CN1472458A - 缸操作式复合阀 - Google Patents
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Abstract
得到一种对单元基板的安装简单而安装空间也可以很小，排放气体的置换特性上也有优势的缸操作式复合阀。把由通过膜片阀(14)的位移来开关流体流路(12a)的阀机构部(4A、4B)，和靠多个活塞(24)所连接的阀棒(25)来开关操作上述膜片阀(14)的缸操作部(5A、5B)组成的两组控制阀(2A、2B)装入相互结合的一组壳体(7、8)内，借此实现整体化，把上述控制阀(2A、2B)彼此连接起来的流路(12b、12b)设在上述壳体(7)的内部。
Description
本发明涉及把靠流体压缸开关操作阀构件的缸操作式控制阀复合化的缸操作式复合阀。
在控制气体等流体的控制阀的一种中，有靠流体压缸开关操作阀构件的缸操作式控制阀。这种控制阀用于在例如半导体器件的制造过程等中，或控制过程气体的流动或用于与排放气体置换的场合等，通过把多个控制阀与其他控制元件组合起来设置在单元基板上来构成过程气体线。图5中示出构成这种过程气体线的控制单元之一例。此一控制单元，在内部备有把控制元件彼此连接起来的气体流路52的单元基板51上，依次装设手动阀53、减压阀54、压力传感器55、自动过滤器56、二气口式控制阀57、三气口式控制阀58、质量流量控制器59、三气口式控制阀58、二气口式控制阀57，在基板51的两端设有过程气体进口60和出口61。
在这种过程气体的控制单元中，虽然在质量流量控制器59的前后分别并列装设两个控制阀57、58，但是在此一场合因为在两个控制阀57、58和单元基板51上不得不个别地设置螺栓等构成的固定结构，故不仅其安装麻烦，而且因为每个都占有固定用空间故这些成为使单元小型化之际的障碍。此外，因为上述两个控制阀57、58经由设在基板51内部的流路52a相互连接，故流路长度加长，结果打开上述控制阀58而用来自排放气体流路62的排放气体来置换过程气体时的死空间必然加大，存在着置换特性容易降低这样的问题。
本发明的技术课题在于提供一种缸操作式复合阀，其特征为特别适合用于过程气体线，对单元基板的安装简单而安装空间也可以很小，而且排放气体的置换特性上也有优势。
为了解决上述课题，根据本发明，提供一种缸操作式复合阀，是把由通过膜片阀的位移来开关流体流路的阀机构部，和开关操作上述膜片阀的缸操作部组成的两组控制阀相互整体化的复合阀，其特征在于，上述各阀机构部分别包括设在上述流体流路的中间部分的阀座，接触离开该阀座而开关上述流路的、赋予从该阀座分离方向的弹性力的上述膜片阀，以及设置这些阀座和膜片阀的阀孔，两组阀机构部装入一个阀体内，并且连接这两组阀机构部的流体流路设在该阀体的内部，上述各缸操作部分别包括靠进入上述阀孔内的前端部分使上述膜片阀开关的前进后退自如的阀棒，安装在该阀棒上的多个活塞，在各活塞的某一方的受压面一侧形成的压力室，把压力流体供给到这些各压力室用的操作口，连接该操作口和上述各压力室的连通孔，以及在上述膜片阀归座于阀座的关闭时产生该膜片阀的归座力的阀弹簧，把两组缸操作部装入结合于上述阀体的一个缸体内。
具有上述构成的本发明的复合阀，由于通过把两组缸操作式控制阀装入相互结合的一个阀体和缸体内来进行一体化，所以在把它安装在例如过程气体用控制单元的单元基板上的场合，因为按与安装一个控制阀的场合相同的手续就可以了，故安装是简单的，安装空间也可以很小。而且，因为可以用阀体内的短的流路把两组控制阀连接起来，故与用设在单元基板内的长的流路来连接的现有装置相比，用排放气体来置换过程气体的场合的死空间非常地减小，借此置换特性也提高。此外，上述各缸操作部备有多个活塞，因为开关膜片阀之际的阀棒的操作力成为在上述多个活塞上产生的流体压力作用力之和，故即使复合阀小型化而活塞为小直径，也可以得到所需的大操作力。
如果用本发明的具体的实施例，则上述阀体在连接于缸体一侧的对峙侧的端面上，有向过程气体用控制单元的单元基板安装用的安装面，在该安装面上备有通到上述流体流路的多个通口。
如果用本发明的另一个具体的实施例，则上述缸体有相互平行地延伸的两个缸孔，各缸孔的内部靠由圆板形构件构成的多个隔壁分隔成多个活塞室，并且在各活塞室内分别收容由实质上与上述隔壁相同构成的圆板形构件构成的上述活塞。
在本发明的复合阀中，也可以使上述两组缸操作部共有一个操作口，此一操作口连通到两组缸操作部的各压力室，或者上述两组缸操作部分别有个别的操作口，各操作口经由在阀棒内部形成的上述连通孔连通到对应的缸操作部的各压力室。在前者的场合，经由操作口来供给压力流体，借此可以使两组控制阀同时动作，在后者的场合，从各个操作口供给压力流体，借此可以使两组控制阀个别地动作。
此外在本发明的复合阀中，上述两组控制阀也可以把在未操作时膜片阀维持关闭状态的常闭型控制阀，和未操作时维持打开状态的常开型控制阀的同种彼此组合起来构成，或者把异种彼此的组合起来构成。
上述控制阀为常闭型控制阀的场合，构成为在阀棒与缸体之间设置上述阀弹簧，借此靠该阀弹簧的弹簧力使阀棒前进而使膜片阀归座于阀座，并且在各活塞的第1受压面一侧形成上述压力室，借此靠作用在各活塞上的流体压力在上述阀棒上产生后退方向的操作力。
此外，常开型控制阀构成为在上述阀棒的前端前后运动自如地备有沿归座方向推压膜片阀用的可动构件，靠上述阀弹簧沿前进方向对此一可动构件施加弹簧力，此外在各活塞的第2受压面一侧设置上述压力室，借此靠作用在各活塞上的流体压力在上述阀棒上产生前进方向的操作力。
在上述阀棒的前端与膜片阀之间夹设把该阀棒的操作力传递到膜片阀用的推压件。
图1是表示根据本发明的缸操作式复合阀的第1实施例的剖视图。
图2是图1的俯视图。
图3是表示根据本发明的缸操作式复合阀的第2实施例的剖视图。
图4是图3的俯视图。
图5是表示构成过程气体线的控制单元的公知例的剖视图。
图1和图2示出根据本发明的缸操作式复合阀的第1实施例。此一复合阀1通过把未操作时维持关闭状态的常闭型的第1控制阀2A，和未操作时维持打开状态的常开型的第2控制阀2B整体地结合起来而构成。
上述各控制阀2A、2B分别由通过膜片阀14的位移来开关流体流路的阀机构部4A、4B，和开关操作上述膜片阀14的缸操作部5A、5B来组成，第1控制阀2A的第1阀机构部4A和第2控制阀2B的第2阀机构部4B共有一个阀体7并平行地并列装入其内部，并且第1控制阀2A的第1缸操作部5A和第2控制阀2B的第2缸操作部5B共有结合于上述阀体7的一个缸体8并且以平行状态并列装入其内部。
上述缸体8，基端部包括安装在缸体8上的结合用套筒9，把此一套筒9的前端插入上述阀体7的阀孔10内，并且通过把结合于此一套筒9的外周的法兰部9a的螺母构件11螺纹连接于阀体7，结合于该阀体7。
下面就上述第1控制阀2A的具体的构成进行说明。此一第1控制阀2A是常闭型2气口阀，包括上述第1阀机构部4A和第1缸操作部5A。这当中第1阀机构部4A包括在上述阀体7的内部形成的第1流路12a和第2流路12b，这些流路12a、12b开口的上述阀孔10，在此一阀孔10内包围上述第1流路12a的开口部地形成的阀座13，以及接触离开该阀座13而开关上述第1流路12a的膜片阀14。此一膜片阀14是金属制的，通过靠圆环形膜片阀压板15把其外周部夹持在与阀孔10的内底部之间而设置，被赋予离开阀座13的方向的弹性力。而且，在上述膜片阀15的中央的孔内，滑动自如地配合着接触于膜片阀14的背面并沿开关方向一起位移的按压件16。
在上述阀体7的缸体8所结合的一侧的对峙侧端面上，形成向过程气体用控制单元的单元基板18安装用的安装面7a，在此一安装面7a上开口着通到上述第1流路12a的通口19a。此外，上述第2流路12b与上述第2控制阀2B的第2流路12b在阀体7内部相互直接连通。
另一方面，上述第1缸操作部5A有在上述缸体8的内部形成的缸孔20。此一缸孔20的内部靠多个隔壁22分隔成多个活塞室，在各活塞室内分别滑动自如地配置着活塞24，这些各活塞24分别安装在滑动自如地贯通上述各隔壁22的中心部的阀棒25上。此一阀棒25的前端从缸体8伸入套筒9内伸到接近于阀孔10内的上述膜片阀14的位置，接触于上述按压件16。此外，在此一阀棒25的前端与缸体8之间设置阀弹簧27，靠此一阀弹簧27的弹簧力始终把上述阀棒25推向膜片阀14一侧，膜片阀14靠此一阀弹簧27的弹簧力经由按压件16推靠于阀座13，关闭第1流路12a。因而上述阀弹簧27在膜片阀14归座于阀座14的关闭时产生该膜片阀14的归座力。再者通过阀棒25的后退而靠膜片阀14本身的弹性力离开阀座13，借此来进行第1流路12a的打开。
上述各隔壁22由与缸体8分体形成的圆板形的构件来构成，这些各构件靠设在缸孔20的内周面上的挡圈28安装在缸体8内，在其内外周上，分别安装着密封与缸体8的内周面之间和与阀棒25的外周面之间的O形圈29a、29b。
另一方面活塞24，由实质上与上述隔壁22相同构成的圆板形构件来构成，靠设在阀棒25的外周面上的挡圈30安装在该阀棒25上，在其内外周上分别安装着密封与缸体8的内周面之间和与阀棒25的外周面之间的O形圈31a、31b。
上述各活塞24的第1受压面一侧(在图示的例子中下面侧)上，形成使流体压力作用在各活塞24上用的压力室33，在对峙的第2受压面一侧(图示的例子中上面侧)上形成呼吸室34，此外在缸体8的上表面上，设置把压缩空气等压力流体供给到上述各压力室33用的操作口36，和排出来自上述各呼吸室34的排气用的呼吸口37，上述操作口36与各压力室33，以及呼吸口37与各呼吸室34分别靠在缸体8的内部形成的连通孔38a、39a连接起来。
上述第1控制阀2A在压力流体未从上述操作 36供给到各压力室33内时，阀棒25靠阀弹簧27的弹簧力前进，经由按压件16把膜片阀14推靠在阀座13上，因此第1流路12a被关闭。
现在，如果压力流体从上述操作口36供给到各压力室33内，则因为各活塞24被流体压力驱动而阀棒25后退，故膜片阀14靠本身的弹性力离开阀座13，成为打开状态。此时的阀棒25的操作力成为在多个活塞24上产生的作用力之和。在图示的例子中因为设有3个活塞24，故操作力为作用在1个活塞24上的力的3倍。因而，即使是复合阀被小型化而活塞24为小直径，也可以得到大的操作力。此外，因为是在一个缸体8的内部收容多个活塞24的构成，故与把多个缸串联使用的场合相比，存在着结构简单而加工和组装也容易，精度也容易保证这样的优点。
如果排出各压力室33内的压力流体，则因为阀棒25靠阀弹簧27的弹簧力前进，经由按压件16把膜片阀14推靠在阀座13上，故第1流路12a被关闭。
下面就上述第2控制阀2B的具体的构成进行说明，此一第2控制阀2B是常开型的3气口阀，包括上述第2阀机构部4B和第2缸操作部5B。这当中第2阀机构部4B在上述阀体7的内部备有第1流路12a和第2流路12b以及第3流路12c，第2流路12b与上述第1控制阀2A的第2流路12b相互连通，第1流路12a和第3流路12c连通到开口于阀体7的安装面7a的通口19b、19c。因为第2阀机构部4B的除此之外的构成实质上与上述第1阀机构部4A相同，所以给主要的相同构成部分赋予与第1阀机构部4A相同的标号而省略其说明。
另一方面，在上述第2缸操作部5B中，在阀棒25的前端的从缸体8伸入套筒9内的部分25a的内部，从其端面朝轴线方向形成孔40，在此一孔40的前端部前后运动自如地设置接触于按压件16的可动构件41，在此一可动构件41与孔底部之间夹着设置阀弹簧27。43是挡住上述可动构件41防止从孔40脱出的止挡。
此外，在上述缸体8的内部，在安装于上述阀棒25的板44与缸孔20的孔底之间设置复位弹簧45，靠此一复位弹簧始终沿后退方向，也就是打开方向对阀棒25作用弹簧力。而且，在作为上述各活塞24的上面侧的第2受压面一侧设置压力室33，并且在作为下面侧的第1受压面一侧设置呼吸室34，这些压力室33和呼吸室34靠在缸体8内形成的连通孔38b、39b分别连通于上述操作口36和呼吸口37。
关于第2缸操作部5B的上述以外的构成，因为实质上与上述第1缸操作部5A相同，所以给主要的相同构成部分赋予与第1缸操作部5A相同的标号而省略其说明。
在此一第2控制阀2B中，在压力流体未从操作口36供给到各压力室33的非操作状态下，如图2中所示阀棒25靠复位弹簧45的弹簧力后退，膜片阀14靠本身的弹性力离开阀座13借此维持打开状态。
如果压力流体从上述操作口36供给到各压力室33内，则阀棒25靠作用在各活塞24上的流体压力作用力前进，可动构件41推动按压件16而使膜片阀14压靠在阀座13上，故成为关闭状态。此时上述阀弹簧27处于压缩状态，其弹簧力产生膜片阀14的归座力。
在此一场合，上述操作口36和呼吸口37是两组控制阀2A、2B公用的，通过把压力流体供给到这一个操作口36，两个控制阀2A、2B同时被操作。这样一来，通过操作口36的公用化，配管数量减少而结构简化，并且配管成本降低。此外，因为经由连接到呼吸口37的配管可以把排气排出到室外，故在把复合阀用在洁净间的场合等中，可以防止室内被排气污染而把此一室内保持洁净。
此外，因为在阀体7的内部把两组控制阀2A、2B的第2流路12b、12b彼此直接连接起来，故流路的连接长度缩短，与靠设在单元基板18内的长的流路使邻接的控制阀连通的现有装置相比，用例如从第2控制阀2B的第1流路12a所供给的排放气体来置换过程气体的场合的死空间变得非常小，借此置换特性提高。
图3和图4示出根据本发明的复合阀的第2实施例，此一第2实施例的复合阀1B与上述第1实施例的复合阀1A的不同之处在于，第1实施例的复合阀1A构成为靠一个公用的操作口36同时操作两组控制阀2A、2B，而此一复合阀1B构成为两组控制阀2A、2B有个别的操作口36a、36b，可以靠各操作口36a、36b个别地操作对应的控制阀2A、2B。
也就是说，在缸体8的上表面上，在位于最上端的隔壁22a的中央部形成向上立起的凸台部47，在此一凸台部47上设置上述操作口36a、36b，此一操作口36a、36b与各压力室33经由在阀棒25的内部形成的连通孔48相互连接起来。因而，通过把压力流体从上述操作口36a、36b供给到各控制阀2A、2B的压力室33，可以个别地操作两组控制阀2A、2B。
再者，因为第2实施例的上述以外的构成和作用实质上与第1实施例相同，所以给主要的同一构成部分赋予与第1实施例相同的标号而省略其说明。
此外，虽然在上述实施例中，把两组控制阀2A、2B的呼吸室34连接到公用的呼吸口37，把排气汇合起来从此一呼吸口37排出，但是也可以不设置这种呼吸口37，而是例如在缸体8的侧面上个别地设置通到各呼吸室34的呼吸孔。
进而，虽然上述第1和第2实施例的复合阀1A、1B是把常闭型控制阀2A和常开型控制阀2B组合而成者，但是也可以是把常闭型控制阀彼此或者常开型控制阀彼此组合而成者。在这些场合，可以像第1实施例那样两组控制阀共有一个操作口，也可以在各控制阀上个别地设置操作口。此外，关于其他变型例等也是与第1和第2实施例的场合同样的。
像以上详述的这样，如果用本发明的缸操作式复合阀，则因为把两组控制阀整体地装入壳体内，并且靠设在壳体内的短的流路把两组控制阀彼此直接连接起来，故不仅对单元基板的安装简单而安装空间也减小，而且存在着排放气体的置换特性也有优势这样的优点。
Claims (9)
1.一种缸操作式复合阀，是把由通过膜片阀的位移来开关流体流路的阀机构部，和开关操作上述膜片阀的缸操作部组成的两组控制阀相互整体化的复合阀，其特征在于，
上述各阀机构部分别包括设在上述流体流路的中间部分的阀座，接触离开该阀座而开关上述流路的，赋予从该阀座分离方向的弹性力的上述膜片阀，以及设置这些阀座和膜片阀的阀孔，两组阀机构部装入一个阀体内，并且连接这两组阀机构部的流体流路设在该阀体的内部，
上述各缸操作部分别包括靠进入上述阀孔内的前端部分使上述膜片阀开关的前进后退自如的阀棒，安装在该阀棒上的多个活塞，在各活塞的某一方的受压面一侧形成的压力室，把压力流体供给到这些各压力室用的操作口，连接该操作口和上述各压力室的连通孔，以及在上述膜片阀归座于阀座的关闭时产生该膜片阀的归座力的阀弹簧，把两组缸操作部装入结合于上述阀体的一个缸体内。
2.权利要求1中所述的复合阀，其特征在于，其中上述阀体在连接于缸体一侧的对峙侧的端面上，有向过程气体用控制单元的单元基板安装用的安装面，在该安装面上备有通到上述流体流路的多个通口。
3.权利要求1中所述的复合阀，其特征在于，其中上述缸体有相互平行地延伸的两个缸孔，各缸孔的内部靠由圆板形构件构成的多个隔壁分隔成多个活塞室，并且在各活塞室内分别收容由实质上与上述隔壁相同构成的圆板形构件构成的上述活塞。
4.权利要求1至3中的任何一项中所述的复合阀，其特征在于，其中上述两组缸操作部共有一个操作口，此一操作口连通到两组缸操作部的各压力室。
5.权利要求1至3中的任何一项中所述的复合阀，其特征在于，其中上述两组缸操作部分别有个别的操作口，各操作口经由在阀棒内部形成的上述连通孔连通到对应的缸操作部的各压力室。
6.权利要求1至3中的任何一项中所述的复合阀，其特征在于，其中两组控制阀为在未操作时膜片阀维持关闭状态的常闭型控制阀，和未操作时维持打开状态的常开型控制阀的同种彼此或异种彼此的组合。
7.权利要求6中所述的复合阀，其特征在于，其中上述常闭型控制阀构成为在阀棒与缸体之间设置上述阀弹簧，借此靠该阀弹簧的弹簧力使阀棒前进而使膜片阀归座于阀座，并且在各活塞的第1受压面一侧形成上述压力室，借此靠作用在各活塞上的流体压力在上述阀棒上产生后退方向的操作力。
8.权利要求6中所述的复合阀，其特征在于，其中上述常开型控制阀构成为在上述阀棒的前端前后运动自如地备有沿归座方向推压膜片阀用的可动构件，靠上述阀弹簧沿前进方向对此一可动构件施加弹簧力，此外在各活塞的第2受压面一侧设置上述压力室，借此靠作用在各活塞上的流体压力在上述阀棒上产生前进方向的操作力。
9.权利要求1至3中的任何一项中所述的复合阀，其特征在于，其中在上述阀棒的前端与膜片阀之间夹设把该阀棒的操作力传递到膜片阀用的推压件。
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