WO2021166712A1 - ダイヤフラムバルブとそのバルブ用弁座の交換方法 - Google Patents

ダイヤフラムバルブとそのバルブ用弁座の交換方法 Download PDF

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克彦 本間
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株式会社キッツエスシーティー
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Definitions

  • the present invention relates to a method for replacing a diaphragm valve and a valve seat for the diaphragm valve, and particularly has extremely high durability and stabilization of a Cv value as used in, for example, an ALD (Atomic Layer Deposition) process.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the diaphragm valve has heat resistance that can withstand high heat of about 250 ° C, stability of the flow rate that accurately supplies gas in a short time, and avoiding gas mixing. Therefore, functionality such as high-speed operability for switching gas supply in a short time with high deadline performance and high durability that can withstand a large number of valve opening / closing cycles is required.
  • the number of valve opening and closing operations is greatly increased in order to open and close the diaphragm valve at high speed in a short time, and the influence of the pressing force applied from the metal diaphragm to the resin valve seat when the valve is closed becomes large, and the raw material to be supplied further. Since the temperature of the gas is also high at about 250 ° C., the valve seat is liable to be crushed or deformed. When the valve seat is crushed or deformed, not only the sealing property cannot be maintained but also the Cv value is Cv value. Will fluctuate, making it impossible to stabilize.
  • valve seat If the valve seat is crushed or deformed and the sealing performance cannot be maintained, it is necessary to quickly remove the damaged valve seat from the body and replace it with a new valve seat. Therefore, the diaphragm used in the ALD process. It is required that the valve seat is less likely to be crushed or deformed, and that the valve seat can be easily replaced when the valve seat is crushed or deformed.
  • Patent Document 1 states that when the valve seat is attached, the valve seat is press-fitted into the valve seat recess provided inside the body with a valve seat installation tool, and the valve seat is inserted.
  • a diaphragm valve has been proposed in which a female screw is engraved on the inner peripheral surface of the valve seat with a valve seat extraction tool equipped with a male screw part at the tip, and the valve seat screwed to the male screw part is pulled out upward. There is.
  • Patent Document 2 when mounting the valve seat, a valve seat having a metal sleeve inserted on the inner peripheral side is press-fitted into the valve seat material mounting hole of the body with a tool, and when the valve seat is taken out.
  • a diaphragm valve has been proposed in which a general manual tool such as a manual tap is engaged with the inner peripheral surface of the valve seat to pull out both the sleeve and the valve seat from the body.
  • valve seat is formed by projecting the upper end from the surface of the valve cavity and the end of the sleeve, there is a problem in the durability of the valve seat.
  • the inner diameter of the sleeve is smaller than the inner diameter of the primary opening of the body, which narrows the flow path, which causes a decrease in the flow rate of the valve.
  • the present invention has been developed to solve the above problems, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of crushing and deformation of the valve seat and a large flow rate even when the valve seat is opened and closed at high speed in a high temperature state. It is possible to stably secure a high Cv value, thereby stably maintaining a high Cv value without fluctuation, and to provide a diaphragm valve and a valve seat replacement method for the valve seat, in which the valve seat can be easily replaced. There is.
  • the invention according to claim 1 is a diaphragm valve having a diaphragm that opens and closes in contact with a valve seat provided in the body, and is provided on a body having an inlet and an outlet.
  • the primary side opening, the outer wall portion for mounting the valve seat provided in the primary side opening, the step portion provided around the inner circumference of the outer wall portion, the seat ring press-fitted and fixed to the step portion, and the seat ring provided.
  • the valve seat provided with a flange portion, between the seat ring and the outer wall portion, and a press-fitting groove for mounting the valve seat, which is configured with the flange portion as the bottom, is press-fitted and fixed to the press-fitting groove.
  • the upper part of the valve seat protrudes slightly with the extension part with a large outer circumference covering the position near the top of the outer wall and the extension part with a smaller inner circumference of the upper part of the valve seat covering the position near the top of the seat ring. It is a diaphragm valve characterized by having it made.
  • the invention according to claim 2 is a diaphragm valve provided with a female threaded portion on the inner peripheral surface of the seat ring.
  • the invention according to claim 3 is a diaphragm valve in which the top of the seat ring is made lower than the height of the outer wall portion and the inner diameter of the seat ring is made larger than the inner diameter of the primary side opening.
  • the invention according to claim 4 is a diaphragm valve in which a press-fitting step portion is further provided in the step portion, a seat ring is press-fitted into the press-fitting step portion, and the seat ring is press-fitted and fixed to the body.
  • the outer periphery of the bottom of the valve seat is a valve seat after press-fitting and fixing by engaging an enlarged diameter portion having an enlarged outer diameter with an engaging portion provided on the outer wall portion so as not to come off after press-fitting and fixing. It is a diaphragm valve that prevents it from coming off.
  • the bottom portion of the valve seat is press-fitted and fixed in the press-fitting groove in a state of being in contact with the upper surface of the flange portion, and then when the valve seat is removed, a male screw is used.
  • the valve seat is pulled out while locking the bottom of the valve seat with the flange portion of the seat ring.
  • a diaphragm valve capable of suppressing collapse and deformation of the valve seat in a high temperature state, having high durability, and maintaining a high flow rate (high Cv value) in a stable state without fluctuation. Can be obtained.
  • the valve seat can be easily replaced without being damaged.
  • the seat ring can be firmly press-fitted and fixed to the body, and the valve seat can be securely press-fitted and fixed between the outer wall portion and the seat ring.
  • valve seat since the valve seat does not come off after press-fitting and fixing, high durability can be obtained.
  • valve seat can be easily replaced.
  • FIG. 1 It is a vertical cross-sectional view which showed one Embodiment of the diaphragm valve of this invention. It is sectional drawing of the main part of the diaphragm valve of FIG. It is a partially enlarged sectional view of FIG. It is a drawing explaining an example of the valve seat replacement method of this invention, (a) is a drawing explaining the valve seat attachment method, (b) is the drawing explaining the valve seat take-out method.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an embodiment of the diaphragm valve of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the diaphragm valve
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the main part.
  • the diaphragm valve 1 is composed of a body 2, a valve seat 3, a seat ring 4, a diaphragm 5, and an actuator 6.
  • the body 2 is integrally formed of a stainless steel material such as SUS316L, and is provided with an inflow port 8 and an outflow port 9, and inside the body 2 is a primary flow path 11 continuing from the inflow port 8 and a secondary flow path continuing from the outflow port 9.
  • the flow path 12 is formed.
  • the primary flow path communicates with the valve chamber 14 via the primary side opening 13
  • the secondary flow path 12 communicates with the valve chamber 14 via the secondary side opening 15.
  • an opening 17 is provided in the upper part of the body 2
  • a female screw portion 18 is formed on the inner peripheral side of the opening 17, and a male screw portion 18 is formed in the female screw portion 18 at the lower end portion of the actuator 6.
  • the screw portion 19 is screwed, and the actuator 6 can be mounted on the upper part of the body 2. Twice
  • the primary side opening 13 is provided with an outer wall portion 20 for mounting a valve seat, and a step portion 21 for press-fitting and fixing the seat ring 4 is provided around the inner circumference of the outer wall portion 20.
  • the top portion 23 of the outer wall portion 20 is formed in a rounded cross section, and a recess 24 having a rounded cross section into which the enlarged diameter portion 30 of the valve seat 3 is inserted is formed in the lower portion on the inner peripheral side of the outer wall portion 20.
  • the step portion 21 is formed with a flange portion mounting step portion 25 for mounting the flange portion 32 of the seat ring 4 and a press-fitting step portion 26 for press-fitting the seat ring 4, and the bottom surface of the collar portion mounting step portion 25 is formed.
  • the 25a and the wall surface 26a of the press-fitting step portion 26 are connected by a gentle curved surface.
  • the valve seat 3 is provided in a substantially cylindrical shape by a resin material such as fluororesin, and its cross-sectional shape is as shown in FIG.
  • An extension 28 having a rounded cross section with a small inner circumference is provided, and the top 29 of a substantially flat surface, the extension 27, and the extension 28 are connected by a gentle curved surface, and the outer diameter is increased on the outer circumference of the bottom.
  • An enlarged diameter portion 30 having a rounded cross section is provided.
  • valve seat 3 when the valve seat 3 is press-fitted and fixed in the press-fitting groove 42 for mounting the valve seat, the valve seat 3 is above the top 23 of the outer wall portion 20 and the top 35 of the seat ring 4.
  • the height of the valve seat 3 protruding upward is set as low as possible so that the lower surface 5a of the diaphragm 5 does not come into contact with the top 23 of the outer wall portion 20 and the top 35 of the seat ring 4 when the diaphragm 5 is closed. Is forming.
  • valve seat 3 is formed of PFA (perfluoroalkoxy alkane copolymer resin), but the material of the valve seat 3 is not limited to PFA, and the material can be changed as appropriate.
  • the flat shape extending from the top 29 of the valve seat 3 to the extending portions 27 and 28 can be formed by machining or injection processing at the time of forming the valve seat 3, and valve seats having different top shapes can be formed. It can also be molded by mounting it in the body 2 and then intentionally crushing it from above with a jig or the like.
  • the seat ring 4 is provided in a substantially cylindrical shape using stainless steel such as SUS316L, for example, a flange portion 32 for supporting the bottom portion 31 of the valve seat 3 is provided on the outer peripheral surface, and a female screw portion 34 is provided on the inner peripheral surface 33.
  • the top 35 and the bottom 36 are formed in a curved cross section.
  • the top 35 of the seat ring 4 when the seat ring 4 is press-fitted and fixed to the press-fitting step portion 26 is lower than the top 23 of the outer wall portion 20 by ⁇ H. Is forming.
  • the inner diameter ⁇ D1 of the seat ring 4 is formed to be larger than the inner diameter ⁇ D2 of the primary opening 13, and the outer diameter of the lower portion of the seat ring 4 is larger than the inner diameter of the wall surface 26a of the press-fitting step portion 26 and is press-fitted.
  • the seat ring 4 has a diameter that can be press-fitted into the step portion 26.
  • the seat ring 4 is made of stainless steel (SUS316L), but the material of the seat ring 4 is not limited to stainless steel, and a female screw portion 34 can be formed on the inner peripheral surface 33.
  • a plastic material can be used as long as the hardness is appropriately maintained at the operating temperature of the valve.
  • the diaphragm 5 is formed by stacking a predetermined number of thin metal plate-shaped members, and is formed in a substantially disk-like appearance having a gently convex curved surface shape with a central portion as an apex toward one side (upward) in a natural state. It has an elastic force that can self-recover to this natural state.
  • the diaphragm piece 38 of the actuator 6 when the diaphragm piece 38 of the actuator 6 is lowered, the diaphragm 5 is pressed near the center of the diaphragm 5 and deforms around the center, and is seated on the valve seat 3 to be in a valve closed state. ..
  • the diaphragm 5 is deformed in the direction of returning to the convex curved surface shape while pushing up the diaphragm piece 38 due to its elastic force, and the diaphragm 5 is separated from the valve seat 3 and is in a valve open state.
  • the actuator 6 is an air-driven actuator, and when air is supplied from the air supply port 39 provided at the top, the piston 41 rises against the pressing force of the spring 40, so that the pressing force of the diaphragm piece 38 disappears. Then, the valve is in the valve open state, and when the air supply is stopped, the piston 41 is lowered by the elastic force of the spring 40, the pressing force of the diaphragm piece 38 is generated, and the valve is in the valve closed state.
  • the outer diameter of the lower portion of the seat ring 4 is set to a diameter that can be press-fitted and fixed to the press-fitting step portion 26.
  • the lower part of the seat ring 4 can be securely and firmly fixed to the press-fitting step portion 26, the collar portion 32 is housed in the collar portion mounting step portion 25, and the collar portion 32 is located between the seat ring 4 and the outer wall portion 20.
  • a press-fitting groove 42 for mounting the valve seat is formed with the upper surface 32a as the bottom.
  • the lower end portion 36 of the seat ring 4 is formed in a curved cross section, and the step portion 21 is formed by connecting the bottom surface 25a of the flange portion mounting step portion 25 and the wall surface 26a of the press-fitting step portion 26 with a curved surface. Therefore, the seat ring 4 can be easily press-fitted into the press-fitting step portion 26. Further, since the seat ring 4 is fixed to the press-fitting step portion 26 by tightening, when removing the seat ring 4 from the press-fitting step portion 26, it is only necessary to pull out the seat ring 4 upward.
  • valve seat 3 When the valve seat 3 is press-fitted into the press-fitting groove 42 formed in this way, the valve seat 3 can be fixed to the body 2, but the outer diameter of the bottom of the valve seat 3 is enlarged to increase the outer diameter. Since the portion 30 is provided and the top portion 23 of the outer wall portion 20 is formed in a curved cross section, the valve seat 3 can be easily press-fitted into the press-fitting groove 42. Further, after press-fitting into the press-fitting groove 42, the enlarged diameter portion 30 engages with the recess 24 having a rounded cross section formed in the lower portion on the inner peripheral side of the outer wall portion 20 to prevent the valve seat 3 from coming out of the press-fitting groove 42. To prevent.
  • valve seat 3 When the valve seat 3 is mounted in the press-fitting groove 42, it is fixed in a press-fitted state by the inner peripheral surface 43 of the outer wall portion 20 and the outer peripheral surface 44 of the seat ring 4, so that the valve seat 3 and the inner peripheral surface 43 of the outer wall portion 20 Since the space between the valve seat 3 and the outer peripheral surface 45 is surely sealed, the back leakage of the valve seat 3 does not occur.
  • valve seat 3 is fixed in a press-fitted state by the inner peripheral surface 43 of the outer wall portion 20 and the outer peripheral surface 44 of the seat ring 4, the diaphragm valve 1 is in a valve closed state, and the diaphragm 5 causes the top 29 of the valve seat 3. Is pressed, the portion of the valve seat 3 supported from the inner and outer circumferences by the inner peripheral surface 43 of the outer wall portion 20 of the body 2 and the outer peripheral surface 44 of the seat ring 4 is not tilted.
  • the top 29 of the valve seat 3 is formed in a substantially flat surface, and an extension portion 27 having a rounded cross section with a large outer circumference and an extension portion 28 having a rounded cross section with a small inner circumference are provided at the upper portion. Since the top portion 29, the extension portion 27, and the extension portion 28 are connected by a gently curved surface, when the press-fitting of the valve seat 3 into the press-fitting groove 42 is completed, the extension portion 27 is shown in FIG. Is in close contact with the position near the top 23 of the outer wall portion 20, and the extension portion 28 is in close contact with the position near the top 35 of the seat ring 4, and the top of the valve seat 3 is covered. 29 is supported by the top 23 of the outer wall portion 20 from the outer peripheral side and by the top 35 of the seat ring 4 from the inner peripheral side.
  • the pressure receiving area of the top 29 of the valve seat 3 increases, and the surface pressure when the top 29 of the valve seat 3 is pressed by the lower surface 5a of the diaphragm 5 during the closing operation of the diaphragm valve 1 becomes small. , The collapse of the valve seat 3 can be suppressed.
  • valve seat 3 when the valve seat 3 is mounted in the press-fitting groove 42 for mounting the valve seat, the valve seat 3 is above the top 23 of the outer wall portion 20 and the top of the seat ring 4.
  • the height of the valve seat 3 of the portion protruding upward of 35 can be adjusted so that the lower surface 5a of the diaphragm 5 does not contact the top 23 of the outer wall portion 20 and the top 35 of the seat ring 4 when the diaphragm valve 1 is closed.
  • valve seat protrudes above the top 23 of the outer wall 20 and above the top 35 of the seat ring 4, and is not supported from the inner and outer circumferences by the inner peripheral surface 43 of the outer wall 20 and the outer peripheral surface 44 of the seat ring 4.
  • the height of the part 3 can be minimized.
  • the portion of the valve seat that is pressed by the lower surface 5a of the diaphragm 5 and deforms when the diaphragm valve 1 is closed can be minimized, so that the deformation of the valve seat 3 can be suppressed.
  • the top 29 of the valve seat 3 that has been impacted by 5a on the lower surface of the diaphragm 5 is the top of the seat ring 4 via the extension 27, the top 23 of the outer wall 20, and the extension 28. Since it is supported from the inner and outer circumferences by 35, the deformation of the valve seat 3 caused by the pressing of the diaphragm 5 can be further suppressed.
  • the surface pressure of the valve seat 3 pressed by the lower surface 5a of the diaphragm 5 when the valve is closed is reduced to suppress the collapse of the valve seat, and the valve seat 3 is deformed.
  • the durability of the valve seat 3 can be improved. Further, as the durability of the valve seat 3 is improved, it is possible to stabilize the change of the flow rate with time.
  • the seat ring 4 press-fitted into the press-fitting step portion 26 forms a press-fitting groove 42 for mounting the valve seat with the flange portion 32 as the bottom portion between the seat ring 4 and the outer wall portion 20, and the flange portion 32 serves as a valve. It supports the bottom 31 of the seat 3. Since the inner diameter ⁇ D1 of the seat ring 4 is larger than the inner diameter ⁇ D2 of the primary side opening 13, even if the seat ring 4 is arranged in the primary side opening 13, the flow path area of the primary side opening 13 is not reduced. ..
  • the top 35 of the seat ring 4 is formed into a rounded cross section, and the height of the seat ring 4 is such that the top 35 of the seat ring 4 is the outer wall portion 20 in a state where the seat ring 4 is press-fitted and fixed to the press-fit step portion 26. It is set to be lower than the top portion 23 by ⁇ H so as not to obstruct the flow from the primary side opening 13 toward the inside of the valve chamber 14.
  • the flow path area of the primary side opening 13 is not reduced, and the seat ring 4 goes from the primary side opening 13 toward the inside of the valve chamber 14. Since the flow is not obstructed, a large flow rate can be secured and the Cv value of the valve can be increased.
  • the female screw portion 34 is formed on the inner peripheral surface 33 of the seat ring 4, the male screw portion provided on the jig for attaching and detaching the seat ring can be easily screwed into the female screw portion 34.
  • the seat ring 4 can be attached to and detached from the body 2. Further, since the bottom portion 31 of the valve seat 3 is supported by the flange portion 32 and is press-fitted and fixed in the press-fitting groove 42, when the valve seat 3 is taken out, the seat ring 4 is pulled out and the valve seat 3 becomes the flange portion. Since the valve seat 3 can be taken out at the same time as the seat ring 4 because it is locked to 32, the valve seat 3 can be easily taken out and the valve seat 3 can be replaced without damaging the valve seat 3. Can be done.
  • FIG. 4 is a drawing for explaining a method of replacing the valve seat of the diaphragm valve of the present invention by using an example of a jig for attaching and detaching a seat ring. Since the jig for attaching and detaching the seat ring has a different configuration when the valve seat 3 is attached and when it is removed, the time when the valve seat 3 is attached will be described first.
  • the jig 47 for mounting the valve seat 3 is composed of an adapter 48 and a press-fitting member 50.
  • the adapter 48 is a component for pushing the press-fitting member 50 into the body 2, and has an insertion hole 51 through which the press-fitting member 50 is inserted in the center and a male screw portion 52 screwed into the female screw portion 18 of the body 2 at the lower outer periphery.
  • a pressing surface 53 for pressing the press-fitting member 50 is provided at the lower end portion.
  • the press-fitting member 50 is a component for press-fitting the seat ring 4 into the press-fitting step portion 26 in the body 2, and has a flange portion 54 at the lower end portion that receives pressing force acting from the pressing surface 53 of the adapter 48 at the lower end portion.
  • a male screw portion 55 for screwing the seat ring 4 is provided.
  • valve seat 3 When mounting the valve seat 3 in the body 2 with this jig 47, first, the valve seat 3 is mounted on the seat ring 4 in a state where the bottom portion 31 of the valve seat 3 is in contact with the upper surface 32a of the flange portion 32, and the seat is seated.
  • the ring 4 is screwed into the male threaded portion 55 at the lower end of the press-fitting member 50 until the top 29 of the valve seat 3 comes into contact with the lower surface 50a of the press-fitting member 50, and then the seat ring 4 is screwed from the lower surface side of the adapter 48. 50 is inserted into the insertion hole 51.
  • the male screw portion 52 of the adapter 48 is lightly screwed into the female screw portion 18 provided on the inner circumference of the opening 17 of the body 2, and the adapter 48 with the press-fitting member 50 inserted is attached to the upper part of the body 2.
  • the press-fitting member 50 is lightly pushed in until the bottom portion 31 of the valve seat 3 contacts the top portion 23 of the outer wall portion 20 and then.
  • the adapter 48 is lightly screwed in until the pressing surface 53 of the adapter 48 comes into contact with the flange portion 54 of the press-fitting member 50.
  • valve seat 3 When the press-fitting and fixing of the seat ring 4 to the press-fitting step portion 26 and the press-fitting of the valve seat 3 into the press-fitting groove 42 are completed, the valve seat 3 has the inner peripheral surface 43 of the outer wall portion 20 and the outer peripheral surface 44 of the seat ring 4. It is held in close contact between them, and the valve seat 3 is attached to the body 2.
  • the jig 56 for removing the seat ring includes an adapter 48, a pressure receiving metal fitting 57, a spacer 58, an engaging bolt 59, and a nut 60.
  • the adapter 48 is a part that also serves as a jig 47, but when it is used for taking out the valve seat 3, the pressure receiving metal fitting 57 is mounted in the mounting step portion 48a provided on the upper surface.
  • the pressure receiving metal fitting 57 is a component for transmitting the pressing force from the adapter 48 to the head portion 59a of the engaging bolt 59, and is provided with a bolt insertion hole 57a for inserting the engaging bolt 59 in the center.
  • the spacer 58 is a component for holding the center of the engaging bolt 59 in line with the center of the adapter 48, and is provided with the bolt insertion hole 58a at the center.
  • the engaging bolt 59 is a component for pulling out the seat ring 4 from the press-fitting step portion 26 by screwing it onto the female screw portion 34 provided on the inner peripheral surface 33 of the seat ring 4.
  • the nut 60 is a component for holding the spacer 58 in the insertion hole 51 of the adapter 48.
  • the engaging bolt 59 is inserted into the bolt insertion hole 57a of the pressure receiving metal fitting 57 and the bolt insertion hole 58a of the spacer 58, and then the engaging bolt 59.
  • the nut 60 is screwed into the seat ring 60, and the nut 60 is screwed in until the distance between the lower surface of the spacer 58 and the upper surface of the nut 60 is about the thickness of the seat ring 4. Make it one.
  • the pressure receiving metal fitting 57, the spacer 58, the engaging bolt 59, and the nut 60 integrated from above the adapter 48 are inserted into the insertion hole 51, the pressure receiving metal fitting 57 is attached to the mounting step portion 48a, and the male screw of the adapter 48 is attached.
  • the portion 52 is screwed into the female screw portion 18 provided on the inner circumference of the opening 17 of the body 2, and the adapter 48 is attached to the upper portion of the body 2.
  • the center of the primary side opening 13 of the body 2 and the center of the engaging bolt 59 coincide with each other. Therefore, when the engaging bolt 59 is screwed in, the engaging bolt 59 becomes the press-fitting step portion 26 in the body 2. It is screwed into the female screw portion 34 provided on the inner peripheral surface 33 of the seat ring 4 which is press-fitted and fixed.
  • the adapter 48 After confirming that the head portion 59a of the engaging bolt 59 is in contact with the pressure receiving metal fitting 57, when the adapter 48 is turned in the direction of removing it from the body 2 (counterclockwise), it engages with the pressure receiving metal fitting 57 as the adapter 48 rises. Since the head portion 59a of the joint bolt 59 is lifted upward, the seat ring 4 screwed to the engagement bolt 59 is pulled out from the press-fitting step portion 26 in the body 2. At this time, since the valve seat 3 is supported by the flange portion 32 of the seat ring 4, the collar portion 32 pulls out the seat ring 4 while locking the bottom portion 31 of the valve seat 3 at the same time as the seat ring 4 is pulled out. It can be taken out together with the seat ring 4 without damaging the valve seat 3.
  • the valve seat can be easily replaced without damaging the valve seat.
  • the diaphragm valve of the present invention can suppress the occurrence of crushing and deformation of the valve seat even when opened and closed at high speed in a high temperature state, and can stably secure a large flow rate. Further, according to the valve seat replacement method of the present invention, the valve seat can be easily replaced without damaging the valve seat, which is suitable for a semiconductor manufacturing apparatus using an ALD process.

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Abstract

高温状態で高速開閉動作させても弁座の潰れや変形の発生を抑制すると共に大流量を安定的に確保して高Ｃｖ値を変動なく維持することができ、弁座の交換が容易なダイヤフラムバルブとそのバルブ用弁座の交換方法を提供する。　ボデー（２）内の一次側開口部（１３）に設けた弁座装着用の外壁部（２０）と、外壁部（２０）の内周囲に設けた段部（２１）と、段部（２１）に圧入固定されたシートリング（４）と、シートリング（４）に設けた鍔部（３２）と、シートリング（４）と外壁部（２０）との間と鍔部（３２）を底部として構成された弁座装着用の圧入溝（４２）と、を備え、圧入溝（４２）に圧入固定された弁座（３）は、この弁座（３）の上部の外周囲を大きくした延出部（２７）を外壁部（２０）の頂部（２３）近傍位置に被せ、かつ弁座（３）の上部の内周囲を小さくした延出部（２８）をシートリング（４）の頂部（３５）近傍位置に被せた状態で弁座（３）の上部をやや突出させたことを特徴とするダイヤフラムバルブ（１）である。

Description

ダイヤフラムバルブとそのバルブ用弁座の交換方法
　本発明は、ダイヤフラムバルブとそのバルブ用弁座の交換方法に関し、特に、例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積法）プロセスなどに使用されるような極めて高い耐久性とＣｖ値の安定化の維持を図ることができるダイヤフラムバルブに関する。
　近年、半導体製造用ガス供給装置では、例えば、ＡＬＤに代表されるような短時間でバルブを開閉するプロセスが導入されることが多くなってきている。ＡＬＤプロセスなどでは、２５０℃程度の高温雰囲気の下、ガス供給系から、前駆体、不活性ガス、酸化種ガスなどの複数種のガスが極めて短いサイクルの高速切換により安定した流量で交互にチャンバーに供給され、チャンバー内のウエハにナノレベルで原子層が一層ずつ均質・均一に積み重ねられて薄膜が形成される。
　その際、ダイヤフラムバルブには、弁閉時のシール性の確保に加えて、２５０℃程度の高熱に耐え得る耐熱性、ガスを短時間で正確に供給する流量の安定性、ガスの混合を避けるために高い締切性能を伴いつつ短時間でガスの供給を切替えるための高速作動性、多数回のバルブ開閉サイクルに耐え得る高耐久性などの機能性が要求される。
　ＡＬＤプロセスではダイヤフラムバルブを短時間で高速開閉させるためにバルブの開閉動作回数が大幅に増加し、閉弁時にメタルダイヤフラムから樹脂製の弁座に加わる押圧力の影響が大きくなり、さらに供給する原料ガスの温度も２５０℃程度の高温状態であるために弁座の潰れや変形が生じ易くなり、弁座の潰れや変形が生じた場合には、シール性が維持できなくなるばかりでなく、Ｃｖ値が変動し、安定化を図ることが不可能になる。
　弁座に潰れや変形等が生じてシール性が維持できなくなった場合などには、速やかに損傷した弁座をボデーから取り出して新しい弁座に交換する必要があるため、ＡＬＤプロセスで使用するダイヤフラムバルブには、弁座の潰れや変形が生じにくく、また、弁座に潰れや変形が生じた際には、弁座の交換が容易であることが求められる。
　弁座の交換が容易に行えるダイヤフラムバルブとして、特許文献１には、弁座を取付ける際には、弁座設置ツールでボデー内部に設けた弁座陥凹に弁座を圧入し、弁座を取出す際には、先端に雄ネジ部を備えた弁座抽出ツールで弁座内周面に雌ネジを刻設し、雄ネジ部に螺着した弁座を上方へ引き抜くダイヤフラムバルブが提案されている。
　また、特許文献２には、弁座を取付ける際には、内周側に金属製のスリーブを挿入した弁座を工具でボデーの弁座材取付孔に圧入し、弁座を取出す際には、手動タップのような一般的な手動工具を弁座の内周面に係合させ、スリーブと弁座の双方をボデーから抜き出すダイヤフラムバルブが提案されている。
特表２０１７－５１６０３９号公報 特許第５２８０２０８号公報
　しかしながら、特許文献１のダイヤフラムバルブでは、弁座の内周側に何ら支持部材がないので、特にＰＦＡのような柔らかい材質の弁座を２５０℃程度の高温で使用する場合には、閉弁時に弁座が内周面側に変形し易くなり、変形によって弁座の頂部が低くなってダイヤフラムの耐久性が低下することになる。
　また、弁座の取出し時に弁座抽出ツールで弁座内周面に雌ネジを刻設するため、その際に微細な切粉が発生し、ボデー内の流路を汚染するおそれがある。
　特許文献２のダイヤフラムバルブでは、上方端を弁キャビティの表面及びスリーブの端部から突出させて弁座を形成しているため、弁座の耐久性に問題がある。
　また、スリーブの内径がボデーの一次側開口部の内径よりも小径であり、流路を狭めているので、バルブの流量低下の原因となる。
　そこで、本発明は上記問題点を解決するために開発されたものであり、その目的とするところは、高温状態で高速開閉動作させても弁座の潰れや変形の発生を抑制するとともに大流量を安定的に確保することができ、もって、高Ｃｖ値を変動なく安定して維持することができ、また、弁座の交換が容易なダイヤフラムバルブとそのバルブ用弁座の交換方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内に設けた弁座に接離させて開閉するダイヤフラムを有するダイヤフラバルブであって、流入口と流出口を有するボデーに設けた一次側開口部と、一次側開口部に設けた弁座装着用の外壁部と、外壁部の内周囲に設けた段部と、段部に圧入固定されたシートリングと、シートリングに設けた鍔部と、シートリングと外壁部との間と鍔部を底部として構成された弁座装着用の圧入溝と、を備え、圧入溝に圧入固定された弁座は、この弁座の上部の外周囲を大きくした延出部を外壁部の頂部近傍位置に被せ、かつ弁座の上部内周囲を小さくした延出部をシートリングの頂部近傍位置に被せた状態で弁座の上部をやや突出させたことを特徴とするダイヤフラムバルブである。
　請求項２に係る発明は、シートリングの内周面に雌ネジ部を設けたダイヤフラムバルブである。
　請求項３に係る発明は、シートリングの頂部を前記外壁部の高さより低くし、かつシートリングの内径を一次側開口部の内径より大きく形成したダイヤフラムバルブである。
　請求項４に係る発明は、段部にさらに圧入段部を設け、この圧入段部にシートリングを圧入してボデーにシートリングを圧入固定したダイヤフラムバルブである。
　請求項５に係る発明は、弁座の底部外周は、圧入固定後に抜けないように外径を大きくした拡径部を外壁部に設けた係合部に係合させて圧入固定後の弁座が抜けないようにしたダイヤフラムバルブである。
　請求項６に係る発明は、弁座を装着する際には、鍔部の上面に接触する状態で弁座の底部を圧入溝に圧入固定し、次いで、弁座を取外す際には、雄ネジ部を設けた治具をシートリングの内周面に設けた雌ネジ部に螺合させて治具を引き上げることにより、シートリングの鍔部で弁座の底部を係止しながら弁座を抜き出すようにしたダイヤフラムバルブの弁座交換方法である。
　請求項１に係る発明によると、高温状態での弁座の潰れや変形を抑制して高耐久性で高流量（高Ｃｖ値）を変動なく安定した状態で維持することを可能としたダイヤフラムバルブを得ることができる。
　請求項２に係る発明によると、弁座を損傷することなく容易に交換することができる。
　請求項３に係る発明によると、シートリングを設けても一次側開口部の流路面積が縮小されることがなく、また一次側開口部から弁室への流れも妨害されないので大流量を確保することができる。
　請求項４に係る発明によると、シートリングを強固にボデーに圧入固定し、外壁部とシートリングとの間に弁座を圧入状態で確実に固定することができる。
　請求項５に係る発明によると、圧入固定後の弁座が抜け出すことがないので、高耐久性を得ることができる。
　請求項６に係る発明によると、弁座の交換を容易に行うことができる。
本発明のダイヤフラムバルブの一実施形態を示した縦断面図である。 図１のダイヤフラムバルブの要部断面図である。 図２の部分拡大断面図である。 本発明のバルブ用弁座の交換方法の一例を説明する図面であり、（ａ）は、弁座の取付け方法、（ｂ）は、弁座の取出し方法を説明する図面である。
　以下に、本発明におけるダイヤフラムバルブの実施形態の一例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明のダイヤフラムバルブの一実施形態を示した縦断面図であり、図２はダイヤフラムバルブの要部断面図であり、図３は要部の部分拡大断面図である。
　図１において、ダイヤフラムバルブ１は、ボデー２と、弁座３と、シートリング４と、ダイヤフラム５と、アクチュエータ６とから構成させている。
　ボデー２は、例えばＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス材料で一体に形成されており、流入口８と流出口９が設けられ、その内部には流入口８から続く一次流路１１と流出口９から続く二次流路１２が形成されている。一次流路は一次側開口部１３を介して弁室１４に連通し、二次流路１２は二次側開口部１５を介して弁室１４に連通している。
　また、ボデー２の上部には開口部１７が設けられ、この開口部１７の内周側には雌ネジ部１８が形成されており、この雌ネジ部１８にアクチュエータ６の下端部に形成した雄ネジ部１９を螺合させ、ボデー２の上部にアクチュエータ６を搭載することができる。　
　一次側開口部１３には、弁座装着用の外壁部２０が設けられ、外壁部２０の内周囲には、シートリング４を圧入固定する段部２１が設けられている。
　外壁部２０の頂部２３は断面アール形状に形成され、外壁部２０の内周側下部には弁座３の拡径部３０を挿入する断面アール形状の窪み２４が形成されている。
　段部２１には、シートリング４の鍔部３２を装着する鍔部装着段部２５と、シートリング４を圧入する圧入段部２６と、が形成されており、鍔部装着段部２５の底面２５ａと圧入段部２６の壁面２６ａとの間は、なだらかな曲面で繋がれている。
　弁座３は、フッ素樹脂等の樹脂材料により略円筒状に設けられ、その断面形状は、図３に示すように、上部の外周囲を大きくした断面アール形状の延出部２７と、上部の内周囲を小さくした断面アール形状の延出部２８を設け、略平面の頂部２９と延出部２７、延出部２８との間をなだらかな曲面で繋ぎ、底部外周には外径を大きくした断面アール形状の拡径部３０を設けている。
　また、図２に示すように、弁座３は、弁座３を弁座装着用の圧入溝４２に圧入固定した際に、外壁部２０の頂部２３の上方、及びシートリング４の頂部３５の上方に突出する弁座３の高さが、ダイヤフラム５の閉動作時にダイヤフラム５の下面５ａが外壁部２０の頂部２３及び前記シートリング４の頂部３５に接触しない範囲で可能な限り低くなるように形成している。
　本例では、弁座３をＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）により形成したが、弁座３の材質はＰＦＡに限られるわけではなく、適宜材質の変更が可能である。また、弁座３の頂部２９から延出部２７、２８へと連なる扁平な形状は、弁座３の形成時に機械加工や射出加工により成形することもできるし、頂部の形状が異なる弁座をボデー２内に装着してから上部から治具等で意図的に押し潰すなどして成形することもできる。
　シートリング４は、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼により略円筒形に設けられ、外周面には弁座３の底部３１を支受けする鍔部３２を、内周面３３には雌ネジ部３４を設け、頂部３５と下端部３６は断面アール状に形成している。
　また、図３に示すように、シートリング４は、シートリング４を圧入段部２６に圧入固定した際のシートリング４の頂部３５が、外壁部２０の頂部２３よりもΔＨだけ低くなるように形成している。さらに、シートリング４の内径φＤ１を一次側開口部１３の内径φＤ２よりも大径に形成すると共に、シートリング４の下部の外径を圧入段部２６の壁面２６ａの内径よりも大きく、かつ圧入段部２６にシートリング４を圧入可能な径としている。
　なお、本例では、シートリング４をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）で製作したが、シートリング４の材料はステンレス鋼に限られるわけではなく、内周面３３に雌ネジ部３４の形成が可能であり、バルブの使用温度において適切に硬度が保たれる材料であれば、プラスチック材で製作することもできる。
　ダイヤフラム５は、金属製の薄板状の部材が所定枚数重ねられて構成され、自然状態において片側（上方）に向けて中心部を頂点とした緩やかな凸曲面状を呈した外観略円盤状に形成され、この自然状態の形態に自己復帰可能な弾性力を有している。
　図２に示すように、ダイヤフラム５は、アクチュエータ６のダイヤフラムピース３８が下降すると、ダイヤフラム５の中央付近が押圧されて中央付近を中心に変形し、弁座３に着座して弁閉状態となる。
　また、ダイヤフラムピース３８の押圧力がなくなると、ダイヤフラム５がその弾性力によりダイヤフラムピース３８を押し上げながら凸曲面状に復帰する方向に変形し、ダイヤフラム５が弁座３から離間して弁開状態となる。
　アクチュエータ６はエアー駆動式のアクチュエータであり、上部に設けたエアー供給口３９からエアーが供給されるとスプリング４０の押圧力に抗してピストン４１が上昇するため、ダイヤフラムピース３８の押圧力が消失してバルブは弁開状態となり、エアーの供給が停止されるとスプリング４０の弾発力によりピストン４１が下降してダイヤフラムピース３８の押圧力が発生してバルブは弁閉状態となる。
　次に、本発明のダイヤフラムバルブの上記実施形態における作用を説明する。
　図３に示すように、シートリング４をボデー２に設けた圧入段部２６に圧入すると、シートリング４の下部の外径を圧入段部２６に圧入固定が可能な径に設定したことにより、シートリング４の下部を確実かつ強固に圧入段部２６に固定することができ、鍔部３２が鍔部装着段部２５に収納され、シートリング４と外壁部２０との間に鍔部３２の上面３２ａを底部として弁座装着用の圧入溝４２が構成される。
　この時、シートリング４の下端部３６が断面アール状に形成され、また鍔部装着段部２５の底面２５ａと圧入段部２６の壁面２６ａとを曲面で繋いで段部２１が形成されているため、シートリング４の圧入段部２６への圧入は容易である。また、シートリング４は、圧入段部２６に締まり嵌めで固定されるため、シートリング４を圧入段部２６から取外す際には、シートリング４を上方へ引き抜くだけでよい。
　このように形成された圧入溝４２に弁座３を圧入すると、弁座３をボデー２に固定することができるが、弁座３の底部外周には外径を大きくした断面アール形状の拡径部３０が設けられており、外壁部２０の頂部２３が断面アール形状に形成されているため、弁座３の圧入溝４２への圧入を容易に行うことができる。さらに、圧入溝４２に圧入後は、この拡径部３０が外壁部２０の内周側下部に形成された断面アール形状の窪み２４に係合し、弁座３の圧入溝４２からの抜け出しを防止する。
　弁座３は、この圧入溝４２内に装着されると、外壁部２０の内周面４３とシートリング４の外周面４４により圧入状態で固定されるため、外壁部２０の内周面４３と弁座３の外周面４５との間が確実にシールされるので、弁座３の裏漏れが生じることがない。
　また、弁座３は、外壁部２０の内周面４３とシートリング４の外周面４４により圧入状態で固定されるため、ダイヤフラムバルブ１が弁閉状態となり、ダイヤフラム５により弁座３の頂部２９が押圧されても、ボデー２の外壁部２０の内周面４３とシートリング４の外周面４４により内外周から支持されている弁座３の部分には傾きが生じない。
　さらに、弁座３の頂部２９を略平面に形成すると共に、上部には外周囲を大きくした断面アール形状の延出部２７と、内周囲を小さくした断面アール形状の延出部２８とを設け、頂部２９と延出部２７、延出部２８との間をなだらか曲面で繋いでいるため、弁座３の圧入溝４２への圧入が完了すると、図３に示すように、延出部２７を外壁部２０の頂部２３の近傍位置に密着して被せた状態に、また、延出部２８をシートリング４の頂部３５の近傍位置に密着して被せた状態になり、弁座３の頂部２９は、外周側からは外壁部２０の頂部２３により、内周側からシートリング４の頂部３５により支持される。
　これにより、弁座３の頂部２９の受圧面積が増加することになり、ダイヤフラムバルブ１の閉動作時にダイヤフラム５の下面５ａにより弁座３の頂部２９が押圧された際の面圧が小さくなるため、弁座３の潰れを抑制することができる。
　また、弁座３は、図２及び図３に示すように、弁座３を弁座装着用の圧入溝４２に装着した際に、外壁部２０の頂部２３の上方、及びシートリング４の頂部３５の上方に突出する部分の弁座３の高さを、ダイヤフラムバルブ１の弁閉状態時にダイヤフラム５の下面５ａが外壁部２０の頂部２３及びシートリング４の頂部３５に接触しない範囲で可能な限り低く設定したので、外壁部２０の頂部２３の上方及びシートリング４の頂部３５の上方に突出し、外壁部２０の内周面４３とシートリング４の外周面４４により内外周から支持されない弁座３の部分の高さを最低限とすることができる。
　この結果、ダイヤフラムバルブ１の弁閉状態時にダイヤフラム５の下面５ａに押圧されて変形する弁座の部分を最少化することができるので、弁座３の変形を抑制することができる。
　また、ダイヤフラム５の下面に５ａにより衝撃を受けた弁座３の頂部２９は、延出部２７を介して外壁部２０の頂部２３により、また、延出部２８を介してシートリング４の頂部３５により内外周から支持されるので、ダイヤフラム５の押圧により発生する弁座３の変形を更に抑制することができる。
　以上のように、本発明のダイヤフラムバルブでは、弁閉状態時にダイヤフラム５の下面５ａにより押圧される弁座３の面圧を小さくして弁座の潰れを抑制すると共に、弁座３の変形を大きく抑制することにより、弁座３の耐久性を向上させることができる。また、弁座３の耐久性が向上することに伴い、流量の経時変化を安定させることができる。
　図３に示すように、圧入段部２６に圧入されたシートリング４は、外壁部２０との間に鍔部３２を底部として弁座装着用の圧入溝４２を構成し、鍔部３２で弁座３の底部３１を支受している。シートリング４の内径φＤ１は、一次側開口部１３の内径φＤ２より大径であるため、シートリング４を一次側開口部１３に配置しても、一次側開口部１３の流路面積は縮小されない。
　また、シートリング４の頂部３５を断面アール形状に形成すると共に、シートリング４の高さは、シートリング４を圧入段部２６に圧入固定した状態で、シートリング４の頂部３５が外壁部２０の頂部２３よりもΔＨだけ低くなるように設定し、一次側開口部１３から弁室１４内に向かう流れを妨害しないように構成している。
　以上のように、シートリング４を一次側開口部１３に配置しても一次側開口部１３の流路面積が縮小されることがなく、また、一次側開口部１３から弁室１４内に向かう流れを妨害しないので、大流量を確保してバルブのＣｖ値を大きくすることができる。
　これに加え、シートリング４の内周面３３には雌ネジ部３４を形成しているため、シートリング着脱用の治具に設けた雄ネジ部をこの雌ネジ部３４に螺合させ、容易にシートリング４をボデー２に着脱することができる。また、弁座３は底部３１を鍔部３２に支受されて圧入溝４２に圧入固定されているので、弁座３を取出す際には、シートリング４を引き抜くと、弁座３が鍔部３２に係止されているため、弁座３をシートリング４と同時に取出すことができるので、容易に弁座３を取出すことができると共に弁座３を傷つけることがなく弁座３を交換することができる。
　続いて、本発明の弁座の交換方法を説明する。図４は、シートリング着脱用の治具の一例を使用し、本発明のダイヤフラムバルブの弁座を交換する方法を説明する図面である。シートリング着脱用の治具は、弁座３の装着時と取外し時でその構成が異なるので、先ずは弁座３の装着時について説明する。
　弁座３を装着する治具４７は、アダプタ４８と圧入部材５０とで構成される。アダプタ４８は、圧入部材５０をボデー２内に押し込むための部品であり、圧入部材５０を挿通させる挿通孔５１を中央に、ボデー２の雌ネジ部１８に螺着させる雄ネジ部５２を下部外周に、圧入部材５０を押圧する押圧面５３を下端部に備えている。圧入部材５０は、ボデー２内の圧入段部２６にシートリング４を圧入するための部品であり、下端部にアダプタ４８の押圧面５３から作用する押圧力を受ける鍔部５４を、下部先端にシートリング４を螺着する雄ネジ部５５を備えている。
　この治具４７でボデー２内に弁座３を装着する際には、先ず、弁座３の底部３１が鍔部３２の上面３２ａに接触する状態で弁座３をシートリング４に取り付け、シートリング４を圧入部材５０の下部先端の雄ネジ部５５に弁座３の頂部２９が圧入部材５０の下面５０ａに接するまでねじ込んだ後、アダプタ４８の下面側からシートリング４を螺着した圧入部材５０を挿通孔５１に挿通する。
　次に、ボデー２の開口部１７の内周に設けた雌ネジ部１８にアダプタ４８の雄ネジ部５２を軽くねじ込み、圧入部材５０を挿通した状態のアダプタ４８をボデー２の上部に取り付ける。この状態で、ボデー２の開口部１７の中心とシートリング４の中心は一致しているので、弁座３の底部３１が外壁部２０の頂部２３に接触するまで圧入部材５０を軽く押し込み、その後、アダプタ４８の押圧面５３が圧入部材５０の鍔部５４に当接するまでアダプタ４８を軽くねじ込む。
　アダプタ４８の押圧面５３が圧入部材５０の鍔部５４に当接したことを確認した後、アダプタ４８を強くねじ込むと、圧入部材５０の鍔部５４がアダプタ４８の押圧面５３により押圧されて圧入部材５０が下方に移動する結果、圧入部材５０の下部先端に設けた雄ネジ部５５に螺着されているシートリング４の下部が圧入段部２６に圧入されると共に、圧入部材５０の下面５０ａに頂部２９を押圧された弁座３が圧入溝４２に圧入される。
　圧入段部２６へのシートリング４の圧入固定、及び圧入溝４２への弁座３の圧入が完了すると、弁座３は外壁部２０の内周面４３とシートリング４の外周面４４との間に密着状態で保持され、弁座３のボデー２への装着が完了する。
　次に、弁座３の取外し時について説明する。シートリング取外し用の治具５６は、アダプタ４８と、受圧金具５７と、スペーサ５８と、係合ボルト５９と、ナット６０と、から構成される。
　アダプタ４８は治具４７と兼用する部品であるが、弁座３の取出し用として用いる場合には、上面に設けた装着段部４８ａ内に受圧金具５７を装着して使用する。受圧金具５７は、アダプタ４８からの押圧力を係合ボルト５９の頭部５９ａに伝達するための部品であり、中央に係合ボルト５９を挿通させるボルト挿通孔５７ａを備えている。スペーサ５８は、係合ボルト５９の中心をアダプタ４８の中心に合わせて保持するための部品であり、ボルト挿通孔５８ａを中心に設けている。係合ボルト５９は、シートリング４の内周面３３に設けた雌ネジ部３４に螺着させシートリング４を圧入段部２６から引き抜くための部品である。ナット６０は、スペーサ５８をアダプタ４８の挿通孔５１内に保持するための部品である。
　この治具５６でボデー２内から弁座３を取外す際には、先ず、係合ボルト５９を受圧金具５７のボルト挿通孔５７ａとスペーサ５８のボルト挿通孔５８ａに挿通した後、係合ボルト５９にナット６０を螺着し、スペーサ５８の下面とナット６０の上面との間隔がシートリング４の厚み程度になるまでナット６０をねじ込んで受圧金具５７、スペーサ５８、係合ボルト５９、ナット６０を一体にする。
　その後、アダプタ４８の上方から一体となった受圧金具５７、スペーサ５８、係合ボルト５９、ナット６０を挿通孔５１に挿入して受圧金具５７を装着段部４８ａに装着し、アダプタ４８の雄ネジ部５２をボデー２の開口部１７の内周に設けた雌ネジ部１８にねじ込み、アダプタ４８をボデー２の上部に取り付ける。この状態で、ボデー２の一次側開口部１３の中心と係合ボルト５９の中心は一致しているので、係合ボルト５９をねじ込むと、係合ボルト５９はボデー２内の圧入段部２６に圧入固定されているシートリング４の内周面３３に設けた雌ネジ部３４に螺合する。
　係合ボルト５９の頭部５９ａが受圧金具５７に当接したことを確認した後、アダプタ４８をボデー２から取外す方向（左回り）に廻すと、アダプタ４８の上昇に従って受圧金具５７を介して係合ボルト５９の頭部５９ａが上方に持ち上げられるため、これに伴って係合ボルト５９に螺着させたシートリング４がボデー２内の圧入段部２６から引き抜かれる。この際、弁座３はシートリング４の鍔部３２で支受されているため、シートリング４の引き出しと同時に鍔部３２が弁座３の底部３１を係止しながら抜き出すので、ボデー２内から弁座３を傷つけることなくシートリング４と一緒に取出すことができる。
　このように、本発明の弁座の交換方法では、弁座を傷つけることなく弁座の交換を容易に行うことができる。
　以上詳細に説明したように、本発明のダイヤフラムバルブは、高温状態で高速開閉動作させても弁座の潰れや変形の発生を抑制することができると共に大流量を安定的に確保することができ、また、本発明の弁座の交換方法によれば、弁座を傷つけることなく容易に弁座の交換を行うことができるので、ＡＬＤプロセスを用いた半導体製造装置に好適である。
　１　ダイヤフラムバルブ
　２　ボデー　
　３　弁座
　４　シートリング
　５　ダイヤフラム
　６　アクチュエータ
　１３　一次側開口部
　２０　外壁部
　２１　段部
　２３　外壁部の頂部
　２６　圧入段部
　２７　延出部
　２８　延出部
　３２　鍔部
　３５　シートリングの頂部
　４２　圧入溝

Claims (6)

  1. 　ボデー内に設けた弁座に接離させて開閉するダイヤフラムを有するダイヤフラバルブであって、流入口と流出口を有するボデーに設けた一次側開口部と、前記一次側開口部に設けた弁座装着用の外壁部と、前記外壁部の内周囲に設けた段部と、前記段部に圧入固定されたシートリングと、前記シートリングに設けた鍔部と、前記シートリングと前記外壁部との間と前記鍔部を底部として構成された弁座装着用の圧入溝と、を備え、前記圧入溝に圧入固定された前記弁座は、この弁座の上部の外周囲を大きくした延出部を前記外壁部の頂部近傍位置に被せ、かつ前記弁座の上部内周囲を小さくした延出部を前記シートリングの頂部近傍位置に被せた状態で前記弁座の上部をやや突出させたことを特徴とするダイヤフラムバルブ。
  2. 　前記シートリングの内周面に雌ネジ部を設けた請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
  3. 　前記シートリングの頂部を前記外壁部の高さより低くし、かつ前記シートリングの内径を前記一次側開口部の内径より大きく形成した請求項１又は２に記載のダイヤフラムバルブ。
  4. 　前記段部にさらに圧入段部を設け、この圧入段部に前記シートリングを圧入して前記ボデーに前記シートリングを圧入固定した請求項１乃至３の何れか１項に記載のダイヤフラムバルブ。
  5. 　前記弁座の底部外周は、圧入固定後に抜けないように外径を大きくした拡径部を前記外壁部に設けた係合部に係合させて圧入固定後の弁座が抜けないようにした請求項１乃至４の何れか１項に記載のダイヤフラムバルブ。
  6. 　前記弁座を装着する際には、前記鍔部の上面に接触する状態で前記弁座の底部を前記圧入溝に圧入固定し、次いで、前記弁座を取外す際には、雄ネジ部を設けた治具を前記シートリングの内周面に設けた雌ネジ部に螺合させて前記治具を引き上げることにより、前記シートリングの鍔部で前記弁座の底部を係止しながら前記弁座を抜き出すようにした請求項１に記載のダイヤフラムバルブの弁座交換方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH360258A (de) * 1956-11-12 1962-02-15 Carl Von Platen Baltzar Ventil
JPH0448470B2 (ja) * 1988-05-31 1992-08-06 Hochiki Co
US20050211944A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-29 Tutt Brian J Packless valve apparatus
JP2017516039A (ja) * 2014-05-12 2017-06-15 スウエイジロク・カンパニー 弁と弁座挿入および抽出ツールを伴う弁

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5280208U (ja) 1975-12-10 1977-06-15
US4520842A (en) * 1983-11-09 1985-06-04 Elliott Robert E High pressure valve for positive pressure pumps including means for installing and removing the valve
JPH0448470A (ja) 1990-06-13 1992-02-18 Hitachi Ltd 記録再生装置
JPH086828B2 (ja) * 1991-08-09 1996-01-29 株式会社ベンカン メタルダイヤフラム弁
CN1199106C (zh) 2000-12-22 2005-04-27 神达电脑股份有限公司 电脑工作平台的检测系统与方法
US7686280B2 (en) 2005-12-28 2010-03-30 Circor Instrumentation Technologies, Inc. Removable valve seat member for diaphragm valve

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH360258A (de) * 1956-11-12 1962-02-15 Carl Von Platen Baltzar Ventil
JPH0448470B2 (ja) * 1988-05-31 1992-08-06 Hochiki Co
US20050211944A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-29 Tutt Brian J Packless valve apparatus
JP2017516039A (ja) * 2014-05-12 2017-06-15 スウエイジロク・カンパニー 弁と弁座挿入および抽出ツールを伴う弁

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