(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体に接続され、可動軸を内部に備えるシリンダと、前記弁本体に形成される第１ポートと、前記弁本体に形成され前記第１ポートと連通する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートを連通する流路に形成される弁座と、前記可動軸に接続され前記弁座と当接及び離間するシール部材を備える弁体と、を有する真空弁において、
前記シリンダが、前記可動軸に結合され、受圧面積が前記シリンダの円筒内面断面積より小さい第１ピストンと、前記可動軸と係合し圧力流体の力によって間接的に前記第１ピストンを移動させる第２ピストンを備え、
前記シリンダに備えられる第１操作ポートに前記圧力流体が供給されることで、前記第１ピストン及び前記第２ピストンが受圧し、前記第１ピストンは、前記第２ピストンの内部に備えられた凹部内壁を摺動し、前記第２ピストンは、前記シリンダの円筒部内壁面を摺動することで、前記第１ピストン及び前記第２ピストンが移動し、
前記第２ピストンが、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側の第２ピストン用ストッパに当接した際、前記第１ピストンは、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側の第１ピストン用ストッパとの間に空間を有するので、さらに前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側に移動し、前記第１ピストンの押圧力のみが前記弁座に当接する前記シール部材への押付荷重となり、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断すること、
前記第１ピストンが、前記シリンダの前記円筒部内壁面と摺動する支持部を持ち、
前記支持部が、前記第１操作ポート側にあって、
前記支持部に、前記圧力流体を通過させるための通気部を備えることを特徴とする真空弁。
【請求項２】
請求項１に記載の真空弁において、
前記第２ピストンは、前記可動軸に貫通され、前記第１ピストンと前記弁体の間に備えられ、
前記可動軸には、前記第２ピストンと係合するための掛止部を備え、前記第２ピストンの係合部が係合し、
前記第２ピストンの前記係合部の厚みは、前記第１ピストンの端面から前記掛止部までの長さよりも薄いことを特徴とする真空弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空弁の弁開閉推進力発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造工程において、真空チャンバの内部を真空ポンプで減圧する場合に、これらの真空チャンバと真空ポンプとを結ぶ流路内に、真空弁を接続し、この真空弁で流路を開閉するようにしている。
このような用途に使用される真空弁は、一般的に、流路を開閉する弁部材にシリンダのロッドを接続し、シリンダのピストン運動によって駆動するように構成されている。
真空弁を開閉させる駆動力にシリンダを用いているのは、比較的単純な構造で大きな推力を出すことが安価に実現できるためである。
このような真空弁のシリンダの駆動方式は、ノーマルクローズタイプ、ノーマルオープンタイプ、復動タイプの３種類があり、それぞれ用途に合わせて選定される。
ノーマルクローズタイプの真空弁は、片側の弁室に駆動エアを供給し、片側にバネを用いることでシリンダを駆動することができ、駆動エアを供給しない場合、真空弁は閉状態となる。従って、電源が落ちてエアが抜けた場合に真空弁を閉じることで、安全サイドに働く場合に用いられる。
【０００３】
一方、ノーマルオープンタイプの真空弁は、同様に片側の弁室に駆動エアを供給し、片側にバネを用いることでシリンダを駆動し、駆動エアを供給しない場合、真空弁は開状態となる。このようなノーマルオープンタイプの真空弁は、使用者の使用態様によって、真空弁を開けた場合に安全サイドに働くケースに使用される。
また、復動タイプの真空弁は、両側の弁室に駆動エアを供給して弁を開閉する。このような復動タイプの真空弁は、使用者の安全の考え方の違いから、電源が落ちた場合に駆動エアの圧力によって確実に真空弁を遮断したい場合等に使用される。
この３種類の方式のうち、最も良く使用されるのがノーマルクローズタイプである。ただし、ノーマルオープンタイプ、復動タイプも製造ラインの設計によっては必要とされて、需要がある。しかしながら、需要はそれほど多くないため、専用設計の部品を用意したのでは、ノーマルオープンタイプと復動タイプのコストが高くなってしまう。
このような事情から、真空弁はノーマルクローズタイプを基準に設計し、ノーマルオープンタイプや、復動タイプの駆動方式についても、例えば、シリンダ内径を共通化する等、ノーマルクローズタイプと部品を共通化していることで、低コスト化を図っている。
【０００４】
従来の真空弁の一例として、特許文献１を示す。
特許文献１の真空弁は、図１１に示すような高真空用バルブの定荷重シール装置であり、定荷重でシールするために板バネを採用している復動タイプの真空弁である。
特許文献１の真空弁は、弁ボディ１００の弁室１１１に菅部を介して連通する複数のポートが形成され、弁棒１１９を作動させるアクチュエータが弁ボディ１００に隣接して配接されている。弁室１１１と一方の菅部を結ぶ流路に弁座が形成され、弁棒１１９の基端の弁体に装着したシールゴムを弁座に接触させることにより流路が閉じられ、弁体のシールゴムを弁座から離すことによって流路が開かれる。
アクチュエータの駆動力が駆動部材１２５から板バネ１０１を介して弁棒１１９に伝達され、駆動部材１２５は弁棒１１９の周りに往復自在に装着されるとともに移動量が規制されており、駆動部材１２５から弁棒１１９に伝達される荷重が所定量を越えないようにされている。
【０００５】
このように、駆動部材１２５から弁棒１１９に伝達される荷重が所定量を越えないようにしている理由は、シールゴムを保護する目的がある。
シールゴムには最適ツブシ代があり、ツブシ代不足の時はリークが発生し、ツブシ代過大の時はゴムの劣化が促進される。そして、最適ツブシ代に維持しようとする場合には加圧気体の使用圧力を狭い範囲に限定する必要がある。
しかし、最適ツブシ代を維持するために設定した加圧気体の圧力では、真空弁を開状態にするための推力が得られず、真空弁を開状態に出来ない。そこで特許文献１では、真空弁を開状態に出来るように加圧気体の圧力範囲を決定し、真空弁を閉状態にする際には駆動部材１２５から弁棒１１９に伝達される荷重が所定量を越えないように板バネ１０１を設けてその荷重の一部を吸収し、シールゴムの最適なツブシ代を維持しているのである。
【０００６】
次に、別の真空弁の一例として、特許文献２を示す。
特許文献２の真空弁は、図１２に示すような開度を調整可能な２ポート真空弁であり、シリンダ機能を２つ組み合わせることで開度調整が可能となっている。
特許文献２の真空弁は、シリンダ２０２のピストン室２０２ａ内に第１ピストン２１５と第２ピストン２３２とを収容し、第１ピストン２１５は主流路２０６を開閉する主弁部材２１４に連結し、第２ピストン２３２は、位置調節自在のストッパ２４３を備えた第２ロッド２４２に連結し、第２圧力室２４０に圧力流体を供給して第２ピストン２３２をストッパ２４３が当接部２３９ｂに当接するまで前進させ、その状態で第１圧力室２２９に圧力流体を供給して第１ピストン２１５を第２ピストン２３２に当接する位置までストロークさせることにより、主弁部材２１４をこの第１ピストン２１５のストロークＸ分だけ開弁させる。
また、上記主流路２０６を制限的に開閉する副弁機構２０８を有しており、第１ピストン２１５内に副ピストン２４８を備え、主弁部材２１４に設けられた副流路２０６Ａの開閉を行うことで、真空弁に接続される真空チャンバのスロー排気を実現している。
すなわち、第１ピストン２１５と第２ピストン２３２を組み合わせ、それぞれ自在にストローク可能とすることで、弁体を３位置で任意に止めることが可能であり、かつ副流路２０６Ａを設け、副ピストン２４８により開閉することでスロー排気を実現する構造となっている。
【特許文献１】特開平１０−２２０６４０号公報
【特許文献２】特開２００４−４４７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には以下のような問題があった。
（１）復動タイプ真空弁において、弁閉時の最適荷重範囲に設定が出来ない。
前述したように、コストや保守部品管理等の観点から、ノーマルクローズタイプ、ノーマルオープンタイプ、復動タイプの真空弁は、部品を共通化している。
しかしながら、部品を共通化することで問題も発生する。
真空弁において、弁の開閉推進荷重は、真空弁に備えられるピストンの受圧面積と駆動エアの圧力の積で決定される。
復動タイプのシリンダを駆動装置に採用している場合、弁開時はシリンダ内径からロッド外径の差がピストンの受圧面積となり、ピストンを上昇させる力と、弁体内に流れる流体の圧力に打ち勝つ力が必要になる。一方、弁閉時はシリンダ内径がピストンの受圧面積となり、ピストンを下降させる力、及び弁体に備えられるシールゴムを押し潰すための力を必要とする。真空弁にベローズを備える場合には、更に弁開時、弁閉時共にベローズを伸縮する力を必要とする。
即ち、復動タイプの真空弁において、弁開時と弁閉時の最適荷重範囲は異なり、通常、弁開時に必要とする力の方が、弁閉時に必要とする力よりも大きい。設計によっては、弁開時と弁閉時で必要とする力が数倍も異なる場合もある。
ただし、真空弁は弁を開閉できなければ機能を果たさないため、より力が必要となる弁開時に合わせて設計されることになる。
【０００８】
ところで、真空弁は、弁座に弁体に備えられるシールゴムを当接させ、シールゴムを押し潰すことで、弁を閉じ、流路を遮断する。
すなわち、押し潰されたシールゴムの復元力によって弁座の全周をシールし、流体を遮断している。
しかし、シールゴムの弾性力は、真空弁開閉時に繰り返し潰されることで、失われてゆき、シールゴムが潰れた状態になり、シールができなくなる。このような劣化は、シールゴムに過大な力がかかると起こりやすい。シールゴムの劣化は真空弁の流体遮断の性能の低下につながり、真空弁としての機能を果たさなくなるため、シールゴムが劣化してしまった場合には、シールゴムの交換が必要となる。
すなわち、弁閉時の力を最適化していない場合、シールゴムの劣化が早くなってしまい、頻繁にシールゴムの交換をしなければならないという問題があった。
【０００９】
そこで、復動タイプの真空弁を用いたい場合には、レギュレータを用いて真空弁閉時に駆動エアを供給する側のエア圧を落とすことも考えられるが、この方法だと、レギュレータを別途設ける必要があり、設置スペースも余分に必要となる。
特許文献１では、この問題に対して、板バネ１０１を用いることで課題を解決しようとしている。
なお、特許文献２の発明は、シール荷重調整目的ではないため、このような問題の解決手段とはならない。
【００１０】
（２）組み付け時に調整が必要であるため、コスト高になる。
ところが、特許文献１で（１）の問題を解決するために用いられる板バネ１０１は、真空弁に板バネ１０１を組みつける際に、板バネ１０１のたわみ代とシールゴムのツブシ代との関係を調整する必要がある。特許文献１にはそのような記載は直接的にはないが、実際に製品誤差等について考えると、シールゴムとして使用しているＯリング製品誤差が機械加工したものに比べて大きく、最適ツブシ代を得るためのピストンの位置は一定ではない。一方、板バネ１０１は比較的大きなバネ定数を持ち、わずかな変形量の変化で発生加重が大きく変わる性質を持つため、適切なツブシ代を得るためには、調整機構を有し、組みつけ時の調整が必要であると考えられる。
しかし、このような調整は、板バネ１０１のツブシ代を、製品の個体差にあわせて微調整をすることを意味するので、適切な範囲に調整する作業は手間がかかる。
このような調整作業は、組み付け時に必要となるため、組み立てコストが増加し、製品のコストアップを招く結果となるため、好ましくない。
【００１１】
出願人は、（１）の問題を解決するために、図１０のようなＯリングを用いた真空弁を考案した。この方法においては、シリンダチューブ内当接面２１ｄにさらにＯリング３００を一つ設け、弁体２４の備える、前述のシールゴムに相当するシール部材３５が弁座部３４に当接した後に、ピストン部２２がシリンダチューブ内当接面２１ｄに備えるＯリング３００に当接し、シール部材３５とＯリング３００は時間差で潰されることでシール部材３５のツブシ代をコントロールし、シール部材３５の圧力を低下させようというものである。
この方法であれば、シール部材３５とＯリング３００と両方の弾性体で弁体の推力を受けるので、シール部材３５にかかる力は減殺され、特許文献１の方法よりも構造が簡単になるため、安価にできあがるメリットがある。しかし、シール部材３５とＯリング３００の位置関係が重要であるため、ツブシ代の調整が必要となる。
従って、構造は簡単になった分、特許文献１よりも安価にできあがるが、やはり調整は必要であるため、組み立てコストがかかるという点においては変わらない。
【００１２】
また、シールゴムへの負担を軽減する別の手段としては、真空弁の駆動部のシリンダの径を小さくしてやるという方法も考えられる。この方法であれば、シリンダの径を小さくするだけであるので、コスト的にも安価に済む。
ただし、駆動エアからの押圧力を抑えるためにシリンダの径を小さくし、ピストンの受圧面積を減らすと、流路遮断時のシールゴムへの負担は軽減されるが、流路連通時に弁体を動作させる力も減少してしまう結果となる。従って、真空弁に接続される真空チャンバや真空ポンプで使用する真空圧によっては、流路解放時に弁体を持ち上げられなくなり、駆動エアの圧力をあげる必要が発生し、別途増圧弁等を用意して、昇圧回路を組む必要も出てくる。すなわち、駆動エアの圧力を小さくしたり、受圧面積を小さくしたりすることは、作動に影響し、他の問題発生の一因となる。
【００１３】
つまり、従来技術又は前述した出願人の提案した例などにおいては上述したように、復動タイプの真空弁に、弁開時と、弁閉時の両方において最適荷重範囲になるように、消耗部品である弁体に備えるシールゴムにかかる力を抑える機構を設けることは難しかった。
弁体に備えられたシールゴムに必要以上の力がかかると、シールゴムの寿命が短くなり、メンテナンスを頻繁に行わなければならない等の問題が発生し、使用者に負担をかけることになり問題である。
【００１４】
そこで、本発明ではこのような問題を解決するためになされたものであり、弁開時と弁閉時の両方において弁体にかかる荷重範囲を最適化した真空弁の提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の真空弁は以下のような特徴を有する。
（１）弁本体に接続され、可動軸を内部に備えるシリンダと、前記弁本体に形成される第１ポートと、前記弁本体に形成され前記第１ポートと連通する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートを連通する流路に形成される弁座と、前記可動軸に接続され前記弁座と当接及び離間するシール部材を備える弁体と、を有する真空弁において、前記シリンダが、前記可動軸に結合され、受圧面積が前記シリンダの円筒内面断面積より小さい第１ピストンと、前記可動軸と係合し圧力流体の力によって間接的に前記第１ピストンを移動させる第２ピストンを備え、前記シリンダに備えられる第１操作ポートに前記圧力流体が供給されることで、前記第１ピストン及び前記第２ピストンが受圧し、前記第１ピストンは、前記第２ピストンの内部に備えられた凹部内壁を摺動し、前記第２ピストンは、前記シリンダの円筒部内壁面を摺動することで、前記第１ピストン及び前記第２ピストンが移動し、前記第２ピストンが、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側の第２ピストン用ストッパに当接した際、前記第１ピストンは、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側の第１ピストン用ストッパとの間に空間を有するので、さらに前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側に移動し、前記第１ピストンの押圧力のみが前記弁座に当接する前記シール部材への押付荷重となり、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断すること、前記第１ピストンが、前記シリンダの前記円筒部内壁面と摺動する支持部を持ち、前記支持部が、前記第１操作ポート側にあって、前記支持部に、前記圧力流体を通過させるための通気部を備えることを特徴とする。
【００１６】
ここでいう「前記可動軸に結合され」とは、可動軸と、第１ピストンが物理的に結合されていることをいい、第１ピストンにネジを切った場合や、可動軸側にネジを切りボルトで結合する場合、また簡易な結合手段として可動軸に対して第１ピストンを止め輪等の部材で外れないように止め、多少ガタのある状態で保持されていても構わない。
また、ここでいう「シール部材」とは、例えばＯリングの様な弾性部材や、メタルシールなどを含むシールする機能を有する部材である。本発明の場合は、弁体に備えられたシール部材を弁座に当接させ、押し潰すことにより弁座との隙間を無くし、シールを行う。Ｏリングのような弾性部材は、押圧力によってＯリングを潰すことによってシール機能を発生する。メタルシールの場合は、Ｏリングの場合ほど変形しないため、弁体と弁座との平行度と、ぞれぞれの平面度を要求されるが、微視的に見ればメタルシールは押圧されて変形し、シール機能を発生する。従って、流体を遮断する機能はどちらの場合でも果たし得る。なお、一般的には加工コスト等を下げるために、Ｏリングのように変形量の多いシール部材が用いられている。
【００１７】
（２）（１）に記載の真空弁において、前記第２ピストンは、前記可動軸に貫通され、前記第１ピストンと前記弁体の間に備えられ、前記可動軸には、前記第２ピストンと係合するための掛止部を備え、前記第２ピストンの係合部が係合し、前記第２ピストンの前記係合部の厚みは、前記第１ピストンの端面から前記掛止部までの長さよりも薄いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
このような特徴を有する本発明の真空弁により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）弁本体に接続され、可動軸を内部に備えるシリンダと、前記弁本体に形成される第１ポートと、前記弁本体に形成され前記第１ポートと連通する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートを連通する流路に形成される弁座と、前記可動軸に接続され前記弁座と当接及び離間するシール部材を備える弁体と、を有する真空弁において、前記シリンダが、前記可動軸に結合され、受圧面積が前記シリンダの円筒内面断面積より小さい第１ピストンと、前記可動軸と係合し圧力流体の力によって間接的に前記第１ピストンを移動させる第２ピストンを備え、前記シリンダに備えられる第１操作ポートに前記圧力流体が供給されることで、前記第１ピストン及び前記第２ピストンが受圧し、前記第１ピストンは、前記第２ピストンの内部に備えられた凹部内壁を摺動し、前記第２ピストンは、前記シリンダの円筒部内壁面を摺動することで、前記第１ピストン及び前記第２ピストンが移動し、前記第２ピストンが、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側の第２ピストン用ストッパに当接した際、前記第１ピストンは、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側の第１ピストン用ストッパとの間に空間を有するので、さらに前記第１ポートと前記第２ポートを遮断する側に移動し、前記第１ピストンの押圧力のみが前記弁座に当接する前記シール部材への押付荷重となり、前記第１ポートと前記第２ポートを遮断すること、前記第１ピストンが、前記シリンダの前記円筒部内壁面と摺動する支持部を持ち、前記支持部が、前記第１操作ポート側にあって、前記支持部に、前記圧力流体を通過させるための通気部を備えることを特徴とするので、弁開時と弁閉時の両方において弁体にかかる荷重範囲を最適化できるという優れた効果を奏する。
また、前記第１ピストンが、前記シリンダの前記円筒部内壁面と摺動する支持部を持ち、前記支持部が、前記第１操作ポート側にあって、前記支持部に、前記圧力流体を通過させるための通気部を備えることを特徴とするので、弁体を弁座に当接させる際に、可動軸の半径方向への振れを抑えることができ、弁体に備えるシール部材を弁座に均等な力をかけて当接させることが可能となる。
また、第１ピストンの受圧面積に関しては、第１ピストンに通気部を設けることで、シリンダチューブの円筒内面断面積よりも小さくすることが可能となる。
【００２１】
弁開時と弁閉時の両方において弁体にかかる荷重範囲を最適化できるという効果は、発明の構成が次のような作用によって実現される。
真空弁の弁開時においては、第１ピストンと第２ピストンによって行われるので、圧力流体の操作圧Ｐ１とシリンダの内径と可動軸の外径の差の受圧面積Ａ２との積Ａ２Ｐ１によって決定される。
一方、真空弁の弁閉時においては、第２ピストンは、弁体に備えられるシール部材が弁座に当接する前に第２ピストン用ストッパに当接し、シリンダの円筒内面断面積よりも小さい第１ピストンの受圧面積Ａ１と操作圧Ｐ１との積Ａ１Ｐ１の押圧力で、弁座に当接するシール部材への押付荷重を加えるため、シール部材に最適な荷重範囲での押圧が可能となる。
即ち、弁開時には受圧面積Ａ２で、弁閉時には受圧面積Ａ１で、圧力流体の操作圧Ｐ１を受け、受圧面積が異なることで、それぞれの最適荷重範囲が設定しうる。
【００２５】
（２）（１）に記載の真空弁において、前記第２ピストンは、前記可動軸に貫通され、前記第１ピストンと前記弁体の間に備えられ、前記可動軸には、前記第２ピストンと係合するための掛止部を備え、前記第２ピストンの係合部が係合し、前記第２ピストンの前記係合部の厚みは、前記第１ピストンの端面から前記掛止部までの長さよりも薄いことを特徴とするので、簡易な方法で、第２ピストンがストッパに当接した後、第１ピストンが動作する幅をもたせることができ、第１ピストンのみによって弁体に備えるシール部材を弁座に当接させる力を発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図面を用いて説明する。最初に第１実施例の構成について説明する。
図１は、第１実施例の真空弁の閉状態の断面図を示している。図２は、第１実施例の真空弁の開状態の断面図を示している。
また、図３及び図４は、真空弁の閉状態における、拡大図を示している。
真空弁１は、図１に示すように、弁部１１とシリンダ部１２の２つの部分からなり、弁部１１は、中空部を有するステンレス又はアルミニウム製の加工品である弁本体３１からなり、内面にガス溜まりが出来ないように隙間や凹凸部無く一体的に形成されている。また、シリンダ部１２は円筒内面２１ａを有するシリンダチューブ２１からなり、アルミニウム製の押出成形品である。弁部１１とシリンダ部１２はボルト等によって着脱可能に締結されている。
【００２７】
弁部１１には、シリンダ部１２と対向する位置に第１ポート３２を備える略円筒形状の第１ポート部材４１が設けられ、第１ポート部材４１の先端には第１ポートフランジ部４１ａが形成されている。また、弁部１１側面に、第２ポート３３を備える略円筒形状の第２ポート部材４２が設けられ、第２ポート部材４２の先端には第１ポート部材４１同様に第２ポートフランジ部４２ａが形成されている。そして、第１ポート３２又は第２ポート３３に形成される第１ポートフランジ部４１ａ及び第２ポートフランジ部４２ａによって、真空チャンバや真空ポンプなどの外部機器等に接続される。
【００２８】
次に、弁部１１の内部構造について説明する。
図１及び図２に示される弁本体３１の内部であって、第１ポート部材４１の第１ポートフランジ部４１ａと対向する端部には、弁座部３４が設けられ、シール部材３５を着脱自在に有する弁体２４が当接、離間する。
シール部材３５はフッ素ゴム製のＯリングであり、弁体２４にシール固定部材２４ａによって変形可能に取り付けられている。
このシール固定部材２４ａは、弁体２４にボルトによって締結される。シール固定部材２４ａが弁体２４に取り付けられた状態の断面は、アリ溝状であり、シール部材３５を保持する空間となっている。このアリ溝状の空間の深さは、シール部材３５の断面直径よりも浅い。すなわち、シール部材３５が弁体２４に取り付けられた状態では、弁体２４の弁座部３４側の面にシール部材３５が円周状に飛び出している状態となる。
そして、弁体２４が弁座部３４に当接することによって、シール部材３５は全周にわたって押しつぶされ、その復元力により、シール機能を発揮する。
弁体２４は、可動軸２３と接続され、可動軸２３はシリンダ部１２によって、駆動する。
弁体２４とシリンダ部１２の間には、金属ベローズ３６が設けられている。
金属ベローズ３６は、ステンレス製の伸縮自在な形状をしており、可動軸２３がスライドする際に発生するパーティクルを、第１ポート３２と第２ポート３３が連通する流路内に落とさないように、金属ベローズ３６の端部は弁本体３１と弁体２４に、それぞれ気密に取り付けられている。
【００２９】
次に、シリンダ部１２の内部構造について説明する。
図１及び図２に示されるシリンダチューブ２１には、第１操作ポート２５と第２操作ポート２６が設けられ、第１操作ポート２５は第１シリンダ室２７と、第２操作ポート２６は第２シリンダ室２８と連通している。そして、第１操作ポート２５及び第２操作ポート２６に取り付けられる図示しない継ぎ手によって、エアチューブに接続され、さらに電磁弁を介しコンプレッサに接続される。
【００３０】
弁体２４に結合される可動軸２３は、シリンダチューブ２１内部の円筒内面２１ａを摺動するピストン部２２と接続されている。従って、図示しない電磁弁から供給される駆動エアが、第１操作ポート２５又は第２操作ポート２６に供給されると、ピストン部２２が円筒内面２１ａを摺動し、ピストン部２２と接続される可動軸２３が駆動する。
可動軸２３は、シリンダチューブ２１に凸設される可動軸保持部２１ｂに摺動可能に保持されており、可動軸保持部２１ｂには可動軸保持パッキン２１ｃが設けられて、可動軸２３が摺動することによって、パーティクルが発生しづらいようになっているとともに、金属ベローズ３６内に駆動エアの圧力がかかることを防止している。
【００３１】
ピストン部２２は、第２ピストン４６の凹部摺動面４６ｃを摺動する第１ピストン４５と、円筒内面２１ａを摺動する第２ピストン４６の２つのピストンより構成される。
第１ピストン４５には円筒状の凸部が形成され、第２ピストン４６には円筒状の凹部摺動面４６ｃが形成され、嵌り込むようになっている。
また、第１ピストン４５の凸部には第１摺動パッキン４５ａが嵌め込まれ、第２ピストン４６の凹部摺動面４６ｃを摺動する。
第１ピストン４５には、円筒内面２１ａとの接触部にウェアリング４５ｂが設けられている。さらに、第１ピストン４５には、流体通過穴４５ｃが複数設けられている。
【００３２】
一方、第２ピストン４６には、第２摺動パッキン４６ａと、ピストン磁石４６ｂが設けられており、円筒内面２１ａを摺動する。このピストン磁石４６ｂは、シリンダの位置を検出する図示しないオートスイッチの検出等に使用される。
また、第２ピストン４６は、第１ピストン４５に接続される可動軸２３が貫通して、第１ピストン４５とシリンダチューブ内当接面２１ｄの間に設けられており、可動軸２３には、段差が設けられて、可動軸２３の、シリンダチューブ内当接面２１ｄとの摺動部より一段細くなった部分である段差部２３ａに、第２ピストン４６の係合部４６ｆが係合している。
可動軸２３と第２ピストン４６の間には隙間Ｓ１が設けてあり、図５にその拡大図が示されている。この隙間Ｓ１は、弁体２４が図面に対して左右に振れた場合であっても、可動軸２３と第２ピストン４６が干渉しない程度のクリアランスとなっている。
さらに、可動軸２３の段差部２３ａからさらに１段細くなった部分でネジが切られ、第１ピストン４５が結合されている。
【００３３】
従って、可動軸２３の段差部２３ａで係合部４６ｆが係合する第２ピストン４６は、可動軸２３の段差と第１ピストン４５と挟み込まれる形となっている。
ただし、可動軸２３の段差部２３ａから端部当接面４５ｄまでの距離より、第２ピストン４６の係合部４６ｆの厚みは、若干薄くなっており、図２のピストン部２２上昇端において、第２ピストン４６は図面で見て上下に動くだけのクリアランスがある。図１のピストン部２２下降端においても、同様である。このクリアランスは、弁体２４の備えるシール部材３５のツブシ代よりもよりも大きい。
【００３４】
図３及び図４は、真空弁１の閉状態について説明している。また、図５は図３のＡ部を拡大した断面詳細図であり、図６は図４のＢ部を拡大した断面詳細図である。
図３には第２ピストン４６の第２ピストン下面４６ｄが、シリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した状態における、第１ピストン４５の移動上端の位置を示している。
この移動上端の位置は、図５に示すように段差部２３ａと係合部４６ｆとのクリアランスによって決定する。
また、図４には、第２ピストン４６の第２ピストン下面４６ｄが、シリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した状態における、第１ピストン４５の移動下端の位置を示している。
すなわち、図１で示す真空弁１の閉状態のうち、第１ピストン４５が第１シリンダ室２７に供給された駆動エアによって、圧力を受け、第１ピストン４５に可動軸２３を介して接続される弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接し、第１ピストン４５は可動軸２３と弁体２４を介してシール部材３５に対して押圧力を伝えている。
【００３５】
この際に、図６に示すように、第２ピストン４６の備える係合部４６ｆは、可動軸２３の備える段差部２３ａに接触せず、第１クリアランスＸ１と第２クリアランスＸ２が出来るように各部品の寸法が決定される。この、第１クリアランスＸ１＋第２クリアランスＸ２が、シール部材３５のツブシ代よりも大きく、第１実施例ではツブシ代の２倍程度に設定されている。
すなわち、弁座部３４にシール部材３５が当接し、適度なツブシ代を与えられている状態において、段差部２３ａと係合部４６ｆの関係が第１クリアランスＸ１と第２クリアランスＸ２をもって存在しているため、第２ピストン４６は可動軸２３に力を伝えず、可動軸２３に直接接続される第１ピストン４５のみがシール部材３５に押圧力を加える状態に、可動軸２３、弁体２４、シール部材３５、第１ピストン４５、第２ピストン４６の形状寸法が決定されている。
【００３６】
次に、以上のような構成からなる第１実施例の真空弁１の作用について説明する。
まず、真空弁１が開状態になる場合について説明する。
図１に示す状態で、第２操作ポート２６に駆動エアが供給されると、第２シリンダ室２８に駆動エアが流入し、第１シリンダ室２７からエアが排気されるので、図１の図面上側に向けてピストン部２２は上昇することになる。
この時、シリンダチューブ内当接面２１ｄと当接していた第２ピストン下面４６ｄが、駆動エアのエア圧により押し上げられ、第２ピストン４６は、図２に示すように、シリンダチューブ端部当接面２１ｅと、弁体当接面２４ｄが当接するまで移動する。
【００３７】
また同時に、第１ピストン４５は、第２ピストン４６の第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄで当接するので、第２ピストン４６と共に移動する。
これによって、図２の状態となり、第１ピストン４５に可動軸２３を介して連結される弁体２４は、弁座部３４と離間し、第１ポート３２と第２ポート３３が連通するため、真空弁１は開状態となる。
このように、真空弁１が開状態となるので、例えば第１ポート３２に図示しない真空チャンバが、第２ポート３３に図示しない真空ポンプが接続されていれば、真空ポンプによって、真空チャンバ内の流体を排気することが可能となる。
【００３８】
真空弁１が閉状態になる場合について説明する。
図２に示す状態で、第１操作ポート２５に駆動エアが供給されると、第１シリンダ室２７に駆動エアが流入し、第２シリンダ室２８からエアが排気されるので、図２の図面下側に向けてピストン部２２は下降することになる。
第１シリンダ室２７に流入した駆動エアは、第１ピストン上面４５ｅを押し、図面下側に第１ピストン４５を移動させる。
また、第１ピストン４５には流体通過穴４５ｃが設けられているので、第１シリンダ室２７に流入した駆動エアは第２ピストン上面４６ｇも押すことになり、第２ピストン４６も図面下側への力を発生する。
なお、第１ピストン４５の受圧面積は、流体通過穴４５ｃによって下面にも圧力流体が流入するため、流体通過穴４５ｃの穴の大きさが十分大きければ、第１ピストン上面４５ｅの面積ではなく、第２ピストン４６に設けられた凹部摺動面４６ｃを形成する円筒の断面積と等しい。従って、第１ピストン４５と第２ピストン４６の受圧面積の和はシリンダチューブ内当接面２１ｄが形成する円筒の断面積と等しくなる。
このようにしてピストン部２２は図面下側に移動する。
【００３９】
この時、第１ピストン４５と第２ピストン４６との位置関係は、第１摺動パッキン４５ａ、及び第２摺動パッキン４６ａの摺動抵抗、及び金属ベローズ３６の伸縮時の抵抗、第１操作ポート２５又は第２操作ポート２６に供給される駆動エアの圧力及び供給量のバランスによって決まる。
従って、第１ピストン４５がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接するタイミングと、第２ピストン４６が第１ピストン４５の端部当接面４５ｄに当接するタイミングも、前述のバランスによって左右される。
【００４０】
例えば、第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄが、第２ピストン下面４６ｄとシリンダチューブ内当接面２１ｄが当接するよりも先に当接するような設定であった場合、第１操作ポート２５から第１シリンダ室２７に駆動エアが供給された結果、先に第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄが当接して、その後、第２ピストン下面４６ｄとシリンダチューブ内当接面２１ｄが当接することによって、第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄは、離間する。
この場合、第２ピストン４６の第２ピストン下面４６ｄがシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接することによって、それ以上第２ピストン４６は図面下側に動けないので、第１ピストン４５のみが図面下側への力を弁体２４に伝えることとなり、弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接した時点で、第１ピストン４５のみの押圧力によって、シール部材３５は潰されることになる。
【００４１】
また、第２ピストン下面４６ｄとシリンダチューブ内当接面２１ｄが、第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄが当接するよりも先に当接するような設定であった場合、第１操作ポート２５から第１シリンダ室２７に駆動エアが供給された結果、第２ピストン下面４６ｄとシリンダチューブ内当接面２１ｄが当接して、その後、第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄが当接する方向に第１ピストン４５は動こうとする。
この場合も、第２ピストン４６の第２ピストン下面４６ｄがシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接することによって、それ以上第２ピストン４６は図面下側に動けないので、第１ピストン４５のみが図面下側への力を弁体２４に伝えることとなり、弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接した時点で、第１ピストン４５のみの押圧力によって、シール部材３５は潰されることになる。
このようにどちらの場合でも、シール部材３５が弁座部３４に当接した状態では、第１ピストン４５からの押圧力のみがシール部材３５にかかることになる。
【００４２】
図３及び図４は、シリンダチューブ内当接面２１ｄに第２ピストン下面４６ｄが当接し、さらに第１ピストン４５が、第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅと第１ピストン４５の端部当接面４５ｄが当接する方向に動く場合の図を示している。
まず、前述のように第１操作ポート２５から供給された駆動エアが、第１シリンダ室２７に供給されることで、図３のように、第２ピストン４６の第２ピストン下面４６ｄは、シリンダチューブ内当接面２１ｄに当接する。
この際に、第１シリンダ室２７に供給される駆動エアは、第１ピストン４５の流体通過穴４５ｃを通過して、第２ピストン４６の第２ピストン上面４６ｇに圧力を加えているので、シリンダチューブ内当接面２１ｄを押し続けるが、第２ピストン４６は移動下限にいるので、第２ピストン４６の係合部４６ｆから、可動軸２３の段差部２３ａに力を伝えなくなる。
【００４３】
一方、第１ピストン４５は、図３の状態では移動下限にいないために、さらに第１シリンダ室２７に供給される駆動エアの力を受けて、図面下側に移動しようとする。
第１ピストン４５の移動下限は、第１ピストン４５に可動軸２３を介して接続される弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接し、適当なツブシ代をもった状態、即ち、図５に示される、段差部２３ａと係合部４６ｆの関係が、第１クリアランスＸ１及び第２クリアランスＸ２が出来る状態である。
この状態で、第１シリンダ室２７に駆動エアが供給されることにより、第１ピストン４５に与えられる推力と、シール部材３５が適当なツブシ代をもって潰されることによって発生する反力が釣り合い、シール部材３５には、過大な力がかからない。
即ち、真空弁１の閉状態では、第２ピストン４６は移動下限にあり、第１クリアランスＸ１及び第２クリアランスＸ２が出来ることで、可動軸２３に推力を伝えておらず、第１ピストン４５のみがシール部材３５に押圧力を加えることになる。
第１ピストン４５の駆動エアからの圧力の受圧面積は、第１ピストン４５が流体通過穴４５ｃを備えるため、第２ピストン４６の凹部摺動面４６ｃの断面積と等しくなる。従って、第１ピストン４５の受圧面積はシリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積よりも小さいので、シール部材３５に加えられる押圧力は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積全体が発生する押圧力よりも小さくすることが可能になる。
【００４４】
このように、真空弁１が閉状態になるので、第１ポート３２と第２ポート３３は遮断され、例えば第１ポート３２に図示しない真空チャンバが、第２ポート３３に図示しない真空ポンプが接続されていれば、真空ポンプによる、真空チャンバ内の空気の排気を停止する。
前述したように、真空弁１が閉状態である場合に、第１ピストン４５から発生する推力のみで弁体２４に備えるシール部材３５を押しつぶしており、シール部材３５を適度な力で押しつぶすことが可能になる。
従って、シール部材３５を過剰な力で押すことが無くなり、シール部材３５の寿命を延ばすことに繋がる。
真空弁１の開閉を繰り返す度に、シール部材３５は弁座部３４に押しつけられて変形するが、過剰な力で押しつけられることは、シール部材３５を劣化させ、寿命を短くする。
これにより、シール部材３５の交換等の作業を使用者に強いることになるが、本発明の真空弁を用いることで、シール部材３５への押圧力などの負荷を減らすことが可能であり、寿命が延びるので、交換頻度を減らすことが可能となり作業者への負担を減らすことが出来る。
また、シール部材３５への押付荷重は、第１ピストン４５の受圧面積と駆動エアの操作圧によって決定されるため、部品素材強度や、寸法のバラツキの影響はほとんど無くなる。第１ピストン４５の受圧面積は、設計によって決定されるからである。従って真空弁１を組み付ける際に、特許文献１の場合に考えられるような調整は必要がない。すなわち、生産時のコストを下げることが可能となる。
【００４５】
以上に説明した、本発明の真空弁１の第１実施例により、以下のような効果が得られる。
（１）弁本体３１に接続され、可動軸２３を内部に備えるシリンダ部１２と、弁本体３１に形成される第１ポート３２と、弁本体３１に形成され第１ポート３２と連通する第２ポート３３と、第１ポート３２と第２ポート３３を連通する流路に形成される弁座部３４と、可動軸２３に接続され弁座部３４と当接及び離間するシール部材３５を備える弁体２４と、を有する真空弁１において、シリンダ部１２が、可動軸２３に結合され、受圧面積がシリンダ部１２の円筒内面断面積より小さい第１ピストン４５と、可動軸２３と係合し圧力流体の力によって間接的に第１ピストン４５を移動させる第２ピストン４６を備え、シリンダチューブ２１に備えられる第１操作ポート２５に圧力流体が供給されることで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が受圧し、第１ピストン４５は、第２ピストン４６の内部に備えられた第２ピストン４６の凹部摺動面４６ｃを摺動し、第２ピストン４６は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａを摺動することで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が移動し、第２ピストン４６が、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側のシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した際、第１ピストン４５は、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側の第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅとの間に第１クリアランスＸ１を有するので、さらに第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側に移動し、第１ピストン４５の押圧力のみが弁座部３４に当接するシール部材３５への押付荷重となり、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断することを特徴とするので、真空弁１の弁開時と弁閉時の両方において弁体にかかる荷重範囲を最適化できるという優れた効果を奏する。
【００４６】
弁開時と弁閉時の両方において弁体２４にかかる荷重範囲を最適化できるという効果は、次のような作用によって実現される。
真空弁１の弁開時においては、第１ピストン４５と第２ピストン４６によって行われるので、圧力流体の操作圧Ｐ１とシリンダチューブ２１の内径と可動軸２３の外径の差の受圧面積Ａ２との積Ａ２Ｐ１によって決定される。
一方、真空弁の弁閉時においては、第２ピストン４６は、弁体２４に備えられるシール部材が弁座部３４に当接する前にシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接し、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積よりも小さい第１ピストン４５の受圧面積Ａ１と操作圧Ｐ１との積Ａ１Ｐ１の押圧力で、弁座部３４に当接するシール部材３５への押付荷重を加えるため、シール部材３５に最適な荷重範囲での押圧が可能となる。
即ち、弁開時には受圧面積Ａ２で、弁閉時には受圧面積Ａ１で、圧力流体の操作圧Ｐ１を受け、受圧面積が異なることで、それぞれの最適荷重範囲が設定しうる。
これによって、真空弁１の弁開時には弁本体３１内に流れる流体の圧力に打ち勝って弁を開くための最適荷重範囲に、弁閉時にはシール部材３５のツブシ代を最適にできる最適荷重範囲に設定でき、シール部材３５の長寿命化が図れる。
【００４７】
さらに、弁体２４に備えられたシール部材３５の押圧力は、第１ピストン４５の受圧面積によって決められるので、事前の加工によって決定され、組み付け時に余計な調整が必要ない。従って、コスト削減の面でも効果がある。
すなわち、（１）の発明によって、弁開時と弁閉時の両方において弁体にかかる荷重範囲を最適化できると共に、長寿命化、低コスト化をはかれるという優れた効果を奏する。
従って、シリンダチューブ２１の内径を小さくせずにシール部材３５への負担軽減を実現しているので、駆動エアの圧力を高くする必要がない。
さらに、弁体２４に備えられるシール部材３５の長寿命化が図れることで、真空弁１のメンテナンスの回数を減らすことが可能となり、使用者への負担を減らすことが可能となる。
また、ピストンを組み合わせて用いるという単純な構造により、シール部材３５の長寿命化を実現しているために製造コストを削減可能である。
【００４８】
（２）（１）に記載の真空弁において、第１ピストン４５が、シリンダ部１２の円筒内面２１ａと摺動する支持部を持ち、第１ピストン４５の支持部が、第１操作ポート２５側にあって、第１ピストン４５の支持部に、圧力流体を通過させるための流体通過穴４５ｃを備えることを特徴とするので、弁体２４を弁座部３４に当接させる際に、可動軸２３の半径方向への振れを抑えることができ、弁体２４を弁座部３４に均等な力をかけて当接させることが可能となる。
また、第１ピストン４５の受圧面積に関しては、第１ピストン４５に流体通過穴４５ｃを設けることで、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積よりも受圧面積を小さくすることが可能となる。
【００４９】
（３）（２）に記載の真空弁において、第２ピストン４６は、可動軸２３に貫通され、第１ピストン４５と弁体２４の間に備えられ、可動軸２３には、第２ピストン４６と係合するための段差部２３ａを備え、第２ピストン４６の係合部４６ｆが段差部２３ａと係合し、第２ピストン４６の係合部４６ｆの厚みは、第１ピストン４５の端部当接面４５ｄから段差部２３ａまでの長さよりも薄いことを特徴とするので、簡易な方法で、第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した後、第１ピストン４５が動作する幅を持つようにでき、第１ピストン４５のみによって弁体２４に備えるシール部材３５を弁座部３４に当接させる力を発生する。
【００５０】
（第１参考例）
次に、第１参考例について図面を用いて説明する。最初に第１参考例の構成について説明する。
図７は、第１参考例の真空弁の閉状態の拡大断面図を示している。
第１参考例は、第１実施例の変形例であるため、大まかな構成は第１実施例と同様であり、第２実施例と第１実施例の差はピストン部２２の部分の構造の違いである。従って、構成の違うピストン部２２について説明を行う。他の部分は同様であるため、説明を省略する。図７においても、第１実施例と構成の違う特徴部分を拡大して図示している。
ピストン部２２は、第１ピストン４５と第２ピストン４６の２つのピストンで構成されている。
第１ピストン４５は、第２ピストン４６と可撓膜の一例であるダイアフラム膜４７で接続され、第２ピストン４６の備える凹部よりも径が小さく、第２ピストン４６の凹部に入り込む状態で備えられる。また、第１ピストン４５は可動軸２３に接続されている。
一方、第２ピストン４６は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａを摺動するように、第２摺動パッキン４６ａを備えている。そして、第２ピストン４６は、可動軸２３が貫通して、第１ピストン４５とシリンダチューブ内当接面２１ｄの間に設けられている。可動軸２３には段差部２３ａが設けられており、第２ピストン４６の係合部４６ｆが、第１ピストン４５の端部当接面４５ｄと段差部２３ａに挟まれる形で可動軸２３の１段細くなった部分に係合している。
係合部４６ｆの厚みは、第１ピストンの端部当接面４５ｄと段差部２３ａの距離よりも薄く、第２ピストン４６は、図７のように第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した状態で、第１ピストン４５が図面で見て上下に動くだけのクリアランスがある。
【００５１】
次に、以上のような構成からなる第１参考例の作用について説明する。
なお、作用についても第１実施例とほぼ同様であるため、差異のある閉状態について説明を行う。
第１操作ポート２５に駆動エアが供給されると、第１シリンダ室２７に駆動エアが流入し、第２シリンダ室２８からエアが排気されるので、第１実施例のピストン部２２が図２の図面下側に向けて降下したのと同様に、第１参考例のピストン部２２も降下する。
そして、図７に示すように第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接すると、第２ピストン上面４６ｇに駆動エアからの圧力が加えられても、第２ピストン４６は移動下限にいるので、第２ピストン４６の係合部４６ｆから、可動軸２３の段差部２３ａに力を伝えなくなる。
【００５２】
一方、第１ピストン４５は、図７の状態では移動下限にいないために、さらに第１シリンダ室２７に供給される駆動エアの力を受けて、図面下側に移動しようとする。第１ピストン４５は第２ピストン４６にダイアフラム膜４７で接続されているために、第１ピストン４５自体に摺動部を持たず、第１実施例よりも小さな抵抗で動作することが出来る。
第１ピストン４５の移動下限は、第１ピストン４５に可動軸２３を介して接続される弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接し、適当なツブシ代をもった状態である。
この状態で、第１シリンダ室２７に駆動エアが供給されることにより、第１ピストン４５に与えられる推力と、シール部材３５が適当なツブシ代を持ってつぶされることによって発生する反力が釣り合い、シール部材３５には、過大な力がかからない。
即ち、真空弁１の閉状態では、第２ピストン４６は移動下限にあり、可動軸２３に推力を伝えておらず、第１ピストン４５のみがシール部材３５に押圧力を加えることになる。
第１ピストン４５の駆動エアからの圧力の受圧面積は、第１ピストン４５が流体通過穴４５ｃを備えるため、第２ピストン４６の凹部４６ｈの断面積と等しくなる。従って、第１ピストン４５の受圧面積はシリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積よりも小さいので、シール部材３５に加えられる押圧力は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積全体が発生する押圧力よりも小さくすることが可能になる。
【００５３】
このように、真空弁１が閉状態になるので、第１ポート３２と第２ポート３３は遮断され、例えば第１ポート３２に図示しない真空チャンバが、第２ポート３３に図示しない真空ポンプが接続されていれば、真空ポンプによる、真空チャンバ内の空気の排気を停止する。
前述したように、真空弁１が閉状態である場合に、第１ピストン４５から発生する推力のみで弁体２４に備えるシール部材３５を押しつぶしており、シール部材３５を適度な力で押しつぶすことが可能になる。
従って、シール部材３５を過剰な力で押すことが無くなり、シール部材３５の寿命を延ばすことに繋がる等の第１実施例と同様の効果が得られる。
ダイアフラム膜４７を用いることの利点として、第２ピストン４６と摩擦力でなくダイアフラム膜４７の復元力のみで接続されているため、第１ピストン４５が弱い力で押されている場合にも、可動軸２３に力を伝えうる点が上げられる。
なお、第１ピストン４５に第１実施例の第１ピストン４５の備えるようなウェアリング４５ｂを備えた支持部を備えても良い。この支持部によって可動軸２３の振れを抑えることが可能となる。
【００５４】
以上に説明した、真空弁１の第１参考例により、以下のような効果が得られる。
（１）弁本体３１に接続され、可動軸２３を内部に備えるシリンダ部１２と、弁本体３１に形成される第１ポート３２と、弁本体３１に形成され第１ポート３２と連通する第２ポート３３と、第１ポート３２と第２ポート３３を連通する流路に形成される弁座部３４と、可動軸２３に接続され弁座部３４と当接及び離間するシール部材３５を備える弁体２４と、を有する真空弁１において、シリンダ部１２が、可動軸２３に結合され、受圧面積がシリンダ部１２の円筒内面断面積より小さい第１ピストン４５と、可動軸２３と係合し圧力流体の力によって間接的に第１ピストン４５を移動させる第２ピストン４６を備え、第１ピストン４５は、第２ピストン４６の内側にあって、第１ピストン４５の外周と第２ピストン４６の内周がダイアフラム膜４７で接続され、シリンダ部１２に備えられる第１操作ポート２５に圧力流体が供給されることで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が受圧して移動し、第２ピストン４６が、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側のシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した際、第１ピストン４５は、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側の第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅとの間に第１クリアランスＸ１を有するので、さらに第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側に移動し、第１ピストン４５の押圧力のみが弁座部３４に当接するシール部材３５への押付荷重となり、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断することを特徴とするので、摺動部を無くしダイアフラム膜４７で第１ピストン４５を動作させることにより第１実施例の真空弁と同等の効果を得た上で、第１実施例の真空弁よりも少ない抵抗で第１ピストン４５を動作させることが出来る。
【００５５】
（２）（１）に記載の真空弁において、第１ピストン４５が、シリンダ部１２の円筒内面２１ａと摺動する支持部を持ち、第１ピストン４５の支持部が、第１操作ポート２５側にあって、第１ピストン４５の支持部に、圧力流体を通過させるための流体通過穴４５ｃを備えることを特徴とするので、弁体２４を弁座部３４に当接させる際に、可動軸２３の半径方向への振れを抑えることができ、弁体２４を弁座部３４に均等な力をかけて当接させることが可能となる。
また、第１ピストンの受圧面積に関しては、第１ピストンに通気部を設けることで、シリンダチューブの円筒内面断面積よりも小さくすることが可能となる。
【００５６】
（３）（２）に記載の真空弁において、第２ピストン４６は、可動軸２３に貫通され、第１ピストン４５と弁体２４の間に備えられ、可動軸２３には、第２ピストン４６と係合するための段差部２３ａを備え、第２ピストン４６の係合部４６ｆが段差部２３ａと係合し、第２ピストン４６の係合部４６ｆの厚みは、第１ピストン４５の端部当接面４５ｄから段差部２３ａまでの長さよりも薄いことを特徴とするので、簡易な方法で、第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した後、第１ピストン４５が動作する幅を持つようにでき、第１ピストン４５のみによって弁体２４に備えるシール部材３５を弁座部３４に当接させる力を発生する。
【００５７】
（第２参考例）
次に、第２参考例について図面を用いて説明する。最初に第２参考例の構成について説明する。
図８は、第２参考例の真空弁の閉状態の拡大断面図を示している。
第２参考例は、第１実施例の変形例であるため、大まかな構成は第１実施例及び第１参考例と同様であり、第１実施例及び第１参考例との差はピストン部２２の部分の構造の違いである。従って、構成の違うピストン部２２について説明を行う。他の部分は同様であるため、説明を省略する。図８においても、第１実施例と構成の違う特徴部分を拡大して図示している。
ピストン部２２は、第１ピストン４５と第２ピストン４６の２つのピストンで構成されている。
第１ピストン４５には、第２ピストン４６に設けられる凸部が嵌り込む凹部が設けられており、第１ピストン４５は可動軸２３に接続されている。なお、第１ピストン４５の凹部と、第２ピストン４６の凸部は、摺動可能に第１摺動パッキン４５ａが、第１ピストン４５側に設けられている。
一方、第２ピストン４６は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａを摺動するように、第２摺動パッキン４６ａを備えている。そして、第２ピストン４６は、可動軸２３が貫通して、第１ピストン４５とシリンダチューブ内当接面２１ｄの間に設けられている。可動軸２３には段差部２３ａが設けられており、第２ピストン４６の係合部４６ｆが、第１ピストン４５の凹部内端面４５ｆと段差部２３ａに挟まれる形で可動軸２３の１段細くなった部分に係合している。
係合部４６ｆの厚みは、第１ピストン４５の凹部内端面４５ｆから段差部２３ａまでの距離よりも薄い。
また、第１ピストン４５の凹部内端面４５ｆが凸部端面４６ｉに当接する前に、端部当接面４５ｄが第２ピストン上面４６ｇに当たらないように逃がしてある。
即ち、凹部内端面４５ｆから凸部端面４６ｉまでの距離を第１クリアランスＸ１、端部当接面４５ｄから第２ピストン上面４６ｇまでの距離を第３クリアランスＸ３とすると、第１クリアランスＸ１＜第３クリアランスＸ３の関係になっている。
よって、第２ピストン４６は、図８のように第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した状態で、第１ピストン４５が図面で見て上下に動くだけのクリアランスがある。
なお、第１クリアランスＸ１と第３クリアランスＸ３のどちらの距離を短くするかについては、設計事項であるので当接させたい面によって適宜変更すればよい。
【００５８】
次に、以上のような構成からなる第２参考例の作用について説明する。
なお、作用についても第１実施例及び第１参考例とほぼ同様であるため、差異のある閉状態について説明を行う。
第１操作ポート２５に駆動エアが供給されると、第１シリンダ室２７に駆動エアが流入し、第２シリンダ室２８からエアが排気されるので、第１実施例のピストン部２２が図２の図面下側に向けて降下したのと同様に、第１参考例のピストン部２２も降下する。
そして、図８に示すように第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接すると、第２ピストン上面４６ｇに駆動エアからの圧力が加えられても、第２ピストン４６は移動下限にいるので、第２ピストン４６の係合部４６ｆから、可動軸２３の段差部２３ａに力を伝えなくなる。
【００５９】
一方、第１ピストン４５は、図８の状態では移動下限にいないために、さらに第１シリンダ室２７に供給される駆動エアの力を受けて、図面下側に移動しようとする。第１ピストン４５は第２ピストン４６の凸部と摺動して、図面下側に移動する。
第１ピストン４５の移動下限は、第１ピストン４５に可動軸２３を介して接続される弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接し、適当なツブシ代をもった状態である。
この状態で、第１シリンダ室２７に駆動エアが供給されることにより、第１ピストン４５に与えられる推力と、シール部材３５が適当なツブシ代を持ってつぶされることによって発生する反力が釣り合い、シール部材３５には、過大な力がかからない。
即ち、真空弁１の閉状態では、第２ピストン４６は移動下限にあり、可動軸２３に推力を伝えておらず、第１ピストン４５のみがシール部材３５に押圧力を加えることになる。
第１ピストン４５の駆動エアからの圧力の受圧面積は、第１ピストン４５が流体通過穴４５ｃを備えるため、第２ピストン４６の凸部端面４６ｉの断面積と等しくなる。従って、第１ピストン４５の受圧面積はシリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積よりも小さいので、シール部材３５に加えられる押圧力は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積全体が発生する押圧力よりも小さくすることが可能になる。
【００６０】
このように、真空弁１が閉状態になるので、第１ポート３２と第２ポート３３は遮断され、例えば第１ポート３２に図示しない真空チャンバが、第２ポート３３に図示しない真空ポンプが接続されていれば、真空ポンプによる、真空チャンバ内の空気の排気を停止する。
前述したように、真空弁１が閉状態である場合に、第１ピストン４５から発生する推力のみで弁体２４に備えるシール部材３５を押しつぶしており、シール部材３５を適度な力で押しつぶすことが可能になる。
従って、シール部材３５を過剰な力で押すことが無くなり、シール部材３５の寿命を延ばすことに繋がる等の第１実施例と同様の効果が得られる。
第２参考例と第１実施例とは、第１ピストン４５と第２ピストン４６の凹凸の関係が逆になっているが、このような構成を取った場合においても同様の効果が得られる。
なお、第１ピストン４５に第１実施例の第１ピストン４５の備えるようなウェアリング４５ｂを備えた支持部を備えても良い。この支持部によって可動軸２３の振れを抑えることが可能となる。
【００６１】
以上に説明した、真空弁１の第２参考例により、以下のような効果が得られる。
（１）弁本体３１に接続され、可動軸２３を内部に備えるシリンダ部１２と、弁本体３１に形成される第１ポート３２と、弁本体３１に形成され第１ポート３２と連通する第２ポート３３と、第１ポート３２と第２ポート３３を連通する流路に形成される弁座部３４と、可動軸２３に接続され弁座部３４と当接及び離間するシール部材３５を備える弁体２４と、を有する真空弁１において、シリンダ部１２が、可動軸２３に結合され、受圧面積がシリンダ部１２の円筒内面断面積より小さい第１ピストン４５と、可動軸２３と係合し圧力流体の力によって間接的に第１ピストン４５を移動させる第２ピストン４６を備え、シリンダチューブ２１に備えられる第１操作ポート２５に圧力流体が供給されることで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が受圧し、第１ピストン４５は、第２ピストン４６に備えられた凸部壁面を摺動し、第２ピストン４６は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａを摺動することで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が移動し、第２ピストン４６が、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側のシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した際、第１ピストン４５は、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側の凸部端面４６ｉ及び第２ピストン上面４６ｇとの間に第１クリアランスＸ１及び第３クリアランスＸ３を有するので、さらに第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側に移動し、第１ピストン４５の押圧力のみが弁座部３４に当接するシール部材３５への押付荷重となり、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断することを特徴とするので、第１実施例の真空弁と同等の効果を得ることが出来る。
【００６２】
（２）（１）に記載の真空弁において、第１ピストン４５が、シリンダ部１２の円筒内面２１ａと摺動する支持部を持ち、第１ピストン４５の支持部が、第１操作ポート２５側にあって、第１ピストン４５の支持部に、圧力流体を通過させるための流体通過穴４５ｃを備えることを特徴とするので、弁体２４を弁座部３４に当接させる際に、可動軸２３の半径方向への振れを抑えることができ、弁体２４を弁座部３４に均等な力をかけて当接させることが可能となる。
また、第１ピストンの受圧面積に関しては、第１ピストンに通気部を設けることで、シリンダチューブの円筒内面断面積よりも小さくすることが可能となる。
【００６３】
（３）（２）に記載の真空弁において、第２ピストン４６は、可動軸２３に貫通され、第１ピストン４５と弁体２４の間に備えられ、可動軸２３には、第２ピストン４６と係合するための段差部２３ａを備え、第２ピストン４６の係合部４６ｆが段差部２３ａと係合し、第２ピストン４６の係合部４６ｆの厚みは、第１ピストン４５の凹部内端面４５ｆから段差部２３ａまでの距離よりも薄いことを特徴とするので、簡易な方法で、第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した後、第１ピストン４５が動作する幅を持つようにでき、第１ピストン４５のみによって弁体２４に備えるシール部材３５を弁座部３４に当接させる力を発生する。
【００６４】
（第３参考例）
次に、本発明の第３参考例について図面を用いて説明する。最初に第３参考例の構成について説明する。
図９は、第３参考例の真空弁の閉状態の拡大断面図を示している。
第３参考例は、第１実施例の変形例であるため、大まかな構成は第１実施例と同様であり、第１実施例との差はピストン部２２の部分の構造の違いである。従って、構成の違うピストン部２２について説明を行う。他の部分は同様であるため、説明を省略する。図９においても、第１実施例と構成の違う特徴部分を拡大して図示している。
ピストン部２２は、第１ピストン４５と第２ピストン４６の２つのピストンで構成されている。
第１ピストン４５には、第２ピストン４６が入り込む凹部が設けられており、第１ピストン４５は可動軸２３に接続されている。また、第２ピストン４６には、第１ピストン４５の抜け止めとして凹部にストッパ４６ｊが設けられている。
なお、第１ピストン４５の凹部と、第２ピストン４６は、摺動可能に第１摺動パッキン４５ａが、第１ピストン４５側に設けられている。
【００６５】
一方、第２ピストン４６は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａを摺動するように、第２摺動パッキン４６ａを備えている。そして、第２ピストン４６は、可動軸２３が貫通して、第１ピストン４５とシリンダチューブ内当接面２１ｄの間に設けられている。
第１ピストン４５の厚みは、ストッパ４６ｊから凹部当接面４６ｅまでの距離よりも薄い。従って、第２ピストン４６は、図９のように第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した状態で、第１ピストン４５が図面で見て上下に動くだけのクリアランスがある。
なお、第１実施例と異なり第３参考例では第１ピストン４５の形状において、ウェアリング４５ｂを備える支持部を有していない形状になっている。このため、可動軸２３と可動軸保持部２１ｂのクリアランスを狭くし、軸方向の振れを矯正する構成にする必要がある。
【００６６】
次に、以上のような構成からなる第３参考例の作用について説明する。
なお、作用についても第１実施例とほぼ同様であるため、差異のある閉状態について説明を行う。
第１操作ポート２５に駆動エアが供給されると、第１シリンダ室２７に駆動エアが流入し、第２シリンダ室２８からエアが排気されるので、第１実施例のピストン部２２が図２の図面下側に向けて降下したのと同様に、第２実施例のピストン部２２も降下する。
そして、図９に示すように第２ピストン４６がシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接すると、第２ピストン上面４６ｇに駆動エアからの圧力が加えられても、第２ピストン４６は移動下限にいるので、第２ピストン４６のストッパ４６ｊから、可動軸２３に結合される第１ピストン４５に力を伝えなくなる。
【００６７】
一方、第１ピストン４５は、図９の状態では移動下限にいないために、さらに第１シリンダ室２７に供給される駆動エアの力を受けて、図面下側に移動しようとする。第１ピストン４５は第２ピストン４６の凹部と摺動して、図面下側に移動する。
第１ピストン４５の移動下限は、第１ピストン４５に可動軸２３を介して接続される弁体２４の備えるシール部材３５が弁座部３４に当接し、適当なツブシ代をもった状態である。
この状態で、第１シリンダ室２７に駆動エアが供給されることにより、第１ピストン４５に与えられる推力と、シール部材３５が適当なツブシ代を持ってつぶされることによって発生する反力が釣り合い、シール部材３５には、過大な力がかからない。
即ち、真空弁１の閉状態では、第２ピストン４６は移動下限にあり、可動軸２３に推力を伝えておらず、第１ピストン４５のみがシール部材３５に押圧力を加えることになる。
第１ピストン４５の駆動エアからの圧力の受圧面積は、第２ピストン４６の凹部摺動面４６ｃの断面積と等しくなる。従って、第１ピストン４５の受圧面積はシリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積よりも小さいので、シール部材３５に加えられる押圧力は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａの断面積全体が発生する押圧力よりも小さくすることが可能になる。
【００６８】
このように、真空弁１が閉状態になるので、第１ポート３２と第２ポート３３は遮断され、例えば第１ポート３２に図示しない真空チャンバが、第２ポート３３に図示しない真空ポンプが接続されていれば、真空ポンプによる、真空チャンバ内の空気の排気を停止する。
前述したように、真空弁１が閉状態である場合に、第１ピストン４５から発生する推力のみで弁体２４に備えるシール部材３５を押しつぶしており、シール部材３５を適度な力で押しつぶすことが可能になる。
従って、シール部材３５を過剰な力で押すことが無くなり、シール部材３５の寿命を延ばすことに繋がる等の第１実施例と同様の効果が得られる。
【００６９】
以上に説明した、本発明の真空弁１の第３参考例により、以下のような効果が得られる。
（１）弁本体３１に接続され、可動軸２３を内部に備えるシリンダ部１２と、弁本体３１に形成される第１ポート３２と、弁本体３１に形成され第１ポート３２と連通する第２ポート３３と、第１ポート３２と第２ポート３３を連通する流路に形成される弁座部３４と、可動軸２３に接続され弁座部３４と当接及び離間するシール部材３５を備える弁体２４と、を有する真空弁１において、シリンダ部１２が、可動軸２３に結合され、受圧面積がシリンダ部１２の円筒内面断面積より小さい第１ピストン４５と、可動軸２３と係合し圧力流体の力によって間接的に第１ピストン４５を移動させる第２ピストン４６を備え、シリンダチューブ２１に備えられる第１操作ポート２５に圧力流体が供給されることで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が受圧し、第１ピストン４５は、第２ピストン４６の内部に備えられた第２ピストン４６の凹部摺動面４６ｃを摺動し、第２ピストン４６は、シリンダチューブ２１の円筒内面２１ａを摺動することで、第１ピストン４５及び第２ピストン４６が移動し、第２ピストン４６が、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側のシリンダチューブ内当接面２１ｄに当接した際、第１ピストン４５は、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側の第２ピストン４６の凹部当接面４６ｅとの間に第１クリアランスＸ１を有するので、さらに第１ポート３２と第２ポート３３を遮断する側に移動し、第１ピストン４５の押圧力のみが弁座部３４に当接するシール部材３５への押付荷重となり、第１ポート３２と第２ポート３３を遮断することを特徴とするので、真空弁１の弁開時と弁閉時の両方において弁体にかかる荷重範囲を最適化できる等の第１実施例と同等の効果を奏する。
【００７０】
なお、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、各場所に示された材料は、適宜他のものに置き換え可能である。
また、第１ピストン４５に設けられる流体通過穴４５ｃは、流体が通過することを目的としているため、単純な円形の穴ではなく、第１ピストン４５に切り欠きを設けた形状としても良い。
また、第１ポート３２と第２ポート３３の形状も、接続相手によって変えることも設計事項の範囲内であり、例えば、第１ポート３２の第１ポート部材４１及び第２ポート３３の第２ポート部材４２を４５度方向に曲げるようなことも考えられる。
また、第１実施例及び第３実施例の第１ピストン４５が第２ピストン４６に対して摺動するためにもうけられる第１摺動パッキン４５ａは、第１ピストン４５側に設けられても、第２ピストン４６側に設けられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施例における、閉状態の真空弁の断面図を示している。
【図２】第１実施例における、開状態の真空弁の断面図を示している。
【図３】第１実施例における、閉状態の真空弁の断面拡大図を示しており、第１ピストンはストロークの上端にいる。
【図４】第１実施例における、閉状態の真空弁の断面拡大図を示しており、第１ピストンはストロークの下端にいる。
【図５】第１実施例における、図３のＡ部詳細断面を示している。
【図６】第１実施例における、図４のＢ部詳細断面を示している。
【図７】第１参考例における、閉状態の真空弁の断面拡大図を示しており、第１ピストンはストロークの上端にいる。
【図８】第２参考例における、閉状態の真空弁の断面拡大図を示しており、第１ピストンはストロークの上端にいる。
【図９】第３参考例における、閉状態の真空弁の断面拡大図を示しており、第１ピストンはストロークの上端にいる。
【図１０】出願人提案の例における、Ｏリングをもちいて、真空弁の弁体に備えられたシール部材のツブシ代を調整する真空弁の断面図を示している。
【図１１】特許文献１における、板バネを用いて、真空弁の弁体に備えられたシール部材のツブシ代を調整する真空弁の断面図を示している。
【図１２】特許文献２における、ピストンを２つ用いてシリンダの開度を調整する真空弁の断面図を示している。
【符号の説明】
【００７２】
１      真空弁
１１      弁部
１２      シリンダ部
２１      シリンダチューブ
２２      ピストン部
２３      可動軸
２４      弁体
２５      第１操作ポート
２６      第２操作ポート
２７      第１シリンダ室
２８      第２シリンダ室
３１      弁本体
３２      第１ポート
３３      第２ポート
３４      弁座部
３５      シール部材
３６      金属ベローズ
４１      第１ポート部材
４２      第２ポート部材
４５      第１ピストン
４６      第２ピストン
４７      ダイアフラム膜
【図１】
0004790374.tif 000002
【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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【図７】
0004790374.tif 000008
【図８】
0004790374.tif 000009
【図９】
0004790374.tif 000010
【図１０】
0004790374.tif 000011
【図１１】
0004790374.tif 000012
【図１２】
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