JP4126160B2 - 排液弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排液槽へ液体の流し込みを調整するための排液弁に関し、特に、排液に際して液体が汚れないようにした排液弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造では、使用済み薬液が一旦排液槽に貯められ、そこからフィルタを通し、濃度調整などして再利用されることがある。そのため、薬液はできるだけ汚さないように排液することが望ましく、半導体製造装置に使用される排液弁の特に摺動部分に塗られたグリスが混入しないように注意が払われている。そのため排液弁には、従来から摺動部分に薬液が触れないようにする工夫がなされている。図４は、従来から使用されている排液弁を示した図である。
【０００３】
排液弁１００は、ボディ１０１に入力ポート１０２と出力ポート１０３が形成され、その入力ポート１０２が横向きに、そして出力ポート１０３が下向きになるようにして取り付けられる。弁を開閉させる駆動手段にはスプリング１１１と作動流体として圧縮エアが使用され、閉弁のためのスプリング１１１がピストン１１０を図中左方へ付勢し、そのピストン１１０に対して反対側に開弁のための圧縮エアを導入する操作ポート１１２が設けられている。
【０００４】
また、ピストン１１０から突設されたピストンロッド１１３の先端部には弁体１１４が取り付けられ、ピストンロッド１１３を包むようにしたベローズ１１５が、その弁体１１４と一体となってベローズ組立を構成している。こうすることによって、弁室１０４内を流れる薬液がピストンロッド１１３に触れないようになっている。弁体１１４及びベローズ１１５の材質には薬液によって腐食しないようにＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）が使用され、それによってベローズ組立が形成されている。
【０００５】
そこで、こうした排液弁１００は、通常、ピストン１１０がスプリング１１１によって付勢され、ピストンロッド１１３の先端部に固定された弁体１１４が弁座面に押し付けられて閉弁状態にある。そして、開弁させる場合には操作ポート１１２から圧縮エアを供給し、ピストン１１０をスプリング１１１の付勢力に抗して加圧する。そのため、その加圧力によってピストン１１０が図中右方へ移動し、弁体１１４を弁座面から離間して開弁する。そして、入力ポート１０２から弁室１０４内に薬液が流れ込み、更に出力ポート１０３を通って不図示の排液槽へと流れる。
【０００６】
このとき、ピストンロッド１１３にはその摺動部分に滑りを良くするためのグリスが塗布されているが、ベローズ１１５によって覆われているので、弁室１０４に入った薬液がグリスの付いた摺動部分に触れることを防止している。そのため、排液槽に流れた使用済みの薬液にはグリスが混じることがなく、再利用可能な状態に保つことができる。
一方、再び弁を閉じる場合には、操作ポート１１２から圧縮エアを放出することによってピストン１１０への加圧を解放すれば、スプリング１１１の付勢力によってピストン１１０が押し戻され図示するような閉弁状態へと戻る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の排液弁１００は、薬液の汚染防止としての効果は認められるものの、そのために使用されるベローズ１１５にコストがかかり、製品としての価格が高いものになってしまう問題があった。即ち、弁体１１４及びベローズ１１５を一体にしたベローズ組立にはＰＴＦＥが使用されるが、そのＰＴＦＥが高価で、しかもベローズの加工が困難なために加工費も高額になるからである。こうしたことは、ベローズに替えてダイヤフラムを使用する排液弁にも同様に存在する問題であった。
【０００８】
また、薬液の汚染防止としてベローズ１１５を使用した場合、弁を大きく開けるためには蛇腹の数を多くする必要があり、ピストンロッド１１３が摺動する軸方向寸法が大きくなり、排液弁１００が大型になる欠点があった。一方、ベローズ１１５に替えてダイアフラム弁を使用する排液弁でも、弁を大きく開けるだけのストロークが必要であるため、径の大きいものになってしまってやはり大型になってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、安価な排液弁を提供すること、または小型の排液弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の排液弁は、ロッドの先端に設けられた弁体を、入力ポート側に設けられた弁座面に当接・離間させることにより、入力ポートと出力ポートとの間で弁の開閉を行うものであり、前記ロッドが、弁室内に突設されたロッドガイド内に摺動可能に挿入され、前記弁体が、前記ロッドガイドより大径の筒状部を有する有底筒形状をしたものであって、前記ロッドが摺動可能に支持されたロッドガイドから突き出された閉弁時に、前記弁体の筒状部で前記ロッドの露出部を覆うようにしたものであることを特徴とする。
【００１１】
よって、本発明によれば、閉弁時には弁体の筒状部がロッドの露出部を覆って垂れ落ちるような薬液の付着を防止し、一方、薬液が弁室内に勢い良く流れ込む可能性のある開弁時には、移動する弁体の中にロッドガイドが相対的に進入し、弁体内部の空間容積が縮小することで弁体内のエアを噴き出し、その噴出エアによって薬液の進入を防止してロッドへ薬液が触れるのを防止している。そのため、本発明では、こうした簡易な形状の弁体によって薬液の汚染が防止できるとともに、ベローズなどの部材を用いない分コスト削減になり、小型化を図ることができた。
【００１２】
また、本発明の排液弁は、前記ロッドがロッドガイド内に後退した開弁時には、前記弁体の筒状部の開口端を壁面に当接させて当該ロッドガイドを覆った密閉空間を形成するものであることを特徴とする。
よって、本発明によれば、開弁時にはロッドガイドを覆った弁体の筒状部が壁面に当接して密閉空間を形成することで、弁室内を通って流れる薬液がロッドが入った弁体内へ進入することを一切遮断する。
【００１３】
また、本発明の排液弁は、前記ロッドガイドが、その先端全周に張り出した返シの形成されたものであることを特徴とする。
よって、本発明によれば、弁の開く途中など、弁体とロッドガイドとの隙間に入った薬液が、そのロッドガイドに沿ってロッド側へ流れるのを返シによって防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明の排液弁は、前記ロッドが、閉弁時に前記ロッドガイドから露出する部分が前記ロッドガイドに摺接しないように小径で形成されたものであることを特徴とする。
よって、本発明によれば、ロッドのロッドガイドから露出する部分がロッドガイドに摺接しないので、万一薬液がロッドに触れてしまっても、その薬液がグリスで汚染される可能性は極めて低い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る排液弁の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、排液弁の一実施形態を示した閉弁時の断面図であり、図２は、その開弁途中の断面図で、図３は、開弁時の断面図である。
排液弁１は、ボディ２に入力ポート３と出力ポート４とが形成され、従来例のものと同様に入力ポート３が横向きに、そして出力ポート４が下向きになるようにして取り付けられる。
【００１６】
ボディ２内には、一端にピストン１０を有するピストンロッド１１がロッドガイド１２によって摺動可能に支持され、そのピストンロッド１１には、ピストン１０の反対側端部に弁体１３が固定されている。ロッドガイド１２は、弁室５内に突設され、そこから更にピストンロッド１１が突き出されている。弁体１３は、有底円筒形状をしたものであり、弁座面６と平行な平面部１３Ａの中心にピストンロッド１１が直交方向から固定され、弁座面６と当接する部分にシール用の弁シート１４が取り付けられている。そして、その平面部１３Ａの周縁にはロッドガイド１２と平行に円筒状のカバー部１３Ｂが突設されている。カバー部１３Ｂは、その中にロッドガイド１２が入り込むだけの大きさの径で形成され、閉弁時（図１）にはロッドガイド１２から突き出たピストンロッド１１の露出部１１ａを覆うだけの長さで形成されている。
【００１７】
また、この弁体１３は、開弁時（図３）にはロッドガイド１２の段差部（請求項２に記載する「壁面」に相当するもの）にカバー部１３Ｂの開口端が突き当たり、入り込んだロッドガイド１２を覆って密閉空間を構成するように形成されている。従って、この排液弁１の弁ストロークは、弁体１３のカバー部１３Ｂ開口端がロッドガイド１２の段差部に設けられたシールパッキン１５に突き当たる距離に設計されている。このように弁体１３をシールパッキン１５に当接させることで、弁体１３内に形成された空間の気密性を良くしている。なお、開弁時にこうした密閉空間を構成するのは、薬液の進入を完全に防止する点で好ましいからであるが、完全に開弁した状態では、薬液が弁体１３とロッドガイド１２との隙間から入るほど勢い良く弁室５に流れ込むことは考えにくいので、必ずしも必要な構成ではない。
【００１８】
この排液弁１は、ベローズなどを使用する従来のもののようにピストンロッドを完全にシールしてはいない。そのため、弁を完全に開いて密閉空間（図３参照）とするまでは（図２参照）、弁体１３とロッドガイド１２との間に隙間１６ができてしまう。そこで、そうした隙間１６から薬液がロッドガイド１２に沿ってピストンロッド１１の露出部１１ａに流れないように、ロッドガイド１２の先端には全周にわたってフランジ状の返シ１２ａが形成されている。
【００１９】
こうした各構成は、本発明が問題とするピストンロッド１１とロッドガイド１２との摺接面にグリスが塗られているためであり、薬液がそのグリスの着いたピストンロッド１１に触れて排液槽に入らないようにするためである。そのため本実施形態では、更に万一薬液がピストンロッド１１に触れてもグリスで汚染されないように、ロッドガイド１２から突き出るピストンロッド１１の露出部１１ａにおけるグリスの付着を防止するべく、露出部１１ａがロッドガイド１２に摺接しないように小径で形成されている。
【００２０】
一方、この排液弁１は、前記従来例のものと同様にスプリング１８と圧縮エアによって弁の開閉が行われるものである。そのために、ピストンロッド１１には軸心部分に穴１７が形成され、そこには閉弁方向にピストンロッド１１を付勢するためのスプリング１８が挿入されている。また、ピストン１０が摺動するボディ２に固定されたシリンダブロック１９には、スプリング１８の付勢力に抗してピストン１０を加圧する圧縮エアを供給するための操作ポート２０が形成されている。
【００２１】
続いて、こうした構成による本実施形態の排液弁１について、その動作を以下に説明する。排液弁１は、通常図１に示すように、ピストン１０がスプリング１８によって付勢され、ピストンロッド１１の先端部に固定された弁体１３の弁シート１４が弁座面６に押し付けられて閉弁状態になっている。そして、開弁させる場合には操作ポート２０から圧縮エアを供給し、ピストン１０をスプリング１８の付勢力に抗して加圧する。すると、エアの加圧力によってピストン１０が図中右方へ移動し、弁体１３が弁座面６から離間して開弁する。こうして弁が開くと、図２に示すように弁体１３が弁座面６から離間する段階で薬液が入力ポート３から弁室５内へ流れ込んでくる。そうした場合、薬液は、そのまま出力ポート４へと直接流れるだけでなく、勢い良く流れ込みんで弁体１３の平面部１３Ａにぶつかって跳ね上がり、カバー部１３Ｂの上に回り込んで落ちるように流れるものもある。
【００２２】
そうした薬液に対しては、弁体１３のカバー部１３Ｂによってピストンロッド１１が覆われているので、露出部１１ａへ薬液が触れるのを防いでいる。また、図２に示すように弁が完全に開くまでの間は、カバー部１３Ｂの上から回り込んだ薬液がロッドガイド１２に沿って露出部１１ａへ流れることも考えられる。そうした薬液は、ロッドガイド１２先端の返シ１２ａによって露出部１１ａへの進入が止められる。更に、本実施形態では、そうした薬液に対して弁体１３内から噴き出される噴出エアによって積極的に進入を禁止している。
【００２３】
即ち、弁体１３内には閉弁時に図１に示すように大きな空間２１が形成されている。そして、図２に示すように、弁を開くために弁体１３がロッドガイド１２に重なるように移動すると、ロッドガイド１２が相対的に進入して弁体１３内の空間２１の容積が縮小し、そのことによって空間２１内のエアが押し出されて隙間１６から噴き出る。このとき、隙間１６は僅かな間隔なのでエアは勢い良く噴出し、その噴出したエアはロッドガイド１２との間から進入しようとする薬液にとって逆風となり、露出部１１ａへの薬液が押し戻される。
【００２４】
こうした状況で、加圧されたピストン１０が更にスプリング１８を圧縮してピストンロッド１１が摺動し、排液弁１が完全に開弁すると、図３に示すようにカバー部１３Ｂの開口端がシールパッキン１５に当接し、弁体１３内に密閉空間が形成される。こうして完全に開弁した状態になれば、弁室５内に入り込んだ薬液が如何に流れようとも、弁体１３による密閉空間内のピストンロッド１１は薬液との接触が回避される。また、ロッドガイド１２内に後退したピストンロッドロッド１１は、グリスの塗られた摺動面と露出部１１ａとは非接触なので、閉弁時に突き出される露出部１１ａにグリスが付着することはない。
【００２５】
そして、すべての薬液が排出された後は、操作ポート２０から圧縮エアを放出することによってピストン１０への加圧を解放すれば、スプリング１８の付勢力によってピストン１０が押し戻され、図１に示すような閉弁状態に戻る。こうした場合、開弁時に隙間１６からはエアが噴出していたのとは逆にエアが吸い込まれ、それに伴ってロッドガイド１２に付着した薬液が流れることが考えられる。しかし、この場合でもロッドガイド１２先端の返シ１２ａによってせき止められ、露出部１１ａへの薬液の付着が防止される。
【００２６】
一方、図１に示すように完全な閉弁状態になった場合、弁室５の内壁面には薬液が付着している。そのため、特に天井面に付着した薬液のボタ落ちが考えられるが、そうした薬液は弁体１３のカバー部１３Ｂによって露出部１１ａに落ちることはない。また、ロッドガイド１２の上に落ちたものは、返シ１２ａによって狭い隙間１６となっているので、その薬液が露出部１１ａへ跳ね返って入ることも防止されている。
【００２７】
このように、本実施形態の排液弁１によれば、ベローズやダイヤフラムを使用しなくてもピストンロッド１１の露出部１１ａに薬液が触れることを防止することがでる。そのため、この排液弁１によっても、従来の排液弁と同様に薬液をグリスで汚染させることなく再利用することが可能となる。そして、本実施形態の排液弁１では、ベローズ等を使用しないことで高価なＰＴＦＥを使う部材を減らして排液弁１の価格を下げることができ、またベローズ等に要する組立スペースを削減することで排液弁１の小型化を図ることができた。
【００２８】
以上、本発明に係る排液弁の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、弁を開閉させる駆動手段として、圧縮エアを作動流体としたシリンダを使用したが、これ以外にもモータを利用してロッドを軸方向に駆動させるようにしたものであってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、ロッドを弁室内に突設したロッドガイド内に摺動可能に挿入し、弁体を前記ロッドガイドより大径の筒状部を有する有底筒形状として、ロッドが摺動可能に支持されたロッドガイドから突き出された閉弁時に、弁体の筒状部でロッドの露出部を覆うようにしたので、安価な排液弁を提供すること、また小型の排液弁を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる排液弁の一実施形態の閉弁時を示した断面図である。
【図２】本発明にかかる排液弁の一実施形態の開弁途中を示した断面図である。
【図３】本発明にかかる排液弁の一実施形態の開弁時を示した断面図である。
【図４】従来の排液弁を示した断面図である。
【符号の説明】
１ 排液弁
３ 入力ポート
４ 出力ポート
５ 弁室
６ 弁座面
１１ ピストンロッド
１１ａ 露出部
１２ ロッドガイド
１２ａ 返シ
１３ 弁体
１３Ｂ カバー部

Claims (4)

1. ロッドの先端に設けられた弁体を、入力ポート側に設けられた弁座面に当接・離間させることにより、入力ポートと出力ポートとの間で弁の開閉を行う排液弁において、
   前記ロッドは、弁室内に突設されたロッドガイド内に摺動可能に挿入され、前記弁体は、前記ロッドガイドより大径の筒状部を有する有底筒形状をしたものであって、前記ロッドが摺動可能に支持されたロッドガイドから突き出された閉弁時に、前記弁体の筒状部で前記ロッドの露出部を覆うようにしたものであること、
   前記弁体と前記ロッドガイドとの間に隙間が形成され、
   前記隙間が、閉弁状態から開弁状態へと移行しているときにおいて、前記弁体と前記ロッドにより囲まれた空間内のエアが前記ロッドガイドにより圧縮され噴き出ることにより薬液の侵入を防止するように設定していること、
   を特徴とする排液弁。
2. 請求項１に記載の排液弁において、
   前記ロッドがロッドガイド内に後退した開弁時には、前記弁体の筒状部の開口端を壁面に当接させて当該ロッドガイドを覆った密閉空間を形成するものであることを特徴とする排液弁。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排液弁において、
   前記ロッドガイドは、その先端全周に張り出した返シが形成されたものであることを特徴とする排液弁。
4. 請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の排液弁において、
   前記ロッドは、閉弁時に前記ロッドガイドから露出する部分が前記ロッドガイドに摺接しないように小径で形成されたものであることを特徴とする排液弁。

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