JP5143756B2 - 流体制御器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体製造装置などに用いられ、ガスなどの流体を供給または排気する際に、流路を開閉制御する流体制御器に関し、特に、流体制御器の手動ハンドルを全閉時または全開時にロックする手動ハンドルのロック構造に関する。

従来、この種のバルブ用ハンドルのロック装置には、バルブ全閉時などに不用意にハンドルが回動しないように各種のロック装置が提案されている。例えば、特許文献１は、内部に弁体構造をもつケーシング上端部において、板状突出部を有する操作部材にハンドル部材が回転可能に嵌め合わされており、ケーシングの外周に設けた突起がハンドル部材の案内溝に移動可能に嵌め合わされている。ハンドル部材には、貫通孔を有する一対の対向壁が設けられており、ハンドル部材を上方に移動させると、回動不可能位置が得られ、この位置で貫通孔が開放され、この貫通孔にワイヤ等を挿通させて回転不可能位置が保持される。

特開２００５−１６５９９号公報

この特許文献１に示されたバルブは、ケーシングの外周に設けた突起がハンドル部材の案内溝に嵌め合わされているので、バルブを装置パネルに組み込む際に、ハンドルを取り外したり、組戻す作業が極めて面倒であり、作業性の悪いものであった。また、貫通孔を現わすためには、ハンドルを引き上げる操作を必要とし、さらに、閉止状態を確認するためにもハンドルを引き上げて閉状態を確認しなければならず、操作性の点でも課題を有していた。また、ハンドルを引き上げると、ハンドル内の開閉表示板とハンドルに設けた確認窓との高さ方向距離が大きくなり、結果的に表示の視認性が悪くなる等の課題点を有している。

本発明は、従来の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ハンドルの着脱を容易にすると共に、ハンドルの回動操作性の向上を図り、ハンドルを閉の位置において自動的にかつ確実に南京錠等の挿入孔が露出するようにして、施錠性の向上を図り、閉の確認が容易であり、しかも、開閉表示の視認性を一定に保持するようにした流体制御器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、弁体を有するバルブ本体上部に設けたハンドルの回動操作によりステムを回転させて前記弁体を開閉制御する流体制御器であって、前記バルブ本体に設けた軸装筒の上端にらせん面とらせん面に連設したロック溝を形成し、ハンドルにあけた係合穴に前記ステムを非回転自在に挿入させると共に、ハンドルの求心方向に取付けたシャフトにローラを回転自在に軸装し、このローラをらせん面上に沿って回転自在に設け、かつ、ロック溝に挿入可能に設け、ハンドルの全開から全閉までの回動操作で、前記ハンドルの係合穴より前記ステムの上端に形成した貫入孔をハンドル上面に露出可能に設けた流体制御器である。

請求項２または３に係る発明は、前記シャフトの先端部をステムの外周囲に形成したストッパ部に係合させ、シャフトの後端部をハンドルに螺着させ、または、シャフトの先端部をステムの外周囲にスプリングを介して弾発させたストッパ環に係合させ、シャフトの後端部をハンドルに螺着させた流体制御器である。

請求項４に係る発明は、前記軸装筒に螺合したステムの上下動により、ダイヤフラムピースを介してダイヤフラムを弁座シートに押付けて全閉する弁体構造を有している。

請求項５または６に係る発明は、前記ハンドル内周面に開閉表示部材を回動自在に配設し、この開閉表示部材の係止片を軸装筒に形成した係合溝に係止させて開閉表示部材を前記軸装筒上端に固定し、さらには、前記ハンドルには、開閉表示部材の開閉表示部を視認できるような開口窓を形成した流体制御器である。

以上のことから本発明によると、装置パネルを組み込む際に、ハンドルをきわめて容易に着脱できるので、ハンドルの取り外しと組戻しとの作業が簡易であり、その作業性が良好である。
また、ハンドルが閉の状態に回動されると、ハンドルは自重またはばね力による附勢で南京錠等をかける貫通孔がハンドル上面に露出するため、南京錠等をかける作業が容易となる。この場合、ステムの上端部が、露出するので、貫通孔の有無にかかわらず、閉状態の確認が容易である。

しかも、請求項２に係る発明によると、ハンドルをバルブ本体に対して回転させるための案内部分が外部に露出することがなく、ハンドルを安定して回転動作することが可能となる。更に、請求項３に係る発明によると、ハンドルを閉状態にしたときに、このハンドルを強制的に貫通孔が露出する方向に移動させるため、ハンドルが自重により移動し難い状態、例えば、横向きや逆さ向きに設置することも可能な流体制御器である。

請求項４に係る発明によると、高密閉性を確保しつつ流体の高純度を維持しながら流量制御でき、流路にプロセス流体等が残留することを防ぐことで半導体製造装置に適している。

請求項５に係る発明によると、ハンドルに設けた開閉表示は、ハンドルの上下動の操作にかかわらず、ハンドルの開口窓から同じ高さに保たれ、もって、開閉表示の視認性を確実なものとする。

請求項６に係る発明によると、ハンドルの上方側から開閉表示部を視認することができる。

（ａ）は本発明における流体制御器の一例を示した閉止状態の縦断面図であり、（ｂ）は同上の平面図である。 （ａ）は本発明における流体制御器の一例を示した開状態の縦断面図であり、（ｂ）は同上の平面図である。 （ａ）は本発明における流体制御器の一例を示した開状態の斜視図であり、（ｂ）同上の閉止状態の斜視図である。 図２の内部構造を示した一部切欠き右側面図である。 図４の軸装筒の平面図である。 （ａ）は本発明における開閉表示部材の一例を示す正面図であり、（ｂ）は同上の平面図である。 本発明における流体制御器の軸装筒とローラとの関係を説明した斜視説明図である。 本発明における流体制御器の他例を示した一部切欠き断面図である。

本発明における流体制御器の好ましい実施形態を図面に基づいて詳述する。図１は、本発明における流体制御器の一例を示した閉止状態の縦断面図であり、図２は本発明における流体制御器の一例を示した開状態の縦断面図である。
本実施形態における流体制御器は、バルブ本体１にハンドル２を装着し、このハンドル２の回転操作により弁体３を開閉制御する構成になっている。この流体制御器の特徴を述べる前にバルブ本体１の構成を説明する。

バルブ本体１は、弁体１とステム５と軸装筒７とを有し、この軸装筒７は、上端に、図５、図７に示すようならせん面５１と、このらせん面５１に連設した切欠き状のロック溝５２とが形成された形態をなしている。そして、本例では、軸装筒７を用いたバルブ本体１として、軸装筒７をキャップとし、このキャップ７をナット１０によりボデー８に接続した構造になっており、キャップ７に対してステム５が回転しながら昇降動して弁体１を弁開・弁閉する構造になっている。このように、本例では軸装筒７をキャップとしているが、この軸装筒の構造はあくまでも一例であり、例えば、軸装筒をボデーと一体構造に設けるようにしてもよく、ハンドルの操作によりステムが回転したときに、このステムとボデーとの螺合等によりステムが昇降動して弁開・弁閉する形態のバルブであれば、バルブの形態は実施に応じて任意である。

以降、本発明の流体制御器における一例である軸装筒７をキャップとした場合のバルブ本体１の構造を具体的に説明する。バルブ本体１は、軸装筒（以降、キャップという）７が上記のようにナット１０によりボデー８と一体化され、このキャップ７とボデー８との間には、ボンネット９が装着されている。また、このバルブ本体１内には、弁体３としてダイヤフラムピース２６とダイヤフラム２７とが装着され、更に、この弁体３と上記ステム５以外にも、弁座シート６が内装されている。

このうち、ステム５は、図２（ａ）に示すように、上部側に平行二面部からなる係合部１５が形成され、この係合部１５の上端には貫入孔１６が形成されている。一方、ステム５の下部外周側には雄ねじ部１７が形成され、この雄ねじ部１７の下方側には突起状の押圧部１８が形成されている。また、雄ねじ部１７の上部位置には、シール用のＯリング１９が装着されている。ステム５は、キャップ７の内周側に形成された雌ねじ部２０に雄ねじ部１７が螺着された状態で収納され、キャップ７に対して上下動自在に設けられている。このステム５は、一体構造になっているが、別体構造であってもよい。

ステム５の上部側においては、係合部１５がハンドル２にあけた後述する係合穴２１に非回転状態で挿入されて、このハンドル２が取付けられている。更に、ステム５の外周囲には鍔部２２を有するストッパ環２３が設けられている。この鍔部２２とステム５との間にはスプリング２４が弾発状態で装着されている。

図１（ａ）、図２（ａ）において、上記のように、弁体３は、ダイヤフラムピース２６とダイヤフラム２７とからなり、ダイヤフラムピース２６は、ボンネット９内に上下動可能に収納されている。一方、ダイヤフラム２７は、ダイヤフラムピース２６の下方位置に配設され、ダイヤフラムピース２６の上下動により変形してボデー８内に形成された流路１１を開閉するようになっている。ダイヤフラムピース２６、ダイヤフラム２７、ボンネット９は、ボデー８内に収納され、このボデー８のダイヤフラム２７が接触する位置に弁座シート６が設けられている。

キャップ７は、ボデー８に載置された状態でボデー８に形成された雄ネジ２８にナット１０の雌ネジ２９を螺合させて一体化される。この構成により、流体制御器は、バルブ本体１上部に設けたハンドル２の回動操作によりキャップ７に螺合したステム５が回転し、この回転によってステム５が上下動することによりダイヤフラムピース２６を介してダイヤフラム２７を弁座シート６に押付けて全閉する弁体構造となっている。なお、キャップ７の外周側にはおねじ３０が形成され、このおねじ３０にはめねじ３１を介してパネルナット３９が螺着されている。

続いて、流体制御器に装着されるハンドル２、及び、このハンドル２の取付け状態を述べる。ハンドル２には、前記した係合穴２１と、ローラ３２と、シャフト３３と、開閉表示部材３４とが設けられている。
図１、図２に示すように、ハンドル２は、上端側に係合穴２１を有し、この係合穴２１にステム５を挿入することで、このステム５を回転操作することが可能になっている。また、ハンドル２の求心方向には、挿入側にメネジ３５を有する貫通した取付穴３６が形成され、この取付穴３６にシャフト３３が挿入されて取付けられる。また、ハンドル２には、図６に示した開閉表示部材３４に設けた開閉表示部３７を視認できるような開口窓３８が形成されている。

シャフト３３は、図２、図７に示すように、取付部４０と軸装部４１とを有し、更に、取付部４０の外周側にはハンドル２のメネジ３５に螺着可能なオネジ４２を有している。これにより、シャフト３３は、オネジ４２を介してハンドル２の求心方向に取付け可能になっている。また、図３に示すように、取付部４０の取付け側には六角穴４３が形成され、この六角穴４３に図示しないレンチ等を差し込んでシャフト３３を回動することが可能になっている。本例では、取付部４０の取付け側に六角穴４３を形成しているが、通常の十字穴等の任意の態様により設けることができる。軸装部４１は、取付部４０よりも縮径して形成され、この軸装部４１に、スペーサ４４を介して止め輪４５によりローラ３２が回転自在に軸装されている。

一方、図６の開閉表示部材３４は、１つの係止片４７と、複数の突起部４８（本例では３ヶ所）とを有している。係止片４７は、この開閉表示部材３４の開閉表示部３７から略垂下して形成され、キャップ７の対応する位置に形成された係合溝４９に係止可能な長さになっている。また、突起部４８は、略爪状で適宜の角度に曲げられた状態になっている。一方、ハンドル２の内周面側には、突起部４８が掛け止め可能な拡径溝５０が形成されており、このハンドル２内周面に、開閉表示部材３４が回動自在に仮止めされた状態で配設され、ハンドル２の開口窓３８から開閉表示部３７が視認可能になっている。

キャップ７の係合溝４９には、開閉表示部材３４の係止片４７が係止されることにより、この開閉表示部材３４がキャップ７上端に固定されるようになっている。前記のハンドル２をステム５に取付ける場合には、前記したローラ３２が、図４において、らせん面５１上に沿って回転自在に装着され、かつ、ロック溝５２に挿入可能な状態になっている。そして、ハンドル２を全開から全閉まで回動操作したときには、このローラ３２のらせん面５１からロック溝５２にかけての上下移動により、ステム５の貫入孔１６がハンドル２の係合穴２１より、ハンドル２上面に露出可能になっている。

また、ローラ３２がらせん面５１、又は、ロック溝５２に位置する際に、シャフト３３の先端部５３が下方に向けて弾発状態のストッパ環２３の鍔部２２に係合されており、一方、シャフト３３の後端部５４は、ハンドル２に軸着された状態になっている。これにより、ハンドル２は、ステム５に対して抜け止めされた状態で取付けられており、また、常時において、シャフト３３がスプリング２４の弾発力により下方に付勢されたストッパ環２３に押され、シャフト３３と一体のハンドル２には、ステム５に対して下方に移動しようとする力が加わっている。このため、ハンドル２は、バルブ本体１の装着向きにかかわらず、自重によりステム５に対して移動することがなく、後述するようなバルブ本体１が縦方向のパネル５５に対して横向きに取付けられたり逆さに取付けられた状態であってもステム５との位置関係を確保できる。

このシャフト３３とハンドル２との装着構造は、図８に示すようなものであってもよい。図８においては、ステム５６の外周囲に拡径状のストッパ部５７が形成されたものであり、このストッパ部５７に対してシャフト３３を取付けようになっている。その場合、ストッパ部５７の下端面５８にシャフト３３の先端部５３を係合させるようにし、一方、シャフト３３の後端部５４をハンドル２に螺着させるようにすればよい。この場合には、ストッパ環２３を設けた場合に比較して構造が単純化されて部品点数が少なくなる。なお、この例において、上述した例と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略している。

パネルナット３９は、キャップ７と間にパネル５５を挟着した状態でキャップ７に螺着可能であり、バルブ本体１をパネル５５に装着する役割を果たしている。バルブ本体１をパネル５５に装着する際には、先ず、ハンドル２とパネルナット３９とを外した状態でキャップ７をパネル５５に形成された装着穴５９の下側から挿入し、この状態でキャップ７の上方側からパネルナット３９を螺着する。このような取付け構造によってバルブ本体１をパネル５５に固定しているため、パネル５５が縦方向に配設されたり機器等の裏側に配設されている場合でもバルブ本体１を強固に取付けでき、狭い場所等へのバルブ本体１の設置が可能になっている。

次に、本発明の流体制御器の上記実施形態における作用を説明する。
前記のように、流体制御器のバルブ本体１をパネルに固定する際には、先ず、ハンドルを取り外す。この場合、シャフト３３を緩める方向に回転させて先端側のストッパ環２３の鍔部２３（ストッパ部５７）への係合を外すことでハンドル２の取り外しが可能になっている。このように、ハンドル２の取り外し・組み戻し作業が容易であるため作業性に優れている。

また、バルブ本体を図２の全開状態から図１の弁閉状態にする際には、図２（ｂ）の状態からハンドル２を右方向に回転操作して図１（ｂ）の状態にする。その際、ステム５も右回転し、このステム５とキャップ７との螺合によりダイヤフラムピース２６が下方側に附勢される。この附勢によってダイヤフラム２７が弁座シート６に押付けられる方向に変形する。

このとき、シャフト３３に回転自在に軸装されたローラ３２は、ハンドル２の回転に伴ってらせん面５１上をロック溝５２方向に転動し、流路１１が全閉状態になるまでダイヤフラム２７と弁座シート６とが密着したときにロック溝５２の上方側まで移動する。その場合のローラ３２が中心に対して移動する角度θは、略９０°になっている。ローラ３２がロック溝５２の位置まで到達すると、このローラ３２は、らせん面５１から離れた状態になるため下方側からの支えがなくなり、ロック溝５２の下方側に移動する。従って、このローラ３２が軸装されたシャフト３３と一体のハンドル２がキャップ７に対して下がるように移動し、ステム上端の貫入孔１６がハンドル２上面に露出する。このように、ハンドル２を引き上げ操作することなくハンドル２を回転するだけで貫入孔１６を自動的に表出させることができ、この貫入孔１６を視認することでバルブ本体１の弁閉状態を確認することが可能になる。

更に、このとき、ローラ３２がロック溝５２に嵌った状態であるため、この弁閉状態からハンドル２を弁開方向に回転操作することはできない。ハンドル２を弁開方向に操作する際には、貫入孔１６が再び隠れた状態になるまでハンドル２を一旦引き上げることで回転操作することが可能になる。また、ハンドル２は、このように上下移動によって回転操作する構造であるため、バルブ本体１がフットプリント性に優れ、左右方向への突出部位が最小限に抑えられている。

また、これらの弁開・弁閉の何れの状態においても、開閉表示部材３４は、その係止片４７がキャップ７の係合溝４９に係止した状態を維持し、ハンドル２の回動から切り離された状態でキャップ７上端に固定されている。開閉表示部材３４は、この取付け構造によってハンドル２の上下及び回動操作にかかわらず開口窓３８に対して同じ高さに保たれ、この開閉表示部材３４に対してステム５と一体に相対回転するハンドル２に対して常に視認しやすい状態に保持されるため、開閉表示の視認性が高まっている。

また、弁閉状態において弁開方向への回転操作を防止する必要があるときには、貫入孔１６に南京錠やワイヤ、任意の長さのロック用の棒材等のロック部材６０を貫通した状態でロックする。このことにより、ハンドル２を回転操作が可能な高さまで引上げることができなくなり、弁開方向への回転操作を防ぐことができる。この場合、図１に示すように、ロック部材６０を細いワイヤ等とした場合にもその効果は同様である。一方、図２のような回転操作が可能な状態ではハンドル２により貫入孔１６が隠れた状態になるため、南京錠やワイヤ等を通すことはできない。

１ バルブ本体
２ ハンドル
３ 弁体
５ ステム
６ 弁座シート
７ キャップ（軸装筒）
１６ 貫入孔
２１ 係合穴
２３ ストッパ環
２４ スプリング
２６ ダイヤフラムピース
２７ ダイヤフラム
３２ ローラ
３３ シャフト
３４ 開閉表示部材
３７ 開閉表示部
３８ 開口窓
４７ 係止片
４９ 係合溝
５１ らせん面
５２ ロック溝
５３ 先端部
５４ 後端部
５７ ストッパ部

Claims (6)

1. 弁体を有するバルブ本体上部に設けたハンドルの回動操作によりステムを回転させて前記弁体を開閉制御する流体制御器であって、前記バルブ本体に設けた軸装筒の上端にらせん面とらせん面に連設したロック溝を形成し、ハンドルにあけた係合穴に前記ステムを非回転自在に挿入させると共に、ハンドルの求心方向に取付けたシャフトにローラを回転自在に軸装し、このローラをらせん面上に沿って回転自在に設け、かつ、ロック溝に挿入可能に設け、ハンドルの全開から全閉までの回動操作で、前記ハンドルの係合穴より前記ステムの上端に形成した貫入孔をハンドル上面に露出可能に設けたことを特徴とする流体制御器。
2. 前記シャフトの先端部をステムの外周囲に形成したストッパ部に係合させ、シャフトの後端部をハンドルに螺着させた請求項１に記載の流体制御器。
3. 前記シャフトの先端部をステムの外周囲にスプリングを介して弾発させたストッパ環に係合させ、シャフトの後端部をハンドルに螺着させた請求項１に記載の流体制御器。
4. 前記軸装筒に螺合したステムの上下動により、ダイヤフラムピースを介してダイヤフラムを弁座シートに押付けて全閉する弁体構造である請求項１及至請求項３に記載の流体制御器。
5. 前記ハンドル内周面に開閉表示部材を回動自在に配設し、この開閉表示部材の係止片を軸装筒に形成した係合溝に係止させて開閉表示部材を前記軸装筒上端に固定した請求項１に記載の流体制御器。
6. 前記ハンドルには、開閉表示部材の開閉表示部を視認できるような開口窓を形成した請求項５に記載の流体制御器。

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