KR20220029730A - 다이어프램 밸브 - Google Patents
다이어프램 밸브 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220029730A KR20220029730A KR1020227003705A KR20227003705A KR20220029730A KR 20220029730 A KR20220029730 A KR 20220029730A KR 1020227003705 A KR1020227003705 A KR 1020227003705A KR 20227003705 A KR20227003705 A KR 20227003705A KR 20220029730 A KR20220029730 A KR 20220029730A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- diaphragm
- metal diaphragm
- sheet
- seat
- metal
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 11
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 5
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 241000819999 Nymphes Species 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
- F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C09D127/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
-
- 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
- F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
- F16K25/005—Particular materials for seats or closure elements
-
- 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
- F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
- F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
- F16K27/0236—Diaphragm cut-off apparatus
-
- 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
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
- F16K31/007—Piezoelectric stacks
-
- 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
- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
- F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
- F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
-
- 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
- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
- F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
- F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
- F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Details Of Valves (AREA)
- Lift Valve (AREA)
- Flow Control (AREA)
Abstract
유로(2)가 형성된 바디(3)와, 상기 유로에 형성된 시트(4)와, 상기 시트에 대하여 접촉 또는 이반함으로써 상기 유로를 개폐하는 금속 다이어프램(5)과, 상기 금속 다이어프램의 양 측면의 둘레 가장자리부를 각각 협지해서 상기 금속 다이어프램을 상기 바디에 고정하는 한쌍의 협지부(6, 7)와, 상기 금속 다이어프램을 상기 시트에 대하여 접촉 또는 이반시키는 액츄에이터(8)를 구비하고, 상기 금속 다이어프램의 시트 측면(5a)은 상기 시트 측면과 상기 협지부(7)의 협지 영역(D-C)을 제외하는 영역이며, 상기 협지 영역에 둘러싸이는 영역(C) 내의 적어도 상기 시트와의 접촉 영역(B-A)에 불소 수지 코팅을 형성했다.
Description
본 발명은 다이어프램 밸브에 관계되고, 특히 반도체 제조용 프로세스 가스의 유량 제어에 적합한, 금속 다이어프램을 구비하는 다이어프램 밸브에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조용 프로세스 가스의 유량 제어용으로서, 금속 다이어프램을 구비하는 다이어프램 밸브가 알려져 있다(특허문헌 1, 2 등). 이 종류의 다이어프램 밸브의 금속 다이어프램은, 스프론(spron) 등의 박막 금속판으로 형성되지만, 가공 정밀도 상의 편차가 있어 유로를 개폐하기 위해서 시트에 대한 접촉과 이반을 반복함으로써, 손상이나 마모를 발생하고 시트 리크(seat leak)를 발생시킬 경우가 있다. 또한, 유통하는 가스 종류에 따라서는 다이어프램이 부식된다고 하는 문제도 있었다.
그래서, 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 금속 다이어프램(5)의 프로세스 가스와 접촉하는 측의 전체면에 불소 수지 코팅(F)을 실시함으로써, 내부식성을 향상시킴과 아울러 금속 다이어프램(5)과 시트(4)의 접촉이 소프트 터치로 되어, 금속 다이어프램(5)의 손상이나 마모를 방지하여 시트 리크를 방지하는 다이어프램 밸브가 알려져 있다(특허문헌 3 등). 도 9에 있어서, 부호 40, 41은 금속 다이어프램(5)의 둘레 가장자리부를 협지해서 고정하는 협지부이며, 메탈 개스킷 등 으로 형성된다.
그러나, 금속 다이어프램의 시트측의 전체면에 불소 수지 코팅을 형성한 상기 종래의 다이어프램 밸브에서는, 유로 내의 가스가 다이어프램 밸브의 외부로 누설되는 경우가 있었다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 밸브시트의 일례에 나타내는 바와 같이, 밸브시트가 수지제인 경우, 수지제의 밸브시트 자체의 두께가 수㎜ 정도이고, 고온 상태에서 사용할 경우 열팽창이나 경년 사용에 의한 크리프에 의해 그 두께가 크게 변화된다. 밸브체를 작동하는 액츄에이터, 예를 들면, 피에조 컨트롤 밸브의 경우, 일반적인 스트로크 범위가 100㎛ 미만이어서 열팽창이나 크리프에 의한 밸브시트 두께의 변화에 대응할 수 없어, 고온 상태의 사양에 대응할 수 없다고 하는 문제도 있었다.
본 발명자들은 예의 연구한 결과, 헬륨 가스와 같이 분자 지름이 작은 가스를 다이어프램 밸브의 유로에 흘릴 때에, 금속 다이어프램의 수지 코팅을 가스가 투과하는 투과 리크에 의해, 도 9에 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 금속 다이어프램(5)의 둘레 가장자리부로부터 다이어프램 밸브의 외부로 가스(G)가 누출되는 외부 리크를 발생하는 것을 찾아냈다.
그래서, 본 발명에 따른 다이어프램 밸브는, 유로가 형성된 바디와, 상기 유로에 형성된 시트와, 상기 시트에 대하여 접촉 또는 이반함으로써 상기 유로를 개폐하는 금속 다이어프램과, 상기 금속 다이어프램의 양 측면의 둘레 가장자리부를 각각 협지해서 상기 금속 다이어프램을 상기 바디에 고정하는 한쌍의 협지부와, 상기 금속 다이어프램을 상기 시트에 대하여 접촉 또는 이반시키는 액츄에이터를 구비하고, 상기 금속 다이어프램의 시트 측면은 상기 시트 측면과 상기 협지부의 협지 영역을 제외하는 영역이며, 상기 협지 영역에 둘러싸이는 영역 내의 적어도 상기 시트와의 접촉 영역에 불소 수지 코팅이 형성되어 있다.
상기 불소 수지 코팅은, 일실시형태에 있어서 상기 협지 영역에 둘러싸이는 전체 영역에 형성되어 있다.
또한, 상기 불소 수지 코팅은, 일실시형태에 있어서 상기 시트와의 접촉 영역에만 형성되어 있다.
또한, 상기 불소 수지 코팅은, 일실시형태에 있어서 상기 시트와의 접촉 영역, 및, 상기 시트와의 접촉 영역에 둘러싸이는 영역에만 형성되어 있다.
또한, 일실시형태에 있어서 상기 금속 다이어프램의 시트측의 면에 접촉하는 상기 협지부는 금속제이다.
또한, 상기 불소 수지 코팅은, 일실시형태에 있어서 연마 처리에 의해, Ra≤0.1㎛의 표면 거칠기를 갖는다.
본 발명에 의하면, 금속 다이어프램은 시트측의 면에 있어서 협지부에 의해 협지되는 협지 영역에 불소 수지 코팅을 실시하지 않고 모재 금속을 노출시킴으로써, 상기 투과 리크에 의한 외부 리크를 방지할 수 있음과 아울러 고온 환경 하에서의 사용도 가능해진다. 한편, 본 발명에 의하면, 금속 다이어프램은 시트와의 접촉 영역에는 불소 수지 코팅을 실시함으로써 시트에 대한 접촉과 이반을 반복하여도 손상이나 마모는 방지되어, 시트 리크가 방지된다.
또한, 상기 불소 수지 코팅에 연마 처리를 실시하는 것에 의해, 수지 표면의 요철을 줄임으로써 상기 투과 리크에 의한 시트 리크를 저감할 수 있다. 또한, 수지 표면의 요철을 줄임으로써 시트와의 충돌에 의한 파티클의 발생도 억제할 수 있다. 또한, 연마 처리에 의해 상기 불소 수지 코팅의 실효 표면적을 저감함으로써, 불소 수지 코팅으로부터의 방출 가스량 및 가스의 흡착량을 저감할 수도 있다.
또한, 연마 처리를 실시함으로써 코팅 막두께는 수십㎛로 얇게 할 수 있으므로, 밸브시트를 수지제로 했을 때의 열에 의한 팽창이나 크리프에 의한 두께의 변동과 비교하여, 그 영향은 무시할 수 있는 정도의 변화밖에 없다고 하는 효과를 갖는다. 따라서, 일반적인 스트로크 범위가 100㎛ 미만인 피에조 컨트롤 밸브에 있어서도 고온 상태의 사양에 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 일실시형태로서 폐쇄 상태를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 다이어프램 밸브의 개방 상태를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나 타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 다른 실시형태를 포함하는 기화 공급 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 기화 공급 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 9는 종래의 다이어프램 밸브의 요부 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 다이어프램 밸브의 개방 상태를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 구성요소인 금속 다이어프램을 나 타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 다른 실시형태를 포함하는 기화 공급 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 기화 공급 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 9는 종래의 다이어프램 밸브의 요부 확대 단면도이다.
본 발명의 일실시형태에 대해서, 이하에 도 1∼도 8을 참조하면서 설명한다. 또, 전체 도면을 통해서 동일 또는 유사의 구성요소에 대해서는 같은 부호를 붙이고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 다이어프램 밸브(1)는, 유로(2)가 형성된 바디(3)와, 상기 유로(2)에 형성된 시트(4)와, 상기 시트(4)에 대하여 접촉 또는 이반함으로써 상기 유로(2)를 개폐하는 금속 다이어프램(5)과, 상기 금속 다이어프램(5)의 양 측면의 둘레 가장자리부을 각각 협지해서 상기 금속 다이어프램(5)을 상기 바디(3)에 고정하는 한쌍의 협지부(6, 7)와, 상기 금속 다이어프램(5)을 상기 시트(4)에 대하여 접촉 또는 이반시키는 액츄에이터(8)를 구비하고 있다.
바디(3)는, 예를 들면 스테인리스강 등의 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 협지부(6, 7)는 어느 것이나 금속(합금을 포함한다.)으로 형성될 수 있다. 도시예에 있어서, 금속 다이어프램(5)의 시트 측면(5a)에 접촉하는 협지부(7)는, 바디(3)의 유로(2)에 형성된 개구부에 바디(3)에 일체적으로 형성되어 있다.
상기 협지부(6)는, 후술의 브릿지(12)를 개재하여, 통형상 가이드 부재(9)를 바디(3)에 나사 삽입함으로써 금속 다이어프램(5)을 압박한다. 그것에 의해, 금속 다이어프램(5)은 협지부(6)와 협지부(7)에 의하여 양 측면의 둘레 가장자리부을 각각 협지하여 바디(3)에 고정되어 있다.
통형상 가이드 부재(9)에 밸브봉 케이스(10)가 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 브릿지(12)는 밸브봉 케이스(10)를 관통해서 밸브봉 케이스(10) 내로 연장되어, 밸브봉 케이스(10) 내에 수용된 압전소자(11)를 지지하고 있다. 압전소자(11)는 전압의 인가에 의해 신장하고, 이 신장을 이용하여 상기 금속 다이어프램(5)을 상기 시트(4)에 대하여 접촉 또는 이반시키는 액츄에이터(8)를 구성한다. 이 종류의 액츄에이터는, 예를 들면, 국제공개 제2011/067891호, 국제공개 제2016/174832호 등에 의해 이미 알려져 있으므로 상세한 설명을 생략한다. 이 종류의 다이어프램 밸브에는 노멀 클로즈 타입과 노멀 오픈 타입이 있다. 또한, 이 종류의 다이어프램 밸브에 있어서, 고온 가스용으로서 인바(invar) 등으로 형성한 스페이서를 밸브봉 케이스 내의 압전소자의 하방에 수용하는 타입(도 7)도 있다.
금속 다이어프램(5)은 박막 금속판에 의해 원형의 접시 형상으로 형성되어 있다. 금속 다이어프램(5)의 모재는, 스프론 등의 금속(합금을 포함한다.)으로 형성되어 있다. 금속 다이어프램(5)은 특별하게 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 직경 5∼50㎜, 두께 20∼400㎛로 할 수 있다.
상기 금속 다이어프램(5)의 시트(4)와 접하는 측의 시트 측면(5a)은, 상기 시트 측면(5a)이 상기 협지부(7)에 의해 협지되는 협지 영역(D-C)(도 3)을 제외하는 영역이며, 상기 협지 영역(D-C)에 둘러싸이는 내측의 영역(C)(도 4) 내의 적어도 상기 시트(4)와의 접촉 영역(B-A)(도 5)에, 불소 수지 코팅이 형성되어 있다. 불소 수지 코팅이 형성되는 영역은, 상기 시트(4)와의 접촉 영역(B-A)(도 5)이 최소 영역이며, 상기 협지 영역(D-C)에 둘러싸이는 영역(C)(도 4)이 최대 영역이다.
소정 실시형태에 있어서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 불소 수지 코팅은 상기 시트(4)와의 접촉 영역(B-A), 및, 상기 시트(4)와의 접촉 영역(B-A)에 둘러싸이는 영역(A)에만, 즉, 영역(B)에만 형성된다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 불소 수지 코팅은 상기 제 1 접촉 영역(D-C)에 둘러싸이는 전체 영역(C)(도 4)에 형성된다.
불소 수지 코팅은 20∼50㎛ 정도의 두께로 하는 것이 바람직하고, 도시예에서는, PFA(퍼플루오로알콕시불소 수지)를 30∼35㎛의 두께로 코팅한 후, 연마 처리에 의해 20∼25㎛의 두께로 되어 있다. 불소 수지 코팅은, 예를 들면, 연마 처리 전에 있어서 표면 거칠기 Ra≤0.8㎛이며, 연마 처리에 의해 Ra≤0.1㎛로 할 수 있다. 이 표면 거칠기는 Ra≤0.1㎛로 함으로써 실효 표면적이 감소하여 이물의 부착을 저감시킨다. 표면 거칠기는 Ra≤0.05㎛로 하는 것이 바람직하고, Ra≤0.02㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 불소 수지 코팅은, PFA 대신에 PTFE 수지(폴리테트라플루오로에틸렌), FEP 수지(4불화 에틸렌·6불화 프로필렌 공중합체) 등의 다른 불소 수지에 의해 형성할 수도 있다.
불소 수지 코팅과 금속 다이어프램(5)의 모재(스프론 등의 금속계 재료)의 사이에 하지로서의 접착층을 형성할 수 있다. 상기 접착층은, 예를 들면, 두께 5∼10㎛의 PAI(폴리아미드이미드)의 층을 에이징 열처리에 의해 형성할 수 있다.
협지 영역(D-C)에는 불소 수지 코팅이 형성되어 있지 않고, 금속 다이어프램(5)의 모재 금속에 협지부(7)가 압박 접촉하기 때문에, 분자지름이 작은 가스가 수지를 투과하는 투과 리크를 방지할 수 있다. 그 결과, 금속 다이어프램(5)의 둘레 가장자리부로부터 다이어프램 밸브(1)의 외부로의 가스의 투과 리크를 방지할 수 있다. 진공법에 의한 헬륨 리크 테스트에서도 투과 리크가 방지되어 있는 것이 확인되었다.
또한, 금속 다이어프램(5)과 시트(4)의 접촉 영역(B-A)(도 5)에는, 불소 수지 코팅이 형성되어 있기 때문에 금속 모재의 손상 등을 방지하고, 시트 리크도 방지할 수 있다. 또한, 상기 불소 수지 코팅을 상기 협지 영역(D-C)에 둘러싸이는 전체 영역(C)에 형성함으로써, 금속 다이어프램(5)은 프로세스 가스와 접촉하는 부분의 전체 영역이 보호되어, 프로세스 가스의 분해 생성물 등에 의한 부식이 방지될 수 있다.
또한, 상기 불소 수지 코팅에 연마 처리를 실시하는 것에 의해, 수지 표면의 요철을 줄임으로써 상기 투과 리크를 저감할 수 있다. 또한, 연마 처리에 의해 상기 불소 수지 코팅 표면의 요철을 줄임으로써, 시트(4)와의 충돌에 의한 파티클의 발생도 억제할 수 있다. 또한, 연마 처리에 의해 상기 불소 수지 코팅의 실효 표면적을 저감함으로써, 불소 수지 코팅으로부터의 방출 가스량 및 가스의 흡착량을 저감할 수도 있다.
상기 구성을 갖는 다이어프램 밸브를 장착한 유체 제어 장치를 기화기와 조합시킨 기화 공급 장치를 사용한 시트 리크 시험에 대해서 다음에 설명한다.
도 7은 상기 기화 공급 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 기화 공급 장치(20)는, 액체 원료(L)를 히터(H)에 의해 가열해서 기화시키는 기화기(21)와, 기화기(21)로부터 송출되는 가스(G)의 유량을 제어하는 유량 제어 장치(22)와, 기화기(21)로의 액체 원료(L)의 공급로(23)에 개재된 제 1 개폐 밸브(24)와, 기화기(21)에서 기화되어 유량 제어 장치(22)에 보내어지는 가스(G)의 압력을 검출하기 위한 압력 검출기(25)를 구비하고 있다. 기화기(21)에, 액체 원료(L)의 예비 가열용 블록체(26)가 연결되어 있다. 유량 제어 장치(22)의 하류측에 제 2 개폐 밸브(27)가 접속되어 있다.
유량 제어 장치(22)는, 도 7 및 그 부분 확대 도 8을 참조하여, 다이어프램 밸브(1)의 바디(3)에, 금속 다이어프램(5)의 하류측의 유로(2)에 개재되어 미세구멍이 형성된 구멍이 뚫린 박판(28)과, 금속 다이어프램(5)과 구멍이 뚫린 박판(28) 사이의 유로(2) 내의 압력을 검출하는 유량 제어용 압력 검출기(29)를 구비하고, 유량 제어용 압력 검출기(29)의 검출값에 의거하여 액츄에이터(8)를 제어한다. 액츄에이터(8)는, 통형상 가이드 부재(9)에 슬라이딩 가능하게 삽입된 밸브봉 케이스(10)와, 밸브봉 케이스(10)의 하부에 형성된 구멍(10a, 10a)을 관통하여 통형상 가이드 부재(9)에 의해 바디(3)에 압박 고정된 브릿지(12)와, 밸브봉 케이스(10) 내에 수용됨과 아울러 브릿지(12)에 지지된 방열 스페이서(30) 및 압전소자(11)와, 밸브봉 케이스(10)의 외주에 돌출 설치되고 통형상 가이드 부재(9)에 형성된 구멍(9a)을 관통해서 연장되는 플랜지 수용부(10b)와, 플랜지 수용부(10b)에 장착된 플랜지체(31)와, 통형상 가이드 부재(9)의 상단부에 형성된 플랜지부(9b)와, 플랜지부(9b)와 플랜지체(31) 사이에 압축 상태로 설치된 코일 스프링(32)을 구비하고 있다. 방열 스페이서(30)는 인바재 등으로 형성되어 있고, 유로(2)에 고온의 가스가 흘러도 압전소자(11)가 내열온도 이상으로 되는 것을 방지한다.
압전소자(11)의 비통전시에는, 코일 스프링(32)에 의해 밸브봉 케이스(10)가 도 7의 하방으로 밀리고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 금속 다이어프램(5)이 시트(4)에 접촉하여 유로(2)를 닫고 있다. 압전소자(11)에 통전함으로써 압전소자(11)가 신장하고, 코일 스프링(32)의 탄성력에 저항해서 밸브봉 케이스(10)를 도 8의 상방으로 들어올리면 금속 다이어프램(5)이 자기 탄성력에 의하여 원래의 역접시 형상(도 2 참조)으로 복귀해서 유로(2)가 개통한다. 또, 도 7 및 도 8에 나타내는 다이어프램 밸브(1)의 시트(4) 및 유로(2)의 형상은, 도 1 및 2에 나타낸 시트(4) 및 유로(2)와는 다르다.
유량 제어 장치(22)는, 구멍이 뚫린 박판(28)의 적어도 상류측의 가스 압력을 유량 제어용 압력 검출기(29)에 의해 검출하고, 검출한 압력신호에 의거하여 압전소자(11)를 구동함으로써, 유로(2)에 개재된 금속 다이어프램(5)을 개폐시켜서 유량 제어한다. 구멍이 뚫린 박판(28)의 상류측의 절대압력이 구멍이 뚫린 박판(28)의 하류측의 절대압력의 약 2배 이상(임계 팽창 조건)으로 되면 구멍이 뚫린 박판(28)의 미세구멍을 통과하는 가스가 음속으로 되어, 그 이상의 유속으로 되지 않기 때문에, 그 유량은 미세구멍 상류측의 압력에만 의존하고, 구멍이 뚫린 박판(28)의 미세구멍을 통과하는 유량은 압력에 비례한다고 하는 원리를 이용하고 있다. 또, 도시하지 않지만, 구멍이 뚫린 박판(28)의 하류측의 압력도 검출하여, 구멍이 뚫린 박판(28)의 상류측과 하류측의 차압에 의거하여 유량 제어하는 것도 가능하다. 또, 구멍이 뚫린 박판(28)은, 도시예에서는 오리피스가 형성된 오리피스 플레이트이지만, 구멍이 뚫린 박판(28)의 구멍은 오리피스에 한하지 않고 유체를 좁히는 구조의 것이면 된다.
상기 시트 리크 시험에 있어서의 조건은 이하와 같다:
금속 다이어프램은 스프론 510제이고 직경 15㎜로 했다. 불소 수지 코팅은, 재질을 PFA로 하고, 연마 처리 후의 표면 거칠기 Ra≤0.02㎛, 연마 처리 후의 두께 약 20∼25㎛이고, 상기 협지 영역에 둘러싸인 전체 영역에 형성했다(도 4의 형태). 하지 접착층은, 재질을 PAI로 하고, 두께 5∼10㎛로 했다.
불소 수지 코팅을 형성하고 있지 않은 올메탈의 금속 다이어프램을 비교예로 했다.
시험 방법은 이하의 순서로 행하였다.
순서 1. 유량 제어 장치(22)의 바디(3)를 210℃로 가열한 후, 다이어프램 밸브(1)를 닫고, 제 2 개폐 밸브(27)를 열고, 다이어프램 밸브(1)의 2차측을 감압(진공)으로 한다.
순서 2. 제 1 개폐 밸브(24)를 2초간 열고, 기화기(21)의 내부에 TEOS(테트라에톡시실란)을 밀봉하고, 압력 검출기(25)의 압력을 210℃, 200kPa(abs)의 고온 고압 상태로 한다.
순서 3. 제 2 개폐 밸브(27)를 닫은 순간부터 2분 후의 유량 제어용 압력 검출기(29)의 출력으로부터, 빌드업법을 이용하여 시트 리크량을 산출한다.
빌드업법은, 유로에 개재된 소정의 체적(빌드업 체적(V)) 내의 압력 상승률(ΔP/Δt)과 온도(T)를 측정함으로써 Q=(ΔP/Δt)×V/RT의 관계(R은 기체정수)를 이용하여 유량(Q)을 측정하는 방법이다. 본 시트 리크 시험에 있어서, 빌드업 체적(V)은 다이어프램 밸브(1)로부터 제 2 개폐 밸브(27)까지의 유로 내의 체적이며, 2.23cc이었다.
상기 시트 리크 시험의 결과, 다이어프램 밸브의 개폐를 50만회 반복한 결과, 비교예에서는 판정기준인 4.2×10-5Pa·㎥/초를 초과하는 리크가 있었지만, 실시예에서는 거의 리크가 없었다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정 해석되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경이 가능하다.
1 : 다이어프램 밸브
2 : 유로
3 : 바디
4 : 시트
5 : 금속 다이어프램
6, 7 : 협지부
8 : 액츄에이터
2 : 유로
3 : 바디
4 : 시트
5 : 금속 다이어프램
6, 7 : 협지부
8 : 액츄에이터
Claims (6)
- 유로가 형성된 바디와,
상기 유로에 형성된 시트와,
상기 시트에 대하여 접촉 또는 이반함으로써 상기 유로를 개폐하는 금속 다이어프램과,
상기 금속 다이어프램의 양 측면의 둘레 가장자리부를 각각 협지해서 상기 금속 다이어프램을 상기 바디에 고정하는 한쌍의 협지부와,
상기 금속 다이어프램을 상기 시트에 대하여 접촉 또는 이반시키는 액츄에이터를 구비하고,
상기 금속 다이어프램의 시트 측면은, 상기 시트 측면과 상기 협지부의 협지 영역을 제외한 영역이며, 상기 협지 영역에 둘러싸이는 영역 내의 적어도 상기 시트와의 접촉 영역에 불소 수지 코팅이 형성되어 있는 다이어프램 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 불소 수지 코팅은 상기 협지 영역에 둘러싸이는 전체 영역에 형성되어 있는 다이어프램 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 불소 수지 코팅은 상기 시트와의 접촉 영역에만 형성되어 있는 다이어프램 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 불소 수지 코팅은, 상기 시트와의 접촉 영역, 및, 상기 시트와의 접촉 영역에 둘러싸이는 영역에만 형성되어 있는 다이어프램 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 다이어프램의 시트측의 면에 접촉하는 상기 협지부는 금속제인 다이어프램 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 불소 수지 코팅은, 연마 처리에 의해 Ra≤0.1㎛의 표면 거칠기를 갖는 다이어프램 밸브.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020247004964A KR20240024359A (ko) | 2019-08-30 | 2020-06-12 | 다이어프램 밸브 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2019-159103 | 2019-08-30 | ||
JP2019159103 | 2019-08-30 | ||
PCT/JP2020/023183 WO2021039027A1 (ja) | 2019-08-30 | 2020-06-12 | ダイヤフラムバルブ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020247004964A Division KR20240024359A (ko) | 2019-08-30 | 2020-06-12 | 다이어프램 밸브 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220029730A true KR20220029730A (ko) | 2022-03-08 |
Family
ID=74683642
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020227003705A KR20220029730A (ko) | 2019-08-30 | 2020-06-12 | 다이어프램 밸브 |
KR1020247004964A KR20240024359A (ko) | 2019-08-30 | 2020-06-12 | 다이어프램 밸브 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020247004964A KR20240024359A (ko) | 2019-08-30 | 2020-06-12 | 다이어프램 밸브 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11976748B2 (ko) |
JP (1) | JPWO2021039027A1 (ko) |
KR (2) | KR20220029730A (ko) |
CN (1) | CN114270083A (ko) |
TW (1) | TWI760774B (ko) |
WO (1) | WO2021039027A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020217960A1 (ja) * | 2019-04-26 | 2020-10-29 | 株式会社フジキン | ダイヤフラム、バルブ、およびダイヤフラムの製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004074722A1 (ja) | 2003-02-18 | 2004-09-02 | Fujikin Incorporated | 真空排気系用のダイヤフラム弁 |
WO2011067891A1 (ja) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 株式会社フジキン | 圧電駆動式バルブ及び圧電駆動式流量制御装置 |
WO2016174832A1 (ja) | 2015-04-30 | 2016-11-03 | 株式会社フジキン | 気化供給装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IE53568B1 (en) * | 1982-01-02 | 1988-12-07 | Imi Marston Ltd | A bursting disc utilising flexible graphite |
JPS62101976A (ja) | 1985-10-25 | 1987-05-12 | Tlv Co Ltd | 減圧弁 |
JP4085012B2 (ja) | 2003-02-13 | 2008-04-30 | 忠弘 大見 | 真空排気系用バルブ |
JP4502651B2 (ja) * | 2003-09-26 | 2010-07-14 | 旭有機材工業株式会社 | 弁およびその弁を有する流体システム |
US7243903B2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-07-17 | Wincek Christopher P | Valve diaphragm with a compression restraining ring, and valve including same |
KR100994527B1 (ko) * | 2007-07-20 | 2010-11-16 | 씨케이디 가부시키 가이샤 | 수동밸브 |
JP5577590B2 (ja) | 2007-12-03 | 2014-08-27 | ダイキン工業株式会社 | 成形体、ダイヤフラム弁、ダイヤフラムポンプ及びその製造方法 |
JP5153898B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2013-02-27 | セントラル硝子株式会社 | ハロゲンガス又はハロゲン化合物ガスの充填容器用バルブ |
JP5753352B2 (ja) * | 2010-07-20 | 2015-07-22 | 株式会社Screenホールディングス | ダイヤフラムバルブおよびこれを備えた基板処理装置 |
JP5985314B2 (ja) * | 2012-09-07 | 2016-09-06 | 株式会社堀場エステック | 弁要素及び流体制御弁 |
US9845895B2 (en) * | 2013-01-11 | 2017-12-19 | Minipumps, Llc | Diaphragm check valves and methods of manufacture thereof |
US10480670B2 (en) * | 2016-04-07 | 2019-11-19 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Valve element and fluid control valve |
JP7045839B2 (ja) * | 2017-12-08 | 2022-04-01 | 株式会社キッツエスシーティー | 流体制御バルブ |
-
2020
- 2020-06-12 CN CN202080056892.0A patent/CN114270083A/zh active Pending
- 2020-06-12 US US17/638,772 patent/US11976748B2/en active Active
- 2020-06-12 WO PCT/JP2020/023183 patent/WO2021039027A1/ja active Application Filing
- 2020-06-12 JP JP2021542028A patent/JPWO2021039027A1/ja active Pending
- 2020-06-12 KR KR1020227003705A patent/KR20220029730A/ko active Application Filing
- 2020-06-12 KR KR1020247004964A patent/KR20240024359A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-06-23 TW TW109121281A patent/TWI760774B/zh active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004074722A1 (ja) | 2003-02-18 | 2004-09-02 | Fujikin Incorporated | 真空排気系用のダイヤフラム弁 |
WO2011067891A1 (ja) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 株式会社フジキン | 圧電駆動式バルブ及び圧電駆動式流量制御装置 |
WO2016174832A1 (ja) | 2015-04-30 | 2016-11-03 | 株式会社フジキン | 気化供給装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20240024359A (ko) | 2024-02-23 |
TWI760774B (zh) | 2022-04-11 |
CN114270083A (zh) | 2022-04-01 |
US11976748B2 (en) | 2024-05-07 |
JPWO2021039027A1 (ko) | 2021-03-04 |
WO2021039027A1 (ja) | 2021-03-04 |
TW202108918A (zh) | 2021-03-01 |
US20220268365A1 (en) | 2022-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6910181B2 (ja) | 弁要素、流体制御弁及び半導体製造装置 | |
JP6141663B2 (ja) | 流体制御弁 | |
TWI289244B (en) | Fluid control valve | |
US8960644B2 (en) | Valve seat structure of fluid control valve | |
WO2007026448A1 (ja) | ダイレクトタッチ型メタルダイヤフラム弁 | |
US20190257432A1 (en) | Fluid control valve and fluid control valve manufacturing method | |
KR20220029730A (ko) | 다이어프램 밸브 | |
US20130206254A1 (en) | Flow-regulating apparatus | |
JP2022076122A (ja) | 定圧弁 | |
US11899475B2 (en) | Fluid control valve and fluid control device | |
JP2018096493A (ja) | 流量制御弁 | |
JP7187015B2 (ja) | ダイヤフラムバルブ及び流量制御装置 | |
WO2023119828A1 (ja) | 流量制御弁、流量制御弁の製造方法および流量制御装置 | |
TWI742616B (zh) | 隔膜、閥、及隔膜的製造方法 | |
JP2529388B2 (ja) | ガス流量制御装置用バルブ | |
US20230349469A1 (en) | Constant-pressure valve | |
US20240167577A1 (en) | Controller and vaporization supply device | |
TW202225892A (zh) | 壓力感測器 | |
JP2001014035A (ja) | 流量制御装置 | |
JP2022096399A (ja) | 流体制御器 | |
JP2000322129A (ja) | マスフローコントローラ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
A107 | Divisional application of patent | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2024101000316; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20240213 Effective date: 20240430 |