(57)【要約】【課題】任意のアクチュエータ及び電磁弁に容易に適用又はその適用の解除が可能であって、全体が極めて簡素に構成され、かつ、電磁弁をアクチュエータのコンパクト性を損なうことなく容易に任意の側面周方向位置に着脱自在としたアクチュエータ用電磁弁の取付構造とアクチュエータ付きバルブを提供することにある。【解決手段】円筒型アクチュエータの下部に設けられたベース体と、アクチュエータ本体の外方より着脱自在に取付可能な取付部材とを備え、この取付部材は、アクチュエータ本体の側面近接位置に延設された状態で形成された固定部と、この固定部に取り付けた流体制御用の電磁弁とを有し、この電磁弁を固定した取付部材は、アクチュエータ本体の側面回りを回動可能に設けたアクチュエータ用電磁弁の取付構造である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型アクチュエータの下部に設けられたベース体と、前記アクチュエータ本体の外方より着脱自在に取付可能な取付部材とを備え、この取付部材は、前記アクチュエータ本体の側面近接位置に延設された状態で形成された固定部と、この固定部に取り付けた流体制御用の電磁弁とを有し、この電磁弁を固定した取付部材は、前記アクチュエータ本体の側面回りを回動可能に設けたことを特徴とするアクチュエータ用電磁弁の取付構造。
【請求項２】
アクチュエータの下部に設けられたベース体と、前記アクチュエータ本体の外方より着脱自在に取付可能な取付部材とを備え、この取付部材は、前記アクチュエータ本体の側面近接位置に延設された状態で形成された固定部と、この固定部に取り付けた流体制御用の電磁弁とを有し、且つ、この取付部材は、挿入溝を有する取付部と固定部から成る断面Ｌ字形状の部材であり、前記ベース体の軸装部に形成した保持部に前記挿入溝を挿入して当該取付部材をベース体に保持させたことを特徴とするアクチュエータ用電磁弁の取付構造。
【請求項３】
前記ベース体の下面に形成した環状溝に向けて前記取付部の下方からボルトを螺合することによって前記取付部材が抜けることなく回動可能にした請求項１又は２に記載のアクチュエータ用電磁弁の取付構造。
【請求項４】
前記固定部に前記電磁弁をボルト止めする際に、前記固定部と前記電磁弁との間に座金を介在させた請求項１又は２に記載のアクチュエータ用電磁弁の取付構造。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のアクチュエータ用電磁弁の取付構造を流体制御用のバルブに適用したアクチュエータ付きバルブ。
【請求項６】
請求項５におけるバルブは、ＡＬＤバルブであるアクチュエータ付きバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ用電磁弁の取付構造とアクチュエータ付きバルブに関し、特に、ＡＬＤプロセスに極めて好適なアクチュエータ用電磁弁の取付構造とアクチュエータ付きバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスとして、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積法）プロセスの導入が進展している。ＡＬＤプロセスでは、高温（約２００度）雰囲気の下、ガス供給系から前駆体、不活性ガス、酸化種ガスなどの複数種のガスが極めて短いサイクルの高速切換により交互にチャンバーに供給され、チャンバー内のウエハにナノレベルで原子層を一層ずつ均質・均一に積み上げるように薄膜が形成される。このようなガス供給系に用いられるバルブとしては、エアオペレートやバルブ特性による利点等の観点から、空圧アクチュエータを備えたダイレクトダイヤフラムバルブが採用される場合が多い。
【０００３】
一方で、上記のようなバルブの開閉操作（アクチュエータの空気圧操作）においては、圧縮エアを供給するエア供給源とアクチュエータとの間に、通電によるソレノイドの励磁に伴い圧縮エア流路を切り換える電磁弁を介在させ、この電磁弁でエアオペレートが行われる場合が多く、一般的にはこのような場合、電磁弁はアクチュエータ（シリンダ）と離間した位置にエアチューブ等の長い空気配管で接続され、アクチュエータと電磁弁とが離間して分離独立に構成される。
【０００４】
アクチュエータと電磁弁との間を繋げる長い空気配管が介在すると、この長い配管内の容積分だけ操作エアがアクチュエータへ到達するまでの時間にロスが生じることで、電磁弁の切り換え動作に対するアクチュエータの応答性が悪くなり、特に高速切換に伴い極めて高い即応性が要求され、しかも１回のガス流量が小さいＡＬＤプロセスにおいては、この問題が顕著となる。
【０００５】
これに対し、エアオペレイトアクチュエータ（シリンダ）とその切換用電磁弁とを、所定の電磁弁取付構造を介して、一体的に近接・集積構造とすることで、これらの間に設けられる配管距離を最小限乃至皆無とし、アクチュエータと電磁弁との応答性やバルブのメンテナンス性を向上させ、特にＡＬＤプロセスに良好な特性が図られた従来技術として、特許文献１、２が提案されている。
【０００６】
特許文献１（同文献図１、段落００３６）には、駆動用流体通路の空間部をより少なくしてバルブの開閉作動の応答性を高める目的で、空圧式アクチュエータ内へ供給する駆動用流体（空気）の流通を制御する電磁弁が、アクチュエータの上面に直接固定され、空気配管を排除した取付構造を備えたダイヤフラムバルブが示されている。
【０００７】
特許文献２には、操作流体を供給する操作用電磁弁の取付構造が示されており、この取付構造では、内部流路を有する所定構造の取付ねじにより、シリンダ上面側に開口した操作ポートに対し、シール部材を介して所定構造の取付ブロックを直接固定可能とすることで、電磁弁をシリンダ上面側に近接固定するようにした構造が提案されている。
【０００８】
上記のほか、電磁弁をアクチュエータに固定する固定用金具を介して電磁弁をアクチュエータの側面側に回動自在に固定できる取付構造を備えたバルブ製品も存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５０５４９０４号
【特許文献２】特許第６１６６８５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１は、電磁弁がアクチュエータの上面に固定されるから、アクチュエータの全高が大幅に増加することで、バルブ又はガス供給系、或は半導体製造装置としてのコンパクト性が大きく損なわれる。近年増々集積化・コンパクト性の要求が高まっている半導体製造装置においては、電磁弁の高さ分程度まで全高が増加することは極めて重大な欠点となり得る。しかも、この種のアクチュエータの上面にはピストンの開閉をセンシングする開閉センサ等が必要な場合が多く、この場合はセンサ類と電磁弁が一緒にアクチュエータ上面に集積化されることになるから、電磁弁の取付位置・方向や取り付けた状態の姿勢に自由度が全くなくなることでアクチュエータの使用性が大幅に損なわれ、条件によっては使用不可能となる。
【００１１】
また、同文献の電磁弁とシリンダ上面との固定構造を参照すると、電磁弁側及びシリンダ側の両者を連通状態で直接固定可能とするための専用の固定構造が必要であるから、製品としてのコスト性や使用性・汎用性が極めて悪い。例えば、任意に選択される市販の電磁弁を適時にシリンダに固定しようとする場合、電磁弁とシリンダの両者を固定するための固有の構造を加工形成しなければならないから、非常にコストが掛かってしまうと共に、電磁弁取付方向の自由度が極めて小さく、また、別種類の取合いを持つ電磁弁への交換ができないのでメンテナンス性も悪く、しかも加工後は通常の構造に戻すことも不可能である。
【００１２】
特許文献２も、上記同様に電磁弁がアクチュエータ上面にそのままの占有スペースで固定されるから、同文献も上述の問題点を生じる。また、同文献の取付構造では、少なくとも専用部品として必須となる取付ねじや取付ブロックが極めて複雑かつ特殊な構造であるから、このような部品を要する点で極めて製品としてのコスト性・生産性が悪いと言える上に、電磁弁や製品の使用条件によっては使用不可能となるおそれもある。さらに、固定された電磁弁をアクチュエータに対して回転自在とした構造が提案されてはいるものの、これを実現するための構造も極めて特殊で複雑なものとなっている。
【００１３】
一方、上記製品に備えられたブラケット（固定用金具）は、アクチュエータとこのアクチュエータを搭載したバルブに対し予め完全に組み込んで構成するものであるから、アクチュエータとバルブに対し着脱自在な構造ではない。このため、通常のアクチュエータに対してこのような固定用金具（電磁弁）を後付けしたり、或はこのような固定用金具を除外したい場合は、その度にアクチュエータを分解して固定用金具を着脱する必要があり、よって、電磁弁取付構造として極めて利便性が悪く、アクチュエータのメンテナンス性も損なわれている。
【００１４】
すわわち、上記製品の場合、電磁弁を後付けしたり電磁弁の交換を行う場合には、アクチュエータとバルブとを一旦取り外す等の分解作業が必要となるが、電磁弁を後付けする現場での作業は困難・煩雑な作業となる場合も多く、一旦アクチュエータ付きバルブごと設置場所から取り外す等の対応が必要となる可能性もある。また、アクチュエータとバルブは、弁体のストローク調整など、組み上げた状態で何らかの調整が施されることが多いが、一旦分解してしまうとこの調整が狂い使用不能となってしまうこともある。そのため、上記製品において電磁弁の交換を行う場合、分解作業に加えて調整作業等も必要となる事態が生じる可能性もあるから、作業性が極めて悪くなる虞がある。
【００１５】
本発明は、上記の問題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、任意のアクチュエータ付きバルブにそのまま電磁弁を容易に取り付け又は取り外しが可能であって、全体が極めて簡素に構成され、かつ、電磁弁をアクチュエータのコンパクト性を損なうことなく、しかも場所をとることなく、容易に任意の側面周方向位置に着脱自在としたアクチュエータ用電磁弁の取付構造とアクチュエータ付きバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、円筒型アクチュエータの下部に設けられたベース体と、アクチュエータ本体の外方より着脱自在に取付可能な取付部材とを備え、この取付部材は、アクチュエータ本体の側面近接位置に延設された状態で形成された固定部と、この固定部に取り付けた流体制御用の電磁弁とを有し、この電磁弁を固定した取付部材は、アクチュエータ本体の側面回りを回動可能に設けたアクチュエータ用電磁弁の取付構造である。
【００１７】
請求項２に係る発明は、アクチュエータの下部に設けられたベース体と、アクチュエータ本体の外方より着脱自在に取付可能な取付部材とを備え、この取付部材は、アクチュエータ本体の側面近接位置に延設された状態で形成された固定部と、この固定部に取り付けた流体制御用の電磁弁とを有し、且つ、この取付部材は、挿入溝を有する取付部と固定部から成る断面Ｌ字形状の部材であり、ベース体の軸装部に形成した保持部に挿入溝を挿入して取付部材をベース体に保持させたアクチュエータ用電磁弁の取付構造である。
【００１８】
請求項３に係る発明は、ベース体の下面に形成した環状溝に向けて取付部の下方からボルトを螺合することによって取付部材が抜けることなく回動可能にしたアクチュエータ用電磁弁の取付構造である。
【００１９】
請求項４に係る発明は、固定部に電磁弁をボルト止めする際に、固定部と電磁弁との間に座金を介在させたアクチュエータ用電磁弁の取付構造である。
【００２０】
請求項５に係る発明は、アクチュエータ用電磁弁の取付構造を流体制御用のバルブに適用したアクチュエータ付きバルブである。
【００２１】
請求項６に係る発明は、バルブは、ＡＬＤバルブであるアクチュエータ付きバルブである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明によると、バルブに搭載されたアクチュエータにそのまま電磁弁取付用の取付部材を取り付けることが可能であり、一方、電磁弁を取り外す際にも、バルブとアクチュエータを分解することなくそのまま取り外すことが可能であるため、従来例に比して、メンテナンス性が頗る容易であり、しかも、アクチュエータの側面周回の任意の位置に電磁弁を設置できるため、場所をとることなく、コンパクトに電磁弁を設けることができる。
【００２３】
請求項２に係る発明によると、断面略Ｌ字形で板状の取付部材をアクチュエータの下面に挿入するのみで取り付けることが可能となり、その取り扱いも簡易に行うことができる。また、バルブに搭載されたアクチュエータにそのまま電磁弁取付用の取付部材を取り付けることが可能であり、一方、電磁弁を取り外す際にも、バルブとアクチュエータを分解することなくそのまま取り外すことが可能であるため、従来例に比して、メンテナンス性が頗る容易である。
【００２４】
請求項３に係る発明によると、取付部材は、ボルトを螺着するだけで抜け落ちることなく、かつ回転可能に確実に設置することができる。
【００２５】
請求項４に係る発明によると、取付部材と電磁弁との間に座金を介在させて確実に取り付けることができるから、取付部材と電磁弁との接触面積を極力小さくすることができるので、例えば、バルブを加熱したとき、取付部材から電磁弁に伝わる熱を可能な限り小さくすることができ、電磁弁の耐久性に寄与することができる。
【００２６】
請求項５に係る発明によると、アクチュエータ用電磁弁の取付構造を流体制御用バルブに適用するから、例えば、空圧式のアクチュエータ付きダイヤフラムバルブに適用すると、取扱性が良好であり、コンパクトで耐久性を有するアクチュエータ付きバルブの提供が可能となる。
【００２７】
請求項６に係る発明によると、特に、応答性に優れ、高温仕様で、安定して再現性のある流量が保たれ、耐久性にも優れているＡＬＤバルブを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のアクチュエータ付きバルブの正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の縦断面図である。
【図４】本発明の取付部材の底面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】（ａ）は本発明のベース体の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施形態（本例）の構造を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、電磁弁１を固定して取付部材２の取り付けが完了した状態の本例のアクチュエータ付きバルブの外観を正面方向からみた正面図であり、図２は、図１において左側側面からみた側面図であり、図３は、図１においてアクチュエータ本体３の軸心位置を切断した縦断面図であり、バルブの全開状態を示している。
【００３０】
図１、２に示すように、本例のアクチュエータ付きバルブは、本例のベース体４を下部に備えた外観が略円筒形状の空気圧式アクチュエータ本体３が、本例のバルブ本体５に搭載され、本例の取付部材２は、ベース体４に取り付けられている。また、図３に示すように、本例のバルブ本体５は、メタルダイヤフラム２８が弁座２６に直接当座するダイレクトタッチ型のダイヤフラムバルブであり、アクチュエータ本体３はシリンダ３４、ケーシング３５、ベース体４から筐体が構成され、その下部に、ナット４０を介してバルブボデー２７を有するバルブ本体５が設けられている。ただし、アクチュエータ本体の外観形状は、円筒状のものに限定されず、任意の形状のものを用いることができる。なお、これらアクチュエータ本体３とバルブ本体５の具体的な構造と作用は後述する。
【００３１】
図１〜３において、電磁弁１は、特に制限されないが、本例では空気圧式アクチュエータ操作用の電磁弁１であり、全体が略矩形板状に収まったコンパクトな形態を呈し、図示しないエア供給源側（エアシリンダ）とアクチュエータ本体３との間に空気配管にて接続された状態で介在しており、スピードコントローラ等の制御手段による所定の制御の下、通電により図示しない内部のソレノイドバルブの動作によって空気配管の流路開閉を適宜切り換えることにより、アクチュエータ本体３への圧縮エアの供給（又は排気）を制御する機能を有する。なお、図２の１ａは、電磁弁１に電流を供給する電源ケーブルである。
【００３２】
図１に示すように、電磁弁１の側面には、図示しないエア供給源側に接続される入力ポート６と排出ポート７が開口しており、図２に示すように、空気流路切り替えが行われる電磁弁１の本体内部を介して、反対側の側面には出力ポート８が開口しており、この出力ポートには継手９を介して供給ライン１０（樹脂製の透明チューブ）の一端が接続されている。この供給ライン１０の他端１０ａは、必要最小限の長さを経て継手１１に接続され、この継手１１は、アクチュエータ本体３上面側に開口した接続部３３に連結されており、後述のように、アクチュエータ本体３内部のエア室４２に圧縮エアを適宜供給（又は排気）可能となっている。
【００３３】
図１、２において、継手１１は、接続状態のままアクチュエータ本体３の軸心回りに回動自在のユニバーサルジョイント（エルボ）であれば、後述のように、取付部材２は電磁弁１を取り付けた状態でアクチュエータ本体３の周りを回動自在であるから、これらの組み合わせにより、電磁弁１の取付位置を、継手１１の方向にも制限されることなく完全に任意の側面位置に調整することができるため、好適である。さらに、例えば供給ライン１０端部をワンタッチで接続でき、かつ開放リング１１ａの押下に伴い接続を解除できるものであれば、本発明の取付構造の取扱性・使用性がより高まるため、さらに好適である。
【００３４】
また、図３に示すように、アクチュエータ本体３上面側には、バルブの開閉をセンシング可能な近接センサ１２が接続されている。センサ１２の下端部は、後述のピストン３１の上面に近接可能に設けられており、接近によってピストン３１の上下運動（バルブの開閉動作）を感知できる。これにより、アクチュエータ本体３やバルブ等の機器の制御に利用可能なデータが取得される。
【００３５】
続いて、図１〜５において、本例の取付部材２の構造を説明する。先ず、図１〜３に示すように、本発明の取付構造は、アクチュエータ本体３の外方より着脱自在に取付可能な取付部材２を備えており、この取付部材２は、アクチュエータ本体３の側面近接位置に延設された状態で形成された固定部１３と、この固定部１３に取り付けた流体制御用の電磁弁１とを有している。
【００３６】
本発明の固定部１３は、上記のように、電磁弁１を取り付けて固定可能であって、アクチュエータ本体３の側面近接位置に延設された状態で形成されていれば、実施に応じて任意に選択可能であり、この構造により、固定状態の電磁弁１を、近接センサ１２等が存在して固定位置が制限され得る上面側でなく、スペースに余裕がある場合が多いアクチュエータの側面側空間にコンパクトに集積させてフットスペースを有効に活用しつつ全体の占有容積の増大を抑制し、もってアクチュエータの全高増大・大型化を回避することができる。
【００３７】
本発明のアクチュエータ用電磁弁の取付構造は、円筒型アクチュエータの下部に設けられたベース体と、アクチュエータ本体の外方より着脱自在に取付可能な取付部材とを備えるから、ベース体を有していれば、種類を問わず様々なタイプのアクチュエータに対して、極めて容易に適用可能な取付構造を構成することができると共に、取付部材がアクチュエータ外方より着脱自在に取付可能であるから、この取付部材を外すだけで、極めて容易にこの取付構造をアクチュエータから解除して通常仕様のアクチュエータ構造に戻すことも可能となり、よって、取付構造としての利便性も高い。
【００３８】
図４、５は、本例の取付部材２の具体的構造を示しており、本例の取付部材２は、挿入溝１５を有する円板状の取付部１４と固定部１３から成る断面Ｌ字形状の部材である。図４は、本例の取付部材２を底面側からみた底面図であり、図５は、図４において右側からみた右側面図である。なお、取付部１４の外形は、円板状に制限されず、実施に応じて任意に選択可能であり、図示していないが、四角形状・矩形状や多角形状などでもよい。ただし、コンパクト化の観点からは、アクチュエータの外観形状に合わせた形状及び大きさに形成されることが好ましい。
【００３９】
図４において、本例の取付部材２の底面側は、薄い円板状に形成された取付部１４となっており、軸心位置には挿入溝１５が切り欠き状に形成されて略Ｕ字形状を呈している。後述のように、この挿入溝１５は、ベース体４の保持部１６に適宜回動自在に嵌合固定できるようにするため、その内径部１５ａは、断面略円形に形成されている保持部１６の奥部側の外周径部１６ａと略同一径の円形状に形成され、また取付部１４の少なくとも挿入溝１５付近の厚みも、保持部１６の溝幅と略同一に形成されているが、これらは実施に応じて適宜形成できることは勿論である。また、後述のように、六角穴付きのボルト１７を挿入・螺合できる穴部１８が、軸心位置に１箇所形成されている。この穴部１８も、実施に応じて複数個形成してもよく、例えば対称的な位置に合計３個設けてもよい。
【００４０】
図５において、本例の取付部材２の側面側は、薄い矩形板状に形成された固定部１３となっており、後述のように、電磁弁１と挿通して固定できる２本のボルト１７を挿入できる穴部２９が２つ設けられているが、この穴部２９も実施に応じて適宜設けられる。同図に示すように、本例の固定部１３は取付部１４に対して略直角方向に繋がっており、この取付部材２をアクチュエータ本体３に取り付けた状態の縦断面図が図３であり、同図に示すように、本例の取付部材２は、断面略Ｌ字形状となっている。このため、本例の取付構造をアクチュエータに取り付けた状態であっても、電磁弁１をアクチュエータ本体３の側面位置に余分なスペースをほとんど生じることなく極めて近接状態に集積化することができる。
【００４１】
また、取付部材２は、固定部１３と取付部１４とが一体的に単一部材から形成されている必要はなく、実施に応じて任意に構成可能であり、例えば、固定部１３と取付部１４とをそれぞれ別部材から平板状に形成した後、溶接やネジ等で結合して断面略Ｌ字形状の取付部材２を構成するようにしてもよい。
【００４２】
次いで、図１〜３、６において、本例のベース体４の構造を説明する。本発明のベース体は、円筒型アクチュエータの下部に設けられ、少なくともアクチュエータ本体（シリンダ部又はケーシング部）の底面部に位置する部位であって、本例では同図に示すように、軸装部１９に形成した環状の保持部１６に取付部材２の挿入溝１５を挿入して取付部材２をベース体４に保持可能となっている。
【００４３】
図６（ａ）は、本例のベース体４の縦断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。本例のベース体４は、後述のように、アクチュエータ本体３の底面部に組み込まれる部材であり、上部側はケーシング３５と略同径の筒状に形成され、ケーシング３５下部のメネジと螺着可能なオネジが形成されており、一方、下部側は、ナット４０の内周側に形成されたメネジと螺着可能なオネジが形成されており、また、中央の軸心位置には、ステムであるロッド４７を嵌合しつつ上下摺動可能な縦長形成の取付穴４８が開口しており、更に、高温流体からの断熱対策として、下部側と上部側との間の軸装部１９をくびれ状に設けて断面積を減少させ、これらの間の熱伝導率を減少するようにしている。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、本例では、ベース体４の軸装部１９の上端位置に、環状の保持部１６が形成されている。本例の保持部１６は、環状の鍔部１６ｂによって規定され奥部側が外周径部１６ａを有する環状溝であり、この溝に取付部材２の挿入溝１５が嵌着可能となっている。また、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース体４の下面には、環状溝２０が、同心状に形成されている。この環状溝２０の径や溝幅・深さは、後述のように、ボルト１７のネジ逃げ溝となるので、取付部１４の穴部１８の位置や、この穴部１８に挿入するボルト１７に応じて適宜に設定される。なお、同図（ｂ）に示すように、軸装部１９のクランプ用の凹部１９ａも２面状に切り欠き形成されている。なお、後述のように、保持部１６（外周径部１６ａ）の外形は、環状に制限されず、実施に応じて任意に選択可能である。
【００４５】
上記のように、本例の取付部材２は、全体として極めて簡素な構造であって、特に単一部材（ＳＵＳ３０４製）の場合は、容易に取付部材２を加工形成可能となる。よって、この取付構造の生産性と共に、アクチュエータに適用する際の利便性を極めて高めることができ、更に適用後の使用性・メンテナンス性も極めて良好であり、しかも適用できるアクチュエータの幅も極めて広い。また、この取付部材２はベース体４に保持されるから、電磁弁１を固定した使用状態においても、取付部材２からの応力は挿入溝２０を介して保持部１６（ベース体４）が受け止め、このため電磁弁１や取付部材２を介してアクチュエータ本体３側に直接応力負荷が掛かることがなく、よって、アクチュエータの損傷を回避してバルブの安定性を高めることができる。
【００４６】
例えば、電磁弁のみが故障して交換が必要となった場合や、当初は電磁弁を付けずに納入したものの後から電磁弁が必要となった場合など、後から電磁弁の取り付けが必要となる場合がある。特に、数千万回といった非常に多い回数の動作が行われるＡＬＤバルブにおいては、電磁弁のみの交換場面が多くなる。このような場合であっても、上述した本発明のアクチュエータ用電磁弁の取付構造によれば、アクチュエータの構造（保持部や環状溝）のみをバルブの共通構造とし、これによってアクチュエータが取り付けられた状態のバルブに対して簡素な取付金具のみによって極めて容易に電磁弁の取り付け及び取り外しを可能としているから、アクチュエータ付きバルブそのものを設置場所から取り外すことなく、その場で容易迅速な電磁弁の着脱が可能となる。
【００４７】
また、バルブの製造において、アクチュエータ付きバルブの動作テストが行われる場合が有るが、その際、取付金具と電磁弁がアクチュエータに固定された状態のままであれば、テスト作業の邪魔になったり、これらの部材が他の部材に不意に当たって傷や故障を引き起こす虞もあるが、上述した本発明のアクチュエータ用電磁弁の取付け構造によれば、取付金具及び電磁弁の後付けが極めて容易であるから、テストに応じて適宜取付金具及び電磁弁を着脱させることで、出荷前の傷や故障のリスクを低減することも可能となる。
【００４８】
さらに、本発明のアクチュエータ用電磁弁の取付構造によれば、上記のように電磁弁の後付けや交換等において取り付け作業等そのものが容易であるばかりか、バルブやアクチュエータの再度の調整等も不要となるなど、特にブラケット（固定用金具）がアクチュエータ及びアクチュエータ搭載バルブに予め完全に組み込んで構成された製品に比べて、極めて有利な効果を発揮できる。
【００４９】
続いて、取付部材２とベース体４とを備えた本例の取付構造の作用（作業手順）を説明する。
【００５０】
本例では、先ず、固定部１３に電磁弁１をボルト止めする際に、固定部１３と電磁弁１との間に座金２１を介在させるようにしている。図１は、この座金２１を介して電磁弁１が固定部１３に取り付けられた状態を示している。本例では、座金２１としてステンレス製の平座金をボルト１７の１本あたり２枚重ねて用い、２本のボルト１７を用いて電磁弁１を固定部１３に取り付けているが、この他、例えば樹脂製座金でもよく実施に応じて任意に選択可能である。なお、２本のボルト１７と電磁弁１側面との間には、１枚のスプリングワッシャ２２を介在させている。
【００５１】
何らかの原因によりベース体４側から高温が伝わり取付部材２が電磁弁１の許容外まで高温化した場合であっても、固定部１３と電磁弁１との間に介在する座金２１によって有効に接触面積が減少し、これにより熱伝導が減衰ないし遮断され、よって電磁弁１へ流入する熱量が適切に抑制され、容易に電磁弁１を熱から保護可能となる。しかも、この座金２１により電磁弁１を固定部１３に締結するボルト１７の緩み止めもできる。
【００５２】
次に、この電磁弁１を取り付けた取付部材２を、アクチュエータ本体３に取り付ける。この際は、ベース体４の保持部１６に取付部１４の挿入溝１５を挿入して取付部材２をベース体４に保持させるようにする。この保持状態では、前述のように外周径部１６ａと内径部１５ａとは回動自在となるように形成されて互いに当接しており、保持部１６の溝幅も取付部１４の厚みと回動自在となるように形成されているから、取付部１４は保持部１６に適切に嵌合した状態となり、取付部材２は、ベース体４（アクチュエータ本体３）の側面回りを回動自在な状態となっている。より具体的には、取付部１４が鍔部１６ｂの上に乗った状態で、挿入溝１５が外周径部１６ａの周りを摺動しながら回動可能となる。この際、取付部材２がガタツキ（遊び）なく安定して回動できるように適合形成されていれば好適である。
【００５３】
次に、ベース体４の下面に形成した環状溝２０に向けて取付部１４の下方からボルト１７を螺合することによって、取付部材２が抜けることなく回動可能にする。前述のように、取付部１４の穴部１８の位置に応じて環状溝２０がベース体４下面に形成されるから、上記の保持状態において、穴部１８にボルト１７を螺合させていくと、ボルト１７のネジ部１７ａが環状溝２０内に飛び出して収容されることで、取付部１４が保持部１６から抜けようとする動作を係止でき、これにより、電磁弁１を固定した取付部材２は、アクチュエータ本体３の側面回りを回動可能に設けられる。この際、ネジ部１７ａの径をなるべく環状溝２０の溝幅に近い程度の大きさとするか、或は、保持状態においてネジ部１７ａが環状溝２０の外径側になるべく近い位置となるように取付部１４を構成しておけば、取付部１４が抜ける方向の動作（図１〜３において水平方向の動作）をしても、環状溝２０内でネジ部１７ａのガタツキが抑えられるため、好適である。また、やや長尺のボルト１７を用いて、穴部１８へ螺着した際にネジ部１７ａが環状溝２０の奥部側に当接可能とし、取付部材２の回動をねじ止め可能としてもよい。なお、ボルト１７にもスプリングワッシャ２２を用いている。
【００５４】
なお、上記本例では、環状溝２０に向けて取付部１４の下方から、固定手段としてボルト１７を螺合することにより、取付部材２を回動可能に抜け止めしているが、この固定手段も実施に応じて適宜選択可能であり、例えば図示していないが、ピンを用いて係止するようにしたり、取付部１４の上面側に適宜突起部を設けて係止可能とするなど、環状溝２０内へ突出することにより取付部材２の側方（水平方向）への移動を規制可能な手段であればよい。
【００５５】
上記のように、本発明の取付部材の回動構造は極めて簡素に構成できるので、アクチュエータに適用する際の加工性・コスト性が高く、加工できるアクチュエータの幅も広く、しかもボルト１本で抜け止め（或は回動固定）可能なので、取り扱いの使用性及びメンテナンス性も極めて良好な取付構造を提供することができる。
【００５６】
最後に、予め電磁弁１の出力ポート８に接続され、開口端状態となっている供給ライン１０の他端１０ａ側を、継手１１に接続する。前述のように、継手１１がワンタッチ式のユニバーサルジョイントであれば、任意の回動方向に調整自在であり、電磁弁１の側面位置も調整自在であるから、電磁弁１とこれに繋がった供給ライン１０全体の位置を、任意の側面位置に調整可能となると共に、供給ライン１０の脱着も容易となり、よって極めて利便性が向上し、適用の幅が広く汎用性・使用性の高いアクチュエータ用電磁弁の取付構造の提供が可能となる。
【００５７】
なお、通常は上記の手順で取付部材２を用いて電磁弁１をアクチュエータ本体３近接位置に取り付けるが、手順としては特に制限が無いことは勿論であり、固定部１３に対する電磁弁１のボルト止め、電磁弁１を取り付けた取付部材２のアクチュエータ本体３への取り付け、取付部材２の抜け止め、供給ライン１０の継手１１への接続、といった上記各手順は、実施に応じて任意に組み合わせ可能である。
【００５８】
なお、上記本例では、電磁弁１を固定した取付部材２は、アクチュエータ本体３の側面回りを回動可能に設けられているが、必ずしもこの回動性が確保されている必要はなく、本発明の取付構造は、以下のように回動が固定された状態で用いることも可能である。
【００５９】
上記本例では、図４、６に示したように、取付部１４の外形は円形状であると共に、内径部１５ａ（挿入溝１５の内形状）と外周径部１６ａ（保持部１６の外形状）とが互いに円形状に形成されて適合することで、取付部１４が保持部１６に保持された状態で回動が可能となっている。これに対して、保持状態でアクチューエタ側面回りの取付部材の回動を固定する場合は、内径部１５ａと外周径部１６ａとの形状を、互いに回動係止可能な形状に形成しても良い。
【００６０】
例えば、図示していないが、外周径部の断面形状が円形状に対してフラットな二面幅を切り欠いた形状の場合は、挿入溝の溝幅をこの二面幅に合わせて形成してもよい。この二面幅状の外周径部に挿入溝を挿入すれば、アクチュエータ側面回りに回動が係止された状態で取付部材が保持部に保持できると共に、電磁弁の取付位置は、アクチュエータ本体に対して１８０度間隔で２方向となる。同様に、外周径部の断面形状が六角形状であって、溝幅がこの形状に適合可能に形成された挿入溝を挿入すれば、回動が係止された状態で取付部材が保持部に保持できると共に、電磁弁の取付位置は、アクチュエータ本体に対して６０度間隔の６方向となる。さらに同様に、外周径部の断面形状が四角形状の場合は、９０度間隔の４方向となる。何れの場合も、取付部を保持部に保持させた後は、取付部材の方向が変化しないから、電磁弁のぐらつきを防止して安定して固定させたい場合等に有利である。
【００６１】
さらに、図４に示したように必ずしも挿入溝１５の挿入方向と固定部１３の位置が同じ方向となるように設けられている必要はなく、例えば図示していないが、固定部の位置が挿入方向から９０度、或は１２０度ずれて設けられていてもよい。この場合は、例えば、バルブ周辺の障害物を避けつつ取付部材をアクチュエータ本体に挿入・固定するにあたって有利となる場合が有る。
【００６２】
続いて、図３において、本例のアクチュエータ本体３とバルブ本体５の構造と作用を説明する。本例は流体制御用バルブであり、特にＡＬＤバルブとして極めて好適である。
【００６３】
本例のバルブは、１次側流路２３及び２次側流路２４に連通する弁室２５に弁座２６を設けたボデー２７と、弁室２５の上方に配設された中央部が上下動して弁座２６へ当接するメタルダイヤフラム２８と、このメタルダイヤフラム２８の上方に昇降動自在に設けられ、メタルダイヤフラム２８の中央部を下方へ下降させるステムとを有するメタルダイヤフラムバルブであって、２次側流路２４の一部に流路絞り部２４ａを設けている。
【００６４】
ボデー２７には、アクチュエータ本体３が搭載され、このアクチュエータ本体３には、ステムを下降させるスプリング３０と、圧縮空気の供給により上昇されるピストン３１とが内蔵され、このピストン３１の上昇量を調整ネジ３２のねじ込みにより調整可能に設けてストローク調整手段としている。
【００６５】
この調整ネジ３２は、オネジ部３２ａがメネジ部にネジ締結しているので、このネジ締結の螺進距離を調整することができる。このネジ締結は、穴部にレンチを差し込んで回動できるようになっている。また、ピストン３１の上端部は、エア供給により上昇することで、調整ネジ３２の下端部に当接して、上昇が規制されるようになっている。このため、調整ネジ３２の位置を、ネジ締結の調整により、バルブの必要Ｃｖ値に応じたピストン３１の最大ストローク位置に設定することで、ピストン３１の上昇を規制して、バルブのＣｖ値調整が可能となる。なお、アクチュエータへエア供給する際に接続部３３に供給源を取り付けた際、供給エアは、この調整ネジ３２の軸心位置を貫通して形成された流路を連通可能となっている。
【００６６】
シリンダ３４は、外観略円筒形状を呈し、軸心位置には、外部に設けられた図示しないエア源と接続（螺合）可能なメネジからなる接続部３３が設けられ、その奥側には調整ネジ３２のオネジ部３２ａと螺合可能なメネジ部が形成され、その奥側にはピストン３１の上部と嵌合可能な筒状の嵌合部が形成されている。シリンダ３４の下端部には、ケーシング３５のメネジと螺着可能なオネジが設けられている。また、シリンダ３４の内部には、後述のスプリング３０を付勢するための受け部が凹設されている。
【００６７】
ケーシング３５は、シリンダ３４と略同径の円筒状外観に形成されており、上端部には前記のメネジが形成され、下端部にもベース体４上端部のオネジと螺着可能なメネジが形成されている。また、ケーシング３５の内周面には、サブベース３６を係合保持可能な段部が形成されている。
【００６８】
バルブ本体５は、ベース体４を介してアクチュエータ本体３と接合しており、ボデー２７の内周面側には、ダイヤフラム２８を抑えて外周シール部を構成するボンネット３７を有する。ボンネット３７は、略扁平筒状に形成されており、中央の軸心位置には、ダイヤフラムピース３８を嵌合しつつ上下摺動可能な取付穴が開口している。この取付穴には、ダイヤフラムピース３８の鍔部に対応した段部が設けられている。また、バルブ組み立ての際に治具を挿入する縦穴３７ａも有している。
【００６９】
メタルダイヤフラム２８は、略円盤状に形成され、本例では、スプロン製のダイヤフラム部材を所定枚数重ねて使用し、これらの周縁部は、ボデー２７の弁室２５の外周部に形成された凸部３９とボンネット３７の下端外周部との間に狭着固定されて弁室２５の外周シール部を構成している。
【００７０】
なお、本例のバルブの組み立ての際には、先ずメタルダイヤフラム２８を、その周縁部が凸部３９の上に位置するように載置し、その上に、ボンネット３７の下面外周部を乗せる。メタルダイヤフラム２８が上下から挟み込まれた状態で、ナット４０のオネジ４０ａにボデー２７のメネジ４１を軽く螺合させ、ナット４０下端面がボンネット３７上面に触れる程度にしておく。次に、図示しないピン部材を縦穴３７ａに取り付けた上で、図示しない治具で上下から全体を挟み込むことで、治具を介してピン部材によってボンネット３７がボデー２７及びナット４０に対して回り止めされた状態を確保するようにする。次に、この回り止め状態を維持したまま、トルクレンチにより横からナット４０を回して締め込んでいくと、締め込み終了間際においてナット４０とボンネット３７との当接力が増加しても、これに伴いナット４０が供回りすることが無いため、ボンネット３７の回転締付によるメタルダイヤフラム２８の捩れが生じる事がなく、メタルダイヤフラム２８の耐久性を向上させることが可能となる。このようにしてメタルダイヤフラム２８の周縁部が、ボンネット３７と凸部３９とに上下から狭圧されて弁室２５内に固定され、外周シール部が構成されている。
【００７１】
次いで、図３において、本例のアクチュエータ本体３の構造を説明する。アクチュエータ本体３には、エア駆動力（開弁力）の確保のため、少なくとも２つのエア室４２が設けられており、同図に示すように、サブベース３６を配置すると共に、ピストン３１をコンパクトに２段構成してエア室４２を確保している。
【００７２】
ピストン３１は、平行に２枚が張り出した円形フランジ状のピストン部４３と、これらの中心位置を繋ぐ筒状の延部とを有しており、延部の上端面側には、ピストン３１内部において軸心方向に供給エアを導通可能な流路が開口しており、この流路には、２つのエア室４２に向けて開口してエア供給可能な流路４４が分岐して形成されている。このため、接続部３３に継手１１などを介してエア供給源が接続された場合は、供給源からのエアは流路４４を導通してエア室４２に供給される。
【００７３】
ピストン部４３の外周縁部には、ＦＫＭ製のＯリング４５が設けられ、それぞれケーシング３５、ベース体４の内周面との間を摺動しつつシールしており、同様に、ピストン３１軸心方向の延部にもＯリング４６が複数箇所に設けられ、さらにサブベース３６の外周縁部にもＯリング４５が設けられている。なお、ピストン３１上端部に設けられた２つのＯリング４６は、筒状の延部が、ピストン３１が昇降動する際、シリンダ３４（嵌合部）の軸心方向に対して僅かに傾きながら上下動することで嵌合部の内周面を擦って損傷を生じたり作動不良を生じたりするようなことがないように、２つ設けてピストン３１の傾き抑制効果を高めている。
【００７４】
ステムとしてのロッド４７は、ベース体４の取付穴４８内周面に嵌合してほぼ抵抗なく上下摺動可能に設けられ、ＳＵＳ３０４製で縦長形成されており、上端面はピストン３１の下端面に当接する一方、下端面はダイヤフラムピース３８の上端面に当接している。
【００７５】
また、流体が約２００度などの高温の場合、その伝熱によりアクチュエータが高温になると、作動不良を生じたり、センサー等の電子機器が取り付けられている場合は、熱で機器が故障したりする支障を生じる。このため、加熱されたボデー２７などからの熱がアクチュエータ本体３に伝わり難くするため、所定の熱対策を施している。本例では、発熱部材となるボデー２７やボンネット３７などからアクチュエータ本体３へ熱が伝わる熱伝導経路部材の断面積を、バルブやアクチュエータの機能に支障が生じない範囲で減少させるようにしている。
【００７６】
具体的には、高温流体からの熱伝導により加熱部材となりうるダイヤフラムピース３８の上端面と接触する接触領域を小さくするため、ロッド４７の下端面は円弧状曲面に形成され、同様に、加熱部材となりうるロッド４７の上端面も円弧状曲面に形成され、ピストン３１の下端面と接触する接触領域を小さくしており、ロッド４７の上下では、少なくとも面接触により効率よく熱伝導してしまうことが無いようにしている。さらに、ベース体４の軸装部１９にはくびれ部を設けると共に、ロッド４７にもくびれ部を設けており、これらにより、ボデー２７側からアクチュエータ本体３側への熱伝導の断面積をなるべく減少させて熱伝率を抑制するようにしている。
【００７７】
続いて、本例のバルブの全開状態から全閉状態への作用を説明する。前述したように、図３は全開状態を示している。以下、全開状態のエア室４２からエアを抜いた場合を説明する。
【００７８】
図３において、エア室４２にはエアが充填され、このエア圧によりピストン部４３がスプリング３０の付勢力に抗して引き上げられている。一方で、メタルダイヤフラム２８の中央部は、自己の形状復帰力で上向きに膨出している。この膨出状態では、上面に乗っているダイヤフラムピース３８を、その上に乗ったロッド４７と共に持ち上げた状態であり、また、上記のように、ピストン３１の上端部は、調整ネジ３２のストローク調整により、その下端部に当接して上昇が規制されている。このため、メタルダイヤフラム２８の中央部は自然形状まで完全には膨出せずわずかに凹んでいる。
【００７９】
次に、エア室４２からエアが排出されていくに従い、スプリング３０の付勢力によりピストン部４３の上面が下向きに押下され、これに伴い、ピストン３１の下端部がロッド４７の上端面を押下し、これに伴い、ロッド４７の下端面がダイヤフラムピース３８の上端面を押下し、これに伴い、ダイヤフラムピース３８の下面がメタルダイヤフラム２８の中央部上面を凹ませるように可撓変形させていく。その後、ダイヤフラムピース３８が下がり切ってメタルダイヤフラム２８の中央部が弁座２６の上面に密着し切ると、図示していないが、バルブは全閉状態となる。
【００８０】
この全閉状態から全開状態への作用は、上記作用の逆順であり、先ず、接続部３３に接続された図示しないエア供給源から流路４４を介してエア室４２にエアが供給されてアクチュエータ本体３にエア圧が付与され、このエア圧によりピストン３１が上昇していく。このピストン３１の上昇に伴い、ロッド４７、ダイヤフラムピース３８はピストン３１による押下から解放されると共に、メタルダイヤフラム２８の形状復帰力も開放され、これに伴い、メタルダイヤフラム２８中央部の膨出によりダイヤフラムピース３８、ロッド４７が持ち上げられて上昇して行く。この上昇は、ピストン３１の上端部が調整ネジ３２の下端部と当接して終了し、図３に示すバルブの全開状態となる。
【００８１】
更に、本発明は、前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１  電磁弁
２  取付部材
３  アクチュエータ本体
４  ベース体
５  バルブ本体
１３  固定部
１４  取付部
１５  挿入溝
１６  保持部
１７  六角穴付きボルト
１９  軸装部
２０  環状溝
２１  座金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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