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公開番号2025005544
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023105753
出願日2023-06-28
発明の名称流体制御弁
出願人CKD株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類F16K 1/32 20060101AFI20250109BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】ストローク量を拡大することが可能な流体制御弁を提供すること。
【解決手段】ダイアフラム部材34は、中心が操作ロッド9の軸心CLの延長線上に位置し、かつ、操作ロッド9の側に膨出する球冠状に形成され、その頂点部で、操作ロッド9の側からダイアフラム部材34に接する第1挟持片93と、弁体32の側からダイアフラム部材34に接する第2挟持片323と、により軸心CLと平行な方向において両側から挟持されていること、第1挟持片93と第2挟持片323とは、操作ロッド9と同軸に位置する円形状に形成され、第1挟持片93の直径D11は、第2挟持片323の直径Dより大きいこと、第1挟持片93の、ダイアフラム部材34に対向する面は、ダイアフラム部材34の側に膨出して形成され、かつ、操作ロッド9の軸心CL上に中心を有する凸球面94であること。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
操作ロッドと、前記操作ロッドに連結される弁体と、前記弁体が当接離間をする弁座と、前記操作ロッドと前記弁体の間に位置するダイアフラム部材と、を備え、前記操作ロッドにより駆動される前記弁体が、前記操作ロッドの軸心の方向に沿って前記当接離間を行うことで、制御流体の制御を行う流体制御弁において、
前記ダイアフラム部材は、中心が前記軸心の延長線上に位置し、かつ、前記操作ロッドの側に膨出する球冠状に形成され、その頂点部で、前記操作ロッドの側から前記ダイアフラム部材に接する第１挟持片と、前記弁体の側から前記ダイアフラム部材に接する第２挟持片と、により前記軸心と平行な方向において両側から挟持されていること、
前記第１挟持片と前記第２挟持片とは、前記操作ロッドと同軸に位置する円形状に形成され、前記第１挟持片の直径は、前記第２挟持片の直径より大きいこと、
前記第１挟持片の、前記ダイアフラム部材に対向する面は、前記ダイアフラム部材の側に膨出して形成され、かつ、前記軸心上に中心を有する凸球面であること、
を特徴とする流体制御弁。
続きを表示（約 320 文字）【請求項２】
請求項１に記載の流体制御弁において、
前記凸球面の半径である第１半径は、前記ダイアフラム部材の前記凸球面に対向する球面の半径である第２半径よりも小さいこと、
を特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
請求項２に記載の流体制御弁において、
前記第１半径は、前記第２半径の５０～６５％であること、
を特徴とする流体制御弁。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の流体制御弁において、
前記第１挟持片の直径は、前記ダイアフラム部材の前記軸心に直交する平面に投影した場合の直径の３５％を超える値であること、
を特徴とする流体制御弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作ロッドと、操作ロッドに連結される弁体と、弁体が当接離間をする弁座と、操作ロッドと弁体の間に位置するダイアフラムと、を備え、操作ロッドにより駆動される弁体が、操作ロッドの軸心の方向に沿って当接離間を行うことで、制御流体の制御を行う流体制御弁に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程における成膜処理には複数種のプロセスガスが用いられる。このプロセスガスの流量を制御するために、流体制御弁が用いられる。流体制御弁としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示される流体制御弁が知られている。特許文献１に開示される流体制御弁は、エアオペレイト式開閉弁であり、ダイアフラム部材を弁座に当接離間させて、プロセスガスの流量制御を行うものである。
【０００３】
より具体的には、球冠状に形成されたダイアフラム部材の頂点部にステム（ダイアフラム押え）が当接されており、アクチュエータの動作によってステムでダイアフラム部材を押圧し、変形させて、弁座に当接させる。ダイアフラム部材が弁座に当接した状態が、流体制御弁の弁閉状態である。そして、ステムによるダイアフラム部材の押圧を解除すると、ダイアフラム部材の自己復帰力で、元の球冠状の形状に戻り、ダイアフラム部材が弁座から離間する。ダイアフラム部材が弁座から離間した状態が、流体制御弁の弁開状態である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－１８０４９０号公報
特開２０１７－２２３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年普及している成膜技術である原子層堆積法（ＡＬＤ）に用いられるプロセスガスは高温（２００度程度）であるため、その高温下では、ダイアフラム部材の自己復帰力が低下してしまい、流体制御弁を弁閉状態から弁開状態にするときに、元の球冠状に戻りにくくなるおそれがある。ダイアフラム部材が元の球冠状に戻らなくなると、弁開状態におけるダイアフラム部材と弁座との距離が小さくなるため、Ｃｖ値の低下が懸念される。半導体の成膜プロセスを可能な限り短くし、生産性を向上するために、流体制御弁の高Ｃｖ値化（つまり、一度に流せるガスの量を増やすこと）が望まれている中、上記のようなダイアフラム部材の自己復帰力の低下によるＣｖ値の低下は好ましくない。
【０００６】
そこで、本願発明者は、高温下でダイアフラム部材の自己復帰力が低下する問題の対応策として、例えば、図５に示すような流体制御弁１００を用いることを考えた。
【０００７】
流体制御弁１００は、アクチュエータ部４を備えており、当該アクチュエータ部４は、空圧駆動のエアシリンダ６を備えている。エアシリンダ６の内部には、ピストン（不図示）が図５中の上下方向に摺動可能に装填されている。当該ピストンが上下動することにより、操作ロッド１１が上下動されるようになっている。さらに、操作ロッド１１の先端には、操作ロッド１１が上下動されるに従って弁座３３に対して当接離間をする弁体３２が結合されている。そして、ダイアフラム部材３４は、円盤状に形成されており、その外周部が流体制御弁１００内で挟持固定されるとともに、中央部が操作ロッド１１の挟持部１１１と弁体３２とにより図５中の上下方向から挟持されている。
【０００８】
以上のような流体制御弁１００では、弁体３２が弁座３３に対して当接離間する際に、図６に示すようにダイアフラム部材３４に変形が生じる。図６は、図５に示す流体制御弁１００が弁開状態から弁閉状態になる際のダイアフラム部材３４の変形の様子を示す図であり、（ａ）は弁開状態を表し、（ｂ）は弁体が当接方向に移動を開始した直後を表し、（ｃ）は弁閉状態を表している。
【０００９】
流体制御弁１００が弁開状態にあるとき、ダイアフラム部材３４は、変形をしていない自然の状態に近い状態である（図６（ａ））。そして、操作ロッド１１を当接方向に駆動し、弁体３２を弁座３３に対して当接しようとすると、ダイアフラム部材３４は、操作ロッド１１（挟持部１１１）と弁体３２により挟持されている中央部から、弁座３３（図５参照）に向かって押し下げられるようにして変形していく（図６（ｂ））。そして、弁体３２が弁座３３に対して当接したとき、すなわち流体制御弁１００が弁閉状態になったときが、ダイアフラム部材３４が最も変形した状態である（図６（ｃ））。
【００１０】
また、弁閉状態から弁開状態とするには、操作ロッド１１を図中の上方向に駆動する。これにより、操作ロッド１１および弁体３２が同方向に移動するため、弁体３２が弁座３３から離間し、流体制御弁１００は、弁開状態となる。このとき、ダイアフラム部材３４は、操作ロッド１１（挟持部１１１）と弁体３２とにより挟持されているため、中央部が弁座３３から離間する方向に引張り上げられて、図６（ａ）に示すような元の形状に確実に戻ることができる。したがって、高温のプロセスガスを制御流体とする場合など、高温環境下であってもダイアフラム部材３４が元の形状に戻らなくなることを防止することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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