JPH09230942A - クリーンガス用減圧弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力特性および調圧性能を向上しつつ作動媒
体である気体内へのゴミの混入を防止し得るクリーンガ
ス用減圧弁を提供する。 【解決手段】 一次側ポート４と二次側ポート５とを連
通させる弁孔２には、弁軸６が軸方向に移動自在に設け
られており、この弁軸６には弁孔２の開口部に形成され
た弁座３に接触する弁体７が設けられている。弁軸６の
両端部には一次側ダイヤフラム１１と二次側ダイヤフラ
ム１４とが配置されており、二次側ダイヤフラム１４に
よって区画形成されるダイヤフラム室１５は二次側ポー
ト５に連通されている。弁軸６に弁体７を開く方向に付
勢する調圧ばね２１により二次側圧力が設定される。こ
れら２つのダイヤフラム１１，１４によって弁軸６は調
芯作用を受けるとともに、ダイヤフラム１１を付加する
ことでバランス圧力室３０が形成され、圧力特性が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリーンガスを作動
媒体としてこれの圧力を高精度で調整し得るようにした
クリーンガス用減圧弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気などの気体を作動媒体とする流体圧
作動機器に対して所定の圧力の気体を供給する場合に
は、ポンプやタンクなどの圧力源と流体圧作動機器との
間に減圧弁が組み込まれ、圧力源側からの一次側圧力は
減圧弁によって必要に応じた所定の二次側圧力に調整さ
れて流体圧作動機器に供給される。

【０００３】このような減圧弁としては、たとえば、実
開平６−８６１０４号公報に示されるようなものがあ
り、一次側ポートと二次側ポートとの間に形成された弁
孔内に弁軸が軸方向に移動自在に設けられ、弁孔に形成
された弁座を開閉する弁体を弁軸に設けるとともに、弁
軸の端部にダイヤフラムを配置するようにしている。こ
のダイヤフラムにより区画形成されたダイヤフラム室は
二次側ポートに連通されており、このポート内の気体が
ダイヤフラム室に入り込んで二次側圧力が高くなると、
弁体が閉じる方向に弁軸は摺動される。また、弁軸に対
して弁体を閉じる方向にばね力を付勢するために、圧縮
コイルばねが一次側に配置されており、さらに、弁体を
開く方向にばね力を付勢するとともにそのばね力を変化
させて二次側圧力を調整するために二次側のダイヤフラ
ムには調圧ばねが当接している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶や半導体集積回路
装置の製造ラインにおいて使用される流体圧機器にあっ
ては、作動流体として圧縮空気、窒素、アルゴンおよび
酸素などの種々のガスが使用されている。たとえば、薬
液を薬液容器から所定量ずつ滴下する場合には、容器内
にパルス状の気体を供給するようにしており、その気体
の中に異物やゴミなどが含まれていると、それが薬液内
に混入して液晶や半導体集積回路の表面に付着するおそ
れがあり、これらの製品の製造歩留りを低下させること
になる。また、液面を検出する液面検出器にあってはノ
ズルから液面に向けてガスを吹き付けるようにし、ガス
の背圧を検出するようにしているが、この場合にもその
ガスの中にゴミなどが混入すると製品の歩留りを低下さ
せることになる。

【０００５】従来の減圧弁をそのまま前述のように高い
クリーン度が要求される製品の製造ラインに用いると、
減圧弁により圧力制御される気体の中に異物やゴミなど
が混入して気体のクリーン度を低下させる場合があっ
た。この原因は、一次側の気体が一次側に設けられたコ
イルばねに触れるとともに、弁軸の摺動部に触れること
から、これらの部分からの発塵によって発生したゴミな
どが気体の中に混入するからであると考えられる。ま
た、一般的なＯリングシールによる摺動形バランス構造
圧力室ではその部分からの発塵によるゴミなどが気体に
混入することも考えられる。

【０００６】たとえば、実開平６−８６１０４号公報に
示されるように、弁孔の一次側に一次側ダイヤフラムを
構成させないようにすると、その部分からの発塵は防止
することができるが、弁体はバランス構造とならないの
で、二次側圧力を一定とした状態で一次側圧力が変動す
ると、二次側圧力が設定値からずれてしまい、圧力特性
が低下することになる。このタイプの減圧弁における圧
力特性を向上させるには、二次側のダイヤフラムの径を
できるだけ大きくし、弁体のシート径を小さくすること
が必要となるが、ダイヤフラムの大型化による減圧弁の
大型化が避けられず、大きさに対して低流量となる。

【０００７】本発明の目的は、圧力特性および調圧特性
を向上しつつ小型大流量を実現し、作動媒体である気体
内へのゴミの混入を防止し得るクリーンガス用減圧弁を
提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明のクリーンガス用減圧弁
は、一次側ポートと二次側ポートを連通させる弁孔が形
成された弁ハウジングと、弁孔の開口部に形成された弁
座に接触する弁体を有し、弁孔内に軸方向に移動自在に
設けられた弁軸と、弁軸の一端部側に配置され、二次側
ポートに連通するダイヤフラム室を弁ハウジングととも
に形成する二次側ダイヤフラムと、二次側ダイヤフラム
を介して弁軸に弁体を開く方向にばね力を付勢する調圧
手段と、弁軸の他端部側に配置され、一次側ポートに連
通するバランス圧力室と弁孔に連通する付加圧力室とを
区画して形成する一次側ダイヤフラムとを有し、それぞ
れのダイヤフラムにより弁軸を弁孔の中心に位置させる
とともに一次側ポートと連通したバランス圧力室を形成
するようにしたことを特徴とする。

【００１１】弁軸の両端部にはそれぞれ一次側と二次側
のダイヤフラムが配置されているので、弁軸は弁孔内の
中心となるように調芯作用を受けることから、弁軸の片
当たりが防止されることになり、付加圧力室内に圧縮コ
イルばねが存在していても、弁組立体と当接する部分か
らの発塵が防止される。

【００１２】一次側ダイヤフラムを付加することにより
一次側ポートと連通したバランス圧力室を形成でき、二
次側ダイヤフラムのサイズを小型化しても所望の圧力特
性を得ることができ、流量も大きくできる。

【００１３】それぞれのダイヤフラムを弁軸の両端部に
固定することにより、弁軸に対して摺動接触する部分を
なくすことができ、摺動部分の存在により発生する塵を
防止することができる。

【００１４】また、一次側ダイヤフラムを皿ばねを包み
込むように内蔵させ弁体を閉じる方向のばね力を付勢す
ることによって、この一次側ダイヤフラムによって形成
されるダイヤフラム室にばね部材を装着することが不要
となり、ばね部材の変形に起因した発塵を防止すること
ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態であるクリーンガス用減圧弁を示す断面図であり、
弁本体つまり弁ハウジング１には弁孔２が形成されてお
り、さらに弁ハウジング１内には弁孔２の開口部側に弁
座３が形成されている。弁孔２に対して弁座３側から連
通する一次側ポート４が弁ハウジング１に形成され、さ
らに弁孔２の側壁に開口された開口部に連通させて二次
側ポート５が設けられている。

【００１７】弁孔２内に軸方向に移動自在に装着された
弁軸６の一端部には、弁座３に圧接および離反して弁孔
２を開閉する弁体７が取り付けられており、この弁体７
は弁軸６に圧入あるいはねじ結合により固定される弁組
立体８により弁軸６に取り付けられている。

【００１８】さらに、弁組立体８に圧入あるいはねじ結
合により固定される止め具９により一次側ダイヤフラム
１１がその中央部分で弁組立体８に固定されており、こ
の一次側ダイヤフラム１１の外周部は弁ハウジング１に
ねじ部材により固定されるキャップ１２と弁ハウジング
１との間で締結されている。また、弁軸６の一端部側つ
まり一次側に一次側ダイヤフラム１１を固定することに
より、弁軸６そして弁体７の中心が常に弁孔２の中心と
なるように位置させるという調芯機能が得られることに
なる。

【００１９】弁ハウジング１には弁軸６の他端部側に位
置させて円筒形状のボンネット１３がねじ部材により固
定されており、このボンネット１３と弁ハウジング１と
の間には二次側ダイヤフラム１４がその外周部で締結さ
れている。この二次側ダイヤフラム１４によって、ボン
ネット１３内には弁ハウジング１側のダイヤフラム室１
５とこれの反対側のばね室１６とに区画されている。

【００２０】弁軸６のうちダイヤフラム室１５内に突出
した他端部は、二次側ダイヤフラム１４の中心部に当接
している。ボンネット１３に回動自在に取り付けられた
調整ねじ１７にはリテーナ１８がねじ結合されており、
このリテーナ１８と、二次側ダイヤフラム１４に密着し
たダイヤフラムシート１９との間には、圧縮コイルばね
が調圧ばね２１として装着されている。したがって、こ
の調圧ばね２１により二次側ダイヤフラム１４を介して
弁軸６には弁体７が弁孔２を開く方向の弾発力つまりば
ね力が付勢されるようになっている。

【００２１】この方向のばね力を調整するために調整ね
じ１７に一体にハンドルガイド２２が取り付けられ、こ
のハンドルガイド２２にはハンドル２３が固着されてい
る。したがって、このハンドル２３を介して調整ねじ１
７を回動することによりリテーナ１８を軸方向に移動さ
せると、調圧ばね２１の伸縮量が調整され、この収縮量
に応じて二次側ダイヤフラム１４に向かうばね力が調整
される。

【００２２】弁ハウジング１には、ダイヤフラム室１５
と二次側ポート５内の二次側流路とを連通させる連通路
２４が形成されている。したがって、二次側ポート５内
の圧力が設定圧以上になると、連通路２４を介してその
圧力がダイヤフラム室１５に供給されて弁体７が弁座３
に圧接した状態で、二次側ダイヤフラム１４が弁軸６の
他端部から離れることになる。このときに、ダイヤフラ
ム室１５内に流入した空気を外部に排出するために、二
次側ダイヤフラム１４およびダイヤフラムシート１９に
リリーフ孔２５が形成され、さらにばね室１６を外部に
連通させるリリーフポート２６がボンネット１３に形成
されている。リリーフ孔２５は二次側ダイヤフラム１４
が弁軸６の先端面に当接しているときには弁軸６により
閉塞される。弁軸６の先端部を支持するために、弁ハウ
ジング１にはフッ素樹脂などからなる軸受２７が設けら
れている。

【００２３】一次側ダイヤフラム１１の外側には付加圧
力室２８がキャップ１２により形成されており、この付
加圧力室２８は連通路２９を介して弁孔２に連通され、
弁孔２を介して二次側ポート５に連通されている。この
一次側ダイヤフラム１１の内側は一次側ポート４に連通
する流路部であるバランス圧力室３０となっている。そ
して、この付加圧力室２８内には弁軸６に対して弁体７
を閉塞する方向のばね力を付勢するための圧縮コイルば
ね３１が装着されている。

【００２４】したがって、弁軸６には調圧ばね２１によ
り弁体７を開く方向のばね力が付勢され、圧縮コイルば
ね３１により弁体７を閉じる方向のばね力が付勢される
ことになり、さらに、それぞれの圧力室１５，２８に入
り込む二次側圧力によって弁体７を閉じる方向の推力が
付勢され、二次側ポート５に連通する弁孔２内の二次側
圧力と、バランス圧力室３０内の一次側圧力により生じ
る推力でバランスすることになる。このように、ダイヤ
フラム１１を有することから、それぞれのダイヤフラム
のサイズを大型化することなく、圧力特性を向上させる
ことができる。

【００２５】さらに、ダイヤフラム室１５は弁ハウジン
グ１に形成されたブリード孔３２により外部に連通さ
れ、このブリード孔３２の最小径の部分に細線ワイヤ３
３が貫通して取り付けられており、ブリード孔３２には
消音用のマフラー３４が組み込まれている。たとえば、
ブリード孔３２の最小径の部分の内径が0.５ｍｍとした
場合には、その中に外径が0.４５ｍｍの細線ワイヤ３３
を貫通させることにより、微細な気体流通用の隙間を有
するブリード孔３２を形成することができる。このブリ
ード孔３２によって、より精密な圧力調整が可能とな
る。ただし、可変ニードル弁などによりブリード流量の
小さいブリード孔３２を形成するようにしても良い。

【００２６】なお、一次側ダイヤフラム１１の中に皿ば
ね機能を組み込むことにより、この一次側ダイヤフラム
１１によって弁体７を閉塞する方向のばね力を強く付勢
するようにすれば、圧縮コイルばね３１は不要となる。

【００２７】次に、上記構成の減圧弁の作動について説
明する。

【００２８】まず、一次側ポート４から供給された後に
二次側ポート５から流出する空気の圧力を設定するに
は、ダイヤフラム室１５内の二次側圧力による推力およ
び圧縮コイルばね３１のばね力に抗して弁体７を開く方
向に付勢する調圧ばね２１のばね力を、ハンドル２３を
回転させることにより設定する。これにより、二次側ポ
ート５における空気の圧力が設定圧よりも低ければ、調
圧ばね２１のばね力により弁体７が弁孔２を開くことに
なり、二次側圧力は設定された圧力値になる。

【００２９】二次側ポート５に流出した気体の圧力がダ
イヤフラム室１５と付加圧力室２８とのそれぞれに流入
することから、それぞれの圧力室１５，２８および３０
を区画形成するダイヤフラム１１，１４および弁体７に
加わる圧力と弁軸６に作用するばね力とがバランスする
ように弁体７の開度が設定され、二次側ポート５内にお
ける二次側圧力は調圧ばね２１により設定された圧力と
なる。

【００３０】二次側圧力が設定値を越えた場合には、ダ
イヤフラム室１５内に流入する二次側ポート５内の気体
により二次側ダイヤフラム１４が調圧ばね２１のばね力
に抗して大きく変位し、弁体７が弁座３に接触した状態
のもとで、二次側ダイヤフラム１４が弁軸６から離れる
ように変位することになる。これにより、リリーフ孔２
５が開かれてダイヤフラム室１５内の空気はリリーフポ
ート２６を通って外部に排出され、二次側ポート５内の
気体は設定圧に戻される。

【００３１】このような圧力設定の過程で、弁軸６は軸
方向に往復動することになるが、一次側ダイヤフラム１
１によって弁軸６は弁孔２内の所定の中心位置に向かう
ように調芯機能が常時加えられているので、弁軸６は軸
受２７の働きもあり、大きく傾くことなく作動する。こ
の結果、圧縮コイルばね３１と弁軸６との片当たりに起
因した発塵が防止されることになり、二次側ポート５か
ら排出される気体へのゴミなどの混入が防止される。

【００３２】（実施の形態２）図２は本発明の他の実施
の形態である減圧弁を示す図であり、図２にあっては図
１に示された部材と共通する部材には同一の符号が付さ
れている。

【００３３】この減圧弁にあっては、二次側ダイヤフラ
ム１４は弁軸６に対してねじ部材３５により連結されて
いる。したがって、この減圧弁は、図１に示す減圧弁が
リリーフ型であるのに対して、図１に示すリリーフ孔２
５を有しないことから、ノンリリーフ型となっており、
弁孔２とダイヤフラム室１５間に付加された軸受２７が
なくなり、それぞれが開口されて連通している。また、
図１に示された圧縮コイルばね３１は設けられておら
ず、一次側ダイヤフラム１１内に組み込まれた皿ばねの
ばね力によって弁軸６には弁体７を閉塞させる方向にば
ね力が付勢されるようになっている。

【００３４】したがって、この実施の形態の減圧弁にあ
っては、前記実施の形態における軸受２７と弁軸６との
摺動部がなくなるとともに、付加圧力室２８内には前記
実施の形態における圧縮コイルばね３１が設けられてい
ないので、これらの部分からの発塵も防止することがで
きる。このタイプの減圧弁はリリーフ孔２５を有してい
ないので、ノンリリーフ構造となっており、二次側圧力
を低下させるためのリリーフ機能は付加されていない
が、ブリード孔３２の最小径を調整することにより、リ
リーフ式に近い特性の減圧弁を得ることができる。

【００３５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３７】(1).弁体が設けられこれを開閉作動させる
弁軸は、その両端部において一次側と二次側の２つのダ
イヤフラムによって支持されることから、弁軸はその中
心が弁孔の中心となるような調芯機能が得られ、弁軸の
片当たりが防止される。

【００３８】(2).この結果、弁体を弁座にシートさせる
方向に付勢するばね力発生用の圧縮コイルばねと弁組立
体などのようにばねと当接する部分からの発塵が防止さ
れることになり、作動気体の中にゴミなどの異物が混入
することを防止することができる。

【００３９】(3).また、２つのダイヤフラムが設けられ
ていることから、それぞれによって区画形成される圧力
室の圧力が弁軸に作用するので、ダイヤフラムのサイズ
を大型化することなく、圧力特性に優れた減圧弁が得ら
れる。

【００４０】(4).弁軸の両端部にダイヤフラムを固定す
ることにより、調芯機能が高められることから、弁軸な
どの部材の摺動部分をなくすことができ、発塵を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるクリーンガス用減
圧弁を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態であるクリーンガス用
減圧弁を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 弁ハウジング ２ 弁孔 ３ 弁座 ４ 一次側ポート ５ 二次側ポート ６ 弁軸 ７ 弁体 ８ 弁組立体 ９ 止め具 １１ 一次側ダイヤフラム １２ キャップ １３ ボンネット １４ 二次側ダイヤフラム １５ ダイヤフラム室 １６ ばね室 １７ 調整ねじ １８ リテーナ １９ ダイヤフラムシート ２１ 調圧ばね ２２ ハンドルガイド ２３ ハンドル ２４ 連通路 ２５ リリーフ孔 ２６ リリーフポート ２７ 軸受 ２８ 付加圧力室 ２９ 連通路 ３０ バランス圧力室 ３１ 圧縮コイルばね ３２ ブリード孔 ３３ 細線ワイヤ ３４ マフラー ３５ ねじ部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側ポートと二次側ポートを連通させ
   る弁孔が形成された弁ハウジングと、 前記弁孔の開口部に形成された弁座に接触する弁体を有
   し、前記弁孔内に軸方向に移動自在に設けられた弁軸
   と、 前記弁軸の一端部側に配置され、前記二次側ポートに連
   通するダイヤフラム室を前記弁ハウジングとともに形成
   する二次側ダイヤフラムと、 前記二次側ダイヤフラムを介して前記弁軸に前記弁体を
   開く方向にばね力を付勢する調圧手段と、 前記弁軸の他端部側に配置され、前記一次側ポートに連
   通するバランス圧力室と前記弁孔に連通する付加圧力室
   とを区画形成する一次側ダイヤフラムとを有し、 それぞれの前記ダイヤフラムにより前記弁軸を前記弁孔
   の中心に位置させるとともに前記一次側ポートと連通し
   た前記バランス圧力室を形成させるようにしたことを特
   徴とするクリーンガス用減圧弁。