JP4426136B2

JP4426136B2 - Flow control valve

Info

Publication number: JP4426136B2
Application number: JP2001274467A
Authority: JP
Inventors: 博人安江; 保平子; 宏籠橋; 和広菅田
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003083466A

Description

【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１２０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１０１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１０２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１０１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１２０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１３０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１３０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１４４には、アッパーボディ１４０の第２操作ポート１４１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１５０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１０１と弁体１０２とが接触することにより、入力ポート１２１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１０１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１００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。
【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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
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。
【００２８】
請求項１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の吸排気を制御するための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、を有し、前記電空レギュレータ部は、圧縮空気を前記パイロット室内に供給するための吸気比例弁と、前記パイロット室内から圧縮空気を排出するための排気比例弁と、前記吸気比例弁を介して圧縮空気の供給源と前記パイロット室とを連通させる供給通路と、前記排気比例弁を介して前記パイロット室と外部とを連通させる排気通路と、前記排気比例弁をバイパスして前記パイロット室と外部とを連通させる連通路とが形成された通路ブロックと、を備え、前記ブリード機構は、前記通路ブロックの前記連通路に取り付けられたニードル弁であり、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外部に少しずつ排出するものであること、を特徴としている。
【００２９】
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、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１４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２７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２４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５２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１６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１９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１１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３３、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３２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２０，２１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２２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１Ａ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１Ａ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１Ａ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。
【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３１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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow rate control valve that shifts to an open state and maintains an open state when the pressure of compressed air resists the biasing force of a spring, and particularly relates to a flow control valve that is used in a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one of the flow control valves, for example, there is a flow control valve described in JP-A-7-253170. FIG. 4 shows a cross-sectional view of such a flow control valve 100. The flow control valve 100 has an underbody 120 in which an input port 121 and an output port 122 are formed on the left and right sides, and an intermediate body 130 in which a first operation port 131 is formed is fixed above the underbody 120. The upper body 140 having the second operation port 141 and the adjustment screw 142 attached thereto is fixed to form the entire outer shape.
[0003]
In the underbody 120, an annular valve seat 101 is formed at the center in addition to an input port 121 on the right side in the figure and an output port 122 on the left side in the figure. The inside A of the valve seat 101 communicates with the input port 121, and the outside B of the valve seat 101 communicates with the output port 122. When the valve body 102 contacts the valve seat 101, the input port 121 and the output port 122 are blocked, and when the valve body 102 is separated from the valve seat 101, both ports 121 and 122 are communicated.
[0004]
The intermediate body 130 is a substantially cylindrical member fixed above the center portion of the underbody 120. In the intermediate body 130, a first operation port 131 is formed, and a small-diameter cylinder 132 and a large-diameter cylinder 133 are formed therein. A substantially cylindrical piston 150 is fitted inside the intermediate body 130 so as to be slidable in the vertical direction. The piston 150 has a central large diameter portion 151, a lower small diameter portion 152 below the large diameter portion 151, and an upper small diameter portion 153 above the large diameter portion 151. The large-diameter portion 151 is fitted into the large-diameter cylinder 133 of the intermediate body 130 and the lower small-diameter portion 152 is fitted into the small-diameter cylinder 132 in an airtight manner. The first operation chamber 134 is defined by the lower surface 154 of the large diameter portion 151 and the intermediate body 130. A first operation port 131 of the intermediate body 130 is opened in the first operation chamber 134, and air pressure can be applied to or released from the first operation chamber 134 through the first operation port 131. When air pressure is applied to the first operation chamber 134, the piston 150 is pressed upward.
[0005]
A valve body 102 is attached to the lower end of the lower small diameter portion 152 of the piston 150. The periphery of the valve body 102 is a diaphragm 156, and the periphery thereof is sandwiched between the underbody 120 and the intermediate body 130. The valve body 102 moves as the piston 150 moves up and down, and separates or abuts against the valve seat 101 of the underbody 120. When the valve body 102 comes into contact with the valve seat 101, the input port 121 and the output port 122 are shut off, and when the valve body 102 is separated from the valve seat 101, both ports 121 and 122 are communicated.
[0006]
The upper body 140 is a substantially cylindrical member fixed above the intermediate body 130. In the upper body 140, a second operation port 141 is formed, and a hole 143 is formed through the center. An upper small diameter portion 153 of the piston 150 is fitted into the hole 143 of the upper body 140. A second operation chamber 144 is defined by the upper surface 155 of the large diameter portion 151, the intermediate body 130, and the upper body 140. A second operation port 141 of the upper body 140 is opened in the second operation chamber 144, and air pressure can be applied to or released from the second operation chamber 144 through the second operation port 141. When air pressure is applied to the second operation chamber 144, the piston 150 is pressed downward. A spring groove 145 is formed in the upper body 140, and a return spring 146 is sandwiched between the upper surface 155 of the piston 150 and the spring groove 145. The return spring 146 urges the piston 150 downward.
[0007]
A screw groove is cut in the upper half of the hole 143 of the upper body 140. An adjustment screw 142 is attached to this portion. The adjustment screw 142 restricts the upward movement of the piston 150 by the lower end 147 thereof. When the adjustment screw 142 is turned to change the height of the lower end 147, the stop position of the piston 150 also changes, and the interval between the valve body 102 and the valve seat 101 when the valve is opened can be adjusted. In addition, it can fix with the lock nut 148 so that the adjustment screw 142 may not move carelessly.
[0008]
Next, the operation of the flow control valve 100 having the above configuration will be described. The flow control valve 100 is operated by applying air pressure to the first operation port 131 or the second operation port 141. The air pressure supply means may be a compressed air cylinder, a pneumatic pump, or any other device.
First, a state where no air pressure is applied to either the first operation port 131 or the second operation port 141 will be considered. In this state, the piston 150 receives only the urging force by the return spring 146. Accordingly, the piston 150 is moved downward until the valve body 102 attached to the lower end contacts the valve seat 101. In this state, contact between the valve seat 101 and the valve body 102 blocks communication between the input port 121 and the output port 122, and the flow control valve 100 is closed.
[0009]
When air pressure is applied to the first operation port 131, the first operation chamber 134 of the flow control valve 100 becomes high pressure. For this reason, the piston 150 moves upward and stops until the upper end abuts against the lower end 147 of the adjusting screw 142 against the biasing force of the return spring 146 when pressed upward. For this reason, the valve body 102 also moves upward together with the piston 150, a gap is formed between the valve seat 101 and the valve body 102, the input port 121 and the output port 122 communicate with each other, and the flow control valve 100 is opened. .
When the position of the lower end 147 is changed by operating the adjustment screw 142 in this state, the stop position of the piston 150 is changed, and the clearance between the valve seat 101 and the valve body 102 in the opened state of the flow control valve 100 is adjusted. Thus, the flow rate can be adjusted.
[0010]
When the supply of air pressure to the first operation port 131 is stopped and the pressure in the first operation chamber 134 is released, the flow control valve 100 is closed again by the biasing force of the return spring 146. At this time, when air pressure is applied to the second operation port 141, the second operation chamber 144 becomes high pressure. This pressure assists the urging force of the return spring 146 and presses the piston 150 downward, so that the valve closing operation is further ensured.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to adjust the flow rate of the flow control valve 100 in FIG. 4, the adjustment screw 142 is manually operated to change the position of the lower end 147 of the adjustment screw 142 with which the upper end of the piston 150 comes into contact. Since this is done by changing the stop position, it could not be carried out by remote control with high accuracy.
In particular, in the semiconductor manufacturing apparatus, since flow control performed with high accuracy by remote control is required, there is a problem that the flow control valve 100 of FIG. 4 cannot be used in the semiconductor manufacturing apparatus.
[0012]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the flow rate is adjusted by determining the stop position of the piston in the open state by contact. It is a first object to provide a flow control valve that can be remotely controlled with high accuracy.
[0013]
FIG. 5 also shows an electropneumatic regulator unit 160 for controlling the normally closed intake proportional valve 161 and the normally closed exhaust proportional valve 162 with a control board 163 with respect to the first operation port 131 of the flow control valve 100 of FIG. In this respect, in the flow control valve 100 of FIG. 5, the air pressure is applied / released to the first operation port 131 via the electropneumatic regulator unit 160, so that the open / closed state is shown. Had been moved to. Therefore, if the normally closed intake proportional valve 161 is opened and the normally closed exhaust proportional valve 162 is closed, air pressure is supplied to and applied to the first operation chamber 134, so that the transition to the open state is maintained. Become. However, at this time, when it is not energized, both the normally closed intake proportional valve 161 and the normally closed exhaust proportional valve 162 are closed, and the air pressure in the first operation chamber 134 is maintained, depending on the state or in some cases. Since the open state is maintained, there is a problem that the control fluid continues to flow out.
In particular, if the control fluid continues to flow out when power is not supplied, the semiconductor manufacturing apparatus requires strict flow rate control, and thus there is a problem that the flow control valve 100 of FIG. 5 cannot be used in the semiconductor manufacturing apparatus.
[0014]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the flow rate is adjusted by the compressed air pressure resisting the urging force of the spring. A second problem is to provide a flow control valve capable of preventing the outflow of fluid.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  In the flow control valve of the present invention having such a feature, when in the closed state, the urging force of the spring acts on the piston, so that the valve body provided at the tip of the piston is in close contact with the valve seat. . Here, when compressed air is supplied into the pilot chamber, the pressure of the compressed air acts on the piston, and the piston moves against the urging force of the spring, so that the valve body provided at the tip of the piston is separated from the valve seat. To do. Thereafter, when the piston abuts against the contact member, the valve body provided at the tip of the piston stops, the gap between the valve body provided in the piston and the valve seat is fixed, and an open state is established.
[0019]
However, in the flow rate control valve of the present invention, the abutting member can be moved to an arbitrary position by the forward / backward rectilinear operation with the motor drive control mechanism, so that the position where the piston abuts against the abutting member is changed. This makes it possible to accurately adjust the gap between the valve body provided on the piston and the valve seat.
[0020]
That is, in the flow control valve of the present invention, when the piston hits the abutting member and stops, the valve body provided at the tip of the piston also stops and opens, and the valve body and valve seat provided in the piston In this respect, the motor drive control mechanism that moves the contact member to an arbitrary position by the forward / backward rectilinear movement allows the gap between the valve body provided on the piston and the valve seat to be accurately adjusted. Therefore, the flow rate control valve of the present invention adjusts the flow rate by determining the stop position of the piston in the open state by contact. Remote control can be performed with high accuracy.
[0021]
Further, in the flow control valve of the present invention, the state is shifted to the open state / closed state by the pressure of the compressed air supplied into the pilot chamber or the biasing force of the spring, and the motor drive control is performed for the transition to the open state / closed state. Since the mechanism is not involved, the response to the transition to the open state / closed state is excellent.
[0022]
Further, in the flow control valve of the present invention, the motor drive control mechanism does not participate in the transition to the closed state, and when the valve body provided at the tip of the piston comes into close contact with the valve seat, the straight drive in the motor drive control mechanism Since the driving force of the operation is not transmitted, damage to the valve body or the valve seat provided at the tip of the piston is not caused by the driving force of the straight drive operation in the motor drive control mechanism.
[0023]
Further, in the flow control valve of the present invention, when the electropneumatic regulator section is provided, the supply / discharge speed of the compressed air to / from the pilot chamber can be freely changed by electric control. Control of the transition speed to the open state / closed state for reducing the chute and the water hammer can be performed remotely and accurately. Further, the response to the transition to the open state / closed state is further improved.
[0024]
Further, in the flow control valve of the present invention, even when the electropneumatic regulator unit is provided, if the non-energized state of the electropneumatic regulator unit is the communication state of the discharge circuit, the compressed air in the pilot chamber is not energized. Is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are performed, so that the control fluid can be prevented from flowing out during non-energization.
[0025]
In the flow control valve of the present invention, the bleed that slightly connects the pilot chamber and the outside even when the non-energized state includes an electropneumatic regulator section in which the supply circuit and the discharge circuit are disconnected. If a mechanism is provided, the state in which the compressed air in the pilot chamber is gradually discharged to the outside by the bleed mechanism is maintained when de-energized, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are made. It is possible to prevent the control fluid from flowing out.
[0026]
In addition, when the flow control valve of the present invention is used in a semiconductor manufacturing apparatus, the flow adjustment is performed by remote control with high accuracy, and strict flow control is required. be able to.
Also, in semiconductor manufacturing equipment, temperature management such as control fluid and ambient temperature is important. In this regard, when the flow control valve of the present invention is used in semiconductor manufacturing equipment, it is more than the flow control by the motor drive control mechanism. Since the opening / closing operation by compressed air or a spring is frequently performed and the motor drive control mechanism with heat generation is rarely performed, it is not necessary to consider the influence of the heat generation of the motor drive control mechanism.
Furthermore, since the motor drive control mechanism is rarely performed, the life of the motor is not shortened by heat generation, so that the motor drive control mechanism has an adverse effect on the life of the flow control valve of the present invention. There is no.
[0028]
  Claim1In the invention according to the above, the valve body is brought into a closed state in close contact with the valve seat by the biasing force of the spring, while the valve body is moved by the pressure of the compressed air supplied into the pilot chamber, so that the valve body is An electro-pneumatic regulator for controlling intake and exhaust of compressed air in the pilot chamber, and a bleed mechanism for slightly connecting the pilot chamber and the outside in a flow control valve that is open from the seat. The electro-pneumatic regulator section includes an intake proportional valve for supplying compressed air into the pilot chamber, an exhaust proportional valve for discharging compressed air from the pilot chamber, and the intake proportional valve. A supply passage for communicating the compressed air supply source and the pilot chamber, an exhaust passage for communicating the pilot chamber and the outside via the exhaust proportional valve, and a buffer for the exhaust proportional valve. Path to and a passage block and formed a communication passage communicating with said pilot chamber and the outside,The bleed mechanism is a needle valve attached to the communication passage of the passage block,Even if the deenergized state of the electropneumatic regulator section is the cutoff state of the supply circuit and the discharge circuit, the compressed air in the pilot chamberOutsideDrain little by littleIs a thingIt is characterized by that.
[0029]
  Claims2The invention according to claim1The flow rate control valve described in 1) is used in a semiconductor manufacturing apparatus.
[0030]
That is, when the flow control valve of the present invention is in the closed state, the valve body is brought into close contact with the valve seat by the biasing force of the spring, and when compressed air is supplied into the pilot chamber, the pressure of the compressed air is changed to the spring. Since the valve body is separated from the valve seat and opened, the electropneumatic regulator is not energized if the electropneumatic regulator is not energized. In some cases, the state in which the compressed air in the pilot chamber is discharged is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are performed. Therefore, it is possible to prevent the control fluid from flowing out when the power is not supplied.
[0031]
When the flow control valve of the present invention is in the closed state, the valve body is brought into close contact with the valve seat by the biasing force of the spring. When compressed air is supplied into the pilot chamber, the pressure of the compressed air is changed to the spring. Therefore, if the valve body is separated from the valve seat and is in an open state, a bleed mechanism for slightly connecting the pilot chamber and the outside is provided. When not energized, the compressed air in the pilot chamber is gradually discharged to the outside by the bleed mechanism, and the valve seat moves to the state close to the valve body, and the closed state is maintained. It is possible to prevent the control fluid from flowing out.
[0032]
In addition, when the flow control valve of the present invention is used in a semiconductor manufacturing apparatus, strict flow control or the like is required, so that the above-described effects can be exerted greatly.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a flow control valve 1A of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the flow control valve 1 </ b> A of the first embodiment has an underbody 27 in which an input port 51 and an output port 52 are formed on the left and right, and an operation port above the underbody 27. A cylinder 23 in which 53 is formed is fixed, and a housing 14 to which the cover 12 is attached is fixed above the cylinder 23 to form the entire outer shape.
[0034]
The underbody 27 is formed with an annular valve seat 54 at the center in addition to an input port 51 on the left side in the figure and an output port 52 on the right side in the figure. In this regard, the internal AA of the valve seat 54 communicates with the input port 51, and the external BB of the valve seat 54 communicates with the output port 52. Accordingly, when the diaphragm 24 (corresponding to the “valve element”) is in close contact with the valve seat 54, the input port 51 and the output port 52 are blocked, and when the diaphragm 24 is separated from the valve seat 54, the input port 51 communicates with the output port 52.
The input port 51 and the output port 52 are provided with a nut 25 and a sleeve 26, respectively, so that piping connection is convenient. A mounting plate 28 is provided below the underbody 27.
[0035]
The cylinder 23 is a substantially cylindrical member fixed above the center portion of the underbody 27. In addition to the operation port 53 being formed in the cylinder 23, a substantially cylindrical piston 22 is slidably fitted in the cylinder 23 so as to be slidable in the vertical direction. Accordingly, the pilot chamber 55 is defined by the lower surface of the piston 22 and the inner surface of the cylinder 23. Since the operation port 53 formed in the cylinder 23 communicates with the pilot chamber 55, compressed air can be supplied to or discharged from the pilot chamber 55 through the operation port 53. When compressed air is supplied to the pilot chamber 55, the piston 22 is pressed upward.
[0036]
Further, a diaphragm 24 is attached to the lower end of the lower small diameter portion of the piston 22. The peripheral edge of the diaphragm 24 is sandwiched between the underbody 27 and the cylinder 23. Accordingly, the diaphragm 24 moves as the piston 22 moves up and down, and is separated or closely attached to the valve seat 54 of the underbody 27. That is, when the diaphragm 24 is in close contact with the valve seat 54, the input port 51 and the output port 52 are shut off, and when the diaphragm 24 is separated from the valve seat 54, the input port 51 and the output port 52 are communicated.
[0037]
The housing 14 is a substantially cylindrical member fixed above the cylinder 23. A return spring 20 (corresponding to a “spring”) that biases the piston 22 downward is mounted inside the housing 14.
[0038]
Further, a shaft 16 on which a nut 19 (corresponding to a “contact member”) is screwed is supported in the housing 14 via thrust bearings 17 and 18. The pivotally supported shaft 16 is attached to the coupling 13 via the pin 15, and is thereby coupled to the shaft 56 that is rotated by the servo motor 11 provided on the upper portion of the housing 14. Accordingly, since the rotation operation of the servo motor 11 can be transmitted to the shaft 16, the servo motor 11 can move the nut 19 screwed to the shaft 16 to an arbitrary position by the straight movement operation of ascending / descending. it can. A return spring 21 is mounted between the nut 19 and the piston 22 to prevent the nut 19 from rattling in the thrust direction with respect to the shaft 16.
That is, in the flow control valve 1A of the first embodiment, the “motor drive control mechanism” is configured by the servo motor 11, the shaft 56, the coupling 13, the pin 15, the thrust bearings 17 and 18, the shaft 16, and the like. ing.
[0039]
Further, in the flow control valve 1 </ b> A of the first embodiment, an electropneumatic regulator unit 31 is attached to the operation port 53 formed in the cylinder 23. In this respect, the electropneumatic regulator unit 31 controls the normally closed intake proportional valve 32 and the normally closed exhaust proportional valve 33 via the control board 35, and is a manually operated needle valve 34 ("bleed mechanism"). Equivalent). Specifically, as shown in FIG. 2, an intake proportional valve 32, an exhaust proportional valve 33, and a needle valve 34 are attached to a passage block 38 in which a supply passage and an exhaust passage are formed.
The needle valve 34 allows the operation port 53 to communicate with the outside without passing through the exhaust proportional valve 33. Of course, depending on the degree to which the operation port 53 communicates with the outside, compressed air cannot be supplied to the pilot chamber 55 via the operation port 53. Adjustment is made so that the degree to which the port 53 communicates with the outside is small.
[0040]
Next, the operation of the flow control valve 1A of the first embodiment having the above configuration will be described. The flow control valve 1 </ b> A of the first embodiment is operated by supplying compressed air to the pilot chamber 55 by the electropneumatic regulator unit 31 via the operation port 53.
First, a state where compressed air is not supplied to the operation port 53 will be considered. In this state, in the electropneumatic regulator unit 31, both the intake proportional valve 32 and the exhaust proportional valve 33 are closed, but the operation port 53 is slightly communicated to the outside via the needle valve 34. Accordingly, the pressure inside the pilot chamber 55 becomes the same as the outside pressure, and the piston 22 receives only the urging force by the return springs 20 and 21. Accordingly, the piston 22 is in a state of moving downward until the diaphragm 24 attached to the lower end of the piston 22 comes into close contact with the valve seat 54. In this state, when the diaphragm 24 and the valve seat 54 are in close contact with each other, the communication between the input port 51 and the output port 52 is cut off, and the flow control valve 1A of the first embodiment is closed.
[0041]
On the other hand, when the intake proportional valve 32 is opened in the electropneumatic regulator unit 31, compressed air is supplied into the pilot chamber 55 via the operation port 53, and the inside of the pilot chamber 55 becomes high pressure. For this reason, the piston 22 moves upward and stops until the upper end of the piston 22 comes into contact with the lower end of the nut 19 against the urging force of the return springs 20 and 21 when pressed upward. Therefore, since the diaphragm 24 also moves upward together with the piston 22 and stops, a gap is formed between the diaphragm 24 and the valve seat 54, the input port 51 and the output port 52 communicate with each other, and the flow rate of the first embodiment. The control valve 1A is opened.
[0042]
Therefore, for example, when the position of the nut 19 is changed by the servo motor 11 in this state, the stop position of the piston 22 is changed, and the diaphragm 24 and the valve seat 54 in the open state of the flow control valve 1A of the first embodiment. The flow rate can be adjusted by adjusting the gap between the two.
[0043]
If the electropneumatic regulator unit 31 is not energized due to a power failure or the like when the flow control valve 1A of the first embodiment is open, the intake proportional valve 32 and the exhaust proportional valve 33 are closed, but the needle valve 34, the compressed air inside the pilot chamber 55 is gradually discharged to the outside, so that the diaphragm 24 attached to the lower end of the piston 22 gradually moves downward until it comes into close contact with the valve seat 54. In the first embodiment, the flow rate control valve 1A is closed.
[0044]
As described above in detail, in the flow control valve 1A of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, when the valve is in the closed state, the urging force of the return springs 20, 21 is applied to the piston 22. By acting, the diaphragm 24 provided at the tip of the piston 22 is in close contact with the valve seat 54. Here, when compressed air is supplied into the pilot chamber 55, the pressure of the compressed air acts on the piston 22, and the piston 22 moves against the urging force of the return springs 20, 21. The provided diaphragm 24 is separated from the valve seat 54. Thereafter, when the piston 22 hits the nut 19, the diaphragm 24 provided at the tip of the piston 22 is stopped, and the gap between the diaphragm 24 provided at the tip of the piston 22 and the valve seat 54 is fixed, and the open state is established. become.
[0045]
Of course, in the flow control valve 1A of the first embodiment, the nut 19 can be moved to an arbitrary position by the linear motion of ascending / descending with the servo motor 11 or the like, so that the piston 22 abuts against the nut 19 Thus, the gap between the diaphragm 24 provided at the tip of the piston 22 and the valve seat 54 can be accurately adjusted.
[0046]
That is, in the flow control valve 1A of the first embodiment, when the piston 22 hits the nut 19 and stops, the diaphragm 24 provided at the tip of the piston 22 is also stopped and opened, and provided at the tip of the piston 22. The gap between the diaphragm 24 and the valve seat 54 is fixed. In this respect, the servo motor 11 or the like that moves the nut 19 to an arbitrary position by the upward / downward linear movement is provided at the tip of the piston 22. Since the flow rate can be controlled by accurately adjusting the gap between the diaphragm 24 and the valve seat 54, the flow control valve 1A of the first embodiment determines the stop position of the piston 22 in the open state by contact. Thus, it can be said that the flow rate is adjusted, and that the flow rate can be adjusted by remote control with high accuracy.
[0047]
Further, in the flow control valve 1A of the first embodiment, the state is shifted to the open state / closed state by the pressure of the compressed air supplied into the interior of the pilot chamber 55 or the urging force of the return springs 20, 21. Since the servo motor 11 or the like is not involved in the transition to the open state / closed state, the response to the transition to the open state / closed state is excellent.
[0048]
Further, in the flow control valve 1A of the first embodiment, when the servo motor 11 or the like is not involved in the transition to the closed state and the diaphragm 24 provided at the tip of the piston 22 is in close contact with the valve seat 54, Since the propulsive force of the linear motion of the shaft 16 and the nut 19 by the servo motor 11 or the like is not transmitted, the diaphragm provided at the tip of the piston 22 by the propulsive force of the linear motion of the shaft 16 or the nut 19 by the servo motor 11 or the like. No damage is applied to 24 or the valve seat 54.
[0049]
Further, the flow control valve 1A of the first embodiment includes the electropneumatic regulator unit 31, and the supply / discharge speed of the compressed air to the inside of the pilot chamber 55 can be freely varied by electric control. In addition, it is possible to remotely control and accurately control the transition speed to the open state / closed state in order to reduce overshoot and water hammer generated when the valve is opened and closed. Further, the response to the transition to the open state / closed state is further improved.
[0050]
Further, the flow control valve 1A of the first embodiment includes an electropneumatic regulator unit 31 that controls the normally closed intake proportional valve 32 and the normally closed exhaust proportional valve 33 via the control board 35. The non-energized state of the empty regulator unit 31 is a state in which the supply circuit and the discharge circuit are shut off, and a needle valve 34 is provided to slightly connect the inside and the outside of the pilot chamber 55 via the operation port 53. When not energized, the state in which the compressed air inside the pilot chamber 55 is gradually discharged to the outside by the needle valve 34 is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are performed. The outflow of fluid can be prevented.
[0051]
Further, when the flow control valve 1A of the first embodiment is used in a semiconductor manufacturing apparatus, the flow adjustment is performed by remote control with high accuracy, or strict flow control is required. Can be exerted greatly.
In the semiconductor manufacturing apparatus, temperature management such as control fluid and ambient temperature is important. In this regard, when the flow control valve 1A of the first embodiment is used in the semiconductor manufacturing apparatus, the servo motor 11 or the like is used. Opening and closing operations with compressed air, return springs 20, 21 and the like are frequently performed rather than adjusting the flow rate, and the servo motor 11 and the like that generate heat are rarely operated. There is no need to consider.
Furthermore, the fact that the servo motor 11 and the like are rarely performed means that the life of the servo motor 11 is not shortened due to heat generation, so that the servo motor 11 is compared with the life of the flow control valve 1A itself of the first embodiment. Will not have a negative effect.
[0052]
When the flow control valve 1 </ b> A of the first embodiment is in the closed state, the diaphragm 24 is brought into close contact with the valve seat 54 by the urging force of the return spring 20. Here, the compressed air is introduced into the pilot chamber 55. Since the pressure of the compressed air resists the urging force of the return spring 20, the diaphragm 24 is separated from the valve seat 54 and is opened. In this regard, an electropneumatic regulator unit 31 that controls a normally-closed intake proportional valve 32 and a normally-closed exhaust proportional valve 33 via a control board 35 is provided. Although the discharge circuit is cut off, the needle valve 34 is provided to slightly communicate the inside and outside of the pilot chamber 55 via the operation port 53. When the power supply is not energized, the inside of the pilot chamber 55 is compressed. The state in which the air is gradually discharged to the outside by the needle valve 34 is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are performed. Therefore, it is possible to prevent the control fluid from flowing out when the power is not supplied.
[0053]
Further, when the flow control valve 1A of the first embodiment is used in a semiconductor manufacturing apparatus, strict flow control or the like is required, so that the above-described effects can be exerted greatly.
[0054]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the flow control valve 1A of the first embodiment, the needle valve 34 is provided in the electropneumatic regulator unit 31, but by providing the needle valve 34 directly in the cylinder 23, the compressed air inside the pilot chamber 55 is made outside. The state of being discharged little by little may be maintained.
In the flow control valve 1A of the first embodiment, the needle valve 34 is used as the “bleed mechanism”, but an orifice or the like may be used.
[0055]
In the flow control valve 1A of the first embodiment, the electropneumatic regulator unit 31 is provided with a needle valve 34 that slightly brings the inside and outside of the pilot chamber 55 into communication so that the control fluid during non-energization is provided. However, as in the flow control valve 1B of the second embodiment of FIG. 3, the normally closed intake proportional valve 42, the normally closed exhaust proportional valve 43, and the normally open exhaust proportional valve 44 are used. If the electropneumatic regulator unit 41 is controlled through the control board 45, the state in which the compressed air inside the pilot chamber 55 is discharged during non-energization is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are maintained. Therefore, the control fluid can be prevented from flowing out during non-energization.
[0056]
Therefore, when the flow control valve 1B of the second embodiment is in the closed state, the diaphragm 24 is brought into close contact with the valve seat 54 by the urging force of the return spring 20, and here, the compressed air is introduced into the pilot chamber 55. Since the pressure of the compressed air resists the urging force of the return spring 20, the diaphragm 24 is separated from the valve seat 54 and is opened. In this respect, a normally-closed intake proportional valve 42, a normally-closed exhaust proportional valve 43, and an electro-pneumatic regulator unit 41 for controlling a normally-open exhaust proportional valve 44 via a control board 45 are provided. The state in which the compressed air inside the pilot chamber 55 is discharged is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are performed, so that the control fluid can be prevented from flowing out during non-energization.
[0057]
【The invention's effect】
In the flow control valve of the present invention, when the piston hits the abutting member and stops, the valve body provided at the tip of the piston also stops and opens, and the clearance between the valve body provided in the piston and the valve seat However, in this respect, the gap between the valve body and the valve seat provided on the piston is accurately adjusted by the motor drive control mechanism that moves the contact member to any position by the forward / backward linear movement. Therefore, the flow rate control valve of the present invention can adjust the flow rate by determining the stop position of the piston in the open state by contact. And can be performed with high accuracy.
[0058]
When the flow control valve of the present invention is in the closed state, the valve body is brought into close contact with the valve seat by the biasing force of the spring. When compressed air is supplied into the pilot chamber, the pressure of the compressed air is changed to the spring. Since the valve body is separated from the valve seat and opened, the electropneumatic regulator is not energized if the electropneumatic regulator is not energized. In some cases, the state in which the compressed air in the pilot chamber is discharged is maintained, and the transition to the closed state and the maintenance of the closed state are performed. Therefore, it is possible to prevent the control fluid from flowing out when the power is not supplied.
[0059]
When the flow control valve of the present invention is in the closed state, the valve body is brought into close contact with the valve seat by the biasing force of the spring. When compressed air is supplied into the pilot chamber, the pressure of the compressed air is changed to the spring. Therefore, if the valve body is separated from the valve seat and is in an open state, a bleed mechanism for slightly connecting the pilot chamber and the outside is provided. When not energized, the compressed air in the pilot chamber is gradually discharged to the outside by the bleed mechanism, and the valve seat moves to the state close to the valve body, and the closed state is maintained. It is possible to prevent the control fluid from flowing out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a flow control valve according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the flow control valve of the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view of a flow control valve according to a second embodiment.
FIG. 4 shows a cross-sectional view of an example of a prior art flow control valve.
FIG. 5 shows a cross-sectional view of an example of a prior art flow control valve.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Flow control valve
11 Motor
13 Coupling
16 axes
19 Nut
20, 21 Return spring
22 piston
24 Diaphragm
31, 41 Electropneumatic regulator
34 Bleed mechanism
54 Valve seat
55 Pilot room

Claims

While the valve body is in close contact with the valve seat by the biasing force of the spring, the valve body is moved away from the valve seat by moving the valve body with the pressure of the compressed air supplied into the pilot chamber. In the flow control valve that is open,
An electropneumatic regulator for controlling intake and exhaust of compressed air into the pilot chamber;
A bleed mechanism for slightly communicating the pilot chamber and the outside,
The electropneumatic regulator section includes an intake proportional valve for supplying compressed air into the pilot chamber;
An exhaust proportional valve for discharging compressed air from the pilot chamber;
A supply passage for communicating the compressed air supply source and the pilot chamber via the intake proportional valve, an exhaust passage for communicating the pilot chamber and the outside via the exhaust proportional valve, and bypassing the exhaust proportional valve And a passage block formed with a communication passage communicating the pilot chamber with the outside,
The bleed mechanism is a needle valve attached to the communication path of the passage block, and even when the electropneumatic regulator section is in a non-energized state, the supply circuit and the discharge circuit are shut off. it compressed air to the outer portion is to discharge little by little, the flow control valve according to claim.

The flow control valve according to claim 1 ,
A flow control valve characterized by being used in a semiconductor manufacturing apparatus.