apparatus.
54104). That is, in the above-mentioned diaphragm type fluid controller, the valve seat sheet C is formed on the bottom surface of the valve chamber B of the valve body A, and the valve seat sheet C is formed in the opposite shape to the pre-buckling reverse dish type (or partial spherical shell shape). Providing a metal diaphragm D,
By pressing the diaphragm D against the valve seat seat C by the valve rod E, the fluid passage F is closed, and by raising the valve rod E to restore the diaphragm D to its original shape by its elastic force, It is configured to open the passage.

【0003】而して、前記図4の流体制御器は、弁室B
の空間容積が小さくできると共に弁室B内に於ける摺動
部も少なくなり、その結果ガス置換性の向上、ガス純度
の悪化の防止等が図れ、優れた実用的効用を奏するもの
である。
Thus, the fluid controller shown in FIG.
The space volume can be reduced and the sliding portion in the valve chamber B can be reduced. As a result, the gas replacement property can be improved, the gas purity can be prevented from being deteriorated, and excellent practical effects can be achieved.

【0004】しかし、当該ダイヤフラム型流体制御器に
は解決すべき多くの問題が残されている。先ず第1の問
題は金属ダイヤフラムDの損傷と耐用年数の問題であ
る。即ち、従前のこの種の流体制御器に於いては、金属
ダイヤフラムDの材質としてステンレス鋼やインコネル
718が多く利用されており、現実には、厚さ0.1〜
0.2mm程度のステンレス製薄板から成る逆皿型のダ
イヤフラムが単独若しくは複数枚積み重ねた状態で使用
されている。尚、ダイヤフラムDの積み重ね枚数は流体
圧から決められており、高流体圧の場合には積層数が増
加する。
However, many problems remain to be solved in the diaphragm type fluid controller. The first problem is damage to the metal diaphragm D and service life. That is, in this type of conventional fluid controller, stainless steel or Inconel 718 is often used as the material of the metal diaphragm D, and in reality, the thickness is 0.1 to 0.1 mm.
Inverted plate type diaphragms made of thin stainless steel plates of about 0.2 mm are used alone or in a stacked state. The number of stacked diaphragms D is determined by the fluid pressure, and when the fluid pressure is high, the number of stacked layers increases.

【0005】而して、前記ダイヤフラムDは、その外周
縁が弁本体AとボンネットGとの間で挾圧固定されてい
る。従って、弁棒Eによって弁座シートC側へ押圧され
た場合、ダイヤフラムDには極めて複雑な応力が作用さ
れる。その結果、現実には制御器を数千回繰り返し作動
させると、ダイヤフラムDに亀裂が生じたり、或いは後
述する如くダイヤフラムが自己復帰力を喪失することに
なり、ダイヤフラムの耐用年数が極めて短いという難点
がある。また、取扱い流体が腐食性の場合には、前記ダ
イヤフラムの亀裂等が一層早期に多発することになり、
補修等に手数がかかると云う難点がある。
Thus, the outer peripheral edge of the diaphragm D is clamped and fixed between the valve body A and the bonnet G. Therefore, when pressed toward the valve seat C by the valve rod E, extremely complicated stress acts on the diaphragm D. As a result, in reality, when the controller is repeatedly operated several thousand times, the diaphragm D is cracked, or the diaphragm loses its self-restoring force as described later, and the useful life of the diaphragm is extremely short. There is. Also, if the fluid to be handled is corrosive, cracks of the diaphragm will occur more frequently,
There is a problem that it takes time to repair and so on.

【0006】第2の問題は、ダイヤフラムDの自己復原
力の問題である。この種の流体制御器は、高圧流体のみ
ならず極く低い圧力の流体を取り扱う場合がある。従っ
て、閉弁状態にあるダイヤフラムDは、弁棒Eによる押
圧力が解除された際、その弾性力によって始めの形状に
自己復帰する必要があり、もしも自己復原力が無けれ
ば、流体通路が開放されないことになる。そのため、通
常ダイヤフラム型流体制御器では、ダイヤフラムDの変
位は逆皿形のダイヤフラムDの中央部を押圧した場合
に、ダイヤフラムの中央部が下方へポコンと引っくり返
らない範囲の変位に制限されている。
The second problem is the self-restoring force of the diaphragm D. This type of fluid controller may handle not only high-pressure fluid but also fluid of extremely low pressure. Therefore, the diaphragm D in the valve closed state needs to self-return to its original shape by its elastic force when the pressing force by the valve rod E is released. If there is no self-restoring force, the fluid passage is opened. Will not be done. Therefore, in a normal diaphragm type fluid controller, the displacement of the diaphragm D is limited to the displacement within the range in which the central part of the diaphragm D does not turn down downward when the central part of the inverted dish type diaphragm D is pressed. There is.

【0007】而して、前記従前のダイヤフラムDの荷重
と変位との関係は、通常図5に示す如き状態の曲線とな
り、上方極点P1 と下方極点P2 とをもつ曲線となる。
尚、図5において、曲線No1はステンレス鋼製の外径
26mmφ、ダイヤフラム挾着部の直径24mmφ、曲
率半径R=66mm、厚さ0.1mm、開き角度β=
0.18radのダイヤフラムについての実測曲線であ
り、また曲線No2はインコネル718製の外径26m
mφ、ダイヤフラム挾着部の直径24mmφ、曲率半径
R=54mm、厚さ0.18mm、開き角度β=0.2
2radのダイヤフラムの実測曲線である。
Thus, the relationship between the load and the displacement of the conventional diaphragm D is usually a curve in the state shown in FIG. 5, and has a curve having an upper pole point P 1 and a lower pole point P 2 .
In FIG. 5, curve No. 1 is an outer diameter 26 mmφ made of stainless steel, a diameter of the diaphragm clasp 24 mmφ, a radius of curvature R = 66 mm, a thickness 0.1 mm, and an opening angle β =
It is a measured curve for a diaphragm of 0.18 rad, and curve No. 2 is an outer diameter 26 m made of Inconel 718.
mφ, diameter of diaphragm clasp 24 mmφ, radius of curvature R = 54 mm, thickness 0.18 mm, opening angle β = 0.2
It is an actual measurement curve of a 2 rad diaphragm.

【0008】ところで、従前のダイヤフラム型流体制御
器では、ダイヤフラムの変位量を大きく設定して制御器
内での流路抵抗を少なくするために、ダイヤフラムによ
る開度調整範囲を下方極点P2 を越える範囲にまで拡大
している(例えば、特公平4−54104号等)。しか
し、ダイヤフラムの開度調整範囲を上述のように下方極
点P2 を越える領域にまで拡大すると、荷重S点におい
て変位がP1 からP2 へ飛び移ることになり、変位P1
−P2 間の開度制御がきかないために高精度な流量・圧
力制御が出来ないという問題がある。
By the way, in the conventional diaphragm type fluid controller, in order to reduce the flow resistance in the controller by setting the displacement amount of the diaphragm large, the opening adjustment range by the diaphragm exceeds the lower pole point P 2 . It has been expanded to the range (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 4-54104). However, when the opening adjustment range of the diaphragm is expanded to a region exceeding the lower pole P 2 as described above, the displacement jumps from P 1 to P 2 at the load S point, and the displacement P 1
There is a problem that the flow rate and pressure cannot be controlled with high precision because the opening degree between -P 2 cannot be controlled.

【0009】また、変位の飛び移りを避けるために、ダ
イヤフラムの変位範囲を上方極点P 1 までの範囲に限定
したとしても、従前のダイヤフラムでは図5からも明ら
かなように、立上り部分Qの変化が直線的でないため、
流体制御器の制御精度を高めることが著しく困難とな
る。
Further, in order to avoid the displacement jump,
Set the displacement range of the ear diaphragm to the upper pole point P 1Limited to
Even if it does, it can be seen from Fig. 5 in the conventional diaphragm.
As you can see, the change in the rising part Q is not linear,
It is extremely difficult to improve the control accuracy of the fluid controller.
It

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前のダイ
ヤフラム型流体制御器における上述の如き問題、即ち
ダイヤフラムに亀裂等の損傷が生じ易く、耐用年数が短
いこと、ダイヤフラムの荷重−変位特性に所謂飛び移
り領域があり、流体の制御性に欠けること、荷重−変
位曲線の上方極点P1 までの範囲が直線的でないため、
制御精度の向上が困難なこと等の問題を解決せんとする
ものであり、耐用年数の延伸と制御性や制御精度の向上
を可能にしたダイヤフラム型流体制御器を提供するもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has the above-mentioned problems in the conventional diaphragm type fluid controller, that is, the diaphragm is apt to be damaged by cracks, has a short service life, and has a load-displacement characteristic. There is a so-called jump region, lack of fluid controllability, and the range up to the upper pole P 1 of the load-displacement curve is not linear,
The present invention is intended to solve problems such as difficulty in improving control accuracy, and provides a diaphragm type fluid controller capable of extending useful life and improving controllability and control accuracy.

【0011】本件発明者は、ダイヤフラム型流体制御器
で使用するダイヤフラムの材質をより高耐食性で且つ高
弾性のものにすることにより、外径が8〜30mm、厚
さが0.1〜0.2mm、曲率半径が15〜70mm程
度のダイヤフラムに於いては、その荷重−変位曲線の立
上り部分Qをより直線性を有するためにし得ることを着
想し、各種の高弾性材料から成るダイヤフラムについて
荷重−変位試験を行うと共に、これを実装した制御器に
ついて、作動試験(耐用年数試験)を実施した。
The present inventor has made the material of the diaphragm used in the diaphragm type fluid controller more highly corrosion resistant and highly elastic so that the outer diameter is 8 to 30 mm and the thickness is 0.1 to 0. In the case of a diaphragm having a radius of curvature of 2 mm and a radius of curvature of about 15 to 70 mm, it is conceived that the rising portion Q of the load-displacement curve can be made to have more linearity. A displacement test was performed, and an operation test (service life test) was performed on the controller mounted with the displacement test.

【0012】本願発明は、上記各試験の結果を基にして
創作されたものであり、流体入口11と流体出口12に
連通する浅窪状の栓室16の底面に栓座15を設けた筐
体10と;栓座15の上方に配設されて前記栓室16の
気密を保持すると共に、弾性変形により栓座15へ当座
して流体を遮断する金属製のダイヤフラム17と;ダイ
ヤフラム17の上方に昇降自在に配設され、これを栓座
15へ当座せしめるスピンドル18とより成り、前記金
属製ダイヤフラム17の弾性による復原力により、開放
時にダイヤフラム17を栓座15から離座せしめるよう
にしたダイヤフラム型流体制御器に於いて、前記金属製
ダイヤフラム17を、Mo4〜12%、Ni20〜30
%、Co30〜45%、W3〜5%、Ti0.5〜3
%、C0.03%以下及び残部がFe及び不可避不純物
から成る高弾性・高耐食性合金材により形成したことを
発明の基本構成とするものである。
The invention of the present application was created based on the results of the above-mentioned tests, and is a casing in which a plug seat 15 is provided on the bottom surface of a shallow recessed plug chamber 16 communicating with the fluid inlet 11 and the fluid outlet 12. A body 10; a metal diaphragm 17 disposed above the stopper seat 15 to keep the stopper chamber 16 airtight, and to elastically deform to stop the fluid against the stopper seat 15; above the diaphragm 17 A diaphragm 18 which is arranged so as to be able to move up and down, and which is seated on the stopper seat 15. The diaphragm 17 separates from the stopper seat 15 when opened by the restoring force due to the elasticity of the metal diaphragm 17. In the type fluid controller, the metal diaphragm 17 is made to have a Mo content of 4 to 12% and a Ni content of 20 to 30.
%, Co30-45%, W3-5%, Ti0.5-3
%, C 0.03% or less, and the balance being Fe and unavoidable impurities made of a highly elastic and highly corrosion resistant alloy material, which is the basic constitution of the invention.

【0013】[0013]

【作用】スピンドルを下降させ、その先端でダイヤフラ
ムを栓座側へ押し付けてこれを当座させることにより、
遮断開放器は閉鎖状態となる。ダイヤフラムの変位は、
その荷重−変位特性の上方極点P1 までの直線的な範囲
で行われるため、所謂変位の飛び越しは全く起こらな
い。その結果、スピンドルの先端とダイヤフラムとは離
れることがなく、両者が絶えず接当した状態で、ダイヤ
フラムは下方へ押圧されて行く。
[Operation] By lowering the spindle and pressing the diaphragm toward the stopper seat side with its tip to make it rest,
The circuit breaker is closed. The displacement of the diaphragm is
Since the load-displacement characteristic is performed in a linear range up to the upper pole P 1 , so-called displacement jump does not occur at all. As a result, the tip of the spindle and the diaphragm are not separated from each other, and the diaphragm is pressed downward with the two constantly contacting each other.

【0014】また、スピンドルを上昇させると、ダイヤ
フラム自体の弾性による復元力、即ち離座方向への復元
力によってこれが自動的に離座し、流体制御器は開放状
態となる。
When the spindle is raised, the elastic force of the diaphragm itself, that is, the restoring force in the separating direction causes the diaphragm to be automatically separated, and the fluid controller is opened.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面に示す本発明の一実施例に基づい
てその詳細を説明する。図1は本発明の実施例の縦断面
図であり、図に於いて10はステンレス鋼製の筐体、1
1は流体入口、12は流体出口、13及び14は流体通
路、15は栓座、16は栓室を形成する浅い窪部であ
る。また、17は栓座15の上方に配設した金属製のダ
イヤフラムであり、18はスピンドル、19はスピンド
ル駆動装置である。前記栓座15は合成樹脂例えば四弗
化エチレン樹脂等により形成されており、取付孔20内
へ嵌着されている。尚、本実施例では栓座15を合成樹
脂により筐体10と別体に、形成しているが、筐体10
と一体的に形成した金属製の栓座としてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details will be described below based on an embodiment of the present invention shown in the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an embodiment of the present invention, in which 10 is a stainless steel casing, 1
1 is a fluid inlet, 12 is a fluid outlet, 13 and 14 are fluid passages, 15 is a stopper seat, and 16 is a shallow recess forming a stopper chamber. Further, 17 is a metal diaphragm disposed above the stopper seat 15, 18 is a spindle, and 19 is a spindle drive device. The plug seat 15 is made of synthetic resin such as ethylene tetrafluoride resin and is fitted into the mounting hole 20. In this embodiment, the plug seat 15 is formed of synthetic resin separately from the housing 10.
It may be a metal cap seat formed integrally with the.

【0016】栓室16内へ配設したダイヤフラム17
は、袋ナット21を締込ことにより、ガスケット22及
び押え金23を介してその外周縁が筐体10側へ押圧さ
れており、これにより栓室16内の気密が保持されてい
る。スピンドル18はダイヤフラム17の上方に、上下
方向へ昇降自在に配設されており、その下端には合成樹
脂やゴム等で形成した押圧体24が嵌着されている。ま
た、スピンドル17の上方にはピストン25が固設され
ており、空気入口26より操作用空気を供給することに
より、スプリング27の弾性力に抗してスピンドル18
が下方へ押圧される。
Diaphragm 17 disposed in the plug chamber 16
When the cap nut 21 is tightened, the outer peripheral edge of the cap nut 21 is pressed toward the housing 10 side through the gasket 22 and the presser foot 23, whereby the airtightness inside the stopper chamber 16 is maintained. The spindle 18 is arranged above the diaphragm 17 so as to be movable up and down in the vertical direction, and a pressing body 24 made of synthetic resin, rubber or the like is fitted to the lower end of the spindle 18. Further, a piston 25 is fixedly installed above the spindle 17, and operating air is supplied from an air inlet 26 to resist the elastic force of the spring 27 and prevent the spindle 18 from moving.
Is pressed downward.

【0017】図2は本発明の第1実施例で使用している
ダイヤフラム17の縦断面図である。前記金属製ダイヤ
フラム17は、Mo4〜12%、Ni20〜30%、C
o30〜45%、W3〜5%、Ti0.5〜3%、C
0.03%以下及び残部がFe並びに不可避不純物より
成る合金材から形成されており、図2に示す如く外径2
6mmφ、挾着部直径24mmφ、厚さ0.1mm、開
き角度β0.18rad、曲率半径R66.3mmの中
央部が上方へ膨出した逆皿型(部分球殻)に形成されて
いる。
FIG. 2 is a vertical sectional view of the diaphragm 17 used in the first embodiment of the present invention. The metal diaphragm 17 has Mo4 to 12%, Ni20 to 30%, and C.
30 to 45%, W3 to 5%, Ti 0.5 to 3%, C
0.03% or less and the balance being made of an alloy material composed of Fe and inevitable impurities, and as shown in FIG.
It is formed in a reverse dish type (partial spherical shell) in which the central portion of 6 mmφ, the diameter of the attached portion of 24 mmφ, the thickness of 0.1 mm, the opening angle β of 0.18 rad, and the radius of curvature R66.3 mm bulges upward.

【0018】また、前記ダイヤフラム用合金材の機械
的、物理的特性は最大引張り強さ267kg/mm2
最高硬さ680HV、密度8.6g/mm3 、線膨張係
数13×10-6(20〜50℃)縦弾性係数22×10
-3kg/mm2 、横弾性係数8300kg/mm2 であ
る。
Further, the mechanical and physical properties of the alloy material for the diaphragm have a maximum tensile strength of 267 kg / mm 2 ,
Maximum hardness 680 HV, density 8.6 g / mm 3 , linear expansion coefficient 13 × 10 −6 (20 to 50 ° C.) longitudinal elastic modulus 22 × 10
-3 kg / mm 2 , and the lateral elastic modulus is 8300 kg / mm 2 .

【0019】図3は、本発明で使用している各ダイヤフ
ラムの荷重−変位特性を示すものであり、曲線Aは前記
第1実施例に係るダイヤフラムの特性を示すものであ
る。また、図3に於ける曲線B及び曲線Cは、後述する
本発明の第2実施例及び第3実施例に係るダイヤフラム
の荷重−変位特性を示すものである。
FIG. 3 shows the load-displacement characteristic of each diaphragm used in the present invention, and the curve A shows the characteristic of the diaphragm according to the first embodiment. Curves B and C in FIG. 3 show load-displacement characteristics of the diaphragms according to the second and third embodiments of the present invention described later.

【0020】図3の曲線Aからも明らかなように、本発
明のダイヤフラムでは、荷重−変位特性の上方極点P1
までの部分Xが真直な直線状であり、従前のダイヤフラ
ム(図5のNo1及びNo2)に比較して、制御精度が
著しく向上する。
As is clear from the curve A in FIG. 3, in the diaphragm of the present invention, the upper pole point P 1 of the load-displacement characteristic is
The portion X up to is a straight straight line, and the control accuracy is significantly improved as compared with the conventional diaphragms (No1 and No2 in FIG. 5).

【0021】尚、前記図3の曲線Bは、本発明の第2実
施例に係る流体制御器のダイヤフラムの荷重−変位曲線
である。当該ダイヤフラム17は重量比でCr18〜2
3%、Mo7〜10%、Fe1〜10%、Cu2〜6
%、Nb2%以下、C0.06%以下及び残部がNi並
びに不可避不純物より成る耐食・高弾性合金を用いて形
成されており、具体的には外径20mmφ、ダイヤフラ
ム挾着部の直径18mmφ、厚さ0.1mm、開き角度
0.14rad、曲率半径R=62.6mmの中央部が
上方へ膨出した逆皿型のダイヤフラムに形成されてい
る。
The curve B in FIG. 3 is a load-displacement curve of the diaphragm of the fluid controller according to the second embodiment of the present invention. The diaphragm 17 has a weight ratio of Cr 18 to 2
3%, Mo7-10%, Fe1-10%, Cu2-6
%, Nb 2% or less, C 0.06% or less, and the balance being made of a corrosion-resistant and high-elasticity alloy consisting of Ni and unavoidable impurities. Specifically, the outer diameter is 20 mmφ, the diameter of the diaphragm clasp is 18 mmφ, and the thickness The central portion having a thickness of 0.1 mm, an opening angle of 0.14 rad, and a radius of curvature R = 62.6 mm is formed in an inverted dish type diaphragm that bulges upward.

【0022】また、当該第2実施例に係る金属製ダイヤ
フラム用合金材の機械的・物理的特性は、最大引張り強
さ220kg/mm2 、最高硬さ650HV、密度8.
5kg/mm3 、線膨張係数12×10-6(20〜50
℃)、縦弾性係数18×10 3 kg/mm2 である。
Further, the metal diamond according to the second embodiment.
The mechanical and physical properties of alloy materials for flams have maximum tensile strength.
220 kg / mm2, Maximum hardness 650 HV, density 8.
5 kg / mm3, Linear expansion coefficient 12 × 10-6(20-50
℃), longitudinal elastic modulus 18 × 10 3kg / mm2Is.

【0023】更に、前記図3の曲線Cは、本発明の第3
実施例に係る流体制御器のダイヤフラムの荷重−変位曲
線を示すものである。当該ダイヤフラム17は、Cr1
2〜25%、Mo8〜15%、Co25〜45%、Nb
0.1〜3%、C0.03%以下及び残部がNi並びに
不可避不純物より成る耐食・高弾性合金を用いて形成さ
れており、具体的には外径15mmφ、挾着部の直径1
2.5mmφ、曲率半径R=66.4mm、厚さ0.1
mm、開き角度β0.094radに形成されている。
Further, the curve C in FIG. 3 is the third curve of the present invention.
It is a figure showing the load-displacement curve of the diaphragm of the fluid controller concerning an example. The diaphragm 17 is Cr1.
2-25%, Mo8-15%, Co25-45%, Nb
0.1 to 3%, C 0.03% or less, and the balance is made of a corrosion-resistant and high-elasticity alloy composed of Ni and unavoidable impurities.
2.5 mmφ, radius of curvature R = 66.4 mm, thickness 0.1
mm, and the opening angle β is 0.094 rad.

【0024】また、当該第3実施例に係る金属製ダイヤ
フラム用合金材の機械的・物理的特性は、最大引張り強
さ320kg/mm2 、最高硬さ810HV、密度8.
6g/mm3 、線膨張係数(20〜50℃)13×10
-6、縦弾性係数23×10-3、横弾性係数8500kg
/mm2 である。
The mechanical and physical characteristics of the alloy material for a metal diaphragm according to the third embodiment are as follows: maximum tensile strength 320 kg / mm 2 , maximum hardness 810 HV, density 8.
6 g / mm 3 , linear expansion coefficient (20 to 50 ° C) 13 x 10
-6 , longitudinal elastic modulus 23 × 10 -3 , lateral elastic modulus 8500 kg
/ Mm 2 .

【0025】尚、前記本発明の各ダイヤフラム用合金材
において、Crは主として耐食性及び強度を向上させる
ために添加されており、Niベース中で8%を越えると
耐食性効果が見られ、逆に25%を越えると展延性が悪
化し、加工性が低下する。また、Moは主としてハロゲ
ンイオンを含む腐食環境に於ける耐食性を高めるもので
あり、2%程度の添加で耐食効果が表れ、15%を越え
ると熱間加工性や被削性が低下する。
In each of the above alloy materials for diaphragms of the present invention, Cr is mainly added to improve the corrosion resistance and strength, and when it exceeds 8% in the Ni base, the corrosion resistance effect is observed, and conversely 25 %, The malleability deteriorates and the workability deteriorates. Further, Mo mainly enhances the corrosion resistance in a corrosive environment containing halogen ions, and the addition of about 2% exhibits a corrosion resistance effect, and if it exceeds 15%, hot workability and machinability deteriorate.

【0026】Coは主として機械的強度、耐疲労性、硬
度及び弾性を高めるために添加されるものであるが、そ
の含有率が45%以上になると冷間加工性が著しく低下
する。また、NbはCを安定化させるものであり、Cr
炭化物の粒界析出による耐食性の低下を防ぐと共に、合
金の硬度を高めるために添加する。しかし、3%を越え
ると加工性が大幅に低下する。
Co is mainly added to enhance mechanical strength, fatigue resistance, hardness and elasticity, but if its content is 45% or more, cold workability is remarkably deteriorated. Nb stabilizes C, and Cr
It is added to prevent deterioration of corrosion resistance due to precipitation of grain boundaries of carbide and to increase hardness of the alloy. However, if it exceeds 3%, the workability is significantly reduced.

【0027】CはCr炭化物を形成して耐食性を低下さ
せるため、極力少ないほうが好都合である。しかし、
0.06%以下であれば耐食性の点にも特に問題を生じ
ない。また、Feは耐食性の低下を来すが、被削性の改
良に必要であり、10%程度以下であれば耐食性に特に
問題を生じない。更に、Cuは耐薬品性を低下させる
が、被削性を高める。そのため耐薬品性の点から6%以
下に、被削性の点から2%以上としている。
C forms Cr carbides and reduces the corrosion resistance, so it is preferable that the amount is as small as possible. But,
If it is 0.06% or less, there is no particular problem in terms of corrosion resistance. Further, although Fe causes a decrease in corrosion resistance, it is necessary for improving machinability, and if it is about 10% or less, no particular problem occurs in corrosion resistance. Further, Cu lowers the chemical resistance but increases the machinability. Therefore, the chemical resistance is 6% or less, and the machinability is 2% or more.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】表1は、本発明に係るダイヤフラムの耐食
性試験結果を示すものであり、SUS304やインコネ
ル600に比較して耐食性に特に優れていることが判
る。
Table 1 shows the results of the corrosion resistance test of the diaphragm according to the present invention, and it can be seen that the diaphragm is particularly excellent in corrosion resistance as compared with SUS304 and Inconel 600.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明に於いては、所謂ダイヤフラムを
栓座へ直接に当座させると共に、弾性力により離座させ
る構成としたダイヤフラム型流体制御器に於いて、前記
ダイヤフラムを、特別な成分配合を有する耐食・高弾性
合金材により形成するようにしている。その結果、ダイ
ヤフラムは、その荷重−変位特性曲線の上方極点P1
り下方の領域Xが優れた直線性を備えたものになると共
に、直線性を備えた変位範囲が大きくなり、制御器の制
御精度や制御性が向上すると共に、全開時に於ける流体
通路の流路抵抗を小さくすることができる。
According to the present invention, in a diaphragm type fluid controller having a structure in which a so-called diaphragm is directly seated on a stopper and is separated by elastic force, the diaphragm is mixed with a special component. It is made of a corrosion-resistant and highly elastic alloy material having As a result, the diaphragm has excellent linearity in the region X below the upper pole point P 1 of the load-displacement characteristic curve, and the displacement range with linearity becomes large, so that the controller controls The accuracy and controllability are improved, and the flow passage resistance of the fluid passage at the time of full opening can be reduced.

【0031】また、本発明で使用するダイヤフラムは高
い耐食性と機械的強度を有すると共に、ダイヤフラムの
変位範囲を、前記荷重−変位特性曲線の上方極点P1
り下方の領域内に規制している。その結果、ダイヤフラ
ムの耐久性が大幅に向上することになり、十数万回の作
動後に於いても、亀裂の腐食による損傷を起生しないこ
とが確認されている。本発明は上述の通り、優れた実用
的効用を奏するものである。
Further, the diaphragm used in the present invention has high corrosion resistance and mechanical strength, and the displacement range of the diaphragm is restricted to a region below the upper pole point P 1 of the load-displacement characteristic curve. As a result, the durability of the diaphragm is significantly improved, and it has been confirmed that the damage due to the corrosion of cracks does not occur even after the operation of 100,000 times. As described above, the present invention has excellent practical utility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るダイヤフラム型流体制御器の一例
を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an example of a diaphragm type fluid controller according to the present invention.

【図2】本発明の第1実施例に係る流体制御器で使用し
ているダイヤフラムの縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional view of a diaphragm used in the fluid controller according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の流体制御器で使用しているダイヤフラ
ムの荷重−変位特性曲線である。
FIG. 3 is a load-displacement characteristic curve of a diaphragm used in the fluid controller of the present invention.

【図4】従前のダイヤフラム型流体制御器の縦断面図で
ある。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a conventional diaphragm type fluid controller.

【図5】従前の流体制御器で使用しているダイヤフラム
の荷重−変位特性曲線の一例を示すものである。
FIG. 5 shows an example of a load-displacement characteristic curve of a diaphragm used in a conventional fluid controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10は筐体、11は流体入口、12は流体出口、13・
14は流体通路、15は栓座、16は栓室、17はダイ
ヤフラム、18はスピンドル、19は駆動装置、20は
取付孔、21は袋ナット、22はガスケット、23は押
え金、24は押圧体、25はピストン、26は空気入
口、27はスプリング、P1 は上方極点、P2 は下方極
点、Sは上方極点P1 に於ける荷重、Xは直線変位領
域。
10 is a housing, 11 is a fluid inlet, 12 is a fluid outlet, 13 ...
Reference numeral 14 is a fluid passage, 15 is a stopper seat, 16 is a stopper chamber, 17 is a diaphragm, 18 is a spindle, 19 is a drive device, 20 is a mounting hole, 21 is a cap nut, 22 is a gasket, 23 is a presser foot, and 24 is a presser. A body, 25 is a piston, 26 is an air inlet, 27 is a spring, P 1 is an upper pole, P 2 is a lower pole, S is a load at an upper pole P 1 , and X is a linear displacement region.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体入口(11)と流体出口(12)に
連通する浅窪状の栓室(16)の底面に栓座(15)を
設けた筐体(10)と、栓座(15)の上方に配設され
て前記栓室(16)の気密を保持すると共に、弾性変形
により栓座(15)へ当座して流体を遮断する金属製の
ダイヤフラム(17)と;ダイヤフラム(17)の上方
に昇降自在に配設され、これを栓座(15)へ当座せし
めるスピンドル(18)とより成り、前記金属製ダイヤ
フラム(17)の弾性による復元力により、開放時にダ
イヤフラム(17)を栓座(15)から離座せしめるよ
うにしたダイヤフラム型流体制御器に於いて、前記金属
製ダイヤフラム(17)を、Mo4〜12%、Ni20
〜30%、Co30〜45%、W3〜5%、Ti0.5
〜3%、C0.03%以下及び残部がFe及び不可避不
純物から成る高弾性・高耐食性合金材により形成したこ
とを特徴とするダイヤフラム型流体制御器。
1. A housing (10) having a stopper seat (15) on a bottom surface of a shallow recessed stopper chamber (16) communicating with a fluid inlet (11) and a fluid outlet (12), and a stopper seat (15). A metal diaphragm (17) which is disposed above the plug chamber (16) to keep the plug chamber (16) airtight, and which is seated on the plug seat (15) by elastic deformation and shuts off the fluid; the diaphragm (17). It is composed of a spindle (18) which is arranged so as to be able to move up and down freely and which is seated on the stopper seat (15), and the diaphragm (17) is capped when opened by the restoring force due to the elasticity of the metal diaphragm (17). In a diaphragm type fluid controller adapted to be separated from a seat (15), the metal diaphragm (17) is replaced with Mo4-12%, Ni20
~ 30%, Co30-45%, W3-5%, Ti0.5
A diaphragm type fluid controller characterized by being formed of a highly elastic and highly corrosion resistant alloy material composed of ˜3%, C0.03% or less and the balance Fe and unavoidable impurities.
【請求項2】 請求項1に記載のダイヤフラム型流体制
御器に於いて、前記金属製ダイヤフラム(17)を、C
r18〜23%、Mo7〜10%、Fe1〜10%、C
u2〜6%、Nb2%以下、C0.06%以下及び残部
がNi並びに不可避不純物より成る高弾性・高耐食性合
金材より形成したことを特徴とするダイヤフラム型流体
制御器。
2. The diaphragm type fluid controller according to claim 1, wherein the metal diaphragm (17) is C
r18-23%, Mo7-10%, Fe1-10%, C
A diaphragm type fluid controller characterized by being formed of a highly elastic and highly corrosion resistant alloy material comprising u2-6%, Nb2% or less, C0.06% or less and the balance Ni and inevitable impurities.
【請求項3】 請求項1に記載のダイヤフラム型流体制
御器に於いて、前記金属製ダイヤフラム(17)を、C
r12〜25%、Mo8〜15%、Co25〜45%、
Nb0.1〜3%、C0.03%以下及び残部がNi並
びに不可避不純物より成る高弾性・高耐食性合金材より
形成したことを特徴とするダイヤフラム型流体制御器。
3. The diaphragm type fluid controller according to claim 1, wherein the metal diaphragm (17) is C
r12-25%, Mo8-15%, Co25-45%,
A diaphragm type fluid controller characterized by being formed of a highly elastic and highly corrosion resistant alloy material containing Nb 0.1 to 3%, C 0.03% or less and the balance Ni and inevitable impurities.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001201212A (en) * 2000-01-18 2001-07-27 Fuji Koki Corp Temperature expansion valve
JP2011202681A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Seiko Instruments Inc Diaphragm, diaphragm valve, and method for manufacturing the diaphragm
US10371270B2 (en) 2015-03-25 2019-08-06 Fujikin Incorporated Diaphragm valve

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