(57)【要約】【課題】流体の流量を広い範囲で調節することができるとともに、弁体を全開する機能を備えることによって、つまりや凝固などの問題を一挙に解決できる新規なダイヤフラム弁装置の構造を提供する。【解決手段】被制御流体の流入部１１及び流出部１２を有する弁室１３に外周部２２が固定されたダイヤフラム部２１を有し前記流出部１２に流体の流出量を制御する弁体２０が配置されたものにおいて、前記弁体２０を前記流出部１２に対して進退させその開口量を調節する開度調節機構３０を有するとともに、前記弁体２０を前記開度調節機構３０によって調節された調節開口位置Ｆ１と該調節開口位置から後退した全開位置Ｒ１との間を往復動させる全開切替機構を６０を備えている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御流体の流入部及び流出部を有する弁室に外周部が固定されたダイヤフラム部を有し前記流出部に流体の流出量を制御する弁体が配置されたものにおいて、
前記弁体を前記流出部に対して進退させその開口量を調節する開度調節機構を有するとともに、前記弁体を前記開度調節機構によって調節された調節開口位置と該調節開口位置から後退した全開位置との間を往復動させる全開切替機構を備えたことを特徴とするダイヤフラム弁装置。
【請求項２】
前記開度調節機構が、前記弁体後部に一体に結合された作動部材を調節ねじの回動によって該弁体の弁軸方向に進退するねじ装置よりなる請求項１に記載のダイヤフラム弁装置。
【請求項３】
前記ねじ装置がねじピッチが異なる複数のねじ装置から構成される差動ねじ機構よりなる請求項２に記載のダイヤフラム弁装置。
【請求項４】
前記全開切替機構が、前記弁体後部に一体に結合された作動部材を作動流体の切替によって往復動するシリンダ装置よりなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁装置。
【請求項５】
前記全開切替機構が、全開位置を調節可能に規制する制限部材を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁装置。
【請求項６】
前記弁体の形状がニードル状に形成された請求項１ないし５のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は流体のダイヤフラム弁装置に関し、特には液体の定量を供給するニードル弁等のダイヤフラム弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造工程においては、ウエハーに対してスラリーを定量で安定して供給することが求められており、従来では、一定圧力に制御したスラリーをオリフィスによって定量で吐出する方法が多く採られてきた。
【０００３】
しかるに、このオリフィスを用いるものにあっては、スラリーの供給量を変える場合には、その圧力を変化させることが行われているが、この方法では供給量の可変範囲を広くとることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、可変範囲を広くとるためにオリフィスを用いる方法から流量の微調整が可能なニードル弁を用いる方法に置き換えることが提案されている。しかしながら、オリフィスの流路は断面円形状であるに対しニードル弁の流路は断面リング状で間隙がせまいため、スラリーのようにつまりやすく凝固しやすい液体にあっては長時間に亘って使用することには多くの問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような状況に鑑みなされたもので、流体の流量を広い範囲で調節することができるとともに、弁体を全開する機能を備えることによって、つまりや凝固などの問題を一挙に解決できる新規なダイヤフラム弁装置の構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、被制御流体の流入部及び流出部を有する弁室に外周部が固定されたダイヤフラム部を有し前記流出部に流体の流出量を制御する弁体が配置されたものにおいて、前記弁体を前記流出部に対して進退させその開口量を調節する開度調節機構を有するとともに、前記弁体を前記開度調節機構によって調節された調節開口位置と該調節開口位置から後退した全開位置との間を往復動させる全開切替機構を備えたことを特徴とするダイヤフラム弁装置に係る。
【０００７】
請求項２の発明は、前記開度調節機構が、前記弁体後部に一体に結合された作動部材を調節ねじの回動によって該弁体の弁軸方向に進退するねじ装置よりなる請求項１に記載のダイヤフラム弁装置に係る。
【０００８】
請求項３の発明は、前記ねじ装置がねじピッチが異なる複数のねじ装置から構成される差動ねじ機構よりなる請求項２に記載のダイヤフラム弁装置に係る。
【０００９】
請求項４の発明は、前記全開切替機構が、前記弁体後部に一体に結合された作動部材を作動流体の切替によって往復動するシリンダ装置よりなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁装置に係る。
【００１０】
請求項５の発明は、前記全開切替機構が、全開位置を調節可能に規制する制限部材を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁装置に係る。
【００１１】
請求項６の発明は、前記弁体の形状がニードル状に形成された請求項１ないし５のいずれか１項に記載のダイヤフラム弁装置に係る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係るダイヤフラム弁装置を示す縦断面図、図２は図１のダイヤフラム弁装置の全開状態を示す縦断面図、図３はこの発明のダイヤフラム弁装置の他の実施例を示す縦断面図、図４は図３のダイヤフラム弁装置の全開状態を示す縦断面図、図５はこの発明のダイヤフラム弁装置のさらに別の実施例を示す縦断面図、図６は図５のダイヤフラム弁装置の全開状態を示す縦断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、この発明のダイヤフラム弁装置１０（１０Ａ）は、被制御流体の流入部１１及び流出部１２を有する弁室１３の前記流出部１２に流体の流出量を制御する弁体２０が配置されている。図の符号１４，１５はバルブブロック、１６は外気連通口で、ｘは弁体２０が移動する弁軸方向を表す。なお、バルブブロック１４，１５及び弁体２０は、被制御流体が薬液等の場合には、耐蝕性及び耐薬品性の高いフッ素樹脂等から形成されることが望ましい。
【００１４】
弁体２０は、図示したように、弁室１３に外周部２２を固定されたダイヤフラム部２１を有するいわゆるダイヤフラム弁からなる。この種ダイヤフラム弁にあっては、ダイヤフラム部２１によって被制御流体が弁体機構部と接触することが回避されるので、クリーンな流体制御ができる利点がある。
【００１５】
また、弁体２０は、請求項５の発明として規定したように、弁体形状がニードル状に形成されたいわゆるニードル弁を表している。前記したように、ニードル弁は流量の調整、特に微調整が容易に行える利点がある。なお、この発明は、弁体形状がニードル状のものに限らず、他の形状のものにも適用できることはいうまでもない。
【００１６】
そして、この発明のダイヤフラム弁装置１０（１０Ａ）は、前記弁体２０を前記流出部１２に対して進退させその開口量を調節する開度調節機構３０を有するとともに、前記弁体２０を前記開度調節機構３０によって調節された調節開口位置と該調節開口位置から後退した全開位置との間を往復動させる全開切替機構６０を備えたことを特徴とする。図１は流出部１２の開口量が所定量となるように弁体２０を調節開口位置Ｆ１に前進した状態を示し、図２は図１の調節開口位置Ｆ１から全開位置Ｒ１へ弁体２０を後退させた状態を表している。
【００１７】
まず、開度調節機構３０について説明すると、実施例では、請求項２の発明として規定したように、前記弁体２０後部に一体に結合された作動部材３１を調節ねじ５０の回動によって該弁体２０の弁軸方向ｘに進退するねじ装置Ｂ１，Ｂ２が開示される。図の符号１７は作動部材３１のための作動空間３２を有する作動ブロックで、符号１８は前記作動ブロック１７後部に配設された調節ブロックである。なお、作動ブロック１７の作動空間３２は後述する全開切替機構６０との関係でシリンダ状に形成され、作動部材３１は該作動空間３２に嵌挿される。
【００１８】
調節ブロック１８には、その外周に調節ねじ５０の内周ねじ部５１と螺合する外周ねじ部３６が形成されており（ねじ装置Ｂ１）、その中心にねじ棒４０が嵌め込まれる貫通孔部３７が形成されている。ねじ棒４０は調節ブロック１８を貫通してその先端が作動部材３１に達し、前部の外周ねじ部４１が作動部材３１の内周ねじ部３３に螺着している（ねじ装置Ｂ２）。一方、ねじ棒４０の後部には前記調節ねじ５０の係合突部５２と係合する係合溝部４２が形成されていて、調節ねじ５０の回動によってねじ棒４０が一体に回動するようになっている。なお、調節ねじ５０の係合突部５２とねじ棒４０の係合溝部４２とは弁軸方向ｘに移動可能である。
【００１９】
そして、ねじ棒４０の回動はその外周ねじ部４１を介して作動部材３１の内周ねじ部３３に伝達される。作動部材３１は、図示のように、回り止め部３４及び作動ブロック１７の作動空間３２内壁に形成されたガイド溝部１９によって、その回動が規制されているので、ねじ棒４０の回動によって直動する。なお、作動部材３１の回り止め部３４は作動ブロック１７のガイド溝部１９を弁軸方向ｘに移動可能である。これによって、弁体２０はその弁軸方向ｘに進退する。
【００２０】
次に、全開切替機構６０について説明する。この全開切替機構６０は、弁体２０を前記開度調節機構３０によって調節された調節開口位置Ｆ１と該調節開口位置Ｆ１から後退した全開位置Ｒ１との間を往復動させるためのものである。実施例では、請求項３の発明として規定し図示したように、この全開切替機構６０は、弁体２０後部に一体に結合された前記作動部材３１を作動流体の切替によって往復動するシリンダ装置Ｓより構成されている。図の符号６２，６３は作動流体（例えばエア）の流出入口で、６４は前進用のバネ体である。ここでは、前述の作動ブロック１７がシリンダブロックに、作動部材３１がピストンに、作動空間３２がシリンダ室に、そのまま該当してシリンダ装置Ｓが構成される。
【００２１】
そして、流出入口６２から作動空間３２の前部３２ｆに作動流体を流入することにより、弁体２０は図２に図示した全開位置Ｒ１へ後退する。作動流体の流入が停止されかつ作動空間３２の前部３２ｆから排気されると、バネ体６４の付勢力によって作動部材３１が前進し、弁体２０は図１に図示の調節開口位置Ｆ１へ戻る。
【００２２】
この全開切替機構６０によって弁体２０を全開位置Ｒ１に後退させる場合とは、例えばスラリーなどを一定量流出している際に、そのままでは弁体２０と流出部１２の間につまりが生じ、流量低下が発生し、やがて閉塞状態に至ってしまうので、これを避けるために行われる。流量低下が起こる前に、弁体２０を全開位置Ｒ１に後退して固まりかけたスラリー流体を排出することが可能となる。また、一定時間の定期的に弁体２０を全開位置Ｒ１に後退するようにしてもよい。さらに、必要により、この全開位置Ｒ１で、スラリー等の被制御流体から純水等の清浄水に切り替えて、流路を完全にフラッシングすることもできる。もちろん、流体の流通を調節開口位置Ｆ１と全開位置Ｒ１の二段階によって制御するようにしてもよい。なお、この場合にはワンタッチで切替制御ができる。
【００２３】
図３及び図４に図示のダイヤフラム弁装置１０（１０Ｂ）は、請求項３の発明として規定したように、開度調節機構３０Ｂのねじ装置がねじピッチが異なる複数のねじ装置Ｂ３，Ｂ４から構成される差動ねじ機構よりなる。図３は弁体２０を調節開口位置Ｆ２に前進した状態を示し、図４は図３の調節開口位置Ｆ２から全開位置Ｒ２へ弁体２０を後退させた状態を表す。
【００２４】
この例では、調節ねじ５０Ｂの回動は固定内ねじ部材５５を介してねじ棒４０Ｂに伝達される。図の符号５２Ｂは調節ねじ５０Ｂに形成された係合突部、５６は固定内ねじ部材５５の内周ねじ部、５７は回り止めである。調節ねじ５０Ｂの係合突部５２Ｂはねじ棒４０Ｂの係合切欠溝部４２Ｂに係合して一体に回動させる。固定内ねじ部材５５はその回り止め５７が調節ブロック１８Ｂの切欠溝部１９Ｂに係合して回り止めされていて、その内周ねじ部５６と螺合するねじ棒４０Ｂの後部外ねじ部４３（ねじ装置Ｂ３）を介してねじ棒４０Ｂを回動する。そして、ねじ棒４０Ｂの前部外周ねじ部４１と螺合する作動部材３１の内周ねじ部３３（ねじ装置Ｂ４）を介して該作動部材３１を進退させる。なお、調節ねじ５０Ｂに形成された係合突部５２Ｂとねじ棒４０の係合切欠溝部４２Ｂとは弁軸方向ｘに移動可能であり、また、固定内ねじ部材５５の回り止め５７は調節ブロック１８Ｂの切欠溝部１９Ｂ内を弁軸方向ｘに移動可能である。図３及び図４において、前記と同一符号は同一構成を表す。
【００２５】
この実施例の開度調節機構３０Ｂのように、ねじ棒４０Ｂに形成された２つのねじ装置、つまり固定内ねじ部材５５の内周ねじ部５６とねじ棒４０Ｂの後側外周ねじ部４３からなるねじ装置Ｂ３と、ねじ棒４０Ｂの前部外周ねじ部４１と作動部材３１の内周ねじ部３３とからなるねじ装置Ｂ４とによって構成した場合には、両者のねじピッチを変える（例えば、ねじ装置Ｂ４のねじピッチをねじ装置Ｂ３のねじピッチよりも小さくする）ことによって差動ねじ機構とすることができ、調節ねじ５０による弁体２０の調節開口位置Ｆ２の微調整を簡単かつ容易に行うことができる。
【００２６】
次に、図５及び図６に示すダイヤフラム弁装置１０Ｃは、請求項４の発明として規定したように、全開位置Ｒ３を調節可能に規制する制限部材７０を備えた実施例である。このダイヤフラム弁装置１０Ｃは、前記した図１及び図２に図示のダイヤフラム弁装置１０（１０Ａ）に制限部材７０であるストッパ７１を設けた例で、同一部材は同一符号を付してある。制限部材７０は調節ねじ５０の本体上部からねじ棒４０と略同軸となるように進退自在に螺着されている。符号７２は制限部材７０を回動調節するためのつまみ部、７３は軸部、７４は軸部外周に形成された外周ねじ部で、調節ねじ５０の内周ねじ部５３と螺合している。軸部７３の先端が制限位置Ｔとなる。符号７５は制限部材７０の位置を固定するロックナットである。
【００２７】
図６に示したように、全開切替機構６０を作動して弁体２０を調節開口位置Ｆ３から後退させると、作動部材３１が制限部材７０と当接した制限位置Ｔでその全開位置Ｒ３となる。このように、制限部材７０によって、弁体２０の所望の全開位置Ｒ３が得られる。ちなみに、制限部材７０を有しない場合、例えば図２及び図４の場合には、作動部材３１の後退が規制された位置が全開位置Ｒ１，Ｒ２となっている。この例では、調節開口位置Ｆ３と調節された全開位置Ｒ３の二段階によって流体の流通をワンタッチで制御するができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明のダイヤフラム弁装置によれば、弁体を流出部に対して進退させその開口量を調節する開度調節機構を有し、かつ、前記弁体を前記開度調節機構によって調節された調節開口位置と該調節開口位置から後退した全開位置との間を往復動させる全開切替機構を備えたものであるから、流体の流量を広い範囲で調節することができるとともに、弁体を全開する機能を備えることによって、詰まりや凝固などの問題を一挙に解決できるようになった。また、必要により、調節開口位置と全開位置の二段階によって流体の流通をワンタッチで制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るダイヤフラム弁装置を示す縦断面図である。
【図２】図１のダイヤフラム弁装置の全開状態を示す縦断面図である。
【図３】この発明のダイヤフラム弁装置の他の実施例を示す縦断面図である。
【図４】図３のダイヤフラム弁装置の全開状態を示す縦断面図である。
【図５】この発明のダイヤフラム弁装置のさらに別の実施例を示す縦断面図である。
【図６】図５のダイヤフラム弁装置の全開状態を示す縦断面図である。
【符号の簡単な説明】
１０　ダイヤフラム弁装置
１１　流入部
１２　流出部
１３　弁室
１４，１５　バルブブロック
１７　作動ブロック
１８　調節ブロック
２０　弁体
２１　ダイヤフラム部
３０　開度調節機構
３１　作動部材
３２　作動空間
４０　ねじ棒
５０　調節ねじ
６０　全開切替機構
６２，６３　作動流体流出入口
６４　バネ体
７０　制限部材
【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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