JP7401896B2

JP7401896B2 - バルブ

Info

Publication number: JP7401896B2
Application number: JP2019196268A
Authority: JP
Inventors: 朋貴中田; 伸夫中村; 知宏中田; 努篠原
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2023-12-20
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: JP2021071128A

Description

本開示は、半導体製造装置等に用いるバルブに関する。

ゴム部材と金属部材とを係合させた部材を弁座とし、当該金属部材に対して、静止シール体の突出部を塑性変形させて押圧し、弁座を静止シール体に固定したバルブがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０７－２９３５１８号公報

しかし、上記のバルブでは、静止シール体の突部の先端の位置が、ダイヤフラムに対して近いため、ダイヤフラムが静止シール体の突出部に接触する恐れがあった。

そこで本開示は、閉状態において、ダイヤフラムがシートを保持するボディに接触するのを抑制することができ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、前記弁室に開口する環状溝、および、流体通路が形成されたボディと、前記環状溝に配置され前記ボディに保持された環状のシートと、前記シートに当接および離間することで前記流体通路を開閉するダイヤフラムと、を備え、前記ボディは、前記ダイヤフラムに向かって突出する内側環状部と、前記内側環状部の外周に位置し前記ダイヤフラムに向かって突出する外側環状部と、を有し、前記環状溝は、前記内側環状部と前記外側環状部とにより画成され、前記シートは、環状のゴム部材と、前記ゴム部材の内周側に配置された環状の金属部材と、を有し、前記ゴム部材は、前記ボディに保持された基部と、前記基部の前記弁室側の端面から前記ダイヤフラムに向かって突出する突出部と、を有し、前記シートの軸方向において、前記内側環状部の先端は、前記基部の前記端面から前記突出部の先端までの高さの半分の位置よりも前記端面側に位置する。

前記内側環状部の先端は、前記基部の前記端面と同一平面上または前記端面よりも弁室側に対する反対側に位置もしてもよい。

前記内側環状部および前記外側環状部は、前記シート側へ加締められてもよい。

前記ダイヤフラムを押圧するダイヤフラム押さえの下面は、球面状をなしており、前記端面は、前記突出部の内側に位置する環状の内側端面と、前記突出部の外側に位置する環状の外側端面と、を有し、前記ゴム部材の径方向において、前記内側端面の幅は、前記外側端面の幅と同じまたは前記外側端面の幅より狭く構成されていてもよい。

前記ゴム部材は、フッ素ゴムにより構成されていてもよい。

前記ダイヤフラムの前記シート側の面には、炭素膜またはフッ素樹脂膜からなる薄膜層が形成されていてもよい。

本開示によれば、閉状態において、ダイヤフラムがシートを保持するボディに接触するのを抑制することができ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部分断面図である。バルブのシート近傍の拡大断面図である。シートの一部の断面図である。

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の部分断面図である。
図２は、バルブ１のシート２０近傍の拡大断面図である。

図１に示すように、バルブ１は、弁部１０と、アクチュエータ２と、を備える。なお、以下の説明において、バルブ１の、アクチュエータ２側を上側、弁部１０側を下側として説明する。なお、本実施形態に係るバルブ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。

弁部１０は、ボディ１１と、弁座であるシート２０と、ボンネット１２と、ダイヤフラム１３と、押えアダプタ１４と、ダイヤフラム押え１５と、ホルダ１６と、圧縮コイルスプリング１７と、を備える。

図１、２に示すように、ボディ１１には、弁室１１ａと、流入路１１ｂ、流出路１１ｃ、および環状溝１１ｄが形成されている。流入路１１ｂおよび流出路１１ｃは、弁室１１ａに連通している。ボディ１１は、弁室１１ａへ突出する環状部１１Ｅを有する。環状部１１Ｅはその先端部に、ダイヤフラム１３に向かって突出する内側環状部１１Ｆと、内側環状部１１Ｆの外周に位置しダイヤフラム１３に向かって突出する外側環状部１１Ｇとを有する。環状溝１１ｄは、内側環状部１１Ｆと外側環状部１１Ｇとにより画成され、弁室１１ａに向かって開口している。流入路１１ｂおよび流出路１１ｃは流体通路に相当する。

シート２０は、環状をなし、環状溝１１ｄに配置され、環状部１１Ｅに保持されている。内側環状部１１Ｆおよび外側環状部１１Ｇは、シート２０側へ加締められており、これにより、シート２０はボディ１１に保持される。シート２０の構成については後述する。

図１に示すように、ボンネット１２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１１ａを覆うようにボディ１１に固定されている。

ダイヤフラム１３は、ボンネット１２の下端に配置された押えアダプタ１４とボディ１１の弁室１１ａ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１３は、金属製からなり、例えば、ニッケルコバルト合金、ステンレス鋼等により構成されている。ダイヤフラム１３がシート２０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。

図２に示すように、ダイヤフラム１３のシート２０側の接液面１３Ａには、薄膜層１３Ｂが形成されている。薄膜層１３Ｂは、例えば、炭素膜またはフッ素樹脂膜である。炭素膜は、例えば、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）膜であり、フッ素樹脂膜は、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）やテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）である。

図１、２に示すように、ダイヤフラム押え１５は、ダイヤフラム１３の上側に設けられ、ダイヤフラム１３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１５は、ホルダ１６に嵌合されている。ダイヤフラム押え１５の下面は、球面状をなしている。

ホルダ１６は、略円柱状をなし、ボンネット１２内に上下移動可能に配置されている。アクチュエータ２の図示せぬステムは、ホルダ１６の上部に対し螺合されている。

圧縮コイルスプリング１７は、ボンネット１２内に設けられ、ホルダ１６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１７によって、通常時（アクチュエータ２の非作動時）は閉状態に保たれる。

アクチュエータ２は、例えば、エア駆動式であり、全体で略円柱形状をなしている。駆動流体によって、図示せぬステム、ホルダ１６、およびダイヤフラム押え１５がダイヤフラム１３から離間する側へ移動し、ダイヤフラム１３がシート２０から離間して、流入路１１ｂと流出路１１ｃとが連通し、バルブ１は開状態となる。

次に、シート２０について図２、３を参照して説明する。
図３は、シート２０の一部の断面図である。

シート２０は、ゴム部材２１と、金属部材２２とを備える。ゴム部材２１は、例えば、フッ素ゴム（例えば、パーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ））により構成されている。ＦＦＫＭとしては、例えば、カルレッツ（登録商標）、バイトン（登録商標）が挙げられる。

ゴム部材２１は、環状をなし、基部２３と、突出部２４とを有する。基部２３は、内周全体に渡って内周溝２３ｄを有し、断面形状が略横Ｕ字状をなしている。基部２３は、弁室１１ａ側に端面２３Ａを有する。端面２３Ａは、シート２０の軸方向に対し直交している。端面２３Ａは、突出部２４の内側に位置する環状の内側端面２３Ｂと、突出部２４の外側に位置する環状の外側端面２３Ｃとを有する。ゴム部材２１の径方向において、内側端面２３Ｂの幅Ｗ１は、外側端面２３Ｃの幅Ｗ２と同じまたは外側端面２３Ｃの幅Ｗ２より狭く構成されている。突出部２４は、基部２３の端面２３Ａからダイヤフラム１３に向かって突出している。バルブ１が閉状態のときに、ダイヤフラム１３は突出部２４に当接する。

金属部材２２は、環状をなし、例えば、ステンレス鋼により構成されている。金属部材２２は、外周全体に渡って突出するフランジ部２５を有する。フランジ部２５が、基部２３の内周溝２３ｄに挿入されて、ゴム部材２１と金属部材２２とが一体化されている。金属部材２２は、ゴム部材２１の端面２３Ａと面一の端面２２Ａを有する。また、ゴム部材２１の内周面と金属部材２２の内周面とは面一に構成されている。

図２に示すように、シート２０の軸方向において、内側環状部１１Ｆの先端は、基部２３の端面２３Ａから突出部２４の先端までの高さの半分の位置よりも端面２３Ａ側に位置する。本実施形態では、シート２０の軸方向において、内側環状部１１Ｆの先端は、基部２３の端面２３Ａと同一平面上に位置する。なお、シート２０の軸方向において、内側環状部１１Ｆの先端は、基部２３の端面２３Ａよりも弁室１１ａ側に対する反対側に位置してもよい。

以上説明した本実施形態のバルブ１によれば、ボディ１１は、ダイヤフラム１３に向かって突出する内側環状部１１Ｆと、内側環状部１１Ｆの外周に位置しダイヤフラム１３に向かって突出する外側環状部１１Ｇとを有し、ゴム部材２１は、ボディ１１に保持された基部２３と、基部２３の端面２３Ａからダイヤフラム１３に向かって突出する突出部２４とを有し、シート２０の軸方向において、内側環状部１１Ｆの先端は、基部２３の端面２３Ａから突出部２４の先端までの高さの半分の位置よりも端面２３Ａ側に位置する。

かかる構成によれば、閉状態におけるバルブ１において、ダイヤフラム押え１５に押圧され突出部２４に当接するダイヤフラム１３が、ボディ１１の内側環状部１１Ｆに接触するのを抑制することができる。

シート２０の軸方向において、内側環状部１１Ｆの先端を、基部２３の端面２３Ａと同一平面上または、基部２３の端面２３Ａよりも弁室１１ａ側に対する反対側に位置させることにより、ダイヤフラム１３が、内側環状部１１Ｆに接触するのを確実に抑制することができる。

内側環状部１１Ｆおよび外側環状部１１Ｇは、シート２０側へ加締められているので、シート２０がボディ１１へ強固に固定される。

ダイヤフラム押え１５の下面は、球面状をなし、ゴム部材２１の径方向において、内側端面２３Ｂの幅Ｗ１は、外側端面２３Ｃの幅Ｗ２と同じまたは外側端面２３Ｃの幅Ｗ２より狭く構成されている。かかる構成によれば、内側端面２３Ｂの幅Ｗ１が外側端面２３Ｃの幅Ｗ２よりも広く構成されている場合と比較して、突出部２４を内方側に位置させることができる。これにより、突出部２４がダイヤフラム１３と接触する位置が、より内方側になるので、ダイヤフラム１３が、内側環状部１１Ｆに接触するのをさらに防止することができる。また、面圧を小さくすることができ、少ない推力でバルブ１を閉めることができる。

ゴム部材２１は、フッ素ゴムにより構成され、ダイヤフラム１３のシート２０側の接液面１３Ａには、炭素膜またはフッ素樹脂膜からなる薄膜層１３Ｂが形成されている。これにより、高温でも使用可能なバルブ１を提供することができ、ゴム部材２１のダイヤフラム１３への転写を抑制することができる。

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。

１：バルブ
１１：ボディ
１１ａ：弁室
１１ｂ：流入路
１１ｃ：流出路
１１ｄ：環状溝
１１Ｆ：内側環状部
１１Ｇ：外側環状部
１３：ダイヤフラム
２０：シート
２１：ゴム部材
２２：金属部材
２３：基部
２４：突出部
２３Ａ：端面
２３Ｂ：内側端面
２３Ｃ：外側端面

Claims

弁室、前記弁室に開口する環状溝、および、流体通路が形成されたボディと、
前記環状溝に配置され前記ボディに保持された環状のシートと、
前記シートに当接および離間することで前記流体通路を開閉するダイヤフラムと、を備え、
前記ボディは、前記ダイヤフラムに向かって突出する内側環状部と、前記内側環状部の外周に位置し前記ダイヤフラムに向かって突出する外側環状部と、を有し、
前記環状溝は、前記内側環状部と前記外側環状部とにより画成され、
前記シートは、環状のゴム部材と、前記ゴム部材の内周側に配置された環状の金属部材と、を有し、
前記ゴム部材は、前記ボディに保持された基部と、前記基部の前記弁室側の端面から前記ダイヤフラムに向かって突出する突出部と、を有し、
前記シートの軸方向において、前記内側環状部の先端は、前記基部の前記端面から前記突出部の先端までの高さの半分の位置よりも前記端面側に位置し、
前記ダイヤフラムを押圧するダイヤフラム押さえの下面は、球面状をなしており、
前記端面は、前記突出部の内側に位置する環状の内側端面と、前記突出部の外側に位置する環状の外側端面と、を有し、
前記ゴム部材の径方向において、前記内側端面の幅は、前記外側端面の幅と同じまたは前記外側端面の幅より狭く構成されている、バルブ。
前記内側環状部の先端は、前記基部の前記端面と同一平面上または前記端面よりも弁室側に対する反対側に位置する、請求項１に記載のバルブ。
前記内側環状部および前記外側環状部は、前記シート側へ加締められている、請求項１または請求項２に記載のバルブ。
前記ゴム部材は、フッ素ゴムにより構成されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバルブ。
前記ダイヤフラムの前記シート側の面には、炭素膜またはフッ素樹脂膜からなる薄膜層が形成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバルブ。