CN100451412C

CN100451412C - 阀以及具有该阀的流体系统

Info

Publication number: CN100451412C
Application number: CNB2005800040972A
Authority: CN
Inventors: 花田敏广
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: KR20060133571A; CN1918417A; US7549437B2; US20070215214A1; KR101272169B1; WO2005075865A1

Abstract

阀包括：具备在轴线方向上驱动阀体(7)的活塞(4)的驱动部(2)，在轴线方向的一端具有收纳阀体(7)的阀室(17)的阀本体(1)，和台座(3)。驱动部(2)具备从轴线方向的一端垂下的脚部(11)，脚部(11)在其内侧形成收纳阀本体(1)的收容部。在收容部内插入阀本体(1)，以在阀本体(1)的阀室(17)内收纳驱动部(2)的阀体(7)，然后在使台座(3)与轴线方向上的阀本体(1)的另一端相触接的状态下，将台座(3)固定在脚部(11)上，由此将阀本体(1)夹持在台座(3)与驱动部(2)之间。该阀可以使用于流体供给系统或流体排出系统等流体系统中。

Description

阀以及具有该阀的流体系统

技术领域

本发明涉及在腐蚀性高的流体或腐蚀性气体的气氛下也可以使用、在阀本体与驱动部的连结上不使用金属螺栓等的阀以及具有该阀的流体系统，更详细地说，涉及紧凑且组装容易的阀以及具有该阀的流体系统。

背景技术

以往，在用于输送各种化学药液、纯水、电解液等的管线中所使用的阀，如图15所示，具有阀本体67与驱动部68由金属螺栓69连结的构造(例如，参照特开平8-159307号公报以及特开平11-304030号公报)。

在以往的阀中，具有下述问题：由于从阀本体67与驱动部68的间隙泄漏或透过的腐蚀性的流体或包含在阀所设置的气氛中的腐蚀性气体，金属螺栓69受到腐蚀，最严重的情况下金属螺栓69断裂而使阀破坏。作为解决该问题的方法，尝试了在金属螺栓69上实施耐腐蚀性的涂层的方法和将金属螺栓69树脂化的方法。但是，在前者的方法中，尤其是难以将与螺母相螺合的部分完全涂覆，成本也大幅度地增加。另外，在后者的方法中，由于树脂制的螺栓不具有充分的强度，因此具有可以使用的流体的压力范围受到限制的问题。

发明内容

本发明的目的在于消除上述以往技术的问题点，提供一种不使用金属螺栓、可以容易地进行组装而且紧凑的阀以及具有该阀的流体系统。

本发明，作为第1方式，提供一种阀，该阀具备在轴线方向上驱动阀体的驱动部、和在上述轴线方向的一端具有收纳上述阀体的阀室的阀本体，其中：上述阀还具备台座，同时上述驱动部具备沿上述轴线方向垂下的脚部，该脚部在其内侧形成收纳上述阀本体的收容部，在该收容部内插入上述阀本体以在上述阀本体的上述阀室内收纳上述驱动部的上述阀体，然后以使上述台座与上述轴线方向上的上述阀本体的另一端相触接的状态，将该台座固定在上述脚部上，由此将上述阀本体夹持在上述台座与上述驱动部之间。

在上述阀中，优选为，上述脚部是在上述轴线方向上从上述驱动部相对向地垂下的一对脚部，上述收容部形成在上述一对脚部之间。

另外，在上述阀中，可以通过粘接或焊接来将上述脚部与上述台座固定。

另外，在上述阀中，可以通过将沿与上述轴线方向相垂直的方向突出的凸部以及与该凸部相接合(配合，卡合)的凹部中的一方设置在上述脚部上，将该凸部以及凹部中的另一方设置在上述台座上，并使上述凸部与上述凹部相接合，从而将上述脚部与上述台座固定。

在优选的实施方式中，上述台座具有收纳上述轴线方向上的上述脚部的一端部的凹陷部，上述凸部以及凹部中的一方形成在上述脚部的一端部的外侧面上，该凸部和凹部中的另一方形成在上述凹陷部的侧壁上。

在又一优选的实施方式中，上述台座具有插入上述收容部内的突出部，上述凸部以及凹部中的一方形成在上述脚部的内侧面上，该凸部和凹部中的另一方形成在上述突出部的周面上的与上述脚部的内侧面相对的部分上。

另外，本发明，作为第2方式，提供一种具有上述任何一种阀的流体系统。在这样的流体系统中，包括流体供给系统或流体排出系统。

本发明的阀以及具有该阀的流体系统设为上述的构造，可以得到下述的优异效果。

本发明的阀，通过将阀本体夹持在驱动部与台座之间来保持阀本体，因此在阀本体与驱动部的接合上不需要使用螺栓，不会有由于腐蚀性的流体或气体而在连接部产生损伤从而使阀破损的危险。特别是，通过协动的凸部和凹部的接合、粘结、焊接来固定台座和脚部，在阀的装配上不需要螺栓等连接用具，因此是有效的。另外，本发明的阀，由于其构造简单，因此紧凑，装配容易，维修性也优异。因此，例如所谓流体供给系统或流体排出系统的具有本发明的阀的流体系统，可以缩小系统本身，可以实现维修作业的省力化。

附图说明

下面参照附图并基于本发明的实施方式进一步详细地说明本发明的上述以及其他的目的、特征和优点。

图1是表示由本发明的第1实施方式构成的阀的关闭状态的纵剖图；

图2是从侧面(与流路轴线垂直的方向)观察图1所示的阀的纵剖图；

图3是表示图1所示的阀的打开状态的纵剖图；

图4是图1所示的阀的立体图；

图5是图1所示的阀的驱动部的立体图；

图6是图1所示的阀的台座(底座，基座)的立体图；

图7是表示在图5所示的驱动部上嵌入(装配)有阀本体的状态的立体图；

图8是表示在图7所示的驱动部与阀本体的组装体上进一步嵌入有台座的状态的立体图；

图9是表示由本发明的第2实施方式构成的阀的立体图；

图10是表示由本发明的第3实施方式构成的阀的驱动部的立体图；

图11是由本发明的第3实施方式构成的阀的台座的立体图；

图12是表示具有本发明的阀的流体供给系统的结构简图；

图13是表示具有本发明的阀的其他的流体供给系统的结构简图；

图14是表示具有本发明的阀的流体排出系统的结构简图；

图15是表示以往的阀的纵剖图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。不言自明，本发明并不局限于本实施方式。

如果参照图1，由本发明的第1实施方式构成的阀具备：阀本体1、驱动部2、台座3、活塞4、隔膜压紧件6、阀体7和隔膜8。

在阀本体1上设有：位于轴线方向上端的中央的阀室17、与阀室17相连通的入口流路9和出口流路10。另外，在阀本体1的上表面的阀室17的外侧，设有环状槽18。

在驱动部2的内部，设有圆筒状的缸部13，在驱动部2的下部，以使驱动部2的侧面向下方延长的方式设有一对脚部11。脚部11在其下部内壁上，具有向流路轴线方向延长且截面形成为矩形的槽12。在两脚部11之间形成有嵌插有阀本体1的收容部，脚部的下部以槽12的上表面与阀本体1的下端面成为同一平面的方式设置。进而，在驱动部2的侧面上，设有分别与缸部13的上侧和下侧相连通的一对工作流体供给口14、15。

台座3具备：基部，和设在基部的上方并插入脚部11中间的突出部。在突出部的上部两侧，设有在流路轴线方向上延长的嵌合用的矩形状凸部16。另外，台座3的基部，与突出部相比，更向水平方向外侧延伸，其宽度可以与驱动部2的宽度相同，也可以比其更长。矩形状凸部16，具有与驱动部2的槽12相互补的形状，通过与驱动部2的槽12相嵌合或接合而将阀本体1夹持固定在驱动部2和台座3之间。

活塞4，以密封状态且在轴线方向上上下移动自如地嵌插在驱动部2的缸部13内。在活塞4的底面中央，设有从该处垂下的杆部5。

隔膜压紧件6，在其中央部具有活塞4的杆部5贯通的贯通孔19，并被夹持在阀本体1和驱动部2之间。

阀体7收纳在阀室17内。阀体7，被螺纹接合在贯通隔膜压紧件6的贯通孔19、且从隔膜压紧件6的下表面突出的上述活塞4的杆部5的前端上，并构成得与活塞4的上下移动相一致地沿轴线方向上下移动。另外，阀体7在外周上具有隔膜8。隔膜8的外周缘，嵌插在阀本体1的环状槽18内，并被夹持在隔膜压紧件6与阀本体1之间，防止内部流体向外部泄漏。

另外，在本发明中驱动部的形式不仅局限于气动式，也可以是手动式、电动式，没有特别限定。对于阀的形式，也不仅局限于隔膜阀，也可以是针型阀、套筒节流阀(ピンチ弁)等，没有特别限定。

另外，在本发明中，作为本体等的构件，适于使用PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)等氟树脂，但也可以使用聚氯乙烯、聚丙烯等其他的塑料，这些材料没有特别限定。

如以上所说明，本发明的阀部件数目少，其构造简单，而且为紧凑的结构。

接下来对本实施方式的阀的组装方法进行说明。

首先，将阀本体1嵌入驱动部2的一对脚部11之间，并将阀体7收纳在阀本体1的阀室7内(图7的状态)。此时脚部11的前端从阀本体1的下表面向下方突出，脚部11的内壁的槽12的上表面与阀本体1的下表面成为同一平面。另外，隔膜8由隔膜压紧件6夹持在阀本体1和驱动部2之间。

进而，在使台座3的突出部的上端与阀本体1的下端相触接的状态下，将具有与槽12相对应的形状的台座3的矩形状凸部16嵌入脚部11的槽12内(图8的状态)。由此阀本体1由驱动部2和台座3所夹持固定(图4的状态)。

这样，本发明的阀，组装极为容易，也根本不需要螺栓等连接用具，因此不会有下述情况：因腐蚀性的流体或包含在阀所设置的气氛中的腐蚀性气体，金属制的螺栓受到腐蚀，因此螺栓断裂而使阀破坏。进而，由于阀的各部件是树脂制的，因此根据树脂的特性可以使用在各种药液管线内。特别是在使用氟树脂时，可以不用担心腐蚀地使用阀。另外，对于拆卸方法，只要以相反的顺序进行上述组装方法即可。因此，阀的拆卸也极其容易，本发明的阀的维修性优异。

除此之外，脚部11与台座3的固定，不仅局限于嵌合，也可以通过粘接、热焊接(熱溶着)、超声波焊接或振动焊接等焊接来进行。进而，为了脚部11与台座3的固定，也可以合并使用嵌合与粘接或焊接。

在采用由粘接进行的组装方法时，在脚部的端面和台座的延长部的上表面(即接合面)中的至少任意一方上涂布粘接剂，在将阀本体嵌插在两脚部之间的状态下将脚部与台座压接，使粘接剂硬化(固化)。另外，这里所使用的粘接剂的种类没有特别限定，只要能够相对于脚部与台座的材料得到充分的粘接强度，可以使用任意的粘接剂。

在采用由焊接进行的组装方法时，通过由加热器等进行的加热、使用了振动或超声波的摩擦热等使脚部的端面与台座的延长部的接合面熔化，并将它们压接而接合。

由上述的结构构成的本实施方式的阀的动作如下所述。

图1及图2表示阀的关闭状态，当从外部向设在驱动部2的侧面上的工作流体供给口14注入工作流体(例如压缩了的空气等)时，由工作流体的压力，活塞4被向上推压，与其相接合的杆部5被向上方牵引，与杆部5的下端部相接合的阀体7也被向上方牵引，从而阀变为打开状态(图3的状态)。

另一方面，在从工作流体供给口15注入工作流体时，活塞4被向下推压，同时杆部5和与其下端部相接合的阀体7也被向下推压，阀变为关闭状态(图1以及图2的状态)。

在图9中表示本发明的阀的第2实施方式。

由第2实施方式构成的阀具备：阀本体20、驱动部21和台座24。

阀本体20的结构与第1实施方式的阀的阀本体1相同，因此省略对其各构成部分的说明。

驱动部21在下述方面与第1实施方式的阀的驱动部2不同：在其脚部22的前端形成有向外侧突出的矩形状凸部23。

台座24的中央部在流路轴线方向上延长而且呈凹陷成矩形状剖面的槽形状。在台座24的内壁上，设有在流路轴线方向上延长而且具有与驱动部21的矩形状凸部23相对应的形状的剖面矩形状的凹状槽部25，在该凹状槽部25上嵌合有矩形状凸部23。

在第2实施方式的阀中，与第1实施方式的阀相同，通过将台座24与脚部22嵌合固定，而将嵌插在驱动部21的脚部22之间的阀本体20夹持在驱动部21和台座24之间。

这样，第2实施方式的阀，与第1实施方式的阀相同，形成构造简单、紧凑且组装容易的结构。

另外，对于第2实施方式的阀的动作，与第1实施方式的阀相同，因此省略说明。

在图10以及图11中，表示由本发明的第3实施方式构成的阀。

第3实施方式的阀的驱动部26，在脚部27的槽28形成为圆环状的方面，与第1实施方式的阀的驱动部2不同。

另外，第3实施方式的阀的台座29，其中央部从板状的基部突出成圆柱状，在该圆柱的上部外周上设有向半径方向突出的一对凸部30。

第3实施方式的阀的其他的构造，与第1实施方式的阀相同，这里不再详细说明。

脚部27与台座29的固定如以下那样进行。

首先，在使凸部30朝向与阀本体的流路轴线方向相同的方向的状态下，将脚部27与台座29嵌合。

接下来，使台座29旋转90度，使凸部30与脚部27的槽28嵌合，由此将脚部27与台座29固定，将嵌插在驱动部26的脚部27之间的阀本体夹持在驱动部26和台座29之间。

这样，第3实施方式的阀，与第1实施方式的阀相同，形成构造简单、紧凑且组装容易的结构。

另外，对于第3实施方式的阀的动作，与第1实施方式的阀相同，因此省略说明。

在图12中表示使用了本发明的阀的流体供给系统。

如图12所示，循环管线31，以从槽32、经由泵33、阀34而向槽32循环的方式配置。另外，供给管线35，从循环管线31的中途分支并延长，从上游侧顺序串联配置有阀36、调节器37、流量计38和电动套筒节流阀39。也可以在循环管线31的泵33的下游侧配置压力计40，在供给管线35的调节器37的下游侧配置压力传感器41。另外，作为在各管线中流动的液体使用的是药液。下面对在各管线中配置的构件进行详细说明。

槽32，是用于储存用于向使用点(使用位置，use point)提供的药液的部分。在本实施例中，作为流体使用的是药液(盐酸、硫酸、硝酸、氟酸、氢氧化钠、氨水等)，但也可以使用纯水、抗蚀剂、CMP用浆料(slurry)等，只要是适于在使用点使用的流体，没有特别限定。

泵33，是向各条管线压送流体的隔膜泵(bellows pump)。虽然在本实施例中使用的是隔膜泵，但有没有脉冲的产生都没有关系，使用任何的泵都可以，没有特别限定。

阀34、36，是例如第1实施方式的阀那样的本发明的阀，对于其动作，与第1实施方式的阀相同，因此将说明省略。

调节器37起到抑制流体的脉动、将压力控制为大致一定的作用。

流量计38，是利用超声波的传播时间差来测量流体的流量的超声波式流量计。虽然在本实施例中使用的是超声波式流量计，但也可以使用卡门涡旋式流量计、叶轮式流量计、电磁流量计、差压式流量计、容积式流量计、热线式流量计或质量流量计等其他的流量计。

电动套筒节流阀39，是通过电气驱动使开度变化而进行流量控制的电气驱动式自动套筒节流阀。虽然在本实施例中使用的是电气驱动式自动套筒节流阀，但只要是自动进行开闭操作的驱动方式，也可以是气动式套筒节流阀，没有特别限定。

由上述结构构成的流体供给系统的动作如下所述。

在阀36为打开状态时，从泵33压送过来的药液也流入从循环管线31分支的供给管线35。药液由调节器37控制为一定的压力，然后其压力由流量计38所测量，测量值转换为电信号，然后由控制部(图未示)反馈控制电动套筒节流阀39的开度。即，以下述方式进行控制：通过反馈控制，使电动套筒节流阀39的开度变化，将流体的流量收敛为设定的流量值。因此，通过供给管线35后的药液，以任意设定的流量稳定地提供给使用点。

由于本发明的阀紧凑，进行流量控制的结构也紧凑，因此可以缩小系统本身。另外，由于本发明的阀的维修容易，因此可以实现系统的维修作业的省力化。

在图13中表示使用了本发明的阀的其他的流体供给系统。

图13所示的流体供给系统包括：第一供给管线42、第二供给管线48和阀54。沿着第一供给管线42，从上游侧按照顺序串联配置有槽43、泵44、阀45、流量计46和阀47。另一方面，沿着第二供给管线48，从上游侧按照顺序串联配置有槽49、泵50、阀51、流量计52和阀53。另外，阀54配置在连通第一供给管线42和第二供给管线48的管线上。进而，也可以在第一供给管线42的泵44的下游侧配置压力计55，在第二供给管线48的泵50的下游侧配置压力计56。作为在各管线中流动的液体，使用的是药液。

对于在各管线中所配置各构成部分，即槽43、49，泵44、50，阀45、47、51、53、54，流量计46、52，与图12中所示的实施例相同，因此省略掉说明。

由上述结构构成的本实施例的流体供给系统的动作如下所述。

在阀54为打开状态且阀45、47、51、53为打开状态而使用时，储存在槽43内的药液由泵44所压送，通过第一供给管线42而提供给使用点。同样，储存在槽49内的药液由泵50所压送，通过第二供给管线48而提供给使用点。

在阀54为打开状态时，通过阀45、47、51、53的开闭操作，可以与用途相对应地以各种方式来使用。例如通过将阀45、53设为打开状态，将阀47、51设为关闭状态，可以改变药液的使用点进行提供。另外，例如通过将阀45、51、53设为打开状态，将阀47设为关闭状态，可以将槽43、49的各自的药液混合而提供给使用点。

储存在槽43、49内的药液可以分别相同，也可以各不相同；第一供给管线42和第二供给管线48的流量可以分别相同，也可以各不相同。

在本实施例的系统中，虽然使用了多个本发明的阀，但由于本发明的阀紧凑，因此在系统内的配置中不太占地方，系统本身也可以缩小化。另外，由于本发明的阀的维修容易，因此可以实现上述系统的维修作业的省力化。

另外，使用了本发明的阀的流体供给系统，并不局限于图12所示的实施例以及图13所示的实施例，只要使用本发明的阀，系统的结构可以是任何类型的。

在图14中，表示了使用了本发明的阀的流体排出系统。

如图14所示，排出管线57从槽58经由泵59而延伸至浓缩槽60。另外，循环管线61被配置得从浓缩槽60，经由泵62、过滤装置63、阀64向浓缩槽60循环。进而，阀65被配置在从泵62与过滤装置63之间分流而将浓缩液排出的管线上，阀66被配置在将由过滤装置63透过之后的透过液排出的管线上。作为在各个管线中流过的流体，使用CMP用浆料。

下面，对配置在各管线上的构件进行详细说明。

槽58，是用于储存从使用点排出的CMP用浆料的排液的部分。在本实施例中，作为流体使用的是CMP用浆料，但也可以使用药液(盐酸、硫酸、硝酸、氟酸、氢氧化钠、氨水等)、纯水、抗蚀剂等，只要是适于在使用点使用的流体，没有特别限定。

浓缩槽60，用于储存来自排出管线57的CMP用浆料的排液，另外对于没有由过滤装置63透过的CMP用浆料的浓缩液通过使其在循环管线61中循环而进行储存。

过滤装置63起到过滤CMP用浆料的排液，并分为透过液、没有透过的CMP用浆料的浓缩液的作用。在本实施例中过滤装置仅为一个，但也可以构成得使流体通过多个过滤装置。

对于泵59、62、阀64、65、66，与图12中所示的流体供给系统的泵和阀相同，因此省略掉说明。

由上述结构构成的流体供给系统的动作如下所述。

从使用点排出的CMP用浆料的排液暂时储存在槽58中，首先由泵59从槽58向浓缩槽60压送。接下来，通过泵62，CMP用浆料在循环管线61中循环。此时，由过滤装置63过滤的透过液从打开状态的阀66通过而被排出。排出的透过液经过再循环而使用，或经过排液处理而排放。另外，没有透过的CMP用浆料的浓缩液，在循环管线61中循环，并以浓缩的状态储存到浓缩槽60中。储存在浓缩槽60中的浓缩液，在将阀65设为打开状态时排出。排出后的浓缩液进行工业废料处理。

这样，使用了本发明的阀的系统，由于所使用的阀紧凑，因此在系统内的配置中就不会占太多空间。特别是在流体排出系统中组装复杂的配管的情况很多，在配管的随处都设有阀，但如果使用本发明的阀，由于在系统内不占地方，因此可以缩小系统本身。另外，由于本发明的阀的维修容易，因此在使用了很多本发明的阀的流体排出系统中，在设置的阀中本发明的阀所占的比例越高，越可以实现维修作业的省力化。

另外，使用了本发明的阀的流体排出系统，不仅局限于图14所示的流体排出系统，只要具有本发明的阀，系统的结构可以是任何的类型。

本发明的阀，在化学工厂、食品领域、医药领域等的生产线、半导体制造装置、液晶等FPD制造装置、电镀或药液供给等各种装置中都可以使用，可以使用在下述的流体供给系统或流体排出系统中：如果使用金属螺栓，则由于由腐蚀性的流体或气体进行的腐蚀，会有在连接部产生损伤的危险。另外，由于紧凑，因此可以使用于配管空间较小的地方。使用了本发明的阀的系统，可以缩小系统本身，可以实现维修作业的省力化。

上面，参照附图所示的实施方式对本发明进行了说明，但该实施方式主要是说明性的，并不意味着限定。因此，本发明的范围由权利要求所限定，可以在不脱离权利要求的范围内对本发明的实施方式进行修正以及变更。

Claims

1.一种阀，该阀具备：在轴线方向上驱动阀体的驱动部、和在上述轴线方向的一端具有收纳上述阀体的阀室的阀本体，其特征在于，

上述阀还具备台座，同时上述驱动部具备沿上述轴线方向垂下的脚部，在上述脚部上设置沿与上述轴线方向相垂直的方向突出的凸部以及与该凸部相接合的凹部中的一方，在上述台座上设置该凸部以及凹部中的另一方，所述脚部在其内侧形成收纳上述阀本体的收容部，在该收容部内插入上述阀本体使上述驱动部的上述阀体收纳在上述阀本体的上述阀室内，以使上述台座与上述轴线方向上的上述阀本体的另一端相触接的状态，使上述凸部与上述凹部相接合，从而将上述脚部与上述台座固定，将上述阀本体夹持在上述台座与上述驱动部之间。

2.如权利要求1所述的阀，其中：上述脚部是在上述轴线方向上从上述驱动部相对向地垂下的一对脚部，上述收容部形成在上述一对脚部之间。

3.如权利要求1所述的阀，其中：通过粘接或焊接将上述脚部与上述台座固定。

4.如权利要求1所述的阀，其中：上述台座在中央部具有凹陷部，上述凸部形成在上述轴线方向上的上述脚部的一端部的外侧面上，上述凹部形成在上述凹陷部的内壁上。

5.如权利要求1所述的阀，其中：上述台座具有插入上述收容部内的突出部，上述凹部形成在上述脚部的内侧面上，上述凸部形成在上述突出部的周面上的与上述脚部的内侧面相对的部分上。

6.一种流体系统，其特征在于：具有权利要求1所述的阀。

7.如权利要求6所述的流体系统，其中：上述流体系统为流体供给系统或流体排出系统。