(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数を追加することなくダイアフラムの固定部分についてアクチュエータ側のシールを行うようにした薬液弁を提供すること。【解決手段】樹脂製の部材によって形成された流路部２とアクチュエータ部とが金属製のボルトを使用して一体に組み付けられ、弁体１０が弁体部１１、膜部１２および固定部１３とからなる樹脂製のものであり、アクチュエータ部には、膜部１２を透過した薬液ガスを排出する呼吸孔が形成されたものであって、弁体１０の固定部１３を押さえ込むアクチュエータ部の押圧面３１０には、押さえ込み方向に突出した環状凸部３１１が形成され、その環状凸部３１１によって固定部１３を押さえ込んで変形させるシール部を有するものであることを特徴とする薬液弁。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側流路及び二次側流路とその間の弁座とを備える樹脂製の部材によって形成された流路部と、前記弁座に対して当接・離間する弁体を動作させる樹脂製の部材によって形成されたアクチュエータ部とが金属製のボルトを使用して一体に組み付けられ、前記弁体が、前記弁座に当接・離間する弁体部と、前記流路部を流れる薬液が前記アクチュエータ部へ流れないように遮断する膜部と、前記流路部とアクチュエータ部を構成する部材によって挟み込まれる固定部とからなる樹脂製のものであり、前記アクチュエータ部には、前記膜部を透過した薬液ガスを排出する呼吸孔が形成された薬液弁において、
前記アクチュエータ部の前記固定部を押さえ込む部材の押圧面には、押さえ込み方向に突出した環状凸部が形成され、その環状凸部によって前記固定部を押さえ込んで変形させるシール部を有するものであることを特徴とする薬液弁。
【請求項２】
請求項１に記載する薬液弁において、
前記シール部は、断面が台形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることを特徴とする薬液弁。
【請求項３】
請求項１に記載する薬液弁において、
前記シール部は、断面が三角形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることを特徴とする薬液弁。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載する薬液弁において、
前記環状凸部は、内径側側面又は外径側側面が押さえ込み方向にほぼ平行な内側面又は外側面を持ったものであることを特徴とする薬液弁。
【請求項５】
請求項１に記載する薬液弁において、
前記固定部には前記環状凸部が嵌り込む環状凹部が予め形成され、前記環状凸部と環状凹部は、その断面が押さえ込み方向の側面と、押さえ込み方向に直交する水平面とをもって構成されたものであることを特徴とする薬液弁。
【請求項６】
請求項１に記載する薬液弁において、
前記シール部は、断面が略半円形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることを特徴とする薬液弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程等で使用される樹脂製の薬液弁に関し、特にダイアフラムやベローズの薄膜部を透過した薬液のガスによる金属の腐食を防止するシール構造をもった薬液弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では腐食性の高い薬液等が使用される。そのため、薬液の供給を制御する薬液弁は、その弁本体が耐腐食性を有するフッ素樹脂等の材質で形成され、薬液が流れる流路部分と弁の開閉を操作するアクチュエータ部分との間を遮断するダイアフラム弁体にも樹脂が使用されている。そのダイアフラムは、外周に環状の固定部が形成され、それが弁本体に挟み込まれて取り付けられ、その部分でシールが行われている。
【０００３】
ところが、こうした薬液弁は、シール部分が樹脂同士の押さえ込みになっているため、薬液弁を長期的に使用することでシール力が低下してしまう問題があった。そうした課題に対して下記特許文献１には、図８に示すように、ダイアフラム１１０の固定部１１１に形成した環状凸部１１５を弁本体に形成した挿入溝１２０に圧入する構成が記載されている。その環状凸部１１５を外向きに弾性変形させて径方向の内側の内側環状シール部１２１と外側の外側環状シール部１２２に当接させてシールする構造が記載されている。その他、下記特許文献２には、図９に示すように、ダイアフラム１５０を挟持する力が弱まっても、Ｏリング１６０の弾性力で補うようにした構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１９５８号公報
【特許文献２】特開２００３−２４７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、薬液弁で扱う薬液として使用されるフッ酸などは、微量ではあるが、図８に示すダイアフラム１１０の薄膜部１１２をガス透過してアクチュエータ側へと浸入する。薄膜部を透過したフッ酸ガスなどの薬液ガスは、金属部品である固定用ボルトなどを腐食させてしまうため、アクチュエータ側には呼吸孔が形成され、薬液ガスが弁の中に滞留しないように放出されるようになっている。しかし、透過した薬液ガスの全てが外部へ放出されるわけではなく一部が滞留するため、それが内部に浸透して時間をかけて固定用ボルトを腐食させてしまう問題は解決できていなかった。
【０００６】
従来の薬液弁は、前述したように薬液自体の漏れを考慮した構成であって、図８に示すように、ダイアフラム１１０によって仕切られた流路側（図面下側）のシールしか考慮されていなかった。一方、固定用ボルトへの薬液ガスの流れを防止するには、図９に示すように、ダイアフラム１５０の固定部１５１において、アクチュエータ側にＯリング１６０を配置したシール構造とすることが有効である。ただし、当該構成は前述したようにＯリング１６０の弾性力を利用したものであって、当初意図しない効果が得られたものである。そして、このＯリング１６０を用いたシール構造では、部品点数が多くなる他に組み忘れの問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、部品点数を追加することなくダイアフラムの固定部分についてアクチュエータ側のシールを行うようにした薬液弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の薬液弁は、一次側流路及び二次側流路とその間の弁座とを備える樹脂製の部材によって形成された流路部と、前記弁座に対して当接・離間する弁体を動作させる樹脂製の部材によって形成されたアクチュエータ部とが金属製のボルトを使用して一体に組み付けられ、前記弁体が、前記弁座に当接・離間する弁体部と、前記流路部を流れる薬液が前記アクチュエータ部へ流れないように遮断する膜部と、前記流路部とアクチュエータ部を構成する部材によって挟み込まれる固定部とからなる樹脂製のものであり、前記アクチュエータ部には、前記膜部を透過した薬液ガスを排出する呼吸孔が形成されたものであって、前記アクチュエータ部の前記固定部を押さえ込む部材の押圧面には、押さえ込み方向に突出した環状凸部が形成され、その環状凸部によって前記固定部を押さえ込んで変形させるシール部を有するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の薬液弁は、前記シール部が、断面が台形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明の薬液弁は、前記シール部が、断面が三角形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることが好ましい。
また、本発明の薬液弁は、前記環状凸部が、内径側側面又は外径側側面が押さえ込み方向にほぼ平行な内側面又は外側面を持ったものであることが好ましい。
また、本発明の薬液弁は、前記固定部には前記環状凸部が嵌り込む環状凹部が予め形成され、前記環状凸部と環状凹部は、その断面が押さえ込み方向の側面と、押さえ込み方向に直交する水平面とをもって構成されたものであることが好ましい。
また、本発明の薬液弁は、前記シール部が、断面が略半円形に形成された前記環状凸部を前記固定部の平坦面に食い込ませるようにしたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
従来の薬液弁は、薬液がガス化して弁体の膜部を透過してアクチュエータ部側で金属製のボルトを腐食させてしまう。本発明の薬液弁によれば、環状凸部が弁体の固定部を押しつけてシールしているため、弁体の膜部より透過した薬液のガスがアクチュエータ側のボルトにまでは達しないので、ボルトの腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の薬液弁を示した平面図である。
【図２】図１の薬液弁をＡ−Ａ矢視で示した断面図である。
【図３】図１の薬液弁をＢ−Ｂ矢視で示した断面図である。
【図４】ダイアフラム弁体の固定部の取り付け状態を示した拡大断面図である。
【図５】ダイアフラム弁体の固定部の取り付け状態を示した変形例の拡大断面図である。
【図６】ダイアフラム弁体の固定部の取り付け状態を示した他の変形例の拡大断面図である。
【図７】ダイアフラム弁体の固定部の取り付け状態を示した他の変形例の拡大断面図である。
【図８】ダイアフラム弁体の固定部の取り付け状態を示した従来例の拡大断面図である。
【図９】ダイアフラム弁体の固定部の取り付け状態を示した従来例の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る薬液弁の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、薬液弁を示した平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。この薬液弁１は、例えば半導体製造装置に配管されるものであり、薬液を流量調整するために使用される。
【００１３】
薬液弁１は、薬液が流れる流路部２と弁の開閉を操作するアクチュエータ部３とから構成されたものであり、図３に示すようにアクチュエータ部３側から流路部２側へ挿入された固定用ボルト５によって一体に組み付けられている。なお、固定用ボルト５は座金６を介して挿入され、流路部２側において不図示のナットに螺合している。固定用ボルト５や座金６、ナットなどの金属は、薬液によって腐食しないようにコーティング（フッ素樹脂コーティング）されたものである。
【００１４】
薬液弁１を構成する流路部２には、バルブボディ２１に対して入力ポート２２と出力ポート２３が形成され、その間に弁部が構成されている。弁部では、弁体を当接・離間させる弁座２４がアクチュエータ部３側に突き出しており、バルブボディ２１には、入力ポート２２からその弁座２４内側に流れる一次側流路と、弁座２４の外側へと流れて出力ポート２３へと続く二次側流路とが形成されている。このバルブボディ２１は、弁座２４部分が上方に開口し、その開口部分を塞ぐようにダイアフラム弁体１０が取り付けられる。
【００１５】
ダイアフラム弁体１０は、弁座２４に対して当接・離間する弁体部１１が中央にあり、その周りに湾曲して円形に広がった薄膜部１２と、更にその周縁部に肉厚の固定部１３とが形成されている。ダイアフラム弁体１０は、固定部１３が流路部２のバルブボディ２１とアクチュエータ部３のシリンダ３１とによって挟み込まれ、薬液弁１内に組み込まれる。ダイアフラム弁体１０は、アクチュエータ部３により弁体部１１が上下動して弁の開閉を行い、薄膜部１２が流路部２側を塞いでアクチュエータ部３への薬液の流れを遮断している。
【００１６】
一方、アクチュエータ部３は、作動エアによって上下動を出力するピストンシリンダであり、シリンダ３１内にピストンロッド３２のピストン部３２ａが摺動可能に挿入されている。ピストンロッド３２には、ピストン部３２ａの下方に突き出したロッド部３２ｂが一体に形成され、その下端部にダイアフラム弁体１０の弁体部１１が連結されている。また、ロッド部３２ｂは、シリンダ３１のガイド部３１ａ内に挿入され、軸線方向の正確な上下動が可能な構成になっている。
【００１７】
シリンダ３１の上部にはカバー３４が被せられ、ピストンロッド３２との間にスプリング３５が装填されている。ダイアフラム弁体１０の弁体部１１は、このスプリング３５によって弁座２４へ押しつけられるように付勢されている。アクチュエータ部３は、作動エアによってピストンロッド３２を上下させダイアフラム弁体１０に開閉動作を行わせるエアオペレイト弁であり、シリンダ３１には作動エアの給排気ポート３６が形成され、カバー３４には呼吸用ポート３７が形成されている。
【００１８】
こうした薬液弁１では、通常はスプリング３５の付勢力によってピストンロッド３２が下方に付勢され、ロッド部３２ｂに連結されたダイアフラム弁体１０が、その弁体部１１を弁座２４に当接して押さえつけられている。すなわち、この薬液弁１はノーマルクローズの開閉弁であり、入力ポート２２から入った薬液は遮断され、出力ポート２３の二次側へは流れない。一方、給排気ポート３６から作動エアが供給されると、ピストン部３２ａが下方から加圧されスプリング３５の付勢力に抗して上昇する。そのため、ダイアフラム弁体１０の弁体部１１が持ち上げられて弁座２４から離間し、薬液が二次側へと流れる。
【００１９】
こうして薬液の供給を制御する薬液弁１は、ダイアフラム弁体１０の薄膜部１２によってアクチュエータ部３に薬液が流れ込まないように遮断している。しかし、薬液であるフッ酸は、ダイアフラム弁体１０の薄膜部１２をガス化して透過し、そのフッ酸ガスがアクチュエータ部３へ浸透してしまう。こうしたフッ酸ガスなどの薬液ガスは、金属部品である固定用ボルト５を腐食させてしまう問題があった。そこで本実施形態の薬液弁１には、かかる課題を解決すべく、ダイアフラム弁体１０の固定部１３に対してアクチュエータ部３側のシール構造が設けられている。
【００２０】
薬液弁１の場合、ダイアフラム弁体１０下方の弁室２５に薬液が充填され、その薬液がガス化して薄膜部１２を透過し、ダイアフラム弁体１０上方の空間２６に薬液ガスが発生する。その薬液ガスは、図２に示す、シリンダ３１にあけられた呼吸孔３８を通って放出される。なお、この呼吸孔３８は、空間２６の密閉によって圧力がこもるとダイアフラム弁体１０の動作不良が起きるため、その動作を円滑にするためのものであるが、ここでは薬液ガスを外部へ放出する機能も果たしている。しかし、こうした呼吸孔３８があっても、空間２６内の薬液ガスが積極的に放出されるわけではないので、それだけでは滞留したガスが時間の経過によって、図３に示すダイアフラム弁体１０の固定部１３とシリンダ３１とが突き当てられた隙間から浸透し、固定用ボルト５の周りに達してしまう。そこで、本実施形態の薬液弁１では、以下に示すように固定ボルト５への薬液ガスの浸透を防止する構成がとられている。
【００２１】
バルブボディ２１やシリンダ３１の形成には、耐腐食性としてポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）やポリプロピレン（ＰＰ）などが使用され、ダイアフラム弁体１０には、可撓性があってフッ酸に対しても耐久性があるテフロン(登録商標)系樹脂（ＰＴＦＥ）が使用される。従って、本実施形態の薬液弁１も、シール部分が樹脂同士の押さえ込みになっている。
【００２２】
ここで図４は、ダイアフラム弁体１０の固定部１３部分の取り付け状態を示した拡大断面図である。固定部１３は、断面がＬ字形であって環状凸部１３１が形成され、バルブボディ２１に形成された環状の挿入溝２１０内に圧入されている。環状凸部１３１は、挿入溝２１０の側面と接し、弁室２５内の薬液が漏れないようにシールを維持することができるようになっている。
【００２３】
シリンダ３１には、ダイアフラム弁体１０の固定部１３を押さえ込む下端の押圧面３１０に環状凸部３１１が形成されている。本実施形態では、この環状凸部３１１がダイアフラム弁体１０の固定部１３に食い込むようにして接触することでシールが行われる。シリンダ３１はダイアフラム弁体１０より材質が硬いため、押しつけによって環状凸部３１１が平面の固定部１３を図示するように凹ませる。
【００２４】
薬液弁１は、その弁室２５内に薬液が流れるが、バルブボディ２１とシリンダ３１とに押さえつけられた固定部１３の接触面によってシールが行われ、液漏れが防止できる。一方、ダイアフラム弁体１０の薄膜部１２を透過した薬液ガスは、多くが空間２６から呼吸孔３８を通って放出されるが、一部がシリンダ３１と固定部１３との隙間に時間をかけて浸透する。しかし、本実施形態では、環状凸部３１１が固定部１３に食い込んでシールしているため、それ以上の浸入を防止することができる。従って、固定用ボルト５にまで薬液ガスが達することはない。
【００２５】
よって、本実施形態では、確実にシールすることで固定用ボルト５の腐食を防止することができ、薬液弁１の寿命を延ばすことが可能になった。また、シリンダ３１に形成した環状凸部３１１によってシールするようにしたため、Ｏリングなどのシール部材を別途用意する必要がなく、組み付けに際して付け忘れなどの問題も解消された。
【００２６】
次に、図５は、ダイアフラム弁体１０の固定部１３部分の取り付け状態を示した拡大断面図であって、薬液ガスのシール構造について変形例を示した図である。図４に示したものは、凸部を平坦なダイアフラム弁体１０の固定部１３上面に押しつけていたが、本形態は固定部１３の予め環状凹部１３２が形成されたものである。そして、シリンダ３１の押圧面３１０には、その環状凹部１３２に嵌り込む環状凸部３１２が形成されている。この環状凸部３１２と環状凹部１３２は、その断面が押さえ込み方向である上下方向の側面と、上下方向に直交する水平面とをもって構成されている。
【００２７】
そこで、本実施形態では、環状凸部３１２が固定部１３の環状凹部１３２に嵌り込んで側面と水平面とによってシールし、薬液ガスの浸入を防止する。薬液弁１が長期的に使用されたとしても、環状凸部３１２と環状凹部１３２との側面が接しているためシール性が保たれる。この場合、環状凹部１３２の深さを環状凸部３１２の高さよりも小さくして、組み付けに際し環状凸部３１２先端面を環状凹部１３２の底面に押しつけるようにすることが好ましい。
【００２８】
これにより、シリンダ３１の環状凸部３１２は常にダイアフラム弁体１０の固定部１３に対し、環状凸部３１２の押込み方向に直交する先端面と、押込み方向に平行な側面とが接しているため、空間２６の薬液ガスがシリンダ３１と固定部１３との隙間に浸透してきたとしても、確実にシールすることで固定用ボルト５の腐食を防止することができ、薬液弁１の寿命を延ばすことが可能になった。特に、本実施形態では、環状凹部１３２を形成して広い面で環状凸部３１２が接するように構成されているため、この点でより高いシール性を得ることができる。更に、こうしたシール構造であれば、組み付けに際してシール部材の付け忘れなどの問題も生じない。
【００２９】
更に、図６は、ダイアフラム弁体１０の固定部１３部分の取り付け状態を示した拡大断面図であって、薬液ガスのシール構造について別の変形例を示した図である。図４に示したものは、左右対称の台形形状からなる環状凸部を平坦なダイアフラム弁体１０の固定部１３上面に押しつけていたが、本実施形態は内径側側面が押しつけ方向に平行な内側面３３０を持った断面台形形状の環状凸部３１３を押しつけるようにしたものである。すなわち、図４に示す環状凸部３１１に図５に示す環状凸部３１２の効果を合わせ持つ形状になっている。なお、環状凸部３１３は、内側面３３０とは反対に外径側側面が押しつけ方向に平行な外側面を持った断面台形形状のものとしてもよい。
【００３０】
そこで、シリンダ３１とバルブボディ２１の組み付けでは、シリンダ３１下端の押圧面３１０に形成された環状凸部３１３が、図示するようにダイアフラム弁体１０の固定部１３に押しつけられて食い込む。そのため、ダイアフラム弁体１０の薄膜部１２を透過した薬液ガスは、一部がシリンダ３１と固定部１３との隙間に浸透してくるが、固定部１３に食い込んだ環状凸部３１３のシールによってそれ以上の浸入が防止される。そして、内側面３３０が固定部１３と接していることによってもシール性が保たれる。
【００３１】
よって、シリンダ３１の環状凸部３１３は常にダイアフラム弁体１０の固定部１３に接しているため、空間２６の薬液ガスがシリンダ３１と固定部１３との隙間に浸透してきたとしても、確実にシールすることで固定用ボルト５の腐食を防止することができ、薬液弁１の寿命を延ばすことが可能になった。更に、こうしたシール構造であれば、組み付けに際してシール部材の付け忘れなどの問題も生じない。
【００３２】
更にまた図７は、ダイアフラム弁体１０の固定部１３部分の取り付け状態を示した拡大断面図であって、薬液ガスのシール構造について別の変形例を示した図である。図４乃至図６に示した環状凸部３１１〜３１３は、いずれも押込み方向先端に平面が形成された形状のものであったが、本形態はその押込み方向先端が曲面になるように、断面が略半円形の環状凸部３１４が形成されたものである。なお、環状凸部３１４は、凸部全体が曲面で形成されているが、押込み方向に平行な側面や傾斜した斜面を持った形状であってもよい。
【００３３】
そこで、シリンダ３１とバルブボディ２１の組み付けでは、シリンダ３１下端の押圧面３１０に形成された環状凸部３１４が、図示するようにダイアフラム弁体１０の固定部１３に押しつけられて食い込む。そのため、ダイアフラム弁体１０の薄膜部１２を透過した薬液ガスは、一部がシリンダ３１と固定部１３との隙間に浸透してくるが、固定部１３に食い込んだ環状凸部３１４のシールによってそれ以上の浸入が防止される。よって、シールすることで固定用ボルト５の腐食を防止することができ、薬液弁１の寿命を延ばすことが可能になった。更に、こうしたシール構造であれば、組み付けに際してシール部材の付け忘れなどの問題も生じない。
【００３４】
以上、本発明に係る薬液弁について実施形態を示して説明したが、本発明は実施形態に限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では流路部２とアクチュエータ部３とをダイアフラム弁体１０によって仕切り、薬液がアクチュエータ部３側へ流れないように構成されているが、こうした薬液の流れを遮断するものとしてベローズを利用するものであってもよい。
また、例えば、図４や図６に示した環状凸部３１１，３１３は、先端を平面にした断面が台形の突起であったが、先端を鋭角にした断面が三角の突起であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１    薬液弁
２    流路部
３    アクチュエータ部
５    固定用ボルト
１０  ダイアフラム弁体
１１  弁体部
１２  薄膜部
１３  固定部
２１  バルブボディ
２４  弁座
３１  シリンダ
３２  ピストンロッド
３６  給排気ポート
３８  呼吸孔
３１０  押圧面
３１１  環状凸部
【図１】
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【図２】
2011075022.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011075022.tif 000008
【図７】
2011075022.tif 000009
【図８】
2011075022.tif 000010
【図９】
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