JP4173215B2 - ガス供給制御装置用複合化弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、液晶等の製造装置において、高純度のガスを供給、制御するために用い、特に、ガスの供給制御、ガスの浄化等の所望の用途で各種のガス制御機器がパネル状に集積化されたガス供給制御装置において、安全対策のために設けられたパージライン、排気ライン等に用いるのに適するガス供給制御装置用複合化弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、半導体製造装置において、高純度のガスを供給、制御するために用いる集積化ガス供給制御装置は、ベースプレート上にガス制御ラインが複数列に構成されている。上記各ガス制御ラインは、ガスの上流側から下流側に向かって自動ダイヤフラム弁等の種々のバルブ、フィルタ、レギュレータ、マスフローコントローラ、マスフローメータ等の各種のガス制御機器が配管、継手を介して順次接続された状態でベースプレート上に取付けられている。または各種のガス制御機器が流路ブロックに接続され、流路ブロック６同士がガスケットを介して接続手段により直接的に接続されるとともに、ベースプレート上に取付けられている。
【０００３】
このような高純度ガス供給制御用の集積化ガス供給制御装置において、安全対策のためにパージライン、排気ライン等に逆止め弁と止め弁の二つの弁を組合わせて使用するが、これらの二つの弁も他のガス制御機器と同様に、配管、継手を介して接続された状態で、または流路ブロックを介して接続された状態でベースプレート上に取付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のように、すべてのガス制御機器を配管、継手を介して接続した状態でベースプレート上に取付けると、配管、継手に要するスペースを含むため、装置のコンパクト化に自ら制約を受ける。また、配管、継手部等は流路の無駄な部分（デッドスペース）となるため、ガスの置換特性、流路抵抗の改善の妨げとなっている。また、逆止め弁と止め弁を配管、継手を介して接続すると、組立て作業に多くの手間と時間を要し、組立て作業能率に劣る。一方、ガス制御機器を流路ブロックに接続し、流路ブロック同士を直接的に接続することにより上記問題を解消することはできるが、逆止め弁、止め弁を別々に使用すると、流路ブロック同士のガスケット接続部が多くなるため、リーク、パーティクルの発生のおそれがあり、ガスの高純度化に自ら制約を受ける。
【０００５】
本発明の目的は、上記のような従来の問題を解決するものであり、逆止め弁と止め弁の機能を一体化させることにより、配管、継手に要するスペースを少なくし、若しくは流路ブロックの小型化を図って全体のコンパクト化を図ることができ、また、流路の無駄な部分（デッドスペース）を少なくしてガスの置換特性、流路抵抗の改善に貢献することができ、また、配管、継手による接続部分を少なくして組立て作業を簡単に、かつ迅速に行うことができて組立て作業能率を向上させることができ、更にはガスケット接続部を少なくし、リーク、パーティクルの発生を少なくしてガスの高純度化に貢献することができるようにしたガス供給制御装置用複合化弁を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のガス供給制御装置用複合化弁は、流路ブロックの第１のガス通路および第２のガス通路にそれぞれ連通し得る第１のガス通路および第２のガス通路を有する第１のボディと、この第１のボディを上記流路ブロックに第１のガス通路同士および第２のガス通路同士が連通するシール状態で接続するシール手段および接続手段と、上記第１のボディの第１のガス通路および第２のガス通路にそれぞれ連通し得る第１のガス通路および第２のガス通路を有する第２のボディと、この第２のボディを上記第１のボディに第１のガス通路同士および第２のガス通路同士が連通するシール状態で接続するシール手段および接続手段と、上記第１のボディと上記第２のボディのいずれか一方の第１のガス通路を逆止めし得るように設けられた弁体およびばねと、上記第２のボディの第１のガス通路と第２のガス通路とを連通させ、若しくは遮断し得るように開閉可能に設けられた弁体と、この弁体を開閉するための作動部材と、この作動部材を駆動する駆動手段とを備えたものである。
【０００７】
上記第１のボディはその一部を上記流路ブロックの上向き開口の取付け穴に挿入してシール手段および接続手段によりシール状態で接続することができ、上記第１のボディと上記流路ブロックとのシール手段として、これら第１のボディと流路ブロックとの接合面に介在され、上記第１のボディと上記流路ブロックの第１のガス通路同士および第２のガス通路同士をそれぞれ連通させるガス穴を有する一枚の材料から成るメタルガスケットを備えることができ、上記第１のボディを上記流路ブロックに接続する手段として、上記第１のボディにおける上記流路ブロックからの外方突出部の外周に突設されたフランジ部と、上記第１のボディの外周に上記フランジ部と係合し得るように嵌合され、上記流路ブロックにおける取付け穴の外周突出部に形成されたねじ部に螺着されるユニオンナットとを備えることができる。
【０００８】
上記逆止め用の弁体としてポペットを用い、このポペットを上記第１のボディと上記第２のボディとの間に組み込まれたシートパッキンにばねにより付勢するように構成することができる。
【０００９】
上記第２のボディはその一部を上記第１のボディの上向き開口の取付け穴に挿入してシール手段および接続手段によりシール状態で接続することができ、上記第１のボディと上記第２のボディとのシール手段として、これら第１のボディと第２のボディの外周部に互いの協力により形成された環状の嵌合用空所と、この嵌合用空所内の外周部および内周部に配置され、中間部の環状通路により上記第１のボディと上記第２のボディの第２のガス通路同士を連通させる大径で環状のガスケットおよび小径で環状のガスケットとを備えることができ、上記第２のボディを上記第１のボディに接続する手段として、上記第１のボディの外周に形成されたねじ部と、内周および外周にねじ部を有し、内周のねじ部が上記第１のボディのねじ部に螺着され、基端の小径部が上記第１のボディの端面に係合される接続筒と、上記第２のボディにおける上記第１のボディおよび上記接続筒からの外周突出部の外周に突設されたフランジ部と、上記第２のボディの外周に上記フランジ部と係合し得るように嵌合され、上記接続筒の外周のねじ部に螺着されるユニオンナットとを備えることができる。
【００１０】
上記第２のボディの第１のガス通路と第２のガス通路を連通させ、若しくは遮断する弁体として、上記第２のボディにおける取付け穴の底部周縁部にボンネットにより固定され、上記第１のガス通路の外周に設けられた弁座シートに対して密着、若しくは離隔可能なダイヤフラムを用い、このダイヤフラムの作動部材として、上記取付け穴内に軸方向に移動可能に設けられた押さえピースを用いることができる。
【００１１】
上記駆動手段として、ピストンロッドの進退により押さえピースを前進させ、若しくは後退可能に解放するエアシリンダを用いることができる。
【００１２】
上記のように構成された本発明によれば、逆止め弁と止め弁の機能を一体化させている。したがって、配管、継手に要するスペースを少なくし、若しくは流路ブロックの小型化を図ることができ、また、流路のデッドスペースを少なくすることができ、また、組立て作業を簡単、かつ迅速に行うことができ、更にはガスケット接続部を少なくし、リーク、パーティクルの発生を少なくすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態によるガス供給制御装置用複合化弁であって、左半部が止め弁機能の弁体を弁座シートから離隔させた状態、右半部が止め弁機能の弁体を弁座シートに密着させた状態を示す縦断面図、図２は同ガス供給制御装置用複合化弁を示し、第１のボディの底面図である。
【００１４】
図１において、１はベースペレート、２はベースプレート１上にボルト（図示省略）等により取外し可能に取付けられる流路ブロック、３は流路ブロック２に離脱可能に接続される本発明の複合化弁である。ベースプレート１には半導体製造装置において、高純度ガスを供給制御するために、本発明の複合化弁３を含む各種のガス制御機器（図示省略）が流路ブロック２を介して取外し可能に取付けられる。
【００１５】
流路ブロック２について説明すると、上部に上向き開口の取付け穴４が形成され、取付け穴４の底部において周縁部よりやや高くなる突出部５が形成され、突出部５の上面両側部には更にやや高く突出する受面（図示省略）が形成され、受面間に溝状部６が形成されている。流路ブロック２には水平方向で軸心方向に第１のガス通路７および第２のガス通路８が形成され、ガス通路７および８は内方で垂直方向に折れ曲がり、取付け穴４の底部の溝状部６に開口されている。溝状部６にはガス通路７、８の周縁部においてシーリングビード９、１０が形成され、このシーリングビード９、１０は上記受面より低くなるように設定されている。これにより取付け穴４に上方から硬い異物が誤って挿入された際、この異物を受面により受けてシーリングビード９、１０が損傷しないように保護されている。取付け穴４の外周の筒状突出部１１の外周面にはねじ部１２が形成され、筒状突出部１１の上面には１８０度位相をずらせた位置で大小の位置決め用突起１３、１４が形成されている。隣接する流路ブロック２同士はガス通路７とガス通路８とが連通された状態でメタルガスケット（図示省略）を介して接続手段（図示省略）により離脱可能に接続されるようになっている。
【００１６】
本発明の複合化弁３について説明すると、第１のボディ１５の上部に上向き開口の取付け穴１６が形成され、取付け穴１６の中央部には凹部１７が形成されている。第１のボディ１５の下部に第１のガス通路１８と第２のガス通路１９が上下方向で貫通状態に形成されている。第１のガス通路１８と第２のガス通路１９における下端開口部は軸心に対して対称的に配置され、第１のガス通路１８の上端開口部は中心部に配置され、第２のガス通路１９の上端開口部は側方に配置されている。特に、図２から明らかなように、第１のボディ１５の下面に位置決め用凹部２０が形成され、位置決め用凹部２０内で第１のガス通路１８と第２のガス通路１９の周縁部にシーリングビード２１と２２が形成されている。第１のボディ１５の中間部外周にはフランジ部２３が突設され、第１のボディ１５におけるフランジ部２３の下方が流路ブロック２の取付け穴４に挿入される。フランジ部２３には流路ブロック２の大小の位置決め用突起１３、１４に対応して大小の位置決め用切欠２４、２５が形成されている。而して、上記のように第１のボディ１５の下部が流路ブロック２の取付け穴４に挿入された際に、ボディ１５の大小の位置決め用切欠２４、２５が流路ブロック２の大小の位置決め用突起１３、１４に係合されるとともに、フランジ部２３の下面が筒状突出部１１の上面に当接され、ボディ１５の第１のガス通路１８と第２のガス通路１９が流路ブロック２の第１のガス通路７と第２のガス通路８に連通された状態に位置決めされる。第１のボディ１５の上端部外周にはねじ部２６が形成され、このねじ部２６には接続筒（ナット）３７の内周のねじ部が螺着され、接続筒３７の基端（上端）の小径部が第１のボディ１５の上端面に係合されている。
【００１７】
第１のボディ１５の外周にはユニオンナット２７が回転可能に嵌合され、ユニオンナット２７が流路ブロック２の筒状突出部１１のねじ部１２に螺着されることにより、ユニオンナット２７の基部側の小径部が第１のボディ１５のフランジ部２３の上面に係合されるようになっている。
【００１８】
第２のボディ２８の上部に上向き開口の取付け穴２９が形成され、第２のボディ２８の下部に第１のガス通路３０と第２のガス通路３１が上下方向で貫通状態に形成されている。第１のガス通路３０は中心部に配置され、下部側が大径に形成され、上部側が小径に形成され、大径部と小径部との間に段部３２が形成されている。第２のガス通路３１は１本、若しくは複数本、例えば、４本形成され、これらのガス通路３１が軸心に対して均等割り位置に配置されている。第２のボディ２８の下部が第１のボディ１５の取付け穴１６に挿入されるようになっており、第２のボディ２８の上部で第１のボディ１５および接続筒３７からの外方突出部の外周にはフランジ部３３が突設されている。第２のボディ２８におけるフランジ部３３の下方が第１のボディ１５の取付け穴１６に挿入された状態で中心部の第１のガス通路３０が第１のボディ１５における中心に開口を有する第１のガス通路１８に連通される。第１のボディ１５の取付け穴１６の底部外周部と第２のボディ２８の底部外周部とで協力して環状の嵌合用空所３４が形成され、この嵌合用空所３４内の外周部と内周部には大径で環状のガスケット３５と小径で環状のガスケット３６が挿入されて位置決め状態に保持されている。第２のガス通路１９の上端開口部と各第２のガス通路３１の下端開口部とが大小の環状のガスケット３５、３６間の環状通路に開放され、この環状通路を介して第２のガス通路１９と第２のガス通路３１とが連通される。
【００１９】
第２のボディ２８の外周にはユニオンナット３８が回転可能に嵌合され、ユニオンナット３８が接続筒（ナット）３７の外周のねじ部に共回りを防止されて螺着されることにより、ユニオンナット３８の基部側の小径部がフランジ部３３の上面に係合され、第２のボディ２８が第１のボディ１５に接続されるとともに、ガスケット３５、３６が嵌合用空所３４内で圧接状態となり、第１のボディ１５と第２のボディ２８とがシール状態で接続されている。
【００２０】
第１のガス通路３０の大径部内に逆止め用の弁体であるポペット３９が軸心方向に移動可能に支持され、ポペット３９の下端部周囲の複数箇所に連通用穴４０が形成されている。第１のボディ１５における取付け穴１６の凹部１７にはシートパッキン４１が収められ、このシートパッキン４１は第２のボディ２８における第１のガス通路３０の下端開放側の周縁部により抜止め状態に固定されている。ポペット３９の中間部内周の段部と第１のガス通路３０の段部３２との間に圧縮ばね４３が介在され、圧縮ばね４３の弾性によりポペット３９がシートパッキン４１側に付勢されている。これによりポペット３９の先端部外周の段部４４がシートパッキン４１の内周縁部に圧接されて第２のボディ２８の第１のガス通路３０と第１のボディ１５の第１のガス通路１８とが遮断されている。而して、ポペット３９が圧縮ばね４３の弾性に抗して後退するように押し上げられることにより、ポペット３９の連通用穴４０を介して第１のガス通路１８、３０同士が連通されるようになっている。
【００２１】
第２のボディ２８の取付け穴２９の底部には第１のガス通路３０の周縁部において環状溝４５が形成され、環状溝４５に弁座シート４６の基部が挿入され、環状溝４５の外周縁のかしめ加工により弁座シート４６が固定されている。取付け穴２９の底部周縁部に環状の突出部４７が形成され、取付け穴２９に弁体であるダイヤフラム４８とボンネット４９が順次挿入され、ダイヤフラム４８の周縁部が突出部４７に対してボンネット４９により押圧されて固定されている。ボンネット４９の内側にはダイヤフラム４８を開閉するための押さえピース５０が軸心方向（上下方向）に移動可能に支持されている。而して、ダイヤフラム４８が押さえピース５０により弁座シート４６に密着されることにより、第２のボディ２８の第１のガス通路３０と第２のガス通路３１とが遮断される（図１の右半部参照）。これとは逆に、押さえピース５０によるダイヤフラム４８に対する押圧力が解除され、ダイヤフラム４８が自身の復元力により弁座シート４６から離隔することにより、第１のガス通路３０と第２のガス通路３１とが連通される（図１の左半部参照）。
【００２２】
押さえピース５０を作動させる駆動手段の一例としてノーマルクローズタイプのエアシリンダ５１が用いられている。具体的に説明すると、シリンダ５２はシリンダ本体５３と、このシリンダ本体５３の下端部内周に螺着された蓋体５４とから構成されている。シリンダ本体５３の下端部内周の段部と蓋体５４の基端部との間に支持板５５の下端外周の突出部が挟持されて固定され、支持板５５の外周の環状溝に挿入されたＯリング５６がシリンダ本体５３の内周面に圧接されてシールされている。シリンダ本体５３内における支持板５５の上方にはピストン５７およびこのピストン５７と一体の軸部５８が軸心方向に移動可能に支持され、ピストン５７および軸部５８の外周の環状溝に挿入されたＯリング５９および６０がシリンダ本体５３の内周面に圧接されてシールされている。蓋体５４の基部内側と支持板５５の内側にはピストン６１およびこのピストン６１と一体の軸部６２が軸心方向に移動可能に支持されるとともに、ピストン６１と一体のピストンロッド６３が蓋体５４の筒状突出部６４内に軸心方向に移動可能に支持され、ピストン６１、軸部６２およびピストンロッド６３の外周の環状溝に挿入されたＯリング６５、６６および６７が蓋体５４、支持板５５および筒状突出部６４の内周面に圧接されてシールされている。ピストン５７とシリンダ本体５３の上部内面との間に圧縮ばね６８が介在され、この圧縮ばね６８の弾性により複式のピストン５７、６１およびピストンロッド６３が下方へ付勢されている。シリンダ本体５３の上面中央部にはエア供給穴６９が形成され、エア供給穴６９が圧縮空気供給源（図示省略）に接続されている。ピストン５７および軸部５８、ピストン６１および軸部６２には軸心方向に沿ってエア供給穴６９に連通するエア通路７０、７１が形成され、エア通路７１にはピストン５７と支持板５５との間、ピストン６１と蓋体５４との間に開放されるエア通路７２、７３が分岐して形成されている。
【００２３】
而して、エア供給穴６９に対して圧縮空気が供給されていない状態では、圧縮ばね６８の弾性によりピストン５７、６１、ピストンロッド６３等が常時下方へ前進される。これとは逆に、エア供給穴６９に圧縮空気が供給されると、この圧縮空気がエア通路７０、７１、７２、７３を通ってピストン５７と支持板５５との間、ピストン６１と蓋体５４との間に供給され、これによりピストン５７、６１、ピストンロッド６３等が圧縮ばね６８の弾性に抗して上方へ後退されるようになっている。
【００２４】
上記のように構成されたエアシリンダ５１は蓋体５４の筒状突出部６４の先端部外周に形成されたねじ部７４が第２のボディ２８の上部内周に形成されたねじ部７５に螺着されている。このようにエアシリンダ５１を第２のボディ２８に取付けることにより、筒状突出部６４の先端部が上記ボンネット４９に係合され、ボンネット４９が上記のようにダイヤフラム４８の周縁部を固定状態に保持することができる。また、上記のようにピストンロッド６３が前進することにより、上記のように押さえピース５０を前進させてダイヤフラム４８を弁座シート４６に密着させ、これとは逆に、ピストンロッド６３が後退することにより、押さえピース５０のダイヤフラム４８に対する押圧力を解放することができる。
【００２５】
上記のように縦型に構成された本発明の複合化弁３における第１のボディ１５の下部が流路ブロック２の取付け穴４に挿入され、第１のボディ１５の位置決め用凹所２０と流路ブロック２の溝状部６にステンレス等から成るメタルガスケット７６がシーリングビード２１、２２と９、１０との間で挿入されて位置決めされる。メタルガスケット７６は一枚の材料により、例えば、長円形に形成されてガス穴７７、７８を共に有し、これらガス穴７７、７８が第１のガス通路７と１８、第２のガス通路８と１９をそれぞれ連通させている。而して、複合化弁３のユニオンナット２７が流路ブロック２のねじ部１２に螺着されることにより、複合化弁３が流路ブロック２に接続されている。この接続状態でシーリングビード２１、２２と９、１０がメタルガスケット７６に食い込み、メタルガスケット７６が位置決め用凹所２０と溝状部６とに面接触状態で圧接されている。したがって、上記各接触面の精度が公差の範囲程度で誤差を有していても、確実なシール状態を得ることができる。
【００２６】
このように、複合化弁３の外周に設けた１個のユニオンナット２７を流路ブロック２に螺着することにより、複合化弁３を流路ブロック２に接続することができるので、その接続作業を簡単に、かつ迅速に行うことができ、また、複合化弁３の全体を偶力を発生させずにバランス良く締め付けることができる。したがって、組立て作業能率を向上させることができるとともに、緊密なシール性を確保することができて信頼性を向上させることができる。また、ユニオンナット２７を用い、このユニオンナット２７を流路ブロック２の外周のねじ部１２に螺着することにより複合化弁３を流路ブロック２に接続するので、複合化弁３を流路ブロック２に対して着脱する際にねじ部から生じるパーティクルが流路ブロック２の取付け穴４からガス流路に侵入することがなくなる。したがって、ガスの高純度化に貢献することができる。
【００２７】
本実施形態においては、複合化弁３をパージラインに使用しているので、図１に矢印で示すように、第１のガス通路７、ガス穴７７、第１のガス通路１８、３０がガス流入側となり、第２のガス通路３１、１９、ガス穴７８、第２のガス通路８がガス流出側となるように設定されている。
【００２８】
以上の構成において、以下、その動作について説明する。
今、上記のようにエアシリンダ５１のエア供給穴６９に圧縮空気が供給され、この圧縮空気がエア通路７０、７１、７２、７３を通り、ピストン５７と支持板５５との間、ピストン６１と蓋体５４との間に供給されてピストン５７、６１、ピストンロッド６３等が図１の左半部に示すように、圧縮ばね６８の弾性に抗して上方へ後退され、これにより押さえピース５０が解放され、ダイヤフラム４８が自身の反撥弾性により押さえピース５０を押上げて復元し、第２のボディ２８の第１のガス通路３０を解放して第１のガス通路３０と第２のガス通路３１とを連通させているとする。
【００２９】
この状態で流路ブロック２の第１のガス通路７から流入したガスは、メタルガスケット７６のガス穴７７を通り、第１のボディ１５の第１のガス通路１８に流入し、ポペット３９を圧縮ばね４３の弾性に抗してシートパッキン４１から離隔するように上昇させ、連通用穴４０を通って第２のボディ２８の第１のガス通路３０に流入する。上記のようにダイヤフラム４８が弾性復元により第１のガス通路３０と第２のガス通路３１とを連通させているので、第１のガス通路３０に流入したガスは、第２のガス通路３１、ガスケット３５、３６間の環状通路、第１のボディ１５の第２のガス通路１９、メタルガスケット７６のガス穴７８を通り、流路ブロック２の第２のガス通路８から流出する。
【００３０】
ここで、何らかのトラブルによりガスが逆流した場合、このガスは流路ブロック２の第２のガス通路８、メタルガスケット７６のガス穴７８、第１のボディ１５の第２のガス通路１９、ガスケット３５、３６間の環状通路、第２のボディ２８の第２のガス通路３１、第１のガス通路３０に流入する。この第１のガス通路３０に流入したガスの圧力と圧縮ばね４３の反撥弾性とによりポペット３９が下方へ前進してその段部４４がシートパッキン４１の内周縁部に圧接し、第２のボディ２８の第１のガス通路３０と第１のボディ１５の第１のガス通路１８とを閉塞する。これによりガスが第１のガス通路１８、メタルガスケット７６のガス穴７７から流路ブロック２の第１のガス通路７へ逆流するのを防止することができる。
【００３１】
また、エアシリンダ５１に対する圧縮空気の供給を停止して圧縮空気の流路を大気中に開放すると、上記のように圧縮ばね６８の反撥弾性によりピストン５７、６１、ピストンロッド６３等が図１の右半部に示すように下方へ前進する。これに伴い、押さえピース５０を前進させてダイヤフラム４８を弁座シート４６に密着させ、第２のボディ２８における第１のガス通路３０と第２のガス通路３１とを遮断する。これにより、流路ブロック２の第１のガス通路７から流入したガスが上記のようにポペット３９を圧縮ばね４３の弾性に抗して上昇させて第２のボディ２８の第１のガス通路３０に流入しても、この第１のガス通路３０を閉じているダイヤフラム４８により阻止される。したがって、ガスが流路ブロック２の第２のガス通路８に流出しなくなる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は本発明の第２の実施形態によるガス供給制御装置用複合化弁であって、左半部が止め弁機能の弁体を弁座シートから離隔させた状態、右半部が止め弁機能の弁体を弁座シートに密着させた状態を示す縦断面図である。
【００３３】
図１に示す上記第１の実施形態においては、第１のガス通路７、ガス穴７７、第１のガス通路１８、３０がガス流入側となり、第２のガス通路３１、１９、ガス穴７８、第２のガス通路８がガス流出側となるように設定されているが、本実施形態においては、排気ラインに使用されるので、上記第１の実施形態とは逆に、第２のガス通路８、ガス穴７８、第２のガス通路１９、３１がガス流入側となり、第１のガス通路３０、１８、ガス穴７７、第１のガス通路７がガス流出側となるように構成された点に特徴を有し、本実施形態におけるその他の構成については上記第１の実施形態と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略し、主として上記第１の実施形態と異なる構成について説明する。
【００３４】
図３に示すように、第１のボディ１５が上下方向に長くなるように形成され、第２のボディ２８が上下方向に短くなるように形成され、第１のボディ１５の第１のガス通路１８は下部側が小径に形成され、上部側が大径に形成され、大径部と小径部との間に段部８０が形成されている。第２のボディ２８の中央部の第１のガス通路３０は小径部のみにより形成され、第２のボディ２８の底部中央部に上方へ凹入する凹部８１が形成されている。第１のガス通路１８の大径部内に逆止め用の弁体であるポペット３９が軸心方向に移動可能に支持されている。第２のボディ２８の凹部８１にはシートパッキン４１が収められ、このシートパッキン４１は第１のボディ１５における第１のガス通路１８の上端開放部側の周縁部により抜止め状態に固定されている。筒体８０内に逆止め用の弁体であるポペット３９が軸方向に移動可能に支持されている。ポペット３９の中間部内周の段部と第１のボディ１５における第１のガス通路１８の段部８０との間に圧縮ばね４３が介在され、圧縮ばね４３の弾性によりポペット３９がシートパッキン４１側に付勢されている。これによりポペット３９の先端部外周の段部４４がシートパッキン４１の内周縁部に圧接されて第１のボディ１５の第１のガス通路１８と第２のボディ２８の第１のガス通路３０とが遮断されている。而して、ポペット３９が圧縮ばね４３の弾性に抗して後退するように押し下げられることにより、ポペット３９の連通用穴４０を介して第１のガス通路３０、１８同士が連通されるようになっている。
【００３５】
以上の構成において、以下、その動作について説明する。
今、上記のようにエアシリンダ５１のエア供給穴６９に圧縮空気が供給され、この圧縮空気がエア通路７０、７１、７２、７３を通り、ピストン５７と支持板５５との間、ピストン６１と蓋体５４との間に供給されてピストン５７、６１、ピストンロッド６３等が図３の左半部に示すように、圧縮ばね６８の弾性に抗して上方へ後退され、これにより押さえピース５０が解放され、ダイヤフラム４８が自身の反撥弾性により押さえピース５０を押上げて復元し、第２のボディ２８の第１のガス通路３０を解放して第１のガス通路３０と第２のガス通路３１とを連通させているとする。
【００３６】
この状態で流路ブロック２の第２のガス通路８から流入したガスは、メタルガスケット７６のガス穴７８を通り、第１のボディ１５の第２のガス通路１９、ガスケット３５、３６間の環状通路、第２のボディ２８の第２のガス通路３１に流入する。上記のようにダイヤフラム４８が弾性復元により第２のガス通路３１と第１のガス通路３０を連通させているので、第２のガス通路３１に流入したガスは、第１のガス通路３０に流出し、ポペット３９を圧縮ばね４３の弾性に抗してシートパッキン４１から離隔するように下降させ、連通用穴４０を通って第２のボディ２８の第１のガス通路３０から第１のボディ１５の第１のガス通路１８に流出し、続いて、メタルガスケット７６のガス穴７７を通り、流路ブロック１の第１のガス通路７から流出する。
【００３７】
ここで、何らかのトラブルによりガスが逆流した場合、このガスは流路ブロック２の第１のガス通路７、メタルガスケット７６のガス穴７７、第１のボディ１５の第１のガス通路１８に流入する。この第１のガス通路１８に流入したガスの圧力と圧縮ばね４３の反撥弾性とによりポペット３９が上方へ前進してその段部４４がシートパッキン４１の内周縁部に圧接し、第１のボディ１５の第１のガス通路１８と第２のボディ２８の第１のガス通路３０とを閉塞する。これによりガスが第１のガス通路３０、第２のガス通路３１、１９、メタルガスケット７６のガス穴７８から流路ブロック２の第２のガス通路８へ逆流するのを防止することができる。
【００３８】
また、エアシリンダ５１に対する圧縮空気の供給を停止して圧縮空気の流路を大気中に開放すると、上記のように圧縮ばね６８の反撥弾性によりピストン５７、６１、ピストンロッド６３等が図３の右半部に示すように下方へ前進する。これに伴い、押さえピース５０を前進させてダイヤフラム４８を弁座シート４６に密着させ、第２のボディ２８における第２のガス通路３１と第１のガス通路３０とを遮断する。これにより、流路ブロック２の第２のガス通路８から流入したガスが上記のように第２のボディ２８の第２のガス通路３１に流入しても、第１のガス通路３０を閉じているダイヤフラム４８により阻止される。したがって、ガスが流路ブロック２の第１のガス通路７に流出しなくなる。
【００３９】
次に、上記のように構成された本発明の各実施形態の複合化弁３の使用例と従来の逆止め弁および止め弁の組合わせ使用例とを比較して説明する。
まず、一般的な溶接配管を適用した例について説明すると、図４（ａ）に示すように、逆止め弁１０１と止め弁１０２を組み合わせて用いたシリーズ結合フローパターンの場合には、従来例においては図４（ｂ）に示すように、逆止め弁１０１と止め弁１０２を配管１０３、１０４、継手１０５を用いて接続する。これに対し、本発明の複合化弁３を用いることにより、図４（ｃ）に示すように、上記従来例の配管１０３、１０４、継手１０５等が不要となる。したがって、本発明の各実施形態の複合化弁３を用いることにより、ガス制御ラインの長さを上記従来例に比べて１／３以下に短縮化してコンパクト化を図ることができ、また、流路のデットスペースを少なくしてガスの置換特性、流路抵抗の改善に貢献することができ、また、組立て作業を簡単に、かつ迅速に行うことができて組立て作業能率を向上させることができる。
【００４０】
次に、流路ブロックを適用した例について説明すると、図５（ａ）に示すように、逆止め弁１０１と止め弁１０２を組合わせて用いたシリーズ接合フローパターンの場合には、従来例においては、図５（ｂ）に示すように、逆止め弁１０１と止め弁１０２をそれぞれ流路ブロック２に接続し、流路ブロック２同士をガスケットの介在によるシール状態で接続手段１０６により接続する。これに対し、本発明の複合化弁３を用いることにより、図５（ｃ）に示すように、上記従来例の接続手段１０６等が不要となる。したがって、本発明の各実施形態の複合化弁３を用いることにより、ガス制御ラインを上記従来例に比べて短尺化してコンパクト化を図ることができ、また、ガスケットを用いた接続箇所を減らし、リーク、パーティクルをの発生を少なくしてガスの高純度化に貢献することができる。
【００４１】
また、図６（ａ）に示すように、逆止め弁１０１と止め弁１０２を組み合わせて用いたパージフローパターンの場合には、従来例においては、図６（ｂ）に示すように、複数の逆止め弁１０１をそれぞれ流路ブロック２に接続し、複数の止め弁１０２を流路ブロック（マニホールド）２ａの複数箇所に接続し、各流路ブロック２と流路ブロック２ａとをガスケットの介在によるシール状態で接続手段１０６により接続する。これに対し、本発明の各実施形態の複合化弁３を用いることにより、図６（ｃ）に示すように、上記従来例の半数の止め弁１０２をそれぞれ流路ブロック２に接続し、止め弁１０２と同数の複合化弁３を流路ブロック（マニホールド）２ｂの複数箇所に接続し、各流路ブロック２と流路ブロック２ｂとをガスケットの介在によるシール状態で接続手段１０６により接続する。したがって、本発明の各実施形態の複合化弁３を用いることにより、ガス制御ライン幅を上記従来例に比べて１／２以下に狭くしてコンパクト化を図ることができ、流路ブロック（マニホールド）２ｂの低コスト化を図ることもできる。
【００４２】
また、図７（ａ）に示すように、逆止め弁１０１と止め弁１０２を組み合わせて用いたミキシングフローパターンの場合には、従来例においては、図７（ｂ）に示すように、複数の止め弁１０２を流路ブロック（マニホールド）２ｂの複数箇所に接続し、複数の止め弁１０２を流路ブロック（マニホールド）２ｃの複数箇所に接続し、逆止め弁１０１を流路ブロック２に接続し、流路ブロック２ｂと流路ブロック２ｃとをガスケットの介在によるシール状態で接続手段１０６により接続し、流路ブロック２ｃと流路ブロック２とをガスケットの介在によるシール状態で接続手段１０６により接続する。これに対し、本発明の複合化弁３を用いることにより、図７（ｃ）に示すように、上記従来例と同様に、複数の止め弁１０２を流路ブロック（マニホールド）２ｂの複数箇所に接続し、止め弁１０２と複合化弁３を流路ブロック（マニホールド）２ｃの複数箇所に接続し、流路ブロック２ｂと流路ブロック２ｃをガスケットの介在によるシール状態で接続手段１０６により接続する。したがって、本発明の各実施形態の複合化弁３を用いることにより、ガス制御ラインを上記従来例に比べて短尺化してコンパクト化を図ることができ、また、ガスケットを用いた接続箇所を減らし、リーク、パーティクルの発生を少なくしてガスの高純度化に貢献することができる。
【００４３】
なお、上記各実施形態においては、押さえピース５０の駆動手段として、ノーマルクローズタイプのエアシリンダ５１を用いた場合について説明したが、ノーマルオープンタイプのエアシリンダを用いてもよく、また、このような自動による駆動手段に限らず、手動による駆動手段を用いてもよい。また、流路ブロック２は上記接続方式に限定されるものではない。このほか、本発明は、その基本的技術思想を逸脱しない範囲で種々設計変更することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、逆止め弁と止め弁の機能を一体化させているので、配管、継手に要するスペースを少なくし、若しくは流路ブロックの小型化を図ることができ、したがって、全体のコンパクト化を図ることができる。また、上記のよう配管、継手が不要となるので、流路の無駄な部分（デッドスペース）を少なくすることができ、したがって、ガスの置換特性、流路抵抗の改善に貢献することができる。また、配管、継手による接続部分を少なくして組立て作業を簡単に、かつ迅速に行うことができ、したがって、組立て作業能率を向上させることができる。更にはガスケット接続部を少なくすることができ、したがって、リーク、パーティクルの発生を少なくしてガスの高純度化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガス供給制御装置用複合化弁であって、左半部が止め弁機能の弁体を弁座シートから離隔させた状態、右半部が止め弁機能の弁体を弁座シートに密着させた状態を示す縦断面図である。
【図２】同ガス供給制御装置用複合化弁を示し、第１のボディの底面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるガス供給制御装置用複合化弁であって、左半部が止め弁機能の弁体を弁座シートから離隔させた状態、右半部が止め弁機能の弁体を弁座シートに密着させた状態を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）は一般的な溶接配管の適用例で、逆止め弁と止め弁を組合わせたシリーズ結合フローパターンの模式図、（ｂ）は同パターンに従来例を適用した概略構成図、（ｃ）は同パターンに本発明の複合化弁を適用した概略構成図である。
【図５】（ａ）は流路ブロックの適用例で、逆止め弁と止め弁を組合わせたシリーズ結合フローパターンの模式図、（ｂ）は同パターンに従来例を適用した概略図、（ｃ）は同パターンに本発明の複合化弁を適用した概略図である。
【図６】（ａ）は流路ブロックの適用例で、逆止め弁と止め弁を組合わせたパージフローパターンの模式図、（ｂ）は同パターンに従来例を適用した概略図、（ｃ）は同パターンに本発明の複合化弁を適用した概略図である。
【図７】（ａ）は流路ブロックの適用例で、逆止め弁と止め弁を組合わせたミキシングフローパターンの模式図、（ｂ）は同パターンに従来例を適用した概略図、（ｃ）は同パターンに本発明の複合化弁を適用した概略図である。
【符号の説明】
２ 流路ブロック
３ 本発明のガス供給制御装置用複合化弁
４ 取付け穴
７ 第１のガス通路
８ 第２のガス通路
１５ 第１のボディ
１６ 取付け穴
１８ 第１のガス通路
１９ 第２のガス通路
２７ ユニオンナット
２８ 第２のボディ
２９ 取付け穴
３０ 第１のガス通路
３１ 第２のガス通路
３７ ナット
３８ ユニオンナット
３９ ポペット
４３ 圧縮ばね
４６ 弁座シート
４８ ダイヤフラム
５０ 押さえピース
５１ エアシリンダ
７６ メタルガスケット

Claims (2)

1. 流路ブロックの第１のガス通路および第２のガス通路にそれぞれ連通し得る第１のガス通路および第２のガス通路を有する第１のボディと、この第１のボディを上記流路ブロックに第１のガス通路同士および第２のガス通路同士が連通するシール状態で接続するシール手段および接続手段と、上記第１のボディの第１のガス通路および第２のガス通路にそれぞれ連通し得る第１のガス通路および第２のガス通路を有する第２のボディと、この第２のボディを上記第１のボディに第１のガス通路同士および第２のガス通路同士が連通するシール状態で接続するシール手段および接続手段と、上記第１のボディと上記第２のボディのいずれか一方の第１のガス通路を逆止めし得るように設けられた弁体およびばねと、上記第２のボディの第１のガス通路と第２のガス通路とを連通させ、若しくは遮断し得るように開閉可能に設けられた弁体と、この弁体を開閉するための作動部材と、この作動部材を駆動する駆動手段とを備え、第２のボディの一部が第１のボディの上向き開口の取付け穴に挿入されてシール手段および接続手段によりシール状態で接続され、上記第１のボディと上記第２のボディとのシール手段が、これら第１のボディと第２のボディの外周部に互いの協力により形成された環状の嵌合用空所と、この嵌合用空所内の外周部および内周部に配置され、中間部の環状通路により上記第１のボディと上記第２のボディの第２のガス通路同士を連通させる大径で環状のガスケットおよび小径で環状のガスケットとを備え、上記第２のボディを上記第１のボディに接続する手段が、上記第１のボディの外周に形成されたねじ部と、内周および外周にねじ部を有し、内周のねじ部が上記第１のボディのねじ部に螺着され、基端の小径部が上記第１のボディの端面に嵌合される接続筒と、上記第２のボディにおける上記第１のボディおよび上記接続筒からの外周突出部の外周に突設されたフランジ部と、上記第２のボディの外周に上記フランジ部と係合し得るように嵌合され、上記接続筒の外周のねじ部に螺着されるユニオンナットとを備えたことを特徴とするガス供給制御装置用複合化弁。
2. 前記逆止め用の弁体がポペットであり、このポペットが第１のボディと第２のボディとの間に組み込まれたシートパッキンにばねにより付勢されるように構成された請求項１記載のガス供給制御装置用複合化弁。

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