JP2565787Y2 - 流量調整弁の開度調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、半導体産業用ガス流通
系に用いられる流量調整弁に係り、特にその弁開度を所
望の値に制御するための調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体産業用ガス流通系においては、流
通ガスの変更やパージング等のために、しばしば流路を
遮断する必要があり、かつ、平常時は流通ガスの流量を
一定に維持することが要求される。この要求を満たすた
めに、従来では、流通ガスが流れる流路に、相互に独立
した流量制御弁および遮断弁を直列に配置することが行
われている。

【０００３】しかしながら、この構成によると、必然的
に流路上の接続部の数が多くなるとともに、流量制御弁
や遮断弁を収める広いスペースを必要とし、しかも、流
路における接ガス面積が増すため、吸蔵ガスの放出に基
づく流通ガス純度の低下を招き易いなどの欠点がある。

【０００４】この種の問題点を解決するため、本出願人
が先に提案した流量調整弁「実開平１−１２８０７８
号」（以下第１従来例と称す）は、図４に示すように、
弁座ａと接離可能に対向するダイヤフラムｂ、このダイ
ヤフラムｂを駆動するためのマニュアル式駆動部ｃおよ
びこれらダイヤフラムｂと駆動部ｃとの間に配置された
偏心カム機構ｄを備えており、針状弁体を有する従来の
流量調整弁の欠点を除去して、金属粉の発生や流量特性
のばらつき等を極小にでき、かつ弁開度を全閉状態まで
制御し得るように構成されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】上記第１従来例に記載
された流量調整弁は、流量調整機能および遮断機能を備
えているから、一般的には別の遮断弁を必要としない。
しかしながら、流量調整機能および遮断機能は、いずれ
も弁座ａおよびダイヤフラムｂからなる同一開閉部に依
存するので、ダイヤフラムｂの開度を所望の流量が得ら
れるように調整した状態で、ダイヤフラムｂを弁座ａに
接触させて流路を閉じてしまうと、折角調整した流量値
が消滅してしまい、閉状態から開状態に移行する毎に流
量値を設定し直す必要がある。

【０００６】したがって、流路の開閉頻度が比較的高
く、かつ開状態での流量を一定に維持しなければならな
いような流通系においては、取り扱いが繁雑となり、結
局は流路に別の遮断弁を設置することになる。

【０００７】このような場合に、上記第１従来例に示さ
れた流量調整弁との併用に適するものとして、本出願人
が別に提案した遮断弁「実開平１−１３１０７７号」
（以下第２従来例と称す）は、図５に示すように、弁座
ａと接離可能に対向するダイヤフラムｂと空気圧式駆動
部ｃとの間に偏心カム機構を配置し、ダイヤフラムシー
ル弁でありながら駆動部ｃを小形化し得るように構成さ
れている。そのため、この遮断弁自体は、半導体産業用
ガス流通系に好適するものである。

【０００８】しかしながら、いずれにしても第１従来例
の流量調整弁と、第２従来例の遮断弁を併用するのであ
るから、流路上の接続部の数が増すといった問題が依然
として残り、上記従来の問題点の本質的な改善策とはな
り得ない。

【０００９】本考案は、このような事情にもとづいてな
されたもので、開状態における設定流量に影響を及ぼす
ことなく、弁孔を開閉することができ、しかも、流量の
設定を簡単かつ確実に行うことができる流量調整弁の開
度調整装置を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案に係る流量調整弁の開度調整装置は、弁孔が
開口された弁座と、この弁座に接離することで上記弁孔
を開閉するダイヤフラムと、を有する弁部と；作動流体
の圧力に応じて変位されるピストンを有するシリンダ
と、上記ダイヤフラムを弁座に向けて押圧するステム
と、このステムと上記シリンダとの間に介在され、上記
ピストンの駆動力を上記ステムに伝える偏心カム機構
と、を有し、上記ダイヤフラムを開閉駆動するための駆
動部と；上記ステムがダイヤフラムから離れる開方向へ
のピストンの変位量を調整する調整部と；を備えてい
る。

【００１１】そして、上記調整部は、上記駆動部に支持
された筒状のガイド部と、このガイド部に軸方向に移動
可能にねじ込まれ、一端が上記ピストンに接離可能に接
するとともに、他端にマニュアル操作用のハンドルが取
り付けられた調整軸と、上記ガイド部に設置され、上記
調整軸を所望のねじ込み位置にロックするロックねじ
と、を備えていることを特徴としている。

【００１２】

【作用】このような構成の開度調整装置は、シリンダに
作動流体を出し入れすることでピストンが変位し、この
ピストンの動きは、偏心カム機構を介してステムに伝え
られる。そのため、ステムがダイヤフラムから遠ざかる
と、ダイヤフラムがその自己復元力により弁座から離れ
る方向に変位し、弁孔が開かれる。逆にステムがダイヤ
フラムに押し付けられると、このステムを介してダイヤ
フラムが弁座に押圧され、弁孔が閉じられる。

【００１３】弁孔の開度を所望の値に設定するには、ロ
ックねじを緩め、調整軸のねじ込み量を自由に変えられ
るようにする。そして、ハンドルをマニュアル操作し、
調整軸のねじ込み量を変えることにより、その一端とピ
ストンとの当接部をシリンダの軸方向に移動させる。こ
の移動により、ピストンが軸方向に変位し、ダイヤフラ
ムと弁孔との位置関係が調整軸のねじ込み量に応じて変
動する。そのため、弁孔の開度が所望の値に設定され
る。そして、所望流量が得られる弁孔の開度が定まった
ならば、ロックねじを締め付け、調整軸をガイド部に移
動不能にロックする。このことにより、ピストンの開方
向への変位が調整軸によって制限され、この調整軸のね
じ込み位置を変化させない限り、ダイヤフラムの開方向
への変位量は、弁部の開閉作動に拘わらず一定に保たれ
る。したがって、弁孔の開閉操作を繰り返す毎に弁孔の
開度を設定し直す必要はなく、取り扱いが容易となる。

【００１４】また、上記構成によると、調整軸のねじ込
み量を調整した後、ロックねじを締め込んで調整軸をロ
ックするだけの作業で弁孔の開度を所望の値に設定する
ことができる。そのため、作動流体の圧力をコントロー
ルすることによりピストンを所望の位置に保持するとい
った面倒な制御は一切不要であり、弁孔の開度調整作業
をマニュアル操作により簡単に行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、図１ないし図３を参照して本考案の一
実施例を説明する。図１および図２において、流量調整
弁は、弁部１、駆動部２および調整部３を備えている。

【００１６】弁部１は、弁箱４を備えている。この弁箱
４には、流体の流入路５および流出路６と、これら流入
路５や流出路６に連なる弁室７が形成されている。弁室
７には、弁座９が収容されている。弁座９は、中央部に
弁孔８を有し、この弁孔８は、流入路５に連なってい
る。弁室７には、ダイヤフラム１０が配置されている。
ダイヤフラム１０は、その外周部が弁箱４に係止されて
いるとともに、中央部が弁座９と接離可能に向かい合っ
ている。そのため、弁部１は、ダイヤフラムシール弁を
構成している。

【００１７】駆動部２は、弁部１の弁箱４に連結された
本体１１を備えている。本体１１には、シリンダ１２ａ
を有するシリンダブロック１２が連結されている。シリ
ンダ１２ａには、ピストン１３が軸方向に変位可能に収
容されており、このピストン１３は、シリンダ１２ａの
内部を第１の室１２ｂと第２の室１２ｃとに仕切ってい
る。第２の室１２ｃには、閉じばね１４が収容されてい
る。閉じばね１４は、ピストン１３を第１の室１２ｂの
方向に向けて付勢している。

【００１８】本体１１は、シリンダ１２ａの第１の室１
２ｂに連なる流通孔１５を有している。流通孔１５は、
作動流体としての圧搾空気の供給源と排出口とに切替え
可能に接続されている。

【００１９】駆動部２の本体１１には、偏心カム機構１
６が収容されている。偏心カム機構１６は、本体１１に
回転自在に支持されたカム軸１９ａを備えている。カム
軸１９ａは、上記シリンダ１２ａの軸線と直交する方向
に沿って配置されており、このカム軸１９ａ上には、ピ
ニオン１８と偏心カム１９とが固定されている。ピニオ
ン１８および偏心カム１９は、カム軸１９ａの軸方向に
並べて配置されているとともに、互いに連動して回転す
るようになっている。

【００２０】ピニオン１８は、ラック１７と噛み合って
いる。ラック１７は、上記シリンダ１２ａの軸方向に移
動可能に本体１１に支持されているとともに、上記ピス
トン１３に連結されている。偏心カム１９は、その外周
部が所望の駆動曲面をなしており、この偏心カム１９の
外周部に第１のステム２０が摺動可能に接している。第
１のステム２０は、カム軸１９ａの軸線と直交する方向
に往復動可能に上記本体１１に支持されており、この第
１のステム２０の先端は、上記弁箱４に臨んでいる。第
１のステム２０と上記弁箱４内に支持されたダイヤフラ
ム１０との間には、第２のステム２１が配置されてい
る。第２のステム２１は、第１のステム２０と同軸状に
位置されている。第２のステム２１は、ばね２２を介し
て第１のステム２０に接する方向に付勢されており、こ
の付勢により、第１のステム２０が偏心カム１９の外周
部に押し付けられている。そして、第２のステム２１の
先端は、ダイヤフラム１０の中央部と向かい合い、この
ダイヤフラム１０の中央部を弁座７に向けて押圧するよ
うになっている。

【００２１】そのため、ダイヤフラム１０は、弁座７に
接して弁孔８を閉じる閉じ位置と、弁座７から離れる方
向に復元されて上記弁孔８を開く閉じ位置とに亘って変
位される。

【００２２】調整部３は、駆動部２のシリンダブロック
１２に固定された筒状のガイド部２３を有している。ガ
イド部２３は、上記偏心カム機構１６とはシリンダ１２
ａを挟んだ反対側に配置されている。ガイド部２３は、
上記シリンダブロック１２の外方に突出されているとと
もに、シリンダ１２ａの軸方向に沿って延びている。

【００２３】ガイド部２３の内部には、調整軸２４が軸
方向に移動可能にねじ込まれている。調整軸２４は、ガ
イド部２３を貫通して上記シリンダ１２ａの第２の室１
２ｃに臨む内端部２４ａと、ガイド部２３を貫通してシ
リンダブロック１２の外方に導出された外端部２４ｂと
を有している。

【００２４】調整軸２４の内端部２４ａには、ベアリン
グ２５が連結されている。ベアリング２５は、第２の室
１２ｃに臨むとともに、上記ピストン１３の端面と接離
可能に向かい合っている。

【００２５】調整軸２４の外端部には、マニュアル操作
用のハンドル２６が取り付けられている。ハンドル２６
の端部は、ガイド部２３の外周部に被さっている。この
ガイド部２３の外周部には、ハンドル２６の端部に設け
た指標（図示せず）から調整軸２４の軸方向の位置を表
示する目盛部２７が設置されており、調整軸２４のねじ
込み量を円滑にバーニヤ制御し得るように構成されてい
る。

【００２６】また、ガイド部２３の軸方向の中間部に
は、このガイド部２３を径方向に貫通するねじ孔２３ａ
が開口されている。このねじ孔２３ａには、ロックねじ
２８がねじ込まれている。ロックねじ２８を締め込む
と、このロックねじ２８の先端が調整軸２４の外周面に
係合し、この調整軸２４をガイド部２３に回動不能にロ
ックするようになっている。

【００２７】次に、上記のように構成された流量調整弁
（図１は常閉形の場合）の作用について説明する。弁部
１の弁孔８を閉じる場合には、まず、シリンダ１２の第
１の室１２ｂ内の圧搾空気を流通孔１５を介して排出す
る。すると、ピストン１３に加わる圧搾空気の圧力が消
滅するので、このピストン１３が閉じばね１４によって
第１の室１２ｂに向けて変位される。この変位により、
ラック１７が第１の室１２ｂから遠ざかる方向にスライ
ドし、このラック１７に噛み合うピニオン１８を介して
カム軸１９ａが図１の時計回り方向に回動される。この
ため、偏心カム１９が時計回り方向に回動され、第１お
よび第２のステム２０，２１がばね２２の付勢力に抗し
てダイヤフラム１０に向けてスライドされる。この結
果、ダイヤフラム１０が弁座９に押し付けられ、弁孔８
が閉じられるとともに、流入路５と流出路６との連通が
遮断される。

【００２８】弁部１の弁孔８を開く場合には、シリンダ
１２の第１の室１２ｂに流通孔１５を介して圧搾空気を
導入する。すると、ピストン１３に圧搾空気の圧力が作
用し、このピストン１３が閉じばね１４に抗して第２の
室１２ｃの方向に変位される。この変位により、ラック
１７が第１の室１２ｂの方向にスライドし、このラック
１７と噛み合うピニオン１８を介してカム軸１９ａが図
１の反時計回り方向に回動される。このため、偏心カム
１９が反時計回り方向に回動され、第１および第２のス
テム２０，２１がばね２２によってダイヤフラム１０か
ら遠ざかる方向にスライドされる。この結果、第２のス
テム２１の先端がダイヤフラム１０から離れ、このダイ
ヤフラム１０が自己復元力によって弁座９から離脱する
ことにより、弁孔８が開かれる。よって、この弁孔８を
通じて流入路５と流出路６とが互いに連通される。

【００２９】弁部１を流れる流体の流量を所定の値に設
定するには、まず、調整部３のロックねじ２８を緩め、
調整軸２４のロックを解除する。この状態で、上記弁孔
８を閉じる時と同様にシリンダ１２の第１の室１２ｂに
導入されている圧搾空気を流通孔１５を通じて排出し、
ピストン１３を第１の室１２ｂの方向に移動させる。そ
して、ハンドル２６を回して調整軸２４をガイド部２３
にねじ込み、この調整軸２４の内端部２４ａのベアリン
グ２５をピストン１３の端面に突き当てる。このことに
より、ピストン１３は、上記ダイヤフラム１０が弁座９
に押し付けられている状態に保持される。

【００３０】次に、シリンダ１２の第１の室１２ｂに流
通孔１５を通じて圧搾空気を導入する。この状態で上記
調整軸２４がガイド部２３から抜け出る方向にハンドル
２６を回動させると、調整軸２４の移動に伴ってピスト
ン１３が第２の室１２ｂの方向に移動し始め、上記弁孔
８を開く場合と同様に、第２のステム２１の先端がダイ
ヤフラム１０から離れる。そのため、弁孔８は、上記ピ
ストン１３の変位量に対応した分だけ開かれ、この弁孔
８の開度が所定の流量を得る値に達した時点でハンドル
２６の回動を停止する。そして、ロックねじ２８を締め
付け、調整軸２４をロックすることで、ピストン１３の
位置を固定的に定める。

【００３１】このような本考案の一実施例によれば、ダ
イヤフラム１０が弁座９から離れる開方向へのピストン
１３の変位量は、調整軸２４の軸方向への移動量、すな
わち、ガイド部２３へのねじ込み量に応じて可変設定さ
れる。したがって、シリンダ１２内のピストン１３の位
置を定めた後に、上記のような弁孔８を開閉する操作が
行われても、上記ピストン１３の開方向への変位は、そ
の端面がベアリング２５に当接することで制限される。

【００３２】よって、調整軸２４のねじ込み量を変えな
い限り、シリンダ１２の第１の室１２ｂに供給される圧
搾空気による開動作に影響されることなく、当初設定さ
れた弁孔８の開度を再現することができ、所望の流量を
得ることができる。また、調整軸２４のねじ込み量を変
えることで、所望流量の変更にも容易に対処することが
できる。

【００３３】なお、図３は、上記実施例について本考案
者らが行った実験結果を示している。この実験は、気温
が２０℃、流入路５および流出路６における流体の圧力
が１kgf ／cm² G および大気圧の時の流量Ｑ（ｌ/min）
とハンドル２６の回転数Ｎとの関係を表している。この
図３から分かるように、流体の流量Ｑは、ハンドル２６
の回転数Ｎに比例して変化しており、流量Ｑの設定を精
密かつ容易に行い得ることが明らかとなる。

【００３４】また、上記構成の流量調整弁によれば、調
整軸２４のねじ込み量を調整した後、ロックねじ２８を
締め込んで調整軸２４をガイド部２３にロックするだけ
の作業で、弁孔８の開度を所望の値に適宜調整すること
ができる。したがって、弁孔８の開度を調整する毎に、
圧搾空気の圧力をコントロールする必要もなく、弁孔８
の開度調整作業をマニュアル操作により簡単かつ確実に
行うことができる。

【００３５】しかも、流体の流れ経路上に別の遮断弁を
設置する必要もなく、この遮断弁を必要とする従来に比
べて接続部の数や所用スペースが少なくて済む。それと
ともに、弁部１がダイヤフラムシール弁であることと相
俟って、接ガス面積も極小であるから、吸蔵ガスの放出
に基づく流体の純度低下を防止することができる。

【００３６】なお、本考案は、上記実施例に限定される
ものではなく、たとえば上述のような常閉形に代えて常
開形としても良い。その他、本考案の要旨とするところ
の範囲内で種々の変更ないし応用が可能である。

【００３７】

【考案の効果】以上詳述した本考案によれば、ダイヤフ
ラムが弁座から離れる開方向へのピストンの変位量は、
ガイド部への調整軸のねじ込み量に応じて可変設定され
るので、シリンダ内でのピストンの位置を定めた後に弁
孔を開閉する操作が行われても、ピストンの開方向への
変位は、調整軸に当接することで制限される。よって、
調整軸のねじ込み量を変えない限り、ピストンの開閉動
作に影響されることなく、当初設定された弁孔の開度を
再現することができ、所望の流量を得ることができる。

【００３８】しかも、調整軸のねじ込み量を調整した
後、ロックねじを締め込んで調整軸をガイド部にロック
するだけの作業で、弁孔を所望の開度に適宜調整できる
ので、弁孔の開度を調整する毎に、作動流体の圧力をコ
ントロールする必要もなく、弁孔の開度調整作業をマニ
ュアル操作により簡単かつ確実に行うことができる。

【００３９】また、流体の流れ経路上に別の遮断弁を設
置する必要もなく、この遮断弁を必要とする従来に比べ
て接続部の数や所用スペースが少なくて済むとともに、
ダイヤフラムを用いたことにより、金属部分と流体との
接触面積も極小となるから、吸蔵ガスの放出に基づく流
体の純度低下を防止できるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る流量調整弁の断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】流量調整弁の流量特性を示す線図。

【図４】本考案の第１従来例を示す断面図。

【図５】本考案の第２従来例を示す断面図。

【符号の説明】

１…弁部 ２…駆動部 ３…調整部 ７…弁座 ８…弁孔 １０…ダイヤフラム １２ａ…シリンダ １３…ピストン １６…偏心カム機構 ２０，２１…ステム（第１のステム、第２のステム） ２３…ガイド部 ２４…調整軸 ２８…ロックねじ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁孔が開口された弁座と、この弁座に接
   離することで上記弁孔を開閉するダイヤフラムと、を有
   する弁部と； 作動流体の圧力に応じて変位されるピストンを有するシ
   リンダと、上記ダイヤフラムを弁座に向けて押圧するス
   テムと、このステムと上記シリンダとの間に介在され、
   上記ピストンの駆動力を上記ステムに伝える偏心カム機
   構と、を有し、上記ダイヤフラムを開閉駆動するための
   駆動部と； 上記ステムが上記ダイヤフラムから離れる開方向へのピ
   ストンの変位量を調整する調整部と；を備えており、 上記調整部は、上記駆動部に支持された筒状のガイド部
   と、このガイド部に軸方向に移動可能にねじ込まれ、一
   端が上記ピストンに接離可能に接するとともに、他端に
   マニュアル操作用のハンドルが取り付けられた調整軸
   と、上記ガイド部に設置され、上記調整軸を所望のねじ
   込み位置にロックするロックねじと、を備えていること
   を特徴とする流量調整弁の開度調整装置。