JP7660891B2 - Flow control valve seat and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体の製造工程において、液体原料を気化するのに用いられる気化装置に設置された流量制御バルブの弁座とその製造方法に関する。 The present invention relates to a valve seat for a flow control valve installed in a vaporizer used to vaporize liquid raw materials, for example, in the semiconductor manufacturing process, and a method for manufacturing the same.
流量制御バルブは多方面に使用されており、その1つの例を示すと、半導体製造プロセスの原料供給量の制御に適用されている。半導体製造プロセスを例に採れば、近年、液体原料の質量流量制御を行う流量制御バルブとして、例えばALD(Atomic Layer Deposition)などへの適用が求められている。このような流量制御バルブには「常時閉型」が一般的に使用される。弁の開閉機構としては、一般的に、金属製の弁座に対してばね性を有するダイヤフラムが接離して弁座を開閉するようになっている。 Flow control valves are used in many areas, one example being their application in controlling the supply of raw materials in the semiconductor manufacturing process. Taking the semiconductor manufacturing process as an example, in recent years, there has been demand for flow control valves to control the mass flow rate of liquid raw materials in processes such as ALD (Atomic Layer Deposition). Such flow control valves are generally of the "normally closed" type. The valve opening and closing mechanism generally involves a springy diaphragm that moves in and out of contact with a metal valve seat to open and close the valve seat.
ダイヤフラムの弁開閉駆動部としては、一般的にはソレノイドが用いられてきたが、より正確な質量流量制御を実現するために、最近では立ち上がり、立下りが速く、流量の切り替えを短時間のうちに行うことが要求されるようになってきた。そのために、電圧のオン・オフと同時に伸縮するピエゾ素子が弁開閉駆動部品として採用された。その結果、流量制御バルブはパルス状の制御信号によって制御バルブを開閉できるようなった。ピエゾ素子を用いた「常時閉型」の流体制御バルブとしては、特許文献1に記載されたような制御バルブがある。
Solenoids have generally been used as the diaphragm valve opening and closing actuator, but in order to achieve more accurate mass flow control, there has recently been a demand for faster rise and fall times and for flow rate switching to be performed in a short period of time. For this reason, piezoelectric elements that expand and contract at the same time as voltage is turned on and off have been adopted as the valve opening and closing actuator. As a result, flow control valves can now be opened and closed using pulsed control signals. An example of a "normally closed" fluid control valve that uses a piezoelectric element is the control valve described in
特許文献1に記載の「常時閉型」の流体制御バルブには、バルブ本体の上面に円筒状部材が固定され、この円筒状部材内に弁棒が設けられている。弁棒はその一方の側面から他方の側面に至る縦長長方形の貫通孔が設けられている。そして、この貫通孔の底部には一方の側面から他方の側面に貫通するブリッジが設けられ、ブリッジと貫通孔の天井面との間にはピエゾ素子が嵌め込まれている。ピエゾ素子の伸縮により、ブリッジを基準に弁棒が昇降する。そして、前記円筒状部材の天井面と弁棒の上端段部との間に押圧ばねが介在されている。この押圧ばねがバルブ本体に設けたダイヤフラムを介して弁棒を弁座側に押圧し「閉状態」としている。金属製の弁座へのダイヤフラムの押圧力は、上記押圧ばねの弾発力による。
In the "normally closed" fluid control valve described in
弁棒内の空間内にピエゾ素子が設けられている。上記のように該素子の上面は弁棒の空間の上部内面(天井面)に当接させと共に素子の下面を、バルブ本体に固定されピエゾ素子の長さ変化の基準となるブリッジに当接させ、前記素子に電圧を印加することにより弁棒を上方に押上げることでダイヤフラムを弁座から離間させて「開状態」とするものである。 A piezoelectric element is provided in the space inside the valve stem. As described above, the upper surface of the element is in contact with the upper inner surface (ceiling surface) of the space inside the valve stem, and the lower surface of the element is in contact with a bridge that is fixed to the valve body and serves as a reference for the change in length of the piezoelectric element. By applying a voltage to the element, the valve stem is pushed upward, separating the diaphragm from the valve seat and entering the "open state."
流量制御バルブが、半導体製造プロセスで用いられる質量流量制御バルブであって、供給される原料が厳密に質量流量制御された液体原料である場合、上記のように迅速な弁開閉が求められると同時に「閉止時」に液体原料の漏れが長期間にわたって発生しないことが重要である。 When the flow control valve is a mass flow control valve used in the semiconductor manufacturing process and the raw material being supplied is a liquid raw material whose mass flow rate is strictly controlled, it is necessary to open and close the valve quickly as described above, and at the same time, it is important that leakage of the liquid raw material does not occur for a long period of time when the valve is "closed."
このバルブでは金属製の弁座を用い、上記のように、ピエゾ素子のオン・オフでダイヤフラムを駆動し、オンで「常閉状態」から「開状態」に、オフで「開状態」から「閉状態」にするものであるが、オフで「開状態」から「閉状態」にする場合、押圧ばねの弾発力によってバネ性の大きいダイヤフラムを撓ませ、金属製の弁座の座面に押し当てて「閉状態」としている。金属製の弁座の場合、座面(弁座の表面)の、ダイヤフラムの接離面に対する平行度や座面の平滑度が「閉状態」における微小リーク防止に重要な要素となる。
また、押圧ばねの弾発力が弱い場合、「閉状態」における微小リークが発生するので、この微小リークを防ぐために押圧ばねの弾発力を強くすることになる。その結果、強い押圧ばねの弾発力によって長期間にわたる衝撃的な繰り返し打撃によってダイヤフラムより硬度の低い座面が次第に荒れ、これが「閉状態」における微小リーク発生の原因となっていた。
This valve uses a metal valve seat, and as described above, the diaphragm is driven by turning the piezoelectric element on and off, changing from the "normally closed state" to the "open state" when it is on, and from the "open state" to the "closed state" when it is off, but when changing from the "open state" to the "closed state" when it is off, the elastic force of the compression spring bends the diaphragm, which has a large springiness, and presses it against the seating surface of the metal valve seat to the "closed state." In the case of a metal valve seat, the parallelism of the seating surface (valve seat surface) to the contact and separation surface of the diaphragm and the smoothness of the seating surface are important factors in preventing minute leaks in the "closed state."
In addition, if the spring force of the pressure spring is weak, a small leak occurs in the "closed state", so the spring force of the pressure spring is made strong to prevent this small leak. As a result, the seating surface, which is softer than the diaphragm, gradually becomes rough due to repeated impacts over a long period of time caused by the strong spring force, which causes the small leak to occur in the "closed state".
そこで、発明者らは常時閉型流量制御バルブの弁座をバルブ本体から独立させて別体とし、その素材として、金属に代えて樹脂を選択した。この用途に使用される部材は高温と高機械的強度及耐薬品性が求められる。
高温化で弁開閉に耐える樹脂の1つとして、耐熱性に優れ、且つ強度の高い樹脂としてポリイミド樹脂がある。しかしながら、ポリイミド樹脂は耐吸湿性、耐水性及び耐薬品性に劣るため、半導体製造プロセス用の液体原料の内、水分との反応性が高いもの、水分を含むもの、又は腐食性(分解性)の高いものを扱う流量制御バルブの弁座に使用できないことが分かった。
Therefore, the inventors have made the valve seat of the normally closed flow control valve separate from the valve body and selected resin as the material for the valve seat instead of metal. The materials used for this purpose require high temperature, high mechanical strength, and chemical resistance.
Polyimide resin is one of the resins that can withstand valve opening and closing at high temperatures, and has excellent heat resistance and high strength. However, since polyimide resin is poor in moisture absorption resistance, water resistance, and chemical resistance, it has been found that it cannot be used for the valve seats of flow control valves that handle liquid raw materials for semiconductor manufacturing processes that are highly reactive with water, contain water, or are highly corrosive (degradable).
また、別の素材として、フッ素樹脂(例えば、四フッ化エチレン(以下、PTFEという)や、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体(以下、PFAという。))がある。これらは水や耐薬品性に優れ、硬さもポリイミド樹脂に比べて柔らかいため、ダイヤフラムとの密着性もよく、バルブの閉止性は極めて良好である。 Another material is fluororesin (for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) or a copolymer of polytetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene (PFA)). These have excellent resistance to water and chemicals, and are softer than polyimide resin, so they adhere well to the diaphragm and provide excellent valve closing properties.
しかしながら、フッ素樹脂は、熱膨張率が大きいため、フッ素樹脂で弁座全体を形成すると温度による弁座の体積変化が著しく、駆動量が小さいピエゾ素子をアクチュエータとして使用した場合は温度変化の影響を受けやすいという問題点もあることが分かった。 However, because fluororesin has a large coefficient of thermal expansion, it was found that if the entire valve seat was made of fluororesin, the volume of the valve seat would change significantly due to temperature, and if a piezoelectric element with a small driving force was used as an actuator, it would be susceptible to temperature changes.
本発明は、上記従来例の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的の第1は、硬度の大なダイヤフラムによる衝撃的な繰り返し打撃を長期間受け続けても接触表面に荒れや変形がなく、長期間の使用にあっても微小リークを生じるようなことがない流量制御バルブの弁座を提供することにあり、第2にはそのような弁座の製造方法を提供するにある。 The present invention was made in consideration of the problems of the above-mentioned conventional examples, and the first object of the present invention is to provide a valve seat for a flow control valve whose contact surface will not become rough or deformed even if it is subjected to repeated impacts from a hard diaphragm for a long period of time, and which will not cause micro-leaks even with long-term use, and the second object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a valve seat.
請求項1は、
液体原料Lが通過する弁室4に備えられ、ダイヤフラム5が接離する座面3zに開口する供給孔3jが設けられ、前記座面3zにダイヤフラム5が接離して液体原料Lの通過量を制御する流量制御バルブAの弁座3であって、
前記弁座3は、前記弁室4に設けられる台座部分3aと、前記台座部分3aの接合面3s1に接合され、前記ダイヤフラム5が接離するバルブシート部分3bとで構成され、
前記台座部分3aは耐食性金属製で、前記バルブシート部分3bとの接合面3s1に接合穴7aが形成され、
前記バルブシート部分3bはフッ素樹脂製で、前記台座部分3aとの接合面3s2には前記接合穴7aを埋める接合突起7tが形成され、
前記接合穴7aの入口7iの内径wiは、奥部7oの内径oiより小さく形成されていることを特徴とする。
a
The
The
The
The connecting
請求項2は、請求項1に記載した流量制御バルブAの弁座3において、
前記バルブシート部分3bのフッ素樹脂は、四フッ化エチレン又は四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体であることを特徴とする。
The fluororesin of the
請求項3は、請求項1に記載した流量制御バルブAの弁座3において、
前記弁座3は、前記弁室4から一体的に突設された台座部分3aと、前記台座部分3aの接合面3s1に接合され、前記ダイヤフラム5が接離するバルブシート部分3bとで構成されていることを特徴とする。
The third aspect of the present invention relates to a
The
請求項4は、請求項1に記載した流量制御バルブAの弁座3において、
前記弁座3は、前記弁室4に穿設された弁座収納孔4sに装着された台座部分3aと、前記台座部分3aの接合面3s1に接合され、前記ダイヤフラム5が接離するバルブシート部分3bとで構成されていることを特徴とする。
The
請求項5は、請求項1~4のいずれかに記載した流量制御バルブAの弁座3の製造方法であって、
耐食性金属を用いて前記台座部分3aを形成し、
前記台座部分3aの前記接合面3s1をレーザー照射して前記接合穴7aを前記接合面3s1に凹設し、
前記接合面3s1にバルブシート加工層3b1となるフッ素樹脂シートを載置し、
前記バルブシート加工層3b1であるフッ素樹脂シートを前記台座部分3aの接合面3s1に向けて加熱しつつ圧縮してフッ素樹脂シートの一部を前記接合穴7aに押し込み、前記接合面3s1上に前記接合穴7aに充填された前記接合突起7tを有するバルブシート部分3bを形成することを特徴とする。
The
The joining surface 3s1 of the
A fluororesin sheet that will become the valve seat processing layer 3b1 is placed on the joining surface 3s1,
The valve seat processing layer 3b1, which is a fluororesin sheet, is heated and compressed toward the joining surface 3s1 of the
請求項6は、請求項5に記載した流量制御バルブAの弁座3の製造方法であって、
前記バルブシート加工層3b1を圧縮して形成した圧縮層3b2を更に研磨して台座部分3aの接合面3s1にバルブシート部分3bを形成することを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention provides a method for manufacturing the
The valve seat processing layer 3b1 is compressed to form a compressed layer 3b2, which is then polished to form a
本発明に係る弁座3は、台座部分3aが耐食性金属製で、バルブシート部分3bがフッ素樹脂製のハイブリッド型である。ダイヤフラム5との密着性や液体原料Lに対する耐薬品性に優れるものの機械的強度に劣るバルブシート部分3bを耐食性金属製の台座部分3aが補強している。これにより、硬度の大なダイヤフラム5による衝撃的な繰り返し打撃を長期間受け続けても接触表面が荒れや変形がなく、長期間の使用にあっても微小リークを生じるようなことがない弁座3を実現できた。
The
しかも、両者の接合面3s1・3s2の全面において、接合穴7aを埋める接合突起7tがバルブシート部分3bに形成されており、この接合穴7aの形状は、接合穴7aの入口7iの内径wiが、奥部7oの内径oiより小さく形成されているので、接合突起7tが嵌め殺し状態となる。その結果、上記のような長期間の衝撃的な繰り返し打撃によってもバルブシート部分3bが台座部分3aから離脱するということがない。
Moreover, the
そして、バルブシート部分3bが四フッ化エチレン又は四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体で形成されておれば、上記効果を最大限に発揮させることが出来る。
The above effects can be maximized if the
以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。本発明の弁座3が適用される例としての液体原料気化装置の流量制御バルブAは、ベースブロック1と弁開閉機構部10とで構成されている。
ベースブロック1は、本実施例では、ベースブロック下部1a、及びベースブロック上部1bの2ブロックで構成されている。
そして、ベースブロック下部1aは、第1下部1a1とその上に取り付けられた第2下部1a2で構成されている。
The present invention will now be described in detail with reference to the illustrated embodiments. A flow control valve A of a liquid source vaporizer, which is an example to which the
In this embodiment, the
The base block
弁室4は、第1下部1a1と第2下部1a2との間に設けられた平面視円形の空間部分である。この弁室4は後述するダイヤフラム5にて液密状に上下に分割されており、ダイヤフラム5を境に下の第1下部1a1側の部分を弁室下部4a、上の第2下部1a2側の部分を弁室上部4bとする。上記のように液密状に上下に分割されているので、弁室下部4aから弁室上部4bへ液体原料Lが漏れることはない。
The
第1下部1a1には、貯蔵タンク(図示せず)から送り込まれた液体原料Lが通過する液体原料導入路6が穿設されている。
この第1下部1a1は、ブロック体で、弁座3が一体的に形成されている場合(第1実施形態 図4)と、別体の場合(第2実施形態 図9)の場合がある。弁座3については、まず、第1実施形態について説明し、その後、第2実施形態について説明する。
第1実施形態の第1下部1a1は後述するように弁座3が一体的に形成されている。上記第1下部1a1の液体原料導入路6は弁座3の供給孔3jに連通している。供給孔3jの内径は液体原料導入路6の内径より細い。弁座3については後述する。
A liquid
The first lower portion 1a1 may be a block body integrally formed with the valve seat 3 (first embodiment, FIG. 4) or may be a separate body (second embodiment, FIG. 9). The
The first lower portion 1a1 of the first embodiment is integrally formed with the
本実施例では、上記のように液体原料導入路6は弁座3の供給孔3jに連通し、弁座3の開閉口3kは弁室下部4aに開口する。液体原料供給路9は弁室下部4aの底部に開口するようになっている。
液体原料供給路9は弁室下部4aの底部から第1下部1a1の側面に向けて穿設されている。液体原料Lは弁座3を介して弁室4の弁室下部4aに流れ込む。そして、この液体原料Lは液体原料供給路9を通ってこの流量制御バルブAが接続されている気化器(図示せず)の気化室100に供給される。
図示していないが、逆に、弁室下部4aの底部に開口する通路を液体原料導入路とし、弁座3に連通する通路を液体原料供給路とし、気化室に接続するようにしてもよい。
In this embodiment, as described above, the liquid raw
The liquid
Although not shown, conversely, the passage opening to the bottom of the valve chamber
第2下部1a2には、弁室上部4bが設けられている。弁室上部4bの天井部分にはプランジャガイド孔4hが穿設され、弁開閉機構部10を構成するプランジャ51がガイドされて上下にスライドするようになっている。
The second lower part 1a2 is provided with an
次に、第1実施形態の弁座3について説明する。ブロック状の第1下部1a1の上面(第2下部1a2との接触面)に弁室下部4aが円形に掘り込まれている。弁座3は、弁室下部4aの底部中央に円柱状にて一体的に突設され、その中央に供給孔3jが穿設されている(図4)。弁座3は台座部分3aとバルブシート部分3bとで構成され、弁室下部4aの底部から立ち上がっている部分を台座部分3aとし、前記台座部分3aの上面である接合面3s1に接合され、前記ダイヤフラム5が接離する部分をバルブシート部分3bとする(図5(e))。弁座3の座面3zは、第1下部1a1の上面より若干低く、本実施例では座面3zと第1下部1a1の上面との差がダイヤフラム5の撓み代である。
Next, the
バルブAの主たる構成部材及び台座部分3aを含む第1下部1a1は耐食性金属(ステンレス鋼)製で、上記のように台座部分3aの接合部分3a2の接合面3s1にフッ素樹脂製のバルブシート部分3bが積層されている。そして、弁座3の中心には、上記のように液体原料導入路6からバルブシート部分3bの上面に至る供給孔3jが設けられている。供給孔3jのバルブシート部分3bの上面に開口する部分が開閉口3kである。
なお、バルブシート部分3bの素材であるフッ素樹脂は、耐水性、耐薬品性、耐熱性、及びバルブの閉止性(即ち、ダイヤフラム5に対する密着性)などの面から四フッ化エチレン又は四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体であることが好ましい。
The first lower portion 1a1 including the main components of the valve A and the
The fluororesin that is the material of the
台座部分3aとバルブシート部分3bとはその接合面3s1・3s2において強固に接合されている。即ち、台座部分3aの接合面3s1には多数の接合穴7aが形成され、フッ素樹脂製の接合面3s2にはこの接合穴7aに隙間なく下記のように嵌め殺し状態で入り込み、接合穴7aを埋めた接合突起7tが形成されている。
The
この接合穴7aの入口7iの内径wiは、奥部7oの内径oiより小さく形成されている(図8)。この接合穴7aに入り込んだ接合突起7tは嵌め殺し状態となり、接合突起7tの基部から切断されない限り、バルブシート部分3bは台座部分3aの接合面3s1から剥離することはない。
The inner diameter wi of the
バルブシート部分3bの接合方法は複数の方法がある。
(1)台座部分3aに供給孔3jの基準となる孔3j1が予め形成されている場合(図5)、孔3j1が形成されておらず、終盤で形成する場合(図6)、及び供給孔3jの基準となる半加工の孔3j2が予め形成されている場合(図7)がある。
(2)バルブシート部分3bは、加熱圧縮だけの場合(図5(c-2)、図6(c-2))、及び加熱圧縮後、研磨を行う場合(図5(a)~(e)、図6(a)~(e))などがある。
There are several methods for joining the
(1) There are cases where a hole 3j1 serving as a reference for
(2) The
以下、順次説明する。図5(a)~(e)は、台座部分3aに供給孔3jの基準となる孔3j1が予め形成されており、加熱圧縮後、研磨を行ってバルブシート部分3bを形成する場合である。
用意された台座部分3aの中央には孔3j1が穿設されている。この台座部分3aは第1下部1a1に一体的に設けられている。この台座部分3aの接合面3s1にまず、接合穴7aが形成される。
エアブロー或いは不活性ガスをブローしながら台座部分3aの接合面3s1の全面を走査しながら例えばパルス状にレーザー照射し、レーザー照射で溶融した金属を吹き飛ばして接合面3s1に無数の接合穴7aを形成する。形成された接合穴7aは、上記の様に入口7iの内径wiが、奥部7oの内径oiより小さく形成される。
5(a) to 5(e) show the case where a hole 3j1 serving as a reference for the
A hole 3j1 is bored in the center of the
While blowing air or inert gas, the entire surface of the joint surface 3s1 of the
接合穴7aの形成が終わると、台座部分3aの接合面3s1に合わせて形成されたフッ素樹脂シートが台座部分3aの接合面3s1上に置かれる。
このフッ素樹脂シートは内部に気泡を含まない稠密状態のもので、台座部分3aの孔3j1に合わせて孔が穿設されたリング状のものでバルブシート加工層3b1となる。
このバルブシート加工層3b1は加工法によって、圧縮代Qと研磨代Kを含む厚さのもの、又は研磨を行わないものは圧縮代Qだけを含むものが選定される。
圧縮は上記同様フッ素樹脂層からなるバルブシート加工層3b1に対して行われるが、分かりやすくするために圧縮代Qを模式的に示した。
After the formation of the joining
This fluororesin sheet is dense and does not contain any air bubbles inside, and is ring-shaped with a hole drilled therein to match the hole 3j1 of the
The thickness of the valve seat machining layer 3b1 is selected depending on the machining method to include both the compression allowance Q and the grinding allowance K, or to include only the compression allowance Q without grinding.
The compression is performed on the valve seat machining layer 3b1 made of a fluororesin layer as in the above, but for ease of understanding, the compression allowance Q is shown diagrammatically.
バルブシート加工層3b1の設置が終わると、続いて、バルブシート加工層3b1を加熱しつつ接合面3s1に向けてバルブシート加工層3b1をプレス部材(図示せず)で押圧する。押圧された軟化状態のバルブシート加工層3b1の一部は接合穴7aの隅々まで入り込む。研磨を行う場合は、研磨代Kを残すようにして圧縮が行われる。
After the valve seat processing layer 3b1 has been placed, the valve seat processing layer 3b1 is heated and pressed against the joining surface 3s1 with a press member (not shown). A portion of the pressed, softened valve seat processing layer 3b1 penetrates into every corner of the joining
圧縮が終了すると上記同様、最後の仕上げとして圧縮層3b2の表面を研磨して所定の高さとする。研磨を行わない場合は、所定の高さまで圧縮して終了する。
なお、台座部分3aの中央に孔3j1が予め形成されている場合は、加熱圧縮によってフッ素樹脂が孔3j1に入り込まないように孔3j1に丸棒(図示せず)を挿入して塞いでおく。
After the compression is completed, the surface of the compressed layer 3b2 is polished to a predetermined height as a final finishing step, as described above. If polishing is not performed, the compression is completed after the surface is compressed to a predetermined height.
If a hole 3j1 is previously formed in the center of the
図6に示すように、用意された台座部分3aに孔3j1が穿設されてない場合は、上記と同じように接合穴7aを形成した後、台座部分3aの接合面3s1に合わせて形成されたフッ素樹脂シートを台座部分3aの接合面3s1上に設置する。このフッ素樹脂シートがバルブシート加工層3b1となり、この場合は孔のない円形の板である。
As shown in Figure 6, if the
この場合も圧縮代Qと研磨代Kを含む厚さのもの、又は研磨を行わないものは圧縮代Qだけを含むものが選定され、上記同様、バルブシート加工層3b1の加熱圧縮が行われる。
この場合は、孔3j1が穿設されてないので、(a)加熱圧縮後に台座部分3aからバルブシート部分3bにかけて供給孔3jを穿設して弁座3の形成を終了する場合、(b)供給孔3jの穿設後、更に研磨を行う場合、(c)或いは、研磨を行った後で最終的に供給孔3jの穿設を行うなど適宜な方法が採られる。
In this case, too, a thickness including the compression allowance Q and the polishing allowance K, or a thickness including only the compression allowance Q without polishing, is selected, and the valve seat processing layer 3b1 is heated and compressed in the same manner as described above.
In this case, since the hole 3j1 is not drilled, an appropriate method may be adopted, such as: (a) drilling the
図7に示すように、用意された台座部分3aにレーザー加工範囲を残した深さで半加工孔3j2が穿設されている場合は、図6と同様、(a)半加工孔3j2を基準にして加熱圧縮後に台座部分3aからバルブシート部分3bにかけて供給孔3jを穿設して弁座3の形成を終了する場合、(b)供給孔3jの穿設後、更に研磨を行う場合、(c)或いは、研磨を行った後で最終的に供給孔3jの穿設を行うなど適宜な方法が採られる。
As shown in FIG. 7, when a half-machined hole 3j2 is drilled in the
ダイヤフラム5は、同心円の突畝が形成された円板状の弾発性に富む薄板で形成され、中央部分が平板状で弁座3に離して接離する弁部分5aとなっており、その外周部分が第1下部1a1と第2下部1a2との間に液密状に挟み込まれている。弁部分5aに押圧力が掛かっていない状態では、ダイヤフラム5の張力でその中央の弁部分5aは、図4(b)に示すように弁座3の開閉口3kから離間した状態となり、この状態で組み込まれる。後述するように、弁開閉機構部10の一部である弁作動部50によって弁部分5aが押圧されると、図4(a)に示すように弁座3の開閉口3kに接触して弁座3の開閉口3kを閉塞する。閉塞時の押圧力Fは後述するように、スライド軸受け部20の軸受下部25に対する軸受上部21の螺入量による当該部分に配設されている弾発部材60の撓み量で調整される。
The
弁座3は、上記のように台座部分3aとフッ素樹脂製のバルブシート部分3bとで構成されているので、ダイヤフラム5の弁部分5aが弾発部材60による押圧力Fでバルブシート部分3bの座面3zに接触すると、その全面が弁部分5aに合わせて変形して密着し、確実な閉止を実現する。なお、バルブシート部分3bは台座部分3aにバックアップされているので、その変形は座面3zの付近に留まり、長期間の繰り返し開閉動作(座面3zへの弁部分5aの繰り返し接離動作)を経てもバルブシート部分3bの変形はない。
As described above, the
弁座3の閉塞解除はピエゾ素子45の伸長作動(電圧印加)によりプランジャ51からの押圧力Fがなくなり、これに伴って弁座3の座面3zからダイヤフラム5の中央の弁部分5aがその復帰張力で離間して開閉口3kを開口することで実行される。
The
弁開閉機構部10は、スライド軸受け部20、支柱部30、ピエゾ素子45を備えるピエゾアクチュエータ部40、弁作動部50、及び弾発部材60とで構成されている。弁開閉機構部10は、ピエゾ素子45の伸縮を正確且つ迅速に伝えてダイヤフラム5の開閉を正確且つ迅速に行わせる役目を有するので、本発明の流量制御バルブAの弁開閉機構部10は熱影響による誤差の発生を極力抑制する構造となっている。即ち、本発明では上記断熱構造と相俟って低線膨張率の支柱31を用いると共にピエゾ素子45の伸縮をダイヤフラム5に直接伝えることで、正確且つ迅速な弁開閉を行えるようにした。
The valve opening/
スライド軸受け部20は、軸受上部21と軸受下部25で構成されている。
軸受下部25は上面開口有底筒状部材で、上部内周面に雌ネジが刻設され、底部中央に通孔25hが穿設されている。軸受下部25はベースブロック上部1b上に搭載されている。
The
The
軸受上部21は、円柱状ブロックで、中央に上面開口の素子収納穴22が穿設され、その周囲に複数(本実施例では3箇所)の支柱保持孔23が上下に貫通して設けられている。支柱保持孔23は本実施例では同一円周上で等角度の位置に形成され、内部に軸受24がセットされている。この軸受24に支柱31が挿通されている。この軸受上部21の外周下部に雄ネジが刻設され、軸受下部25に螺進螺退可能に螺装され、軸受下部25への挿入代を調節できるようになっている。
The
この軸受上部21の素子収納穴22の底部には後述するピエゾ素子45の底部に点接触してピエゾ素子45の伸縮の基準となる第2鋼球P2が嵌まり込む鋼球固定孔21kが穿設されており、素子収納穴22の底部の反対側(下面)にはバネ上部保持孔21hが凹設されている。
A steel
支柱部30は、複数本(本実施例では3本)の支柱31と、該支柱31の上部に取り付けられた上端支持部材33と、下部に取り付けられた下端支持部材37とで構成されている。
支柱31は、線膨張率がゼロに近い金属(例えば、鉄―ニッケル合金:アンバー)を使用した円柱状部材である。この支柱31は、スライド軸受け部20の軸受24に挿通されており、上下方向にスムーズにスライドする。
The
The
上端支持部材33は、円板状の上端支持プレート34と、支柱31に合わせて上端支持プレート34の下面に垂設された補助柱35とで構成され、補助柱35の下端に支柱31の上端がねじ止めされている。上端支持プレート34の中央には、固定ネジ36用の雌ネジ孔34hが螺設されている。支柱31の長さは補助柱35よりかなり長く、補助柱35の長さ方向の熱膨張を無視できるようになっている。(なお、図示しないが、補助柱35を省略して支柱31を上端支持プレート34に直接、ねじ止めしてもよい。)
The upper
下端支持部材37は円板状の部材で、上端支持プレート34と同様、支柱31に合わせて取付孔が穿設されており、この取付孔に支柱31の下端がねじ止めされている。下端支持部材37の下面中央にはプランジャ51を押圧する突起37tが突設されている。この突起37tは上記軸受下部25の通孔25hに挿通されている。また、下端支持部材37の上面中央には、軸受上部21のバネ上部保持孔21hに対応してバネ下部保持孔37hが凹設されている。このバネ上部保持孔21hとバネ下部保持孔37hとの間に弾発部材60が配置されており、所定の弾発力となるように軸受下部25に対する軸受上部21の螺入代が調整される。この弾発力は後述するようにダイヤフラム5の弁座閉鎖力(押圧力F)と関係する。(上記バネ上部保持孔21h及びバネ下部保持孔37hは、弾発部材60の位置を確定するためのものであるが、なくても差し支えない。)
The lower
ピエゾアクチュエータ部40は、ピエゾ素子45、ピエゾ素子45の上端に取り付けられたボールガイド41とで構成されている。
ピエゾ素子45は、印加電圧の大きさに応じてその長さが瞬時に変化するものであり、印加電圧がゼロのときには、伸長長さはゼロであり、印加電圧が大きくなるほど伸長長さは長くなる。ピエゾ素子45に対する印加電圧がゼロの時の長さをTとし、電圧が印加された時のピエゾ素子45の伸びをΔtとする。ここでピエゾ素子45の伸び測定の基準面Mをピエゾ素子45の底面とする。
The
The length of the
ピエゾ素子45の上記基準面Mの位置は、後述するように、ピエゾ素子45の伸長長さΔtがゼロ(即ち、印加電圧がゼロ)の時に、上記弾発部材60が最適の弾発力を以ってダイヤフラム5を押圧し、これによって弁座3の座面3zの全面にダイヤフラム5の弁部分5aが適正な押圧力Fで接触し、弁座3の開閉口3kが確実且つ閉鎖され得るように調整される。
The position of the reference plane M of the
なお、ピエゾ素子45は印加電圧に対する応答速度が非常に速く、ピエゾ素子45に印加する電圧をパルス状に微小時間間隔に設定した場合であっても、印加電圧に応じて伸長長さΔtを瞬時に変化させることができる。それ故、ピエゾ素子45に印加する電圧をゼロにするとピエゾ素子45も瞬間的に元の長さに戻り、これに呼応して弾発部材60が瞬間的に伸び、プランジャ51を介してダイヤフラム5を押し下げる。
この時、ダイヤフラム5の弁部分5aは衝撃的に弁座3の座面3zに接触することになるが、この点は後述する。
In addition, the
At this time, the
このピエゾ素子45の下端面(基準面M)と、軸受上部21の素子収納穴22の底面との間に両者の点接触用の第2鋼球P2が鋼球固定孔21kに嵌め込まれた状態で設置されている。
A second steel ball P2 for point contact between the lower end surface (reference surface M) of this
ボールガイド41は、ピエゾ素子45の上端に取り付けられた円柱状の部材で、その中央に第1鋼球P1が嵌り込む位置決め用の穴42が穿設されている。そして、上端支持プレート34の中央の雌ネジ孔34hに固定ネジ36が螺入されている。固定ネジ36の挿入下端に取り付けられている第1鋼球P1は、前記位置決め用の穴42の直上に位置し、固定ネジ36は後述する軸受上部21の螺入量よりも大きいクリアランスGを持って上端支持プレート34の中央の雌ネジ孔34hに螺入されている。前記クリアランスGは、第1鋼球P1と位置決め用の穴42の接触点間の距離で表される。取り付けられている弾発部材60は自由長で、その長さをS1とする(図2)。
The ball guide 41 is a cylindrical member attached to the upper end of the
上記のように構成された流量制御バルブAの初期状態は、図2に示すように、弾発部材60の長さが自由長S1の状態であり、この状態で軸受上部21のバネ上部保持孔21hと下端支持部材37のバネ下部保持孔37hとの間に配設されている。この時点で軸受上部21は上記のように軸受下部25に螺入されている。一方、ダイヤフラム5は変形しておらず、その張力で弁座3の座面3zから離間し、開閉口3kは「開状態」となっている。
In the initial state of the flow control valve A configured as described above, as shown in FIG. 2, the length of the
弁作動部50は、ダイヤフラム5に当接してこれを開閉作動させるもので、本実施例では、プランジャ51と第3鋼球P3、及び保護プレート52がこれに該当する。
第3鋼球P3はプランジャ51の下端に固定され、保護プレート52に当接している。
The
The third steel ball P3 is fixed to the lower end of the
保護プレート52は、円形の金属プレートで上面中央に第3鋼球P3の下部が嵌り込む半球状の窪みが形成され、下面は平坦でダイヤフラム5の中央の弁部分5aに面接触するように配置されている。窪みの深さは第3鋼球P3の半径より小さく、プランジャ51の下面と保護プレート52の上面との間には隙間があり、プランジャ51に加えられた押圧力Fは第3鋼球P3を介して保護プレート52に垂直に掛かるようになっている。なお、保護プレート52の下面は平坦でダイヤフラム5の中央の弁部分5aに面接触するので面圧は低く、該弁部分5aは保護プレート52によって保護され変形しない。
プランジャ51の上端は下端支持部材37の突起37tに当接しており、突起37tの上下動に合わせて上下動する。このプランジャ51は冷却フィン8の通孔8hと第2下部1a2のプランジャガイド孔4hに挿通されている。
The
The upper end of the
弾発部材60は、本実施例では、圧縮コイルスプリングが使用されている。それ以外のバネ部材の使用も可能である。
In this embodiment, a compression coil spring is used as the
この初期状態から弾発部材60を撓めてダイヤフラム5による適正な弁閉止力(押圧力F)を得るようにする。即ち、この初期状態(図2)から軸受上部21をねじ込んで軸受下部25内を下に向かって螺進させると、弾発部材60を介して下端支持部材37が押し下げられ、下端支持部材37の突起37tがプランジャ51を押し下げる。プランジャ51は第3鋼球P3、及び保護プレート52を介して「開状態」のダイヤフラム5に接触しているので、ダイヤフラム5が押し込まれ、ダイヤフラム5は弁座3に向かって撓むことになる。
The
軸受上部21の螺入を続けると、最終的にはダイヤフラム5が弁座3に接触する状態まで撓むことになり、この状態でダイヤフラム5の撓みは停止する。この時点ではダイヤフラム5が弁座3に単に接触しているだけなので、液体原料導入路6からの圧力を受けると液漏れが生じる。それ故、この状態から軸受上部21の螺入を更に続けることになる。軸受上部21の螺入を更に続けると、弾発部材60だけが撓み、ダイヤフラム5の弁座3を押す押圧力Fが漸増する。そしてダイヤフラム5が弁座3の液漏れを阻止できる押圧力Fで閉塞する状態となった処で軸受上部21の螺入を止め、ダブルナット、又はねじ部分を例えば接着剤で固定する。これにより軸受上部21と軸受下部25は一体となり、弾発部材60の撓み量の設定が終了する。この時の弾発部材60の長さをS2で表す(図1(a))。これにより軸受上部21と軸受下部25は一体となり、弾発部材60の撓み量の設定が終了する。この時の弾発部材60の長さをS2で表す(図1(a))。
If the
軸受上部21の軸受下部25への螺入の間、固定ネジ36の第1鋼球P1はボールガイド41の位置決め用の穴42に対して十分なクリアランスGを以って離れているので、弾発部材60の撓み量の設定終了時点でも接触していない。
そして、この撓み量の設定が終わった後に、固定ネジ36の第1鋼球P1がボールガイド41に接触するまで締め込む。この時、締め込みすぎて弾発部材60の撓み量を変化させると液漏れしてしまうので、締め込み量はあくまで接触させるだけに留める。
これにより本流量制御バルブAは「常時閉型」として機能する。即ち、ダイヤフラム5は弾発部材60の弾発力(押圧力F)で撓み、弁座3が常時閉塞される状態となる。
During the screwing of the
After setting this amount of deflection, the fixing
As a result, the flow control valve A functions as a "normally closed type." That is, the
次に、本流量制御バルブAの作用について説明する。本流量制御バルブAは、公知の例えば半導体製造システムに組み込まれて使用される。本流量制御バルブAは、貯蔵タンク(図示せず)に接続され、貯蔵タンクから液体原料Lの供給を受ける。供給された液体原料Lは、液体原料導入路6を通って弁座3に至る。
Next, the operation of the flow control valve A will be described. The flow control valve A is used by being incorporated into a known system, such as a semiconductor manufacturing system. The flow control valve A is connected to a storage tank (not shown) and receives a supply of liquid source L from the storage tank. The supplied liquid source L passes through the liquid
弁座3は、図1(a)の「常時閉状態」では、ダイヤフラム5によって閉塞され、液体原料Lは開閉口3kで止まっている。弁座3のバルブシート部分3bは樹脂製なので、ダイヤフラム5との密着性は極めて良好で、長期間の使用に耐えて微小リークを発生しない。
液体原料Lの気化作業が始まると、ピエゾ素子45に電圧が印加される。印加電圧に合わせてピエゾ素子45が基準面Mから上方に瞬時に伸び、固定ネジ36を介して上端支持プレート34が伸び分だけ上に押し上げられる。この伸びをΔtとする。これにより支柱31と、その下端に設けられた下端支持部材37がその分(伸びΔt)だけ上に瞬時に移動し、上記の様に軸受下部25に固定された軸受上部21に押圧されて弾発部材60が(伸びΔt)だけ圧縮される。圧縮された弾発部材60の長さをS3とする(図1(b))。
1(a) , the
When the vaporization of the liquid source L begins, a voltage is applied to the
プランジャ51を押圧していた下端支持部材37の突起37tがピエゾ素子45の伸長に合わせて上昇すると、この上昇に合わせてダイヤフラム5の撓みが復帰方向に変形し、プランジャ51を押し上げて弁座3の開閉口3kを開く。この時、弾発部材60の下端は下端支持部材37に保持されているので、その弾発力は支柱31を介して伸びたピエゾ素子45に掛かるが、ダイヤフラム5には掛らない。従って、ダイヤフラム5は自身の復帰方向の張力で復帰し、弁座3から離間する。それ故、その離間幅は上記Δtに一致する。そして、開かれた開閉口3kから液体原料Lが弁室下部4aに流入し、その底部に開口した液体原料供給路9を通って気化器の気化室100に流れ込む。
When the
この状態から弁座3を「閉」にする場合は、ピエゾ素子45への印加電圧をゼロにする。印加電圧がゼロになると、ピエゾ素子45は瞬時に元の長さTに戻る。この収縮に追随して支柱部30の下端支持部材37は下に下がり、プランジャ51を介してダイヤフラム5を押し下げる。ダイヤフラム5は上記のように弾発部材60の押圧力Fで押し下げられて弁座3を閉じる。これにより、指令された流量の液体原料Lがタイムラグなく正確に気化室100に送られる。
To close the
上記閉鎖時には、上記の弁開閉動作において、瞬間に作動するピエゾ素子45を使用し、これに対応して作動する弾発部材(コイルスプリング)を使用しているため、ダイヤフラム5の弁部分5aはバネ力により衝撃的に弁座3の座面3zに接触するが、座面3zを構成するバルブシート部分3bがフッ素樹脂で形成されているため、当たりがソフトになり座面3zが傷つけられない。これと同時に、バルブシート部分3bが僅かながらダイヤフラム5の弁部分5aに沿って変形するため、座面3zの全面に弁部分5aが密着することになる。なお、この密着において、座面3zが鏡面状態でなく、換言すれば、座面3zにわずかながらも凹凸があったとしても、座面3zの凸部分が変形して凹み、この密着部分からのリークなしを実現する。
When the valve is closed, the instantaneous
そして、このようなピエゾ素子45による弁開閉は、制御部からのパルス信号によって行われるので短時間で繰り返し行われる。バルブシート部分3bは、上記のようにフッ素樹脂なので、柔らかく、硬いダイヤフラム5の激しい接離動作に対して、極めて閉止性良く対応する。しかも、フッ素樹脂製のバルブシート部分3bは、耐食性金属製の台座部分3aにバックアップされているので、長期間にわたる激しい開閉動作を行っても型崩れしない。なお、前記開閉駆動に支障を起こさない程度でバルブシート部分3bを十分薄くしておけば、適用する液体原料Lを加熱する温度に違いがあってもピエゾ素子45の伸縮に影響を及ぼすような熱膨張差を生じることはない。
The valve opening and closing by the
また、本発明の流量制御バルブAは、ベースブロック下部1aと弁開閉機構部10とがベースブロック上部1bで分割され、且つ冷却用空間Rと冷却フィン8とがベースブロック上部1bに設けられているので、ベースブロック下部1a側から伝わった熱は冷却フィン8に放熱されると同時に冷却用空間Rでベースブロック上部1bが空冷され、弁開閉機構部10が、弁室4を備えたベースブロック下部1aの熱影響を受けることがない。また、ベースブロック上部1bが断面の細い複数本の柱部材で構成されているので、ベースブロック下部1aからの熱伝導が抑制される。
In addition, in the flow control valve A of the present invention, the base block
また、弁開閉機構部10側ではピエゾ素子45の線膨張率はゼロに近く、支柱31に利用されている合金の線膨張率とほぼ一致するため、ピエゾ素子45の寸法変化Δtは、正確かつ瞬時にダイヤフラム5に伝達される。
In addition, the linear expansion coefficient of the
なお、本発明の弁座3が適用される流量制御バルブAとして、半導体の製造工程において、液体原料を気化するのに用いられる気化装置に設置されたものを一例と挙げたが、流量制御バルブは多方面に使用されており、上記の実施例に留まるものではない。
また、本実施例ではプランジャ51と第3鋼球P3を弁作動部50としたが、下端支持部材37の突起37tを伸ばしてプランジャ51の代わりとし、前記突起37tと第3鋼球P3を弁作動部50としてもよい。
Incidentally, the flow control valve A to which the
In addition, in this embodiment, the
次に、弁座3の第2実施形態について説明する(図7)。第2実施形態では、第1実施形態と相違する点を中心に説明し、同じ構成及び作用効果については第1実施形態の説明を援用する。
第2実施形態では、弁座3が第1下部1a1とは別体として独立している。従って、弁座3を第1下部1a1に装着するために、第1下部1a1が上下に分割され、第1下部本体1a3と第1下部弁座取付部材1a4とで構成されている。
Next, a second embodiment of the
In the second embodiment, the
弁座3は、第1下部弁座取付部材1a4に固定される台座部分3aと、前記台座部分3aの接合面3s1に接合され、前記ダイヤフラム5が接離するバルブシート部分3bとで構成されている(図9)。
The
台座部分3aは耐食性金属(ステンレス鋼)製で、太径に形成されたフランジ部分3a1と、該フランジ部分3a1より細く、該フランジ部分3a1の中央に設けられ段差部分3a3、及び段差部分3a3より細く、段差部分3a3の中央に突設された接合部分3a2とで構成され、接合部分3a2の接合面3s1にフッ素樹脂製のバルブシート部分3bが同様に積層されている。そして、弁座3の中心には、液体原料Lの供給側の面3eからバルブシート部分3bの上面に至る供給孔3jが設けられている。供給孔3jのバルブシート部分3bの上面に開口する部分が開閉口3kである。
バルブシート部分3bの素材であるフッ素樹脂や、台座部分3aとバルブシート部分3bの接合状態、供給孔3jの基準となる孔3j1や半加工孔3j2を予め設けた場合、或いはこれを設けず、後半で供給孔3jを設ける場合、研磨の有無などは第1実施形態と同じである。
そして、第1下部弁座取付部材1a4は、弁座3に合わせて形成された弁座収納孔4sが弁室下部4aの底面中央に開口するように穿設されている。
The
The fluororesin used as the material for
The first lower valve seat mounting member 1a4 is provided with a valve
このように成形された弁座3は弁座収納孔4sに下側から挿入され、そのフランジ部分3a1が第1下部弁座取付部材1a4に螺子固定される。そして、弁座3の段差部分3a3と弁座収納孔4sの対応段差部分の間に接合部分3a2を取り囲むようにOリング4oが嵌め込まれ、弁室下部4aに流れ込んだ液体原料Lの弁室下部4aからの液漏れを防止している。
The
そして、第1下部弁座取付部材1a4の下面に第1下部本体1a3が取り付けられて第1下部1a1が構成される。第1下部弁座取付部材1a4の下面と第1下部本体1a3の上面との接合面において、Oリング6oが液体原料導入路6を取り囲むように設けられ、液体原料導入路6と供給孔3jとの連結を確実にしてこの接合部分からの液漏れを防止している。
第2実施形態の作用は第1実施形態と同じであるので、その説明を援用する。
The first lower part 1a1 is constructed by attaching the first lower body 1a3 to the lower surface of the first lower valve seat mounting member 1a4. An O-ring 6o is provided at the joint between the lower surface of the first lower valve seat mounting member 1a4 and the upper surface of the first lower body 1a3 so as to surround the liquid raw
The operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof will be used.
以上により、本発明に係る弁座3は、硬度の大なダイヤフラム5による衝撃的な繰り返し打撃を長期間受け続けても接触表面が荒れや変形がなく、長期間の使用にあっても微小リークを生じるようなことがなく、バルブシート部分3bが台座部分3aから離脱するということもない。
As a result, the
A:流量制御バルブ、F:押圧力、G:クリアランス、K:研磨代、L:液体原料、M:基準面、P1~P3:第1~第3鋼球、oi:接合穴の奥部の内径、Q:圧縮代、R:冷却用空間、S:弾発部材の長さ、T:ピエゾ素の初期長さ、Δt:伸び、wi:接合穴の入口の内径
1:ベースブロック、1a:ベースブロック下部、1a1:第1下部、1a2:第2下部、1a3:第1下部本体、1a4:第1下部弁座取付部材、1b:ベースブロック上部、3:弁座、3a:台座部分、3a1:フランジ部分、3a2:接合部分、3a3:段差部分、3b:バルブシート部分、3b1:バルブシート加工層、3b2:圧縮層、3e:供給側の面、3j:供給孔、3j1:孔、3j2:半加工孔、3s1・3s2:接合面、3k:開閉口、3z:座面、4:弁室、4a:弁室下部、4b:弁室上部、4h:プランジャガイド孔、4o:Oリング、4s:弁座収納孔、5:ダイヤフラム、5a:弁部分、6:液体原料導入路、6o:Oリング、7a:接合穴、7i:入口、7o:奥部、7t:接合突起、8:冷却フィン、8h:通孔、9:液体原料供給路、10:弁開閉機構部、20:スライド軸受け部、21:軸受上部、21h:バネ上部保持孔、21k:鋼球固定孔、22:素子収納穴、23:支柱保持孔、24:軸受、25:軸受下部、25h:通孔、30:支柱部、31:支柱、33:上端支持部材、34:上端支持プレート、34h:雌ネジ孔、35:補助柱、36:固定ネジ、37:下端支持部材、37h:バネ下部保持孔、37t:突起、40:ピエゾアクチュエータ部、41:ボールガイド、42:位置決め用の穴、45:ピエゾ素子、50:弁作動部、51:プランジャ、52:保護プレート、60:弾発部材、100:気化室
A: flow control valve, F: pressing force, G: clearance, K: grinding allowance, L: liquid material, M: reference surface, P1 to P3: first to third steel balls, oi: inner diameter of the inner part of the joining hole, Q: compression allowance, R: cooling space, S: length of the elastic member, T: initial length of the piezoelectric element, Δt: elongation, wi: inner diameter of the entrance of the joining hole 1: base block, 1a: base block lower part, 1a1: first lower part, 1a2: second lower part, 1a3: first lower body, 1a4: first lower valve seat mounting member, 1b: base block upper part, 3: valve seat, 3a: pedestal part, 3a1: flange part, 3a2: joint part, 3a3: step part, 3b: valve seat part, 3b1: valve seat machined layer, 3b2: compression layer, 3e: supply side surface, 3j: supply hole, 3j1: hole, 3j2: semi-machined hole, 3s1, 3s2: joint surface, 3k: opening and closing port, 3z: seat surface, 4: valve chamber, 4a: valve chamber lower part, 4b: valve chamber upper part, 4h: plunger guide hole, 4o: O-ring, 4s: valve seat accommodation hole, 5: diaphragm, 5a: valve part, 6: liquid raw material introduction passage, 6o: O-ring, 7a: joint hole, 7i: inlet, 7o: inner part, 7t: joint projection, 8: cooling fin, 8h: through hole, 9: liquid raw material supply passage, 10: valve opening/closing mechanism, 20: slide bearing, 21: upper bearing part, 21h: upper spring holding hole, 21k: steel ball fixing hole, 22: element housing hole, 23: support post holding hole, 24: bearing, 25: lower bearing part, 25h: through hole, 30: support post, 31: support post, 33: upper end support member, 34: upper end support plate, 34h: female thread hole, 35: auxiliary post, 36: fixing screw, 37: lower end support member, 37h: lower spring holding hole, 37t: projection, 40: piezo actuator part, 41: ball guide, 42: positioning hole, 45: piezo element, 50: valve operating part, 51: plunger, 52: protective plate, 60: resilient member, 100: vaporization chamber
Claims (6)
前記弁座は、前記弁室に設けられる台座部分と、前記台座部分の接合面に接合され、前記ダイヤフラムが接離するバルブシート部分とで構成され、
前記台座部分は耐食性金属製で、前記バルブシート部分との接合面に接合穴が形成され、
前記バルブシート部分はフッ素樹脂製で、前記台座部分との接合面には前記接合穴を埋める接合突起が形成され、
前記接合穴の入口の内径は、奥部の内径より小さく形成されていることを特徴とする流量制御バルブの弁座。
A valve seat of a flow control valve, which is provided in a valve chamber through which a liquid raw material passes, and which is provided with a supply hole opening to a seat surface with which a diaphragm comes into contact and separates, and which controls an amount of the liquid raw material passing through the valve seat by the diaphragm coming into contact and separating from the seat surface,
the valve seat includes a base portion provided in the valve chamber and a valve seat portion joined to a joining surface of the base portion and with which the diaphragm comes into contact and separates,
The base portion is made of a corrosion-resistant metal, and a joining hole is formed on a joining surface with the valve seat portion,
The valve seat portion is made of fluororesin, and a joining protrusion that fills the joining hole is formed on the joining surface with the base portion,
1. A valve seat for a flow control valve, wherein the inner diameter of the inlet of the connecting hole is smaller than the inner diameter of the inner hole at the back.
2. The valve seat of a flow control valve according to claim 1, wherein the fluororesin of the valve seat portion is tetrafluoroethylene or a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene.
2. The valve seat of a flow control valve according to claim 1, wherein the valve seat is composed of a base portion protruding integrally from the valve chamber, and a valve seat portion joined to a joining surface of the base portion and with which the diaphragm comes into contact and separates.
2. The valve seat of a flow control valve according to claim 1, wherein the valve seat is composed of a base portion attached to a valve seat receiving hole formed in the valve chamber, and a valve seat portion joined to a joining surface of the base portion and with which the diaphragm comes into contact and separates.
前記台座部分の前記接合面をレーザー照射して前記接合穴を前記接合面に凹設し、
前記接合面にバルブシート加工層となるフッ素樹脂シートを載置し、
前記バルブシート加工層であるフッ素樹脂シートを前記台座部分の接合面に向けて加熱しつつ圧縮してフッ素樹脂シートの一部を前記接合穴に押し込み、前記接合面上に前記接合穴に充填された前記接合突起を有するバルブシート部分を形成することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載した流量制御バルブの弁座の製造方法。
forming the base portion using a corrosion-resistant metal;
The joining surface of the base portion is irradiated with a laser to form the joining hole in the joining surface;
A fluororesin sheet that will become a valve seat processing layer is placed on the joining surface,
5. The method for manufacturing a valve seat for a flow control valve according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a fluororesin sheet which is the valve seat processing layer is heated and compressed toward a joining surface of the base portion, and a part of the fluororesin sheet is pressed into the joining hole, thereby forming a valve seat portion on the joining surface having the joining protrusion filled in the joining hole.
6. The method for manufacturing a valve seat of a flow control valve according to claim 5, further comprising polishing a compressed layer formed by compressing the valve seat processing layer to form a valve seat portion on a joining surface of a base portion.
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