WO2011064948A1 - カム式制御弁 - Google Patents

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WO2011064948A1
WO2011064948A1 PCT/JP2010/006509 JP2010006509W WO2011064948A1 WO 2011064948 A1 WO2011064948 A1 WO 2011064948A1 JP 2010006509 W JP2010006509 W JP 2010006509W WO 2011064948 A1 WO2011064948 A1 WO 2011064948A1
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WO
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cam
valve
support frame
motor holder
motor
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PCT/JP2010/006509
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澤田洋平
土肥亮介
西野功二
池田信一
Original Assignee
株式会社フジキン
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Publication date
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/08—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H25/14—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation perpendicular to the axis of rotation
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    • F16K31/524—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam
    • F16K31/52408—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam comprising a lift valve

Definitions

  • the present invention is mainly used for adjusting the flow rate of a fluid such as a gas or a refrigerant, which is interposed in a fluid supply line such as a semiconductor manufacturing facility or a solar cell manufacturing process, or a refrigerant circulation circuit of a chiller unit.
  • the present invention relates to an improvement of a control motor-driven cam control valve that can control the flow rate of a refrigerant or the like minutely and precisely.
  • the cam type control valve has a valve box having a fluid passage and a valve seat, a valve body that contacts and leaves the valve seat of the valve box, and a direction in which the valve body is separated from the valve seat.
  • An elastic body that is biased to the valve body, a valve rod that is connected to the valve body and supported by the upper lid of the valve box so as to be movable up and down, a cam plate that abuts against a cam roller provided at the upper end of the valve rod and pushes down the valve rod; It consists of a stepping motor (pulse motor) that rotates the cam plate, etc.
  • the valve provided at the lower end of the valve stem by rotating the cam plate by the stepping motor and pushing the valve stem downward through the cam plate The body is made to sit on the valve seat.
  • This stepping motor drive type cam control valve can control the flow rate with high accuracy and has excellent practical utility.
  • the cam plate rotates by a predetermined angle according to the number of pulses supplied to the stepping motor, and the valve rod and the valve body are displaced by a small amount by the rotation of the cam plate. Therefore, when the valve is fully opened or fully closed, the valve body, the valve stem, etc. must be adjusted to the zero point position (fully open position or fully closed position).
  • the cam plate when the valve is fully opened, the cam plate is adjusted so that the minimum radius portion of the cam plate contacts the cam roller and the valve body and the valve seat are separated from each other.
  • the maximum radius portion of the cam plate is adjusted. Must be adjusted so that it contacts the cam roller and the valve element abuts the valve seat with an appropriate force.
  • the conventional stepping motor driven cam type control valve described above does not include any adjustment mechanism for adjusting the position of the valve body or the like to the zero point position, and there is a problem that it takes much time to adjust the zero point of the valve. there were.
  • valve body may be excessively pressed against the valve seat or the contact between the valve body and the valve seat may be insufficient. There was something to do. As a result, there has been a problem that a valve seat or the like of the valve is damaged or a fluid leaks.
  • a cam type control valve having a height adjustment mechanism that can finely adjust an actuator composed of a stepping motor and a cam mechanism in the vertical direction (for example, a patent). Reference 3).
  • the cam type control valve of Patent Document 3 since the height adjustment mechanism is provided, it is easy to finely adjust the vertical height of the actuator, but it may be difficult to access the adjustment screw of the height adjustment mechanism. . Further, the cam type control valve of Patent Document 3 cannot easily finely adjust the force with which the valve body comes into contact with the valve seat after adjusting the height of the actuator.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a cam type control valve that allows easy access to an adjusting screw when adjusting the height of a motor with a cam attached in the vertical direction.
  • the main object is to provide a cam type control valve capable of adjusting the contact pressure when the valve body contacts the valve seat.
  • a cam type control valve includes a valve box having a fluid flow path and a valve seat provided in the middle of the fluid flow path, A valve body for opening and closing the fluid flow path, a valve stem for closing the fluid flow path by pushing down the valve body and bringing it into contact with the valve seat, and a direction for pushing down the valve stem by acting on the valve stem
  • a cam that presses the cam
  • a motor that rotationally drives the cam
  • a motor holder that holds the motor
  • a support frame that is fixed to the valve box and supports the motor holder so as to be movable in the vertical direction
  • the support frame An elastic member that urges the motor holder away from the upper side, and a height for supporting the motor holder in a suspended manner on the support frame and adjusting the height of the motor holder relative to the support frame Adjusting screw, said support Of the threaded into the motor holder with inserted slidably in the upper portion, characterized in that it comprises, and the height adjusting screw.
  • the cam control valve according to the present invention further includes an abutment pressure adjusting mechanism for adjusting a contact pressure of the valve body to the valve seat.
  • the abutment pressure adjusting mechanism includes a piston member that contacts the elastic member, an elastic force adjusting screw that is screwed into the upper side portion of the support frame and adjusts the elastic force of the elastic member by pressing the piston member; It is preferable to provide.
  • the elastic member is accommodated in a first cylindrical recess formed on an upper surface of the motor holder, and at least a part of the piston member is fitted in the first cylindrical recess.
  • a second cylindrical recess is formed on the lower surface of the upper side of the support frame, the lower part of the piston member is fitted into the first cylindrical recess, and the upper part of the piston member is the second cylinder. It is preferable that the screw hole of the elastic force adjusting screw is in communication with the second cylindrical recess.
  • the support frame includes a pair of support columns erected in the vertical direction, and a concave surface that slidably contacts the opposing side surfaces of the pair of support columns is formed on the side surface of the motor holder.
  • the cam has a columnar shape and the center of rotation is provided at a position eccentric from the center of the columnar circle.
  • the height inserted slidably into the upper side portion of the support frame while urging the motor holder away from the upper side portion of the support frame by the elastic member. Since the adjustment screw is screwed into the motor holder and the motor holder is suspended from the support frame by the height adjustment screw, the height adjustment screw is accessed from the upper part of the support frame. By adjusting the screwing degree of the adjusting screw, the vertical height of the motor to which the cam is attached can be adjusted.
  • the elastic force of the elastic member is adjusted by pressing the piston member with an elastic force adjusting screw that is brought into contact with the elastic member and screwed into the upper side of the support frame, whereby, the contact pressure of the valve body on the valve seat when the valve body is in contact with the valve seat can be adjusted. Since the elastic force adjusting screw is screwed into the upper side of the support frame, it can be easily accessed during adjustment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to the line II in FIG. 2, showing a fully closed state of an embodiment of the cam control valve according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to line II-II of the cam type control valve shown in FIG. 1. It is sectional drawing which shows the fully open state of the cam type control valve of FIG. It is a front view which shows the external appearance of the cam type control valve of FIG. It is a partial cross section side view which shows the external appearance of the cam type control valve of FIG. It is a side view which shows the change aspect of a cam. It is a front view of the cam shown in FIG.
  • the cam type control valve 1 is elastically returned so that the fluid flow path 2 and the valve box 4 having the valve seat 3 provided in the middle of the fluid flow path 2 are separated from the valve seat 3 and the fluid flow path 2 is opened.
  • An elastic member 11 that urges the motor holder 9 away from the upper side portion 10a of the frame 10, and the motor holder 9 is supported by the support frame 10 in a suspended manner, and the height of the motor holder 9 with respect to the support frame 10 is adjusted.
  • a height adjusting screw 12 for the purpose.
  • a bonnet 4b is put on a body 4a in which a fluid flow path 2 is formed, and the bonnet 4b is fixed to the body 4a by a bonnet nut 4c.
  • the valve body 5 is formed of a metal diaphragm.
  • the metal diaphragm constituting the valve body 5 is fixed to the body 4a by a bonnet 4b via an annular presser adapter 13.
  • the metal diaphragm has a curved shape so that the central portion is slightly raised and is separated from the valve seat 3.
  • the metal diaphragm is elastically deformed and abuts on the valve seat 3.
  • a valve chamber 4 d is formed between the metal diaphragm and the valve seat 3.
  • a known one formed of a thin plate such as a nickel-cobalt alloy can be used.
  • the valve stem 6 is placed on the diaphragm retainer 14.
  • the diaphragm retainer 14 has a disk shape with a flange 14a. As shown in FIGS. 1 and 2, the collar 14a is movable in the vertical direction between the presser adapter 13 and the step 4e in the bonnet 4b.
  • the valve stem 6 is supported by the bonnet 4b so as to be movable up and down. As shown in FIG. 2, a groove 6 a is formed at the upper end of the valve stem 6, and a bearing 15 is rotatably supported by the groove 6 a via a spring pin 16.
  • the bearing 15 is in contact with the cam 7.
  • the cam 7 has a cylindrical shape, and is fixed to the rotation shaft 8a of the motor 8 so that a position eccentric from the center axis by a predetermined distance (0.2 mm in the illustrated example) is the center of rotation.
  • a cam plate 7c is provided as shown in FIGS. 6 and 7, and the distance from the rotation center 7a to the peripheral surface of the cam plate 7c is gradually changed in the rotation direction. It can also be set as the cam 7A which formed the cam surface.
  • the motor holder 9 is attached to the motor 8 via attachment screws 8b.
  • the motor holder 9 has a box shape with the front surface released, and houses the cam 7 and an inverted T-shaped bearing portion 18 that receives the front end shaft 7 b of the cam 7 via a bearing 17.
  • the bearing portion 18 is fixed to the motor holder 9 with a mounting screw 19.
  • a position-controllable motor is used, and in the illustrated example, a stepping motor is used.
  • the support frame 10 includes a plate-like base 10b fixed to the valve box 4 by a lock nut 20, a pair of support columns 10c erected on the base 10b, and an upper side portion 10a suspended and fixed on top of the pair of support columns 10c. And.
  • the pair of struts 10c are fixed to the base 10b with fixing screws 10d and are fixed to the upper side portion 10a with fixing screws 10e.
  • the height adjusting screw 12 is slidably inserted into a stepped through hole 10f formed in the upper side portion 10a of the support frame 10, and the head portion 12a is supported in contact with the stepped portion of the stepped through hole 10f. Yes.
  • the height adjustment screw 12 has a male screw portion that penetrates the support frame 10 and is screwed into a female screw hole 9 b formed in the upper side portion 9 a of the motor holder 9.
  • the height adjusting screw 12 is fixed by a set screw 21.
  • a flat washer (not shown) may be passed through the height adjusting screw 12, and the flat washer may be brought into contact with the step portion of the stepped through hole 10f to support the height adjusting screw 12 on the support frame 10. .
  • the elastic member 11 is a coil spring in the illustrated example, and is accommodated in a first cylindrical recess 9 c formed on the upper surface of the motor holder 9.
  • a plurality of spring washers can be used as the elastic member 11 in place of the coil spring.
  • the elastic member 11 has an elastic pressing force sufficiently larger than the elastic restoring force of the metal diaphragm constituting the valve body 5.
  • the piston member 22 is in contact with the elastic member 11, and the elastic force adjusting screw 23 screwed into the upper side portion 10 a of the support frame 10 presses the piston member 22.
  • the lower part of the piston member 22 is fitted into the first cylindrical recess 9c.
  • a second cylindrical recess 24 is formed on the lower surface of the upper side portion 10 a of the support frame 10, and the upper portion of the piston member 22 is fitted into the second cylinder recess 24.
  • a screw hole 10 g for the elastic force adjusting screw 23 formed in the upper side portion 10 a communicates with the second cylindrical recess 24.
  • the piston member 22 is stably guided by the configuration in which the upper and lower portions of the piston member 22 are fitted into the upper and lower recesses 9c, 24.
  • the elastic force adjusting screw 23 is fixed by a set screw 25.
  • concave surfaces 9d that slidably abut against the opposing side surfaces of the pair of columns 10c. These concave surfaces 9d and 9d act as guided surfaces when the motor holder 9 moves in the vertical direction, and since the guided surfaces extend in the vertical direction on the side surfaces of the motor holder 9, the motor holder 9 Guided stably.
  • the fan-shaped sensor plate 26 is fixed to the cam 7.
  • a sensor 27 for detecting the sensor plate 26 is fixed to the motor holder 9 by a fixing screw 28.
  • the sensor 27 for example, a photo-microsensor can be used, and by detecting that the sensor plate 26 crosses the optical axis position 27a of the sensor 27, the rotational angle position of the cam 7 can be detected.
  • a regulating member 29 that regulates rotation around the axis of the valve stem 6 is fixed to the inner wall of the motor holder 9 by a fixing screw 30. Specifically, the tip of the regulating member 29 is engaged with the groove 6 a in which the bearing 15 of the valve stem 6 is accommodated, thereby restricting the rotation of the valve stem 6 around the axis.
  • Casing covers 31 and 32 are fixed to the support frame 10, and a connector 33 for connecting a cable is attached to the top plate of the casing cover 31.
  • the rotation angle position of the cam 7 is rotated to a position where the distance between the rotation center of the cam 7 and the bearing 15 is maximized.
  • the cam 7 pushes down the valve stem 6 and the diaphragm retainer 14 against the resilience held by the metal diaphragm constituting the valve body 5, thereby elastically deforming the metal diaphragm.
  • the fluid flow path 2 is closed at a position where the fluid flow path 2 is closed.
  • the sensor plate 26 shields the optical axis 27 a of the sensor 27, and the sensor 27 detects the position of the sensor plate 26.
  • the height positions of the motor holder 9 and the cam 7 are adjusted by adjusting the degree of screwing of the height adjusting screw 12. Since the height adjustment screw 12 can be accessed from above the cam type control valve 1, it is easy to adjust. In addition, when the height adjustment screw is accessed from below the cam type control valve, a height dimension is required to form a space for access below the cam type control valve. Thus, by adopting a configuration in which the height adjusting screw 12 can be accessed from above the cam type control valve 1, the height dimension can be reduced.
  • the elastic force adjusting screw 23 changes the screwing degree to change the elastic force of the elastic member 11, and as a result, the force with which the valve stem 6 and the diaphragm retainer 14 press the valve body 5 made of a metal diaphragm changes.
  • a contact pressure adjusting mechanism for adjusting the contact pressure of the valve body 5 to the valve seat 3 is configured.
  • the elastic force adjusting screw 23 can also be accessed from above the support frame 10, operability is good.
  • a pulse signal is sent to the motor 8 to rotate the cam 7 counterclockwise in FIG.
  • the cam body 7 is rotated counterclockwise from the state in which the valve body 5 is in contact with the valve seat 3 (FIG. 1), the distance between the rotation center of the cam 7 and the bearing 15 is reduced.
  • the valve element 5 is separated from the valve seat 3 by the self-elastic force of the metal diaphragm, and the fluid passage 2 is opened as shown in FIG.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
  • a valve body of a metal diaphragm that is separated and independent from the valve stem
  • a known valve body of a type connected and fixed to the lower end portion of the valve stem for example, Japanese Utility Model Publication Nos. 61-117971 and 61-117972.
  • a bellows attached to the valve stem or the valve body such as disclosed in FIG. 3 of Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-57594, which is connected and fixed to the lower end of the valve stem. It can also be set as the structure prevented by a diaphragm.
  • the cam type control valve according to the present invention is mainly used in a fluid supply line of a semiconductor manufacturing facility or the like, or a refrigerant circulation circuit of a chiller unit, but its application target is not limited to the semiconductor manufacturing apparatus or the like. It is also used in fluid supply lines in various devices in the chemical industry, the pharmaceutical industry, the food industry, and the like.

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Abstract

【課題】　カムが取り付けられたモータを上下方向へ高さ調整する際に、調整ネジにアクセスしやすくしたカム式制御弁を提供する。 【解決手段】　流体流路２及び弁座３を有する弁箱４と、弁座３に当離座して流体流路２を開閉する弁体５と、弁体５を押し下げて弁座３に当接させる弁棒６と、弁棒６に作用して弁棒６を押し下げるカム７と、カム７を回転駆動するモータ８と、モータ８を保持するモータホルダ９と、弁箱４に固定されてモータホルダ９を上下に移動可能に支持する支持枠１０と、支持枠１０の上辺部からモータホルダ９を離間させる方向に付勢する弾性部材１１と、モータホルダ９を支持枠１０に吊り下げ状に支持してモータホルダ９の支持枠１０に対する高さを調整するための高さ調整ネジ１２であって、支持枠１０の上辺部に摺動可能に挿入されるとともにモータホルダ９に螺入された高さ調整ネジ１２と、を備える。

Description

カム式制御弁
　本発明は、主に半導体製造設備や太陽電池製造工程等の流体供給ラインやチラーユニットの冷媒循環回路等に介設されてガスや冷媒等の流体の流量調整用に用いられ、特に、ガスや冷媒等の流量を微少且つ精密に制御できるようにした制御モータ駆動型のカム式制御弁の改良に関する。
　従来、制御モータ駆動型のカム式制御弁は、例えば実開昭６１－１１７９７１号公報（参考文献１）や実開昭６１－１１７９７２号公報（参考文献２）に開示されている。
　即ち、前記カム式制御弁は、図示していないが、流体通路及び弁座を有する弁箱と、弁箱の弁座に当離座する弁体と、弁体を弁座から離座する方向へ附勢する弾性体と、弁体に連結されて弁箱の上蓋に昇降自在に支持された弁棒と、弁棒の上端部に設けたカムローラに当接して弁棒を押し下げるカム板と、カム板を回転駆動するステッピングモータ（パルスモータ）等から構成されており、ステッピングモータによりカム板を回転させ、カム板を介して弁棒を下方へ押し下げることによって、弁棒の下端に設けた弁体を弁座へ当座させるようにしたものである。
　このステッピングモータ駆動型のカム式制御弁は、高精度な流量制御を行うことができ、優れた実用的効用を奏する。
　ところで、ステッピングモータを用いたカム式制御弁は、ステッピングモータに供給するパルス数に応じてカム板が所定の角度だけ回転し、カム板の回転により弁棒及び弁体が微少量変位して流体の流量を制御するから、弁全開時又は弁全閉時に弁体及び弁棒等が零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置するように零点調整されなければならない。
　即ち、バルブの全開時には、カム板の最小半径部分がカムローラに当接し且つ弁体と弁座が最も離間した状態となるように調整し、又、バルブの全閉時には、カム板の最大半径部分がカムローラに当接し且つ弁体が弁座に適切な力で当座するように調整しなければならない。
　しかし、上述した従来のステッピングモータ駆動型のカム式制御弁に於いては、弁体等を零点位置へ位置調整する調整機構を全く備えておらず、バルブの零点調整に極めて手間取ると云う問題があった。
　又、カム式制御弁の各構成部品の加工精度や組立精度等を高めておかないと、弁体が弁座へ過度に押し付けられたり、或いは弁体と弁座の接触が不十分になったりすることがあった。その結果、バルブの弁座等が損傷したり、流体が漏洩したりすると云う問題があった。
　このような問題点を解消するため、本発明の発明者等は、ステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータを上下方向へ微調整できる高さ調整機構を備えるカム式制御弁を提供した（例えば、特許文献３）。
　特許文献３のカム式制御弁によれば、高さ調整機構を設けたため、アクチュエータの上下方向高さを微調整し易くなったが、高さ調整機構の調整ネジにアクセスしにくい場合もあった。また、特許文献３のカム式制御弁は、アクチュエータの高さ調整を行った後に、弁体が弁座に当接する力を容易に微調整することができなかった。
実開昭６１－１１７９７１号公報 実開昭６１－１１７９７２号公報 特開２００８－５７５９４号公報
　本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、カムが取り付けられたモータを上下方向へ高さ調整する際に、調整ネジにアクセスしやすくしたカム式制御弁を提供することを主たる目的とし、さらには、弁体の弁座への当接時に当接圧力を調節することができるカム式制御弁を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係るカム式制御弁は、流体流路及び該流体流路の途中に設けられた弁座を有する弁箱と、前記弁座に当離座して前記流体流路を開閉する弁体と、該弁体を押し下げて前記弁座に当接させることにより前記流体流路を閉じるための弁棒と、前記弁棒に作用して該弁棒を押し下げる方向に押圧するカムと、該カムを回転駆動するモータと、該モータを保持するモータホルダと、前記弁箱に固定されて前記モータホルダを上下方向に移動可能に支持する支持枠と、前記支持枠の上辺部から前記モータホルダを離間させる方向に付勢する弾性部材と、前記モータホルダを前記支持枠に吊り下げ状に支持するとともに前記モータホルダの前記支持枠に対する高さを調整するための高さ調整ネジであって、前記支持枠の上辺部に摺動可能に挿入されるとともに前記モータホルダに螺入された、前記高さ調整ネジと、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る前記カム式制御弁は、前記弁体の弁座への当接圧力を調整するための当座圧力調整機構を更に備えることが好ましい。
　前記当座圧力調整機構は、前記弾性部材に当接するピストン部材と、前記支持枠の上辺部に螺入され、該ピストン部材を押圧して前記弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整ネジと、を備えることが好ましい。
　前記弾性部材は、前記モータホルダの上面に形成された第１シリンダー状凹部に収容され、前記ピストン部材の少なくとも一部が、前記第１シリンダー状凹部に嵌入されていることが好ましい。
　前記支持枠の上辺部の下面に第２シリンダー状凹部が形成され、前記ピストン部材の下側部が前記第１シリンダー状凹部に嵌入にされるとともに、前記ピストン部材の上側部が前記第２シリンダー状凹部に嵌入され、前記弾性力調整ネジのネジ穴が前記第２シリンダー状凹部に連通していることが好ましい。
　前記支持枠は、上下方向に立設された一対の支柱を備え、前記一対の支柱の対向する側面に摺動自在に当接する凹面が前記モータホルダの側面に形成されていることが好ましい。
　前記カムは、円柱形状であって、回転中心が円柱形状の円の中心から偏心した位置に設けられていることが好ましい。
　本発明に係るカム式制御弁によれば、弾性部材によって前記支持枠の上辺部から前記モータホルダを離間させる方向に付勢しつつ、前記支持枠の上辺部に摺動可能に挿入した高さ調整ネジを前記モータホルダに螺入し、該高さ調整ネジで前記モータホルダを前記支持枠に吊り下げ状に支持しているため、高さ調整ネジに支持枠の上部からアクセスして高さ調整ネジの螺入度合いを調整することで、カムが取り付けられたモータの上下高さを調整することができる。
　また、前記弾性部材にピストン部材を当接させ、さらに、前記支持枠の上辺部に螺入させた弾性力調整ネジにより該ピストン部材を押圧することで、前記弾性部材の弾性力を調整し、それによって、前記弁体が前記弁座に当座したときの該弁体の弁座への当接圧力を調整することができる。弾性力調整ネジは、支持枠の上辺部に螺入されているので、調整時のアクセスも容易である。
本発明に係るカム式制御弁の一実施形態の全閉状態を示す、図２のＩ－Ｉ線に対応する断面図である。 図１に示すカム式制御弁のＩＩ－ＩＩ線に対応する断面図である。 図１のカム式制御弁の全開状態を示す断面図である。 図１のカム式制御弁の外観を示す正面図である。 図１のカム式制御弁の外観を示す一部断面側面図である。 カムの変更態様を示す側面図である。 図６に示すカムの正面図である。
　本発明に係るカム式制御弁の実施形態について、以下に図１～７を参照しつつ説明する。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。
　カム式制御弁１は、流体流路２及び流体流路２の途中に設けられた弁座３を有する弁箱４と、弁座３から離座して流体流路２を開くように弾性復帰可能な弁体５と、弁体５を押し下げて弁座３に当接させることにより流体流路２を閉じるための弁棒６と、弁棒６に作用して弁棒６を押し下げる方向に押圧するカム７と、カム７を回転駆動するモータ８と、モータ８を保持するモータホルダ９と、弁箱４に固定されてモータホルダ９を上下方向に移動可能に支持する支持枠１０と、支持枠１０の上辺部１０ａからモータホルダ９を離間させる方向に付勢する弾性部材１１と、モータホルダ９を支持枠１０に吊り下げ状に支持するとともにモータホルダ９の支持枠１０に対する高さを調整するための高さ調整ネジ１２と、を備えている。
　弁箱４は、流体流路２が形成されたボディ４ａにボンネット４ｂが被せられ、ボンネット４ｂは、ボンネットナット４ｃによってボディ４ａに固定されている。
　図示例において、弁体５は、金属ダイヤフラムによって形成されている。弁体５を構成する金属ダイヤフラムは、ボンネット４ｂによって、円環状の押えアダプター１３を介して、ボディ４ａに固定されている。前記金属ダイヤフラムは、弁開時には中央部がやや盛り上がって弁座３から離反するように湾曲した形状をしており、弁棒６によって押圧されると弾性変形して弁座３に当接して流体流路２を閉じ、弁棒６による押圧が解除されると自己の保有弾性によって弾性復帰して流体流路２を開通させる。前記金属ダイヤフラムと弁座３との間に、弁室４ｄが形成される。金属ダイヤフラムは、ニッケル－コバルト合金等の薄板で形成された公知のものを使用することができる。
　弁棒６は、ダイヤフラム押え１４の上に載置されている。ダイヤフラム押え１４は、鍔１４ａ付きのディスク状をしている。鍔１４ａは、図１、図２に示すように、押えアダプター１３とボンネット４ｂ内の段部４ｅとの間で上下方向に可動となっている。
　弁棒６は、ボンネット４ｂに案内されて上下動可能に支持されている。弁棒６の上端部には、図２に示すように溝６ａが形成され、溝６ａにベアリング１５がスプリングピン１６を介して回転自在に支持されている。
　ベアリング１５は、カム７に当接している。カム７は、円柱状をしていて、中心軸線から所定距離（図示例では０．２ｍｍ）だけ偏心した位置が回転中心となるように、モータ８の回転軸８ａに固定されている。なお、図１，２に示すカム７に代えて、図６及び図７に示すように、カム板７ｃを設け、回転中心７ａからカム板７ｃの周面までの距離を回転方向に徐々に変化させることによりカム面を形成したカム７Ａとすることもできる。
　モータ８には、取付けネジ８ｂを介して、モータホルダ９が取り付けられている。モータホルダ９は、前面が解放された箱形をしていて、カム７と、カム７の前端軸７ｂをベアリング１７を介して受ける逆Ｔ字状の軸受け部１８と、を収容している。軸受け部１８は、取付けネジ１９によってモータホルダ９に固定されている。モータ８は、位置制御可能なモータが使用され、図示例では、ステッピングモータが使用されている。
　支持枠１０は、ロックナット２０によって弁箱４に固定された板状のベース１０ｂと、ベース１０ｂに立設された一対の支柱１０ｃと、一対の支柱１０ｃの上部に懸架固定された上辺部１０ａと、を備えている。一対の支柱１０ｃは、ベース１０ｂに固定ネジ１０ｄによって固定されるとともに、上辺部１０ａに固定ネジ１０ｅによって固定されている。
　高さ調整ネジ１２は、支持枠１０の上辺部１０ａに形成された段付き通孔１０ｆに摺動可能に挿入され、頭部１２ａが段付き通孔１０ｆの段部に当接して支持されている。高さ調整ネジ１２は、その雄ネジ部が支持枠１０を貫通し、モータホルダ９の上辺部９ａに形成された雌ネジ穴９ｂに螺入されている。高さ調整ネジ１２は、止めネジ２１によって固定される。なお、高さ調整ネジ１２に平ワッシャー（図示せず）を通し、該平ワッシャーを段付き通孔１０ｆの段部に当接させて高さ調整ネジ１２を支持枠１０に支持させてもよい。
　弾性部材１１は、図示例ではコイルバネであり、モータホルダ９の上面に形成された第１シリンダー状凹部９ｃに収容されている。弾性部材１１は、コイルバネに代えて、例えば、複数のスプリングワッシャーを重ねて用いることもできる。弾性部材１１は、弁体５を構成している金属ダイヤフラムの弾性復元力よりも十分に大きな弾性押圧力を有している。
　弾性部材１１にピストン部材２２が当接しており、支持枠１０の上辺部１０ａに螺入された弾性力調整ネジ２３が、ピストン部材２２を押圧している。ピストン部材２２は、その下側部が第１シリンダー状凹部９ｃに嵌入されている。支持枠１０の上辺部１０ａの下面に第２シリンダー状凹部２４が形成され、ピストン部材２２の上側部が第２シリンダー状凹部２４に嵌入されている。上辺部１０ａに形成された弾性力調整ネジ２３のためのネジ穴１０ｇは、第２シリンダー状凹部２４に連通している。ピストン部材２２の上下部を上下の凹部９ｃ、２４に嵌入する構成により、ピストン部材２２が安定して案内される。弾性力調整ネジ２３は、止めネジ２５によって固定される。
　モータホルダ９の両側面には、一対の支柱１０ｃの対向する側面に摺動自在に当接する凹面９ｄがそれぞれ形成されている。これら凹面９ｄ、９ｄは、モータホルダ９が上下方向へ移動する際の被案内面として作用し、この被案内面がモータホルダ９の側面に縦方向に亘って延在するので、モータホルダ９が安定して案内される。
　カム７には、扇形をしたセンサープレート２６が固定されている。センサープレート２６を検知するセンサー２７が固定ネジ２８によってモータホルダ９に固定されている。センサー２７としては、例えば、フォト・マイクロセンサーを用いることができ、センサー２７の光軸位置２７ａをセンサープレート２６が横切るのを検出することで、カム７の回転角度位置を検出することができる。
　弁棒６の軸線周りの回転を規制する規制部材２９が、固定ネジ３０によって、モータホルダ９の内壁に突設固定されている。具体的には、規制部材２９の先端部が、弁棒６のベアリング１５が収容された溝６ａに係合することにより、弁棒６の軸線周りの回転を規制している。
　支持枠１０には、ケーシングカバー３１，３２が固定され、ケーシングカバー３１の天板にはケーブルを接続するためのコネクター３３が取り付けられている。
　上記のような構成を有するカム式制御弁の作動について、以下に説明する。
　まず、図１に示すように、カム７の回転角度位置を、カム７の回転中心とベアリング１５との距離が最大となる位置に回転させる。このとき、図１、図２に示すように、カム７は、弁体５を構成している金属ダイヤフラムの保有弾性に抗して弁棒６及びダイヤフラム押え１４を押し下げて、該金属ダイヤフラムを弾性的に変形させ、弁座３に当接させ流体流路２を閉じる位置にある。この位置において、センサープレート２６がセンサー２７の光軸２７ａを遮光しており、センサー２７がセンサープレート２６の位置を検出している。
　この弁閉状態において、所望のシール性が確保されるように、高さ調整ネジ１２の螺入度合いと、弾性力調整ネジ２３の螺入度合いを調整する。
　高さ調整ネジ１２の螺入度合いを調整することにより、モータホルダ９及びカム７の高さ位置が調整される。高さ調整ネジ１２は、カム式制御弁１の上方からアクセスできるので、調整容易である。また、カム式制御弁の下方から高さ調整ネジにアクセスする構成とした場合にはカム式制御弁の下方にアクセスのための空間を形成するための高さ寸法が必要となるが、それに比べて、カム式制御弁１の上方から高さ調整ネジ１２にアクセスできる構成としたことにより、高さ寸法を減少させることができる。
　弾性力調整ネジ２３は、その螺入度合いを変えることにより、弾性部材１１の弾性力が変わり、その結果、弁棒６及びダイヤフラム押え１４が金属ダイヤフラムからなる弁体５を押圧する力が変わる。こうして、弁体５の弁座３への当接圧力を調整する当座圧力調整機構が構成されている。なお、この場合、弾性力調整ネジ２３も支持枠１０の上方からアクセスできるので、操作性が良い。
　上記のようにして弁閉状態において所望のシール性が確保されたら、モータ８にパルス信号を送って、カム７を図１の反時計回りに回転させる。弁体５が弁座３に当接している状態（図１）から、カム７を反時計回りに回転させると、カム７の回転中心とベアリング１５との距離が縮まり、弁体５を構成している金属ダイヤフラムの自己弾性力により、弁体５が弁座３から離反し、図３に示すように、流体流路２を開通させる。
　流体流路２が開通して、流体流路２を流れる流量が所望の値に達したところでモータ８の回転を停止させ、停止位置の回転角度位置をモータの制御回路（図示せず。）に記憶させて、最大開度に設定する。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更可能である。弁棒と分離独立した金属ダイヤフラムの弁体に代えて、弁棒の下端部に連結固定されたタイプの公知の弁体（例えば、実開昭６１－１１７９７１号公報、実開昭６１－１１７９７２号公報、特開２００８－５７５９４号の図３に開示されているような、弁棒の下端部に連結固定され弁体）を採用し、流体の漏洩を、弁棒もしくは弁体に取り付けたベローズ又はダイヤフラムにより防止する構成とすることもできる。
　本発明に係るカム式制御弁は、主として半導体製造設備等の流体供給ラインやチラーユニットの冷媒循環回路に於いて利用されるが、その利用対象は前記半導体製造装置等に限定されるものではなく、化学産業や薬品産業、食品産業等の各種装置に於ける流体供給ライン等に於いても利用される。
１　カム式制御弁
２　流体流路
３　弁座
４　弁箱
５　弁体
６　弁棒
７　カム
８　モータ
９　モータホルダ
９ｃ　第１シリンダー状凹部
１０　支持枠
１１　弾性部材
１２　高さ調整ネジ
２２　ピストン部材
２３　弾性力調整ネジ
２４　第２シリンダー状凹部

Claims (7)

  1. 流体流路及び該流体流路の途中に設けられた弁座を有する弁箱と、
    　前記弁座に当離座して前記流体流路を開閉する弁体と、
    　該弁体を押し下げて前記弁座に当接させることにより前記流体流路を閉じるための弁棒と、
    　前記弁棒に作用して該弁棒を押し下げる方向に押圧するカムと、
    　該カムを回転駆動するモータと、
    　該モータを保持するモータホルダと、
    　前記弁箱に固定されて前記モータホルダを上下方向に移動可能に支持する支持枠と、
    　前記支持枠の上辺部から前記モータホルダを離間させる方向に付勢する弾性部材と、
    　前記モータホルダを前記支持枠に吊り下げ状に支持するとともに前記モータホルダの前記支持枠に対する高さを調整するための高さ調整ネジであって、前記支持枠の上辺部に摺動可能に挿入されるとともに前記モータホルダに螺入された、前記高さ調整ネジと、
    　を備えることを特徴とするカム式制御弁。
  2. 前記弁体の弁座への当接圧力を調整するための当座圧力調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のカム式制御弁。
  3. 前記当座圧力調整機構は、
    　　前記弾性部材に当接するピストン部材と、
    　　前記支持枠の上辺部に螺入され、該ピストン部材を押圧して前記弾性部材の弾性力を調整する弾性力調整ネジと、
    　を備えることを特徴とする請求項２に記載のカム式制御弁。
  4. 前記弾性部材は、前記モータホルダの上面に形成された第１シリンダー状凹部に収容され、
    　前記ピストン部材の少なくとも一部が、前記第１シリンダー状凹部に嵌入されていることを特徴とする請求項３に記載のカム式制御弁。
  5. 前記支持枠の上辺部の下面に第２シリンダー状凹部が形成され、
    　前記ピストン部材の下側部が前記第１シリンダー状凹部に嵌入にされるとともに、前記ピストン部材の上側部が前記第２シリンダー状凹部に嵌入され、
    　前記弾性力調整ネジのネジ穴が前記第２シリンダー状凹部に連通していることを特徴とする請求項４に記載のカム式制御弁。
  6. 支持枠は、上下方向に立設された一対の支柱を備え、
    　前記一対の支柱の対向する側面に摺動自在に当接する凹面が前記モータホルダの側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカム式制御弁。
  7. 前記カムは、円柱形状であって、回転中心が円柱形状の円の中心から偏心した位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカム式制御弁。
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