JP3522681B2

JP3522681B2 - 流量制御用バルブ

Info

Publication number: JP3522681B2
Application number: JP2000351739A
Authority: JP
Inventors: 俊昭岩淵
Original assignee: Kitz SCT Corp
Current assignee: Kitz SCT Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2004-04-26
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: US6572075B2; JP2001289345A; US20010010365A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの流量を制御
するために用い、特に、半導体、液晶等の製造装置にお
いて、ガスの流量を制御するために用いるのに適し、流
路を緊急に遮断する必要のある緊急事態が発生した緊急
時において、流路を緊急遮断する機能を有する流量制御
用バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、半導体製造装置の排気系
においては、ニードル式流量制御用バルブが用いられて
いる。この従来の一般的な流量制御用バルブにおけるア
クチュエータとしては、ポジショナによる制御のもとで
ダイヤフラム式シリンダによりニードルを直動式に作動
させ、若しくはモータの駆動で発生する回転トルクをね
じにより直線運動に変換してニードルを作動させるよう
にした構成が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、半
導体製造装置の排気系において、アクチュエータの駆動
により弁体による流路の開閉制御、すなわち、圧力制御
を行いながらポンプの駆動により排気を行っている際
に、停電等によって電力供給が不用意に断たれると、駆
動停止したポンプ側から大気が逆流し、流路の圧力が急
上昇し、流路中に溜まっているパーティクルが巻き上げ
られて反応炉へ送られ、反応炉が汚染されることにな
る。電源異常による電力供給停止時以外にあって、ポン
プの駆動が異常停止した場合などの緊急事態発生時にお
いても上記と同様の問題を生じる。このような問題の発
生を防止するため、上記のような緊急時には弁体により
弁座の穴を瞬時に遮断する必要がある。

【０００４】しかしながら、上記従来例の流量制御用バ
ルブでは、電力の供給が停止されると、アクチュエータ
が駆動しなくなり、また、ポンプが駆動を異常停止して
もアクチュエータを駆動して弁体を作動させるような対
策が採られていないため、弁体により弁座の穴を遮断す
ることができず、汚染空気が反応炉側へ流入するのを防
止することができない。したがって、電源が復旧しても
直ちに使用することができず、まず、反応炉等のクリー
ニング作業を行なわなければならないため、半導体の製
造能率に劣る。

【０００５】上記のような電源異常による電源供給停止
の問題を解決するには、無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎ
ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌ
ｙ）を用いることが考えられる。このＵＰＳは、商用電
源が断たれたことを検出すると、瞬時にバッテリーから
電力を供給するように切り替え、数分〜数十分程度の
間、一時的に電力供給を行うようになっている。そし
て、この電力供給により流量制御用バルブのアクチュエ
ータを駆動させ、これにより弁体を作動させて弁体によ
り弁座の穴を遮断させることができる。しかしながら、
このＵＰＳから電力を供給し、停電を解消することによ
りアクチュエータのモータを駆動し、弁体で弁座の穴、
すなわち、流路を遮断するには約２秒を必要とするた
め、この間、上記のように反応炉内を汚染するおそれが
ある。

【０００６】また、ＵＰＳを用いた場合、バッテリーの
寿命、または電力供給系統の分電盤のブレーカー障害、
人為的なブレーカー断、トリップ、配線の接続不良等が
生じた場合、ＵＰＳ自身が流量制御用バルブのコントロ
ーラに接続されていても、結局、流量制御用バルブに電
力を供給することができず、弁体により弁座の穴を緊急
遮断することはできない。

【０００７】このような事態を考慮して、大型のＵＰＳ
を基幹部分に設置し、流量制御用バルブに最も近い場所
に小型のＵＰＳを接続することも考えられる。しかしな
がら、このような構成では、設備費が増加し、好ましく
ない。経済的な構成として、電源を二系統分用意し、作
業者の手作業により切り替えることも考えられるが、切
り替えに時間を要するため、ダウンタイムが長くなり、
瞬時に弁体により弁座の穴を遮断することができない。

【０００８】本発明の目的は、流路開放時や圧力制御中
に流路を緊急に遮断することが要求される緊急事態発生
時において、弁座の穴を弁体により瞬時に、かつ確実に
遮断することができ、したがって、緊急事態が解消した
正常状態復旧時に直ちに緊急事態発生前の作業を続行す
ることができて作業能率の向上に貢献することができる
ようにした緊急遮断機能を有する流量制御用バルブを提
供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、流路の途中に弁座を有する
バルブボディと、前記弁座の穴を開放・遮断する弁体
と、この弁体を作動させる弁体作動部材と、この弁体作
動部材および弁体を作動させるアクチュエータと、正常
時には、前記アクチュエータにより前記弁体作動部材を
作動させるように両者を連係手段で連係し、緊急時に
は、前記弁体により弁座の穴を遮断するように弁体作動
部材および弁体を前記アクチュエータとの連係作動状態
から解放し、かつ弁座側へ付勢する付勢手段を介して作
動させることができる緊急遮断機構とを備えた流量制御
用バルブにおいて、前記緊急遮断機構には、弁体作動部
材に基部において回動可能に連結された第１のリンク部
材と、この第１のリンク部材の先端部に回動可能に支持
された転動体と、アクチュエータのスライダに一端部に
おいて回動可能に連結され、前記第１のリンク部材の中
間部に他端部において回動可能に連結された第２のリン
ク部材と、前記弁体作動部材および弁体の移動方向に沿
って前記転動体が転動し得る案内面を有し、前記弁体作
動部材および弁体の移動方向とほぼ直角方向に移動可能
に設けられ、前記第２のリンク部材および前記スライダ
の連結部中心を前記第１のリンク部材の基部および前記
弁体作動部材の連結部中心と前記第１のリンク部材およ
び前記第２のリンク部材の連結部中心とを結ぶ線よりも
前記案内面に対する離隔側に位置させ、前記スライダと
前記弁体作動部材との連係を保持した正常動作状態で前
記転動体を前記案内面上で転動させることができ、前記
転動体を押圧して前記第１のリンク部材および前記第２
のリンク部材を前記スライダと前記弁体作動部材との連
係作動の解放状態に回動させることができる案内手段と
から成る連係手段を備えたとの連係作動の解放状態に回
動させることができる案内手段から成る連係手段を備え
た流量制御用バルブである。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】請求項２に係る発明は、前記緊急遮断機構
が、前記アクチュエータの駆動により前記連係手段を介
し、前記弁体作動部材および前記弁体を前記付勢手段の
付勢する力に抗して前記弁座の穴の開放方向に作動させ
るのを補助するために、前記弁体作動部材および前記弁
体を前記弁座の穴の開放方向に付勢するバランス用ばね
を備えたものである。

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項３に係る発明は、前記第１のリンク
部材を正常動作位置に復旧させる際の補助となるばねを
備えたもので、請求項４に係る発明は、前記スライダに
おける前記第１のリンク部材との離隔側で前記弁体作動
部材の基部に当接し得る隙間調整部材を備えたもので、
請求項５に係る発明は、前記案内手段が、前記連係手段
の正常動作位置への復旧を電気的に検出する手段を備え
たものである。

【００１７】請求項６に係る発明は、前記緊急遮断機構
の解放手段が、前記案内手段を正常動作位置と緊急遮断
動作位置とに移動し得るように支持する支持手段と、前
記案内手段を正常動作位置に保持するエアシリンダと、
緊急時に前記案内手段が前記エアシリンダによる保持か
ら解放されることにより、前記案内手段を緊急遮断動作
位置に付勢するばねとを備えたものである。

【００１８】

【００１９】上記のようにアクチュエータとして、クロ
ススライダクランク機構を用いた場合、偏心カムの下死
点で弁体が弁座の穴を遮断するように構成するのが好ま
しい。

【００２０】上記のように構成された本発明によれば、
アクチュエータにより弁体作動部材および弁体を駆動さ
せ、流路を開放している間、若しくは圧力制御を行って
いる間に、流路を緊急に遮断することが要求される緊急
事態が発生すると、流路がいかなる開度であっても直ち
に緊急遮断機構により弁体作動部材および弁体を駆動し
て弁体によりバルブボディにおける弁座の穴を瞬時に、
かつ確実に遮断することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。まず、本発明の第１の実
施形態について説明する。図１ないし図７は本発明の第
１の実施形態に係る流量制御用バルブを示し、図１は正
常時において、流路を開放した状態であって、図３にお
けるＩ−Ｉ矢視断面図、図２は図１と同様の状態であっ
て、図３におけるII−II矢視断面図、図３は図１と同様
の状態であって、図１におけるIII−III矢視に相当する
断面図、図４は図１と同様の状態における一部破断平面
図、図５は正常時において、流路を遮断した状態であっ
て、図１と同様の断面図、図６は図５と同様の状態であ
って、図３と同様の断面図、図７は緊急時において、流
路を緊急遮断した状態であって、図１、図５と同様の断
面図、図８、図９はそれぞれ同流量制御用バルブに用い
る弁体作動部材を示し、流路を開放した状態における一
部拡大断面図、流路を遮断した状態における一部拡大断
面図、図１０（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同流量制御用バ
ルブにおける緊急遮断機構の一部を示し、非作動状態の
拡大正面図、拡大側面図、図１１は同緊急遮断機構の一
部を示し、作動状態の拡大正面図、図１２（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ同流量制御用バルブにおける緊急遮断
機構の案内手段を示す拡大平面図、拡大正面図、図１２
（ｃ）は図１２（ｂ）のXII−XII矢視断面図である。

【００２２】図１ないし図７に示すように、バルブボデ
ィ１の頂部開放側の外周部にリング状の断熱材２を介し
てボンネット３における底板４のフランジ部５がボルト
６により取付けられ、ボンネット３の頂部開放側の外周
部にアクチュエータベース７がボルト８により取付けら
れている。バルブボディ１の下部と側方に一対の流路ポ
ート９、１０が直角方向に形成され、バルブボディ１内
には弁座１１が設けられている。そして、第１の流路ポ
ート９、弁座１１の穴１２、バルブボディ１内の弁室１
３および第２の流路ポート１０が連通されて流路１４が
形成されている。

【００２３】弁室１３内には弁体１５が設けられる。こ
の弁体１５は、本実施形態においては、開閉部１６とニ
ードル部１７とを備えている。開閉部１６は円盤状に形
成され、前面側の外周縁部にシール部１８が設けられて
いる。開閉部１６の背面側外周部には筒体１９が一体に
設けられ、筒体１９の基端部にはフランジ部２０が一体
に設けられている。開閉部１６の背面側には筒体１９の
内側で凹入されたねじ穴２１が形成されている。ニード
ル部１７はシール部１８よりも小径で、短い筒状に形成
され、開閉部１６の前面側にシール部１８の内方におい
てボルト２２により周上複数箇所（例えば、１２０度ご
との均等割り位置の計３箇所）で固定され、ボルト２２
の頭部はニードル部１７の前面から突出しないように埋
設されている。シール部１８の内周とニードル部１７の
基部外周とに奥側から開放側に至るに従い、次第に幅狭
となる環状溝２３が形成されている。この環状溝２３に
シールリング（Ｏリング）２４がその外周頂部を突出さ
せた状態で離脱防止されるように保持されている。ニー
ドル部１７はその外周に基部寄り位置から先端に至るに
従い、次第に縮小するテーパ状の流量調整面を有してい
る。

【００２４】弁体作動部材２５は、その一例として、ス
テム２６、ステムアダプタ２７等から構成される。特
に、図８、図９から明らかなように、ステム２６は中間
部外周の２箇所に基部（上部）側に至るに従い、次第に
小径となる段差部２８、２９が形成され、段差部２９の
後方小径部の外周に筒状のステムアダプタ２７がブッシ
ュ３０を介して軸方向に摺動可能に嵌合されている。ス
テム２６の段差部２９とステムアダプタ２７の先端面と
の間にはステム２６の外周において弁座締切り用の圧縮
ばね３１が介在されている。ステム２６の基端部には軸
方向に沿ってねじ穴３２が形成され、ストッパ３３に挿
通されたねじ３４の軸部がねじ穴３２に螺入されてスト
ッパ３３がステムアダプタ２７内においてステム２６の
基端面に当接された状態に取付けられている。ストッパ
３３はステム２６の基端部よりやや大径に形成され、そ
の外周部がステムアダプタ２７内に形成された段差部３
５に当接されることにより、圧縮ばね３１が弁座締切り
推力を有するように設定されている。

【００２５】ボンネット３の底板４の中央部に形成され
た穴３６とアクチュエータベース７の中央部に形成され
た穴３７にブッシュ３８とブッシュ３９を介してステム
２６の中間部における段差部２８の下方とステムアダプ
タ２７が挿通された状態で軸方向に移動可能に支持され
ている。ステム２６の先端にはヒータベースを兼用する
コネクタ４０がボルト４１により固定され、コネクタ４
０の先端の円板状部外周にねじ４２が形成され、このね
じ４２と弁体１５のねじ穴２１とが螺合されて弁体１５
とステム２６とがコネクタ４０等を介して固定状態に連
結されている。そして、ステム２６等の弁体作動部材２
５と弁体１５とが一体的に軸方向に沿って前進（下降）
することにより、弁体１５のニードル部１７が弁座１１
の穴１２に挿入されるとともに、開閉部１６のシールリ
ング２４が弁座１１に穴１２の外周部において圧縮ばね
３１のばね荷重で圧接され、更に、ステムアダプタ２７
が前進すると、圧縮ばね３１を圧縮させて弁座締切り力
をほぼ一定に保つことができ、穴１２、すなわち、流路
１４が遮断状態で閉塞される(図５ないし図７参照)。こ
のとき、ストッパ３３はステムアダプタ２７の段差部３
５とに僅な隙間を有している（図９参照）。これとは逆
に、ステムアダプタ２７が少し後退（上昇）すると、そ
の段差部３５がストッパ３３に当接し（図８参照）、続
いて、アダプタ２７、ステム２６等の弁体作動部材２５
と弁体１５とが一体的に軸方向に沿って後退（上昇）す
ることにより、弁体１５の開閉部１６のシールリング２
４が弁座１１から離隔されるとともに、ニードル部１７
が弁座１１の穴１２から離脱され、穴１２が開放されて
流路１４が連通される(図１ないし図３参照)。

【００２６】断熱材２の下側の突出部４３とバルブボデ
ィ１の頂部側開放部との間に支持部材４４がシール材４
５を介してシール状態に取付けられ、この支持部材４４
と弁体１５側のフランジ部２０とにベローズ４６の両端
部が溶接されてシールされ、ベローズ４６は弁体作動部
材２５、弁体１５の移動に伴って伸縮されるようになっ
ている。

【００２７】アクチュエータベース７上には弁体作動部
材２５を挟むような位置でモータベース４７とコラム４
８の基部がそれぞれ固定され、モータベース４７、コラ
ム４８の先端部間には支持板４９が固定されている。ア
クチュエータベース７と支持板４９との間にはコラム４
８側寄り位置で一対のシャフト５０がステム２６等の弁
体作動部材２５と弁体１５の移動方向に沿うように取付
けられている。スライダ５１には前側部上下に離隔して
対向する支持板５２、５３が形成されて前方と側方を開
放した凹所５４が形成され、背部側中央部に弁体作動部
材２５等の移動方向に沿う長穴５５が形成され、長穴５
５を挟む両側部に縦方向に貫通穴５６が形成されてい
る。各貫通孔５６における頂部側は大径孔５７に形成さ
れ、各大径孔５７にリニアベアリング５８が設けられて
いる。スライダ５１の頂面に押さえ部材５９がねじによ
り取付けられ、押さえ部材５９の穴の周縁部によりリニ
アベアリング５８が抜け止めされるとともに、リニアベ
アリング５８の内側が押さえ部材５９の穴により外部に
開放されている。そして、スライダ５１は貫通穴５６が
シャフト５０に遊合されるとともに、リニアベアリング
５８がシャフト５０に嵌合され、シャフト５０に沿っ
て、すなわち、弁体作動部材２５および弁体１５の移動
方向に沿って移動可能に支持されている。

【００２８】偏心カム６０は円板６１の外周にニードル
ベアリング６２が嵌合されている。円板６１の偏心位置
にキー溝付きの穴６３が形成されている。この偏心カム
６０はスライダ５１の凹所５４に収められ、支持板５
２、５３の内面に沿って偏心回転されるようになってい
る。モータベース４７にはステッピングモータ６５が取
付けられ、ステッピングモータ６５の出力軸６６が偏心
カム６０の穴６３に挿通されている。穴６３のキー溝と
出力軸６６のキー溝とに跨ってキー６７が挿入され、出
力軸６６と偏心カム６０とが一体的に回転されるように
なっている。そして、ステッピングモータ６５の出力軸
６６がいずれかの方向に回転され、偏心カム６０が偏心
往復回転されることにより、スライダ５１が弁体作動部
材２５および弁体１５を前進させて弁体１５により弁座
１１の穴１２を閉塞するために、シャフト５０に沿って
下方に前進し、若しくは弁体作動部材２５および弁体１
５を後退させて弁座１１の穴１２を開放するために、上
方へ後退するように移動されるようになっている。出力
軸６６の先端はスライダ５１の長穴５５内に突出されて
いる。

【００２９】コラム４８の中央部に形成された穴６８に
ベアリング６９が設けられ、このベアリング６９の内側
にシャフト７０の中間部が回転可能に支持されている。
シャフト７０の前側の穴に上記出力軸６６の突出部が挿
入され、両者がねじ７１により一体に回転し得るように
固定されている。コラム４８には支持フレーム７２が取
付けられ、この支持フレーム７２にフォトセンサ７３が
取付けられている。シャフト７０の後側部上にはセンサ
ドッグ７４が取り付けられている。これらフォトセンサ
７３とセンサドッグ７４とにより偏心カム６０の回転角
度、すなわち、後述する弁体１５による弁座１１の穴１
２の遮断と開放を検出するようになっている。コラム４
８には支持フレーム７５が取付けられ、支持フレーム７
５にはポテンショメータ７６が取付けられている。シャ
フト７０の基端部上にはタイミングベルトプーリ７７が
取付けられ、ポテンショメータ７６の回転軸上にはタイ
ミングベルトプーリ７８が取付けられ、これらのタイミ
ングベルトプーリ７７、７８にタイミングベルト７９が
掛けられている。

【００３０】そして、上記のようにステッピングモータ
６５の駆動により偏心カム６０が回転される際にシャフ
ト７０、タイミングベルトプーリ７７が回転され、タイ
ミングベルト７９を介してタイミングベルトプーリ７８
およびポテンショメータ７６の回転軸が回転される。こ
れにより、偏心カム６０の回転角度、すなわち、後述す
る弁体１５による弁座１１の穴１２の遮断状態が検出さ
れ、ステッピングモータ６５の駆動にフィードバックさ
れるようになっている。上記構成のアクチュエータ８０
はステッピングモータ６５の一部が突出する状態で、ア
クチュエータベース７、モータベース４７、コラム４８
等に取り付けられたコネクタベース８１、カバー８２に
より覆われている。

【００３１】上記のように構成されたステム２６、ステ
ムアダプタ２７等からなる弁体作動部材２５とアクチュ
エータ８０とは緊急遮断機構８３により解放可能に連係
されている。この緊急遮断機構８３は、流路１４を緊急
に遮断することが要求されない正常時、例えば、正常な
電力供給時にアクチュエータ８０により弁体作動部材２
５等を駆動し得るように上記両者を連係し、流路１４を
緊急に遮断ことが要求される緊急時、例えば、電源異常
による電力供給停止時に、弁体１５により弁座１１の穴
１２を瞬時に遮断することができるように弁体作動部材
２５等をアクチュエータ８０との連係作動状態から解放
して作動させることができる。

【００３２】その一例について説明すると、ステム２６
における段差部２８、２９間の中間径部にばね受け部材
８４が嵌合され、このばね受け部材８４とアクチュエー
タベース７との間に弁体作動部材２５の外周部において
圧縮ばね８５が介在され、ばね受け部材８４が圧縮ばね
８５により付勢されて大径側の段差部２８に係合されて
いる。そして、弁体作動部材２５がアクチュエータ８０
との連係作動状態から解放された状態で圧縮ばね８５の
弾性により弁体作動部材２５および弁体１５が下方へ付
勢され、上記と同様に、弁体１５により弁座１１の穴１
２を遮断し得るようになっている。ステムアダプタ２７
の基部（上部）外周に形成されたねじ部８６に連係用ベ
ース８７がその中央部に形成されたねじ穴８８により螺
着され（図８、図９参照）、連係用ベース８７の両側部
に形成された穴８９にブッシュ９０が設けられ、このブ
ッシュ９０がシャフト５０におけるスライダ５１からの
下方突出部に摺動可能に嵌合されている。

【００３３】アクチュエータベース７にはシャフト５０
のやや斜め外方に位置する両側部に穴９１が形成され、
この穴９１にブッシュ９２を介してロッド９３が上下方
向に摺動可能に挿通されている。各ロッド９３は連係用
ベース８７の両側端部に形成された穴９４にブッシュ９
５を介して連係用ベース８７の自由な上下動を許すよう
に挿通され、各ロッド９３の基端部がスライダ５１の両
側端部の切欠９６に係合されている。各ロッド９３の先
端部がボンネット３内でリング状のばね受け部材９７に
螺着等の任意の手段により連結されている。ボンネット
３の底板４とばね受け部材９７との間には圧縮ばね８５
の外周部においてバランス用の圧縮ばね９８が介在さ
れ、この圧縮ばね９８の弾性によりばね受け部材９７、
ロッド９３、スライダ５１等が後方（上方）へ付勢され
ている。この圧縮ばね９８は、弁体作動部材２５および
弁体１５を弁座１１の穴１２の遮断方向に付勢する圧縮
ばね８５の弾性に抗してスライダ５１等を後方へ、すな
わち、弁体作動部材２５および弁体１５を後退させて穴
１２を開放させるように作動させるのを補助するために
用いられる。

【００３４】特に、図１０、図１１から明らかなよう
に、連係用ベース８７にはスライダ５１における凹所５
４の側方開放部側の両側部で、かつ、ステッピングモー
タ６５から離隔する側で、リンク１００の一端が軸１０
１とベアリング１０２とを用いて回動可能に連結されて
いる。リンク１００は他側においてステッピングモータ
６５側へ向かって、直角方向に曲げられ、その端部にベ
アリングから成る転動体１０３が軸１０４により回動可
能に支持されている。一方、スライダ５１における両側
部には中間部よりやや下方に位置してリンク１０５の一
端が軸１０６とベアリング１０７とを用いて回動可能に
連結され、リンク１０５の他端がリンク１００の中間部
における折り曲げ部側寄り位置で軸１０８とベアリング
１０９とを用いて回動可能に連結されている。連係用ベ
ース８７の両側にはリンク１００の連結部とは離隔側に
位置してばね掛け１１０がねじ１１１により取付けら
れ、リンク１００における連係用ベース８７との連結部
側寄り位置にはばね掛け１１２がねじ１１３により取付
けられている。これらのばね掛け１１０、１１２には補
助用の引張ばね１１４の両端が掛けられ、引張ばね１１
４の弾性によりリンク１００における連係用ベース８７
との連結部側がほぼ垂直方向になるとともに、リンク１
０５もほぼ垂直方向になるように保持される。特に、図
４、図１０から明らかなように、スライダ５１における
リンク１００との連結部に対する離隔側の両側下部には
垂直方向にねじ穴１１５が形成され、各ねじ穴１１５に
連係用ベース８７の上面に当接し得る調整ねじ１１６が
進展可能に螺入され、ねじ穴１１５と直角方向に形成さ
れたねじ穴１１７に止めねじ１１８が螺入され、調整ね
じ１１６の下方への突出長さ、すなわち、スライダ５１
の下面と連係用ベース８７の上面との隙間が調整される
ようになっている。

【００３５】ステッピングモータ６５の上部両側部には
円柱状の支持部材１１９が水平方向に配置され、その端
部がモータベース４７の上部両側部にねじ１２０により
取付けられ、各支持部材１１９はコネクタベース８１よ
り外方へ突出されている。両支持部材１１９の突出部間
にはエアシリンダ１２１のシリンダ１２２が螺着等の任
意の手段により連結されている。各支持部材１１９にお
けるモータベース４７との取付け側はやや小径に形成さ
れて大径部側との間に段差部１２３が形成されている。
両支持部材１１９の小径部には案内手段１２４が取付け
られる。その一例について説明すると、両支持部材１１
９の小径部にはヨーク１２５がその両側部の穴１２６に
よりモータベース４７と支持部材１１９の段差部１２３
との間で軸方向に沿って移動可能に支持されている。エ
アシリンダ１２１のピストンロッド１２７がコネクタベ
ース８１に挿通され、ピストンロッド１２７の先端がヨ
ーク１２５の中央部にねじ１２８により連結されてい
る。エアシリンダ１２１のピストンロッド１２７側には
電磁弁(図示省略)を介して圧縮空気源(図示省略)から圧
縮空気が供給され、電磁弁に対する電源供給が停止され
ることにより、電磁弁が自動的に切替えられてエアシリ
ンダ１２１のピストンロッド１２７側の空気が電磁弁を
介して大気中に排出されるようになっている。

【００３６】特に、図１０ないし図１２から明らかなよ
うに、ヨーク１２５の一側端部には転動体１０３側にお
いてラッチレール１２９がねじ１３０により取付けられ
ている。ヨーク１２５の他側端部には転動体１０３側に
おいてラッチレール本体１３１がねじ１３２により取付
けられている。ラッチレール本体１３１の下部には凹所
１３３が形成され、凹所１３３内にマイクロスイッチ１
３４がねじ１３５により取付けられ、マイクロスイッチ
１３４の接点１３６が転動体１０３側に向けられてい
る。ラッチレール本体１３１およびマイクロスイッチ１
３４における転動体１０３側の面と、この面と直角方向
の側面の一部を被覆するようにラッチレールカバー１３
７が設けられる。ラッチレールカバー１３７はその上部
においてラッチレール本体１３１にスプリングピン１３
８により連結され、ラッチレールカバー１３７の下部側
がマイクロスイッチ１３４の接点１３６を解放する側へ
付勢されている。そして、転動体１０３によりラッチレ
ールカバー１３７が押圧されることにより、ラッチレー
ルカバー１３７によりマイクロスイッチ１３４の接点１
３６を押圧し、転動体１０３がラッチレールカバー１３
７から離隔することにより、ラッチレールカバー１３７
がマイクロスイッチ１３４の接点１３６を解放し得るよ
うになっている。

【００３７】各支持部材１１９の大径部外周にはシリン
ダ１２２、ヨーク１２５間において圧縮ばね１３９が介
在されている。そして、上記のようにエアシリンダ１２
１におけるピストンロッド１２７側に対する圧縮空気の
供給状態が解除されることにより、圧縮ばね１３９の弾
性によりエアシリンダ１２１のピストンロッド１２７が
前進されるとともに、ヨーク１２５等が転動体１０３側
へ移動されるようになっている。また、上記のようにエ
アシリンダ１２１におけるピストンロッド１２７側に圧
縮空気が供給され、ピストンロッド１２７が後退される
ことにより、ヨーク１２５等が圧縮ばね１３９の弾性に
抗してコネクタベース８１側へ移動され、支持部材１１
９の段差部１２３に係合された状態に保持されるように
なっている。

【００３８】リンク１００および連係用ベース８７の連
結部中心Ａと、リンク１００およびリンク１０５の連結
部中心Ｂとを結ぶ線Ｃに対し、リンク１０５およびスラ
イダ５１の連結部中心Ｄがラッチレール１２９、ラッチ
レールカバー１３７から僅かに離隔側に配置されること
により、両側のリンク１００、１０５等は両側の転動体
１０３がラッチレール１２９、ラッチレールカバー１３
７に当接した安定姿勢に保持される。これにより、アク
チュエータ８０のスライダ５１と弁体作動部材２５側の
連係用ベース８７とが緊急遮断機構８３のリンク１０
５、１００等を介して連係し、アクチュエータ８０側か
ら弁体作動部材２５側へ動力を伝達し得る連係作動（ラ
ッチ）状態に保持される。この状態で転動体１０３は、
弁体作動部材２５、弁体１５等の移動方向、すなわち、
スライダ５１の移動方向に沿ってラッチレール１２９、
ラッチレールカバー１３７の案内面上を転動し得るよう
になっている。

【００３９】圧縮ばね１３９の弾性により案内手段１２
４が図１１に鎖線で示すように前進され、転動体１０３
が押圧され、リンク１００が連係用ベース８７とを連結
している軸１０１、ベアリング１０２を中心として回動
する。これに伴い、リンク１００とリンク１０５との連
結部が移動し、この連結部の中心Ｂと、リンク１００お
よび連係用ベース８７の連結部中心Ａとを結ぶ線Ｃ（図
１０（ａ）参照）がリンク１０５およびスライダ５１の
連結部中心Ｄよりも案内手段１２４に対する離隔側に位
置して不安定状態となると、リンク１００が引張ばね１
１４の弾性に抗して回動し、アクチュエータ８０側のス
ライダ５１と弁体作動部材２５側の連係用ベース８７と
が連係作動状態から解放状態となる。これに伴い、弁体
作動部材２５、弁体１５等が圧縮ばね８５の付勢する力
（反撥力）により前進（下降）する。この間、スライダ
５１は弁体作動部材２５との解放状態にあるので、下降
しない。この解放状態からスライダ５１が下降すること
により、スライダ５１とリンク１０５との連結部が下降
して回動し、リンク１００を引張ばね１１４の引張力と
相俟って回動させ、上記のように転動体１０３がラッチ
レール１２９およびラッチレールカバー１３７に当接す
る連係作動（ラッチ）状態に復帰させることができる。
そして、上記のように調整ねじ１１６によりスライダ５
１と連係用ベース８７との隙間を調整することにより、
リンク１００、リンク１０５等を円滑に、かつ確実に回
動させてラッチ状態に復帰させることができる。

【００４０】バルブボディ１における流路１４を囲む部
分の外面を被覆するように外部加熱手段１４０が設けら
れている。この外部加熱手段１４０は発熱線を埋設した
面状ヒータ（シリコンゴムヒータ）１４１とその外側を
覆うシリコンスポンジ製の保温カバー１４２とを有し、
面状ヒータ１４１がバルブボディ１の外面に接触状態に
設けられている。面状ヒータ１４１の発熱線に接続され
た電線１４３が保護回路であるサーモスタット１４４を
介して電源（図示省略）に接続されている。

【００４１】ステム２６の先端側の外側で、ベローズ４
６の内側に内部加熱手段１４５が設けられている。この
内部加熱手段１４５の一例について説明すると、ヒータ
ベースを兼用するコネクタ４０に背方に突出する筒状部
１４６が一体に設けられている。一方、断熱材２にヒー
タスリーブ１４７のフランジ部１４８がねじ１４９によ
り固定されている。ヒータスリーブ１４７が筒状部１４
６の外周にこの筒状部１４６の外周面とに隙間を有する
ように伸縮可能に嵌合されている。ヒータスリーブ１４
７と筒状部１４６とは、ステム２６、弁体１５等を後退
させて弁座１１の穴１２を開放した状態では筒状部１４
６がほぼ全長に亘ってヒータスリーブ１４７内に収めら
れ（図１ないし図３参照）、ステム２６、弁体１５等を
前進させ、弁体１５により弁座１１の穴１２を遮断した
状態でも筒状部１４６の端部側がヒータスリーブ１４７
内に収められた状態となるように設定されている（図５
ないし図７参照）。ヒータスリーブ１４７の外周面には
外部加熱手段１４０の面状ヒータ１４１と同様の面状ヒ
ータ１５０が設けられ、面状ヒータ１５０の発熱線（図
示省略）に接続された電線１５１が断熱材２に半径方向
に形成された溝１５２を通って外部に導かれ、電源（図
示省略）に接続されている。電線の途中には温度ヒュー
ズ（図示省略）が保護回路として挿入されている。

【００４２】各面状ヒータ１４１、１５０には熱電対
（図示省略）が埋設され、この熱電対は電線（図示省
略）を介して温度コントローラおよび電源（共に図示省
略）に接続されている。そして、電源から電線１４３、
１５１を介して面状ヒータ１４１、１５０の発熱線に通
電させることにより、発熱させることができる。このと
き、熱電対からの信号に基づき温度コントローラが電源
を制御することにより、発熱線の発熱温度を制御するこ
とができる。また、発熱線による発熱温度が高くなり過
ぎないようにサーモスタット１４４と温度ヒューズより
保護することができる。

【００４３】以上の構成において、以下、その動作につ
いて説明する。まず、例えば、電力が正常に供給されて
いる場合の正常時における動作について説明する。今、
図１ないし図４に示すように、エアシリンダ１２１のピ
ストンロッド１２７側に圧縮空気供給源から電磁弁を介
し、圧縮空気が供給されてピストンロッド１２７が後退
され、ヨーク１２５等が圧縮ばね１３９の弾性に抗して
コネクタベース８１側へ移動され、支持部材１１９の段
差部１２３に係合された状態に保持され、転動体１０３
が案内面となるラッチレール１２９とラッチレールカバ
ー１３７に当接され、連係用ベース８７、リンク１０
０、リンク１０５、案内手段１２４等からなる連係手段
（ラッチ機構）を介してアクチュエータ８０のスライダ
５１と弁体作動部材２５とが一体的に作動し得るように
連係されているものとする。また、偏心カム６０の偏心
回転位置によりスライダ５１、リンク１０５、リンク１
００、連係用ベース８７、弁体作動部材２５、コネクタ
４０および弁体１５が軸方向に沿って後退（上昇）さ
れ、弁体１５の開閉部１６におけるシールリング２４が
弁座１１から離隔されるとともに、ニードル部１７が弁
座１１の穴１２から離脱され、流路１４が開放されてガ
スが流れているものとする。

【００４４】この状態で、上記のようにステッピングモ
ータ６５を駆動してその出力軸６６を回転させ、偏心カ
ム６０を図３において時計方向に約１４０度の角度で偏
心回転させることにより、図５および図６に示すよう
に、スライダ５１を前進（下降）させる。このスライダ
５１の前進に伴い、スライダ５１にリンク１０５を介し
て連結されているリンク１００の転動体１０３がラッチ
レール１２９、ラッチレールカバー１３７上を転動する
ことにより、リンク１０５、リンク１００および調整ね
じ１１６により連係用ベース８７が下方へ押され、連係
用ベース８７、弁体作動部材２５、コネクタ４０および
弁体１５等が圧縮ばね８５の反撥弾性およびベローズ４
６の反撥力をも付加されて軸方向に沿って前進（下降）
するように作動する。このとき、スライダ５１等の前進
に伴い、ロッド９３、ばね受け部材９７も前進し、圧縮
ばね９８が圧縮されるので、スライダ５１等の前進速度
は、緩和されることになる。また、上記のように調整ね
じ１１６により連係用ベース８７を下方へ押圧すること
により、リンク１０５に過大な推力を与えることがない
ので、リンク１００の回動を防止して転動体１０３をラ
ッチレール１２９、ラッチレールカバー１３７に確実に
接触した状態に保持することができる。

【００４５】上記のようなスライダ５１等の前進に伴
い、弁体１５のニードル部１７における先端側の流量調
整面を弁座１１の穴１２に徐々に挿入してガスの流量を
順次制御することができる。更に、スライダ５１、リン
ク１０５、リンク１００、連係用ベース８７、弁体作動
部材２５、弁体１５等を上記と同様にして少し前進させ
ることにより、圧縮ばね３１のばね荷重によりニードル
部１７をその流量調整面の基部まで弁座１１の穴１２に
これを閉じるように挿入するとともに、開閉部１６のシ
ールリング２４を弁座１１に穴１２の外周部において圧
縮状態で押圧させ、穴１２、すなわち、流路１４を遮断
し、ガスの流れを遮断することができる。この状態で更
に、スライダ５１、リンク１０５、リンク１００、連係
用ベース８７、ステムアダプタ２７等を上記と同様にし
てステム２６、弁体１５等に対して少し前進させること
により、圧縮ばね３１を圧縮させて弁体１５による弁締
切り力をほぼ一定に保つことができる。このとき、上記
のように本実施形態においては、弁体１５のシールリン
グ２４を弁座１１に押圧するようにしているので、圧縮
ばね３１を有する定圧機構を用いなくとも弁座１１を確
実に締め切ることができるが、上記定圧機構を用いるこ
とにより、シールリング２４の圧縮量を容易に設定する
ことができ、しかも、仮にシールリング２４が変形して
も弁推力を保持して弁座１１を確実に締め切ることがで
きる。

【００４６】ステッピングモータ６５を駆動してその出
力軸６６を逆回転させ、偏心カム６０を逆方向に約１４
０度の角度で偏心回転させることにより、図１ないし図
３に示すように、スライダ５１を後退（上昇）させる。
このスライダ５１の後退に伴い、リンク１００の転動体
１０３がラッチレール１２９、ラッチレールカバー１３
７上を転動することにより、圧縮ばね８５の弾性に抗し
て、まず、リンク１０５、リンク１００と共に、連係用
ベース８７、弁体作動部材２５のステムアダプタ２７が
少し後退し、ステムアダプタ２７の段差部３５がステム
２６のストッパ３３に係合する（図８参照）。続いて、
リンク１０５、リンク１１０、連係用ベース８７、弁体
作動部材２５、コネクタ４０および弁体１５等が一体と
なって軸方向に沿って後退するとともに、ベローズ４６
が縮められる。このとき、圧縮ばね９８の反撥弾性によ
りばね受け部材９７、ロッド９３を介してスライダ５１
等が後退方向へ付勢されるので、圧縮ばね８５の反撥弾
性を弱めることができる。

【００４７】上記のようなスライダ５１等の後退に伴
い、弁体１５の開閉部１６におけるシールリング２４を
弁座１１から離隔させ、ニードル部１７の流量調整面を
弁座１１の穴１２内で徐々に後退させてガスの流量を順
次制御することができる。更に、スライダ５１、リンク
１０５、リンク１００、連係用ベース８７、弁体作動部
材２５、弁体１５等を上記と同様にして後退させること
により、ニードル部１７を弁座１１の穴１２から離脱さ
せ、穴１２、すなわち、流路１４を開放することができ
る。

【００４８】上記のように弁体１５による弁座１１の穴
１２の開閉については、ステッピングモータ６５の出力
軸６６と連結されたシャフト７０の回転角度をセンサド
ッグ７４とフォトセンサ７３とで検出するとともに、タ
イミングベルトプーリ７７、タイミングベルト７９、タ
イミングベルトプーリ７８等を介してポテンショメータ
７６で検出し、この検出データをもとにステッピングモ
ータ６５をフィードバック制御することができるので、
弁体１５の開度設定を確実に行うことができる。

【００４９】そして、上記のように弁体１５のアクチュ
エータ８０として偏心カム６０、スライダ５１等から成
り、弁体１５を正弦曲線運動させるクロススライダクラ
ンク機構を用いているので、弁体１５の制御においては
イコールパーセント特性になり、中間部では弁体１５を
高速で作動させることができ、流量のミニマム領域では
弁体１５を正弦曲線の頂点付近で作動させて分解能を高
めることができ、バイパスバルブ機構と同じソフト排気
を行うことができる。また、弁体１５がニードル部１７
を有することにより、更に一層、分解能を高めることが
できる。しかも、上記のように弁体１５をクロススライ
ダクランク機構により作動させるので、弁座１１に対し
てソフトランディングさせることができ、振動やパーテ
ィクルの発生を少なく抑制することができる。また、上
記のように弁体１５がニードル部１７と開閉部１６とを
備え、１つのバルブでニードル部１７による流量制御と
開閉部１６による遮断機能とを有するので、レンジアビ
リティが大きく、コントロールレンジが広くなるので、
半導体製造装置の排気系におけるプロセス圧力とクリー
ニング圧力の制御のように広範囲な圧力制御を行うこと
ができる。更に、偏心カム６０の下死点で弁体１５を弁
座１１に押圧して弁座締め付け反力が偏心カム６０の回
転に変換され難くなるように構成している。したがっ
て、停電時において電磁ブレーキがなくても弁座締切り
推力を保持することができてガスのリークを防止するこ
とができるので、信頼性を向上させることができ、しか
も、駆動用の電気回路をバタフライバルブの駆動部と同
一にすることができるので、コントロールも同様の回路
機構で共通化することができる。

【００５０】また、外部加熱手段１４０の面状ヒータ１
４１の発熱によりバルブボディ１を加熱するとともに、
内部加熱手段１４５の面状ヒータ１５０の発熱により、
ベローズ４６を加熱し、面状ヒータ１５０の発熱により
ヒータスリーブ１４７を加熱し、更に、筒状部１４６、
コネクタ４０を輻射熱で加熱し、これに伴い、弁体１５
を加熱する。そして、上記のように開弁状態では筒状部
１４６の全体がヒータスリーブ１４７内に挿入されるの
で、弁体１５の昇温特性に優れる。したがって、排ガス
中に含まれる副生成物がバルブボディ１の内面、弁体１
５およびベローズ４６の外面等に付着するのを防止する
ことができ、弁体１５およびベローズ４６等を円滑に作
動させることができ、しかも、メンテナンス費を低減す
ることができる。

【００５１】上記のように、ステッピングモータ６５の
駆動により弁体１５を制御して圧力制御を行っている
間、若しくは流路１４を開放している間に、例えば、電
源異常により電力の供給が停止され、流路１４を緊急に
遮断することが要求される緊急事態が発生したとする。
このとき、電力の供給停止によりステッピングモータ６
５の駆動が停止されるとともに、電磁弁が切替えられて
エアシリンダ１２１のピストンロッド１２７側が電磁弁
を介して大気へ解放される。これに伴い、弁座１１の穴
１２、すなわち、流路１４がいかなる開度にあっても、
圧縮ばね１３９の弾性により案内手段１２４が図１１に
鎖線で示すように前進され、転動体１０３が押圧され、
リンク１００が連係用ベース８７と連結している軸１０
１、ベアリング１０２を中心として回動する。そして、
上記のようにリンク１００とリンク１０５との連結部が
移動し、この連結部の中心Ｂと、リンク１００および連
係用ベース８７の連結部中心Ａとを結ぶ線Ｃがリンク１
０５およびスライダ５１の連結部中心Ｄよりも案内手段
１２４の離隔側に位置して不安定状態になると、リンク
１００が引張ばね１１４の弾性に抗して回動する。した
がって、リンク１００、リンク１０５、案内手段１２４
等の連係手段（ラッチ機構）がアクチュエータ８０のス
ライダ５１と弁体作動部材２５側の連係用ベース８７と
の連係作動状態から解放状態となる。

【００５２】上記アクチュエータ８０のスライダ５１と
弁体作動部材２５の連係用ベース８７との連係作動状態
の解放に伴い、図７に示すように、連係用ベース８７、
弁体作動部材２５、コネクタ４０および弁体１５等が圧
縮ばね８５の反撥弾性により付勢されて軸方向に沿って
前進するように作動する。このとき、上記のようにステ
ッピングモータ６５の駆動が停止されており、したがっ
て、スライダ５１、ロッド９３、ばね受け部材９７は前
進せず、圧縮ばね９８は圧縮されないので、圧縮ばね９
８が弁体１５等の前進を規制することはない。弁体１５
等の前進に伴い、上記と同様に、弁体１５のニードル部
１７が弁座１１の穴１２に挿入され、弁体１５のシール
リング２４が弁座１１に押圧され、穴１２、すなわち、
流路１４が遮断される。

【００５３】本実施形態においては、上記緊急遮断機構
８３に加えてＵＰＳを併用することができる。ＵＰＳを
併用した場合、商用電源が断たれたことを検出すると、
瞬時にバッテリーからアクチュエータ８０のステッピン
グモータ６５および緊急遮断機構８３の電磁弁に電力供
給を行う。ところで、上記のようにＵＰＳから電力を供
給してアクチュエータ８０のステッピングモータ６５を
駆動するには約２秒を要するが、上記緊急遮断機構８３
は電力供給を不要とし、しかも、電力供給停止時に圧縮
ばね１３９、圧縮ばね８５により直ちに作動するので、
電力供給停止に際し、瞬時に上記のように弁体１５によ
り弁座１１の穴１２、すなわち、流路１４を遮断するこ
とができる。そして、この弁体１５による流路１４の遮
断後、上記のようにステッピングモータ６５の駆動によ
りその出力軸６６を回転させ、偏心カム６０を偏心回転
させることにより、スライダ５１を前進させる。このス
ライダ５１の前進に伴い、ロッド９３、ばね受け部材９
７も前進し（図７の鎖線参照）、圧縮ばね９８が圧縮さ
れる。

【００５４】一方、電磁弁は電力の供給により切替えら
れ、圧縮空気源から圧縮空気が電磁弁を介してエアシリ
ンダ１２１のピストンロッド１２７側へ供給される。こ
れに伴い、ピストンロッド１２７が圧縮ばね１３９の弾
性に抗して後退され、案内手段１２４が図１１の実線位
置に後退される。また、スライダ５１の前進により図
５、図６、図１０に示すように、スライダ５１とリンク
１０５との連結部が下降すると、リンク１０５および引
張ばね１１４の引張力によりリンク１００が起立する方
向に復帰し、リンク１０５およびリンク１００の連結部
の中心Ｂと、リンク１００および連係用ベース８７の連
結部中心Ａとを結ぶ線Ｃがリンク１０５およびスライダ
５１の連結部中心Ｄよりも案内手段１２４側へ越える。
したがって、リンク１００はその転動体１０３がラッチ
レール１２９、ラッチレールカバー１３７に当接する安
定な正常動作時の連係姿勢に保持される。したがって、
リンク１０５、１００、連係用ベース８７、弁体作動部
材２５、コネクタ４０等を介し、圧縮ばね３１による押
圧力も加えられて弁体１５の弁座１１に対する加圧力が
確実に保持され、流路１４が確実な遮断状態に保持され
る。

【００５５】正常な電力供給状態に復旧した際、上記の
ようにＵＰＳを併用している場合にはリンク１００、リ
ンク１０５等が復旧時の姿勢に保持され、転動体１０３
によりラッチレールカバー１３７が押圧され、ラッチレ
ールカバー１３７がスプリングピン１３８を支点として
マイクロスイッチ１３４の接点１３６を押圧しているの
で、このマイクロスイッチ１３４からの信号により緊急
遮断機構８３が正常な電力供給時の連係姿勢に保持され
ていることを知ることができる。また、ＵＰＳを併用し
ていない場合においては、正常状態に復旧した後、上記
のように、ＵＰＳによりステッピングモータ６５を駆動
するのと同様に駆動するとともに、電磁弁を切替える。
これに伴い、スライダ５１を下降させてリンク１０５、
リンク１００の姿勢を復帰させるとともに、エアシリン
ダ１２１により案内手段１２４を復帰させて転動体１０
３をラッチレール１２９、ラッチレールカバー１３７に
当接させることにより、マイクロスイッチ１３４からの
信号により緊急遮断機構８３が正常な電力供給時の連係
姿勢に保持されていることを知ることができる。そし
て、正常状態復帰後、上記のようにアクチュエータ８０
の駆動により緊急遮断機構８３を介して弁体作動部材２
５、弁体１５等を作動させ、弁座１１の穴１２、すなわ
ち、流路１４の開閉制御等を行うことができる。

【００５６】上記実施形態のように、弁体１５のアクチ
ュエータ８０として弁体を正弦曲線運動させるクロスス
ライダクランク機構を用いることにより、中間部では弁
体１５を高速で作動させることができ、ミニマム領域で
は弁体１５を正弦曲線の頂点付近で作動させて分解能を
高めることができる。したがって、高速作動と高い圧力
領域における弁体１５の制御性に優れた高分解能化の両
方を同時に満足することができる。また、弁体１５がニ
ードル部１７と開閉部１６とを備え、１台で流量制御機
能と遮断機能とを有することにより、レンジアビリティ
が大きく、コントロールレンジが広くなるので、半導体
製造装置の排気系におけるプロセス圧力とクリーニング
圧力の制御のように広範囲な圧力制御を行うことができ
る。したがって、経済性の向上を図ることができる。ま
た、クロススライダランク機構が、凹所５４を有するス
ライダ５１と、このスライダ５１の凹所５４に偏心回転
可能に嵌合された偏心カム６０とを備え、上記偏心カム
６０の下死点で弁体１５が弁座１１の穴１２を遮断する
ように構成することにより、停電時において電磁ブレー
キがなくても弁推力を保持することができる。したがっ
て、弁座リークを防止することができて信頼性を向上さ
せることができる。また、緊急遮断機構８３が引張ばね
１１４を備えることにより、緊急遮断機構８３を確実に
復帰させることができる。更に、圧縮ばね９８を備える
ことにより、ステッピングモータ６５の駆動により弁体
１５を後退させて流路１４を開放する際に圧縮ばね８５
を圧縮させる力の補助として利用することができるの
で、ステッピングモータ６５の小型化等を図ることがで
きる。

【００５７】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図１３ないし図１５は本発明の第２の実施形態
に係る流量制御用バルブを示し、図１３は正常時におい
て、流路を開放した状態であって、図１と同様の断面
図、図１４は正常時において、流路を遮断した状態であ
って、図５と同様の断面図、図１５は緊急時において、
流路を緊急遮断した状態であって、図７と同様の断面図
である。

【００５８】上記第１の実施形態においては、緊急時に
ステッピングモータ６５の駆動が停止されると、アクチ
ュエータ８０のスライダ５１と弁体作動部材２５側の連
係用ベース８７との連係作動状態から解放状態となり、
連係用ベース８７、弁体作動部材２５、弁体１５等が圧
縮ばね８５の反撥弾性により前進され、弁体１５により
弁座１１の穴１２、すなわち、流路１４が遮断されるよ
うになっている。ところで、上記のように連係用ベース
８７、弁体作動部材２５、弁体１５等が圧縮ばね８５の
反撥弾性により前進される際の速度が速過ぎると、弁体
１５が弁座１１に衝突することにより振動が発生し、半
導体の製造に際し、ウエハの位置ずれ等を生じ、不良品
の原因となるおそれがあるばかりでなく、パーティクル
が発生するおそれがある。特に、弁体１５にシールリン
グ２４を備えている場合には、このシールリング２４が
弁座１１と擦れることによりパーティクルが発生しやす
い。

【００５９】そこで、本実施形態においては、図１３な
いし図１５に示すように、連係用ベース８７、弁体作動
部材２５、弁体１５等を圧縮ばね８５により付勢して前
進するように作動させ、弁体１５により弁座１１の穴１
２、すなわち、流路１４を緊急遮断する際、連係用ベー
ス８７、弁体作動部材２５、弁体１５等の移動速度をそ
の移動の終端付近で、すなわち、弁体１５により弁座１
１の穴１２を遮断する際に減速させる緩衝装置１６０を
設けたものである。本実施形態においては、上記第１の
実施形態とは緩衝装置１６０を設けた点において構成を
異にし、その他の構成については上記第１の実施形態と
同様であるので、同じ部分には同じ符号を付してその説
明を省略し、主として異なる構成について説明する。

【００６０】本実施形態においては、緩衝装置１６０と
して、空気クッション、すなわち、シリンダ１６１とピ
ストン１６２が用いられている。シリンダ１６１は円筒
体の一端が底板により閉塞され、他端が開放されてい
る。シリンダ１６１の底板はリング状に形成され、この
底板がステム２６の大径部に嵌合され、底板の穴壁とス
テム２６の大径部外周面とにシールリング１６３が圧縮
状態に介在されて両者間がシールされるとともに、底板
がボンネット３の底板４に重ねられてビス１６４により
固定されている。シリンダ１６１は弁座１１に対する離
隔側が開放されている。ピストン１６２は上記第１の実
施形態におけるばね受け部材８４に替えて用いられる。
ピストン１６２はリング状に形成され、外周面に形成さ
れた環状溝にシールリング１６５が保持されている。そ
して、ピストン１６２の中心部における大径と小径の段
差を有する穴がステム２６の段差部２８において大径部
と中間径部に嵌合され、ピストン１６２の穴内の段差部
がステム２６の段差部２８に係合されるとともに、シー
ルリング１６６がピストン１６２の穴壁とステム２６の
大径部外周面とに圧接されて両者間がシールされてい
る。ピストン１６２には排気流路１６７が形成されてい
る。

【００６１】アクチュエータ８０のスライダ５１と弁体
作動部材２５等との連係作動の解放状態でピストン１６
２が圧縮ばね８５により付勢されることにより、ピスト
ン１６２、弁体作動部材２５、弁体１５等が前進され
る。これらの前進に際し、ピストン１６２がシリンダ１
６１内にその開放部からシールリング１６５によるシー
ル状態で前進されるが、このピストン１６２の前進に伴
い、シリンダ１６１内の空気が次第に圧縮されるととも
に、この圧縮空気の一部が排気穴１６７からシリンダ１
６１外へ排出される。そして、ピストン１６２、弁体作
動部材２５、弁体１５等の前進移動の終端部、すなわ
ち、弁体１５により弁座１１の穴１２を遮断する少し前
の位置で減速されるようになっている。これとは逆に、
弁座１１の穴１２を開放する際、弁体作動部材２５、弁
体１５、ピストン１６２等が圧縮ばね８５の弾性に抗し
て後退することにより、ピストン１６２がシリンダ１６
１外に離脱されるようになっている。

【００６２】なお、弁座１１の穴１２の開放時にピスト
ン１６２がシリンダ１６１内に位置するように設定して
もよく、また、排気流路をシリンダ１６１側に形成して
もよく、または排気流路をシリンダ１６１側とピストン
１６２側の両方に形成してもよい。また、弁座締切り用
の圧縮ばね３１をステムアダプタ２７とピストン１６２
との間に介在させているが、上記第１の実施形態と同様
に、弁座締切り用の圧縮ばね３１をステムアダプタ２７
とステム２６の段差部との間に介在させるようにしても
よい。

【００６３】上記のような構成において、例えば、電力
が正常に供給されている正常時には、上記第１の実施形
態と同様に、アクチュエータ８０におけるステッピング
モータ６５の出力軸６６を一方へ回転させることによ
り、図１４に示すように、アクチュエータ８０に緊急遮
断機構８３により連係されている弁体作動部材２５、弁
体１５、ピストン１６２等を圧縮ばね８５の反撥弾性お
よびベローズ４６の反撥力をも付加して圧縮ばね９８の
反撥弾性に抗して前進させ、弁座締め切り用の圧縮ばね
３１の荷重により弁体１５のシールリング２４を弁座１
１に加圧した状態で弁体１５により弁座１１の穴１２を
遮断することができる。ステッピングモータ６５の出力
軸６６を逆回転させることにより、図１３に示すよう
に、弁体作動部材２５、弁体１５、ピストン１６２等を
圧縮ばね９８の反撥力をも付加して圧縮ばね８５、ベロ
ーズ４６の反撥力に抗して後退させ、弁体１５を弁座１
１から離隔させてその穴１２を開放することができる。
これら弁座１１の穴１２の遮断、開放動作に際し、ピス
トン１６２はシリンダ１６１内に前進し、若しくはシリ
ンダ１６１から後退するが、弁体作動部材２５、弁体１
５、ピストン１６２等がアクチュエータ８０の駆動によ
り前進、後退されるので、前進に際してその移動速度に
減速等の影響を及ぼすことはない。

【００６４】例えば、電源異常により電力の供給が停止
された緊急時において、ステッピングモータ６５の駆動
が停止された場合には、上記第１の実施形態と同様に、
弁座１１の穴１２、すなわち、流路１４がいかなる開度
にあっても、図１５に示すように、緊急遮断機構８３に
よりアクチュエータ８０と弁体作動部材２５との連係作
動状態が解放され、ピストン１６２、弁体作動部材２
５、弁体１５等が圧縮ばね８５の反撥弾性により付勢さ
れて前進する。この前進に際し、上記のようにピストン
１６２がシリンダ１６１内に前進することにより、シリ
ンダ１６１内の空気が次第に圧縮されるとともに、その
一部が排気流路１６７から排出される。したがって、ピ
ストン１６２、弁体作動部材２５、弁体１５等を前進移
動の終端部において減速し、弁体１５を弁座１１に緩や
かに着座させ、弁体１５により弁座１１の穴１２、すな
わち、流路１４を遮断することができる。また、正常状
態に復旧した際には、上記第１の実施形態と同様、図１
４に示すように、弁体作動部材２５等を緊急遮断機構８
３によりアクチュエータ８０に連係することができる。
したがって、アクチュエータ８０の駆動により緊急遮断
機構８３を介して弁体作動部材２５、弁体１５等を作動
させ、弁座１１の穴１２、すなわち、流路１４の開閉制
御等を行うことができる。

【００６５】このように、本実施形態によれば、弁体作
動部材２５、弁体１５等を圧縮ばね８５により付勢して
前進移動させ、弁座１１の穴１２を緊急遮断する際、シ
リンダ１６１、ピストン１６２から成る緩衝装置１６０
により弁体作動部材２５、弁体１５等を移動の終端部に
おいて、すなわち、弁体１５による弁座１１の穴１２の
遮断に際して減速させ、弁体１５を弁座１１に対して緩
やかに着座させることができる。したがって、弁体１５
が弁座１１に着座する際に振動を生じないようにして半
導体の製造に際し、ウエハの位置ずれ等、製品不良の発
生を防止することができる。また、弁体１５が弁座１１
に着座する際のパーティクルの発生を防止することがで
き、流路１４等、反応炉等の汚染を防止することができ
る。また、本実施形態によれば、勿論、上記第１の実施
形態と同様の利点を有する。

【００６６】なお、弁体１５の形状は上記各実施形態に
限定されるものではない。また、外部加熱手段１４０、
内部加熱手段１４５も上記各実施形態に限定されるもの
ではなく、用いなくてもよい。また、アクチュエータ８
０も上記各実施形態のクロススライダクランク機構に限
定されるものではなく、駆動源もモータ以外のシリンダ
装置等を用いることもできる。また、シールリング２４
は弁座１１側に設けることができる。また、弁体１５
側、弁座１１側のいずれにもシールリングを用いなくて
もよく、この場合には、特に、ばねを有する定圧機構を
用いることにより、弁推力を保持して弁座１１を確実に
締め切ることができる。また、上記第２の実施形態にお
いて、シリンダは底板４を有するボンネット３とアクチ
ュエータベース７とにより構成することもできる。更
に、本発明は、電源異常以外のポンプの異常停止時など
の緊急時においても、緊急遮断機構８３を作動させ、弁
体１５により弁座１１の穴１２を緊急遮断することがで
きる。このほか、本発明は、その基本的技術思想を逸脱
しない範囲で種々設計変更することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アクチュエータにより弁体作動部材および弁体を駆動さ
せ、流路を開放している間、若しくは圧力制御を行って
いる間に、流路を緊急に遮断することが要求される緊急
事態が発生すると、流路がいかなる開度であっても直ち
に緊急遮断機構により弁体作動部材および弁体を駆動し
て弁体によりバルブボディにおける弁座の穴を瞬時に、
かつ確実に遮断することができる。したがって、緊急事
態が解消した正常状態復旧後に直ちに緊急事態発生前の
作業を続行することができて作業能率の向上に貢献する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る流量制御用バル
ブを示し、正常時において、流路を開放した状態であっ
て、図３におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。

【図２】同流量制御用バルブを示し、図１と同様の状態
であって、図３におけるII−II矢視断面図である。

【図３】同流量制御用バルブを示し、図１と同様の状態
であって、図１におけるIII−III矢視に相当する断面図
である。

【図４】同流量制御用バルブを示し、図１と同様の状態
における一部破断平面図である。

【図５】同流量制御用バルブを示し、正常時において、
流路を遮断した状態であって、図１と同様の断面図であ
る。

【図６】同流量制御用バルブを示し、図５と同様の状態
であって、図３と同様の断面図である。

【図７】同流量制御用バルブを示し、緊急時において、
流路を緊急遮断した状態であって、図１と同様の断面図
である。

【図８】同流量制御用バルブに用いる弁体作動部材を示
し、流路を開放した状態における一部拡大断面図であ
る。

【図９】同流量制御用バルブに用いる弁体作動部材を示
し、流路を遮断した状態における一部拡大断面図であ
る。

【図１０】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同流量制御用バル
ブにおける緊急遮断機構の一部を示し、非作動状態の拡
大正面図、拡大側面図である。

【図１１】同流量制御用バルブにおける緊急遮断機構の
一部を示し、作動状態の拡大正面図である。

【図１２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同流量制御用バル
ブにおける緊急遮断機構の案内手段を示す拡大平面図、
拡大正面図、（ｃ）は（ｂ）のXII−XII矢視断面図であ
る。

【図１３】本発明の第２の実施形態に係る流量制御用バ
ルブを示し、正常時において、流路を開放した状態であ
って、図１と同様の断面図である。

【図１４】同流量制御用バルブを示し、正常時におい
て、流路を遮断した状態であって、図５と同様の断面図
である。

【図１５】同流量制御用バルブを示し、緊急時におい
て、流路を緊急遮断した状態であって、図７と同様の断
面図である。

【符号の説明】

１バルブボディ３ボンネット１１弁座１２穴１４流路１５弁体１６開閉部１７ニードル部１８シール部２５弁体作動部材２６ステム２７ステムアダプタ３１弁座締切り用の圧縮ばね４６ベローズ５１スライダ６０偏心カム６５ステッピングモータ７６ポテンショメータ８０アクチュエータ８３緊急遮断機構８５圧縮ばね８７連係用ベース９８バランス用の圧縮ばね１００リンク１０３転動体１０５リンク１２１エアシリンダ１２４案内手段１３４マイクロスイッチ１４０外部加熱手段１４１面状ヒータ１４５内部加熱手段１５０面状ヒータ１６０緩衝装置１６１シリンダ１６２ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 17/36 - 17/36 F16K 31/00 - 31/05 F16K 51/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流路の途中に弁座を有するバルブボディ
と、前記弁座の穴を開放・遮断する弁体と、この弁体を
作動させる弁体作動部材と、この弁体作動部材および弁
体を作動させるアクチュエータと、正常時には、前記ア
クチュエータにより前記弁体作動部材を作動させるよう
に両者を連係手段で連係し、緊急時には、前記弁体によ
り弁座の穴を遮断するように弁体作動部材および弁体を
前記アクチュエータとの連係作動状態から解放し、かつ
弁座側へ付勢する付勢手段を介して作動させることがで
きる緊急遮断機構とを備えた流量制御用バルブにおい
て、前記緊急遮断機構には、弁体作動部材に基部におい
て回動可能に連結された第１のリンク部材と、この第１
のリンク部材の先端部に回動可能に支持された転動体
と、アクチュエータのスライダに一端部において回動可
能に連結され、前記第１のリンク部材の中間部に他端部
において回動可能に連結された第２のリンク部材と、前
記弁体作動部材および弁体の移動方向に沿って前記転動
体が転動し得る案内面を有し、前記弁体作動部材および
弁体の移動方向とほぼ直角方向に移動可能に設けられ、
前記第２のリンク部材および前記スライダの連結部中心
を前記第１のリンク部材の基部および前記弁体作動部材
の連結部中心と前記第１のリンク部材および前記第２の
リンク部材の連結部中心とを結ぶ線よりも前記案内面に
対する離隔側に位置させ、前記スライダと前記弁体作動
部材との連係を保持した正常動作状態で前記転動体を前
記案内面上で転動させることができ、前記転動体を押圧
して前記第１のリンク部材および前記第２のリンク部材
を前記スライダと前記弁体作動部材との連係作動の解放
状態に回動させることができる案内手段とから成る連係
手段を備えたことを特徴とする流量制御用バルブ。
【請求項２】前記緊急遮断機構が、アクチュエータの
駆動により連係手段を介し、弁体作動部材および弁体を
付勢手段の付勢する力に抗して弁座の穴の開放方向に作
動させるのを補助するために、前記弁体作動部材および
前記弁体を前記弁座の穴の開放方向に付勢するバランス
用ばねを備えた請求項１記載の流量制御用バルブ。
【請求項３】前記第１のリンク部材を正常動作位置に
復旧させる際の補助となるばねを備えた請求項１又は２
に記載の流量制御用バルブ。
【請求項４】前記スライダにおける第１のリンク部材
との離隔側で弁体作動部材の基部に当接し得る隙間調整
部材を備えた請求項１乃至３の何れか１項に記載の流量
制御用バルブ。
【請求項５】前記案内手段が、連係手段の正常動作位
置への復旧を電気的に検出する手段を備えた請求項１乃
至４の何れか１項に記載の流量制御用バルブ。
【請求項６】前記緊急遮断機構の解放手段が、案内手
段を正常動作位置と緊急遮断動作位置とに移動し得るよ
うに支持する支持手段と、前記案内手段を正常動作位置
に保持するエアシリンダと、緊急時に前記案内手段が前
記エアシリンダによる保持から解放されることにより、
前記案内手段を緊急遮断動作位置に付勢するばねとを備
えた請求項１乃至５の何れか１項に記載の流量制御用バ
ルブ。