JP2021071129A - シートおよびバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな押圧力を要することなく弁閉可能なシートおよびバルブを提供する。【解決手段】弁室１１ａ、流入路１１ｂ、および流出路１１ｃが形成されたボディ１１と、ボディ１１に保持された環状のシート２０と、シート２０に当接および離間することで流入路１１ｂおよび流出路１１ｃを開閉するダイヤフラム１３とを備える。シート２０は、金属材料からなり、環状をなす内層部材２１と、エラストマからなり、環状をなし、内層部材２１の周囲全体を覆う外層部材２２とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、半導体製造装置等に用いるシートおよびバルブに関する。

ボディ、メタルダイヤフラム、弁座、および駆動手段を有し、ボディに設けた弁座にメタルダイヤフラムを当接および離間させて弁開閉を行うバルブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−０９０３８６号公報

しかし、上記のバルブでは、弁座がすべて金属材料により構成されているため、ダイヤフラムを弁座に当接させて、弁閉を行うためには大きな推力が必要である。そのため、駆動手段の大型化を招いていた。

そこで本開示は、大きな推力を要することなく弁閉可能なシートおよびバルブを提供することを目的の一つとする。

上記目的を解決するために、本開示の一態様であるシートは、バルブのボディに保持される環状のシートであって、金属材料からなり、環状をなす内層部材と、エラストマからなり、環状をなし、前記内層部材の周囲全体を覆う外層部材と、を備える。

前記内層部材は、コイルスプリングであってもよい。

前記内層部材は、金属板であってもよい。

前記外層部材は、フッ素ゴムにより構成されていてもよい。

本開示の一態様であるバルブは、弁室および流体通路が形成されたボディと、前記ボディに保持された環状のシートと、前記シートに当接および離間することで前記流体通路を開閉するダイヤフラムと、を備え、前記シートは、金属材料からなり、環状をなす内層部材と、エラストマからなり、環状をなし、前記内層部材の周囲全体を覆う外層部材と、を備える。

前記内層部材は、コイルスプリングであってもよい。

前記内層部材は、金属板であってもよい。

前記外層部材は、フッ素ゴムにより構成されていてもよい。

前記ダイヤフラムの前記シート側の面には、炭素膜またはフッ素樹脂膜からなる薄膜層が形成されていてもよい。

本開示によれば、大きな押圧力を要することなく弁閉可能なバルブを提供することができる。

実施形態に係る開状態にあるバルブの部分断面図である。 バルブのシート近傍の拡大断面図である。 シートの一部の断面図である。 変形例に係るシートの一部の断面図である。

本開示の一実施形態に係るシート２０およびバルブ１について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る開状態にあるバルブ１の部分断面図である。
図２は、バルブ１のシート２０近傍の拡大断面図である。

図１に示すように、バルブ１は、弁部１０と、アクチュエータ２と、を備える。なお、以下の説明において、バルブ１の、アクチュエータ２側を上側、弁部１０側を下側として説明する。なお、本実施形態に係るバルブ１は、通常状態（駆動流体が供給されていない状態）では閉状態である。

弁部１０は、ボディ１１と、弁座であるシート２０と、ボンネット１２と、ダイヤフラム１３と、押えアダプタ１４と、ダイヤフラム押え１５と、ホルダ１６と、圧縮コイルスプリング１７と、を備える。

図１、２に示すように、ボディ１１には、弁室１１ａと、流入路１１ｂ、流出路１１ｃ、および環状溝１１ｄが形成されている。流入路１１ｂおよび流出路１１ｃは、弁室１１ａに連通している。ボディ１１は、弁室１１ａへ突出する環状部１１Ｅを有する。環状部１１Ｅはその先端部に、弁室１１ａに向かって突出する内側環状部１１Ｆと、内側環状部１１Ｆの外周に位置し弁室１１ａに向かって突出する外側環状部１１Ｇとを有する。環状溝１１ｄは、内側環状部１１Ｆと外側環状部１１Ｇとにより画成され、弁室１１ａに向かって開口している。流入路１１ｂおよび流出路１１ｃは流体通路に相当する。

シート２０は、環状をなし、環状溝１１ｄに配置され、環状部１１Ｅに保持されている。内側環状部１１Ｆおよび外側環状部１１Ｇは、シート２０側へ加締められており、これにより、シート２０はボディ１１に保持される。シート２０の構成については後述する。

図１に示すように、ボンネット１２は、有蓋の略円筒状をなし、その下端部をボディ１１に螺合させることにより、弁室１１ａを覆うようにボディ１１に固定されている。

ダイヤフラム１３は、ボンネット１２の下端に配置された押えアダプタ１４とボディ１１の弁室１１ａを形成する底面とにより、その外周縁部が挟圧され保持されている。ダイヤフラム１３は、金属製からなり、例えば、ニッケルコバルト合金、ステンレス鋼等により構成されている。ダイヤフラム１３がシート２０に対し離間および当接（圧接）することによって、流体通路の開閉が行われる。

図２に示すように、ダイヤフラム１３のシート２０側の接液面１３Ａには、薄膜層１３Ｂが形成されている。薄膜層１３Ｂは、例えば、炭素膜またはフッ素樹脂膜である。炭素膜は、例えば、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）膜であり、フッ素樹脂膜は、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）である。

図１、２に示すように、ダイヤフラム押え１５は、ダイヤフラム１３の上側に設けられ、ダイヤフラム１３の中央部を押圧可能に構成されている。ダイヤフラム押さえ１５は、ホルダ１６に嵌合されている。ダイヤフラム押え１５の下面は、球面状をなしている。

ホルダ１６は、略円柱状をなし、ボンネット１２内に上下移動可能に配置されている。アクチュエータ２の図示せぬステムは、ホルダ１６の上部に対し螺合されている。

圧縮コイルスプリング１７は、ボンネット１２内に設けられ、ホルダ１６を常に下側に付勢している。バルブ１は、圧縮コイルスプリング１７によって、通常時（アクチュエータ２の非作動時）は閉状態に保たれる。

アクチュエータ２は、例えば、エア駆動式であり、全体で略円柱形状をなしている。駆動流体によって、図示せぬステム、ホルダ１６、およびダイヤフラム押え１５がダイヤフラム１３から離間する側へ移動し、ダイヤフラム１３がシート２０から離間して、流入路１１ｂと流出路１１ｃとが連通し、バルブ１は開状態となる。

次に、シート２０について図２、３を参照して説明する。
図３は、シート２０の一部の断面図である。

シート２０は、内層部材２１と、外層部材２２とを備える。内層部材２１は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなり、本実施形態ではコイルスプリングである。外層部材２２は、エラストマ（例えば、フッ素ゴム（例えば、パーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）））からなり、内層部材２１の周囲全体を覆っており、環状をなしている。ＦＦＫＭとしては、例えば、カルレッツ（登録商標）、バイトン（登録商標）が挙げられる。バルブ１が閉状態のときに、ダイヤフラム１３はシート２０の外層部材２２の上面に当接する。

以上説明した本実施形態のバルブ１のシート２０は、金属材料からなり、環状をなす内層部材２１と、 エラストマからなり、環状をなし、内層部材２１の周囲全体を覆う外層部材２２とを備える。かかる構成によれば、外層部材２２がダイヤフラム１３により押されて潰れたとしても、金属材料からなる内層部材２１の弾性力によって、外層部材２２を元の状態に戻すことができる。よって、高温でも使用可能なシート２０およびバルブ１を提供することができる。また、外層部材２２がエラストマから構成されているため、ダイヤフラム１３に対する大きな推力を要することなく弁閉可能なバルブを提供することができる。

内層部材２１は、コイルスプリングであり、優れた弾性力を有するため、外層部材２２を確実に元の形状に戻すことができる。

外層部材２２は、フッ素ゴムにより構成され、ダイヤフラム１３のシート２０側の接液面１３Ａには、炭素膜またはフッ素樹脂膜からなる薄膜層１３Ｂが形成されている。これにより、高温でも使用可能なシート２０およびバルブ１を提供することができ、外層部材２２のダイヤフラム１３への転写を抑制することができる。

なお、本開示は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本開示の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、図４（ａ）のシート１２０に示すように、内層部材１２１は、主面がシート１２０の軸方向に直交する方向に平行な環状の金属板であってもよい。図４（ｂ）のシート２２０に示すように、内層部材２２１は、主面がシート２２０の軸方向に平行な環状の金属板であってもよい。このように、内層部材１２１、２２１は、金属板であり、優れた弾性力を有するため、外層部材２２を確実に元の形状に戻すことができる。内層部材１２１、２２１は、波板状であってもよい。内層部材２２１は、主面がシート２２０の軸方向に平行であったが、主面が当該軸方向に対して傾斜していてもよい。

図４（ｃ）のシート３２０に示すように、内層部材３２１は中空の環状パイプであってもよい。図４（ｄ）のシート４２０に示すように、内層部材４２１は中実の環状部材であってもよい。

内層部材２１、１２１、２２１、３２１、４２１は環状をなし、シート２０、１２０、２２０、３２０、４２０の円周方向の全体に設けられていたが、外層部材２２を元の形状に戻す弾性力を発生できるのであれば、円周方向に沿って部分的に設けられていてもよい。軸方向がシート２０の軸方向と平行なコイルスプリングを円周方向に沿って複数設けてもよい。

１：バルブ
１１：ボディ
１１ａ：弁室
１１ｂ：流入路
１１ｃ：流出路
１３：ダイヤフラム
２０、１２０、２２０、３２０、４３０：シート
２１、１２１、２２１、３２１、４３１：内層部材
２２：外層部材

Claims (9)

1. バルブのボディに保持される環状のシートであって、
   金属材料からなり、環状をなす内層部材と、
   エラストマからなり、環状をなし、前記内層部材の周囲全体を覆う外層部材と、を備えるシート。
2. 前記内層部材は、コイルスプリングである、請求項１に記載のシート。
3. 前記内層部材は、金属板である、請求項１に記載のシート。
4. 前記外層部材は、フッ素ゴムにより構成されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載シート。
5. 弁室および流体通路が形成されたボディと、
   前記ボディに保持された環状のシートと、
   前記シートに当接および離間することで前記流体通路を開閉するダイヤフラムと、を備え、
   前記シートは、
   金属材料からなり、環状をなす内層部材と、
   エラストマからなり、環状をなし、前記内層部材の周囲全体を覆う外層部材と、を備えるバルブ。
6. 前記内層部材は、コイルスプリングである、請求項５に記載のシート。
7. 前記内層部材は、金属板である、請求項５に記載のシート。
8. 前記外層部材は、フッ素ゴムにより構成されている、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載シート。
9. 前記ダイヤフラムの前記シート側の面には、炭素膜またはフッ素樹脂膜からなる薄膜層が形成されている、請求項５から請求項８のいずれか一項に記載のバルブ。
   
   

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