(57)【要約】【課題】  ゴミ、不純物等がバルブ弁に滞留し難く、これの分解清掃をするメンテナンス期間の延長を図ることができるバルブ又は原料ガスの再凝縮によるバルブでのフレークあるいはパーティクルの発生を抑止することができるバルブおよびこれを用いた半導体製造装置を提供することにある。【解決手段】  この発明は、バルブの入力ポートに供給される流体をサイクロン流に変えるサイクロン流生成部材を入力ポートに設けられあるいは入力ポートと弁部材との間に設けることで、開閉動作をする弁部材にサイクロン流を供給する。凹凸部分が多い弁部分が開閉されるバルブでのゴミ、不純物等の付着をサイクロン流により防止し、かつ、サイクロン流でバルブの内部の清掃を行うことができ、さらにはサイクロン流により弁部材によるバルブ開閉時の動的圧力変化を低減できる。【選択図】      図１
2011124424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が供給される断面円形の通路を形成する入力ポートと、前記流体が排出される出力ポートと、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の流体通路を開閉する弁とを備え、前記入力ポートにおいて生成された前記流体のサイクロン流あるいは前記流体のサイクロン流を輸送する流体輸送管路に前記入力ポートが接続されて前記入力ポートに供給された前記サイクロン流が前記流体通路に供給されるバルブ。
【請求項２】
流体が供給される断面円形の通路を形成する入力ポートと、前記流体が排出される出力ポートと、前記入力ポートと前記出力ポートとの間の流体通路を開閉する弁部材と、前記入力ポートに設けられあるいは前記入力ポートと前記弁部材との間に設けられ前記入力ポートに供給された流体をサイクロン流に変えるサイクロン流生成部材とを備えるバルブ。
【請求項３】
前記流体通路は円形であり、前記サイクロン流生成部材は、前記入力ポートの流体通路の軸方向に沿って捩れた捩れ板であって、前記流体が前記捩れ板の捩れに沿って流れることでサイクロン流が生成される請求項２記載のバルブ。
【請求項４】
前記流体通路は円形であり、前記サイクロン流生成部材は、板状の部材とこの板状の部材から突出する筒状ノズルとを有し前記ガス輸送管と前記気化器の出口との間に設けられたガスケット、継手管あるいは前記板状の部材に管接続部を有する継手管本体であって、
前記筒状ノズルは、その頭部が閉塞され、これが挿入されている管の内径より小さい外径と開口した底部とを有し、前記筒状ノズルの外側または内側に前記流体が吹出す吹出口がその側面に形成され、前記吹出口から吹出す前記流体が前記挿入されている管の円形内壁面あるいは前記筒状ノズルの円形内壁面に斜め方向から当たってサイクロン流が生成される請求項２記載のバルブ。
【請求項５】
前記サイクロン流生成部材は前記継手管本体であって、前記継手管本体は、前記入力ポートとこの入力ポートが接続されるガス輸送管との間に設けられ、前記板状の部材は、前記ガス輸送管あるいは前記入力ポートが接続される前記管接続部と一体的に形成され、前記吹出口から吹出す前記流体が当たる前記挿入されている管の円形内壁面は、前記ガス輸送管あるいは前記気化器の円形内壁面である請求項４記載のバルブ。
【請求項６】
前記流体は、半導体製造装置で使用される原料ガスであり、前記流体通路は円形の隔壁をもってこれの上部に形成され、前記弁部材が円板状の部材であり、前記円板状の部材が前記隔壁の上部を被うことにより前記流体通路が閉成される請求項１又は２記載のバルブ。
【請求項７】
前記円板状の部材はダイアフラムである請求項６記載のバルブ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載されたバルブを有する配管ラインと液体半導体原料が気化された原料ガスを受けて成膜を行う反応炉とを備え、前記配管ラインが前記反応炉に接続されている半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バルブおよびこれを用いた半導体製造装置に関し、詳しくは、ゴミ、不純物等がバルブ弁に滞留し難く、これの分解清掃をするメンテナンス期間の延長を図ることができ、さらに液体半導体原料を気化させてＣＶＤ装置等の反応炉に供給する半導体製造装置にあっては、原料ガスの再凝縮によるバルブでのフレークあるいはパーティクルの発生を抑止することができるようなバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ装置等の半導体製造装置のプロセス材料となる液体原料は気化器により気化されてガス化され、ＣＶＤ装置等の反応炉に送出される。気化器と反応炉との間に設けられる配管ライン上にはバルブが設置され、原料ガス、キャリアガスの流量制御や排気系との切換などが行われている。
これらとは別に反応炉に接続される排気系の配管ライン上にもあるいは気化器の前後や排気ラインに至る換気系の配管ライン、そして液体原料に加えられる不活性ガスの配管ライン上にもバルブが設置されている。
なお、気化器で気化された原料ガスは、通常、再凝縮を防止するために加熱保温のガス供給ライン（保温配管ライン）等を経てＣＶＤ装置等の反応炉に供給されている。
半導体製造設備のガス輸送路となる配管ライン上に設置されるバルブとしては、ダイアフラム等の弁部材が使用され、この種のバルブはすでに公知になっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガス等を含めた流体の開閉バルブは、配管ラインの管の構造と異なり、凹凸部分が多く、弁部分を開閉する関係で流体とともに運ばれるゴミ、不純物等がバルブ弁に付着し易くあるいはそこに滞留し易い問題がある。そのため、半導体製造設備の原料ガス供給系あるいは排気系に装備されているバルブは、所定の期間ごとに分解清掃するメンテナンスが必要になる。
【０００５】
また、半導体製造設備の原料供給系の配管ライン上に設置されるバルブは、原料ガスの層流輸送において特に次のような問題を生じる。
バルブは、通常、ダイヤフラムによりガス通路の開閉を行う。この関係で開閉時の動的圧力変化が大きい。保温配管ライン上での低圧から高圧への圧力変化は、低蒸気圧液体材料を再凝縮させてダイヤフラムに付着させ、それがフレーク、パーティクルを発生させる原因になる。そのため、バルブがフレークあるいはパーティクルの発生源となってこれらが反応炉に送り込まれることになる。
このようなことを防止するために、バルブは、定期的に分解清掃しなければならなくなる。バルブの分解清掃は、手間がかかり、再組立等により半導体製造設備の稼働率を低下させる問題がある。
もちろん、排気系であってもバルブの分解清掃はその頻度が低いものの必要になる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、ゴミ、不純物等がバルブ弁に滞留し難く、これの分解清掃をするメンテナンス期間の延長を図ることができるバルブを提供することにある。
また、この発明の他の目的は、液体半導体原料を気化させてＣＶＤ装置等の反応炉に供給する半導体製造装置にあっては、原料ガスの再凝縮によるバルブでのフレークあるいはパーティクルの発生を抑止することができるバルブおよびこれを用いた半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するための第１の発明のバルブの特徴は、流体が供給される断面円形の通路を形成する入力ポートと、流体が排出される出力ポートと、入力ポートと出力ポートとの間の流体通路を開閉する弁とを備え、入力ポートにおいて生成された流体のサイクロン流あるいは流体のサイクロン流を輸送する流体輸送管路に入力ポートが接続されて入力ポートに供給されたサイクロン流が流体通路に供給されるものである。
また、第２の発明は、流体が供給される断面円形の通路を形成する入力ポートと、流体が排出される出力ポートと、入力ポートと出力ポートとの間の流体通路を開閉する弁部材と、入力ポートに設けられあるいは入力ポートと弁部材との間に設けられ入力ポートに供給された流体をサイクロン流に変えるサイクロン流生成部材とを備えるものである。
さらに、第３の発明は、前記の流体が半導体製造装置で使用される原料ガスであり、流体通路が円形の隔壁をもってこれの上部に形成され、弁部材が円板状の部材であり、円板状の部材が隔壁の上部を被うことにより流体通路が閉成されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明にあっては、入力ポートが流体のサイクロン流を生成する流体輸送管路に接続されているサイクロン流が弁の開閉をする流体通路に流れるものである。これにより、凹凸部分が多い弁部分が開閉されるバルブでのゴミ、不純物等の付着をサイクロン流により防止し、かつ、サイクロン流でバルブの内部の清掃を行うことができ、さらにはサイクロン流により弁部材によるバルブ開閉時の動的圧力変化を低減できる。
第２の発明にあっては、バルブの入力ポートに供給される流体をサイクロン流に変えるサイクロン流生成部材を入力ポートに設けられあるいは入力ポートと弁部材との間に設けることで、開閉動作をする弁部材にサイクロン流を供給する。その結果、前記と同様に凹凸部分が多い弁部分が開閉されるバルブでのゴミ、不純物等の付着をサイクロン流により防止し、かつ、サイクロン流でバルブの内部の清掃を行うことができ、さらにはサイクロン流により弁部材によるバルブ開閉時の動的圧力変化を低減できる。
その結果、バルブの定期的な分解清掃の期間を長くすることができる。
また、第３の発明にあっては、流体が半導体製造装置にあっては、バルブの入力ポート（あるいはその流体供給口）にサイクロン流を生成するサイクロン流生成部材を設けて保温配管ラインにバルブを挿入するようにすれば、ダイヤフラムの円板に沿って円形にサイクロン流が流れるので、弁部材、例えば、ダイヤフラムの円板によるバルブ開閉時に発生する動的圧力変化を低減できる。さらにガス開閉時の円板に対するガス衝撃力をも低下させることができる。
これらにより、保温配管ラインにおいて加熱されるバルブの開閉によるフレークやパーティクルの生成を抑えることができる。
その結果、反応炉に送る原料ガスの再凝縮によるバルブでのフレークあるいはパーティクルの発生を抑止することができるバルブおよびこれを用いた半導体製造装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、この発明のバルブを適用した一実施例のエルボ型バルブにおける弁部ブロックの部分断面図、図１（ｂ）は、その平面図である。
【図２】図２（ａ）は、サイクロン流成部材としてのリボン付きガスケットの正面図、図２（ｂ）は、その側面図、図２（ｃ）は、その平面図である。
【図３】図３は、図１のエルボ型バブルが設置された、気化器ユニットより後段における配管構造についての断面説明図である。
【図４】図４（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズル付きガスケットを有する他の実施例のライン型バルブの弁部ブロックの部分断面図、図４（ｂ）は、その平面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）における筒状ノズル付きガスケットの正面図、図５（ｂ）は、その縦断面説明図、図５（ｃ）は、その筒状ノズルの横断面説明図である。
【図６】図６（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズル付きガスケットを有するさらに他の実施例のライン型バルブの弁部ブロックの部分断面図、図６（ｂ）は筒状ノズル付きガスケットの正面図、図６（ｃ）は、その縦断面説明図、図６（ｄ）は、その筒状ノズルの横断面説明図である。
【図７】図７（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズル付き継手管の斜視図、図７（ｂ）は、リボン付き継手管の縦断面図、図７（ｃ）は、サイクロン流成部材の他の筒状ノズル付き継手管の断面説明図、図７（ｄ）は、その筒状ノズル部分の縦断面図である。
【図８】図８（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズルによる他の継手管の側面図および底面図であり、図８（ｂ）は、その縦断面図、そして図８（ｃ）は、筒状ノズルの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図３は、図１のエルボ型バブルが設置された、気化器ユニットより後段における配管構造についての断面説明図である。
図３において、１０は、気化器ユニットより後段における配管構造であって、１１は、その温度センサ管である。この温度センサ管１１は、前段にある気化器ユニット（図示せず）の気化ガス排出口１に接続されている。温度センサ管１１の後段にはガス圧検出管１２が設けられ、ガス圧検出管１２の後段にＴ字型分岐管１３が設けられている。
この発明の一実施例であるバルブ１４は、このＴ字型分岐管１３と、反応室１９側につながるガスケットフィルタ管１６との間に装着され、同じくバルブ１５は、Ｔ字型分岐管１３と排気系２０につながるバイパス管１７との間に装着されている。
バルブ１４，１５は、エルボ型バルブであって、アクチュエータブロック１４０，１５０と弁ブロック１４１、１５１とからなる。
図１（ａ）に示すようにバルブ１４のアクチュエータブロック１４０の下側には、円盤状のダイアフラム１４２が設けられている。アクチュエータブロック１５０も同様である。
【００１０】
Ｔ字型分岐管１３は、これの管本体１３ａの管中央部にＴ字継手１３ｂが設けられている。このＴ字継手１３ｂの入口側端部にはボルトナット１３ｃが装着され、ボルトナット１３ｃがガス圧検出管１２の袋ナット１２ｄにガスケット３ｂを介して螺合結合している。
また、管本体１３ａの反応室側の端部にはバルブ１４の入力ポート１４ａに螺合する袋ナット１３ｄが装着され、これが入力ポート１４ａにリボン付きガスケット３０ａを介して結合されている。
一方、管本体１３ａの排気側の端部にはバルブ１５の入力ポート１５ａに螺合する袋ナット１３ｅが装着され、これが入力ポート１５ａにリボン付きガスケット３０ｂを介して螺合結合されている。
なお、入力ポート１４ａと入力ポート１５ａとの外周には袋ナットが螺合する雄ねじが切られている。
【００１１】
図１に戻り、図１（ａ）は、エルボ型バルブの弁部ブロックの部分断面図、図１（ｂ）は、その平面図である。
バルブ１４のエルボ型バルブについて図１（ａ）を参照して説明すると、図１（ａ）に示すダイアフラム１４２が装着される面には、図１（ｂ）に示すように円形の縁１４３が設けられた円筒孔１４４が形成され、円筒孔１４４の中心部には円形の隔壁１４５が設けられている。括弧書きの１５２はバルブ１５のダイアフラムを示している。
隔壁１４５の内側にあるガス導入孔１４５ａがガス導入管１４６に連通して接続されている。隔壁１４５の外側の円形溝１４７にはガス排気用の孔１４８が形成されていて、これが排出管１４９に接続されている。
円板のダイアフラム１４２は、図１（ａ）に示すように、縁１４３に保持されて隔壁１４５の上部を被う形で湾曲して装着されている。ダイアフラム１４２の中心部には、隔壁１４５の円形（外径）より一回り大きい径の円柱のロッド１４０ａがダイアフラム１４２の中央部を介して隔壁１４５に接触する。
これら縁１４３と隔壁１４５との高さは等しく、アクチュエータブロック１４０の駆動によりロッド１４０ａが降下し、このときダイアフラム１４２は、その中心部の上部が押圧されて隔壁１４５の上部に密着する。これによりバルブ１４の弁が閉となる。アクチュエータブロック１４０の駆動が解除されると、ダイアフラム１４２は湾曲して元の体勢に戻り、これによりバルブ１４の弁が開となり、隔壁１４５の上部に流体通路となる間隙流路が形成される。
【００１２】
そこで、ダイアフラム１４２は、弁が閉じられたときに隔壁１４５の上部に密着してガス導入孔１４５ａの上部を被い、溝１４７とガス導入孔１４５ａとを隔絶して流体通路が閉じられる。弁が開かれたたときには隔壁１４５の上部に間隙流路が形成されて流体通路となり、ガス導入孔１４５ａと溝１４７とが連通してガス導入管１４６から導入された原料ガス９が溝１４７へと導かれる。そして、円形溝１４７からガス排気用の孔１４８を通って排出管１４９へと原料ガスが排出される。
ガス導入孔１４５ａは、図１（ｂ）に示す導入管１４６を通してリボン付きガスケット３０ａのある入力ポート１４ａに接続されている。ガス導入管１４６には、入力ポート１４ａに接続される途中において管路がテーパとなるテーパ部１４６ａが設けられている。
そこで、リボン付きガスケット３０ａによりサイクロン流となった原料ガス９は、導入管１４６からサイクロン流としてガス導入孔１４５ａに送出され、それが矢印で示すように隔壁１４５へと拡散していく。
【００１３】
一方、弁が閉じられたときにはサイクロン流となった原料ガス９は、隔壁１４５に沿って流れてその流れが遮断される。このとには原料ガス９がダイアフラム１４２の開閉面に沿って平行に流れているのでガス遮断時の圧力変化が抑えられる。同様に、弁が開かれたときにはサイクロン流となった原料ガス９の流れが隔壁１４５に沿って流れてその流れが溝１４７に沿って円形に流れ出す。このときにも原料ガス９がダイアフラム１４２の開閉面に平行に原料ガス９が流れているのでガス開放時の圧力変化は小さくて済む。
これにより、バルブ１４での原料ガス９の再凝縮が低減され、ダイアフラム１４２の開閉面には原料ガス９による付着物が発生しにくい。そこで、特に、低蒸気圧原料のときにはこのようなサイクロン流開閉によるバルブの構造が有効になる。
なお、バルブ１５の構造も同様であるので、その説明は割愛する。
【００１４】
図３に戻り、Ｔ字型分岐管１３の前段にあるガス圧検出管１２は、温度センサ管１１の後段においてガス輸送路を形成してガス輸送路に流れる原料ガス９の圧力を検出する管である。このガス圧検出管１２の両側端部にはそれぞれボルトナット１２ｃと袋ナット１２ｄとが設けられていて、ボルトナット１２ｃが温度センサ管１１の袋ナット１１ｄにリボン付きガスケット３０ｅを介して螺合結合している。気化器接続側の温度センサ管１１の端部にはボルトナット１１ｃが設けられ、これに気化器側の端部に設けられた気化器側袋ナット２が螺合して気化ガス排出口１に温度センサ管１１が接続される。３ａは、接続分に装着されたガスケットである。
温度センサ管１１の外側には、均熱熱伝導管２３ａとこれを被覆するジャケットヒータ２３ｂとが設けられている。
ガス圧検出管１２は、ダイアフラムにより圧力を検出するもので、そのために管中央部にＴ字継手１２ａが設けられている。このＴ字継手１２ａに内装されたダイアフラム型圧力計１２ｂは、Ｔ字の接続管がガス圧検出管１２のガス輸送管路に連通することでそのダイアフラムの面がガス輸送管路に接している。
ガス圧検出管１２の外側には、均熱熱伝導管２４ａとこれを被覆するジャケットヒータ２４ｂとが設けられている。
ここでのバルブ１４，１５に装着されたリボン付きガスケット３０ａ，３０ｄ（後述）とリボン付きガスケット３０ｂ，３０ｃ（後述），３０ｅは、それぞれ後述するようにガス輸送管路を流れる原料ガス９に対して緩やかなサイクロン流を形成するサイクロン形成部材である。
ガス圧検出管１２の圧力計の検出信号は、制御装置４０に入力されて、圧力制御回路（図示せず）を経て液体・ガス導入管ユニットへの液体原料あるいはキャリアガスの圧力が制御され、ガス輸送路の圧力制御が行われる。
【００１５】
バルブ１４の後段にあるガスケットフィルタ管１６は、両端に袋ナット１６ａ，１６ｂが装着されている。袋ナット１６ａは、バルブ１４の出力ポート１４ｂにリボン付きガスケット３０ｃを介して螺合結合し、袋ナット１６ｂは、反応炉１９の入力ポート１９ａにガスケットフィルタ１８を介して螺合結合している。ガスケットフィルタ１８は、配管内に装着される筒形フィルタ付きガスケットである。
バイパス管１７にも両端に袋ナット１７ａ，１７ｂが装着されている。袋ナット１７ａは、バルブ１５の出力ポート１５ｂにリボン付きガスケット３０ｄを介して螺合結合し、袋ナット１７ｂは、排気系２０の管路２０ａにガスケット３ｃを介して螺合結合している。
なお、出力ポート１４ｂと出力ポート１５ｂとの外周にも袋ナットが螺合する雄ねじが切られている。また、それぞれの管の外側には、バルブ１４，１５を除き均熱熱伝導管２５ａ，２８ａ，２９ａが設けられ、均熱熱伝導管２５ａ，２８ａ，２９ａとバルブ１４，１５とをそれぞれ被覆するジャケットヒータ２５ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂがそれぞれに設けられている。
【００１６】
ここで、制御装置４０を介してバルブ駆動回路４２によりバルブ１４が開となり、バルブ１５が閉となるバルブ制御が行われたときには、リボン付きガスケット３０ｃによりガスケットフィルタ管１６に流れる原料ガス９サイクロン流となり、このガスの流れたそのままガスケットフィルタ管１６の出口側の管端部に設けられたガスケットフィルタ１８に供給される。
制御装置４０を介してバルブ駆動回路４３によりバルブ１４が閉となり、バルブ１５が開となるバルブ制御が行われたときには、リボン付きガスケット３０ｄによりバイパス管１７にも同様に原料ガス９のサイクロン流が流れる。このときには、初期状態で気化器１の気化が安定するまで、排気系２０に気化器１から供給される原料ガスが排気されることになる。あるいは、気化器１を洗浄するためにパージガスが流されるときも同様である。
なお、溶接線Ｓ5〜Ｓ8は、それぞれのコネクタ管と管本体との溶接接合部である。
【００１７】
ガスケットフィルタ１８は、原料ガス９のサイクロン流がガスケットフィルタ管１６の内壁と円筒フィルタ１８ａの外壁との間に入ることで、トラップ領域１８ｃがフィルタ台座１８ｂとガスケットフィルタ管１６の内壁面とガスケットの中心開口に沿って形成された閉塞した端部とにより形成される。ミスト、フレーク、パーティクル、その他のゴミ、不純物等の質量が大きいものがサイクロン流による遠心力で壁面側に移動してミスト、フレーク、パーティクル等がトラップ領域１８ｃに導かれ、この空間にミスト、フレーク、パーティクル等を堆積させる。それによりこれらが反応炉１９側への通過を阻止される。しかも、クリーンな原料ガス９は、優先的に円筒フィルタ１８ａの頭部と側壁から通過して反応炉１９へと導かれる。
フィルタ台座１８ｂは、多孔質（フィルタ素材）となっていないので、これとガスケットフィルタ管１６の管の端部内周壁との間がトラップ領域１８ｃになる。
サイクロン流としてガスケットフィルタ１８に到達した原料ガス９は、このトラップ領域１８ｃで行く手が阻止される。さらに加圧されることでこれらの不純物等の逆流が阻止されてトラップされる。
一方、遠心力で不純物等が壁面側に移動することでその内側には清浄な原料ガスが残り、これが円筒フィルタ１８ａでフィルタ処理されることにより清浄な原料ガス９が反応炉１９に送出される。しかも、トラップ領域でミスト、フレーク、パーティクル、その他のゴミ、不純物等がトラップされた後の質量が軽くなった清浄なサイクロン流は、サイクロン流が管端部で行く手を阻止されることで、逆流して円筒フィルタ１８ａを通過して清浄な原料ガス９として反応炉１９側に送り出される。
【００１８】
次にリボン付きガスケット３０ａ〜３０eの構造をリボン付きガスケット３０aを代表として図２において説明する。
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、サイクロン流成部材としてのリボン付きガスケットの正面図、その側面図、そしてその平面図である。
図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、リボン付きガスケット３０ａは、ガスケット３００の円板の円形孔３０１の径が各配管の配管路の内径に対応していて、円形孔３０１の内周に捩れリボン３０２を端部で溶接接合したものである。
捩れリボン３０２は、一方の直線状の端部と他方の直線状の端部とを管軸に対応する中心軸を中心として両端部を１８０°捩った平板でその幅が配管路の内径に対応しているＳＵＳ（ステンレス・スチール）製の捩れ板である。
これにより、バルブ１４，１５において原料ガス９の層流の流れあるいは弱いサイクロン流に落ちてしまった原料ガス９を緩やかなサイクロン流に変換してバルブ開閉部（弁部分の流体通路）へあるいは後段のガス輸送路へと送出することができる。
リボン付きガスケット３０ａは、捩れリボン８３の捩れに沿って原料ガス９を管軸方向に案内することでサイクロン流を生成する構造となっているので、後述する筒状ノズル付きガスケットのような強いサイクロン流を生成するものではない。
なお、捩れリボンの捩れ角度は、１８０°になっているが、これに限定されるものではなく、３６０°を越えた捩れであってもよいことはもちろんである。
【００１９】
このような弱いサイクロン流に対して強いサイクロン流は、ゴミ、不純物等をバルブ弁に滞留させ難くし、かつ、バルブを清掃するときに有効である。
次に強いサイクロン流生成について図４のライン型バルブを例にして説明する。
図４（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズル付きガスケットを有するライン型バルブの弁部ブロックの部分断面図、図４（ｂ）は、その平面図である。
これは、入力ポート１４ａにおいてより強いサイクロン流を生成して原料ガス９をバルブの開閉部に送り出す。
なお、図４（ａ）では、図１（ａ）の弁部ブロックとはガス入力側と出力側とが左右反転している。
入力側のポート１４ａのリボン付きガスケット３０ａに換えて筒状ノズル付きガスケット３０が設けれ、入力側のポート１４ａが出力側のポート１４ｂと対向して配置されている以外は、図１（ａ），図１（ｂ）に示す弁構造と実質的な相違はない。図４（ｂ）における各部の符号は、図１（ｂ）のものと対応している。そこでその詳細説明は割愛する。
【００２０】
図５（ａ）は、図４（ａ）における筒状ノズル付きガスケットの正面図、図５（ｂ）は、その縦断面説明図、図５（ｃ）は、その筒状ノズルの横断面説明図である。
図５（ａ）に示すように、筒状ノズル付きガスケット３０は、円板部材３１とこの円板部材３１から入力側のポート１４ａの管の管軸方向に沿って突出し、頭部が閉塞された筒状ノズル３２とからなる。筒状ノズル３２には、側面に吹出口３３（図４（ａ），図５（ｂ）参照）が設けられ、吹出し流が横方向（筒状ノズル３２の筒軸方向ではなく、これに対してほぼ直交する方向）に噴射される。
吹出口３３から吹出される吹出流は、入力側のポート１４ａの円形内壁面１４ｃ（図４（ａ）参照）に斜め方向から当たり、これによりてサイクロン流が生成される。
【００２１】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、筒状ノズル付きガスケット３０は、円板部材３１から突出した筒状ノズル３２ａと半球状に形成された頭部３２ｂ、そして円板部材３１を貫通して開口した底部３２ｃとからなる。底部３２ｃはＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口に連通している。
図５（ｃ）に示すように、吹出口３３は、接線方向に対してθ＝１５°程度傾斜して設けられている。この角度は、５°〜３０°程度の範囲から選択される。なお、接線方向は、筒状ノズル３２において入力側のポート１４ａの円形内壁面１４ｃに最も接近した位置において引かれたものである。
円板部材３１は、その外周が入力ポート１４ａの入口とＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口とに挟まれることで流体の漏れ止めとして流体輸送路に装着されてガスケットとしての役割を果たす。この例では筒状ノズル３２が原料ガス９の流れにおいて下流となる入力ポート１４ａに挿入されている。
図５（ｃ）は、筒状ノズル３２の横断面図であり、これに示すように、筒状ノズル３２の外形は、入力ポート１４ａの内径よりも小さく、その筒軸は、図４（ａ）に示すように、入力ポート１４ａの管軸の中心より入力ポート１４ａの円形内壁面１４ｃ側にシフトして所定量Δｄ分オフセットしている。
以上のことは、バルブ１５の入力ポート１５ａについても同様である。
【００２２】
図６（ａ）は、サイクロン流成部材としての他の筒状ノズル付きガスケットを有するライン型バルブの弁部ブロックの部分断面図である。
図６（ａ）において、８０はバルブであって、８１は、その入力ポート、８２はその出力ポートであり、８３は、電磁弁となるダイアフラムを駆動して流体通路を開閉するアクチュエータである。
入力ポート８１には、入口には筒状ノズル付きガスケット１００（以下ガスケット１００）が装着され、ガスケット１００の筒状ノズル１０１は、バルブ８０が結合される二点鎖線で示すＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口側に突出している。ガスケット１００の筒軸、そして筒状ノズル１０１の筒軸は、それぞれ入力ポート８１の管軸に一致している。
筒状ノズル１０１は、図４（ａ）の筒状ノズル３２ａの場合と異なり、この例では筒状ノズル１０１が原料ガス９の流れにおいて上流となる管本体１３ａの出口に突出してこれに挿入されている。ここで、管本体１３ａの出口の内径は、筒状ノズル１０１の外径より大きく、筒状ノズル１０１の内径は、入力ポート８１の内径と等しいか、これより小さいものであればよい。
入力ポート８１は、その管外周部分に雄ねじが切られて雄ボルトとされ、これに管本体１３ａの端部に設けられた袋ナット１３ｄが螺合してガスケット１００が入力ポート８１と管本体１３ａの出口との間で狭持される。
図３のリボン付きガスケット３０ｃに換えて出力ポート８２にガスケット１００を設けることも可能である。この場合には、ガスケット１００がそのままの形で出力ポート８２の出口に装着されてガスケット１００の筒状ノズル１０１が出力ポート８２の内側に突出することになる。
【００２３】
図６（ｂ）は、図６（ａ）における筒状ノズル付きガスケットの正面図、図６（ｃ）は、その縦断面説明図、図６（ｄ）は、その筒状ノズルの横断面説明図である。
ここでは、管本体１３ａと入力ポート１４ａ（１５ａ）の内径は等しく２０ｍｍφ〜３０ｍｍφ程度としている。そこで、図６（ｃ）に示すように、円板部材１０４は、図５（ａ）の円板部材３１に対応していて厚さが１．６ｍｍであり、外径が３０ｍｍφ〜４０ｍｍφ程度の円板である。吹出口１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、円板部材１０４の表面から２．５ｍｍ〜５ｍｍの高さ位置に形成されている。円板部材１０４の表面から孔径の倍以上離れていないと、筒状ノズル１０１の円形内壁面にガス４の吹出流が十分に当たらなくなるからである。筒状ノズル１０１の外径は９．５ｍｍφである。
円板部材１０４に結合する位置での筒状ノズル１０１の外径は、入力ポート１４ａの内径の１／２の径よりも大きく、筒状ノズル１０１の頭部１０３が半球状に閉塞されて筒状ノズル１０１が帽子形状になっている。その高さは８ｍｍであり、吹出口１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの孔径は、例えば１．０ｍｍφであって、これは、０．５ｍｍφ〜３ｍｍφの範囲から選択される。
筒状ノズル１０１の内径は８．８ｍｍφであり、筒状ノズル１０１の厚さは０．７ｍｍである。
【００２４】
図６（ｄ）の断面図に示すように、吹出口１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、筒状ノズル１０１の筒軸に直交する面に沿ってかつ筒状ノズル１０１の円形内壁面に接線方向で接続するように側面において筒状ノズル１０１の外周に対して等間隔で穿孔された３個の孔である。
この３個の各孔の接線方向での接合は、筒状ノズル１０１の内径が８．８ｍｍφのときには筒状ノズル１０１の筒軸に直交する面内で接続箇所に立てた法線Ｎに対して傾斜角θがθ＝６０°程度の傾斜になる。
このように背が低く、頭部が半球状のものは、特に、流体が流れる上流側のＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口（流体送出口）に装着し易い利点がある。
【００２５】
図７（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズル付き継手管の斜視図である。
３４は、サイクロン流生成溶接継手管であって、図５（ａ）に示す筒状ノズル付きガスケット３０に換えて使用される。バルブ１４（１５）の入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口とＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口との間に挿入され、溶接接合されてこれらを結合する。
サイクロン流生成継手管３４は、短い円筒管であって、その内部には、筒状ノズル付きガスケット３０に対応する構造のサイクロン流生成ユニット３５が設けられている。
なお、図７（ａ）では、サイクロン流生成溶接継手管３４の内部構造を説明するために外側を透明として図示してある。
サイクロン流生成ユニット３５は、円板部材３６とこの円板部材３６から円筒管の流体流出方向に沿って突出し、頭部が閉塞された筒状ノズル３７とからなり、サイクロン流生成継手管３４の内壁面３４ａに円板部材３６の周面が溶接固定されてサイクロン流生成継手管３４に内装される。筒状ノズル３７には吹出口３８が設けられている。
【００２６】
円板部材３６と筒状ノズル３７、そしてその吹出口３８の構造は、それぞれ筒状ノズル付きガスケット３０の円板部材３１と筒状ノズル３２、そして吹出口３３とにそれぞれ対応している。サイクロン流生成継手管３４の内壁面３４ａに対する吹出口３８の形成位置は、前記した入力ポート１４ａの円形内壁面１４ｃに対する吹出口３３との関係と同じである。
なお、サイクロン流生成継手管３４と入力ポート１４ａの内径は等しい。
これにより、入力ポート１４ａに流入した原料ガス９は、空間周期の短い強いサイクロン流となって、入力ポート１４ａを流れる。
したがって、筒状ノズル付きガスケット３０に換えてこのサイクロン流生成継手管３４が管本体１３ａの出口とバルブ１４（１５）の入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口との結合箇所に溶接接合により設けることができる。
【００２７】
図７（ｂ）は、リボン付き継手管の縦断面図である。
図７（ｂ）の断面図に示すように、捩れリボン継手管のサイクロン流成部材３９は図７（ａ）の筒状ノズル３７をリボン３０ｆに置換え、継手管の管内径に対応する板幅のリボンリボン３０ｆを継手管に装着したものである。その詳細説明は割愛する。
図７（ｃ）は、サイクロン流成部材の他の筒状ノズル付き継手管の断面説明図、図７（ｄ）は、その筒状ノズル部分の縦断面図である。
図７（ｃ）において、１１０は、サイクロン流生成溶接継手管であって、サイクロン流生成継手管１１０は、短い円筒管であって、その内部には図６（ａ）〜（ｄ）に示すガスケット１００に対応する構造のサイクロン流生成ユニット１１１がサイクロン流生成溶接継手管１１０の中程に固定されている。
なお、サイクロン流生成ユニット１１１は、サイクロン流生成ユニット１１１となる頭部に筒状ノズル１１２が形成されたノズル管１１３と、吹出口１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ（図７（ｄ）参照）の吹出流が内壁面に当たる円筒管１１４とが溶接接合されて形成される。
ノズル管１１３は、図５（ａ）の筒状ノズル付きガスケット３０の円板部材３１と管とを一体形成したものであって、筒状ノズル１１２の外径は、ノズル管１１３の内径より少し小さく、ノズル管１１３の底部との間には板状の部材（円板部材）となる領域が形成され、この板状部材（円板部材）の領域の外周に円筒管１１４が溶接されている。
図７（ｄ）は、その筒状ノズル部分の横断面図であり、図６（ｄ）の横断面図と同様に筒状ノズル１１２には３個の吹出口１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃが形成されている。これらの構造は、筒状ノズル１０１に対応する構造になっている。
【００２８】
図８（ａ）は、サイクロン流成部材としての筒状ノズルによる他の継手管の側面図および底面図であり、図８（ｂ）は、その縦断面図、そして図８（ｃ）は、筒状ノズルの横断面図である。
各図において、８４は、サイクロン流生成継手管であり、筒状ノズル付きガスケット３０と同様にバルブ１４，１５の入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口とＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口との間に挿入され溶接接合されてこれらを結合する（図８（ｂ）の二点鎖線参照）。
サイクロン流生成継手管８４は、継手管本体８５と筒状ノズル８６とからなる。筒状ノズル８６は、図８（ｃ）に示すように入力ポート１４ａの内径（円形内壁面１４ｃ）より小さくかつこの内径の１／２以上の外径を有し、その内径は、１／２よりも少し小さく、１／４よりも大きい。なお、入力ポート１５ａとの関係についても同様である。
【００２９】
継手管本体８５は、図５（ａ）における筒状ノズル付きガスケット３０に対応して流体輸送路に装着されるものであって、継手管本体８５の管軸方向の中央位置にはこれの外周に沿ってフランジ８５ａが設けられている。このフランジ８５ａが流体の漏れ止めとして流体輸送路に装着されるガスケットと同様な役割を果たしている。
この点で継手管本体８５のフランジ８５ａが円板部材３１に相当し、これに管接続部８５ｃ，８５ｄが一体化して厚さの厚い円板部材が形成されている。なお、管接続部８５ｃは、管接続のための部材であり、サイクロン生成には直接関係しておらず、フランジ８５ａの両側の管接続部８５ｃ，８５ｄの径が管本体１３ａと入力ポート１４ａの内径に対応している。この管接続部８５ｃ，８５ｄが管嵌合部となって、フランジ８５ａを挟んでＴ字型分岐管１３の管本体１３ａの出口とバルブ１４（１５）の入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口とがそれぞれ嵌合してこれらに溶接接合される（図８（ｂ）の二点鎖線参照）。これにより入力ポート１４ａ（１５ａ）に内装固定される。
このとき、継手管本体８５の中心は、図１における管本体１３ａと入力ポート１４ａ（１５ａ）との管軸に一致するように配置されるが、筒状ノズル８６の筒軸は、図４（ａ）のガスケット３０と同様に継手管本体８５の中心より継手管本体８５の内壁面側に偏位（オフセット）している。
【００３０】
この例では、管本体１３ａの出口の管端部と入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口の管端部が図１における円板部材３１に対応するフランジ８５ａを介して継手管本体８５に溶接結合することでサイクロン流生成溶接継手が形成されている。言い換えれば、入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口の管端部がサイクロン流生成溶接継手管の一部をなしている例である。
管端部と入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口の管端部をサイクロン流生成溶接継手管の一部とするために円板部材から突出する筒状ノズル８６の形態を管接続部８５ｃ，８５ｄを有する階段状の円筒にして継手管本体８５を形成し、その両端で流体輸送管を溶接接合できるようにしてある。そこで両端の径を管本体１３ａの出口とバルブ１４（１５）の入力ポート１４ａ（１５ａ）の入口の径に対応させている。
継手管本体８５は、厚さの厚い板状の部材であって、中心から偏心した位置に継手管本体８５を貫通して貫通孔８５ｂが穿孔されている。この貫通孔８５ｂに連通して筒状ノズル８６が貫通孔８５ｂの中心に筒軸を一致させて接合形成されている。
筒状ノズル８６には、ガスケット３０と同様にサイクロン流生成のための吹出口８６ａが形成されていて、頭部は半球状に閉塞されている。吹出口８６ａの形成位置は、前記した輸送管２の内壁面２ｂに対する吹出口１３あるいは吹出口１３ａとの関係と同様であるが、ここでは、さらに吹出口８６ａは、入力ポート１４ａ（１５ａ）の内径の１／２の径が作る円よりも外側に位置している。これにより、入力ポート１４ａの内壁面１４ｃに吹出流が当たるとき当たる位置での接線に対する吹出流の傾斜角をより小さくできる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上説明してきたが、実施例では、サイクロン流生成部材がバルブの入力ポートに設けられあるいは入力ポートと弁部材との間に設けられている例を挙げているが、例えば、図１のリボン付きガスケット３０ａがＴ字型分岐管１３側に設けられてバルブ１４の入力ポート１４ａに原料ガス９のサイクロン流を受けてもよい。したがって、この発明は、入力ポートが流体のサイクロン流を輸送する流体輸送管路に接続されてサイクロン流が流体通路に提供されるような形態であってもよい。
また、実施例におけるサイクロン流生成部材は、サイクロン流生成のガスケット、サイクロン流生成の継手管等を挙げているが、この発明は、これらのほか各種のサイクロン生成部材、あるいはサイクロン生成構造を用いて配管路においてサイクロンを生成してもよいことはもちろんである。
さらに、実施例では、半導体製造設備の原料供給系の配管ライン上に設置されるバルブについての例を挙げているが、この発明は、半導体製造設備の排気系の配管ラインのほか、水道供給配管ライン、ガス配管ライン、その他の流体配管ラインにおいて使用されるバルブについて適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３２】
１…気化ガス排出口、２…気化器側袋ナット、
３ａ，３ｂ，３ｃ…ガスケット、９…原料ガス、
１０…気化器ユニットより後段における配管構造、１１…温度センサ管、
１２…ガス圧検出管、１３…Ｔ字型分岐管、１４，１５，８０…バルブ、
１６…ガスケットフィルタ管、１７…バイパス管、
１８…ガスケットフィルタ、１８ａ…円筒フィルタ、
１８ｂ…フィルタ台座、１８ｃ…トラップ領域、
１９…反応炉、２０…排気系、
２１ａ〜２５ａ，２８ａ，２９ａ…均熱熱伝導管、
２１ｂ〜２９ｂ…ジャケットヒータ、
３０，１００…筒状ノズル付きガスケット、
３０ａ〜３０ｆ…リボン付きガスケット、
３１，３６，１０４…円板部材、３２，３７，１０１，１１２…筒状ノズル、
３３，３８，８６ａ，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ  …吹出口、３４，１１０…サイクロン流生成溶接継手管、
３５，１１１…サイクロン流生成ユニット、
４０…制御装置、４１…温度制御回路、４２…バルブ駆動回路、
８１…入力ポート、８２…出力ポート、８３…アクチュエータ、
８４…サイクロン流生成継手管、８５…継手管本体、８５ａ…フランジ、
８５ｂ…貫通孔、８５ｃ，８５ｄ…管部分、
１００…筒状ノズル付きガスケット、１０３…頭部、
１１３…ノズル管、１１４…円筒管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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