JPH1054472A - 弁ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲の温度条件や外力の影響を受けずに、長
期間に渡って安定した開閉弁作動が得られる弁ユニット
が望まれていた。 【解決手段】 上流側１４Ａと下流側１４Ｂを連通させ
る流路１５を直交する態様で弁座面となる弁ガイド穴１
６を設けた弁本体１１と、弁本体１１の外周囲を被覆す
る弁ケース１２とで弁ハウジング１３が形成され、弁ガ
イド穴１６に開閉弁機構が装着され、弁本体１１は耐熱
及び耐薬品性で自己潤滑性のある合成樹脂材で形成さ
れ、弁ケース１２は耐熱及び耐薬品性で剛性の高い上記
弁本体１１とは別の合成樹脂材で形成され、弁ケース１
２は弁本体１１を形成する弁ブロックをインサート部材
として射出成形によって一体に構成されている。 【効果】 自己潤滑性で開閉弁としての性能は良好であ
るが、周囲の温度条件や外力の影響を受けて変形し易い
弁本体１１を、剛性の高い弁ケース１２で一体に被覆し
てその悪影響を解消することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、流体管路中に装着
して流路の開閉を行う弁ユニットに関するものであり、
各種の用途に使用することができるが、特に耐熱性や耐
薬品性を必要とし且つ静電的及び機械的に安定した性能
を必要とする個所での使用に好適であり、例えばＩＣチ
ップなどの製造分野において、半導体ウエハを真空圧で
吸着保持する真空ピンセットの弁ユニットなどに利用す
ることができる。

【０００２】

【従来の技術】この種の弁ユニットとしては、例えば本
件出願人が先に提案して特公平３−５０６７２号公報及
び特公平５−７５５５４号公報に開示された真空ピンセ
ットに使用されているものがある。これらの弁ユニット
では、弁本体内に形成された弁座面に沿って弁体が摺動
する開閉弁機構によって流路の開閉が行われるので、こ
の開閉弁機構が気密性を損なわない状態で円滑に作動す
ること、外力によって上記開閉弁機構の作動が損なわれ
ない機械的強度を備えていること、扱う流体の種類や使
用される周囲の雰囲気その他の使用条件に適合させて構
成部材の材質を所望に選定することが可能であること、
などが要求される。

【０００３】特に、本件出願人が最も望ましい実施対象
としている上記真空ピンセット用の弁ユニットの場合に
は、シリコンウエハなどの被吸着部材に対して静電的及
び機械的な性能を損なうようなダメージを与えないため
に、次のような点に配慮をする必要がある。 静電気の帯電及び帯電による塵埃の付着を生じさせな
い導電性を備えていること。 ウエハを化学処理する薬品や洗浄液に晒されても、変
質したり金属イオンを発生させない耐薬品性を備えてい
ること。 長期使用に際しても、摺動摩擦する部分からパーティ
クルを発生させない低い摩擦係数で自己潤滑性を備えて
いること。 そこで、これらの真空ピンセット用の弁ユニットの場合
には、特に耐熱性と耐薬品性に優れ、摩擦係数が小さく
て自己潤滑性のあるフッ素樹脂材特に四フッ化エチレン
を主要な構成部材である弁本体などに多く使用してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、フッ素樹脂材
の場合には機械的な剛性に難点があるので、外力を受け
た際に変形して開閉弁機構の作動が損なわれたり、気密
性が低下する恐れもあること、また、弁本体内に装着し
た開閉弁機構を抜け止め係止するためにねじ部材などを
用いると、上記フッ素樹脂材の機械的強度が少ないため
に当該ねじ部材が内部の流体圧の影響を受けて容易に脱
落する恐れがあると共に、薬品類の雰囲気で錆を発生す
るなど変質する恐れもあること、更に、静電気の帯電及
び帯電による塵埃の付着を生じさせない導電性の点に付
いても十分とは言えず、フッ素樹脂材を外部に露出させ
た状態で使用するとピンセット本体を手で把持した際の
摩擦によって静電気が発生する恐れもあること、などの
解決を必要とする様々な課題があった。

【０００５】上記課題を解決するための手段として、本
件出願人は弁本体を形成する合成樹脂材として、開閉弁
機構にとって重要な摩擦摺動性に優れた例えばフッ素樹
脂材などの合成樹脂材を従来と同様に使用し、この合成
樹脂材による弁本体が外部に露出して静電気による悪影
響を及ぼさないように、また外力によって弁本体が変形
して開閉弁機構の動作を損なわないように、弁本体を形
成する弁ブロックの外周囲を剛性が高く且つ十分な導電
性を有して静電気が発生しない別の合成樹脂材で形成さ
れた弁ケースで被覆するようにし、当該弁本体と弁ケー
スによって一体の弁ハウジングを構成するようにした弁
ユニットを着想した。なお、ここで云う弁ブロックと
は、流路の開閉を行う弁体を含む開閉弁構造が装着され
る弁本体の中間的な形態で、弁ケースを射出成形する際
にインサート部材とした弁本体のことであり、成形後に
追加工が施されて弁本体を形成するが、両者は実質的に
は同一のものである。

【０００６】然し、上記構想による弁ユニットの場合で
も、弁本体の外周囲に二つ割りした筒状の弁ケースをね
じ止めによって被着したり、筒状の弁ケースをねじ込み
によって弁本体に被着させて弁ハウジングが構成される
場合には、両部材間の連結強度や気密性の点で必要な性
能を確保することが困難であると共に、金属製のねじ部
材やゴム製のＯリングなどの使用は耐熱及び耐薬品性の
点で望ましくない。そこで、摺動摩擦係数が小さくて自
己潤滑性に優れているので弁体の摺動に適しているが、
射出成形する事や機械的な剛性の点で多少難点があるフ
ッ素樹脂材などの合成樹脂材を弁本体に用いると共に、
耐熱及び耐薬品性を備え且つ機械的な剛性に優れた導電
性の良い合成樹脂材例えばカーボン繊維入りのＰＥＥＫ
材などを弁ケースに用い、開閉弁機構が装着される弁本
体をインサート部材として射出成形された弁ケースによ
って一体の弁ハウジングを構成させ、これによりそれぞ
れの部材の特性を生かしつつ且つ欠点を補うようにし
た。

【０００７】また、上記着想による弁ユニットのように
異質の合成樹脂材を射出成形によって一体化させた場合
でも、両者の性状の相違によって一体性が損なわれて双
方の特性を十分に引き出せないこともあり、特に弁本体
を形成する合成樹脂材と弁ケースを形成する合成樹脂材
の熱膨張係数が異なると、射出成形して冷却した際に両
者の接合面に収縮による空隙が生じ、両者の機械的な一
体性を損なって強度が低下すると共に、気密性が損なわ
れて空気漏れによって吸着力が低下する恐れがある課題
を解決する必要がある。

【０００８】例えば、弁本体に合成樹脂材中でも特に熱
膨張係数の大きいフッ素樹脂材を使用し、弁ケースに熱
膨張係数のきわめて小さいカーボン繊維入りＰＥＥＫ材
を使用した場合に、射出成型時に膨張したフッ素樹脂製
の弁弁本体の外周に、カーボン繊維入りＰＥＥＫ材によ
る弁ケースが被着形成されるが、成形後に弁本体が冷却
して収縮すると弁ケースとの接合面に空隙が生じ、機械
的強度や吸着力の低下の要因となる。

【０００９】そこで本発明では、上記したような従来技
術の課題を解決し、機械的な精度と強度が外力や周囲の
雰囲気などに左右されることなく長期間に渡って維持さ
れ、静電気の発生も低減され、気密性が確保されるよう
に改善した弁ユニットの提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の弁ユニットには、従来技術とは異なる
次のような工夫が施されている。第１の弁ユニットは、
上流側と下流側を連通させる流路が内部に形成された筒
状体で、当該流路を直交する態様で弁座面となる弁ガイ
ド穴を設けた弁本体と、この弁本体の外周囲を被覆する
弁ケースとで弁ハウジングが形成され、上記弁ガイド穴
に開閉弁機構が装着され、上記弁本体は耐熱及び耐薬品
性で自己潤滑性のある合成樹脂材で形成され、上記弁ケ
ースは耐熱及び耐薬品性で剛性の高い上記弁本体とは別
の合成樹脂材で形成され、上記弁ケースは上記弁本体を
形成する弁ブロックをインサート部材として射出成形に
よって一体に構成される。

【００１１】第２の弁ユニットは、上記第１の弁ユニッ
トにおける上記弁本体には上記弁ガイド孔より上流側位
置と下流側位置の外周面にそれぞれ環状係止溝が凹設さ
れ、上記弁ケースの内周面には上記環状係止溝に嵌合す
る封止突起が突設され、上記弁ケースを射出成形する際
に上記封止突起が一体に形成されるようにした。

【００１２】第３の弁ユニットは、上記第１または第２
の弁ユニットにおける上記弁本体には上記弁ガイド孔が
開口する上端側に隣接して環状係止溝が凹設され、上記
弁ケースの内周面には上記環状係止溝に嵌合する補強突
起が突設され、上記弁ケースを射出成形する際に上記補
強突起が一体に形成されるようにした。

【００１３】第４の弁ユニットは、上記第３の弁ユニッ
トにおける上記弁本体には上記弁ガイド孔が開口する上
端側に円形突起を設け、この円形突起の基部側外周に上
記環状係止溝が凹設され、上記弁ケースには上記円形突
起の外周に外ねじ筒が形成され、この外ねじ筒に螺着さ
せたねじキャップによって上記弁ガイド穴に装着した開
閉弁機構が抜け止め係止されるようにした。

【００１４】第５の弁ユニットは、上記第３の弁ユニッ
トにおける上記弁ケースには上記補強突起の外側から上
記弁ガイド孔が開口する上端側の外周囲に突設する内ね
じ筒が形成され、この内ねじ筒内には上記弁ガイド穴に
装着した開閉弁機構の押さえ部材を装着すると共に、当
該内ねじ筒にねじキャップを螺着させて上記開閉弁機構
が抜け止め係止されるようにした。

【００１５】第６の弁ユニットは、上記第１〜５の弁ユ
ニットにおける上記開閉弁機構は、上記弁ガイド穴に沿
って上下に摺動して流路を開閉させる弁体と、この弁体
を開弁状態または閉弁状態の何れか一方に弾性付勢され
る弁ばねと、この弁ばねに抗して上記弁体を開弁状態ま
たは閉弁状態の何れか他方に昇降移動操作させる弁操作
手段で構成されている。

【００１６】第７の弁ユニットは、上記第１〜５の弁ユ
ニットにおける上記開閉弁機構は、上記弁ガイド穴に沿
って回転して流路を開閉させる弁体と、この弁体を開弁
状態または閉弁状態に回転移動操作させる弁操作手段で
構成されている。

【００１７】第８の弁ユニットは、上記第１〜７の弁ユ
ニットにおける上記弁ケースが導電性を有する合成樹脂
材で形成されている。

【００１８】第９の弁ユニットは、上記第１〜８の弁ユ
ニットにおける上記弁本体が四フッ化エチレン材で形成
され、上記弁ケースがカーボン繊維入りのポリエーテル
エーテルケトンで形成されている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の弁ユニットに付
いて、真空ピンセットに適用した実施の形態に基づいて
詳細に説明する。真空ピンセットは、図１で示すよう
に、手で把持して流路の開閉操作を行う開閉弁の操作ボ
タン３が突設されたピンセット本体１と、被吸着物の吸
着または離脱を行う吸引口４が開口された各種形状の吸
着チップ５を先端に備えた吸着アダプター２とで構成さ
れている。

【００２０】ピンセット本体１は、流路の開閉を行う操
作ボタン３を含む開閉弁機構が装着された弁ユニット６
と、内部に吸引流路が形成されて弁ユニット６の後端側
にねじ結合される延長筒７と、吸着アダプター２を装着
するために弁ユニット６の前端側にねじ結合される連結
筒８を備えている。この真空ピンセットは、延長筒７の
後端側に設けたコネクタ７ａに着脱されるコネクタ９及
び当該コネクタ９に装着された吸引ホース１０を介して
真空ポンプなどの真空圧源に接続され、ピンセット本体
１を手で把持した状態で操作ボタン３を操作すると、弁
ユニット６に内蔵された開閉弁機構によって流路が連通
又は遮断するので、吸着アダプター２の吸引口４に負圧
または大気圧が発生して被吸着物の吸着または離脱が行
われる。

【００２１】弁ユニット６は、図２で示すように、弁本
体１１と弁ケース１２によって弁ハウジング１３が形成
され、弁ハウジング１３内に形成された上流側流路１４
Ａと下流側流路１４Ｂの間には軸心に沿った連通孔１５
を設け、連通孔１５の途中には連通孔１５を直交して横
切る態様で弁室となる弁ガイド穴１６を設け、弁ガイド
穴１６には手動開閉弁を構成する弁体１７及び弁ばね１
８が装着されている。弁体１７は、中間部の外周に環状
溝１９を設けると共に下端面にばね受けとなる凹嵌部２
０を設けた円柱体で形成され、凹嵌部２０と呼吸孔２１
を穿設した外周壁との間に弁体１７を上方へ弾性付勢さ
せる弁ばね１８が張設され、弁体１７は弁ガイド穴１６
の上端側開口縁部に形成されたねじ筒２２に螺合するね
じキャップ２３に抜け止め係止されると共に、弁体１７
の上端にはねじキャップ２３を摺動可能に挿通する態様
で弁棒２４が取り付けられ、弁棒２４の上端に操作ボタ
ン３が取り付けられる。

【００２２】真空ピンセットにおける開閉弁機構には、
常時は流路を連通させた吸着可能な状態にしておくノー
マルオープン形式と、常時は流路を遮断させた吸着不能
な状態にしておくノーマルクローズ形式とが有るが、図
２で示す後者の場合には弁ガイド穴１６の下部側に形成
される弁室と上流側流路１４Ａの間にバイパス流路２５
が形成され、当該バイパス流路２５は閉弁時には弁ガイ
ド穴１６を介して呼吸孔２１に連通し、開弁時には弁体
１７の凹嵌部２０外周壁によって遮断される。

【００２３】上記構成による弁ユニット６は、常時は図
２のように弁体１７が弁ばね１８によって上方に付勢さ
れて環状溝１９が連通孔１５と不整合の位置で流路が遮
断された状態にあり、操作ボタン３の操作で弁ばね１８
の弾発力に抗して弁体１７を押し下げると、環状溝１９
が連通孔１５と整合した位置で上流側流路１４Ａと下流
側流路１４Ｂが連通し、真空ピンセット本体１に接続さ
れた真空圧源を作動させると、吸着アダプター２の吸引
口４に負圧が発生して吸着面５に当接させた被吸着物を
吸着保持させることができる。

【００２４】弁ユニット６は、切削などの機械加工によ
って図３で示すような予備加工が施された弁ブロック１
１Ａを別途に製作し、この弁ブロック１１Ａを図４で示
すような成型用金型装置２６に装着させ、弁ブロック１
１Ａの外周囲を射出成形した注入樹脂材による弁ケース
１２で一体に被覆して弁ハウジング１３を形成し、この
弁ハウジング１３の弁ブロック１１Ａに穴明けや切削な
どで追加の機械加工を施して弁本体１１を形成させたた
後に、この弁ハウジング１３の弁ガイド孔１６に対して
図５で示すように弁機構に必要な部品を組み付けて一体
のユニットにしたものである。

【００２５】弁ブロック１１Ａは、耐熱及び耐薬品性で
特に摺動摩擦係数の小さい合成樹脂材例えばフッ素樹脂
材などが使用されるが、本実施例では四フッ化エチレン
（ＰＴＦＥ材）を使用し、弁ケース１２を形成する注入
樹脂材には耐熱性と耐薬品性で且つ静電気を発生させな
いために十分な導電性を備えた合成樹脂材の使用が望ま
しく、本実施例では約１５％前後のカーボン繊維を含有
させたＰＥＥＫ材を用いている。このカーボン繊維入り
のＰＥＥＫ材は、一般的なＰＥＥＫ材に比べて導電性と
耐熱性及び機械的強度が格段に向上されるので、弁ケー
ス１２に使用する合成樹脂材としては極めて好適であ
る。

【００２６】弁ブロック１１Ａは、図３で示すように、
中間部の上面に円形突起２７を設けて軸方向の両側には
円形溝穴２８，２９を穿設した円柱体または角柱体で形
成され、円形突起２７の基部側外周と底部側の対称位置
には断面をＵ字状に凹設した環状係止溝３０，３１が水
平面上に沿って穿設されていると共に、その外側位置の
外周には断面をＵ字状に凹設した環状係止溝３２，３３
が垂直面上に沿って穿設されている。

【００２７】弁ハウジング１３を成形する成型用金型装
置２６は、図４で要部を拡大して概略を示すように、一
般的な金型装置の場合と同様に固定型２６Ａと可動型２
６Ｂとで構成され、固定型２６Ａにはエジェクタプレー
ト３４、固定側型板３５、アンギュラピン３６などを備
え、可動型２６Ｂには可動側型板３７、左右の割型ブロ
ック３８，３９、エジェクタピン４０などを備えている
と共に、左右の割型ブロック３８，３９には、型締めし
た際にアンギュラピン３６が挿入するガイド孔４１を設
けてある。

【００２８】上記した一般的な構成に加え、固定型２６
Ａにはエジェクタプレート３４から下方へ垂直に突出す
る固定側支持ピン４２を設けると共に、可動型２６Ｂに
は可動側型板３７から上方へ垂直に突出する可動側支持
ピン４３を設け、この固定側支持ピン４２と可動側支持
ピン４３は金型の中心に整合する状態で上下に対峙して
配設され、割型ブロック３８，３９の内面には上端側に
ねじ溝４４が刻設された状態で弁ハウジング１３の外形
に合致する成型空間４５を形成するために必要な成型溝
４５ａ，４５ｂの加工が施されている。

【００２９】成型用金型装置２６に対し、上記弁ブロッ
ク１１Ａは一方の円形溝穴２９を可動側支持ピン４３に
嵌合して当該可動側支持ピン４３上に一端側が支持され
た状態で装着され、可動型２６Ｂのエジェクタプレート
に取り付けられたエジェクタピン４０によって、割型ブ
ロック３８，３９が固定型２６Ａの固定側型板３５内に
押し出されると、ガイド孔４１に挿通されたアンギュラ
ピン３６に案内されながら割型ブロック３８，３９によ
る型締めが行われる。この型締めによって、弁ブロック
１１Ａは外周囲が上記成型溝４５ａ，４５ｂによる成型
空間４５で包囲された状態になると共に、当該弁ブロッ
ク１１Ａの他方の円形溝穴２８に固定側支持ピン４２が
嵌合した状態で他端側も支持される。

【００３０】型締めした固定型２６Ａと可動型２６Ｂは
予め所定に加熱され、図示しない湯口から更に高温の成
形温度で加熱溶融されたカーボン繊維入りのポリエーテ
ルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）による注入樹脂材をス
プールランナーとランナーを介しゲートから金型の成型
空間４５内に充填すると、この注入樹脂材が弁ブロック
１１Ａの外周囲に被着されて一体に接合された弁ケース
１２が射出成形されるが、この弁ケース１２は上端側の
外周にねじ溝４４によって外周ねじ１２ａが形成され、
中間の外周に弁ブロック１１Ａの円形突起２７上面が露
出され、弁ブロック１１Ａの外周に予め穿設した内側の
環状係止溝３０，３１と外側の環状係止溝３２，３３に
それぞれ充填された注入樹脂材によって、環状係止溝３
０，３１内へ環状に突出する補強突起４６，４７と環状
係止溝３２，３３内へ環状に突出する封止突起４８，４
９がそれぞれ形成されると共に、固定側支持ピン４２及
び可動側支持ピン４３の外周を被覆する樹脂材によっ
て、上流側流路１４Ａと下流側流路１４Ｂがそれぞれ形
成される。

【００３１】この実施例では、温度が１８０度程度に加
熱された金型に対して、約３８０度前後に加熱溶融され
たカーボン繊維入りのポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ材）による注入樹脂材を充填し、当該注入樹脂材
が金型内に装着した四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ材）に
よる弁ブロック１１Ａの外周囲に被着され、成形樹脂材
で形成された弁ケース１２とインサート材である弁ブロ
ック１１Ａとが一体化された図５で示すような弁ハウジ
ング１３が成形される。

【００３２】上記弁ハウジング１３は、射出成型時に膨
張したフッ素樹脂製の弁ブロック１１Ａの外周に、ファ
イバー入りＰＥＥＫ材による弁ケース１２が被着形成さ
れるので、成形が完了すると金型に接する面から冷却が
開始されて同時に熱収縮を始め、金型から取り出されて
常温に冷却された時点では、両者の熱収縮率の差によっ
て弁ブロック１１Ａと弁ケース１２との接合面に空隙が
生じようとするが、弁ブロック１１Ａの外周に凹設した
環状係止溝３０，３１及び環状係止溝３２，３３に嵌合
する環状の補強突起４６，４７と封止突起４８，４９を
同時に射出成形することにより、後述するような理由で
弁ブロック１１Ａと弁ケース１２は機械的な一体性が保
持されて強度が補強されると共に、接合面の気密性も保
持されて空気漏れによる吸着力の低下がない状態で一体
に成形される。

【００３３】上記弁ハウジング１３の成形において、成
型用金型装置２６の成形空間４５にインサートされた弁
ブロック１１Ａは、先ず当該成型用金型装置２６の加熱
によって膨張を開始し、成形空間４５に溶融状態で充填
された高温の注入樹脂材によって更に加熱され、体積が
膨張して寸法が拡大しようと作用するので、注入樹脂材
の射出圧力で弁ブロック１１Ａを外周囲から押さえ込む
ことによって寸法の拡大を抑制すると共に、場合によっ
ては注入樹脂材で弁ブロック１１Ａを融点以上に加熱し
て表面が溶融するように成形条件を設定し、当該ブロッ
ク１１Ａの外形寸法が常温時より若干圧縮された状態で
加圧成形を行うことが望ましく、それ以上に射出圧力を
大きくすると成形後に型開きをした際に、上記抑制から
開放されたブロック１１Ａの膨張によって成形された弁
ケース１２に金型の分割面から亀裂を生ずる恐れがあ
り、射出圧力が低すぎると十分な射出成形が得られずに
接合面から流体漏れを生ずる恐れがある。

【００３４】射出成形した弁ブロック１１Ａと弁ケース
１２による弁ハウジング１３を型開きして金型から離脱
させると、外気に触れて冷却された弁ケース１２は直ち
に収縮を開始して短時間で設定された所定寸法に確定さ
れるが、弁ブロック１１Ａは表面が常温に達しても内部
に潜熱が残留しているので、直ちに収縮を開始しないで
一旦膨張をした後に順次収縮して所定寸法に確定され、
その間は拡縮する弁ブロック１１Ａに追随するように弁
ケース１２が外周囲を弾性的に包囲しているので、両者
の熱収縮率の差ほどには境界面に空隙を生ずることが無
いほぼ接合状態で一体化される。なお、成形完了後の弁
ケース１２は加圧成形時より僅かに収縮するので、これ
を見越して金型の成形空間４５は完成した弁ケース１２
の外形より僅かに大きく設定しておく必要がある。

【００３５】上記した弁ブロック１１Ａの収縮は、図５
で示すように水平面上に沿ったＸ軸方向及び垂直面上に
沿ったＹ軸方向に対して、矢印のようにそれぞれ内向き
に収縮し、この収縮による空隙は寸法的には極めて微小
なものではあるが、高圧流体の流路を開閉制御する弁ユ
ニットにとっては無視できない重要な問題である。即
ち、上記実施例における弁ブロック１１Ａに対して、環
状係止溝３０，３１と環状係止溝３２，３３の無い状態
で上記射出成形を行った場合には、熱収縮率の小さい合
成樹脂材で形成された弁ケース１２の内周側と、熱収縮
率の大きい合成樹脂材で形成された弁ブロック１１Ａの
外周側との間が、図６で示すように空隙部５２，５３を
生じた遊嵌状態で接合されるので、この空隙部５２，５
３を介して流路内の流体が外部へ漏洩する恐れがある。

【００３６】また、弁ブロック１１Ａには円形突起２７
の部分から弁ガイド穴１６を穿設して弁本体１１を形成
し、当該弁ガイド穴１６内には弁座面を摺動する弁体１
７を含む弁開閉機構が装着されるので、この弁ガイド穴
１６が常に一定の形状に保持されることが安定した弁の
開閉作動を行う上で不可欠であり、そのためには弁ブロ
ック１１Ａで形成された弁本体１１自身が変形し難いこ
とは勿論、弁ケース１２によって弁本体１１が変形しな
いように保護する必要がある。ところが、弁本体１１が
フッ素樹脂材のように熱収縮率が大きく且つ柔軟性のあ
る合成樹脂材で形成されている場合には、使用される周
囲の温度条件によって弁本体１１が膨張または収縮した
り、弁ケース１２を把持して操作ボタン３による開閉弁
操作を行った際に外力を受けて弁ケース１２及び弁ブロ
ック１１Ａが変形する恐れもある。

【００３７】然し、インサート部材である弁ブロック１
１Ａに対して環状係止溝３２，３３を設け、当該環状係
止溝３２，３３内に突出形成される封止突起４８，４９
を、成形樹脂材で形成される弁ケース１２に設けた場合
には、例えば図５の領域Ｖを拡大した図６（ａ）で示す
ように、弁ブロック１１ＡがＹ軸方向に向けて水平面上
に沿ったＸ軸方向へ内向きに収縮すると、環状係止溝３
２の一方側内壁面が封止突起４８，４９の一方側外壁面
に圧接する圧接部分５４が生ずるので、他の境界部分に
空隙が生じても流体は圧接部分５４で遮断されて流体漏
れは生じない。

【００３８】また、インサート部材である弁ブロック１
１Ａに対して環状係止溝３０，３１を設け、当該環状係
止溝３０，３１内に突出形成される補強突起４６，４７
を、成形樹脂材で形成される弁ケース１２に設けた場合
には、例えば図５の領域Ｈを拡大した図６（ｂ）で示す
ように、弁ブロック１１ＡがＹ軸方向に向けて水平面上
に沿ったＸ軸方向へ内向きに収縮すると、環状係止溝３
２の一方側内壁面が補強突起４６，４７の一方側外壁面
に圧接する圧接部分５５が生ずるので、上記封止突起４
８，４９の場合と同様に流体漏れを防止すると共に、こ
の圧接部分５５によって弁ケース１２はＹ軸方向へ引き
寄せられ且つ円形突起２７外周面の収縮が制限されるの
で、当該円形突起２７外周との境界に空隙部５３が生じ
ない状態で接合され、これにより弁ケース１２を補強し
且つ弁ブロック１１Ａの変形防止を図り、後で装着され
る開閉弁機構の外周を強固なものにすることができる。
従って、環状係止溝３０，３１に嵌合された補強突起４
６，４７によって、弁座面を形成する弁ガイド穴１６が
周囲の温度条件で伸縮変形するのを防止し、且開閉弁操
作を行う際に弁ケース１２が外力を受けても弁ガイド穴
１６は変形することがないので、安定した開閉弁の作動
が長期間に渡って確保される。

【００３９】上記弁ハウジング１３は、成形後に成型用
金型装置２６から取り出し、必要な治具及び工具を装着
したボール盤や旋盤などの工作機械を用いて穴明けや切
削などによる追加工が施される。これらの追加工として
は、弁ブロック１１Ａに対して円形突起２７側から軸方
向に直交する態様で弁ガイド孔１６を穿設し、これによ
って筒状体となった円形突起２７の外周に射出成形され
ている筒状体の外周面に外周ねじ２２ａを刻設してねじ
筒２２を形成すると共に、弁ケース１２に対しては弁ガ
イド孔１６の軸心位置に呼吸孔２１を穿設する。また、
弁ガイド孔１６と直交して上流側流路１４Ａと下流側流
路１４Ｂ間を連通させる連通孔１５を弁ブロック１１Ａ
の軸心に穿設し、その下側には上流側流路１４Ａと弁ガ
イド孔１５間を連通させるバイパス流路２５を穿設する
と共に、下流側流路１４Ｂを形成する弁ケース１２の一
端側内壁面に接続用の内周ねじ１２ｂを刻設し、上流側
流路１４Ａを形成する弁ケース１２の他端側外壁面に成
形した外周ねじ１２ａの仕上げ加工を行い、これにより
インサート部材である弁ブロック１１Ａを最終的な弁本
体１１の形態に仕上げる。

【００４０】追加工が施された弁ハウジング１３に対
し、図７で示すように弁ガイド孔１６には弁ばね１８の
上端側を弁体１７の下端側に設けた凹嵌部２０に収容す
る態様で弁ばね１８と弁体１７を装着させ、弁ガイド穴
１６の上端開口部に形成されたねじ筒２２の外ねじ２２
ａにねじキャップ２３を螺着させて弁体１７を抜け止め
係止させると共に、当該ねじキャップ２３の通孔２３ａ
を摺動可能に挿通して上方へ突出した弁体１７の軸筒５
０には弁棒２４を挿着させ、当該弁棒２４の上端側に被
着させた操作ボタン３をピンまたはねじ軸などの係止軸
５１によって連結させ、図２で示す一体にユニット化さ
れた弁ユニット６を構成させる。

【００４１】また、図７で示したねじ筒２２の外ねじ２
２ａにねじキャップ２３を被着させて弁体１７の押さえ
を行う構造の代わりに、図８で示すように弁ガイド穴１
６の上端開口部に内ねじ５６ａが施されたねじ筒５６を
設け、このねじ筒５６内にフランジ付ブシュなどによる
押さえ部材５７を装着させた後に、内ねじ５６ａに螺合
する外ねじ５８ａが施された筒状ねじ５８を螺着させ、
これにより弁ガイド穴１６内に収容した弁体１７の抜け
止め係止をおこなう態様もある。

【００４２】更に、上記した実施の形態では閉鎖部材で
ある弁体を弁座が形成された弁スラスド穴に沿って上下
にスライド動作させることによって流路の開閉が行われ
る開閉弁構造に適用して説明したが、本発明は係る開閉
弁構造に限定されるものではなく、公知のボール弁や例
えば図９で示すもののように、弁体を弁座に沿って回転
動作させることによって流路の開閉を行うコック形式の
開閉弁構造を用いた弁ユニットにも適用できるものであ
る。

【００４３】図９で示す弁ユニット１０６は、先に説明
した実施形態の弁ユニット６の場合と同様に、弁本体１
１１となる部分をインサート部材としてその外周囲に弁
ケース１１２を射出成形して一体の弁ハウジング１１３
が形成され、この射出成形でインサートされる弁本体１
１１には、予め環状係止溝１３０，１３１，１３２，１
３３を凹設しておき、射出成形した際に当該環状係止溝
にそれぞれ嵌合する補強突起１４６，１４７と封止突起
１４８，１４９が弁ケース１１２の内面から突出形成さ
れるようにし、先の実施態様の場合と同様の効果が得ら
れるように構成されている。

【００４４】また、この実施形態における開閉弁構造で
は、弁ハウジング１１３を構成する弁本体１１１の軸心
に、上流側流路１１４Ａと下流側流路１１４Ｂを連通さ
せる連通孔１１５を設けると共に、当該連通孔１１５と
直交する態様で円錐台形状の弁ガイド穴１１６を設け、
この弁ガイド穴１１６には中間部に水平な通孔１１９が
穿設された円錐台形状の弁体１１７を回転可能に収容さ
せ、弁体１１７を回転させた際に通孔１１９が連通孔１
１５に整合したところで、上流側流路１１４Ａと下流側
流路１１４Ｂが連通するように構成されている。弁体１
１７の上端には弁棒１２７が突設され、この弁棒１２７
に挿通させた押さえ部材１５７を弁ガイド穴１１６の上
端開口部に収容し、当該上端開口部の外周に形成したね
じ筒１２２にねじキャップ１２３を螺着させることで、
弁体１１７及び弁棒１２４を回動可能に抜け止め係止
し、弁棒１２４の上端には操作ボタン１０３を係止軸１
５１の装着によって取り付ける。

【００４５】

【発明の効果】上記した説明でも明らかなように、本発
明のに弁ユニットでは、摺動摩擦係数が小さくて弁体の
摺動に適した合成樹脂材を用いて開閉弁機構が装着され
る弁本体を形成し、この弁本体が耐熱及び耐薬品性を備
え且つ剛性の高い合成樹脂材で射出成形された弁ケース
中に一体に埋設されているので、内蔵された開閉弁機構
は弁本体の自己潤滑性を生かして精度の良い安定した開
閉弁作動を行うことができると共に、剛性の弁ケースに
保護されて外力による変形が防止される。

【００４６】上記弁ケースを構成する合成樹脂材とし
て、例えばファイバー入りＰＥＥＫ材のような導電性を
備えた合成樹脂材を使用し、特に真空ピンセットの弁ユ
ニットとして用いた場合には、ウエハなどの被吸着物に
ダメージを与える静電気の発生が被覆された弁ケースに
よって抑制される。

【００４７】また、熱的または化学的な影響を受けると
変質したり劣化しやすい部材、例えばねじなどの金属部
材やＯリングなどのゴムシール部材を用いないで弁本体
が弁ケースと一体に接合されているので、取り扱う流体
や外部の雰囲気に係わらず長期間に渡って安定した性能
が確保されると共に、特に真空ピンセットの弁ユニット
として用いた場合には、損傷した部分から発生するパー
ティクルによってウエハなどを汚染させる危険性が低減
される。

【００４８】また、弁ケースを射出成形する際に、弁本
体の外周に凹設した環状係止溝に嵌合する環状の封止突
起を同時に射出成形させることによって、弁本体を形成
する合成樹脂材と弁ケースを形成する合成樹脂材の熱膨
張係数が異なる場合でも、射出成形して冷却した際に両
者の接合面に収縮による空隙が生ることが防止されるの
で、両者の機械的な一体性が損なわれて強度が低下した
り、気密性が損なわれて空気漏れによる吸着力の低下が
するなど恐れも解消される。

【００４９】特に、弁本体を形成する合成樹脂材とし
て、合成樹脂材中でも特に熱膨張係数の大きいフッ素樹
脂材を用い、弁ケースを形成する合成樹脂材として、熱
膨張係数のきわめて小さいファイバー入りＰＥＥＫ材を
用いた場合のように、成形熱収縮率に大きな相違がある
場合でも、上記封止突起が有効に機能する事が本件出願
人によって確認されている。

【００５０】また、弁ケースを射出成形する際に、開閉
弁機構が装着される弁ガイド穴の外周に凹設した環状係
止溝に嵌合する環状の補強突起を同時に射出成形し、補
強された一体の弁ハウジングを構成することによって、
弁体が摺動する弁座面を形成した弁ガイド穴が周囲の温
度条件や把持操作による外力で伸縮変形することを防止
し、弁体による開閉弁作動を長期に渡って安定なものに
することができる。

【００５１】また、弁ガイド穴の上端開口縁部の外周
に、外ねじまたは内ねじを設けた弁ケースによるねじ筒
を突設させ、このねじ筒に弁を抜け止め係止するねじキ
ャップを装着する事によって、流体圧力による開閉弁機
構の脱落を防止し且つ弁ガイド穴に形成される弁座が外
力によって変形することを防止する事ができる。

【００５２】また、本発明の弁ユニットは、流路に対し
て弁体を上下にスライド操作して流路の開閉を行う弁構
造は勿論、流路中に装着した弁体を回動操作して流路の
開閉を行うコック形式を含む各種の弁構造に適用する事
が可能であり、その用途も実施の形態で説明した真空ピ
ンセット用に限らず、本発明の特徴が生かされる広範な
用途に適用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弁ユニットを真空圧による吸引流路の
開閉弁に適用した真空ピンセットの全体形状の正面図を
示す。

【図２】本発明による弁ユニットの実施の形態を示す中
央縦断面図である。

【図３】図２の弁ユニットに弁ハウジングのインサート
として使用される弁ブロックであり、（ａ）は斜視図を
（ｂ）は縦断面図をそれぞれ示す。

【図４】図３の弁ブロックの外周に弁ケースを射出成形
して弁ハウジングを製造する金型装置の要部縦断面図を
示す。

【図５】射出成形して図３の金型装置から取り出された
弁ハウジングの上半分を断面にした正面図を示す。

【図６】図５の要部拡大断面図であり、（ａ）はＶ部分
の要部拡大断面図を、（ｂ）はＨ部分の要部拡大断面図
をそれぞれ示す。

【図７】図２の弁ユニットにおける弁機構部の組立て状
態を説明する分解斜視図。

【図８】本発明の弁ユニットにおける弁体押さえ構造の
他の実施形態を示す。

【図９】本発明の弁ユニットにおける他の弁構造の実施
形態を示す。

【符号の説明】

１ ピンセット本体 ２ 吸着アダプタ
ー ３，１０３ 操作ボタン ４ 吸引口 ５ 吸着チップ ６ 弁ユニット ７ 延長筒 ７ａ，９ コネク
タ ８ 連結筒 １０ 吸引ホース １１，１１１ 弁本体 １１Ａ 弁ブロッ
ク １２，１１２ 弁ケース １３，１１３ 弁
ハウジング １４Ａ 上流側流路 １４Ｂ 下流側流
路 １５ 連通孔 １６ 弁ガイド穴 １７，１１７ 弁体 １８ 弁ばね １９，１１９ 環状溝 ２０ 凹嵌部 ２１ 呼吸孔 ２２，１２２ ね
じ筒 ２３，１２３ ねじキャップ ２４，１２４ 弁
棒 ２５ バイパス流路 ２６ 成型用金型
装置 ２６Ａ 固定型 ２６Ｂ 可動型 ２７ 円形突起 ２８，２９ 円形
溝孔 ３０．３１ （内側の）環状係止溝 ３２，３３ （外
側の）環状係止溝 ３４ エジェクタプレート ３５ 固定側型板 ３６ アンギュラピン ３７ 可動側型板 ３８，３９ 割型ブロック ４０ エジェクタ
ピン ４１ ガイド孔 ４２ 固定側支持
ピン ４３ 可動側支持ピン ４４ ねじ溝 ４５ 成形空間 ４５ａ，４５ｂ
成形溝 ４６，４７ 補強突起 ４８，４９ 封止
突起 ５０ 軸筒 ５１ 係止軸 ５２，５３ 空隙部 ５４，５５ 圧接
部分 ５６ねじ筒 ５７，１５７ 押
さえ部材 ５８ 筒状ねじ １３０，１３１ （内側の）環状係止溝 １３２，１３３ （外側の）環状係止溝 １４６，１４７ 補強突起 １４８，１４９ 封止突起 １１４Ａ 上流側流路 １１４Ｂ 下流側流路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側と下流側を連通させる流路が内部
   に形成された筒状体で、当該流路を直交する態様で弁座
   面となる弁ガイド穴を設けた弁本体と、この弁本体の外
   周囲を被覆する弁ケースとで弁ハウジングが形成され、
   上記弁ガイド穴に開閉弁機構が装着され、上記弁本体は
   耐熱及び耐薬品性で自己潤滑性のある合成樹脂材で形成
   され、上記弁ケースは耐熱及び耐薬品性で剛性の高い上
   記弁本体とは別の合成樹脂材で形成され、上記弁ケース
   は上記弁本体を形成する弁ブロックをインサート部材と
   して射出成形によって一体に構成されることを特徴とし
   た弁ユニット。
2. 【請求項２】 上記弁本体には上記弁ガイド孔より上流
   側位置と下流側位置の外周面にそれぞれ環状係止溝が凹
   設され、上記弁ケースの内周面には上記環状係止溝に嵌
   合する封止突起が突設され、上記弁ケースを射出成形す
   る際に上記封止突起が一体に形成される請求項１に記載
   した弁ユニット。
3. 【請求項３】 上記弁本体には上記弁ガイド孔が開口す
   る上端側に隣接して環状係止溝が凹設され、上記弁ケー
   スの内周面には上記環状係止溝に嵌合する補強突起が突
   設され、上記弁ケースを射出成形する際に上記補強突起
   が一体に形成される請求項１または請求項２に記載した
   弁ユニット。
4. 【請求項４】 上記弁本体には上記弁ガイド孔が開口す
   る上端側に円形突起を設け、この円形突起の基部側外周
   に上記環状係止溝が凹設され、上記弁ケースには上記円
   形突起の外周に外ねじ筒が形成され、この外ねじ筒に螺
   着させたねじキャップによって上記弁ガイド穴に装着し
   た開閉弁機構が抜け止め係止される請求項３に記載した
   弁ユニット。
5. 【請求項５】 上記弁ケースには上記補強突起の外側か
   ら上記弁ガイド孔が開口する上端側の外周囲に突設する
   内ねじ筒が形成され、この内ねじ筒内には上記弁ガイド
   穴に装着した開閉弁機構の押さえ部材を装着すると共
   に、当該内ねじ筒にねじキャップを螺着させて上記開閉
   弁機構が抜け止め係止される請求項３に記載した弁ユニ
   ット。
6. 【請求項６】 上記開閉弁機構は、上記弁ガイド穴に沿
   って上下に摺動して流路を開閉させる弁体と、この弁体
   を開弁状態または閉弁状態の何れか一方に弾性付勢され
   る弁ばねと、この弁ばねに抗して上記弁体を開弁状態ま
   たは閉弁状態の何れか他方に昇降移動操作させる弁操作
   手段で構成されている請求項１〜５の何れかに記載した
   弁ユニット。
7. 【請求項７】 上記開閉弁機構は、上記弁ガイド穴に沿
   って回転して流路を開閉させる弁体と、この弁体を開弁
   状態または閉弁状態に回転移動操作させる弁操作手段で
   構成されている請求項１〜５の何れかに記載した弁ユニ
   ット。
8. 【請求項８】 上記弁ケースが導電性を有する合成樹脂
   材で形成されている請求項１〜７の何れかに記載した弁
   ユニット。
9. 【請求項９】 上記弁本体が四フッ化エチレン材で形成
   され、上記弁ケースがカーボン繊維入りのポリエーテル
   エーテルケトンで形成されている請求項１〜８の何れか
   に記載した弁ユニット。