阀装置和流体控制装置的制作方法

本发明涉及一种阀装置和流体控制装置，该流体控制装置集成有包括该阀装置的流体设备。

背景技术：

例如，作为用于向半导体制造装置等的腔室供给各种工艺气体的流体控制装置，公知有下述的对比文件1等中公开的流体控制装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－175502号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述那样的流体控制装置的领域中，期望工艺气体的供给控制具有更高的响应性，为此，需要使流体控制装置尽可能小型化、集成化，并且设置于离作为流体的供给目的地的腔室更近的位置。

并且，随着半导体晶圆的大口径化等处理对象物的大型化，需要相应地使从流体控制装置向腔室内供给的流体的供给流量也增大或者对其进行维持。

因此，在上述那样的流体控制装置所使用的阀装置中，块状的阀体的尺寸、内置有用于驱动设置在阀体上的阀芯的驱动机构的壳体的外径越来越小。另一方面，为了确保流量，需要确保开闭阀时的隔板等阀芯的上升量等，因此阀装置整体变得细长。

在阀装置小型且相对细长时，会存在如下这样的问题，即：在因操作者的接触等而阀装置被作用有弯矩时，集中于阀体与壳体的连接部的应力容易变得过大。

本发明的一目的在于提供一种小型并且对弯矩的耐力得到了改善的阀装置。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述阀装置的实现了小型化、集成化的流体控制装置。

用于解决问题的方案

本发明的阀装置的特征在于，

该阀装置具有：

阀体，其为块状，该阀体划分出相对的底面和上表面并且划分出流体流路；

壳体，其为筒状，其内置有驱动用于开闭所述流路的阀芯的驱动机构，该壳体与所述阀体连接，自该阀体的上表面朝向上方延伸；以及

保护构件，其与所述壳体和所述阀体抵接，该保护构件用于抑制在弯矩作为外力作用于所述壳体时在所述壳体的根基部分与所述阀体之间产生的应力集中。

优选的是，能够采用如下这样的结构，即：

所述保护构件具有在所述壳体的根基部分的外周固定的环状构件，

所述环状构件具有固定于所述壳体的根基部分的外周并且与所述阀体的上表面抵接的抵接端面。

而且，优选的是，能够采用如下这样的结构，即：

在所述壳体的外周形成有螺纹部，

所述壳体与形成于所述阀体的螺纹孔螺纹结合而与所述阀体连接，

所述环状构件与所述壳体的螺纹部螺纹结合。

取而代之，能够采用如下这样的结构，即：

所述保护构件具有外套于所述壳体的与所述连接部相邻的根基部分的外周的嵌合部和能够固定于所述阀体的上表面的固定部。

在本发明的流体控制装置中，自上游侧朝向下游侧地排列有多个流体设备，该流体控制装置的特征在于，

所述多个流体设备包括上述结构的阀装置。

发明的效果

采用本发明，能够通过在壳体与阀体之间设置保护构件来提高构成为小型且相对细长的阀装置对弯矩的耐力。

附图说明

图1a是本发明的一实施方式的阀装置的主视图。

图1b是图1a的阀装置的俯视图。

图1c是图1a的阀装置的仰视图。

图1d是图1a的流体控制装置的一部分被抽出后的组装体的外观立体图。

图2是自图1a的阀装置卸下保护构件后的状态的图。

图3a是本发明的一实施方式的保护构件的俯视图。

图3b是图3a中的3c－3c线剖视图

图4是用于说明保护构件的作用的主要部分放大图。

图5是表示保护构件的安装工序的图。

图6是表示保护构件的安装工序的图。

图7a是治具的立体图。

图7b是图7a的治具的俯视图。

图7c是图7a的治具的主视图。

图8是本发明的另一实施方式的阀装置的含有截面的主视图。

图9a是本发明的另一实施方式的保护构件的俯视图。

图9b是图9a中的6b－6b线剖视图。

图10是表示应用本发明的流体控制装置的一例的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

首先，参照图10，说明应用本发明的流体控制装置的一例。

图10所示的流体控制装置在金属制的底板bs上设有沿着宽度方向w1、w2排列且沿着长度方向g1、g2延伸的5个轨道构件500。其中，w1表示正面侧的方向，w2表示背面侧的方向，g1表示上游侧的方向，g2表示下游侧的方向。在各轨道构件500隔着多个流路块200地设置有各种流体设备110a～110e，利用多个流路块200分别形成供流体自上游侧朝向下游侧流通的未图示的流路。

在此，“流体设备”是用于控制流体的流动的流体控制装置中使用的设备，是包括用于划分出流体流路的主体且具有在该主体的表面开设的至少两个流路口的设备。具体而言，包括开闭阀(二通阀)110a、调节器110b、压力表110c、开闭阀(三通阀)110d和质量流量控制器110e等，但并不限定于此。另外，导入管310连接于上述的未图示的流路的上游侧的流路口。

如果使流体设备小型化、集成化，则由图10可知，会形成为整体细长。

本发明能够应用于上述的开闭阀110a、110d、调节器110b等各种阀装置，但在本实施方式中，列举应用于开闭阀的情况为例进行说明。

图1a～图1d是表示本发明的一实施方式的阀装置的图，图2是自图1a的阀装置卸下保护构件后的状态的图，图3a、图3b是表示保护构件的构造的图，图4是用于说明保护构件的作用的图。

阀装置1具有壳体10、阀体30和保护构件50。另外，图中的箭头a1、a2是上下方向，a1表示上方，a2表示下方。箭头b1、b2是阀装置1的阀体30的长度方向，b1表示一端侧，b2表示另一端侧。c1、c2表示与阀体30的长度方向b1、b2正交的宽度方向，c1表示前面侧，c2表示背面侧。

阀体30形成为块状，划分出在其底面30b开口的气体等的流路31、32。在流路31、32的位于底面30b的开口的周围形成有用于保持未图示的密封构件的凹状的保持部31a、32a。流路31、32利用形成于阀体30的上侧部的阀室相互连通。

如图1a、图1b所示，阀体30在俯视时具有长方形状，阀体30的上表面包括供壳体10设置的最高的位置处的上表面30t、位于比上表面30t靠下方a2的位置的上表面30t1以及位于比上表面30t1还靠下方a2的位置的上表面30t2，为具有台阶的构造。贯通孔30h自上表面30t2朝向底面30b地形成在长度方向b1、b2的一端侧和另一端侧这两侧。贯通孔30h供用于将阀体30固定在图10所示那样的流路块200上的紧固螺栓插入。

由图1c可知，壳体10和保护构件50的外轮廓在俯视时容纳于所述阀体的上表面内。

如图1d所示，阀座41设在阀体30的阀室内的流路31的周围。阀座41利用pfa、ptfe等树脂形成为能够弹性变形。

隔板40作为阀芯发挥作用，具有比阀座41大的直径，利用不锈钢、nico系合金等金属、氟系树脂形成为球壳状并且能够弹性变形。隔板40被后述的壳体构件12的下端面隔着按压衬块(日文：押えアダプタ)42地朝向阀体30按压，从而以能够与阀座41抵接分开的方式支承于阀体30。

在图1d中，隔板40被隔板按压件16按压而弹性变形，处于被按压于阀座41的状态。如果释放隔板按压件16的按压，则恢复为球壳状。在隔板40被按压于阀座41的状态下，流路31被关闭，在隔板按压件16向上方a1移动时，隔板40离开阀座41，流路31被打开，与流路32连通。

壳体10包括圆筒状的壳体构件11和连接在壳体构件11的下端侧的壳体构件12，内部内置有未图示的通过致动器、手动驱动阀芯的机构等驱动机构。致动器例如是利用压缩空气驱动的活塞等，但并不限定于此，也能够采用压电致动器、电磁致动器等各种致动器。

内置有驱动机构的壳体构件12既可以构成驱动机构的一部分，也可以与驱动机构相对独立。

在壳体构件12内设有利用内置于壳体10的驱动机构沿着上下方a1、a2驱动的可动部13以及借助轴部14与该可动部13连结的按压构件15，在轴部14与壳体构件12之间设有o型密封圈or，将阀室侧与驱动机构侧之间密封。按压构件15被向下方a2驱动时，隔着隔板按压件16按压隔板40。

如图1d所示，在壳体构件12的外周形成有螺纹部12a。螺纹孔30a自上表面30t朝向底面30b地形成于阀体30，壳体构件12的螺纹部12a螺纹结合于螺纹孔30a，从而壳体构件12的顶端部分与阀体30连接，利用顶端部按压按压衬块42。如图2所示，螺纹部12a的比上表面30t靠上方的部分作为壳体10的根基部分自阀体30向外部暴露。在本实施方式中，在壳体构件12的螺纹部12a的自阀体30向外部暴露的部分设置后述的保护构件50。

在此，如图2所示，在壳体构件12的外周没有设置保护构件50的状态下，在壳体10被作用弯矩m1时，应力集中在壳体构件12的根基部分与阀体30的螺纹孔30a的开口端之间。特别是，尽管缩小了壳体10的外径和阀体30的尺寸，但如果壳体10的全长相对较长，则上述的应力集中有可能超过耐力。

因此，在本实施方式中，在壳体构件12的根基部分的外周固定有保护构件50。

如图3a和3b所示，保护构件50由金属制的圆环状构件形成，并且具有上下对称的形状。在保护构件50的内周形成有与壳体构件12的螺纹部12a螺纹结合的螺纹部50a。并且，保护构件50的两端面为由平面形成的抵接端面50t，如后述那样，抵接端面50t中的一者能够与阀体30的上表面30t抵接。抵接端面50t由平面形成，因此抵接端面50t能够以整个面与阀体30的上表面30t抵接。在保护构件50的侧面开设有多个凹部51(参照图5和图6)，如后述那样安装治具70，从而能够利用扳手进行旋拧。该凹部51既可以贯穿保护构件50，也可以在与设于治具70的突起72不抵接的程度的深度具有底部。

图3a和图3b所示的保护构件50在端面圆周角部实施了倒角，但为了增大抵接端面50t的面积，增大与上表面30t抵接的面积，优选倒角的大小较小。

如图4所示，保护构件50通过与壳体构件12的外周的螺纹部12a螺纹结合并且与阀体30的上表面30t抵接而固定在壳体构件12与阀体30之间。另外，阀体30形成为被穿过贯通孔30h而固定在流路块200上。

在该状态下，如上述那样，在壳体10被作用弯矩m1时，应力集中于壳体构件12的根基部分和阀体30的螺纹孔30a的开口端30eg，但同时，与阀体30的上表面30t抵接的保护构件50的抵接端面50t自阀体30的上表面30t受到反作用力r1。在该反作用力r1的作用下，在壳体构件12的根基部分与阀体30的螺纹孔30a的开口端30eg之间产生的应力集中得到缓和，抑制该应力集中变得过大。结果，壳体构件12的根基部分与阀体30的螺纹孔30a的开口端30eg之间的应力变得难以超过耐力。即，阀装置1对弯矩m1的耐性提高。

图5和图6是表示保护构件50的安装工序的一例的图。首先，如图5所示，首先，在步骤s11中，准备壳体10、阀体30和保护构件50，在步骤s12中，使保护构件50与壳体构件12的螺纹部12a螺纹结合。在步骤s13中，使螺纹部12a与阀体30的螺纹孔30a螺纹结合，将壳体10和阀体30牢固地固定在一起。接着，在图6的步骤s14中，旋拧与螺纹部12a螺纹结合的保护构件50，使保护构件50降下，直到与阀体30的上表面30t接触为止，之后，准备治具70。

图7a～图7c分别表示治具70的立体图、俯视图和主视图。如这些图所示，治具70整体为螺母被切出一半那样的形状，内周面没有螺纹槽，内周面具有以预定的间隔配置的一对突起72。突起72可以通过在开设于治具主体71的孔内嵌入销来形成。此时，构成为：突起72的外径尺寸相比凹部51的内径尺寸而言足够小，治具70容易与保护构件50嵌合。

如图7a～图7c那样，在设置两个突起72的情况下，优选设于如下位置，即：在治具70的使用状态下，各突起72的轴线的延长线在保护构件50的圆环状构件的中心以90度的角度相交。

返回到图6，在步骤s15中，以治具70的突起72嵌入保护构件50的凹部51的方式安装治具70。在步骤s16和步骤s17中，利用扳手76使保护构件50与治具70一起旋转，使保护构件50与阀体30的上表面30t紧密地接触而固定。

并且，也能够将与突起72同径的轴状构件直接嵌合于凹部51来使保护构件50旋转，而不是使用治具70和扳手76。

在本实施方式中，保护构件50呈圆环状，但只要是环状即可，外形并不限定于圆形。但是，需要将保护构件50的外轮廓容纳在阀体30的上表面30t内。

并且，采用了通过螺纹结合来固定保护构件50的结构，但也能够采用弯边、熔接等其他替代方法。

第2实施方式

图8中示出了本发明的第2实施方式的阀装置1a。另外，对与上述的实施方式同样的构成部分使用同一附图标记。

在本实施方式中，保护构件150的构造与上述的保护构件50不同。

如图9a和图9b所示，保护构件150在俯视时具有长方形状的外形，在长度方向b1、b2的大致中央具有由贯通孔形成的、外套于壳体构件12的根基部分的外周的嵌合部150a。并且，保护构件150在长度方向的一端侧和另一端侧设有用于将该保护构件150固定于阀体的上表面30t、30t1、30t2的固定部150b，在该两个固定部形成有贯通孔150h。如图8所示，贯通孔150h与阀体30的贯通孔30h对准，未图示的共通的紧固螺栓能够贯穿于贯通孔30h、150h。而且，保护构件150形成为与由阀体30的上表面30t、30t1、30t2形成的上表面的外形状大致一致。而且，保护构件150的下表面150c侧的形状形成为与阀体30的上表面的台阶形状相匹配。

在图8所示的状态下，在上述实施方式中说明的那样的弯矩作用于壳体10时，抵抗弯矩的反作用力自保护构件150的嵌合部150a的内周面作用于壳体构件12。结果，集中在壳体构件12的根基部分与阀体30之间的应力的大小得到缓和。即，阀装置1a对弯矩的耐性提高。

在本实施方式中，采用了利用阀体30的贯通孔30h固定保护构件150的构造，但也能够将保护构件150直接固定于阀体30。

在上述实施方式中，作为流体控制装置，例示了在多个流路块200搭载有阀装置的结构，但除分割型的流路块200以外，一体型的流路块、流路板也能够应用本发明的阀装置。

在上述实施方式中，作为本发明的阀装置，例示了最好是自动开闭致动器的结构，但并不限定于此，本发明也能够应用于手动阀。

附图标记说明

1、阀装置；10、壳体；11、12、壳体构件(壳体)；30、阀体；50、保护构件；50t、抵接端面；51、凹部；150、保护构件；150a、嵌合部；150b、固定部；150h、贯通孔；110a、开闭阀(二通阀)(阀装置)；110b、调节器(阀装置)；110c、压力表(流体设备)；110d、开闭阀(三通阀)(阀装置)；110e、质量流量控制器(流体设备)。