JPWO2019171593A1 - バルブ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】流体の流量を確保しつつ流量を精密に調整可能なバルブ装置を提供する。【解決手段】供給される駆動流体の圧力を受けて、操作部材４０を開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータ６０と、主アクチュエータ６０が発生する力の少なくとも一部が作用するように配置され、開位置に位置付けられた操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータ１００と、駆動流体の主アクチュエータ６０への供給経路に設けられ、主アクチュエータ６０へ供給される駆動流体の圧力の変動を抑制するために、供給される前記駆動流体の圧力を調圧する圧力レギュレータ２００を有する。【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、バルブ装置に関する。
半導体製造プロセスにおいては、正確に計量した処理ガスを処理チャンバに供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体制御機器を集積化した集積化ガスシステムと呼ばれる流体制御装置が用いられている。
通常、上記の流体制御装置から出力される処理ガスを処理チャンバに直接供給するが、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 法）により基板に膜を堆積させる処理プロセスにおいては、処理ガスを安定的に供給するために流体制御装置から供給される処理ガスをバッファとしてのタンクに一時的に貯留し、処理チャンバの直近に設けられたバルブを高頻度で開閉させてタンクからの処理ガスを真空雰囲気の処理チャンバへ供給することが行われている。なお、処理チャンバの直近に設けられるバルブとしては、例えば、特許文献１，２を参照。
ＡＬＤ法は、化学気相成長法の１つであり、温度や時間等の成膜条件の下で、２種類以上の処理ガスを１種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、処理ガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化等により、処理ガスの流量をある程度確保する必要もある。
通常、上記の流体制御装置から出力される処理ガスを処理チャンバに直接供給するが、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 法）により基板に膜を堆積させる処理プロセスにおいては、処理ガスを安定的に供給するために流体制御装置から供給される処理ガスをバッファとしてのタンクに一時的に貯留し、処理チャンバの直近に設けられたバルブを高頻度で開閉させてタンクからの処理ガスを真空雰囲気の処理チャンバへ供給することが行われている。なお、処理チャンバの直近に設けられるバルブとしては、例えば、特許文献１，２を参照。
ＡＬＤ法は、化学気相成長法の１つであり、温度や時間等の成膜条件の下で、２種類以上の処理ガスを１種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、処理ガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化等により、処理ガスの流量をある程度確保する必要もある。
しかしながら、エア駆動式のバルブにおいて、空圧調整や機械的調整により流量を精密に調整するのは容易ではない。また、ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、処理チャンバ周辺が高温となるため、バルブが温度の影響を受けやすい。さらに、高頻度でバルブを開閉するので、バルブの経時、経年変化が発生しやすく、流量調整作業に膨大な工数を要する。
本発明の一の目的は、流体の流量を確保しつつ流量を精密に調整可能なバルブ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、流量調整工数を大幅に削減できるバルブ装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、流量調整を即座に実行できるバルブ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、流量調整工数を大幅に削減できるバルブ装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、流量調整を即座に実行できるバルブ装置を提供することにある。
本発明に係るバルブ装置は、流路を画定するバルブボディと、
前記バルブボディの流路を開閉可能に設けられた弁体と、
予め設定された前記弁体に流路を閉鎖させる閉位置と予め設定された前記弁体に流路を開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記主アクチュエータが発生する力の少なくとも一部が作用するように配置され、前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、
前記駆動流体の前記主アクチュエータへの供給経路に設けられ、前記主アクチュエータへ供給される前記駆動流体の圧力の変動を抑制するための圧力安定化機構と、を有する。
前記バルブボディの流路を開閉可能に設けられた弁体と、
予め設定された前記弁体に流路を閉鎖させる閉位置と予め設定された前記弁体に流路を開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記主アクチュエータが発生する力の少なくとも一部が作用するように配置され、前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、
前記駆動流体の前記主アクチュエータへの供給経路に設けられ、前記主アクチュエータへ供給される前記駆動流体の圧力の変動を抑制するための圧力安定化機構と、を有する。
好適には、前記圧力安定化機構は、供給される前記駆動流体の圧力を調圧する圧力レギュレータを含む。
好適には、前記主アクチュエータは、前記操作部材を前記開位置に移動させ、
前記調整用アクチュエータは、前記主アクチュエータにより前記開位置に位置付けられた前記操作部材に作用する力を当該調整用アクチュエータの先端部で受け止めて当該操作部材の移動を規制しつつ、当該操作部材の位置を調整する、構成を採用できる。
さらに好適には、前記主アクチュエータおよび前記調整用アクチュエータを内蔵するケーシングを有し、
前記ケーシング内には、前記圧力安定化機構を通じた前記駆動流体を前記主アクチュエータへ供給する流通路が形成され、
前記流通路は、当該流通路を流通する駆動流体の圧力が前記調整用アクチュエータに作用しないように分離して形成されている、構成を採用できる。
前記調整用アクチュエータは、前記主アクチュエータにより前記開位置に位置付けられた前記操作部材に作用する力を当該調整用アクチュエータの先端部で受け止めて当該操作部材の移動を規制しつつ、当該操作部材の位置を調整する、構成を採用できる。
さらに好適には、前記主アクチュエータおよび前記調整用アクチュエータを内蔵するケーシングを有し、
前記ケーシング内には、前記圧力安定化機構を通じた前記駆動流体を前記主アクチュエータへ供給する流通路が形成され、
前記流通路は、当該流通路を流通する駆動流体の圧力が前記調整用アクチュエータに作用しないように分離して形成されている、構成を採用できる。
前記調整用アクチュエータは、通電に応じて伸縮する駆動源を有する、構成を採用できる。
好適には、前記調整用アクチュエータは、圧電素子の伸縮を利用したアクチュエータを含む。
代替的には、前記調整用アクチュエータは、電気駆動型ポリマーを駆動源として有するアクチュエータを含む、構成を採用できる。
好適には、前記調整用アクチュエータは、圧電素子の伸縮を利用したアクチュエータを含む。
代替的には、前記調整用アクチュエータは、電気駆動型ポリマーを駆動源として有するアクチュエータを含む、構成を採用できる。
本発明によれば、主アクチュエータに加えて調整用アクチュエータを備えたことにより、流量の精密な調整作業が可能となるとともに、流量調整工数が大幅に削減される。加えて、圧力安定化機構を設けたことにより、調整用アクチュエータが受ける駆動流体の圧力変動の影響を抑制でき、より精度の高い流量制御が実現される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面においては、機能が実質的に同様の構成要素には、同じ符号を使用することにより重複した説明を省略する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るバルブ装置１の構成を示す断面図であって、バルブが全閉時の状態を示している。図１Ｂはバルブ装置１の上面図、図１Ｃはバルブ装置１のアクチュエータ部の拡大縦断面図、図１Ｄは図１Ｃと９０度異なる方向のアクチュエータ部の拡大縦断面図である。なお、以下の説明において図１ＡのＡ１を上方向、Ａ２を下方向とする。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るバルブ装置１の構成を示す断面図であって、バルブが全閉時の状態を示している。図１Ｂはバルブ装置１の上面図、図１Ｃはバルブ装置１のアクチュエータ部の拡大縦断面図、図１Ｄは図１Ｃと９０度異なる方向のアクチュエータ部の拡大縦断面図である。なお、以下の説明において図１ＡのＡ１を上方向、Ａ２を下方向とする。
バルブ装置１は、支持プレート３０２上に設けられた収容ボックス３０１と、収容ボックス３０１内に設置されたバルブ本体２と、収容ボックス３０１の天井部に設置された圧力レギュレータ２００と、圧力センサ４００とを有する。
図１Ａ〜図１Ｄにおいて、１０はバルブボディ、１５はバルブシート、２０はダイヤフラム、２５は押えアダプタ、２７はアクチュエータ受け、３０はボンネット、４０は操作部材、４８はダイヤフラム押え、５０はケーシング、６０は主アクチュエータ、７０は調整ボディ、８０はアクチュエータ押え、９０はコイルばね、１００は調整用アクチュエータとしての圧電アクチュエータ、１２０は皿ばね、１３０は隔壁部材、１５０は供給管、１６０はリミットスイッチ、ＯＲはシール部材としてのＯリング、Ｇは駆動流体としての圧縮エアを示す。なお、駆動流体は、圧縮エアに限定されるわけではなく他の流体を用いることも可能である。
図１Ａ〜図１Ｄにおいて、１０はバルブボディ、１５はバルブシート、２０はダイヤフラム、２５は押えアダプタ、２７はアクチュエータ受け、３０はボンネット、４０は操作部材、４８はダイヤフラム押え、５０はケーシング、６０は主アクチュエータ、７０は調整ボディ、８０はアクチュエータ押え、９０はコイルばね、１００は調整用アクチュエータとしての圧電アクチュエータ、１２０は皿ばね、１３０は隔壁部材、１５０は供給管、１６０はリミットスイッチ、ＯＲはシール部材としてのＯリング、Ｇは駆動流体としての圧縮エアを示す。なお、駆動流体は、圧縮エアに限定されるわけではなく他の流体を用いることも可能である。
バルブボディ１０は、ステンレス鋼等の金属により形成されており、流路１２，１３を画定している。流路１２は、一端にバルブボディ１０の一側面で開口する開口部１２ａを有し、開口部１２ａに管継手５０１が溶接により接続されている。流路１２は、他端１２ｂがバルブボディ１０の上下方向Ａ１，Ａ２に延びる流路１２ｃと接続されている。流路１２ｃの上端部は、バルブボディ１０の上面側で開口し、上端部は、バルブボディ１０の上面側に形成された凹部１１の底面で開口し、下端部はバルブボディ１０の下面側で開口している。
圧力センサ４００は、流路１２ｃの下端側の開口に設けられ、流路１２ｃの下端側の開口を閉塞している。圧力センサ４００は調整用アクチュエータ１００（ピエゾ）動作時に、フィードバック用のセンサとして機能する。圧力センサ４００をバルブボディ１０に適用すると、圧力センサ４００から弁体までの距離、及び内容積が縮小されるので、調整用アクチュエータ１００へのフィードバックのレスポンスが早くなりストローク量調整の精度と速度が向上する。なお、圧力センサ４００の設置場所はこれに限定されるわけではなく、バルブボディ１０の外部に設置することも可能である。また、圧力センサ４００を使用しない構成も可能である。
流路１２，１３の開口部はバルブボディ１０の側面に限られず、底面や上面等、所望の面に設けることも可能である。
流路１２ｃの上端部の開口の周囲にバルブシート１５が設けられている。バルブシート１５は、合成樹脂（ＰＦＡ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＣＴＦＥ等）製であり、流路１２ｃの上端側の開口周縁に設けられた装着溝に嵌合固定されている。なお、本実施形態では、かしめ加工によりバルブシート１５が装着溝内に固定されている。
流路１３は、一端がバルブボディ１０の凹部１１の底面で開口し、かつ、他端にバルブボディ１０の流路１２とは反対側の他側面で開口する開口部１３ａを有し、開口部１３ａに管継手５０２が溶接により接続されている。
圧力センサ４００は、流路１２ｃの下端側の開口に設けられ、流路１２ｃの下端側の開口を閉塞している。圧力センサ４００は調整用アクチュエータ１００（ピエゾ）動作時に、フィードバック用のセンサとして機能する。圧力センサ４００をバルブボディ１０に適用すると、圧力センサ４００から弁体までの距離、及び内容積が縮小されるので、調整用アクチュエータ１００へのフィードバックのレスポンスが早くなりストローク量調整の精度と速度が向上する。なお、圧力センサ４００の設置場所はこれに限定されるわけではなく、バルブボディ１０の外部に設置することも可能である。また、圧力センサ４００を使用しない構成も可能である。
流路１２，１３の開口部はバルブボディ１０の側面に限られず、底面や上面等、所望の面に設けることも可能である。
流路１２ｃの上端部の開口の周囲にバルブシート１５が設けられている。バルブシート１５は、合成樹脂（ＰＦＡ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＣＴＦＥ等）製であり、流路１２ｃの上端側の開口周縁に設けられた装着溝に嵌合固定されている。なお、本実施形態では、かしめ加工によりバルブシート１５が装着溝内に固定されている。
流路１３は、一端がバルブボディ１０の凹部１１の底面で開口し、かつ、他端にバルブボディ１０の流路１２とは反対側の他側面で開口する開口部１３ａを有し、開口部１３ａに管継手５０２が溶接により接続されている。
ダイヤフラム２０は、バルブシート１５の上方に配設されており、流路１２ｃと流路１３とを連通する流路を画定すると共に、その中央部が上下動してバルブシート１５に当離座することにより、流路１２,１３を開閉する。本実施形態では、ダイヤフラム２０は、特殊ステンレス鋼等の金属製薄板及びニッケル・コバルト合金薄板の中央部を上方へ膨出させることにより、上に凸の円弧状が自然状態の球殻状とされている。この特殊ステンレス鋼薄板３枚とニッケル・コバルト合金薄板１枚とが積層されてダイヤフラム２０が構成されている。
ダイヤフラム２０は、その外周縁部がバルブボディ１０の凹部１１の底部に形成された突出部上に載置され、凹部１１内へ挿入したボンネット３０の下端部をバルブボディ１０のねじ部へねじ込むことにより、ステンレス合金製の押えアダプタ２５を介してバルブボディ１０の前記突出部側へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。尚、ニッケル・コバルト合金薄膜は、接ガス側に配置されているダイヤフラムとしては、他の構成のものも使用可能である。
ダイヤフラム２０は、その外周縁部がバルブボディ１０の凹部１１の底部に形成された突出部上に載置され、凹部１１内へ挿入したボンネット３０の下端部をバルブボディ１０のねじ部へねじ込むことにより、ステンレス合金製の押えアダプタ２５を介してバルブボディ１０の前記突出部側へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。尚、ニッケル・コバルト合金薄膜は、接ガス側に配置されているダイヤフラムとしては、他の構成のものも使用可能である。
操作部材４０は、ダイヤフラム２０に流路１２と流路１３との間を開閉させるようにダイヤフラム２０を操作するための部材であり、略円筒状に形成され、上端側が開口している。操作部材４０は、ボンネット３０の内周面にＯリングＯＲを介して嵌合し（図１Ｃ，１Ｄ参照）、上下方向Ａ１，Ａ２に移動自在に支持されている。
操作部材４０の下端面にはダイヤフラム２０の中央部上面に当接するポリイミド等の合成樹脂製のダイヤフラム押え４８が装着されている。
ダイヤフラム押え４８の外周部に形成された鍔部４８ａの上面と、ボンネット３０の天井面との間には、コイルばね９０が設けられ、操作部材４０はコイルばね９０により下方向Ａ２に向けて常時付勢されている。このため、主アクチュエータ６０が作動していない状態では、ダイヤフラム２０はバルブシート１５に押し付けられ、流路１２と流路１３の間は閉じられた状態となる。
操作部材４０の下端面にはダイヤフラム２０の中央部上面に当接するポリイミド等の合成樹脂製のダイヤフラム押え４８が装着されている。
ダイヤフラム押え４８の外周部に形成された鍔部４８ａの上面と、ボンネット３０の天井面との間には、コイルばね９０が設けられ、操作部材４０はコイルばね９０により下方向Ａ２に向けて常時付勢されている。このため、主アクチュエータ６０が作動していない状態では、ダイヤフラム２０はバルブシート１５に押し付けられ、流路１２と流路１３の間は閉じられた状態となる。
アクチュエータ受け２７の下面とダイヤフラム押え４８の上面との間には、弾性部材としての皿ばね１２０が設けられている。
ケーシング５０は、上側ケーシング部材５１と下側ケーシング部材５２からなり、下側ケーシング部材５２の下端部内周のねじがボンネット３０の上端部外周のねじに螺合している。また、下側ケーシング部材５２の上端部外周のねじに上側ケーシング部材５１の下端部内周のねじが螺合している。
下側ケーシング部材５２の上端部とこれに対向する上側ケーシング部材５１の対向面５１ｆとの間には、環状のバルクヘッド６５が固定されている。バルクヘッド６５の内周面と操作部材４０の外周面との間およびバルクヘッド６５の外周面と上側ケーシング部材５１の内周面との間は、ＯリングＯＲによりそれぞれシールされている。
ケーシング５０は、上側ケーシング部材５１と下側ケーシング部材５２からなり、下側ケーシング部材５２の下端部内周のねじがボンネット３０の上端部外周のねじに螺合している。また、下側ケーシング部材５２の上端部外周のねじに上側ケーシング部材５１の下端部内周のねじが螺合している。
下側ケーシング部材５２の上端部とこれに対向する上側ケーシング部材５１の対向面５１ｆとの間には、環状のバルクヘッド６５が固定されている。バルクヘッド６５の内周面と操作部材４０の外周面との間およびバルクヘッド６５の外周面と上側ケーシング部材５１の内周面との間は、ＯリングＯＲによりそれぞれシールされている。
主アクチュエータ６０は、環状の第１〜第３のピストン６１，６２，６３を有する。第１〜第３のピストン６１，６２，６３は、操作部材４０の外周面に嵌合しており、操作部材４０とともに上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能となっている。第１〜第３のピストン６１，６２，６３の内周面と操作部材４０の外周面との間、および、第１〜第３のピストン６１，６２，６３の外周面と上側ケーシング部材５１，下側ケーシング部材５２，ボンネット３０の内周面との間は複数のＯリングＯＲでシールされている。
図１Ｃおよび１Ｄに示すように、操作部材４０の内周面には、円筒状の隔壁部材１３０が当該操作部材４０の内周面との間に間隙ＧＰ１を持つように固定されている。間隙ＧＰ１は、隔壁部材１３０の上端側および下端側の外周面と操作部材４０の内周面との間に設けられた複数のＯリングＯＲ１〜ＯＲ３によりシールされ、駆動流体としての圧縮エアＧの流通路となっている。この間隙ＧＰ１で形成される流通路は、圧電アクチュエータ１００と同心状に配置されている。後述する圧電アクチュエータ１００のケーシング１０１と隔壁部材１３０との間には、間隙ＧＰ２が形成されている。
図１Ｃおよび１Ｄに示すように、操作部材４０の内周面には、円筒状の隔壁部材１３０が当該操作部材４０の内周面との間に間隙ＧＰ１を持つように固定されている。間隙ＧＰ１は、隔壁部材１３０の上端側および下端側の外周面と操作部材４０の内周面との間に設けられた複数のＯリングＯＲ１〜ＯＲ３によりシールされ、駆動流体としての圧縮エアＧの流通路となっている。この間隙ＧＰ１で形成される流通路は、圧電アクチュエータ１００と同心状に配置されている。後述する圧電アクチュエータ１００のケーシング１０１と隔壁部材１３０との間には、間隙ＧＰ２が形成されている。
図１Ｄに示すように、第１〜第３のピストン６１，６２，６３の下面側には、それぞれ圧力室Ｃ１〜Ｃ３が形成されている。
操作部材４０には、圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に連通する位置において半径方向に貫通する流通路４０ｈ１，４０ｈ２，４０ｈ３が形成されている。流通路４０ｈ１，４０ｈ２，４０ｈ３は、操作部材４０の周方向に等間隔に複数形成されている。流通路４０ｈ１，４０ｈ２，４０ｈ３は、上記した間隙ＧＰ１で形成される流通路とそれぞれ接続されている。
ケーシング５０の上側ケーシング部材５１には、上面で開口し上下方向Ａ１，Ａ２に延びかつ圧力室Ｃ１に連通する流通路５０ｈが形成されている。流通路５０ｈの開口部には、管継手１５２を介して供給管１５０が接続されている。これにより、供給管１５０から供給される圧縮エアＧは、上記した各流通路を通じて圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に供給される。
ケーシング５０内の第１のピストン６１の上方の空間ＳＰは、調整ボディ７０の貫通孔を通じて大気につながっている。
操作部材４０には、圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に連通する位置において半径方向に貫通する流通路４０ｈ１，４０ｈ２，４０ｈ３が形成されている。流通路４０ｈ１，４０ｈ２，４０ｈ３は、操作部材４０の周方向に等間隔に複数形成されている。流通路４０ｈ１，４０ｈ２，４０ｈ３は、上記した間隙ＧＰ１で形成される流通路とそれぞれ接続されている。
ケーシング５０の上側ケーシング部材５１には、上面で開口し上下方向Ａ１，Ａ２に延びかつ圧力室Ｃ１に連通する流通路５０ｈが形成されている。流通路５０ｈの開口部には、管継手１５２を介して供給管１５０が接続されている。これにより、供給管１５０から供給される圧縮エアＧは、上記した各流通路を通じて圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に供給される。
ケーシング５０内の第１のピストン６１の上方の空間ＳＰは、調整ボディ７０の貫通孔を通じて大気につながっている。
図１Ｃに示すように、リミットスイッチ１６０は、ケーシング５０上に設置され可動ピン１６１がケーシング５０を貫通して第1のピストン６１の上面に接触している。リミットスイッチ１６０は、可動ピン１６１の移動に応じて、第1のピストン６１（操作部材４０）の上下方向Ａ１，Ａ２の移動を検出する。
ここで、図２を参照して圧電アクチュエータ１００の動作について説明する。
圧電アクチュエータ１００は、図２に示す円筒状のケーシング１０１に図示しない積層された圧電素子を内蔵している。ケーシング１０１は、ステンレス合金等の金属製で、半球状の先端部１０２側の端面および基端部１０３側の端面が閉塞している。積層された圧電素子に電圧を印可して伸長させることで、ケーシング１０１の先端部１０２側の端面が弾性変形し、半球状の先端部１０２が長手方向において変位する。積層された圧電素子の最大ストロークを２ｄとすると、圧電アクチュエータ１００の伸びがｄとなる所定電圧Ｖ０を予めかけておくことで、圧電アクチュエータ１００の全長はＬ０となる。そして、所定電圧Ｖ０よりも高い電圧をかけると、圧電アクチュエータ１００の全長は最大でＬ０＋ｄとなり、所定電圧Ｖ０よりも低い電圧（無電圧を含む）をかけると、圧電アクチュエータ１００の全長は最小でＬ０−ｄとなる。したがって、上下方向Ａ１，Ａ２において先端部１０２から基端部１０３までの全長を伸縮させることができる。なお、本実施形態では、圧電アクチュエータ１００の先端部１０２を半球状としたが、これに限定されるわけではなく、先端部が平坦面であってもよい。
図１Ｃや図１Ｄに示すように、圧電アクチュエータ１００への給電は、配線１０５により行われる。配線１０５は、調整ボディ７０の貫通孔７０ａを通じて外部に導出されている。
圧電アクチュエータ１００は、図２に示す円筒状のケーシング１０１に図示しない積層された圧電素子を内蔵している。ケーシング１０１は、ステンレス合金等の金属製で、半球状の先端部１０２側の端面および基端部１０３側の端面が閉塞している。積層された圧電素子に電圧を印可して伸長させることで、ケーシング１０１の先端部１０２側の端面が弾性変形し、半球状の先端部１０２が長手方向において変位する。積層された圧電素子の最大ストロークを２ｄとすると、圧電アクチュエータ１００の伸びがｄとなる所定電圧Ｖ０を予めかけておくことで、圧電アクチュエータ１００の全長はＬ０となる。そして、所定電圧Ｖ０よりも高い電圧をかけると、圧電アクチュエータ１００の全長は最大でＬ０＋ｄとなり、所定電圧Ｖ０よりも低い電圧（無電圧を含む）をかけると、圧電アクチュエータ１００の全長は最小でＬ０−ｄとなる。したがって、上下方向Ａ１，Ａ２において先端部１０２から基端部１０３までの全長を伸縮させることができる。なお、本実施形態では、圧電アクチュエータ１００の先端部１０２を半球状としたが、これに限定されるわけではなく、先端部が平坦面であってもよい。
図１Ｃや図１Ｄに示すように、圧電アクチュエータ１００への給電は、配線１０５により行われる。配線１０５は、調整ボディ７０の貫通孔７０ａを通じて外部に導出されている。
圧電アクチュエータ１００の基端部１０３の上下方向の位置は、図１Ｃや図１Ｄに示すように、アクチュエータ押え８０を介して調整ボディ７０の下端面により規定されている。調整ボディ７０は、ケーシング５０の上部に形成されたねじ孔に調整ボディ７０の外周面に設けられたねじ部が螺合されており、調整ボディ７０の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整することで、圧電アクチュエータ１００の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整できる。
圧電アクチュエータ１００の先端部１０２は、図１に示すように円盤状のアクチュエータ受け２７の上面に形成された円錐面状の受け面に当接している。アクチュエータ受け２７は、上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能となっている。
圧電アクチュエータ１００の先端部１０２は、図１に示すように円盤状のアクチュエータ受け２７の上面に形成された円錐面状の受け面に当接している。アクチュエータ受け２７は、上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能となっている。
圧力レギュレータ２００は、一次側に管継手２０１を介して供給管２０３が接続され、二次側には供給管１５０の先端部に設けられた管継手１５１が接続されている。
圧力レギュレータ２００は、周知のポペットバルブ式の圧力レギュレータであり、詳細説明を省略するが、供給管２０３を通じて供給される高圧の圧縮エアＧを所望の圧力へ下げて二次側の圧力が予め設定された圧力になるように制御される。供給管２０３を通じて供給される圧縮エアＧの圧力に脈動や外乱による変動が存在する場合に、この変動を抑制して二次側へ出力する。
本実施形態では、ポペットバルブ式の圧力レギュレータを用いているが、他のタイプの圧力レギュレータを用いることができる。また、圧力レギュレータに限らず、ダンピングフィルタのような供給管１５０に供給される圧縮エアＧの圧力変動を抑制する機構であれば採用可能である。
圧力レギュレータ２００は、周知のポペットバルブ式の圧力レギュレータであり、詳細説明を省略するが、供給管２０３を通じて供給される高圧の圧縮エアＧを所望の圧力へ下げて二次側の圧力が予め設定された圧力になるように制御される。供給管２０３を通じて供給される圧縮エアＧの圧力に脈動や外乱による変動が存在する場合に、この変動を抑制して二次側へ出力する。
本実施形態では、ポペットバルブ式の圧力レギュレータを用いているが、他のタイプの圧力レギュレータを用いることができる。また、圧力レギュレータに限らず、ダンピングフィルタのような供給管１５０に供給される圧縮エアＧの圧力変動を抑制する機構であれば採用可能である。
図３に、半導体製造装置のプロセスガス制御系へ本実施形態に係るバルブ装置１を適用した例を示す。
図３の半導体製造装置１０００は、例えば、ＡＬＤ法による半導体製造プロセスを実行するための装置であり、８００は圧縮エアＧの供給源、８１０はプロセスガスＰＧの供給源、９００Ａ〜９００Ｃ流体制御装置、ＶＡ〜ＶＣは開閉バルブ、１Ａ〜１Ｃは本実施形態に係るバルブ装置、ＣＨＡ〜ＣＨＣは処理チャンバである。
ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、プロセスガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化により、処理ガスの流量を確保する必要もある。
流体制御装置９００Ａ〜９００Ｃは、正確に計量したプロセスガスＰＧを処理チャンバＣＨＡ〜ＣＨＣにそれぞれ供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体機器を集積化した集積化ガスシステムである。
バルブ装置１Ａ〜１Ｃは、上記したダイヤフラム２０の開閉により、流体制御装置９００Ａ〜９００ＣからのプロセスガスＰＧの流量を精密に制御して処理チャンバＣＨＡ〜ＣＨＣにそれぞれ供給する。
開閉バルブＶＡ〜ＶＣは、バルブ装置１Ａ〜１Ｃに開閉動作させるために、制御指令に応じて圧縮エアＧの供給遮断を実行する。
図３の半導体製造装置１０００は、例えば、ＡＬＤ法による半導体製造プロセスを実行するための装置であり、８００は圧縮エアＧの供給源、８１０はプロセスガスＰＧの供給源、９００Ａ〜９００Ｃ流体制御装置、ＶＡ〜ＶＣは開閉バルブ、１Ａ〜１Ｃは本実施形態に係るバルブ装置、ＣＨＡ〜ＣＨＣは処理チャンバである。
ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、プロセスガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化により、処理ガスの流量を確保する必要もある。
流体制御装置９００Ａ〜９００Ｃは、正確に計量したプロセスガスＰＧを処理チャンバＣＨＡ〜ＣＨＣにそれぞれ供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体機器を集積化した集積化ガスシステムである。
バルブ装置１Ａ〜１Ｃは、上記したダイヤフラム２０の開閉により、流体制御装置９００Ａ〜９００ＣからのプロセスガスＰＧの流量を精密に制御して処理チャンバＣＨＡ〜ＣＨＣにそれぞれ供給する。
開閉バルブＶＡ〜ＶＣは、バルブ装置１Ａ〜１Ｃに開閉動作させるために、制御指令に応じて圧縮エアＧの供給遮断を実行する。
上記のような半導体製造装置１０００では、共通の供給源８００から圧縮エアＧが供給されるが、開閉バルブＶＡ〜ＶＣはそれぞれ独立に駆動される。
共通の供給源８００からは、ほぼ一定の圧力の圧縮エアＧが常時出力されるが、開閉バルブＶＡ〜ＶＣがそれぞれ独立に開閉されると、バルブ開閉時の圧力損失等の影響を受けてバルブ装置１Ａ〜１Ｃにそれぞれ供給される圧縮エアＧの圧力が変動を起こし、一定ではなくなる。
バルブ装置１Ａ〜１Ｃに供給される圧縮エアＧの圧力が変動すると、上記した圧電アクチュエータ１００による流量調整量が変動してしまう可能性がある。この問題を解決するために、上記した圧力レギュレータ２００が設けられている。
共通の供給源８００からは、ほぼ一定の圧力の圧縮エアＧが常時出力されるが、開閉バルブＶＡ〜ＶＣがそれぞれ独立に開閉されると、バルブ開閉時の圧力損失等の影響を受けてバルブ装置１Ａ〜１Ｃにそれぞれ供給される圧縮エアＧの圧力が変動を起こし、一定ではなくなる。
バルブ装置１Ａ〜１Ｃに供給される圧縮エアＧの圧力が変動すると、上記した圧電アクチュエータ１００による流量調整量が変動してしまう可能性がある。この問題を解決するために、上記した圧力レギュレータ２００が設けられている。
次に、図４〜図６Ｂを参照して、本実施形態に係るバルブ装置１の動作について圧力レギュレータ２００の作用とともに説明する。
図４は、バルブ装置１のバルブ全閉状態を示している。図４に示す状態では、圧縮エアＧは供給されていない。この状態において、皿ばね１２０は既にある程度圧縮されて弾性変形しており、この皿ばね１２０の復元力により、アクチュエータ受け２７は上方向Ａ１に向けて常時付勢されている。これにより、圧電アクチュエータ１００も上方向Ａ１に向けて常時付勢され、基端部１０３の上面がアクチュエータ押え８０に押し付けられた状態となっている。これにより、圧電アクチュエータ１００は、上下方向Ａ１，Ａ２の圧縮力を受け、バルブボディ１０に対して所定の位置に配置される。圧電アクチュエータ１００は、いずれの部材にも連結されていないので、操作部材４０に対して上下方向Ａ１，Ａ２において相対的に移動可能である。
皿ばね１２０の個数や向きは条件に応じて適宜変更できる。また、皿ばね１２０以外にもコイルばね、板ばね等の他の弾性部材を使用できるが、皿ばねを使用すると、ばね剛性やストローク等を調整しやすいという利点がある。
図４は、バルブ装置１のバルブ全閉状態を示している。図４に示す状態では、圧縮エアＧは供給されていない。この状態において、皿ばね１２０は既にある程度圧縮されて弾性変形しており、この皿ばね１２０の復元力により、アクチュエータ受け２７は上方向Ａ１に向けて常時付勢されている。これにより、圧電アクチュエータ１００も上方向Ａ１に向けて常時付勢され、基端部１０３の上面がアクチュエータ押え８０に押し付けられた状態となっている。これにより、圧電アクチュエータ１００は、上下方向Ａ１，Ａ２の圧縮力を受け、バルブボディ１０に対して所定の位置に配置される。圧電アクチュエータ１００は、いずれの部材にも連結されていないので、操作部材４０に対して上下方向Ａ１，Ａ２において相対的に移動可能である。
皿ばね１２０の個数や向きは条件に応じて適宜変更できる。また、皿ばね１２０以外にもコイルばね、板ばね等の他の弾性部材を使用できるが、皿ばねを使用すると、ばね剛性やストローク等を調整しやすいという利点がある。
図４に示すように、ダイヤフラム２０がバルブシート１５に当接してバルブが閉じた状態では、アクチュエータ受け２７の下面側の規制面２７ｂと、操作部材４０のダイヤフラム押え４８の上面側の当接面４８ｔとの間には隙間が形成されている。規制面２７ｂの上下方向Ａ１，Ａ２の位置が、開度調整していない状態での開位置ＯＰとなる。規制面２７ｂと当接面４８ｔとの隙間の距離がダイヤフラム２０のリフト量Ｌｆに相当する。リフト量Ｌｆは、バルブの開度、すなわち、流量を規定する。リフト量Ｌｆは、上記した調整ボディ７０の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整することで変更できる。図４に示す状態のダイヤフラム押え４８（操作部材４０）は、当接面４８ｔを基準にすると、閉位置ＣＰに位置する。この当接面４８ｔが、アクチュエータ受け２７の規制面２７ｂに当接する位置、すなわち、開位置ＯＰに移動すると、ダイヤフラム２０がバルブシート１５からリフト量Ｌｆ分だけ離れる。
供給管１５０を通じて駆動エアＧをバルブ装置１内に供給すると、図５に示すように、操作部材４０を上方向Ａ１に押し上げる推力が主アクチュエータ６０に発生する。駆動エアＧの圧力は、操作部材４０にコイルばね９０および皿ばね１２０から作用する下方向Ａ２の付勢力に抗して操作部材４０を上方向Ａ１に移動させるのに十分な値に設定されている。このような駆動エアＧが供給されると、図５に示すように、操作部材４０は皿ばね１２０をさらに圧縮しつつ上方向Ａ１に移動し、アクチュエータ受け２７の規制面２７ｂにダイヤフラム押え４８の当接面４８ｔが当接し、アクチュエータ受け２７は操作部材４０から上方向Ａ１へ向かう力を受ける。この力は、圧電アクチュエータ１００の先端部１０２を通じて、圧電アクチュエータ１００を上下方向Ａ１，Ａ２に圧縮する力として作用する。したがって、操作部材４０に作用する上方向Ａ１の力は、圧電アクチュエータ１００の先端部１０２で受け止められ、操作部材４０のＡ１方向の移動は、開位置ＯＰにおいて規制される。この状態において、ダイヤフラム２０は、バルブシート１５から上記したリフト量Ｌｆだけ離隔する。
この状態において、供給管１５０を通じて供給される駆動エアＧの圧力に変動が大きいと、操作部材４０に作用する上方向Ａ１の力も変動し、圧電アクチュエータ１００が上下方向Ａ１，Ａ２において変形する。圧電アクチュエータ１００が上下方向Ａ１，Ａ２において変形すると、リフト量Ｌｆが変化して流量が変化してしまう。
圧力レギュレータ２００は、圧電アクチュエータ１００の上下方向Ａ１，Ａ２における変形を許容値に収めるように、駆動エアＧの圧力の変動を抑制するように作用する。
この状態において、供給管１５０を通じて供給される駆動エアＧの圧力に変動が大きいと、操作部材４０に作用する上方向Ａ１の力も変動し、圧電アクチュエータ１００が上下方向Ａ１，Ａ２において変形する。圧電アクチュエータ１００が上下方向Ａ１，Ａ２において変形すると、リフト量Ｌｆが変化して流量が変化してしまう。
圧力レギュレータ２００は、圧電アクチュエータ１００の上下方向Ａ１，Ａ２における変形を許容値に収めるように、駆動エアＧの圧力の変動を抑制するように作用する。
図５に示す状態におけるバルブ装置１から出力される流体の流量を調整したい場合には、圧電アクチュエータ１００を作動させる。
図６Ａおよび図６Ｂの中心線Ｃｔの左側は、図５に示す状態を示しており、中心線Ｃｔの右側は操作部材４０の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整した後の状態を示している。
流体の流量を減少させる方向に調整する場合には、図６Ａに示すように、圧電アクチュエータ１００を伸長させて、操作部材４０を下方向Ａ２に移動させる。これにより、ダイヤフラム２０とバルブシート１５との距離である調整後のリフト量Ｌｆ-は、調整前のリフト量Ｌｆよりも小さくなる。
流体の流量を増加させる方向に調整する場合には、図６Ｂに示すように、圧電アクチュエータ１００を短縮させて、操作部材４０を上方向Ａ１に移動させる。これにより、ダイヤフラム２０とバルブシート１５との距離である調整後のリフト量Ｌｆ+は、調整前のリフト量Ｌｆよりも大きくなる。
供給管１５０を通じて供給される駆動エアＧの圧力の変動は、圧電アクチュエータ１００の調整量にも影響を与える。
圧力レギュレータ２００は、圧電アクチュエータ１００の調整量の誤差が所望の範囲に収まるように、駆動エアＧの圧力の変動を抑制するように作用する。
図６Ａおよび図６Ｂの中心線Ｃｔの左側は、図５に示す状態を示しており、中心線Ｃｔの右側は操作部材４０の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整した後の状態を示している。
流体の流量を減少させる方向に調整する場合には、図６Ａに示すように、圧電アクチュエータ１００を伸長させて、操作部材４０を下方向Ａ２に移動させる。これにより、ダイヤフラム２０とバルブシート１５との距離である調整後のリフト量Ｌｆ-は、調整前のリフト量Ｌｆよりも小さくなる。
流体の流量を増加させる方向に調整する場合には、図６Ｂに示すように、圧電アクチュエータ１００を短縮させて、操作部材４０を上方向Ａ１に移動させる。これにより、ダイヤフラム２０とバルブシート１５との距離である調整後のリフト量Ｌｆ+は、調整前のリフト量Ｌｆよりも大きくなる。
供給管１５０を通じて供給される駆動エアＧの圧力の変動は、圧電アクチュエータ１００の調整量にも影響を与える。
圧力レギュレータ２００は、圧電アクチュエータ１００の調整量の誤差が所望の範囲に収まるように、駆動エアＧの圧力の変動を抑制するように作用する。
本実施形態では、ダイヤフラム２０のリフト量の最大値は１００〜２００μｍ程度で、圧電アクチュエータ１００による調整量は±２０μｍ程度である。
すなわち、圧電アクチュエータ１００のストロークでは、ダイヤフラム２０のリフト量をカバーすることができないが、駆動エアＧで動作する主アクチュエータ６０と圧電アクチュエータ１００を併用することで、相対的にストロークの長い主アクチュエータ６０でバルブ装置１の供給する流量を確保しつつ、相対的にストロークの短い圧電アクチュエータ１００で精密に流量調整することができ、調整ボディ７０等により手動で流量調整をする必要がなくなるので、流量調整工数が大幅に削減される。
本実施形態によれば、圧電アクチュエータ１００に印可する電圧を変化させるだけで精密な流量調整が可能であるので、流量調整を即座に実行できるとともに、リアルタイムに流量制御をすることも可能となる。
本実施形態によれば、圧力レギュレータ２００を設けたことにより、圧力変動に対する流量変動の発生を抑制でき、より高精密な流量制御が実現される。
本実施形態によれば、圧力レギュレータ２００を収容ボックス３０１内の所定の場所に固定しているので、圧力レギュレータ２００から圧力室までの距離および内容積をバルブ毎に一定にすることができ、より精密な流量調整が可能になる。すなわち、調整用アクチュエータ１００によって「流量」は調整可能になるが、圧力レギュレータ２００から圧力室までの距離およびその間の内容積がバルブ毎に異なると、ダイヤフラム２０の「開閉速度」にばらつきが出るため、処理チャンバに供給する処理ガスの供給量を正確に制御できなくなる。
すなわち、圧電アクチュエータ１００のストロークでは、ダイヤフラム２０のリフト量をカバーすることができないが、駆動エアＧで動作する主アクチュエータ６０と圧電アクチュエータ１００を併用することで、相対的にストロークの長い主アクチュエータ６０でバルブ装置１の供給する流量を確保しつつ、相対的にストロークの短い圧電アクチュエータ１００で精密に流量調整することができ、調整ボディ７０等により手動で流量調整をする必要がなくなるので、流量調整工数が大幅に削減される。
本実施形態によれば、圧電アクチュエータ１００に印可する電圧を変化させるだけで精密な流量調整が可能であるので、流量調整を即座に実行できるとともに、リアルタイムに流量制御をすることも可能となる。
本実施形態によれば、圧力レギュレータ２００を設けたことにより、圧力変動に対する流量変動の発生を抑制でき、より高精密な流量制御が実現される。
本実施形態によれば、圧力レギュレータ２００を収容ボックス３０１内の所定の場所に固定しているので、圧力レギュレータ２００から圧力室までの距離および内容積をバルブ毎に一定にすることができ、より精密な流量調整が可能になる。すなわち、調整用アクチュエータ１００によって「流量」は調整可能になるが、圧力レギュレータ２００から圧力室までの距離およびその間の内容積がバルブ毎に異なると、ダイヤフラム２０の「開閉速度」にばらつきが出るため、処理チャンバに供給する処理ガスの供給量を正確に制御できなくなる。
上記実施形態では、圧力レギュレータ２００は、収容ボックス３０１内に設けたが、主アクチュエータ６０への供給経路上であれば収容ボックス３０１外に設置することも可能である。
(調整用アクチュエータによって「流量」は調整可能になるが、
レギュレータから圧力室の距離、内容積がバルブ毎に異なると「開閉速度」にばらつきが出るため、処理チャンバに供給する処理ガスの供給量を正確に制御できなくなる）※請求項４の効果
上記実施形態では、調整用アクチュエータとして、圧電アクチュエータを用いたが、これに限定されるわけではない。たとえば、電界の変化に応じて変形する化合物からなる電気駆動材料をアクチュエータとして用いることができる。電流又は電圧により電気駆動材料の形状や大きさを変化させ、規定される操作部材４０の開位置を変化させることができる。このような電気駆動材料は、圧電材料であってもよいし、圧電材料以外の電気駆動材料であってもよい。圧電材料以外の電気駆動材料とする場合には電気駆動型高分子材料とすることができる。
電気駆動型高分子材料は、電気活性高分子材料（Electro Active Polymer:ＥＡＰ）ともよばれ、例えば外部電場やクーロン力により駆動する電気性ＥＡＰ、およびポリマーを膨潤させている溶媒を電場により流動させて変形させる非イオン性ＥＡＰ、電場によるイオンや分子の移動により駆動するイオン性ＥＡＰ等があり、これらのいずれか又は組合せを用いることができる。
(調整用アクチュエータによって「流量」は調整可能になるが、
レギュレータから圧力室の距離、内容積がバルブ毎に異なると「開閉速度」にばらつきが出るため、処理チャンバに供給する処理ガスの供給量を正確に制御できなくなる）※請求項４の効果
上記実施形態では、調整用アクチュエータとして、圧電アクチュエータを用いたが、これに限定されるわけではない。たとえば、電界の変化に応じて変形する化合物からなる電気駆動材料をアクチュエータとして用いることができる。電流又は電圧により電気駆動材料の形状や大きさを変化させ、規定される操作部材４０の開位置を変化させることができる。このような電気駆動材料は、圧電材料であってもよいし、圧電材料以外の電気駆動材料であってもよい。圧電材料以外の電気駆動材料とする場合には電気駆動型高分子材料とすることができる。
電気駆動型高分子材料は、電気活性高分子材料（Electro Active Polymer:ＥＡＰ）ともよばれ、例えば外部電場やクーロン力により駆動する電気性ＥＡＰ、およびポリマーを膨潤させている溶媒を電場により流動させて変形させる非イオン性ＥＡＰ、電場によるイオンや分子の移動により駆動するイオン性ＥＡＰ等があり、これらのいずれか又は組合せを用いることができる。
上記実施形態では、いわゆるノーマリクローズタイプのバルブを例に挙げたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、ノーマリオープンタイプのバルブにも適用可能である。この場合にも、弁体の開度調整を調整用アクチュエータで行うようにすればよい。
上記適用例では、バルブ装置１をＡＬＤ法による半導体製造プロセスに用いる場合について例示したが、これに限定されるわけではなく、本発明は、例えば原子層エッチング法（ＡＬＥ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ 法）等、精密な流量調整が必要なあらゆる対象に適用可能である。
上記実施形態では、主アクチュエータとして、ガス圧で作動するシリンダ室に内蔵されたピストンを用いたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、制御対象に応じて最適なアクチュエータを種々選択可能である。
１ バルブ装置
１０ バルブボディ
１１ 凹部
１２，１３ 流路
１５ バルブシート
２０ ダイヤフラム（弁体）
２５ 押えアダプタ
２７ アクチュエータ受け
３０ ボンネット
４０ 操作部材
４８ ダイヤフラム押え（操作部材）
５０ ケーシング
５１ 上側ケーシング部材
５２ 下側ケーシング部材
６０ 主アクチュエータ
７０ 調整ボディ
８０ アクチュエータ押え
９０ コイルばね
１００ 圧電アクチュエータ（調整用アクチュエータ）
１０１ ケーシング
１０２ 先端部
１０３ 基端部
１２０ 皿ばね
１５０ 供給管
１６０ リミットスイッチ
２００ 圧力レギュレータ
ＯＲ Ｏリング
Ｇ 圧縮エア（駆動流体）
Ｌｆ 調整前のリフト量
Ｌｆ＋，Ｌｆ− 調整後のリフト量
１０ バルブボディ
１１ 凹部
１２，１３ 流路
１５ バルブシート
２０ ダイヤフラム（弁体）
２５ 押えアダプタ
２７ アクチュエータ受け
３０ ボンネット
４０ 操作部材
４８ ダイヤフラム押え（操作部材）
５０ ケーシング
５１ 上側ケーシング部材
５２ 下側ケーシング部材
６０ 主アクチュエータ
７０ 調整ボディ
８０ アクチュエータ押え
９０ コイルばね
１００ 圧電アクチュエータ（調整用アクチュエータ）
１０１ ケーシング
１０２ 先端部
１０３ 基端部
１２０ 皿ばね
１５０ 供給管
１６０ リミットスイッチ
２００ 圧力レギュレータ
ＯＲ Ｏリング
Ｇ 圧縮エア（駆動流体）
Ｌｆ 調整前のリフト量
Ｌｆ＋，Ｌｆ− 調整後のリフト量
Claims (9)
- 流路を画定するバルブボディと、
前記バルブボディの流路を開閉可能に設けられた弁体と、
予め設定された前記弁体に流路を閉鎖させる閉位置と予め設定された前記弁体に流路を開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記主アクチュエータが発生する力の少なくとも一部が作用するように配置され、前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、
前記駆動流体の前記主アクチュエータへの供給経路に設けられ、前記主アクチュエータへ供給される前記駆動流体の圧力の変動を抑制するための圧力安定化機構と、を有するバルブ装置。 - 前記圧力安定化機構は、供給される前記駆動流体の圧力を調圧する圧力レギュレータを含む、請求項１のバルブ装置。
- 前記主アクチュエータは、前記操作部材を前記開位置に移動させ、
前記調整用アクチュエータは、前記主アクチュエータにより前記開位置に位置付けられた前記操作部材に作用する力を当該調整用アクチュエータの先端部で受け止めて当該操作部材の移動を規制しつつ、当該操作部材の位置を調整する、請求項１または２に記載のバルブ装置。 - 前記主アクチュエータおよび前記調整用アクチュエータを内蔵するケーシングを有し、
前記ケーシング内には、前記圧力安定化機構を通じた前記駆動流体を前記主アクチュエータへ供給する流通路が形成され、
前記流通路は、当該流通路を流通する駆動流体の圧力が前記調整用アクチュエータに作用しないように分離して形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のバルブ装置。 - 前記主アクチュエータは、環状のピストンを有し、
前記調整用アクチュエータおよび操作部材は、前記環状のピストンと同心状に配置されており、
前記流通路は、前記調整用アクチュエータと同心状に配置された流通路を有する、請求項４に記載のバルブ装置。 - 前記調整用アクチュエータは、給電に応じて伸縮する駆動源を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のバルブ装置。
- 前記調整用アクチュエータは、圧電素子の伸縮を利用したアクチュエータを含む、請求項1〜６のいずれかに記載のバルブ装置。
- 前記調整用アクチュエータは、基端部と先端部とを有するケーシングと、当該ケーシング内に収容され前記基端部と前記先端部との間で積層された圧電素子と、を有し、前記圧電素子の伸縮を利用して当該ケーシングの前記基端部と前記先端部との間の全長を伸縮させる、請求項７に記載のバルブ装置。
- 前記調整用アクチュエータは、電気駆動型ポリマーを駆動源として有するアクチュエータを含む、請求項1〜６のいずれかに記載のバルブ装置。
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