JP2011202780A - 流体制御弁及び弁部流路構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弁体29を弁座25に当接又は離間させることにより流体制御を行う流体制御弁1を、入力ポート22が地側、出力ポート28が天側となるように設置し、出力ポート28と弁室30が、天地方向に設けられた出力側流路27を介して連通しており、弁室30の天側の内壁21aが、出力側流路27へ向かって天方向に傾斜するようにする。
【選択図】図1
Description
図13及び図14に示すように、流体制御弁100は、バルブボディ101と駆動部105により外観が構成されている。バルブボディ101は、入力ポート102と出力ポート103が対向する側面に開設され、入力ポート102と出力ポート103が、弁室107に設けられた弁座104を介して連通している。弁座104には、駆動部105の駆動力によりダイアフラム弁体106が当接又は離間されるようになっている。
ここで、前記出力側流路と前記斜め流路の流路断面積は、前記入力ポートの流路断面積より小さいことが好ましい。
しかも、出力側流路と斜め流路の流路断面積が、入力ポートの流路断面積より小さい場合には、流体が弁室から斜め流路へ流出する際に流速が速くなるので、流体に含まれる気泡が出力側流路へ流されやすい。
<流体制御弁の全体構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係る流体制御弁1の断面図であって、弁閉状態を示す。図2は、図1に示す流体制御弁1の断面図であって、弁開状態を示す。図3は、図1のA部拡大図である。尚、図中上側を天側、図中下側を地側とする。
図1及び図2に示す流体制御弁1は、従来技術と同様、レジスト液をウエハに塗布する塗布装置に組み付けられ、ウエハに供給するレジスト液の供給量を制御する。流体制御弁1は、バルブボディ20とシリンダ部材31とカバー32が図示しない締結部材としてのボルトで一体化されて外観を構成されており、流体の供給と遮断を制御する弁部2と、弁部2に駆動力を付与する駆動部3を備える。流体制御弁1は、入力ポート22が地側に、出力ポート28が天側となるように設置される。
図3に示すように、バルブボディ20とシリンダ部材31との間には、ダイアフラム弁体29の外縁部29cを収納するための収納凹部40が形成されている。収納凹部40は、外縁部29cを弁部2側から押さえる弁部側押さえ面40aと、外縁部29cを駆動部3側から押さえる駆動部側押さえ面40bと、弁部側押さえ面40aと駆動部側押さえ面40bとを接続しており、外縁部29cの外側面を押さえる外側押さえ面40cにより構成され、内側面が流路側に開放されている。
次に、上述した弁部流路構造4について説明する。
図1及び図2に示すように、入力ポート22と入力側流路23と出力側流路27と出力ポート28は、天地方向に形成されている。弁室30は、天地方向と直交する水平方向に設けられている。弁座25は、弁室30の底面中央部に突設され、弁孔24を介して入力側流路23と連通している。また、弁室30の底面には、弁室30の天側に斜め流路26が連通し、その斜め流路26を介して出力側流路27が弁室30に連通している。
尚、流体制御弁1は、気泡との間に生じる摩擦係数が小さくなるように流路内壁全体の面粗度を小さくしても良いことは、言うまでもない。
上記構成の流体制御弁1は、操作ポート35から一次室33aに操作エアを送らない間は、図1に示すように、圧縮ばね39がピストン34を弁部2方向へ付勢し、ダイアフラム弁体29の弁体部29aが弁座25に当接している。そのため、入力ポート22に供給されたレジスト液は、弁座25で遮断され、出力ポート28から出力されない。
以上説明したように、本実施形態の流体制御弁1及び弁部流路構造4は、弁開時には、レジスト液が入力ポート22から出力ポート28へ流れて一次側から二次側への運動エネルギを持っている。弁部2が弁開状態から弁閉状態になると、弁開時の運動エネルギが負圧に変換される。これにより、レジスト液に溶け込んでいた気体が気泡B2となって表れる。その後、気泡B1,B2が浮力によって弁室30の天側の内壁21aへ移動する。弁室30の天側の内壁21aが、弁室30を出力ポート28へ連通させる出力側流路27へ向かって天方向に傾斜しているため、弁室30の天側の内壁21aへ移動した気泡B1,B2は、浮力によって弁室30の天側の内壁21aに沿って出力側流路27へ移動し、出力ポート28へ排出される。このように本実施形態の流体制御弁1及び弁部流路構造4は、弁閉中に、レジスト液中に発生した気泡B1,B2が自身の浮力によって天側へ移動し、弁室30の内壁に集まって成長し難い。よって、本実施形態の流体制御弁1及び弁部流路構造4によれば、レジスト液に混入した気泡B1,B2を弁閉中に出力ポート28から排出して、流体供給量を安定させることができる。これにより、塗布装置がウエハに塗布するレジスト液の塗布量を安定させ、歩留まりを向上させることが可能になった。
しかも、出力側流路27と斜め流路26の流路断面積が、入力ポート22の流路断面積より小さいので、レジスト液が弁室30から斜め流路26へ流出する際に流速が速くなる。そのため、レジスト液に含まれる気泡B1,B2が出力側流路27へ流されやすい。
続いて、本発明の第2実施形態について説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係る流体制御弁51の断面図であって、弁閉状態を示す。図10は、図9に示す流体制御弁51の断面図であって、弁開状態を示す。尚、図中上側を天側、図中下側を地側とする。
第3実施形態の流体制御弁51と弁部流路構造57は、弁室形成室54と出力側流路55と出力ポート56の構成が、第1実施形態と相違し、その他の構成は第1実施形態と共通している。よって、ここでは、第1実施形態と相違する点を中心に説明し、第1実施形態と共通する点は図面に第1実施形態と同じ符号を用い、適宜説明を省略する。
続いて、本発明の第3実施形態について説明する。図11は、本発明の第3実施形態に係る流体制御弁61の断面図であって、弁閉状態を示す。図12は、図11に示す流体制御弁61の断面図であって、弁開状態を示す。尚、図中上側を天側、図中下側を地側とする。
本実施形態の流体制御弁61及び弁部流路構造66は、弁室形成室64の形状と弁孔65の形状が第2実施形態と相違し、その他の構成は第2実施形態と共通している。よって、ここでは、第2実施形態と相違する点を中心に説明し、第2実施形態と共通する点は図面に第2実施形態と同じ符号を用い、適宜説明を省略する。
(1)例えば、上記実施形態では、バルブボディ20,53、63、ダイアフラム弁体29、シリンダ部材31、カバー32、ピストン34等をフッ素樹脂で構成したが、それらをステンレス等の金属材料から構成しても良い。
(2)例えば、上記実施形態では、流体制御弁1をレジスト液の制御に用いたが、気泡を発生しやすい他の液体の制御に用いても良い。
(3)例えば、上記実施形態の流体制御弁1,51,61の弁部流路構造4,57,66をマニホールド等に適用しても良い。
(4)例えば、上記実施形態では、斜め流路26を弁室30の天側の内壁21aと同じ第1傾斜角度θ1で設けたが、斜め流路26を第1傾斜角度θ1より大きく、90度未満の角度で設けても良い。この場合、斜め流路26の天側の内壁26aと弁室30の天側の内壁21aが接続する部分に、天側に突出する凹みが形成されず、気泡が弁室30から斜め流路26を介して出力側流路27へ抜けやすく、弁室30や斜め流路26の内部で成長しにくい。
(5)例えば、上記実施形態では、弁室20が天地方向に対して直交するように設けられているが、弁室20を斜めに形成することにより、弁室20の天側の内壁を天地方向に対して傾斜させるようにしても良い。このような流路構造でも、弁閉中に、弁室20の天側に集まった気泡が出力側流路27へ流れて出力ポート28から出力されるので、流体制御弁の流体供給量を安定させることができる。
2,52,62 弁部
3 駆動部
4,57,66 弁部流路構造
20,53,63 バルブボディ
21a,21c,64b 内壁
22 入力ポート
23 入力側流路
24,65 弁孔
24a,65a 内壁
25 弁座
26 斜め流路
26a 内壁
27,55 出力側流路
28,56 出力ポート
29 ダイアフラム弁体(弁体の一例)
30 弁室
40 収納凹部
40a 弁部側押さえ面
40b 駆動部側押さえ面
40d,40e 内側端部
θ1 第1傾斜角度
θ2 第2傾斜角度
B1〜B4 気泡
Claims (9)
- 入力ポートと出力ポートが対向する側面に形成され、弁室に設けられた弁座を介して前記入力ポートと前記出力ポートが連通するバルブボディと、前記弁室に収納された弁体と、前記弁体に駆動力を付与する駆動部とを備える流体制御を行う流体制御弁において、
前記入力ポートが地側、前記出力ポートが天側となるように設置されること、
前記バルブボディが、前記出力ポートと前記弁室との間に形成された出力側流路を、天地方向に設けていること、
前記弁室は、少なくとも前記天側の内壁が、前記出力側流路へ向かって天方向に傾斜していること
を特徴とする流体制御弁。 - 請求項1に記載する流体制御弁において、
前記弁室の天側の内壁は、前記弁室の内壁に付着した気泡の浮力が、前記弁室の内壁と前記気泡との間に生じる摩擦抵抗より大きく作用するように、傾斜している
ことを特徴とする流体制御弁。 - 請求項1又は請求項2に記載する流体制御弁において、
前記入力ポートを前記弁座に連通させるための弁孔を有すること、
前記弁孔は、少なくとも前記天側の内壁が、前記弁座へ向かって天方向に傾斜していること
を特徴とする流体制御弁。 - 請求項3に記載する流体制御弁において、
前記弁孔は、前記弁座の開口部分に対して鋭角に接続している
ことを特徴とする流体制御弁。 - 請求項3に記載する流体制御弁において、
前記弁孔は、前記弁座の開口部分へ向かって拡径する円錐形状である
ことを特徴とする流体制御弁。 - 請求項1乃至請求項5の何れか1つに記載する流体制御弁において、
前記弁室と前記出力側流路が斜め流路を介して連通していること、
前記斜め流路は、前記出力側流路へ向かって天方向に傾斜していること、
前記斜め流路の前記天側の内壁が、前記弁室の前記天側の内壁の傾斜角度以上の角度で傾斜していること
を特徴とする流体制御弁。 - 請求項6に記載する流体制御弁において、
前記出力側流路と前記斜め流路の流路断面積は、前記入力ポートの流路断面積より小さい
ことを特徴とする流体制御弁。 - 請求項1乃至請求項7の何れか1つに記載する流体制御弁において、
前記弁体がダイアフラム弁体であって、前記ダイアフラム弁体の外縁部を収納する収納凹部を有し、
前記収納凹部が、前記外縁部をバルブボディ側から押さえる弁部側押さえ面と、前記外縁部を駆動部側から押さえる駆動部側押さえ面と、前記弁部側押さえ面と前記駆動部側押さえ面に接続して前記外縁部の外側面を押さえる外側押さえ面とを有し、
前記駆動部側押さえ面の流路側の内側端部が、前記弁部側押さえ面の流路側の内側端部より、内側に配置されている
ことを特徴とする流体制御弁。 - 天地方向に形成された入力側流路及び出力側流路と、
前記入力側流路と前記出力側流路とに連通し弁室と、
前記出力側流路が前記弁室に開口する開口部分に設けられた弁座と、
前記弁室に収納され、前記弁座に当接又は離間される弁体とを有し、
前記弁室は、少なくとも天側の内壁が、前記出力側流路へ向かって天方向に傾斜していること
を特徴とする弁部流路構造。
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