JPH0710143Y2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、流体の急激な切替えを必要とする装置、例え
ば、多層薄膜結晶を成長させる気相成長装置の原料ガス
の切替えに適したバルブ装置の改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ボンベから気相成長装置への原料ガスの供給を切替える
従来のバルブ装置は、第４図（ａ）、（ｂ）や第５図
（ａ）、（ｂ）に示すものが知られている。

第４図（ａ）に示すバルブ装置は、図示しない原料ガス
を貯えた複数のボンベ１・1A・1Bと図示しない気相成長
装置の反応炉２の成長炉ラインとを導入管３・3A・3Bで
接続し、この複数の導入管３・3A・3Bには、単体の切替
えバルブ４・4A・4Bをそれぞれ配設しており、この複数
の切替えバルブ４・4A・4Bを適宜切替えて、原料ガスの
供給を切替えるようにしている。

一方、第４図（ｂ）に示すバルブ装置は、上記した複数
のボンベ１・1A・1Bと反応炉２の成長炉ラインとの間
に、上記複数の切替えバルブ４・4A・4Bを備えたバルブ
集合装置５を介在し、このバルブ集合装置５の切替えバ
ルブ４・4A・4Bを個々に動作させて、原料ガスの供給を
切替えるようにしている。

また、第４図のバルブ装置にベントライン６を配設する
場合には、第５図（ａ）に示す如く、複数のボンベ１・
1A・1Bに、単体のベントライン用切替えバルブ７・7A・
7Bをそれぞれ配設し、この複数のベントライン用切替え
バルブ７・7A・7Bを切替えることにより、原料ガスをベ
ントライン６に導送するか、又は、反応炉２の成長炉ラ
インに供給していた。

他方、このような切替えを実現すべく、第５図（ｂ）に
示すように、複数の切替えバルブ４・4A・4B、及び複数
のベントライン用切替えバルブ７・7A・7Bを備えたバル
ブ集合装置８を使用することもあった。

尚、第４図（ｂ）や第５図（ｂ）の符号Ｂは、各原料ガ
スラインの切替えバルブ４・4A・4Bからガス導出口迄の
距離を示す。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来のバルブ装置は、以上のように構成され、第４図
（ｂ）や第５図（ｂ）に示す如く、複数の切替えバルブ
４・4A・4Bの開閉部からガス導出口迄の距離Ｂが異なっ
ていた。

従って、切替えバルブ４・4A・4Bの切替えの際、原料ガ
スがガス導出口に導送される迄の時間に差が生じるた
め、各原料ガスラインの切替えバルブ４・4A・4Bを同じ
時間だけ開放しても、同じ量の原料ガスを反応炉２に供
給し得ず、正確な量の原料ガスの供給が困難であり、正
確な膜厚制御ができないという大きな欠点があった。

また、従来のバルブ装置には、第４図（ｂ）や第５図
（ｂ）に示す如く、原料ガスの溜り空間が発生し、原料
ガスの切替えを急激に行えないという問題点があった。

この問題点を同図に基づき具体的に詳説すると、切替え
バルブ４を閉塞し、切替えバルブ4A・4Bを開放して複数
のボンベ1A・1Bから原料ガスを供給する場合には、斜線
部Ａで示す領域に原料ガスが必ず溜ってしまうという問
題点があった。

そして、切替えバルブ４を開放して原料ガスを供給する
場合には、斜線部Ａの領域に溜った原料ガスが原料ガス
の急激な切替えを妨げるという欠点があった。

また、同様にして、切替えバルブ4Bを開放してボンベ1B
のみから原料ガスを供給する場合には、斜線部Ａ、及び
ハッチ部Ｂで示す領域に原料ガスが必ず溜ってしまうと
いう問題点があった。

上記欠点を是正しようと、実公昭39−23475号公報は、
流体の時間的遅延の防止等を目的とする流路切換装置を
開示している。

しかしながら、この流路切換装置では、閉塞状態の流路
における流体の流速が０なので、閉塞状態の流路が開放
した瞬間に流体の流速が０から立ち上がることとならざ
るを得なかった。

従って、流体の流速の一定化に時間を非常に要するとい
う重大な欠点があった。

さらに、流路の切換えに伴い流体の状態が変動するのを
防止し得ないという大きな問題点があった。

本考案は上記に鑑みなされたもので、流体の急激な切替
えを可能ならしめ、且つ、正確な流量の制御を図ること
のできるバルブ装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案においては上述の目的を達成するため、導出路を
備えた取付台と、この取付台の内部に配設され連通した
該導出路の端部を中心にして放射状態を呈した複数のバ
ルブ取付空間と、この複数のバルブ取付空間にそれぞれ
嵌着され該導出路の端部に開閉部を近接させた状態で流
路を開閉する複数のバルブと、該取付台の内部に配設さ
れ複数のバルブ取付空間にそれぞれ連通した複数の導入
路と、該取付台の内部に配設され複数の導入路に連通し
て放射状態を呈した複数のベントバルブ取付空間と、こ
の複数のベントバルブ取付空間にそれぞれ嵌着され導入
路に開閉部を近接させた状態で流路を開閉する複数のベ
ントバルブと、該取付台の内部に設けられ複数のベント
バルブ取付空間を相互に連通するベント流路と、該複数
の導入路に流体をそれぞれ供給する複数の供給源とを備
えるようにしている。

〔作用〕

上記構成を有する本考案によれば、流体の急激な切替え
を可能ならしめ、又、正確な流量の制御を図ることがで
きる。

また、閉塞状態の流路のベントバルブを開放し、流動す
る流体の流速を予め所定の値にしておき、切替えの際、
２つのバルブを同時に操作すれば、流体の流速を変化さ
せることなく、流路を極めてスムーズに切替えることが
可能となる。

従って、流体の流速の一定化に時間を非常に要するとい
う重大な欠点を解消することが可能になる。

さらに、複数のバルブと複数のベントバルブとを取付台
に集積化した状態で配設しているので、流路の切替えに
伴い流体の状態が変動するのを著しく抑制することがで
きる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第３図に示す一実施例に基づき本考案
を詳説する。

本考案に係るバルブ装置は、第１図や第２図（ｂ）、
（ｃ）に示す如く、マニホールド９の上下部に複数のバ
ルブ12・12A・12Bと複数のベントバルブ17・17A・17Bと
を集積化した状態でそれぞれ配設するようにしている。

上記マニホールド９は、同図に示す如く、ほぼ三角柱形
状を露呈した下部ブロック90と、この下部ブロック90よ
りも少々小さい同形状の上部ブロック91とを備えてい
る。

そして、下部ブロック90の平坦な上面部に上部ブロック
91が一体的な積層状態で載置され、下部ブロック90の中
心部と上部ブロック91の中心部とが位置決めして合致さ
れている。

この上部ブロック91は、第１図や第３図に示す如く、そ
の中心部に、図示しない原料ガス（流体）を図示しない
気相成長装置の反応炉２に導出する単一の導出路10が縦
貫して穿設され、この導出路10の上端部が上面部におい
て開口している。

また、上部ブロック91の三つの側面部には、第１図に示
す如く、ほぼ円筒形のバルブ取付空間11・11A・11Bがそ
れぞれ水平に穿設され、この複数のバルブ取付空間11・
11A・11Bの端部が三側面部においてそれぞれ開口してい
る。

この複数のバルブ取付空間11・11A・11Bは、第２図
（ａ）、（ｂ）や第３図に示す如く、少々窄んだ先端部
が導出部10の下端部にそれぞれ近接して連通され、導出
路10の下端部を中心にして120度の間隔で放射状態を露
呈しており、複数のバルブ12・12A・12Bを嵌着した固定
状態で収納している。

この複数のバルブ12・12A・12Bは、第２図（ａ）、
（ｂ）や第３図に示す如く、空気圧作動型のベローズバ
ルブから成り、弁体として機能する先端部のベローズ
（開閉部）が導出路10の下端部とバルブ取付空間11・11
A・11Bの先端部との連通部に当接し、原料ガスの流路を
開閉して切替える機能を有している。

然して、複数のバルブ12・12A・12Bの先端部は、第２図
（ｂ）に示す如く、導出路10の下端部にそれぞれ近接し
ている。

一方、上記した下部ブロック90は、第２図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）や第３図に示す如く、その内部に、断面
ほぼ正三角形を画成する複数の導入路13・13A・13Bが縦
貫して穿設されている。

この複数の導入路13・13A・13Bは、第１図や第３図に示
す如く、その下端部が下部ブロック90の下面部において
それぞれ開口形成され、原料ガスを貯えた複数のボンベ
１・1A・1Bに導入管３・3A・3Bを介してそれぞれ接続さ
れている。

そして、複数の導入路13・13A・13Bは、第２図（ａ）に
示す如く、上部ブロック91の内部に延設され、上端部が
複数のバルブ取付空間11・11A・11Bの下面にそれぞれ連
通されている。

また、下部ブロック90の三つの側面部には、第１図に示
す如く、ほぼ円筒形のベントバルブ取付空間14・14A・1
4Bがそれぞれ水平に穿設され、この複数のベントバルブ
取付空間14・14A・14Bの端部が三側面部においてそれぞ
れ開口している。

この複数のベントバルブ取付空間14・14A・14Bは、第２
図（ａ）、（ｃ）や第３図に示す如く、少々窄んだ先端
部が導入路にそれぞれ近接して連通されている。

また、複数のベントバルブ取付空間14・14A・14Bは、第
２図（ｃ）に示す如く、断面ほぼ正三角形を画成するベ
ント流路15により相互に水平方向に接続され、このベン
ト流路15がベントライン６のベント口16に接続されてい
る。

然して、複数のベントバルブ取付空間14・14A・14Bは、
下部ブロック90の中心部を中心にして120度の間隔で放
射状態を露呈し、複数のベントバルブ17・17A・17Bを嵌
着した固定状態で収納している。

この複数のベントバルブ17・17A・17Bは、第２図
（ａ）、（ｃ）や第３図に示す如く、空気圧作動型のベ
ローズバルブから成り、弁体として機能する先端部のベ
ローズ（開閉部）が導入路13・13A・13Bとベントバルブ
取付空間14・14A・14Bの先端部との連通部に当接してい
る。

然して、複数のベントバルブ17・17A・17Bは、導入路13
・13A・13B側のデッドスペースを最小にするとともに、
ベント流路15と導入路13・13A・13Bとを切替える機能を
有している。

また、複数のベントバルブ17・17A・17Bのベローズは、
複数のバルブ12・12A・12Bと同様に、導入路13・13A・1
3Bにそれぞれ近接した状態を露呈している。

尚、第３図における18・18A・18B・19・19A・19Bは、各
原料ガスの溜まり部分を示す。

次に、本考案に係るバルブ装置の動作について説明す
る。

先ず、原料ガスをベントライン６の側に供給する場合に
は、複数のバルブ12・12A・12Bを閉塞するとともに、複
数のベントバルブ17・17A・17Bを開放すれば良い。

すると、原料ガスがボンベ１・1A・1Bから導入管３・3A
・3B、導入路13・13A・13B、ベントバルブ取付空間14・
14A・14B、ベント流路15、及びベント口16を順次経由し
てベントライン６に供給される。

尚、この供給の際、ベント流路15の圧力は、一定の値に
維持される。

次いで、ボンベ１の原料ガスを気相成長装置の反応炉２
に供給する場合には、ベントボルブ17を閉塞するととも
に、バルブ12を開放すれば良い。

すると、原料ガスがボンベ１から導入管３、導入管13、
バルブ取付空間14、及び導出路10を順次経由して気相成
長装置の反応炉２に供給される。

次いで、ボンベ１の所定量の原料ガス（所定量は、流れ
る量が一定なので、供給時間によって決定される）を気
相成長装置の反応炉２に供給した後、ボンベ1Aの原料ガ
スを気相成長装置の反応炉２に供給する場合には、バル
ブ12を閉塞するとともに、ベントバルブ17を開放し、ボ
ンベ１からの原料ガスの供給を停止する。

そして、ベントバルブ17Aを閉塞し、バルブ12Aを開放す
れば良い。

すると、原料ガスがボンベ1Aから導入管3A、導入路13
A、バルブ取付空間14A、及び導出路10を順次経由して気
相成長装置の反応炉２に供給されることとなる。

この供給の際、複数のバルブ12・12A・12Bが導出路10の
下端部を中心に120度の間隔で放射状態に配設され、し
かも、原料ガスの切替えの際、各原料ガスのバルブ12・
12Aから反応炉２迄の距離が同一なので、複数のバルブ1
2・12A・12Bの切替え時刻と導出路10迄の時刻のずれが
各原料ガス間で存在しなくなる。

然して、バルブ12・12Aの開放時間を正確に制御しさえ
すれば、反応炉２に供給する原料ガスの量を正確に制御
することができる。

また、複数のバルブ12・12A・12Bの弁体として機能する
先端部が導出路10の下端部に近接しているので、各原料
ガスの溜まり部分18・18A・18Bを最小にすることがで
き、原料ガスの急激な切替えが可能となる。

さらに、複数のベントバルブ17・17A・17Bの弁体として
機能する先端部が導入路13・13A・13Bに近接しているの
で、各原料ガスの溜まり部分19・19A・19Bを最小にする
ことができ、原料ガス供給系の配管上に原料ガスが溜ま
るスペースをなくすことができるとともに、原料ガスの
急激な切替えが可能となる。

従って、気相成長装置を使用して多層薄膜結晶を成長さ
せる際、供給源からの流体を急激に切替えることができ
るので、原子層のオーダーで膜厚の制御された多層薄膜
結晶を容易に成長させることができるという格別の効果
がある。

尚、上記諸説明では、ベローズバルブからなるバルブ12
・12A・12Bやベントバルブ17・17A・17Bを使用したもの
を示したが、何等これに限定されるものではなく、ダイ
アフラムバルブ等を使用するようにしても良く、又、バ
ルブ12・12A・12Bやベントバルブ17・17A・17Bの数を適
宜増減しても良い。

また、上記諸説明では原料ガスを気相成長装置の反応炉
２に供給するものを示したが、何等これに限定されるも
のではなく、原料の供給を必要とする種類の装置に応用
することができるのは明白である。

さらに、上記諸説明では原料ガスを供給するものを示し
たが、液体等からなる原料を供給するようにしても同様
の作用効果を奏する。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、流体の急激な切替えを可
能ならしめることができるという顕著な効果がある。

また、正確な流量の制御を図ることができるという優れ
た効果がある。

また、本考案によれば、閉塞状態の流路のベントバルブ
を開放し、流動する流体の流速を予め所定の値にしてお
き、切替えの際、２つのバルブを同時に操作すれば、流
体の流速を変化させることなく、流路を極めてスムーズ
に切替えることができるという顕著な効果が期待でき
る。

従って、流体の流速は一定化に時間を非常に要するとい
う重大な欠点を解消することが可能になる。

さらに、複数のバルブと複数のベントバルブとを取付台
に集積化した状態で配設しているので、流路の切替えに
伴い流体の状態が変動するのを簡易な構成で著しく抑制
することができるという大なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るバルブ装置の一実施例を示す全体
斜視図、第２図（ａ）は第１図の面Ｚで切断したときの
縦断面図、第２図（ｂ）は本考案に係るバルブ装置の上
部を示す横断面図、第２図（ｃ）は本考案に係るバルブ
装置の下部を示す横断面図、第３図は本考案に係るバル
ブ装置の一実施例を示す流体回路構成図、第４図
（ａ）、（ｂ）は従来のバルブ装置を示す説明図、第５
図（ａ）、（ｂ）は従来の他のバルブ装置を示す説明図
である。 １・1A・1B……ボンベ（供給源）、２……反応炉、９…
…マニホールド（取付台）、10……導出路、11・11A・1
1B……バルブ取付空間、12・12A・12B……バルブ、13・
13A・13B……導入路、14・14A・14B……ベントバルブ取
付空間、15……ベント流路、17・17A・17B……ベントバ
ルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】導出路を備えた取付台と、この取付台の内
   部に配設され連通した該導出路の端部を中心にして放射
   状態を呈した複数のバルブ取付空間と、この複数のバル
   ブ取付空間にそれぞれ嵌着され該導出路の端部に開閉部
   を近接させた状態で流路を開閉する複数のバルブと、該
   取付台の内部に配設され複数のバルブ取付空間にそれぞ
   れ連通した複数の導入路と、該取付台の内部に配設され
   複数の導入路に連通して放射状態を呈した複数のベント
   バルブ取付空間と、この複数のベントバルブ取付空間に
   それぞれ嵌着され導入路に開閉部を近接させた状態で流
   路を開閉する複数のベントバルブと、該取付台の内部に
   設けられ複数のベントバルブ取付空間を相互に連通する
   ベント流路と、該複数の導入路に流体をそれぞれ供給す
   る複数の供給する複数の供給源とを備えたことを特徴と
   するバルブ装置。