JP7450278B2 - バルブ - Google Patents

Description

本開示は、半導体製造装置等に用いるバルブに関する。

ガスの流入路となる第１側溝およびガスの流出路となる第２側溝が形成された弁箱を有するバルブが提案されている。第１側溝は、弁室付近で、その径が拡大するように構成されている。

特開平０８－５１１８５３号公報

ガスの流路を増加させるために、特許文献１のバルブのように、第１側溝の径を弁室付近で拡大させることがあるが、これだけでは流量を十分に増加させることができない。

そこで本開示は、大流量を実現可能なボディを備えるバルブを提供することを目的の一つとする。

上記目的を解決するために、本開示の一態様であるバルブは、弁室、第１流入路、第２流入路、流出路、および環状溝が形成され、弁座が設けられたボディと、前記弁座に当接および前記弁座から離間することにより、前記第２流入路と前記流出路とを連通および遮断するダイヤフラムと、を備え、前記第２流入路の端部は、前記弁室に開口し、前記弁座は、前記弁室と前記第２流入路とが連通する箇所の周縁に設けられ、前記環状溝は、前記弁室に開口し、前記第２流入路の周囲に形成され、前記流出路の端部は、前記環状溝に開口し、前記第１流入路は、一つの流入口と複数の流出口とからなる複数の流路を有し、各流出口は前記環状溝に開口している。

前記ボディは、前記流入口と前記環状溝の中心軸との間に位置し、前記第１流入路を複数の流路に分岐する分岐部を有してもよい。

前記第１流入路の流入口および前記第２流入路の流入口は、前記ボディの同一面に開口し、各流入口の径が互いに異なってもよい。

前記第１流入路は、その断面積が前記流入口から前記環状溝に向かって増加してもよい。

本開示によれば、大流量を実現可能なボディを備えるバルブを提供することができる。

実施形態に係る開状態にあるバルブの断面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿ったボディの断面図である。 変形例に係るボディの断面図である。

本開示の一実施形態に係るバルブ１について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る開状態にあるバルブ１の断面図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿ったボディ１１の断面図である。

図１に示すように、バルブ１は、ボディ部１０と、アクチュエータ２０と、を備える。本実施形態に係るバルブ１は、いわゆる三方弁である。なお、以下の説明において、バルブ１の、アクチュエータ２０側を上側、ボディ部１０側を下側として説明する。

［ボディ部１０］
ボディ部１０は、ボディ１１と、弁座であるシート１２と、ボンネット１３と、ダイヤフラム１４と、押えアダプタ１５と、ダイヤフラム押え１６と、ホルダ１７と、圧縮コイルスプリング１８と、を備える。

ボディ１１は、略立方体をなし、上面である第１面１１Ａと、下面である第２面１１Ｂと、側面であり互いに対向する第３面１１Ｃおよび第４面１１Ｄとを有する。ボディ１１には、弁室１１ｅと、第１流入路１１ｆ、第２流入路１１ｇ、流出路１１ｈ、および環状溝１１ｉが形成されている。

弁室１１ｅは、第１面１１Ａに向かって開口するように形成されている。第２流入路１１ｇは、図１において略逆Ｌ字状をなし、一端が第３面１１Ｃに開口し、他端が弁室１１ｅに開口している。樹脂製のシート１２は、環状をなし、ボディにおいて、弁室１１ｅと第２流入路１１ｇとが連通する箇所の周縁に設けられている。

環状溝１１ｉは、上端が弁室１１ｅに開口し、第２流入路１１ｇの上下方向に延びる部分の周囲に形成されている。流出路１１ｈは、一端が環状溝１１ｉに開口し、他端が第４面１１Ｄに開口している。流出路１１ｈは、第２流入路１１ｇの上下方向に延びる部分を挟むように、第１流入路１１ｆに対して反対側に位置している。なお、ボディ１１の第４面１１Ｄにおいて流出路１１ｈの他端に対応する部分には、配管２が接続されている。

第１流入路１１ｆは、第２流入路１１ｇの水平方向（図１の左右方向）に延びる部分の上側に位置している。図２に示すように、第１流入路１１ｆは、一つの流入口１１ｊと複数の流出口１１ｋとからなる複数の流路を有し、各流出口１１ｋは環状溝１１ｉに開口している。本実施形態では、第１流入路１１ｆは、一つの流入口１１ｊと２つの流出口１１ｋとにより構成されている。すなわち、第１流入路１１ｆは、２本の流路に分岐している。ボディ１１は、第１流入路１１ｆの流入口１１ｊと環状溝１１ｉの中心Ｃとの間に位置する分岐部１１Ｌを有する。分岐部１１Ｌにより第１流入路１１ｆは、２本の流路に分岐している。分岐部１１Ｌは、平面視（断面）が略二等辺三角形状の略三角柱形状をなしている。

第１流入路１１ｆの流入口１１ｊは、第３面１１Ｃに開口している。よって、第２流入路１１ｇの一端と、第１流入路１１ｆの流入口１１ｊとは、同一面に開口している。第１流入路１１ｆの流入口１１ｊの径（開口面積）は、第２流入路１１ｇの一端（流入口）の径（開口面積）よりも小さく構成されている。すなわち、第１流入路１１ｆの流入口１１ｊの径と、第２流入路１１ｇの一端（流入口）の径とは互いに異なる。第１流入路１１ｆは、その断面積が流入口１１ｊから環状溝１１ｉに向かって増加している。

図１に示すように、ボンネット１３は、有蓋の略円筒状をなし、その下端部をボディ１１に螺合させることにより、弁室１１ｅを覆うようにボディ１１に固定されている。

弁体であるダイヤフラム１４は、ボンネット１３の下端に配置された押えアダプタ１５とボディ１１の弁室１１ｅを形成する底面とにより、その外周縁部が挟圧され保持されている。ダイヤフラム１４がシート１２に対し離間および当接（圧接）することによって、流体通路の開閉が行われる。

ダイヤフラム押え１６は、ダイヤフラム１４の上側に設けられ、ダイヤフラム１４の中央部を押圧可能に構成されている。ダイヤフラム押さえ１６はホルダ１７に嵌合されている。

ホルダ１７は、略円柱状をなし、ボンネット１３内に上下移動可能に配置されている。後述のステム２５は、ホルダ１７の上部に対し螺合されている。

圧縮コイルスプリング１８は、ボンネット１３内に設けられ、ホルダ１７を常に下側に付勢している。バルブ１は、圧縮コイルスプリング１８によって、通常時（アクチュエータ２０の非作動時）は閉状態に保たれる。

［アクチュエータ２０］
アクチュエータ２０は、エア駆動式であり、全体で略円柱形状をなし、ケーシング２１と、仕切ディスク２２と、第１ピストン２３と、第２ピストン２４と、ステム２５を備える。

ケーシング２１は、下ケーシング２１Ａと、下端部が下ケーシング２１Ａの上端部に螺合された上ケーシング２１Ｂとを有する。下ケーシング２１Ａは、略段付き円筒状をなしている。下ケーシング２１Ａの下端部の外周が、ボンネット１３の貫通孔の内周に螺合されている。上ケーシング２１Ｂは、有蓋の略円筒状をなしている。上ケーシング２１Ｂの上端部には、流体導入路２１ｃが形成されている。

下ケーシング２１Ａの下端部の外周には、ナット２６が螺合されている。ナット２６は、ボンネット１３に当接して、下ケーシング２１Ａのボンネット１３に対する回動を抑制する。

仕切ディスク２２は、略円盤状をなし、ケーシング２１内に移動不能に設けられ、中央部をステム２５が貫通している。

第１ピストン２３は、略円盤状をなし、中央部をステム２５が貫通している。第１ピストン２３および下ケーシング２１Ａにより、第１圧力室Ｐ１が形成される。

第２ピストン２４は、略円盤状をなし、中央部をステム２５が貫通している。第２ピストン２４、仕切ディスク２２、および上ケーシング２１Ｂにより、第２圧力室Ｐ２が形成される。

ステム２５は、略円柱状をなし、上下方向に移動可能に設けられ、ボンネット１３から、 下ケーシング２１Ａを通って、上ケーシング２１Ｂまで延びている。ステム２５の下端部は、ホルダ１７に螺合されている。

ステム２５には、その上半分部分に、上下方向に延びる流体流路２５ａが形成され、さらに流体流路２５ａを横切る第１，２流体流出孔２５ｂ，２５ｃが形成されている。流体流路２５ａの上端は、ステム２５の上面で開口している。第１流体流出孔２５ｂは、第１圧力室Ｐ１に連通している。第２流体流出孔２５ｃは、第１流体流出孔２５ｂの上側に位置し、第２圧力室Ｐ２に連通している。

ステム２５は、複数の段差部を有し、当該段差部が、第１ピストン２３の上面および第２ピストン２４の上面に当接している。これにより、第１ピストン２３および第２ピストン２４が上側に移動すると、ステム２５およびホルダ１７が上側に移動する。

［バルブ１の開閉動作］
次に、本実施形態に係るバルブ１の開閉動作について説明する。

本実施形態のバルブ１では、第１、２圧力室Ｐ１、Ｐ２に駆動流体が流入していない状態では、ホルダ１７およびステム２５は圧縮コイルスプリング１８の付勢力によって下死点にあり（ボディ１１に近接し）、ダイヤフラム押え１６によりダイヤフラム１４が押され、ダイヤフラム１４の下面がシート１２に圧接されてバルブ１は閉状態となっている。つまり、バルブ１は、通常状態（駆動流体が供給されていない状態）では閉状態である。

そして、図示せぬ駆動流体供給源からバルブ１へ駆動流体が流れる状態にする。これにより、バルブ１へ駆動流体が供給される。駆動流体は、図示せぬエアチューブおよび管継手を介して、流体導入路２１ｃ、流体流路２５ａ、および第１，２流体流出孔２５ｂ，２５ｃを通過して、第１、２圧力室Ｐ１、Ｐ２に流入する。これにより、第１、２ピストン２３、２４が、圧縮コイルスプリング１８の付勢力に抗して上昇する。この結果、ホルダ１７およびステム２５は上死点に移動してボディ１１から離間し、ダイヤフラム１４の弾性力および流体（ガス）の圧力によってダイヤフラム押え１６が上側に移動し、第２流入路１１ｇと流出路１１ｈとが環状溝１１ｉを介して連通し、バルブ１は開状態となる。

バルブ１を開状態から閉状態にするには、図示せぬ三方弁を、駆動流体がバルブ１のアクチュエータ２０（第１、２圧力室Ｐ１、Ｐ２）から外部へ排出する流れに切り替える。これにより、第１、２圧力室Ｐ１、Ｐ２内の駆動流体が、第１、２流体流入孔２５ｂ，２５ｃ、流体流路２５ａ、および流体導入路２１ｃを介して、外部へ排出される。これにより、ホルダ１７およびステム２５は圧縮コイルスプリング１８の付勢力によって下死点に移動し、バルブ１は閉状態となる。

第１流入路１１ｆは、環状溝１１ｉを介して、流出路１１ｈに常に連通している。例えば、バルブ１を閉状態にして、図示せぬ流体供給源から第１流入路１１ｆへ流体（ガス）が流れる状態にする。これにより、バルブ１へ流体（ガス）が供給され、第１流入路１１ｆの流入口１１ｊへ流入した流体（ガス）は、分岐部１１Ｌで分岐し、２つの流出口１１ｋを介して、環状溝１１ｉへ流れ、流出路１１ｈから流出する。第１流入路１１ｆへ供給される流体（ガス）は、第２流入路１１ｇへ供給される流体（ガス）と異なってもよいし、同じであってもよい。

以上説明した本実施形態のバルブ１によれば、第１流入路１１ｆは、一つの流入口１１ｊと複数の流出口１１ｋとからなる複数の流路を有し、各流出口１１ｋは環状溝１１ｉに開口している。かかる構成により、バルブ１の一次側の流路断面積を大きくすることができるので、バルブ１を流れる流体（ガス）の流量を増加させることができる。よって、大流量を実現可能なボディ１１を備えるバルブ１を提供することができる。

ボディ１１は、流入口１１ｊと環状溝１１ｉの中心軸Ｃとの間に位置し、第１流入路１１ｆを複数の流路に分岐する分岐部１１Ｌを有する。このため、第１流入路１１ｆへ流入した流体が、乱れることなく環状溝１１ｉへ流入する。よって、バルブ１を流れる流体（ガス）の流量を増加させることができる。

第１流入路１１ｆの流入口１１ｊおよび第２流入路１１ｇの流入口は、ボディ１１の同一面（第３面１１Ｃ）に開口し、各流入口の径が互いに異なっている。例えば、第１流入路１１ｆの流入口１１ｊの径が、第２流入路１１ｇの流入口の径より小さい場合であっても、第１流入路１１ｆは、上記のように構成されているので、バルブ１の一次側の流路断面積を大きくすることができ、バルブ１を流れる流体（ガス）の流量を増加させることができる。

第１流入路１１ｆは、その断面積が流入口１１ｊから環状溝１１ｋに向かって増加するので、バルブ１の一次側の流路断面積を大きくすることができ、バルブ１を流れる流体（ガス）の流量を増加させることができる。

なお、本開示は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本開示の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

図３に示すように、第１流入路１１ｆの流入口１１ｊ、第２流入路１１ｇの一端、および流出路１１ｈの他端が、第２面１１Ｂに開口するように構成してもよい。そして、第１流入路１１ｆは、図３に示すように、環状溝１１ｉの中心軸に対して傾斜するように構成されていればよい。

上記実施形態の第１流入路１１ｆは、図２に示すように、平面視で２つの流路に分岐していたが、側面視で２つの流路に分岐してもよい。なお、第１流入路１１ｆは、平面視よび側面視に限らず、複数の流路に分岐していればよい。分岐部１１Ｌの形状は、上記実施形態の形状に限らず、流体の流れを乱すことがなければどのような形状であってもよい。

１：バルブ
１１：ボディ
１１Ｂ：第２面
１１Ｃ：第３面
１１ｅ：弁室
１１ｆ：第１流入路
１１ｇ：第２流入路
１１ｈ：流出路
１１ｉ：環状溝
１１ｊ：流入口
１１ｋ：流出口
１１Ｌ：分岐部
１２：シート
１４：ダイヤフラム

Claims (4)

1. 弁室、第１流入路、第２流入路、流出路、および環状溝が形成され、弁座が設けられたボディと、
   前記弁座に当接および前記弁座から離間することにより、前記第２流入路と前記流出路とを連通および遮断するダイヤフラムと、を備え、
   前記第２流入路の端部は、前記弁室に開口し、
   前記弁座は、前記弁室と前記第２流入路とが連通する箇所の周縁に設けられ、
   前記環状溝は、前記弁室に開口し、前記第２流入路の周囲に形成され、
   前記流出路の端部は、前記環状溝に開口し、
   前記第１流入路は、一つの流入口と複数の流出口とからなる複数の流路を有し、各流出口は前記環状溝に開口している、バルブ。
2. 前記ボディは、前記流入口と前記環状溝の中心軸との間に位置し、前記第１流入路を複数の流路に分岐する分岐部を有する、請求項１に記載のバルブ。
3. 前記第１流入路の流入口および前記第２流入路の流入口は、前記ボディの同一面に開口し、各流入口の径が互いに異なる、請求項１または請求項２に記載のバルブ。
4. 前記第１流入路は、その断面積が前記流入口から前記環状溝に向かって増加する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバルブ。
   
   

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