(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポート及び出力ポートを連通する連通孔に弁座を形成してなる弁本体と、
前記弁座に対して当接・離間する環状の弁体部と、前記弁体部の内側に設けられた中心固定部とを備えたダイアフラム弁体と、
前記弁体部に固定する支持管が嵌合される案内管を備えた第１ピストンと、
前記第１ピストンを貫いて前記案内管内に嵌挿され前記中心固定部が固着されるロッドを備えた第２ピストンと、
前記第１ピストンと前記第２ピストンとを各々装填する摺動室からなるシリンダとを有し、
前記第１ピストンの動作によって前記弁体部を前記弁座へ当接・離間させて弁を開閉させ、前記第２ピストンの動作によって前記ダイアフラム弁体の弁体部の環状内部を変形させてサックバックを行うことを特徴とするエアオペレイト弁。
【請求項２】
請求項１に記載のエアオペレイト弁において、
前記第１ピストンを下方に付勢する第１付勢部材と、前記第２ピストンを上方に付勢する第２付勢部材とを有し、
前記第１及び第２付勢部材の付勢力とその付勢力に対して前記シリンダ内に供給するエアのエア圧との関係によって前記第１ピストン及び前記第２ピストンを位置決めすることを特徴とするエアオペレイト弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエアオペレイト弁において、
前記第２ピストンの上昇を制限する調整つまみを有することを特徴とするエアオペレイト弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サックバック機能を備えたエアオペレイト弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶などの製造工程で使用される薬液等は、供給源からノズル等の吐出口へと圧送される途中で弁によってその流量が制御される。その際、一定量の薬液を供給するために弁を一定間隔で開閉するが、その閉弁時にノズル側流路内の薬液を吸引することによって、吐出停止後に薬液がそのノズル先端から滴下することが防止されている。その薬液吸引のための構成としてサックバック装置が用いられている。図５は、薬液供給源からノズルまでの流路中に設けられたエアオペレイト弁及びサックバック装置を示した断面図である。
【０００３】
エアオペレイト弁１１１及びサックバック装置１２１は、共に流路の形成されたベース１０１に対して一体に形成されている。ベース１０１には入力ポート１０２及び出力ポート１０３が形成され、その入力ポート１０２から出力ポート１０３にかけて入力孔１０４、弁孔１０５そして調整室１０６が連通されている。  上方に開設され弁孔１０５には弁座１０７が形成され、それに当接・離間するダイアフラム弁体１０８がシリンダ１１２によって固定されている。そのダイアフラム弁体１０８は、ピストン１１３に突設されたロッド１１４下端に固着されている。そして、このエアオペレイト弁１１１は、ピストン１１３を弁座１０７側へ付勢するスプリング１１５の付勢力と、ピストン１１３を下方から加圧するエア圧とのバランスによって開閉が行われる。
【０００４】
一方、サックバック装置１２１は、ベース１０１に開設された調整室１０６を塞ぐようにダイアフラム１０９がシリンダ１２２によって固定されている。そのダイアフラム１０９は、ピストン１２３に突設されたロッド１２４下端に固着されている。そして、このサックバック装置１２１は、ピストン１２３を上方へ付勢するスプリング１２５の付勢力と、ピストン１２３を上方から加圧するエア圧とのバランスによってダイアフラム１０９を動かし、調整室１０６内の容積を変化させる。
そのため、不図示の供給源からノズルへと圧送される途中、エアオペレイト弁１１１の開閉によって所定流量の薬液がノズルから吐出される。そして、サックバック装置１２１は、エアオペレイト弁１１１の開弁時には、エア圧によってピストン１２３を加圧してダイアフラム１０９を下方へ張らせることで調整室１０６内の容積を減少させておき、エアオペレイト弁１１１の閉弁時に、ピストン１２３を加圧しているエアを抜くことでダイアフラム１０９を図示するようにして調整室１０６の容積を増加させてノズル側流路内の薬液を吸引する。そのため、吐出停止後に薬液がそのノズル先端から滴下することが防止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のサックバック装置は、流路にエアオペレイト弁と直列に別個のものとして設けられていたため、配管スペースを確保する必要があり、また装置内は流路が複雑になるため液溜まりが生じやすかった。
そのため、設置面積確保の必要から弁を含む流体装置全体の小型化を妨げるとともに、液溜まりに滞留する流体により吐出流体の純度が低下する原因となっていた。
また、サックバック装置を別個のものとして設けることはコストの面からも好ましいものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、弁部とサックバック部を一体のものとしたエアオペレイト弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明のエアオペレイト弁は、入力ポート及び出力ポートを連通する連通孔に弁座を形成してなる弁本体と、前記弁座に対して当接・離間する環状の弁体部と、前記弁体部の内側に設けられた中心固定部とを備えたダイアフラム弁体と、前記弁体部に固定する支持管が嵌合される案内管を備えた第１ピストンと、前記第１ピストンを貫いて前記案内管内に嵌挿され前記中心固定部が固着されるロッドを備えた第２ピストンと、前記第１ピストンと前記第２ピストンとを各々装填する摺動室からなるシリンダとを有し、前記第１ピストンの動作によって前記弁体部を前記弁座へ当接・離間させて弁を開閉させ、前記第２ピストンの動作によって前記ダイアフラム弁体の弁体部の環状内部を変形させてサックバックを行うことを特徴とする。
【０００８】
従って、エア圧によってシリンダ内を摺動する第１ピストンに従って案内管が移動し、その案内管に係着されたダイアフラム弁体が弁座に対して当接・離間して弁の開閉が行われる。一方、エア圧によってシリンダ内を摺動する第２ピストンに従ってロッドが移動すれば、そのロッドに係着されたダイアフラムが変形することによって出力ポート側流路内の容積が変化し、閉弁時にその流路内容積を増加させることで流体を吸引するサックバックが行われる。
よって、本発明のエアオペレイト弁では、環状の弁体を備えたダイアフラム弁体の環状内部でサックバック動作を行うよう構成したことで、弁部とサックバック部を一体のものとすることができ、サックバック装置を別個に設ける必要がないため小型化及び液溜まりを減少させることが可能となる。また、コストの削減にも寄与する。
【０００９】
本発明のエアオペレイト弁は、前記第１ピストンを下方に付勢する第１付勢部材と、前記第２ピストンを上方に付勢する第２付勢部材とを有し、前記第１及び第２付勢部材の付勢力とその付勢力に対して前記シリンダ内に供給するエアのエア圧との関係によって前記第１ピストン及び前記第２ピストンを位置決めすることを特徴とする。
従って、第１ピストンにかけるエア圧を調整して第１付勢部材の付勢力とバランスさせ、その第１ピストンの動作に従ってダイアフラム弁体を弁座に対して当接・離間させる。一方、第２ピストンにかけるエア圧を調整し第２付勢部材の付勢力とバランスさせ、その第２ピストンの動作に従ってダイアフラムを変形させてサックバックを行う。
よって、エア操作による場合、ピストンによって仕切られたシリンダ内の室は気密性が要求され、特に各ピストン毎に摺動室を有するものであれば、その摺動室を貫通する箇所が増えるためシール部材を多用する必要があるが、付勢部材を設けてエア操作を片側からのみ行うようにしたので、その問題が解消される。
【００１０】
また、本発明のエアオペレイト弁は、前記第２ピストンの上昇を制限する調整つまみを有することを特徴とする。
従って、調整つまみによって環状の弁体内部のダイアフラムに連結された第２ピストンの摺動距離を制限することで、サックバックによる容積変化を調整することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるエアオペレイト弁の一実施の形態について詳細に説明する。図１乃至図３は、本実施の形態のエアオペレイト弁を示した断面図であり、図１は閉弁時（サックバックを行った場合）、図２開弁時、そして図３は閉弁時の状態を示した図である。以下、図１を参照してその構成を説明する。
本実施の形態のエアオペレイト弁は、弁本体１、第１シリンダ２、第２シリンダ３及びカバー４が一体になって構成されている。
弁本体１は、入力ポート１１と出力ポート１２とが弁座１３を形成してなる弁孔１４介して連通されている。弁座１３は、上方に突設され、弁孔１４は、スリ鉢状に形成された拡径側が上方に開設され、縮径側が出力路１５へと連通されている。また、弁孔１４の外側にあって入力ポート１１に連通する入力路１６も弁本体１上方に開設されている。
【００１２】
そして、弁座１３に当接・離間するダイアフラム弁体５が、一体に固設された弁本体１と第１シリンダ２との間で挟持固定されている。そのため、弁本体１と第１シリンダ２とはダイアフラム弁体５によって気密に仕切られ、弁本体１内を流れる流体がシリンダ２側へ漏れることはない。ダイアフラム弁体５は、弁座１３に当接する環形状をなす弁体部５ａ、弁本体１と第１シリンダ２とに挟持される外周固定部５ｂ、そして中心部にある中心固定部５ｃとから形成されている。
【００１３】
このようなダイアフラム弁体５を動作させる動作部は、小径の段付き形状をなす第２シリンダ３の段部が大径の第１シリンダ２内に嵌装され、二重構造のシリンダが構成されている。
その第１シリンダ２内には、途中縮径した管内を摺動する案内管２１を備えた第１ピストン２２が装填されている。その第１ピストン２２で仕切られた下方の加圧室２３には、第１シリンダ２に形成された操作ポート２４が穿設されている。そして、その加圧室２３を気密にするために、案内管２１と第１ピストン２２とが第１シリンダ２内面を摺動する摺動部にはシールリング２５，２６が嵌装されている。
また、第１シリンダ２内には、第１ピストン２２を下方に付勢する第１スプリング２７が装填されている。そして、案内管２１下端にはダイアフラム弁体５の弁体部５ａに固定する支持管２８が嵌合されている。
【００１４】
一方、第２シリンダ３内には、第１ピストン２２の軸心部を貫いて案内管２１内を摺動するロッド３１を備えた第２ピストン３２が装填されている。第２シリンダ３はカバー４によって塞がれ、そのカバー４と第２ピストン３２とで仕切られた加圧室３３には、第２シリンダ３に形成された操作ポート３４が穿設されている。そして、その加圧室３３を気密にするために、第２ピストン３２が第２シリンダ３内面を摺動する第２ピストン３２外周にはシールリング３５が嵌装されている。
また、第２シリンダ３内には、第２ピストン３２を上方に付勢する第２スプリング３６が装填されている。そして、ロッド３１下端にはダイアフラム弁体５の中心固定部５ｃが固着されている。
【００１５】
更に、カバー４は、調整つまみ４１が形成されている。調整つまみ４１は、第２ピストン３２等と同軸上にネジ切りされたロッド４２が螺合され、そのカバー４内には摺動部、カバー４外にはハンドル４３が固定され、ロックナット４４が螺合されている。
【００１６】
そして、このような構成からなる本実施の形態のエアオペレイト弁は次のようにして動作することとなる。
先ず、図１の閉弁状態では、第１ピストン２２は第１スプリング２７によって下方に付勢され、案内管２１下端のダイアフラム弁体５、特に弁体部５ａが弁座１３に当接されている。また、第２ピストン３２は、第２スプリング３６によって上方に付勢されて調整つまみ４１のロッド４２へ当接されている。そのため、ダイアフラム弁５の中心固定部５ｃは上昇した状態にあり、弁孔４１の容積が大きく取られている。
【００１７】
次いで、本エアオペレイト弁は、このような図１に示す閉弁状態から弁が開けられて図２に示す開弁状態となる。
その場合、操作ポート２４からエアが加圧室２３内に供給され、第１ピストン２２下面がエア圧によって加圧される。そこで、第１ピストン２２は、下方に付勢する第１スプリング２７の付勢力に抗して上昇する。第１ピストン２２が上昇すれば、一体に形成された案内管２１及び支持管２８とともにダイアフラム弁体５の弁体部５ａが持ち上げられ、弁体部５ａが弁座１３から離間して弁が開けられる。
【００１８】
一方、操作ポート２４から加圧室２３へのエアの供給と同時に、操作ポート３４からも加圧室３３へエアが供給される。そこで、第２ピストン３２上面がエア圧によって加圧され、その第２ピストン３２は、上方へ付勢する第２スプリング３６の付勢力に抗して下降することとなる。第２ピストン３２が下降すれば、一体に形成されたロッド３１とともにダイアフラム弁体５の中心固定部５ｃが押し下げられる。そのため、弁座１３内に位置するダイアフラムが下方に張り出すことによって弁孔１４内の容積が減少する。
よって、入力ポート１１から弁本体１内へ流れ込んだ流体は、入力路１６、弁孔１４、出力路１５、そして出力ポート１２を通り、不図示のノズルへと接続された吐出側流路へ流れる。
【００１９】
そして、このようにして本エアオペレイト弁が開弁され（図２）、ノズルからの一定量の流体（薬液など）が吐出されると、再び図３に示すように弁が閉じられる。
その場合、開弁時に加圧室２３内に供給したエアを操作ポート２４から抜く。そうすれば、第１ピストン２２を下方へ付勢する第１スプリング２７の付勢力によって、第１ピストン２２、案内管２１そして支持管２８が下降して、その支持管２８に固着されたダイアフラム弁体５の弁体部５ａが弁座１３へ当接する。
従って、入力ポート１１から流入した流体は、入力路１６から弁孔１４へと流れることなく遮断される。
【００２０】
ところで、ダイアフラム弁体５の弁体部５ａが弁座１３へ当接する際、その弁体部５ａ内のダイアフラムが液体を弁孔１４側へ押し出そうとする。そのため、ダイアフラム弁体５によって閉じられた弁孔１４内の圧力が高まり閉弁直後にノズルから流体が滴下してしまう。
本実施の形態のエアオペレイト弁では、開弁時（図２）に下降させたダイアフラム弁体５の中心部５ｃを上昇させることで弁孔１４内の容積を増加させ、その弁孔１４内の流体圧力を低下させ、吐出側流路内に充填されている流体を吸引するサックバックを実行する。
【００２１】
そこで、ダイアフラム弁体５の弁体部５ａを弁座１３へ当接させて閉弁する際（図２から図３）に対して、所定のタイミングで弁体部５ａ内のダイアフラムを上昇させる（図１）。
即ち、所定のタイミングで開弁時に操作ポート３４から加圧室３３内に供給したエアを抜く。そうすれば、第２ピストン３２を上方へ付勢する第２スプリング３６の付勢力によって、第２ピストン３２及びロッド３１が上昇して、そのロッド３１に固着されたダイアフラム弁体５の中心固定部５ｃが上昇する。
従って、その弁体部５ａ内のダイアフラムが引き上げられ弁孔１４内の容積が増加し、流体圧が減少することで吐出側の流体が吸引される。
また、サックバック量、即ち弁孔１４内の容積変化量は、調整つまみ４１の操作によってロッド４２の位置を変化させることで調整できる。
【００２２】
よって、本実施の形態のエアオペレイト弁では、ダイアフラム弁体５を環状の弁体部５ａとその中心にある中心固定部５ｃとを同軸上に設けた第１ピストン２２と第２ピストン３２とで動作させるよう構成したので、弁部とサックバック部を一体のものとすることができた。
そのため、従来の場合のように開閉弁に加えサックバック装置を別個設ける必要がなく、そのサックバック装置のための設置スペースを確保する必要がないことから、流体装置全体を小型化することができた。
また、液溜まりの生じやすい装置内流路を省略することができたことで、その装置内に生じる液溜まりをなくすことができ、薬液など吐出流体の純度を損なうことが防止できた。
【００２３】
また、本エアオペレイト弁１個にかかる費用を、従来の開閉弁及びサックバック装置に要していた費用に比べ減らすことができた。
また、本エアオペレイト弁は、開弁時に下降し閉弁時に上昇するダイアフラム弁体５の中心固定部５ｃの移動距離を調整つまみ４１によって調節することで、弁の開閉に伴う流路内の体積が変化しないものとすることも可能となった。
【００２４】
なお、本発明のエアオペレイト弁は、前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、第１及び第２スプリング２７，３６を使用してエア圧とのバランスで第１及び第２ピストン２２，３２を動作させたが、図４に示すように上下の加圧室５１，５２，５３，５４に、操作ポート５５，５６，５７，５８からエアを給排気することでエア圧をバランスさせ、ピストン５９，６０を動作させるようにしてもよい。
【００２５】
また、例えば、前記実施の形態では、第２ピストン３２が第２シリンダ３内を摺動するよう構成したが、図５に示すようにダイアフラム方式のアクチュエータに変更した構成とするようにしてもよい。
即ち、操作ポート７１の形成されたカバー７２とシリンダ７３とでダイアフラム７４を挟持固定し、カバー７２側にダイアフラム室７５を形成する。そして、ダイアフラム７４をダイアフラム受７６ａ，７６ｂによって挟み込み、下端にダイアフラム弁体５が固着されたロッド７７によって貫通固定させる。
そこで、不図示の電空レギュレータを用いてダイアフラム７４上部のダイアフラム室７５のエア圧とスプリング３１とをバランスさせることによって、遠隔操作にてサックバック量を可変させる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、入力ポート及び出力ポートを連通する連通孔に弁座を形成してなる弁本体と、弁座に対して当接・離間する環状の弁体部と、弁体部の内側に設けられた中心固定部とを備えたダイアフラム弁体と、弁体部に固定する支持管が嵌合される案内管を備えた第１ピストンと、第１ピストンを貫いて案内管内に嵌挿され中心固定部が固着されるロッドを備えた第２ピストンと、第１ピストンと第２ピストンとを各々装填する摺動室からなるシリンダとを有し、第１ピストンの動作によって弁体部を弁座へ当接・離間させて弁を開閉させ、第２ピストンの動作によってダイアフラム弁体の弁体部の環状内部を変形させてサックバックを行うようしたことで、弁部とサックバック部を一体のものとしたエアオペレイト弁を提供することが可能となった。
【００２７】
また、本発明は、第１ピストンを下方に付勢する第１付勢部材と、第２ピストンを上方に付勢する第２付勢部材とを有し、第１及び第２付勢部材の付勢力とその付勢力に対してシリンダ内に供給するエアのエア圧との関係によって第１ピストン及び第２ピストンを位置決めするようしたことで、シール箇所の少ないエアオペレイト弁を提供することが可能となった。
また、本発明は、第２ピストンの上昇を制限する調整つまみを有するので、サックバックによる容積変化を調整することができるエアオペレイト弁を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるエアオペレイト弁の一実施の形態を示した閉弁時（サックバックを行った場合）の断面図である。
【図２】  本発明にかかるエアオペレイト弁の一実施の形態を示した開弁時の断面図である。
【図３】  本発明にかかるエアオペレイト弁の一実施の形態を示した閉弁時の断面図である。
【図４】  本発明にかかるエアオペレイト弁のシリンダ部の一実施の形態を示した断面図である。
【図５】  本発明にかかるエアオペレイト弁の一実施の形態を示した断面図である。
【図６】  従来のエアオペレイト弁及びサックバック装置を示した断面図である。
【符号の説明】
１    弁本体
２    第１シリンダ
３    第２シリンダ
４    カバー
５    ダイアフラム弁体
１３  弁座
１４  弁孔
２１  案内管
２２  第１ピストン
３１  ロッド
３２  第２ピストン
４１  調整つまみ
【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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