KR20180039659A - 관이음, 유체 제어 기기, 유체 제어 장치, 반도체 제조 장치, 및 관이음의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

관이음은 제 1 부재(2); 제 2 부재(10); 제 1 바깥 둘레 가장자리(14a)와 제 2 바깥 둘레 가장자리(10b)를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 하고, 가로 수축을 발생시키면서 제 1 바깥 둘레 가장자리(14a)와 제 2 바깥 둘레 가장자리(10b)를 접합하는 용접부(8); 가로 수축에 의해 제 1 누름부(22)와 제 2 누름부(28)가 서로 접근하는 방향으로 이동함으로써 형성되는 고리 형상의 밀봉 부분(42); 제 1 및 제 2 부재(2, 10) 내에서의 용접부와 밀봉 부분(42) 사이의 공간(26)에 배치되고, 용접부(8)로부터 밀봉 부분(42)으로의 용접 열의 전달을 억제하는 전열 억제 부재(16); 전열 억제 부재(16)의 바깥 둘레면(16a)에 장착되고, 제 1 또는 제 2 부재(2, 10)의 내면에 전열 억제 부재(16)를 거는 제 1 멈춤 링(36);을 구비한다.

Description

관이음, 유체 제어 장치, 유체 제어 기기 및 반도체 제조 기기, 및 관이음의 제조 방법
본 발명은 관이음(管繼手), 유체 제어 기기, 유체 제어 장치, 및 반도체 제조 장치, 및 관이음의 제조 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 판 형상의 금속제 밀봉재를 한 쌍의 관 부재인 금속제 부재 사이에 수용하여 양 금속제 부재로 끼우는 관이음의 밀봉 방법이 개시되어 있다. 이 밀봉 방법에서는 금속제 밀봉재가 열에 의한 영향을 받지 않는 부분이면서, 용접에 의한 수축 방향이 금속제 밀봉재를 끼우는 방향과 동일해지는 양 금속제 부재의 부분를 용접한다. 이것에 의해, 용접에 의한 금속제 부재의 수축 변형을 이용하여 금속제 밀봉재가 양 금속제 부재로 기밀(氣密)하게 끼워져 유지된다.
일본 공개특허공보 평7-174232호
상기 종래 기술에서는 금속제 밀봉재가 한 쌍의 관 부재의 관 지름 방향으로 연장 설치(延設)된 판 형상을 이루고 있으므로, 관이음의 대형화를 초래할 우려가 있다.
또한, 용접부 형성 시에 발생하는 용접 열에 의해 금속제 밀봉재가 열 영향을 받을 우려가 있다. 그래서, 상기 종래 기술에서는 관이음의 용접부와 금속제 밀봉재에 의한 밀봉 부분을 단면을 봤을 때(斷面視) L자 형상을 이루는 굴곡진 공간을 통해 떨어뜨려, 용접부로부터 밀봉 부분으로의 열 전달을 억제하고 있다. 그러나, 이러한 복잡한 공간 형성은 관이음의 관 지름 방향의 대형화를 한층 더 가속시킨다.
한편, 용접부에는 이른바 용접 연소가 발생한다. 그러므로, 용접 연소를 연소 제거 작업에 의해 제거할 필요가 있다. 특히, 용접부의 내면에 발생한 용접 연소는 관이음의 내식성을 저하시키는 동시에, 용접 연소로부터 박리된 용융 금속이 부유 미립자(파티클)가 되어 관이음에 형성되는 유로로 탈락될 수도 있다. 그래서, 용접부의 내면의 용접 연소를 제거하는 이른바 연소 제거 작업을 확실하게 수행할 필요가 있다.
그러나, 상기 종래 기술의 관이음에 형성되는 용접부의 내면은 협소한, 단면을 봤을 때 L자 형상의 공간에 면해 있어, 용접부의 내면에 접근하여 연소 제거를 수행하는 것은 어렵다. 그러므로, 관이음은 전해 연마 등으로 연소 제거 가능한 구조로 제한된다. 또한, 전해 연마에 의한 연소 제거로, 용접부의 내면의 평활도를 물리적 연마와 동등한 정도로 하고자 하면, 연소 제거의 작업성이 악화된다. 또한, 전해 연마 등으로 연소 제거을 수행했을 경우, 유로의 닫음부(閉止部)가 막히므로, 연마액이 세정 제거되기 어려워, 세정 작업에 시간이 걸린다.
그래서, 용접부 주위에 불활성 기체(inert gas)를 뿜어 용접 연소 자체를 방지하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우의 관 부재는 용접부 주위를 밀폐 가능하면서, 밀폐된 공간 내의 가스 치환이 용이한 구조에 한정되고, 관 부재 나아가서는 관이음의 설계 자유도를 해칠 수 있다. 또한, 밀폐·가스 치환 작업을 요하므로, 용접 작업의 사전 준비에 시간이 걸리고, 이것도 또한 관이음의 생산성을 악화 시킬 수 있다.
또한, 용접부 내면의 연소 제거가 불충분하여, 관이음에 형성되는 유로에 용접 연소의 용융 금속에 근거하는 파티클이 탈락되면, 관이음을 반도체 제조 장치에 사용했을 경우, 챔버(반응로(反應爐))에 파티클이 유입되어, 웨이퍼 프로세스의 수율이 악화된다. 따라서, 특히 반도체 제조 장치에서는 용접부의 액체 접촉(接液)을 확실하게 방지할 수 있는 관이음, 해당 관이음을 이용한 유체 제어 기기, 및 해당 유체 제어 기기를 이용한 유체 제어 장치가 지금까지 이상으로 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 시공성 및 밀봉성 모두가 뛰어나고, 소형화를 촉진 가능하고, 생산성, 신뢰성 및 설계 자유도가 높은 관이음, 유체 제어 기기, 유체 제어 장치, 및 반도체 제조 장치, 및 관이음의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 관이음과, 유체 제어 기기, 유체 제어 장치, 및 반도체 제조 장치에 이용하는 관이음은, 일단에 제 1 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 제 1 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 1 누름부(押壓部)를 갖는 제 1 부재; 일단에 제 2 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 제 2 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 2 누름부를 갖는 제 2 부재; 제 1 및 제 2 누름부 중 적어도 어느 한쪽의 내측에 형성되는 유체의 유로; 제 1 바깥 둘레 가장자리와 제 2 바깥 둘레 가장자리를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 하여, 해당 맞닿는 부분의 바깥 둘레의 적어도 일부를 용접함으로써, 가로 수축을 발생시키면서 제 1 바깥 둘레 가장자리와 제 2 바깥 둘레 가장자리를 접합하는 용접부; 가로 수축에 의해 제 1 누름부와 제 2 누름부가 서로 접근하는 방향으로 이동함으로써 제 1 누름부와 제 2 누름부 사이에 형성되는 고리 형상의 밀봉 부분; 제 1 및 제 2 부재 내에서의 용접부와 밀봉 부분 사이의 공간에 배치되고, 용접부로부터 밀봉 부분으로의 용접 열의 전달을 억제하는 전열 억제 부재; 전열 억제 부재의 바깥 둘레면에 장착되고, 제 1 또는 제 2 부재의 내면에 전열 억제 부재를 거는 제 1 멈춤 링;을 구비한다.
또한, 본 발명의 관이음의 제조 방법은 일단에 제 1 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 제 1 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 1 누름부를 갖는 제 1 부재; 일단에 제 2 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 제 2 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 2 누름부를 갖는 제 2 부재; 제 1 및 제 2 누름부 중 적어도 어느 한쪽의 내측에 형성되는 유체의 유로; 제 1 및 제 2 부재의 내측에 배치된 전열 억제 부재;를 구비한 관이음의 제조 방법으로서, 제 1 바깥 둘레 가장자리와 제 2 바깥 둘레 가장자리를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 하여, 해당 맞닿는 부분의 바깥 둘레의 적어도 일부를 용접하고, 가로 수축을 발생시키면서 제 1 바깥 둘레 가장자리와 제 2 바깥 둘레 가장자리를 접합하는 용접부를 형성하는 공정; 가로 수축에 의해 제 1 및 제 2 누름부를 서로 접근하는 방향으로 이동시켜, 제 1 누름부와 제 2 누름부 사이에 고리 형상의 밀봉 부분을 형성하는 공정; 밀봉 부분과 용접부 사이의 공간으로, 전열 억제 부재에 의해 용접부로부터 밀봉 부분으로의 용접 열의 전달을 억제하는 공정;을 포함한다.
본 발명에 의하면, 시공성 및 밀봉성 모두가 뛰어나고, 소형화를 촉진 가능하고, 생산성, 신뢰성 및 설계 자유도가 높은 관이음, 유체 제어 기기, 유체 제어 장치, 및 반도체 제조 장치, 및 관이음의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유체 제어 기기로서의 블록 밸브의 사시도이다.
도 2는 도 1의 블록 밸브를 포함하는 유체 제어 기기, 유체 제어 장치, 및 반도체 제조 장치의 개략도이다.
도 3은 도 1의 블록 밸브의 일부 단면도이다.
도 4는 도 1의 블록 밸브의 본체의 일부, 닫음 마개(閉止栓), 및 전열 억제 부재를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4를 단면으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 블록 밸브의 본체와 닫음 마개의 용접 전의 조립 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 5의 블록 밸브의 본체와 닫음 마개의 용접 후 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 바탕으로 본 발명의 일 실시형태에 따른 관이음을 구비한 블록 밸브(1)에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 블록 밸브(1)는, 예를 들어 직육면체 형상을 이루는 금속제(예를 들어 스테인리스제)의 밸브 바디인 1개의 본체(2)(제 1 부재); 도 1에서 보아 본체(2)의 상면(2a)에 접속되는 3개의 액추에이터(4); 도 1에서 보아 본체(2)의 뒷면(2b)에 접속되는 3개의 관 부재(6)(3개중 1개만 도시); 도 1에서 보아 본체(2)의 좌측면(2c)에 용접부(8)로 접합되는 닫음 마개(제 2 부재)(10);를 구비하고 있다.
각 액추에이터(4)는 유체의 유량을 제어하는 미도시의 구동부를 구비하고, 본체(2)에 형성된 미도시의 밸브실에 설치된 미도시의 밸브체를 작동시키고 있다.
도 2는 블록 밸브(1)를 구비하는 유체 제어 기기(100), 유체 제어 기기(100)를 구비하는 유체 제어 장치(102), 유체 제어 장치(102)를 구비하는 반도체 제조 장치(104)의 개략도이다. 반도체 제조 장치(104)는, 예를 들어 CVD 장치이며, 가스 공급 수단인 유체 제어 장치(102), 진공 챔버(106), 배기 수단(108) 등을 갖고, 후술하는 웨이퍼(120) 상에 부동태막(산화막)을 형성한다.
본 실시형태에 있어서는 이후, 유체 제어 기기(100)는 압력계(112), 블록 밸브(1)를 구성하는 개폐 밸브(114, 116, 118, 130), MFC(질량 유량 제어기기(mass flow controller))(1~3) 등, 반도체 제어 장치(104)를 구성하는 기기이며, 유체의 제어에 관련된 기기의 총칭, 혹은 개개의 기기의 상위 의미로 사용될 수 있다.
유체 제어 장치(102)는 가스 공급원(110)으로부터 공급된 가스를, 유량 등을 조정하여 진공 챔버(106)에 공급하는 장치이며, 압력계(112), 개폐 밸브(114, 116), MFC(1~3) 등을 구비하고 있다. 유체 제어 장치(102)와 진공 챔버(106) 사이에는 개폐 밸브(118)가 설치되어 있다. 진공 챔버(106)는 웨이퍼(120)가 올려지는 올림대(載置台)(122), 웨이퍼(120) 상에 박막을 형성하는 전극(124)을 구비하고 있다. 진공 챔버(106)에는 상용 전원(126)이 전기적으로 접속되어 있다. 배기 수단(108)은 배기 배관(128), 개폐 밸브(130), 집진기(132), 진공 펌프(109)를 구비하고 있다.
웨이퍼(120) 상에 박막을 형성할 때에는 개폐 밸브(114, 116)의 개폐, MFC(1~3), 및 개폐 밸브(118)의 개폐에 의해, 진공 챔버(106)로의 가스의 공급이 제어된다. 또한, 웨이퍼(120) 상에 박막을 형성했을 때에 발생하는 부생성물인 분립체(粉粒體)를 제거할 때에는 개폐 밸브(130)가 열린 상태가 되어, 분립체는 배기 배관(128)을 통해 집진기(132)로 유입되어 제거된다.
1개의 유체 제어 기기(100)에는 3쌍의 개폐 밸브(114, 116)를 각각 구성하는 블록 밸브(1)가 배치되어 있다. 블록 밸브(1)는 도 1에서 나타낸 관 부재(6)를 통해 유체 제어 기기(100)에 접속되고, 그 접속 방식은 용접, 밀어넣음, 기타 이음 구조이다. 블록 밸브(1)를 구성하는 개폐 밸브(114, 116)와 개폐 밸브(118, 130)는 소형화가 꾀해지고 있으므로, 유체 제어 장치(102)의 소형화를 실현할 수 있다.
이 소형화된 유체 제어 장치(102)는 소형화가 요구되는 반도체 제조 장치(104)에서 사용하기에 바람직하고, 작은 지름(小徑) 웨이퍼를 시험·연구용으로 시험 제작하기 위한 소형의 반도체 제조 장치인, 이른바 미니멀 팹(Minimal fab) 장치를 실현할 수 있다. 이러한 미니멀 팹 장치를 사용함으로써, 클린룸 내의 장치의 설치 면적이 작아져, 클린룸의 운용비(running cost)를 저감시킬 수 있는 동시에, 각종 반도체를 제조하기 위한 시험 제작 웨이퍼를 싼 값에 얻을 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본체(2)에는 각 밸브실에 연통되는 유체의 유로(12)가 천공되어 있다. 각 관 부재(6)는 유로(12)를 구성하는 미도시의 유로에 연통되고, 미도시의 유로는 밸브실에 연통되고, 각 관 부재(6)로부터 유로 및 밸브실을 통해 블록 밸브(1)에 대한 유체의 출입이 수행된다.
또한, 본체(2)의 좌측면(2c)에는 개구(14)가 형성되어 있다. 이 개구(14)는 본체(2)에 대해 드릴 등의 공구를 사용하여 각 액추에이터(4)의 병렬 방향으로 유로(12)의 일부를 천공 가공할 때에 형성된 것으로, 닫음 마개(10)에 의해 막혀 있다. 그리고, 본 실시형태에서는 닫음 마개(10)를 블록 밸브(1)의 본체(2)와 접합하여 형성되는 관이음의 구성 부재로서 정의하고 있다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 닫음 마개(10)는 금속제(예를 들어 스테인리스제)이며 캡 형상을 이루고 있고, 닫음 마개(10)의 바닥벽(底壁)(10a)에는 연통 구멍(20)이 관통되어 있다. 본체(2)의 개구(14)의 바깥 둘레측에 형성된 바깥 둘레 가장자리(제 1 바깥 둘레 가장자리)(14a)에, 금속제(예를 들어 스테인리스제)의 링 형상을 이루는 전열 억제 부재(16)를 장착하고, 그 후, 닫음 마개(10)를 본체(2)에 용접하여 접합한다. 또한, 전열 억제 부재(16)의 내측에는 개별체가 되는 금속제(예를 들어 스테인리스제)의 링 형상을 이루는 개스킷(밀봉 부재)(18)이 미리 장착되어 있다.
도 6에도 나타내는 바와 같이, 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)의 내측에는 바깥 둘레 가장자리(14a)측에 볼록한 고리 형상 볼록부(제 1 누름부)(22)가 형성되어 있다. 고리 형상 볼록부(22)는 개구(14)의 끝 가장자리를 이루고, 고리 형상 볼록부(22)의 내측에 유로(12)의 일부가 위치 부여되어 있다. 또한, 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)와 고리 형상 볼록부(22) 사이에는 고리 형상 오목부(24)가 형성되어 있다. 고리 형상 오목부(24)는 전열 억제 부재(16)를 수용하기 위한 공간(26)을 형성하고 있다. 공간(26)에는 닫음 마개(10)의 상술한 연통 구멍(20)이 개구되어 있다.
한편, 닫음 마개(10)의 바닥벽(10a)의 반대측 일단에는 바깥 둘레 가장자리(제 2 바깥 둘레 가장자리)(10b)가 형성되어 있다. 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)의 내측에는 바깥 둘레 가장자리(10b)측에 볼록한 고리 형상 볼록부(제 2 누름부)(28)가 형성되어 있다. 닫음 마개(10)의 고리 형상 볼록부(28)의 내측에, 본체(2)측으로부터 닫음 마개(10)의 바닥벽(10a)에 이르는 유로(12)의 일부가 위치 부여되어 있다. 또한, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)와 고리 형상 볼록부(28) 사이에는 고리 형상 오목부(30)가 형성되고, 고리 형상 오목부(30)는 전열 억제 부재(16)가 수용되는 상술한 공간(26)을 형성하고 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 블록 밸브(1)의 본체(2)에 대한, 전열 억제 부재(16)의 장착 및 닫음 마개(10)의 용접에 대하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 먼저, 개스킷(18)이 안쪽에 끼워진 전열 억제 부재(16)를 본체(2)의 고리 형상 오목부(24)측에 장착하고, 그 다음, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)를 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)에 누름으로써, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)와 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 하여 조립한다. 전열 억제 부재(16)에 개스킷(18)을 미리 안쪽에 끼움으로써, 조립 시에 개스킷(18)이 보호되어, 개스킷(18)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 전열 억제 부재(16)의 바깥 둘레면(16a)에는 멈춤 링(제 1 멈춤 링(36)이 장착되어 있다. 멈춤 링(36)은 C자 형상의 스프링으로서, 바깥 둘레면(16a)에 형성된 홈에 장착함으로써, 스프링에 의한 반발력을 발생하고, 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)의 내면에 전열 억제 부재(16)를 걸어(係止), 본체(2)에 대한 전열 억제 부재(16)의 빠짐 방지 기능을 발휘한다. 또한, 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)와 전열 억제 부재(16)는 멈춤 링(36)을 통해 접촉하므로, 용접부(8)로부터 전열 억제 부재(16)로의 직접적인 열 전달이 저해된다.
또한, 전열 억제 부재(16)의 안둘레에는 가이드면(16b)이 형성되어 있다. 가이드면(16b)은 전열 억제 부재(16)에 개스킷(18)을 안쪽에 끼울 때의 가이드로서 기능한다.
한편, 개스킷(18)의 바깥 둘레면(18c)에는 멈춤 링(제 2 멈춤 링)(40)이 장착되어 있다. 멈춤 링(40)은 멈춤 링(36)과 동일한 C자 형상의 스프링으로서, 바깥 둘레면(18c)에 형성된 홈에 장착함으로써, 전열 억제 부재(16)의 가이드면(16b)에 개스킷(18)을 걸어, 전열 억제 부재(16)에 대한 개스킷(18)의 빠짐 방지 기능을 발휘하는 동시에, 또한, 개스킷(18)의 바깥 둘레면(18c)과 전열 억제 부재(16)는 멈춤 링(40)을 통해 접촉하므로, 전열 억제 부재(16)로부터 개스킷(18)으로의 직접적인 열 전달이 저해된다.
본 실시형태의 경우, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)의 안지름이 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)의 안지름보다 작기 때문에, 바깥 둘레 가장자리(10b, 14a)끼리의 맞닿음에 따라 공간(26)의 바깥 둘레측의 형성벽에 단차부(32)가 형성된다. 한편, 전열 억제 부재(16)의 바깥 둘레면(16a)에는 지름 확대부(34)가 형성되어 있고, 이 지름 확대부(34)는 본체(2)에 대한 전열 억제 부재(16)의 조립 시에 있어서, 단차부(32)에 걸려, 공간(26)에 있어서 전열 억제 부재(16)가 위치 결정된다.
그 다음, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)를 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)에 누른 상태로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)와 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)의 맞닿는 부분의 바깥 둘레를 전둘레 용접(全周鎔接)함으로써, 블록 밸브(1)에 용접부(8)가 형성되고, 이로부터 본체(2) 및 닫음 마개(10)가 접합된다.
여기서, 용접부(8)의 형성 전, 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)와 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 했을 때, 바깥 둘레 가장자리(10b)와 바깥 둘레 가장자리(14a)의 맞닿는 부분의 바깥 둘레에는 접촉원이 형성된다. 이 접촉원의 중심을 사이에 두고 접촉원 상의 마주보는 2지점을 점 용접한 후, 접촉원을 전둘레 용접하여 용접부(8)를 형성할 수도 있다. 이것에 의해, 바깥 둘레 가장자리(10b)를 바깥 둘레 가장자리(14a)에 눌러, 바깥 둘레 가장자리(10b)와 바깥 둘레 가장자리(14a)의 둘레 전체 맞닿음을 유지한 상태로, 본체(2)에 대해 닫음 마개(10)를 확실하게 위치 결정하면서 용접부(8)를 형성할 수 있다. 그리고, 접촉원 상의 마주보는 상기 2지점에서 점 용접하고, 또한, 접촉원 상의 상기 2지점으로부터 접촉원의 중심을 기준으로 90도 벗어난 다른 2지점에서 점 용접한 후에 용접부(8)를 형성할 수도 있다.
이렇게 하여 형성된 용접부(8)는 용접에 의해 가열되어 팽창된 후, 냉각되어 수축하고, 유로(12)를 따른 실선 화살표 X로 나타내는 방향, 다시 말해, 용접부(8)의 용접선과 대략 직교하는 방향으로 가로 수축을 발생시킨다. 용접부(8)에서의 가로 수축에 의해, 본체(2)의 고리 형상 볼록부(22)와 닫음 마개(10)의 고리 형상 볼록부(28)가 개스킷(18)을 사이에 두고 서로 접근하는 파선 화살표 X1의 방향으로 이동함으로써, 개스킷(18)이 눌러진다.
본 실시형태의 경우, 개스킷(18)을 열처리 등으로 고리 형상 볼록부(22, 28)보다 경도 저하시킴으로써, 개스킷(18)의 누름에 의해 고리 형상 단면(18a)에는 오목면부(38a)가 형성되고, 고리 형상 단면(18b)에는 오목면부(38b)가 형성된다. 이것에 의해, 본체(2)의 고리 형상 볼록부(22)와 닫음 마개(10)의 고리 형상 볼록부(28)를 밀봉하는 고리 형상의 면 접촉을 이루는 밀봉 부분(42)이 각각 각 고리 형상 단면(18a, 18b)에 형성된다. 즉, 본 실시형태의 밀봉 부분(42)은 용접부(8)의 가로 수축에 의해 본체(2)의 고리 형상 볼록부(22)와 닫음 마개(10)의 고리 형상 볼록부(28)로 끼워 눌리는(挾壓) 개스킷(18)을 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상술한 공간(26)은 블록 밸브(1) 내에 있어서 용접부(8)와 밀봉 부분(42) 사이에 위치 부여되고, 이 공간(26)에 전열 억제 부재(16)가 배치된다. 공간(26)에는 각 밀봉 부분(42)이 면하고 있고, 공간(26)과 블록 밸브(1)의 외부는 연통 구멍(20)을 통해 연통된다. 즉, 연통 구멍(20)은 용접부(8) 나아가서는 각 밀봉 부분(42)의 형성 후에, 각 밀봉 부분(42)에서의 유체의 누설을 헬륨 가스 등으로 검사하기 위한 리크 포트(leak port)(누출 경로)로서 사용된다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 닫음 마개(10)를 블록 밸브(1)의 본체(2)에 용접한 생산성 및 신뢰성이 높은 관이음, 이 관이음을 포함하는 유체 제어 기기(100)를 이용한 블록 밸브(1), 이 블록 밸브(1)를 이용한 유체 제어 장치(102), 및 이 유체 제어 장치(102)를 이용한 반도체 제조 장치(104)를 제공할 수 있다.
구체적으로는 블록 밸브(1)의 본체(2)와 닫음 마개(10)를 용접하여 형성되는 본 실시형태의 관이음은 전열 억제 부재(16)를 갖는 것에 의해, 용접부(8)와 밀봉 부분(42)을 복잡한 공간을 통해 떨어뜨리지 않아도, 용접부(8)로부터 밀봉 부분(42)으로의 용접 열의 전달을 확실하게 억제할 수 있다. 이것에 의해, 밀봉 부분(42)을 구성하는 개스킷(18)을 링 형상의 간소한 형상으로 할 수 있는 동시에, 예를 들어 세라믹스나 스테인리스제 등의 전열성이 낮은 전열 억제 부재(16)를 이용함으로써, 용접부(8)와 밀봉 부분(42)을 관 지름 방향으로 접근시킬 수도 있다. 따라서, 관이음의 특히 관 지름 방향에서의 소형화를 크게 촉진시킬 수 있다.
또한, 전열 억제 부재(16)를 구비함으로써, 신뢰성이 높은 밀봉 부분(42)을 형성할 수 있으므로, 용접부(8)의 액체 접촉의 염려가 배제되고, 용접부(8)에서의 용접 연소의 연소 제거 작업, 나아가서는 용접 연소 자체를 방지하기 위한 밀폐·가스 치환 작업을 수행하지 않아도 된다. 따라서, 관이음의 시공성을 크게 높일 수 있다. 또한, 관이음의 구조는 밀폐·가스 치환 작업이 용이한 구조에 한정되지 않으므로, 관이음의 설계 자유도를 크게 높일 수도 있다.
또한, 블록 밸브(1), 및 블록 밸브(1)를 이용한 유체 제어 장치(102)가 반도체 제조 장치(104)에서 사용되는 경우, 유로(12)에 대한 용접 연소의 용융 금속에 근거하는 파티클의 탈락이 확실하게 저지된다.
그리고, 용접부(8)는 닫음 마개(10)의 바깥 둘레 가장자리(10b)를 본체(2)의 바깥 둘레 가장자리(14a)와 맞닿는 부분 뿐만 아니라, 도 7에 나타내는 바와 같이 전열 억제 부재(16)의 바깥 둘레부도 용융하여 형성할 수도 있다.
또한, 용접부(8)는 그 내부까지 용융하는 이른바 이파(裏波)가 발생 가능하도록, 열량 나아가서는 재료의 용융량이 큰 TIG 용접 등으로 수행하는 것이 바람직하다. 관이음의 소형화를 실현 가능한 범위에서, 용접부(8)에 이파를 효과적으로 발생하는 용접을 수행했을 경우에는 밀봉 부분(42)에서의 가로 수축을 크게 할 수 있으므로, 관이음의 소형화 및 밀봉성 향상 모두를 실현 가능하다.
이상으로 본 발명의 실시형태에 대한 설명을 끝내지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능한 것이다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 닫음 마개(10)를 블록 밸브(1)의 본체(2)와 접합하여 형성되는 관이음의 구성 부재로서 정의하고, 관이음은 블록 밸브(1)의 본체(2)와 닫음 마개(10)를 용접하여 형성된다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 본 발명은 블록 밸브(1)에 닫음 마개(10)가 아닌 상술한 관 부재(6) 등을 용접하는 경우, 블록 밸브(1) 이외의 밸브의 바디에 관 부재(6) 또는 닫음 마개(10) 등을 용접하는 경우, 혹은 관 부재끼리를 용접하는 경우에도 적용 가능하다.
그러나, 상기 실시형태와 같이, 용접하는 부재 중 어느 한쪽이 바깥 둘레 가장자리(14a)를 막기 위한 닫음 마개(10)인 한편, 밸브의 본체는 복수의 밸브체의 본체를 이루는 동시에, 이들 각 밸브체를 연통하는 유로(12)가 천공된 블록 밸브(1)의 본체(2)인 경우에는 용접부(8)의 내면이 연소 제거을 수행하지 않아도 되므로, 관이음의 시공성에 있어서, 한층 더 뛰어난 효과를 나타낸다. 그 이유는, 용접 부재가 블록 밸브(1)의 본체(2)와 닫음 마개(10)인 경우에는 복수의 밸브를 집적한 유체 제어 기기(100)의 소형화를 실현할 수 있지만, 유로(12)를 블록에 천공하여 형성하기 때문에, 용접부(8)의 형성 후에 용접부(8)의 내면에 물리적으로 접근하는 것이 어려워, 용접 연소를 제거하는 연소 제거 작업이 어려워지기 때문이다.
또한, 상기 실시형태에서는 바깥 둘레 가장자리(10b, 14a)의 맞닿는 부분의 바깥 둘레를 전둘레 용접함으로써 블록 밸브(1)에 용접부(8)를 형성한다. 이 경우에는 용접부(8)에서의 가로 수축을 바깥 둘레 가장자리(10b, 14a)의 맞닿는 부분의 바깥 둘레의 둘레 전체에 걸쳐 발생시킬 수 있으므로, 고리 형상 볼록부(22, 28)에 의한 개스킷(18)으로의 누름력도 개스킷(18)의 각 고리 형상 단면(18a, 18b)의 둘레 전체에 걸쳐 발생시킬 수 있어, 밀봉 부분(42)에서의 밀봉력을 높일 수 있다.
그러나, 이것에 한정되지 않고, 밀봉 부분(42)을 형성 가능하면, 바깥 둘레 가장자리(10b, 14a)의 맞닿는 부분의 바깥 둘레를 단속적으로 스폿 용접한 용접부(8)를 형성할 수도 있다. 스폿 용접에 의해 용접부(8)를 형성했을 경우에는 밀봉 부분(42)이 관이음의 지름 방향에 대하여 경사지게 형성될 위험성이 전둘레 용접의 경우에 비해 억제된다. 따라서, 고리 형상 볼록부(22, 28)의 둘레 전체에 걸쳐 한층 더 균일한 밀봉력을 발생하는 밀봉 부분(42)을 형성 가능하다.
또한, 고리 형상 볼록부(22, 28), 및 개스킷(18)의 형상은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 또한, 밀봉 부분(42)은 면 접촉에 한정되지 않고, 선 접촉으로 형성할 수도 있다. 밀봉 부분(42)이 선 접촉을 이루어 형성되는 경우에는 면 접촉의 경우에 비해 밀봉 부분(42)에 발생하는 면압을 높이는 것이 가능하므로, 한층 더 큰 밀봉력을 발생하는 밀봉 부분(42)을 형성 가능하다.
또한, 밀봉 부분(42)은 고리 형상 볼록부(22, 28)끼리를 맞닿게 하여 형성할 수도 있다. 이 장소에는 개스킷(18)이 불필요해지므로, 관이음의 부품 개수 및 조립 공정수를 삭감할 수 있어, 관이음의 생산성이 향상된다. 또한, 이 경우에는 밀봉 부분(42)은 1부분 밖에 형성되지 않으므로, 2부분의 밀봉 부분(42)이 형성되는 경우에 비해, 밀봉 부분(42)으로부터의 유체 누설의 위험성은 상대적으로 저감된다.
또한, 관이음을 밸브에 용접한 블록 밸브(1)를 포함하는 유체 제어 기기(100)는 유체 제어 장치(102) 이외의 각종 유체 회로를 구성하는 유체 제어 장치에 적용 가능하고, 또한, 유체 제어 기기(100)를 이용한 유체 제어 장치(102)는 반도체 제조 장치(104)에 한정되지 않는 각종 제조 장치에도 적용 가능하다.
1: 블록 밸브(유체 제어 기기, 밸브)
2: 본체(제 1 부재)
4: 액추에이터(밸브체)
8: 용접부
10: 닫음 마개(제 2 부재)
10b: 바깥 둘레 가장자리(제 2 바깥 둘레 가장자리)
12: 유로
14a: 바깥 둘레 가장자리(제 1 바깥 둘레 가장자리)
16: 전열 억제 부재
16a: 바깥 둘레면
16b: 가이드면
18: 개스킷(밀봉 부재)
18c: 바깥 둘레면
22: 고리 형상 볼록부(제 1 누름부)
26: 공간
28: 고리 형상 볼록부(제 2 누름부)
36: 멈춤 링(제 1 멈춤 링)
40: 멈춤 링(제 2 멈춤 링)
42: 밀봉 부분
100: 유체 제어 기기(블록 밸브)
102: 유체 제어 장치
104: 반도체 제조 장치

Claims (14)

  1. 일단에 제 1 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 상기 제 1 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 1 누름부를 갖는 제 1 부재;
    일단에 제 2 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 상기 제 2 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 2 누름부를 갖는 제 2 부재;
    상기 제 1 및 제 2 누름부 중 적어도 어느 한쪽의 내측에 형성되는 유체의 유로;
    상기 제 1 바깥 둘레 가장자리와 상기 제 2 바깥 둘레 가장자리를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 하여, 해당 맞닿는 부분의 바깥 둘레의 적어도 일부를 용접함으로써, 가로 수축을 발생시키면서 상기 제 1 바깥 둘레 가장자리와 상기 제 2 바깥 둘레 가장자리를 접합하는 용접부;
    상기 가로 수축에 의해 상기 제 1 누름부와 상기 제 2 누름부가 서로 접근하는 방향으로 이동함으로써 상기 제 1 누름부와 상기 제 2 누름부 사이에 형성되는 고리 형상의 밀봉 부분;
    상기 제 1 및 제 2 부재 내에서의 상기 용접부와 상기 밀봉 부분 사이의 공간에 배치되고, 상기 용접부로부터 상기 밀봉 부분으로의 용접 열의 전달을 억제하는 전열 억제 부재;
    상기 전열 억제 부재의 바깥 둘레면에 장착되고, 상기 제 1 또는 제 2 부재의 내면에 상기 전열 억제 부재를 거는 제 1 멈춤 링;을 구비하는, 관이음.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밀봉 부분은 상기 제 1 누름부와 상기 제 2 누름부가 맞닿아 형성되는, 관이음.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 밀봉 부분은 상기 가로 수축에 의해 상기 제 1 누름부와 상기 제 2 누름부로 끼워 눌리는 밀봉 부재를 포함하는, 관이음.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전열 억제 부재는 그 안쪽 둘레에 상기 밀봉 부재를 안내하여 장착하기 위한 가이드면을 갖는, 관이음.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 그 바깥 둘레면에 상기 전열 억제 부재의 상기 가이드면에 상기 밀봉 부재를 거는 제 2 멈춤 링이 장착되는, 관이음.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 부재 중 어느 한쪽은 닫음 마개인, 관이음.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 관이음을 구비한 유체 제어 기기로서,
    상기 제 1 및 제 2 부재 중 어느 다른 쪽은 상기 유체의 입구 및 출구를 갖는 동시에, 상기 입구 및 출구 중 적어도 어느 한쪽에 상기 제 1 및 제 2 부재 중 어느 다른 쪽의 타단이 용접된 밸브의 본체인, 유체 제어 기기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 밸브의 본체는 복수의 밸브체를 연통하는 유로가 천공된 블록 밸브의 본체인, 유체 제어 기기.
  9. 제 8항에 따른 유체 제어 기기를 구비한, 유체 제어 장치.
  10. 제 9항에 따른 유체 제어 장치를 구비한, 반도체 제조 장치.
  11. 일단에 제 1 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 상기 제 1 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 1 누름부를 갖는 제 1 부재;
    일단에 제 2 바깥 둘레 가장자리를 갖는 동시에, 상기 제 2 바깥 둘레 가장자리의 내측에 제 2 누름부를 갖는 제 2 부재;
    상기 제 1 및 제 2 누름부 중 적어도 어느 한쪽의 내측에 형성되는 유체의 유로;
    상기 제 1 및 제 2 부재의 내측에 배치된 전열 억제 부재;를 구비한 관이음의 제조 방법으로서,
    상기 제 1 바깥 둘레 가장자리와 제 2 바깥 둘레 가장자리를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 하여, 해당 맞닿는 부분의 바깥 둘레의 적어도 일부를 용접하고, 가로 수축을 발생시키면서 상기 제 1 바깥 둘레 가장자리와 상기 제 2 바깥 둘레 가장자리를 접합하는 용접부를 형성하는 공정;
    상기 가로 수축에 의해 상기 제 1 및 제 2 누름부를 서로 접근하는 방향으로 이동시켜, 상기 제 1 누름부와 상기 제 2 누름부 사이에 고리 형상의 밀봉 부분을 형성하는 공정;
    상기 밀봉 부분과 상기 용접부 사이의 공간으로, 상기 전열 억제 부재에 의해 상기 용접부로부터 상기 밀봉 부분으로의 용접 열의 전달을 억제하는 공정;을 포함하는, 관이음의 제조 방법
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 용접부를 형성하는 공정에서는 상기 제 2 바깥 둘레 가장자리를 상기 제 1 바깥 둘레 가장자리에 누른 상태로 상기 용접부를 형성하는, 관이음의 제조 방법.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 용접부를 형성하는 공정에서는 상기 제 1 바깥 둘레 가장자리와 제 2 바깥 둘레 가장자리를 둘레 전체에 걸쳐 맞닿게 했을 때, 상기 맞닿는 부분의 바깥 둘레에는 접촉원이 형성되고, 상기 접촉원의 중심을 사이에 두고 상기 접촉원 상의 마주보는 2지점에서 점 용접한 후, 상기 접촉원을 전둘레 용접하여 상기 용접부를 형성하는, 관이음의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 용접부를 형성하는 공정에서는 상기 접촉원 상의 마주보는 상기 2지점에서 점 용접하고, 또한 상기 접촉원 상의 상기 2지점에서 상기 중심을 기준으로 90도 벗어난 다른 2지점에서 점 용접한 후, 상기 용접부를 형성하는, 관이음의 제조 방법.
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