(57)【要約】【課題】製造工数を削減可能な樹脂製のバルブシートを備えるバルブ装置を提供する。【解決手段】開口４１ｂの周囲に形成された支持面４３と、支持面４３から突出して形成された係止凸部４５とを備える金属製のバルブボディ４０と、ダイヤフラム３５が当接離隔する環状のシート面７１と、バルブボディ４０の支持面４３に支持される環状の被支持面７２と、バルブボディ４０の流路４１と連通する内周面７３と、被支持面７２に形成された環状の係止凹部７４とを備える樹脂製のバルブシート７０とを有し、バルブシート７０は、係止凹部７４へ係止凸部４５が圧入されてバルブボディ４０の支持面４３に固定され、バルブシート７４の弾性復元力により支持面４３と被支持面７２とが密着している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を画定し、当該流路の開口の周囲に形成された環状の支持面及び当該支持面から突出して形成された環状の係止凸部を備える金属製のバルブボディと、
前記バルブボディに支持された弁体が当接離隔する環状のシート面、当該シート面とは反対側に配置された前記バルブボディの支持面に支持される環状の被支持面、前記バルブボディの流路と連通する流路を画定する内周面及び前記被支持面に形成された環状の係止凹部とを備える環状に形成された樹脂製のバルブシートと、を有し、
前記バルブシートは、前記係止凹部が前記バルブボディの係止凸部に係合して前記バルブボディの支持面に固定され、当該バルブシートの弾性復元力により、前記バルブボディの支持面と前記バルブシートの被支持面とが密着している、バルブ装置。
【請求項２】
前記係止凸部は、前記支持面と対向する環状の対向面を有し、
前記バルブシートの一部は、前記支持面と前記対向面との間に介在して弾性復元力により前記支持面および対向面に密着する、請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記バルブシートは、前記バルブシートを圧入するための平坦面を有する、請求項1または２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記被支持面の内周縁部が前記支持面内に位置するように、前記バルブシートの内周面の当該被支持面側の端部は、前記内周面に対して外周側に向けて傾斜する傾斜面となっている、請求項1〜３のいずれかに記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記バルブシートは、フッ素樹脂で形成されたものである、請求項１〜４のいずれかに記載のバルブ装置。
【請求項６】
流路を画定し、当該流路の開口の周囲に形成された環状の支持面と、当該支持面から突出して形成された環状の係止凸部とを備える金属製のバルブボディと、
前記バルブボディに支持された弁体が当接離隔する環状のシート面と、前記バルブボディの支持面に支持される環状の被支持面と、前記被支持面に形成された環状の係止凹部とを備える環状に形成された樹脂製のバルブシートと、を用意し、
前記係止凹部に前記係止凸部を係合させて前記支持面に前記バルブシートを固定し、当該バルブシートの弾性復元力により前記支持面と前記被支持面とを密着させる、バルブ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス等の各種製造プロセスにおいて、各種の処理ガスの流れを制御するための流体制御機器の一つとして、ダイヤフラムバルブが知られている。ダイヤフラムバルブは、バルブボディのシート装着溝にバルブシートを装着し、ダイヤフラムをこのバルブシートに対して当接離隔可能にバルブボディに設けることで、流路を開閉可能とする（たとえば、特許文献１−３等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２６５０３５号公報
【特許文献２】特開平０７−００４５４２号公報
【特許文献３】実開昭６１−２０６１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１，２では、シート装着溝の対向する２つの側壁の一方に設けられたバルブボディの一部であるかしめ部を塑性変形させてバルブシートをバルブボディに固定している。
しかしながら、このような組立方法では、バルブボディの一部を変形させる必要があるため、工数が多く、組立の自動化も困難であった。
上記した特許文献３では、弁座取付用板の内周壁に形成した切欠凹部４の内面壁６に凸部９を突設するとともに弁座シート１２の外周に凸部９と嵌合する凹溝１４を形成し、弁座シート１２を切欠凹部４に嵌合させる構造を開示している。しかしこの構造では、弁座シートの装着工程は容易となるが、弁座シート１２と弁座取付用板との間の確実で安定的なシール性能を得ることが難しい。【０００５】
本発明の目的一つは、製造工数を削減可能でシール性能も優れた樹脂製のバルブシートを備えるバルブ装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るバルブ装置は、流路を画定し、当該流路の開口の周囲に形成された環状の支持面及び当該支持面から突出して形成された環状の係止凸部を備える金属製のバルブボディと、
前記バルブボディに支持された弁体が当接離隔する環状のシート面、当該シート面とは反対側に配置された前記バルブボディの支持面に支持される環状の被支持面、前記バルブボディの流路と連通する流路を画定する内周面及び前記被支持面に形成された環状の係止凹部とを備える環状に形成された樹脂製のバルブシートと、を有し、
前記バルブシートは、前記係止凹部が前記バルブボディの係止凸部に係合して前記バルブボディの支持面に固定され、当該バルブシートの弾性復元力により、前記バルブボディの支持面と前記バルブシートの被支持面とが密着している。【０００７】
好適には、前記係止凸部は、前記支持面と対向する環状の対向面を有し、
前記バルブシートの一部は、前記支持面と前記対向面との間に介在して弾性復元力により前記支持面および対向面に密着する、構成を採用できる。
また、前記バルブシートは、前記バルブシートを圧入するための平坦面を有する、構成を採用することも可能である。さらに、前記被支持面の内周縁部が前記支持面内に位置するように、前記バルブシートの内周面の当該被支持面側の端部は、前記内周面に対して外周側に向けて傾斜する傾斜面となっている、構成を採用することも可能である。
好適には、前記バルブシートは、ＰＦＡまたはＰＴＦＥで形成されたものである。【０００８】
本発明のバルブ装置の製造方法は、流路を画定し、当該流路の開口の周囲に形成された環状の支持面と、当該支持面から突出して形成された環状の係止凸部とを備える金属製のバルブボディと、
前記バルブボディに支持された弁体が当接離隔する環状のシート面と、前記バルブボディの支持面に支持される環状の被支持面と、前記被支持面に形成された環状の係止凹部とを備える環状に形成された樹脂製のバルブシートと、を用意し、
前記係止凹部に前記係止凸部を係合させて前記支持面に前記バルブシートを固定し、当該バルブシートの弾性復元力により前記支持面と前記被支持面とを密着させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、樹脂製のバルブシートを備えるバルブ装置の製造工数を削減でき、製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るバルブ装置の断面を含む正面図。
【図２Ａ】図１のバルブ装置の閉鎖状態を示す要部拡大断面図。
【図２Ｂ】図１のバルブ装置の開状態を示す要部拡大断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るバルブボディの係止凸部周辺の拡大断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係るバルブシートの断面図。
【図５】圧入工程を説明するための説明図。
【図６】圧入後のバルブボディとバルブシートの間に作用する弾性復元力を説明するための図。
【図７】バルブシートの変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面においては、機能が実質的に同様の構成要素には、同じ符号を使用することにより重複した説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るバルブ装置１の構成を示す図である。なお、図中において、矢印Ａ１，Ａ２は上下方向を示しており、Ａ１が上方向、Ａ２が下方向を示している。
バルブ装置１は、アクチュエータ１０と、弁体としてのダイヤフラム３５と、バルブボディ４０と、バルブボディ４０に固定されたバルブシート７０とを有する。
【００１２】
アクチュエータ１０は、その下端部から突出するアクチュエータロッド１１を有する。アクチュエータロッド１１は、上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能にアクチュエータ１０に支持されている。アクチュエータ１０は、ボンネットナット１５と連結されている。このボンネットナット１５の円筒部１５ａの外周側に形成されたねじ部がバルブボディ４０の円筒状部４７の内周側に形成されたねじ部に螺合することで、アクチュエータ１０がバルブボディ４０に接続されている。
【００１３】
ボンネット１６は、円筒状に形成され、内周側にコイルばね２０および押えホルダ３１を収容し、ボンネットナット１５の円筒部１５ａの下端部により下方向Ａ２に向けて押圧されている。押えアダプタ３２は、環状に形成され、ダイヤフラム３５の外周部上に配置され、ボンネット１６の下端部により、バルブボディ４０に向けて押圧されている。これにより、ダイヤフラム３５は、バルブボディ４０に固定される。ダイヤフラム３５は、弁体として機能し、バルブシート７０よりも大きな直径を有し、ステンレス、ＮｉＣｏ系合金などの金属やフッ素系樹脂で球殻状に弾性変形可能に形成されている。ダイヤフラム３５は、バルブシート７０に対して当接離隔可能にバルブボディ４０に支持されている。
コイルばね２０は、押えホルダ３１を介してダイヤフラム押え３０を下方向Ａ２に常時付勢している。
アクチュエータロッド１１は、先端部に形成されたねじ部が押えホルダ３１の円筒部３１ａの内周のねじ部に螺合することで押えホルダ３１に連結されている。
アクチュエータ１０は、空圧駆動源、モータ駆動源などの駆動源を内蔵しており、バルブ開時には、コイルばね２０の付勢力に抗して、アクチュエータロッド１１に連結された押えホルダ３１を上方向Ａ１に移動可能となっている。これにより、ダイヤフラム３５は、ダイヤフラム押え３０による押圧から解放され、球殻状に復元する。
【００１４】
バルブボディ４０は、金属製でブロック状に形成されており、流体が流通する流路４１，４２を画定しており、その底面に開口部４１ａ，４２ａを有する。流路４１，４２は他の流路部材と図示しないシール部材を介して接続される。
バルブシート７０は、バルブボディ４０に固定されているが、バルブシート７０の詳細構造およびバルブボディ４０のバルブシート７０が固定される領域の詳細構造は後述する。
【００１５】
図２Ａおよび図２Ｂに、バルブ装置１のバルブシート７０周辺の拡大断面図を示す。
図２Ａはダイヤフラム３５がバルブシート７０に押し付けられたバルブ閉状態を示し、図２Ｂは、ダイヤフラム３５がバルブシート７０から離間したバルブ開状態を示す。
ダイヤフラム押え３０がコイルばね２０の復元力により下方向Ａ２に向けて押圧されると、ダイヤフラム３５が弾性変形してバルブシート７０のシート面７１に接触し、流路４１を閉鎖する。
上記したアクチュエータ１０を駆動してコイルばね２０の復元力に抗してダイヤフラム押え３０を上方向Ａ１に移動させると、ダイヤフラム３５がバルブシート７０から離間し、流路４１と流路４２とがダイヤフラム３５とシート面７１との間の間隙を通じて連通し、バルブ開状態となる。
【００１６】
図３は、バルブボディ４０のバルブシート７０が固定される領域の拡大断面図である。
バルブボディ４０は、ステンレス合金等の金属で形成され、流路４１の開口４１ｂの周囲に平坦面からなる環状の支持面４３を備える。この支持面４３から環状の係止凸部４５が突出して形成されている。
図３から分かるように、係止凸部４５は、先端部に支持面４３に平行な平坦面からなる先端面４５ｔを備え、先端面４５ｔから内周側に向けて傾斜する傾斜面４５ａ１と外周側に向けて傾斜する傾斜面４５ａ２を備える。さらに、係止凸部４５は、傾斜面４５ａ１の下端部において支持面４３と対向する対向面４５ｆ１を備え、同様に、傾斜面４５ａ２の下端部において支持面４３と対向する対向面４５ｆ２を備える。支持面４３と対向面４５ｆ１および対向面４５ｆ２は、略平行に配置されているが、これに限定されるわけではない。
【００１７】
図４にバルブシート７０の構造を示す。
バルブシート７０は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の樹脂で環状に形成されている。
このバルブシート７０は、上端面側に、バルブボディ４０に支持されたダイヤフラム３５が当接離隔する環状のシート面７１と、シート面７１とは反対側の下端面側に配置されたバルブボディ４０の支持面４３に支持される環状の被支持面７２と、バルブボディ４０の流路４１と連通する流路を画定する内周面７３と、被支持面７２に形成された環状の係止凹部７４とを備える。さらに、バルブシート７０は、後述する圧入のための環状の平坦面７５をシート面７１の外周側に備える。平坦面75がシート面71の外周側にある場合は弁閉時の1次側の液溜まり箇所が減少することで、特に当該1次側の置換特性が向上する。
平坦面75はシート面71の内周側にあっても良い。平坦面75がシート面71の内周側にある場合は、弁閉時の2次側の液溜まり箇所が減少することで、特に当該2次側の置換特性が向上する。
平坦面75はシート面71の内周側と外周側のそれぞれにあっても良い。平坦面７５がシート面71の内周側と外周側に存在することで、バルブシート70をバルブボディ40に圧入する際、より平行に圧入することが可能になる。その結果、圧入後のシート面71がダイヤフラム35の外周縁と平行になり、ダイヤフラム35がシート面71に当接する際、荷重が均一に加わることでシール性能が向上する。
【００１８】
係止凹部７４の断面形状は、バルブボディ４０の係止凸部４５の断面形状と略適合するように形成されているが、寸法については、後述する圧入に適した寸法に適宜設定することができる。
平坦面７５は、被支持面７２と略平行となるように形成されている。
内周面７３は、バルブシート７０がバルブボディ４０に装着された際に、流路４１の開口４１ｂ側の内壁面と略面一となるような内径を有する。
【００１９】
次に、図５を参照して、バルブシート７０の係止凹部７４をバルブボディ４０の係止凸部４５に係合させることによって取り付ける工程、より具体的には、バルブシート７０をバルブボディ４０に圧入する工程について説明する。
図５に示すように、図示しない保持機構を用いて、バルブシート７０の係止凹部７４の開口にバルボディ４０の係止凸部４５の先端面４５ｔを位置合わせする。
そして、図示しない押圧治具を用いて、バルブシート７０の平坦面７５を均一な力Ｆでバルブボディ４０に向けて押圧する。図示しない押圧治具は、平坦面７５に全面的に接触する環状の押圧面を備えていてもよい。
【００２０】
バルブシート７０をバルブボディ４０に向けて押圧すると、２つの傾斜面４５ａ１，４５ａ２が係止凸部４５の係止凹部７４への圧入を促す。
このようにして、係止凸部４５を係止凹部７４へ圧入すると、係止凸部４５と係止凹部７４とは図６に示す状態となる。
図６に示すように、係止凸部４５の対向面４５ｆ１と支持面４３の間には、バルブシート７０の一部７０ｐ１が圧入され、対向面４５ｆ２と支持面４３の間には、バルブシート７０の一部７０ｐ２が圧入される。なお、バルブシート７０の一部７０ｐ１，７０ｐ２の圧入が十分でない場合には、一部７０ｐ１，７０ｐ２の各々を半径方向から追加的に押圧してもよいし、また、半径方向から押圧する工程を標準的に追加してもよい。
上記圧入する工程では、図示しない保持機構と押圧治具を用いてバルブシート７０をバルブボディ４０に圧入したが、保持機構を有する押圧治具を使用すれば一工程での圧入が可能となり、容易に自動化を実現できる。その場合、治具でバルブシート７０の外周面と平坦面７５を保持し、位置合わせ後、平坦面７５に当接する部分に形成された押圧面で押圧し圧入する。
【００２１】
図６から分かるように、対向面４５ｆ１，４５ｆ２と支持面４３との間に圧入により介在しているバルブシート７０の一部７０ｐ１，７０ｐ２は、弾性変形を受けることで、常時、弾性復元力ＦＲ１，ＦＲ２を対向面４５ｆ１，４５ｆ２と支持面４３とに及ぼす。この力により、バルブシート７０の被支持面７２は支持面４３に常時密着することになり、被支持面７２と支持面４３との間が確実にシールされる。
【００２２】
本実施形態によれば、バルブボディ４０の一部を塑性変形させることなく、バルブシート７０をバルブボディ４０の支持面４３上に固定できる。しかも、被支持面７２と支持面４３との間には、バルブシート７０の圧入により生じた弾性変形を復元しようとする弾性復元力が常に作用するので、被支持面７２と支持面４３との間が全面的に密着して確実なシールがなされる。バルブボディ４０に塑性変形箇所が存在しないので、バルブ装置１のガス等に接する接ガス面が平滑に保たれる結果、置換特性、清浄度が向上する。すなわち、バルブボディ４０を塑性変形させると、塑性変形させた領域周辺の接ガス面に凹凸が発生し、この凹凸面にゴミ等の汚染物質が残留しやすくなり、凹凸の一部が汚染物質の一部になり得る可能性もある。
【００２３】
図７にバルブシートの変形例を示す。
図７に示すバルブシート７０Ｂは、内周面７３の被支持面７２側の端部が、内周面７３に対して外周側に向けて傾斜する傾斜面７３ｔとなっている。
これにより、被支持面７２の内周縁部７２eがバルブボディ４０の支持面４３内に確実に収まる。内周縁部７２eが支持面４３内に確実に収まると、上記した弾性復元力により、内周縁部７２eが支持面４３に確実に押し当てられる。これにより、内周縁部７２eと支持面４３との間から流体が侵入するのを確実に防ぐことが可能となり、シール性能を高めることができる。
【００２４】
上記実施形態では、いわゆるノーマリークローズタイプのバルブ装置を例示したが、これに限定されるわけではなく、ノーマリーオープンタイプのバルブ装置であっても本発明を適用可能である。
上記実施形態では、係止凸部と係止凹部を互いに略適合する断面形状としたが、これに限定されるわけではなく、異なる形状とすることも可能である。
上記実施形態では、シート面７１は平面により形成されていたが、Ｒ面により形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１  バルブ装置
１０  アクチュエータ
１１  アクチュエータロッド
１５  ボンネットナット
１５ａ  円筒部
１６  ボンネット
２０  コイルばね
３０  ダイヤフラム押え
３１  押えホルダ
３１ａ  円筒部
３２  押えアダプタ
３５  ダイヤフラム（弁体）
４０  バルブボディ
４１，４２  流路
４１ａ，４２ａ  開口部
４１ｂ  開口
４３  支持面
４５  係止凸部
４５ｆ１，４５ｆ２  対向面
７０，７０Ｂ  バルブシート
７０ｐ１，７０ｐ２  一部
７１  シート面
７２  被支持面
７２ｅ  内周縁部
７３  内周面
７３ｔ  傾斜面
７４  係止凹部
７５  平坦面
【図１】
2019131038.tif 000003
【図２Ａ】
2019131038.tif 000004
【図２Ｂ】
2019131038.tif 000005
【図３】
2019131038.tif 000006
【図４】
2019131038.tif 000007
【図５】
2019131038.tif 000008
【図６】
2019131038.tif 000009
【図７】
2019131038.tif 000010
【国際調査報告】
2019131038.tif 000011
2019131038.tif 000012