TWI820791B - 閥裝置 - Google Patents

Abstract

一種閥裝置，具備：形成有流體流入流路及流體流出流路的流路區、開閉流體流入流路與流體流出流路之間的隔膜、以及致動器；該致動器具有：外殼；活塞，收容於外殼，並形成有空氣流路；桿，藉由與活塞一體朝軸向移動，使隔膜移動至開啟位置或關閉位置；空氣導入室，由外殼與活塞所包圍；快速接頭，將空氣流體經由空氣流路供應至空氣導入室。快速接頭係設置成與活塞連結。

Description

閥裝置

本發明係關於一種閥裝置。

在日本專利特開2012-26544號公開公報中，公開一種閥裝置，具備：流路區，形成有流路；閥體，開閉流路；以及致動器，該致動器具有：外殼；活塞，收容於外殼；桿，藉由與活塞一起在軸向移動從而使閥體可以移動至開啟位置或關閉位置；以及快速(one touch)接頭，為將驅動空氣供應至活塞的接頭，並安裝在外殼的頂壁。

然而，在日本專利特開2012-26544號公開公報所記載的閥裝置中，在活塞朝著遠離流路區的方向移動時，由於供應至接頭與活塞之間的驅動空氣的壓力在活塞的上端往下方作用，而會有阻礙活塞朝上方移動之虞。特別是在小型閥裝置中，在活塞朝著遠離流路區的方向移動時，會因供應至接頭與活塞之間的驅動空氣的壓力所造成的負面影響變得明顯。

本發明為著眼於此問題點，其目的是提供一種閥裝置，在活塞朝著遠離流路區的方向移動時，可抑制因供應至接頭與活塞之間的驅動流體的壓力所造成的負面影響。

根據本發明的態樣，具備：流路區，形成有流路；閥體，開閉該流路；以及致動器，該致動器具有：外殼，於一端形成有貫穿孔；活塞，收 容於該外殼，並形成有流體流路；設於該活塞與該閥體之間的桿，藉由與該活塞一體朝軸向移動，使該閥體移動至開啟位置或關閉位置；流體導入室，藉由該外殼與該活塞所包圍；以及筒狀的接頭，將驅動流體經由該流體流路供應至該流體導入室，設置為連接於該活塞的一端，該活塞的該一端遠離並且面向該外殼的該一端；於該接頭的外周面與該貫穿孔的內周面之間形成有餘隙，該餘隙作為連通該外殼的內外的連通流路；當該活塞及與其一體的桿朝前述軸向移動時，該接頭不與該貫穿孔的內周面滑動接觸。

根據此態樣，在活塞朝著遠離流路區的方向移動時，可抑制因供應至接頭與活塞之間的驅動流體的壓力所造成的負面影響。

1:閥裝置

2:流路區

3:隔膜(閥體)

6:致動器

21:流體流入流路(流路)

22:流體流出流路(流路)

61:外殼

62:活塞

64:桿

65:快速接頭(接頭)

69:空氣導入室(流體導入室)

611:閥帽

612:閥蓋

611d:貫穿孔

623:空氣流路(流體流路)

圖1所示為本發明實施形態之閥裝置的剖視圖。

以下，參照附圖針對本發明的實施形態(以下稱為本實施形態)進行說明。在本說明書中，通篇對相同元件賦予相同符號。

〔閥裝置的結構〕

首先，參照圖1針對本實施形態的閥裝置1進行說明。圖1為表示閥裝置1的剖視圖。在圖1中，快速接頭65以非剖視方式表示。

有關本實施形態的閥裝置1，係設於半導體製造所用的流體控制裝置(未圖示)中。流體控制裝置被使用於藉由ALD(Atomic Layer Deposition /又稱原子層沉積)法在半導體晶圓等基板上形成特定薄膜的薄膜生成流程。

如圖1所示，閥裝置1具備：流路區2、作為閥體的隔膜3、作為閥體按壓件的隔膜按壓件4、墊片5及致動器6。閥裝置1為一種氣動閥，該氣動閥藉由將作為驅動流體的驅動空氣供應至致動器6，使隔膜3進行開閉。

流路區2具有作為流路的流體流入流路21、流體流出流路22及凹部23，該凹部23收容構成致動器6的外殼61的閥蓋612(如後所述)。

作為流體流入流路21一端的上端、以及作為流體流出流路22一端的上端，係經由凹部23所連通。在流體流入流路21一端的周緣，設置有圓環狀的閥座24。流路區2係具備形成凹部23的周壁231。在周壁231的內周面，形成有與閥蓋612螺合的母螺紋232。

隔膜3為一種片狀閥體，用以遠離閥座24或按壓閥座24，以開閉流體流入流路21。隔膜3為一種可將流路側與致動器6側隔開的隔膜構件。另外，隔膜3在自然狀態時，會朝向致動器6側(圖1的上側)隆起形成圓弧狀，並且例如由鎳合金薄板等所形成。通常，隔膜3藉由隔膜按壓件4按壓閥座24。

隔膜按壓件4為一種用以將隔膜3往閥座24按壓的圓柱狀按壓構件。隔膜按壓件4由閥蓋612所收容。在隔膜按壓件4中，作為一端的上端與構成致動器6的桿64(如後所述)抵接，作為另一端的下端為面向隔膜3。

墊片5為一種圓環狀按壓接合器，用以按壓隔膜3的外周緣。墊片5設置於流路區2的凹部23的底面與閥蓋612的下端之間。隔膜3的外周緣係維持於墊片5與凹部23的底面之間，並由周壁231的母螺紋232螺鎖固定閥蓋612。在墊片5的內周側，插通有與隔膜3接觸的隔膜按壓件4的下端。

致動器6係構成為，藉由透過收容於閥蓋612的第二收容室612f(如後所述)的隔膜按壓件4使隔膜3往閥座24按壓或遠離，而使流體流入流路 21與流體流出流路22阻斷或連通。致動器6具有：外殼61、活塞62、螺旋彈簧63、桿64、以及作為接頭的快速接頭65。另外，在本實施形態中，桿64雖然作為與活塞62不同的組件進行說明，但並不僅限於此，例如，亦可作為活塞62的一部分。

外殼61係為用以收容活塞62、螺旋彈簧63、桿64及快速接頭65的外框構件。外殼61設置於流路區2的上方。另外，外殼61具有：作為上殼之略有底圓筒狀的閥帽611、以及作為下殼並透過螺紋螺合而和閥帽611連結的閥蓋612。

閥帽611具有：圓筒狀的周壁611a、以及圓板狀的頂壁611b，該頂壁611b設置於作為周壁611a一端的上端。

在作為周壁611a另一端側之下端側的外周面，形成與閥蓋612螺合的公螺紋611c。在作為外殼61一端的頂壁611b的中央，形成貫穿桿64的軸向(圖1的上下方向)的貫穿孔611d。在貫穿孔611d中，插通用以連結驅動空氣供應控制部(未圖示)與快速接頭65的可撓性管(未圖示)。

在頂壁611b中，以包圍貫穿孔611d的方式形成有作為維持面的圓環面611e，該維持面係維持作為螺旋彈簧63一端的上端。螺旋彈簧63以上端與圓環面611e抵接的同時將作為另一端的下端與活塞62抵接的方式，以壓縮狀態收容於圓環面611e與活塞62之間形成的彈簧收容空間66。

在頂壁611b中，以不干涉貫穿孔611d的方式形成一對卡合孔611f，該一對卡合孔611f係卡合使閥帽611旋轉的旋轉治具。

閥蓋612係用以藉由螺紋螺合而連結閥帽611及流路區2雙方。閥蓋612具有圓筒狀的周壁612a、設置於周壁612a下端的閥蓋本體612b。

在作為周壁612a一端側的上端側的內周面，形成有與公螺紋611c螺合的母螺紋612c。在作為周壁612a另一端側的下端側的內周面，形成有與作為第一密封材的O型環67的外周面抵接的抵接面612d。

在作為閥蓋本體612b一端的上端之中央部分，形成有收容作為第二封裝材的O型環68的第一收容室612e。並且，O型環68在收容於第一收容室612e的狀態下，第一收容室612e的內周面與O型環68的外周面抵接。在作為閥蓋本體612b另一端的下端的中央部分，形成有收容隔膜按壓件4的第二收容室612f。在閥蓋本體612b中，形成有連通第一收容室612e與第二收容室612f、且插通桿64的插通孔612g。

另外，在閥蓋本體612b的下端側的外周面，設置有與周壁231的母螺紋232螺合的公螺紋612h。而且，在閥蓋本體612b中，沿著桿64的徑向形成有連通插通孔612g與外部的排氣孔612i。

活塞62係具有：圓板狀的活塞本體621、設置於作為活塞本體621一端的上端的連結部622、作為在連結部622及活塞本體621形成的流體流路的空氣流路623。

活塞本體621，作為滑動接觸面的外周面與O型環67的內周面滑動接觸。在活塞本體621的上端側，設置有從活塞本體621外周面突出的圓環狀凸緣621a。凸緣621a與閥蓋本體612b的上端面之間，收容著O型環67。

在作為活塞本體621一端面的上端面的中央部分，設置有從活塞本體621上端面突出的筒狀(具體而言，是圓筒狀)的連結部622。在活塞本體621的上端面，以包圍住連結部622的方式形成有作為維持面的圓環面621b，該 維持面維持螺旋彈簧63的下端。在連結部622的內周面，形成有與快速接頭65的公螺紋652a(如後所述)進行螺合的母螺紋622a。

空氣流路623係為一種流路，用以將驅動空氣導入至後述作為流體導入室的空氣導入室69。空氣流路623具有：以沿著上下方向(亦即，桿64的軸向)延伸的方式形成在連結部622及活塞本體621的軸向流路623a、以連通軸向流路623a與空氣導入室69的方式形成在活塞本體621及在桿64的連通流路623b。

軸向流路623a，形成為與母螺紋622a的下端連接，且前端進入活塞本體621。連通流路623b，形成為以使軸向流路623a的前端與空氣導入室69連通的方式相對桿64的軸向傾斜。

桿64係為一種桿，為藉由與活塞62一體朝軸向移動，並經由隔膜按壓件4使隔膜3移動至開啟位置或關閉位置。在作為活塞本體621另一端面的下端面的中央部分，設置有從活塞本體621的下端面突出的桿64。在本實施形態中，桿64可以與活塞62一體成形，但並不僅限於此，例如，亦可與活塞62分別成形。

桿64形成為依序插通第一收容室612e及插通孔612g，且前端進入第二收容室612f。桿64以作為滑動接觸面的外周面與O型環68的內周面滑動接觸。桿64的前端與隔膜按壓件4抵接。藉此，隔膜按壓件4能與桿64一體朝軸向移動。

空氣導入室69係為由閥蓋612、活塞本體621、桿64、O型環67與O型環68所包圍的區域。

快速接頭65係為一種接頭，用以連接可撓性管與活塞62的連結部622。快速接頭65與活塞62的連結部622連結設置。藉此，由於不需設置使外殼61的閥帽611與快速接頭65連結的連結構造，因此可以實現簡化閥帽611的構造。

另外，快速接頭65具有：筒狀(具體而言，是圓筒狀)的接頭本體651、設於作為接頭本體651另一端之下端的筒狀(具體而言，是圓筒狀)螺合部652、以及形成在接頭本體651及螺合部652的內周側的接頭流路653。在螺合部652的外周面，形成有與連結部622的母螺紋622a螺合的公螺紋652a。螺合部652的外徑小於接頭本體651的外徑。接頭流路653兩端各自與可撓性管的流路及活塞62的空氣流路623(具體而言，是軸向流路623a)連通。

在作為接頭本體651其中一端的上端與可撓性管的前端之間的連結處被密封。並且，藉由將螺合部652的公螺紋652a與連結部622的母螺紋622a螺合，從而使快速接頭65與活塞62的連結部622連結。藉此，由於可除去快速接頭65與活塞62之間的間隙，因此在活塞62往遠離流路區2的上方移動時，得以抑制因供應至快速接頭65與活塞62之間的驅動空氣的壓力所造成的負面影響。

另外，在活塞62與閥帽611之間、以及閥帽611的貫穿孔611d與快速接頭65之間無須分別進行密封，且可以去除用以分別密封在活塞62的前端與閥帽611之間、以及貫穿孔611d與快速接頭65之間的構造(具體而言，包含O型環)。其結果，可以進一步實現閥帽611的構造簡化。

再者，在位於螺合部652外周側的接頭本體651下端的環狀面(圓環狀面)，以設置環狀(圓環狀)的密封件為佳。藉此，在快速接頭65與 活塞62的連結部622藉由公螺紋652a與母螺紋622a之間的螺合而成為連結的狀態下，藉由密封件抵接於連結部622的前端面，便可將接頭本體651的下端與連結部622的前端的連結處進行密封。

在本實施形態中，快速接頭65藉由公螺紋652a與母螺紋622a的螺合而與活塞62的連結部622連結，但並不僅限於此，例如，亦可透過嵌合或黏合等方式與活塞62的連結部622連結。

接頭本體651的外徑小於貫穿孔611d的內徑。亦即，在接頭本體651的外周面與貫穿孔611d的內周面之間形成餘隙。藉此，雖然快速接頭65在與活塞62及桿64一體朝軸向移動時會進入貫穿孔611d中，然而，由於與貫穿孔611d之間並沒有滑動接觸，因此得以抑制快速接頭65與貫穿孔611d因滑動接觸所造成的滑動接觸阻力。其結果，能夠提高致動器6的反應性。亦即，可以縮短隔膜3開閥或關閥的時間。

餘隙係與收容螺旋彈簧63的彈簧收容空間66及外部連通。藉此，由於無須形成連通彈簧收容空間66與外部的排氣孔，故可加以實現閥帽611的構造簡化。

接頭本體651在與活塞62及桿64一體於軸向移動時，並不會從閥帽611的頂壁611b突出。藉此，相較於將接頭65以從外殼61突出的方式安裝在外殼61的頂壁611b的閥裝置，可實現在軸向之閥裝置1的小型化。

〔閥裝置的動作〕

接下來，針對閥裝置1的動作進行說明。

在驅動空氣供應控制部供應驅動空氣給閥裝置1的致動器6的狀況下，驅動空氣依序經過可撓性管、快速接頭65的接頭流路653及活塞62的空氣流路623，導入至空氣導入室69。

藉此，為使空氣導入室69的容積擴大，活塞62對抗螺旋彈簧63的作用力並與快速接頭65、桿64一體往上方移動。並且，隔膜3靠自身的復原力與隔膜按壓件4一同上升，從而遠離閥座24。換言之，隔膜3藉由活塞62、快速接頭65、桿64及隔膜按壓件4的上升而開啟流體流入流路21。因此，已氣化的製程氣體等流體從流體流入流路21經由形成在閥座24與隔膜3之間的間隙而供給至流體流出流路22。

另一方面，在驅動空氣供應控制部不供應驅動空氣給閥裝置1的致動器6的狀況下，活塞62藉由螺旋彈簧63的作用力與桿64一起往下方移動。並且，隔膜3藉由桿64的往下方移動而經由隔膜按壓件4按壓閥座24。亦即，隔膜3藉由活塞62、快速接頭65、桿64及隔膜按壓件4的移動而封閉流體流入流路21。因此，已氣化的製程氣體等流體便不會從流體流入流路21供應至流體流出流路22。

空氣導入室69的容積會隨活塞62、快速接頭65、桿64及隔膜按壓件4的移動而減少。此時，空氣導入室69的空氣會依序經由空氣流路623、接頭流路653及可撓性管而導出至驅動空氣供應控制部。

如此，驅動空氣供應控制部係可藉由控制往閥裝置1的致動器6供應的驅動空氣，切換對於閥座24的隔膜3的開閉。如此一來，根據此種閥裝置1，便可控制從流體流入流路21朝流體流出流路22的流體供應。另外，在本 實施形態中，閥裝置1雖然是常駐關閉(normal close)的閥裝置，但並不僅限於此，例如，亦可使用常駐開啟(normal open)的閥裝置。

〔作用效果〕

接下來，針對本實施形態的作用效果進行說明。

本實施形態的閥裝置1，具備：形成有流體流入流路21及流體流出流路22的流路區2、開閉流體流入流路21與流體流出流路22之間的隔膜3、以及致動器6；該致動器6具有：外殼61；活塞62，收容於外殼61，並形成有空氣流路623；桿64，藉由與活塞62一體朝軸向移動，使隔膜3移動至開啟位置或關閉位置；空氣導入室69，由外殼61與活塞62所包圍；快速接頭65，將空氣流體經由空氣流路623供應至空氣導入室69；快速接頭65與活塞62連結設置。

根據此結構，由於可以去除快速接頭65與活塞62之間存在的間隙，因此在活塞62往遠離流路區2的方向移動時，得以避免供應至快速接頭65與活塞62之間的驅動空氣的壓力造成的負面影響。

此外，在活塞62與閥帽611之間、以及閥帽611與快速接頭65之間無須分別進行密封，且可以去除用以分別密封在活塞62的前端與閥帽611之間、以及閥帽611與快速接頭65之間的構造(具體而言，包含O型環)。其結果，可以進一步實現構成外殼61的閥帽611的構造簡化。

在本實施形態中，快速接頭65在與活塞62及桿64一體朝軸向移動時，不與外殼61滑動接觸。

此外，在本實施形態中，在作為與流路區2相反側的外殼61之一端的閥帽611的頂壁611b，形成有貫穿孔611d，且在快速接頭65的外周面與貫穿孔611d的內周面之間形成餘隙。

根據此結構，雖然快速接頭65在與活塞62及桿64一體朝軸向移動時會進入貫穿孔611d，然而，由於與貫穿孔611d沒有滑動接觸，因此得以抑制快速接頭65與貫穿孔611d因滑動接觸所造成的滑動接觸阻力。其結果，能夠提升致動器6的反應性。

此外，在本實施形態中，快速接頭65在與活塞62及桿64一體朝軸向移動時不會從外殼61突出。

根據此結構，相較於將快速接頭65以從外殼61突出的方式安裝在外殼61的頂壁611b的閥裝置，可實現在軸向之閥裝置1的小型化。

此外，在本實施形態中，外殼61具有：閥帽611、連結於閥帽611及流路區2兩者的閥蓋612，桿64整體收容在閥蓋612中。

根據此結構，藉由將與流路區2連結的閥蓋612作為構成外殼61的下殼，連結作為構成外殼61之上殼的閥帽611，由於可以實現下殼與閥蓋612之間的一體化，因此得以實現構成閥裝置1的組件簡化。

此外，由於能將整個桿64收容進閥蓋612，因此閥裝置1在軸向可以進一步實現小型化。並且，在實現小型化的閥裝置1中，在活塞62往遠離流路區2的方向移動時，得以抑制由供應至快速接頭65與活塞62之間的驅動空氣的壓力所造成的明顯負面影響。

以上為針對本實施形態所作的說明，上述實施形態僅作為本發明的適用例的一部分，並非將本發明之技術範圍限定於上述實施形態的具體結構。

本申請主張於2021年7月30日向日本特許廳所提出之日本專利申請號為2021-125167的優先權，此專利申請的所有內容以引用方式併入本說明書中。

1:閥裝置

2:流路區

3:隔膜(閥體)

4:隔膜按壓件

5:墊片

6:致動器

21:流體流入流路(流路)

22:流體流出流路(流路)

23:凹部

24:閥座

61:外殼

62:活塞

63:螺旋彈簧

64:桿

65:快速接頭(接頭)

66:彈簧收容空間

67、68:O型環

69:空氣導入室(流體導入室)

231:周壁

232:母螺紋

611:閥帽

611a:周壁

611b:頂壁

611c:公螺紋

611d:貫穿孔

611e:圓環面

611f:卡合孔

612:閥蓋

612a:周壁

612b:閥蓋本體

612c:母螺紋

612d:抵接面

612e:第一收容室

612f:第二收容室

612g:插通孔

612h:公螺紋

612i:排氣孔

621:活塞本體

621a:凸緣

621b:圓環面

622:連結部

622a:母螺紋

623:空氣流路(流體流路)

623a:軸向流路

623b:連通流路

651:接頭本體

652:螺合部

652a:公螺紋

653:接頭流路

Claims (3)

1. 一種閥裝置，具備：流路區，形成有流路；閥體，開閉該流路；以及致動器，該致動器具有：外殼，於一端形成有貫穿孔；活塞，收容於該外殼，並形成有流體流路；設於該活塞與該閥體之間的桿，藉由與該活塞一體朝軸向移動，使該閥體移動至開啟位置或關閉位置；流體導入室，藉由該外殼與該活塞所包圍；以及筒狀的接頭，將驅動流體經由該流體流路供應至該流體導入室，設置為連接於該活塞的一端，該活塞的該一端遠離並且面向該外殼的該一端；於該接頭的外周面與該貫穿孔的內周面之間形成有餘隙，該餘隙作為連通該外殼的內外的連通流路；當該活塞及與其一體的桿朝前述軸向移動時，該接頭不與該貫穿孔的內周面滑動接觸。
2. 如請求項1所記載的閥裝置，其中，當該活塞及與其一體的桿朝前述軸向移動時，該接頭不會從該外殼突出。
3. 如請求項1所記載的閥裝置，其中，該外殼具有：閥帽；閥蓋，連結於該閥帽與該流路區兩者； 其中，該桿整體收容於該閥蓋。