JP6933369B2 - アクチュエータ、バルブ、および流体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置等の流体管路に使用されるアクチュエータ、バルブ、および流体制御装置に関する。

てこの原理を利用した柔軟性のある付勢部材により力を倍力する倍力機構を備えたバルブが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第６０５９２５９号明細書

しかし、特許文献１に開示された倍力機構では、付勢部材に歪が発生してしまうため、耐久性が悪く、開閉回数が多いバルブでは使用することができなかった。

そこで本発明は、耐久性に優れた倍力機構を有するアクチュエータ、バルブ、および流体制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明の一態様であるアクチュエータは、ケーシングと、前記ケーシング内に往復動可能に設けられた往復動部材と、前記ケーシング内に設けられ、前記往復動部材を駆動させる駆動手段と、前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を倍力させる第１倍力部と、前記第１倍力部により倍力された力を伝達する第１伝達部と、前記第１伝達部からの力により移動する移動部材と、を備え、前記第１倍力部は、前記往復動部材の周方向に配置された複数の第１レバーを有し、前記第１伝達部は、前記複数の第１レバーに対応して設けられた複数の第１伝達部材を有し、各第１レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第１レバーの回動の中心となる支点部と、前記第１伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、各第１伝達部材は、各第１レバーの作用点部に対し線接触する第１接触部を有する。

また、前記第１伝達部により伝達される力を倍力する第２倍力部と、前記第２倍力部により倍力された力を前記移動部材に伝達する第２伝達部と、をさらに備え、前記第２倍力部は、前記第１伝達部材に対応して設けられた複数の第２レバーを有し、前記第２伝達部は、前記複数の第２レバーに対応して設けられた複数の第２伝達部材を有し、各第２レバーは、各第１伝達部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第２レバーの回動の中心となる支点部と、前記第２伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、各第１伝達部材は、各第２レバーの力点部に対し線接触する第２接触部を有し、各第２伝達部材は、各第２レバーの作用点部に対し線接触する第３接触部を有してもよい。

また、本発明の一態様であるバルブは、 流体通路が形成されたボディと、前記流体通路を開閉する弁体と、前記ボディに接続されるケーシングと、前記ケーシング内に往復動可能に設けられた往復動部材と、前記ケーシング内に設けられ、前記往復動部材を駆動させる駆動手段と、前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を倍力させる第１倍力部と、前記第１倍力部により倍力された力を伝達する第１伝達部と、前記弁体により前記流体通路を開閉させるために、前記ボディに対し近接および離間移動可能に設けられ、前記第１伝達部からの力により移動する移動部材と、を備え、前記第１倍力部は、前記往復動部材の周方向に配置された複数の第１レバーを有し、前記第１伝達部は、前記複数の第１レバーに対応して設けられた複数の第１伝達部材を有し、各第１レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第１レバーの回動の中心となる支点部と、前記第１伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、各第１伝達部材は、各第１レバーの作用点部に対し線接触する第１接触部を有する。

また、前記第１伝達部により伝達される力を倍力する第２倍力部と、前記第２倍力部により倍力された力を前記移動部材に伝達する第２伝達部と、をさらに備え、前記第２倍力部は、前記第１伝達部材に対応して設けられた複数の第２レバーを有し、前記第２伝達部は、前記複数の第２レバーに対応して設けられた複数の第２伝達部材を有し、各第２レバーは、各第１伝達部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第２レバーの回動の中心となる支点部と、前記第２伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、各第１伝達部材は、各第２レバーの力点部に対し線接触する第２接触部を有し、各第２伝達部材は、各第２レバーの作用点部に対し線接触する第３接触部を有してもよい。

また、本発明の一態様である流体制御装置は、複数の流体制御機器により構成される流体制御装置であって、前記複数の流体制御機器の少なくとも一つは、上記のバルブである。

本発明によれば、耐久性に優れた倍力機構を有するアクチュエータ、バルブ、および流体制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る閉状態にあるバルブの縦断面図である。 倍力機構付近の断面斜視図である。 倍力機構と移動部とを組み合わせた状態の斜視図である。 倍力機構および移動部の分解斜視図である。 （ａ）は、第１レバーの側面図であり、（ｂ）は、第１伝達部材の側面図であり、（ｃ）は、第２伝達部材の側面図である。 （ａ）は、バルブが閉状態における倍力機構および移動部の平面図であり、図６（ｂ）は、（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である （ａ）は、バルブが開状態における倍力機構および移動部の平面図であり、図７（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 半導体製造装置の概略図を示す。

本発明の一実施形態によるアクチュエータ、バルブ、および流体制御装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態における閉状態にあるバルブ１の縦断面図である。図１に示すように、バルブ１は、ダイヤフラムバルブであり、流体制御装置５５（図８）の複数の流体制御機器により構成されるガスライン（例えば、ガスラインの最も上流側）で使用されるバルブである。

バルブ１は、ボディ部２と、アクチュエータ３とを備える。なお、以下の説明において、バルブ１の、アクチュエータ３を上側、ボディ部２側を下側として説明する。

ボディ部２は、ボディ５と、ダイヤフラム１１とを有する。

ボディ５には、円柱状の弁室５ａと、弁室５ａに連通する流入路５ｂおよび流出路５ｃとが形成されている。ボディ５の流入路５ｂと弁室５ａとが連通する箇所の周縁（流入路５ｂの開口部）には、ケーシング１０に向かって突出する円環状の弁座５Ｄが設けられている。弁座５Ｄは、ボディ５と同じ金属材料により構成される。また、ボディ５は、上方に延びるように設けられ、円筒状をなし、内周部に雌ねじ部が形成された円筒部５Ｅを有する。

ダイヤフラム１１は、複数枚のダイヤフラムにより構成され、弁室５ａに配置されている。ダイヤフラム１１は、環状の押さえアダプタ１２により、その外周縁部が狭圧され、ボディ５に対し保持されている。弁体であるダイヤフラム１１は、略球殻状をなし、上に凸の略円弧状が自然状態となっている。ダイヤフラム１１が弁座５Ｄに対し当接および離間することによって、流入路５ｂと流出路５ｃとの間の連通または遮断が行われる。バルブ１が閉状態にあるときには、ダイヤフラム１１が弁座５Ｄに当接し、流入路５ｂと流出路５ｃとが遮断される。バルブ１が開状態にあるときには、ダイヤフラム１１が弁座５Ｄから離間し、流入路５ｂと流出路５ｃとが連通する。

アクチュエータ３は、ケーシング１０と、押さえアダプタ１２と、ダイヤフラム押さえ１３と、ロッド１４と、移動部１５と、駆動部２０と、第１〜第４Ｏリング４Ａ〜４Ｄとを有する。

ケーシング１０は、ボンネット１６と、中間ケーシング１７と、アクチュエータキャップ１８と、支持リング１９とを備える。

ボンネット１６は、略円筒状をなし、その下端部の外周の雄ねじ部がボディ５の円筒部５Ｅの雌ねじ部に対し螺合されることにより、ボディ５に対し固定されている。ボンネット１６の上端部の内周には、雌ねじ部が形成されている。

中間ケーシング１７は、略円筒状をなし、上側部１７Ａと、下側部１７Ｂとを有する。上側部１７Ａには、貫通孔１７ｃが形成され、下側部１７Ｂには、貫通孔１７ｃよりも内径が大きい収容孔１７ｄが形成されている。下側部１７Ｂの外周には、外方へ突出する突出部１７Ｅが設けられている。下側部１７Ｂの外周面であって突出部１７Ｅの上下には、それぞれ雄ねじ部が形成されている。突出部１７Ｅの下側の雄ねじ部が、ボンネット１６の上端部の雌ねじ部に螺合することにより、中間ケーシング１７がボンネット１６に対し固定されている。下側部１７Ｂの下端は、環状の下面１７Ｆを有し、下面１７Ｆの内径側は、後述の支持リング１９の内周面よりも内側に位置するように構成されている。上側部１７Ａの外周には、駆動流体が後述の流体導入室２１ｄから漏れるのを防止する第１Ｏリング４Ａが設けられている。

アクチュエータキャップ１８は、略円筒状をなし、その下端部の内周に設けられた雌ねじ部を中間ケーシング１７の突出部１７Ｅの上側の雄ねじ部に螺合させることにより、中間ケーシング１７に対し固定されている。アクチュエータキャップ１８には、駆動流体が流入する流体流入路１８ａが形成され、流体流入路１８ａの上端部には、図示せぬ管継手を螺合するための被螺合部１８ｂが形成されている。

支持リング１９は、円筒状をなし、ボンネット１６の内周に設けられた段差部１６Ａ上に配置されている。支持リング１９の上端は、中間ケーシング１７の下面１７Ｆに当接し、支持リング１９の下端は、ボンネット１６の内周に設けれた段差部１６Ａに当接している。これにより、支持リング１９は、ボンネット１６に対し上下動不能である。また、支持リング１９の内周には、内方に突出する突出部１９Ａが設けられている。

ダイヤフラム押さえ１３は、ダイヤフラム１１の上側に設けられ、押さえアダプタ１２により上下方向に移動可能に支持され、ダイヤフラム１１の中央部を押圧可能である。

ロッド１４は、ダイヤフラム押さえ１３の上側に設けられ、押さえアダプタ１２により上下方向に移動可能に支持され、ダイヤフラム押さえ１３を押圧可能である。

移動部１５は、ボンネット１６の下端部に、上下方向に移動可能に支持されている。移動部１５の詳細な構成は後述する。

駆動部２０は、ピストン２１と、ばね受け部材２２と、２本のコイルばね２３と、倍力機構３０とにより構成される。駆動部２０は、空圧駆動式の駆動部である。なお、ピストン２１と２本のコイルばね２３とは駆動手段に相当し、ばね受け部材２２は往復動部材に相当する。

ピストン２１は、略円板状をなす基部２１Ａと、基部２１Ａの中央部から上側に延びる第１上延出部２１Ｂと、基部２１Ａの中央部から下側に延びる第１下延出部２１Ｃとを備える。

基部２１Ａは、アクチュエータキャップ１８内において、中間ケーシング１７の上側部１７Ａの上側に位置している。基部２１Ａの外周縁には、第２Ｏリング４Ｂが設けられている。第２Ｏリング４Ｂにより、基部２１Ａの上下方向への移動時における基部２１Ａの径方向の移動が抑制される。基部２１Ａの下面と中間ケーシング１７の上側部１７Ａの上面とにより、流体導入室２１ｄが形成される。第２Ｏリング４Ｂは、駆動流体が流体導入室２１ｄから漏れるのを防止する。

第１上延出部２１Ｂの上側部は、流体流入路１８ａ内に挿入されている。第３Ｏリング４Ｃにより、第１上延出部２１Ｂの上下方向への移動時における第１上延出部２１Ｂの径方向の移動が抑制される。また、第３Ｏリング４Ｃは、駆動流体が外部に漏れるのを防止する。ピストン２１には、第１上延出部２１Ｂの上端から基部２１Ａの下面に延び、流体導入室２１ｄに連通する流体導入路２１ｅが形成されている。

第１下延出部２１Ｃは、貫通孔１７ｃを貫通しており、第４Ｏリング４Ｄにより、第１下延出部２１Ｃの上下方向への移動時における第１下延出部２１Ｃの径方向の移動が抑制される。第４Ｏリング４Ｄは、駆動流体が流体導入室２１ｄから漏れるのを防止する。第１下延出部２１Ｃの下端部の外周には雄ねじ部が形成されている。

ばね受け部材２２は、ピストン２１の下側に位置し、ばね受け部２２Ａと、第２上延出部２２Ｂと、第２下延出部２２Ｃとを備える。ばね受け部材２２は、ピストン２１と共にケーシング１０内を上下方向に往復動可能に設けられている。

ばね受け部２２Ａは、円板状の本体部２２Ｄと、本体部２２Ｄの上面から上側に突出する円板状の上突出部２２Ｅと、本体部２２Ｄの下面から下側に突出する円板状の下突出部２２Ｆとを有する。本体部２２Ｄは、中間ケーシング１７内に位置し、本体部２２Ｄの直径は、中間ケーシング１７の収容孔１７ｄの内径よりも小さく構成されている。

第２上延出部２２Ｂは、有底円筒状をなし、上突出部２２Ｅの中央部から上側に延びるように設けられている。第２上延出部２２Ｂの内周面には雌ねじ部が形成され、第１下延出部２１Ｃの雄ねじ部に螺合されている。これにより、ピストン２１と、ばね受け部材２２とは一体的に構成される。

第２下延出部２２Ｃは、正六角柱状をなし、下突出部２２Ｆの中央部から下側に延びるように設けられている。第２下延出部２２Ｃの下端は、後述の移動部１５の凹部１５ｍ内に位置するように構成されている。

２本のコイルばね２３は、中間ケーシング１７の収容孔１７ｄ内において、上側部１７Ａの下面と、ばね受け部２２Ａの本体部２２Ｄおよび上突出部２２Ｅの上面との間に配置されている。２本のコイルばね２３は、ばね受け部材２２を常に下側に付勢し、これにより、ピストン２１も常に下側に付勢されている。

次に、倍力機構３０および移動部１５について説明する。

図２は、倍力機構３０付近の断面斜視図である。図３は、倍力機構３０と移動部１５とを組み合わせた状態の斜視図である。図４は、倍力機構３０および移動部１５の分解斜視図である。図５（ａ）は、第１レバー３４（第２レバー３８）の側面図であり、図５（ｂ）は、第１伝達部材３７の側面図であり、図５（ｃ）は、第２伝達部材１５Ａの側面図である。

倍力機構３０は、第１倍力部３１と、第１伝達部３２と、第２倍力部３３とを有する。図３に示すように、移動部１５の上に、第２倍力部３３、第１伝達部３２、および第１倍力部３１がこの順で積層されている。

第１倍力部３１は、６つの第１レバー３４と、第１支持部材３５とを有する。

６つの第１レバー３４は、それぞれ独立して同形状をなし、第２下延出部２２Ｃの周囲にアクチュエータ３の円周方向に沿って等間隔に配置されている。各第１レバー３４は、金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、後述のバルブ１の開閉動作時に変形しない（歪まない）硬さを有している。すなわち、各第１レバー３４は、バルブ１の開閉動作に対し剛体として機能する。

各第１レバー３４は、内側部３４Ａと、外側部３４Ｂとを有し、外側部３４Ｂから内側部３４Ａに向かって先細る形状をなしている。外側部３４Ｂは、内側部３４Ａに対し、上側に屈曲するように接続されている。

図５（ａ）に示すように、第１レバー３４は、上面３４Ｃおよび下面３４Ｄを有している。上面３４Ｃおよび下面３４Ｄの内側部３４Ａおよび外側部３４Ｂを構成する部分は、それぞれ平面状をなしている。

各第１レバー３４の外端部３４Ｅおよび内端部３４Ｆは、アクチュエータ３の軸を中心とする円の接線方向に平行をなすように延びている。そして、図２に示すように、各第１レバー３４は、その外端部３４Ｅが、中間ケーシング１７の下面１７Ｆに線接触し、内端部３４Ｆが、第２下延出部２２Ｃの正六角柱の各面に対向して下突出部２２Ｆの下面２２Ｇに線接触している。

第１支持部材３５は、ゴム等の柔軟性を有する弾性材料により構成され、平面視で略六角環状をなし、挿入孔３５ａが形成されている。第１支持部材３５の略六角形の各辺の部分に、各第１レバー３４の内側部３４Ａが接着剤等により接着されている。これにより、６つの第１レバー３４と第１支持部材３５とが一体化されている。

第１支持部材３５の略六角形状の挿入孔３５ａに正六角柱状の第２下延出部２２Ｃが挿入される。挿入孔３５ａは、第２下延出部２２Ｃの外形よりもわずかに大きい寸法を有するので、第１倍力部３１の第２下延出部２２Ｃに対する回転が抑制される。

第１伝達部３２は、第１倍力部３１の下側に位置し、リング部材３６と、６つの第１伝達部材３７とを有する。６つの第１伝達部材３７は、第１伝達部に相当する。

リング部材３６は、例えば金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、環状をなし、正六角形状の挿入孔３６ａが形成されている。リング部材３６の外周面３６Ｂは、下側に向かってテーパ状をなしている。

リング部材３６の正六角形状の挿入孔３６ａに、正六角柱状の第２下延出部２２Ｃが挿入される。挿入孔３６ａは、第２下延出部２２Ｃの外形よりもわずかに大きい寸法を有するので、リング部材３６の第２下延出部２２Ｃに対する回転が抑制される。

各第１伝達部材３７は、例えば金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等の板材により構成され、バルブ１の開閉動作時に変形しない（歪まない）硬さを有し、それぞれ独立して同形状をなしている。図５（ｂ）に示すように、各第１伝達部材３７は、上面３７Ａと、下面３７Ｂとを有する。図４に示すように、各第１伝達部材３７は、第２下延出部２２Ｃの周囲にアクチュエータ３の円周方向に沿って等間隔に配置され、各第１伝達部材３７の上面３７Ａが、リング部材３６の外周面３６Ｂに接着剤、ロウ付けまたは溶接により接合されている。これにより、各第１伝達部材３７は、アクチュエータ３の軸方向に対して傾斜し、上端部３７Ｃが下端部３７Ｄよりも径方向の外側に位置している。

また、各第１伝達部材３７の上端部３７Ｃおよび下端部３７Ｄは、アクチュエータ３の軸を中心とする円の接線方向に平行をなすように延びている。そして、図２に示すように、各第１伝達部材３７は、その上端部３７Ｃは、各第１レバー３４の外側部３４Ｂ側の下面３４Ｄに線接触し、下端部３７Ｄは、第２下延出部２２Ｃの正六角柱の各面に対向している。また、各第１伝達部材３７は、上端部３７Ｃから下端部３７Ｄに向かうにつれて先細るように構成されている。各第１伝達部材３７の上端部３７Ｃは、第１接触部に相当する。

第２倍力部３３は、第１伝達部３２の下側に位置し、６つの第２レバー３８と、第２支持部材３９とを有する。６つの第２レバー３８および第２支持部材３９は、それぞれ６つの第１レバー３４および第１支持部材３５と同様の構成・形状を有する。

すなわち、各第２レバー３８は、金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、後述のバルブ１の開閉動作時に変形しない（歪まない）硬さを有し、内側部３８Ａと、外側部３８Ｂとを有する。各第２レバー３８の外端部３８Ｅおよび内端部３８Ｆは、アクチュエータ３の軸を中心とする円の接線方向に平行をなすように延びている。また、図５（ａ）に示すように、第２レバー３８は、上面３８Ｃおよび下面３８Ｄを有し、上面３８Ｃおよび下面３８Ｄの内側部３８Ａおよび外側部３８Ｂを構成する部分は、それぞれ平面状をなしている。

そして、図２に示すように、各第２レバー３８は、その外端部３８Ｅが、支持リング１９の突出部１９Ａの下面１９Ｂと線接触し、内端部３８Ｆの上面３８Ｃには、各第１伝達部材３７の下端部３７Ｄが線接触している。各第１伝達部材３７の下端部３７Ｄは、第２接触部に相当する。

第２支持部材３９は、ゴム等の柔軟性を有する弾性材料により構成され、平面視で略六角環状をなし、挿入孔３９ａが形成されている。第２支持部材３９の略六角形の各辺の部分に、各第２レバー３８の内側部３８Ａが接着剤等により接着されている。これにより、６つの第２レバー３８と第２支持部材３９とが一体化されている。

第２支持部材３９の略六角形状の挿入孔３９ａに正六角柱状の第２下延出部２２Ｃが挿入される。挿入孔３９ａは、第２下延出部２２Ｃの外形よりもわずかに大きい寸法を有するので、第２倍力部３３の第２下延出部２２Ｃに対する回転が抑制される。

移動部１５は、６つの第２伝達部材１５Ａと、移動部材１５Ｂとを有する。６つの第２伝達部材１５Ａは、第２伝達部に相当する。

６つの第２伝達部材１５Ａは、６つの第１レバー３４と寸法が小さい以外は、同様の構成・形状を有する。

すなわち、各第２伝達部材１５Ａは、金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、後述のバルブ１の開閉動作時に変形しない（歪まない）硬さを有し、内側部１５Ｃと、外側部１５Ｄとを有する。各第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇおよび内端部１５Ｈは、アクチュエータ３の軸を中心とする円の接線方向に平行をなすように延びている。また、図５（ｃ）に示すように、第２伝達部材１５Ａは、上面１５Ｅおよび下面１５Ｆを有し、上面１５Ｅおよび下面１５Ｆの内側部１５Ｃおよび外側部１５Ｄを構成する部分は、それぞれ平面状をなしている。

そして、図２に示すように、各第２伝達部材１５Ａは、その外端部１５Ｇが、各第２レバー３８の内側部３８Ａ側の下面３８Ｄに線接触し、内端部１５Ｈは、第２下延出部２２Ｃの正六角柱の各面に対向している。各第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇは、第３接触部に相当する。

移動部材１５Ｂは、金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、円柱基部１５Ｊと、突出部１５Ｋとを有する。

円柱基部１５Ｊは、その下面がロッド１４を押圧可能である。突出部１５Ｋは、円柱基部１５Ｊの上面の外周縁に、上方および径方向の外方に突出するように設けられている。突出部１５Ｋは環状をなしており、突出部１５Ｋにより、凹部１５ｍが形成されている。突出部１５Ｋの上面１５Ｎには、６つの第２伝達部材１５Ａが、アクチュエータ３の円周方向に沿って等間隔となるように、接着剤、ロウ付け、溶接等により固定されている。

次に、バルブ１の開閉動作について説明する。

図６（ａ）は、バルブ１が閉状態における倍力機構３０および移動部１５の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図７（ａ）は、バルブ１が開状態における倍力機構３０および移動部１５の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。なお、図６、７では、第１支持部材３５および第２支持部材３９の図示を省略している。

図１に示すように、バルブ１が閉状態にある場合には、流体導入室２１ｄに駆動流体は流入しておらず、ばね受け部材２２は、２本のコイルばね２３により下方に付勢されて、最下端に位置している。バルブ１が図７に示す開状態から図６に示す閉状態になるときには、各第１レバー３４の内端部３４Ｆが下突出部２２Ｆの下面２２Ｇに押されて、各第１レバー３４は、中間ケーシング１７の下面１７Ｆに当接する外端部３４Ｅを中心に回動する。これにより、各第１レバー３４に下方から当接する各第１伝達部材３７の上端部３７Ｃが下方に押されて、リング部材３６および各第１伝達部材３７が下方に移動する。

各第１伝達部材３７が下方に移動されていることにより、各第２レバー３８の内端部３８Ｆが、各第１伝達部材３７の下端部３７Ｄに押されて、各第２レバー３８は、支持リング１９の突出部１９Ａの下面１９Ｂに当接する外端部３８Ｅを中心に回動する。これにより、第２レバー３８に下方から当接する各第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇが下方に押されて、移動部１５の移動部材１５Ｂが下方に移動する。

移動部材１５Ｂがロッド１４を下方に押圧し、ロッド１４がダイヤフラム押さえ１３を下方に押圧することにより、ダイヤフラム１１が押圧されて、弁座５Ｄに当接し、流入路５ｂと流出路５ｃとの連通が遮断されている。なお、第１支持部材３５および第２支持部材３９は、弾性材料により構成されているので、各第１レバー３４および各第２レバー３８の回動によって、第１支持部材３５および第２支持部材３９の外周部と内周部の直径が伸縮するように変形する。

本実施形態では、２本のコイルばね２３が、ばね受け部材２２のばね受け部２２Ａを押す力（駆動力）は、倍力機構３０により倍力されて、移動部１５を押圧するように構成されている。すなわち、第１レバー３４の外端部３４Ｅの中間ケーシング１７の下面１７Ｆに対する当接部Ａ１を支点、第１レバー３４の内端部３４Ｆの下突出部２２Ｆの下面２２Ｇに対する当接部Ｂ１を力点、第１レバー３４の外側部３４Ｂの第１伝達部材３７の上端部３７Ｃに対する当接部Ｃ１を作用点として、てこの原理により力が倍力されて、第１伝達部材３７に伝達される。このように、第１レバー３４の内端部３４Ｆは力点部、外端部３４Ｅは支点部、第１レバー３４の外側部３４Ｂの第１伝達部材３７の上端部３７Ｃに対して当接する部分は作用点部に相当する。

さらに、第２レバー３８の外端部３８Ｅの支持リング１９の突出部１９Ａの下面１９Ｂに対する当接部Ａ２を支点、第２レバー３８の内端部３８Ｆの第１伝達部材３７の下端部３７Ｄに対する当接部Ｂ２を力点、第２レバー３８の内側部３８Ａの第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇに対する当接部Ｃ２を作用点として、てこの原理により力が倍力されて、移動部１５に伝達される。なお、第２レバー３８の内端部３８Ｆは力点部、外端部３８Ｅは支点部、第２レバー３８の内側部３８Ａの第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇに対して当接する部分は作用点部に相当する。

このようにして、２本のコイルばね２３の付勢力は、倍力機構３０により倍力されて、移動部１５を押圧するように構成される。これにより、２本のコイルばね２３の付勢力が小さくても、流入路５ｂを流れる流体の圧力に抗して、ダイヤフラム１１を押圧して、流入路５ｂと流出路５ｃとの連通を遮断することができる。

また、駆動流体を、流体流入路１８ａおよび流体導入路２１ｅを介して、流体導入室２１ｄに導入することにより、ピストン２１およびばね受け部材２２に対し空気圧による上向きの力が働く。この力を、２本のコイルばね２３の付勢力よりも大きくすることにより、ピストン２１およびばね受け部材２２は上側に移動する。これにより、移動部材１５Ｂを押す力がなくなるので、ダイヤフラム１１が流入路５ｂを流れる流体の圧力およびダイヤフラム１１の復元力により押し上げられ、弁座５Ｄから離間し、弁が開かれる。

この時、ダイヤフラム１１が押し上げられることによって、ダイヤフラム押さえ１３およびロッド１４が押し上げられ、移動部１５も押し上げられる。これにより、図７に示すように、第２レバー３８が第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇにより上方に押されて、第２レバー３８は、その外端部３８Ｅを中心に回動して、内端部３８Ｆが押し上げられる。その結果、第２レバー３８の内端部３８Ｆにより、第１伝達部材３７の下端部３７Ｄが上方に押され、第１伝達部材３７の上端部３７Ｃにより、第１レバー３４が上方に押されて、第１レバー３７は、その外端部３４Ｅを中心に回動して、内端部３４Ｆが押し上げられる。

なお、弁を開けるために必要な空気圧は、２本のコイルばね２３の付勢力よりもわずかに大きければ十分であり、２本のコイルばね２３の付勢力は倍力機構３０により、小さくできるものであるから、弁を開けるために必要な空気圧は小さくてよい。

以上のように、本実施形態のアクチュエータ３を備えるバルブ１によれば、第１倍力部３１は、複数の第１レバー３４を有し、第１伝達部に相当する複数の第１伝達部材３７が、複数の第１レバー３４に対応して設けられている。各第１レバー３４は、ばね受け部材２２からの力を受ける力点部（内端部３４Ｆ）と、中間ケーシング１７の下面１７Ｆに当接して各第１レバー３４の回動の中心となる支点部（外端部３４Ｅ）と、第１伝達部材３７へ力を伝える作用点部（外側部３４Ｂの第１伝達部材３７の上端部３７Ｃに対して当接する部分）とを有し、各第１伝達部材３７は、各第１レバー３４の作用点部に対し線接触する第１接触部（上端部３７Ｃ）を有する。

かかる構成により、各第１伝達部材３７は、各第１レバー３４に対し、点ではなく線で接触するので、各第１レバー３４および各第１伝達部材３７の互いに接触する部分において力が集中するのを防止することができる。このため、アクチュエータ３およびバルブ１の要求開閉回数が例えば１０００万回以上であったとしても、当該要求を満たす耐久性に優れたアクチュエータ３およびバルブ１を提供することができる。

また、本実施形態のアクチュエータ３を備えるバルブ１によれば、第２倍力部３３は、第１伝達部材３７に対応して設けられた複数の第２レバー３８を有し、第２伝達部に相当する複数の第２伝達部材１５Ａは、複数の第２レバー３８に対応して設けられている。各第２レバー３８は、第１伝達部材３７からの力を受ける力点部（内端部３８Ｆ）と、支持リング１９の突出部１９Ａの下面１９Ｂに当接して各第２レバー３８の回動の中心となる支点部（外端部３８Ｅ）と、第２伝達部材１５Ａへ力を伝える作用点部（内側部３８Ａの第２伝達部材１５Ａの外端部１５Ｇに対して当接する部分）とを有し、各第１伝達部材３７は、各第２レバー３８の力点部に対し線接触する第２接触部（下端部３７Ｄ）を有し、各第２伝達部材１５Ａは、各第２レバー３８の作用点部に対し線接触する第３接触部（外端部１５Ｇ）を有する。

かかる構成により、各第１伝達部材３７は、各第２レバー３８に対し、点ではなく線で接触するので、各第２レバー３８および各第１伝達部材３７の互いに接触する部分において力が集中するのを防止することができる。同様に、各第２伝達部材１５Ａは、各第２レバー３８に対し、点ではなく線で接触するので、各第２レバー３８および各第２伝達部材１５Ａの互いに接触する部分において力が集中するのを防止することができる。このため、アクチュエータ３およびバルブ１の要求開閉回数が例えば１０００万回以上であったとしても、当該要求を満たす耐久性に優れたアクチュエータ３およびバルブ１を提供することができる。

次に、上記で説明したバルブ１が使用される流体制御装置５５および流体制御装置５５を備える半導体製造装置６０について説明する。

図８は、半導体製造装置６０の概略図である。半導体製造装置６０は、例えば、ＣＶＤ装置であり、流体制御装置５５を有するガス供給手段５０と、真空チャンバ７０と、排気手段８０とを有し、ウェハ上に不動態膜（酸化膜）を形成する装置である。

ガス供給手段５０は、ガス供給源５１と、圧力計５２と、流体制御装置５５とを備える。流体制御装置５５は、複数の流体制御機器により構成される複数のガスラインを有し、流体制御機器として、開閉弁５３、５４と、ＭＦＣ１〜４（マスフローコントローラ）とを備える。ガス供給手段５０と真空チャンバ７０との間には、開閉弁６１が設けられている。真空チャンバ７０は、ウェハ７２を載置するための載置台７１と、ウェハ７２上に薄膜を形成するための電極７３とを備える。真空チャンバ７０には、商用電源６２が接続されている。排気手段８０は、排気配管８１と、開閉弁８２と、集塵機８３とを備える。

ウェハ７２上に薄膜を形成する時には、開閉弁５３、５４の開閉、ＭＦＣ１〜４、および開閉弁６１の開閉により、真空チャンバ７０へのガスの供給が制御される。また、ウェハ７２上に薄膜を形成した際に発生する副生成物たる粉粒体を除去する時には、開閉弁８２が開状態とされ、排気配管８１を介して集塵機８３により粉粒体が除去される。

そして、開閉弁５３、５４、６１、８２に対して、本実施形態におけるバルブ１を適用することができる。上記のように、バルブ１は耐久性に優れているので、耐久性に優れた流体制御装置５５を提供することができる。

なお、半導体製造装置６０がＣＶＤ装置の場合について説明したが、スパッタリング装置またはエッチング装置であっても良い。エッチング装置（ドライエッチング装置）は、処理室、ガス供給手段（流体制御装置）、排気手段から構成され、反応性の気体による腐食作用によって、材料表面等を加工する装置である。スパッタリング装置は、ターゲット、真空チャンバ、ガス供給手段（流体制御装置）、排気手段から構成され、材料表面を成膜する装置である。

なお、本実施形態は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、上記の実施形態における倍力機構３０は、第１倍力部３１と、第１伝達部３２と、第２倍力部３３とを備えていたが、第１倍力部３１および第１伝達部３２のみにより、または、第１倍力部３１のみにより構成されていてもよい。倍力機構３０が、第１倍力部３１および第１伝達部３２のみで構成されている場合は、各第１伝達部材３７の下端部３７Ｄが、各第２伝達部材１５Ａの内側部１５Ｃを押圧してもよいし、移動部１５に６つの第２伝達部材１５Ａを設けず、各第１伝達部材３７の下端部３７Ｄが、移動部材１５Ｂの突出部１５Ｋを押圧してもよい。

また、第１倍力部３１は、６つの第１レバー３４を有していたが、２つ以上であればよく、第１伝達部材３７、第２レバー３８、および第２伝達部材１５Ａは、第１レバー３４と同数であればよい。

また、付勢手段は２本のコイルばね２３であったが、皿ばねであってもよい。また、２本のコイルばね２３は、ピストン２１の下側に設けてばね受け部材２２を付勢するように構成したが、ピストン２１の上側に設けてピストン２１の上側から付勢するように構成してもよい。

また、上記の実施形態では、駆動手段は、ピストン２１および２本のコイルばね２３により構成したが、他の構成であってもよい。また、上記の実施形態では、アクチュエータ３は、押さえアダプタ１２、ダイヤフラム押さえ１３、およびロッド１４を備える構成としたが、これらを備えなくてもよい。また、弁座５Ｄは、ボディ５と同じ金属材料により構成したが、樹脂からなる環状のシートを埋め込んで弁座を構成してもよい。

１：バルブ、 ５：ボディ、 ５ｂ：流入路、 ５ｃ：流出路、 ３：アクチュエータ、 １０：ケーシング、 １１：ダイヤフラム、 １５：移動部、 １５Ａ：第２伝達部材、 １５Ｂ：移動部材、 １６：ボンネット、 １７：中間ケーシング、 １８：アクチュエータキャップ、 １９：支持リング、 ２０：駆動部、 ２１：ピストン、 ２２：ばね受け部材、 ２３：コイルばね、 ３１：第１倍力部、 ３２：第１伝達部、 ３３：第２倍力部、 ３４：第１レバー、 ３７：第１伝達部材、 ３８：第２レバー、 ５５：流体制御装置

Claims (8)

1. ケーシングと、
   前記ケーシング内に往復動可能に設けられた往復動部材と、
   前記ケーシング内に設けられ、前記往復動部材を駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を増幅させる倍力機構と、
   前記倍力機構により増幅された力を受けて移動する移動部材と、を備え、
   前記倍力機構は、前記移動部材の周方向に配置され、前記駆動力を増幅するときに変形しない複数のレバーを有し、
   各レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各レバーの回動の中心となる支点部と、前記移動部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   前記倍力機構は、前記複数のレバーを保持するリテーナを備える、アクチュエータ。
2. ケーシングと、
   前記ケーシング内に往復動可能に設けられた往復動部材と、
   前記ケーシング内に設けられ、前記往復動部材を駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を増幅させる倍力機構と、
   前記倍力機構により増幅された力を受けて移動する移動部材と、を備え、
   前記倍力機構は、前記移動部材の周方向に配置され、前記駆動力を増幅するときに変形しない複数のレバーを有し、
   各レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各レバーの回動の中心となる支点部と、前記移動部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   前記複数のレバーは、複数の第１レバーを有し、
   前記倍力機構は、
   前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を倍力させる第１倍力部と、
   前記第１倍力部により倍力された力を伝達する第１伝達部と、を有し、
   前記第１倍力部は、前記往復動部材の周方向に配置された前記複数の第１レバーを有し、
   前記第１伝達部は、前記複数の第１レバーに対応して設けられた複数の第１伝達部材を有し、
   各第１レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第１レバーの回動の中心となる支点部と、前記第１伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   各第１伝達部材は、各第１レバーの作用点部に対し線接触する第１接触部を有する、アクチュエータ。
3. 前記複数のレバーは、複数の第２レバーを有し、
   前記倍力機構は、
   前記第１伝達部により伝達される力を増幅する第２倍力部と、
   前記第２倍力部により増幅された力を前記移動部材に伝達する第２伝達部と、をさらに備え、
   前記第２倍力部は、前記第１伝達部材に対応して設けられた複数の第２レバーを有し、
   前記第２伝達部は、前記複数の第２レバーに対応して設けられた複数の第２伝達部材を有し、
   各第２レバーは、前記第１伝達部からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第２レバーの回動の中心となる支点部と、前記第２伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   各第１伝達部材は、各第２レバーの力点部に対し線接触する第２接触部を有し、
   各第２伝達部材は、各第２レバーの作用点部に対し線接触する第３接触部を有する、請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記力点部は、前記各レバーの内端部であり、前記支点部は、前記各レバーの外端部であり、前記作用点部は、前記内端部と前記外端部との間に位置する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記駆動手段は、
   外部から供給される駆動流体により駆動し、前記往復動部材が接続されたピストンと、
   前記移動部材に向かって前記往復動部材を付勢する付勢手段と、を備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
6. 流体通路が形成されたボディと、
   前記流体通路を開閉する弁体と、
   前記ボディに接続されるケーシングと、
   前記ケーシング内に往復動可能に設けられた往復動部材と、
   前記ケーシング内に設けられ、前記往復動部材を駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を増幅させる倍力機構と、
   前記弁体により前記流体通路を開閉させるために、前記ボディに対し近接および離間移動可能に設けられ、前記倍力機構により増幅された力を受けて移動する移動部材と、を備え、
   前記倍力機構は、前記移動部材の周方向に配置され、前記駆動力を増幅するときに変形しない複数のレバーを有し、
   各レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各レバーの回動の中心となる支点部と、前記移動部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   前記複数のレバーは、複数の第１レバーを有し、
   前記倍力機構は、
   前記駆動手段により前記往復動部材にかかった駆動力を倍力させる第１倍力部と、
   前記第１倍力部により倍力された力を伝達する第１伝達部と、を有し、
   前記第１倍力部は、前記往復動部材の周方向に配置された前記複数の第１レバーを有し、
   前記第１伝達部は、前記複数の第１レバーに対応して設けられた複数の第１伝達部材を有し、
   各第１レバーは、前記往復動部材からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第１レバーの回動の中心となる支点部と、前記第１伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   各第１伝達部材は、各第１レバーの作用点部に対し線接触する第１接触部を有する、バルブ。
7. 前記複数のレバーは、複数の第２レバーを有し、
   前記倍力機構は、
   前記第１伝達部により伝達される力を増幅する第２倍力部と、
   前記第２倍力部により増幅された力を前記移動部材に伝達する第２伝達部と、をさらに備え、
   前記第２倍力部は、前記第１伝達部材に対応して設けられた複数の第２レバーを有し、
   前記第２伝達部は、前記複数の第２レバーに対応して設けられた複数の第２伝達部材を有し、
   各第２レバーは、前記第１伝達部からの力を受ける力点部と、前記ケーシングに当接して各第２レバーの回動の中心となる支点部と、前記第２伝達部材へ力を伝える作用点部とを有し、
   各第１伝達部材は、各第２レバーの力点部に対し線接触する第２接触部を有し、
   各第２伝達部材は、各第２レバーの作用点部に対し線接触する第３接触部を有する、請求項６に記載のバルブ。
8. 複数の流体制御機器により構成される流体制御装置であって、
   前記複数の流体制御機器の少なくとも一つは、請求項６または請求項７に記載のバルブである流体制御装置。

Images