JP4445238B2 - Fluid control valve - Google Patents
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Description
本発明は、流体を制御する流体制御弁に関する。 The present invention relates to a fluid control valve that controls a fluid.
従来より、流体制御弁は、例えば半導体製造装置やインク製造装置に取り付けられ、薬液などの流体を制御するために用いられる。図17は、半導体製造装置に使用される流体制御弁100の断面図である。
Conventionally, a fluid control valve is attached to, for example, a semiconductor manufacturing apparatus or an ink manufacturing apparatus and used to control a fluid such as a chemical solution. FIG. 17 is a cross-sectional view of the
流体制御弁100は、流体を制御する弁部101と、弁部101に駆動力を与える駆動部102とを備える。駆動部102は、円筒状のシリンダ103にピストン104が摺動可能に装填され、ピストン室105を上室105Aと下室105Bとに気密に区画されている。上室105Aと下室105Bにはエア源が接続し、上室105Aと下室105Bの圧力変動によりピストン104を摺動させるようになっている。
The
弁部101は、ボディ106にシリンダ103が連結され、駆動部102と一体化される。ボディ106は、シリンダ103との間でダイアフラム107を狭持し、第1ポート108と第2ポート109との間に弁室110を形成している。弁室110の中心には、突起部111が突設され、第1ポート108を弁室110に連通させるための開口部112が弁室110の中心すなわち突起部111に向かって開口している。突起部111には、弁孔113が形成され、第2ポート109に連通している。突起部111の先端部には、ダイアフラム107が当接又は離間する弁座114が設けられ、流体が開口部112と弁座114との間を流れやすいように弁室110の底面110aが開口部112から弁座114に向かって斜め上がりに形成されている。ダイアフラム107には、駆動部102のピストン104が連結し、ダイアフラム107を変位させるようになっている。
The
従って、流体制御弁100は、図18及び図19に示すように第1ポート108に流体を供給する場合、駆動部102がダイアフラム107を引き上げると、流体がダイアフラム107と弁座114との離間量に応じて流量調整され、第2ポート109に出力される。ところがこのとき、流体は、開口部112から突起部111に向かって噴出され、大部分が突起部111にぶつかって流速を落とされ、最短経路で弁座114に流れ込む。そして、残りの流体は、突起部111の周りを二方向に分かれて流れながら、弁座114に流れ込む。そのため、流体は、開口部112から遠ざかるほど流量が減って弁座114に流れ込みにくくなり、開口部112の反対側などに液溜まりや滞留部が発生していた(図中P1参照)。
Accordingly, when the
また、流体制御弁100は、図20及び図21に示すように第2ポート109に流体を供給する場合、駆動部102がダイアフラム107を引き上げると、流体がダイアフラム107と弁座114との離間量に応じて流量調整され、開口部112を介して第1ポート108に出力される。ところがこのとき、流体は、最短経路で開口部112に流れようとするため、開口部112の反対側などがよどんで、液溜まりや滞留部が発生していた(図中P2参照)。こうした液溜まりや滞留部は、温度などの影響を受けて液質を変化させるため好ましくない。
Further, when the
この問題に対して、出願人は、図22の断面図に示すような流体制御弁200を提案した。流体制御弁200は、弁室210の底面に突起部111の周りを螺旋状に傾斜する傾斜210aを形成し、開口部112の片側に壁210bを設けた。これにより、図23に示すように第2ポート109に流体を供給した場合と、図24に示すように第1ポート108に流体を供給した場合との何れでも、流体が、突起部111の周りを渦巻き状に流れて弁室110全体の流体を巻き込むため、開口部112と反対側に液溜まりや滞留部が発生しにくい(特許文献1参照)。
In response to this problem, the applicant has proposed a
しかしながら、従来の流体制御弁は、流体に気泡が発生すると、その気泡が上方へ流れて、ダイアフラム107の膜部に溜まってしまっていた。
However, in the conventional fluid control valve, when bubbles are generated in the fluid, the bubbles flow upward and accumulate in the membrane portion of the
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、気泡抜けが良い流体制御弁を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fluid control valve with good bubble removal .
本発明に係る流体制御弁は、次のような構成を有している。
(1)第1連通路と第2連通路との間に介在する弁室に弁座が設けられたボディを備え、弁体を前記弁座に当接又は離間させることにより、前記第1連通路と前記第2連通路との間を流れる流体を制御する流体制御弁において、前記第2連通路は、前記弁室と同軸上に設けられて前記弁室の底面に開口する弁孔と、前記弁孔に対して直交する方向に形成されて前記弁孔に連通する第2流路と、前記第2流路が前記ボディの側面に開口する部分に設けられた第2ポートとを有し、前記弁座は、前記弁孔が前記弁室に開口する部分に設けられ、前記弁室の底面は、前記弁室の側面から前記弁座に向かって縮径するテーパを有し、前記第1連通路は、前記ボディの前記第2ポートが設けられた側面と反対の側面から前記弁室の接線方向に形成され、前記弁室の内側面に開口する開口部が前記弁座に対して径方向にずれており、前記ボディの前記第2流路の軸線と前記弁室の軸線を通る断面と異なる断面上に設けられた第1流路と、前記第1流路が前記ボディの側面に開口する部分に設けられた第1ポートとを有し、前記第1流路が前記弁室の内側面に開口する開口部分より前記弁座が高位置になるように設置され、前記第1連通路から前記第2連通路へ前記流体を供給する場合に、前記流体に発生した気泡が前記テーパに沿って弁座方向へ移動し、前記弁座に流れ込む流体と共に前記第2ポートから排出され、気泡抜けが良いことを特徴とする。
The fluid control valve according to the present invention has the following configuration.
(1) A body provided with a valve seat is provided in a valve chamber interposed between the first communication path and the second communication path, and the valve body is brought into contact with or separated from the valve seat, thereby the first communication path. A fluid control valve for controlling a fluid flowing between a passage and the second communication passage, wherein the second communication passage is provided coaxially with the valve chamber and opens to a bottom surface of the valve chamber; A second flow path formed in a direction perpendicular to the valve hole and communicating with the valve hole; and a second port provided at a portion where the second flow path opens on a side surface of the body. The valve seat is provided in a portion where the valve hole opens into the valve chamber, and a bottom surface of the valve chamber has a taper that decreases in diameter from a side surface of the valve chamber toward the valve seat, The one communication path is formed in a tangential direction of the valve chamber from a side surface opposite to the side surface on which the second port of the body is provided, An opening opening on the inner surface of the valve chamber is displaced in a radial direction with respect to the valve seat, and is provided on a cross section different from a cross section passing through the axis of the second flow path of the body and the axis of the valve chamber. A first port provided at a portion where the first flow path opens on a side surface of the body, and the first flow path opens on an inner side surface of the valve chamber. When the fluid is supplied from the first communication path to the second communication path, the bubbles generated in the fluid are installed along the taper in the valve seat direction. The air is discharged from the second port together with the fluid flowing into the valve seat, and the air bubbles are well removed .
(2)第1連通路と第2連通路との間に介在する弁室に設けた弁座に弁体を当接又は離間させることにより、前記第1連通路と前記第2連通路との間を流れる流体を制御する流体制御弁において、前記弁室は、円形状の底面と、前記底面の外縁に沿って設けられた側面とを有し、前記第2連通路は、前記弁室より小径であって、前記底面の中心に開口し、前記弁座は、前記第2連通路が前記底面に開口する部分に前記底面によって設けられ、前記弁室の底面は、前記弁室の側面から前記弁座に向かって縮径するテーパを有し、前記弁体は、前記第2連通路が前記底面に開口する開口面積より大きい断面積を有する円柱形状の弁体部を前記弁室の中心に配置して前記弁座に接離可能に設け、前記弁体部の外周面と前記弁室の前記側面との間に一定幅の環状の流路を形成し、前記第1連通路は、前記弁室の接線方向に形成されて前記弁室の前記側面に開口する開口部を有し、前記開口部が前記弁座からずれており、前記第1連通路が前記弁室の内側面に開口する開口部分より前記弁座が高位置になるように設置され、前記第1連通路から前記第2連通路へ前記流体を供給する場合に、前記流体に発生した気泡が前記テーパに沿って弁座方向へ移動し、前記弁座に流れ込む流体と共に前記第2連通路から排出され、気泡抜けが良いことを特徴とする。 (2) By contacting or separating the valve body from a valve seat provided in a valve chamber interposed between the first communication path and the second communication path, the first communication path and the second communication path In the fluid control valve for controlling a fluid flowing between the valve chamber, the valve chamber has a circular bottom surface and a side surface provided along an outer edge of the bottom surface, and the second communication path is formed from the valve chamber. It has a small diameter and opens at the center of the bottom surface, and the valve seat is provided by the bottom surface at a portion where the second communication path opens at the bottom surface, and the bottom surface of the valve chamber is formed from a side surface of the valve chamber. The valve body has a taper that decreases in diameter toward the valve seat, and the valve body has a cylindrical valve body portion having a cross-sectional area larger than an opening area in which the second communication path opens in the bottom surface. The valve seat is provided so as to be able to come into contact with and separate from the valve seat. An annular flow channel having a width is formed, and the first communication passage has an opening formed in a tangential direction of the valve chamber and opening in the side surface of the valve chamber, and the opening portion extends from the valve seat. The first communication passage is installed such that the valve seat is positioned higher than the opening portion where the first communication passage opens on the inner surface of the valve chamber, and the fluid is transferred from the first communication passage to the second communication passage. When supplying, bubbles generated in the fluid move in the valve seat direction along the taper, and are discharged from the second communication path together with the fluid flowing into the valve seat .
上記構成を有する発明によれば、弁部が第1連通路から第2連通路に流体を供給する場合には、第1ポートに供給された流体は、第1流路を介して弁室の内側面に開口する開口部から弁室に流入し、弁座から弁孔、第2流路を介して第2ポートから排出される。弁室の内側面に開口する開口部から弁室に流入した流体は、弁室の内側面に開口する開口部が弁室の接線方向に形成されているため、流入した勢いで弁室内壁にぶつかって方向転換しながら弁室全体を渦巻き状に流れ、弁座に流れ込む。流体は、弁室内壁にぶつかっては弁室内壁付近の流体を巻き込んで弁室全体を流れるため、弁室によどみが発生しない。また、上記構成の発明は、第1流路が弁室の内側面に開口する開口部分より弁座が高位置になるように設置され、第1連通路から前記第2連通路へ前記流体を供給する場合に、流体に発生した気泡がテーパに沿って弁座方向へ移動して上方に集められ、弁座に渦巻き状に流れ込む流体と共に第2ポートから排出されるので、気泡抜けを向上させることができる。 According to the invention having the above-described configuration, when the valve portion supplies fluid from the first communication path to the second communication path , the fluid supplied to the first port passes through the first flow path to the valve chamber. It flows into the valve chamber from the opening that opens to the inner side surface, and is discharged from the second port through the valve hole and the second flow path from the valve seat. The fluid flowing into the valve chamber from the opening which opens to the inner surface of the valve chamber, for opening that opens to the inner surface of the valve chamber is formed in the tangential direction of the valve chamber, the valve chamber wall in momentum and inflows The entire valve chamber flows in a spiral shape while colliding with the valve , and flows into the valve seat. When the fluid collides with the valve chamber wall, the fluid in the vicinity of the valve chamber wall flows and flows through the entire valve chamber, so that no stagnation occurs in the valve chamber. In the invention with the above-described configuration, the first flow path is installed so that the valve seat is positioned higher than the opening portion that opens on the inner surface of the valve chamber, and the fluid is transferred from the first communication path to the second communication path. When supplying, bubbles generated in the fluid move in the direction of the valve seat along the taper and are collected upward, and are discharged from the second port together with the fluid that flows into the valve seat in a spiral shape. be able to.
上記構成を有する発明によれば、弁部が第1連通路から第2連通路に流体を供給する場合には、第1連通路に供給された流体は、弁室の側面に開口する開口部から弁室に流入し、弁座から第2連通路へ出力される。弁室の内側面に開口する開口部から弁室に流入した流体は、弁体の外周面と弁室の側面との間に形成された一定幅の環状の流路を回って流れ、弁座に流れ込む。流体は、弁室内壁にぶつかっては弁室内壁付近の流体を巻き込んで弁室全体を流れるため、弁室によどみが発生しない。また、上記構成の発明は、第1連通路が弁室の内側面に開口する開口部分より弁座が高位置になるように設置され、第1連通路から前記第2連通路へ前記流体を供給する場合に、流体に発生した気泡がテーパに沿って弁座方向へ移動して上方に集められ、弁座に渦巻き状に流れ込む流体と共に第2連通路から排出されるので、気泡抜けを向上させることができる。According to the invention having the above-described configuration, when the valve portion supplies fluid from the first communication path to the second communication path, the fluid supplied to the first communication path is an opening that opens to the side surface of the valve chamber. From the valve seat to the second communication passage. The fluid that has flowed into the valve chamber through the opening that opens to the inner side surface of the valve chamber flows around an annular flow passage having a constant width formed between the outer peripheral surface of the valve body and the side surface of the valve chamber, Flow into. When the fluid collides with the valve chamber wall, the fluid in the vicinity of the valve chamber wall flows and flows through the entire valve chamber, so that no stagnation occurs in the valve chamber. In the invention with the above-described configuration, the first communication passage is installed so that the valve seat is positioned higher than the opening portion opened on the inner surface of the valve chamber, and the fluid is supplied from the first communication passage to the second communication passage. When supplying, bubbles generated in the fluid move in the direction of the valve seat along the taper and are collected upward, and are discharged from the second communication path together with the fluid that flows into the valve seat in a spiral shape, thus improving bubble removal Can be made.
次に、本発明に係る流体制御弁の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、開閉弁1の断面図である。
本実施の形態の流体制御弁は、エアオペレイト式開閉弁(以下、単に「開閉弁」という。)1であって、例えば、インク製造装置に取り付けられて流体の供給又は遮断を行う。開閉弁1は、ボディ4、シリンダ5、カバー6などにより外観が構成され、流体を制御する弁部2と、弁部2に駆動力を与える駆動部(「駆動手段」に相当するもの。)3とを備える。
In the following, it will be described with reference to the drawings showing preferred embodiments of a fluid control valve according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of the on-off
The fluid control valve according to the present embodiment is an air-operated on-off valve (hereinafter simply referred to as “on-off valve”) 1 and is attached to an ink manufacturing apparatus, for example, to supply or shut off fluid. The on-off
駆動部3は、シリンダ5とカバー6との間に配設されている。シリンダ5は、中空孔を備える略円筒形状をなし、カバー6を取り付けられてピストン室7が形成されている。ピストン室7は、ピストンロッド8が摺動可能に装填され、一次室7Aと二次室7Bとに気密に区画されている。一次室7Aと二次室7Bには、操作ポート10,11を介して図示しないエア源が接続している。従って、一次室7Aと二次室7Bの圧力変動を利用すれば、ピストンロッド8を上下方向に移動させることができる。ピストンロッド8は、廻り止めされ、先端部がシリンダ5を駆動部3側から弁部2側へと貫き通されてダイアフラム13に連結している。
The
一方、弁部2は、ボディ4に内設され、ボディ4をシリンダ5に連結することにより駆動部3と一体化される。ボディ4は、耐腐食性などの観点よりPTFE(四ふっ化エチレン樹脂)などの樹脂やステンレスをブロック状(本実施の形態では直方体形状)に成形したものであり、対向する側面に第1ポート15と第2ポート16が穿設されている。ボディ4は、シリンダ5と連結する側面中央に略円柱状の有底孔17が第1ポート15と第2ポート16と直交する方向に開設され、有底孔17と同軸上に弁孔18が穿設されている。有底孔17に弁孔18が開口する部分(「第2開口部」に相当する部分。)には、弁座19が設けられている。ダイアフラム13は、周縁部13Cが有底孔17開口部に設けられた段差とシリンダ5の端部との間で狭持され、ボディ4とシリンダ5との間に形成される空間を弁室17Aと背室17Bとに気密に区画している。
On the other hand, the
ダイアフラム13は、耐腐食性などの観点より、PTFEなどの樹脂を削りだしや射出成形などにより成形したものであって、円柱状の弁体部13Aに薄膜部13Bを介して周縁部13Cが同心円状に設けられている。ダイアフラム13は、弁体部13Aの先端部が弁座19に当接又は離間するように弁室17Aの中心に突き出す一方、弁体部13Aの後端部がピストンロッド8に螺設されている。従って、ピストンロッド8の移動量に応じて、弁開度を制御することができる。
ボディ4は、弁室17Aに渦巻き状の流れが発生するように流路構成されている。図2は、図1のAA断面図である。
ボディ4は、第1ポート15が弁室17Aの中心、すなわち弁座19から幅方向にずれた位置に穿設され、第1流路20が第1ポート15と同軸上に形成されて弁室17Aに対して接線方向に連通している。第1流路20を接線方向に形成するのは、流体が弁室17Aと第1流路20との間を直線的に出入りしやすくするためである。そのため、第1流路20が弁室17Aに開口する第1開口部21は、弁室17Aの中心、つまり、弁座19及びダイアフラム13の弁体部(「突起部」に相当するもの。)13Aからずれた位置に設けられている。
The
In the
また、ボディ4は、第2ポート16が弁室17A及び弁座19の中心線上に穿設され、
第2流路22が第2ポート16と同軸上に形成されて弁孔18に連通している。これにより、第1ポート15は、第1連通路20、第1開口部21、弁室17A、弁座19、弁孔18、第2流路22を介して第2ポート16に連通する。そして、弁室17A内壁には、図1に示すように、弁座19に向かって縮径するテーパ23が形成されている。
尚、本実施の形態では、第1ポート15と第1流路20により第1連通路24が構成され、弁孔18と第2流路22と第2ポート16とにより第2連通路25が構成されている。
The
The
In the present embodiment, the
こうした開閉弁1は、ボディ4に取付板26が固設され、取付板26を介してインク製造装置に取り付けられるようになっている。
The on-off
次に、開閉弁1の動作について説明する。先ず、第1連通路24から第2連通路25に流体を供給する場合について説明する。図3は、開閉弁1の断面図であって、流体が第1ポート15から第2ポート16に流れる様子を示した図である。図4は、ボディ4の平面図であって、流体が第1ポート15から第2ポート16に流れる様子を示した図である。
Next, the operation of the on-off
開閉弁1は、弁部2が駆動部3より上側になるようにインク製造装置に取り付けられ、第1ポート15と第2ポート16に配管が接続される。そのため、弁座19は第1開口部21より高位置に設けられる。
The on-off
操作ポート10に圧縮エアを供給すると、図1に示すように、ピストンロッド8が図中上向きに移動し、ダイアフラム13の弁体部13Aを弁座19に当接させて閉弁する。
When compressed air is supplied to the
第1ポート15に流体を供給して操作ポート10に圧縮エアを供給すると、図3に示すように、ピストンロッド8が図中下向きに移動し、ダイアフラム13の弁体部13Aを弁座19から離間させる。すると、第1ポート15から第1流路20を介して弁室17Aに流入した流体が弁座19に流れ込み、弁孔18、第2流路22を介して第2ポート16から出力される。第1開口部21から弁室17Aに流入した流体は、図4に示すように、第1開口部21が弁室17Aの中心、すなわち弁座19からずれた位置に設けられているため、そのまま弁座19に流れ込まずに、第1開口部21から弁室17Aに流入した勢いで弁室17A内壁にぶつかって方向転換しながら渦巻き状に流れ、弁座19に流れ込む。流体は、弁室17A内壁にぶつかっては弁室17Aの内壁付近の流体を巻き込んで弁室17A全体を流れるため、弁室17A内壁付近によどみが発生しにくい。また、流体は渦巻き状に流れながら弁座19に流れ込むため、弁座19付近に乱流が発生しにくい。
When fluid is supplied to the
このとき、第1流路20が弁室17Aに対して接線方向に形成されているため、流体は、第1開口部21から弁室17Aに流速を損なうことなく直線的に流入し、弁室17A内壁にぶつかる。よって、流体は、弁室17Aに渦巻き状の流れを形成しやすい。
At this time, since the
そして、流体は、弁体部13Aの外周面と弁室17Aの内壁との間に形成される流路に案内されて一方向に流れるため、弁室17Aにぶつかったときに弁室17A全体に拡散しにくく、流れの勢いが維持される。
Since the fluid flows in one direction while being guided by a flow path formed between the outer peripheral surface of the
ここで、弁室17Aを渦巻き状に流れる流体には遠心力が作用するため、流体が弁室17Aの壁面に沿って流れるが、遠心力の幅をテーパ23により弁座19に向かって徐々に小さくしていき、弁座19に流れ込む流速を加速させるので、弁室17Aの隅の流体を流れに巻き込みやすく、弁室17Aの隅によどみが発生しにくい。また、流体がテーパ23に案内されて弁座19に緩やかな角度で流れ込むため、弁座19付近に乱流が発生しにくい。
Here, since centrifugal force acts on the fluid that flows spirally through the
ところで、流体が弁室17Aに流入する勢いなどで、流体に気泡が発生することがある。この場合、気泡は、渦巻き状の流れの中で弁室17Aを上昇し、テーパ23に沿って弁座19方向に移動すると、弁座19に流れ込む流体とともに第2ポート16から排出される。そのため、弁座19付近に気泡溜まりが発生しない。
By the way, bubbles may be generated in the fluid due to the momentum of the fluid flowing into the
尚、開閉弁1の使用参考例として、第2連通路25から第1連通路24に流体を供給する場合について説明する。図5は、開閉弁1の断面図であって、流体が第2ポート16から第1ポート15に流れる様子を示した図である。図6は、ボディ4の平面図であって、流体が第2ポート16から第1ポート15に流れる様子を示した図である。
In addition, the case where a fluid is supplied from the 2nd communicating
開閉弁1は、弁部2が駆動部3より下側になるようにインク製造装置に取り付けられ、第1ポート15と第2ポート16に配管が接続される。そのため、第1開口部21は弁座19より高位置に設けられる。
The on-off
操作ポート10に圧縮エアを供給すると、ピストンロッド8が弁座19側に移動し、ダイアフラム13の弁体部13Aを弁座19に当接させて閉弁する。
When compressed air is supplied to the
第2ポート16に流体を供給して操作ポート10に圧縮エアを供給すると、図5に示すように、ピストンロッド8が図中下向きに移動し、ダイアフラム13の弁体部13Aを弁座19から離間させる。すると、第2ポート16に供給された流体が、弁座19から弁室17A全体に噴出される。流体は、第1開口部21が弁座19からずれているため、弁室17Aから第1開口部21へと流れ込む際に弁座19の片側から弁室17Aの流体を弁室17Aの接線方向に引っ張る。その力によって、図6に示すように、弁室17Aの流体は、ダイアフラム13の弁体部13Aと弁室17Aの内壁との間を第1開口部21に向かって一方向に渦巻き状に流れる。流体は、弁室17A内壁にぶつかって方向転換するごとに弁室17A内壁付近の流体を巻き込んで弁室17A全体を流れるため、弁室17Aによどみが発生しにくい。
When fluid is supplied to the
このとき、第1流路20が弁室17Aに対して接線方向に形成されているため、流体は、弁室17Aから第1開口部21に流速を損なうことなくスムーズに流れ込み、弁室17Aに渦巻き状の流れを形成しやすい。特に、渦巻き状に流れる流体は、遠心力を発生しているため、弁室17Aの内壁に案内されて第1開口部21から第1流路20へと直線的に流れ込みやすく、乱流が発生しにくい。
At this time, since the
そして、流体は、弁体部13Aの外周面と弁室17Aの内壁との間に形成される流路に案内されて一方向に流れるため、弁室17Aの内壁にぶつかったときに弁室17A全体に拡散しにくく、流れの勢いが維持される。
Since the fluid flows in one direction while being guided by a flow path formed between the outer peripheral surface of the
ところで、流体が弁座19から弁室17Aに噴出される勢いで、流体に気泡が発生することがある。この場合、気泡は、渦巻き状の流れの中で弁室17Aを上昇するが、第1開口部21が弁座19より高位置に設けられているため、第1連通路21に流れ込む流体とともに第1ポート15から排出される。そのため、弁室17Aに気泡溜まりが発生しない。
By the way, there is a case where bubbles are generated in the fluid by the momentum of the fluid being ejected from the
よって、本実施の形態の開閉弁1によれば、例えば、弁座19と第1開口部21との間に傾斜を設けなくても、第1連通路24が弁室17Aに開口する第1開口部21を弁室17Aの中心からずれた位置に設けただけの簡単な流路構成で液溜まりや滞留部の発生を抑制することができる。これにより、流体の液質が弁室17Aで変化せず、歩留まりを向上させることができる。
Therefore, according to the on-off
また、本実施の形態の開閉弁1によれば、第1連通路24が弁室17Aの接線方向に形成されているので、弁室17Aの内壁に沿って渦巻き状の流れを形成しやすい。
また、本実施の形態の開閉弁1によれば、弁室17Aは、弁座19と同軸上にダイアフラム13の弁体部13Aが配設されているので、渦巻き状に流れる流体の拡散を防ぎ、弁室17Aを渦巻き状に流れる流体の勢いを維持することができる。
Further, according to the on-off
Further, according to the on-off
また、本実施の形態の開閉弁1によれば、第1連通路24から第2連通路25に流体を供給する場合には、弁座19が第1開口部21より高位置に設けられ、第2連通路25から第1連通路に流体を供給する場合には、第1開口部21が弁座19より高位置に設けられるので、気泡抜けを向上させることができる。
さらに、本実施の形態の開閉弁1によれば、弁室17Aが、弁座19に向かって縮径するテーパ23を設けられているので、弁室17Aの隅に液溜まりや滞留部が発生しにくく、弁座19付近に乱流が発生しにくい。
Further, according to the on-off
Furthermore, according to the on-off
(第1参考例)
続いて、本発明の流体制御弁に係る第1参考例を図面を参照して説明する。図7は、レギュレータの断面図であって、停止状態を示す。図8は、レギュレータの断面図であって、制御状態を示す。
本参考例の流体制御弁は、流体圧を一定に制御するレギュレータ31である。レギュレータ31は、ボトムプレート32、ボディ33、カバー34を連結して外観が構成され、例えば、半導体製造装置にボトムプレート32をネジ止めし、第1ポート35と第2ポート36を配管に接続することにより薬液供給ラインに設置される。
(The first reference example)
Then, the 1st reference example which concerns on the fluid control valve of this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 7 is a cross-sectional view of the regulator and shows a stopped state. FIG. 8 is a sectional view of the regulator and shows a control state.
The fluid control valve of this reference example is a
ボディ33は、耐腐食性などの観点からPTFEなどの樹脂を中空孔を備えるブロック形状に成形したものであり、第1ポート35と第2ポート36が側面に穿設されている。ボディ33は、ボトムプレート32に連結する側面中央に有底孔が形成され、その有底孔開口部にシール部材37を装着してボトムプレート32をボディ33に固定することにより、第1弁室38が形成されている。尚、シール部材37及びボトムプレート32は、耐腐食性の観点よりPCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂)やPTFEなどの樹脂を成形したものである。
The
また、ボディ33は、カバー33に連結する側面中央に有底孔が第1弁室38と同軸上に形成され、ボディ33とカバー34との間に空間39が形成されている。その空間39は、ボディ33とカバー34との間で周縁部を狭持されたダイアフラム40により第2弁室39Aと背室39Bに気密に区画されている。第1弁室38と第2弁室39Aは、これらと同軸上に形成された弁孔41を介して連通し、ダイアフラム40の中央部に連結する弁軸42が弁孔41に摺動可能に挿通されている。弁軸42の先端部には、弁体43が一体成形され、第1弁室38の弁孔41が開口する部分に突設された弁座44に当接又は離間するよう構成されている。一方、背室39Bには、操作ポート45が連通し、背室39Bの圧力と弁室39Aの流体圧とのバランスによってダイアフラム40を変位させ、弁開度を調整するようになっている。尚、カバー33、ダイアフラム40、弁軸42,弁体43なども、耐腐食性の観点からPTEFなどの樹脂で成形されている。
The
ボディ33は、第1弁室38と第2弁室39Aに渦巻き状の流れが発生するように流路構成されている。図9は、レギュレータ31の下面図である。図10は、レギュレータ31の上面図である。
ボディ33は、図9に示すように、第1ポート35が第1弁室38の中心からずれた位置に設けられ、第1連通路46が第1ポート35と同軸上に形成されて第1弁室38に対して接線方向に連通している。第1連通路46を接線方向に形成するのは、薬液を第1弁室38に直線的に流出しやすくするためである。そのため、第1連通路46が第1弁室38に開口する第1開口部47は、第1弁室38の中心、つまり、弁座44及び弁体(「突起部」に相当するもの。)43からずれた位置に形成されている。
The
As shown in FIG. 9, the
また、ボディ33は、図10に示すように、第2ポート36が第2弁室39Aの中心からずれた位置に設けられ、第2連通路48が第2ポート36と同軸上に形成されて第2弁室39Aの接線方向に連通している。第2連通路48を接線方向に形成するのは、薬液を第2連通路48に流れ込みやすくさせるためである。第2連通路48が第2弁室39Aに開口する第2開口部49は、第1開口部47から第1弁室38に噴出された薬液が渦巻き状に流れる方向に対して直交して開口するように設けられ、第2弁室39Aを渦巻き状に流れる薬液がそのまま第2開口部49に流れ込めるようになっている。
As shown in FIG. 10, the
かかるレギュレータ31は、第1ポート35と第2ポート36に配管を接続されて半導体製造装置に設置される。そして、操作ポート49から背室39Bに圧縮エアが供給されると、背室39Bが第2弁室39Aより高圧になり、ダイアフラム40が、図7に示す状態から下向きに変位して、図8に示す状態になる。これにより、弁体43が、弁軸42を介してダイアフラム40に押し下げられ、弁座44から離間する。そして、第1ポート35に薬液を供給すると、薬液が、第1連通路46から第1弁室38に流入し、弁開度に応じた流量で弁孔44を通過し、第2弁室39Aから第2連通路48を介して第2ポート36に出力される。第2弁室39Aが加圧されると、ダイアフラム40が上向きに変位して弁開度を小さくする。よって、薬液は、背室39Bと第2弁室39Aとの圧力バランスによって一定圧に制御され、第2ポート36から出力される。
The
このとき、第1ポート35に供給された薬液は、第1弁室38、弁孔41、第2弁室39Aなどを渦巻き状に流れ、第2ポート36から出力される。図11は、薬液が第1弁室38を流れる様子を概念的に示した図である。図12は、薬液が弁孔41を流れる様子を概念的に示した図である。図13は、薬液が第2弁室39Aを流れる様子を概念的に示した図である。
At this time, the chemical solution supplied to the
すなわち、第1ポート35に供給された薬液は、図11に示すように、第1開口部47が第1弁室38の中心、すなわち、弁座44からずれた位置に形成されているため、弁座44に短絡的に流れ込まず、第1開口部47から弁座44の片側に直線的に流入し、その勢いで第1弁室38内壁にぶつかって方向転換しながら弁室38と弁体43との間を一方向に流れ、渦巻き状の流れを発生する。その渦巻き状の流れの勢いで、薬液は、図12に示すように、弁孔41と弁軸42との間を渦巻き状に流れ、さらに、図13に示すように渦巻き状の流れをそのまま維持して第2弁室39Aに流入する。第2弁室39Aの薬液は、第2開口部49から第2連通路48を介して第2ポート36から出力されるが、第2開口部49に流れ込む際に第2弁室39Aの薬液を第2弁室39Aの接線方向に引っ張る。この力は、渦巻き状の流れ方向と一致するため、第2弁室39Aに流入した薬液はそのまま渦巻き状に流れ続けて第2開口部49に流れ込む。
That is, the chemical solution supplied to the
このとき、薬液は、第1弁室39、弁室41、第2弁室39Aの内壁にぶつかって方向転換するごとにその内壁付近の薬液を巻き込んで、第1弁室39、弁室41、第2弁室39Aの全体を流れる。そのため、第1弁室39、弁孔41、第2弁室39Aの内壁付近などによどみが発生しにくい。
At this time, every time the chemical solution collides with the inner walls of the
従って、本参考例のレギュレータ31は、第1開口部47を第1弁室38の中心からずらした位置に設けるとともに、第2開口部49を第2弁室39Aの中心からずれた位置に設けただけの簡単な流路構成で薬液を第1弁室38や第2弁室39Aなどでよどませることなく出力することができる。
Therefore, in the
(第2参考例)
続いて、本発明の流体制御弁に係る第2参考例について図面を参照して説明する。図14は、レギュレータの流路構成を概念的に示した図である。
本参考例の流体制御弁も、流体圧を一定に制御するレギュレータ51である。レギュレータ51は、第1参考例で説明したレギュレータ31と基本的構造が同じであるが、流路構成が相違している。よって、ここでは、第1参考例のレギュレータ31と相違する部分を中心に説明し、共通する部分は図面に同一符号を付し、適宜省略して説明する。
( Second reference example )
Next, a second reference example according to the fluid control valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a diagram conceptually showing the flow path configuration of the regulator.
The fluid control valve of this reference example is also a
レギュレータ51は、第1参考例のレギュレータ51と同様に、第1弁室38と第2弁室39Aがボディ33の軸線上に設けられて弁孔41を介して連通し、背圧39Bと弁室39Aとの圧力バランスに応じて弁開度を調整し、薬液を第2ポート36から一定圧で出力するよう構成されている。ボディ33には、第1ポート52と第2ポート53が第1弁室38及び第2弁室39Aを挟んで穿設されている。
Similar to the
第1ポート52は、ボディ33の側面から第1弁室38の中心に向かって穿設され、第1連通路54を介して第1弁室38に連通している。第1連通路54は、第1弁室38に対して第1ポート52から第1弁室38の接線方向に形成され、第1連通路54が第1弁室38に開口する第1開口部55が、弁室38の中心である弁座44からずれた位置に設けられている。
The
一方、第2ポート53は、ボディ33の側面から第2弁室39Aの中心に向かって穿設され、第2連通路56を介して第2弁室39Aに連通している。第2連通路56は、第2弁室39Aに対して第2ポート53から接線方向に形成され、第2連通路56が第2弁室39Aに開口する第2開口部57が、第2弁室39Aの中心である弁孔41からずれた位置に設けられている。尚、第2開口部57は、第1開口部55から第1弁室38に流出された薬液が第1弁室38、弁孔41、第2弁室39Aを渦巻き状に流れる方向に対して直交して開口するように設けられている。
従って、第1ポート52は、第1連通路54、第1開口部55、第1弁室38、弁孔41、第2弁室39A、第2開口部57、第2連通路56を介して第2ポート53に連通している。
On the other hand, the
Accordingly, the
かかるレギュレータ51は、半導体製造装置などに取り付けられ、ダイアフラム35の背室39Bに供給する圧縮エアを制御することにより弁体43が弁座44から離間する量を調整し、チャンバに供給する薬液の流量調整を行う。
The
このとき、第1ポート52に供給された薬液は、第1連通路54から第1開口部55を介して第1弁室38に流入し、その勢いで第1弁室38の内壁にぶつかって方向転換しながら第1弁室38を渦巻き状に流れる。薬液は、第1弁室38の内壁付近の流体を巻き込みながら第1弁室38全体を流れ、弁座44から弁孔41へと流れ込む。弁孔41においても、薬液は弁軸42の周りを渦巻き状に流れ、その流れを維持したまま第2弁室39Aに流出する。そして、薬液は、第2弁室39A内壁に案内されて第2開口部57に流れ込み、第2連通路56を介して第2ポート53に出力される。ここで、薬液は、第2開口部57に流れ込む際に第2弁室39Aの薬液を第2弁室39Aの接線方向に引っ張る。その力によっても、第2弁室39Aの薬液が渦巻き状の流れを形成する。薬液は、第1弁室38、弁孔41、第2弁室39Aを渦巻き状に流れるときに、第1弁室38、弁孔41、第2弁室39Aの内壁にぶつかっては周りの薬液を巻き込むため、第1弁室38、弁孔41、第2弁室39Aによどみが発生しにくい。
At this time, the chemical solution supplied to the
従って、レギュレータ51は、第1開口部47を弁室38の中心からずれた位置に設けるとともに、第2開口部49を第2弁室39Aの中心からずれた位置に設けただけの簡単な流路構成で薬液を第1弁室38や第2弁室39Aでよどませることなく出力することができる。また、第1ポート52と第2ポート53を第1弁室38と第2弁室39Aの中心線上に設けたため、第1ポート52と第2ポート53の穿設位置を簡単に定めることができる。
Therefore, the
(第3参考例)
続いて、本発明の流体制御弁に係る第3参考例について図面を参照して説明する。図15は、サックバックバルブ61の断面図である。
本参考例の流体制御弁は、流路断面積を変化させることにより流体を一定量引き戻すサックバックバルブ61であって、例えば半導体製造装置に使用される。サックバックバルブ61は、ボディ62、シリンダ63、カバー64を連結して外観が構成されている。
(Third reference example )
Next, a third reference example according to the fluid control valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a cross-sectional view of the suck back
The fluid control valve of the present reference example is a suck-
サックバックバルブ61は、シリンダ63とカバー64との間にピストン室65が形成されている。ピストン室65には、ピストン66が摺動可能に装填され、一次室65Aと二次室65Bに気密に区画されている。一次室65Aには、スプリング67が縮設され、ピストン66に常時上向きの力が作用している。また、一次室65Aには、排気ポート68が連通する一方、二次室65Bには、操作ポート69が連通している。従って、二次室65Bに供給する圧縮エアを制御することにより、ピストン66を摺動させることができる。尚、流量調整ロッド70は、カバー64に固設されたロックナット71に進退可能に挿入され、先端部が二次室65Bに突き出している。よって、流量調整ロッド70を位置調節すれば、ピストン66の移動量を任意に設定することができる。
The suck back
ボディ62は、シリンダ63との間でダイアフラム73の周縁部を狭持し、第1ポート74と第2ポート75との間にサックバック室(「弁室」に相当するもの。)76を形成している。ボディ62には、サックバック室76と同軸上に弁孔77が形成されている。ダイアフラム73には、シリンダ63からボディ62に突き出したピストン66の先端部が連結し、ピストン66の摺動に応じてサックバック室76の容積を変動させるようになっている。
The
また、ボディ62は、上記実施の形態の開閉弁1とほぼ同様の流路構成を有する。図16は、サックバックバルブ61の下面図である。
すなわち、第1ポート74は、ボディ62の軸線から幅方向にずれた位置から穿設され、第1流路78を介してサックバック室76に連通している。第1流路78は、第1ポート74と同軸上に形成され、サックバック室76に対して接線方向に形成されている。そのため、第1流路78がサックバック室76に連通する第1開口部79は、サックバック室76の中心、すなわち弁孔77がサックバック室76に開口する部分(「第2開口部」に相当するもの。)からずれた位置に設けられている。
The
That is, the
一方、第2ポート75は、ボディ62の軸線上から穿設され、第2流路80を介して弁孔77に連通している。
従って、第1ポート74は、第1流路78、第1開口部79、サックバック室76、弁孔77、第2流路80を介して第2ポート75と連通している。尚、本参考例では、第1ポート74と第1流路78により第1連通路81が構成され、弁孔77、第2流路80、第2ポート75により第2連通路82が構成されている。
On the other hand, the
Therefore, the
こうしたサックバックバルブ61は、取付プレート83を介して半導体製造装置に取り付けられ、第1ポート74に配管が接続されるとともに、第2ポート75に薬液をウエハに滴下するノズルが接続される。薬液をウエハに供給する場合には、操作ポート69から二次室65Bに圧縮エアを供給し、ピストン66をスプリング67に抗して下降させ、ダイアフラム73を下向きに変位させる。これにより、サックバック室76の容積が小さくなる。
The suck back
サックバックバルブ61の第1ポート74に供給された薬液は、上記実施の形態で薬液が弁室17Aを流れる場合と同じようにしてサックバック室76を流れ、第2ポート75から出力される。簡単に説明すると、第1ポート74に供給された薬液は、第1開口部79からサックバック室76に直線的に流入すると、その勢いでサックバック室76の内壁にぶつかって方向転換しながらサックバック室76を渦巻き状に流れて弁孔77に流れ込み、第2流路80を介して第2ポート75から出力される。このとき、薬液は、サックバック室76の内壁付近の薬液を巻き込んでサックバック室76全体を流れるため、サックバック室76によどみが発生しにくい。
Chemical solution supplied to the
その後、薬液の供給を停止すると同時に、サックバックバルブ61への圧縮エアの供給を停止する。サックバックバルブ61は、ピストン66がスプリング67に付勢されて上昇し、サックバック室76の容積が拡大されるため、その容積拡大分の薬液を第2ポート75からサックバック室76に引き戻す。これにより、サックバック61の第2ポート75に接続するノズルでは、薬液が先端開口部から所定量引き戻され、余分な薬液がウエハに垂れ落ちることを防止する。
Thereafter, the supply of the chemical solution is stopped, and at the same time, the supply of compressed air to the suck back
従って、本参考例のサックバックバルブ61は、第1連通路81がサックバック室76に開口する第1開口部79をサックバック室76の中心からずれた位置に設けただけの簡単な流路構成で、サックバック室76における液溜まりや滞留部の発生を抑制することができる。
Therefore, the suck back
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various applications are possible.
(1)例えば、上記実施の形態では、薬液などの液体を制御する流体制御弁について説明したが、気体を制御する流体制御弁に上記流路構成を適用してもよい。 ( 1 ) For example, in the above-described embodiment, a fluid control valve that controls a liquid such as a chemical solution has been described. However, the above-described flow path configuration may be applied to a fluid control valve that controls a gas.
(2)例えば、上記実施の形態では、エアオペレイト式開閉弁について説明した。それに対して、上記流路構成を電磁比例弁などに採用してもよい。この場合にも、液溜まりや滞留部の発生を抑制できるので、液質の変化を防止することができる。 ( 2 ) For example, in the above-described embodiment , the air operated on-off valve has been described. On the other hand, you may employ | adopt the said flow-path structure for an electromagnetic proportional valve. Also in this case, since the generation of the liquid pool and the staying portion can be suppressed, the change in the liquid quality can be prevented.
(3)例えば、上記実施の形態では、流体の流れが双方向のものについて説明したが、一方向に流体を流すものであってもよい。 ( 3 ) For example, in the above embodiment , the fluid flow is bidirectional, but the fluid may flow in one direction.
(4)例えば、上記第1参考例では、第1ポート35から第2ポート36へと一方向に流体を流すレギュレータについて説明したが、図7や図14に示す流路構成を流体制御弁に適用し、双方向に流体を流すようにしてもよい。
( 4 ) For example, in the first reference example described above, the regulator for flowing fluid in one direction from the
1 開閉弁
2 弁部
3 駆動部
24 第1連通路
25 第2連通路
13 ダイアフラム
13A 弁体部
17A 弁室
21 第1開口部
23 テーパ
31 レギュレータ
35 ダイアフラム
38 第1弁室
39A 第2弁室
42 弁軸
43 弁体
44 弁座
46 第1連通路
47 第1開口部
48 第2連通路
49 第2開口部
51 レギュレータ
52 第1ポート
53 第2ポート
54 第1連通路
55 第1開口部
56 第2連通路
57 第2開口部
61 サックバックバルブ
79 第1開口部
81 第1連通路
82 第2連通路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第2連通路は、前記弁室と同軸上に設けられて前記弁室の底面に開口する弁孔と、前記弁孔に対して直交する方向に形成されて前記弁孔に連通する第2流路と、前記第2流路が前記ボディの側面に開口する部分に設けられた第2ポートとを有し、
前記弁座は、前記弁孔が前記弁室に開口する部分に設けられ、
前記弁室の底面は、前記弁室の側面から前記弁座に向かって縮径するテーパを有し、
前記第1連通路は、前記ボディの前記第2ポートが設けられた側面と反対の側面から前記弁室の接線方向に形成され、前記弁室の内側面に開口する開口部が前記弁座に対して径方向にずれており、前記ボディの前記第2流路の軸線と前記弁室の軸線を通る断面と異なる断面上に設けられた第1流路と、前記第1流路が前記ボディの側面に開口する部分に設けられた第1ポートとを有し、
前記第1流路が前記弁室の内側面に開口する開口部分より前記弁座が高位置になるように設置され、前記第1連通路から前記第2連通路へ前記流体を供給する場合に、前記流体に発生した気泡が前記テーパに沿って弁座方向へ移動し、前記弁座に流れ込む流体と共に前記第2ポートから排出され、気泡抜けが良い
ことを特徴とする流体制御弁。 The valve chamber interposed between the first communication path and the second communication path includes a body provided with a valve seat, and by contacting or separating the valve body from the valve seat, the first communication path and the In the fluid control valve for controlling the fluid flowing between the second communication passages,
The second communication path is provided coaxially with the valve chamber and opens to the bottom surface of the valve chamber, and is formed in a direction orthogonal to the valve hole and communicates with the valve hole. A flow path, and a second port provided in a portion where the second flow path opens on a side surface of the body,
The valve seat is provided in a portion where the valve hole opens into the valve chamber,
The bottom surface of the valve chamber has a taper that decreases in diameter from the side surface of the valve chamber toward the valve seat,
The first communication passage is formed in a tangential direction of the valve chamber from a side surface opposite to the side surface on which the second port of the body is provided, and an opening opening on an inner side surface of the valve chamber is formed in the valve seat. A first channel provided on a cross-section different from a cross-section passing through the axis of the second flow channel of the body and the axis of the valve chamber; A first port provided in a portion opening on the side surface of
When the first flow path is installed so that the valve seat is positioned higher than an opening portion that opens on the inner surface of the valve chamber, and the fluid is supplied from the first communication path to the second communication path. The fluid control valve is characterized in that bubbles generated in the fluid move in the valve seat direction along the taper, are discharged from the second port together with the fluid flowing into the valve seat, and the bubbles are eliminated.
前記弁室は、円形状の底面と、前記底面の外縁に沿って設けられた側面とを有し、
前記第2連通路は、前記弁室より小径であって、前記底面の中心に開口し、
前記弁座は、前記第2連通路が前記底面に開口する部分に前記底面によって設けられ、
前記弁室の底面は、前記弁室の側面から前記弁座に向かって縮径するテーパを有し、
前記弁体は、前記第2連通路が前記底面に開口する開口面積より大きい断面積を有する円柱形状の弁体部を前記弁室の中心に配置して前記弁座に接離可能に設け、前記弁体部の外周面と前記弁室の前記側面との間に一定幅の環状の流路を形成し、
前記第1連通路は、前記弁室の接線方向に形成されて前記弁室の前記側面に開口する開口部を有し、前記開口部が前記弁座からずれており、
前記第1連通路が前記弁室の内側面に開口する開口部分より前記弁座が高位置になるように設置され、前記第1連通路から前記第2連通路へ前記流体を供給する場合に、前記流体に発生した気泡が前記テーパに沿って弁座方向へ移動し、前記弁座に流れ込む流体と共に前記第2連通路から排出され、気泡抜けが良い
ことを特徴とする流体制御弁。 A valve element is brought into contact with or separated from a valve seat provided in a valve chamber interposed between the first communication path and the second communication path, thereby flowing between the first communication path and the second communication path. In a fluid control valve that controls fluid,
The valve chamber has a circular bottom surface and a side surface provided along an outer edge of the bottom surface,
The second communication path has a smaller diameter than the valve chamber, and opens in the center of the bottom surface.
The valve seat is provided by the bottom surface in a portion where the second communication path opens in the bottom surface,
The bottom surface of the valve chamber has a taper that decreases in diameter from the side surface of the valve chamber toward the valve seat,
The valve body is provided with a columnar valve body portion having a cross-sectional area larger than an opening area where the second communication passage opens in the bottom surface so as to be able to contact and separate from the valve seat, An annular channel having a constant width is formed between the outer peripheral surface of the valve body portion and the side surface of the valve chamber,
The first communication passage has an opening formed in a tangential direction of the valve chamber and opening in the side surface of the valve chamber, and the opening is displaced from the valve seat,
When the first communication passage is installed so that the valve seat is positioned higher than an opening portion opened on the inner surface of the valve chamber, and the fluid is supplied from the first communication passage to the second communication passage. , bubbles generated in the fluid along the tapered moves the valve seat direction, is discharged from the second communication path with a fluid flowing into the valve seat, the fluid control valve, characterized in that air bubbles escape is good.
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