JP6959754B2 - ガス制御弁 - Google Patents
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Description
本出願人は、特許文献1の図49、図50において、複数のピストン室(パイロット弁部)を直列につなぐことにより弁閉時のシール力を高めた小型ガス制御弁を提案した。
このガス制御弁によれば、複数個を密に配置できるため、ガス弁の集積化が実現できる。
(1)特許文献1のガス制御弁では、例えば、6段ものパイロット弁体を直列につなぐため、設置面積は小さくなるが、高さが高くなるため、全体として大型化し問題であった。半導体製造工程では、集積化したガス制御弁を壁に取り付ける場合もあり、高さが高すぎると問題であった。
(2)特許文献2、3のガス制御弁においては、使っているのがゴムダイアフラムであるため、比較的弱い力で変形することができるため問題がないが、半導体製造工程で使用する腐食性ガスでは、金属ダイアフラムを使用する必要があるが、金属ダイアフラムは、変形させるのに大きな力が必要となるため、金属ダイアフラムに直接圧縮空気を供給しても、金属ダイアフラムの駆動が安定しない問題があった。
(1)弁座が形成された流路ブロック体と、弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、金属ダイアフラム弁体が、対向面と平行に配置されていること、金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、外部から加えられた力により、ステムを押圧する外力機構を有すること、流路ブロック体の、一対の広い対向面以外の側面のうちの1つの側面に、金属ダイアフラム弁体により連通または遮断される第1ポート及び第2ポートが形成されていること、1つの側面に対向する別の側面に、外力を入力する入力部が形成されていること、を特徴とする。
(4)弁座が形成された流路ブロック体と、弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、金属ダイアフラム弁体が、対向面と平行に配置されていること、金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、外部から加えられた力により、ステムを押圧する外力機構を有すること、外力機構がテコ機構であること、外力が、手動によるカムの移動によること、を特徴とする。
(5)弁座が形成された流路ブロック体と、弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、金属ダイアフラム弁体が、対向面と平行に配置されていること、金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、外部から加えられた力により、ステムを押圧する外力機構を有すること、外力機構がテコ機構であること、外力が、手動によるネジの移動によること、を特徴とする。
(1)弁座が形成された流路ブロック体と、弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、金属ダイアフラム弁体が、対向面と平行に配置されていること、金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、外部から加えられた外力により、ステムを押圧する外力機構を有することを特徴とするので、ステムの円弧形状の底面が金属ダイアフラム弁体を押圧したときに、金属ダイアフラム弁体を弁座に対して均一に押圧できると共に、外力機構が加えられた外力によりステムを押圧できるため、安定して弁閉を行うことができ、弁の高さを低く抑えると共に、金属ダイアフラムを安定して駆動することができる。
図1に示すように、ガス制御弁1は、一対の広い対向面である表面2、裏面3を備え、4つの側面のうち、第1側面4に、第1ポート11、及び第2ポート19(図5に示す)が形成されている。また、第1側面4に対向する第3側面5に、外部エアを導入するための外部エアポート24が形成されている。
金属ダイアフラム31の上面には、中空状のリングガイド35が固設されている。リングガイド35の中空部には、ステム32が摺動可能に保持されている。ステム32の上下両面は、凸状円弧形状に形成されている。図2に示すように、弁開状態では、ステム32の下面の凸状円弧の頂点部が金属ダイアフラム31に接触している。図1に示すように、ステム32の下面の円弧形状は、ステム32が金属ダイアフラム31を押圧したときに、金属ダイアフラム31が無理なく変形して弁座26に当接するように設計されている。
平面部33aの下面には、金属薄板34が接着剤により貼り付けられている。ゴムダイアフラム33に圧縮空気が作用したときに、ゴムは伸びてしまうが、金属薄板34が貼り付けられている平面部33aは、伸びて変形することがなく、屈曲部33bにおいてゴムダイアフラム33は変形する。金属薄板34の下面がステム32の上面に接触している。
仮に、金属ダイアフラム31に直接圧縮空気を供給したときに、金属ダイアフラム31が受ける有効受圧面積A2は、圧縮空気を受ける面積が金属ダイアフラム31全体の約2分の1である(π×(W2/2)×(W2/2))。ここで、W1は、W2の約1.9倍なので、ゴムダイアフラム33の有効受圧面積A1は、金属ダイアフラム31の有効受圧面積A2の約3.5倍となっている。
背圧室36は、図6に示すように、ゴムダイアフラム33に形成された流路33c、ポート33dを介して、外部エアポート24に連通している。外部エアポート24は、継ぎ手部材23に形成されており、継ぎ手部材23は、弁本体10の第1ポート11、第2ポート19が形成された側面に対向する側面に固設されている。
なお、請求項の「流路ブロック体」は、本実施形態では、弁本体10、裏蓋21、表蓋22、及び継ぎ手部材23を示す。
外部エアポート24に圧縮空気が供給されているときには、図1に示すように、ゴムダイアフラム33に空気圧が作用しているため、ゴムダイアフラム33が、金属薄板34を介してステム32を押し下げ、金属ダイアフラム31のバネ力に抗して、金属ダイアフラム31は、弁座26に当接している。これにより、弁孔14と弁室27が遮断され、第1ポート11と第2ポート19が遮断されている。
(1)弁座26が形成された流路ブロック体(弁本体10、裏蓋21、表蓋22、継ぎ手部材23)と、弁座26に当接または離間する金属ダイアフラム31と、を備えるガス制御弁1において、流路ブロック体(弁本体10、裏蓋21、表蓋22、継ぎ手部材23)が、一対の広い対向面(表面2、裏面3)を備える平板形状であって、金属ダイアフラム31が、表面2、裏面3と平行に配置されていること、金属ダイアフラム31を押圧するためのステム32を有すること、外部から加えられた外力により、ステム32を押圧する外力機構(ゴムダイアフラム33)を有することを特徴とするので、ステム32の円弧形状の底面が金属ダイアフラム31を押圧したときに、金属ダイアフラム31を弁座26に対して均一に押圧できると共に、金属ダイアフラム31が加えられた外力によりステム32を押圧できるため、安定して弁閉を行うことができ、弁の高さを低く抑えると共に、金属ダイアフラム31を安定して駆動することができる。
図7に、ガス制御弁40の弁閉状態での断面図を示し、図8に、弁開状態での断面図を示す。図9に、ガス制御弁40の表蓋44、45を外した状態の平面図を示す。
図7に示すように、金属ダイアフラム31、ステム32は、図1と同じである。ステム32を押圧しているのは、テコ部材42の短手部42aの下面に設けられた突起である。テコ部材42は、軸41により回転可能に保持されている。テコ部材42の右側には長手部42bが延びている。長手部42bの上端面はゴムダイアフラム33に当接している。長手部42bは、バネ受け46を介し、圧縮バネ43により上向き(金属ダイアフラム31を弁座26に当接させる方向)に付勢されている。
ゴムダイアフラム33の有効受圧面積に圧縮空気を受けて発生する力は、圧縮バネ43で発生する力より大きい(ゴムダイアフラム33の有効受圧面積に圧縮空気を受けて発生する力>圧縮バネ43で発生する力)ため、圧縮バネ43は、圧縮空気により、テコ部材42とバネ受け46を介して圧縮し、テコ部材42が時計方向に回転することにより、金属ダイアフラム31は、上向きのバネ力により、ステム32を弁座26より離間させて弁開状態となる。
図10に、ガス制御弁50の表蓋44、45を外した弁開状態での平面図を示し、図11に、ガス制御弁50の弁開状態での断面図を示す。図12に、ガス制御弁50の表蓋44、45を外した弁閉状態での平面図を示し、図13に、ガス制御弁50の弁閉状態での断面図を示す。図14に、回転カム51の平面図を示し、図15に、図14のBB断面図を示す。
水平部55には、六角レンチ52を係合するための係合孔55aが形成されている。
図12の弁閉状態において、六角レンチ52を外した後、ブラケット56の形成された孔に図示しない南京錠を取り付けることにより、係合孔55aが南京錠により塞がれるため、六角レンチ52を入れることができなくなる。弁開状態では回転カム51の円弧部51aが南京錠の挿入を不可能にするため、弁開状態における南京錠の取り付けはできない。これにより、手動弁において弁閉状態を確実に確保できる。
長手部42bが押し下げられることにより、テコ部材42の短手部42aが上向きに移動して、ステム32が金属ダイアフラム31の上向きのバネ力で押し上げられる。これにより、金属ダイアフラム31は、弁座26から離間して弁開状態となる。
長手部42bが上向きに回転されることにより、テコ部材42の短手部42aが下向きに移動して、ステム32が金属ダイアフラム31の上向きのバネ力に抗して押し下げられる。これにより、金属ダイアフラム31は、弁座26に当接して弁閉状態となる。
図18に、ガス制御弁60の表蓋44を外した平面図を示し、図16に、ガス制御弁60の弁閉状態での断面図を示し、図17に、ガス制御弁60の弁開状態での断面図を示す。図19に、図18の右側面図を示す。
テコ部材61が、軸62に回転可能に保持されている。左手部61aの下面は、ステム32の上面に当接している。テコ部材61の軸の右側は、左手部61aより短くされた右手部61cが設けられている。右手部61cの端面には、傾斜部61bが形成されている。
摺動部材65の右端面には、ネジ部材67の左端面が当接している。ネジ部材67は、雄ネジ部67aを備え、本体に形成された雌ネジ部とネジ結合している。ネジ部材67の右端には、ネジ穴が形成され、ネジ部材68によりカバー69がネジ連結されている。カバー69を90度回転させると、摺動部材65が左方向に移動する。カバー69には、マイナスドライバーを差し入れるためのマイナスネジ穴69aが形成されている。
また、右手部61cが左手部61aと比較して短いため、右手部61cが少し回転移動するだけで、左手部61aの回転移動量を大きく増幅することができる。
次に図17において、マイナスネジ穴69aを垂直まで90度回転させる。これにより、摺動部材65が左方向に移動する。そして、ローラ64が傾斜部61bを押圧して、テコ部材61を反時計回りに回転させる。これにより、左手部61aの下面がステム32を下向きに押し下げて、金属ダイアフラム31が変形して弁座26に当接する。
例えば、本実施の形態では、ゴムダイアフラム33を用いているが、樹脂製のダイアフラムを用いても良い。
また、本実施の形態では、カムとして溝カムを用いているが、他のカムでも良い。
11 第1ポート
19 第2ポート
26 弁座
31 金属ダイアフラム
32 ステム
33 ゴムダイアフラム
35 リングガイド
42、61 テコ部材
43 圧縮バネ
51 回転カム
54 鋼球
65 摺動部材
67、68 ネジ部材
Claims (5)
- 弁座が形成された流路ブロック体と、前記弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、
前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、前記金属ダイアフラム弁体が、前記対向面と平行に配置されていること、
前記金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、
外部から加えられた外力により、前記ステムを押圧する外力機構を有すること、
前記流路ブロック体の、前記一対の広い対向面以外の側面のうちの1つの側面に、前記金属ダイアフラム弁体により連通または遮断される第1ポート及び第2ポートが形成されていること、
前記1つの側面に対向する別の側面に、前記外力を入力する入力部が形成されていること、
を特徴とするガス制御弁。 - 弁座が形成された流路ブロック体と、前記弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、
前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、前記金属ダイアフラム弁体が、前記対向面と平行に配置されていること、
前記金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、
外部から加えられた外力により、前記ステムを押圧する外力機構を有すること、
前記外力機構が、前記金属ダイアフラム弁体より受圧面積の大きい弾性体ダイアフラムであること、
を特徴とするガス制御弁。 - 弁座が形成された流路ブロック体と、前記弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、
前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、前記金属ダイアフラム弁体が、前記対向面と平行に配置されていること、
前記金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、
外部から加えられた外力により、前記ステムを押圧する外力機構を有すること、
前記外力機構がテコ機構であること、
前記外力が、圧縮空気による弾性体ダイアフラムの移動によること、
を特徴とするガス制御弁。 - 弁座が形成された流路ブロック体と、前記弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、
前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、前記金属ダイアフラム弁体が、前記対向面と平行に配置されていること、
前記金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、
外部から加えられた外力により、前記ステムを押圧する外力機構を有すること、
前記外力機構がテコ機構であること、
前記外力が、手動によるカムの移動によること、
を特徴とするガス制御弁。 - 弁座が形成された流路ブロック体と、前記弁座に当接または離間する金属ダイアフラム弁体と、を備えるガス制御弁において、
前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える平板形状であって、前記金属ダイアフラム弁体が、前記対向面と平行に配置されていること、
前記金属ダイアフラム弁体を押圧するためのステムを有すること、
外部から加えられた外力により、前記ステムを押圧する外力機構を有すること、
前記外力機構がテコ機構であること、
前記外力が、手動によるネジの移動によること、
を特徴とするガス制御弁。
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