JP2690823B2

JP2690823B2 - 開閉弁

Info

Publication number: JP2690823B2
Application number: JP14356791A
Authority: JP
Inventors: 晃田村; 方志遠藤; 雅郎中川
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH04370480A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、本体内の流体通路上に
形成された弁座と、これに対向配置される弁体との離接
により流体通路を開閉する開閉弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来装置として特開平２−２６
６１７１号公報に開示される開閉弁が知られている。こ
の従来装置では何れも金属製の弁体と弁座との当接部分
の接触気密性を向上させるために、メッキ法、蒸着法等
によって弁体若くは弁座の少なくとも一方に金、銀等の
延展性に富む金属の膜が形成されている。このように形
成された延展性に富む金属膜のシール作用により弁閉塞
時における流体のリーク防止が確実に行われ、しかも弁
体と弁座との接離繰り返しに起因する金属粉塵の発生も
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、弁体若くは
弁座の材質である金属体、あるいはメッキ法、スパッタ
リング法、電子ビーム（ＥＢ）法等によって形成された
金属膜は微視的に見た場合には多孔性を呈しており、ど
うしても金属体及び金属膜の孔内には酸素等のガスが少
量ながら吸着されてしまう。このような開閉弁を用いた
超真空装置で超高真空を達成しようとしても孔内の吸着
ガスが少しずつ放出し、超高真空が達成されるまでに長
時間を要する。また、超高真空達成後に開弁して真空状
態を解除すれば再び金属膜にガスが吸着されるため、超
高真空を達成する際には常に時間がかかる。

【０００４】本発明は上記の問題に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、弁閉塞時の弁体と弁座との間の気
密性に優れるばかりでなく、ガス吸着・ガス放出を可及
的に抑制することにより超真空装置に用いたときでも速
やかに超高真空を達成することが可能な開閉弁を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、本体内の流体通路上に形成された弁座
と、これに対向配置される弁体とを備え、弁体と弁座と
の当接により流体通路を閉塞すると共に両者の離間によ
り流体通路を開放する開閉弁において、弁体及び弁座の
何れか一方には延展性金属の膜をイオンクラスタービー
ム蒸着法にて形成し、他方には異種物質の膜をイオンク
ラスタービーム蒸着法にて形成した。

【０００６】

【作用】弁体若くは弁座の何れかに形成された延展性金
属の膜によって流体のリークが防止されるため、弁閉塞
時において両者間に優れた気密状態を保つことができ
る。また、弁体側の膜と弁座側の膜とは異種材であるた
め、同種材の接離にて生じ易い付着転移もなくなる。更
に、高真空中にて生成した膜形成物質のイオンクラスタ
ーにより膜形成を行う上記の蒸着方法によれば、ガスを
含有しない無孔性の極めて緻密な膜を弁体及び弁座部分
に形成できる。このような無孔性の膜をより広範囲に形
成すれば開閉弁内でのガス放出及びガス吸着を可及的に
抑制でき、このような開閉弁を用いた超真空装置におけ
る超高真空達成時間が短縮される。

【０００７】

【実施例】以下に本発明を具体化した一実施例について
図１〜図５に基づいて説明する。図１に示されるよう
に、円筒形状の本体１の内部には流体通路２が形成され
ており、流体通路２の両端にはそれぞれ入力ポート３及
び出力ポート４が形成されている。本体１中央部の上側
には入力ポート３に連通する円形状の開口５が形成され
ており、この開口５の外周部分が弁座６となっている。
弁座６の外周近傍には出力ポート４に連通する別の開口
７が形成されている。

【０００８】本体１の上側にはバネハウジング８が配置
されると共に、バネハウジング８と本体１との間には弁
体としてステンレス製のダイヤフラム９が挟持されてお
り、これら８，９は締め付けビス１０によって本体１に
接合固定されている。ダイヤフラム９の周縁部は本体１
の上側に環状に設けられた接合シール面１１によって支
持されており、中央部分のみが上下動可能になってい
る。

【０００９】バネハウジング８内には支持ロッド１２が
スライド可能に収容されており、支持ロッド１２の下端
がダイヤフラム９に固定されている。支持ロッド１２の
外周部にはバネ１３が配置されている。バネ１３の一端
はバネハウジング８内の段部１４と当接し、他端が支持
ロッド１２に設けられたバネ座１５と当接しており、こ
のバネ１３の付勢力によって通常支持ロッド１２は上方
に付勢される。

【００１０】バネハウジング８の上側にはエアシリンダ
１６が螺着されており、エアシリンダ１６内の作動ロッ
ド１７の突出端が支持ロッド１２の上端と接離可能に配
置されている。エアシリンダ１６に対するエア供給によ
り作動ロッド１７が下動すると、ダイヤフラム９と弁座
６とが接合し、流体通路２が閉塞される。エアシリンダ
１６からのエア排気により作動ロッド１７が上動する
と、ダイヤフラム９と弁座６とが離間し、流体通路２が
開放される。

【００１１】弁座６の表面には延展性金属である銀の膜
１９が形成されており、ダイヤフラム９の下面には酸化
珪素の膜２０が形成されている。これらの膜１９，２０
の形成は以下に述べるイオンクラスタービーム（ＩＣ
Ｂ）蒸着法によって行われる。図２はＩＣＢ蒸着装置を
示す。Ｖは真空槽であり、真空槽Ｖ内には上部にノズル
２１を有する半密閉形状のるつぼ２２、加熱ヒータ２
３、電子放射源２４及び加速電極２５が収容されてい
る。高真空中のるつぼ２２を加熱ヒータ２３によって加
熱すると、蒸着物質が蒸発してるつぼ２２の内部圧力が
上昇する。るつぼ２２内の圧力上昇に伴ってノズル２１
から高真空中に蒸着物質の蒸気が噴射され、その物質蒸
気は噴射直後にるつぼ２２内外の圧力差の影響を受け
る。この圧力差により物質蒸気が断熱膨張し、１００〜
２０００個程度の原子からなるクラスター２６が形成さ
れる。クラスター２６のうち一部のものは電子放射源２
４から放射される電子シャワーによってイオン化され、
イオンクラスター２７となる。イオンクラスター２７は
加速電極２５によって高い加速エネルギーが付与された
後に、蒸着目的物である弁座６に到達する。高い加速エ
ネルギーを持ったイオンクラスター２７が蒸着目的物に
衝突することによりイオンクラスター２７が広範囲に拡
散するため、例えば図１のように弁座６部分を蒸着目的
物とすれば銀イオンクラスター２７が拡散して均一かつ
付着力の高い膜１９が形成される。また、弁座６部分の
ように内部が入り組んだ構造では視認不能部分に膜形成
することは通常困難である。しかし、弁座６の内周面及
び外周面にはダイヤフラム９側から視認可能なテーパ１
８が設けられており、弁座６の内周面及び外周面のより
広範囲部分に膜形成することができる。

【００１２】本発明はＩＣＢ蒸着法が蒸着目的物に対し
て緻密な薄膜を形成できることに着目したものである。
図３〜図５にその事実を示すグラフが示されている。図
３、図４及び図５のグラフは、それぞれＩＣＢ法、スパ
ッタリング法及び電子ビーム（ＥＢ）法を用い、ガラス
上に約５０００Åの銀薄膜を形成した場合における膜の
深さと膜中の酸素含有率（％）との関係を示している。
スパッタリング法及び電子ビーム法で形成された膜は微
視的に見ると多孔性を有するものであるため、図４及び
図５のように膜中に約１０〜２０％程度の酸素が含有さ
れてしまう。しかし、ＩＣＢ法の場合では形成される膜
は無孔性の極めて緻密なものになり、図３のように膜中
には殆ど酸素が混入しないことが分かる。

【００１３】上述のようにガスを含有しない無孔性の極
めて緻密な膜１９が広範囲に形成可能であるため、流体
通路２内におけるガス放出及びガス吸着は殆ど生じな
い。従って、このような開閉弁を用いた超真空装置で超
高真空を達成しようとすれば従来よりも短時間で超高真
空を達成することができ、超高真空達成後に開弁して真
空状態を解除したとしても再び金属膜にガスが吸着され
る心配もなくなる。

【００１４】ダイヤフラム９と弁座６との接離部分に延
展性金属を有する銀の膜１９を形成した開閉弁では、両
者６，９間の接触気密性が改善され、弁閉塞時における
流体のリークが確実に防止できる。更に、ダイヤフラム
９側の膜２０と弁座６側の膜１９とは互いに異種材のも
のであるため、両者６，９が繰り返し接離しても膜同士
が互いに付着転移することがない。

【００１５】また、ダイヤフラム９と本体１との接合シ
ール面１１がダイヤフラム９における銀膜２０の形成面
であるため、従来のように金属Ｏリング等の外部シール
材を用いることなく確実に外部シールを実現することが
できる。外部シール材が不要になることで外部シールや
弁座６にうねりが生じることはなく、従ってダイヤフラ
ム９がねじれたり傾いたりすることもない。また、外部
シール材及び弁座６部分のシール面の検査を同時に行う
ことができる。

【００１６】本発明は前記実施例のみに勿論限定される
ものではなく、例えば、異なった角度からＩＣＢ蒸着を
行いＩＣＢ膜を流体通路２全面に形成してもよく、種類
の異なる蒸着物質を組み合わせて膜を形成することも可
能である。また、本実施例では弁体としてダイヤフラム
９を用いた場合について述べているが、これ以外の通常
の弁体についても勿論適用が可能である。

【００１７】また、弁体９側に延展性金属膜を設けた
り、延展性金属膜として銀以外にも金、銅等を用いた
り、延展性金属に対する異種材としては酸化珪素以外に
も窒化珪素、酸化チタン等を用いてもよい。尚、本発明
の開閉弁は真空装置のみならず半導体装置の薬ガス切換
弁として用いることにも好適である。

【００１８】

【発明の効果】本発明の開閉弁によれば、弁閉塞時の弁
体と弁座との間の気密性に優れるばかりでなく、ガス吸
着・ガス放出を可及的に抑制することにより超真空装置
に用いたときでも速やかに超高真空を達成することがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の開閉弁の開放状態を示す縦断面図
である。

【図２】イオンクラスタービーム（ＩＣＢ）蒸着装置
の略体図である。

【図３】ＩＣＢを用いて薄膜を形成した場合の膜中の
酸素含有量を示すグラフである。

【図４】スパッタリングを用いて薄膜を形成した場合
の膜中の酸素含有量を示すグラフである。

【図５】電子ビーム（ＥＢ）を用いて薄膜を形成した
場合の膜中の酸素含有量を示すグラフである。

【符号の説明】

１本体、２流体通路、６弁座、９弁体としての
ダイヤフラム、１１接合シール面、１８テーパ、１９
（延展性金属の）膜、２０（異種物質の）膜。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体（１）内の流体通路（２）上に形成
された弁座（６）と、これに対向配置される弁体（９）
とを備え、弁体（９）と弁座（６）との当接により流体
通路（２）を閉塞すると共に両者（６，９）の離間によ
り流体通路（２）を開放する開閉弁において、弁体
（９）及び弁座（６）の何れか一方には延展性金属の膜
（１９）をイオンクラスタービーム蒸着法にて形成し、
他方には異種物質の膜（２０）をイオンクラスタービー
ム蒸着法にて形成したことを特徴とする開閉弁。
【請求項２】弁座（６）の周面は弁体（９）側から視
認可能なテーパ（１８）にしてあり、弁座（６）側の膜
（１９）は弁体（９）と弁座（６）との当接面に対し垂
直方向からイオンクラスタービームを投射して形成され
ることを特徴とする請求項１記載の開閉弁。
【請求項３】弁体はダイヤフラム（９）であり、ダイ
ヤフラム（９）と本体（１）との接合シール面（１１）
がダイヤフラム（９）における膜形成面であることを特
徴とする請求項１または２記載の開閉弁。