(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室とこれに連通するガス流入路とガス流出路が形成された弁本体と、弁本体の弁室内に設けられて弁本体のガス流出路に連通するガス流出路と弁座が形成された合成樹脂製の弁座体と、弁座体のガス流出路に弁座体とは別体に着脱可能に設けられた耐熱材料製のオリフィス体と、オリフィス体に形成されて弁座体のガス流出路を絞るオリフィスとを具備し、オリフィス体が、弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体と弁本体との間に挾持されると共に弁座体のガス流出路に連通する通孔を備えた環状を呈するホルダと、ホルダに固定されて板状を呈するプレートとから成り、オリフィスは、オリフィス体のプレートに形成されており、更に、ホルダの上面には段付窪所が形成されてこの下段部分にオリフィスを備えたプレートが収容されて固定されている事を特徴とするオリフィス内蔵弁。
【請求項２】
弁室とこれに連通するガス流入路とガス流出路が形成された弁本体と、弁本体の弁室内に設けられて弁本体のガス流出路に連通するガス流出路と弁座が形成された合成樹脂製の弁座体と、弁座体のガス流出路に弁座体とは別体に着脱可能に設けられた耐熱材料製のオリフィス体と、オリフィス体に形成されて弁座体のガス流出路を絞るオリフィスとを具備し、オリフィス体が、弁座体のガス流出路に嵌挿される栓部と、弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体と弁本体との間に挾持される鍔部と、弁座体のガス流出路に連通する通孔とを備えた鍔付筒状を呈するホルダと、ホルダに固定されて板状を呈するプレートとから成り、オリフィスは、オリフィス体のプレートに形成されており、更に、ホルダの上面には段付窪所が形成されてこの下段部分にオリフィスを備えたプレートが収容されて固定されている事を特徴とするオリフィス内蔵弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置や化学品製造設備その他に於て使用される圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備等に用いられるオリフィス内蔵弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置や化学品製造設備その他に於て使用される圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備としては、例えば本出願人が先に出願した特願平１０−１５００４９号に記載されたものがある。
これは、オリフィスの上流側圧力をオリフィスの下流側圧力の約２倍以上に保持した状態でガスの流量制御を行ないつつオリフィス対応弁を通してプロセスへガスを供給するようにした圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備に於て、ガス供給源からガスを受け入れるコントロール弁と、コントロール弁の下流側に設けたオリフィス対応弁と、前記コントロール弁とオリフィス対応弁との間に設けた圧力検出器と、オリフィス対応弁の弁機構部の下流側に設けたオリフィスと、前記圧力検出器の検出圧力Ｐ1 から流量をＱｃ＝ＫＰ1 （但しＫは定数）として演算すると共に、流量指令信号Ｑｓと演算流量Ｑｃとの差を制御信号Ｑｙとしてコントロール弁の駆動部へ出力する演算制御装置とからガス供給設備を構成し、コントロール弁の開閉を制御して圧力Ｐ1 を調整することにより供給ガス流量を制御する様にしたものである。
【０００３】
而して、オリフィス内蔵弁としては、例えば前記圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備に用いられるオリフィス対応弁がある。
当該オリフィス内蔵弁５０は、図９に示す如く、弁室５１とこれに連通するガス流入路５２とガス流出路５３が形成された弁本体５４と、弁本体５４の弁室５１内に設けられて弁本体５４のガス流出路５３に連通するガス流出路５５と弁座５６が形成された合成樹脂製の弁座体５７と、弁座体５７のガス流出路５５に弁座体５７とは一体に形成されてガス流出路５５を絞るオリフィス５８とを具備している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この様なものは、オリフィスが合成樹脂製の弁座体を切削加工する事に依り形成されていたので、熱に依る変形が大きく、精度の高い流量特性が得られないという難点があった。
本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その課題とする処は、熱的な変形を小さくして精度の高い流量特性を得る事ができるオリフィス内蔵弁を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のオリフィス内蔵弁は、基本的には、弁室とこれに連通するガス流入路とガス流出路が形成された弁本体と、弁本体の弁室内に設けられて弁本体のガス流出路に連通するガス流出路と弁座が形成された合成樹脂製の弁座体と、弁座体のガス流出路に弁座体とは別体に着脱可能に設けられた耐熱材料製のオリフィス体と、オリフィス体に形成されて弁座体のガス流出路を絞るオリフィスとを具備した事に特徴が存する。
【０００６】
弁座体のガス流出路に弁座体とは別体の耐熱材料製のオリフィス体を着脱可能に設けると共に、該オリフィス体に弁座体のガス流出路を絞るオリフィスを形成したので、熱的な変形が小さくなる。
【０００７】
オリフィス体は、弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体と弁本体との間に挾持される板状を呈し、オリフィスは、オリフィス体に形成されていても良い。
【０００８】
オリフィス体は、弁座体のガス流出路に嵌挿される栓部と、弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体と弁本体との間に挾持される鍔部とを備えた鍔付栓状を呈し、オリフィスは、オリフィス体の栓部に形成されていても良い。
【０００９】
オリフィス体は、弁座体のガス流出路に螺着される栓状を呈し、オリフィスは、オリフィス体に形成されていても良い。
【００１０】
オリフィス体は、弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体と弁本体との間に挾持されると共に弁座体のガス流出路に連通する通孔を備えた環状を呈するホルダと、ホルダに固定されて板状を呈するプレートとから成り、オリフィスは、オリフィス体のプレートに形成されていても良い。
【００１１】
オリフィス体は、弁座体のガス流出路に嵌挿される栓部と，弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体と弁本体との間に挾持される鍔部と，弁座体のガス流出路に連通する通孔とを備えた鍔付筒状を呈するホルダと、ホルダに固定されて板状を呈するプレートとから成り、オリフィスは、オリフィス体のプレートに形成されていても良い。
【００１２】
オリフィス体は、弁座体に形成した窪所に収容されて弁座体のガス流出路に連通する通孔を備えた環状を呈するホルダと、ホルダと弁座体との間に挾持される板状を呈するプレートとから成り、オリフィスは、オリフィス体のプレートに形成されていても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の基本例に係るオリフィス内蔵弁を示す要部縦断側面図。図２は、オリフィス体及びオリフィスを示す平面図。図３は、図２の拡大縦断側面図である。
【００１４】
オリフィス内蔵弁１は、弁本体２、弁座体３、オリフィス体４、オリフィス５とからその主要部が構成されて居り、この例では、圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備に用いられるオリフィス対応弁にしてあり、ダイレクトタッチ型のメタルダイヤフラム式バルブにしてある。
【００１５】
弁本体２は、弁室６とこれに連通するガス流入路７とガス流出路８が形成されたもので、この例では、上方が開放した弁室６が形成されていると共に、下部外周には弁室６に連通するガス流入路７が、下部中央には弁室６に連通するガス流出路８が夫々形成されている。
【００１６】
弁本体２の弁室６には、インナディスク９が嵌挿されている。
インナディスク９は、外周部には弁本体２のガス流入路７に連通するガス流入路１０が、中央部には弁座体３を嵌着する為の挿着孔１１が夫々形成されている。
【００１７】
弁座体３は、弁本体２の弁室６内に設けられて弁本体２のガス流出路８に連通するガス流出路１２と弁座１３が形成された合成樹脂製のもので、この例では、ＰＣＴＦＥ等の合成樹脂に依り作製されてインナディスク９の挿着孔１１に気密状に挿着されて居り、上面には環状の弁座１３が突設されていると共に、下部にはオリフィス体４を収容する窪所１４と環状の突条１５が形成されている。
【００１８】
オリフィス体４は、弁座体３のガス流出路１２に弁座体３とは別体に着脱可能に設けられた耐熱材料製のもので、この例では、ステンレス鋼等の金属製のものにしてあり、弁座体３の窪所１４に収容されて弁座体３の突条１５と弁本体２との間に挾持される円板状を呈して居り、直径がφ３．５ｍｍで厚さが０．０５ｍｍ（５０μｍ）にしてある。
【００１９】
オリフィス５は、オリフィス体４に形成されて弁座体３のガス流出路１２を絞るもので、この例では、オリフィス体４の中程を両面エッチング加工する事に依り形成されて居り、最小径がφ０．０５ｍｍで最大径がφ０．０７ｍｍにしてある。
【００２０】
而して、弁座体３とインナディスク９の上方には、ダイヤフラム１６、ダイヤフラム押え１７、シャフト１８、スプリング１９、駆動部（図示せず）が設けられている。
ダイヤフラム１６は、弁座体３の上方にこれに当座すべく設けられて外周部がボンネットインサート２０を介してボンネット２１に依りインナディスク９との間で挾持される金属製のもので、所謂弁体を為すものである。
ダイヤフラム押え１７は、ダイヤフラム１６の中程上方に設けられてこれを押圧するものである。
シャフト１８は、ダイヤフラム押え１７に設けられてこれを昇降させるもので、所謂弁棒を為すものである。
スプリング１９は、シャフト１８を常時下方に付勢してダイヤフラム１６を弁座体３の弁座１３に当座させるものである。
駆動部は、弁本体２の上部に設けられてシャフト１８を昇降させるもので、高飽和磁束密度を持つパーメンジュール又はＦｅ−Ｃｏ合金を鉄心とする高速応答型のソレノイドや空気圧を利用したアクチュエータが用いられる。
【００２１】
次に、この様な構成に基づいてその作用を述解する。
オリフィス内蔵弁１の駆動部が作動されると、スプリング１９に抗してシャフト１８及びダイヤフラム押え１７が上昇されてダイヤフラム１６の中程が弁座体３の弁座１３から離座される。そうすると、弁本体２のガス流入路７から流入したガスは、インナディスク９のガス流入路１０→弁座体３の弁座１３とダイヤフラム１６との間→弁座体３のガス流出路１２→オリフィス５を経て弁本体２のガス流出路８に流出される。
オリフィス内蔵弁１の駆動部の作動が停止されると、スプリング１９に依りシャフト１８及びダイヤフラム押え１７が下降されてダイヤフラム１６の中程が弁座体３の弁座１３に当座される。そうすると、弁本体２のガス流入路７から流入したガスは、ダイヤフラム１６に依り遮断されて弁本体２のガス流出路８へ流出される事がない。
【００２２】
オリフィス５を、合成樹脂製の弁座体３とは別体の金属製のオリフィス体４に設けたので、熱的な変形が小さくなり、従来に比べて１桁小さくできる。
オリフィス体４を板状にして、弁座体３に形成された窪所１４に収容した後に弁座体３と弁本体２との間に挾持する様にしたので、弁座体３を弁本体２に取付ける取付手段を利用してオリフィス体４を取付ける事ができ、それだけ構造を簡略化できてコストの低減を図る事ができる。
金属製のオリフィス体４に両面エッチング加工に依りオリフィス５を形成する様にしたので、オリフィス５の直径を小さくでき、例えばφ５０μｍ程度の細穴加工が容易に行なえる。
【００２５】
次に、本発明の第一例を、図４に基づいて説明する。第一例は、オリフィス体４が、弁座体３に形成した窪所１４に収容されて弁座体３と弁本体２との間に挾持されると共に弁座体３のガス流出路１２に連通する通孔２９を備えた環状を呈するホルダ３０と、ホルダ３０に固定されて板状を呈するプレート３１とから成り、オリフィス５がオリフィス体４のプレート３１に形成されている。つまり、プレート３１とオリフィス５とから成るものは、基本例と同様のものとなり、これに環状のホルダ３０を付加したものである。具体的には、ホルダ３０の上面には、段付窪所３２が形成されて居り、この下段部分にオリフィス５を備えたプレート３１が収容されてその周囲がレーザー溶接等で固定されている。ホルダ３０の通孔２９は、弁本体２のガス流出路８と同径にされていると共に、弁座体３のガス流出路１２は、ホルダ３０の通孔２９や弁本体２のガス流出路８より小径にされている。この様なものは、ホルダ３０を有しているので、オリフィス５を備えたプレート３１の厚みが例えば５０μｍという様に薄くても、ガス圧力に依り変形する事がなくなる。
【００２６】
次に、本発明の第二例を、図５に基づいて説明する。第二例は、オリフィス体４が、弁座体３のガス流出路１２に嵌挿される栓部２２と，弁座体３に形成した窪所１４に収容されて弁座体３と弁本体２との間に挾持される鍔部２３と，弁座体３のガス流出路１２に連通する通孔２９とを備えた鍔付筒状を呈するホルダ３０と、ホルダ３０に固定されて板状を呈するプレート３１とから成り、オリフィス５がオリフィス体４のプレート３１に形成されている。つまり、プレート３１とオリフィス５とから成るものは、基本例と同様のものとなり、これに鍔付筒状のホルダ３０を付加したものである。具体的には、ホルダ３０の栓部２２の上面には、段付窪所３２が形成されて居り、この下段部分にオリフィス５を備えたプレート３１が収容されてその周囲がレーザー溶接等で固定されている。ホルダ３０の通孔２９は、段付窪所３２に連通する小径なストレート部と下方に行くに従い漸次拡径するテーパ部とから成っている。この様なものは、第二例と同様に、ホルダ３０を有しているので、オリフィス５を備えたプレート３１の厚みが例えば５０μｍという様に薄くても、ガス圧力に依り変形する事がなくなる。
【００２８】
尚、オリフィス内蔵弁１は、先の例では、圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備で用いられるオリフィス対応弁であったが、これに限らず、例えばこれ以外の弁でも良い。
弁座体３は、先の例では、インナディスク９を介して弁本体２に設けられていたが、これに限らず、例えばこれが直接弁本体２に設けられていても良い。
オリフィス体４は、先の例では、金属製であったが、これに限らず、例えばセラミックス製等でも良い。
オリフィス体４は、先の例では、厚さが０．０５ｍｍであったが、これに限らず、例えばこれ以外の値でも良い。
オリフィス５は、先の例では、両面エッチング加工に依り形成したが、これに限らず、例えば片面エッチング加工や機械加工や放電加工等に依り形成しても良い。
オリフィス５は、先の例では、直径がφ０．０５ｍｍであったが、これに限らず、例えばこれ以外の値でも良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上、既述した如く、本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
（１）  弁本体、弁座体、オリフィス体、オリフィスとで構成し、とりわけ弁座体とは別体の耐熱材料製のオリフィス体を弁座体のガス流出路に着脱可能に設けて該オリフィス体にオリフィスを形成したので、熱的な変形が小さくなって精度の高い流量特性を得る事ができる。
（２）  弁座体とは別体の耐熱材料製のオリフィス体を弁座体のガス流出路に着脱可能に設けて該オリフィス体にオリフィスを形成したので、弁座体は、細穴部が無くなった分だけ加工性が向上すると共に、オリフィス体は、オリフィスの細穴加工が比較的容易であり、トータルでコストダウンを図る事ができる。
（３）  弁座体とは別体の耐熱材料製のオリフィス体を弁座体のガス流出路に着脱可能に設けて該オリフィス体にオリフィスを形成したので、弁座体を共通部品として使用可能であると共に、大きさの異なるオリフィスを形成した各種のオリフィス体を取り揃えて置けば、これを交換するだけで必要に応じた流量レンジを容易に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本例に係るオリフィス内蔵弁を示す要部縦断側面図。
【図２】  オリフィス体及びオリフィスを示す平面図。
【図３】  図２の拡大縦断側面図。
【図４】  本発明の第二例に係るオリフィス内蔵弁を示す拡大要部縦断側面図。
【図５】  本発明の第三例に係るオリフィス内蔵弁を示す拡大要部縦断側面図。
【図６】  従来のオリフィス内蔵弁を示す要部縦断側面図。
【符号の説明】
１，５０…オリフィス内蔵弁、２，５４…弁本体、３，５７…弁座体、４…オリフィス体、５，５８…オリフィス、６，５１…弁室、７，１０，５２…ガス流入路、８，１２，５３，５５…ガス流出路、９…インナディスク、１１…挿着孔、１３，５６…弁座、１４…窪所、１５…突条、１６…ダイヤフラム、１７…ダイヤフラム押え、１８…シャフト、１９…スプリング、２０…ボンネットインサート、２１…ボンネット、２２…栓部、２４…鍔部、２４，２６…テーパ部、２５…ストレート部、２７…雌螺子、２８…雄螺子、２９…通孔、３０…ホルダ、３１…プレート、３２…段付窪所。
【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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