(57)【要約】【課題】排気弁の小型化及びコストの低減を図ると共に、ベローズへの塵埃の付着を防止する。【解決手段】第１及び第２ポート１２、１４を有するバルブボディ１６と、前記バルブボディ１６に連結され、弁機構部２４の弁体２６を軸線方向に沿って変位自在に支持するガイドボディ２０と、前記弁体２６に連結シャフト９２を介して接続され、電流によって回転駆動する回転駆動源９０と、前記弁体２６に連結されたピストン１８とガイドボディ２０との間に形成されるシリンダ室４６に圧力流体を供給する制御弁４８とを備えている。そして、回転駆動源９０を駆動させて弁体２６を変位させると同時に、シリンダ室４６に圧力流体を供給して弁体２６をバルブボディ１６における弁座部３２より離間させ、第１ポート１２と第２ポート１４とを連通させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路の上流側通路と下流側通路との間に配設される排気弁において、
前記排気弁は、前記流体通路の上流側及び下流側にそれぞれ接続される第１及び第２ポートを有する弁ボディと、
前記弁ボディに設けられ、電気信号によって駆動する駆動部と、
前記弁ボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に形成されるシリンダ室にパイロット圧を供給する圧力流体供給部と、
前記ピストンに連結され、前記弁ボディの弁座部に着座・離間自在に設けられる弁体と、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に介装される弾性部材と、
前記弁ボディの内部に配設され、前記弁体が前記弁ボディに支持される支持部位を囲繞するベローズと、
前記弁体に装着され、前記弁体が弁座部から離間した弁開時に、前記ベローズが配設される前記弁ボディの空間を、前記第１及び第２ポートに対して閉塞するカバー部材と、
を備え、
前記弁体が前記弁座部より離間する際、前記弁体が、前記駆動部による駆動力と、前記シリンダ室に供給される前記パイロット圧によって軸線方向に沿って変位することを特徴とする排気弁。
【請求項２】
流体通路の上流側通路と下流側通路との間に配設される排気弁において、
前記排気弁は、前記流体通路の上流側及び下流側にそれぞれ接続される第１及び第２ポートを有する弁ボディと、
前記弁ボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に形成されるシリンダ室にパイロット圧を供給する圧力流体供給部と、
前記ピストンに連結され、前記弁ボディの弁座部に着座・離間自在に設けられる弁体と、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に介装される弾性部材と、
前記弁ボディの内部に配設され、前記弁体が前記弁ボディに支持される支持部位を囲繞するベローズと、
前記弁体に装着され、前記弁体が弁座部から離間した弁開時に、前記ベローズが配設される前記弁ボディの空間を前記第１及び第２ポートに対して閉塞するカバー部材と、
を備えることを特徴とする排気弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の排気弁において、
前記弁体には、前記弁座部と対向する位置に前記弁体が前記弁座部に着座した弁閉時において前記第１ポートと第２ポートとの間の連通を遮断し、前記弁ボディの内部の気密を保持する気密保持部が設けられ、
前記気密保持部は、前記弁体に一体的に装着される保持部材と、前記保持部材に対して着脱自在に設けられるシール部材とを備えることを特徴とする排気弁。
【請求項４】
請求項１記載の排気弁において、
前記駆動部及び前記圧力流体供給部には、前記駆動部に供給される電気信号の供給量を制御すると共に、前記圧力流体供給部より前記シリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を制御する制御部が接続されることを特徴とする排気弁。
【請求項５】
請求項２記載の排気弁において、
前記弁ボディには、前記弁体の軸線方向に沿った変位量を検出可能な検出部が設けられ、前記検出部及び前記圧力流体供給部には、前記圧力流体供給部より前記シリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を制御する制御部が接続されることを特徴とする排気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流通する流体通路を開閉することにより、前記流体通路に流通する前記流体の流量を調整することが可能な排気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、半導体ウェハや液体基板等の処理装置においては、前記半導体ウェハや液晶基板等を種々の処理を施す処理室に入れて、大気圧の流体を真空ポンプ等の作用下に真空状態とし、前記半導体ウェハの表面に被膜を形成するための処理が行われている。この処理室の内壁面には、半導体ウェハに被膜を形成する際に使用されるガス等により生成物が付着していることがある。
【０００３】
このような場合には、処理工程が終了した後に、該処理室の内部のガス等の流体を真空ポンプによって外部に排出している。その際、ガス等の流体を排出時に処理室の内部に急激な圧力変動が生じることにより、前記生成物が内壁面より離脱して前記流体と共に他の処理室等に侵入することが懸念される。そのため、前記処理室内の流体を排気するために排気弁が設けられ、該排気弁の弁開度を制御することにより処理室の内部に急激な圧力変動が生じることを防止して、前記排気弁を通じて処理室の内部の流体を外部に排気している。
【０００４】
このような排気弁として、特許文献１には、一組のポートが形成された弁本体の上部に、単動空気圧シリンダが連結され、該単動空気圧シリンダの内部にピストンが軸線方向に沿って変位自在に設けられている。ピストンには、弁本体の内部に変位自在に支持されたピストンロッドが連結されると共に、前記ピストンロッドの端部には、前記一組のポートの連通状態を切り換えるポペット弁体が装着されている。また、ピストンロッドの外周面は、ポペット弁体と弁本体との間に配設された蛇腹状のベローズによって囲繞されている。
【０００５】
そして、単動空気圧シリンダの内部に圧力流体が供給されることにより、ピストンが軸線方向に沿って変位し、該ピストンと一体的に変位するピストンロッドを介してポペット弁体が弁座に接近・離間し、一組のポートの連通状態を切り換えている。その際、ベローズはポペット弁体と一体的に伸縮しながら変位する。
【０００６】
【特許文献１】特許第２６２４９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に係る従来技術において、この排気弁が適用される真空圧力制御システムでは、前記排気弁のポペット弁体が弁座より離間して弁開状態となった際に、一方のポートに接続された真空チャンバ内の流体が、排気弁の内部を流通して、他方のポートに接続された真空ポンプによって吸引される。その際、真空チャンバ内では、例えば、窒素ガスによって処理作業が行われた際に塵埃等が発生するため、前記塵埃等が流体と共に弁本体の内部を流通することになる。
【０００８】
そのため、前記流体に含有される塵埃等が、ピストンロッドを囲繞しているベローズの外周面に付着することが懸念され、それに伴って、前記ベローズに付着した塵埃を除去するためのメンテナンス作業が必要となると共に、メンテナンスサイクルが短くなるという問題がある。
【０００９】
また、一方で、このような排気弁をより一層小型化したいという要請がある。
【００１０】
本発明は、前記の種々の問題等を考慮してなされたものであり、小型化及びコストの低減を図ると共に、ベローズへの塵埃の付着を防止することが可能な排気弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路の上流側通路と下流側通路との間に配設される排気弁において、
前記排気弁は、前記流体通路の上流側及び下流側にそれぞれ接続される第１及び第２ポートを有する弁ボディと、
前記弁ボディに設けられ、電気信号によって駆動する駆動部と、
前記弁ボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に形成されるシリンダ室にパイロット圧を供給する圧力流体供給部と、
前記ピストンに連結され、前記弁ボディの弁座部に着座・離間自在に設けられる弁体と、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に介装される弾性部材と、
前記弁ボディの内部に配設され、前記弁体が前記弁ボディに支持される支持部位を囲繞するベローズと、
前記弁体に装着され、前記弁体が弁座部から離間した弁開時に、前記ベローズが配設される前記弁ボディの空間を、前記第１及び第２ポートに対して閉塞するカバー部材と、
を備え、
前記弁体が前記弁座部より離間する際、前記弁体が、前記駆動部による駆動力と、前記シリンダ室に供給される前記パイロット圧によって軸線方向に沿って変位することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、弁体を軸線方向に沿って変位させるために電気信号によって駆動する駆動部を設けると共に、シリンダ室にパイロット圧を供給し、ピストンを介して弁体を軸線方向に変位させる圧力流体供給部を設けている。そして、前記駆動部及び圧力流体供給部によって弁体を軸線方向に沿って変位させることにより、前記弁体を弁座部に対して着座・離間させている。
【００１３】
従って、駆動部のみで弁体を弾性部材の弾発力に抗して変位させる場合と比較して、前記弁体にはパイロット圧による押圧力が同時に付勢されているため、前記弁体を軸線方向に変位させる際の駆動部にかかる負荷を軽減させることができる。
【００１４】
その結果、駆動部の小型化を図ることができるため、それに伴って排気弁全体の大きさを小型化することが可能となり、コストの低減も図ることができる。
【００１５】
また、弁体が弁座部より離間して第１ポートと第２ポートとが連通した状態において、弁ボディにおけるベローズが配設された空間を、弁体に装着されたカバー部材によって閉塞している。そのため、第１ポートから第２ポートに流通する流体に含有されている塵埃等が、前記ベローズの配設された空間に侵入することがなく、前記塵埃等のベローズへの付着を防止することができる。その結果、高価なベローズの耐久性及びメンテナンス性を向上させることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、流体通路の上流側通路と下流側通路との間に配設される排気弁において、
前記排気弁は、前記流体通路の上流側及び下流側にそれぞれ接続される第１及び第２ポートを有する弁ボディと、
前記弁ボディの内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に形成されるシリンダ室にパイロット圧を供給する圧力流体供給部と、
前記ピストンに連結され、前記弁ボディの弁座部に着座・離間自在に設けられる弁体と、
前記ピストンと前記弁ボディとの間に介装される弾性部材と、
前記弁ボディの内部に配設され、前記弁体が前記弁ボディに支持される支持部位を囲繞するベローズと、
前記弁体に装着され、前記弁体が弁座部から離間した弁開時に、前記ベローズが配設される前記弁ボディの空間を前記第１及び第２ポートに対して閉塞するカバー部材と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、圧力流体供給部よりシリンダ室に供給されるパイロット圧によってピストンを軸線方向に沿って変位させ、前記ピストンに連結された弁体を変位させることにより弁座部に着座・離間させている。そして、弁体が弁座部より離間して弁開状態となる際には、シリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を少なくして弁体を弁座部から緩やかに離間させ、前記弁体が弁座部より所定間隔離間して所望の弁開度となった後には、圧力流体供給部からシリンダ室に供給されているパイロット圧の供給量を増大させることにより、前記弁体を高速で軸線方向に沿って変位させている。
【００１８】
従って、圧力流体供給部を通じて供給されるパイロット圧のみで弁体を軸線方向に沿って変位させているため、前記圧力流体供給部と別個に駆動部を設けている場合と比較して、排気弁のより一層の小型化を図ることができると共に、それに伴って駆動部に必要とされるコストを不要とすることができるためコストの低減を図ることが可能となる。
【００１９】
さらにまた、弁体が弁座部より離間して第１ポートと第２ポートとが連通した状態において、弁ボディにおけるベローズが配設された空間を、弁体に装着されたカバー部材によって閉塞している。そのため、第１ポートから第２ポートに流通する流体に含有されている塵埃等が、前記ベローズの配設された空間に侵入することがなく、前記塵埃等のベローズへの付着を防止することができる。その結果、高価なベローズの耐久性及びメンテナンス性を向上させることができる。
【００２０】
またさらに、弁体には、弁座部と対向する位置に前記弁体が前記弁座部に着座した弁閉時において前記第１ポートと第２ポートとの間の連通を遮断し、前記弁ボディの内部の気密を保持する気密保持部が設けられ、
前記気密保持部に、前記弁体に一体的に装着される保持部材と、前記保持部材に対して着脱自在に設けられるシール部材を備えるとよい。
【００２１】
これにより、シール部材のみを弁部に対して簡便に着脱することができるため、長年の使用によってシール部材が劣化した場合のメンテナンス性を向上させることができると共に、前記シール部材のみを弁部に対して交換することにより、弁体全体を交換する必要がないためコストを低減することができる。
【００２２】
また、駆動部及び圧力流体供給部に、前記駆動部に供給される電気信号の供給量を制御すると共に、前記圧力流体供給部より前記シリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を制御する制御部を接続するとよい。
【００２３】
これにより、駆動部の駆動量が制御部に出力され、出力信号に基づいた制御信号を制御部から駆動部及び圧力流体供給部にそれぞれ出力することにより、前記弁体の弁開度に応じた駆動部の駆動量及びパイロット圧のシリンダ室への供給量を制御することができる。その結果、制御部を介して弁開度に応じた弁体の変位速度を自在に制御することが可能となる。
【００２４】
さらに、弁ボディには、弁体の軸線方向に沿った変位量を検出可能な検出部が設けられ、前記検出部及び前記圧力流体供給部に、前記圧力流体供給部より前記シリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を制御する制御部を接続するとよい。これにより、弁体の弁開度を検出部によって検出することができるため、前記検出部によって検出された検出信号を制御部に出力し、前記検出信号に基づいた制御信号を圧力流体供給部に出力することにより、前記弁体の弁開度に応じた供給量のパイロット圧をシリンダ室に供給することができる。その結果、弁開度に応じて弁体の変位速度を自在に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２６】
すなわち、電気信号によって駆動する駆動部と、シリンダ室に圧力流体供給部から供給されるパイロット圧によって弁体を軸線方向に変位させることにより、前記駆動部のみで弁体を変位させる場合と比較して、前記弁体にパイロット圧による押圧力が同時に付勢されているため、前記弁体を軸線方向に変位させる際の駆動部にかかる負荷を軽減させることができる。そのため、駆動部の小型化に伴って排気弁全体の大きさを小型化することができると共に、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
また、圧力流体供給部よりシリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を制御することにより、弁体が弁座部より離間して弁開状態となる場合には、シリンダ室に供給されるパイロット圧の供給量を少なくして弁体を弁座部から緩やかに離間させ、前記弁体が弁座部より所定間隔離間して所望の弁開度となった後には、圧力流体供給部からシリンダ室に供給されているパイロット圧の供給量を増大させ、前記弁体を高速で軸線方向に沿って変位させることができる。そのため、圧力流体供給部を通じて供給されるパイロット圧のみで弁体を軸線方向に沿って変位させることができ、排気弁のより一層の小型化及びコストの低減を図ることができる。
【００２８】
さらに、弁体が弁座部より離間した状態で、弁ボディにおけるベローズが配設された空間を、弁体に装着されたカバー部材によって閉塞することにより、第１ポートから第２ポートに流通する流体に含有されている塵埃等が、前記ベローズに付着することを防止することができる。その結果、高価なベローズの耐久性及びメンテナンス性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明に係る排気弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３０】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る排気弁を示す。
【００３１】
この排気弁１０は、図１及び図２に示されるように、圧力流体が流通する第１及び第２ポート１２、１４を有するバルブボディ（弁ボディ）１６と、前記バルブボディ１６に連結され、内部にピストン１８が変位自在に設けられるガイドボディ（弁ボディ）２０と、前記ガイドボディ２０に連結される円筒状のケーシング（弁ボディ）２２と、前記バルブボディ１６及びガイドボディ２０の内部に設けられ、前記バルブボディ１６における圧力流体の連通状態を切り換える弁機構部２４と、前記ケーシング２２に連結され、該弁機構部２４の弁体２６を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って駆動させる駆動部２８とからなる。
【００３２】
バルブボディ１６は、排気弁１０の軸線上に形成される第１ポート１２と、該第１ポート１２と略直交して形成される第２ポート１４と、前記第１ポート１２と第２ポート１４とを連通する連通室３０と、前記第１ポート１２と連通室３０との間に形成され、弁機構部２４における弁体２６が着座する弁座部３２と、該連通室３０に隣接して形成され、ガイドボディ２０に連結される円筒状の接続部３４とからなる。
【００３３】
この第１ポート１２は、図５に示されるように、例えば、半導体ウェハ等の処理装置における処理室３５に流体通路３７ａを介して接続され、一方、第２ポート１４は、前記処理室３５内の流体を吸引するための真空ポンプ３９に流体通路３７ｂを介して接続されている。
【００３４】
また、連通室３０の内壁面は、図１及び図２に示されるように、接続部３４との近接部位において該接続部３４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径するように円弧状に形成されている。すなわち、このように連通室３０における接続部３４との近接部位に円弧面３６を形成することにより、圧力流体が第１ポート１２から連通室３０を介して第２ポート１４へと流通する際に、該圧力流体を円滑に流通させることが可能となる。
【００３５】
ガイドボディ２０は、バルブボディ１６とケーシング２２との間に挟持される円筒状の本体部３８と、前記本体部３８のバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）に向かって突出し、該バルブボディ１６の内部に挿入されるガイド部４０と、前記本体部３８の側壁に形成されるパイロットポート４２とからなる。ガイドボディ２０の本体部３８とバルブボディ１６との間には、リング部材４４が挟持されると共に、前記本体部３８の内部には、ピストン１８が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられている。そして、前記ピストン１８におけるガイド部４０側の端面とガイドボディ２０との間には、シリンダ室４６が形成されている。
【００３６】
また、パイロットポート４２は、本体部３８の側壁を介してシリンダ室４６と該ガイドボディ２０の外部とを連通するように形成されている。パイロットポート４２には、図示しない圧力流体供給源と接続され、圧力流体を供給・排気することが可能な制御弁（圧力流体供給部）４８（例えば、電空比例制御弁）が接続されている。すなわち、制御弁４８による開閉作用下にパイロットポート４２を通じてシリンダ室４６の内部に圧力流体が供給・排気され、前記シリンダ室４６の内部に設けられたピストン１８が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する。
【００３７】
一方、ガイド部４０の内部には、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ってガイド孔５０が貫通しており、該ガイド孔５０には弁体２６のシャフト部５２が変位自在に挿通されている。そして、ガイド孔５０の内壁面には、環状溝を介してシャフトパッキン５４が装着され、該シャフトパッキン５４によって前記ガイド孔５０とシャフト部５２との間の気密が保持されている。
【００３８】
弁機構部２４は、バルブボディ１６における圧力流体の連通状態を切り換える弁体２６と、前記弁体２６のシャフト部５２の一端部に連結されるピストン１８と、前記ピストン１８とケーシング２２との間に介装されるスプリング（弾性部材）５６とからなる。ピストン１８の外周面には、環状溝を介してピストンパッキン８２と、ウェアリング６８が所定間隔離間して設けられ、前記ピストン１８が軸線方向に沿って変位する際に、ピストンパッキン８２、ウェアリング６８が本体部３８の内壁面に沿って摺動変位する。これにより、ピストン１８とシリンダ室４６との間の気密を確実に保持することができる。
【００３９】
また、スプリング５６は、その弾発力によってピストン１８をバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧するように付勢している。
【００４０】
弁体２６のシャフト部５２の他端部には、バルブボディ１６の連通室３０の内部に設けられ、且つ、バルブボディ１６の弁座部３２に着座する弁部５８が形成され、前記弁部５８における弁座部３２と対向する位置に気密保持部６０が設けられている。
【００４１】
前記シャフト部５２の一端部にはピストン１８が挿通され、該シャフト部５２の外周面に刻設されたねじ部にナット６２が螺合されることにより、前記ピストン１８がシャフト部５２に一体的に固定されている。また、シャフト部５２の一端部の内部には、ねじ穴６４を介してアダプタ６６が螺合されている。
【００４２】
一方、弁体２６の弁部５８は、シャフト部５２からバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に半径外方向に拡径するように形成され、前記弁部５８の直径は、第１ポート１２の内周径より大きく形成されている。そして、弁部５８の第１ポート１２と対向する端面が略平面状に形成されると共に、バルブボディ１６の弁座部３２と対向するこの端面に、環状溝を介して気密保持部６０が設けられている。
【００４３】
この気密保持部６０は、図３に示されるように、断面略矩形状の保持部材７０と、該保持部材７０の内部に形成された断面略円形状の装着溝７２に装着されるシール部材７４とからなる。
【００４４】
保持部材７０は樹脂製材料から形成され、図３及び図４に示されるように、その外壁には弁部５８の環状溝に形成された複数の凹部７６に挿入される複数の凸部７８が所定間隔離間して形成されている。すなわち、保持部材７０を環状溝に装着した際に、凸部７８が凹部７６に挿入されることにより、前記保持部材７０が弁部５８から脱落することが防止される。なお、保持部材７０をゴム等の弾性材料から形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、保持部材７０に形成された装着溝７２には、該保持部材７０を弁部５８に装着した際に弁座部３２側（矢印Ｂ方向）に向かって開口する開口部８０が形成されている。すなわち、図４に示されるように、保持部材７０に装着されたシール部材７４を開口部８０を介して自在に着脱することが可能となる。
【００４６】
さらに、図４に示されるように、前記開口部８０の幅寸法Ｃは、弾性材料（例えば、ゴム）からなるシール部材７４における断面直径Ｄ１及び装着溝７２の直径Ｄ２より小さく形成されているため（Ｃ＜Ｄ１、Ｄ２）、前記装着溝７２に装着されたシール部材７４が、開口部８０を介して脱落することがない。
【００４７】
一方、シャフト部５２の外周面には、図１及び図２に示されるように、円盤状のカバー部材８４が装着されると共に、バルブボディ１６とガイドボディ２０との間に挟持されたリング部材４４と前記カバー部材８４との間には、ガイドボディ２０のガイド部４０を囲繞するようにベローズ８６が介装されている。
【００４８】
このカバー部材８４は、略中央部の孔部を介してシャフト部５２に装着されると共に、該カバー部材８４の外縁部８８は、弁部５８側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に接近するような円弧状に形成されている。また、カバー部材８４の外周径は、バルブボディ１６における接続部３４の内周径と略同等となるように形成されている（図２参照）。すなわち、前記カバー部材８４は、弁体２６が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する際に一体的に変位すると共に、弁体２６が弁座部３２より離間した弁開時（図２参照）において、連通室３０における円弧面３６の端部と、カバー部材８４の円弧状に形成された外縁部８８の位置とが一致するように形成されている。換言すると、弁体２６の弁開時において、カバー部材８４の外縁部８８が前記円弧面３６の頂部に当接し、前記外縁部８８の内面と前記円弧面３６とが略同一面となるように形成されている。
【００４９】
これにより、バルブボディ１６の内部におけるベローズ８６の配設される空間８９が、カバー部材８４によって弁開時に閉塞されるため（図２参照）、連通室３０を流通する流体が前記空間８９の内部に流通することがなく、前記流体に含有される塵埃等（例えば、窒化酸化物）が進入して前記空間８９内に設けられたベローズ８６に付着することを防止できる。
【００５０】
また、このベローズ８６は金属製材料から蛇腹状に形成され、弁体２６が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位することにより、ベローズ８６がその一端部に接続されたカバー部材８４と一体的に伸縮変位する。そのため、バルブボディ１６の内部を流通する流体に含有される塵埃等が、弁体２６のシャフト部５２及びガイド孔５０の内部に付着することが防止され、前記弁体２６が軸線方向に沿って変位する際の摺動抵抗となることを阻止している。
【００５１】
駆動部２８には、例えば、ステッピングモータ等からなる回転駆動源９０が設けられ、前記回転駆動源９０の図示しない駆動軸が連結シャフト９２の一端部に螺合されている。また、連結シャフト９２の他端部が、ケーシング２２の内部に挿入され、弁体２６のシャフト部５２に連結されたアダプタ６６に一体的に接続されている。なお、連結シャフト９２は、図示しない回転規制手段によってその回転方向への変位が規制されている。
【００５２】
すなわち、回転駆動源９０の駆動作用下に駆動軸（図示せず）が回転駆動することにより、前記駆動軸が螺合された連結シャフト９２が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位し、該連結シャフト９２に接続されたピストン１８及び弁体２６が、ガイド孔５０に沿って一体的に変位する。
【００５３】
また、前記駆動部２８には、前記回転駆動源９０の回転量又は回転角度を検出可能な回転検出手段（図示せず）が設けられ、前記回転検出手段によって検出された検出信号を前記駆動部２８に接続された制御部９４へと出力することにより、前記回転駆動源９０へと供給される電流量を介して回転角度等を制御することができる。
【００５４】
前記制御部９４は、同様に制御弁４８にも接続されており、該制御部９４より出力される制御信号に基づいて該制御弁４８を介して圧力流体供給源（図示せず）からパイロットポート４２に供給される圧力流体の供給量を制御している。すなわち、回転駆動源９０に供給される電流量及び制御弁４８に出力される制御信号を制御部９４によって制御することにより、前記回転駆動源９０による駆動力及び前記制御弁４８を通じて供給される圧力流体によって変位する弁体２６の変位量を制御することができる。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態に係る排気弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、以下の説明においては、図１に示されるように、弁体２６がスプリング５６の弾発力によってピストン１８を介してバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）に押圧されて弁部５８が弁座部３２に着座し、第１ポート１２と第２ポート１４の連通が遮断されている状態を初期状態として説明する。
【００５６】
先ず、第２ポート１４に接続された真空ポンプ３９（図５参照）を駆動することにより、該真空ポンプ３９からの負圧流体が、第２ポート１４を介して連通室３０へと供給される。この際、連通室３０に供給された負圧流体は、弁体２６に設けられた気密保持部６０によって第１ポート１２への供給が遮断されている。
【００５７】
次に、図示しない圧力流体供給源より制御弁４８に対して圧力流体が供給され、制御部９４からの制御信号に基づいて前記制御弁４８の弁開度が変化して供給量が調整された圧力流体がパイロットポート４２へと供給される。
【００５８】
また、同時に、制御部９４を介して回転駆動源９０に対して制御信号が出力されることにより、前記回転駆動源９０が制御信号に基づいて所定量だけ回転駆動する。
【００５９】
そして、前記圧力流体が、パイロットポート４２からシリンダ室４６の内部に導入されることにより、前記圧力流体によってピストン１８がスプリング５６の弾発力に抗してケーシング２２側（矢印Ａ方向）に向かって変位すると共に、同時に、回転駆動源９０の駆動軸が回転駆動することにより、連結シャフト９２を介して弁体２６がケーシング２２側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。すなわち、弁体２６には、回転駆動源９０による軸線方向への駆動力と、ピストン１８を介して付与されるシリンダ室４６に供給される圧力流体の押圧力が同時に付与され、前記弁体２６がスプリング５６の弾発力に抗してケーシング２２側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。
【００６０】
これにより、前記弁体２６の弁部５８が、バルブボディ１６の弁座部３２より離間し、連通室３０と第１ポート１２とが連通した状態となり、第２ポート１４から連通室３０へと供給されていた負圧流体が、第１ポート１２を通じて処理室３５（図５参照）の内部に導入される。
【００６１】
そして、弁部５８が弁座部３２より離間した際の弁開度が、回転駆動源９０の回転量又は回転角度から検出され、前記回転駆動源９０の回転量又は回転角度に基づいた検出信号が、該回転駆動源９０から制御部９４へと出力される。制御部９４では、前記検出信号に基づいて前記弁開度が所望の開度となった場合に、図示しない回転検出手段によって検出された検出信号に基づいて回転駆動源９０へ供給される電流量を増大させて該回転駆動源９０の回転量を増大させると共に、同時に、制御弁４８を通じてシリンダ室４６に供給される圧力流体の供給量を増大させる。
【００６２】
これにより、弁体２６に付与される回転駆動源９０による軸線方向への駆動力と、ピストン１８を介して付与されるシリンダ室４６に供給される圧力流体の押圧力をそれぞれ増大させることができるため、弁体２６がケーシング２２側（矢印Ａ方向）に向かって変位する変位速度を増大させることが可能となる。
【００６３】
すなわち、このように、第１ポート１２と連通室３０との連通を遮断している弁体２６を弁座部３２より離間させる際に、最初は弁体２６を低速で変位させて該弁体２６を弁座部３２より緩やかに離間させ、前記弁体２６が弁座部３２に対して所定間隔離間した後には、弁体２６の変位速度を増大させて高速でケーシング２２側に変位させている。
【００６４】
このように、弁体２６が弁座部３２より離間する際に該弁体２６を低速から高速へと緩急をつけて変位させることにより、弁開時に第１ポート１２に接続された処理室３５の内部に生じる急激な圧力変動を防止することができる。そのため、前記処理室３５の内壁面に付着した生成物（塵埃）が、急激な圧力変動によって剥がれることがなく、第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する流体に含有される塵埃等の含有量を抑制することができる。
【００６５】
また、反対に、図２に示される弁体２６が弁座部３２より離間し、第１ポート１２と第２ポート１４とが連通した弁開状態から、再び弁体２６によって連通が遮断された初期状態となる弁閉状態（図１参照）とする場合には、制御部９４を介して回転駆動源９０に供給されている電流の極性を逆にすると共に、制御弁４８を通じてシリンダ室４６に供給されていた圧力流体の供給を停止し、前記シリンダ室４６内の圧力流体をパイロットポート４２を通じて排気する。
【００６６】
これにより、弁体２６が軸線方向に沿ってバルブボディ１６側（矢印Ｂ方向）に向かって変位し、弁部５８が弁座部３２に着座して該弁部５８に設けられたシール部材７４が前記弁座部３２に着座することにより、第１ポート１２と連通室３０との連通が遮断された弁閉状態となる（図１参照）。
【００６７】
以上のように、第１の実施の形態では、弁体２６を軸線方向に沿って変位させるために電流によって回転駆動する駆動部２８を設けると共に、シリンダ室４６に圧力流体を供給することにより弁体２６を軸線方向に沿って変位させ、第１及び第２ポート１２、１４の連通状態を切り換える構成としている。これにより、例えば、回転駆動源９０による駆動力のみで弁体２６をスプリング５６の弾発力に抗して変位させる場合と比較して、圧力流体による押圧力を弁体２６に対して同時に付与しているため、前記弁体２６を変位させる際の回転駆動源９０に対する負荷を軽減させることができる。
【００６８】
そのため、回転駆動源９０の小型化を図ることができ、それに伴って排気弁１０の大きさを小型化することができる。なお、前記回転駆動源９０で消費される電流量を低減することも可能となる。一方、回転駆動源９０の小型化によってコストの低減を図ることができる。
【００６９】
また、回転駆動源９０による駆動力とシリンダ室４６に供給された圧力流体によりピストン１８に付与される押圧力とが合わされ、弁体２６をスプリング５６の弾発力に抗して弁座部３２より離間させる方向に変位させている。すなわち、スプリング５６によるバルブボディ１６側に向かって付勢される弾発力と、前記回転駆動源９０による駆動力及び圧力流体による押圧力とを好適にバランスさせるように、前記回転駆動源９０に供給される電流量及び制御弁４８を通じて供給される圧力流体の供給量を制御部９４によって制御することが可能となる。
【００７０】
さらに、弁体２６のシャフト部５２には、円盤状のカバー部材８４が一体的に装着され、該カバー部材８４の外周径が、バルブボディ１６の接続部３４の内周径と略同等となるように形成されている。一方、カバー部材８４の外縁部８８は、弁部５８側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に接近するような円弧状に形成されている。
【００７１】
そのため、カバー部材８４は、弁体２６が弁座部３２より離間した弁開時において、連通室３０の円弧状に形成される円弧面３６の端部と、カバー部材８４の円弧状に形成された外縁部８８の位置とが一致し、第１ポート１２から連通室３０を通じて第２ポート１４に流体が流通する際に、処理室３５からの流体に含有される塵埃等が、ベローズ８６に付着することがない。その結果、高価であるベローズ８６の耐久性及びメンテナンス性を向上させることができる。
【００７２】
さらにまた、弁体２６における弁部５８には、該弁部５８が弁座部３２に着座した際に第１ポート１２と第２ポート１４の連通を遮断する気密保持部６０が設けられている。この気密保持部６０には、環状のシール部材７４が、弁部５８に装着された保持部材７０を介して着脱自在に設けられている。これにより、シール部材７４のみを弁部５８に対して簡便に着脱することができるため、長年の使用によってシール部材７４が劣化した場合のメンテナンス性を向上させることができると共に、前記シール部材７４のみを弁部５８に対して交換することができるため、弁体２６全体を交換する必要がなく、コストを低減することができる。
【００７３】
またさらに、排気弁１０では弁閉時において、スプリング５６の弾発力によって弁体２６を弁座部３２に着座させる構成としている。そのため、弁体２６の弁部５８に設けられ、前記弁座部３２に着座する気密保持部６０にシール部材７４を有し、前記シール部材７４のみによって前記弁体２６を弁座部３２に着座させてシールしている。これにより、シール部材７４を弁座部３２に着座させる際に必要とされるスプリング５６の弾発力を小さくすることが可能となり、前記スプリング５６の小型化及びコストの低減を図ることができる。
【００７４】
次に、第２の実施の形態に係る排気弁１００を図６に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る排気弁１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７５】
この第２の実施の形態に係る排気弁１００では、制御弁４８を通じてシリンダ室４６に供給される圧力流体のみで弁体２６を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位させている点、前記弁体２６の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った変位量を検出するための検出部１０２が設けられている点で、第１の実施の形態に係る排気弁１０と相違している。
【００７６】
この排気弁１００を構成するケーシング１０４は、略中央部にガイドボディ２０側（矢印Ｂ方向）に向かって突出した突出部１０６が形成されている。前記突出部１０６の端面には、弁体２６のシャフト部５２と対向するように検出部１０２の検出センサ１０８（例えば、磁気センサ）が装着されると共に、該検出センサ１０８と対向するシャフト部５２の端部には、磁性部材１１０（例えば、永久磁石）が装着されている。そして、検出センサ１０８は、制御部９４に接続され、該検出センサ１０８によって検出された検出信号が制御部９４へと出力される。
【００７７】
すなわち、弁体２６が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位した際、前記検出センサ１０８と磁性部材１１０とが常に対向した状態にあるため、該検出センサ１０８から磁性部材１１０までの離間距離を検出することにより、弁体２６の変位量を検出することが可能である。換言すると、検出センサ１０８によって該検出センサ１０８と磁性部材１１０との間における磁界の強さを検出することにより、前記磁性部材１１０が設けられた弁体２６の弁開度を検出することが可能となる。
【００７８】
この検出された弁体２６の変位量（弁開度）が、前記検出センサ１０８に接続された制御部９４に検出信号として出力されている。
【００７９】
このように構成される排気弁１００では、弁体２６が弁座部３２に着座した弁閉状態では、前記弁体２６が弁閉位置にあることが検出部１０２によって検出され、前記検出部１０２から制御部９４に出力された検出信号に基づいて制御弁４８からパイロットポート４２へと圧力流体が供給される。そして、前記圧力流体が、シリンダ室４６に導入されてピストン１８がスプリング５６の弾発力に抗してケーシング１０４側に変位して弁体２６が弁座部３２より離間する。
【００８０】
そして、検出センサ１０８によって弁体２６のケーシング１０４側（矢印Ａ方向）への変位が検出されて、弁体２６が弁座部３２より所定量だけ離間した後に、前記検出センサ１０８からの検出信号に基づいて制御部９４からの制御信号によって制御弁４８からシリンダ室４６に供給される圧力流体の供給量を増大させる。これにより、弁体２６のケーシング１０４側（矢印Ａ方向）に向かった変位速度を増大させることが可能となり、より一層速く弁体２６を弁座部３２から完全に離間させた弁開状態とすることができる。
【００８１】
換言すると、弁体２６を弁座部３２より離間させる際には、シリンダ室４６に供給される圧力流体の供給量を制御弁４８によって絞るように制御し、前記弁体２６の変位速度を低速とすることにより、該弁体２６を弁座部３２より緩やかに離間させている。
【００８２】
一方、弁体２６が弁座部３２より所定間隔離間して所望の弁開度となった後には、制御弁４８によって制御されている圧力流体の供給量を増大させることにより、弁体２６を高速で軸線方向に沿って変位させている。
【００８３】
これにより、弁体２６が弁座部３２より離間する際に該弁体２６を低速から高速へと緩急をつけて変位させることにより、弁開時に第１ポート１２に接続された処理室３５の内部に生じる急激な圧力変動を防止することができる。そのため、前記処理室３５の内壁面に付着した生成物（塵埃）が、急激な圧力変動によって剥がれることがなく、第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する流体に含有される塵埃等の含有量を抑制することができる。
【００８４】
このように制御弁４８を通じて供給される圧力流体のみで弁体２６を軸線方向に沿って変位させているため、第１の実施の形態に係る排気弁１０に設けられている駆動部２８が不要となる。そのため、排気弁１００をより一層小型化することができると共に、コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気弁の縦断面図である。
【図２】図１の排気弁の弁開状態を示す縦断面図である。
【図３】図２の弁体の気密保持部近傍を示す拡大縦断面図である。
【図４】シール部材を弁体の弁部より離脱させた状態を示す分解縦断面図である。
【図５】図１の排気弁が適用されるシステムにおける流体の流通経路を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る排気弁の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０、１００…排気弁                １２…第１ポート
１４…第２ポート                    １６…バルブボディ
１８…ピストン                      ２２、１０４…ケーシング
２４…弁機構部                      ２６…弁体
２８…駆動部                        ３０…連通室
３２…弁座部                        ４０…ガイド部
４２…パイロットポート              ４８…制御弁
５０…ガイド孔                      ５２…シャフト部
５６…スプリング                    ５８…弁部
６０…気密保持部                    ７０…保持部材
７２…装着溝                        ７４…シール部材
８０…開口部                        ８４…カバー部材
８６…ベローズ                      ８８…外縁部
９０…回転駆動源                    ９２…連結シャフト
９４…制御部                        １０２…検出部
１０８…検出センサ                  １１０…磁性部材
【図１】
2005325928.tif 000003
【図２】
2005325928.tif 000004
【図３】
2005325928.tif 000005
【図４】
2005325928.tif 000006
【図５】
2005325928.tif 000007
【図６】
2005325928.tif 000008