KR20220060473A - 정압 밸브 - Google Patents

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KR20220060473A
KR20220060473A KR1020210129756A KR20210129756A KR20220060473A KR 20220060473 A KR20220060473 A KR 20220060473A KR 1020210129756 A KR1020210129756 A KR 1020210129756A KR 20210129756 A KR20210129756 A KR 20210129756A KR 20220060473 A KR20220060473 A KR 20220060473A
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shaft
valve
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diaphragm
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KR1020210129756A
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Inventor
야스노리 와타나베
타케시 무라카미
Original Assignee
아드반스 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 다이어프램의 굴곡성이 우수함과 함께 파티클의 발생을 저감시킬 수 있는 정압 밸브를 제공한다.
[해결 수단] 밸브체(21)에는, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브체측 맞닿음면(21x)이 형성되고, 샤프트(31)에는, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 샤프트측 맞닿음면(31x)이 형성되고, 유량 제어 유로(13)에는, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브시트측 맞닿음면(41x)이 형성되고, 밸브체측 맞닿음면(21x) 또는 밸브시트측 맞닿음면(41x)에는, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)가 형성되고, 밸브체측 맞닿음면(21x) 또는 샤프트측 맞닿음면(31x)에는, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)가 형성되고, 샤프트(31)와 샤프트측 다이어프램(32)을, PTFE와 PFA를 접합한 복합재로 형성하고, 샤프트측 다이어프램(32)을, PTFE에 의해서 형성하고, 샤프트측 맞닿음면(31x)을, PFA에 의해서 형성했다.

Description

정압 밸브{CONSTANT PRESSURE VALVE}
본 발명은, 유입 유로로부터 유입되는 피제어 유체에 의한 유입측 압력이 변동하더라도, 유출 유로로부터 유출되는 피제어 유체에 의한 유출측 압력을 일정하게 유지하는 정압 밸브에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조의 실리콘 웨이퍼 프로세스에서의 세정, 박리 공정에서는, 강산이나 강알칼리 등의 부식성이 높은 약액을 사용한다.
또, 밸브로부터의 금속이나 유기물 용질은 허용되지 않고, 세정, 박리 공정에서 이용되는 약액에는, 매우 높은 청정도가 요구된다. 그 때문에, 약액을 흘려보내는 밸브에는, 내산성, 내알칼리성이 우수하고 저용출 재료인 플루오린(불소) 수지가 채용된다.
반도체 제조 공정에 있어서의 유체의 유통 경로에 파티클이 혼입되는 것은, 제품의 수율에 큰 영향을 미치기 때문에, 밸브로부터의 파티클의 발생은 허용되지 않는다.
그 때문에, 고순도 약액, 초순수의 공급용 밸브로서, 밸브의 접액부에 슬라이딩부(접동부)로부터의 발진이 영향을 미치지 않도록, 다이어프램으로 구동부와 접액부를 격리시키는 구조가 채용되고 있다.
예를 들면 특허문헌 1에서는, 피제어 유체가 유입되는 유입 유로와, 피제어 유체가 유출되는 유출 유로와, 유입 유로와 유출 유로 사이에 위치하는 유량 제어 유로와, 유량 제어 유로에 배치되는 밸브체와, 밸브체를 변위시키는 밸브체측 다이어프램과, 밸브체를 압압(押壓)하는 샤프트와, 샤프트를 변위시키는 샤프트측 다이어프램을 가지고, 밸브체측 다이어프램의 한쪽에는 유입 유로가 연통되고, 밸브체측 다이어프램의 다른쪽에는 밸브체측 가압실이 형성되고, 샤프트측 다이어프램의 한쪽에는 유출 유로가 연통되고, 샤프트측 다이어프램의 다른쪽에는 샤프트측 가압실이 형성된 정압 밸브를 제안하고 있다.
일본공개특허 특개2000－193106호 공보
내약품성 및 굴곡성이 우수하고, 장수명인(수명이 긴) 재료로서 PTFE(사플루오린화 에틸렌 수지)가 있다.
그러나, 요즈음에는, 더 높은 반도체 제조 프로세스의 미세화(10 ㎚ 프로세스 이하)의 개발에 수반하여, 절삭 가공면으로부터의 발진에 대해서도 개선이 요구되게 되었으며, PTFE를 이용해도 요구에 충분히 대응하기 어려워졌다.
그래서 본 발명은, 다이어프램의 굴곡성이 우수함과 함께 파티클의 발생을 저감시킬 수 있는 정압 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1 기재의 본 발명의 정압 밸브는, 피제어 유체가 유입되는 유입 유로(11)와, 상기 피제어 유체가 유출되는 유출 유로(12)와, 상기 유입 유로(11)와 상기 유출 유로(12) 사이에 위치하는 유량 제어 유로(13)와, 상기 유량 제어 유로(13)에 배치되는 밸브체(21)와, 상기 밸브체(21)를 변위시키는 밸브체측 다이어프램(22)과, 상기 밸브체(21)를 압압하는 샤프트(31)와, 상기 샤프트(31)를 변위시키는 샤프트측 다이어프램(32)을 가지고, 상기 밸브체측 다이어프램(22)의 한쪽에는 상기 유입 유로(11)가 연통되고, 상기 밸브체측 다이어프램(22)의 다른쪽에는 밸브체측 가압실(14)이 형성되고, 상기 샤프트측 다이어프램(32)의 한쪽에는 상기 유출 유로(12)가 연통되고, 상기 샤프트측 다이어프램(32)의 다른쪽에는 샤프트측 가압실(15)이 형성되고, 상기 유입 유로(11)로부터 유입되는 상기 피제어 유체에 의한 유입측 압력이 변동하더라도, 상기 밸브체측 다이어프램(22) 및 상기 샤프트측 다이어프램(32)이 변형되는 것에 의해서, 상기 유출 유로(12)로부터 유출되는 상기 피제어 유체에 의한 유출측 압력을 일정하게 유지하는 정압 밸브로서, 상기 밸브체(21)에는, 상기 밸브체(21) 및 상기 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브체측 맞닿음면(21x)이 형성되고, 상기 샤프트(31)에는, 상기 밸브체(21) 및 상기 샤프트(31)의 상기 이동 방향에 대해서 수직인 샤프트측 맞닿음면(31x)이 형성되고, 상기 유량 제어 유로(13)에는, 상기 밸브체(21) 및 상기 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브시트측 맞닿음면(41x)이 형성되고, 상기 밸브체측 맞닿음면(21x) 또는 상기 밸브시트측 맞닿음면(41x)에는, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)가 형성되고, 상기 밸브체측 맞닿음면(21x) 또는 상기 샤프트측 맞닿음면(31x)에는, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)가 형성되고, 상기 샤프트(31)와 상기 샤프트측 다이어프램(32)을, PTFE와 PFA를 접합한 복합재로 형성하고, 상기 샤프트측 다이어프램(32)을, 상기 PTFE에 의해서 형성하고, 상기 샤프트측 맞닿음면(31x)을, 상기 PFA에 의해서 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 2 기재의 본 발명은, 청구항 1에 기재된 정압 밸브에 있어서, 상기 밸브체(21)와 상기 밸브체측 다이어프램(22)을, 상기 복합재로 형성하고, 상기 밸브체측 다이어프램(22)을, 상기 PTFE에 의해서 형성하고, 상기 밸브체측 맞닿음면(21x)을, 상기 PFA에 의해서 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 3 기재의 본 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 정압 밸브에 있어서, 상기 밸브체측 맞닿음면(21x)을, 상기 PFA에 의해서 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 4 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 정압 밸브에 있어서, 상기 밸브 폐색용 맞닿음부(41y) 및 상기 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)를, 상기 PFA에 의해서 형성한 것을 특징으로 한다.
청구항 5 기재의 본 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 정압 밸브에 있어서, 유로 형성용 보디(41)와, 밸브체측 보디(42)와, 샤프트측 보디(43)로, 보디(40)를 구성하고, 상기 유로 형성용 보디(41)는, 상기 유입 유로(11)와, 상기 유출 유로(12)와, 상기 유량 제어 유로(13)를 형성하고, 상기 밸브체측 보디(42)는, 상기 밸브체측 가압실(14)을 형성하고, 상기 샤프트측 보디(43)는, 상기 샤프트측 가압실(15)을 형성하고, 상기 밸브체측 다이어프램(22)은, 상기 밸브체측 보디(42)에 의해서 상기 유로 형성용 보디(41)에 고정되고, 상기 샤프트측 다이어프램(32)은, 상기 샤프트측 보디(43)에 의해서 상기 유로 형성용 보디(41)에 고정되고, 상기 밸브체측 보디(42) 및 상기 샤프트측 보디(43)를, 상기 PTFE에 의해서 형성하고, 상기 유로 형성용 보디(41)를, 상기 PFA에 의해서 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정압 밸브에 의하면, 밸브체측 맞닿음면, 샤프트측 맞닿음면, 및 밸브시트측 맞닿음면을, 밸브체 및 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 면으로 하고, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부에 의해서, 밸브체측 맞닿음면과 밸브시트측 맞닿음면을 맞닿게 하고, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부에 의해서, 밸브체측 맞닿음면과 샤프트측 맞닿음면을 맞닿게 하기 때문에, 맞닿음에 의한 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 샤프트와 샤프트측 다이어프램을 복합재로 형성함으로써, 샤프트와 샤프트측 다이어프램이 다른 부재로 형성되는 경우와 비교해서 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 샤프트측 다이어프램을 PTFE에 의해서 형성함으로써 굴곡성이 우수하고, 샤프트측 맞닿음면을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 1실시예에 의한 정압 밸브를 도시하는 단면도.
도 2는, 같은(同) 정압 밸브의 동작 상태를 도시하는 단면도.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 의한 정압 밸브를 도시하는 단면도.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 정압 밸브를 도시하는 단면도.
본 발명의 제1의 실시형태에 의한 정압 밸브는, 밸브체(弁體)에는, 밸브체 및 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브체측 맞닿음면(當接面)이 형성되고, 샤프트에는, 밸브체 및 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 샤프트측 맞닿음면이 형성되고, 유량 제어 유로에는, 밸브체 및 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브시트(弁座)측 맞닿음면이 형성되고, 밸브체측 맞닿음면 또는 밸브시트측 맞닿음면에는, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부가 형성되고, 밸브체측 맞닿음면 또는 샤프트측 맞닿음면에는, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부가 형성되고, 샤프트와 샤프트측 다이어프램을, PTFE와 PFA를 접합한 복합재로 형성하고, 샤프트측 다이어프램을, PTFE에 의해서 형성하고, 샤프트측 맞닿음면을, PFA에 의해서 형성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 밸브체측 맞닿음면, 샤프트측 맞닿음면, 및 밸브시트측 맞닿음면을, 밸브체 및 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 면으로 하고, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부에 의해서, 밸브체측 맞닿음면과 밸브시트측 맞닿음면을 맞닿게 하고, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부에 의해서, 밸브체측 맞닿음면과 샤프트측 맞닿음면을 맞닿게 하기 때문에, 맞닿음에 의한 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 샤프트와 샤프트측 다이어프램을 복합재로 형성함으로써, 샤프트와 샤프트측 다이어프램이 다른 부재로 형성되는 경우와 비교해서 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 샤프트측 다이어프램을 PTFE에 의해서 형성함으로써 굴곡성이 우수하고, 샤프트측 맞닿음면을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제2의 실시형태는, 제1의 실시형태에 의한 정압 밸브에 있어서, 밸브체와 밸브체측 다이어프램을, 복합재로 형성하고, 밸브체측 다이어프램을, PTFE에 의해서 형성하고, 밸브체측 맞닿음면을, PFA에 의해서 형성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 밸브체와 밸브체측 다이어프램을 복합재로 형성함으로써, 밸브체와 밸브체측 다이어프램이 다른 부재로 형성되는 경우와 비교해서 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 밸브체측 다이어프램을 PTFE에 의해서 형성함으로써 굴곡성이 우수하고, 밸브체측 맞닿음면을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제3의 실시형태는, 제1 또는 제2의 실시형태에 의한 정압 밸브에 있어서, 밸브체측 맞닿음면을, PFA에 의해서 형성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 밸브체측 맞닿음면을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제4의 실시형태는, 제1 내지 제3의 실시형태에 의한 정압 밸브에 있어서, 밸브 폐색용 맞닿음부 및 밸브체 압압용 맞닿음부를, PFA에 의해서 형성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 밸브 폐색용 맞닿음부 및 밸브체 압압용 맞닿음부를 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제5의 실시형태는, 제1 내지 제4의 실시형태에 의한 정압 밸브에 있어서, 유로 형성용 보디와, 밸브체측 보디와, 샤프트측 보디로, 보디를 구성하고, 유로 형성용 보디는, 유입 유로와, 유출 유로와, 유량 제어 유로를 형성하고, 밸브체측 보디는, 밸브체측 가압실을 형성하고, 샤프트측 보디는, 샤프트측 가압실을 형성하고, 밸브체측 다이어프램은, 밸브체측 보디에 의해서 유로 형성용 보디에 고정되고, 샤프트측 다이어프램은, 샤프트측 보디에 의해서 유로 형성용 보디에 고정되고, 밸브체측 보디 및 샤프트측 보디를, PTFE에 의해서 형성하고, 유로 형성용 보디를, PFA에 의해서 형성한 것이다. 본 실시형태에 의하면, 유로 형성용 보디를 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 1실시예에 의한 정압 밸브에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시예에 의한 정압 밸브를 도시하는 단면도이고, 도 1의 (a)는 정압 밸브 전체, 도 1의 (b)는 샤프트 및 샤프트측 다이어프램, 도 1의 (c)는 밸브체 및 밸브체측 다이어프램, 도 1의 (d)는 보디를 도시하고 있다.
본 실시예에 의한 정압 밸브는, 피제어 유체가 유입되는 유입 유로(11)와, 피제어 유체가 유출되는 유출 유로(12)와, 유입 유로(11)와 유출 유로(12) 사이에 위치하는 유량 제어 유로(13)와, 유량 제어 유로(13)에 배치되는 밸브체(21)와, 밸브체(21)를 변위시키는 밸브체측 다이어프램(22)과, 밸브체(21)를 압압하는 샤프트(31)와, 샤프트(31)를 변위시키는 샤프트측 다이어프램(32)을 가지고 있다.
본 실시예에 의한 정압 밸브는, 밸브체측 다이어프램(22)의 한쪽에는 유입 유로(11)가 연통되고, 밸브체측 다이어프램(22)의 다른쪽에는 밸브체측 가압실(14)이 형성되고, 샤프트측 다이어프램(32)의 한쪽에는 유출 유로(12)가 연통되고, 샤프트측 다이어프램(32)의 다른쪽에는 샤프트측 가압실(15)이 형성된다.
밸브체측 가압실(14)에는, 밸브체측 다이어프램(22)을 압압하는 압압 부재(14a)가 배치된다. 압압 부재(14a)는, 탄성 부재(14b)에 의해서 밸브체측 다이어프램(22)의 방향으로 바이어스(付勢)된다.
샤프트측 가압실(15)로는, 가압 기체가 도입되고, 도입되는 가압 기체에 의해서 샤프트측 다이어프램(32)이 압압된다.
또한, 본 실시예에서는, 밸브체측 가압실(14)에는 탄성 부재(14b)를 마련하고 있지만, 탄성 부재(14b)와 함께, 또는 탄성 부재(14b) 대신에 유체에 의해 바이어스해도 된다.
또, 본 실시예에서는, 샤프트측 가압실(15)로는 가압 기체를 도입하지만, 가압 기체와 함께 또는 가압 기체 대신에 스프링재를 마련해도 된다.
또한, 도면 중에 있어서 먹색(묵색)은 PFA인 것을 나타내고 있다.
도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 샤프트(31)와 샤프트측 다이어프램(32)은, 샤프트측 부재(30)로서 수지에 의해 일체로 성형되어 있다. 샤프트측 부재(30)는, PTFE(사플루오린화(四弗化) 에틸렌 수지)와 PFA(사플루오린화 에틸렌·퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합 수지)를 접합한 복합재로 형성하고 있다.
PFA는, PTFE에 대해서 주사슬이 짧지만, 곁사슬이 있기 때문에 소성 변형되기 어렵고, 티끌(塵)(파티클)이 발생되기 어렵다. PTFE와 PFA의 접합은, 가압·가열 접합에 의해 행한다.
샤프트(31)는, 샤프트측 다이어프램(32)으로 이어지는 접속부(31a)와, 밸브체(21)를 압압하는 맞닿음부(31b)를 가진다.
접속부(31a)는, 원뿔대 형상을 하고 있으며, 바닥면이 샤프트측 다이어프램(32)으로 이어지고, 천정면이 맞닿음부(31b)로 이어진다.
맞닿음부(31b)는, 원기둥 형상을 하고 있으며, 한쪽 단면이 접속부(31a)의 천정면으로 이어지고, 다른쪽 단면이 샤프트측 맞닿음면(31x)으로 된다.
샤프트측 맞닿음면(31x)은, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 면으로 된다.
샤프트측 맞닿음면(31x)에는, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)가 형성되어 있다. 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)는, 샤프트측 맞닿음면(31x)의 외주에 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)의 외경은, 맞닿음부(31b)의 외경과 동일하게 하는 것이 바람직하다.
샤프트측 다이어프램(32)은, 샤프트(31)로 이어지는 두꺼운 부분(肉厚部)(32a)과, 두꺼운 부분(32a)의 외주에 형성되는 얇은 부분(薄肉部)(32b)과, 얇은 부분(32b)의 더욱더 외주에 형성되는 고정부(32c)를 가진다. 샤프트측 다이어프램(32)은, 두꺼운 부분(32a)의 중앙부에서 두꺼운 부분(32a)으로 이어진다.
샤프트측 다이어프램(32)은, PTFE에 의해서 형성하고, 샤프트측 맞닿음면(31x) 및 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)는, PFA에 의해서 형성한다.
본 실시예에서는, 샤프트측 다이어프램(32), 접속부(31a), 및 맞닿음부(31b)의 접속부(31a) 측을 PTFE에 의해서 형성하고, 맞닿음부(31b)의 샤프트측 맞닿음면(31x) 측을 PFA에 의해서 형성하고 있다.
도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이, 밸브체(21)와 밸브체측 다이어프램(22)은, 밸브체측 부재(20)로서 수지에 의해 일체로 성형되어 있다. 밸브체측 부재(20)는, PTFE와 PFA를 접합한 복합재로 형성하고 있다.
밸브체(21)는, 밸브체측 다이어프램(22)으로 이어지는 접속부(21a)와, 샤프트(31)에 의해서 압압됨과 함께 밸브시트측 맞닿음면(41x)에 맞닿는 맞닿음부(21b)를 가진다.
접속부(21a)는, 원기둥 형상을 하고 있으며, 한쪽 단면이 밸브체측 다이어프램(22)으로 이어지고, 다른쪽 단면이 맞닿음부(21b)로 이어진다.
맞닿음부(21b)는, 원기둥 형상을 하고 있으며, 한쪽 단면이 접속부(21a)의 한쪽 단면으로 이어지고, 다른쪽 단면이 밸브체측 맞닿음면(21x)으로 된다.
맞닿음부(21b)는, 접속부(21a)보다도 큰 외경으로 형성되어 있다.
밸브체측 맞닿음면(21x)은, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 면으로 된다.
밸브체측 다이어프램(22)은, 밸브체(21)로 이어지는 얇은 부분(22a)과, 얇은 부분(22a)의 외주에 형성되는 고정부(22b)를 가진다. 밸브체측 다이어프램(22)은, 얇은 부분(22a)의 중앙부에서 얇은 부분(22a)으로 이어진다.
밸브체측 다이어프램(22)은, PTFE에 의해서 형성하고, 밸브체측 맞닿음면(21x)은, PFA에 의해서 형성한다.
본 실시예에서는, 밸브체측 다이어프램(22), 접속부(21a), 및 맞닿음부(21b)의 접속부(21a) 측을 PTFE에 의해서 형성하고, 맞닿음부(21b)의 밸브체측 맞닿음면(21x) 측을 PFA에 의해서 형성하고 있다.
도 1의 (d)에 도시하는 바와 같이, 보디(40)는, 유로 형성용 보디(41)와, 밸브체측 보디(42)와, 샤프트측 보디(43)를 가지고 있다.
유로 형성용 보디(41)는, 유입 유로(11)와, 유출 유로(12)와, 유량 제어 유로(13)를 형성한다.
밸브체측 보디(42)는, 밸브체측 가압실(14)과, 밸브체측 가압실(14)과 연통되는 호흡구멍(14c)을 형성한다.
밸브체측 부재(20)는, 밸브체측 보디(42)에 의해서 유로 형성용 보디(41)에 고정된다.
샤프트측 보디(43)는, 샤프트측 가압실(15)과, 샤프트측 가압실(15)과 연통되는 설정 에어포트(15a) 및 배기 포트(15b)를 형성한다.
샤프트측 부재(30)는, 샤프트측 보디(43)에 의해서 유로 형성용 보디(41)에 고정된다.
밸브시트측 맞닿음면(41x)은, 유량 제어 유로(13)에, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 면으로서 형성된다.
밸브시트측 맞닿음면(41x)에는, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)가 형성되어 있다. 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)는, 밸브시트측 맞닿음면(41x)의 내주에 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)의 내경은, 밸브시트측 맞닿음면(41x)의 내경과 동일하게 하는 것이 바람직하다.
밸브시트측 맞닿음면(41x) 및 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)는 PFA에 의해서 형성하고, 밸브시트측 맞닿음면(41x) 이외의 유로 형성용 보디(41)와, 밸브체측 보디(42)와, 샤프트측 보디(43)는 PTFE에 의해서 형성한다.
도 2는 본 실시예에 의한 정압 밸브의 동작 상태를 도시하는 단면도이고, 도 2의 (a)는 피제어 유체가 흐르고 있는 상태, 도 2의 (b)는 유출측 압력이 높아진 상태를 도시하고 있다.
도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유입 유로(11)로부터 유입되는 피제어 유체는, 유량 제어 유로(13)를 지나서, 유출 유로(12)로부터 유출된다.
샤프트측 다이어프램(32)은, 샤프트측 가압실(15)의 기체 압력에 의해서 샤프트(31)가 밸브체(21)를 압압하는 방향으로 변형된다. 설정 에어포트(15a)로부터 가압 기체를 도입하거나, 또는 배기 포트(15b)로부터 가압 기체를 배출함으로써, 샤프트측 가압실(15)의 설정 압력을 조정한다.
밸브체측 다이어프램(22)은, 밸브체측 가압실(14)의 압압력에 의해서 밸브체(21)가 샤프트(31)를 압압하는 방향으로 변형된다. 밸브체측 가압실(14)의 압압력은, 탄성 부재(14b)에 의해서 설정된다.
도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유량 제어 유로(13)에 피제어 유체가 흐르고 있는 상태에서는, 샤프트(31)는 샤프트측 다이어프램(32)에 의해서 밸브체(21)를 압압하고, 밸브체(21)는 밸브체측 다이어프램(22)에 의해서 샤프트(31)를 압압하므로, 밸브체(21)와 샤프트(31)는 맞닿은 상태이다.
도 2의 (a)에 도시하는 상태에 있어서, 유입 유로(11)로부터 유입되는 피제어 유체에 의한 유입측 압력이 상승하여, 설정 압력에 대해서 높아지면, 샤프트측 다이어프램(32)은, 유입측 압력에 의해서 샤프트(31)가 밸브체(21)로부터 이간하는 방향으로 변위된다.
샤프트(31)가 밸브체(21)로부터 이간하는 방향으로 변위됨으로써 밸브체(21)는 샤프트(31)와 함께 변위된다. 즉, 밸브체(21)는, 밸브시트측 맞닿음면(41x)에 근접하는 방향으로 변위되기 때문에, 유량 제어 유로(13)가 좁아진다(협착된다).
유량 제어 유로(13)가 좁아짐으로써, 유출 유로(12)로부터 유출되는 피제어 유체에 의한 유출측 압력이 상승하는 것을 방지할 수가 있다.
한편, 도 2의 (a)에 도시하는 상태에 있어서, 유입 유로(11)로부터 유입되는 피제어 유체에 의한 유입측 압력이 저하하여, 설정 압력에 대해서 낮아지면, 샤프트측 다이어프램(32)은, 샤프트(31)가 밸브체(21)를 압압하는 방향으로 변위된다.
샤프트(31)가 밸브체(21)를 압압하는 방향으로 변위됨으로써 밸브체(21)는 변위된다. 즉, 밸브체(21)는, 밸브시트측 맞닿음면(41x)으로부터 이간하는 방향으로 변위되기 때문에, 유량 제어 유로(13)가 확대된다.
유량 제어 유로(13)가 확대됨으로써, 유출 유로(12)로부터 유출되는 피제어 유체에 의한 유출측 압력이 저하하는 것을 방지할 수가 있다.
이와 같이 본 실시예에 의한 정압 밸브는, 유입 유로(11)로부터 유입되는 피제어 유체에 의한 유입측 압력이 변동하더라도, 샤프트측 다이어프램(32)이 변형되는 것에 의해서, 유출 유로(12)로부터 유출되는 피제어 유체에 의한 유출측 압력을 일정하게 유지할 수가 있다. 또한, 밸브체(21)를 샤프트(31)와 함께 변위시키기 때문에, 밸브체측 다이어프램(22)도, 유입측 압력의 변동과 함께 변위된다.
도 2의 (b)는 유출측 압력이 높아진 상태를 도시하고 있다.
유출측 압력이 높아지면, 샤프트측 다이어프램(32)은, 유출측 압력에 의해서 샤프트(31)가 밸브체(21)로부터 이간하는 방향으로 변위된다.
샤프트(31)가 밸브체(21)로부터 이간하는 방향으로 변위됨으로써, 밸브체(21)는 샤프트(31)와 함께 변위되고, 밸브체(21)는 밸브시트측 맞닿음면(41x)에 맞닿는다.
밸브체(21)가 밸브시트측 맞닿음면(41x)에 맞닿은 상태에서도, 유출측 압력이 설정 압력보다도 높은 경우에는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 샤프트(31)는 밸브체(21)로부터 이간한다.
따라서, 유출측 압력이 높아져, 밸브체(21)가 밸브시트측 맞닿음면(41x)에 맞닿더라도, 밸브체(21)에는, 탄성 부재(14b)에 의한 압압력뿐이고, 유출측 압력에 의한 부하가 가해지는 일이 없다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 정압 밸브를 도시하는 단면도이다.
상기 실시예와 동일 기능 부재에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 유로 형성용 보디(41)를, PFA에 의해서 형성한 점이 상기 실시예와 상위하며, 그밖의 구성은 동일하다.
본 실시예와 같이, 유로 형성용 보디(41)를, 모두 PFA에 의해서 형성함으로써, 유입 유로(11), 유출 유로(12), 및 유량 제어 유로(13)에 있어서의 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 정압 밸브를 도시하는 단면도이다.
상기 실시예와 동일 기능 부재에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 밸브체 압압용 맞닿음부(31y) 및 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)를, 밸브체측 맞닿음면(21x)에 마련한 점이 상기 실시예와 상위하며, 그밖의 구성은 동일하다.
본 실시예와 같이, 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)를 샤프트측 맞닿음면(31x)이 아니라, 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)를 밸브시트측 맞닿음면(41x)이 아니라, 밸브체측 맞닿음면(21x)에 형성해도 된다.
또한, 도 3에 도시하는 실시예를, 도 4에 도시하는 실시예에 적용해도 된다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 밸브체측 맞닿음면(21x), 샤프트측 맞닿음면(31x), 및 밸브시트측 맞닿음면(41x)을, 밸브체(21) 및 샤프트(31)의 이동 방향에 대해서 수직인 면으로 하고, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부(41y)에 의해서, 밸브체측 맞닿음면(21x)과 밸브시트측 맞닿음면(41x)을 맞닿게 하고, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)에 의해서, 밸브체측 맞닿음면(21x)과 샤프트측 맞닿음면(31x)을 맞닿게 하기 때문에, 맞닿음에 의한 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 샤프트(31)와 샤프트측 다이어프램(32)을 복합재로 형성함으로써, 샤프트(31)와 샤프트측 다이어프램(32)이 다른 부재로 형성되는 경우와 비교해서 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 샤프트측 다이어프램(32)을 PTFE에 의해서 형성함으로써 굴곡성이 우수하고, 샤프트측 맞닿음면(31x)을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 밸브체(21)와 밸브체측 다이어프램(22)을 복합재로 형성함으로써, 밸브체(21)와 밸브체측 다이어프램(22)이 다른 부재로 형성되는 경우와 비교해서 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 또, 밸브체측 다이어프램(22)을 PTFE에 의해서 형성함으로써 굴곡성이 우수하고, 밸브체측 맞닿음면(21x)을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 밸브체측 맞닿음면(21x)을 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 밸브 폐색용 맞닿음부(41y) 및 밸브체 압압용 맞닿음부(31y)를 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 유로 형성용 보디(41)를 PFA에 의해서 형성함으로써 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시하는 정압 밸브에 대하여, 모든 부재를 PTFE로 한 경우를 비교예로 해서 파티클 발생량에 대하여 실증 실험을 행했다. 그 결과, 본 실시예에 의한 정압 밸브는, 비교예에 대해서 15 ㎚ 이하의 파티클 발생량이, 정상 제어 상태에서 1/10로 저감되어 있었다.
본 발명은, 반도체 제조 분야에 있어서 정밀한 유량 제어 및 고청정도가 요구되는 정압 밸브에 적합하다.
11: 유입 유로
12: 유출 유로
13: 유량 제어 유로
14: 밸브체측 가압실
14a: 압압 부재
14b: 탄성 부재
14c: 호흡구멍
15: 샤프트측 가압실
15a: 설정 에어포트
15b: 배기 포트
21: 밸브체
21a: 접속부
21b: 맞닿음부
21x: 밸브체측 맞닿음면
22: 밸브체측 다이어프램
22a: 얇은 부분
22b: 고정부
30: 샤프트측 부재
31: 샤프트
31a: 접속부
31b: 맞닿음부
31x: 샤프트측 맞닿음면
31y: 밸브체 압압용 맞닿음부
32: 샤프트측 다이어프램
32a: 두꺼운 부분
32b: 얇은 부분
32c: 고정부
40: 보디
41: 유로 형성용 보디
41x: 밸브시트측 맞닿음면
41y: 밸브 폐색용 맞닿음부
42: 밸브체측 보디
43: 샤프트측 보디

Claims (5)

  1. 피제어 유체가 유입되는 유입 유로와.
    상기 피제어 유체가 유출되는 유출 유로와,
    상기 유입 유로와 상기 유출 유로 사이에 위치하는 유량 제어 유로와,
    상기 유량 제어 유로에 배치되는 밸브체와,
    상기 밸브체를 변위시키는 밸브체측 다이어프램과,
    상기 밸브체를 압압하는 샤프트와,
    상기 샤프트를 변위시키는 샤프트측 다이어프램
    을 가지고,
    상기 밸브체측 다이어프램의 한쪽에는 상기 유입 유로가 연통되고, 상기 밸브체측 다이어프램의 다른쪽에는 밸브체측 가압실이 형성되고,
    상기 샤프트측 다이어프램의 한쪽에는 상기 유출 유로가 연통되고, 상기 샤프트측 다이어프램의 다른쪽에는 샤프트측 가압실이 형성되고,
    상기 유입 유로로부터 유입되는 상기 피제어 유체에 의한 유입측 압력이 변동하더라도, 상기 밸브체측 다이어프램 및 상기 샤프트측 다이어프램이 변형되는 것에 의해서, 상기 유출 유로로부터 유출되는 상기 피제어 유체에 의한 유출측 압력을 일정하게 유지하는 정압 밸브로서,
    상기 밸브체에는, 상기 밸브체 및 상기 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브체측 맞닿음면이 형성되고,
    상기 샤프트에는, 상기 밸브체 및 상기 샤프트의 상기 이동 방향에 대해서 수직인 샤프트측 맞닿음면이 형성되고,
    상기 유량 제어 유로에는, 상기 밸브체 및 상기 샤프트의 이동 방향에 대해서 수직인 밸브시트측 맞닿음면이 형성되고,
    상기 밸브체측 맞닿음면 또는 상기 밸브시트측 맞닿음면에는, 링형으로 돌출시킨 밸브 폐색용 맞닿음부가 형성되고,
    상기 밸브체측 맞닿음면 또는 상기 샤프트측 맞닿음면에는, 링형으로 돌출시킨 밸브체 압압용 맞닿음부가 형성되고,
    상기 샤프트와 상기 샤프트측 다이어프램을, PTFE와 PFA를 접합한 복합재로 형성하고,
    상기 샤프트측 다이어프램을, 상기 PTFE에 의해서 형성하고,
    상기 샤프트측 맞닿음면을, 상기 PFA에 의해서 형성한
    것을 특징으로 하는 정압 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체와 상기 밸브체측 다이어프램을, 상기 복합재로 형성하고,
    상기 밸브체측 다이어프램을, 상기 PTFE에 의해서 형성하고,
    상기 밸브체측 맞닿음면을, 상기 PFA에 의해서 형성한
    것을 특징으로 하는 정압 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밸브체측 맞닿음면을, 상기 PFA에 의해서 형성한
    것을 특징으로 하는 정압 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 폐색용 맞닿음부 및 상기 밸브체 압압용 맞닿음부를, 상기 PFA에 의해서 형성한
    것을 특징으로 하는 정압 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    유로 형성용 보디와, 밸브체측 보디와, 샤프트측 보디로, 보디를 구성하고,
    상기 유로 형성용 보디는, 상기 유입 유로와, 상기 유출 유로와, 상기 유량 제어 유로를 형성하고,
    상기 밸브체측 보디는, 상기 밸브체측 가압실을 형성하고,
    상기 샤프트측 보디는, 상기 샤프트측 가압실을 형성하고,
    상기 밸브체측 다이어프램은, 상기 밸브체측 보디에 의해서 상기 유로 형성용 보디에 고정되고,
    상기 샤프트측 다이어프램은, 상기 샤프트측 보디에 의해서 상기 유로 형성용 보디에 고정되고,
    상기 밸브체측 보디 및 상기 샤프트측 보디를, 상기 PTFE에 의해서 형성하고,
    상기 유로 형성용 보디를, 상기 PFA에 의해서 형성한
    것을 특징으로 하는 정압 밸브.
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