JP2006200629A - 薬液弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロック間に露出する取付ねじを腐食性雰囲気から隔離できる薬液弁を提供すること。
【解決手段】ピストン５８の上下動に対応して入力ポート６３と出力ポート６４を連通する弁座６５に弁体６６を当接又は離間させ、腐食性流体を制御するものであって、複数のブロック５１，５２，５３，５４を取付ねじ５５で一体化した薬液弁において、取付ねじ５５の周りに設けられ、ボディ５３と取付ブロック５４との間で弾性変形する封止部材１を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力ポートと出力ポートとを連通する弁座に駆動手段を用いて弁体を当接又は離間させ、腐食性流体を制御する薬液弁に関する。

従来より、入力ポートと出力ポートとを連通する弁座に駆動手段を用いて弁体を当接又は離間させ、腐食性流体を制御する薬液弁として、例えば図３〜図５に示すものが知られている。図３は、薬液弁１００の側面図である。図４は、薬液弁１００の上面図である。図５は、従来の薬液弁１００におけるねじ締結部の拡大断面図である。
薬液弁１００は、図３及び図４に示すように、カバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４を積層して４本の取付ねじ５５を挿通し、図５に示すように、取付ブロック５４にインサート成形されたインサート金具５６に取付ねじ５５の先端部を締結することにより、カバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４を一体化して外観を構成している。薬液弁１００は、金属が外部に露出していると、腐食性雰囲気にさらされて腐食する。そのため、薬液弁１００は、図３に示すように、取付ねじ５５の頭部７１を収納するための凹部７２をカバー５１に形成し、凹部７２の開口部にキャップ７３を装着して、凹部７２を密閉することにより、取付ねじ５５の頭部７１を腐食性雰囲気から隔離している（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１−１３１５１１号公報

しかしながら、従来の薬液弁１００は、外観上取付ねじ５５等の金属が露出していないものの、実際にはカバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４との間に隙間が形成され、その隙間を通じて取付ねじ５５が腐食性雰囲気にさらされていた。これに対して、図３に示すように、取付ねじ５５にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの耐腐食性材料でコーティングＣを施せばよいとも考えられる。

ところが、取付ねじ５５の雄ねじがインサート金具５６の雌ねじにかかる部分にコーティングＣを施すと、ねじが滑って締結力が弱くなるため、図５に示すように、インサート金具５６や取付ねじ５５の先端部にはコーティングＣを施すことができなかった。この結果、インサート金具５６の端面が、ボディ５３と取付ブロック５４との間に形成される隙間を通じて腐食性雰囲気にさらされて腐食し、さらにその腐食がインサート金具５６の内部と取付ねじ５５の先端部に進行して、ねじを細らせていた。半導体製造装置の元弁に使用する薬液弁１００の場合、ねじ締結部には、使用時に２ｋＮ〜３ｋＮ程度の力が作用する。取付ねじ５５が細ると、ねじ締結力が小さくなり、薬液弁１００が開閉弁時の力に耐えられずに破壊してバラバラになることも考えられる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ブロック間に露出する取付ねじを腐食性雰囲気から隔離できる薬液弁を提供することを目的とする。

本発明に係る薬液弁は、次のような構成を有している。
（１）第１ポートと第２ポートを連通する弁座に駆動手段を用いて弁体を当接又は離間させ、腐食性流体を制御するものであって、複数のブロックを取付ねじで一体化する薬液弁において、取付ねじの周りに設けられ、第１ブロックと第２ブロックとの間で弾性変形する封止部材を有することを特徴とする。

（２）（１）に記載する薬液弁において、封止部材は、内径が取付ねじの外径より小径な円筒形状をなすことを特徴とする。

（３）（１）又は（２）に記載の発明において、第１ブロックが入力ポートと出力ポートを形成されたボディであって、第２ブロックが、ボディに積層される取付ブロックであって、取付ブロックにインサート成形され、取付ねじが締結されるインサート金具を有し、取付ねじがインサート金具に締結される部分を除くねじ部に耐腐食性材料をコーティングされ、封止部材がインサート金具の開口部に装着されていることを特徴とする。

上記構成を有する薬液弁は、第１ポートと第２ポートを連通する弁座に駆動手段を用いて弁体を当接又は離間させ、腐食性流体を制御する場合、第１ブロックと第２ブロックとの間が腐食性雰囲気にさらされるが、第１ブロックと第２ブロックとの間に配設される封止部材を弾性変形させて、取付ねじの周りを封止するので、第１ブロックと第２ブロックとの間に露出する取付ねじを腐食性雰囲気から隔離することができる。

また、封止部材の内径を取付ねじの外径より小径に形成し、取付ねじを第１ブロック、封止部材、第２ブロックへとねじ込んだときに、封止部材が取付ねじの外周面に密着するようにすれば、取付ねじをより確実に腐食性雰囲気から隔離することができる。

また、取付ブロックにインサート成形したインサート金具の開口部に封止部材を装着して、取付ブロックにボディを積層し、取付ねじをボディから取付ブロックへと挿通してインサート金具に締結したときに、封止部材がインサート金具と取付ねじとの締結部を覆って腐食性雰囲気から隔離するとともに、コーティングによって他のブロック間から露出する取付ねじを腐食性雰囲気から隔離するので、ねじの細りを防止して耐圧性を確保することができる。

次に、本発明に係る薬液弁の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、薬液弁５０の縦断面図である。
本実施の形態の薬液弁５０は、半導体製造装置の元弁として使用され、０．７ＭＰａ以上の高圧腐食性流体を制御する。薬液弁５０は、カバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４に４本の取付ねじ５５を挿通し、取付ねじ５５の先端部をインサート金具５６に締結することによりカバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４を一体化し、外観を構成している。カバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４は、耐腐食性を確保するために、ＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂を射出成形したものである。

シリンダ５２は、一端に開口する略円筒状をなし、開口部をカバー５１で塞がれてピストン室５７を形成している。ピストン室５７には、ピストン５８が摺動可能に装填され、ピストン室５７を上室５７ａと下室５７ｂに気密に区画している。上室５７ａには、圧縮ばね５９が縮設され、ピストン５８に図中下向きの力を作用させている。上室５７ａには呼吸孔６０が連通し、下室５７ｂには操作ポート６１が連通しており、操作ポート６１に圧縮エアを供給することによりピストン５８に図中上向きの力を作用させ、圧縮エアの供給を停止することにより図中上向きの力を解除することができる。ピストン５８には、弁軸６２が固設され、弁軸６２の下端部がシリンダ５２を貫いてボディ５３に突き出している。

ボディ５３は、ブロック状をなし、入力ポート６３と出力ポート６４が形成され、その間に弁座６５が円筒状に設けられている。ボディ５３は、シリンダ５２の下端面との間でダイアフラム６６の外縁部を狭持している。ダイアフラム６６は、シリンダ５２とボディ５３との間に形成される空間を気密に区画し、弁室６７を形成している。ダイアフラム６６は、中央部にダイアフラム受け６８を介して弁軸６２が連結し、図中上下方向の駆動力を与えられるようになっている。

ボディ５３の底面には、薬液弁５０を半導体製造装置に組み付けるための取付ブロック５４が取り付けられている。取付ブロック５４は、板状をなし、組み付けねじを挿通するための挿通孔が複数個設けられている。取付ブロック５４は、インサート成形によってインサート金具５６が埋設され、成形時に使用する金型によりインサート金具５６の開口部に沿って段差６９が設けられている。インサート金具５６には、ボディ５３側から挿通された取付ねじ５５が締結され、その締結部分を封止部材１で封止されている。

図２は、封止構造を示す拡大図である。
封止部材１は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＦＦＫＭ（パーフロロエラストマー）などの弾性材料を略円筒形状に成形したものである。封止部材１は、外周面を段差状に形成されて潰ししろ２とガイド部３とを備える。ボディ５３と取付ブロック５４との間には、封止部材１を圧縮保持するための段差状の空間が形成され、封止部材１が介在してもボディ５３と取付ブロック５４とを面接触させられるようになっている。ボディ５３には、取付ブロック５４に当接する側面から、取付ねじ５４を挿通される挿通孔と同軸上に、嵌合凹部４が段差６９より大径の円柱状に形成されている。封止部材１の潰ししろ２は、嵌合凹部４より若干大きく形成され、嵌合凹部４の底面と取付ブロック５４の側面との間で軸方向に狭持されて弾性変形し、シール力を発揮するようにされている。潰ししろ２には、インサート金具５６の端面に突き当たるように段差６９に押し込まれて装着されるガイド部３が連続して設けられている。ガイド部３は、段差６９より若干大きく形成され、取付ブロック５４を逆さにしても封止部材１が脱落しないように取付ブロック５４の段差６９にガイドされて、組立時における封止部材１の取扱性を良好にしている。封止部材１は、取付ねじ５５より小径の貫通孔５が中央に形成され、取付ねじ５５をインサート金具５６にねじ込むときに貫通孔５の内周面をタッピングされるようになっている。

なお、薬液弁５０は、従来技術と同様、図３及び図４に示すように、取付ねじ５５の頭部７１が、カバー５１に形成された凹部７２に収納され、凹部７２の開口部にキャップ５３を被せて凹部７２を密閉することにより、頭部７１の腐食を防止している。
また、取付ねじ５５には、インサート金具５６にねじ込む先端部を除いて、耐腐食性材料でコーティングＣ（図２の点部参照）を施し、腐食を防止している。

このような薬液弁５０は、操作ポート６１に圧縮エアを供給しないときには、圧縮ばね５９の弾圧力でダイアフラム６６を弁座６５に押しつけ、腐食性流体を遮断している。操作ポート６１に圧縮エアを供給して、圧縮ばね５９に抗してピストン５８を上昇させると、ダイアフラム６６が弁座６５から離間し、腐食性流体が入力ポート６３から出力ポート６４へと流れる。その後、圧縮エアの供給を停止すると、ダイアフラム６６は圧縮ばね５９の弾圧力で下降し、弁座６５をシールする。

薬液弁５０は、腐食性流体を制御するため、腐食性雰囲気にさらされている。腐食性雰囲気は、カバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４の間に形成される隙間にも侵入する。取付ねじ５５は、雄ねじ部がカバー５１とシリンダ５２との間、シリンダ５２とボディ５３との間から露出しているが、当該露出部分にコーティングＣを施しているため、腐食しない。取付ねじ５５の先端部は、コーティングＣを施されていないが、封止部材１がボディ５３と取付ブロック５４との間で押しつぶされて弾性変形し、シール力を発揮している。しかも、封止部材１は取付ねじ５５のねじ込み時にタッピングされて、取付ねじ５５の先端部外周に密着している。そのため、ボディ５３と取付ブロック５４の間が腐食性雰囲気にさらされても、封止部材１がインサート金具５６と取付ねじ５５の先端部を覆って腐食性雰囲気から隔離する。

以上説明したように、本実施の形態の薬液弁５０によれば、ピストン５８の上下動に応じて弁座６５にダイアフラム６６を当接又は離間させ、腐食性流体を制御する場合、ボディ５３と取付ブロック５４との間が腐食性雰囲気にさらされるが、ボディ５３と取付ブロック５４との間に配設される封止部材１を弾性変形させて、取付ねじ５５の周りを封止するので（図２参照）、ボディ５３と取付ブロック５４の間から露出する取付ねじ５５を腐食性雰囲気から隔離することができる。特に、封止部材１に加え、取付ねじ５５の頭部７１をキャップ７３で覆って凹部７２内に密閉したり、取付ボルト５５にコーティングＣを施しているので、取付ねじ５５の露出部を完全に腐食性雰囲気から隔離できる。

また、封止部材１の内径を取付ねじ５５の外径より小径に形成し、取付ねじ５５をカバー５１、シリンダ５２、ボディ５３、封止部材１、取付ブロック５４へとねじ込んだときに取付ねじ５５で封止部材１をタッピングし、封止部材１が取付ねじ５５の外周面に密着するようにしたので（図２参照）、取付ねじ５５をより確実に腐食性雰囲気から隔離することができる。

また、取付ブロック５４にインサート成形したインサート金具５６の開口部に封止部材１を装着して、取付ブロック５４にボディ５３、シリンダ５２、カバー５１等を順次積層し、取付ねじ５５をカバー５１からシリンダ５２、ボディ５３、取付ブロック５４へと挿通して取付ねじ５５の先端部をインサート金具５６に締結したときに、封止部材１がインサート金具５６と取付ねじ５５との締結部を覆って腐食性雰囲気から隔離するとともに、コーティングＣによってカバー５１とシリンダ５２との間やシリンダ５２とボディ５３との間から露出する取付ねじ５５を腐食性雰囲気から隔離するので（図２参照）、ねじの細りを防止して耐圧性を確保することができる。

特に、本実施の形態のように高圧腐食性流体を制御する場合には、ねじの締結部分に、２ｋＮ〜３ｋＮ程度の力が作用する。しかし、薬液弁５０は、インサート金具５６や取付ねじ５５の腐食を封止部材１で防止しているため、取付ねじ５５を締結した初期段階の締結力を維持することができ、圧縮ばね５９の弾圧力等に耐えきれずに破壊してバラバラになることがない。

尚、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。

（１）例えば、上記実施の形態では、取付ねじ５５のカバー５１とシリンダ５２との間から露出する部分及びシリンダ５２とボディ５３との間から露出する部分にコーティングＣを施し、腐食を防止した。これに対して、カバー５１とシリンダ５２との間、及び、シリンダ５２とボディ５３との間に封止部材１を配設して腐食を防止してもよい。

（２）例えば、上記実施の形態では、封止部材１にタッピングし、取付ねじ５５の雄ねじ部と封止部材１の内周面とを密着させた。これに対して、取付ねじ５５の封止部材１を弾性変形させてシール力を発揮できれば、封止部材１を取付ねじ５５より大径の円筒状に形成して取付ねじ５５と封止部材１との間に隙間があってもよい。

（３）例えば、上記実施の形態では、封止部材１に予め貫通孔５を形成したが、取付ねじ５５のタッピングだけで封止部材１に貫通孔を形成してもよい。

（４）例えば、上記実施の形態では、高圧腐食性流体を制御する薬液弁５０に封止部材１を取り付けたが、低圧や中圧の薬液弁５０に封止部材１を取り付けてもよい。また、薬液弁５０は、２ポート式のエアオペレイトバルブであったが、３ポート式のエアオペレイトバルブであってもよい。また、駆動方式はエアオペレイト方式に限らず、手動弁等の他の駆動手段を用いるものであってもよい。

本発明の実施の形態に係り、薬液弁の中央縦断面図である。 同じく、封止構造を示す拡大図である。 薬液弁の側面図である。 薬液弁の上面図である。 従来の薬液弁におけるねじ締結部の拡大断面図である。

符号の説明

１ 封止部材
５０ 薬液弁
５３ ボディ
５４ 取付ブロック
５５ 取付ねじ
５６ インサート金具
６３ 入力ポート
６４ 出力ポート
６５ 弁座
６６ ダイアフラム

Claims (3)

1. 第１ポートと第２ポートを連通する弁座に駆動手段を用いて弁体を当接又は離間させ、腐食性流体を制御するものであって、複数のブロックを取付ねじで一体化する薬液弁において、
   前記取付ねじの周りに設けられ、第１ブロックと第２ブロックとの間で弾性変形する封止部材を有することを特徴とする薬液弁。
2. 請求項１に記載する薬液弁において、
   前記封止部材は、内径が前記取付ねじの外径より小径な円筒形状をなすことを特徴とする薬液弁。
3. 請求項１又は請求項２に記載する薬液弁において、
   前記第１ブロックが前記入力ポートと前記出力ポートを形成されたボディであって、
   前記第２ブロックが、前記ボディに積層される取付ブロックであって、
   前記取付ブロックにインサート成形され、前記取付ねじが締結されるインサート金具を有し、
   前記取付ねじが前記インサート金具に締結される部分を除くねじ部に耐腐食性材料をコーティングされ、
   前記封止部材が前記インサート金具の開口部に装着されていることを特徴とする薬液弁。

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