1.本发明涉及隔膜阀及其阀用阀座的更换方法，特别地涉及例如能够谋求如在ald(atomic layer deposition：原子层沉积法)工艺等中使用那样的维持极高的耐久性和cv值的稳定化的隔膜阀。
背景技术：
2.近年来，在半导体制造用气体供给装置中，例如引入有如ald所代表那样的在短时间内将阀开闭的工艺的情况正在增多。在ald工艺等中，在250℃左右的高温大气(雰囲気)下，通过极短的循环的高速切换，将前体、惰性气体、氧化类气体(酸化種
ガス
)等多种气体从气体供给系统以稳定的流量交替地供给至室，在室内的晶圆以纳米级一层一层地均质/均匀地堆积原子层而形成薄膜。
3.此时，对于隔膜阀，除了确保闭阀时的密封性之外，还要求能够耐受250℃左右的高热的耐热性、在短时间内正确地供给气体的流量的稳定性、为了避免气体的混合而伴有高截止性能并同时用于在短时间内切换气体的供给的高速工作性、能够耐受多次阀开闭循环的高耐久性等功能性。
4.在ald工艺中，为了使隔膜阀在短时间内高速开闭，大幅地增加阀的开闭动作次数，在闭阀时从金属隔膜施加至树脂制阀座的按压力的影响变大，进而供给的原料气体的温度也是250℃左右的高温状态，因而容易发生阀座的压坏或变形，在发生阀座的压坏或变形的情况下，不仅不能维持密封性，而且cv值变动，不能谋求稳定化。
5.在阀座发生压坏或变形等而不能维持密封性的情况下等，需要迅速地将损伤的阀座从主体取出而更换成新阀座，因而对于在ald工艺中使用的隔膜阀，要求难以发生阀座的压坏或变形，另外，在阀座发生压坏或变形时，容易更换阀座。
6.作为可容易地进行阀座的更换的隔膜阀，在专利文献1中，提出了如下的隔膜阀：在安装阀座时，利用阀座设置工具来将阀座压入至设置于主体内部的阀座凹部，在将阀座取出时，利用在顶端具备阳螺纹部的阀座抽出工具来在阀座内周面雕刻设置阴螺纹，将螺纹嵌合于阳螺纹部的阀座向上方拉拔。
7.另外，在专利文献2中，提出了如下的隔膜阀：在安装阀座时，利用工具来将在内周侧插入有金属制套筒的阀座压入至主体的阀座件安装孔，在将阀座取出时，使如手动丝锥那样的一般的手动工具卡合于阀座的内周面，将套筒和阀座两者从主体拔出。
8.在先技术文献专利文献专利文献1：日本特表2017-516039号公报专利文献2：日本专利第5280208号公报。
技术实现要素：
9.发明要解决的课题
然而，在专利文献1的隔膜阀中，在阀座的内周侧不存在任何支撑部件，因而特别地在250℃左右的高温下使用如pfa那样的柔软材质的阀座的情况下，在闭阀时，阀座容易向内周面侧变形，由于变形而导致阀座的顶部变低，隔膜的耐久性下降。
10.另外，在将阀座取出时，利用阀座抽出工具来在阀座内周面雕刻设置阴螺纹，因而在此时产生微小的切屑，有可能污染主体内的流路。
11.在专利文献2的隔膜阀中，使上方端从阀腔的表面和套筒的端部突出而形成阀座，因而阀座的耐久性存在问题。
12.另外，套筒的内径是比主体的一次侧开口部的内径更小的直径，使流路变窄，因而成为阀的流量下降的原因。
13.于是，本发明是为了解决上述问题点而开发的，其目的在于，提供隔膜阀及其阀用阀座的更换方法，该隔膜阀即使在高温状态下进行高速开闭动作，也能够抑制阀座的压坏或变形的发生，并且，稳定地确保大流量，而且，能够无变动地稳定地维持高cv值，另外，容易更换阀座。
14.用于解决课题的方案为了达成上述目的，权利要求1所涉及的发明是一种隔膜阀，其特征在于，其是具有与设置于主体内的阀座接触分离而开闭的隔膜的隔膜阀，具备设置于具有流入口和流出口的主体的一次侧开口部、设置于一次侧开口部的用于装配阀座的外壁部、设置于外壁部的内周的台阶部、压入固定至台阶部的座环、设置于座环的凸缘部、以及座环与外壁部之间和以凸缘部为底部构成的用于装配阀座的压入槽，压入固定至压入槽的阀座以将增大该阀座的上部的外周的延伸部盖上于外壁部的顶部附近位置且将减小阀座的上部内周的延伸部盖上于座环的顶部附近位置的状态使阀座的上部稍微突出。
15.权利要求2所涉及的发明是一种隔膜阀，其中，在座环的内周面设置有阴螺纹部。
16.权利要求3所涉及的发明是一种隔膜阀，其中，使座环的顶部比前述外壁部的高度更低且使座环的内径比一次侧开口部的内径更大而形成。
17.权利要求4所涉及的发明是一种隔膜阀，其中，在台阶部进一步设置有压入台阶部，将座环压入至该压入台阶部，将座环压入固定至主体。
18.权利要求5所涉及的发明是一种隔膜阀，其中，关于阀座的底部外周，使以在压入固定之后不会脱落的方式增大外径的扩径部卡合于设置于外壁部的卡合部，压入固定之后的阀座不会脱落。
19.权利要求6所涉及的发明是一种隔膜阀的阀座更换方法，其中，在装配阀座时，在与凸缘部的上表面接触的状态下，将阀座的底部压入固定至压入槽，接着，在将阀座拆卸时，使设置有阳螺纹部的夹具螺纹接合于在座环的内周面设置的阴螺纹部而将夹具提起，从而由座环的凸缘部将阀座的底部卡止并同时将阀座拔出。
20.发明的效果依据权利要求1所涉及的发明，能够得到一种隔膜阀，其能够抑制高温状态下的阀座的压坏或变形，以高耐久性无变动地以稳定状态维持高流量(高cv值)。
21.依据权利要求2所涉及的发明，能够无损伤地容易地更换阀座。
22.依据权利要求3所涉及的发明，即使设置座环，一次侧开口部的流路面积也不会缩小，另外，也不会妨碍从一次侧开口部向阀室的流，因而能够确保大流量。
23.依据权利要求4所涉及的发明，能够将座环牢固地压入固定至主体，将阀座以压入状态可靠地固定于外壁部与座环之间。
24.依据权利要求5所涉及的发明，压入固定之后的阀座不会脱出，因而能够得到高耐久性。
25.依据权利要求6所涉及的发明，能够容易地进行阀座的更换。
附图说明
26.图1是示出本发明的隔膜阀的一个实施方式的纵截面图。
27.图2是图1的隔膜阀的主要部分截面图。
28.图3是图2的部分放大截面图。
29.图4是说明本发明的阀用阀座的更换方法的一个示例的附图，(a)是说明阀座的安装方法的附图，(b)是说明阀座的取出方法的附图。
具体实施方式
30.以下，基于附图而详细地说明本发明中的隔膜阀的实施方式的一个示例。图1是示出本发明的隔膜阀的一个实施方式的纵截面图，图2是隔膜阀的主要部分截面图，图3是主要部分的部分放大截面图。
31.在图1中，隔膜阀1由主体2、阀座3、座环4、隔膜5以及致动器6构成。
32.主体2例如由sus316l等不锈钢材料一体地形成，设置有流入口8和流出口9，在其内部形成有从流入口8延续的一次流路11和从流出口9延续的二次流路12。一次流路经由一次侧开口部13与阀室14连通，二次流路12经由二次侧开口部15与阀室14连通。
33.另外，在主体2的上部设置有开口部17，在该开口部17的内周侧，形成有阴螺纹部18，使形成于致动器6的下端部的阳螺纹部19螺纹接合于该阴螺纹部18，能够将致动器6搭载于主体2的上部。
34.在一次侧开口部13设置有用于装配阀座的外壁部20，在外壁部20的内周设置有对座环4进行压入固定的台阶部21。
35.外壁部20的顶部23以截面r形状形成，在外壁部20的内周侧下部，形成有将阀座3的扩径部30插入的截面r形状的凹陷部24。
36.在台阶部21，形成有装配座环4的凸缘部32的凸缘部装配台阶部25和将座环4压入的压入台阶部26，凸缘部装配台阶部25的底面25a与压入台阶部26的壁面26a之间由平缓曲面连结。
37.阀座3由氟树脂等树脂材料以大致圆筒状设置，如图3中示出那样，其截面形状设置有增大上部的外周的截面r形状的延伸部27和减小上部的内周的截面r形状的延伸部28，由平缓曲面将大致平面的顶部29与延伸部27、延伸部28之间连结，在底部外周设置有增大外径的截面r形状的扩径部30。
38.另外，如图2中示出那样，阀座3以如下的方式形成：在将阀座3压入固定至用于装配阀座的压入槽42时，向外壁部20的顶部23的上方和座环4的顶部35的上方突出的阀座3的高度在当进行隔膜5的关闭动作时隔膜5的下表面5a不与外壁部20的顶部23和前述座环4的顶部35接触的范围内尽可能低。
39.在本示例中，由pfa(perfluoroalkoxyethylene copolymer resin，全氟烷氧基乙烯共聚树脂)形成阀座3，但阀座3的材质不限于pfa，能够适当地变更材质。另外，从阀座3的顶部29联结到延伸部27、28的扁平形状能够在形成阀座3时通过机械加工或注射加工来成形，也能够在将顶部的形状不同的阀座装配于主体2内之后从上部利用夹具等来有意地压扁等而成形。
40.座环4例如由sus316l等不锈钢以大致圆筒形设置，在外周面设置有支承阀座3的底部31的凸缘部32，在内周面33设置有阴螺纹部34，顶部35和下端部36以截面r状形成。
41.另外，如图3中示出那样，座环4以如下的方式形成：将座环4压入固定至压入台阶部26时的座环4的顶部35比外壁部20的顶部23更低δh。进而，将座环4的内径φd1形成为比一次侧开口部13的内径φd2更大的直径，并且，将座环4的下部的外径作为比压入台阶部26的壁面26a的内径更大且能够将座环4压入至压入台阶部26的直径。
42.此外，在本示例中，由不锈钢(sus316l)制作座环4，但座环4的材料不限于不锈钢，只要是能够在内周面33形成阴螺纹部34且在阀的使用温度下恰当地保持硬度的材料，就也能够由塑料材料制作。
43.隔膜5是将既定块数的金属制薄板状部件重叠而构成，以在自然状态下朝向单侧(上方)呈现以中心部为顶点的平缓的凸曲面状的外观大致圆盘状形成，具有能够自行复原至该自然状态的形态的弹性力。
44.如图2中示出那样，如果致动器6的隔膜片38下降，则隔膜5的中央附近被按压而以中央附近为中心变形，隔膜5落座于阀座3而成为闭阀状态。
45.另外，如果变得没有隔膜片38的按压力，则隔膜5通过其弹性力来将隔膜片38上推并同时沿复原成凸曲面状的方向变形，隔膜5从阀座3离开而成为开阀状态。
46.致动器6是空气驱动式致动器，如果从设置于上部的空气供给口39供给空气，则活塞41抵抗弹簧40的按压力而上升，因而隔膜片38的按压力消失，阀成为开阀状态，如果停止供给空气，则活塞41由于弹簧40的弹力而下降，产生隔膜片38的按压力，阀成为闭阀状态。
47.接下来，说明本发明的隔膜阀在上述实施方式中的作用。
48.如图3中示出那样，如果将座环4压入至设置于主体2的压入台阶部26，则通过将座环4的下部的外径设定成能够压入固定至压入台阶部26的直径，能够将座环4的下部可靠且牢固地固定于压入台阶部26，凸缘部32收纳于凸缘部装配台阶部25，在座环4与外壁部20之间，以凸缘部32的上表面32a为底部，构成用于装配阀座的压入槽42。
49.此时，座环4的下端部36以截面r状形成，另外，利用曲面来将凸缘部装配台阶部25的底面25a与压入台阶部26的壁面26a连结而形成台阶部21，因而容易将座环4向压入台阶部26压入。另外，座环4通过过盈配合来固定于压入台阶部26，因而在将座环4从压入台阶部26拆卸时，只要将座环4向上方拉拔即可。
50.如果将阀座3压入至这样形成的压入槽42，则能够将阀座3固定于主体2，在阀座3的底部外周设置有增大外径的截面r形状的扩径部30，外壁部20的顶部23以截面r形状形成，因而能够容易地进行阀座3向压入槽42的压入。进而，在压入至压入槽42之后，该扩径部30卡合于在外壁部20的内周侧下部形成的截面r形状的凹陷部24，防止阀座3从压入槽42脱出。
51.如果阀座3装配于该压入槽42内，则阀座3通过外壁部20的内周面43和座环4的外
周面44来以压入状态固定，因而外壁部20的内周面43与阀座3的外周面45之间被可靠地密封，因而不会发生阀座3的反漏。
52.另外，阀座3通过外壁部20的内周面43和座环4的外周面44来以压入状态固定，因而即使隔膜阀1成为闭阀状态、阀座3的顶部29被隔膜5按压，在由主体2的外壁部20的内周面43和座环4的外周面44从内周和外周支撑的阀座3的部分也不会发生倾斜。
53.进而，将阀座3的顶部29形成为大致平面，并且，在上部设置有增大外周的截面r形状的延伸部27和减小内周的截面r形状的延伸部28，由平缓曲面将顶部29与延伸部27、延伸部28之间连结，因而如果阀座3向压入槽42的压入完成，则如图3中示出那样，成为将延伸部27密接并盖上于外壁部20的顶部23的附近位置的状态，另外，成为将延伸部28密接并盖上于座环4的顶部35的附近位置的状态，阀座3的顶部29从外周侧被外壁部20的顶部23支撑，从内周侧被座环4的顶部35支撑。
54.由此，阀座3的顶部29的承压面积增加，在进行隔膜阀1的关闭动作时，阀座3的顶部29被隔膜5的下表面5a按压时的表面压力变小，因而能够抑制阀座3的压坏。
55.另外，如图2和图3中示出那样，关于阀座3，在将阀座3装配于用于装配阀座的压入槽42时，将向外壁部20的顶部23的上方和座环4的顶部35的上方突出的部分的阀座3的高度在当隔膜阀1的闭阀状态时隔膜5的下表面5a不与外壁部20的顶部23和座环4的顶部35接触的范围内设定得尽可能低，因而能够使向外壁部20的顶部23的上方和座环4的顶部35的上方突出且不由外壁部20的内周面43和座环4的外周面44从内周和外周支撑的阀座3的部分的高度成为最低限度。
56.其结果是，能够使在隔膜阀1的闭阀状态时被隔膜5的下表面5a按压而变形的阀座的部分最小化，因而能够抑制阀座3的变形。
57.另外，由于隔膜5的下表面5a而受到冲击的阀座3的顶部29经由延伸部27由外壁部20的顶部23、另外、经由延伸部28由座环4的顶部35从内周和外周支撑，因而能够进一步抑制由于隔膜5的按压而发生的阀座3的变形。
58.如以上那样，在本发明的隔膜阀中，在闭阀状态时，减小被隔膜5的下表面5a按压的阀座3的表面压力，抑制阀座的压坏，并且，大大地抑制阀座3的变形，从而能够使阀座3的耐久性提高。另外，伴随着阀座3的耐久性提高，能够使流量的历时变化稳定。
59.如图3中示出那样，压入至压入台阶部26的座环4在与外壁部20之间以凸缘部32为底部构成用于装配阀座的压入槽42，由凸缘部32支承阀座3的底部31。座环4的内径φd1是比一次侧开口部13的内径φd2更大的直径，因而即使将座环4配置于一次侧开口部13，一次侧开口部13的流路面积也不会缩小。
60.另外，以截面r形状形成座环4的顶部35，并且，座环4的高度以在将座环4压入固定至压入台阶部26的状态下座环4的顶部35比外壁部20的顶部23更低δh的方式设定，以不会妨碍从一次侧开口部13朝向阀室14内的流的方式构成。
61.如以上那样，即使将座环4配置于一次侧开口部13，一次侧开口部13的流路面积也不会缩小，另外，不会妨碍从一次侧开口部13朝向阀室14内的流，因而能够确保大流量而增大阀的cv值。
62.此外，在座环4的内周面33形成阴螺纹部34，因而使设置于用于装卸座环的夹具的阳螺纹部螺纹接合于该阴螺纹部34，能够容易地将座环4装卸于主体2。另外，阀座3将底部
31支承于凸缘部32并且压入固定至压入槽42，因而在将阀座3取出时，如果将座环4拉拔，则阀座3卡止于凸缘部32，因而能够将阀座3与座环4同时取出，因而能够容易地将阀座3取出，并且能够不损伤阀座3地更换阀座3。
63.接着，说明本发明的阀座的更换方法。图4是使用用于装卸座环的夹具的一个示例来说明更换本发明的隔膜阀的阀座的方法的附图。用于装卸座环的夹具在阀座3装配时和拆卸时其构成不同，因而首先对阀座3装配时进行说明。
64.装配阀座3的夹具47由适配器48和压入部件50构成。适配器48是用于将压入部件50压入至主体2内的零件，在中央具备使压入部件50插入贯通的插入贯通孔51，在下部外周具备螺纹嵌合于主体2的阴螺纹部18的阳螺纹部52，在下端部具备按压压入部件50的按压面53。压入部件50是用于将座环4压入至主体2内的压入台阶部26的零件，在下端部具备受到从适配器48的按压面53作用的按压力的凸缘部54，在下部顶端具备螺纹嵌合座环4的阳螺纹部55。
65.在利用该夹具47来将阀座3装配于主体2内时，首先，在阀座3的底部31与凸缘部32的上表面32a接触的状态下，将阀座3安装于座环4，将座环4拧入至压入部件50的下部顶端的阳螺纹部55，直到阀座3的顶部29接于压入部件50的下表面50a，然后，将从适配器48的下表面侧螺纹嵌合有座环4的压入部件50插入贯通于插入贯通孔51。
66.接下来，将适配器48的阳螺纹部52轻轻地拧入至在主体2的开口部17的内周设置的阴螺纹部18，将插入贯通有压入部件50的状态的适配器48安装于主体2的上部。在该状态下，主体2的开口部17的中心与座环4的中心一致，因而将压入部件50轻轻地压入，直到阀座3的底部31与外壁部20的顶部23接触，随后，将适配器48轻轻地拧入，直到适配器48的按压面53抵接于压入部件50的凸缘部54。
67.在确认适配器48的按压面53抵接于压入部件50的凸缘部54之后，如果将适配器48强力地拧入，则压入部件50的凸缘部54被适配器48的按压面53按压，压入部件50向下方移动，其结果是，螺纹嵌合于在压入部件50的下部顶端设置的阳螺纹部55的座环4的下部被压入至压入台阶部26，并且，顶部29被压入部件50的下表面50a按压的阀座3被压入至压入槽42。
68.如果座环4向压入台阶部26的压入固定和阀座3向压入槽42的压入完成，则阀座3以密接状态被保持于外壁部20的内周面43与座环4的外周面44之间，阀座3向主体2的装配完成。
69.接下来，对阀座3拆卸时进行说明。用于拆卸座环的夹具56由适配器48、承压金属零件57、间隔件58、卡合螺栓59以及螺母60构成。
70.适配器48是与夹具47兼用的零件，但在作为阀座3的取出用途使用的情况下，将承压金属零件57装配于设置于上表面的装配台阶部48a内而使用。承压金属零件57是用于将来自适配器48的按压力传递至卡合螺栓59的头部59a的零件，具备使卡合螺栓59插入贯通于中央的螺栓插入贯通孔57a。间隔件58是用于将卡合螺栓59的中心与适配器48的中心对准地保持的零件，以螺栓插入贯通孔58a为中心设置。卡合螺栓59是用于螺纹嵌合于在座环4的内周面33设置的阴螺纹部34而将座环4从压入台阶部26拉拔的零件。螺母60是用于将间隔件58保持于适配器48的插入贯通孔51内的零件。
71.在利用该夹具56来将阀座3从主体2内拆卸时，首先，在将卡合螺栓59插入贯通于
承压金属零件57的螺栓插入贯通孔57a和间隔件58的螺栓插入贯通孔58a之后，将螺母60螺纹嵌合于卡合螺栓59，将螺母60拧入，直到间隔件58的下表面与螺母60的上表面的间隔成为座环4的厚度左右，使承压金属零件57、间隔件58、卡合螺栓59、螺母60成为一体。
72.随后，将成为一体的承压金属零件57、间隔件58、卡合螺栓59、螺母60从适配器48的上方插入至插入贯通孔51，将承压金属零件57装配于装配台阶部48a，将适配器48的阳螺纹部52拧入至在主体2的开口部17的内周设置的阴螺纹部18，将适配器48安装于主体2的上部。在该状态下，主体2的一次侧开口部13的中心与卡合螺栓59的中心一致，因而如果将卡合螺栓59拧入，则卡合螺栓59螺纹接合于在压入固定至主体2内的压入台阶部26的座环4的内周面33设置的阴螺纹部34。
73.在确认卡合螺栓59的头部59a抵接于承压金属零件57之后，如果将适配器48沿从主体2拆卸的方向(左转)转动，则随着适配器48的上升，卡合螺栓59的头部59a经由承压金属零件57被向上方抬起，因而与此相伴，螺纹嵌合于卡合螺栓59的座环4被从主体2内的压入台阶部26拉拔。此时，阀座3由座环4的凸缘部32支承，因而与座环4拉出同时地，凸缘部32将阀座3的底部31卡止并同时拔出，因而能够不损伤阀座3地与座环4一起从主体2内取出。
74.这样，在本发明的阀座的更换方法中，能够不损伤阀座地容易地进行阀座的更换。
75.如以上详细地说明的那样，本发明的隔膜阀即使在高温状态下进行高速开闭动作，也能够抑制阀座的压坏或变形的发生，并且能够稳定地确保大流量，另外，依据本发明的阀座的更换方法，能够不损伤阀座地容易地进行阀座的更换，因而适合于使用ald工艺的半导体制造装置。
76.符号说明1隔膜阀2主体3阀座4座环5隔膜6致动器13一次侧开口部20外壁部21台阶部23外壁部的顶部26压入台阶部27延伸部28延伸部32凸缘部35座环的顶部42压入槽。