JP3472646B2 - 流体切換装置 - Google Patents

流体切換装置

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JP3472646B2 JP14472395A JP14472395A JP3472646B2 JP 3472646 B2 JP3472646 B2 JP 3472646B2 JP 14472395 A JP14472395 A JP 14472395A JP 14472395 A JP14472395 A JP 14472395A JP 3472646 B2 JP3472646 B2 JP 3472646B2
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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設備のガス供
給装置等に於いて利用されるものであり、簡単な構成で
もって迅速に、しかも供給流体同士の混合を生ずること
なしにその切換えを行なえるようにした流体切換装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従前の常時開放型空気圧駆動式バ
ルブAと常時閉鎖型空気圧駆動式バルブBとから構成し
た流体切換装置の一例を示すものであり、操作管路Fへ
空気Hが供給されていない場合には、入口Cから流入し
たガスG1 はバルブAを通して出口Eから流出して行
く。また、電磁弁Iを開放して空気供給源Jから空気H
を操作管路Fへ供給すると、両駆動装置A′、B′が駆
動され、バルブAが閉に、またバルブBが開に夫々切換
れることにより、入口DからのガスG2 が出口Eより流
出することになる。
【0003】而して、上記図5の流体切換装置は、電磁
弁IのON−OFF制御だけで簡単に供給流体をG1
らG2 に切換えることができ、優れた実用的効用を奏す
るものである。しかし、電磁弁Iの開放時に空気Hが両
駆動装置A′、B′へ同時に供給されるため、必然的に
両方のバルブA、Bが開放状態となる瞬間が存在するこ
とになり、結果として入口C及び入口Dと出口Eとが連
通し、ガスG1 とガスG2 の混合を生ずることになる。
【0004】一方、上述の如きガスG1 とガスG2 との
混合の問題を避けるため、半導体製造装置のガス供給装
置等では、図6に示す如く駆動用流体制御弁Kから各流
体切換装置V1 、V2 、V3 へ二本の操作管路F1 、F
2 を配管し、バルブA、Bの駆動装置A′、B′へ夫々
別に駆動用空気H1 、H2 を供給すると共に、両空気H
1 、H2 の供給に時間差を設けることにより、両バルブ
A、Bが同時に開放状態となるのを防止するようにして
いる。尚、図6に於いて、Qはウエハーの成膜処理を行
なうプロセスチャンバー、P 1 及びP2 は真空ポンプで
ある。
【0005】しかし、電磁弁K側に於いて両操作管路F
1 、F2 へ供給する空気H1 、H2の供給開始時間に時
間差を設けるためには、電磁弁Kに二組の弁機構と開弁
機構を必要とするうえ、開弁機構の作動に時間差を与え
るための遅延機構が別に必要となる。その結果、電磁弁
Kの構造が極めて複雑なものとなり、トラブルの発生頻
度が増加すると共に電磁弁Kのコストが高騰し、流体切
換装置の製造コストの引下げが図れないと云う問題があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の半導
体製造装置等の流体切換装置に於ける上述の如き問題、
即ち流体の切換操作時に供給流体の混合が生ずるのを完
全に避けるためには、流体切換装置の駆動エアー制御用
電磁弁の構造が複雑なものになり、トラブルが多発した
り、製造コストが上昇すると云う問題を解決せんとする
ものであり、極めて簡単な構成でもって、切換操作時に
於ける両供給流体の混合を確実に防止できるようにした
流体切換装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、一方の流体G
1 の流体入口24へ流体の入口側流通孔2が連通され
少なくとも一基の常時開放型流体圧駆動式バルブ1と,
他方の流体G 2 の流体入口25へ流体の入口側流通孔6
が連通された少なくとも一基の常時閉鎖型流体圧駆動式
バルブ4と,前記常時開放型流体圧駆動式バルブ1の流
体の出口側流通孔3と前記常時閉鎖型流体圧駆動式バル
ブ4の流体の出口側流通孔5へ夫々連通する流体出口7
と,駆動用流体供給20と前記常時開放型流体圧駆動
式バルブ1の駆動装置8間を連通する管路に介挿され、
前記駆動装置8への流体の流通を許容する逆止弁15
と,前記常時開放型流体圧駆動式バルブ1の駆動装置8
と常時閉鎖型流体圧駆動式バルブ4の駆動装置11間を
連通する管路に設けた流量調整用抵抗体14と,前記
時閉鎖型流体圧駆動式バルブ4の駆動装置11の流体出
口と駆動用流体供給20間を連通する管路に介挿さ
れ、駆動用流体供給20から前記駆動装置11への駆
動用流体21の流通を阻止する逆止弁16とから構成し
たことを発明の基本構成とするものである。
【0008】
【作用】作動用流体21を供給することにより、先ずバ
ルブ1の駆動装置8が作動をしてバルブ1が閉鎖され、
その後流量調整用対向体14を通して作動用流体21が
バルブ4の駆動装置11へ供給されてバルブ4が開放さ
れる。これにより、流体出口7からの流出流体が流体G
1 から流体G2 に切り換わる。 また、この状態から、
駆動用流体供給口20側から操作管路内の駆動用流体2
1を排出することにより、先ずバルブ4の駆動装置11
内の駆動用流体21が排出されてバルブ4が閉鎖され
る。その後、引き続き調整用抵抗体14を通してバルブ
1の駆動装置8内の作動用流体21が排出され、バルブ
1が開放される。これにより、流体出口7から排出され
る流出流体が流体G2 から流体G1 に切り換わる。
【0009】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図1及び図2は本発明に係る流体切換装置の第1
実施例の基本構成を示すものであり、図1は駆動用流体
を供給して切換操作を行なう場合を、また、図2は駆動
用流体を除去して初期状態へ復帰させる場合を夫々示す
ものである。図1及び図2に於いて、1、4は流体圧駆
動型メタルダイヤフラム式バルブであり、前者のバルブ
1はノーマルオープン(常時開)型に、また後者のバル
ブ4はノーマルクローズ(常時閉)型に夫々形成されて
いる。
【0010】また、図1及び図2に於いて、2、3はバ
ルブ1の流体流通孔、5、6はバルブ4の流体流通孔、
7は流体出口、8・11は駆動装置、9及び10は駆動
装置8の駆動用流体の入口及び出口、12及び13は駆
動装置11の駆動用流体の入口及び出口、15・16は
逆止弁、14は調整用抵抗体、17・18・19は駆動
用流体管路、20は駆動用流体供給口、21は駆動用流
体、22は三方電磁弁、23は駆動用流体供給源であ
る。尚、前記駆動装置8・11としてはシリンダー式駆
動装置やダイヤフラム式駆動装置、ベローズ式駆動装
置、ロータリー式駆動装置等が用いられ、また流量調整
用抵抗体としてはオリフィスや微流量調整弁等が用いら
れる。
【0011】前記流体圧駆動式バルブ1、4は、ステン
レス鋼製等の金属薄板製ダイヤフラムを弁体とし、これ
を弁座に対して直接接・離させることにより流体通路を
開閉するようにしたメタルダイヤフラムバルブであり、
公知のものである。
【0012】前記バルブ1は所謂常時開放型(ノーマル
オープン型)に構成されており、駆動装置(駆動用シリ
ンダ)8へ駆動用流体21の圧力が加わらない場合に
は、スプリング弾性力により弁体が弁座から離隔され、
流体通路が開放される。また、駆動用流体21の圧力が
加わると、スプリングの弾性力に抗して弁体が弁座側へ
押し付けられ、流体通路が閉鎖される。
【0013】一方、前記バルブ4は所謂常時閉鎖型(ノ
ーマルクローズ型)に構成されており、駆動装置(駆動
用シリンダ)11へ駆動用流体21の圧力が加わらない
場合には、スプリングの弾性力により弁体が弁座へ押し
付けられて流体通路が閉鎖され、逆に駆動用流体21の
圧力が加わると、スプリングの弾性力に抗して弁体が弁
座から引き離され、流体通路が開放される。尚、本実施
例ではバルブ1及びバルブ4として夫々独立した単体の
バルブを使用しているが、両バルブ1、4のバルブ本体
を共通の部材(ブロック体)に形成した所謂ブロック弁
としてもよいことは勿論である。
【0014】前記調整用抵抗体(オリフィス)14は駆
動用流体21の流量を調整し、バルブ1及びバルブ4間
の作動時間差を調整するものであり、公知のスリット式
オリフィスやニードルバルブ等が抵抗体14として利用
される。
【0015】前記逆止弁15、16は如何なる構造のも
のであってもよく、駆動用流体21の供給時又は駆動用
流体21の排出時に、駆動用流体21が流体供給口20
→逆止弁15→駆動装置8の入口9→出口10→抵抗体
14→駆動装置11の入口12→出口13→逆止弁16
の順に流通する駆動用流体通路17、18、19が形成
されている。
【0016】次に、本発明の作動について説明する。図
1を参照して、先ず定常状態に於いては、バルブ1は開
及びバルブ4は閉の状態にあり、流体入口24から流入
した流体G1 は流体出口7から流出している。この状態
で三方電磁弁22が操作され、流体供給源23から駆動
用流体供給口20を経て駆動用流体21(例えば空気)
が供給されると、流体圧によって逆止弁15が開放さ
れ、管路17を通して供給された流体圧によりバルブ1
の駆動装置8が作動され、バルブ1が閉鎖される。
【0017】駆動装置8の流体出口10から排出された
空気は、引き続き調整用抵抗体14を介挿した管路18
を通ってバルブ4の駆動装置11内へ供給され、前記バ
ルブ1の作動から所定時間経過後にバルブ4が開弁作動
され、その流体通路が開放される。これにより、流体入
口24と流体出口7間が遮断されると共に流体入口25
と流体出口7間が流通され、流体G1 から流体G2 に切
換えられることになる。
【0018】尚、前記バルブ1の閉鎖とバルブ4の開放
との間の時間差は、調整用抵抗体14によって駆動装置
11への駆動用流体21の流入量を調整することによ
り、任意に設定することができる。その結果、開閉式の
三方電磁弁22によって駆動用流体21の供給をON・
OFF制御するだけで、一方のバルブ1が完全に閉鎖さ
れてから他方のバルブ4を開放させることが可能とな
り、両流体入口24、25と流体出口7が同時に連通さ
れると云う不都合を完全に除去することができる。
【0019】次に、前記流体G1 を流体G2 に切換えし
た状態に於いて、三方切換弁22を図2の位置に操作し
て、管路19内の駆動用流体21を排出すると、先ずバ
ルブ4の駆動装置11内の流体圧が管路19を通して先
きに抜け、バルブ4が開から閉に切換れる。一方、バル
ブ1の駆動装置8内の流体圧は、調整用抵抗体14によ
ってその排出が制限される。その結果、駆動装置8の初
期状態への復帰が遅れて、バルブ1の開放がバルブ4の
閉鎖よりも所定時間だけ遅れる。これにより、切換装置
は初期状態へ復帰され、しかもその間に両流体入口2
4、25が流体出口7と同時に流通状態となるのを完全
に防止することができる。尚、バルブ4の閉鎖とバルブ
1の開放との間の時間差は調整用抵抗体14の調整によ
って任意に設定可能である。
【0020】図3及び図4は本発明の第2及び第3実施
例を示すものであり、何れか一方又は両方の流体入口を
複数とした場合である。前記図3に於いては、バルブ1
が閉になってからバルブ4a及びバルブ4bが開にな
り、流体出口7と各流体入口24、25a、25bが同
時に連通状態となるのが防止される。
【0021】同様に、図4に於いては、バルブ1a及び
バルブ1bが閉になってからバルブ4a及びバルブ4b
が開になり、流体出口7と各流体入口24a、24b、
25a、25bが同時に連通状態になるのが防止され
る。
【0022】
【発明の効果】本発明に於いては、流体切換装置を構成
する一方のバルブ1をノーマルオープン型に、また他方
のバルブ4をノーマルクローズ型にすると共に、両バル
ブ1、4の駆動装置8、11の間に調整用抵抗体14を
介挿して、バルブ1、4の駆動用流体21を駆動用流体
供給口20から逆止弁15、駆動装置8、調整用抵抗体
14、駆動装置11の順に流して両駆動装置8、11の
作動に時間差を持たせると共に、両駆動装置8、11内
の駆動用流体21を逆止弁16を通して駆動用流体供給
口20側へ排出することにより、両駆動装置8、11の
初期状態への復帰作動に時間差を持たせる構成としてい
る。その結果、流体切換装置を形成する一対の流体圧駆
動式バルブ1、2が同時に開放状態となることが皆無と
なり、異種流体G1 、G2 の混合物が流体出口7へ流出
すると云う不都合が皆無となる。
【0023】また、駆動用流体21の供給及び排気は通
常の三方電磁弁22を用いてこれを所謂ON−OFF作
動させるだけでよく、特に複雑な機構を備えた電磁弁等
を必要とすることはない。その結果、流体切換装置の構
造の簡素化が可能となり、製造コストの大幅な引下げが
可能となる。
【0024】更に、既設の流体切換装置であっても、バ
ルブ本体側をそのままにしてアクチェータ側のみを改修
することにより、本願発明の流体切換装置とすることが
でき、極めて便宜である。
【0025】加えて、本発明は、2個の逆止弁と1個の
調整用抵抗体の組み合せを増すことにより、二以上の流
体流入口を有する流体切換装置にも容易に適用すること
ができ、優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の駆動用流体供給時を示す
基本構成図である。
【図2】本発明の第1実施例の駆動用流体除去時を示す
基本構成図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す系統図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す系統図である。
【図5】従前の流体切換装置の一例を示すものである。
【図6】従前の半導体製造用ガス供給設備に於ける流体
(ガス)切換装置の説明図である。
【符号の簡単な説明】
1は常時開放型流体圧駆動式バルブ、2・3は流通孔、
4は常時閉鎖型流体圧駆動式バルブ、5・6は流通孔、
7は流体出口、8・11は駆動装置、9は駆動用流体入
口、10は駆動用流体出口、12は駆動用流体入口、1
3は駆動用流体出口、14は調整用抵抗体、15・16
は逆止弁、17・18・19は駆動用流体管路、20は
駆動用流体供給口、21は駆動用流体、22は三方電磁
弁、23は駆動用流体供給源、24・25は流体入口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/12 - 31/165 F16K 31/36 - 31/42 F16K 11/00 - 11/24 F16K 51/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の流体(G 1 )の流体入口(24)へ
    流体の入口側流通孔(2)が連通された少なくとも一基
    の常時開放型流体圧駆動式バルブ(1)と,他方の流体
    (G 2 )の流体入口(25)へ流体の入口側流通孔(6)
    が連通された少なくとも一基の常時閉鎖型流体圧駆動式
    バルブ(4)と,前記常時開放型流体圧駆動式バルブ
    (1)の流体の出口側流通孔(3)と前記常時閉鎖型流
    体圧駆動式バルブ(4)の流体の出口側流通孔(5)へ
    夫々連通する流体出口(7)と,駆動用流体供給(2
    0)と前記常時開放型流体圧駆動式バルブ(1)の駆動
    装置(8)間を連通する管路に介挿され、駆動装置
    (8)への流体の流通を許容する逆止弁(15)と,前
    記常時開放型流体圧駆動式バルブ(1)の駆動装置
    (8)と常時閉鎖型流体圧駆動式バルブ(4)の駆動装
    置(11)間を連通する管路に設けた流量調整用抵抗体
    (14)と,前記常時閉鎖型流体圧駆動式バルブ(4)
    駆動装置(11)と駆動用流体供給(20)間を連
    通する管路に介挿され、駆動用流体供給(20)から
    前記駆動装置(11)への駆動用流体(21)の流通を
    阻止する逆止弁(16)とから構成したことを特徴とす
    る流体切換装置。
  2. 【請求項2】 常時開放型流体圧駆動式バルブ(1)及
    び常時閉鎖型流体圧駆動式バルブ(4)のバルブ本体を
    ブロック体に一体的に形成する構成とした請求項1に記
    載の流体切換装置。
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