JP5150009B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転に基づいて弁体の位置を制御する流体制御装置に関する。

従来、この種の流体制御装置として、モータの駆動軸に連結された雄ねじ部材を回転させることにより、雄ねじ部材と噛み合う雌ねじ部材を雄ねじ部材の軸線方向にねじ送りし、開状態での弁体の位置を決定するものがある（例えば、特許文献１，２参照）。これら特許文献１，２に記載のものでは、弁体に連結されたピストンが、雌ねじ部材に突き当たることで、開状態における弁体の停止位置が決定される。

特開２００３−０８３４６６号公報 特開２００７−２７８５１４号公報

ところで、特許文献１，２に記載のものでは、雌ねじ部材を雄ねじ部材の軸線方向にねじ送りして、開状態における弁体の開度を小さくする際に、雌ねじ部材がピストンや他の部材に当たるおそれがある。その場合には、弁体が弁座等に強く押し付けられたり、雌ねじ部材のねじ送りが規制されることにより、モータに過大な負荷が掛かったりするおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、流体制御装置において、弁体が弁座等に強く押し付けられることや、モータに過大な負荷が掛かることを抑制することを主たる目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

第１の手段は、駆動軸を有するモータと、前記駆動軸に設けられた第１係合部と、前記駆動軸の軸線方向に沿って前記第１係合部に対して相対的に移動し、前記第１係合部から回転力を受ける第２係合部と、流体の流路及び弁座部が設けられたバルブ本体と、前記弁座部に対向して設けられ前記流路の開度を調節する弁体と、前記弁体に連結されるとともに、前記軸線方向の移動が許容され、前記軸線回りの回転が規制された移動部材と、前記弁体を前記弁座部に近付ける方向へ前記移動部材に力を作用させる弾性部材と、前記第２係合部が第１規制位置よりも前記弁座部側へ移動することを規制する第１規制部と、前記移動部材が第２規制位置よりも前記弁座部側へ移動することを規制する第２規制部と、を備え、前記第２係合部及び前記移動部材は、相互に螺合されていることによって、相対的な回転で前記移動部材と前記第２係合部とを前記軸線方向に沿って相対的に移動させることを特徴とする。

上記構成によれば、モータが駆動されることにより、モータの駆動軸に設けられた第１係合部が回転させられる。そして、第１係合部から第２係合部に回転力が伝達され、第２係合部が回転させられる。また、バルブ本体には流体の流路及び弁座部が設けられており、この弁座部に対向して流路の開度を調節する弁体が設けられている。この弁体に移動部材が連結されており、移動部材は駆動軸の軸線方向に移動可能であり、且つ軸線を中心とする回転が規制される。

第２係合部及び移動部材の一方と他方とに、それぞれ雄ねじ部及び雌ねじ部が設けられている。これら雄ねじ部及び雌ねじ部は互いに噛み合っており、相対回転することにより駆動軸の軸線方向へ相対的にねじ送りされる。そして、第２係合部が回転させられることにより、回転の規制された移動部材と第２係合部とが相対回転させられる。

このとき、第２係合部が第１規制位置よりも弁座部側へ移動することは、第１規制部により規制される。このため、第２係合部と移動部材とが近づく方向、すなわち第２係合部が第１規制部へ押し付けられる方向へ駆動軸を回転させることにより、弁座部から離れる方向へ移動部材がねじ送りされる。移動部材には弾性部材により弁体を弁座部に近付ける方向の力が作用させられている。このため、移動部材がねじ送りされることにより、弾性部材の力に抗して移動部材が移動させられる。そして、移動部材のねじ送り量に応じて、弁座部と弁体との距離、すなわち流路の開度が調節される。

一方、第２係合部と移動部材とが離れる方向へ駆動軸を回転させると、弁座部へ近付く方向へ移動部材がねじ送りされる。このとき、移動部材には弾性部材により弁体を弁座部に近付ける方向の力が作用させられているため、互いに噛み合う雄ねじ部及び雌ねじ部を介して、第２係合部は第１規制部に押し付けられている。そして、移動部材が第２規制位置に到達すると、移動部材が弁座部側へ移動することが第２規制部により規制される。

ここで、第１係合部と第２係合部とは、駆動軸の軸線方向に相対移動可能となっている。このため、移動部材の移動が規制された場合には、第２係合部が回転させられることにより、第２係合部が移動部材から離れる方向、すなわち第２係合部が第１規制部から離れる方向へねじ送りされる。したがって、移動部材の移動が規制された状態から更にモータが駆動されたとしても、弁体が弁座部に強く押し付けられることや、モータに過大な負荷が掛かること抑制することができる。その結果、弁体及び弁座部からのパーティクル発生や、弁体及び弁座部の変形や損傷、モータの損傷等を抑制することができる。

さらに、第１係合部と第２係合部とは互いに回転力を伝達する一方、第１係合部と第２係合部とは駆動軸の軸線方向に相対移動可能となっている。このため、移動部材を軸線方向にねじ送りする力の反作用や、第２係合部を第１規制部から離れる方向にねじ送りする力の反作用が、モータの駆動軸に対して軸線方向に働くことを抑制することができる。その結果、モータの回転負荷が増大することを抑制することができ、モータの耐久性が低下することやモータの大型化を抑制することができる。

第２の手段では、第１の発明において、前記第２規制部には、前記第２規制位置を調節するスペーサが設けられており、前記第２規制部により前記移動部材の移動が規制された状態において、前記弁座部と前記弁体との間に隙間が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、移動部材が第２規制位置よりも弁座部側へ移動することを規制する第２規制部において、スペーサにより第２規制位置が調節される。このため、弁体を弁座部に最も近付けた状態について、弁座部と弁体との間隔、すなわち流体の流通状態を精密に制御することができる。さらに、第２規制部により移動部材の移動が規制された状態において、弁座部と弁体との間に隙間が設けられているため、弁体が弁座部に当たることを避けることができる。その結果、弁体及び弁座部からパーティクルが発生することを効果的に抑制することができる。特に、上記構成は、弁体が流路の開度を一定に維持した状態で使用される流量調整装置や圧力調整装置に適用することが有効である。

第３の手段では、第２の発明において、前記移動部材の前記軸線方向への移動を案内するシリンダを備え、前記シリンダには、外部から前記スペーサを挿入可能とする挿入口が設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、移動部材の軸線方向への移動が、シリンダにより案内される。そして、シリンダの外部から、挿入口を通じてスペーサを挿入することができる。このため、流体制御装置を組み立てた後に、スペーサにより弁座部と弁体との間隔を精密に調整することができる。したがって、バルブ本体やシリンダ、移動部材等に高い寸法精度を要求する必要がなく、コストを抑制しつつ流体の制御精度を維持することができる。

第４の手段では、第１〜第３のいずれかの発明において、前記第１係合部及び前記第２係合部の一方は直方体状の挿入部を備えており、他方は前記挿入部を前記軸線方向に挿入可能な凹部を備えており、前記挿入部の互いに平行な外側面と前記凹部の内側面とが隙間のある状態で嵌合していることを特徴とする。

上記構成によれば、駆動軸の軸線方向において、第１係合部及び第２係合部の一方が備える直方体状の挿入部を、他方が備える凹部に挿入することができる。そして、挿入部の互いに平行な外側面と凹部の内側面とが、隙間のある状態で嵌合している。このため、第１係合部と第２係合部とを、駆動軸の軸線方向に相対移動可能にすることができるとともに、第１係合部と第２係合部とで互いに回転力を伝達することができる。したがって、簡易な構成により、第１係合部及び第２係合部を実現することができる。

さらに、第２係合部を露出させて手動で回転させることにより、弁体の位置を手動で調節することが可能となる。このため、流体制御装置のメンテナンス性を向上させることができる。

第５の手段のように、第１〜第４のいずれかの発明において、前記モータは、パルス電力に同期して回転するステッピングモータであるといった構成を採用した場合には、モータに過大な負荷が掛かること抑制することにより、ステッピングモータが脱調することを抑制することができる。したがって、位置調節精度や制御性に優れるステッピングモータを採用しつつ、脱調による位置調節精度の低下を抑制することができる。

流量調整装置を示す部分断面図。 図１の部分拡大図。 挿入口及びシムを示す図。 第１係合部及び第２係合部を示す分解斜視図。 流量調整装置における弁体の開動作を示す部分拡大図。 流量調整装置における弁体の閉動作を示す部分拡大図。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、半導体製造装置等において液体の流量を調整する流量調整装置として具体化している。

図１は、流量調整装置１０を示す部分断面図である。

この流量調整装置１０（流体制御装置）は、バルブ本体２０と、第１シリンダ３０と、第２シリンダ５０と、モータ１１０と、ハウジング１２０とを備えている。

バルブ本体２０には、流体（液体）の流入する流入ポート２５と、液体の流出する流出ポート２６とが設けられている。バルブ本体２０は、耐薬品性を有するフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）で形成されている。バルブ本体２０の内部には、流入ポート２５に接続された流路２１と、流出ポート２６に接続された流路２３と、これら流路２１，２３を接続する弁室２２とが設けられている。弁室２２は、円柱状の空間として形成されており、バルブ本体２０の一面（上面）に開口している。そして、流入ポート２５から所定圧力の液体が流入される。

バルブ本体２０において弁室２２の開口する一面（上面）には、第１シリンダ３０が固定されている。第１シリンダ３０は、汎用性の樹脂、例えばＰＰ（Poly Propylene）で形成されている。第１シリンダ３０の内部には、円柱状の第１収容部３１が形成されている。第１収容部３１は、第１シリンダ３０を貫通しており、上記弁室２２の中心軸線と第１シリンダ３０の中心軸線とは一致している。第１収容部３１は弁室２２と連通している。

第１シリンダ３０においてバルブ本体２０と反対側の一面（上面）には、第２シリンダ５０が固定されている。第２シリンダ５０は、汎用性の樹脂、例えばＰＰ（Poly Propylene）で形成されている。第２シリンダ５０の内部には、円柱状の第２収容部５４と円柱状の第３収容部５５とが形成されている。第２収容部５４と第３収容部５５とは、互いに連通しており、それらの中心軸線は上記第１収容部３１の中心軸線と一致している。第２収容部５４は第２シリンダ５０の一面（下面）に開口しており、第３収容部５５は第２シリンダ５０の反対側の一面（上面）に開口している。第２収容部５４は、上記第１シリンダ３０の第１収容部３１と連通している。第２収容部５４の径は、第１収容部３１の径よりも大きくされている。このため、第１収容部３１と第２収容部５４との間には段差が形成されている。

第２収容部５４と第３収容部５５との間には、それらの内壁が内側へ張り出すことにより、円環状の張出部５１が設けられている。すなわち、この張出部５１が、第２収容部５４と第３収容部５５との境界になっている。

第２シリンダ５０において第３収容部５５の開口する一面（上面）には、取付け部１１３を介してステッピングモータ１１０（モータ）が固定されている。モータ１１０は、駆動回路１１２を備えており、駆動回路１１２にはコントローラ（図示略）からの信号線１３２が接続されている。そして、コントローラから駆動回路１１２へ駆動制御信号（パルス信号）が入力され、モータ１１０の駆動軸１１１の回転位置がステップ数に相当する駆動制御信号により制御される。また、第２シリンダ５０の外周には、フォトセンサ７４が設けられており、フォトセンサ７４にはコントローラからの信号線１３１が接続されている。第１シリンダ３０においてバルブ本体２０と反対側の一面（上面）には、ハウジング１２０が固定されている。このハウジング１２０によって、第２シリンダ５０，モータ１１０，フォトセンサ７４が覆われている。

図２は、図１の部分拡大図である。

同図に示すように、第１収容部３１と第２収容部５４とに渡って、円柱状のロッド６０が収容されている。ロッド６０は、耐薬品性を有するフッ素樹脂、例えばＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride）で形成されている。ロッド６０において上記バルブ本体２０
側の端部には、円柱状の弁体４１が連結されている。弁体４１の外周縁には、ダイアフラム４２が設けられている。ダイアフラム４２の外周縁には、円環状の支持部４３が設けられている。そして、支持部４３が、バルブ本体２０と第１シリンダ３０とに挟まれて固定されている。ダイアフラム４２によって、弁室２２と第１収容部３１とが区画されており、弁室２２内の液体が第１収容部３１へ流入することが防止されている。

弁体４１は、他の部分よりも径の大きい拡径部４１ａを備えている。バルブ本体２０において流路２１と弁室２２との接続部には、環状の弁座部２４が設けられている。そして、弁座部２４に対向するように弁体４１の拡径部４１ａが配置されている。弁座部２４の壁面と拡径部４１ａの壁面とは平行になっており、これら壁面間の距離は均一になっている。

ロッド６０（移動部材）は、第１収容部３１に収容された第１ロッド部６１と、第２収容部５４に収容された第２ロッド部６２とを備えている。第２ロッド部６２の径は、第１ロッド部６１の径よりも大きくなっている。すなわち、第１ロッド部６１，第２ロッド部６２は、それぞれ第１収容部３１，第２収容部５４に応じた寸法となっている。ロッド６０の中心軸線と上記弁体４１の中心軸線とは一致している。

第１ロッド部６１の外周面には、円環状の溝部６５が設けられている。溝部６５には、円環状のシール部材７７が嵌合されており、シール部材７７によって第１シリンダ３０の内周面と第１ロッド部６１の外周面との間がシールされている。第１ロッド部６１は、第１収容部３１の内周面により案内されて、その軸線方向に摺動する。このとき、第２ロッド部６２は、第２収容部５４内でその軸線方向に移動する。

第２収容部５４の内壁の一部には、第２収容部５４の軸線方向に延びる溝５２が設けられている。この溝５２は、張出部５１付近から第１シリンダ３０側の端部まで延びている。ロッド６０の第２ロッド部６２の外周縁には、外径方向へ延びるピン７２が設けられている。このピン７２の先端が溝５２に挿入されており、第２ロッド部６２は、その軸線方向に移動可能であるとともに、その軸線を中心とする回転が規制されている。

第２シリンダ５０において溝５２と対向する部分には、第２シリンダ５０を径方向に貫通するセンサ挿入口５３が設けられている。そして、上記フォトセンサ７４の先端に設けられた検出部７４ａが、センサ挿入口５３から第２シリンダ５０の内部に挿入されている。ロッド６０の第２ロッド部６２の外周縁には、外径方向へ延びるピン７３が設けられている。このピン７３の先端が、検出部７４ａの発光部と受光部との間に挿入されており、発光部から照射された光がピン７３によって遮られることにより、弁体４１の全開位置が検出される。なお、図１，２は、弁体４１を最大限閉じる側へ移動させた状態を示している。

第２ロッド部６２のモータ１１０側の端面には、円筒状の溝６３が設けられている。溝６３の中心軸線と、第２ロッド部６２（第１ロッド部６１）の中心軸線とは一致している。この溝６３の内部に、溝６３の径と略等しい径を有するスプリング７１（弾性部材）が挿入されている。スプリング７１の一端は溝６３の底部に接しており、他端は張出部５１に接している。スプリング７１は、ロッド６０と張出部５１とに弾性力を作用させており、ロッド６０が張出部５１から離れる方向、すなわち弁体４１が弁座部２４に近付く方向へロッド６０を移動させる。

第２ロッド部６２において、第１ロッド部６１よりも外径側に張り出した部分は、第１シリンダ３０の上面と対向している。このため、ロッド６０が張出部５１から離れる方向へ移動させられると、第２ロッド部６２が第１シリンダ３０（第２規制部）に当たって、ロッド６０の弁座部２４側への移動が規制される。このとき、弁体４１が弁座部２４に最も近付いた状態となり、流路２１の開度が最も小さくされた状態、すなわち流出ポート２６から流出する液体の流量が最も少なくされた状態となる。

ここで、第２ロッド部６２と第１シリンダ３０との間には、ロッド６０の弁座部２４側への移動を規制する位置（第２規制位置）を調節するシム７５が設けられている。図３（ａ）は第２シリンダ５０の側面図であり、図３（ｂ）はシム７５の平面図である。

図３（ａ）に示すように、第２シリンダ５０には、外部からシム７５（スペーサ）を挿入することを可能とする挿入口５６が設けられている。挿入口５６は、第２シリンダ５０の内外を貫通しており、第１シリンダ３０と第２シリンダ５０とが面する部分に設けられている。図３（ｂ）に示すように、シム７５は、「Ｕ」字状に形成されており、第１シリンダ３０と第２ロッド部６２との間に挿入される二股部７５ａと、円弧状の円弧部７５ｂとを備えている。そして、円弧部７５ｂがロッド６０の第１ロッド部６１に当たるまで、挿入口５６からシム７５が挿入される。このため、流量調整装置１０を組み立てた後に挿入口５６からシム７５を挿入することができる。

そして、第２ロッド部６２と第１シリンダ３０との間に挿入するシム７５の厚みを調節することにより、ロッド６０の弁座部２４側への移動が規制される位置を調節する。シム７５としては、０．２ｍｍや、０．１ｍｍの厚みのものを、単数又は複数組み合わせて用いる。本実施形態では、第２ロッド部６２がシム７５を介して第１シリンダ３０に押し付けられた状態において、弁体４１の軸線方向における弁座部２４と弁体４１との距離（隙間）が０．２ｍｍとなるように調節している。なお、弁座部２４と弁体４１との距離は、流量調整装置１０の用途に応じて適宜調整すればよい。

図２に戻り、第２ロッド部６２において、上記溝６３で囲まれた部分は、内部に雌ねじの切られた雌ねじ部６４となっている。雌ねじ部６４は、円筒状に形成されており、第２ロッド部６２の軸線方向に延びている。雌ねじ部６４と上記スプリング７１（溝６３）とは、同軸状に設けられているため、ロッド６０の軸線方向におけるこれらの配置スペースを小さくすることができる。

第３収容部５５内に、モータ１１０の駆動軸１１１が挿入されている。駆動軸１１１には、第１係合部９０が設けられている。第３収容部５５と第２収容部５４とに渡って、第１係合部９０と係合する第２係合部８０が収容されている。第１係合部９０及び第２係合部８０は、モータ１１０の駆動力を伝達可能な材料、例えばステンレスにより形成されている。

図４は、第１係合部９０及び第２係合部８０を示す分解斜視図である。

同図に示すように、第２係合部８０は、雄ねじの切られた雄ねじ部８２と、雄ねじ部８２よりも径の大きい頭部８１とを備えている。第２係合部８０は、全体としてマイナスねじに類似した形状を有しており、その軸線方向に雄ねじ部８２が延びている。頭部８１には、径方向に延びる溝部８３（凹部）が設けられている。溝部８３の幅及び深さは一定となっており、溝部８３の深さは頭部８１の厚みと略等しくなっている。溝部８３の２つの内側面８０ａは、互いに平行をなすとともに、頭部８１の中心軸線からの距離が等しくなっている。頭部８１の中心軸線と、雄ねじ部８２の中心軸線とは一致している。

モータ１１０の駆動軸１１１には、第２係合部８０の溝部８３に挿入される第１係合部９０（挿入部）が設けられている。第１係合部９０は、直方体状に形成されており、その長手方向の中央部が駆動軸１１１に固定されている。第１係合部９０は、互いに平行な外側面９０ａを備えている。駆動軸１１１の軸線方向における外側面９０ａの厚みは、第２係合部８０の頭部８１の厚みよりも薄くなっている。

第１係合部９０の長手方向の長さは、第２係合部８０における頭部８１の直径と略等しくなっている。第１係合部９０の幅は、第２係合部８０の溝部８３の幅よりも若干狭くなっている。そして、モータ１１０の駆動軸１１１の中心軸線と第２係合部８０の中心軸線とを一致させた状態において、その中心軸線方向に沿って第１係合部９０が溝部８３に挿入される。これにより、第１係合部９０の外側面９０ａと溝部８３の内側面８０ａとが、隙間のある状態で嵌合する。

図２に戻り、第１係合部９０と第２係合部８０とは、駆動軸１１１の軸線方向に相対移動可能であるとともに、互いに回転力を伝達可能となっている。第２係合部８０の雄ねじ部８２は、第２ロッド部６２（ロッド６０）の雌ねじ部６４と噛み合っている。ロッド６０は、スプリング７１によって弁座部２４の方向へ押されている。そして、第２係合部８０は、雄ねじ部８２及び雌ねじ部６４を介してロッド６０と連結されている。このため、第２係合部８０は、ロッド６０により弁座部２４の方向へ引っ張られている。第２係合部８０が弁座部２４の方向へ移動させられると、第２係合部８０の頭部８１が上記張出部５１（第１規制部）に当たって、第２係合部８０の弁座部２４側への移動が規制される。

第２係合部８０と張出部５１との間には、第２係合部８０の軸線方向に作用する力を受け止めるスラストワッシャ７６が設けられている。このため、第２係合部８０が雄ねじ部８２を中心として回転すると、頭部８１とスラストワッシャ７６とが滑らかに摺動する。また、第２係合部８０を弁座部２４の方向へ引っ張る力が、張出部５１及びスラストワッシャ７６によって受け止められる。この第２係合部８０の移動が規制される位置が、第１規制位置に相当する。

弁体４１，ロッド６０，第２係合部８０，駆動軸１１１の各中心軸線は全て一致している。第２係合部８０の雄ねじ部８２とロッド６０の雌ねじ部６４とは、相対回転することにより駆動軸１１１の軸線方向に相対的にねじ送りされる。すなわち、第２係合部８０が第１係合部９０を介して駆動軸１１１により回転させられることにより、第２係合部８０の頭部８１とロッド６０の第２ロッド部６２との距離が変更される。図２は、モータ１１０の駆動軸１１１の回転位置（ステップ数）が基準位置（基準ステップ数）である状態を示している。この状態では、ロッド６０の第２ロッド部６２がシム７５に当たるとともに、第２係合部８０の頭部８１がスラストワッシャ７６に当たっている。そして、第１係合部９０の底部と第２係合部８０の溝部８３の底部との間には、隙間（空間）が形成されている。

次に、図５を参照して、流量調整装置１０において、弁体４１により流路２１の開度を大きくする動作について説明する。ステッピングモータ１１０の駆動軸１１１の駆動は、上記コントローラによって制御される。

駆動軸１１１を図の矢印方向へ回転させることにより、第１係合部９０から第２係合部８０へ回転力が伝達される。スプリング７１の弾性力により第２係合部８０は弁座部２４の方向へ引っ張られており、その移動がスラストワッシャ７６及び張出部５１によって規制されている。また、ロッド６０が駆動軸１１１の回転方向に回転することは、第２シリンダ５０の溝５２に挿入されたピン７２により規制されている。

したがって、第２係合部８０の雄ねじ部８２を回転させることにより、雌ねじ部６４が駆動軸１１１に近付く方向へねじ送りされ、第２係合部８０の頭部８１とロッド６０の第２ロッド部６２とが近付くこととなる。これにより、ロッド６０が図の矢印方向へ移動させられ、それに伴って弁体４１が弁座部２４から離れる方向へ移動する。このため、弁座部２４と弁体４１との距離、すなわち流路２１の開度が調節され、流路２３へ流出する液体の流量が調整される。

ここで、第１係合部９０と第２係合部８０とは駆動軸１１１の軸線方向に相対移動可能となっているため、ロッド６０を軸線方向にねじ送りする際に、その力の反作用が駆動軸１１１に対して軸線方向に作用することを抑制することができる。また、駆動軸１１１の回転位置は、モータ１１０のステップ数に基づいて精密に制御されるため、流路２１の開度を精密に制御することができる。

また、ロッド６０が更に移動させられて、フォトセンサ７４の検出部７４ａによりピン７３が検出された場合には、弁体４１が全開位置に到達したと判断して、駆動軸１１１の回転を停止させる。このとき、ロッド６０の第２ロッド部６２と張出部５１との間には、隙間が形成されている。すなわち、第２ロッド部６２が張出部５１に当たるまでは、ロッド６０を図の矢印方向へ移動させることが可能であるが、検出部７４ａにより弁体４１の全開位置が検出された場合には、それ以上ロッド６０を移動させることを禁止する。このため、ロッド６０が張出部５１に当たることを防止することができ、モータ１１０に過大な負荷が掛かることを抑制することができる。

図６を参照して、流量調整装置１０において、弁体４１により流路２１の開度を小さくする動作について説明する。ステッピングモータ１１０の駆動軸１１１の駆動は、上記コントローラによって制御される。

駆動軸１１１を図の矢印方向（図５の逆方向）へ回転させることにより、第１係合部９０から第２係合部８０へ回転力が伝達される。この場合には、第２係合部８０の雄ねじ部８２を回転させることにより、雌ねじ部６４が弁座部２４に近付く方向へねじ送りされ、第２係合部８０の頭部８１とロッド６０の第２ロッド部６２とが離れることとなる。これにより、ロッド６０が図の矢印方向（図５の逆方向）へ移動させられ、それに伴って弁体４１が弁座部２４に近付く方向へ移動する。このため、弁座部２４と弁体４１との距離、すなわち流路２１の開度が調節され、流路２３へ流出する液体の流量が調整される。

そして、ロッド６０の第２ロッド部６２がシム７５に当たり、シム７５及び第１シリンダ３０によりロッド６０の移動が規制されると、弁体４１は弁座部２４に最も近付いた状態となる。この状態から更に駆動軸１１１を回転させると、第２係合部８０の頭部８１とロッド６０の第２ロッド部６２とが離れる方向へ相対的にねじ送りされる。ここで、第１係合部９０と第２係合部８０とは駆動軸１１１の軸線方向に相対移動可能となっており、ロッド６０の弁座部２４方向への移動は規制されている。このため、駆動軸１１１及び第２係合部８０の回転により、頭部８１がスラストワッシャ７６及び張出部５１から離れる方向、すなわち図の矢印方向へ第２係合部８０が移動させられる。

したがって、ロッド６０の移動が規制され、弁体４１が弁座部２４に最も近付いた状態となっても、第２係合部８０及び駆動軸１１１の回転が規制されない。このため、モータ１１０に過大な負荷が掛かることを抑制することができ、モータ１１０が脱調することを抑制することができる。ここで、第１係合部９０の底部と溝部８３の底部との間には空間が設けられているため、ロッド６０の移動が規制された状態で駆動軸１１１が回転させられたとしても、第２係合部８０をモータ１１０の方向へ十分に逃がすことができる。

なお、図１に示すように、流量調整装置１０からハウジング１２０及びモータ１１０を取り外すことにより、第２係合部８０を露出させることができる。このため、第２係合部８０を手動で容易に回転させることができ、弁体４１の位置を手動で調節することが可能となる。このため、流量調整装置１０のメンテナンス性を向上させることができる。

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。

・第１係合部９０と第２係合部８０とは、駆動軸１１１の軸線方向に相対移動可能となっている。このため、ロッド６０の移動が規制された場合には、第２係合部８０が回転させられることにより、第２係合部８０の頭部８１がロッド６０の第２ロッド部６２から離れる方向、すなわち第２係合部８０の頭部８１が張出部５１から離れる方向へねじ送りされる。したがって、ロッド６０の移動が規制された状態から更にモータ１１０が駆動されたとしても、モータ１１０に過大な負荷が掛かることを抑制することができる。その結果、モータ１１０が脱調することを抑制することができ、弁体４１の位置調節精度が低下することを抑制することができる。また、モータ１１０の損傷等を抑制することができる。

さらに、第１係合部９０と第２係合部８０とは互いに回転力を伝達する一方、第１係合部９０と第２係合部８０とは駆動軸１１１の軸線方向に相対移動可能となっている。このため、ロッド６０を軸線方向にねじ送りする力の反作用や、第２係合部８０の頭部８１を張出部５１から離れる方向にねじ送りする力の反作用が、モータ１１０の駆動軸１１１に対して軸線方向に働くことを抑制することができる。その結果、モータ１１０の回転負荷が増大することを抑制することができ、モータ１１０の耐久性が低下することやモータ１１０の大型化を抑制することができる。

・ロッド６０が第２規制位置よりも弁座部２４側へ移動することを規制する第１シリンダ３０の上面部において、シム７５により第２規制位置が調節される。このため、弁体４１を弁座部２４に最も近づけた状態について、弁座部２４と弁体４１との間隔、すなわち液体の流通状態を精密に制御することができる。さらに、第１シリンダ３０の上面部によりロッド６０の移動が規制された状態において、弁座部２４と弁体４１との間に隙間が設けられているため、弁体４１が弁座部２４に当たることを避けることができる。その結果、弁体４１が弁座部２４に強く押し付けられることや、弁体４１及び弁座部２４からパーティクルが発生すること、弁体４１や弁座部２４が変形や損傷することを効果的に抑制することができる。

・ロッド６０の軸線方向への移動が、第１シリンダ３０及び第２シリンダ５０により案内される。そして、第１シリンダ３０の外部から、挿入口５６を通じてシム７５を挿入することができる。このため、流量調整装置１０を組み立てた後に、シム７５により弁座部２４と弁体４１との間隔を精密に調整することができる。したがって、バルブ本体２０や第１シリンダ３０、ロッド６０等に高い寸法精度を要求する必要がなく、コストを抑制しつつ液体の制御精度を維持することができる。

・駆動軸１１１の軸線方向において、第１係合部９０が備える直方体状の挿入部を、第２係合部８０が備える溝部８３に挿入することができる。そして、第１係合部９０の互いに平行な外側面９０ａと溝部８３の内側面８０ａとが、隙間のある状態で嵌合している。したがって、簡易な構成により、第１係合部９０及び第２係合部８０の機能を実現することができる。

上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。

・上記実施形態では、第１係合部９０に挿入部を設けるとともに、第２係合部８０に溝部８３（凹部）を設けるようにしたが、第１係合部９０に溝部（凹部）を設けるとともに、第２係合部８０に挿入部を設けるようにしてもよい。

・また、第１係合部９０と第２係合部８０とは、モータ１１０の駆動軸１１１の軸線方向に相対移動可能であるとともに、互いに回転力を伝達可能なものであれば、それらの形状を任意に変更することができる。

・上記実施形態では、第２係合部８０に雄ねじ部８２を設けるとともに、ロッド６０に雌ねじ部６４を設けるようにしたが、第２係合部８０に雌ねじ部を設けるとともに、ロッド６０に雄ねじ部を設けるようにしてもよい。

・弁体４１を弁座部２４に最も近付けた状態において、弁体４１が弁座部２４に接触する構成を採用することもできる。こうした構成であっても、第２係合部８０をモータ１１０の方向へ逃がすことにより、弁体４１が弁座部２４に強く押し付けられることや、モータ１１０に過大な負荷が掛かることを抑制することができる。

・スプリング７１に限らず、ゴム材料等の弾性部材、磁石による反発力を利用する構成等を採用してもよい。

・ステッピングモータ１１０以外のモータ、例えばサーボモータやＤＣモータを採用することもできる。

・流量調整装置１０に限らず、流体の圧力を調整する圧力調整装置として具体化することもできる。また、流体として、液体に限らず、気体を用いることもできる。

１０…流量調整装置、２０…バルブ本体、２１，２３…流路、２２…弁室、２４…弁座部、３０…第１シリンダ、４１…弁体、５０…第２シリンダ、５１…張出部、６０…ロッド、６４…雌ねじ部、８０…第２係合部、８２…雄ねじ部、９０…第１係合部、１１０…ステッピングモータ、１１１…駆動軸。

Claims (5)

1. 駆動軸を有するモータと、
   前記駆動軸に設けられた第１係合部と、
   前記駆動軸の軸線方向に沿って前記第１係合部に対して相対的に移動し、前記第１係合部から回転力を受ける第２係合部と、
   流体の流路及び弁座部が設けられたバルブ本体と、
   前記弁座部に対向して設けられ前記流路の開度を調節する弁体と、
   前記弁体に連結されるとともに、前記軸線方向の移動が許容され、前記軸線回りの回転が規制された移動部材と、
   前記弁体を前記弁座部に近付ける方向へ前記移動部材に力を作用させる弾性部材と、
   前記第２係合部が第１規制位置よりも前記弁座部側へ移動することを規制する第１規制部と、
   前記移動部材が第２規制位置よりも前記弁座部側へ移動することを規制する第２規制部と、
   を備え、
   前記第２係合部及び前記移動部材は、相互に螺合されていることによって、相対的な回転で前記移動部材と前記第２係合部とを前記軸線方向に沿って相対的に移動させることを特徴とする流体制御装置。
2. 前記第２規制部には、前記第２規制位置を調節するスペーサが設けられており、
   前記第２規制部により前記移動部材の移動が規制された状態において、前記弁座部と前記弁体との間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体制御装置。
3. 前記移動部材の前記軸線方向への移動を案内するシリンダを備え、
   前記シリンダには、外部から前記スペーサを挿入可能とする挿入口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の流体制御装置。
4. 前記第１係合部及び前記第２係合部の一方は直方体状の挿入部を備えており、他方は前記挿入部を前記軸線方向に挿入可能な凹部を備えており、前記挿入部の互いに平行な外側面と前記凹部の内側面とが隙間のある状態で嵌合していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体制御装置。
5. 前記モータは、パルス電力に同期して回転するステッピングモータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体制御装置。

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