JP2003083466A

JP2003083466A - 流量制御弁

Info

Publication number: JP2003083466A
Application number: JP2001274467A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Yasue; 博人安江; Tamotsu Hirako; 保平子; Hiroshi Kagohashi; 宏籠橋; Kazuhiro Sugata; 和広菅田
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP4426136B2

Abstract

(57)【要約】【課題】開状態におけるピストンの停止位置を当接で
決定することにより流量調整が行われるものであって、
かかる流量調整を遠隔制御で且つ精度良く行うことがで
きる流量制御弁を提供すること。【解決手段】閉状態にある場合は、復帰ばね２０，２
１の付勢力がピストン２２に作用することにより、ダイ
アフラム２４が弁座５４と密接している。ここで、パイ
ロット室５５の内部に圧縮空気を供給すると、ピストン
２２が移動するので、ダイアフラム２４が弁座５４から
離間する。その後、ピストン２２がナット１９に突き当
たることにより、ダイアフラム２４が停止し、ダイアフ
ラム２４と弁座５４との隙間が固定されて、開状態にな
る。もっとも、サーボモータ１１などをもって、ナット
１９を任意の位置にまで移動させることができるので、
ナット１９にピストン２２が突き当たる位置を変更させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気の圧力が
ばねの付勢力に抗することにより開状態へ移行・開状態
を維持する流量制御弁であって、特に、半導体製造装置
で使用されるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流量制御弁の一つとして、例え
ば、特開平７−２５３１７０号公報に記載された流量制
御弁がある。図４に、かかる流量制御弁１００の断面図
を示す。流量制御弁１００は、入力ポート１２１と出力
ポート１２２とが左右に形成されたアンダーボディ１２
０を有し、その上方に第１操作ポート１３１が形成され
た中間ボディ１３０が固設され、その上方に、第２操作
ポート１４１が形成され調整ネジ１４２が装着されたア
ッパーボディ１４０が固設されて全体の外形をなしてい
る。

【０００３】アンダーボディ１２０には、図中右方の入
力ポート１２１と図中左方の出力ポート１２２との他、
中央に円環形状の弁座１０１が形成されている。弁座１
０１の内部Ａは入力ポート１２１と連通し、弁座１０１
の外部Ｂは出力ポート１２２と連通している。弁体１０
２が弁座１０１に当接することにより入力ポート１２１
と出力ポート１２２とが遮断され、弁体１０２が弁座１
０１から離間することにより両ポート１２１、１２２が
連通される。

【０００４】中間ボディ１３０は、アンダーボディ１２
０の中央部上方に固設される概略円筒形状の部材であ
る。中間ボディ１３０には、第１操作ポート１３１が形
成されている他、内部に小径シリンダ１３２と大径シリ
ンダ１３３とが形成されている。中間ボディ１３０の内
部には、略円柱形状のピストン１５０が上下方向に摺動
可能に嵌持されている。ピストン１５０は、中央の大径
部分１５１と、その下方の下小径部分１５２と、大径部
分１５１の上方の上小径部分１５３とを有している。大
径部分１５１は中間ボディ１３０の大径シリンダ１３３
に、下小径部分１５２は小径シリンダ１３２に、それぞ
れ気密に嵌合されている。そして、大径部分１５１の下
面１５４と中間ボディ１３０とにより第１操作室１３４
が区画される。第１操作室１３４には、中間ボディ１３
０の第１操作ポート１３１が開成されており、第１操作
ポート１３１を通じて第１操作室１３４に空気圧を印加
し又は開放することができる。第１操作室１３４に空気
圧が印加されると、ピストン１５０は上方に押圧され
る。

【０００５】ピストン１５０の下小径部分１５２の下端
には、弁体１０２が取り付けられている。弁体１０２の
周囲はダイアフラム１５６となっておりその周縁はアン
ダーボディ１２０と中間ボディ１３０とに挟持される。
弁体１０２は、ピストン１５０の上下動に伴って移動
し、アンダーボディ１２０の弁座１０１に離間又は当接
する。弁体１０２が弁座１０１に当接すると入力ポート
１２１と出力ポート１２２とが遮断され、弁体１０２が
弁座１０１から離間すると両ポート１２１、１２２が連
通される。

【０００６】アッパーボディ１４０は、中間ボディ１３
０の上方に固設される概略円筒形状の部材である。アッ
パーボディ１４０には、第２操作ポート１４１が形成さ
れている他、中央に孔１４３が貫通して形成されてい
る。ピストン１５０の上小径部分１５３が、アッパーボ
ディ１４０の孔１４３に嵌合される。大径部分１５１の
上面１５５と中間ボディ１３０とアッパーボディ１４０
とにより第２操作室１４４が区画される。第２操作室１
４４には、アッパーボディ１４０の第２操作ポート１４
１が開成されており、第２操作ポート１４１を通じて第
２操作室１４４に空気圧を印加し又は開放することがで
きる。第２操作室１４４に空気圧が印加されると、ピス
トン１５０は下方に押圧される。また、アッパーボディ
１４０には、バネ溝１４５が形成されており、ピストン
１５０の上面１５５とバネ溝１４５との間には復帰バネ
１４６が挟持されている。復帰バネ１４６はピストン１
５０を下方に付勢している。

【０００７】アッパーボディ１４０の孔１４３の上半分
にはネジ溝が切られている。この部分に調整ネジ１４２
が装着される。調整ネジ１４２は、その下端１４７によ
りピストン１５０の上方向への動きを規制するものであ
る。調整ネジ１４２を回してその下端１４７の高さを変
化させると、ピストン１５０の停止位置も変化し、開弁
時における弁体１０２と弁座１０１との間隔を調節する
ことができる。尚、調整ネジ１４２が不用意に動かない
ように、ロックナット１４８で固定することができる。

【０００８】次に、前記構成を有する流量制御弁１００
の作用を説明する。流量制御弁１００は、第１操作ポー
ト１３１又は第２操作ポート１４１に、空気圧を印加す
ることにより操作される。この空気圧の供給手段は、圧
縮空気ボンベや空気圧ポンプその他何でもよい。まず、
第１操作ポート１３１及び第２操作ポート１４１のいず
れにも空気圧を印加しない状態について考察する。この
状態ではピストン１５０は、復帰バネ１４６による付勢
力のみを受ける。従ってピストン１５０は、下端に取り
付けられた弁体１０２が弁座１０１に当接するまで下方
に移動した状態となっている。この状態では、弁座１０
１と弁体１０２とが接触することにより、入力ポート１
２１と出力ポート１２２との連通が遮断され、流量制御
弁１００は閉となっている。

【０００９】第１操作ポート１３１に空気圧を印加する
と、流量制御弁１００の第１操作室１３４が高圧とな
る。このためピストン１５０は、上方に押圧され復帰バ
ネ１４６の付勢力に抗して、上端が調整ネジ１４２の下
端１４７に当接するまで移動して停止する。このため弁
体１０２もピストン１５０と共に上方に移動し、弁座１
０１と弁体１０２との間に隙間が開成され、入力ポート
１２１と出力ポート１２２とが連通し、流量制御弁１０
０は開となる。この状態において、調整ネジ１４２を操
作して下端１４７の位置を変更すると、ピストン１５０
の停止位置が変更され、流量制御弁１００の開状態にお
ける弁座１０１と弁体１０２との間の隙間を調整して流
量調整を行うことができる。

【００１０】第１操作ポート１３１への空気圧の供給を
停止し、第１操作室１３４の圧力を開放すると、流量制
御弁１００は復帰バネ１４６の付勢力により再び閉状態
となる。このとき、第２操作ポート１４１に空気圧を印
加すると第２操作室１４４が高圧となる。この圧力が復
帰バネ１４６の付勢力を助勢してピストン１５０を下方
に押圧するので、閉弁動作が更に確実となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
流量制御弁１００の流量調整は、調整ネジ１４２を手動
で回動操作して、ピストン１５０の上端が当接する調整
ネジ１４２の下端１４７の位置を変更し、開状態におけ
るピストン１５０の停止位置を変更することにより行わ
れるので、遠隔制御で且つ精度良く行うことができなか
った。特に、半導体製造装置においては、遠隔制御で且
つ精度良く行う流量制御が求められるため、図４の流量
制御弁１００を半導体製造装置に使用できないという問
題点があった。

【００１２】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、開状態におけるピスト
ンの停止位置を当接で決定することにより流量調整が行
われるものであって、かかる流量調整を遠隔制御で且つ
精度良く行うことができる流量制御弁を提供することを
第１の課題とする。

【００１３】また、図５は、図４の流量制御弁１００の
第１操作ポート１３１に対し、ノーマルクローズの吸気
比例弁１６１及びノーマルクローズの排気比例弁１６２
をコントロール基板１６３で制御する電空レギュレータ
部１６０を取り付けたものを示しているが、この点、図
５の流量制御弁１００では、電空レギュレータ部１６０
を介して、第１操作ポート１３１に空気圧を印加・開放
することにより、開状態・閉状態へ移行させていた。従
って、ノーマルクローズの吸気比例弁１６１を開けると
ともにノーマルクローズの排気比例弁１６２を閉じれ
ば、第１操作室１３４に空気圧が供給・印加されるの
で、開状態への移行・維持がなされることになる。しか
しながら、このとき、非通電時になると、ノーマルクロ
ーズの吸気比例弁１６１とノーマルクローズの排気比例
弁１６２のいずれも閉じ、第１操作室１３４の空気圧が
保持され、状態によっては、又は、場合によっては、開
状態の維持がなされるので、制御流体の流出が継続する
という問題点があった。特に、非通電時に制御流体の流
出が継続するとなると、半導体製造装置においては、厳
密な流量制御が求められるため、図５の流量制御弁１０
０を半導体製造装置に使用できないという問題点があっ
た。

【００１４】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、圧縮空気の圧力がばね
の付勢力に抗することにより流量調整が行われるもので
あって、非通電時における制御流体の流出を防止するこ
とができる流量制御弁を提供することを第２の課題とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の課題を解決するた
めに成された請求項１に係る発明は、ピストンの先端に
設けられた弁体がばねの付勢力により弁座に密接して閉
状態となる一方、パイロット室内に供給した圧縮空気の
圧力でピストンを移動させることにより、前記弁体が前
記弁座から離間し、さらに、前記ピストンが当接部材に
突き当たることで開状態になり、前記開状態における前
記弁体の停止位置が決定される流量制御弁において、前
記当接部材を前進・後退の直進動作で任意の位置にまで
移動させるモータ駆動制御機構を設けたこと、を特徴と
している。

【００１６】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載する流量制御弁であって、前記パイロット室内に圧
縮空気を供給するための供給回路と前記パイロット室内
から圧縮空気を排出するための排出回路とを設けた電空
レギュレータ部を備えたこと、を特徴としている。ま
た、請求項３に係る発明は、請求項２に記載する流量制
御弁であって、前記電空レギュレータ部の非通電状態が
前記排出回路の連通状態であること、を特徴としてい
る。また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載する
流量制御弁であって、前記パイロット室内と外部とを僅
かに連通状態にさせるブリード機構を備え、前記電空レ
ギュレータ部の非通電状態が前記供給回路及び前記排出
回路の遮断状態であっても、前記パイロット室内の圧縮
空気を前記ブリード機構で外部に少しずつ排出するこ
と、を特徴としている。

【００１７】また、請求項５に係る発明は、請求項１乃
至請求項４のいずれか一つに記載する流量制御弁であっ
て、半導体製造装置に使用されること、を特徴としてい
る。

【００１８】このような特徴を有する本発明の流量制御
弁では、閉状態にある場合は、ばねの付勢力がピストン
に作用することにより、ピストンの先端に設けられた弁
体が弁座と密接している。ここで、パイロット室内に圧
縮空気を供給すると、圧縮空気の圧力がピストンに作用
し、ばねの付勢力に抗しながらピストンが移動するの
で、ピストンの先端に設けられた弁体が弁座から離間す
る。その後、ピストンが当接部材に突き当たることによ
り、ピストンの先端に設けられた弁体が停止し、ピスト
ンに設けられた弁体と弁座との隙間が固定されて、開状
態になる。

【００１９】もっとも、本発明の流量制御弁では、モー
タ駆動制御機構をもって、当接部材を前進・後退の直進
動作で任意の位置にまで移動させることができるので、
当接部材にピストンが突き当たる位置を変更させること
ができ、これにより、ピストンに設けられた弁体と弁座
との隙間を正確に調整することが可能となる。

【００２０】すなわち、本発明の流量制御弁において
は、ピストンが当接部材に突き当たって停止すると、ピ
ストンの先端に設けられた弁体も停止して開状態とな
り、ピストンに設けられた弁体と弁座との隙間が固定さ
れるが、この点、当接部材を前進・後退の直進動作で任
意の位置にまで移動させるモータ駆動制御機構により、
ピストンに設けられた弁体と弁座との隙間を正確に調整
して流量制御を行うことができるので、本発明の流量制
御弁は、開状態におけるピストンの停止位置を当接で決
定することにより流量調整が行われるものであって、か
かる流量調整を遠隔制御で且つ精度良く行うことができ
るものである。

【００２１】また、本発明の流量制御弁においては、パ
イロット室内に供給された圧縮空気の圧力やばねの付勢
力により開状態・閉状態に移行しており、開状態・閉状
態への移行にモータ駆動制御機構が関与することはない
ので、開状態・閉状態への移行の応答性に優れている。

【００２２】また、本発明の流量制御弁においては、モ
ータ駆動制御機構が閉状態への移行に関与せず、ピスト
ンの先端に設けられた弁体が弁座と密接する際に、モー
タ駆動制御機構における直進動作の推進力が伝わること
がないので、モータ駆動制御機構における直進動作の推
進力により、ピストンの先端に設けられた弁体や弁座に
対しダメージが加えられることはない。

【００２３】また、本発明の流量制御弁において、電空
レギュレータ部を備えた場合には、パイロット室内に対
する圧縮空気の供給・排出速度を電気制御で自在に可変
することができるので、弁開閉時に発生するオーバーシ
ュートやウォーターハンマーを軽減するための開状態・
閉状態への移行速度の制御を遠隔制御で且つ精度良く行
うことができる。また、開状態・閉状態への移行の応答
性がさらに優れたものとなる。

【００２４】また、本発明の流量制御弁において、電空
レギュレータ部を備えた場合であっても、電空レギュレ
ータ部の非通電状態が排出回路の連通状態であれば、非
通電時には、パイロット室内の圧縮空気が排出される状
態が維持され、閉状態への移行・閉状態の維持がなされ
るので、非通電時における制御流体の流出を防止するこ
とができる。

【００２５】また、本発明の流量制御弁において、非通
電状態が供給回路及び排出回路の遮断状態である電空レ
ギュレータ部を備えた場合であっても、パイロット室内
と外部とを僅かに連通状態にさせるブリード機構を備え
ていれば、非通電時には、パイロット室内の圧縮空気を
ブリード機構で外部に少しずつ排出される状態が維持さ
れ、閉状態への移行・閉状態の維持がなされるので、非
通電時における制御流体の流出を防止することができ
る。

【００２６】また、本発明の流量制御弁が半導体製造装
置に使用される場合には、流量調整を遠隔制御で且つ精
度良く行ったり、厳密な流量制御等が要請されるので、
上述した効果を大きく発揮することができる。また、半
導体製造装置では、制御流体や周囲温度などの温度管理
が重要となるが、この点、本発明の流量制御弁を半導体
製造装置に使用する場合は、モータ駆動制御機構による
流量調整よりも、圧縮空気やばね等による開・閉動作が
頻繁に行われ、発熱を伴うモータ駆動制御機構が行われ
ることは少ないので、モータ駆動制御機構の発熱が及ぼ
す影響を考慮する必要がない。さらに、モータ駆動制御
機構が行われることが少ないことは、モータの寿命が発
熱により短縮されることがないので、本発明の流量制御
弁そのものの寿命に対し、モータ駆動制御機構が悪影響
を及ぼすことはない。

【００２７】また、第２の課題を解決するために成され
た請求項６に係る発明は、弁体がばねの付勢力により弁
座に密接して閉状態となる一方、パイロット室内に供給
した圧縮空気の圧力で前記弁体を移動させることによ
り、前記弁体が前記弁座から離間して開状態となる流量
制御弁において、前記パイロット室内に圧縮空気を供給
するための供給回路と前記パイロット室内から圧縮空気
を排出するための排出回路とを設けた電空レギュレータ
部を備え、前記電空レギュレータ部の非通電状態が前記
排出回路の連通状態であること、を特徴としている。

【００２８】また、請求項７に係る発明は、弁体がばね
の付勢力により弁座に密接して閉状態となる一方、パイ
ロット室内に供給した圧縮空気の圧力で前記弁体を移動
させることにより、前記弁体が前記弁座から離間して開
状態となる流量制御弁において、前記パイロット室内に
圧縮空気を供給するための供給回路と前記パイロット室
内から圧縮空気を排出するための排出回路とを設けた電
空レギュレータ部と、前記パイロット室内と外部とを僅
かに連通状態にさせるブリード機構と、を備え、前記電
空レギュレータ部の非通電状態が前記供給回路及び前記
排出回路の遮断状態であっても、前記パイロット室内の
圧縮空気を前記ブリード機構で外部に少しずつ排出する
こと、を特徴としている。

【００２９】また、請求項８に係る発明は、請求項６又
は請求項７に記載する流量制御弁であって、半導体製造
装置に使用されること、を特徴としている。

【００３０】すなわち、本発明の流量制御弁は、閉状態
にある場合は、ばねの付勢力により、弁体が弁座と密接
し、ここで、パイロット室内に圧縮空気を供給すると、
圧縮空気の圧力がばねの付勢力に抗するので、弁体が弁
座から離間して、開状態になるものであるが、この点、
電空レギュレータ部の非通電状態が排出回路の連通状態
であれば、非通電時には、パイロット室内の圧縮空気が
排出される状態が維持され、閉状態への移行・閉状態の
維持がなされるので、非通電時における制御流体の流出
を防止することができる。

【００３１】また、本発明の流量制御弁は、閉状態にあ
る場合は、ばねの付勢力により、弁体が弁座と密接し、
ここで、パイロット室内に圧縮空気を供給すると、圧縮
空気の圧力がばねの付勢力に抗するので、弁体が弁座か
ら離間して、開状態になるものであるが、この点、パイ
ロット室内と外部とを僅かに連通状態にさせるブリード
機構を備えていれば、非通電時には、パイロット室内の
圧縮空気をブリード機構で外部に少しずつ排出される状
態が維持され、弁座が弁体に密接した状態への移行・閉
状態の維持がなされるので、非通電時における制御流体
の流出を防止することができる。

【００３２】また、本発明の流量制御弁が半導体製造装
置に使用される場合には、厳密な流量制御等が要請され
るので、上述した効果を大きく発揮することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照にして説明する。図１に、第１実施の形態の流量
制御弁１Ａの断面図を示す。図１に示すように、第１実
施の形態の流量制御弁１Ａは、入力ポート５１と出力ポ
ート５２とが左右に形成されたアンダーボディ２７を有
し、アンダーボディ２７の上方には、操作ポート５３が
形成されたシリンダ２３が固設され、さらに、シリンダ
２３の上方には、カバー１２が装着されたハウジング１
４が固設されることによって、全体の外形をなしてい
る。

【００３４】そして、アンダーボディ２７には、図中左
方の入力ポート５１と図中右方の出力ポート５２との
他、中央に円環形状の弁座５４が形成されている。この
点、弁座５４の内部ＡＡは入力ポート５１と連通し、弁
座５４の外部ＢＢは出力ポート５２と連通している。従
って、ダイアフラム２４（「弁体」に相当するもの）が
弁座５４に密着することにより、入力ポート５１と出力
ポート５２とが遮断され、ダイアフラム２４が弁座５４
から離間することにより、入力ポート５１と出力ポート
５２とが連通される。尚、入力ポート５１と出力ポート
５２には、ナット２５とスリーブ２６がそれぞれ設けら
れており、配管の接続が便宜になっている。また、アン
ダーボディ２７の下部には、取付板２８が設けられてい
る。

【００３５】また、シリンダ２３は、アンダーボディ２
７の中央部上方に固設される概略円筒形状の部材であ
る。シリンダ２３には、操作ポート５３が形成されてい
る他、シリンダ２３の内部には、略円柱形状のピストン
２２が上下方向に摺動可能に且つ気密に嵌装されてい
る。従って、ピストン２２の下面とシリンダ２３の内面
により、パイロット室５５が区画される。そして、パイ
ロット室５５には、シリンダ２３に形成された操作ポー
ト５３が連通しているので、操作ポート５３を通じてパ
イロット室５５に圧縮空気を供給し又は排出することが
できる。パイロット室５５に圧縮空気を供給されると、
ピストン２２は上方に押圧される。

【００３６】さらに、ピストン２２の下小径部分の下端
には、ダイアフラム２４が取り付けられている。そし
て、ダイアフラム２４の周縁は、アンダーボディ２７と
シリンダ２３とに挟持される。従って、ダイアフラム２
４は、ピストン２２の上下動に伴って移動し、アンダー
ボディ２７の弁座５４に離間又は密着する。即ち、ダイ
アフラム２４が弁座５４に密着すると、入力ポート５１
と出力ポート５２とが遮断され、ダイアフラム２４が弁
座５４から離間すると、入力ポート５１と出力ポート５
２とが連通される。

【００３７】また、ハウジング１４は、シリンダ２３の
上方に固設される概略円筒形状の部材である。そして、
ハウジング１４の内部には、ピストン２２を下方に付勢
する復帰ばね２０（「ばね」に相当するもの）が装着さ
れている。

【００３８】さらに、ハウジング１４の内部には、ナッ
ト１９（「当接部材」に相当するもの）を螺装した軸１
６がスラストベアリング１７，１８を介して軸支されて
いる。そして、軸支された軸１６は、ピン１５を介して
カップリング１３に取り付けられ、これにより、ハウジ
ング１４の上部に設けられたサーボモータ１１で回動す
る軸５６と連結されている。従って、サーボモータ１１
の回動動作を軸１６に伝えることができるので、サーボ
モータ１１により、軸１６に螺装されたナット１９を上
昇・下降の直進動作で任意の位置にまで移動させること
ができる。尚、ナット１９とピストン２２の間には、復
帰ばね２１が装着されており、軸１６に対するナット１
９のスラスト方向のガタを防止している。即ち、第１実
施の形態の流量制御弁１Ａにおいては、サーボモータ１
１と、軸５６、カップリング１３、ピン１５、スラスト
ベアリング１７，１８、軸１６などから、「モータ駆動
制御機構」が構成されている。

【００３９】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａに
おいては、シリンダ２３に形成された操作ポート５３に
対し、電空レギュレータ部３１が取り付けられている。
この点、電空レギュレータ部３１は、ノーマルクローズ
の吸気比例弁３２とノーマルクローズの排気比例弁３３
をコントロール基板３５を介して制御するものであり、
手動操作のニードル弁３４（「ブリード機構」に相当す
るもの）をも備えたものである。具体的に言えば、図２
に示すように、供給通路と排気通路が形成された通路ブ
ロック３８に対し、吸気比例弁３２と、排気比例弁３
３、ニードル弁３４を取り付けたものである。尚、ニー
ドル弁３４は、排気比例弁３３を介することなく、操作
ポート５３を外部と連通することを可能にするものであ
る。もっとも、操作ポート５３が外部に連通する程度に
よっては、操作ポート５３を介してパイロット室５５に
圧縮空気を供給することができなくなるので、排気通路
におけるニードル３７をつまみ３６で上下させることに
より、操作ポート５３が外部に連通する程度が僅かにな
るように調節する。

【００４０】次に、前記構成を有する第１実施の形態の
流量制御弁１Ａの作用を説明する。第１実施の形態の流
量制御弁１Ａは、操作ポート５３を介して、電空レギュ
レータ部３１でパイロット室５５に圧縮空気を供給する
ことにより操作される。まず、操作ポート５３に圧縮空
気を供給していない状態について考察する。この状態で
は、電空レギュレータ部３１においては、吸気比例弁３
２と排気比例弁３３とも閉じられているが、ニードル弁
３４を介して、操作ポート５３は外部に僅かに連通して
いる。従って、パイロット室５５の内部の圧力は外部の
圧力と同じとなり、ピストン２２は、復帰ばね２０，２
１による付勢力のみを受ける。従って、ピストン２２
は、ピストン２２の下端に取り付けられたダイアフラム
２４が弁座５４に密着するまで下方に移動した状態とな
っている。この状態では、ダイアフラム２４と弁座５４
とが密着することにより、入力ポート５１と出力ポート
５２との連通が遮断され、第１実施の形態の流量制御弁
１Ａは閉状態となっている。

【００４１】一方、電空レギュレータ部３１において、
吸気比例弁３２をオープンにすると、操作ポート５３を
介して、パイロット室５５の内部に圧縮空気が供給され
て、パイロット室５５の内部は高圧となる。このため、
ピストン２２は、上方に押圧され復帰ばね２０，２１の
付勢力に抗して、ピストン２２の上端がナット１９の下
端に当接するまで移動して停止する。従って、ダイアフ
ラム２４もピストン２２と共に上方に移動し停止するの
で、ダイアフラム２４と弁座５４との間に隙間が開成さ
れ、入力ポート５１と出力ポート５２とが連通し、第１
実施の形態の流量制御弁１Ａは開状態となる。

【００４２】よって、例えば、この状態において、サー
ボモータ１１により、ナット１９の位置を変更すると、
ピストン２２の停止位置が変更され、第１実施の形態の
流量制御弁１Ａの開状態におけるダイアフラム２４と弁
座５４との間の隙間を調整して流量調整を行うことがで
きる。

【００４３】尚、第１実施の形態の流量制御弁１Ａが開
状態において、停電などにより電空レギュレータ部３１
が非通電の状態になると、吸気比例弁３２と排気比例弁
３３はクローズされるが、ニードル弁３４を介して、パ
イロット室５５の内部の圧縮空気が除々に外部に排出さ
れるので、ピストン２２の下端に取り付けられたダイア
フラム２４も弁座５４に密着するまで下方に徐々に移動
し、最終的には、第１実施の形態の流量制御弁１Ａは閉
状態となる。

【００４４】以上、詳細に説明したように、第１実施の
形態の流量制御弁１Ａでは、図１や図２に示すように、
閉状態にある場合は、復帰ばね２０，２１の付勢力がピ
ストン２２に作用することにより、ピストン２２の先端
に設けられたダイアフラム２４が弁座５４と密接してい
る。ここで、パイロット室５５の内部に圧縮空気を供給
すると、圧縮空気の圧力がピストン２２に作用し、復帰
ばね２０，２１の付勢力に抗しながらピストン２２が移
動するので、ピストン２２の先端に設けられたダイアフ
ラム２４が弁座５４から離間する。その後、ピストン２
２がナット１９に突き当たることにより、ピストン２２
の先端に設けられたダイアフラム２４が停止し、ピスト
ン２２の先端に設けられたダイアフラム２４と弁座５４
との隙間が固定されて、開状態になる。

【００４５】もっとも、第１実施の形態の流量制御弁１
Ａでは、サーボモータ１１などをもって、ナット１９を
上昇・下降の直進動作で任意の位置にまで移動させるこ
とができるので、ナット１９にピストン２２が突き当た
る位置を変更させることができ、これにより、ピストン
２２の先端に設けられたダイアフラム２４と弁座５４と
の隙間を正確に調整することが可能となる。

【００４６】すなわち、第１実施の形態の流量制御弁１
Ａにおいては、ピストン２２がナット１９に突き当たっ
て停止すると、ピストン２２の先端に設けられたダイア
フラム２４も停止して開状態となり、ピストン２２の先
端に設けられたダイアフラム２４と弁座５４との隙間が
固定されるが、この点、ナット１９を上昇・下降の直進
動作で任意の位置にまで移動させるサーボモータ１１な
どにより、ピストン２２の先端に設けられたダイアフラ
ム２４と弁座５４との隙間を正確に調整して流量制御を
行うことができるので、第１実施の形態の流量制御弁１
Ａは、開状態におけるピストン２２の停止位置を当接で
決定することにより流量調整が行われるものであって、
かかる流量調整を遠隔制御で且つ精度良く行うことがで
きるものと言うことができる。

【００４７】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａに
おいては、パイロット室５５の内部内に供給された圧縮
空気の圧力や復帰ばね２０，２１の付勢力により開状態
・閉状態に移行しており、開状態・閉状態への移行にサ
ーボモータ１１などが関与することはないので、開状態
・閉状態への移行の応答性に優れている。

【００４８】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａに
おいては、サーボモータ１１などが閉状態への移行に関
与せず、ピストン２２の先端に設けられたダイアフラム
２４が弁座５４と密接する際に、サーボモータ１１など
による軸１６やナット１９の直進動作の推進力が伝わる
ことがないので、サーボモータ１１などによる軸１６や
ナット１９の直進動作の推進力により、ピストン２２の
先端に設けられたダイアフラム２４や弁座５４に対しダ
メージが加えられることはない。

【００４９】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａに
おいては、電空レギュレータ部３１を備えており、パイ
ロット室５５の内部に対する圧縮空気の供給・排出速度
を電気制御で自在に可変することができるので、弁開閉
時に発生するオーバーシュートやウォーターハンマーを
軽減するための開状態・閉状態への移行速度の制御を遠
隔制御で且つ精度良く行うことができる。また、開状態
・閉状態への移行の応答性がさらに優れたものとなる。

【００５０】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａに
おいては、ノーマルクローズの吸気比例弁３２とノーマ
ルクローズの排気比例弁３３をコントロール基板３５を
介して制御する電空レギュレータ部３１を備えており、
電空レギュレータ部３１の非通電状態が供給回路及び排
出回路の遮断状態であるが、操作ポート５３を介して、
パイロット室５５の内部と外部とを僅かに連通状態にさ
せるニードル弁３４を備えており、非通電時には、パイ
ロット室５５の内部の圧縮空気をニードル弁３４で外部
に少しずつ排出される状態が維持され、閉状態への移行
・閉状態の維持がなされるので、非通電時における制御
流体の流出を防止することができる。

【００５１】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａが
半導体製造装置に使用される場合には、流量調整を遠隔
制御で且つ精度良く行ったり、厳密な流量制御等が要請
されるので、上述した効果を大きく発揮することができ
る。また、半導体製造装置では、制御流体や周囲温度な
どの温度管理が重要となるが、この点、第１実施の形態
の流量制御弁１Ａを半導体製造装置に使用する場合は、
サーボモータ１１などによる流量調整よりも、圧縮空気
や復帰ばね２０，２１等による開・閉動作が頻繁に行わ
れ、発熱を伴うサーボモータ１１などが作動することは
少ないので、サーボモータ１１などの発熱が及ぼす影響
を考慮する必要がない。さらに、サーボモータ１１など
が行われることが少ないことは、サーボモータ１１の寿
命が発熱により短縮されることがないので、第１実施の
形態の流量制御弁１Ａそのものの寿命に対し、サーボモ
ータ１１が悪影響を及ぼすことはない。

【００５２】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａ
は、閉状態にある場合は、復帰ばね２０の付勢力によ
り、ダイアフラム２４が弁座５４と密接し、ここで、パ
イロット室５５の内部に圧縮空気を供給すると、圧縮空
気の圧力が復帰ばね２０の付勢力に抗するので、ダイア
フラム２４が弁座５４から離間して、開状態になるもの
である。この点、ノーマルクローズの吸気比例弁３２と
ノーマルクローズの排気比例弁３３をコントロール基板
３５を介して制御する電空レギュレータ部３１を備えて
おり、電空レギュレータ部３１の非通電状態が供給回路
及び排出回路の遮断状態であるが、操作ポート５３を介
して、パイロット室５５の内部と外部とを僅かに連通状
態にさせるニードル弁３４を備えており、非通電時に
は、パイロット室５５の内部の圧縮空気をニードル弁３
４で外部に少しずつ排出される状態が維持され、閉状態
への移行・閉状態の維持がなされるので、非通電時にお
ける制御流体の流出を防止することができる。

【００５３】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａが
半導体製造装置に使用される場合には、厳密な流量制御
等が要請されるので、上述した効果を大きく発揮するこ
とができる。

【００５４】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が
可能である。例えば、第１実施の形態の流量制御弁１Ａ
においては、ニードル弁３４を電空レギュレータ部３１
に設けていたが、シリンダ２３に直接に設けることによ
り、パイロット室５５の内部の圧縮空気を外部に少しず
つ排出される状態を維持させてもよい。また、第１実施
の形態の流量制御弁１Ａにおいては、「ブリード機構」
として、ニードル弁３４を使用していたが、オリフィス
などを使用してもよい。

【００５５】また、第１実施の形態の流量制御弁１Ａに
おいては、パイロット室５５の内部と外部とを僅かに連
通状態にさせるニードル弁３４を電空レギュレータ部３
１に備えることにより、非通電時における制御流体の流
出を防止していたが、図３の第２実施の形態の流量制御
弁１Ｂのように、ノーマルクローズの吸気比例弁４２
と、ノーマルクローズの排気比例弁４３、ノーマルオー
プンの排気比例弁４４をコントロール基板４５を介して
制御する電空レギュレータ部４１を備えれば、非通電時
には、パイロット室５５の内部の圧縮空気が排出される
状態が維持され、閉状態への移行・閉状態の維持がなさ
れるので、非通電時における制御流体の流出を防止する
ことができる。

【００５６】従って、第２実施の形態の流量制御弁１Ｂ
は、閉状態にある場合は、復帰ばね２０の付勢力によ
り、ダイアフラム２４が弁座５４と密接し、ここで、パ
イロット室５５の内部に圧縮空気を供給すると、圧縮空
気の圧力が復帰ばね２０の付勢力に抗するので、ダイア
フラム２４が弁座５４から離間して、開状態になるもの
である。この点、ノーマルクローズの吸気比例弁４２
と、ノーマルクローズの排気比例弁４３、ノーマルオー
プンの排気比例弁４４をコントロール基板４５を介して
制御する電空レギュレータ部４１を備えれており、非通
電時には、パイロット室５５の内部の圧縮空気が排出さ
れる状態が維持され、閉状態への移行・閉状態の維持が
なされるので、非通電時における制御流体の流出を防止
することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の流量制御弁においては、ピスト
ンが当接部材に突き当たって停止すると、ピストンの先
端に設けられた弁体も停止して開状態となり、ピストン
に設けられた弁体と弁座との隙間が固定されるが、この
点、当接部材を前進・後退の直進動作で任意の位置にま
で移動させるモータ駆動制御機構により、ピストンに設
けられた弁体と弁座との隙間を正確に調整して流量制御
を行うことができるので、本発明の流量制御弁は、開状
態におけるピストンの停止位置を当接で決定することに
より流量調整が行われるものであって、かかる流量調整
を遠隔制御で且つ精度良く行うことができるものであ
る。

【００５８】また、本発明の流量制御弁は、閉状態にあ
る場合は、ばねの付勢力により、弁体が弁座と密接し、
ここで、パイロット室内に圧縮空気を供給すると、圧縮
空気の圧力がばねの付勢力に抗するので、弁体が弁座か
ら離間して、開状態になるものであるが、この点、電空
レギュレータ部の非通電状態が排出回路の連通状態であ
れば、非通電時には、パイロット室内の圧縮空気が排出
される状態が維持され、閉状態への移行・閉状態の維持
がなされるので、非通電時における制御流体の流出を防
止することができる。

【００５９】また、本発明の流量制御弁は、閉状態にあ
る場合は、ばねの付勢力により、弁体が弁座と密接し、
ここで、パイロット室内に圧縮空気を供給すると、圧縮
空気の圧力がばねの付勢力に抗するので、弁体が弁座か
ら離間して、開状態になるものであるが、この点、パイ
ロット室内と外部とを僅かに連通状態にさせるブリード
機構を備えていれば、非通電時には、パイロット室内の
圧縮空気をブリード機構で外部に少しずつ排出される状
態が維持され、弁座が弁体に密接した状態への移行・閉
状態の維持がなされるので、非通電時における制御流体
の流出を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施の形態の流量制御弁の断面図を示す。

【図２】第１実施の形態の流量制御弁の断面図を示す。

【図３】第２実施の形態の流量制御弁の断面図を示す。

【図４】従来技術の流量制御弁の一例の断面図を示す。

【図５】従来技術の流量制御弁の一例の断面図を示す。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ流量制御弁１１モータ１３カップリング１６軸１９ナット２０，２１復帰ばね２２ピストン２４ダイアフラム３１，４１電空レギュレータ部３４ブリード機構５４弁座５５パイロット室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者籠橋宏愛知県春日井市堀ノ内町850番地シーケーディ株式会社春日井事業所内 (72)発明者菅田和広愛知県春日井市堀ノ内町850番地シーケーディ株式会社春日井事業所内Ｆターム(参考） 3H056 AA02 AA07 BB09 BB24 BB32 CA02 CA07 CA08 CB03 CC05 CC12 DD08 DD09 EE01 3H062 AA02 AA15 BB04 CC01 CC15 DD01 5H307 AA20 BB01 DD01 DD02 EE04 EE06 EE19 GG01 HH15 KK03 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンの先端に設けられた弁体がばね
の付勢力により弁座に密接して閉状態となる一方、パイ
ロット室内に供給した圧縮空気の圧力でピストンを移動
させることにより、前記弁体が前記弁座から離間し、さ
らに、前記ピストンが当接部材に突き当たることで開状
態になり、前記開状態における前記弁体の停止位置が決
定される流量制御弁において、前記当接部材を前進・後退の直進動作で任意の位置にま
で移動させるモータ駆動制御機構を設けたこと、を特徴
とする流量制御弁。
【請求項２】請求項１に記載する流量制御弁であっ
て、前記パイロット室内に圧縮空気を供給するための供給回
路と前記パイロット室内から圧縮空気を排出するための
排出回路とを設けた電空レギュレータ部を備えたこと、
を特徴とする流量制御弁。
【請求項３】請求項２に記載する流量制御弁であっ
て、前記電空レギュレータ部の非通電状態が前記排出回路の
連通状態であること、を特徴とする流量制御弁。
【請求項４】請求項２に記載する流量制御弁であっ
て、前記パイロット室内と外部とを僅かに連通状態にさせる
ブリード機構を備え、前記電空レギュレータ部の非通電
状態が前記供給回路及び前記排出回路の遮断状態であっ
ても、前記パイロット室内の圧縮空気を前記ブリード機
構で外部に少しずつ排出すること、を特徴とする流量制
御弁。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一つに
記載する流量制御弁であって、半導体製造装置に使用されること、を特徴とする流量制
御弁。
【請求項６】弁体がばねの付勢力により弁座に密接し
て閉状態となる一方、パイロット室内に供給した圧縮空
気の圧力で前記弁体を移動させることにより、前記弁体
が前記弁座から離間して開状態となる流量制御弁におい
て、前記パイロット室内に圧縮空気を供給するための供給回
路と前記パイロット室内から圧縮空気を排出するための
排出回路とを設けた電空レギュレータ部を備え、前記電空レギュレータ部の非通電状態が前記排出回路の
連通状態であること、を特徴とする流量制御弁。
【請求項７】弁体がばねの付勢力により弁座に密接し
て閉状態となる一方、パイロット室内に供給した圧縮空
気の圧力で前記弁体を移動させることにより、前記弁体
が前記弁座から離間して開状態となる流量制御弁におい
て、前記パイロット室内に圧縮空気を供給するための供給回
路と前記パイロット室内から圧縮空気を排出するための
排出回路とを設けた電空レギュレータ部と、前記パイロット室内と外部とを僅かに連通状態にさせる
ブリード機構と、を備え、前記電空レギュレータ部の非通電状態が前記供給回路及
び前記排出回路の遮断状態であっても、前記パイロット
室内の圧縮空気を前記ブリード機構で外部に少しずつ排
出すること、を特徴とする流量制御弁。
【請求項８】請求項６又は請求項７に記載する流量制
御弁であって、半導体製造装置に使用されること、を特徴とする流量制
御弁。