(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁孔と、当該弁孔の開口端部に形成された弁座側から前記弁孔に連通する一次側ポートと、前記弁孔の側壁に開口された開口部に連通する二次側ポートとが形成された弁ハウジングと、
前記弁座に圧接および離反して前記弁孔を開閉する弁体を有し、前記弁孔内に軸方向に移動自在に設けられた弁軸と、
前記弁ハウジングと当該弁ハウジングに固定されるボンネットとの間に前記弁軸の一端部側に位置させて配置され、前記二次側ポートに連通するダイヤフラム室と前記ボンネット内のばね室とを区画する二次側ダイヤフラムと、
前記ばね室内に組み込まれ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ばねのばね力を調整する調圧手段と、
前記弁ハウジングと当該弁ハウジングに固定されるキャップとの間に前記弁軸の他端部側に位置させて配置され、前記一次側ポートに連通するバランス圧室と前記二次側ポート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、
前記一次側ダイヤフラムに前記弁体を閉じる方向に二次側圧力を加え、前記弁体を開く方向に一次側圧力を加えることを特徴とするクリーンガス用減圧弁。
【請求項２】
請求項１記載のクリーンガス用減圧弁において、前記ボンネットにリリーフポートを形成し、前記二次側ダイヤフラムに前記弁軸の端面により閉塞されるリリーフ孔を形成し、前記二次側ダイヤフラムが前記弁軸から離れたときに前記ダイヤフラム室内の空気を外部に排出することを特徴とするクリーンガス用減圧弁。
【請求項３】
請求項１記載のクリーンガス用減圧弁において、前記二次側ダイヤフラムに前記弁軸を連結することを特徴とするクリーンガス用減圧弁。
【請求項４】
請求項１記載のクリーンガス用減圧弁において、前記付加圧力室に前記弁体に閉じる方向のばね力を付勢するばね部材を設けることを特徴とするクリーンガス用減圧弁。
【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、弁孔と、当該弁孔の開口端部に形成された弁座側から前記弁孔に連通する一次側ポートと、前記弁孔の側壁に開口された開口部に連通する二次側ポートとが形成された弁ハウジングと、前記弁座に圧接および離反して前記弁孔を開閉する弁体を有し、前記弁孔内に軸方向に移動自在に設けられた弁軸と、前記弁ハウジングと当該弁ハウジングに固定されるボンネットとの間に前記弁軸の一端部側に位置させて配置され、前記二次側ポートに連通するダイヤフラム室と前記ボンネット内のばね室とを区画する二次側ダイヤフラムと、前記ばね室内に組み込まれ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ばねのばね力を調整する調圧手段と、前記弁ハウジングと当該弁ハウジングに固定されるキャップとの間に前記弁軸の他端部側に位置させて配置され、前記一次側ポートに連通するバランス圧室と前記二次側ポート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、前記一次側ダイヤフラムに前記弁体を閉じる方向に二次側圧力を加え、前記弁体を開く方向に一次側圧力を加えることを特徴とする。
【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は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付加圧力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１５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１７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。つまり、付加圧力室２８は連通路２９および弁孔２を介して二次側ポート５に連通されている。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。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、それぞれのダイヤフラム室１５と付加圧力室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、二次側ポートに連通する弁孔２内と付加圧力室２８内の二次側圧力と、弁体７と一次側ダイヤフラム１１に圧力を加えるバランス圧室３０内の一次側圧力とにより生じる推力で弁軸６はバランスすることになる。このように、一次側ダイヤフラム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３３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、二次側ダイヤフラム１４に加わる圧力と、一次側ダイヤフラム１１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２５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１１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２５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
【図１】
0003583851.tif 000002
【図２】
0003583851.tif 000003