JPH10311445A - ガス制御バルブ - Google Patents

ガス制御バルブ

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Publication number
JPH10311445A
JPH10311445A JP12273497A JP12273497A JPH10311445A JP H10311445 A JPH10311445 A JP H10311445A JP 12273497 A JP12273497 A JP 12273497A JP 12273497 A JP12273497 A JP 12273497A JP H10311445 A JPH10311445 A JP H10311445A
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JP
Japan
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piston
piston rod
valve
rod
gas control
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Application number
JP12273497A
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English (en)
Inventor
Masato Ito
正人 伊藤
Toshiyasu Inagaki
俊康 稲垣
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CKD Corp
Original Assignee
CKD Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化が容易で、耐久性、信頼性の高いガス
制御バルブを提供する。 【解決手段】 ガス制御バルブ1は、第1ポート流路6
5と第2ポート流路66の間に形成された弁座59と、
この弁座59に当接または離間するダイヤフラム54と
弁体58からなるダイヤフラム弁体と、弁体58を弁閉
方向に付勢するピストンロッド53と、ピストンロッド
53と組み付けられこのピストンロッド53を弁閉方向
に付勢するピストン52とを有しており、ピストン52
とピストンロッド53とは、ピストン貫通孔52aとロ
ッド膨出部53aとが係合しており、ピストン52のリ
ング状突起部52cをプレスかしめ加工することにより
一体化している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス制御バルブに
関し、特に好適には半導体製造工程で使用されるプロセ
スガス等のガスの流通を制御するための小型のガス制御
バルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体製造工程において、シリコ
ン等のウェハーの処理が数枚のウェハーを同時に処理す
る枚葉処理の形態の他、一枚毎に処理する単数処理を行
う場合が増加している。これに伴い各種の処理装置の大
きさを小さくすることが求められ、処理に使用されるエ
ッチングガス等のプロセスガスの流通を制御するための
ガス制御バルブも、小型のものが求められている。
【0003】図3は、従来のガス制御バルブ100を示
す縦断面図である。このバルブ100の弁座部材(バル
ブボディ)163は、図中左側に開口する第1ポート1
28および右側に開口する第2ポート129を有する。
弁座部材163の略中央部まで延在した第1ポート12
8は図中上方に折れ曲がって第1ポート垂直流路部12
1aを形成し、弁座部材の上面に突出して略有底円筒状
に形成された突出部163a内の底部に開口している。
また、第2ポート129は、弁座部材163の中央やや
右寄りまで延在して上方に折れ曲がり第2ポート垂直流
路部120aを形成し同様に突出部163a内の底部に
開口している。
【0004】弁座部材163の突出部163a内の底部
に形成されたリング状の弁座159の上方には、ダイヤ
フラム154を介して弁体158が当接または離間可能
に保持されダイヤフラム弁体を形成している。すなわ
ち、突出部163aの外周に形成された雄ねじに螺合す
る中間部材157によって図中下方に押圧されるダイヤ
フラム固定ブラケット156と、弁座部材163とでダ
イヤフラム154の外周が固定されている。なお、弁体
158と弁座159の間にダイヤフラム154を介在さ
せているのは、ガスの漏れを防止するためである。
【0005】中間部材157の中央部にあけた貫通孔に
は、ピストンロッド153が摺動可能に保持されてい
る。また、このピストンロッド153の軸方向略中央に
は、ピストン152にあけたピストン貫通孔152aに
貫挿されており、ロッド膨出部153aの上面とピスト
ン顎部152bとが係合する。さらに、ピストンロッド
153のピストン上面152c近傍に形成したロッド溝
153bにE型リング(E型止め輪)172を差込んで
抜け防止をすることで、ピストンロッド153とピスト
ン152とは一体になって上下動するようにされてい
る。
【0006】中間部材157の上方には、パイロット弁
シリンダ151が中間部材157と螺合して固設されて
いる。パイロット弁シリンダ151の内側には、ピスト
ン152、さらにこのピストン152を介して、ピスト
ンロッド153や弁体158を下向き(弁閉方向)に付
勢するための復帰バネ155が取り付けられている。ま
た、パイロット弁シリンダ151の中心部には、図中上
面に開口する駆動空気用ポート160が形成されてい
る。ピストンロッド153の中心軸には、ピストンロッ
ドの上端からロッド膨出部153aよりも下方に達する
深さでロッド中心孔153cが形成され、さらに、ロッ
ド膨出部153aの直下には、ピストンロッドを径方向
(図中左右方向)に貫通しロッド中心孔153cを横断
する連通孔153dが形成されている。これにより、中
間部材157の上面とピストン152の下面がなす空間
が連通孔153d、ロッド中心孔153cを通じて駆動
空気用ポート160に連通するようにされている。
【0007】このガス制御バルブ100は、駆動空気用
ポート160に圧縮空気が送られていない状態では、ピ
ストン152、ピストンロッド153が復帰バネ155
により下向きに付勢されており、ピストンロッド153
が弁体158を図中下方に押圧して、ダイヤフラム15
4を介して弁座159に弁体158を当接させている。
なお、ダイヤフラム154を介して弁体158にはプロ
セスガスやパージガス等によるガス圧がかかり、弁体1
58を押し上げようとしている。しかし、復帰バネ15
5の付勢する力が強いため、弁体158はガス圧に逆ら
って弁座159に当接され、従って、第1ポート128
(第1ポート垂直流路部121a)と第2ポート129
(第2ポート垂直流路部120a)とは遮断されてい
る。
【0008】次に、駆動空気用ポート160に圧縮空気
が送られると、ピストン152、ピストンロッド153
が上向きに移動する。そして、ダイヤフラム154およ
び弁体158が、プロセスガスやパージガス等のガス圧
力により上向きに移動させられ、第1ポート128と第
2ポート129とが連通してガスが流通する。このよう
にポート160に送る圧縮空気を制御することにより、
ダイヤフラム弁体(ダイヤフラム154,弁体158)
の開閉を行い、第1ポート128と第2ポート129と
のガスの流通を制御することができることとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス制御バルブには、次のような問題があった。 (1)図3に示すような従来のガス制御バルブでは、ピ
ストン152からピストンロッド153が抜けるのを防
止して両者を一体化するのを、ロッド溝153bとこの
溝に差し込まれたE型リング172によって行ってい
る。小型のガス制御バルブではピストンロッド153の
径が小さくなるため、ロッド溝153bに差し込まれる
E型リング172も小さいものを使用することとなる。
しかし、E型リング172は寸法が小さくなると、扱い
にくくなり組み付けが面倒である。その上、ロッド溝1
53bに差し込む際に、ねじれ状に変形してロッド溝1
53bに完全にはまらなかったり、Eリング両腕間の間
隔が所定の値よりも大きく変形して外れやすくなる場合
があった。このような場合には、ピストン152やピス
トンロッド153の上下動により応力や衝撃がE型リン
グ172に掛かると、E型リングがピストンロッド15
3から外れ、ピストン152からピストンロッド153
が抜けて所望の動作が出来なくなる不具合を生じる。ま
た、繰り返し動作においてE型リング172に耐せん断
荷重よりも大きい衝撃が掛かった場合にもE型リングが
外れる同様な不具合を生じる恐れがあった。
【0010】(2)ピストン152とピストンロッド1
53との間には、駆動空気ポート160から送られた圧
縮空気が漏れないようにシールする目的でピストン−ピ
ストンロッド間Oリング170がピストン貫通孔152
a内に挿入されているが、Oリング170をピストンロ
ッド153に通す必要があり組み付けが面倒であった。
本発明は上記問題点を解決し、ピストンとピストンロッ
ドとをE型リング等の止め輪を用いることなく抜け止め
を行って両者を一体化し、小型化が容易で、耐久性、信
頼性の高いガス制御バルブを提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載の発明は、ポート間を連通する流路に
形成された弁座と、弁座に当接または離間する弁体と、
該弁体を弁閉方向に付勢するピストンロッドと、該ピス
トンロッドに組み付けられ該ピストンロッドを弁閉方向
に付勢するピストンと、を有するガス制御バルブにおい
て、上記ピストンに形成された貫通孔に貫挿された上記
ピストンロッドが該ピストンの一部のかしめ加工により
前記ピストンと一体化してなることを特徴とするガス制
御バルブを要旨とする。
【0012】ここで、弁体には、弁体と弁座との間にダ
イヤフラムを介在させたダイヤフラム弁体をも含む。本
発明によれば、ピストンの一部をかしめ加工することに
よりピストンとピストンロッドとを一体化しているの
で、E型リングのような止め輪を用いる必要がなく、止
め輪を差し込む溝を形成する必要もない。確実に加工で
きるので小型化が容易で、繰り返し動作により止め輪が
外れることもないので、ピストンロッドがピストンから
抜けることなく信頼性の高いガス制御バルブとすること
ができる。
【0013】さらに、上記目的を達成するために請求項
2に記載の発明は、前記ピストンロッドが膨出部を有
し、前記ピストンの弁体側の貫通孔端と該ピストンロッ
ドの膨出部とが係合し、かつ、該膨出部と貫通孔端とが
係合密着するように前記かしめ加工を施してなることを
特徴とする請求項1に記載のガス制御バルブを要旨とす
る。
【0014】ここで、ピストンロッドの膨出部は、ピス
トンロッドの軸線に対して径方向に膨出してピストンの
貫通孔より径大とされ、この貫通孔と係合する形状であ
ればよく、例えば、径方向外形が円板あるいは角板の鍔
状に外周全体にわたって形成される場合が挙げられる。
このほか、一文字あるいは十文字形状のように一部膨出
していてもよく、さらには、軸方向(鍔の厚み方向)に
テーパが付された形状などとしても良い。本発明によれ
ば、ピストンロッドとピストンの貫通孔が弁体側で係合
しているので、ピストンがピストンロッドを弁閉方向に
付勢する力が確実にピストンロッドに伝えられる。一
方、ピストンの弁開方向への移動に伴いピストンロッド
が追従するときには、かしめ加工した部分に応力が掛か
る。しかし、追従に必要な力は弁体を押し上げようとす
るガス圧から得られるので、かしめ部分に掛かる応力は
比較的小さいため、かしめ部分のゆるみや変形は生じな
い。したがって、このような方向からかしめ加工を施し
たものは、高い耐久性を得られる。
【0015】さらに、上記目的を達成するために請求項
3に記載の発明は、前記ピストンロッドの前記貫挿部分
の寸法と前記ピストンの貫通孔の寸法とは、しまりばめ
または中間ばめの関係となる寸法とされていることを特
徴とする請求項1または2に記載のガス制御バルブを要
旨とする。
【0016】しまりばめや中間ばめとなる寸法関係とさ
れていると、しめしろを有する関係であれば、ピストン
とピストンロッドとは抜けにくく、両者間にガタを生じ
ない。また、すきまを生ずる関係であっても両者のすき
まはごくわずかでありガタはほとんど生じない。このた
め、ピストンロッドがスムーズに摺動でき、弁体を垂直
に押圧することができるので、弁体が弁座と片当たりす
ることが無く、弁閉時に確実にシールすることができ
る。また、ピストンの貫通孔とピストンロッドとの間
に、すきまが生じないか、生じても小さいので、Oリン
グが無くとも両者間の気密を保つことができ、部品点数
を減らすことができ、組み付けも容易となる。
【0017】さらに、上記目的を達成するために請求項
4に記載の発明は、前記ピストンロッドの貫挿部分と前
記ピストンの貫通孔との間には、ピストンロッドとピス
トンとを接着する接着剤が配されていることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載のガス制御バルブを要
旨とする。
【0018】本発明によれば、接着剤によりピストンロ
ッドとピストンがより強固に一体化するので耐久性が高
くなる。また、ピストンロッドとピストンの貫通孔との
間のシールがより完全となる。ここで、接着剤は、ピス
トンやピストンロッドの材質、すきまの大きさ等を考慮
して適宜選択すればよいが、嫌気性接着剤を用いると、
接着面に塗布するだけで足りるので適用が容易であり、
すきま内で硬化し、すきまに適用されたときシール性が
高いので、確実にシールできる点で好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガス制御バル
ブについて具体化した実施の形態を図1および2を参照
しつつ詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係る
パイロット型ガス制御バルブの縦断面図であり、図2
は、このガス制御バルブに使用するピストン(図2
a)、ピストンロッド(図2b)および両者を組み付け
た状態(図2c)の縦断面図である。ガス制御バルブ1
のバルブボディ16は、図示しない第1ポートおよび第
2ポートを有し、第1ポート垂直流路部21aおよび第
2ポート垂直流路部20aがバルブボディ上面16aに
開口している。
【0020】このバルブボディ16の上面16aには、
ボルト64によって弁座部材63が締結されている。こ
の弁座部材63の略中央に形成された第1ポート流路6
5とその脇に形成された第2ポート流路66は、リング
状の第1シール部材61および第2シール部材62を介
して、両ポート間および外部とのシールを保ちつつ、そ
れぞれバルブボディ16の第1ポート垂直流路部21a
および第2ポート垂直流路部20aに連通している。
【0021】弁座部材63の上面には、略有底円筒状に
形成された突出部63aが形成され、この突出部63a
内の底部には第1ポート流路65と第2ポート流路66
とが開口している。第1ポート流路65と第2ポート流
路66の開口の間を遮るようにこの突出部63aの底部
にリング状の弁座59が設けられ、この弁座59の上方
には、ダイヤフラム54を介して弁体58が当接または
離間可能に保持されダイヤフラム弁体を形成している。
すなわち、突出部63aの内周に形成された雌ねじに螺
合する中間部材57によって図中下方に押圧されるダイ
ヤフラム固定ブラケット56と、弁座部材63とでダイ
ヤフラム54の外周が固定されている。これにより、第
1、第2ポート間を流通するガスが上方に漏れることが
防止される。中間部材57の中央部にあけた貫通孔57
aには、ピストンロッド53が上下方向に摺動可能に貫
挿、保持されている。このピストンロッド53にはピス
トン52が組み付けられ、両者は一体化されている。
【0022】中間部材57の上方には、パイロット弁シ
リンダ51が中間部材57と螺合して固設されている。
パイロット弁シリンダ51の内側には、ピストン52さ
らにこのピストン52を介してピストンロッド53や弁
体58を下向き(弁閉方向)に付勢するための復帰バネ
55が取り付けられている。また、パイロット弁シリン
ダ51の中心軸に沿って、図中上面に開口する駆動空気
用ポート60が形成されている。また、ピストンロッド
53の中心軸には、ピストンロッド53の図中上端から
ロッド膨出部53aよりも下方に達する深さでロッド中
心孔53cが形成され、さらに、ロッド膨出部53aの
直下には、ピストンロッドを径方向(図中左右方向)に
貫通しロッド中心孔53cを横断する連通孔53dが形
成されている。これにより、中間部材57の上面とピス
トン52の下面がなす空間が連通孔53d、ロッド中心
孔53cを通じて駆動空気用ポート60に連通するよう
にされている。
【0023】このように構成されたガス制御バルブ1
は、駆動空気用ポート60から圧縮空気が送られていな
い状態では、弁閉状態となる。即ち、ピストン52、ピ
ストンロッド53が復帰バネ55により下向き(弁閉方
向)に付勢されているため、ピストンロッド53が弁体
58を図中下方に押圧して、第1または第2ポート内の
プロセスガス等のガス圧に抗して、ダイヤフラム54を
介して弁座59に弁体58を当接させる。従って、第1
ポート垂直流路部21aと第2ポート垂直流路部20a
とは遮断(シール)されている。
【0024】次に、駆動空気用ポート60から、ロッド
中心孔53c、連通孔53dを通じて中間部材57の上
面とピストン52の下面がなす空間V内に圧縮空気が送
られると、ピストン52およびピストンロッド53が上
向きに移動する。そして、ダイヤフラム54および弁体
58が、プロセスガスやパージガス等のガス圧力により
上向きに移動させられ、第1ポート流路65と第2ポー
ト流路66とが連通して第1ポートと第2ポート間をガ
スが流通する。このように駆動空気用ポート60に送る
圧縮空気を制御することにより、ダイヤフラム弁体(ダ
イヤフラム54、弁体58)の開閉を行い、第1ポート
と第2ポートとのガスの流通を制御することができるこ
ととなる。
【0025】ここで、ピストン52、ピストンロッド5
3および両者の組み付けについて詳細に説明する。ピス
トン52は、図2(a)に示すように略円盤状で、高力
アルミ合金からなり、中央にはピストン貫通孔52aが
形成されている。このピストン貫通孔52aは後述する
ピストンロッド53の貫挿部53bとのはめあわせのた
め、精密な寸法(内径寸法)で形成される。また、この
貫通孔52aの図中下方側(弁体側)端部を階段状に径
大とすることで、ピストン顎部(貫通孔端部)52bを
形成すると共に、リング状突起部52dを形成してい
る。また、ピストン52の外周側面にはOリングをはめ
込んでパイロット弁シリンダ51の内周との間でシール
を保つように側面凹部52eが形成されている。
【0026】一方、ピストンロッド53はステンレス鋼
からなり、その中央部には、ロッド53の全周にわたっ
て鍔状に膨出するロッド膨出部53aが形成され、ピス
トン貫通孔52aにロッド53が貫挿されたときに、ロ
ッド膨出部53aの上面とピストン顎部52bとが係合
するようにされている。この膨出部53aの形状は、図
中上面がピストン顎部53bと密着するように平面とさ
れ、一方、下面は下方が細くなるテーパ状とされてい
る。また、ロッド53をピストン貫通孔52aに貫挿さ
せたときに、貫通孔52aとこれに対応する貫挿部53
bは、しまりばめもしくは中間ばめとなる寸法で製作さ
れている。
【0027】このようなピストン52のピストン貫通孔
52aにピストンロッド53を挿入し、膨出部53aの
上面をピストン顎部52bに密着、係合させる。なお、
挿入時には、ピストン52の貫通孔52aとロッド53
の貫挿部53bとの実寸法関係によっては、しめしろが
存在することとなり挿入困難な場合や、すきまが生じた
としてもわずかであるために挿入抵抗が大きい場合があ
るので、圧入により貫通孔52aにロッド53を挿入す
る。このようにすることで、ピストン52からロッド5
3が抜けにくくなる。しかも、両者の間にガタが生じな
いか、生じたとしても少ないので、ロッド53がスムー
ズに摺動できるほか、弁体58を図中下方にまっすぐ押
圧するので、弁体58と弁座59との片当たりが防止で
きるので、第1ポートと第2ポートとの間のシールが確
実にできる。
【0028】なお、挿入前に、ピストン貫通孔52a
内、ロッド貫挿部53b、またはこの両者に嫌気性接着
剤(図示しない)を塗布してから挿入するとよい。ピス
トン貫通孔52aとロッド貫挿部53bの間の滑りを良
くなり圧入が容易となるうえ、嫌気性接着剤は空気を遮
断されると硬化するので塗布して挿入するだけで足りる
からである。また、ピストン52とロッド53とを一体
化する共に、両者間のすきまを埋めて強固なシール材と
なるからである。
【0029】ついで、プレスかしめ加工により、ピスト
ン52のリング状突起部52dの先端が径小となり、ロ
ッド膨出部53aを突起部52dが包むように、突起部
52dをかしめ変形させる。これにより、ピストン顎部
52bとロッド膨出部53aとが係合しかつ密着するよ
うにかしめ加工による応力が掛かり、ピストン52とピ
ストンロッド53が一体化される。このようにすると、
E型リングのような止め輪が不要であり、止め輪が外れ
ることによってロッドがピストンから抜けることもなく
なる。また、プレス等のかしめ加工によりかしめるの
で、小さなE型リングをロッド溝に差し込むような面倒
な作業が不要となる。
【0030】上記実施形態においては、ダイヤフラムと
弁体とからなるダイヤフラム弁体を用いた例を示した
が、ダイヤフラムを用いないガス制御バルブに適用して
も良い。 また、駆動用の圧縮空気を駆動空気用ポート
からロッドに形成したロッド中心孔、連通孔を経由して
バルブ内部に導入した例を示したが、これに限定され
ず、パイロット弁シリンダや中間部材などの側面に駆動
空気用ポートを設け圧縮空気を導入するようにしても良
い。本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更して
適用可能である。
【0031】
【発明の効果】以上に詳述したように、請求項1に記載
の発明によれば、E型リングのような止め輪を用いる必
要がなく、加工が確実に行えるので小型化が容易で、繰
り返し動作によりピストンロッドがピストンから抜ける
ことなく信頼性の高いガス制御バルブとすることができ
る。また、請求項2に記載の発明によれば、ピストンが
ピストンロッドを弁閉方向に付勢する力が確実にピスト
ンロッドに伝えられ、一方、かしめ部分のゆるみや変形
は生じないので、高い耐久性が得られる。さらに、請求
項3に記載の発明によれば、ピストンとピストンロッド
とは抜けにくくよりなり強固に一体化する。また、両者
間にガタを生じないかほとんど生じないので、弁体を垂
直に押圧すして、弁体と弁座との片当たりを防ぎ、弁閉
時に確実なシールができる。また、請求項4に記載の発
明によれば、接着剤によりピストンロッドとピストンが
より強固に一体化するので耐久性が高くなる。また、ピ
ストンロッドとピストンの貫通孔との間のシールがより
完全となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかるパイロット型ガス制
御バルブの縦断面図である。
【図2】図1のガス制御バルブに使用する、(a)ピス
トン、(b)ピストンロッド、および(c)両者を組み
付けた状態の縦断面図である。
【図3】従来のガス制御バルブの縦断面図である。
【符号の説明】 1 ガス制御バルブ 16 バルブボディ 20a 第2ポート垂直流路部 21a 第1ポート垂直流路部 51 パイロット弁シリンダ 52 ピストン 52a ピストン貫通孔 52b ピストン顎部 52d リング状突起部 53 ピストンロッド 53a ロッド膨出部 53b 貫挿部 53c ロッド中心孔 53d 連通孔 54 ダイヤフラム 55 復帰バネ 56 ダイヤフラム固定ブラケット 57 中間部材 58 弁体 59 弁座 60 駆動空気用ポート 63 弁座部材 65 第1ポート流路 66 第2ポート流路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポート間を連通する流路に形成された弁
    座と、弁座に当接または離間する弁体と、該弁体を弁閉
    方向に付勢するピストンロッドと、該ピストンロッドに
    組み付けられ該ピストンロッドを弁閉方向に付勢するピ
    ストンと、を有するガス制御バルブにおいて、 上記ピストンに形成された貫通孔に貫挿された上記ピス
    トンロッドが該ピストンの一部のかしめ加工により前記
    ピストンと一体化してなることを特徴とするガス制御バ
    ルブ。
  2. 【請求項2】 前記ピストンロッドが膨出部を有し、前
    記ピストンの弁体側の貫通孔端と該ピストンロッドの膨
    出部とが係合し、かつ、該膨出部と貫通孔端とが係合密
    着するように前記かしめ加工を施してなることを特徴と
    する請求項1に記載のガス制御バルブ。
  3. 【請求項3】 前記ピストンロッドの前記貫挿部分の寸
    法と前記ピストンの貫通孔の寸法とは、しまりばめまた
    は中間ばめの関係となる寸法とされていることを特徴と
    する請求項1または2に記載のガス制御バルブ。
  4. 【請求項4】 前記ピストンロッドの貫挿部分と前記ピ
    ストンの貫通孔との間には、ピストンロッドとピストン
    とを接着する接着剤が配されていることを特徴とする請
    求項1〜3のいずれかに記載のガス制御バルブ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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