JP2007078145A

JP2007078145A - 薬液制御弁

Info

Publication number: JP2007078145A
Application number: JP2005270283A
Authority: JP
Inventors: Masato Kitai; 正人北井
Original assignee: KUSHIDA KOGYO KK
Current assignee: KUSHIDA KOGYO KK
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】ヒートサイクル環境下で使用されることがあっても、液漏れを確実に防止できるようにする。
【解決手段】薬液制御弁２１は、ボディ２２と、空気圧式駆動部２３と、スタッフィング２４と、ダイヤフラム形の弁体２５とを備えている。ボディ２２には、弁口２８を囲うように取り付け部２９が形成され、この取り付け部２９の内周面にスタッフィング取り付け用の雌ねじ部２９ａ及び外周リング部受け部２９ｂが形成されている。スタッフィング２４は雌ねじ部２９ａにねじ込まれて取り付け部２９内周に取り付けられ、弁体２５の外周リング部２５ｃを外周リング部受け部２９ｂに水密に押圧固定している。空気圧式駆動部のシリンダ３０には、ボディ２２の取り付け部２９における雌ねじ部２９ａ領域の外周部部分と当接嵌合する嵌合部３４を一体に形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造の時に使用される薬液を制御する薬液制御弁に関する。

従来、この種の薬液制御弁としては、例えば図６に示す構成のものがある。この薬液制御弁１は、大別すると、ボディ２と、空気圧式駆動部３と、スタッフィング４と、ダイヤフラム形の弁体５と、ベースプレート６といった構成要素から構成されている。前記ボディ２は、薬液通路７（便宜上矢印７で示す）を有し、この薬液通路７は一端部に流入口７ａを、また他端部に流出口７ｂを有し、途中には弁口８を有する。さらに、この弁口８を囲うように囲繞壁状の取り付け部９を有し、且つこの取り付け部９の内周面にスタッフィング取り付け用の雌ねじ部９ａ及び外周リング部受け部９ｂを形成している。

前記空気圧式駆動部３は、シリンダ１０及びピストン１１並びにピストンロッド部１１ａを備えており、前記シリンダ１０にはエア通気口１０ａ、１０ｂが形成されている。この空気圧式駆動部３のシリンダ１０が、ベースプレート６を通した４本（１本のみを図示）のねじ部材１２が螺合されることにより、前記取り付け部９に取り付けられている。なお、前記シリンダ１０内には、閉塞保持用の圧縮コイルばね１３が設けられている。

前記スタッフィング４は、外周面に雄ねじ部４ａを有すると共に、中心部に前記ピストンロッド部１１ａが水密に摺動可能に貫通するロッド挿通孔部４ｂを有する。このスタッフィング４は、該雄ねじ部４ａが前記取り付け部９の雌ねじ部９ａに螺合されて該取り付け部９内側に取り付けられている。前記弁体５は、弁体本体部５ａと変形可能な薄膜部５ｂと外周リング部５ｃとを一体に形成している。この弁体５は、その弁体本体部５ａが、前記ピストンロッド部１１ａ先端部に取り付けられており、また外周リング部５ｃが前記スタッフィング４下端の押さえ部４ｃにより、前記ボディ２の取り付け部９の外周リング部受け部９ｂに水密に押圧固定されている。

図６の状態では、弁体５が弁口８を閉塞した状態を示しており、この状態から薬液制御弁１を開放動作するについては、エア通気口１０ａから圧縮空気を供給する。すると、ピストン１１が圧縮コイルばね１３のばね力に抗して矢印Ａ方向へ移動し、これに伴って弁体５の弁体本体部５ａが同矢印Ａ方向に移動して、弁口８を開放する。これによって薬液が薬液通路７を流通する。

また、薬液制御弁１を開放状態から閉塞動作するについては、前記エア通気口１０ａから圧縮空気を排出すると、圧縮コイルばね１３のばね力によりピストン１１が反矢印Ａ方向へ移動して、弁体５が弁口８を閉塞する。
上述した構成の薬液制御弁１と同様の構成が特許文献１にも記載されている。
特開２００５−１６３８７７号公報

ところで、半導体製造に際して洗浄などに使用される薬液は、洗浄効果をアップさせることを考慮して、加温あるいは加熱されて供給されることも行われている。この場合、上述した構成の薬液制御弁１においては、高温度の薬液の供給、及び停止により薬液制御弁１自体が温度上昇、下降を繰り返すことになり、いわゆるヒートサイクル環境下で使用されることになる。この場合、当該薬液制御弁１の各構成要素が熱膨張収縮を繰り返し、その結果、特にスタッフィング４とボディ２の取り付け部９とのねじ螺合部分から、液漏れを起こすことがあった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートサイクル環境下で使用されることがあっても、液漏れを確実に防止できる薬液制御弁を提供するにある。

本発明は次の点を考慮してなされたものである。すわなち、本発明者において、図６における、スタッフィング４とボディ２の取り付け部９とのねじ螺合部分からの液漏れの原因を考察したところ、次の考察結果と対策案が考えられた。ヒートサイクル環境下では、温度上昇、下降により、ねじ部材１２が膨張収縮してねじが緩み、スタッフィング４が上方に移動しやすくなる。そして、スタッフィング４とボディ２の取り付け部９との熱膨張差により、スタッフィング４の雄ねじ部４ａのねじ山が取り付け部９の雌ねじ部９ａのねじ山から相対的に上方（緩み方向）への力を受け、長期間のヒートサイクルによりそれらのねじ螺合部分が緩み、スタッフィング４による前記弁体５の外周リング部５ｃの押圧力（水密保持力）が弱くなって、液漏れが発生することが考察された。この対策として、ねじ部材１２の材質（通常は耐薬性に優れたステンレスが使用されている）を変更して該ねじ部材１２のねじ締めの緩み防止を図ったりしたがさほどの効果が上がらないものであった。また、前記取り付け部９の外側への熱膨張をできるだけ抑えるべく別部材の嵌合部材を当接嵌合させる構成としたところ、スタッフィング４と取り付け部９とのねじ螺合部分に緩みがみられず、液漏れが防止できた。この場合、嵌合部材の熱膨張率は取り付け部９の熱膨張率より小さいことが好ましいが、放熱性なども加味されるから、嵌合部材の材料については必ずしも特定されるものではないことも判明した。

上記の点に着目した本請求項１の発明は、薬液通路を有すると共に、この薬液通路の途中に弁口を有し、この弁口を囲うように取り付け部を有し、且つこの取り付け部の内周面にスタッフィング取り付け用の雌ねじ部及び外周リング部受け部を形成したボディと、
このボディの前記取り付け部にねじ部材により取り付けられ、シリンダ及びピストン並びにピストンロッド部を備えた空気圧式駆動部と、
外周面に雄ねじ部を有すると共に、中心部に前記ピストンロッド部が水密に摺動可能に貫通するロッド挿通孔部を有し、該雄ねじ部が前記取り付け部の雌ねじ部に螺合されて該取り付け部内側に取り付けられたスタッフィングと、
弁体本体部及び薄膜部並びに外周リング部を一体に有して構成され、前記弁体本体部が前記空気圧式駆動部の前記ピストンロッド部の先端部に設けられ且つ前記外周リング部が前記スタッフィングにより前記取り付け部の前記外周リング部受け部に水密に押圧固定され、前記ピストンの作動により前記弁口を開閉する弁体とを備え、
前記ボディの取り付け部における雌ねじ部領域の外周部部分と当接嵌合する嵌合部材を設けたところに特徴を有する。

この請求項１の発明によれば、嵌合部材が前記ボディの取り付け部における雌ねじ部領域の外周部部分と当接嵌合するから、ヒートサイクル環境下においても、スタッフィングとボディの取り付け部とのねじ螺合部分からの液漏れを防止できる。
請求項２の発明は、前記嵌合部材が、前記空気圧式駆動部の前記シリンダに一体に形成されているところに特徴を有する。これによれば、部品数の増加を抑えることができる。
請求項３の発明は、前記嵌合部材の外面が、前記シリンダの外面と面一に形成されているところに特徴を有する。これによれば、嵌合部材を備えたシリンダを型成形することが容易となり、製作コストを抑えることができる。

請求項４の発明は、前記ボディ及び弁体がポリテトラフルオロエチレンから成り、前記嵌合部材がポリプロピレンから成るところに特徴を有する。これによれば、薬液と接触するボディ及び弁体がポリテトラフルオロエチレンから成ることにより、耐熱性及び耐薬性に優れていて、劣化が少なく、また、前記嵌合部材がポリプロピレンから成ることにより、熱膨張が少なく、前述の液漏れ防止を一層確実にできるものとなる。

本発明は、スタッフィングとボディの取り付け部とのねじ螺合部分からの液漏れを防止できる。

以下、本発明の一実施例につき図１ないし図５を参照して説明する。薬液制御弁２１は、大別すると、ボディ２２と、空気圧式駆動部２３と、スタッフィング２４と、ダイヤフラム形の弁体２５と、ベースプレート２６といった構成要素から構成されている。
前記ボディ２２は、薬液通路２７（便宜上矢印２７で示す）を有し、この薬液通路２７の一端部に流入口２７ａを、また他端部に流出口２７ｂを有し、途中には弁口２８を有する。さらに、この弁口２８を囲うように囲繞壁状の取り付け部２９を有し、且つこの取り付け部２９の内周面にスタッフィング取り付け用の雌ねじ部２９ａ及び段状をなす外周リング部受け部２９ｂを形成している。

前記空気圧式駆動部２３は、シリンダ３０及びピストン３１並びにピストンロッド部３１ａを備えており、前記シリンダ３０にはエア通気口３０ａ、３０ｂが形成されている。この空気圧式駆動部２３は、シリンダ３０に、ベースプレート２６を通した４本（図３参照）のねじ部材３２が螺合されることにより、前記取り付け部２９に取り付けられている。なお、前記シリンダ３０内には、閉塞保持用の圧縮コイルばね３３が設けられている。
前記スタッフィング２４は、下部外周面に雄ねじ部２４ａを有すると共に、中心部に前記ピストンロッド部３１ａが水密に摺動可能に貫通するロッド挿通孔部２４ｂを有する。このスタッフィング２４は、該雄ねじ部２４ａが前記取り付け部２９の雌ねじ部２９ａに螺合されて該取り付け部２９内側に取り付けられている。

前記弁体２５は、弁体本体部２５ａと変形可能な薄膜部２５ｂと外周リング部２５ｃとを一体に形成している。この弁体２５は、その弁体本体部２５ａが、前記ピストンロッド部３１ａ先端部に取り付けられており、また外周リング部２５ｃが前記スタッフィング２４下端の押さえ部２４ｃにより、前記ボディ２２の外周リング部受け部２２ａに水密に押圧固定されている。この場合、このスタッフィング２４は、シリンダ３０により上方から下方へ押圧されている。

ここで、前記シリンダ３０の下端部には嵌合部材としての嵌合部３４が一体に形成されている。この場合、この嵌合部３４の外面とシリンダ３０の外面とは面一に形成されている。この嵌合部３４を備えた前記シリンダ３０は型成形により形成されたものである。
この嵌合部３４は、図４に示すように、嵌合面（内面）３４ａが取り付け部２９の外面形状と合致する矩形状（平面的にみて）をなしている。そして、この嵌合部３４は、前記取り付け部２９における雌ねじ部２９ａ領域の外周部部分と当接嵌合している。

なお、薬液の性質を考慮して、ボディ２２及び弁体２５はポリテトラフルオロエチレンから構成している。また、シリンダ３０（嵌合部３４）及びスタッフィング２４はポリプロピレンから構成している。また、前記ねじ部材３２はステンレス製であり、このねじ部材３２の頭部部分はポリプロピレンから成るエンドキャップ３５で被覆されている。なお、必要箇所にはシール部材たるＯリングが配設されている。

図１の状態では、弁体２５が弁口２８を閉塞した状態を示しており、この状態から薬液制御弁２１を開放動作するについては、エア通気口３０ａから圧縮空気を供給する。すると、ピストン３１が圧縮コイルばね３３のばね力に抗して矢印Ａ方向へ移動し、これに伴って弁体２５の弁体本体部２５ａが同矢印Ａ方向に移動して、弁口２８を開放する。これによって薬液が薬液通路２７を流通する。
また、薬液制御弁２１を開放状態から閉塞動作するについては、前記エア通気口３０ａから圧縮空気を排出すると、圧縮コイルばね３３のばね力によりピストン３１が反矢印Ａ方向へ移動して、弁体２５が弁口２８を閉塞する。

このような本実施例によれば、嵌合部３４が前記ボディ２２の取り付け部２９における雌ねじ部２９ａ領域の外周部部分と当接嵌合するから、ヒートサイクル環境下においても、取り付け部２９が外側へ拡開することを阻止でき、これにて、スタッフィング２４とボディ２２の取り付け部２９とのねじ螺合部分が緩むことを防止でき、スタッフィング２４による前記弁体２５の外周リング部２５ｃの押圧力（水密保持力）が弱くなることがなく、当該ねじ螺合部分からの液漏れを確実に防止できる。本実施例では、図５に示す態様でヒートサイクルテストを行ったが液漏れは発生しないという結果が得られた。なお、この図５においては、電気炉内に試験対象の薬液制御弁２１を配置し、常温（２３℃）から１００℃まで１時間で上昇させ、この１００℃を０．５時間キープし、そして２時間かけて常温に戻すことを連続して行う。これを３〜４回繰り返した後、試験対象の薬液制御弁２１を実際に薬液配管に使用したが、液漏れは全く発生しない結果が得られた。ちなみに従来品では３回の繰り返しで液漏れが見られた。

また、本実施例によれば、前記嵌合部３４が、空気圧式駆動部２３のシリンダ３０に一体に形成されているから、部品数の増加及び組み立て工数の増加も抑えることができる。
さらに本実施例によれば、前記嵌合３４の外面が、前記シリンダ３０の外面と面一に形成されているから、嵌合部３４を備えたシリンダ３０を型成形することが容易となり、製作コストを抑えることができる。
また本実施例によれば、薬液と接触するボディ２２及び弁体２５をポリテトラフルオロエチレンから構成したことにより、耐熱性及び耐薬性に優れていて、劣化が少なく、また、嵌合部３４をポリプロピレンから構成したことにより、熱膨張が少なく、前述の液漏れ防止を一層確実にできるものとなる。

なお、本発明は上記実施例に限定されずに、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できるものである。例えば、嵌合部３４（嵌合部材）はその内面全域が取り付け部２９の外面全域に当接嵌合するようにしたが、嵌合部３４内面をリブ状に形成して、このリブ部分が取り付け部２９外面に当接嵌合するようにしても良い。また嵌合部材は別体でも良い。

本発明の一実施例を示す薬液制御弁の縦断正面図側面図下面図図１の矢印Ｑ−Ｑ線断面図ヒートサイクルテスト態様を示す図従来例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、２１は薬液制御弁、２２はボディ、２３は空気圧式駆動部、２４はスタッフィング、２５は弁体、２７は薬液通路、２８は弁口、２９は取り付け部、３０はシリンダ、３１はピストン、３１ａはピストンロッド、３２はねじ部材、３４は嵌合部（嵌合部材）を示す。

Claims

薬液通路を有すると共に、この薬液通路の途中に弁口を有し、この弁口を囲うように取り付け部を有し、且つこの取り付け部の内周面にスタッフィング取り付け用の雌ねじ部及び外周リング部受け部を形成したボディと、
このボディの前記取り付け部にねじ部材により取り付けられ、シリンダ及びピストン並びにピストンロッド部を備えた空気圧式駆動部と、
外周面に雄ねじ部を有すると共に、中心部に前記ピストンロッド部が水密に摺動可能に貫通するロッド挿通孔部を有し、該雄ねじ部が前記取り付け部の雌ねじ部に螺合されて該取り付け部内側に取り付けられたスタッフィングと、
弁体本体部及び薄膜部並びに外周リング部を一体に有して構成され、前記弁体本体部が前記空気圧式駆動部の前記ピストンロッド部の先端部に設けられ且つ前記外周リング部が前記スタッフィングにより前記取り付け部の前記外周リング部受け部に水密に押圧固定され、前記ピストンの作動により前記弁口を開閉する弁体とを備え、
前記ボディの前記取り付け部における雌ねじ部領域の外周部部分と当接嵌合する嵌合部材を設けたことを特徴とする薬液制御弁。
前記嵌合部材は、前記空気圧式駆動部の前記シリンダに一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薬液制御弁。
前記嵌合部材の外面は、前記シリンダの外面と面一に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の薬液制御弁。
前記ボディ及び弁体はポリテトラフルオロエチレンから成り、前記嵌合部材はポリプロピレンから成ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の薬液制御弁。