JPH04337171A - 弁装置 - Google Patents

弁装置

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JPH04337171A
JPH04337171A JP3135480A JP13548091A JPH04337171A JP H04337171 A JPH04337171 A JP H04337171A JP 3135480 A JP3135480 A JP 3135480A JP 13548091 A JP13548091 A JP 13548091A JP H04337171 A JPH04337171 A JP H04337171A
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JP
Japan
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fluid
hole
movable valve
flow
pressure
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JP3135480A
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English (en)
Inventor
Takashi Enjiyouji
園城寺　敬
Mitsuo Nakamura
光男 中村
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Texas Instruments Japan Ltd
Original Assignee
Texas Instruments Japan Ltd
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Publication date
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Priority to US07/880,966 priority patent/US5241984A/en
Publication of JPH04337171A publication Critical patent/JPH04337171A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20—Excess-flow valves
    • F16K17/22—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line
    • F16K17/24—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20—Excess-flow valves
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弁装置に関し、例えば
、清浄な流体を供給する流体回路に使用され、過大な流
量を抑制するのに好適な弁装置に関する。
【０００２】
【従来技術】流体を使用する装置にあって、原料や駆動
用の流体が過大に供給されると、製造工程の条件が狂っ
たり異常な駆動を起こしたりして不都合であり、危険な
状態に至る場合もある。そこで、流体回路に過流量防止
弁を配し、正常な流体圧を越える所定の流体圧以上にな
ると、過流量防止弁が作動して自動的に流体の流通を停
止させるようにしている。
【０００３】図７は過流量防止弁の一例を示す部分断面
図（一部半断面図）である。図７の過流量防止弁４１は
次のような構造としてある。
【０００４】本体４２には、上流側配管接続部５２Ａに
連通する上流側流路４５、可動弁体５０を収容する可動
弁体収容空間４６、弁座４８、第一の可動部材５３を収
容する可動部材収容空間５１、下流側配管接続部５２Ｂ
に連通する下流側流路４７が設けられている。そして、
第一の可動部材５３は板ばね４４に支承されて可動部材
収容空間５１内の上部に位置している。
【０００５】本体４２上には第二の可動部材５６を支持
する筒状体４３が取付けられ、本体４２と筒状体４３と
は、夫々に設けられた環状溝４２ａ、４３ａに環状フッ
ク５５の鉤部が嵌入して互に固定されている。筒状体４
３の上端には内向きフランジ４３ｂが設けられ、第二の
可動部材５６の下端に設けられたフランジ５６ｂが内向
きウランジ４３ｂに係止して第二の可動部材５６が筒状
体４３に支持される。
【０００６】第二の可動部材５６は、この大部分が筒状
体４３から上方に突出している。この突出は磁石の作用
によってなされる。即ち、第一の可動部材５３は第一の
永久磁石５３ａを、第二の可動部材５６は第二の永久磁
石５６ａを夫々内蔵し、永久磁石５３ａ、５６ａは同極
を互に対向させていて、永久磁石５３ａ、５６ａの反撥
磁界によって第二の永久磁石５６ａが上方へ付勢され、
第二の可動部材５６はフランジ５６ｂが内向きフランジ
４３ｂに接当し、この接当と上記反撥磁界とによって第
二の可動部材５６が筒状体４３に支持される。
【０００７】流体は、上流側流路４５、可動弁体収容空
間４６内の本体４２と可動弁体５０との間の間隙４６ａ
、弁座４８の中央に設けられた貫通孔４９、可動部材収
容空間５１内の板ばね４４下側の空間５１ａ、下流側流
路４７を経由して流れる。
【０００８】可動弁体５０は断面八角形を呈していて、
断面円形の可動部材収容空間４６と可動弁体５０との間
に流体を通すために形成される空間４６ａが、流体の正
常な流れに対して好適な断面積になるようにしてある。 これにより、正常な流体圧では、可動弁体５０は本体４
２の底部４２ｂに載置された状態を保つようにしてある
。
【０００９】流体圧が正常な圧を越えて所定圧以上にな
ると、間隙２６ａを流れる流体の高速流通によって可動
弁体３０が上昇し、可動弁体５０の上端面に設けられた
ゴムパッキン５０ａが弁座４８を押圧し、流体の流通を
停止させる。
【００１０】流体圧の高圧化の原因を取除き、流体供給
装置が正常な状態に復したら、第二の可動部材５６を押
下げる。この動作は手動で行えば良い。
【００１１】第二の可動部材３６が下降すると、前記の
反撥磁界の作用によって第一の可動部材５３が板ばね４
４の付勢力に逆って下降する。すると、第一の可動部材
５３の下端中央に設けられたピン５３ｂが貫通孔４９を
挿通して可動弁体５０の上端中央に設けられたピン５０
ｂを下方へ押す。 これによって可動弁体５０が下降して元の位置に復する
。
【００１２】次いで、第二の可動部材５６の押下げを解
除すると、第一、第二の可動部材５３、５６が上昇して
元の位置に復する。かくして、流体は正常に流通できる
ようになる。
【００１３】以上のようにして、流体の過大な流通が防
止されるのであるが、過流量防止弁４１には次のような
欠点が在る。
【００１４】例えば半導体製造工程のような清浄な雰囲
気中で操業が遂行されねばならない工程にあっては、可
動弁体５０の上下動や弁座４８への接触により、好まし
くない塵が発生する。この不所望な塵が下流側の工程へ
流体と共に供給されると、雰囲気の清浄度を悪くして半
導体等の製品又は半製品の品質を劣化させ、歩留も低下
する。
【００１５】図８は、他の例による過流量防止弁の断面
図である。図８の過流量防止弁６１は次のような構造と
してある。
【００１６】本体６２の凹部６２ａに可動弁体６６が挿
入され、可動弁体６６は凹部６２ａ内で弁受け６８を介
してコイルばね６９によって上方に付勢されている。本
体６２の上には内側上蓋６３、外側上蓋６４とが載せら
れ、本体上方の雄ねじに螺合する袋ナット６５によって
本体６２に内側上蓋６３が圧接している。内側上蓋６３
と本体６２との間は、Ｏリング７０によってシールされ
る。そして、内側上蓋６３と本体４２とでダイヤフラム
６７がその周縁部で挟持されている。
【００１７】流体は、仮想線矢印で示すように、管用テ
ーパ雌ねじが螺設された上流側流路７１から、上流側流
路７１とニードル７４を収容する空間７３とを連通させ
る第一の流通孔７２、空間７３、第二の流通孔７５、第
二の流通孔７５先端開口の周囲に形成された弁座７６と
可動弁体６６との間の空間７７、本体４２と弁座受け６
８との間の空間７８及び第三の流通孔７９を順次経由し
、管用テーパ雌ねじが螺設された下流側流路８０へと流
れる。ニードル７４は、流体流量を所定流量に調節する
ために設けられたものである。
【００１８】他方、本体６２には、上流側流路７１の最
奥部に近い内周面の一部から内側上蓋６３の下面に向け
て第一の貫通孔８１が設けられていて、第一の貫通孔８
１は、ダイヤフラム６７に設けられた第二の貫通孔６７
ａ及び内側上蓋６３に設けられた第三の貫通孔６３ａを
介して、内側上蓋６３とダイヤフラム６７との間の空間
８２に連通している。空間８２から出る流路は設けてお
らず、従って、第一、第二、第三の貫通孔８１、６７ａ
、６３ａ及び空間８２には、常時は流通しない流体が充
満している。
【００１９】流体圧が正常な圧を越えて所定の圧以上に
なると、空間８２内の流体の圧が流通経路の流体圧より
も可成り高くなり、この高圧によって空間８２の容積が
拡大し、ダイヤフラム６７が下方へ変形して可動弁体６
６がコイルばね６９の付勢力に逆って下降する。そして
、可動弁体６６の下端面に設けられたゴムパッキン６６
ａが弁座７６に圧接し、流体の流通が停止される。
【００２０】流体圧の高圧化の原因を取除き、流体供給
装置が正常な状態に復帰すると、空間８２内の流体の相
当量が第三、第二、第一の貫通孔６３ａ、６７ａ、８１
を経由して上流側に移動する。かくして、空間８２内の
流体の圧力と第二の流通孔７５内の流体の圧とが平衡に
近付き、コイルばね６９の付勢力によって空間８２、ダ
イヤフラム６７及び可動弁体６６が元の状態に復し、流
体が正常に流通できるようになる。
【００２１】過流量防止弁４１では、可動弁体の運動に
よる図７の過流量防止弁４１におけるような不所望な発
塵は無視し得る程度に軽微である。然し、流体回路中の
流体を除去して他種の流体と交換する場合、第一、第二
、第三の貫通孔８１、６７ａ、６３及び空間８２には前
回使用の流体が残留していて、これを除去するのが困難
である。このため、次に使用する流体を通すと上記の残
留している前回使用の流体が次に使用する流体に混入す
るようになり、甚だ不都合である。
【００２２】
【発明の目的】本発明は、前述したような、不所望な発
塵や、流体の完全除去が困難で交換した流体への前回使
用の流体の混入という問題を解消した弁装置を提供する
ことを目的としている。
【００２３】
【発明の構成】第一の発明は、弾性体からなり貫通孔を
有する可動弁体が流体流路の所定位置に設けられ、正常
な流体圧状態では前記貫通孔を介して流体が流通可能に
なり、前記の正常な流体圧を越える所定圧以上の流体圧
の状態ではこの高流体圧によって前記可動弁体が弾性変
形して前記流体流路の弁座部に接触することにより前記
流体流路を閉状態となすように構成された弁装置に係る
。
【００２４】第二の発明は、弾性体からなり貫通孔を有
する第一の可動弁体が流体流路の所定位置に設けられ、
正常な流体圧状態では前記貫通孔を介して流体が流通可
能になり、前記の正常な流体圧を越える所定圧以上の流
体圧の状態ではこの高流体圧によって前記第一の可動弁
体が弾性変形して前記流体流路の弁座部に接触すること
により前記流体流路を閉状態となし、かつ、前記第一の
可動弁体と前記弁座部との間の空間と、前記弁座部より
下流側の前記流体流路とを連通する迂回流路に第二の可
動弁体が配され、この第二の可動弁体が前記迂回流路を
開閉可能にするように構成された弁装置に係る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２６】図１は第一の発明の実施例による過流量防
止弁の断面図である。図１の過流量防止弁１Ａは次のよ
うな構造としてある。
【００２７】本体２の上部に設けられた凹部２ｂには蓋
体３が嵌入し、本体２の上部外周面に螺設された雄ねじ
２ａに袋ナット４の雌ねじ４ａが螺合する。本体２の上
端面に設けられた環状段部２ｃにはガスケット１２が挿
入され、袋ナット４を本体２に対して締付けると、袋ナ
ット４の内向きフランジ部４ｂの下面が蓋体３の段部３
ｂの面に接当し、蓋体３を押下げる。蓋体３の下端面の
周縁部３ｃと本体凹部２ｂの底面の周縁部２ｅとの間に
ステンレス鋼製の弾性板状体（可動弁体）１０Ａの周縁
部が挟持され、弾性板状体１０Ａが固定される。そして
、本体２の段部２ｃと蓋体３の下部周面３ａとがガスケ
ット１２によってシールされる。図中、１３はワッシャ
である。
【００２８】蓋体３には、上流側接続部１４が設けられ
、上流側接続部１４に連通する第一の流通孔５が設けら
れている。第一の流通孔５の下端には内径を大きくした
拡径部６が下端周縁部３ｃの内側に形成されている。
【００２９】本体２には第二の流通孔９が設けられ、第
二の流通孔９の上端には、これに連通し、内径を大きく
した拡径部７が底面周縁部２ｅの内側に形成されている
。
【００３０】本体２の下端側には第二の流通孔９に連通
する下流側接続部１６が設けられていて、下流側接続部
１６は、本体２に延設された管状体２ｆと、これに外嵌
し雌ねじ１５ａが螺設された袋ナット１５とからてって
いる。上流側接続部１４も下流側接続部１６と同様の構
造にしてあって、両接続部共に、図示しない配管に接続
できるようにしてある。
【００３１】弾性板状体１０Ａには数箇所に貫通孔１０
ａが設けられていて、流体は、上流側接続部１４から、
第一の流通孔５、拡径部６、弾性板状体１０Ａの貫通孔
１０ａ、拡径部７及び第二の流通孔９を経由し、下流側
接続部１６へと流れる。
【００３２】流体が正常な流体圧を越えて所定の流体圧
以上になると、拡径部６内の流体圧が上昇し、この高流
体圧によって弾性板状体１０Ａが下方へ向けて彎曲する
ように弾性変形する。そして、弾性板状体１０Ａに固着
されているゴムパッキン１１が弁座８を押圧し、流体の
流通が停止する。この状態を拡大して図２に示す。図２
中の仮想線は図１の状態を示している。
【００３３】流体の高圧化の原因を除去すると、拡径部
６内の流体と拡径部７内の流体とは貫通孔１０ａを介し
て連通しているので、両拡径部内の圧力が平衡して弾性
板状体１０Ａはその弾性によって元の状体に復帰し、流
体の流通が可能な状態になる。
【００３４】図３は弾性板状体の拡大底面図である。弾
性板状体１０Ａは円板状を呈し、中心部に設けられたゴ
ムパッキン１１の近くから周縁部近くに向けて彎曲した
比較的幅狭で長い貫通孔１０ａが複数（この例では４つ
）穿設されている。複数の貫通孔１０ａをこのような形
成にすることにより、貫通孔の全断面積を大きくして流
体の流通を容易にしかつ弾性板状体が弾性変形時に全体
として均一に変形するようになる。
【００３５】図４は貫通孔の形状を変えた他の弾性板状
体１０Ｂの拡大底面図である。この例では、貫通孔１０
ｂを図３の貫通孔１０ａよりも幅広としてかつ長さを短
くしてある。このようにすると、各貫通孔１０ｂ間の間
隔を大きくして耐久性が改善される。
【００３６】過流量防止弁１Ａにあっては、作動時及び
復元時に弾性板状体１０Ａ又は１０Ｂが弾性変形及び原
形復帰するだけで移動せず、従って摺動部分が無いので
、前述した不所望な発塵が起こることがない。また、本
体凹部２ｂの内周面２ｄと蓋体３の下部外周面３ａとの
間の間隙は極く小さくしてあるので、流体交換時におけ
る前述した交換不完全は無視し得る程度に僅かである。 その上、弾性板状体１０Ａ又は１０Ｂは、可動弁体の機
能とばねの機能とを併せて具備しているので、可動弁体
とばねとの組合わせ、或いは可動弁体と２個の磁石によ
る反撥磁界との組合わせの構造の従来の過流量防止弁に
較べて構造がシンプルになっていて製造原価が低廉で済
む。
【００３７】図５は第二の発明の実施例による過流量防
止弁の断面図である。図５の過流量防止弁１Ｂは、図１
の過流量防止弁１Ａの本体２に若干の変形を加えて弾性
板状体とは別の可動弁体を設け、この可動弁体を作動さ
せるための駆動部を設けている。なお、図１と共通する
部分には、同じ符号を付して表してある。
【００３８】本体２の拡径部７から延設孔２１が延び、
下流側流通孔９の弁座８よりも下流側の位置から分岐孔
２２が設けられている。延設孔２１の先端と分岐孔２２
の先端とは互いに接近して隣合わせに位置していて、可
動弁体接当面２３ａ、２３ｂ、２３ｃからなる第二の弁
座２３が形成される。
【００３９】第二の弁座２３には第二の可動弁体２５が
接当するようにしてあり、第二の可動弁体２５に固着し
た弁棒２６がバルブガイド２４の貫通孔２４ａに挿通さ
れ、第二の可動弁体２５が図において左右に運動できる
ようにしてある。
【００４０】本体２の側面には、可動弁体駆動部として
、圧縮空気によって駆動するエアシリンダ２８が袋ナッ
ト２７によって連結されている。エアシリンダ２８内の
図示しないピストンは、常時図において右方へ付勢され
ていて、弁棒２６を介してピストンに固定されている第
二の可動弁体２５が第二の弁座２３を押圧し、これによ
って延設孔２１と分岐孔２２との間が常時閉塞される。
【００４１】流体が正常な流体圧を越えて所定の流体圧
以上になり、図２の状態になってから、流体の高圧化の
原因を除去し、然る後直ちにエアシリンダ２８に圧縮空
気を送り込む。すると、弁棒２６が図において左方に移
動し、第二の可動弁体２５が第二の弁座２３から離れる
。
【００４２】かくして、延設孔２１と分岐孔２２とが連
通し、拡径部６、７と流通孔９との流体圧が平衡して第
一の可動弁体としての弾性板状体１０が容易に原形復帰
し、リセット状態となる。しかも、これ以前に、上流側
流通孔５、拡径部６内の流体は、弾性板状体１０の貫通
孔１０ａ、拡径部７、延設孔２１及び分岐孔２２を経由
して下流側流通孔９へと流れる。従って、過流量防止弁
１Ｂは、図１の過流量防止弁１Ａに較べて、正常状態に
復帰するときのレスポンスが速い。その後は第二の可動
弁体２５を閉状態に戻す。
【００４３】エアシリンダに替えて、ソレノイドによっ
て作動する可動弁体駆動部を使用しても良い。
【００４４】図６は、ＣＶＤ（化学的気相成長）装置の
配管に、前記の過流量防止弁１Ａ又は１Ｂを使用した例
を示す概略図である。
【００４５】ＣＶＤ装置３１は、石英製の反応管３２、
その後端部３２ｂと摺合せによって機密に接続する接続
部３３ｂを有する石英製キャップ３３及び被処理物を高
周波加熱するためのコイル３４からなっている。反応管
３２のガス導入部３２ａには、モノシラン（ＳｉＨ４　
）ガス、酸素（Ｏ２　）及びキャリアガスとして窒素（
Ｎ２　）が並列に導入される。各ガスは、圧力調整弁３
６、流量計ＦＭ及び図１又は図５の過流量防止弁１Ａ又
は１Ｂを順次経由して圧力を調整されながらガス導入部
３２ａに導入される。 反応管３２内には被処理物としてのウエハＷを載置して
これを加熱するためのサセプタ３５がウエハと共に装入
され、コイル３４への通電によってサセプタ３５が高周
波加熱されこれによってウエハＷが昇温する。そしてモ
ノシランと酸素とが反応してシリカ（ＳｉＯ２　）の被
膜がウエハＷの表面に堆積、形成される。ＣＶＤ処理に
供されたガスＧは、キャプ３３の排気管３３ａを経由し
て図示しないタンクに収容される。
【００４６】この例では、各ガスの供給配管中に過流量
防止弁１Ａ又は１Ｂを設けているので、各ガスのうち一
部のガスの供給量が異常に多くなってこの一部のガスの
混合比率が過大になることがない。従って、ＣＶＤ処理
が安定に遂行される。また、モノシランは有毒でかつ爆
発性が極めて強いガスであるので、ガス圧が過大に高く
なってこれが各装置外に漏れることは絶対に許されない
のであるが、過流量防止弁１Ａ又は１Ｂの使用によって
このようなガス漏れが確実に防止される。
【００４７】上記の効果のほか、過流量防止弁１Ａ又は
１Ｂの使用によって奏せられる特筆すべき効果は、前述
したように不所望な発塵が起こらず、従って反応ガスは
高い清浄度が常に保たれてＣＶＤ処理後のウエハＷの品
質が保証されることである。
【００４８】
【発明の効果】第一の発明は、弾性体からなり貫通孔を
有する可動弁体を設け、正常な状態では貫通孔を介して
流体が流通し、流体が正常な流体圧を越える所定圧以上
になると可動弁体が弾性変形して弁座部に接触すること
により流体の流通を停止するようにしているので、流体
の流通停止及び流通を可動弁体の弾性変形及び原形復帰
により行うが故に、摺動部分が存在せず、好ましくない
塵が発生することがない。従って、高い清浄度が要求さ
れる流体回路に使用して高い清浄度が常に保証される。
【００４９】また、正常な状態で流体が滞溜する空間を
設ける必要がないので、流体交換に当って新しい流体に
前回使用の流体が一部混入するという不都合も起こるこ
とがない。
【００５０】第二の発明は、前記第一の発明の構成に加
えて、前記可動弁体（第一の可動弁体）と弁座部との間
の空間と弁座部より下流側の流体流路とを連通する迂回
流路を設け、この迂回流路に第二の可動弁体を配してい
るので、前記第一の発明による効果に加えて、第二の可
動弁体の開閉により、弁装置を正常な状態に戻すときの
レスポンスが速くなる。何故なら、上下流間の流体圧が
平衡して第一の可動弁体が原形復帰することにより、流
体流通状態とする以前に迂回流路を流体流通可能な状態
にできるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明の実施例の過流量防止弁の断面図で
ある。
【図２】可動弁体が弁座を押圧して流体流通を停止した
状態を示す図１の部分拡大図である。
【図３】図１の可動弁体の拡大底面図である。
【図４】他の例による可動弁体の拡大底面図である。
【図５】第二の発明の実施例の過流量防止弁の断面図で
ある。
【図６】図１又は図２の過流量防止弁をＣＶＤ装置のガ
ス導通路に配した例の概略図である。
【図７】従来の過流量防止弁の一例を示す部分断面図（
一部半断面図）である。
【図８】従来の過流量防止弁の他の例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ　　　　過流量防止弁 ５、９　　　　流路 ６、７　　　　流路の拡径部 ８　　　　弁座 １０Ａ、１０Ｂ　　　　可動弁体（第一の可動弁体）と
しての弾性板状体 １０ａ、１０ｂ　　　　貫通孔 １１　　　　ゴムパッキン ２１　　　　迂回流路を構成する延設孔２２　　　　迂
回流路を構成する分岐孔２３　　　　第二の弁座 ２４　　　　バルブガイド ２５　　　　第二の可動弁体 ２６　　　　弁棒 ２８　　　　エアシリンダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　弾性体からなり貫通孔を有する可動弁
    体が流体流路の所定位置に設けられ、正常な流体圧状態
    では前記貫通孔を介して流体が流通可能になり、前記の
    正常な流体圧を越える所定圧以上の流体圧の状態ではこ
    の高流体圧によって前記可動弁体が弾性変形して前記流
    体流路の弁座部に接触することにより前記流体流路を閉
    状態となすように構成された弁装置。
  2. 【請求項２】　　弾性体からなり貫通孔を有する第一の
    可動弁体が流体流路の所定位置に設けられ、正常な流体
    圧状態では前記貫通孔を介して流体が流通可能になり、
    前記の正常な流体圧を越える所定圧以上の流体圧の状態
    ではこの高流体圧によって前記第一の可動弁体が弾性変
    形して前記流体流路の弁座部に接触することにより前記
    流体流路を閉状態となし、かつ、前記第一の可動弁体と
    前記弁座部との間の空間と、前記弁座部より下流側の前
    記流体流路とを連通する迂回流路に第二の可動弁体が配
    され、この第二の可動弁体が前記迂回流路を開閉可能に
    するように構成された弁装置。
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