JP2022074523A - Constant-pressure valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流入流路から流入する被制御流体による流入側圧力が変動しても、流出流路から流出する被制御流体による流出側圧力を一定に維持する定圧弁に関する。 The present invention relates to a constant pressure valve that maintains a constant outflow side pressure due to a controlled fluid flowing out of an outflow flow path even if the inflow side pressure due to the controlled fluid flowing in from the inflow flow path fluctuates.
半導体デバイス製造のシリコンウェハプロセスでの洗浄、剥離工程では、強酸や強アルカリなどの腐食性の高い薬液を使用する。
また、弁からの金属や有機物溶質は許されず、洗浄、剥離工程で用いられる薬液には、極めて高い清浄度が求められる。そのため、薬液を流す弁には、耐酸性、耐アルカリ性に優れて低溶出材料であるフッ素樹脂が採用される。
半導体製造工程における流体の流通経路にパーティクルが混入することは、製品の歩留まりに大きな影響を与えるため、弁からのパーティクルの発生は許されない。
そのため、高純度薬液、超純水の供給用弁として、弁の接液部に摺動部からの発塵が影響しないように、ダイアフラムで駆動部と接液部とを隔離する構造が採用されている。
例えば特許文献1では、被制御流体が流入する流入流路と、被制御流体が流出する流出流路と、流入流路と流出流路との間に位置する流量制御流路と、流量制御流路に配置される弁体と、弁体を変位させる弁体側ダイアフラムと、弁体を押圧するシャフトと、シャフトを変位させるシャフト側ダイアフラムとを有し、弁体側ダイアフラムの一方には流入流路が連通し、弁体側ダイアフラムの他方には弁体側加圧室が形成され、シャフト側ダイアフラムの一方には流出流路が連通し、シャフト側ダイアフラムの他方にはシャフト側加圧室が形成された定圧弁を提案している。
In the cleaning and peeling processes in the silicon wafer process of semiconductor device manufacturing, highly corrosive chemicals such as strong acids and strong alkalis are used.
Further, metal and organic solutes from the valve are not allowed, and the chemical solution used in the cleaning and peeling steps is required to have extremely high cleanliness. Therefore, a fluororesin, which has excellent acid resistance and alkali resistance and is a low elution material, is used for the valve through which the chemical solution flows.
Particles mixed in the flow path of the fluid in the semiconductor manufacturing process have a great influence on the yield of the product, so that the generation of particles from the valve is not allowed.
Therefore, as a valve for supplying high-purity chemicals and ultrapure water, a structure is adopted in which the drive part and the wetted part are separated by a diaphragm so that dust generated from the sliding part does not affect the wetted part of the valve. ing.
For example, in Patent Document 1, an inflow flow path into which a controlled fluid flows in, an outflow flow path through which a controlled fluid flows out, a flow rate control flow path located between the inflow flow path and the outflow flow path, and a flow rate control flow. It has a valve body arranged on the road, a valve body side diaphragm that displaces the valve body, a shaft that presses the valve body, and a shaft side diaphragm that displaces the shaft, and an inflow flow path is provided on one of the valve body side diaphragms. A valve body side pressurizing chamber is formed on the other side of the valve body side diaphragm, an outflow flow path is communicated on one side of the shaft side diaphragm, and a shaft side pressurizing chamber is formed on the other side of the shaft side diaphragm. We are proposing a pressure valve.
耐薬品性及び屈曲性に優れ、長寿命である材料としてPTFE(四フッ化エチレン樹脂)がある。
しかし、昨今では、更なる半導体製造プロセスの微細化(10nmプロセス以下)の開発に伴い、切削加工面からの発塵に対しても改善が要求されるようになっており、PTFEを用いても要求に十分に対応し難くなっている。
PTFE (ethylene tetrafluororesin) is a material having excellent chemical resistance and flexibility and having a long life.
However, in recent years, with the development of further miniaturization of the semiconductor manufacturing process (10 nm process or less), improvement is required for dust generation from the machined surface, and even if PTFE is used. It is difficult to meet the demand sufficiently.
そこで本発明は、ダイアフラムの屈曲性に優れるとともにパーティクルの発生が低減できる定圧弁を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a constant pressure valve which is excellent in flexibility of the diaphragm and can reduce the generation of particles.
請求項1記載の本発明の定圧弁は、被制御流体が流入する流入流路11と、前記被制御流体が流出する流出流路12と、前記流入流路11と前記流出流路12との間に位置する流量制御流路13と、前記流量制御流路13に配置される弁体21と、前記弁体21を変位させる弁体側ダイアフラム22と、前記弁体21を押圧するシャフト31と、前記シャフト31を変位させるシャフト側ダイアフラム32とを有し、前記弁体側ダイアフラム22の一方には前記流入流路11が連通し、前記弁体側ダイアフラム22の他方には弁体側加圧室14が形成され、前記シャフト側ダイアフラム32の一方には前記流出流路12が連通し、前記シャフト側ダイアフラム32の他方にはシャフト側加圧室15が形成され、前記流入流路11から流入する前記被制御流体による流入側圧力が変動しても、前記弁体側ダイアフラム22及び前記シャフト側ダイアフラム32が変形することによって、前記流出流路12から流出する前記被制御流体による流出側圧力を一定に維持する定圧弁であって、前記弁体21には、前記弁体21及び前記シャフト31の移動方向に対して垂直な弁体側当接面21xが形成され、前記シャフト31には、前記弁体21及び前記シャフト31の前記移動方向に対して垂直なシャフト側当接面31xが形成され、前記流量制御流路13には、前記弁体21及び前記シャフト31の移動方向に対して垂直な弁座側当接面41xが形成され、前記弁体側当接面21x又は前記弁座側当接面41xには、リング状に突出させた弁閉塞用当接部41yが形成され、前記弁体側当接面21x又は前記シャフト側当接面31xには、リング状に突出させた弁体押圧用当接部31yが形成され、前記シャフト31と前記シャフト側ダイアフラム32とを、PTFEとPFAとを接合した複合材で形成し、前記シャフト側ダイアフラム32を、前記PTFEによって形成し、前記シャフト側当接面31xを、前記PFAによって形成したことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の定圧弁において、前記弁体21と前記弁体側ダイアフラム22とを、前記複合材で形成し、前記弁体側ダイアフラム22を、前記PTFEによって形成し、前記弁体側当接面21xを、前記PFAによって形成したことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の定圧弁において、前記弁体側当接面21xを、前記PFAによって形成したことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の定圧弁において、前記弁閉塞用当接部41y及び前記弁体押圧用当接部31yを、前記PFAによって形成したることを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の定圧弁において、流路形成用ボディ41と、弁体側ボディ42と、シャフト側ボディ43とから、ボディ40を構成し、前記流路形成用ボディ41は、前記流入流路11と、前記流出流路12と、前記流量制御流路13とを形成し、前記弁体側ボディ42は、前記弁体側加圧室14を形成し、前記シャフト側ボディ43は、前記シャフト側加圧室15を形成し、前記弁体側ダイアフラム22は、前記弁体側ボディ42によって前記流路形成用ボディ41に固定され、前記シャフト側ダイアフラム32は、前記シャフト側ボディ43によって前記流路形成用ボディ41に固定され、前記弁体側ボディ42及び前記シャフト側ボディ43を、前記PTFEによって形成し、前記流路形成用ボディ41を、前記PFAによって形成したことを特徴とする。
The constant pressure valve of the present invention according to claim 1 has an
According to the second aspect of the present invention, in the constant pressure valve according to the first aspect, the
The present invention according to claim 3 is characterized in that, in the constant pressure valve according to claim 1 or 2, the valve body
According to a fourth aspect of the present invention, in the constant pressure valve according to any one of claims 1 to 3, the valve
The present invention according to claim 5 is the body of the constant pressure valve according to any one of claims 1 to 4, from the flow
本発明の定圧弁によれば、弁体側当接面、シャフト側当接面、及び弁座側当接面を、弁体及びシャフトの移動方向に対して垂直な面とし、リング状に突出させた弁閉塞用当接部によって、弁体側当接面と弁座側当接面とを当接させ、リング状に突出させた弁体押圧用当接部によって、弁体側当接面とシャフト側当接面とを当接させるため、当接によるパーティクルの発生を低減できる。また、シャフトとシャフト側ダイアフラムとを複合材で形成することで、シャフトとシャフト側ダイアフラムとが別部材で形成される場合と比較してパーティクルの発生が低減できる。また、シャフト側ダイアフラムをPTFEによって形成することで屈曲性に優れ、シャフト側当接面をPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。 According to the constant pressure valve of the present invention, the valve body side contact surface, the shaft side contact surface, and the valve seat side contact surface are made perpendicular to the moving direction of the valve body and the shaft, and are projected in a ring shape. The valve closing contact portion abuts the valve body side contact surface and the valve seat side contact surface, and the valve body pressing contact portion projecting in a ring shape allows the valve body side contact surface and the shaft side. Since the contact surface is brought into contact with the contact surface, it is possible to reduce the generation of particles due to the contact. Further, by forming the shaft and the shaft-side diaphragm with a composite material, it is possible to reduce the generation of particles as compared with the case where the shaft and the shaft-side diaphragm are formed of different members. Further, the shaft-side diaphragm is formed of PTFE to have excellent flexibility, and the shaft-side contact surface is formed of PFA to reduce the generation of particles.
本発明の第1の実施の形態による定圧弁は、弁体には、弁体及びシャフトの移動方向に対して垂直な弁体側当接面が形成され、シャフトには、弁体及びシャフトの移動方向に対して垂直なシャフト側当接面が形成され、流量制御流路には、弁体及びシャフトの移動方向に対して垂直な弁座側当接面が形成され、弁体側当接面又は弁座側当接面には、リング状に突出させた弁閉塞用当接部が形成され、弁体側当接面又はシャフト側当接面には、リング状に突出させた弁体押圧用当接部が形成され、シャフトとシャフト側ダイアフラムとを、PTFEとPFAとを接合した複合材で形成し、シャフト側ダイアフラムを、PTFEによって形成し、シャフト側当接面を、PFAによって形成したものである。本実施の形態によれば、弁体側当接面、シャフト側当接面、及び弁座側当接面を、弁体及びシャフトの移動方向に対して垂直な面とし、リング状に突出させた弁閉塞用当接部によって、弁体側当接面と弁座側当接面とを当接させ、リング状に突出させた弁体押圧用当接部によって、弁体側当接面とシャフト側当接面とを当接させるため、当接によるパーティクルの発生を低減できる。また、シャフトとシャフト側ダイアフラムとを複合材で形成することで、シャフトとシャフト側ダイアフラムとが別部材で形成される場合と比較してパーティクルの発生が低減できる。また、シャフト側ダイアフラムをPTFEによって形成することで屈曲性に優れ、シャフト側当接面をPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。 In the constant pressure valve according to the first embodiment of the present invention, the valve body is formed with a valve body side contact surface perpendicular to the movement direction of the valve body and the shaft, and the shaft is formed with the movement of the valve body and the shaft. A shaft-side contact surface perpendicular to the direction is formed, and a valve seat-side contact surface perpendicular to the valve body and the shaft movement direction is formed in the flow control flow path, and the valve body-side contact surface or A ring-shaped protruding valve closing contact portion is formed on the valve seat side contact surface, and a ring-shaped protruding valve body pressing contact is formed on the valve body side contact surface or the shaft side contact surface. A contact portion is formed, the shaft and the shaft side diaphragm are formed of a composite material in which PTFE and PFA are joined, the shaft side diaphragm is formed of PTFE, and the shaft side contact surface is formed of PFA. be. According to the present embodiment, the valve body side contact surface, the shaft side contact surface, and the valve seat side contact surface are made perpendicular to the moving direction of the valve body and the shaft, and are projected in a ring shape. The valve closing contact portion abuts the valve body side contact surface and the valve seat side contact surface, and the valve body pressing contact portion projecting in a ring shape allows the valve body side contact surface and the shaft side contact. Since the contact surface is brought into contact with the contact surface, the generation of particles due to the contact can be reduced. Further, by forming the shaft and the shaft-side diaphragm with a composite material, it is possible to reduce the generation of particles as compared with the case where the shaft and the shaft-side diaphragm are formed of different members. Further, the shaft-side diaphragm is formed of PTFE to have excellent flexibility, and the shaft-side contact surface is formed of PFA to reduce the generation of particles.
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による定圧弁において、弁体と弁体側ダイアフラムとを、複合材で形成し、弁体側ダイアフラムを、PTFEによって形成し、弁体側当接面を、PFAによって形成したものである。本実施の形態によれば、弁体と弁体側ダイアフラムとを複合材で形成することで、弁体と弁体側ダイアフラムとが別部材で形成される場合と比較してパーティクルの発生が低減できる。また、弁体側ダイアフラムをPTFEによって形成することで屈曲性に優れ、弁体側当接面をPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。 In the second embodiment of the present invention, in the constant pressure valve according to the first embodiment, the valve body and the valve body side diaphragm are formed of a composite material, and the valve body side diaphragm is formed of PTFE to form a valve body side contact. The contact surface is formed by PFA. According to the present embodiment, by forming the valve body and the valve body side diaphragm with a composite material, it is possible to reduce the generation of particles as compared with the case where the valve body and the valve body side diaphragm are formed of different members. Further, by forming the valve body side diaphragm with PTFE, the flexibility is excellent, and by forming the valve body side contact surface with PFA, the generation of particles can be reduced.
本発明の第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態による定圧弁において、弁体側当接面を、PFAによって形成したものである。本実施の形態によれば、弁体側当接面をPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。 In the third embodiment of the present invention, in the constant pressure valve according to the first or second embodiment, the valve body side contact surface is formed by PFA. According to this embodiment, the generation of particles can be reduced by forming the valve body side contact surface by PFA.
本発明の第4の実施の形態は、第1から第3の実施の形態による定圧弁において、弁閉塞用当接部及び弁体押圧用当接部を、PFAによって形成したものである。本実施の形態によれば、弁閉塞用当接部及び弁体押圧用当接部をPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。 In the fourth embodiment of the present invention, in the constant pressure valve according to the first to third embodiments, the valve closing contact portion and the valve body pressing contact portion are formed by PFA. According to the present embodiment, the generation of particles can be reduced by forming the valve closing contact portion and the valve body pressing contact portion by PFA.
本発明の第5の実施の形態は、第1から第4の実施の形態による定圧弁において、流路形成用ボディと、弁体側ボディと、シャフト側ボディとから、ボディを構成し、流路形成用ボディは、流入流路と、流出流路と、流量制御流路とを形成し、弁体側ボディは、弁体側加圧室を形成し、シャフト側ボディは、シャフト側加圧室を形成し、弁体側ダイアフラムは、弁体側ボディによって流路形成用ボディに固定され、シャフト側ダイアフラムは、シャフト側ボディによって流路形成用ボディに固定され、弁体側ボディ及びシャフト側ボディを、PTFEによって形成し、流路形成用ボディを、PFAによって形成したものである。本実施の形態によれば、流路形成用ボディをPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。 In the fifth embodiment of the present invention, in the constant pressure valve according to the first to fourth embodiments, the body is composed of the flow path forming body, the valve body side body, and the shaft side body, and the flow path is formed. The forming body forms an inflow flow path, an outflow flow path, and a flow rate control flow path, the valve body side body forms a valve body side pressurizing chamber, and the shaft side body forms a shaft side pressurizing chamber. The valve body side diaphragm is fixed to the flow path forming body by the valve body side body, the shaft side diaphragm is fixed to the flow path forming body by the shaft side body, and the valve body side body and the shaft side body are formed by PTFE. The body for forming the flow path is formed by PFA. According to this embodiment, the generation of particles can be reduced by forming the flow path forming body by PFA.
以下本発明の一実施例による定圧弁について説明する。
図1は本実施例による定圧弁を示す断面図であり、図1(a)は定圧弁全体、図1(b)はシャフト及びシャフト側ダイアフラム、図1(c)は弁体及び弁体側ダイアフラム、図1(d)はボディを示している。
Hereinafter, a constant pressure valve according to an embodiment of the present invention will be described.
1A and 1B are cross-sectional views showing a constant pressure valve according to the present embodiment, FIG. 1A is an entire constant pressure valve, FIG. 1B is a shaft and a shaft-side diaphragm, and FIG. 1C is a valve body and a valve body-side diaphragm. , FIG. 1 (d) shows the body.
本実施例による定圧弁は、被制御流体が流入する流入流路11と、被制御流体が流出する流出流路12と、流入流路11と流出流路12との間に位置する流量制御流路13と、流量制御流路13に配置される弁体21と、弁体21を変位させる弁体側ダイアフラム22と、弁体21を押圧するシャフト31と、シャフト31を変位させるシャフト側ダイアフラム32とを有している。
本実施例による定圧弁は、弁体側ダイアフラム22の一方には流入流路11が連通し、弁体側ダイアフラム22の他方には弁体側加圧室14が形成され、シャフト側ダイアフラム32の一方には流出流路12が連通し、シャフト側ダイアフラム32の他方にはシャフト側加圧室15が形成される。
弁体側加圧室14には、弁体側ダイアフラム22を押圧する押圧部材14aが配置される。押圧部材14aは、弾性部材14bによって弁体側ダイアフラム22の方向に付勢される。
シャフト側加圧室15には、加圧気体が導入され、導入される加圧気体によってシャフト側ダイアフラム32が押圧される。
なお、本実施例では、弁体側加圧室14には弾性部材14bを設けているが、弾性部材14bとともに、又は弾性部材14bに代えて流体により付勢してもよい。
また、本実施例では、シャフト側加圧室15には加圧気体を導入するが、加圧気体とともに又は加圧気体に代えてバネ材を設けてもよい。
The constant pressure valve according to this embodiment is a flow rate control flow located between the
In the constant pressure valve according to this embodiment, the
In the valve body
A pressurized gas is introduced into the shaft-
In this embodiment, the
Further, in this embodiment, the pressurized gas is introduced into the
なお、図中において墨色はPFAであることを示している。
図1(b)に示すように、シャフト31とシャフト側ダイアフラム32とは、シャフト側部材30として樹脂で一体に成型されている。シャフト側部材30は、PTFE(四フッ化エチレン樹脂)とPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)とを接合した複合材で形成している。
PFAは、PTFEに対して主鎖が短いが、側鎖があるため塑性変形し難く、塵(パーティクル)が発生し難い。PTFEとPFAとの接合は、加圧・加熱 接合により行う。
In the figure, the black color is PFA.
As shown in FIG. 1 (b), the
PFA has a shorter main chain than PTFE, but because it has side chains, it is difficult to plastically deform and dust (particles) is unlikely to be generated. The bonding between PTFE and PFA is performed by pressure / heating bonding.
シャフト31は、シャフト側ダイアフラム32に繋がる接続部31aと、弁体21を押圧する当接部31bとを有する。
接続部31aは、円錐台形状をしており、底面がシャフト側ダイアフラム32に繋がり、天面が当接部31bに繋がる。
当接部31bは、円柱形状をしており、一方の端面が接続部31aの天面に繋がり、他方の端面がシャフト側当接面31xとなる。
シャフト側当接面31xは、弁体21及びシャフト31の移動方向に対して垂直な面となる。
シャフト側当接面31xには、リング状に突出させた弁体押圧用当接部31yが形成されている。弁体押圧用当接部31yは、シャフト側当接面31xの外周に形成することが好ましい。すなわち、弁体押圧用当接部31yの外径は、当接部31bの外径と同一とすることが好ましい。
The
The connecting
The
The shaft-
A ring-shaped protruding valve body pressing
シャフト側ダイアフラム32は、シャフト31に繋がる肉厚部32aと、肉厚部32aの外周に形成される薄肉部32bと、薄肉部32bの更に外周に形成される固定部32cとを有する。シャフト側ダイアフラム32は、肉厚部32aの中央部で肉厚部32aと繋がる。
シャフト側ダイアフラム32は、PTFEによって形成し、シャフト側当接面31x及び弁体押圧用当接部31yは、PFAによって形成する。
本実施例では、シャフト側ダイアフラム32、接続部31a、及び当接部31bの接続部31a側をPTFEによって形成し、当接部31bのシャフト側当接面31x側をPFAによって形成している。
The shaft-
The shaft-
In this embodiment, the
図1(c)に示すように、弁体21と弁体側ダイアフラム22とは、弁体側部材20として樹脂で一体に成型されている。弁体側部材20は、PTFEとPFAとを接合した複合材で形成している。
弁体21は、弁体側ダイアフラム22に繋がる接続部21aと、シャフト31によって押圧されるとともに弁座側当接面41xに当接する当接部21bとを有する。
接続部21aは、円柱形状をしており、一方の端面が弁体側ダイアフラム22に繋がり、他方の端面が当接部21bに繋がる。
当接部21bは、円柱形状をしており、一方の端面が接続部21aの他方の端面に繋がり、他方の端面が弁体側当接面21xとなる。
当接部21bは、接続部21aよりも大きな外径で形成されている。
弁体側当接面21xは、弁体21及びシャフト31の移動方向に対して垂直な面となる。
As shown in FIG. 1 (c), the
The
The connecting portion 21a has a cylindrical shape, one end surface is connected to the valve
The
The
The valve body
弁体側ダイアフラム22は、弁体21に繋がる薄肉部22aと、薄肉部22aの外周に形成される固定部22bとを有する。弁体側ダイアフラム22は、薄肉部22aの中央部で薄肉部22aと繋がる。
弁体側ダイアフラム22は、PTFEによって形成し、弁体側当接面21xは、PFAによって形成する。
本実施例では、弁体側ダイアフラム22、接続部21a、及び当接部21bの接続部21a側をPTFEによって形成し、当接部21bの弁体側当接面21x側をPFAによって形成している。
The valve body side diaphragm 22 has a thin-
The valve body side diaphragm 22 is formed by PTFE, and the valve body
In this embodiment, the valve
図1(d)に示すように、ボディ40は、流路形成用ボディ41と、弁体側ボディ42と、シャフト側ボディ43とを有している。
流路形成用ボディ41は、流入流路11と、流出流路12と、流量制御流路13とを形成する。
弁体側ボディ42は、弁体側加圧室14と、弁体側加圧室14に連通する呼吸孔14cを形成する。
弁体側部材20は、弁体側ボディ42によって流路形成用ボディ41に固定される。
シャフト側ボディ43は、シャフト側加圧室15と、シャフト側加圧室15に連通する設定エアポート15a及び排気ポート15bとを形成する。
シャフト側部材30は、シャフト側ボディ43によって流路形成用ボディ41に固定される。
As shown in FIG. 1D, the
The flow
The valve
The valve
The shaft-
The shaft-
弁座側当接面41xは、流量制御流路13に、弁体21及びシャフト31の移動方向に対して垂直な面として形成される。
弁座側当接面41xには、リング状に突出させた弁閉塞用当接部41yが形成されている。弁閉塞用当接部41yは、弁座側当接面41xの内周に形成することが好ましい。すなわち、弁閉塞用当接部41yの内径は、弁座側当接面41xの内径と同一とすることが好ましい。
弁体側当接面41x及び弁閉塞用当接部41yはPFAによって形成し、弁体側当接面41x以外の流路形成用ボディ41と、弁体側ボディ42と、シャフト側ボディ43とはPTFEによって形成する。
The valve seat
A valve
The valve body
図2は本実施例による定圧弁の動作状態を示す断面図であり、図2(a)は被制御流体が流れている状態、図2(b)は流出側圧力が高くなった状態を示している。
図2(a)に示すように、流入流路11から流入する被制御流体は、流量制御流路13を通り、流出流路12から流出する。
シャフト側ダイアフラム32は、シャフト側加圧室15の気体圧力によってシャフト31が弁体21を押圧する方向に変形する。設定エアポート15aから加圧気体を導入し、又は排気ポート15bから加圧気体を排出することで、シャフト側加圧室15の設定圧力を調整する。
弁体側ダイアフラム22は、弁体側加圧室14の押圧力によって弁体21がシャフト31を押圧する方向に変形する。弁体側加圧室14の押圧力は、弾性部材14bによって設定される。
図2(a)に示すように、流量制御流路13に被制御流体が流れている状態では、シャフト31はシャフト側ダイアフラム32によって弁体21を押圧し、弁体21は弁体側ダイアフラム22によってシャフト31を押圧するので、弁体21とシャフト31は当接した状態である。
2A and 2B are cross-sectional views showing an operating state of a constant pressure valve according to the present embodiment, FIG. 2A shows a state in which a controlled fluid is flowing, and FIG. 2B shows a state in which the outflow side pressure is high. ing.
As shown in FIG. 2A, the controlled fluid flowing in from the
The shaft-
The valve body side diaphragm 22 is deformed in the direction in which the
As shown in FIG. 2A, when the controlled fluid is flowing in the flow rate
図2(a)に示す状態において、流入流路11から流入する被制御流体による流入側圧力が上昇し、設定圧力に対して高くなると、シャフト側ダイアフラム32は、流入側圧力によってシャフト31が弁体21から離間する方向に変位する。
シャフト31が弁体21から離間する方向に変位することで弁体21はシャフト31とともに変位する。すなわち、弁体21は、弁座側当接面41xに近接する方向に変位するため、流量制御流路13が絞られる。
流量制御流路13が絞られることで、流出流路12から流出する被制御流体による流出側圧力が上昇することを防ぐことができる。
一方、図2(a)に示す状態において、流入流路11から流入する被制御流体による流入側圧力が低下し、設定圧力に対して低くなると、シャフト側ダイアフラム32は、シャフト31が弁体21を押圧する方向に変位する。
シャフト31が弁体21を押圧する方向に変位することで弁体21は変位する。すなわち、弁体21は、弁座側当接面41xから離間する方向に変位するため、流量制御流路13が拡大する。
流量制御流路13が拡大することで、流出流路12から流出する被制御流体による流出側圧力が低下することを防ぐことができる。
このように本実施例による定圧弁は、流入流路11から流入する被制御流体による流入側圧力が変動しても、シャフト側ダイアフラム32が変形することによって、流出流路12から流出する被制御流体による流出側圧力を一定に維持することができる。なお、弁体21をシャフト31とともに変位させるために、弁体側ダイアフラム22も、流入側圧力の変動とともに変位する。
In the state shown in FIG. 2A, when the inflow side pressure due to the controlled fluid flowing from the
When the
By narrowing the flow rate
On the other hand, in the state shown in FIG. 2A, when the inflow side pressure due to the controlled fluid flowing from the
The
By expanding the flow rate
As described above, in the constant pressure valve according to the present embodiment, even if the inflow side pressure due to the controlled fluid flowing in from the
図2(b)は流出側圧力が高くなった状態を示している。
流出側圧力が高くなると、シャフト側ダイアフラム32は、流出側圧力によってシャフト31が弁体21から離間する方向に変位する。
シャフト31が弁体21から離間する方向に変位することで、弁体21はシャフト31とともに変位し、弁体21は弁座側当接面41xに当接する。
弁体21が弁座側当接面41xに当接した状態でも、流出側圧力が設定圧力よりも高い場合には、図2(b)に示すように、シャフト31は弁体21から離間する。
従って、流出側圧力が高くなり、弁体21が弁座側当接面41xに当接しても、弁体21には、弾性部材14bによる押圧力だけで、流出側圧力による負荷が加わることがない。
FIG. 2B shows a state in which the outflow side pressure is high.
When the outflow side pressure becomes high, the
When the
Even when the
Therefore, even if the outflow side pressure becomes high and the
図3は本発明の他の実施例による定圧弁を示す断面図である。
上記実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、流路形成用ボディ41を、PFAによって形成した点が上記実施例と相違し、その他の構成は同一である。
本実施例のように、流路形成用ボディ41を、全てPFAによって形成することで、流入流路11、流出流路12、及び流量制御流路13におけるパーティクルの発生が低減できる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a constant pressure valve according to another embodiment of the present invention.
The same functional members as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
In this embodiment, the flow
By forming the flow
図4は本発明の更に他の実施例による定圧弁を示す断面図である。
上記実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、弁体押圧用当接部31y及び弁閉塞用当接部41yを、弁体側当接面21xに設けた点が上記実施例と相違し、その他の構成は同一である。
本実施例のように、弁体押圧用当接部31yをシャフト側当接面31xではなく、弁閉塞用当接部41yを弁座側当接面41xではなく、弁体側当接面21xに形成してもよい。
なお、図3に示す実施例を、図4に示す実施例に適用してもよい。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a constant pressure valve according to still another embodiment of the present invention.
The same functional members as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
In this embodiment, the valve body pressing
As in this embodiment, the valve body pressing
The embodiment shown in FIG. 3 may be applied to the embodiment shown in FIG.
以上のように、本実施例によれば、弁体側当接面21x、シャフト側当接面31x、及び弁座側当接面41xを、弁体21及びシャフト31の移動方向に対して垂直な面とし、リング状に突出させた弁閉塞用当接部41yによって、弁体側当接面21xと弁座側当接面41xとを当接させ、リング状に突出させた弁体押圧用当接部31yによって、弁体側当接面21xとシャフト側当接面31xとを当接させるため、当接によるパーティクルの発生を低減できる。また、シャフト31とシャフト側ダイアフラム32とを複合材で形成することで、シャフト31とシャフト側ダイアフラム32とが別部材で形成される場合と比較してパーティクルの発生が低減できる。また、シャフト側ダイアフラム32をPTFEによって形成することで屈曲性に優れ、シャフト側当接面31xをPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。
また、本実施例によれば、弁体21と弁体側ダイアフラム22とを複合材で形成することで、弁体21と弁体側ダイアフラム22とが別部材で形成される場合と比較してパーティクルの発生が低減できる。また、弁体側ダイアフラム22をPTFEによって形成することで屈曲性に優れ、弁体側当接面21xをPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。
また、本実施例によれば、弁体側当接面21xをPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。
また、本実施例によれば、弁閉塞用当接部41y及び弁体押圧用当接部31yをPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。
また、本実施例によれば、流路形成用ボディ41をPFAによって形成することでパーティクルの発生が低減できる。
As described above, according to the present embodiment, the valve body
Further, according to the present embodiment, by forming the
Further, according to this embodiment, the generation of particles can be reduced by forming the valve body
Further, according to the present embodiment, the generation of particles can be reduced by forming the valve
Further, according to this embodiment, the generation of particles can be reduced by forming the flow
図1及び図2に示す定圧弁について、全ての部材をPTFEとした場合を比較例としてパーティクル発生量について実証実験を行った。その結果、本実施例による定圧弁は、比較例に対して15nm以下のパーティクル発生量が、定常制御状態で1/10に低減していた。 For the constant pressure valve shown in FIGS. 1 and 2, a demonstration experiment was conducted on the amount of particles generated, using the case where all the members were made of PTFE as a comparative example. As a result, in the constant pressure valve according to the present embodiment, the amount of particles generated at 15 nm or less was reduced to 1/10 in the steady control state as compared with the comparative example.
本発明は、半導体製造分野において精密な流量制御及び高清浄度が要求される定圧弁に適している。 The present invention is suitable for a constant pressure valve that requires precise flow rate control and high cleanliness in the field of semiconductor manufacturing.
11 流入流路
12 流出流路
13 流量制御流路
14 弁体側加圧室
14a 押圧部材
14b 弾性部材
14c 呼吸孔
15 シャフト側加圧室
15a 設定エアポート
15b 排気ポート
21 弁体
21a 接続部
21b 当接部
21x 弁体側当接面
22 弁体側ダイアフラム
22a 薄肉部
22b 固定部
30 シャフト側部材
31 シャフト
31a 接続部
31b 当接部
31x シャフト側当接面
31y 弁体押圧用当接部
32 シャフト側ダイアフラム
32a 肉厚部
32b 薄肉部
32c 固定部
40 ボディ
41 流路形成用ボディ
41x 弁座側当接面
41y 弁閉塞用当接部
42 弁体側ボディ
43 シャフト側ボディ
11
Claims (5)
前記被制御流体が流出する流出流路と、
前記流入流路と前記流出流路との間に位置する流量制御流路と、
前記流量制御流路に配置される弁体と、
前記弁体を変位させる弁体側ダイアフラムと、
前記弁体を押圧するシャフトと、
前記シャフトを変位させるシャフト側ダイアフラムと
を有し、
前記弁体側ダイアフラムの一方には前記流入流路が連通し、前記弁体側ダイアフラムの他方には弁体側加圧室が形成され、
前記シャフト側ダイアフラムの一方には前記流出流路が連通し、前記シャフト側ダイアフラムの他方にはシャフト側加圧室が形成され、
前記流入流路から流入する前記被制御流体による流入側圧力が変動しても、前記弁体側ダイアフラム及び前記シャフト側ダイアフラムが変形することによって、前記流出流路から流出する前記被制御流体による流出側圧力を一定に維持する定圧弁であって、
前記弁体には、前記弁体及び前記シャフトの移動方向に対して垂直な弁体側当接面が形成され、
前記シャフトには、前記弁体及び前記シャフトの前記移動方向に対して垂直なシャフト側当接面が形成され、
前記流量制御流路には、前記弁体及び前記シャフトの移動方向に対して垂直な弁座側当接面が形成され、
前記弁体側当接面又は前記弁座側当接面には、リング状に突出させた弁閉塞用当接部が形成され、
前記弁体側当接面又は前記シャフト側当接面には、リング状に突出させた弁体押圧用当接部が形成され、
前記シャフトと前記シャフト側ダイアフラムとを、PTFEとPFAとを接合した複合材で形成し、
前記シャフト側ダイアフラムを、前記PTFEによって形成し、
前記シャフト側当接面を、前記PFAによって形成した
ことを特徴とする定圧弁。 The inflow flow path through which the controlled fluid flows in, and
The outflow flow path through which the controlled fluid flows out, and
A flow control flow path located between the inflow flow path and the outflow flow path,
The valve body arranged in the flow rate control flow path and
The valve body side diaphragm that displaces the valve body, and
The shaft that presses the valve body and
It has a shaft-side diaphragm that displaces the shaft.
The inflow flow path communicates with one of the valve body side diaphragms, and a valve body side pressurizing chamber is formed on the other side of the valve body side diaphragm.
The outflow flow path communicates with one of the shaft-side diaphragms, and a shaft-side pressure chamber is formed on the other side of the shaft-side diaphragm.
Even if the inflow side pressure due to the controlled fluid flowing in from the inflow flow path fluctuates, the valve body side diaphragm and the shaft side diaphragm are deformed, so that the outflow side due to the controlled fluid flowing out from the outflow flow path A constant pressure valve that keeps the pressure constant,
The valve body is formed with a valve body side contact surface perpendicular to the moving direction of the valve body and the shaft.
The shaft is formed with a valve body and a shaft-side contact surface perpendicular to the moving direction of the shaft.
In the flow rate control flow path, a valve seat side contact surface perpendicular to the moving direction of the valve body and the shaft is formed.
A ring-shaped protruding valve closing contact portion is formed on the valve body side contact surface or the valve seat side contact surface.
A ring-shaped protruding valve body pressing contact portion is formed on the valve body side contact surface or the shaft side contact surface.
The shaft and the shaft-side diaphragm are formed of a composite material obtained by joining PTFE and PFA.
The shaft-side diaphragm is formed by the PTFE.
A constant pressure valve characterized in that the shaft-side contact surface is formed by the PFA.
前記弁体側ダイアフラムを、前記PTFEによって形成し、
前記弁体側当接面を、前記PFAによって形成した
ことを特徴とする請求項1に記載の定圧弁。 The valve body and the valve body side diaphragm are formed of the composite material, and the valve body is formed of the composite material.
The valve body side diaphragm is formed by the PTFE.
The constant pressure valve according to claim 1, wherein the valve body side contact surface is formed by the PFA.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定圧弁。 The constant pressure valve according to claim 1 or 2, wherein the valve body side contact surface is formed by the PFA.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の定圧弁。 The constant pressure valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve closing contact portion and the valve body pressing contact portion are formed by the PFA.
前記流路形成用ボディは、前記流入流路と、前記流出流路と、前記流量制御流路とを形成し、
前記弁体側ボディは、前記弁体側加圧室を形成し、
前記シャフト側ボディは、前記シャフト側加圧室を形成し、
前記弁体側ダイアフラムは、前記弁体側ボディによって前記流路形成用ボディに固定され、
前記シャフト側ダイアフラムは、前記シャフト側ボディによって前記流路形成用ボディに固定され、
前記弁体側ボディ及び前記シャフト側ボディを、前記PTFEによって形成し、
前記流路形成用ボディを、前記PFAによって形成した
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の定圧弁。 A body is composed of a flow path forming body, a valve body side body, and a shaft side body.
The flow path forming body forms the inflow flow path, the outflow flow path, and the flow rate control flow path.
The valve body side body forms the valve body side pressurizing chamber, and the valve body side body forms the valve body side pressure chamber.
The shaft-side body forms the shaft-side pressurizing chamber, and the shaft-side body forms the shaft-side pressurizing chamber.
The valve body side diaphragm is fixed to the flow path forming body by the valve body side body, and is fixed to the flow path forming body.
The shaft-side diaphragm is fixed to the flow path forming body by the shaft-side body, and is fixed to the flow path forming body.
The valve body side body and the shaft side body are formed by the PTFE.
The constant pressure valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow path forming body is formed by the PFA.
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