JPH09179633A

JPH09179633A - 圧力調整弁

Info

Publication number: JPH09179633A
Application number: JP34095395A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Harada; 茂人原田; Kenichiro Maki; 賢一郎牧
Original assignee: Nagano Keiki Seisakusho KK
Current assignee: Nagano Keiki Seisakusho KK
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP2763282B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い気密性が確保され、かつ、流体中への不純
物の混入確率が低く、製造効率の良い圧力調整弁の提
供。【解決手段】第１ボディ10に設けられた一次側および二
次側流路11, 12と、第２ボディ20に設けられた第１およ
び第２の連通路24, 25との接続部分をそれぞれシール部
材43、３で密閉し、流体の通路同士の接続部分を密封す
るようにしたので、高い気密性が確保されるうえ、ダイ
アフラム室21以外に流体が滞留する部分がなくなり、流
体の接触面積が最小限となる。また、第１および第２ボ
ディ10, 20にそれぞれ凹部15および凸部23を設けて廻り
止め手段を形成したので、ナット部材５を締め付ける際
に、第２ボディ20の共廻りがなく、共廻りによる金属微
粉末の発生が防止され、不純物の混入確率が低くなるう
え、組立が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を設定した圧
力にまで減圧する圧力調整弁に関し、特に、半導体製造
用ガスの圧力を調整するのに好適な圧力調整弁に関す
る。

【０００２】

【背景技術】従来より、半導体の製造プロセスでは、半
導体製造用ガスを収納したガスボンベ等の高圧流体供給
源から供給される流体を所定の圧力に減圧するために、
圧力調整弁が利用されている。図５には、従来の圧力調
整弁の一例が示されている。この図５の圧力調整弁50
は、流体の流路が形成された第１ボディ51および第２ボ
ディ52を有するものである。第２ボディ52は、第１ボデ
ィ51と、第１ボディ51の図中上方の蓋部53との間に介装
されている。第１ボディ51には、蓋部53の段部53A と重
なり合う鍔部54Aを有するナット部材54が螺合されてい
る。ナット部材54を締め付けることにより、第１ボディ
51と第２ボディ52とが一体化されている。第１ボディ51
は、高圧流体供給源に接続される一次側流路55と、所定
の圧力に減圧した流体を送り出す二次側流路56と、ニー
ドル弁57を収納する弁収納室58とを備えたものであり、
その図中上方の面（第２ボディ52側の面）には、二次側
気室となる凹部59が設けられている。凹部59の中央に
は、蓋部53および第１ボディ51の両方に密着するととも
に、ニードル弁57の弁座となるシール部材60が設けられ
ている。このシール部材60には、ニードル弁57により開
閉されるポート61が穿設されている。凹部59の周縁に
は、断面Ｃ字形状の金属製のシールリング62が設けられ
ている。第２ボディ52の図中上方の面（蓋部53側の面）
には、凹部63が設けられ、この凹部63の図中上方は、ダ
イアフラム64に覆われている。これにより、凹部63の内
側の空間がダイアフラム64に仕切られてダイアフラム室
65となっている。凹部63の周縁には、断面Ｃ字形状の金
属製のシールリング66が設けられている。このような圧
力調整弁50によれば、ニードル弁57の先端がシール部材
60のポート61を通ってダイアフラム64と当接し、二次側
流路56の圧力でダイアフラム64が変位するようになって
いる。これにより、二次側圧力が大きい程、ニードル弁
57の開度が小さくなり、所定の圧力値に減圧できるよう
になっている。

【０００３】半導体の製造プロセスでは、半導体製造用
ガスの純度を落とさずに、当該ガスを製造装置に供給し
なければならず、ガス中に水分、イオン、および、パー
ティクル等の不純物が混入すると、製造された半導体に
不良品が発生する。このため、圧力調整弁50内部の一次
側流路55、二次側流路56、凹部59、および、凹部63等の
ガスと接する部分には、不純物の付着や滞留を防ぐため
に、その表面に電解研磨や精密洗浄等の処理を施し、半
導体製造用ガス中への不純物の混入を防止している。ま
た、半導体製造用ガスは、毒性、腐食性、および、爆発
性を有するものが多く、外部へ漏れると危険であるの
で、また、外部からの不純物が混入すると、前述のよう
な不良品が発生するので、圧力調整弁50のダイアフラム
64の外径とほぼ同じ外径のシールリング62, 66で、第１
ボディ51と第２ボディ52との継ぎ目、および、第２ボデ
ィ52と蓋部53との継ぎ目をそれぞれ密封し、これによ
り、圧力調整弁50の内部を密閉している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧力
調整弁では、圧力調整弁50のダイアフラム64とほぼ同じ
外径のシールリング62, 66で、圧力調整弁50の内部を密
閉するので、ガスと接触する部分およびガスが滞留する
部分が多く、半導体製造用ガス中へ不純物が混入する確
率が高いという問題があるうえ、ガスとの接触面積が大
きいことから、電解研磨や精密洗浄等の処理に時間がか
かり、製造効率が良くないという問題がある。また、金
属製のシールリング62, 66は、両側の部材に密着させる
ために、ナット部材54を高い締付力で締め付ける必要が
ある。ナット部材54を高い締付力で締め付けると、第２
ボディ52が共廻りし、シールリング62, 66と擦れ合って
金属微粉末を発生させ、この金属微粉末が不純物となっ
て半導体製造用ガスの中に混入するという問題がある。
シールリング62, 66を高分子材料製にすれば、金属微粉
末の発生は防止できるが、高分子材料に含まれる溶剤等
が不純物となって半導体製造用ガスの中に混入するの
で、不純物の問題は解決できない。

【０００５】図６には、第２ボディが共廻りしない構造
の圧力調整弁70が示されている。この圧力調整弁70の第
１ボディ71には、鍔部71A が螺合され、この鍔部71A に
は、複数のボルト71B が螺合されている。これらのボル
ト71B は、蓋部72と係合するリング部材72A に挿通され
ている。ボルト71B を締め付けることにより、第１ボデ
ィ71および第２ボディ73の間に介装された金属製のシー
ルリング74, 75が両側の部材に密着し、第１ボディ71お
よび第２ボディ73の継ぎ目を密封し、圧力調整弁70の内
部を密閉している。このような圧力調整弁70では、複数
のボルト71B を締め付けることにより、金属製のシール
リング74, 75を密着させるので、第２ボディ73が共廻り
せず、金属微粉末が発生しない。しかしながら、第２ボ
ディ73の図中上方に配置されたダイアフラム76とほぼ同
じ外径のシールリング74で内部を密閉するので、ガスと
接触する部分や、ガスが滞留する部分が多く、不純物の
混入確率が高いという問題を解決できないうえ、複数の
ボルト71B を均一に締め付けなければならないことか
ら、製造効率が良くないという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、高い気密性が確保され、
かつ、流体中への不純物の混入確率が低く、製造効率の
良い圧力調整弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧力を受ける
と変位するダイアフラムで密閉されたダイアフラム室を
有し、前記ダイアフラムに当接するニードル弁を介して
一次側流路が前記ダイアフラム室に連通されるととも
に、二次側流路が前記ダイアフラム室に連通され、前記
一次側流路に供給される流体を、設定された圧力にまで
減圧して二次側流路から送出する圧力調整弁であって、
当該圧力調整弁の本体は、前記一次側流路および前記二
次側流路が設けられた第１ボディと、前記ダイアフラム
室が設けられた第２ボディとを備え、前記第２ボディに
は、前記一次側流路および前記二次側流路にそれぞれ接
続される第１の連通路および第２の連通路が設けられ、
前記第１ボディおよび前記第２ボディの間には、前記一
次側流路および前記第１の連通路の接続部分を密閉する
シール部材と、前記二次側流路および前記第２の連通路
の接続部分を密閉するシール部材とが介装されているこ
とを特徴とする。以上において、前記第１ボディおよび
前記第２ボディの一方には、凹部が設けられるととも
に、他方には、前記凹部と嵌合する凸部が設けられてい
ることが望ましい。また、前記凹部および前記凸部の一
方には、前記二次側流路の上流側の端部が開口され、他
方には、前記第２の連通路の下流側の端部が開口され、
これらの凹部および凸部の嵌合により、前記二次側流路
および前記第２の連通路が相互に接続されることが好ま
しい。

【０００８】このような本発明では、一次側流路および
第１の連通路の接続部分と、二次側流路および第２の連
通路の接続部分とをそれぞれシール部材で密閉するよう
にしたので、外径寸法の小さなシール部材で圧力調整弁
の内部を密封可能となり、高い気密性が確保される。ま
た、流体の通路同士の接続部分を密封するようにしたこ
とから、圧力調整弁の内部には、ダイアフラム室以外に
流体が滞留する部分が形成されず、流体が接触する面積
が最小限に抑えられ、不純物の混入確率が低くなる。こ
こで、第１ボディおよび第２ボディの一方に凹部を設
け、他方に凸部を設ける等の廻り止め手段を設け、第１
ボディおよび第２ボディが相互に回転しないようにすれ
ば、共廻りによる金属微粉末の発生が防止され、この点
からも、不純物の混入確率が低くなる。また、廻り止め
手段を設ければ、二次側流路に対する第２の連通路の位
置が自動的に決まるうえ、前述の凹部および凸部の一方
に二次側流路の上流側の端部を開口し、他方に第２の連
通路の下流側の端部を開口すれば、凹部および凸部の凹
凸嵌合により、二次側流路が自動的に第２の連通路に接
続される。このため、ボルト・ナット等の螺合部材を締
め付ける作業の際に、二次側流路と第２の連通路との位
置がずれたりせず、圧力調整弁の組立が容易となり、製
造効率が向上し、これらにより前記目的が達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１には、本発明の第１実施形態
に係る圧力調整弁１が示されている。この圧力調整弁１
は、一次側流路11および二次側流路12が設けられた第１
ボディ10と、圧力を受けると変位するダイアフラム２で
密閉されたダイアフラム室21が設けられた第２ボディ20
と、二次側の圧力を設定するためのハンドル軸31が螺合
された蓋部30とを備えたものである。第１ボディ10は、
図２に示されるように、円盤状の第２ボディ20に応じた
凹みである収納部13を備えたものである。第１ボディ10
には、図３にも示されるように、収納部13の底面の中央
に開口するとともに、一次側流路11と連通する弁収納室
14と、収納部13の図中左側に開口するとともに、二次側
流路12と連通する凹部15とが設けられている。弁収納室
14には、ダイアフラム２に当接するニードル弁41と、ニ
ードル弁41をダイアフラム２側に付勢するコイルスプリ
ング42とが収納されている。弁収納室14の開口の周囲に
は、第１ボディ10の図中上方の面を凹ませた段付部16が
設けられている。

【００１０】第２ボディ20は、図中上方の面を凹ました
凹部22が形成されたものである。ダイアフラム室21は、
凹部22の外周縁にダイアフラム２を溶接することで密閉
された空間となっている。第２ボディ20の図中下方の面
には、第１ボディ10の凹部15に嵌合する凸部23が設けら
れている。ここにおいて、第１ボディ10の凹部15および
第２ボディ20の凸部23により、第１ボディ10および第２
ボディ20の相互の回転を防止する廻り止め手段が形成さ
れている。第２ボディ20のダイアフラム室21は、第２ボ
ディ20に穿設された第１および第２の連通路24，25を介
して第２ボディ20の図中下方の面側と連通している。第
１の連通路24は、第２ボディ20の中央を貫通するもので
あり、図中上下の開口の周囲には、第２ボディ20の図中
上下面をそれぞれ凹ませた段付部26, 27が設けられてい
る。第２の連通路25は、第２ボディ20の図中左側の部分
を貫通するものであり、図中下方の端部は、凸部23の端
面中央に開口されている。

【００１１】第１ボディ10と第２ボディ20との間には、
ニードル弁41の弁座を兼ねるシール部材43と、リング状
のシール部材であるシールリング３とが介装されてい
る。シール部材43は、ニードル弁41の図中上下方向の動
作により、開度が調節されるとともに、中央にニードル
弁41の先端部41A を挿通させるポート44が設けられたも
のであり、第２ボディ20の段付部26と、第１ボディ10の
段付部16との間に形成された空間に嵌め込まれている。
なお、ニードル弁41の先端部41A は、ダイアフラム２の
中央に固着された受部材４を介して当該ダイアフラム２
に当接している。シールリング３は、断面Ｃ字形に形成
された金属製のものであり、第１ボディ10の凹部15の中
に配置されている。ここで、第１ボディ10の一次側流路
11および第２ボディ20の第１の連通路24の接続は、第１
ボディ10の段付部16の開口と第２ボディ20の段付部26の
開口とを相互に接続することでなされている。そして、
これら一次側流路11および第１の連通路24の接続部分
は、シール部材43で密封されている。また、第１ボディ
10の二次側流路12および第２ボディ20の第２の連通路25
の接続は、第１ボディ10の凸部23の開口と、第２ボディ
20の凹部15の開口とを相互に接続することでなされてい
る。そして、これら二次側流路12および第２の連通路25
の接続部分は、シールリング３で密封されている。

【００１２】図１に戻って、蓋部30は、ベル状に形成さ
れた部品であり、図中下方の端縁に沿って鍔部32が設け
られている。蓋部30の上部には、リング状のナット部材
５が通され、蓋部30の鍔部32とナット部材５のフランジ
5Aとがローラベアリング６を介して重なり合っている。
ナット部材５の内側面には、第１ボディ10の側面に形成
された雄ねじ17と螺合する雌ねじ33が形成されている。
ナット部材５を締め付けることにより、第１ボディ10と
第２ボディ20との間に介装されたシール部材43およびシ
ールリング３が押圧され、これらの第１ボディ10および
第２ボディ20の両方に密着し、圧力調整弁１の内部が確
実に密閉されるようになっている。蓋部30の内部には、
コイルスプリング45が設けられている。コイルスプリン
グ45の図中下端は、ばね受部材46を介してダイアフラム
２に当接し、当該ダイアフラム２をニードル弁41側に付
勢している。コイルスプリング45の図中上端は、ばね受
部材47A 、ボールベアリング47B 、および、ねじ受部材
47C を介してハンドル軸31の図中下端に当接している。

【００１３】ハンドル軸31の図中上端には、ハンドル部
材34がハンドル軸31に螺合されたねじ35で固定されてい
る。このハンドル部材34を手動操作で回転させることに
より、コイルスプリング45のダイアフラム２への付勢力
が調節されるようになっており、ひいては、二次側圧力
に対するニードル弁41の変位が調節され、当該圧力調整
弁１で減圧する圧力値が調節（設定）されるようになっ
ている。なお、ハンドル軸31には、ダブルナット48,49
が螺合されている。このダブルナット48,49 は、一旦ハ
ンドル部材34の回転操作で設定した圧力値が変動しない
ように、ハンドル軸31を固定するためのものである。ま
た、蓋部30の外周面には、雄ねじ36が形成され、この雄
ねじ36には、パネル等への圧力調整弁１の固定を行うた
めに、パネル等を構成する面材を挟み込む一対のパネル
リング37が螺合されている。

【００１４】前述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。すなわち、圧力調整弁１の第１ボディ
10に設けられた一次側流路11と、第２ボディ20に設けら
れた第１の連通路24との接続部分をシール部材43で密閉
し、第１ボディ10の二次側流路12と、第２ボディ20の第
２の連通路25との接続部分をシールリング３で密閉する
ようにしたので、流路11, 12および連通路24, 25に応じ
た外径寸法の小さなシール部材43およびシールリング３
でも、圧力調整弁１の内部を密封することができるう
え、高い気密性を確保できる。

【００１５】また、流路11, 12および連通路24, 25は、
流体の通路であり、これら通路同士の接続部分を密封す
るようにしたことから、圧力調整弁１の内部には、ダイ
アフラム室21以外に流体が滞留する部分が形成されず、
流体が接触する面積が最小限に抑えられ、不純物の混入
確率を低くできる。

【００１６】さらに、第１ボディ10に凹部15を設け、第
２ボディ20に凸部23を設け、これらの凹部15および凸部
23の凹凸嵌合により、第１ボディ10および第２ボディ20
の相互回転を防止する廻り止め手段を形成したので、ナ
ット部材５を締め付ける際に、第１ボディ10および第２
ボディ20が共廻りせず、共廻りによる金属微粉末の発生
が防止され、この点からも、不純物の混入確率を低くで
きる。

【００１７】また、第１ボディ10の凹部15の底面中央に
二次側流路12の上流側の端部を開口し、第２ボディ20の
凸部23の頂部中央に第２の連通路25の下流側の端部を開
口し、凹部15および凸部23の凹凸嵌合により、二次側流
路12が自動的に第２の連通路25に接続するようにしたの
で、ナット部材５の締め付け作業の際に、二次側流路12
と第２の連通路25との位置がずれたりせず、圧力調整弁
１の組立が容易とでき、ひいては、圧力調整弁１の製造
効率を向上できる。

【００１８】図４には、本発明の第２実施形態が示され
ている。本第２実施形態は、前記第１実施形態における
手動操作式の圧力設定機構を、遠隔操作式の圧力設定機
構としたものである。すなわち、第２ボディ20の上方に
は、円筒状の蓋部30A が設けられ、この蓋部30A の内部
には、ダイアフラム２の上面に当接するプランジャ38が
図中上下に移動可能に設けられている。蓋部30A の図中
上方には、プランジャ38を介してダイアフラム２をニー
ドル弁41に向かって付勢するための操作器７が設けられ
ている。操作器７は、中空に形成されたボディ８の内部
をダイアフラム7Aで操作空気室8Aと大気圧室8Bとの二つ
に仕切ったものである。操作器７の図中下方（蓋部30A
側）に配置された大気圧室8Bの内部は、図中左側に設け
られた開口9Aを介して大気に開放されている。操作器７
の図中上方に配置された操作空気室8Aの内部には、操作
器７の頂部中央に設けられた空気入口9Bから圧搾空気が
供給可能となっている。空気入口9Bに供給される圧搾空
気の圧力を加減することにより、ダイアフラム7Aによる
ダイアフラム２への付勢力が加減されるので、遠方から
圧力調整弁1Aへ供給される圧搾空気の圧力を適宜変更す
ることにより、圧力調整弁1Aで減圧すべき流体の圧力設
定値が変更できるようになっている。このような本実施
形態においても、前記第１実施形態と同様な作用、効果
を得ることができる他、半導体製造装置に連動して設定
圧力を自動的に変更することが可能となるので、半導体
製造プロセスの自動化に貢献できるという効果が付加で
きる。

【００１９】以上、本発明について好適な実施形態を挙
げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるも
のでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能である。例えば、遠隔操
作式の圧力設定機構としては、ダイアフラム式の操作器
を有するものに限らず、エアシリンダ装置を備えたもの
でもよく、また、流体の圧力を利用したものに限らず、
コイルスプリング等の付勢手段と、前記コイルプリング
を圧縮・伸長してその弾性力を変える等により、付勢手
段の付勢力を変える電動機とを含んで構成される電動式
のものでもよい。また、圧力調整弁で減圧する流体とし
ては、半導体製造用ガスに限らず、他のガスでもよく、
本発明は、毒性、腐食性、および、爆発性を有するガス
を取り扱う圧力調整弁や、特に、不純物の混入を嫌う箇
所に用いられる圧力調整弁に好適である。

【００２０】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、高い気密
性を確保でき、かつ、流体中への不純物の混入確率を低
くでき、製造効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全体を示す断面図であ
る。

【図２】前記実施形態の要部を示す拡大断面図である。

【図３】前記実施形態の第１ボディを示す拡大平面図で
ある。

【図４】本発明の第２実施形態の全体を示す図１に相当
する図である。

【図５】従来例の全体を示す図１に相当する図である。

【図６】異なる従来例の全体を示す図１に相当する図で
ある。

【符号の説明】

１, 1A 圧力調整弁２ダイアフラム３シール部材としてのシールリング 10 第１ボディ 11 一次側流路 12 二次側流路 15 凹部 20 第２ボディ 21 ダイアフラム室 23 凸部 24 第１の連通路 25 第２の連通路 41 ニードル弁 43 シール部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力を受けると変位するダイアフラムで密
閉されたダイアフラム室が設けられ、前記ダイアフラム
に当接するニードル弁を介して一次側流路が前記ダイア
フラム室に連通されるとともに、二次側流路が前記ダイ
アフラム室に連通され、前記一次側流路に供給される流
体を、設定された圧力にまで減圧して二次側流路から送
出する圧力調整弁であって、当該圧力調整弁の本体は、前記一次側流路および前記二
次側流路が設けられた第１ボディと、前記ダイアフラム
室が設けられた第２ボディとを備え、前記第２ボディに
は、前記一次側流路および前記二次側流路にそれぞれ接
続される第１の連通路および第２の連通路が設けられ、
前記第１ボディおよび前記第２ボディの間には、前記一
次側流路および前記第１の連通路の接続部分を密閉する
シール部材と、前記二次側流路および前記第２の連通路
の接続部分を密閉するシール部材とが介装されているこ
とを特徴とする圧力調整弁。
【請求項２】請求項１に記載の圧力調整弁において、前
記第１ボディおよび前記第２ボディの一方には、凹部が
設けられるとともに、他方には、前記凹部と嵌合する凸
部が設けられていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項３】請求項２に記載の圧力調整弁において、前
記凹部および前記凸部の一方には、前記二次側流路の上
流側の端部が開口され、他方には、前記第２の連通路の
下流側の端部が開口され、これらの凹部および凸部の嵌
合により、前記二次側流路および前記第２の連通路が相
互に接続されることを特徴とする圧力調整弁。