JP2733864B2 - 金属間シールを用いた清浄ガス流制御弁 - Google Patents

金属間シールを用いた清浄ガス流制御弁

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスの流れを制御するためのガス流制御弁
に関し、特に、半導体産業において使用される清浄なガ
スの流れを制御する清浄ガス流制御弁に関する。本発明
が対象となる弁は、極めて清浄な、又、場合によっては
浸蝕姓、腐食姓、毒性又は可燃性を有するガスの流れを
制御するためのものである。
従来の技術 従来のこの種の清浄ガス流制御弁(以下、「清浄ガス
弁」、「ガス弁」、又は単に「弁」とも称する)におい
ては、シール(密封)を維持するのにOリングを用いて
おり、その最小限の漏れ率でも、ヘリウムガスの場合で
標準状態で1秒当り10-7cm3もの漏れがあり、企図され
る応用例にとっては受入れられないほど高い漏れ率であ
った。
従来慣用のOリングシールに代るものとして、溶接を
用いることが提案されているが、溶接は好適な代替法で
はない。なぜなら、溶接すべき弁の構成部品がが工具や
手の届きにくい箇所にあり、溶接により生じた酸化物を
除去することができず、そのような酸化物が汚染源とし
て残留するコアラである。しかも、溶接された弁は、修
理や清掃のために分解することができない。これらのこ
とから弁の構成部品を溶接することは、好ましい解決法
ではない。
発明が解決しようとする課題 本発明は、極めてガス漏れが少なく、取付けられる系
内の汚染物の進入を防止することができるガス流制御弁
を求める半導体業界の要望に答えようとするものであ
る。
発明の目的 従って、本発明は、何回でも開閉することができ、し
かも、閉鎖されたときは、従来のガス流制御弁では達成
されなかった低い漏れ率の清浄ガス流制御弁を提供する
ことである。
課題を解決するための手段 本発明は、伸張することによって弁を閉鎖し、収縮す
ることによって弁を開放するベローを使用し、弁を通る
高純度のガスを周囲空気からシール(密封)した状態に
保持する。
本発明の弁においては、弁本体の内孔に弁棒を挿設す
る。この弁棒受容内孔の底部に弁座を形成し、この弁座
を弁座シール部材によって選択的に閉鎖するようにす
る。即ち、弁座シール部材を弁棒受容内孔内で上下させ
ることによって弁を開閉する構成とする。弁座シール部
材は、弁棒受容内孔のほぼ全長に亙って延在するベロー
の一端、即ち下端に連結する。ベローの内部は、周囲空
気に露呈させ、ベローの外周面は、その弁を通って流れ
るガスに露呈させる。ベローの他端、即ち上端(弁座シ
ール部材のある側と反対側の端部)は、弁棒受容内孔の
入口近傍で弁本体に対して密封しなければならない。
本発明によれば、ベローの上端に円錐形の上側ベロー
アダプターを溶接し、その円錐形の上側ベローアダプタ
ーを弁棒受容内孔内へ圧入することによって弁本体(又
は弁本体と一体の支持管)と該アダプターとの間に金属
間(金属対金属の)シールを設定する。好ましい実施例
では、上側ベローアダプターを弁棒受容内孔内へ圧入す
るための力は、ナットをベローアダプターに圧接するこ
とによって与える。弁を開閉するためのベローの伸縮
(伸張と収縮)は、上側ベローアダプターの中心孔及び
ベローの全長を貫通して延長し、下側ベローアダプター
に連結させた弁棒によって行う。下側ベローアダプター
は、ベローの下端に結合し、該アダプターに上記弁座シ
ール部材を取付ける。かくして、弁棒を弁棒受容内孔か
ら引抜く方向に移動させれば、弁座シール部材が弁座か
ら引上げられて弁を開放し、弁棒を弁棒受容内孔へ挿入
する方向に移動させれば、弁座シール部材が弁座に圧接
されて弁を閉鎖する。このような弁棒の、弁棒受容内孔
の軸方向に沿っての移動は、好ましい実施例では弁棒の
上端に固定したねじ付ハンドルによって手動で行うこと
ができるが、別の実施例としてソレノイドや、空気圧又
は油圧ピストンシリンダを用いることもできる。
作用効果 本発明の清浄ガス流制御弁は、試験装置の測定値でみ
て、10-13cm3(標準状態)/秒未満の漏れ率を有する。
これは、先に述べた従来のこの種弁の最少限の漏れ率10
-7cm3/秒に比べて大きな改良である。
更に、本発明の清浄ガス弁は、図面からは即座に見て
取ることができない利点を有する。例えば、本発明の一
実施例においては上側ベローアダプターを弁棒受容内孔
内へ圧入するための力は、ナットによって与えられる
が、このようなナットに加えるべき所要のトルク量は、
予想外に小さくてよく、従って、本発明の弁は、普通の
サイズのスパナを用いて組立て又は分解することができ
る。更に、高度のシールを設定するのに必要とされるト
ルクの大きさは、シール面、即ち上側ベローアダプター
及び弁棒受容内孔の端縁の恒久的な変形を起こさせるト
ルクの大きさより相当に小さいことが認められた。この
ことは、適度に大きなトルクを加えない限り、それらの
シール部品(上側ベローアダプター及び弁棒受容内孔の
端縁)を何回でも再使用することを可能にするという点
で大きな利点である。
本発明の弁の金属間シール(金属製の弁本体と金属製
の上側ベローアダプターとの間のシール)は、弁棒受容
内孔の外端(上端)のところに位置する。弁のこの領域
は、弁を通って流れるガスによって接触されるので、弁
を通るガスの主流からは大きく離れてはいるが、それで
もなお、その領域に用いられた溶接部から酸化物を除去
するとすれば、極めて困難である。しかし、本発明の上
記の金属間シールは、溶接を必要としないので、溶接の
酸化物の問題は、完全に回避される。
実施例 第1図は、本発明の清浄ガス弁の好ましい実施例を示
す。この弁の弁本体12は、第1軸線16に沿って延長した
第1内孔14と、第1軸線16と鋭角に交差する第2軸線30
に沿って延長した第2内孔28を有する。第2内孔28は、
後述する弁棒を64を受容するので「弁棒受容内孔」とも
称する。入口管18と出口管20が弁本体12に溶接されてお
り、第1内孔14の長さを所望の長さとする。弁を通るガ
スの流れ方向は矢印22で示されている。入口管18及び出
口管20は、それぞれパージ用ポート24、26を備えてい
る。
弁本体12は、第2内孔28の底部即ち下端又は内端に弁
座面32を有し、この弁座面に弁座シール部材34を圧接さ
せることによって弁を閉鎖するようになされている。好
ましい実施例では、弁座シール部材34は、KEL−Fのよ
うな材料で形成する。
第1図の好ましい実施例においては、第2内孔28の延
長部を形成するように支持管36の一端即ち内端38が弁本
体12に溶接されている。支持管36の他端即ち上端又は外
端40の外周面には、後述する目的のために雄ねじ42が刻
設されている。
弁座シール部材34は、下側ベローアダプター50に取付
け、アダプター50をベロー46の一端即ち下端48に溶接す
る。同様にして、ベロー46の他端即ち上端52には、円錐
面56を有する上側ベローアダプター(「円錐形のプラ
グ」とも称する)54を溶接する。
支持管36の上端の雄ねじ部分42に雌ねじ付ナット又は
キャップ58を螺合して締付け、キャップ58を上側ベロー
アダプター54に圧接させて該アダプターの円錐面56を支
持管36の開口内へ圧入させれば、金属製の上側ベローア
ダプター54の円錐面56と、金属製の支持管36の端縁44と
の間に金属間シールが設定される。キャップ58と上側ベ
ローアダプター54の円錐面56は、いずれも、弁棒64を挿
通するための軸方向の孔60、62を有している。弁棒64の
上端は、ハンドル又はつまみ66に固定する。ハンドル66
は、第1図の実施例では、雌ねじ70を有し、キャップ58
の一体的延長部に刻設した雄ねじ72に螺合させる。かく
して、ハンドル66をどちらかに回すことによって弁棒64
を進退させ、それによってベロー46を伸縮させて弁座シ
ール部材34を弁座面32から離脱又は弁座面に圧接させ、
弁を開閉することができる。
変型実施例として、弁本体12に別個の支持管36を溶接
せず、支持管を弁本体の一体部分として形成してもよ
い。その場合は、金属間シールは、円錐面56と、弁本体
12の第2内孔28の外端の端縁44との間に設定されるとい
うことができる。
第2図は、上側ベローアダプター54の拡大部分図であ
り、アダプター54が支持管36の孔の端縁44に係合して金
属間シールを設定する態様を示す。
支持管36の孔又は上側ベローアダプター54の円錐面56
の孔62のどちらかが真円ではなく、いびつになっている
と、十分なシールを設定するようにキャップを締めるた
めには適度に大きなトルクが必要とされることが実験に
よって判明した。この問題を解決するためには、支持管
36及び上側ベローアダプター54の機械加工の精度を一層
高めるよりは、上側ベローアダプター54の円錐面56の内
側に溝68を切下げることによって上側ベローアダプター
に弾性又は柔軟性を付与することが好ましいことが認め
られた。本発明のこの解決策は、予想外に効果的である
ことが認められ、溝68を設けた場合、シール面(上側ベ
ローアダプターの円錐面及び支持管の孔)の真円度に0.
1778mm(0.007in)ものぶれが存在しても、キャップ58
に過度のトルクを加える必要なしに良好なシールを設定
することができることが判明している。
第3図は、上記シール面を示す拡大図である。円錐面
56の円錐半角は、θで示され、支持管36の端縁44の曲率
半径はRで示されている。これらの2つの変数θ、R
は、過度のトルクを必要とせず、関連する構成部品を恒
久的に変形させることなく、十分なシールを設定するの
にキャップ58に加えるべき所要トルクを決定する上で重
要である。好ましい実施例では、上側ベローアダプター
54及び支持管36を含めて弁全体を316L型ステンレス鋼で
形成する。
第4図は、変数θ、Rの関数として変化する所要トル
クの大きさを示すグラフであり、縦軸にシール面(上側
アダプターの円錐面)の傾斜角θを取り、横軸に所要ト
ルクの大きさを取ってある。このグラフは、実験結果に
基いて作成されたものである。このグラフに示された数
値は、支持管36の端縁44の曲率半径Rを0.254〜1.524mm
(0.01〜0.06in)の範囲とした場合、繰返しの実験にお
いて実質的に同じであった。このグラフから、傾斜角θ
の望ましい範囲は、50〜60゜であることが分る。又、こ
れらの実験から支持管36の端縁44の曲率半径Rの望まし
い範囲は、0.254〜1.524mm(0.01〜0.06in)である。
叙上のように、本発明の清浄ガス弁は、円錐形プラグ
54を弁本体又はその支持管の円形の孔内へ圧入すること
によって設定される独特の金属間シールにより大きな作
用効果を提供することが認められた。
以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明
は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定される
ものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変
更及び改変を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の好ましい実施例による清浄ガス弁の
一部断面による側面図である。 第2図は、第1図の弁の金属間シール部を示す一部切除
した部分透視図である。 第3図は、第1図の弁の金属間シール部の部分断面図で
ある。 第4図は、第1図の弁の金属間シールを設定するために
必要とされるトルクの大きさと変数R及びθの関係を示
すグラフである。 12:弁本体 14:第1内孔 16:第1軸線 28:第2内孔、弁棒受容内孔 30:第2軸線 32:弁座面 34:弁座シール部材 36:支持管 44:端縁 46:ベロー 50:下側ベローアダプター 54:上側ベローアダプター 56:円錐面 58:キャップ又はナット 62:通路 64:弁棒 66:ハンドル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・エム・オーバーマイアー 米国コロラド州リトルトン、サウス・ユ ードーラ・ウェイ6166 (56)参考文献 特開 昭64−26081(JP,A) 実開 昭64−31277(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】清浄ガス流制御弁であって、 ガスの流れ方向に第1軸線に沿って延長した第1内孔
    と、第1内孔に連通し、第1内孔から第1軸線と鋭角に
    交差する第2軸線に沿って延長し、外端に端縁を画定す
    る第2内孔と、弁座面を有する弁本体と、 前記第2軸線と同軸関係をなして第2内孔内へ一部突入
    し、第2内孔の前記端縁に圧接する円錐面を含むベロー
    アダプターと、 前記弁本体の弁座面に密封係合するようになされた弁座
    シール部材と、 一端を前記弁座シール部材に取付けられ、他端を前記ベ
    ローアダプターに取付けられたベローと、 前記第2軸線と同軸関係をなす貫通孔を有し、前記弁本
    体に取付けられており、前記端縁とベローアダプターと
    の間に金属間シールを設定するように該ベローアダプタ
    ーの円錐面を第2内孔の端縁にぴったり圧接させるため
    に該ベローアダプターを押圧するための押圧手段とから
    成り、 前記ベローアダプターは、第2軸線と同軸関係をなして
    前記ベロー内の空間に開口する貫通孔を有しており、ガ
    スは、前記弁座シール部材、第2内孔の壁及び前記ベロ
    ーの外周面に接触するが、該ベローの内部に進入するの
    を前記金属間シールによって防止され、それによって、
    前記ベローが弁を開閉するために伸張又は収縮される際
    でも、外部に対して弁が密封状態に保たれることを特徴
    とする、極めて漏れ率の低い清浄ガス流制御弁。
  2. 【請求項2】清浄ガス流制御弁であって、 ガスの流れ方向に第1軸線に沿って延長した第1内孔
    と、第1内孔に連通し、第1内孔から第1軸線と鋭角に
    交差する第2軸線に沿って延長し、外端に端縁を画定す
    る第2内孔と、弁座面を有する弁本体と、 前記第2軸線と同軸関係をなして貫通した孔を有し、一
    端を前記弁本体に取付けられ、他端に雄ねじを刻設され
    た支持管と、 前記第2軸線と同軸関係をなして前記支持管の他端へ一
    部突入し、支持管の孔の端縁に圧接する円錐面を含むベ
    ローアダプターと、 前記弁本体の弁座面に密封係合するようになされた弁座
    シール部材と、 一端を前記弁座シール部材に取付けられ、他端を前記ベ
    ローアダプターに取付けられたベローと、 貫通孔を有し、前記支持管の雄ねじに螺合する雌ねじを
    有しており、支持管に対して締付けられたとき、該支持
    管とベローアダプターとの間に金属間シールを設定する
    ように該ベローアダプターの円錐面を支持管の孔の端縁
    にぴったり圧接させるためのキャップとから成り、 前記ベローアダプターは、第2軸線と同軸関係をなして
    前記ベロー内の空間に開口する貫通孔を有しており、ガ
    スは、前記弁座シール部材、弁本体の第2内孔及び支持
    管の孔の壁及び前記ベローの外周面に接触するが、該ベ
    ローの内部に進入するのを前記金属間シールによって防
    止され、それによって、前記ベローが弁を開閉するため
    に伸張又は収縮される際でも、外部に対して弁が密封状
    態に保たれることを特徴とする、極めて漏れ率の低い清
    浄ガス流制御弁。
JP2088430A 1989-04-10 1990-04-04 金属間シールを用いた清浄ガス流制御弁 Expired - Lifetime JP2733864B2 (ja)

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DE (1) DE69022095T2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5385334A (en) * 1993-07-16 1995-01-31 Carten Controls Inc. Fluid flow valve
US5687952A (en) * 1995-10-11 1997-11-18 Wave Corporation Water faucet poppet valve
TW471031B (en) * 1997-01-08 2002-01-01 Ebara Corp Vapor feed supply system
WO1999035422A1 (en) * 1998-01-09 1999-07-15 Swagelok Company Seal for a modular flow devices
US6032958A (en) * 1998-03-31 2000-03-07 Hydril Company Bi-directional pressure-energized metal seal
DE19825574A1 (de) * 1998-06-08 1999-12-09 Evertz Hydrotechnik Gmbh & Co Vorgespanntes steuerbares Durchflußbegrenzungsventil, insbesondere Sprühventil, und Sprühbalken
USD421092S (en) * 1998-06-30 2000-02-22 Veriflo Corporation Valve
US20150060708A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Swagelok Company Bellows valve with valve body cylinder adapter

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU7429A1 (ru) * 1925-07-10 1929-01-31 В.Н. Шеффер Аппарат дл получени горючей смеси под высоким давлением дл работы газовых турбин
DE674901C (de) * 1936-08-05 1939-04-25 Rossweiner Metallwarenfabrik C Ventil fuer Heizungsanlagen
US2391808A (en) * 1942-08-19 1945-12-25 Continental Motors Corp Fuel atomizer
FR2500108B1 (fr) * 1981-02-17 1986-01-24 Gemignani Francois Robinet d'isolement ou d'arret
DE3215799A1 (de) * 1982-04-28 1983-11-03 Leonhard Schleicher Südmo-Armaturenfabrik GmbH, 7081 Riesbürg Aseptisches ventil
US4687017A (en) * 1986-04-28 1987-08-18 Nupro Company Inverted bellows valve

Also Published As

Publication number Publication date
EP0392992A3 (en) 1991-05-15
US4911411A (en) 1990-03-27
JPH02286988A (ja) 1990-11-27
KR900016663A (ko) 1990-11-14
DE69022095D1 (de) 1995-10-12
EP0392992A2 (en) 1990-10-17
DE69022095T2 (de) 1996-02-15
EP0392992B1 (en) 1995-09-06

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