JP3073177B2 - 流量調節弁及びその弁棒 - Google Patents

流量調節弁及びその弁棒

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JP3073177B2
JP3073177B2 JP09116283A JP11628397A JP3073177B2 JP 3073177 B2 JP3073177 B2 JP 3073177B2 JP 09116283 A JP09116283 A JP 09116283A JP 11628397 A JP11628397 A JP 11628397A JP 3073177 B2 JP3073177 B2 JP 3073177B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は流量調節弁及びその
弁棒に関し、より詳しくは磁気カップリング式の流量調
節弁及びその弁棒に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】半導体集積回路、液晶表示
器などの電子応用機器用部品の製造においては、フッ化
水素の水溶液(フッ酸)、塩酸など化学的活性の強い薬
液を用いた化学的処理工程がある。
【0003】このような処理工程で使用される薬液は高
純度であることが必須であり、特に金属イオンの混入は
微量であっても製品の不良率に致命的な影響を及ぼすた
め、たとえ薬液に対する耐性が高い金属であっても金属
が薬液と直接接触することは避けなければならない。
【0004】したがって、この処理工程に使用する装置
の薬液と接する接液部には、薬液中への異物、とりわけ
金属イオンの溶出や混入による薬液の汚染ができるだけ
少ない材料、構造のものが用いられ、現在では殆どの接
液部にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PF
A(テトラフルオロエチレンーペルフルオロアルキルビ
ニルエーテル共重合体)などの汚染が少なく、かつ高い
耐薬品性を有するフッ素樹脂が用いられる。
【0005】一方、この処理工程に用いられる薬液、特
にフッ酸は分子が小さく、浸透性が大であるため、一部
の分子が上記フッ素樹脂の構造物の分子間を透過して気
体となって外部に漏洩し、外部に耐薬品性の低い部品が
あるとそれを腐食し、機能を失わせることがある。
【0006】以上のように、半導体集積回路、液晶表示
器などの電子応用機器用部品の製造における化学処理工
程に使用される機器、部品には、接液部をPTFEやP
FAなどのフッ素樹脂で構成し、かつ薬液分子の透過に
よって機能が損なわれたり、薬液の汚染が生じない構造
が要求される。
【0007】上記の化学処理工程において、薬液の流量
管理または制御にはいろいろな流量調節弁が使用されて
おり、これらの流量調節弁のタイプに、磁気結合によっ
て弁棒を変位させるいわゆる磁気カップリング式流量調
節弁がある。
【0008】このタイプの流量調節弁は、流路中にある
弁座の弁孔内に弁棒の先端が臨入し、弁棒の軸線方向の
動きを調節することによって弁孔の流体通過面積を設定
し、流量を調節するようにしてある。
【0009】流量調節弁の場合、弁箱本体、弁棒を囲む
リードパイプ、弁棒はPFAまたはPTFEで製作する
ことにより接液部の材料は要求を満たすが、一般用とし
て広く使用されている流量調節弁では弁棒が磁石を内蔵
している。
【0010】この磁石内蔵弁棒の磁気カップリング式流
量調節弁は、弁棒とこれを駆動する機構との間にシャフ
ト、ロッドなどの機械的結合が一切不要であるので、流
路を隔壁で密閉でき、シールを完全にできることが大き
な特徴のひとつである。
【0011】しかしながら、このタイプの流量調節弁で
はPTFEやPFA等のフッ素樹脂の弁棒内に薬液が浸
透して中の磁石が腐食され、ために弁棒は長期の使用に
耐え得ないという問題がある。
【0012】磁気カップリング式以外の流量調節弁にお
いても、接液材料、薬液の汚染、動作時の発塵、長期耐
久性などの諸条件をすべて満足できる流量調節弁はいま
のところなく、フッ酸などにも長期使用できる流量調節
弁が望まれている。
【0013】
【発明の目的】本発明の目的とするところは、内部に磁
石を備えるが、この磁石は流量調節弁を通過する薬液に
よって腐食されることがなく、かつ薬液を汚染させるこ
ともない弁棒を備えていて、半導体集積回路、液晶表示
器などの電子応用機器用部品の製造設備に使用するため
の条件を満足できる流量調節弁及びその弁棒を提供でき
るようにしたことにある。
【0014】
【発明の構成】本発明に係る流量調節弁は、弁箱本体内
に流入路、流出路の流路が形成され、同流路に弁座が設
けられ、一端が弁座の弁孔に臨み、しかも他端部に磁石
を内蔵する弁棒を備え、弁棒の弁箱本体より突出する部
分が弁箱本体に設けた外端閉塞のリードパイプによって
囲まれ、弁棒は、その内蔵磁石がリードパイプ外に設け
モータの正逆駆動により正逆直線運動させられる駆動
体に設けた磁力発生体たる駆動磁石と磁気結合して正逆
直線運動させられて弁座の開度調整するマグネットカッ
プリング式流量調節弁において、弁箱本体、弁座、弁棒
およびリードパイプをフッ素樹脂製のものとし、かつ弁
棒を、耐薬性にして非磁性体の金属ケースでシールドさ
れた磁石を内蔵した構成のものとしてある。
【0015】また他の一例は、弁箱本体内に流入路、流
出路の流路が形成され、同流路に弁座が設けられ、一端
が弁座の弁孔に臨み、しかも他端部に磁石を内蔵する弁
棒を備え、弁棒の弁箱本体より突出する部分が弁箱本体
に設けた外端閉塞のリードパイプによって囲まれ、弁棒
は、その内蔵磁石がリードパイプ外に設けた磁力発生体
たるコイルの発生する磁力と磁気結合して保持されて
座の開度調整するマグネットカップリング式流量調節弁
において、弁箱本体、弁座、弁棒およびリードパイプを
フッ素樹脂製のものとし、かつ弁棒を、耐薬性にして非
磁性体の金属ケースでシールドされた磁石を内蔵した構
成のものとしてある。
【0016】さらに、本発明に係る弁棒は、フッ素樹脂
製であって、耐薬性にして非磁性体の金属ケースでシー
ルドされた磁石を内蔵してなる構成のものとしてある。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1〜図6に基いて
説明する。図1は本発明の縦型流量調節弁の第一実施例
で、符号Aは弁箱を示し、弁箱本体1と弁箱蓋2とより
なり、弁箱蓋は上板を有する筒状体で構成してある。
【0018】弁箱本体には流入路3aと流出路3bとが
弁座4を介して連通しており、符号5は弁座の弁孔を示
す。弁箱本体の上部には、弁棒における弁箱蓋内へ突出
する部分をカバーする外端たる上部が塞がれたリードパ
イプ6を設けてあり、このリードパイプは弁箱本体と弁
箱蓋内を画する隔壁体である。
【0019】リードパイプ6のまわりには、弁箱蓋の上
部に設けたモータ7の正逆回転により上下動される昇降
機構(直線運動機構)に取り付けられた磁力発生体たる
駆動磁石8を設けてある。
【0020】昇降ガイド機構は下部にリング状の前記駆
動磁石8を有する有頂筒状の直線運動駆動体たる昇降体
9と、同昇降体の頂部フランジ10にあけた縦のガイド
11を通る回り止め用の垂直ガイド棒12と、昇降体9
の頂板に設けたナット13へ螺入されたねじ軸14とか
らなり、ガイド棒12は弁箱蓋の頂板下面に上端が固定
され、ねじ軸14はモータ7により駆動されるようにな
っている。
【0021】15は弁棒で、上部に磁石16を内蔵して
あり、この磁石が昇降体の前記駆動磁石8と磁気結合し
て、下端が弁座4の孔5に臨むよう駆動磁石の磁力によ
り保持されている。
【0022】上記構成において、本発明は弁箱本体、弁
座、リードパイプ、弁棒は耐薬液性のPFAやPTFE
等のフッ素樹脂で構成し、また、弁棒内の磁石16を直
接弁棒内に設けるのではなく、磁石16を耐薬液性にし
て非磁性体の金属でシールドして弁棒内に設けたものと
してあり、符号17はそのシールドケースである。
【0023】この実施例ではモータ7を正逆回転させる
ことにより昇降体9が上下動させられる。すなわち、昇
降体9はフランジ10にあけたガイド11を通るガイド
棒12によりまわり止めされているので、モータ7の正
逆駆動によりねじ軸14が正逆回転すると昇降体9がナ
ット13により上下にねじ送りされ、昇降体の駆動磁石
18と磁気結合している弁棒内の追従磁石により弁棒1
5も上下動して弁孔の流体通過面積(開度)が調節され
る。
【0024】図2はモータ7を弁箱本体上に立設した支
柱19で支持するようにした縦型の第二実施例を示し、
符号20は支柱間に渡した取付板もしくはモータのフラ
ンジを示す。
【0025】図3は本発明の縦型の第三実施例を示し、
第一、第二実施例のものと弁棒の駆動手段を異にするだ
けである。この実施例のものではリードパイプ6のまわ
りに磁力発生体たるリング状コイル18を設けてあっ
て、このリング状コイルに流す電流の強弱を制御するこ
とにより弁孔5の流体通過面積を調節するものとしてあ
る。
【0026】リング状コイル18は電流を流すと弁棒内
の磁石を下方に押し下げる方向へ磁束を形成するものと
してあって、電流を大ならしめると弁棒15には下向
き、すなわち弁孔5を閉じる方向へ力が働く。一方、弁
孔5を下から上へ通過する流体の圧力により弁棒15に
は上向き、すなわち弁孔5を開く方向へも力が働く。
【0027】しかして、弁孔5を通過する流体の圧力に
よる弁棒を押し上げる力と、リング状コイル18による
弁棒を下げる力を、リング状コイル18に流す電流の強
弱を調節することによりバランスさせ、液体の流量を大
ならしめる場合にはリング状コイル18に流す電流を小
ならしめ、液体の流量を小ならしめる場合にはリング状
コイルに流す電流を大ならしめる。この第三実施例のも
のにおける弁棒も、磁石を耐薬液性にして非磁性体製金
属ケース17でシールドして弁棒内に設けたものとして
ある。
【0028】以上は縦型の流量調節弁を示すが、図4に
示す第四実施例のように横型のものもある。なお、第二
乃至第四実施例のものでは弁箱蓋2は必らずしも必要で
はない。
【0029】
【作用、効果】上記各実施例に示す流量調節弁において
は、PFA、PTFEなどのフッ素樹脂製弁棒に浸透す
る薬液の腐食成分と磁石との接触が金属製のシールドケ
ース17によって阻止されるため、磁石は長期使用にお
いても腐食されることはない。
【0030】一方、弁棒のフッ素樹脂を透過した薬液の
成分中に、金属製シールドケース17の外壁から金属中
に含まれる不純物が溶出するが、これらは分子が大きい
ために弁棒のフッ素樹脂を透過できず、したがって流路
を通る薬液には金属シールドケース17からの金属イオ
ンや不純物が溶出、混入することはなく、薬液は汚染さ
れない。
【0031】また、金属シールドケースは非磁性材料で
あるから、磁石が発生する磁力線に支障を与えることは
なく、磁気カップリング方式の流量調節弁の動作に何ら
悪影響を及ぼすことはない。
【0032】弁棒のフッ素樹脂を透過する薬液の成分に
耐え、かつ非磁性体である金属には薬液の種類、濃度、
使用温度などによって適するものを選択すればよいが、
最も腐食性が強く、フッ素樹脂を透過しやすいフッ酸に
も対抗できるものとしてニッケル・クロム・モリブデン
合金のハステロイCが好適である。ハステロイC以外
に、鉛、Kモネル、ハステロイBなども濃度、使用温度
によっては対抗でき、これらによってもコストが著しく
上昇することはない。
【0033】発明者らは弁棒がPFAで、金属シールド
ケース17がハステロイCからなる図6のような外径が
22mmの弁棒の試料を高濃度のフッ酸に長期間浸漬し
てハステロイCの容器の耐蝕実験をしたところ、ハステ
ロイCの容器は全く腐食されず、かつフッ酸中にハステ
ロイCの金属イオンが溶出しておらず、薬液が汚染され
てないことを確認した。
【0034】この実験結果から、本発明における前記サ
イズの弁棒においては、弁棒におけるシールドケース内
蔵部分の肉厚は2mm程度、金属シールドケースの肉厚
は1mm程度にでき、弁棒内に体積の大きい磁石を設け
ることができて、磁気結合力が大にして弁棒が的確に作
動される流量調節弁を提供できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る縦型流量調節弁の第一実施例を示
す縦断面図。
【図2】本発明に係る縦型流量調節弁の第二実施例を示
す縦断面図。
【図3】本発明に係る縦型流量調節弁の第三実施例を示
す縦断面図。
【図4】本発明に係る横型流量調節弁の第四実施例を示
す縦断面図。
【図5】本発明の流量調節弁に使用する弁棒の縦断面
図。
【図6】本発明の流量調節弁に使用する弁棒の試料を示
す一部縦断面図。
【符号の説明】
A・・・弁箱 1・・・弁箱本体 2・・・弁箱蓋 3a・・・流入路 3b・・・流出路 4・・・弁座 5・・・弁孔 6・・・リードパイプ 7・・・モータ 8・・・磁力発生体たる駆動磁石 9・・・直線運動機構たる昇降体 10・・・フランジ 11・・・ガイド孔 12・・・ガイド棒 13・・・ナット 14・・・ねじ軸 15・・・弁棒 16・・・磁石 17・・・シールドケース 18・・・磁力発生体たるコイル 19・・・支柱 20・・・取付板
フロントページの続き (72)発明者 杉 時夫 東京都港区芝公園1丁目7番24号 東京 計装株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−129485(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/04 F16K 31/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁箱本体内に流入路、流出路の流路が形成
    され、同流路に弁座が設けられ、一端が弁座の弁孔に臨
    み、しかも他端部に磁石を内蔵する弁棒を備え、弁棒の
    弁箱本体より突出する部分が弁箱本体に設けた外端閉塞
    のリードパイプによって囲まれ、弁棒は、その内蔵磁石
    がリードパイプ外に設けたモータの正逆駆動により正逆
    直線運動させられる駆動体に設けた磁力発生体たる駆動
    磁石と磁気結合して正逆直線運動させられて弁座の開度
    調整するマグネットカップリング式流量調節弁におい
    て、弁箱本体、弁座、弁棒およびリードパイプをフッ素
    樹脂製のものとし、かつ弁棒を、耐薬性にして非磁性体
    の金属ケースでシールドされた磁石を内蔵したもので構
    成してなる流量調節弁。
  2. 【請求項2】 弁箱本体内に流入路、流出路の流路が形成
    され、同流路に弁座が設けられ、一端が弁座の弁孔に臨
    み、しかも他端部に磁石を内蔵する弁棒を備え、弁棒の
    弁箱本体より突出する部分が弁箱本体に設けた外端閉塞
    のリードパイプによって囲まれ、弁棒は、その内蔵磁石
    がリードパイプの外側に設けた磁力発生体たるコイルの
    発生する磁力と磁気結合して保持されて弁座の開度調整
    するマグネットカップリング式流量調節弁において、弁
    箱本体、弁座、弁棒およびリードパイプをフッ素樹脂製
    のものとし、かつ弁棒を、耐薬性にして非磁性体の金属
    ケースでシールドされた磁石を内蔵したもので構成して
    なる流量調節弁。
  3. 【請求項3】 フッ素樹脂製であって、耐薬性にして非磁
    性体の金属ケースでシールドされた磁石を内蔵してなる
    弁棒。
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