JP4902912B2 - マニホールドバルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主流路と副流路と分岐流路と循環流路とを有するマニホールドバルブに関するものであり、さらに詳しくは流体の滞留部を極力少なくし優れた洗浄効果が得られ、且つコンパクトな配管ラインが得られるマニホールドバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体産業におけるスラリーラインや各種化学薬液ラインで流体を主流路から分岐して供給し、且つ流体の循環を行なうようなラインにおいて、スラリーの凝集・固着や結晶の析出等のトラブルを防ぐ目的として、分岐ラインを洗浄するためのラインを設けることがあった。一般的には図９に示すように二方弁３台とチーズ２個とを組み合わせる方法や図１０に示すように三方弁１台と二方弁２台及びチーズ１個を組み合わせる方法等が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では図９においてチーズ５３から二方弁５４までの流路に薬液が滞留するという問題や、洗浄の際に二方弁５４からチーズ５５までの流路が十分に洗浄されないという問題があった。また後者の方法でも同様に図１０において三方弁６２からチーズ６３までの流路が十分に洗浄されず問題となっていた。
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、流体の滞留部を極力少なくし優れた洗浄効果が得られ、且つコンパクトな配管ラインが得られるマニホールドバルブを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の構成を、本発明の実施態様を示す図１、図２及び図４を参照して説明すると、マニホールドバルブは、主流路側弁室１３と副流路側弁室１４と循環流路側弁室１５の三つの弁室を有し、さらに主流路側弁室１３と副流路側弁室１４とを連通する連結流路９と、主流路側弁室１３の底部中央に設けられた主流路側連通口１０と循環流路側弁室１５の底部中央に設けられた循環流路側連通口１２の両方とそれぞれ連通された主流路５と、主流路側弁室１３と連通された分岐流路７と、副流路側弁室１４の底部中央に設けられた副流路側連通口１１と連通された副流路６と、循環流路側弁室１５と連通され、主流路５に流体を循環させるために、循環流路側弁室１５を介して導かれた主流路５からの流体を外部に排出する循環流路８を有し、主流路側弁室１３、副流路側弁室１４および循環流路側弁室１５の内周面上部にそれぞれ段差部３８が設けられた本体１と、本体１の上部に固定された主流路側連通口１０と副流路側連通口１１と循環流路側連通口１２のそれぞれを開閉する弁体１６，１７，１８を有する駆動部２，３，４とを具備する。駆動部２，３，４は、主流路側弁室１３、副流路側弁室１４および循環流路側弁室１５の上方にそれぞれ設けられ、駆動部２，３，４の各々は、シリンダ部２６を内部に有するとともに、弁室に挿入される円柱状の突部２７を下部に有し、シリンダ部２６の底面中央に突部２７を貫通する貫通穴２８が設けられたシリンダ本体２２と、シリンダ本体２２のシリンダ部２６に摺動自在に嵌挿され、下面中央に貫通穴２８を摺動自在に貫通するロッド部３０が突設され、ロッド部３０の先端部に弁体１６が設けられるピストン２４と、弁室の内周面とシリンダ本体２２の突部２７の外周面とにより挟持される円筒状膜部３２と、該円筒状膜部３２の上端部外周に設けられ、弁室の段差部３８に嵌挿されて、弁室の内周面とシリンダ本体２２の突部２７の外周面とにより挟持される環状突部３３と、円筒状膜部３２の下端部から弁体１６の上端部にかけて形成される膜部３２とを有するダイヤフラム２５とを備える。
【０００６】
そして、分岐流路７、主流路側弁室１３、連結流路９および副流路側弁室１４の底面が面一に形成され、循環流路８および循環流路側弁室１５の底面が面一に形成されたことを特徴とする。
【０００７】
また、上記マニホールドバルブにおいて、分岐流路７、連結流路９及び副流路６が主流路５に対して直交する方向に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、上記マニホールドバルブにおいて、分岐流路７と連結流路９が主流路５に対して直交する方向に設けられており、且つ副流路６が主流路５と平行に設けられたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。
【００１０】
図１は図４の本体に三つの駆動部が固定された場合の第一の実施態様を示すＡ−Ａ断面図であり、本発明のマニホールドバルブの主流路側が開、且つ副流路側が閉の状態を示す縦断面図である。図２は図４の本体に三つの駆動部が固定された場合のＢ−Ｂ断面図であり、主流路側が開、且つ循環流路側が閉の状態を示す縦断面図である。図３は駆動部２の断面図である。図４は本発明のマニホールドバルブの本体の平面図である。図５は図４の本体の立体斜視図である。図６は本発明のマニホールドバルブの第二の実施態様における本体の平面図である。
【００１１】
図において、１は本体であり、本体１の上部には円筒状の主流路側弁室１３と、副流路側弁室１４と、循環流路側弁室１５が設けてあり、主流路側弁室１３と副流路側弁室１４は連結流路９によって連通されている。５は主流路であり、主流路側弁室１３の底部中央に設けられた主流路側連通口１０と、循環流路側弁室１５の底部中央に設けられた循環流路側連通口１２に連通している。６は副流路であり、副流路側弁室１４の底部中央に設けられた副流路側連通口１１と連通している。７は主流路側弁室１３と連通されている分岐流路であり、副流路６とは本体１の相対した反対側に位置している。８は循環流路側弁室１５と連通されている循環流路であり、主流路５とは本体１の相対した反対側に位置している。分岐流路７、主流路側弁室１３、連結流路９、及び副流路側弁室１４の底面は略面一となるように設けられており、同様に循環流路８と循環流路側弁室１５の底面も略面一となるように設けられている。従って、流体の滞留部分が生じないような構造になっている。図１、図２及び図４からもわかるように、主流路５は副流路６と分岐流路７及び連結流路９のそれぞれに対して直交する方向に設けられており、循環流路８とは平行方向に設けられている。すなわち、副流路６と分岐流路７及び連結流路９は平行となる方向に設けられている。また、主流路側連通口１０、副流路側連通口１１、及び循環流路側連通口１２のそれぞれの開口部の縁、又は周縁部は駆動部２，３，４の弁体１６，１７，１８が圧接、離間される弁座部１９，２０，２１となっている。主流路側弁室１３の直径は、主流路側連通口１０及び弁体１６の直径より大きく設けられており、同様に副流路側弁室１４の直径も副流路側連通口１１及び弁体１７の直径より大きく設けられている。また、同様に循環流路側弁室１５の直径も循環流路側連通口１２及び弁体１８の直径より大きく設けられている。
【００１２】
本実施態様においては、本体１の側面に継手部４２が一体的に突出して形成され、主流路５、副流路６、分岐流路７、及び循環流路８がその内部にそれぞれ延長して形成されている。副流路６を内部に有する継手部４２に配管チューブ４７を接続するには、まず継手部４２の先端部４４に配管チューブ４７を嵌合させ、継手部４２の外周に設けられた雄ねじ部４３にキャップナット４５の雌ねじ部４６を螺着させ配管チューブ４７の端部を挟持固定する方法で行なわれる。主流路５、分岐流路７及び循環流路８の部分についても同様の方法で配管チューブ４７が接続される。尚、本体１と配管チューブ４７の接続構造については、本実施態様に限定されず、他の一般的な接続構造を採用しても構わない。
【００１３】
駆動部２，３、及び４は本体１の上部に通しボルト、ナット（図示せず）で固定されている。三者ともに構造は同一であるため、２を代表させて説明する。
【００１４】
図３において、２２はシリンダ本体であり、内部に円筒状のシリンダ部２６と下面に円柱状の突部２７を有し、シリンダ部２６の底面中央から突部２７を貫通するように貫通穴２８が設けられている。貫通穴２８の内周面にはＯ−リング４１が嵌挿されている。更にシリンダ本体２２の側面にはシリンダ部２６内の上方及び下方にそれぞれ連通された一対の作動流体供給口３６，３７が設けられている。
【００１５】
２３はシリンダ蓋であり、下部にＯ−リング３９が周面に嵌挿された円柱状突部２９を有し、円柱状突部２９をシリンダ部２６の上部にＯ−リング３９を介して嵌挿することによりシリンダ本体２２に接合されている。本実施態様においては本体１、シリンダ本体２２及びシリンダ蓋２３の三者が通しボルト、ナット（図示せず）で固定されている。
【００１６】
２４はピストンであり、外周面にＯ−リング４０が嵌挿されており、シリンダ本体２２のシリンダ部２６内にＯ−リング４０を介して上下に摺動自在に嵌挿されている。下端面中央にはシリンダ本体２２の貫通穴２８を摺動自在に貫通突出するようにロッド部３０が一体に設けられており、ロッド部３０の先端部にはダイヤフラム２５の弁体１６が接合される接合部３１が設けられている。また、ピストン２４の上面とシリンダ部２６の内周面とシリンダ蓋２３の下面とによって上部空隙３４が形成され、ピストン２４の下面及びロッド部３０の外周面とシリンダ部２６の内周面及び底面とによって下部空隙３５が形成されている。
【００１７】
２５はダイヤフラムであり、中央下面に本体１に設けられた弁座部１９、すなわち主流路側連通口１０の開口部縁に圧接・離間される弁体１６が一体的に設けられており、この弁体１６はピストン２４のロッド部３０の先端部に螺合にて接合されている。ダイヤフラム２５の外周縁部には円筒状膜部３２が設けられており、さらに円筒状膜部３２の上端部外周には環状突部３３が設けられている。円筒状膜部３２は本体１の主流路側弁室１３の内周面とシリンダ本体２２の突部２７の外周面とによって挟持されており、さらに環状突部３３は、主流路側弁室１３の内周面上部に設けられた段差部３８に嵌挿されるとともに、本体１の主流路側弁室１３の内周面と、シリンダ本体２２の突部２７の外周面とによって挟持固定されている。このダイヤフラム２５の形状は本実施態様に限定されるものではなく、本体１とシリンダ本体２２によって挟持された膜部を有するものであればいずれでもよく、ベローズ型などの形状でもよい。
【００１８】
尚、駆動部の構造については、主流路側連通口、副流路側連通口、及び循環流路側連通口のそれぞれを開閉する弁体を有するものであれば、内部にスプリングなどを備えた構造であってもよく、本実施態様に特に限定されるものではない。また、これらの弁体を有した駆動部は、主流路側、副流路側、及び循環流路側のそれぞれ別個に設けられるのが好ましいが、三者を一体的に設けてもよく、特に限定されるものではない。
【００１９】
尚、本発明において本体等の部材は、耐薬品性に優れ不純物の溶出も少ないことから、ポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥという）やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下ＰＦＡという）などのフッ素樹脂が好適に使用されるが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等のその他のプラスチックあるいは金属でも良く特に限定されるものではない。また、ダイヤフラムの材質はＰＴＦＥ，ＰＦＡ等のフッ素樹脂が好適に使用されるが、ゴム及び金属でもよく特に限定されない。
【００２０】
次に本実施態様のマニホールドバルブの作動について説明する。尚、駆動部２，３及び４の作動については三者ともに同一であるため、２を代表させて説明する。
【００２１】
いま、図１に示されているごとく主流路側連通口１０が開の状態にある場合に、駆動部２の作動流体供給口３６から上部空隙３４に外部より作動流体（例えば圧縮された空気等）が注入されると、該作動流体の圧力でピストン２４が押し下げられるため、これと接合されているロッド部３０は下方へ引き下げられ、ロッド部３０の下端部に接合された弁体１６は弁座部１９へ押圧され、主流路側連通口１０は閉状態となる。この場合は、図２との関連から主流路５を流れる流体は流れがストップされる。
【００２２】
逆に、主流路側連通口１０が閉の状態にある場合に、駆動部２の作動流体供給口３７から下部空隙３５に作動流体が注入されると、該作動流体の圧力でピストン２４が押し上げられるため、これと接合されているロッド部３０は上方へ引き上げられ、ロッド部３０の下端部に接合された弁体１６は弁座部１９から離間し、主流路側連通口１０は開状態となる。すなわち、主流路５を流れる流体は分岐流路７へと流出していく。
【００２３】
例えば本実施態様のバルブが主流路５側よりスラリーを、また副流路６側より洗浄液を供給し、分岐流路７より排出を行なうようなラインに使用され、主流路５内の流体（ここではスラリー）を循環流路８側より排出し循環或いは廃棄を行なう場合、図１及び図２の状態ではスラリーは主流路側弁室１３を通過して分岐流路７より排出されるが、連結流路９、及び副流路側弁室１４にはスラリーが滞留している。しかし、この状態で主流路側連通口１０を閉じ、副流路側連通口１１を開けて、副流路６側から洗浄液を流すと、該滞留したスラリーは分岐流路７から排出されバルブ内の洗浄が行なわれる。また、循環流路側連通口１２を開閉させることによって、主流路内の流体の循環や停止を行なうことができる。本実施態様においては分岐流路７、主流路側弁室１３、連結流路９、及び副流路側弁室１４の底面が前記したごとく略面一に設計されており、同様に循環流路８と循環流路側弁室１５の底面も略面一に設計されているため、滞留部容積が極力少なくなっており、かつ各流路が直線状に形成されているため圧力損失が少なく、優れた洗浄効果が得られる。
【００２４】
図４は本発明のマニホールドバルブの本体のみの平面図である。
【００２５】
図５は参考までに示した図４の立体斜視図である。
【００２６】
図６は本発明の第二の実施態様を示した本体１のみの平面図である。前記第一の実施態様と異なる点は、副流路６が主流路５と平行に、かつ本体１の同じ側面に設けられている点である。作動については、副流路６を流れる流体の流れ方向が連結流路９に対し直角方向に変わるだけであり、第一の実施態様と同様であるため説明は省略する。
【００２７】
前記した従来のラインにおいて、本発明の第一の実施態様のバルブを用いたときの流体分岐供給ラインの外観図を図７に示す。これは図１，２における主流路側連通口が閉状態、副流路側連通口と循環流路側連通口が開の場合の流体の流れ方向が示されている。図でもわかるとおり、図９や図１０に示した従来のラインと比較すると、バルブやチーズの数を減少させることができ、すなわち本実施態様のバルブ一つで対応することができる。したがって配管ラインを簡単にすることができ、配管スペースも大幅に小さくなり、且つ施工も容易に行なえるようになる。
【００２８】
図８は主流路の流体の流れを中心として考えられる各連通口の開、閉の組み合わせ（上記の説明も含め）による、流体の流れ方向を示したものである。必要に応じ、流体の方向を変えて利用できることが明らかであり、非常に有効なバルブとなっている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のマニホールドバルブは以上説明したような構造をしており、これを使用することにより以下の優れた効果が得られる。
（１）主流路側の弁が閉、且つ副流路側の弁が開の状態において副流路より洗浄液等を流した場合には、副流路側弁室と連結流路と主流路側弁室と分岐流路を、略直線状かつ各々の底部を面一に形成されていると、弁室内に残った薬液等を効率的に洗浄、排出することができ、その結果バルブ内の流路の洗浄時間を大幅に短縮することができる。
（２）循環流路側の弁を設けてあるため、主流路内を流れる流体を自在に循環、或いは停止させることができ、スラリーなどの沈降性の高い流体にも使用可能である。
（３）三つの駆動部がそれぞれ独立して作動するため、各連通口の開閉の組合せにより、いろいろな用途に応じた使用が可能である。
（４）バルブの構造がコンパクトであるため、配管ラインにおいて従来と比較してバルブやチーズの数を減少させることができ、したがって配管ラインを簡単にすることができ、配管スペースも大幅に小さくなり、且つ施工も容易になる。
（５）本体及びダイヤフラムの素材としてＰＴＦＥ，ＰＦＡ等のフッ素樹脂を使用すると耐薬品性が高くなり、また流体への不純物の溶出も少ないため、半導体産業における超純水ラインや各種化学薬液ラインにも好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４の本体に三つの駆動部が固定された場合のＡ−Ａ断面図であり、本発明のマニホールドバルブの主流路側が開、且つ副流路側が閉の状態を示す縦断面図である。
【図２】図４の本体に三つの駆動部が固定された場合のＢ−Ｂ断面図であり、本発明のマニホールドバルブの主流路側が開、且つ循環流路側が閉の状態を示す縦断面図である。
【図３】駆動部２の縦断面図である。
【図４】本発明の第一の実施態様を示す本体のみの平面図である。
【図５】図４における本体の斜視図である。
【図６】本発明の第二の実施態様を示す本体のみの平面図である。
【図７】本発明の第一の実施態様を用いた流体分岐供給ラインを示す外観図である。
【図８】本発明の第一の実施態様を用いた流体分岐供給ラインにおける、各連通口の開閉の組合せによる流体の流れを示した外観図である。
【図９】二方弁を用いた薬液分岐供給ラインを示す外観図である。
【図１０】三方弁を用いた薬液分岐供給ラインを示す外観図である。
【符号の説明】
１…本体
２…駆動部
３…駆動部
４…駆動部
５…主流路
６…副流路
７…分岐流路
８…循環流路
９…連結流路
１０…主流路側連通口
１１…副流路側連通口
１２…循環流路側連通口
１３…主流路側弁室
１４…副流路側弁室
１５…循環流路側弁室
１６…弁体
１７…弁体
１８…弁体
１９…弁座部
２０…弁座部
２１…弁座部
２２…シリンダ本体
２３…シリンダ蓋
２４…ピストン
２５…ダイヤフラム

Claims (3)

1. 主流路側弁室と副流路側弁室と循環流路側弁室の三つの弁室を有し、さらに主流路側弁室と副流路側弁室とを連通する連結流路と、前記主流路側弁室の底部中央に設けられた主流路側連通口と前記循環流路側弁室の底部中央に設けられた循環流路側連通口との両方にそれぞれ連通された主流路と、前記主流路側弁室と連通された分岐流路と、前記副流路側弁室の底部中央に設けられた副流路側連通口と連通された副流路と、前記循環流路側弁室と連通され、前記主流路に流体を循環させるために、前記循環流路側弁室を介して導かれた前記主流路からの流体を外部に排出する循環流路とを有し、前記主流路側弁室、前記副流路側弁室および前記循環流路側弁室の内周面上部にそれぞれ段差部が設けられた本体と、
   前記本体上部に固定され、前記主流路側連通口と副流路側連通口と循環流路側連通口とのそれぞれを開閉する弁体を有する駆動部とを具備し、
   前記駆動部は、前記主流路側弁室、前記副流路側弁室および前記循環流路側弁室の上方にそれぞれ設けられ、
   前記駆動部の各々は、
   前記シリンダ部を内部に有するとともに、前記弁室に挿入される円柱状の突部を下部に有し、前記シリンダ部の底面中央に前記突部を貫通する貫通穴が設けられたシリンダ本体と、
   前記シリンダ本体の前記シリンダ部に摺動自在に嵌挿され、下面中央に前記貫通穴を摺動自在に貫通するロッド部が突設され、該ロッド部の先端部に前記弁体が設けられるピストンと、
   前記弁室の内周面と前記シリンダ本体の突部の外周面とにより挟持される円筒状膜部と、該円筒状膜部の上端部外周に設けられ、前記弁室の段差部に嵌挿されて、前記弁室の内周面と前記シリンダ本体の突部の外周面とにより挟持される環状突部と、前記円筒状膜部の下端部から前記弁体の上端部にかけて形成される膜部とを有するダイヤフラムとを備え、
   前記分岐流路、前記主流路側弁室、前記連結流路および前記副流路側弁室の底面が面一に形成され、前記循環流路および前記循環流路側弁室の底面が面一に形成されていることを特徴とするマニホールドバルブ。
2. 分岐流路、連結流路、及び副流路が主流路に対して直交する方向に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のマニホールドバルブ。
3. 分岐流路と連結流路が主流路に対して直交する方向に設けられており、且つ副流路が主流路と平行に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のマニホールドバルブ。

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