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WO2010058726A1 - ダイヤフラムバルブ - Google Patents

ダイヤフラムバルブ Download PDF

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Publication number
WO2010058726A1
WO2010058726A1 PCT/JP2009/069195 JP2009069195W WO2010058726A1 WO 2010058726 A1 WO2010058726 A1 WO 2010058726A1 JP 2009069195 W JP2009069195 W JP 2009069195W WO 2010058726 A1 WO2010058726 A1 WO 2010058726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diaphragm
valve
stem
bonnet
working gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/069195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康広 千葉
康平 山本
Original Assignee
株式会社ハムレット・モトヤマ・ジャパン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ハムレット・モトヤマ・ジャパン filed Critical 株式会社ハムレット・モトヤマ・ジャパン
Publication of WO2010058726A1 publication Critical patent/WO2010058726A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a valve that shuts off fluid or adjusts the flow rate, and particularly relates to a diaphragm valve for ultra-high cleaning and high temperature resistance that reduces outside leakage to the limit and does not use any resin in the gas contact (liquid) part. .
  • a valve for shutting off or adjusting a flow rate such as a switching valve for MOCVD, in particular, an external leakage of the valve
  • a diaphragm valve for ultra-high cleaning and high temperature resistance that does not use any resin in the gas contact part
  • diaphragm valves are particularly suitable for reactions such as high-K films using rare metals such as La (lanthanum) and Pr (praseodymium), and ferroelectric films using Pb (lead) (for example, PZT). It is used for blocking or controlling the flow rate of a film forming material that is high in temperature and difficult to control temperature.
  • the diaphragm valve for ultra-high cleaning and high temperature resistance adopting a structure in consideration of the use in a high temperature environment of 250 ° C. or higher (particularly 300 ° C. or higher) or in a vacuum environment is a recent film forming technology. Etc. are used.
  • FIG. 4 shows an example of such a high-cleaning / high-temperature diaphragm valve, in which a valve body 1 having a pressure gas inflow passage 1a and an outflow passage 1b is formed, and a valve formed at the outlet of the inflow passage 1a.
  • the valve body 1 and the diaphragm 2 are a diaphragm pressing and fixing member. 4 is pressed by the output of a screw (not shown) provided in the bonnet 5 through the external lead 4 It is connected and fixed to reduce.
  • the valve drive unit 6 is connected and fixed to the valve body 1 via the bonnet 5.
  • the opening / closing operation of the valve seat 1 c by the diaphragm 2 is performed by transmitting the operation of the valve driving unit 6 to the diaphragm 2 via the diaphragm deforming member 3.
  • the diaphragm valve configured as described above, for example, when a resinous member (for example, an O-ring, a rubber diaphragm, a bearing containing a fluorine resin, or the like) is used in the valve drive unit 6, It is necessary to set it low so that the service temperature as a diaphragm valve, that is, the maximum use temperature is equal to or lower than the heat resistance temperature of the resinous member used.
  • a resinous member for example, an O-ring, a rubber diaphragm, a bearing containing a fluorine resin, or the like
  • the external seal portion between the valve body 1 and the diaphragm 2 is connected and fixed so as to reduce external leakage.
  • the mechanical properties For example, since a difference or change in linear expansion coefficient, hardness, strength, etc. becomes large, there is a problem that it is difficult to maintain the external leakage performance.
  • the inside of the bonnet 5 and a part of the valve drive unit 6 have a structure communicating with the outside, and there is a problem that it is difficult to use in an environment that requires emission free such as in a vacuum.
  • the present invention provides a diaphragm valve that can cope with an ultra-high temperature environment, can improve external leakage performance and reliability, and can contribute to emission-free implementation.
  • the purpose is to do.
  • a diaphragm valve according to the present invention includes a valve body in which an inflow passage and an outflow passage for pressure gas are formed, and a first diaphragm disposed opposite to a valve seat formed at an outlet of the inflow passage or an inlet of the outflow passage.
  • a stem having one end opposed to the valve seat across the first diaphragm, a bonnet holding the stem slidably, a second diaphragm disposed opposite the other end of the stem,
  • a working gas chamber that is formed on the back side of the two diaphragms and that opens and closes the valve seat by the first diaphragm by sliding the stem by varying the internal pressure; the first diaphragm and the second diaphragm; And a vent chamber isolated from each of the flow paths and the working gas chamber.
  • the first diaphragm and the second diaphragm form a vent chamber isolated from the inflow passage, the outflow passage, and the working gas chamber, so that the first diaphragm or the Even when the second diaphragm is damaged, not only can the pressure gas flowing in the inflow / outflow passage and the working gas flowing in the working gas chamber be released via the vent chamber, but an emission-free structure can be adopted.
  • the first diaphragm and the second diaphragm as a metal, it is possible to cope with an ultra-high temperature environment.
  • the diaphragm valve according to claim 2 is a diaphragm holder for holding the second diaphragm in a close contact state and forming a second working gas chamber communicating with the working gas chamber with the second diaphragm, and the bonnet.
  • the vent chamber are isolated from each other.
  • the working gas chamber can be divided into two chambers so that a sealed structure (separation) around the working gas chamber can be easily secured, and the assembly work can be easily performed. Can do.
  • the diaphragm valve according to claim 3 is characterized in that the first diaphragm and the second diaphragm have a substantially dome shape made of metal and have the same concave and convex directions.
  • each metal diaphragm can be easily deformed by one stem.
  • the diaphragm valve according to claim 4 is characterized in that the diameter of the first diaphragm is smaller than the diameter of the second diaphragm.
  • the configuration of the fourth aspect it is possible to ensure a large pressure on the operating side with respect to the stem and to provide a large opening / closing pressure of the valve seat by the first diaphragm.
  • the diaphragm valve according to claim 5 is characterized in that the first diaphragm and the second diaphragm are arranged in a convex direction with respect to the valve seat in a direction in which the first diaphragm opens. .
  • the configuration of the fifth aspect it is possible to prevent the valve from being unexpectedly closed due to the convex direction of the diaphragm and to easily return the diaphragm from the valve opening state to the valve closing state.
  • the diaphragm valve according to claim 6 is characterized in that a space between the bonnet and the stem is used as a part of the vent chamber.
  • the vent chamber located in the 1st diaphragm side and the 2nd diaphragm side communicates between a bonnet and a stem, without forming a separate communication hole in a bonnet. Not only can the particles be generated, but also dust particles generated due to the sliding displacement of the stem can be discharged from the vent chamber.
  • the diaphragm valve according to claim 7 is characterized in that an annular second diaphragm holder is provided around the surface side of the second diaphragm.
  • each diaphragm holder exists around the front and back of the second diaphragm, heat storage in the second diaphragm can be suppressed by the heat dissipation / heat absorption effect of each diaphragm holder.
  • the diaphragm valve of the present invention can cope with an ultra-high temperature environment, can improve external leakage performance and reliability, and can contribute to emission-free realization.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a diaphragm valve according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the diaphragm valve according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diaphragm valve according to one embodiment of the present invention. It is the bottom view which abbreviate
  • a diaphragm valve 10 is configured such that all of the constituent members are made of metal (all metal), and a pressure gas inflow passage 11 a and an outflow passage 11 b are formed.
  • a bonnet 14 that slidably holds 13, a second diaphragm 15 disposed opposite to the other end of the stem 13, and formed on the back side of the second diaphragm 15 to slide the stem 13 by varying the internal pressure.
  • the working gas chamber 16 that opens and closes the valve seat 11c by the first diaphragm 12, and the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 Flow path 11a, and 11b and the operating gas chamber 16 and isolated by the vent chamber 17, and a.
  • the first and second diaphragms 12 and 15 form the vent chamber 17 that is isolated from the inflow passage 11a, the outflow passage 11b, and the working gas chamber 16, so that the first diaphragm 12 or the Even when the second diaphragm 15 is damaged, the pressure gas (for example, process gas and reaction gas) flowing in the inflow / outflow passages 11a and 11b and the working gas (for example, air) flowing in the working gas chamber 16 are not removed from the vent chamber 17. It is possible not only to adopt an emission-free structure that emits via the gas, but also to make it possible to cope with an extremely high temperature environment by using the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 as metal.
  • the pressure gas for example, process gas and reaction gas
  • the working gas for example, air
  • a diaphragm holder 19 that forms a second working gas chamber 18 that holds the second diaphragm 15 in close contact and communicates with the working gas chamber 16 with the second diaphragm 15, and a working gas flow path formed in the bonnet 14.
  • a cover 21 that forms a working gas chamber 16 communicating with the bonnet 14 and the diaphragm holder 19. The working gas chamber 16 and the vent chamber 17 are sealed by sealing between the bonnet 14 and the diaphragm holder 19. It is isolated.
  • the working gas chamber 16 can be divided into the second working gas chamber 18 to easily secure a sealing structure (isolation) around the working gas chamber 16 and to facilitate the assembly work. it can.
  • the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 are formed into a substantially dome shape made of metal and the concave and convex directions are the same, so that the deformation of each of the metal diaphragms 12 and 15 is made by one stem 13. It can be done easily.
  • the diameter of the first diaphragm 12 is smaller than the diameter of the second diaphragm 15, it is possible to ensure a large pressure on the operating side with respect to the stem 13 and to open and close the valve seat 11 c by the first diaphragm 12. Can be given greatly.
  • the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 are unexpectedly closed by the convex direction of the first diaphragm 12 by arranging the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 so as to protrude in the direction in which the first diaphragm 12 opens with respect to the valve seat 11c. It is possible to easily return the first and second diaphragms 12 and 15 from the open state to the closed state while suppressing the valve from being opened.
  • a separate communication hole is formed in the bonnet 14 for the vent chamber 17 located on the first diaphragm 12 side and the second diaphragm 15 side. Without being able to communicate, the bonnet 14 and the stem 13 can communicate with each other, and dust particles generated due to the sliding displacement of the stem 13 can be discharged from the vent chamber 17.
  • the diaphragm holders 19, 22 exist around the front and back of the second diaphragm 15.
  • the heat storage and heat absorption effects of 22 can suppress the heat storage in the second diaphragm 15.
  • valve body 11 and the bonnet 14 are connected to each other by a plurality of bolts 24 while ensuring airtightness by disposing a metal O-ring 23.
  • the inflow / outflow passages 11 a and 11 b, the vent chamber 17, and the working gas flow path 20 are supplied and discharged through ports 25, 26, 27, and 28.
  • the valve body 11 is an integrally molded product made of metal, and a port 24 projects from the bottom surface (in FIG. 1), and an inflow passage 11a is formed on the center line including the port 24. Further, a port 25 is projectingly connected to the side surface.
  • the valve seat 11c may be completely integrated with the valve body 11, or may be composed of other materials (for example, a heat-resistant non-metallic member such as PCTFE, PFA, PI, etc.). A material having a lower hardness than the diaphragm 12 (for example, SUS316L) is preferable.
  • the first diaphragm 12 is formed, for example, with cobalt nickel or nickel chrome as a main component.
  • the diameter, thickness, etc. of the 1st diaphragm 12 are suitably used according to the material used, a valve function, etc.
  • the periphery of the back surface side of the first diaphragm 12 is connected to the bonnet 14 in a sealed state by welding. Thereby, the 1st diaphragm 12 can isolate the vent chamber 17 and the inflow / outflow path 11a, 11b of the back surface side.
  • the bonnet 14 is arranged with the stem 13 at the center, and the ports 26 and 27 are projectingly connected from the left and right symmetrical positions. Further, since the working air chamber 16 (second working gas chamber 18) and the vent chamber 17 communicate with the front and back sides of the second diaphragm 15, respectively, at least the periphery of the back surface side of the second diaphragm 15, the diaphragm holder 19, and It is preferable that the diaphragm holder 19 and the bonnet 14 are connected in close contact.
  • the second diaphragm 15 is formed, for example, with cobalt nickel or nickel chrome as a main component.
  • the diameter, thickness, etc. of the 2nd diaphragm 15 use an appropriate thing according to the material used, a valve function, etc.
  • the periphery on the front surface side and the periphery on the back surface side of the second diaphragm 15 are connected to the diaphragm holder 19 and the second diaphragm holder 22 in a sealed state by welding. Thereby, the 2nd diaphragm 15 can isolate the vent chamber 17 of the surface side, and the 2nd working gas chamber 18 of the back surface side.
  • the second diaphragm holder 22 is arranged around the back surface side of the second diaphragm 15, the heat generated when the periphery of the front surface side and the back surface side of the second diaphragm 15 is welded to the diaphragm holders 19 and 22 is increased. It is possible to make it difficult for the two diaphragms 15 to store heat.
  • the working gas chamber 16 is secured to the outside by welding the open peripheral edge of the cover 21 to the bonnet 14.
  • the working gas chamber 16 is divided by the diaphragm holder 19 in communication with the second working gas chamber 18, but the vent chamber is formed by the close contact (welding) between the second diaphragm 15 and the respective diaphragm holders 19 and 22. The airtightness between the two is ensured.
  • the vent chamber 17 uses a sealed space between the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15, and the closed space between the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 serves as a dedicated communication hole for the bonnet 14. Without being formed, the stem 13 and the bonnet 14 are communicated with each other. At this time, either the outer periphery of the stem 13 or the inner periphery of the bonnet 14 may be formed in an uneven shape in a spline shape.
  • the second working gas chamber 18 communicates with the working gas chamber 16 through a communication hole 19 a formed at the approximate center of the diaphragm holder 19, and is welded and fixed to the bonnet 14.
  • the second diaphragm 15 is deformed by the working air supplied via the stem 13 and the stem 13 is displaced downward in the figure.
  • the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 are arranged in the same direction so as to be convex in the valve opening direction with respect to the valve seat 11c. Therefore, when the stem 13 is displaced downward in the figure to close the valve, the working air supplied through the working gas flow path 20, that is, the internal pressure of each working gas chamber 16, 18 is increased. As a result, the first diaphragm 12 is deformed so as to protrude downward in the figure and the stem 13 is displaced downward in the figure. At the same time, the second diaphragm 15 is deformed so as to protrude downward in the figure and the valve seat 11c is closed. I speak. On the other hand, the stem 13 is displaced upward in the figure by the return force of the diaphragms 12 and 15 just by stopping the supply of the working gas to the working gas chambers 16 and 18, and at the same time the valve opening state is established. can do.
  • the second diaphragm holder 22 is mainly used to absorb heat from the second diaphragm 15 when the second diaphragm 15 is fixed to the diaphragm holder 19 by welding to suppress heat storage in the second diaphragm 15. Therefore, the size (radial width), thickness, cross-sectional shape, and the like are arbitrary depending on the material to be used.
  • the metal O-ring 23 is interposed between the valve body 11 and the bonnet 14 and functions to seal between the inflow / outflow passages 11a and 11b and the outside. Note that the material of the metal O-ring 22 can be determined according to the service temperature of the diaphragm valve 10.
  • the port 25 is connected to a pressure gas supply source, the port 26 is connected to a discharge destination of the pressure gas (for example, a film forming chamber of the MOCVD apparatus), and the port 27 is a working gas supply source (for example, an operation valve such as an air pump,
  • the port 28 is connected to an arbitrary discharger or the like.
  • the pressure gas and the working gas can be recovered from the vent chamber 17 via the port 28 to an arbitrary discharger or the like.
  • dust particles generated due to sliding of the stem 13 and heat generation (for example, 350 ° C. or higher) can be collected.
  • the diaphragm valve 10 When the diaphragm valve 10 is assembled, for example, a unit state in which the first diaphragm 12 is welded and fixed to the bonnet 14, the stem 13 is inserted into the bonnet 14, and the second diaphragm 15 is previously welded to the diaphragm holders 19 and 22. Then, after the diaphragm holder 19 and the bonnet 14 are fixed by welding, the cover 21 and the bonnet 14 are fixed by welding.
  • valve body 11 and the bonnet 14 are coupled by fastening a plurality of bolts 24, but they may be fixed in a sealed state by welding.
  • the diaphragm 10 of the present invention can be used in an ultra-high temperature environment of 450 ° C., for example, in combination with the fact that each component member has an all-metal configuration and is fixed by welding. Not only can it contribute to free, but it can also suppress external leakage at that time (for example, 5.0 ⁇ 10-12 Pa-m3 / sec), and the generation of semiconductor materials (La, Y, etc.) It can be used in various fields such as process development, high-temperature sublimation material supply process development for organic EL materials (such as Alq3), and high-purity fluid supply systems in aerospace, space, nuclear power, and other vacuum environments. can do.
  • the flow paths 11a and 11b and the working gas chamber 16 are formed in an isolated state so as to sandwich the stem 13 between the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15.
  • the vent chamber 17 between the first diaphragm 12 and the second diaphragm 15 including the stem 13 an all-metal diaphragm can be realized, and the hermeticity is high and the emission can be contributed to. .
  • a diaphragm valve that can cope with an ultra-high temperature environment, can improve external leakage performance and reliability, and can contribute to the realization of emission-free. can do.

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Abstract

　超高温環境化対応を可能とし、外部リーク性能並びに信頼性を向上することができ、エミッションフリーの実現に貢献することができるダイヤフラムバルブを提供する。 　圧力ガスの流入通路１１ａと流出通路１１ｂとが形成されたバルブボディ１１と、流入通路１１ａの出口に形成された弁座１１ｃに対向配置された第１ダイヤフラム１２と、第１ダイヤフラム１２を挟んで一端が弁座１１ｃに対向配置されたステム１３と、ステム１３を摺動可能に保持したボンネット１４と、ステム１３の他端と対向配置された第２ダイヤフラム１５と、第２ダイヤフラム１５の裏面側に形成されて内圧を可変することによってステム１３を摺動させて第１ダイヤフラム１２による弁座１１ｃの開閉を操作する作動気体室１６と、第１，第２ダイヤフラム１２，１５とによって各流路１１ａ，１１ｂ及び作動気体室１６と隔絶されたベント室１７と、を備えている。

Description

ダイヤフラムバルブ
　本発明は、流体を遮断若しくは流量調整するバルブであり、特に、弁外部リークを極限まで低減させると共に、接ガス（液）部に樹脂を一切使用しない超高洗浄・耐高温用のダイヤフラムバルブに関する。
特開２００７－６４３３３号公報
　近年、半導体メモリ装置等の各種半導体装置やＦＰＤ（フラットパネル　ディスプレイ）装置を製造するための装置として、例えば、ＭＯＣＶＤ用切替バルブといったように、流体を遮断若しくは流量調整するバルブ、特に、弁外部リークを極限まで低減させると共に、接ガス部に樹脂を一切使用しない超高洗浄・耐高温用のダイヤフラムバルブの要望がある（例えば、特許文献１参照）。
　また、このようなダイヤフラムバルブは、特に、Ｌａ（ランタン）やＰｒ（プラセオジム）といったレアメタルを使用したＨｉｇｈ－Ｋ膜や、Ｐｂ（鉛）を使用した強誘電体膜（例えば、ＰＺＴ）等の反応性が高く、高温且つ温度管理が難しい成膜材料の遮断若しくは流量制御に利用されている。
　この際、バルブ全体が２５０℃以上（特に、３００℃以上）の高温環境下や真空環境下での利用を考慮した構造を採用した超高洗浄・耐高温用のダイヤフラムバルブが近年の成膜技術等で用いられている。
　図４は、このような高洗浄・高温用のダイヤフラムバルブの一例を示し、圧力ガスの流入通路１ａと流出通路１ｂとが形成されたバルブボディ１と、流入通路１ａの出口に形成された弁座１ｃに対向配置されたダイヤフラム２と、ダイヤフラム２を挟んで弁座１ｃに対向配置されたダイヤフラム変形部材３と、ダイヤフラム変形部材３を摺動可能に保持すると共にダイヤフラム２の裏面側周囲をダイヤフラム変形部材３とは独立して押し付けるダイヤフラム押し付け固定部材４と、ダイヤフラム押し付け固定部材４を保持したボンネット５と、弁駆動部６と、を備え、バルブボディ１とダイヤフラム２とは、ダイヤフラム押し付け固定部材４を介してボンネット５に具備したネジ（図示せず）の出力で押し付けられることによって外部リークを低減するように接続固定されている。
　弁駆動部６は、ボンネット５を介してバルブボディ１と接続固定されている。ダイヤフラム２による弁座１ｃの開閉動作は、ダイヤフラム２にダイヤフラム変形部材３を介して弁駆動部６の動作を伝達することで行う。
　ところが、上記の如く構成されたダイヤフラムバルブにあっては、例えば、弁駆動部６で樹脂性部材（例えば、Ｏリング、ゴム製ダイヤフラム、フッ素樹脂を含んだ軸受等）を使用していると、ダイヤフラムバルブとしての耐用温度、即ち、最高使用温度が使用している樹脂性部材の耐熱温度以下となるように低く設定する必要がある。
　また、バルブボディ１とダイヤフラム２との間の外部シール部は、外部リークを低減するように接続固定されているが、例えば、３００℃を超える超高温環境化においては部品材料の機械的性質（例えば、線膨張係数、硬度、強度等）の差や変化が大きくなるために、外部リーク性能を維持することが困難であるであるという問題も生じていた。
　さらに、ボンネット５の内部及び弁駆動部６の一部は、外部と連通する構造となっており、真空中等のエミッションフリーが必要な環境下での使用が困難であるという問題も生じていた。
　また、ダイヤフラム変形部材３とダイヤフラム押し付け固定部材４との摺動部分のパーティクル（発塵）が外部に放出され易いという問題も生じていた。
　そこで、本発明は、上記事情を考慮し、超高温環境化対応を可能とし、外部リーク性能並びに信頼性を向上することができ、しかも、エミッションフリーの実現に貢献することができるダイヤフラムバルブを提供することを目的とする。
　本発明のダイヤフラムバルブは、圧力ガスの流入通路と流出通路とが形成されたバルブボディと、前記流入通路の出口又は前記流出通路の入口に形成された弁座に対向配置された第１ダイヤフラムと、該第１ダイヤフラムを挟んで一端が前記弁座に対向配置されたステムと、該ステムを摺動可能に保持したボンネットと、前記ステムの他端と対向配置された第２ダイヤフラムと、該第２ダイヤフラムの裏面側に形成されて内圧を可変することによって前記ステムを摺動させて前記第１ダイヤフラムによる前記弁座の開閉を操作する作動気体室と、前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムとによって前記各流路及び前記作動気体室と隔絶されたベント室と、を備えることを特徴とする。
　請求項１に記載の構成によれば、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムとによって流入通路と流出通路及び作動気体室と隔絶されたベント室が形成されることにより、経年劣化等によって第１ダイヤフラム又は第２ダイヤフラムが破損した場合であっても、流入出通路に流れる圧力ガスや作動気体室に流れる作動気体はベント室を経由して放出するエミッションフリー構造を採用することができるばかりでなく、第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムをメタル使用とすることにより超高温環境化対応を可能とすることができる。
　また、請求項２に記載のダイヤフラムバルブは、前記第２ダイヤフラムを密着状態で保持し且つ該第２ダイヤフラムとで前記作動気体室と連通する第２作動気体室を形成するダイヤフラムホルダと、前記ボンネットに形成された作動気体流路と連通する前記作動気体室を前記ボンネットと前記ダイヤフラムホルダとで形成するカバーと、を備え、前記ボンネットと前記ダイヤフラムホルダとの間を密閉することで前記作動気体室と前記ベント室とが隔絶されていることを特徴とする。
　請求項２に記載の構成によれば、作動気体室を２室に分割して作動気体室周辺の密閉構造（隔絶化）を容易に確保することができ、しかも、組み付け作業を容易に行うことができる。
　さらに、請求項３に記載のダイヤフラムバルブは、前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムとがメタル製の略ドーム形状とされると共にその凹凸向きが同じとされていることを特徴とする。
　請求項３に記載の構成によれば、メタル製の各ダイヤフラムの変形を一つのステムによって容易に行うことができる。
　また、請求項４に記載のダイヤフラムバルブは、前記第１ダイヤフラムの直径は前記第２ダイヤフラムの直径よりも小径であることを特徴とする。
　請求項４に記載の構成によれば、ステムに対する作動側の圧力を大きく確保することができると共に、第１ダイヤフラムによる弁座の開閉圧力を大きく与えることができる。
　請求項５に記載のダイヤフラムバルブは、前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムとは、前記弁座に対して前記第１ダイヤフラムが開弁する方向に凸向きに配置されていることを特徴とする。
　請求項５に記載の構成によれば、ダイヤフラムの凸方向によって不測に閉弁されることを抑制すると共に、開弁状態から閉弁状態へとダイヤフラムを容易に復帰させることができる。
　しかも、請求項６に記載のダイヤフラムバルブは、前記ボンネットと前記ステムとの間を前記ベント室の一部として利用していることを特徴とする。
　請求項６に記載の構成によれば、第１ダイヤフラム側と第２ダイヤフラム側とに位置するベント室をボンネットに別途連通孔を形成すること無くボンネットとステムとの間を利用して連通することができるばかりでなく、ステムの摺動変位等に伴って発生した発塵パーティクルをベント室から排出することができる。
　請求項７に記載のダイヤフラムバルブは、前記第２ダイヤフラムの表面側周囲には、環状の第２ダイヤフラムホルダが設けられていることを特徴とする。
　請求項７に記載のダイヤフラムバルブによれば、第２ダイヤフラムの表裏周囲に各ダイヤフラムホルダが存在することから、各ダイヤフラムホルダの放熱・吸熱効果によって第２ダイヤフラムへの蓄熱を抑制することができる。
　本発明のダイヤフラムバルブは、超高温環境化対応を可能とし、外部リーク性能並びに信頼性を向上することができ、しかも、エミッションフリーの実現に貢献することができる。
本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの要部の断面図である。 本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの正面図である。 本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの一部を省略した底面図である。 従来のダイヤフラムバルブの一部を省略した要部の断面図である。
　１１…バルブボディ
　　　１１ａ…流入通路
　　　１１ｂ…流出通路
　　　１１ｃ…弁座
　１２…第１ダイヤフラム
　１３…ステム
　１４…ボンネット
　１５…第２ダイヤフラム
　１６…作動気体室
　１７…ベント室
　１８…第２作動気体室
　１９…ダイヤフラムホルダ
　２０…作動気体流路
　２１…カバー
　２２…第２ダイヤフラムホルダ
　２３…メタルＯリング
　２４…ボルト
　２５…ポート
　２６…ポート
　２７…ポート
　２８…ポート
　次に、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブについて、図面を参照して説明する。
　図１は本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの要部の断面図、図２は本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの正面図、図３は本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブの一部を省略した底面図である。
　図１に示すように、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムバルブ１０は、その構成部材の全てがメタル製（オールメタル）であり、圧力ガスの流入通路１１ａと流出通路１１ｂとが形成されたバルブボディ１１と、流入通路１１ａの出口に形成された弁座１１ｃに対向配置された第１ダイヤフラム１２と、第１ダイヤフラム１２を挟んで一端が弁座１１ｃに対向配置されたステム１３と、ステム１３を摺動可能に保持したボンネット１４と、ステム１３の他端と対向配置された第２ダイヤフラム１５と、第２ダイヤフラム１５の裏面側に形成されて内圧を可変することによってステム１３を摺動させて第１ダイヤフラム１２による弁座１１ｃの開閉を操作する作動気体室１６と、第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５とによって各流路１１ａ，１１ｂ及び作動気体室１６と隔絶されたベント室１７と、を備えている。
　このように、第１，第２ダイヤフラム１２，１５によって、流入通路１１ａと流出通路１１ｂ及び作動気体室１６と隔絶されたベント室１７が形成されることにより、経年劣化等によって第１ダイヤフラム１２又は第２ダイヤフラム１５が破損した場合であっても、流入出通路１１ａ，１１ｂに流れる圧力ガス（例えば、プロセスガスや反応ガス）や作動気体室１６に流れる作動気体（例えば、空気）はベント室１７を経由して放出するエミッションフリー構造を採用することができるばかりでなく、第１ダイヤフラム１２及び第２ダイヤフラム１５をメタル使用とすることにより超高温環境化対応を可能とすることができる。
　また、第２ダイヤフラム１５を密着状態で保持し且つ第２ダイヤフラム１５とで作動気体室１６と連通する第２作動気体室１８を形成するダイヤフラムホルダ１９と、ボンネット１４に形成された作動気体流路２０と連通する作動気体室１６をボンネット１４とダイヤフラムホルダ１９とで形成するカバー２１と、を備え、ボンネット１４とダイヤフラムホルダ１９との間を密閉することで作動気体室１６とベント室１７とが隔絶されている。
　従って、作動気体室１６を第２作動気体室１８とで分割して作動気体室１６の周辺の密閉構造（隔絶化）を容易に確保することができ、しかも、組み付け作業を容易に行うことができる。
　この際、第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５とがメタル製の略ドーム形状とされると共にその凹凸向きが同じとすることにより、メタル製の各ダイヤフラム１２，１５の変形を一つのステム１３によって容易に行うことができる。
　また、第１ダイヤフラム１２の直径は第２ダイヤフラム１５の直径よりも小径とすることにより、ステム１３に対する作動側の圧力を大きく確保することができると共に、第１ダイヤフラム１２による弁座１１ｃの開閉圧力を大きく与えることができる。
　この際、第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５とは、弁座１１ｃに対して第１ダイヤフラム１２が開弁する方向に凸向きに配置することにより、第１ダイヤフラム１２の凸方向によって不測に閉弁されることを抑制すると共に、開弁状態から閉弁状態へと第１，第２ダイヤフラム１２，１５を容易に復帰させることができる。
　さらに、ボンネット１４とステム１３との間をベント室１７の一部として利用することにより、第１ダイヤフラム１２側と第２ダイヤフラム１５側とに位置するベント室１７をボンネット１４に別途連通孔を形成すること無くボンネット１４とステム１３との間を利用して連通することができるばかりでなく、ステム１３の摺動変位等に伴って発生した発塵パーティクルをベント室１７から排出することができる。
　しかも、第２ダイヤフラム１５の表面側周囲には、環状の第２ダイヤフラムホルダ２２を設けることにより、第２ダイヤフラム１５の表裏周囲に各ダイヤフラムホルダ１９，２２が存在することから、各ダイヤフラムホルダ１９，２２の放熱・吸熱効果によって第２ダイヤフラム１５への蓄熱を抑制することができる。
　尚、バルブボディ１１とボンネット１４との間は、メタルＯリング２３を配置することによって気密性が確保されると共に、複数のボルト２４によって連結されている。また、流入出通路１１ａ，１１ｂ、ベント室１７、作動気体流路２０は、ポート２５，２６，２７，２８を経由して気体供給・排出される。
　以下、本発明のダイヤフラムバルブ１０を詳細に説明する。
　バルブボディ１１は、メタル製の一体成形品であり、その底面（図１において）からポート２４が突出され、そのポート２４を含む中心線上に流入通路１１ａが形成されている。また、その側面にはポート２５が突出接続されている。尚、弁座１１ｃは、バルブボディ１１と完全一体でも良いし、他の材質（例えば、ＰＣＴＦＥ，ＰＦＡ，ＰＩ等の耐熱性非金属部材で構成しても良い。この際、弁座１１ｃは第１ダイヤフラム１２よりも硬度の低い材質（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ等）が好ましい。
　第１ダイヤフラム１２は、例えば、コバルトニッケルやニッケルクロムを主成分として成形されている。尚、第１ダイヤフラム１２の直径や肉厚等は、使用される材質や弁機能等に応じて適宜のものが用いられる。また、第１ダイヤフラム１２の裏面側周囲は、ボンネット１４に溶接により密閉状態で接続されている。これにより、第１ダイヤフラム１２は、その裏面側のベント室１７と流入出通路１１ａ，１１ｂとを隔絶することができる。
　ボンネット１４は、ステム１３を中心に配置すると共に、その左右対称位置からポート２６，２７を突出接続している。また、作動空気室１６（第２作動気体室１８）とベント室１７とは、第２ダイヤフラム１５の表裏側にそれそれ連通するため、少なくとも、第２ダイヤフラム１５の裏面側周囲とダイヤフラムホルダ１９及びダイヤフラムホルダ１９とボンネット１４とは、密着状態で接続されるのが好ましい。
　第２ダイヤフラム１５は、第１ダイヤフラム１２と同様に、例えば、コバルトニッケルやニッケルクロムを主成分として成形されている。尚、第２ダイヤフラム１５の直径や肉厚等は、使用される材質や弁機能等に応じて適宜のものが用いられる。また、第２ダイヤフラム１５の表面側周囲及び裏面側周囲は、ダイヤフラムホルダ１９及び第２ダイヤフラムホルダ２２に溶接により密閉状態で接続されている。これにより、第２ダイヤフラム１５は、その表面側のベント室１７と裏面側の第２作動気体室１８とを隔絶することができる。尚、第２ダイヤフラム１５の裏面側周囲に第２ダイヤフラムホルダ２２を配置したことにより、第２ダイヤフラム１５の表面側周囲及び裏面側周囲を各ダイヤフラムホルダ１９，２２に溶接する際、その熱を第２ダイヤフラム１５に蓄熱させ難くすることができる。
　作動気体室１６は、カバー２１の開放周縁部をボンネット１４に溶接することによって外部との気密性が確保されている。また、作動気体室１６は、ダイヤフラムホルダ１９によって第２作動気体室１８と連通状態で分割されているが、上述した第２ダイヤフラム１５と各ダイヤフラムホルダ１９，２２との密着（溶接）によってベント室１７との間の気密性が確保されている。
　ベント室１７は、第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５との間の密閉空間を利用しており、その第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５との間の密閉空間をボンネット１４に専用の連通孔を形成すること無く、ステム１３とボンネット１４との間を利用して連通している。この際、ステム１３の外周又はボンネット１４の内周の何れかをスプライン状に凹凸形成しても良い。
　第２作動気体室１８は、ダイヤフラムホルダ１９の略中心に形成された連通孔１９ａを介して作動気体室１６と連通されており、ボンネット１４に溶接固定されていることにより、作動気体流路２０を介して供給された作動空気によって第２ダイヤフラム１５を変形させ、ステム１３を図示下方へと変位させる。
　この際、第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５とは、弁座１１ｃに対して開弁方向に凸となるように同じ向きで配置されている。従って、ステム１３を図示下方へと変位させて閉弁状態とする際には、作動気体流路２０を介して供給された作動空気、即ち、各作動気体室１６，１８の内圧を高くすることによって第１ダイヤフラム１２が図示下向きに凸となるように変形してステム１３を図示下方へと変位させると同時に、第２ダイヤフラム１５が図示下向きに凸となるように変形して弁座１１ｃを閉弁する。また、これとは逆に、作動気体室１６，１８への作動気体の供給を停止するだけで、各ダイヤフラム１２，１５の復帰力によってステム１３を図示上方へと変位させると同時に開弁状態とすることができる。
　第２ダイヤフラムホルダ２２は、主として第２ダイヤフラム１５をダイヤフラムホルダ１９に溶接固定する際に、その熱を吸熱して第２ダイヤフラム１５への蓄熱を抑制するために用いられている。そのため、その大きさ（径方向幅）や厚さ並びに断面形状等は、使用する材料に応じて任意である。
　メタルＯリング２３は、バルブボディ１１とボンネット１４との間に介装され、流入出通路１１ａ，１１ｂと外部との間を密閉する機能を果たしている。尚、メタルＯリング２２の材質は、ダイヤフラムバルブ１０の耐用温度に応じて決定することができる。
　ポート２５は圧力ガスの供給源に接続され、ポート２６は圧力ガスの放出先（例えば、ＭＯＣＶＤ装置の成膜室）に接続され、ポート２７は作動気体供給源（例えば、エアポンプ等の作動弁やソレノイド等）に接続され、ポート２８は任意の放出器等に接続されている。
　これにより、第１ダイヤフラム１２又は第２ダイヤフラム１５が破損した場合であっても、その圧力ガスや作動気体は、ベント室１７からポート２８を経由して任意の放出器等に回収することができ、エミッションフリーに貢献することができる。また、ステム１３の摺動や発熱（例えば、３５０℃以上）に伴って発生する発塵パーティクルを回収することができる。
　尚、ダイヤフラムバルブ１０を組み立てる場合、例えば、ボンネット１４に第１ダイヤフラム１２を溶接固定した後、ステム１３をボンネット１４に挿入し、予め第２ダイヤフラム１５を各ダイヤフラムホルダ１９，２２に溶接したユニット状態で、ダイヤフラムホルダ１９とボンネット１４とを溶接固定したうえで、カバー２１とボンネット１４とを溶接固定する。
　この際、バルブボディ１１とボンネット１４とは、複数のボルト２４の締結によって結合されているが、これらを溶接によって密閉状態で固定しても良い。
　従って、各構成部材をオールメタル構成とすると共にこれらを溶接固定したことと相俟って、本発明のダイヤフラム１０は、例えば、４５０℃の超高温環境下での使用を可能とし得て、エミッションフリーに貢献することができるばかりでなく、その際の外部リークを抑制（例えば、５．０×１０－１２Ｐａ－ｍ３／ｓｅｃ）することができ、次々世代の半導体材料（Ｌａ，Ｙ等）のプロセス開発用や、有機ＥＬ材料（Ａｌｑ３等）の高温昇華型材料の供給系プロセス開発用、航空・宇宙・原子力等の真空環境での高純度流体供給系等の各種分野での使用を可能とすることができる。
　このように、本発明のダイヤフラムバルブ１０によれば、第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５とによってステム１３を挟むように流路１１ａ，１１ｂと作動気体室１６とを隔絶状態で形成すると共に、そのステム１３を含む第１ダイヤフラム１２と第２ダイヤフラム１５との間にベント室１７を形成したことにより、オールメタル構成のダイヤフラムを実現すると共に、密閉性が高く且つエミッションフリーに貢献することができる。
　以上説明したように、本発明によれば、超高温環境化対応を可能とし、外部リーク性能並びに信頼性を向上することができ、しかも、エミッションフリーの実現に貢献することができるダイヤフラムバルブを提供することができる。

Claims (7)

  1. 圧力ガスの流入通路と流出通路とが形成されたバルブボディと、前記流入通路の出口又は前記流出通路の入口に形成された弁座に対向配置された第１ダイヤフラムと、該第１ダイヤフラムを挟んで一端が前記弁座に対向配置されたステムと、該ステムを摺動可能に保持したボンネットと、前記ステムの他端と対向配置された第２ダイヤフラムと、該第２ダイヤフラムの裏面側に形成されて内圧を可変することによって前記ステムを摺動させて前記第１ダイヤフラムによる前記弁座の開閉を操作する作動気体室と、前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムとによって前記各流路及び前記作動気体室と隔絶されたベント室と、を備えることを特徴とするダイヤフラムバルブ。
  2. 前記第２ダイヤフラムを密着状態で保持し且つ該第２ダイヤフラムとで前記作動気体室と連通する第２作動気体室を形成するダイヤフラムホルダと、前記ボンネットに形成された作動気体流路と連通する前記作動気体室を前記ボンネットと前記ダイヤフラムホルダとで形成するカバーと、を備え、前記ボンネットと前記ダイヤフラムホルダとの間を密閉することで前記作動気体室と前記ベント室とが隔絶されていることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
  3. 前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムとがメタル製の略ドーム形状とされると共にその凹凸向きが同じとされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイヤフラムバルブ。
  4. 前記第１ダイヤフラムの直径は前記第２ダイヤフラムの直径よりも小径であることを特徴とする請求項３に記載のダイヤフラムバルブ。
  5. 前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムとは、前記弁座に対して前記第１ダイヤフラムが開弁する方向に凸向きに配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のダイヤフラムバルブ。
  6. 前記ボンネットと前記ステムとの間を前記ベント室の一部として利用していることを特徴
    とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のダイヤフラムバルブ。
  7. 前記第２ダイヤフラムの表面側周囲には、環状の第２ダイヤフラムホルダが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のダイヤフラムバルブ。
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