CN102454808A - 流体控制阀的阀座结构 - Google Patents

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Abstract

一种流体控制阀的阀座结构，在具有隔膜阀心(60)、形成有输入口(41)和输出口(42)的阀体(40)、及设置于阀体(40)的阀座构件(50)，并通过使隔膜阀心(60)相对于阀座构件(50)抵接或分离来控制高温气体的流动的气体控制阀(1)的阀座结构中，阀座构件(50)形成为环状，且具有隔膜阀心(60)所抵接的阀座部(51)，设阀座部(51)相对于阀座构件(50)的径向CR的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，相对于沿着该气体控制阀(1)的轴线方向AX的方向，阀座构件(50)的高度即第二壁厚(t2)形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内。

Description

流体控制阀的阀座结构
技术领域
本发明涉及对流体的流动进行控制的流体控制阀的阀座结构。详细而言，涉及例如在半导体制造装置等中，通过使隔膜阀心相对于阀座抵接或分离，来对高温气体等流体的流动进行控制的隔膜阀的阀座结构。
背景技术
在半导体制造工序或液晶面板制造工序等中，当将加热至约200℃的H2气体、Ar气体等高温气体向半导体制造装置等供给或将其切断时，例如使用专利文献1、2所公开的金属隔膜阀作为对该高温气体的流动进行控制的流体控制阀。
图6及图7表示说明专利文献1的金属隔膜阀的图。如图6及图7所示，专利文献1公开了一种金属隔膜阀201，通过阀杆230进行的按压或按压解除，利用时效硬化热处理将相对于阀座250进行抵接或分离的金属隔膜260形成为维氏硬度Hv500以上。在该金属隔膜阀201中，当解除了阀杆230的按压时，金属隔膜260弹性复位成原形状。
专利文献1通过使金属隔膜260硬化成维氏硬度Hv500以上，而即便金属隔膜阀201在被加热成高温的环境下，当闭阀时，也能够抑制从阀座250向金属隔膜260的反作用力的下降，在开阀时，能够抑制金属隔膜260产生的热膨胀。在专利文献1中，虽然关于阀座250的形状、材质及结构等未作任何记载，但在专利文献1中，通过使金属隔膜260较硬地形成，而在控制高温气体的流动时，将存在于金属隔膜260与阀座250之间的间隙α保持为一定。
图8及图9表示说明专利文献2的金属隔膜阀的图。如图8及图9所示，专利文献2公开一种金属隔膜阀301，通过经由了隔膜按压件365的杆366进行的按压或按压解除，而使圆形形状的金属隔膜360相对于阀座350进行抵接或分离。金属隔膜360是将不锈钢制的薄板和镍钴合金制的薄板层叠而成的金属制薄板，形成为使中央部向上方鼓出的倒盘子形形状。阀座350由PFA等合成树脂制来形成，通过敛缝而固定在阀体340的阀插接槽。
在专利文献2中，如图9所示，通过将隔膜按压件365相对于阀座350的间隙ΔS设定成相当于在金属隔膜360中央部从阀座350突出的最大突出高度Δh的约55～70％的高度，而能够将金属隔膜阀301的Cv值形成为0.55～0.8。
另外，虽然未列举在先技术文献，但与专利文献2同样地，存在一种将PFA等合成树脂制形成的环状的阀座构件通过敛缝而固定于阀体的阀插接槽的金属隔膜阀。图10是说明该阀座构件的形状的图，是相当于后述的图1中的A部的放大图。
在该金属隔膜阀中，如图10所示，设阀座构件150的径向CR上的、阀心所抵接分离的阀座部151的壁厚为第一壁厚t1时，阀座构件150的高度方向AX的第二壁厚t2形成为第一壁厚t1的2.7倍左右。在该金属隔膜阀中，当成为闭阀状态时，阀心(未图示)更深地陷入阀座构件150并与其可靠地密接，从而阀心与阀座构件150的密封性提高。
专利文献1：日本特开2008-151270号公报
专利文献2：日本特开2007-64333号公报
然而，在以往的金属隔膜阀中，存在以下的问题。金属隔膜阀是通过使阀心与阀座抵接或分离而对高温气体等流体的流动进行控制的阀，在闭阀状态下，阀心陷入阀座而与阀座密接，从而切断流体的流动。而且，在开阀状态下，在阀室中流动的流体的流量由阀座与阀心分离时的行程(分离距离)来决定。
阀心与阀座抵接而闭阀时，阀座从阀心接受到按压力，在与阀心抵接的部分较大地陷入。另一方面，从该状态进行开阀时，来自阀心的按压力所产生的反作用力作用于阀座，阀座的陷入的部分要恢复成陷入前的形状。
另外，在流体所例示的高温气体中，通过金属隔膜阀来控制该高温气体的流动时，金属隔膜阀的处于阀室的阀心及阀座等暴露在高温下。这种情况下，从闭阀状态开始进行开阀操作后，高温气体长期地从输入口通过阀室向输出口持续流动，并且陷入的阀座要逐渐恢复成陷入前的形状。而且，此时阀室的温度比高温气体未流通的闭阀状态时的温度上升，伴随着该温度上升，阀座产生热膨胀。
在金属隔膜阀中，开阀后，在流体流动期间，与因反作用力而产生的朝向阀心的复原量和因阀室的温度上升而朝向阀心的热膨胀量之和的相当的量的变形在开阀后伴随着时间的经过而在阀座上产生，从而阀座与阀心的实质上的行程(分离距离)发生变化。
即，在刚开阀之后，阀座陷入，且阀座成为高温气体流通前的冷的温度，因此阀座的上表面成为从阀心进一步分离的状态，阀座与阀心的行程增大。另一方面，开阀后，经过规定时间后，阀座复原，且阀室的温度上升至流通的高温气体的温度，因此阀座发生膨胀，阀座的上表面比陷入的状态更接近阀心，从而阀座与阀心的行程减小。
因此，在刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后，由于阀座与阀心的行程发生变化，因此在开阀时高温气体在阀室中流通期间，高温气体的流量(Cv值)在刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后发生变动。
在专利文献1中，关于因金属隔膜260的开闭而发生较大变形的阀座250的材质及结构等未作任何记载，但是若阀座250为金属制时，阀座250几乎不变形，金属隔膜260与阀座250抵接而闭阀。
然而，在闭阀时，由于金属隔膜260与阀座250通过金属彼此进行接触，因此在阀座250容易产生伤痕，与金属隔膜260的接触次数仅5万次左右便会产生密封性能开始下降这样的的阀座250的耐久性的问题。
另一方面，即使阀座250为比金属制的阀座的耐久性高的树脂制，对于高温下因金属隔膜260的开闭而容易产生较大变形的阀座250的形状也未作任何考虑。
专利文献2通过将隔膜按压件365相对于阀座350的间隙ΔS设定成相当于在金属隔膜360中央部从阀座350突出的最大突出高度Δh的约55～70％的高度，从而使Cv值处于0.55～0.8。
然而，专利文献2虽然利用比金属容易软化的PFA等合成树脂制形成阀座350，但关于因金属隔膜360的开闭而容易产生较大变形的阀座350的形状未作任何考虑。
因此，在专利文献1、2中，从闭阀状态进行了开阀操作后，当长期地使高温气体从输入口通过阀室向输出口流动时，与因反作用力而产生的朝向金属隔膜260、360的复原量和因阀室的温度上升而朝向金属隔膜260、360的热膨胀量之和相当的量的变形在开阀后伴随着时间的经过而在阀座250、350上产生。其结果是，阀座250、350与金属隔膜260、360的实质性的行程发生变化，在闭阀后，随着时间的经过而产生大的行程差。
这样，当阀座250、350与金属隔膜260、360的行程差在开阀后产生时，在开阀状态下流动的流体的流量会产生不均，作为阀的流量控制精度，存在无法将Cv值的下降抑制在近些年半导体制造等精密部件制造领域所要求的开阀后0.2以内这样的问题。
另外，在第二壁厚t2以第一壁厚t1的2.7倍左右的大小形成的以往的金属隔膜阀中，虽然阀心与阀座构件150的密封性比金属制的阀座高，但与专利文献1、2同样地，在成为开阀状态时，流动的流体的流量会产生不均，无法以稳定的流量使流体流动。
发明内容
本发明为了解决上述问题点而作出，其课题在于提供一种确保与阀心的密封性，并且在所控制的流体持续流动期间，能够将所述流体的流量变动抑制得较小的流体控制阀的阀座结构。
(1)为了解决上述课题，本发明的一方式的流体控制阀的阀座结构具有阀心、形成有输入口和输出口的阀体、及设置于该阀体的阀座构件，通过所述阀心相对于所述阀座构件进行抵接或分离来控制流体的流动，所述流体控制阀的阀座结构的特征在于，所述阀座构件形成为环状，且具有所述阀心所抵接的阀座部，设所述阀座部相对于所述阀座构件的径向的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，相对于沿着该流体控制阀的轴线方向的方向，所述阀座构件的高度即第二壁厚t2形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内。
(2)在上述结构中，所述阀座构件优选由氟系树脂构成。
需要说明的是，作为氟系树脂，列举有例如PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)、PI(聚酰亚胺)、PVDF(聚偏二氟乙烯)(二氟化)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)(三氟化)、PTFE(聚四氟乙烯)(四氟化)等。
(3)在上述结构(1)或(2)中，优选，所述阀座构件与所述阀体分体设置，通过敛缝而固定于所述阀体。
(4)在上述结构(3)中，优选，所述阀座构件具有位于所述阀座部下方的固定部，固定部形成得比第一壁厚t1宽，所述阀座构件通过阀体的局部沿着所述阀座构件的径向夹持固定所述固定部。
[发明效果]
根据上述形态(1)，例如在半导体制造工序中，在利用由上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构构成的流体控制阀来控制将H2气体、Ar气体加热至约200℃后的高温气体的流动的情况下，从闭阀状态开始进行开阀操作后，高温气体长期地从输入口通过阀室向输出口持续流动时，在阀座构件和阀心的行程(分离距离)中，能够将刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后的行程差抑制得较小，从而能够减小在流体控制阀的阀室中流动的流体(作为一例是高温气体)的流量变动。
由此，作为阀的流量控制精度，能够将开阀后的Cv值的下降抑制成近些年半导体制造等精密部件制造领域所要求的0.2以内，从而能够将开阀状态下流动的流体的流量的不均抑制得较小。另一方面，当成为闭阀状态时，阀心牢固地陷入阀座构件，与阀座构件密接而能够确保高密封性，从而能够不泄漏地切断朝向输出口的高温气体等的流体的流动。
即，在上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构中，阀座构件形成为环状，且具有阀心所抵接/分离的阀座部，设阀座部相对于阀座构件的径向的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，相对于沿着该流体控制阀的轴线方向的阀座高度方向，阀座构件的壁厚即第二壁厚t2形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内。
阀心产生的按压力作用于阀座构件的阀座部时，在第二壁厚形成为第一壁厚的2.7倍左右的以往的金属隔膜阀的阀座结构中，阀座部的陷入量例如为0.5mm。相对于此，在上述形态的流体控制阀的阀座结构中，即便为相同大小的按压力，陷入量也为0.25mm等，减小为一半左右等。而且，开阀后，因反作用力而产生的朝向阀心的阀座构件的复原量也与陷入量同样地为一半左右等。
另外，从闭阀状态开始进行开阀操作后，如例示那样，高温气体长期地从输入口通过阀室向输出口持续流动时，阀室的温度比高温气体未流通的闭阀状态时的温度上升，阀座构件(阀座部)产生热膨胀。即便将第二壁厚形成为第一壁厚的1.5倍以下的上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构与第二壁厚形成为第一壁厚的2.7倍左右的以往的金属隔膜阀的阀座结构进行对比，第二壁厚也与阀座构件的阀座高度成比例地减小，相应地，上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构的阀座构件的热膨胀量小于以往的金属隔膜阀的阀座结构。
由此，在上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构中，开阀后，在阀座构件中，与因反作用力产生的复原量与伴随着阀室的温度上升的热膨胀量之和的相当的变形量被抑制得比以往的金属隔膜阀的阀座结构的情况小。
即，通过上述流体控制阀来控制例示的高温气体(流体)的流动时，从闭阀状态开始进行了开阀操作后，高温气体长期地从输入口通过阀室向输出口持续流动时，关于阀座构件与阀心的实质性的行程，即使对刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后进行比较，行程差也减少。
其结果是，在开阀时高温气体在阀室中持续流动期间，能够将高温气体的流量的变动抑制得更小，以往开阀后的Cv值下降0.4，但在上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构中，能够抑制成近些年半导体制造等精密部件制造领域中要求的0.2以内。
在此，说明Cv值的概念。Cv值是指在将流体控制阀的阀心开阀成规定开度的状态下，定义为“将输入口侧与输出口侧的压力差保持为1psi(6.895kPa)，利用USgal/min(1USgal＝3.785L)(gpm)来表示60°F(约15.5℃)的清水流动时的清水的流量的数值”的量纲为1的数值。
Cv值使用流体流量计、流体压力计等周知的计测设备，通过实际测量来求出，在阀心的阀开度形成为全开时，约15.5℃的清水在差压6.895kPa下以流量3.785L流动时，成为Cv值＝1。Cv值通过下式算出。
Cv值＝Q·(G/ΔP)^(1/2)
Q(gpm)：流体的流量，G：流体的比重，ΔP(psi)：流体的压力差
Cv值越大的流体控制阀，在流体控制阀中流通的流体的流量越大。上述形态的发明的流体控制阀的阀座结构以如下流体控制阀为对象：设控制的流体主要为气体，并使阀心形成为全开时阀座构件与隔膜阀心的全行程(最大分离距离)为1mm左右。
即，在上述结构(1)中，例如以阀座构件与阀心的行程为0.9mm且阀开度为全开下刚开阀之后的Cv值为0.7等的流体控制阀为对象。在半导体制造等精密部件制造领域中，较多地使用上述那样的流体控制阀，想要将开阀后的Cv值的下降抑制成0.2以内的要求是精密部件制造业界为了实现市场要求的产品的高精度化及产品的高品质化而从精密部件制造业界提出的要求。该要求在开阀后经过了规定时间之后，通过降低成刚开阀之后的Cv值0.7的相当于减少了30％的Cv值0.5，而实现确保精密部件(产品)的品质的目标。
另一方面，由于阀座构件将第二壁厚形成为第一壁厚的0.5倍以上，因此成为闭阀状态时，能够充分地确保阀座构件用于使阀心更深地陷入的变形量，因此阀座构件与阀心密接而能够确保高密封性，能够不泄漏地切断高温气体等流体朝向输出口的流动。
因此，在上述形态的流体控制阀的阀座结构中，在确保与阀心的密封性并进行控制的流体持续流动期间，会起到能够将所述流体的流量变动抑制得较小这样的优异效果。
另外，在上述结构(2)中，由于阀座构件由氟系树脂构成，因此例如阀心由金属制等形成时，能得到在闭阀时阀心适度地陷入阀座构件的适当的硬度，从而阀座构件与阀心容易密接。而且，即便在控制具有腐蚀性的流体的情况下，阀座构件也不会被该流体腐蚀。
另外，在上述结构(3)中，阀座构件与阀体分体设置，并通过敛缝而固定于阀体，因此能够容易进行将阀座构件安装于阀体的作业。
另外，在上述结构(4)中，阀座构件50能够以稳定的状态固定，在闭阀时，即便由于阀心的动作异常，阀心不是沿着该流体控制阀的轴线方向与阀座构件抵接，而相对于该轴线倾斜地与阀座构件抵接的情况下，阀座构件也不会偏离其径向。
附图说明
图1是表示实施方式的气体控制阀的说明图。
图2是图1中的A部的放大图，是表示实施例1的气体控制阀的阀座结构的说明图。
图3是表示实施例2的气体控制阀的阀座结构的说明图，是与图1中的A部相当的放大图。
图4是表示变形例的气体控制阀的阀座结构的说明图，是与图1中的A部相当的放大图。
图5是对实施例与比较例进行了对比的关于开阀后的时间与流动的高温气体的流量的关系的表。
图6是说明专利文献1所公开的金属隔膜阀的图。
图7是图6中的B部的放大图。
图8表示说明专利文献2所公开的金属隔膜阀的图。
图9是图8中的C部的放大图。
图10是表示比较例的金属隔膜阀的阀座结构的说明图。
标号说明：
1     气体控制阀(流体控制阀)
40    阀体
41    输入口
42    输出口
50    阀座构件
51    阀座部
52    固定部
60    隔膜阀心
AX    轴线方向
CR    径向
具体实施方式
参照附图，详细地说明将本发明具体化的最佳方式。
本实施方式的流体控制阀例如是在半导体制造工序、液晶面板制造工序等中，在将加热到约200℃后的H2气体、Ar气体等高温气体(流体)向半导体制造装置等供给或将其切断时，控制该高温气体的流动的气体控制阀1。在实施方式中，对此种气体控制阀1的阀座结构进行说明。
图1是表示实施方式中的实施例1的气体控制阀的说明图，表示闭阀状态。图2是图1中的A部的放大图，是表示第一实施例的气体控制阀的阀座结构的说明图。
气体控制阀1(流体控制阀)具有隔膜阀心60(阀心)、形成有输入口41和输出口42的阀体40、设置于该阀体40的阀座构件50，通过使隔膜阀心60相对于阀座构件50抵接或分离，从而控制高温气体的流动。
如图1所示，气体控制阀1大体包括空气控制部2和阀控制部3。
首先，说明空气控制部2。在本实施方式中，空气控制部2具有两个第一气缸10和第二气缸15、两个第一活塞21及第二活塞22、以及划分构件23等，它们都由不锈钢材料等金属构成。在第一气缸10形成有操作口11、第一呼吸孔12及第二呼吸孔13。第一气缸10和第二气缸15通过螺合而形成一体。在第一气缸10与第二气缸15之间夹入划分构件23，第一、第二气缸10、15的气缸内部被划分构件23划分成第一加压室25和第二加压室26。在第一气缸10分别形成有第一活塞21用的第一呼吸孔12和第二活塞22用的第二呼吸孔13。
第一活塞21设置在第一气缸10与划分构件23之间，第二活塞22设置在第二气缸15与划分构件23之间。沿轴线方向AX延伸的活塞杆30的上部配置在第一气缸10及第二气缸15的气缸内部。在活塞杆30的上部穿设有沿着轴线方向AX的导向孔30H，与该导向孔30H交叉而沿径向CR延伸的两个第一贯通孔31H、第二贯通孔32H与导向孔30H连通而形成。活塞杆30的下部配置在后述的阀控制部3。
接下来，对阀控制部3进行说明。阀控制部3具有阀体40、阀座构件50、隔膜阀心60、阀心按压件65、杆66、弹簧67、引导构件71、弹簧支承构件72、连结构件73及固定构件74等，都由不锈钢材料等金属构成。
如图1及图2所示，阀体40具有输入口41和输出口42。在输入口41与输出口42之间设有与阀体40分体的阀座构件50。而且，作为向阀体40插接阀座构件50的槽，把持部43、43以轴线AX为中心在径向CR的外侧和内侧分别形成为环状。
阀座构件50具有：形成为环状且隔膜阀心60所进行抵接/分离的阀座部51；及位于阀座部51的下方的固定部52。阀座构件50由氟系树脂构成，在本实施方式中，由PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)构成。
如图2所示，将固定部52配置在把持部43、43之间，并将位于径向CR的径内侧的把持部43和位于径外侧的把持部43向相互面对的方向敛缝，从而阀座构件50沿着径向CR被夹持固定于阀体40。
具体而言，所述固定部52形成得比阀座构件50(阀座部51)的第一壁厚t1宽，通过阀体40的局部即把持部43、43沿着阀座构件50的径向CR被夹持固定。
在阀座构件50中，设阀座部51相对于该阀座构件50的径向CR的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，相对于沿着气体控制阀1的轴线方向AX的方向，阀座构件50的高度即第二壁厚t2形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内。关于第一壁厚t1及第二壁厚t2的关系，在后面叙述。
隔膜阀心60例如是由在约200℃的高温气体的气氛下难于发生热变形的实施了处理的Ni、Co系合金等金属构成，形成为向上方突出的倒盘子形形状，是能够利用自身的弹性力而向轴线方向AX上方复位成原形的金属隔膜阀心。隔膜阀心60使其径向CR中央部与阀心按压件65的曲面形状的下表面对合，而与引导构件71所保持的阀心按压件65形成一体。
另外，该隔膜阀心60将其径向CR上的周缘部夹入阀体40与引导构件71之间而被固定。引导构件71通过阀体40与连结构件73的螺合而固定在阀体40内，通过该连结构件73与固定构件74的螺合而弹簧支承构件72与连结构件73形成一体。
在活塞杆30的下部前端设有杆66。杆66在阀心按压件65的上表面侧与阀心按压件65抵接。在杆66与弹簧支承构件72之间设置有对杆66向下方施力的金属制的弹簧67。
在此，说明Cv值的概念。Cv值是指在将流体控制阀的阀心开阀成规定开度的状态下，定义为“将输入口侧与输出口侧的压力差保持为1psi(6.895kPa)，利用USgal/min(1USgal＝3.785L)(gpm)来表示使60°F(约15.5℃)的清水流动时的清水的流量的数值”的量纲为1的数值。
该Cv值使用流体流量计、流体压力计等周知的计测设备，通过实际测量来求出，在阀心的阀开度形成为全开时，约15.5℃的清水在差压6.895kPa下以流量3.785L流动时，设为Cv值＝1。Cv值通过下式算出。
Cv值＝Q·(G/ΔP)^(1/2)
Q(gpm)：流体的流量，G：流体的比重，ΔP(psi)：流体的压力差
Cv值越大的流体控制阀，在流体控制阀中流通的流体的流量越大。本实施方式的气体控制阀1的阀座结构以如下流体控制阀为对象：设控制的流体主要为高温气体(作为一例，H2气体、Ar气体)等气体，并使隔膜阀心60形成为全开时阀座构件50与隔膜阀心60的全行程(最大分离距离)为1mm左右。
即，在本实施方式的气体控制阀1中，全开时的隔膜阀心60与阀座构件50的阀座部51的行程(分离距离)St在200℃的气氛下，在刚开阀之后的状态下，设定成St＝0.9(mm)，此时的Cv值成为0.7。
接下来，说明气体控制阀1的作用。未向操作口11供给先导气流时，杆66通过弹簧67的作用力而与阀心按压件65抵接，经由阀心按压件65而按压隔膜阀心60的径向CR中央部。由此，如图1所示，隔膜阀心60与阀座构件50的阀座部51抵接而闭阀，将从输入口41朝向输出口42的高温气体的流动切断。
当气体控制阀1处于闭阀状态时，第一贯通孔31H与第一加压室25连通，并且第二贯通孔32H与第二加压室26连通。
另一方面，向操作口11供给先导气流时，先导气流通过导向孔30H而向第一贯通孔31H和第二贯通孔32H流动，对第一加压室25和第二加压室26同时加压。第一活塞21和第二活塞22在被加压的先导气流的作用下，克服弹簧67的作用力而上升。此时，在第一气缸10及第二气缸15内，第一活塞21的上侧及第二活塞22的上侧的空气分别从第一呼吸孔12及第二呼吸孔13排出。当第一、第二活塞21、22上升时，杆66经由活塞杆30而从阀心按压件65离开，隔膜阀心60的径向CR中央部在自身的弹性力的作用下向上方复位。由此，隔膜阀心60与阀座构件50的阀座部51分离而开阀，高温气体从输入口41朝向输出口42流动。
在使开阀的隔膜阀心60闭阀时，在第一加压室25及第二加压室26被加压的先导气流通过操作口11进行排气。
接下来，作为阀座构件50的具体的形状，关于实施例1、2的阀座构件50的形状，使用图2及图3来说明第一壁厚t1及第二壁厚t2的关系。图3是表示实施例2的气体控制阀的阀座结构的说明图，是相当于图1中的A部的放大图。
(实施例1)
实施例1是第二壁厚t2如图2所示的阀座构件50的形状那样t2＝1.25t1的情况，具体而言，例如是设阀座部51的壁厚(第一壁厚)为t1＝1.2(mm)，阀座构件50的高度(第二壁厚)t2＝1.5(mm)的情况。
在实施例1中，气体控制阀1处于闭阀状态，在开阀操作后，高温气体长期地从输入口41通过阀室而向输出口42持续流动，在开阀后经过了规定时间时，测定了全开时的隔膜阀心60与阀座构件50的阀座部51的行程St和此时的Cv值。
图5是对实施例1的气体控制阀的阀座结构与作为比较例的以往的气体控制阀的阀座结构进行了对比的关于开阀后的时间与流动的高温气体的流量的关系的表。
在实施例1中，在200℃气氛下，如图5所示，刚开阀之后的行程St为St＝0.9(mm)，开阀后，经过了规定时间后的行程St为St＝0.7(mm)。另外，刚开阀之后，行程St为St＝0.9(mm)时的Cv值为0.7，开阀后，经过了规定时间后的行程St为St＝0.7(mm)时的Cv值为0.5。即，刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后，行程差减少ΔSt＝0.2(mm)，Cv值的差减少0.2。
相对于此，在比较例中，虽然刚开阀之后的行程St为St＝0.9(mm)，但是开阀后，经过了规定时间后的行程St为St＝0.5(mm)。另外，虽然刚开阀之后，行程St为St＝0.9(mm)时的Cv值为0.7，但是开阀后，经过了规定时间后的行程St为St＝0.5(mm)时的Cv值下降到0.3。即，刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后，行程差减少ΔSt＝0.4(mm)，Cv值的差减少0.4。
接下来，考察实施例1与比较例的结果。
气体控制阀1是通过隔膜阀心60与阀座构件50抵接或分离而控制高温气体等流体的流动的阀，在闭阀状态下，隔膜阀心60陷入阀座构件50的阀座部51而与座部51密接，从而将高温气体等的流动切断。另外，在开阀状态下，在阀室中流动的高温气体等的流量由阀座构件50与隔膜阀心60分离时的行程St来决定。
隔膜阀心60与阀座构件50的阀座部51抵接而闭阀时，阀座部51从隔膜阀心60接受到按压力，在与隔膜阀心60抵接的部分较大地陷入。另一方面，从该状态开阀时，来自隔膜阀心60的按压力产生的反作用力作用于阀座构件50，阀座构件50的沉入的部分要复原成陷入前的形状。
另外，如本实施方式所示，在流体为例示的高温气体、通过气体控制阀1来控制该高温气体的流动时，气体控制阀1的处于阀室的隔膜阀心60及阀座构件50暴露在约200℃这种高温下。这种情况下，从闭阀状态开始进行开阀操作后，高温气体长期地从输入口41通过阀室向输出口42持续流动时，在开阀后，陷入的阀座构件50的阀座部51要逐渐复原成陷入前的形状。另外，此时，阀室的温度比高温气体未流通的闭阀状态时的温度上升，因此伴随着该温度上升，阀座构件50产生热膨胀。
在气体控制阀1中，在开阀后，在高温气体流动期间，与因反作用力而产生的朝向隔膜阀心60的复原量和因阀室的温度上升而朝向隔膜阀心60的热膨胀量之和相当的量的变形在开阀后与时间的经过一起而在阀座部51(阀座构件50)上产生，阀座构件50的阀座部51与隔膜阀心60的实质上的行程St发生变化。
即，在刚开阀之后，在阀座部51陷入的状态下，且阀座部51成为高温气体流通前的冷的温度，因此与陷入前相比，阀座部51的上表面成为从隔膜阀心60分离的状态，阀座部51与隔膜阀心60的行程St增大。
另一方面，开阀后，经过规定时间后，阀座部51弹性地复原，且阀室的温度上升至流通的高温气体的温度，因此阀座部51发生膨胀，阀座部51的上表面成为比陷入的状态更接近隔膜阀心60的状态，阀座部51与隔膜阀心60的行程St减小。因此，在刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后，由于阀座部51与隔膜阀心60的行程St发生变化，因此在开阀时高温气体在阀室中流通的期间，高温气体的流量(Cv值)在刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后发生变动。
在本实施方式中，阀座构件50形成为环状，且具有隔膜阀心60所抵接的阀座部51，设阀座部51相对于阀座构件50的径向CR的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，相对于沿着该气体控制阀1的轴线方向AX的阀座高度方向，阀座构件50的壁厚即第二壁厚t2形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内，即，t2＝1.25t1倍。
由隔膜阀心60产生的按压力作用于阀座构件50的阀座部51时，在第二壁厚形成为第一壁厚的2.7倍左右的以往的金属隔膜阀(比较例)的阀座结构中，例如阀座部的陷入量为0.5mm，阀座部的复原量为0.3mm。
相对于此，在本实施方式的气体控制阀1的阀座结构中，即便为相同大小的按压力，阀座部51的陷入量也为0.25mm等，减小为一半左右等。而且，开阀后，因反作用力而产生的朝向隔膜阀心60的阀座构件50的阀座部51的复原量也为0.15mm，与陷入量同样地为一半左右等。
另外，从闭阀状态开始进行开阀操作后，高温气体长期地从输入口41通过阀室向输出口42持续流动时，阀室的温度比高温气体未流通的闭阀状态时的温度上升，阀座构件50(阀座部51)产生热膨胀。即便将第二壁厚t2形成为第一壁厚t1的1.5倍以下的本实施方式的气体控制阀1的阀座结构与第二壁厚t2形成为第一壁厚t1的2.7倍左右的以往的金属隔膜阀的阀座结构进行对比，第二壁厚t2也与阀座构件50的阀座高度成比例地减小，相应地，在本实施方式的气体控制阀1的阀座结构中，阀座构件50(阀座部51)的热膨胀量(例如0.05mm)小于以往的金属隔膜阀的阀座结构的情况下的热膨胀量(例如0.1mm)。
由此，在本实施方式的气体控制阀1的阀座结构中，开阀后，在阀座构件50中，与因反作用力产生的复原量和伴随着阀室的温度上升的热膨胀量之和相当的变形量被抑制得小于以往的金属隔膜阀的阀座结构的情况。
即，通过气体控制阀1来控制例示的高温气体(流体)的流动时，从闭阀状态开始进行了开阀操作后，高温气体长期地从输入口41通过阀室向输出口42持续流动时，关于阀座构件50与隔膜阀心60的实质性的行程St，即使将刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后进行比较，行程差也比以往的阀座结构的情况减少。其结果是，在开阀时高温气体在阀室中持续流动期间，能够将高温气体的流量的变动抑制得更小，以往开阀后的Cv值下降0.4，但在本实施方式的气体控制阀1的阀座结构中，能够抑制在近些年半导体制造等精密部件制造领域中要求的0.2以内。
在半导体制造等精密部件制造领域中，较多地使用气体控制阀1那样的流体控制阀，想要将开阀后的Cv值的下降抑制在0.2以内的要求是精密部件制造业界为了实现市场要求的产品的高精度化及产品的高品质化而从精密部件制造业界提出的要求。该要求在开阀后经过了规定时间之后，通过降低成刚开阀之后的Cv值0.7的相当于减少了30％的Cv值0.5，而实现确保精密部件(产品)的品质的目标。
另一方面，在本实施方式的气体控制阀1的阀座结构中，由于阀座构件50将第二壁厚t2形成为第一壁厚t1的0.5倍以上，因此成为闭阀状态时，对于阀座构件50，能够充分地确保用于使隔膜阀心60更深地陷入的变形量，因此阀座构件50与隔膜阀心60密接而能够确保高密封性，能够不泄漏地切断高温气体等流体朝向输出口42的流动。
(实施例2)
与实施例1同样地，如图3所示，实施例2的阀座构件50A将固定部52A配置在把持部43、43之间，通过将处于径向CR的径内侧的把持部43和处于径外侧的把持部43向相互面对的方向进行敛缝，从而沿着径向CR夹持而固定于阀体40。
在本实施例中，如图3所示的阀座构件50A的形状那样，第二壁厚t2为t2＝0.63t1时，具体而言，例如设阀座部51A的壁厚为t1＝2.2(mm)，阀座构件50A的高度为t2＝1.5(mm)。这种情况下，阀座部51A的陷入量为0.13mm，阀座部51A的复原量为0.10mm。
另外，作为实施例2的变形例，图4表示实施例2的变形例的气体控制阀的阀座结构的说明图。在变形例中，如图4所示，阀座构件50B将固定部52Bi、52Bo配置在把持部43、43之间，通过将处于径向CR的径内侧的把持部43和处于径外侧的把持部43向相互面对的方向进行敛缝，从而沿着径向CR夹持而固定于阀体40。
具体而言，在阀体40中，相对于径向CR，中间突起部44竖立设置在把持部43、43之间，隔着该中间突起部44而配置位于径向CR的径内侧的固定部52Bi和位于径外侧的固定部52Bo。阀座构件50B通过该固定部52Bi、52Bo和中间突起部44被定位，能够利用把持部43、43及中间突起部44牢固地按压并固定。
关于实施例2及变形例，由于与上述的实施例1为同样的考察，因此省略考察的说明。
对具有上述的结构的本实施方式的气体控制阀1的阀座结构的作用/效果进行说明。
在本实施方式中，在具有隔膜阀心60、形成有输入口41和输出口42的阀体40、及在该阀体40设置的阀座构件50，并通过使隔膜阀心60相对于阀座构件50进行抵接或分离而控制高温气体的流动的气体控制阀1的阀座结构中，阀座构件50形成为环状，且具有隔膜阀心60所抵接的阀座部51，设阀座部51相对于阀座构件50的径向CR的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，相对于沿着该气体控制阀1的轴线方向AX的方向，阀座构件50的高度即第二壁厚t2形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内。因此，例如在半导体制造工序中，在利用由本实施方式的气体控制阀1的阀座结构构成的气体控制阀1来控制将H2气体、Ar气体加热至约200℃后的高温气体的流动的情况下，从闭阀状态开始进行开阀操作后，高温气体长期地从输入口41通过阀室向输出口42持续流动时，在阀座构件50的阀座部51和隔膜阀心60的行程St中，能够将刚开阀之后和开阀后经过了规定时间之后的行程差抑制得较小，能够减小在气体控制阀1的阀室中流动的高温气体(流体)的流量变动。
由此，作为阀的流量控制精度，能够将开阀后的Cv值的下降抑制成近些年的半导体制造等精密部件制造领域所要求的0.2以内，从而能够将开阀状态下流动的流体的流量的不均抑制得较小。另一方面，当成为闭阀状态时，隔膜阀心60牢固地陷入阀座构件50的阀座部51，与阀座构件50的阀座部51密接而能够确保高密封性，从而能够不泄漏地切断高温气体等流体朝向输出口42的流动。
因此，在本实施方式的气体控制阀1中，在确保与隔膜阀心60的密封性并且使进行控制的高温气体持续流动期间，会起到能够将所述气体的流量变动抑制得较小这样的优异效果。
另外，在本实施方式的气体控制阀1中，阀座构件50由PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)等氟系树脂构成，因此例如隔膜阀心60由金属制等形成时，能得到在闭阀时隔膜阀心60适度地陷入阀座构件50的阀座部51的适当的硬度，阀座构件50的阀座部51与隔膜阀心60容易密接。另外，即便在控制具有腐蚀性的流体的情况下，阀座构件50也不会被该流体腐蚀。
需要说明的是，作为氟系树脂，除了PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)之外，还列举有例如PI(聚酰亚胺)、PVDF(聚偏二氟乙烯)(二氟化)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)(三氟化)、PTFE(聚四氟乙烯)(四氟化)等。
另外，在本实施方式的气体控制阀1中，阀座构件50与阀体40为分体，通过敛缝而固定于阀体40的把持部43、43，因此能够容易进行将阀座构件50安装于阀体40的作业。
另外，在本实施方式的气体控制阀1中，阀座构件50具有位于阀座部51下方的固定部52，固定部52形成得比第一壁厚t1宽，阀座构件50通过阀体40的局部即把持部43、43沿着阀座构件50的径向CR夹持而固定固定部52。由此，阀座构件50被固定成稳定的状态。另外，在闭阀时，即便由于隔膜阀心60的动作异常，隔膜阀心60沿着该气体控制阀1的轴线方向AX与阀座构件50的阀座部51不抵接，而是相对于该轴线AX倾斜地与阀座构件50的阀座部51抵接的情况下，阀座构件50也不会偏离其径向CR。
需要说明的是，上述方式只不过是例示，并未对本发明有任何限定，本发明在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种改良、变形。
(1)例如，在上述实施方式中，在空气控制部2设置两个第一、第二气缸10、15和第一、第二活塞21、22来产生克服弹簧67的作用力的加压力，但在空气控制部2设置的气缸及活塞的数量可以适当变更。
(2)另外，在上述实施方式中，例示了在从操作口11供给先导气流时进行开阀的常闭类型的气体控制阀1，但也可以是在从操作口供给先导气流时进行闭阀的常开类型的流体控制阀。

Claims (4)

1.一种流体控制阀的阀座结构，其具有阀心、形成有输入口和输出口的阀体、及设置于该阀体的阀座构件，通过所述阀心相对于所述阀座构件进行抵接或分离来控制流体的流动，所述流体控制阀的阀座结构的特征在于，
所述阀座构件形成为环状，且具有所述阀心所抵接的阀座部，
设所述阀座部相对于所述阀座构件的径向的壁厚为第一壁厚t1(0＜t1)时，
相对于沿着该流体控制阀的轴线方向的方向，所述阀座构件的高度即第二壁厚t2形成在0.5t1≤t2≤1.5t1的范围内。
2.根据权利要求1所述的流体控制阀的阀座结构，其特征在于，
所述阀座构件由氟系树脂构成。
3.根据权利要求1或2所述的流体控制阀的阀座结构，其特征在于，
所述阀座构件与所述阀体分体设置，通过敛缝而固定于所述阀体。
4.根据权利要求3所述的流体控制阀的阀座结构，其特征在于，
所述阀座构件还具有位于所述阀座部下方的固定部，
所述固定部形成得比所述第一壁厚t1宽，
所述阀座构件通过所述阀体的局部沿着所述阀座构件的径向夹持固定所述固定部。
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