(57)【要約】【課題】簡素な構成を有し、小型化が可能であり、半導体製造装置のガス供給回路等、高信頼性が要求される流体供給回路への適用が可能な三方弁を提供する。【解決手段】軸長方向に移動する第１弁軸31と、第１弁軸31の先端部に設けてあり、第１弁座30に対して退座又は着座して第１流路を開閉する第１弁体３と、第１弁軸31及び第１弁体30の軸心部を貫通する貫通孔32に挿通され、軸長方向に移動する第２弁軸41と、第１弁軸31の先端から突出する第２弁軸41の先端部に設けてあり、第１弁座30に対向配置された第２弁座40に対して退座又は着座して第２流路を開閉する第２弁体４とを備え、第１弁軸31及び第２弁軸41と同軸上に配した開閉アクチュエータ５と、第１弁軸31を第１流路の上流側の内圧の作用により付勢するダイヤフラム６と、第２弁軸41を第１弁軸31と同方向に付勢する付勢ばね52とを設ける。【選択図】図１
2009243624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸長方向に移動する第１弁軸と、
該第１弁軸の先端部に設けてあり、第１弁座に対して退座又は着座して第１流路を開閉する第１弁体と、
前記第１弁軸及び第１弁体の軸心部を貫通する貫通孔に挿通され、軸長方向に移動する第２弁軸と、
前記第１弁軸の先端から突出する前記第２弁軸の先端部に設けてあり、前記第１弁座に対向配置された第２弁座に対して退座又は着座して第２流路を開閉する第２弁体と、
前記第１弁軸及び第２弁軸の基端側に同軸上に設けてあり、前記第１弁軸及び第２弁軸の夫々に移動力を加える開閉手段と
を備えることを特徴とする三方弁。
【請求項２】
前記第１弁体と前記第２弁体との間に架設されており、前記第２弁軸の突出部の外側を封止するベローズを備える請求項１記載の三方弁。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記第１弁体に着座の方向の付勢力を加える第１付勢手段と、前記第２弁体に退座の方向の付勢力を加える第２付勢手段と、前記第１弁軸及び第２弁軸に、前記第１付勢手段及び第２付勢手段の付勢力に抗して同方向の押圧力を加える単一のアクチュエータとを備える請求項１又は請求項２記載の三方弁。
【請求項４】
前記第１付勢手段は、前記第１弁軸の中途に固着してあり、前記第１の流路の上流側の圧力を受圧して膨らむことにより付勢力を発生するダイヤフラムである請求項３記載の三方弁。
【請求項５】
前記第２付勢手段は、前記アクチュエータの出力ロッドと前記第２弁軸の基端との間に引っ張り力を加えるばねである請求項３又は請求項４記載の三方弁。
【請求項６】
前記開閉手段は、同軸上に並設され、同軸上にて進退動作する各別の出力ロッドを備える第１，第２のアクチュエータを備え、第１のアクチュエータの出力ロッドと前記第１弁軸とを連結し、第２のアクチュエータの出力ロッドと前記第２の弁軸２とを連結してある請求項１又は請求項２記載の三方弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体供給回路において使用される三方弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種のガス、液体を所定の供給先に送り出すための流体供給回路においては、各別のラインに供給される２種類の流体を選択的に切り換えて供給先に送り出すための三方弁が用いられている。
【０００３】
例えば、半導体製造装置においては、処理室内にプロセスガスを供給して、成膜、スパッタリング等の所定の処理を実行した後、該処理室の内部をパージするために、Ｎ2 ガス等の不活性ガスを供給する必要があり、プロセスガスラインと不活性ガスラインとを備えるガス供給回路に三方弁を配し、該三方弁の動作により、プロセスガスと不活性ガスとを逐次切り換えて処理室に送り出すようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図８は、半導体製造装置に適用されるガス供給回路の略示側面図である。図示のガス供給回路は、プレフィルタ1a、手動弁1b、圧力調整弁1c、圧力センサ1d、三方弁１、流量コントローラ1e及びエンドフィルタ1fを、上流側（図の左側）から順に並べたプロセスガスラインを備えている。手動弁1b、圧力調整弁1c、圧力センサ1d、三方弁１、流量コントローラ1e及びエンドフィルタ1fは、夫々をブロック化し、支持脚を兼ねる複数の継手ブロック2a〜2i及び２つの流路ブロック2j，2kにより相互に連結されている。
【０００５】
このようなガス供給回路において、最上流のプレフィルタ1aを経て供給されるプロセスガスは、手動弁1bが開放されている場合、圧力調整弁1cにより調圧され、圧力センサ1dを経て三方弁１に達し、該三方弁１の後述する動作により、流量コントローラ1e及びエンドフィルタ1fを経て最下流に設けた継手2iから図示しない処理室に送り出される。
【０００６】
三方弁１の一側には、手動弁10が並設してある。手動弁10は、図示しない不活性ガスのガス源に接続してあり、手動弁10が開放されている場合、前記ガス源からの不活性ガスが三方弁１に達し、該三方弁１の後述する動作により、流量コントローラ1e及びエンドフィルタ1fを経て処理室に送り出されるようになしてある。
【０００７】
図９は、図８のガス供給回路に装備された三方弁１の断面図である。三方弁１は、継手ブロック2e，2fにより下部を支えた弁ブロック11の上部に並設された２つの弁室 12a,12bを備えている。夫々の弁室 12a,12bの内部には、各別の空気圧アクチュエータ 13a,13bの動作により上下方向に進退動作する弁体 14a,14bが配してある。
【０００８】
一方の弁室 12aの下部周縁は、弁ブロック11に穿設された流入路 15aにより、弁ブロック11の一側に固定した手動弁10に連通されており、同じく中央は、弁ブロック11に穿設された流出路 15bにより、他方の弁室 12bの下部周縁に連通されている。また弁室 12bの下部中央は、弁ブロック11に穿設された流入路 15cにより、上流側の継手ブロック2eに連通されており、同じく周縁は、前記流出路 15bと異なる位置に開口する流出路 15dにより下流側の継手ブロック2fに連通されている。
【０００９】
弁室 12a,12b内に突出する弁体 14a,14bは、夫々の弁室 12a,12bを上下に分割するように張架されたダイヤフラム 16a,16bを介して中央の流出路 15b又は流入路 15cの開口端に対向しており、空気圧アクチュエータ 13a,13bの動作により進出する弁体 14a,14bは、各別のダイヤフラム 16a,16bを流出路 15b又は流入路 15cの開口端に押し付けて、これらの開口端を閉止するように構成してある。
【００１０】
図９には、弁室 12a内の弁体 14aが進出して流出路 15bの開口端が閉止され、弁室 12b内の弁体 14bが退入して流入路 15cの開口端が開放された状態が示してある。この場合、流入路 15c内のプロセスガスが弁室 12b内に導入され。流出路 15dを経て送り出される。逆に、弁室 12a内の弁体 14aが退入して流出路 15bの開口端が開放され、弁室 12b内の弁体 14bが進出して流入路 15cの開口端が閉止された場合、流入路 15a内の不活性ガスが弁室 12a内に導入され、更に流出路 15bを経て弁室 12b内に流入し、流出路 15dを経て送り出される。このように三方弁１は、２つの弁室 12a,12b内にて弁体 14a,14bを進退させることにより、プロセスガスと不活性ガスとを逐次切り換えて送り出し、供給先となる処理室に供給するように動作する。
【特許文献１】特開２００２−２０６７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら以上の如き従来の三方弁１は、２つの弁室 12a,12b内に配された２つの弁体 14a,14bを各別の空気圧アクチュエータ 13a,13bにより進退動作させるために、前記弁室 12a,12b、弁体 14a,14b及び空気圧アクチュエータ 13a,13bを並列に配置した２ヘッド形の構成を採用しており、部品点数が多く、構成が複雑となる上、小型化及び軽量化が難しく、ガス供給回路の中途に配置する際のスペース効率が悪いという問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、同軸上にて進退動作する２つの弁体により各別のラインに供給される流体を選択的に切り換えて供給先に送り出すことができ、簡素な構成を有し、小型化が可能な三方弁を提供することを目的とする。
【００１３】
また、２つの弁体を単一のアクチュエータ、又は同軸上に並設した２つのアクチュエータにより進退動作させることにより、アクチュエータを含めて構成の簡素化及び小型化を図り得る三方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】
【００１４】
本発明の第１発明に係る三方弁は、軸長方向に移動する第１弁軸と、該第１弁軸の先端部に設けてあり、第１弁座に対して退座又は着座して第１流路を開閉する第１弁体と、前記第１弁軸及び第１弁体の軸心部を貫通する貫通孔に挿通され、軸長方向に移動する第２弁軸と、前記第１弁軸の先端から突出する前記第２弁軸の先端部に設けてあり、前記第１弁座に対向配置された第２弁座に対して退座又は着座して第２流路を開閉する第２弁体と、前記第１弁軸及び第２弁軸の基端側に同軸上に設けてあり、前記第１弁軸及び第２弁軸の夫々に移動力を加える開閉手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、第１弁体と第２弁体とが開閉手段の動作により同軸上にて移動し、対向配置された第１弁座及び第２弁座に対して夫々退座又は着座して第１流路及び第２流路を各別に開閉するように構成し。第１，第２弁体及び第１，第２弁座が開閉手段を含めて同軸上に並べて小型化を達成する。
【００１６】
また本発明の第２発明に係る三方弁は、前記第１弁体と前記第２弁体との間に架設されており、前記第２弁軸の突出部の外側を封止するベローズを備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明においては、第２弁軸の突出部の外側をベローズにより封止し、第１弁軸及び第１弁体に設けた貫通孔内での第２弁軸の摺動により発生する摩耗粉をベローズ内に止めて外部に漏れ出すことを防止する。
【００１８】
また本発明の第３発明に係る三方弁は、第１又は第２発明における開閉手段が、前記第１弁体に着座の方向の付勢力を加える第１付勢手段と、前記第２弁体に退座の方向の付勢力を加える第２付勢手段と、前記第１弁軸及び第２弁軸に、前記第１付勢手段及び第２付勢手段の付勢力に抗して同方向の押圧力を加える単一のアクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明においては、第１，第２弁体を各別に付勢する第１，第２付勢手段と、これらの付勢手段の付勢に抗して第１弁軸及び第２弁軸を押圧する単一のアクチュエータとにより、開閉手段を簡素に構成する。
【００２０】
また本発明の第４発明に係る三方弁は、第３発明における第１付勢手段が、前記第１弁軸の中途に固着してあり、前記第１の流路の上流側の圧力を受圧して膨らむことにより付勢力を発生するダイヤフラムであることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、第１弁体が開閉する第１流路の上流側の圧力を利用して第１弁体を付勢し、第１付勢手段を簡素に構成する。
【００２２】
また本発明の第５発明に係る三方弁は、第３又は第４発明における第２付勢手段が、前記アクチュエータの出力ロッドと前記第２弁軸の基端との間に引っ張り力を加えるばねであることを特徴とする。
【００２３】
この発明においては、アクチュエータの出力ロッドと第２弁軸との間に介装したばねにより第２弁体を付勢し、第２付勢手段を簡素に構成する。
【００２４】
更に本発明の第６発明に係る三方弁は、第１又は第２発明における開閉手段が、同軸上に並設され、同軸上にて進退動作する各別の出力ロッドを備える第１，第２のアクチュエータを備え、第１のアクチュエータの出力ロッドと前記第１弁軸とを連結し、第２のアクチュエータの出力ロッドと前記第２の弁軸２とを連結してあることを特徴とする。
【００２５】
この発明においては、同軸上に並設した２つのアクチュエータの同軸上にて進退動作する出力ロッドの夫々を第１，第２弁軸に連結し、第１，第２弁体を移動させる開閉手段を簡素に構成する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１発明に係る三方弁においては、第１，第２弁体及び第１，第２弁座が開閉手段を含めて同軸上に並べて小型化を達成することができ、各種の流体供給回路にスペース効率良く配置することができる。
【００２７】
本発明の第２発明に係る三方弁においては、第１弁体と第２弁体との間に架設したベローズが第２弁軸の突出部に発生する摩耗粉の漏れ出しを防止するから、半導体製造装置のガス供給回路等、供給流体の清浄性が要求される用途に好適に用いることができる。
【００２８】
本発明の第３発明に係る三方弁においては、第１，第２弁体を同方向に付勢する第１，第２付勢手段と、これらの付勢に抗して第１，第２弁軸を押圧する単一のアクチュエータとにより開閉手段を簡素に構成することができる。
【００２９】
本発明の第４発明に係る三方弁においては、第１流路の上流側の圧力を利用して第１付勢手段を構成し、また第５発明に係る三方弁においては、アクチュエータの出力ロッドと第２弁軸との間に介装したばねにより第２付勢手段を構成したから、これらの付勢手段の構成を簡素化することができる。
【００３０】
本発明の第６発明に係る三方弁においては、同軸上に並設した２つのアクチュエータの出力ロッドを第１，第２弁軸に夫々連結して開閉手段を構成したから、小型化を達成する効果を維持しながら、第１，第２弁体を自在に各別に着座及び退座させることができ、特殊な用途での利用が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る三方弁の概略構成を示す断面図である。なお以下の説明は、図１に示す姿勢での使用を前提とし、図１中の上下及び左右を用いて行うが、図示の姿勢以外の適宜に姿勢にて使用し得ることは言うまでもない。
【００３２】
本図に示す三方弁２は、弁ハウジング20内に収容された第１弁体３及び第２弁体４を備えている。弁ハウジング20は、上面の中央に開口を有して円形断面の弁室21が形成されたブロック状の下部ハウジング 20aと、該下部ハウジング 20aの上部に同軸的に重ねてフランジ固定された円筒形の上部ハウジング 20bとを備えている。第１弁体３及び第２弁体４は、上部ハウジング 20bの下フランジ22により上部を塞がれた弁室21の内部に後述の如く配してある。
【００３３】
上部ハウジング 20bの上端部には、同径の円筒形状を有する支持ブラケット50を介して開閉アクチュエータ５が固定されている。図１においては、上部ハウジング 20bと支持ブラケット50とを内外周に設けたねじ部を螺合させるねじ固定とし、支持ブラケット50と開閉アクチュエータ５とをフランジ固定としてあるが、これらの固定手段は、適宜に選定することができる。
【００３４】
上部ハウジング 20bの下フランジ22の中央部には、円形断面を有する導入孔23が厚さ方向に貫通形成されており、上部ハウジング 20bの内部は、導入孔23を介して弁室21と連通された導入室24としてある。下部ハウジング 20aの周面には、第１の導入管25と導出管26とが左右両側に突設されている。第１の導入管25は、下部ハウジング 20a及び上部ハウジング 20bの下フランジ22に図示の如く設けた連通路により導入室24に連通されており、導出管26は、下部ハウジング 20aに図示の如く設けた連通路により弁室21の周面に連通されている。また下部ハウジング 20aの下面の中央には、第２の導入管27が下向きに突設されており、この導入管27は、前記導入孔23と同軸をなすように下部ハウジング 20aに形成された導入孔28により弁室21に連通されている。
【００３５】
弁室21の内部にて上下に対向する前記導入孔23，28の開口端は、内側に向けてテーパ状に拡径され、前記第１弁体３及び第２弁体４を夫々着座させるための第１弁座30及び第２弁座40が形成されている。第１弁体３は、第１弁座30に対応するテーパ状の着座部を一面に有する円板であり、第１弁体３の前記一面の中央には、第１弁軸31が同軸上に連設されている。第２弁体４は、第２弁座40に対応するテーパ状の着座部を一面に有する円板であり、第２弁体４の他面の中央には、第２弁軸41が同軸上に連設されている。
【００３６】
第１弁軸31の軸心部には、先端に設けた第１弁体３を含めて軸長方向に貫通する貫通孔32が形成されており、第１弁体３と第２弁体４とは、第１弁体３及び第１弁軸31に設けた貫通孔32に第２弁軸41を挿通支持させ、第２弁軸41の先端に設けた第２弁体４が、第１弁体３と同側に位置するように一体に組み合わせてある。
【００３７】
このように組み合わせた第１弁体３及び第２弁体４は、図１に示すように、第１弁体３を上、第２弁体４を下として、夫々の着座部を第１弁座30及び第２弁座40に夫々対向させて弁室21の内部に配し、導入孔23を通して導入室24内に突出させた第１弁軸31を軸長方向の移動可能に支持して取り付けてある。図中には、第１弁軸31の支持構造を省略してあるが、この支持構造は、上部ハウジング 20bの内周面又は下フランジ22の上面を支えとして適宜の形態にて実現することができる。
【００３８】
このように弁室21内に配された第１弁体３は、第１弁軸31の移動に応じて上下動し、下動時に第１弁座30から離反（退座）し、上動時に第１弁座30に密着（着座）して、第１の導入管25、導入孔23及び弁室21を経て導出管26に連なる第１の流路を開閉する。一方第２弁体４は、貫通孔32内での第２弁軸41の軸長方向の摺動に応じて上下動し、上動時に第２弁座40から退座し、下動時に第２弁座40に着座して、第２の導入管27、導入孔28及び弁室21を経て導出管26に連なる第２の流路を開閉する。
【００３９】
なお、第１，第２弁体３，４の着座部及び第１，第２弁座30，40の表面には、例えば、フッ素樹脂（テフロン：登録商標）等の耐摩耗性樹脂をコーティングすることにより、着座を確実にすると共に、着座の繰り返しによる摩耗を低減することができる。
【００４０】
第１弁体３と第２弁体４との間には、夫々の周縁部に両端を固定してベローズ42が張架されている。ベローズ42は、第１弁体３及び第２弁体４の上下動に応じて伸縮し、両弁体３，４の相対移動を許容すると共に、第１弁体３の下方への第２弁軸41の突出部の外側を気密に封止し、貫通孔32内での第２弁軸41の摺動により発生する摩耗粉を内部に止め、周辺への漏れ出しを防止する作用をなす。ベローズ42の長さは、第１弁体３が上動し、第２弁体４が下動して、第１，第２弁座30，40に同時に着座可能となるように設定してある。      
【００４１】
導入室24内に突出する第１弁軸31の上端部と上部ハウジング 20bの上縁との間には、ゴム等の弾性材料からなるダイヤフラム６が張架されている。ダイヤフラム６は、上部ハウジング 20bの上縁と支持ブラケット50との間に外周縁を挾持固定し、また、第１弁軸31の上端部と該上端部の外周のねじ部に締め付けられた止めナット33との間に内周縁を挾持固定して、夫々の挾持部での気密性を保って張架され、導入室24の上部を気密に封止している。
【００４２】
図２は、第１弁軸及び第２弁軸の上端部近傍の拡大図であり、本図には、ダイヤフラム６の内周縁の好ましい固定構造が示されている。図示の如く、ダイヤフラム６を固定する第１弁軸31の上端部には、止めナット33を螺合する雄ねじ部の下位置に外向きに張り出すように押えフランジ34が設けてある。該押えフランジ34の上面には凹溝が周設され、この凹溝内にＯリング35が装着してあり、ダイヤフラム６は、Ｏリング35の上部に内周部を弾接させ、前記雄ねじ部に螺合する止めナット33の締め付けにより、該止めナット33の下面と押えフランジ34の上面との間に挾持されている。ダイヤフラム６の上面には、Ｏリング35の弾接位置と略整合するように、突条60が周設されており、この突条60は、止めナット33の下面に周設された凹溝36に係合させてある。
【００４３】
以上の固定構造において、Ｏリング35は、ダイヤフラム６の内周部の封止を確実にする作用をなし、突条60及び凹溝36は、ダイヤフラム６の内周縁が、後述の如き変形に伴って挾持部から抜け出すことを防止する抜け止め作用をなす。以上の固定構造は、ダイヤフラム６の外周縁の挾持部においても同様に実施することができる。
【００４４】
このように張架されたダイヤフラム６は、第１の流路の上流側の圧力、具体的には、導入室24の内圧の作用により上方に膨らみ、内周縁が固定された第１弁軸31に上向きの付勢力を加え、第１弁体３を上動させて第１弁座30に着座させる作用をなす。図１には、この状態が示してある。
【００４５】
上部ハウジング 20bの上端に支持ブラケット50を介して固定された開閉アクチュエータ５は、例えば、支持ブラケット50の中心部に下向きに突設された出力ロッド51を備える単動式の空圧シリンダであり、出力ロッド51は、外部から供給される空圧の作用により下方に進出し、前記空圧の停止により上方に退入するように構成されている。退入状態にある出力ロッド51の下端は、図１及び図２に示すように、ダイヤフラム６の上部に露出する第１弁軸31の上端に所定の間隔を隔てて対向しており、第１弁軸31に前述の如く挿通支持された第２弁軸41の上端と出力ロッド51の下端との間には、付勢ばね52が介装されている。      
【００４６】
付勢ばね52は、出力ロッド51が退入位置にあるとき、第２弁軸41に上方に向かう付勢力を加え、第２弁軸41の先端（下端）に設けた第２弁体４を上動させて第２弁座40から退座させる作用をなす。図１には、この状態が示してある。
【００４７】
以上の如く構成された三方弁２は、導入管25，27を相異なる２つの流体の供給源に接続し、導出管26を流体の供給先に接続して使用する。図３〜図５は、図１に示す三方弁２の動作説明図である。
【００４８】
図３は、開閉アクチュエータ５が非動作状態にある場合を示してある。この場合第１弁体３は、前述の如く、導入室24の内圧の作用により、膨らむダイヤフラム６の付勢によって図中に矢符にて示す如く上動し、第１弁座30に着座する。また第２弁体４は、退入位置にある出力ロッド51との間の付勢ばね52の作用により上方に引かれ、図中に矢符にて示す如く上動し、第２弁座40から退座する。従って、導入管25、導入室24、導入孔23及び弁室21を経て導出管26に至る第１の流路は閉止される一方、導入管27、導入孔28及び弁室21を経て導出管26に至る第２の流路は開放されることとなり、図中に白抜矢符にて示す如く、導入管27から導入される流体が弁室21内に流入し、導出管26を経て供給先に供給される。      
【００４９】
図４は、開閉アクチュエータ５が第１の動作状態にある場合を示してあり、開閉アクチュエータ５の出力ロッド51は、所定の空圧力の作用により、図中に黒塗矢符にて示す如く下方に進出する。この進出により第２弁体４は、付勢ばね52を介して下方に押され、図中に矢符にて示す如く下動し、第２弁座40に着座し第２の流路を閉止する。
【００５０】
進出する出力ロッド51の下端は、図４に示す如く、第１弁棒31の上端に当接し、該第１弁棒31にも下方向に押圧力を加えるが、この押圧力よりもダイヤフラム６の付勢力が大きい場合、第１弁体３は、第１弁座30への着座状態を維持する。このことは、第１の動作状態において開閉アクチュエータ５に供給する空圧を低く設定することにより実現できる。図４においては、第１，第２の流路が共に閉止された状態となり、導出管26が接続された供給先には何らの流体も供給されない。
【００５１】
図５は、開閉アクチュエータ５が第２の動作状態にある場合を示してある。第２の動作状態においては、第１の動作状態よりも高い空圧を開閉アクチュエータ５に供給して出力ロッド51を進出動作させる。この進出により、出力ロッド51の下端に当接する第１弁棒31に大なる押圧力が下向きに加えられ、第１弁棒31の先端に設けた第１弁体３は、図中に矢符にて示す如く、ダイヤフラム６の付勢力に抗して下動して第１弁座30から退座する。一方、進出する出力ロッド51は、付勢ばね52の短縮を伴って第２弁棒41を更に下方に押し、第２弁座40への第２弁体４の着座を強化する。従って、第１の流路は開放され、第２の流路はより確実に閉止されることとなり、図中に白抜矢符にて示す如く、導入管25から導入される流体が導入室24を経て弁室21内に流入し、導出管26を経て供給先に供給される。
【００５２】
以上の動作により、各別のラインに供給される２種類の流体を選択的に切り換えて供給先に送り出すことができ、この切換えは、第１弁軸31及び第２弁軸41の同軸上での移動により第１弁体３及び第２弁体４を動作させ、対向配置された第１弁座30及び第２弁座40に対して着座又は退座させることに実現される。従って、第１弁軸31及び第２弁軸41の基端側に設けた開閉手段を含めて同軸上に並ぶ１ヘッド形の三方弁を提供することができ、構成の簡素化及び小型化を達成し、流体供給回路の中途に配置する際のスペース効率を高めることができる。
【００５３】
第１弁体３及び第２弁体４は、ダイヤフラム６及び付勢ばね52の付勢力と、これらに抗して開閉アクチュエータ５が加える押圧力との相乗作用により動作する。従って、実施の形態に示すように単動式の空圧シリンダを用いてなる開閉アクチュエータ５と、ダイヤフラム６及び付勢ばね52とにより開閉手段を構成することができ、開閉手段を含めて構成の簡素化を実現することができる。
【００５４】
開閉アクチュエータ５は、空圧シリンダに限らず、一方向に進出動作する出力ロッドを備える適宜のアクチュエータを用いることができる。例えば、モータの回転又は手動ハンドルの回転操作をねじ機構により直線運動に変換し、出力ロッドを進出動作させるように構成された電動式又は手動式のアクチュエータを採用することもできる。
【００５５】
第１弁体３と第２弁体４との間には、ベローズ42が架設してあり、該ベローズ42は、前述の如く、貫通孔32内での第２弁軸41の摺動により発生する摩耗粉を内部に止め、外部への漏れ出しを防止する作用をなす。従って、導出管26を経て供給先に供給される流体中に摩耗粉が混入し、該流体の清浄性を損なう虞れがなく、以上の実施の形態に示す三方弁２は、前述した半導体製造装置のガス供給回路において好便に用いることができる。
【００５６】
図６は、図８に示すガス供給回路に適用した本発明に係る三方弁２の断面図である。本図に示す三方弁２は、前述の如く、継手ブロック2e，2fにより下部を支えた弁ブロック11を下部ハウジングとし、該弁ブロック11の上面に開口を有して設けた弁室21の上部を塞ぐ上部ハウジング 20bの内部を、弁室21から延びる第１弁軸31の上端との間に張架したダイヤフラム６により封止して導入室24を設け、上部ハウジング 20bの上部に開閉アクチュエータ５を固定して構成されている。
【００５７】
導入室24は、弁ブロック11に穿設された流入路 15aにより弁ブロック11の一側に固定した手動弁10に連通されており、また弁室21の下面中央部は、弁ブロック11に穿設された流入路 15cにより上流側の継手ブロック2eに連通され、更に弁室21の周面は、弁ブロック11に穿設された流出路 15dにより下流側の継手ブロック2fに連通されている。
【００５８】
このように構成された三方弁２において、導入室24の内部には、手動弁10の開放により流入路 15aを経て不活性ガスが導入されてダイヤフラム６に作用し、第１弁軸31を上方に付勢しており、弁室21の内部においては、図示のように、導入室24に連なる流入路 15aが第１弁体３により閉止され、流入路 15cが第２弁体４により開放された状態となる。この場合、流入路 15c内のプロセスガスが弁室21内に導入され、流出路 15dを経て供給先となる処理室に送り出される。
【００５９】
開閉アクチュエータ５を動作させた場合、弁室21の内部において第１弁体３及び第２弁体４が前述の如く動作し、まず、流入路 15a及び流入路 15cの両方が閉止され、次に流入路 15aが開放される。従って、まずプロセスガスの供給が遮断され、その後の流入路 15aの開放により、流入路 15a内の不活性ガスが導入室24を経て弁室21内に導入されて、流出路 15dを経て送り出される。
【００６０】
このように三方弁２は、１つの弁室21内での第１弁体３及び第２弁体４の動作により、プロセスガスと不活性ガスとを逐次切り換えて送り出し、供給先となる処理室に供給する動作をなす。三方弁２は、第１弁体３、第２弁体４及び開閉アクチュエータ５が同軸上に並ぶ１ヘッド形の構成を有しており、同様の動作をなす従来の２ヘッド形の三方弁１（図９参照）と比較した場合、構成の簡素化及び小型化を達成することができ、また弁ブロック11に設ける流路の数も少なくなり、流体供給回路の中途におけるスペース効率を高めることができる。
【００６１】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る三方弁の概略構成を示す断面図である。本図に示す三方弁２は、第１弁体３及び第２弁体４を動作させる開閉手段の構成を除いて第１の実施の形態と同一であり、対応する構成部材に図１と同じ参照符号を付して、構成及び動作の説明を省略する。
【００６２】
図７に示す三方弁２は、同軸上に重ねて配置された開閉アクチュエータ７，８を備えており、これらは、開閉アクチュエータ７を下、開閉アクチュエータ８を上としてとして上部ハウジング 20bの上端に固定されている。
【００６３】
開閉アクチュエータ７は、内部のピストン70に上端を固定された中空の出力ロッド71を備えている。開閉アクチュエータ７の下方外部に突出する出力ロッド71の下端は、上部ハウジング 20bの軸心に沿って延び、第１弁軸31の上端に連結してある。開閉アクチュエータ７は、導圧口72に導入される空圧の作用によりピストン70を押圧し、出力ロッド71を下向きに押し下げる単動式の空圧シリンダである。
【００６４】
以上の構成により出力ロッド71の下端に連結された第１弁軸31は、出力ロッド71との連結部に挾持したダイヤフラム６により前述の如く加えられる上向きの付勢力と、前記空圧の作用により出力ロッド71を介して加えられる下向きの力との力バランスに応じて上下動し、下端に設けた第１弁体３を前述の如く開閉動作させる。
【００６５】
開閉アクチュエータ８は、内部のピストン80に上端を固定された出力ロッド81を備えている。出力ロッド81は、開閉アクチュエータ７の出力ロッド71の中空部に挿通支持して下方に延長されており、該出力ロッド81の下端は、第１弁軸31に挿通支持された第２弁軸41のの上端に、ジョイント９を介して連結してある。開閉アクチュエータ８は、導圧口82に導入される空圧の作用によりピストン80を押圧し、出力ロッド81を下向きに押し下げる単動式の空圧シリンダである。ピストン80の下面には、上向きの付勢力を加える戻しばね83が弾接させてある。
【００６６】
以上の構成により、開閉アクチュエータ８の出力ロッド81の下端に連結された第２弁軸41は、前記空圧の作用により出力ロッド81を介して加えられる下向きの力と、前記戻しばね83の付勢により出力ロッド81を介して加えられる上向きの力の力バランスに応じて上下動し、下端に設けた第２弁体４を前述の如く開閉動作させる。
【００６７】
実施の形態２の三方弁２においては、第１弁体３及び第２弁体４が、各別の開閉アクチュエータ７，８の動作により独立して上下動し、第１弁座30及び第２弁座40に対して着座又は退座するから、第１の流路と第２の流路とを同時に開とする等、実施の形態１においては実現し得ない開閉状態を得ることができ、第１，第２弁体３，４の開度調節も可能であって、２種類の流体を同一の供給先に供給する等、本来の用途と異なる特殊な用途に適用することができる。
【００６８】
一方実施の形態２においては、２つの開閉アクチュエータ７，８を必要とし、実施の形態１に比して構成が複雑となるが、開閉アクチュエータ７，８が同軸上に並設してあり、実施の形態１と同様の１ヘッド形の構成を有することから、小型化及びスペース効率の向上効果は維持される。
【００６９】
開閉アクチュエータ７，８は、図７に示す空圧シリンダに限らず、軸長方向に進退動作する出力ロッドを有する適宜のアクチュエータとすることができ、実施の形態１におけると同様の電動式又は手動式のアクチュエータを採用することもできる。
【００７０】
なお本発明に係る三方弁２は、実施の形態中に述べた半導体製造装置におけるガス供給回路に限らず、各種のガス又は液体を所定の供給先に供給するための流体供給回路全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る三方弁の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１弁軸及び第２弁軸の上端部近傍の拡大図である。
【図３】図１に示す三方弁の動作説明図である。
【図４】図１に示す三方弁の動作説明図である。
【図５】図１に示す三方弁の動作説明図である。
【図６】図８に示すガス供給回路に適用した本発明に係る三方弁の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る三方弁の概略構成を示す断面図である。
【図８】半導体製造装置に適用されるガス供給回路の略示側面図である。
【図９】図８のガス供給回路に装備された三方弁の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
２  三方弁
３  第１弁体
４  第２弁体
５  開閉アクチュエータ
６  ダイヤフラム（第１付勢手段）
７，８  開閉アクチュエータ
30  第１弁座
31  第１弁軸
32  貫通孔
40  第２弁座
41  第２弁軸
42  ベローズ
51  出力ロッド
52  付勢ばね（第２付勢手段）
71，81  出力ロッド
【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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【図９】
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