JPH07293738A

JPH07293738A - 調整弁

Info

Publication number: JPH07293738A
Application number: JP10446194A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Iizuka; 博道飯塚; Masahiro Nanbu; 正博南部
Original assignee: NIPPON TAIRAN KK; NIPPON TYLAN KK; Asahi Enterprise Co Ltd
Current assignee: NIPPON TAIRAN KK; NIPPON TYLAN KK; Asahi Enterprise Co Ltd
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-11-10
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JP3456747B2

Abstract

(57)【要約】［目的］外乱の影響を受けることなく流量の微調整が
可能で、出力圧が安定な真空用調整弁を提供することを
目的とする。［構成］ケーシング１０の内部を上下の空間１１、１
２に区画するようにダイヤフラム１３を配するととも
に、このダイヤフラム１３の上面に作用するようにばね
１７を設けるとともに、信号ポート１８を通して信号圧
Ｐ_sをダイヤフラム１３の上面に作用させるようにす
る。これに対して入力圧Ｐ_iは入力ポート２０を通して
ダイヤフラム１３の中央部に臨むバルブシート１９の内
側に供給する。また出力圧Ｐ_oがバルブシート１９の外
側の領域において、ダイヤフラム１３の外側に作用する
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は調整弁に係り、とくに真
空圧を調整するための真空用調整弁および流量の制御を
行なう流量制御用調整弁に用いて好適な調整弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空圧を調整する機構は、例えば
図５に示すようなバタフライバルブ１を用いたものであ
った。バタフライバルブ１は真空ポンプと負荷２、すな
わち調圧側との間に接続され、この負荷２の真空圧は圧
力計３によって検出されるようになっていた。そして圧
力計３の出力をコントローラ４を介してバタフライバル
ブ１のロータリソレノイド５にフィードバックし、これ
によってバタフライバルブ１を開閉して真空圧の調整を
行なうようにしていた。

【０００３】また従来の流量制御に用いられる流量制御
弁は、例えば図１０に示すようにケーシングのガス通路
に設けられているバルブシート６を開閉するようにバル
ブ７をリニヤソレノイドのプランジャ８の先端部に設
け、ソレノイドコイル９によってプランジャ８を介して
バルブ７の開度の調整を行なうようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示される従来の
真空圧の調整の機構によれば、１次圧や流量の変動、あ
るいは脈動等の外乱の影響を非常に受け易いという問題
があった。また流量の微調整ができないばかりか、出力
が安定しないという欠点を有していた。

【０００５】ボールバルブやコントロールバルブを用い
た真空圧調整装置も知られているが、これらのバルブは
単に開弁度の調整のみを行なうためのものであって、真
空圧力を調整するためにはセンサとコントローラとを併
用する必要があった。またこのような装置においても、
外乱の影響をまともに受けるという欠点が解消されな
い。

【０００６】また図１０に示される従来の流量制御弁に
よれば、流量の精密な調整を行なうのには適当でなく、
とくに大流量の制御には不適当なものであった。大流量
の制御を行なうためには大きなソレノイドコイル９によ
って大きなパワーを出す必要があり、このために装置が
大きくなる欠点があった。すなわち従来の流量制御弁、
とくに大流量の制御を行なう流量制御弁はコンパクトに
構成することができないという欠点があった。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、とくに外乱の影響を受けることなく、
しかも高精度で安定した真空度の調節が可能な真空用調
整弁および精密な流量調整が可能で、大流量の制御を行
なうことができ、しかもコンパクトに構成できる流量制
御用調整弁を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、内部に空
間が形成されているケーシングと、前記ケーシング内の
空間を２分割するように前記ケーシング内に設けられて
いるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対して力を与
えるように設けられているばねと、前記ダイヤフラムに
よって分割された一方の空間に連通し、前記ダイヤフラ
ムの一方の面に信号圧を印加する信号ポートと、前記ダ
イヤフラムの他方の面の一部の領域によって開閉される
ように前記ダイヤフラムによって分割された他方の空間
に設けられているバルブシートと、前記バルブシートの
内側と連通され、前記ダイヤフラムの前記バルブシート
の内側に臨む領域に真空ポンプ側の入力圧を印加する入
力ポートと、前記ダイヤフラムによって分割された他方
の空間に連通し、前記ダイヤフラムの他方の面の前記バ
ルブシートの外側に臨む領域に負荷側の出力圧を印加す
る出力ポートと、をそれぞれ具備する真空用調整弁に関
するものである。

【０００９】第２の発明は、内部に空間が形成されてい
るケーシングと、前記ケーシング内の空間を２分割する
ように前記ケーシング内に設けられているダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムによって分割された一方の空間に
連通し、前記ダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加す
る信号ポートと、前記ダイヤフラムの一方の面に印加さ
れる信号圧を調整する信号圧調整手段と、前記ダイヤフ
ラムの他方の面の一部の領域によって開閉されるように
前記ダイヤフラムによって分割された他方の空間に設け
られているバルブシートと、前記バルブシートの内側と
連通され、前記ダイヤフラムの前記バルブシートの内側
に臨む領域に真空ポンプ側の入力圧を印加する入力ポー
トと、前記ダイヤフラムによって分割された他方の空間
に連通し、前記ダイヤフラムの他方の面の前記バルブシ
ートの外側に臨む領域に負荷側の出力圧を印加する出力
ポートと、をそれぞれ具備する真空用調整弁に関するも
のである。

【００１０】第３の発明は、内部に空間が形成されてい
るケーシングと、前記ケーシング内の空間を２分割する
ように前記ケーシング内に設けられているダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムによって分割された一方の空間に
連通し、前記ダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加す
る信号ポートと、前記ダイヤフラムの他方の面の一部の
領域によって開閉されるように前記ダイヤフラムによっ
て分割された他方の空間に設けられているバルブシート
と、前記バルブシートの内側と連通され、前記ダイヤフ
ラムの前記バルブシートの内側に臨む領域に出力圧を印
加する出力ポートと、前記ダイヤフラムによって分割さ
れた他方の空間に連通し、前記ダイヤフラムの他方の面
の前記バルブシートの外側に臨む領域に入力圧を印加す
る入力ポートと、をそれぞれ具備する流量制御用調整弁
に関するものである。

【００１１】

【作用】第１の発明において、信号ポートと入力ポート
をそれぞれ真空ポンプ側に接続するとともに、出力ポー
トを大気開放することによって、この真空用調整弁が真
空リリーフ弁として機能し、ばねによって与えられる力
に応じた真空圧力に調整される。

【００１２】また第１の発明において入力ポートを真空
ポンプ側に接続するとともに、出力ポートを負荷、すな
わち調圧側に接続し、しかも信号ポートを大気開放する
と、この真空用調整弁が真空減圧弁として機能する。

【００１３】第２の発明において入力ポートを真空ポン
プ側へ、出力ポートを負荷、すなわち調圧側へそれぞれ
接続するとともに、信号圧調整手段によって調整された
信号圧をダイヤフラムの一方の面に加えると、負荷側の
調整圧は信号圧に依存するようになり、これによって信
号圧を変化させることにより、負荷側の真空圧を任意に
調整できるようになる。

【００１４】また第２の発明において入力ポートを真空
ポンプ側に接続し、出力ポートを大気開放し、信号ポー
トには入力ポートへ加えられる圧力に比例した信号圧を
供給するとともに、ダイヤフラムにばねの力を作用させ
ることによって、入力ポートに加わる圧力に対する信号
圧の比例定数によって入力ポートに加わる圧力が調整さ
れることになり、真空リリーフ弁として機能する。

【００１５】また第３の発明において、信号ポートを通
してダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加すると、こ
の信号圧に応じてダイヤフラムとバルブシートとの間の
ギャップが調整される。従ってこのギャップを通して入
力ポートから出力ポートに流れるガスの量が調整され、
これによって流量を所望の流量に調整できるようにな
る。

【００１６】

【実施例】実施例１第１の実施例は図１に示される構造を有している。この
真空用調整弁はケーシング１０を備えるとともに、この
ケーシング１０内の空間は上側空間１１と下側空間１２
とに２分割されるようにダイヤフラム１３がケーシング
１０内に配されるようになっている。

【００１７】上側空間１１の上部には凹部１６が形成さ
れるとともに、この凹部１６内にばね１７が収納されて
おり、ダイヤフラム１３を押圧している。そしてこのよ
うなばね１７を収納する凹部１６と連通するようにケー
シング１０には信号ポート１８が設けられている。

【００１８】これに対して下側空間１３のほぼ中央部に
はバルブシート１９が設けられており、このバルブシー
ト１９がダイヤフラム１３の中央の領域の部分と接触す
るようになっている。また上記バルブシート１９の内側
と連通するように入力ポート２０がケーシング１０に形
成されるとともに、バルブシート１９の外側と連通する
ように出力ポート２１がケーシング１０に設けられてい
る。

【００１９】次にこのような構造の真空用調整弁の動作
を説明する。この調整弁は、その入力ポート２０を真空
ポンプに接続するとともに、出力ポート２１を負荷、す
なわち調圧側に接続する。そして信号ポート１８に信号
圧を加えるようになる。

【００２０】今真空ポンプによって入力ポート２０に加
えられる入力圧をＰ_iとし、負荷側の圧力、すなわち出
力圧をＰ_oとし、また信号ポート１８に加えられる信号
圧をＰ_sとする。またばね１７の作用力をＦとするとと
もに、ダイヤフラム１３の有効面積をＡとし、バルブシ
ート１９の有効面積をａとする。

【００２１】すると上記の構造に係る真空用調整弁のフ
ォースバランスの式は次のようになる。

【００２２】Ｐ_s・Ａ＝Ｆ＋Ｐ_i・ａ＋Ｐ_o（Ａ−ａ）（１）上記の式において左辺は信号圧によってダイヤフラム１
３が受ける上向きの力を表わしている。すなわち信号圧
が負圧なので上向きの力になる。右辺の第１項はばねに
よって与えられる下向きの力を表わす。右辺の第２項は
入力圧によってダイヤフラム１３がバルブシート１９の
部分で受ける負圧による下向きの力である。また右辺の
第３項は出力圧によってダイヤフラム１３の下面であっ
てバルブシート１９の外側の部分が受ける負圧による下
向きの力を表わす。

【００２３】（１）真空リリーフ弁として使用する場合入力ポート２０と信号ポート１８とを真空ポンプに接続
するとともに、出力ポート２１を大気開放する。従って
この場合にはＰ_s＝Ｐ_iとなるとともに、Ｐ_o＝０とな
る。従って上記のフォースバランスの式は次のようにな
る。

【００２４】Ｐ_iＡ＝Ｆ＋Ｐ_i・ａ（２）よってＰ_i＝Ｆ／（Ａ−ａ）（３）この式から明らかなように、真空圧Ｐ_iはばね１７の反
力Ｆによって決まるようになる。従ってＦの値を任意に
設定することにより、このリリーフ弁によって得られる
真空圧が調整される。

【００２５】なおここでは圧縮コイルばね１７によって
ダイヤフラム１３を下方に押しているが、引張りコイル
ばねをダイヤフラム１３の下側であってバルブシート１
９の内側または外側に取付け、この引張りコイルばねで
ダイヤフラム１３を下方に引張ってもよい。

【００２６】（２）真空減圧弁として使用する場合入力ポート２０を真空ポンプに接続するとともに、出力
ポート２１を負荷側（調圧側）へ接続する。またここで
は信号ポート１８を大気開放する。従ってこのときには
Ｐ_s＝０となる。従って上記のフォースバランスの式は
次のようになる。

【００２７】０＝Ｆ＋Ｐ_i・ａ＋Ｐ_o（Ａ−ａ）（４）よってＰ_o＝−Ｆ／（Ａ−ａ）−Ｐ_i・ａ／（Ａ−ａ）（５）つまりこの場合には、真空圧力Ｐ_iはばね１７の反力に
よって決まる。この右辺の第２項は入力ポート２０に接
続される真空ポンプの影響を受ける割合である。バルブ
シート１９の有効面積ａがダイヤフラム１３の有効面積
Ａに比べて十分に小さい場合には、上記の（５）式の右
辺の第２項が省略できる。またこのときにはばね１７と
して引張りコイルばねが用いられ、このばね１７がダイ
ヤフラム１３を上方へ引張るようにしている。よってダ
イヤフラム１３の下側であってバルブシート１９の内側
または外側に圧縮コイルばねを配し、ダイヤフラム１３
をこの圧縮コイルばねで上方へ押すようにしてもよい。

【００２８】実施例２次に第２の実施例を図２によって説明する。この実施例
はケーシング１０の上側空間１１の凹部１６にばね１７
を取付けることなく、その代りにこの凹部１６と連通す
る信号ポート１８の先端部に固定絞り２４を設けるよう
にしている。また凹部１６の上端側にはノズル２５を設
けるとともに、このノズル２５の上端をフラッパ２６と
対向させるようにしている。フラッパ２６は可動板２７
によって支持されるようになっている。そしてこの可動
板２７をボビン２８に巻装されているボイスコイル２９
に通ずる電流によって移動させるようにしている。

【００２９】上記ボビン２８の内側にはコア３２が配さ
れている。コア３２はマグネット３３を介してヨーク３
４の中央部の下面に支持されている。そしてこのヨーク
３４を囲むようにハウジング３５が設けられている。

【００３０】（１）電気的に調整する真空減圧弁として
使用する場合入力ポート２０を真空ポンプに接続し、出力ポート２１
を減圧側、すなわち負荷であって調圧側へそれぞれ接続
する。また上側空間１１の凹部１６の圧力をコイル２９
によって調整された信号圧Ｐ_sとする。従ってダイヤフ
ラム１３の上面に信号圧Ｐ_sが作用する。

【００３１】この場合のフォースバランスの式は、Ｐ_s・Ａ＝Ｐ_i・ａ＋Ｐ_o（Ａ−ａ）（６）よってＰ_o＝Ｐ_s・Ａ／（Ａ−ａ）−Ｐ_i・ａ／（Ａ−ａ）（７）従って出力圧、すなわち負荷側の調整圧は電気的に調整
される信号圧Ｐ_sによって決定される。上記式の右辺の
第２項は真空ポンプの影響を受ける割合を示している。
ここでもバルブシート１９の有効面積ａがダイヤフラム
１３の有効面積Ａに比べて十分小さい場合には、右辺の
第２項が無視できる。

【００３２】上記のようにダイヤフラム１３の上面に信
号圧Ｐ_sが作用するときに入力ポート１８に作用する圧
力をＰ₁とするとともに、フラッパ２６に対向するノズ
ル２５の出力側の圧力をＰ₂とすると、図４に示すよう
な等価回路が成立する。ここでＲは固定絞り２４の抵抗
値を示している。またＲ_xはノズルフラッパ２６の抵抗
値を示している。従って図３の等価回路から次の式が成
立する。

【００３３】（Ｐ₁−Ｐ_s）／Ｒ＝（Ｐ_s−Ｐ₂）／Ｒ_x （８）よってＰ_s＝（Ｐ₁Ｒ_x＋Ｐ₂Ｒ）／（Ｒ＋Ｒ_x）（９）従ってＰ₁とＰ_sの関係が（９）式で満足するような値
の信号圧Ｐ₁を信号ポート１８に加えるとともに、固定
絞り２４と可変絞り２６とを用いて信号圧Ｐ_sをダイヤ
フラム１３をの上面に印加することが可能になる。

【００３４】（２）電気的に調節する真空リリーフ弁と
して使用する場合図３に示すように、図２に示す構成にばね１７を付加し
た変形例において、入力ポート２０を真空ポンプへ接続
し、出力ポート２１を大気開放する。よってＰ_o＝０と
なる。また信号ポート１８はケーシング１０の上部に設
けられている変換器によってＰ_s＝Ｃ・Ｐ_iとなるよう
に調節する。ここでＣは比例定数であって０＜Ｃ＜１と
する。すると上記のフォースバランスの式は次のように
表わされる。

【００３５】Ｃ・Ｐ_i・Ａ＝Ｆ＋Ｐ_i・ａ（１０）よってＰ_i＝Ｆ／（ＣＡ−ａ）（１１）すなわち真空圧Ｐｉはばね１７の反力を一定にすると、
ケーシング１０の上部に設けられている変換器のボイス
コイル２９に流れる電流により設定される比例定数Ｃに
よって調整できるようになる。

【００３６】なおここではばね１７はダイヤフラム１３
を上方に引張る引張りばねから構成されている。よって
ダイヤフラム１３の下側であってバルブシート１９の内
側または外側に圧縮コイルばねを配し、ダイヤフラム１
３を上方に押すようにしてもよい。

【００３７】第１および第２の実施例に係る真空用調整
弁はいずれもフォースバランスの構造をした調整弁であ
って、次のような特徴を有している。まず１次圧や流量
の変動、あるいは脈動等の外乱の影響をほとんど受けな
くなる。また流量レンジが極めて広く、１万倍以上のレ
ンジをとることができる。さらには高精度で安定化した
真空度調節が可能になる。また単体での真空度調節がで
き、センサとコントローラとを併用する必要がなくな
る。また構造が非常に単純であることから、安価な真空
用調整弁を提供できるようになる。さらに第２の実施例
ように電気空気変換器を併用することによって、より高
精度な調整ができるようになる。

【００３８】実施例３次に本発明の第３の実施例を図６によって説明する。こ
の実施例は流量制御用調整弁に関するものであって、こ
こではケーシング１０の鎖線４０の右側の部分が流量制
御弁４１から構成され、鎖線４０の左側の部分が流量検
出器４２から構成されている。

【００３９】流量制御弁４１にはそのケーシング１０の
内部の上側空間１１と下側空間１２とを区画するように
ダイヤフラム１３が設けられている。なおこのダイヤフ
ラム１３はその周縁部に変形部を備えておらず、このダ
イヤフラムそれ自身の弾性変形のみによってギャップの
調整を行なうものである。

【００４０】そしてダイヤフラム１３の上側の空間１１
には信号ポート１８が形成されている。またダイヤフラ
ム１３の下側空間１２に連通するように入力ポート２０
が設けられている。またダイヤフラム１３の下側の空間
にはバルブシート１９が設けられるとともに、このバル
ブシート１９の内側の部分が出力ポート２１に連通され
るようになっている。

【００４１】次に流量検出器４２側の構造について説明
すると、流量検出器４２の内側に設けられている空間４
３にはガスを流動させるための整流器４４が設けられて
いる。そしてこの整流器４４の上流側と下流側とをバイ
パスしてガスを流動させるようにフローチューブ４６が
接続されている。

【００４２】フローチューブ４６は金属細管から構成さ
れており、その上流側と下流側とにはそれぞれ感温抵抗
線４７、４８が設けられている。これらの感温抵抗線４
７、４８はブリッジ回路４９に接続されている。そして
このブリッジ回路４９の出力端は増幅回路５０と接続さ
れるようになっている。

【００４３】またこの流量検出器４２は比較制御回路５
３を備えており、この比較制御回路５３へは上記増幅回
路５０の出力と流量指示器５４の出力、すなわち設定信
号とが供給されるようになっている。そして比較制御回
路５３は圧力調整バルブ５５を制御するようになってい
る。この圧力制御調整バルブ５５は圧力源からのガス圧
を調整し、信号圧Ｐ_sを信号ポート１８に供給するよう
になっている。

【００４４】次に以上のような構成になる流量制御用調
整弁の動作について説明する。まず流量制御弁４１の動
作を説明すると、入力ポート２０に加えられる入力圧を
Ｐ_iとし、出力ポート２１に生ずる出力圧をＰ_oとし、
信号ポート１８を通してダイヤフラム１３の上面に加え
られる信号圧をＰ_sとする。またダイヤフラム１３の有
効面積をＡとし、バルブシート１９の有効面積をａとす
る。またダイヤフラム１３のばね定数をｋとするととも
に、ダイヤフラム１３の軸線方向の変位をｘとする。

【００４５】すると上下方向の力のバランスから次の式
が成立する。

【００４６】Ｐ_s・Ａ＝Ｐ_i・（Ａ−ａ）＋Ｐ_o・ａ＋ｋ・ｘ（１２）この式において左辺は信号圧によってダイヤフラム１３
が受ける下方への力を表わす。また右辺の第１項は入力
圧Ｐ_iによってダイヤフラム１３が受ける上方への力を
表わす。右辺の第２項はバルブシート１９の内側に生ず
る出力圧によってダイヤフラム１３が受ける上方への力
を表わす。右辺の第３項はダイヤフラム１３の変形に伴
う上方への反力を表わしている。なおこの項はダイヤフ
ラム１３の変形の方向が逆になると負になる。

【００４７】そしてこのときにダイヤフラム１３とバル
ブシート１９との間のギャップを通して流動するガスの
量は次式で表わされる。

【００４８】Ｑ＝Ｃ｛（Ｐ_i ²−Ｐ_o ²）／２｝^1/2 （１３）ここで比例定数Ｃはダイヤフラム１３とバルブシート１
９との間のギャップによって生ずる絞り抵抗の定数であ
って、Ｃ＝２πｒ・ｘ（１４）ここでｒはバルブシート１９の半径を表わす。すなわち
πｒ²＝ａ、よってｒ＝（ａ／π）^1/2となる。従ってＣ＝２ｘ｛π・ａ｝^1/2 （１５）次に上記（１３）式で与えられる流量を検出するための
流量検出器４２の動作について説明する。流量制御弁４
１の入力ポート２０に供給されるガスは流量検出器４２
の整流器４４内を流動するが、一部は金属細管から成る
フローチューブ４６内を流動する。この金属細管４６に
設けられている一対の感温抵抗線４７、４８には予め一
定の電流を流して加熱しておく。

【００４９】フローチューブ４６にガスが流れない場合
には、一対の抵抗線４７、４８の温度は同一になってい
るが、フローチューブ４６内に流れがあると、これによ
って熱の移動を生じ、上流側の方が下流側に比べて温度
が低下する。ここで生ずる温度差、すなわち熱の移動量
は、フローチューブ４６内のガスの熱容量と流量とによ
って決定される。ガスの熱容量はその温度や圧力にほと
んど依存しないために、この温度差を感温抵抗線４７、
４８の抵抗変化として検出することによって、ガスの質
量流量を測定することが可能になる。

【００５０】感温抵抗線４７、４８の抵抗値はブリッジ
回路４９を通して取出されるとともに、この検出出力が
増幅回路５０によって増幅され、比較制御回路５３に供
給される。比較制御回路５３は増幅回路５０からの出力
と流量指示器５４からの設定信号との比較を行なうとと
もに、両者の偏差に応じて圧力調整バルブ５５に制御信
号を加える。従って圧力調整バルブ５５は圧力源からの
圧力を調整し、信号圧を発生させ、適性な信号圧Ｐ_sを
信号ポート１８に供給する。

【００５１】このように流量検出器４２は入力ポート２
０に供給されるガスの流量を検出するとともに、この検
出値が流量指示器５４によって与えられる指示値と異な
る場合には、指示値に一致するように信号圧Ｐ_sを圧力
調整バルブ５５で調整するようにしており、クローズド
ループのフィードバック制御が行なわれる。従って常に
適正な流量となるように制御されることになる。

【００５２】このように本実施例の流量制御弁４１はバ
ルブシート１９に対向するように弾性変形するダイヤフ
ラム１３を設け、このダイヤフラム１３の上面に信号圧
Ｐ_sを加えるとともに、流量検出器４２によって流量を
検出し、目標値と比較制御回路５３で比較し、偏差に応
じて信号圧Ｐ_sを圧力調整バルブ５５で調整してダイヤ
フラム１３の上面の信号圧を制御することにより、流量
が一定になるようにフィードバック制御を行なうように
したものである。

【００５３】従ってこのような構成によれば、精密な流
量調整が可能になるとともに、とくに周縁部に変形部を
備えず、それ自身が弾性変形するダイヤフラム１３を用
いるようにしているために、大きな圧力をダイヤフラム
１３の上面に信号圧として加えることが可能になり、大
流量の制御が可能になる。またダイヤフラム１３を備え
る流量制御弁４１はその高さ方向の寸法を小さくするこ
とができ、これによってコンパクトな流量制御弁４１を
提供できるようになる。

【００５４】次に上記実施例の変形例を図７によって説
明する。この変形例は信号ポート１８に加えられる信号
圧を作り出す構造を変更したものであって、ここでは比
較制御回路５３の出力側に接続されるパルス幅変調器６
０が設けられており、このパルス幅変調器６０によって
給気弁６１と排気弁６２の開閉のパルス幅をそれぞれ別
々に制御するようにしている。

【００５５】図８はこのようなパルス幅変調器６０によ
って適正な信号圧を作り出すための動作を示しており、
設定目標流量よりも実際の流量が低い場合には、排気弁
６２を間欠的に開放するとともに、給気弁６１を閉じて
おく。そして目標流量に近づくに従って排気弁６２を開
くパルス幅を狭くする。

【００５６】目標流量と実際の流量とが等しくなった場
合には、給気弁６１と排気弁６２をともに閉じておく。
目標値よりも実際の流量が多くなった場合には、排気弁
６２を閉じ、給気弁６１を開くようにする。そして実際
の流量が目標流量よりも乖離する度合が大きくなるに従
って、給気弁６１を開くときのパルス幅を次第に大きく
する。このようにして目標流量となるように信号圧を常
にフィードバック制御することができ、これによって設
定された流量を流すことが可能になる。

【００５７】図９はさらに別の変形例を示している。こ
の変形例は圧力調整器６７を備え、この調整器６７に圧
力源から圧力を加えるとともに、この調整器６７に設け
られているノズル６８の上部にバイモルフ板から成るノ
ズルフラッパ６９を設けるようにし、ギャップがフラッ
パ６９によって調整されるノズル６８の背圧を信号圧Ｐ
_sとして信号ポート１８を通してダイヤフラム１３の上
面に加えるようにしている。ここでバイモルフ板６９に
は比較制御回路から制御電圧が加えられ、これによって
バイモルフ板６９が比較制御回路の出力に応じた変形を
行なうことになる。

【００５８】従ってこのようなバイモルフ板から成るノ
ズルフラッパ６９とノズル６８との組合わせによって、
圧力調整器６７で適正な信号圧Ｐ_sを得ることができ、
このように信号圧Ｐ_sを流量制御弁４１のダイヤフラム
１３の上面に印加することによって、このダイヤフラム
１３とバルブシート１９との間のギャップを常に適正な
値に保持し、流量制御を行なうことが可能になる。

【００５９】

【発明の効果】第１の発明は、内部に空間が形成されて
いるケーシングと、ケーシング内の空間を２分割するよ
うにケーシング内に設けられているダイヤフラムと、ダ
イヤフラムに対して力を与えるように設けられているば
ねと、ダイヤフラムによって分割された一方の空間に連
通し、ダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加する信号
ポートと、ダイヤフラムの他方の面の一部の領域によっ
て開閉されるようにダイヤフラムによって分割された他
方の空間に設けられているバルブシートと、バルブシー
トの内側と連通され、ダイヤフラムの前記バルブシート
の内側に臨む領域に真空ポンプ側の入力圧を印加する入
力ポートと、ダイヤフラムによって分割された他方の空
間に連通し、ダイヤフラムの他方の面のバルブシートの
外側に臨む領域に負荷側の出力圧を印加する出力ポート
とから成るものである。

【００６０】このような構成によれば、簡潔な構造によ
ってしかも高精度に安定した真空度の調整を行なうこと
が可能になるとともに、フォースバランス構造によって
外乱の影響を受け難くなる。またセンサやコントローラ
を必要とせず、単体で真空度の調整ができるようにな
る。

【００６１】第２の発明は、内部に空間が形成されてい
るケーシングと、ケーシング内の空間を２分割するよう
にケーシング内に設けられているダイヤフラムと、ダイ
ヤフラムによって分割された一方の空間に連通し、ダイ
ヤフラムの一方の面に信号圧を印加する信号ポートと、
ダイヤフラムの一方の面に印加される信号圧を調整する
信号圧調整手段と、ダイヤフラムの他方の面の一部の領
域によって開閉されるようにダイヤフラムによって分割
された他方の空間に設けられているバルブシートと、バ
ルブシートの内側と連通され、ダイヤフラムのバルブシ
ートの内側に臨む領域に真空ポンプ側の入力圧を印加す
る入力ポートと、ダイヤフラムによって分割された他方
の空間に連通し、ダイヤフラムの他方の面のバルブシー
トの外側に臨む領域に負荷側の出力圧を印加する出力ポ
ートとから成るものである。

【００６２】従って上記第１の発明と同様の作用効果を
奏するばかりでなく、信号圧調整手段によってより高精
度な調整を行なうことが可能になる。

【００６３】第３の発明は、内部に空間が形成されてい
るケーシングと、ケーシング内の空間を２分割するよう
にケーシング内に設けられているダイヤフラムと、ダイ
ヤフラムによって分割された一方の空間に連通し、ダイ
ヤフラムの一方の面に信号圧を印加する信号ポートと、
ダイヤフラムの他方の面の一部の領域によって開閉され
るようにダイヤフラムによって分割された他方の空間に
設けられているバルブシートと、バルブシートの内側と
連通され、ダイヤフラムのバルブシートの内側に臨む領
域に出力圧を印加する出力ポートと、ダイヤフラムによ
って分割された他方の空間に連通し、ダイヤフラムの他
方の面のバルブシートの外側に臨む領域に入力圧を印加
する入力ポートとから成るものである。

【００６４】従って第３の発明によれば、信号ポートを
ダイヤフラムの一方の面に印加することにより、このダ
イヤフラムとバルブシートとの間のギャップを調整し、
このギャップを通して流れるガスの流量の制御を行なう
ことが可能になる。しかもダイヤフラムに直接信号圧を
印加することが可能になるとために、大容量の流量の制
御が可能になるとともに、平板状のダイヤフラムに信号
圧を加えるだけで流量制御ができるために、コンパクト
な流量制御用調整弁を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の真空用調整弁の縦断面図であ
る。

【図２】第２の実施例の真空用調整弁の縦断面図であ
る。

【図３】変形例の真空調整弁の縦断面図である。

【図４】信号圧を設定するための等価回路の回路図であ
る。

【図５】従来のバタフライバルブを用いた真空圧調整装
置のブロック図である。

【図６】第３の実施例の流量制御用調整弁のブロック図
である。

【図７】変形例の流量制御用調整弁のブロック図であ
る。

【図８】同調整弁の制御動作を示すグラフである。

【図９】別の変形例の流量制御用調整弁の縦断面図であ
る。

【図１０】従来の流量制御用調整弁を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ケーシング１１上側空間１２下側空間１３ダイヤフラム１６凹部１７ばね１８信号ポート１９バルブシート２０入力ポート２１出力ポート２４固定搾り２５ノズル２６フラッパ２７可動板２８ボビン２９ボイスコイル３２コア３３マグネット３４ヨーク３５ハウジング４０鎖線４１流量制御弁４２流量検出器４３空間４４整流器４６フローチューブ（金属細管）４７、４８感温抵抗線４９ブリッジ回路５０増幅回路５３比較制御回路５４流量指示器５５圧力調整バルブ６０パルス幅変調器６１給気弁６２排気弁６７圧力調整器６８ノズル６９フラッパ（バイモルフ板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南部正博東京都八王子市石川町2971−８日本タイラン株式会社八王子技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に空間が形成されているケーシング
と、前記ケーシング内の空間を２分割するように前記ケーシ
ング内に設けられているダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対して力を与えるように設けられて
いるばねと、前記ダイヤフラムによって分割された一方の空間に連通
し、前記ダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加する信
号ポートと、前記ダイヤフラムの他方の面の一部の領域によって開閉
されるように前記ダイヤフラムによって分割された他方
の空間に設けられているバルブシートと、前記バルブシートの内側と連通され、前記ダイヤフラム
の前記バルブシートの内側に臨む領域に真空ポンプ側の
入力圧を印加する入力ポートと、前記ダイヤフラムによって分割された他方の空間に連通
し、前記ダイヤフラムの他方の面の前記バルブシートの
外側に臨む領域に負荷側の出力圧を印加する出力ポート
と、をそれぞれ具備する真空用調整弁。
【請求項２】内部に空間が形成されているケーシング
と、前記ケーシング内の空間を２分割するように前記ケーシ
ング内に設けられているダイヤフラムと、前記ダイヤフラムによって分割された一方の空間に連通
し、前記ダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加する信
号ポートと、前記ダイヤフラムの一方の面に印加される信号圧を調整
する信号圧調整手段と、前記ダイヤフラムの他方の面の一部の領域によって開閉
されるように前記ダイヤフラムによって分割された他方
の空間に設けられているバルブシートと、前記バルブシートの内側と連通され、前記ダイヤフラム
の前記バルブシートの内側に臨む領域に真空ポンプ側の
入力圧を印加する入力ポートと、前記ダイヤフラムによって分割された他方の空間に連通
し、前記ダイヤフラムの他方の面の前記バルブシートの
外側に臨む領域に負荷側の出力圧を印加する出力ポート
と、をそれぞれ具備する真空用調整弁。
【請求項３】内部に空間が形成されているケーシング
と、前記ケーシング内の空間を２分割するように前記ケーシ
ング内に設けられているダイヤフラムと、前記ダイヤフラムによって分割された一方の空間に連通
し、前記ダイヤフラムの一方の面に信号圧を印加する信
号ポートと、前記ダイヤフラムの他方の面の一部の領域によって開閉
されるように前記ダイヤフラムによって分割された他方
の空間に設けられているバルブシートと、前記バルブシートの内側と連通され、前記ダイヤフラム
の前記バルブシートの内側に臨む領域に出力圧を印加す
る出力ポートと、前記ダイヤフラムによって分割された他方の空間に連通
し、前記ダイヤフラムの他方の面の前記バルブシートの
外側に臨む領域に入力圧を印加する入力ポートと、をそれぞれ具備する流量制御用調整弁。