JP4551542B2

JP4551542B2 - Fluid control valve

Info

Publication number: JP4551542B2
Application number: JP2000242288A
Authority: JP
Inventors: 和彦小池; 満馬明
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JP2002054761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させる流体制御バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造装置に使用される流体制御バルブのうち、高温の流体を制御するものについては、熱負荷に対抗するため、殆どの部材を金属材料で製作している。従って、金属製の弁体を金属製の弁座に密着させて、金属製の弁体で金属製の弁座をシールするためには、金属製の弁体を金属製の弁座に強く押しつける必要がある。
【０００３】
そこで、例えば、図９や図１０に示された流体制御弁においては、金属製の弁体を金属製の弁座に強く押しつけるために、特開平９−２６０５２に記載されたアクチュエータを駆動部として使用している。
【０００４】
ここで、図９と図１０について説明すると、図９と図１０に示された流体制御弁は、金属製の弁体として、金属製のダイヤフラム１１４を使用したものである。そして、図９において、アクチュエータ１００のハウジングキャップ１０１の高圧空気導入口１０２より、空気室１０３に高圧空気を導入させると、ピストン１０５が押し出され、これにより、カム１０６の他端のローラ１０７が押されてピン１０８を中心に回動し、図１０に示すように、カム１０６の一端がフランジ１０９を押して、軸１１０をピストン１０５の押出方向とは逆の方向に移動させる。これにより、軸１１０と結合されているステム１１１がスプリング１１２に抗して一体に移動するので、ダイヤフラム押し込みピース１１３の押圧力がそう失し、その結果、ダイヤフラム１１４は自身の弾性復元力によって弁座１１５から離間するので、ガス流入通路１１６とガス流出通路１１７が相互に連通し、弁開状態となる。
【０００５】
一方、空気室１０３から高圧空気を排出させると、ピストン１０５を押し出す力が無くなり、カム１０６の他端のローラ１０７が解放されるので、図９に示すように、軸１１０と一体のステム１１１がスプリング１１２の復元力により弁本体１１８側に移動し、そのため、ダイヤフラム押し込みピース１１３が押圧されるので、ダイヤフラム１１４が弁座１１５に圧接し、弁閉状態となる。
【０００６】
すなわち、図９や図１０に示された流体制御弁においては、ステム１１１に対し、スプリング１１２の復元力を弁本体１１８側へ直接に作用させることにより、金属製のダイヤフラム１１４を金属製の弁座１１５に強く押しつけていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９や図１０に示された流体制御弁においては、カム１０６、ローラ１０７、ピン１０８などで構成される梃子機構が、金属製のダイヤフラム１１４を金属製の弁座１１５に強く押しつけるための手段としてでなく、金属製のダイヤフラム１１４を金属製の弁座１１５から離間させる際に、上述したスプリング１１２の復元力に対抗する手段として用いられている。
【０００８】
従って、金属製のダイヤフラム１１４で金属製の弁座１１５をシールするために必要な推力を、ステム１１１に直接に作用するスプリング１１２の復元力のみで確保しており、そのため、スプリング１１２の外径の最小化に限界が生じ、アクチュエータ１００の小型化を妨げる大きな要因になっていた。
【０００９】
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、金属製の弁体で金属製の弁座をシールするために必要な推力（以下、「シール推力」という）を確保しつつ小型化を図ったアクチュエータを有する流体制御バルブを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、流体制御バルブであって、梃子機構のレバーの一端部に出力用コイルバネの付勢力が作用することにより、前記レバーの他端部と係合するロッドを前進させる一方、駆動源の圧力を受けたピストンが移動して、前記出力用コイルバネを圧縮させることにより、前記レバーの一端部を前記出力用コイルバネの付勢力から解放するとともに、復帰用コイルバネの付勢力により、前記ロッドを後退させるアクチュエータを有し、前記アクチュエータにより、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させること、を特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する流体制御バルブにおいて、前記弁体がダイヤフラムであること、を特徴とする流体制御バルブ。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載する流体制御バルブにおいて、半導体製造装置に使用されること、を特徴としている。
【００１３】
このような特徴を有する本発明の流体制御バルブは、レバーなどを有する梃子機構、ピストン、ロッド、出力用コイルバネ、復帰用コイルバネなどを備えたアクチュエータによって、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させる。すなわち、ノーマル時では、梃子機構のレバーの一端部に出力用コイルバネの付勢力が作用しており、そのため、レバーの他端部と係合するロッドに前進方向の推力が発生するので、金属製の弁体が金属製の弁座に密着することになる。一方、非ノーマル時では、ピストンが駆動源の圧力を受けて移動することにより、出力用コイルバネが圧縮するので、レバーの一端部が出力用コイルバネの付勢力から解放され、その結果、復帰用コイルバネの付勢力により、ロッドに後退方向の推力が発生するので、金属製の弁体が金属製の弁座から離間することになる。
【００１４】
従って、本発明の流体制御バルブでは、出力用コイルバネの付勢力を梃子機構の梃子比で増加させて作用させることにより、ロッドに前進方向の推力を発生させて、金属製の弁体を金属製の弁座に密着させており、これにより、「シール推力」を確保しているので、最低限必要な出力用コイルバネの付勢力は、「シール推力」を梃子比で除した値となる。よって、「シール推力」を梃子比で除した値と「シール推力」の値との差に相当する分だけ、出力用コイルバネの外径を最小化することが可能となり、出力用コイルバネを内蔵するアクチュエータを小型化することができるので、「シール推力」を確保しつつ小型化を図ったアクチュエータを有する流体制御バルブを提供することが可能となる。
【００１５】
尚、これらの点については、アクチュエータにより、金属製のダイヤフラムを金属製の弁座に密着・離間させる流体制御バルブにおいても、同様である。
【００１６】
また、半導体製造装置においては、高温度の流体を制御することが多く、そこで使用される流体制御バルブには、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させる構造を必要とする。さらに、半導体製造装置で使用される場合には、流体制御バルブに対して、常に、より高度な遮断性や、より一層の小型化が求められる。従って、それらの観点からするならば、本発明の流体制御バルブは最適であると言うことができる。
【００１７】
【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と図２に、本実施の形態の流体制御バルブ１の断面図を示す。図１は、ノーマル時の弁閉の状態を示したものである。図２は、非ノーマル時の弁開の状態を示したものである。
図１や図２に示すように、流体制御バルブ１は、ハウジング２２、ハウジング２２の上部に螺合されるキャップ１１、ハウジング２２の下部が螺合する弁本体３に大別することができる。
【００１８】
キャップ１１の内部には、ピストン１３が装入されており、キャップ１１の内側とピストン１３の外周を耐熱パッキン１２で密封することにより、空気室３４を形成している。空気室３４は、導入口３３を介して外部と連通する。また、キャップ１１がハウジング２２の上部と螺合することにより、キャップ１１とハウジング２２で挟み込むようにして、梃子ベース１５を内設している。
【００１９】
梃子ベース１５には、図５の部分断面図や図６の背面図で示すように、その中心において、ロッド用嵌入口４２が形成され、その周辺において、等ピッチで３個の伝達ロッド用嵌通口４１が形成されるとともに、背面において、各々の伝達ロッド用嵌通口４１の内側に、平行ピン用挿入口を穿孔した梃子架台部４３が設けられている。そして、３個の梃子架台部４３の間においては、平行ピン用挿入口を穿孔したレバー１６が（図７、図８参照）、図１や図２に示すように、回動可能に支持される。
【００２０】
そのために、ここでは、梃子架台部４３に穿孔された平行ピン用挿入口の軸線と、レバー１６に穿孔された平行ピン用挿入口の軸線とが重なり合うように、梃子架台部４３の間にレバー１６をセットし、それらの平行ピン用挿入口に平行ピン１７を軸通させることにより行っている。
【００２１】
一方、ハウジング２２の内部には、出力用コイルバネ１９が内蔵されており、出力用コイルバネ１９の上端には、コイルバネ押さえ１８が載置されている。そして、キャップ１１がハウジング２２の上部と螺合すると、コイルバネ押さえ１８の上面に、梃子ベース１５に回動可能に支持された３個のレバー１６の一端部が圧接することになる。さらに、このとき、コイルバネ押さえ１８の上面とピストン１３の間に、梃子ベース１５の伝達ロッド用嵌通口４１（図５、図６参照）を嵌通した伝達ロッド１４が介装される。
【００２２】
また、ハウジング２２の内部には、その中心線上において、ロッド２１がその下端を弁本体３側に貫いた状態で取り付けられている。そして、キャップ１１がハウジング２２の上部と螺合すると、ロッド２１に挿着された復帰用コイルバネ２０の両端が、ハウジング２２の底面とロッド２１のフランジ部に圧接することになる。さらに、このとき、ロッド２１に形成された係合部には、梃子ベース１５に回動可能に支持された３個のレバー１６の他端部が圧接するとともに、ロッド２１の上端が、梃子ベース１５のロッド用嵌入口４２（図５、図６参照）に嵌入されることになる。
【００２３】
尚、図３は、図１の線Ａ−Ａで切断した断面図であり、図４は、図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。
【００２４】
また、弁本体３には、流入路３１と流出路３２が形成されており、流入路３１の末端に位置する弁座２７や流出路３２の始端などは、ダイヤフラム２６で覆われている。そして、ダイヤフラム２６は、その周縁がホルダー２３の周縁突起部と当接しており、ハウジング２２の下部が弁本体３と螺合すると、ホルダー２３と弁本体３で挟持されることになる。さらに、このとき、ホルダー２３の中央部には、第１ステム２４が嵌装されているので、第１ステム２４の上面が、ロッド２１の下端に接面するとともに、第１ステム２４の下面は、第１ステム２４の下面にねじ込まれた第２ステム２５を介して、ダイヤフラム２６の上面に接面することになる。
【００２５】
そして、このような構成を有する流体制御バルブ１では、２５０℃程度の高温の流体を制御するために、耐熱パッキン１２と第２ステム２５を除く全ての構成部品が金属材料から製作されており、例えば、ダイヤフラム２６はＮｉ−Ｃｏ合金で、その他の構成部品の多くはＳＵＳ３１６で製作されている。
【００２６】
次に、本実施の形態の流体制御バルブ１の動作について説明する。図１に示すように、ノーマル時のロッド２１においては、コイルバネ押さえ１８とレバー１６を介して、出力用コイルバネ１９の付勢力が弁本体３側に作用すると同時に、復帰用コイルバネ２０の付勢力がキャップ１１側に作用する。従って、出力用コイルバネ１９の付勢力が作用する方向と復帰用コイルバネ２０の付勢力が作用する方向が向き合うことになる。しかし、出力用コイルバネ１９の付勢力は、復帰用コイルバネ２０の付勢力より格段に大きく、さらに、レバー１６や梃子ベース１５などで構成された梃子機構により、梃子比を乗じた大きさに増加されて作用することから、ノーマル時のロッド２１には、弁本体３側に大きな推力が発生することになる。そのため、ノーマル時のロッド２１は、弁本体３側に前進し、その結果、ロッド２１の下端が第１ステム２４の上面に圧接して、第２ステム２５がダイヤフラム２６を弁座２７に強く押しつけることができるので、ダイヤフラム２６や弁座２７が金属製であっても、弁閉状態となる。
【００２７】
一方、弁閉状態にある流体制御バルブ１において、導入口３３を介して、駆動源たる圧縮空気を空気室３４に充填すると、図２に示すように、ピストン１３が圧縮空気の圧力を受けて弁本体３側に移動することになる。そして、ピストン１３が弁本体３側に移動すると、伝達ロッド１４を介して、コイルバネ押さえ１８も弁本体３側に移動し、出力用コイルバネ１９が圧縮されるので、レバー１６の一端部に出力用コイルバネ１９の付勢力が作用しなくなる。そのため、ロッド２１には、復帰用コイルバネ２０の付勢力しか作用せず、キャップ１１側に推力が発生するので、ロッド２１はキャップ１１側に後退することになる。その結果、ロッド２１の下端が第１ステム２４の上面に圧力を加えることが不可能となるので、ダイヤフラム２６の反力により、第１ステム２４、第２ステム２５がキャップ１１側に押し上げられて、ダイヤフラム２６が弁座２７から離間し、弁開状態に移行することになる。
【００２８】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の流体制御バルブ１は、レバー１６などを有する梃子機構、ピストン１３、ロッド２１、出力用コイルバネ１９、復帰用コイルバネ２０などを備えたアクチュエータ２によって、金属製のダイヤフラム２６を金属製の弁座２７に密着・離間させる。すなわち、ノーマル時では、図１に示すように、梃子機構のレバー１６の一端部に、コイルバネ押さえ１８を介して、出力用コイルバネ１９の付勢力が作用しており、そのため、レバー１６の他端部と係合するロッド２１に前進方向（弁本体３側）の推力が発生するので、金属製のダイヤフラム２６が金属製の弁座２７に密着することになる。一方、非ノーマル時では、ピストン１３が圧縮空気の圧力を受けて、図１から図２に示すように移動することにより、伝達ロッド１４とコイルバネ押さえ１８を介して、出力用コイルバネ１９が圧縮するので、レバー１６の一端部が出力用コイルバネ１９の付勢力から解放される。その結果、復帰用コイルバネ２０の付勢力により、ロッド２１に後退方向（キャップ１１側）の推力が発生するので、金属製のダイヤフラム２６が金属製の弁座２７から離間することになる。
【００２９】
従って、本実施の形態の流体制御バルブ１では、出力用コイルバネ１９の付勢力を、レバー１６などを有する梃子機構の梃子比で増加させて作用させることにより、ロッド２１に前進方向（弁本体３側）の推力を発生させて、金属製のダイヤフラム２６を金属製の弁座２７に密着させており、これにより、「シール推力」を確保しているので、最低限必要な出力用コイルバネ１９の付勢力は、「シール推力」を梃子比で除した値となる。よって、「シール推力」を梃子比で除した値と「シール推力」の値との差に相当する分だけ、出力用コイルバネ１９の外径を最小化することが可能となり、出力用コイルバネ１９を内蔵するアクチュエータ２を小型化することができるので、「シール推力」を確保しつつ小型化を図ったアクチュエータ２を有する流体制御バルブ１を提供することが可能となる。
【００３０】
尚、本実施の形態では、「シール推力」の値は９８０Ｎであり、「シール推力」を梃子比で除した値である、最低限必要な出力用コイルバネ１９の付勢力の値は、４９０Ｎである。
【００３１】
また、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、本実施の形態の流体制御バルブ１は、金属製のダイヤフラム２６を金属製の弁座２７に密着・離間させるものであったが、金属製のダイヤフラム２６に特に限定する趣旨ではなく、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させるものであってもよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、流体制御バルブ１の使用場所については言及しなかったが、半導体製造装置においては、高温度の流体を制御することが多く、そこで使用される流体制御バルブには、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させる構造を必要とする。さらに、半導体製造装置で使用される場合には、流体制御バルブに対して、常に、より高度な遮断性や、より一層の小型化が求められる。従って、それらの観点からするならば、本実施の形態の流体制御バルブ１は最適であると言うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の流体制御バルブでは、出力用コイルバネの付勢力を梃子機構の梃子比で増加させて作用させることにより、ロッドに前進方向の推力を発生させて、金属製の弁体を金属製の弁座に密着させており、これにより、「シール推力」を確保しているので、最低限必要な出力用コイルバネの付勢力は、「シール推力」を梃子比で除した値となる。よって、「シール推力」を梃子比で除した値と「シール推力」の値との差に相当する分だけ、出力用コイルバネの外径を最小化することが可能となり、出力用コイルバネを内蔵するアクチュエータを小型化することができるので、「シール推力」を確保しつつ小型化を図ったアクチュエータを有する流体制御バルブを提供することが可能となる。
【００３４】
尚、これらの点については、アクチュエータにより、金属製のダイヤフラムを金属製の弁座に密着・離間させる流体制御バルブにおいても、同様である。
【００３５】
また、半導体製造装置においては、高温度の流体を制御することが多く、そこで使用される流体制御バルブには、金属製の弁体を金属製の弁座に密着・離間させる構造を必要とする。さらに、半導体製造装置で使用される場合には、流体制御バルブに対して、常に、より高度な遮断性や、より一層の小型化が求められる。従って、それらの観点からするならば、本発明の流体制御バルブは最適であると言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体制御バルブの断面図であって、弁閉状態を示したものである。
【図２】本発明の流体制御バルブの断面図であって、弁開状態を示したものである。
【図３】図１の線Ａ−Ａで切断した断面図である。
【図４】図１の線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。
【図５】本発明の流体制御バルブで使用される梃子ベースの部分断面図である。
【図６】本発明の流体制御バルブで使用される梃子ベースの背面図である。
【図７】本発明の流体制御バルブで使用されるレバーの正面図である。
【図８】本発明の流体制御バルブで使用されるレバーの側面図である。
【図９】従来技術の流体制御バルブの断面図であって、弁閉状態を示したものである。
【図１０】従来技術の流体制御バルブの断面図であって、弁開状態を示したものである。
【符号の説明】
１流体制御バルブ
２アクチュエータ
１３ピストン
１６レバー
１９出力用コイルバネ
２０復帰用コイルバネ
２１ロッド
２６ダイヤフラム
２７弁座[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid control valve for bringing a metal valve body into close contact with and separating from a metal valve seat.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, among the fluid control valves used in the semiconductor manufacturing apparatus, most of the members that control a high-temperature fluid are made of a metal material in order to resist the heat load. Therefore, in order to seal the metal valve seat with the metal valve body by bringing the metal valve body into close contact with the metal valve seat, the metal valve body is strongly pressed against the metal valve seat. There is a need.
[0003]
Therefore, for example, in the fluid control valve shown in FIGS. 9 and 10, the actuator described in JP-A-9-26052 is used as a drive unit in order to strongly press the metal valve body against the metal valve seat. I use it.
[0004]
Here, FIG. 9 and FIG. 10 will be described. The fluid control valve shown in FIG. 9 and FIG. 10 uses a metal diaphragm 114 as a metal valve body. In FIG. 9, when high pressure air is introduced into the air chamber 103 from the high pressure air introduction port 102 of the housing cap 101 of the actuator 100, the piston 105 is pushed out, whereby the roller 107 at the other end of the cam 106 is pushed. As shown in FIG. 10, one end of the cam 106 pushes the flange 109 and moves the shaft 110 in the direction opposite to the direction in which the piston 105 is pushed out. As a result, the stem 111 coupled to the shaft 110 moves integrally against the spring 112, so that the pressing force of the diaphragm pushing piece 113 is lost, and as a result, the diaphragm 114 is valved by its own elastic restoring force. Since it is separated from the seat 115, the gas inflow passage 116 and the gas outflow passage 117 are communicated with each other and the valve is opened.
[0005]
On the other hand, when high-pressure air is discharged from the air chamber 103, the force for pushing out the piston 105 is lost, and the roller 107 at the other end of the cam 106 is released. Therefore, as shown in FIG. Due to the restoring force of the spring 112, it moves to the valve body 118 side, so that the diaphragm pushing piece 113 is pressed, so that the diaphragm 114 comes into pressure contact with the valve seat 115 and the valve is closed.
[0006]
That is, in the fluid control valve shown in FIGS. 9 and 10, the metal diaphragm 114 is made to be a metal valve by causing the restoring force of the spring 112 to act directly on the stem body 111 toward the valve body 118. It was strongly pressed against the seat 115.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the fluid control valve shown in FIGS. 9 and 10, the lever mechanism composed of the cam 106, the roller 107, the pin 108 and the like strongly presses the metal diaphragm 114 against the metal valve seat 115. It is used as a means to counter the restoring force of the spring 112 described above when the metal diaphragm 114 is separated from the metal valve seat 115.
[0008]
Therefore, the thrust required to seal the metal valve seat 115 with the metal diaphragm 114 is ensured only by the restoring force of the spring 112 acting directly on the stem 111, so that the outer diameter of the spring 112 is secured. There is a limit to the minimization of the actuator 100, which is a major factor that hinders downsizing of the actuator 100.
[0009]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a thrust necessary for sealing a metal valve seat with a metal valve body (hereinafter referred to as “seal thrust”) is provided. It is an object of the present invention to provide a fluid control valve having an actuator that is ensured and downsized.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 to solve this problem is a fluid control valve, wherein the biasing force of the output coil spring acts on one end of the lever of the lever mechanism, whereby the other end of the lever The piston that receives the pressure of the driving source moves and the output coil spring is compressed by advancing the rod that engages the part, thereby releasing one end of the lever from the biasing force of the output coil spring. In addition, an actuator for retracting the rod by the biasing force of the return coil spring is provided, and the metal valve body is brought into close contact with and separated from the metal valve seat by the actuator.
[0011]
The invention according to claim 2 is the fluid control valve according to claim 1, wherein the valve body is a diaphragm.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the fluid control valve according to the first or second aspect, the invention is used in a semiconductor manufacturing apparatus.
[0013]
The fluid control valve of the present invention having the above-described features is a metal valve seat made of a metal valve seat by an actuator having a lever mechanism and the like, a piston, a rod, an output coil spring, and a return coil spring. Adhere to and separate from. That is, during normal operation, the biasing force of the output coil spring acts on one end of the lever of the lever mechanism, so that a forward thrust is generated on the rod engaged with the other end of the lever. The valve body is in close contact with the metal valve seat. On the other hand, in a non-normal state, the output coil spring is compressed by moving the piston under the pressure of the drive source, so that one end of the lever is released from the biasing force of the output coil spring, and as a result, the return coil spring Due to this urging force, a thrust in the backward direction is generated on the rod, so that the metal valve body is separated from the metal valve seat.
[0014]
Therefore, in the fluid control valve of the present invention, the biasing force of the output coil spring is increased by the lever ratio of the lever mechanism to cause the rod to generate a thrust in the forward direction, and the metal valve body is made of metal. Since the “seal thrust” is secured by this, the minimum required biasing force of the output coil spring is a value obtained by dividing the “seal thrust” by the lever ratio. Therefore, the outer diameter of the output coil spring can be minimized by an amount corresponding to the difference between the value obtained by dividing the “seal thrust” by the lever ratio and the value of the “seal thrust”, and the output coil spring is built-in. Since the actuator can be reduced in size, it is possible to provide a fluid control valve having an actuator that is reduced in size while ensuring “seal thrust”.
[0015]
The same applies to a fluid control valve in which a metal diaphragm is brought into close contact with and separated from a metal valve seat by an actuator.
[0016]
Also, in semiconductor manufacturing equipment, high-temperature fluid is often controlled, and the fluid control valve used there requires a structure in which a metal valve body is brought into close contact with or separated from a metal valve seat. . Furthermore, when used in a semiconductor manufacturing apparatus, the fluid control valve is always required to have a higher degree of shut-off and further miniaturization. Therefore, from these viewpoints, the fluid control valve of the present invention can be said to be optimal.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are sectional views of the fluid control valve 1 of the present embodiment. FIG. 1 shows a state of valve closing at the normal time. FIG. 2 shows a state of valve opening in a non-normal state.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the fluid control valve 1 can be roughly divided into a housing 22, a cap 11 that is screwed into the upper part of the housing 22, and a valve body 3 that is screwed into the lower part of the housing 22.
[0018]
A piston 13 is inserted inside the cap 11, and the air chamber 34 is formed by sealing the inside of the cap 11 and the outer periphery of the piston 13 with the heat-resistant packing 12. The air chamber 34 communicates with the outside through the introduction port 33. Further, when the cap 11 is screwed into the upper portion of the housing 22, the insulator base 15 is provided so as to be sandwiched between the cap 11 and the housing 22.
[0019]
As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 5 and the rear view of FIG. 6, the insulator base 15 is formed with a rod fitting inlet 42 at the center thereof, and three transmission rod fittings at an equal pitch in the periphery thereof. A through hole 41 is formed, and on the back side, an insulator frame portion 43 in which a parallel pin insertion port is perforated is provided inside each transmission rod fitting port 41. Between the three insulator pedestals 43, the lever 16 having a parallel pin insertion hole (see FIGS. 7 and 8) is rotatably supported as shown in FIGS. The
[0020]
Therefore, here, the lever between the lever pedestal 43 so that the axis of the parallel pin insertion hole drilled in the lever pedestal 43 overlaps the axis of the parallel pin insertion pierced in the lever 16. 16 is set, and the parallel pins 17 are passed through the parallel pin insertion openings.
[0021]
On the other hand, an output coil spring 19 is built in the housing 22, and a coil spring retainer 18 is placed on the upper end of the output coil spring 19. When the cap 11 is screwed into the upper portion of the housing 22, one end portions of the three levers 16 rotatably supported by the lever base 15 are brought into pressure contact with the upper surface of the coil spring retainer 18. Further, at this time, the transmission rod 14 is inserted between the upper surface of the coil spring retainer 18 and the piston 13 and the transmission rod fitting opening 41 (see FIGS. 5 and 6) of the lever base 15 is inserted.
[0022]
Moreover, the rod 21 is attached to the inside of the housing 22 with its lower end penetrating to the valve body 3 side on the center line. When the cap 11 is screwed with the upper portion of the housing 22, both ends of the return coil spring 20 inserted into the rod 21 are pressed against the bottom surface of the housing 22 and the flange portion of the rod 21. Further, at this time, the other end portions of the three levers 16 rotatably supported by the lever base 15 are pressed against the engaging portion formed on the rod 21, and the upper end of the rod 21 is 15 rod insertion openings 42 (see FIGS. 5 and 6).
[0023]
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[0024]
In addition, an inflow path 31 and an outflow path 32 are formed in the valve body 3, and a valve seat 27 positioned at the end of the inflow path 31, a start end of the outflow path 32, and the like are covered with a diaphragm 26. The peripheral edge of the diaphragm 26 is in contact with the peripheral protrusion of the holder 23. When the lower part of the housing 22 is screwed with the valve body 3, the diaphragm 26 is sandwiched between the holder 23 and the valve body 3. Further, at this time, since the first stem 24 is fitted in the central portion of the holder 23, the upper surface of the first stem 24 is in contact with the lower end of the rod 21, and the lower surface of the first stem 24 is The upper surface of the diaphragm 26 is in contact with the second stem 25 screwed into the lower surface of the first stem 24.
[0025]
In the fluid control valve 1 having such a configuration, in order to control a fluid having a high temperature of about 250 ° C., all the components other than the heat resistant packing 12 and the second stem 25 are manufactured from a metal material. For example, the diaphragm 26 is a Ni-Co alloy, and many of the other components are made of SUS316.
[0026]
Next, the operation of the fluid control valve 1 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, in the normal rod 21, the biasing force of the output coil spring 19 acts on the valve body 3 side via the coil spring retainer 18 and the lever 16, and at the same time, the biasing force of the return coil spring 20 is It acts on the cap 11 side. Therefore, the direction in which the urging force of the output coil spring 19 acts and the direction in which the urging force of the return coil spring 20 acts face each other. However, the urging force of the output coil spring 19 is much larger than the urging force of the return coil spring 20, and is further increased to a size multiplied by the lever ratio by the lever mechanism including the lever 16 and the lever base 15. Therefore, a large thrust is generated on the valve body 3 side in the normal rod 21. Therefore, the rod 21 in the normal state moves forward toward the valve body 3, and as a result, the lower end of the rod 21 is pressed against the upper surface of the first stem 24, and the second stem 25 strongly presses the diaphragm 26 against the valve seat 27. Therefore, even if the diaphragm 26 and the valve seat 27 are made of metal, the valve is closed.
[0027]
On the other hand, in the fluid control valve 1 in the valve closed state, when the compressed air as the drive source is filled into the air chamber 34 through the inlet 33, the piston 13 receives the pressure of the compressed air as shown in FIG. It moves to the valve body 3 side. When the piston 13 moves to the valve body 3 side, the coil spring retainer 18 also moves to the valve body 3 side via the transmission rod 14, and the output coil spring 19 is compressed. The biasing force of the coil spring 19 does not act. Therefore, only the urging force of the return coil spring 20 acts on the rod 21, and thrust is generated on the cap 11 side, so that the rod 21 moves backward on the cap 11 side. As a result, it becomes impossible for the lower end of the rod 21 to apply pressure to the upper surface of the first stem 24, so that the first stem 24 and the second stem 25 are pushed up toward the cap 11 by the reaction force of the diaphragm 26. The diaphragm 26 moves away from the valve seat 27 and shifts to the valve open state.
[0028]
As described above in detail, the fluid control valve 1 of the present embodiment includes the lever mechanism 16 having the lever mechanism 16, the piston 13, the rod 21, the output coil spring 19, the return coil spring 20, etc. The metal diaphragm 26 is brought into close contact with and separated from the metal valve seat 27. That is, in the normal state, as shown in FIG. 1, the biasing force of the output coil spring 19 acts on one end portion of the lever 16 of the lever mechanism via the coil spring presser 18. Since the thrust in the forward direction (the valve body 3 side) is generated in the rod 21 that engages with the portion, the metal diaphragm 26 comes into close contact with the metal valve seat 27. On the other hand, at the time of non-normality, the piston 13 receives the pressure of the compressed air and moves as shown in FIGS. 1 to 2 so that the output coil spring 19 is compressed via the transmission rod 14 and the coil spring retainer 18. Therefore, one end of the lever 16 is released from the urging force of the output coil spring 19. As a result, the thrust in the backward direction (cap 11 side) is generated in the rod 21 by the urging force of the return coil spring 20, so that the metal diaphragm 26 is separated from the metal valve seat 27.
[0029]
Therefore, in the fluid control valve 1 according to the present embodiment, the biasing force of the output coil spring 19 is increased by the lever ratio of the lever mechanism having the lever 16 or the like to act on the rod 21 in the forward direction (valve body 3 Side) is generated, and the metal diaphragm 26 is brought into close contact with the metal valve seat 27, so that the "seal thrust" is ensured. The urging force is a value obtained by dividing the “seal thrust” by the lever ratio. Therefore, the outer diameter of the output coil spring 19 can be minimized by an amount corresponding to the difference between the value obtained by dividing the “seal thrust” by the lever ratio and the value of the “seal thrust”. Since the built-in actuator 2 can be reduced in size, it is possible to provide the fluid control valve 1 having the actuator 2 that is reduced in size while ensuring “seal thrust”.
[0030]
In this embodiment, the value of “seal thrust” is 980 N, and the minimum required value of the biasing force of the output coil spring 19, which is a value obtained by dividing “seal thrust” by the lever ratio, is 490 N. is there.
[0031]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the fluid control valve 1 according to the present embodiment is one in which the metal diaphragm 26 is brought into close contact with and separated from the metal valve seat 27, but is not limited to the metal diaphragm 26. A valve body made of metal may be brought into close contact with or separated from a metal valve seat.
[0032]
In the present embodiment, the place where the fluid control valve 1 is used is not mentioned. However, in a semiconductor manufacturing apparatus, a high-temperature fluid is often controlled. A structure in which a metal valve body is closely attached to or separated from a metal valve seat is required. Furthermore, when used in a semiconductor manufacturing apparatus, the fluid control valve is always required to have a higher degree of shut-off and further miniaturization. Therefore, from these viewpoints, it can be said that the fluid control valve 1 of the present embodiment is optimal.
[0033]
【The invention's effect】
In the fluid control valve according to the present invention, the urging force of the output coil spring is increased by the lever ratio of the lever mechanism to cause the rod to generate a thrust in the forward direction, so that the metal valve element is replaced with the metal valve. Since the “seal thrust” is secured by this, the minimum required biasing force of the output coil spring is a value obtained by dividing the “seal thrust” by the lever ratio. Therefore, the outer diameter of the output coil spring can be minimized by an amount corresponding to the difference between the value obtained by dividing the “seal thrust” by the lever ratio and the value of the “seal thrust”, and the output coil spring is built-in. Since the actuator can be reduced in size, it is possible to provide a fluid control valve having an actuator that is reduced in size while ensuring “seal thrust”.
[0034]
The same applies to a fluid control valve in which a metal diaphragm is brought into close contact with and separated from a metal valve seat by an actuator.
[0035]
Also, in semiconductor manufacturing equipment, high-temperature fluid is often controlled, and the fluid control valve used there requires a structure in which a metal valve body is brought into close contact with or separated from a metal valve seat. . Furthermore, when used in a semiconductor manufacturing apparatus, the fluid control valve is always required to have a higher degree of shut-off and further miniaturization. Therefore, from these viewpoints, the fluid control valve of the present invention can be said to be optimal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fluid control valve of the present invention, showing a valve closed state.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a fluid control valve of the present invention, showing a valve open state.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an insulator base used in the fluid control valve of the present invention.
FIG. 6 is a rear view of an insulator base used in the fluid control valve of the present invention.
FIG. 7 is a front view of a lever used in the fluid control valve of the present invention.
FIG. 8 is a side view of a lever used in the fluid control valve of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a prior art fluid control valve showing a valve closed state.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a prior art fluid control valve, showing a valve open state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid control valve 2 Actuator 13 Piston 16 Lever 19 Output coil spring 20 Return coil spring 21 Rod 26 Diaphragm 27 Valve seat

Claims

The biasing force of the output coil spring acts on one end of the lever of the lever mechanism to advance the rod engaged with the other end of the lever, while the piston receiving the pressure of the drive source moves, By compressing the output coil spring, one end of the lever is released from the urging force of the output coil spring, and the actuator retracts the rod by the urging force of the return coil spring,
With the actuator, the metal valve body is brought into close contact with and separated from the metal valve seat,
A transmission rod is interposed between the piston and a coil spring retainer placed on the upper end of the output coil spring, and the piston moves the coil spring retainer via the transmission rod, and the upper surface of the coil spring retainer. The output coil spring and the return coil spring are installed in parallel by moving the other end of the lever, whose one end is in pressure contact with the coil spring, in a direction opposite to the moving direction of the coil spring retainer. Fluid control valve.

The fluid control valve according to claim 1.
The fluid control valve, wherein the valve body is a diaphragm.

In the fluid control valve according to claim 1 or 2,
A fluid control valve characterized by being used in a semiconductor manufacturing apparatus.