JP2006002878A

JP2006002878A - 多方弁及び流体制御装置

Info

Publication number: JP2006002878A
Application number: JP2004180738A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Chiba; 康弘千葉; Yoichi Sugano; 洋一菅野; Satoshi Mizogami; 敏溝上
Original assignee: Ham Let Motoyama Japan Ltd
Current assignee: Ham Let Motoyama Japan Ltd
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】一つの可撓性部材で複数の弁機能を具備させることができ、よって流路切り替え占有スペースの省スペース化を実現することができる多方弁を提供する。
【解決手段】二連三方弁１０は、有底円筒形状のベース部材１１と、このベース部材１１の表裏に貫通する三つの流路１２，１３，１４と、ベース部材１１の一面に位置して流路１２，１３，１４の全体を気密状態で覆う可撓性部材１５と、流路１２，１３，１４の中心に位置している流路１２を常時は閉成する弁体１６と、常時は可撓性部材１５の内面から先端が離間すると共に弁体１６によって開閉される流路１２を含み且つ最外周に位置する流路１４を除いた流路１３を取り巻くようにベース部材１１の一面側から突出された環状の隔壁１７と、可撓性部材１５の外面側から可撓性部材１５を変形させつつ隔壁１７の先端に可撓性部材１５の内面を当接させる環状加圧部材１８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも一つの流路から供給された流体の排出方向を可変制御する多方弁及び流体制御装置に関するものである。

特開平５−１７２２６５号公報特開平１１−２８１５３９号公報特開２００１−１２６９６号公報

従来、流体の流路を切り換えや流体の混合若しくは分配を行うために流路途中に配置された二連三方弁などの多方弁が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。

図４は、このような二連三方弁の一例を示し、図４（Ａ）は二連三方弁の正面図、図４（Ｂ）は二連三方弁の配管説明図である。

図４（Ａ）において、二連三方弁１は、正面視多角形状のブロック２と、このブロック２の三面から突出された供給管３並びに排出管４，５と、供給管３から供給された流体（例えば、ガス）を選択的に排出管４又は排出管５から排出する切り換え弁６，７とを備えている。

切り換え弁６，７は、図４（Ｂ）に示すように、供給管３から供給された流体を排出管４で排出する場合には切り換え弁６が開弁し、供給管３から供給された流体を排出管５で排出する場合には切り換え弁７が開弁する。

ところで、上記の如く構成された多方弁としての二連三方弁１にあっては、二つの排出系に対して２つの切り換え弁６，７を必要とするものであった。

したがって、ブロック２の内部での占有スペースを広く確保する必要が生じるうえ、ブロック２内部での配管が長くなることに伴って配管内面の総面積が大きくなってしまうという問題が生じていた。

そして、このような配管内面の総面積が増大すると、流体にガスを使用した場合、不純ガスの放出量が多くなってプロセスガス純度の低下を招くうえ、大気成分をパージするパージ効率が低下してしまうという問題が生じる。

したがって、このような二連三方弁１を半導体デバイス製造工程におけるガス制御装置に適用した場合、高集積化が急ピッチで進められている半導体デバイス製造工程、特にウエハ処理工程においては、デバイス特性に悪影響を及ぼす因子の排除が一層強く要求されており、供給されるガスの不純分も限り無く少なくしたいという要求を満足することができないという問題が生じる。

本発明は、上記問題を解決するため、流路切り替え占有スペースの省スペース化を実現することができる多方弁を提供することを目的とする。

その目的を達成するため、請求項１に記載の多方弁は、ベース部材の表裏に貫通する少なくとも三つの流路と、前記ベース部材の一面に位置して前記少なくとも三つの流路全体を気密状態で覆う可撓性部材と、前記少なくとも三つの流路のうち最外周に位置しているものを除く一つの流路を常時は閉成する弁体と、常時は前記可撓性部材の内面から先端が離間すると共に前記弁体によって開閉される流路を含み且つ前記最外周に位置する流路を除いた他の前記流路を取り巻くように前記ベース部材の一面側から突出された環状の隔壁と、前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記隔壁の先端に前記可撓性部材の内面を当接させる環状加圧部材とを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の多方弁は、前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記弁体を変位させることにより流路を開放する加圧部材を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の多方弁は、ベース部材の表裏に貫通する三つの流路と、前記ベース部材の一面に位置して前記三つの流路全体を気密状態で覆う可撓性部材と、前記三つの流路のうち最外周に位置しているものを除く一つの流路を常時は閉成する弁体と、常時は前記可撓性部材の内面から先端が離間すると共に前記弁体によって開閉される流路を含み且つ前記最外周に位置する流路を除いた他の前記流路を取り巻くように前記ベース部材の一面側から突出された環状の隔壁と、前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記隔壁の先端に前記可撓性部材の内面を当接させる環状加圧部材とを備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の多方弁は、前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記弁体を変位させることにより流路を開放する加圧部材を備えていることを特徴とする。

請求項５に記載の多方弁は、常時は前記最外周に位置する流路から供給された流体が前記他の流路から排出され、前記弁体を開放した場合には該弁体によって開放された前記流路並びに前記最外周に位置する流路のそれぞれから供給された流体が混合状態で前記他の流路から排出され、前記弁体を開放し且つ前記環状加圧部材により前記可撓性部材の内面を前記隔壁の先端に当接させた場合には前記弁体によって開放された前記流路から供給された流体が前記他の流路から排出されることを特徴とする。

請求項６に記載の多方弁は、常時は前記他の流路から供給された流体が前記最外周に位置する流路から排出され、前記弁体を開放した場合には前記他の流路から供給された流体が前記弁体によって開放された前記流路並びに前記最外周に位置する流路のそれぞれから排出され、前記弁体を開放し且つ前記環状加圧部材により前記可撓性部材の内面を前記隔壁の先端に当接させた場合には前記他の流路から供給された流体が前記弁体を開放した前記流路から排出されることを特徴とする。

請求項７に記載の流体制御装置は、請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の多方弁を複数配置したことを特徴とする。

本発明の多方弁によれば、一つの可撓性部材で複数の弁機能を具備させることができ、よって流路切り替え占有スペースの省スペース化を実現することができる。

次に、本発明の多方弁を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の多方弁を示し、図１（Ａ）は給排経路を１対１で対応させた状態の要部の断面図、図１（Ｂ）は２つの供給に対して１つの排出とした状態の要部の断面図、図１（Ｃ）は給排経路を１対１で対応させた他の状態の要部の断面図である。

図１において、多方弁としての二連三方弁１０は、有底円筒形状のベース部材１１と、このベース部材１１の表裏に貫通する三つの流路１２，１３，１４と、ベース部材１１の一面に位置して流路１２，１３，１４の全体を気密状態で覆う可撓性部材１５と、流路１２，１３，１４の中心に位置している流路１２を常時は閉成する弁体１６と、常時は可撓性部材１５の内面から先端が離間すると共に弁体１６によって開閉される流路１２を含み且つ最外周に位置する流路１４を除いた流路１３を取り巻くようにベース部材１１の一面側から突出された環状の隔壁１７と、可撓性部材１５の外面側から可撓性部材１５を変形させつつ隔壁１７の先端に可撓性部材１５の内面を当接させる環状加圧部材１８と、可撓性部材１５の外面側から可撓性部材１５を変形させつつ弁体１６を変位させることにより流路１２を開放する加圧部材１９を備えている。

ベース部材１１は、例えば、金属製の一体成形品からなり、その中心に流路１２を穿孔等により形成している。また、ベース部材１１には、流路１２の近傍に流路１３が穿孔等により形成され、その流路１３よりも外周側に流路１４が穿孔等により形成されている。さらに、ベース部材１１には、インサート若しくは後付により流路１２，１３を取り巻くように隔壁１７が固定されている。尚、流路１２，１３，１４は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、隔壁１７の内側に２つの流路１２，１３が位置し且つ隔壁１７の外側に最外周の流路１４が位置していれば、その形成位置は特に限定されるものではない。したがって、これら各流路１２，１３，１４に接続される給配管（図示せず）の配管設計や多方弁１０を一つ以上配置することによって形成される流体制御装置に応じてその位置を設定することが可能となる。

可撓性部材１５は、その材質特性により防水性若しくは気密性を有するシート状物（例えば、ゴムシート等）から形成されており、その周囲がベース部材１１に熔着あるいは図示を略する固定リング等を介してベース部材１１に固定されている。

弁体１６は、例えば、可撓性部材１５の中心に先端が固定されており、常時は可撓性部材１５の弾性（保形性）によって流路１２を閉成している。

環状加圧部材１８は、常時はその周端面が隔壁１７の先端（周端面）と離間状態で対向して配置されており、図示を略する昇降装置（例えば、ソレノイド等）によって図１（Ｃ）に示すように可撓性部材１５を変形させつつ周端面同士で可撓性部材１５を挟持する。これにより、流路１４が他の流路１２，１３と隔絶されることとなる。

加圧部材１９は、弁体１６の先端と対向しており、常時は弁体１６による流路１２の閉成状態を維持しており、必要に応じて可撓性部材１５を変形させつつ弁体１６を図示下方へと変位させる。尚、加圧部材１９には、例えば電磁式で伸縮するスプリング部材やソレノイドなどが用いられる。

このような構成において、図１（Ａ）に示すように、常時は流路１２が閉じていることから、最外周に位置する流路１４から供給された流体（例えば、ガス等の気体や薬液等の液体）は流路１３からのみ排出される。

また、図１（Ｂ）に示すように、加圧部材１９の伸張により弁体１６を変位させることによって流路１２を開放した場合には、弁体１６によって開放された流路１２並びに最外周に位置する流路１４のそれぞれから供給された流体が混合された状態で流路１３から排出される。

さらに、図１（Ｃ）に示すように、加圧部材１９の伸張により弁体１６を変位させることによって流路１２を開放すると共に、環状加圧部材１８の変位によって可撓性部材１５を変形させつつ可撓性部材１５の内面を隔壁１７の先端に当接させた場合には、弁体１６によって開放された流路１２から供給された流体が流路１３から排出されることとなる。

したがって、流路１４と流路１２とから供給される流体、例えば、薬液等の液体をＡ，Ｂで異ならせることにより、図１（Ａ）に示した状態ではＡ液のみの１液供給、図１（Ｂ）に示した状態ではＡ液とＢ液との２液混合供給、図１（Ｃ）に示した状態ではＢ液のみの１液供給といったように流体制御をすることが可能となる。

一方、図３（Ａ）に示すように、流路１３から流体を供給する場合には、常時は流路１２が閉じていることから、その流体は最外周に位置する流路１４からのみ排出される。

また、図３（Ｂ）に示すように、加圧部材１９の伸張により弁体１６を変位させることによって流路１２を開放した場合には、流路１３から供給された流体が弁体１６によって開放された流路１２並びに最外周に位置する流路１４のそれぞれから分岐排出される。

さらに、図３（Ｃ）に示すように、加圧部材１９の伸張により弁体１６を変位させることによって流路１２を開放すると共に、環状加圧部材１８の変位によって可撓性部材１５を変形させつつ可撓性部材１５の内面を隔壁１７の先端に当接させた場合には、流路１３から供給された流体が弁体１６によって開放された流路１２からのみ排出される。

したがって、一種類の流体の供給方向を切り換えたり、２種類以上に分岐させることも可能となる。

このように、本発明の多方弁としての二連三方弁１０にあっては、供給流体の種類の切り換え・混合、あるいは一つの流体の供給先の切り替え・分岐を可撓性部材１５の大きさによって規定される容積に依存することがでる。

したがって、供給流体の種類の切り換え・混合、あるいは一つの流体の供給先の切り替え・分岐を規定される経路中にバルブや配管といった構成要素が介在せず、流路切り替え占有スペースの省スペース化を実現することができる。

本発明の多方弁を示し、（Ａ）は給排経路を１対１で対応させた供給状態の要部の断面図、（Ｂ）は２つの供給に対して１つの排出とした状態の要部の断面図、（Ｃ）は給排経路を１対１で対応させた他の供給状態の要部の断面図である。本発明の多方弁を示し、（Ａ）〜（Ｃ）は各流路の配置設計例の説明図である。本発明の多方弁の他例を示し、（Ａ）は給排経路を１対１で対応させた排出状態の要部の断面図、（Ｂ）は１つの供給に対して２つの排出とした状態の要部の断面図、（Ｃ）は給排経路を１対１で対応させた他の排出状態の要部の断面図である。従来の多方弁を示し、（Ａ）は二連三方弁の正面図、（Ｂ）は二連三方弁の配管説明図である。

符号の説明

１０…二連三方弁（多方弁）
１１…ベース部材
１２…流路
１３…流路
１４…流路
１５…可撓性部材
１６…弁体
１７…隔壁
１８…環状加圧部材
１９…加圧部材

Claims

ベース部材の表裏に貫通する少なくとも三つの流路と、前記ベース部材の一面に位置して前記少なくとも三つの流路全体を気密状態で覆う可撓性部材と、前記少なくとも三つの流路のうち最外周に位置しているものを除く一つの流路を常時は閉成する弁体と、常時は前記可撓性部材の内面から先端が離間すると共に前記弁体によって開閉される流路を含み且つ前記最外周に位置する流路を除いた他の前記流路を取り巻くように前記ベース部材の一面側から突出された環状の隔壁と、前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記隔壁の先端に前記可撓性部材の内面を当接させる環状加圧部材とを備えていることを特徴とする多方弁。
前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記弁体を変位させることにより流路を開放する加圧部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の多方弁。
ベース部材の表裏に貫通する三つの流路と、前記ベース部材の一面に位置して前記三つの流路全体を気密状態で覆う可撓性部材と、前記三つの流路のうち最外周に位置しているものを除く一つの流路を常時は閉成する弁体と、常時は前記可撓性部材の内面から先端が離間すると共に前記弁体によって開閉される流路を含み且つ前記最外周に位置する流路を除いた他の前記流路を取り巻くように前記ベース部材の一面側から突出された環状の隔壁と、前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記隔壁の先端に前記可撓性部材の内面を当接させる環状加圧部材とを備えていることを特徴とする多方弁。
前記可撓性部材の外面側から前記可撓性部材を変形させつつ前記弁体を変位させることにより流路を開放する加圧部材を備えていることを特徴とする請求項３に記載の多方弁。
常時は前記最外周に位置する流路から供給された流体が前記他の流路から排出され、前記弁体を開放した場合には該弁体によって開放された前記流路並びに前記最外周に位置する流路のそれぞれから供給された流体が混合状態で前記他の流路から排出され、前記弁体を開放し且つ前記環状加圧部材により前記可撓性部材の内面を前記隔壁の先端に当接させた場合には前記弁体によって開放された前記流路から供給された流体が前記他の流路から排出されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の多方弁。
常時は前記他の流路から供給された流体が前記最外周に位置する流路から排出され、前記弁体を開放した場合には前記他の流路から供給された流体が前記弁体によって開放された前記流路並びに前記最外周に位置する流路のそれぞれから排出され、前記弁体を開放し且つ前記環状加圧部材により前記可撓性部材の内面を前記隔壁の先端に当接させた場合には前記他の流路から供給された流体が前記弁体を開放した前記流路から排出されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の多方弁。
請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の多方弁を複数配置したことを特徴とする流体制御装置。