特開 2024-50141 バルブ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024050141

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】バルブ装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/16 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

F16K7/16 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156803

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】390033857

【氏名又は名称】株式会社フジキン

(72)【発明者】

【氏名】石橋 圭介

(72)【発明者】

【氏名】小原 俊治

(72)【発明者】

【氏名】藥師神 忠幸

(57)【要約】      （修正有）

【課題】Ｃｖ値を確保し、変形するおそれの少ないインナーディスクを備えるバルブ装置を提供すること。
【解決手段】インナーディスク２０は、内側環状部２２、外側環状部２１及び接続部２３とからなり、接続部２３は内側環状部２２の一旦側外周面と外側環状部２１の内周面とを接続する梁部２３ａと、梁部２３ａと内側環状部２２の外周面とを接続する支持部２３ｂとを備えるとともに、梁部２３ａと梁部２３ａとの間には貫通する孔部２４が設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体通路である第１流路及び第２流路並びに当該第１流路及び第２流路と連通する弁室を形成するバルブボディと、
前記第１流路の前記弁室に開口する開口の周囲に配置される内側環状部、前記内側環状部の外周側に配置される内側環状部より短尺の外側環状部及び前記内側環状部の一端側で前記外側環状部を内側環状部に接続する接続部を有するインナーディスクと、
前記内側環状部の外側環状部側となる一端部に配設される環状の上側シートと接触・離間することにより前記第１流路と前記第２流路との遮断・連通を行い、下面周縁部が前記外側環状部の上面と接触し、上面周縁部を上方から下方へ押圧する押さえアダプタにより押圧配置させられるダイヤフラムと、
前記内側環状部の他端部に配設され、前記弁室の底面である弁室底面と密着する環状の下側シートとを備え、
前記接続部は前記内側環状部の一旦側外周面と前記外側環状部の内周面とを接続する複数の梁部と、前記梁部と前記内側環状部の外周面とを接続する支持部とを備えるとともに、梁部と梁部との間には貫通する孔部が設けられているバルブ装置。

【請求項2】

前記支持部は付加積層造形により形成される、請求項１に記載のバルブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、バルブ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体製造工程においては、半導体製造装置のチャンバに対して、各種のプロセスガスの供給を制御するバルブ装置が用いられている。特許文献１に記載の発明は、主として半導体製造設備のガス供給系等に於いて使用されるダイレクトタッチ型のメタルダイヤフラム弁に関するものであり、図３に示すように、メタルダイヤフラム弁１００のバルブボディ１０１には、流体入口１１０、流体出口１１１、弁座１１３、メタルダイヤフラム１０２を有している。弁座１１３はバルブボディ１０１に形成された円環溝に配設されている。流体は、流体入口１１０から入りメタルダイヤフラム１０２の下面側から弁室１１２を通過して流体出口１１１から出ていく。

【0003】

特許文献２に記載の発明は、特許文献１と同じく、主として半導体製造設備のガス供給系等に於いて使用されるダイヤフラム弁に関するものであり、図４に示すように、バルブ装置２００のバルブボディ２０２は、第１の流路２２１、第２流路２２２、弁室２２３を備えている。弁室２２３には、インナーディスク２０３が配設されており、インナーディスク２０３は、内側環状部２３２と外側環状部２３１を備え、内側環状部２３２の上端部にはダイヤフラム２４１と接触・離間するバルブシート２４８が配設され、内側環状部２３２の下端部には弁室２２３の底面と密着するディスクシール２４９が配設されている。

【0004】

特許文献２に記載のバルブ装置２００は、特許文献１に記載のメタルダイヤフラム弁１００にはない取り換え交換可能なインナーディスク２０３を備えているので、特許文献１に記載のメタルダイヤフラム弁１００のように、弁座１１３を配置する溝をバルブボディ２０２に形成しなくてもよいので加工が容易という利点がある。また、特許文献１に記載のメタルダイヤフラム弁１００では、弁座１１３等が消耗した場合、その取り換え等にバルブボディ１０１の追加工等を行わなければならないのに比べ、特許文献２に記載のバルブ装置２００では、インナーディスク２０３を取り出して、修理交換ができるのでメンテナンスが容易という利点を有している。

【0005】

さらに、特許文献２に記載のバルブ装置２００の弁室２２３は、特許文献１に記載のメタルダイヤフラム弁１００の弁室１１２と比べて上下方向に深く形成されている。この違いによって、特許文献２に記載のバルブ装置２００では大容量の流体を処理できることとなった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－２６５７７号公報

【特許文献2】国際公開ＷＯ２０１９／１９３９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図４の特許文献２のバルブ装置２００において、ボンネット２０５をねじ穴２２５にねじ込んで、押さえアダプタ２４３を上から押圧し、押さえアダプタ２４３がダイヤフラム２４１の周縁を上から押圧し、ダイヤフラム２４１の周縁が外側環状部２３１を上から押圧し、その力は内側環状部２３２に伝わり、ディスクシール２４９が上から弁室２２３の底面に押しつぶされてインナーディスク２０３は所定の位置に配置される構造となっている。

【0008】

しかし、特許文献２のバルブ装置２００では、ボンネット２０５を締めこんでもディスクシール２４９がつぶれ切らずインナーディスク２０３が設計位置まで下がりきらないという問題があった。インナーディスク２０３が設計位置まで下がりきらないと、バルブシート２４８とダイヤフラム２４１との隙間が小さくなり、Ｃｖ値が小さくなるという問題が生じてしまう。ここでＣｖ値とは、開閉弁におけるガス等の流体の流れやすさを示す指標である。

【0009】

また、インナーディスク２０３を設計位置まで下げるために、ボンネット２０５の締め込み荷重を大きくしたとしても、内側環状部２３２と外側環状部２３１とをつなぐ部分に過大な力がかかり変形が生じ、インナーディスク２０３の外側環状部２３１が設計位置にあっても内側環状部２３２およびバルブシート２４８の位置が設計位置まで下がらず、Ｃｖ値が小さくなってしまう。

【0010】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、変形が生じず、所定のＣｖ値を確保可能なインナーディスクを備えるバルブ装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明（１）は、
流体通路である第１流路及び第２流路並びに当該第１流路及び第２流路と連通する弁室を形成するバルブボディと、前記第１流路の前記弁室に開口する開口の周囲に配置される内側環状部、前記内側環状部の外周側に配置される外側環状部、及び前記内側環状部と前記外側環状部とを接続する接続部を有するインナーディスクと、前記内側環状部の上端部に配設される環状の上側シートと接触・離間することにより前記第１流路と前記第２流路との遮断・連通を行い、下面周縁部が前記外側環状部の上面と接触し、上面周縁部を上方から下方へ押圧する押さえアダプタにより押圧配置させられるダイヤフラムと、前記内側環状部の下端部に配設され、前記弁室の底面である弁室底面と密着する環状の下側シートとを備え、前記接続部は前記内側環状部の外周面上部と前記外側環状部の内周面とを接続する梁部と、前記梁部の下面と前記内側環状部の外周面とを接続する支持部とを備え、上下を貫通する孔部が設けられている、バルブ装置である。

【0012】

本発明（１）では、インナーディスクの接続部において支持部が梁部を支持する構造とすることにより、インナーディスクの梁部の変形を防ぐことが可能で、また梁部の変形が無いため上側シートの位置を設定どおりとすることが可能であるため、Ｃｖ値を確保することが可能となる。

【0013】

本発明（２）は、前記支持部は付加積層造形により形成される、本発明（１）のバルブ装置である。

【0014】

本発明（２）によると、支持部を付加積層造形により形成したことで、インナーディスクは複雑な工程を経ることなく梁部の変形を防ぐ十分な強度がある支持部を持つことが可能となる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、インナーディスクの変形が生じず、所定のＣｖ値を確保することが可能なバルブ装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態に係るバルブ装置の部分断面図である。

【図2】インナーディスクの斜視図である。

【図3】特許文献１のメタルダイヤフラム弁の部分断面図である。

【図4】特許文献２のバルブ装置の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0018】

まず、本発明の実施の形態に係るバルブ装置について図１に開示されたバルブ装置１の部分断面図を用いて説明する。バルブボディ１０には第１流路１１、第２流路１２及び弁室１３が形成され、弁室１３の底面に形成された底面開口１５により弁室１３と第１流路１１が、弁室１３の側面に形成された側面開口により弁室と第２流路が連通している。上部にはボンネット部１６が内部に凹所を備えて形成されている。弁室１３には、インナーディスク２０が配置させられている。インナーディスク２０は、外側環状部２１と、内側環状部２２と、外側環状部２１と内側環状部２２とを接続する接続部２３と、接続部２３と内側環状部２２を備えている。内側環状部２２の上端部には、上側シート用溝２２ａが形成され、上側シート２６が配設される。内側環状部２２の下端部には、下側シート用溝２２ｂが形成され、下側シート２５が配設されており、下側シート２５が弁室底面１４と密着している。接続部２３は内側環状部２２の外周面上部と外側環状部２１の内周面との間を接続する梁部２３ａと梁部２３ａを支持するように梁部２３ａと内側環状部２２の外周面を接続する支持部２３ｂからなる。本形態において、梁部２３ａは４つ形成されており、各梁部２３ａの間には上下を貫通する孔部２４が４つ開けられている。流体を流れやすくするために孔部２４は長穴形状とされており、梁部２３ａの上面は内側環状部２２および外側環状部２１の上面と比較して凹んだ形状となっている。支持部２３ｂは梁部２３ａの下面から内側環状部２２の外周面にかけて略三角形状に４つ設けられて梁部２３ａを支持し、梁部２３ａの変形を防いでいる。梁部２３ａは切削加工を用いて形成されたインナーディスクにＡＭ装置（３Ｄ造形装置）を用いた付加積層造形を行うことにより形成されている。上側シート２６の上には押さえアダプタ３０で押圧されるダイヤフラム３３が配設されている。インナーディスク２０が配置された状態において、第１流路１１に流入した流体は底面開口１５を通過し、下端部から内側環状部２２の内部に入り上端部から出る。そして、上側シート２６とダイヤフラム３３の間隙および孔部２４を経由し第２流路１２から流出する。

【0019】

ボンネット１６の上方には、下側ケーシング５０と上側ケーシング６０を筐体とするアクチュエータが配置されている。アクチュエータは、スプリングコイル６１、第１ピストン６５、バルクヘッド７２，第２ピストン６９、ステム３８から構成され、操作ガス供給口６２から導入された操作ガスが操作ガス通路６４を通ってステム３８を上下動させる。上側ケーシング６０と下側ケーシング５０とは、上側ケーシング下部雌ねじ７１と下側ケーシング雄ねじ５１との螺合で接続している。気密性を保つために多くのＯリング６３，６６，６７，６８，７０，５２が配設させられている。

【0020】

下側ケーシング５０の下部凹所には、蓋４０、テーパリング３９、ボール３７で構成される推力増大機構が備えられている。バルブボディ１０とアクチュエータとはナット３４によってつながれている。ナット下部雌ねじ３５とボンネット部上部雄ねじ１７が螺合している。ナット上部雄ねじ４３と下側ケーシング雌ねじ５３とは螺合しており、ナット３４を捻じ込むことで押えアダプタ３０がダイヤフラム３３周縁を押圧し、外側環状部２１との間でダイヤフラム３３を固定している。蓋雄ねじ４１とナット上部雌ねじ４２とは螺合している。

【0021】

ステム３８の先端テーパー部がディスク３６を下方に押圧し、ディスク３６がダイヤフラム押さえ３２を下方に押圧し、ダイヤフラム３３を押圧して変形させて上側シート２６に接触させて流体の流れを遮断する。ステム３８が上方に移動すると開となり流体が流れる。

【産業上の利用可能性】

【0022】

以上説明したように、本発明はＣｖ値を確保し、変形するおそれの少ないインナーディスクを備えるバルブ装置等を提供することができる。

【符号の説明】

【0023】

１ バルブ装置
１０ バルブボディ
１１ 第１流路
１２ 第２流路
１３ 弁室
１４ 弁室底面
１５ 第１開口
１６ ボンネット部
１７ ボンネット部上部雄ねじ
２０ インナーディスク
２１ 外側環状部
２２ 内側環状部
２２ａ 上側シート用溝
２２ｂ 下側シート用溝
２３ 接続部
２３ａ 梁部
２３ｂ 支持部
２４ 孔部
２５ 下側シート
２６ 上側シート
３０ 押さえアダプタ
３２ ダイヤフラム押さえ
３３ ダイヤフラム
３４ ナット
３５ ナット下部雌ねじ
３６ ディスク
３７ ボール
３８ ステム
３９ テーパリング
４０ 蓋
４１ 蓋雄ねじ
４２ ナット上部雌ねじ
４３ ナット上部雄ねじ
５０ 下側ケーシング
５１ 下側ケーシング雄ねじ
５２ Ｏリング
５３ 下側ケーシング雌ねじ
６０ 上側ケーシング
６１ スプリングコイル
６２ 操作ガス供給口
６３ Ｏリング
６４ 操作ガス通路
６５ 第１ピストン
６６、６７、６８ Ｏリング
６９ 第２ピストン
７０ Ｏリング
７１ 上側ケーシング下部雌ねじ
７２ バルクヘッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】