JP3553526B2 - 可変流量バルブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量を調節するために用い、特に、半導体、液晶等の製造装置における排気系において、排気の流量を調節するために用いるのに適する可変流量バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、流体を一定流量に調節して流したり、閉じたりする配管系では、手動の流量調節弁とエアバルブを直列に配置し、エアバルブを開閉することにより一定流量の流体を流すようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例のように二つのバルブを組み合わせて使用すると、流路が長くなり、装置全体のコンパクト化に自ら制約を受け、また、組立て作業に手間と時間を要し、組立て作業能率に劣り、更にはコストアップとなる。
【0004】
本発明の目的は、前記のような従来例の問題を解決しようとするものであって、一つのバルブで流体の流量を調節して流すことができ、したがって、流路を短くすることができて装置全体のコンパクト化を図ることができ、組立て作業を簡単に、しかも、短時間で行うことができて組立て作業能率を向上させることができ、また、部品点数が少なくて構成を簡素化することができ、したがって、コストの低下を図ることができるようにした可変流量バルブを提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の可変流量バルブは、流路を有するバルブ本体と、前記流路を開閉する開閉素子と、この開閉素子をエアの供給、排出により作動させるエアシリンダと、ハンドルのねじ部とエアシリンダのハウジング本体に設けたねじ部を螺合回転によりストッパの位置を調節し、前記エアシリンダによる前記開閉素子の開閉リフトを調節して流体の流量を調節し得る調節手段を有するアクチュエータとを備えた可変流量バルブであって、前記ストッパが円筒状に形成されてハンドルの中心部に一体的に設けられ、ハンドルの中心部に設けられたエアの供給口が前記円筒状のストッパの内側に取付けられ、前記ハンドルに螺入自在に設けた止めねじを前記ハウジング本体の頂面に圧接させて非調節時のハンドルのねじ部とハウジング本体のねじ部とを固定状態に保持するようにしたものである。
【0006】
前記課題を解決するために本発明の他の可変流量バルブは、前記構成において、外部に加熱手段を備えたものである。
【0008】
また、前記調節手段が、前記ハンドル外周部と前記エアシリンダのハウジング本体の外周部とに開閉リフト調節用表示手段を備えることができる。
【0009】
前記のように構成された本発明によれば、調節手段におけるハンドルの回転操作によりストッパの位置を調節することにより、エアシリンダによる開閉素子の開閉リフトを調節して流体の流量を調節することができる。このように、一つのバルブで流体の流量を調節して流すことができる。また、調節手段の部品点数を少なくして構成を簡素化することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1ないし図6は本発明の第1の実施形態に係る可変流量バルブを示し、図1は外部加熱手段を除去した状態の縦断面図、図2、図3は外部加熱手段を除去した状態の平面図、正面図、図4、図5、図6は外部加熱手段を取付けた状態の正面図、側面図、底面図である。
【0011】
図1ないし図6に示す本実施形態の可変流量バルブは、ノーマルクローズタイプの適用例であって、バルブ本体1の一側に第1の流路2が形成され、バルブ本体1の他側に第2の流路3が形成され、第1の流路2は垂直方向に形成された弁座4の穴5と連続して形成され、第1の流路2と第2の流路3は、穴5および弁室6により連通されている。
【0012】
弁室6内には開閉素子である弁体7が設けられている。この弁体7は、本実施形態においては、弁棒8と一体的に設けられ、本体部9の前面側の外周縁部に保持部10が一体的に設けられ、本体部9の中央部のねじ穴11には前面側から皿状のねじ12が螺入され、保持部10とねじ12の頭部との間に奥側から前面開放側に至るに従い、次第に幅狭となる環状溝13が形成され、環状溝13にシールリング(Oリング)14がその外周頂部を突出させた状態で離脱防止されるように保持されている。そして、シールリング14が弁座4に当接されるようになっている。
【0013】
弁棒8および弁体7を作動させるアクチュエータ15にはエアシリンダ16が用いられる。このエアシリンダ16のハウジングの底部を兼用するボンネット17の先端側筒状部18の内周がバルブ本体1における筒状部19の外周に螺着されている。筒状部19の開放側内周の段部とボンネット17との間にはリング状のベローズ受け20の外周部がガスケット21を介して挟持され、弁棒8がベローズ受け20の中央部の穴に挿通されている。弁体7の本体部9とベローズ受け20には弁棒8の外周部に設けられたベローズ22の両端部が固定され、ベローズ22は弁棒8および弁体7の移動に伴って伸縮されるようになっている。
【0014】
ボンネット17の基部側外周部にはエアシリンダ16における頂部を有するハウジング本体23の先端部内周が螺着されるとともに、ボンネット17の外周の環状溝に収められたシールリング(Oリング)24がハウジング本体23の先端部内周面に圧接されて両者間がシールされている。ハウジング本体23の内側にはピストン25およびこのピストン25と一体の軸部26、27が軸心方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピストン25および軸部26の外周の環状溝に収められたシールリング(Oリング)28および29がハウジング本体23およびボンネット17の内周面に圧接されて両者間がシールされている。軸部26の中心部にはねじ穴30が形成され、ねじ穴30に弁棒8の基部側のねじ部が螺着されている。
【0015】
ピストン25とハウジング本体23の頂部内面との間には軸部27の外周部において圧縮ばね31が介在され、この圧縮ばね31の弾性によりピストン25および軸部26、27が先方へ付勢されている。これに伴って、弁棒8および弁体7が前進(下降)され、弁体7のシールリング14が弁座4に圧接されて穴5が閉じられ、流路2、3間が閉じられている。軸部27にはその基端部から軸心方向に沿ってエア供給穴32が形成され、ピストン25にはピストン25とボンネット17との間の室33とエア供給穴32とを連通するエア供給穴34が形成されている。ハウジング本体23にはその頂部とピストン25のとの間の室35を大気に開放するエア抜き穴36が形成されている。
【0016】
そして、エア供給穴32、34を介して圧縮エアが室33に供給されることにより、ピストン25および軸部26、27が圧縮ばね31の弾性に抗して後退される。これに伴って、弁棒8および弁体7がベローズ22を縮めて後退(上昇)され、弁体7のシールリング14が弁座4から離隔されて穴5が開放され、流路2、3が連通される(開かれる)ようになっている。これとは逆に、室33内のエアがエア供給穴34、32を介して排出されることにより、前記のようにピストン25、軸部26、27、弁棒8および弁体7が圧縮ばね31の反撥力により前進(下降)され、弁体7のシールリング14が弁座4に圧接されて穴5が閉じられ、流路2、3間が閉じられるようになっている。
【0017】
ハウジング本体23の頂部側外周面にはねじ部37が形成され、このねじ部37にキャップ状のハンドル38の先端内周面に形成されたねじ部39が螺合され、ハンドル38が回転されることによりハウジング本体23に対してねじ部39、37を介して進退されるようになっている。ハウジング本体23の頂部の中心部に形成された穴40に筒状のストッパ42が回転可能に、かつ摺動可能に挿通され、ハンドル38の中心部に形成された穴41には筒状のストッパ42の基部が嵌合されている。ハンドル38にはその半径方向において穴41と外方とに開放されるねじ穴43が1箇所、若しくは複数箇所に形成され、ねじ穴43に止めねじ44が螺入され、その先端部がストッパ42の基部外周に形成された凹入部45に係合され、ストッパ42がハンドル38と一体化されている。ストッパ42の先端部は軸部27の小径部外周に回転可能に、かつ摺動可能に嵌合され、軸部27の外周の環状溝に収められたシールリング(Oリング)46がストッパ42の内周面に圧接され、両者間がシールされている。
【0018】
ピストン25における軸部27の外周部にはスラストワッシャ47が設けられ、このスラストワッシャ47がストッパ42の先端面と対向されている。そして、前記のようにピストン25、軸部26、27、弁棒8および弁体7が後退し、穴5を開放して流路2、3を連通させる際、スラストワッシャ47がストッパ42に当接して後退規制される。したがって、スラストワッシャ47とストッパ42との間隔Aが弁体7の開閉リフトとなる。ハンドル38の外周部には軸心と平行方向にねじ穴48が貫通するように形成され、ねじ穴48に止めねじ49が螺入されている。そして、止めねじ49がハウジング本体23の頂面に圧接されることにより、ハウジング本体23のねじ部37とハンドル38のねじ部39とを圧接させて両者を固定状態に保持することができる。
【0019】
ストッパ42の基部内周にはねじ部50が形成され、このねじ部50にエア供給口となる継手51が接続され、継手51にはエア供給パイプ(図示省略)の一端が接続され、エア供給パイプの他端は圧縮エア供給源と大気とに切換えられるようになっている。ハンドル38の外周面とハウジング本体23の外周面とに弁体リフトを調節するための表示手段が設けられている。その一例として、ハンドル38の外周面に基準表示52が設けられ、ハウジング本体23の頂部側外周面に目盛表示53が設けられている。そして、基準表示52がいずれの目盛表示53に対応するかによって間隔Aの調節量を知ることができる。
【0020】
バルブ本体1とアクチュエータ15の外部には加熱手段、例えば、ジャケットヒータ54が設けられ、ジャケットヒータ54はコード55およびコネクタ56により電源(図示省略)に接続されるようになっている。
【0021】
以上の構成において、以下、その動作について説明する。
今、図1に示すように、弁体7のシールリング14が弁座4に圧接され、流路2、3間が遮断されているとする。この状態で圧縮エア供給源から圧縮エアをエア供給パイプ、継手51、ストッパ42、エア供給穴32、34を介してエアシリンダ16の室33に供給する。これに伴って、ピストン25、軸部26、27、弁棒8および弁体7を圧縮ばね31の弾性に抗して後退(上昇)させ、弁体7のシールリング14を弁座4から離隔させることにより、穴5を開放し、流路2、3を穴5を介して連通させることができる。したがって、流路2、穴5、流路3により流体、例えば、排ガスを流すことができる。このとき、ピストン25側のスラストワッシャ47がストッパ42の先端面に当接することにより、ピストン25、軸部26、27、弁棒8および弁体7の後退が規制され、これに伴って、流路2、穴5、流路3を流れる排ガスの量が決められる。
【0022】
前記とは逆に、エア供給パイプを大気に開放することにより、エアシリンダ16の室33内のエアをエア供給穴34、32、ストッパ42、継手51、エア供給パイプを介して大気中へ放出することができるので、圧縮ばね31の反撥力によりピストン25、軸部26、27、弁棒8および弁体7を前進(下降)させて弁体7のシールリング14を弁座4に圧接させ、穴5、すなわち、流路2、3を遮断して排ガスの流れを遮断することができる。
【0023】
また、ジャケットヒータ54により弁本体1、アクチュエータ15を加熱することにより、排ガス中に含まれる副生成物が弁体7、ベローズ22等に付着するのを防止することができる。したがって、弁体7、ベローズ22等を円滑に作動させることができ、しかも、メンテナンス費を低減させることができる。
【0024】
そして、止ねじ49を緩めてハンドル38をハウジング本体23に対する固定状態から解放し、ハンドル38およびストッパ42を一体的に回転させ、ねじ部39、37を介してハンドル38およびストッパ42を回転させながら前進させ、若しくは後退させ、ストッパ42の位置、すなわち、ストッパ42の先端面とスラストワッシャ47との間隔Aを所望量に調節する。これにより、弁体7のリフト量を調節して流路2、穴5、流路3を流れる排ガスの量を調節することができる。このとき、基準表示52と目盛表示53とにより簡単に調節することができる。調節後、止めねじ49を締めてその先端をハウジング本体23の頂面に押圧することにより、ハンドル8をハウジング本体23に対して固定状態に保持することができ、前記と同様にして弁体7の開閉動作を行うことができる。
【0025】
本実施形態によれば、ハンドル38の中心部にストッパ42およびエア供給口である継手51を配置しているので、前記のように外部から加熱するジャケットヒータ54をアクチュエータ15部まで加熱するように設けても、リフト調節作業に支障を来たすことがなく、ジャケットヒータ54を容易に取付けることができ、ジャケットヒータ54を設けない場合においても、エア供給パイプをエアシリンダの側方から導く場合のように周側に突出する部分がないので、調節作業を容易に行うことができる。また、ハンドル38とストッパ42を用いるので、部品点数が少なく、構成の簡素化を図ることができる。更に、大きいハンドル38と基準表示52、目盛表示53等からなる表示手段によりリフト調節を容易に行うことができる。
【0026】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図7は本発明の第2の実施形態に係る可変流量バルブを示し、外部加熱手段を除去した状態の縦断面図である。
【0027】
図7に示す本実施形態の可変流量バルブは、ノーマルオープンタイプの適用例であって、基本的な構成については上記第1の実施形態に係るノーマルクローズタイプの可変流量バルブと同様であるので、以下、主として構成を異にする部分について説明し、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【0028】
本実施形態においては、エアシリンダ16の室33においてピストン25とボンネット17との間に圧縮ばね57が介在され、この圧縮ばね57の弾性によりピストン25、軸部26、弁棒8および弁体7が後方(上方)へ付勢され、弁体7のシールリング14が弁座4から離隔されて穴5が開放され、穴5を介して流路2、3が連通され、排ガスが流れるようになっている。一方、ストッパ42の内側から室35側へ圧縮エアを供給し得るように、上記第1の実施形態におけるストッパ42と軸部27との嵌合関係は廃止され、ストッパ42の先端部に軸心と直角方向でストッパ42内と室35とを連通するエア供給穴58が形成され、ストッパ42の中間部外周面の環状溝にシールリング(Oリング)59が収められ、このシールリング59がハウジング本体23の穴40の周面に圧接され、両者間がシール状態で回転可能に、かつ摺動可能に保持されている。また、ハウジング本体23の中間部に室33を大気に開放するためのエア抜き穴60が形成されている。
【0029】
そして、圧縮エア供給源から圧縮エアがエア供給パイプ、継手51(図4、図5参照)、ストッパ42、エア供給穴58を介して室35に供給されることにより、ピストン25、軸部26、弁棒8および弁体7が圧縮ばね57の弾性に抗して前進(下降)され、弁体7のシールリング14が弁座4に圧接され、穴5、すなわち、流路2、3が遮断されるようになっている。
【0030】
ピストン25には突部61の外周部においてスラストワッシャ62が設けられ、前記のように圧縮ばね57の弾性により弁体7が後退され、流路2、3が開放された状態で、スラストワッシャ62がストッパ42の先端面に当接され、圧縮ばね57の弾性により弁体7が前進され、流路2、3が遮断された状態でスラストワッシャ62がストッパ42の先端面から離隔され、その間隔により弁体リフト、すなわち、流体の流量が規定されるようになっている。そして、弁体リフト、すなわち、流体の流量は、前記第1の実施形態と同様に、ハンドル38およびストッパ42を一体的に回転させて前進させ、若しくは後退させてストッパ42の位置を調節することにより調節することができる。
【0031】
なお、前記各実施形態においては、ベローズバルブに適用した例について説明したが、ダイヤフラムを開閉素子として用いるダイヤフラムバルブに適用することができる。また、ストッパ42、エア供給口を任意の箇所に設けることもできる。更に、外部加熱手段は設けなくてもよい。このほか、本発明は、その基本的技術思想を逸脱しない範囲で種々設計変更することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、調節手段におけるハンドルの回転操作によりストッパの位置を調節することにより、エアシリンダによる開閉素子の開閉リフトを調節して流体の流量を調節することができる。このように、一つのバルブで流体の流量を調節して流すことができ、したがって、流路を短くすることができて装置全体のコンパクト化を図ることができ、組立て作業を簡単に、しかも、短時間で行うことができて組立て作業能率を向上させることができる。また、調節手段の部品点数を少なくして構成を簡素化することができ、したがって、コストの低下を図ることができる。
また、ハンドルの回転操作による調節後に、ハウジングのねじ部とハンドルのねじ部とを固定状態に保持できるので、正確に流量を設定できるばかりでなく、流体の流量を高精度に調節することができ、特に半導体、液晶等の製造装置における排気等に用いる可変流量バルブに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る可変流量バルブを示し、外部加熱手段を除去した状態の縦断面図である。
【図2】同可変流量バルブを示し、外部加熱手段を除去した状態の平面図である。
【図3】同可変流量バルブを示し、外部加熱手段を除去した状態の正面図である。
【図4】同可変流量バルブを示し、外部加熱手段を取付けた状態の正面図である。
【図5】同可変流量バルブを示し、外部加熱手段を取付けた状態の側面図である。
【図6】同可変流量バルブを示し、外部加熱手段を取付けた状態の底面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る可変流量バルブを示し、外部加熱手段を除去した状態の縦断面図である。
【符号の説明】
1 バルブ本体
2 流路
3 流路
4 弁座
7 弁体(開閉素子)
8 弁棒
15 アクチュエータ
16 エアシリンダ
25 ピストン
31 圧縮ばね
38 ハンドル
42 ストッパ
51 継手(エア供給口)
54 外部加熱手段
57 圧縮ばね
Claims (3)
- 流路を有するバルブ本体と、前記流路を開閉する開閉素子と、この開閉素子をエアの供給、排出により作動させるエアシリンダと、ハンドルのねじ部とエアシリンダのハウジング本体に設けたねじ部を螺合回転によりストッパの位置を調節し、前記エアシリンダによる前記開閉素子の開閉リフトを調節して流体の流量を調節し得る調節手段を有するアクチュエータとを備えた可変流量バルブであって、前記ストッパが円筒状に形成されてハンドルの中心部に一体的に設けられ、ハンドルの中心部に設けられたエアの供給口が前記円筒状のストッパの内側に取付けられ、前記ハンドルに螺入自在に設けた止めねじを前記ハウジング本体の頂面に圧接させて非調節時のハンドルのねじ部とハウジング本体のねじ部とを固定状態に保持するようにしたことを特徴とする可変流量バルブ。
- 外部に加熱手段を備えた請求項1記載の可変流量バルブ。
- 調節手段が、ハンドル外周部とエアシリンダのハウジング本体の外周部とに開閉リフト調節用表示手段を備えた請求項1又は2のいずれかに記載の可変流量バルブ。
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