JP4667964B2 - Flow control valve - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装置等の腐食性雰囲気で使用され、差動ネジを利用して弁開度を調整する流量調整弁に関する。 The present invention relates to a flow rate adjusting valve that is used in a corrosive atmosphere such as a semiconductor manufacturing apparatus and adjusts a valve opening degree using a differential screw.
例えば、半導体製造工程のエッチング装置では、チャンバにウエハを1枚設置して回転させ、そのウエハに一定の流量で薬液を供給し、ウエハ表面の膜を一定量、均一にエッチングする処理が行われる。薬液の流量は、薄膜の品質に影響を与えるため、正確に制御する必要がある。薬液の流量を調整するものとして、例えば図9及び図10に示すように、差動ネジにより弁開度を調整する流量調整弁100,200が知られている。図9は、第1従来例の流量調整弁100の断面図を示し、図10は、第2従来例の流量調整弁200の断面図を示す。
For example, in an etching apparatus in a semiconductor manufacturing process, a wafer is placed in a chamber and rotated, a chemical solution is supplied to the wafer at a constant flow rate, and a film on the wafer surface is uniformly etched by a certain amount. . Since the flow rate of the chemical solution affects the quality of the thin film, it must be accurately controlled. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, for example, flow
図9に示す流量調整弁100は、スライドステム103がスプリング105の弾圧力に抗してダイアフラム弁体101を下方へ押し下げ、弁座104に当接させる。スライドステム103は、ベース管109に摺動可能に保持され、上方からスピンドル106を螺合される。スピンドル106の上端部には、アウタースリーブ107が固設され、アウタースリーブ107の外周面とベース管109の内周面が螺合する。アウタースリーブ107には、ハンドル110が固定される。このような流量調整弁100では、差動ネジは、スライドステム103とスピンドル106との間に設けられる内ネジ121と、アウタースリーブ107とベース配管109との間に設けられる外ネジ122とから構成される。
In the flow
流量調整弁100は、ハンドル110を回転させ、外ネジ122のネジ送りによりアウタースリーブ107を昇降させると、スピンドル106がアウタースリーブ107と一体的に回転しながら昇降し、内ネジ121のネジ送りによりスライドステム103を昇降させる。このとき、スライドステム103の昇降量は、内ネジ121のピッチと外ネジ122のピッチの差距離となる。ダイアフラム弁体101は、スライドステム103の昇降量に応じて位置調整され、弁開度が調整される(例えば、特許文献1参照)。
When the
図10に示す流量調整弁200は、流路ブロック213、シリンダ201、案内管206をネジで連結し、外観が構成される。シリンダ201には、ピストン202が摺動自在に装填され、ピストン202の下端にダイアフラム弁体203が連結される。案内管206とピストン202との間には、スプリング204が縮設され、ピストン202を介してダイアフラム弁体203を弁座205方向へ常時押圧する。案内管206には、弁開度調整ロッド207とストローク調整ロッド208が摺動可能に装填され、ピストン202の上端面に突き当たる弁開度調整ロッド207の上端部がストローク調整ロッド208に下方から螺入されている。ストローク調整ロッド208は、上端部が案内管206から外部へ突きだし、その突き出した部分にハンドル209が固設される。ハンドル209は、袋状をなし、内周面が案内管206の外周面に螺合される。このような流量調整弁200では、差動ネジが、弁開度調整ロッド207の上端部とストローク調整ロッド208との間に設けた内ネジ211と、ハンドル209と案内管206との間に設けられた外ネジ212とを同心円状に配置して構成され、全高を低くすることに配慮されている。
The flow
流量調整弁200は、ハンドル209を所定方向K1へ回転させると、内ネジ211と外ネジ212のネジ送りにより、弁開度調整ロッド207が上昇し、ダイアフラム弁体203が受圧面に作用する流体圧によりピストン202を弁開度調整ロッド207に突き当てるまで上昇する。一方、ハンドル209を所定方向と反対方向K2へ回転させると、内ネジ211と外ネジ212のネジ送りにより、弁開度調整ロッド207が下降し、ダイアフラム弁体203が弁座205に近づく方向へ下降する(例えば、特許文献2参照)。
When the
しかしながら、図9及び図10に示す流量調整弁100,200は、腐食性の高い雰囲気で使用することができなかった。流量調整弁100,200は、内ネジ121,211と外ネジ122,212に細目ネジを適用することにより内ネジ121,211と外ネジ122,212のピッチ差を小さくし、弁開度を微小調整する。差動ネジの内ネジ121,211と外ネジ122,212には、流体圧や摩擦抵抗等に耐えうる強度が求められ、従来の流量調整弁100,200は、内ネジ121,211と外ネジ122,212を剛性のある金属で形成していた。一方、流量調整弁100,200は、腐食性の高い薬液を制御する場合、腐食性雰囲気にさらされる。そのため、流量調整弁100,200は、腐食性の高い雰囲気で使用されると、内ネジ121,211や外ネジ122,212が腐食して細くなり、差動ネジの回転量に基づいて弁開度を正確に調整できないことがあった。この点、流量調整弁100,200の差動ネジを金属に換えて樹脂で構成することとも考えられる。ところが、流量調整弁100,200は、外ネジ122の外側を支えるベース管109や内ネジ121の外側を支えるスライドステム103、外ネジ211の外側を支える案内管206や外ネジ212の外側を支えるストローク調整ロッド208の肉厚が薄いため、単に差動ネジの材質を金属から樹脂に変更するだけでは、流体圧や摩擦抵抗等に耐えうる強度を確保できなかった。
However, the
そのため、図9に示す流量調整弁100や図10に示す流量調整弁200の差動ネジを樹脂にする場合には、内ネジ121の外側を支えるスライドステム103(図9参照)、内ネジ211の外側を支えるストローク調整ロッド208(図10参照)や、外ネジ122の外側を支えるベース管109(図9参照)、外ネジ212の外側を支えるハンドル209(図10参照)の肉厚を径方向に厚くして強度アップをしなければならず、サイズが径方向に大きくなる問題があった。
これに加え、図9に示す流量調整弁100や図10に示す流量調整弁200は、内ネジ121,211と外ネジ122,212を同心円状に配置するため、差動ネジ機構を構成する部品が多くなり、高価であった。
Therefore, when the differential screw of the flow
In addition to this, the flow
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、腐食性雰囲気の中で使用されても流量調整を正確にすることができる小型で安価な流量調整弁を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a small and inexpensive flow rate adjustment valve capable of accurately adjusting the flow rate even when used in a corrosive atmosphere. With the goal.
本発明に係る流量調整弁は、次のような構成を有している。
(1)弁座に当接又は離間するダイアフラム弁体の位置を差動ネジを用いて調整する流量調整弁において、弁座を設けられた樹脂製の流路ブロックに、樹脂製の保持部材と樹脂製のカバーを積層して連結することにより、外観を構成され、保持部材とカバーとの間に形成される収納室に軸方向に移動可能に収納され、ダイアフラム弁体に連結される樹脂製の可動部材と、前記カバーの上端には肉厚のボス部が形成され、該ボス部から軸方向へ移動可能に挿入され、一端が前記収納室内に位置して前記可動部材に連結し、他端が外部に突き出す棒状に成形した樹脂製のストローク調整部材と、を有し、前記差動ネジが、前記可動部材と前記ストローク調整部材との連結部分に樹脂で設けられた第1連結ネジと、前記ストローク調整部材と前記カバーの前記ボス部との摺接面に樹脂で設けられた第2連結ネジとからなること、前記可動部材と前記収納室の内壁との間に、前記可動部材の軸を出す第1軸出し部材を前記可動部材の上端外周面に形成された環状溝に配設したこと、前記可動部材の凸部と前記保持部材の貫通孔の内壁との間に、前記可動部材の軸を出す第2軸出し部材を前記凸部の下端外周面に形成された環状溝に配設したこと、少なくとも、前記第1軸出し部材が、前記可動部材を軸方向に押圧してがたつきを防止することを特徴とする。
(2)(1)に記載する流量調整弁において、前記収納室が前記可動部材を挟んで弁と反対側の一次室と弁側の二次室とに区画され、前記二次室に圧縮流体が充填されることを特徴とする。
The flow regulating valve according to the present invention has the following configuration.
(1) In a flow rate adjusting valve that adjusts the position of a diaphragm valve element that contacts or separates from a valve seat using a differential screw, a resin-made holding member and a resin-made flow channel block provided with the valve seat A resin cover is formed by stacking and connecting resin covers, and the exterior is configured and stored in the storage chamber formed between the holding member and the cover so as to be movable in the axial direction and connected to the diaphragm valve body. A thick boss portion is formed at the upper end of the movable member and the cover , and is inserted from the boss portion so as to be movable in the axial direction . One end is located in the storage chamber and is connected to the movable member. A resin-made stroke adjusting member formed in a rod shape whose end protrudes to the outside, and the differential screw is a first connecting screw provided with resin at a connecting portion between the movable member and the stroke adjusting member. , The stroke adjusting member and the cap And a second coupling screw provided with a resin on the surface of sliding contact between the boss portion of the over, between the inner wall of the storage chamber and the movable member, put the first axis issuing an axis of said movable member The member is disposed in an annular groove formed on the outer peripheral surface of the upper end of the movable member, and a second axis is formed between the convex portion of the movable member and the inner wall of the through hole of the holding member. The pivoting member is disposed in an annular groove formed on the outer peripheral surface of the lower end of the convex portion, and at least the first pivoting member presses the movable member in the axial direction to prevent rattling. It is characterized by.
(2) In the flow regulating valve described in (1), the storage chamber is partitioned into a primary chamber opposite to the valve and a secondary chamber on the valve side across the movable member, and a compressed fluid is contained in the secondary chamber. Is filled .
本発明の流量調整弁は、樹脂製の保持部材と樹脂製のカバーとの間に収納室が形成され、その収納室に樹脂製の可動部材が軸方向に移動可能に収納されており、棒状に成形した樹脂製のストローク調整部材がカバーの上端には肉厚のボス部が形成され、該ボス部から軸方向へ移動可能に挿入されて一端を可動部材に連結され、ストローク調整部材の推力を可動部材を介してダイアフラム弁体に伝達し、弁開度を調整する。可動部材とストローク調整部材との連結部分には第1連結ネジが樹脂で設けられ、ストローク調整部材とカバーの前記ボス部との摺接面には第2連結ネジが樹脂で設けられており、第1連結ネジと第2連結ネジが軸方向に直列に配置されて差動ネジを構成する。本発明の流量調整弁は、差動ネジ機構が樹脂製の保持部材、カバー、可動部材、ストローク調整部材の4部品で構成されるため、腐食性雰囲気で使用されても、差動ネジが細ることがなく、ストローク調整部材の回転量に基づいてダイアフラム弁体の位置を調整し、流量を正確に調整することができる。また、本発明の流量調整弁は、第1連結ネジの外側を可動部材で支え、第2連結ネジの外側をカバーのボス部で支えるので、樹脂製差動ネジの強度を確保するために、可動部材やカバーの肉厚を径方向に大きくする必要がなく、小型である。さらに、本発明の流量調整弁は、第1連結ネジと第2連結ネジを直列に配置するので、第1,第2連結ネジを同心円状に配置する場合より部品点数が少なくて済み、安価である。
また、本発明の流量調整弁は、第1軸出し部材が可動部材の上端外周面に形成された環状溝に配設されて該可動部材を軸方向に押圧してがたつきを防止することより、可動部材を一定の軌跡を辿って軸方向へ移動させるので、第1連結ネジと第2連結ネジが正しく螺合して推力を伝達し合い、弁開度を正確に調整できる。
また、本発明の流量調整弁は、第2軸出し部材が第1軸出し部材と別位置で可動部材を軸方向に押圧してがたつきを防止することにより、可動部材をより一層確実に一定の軌跡を辿って軸方向へ移動させるので、第1連結ネジと第2連結ネジが正しく螺合して推力を伝達し合い、弁開度をより一層正確に調整できる。
また、本発明の流量調整弁は、二次室に圧縮流体を充填することにより、二次室の圧力を可動部材に対してダイアフラム弁体に作用する流体圧と同じ方向に作用させ、第1連結ネジと第2連結ネジのバッククラッシュを防止する。そのため、本発明の流量調整弁は、可動部材を軸方向へ移動させて弁開度を調整するときに、第1連結ネジと第2連結ネジとががたつかず、流量を正確に調整できる。また、バッククラッシュを防止するための金属製のバネが不要となり、腐食性雰囲気で使用する場合に、より高い信頼性を確保できる。
Flow control valve of the present invention is accommodated chamber formed between the resin holding member and the resin cover, a resin of the movable member is movably accommodated in the axial direction to the housing chamber, the rod-shaped Thick boss part is formed at the upper end of the cover , and the resin stroke adjustment member molded in the shape is inserted in the axial direction so that it can move in the axial direction, one end is connected to the movable member, and the thrust of the stroke adjustment member Is transmitted to the diaphragm valve body through the movable member to adjust the valve opening. A first connecting screw is provided with a resin at a connecting portion between the movable member and the stroke adjusting member, and a second connecting screw is provided with a resin on a sliding contact surface between the stroke adjusting member and the boss portion of the cover, The first connecting screw and the second connecting screw are arranged in series in the axial direction to constitute a differential screw. In the flow rate adjusting valve of the present invention, the differential screw mechanism is composed of four parts including a resin holding member, a cover, a movable member, and a stroke adjusting member, so that the differential screw is thin even when used in a corrosive atmosphere. The position of the diaphragm valve body can be adjusted based on the rotation amount of the stroke adjusting member, and the flow rate can be adjusted accurately. In addition, since the flow regulating valve of the present invention supports the outside of the first connecting screw with a movable member and supports the outside of the second connecting screw with the boss portion of the cover , in order to ensure the strength of the resin differential screw, It is not necessary to increase the thickness of the movable member or the cover in the radial direction, and it is small. Furthermore, since the flow regulating valve of the present invention has the first connecting screw and the second connecting screw arranged in series, the number of parts is less than that in the case where the first and second connecting screws are arranged concentrically and is inexpensive. is there.
The flow rate control valve of the present invention, that the first shaft centering member prevents disposed in an annular groove formed on the upper end outer peripheral surface of the movable member backlash by pressing the movable member in the axial direction Accordingly, since the movable member is moved in the axial direction following a certain locus, the first connecting screw and the second connecting screw are correctly screwed together to transmit thrust, and the valve opening can be adjusted accurately.
In addition, the flow regulating valve of the present invention further ensures the movable member by preventing rattling by pressing the movable member in the axial direction at a position different from the first pivoting member. Since the first connection screw and the second connection screw are properly screwed together to transmit a thrust, the valve opening can be adjusted more accurately.
Further, the flow regulating valve of the present invention causes the pressure in the secondary chamber to act on the movable member in the same direction as the fluid pressure acting on the diaphragm valve body by filling the secondary chamber with the compressed fluid. Backlash of the connecting screw and the second connecting screw is prevented. Therefore, flow control valve of the present invention, the movable member when moved in the axial direction to adjust the valve opening, not rattle a first connection screw and a second coupling screw can be accurately adjust the flow rate. In addition, a metal spring for preventing back-crash is not required, and higher reliability can be secured when used in a corrosive atmosphere.
次に、本発明に係る流量調整弁の実施形態について図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of a flow control valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。図1は、流量調整弁1Aの断面図である。図2は、図1に示す流量調整弁1Aの流量調整用ロッドを上限位置まで移動させた状態を示す図である。図3は、図1のA−A断面図である。図4は、図1に示す流量調整弁の右側面図であって、ネジの締結部分を断面で示している。
本実施形態の流量調整弁1Aは、従来技術と同様、半導体製造工程で使用されるエッチング装置に組み込まれ、ウエハに滴下する薬液の流量を制御する。流量調整弁1Aは、腐食性雰囲気の中で使用可能なように主たる構成部品が樹脂で形成されている。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the
The flow
図4に示すように、流量制御弁1Aは、流路ブロック2、シリンダ(保持部材)3、カバー4を積層し、上方から4本のボルトVを貫き通し、取付板19にインサート成形されたナットNに先端部を締結することにより一体化され、外観を構成される。カバー4は、ボルトVを挿通される開口部がキャップCで塞がれ、ボルトVを腐食性雰囲気から遮断している。
As shown in FIG. 4, the flow
図1及び図2に示すように、流路ブロック2は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPFA(四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)など耐熱性・耐腐食性に優れた樹脂をブロック状に成形したものである。流路ブロック2は、第1ポート5と第2ポート6が穿設され、第1ポート5と第2ポート6の間に形成された弁座7を介して連通する。シリンダ3は、PP(ポリプロピレン)など耐腐食性が高く、成形が比較的容易な樹脂を円柱状のブロック形状に成形したものであり、外周面に径方向に延設されたフランジを備える。カバー4は、PPなど耐腐食性が高く、成形が比較的容易な樹脂を袋状に成形したものであり、カバー4の下端面と流路ブロック2の上端面との間でシリンダ3のフランジを挟み込むように、シリンダ3に被せられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the flow path block 2 is made of a resin having excellent heat resistance and corrosion resistance, such as PTFE (polytetrafluoroethylene) and PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer). It is molded into a block shape. The flow path block 2 is provided with a
流路ブロック2とシリンダ3との間には、樹脂製のダイアフラム弁体8が狭持されている。ダイアフラム弁体8は、PTFEなど耐熱性・耐腐食性に優れた樹脂を略円形に成形したものであり、中央部に円錐状の弁体部9が設けられている。ダイアフラム弁体8は、弁体部9の先端を弁座7に挿入し、弁体部9の外周面と弁座7の内周面の間に形成される断面積を変化させて、流量調整を行う。
A resin-made
シリンダ3とカバー4との間には、収納室10が形成され、可動部材11が収納されている。可動部材11は、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)やPCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)など比較的硬度、耐熱性、耐薬品性の高い樹脂を略円柱形状に成形したものである。可動部材11は、図中下端部に凸部12が円柱状に設けられ、その凸部12をシリンダ3に形成された貫通孔3aに摺動可能に貫き通してダイアフラム弁体8に連結する。可動部材11は、図中上端面から有底孔が穿設され、その内周面に第1雌ネジ11aが一体的に樹脂で形成される。図3に示すように、シリンダ3には、ガイド溝3bが上端面から軸方向に切り欠いて形成され、可動部材11は、外周面を2カ所面取りされてガイド面11bを形成され、ガイド面11bがガイド溝3bに支持されて廻り止めされる。
A
カバー4には、ボス部4aが形成され、ストローク調整ロッド(ストローク調整部材)13がボス部4aから上下方向へ移動可能に挿入され、収納室10内に位置する下端部が可動部材11に連結する。ストローク調整ロッド13は、PVDFやPCTFEなど比較的硬度、耐熱性、耐薬品性の高い樹脂を棒状に成形したものである。ストローク調整ロッド13は、下端外周に第1雄ネジ13aが一体的に樹脂で形成され、その第1雄ネジ13aを可動部材11の第1雌ネジ11aに螺合させて第1連結ネジ14を構成する。ストローク調整ロッド13は、第1連結ネジ14を構成する第1雄ネジ13aの上方に第2雄ネジ13bが一体的に樹脂で形成される。カバー4は、ストローク調整ロッド13を貫き通される貫通孔の内周に第2雌ネジ4bが一体的に樹脂で形成され、ストローク調整ロッド13の第2雄ネジ13bをカバー4の第2雌ネジ4bに螺合させて第2連結ネジ15を構成する。第1連結ネジ14と第2連結ネジ15は、同一方向にネジが設けられ、第2連結ネジ15のピッチが第1連結ネジ14のピッチより大きく設定され、第1連結ネジ14と第2連結ネジ15のピッチ差により可動部材11、ひいては、ダイアフラム弁体8の位置を微調整する。つまり、流量調整弁1Aは、樹脂製の第1連結ネジ14と第2連結ネジ15により差動ネジが構成され、この差動ネジには金属を一切使用しない。
The
差動ネジを樹脂で構成した場合、流体圧や摩擦抵抗等に対する強度が問題となる。本実施形態の流量調整弁1Aは、可動部材11及びストローク調整ロッド13をPVDFやPCTFEなど比較的硬度の高い材質で構成し、第1雌ネジ11a、第1雄ネジ13a、第2雄ネジ13bの強度を確保する。そして、第1雌ネジ11aを構成する可動部材11がブロック状をなし肉厚であるため、第1連結ネジ14の外側に位置する第1雌ネジ11aを支える強度が確保される。一方、カバー4は、PVDFやPCTFEより硬度の低い樹脂(PP等)を材質とするが、第2雌ネジ4bをボス部4a内に設けて第2連結ネジ15の周りを肉厚にしているため、第2連結ネジ15の外側に位置する第2雌ネジ4bを支える強度が確保される。
When the differential screw is made of resin, the strength against fluid pressure, frictional resistance, etc. becomes a problem. In the flow
なお、ストローク調整ロッド13の上端部には、ノブ16が設けられ、ストローク調整ロッド13を手動で回転しやすくしている。
Note that a
ところで、流量調整弁1Aは、ストローク調整ロッド13とカバー4の摺接面、ストローク調整ロッド13と可動部材11の摺接面、及び、可動部材11の凸部12とシリンダ3の貫通孔3aとの摺接面により、可動部材11を位置決めし、軸出しを行う。しかし、ストローク調整ロッド13、カバー4、可動部材11、シリンダ3は、樹脂で形成されているため、精度良く加工・成形することが困難であり、組み立てた際の部品間の隙間(ガタ)が大きくなりやすい。また、ストローク調整ロッド13が図2に示すように、上限位置まで移動すると、可動部材11とストローク調整ロッド13との摺接面積が小さくなり、可動部材11やストローク調整ロッド13ががたついて傾きやすくなる。可動部材11やストローク調整ロッド13が傾くと、可動部材11の軌道が安定せず、弁開度を正確に調整できない恐れがある。
By the way, the flow
そのため、可動部材11は、上端部外周面に形成された環状溝に、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどゴム製のOリング(第1軸出し部材)17を装着し、可動部材11とカバー4との間でOリング17を径方向に押し潰して弾性変形させる。また、可動部材11は、凸部12の外周面に形成され環状溝に、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどゴム製のOリング(第2軸出し部材)18を装着し、可動部材11の凸部12とシリンダ3の貫通孔3aの内壁との間でOリング18を径方向に押し潰して弾性変形させる。弾性変形したOリング17,18は、その復元力により可動部材11を軸方向へ押圧し、可動部材11の軸出しを行う。
Therefore, the
ここで、出願人らは、Oリング17の機能を調べる実験を行った。図5に、軸出し部材の機能を調べる実験で使用した装置の回路図を示す。
実験で使用した装置は、上流側から圧力計21、流量計22、評価サンプルSを順に配置される。評価サンプルSには、Oリング17を有する本実施形態の流量調整弁1Aと、本実施形態の流量調整弁1AからOリング17を除いた流量調整弁とを使用した。実験方法は、まず、評価サンプルSとなる流量調整弁を弁開状態に設定し、評価サンプルSとなる流量調整弁の第1ポート5から圧力(約0.1MPa)を加え、流量計22で流量を測定してから、ストローク調整ロッド13を弁閉方向に数回転回し、その後、評価サンプルSとなる流量調整弁を再度弁開状態に設定し、第1ポート5から圧力(約0.1MPa)を加え、流量計22で流量を測定する。この一連の実験を3回繰り返し、流量の変化を確認した。
Here, the applicants conducted an experiment to examine the function of the O-
In the apparatus used in the experiment, the
Oリング17を有しない流量調整弁の実験結果を図6に示し、Oリング17を有する流量調整弁1Aの実験結果を図7に示す。
Oリング17を有しない流量調整弁は、図6に示すように、第1回目の流量が4603cm3/min、第2回目の流量が約4740cm3/min、第3回目の流量が4624cm3/minであった。第2回目の流量は、第1回目の流量に対して約137cm3/min増加し、変化率が約+3%であった。また、第3回目の流量は、第2回目の流量に対して約116cm3/min減少し、変化率が約−2%であった。
一方、Oリング17を有する流量調整弁1Aは、図7に示すように、第1回目の流量が4670cm3/min、第2回目の流量が約4682cm3/min、第3回目の流量が4678cm3/minであった。第2回目の流量は、第1回目の流量に対して約12cm3/min増加し、変化率が約+0.2%であった。また、第3回目の流量は、第2回目の流量に対して約4cm3/min減少し、変化率が約−0.1%であった。
FIG. 6 shows the experimental result of the flow rate adjusting valve not having the O-
No flow regulating valve O-
On the other hand, as shown in FIG. 7, the flow
この実験結果より、Oリング17を有しない流量調整弁は、可動部材11を軸方向へ移動させて開閉動作を繰り返すたびに、流量が2〜3%程度変化するのに対して、Oリング17を有する流量調整弁1Aは、可動部材11を軸方向へ移動させて開閉動作を繰り返しても、流量が僅か0.1〜0.2%程度しか変化せず、Oリング17を有する流量調整弁1Aの流量変化率は、Oリング17を有しない流量調整弁の流量変化率の10%程度に抑えられることが判明した。これは、Oリング17を有しない流量調整弁は、可動部材11ががたついて軌道が安定せず、弁開時におけるダイアフラム弁体8と弁座7との間の断面積がばらついて、流量がばらつくのに対して、Oリング17を有する流量調整弁1Aは、可動部材11が軸方向に同じ軌道で移動し、弁開時におけるダイアフラム弁体8と弁座7との間の断面積が安定し、流量が安定するからであると考えられる。
From this experimental result, the flow rate adjusting valve without the O-
このような流量調整弁1Aは、取付板19を介してエッチング装置に取り付けられ、図1の状態では、ダイアフラム弁体8の弁体部9が弁座7を閉鎖し、第1ポート5から流入した薬液を弁座7にて遮断する。その後、ノブ16を図1の所定方向K1へ回転させ、ストローク調整ロッド13を上昇させると、可動部材11が第1連結ネジ14と第2連結ネジ15のピッチ差に応じて上昇し、ダイアフラム弁体3を弁座7から離間させる。薬液は、弁体部9と弁座7との間に形成される隙間で流量調整された後、第2ポート6から出力される。さらにその後、ノブ16を所定方向と反対方向K2へ回転させ、ストローク調整ロッド13を下降させると、可動部材11が第1連結ネジ14と第2連結ネジ15のピッチ差に応じて下降し、ダイアフラム弁体3を弁座7に近づけて弁開度を小さくし、流量を減少させる。
Such a
従って、本実施形態の流量調整弁1Aは、樹脂製のシリンダ3と樹脂製のカバー4との間に収納室10が形成され、その収納室10に樹脂製の可動部材11が軸方向に移動可能に収納されており、樹脂製のストローク調整ロッド13がカバー4に挿入されて一端を可動部材11に連結され、ストローク調整ロッド13の推力を可動部材11を介してダイアフラム弁体8に伝達し、弁開度を調整する。可動部材11とストローク調整ロッド13との連結部分には第1連結ネジ14が樹脂で設けられ、ストローク調整ロッド13とカバー4との摺接面には第2連結ネジ15が樹脂で設けられており、第1連結ネジ14と第2連結ネジ15が軸方向に直列に配置されて差動ネジを構成する。本実施形態の流量調整弁1Aは、差動ネジ機構が樹脂製のシリンダ3、カバー4、可動部材11、ストローク調整ロッド13の4部品で構成されるため、腐食性雰囲気で使用されても、差動ネジが細ることがなく、ストローク調整ロッド13の回転量に基づいてダイアフラム弁体8の位置を調整し、流量を正確に調整することができる。また、本実施形態の流量調整弁1Aは、第1連結ネジの外側を可動部材11で支え、第2連結ネジ15の外側をカバー4で支えるので、樹脂製差動ネジの強度を確保するために、可動部材11やカバー4の肉厚を径方向に大きくする必要がなく、小型である。さらに、本実施形態の流量調整弁1Aは、第1連結ネジ14と第2連結ネジ15を直列に配置するので、図9に示す流量調整弁100や図10に示す流量調整弁200のように内ネジ121,211と外ネジ122,212を同心円状に配置するものと比べて部品点数が少なくて済み、安価である。
Accordingly, in the flow
また、本実施形態の流量調整弁1Aは、Oリング17,18が可動部材11の図中上下位置を軸方向に押圧してがたつきを防止し、可動部材11を常に一定の軌跡を辿って軸方向へ移動させるので、第1連結ネジ14と第2連結ネジ15が正しく螺合して推力を伝達し合い、弁開度を正確に調整できる。特に、流量調整弁1Aは、Oリング17を設けることにより、流量変化率を僅か0.1〜0.2%程度に抑えることができるので(図7参照)、薬液の微流量調整に有効である。
Further, in the flow
(第2実施形態)
続いて、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。図8は、流量調整弁1Bの断面図である。
本実施形態の流量調整弁1Bは、可動部材11の二次側に圧縮流体を封入して差動ネジのバッククラッシュを防止する点で、第1実施形態の流量調整弁1Aと相違する。よって、ここでは、第1実施形態の流量調整弁1Aと相違する点を中心に説明し、共通する構成には、第1実施形態と同一符号を図面に付し、説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view of the
The flow
本実施形態の流量調整弁1Bは、シリンダ3とカバー4との間に形成される収納室10が可動部材11を挟んで弁と反対側の一次室10Aと弁側の二次室10Bに区画される。可動部材11とカバー4との間には、Oリング17が径方向に押し潰された状態で保持され、可動部材11とカバー4との間を気密にシールする。シリンダ3の外周面には、環状溝32が形成され、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどゴム製のOリング31が環状溝32とカバー4との間で径方向に押し潰されてシリンダ3とカバー4との間を気密にシールする。また、可動部材11の凸部12とシリンダ3の貫通孔3aとの間には、Oリング18が径方向に押し潰された状態で保持され、可動部材11の凸部12とシリンダ3の貫通孔3aとの間を気密にシールする。このように気密性を確保された二次室10Bには、カバー4に開設された給排気ポート33が連通し、給排気ポート33に接続する図示しない圧縮流体供給手段より圧縮流体を供給される。給排気ポート33は、二次室10Bに圧縮流体を充填した後、キャップ34で封止される。このとき、二次室10Bには、可動部材11が上限位置まで移動したときに、内圧が大気圧以上になるように、圧縮流体を充填される。
In the
一般に、ネジは、軸方向へねじ込んで移動できるように、がたが設けられる。流量調整弁1Bは、第1,第2連結ネジ14,15にがたがあり、二次室10Bを加圧しないときには、流量調整時にバッククラッシュを生じる恐れがある。二次室10Bに金属製のスプリングを縮設してバッククラッシュを防止すると、耐食性の観点より問題ある。しかし、本実施形態の流量調整弁1Bは、二次室10Bに圧縮流体を充填することにより、二次室10Bの圧力を可動部材11に対してダイアフラム弁体8に作用する流体圧と同じ方向に作用させ、第1連結ネジ14と第2連結ネジ15のバッククラッシュを防止する。そのため、流量調整弁1Bは、可動部材11を軸方向へ移動させて弁開度を調整するときに、第1連結ネジ14の第1雄ネジ13aと第1雌ネジ11a、及び、第2連結ネジ15の第2雄ネジ13bと第2雌ネジ4bが常に同じ端面に当接してがたつかず、流量を正確に調整できる。また、バッククラッシュを防止するための金属製のバネを使用した場合には、バネが腐食して弾圧力が低下し、バッククラッシュを防止できなくなる恐れがあるが、本実施形態のように圧縮流体の圧力を利用する場合には、流量調整弁1Bを腐食性雰囲気で使用しても、ストローク調整ロッド13を常に安定した力で押し上げてバッククラッシュを防止することができ、より高い信頼性を確保できる。
Generally, a screw is provided so that the screw can be screwed in the axial direction and moved. The flow
尚、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。
(1)例えば、上記実施形態では、ゴム製のOリング17,18を第1,第2軸出し部材として使用したが、可動部材11の軸出しのみを目的とするならば、ゴム材より弾性変形量の小さい樹脂製のブッシュなどを第1,第2軸出し部材として使用してもよい。また、可動部材11の軸出し及びシールを目的とするならば、ゴム製のYパッキンなど異形シール部材を第1,第2軸出し部材として使用してもよい。つまり、第1,第2軸出し部材は、可動部材11を軸方向に押圧して軸出しできるものであればよい。
(2)例えば、上記実施の形態では、ノブを手動で回転させたが、ストローク調整ロッドの上端部にモータを連結し、自動でストローク調整ロッドを回転させるようにしてもよい。
(3)例えば、上記実施形態では、ニードル弁構造を流量調整弁1A,1Bに適用したが、ポペット弁構造を流量調整弁1A,1Bに適用してもよい。
(4)例えば、上記第2実施の形態では、圧縮流体を二次室に充填した状態でキャップを閉め、二次室に圧縮流体を封入したが、給排気ポートに圧縮流体供給装置を接続したままの状態にし、二次室に常時圧縮流体を供給して二次室の圧力を一定圧以上に保つようにしてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various applications are possible.
(1) For example, in the above-described embodiment, the rubber O-
(2) For example, in the above embodiment, the knob is manually rotated, but a motor may be connected to the upper end portion of the stroke adjusting rod to automatically rotate the stroke adjusting rod.
(3) For example, in the above embodiment, the needle valve structure is applied to the flow
(4) For example, in the second embodiment, the cap is closed with the compressed fluid filled in the secondary chamber, and the compressed fluid is sealed in the secondary chamber, but the compressed fluid supply device is connected to the supply / exhaust port. Alternatively, the compressed fluid may be constantly supplied to the secondary chamber to keep the pressure in the secondary chamber at a certain level or higher.
1A,1B 流量調整弁
2 流路ブロック
3 シリンダ(保持部材)
3a 貫通孔
4 カバー
7 弁座
8 ダイアフラム弁体
10 収納室
10B 二次室
11 可動部材
12 凸部
13 ストローク調整ロッド(ストローク調整部材)
14 第1連結ネジ
15 第2連結ネジ
17 Oリング(第1軸出し部材)
18 Oリング(第2軸出し部材)
1A, 1B Flow
3a Through-
14
18 O-ring (second shafting member)
Claims (2)
前記弁座を設けられた樹脂製の流路ブロックに、樹脂製の保持部材と樹脂製のカバーを積層して連結することにより、外観を構成され、
前記保持部材と前記カバーとの間に形成される収納室に軸方向に移動可能に収納され、前記ダイアフラム弁体に連結される樹脂製の可動部材と、
前記カバーの上端には肉厚のボス部が形成され、該ボス部から軸方向へ移動可能に挿入され、一端が前記収納室内に位置して前記可動部材に連結し、他端が外部に突き出す棒状に成形した樹脂製のストローク調整部材と、を有し、
前記差動ネジが、前記可動部材と前記ストローク調整部材との連結部分に樹脂で設けられた第1連結ネジと、前記ストローク調整部材と前記カバーの前記ボス部との摺接面に樹脂で設けられた第2連結ネジとからなること、
前記可動部材と前記収納室の内壁との間に、前記可動部材の軸を出す第1軸出し部材を前記可動部材の上端外周面に形成された環状溝に配設したこと、
前記可動部材の凸部と前記保持部材の貫通孔の内壁との間に、前記可動部材の軸を出す第2軸出し部材を前記凸部の下端外周面に形成された環状溝に配設したこと、
少なくとも、前記第1軸出し部材が、前記可動部材を軸方向に押圧してがたつきを防止すること
を特徴とする流量調整弁。 In the flow rate adjustment valve that adjusts the position of the diaphragm valve element that contacts or separates from the valve seat using a differential screw,
By laminating and connecting a resin holding member and a resin cover to the resin flow path block provided with the valve seat, the appearance is configured,
A resin-made movable member that is accommodated in a storage chamber formed between the holding member and the cover so as to be movable in the axial direction, and connected to the diaphragm valve body;
A thick boss is formed at the upper end of the cover , and is inserted from the boss so as to be movable in the axial direction . One end is located in the storage chamber and is connected to the movable member, and the other end protrudes to the outside. A stroke adjustment member made of resin molded into a rod shape ,
The differential screw is provided with a resin on a sliding contact surface between a first connecting screw provided with a resin at a connecting portion between the movable member and the stroke adjusting member, and the boss portion of the cover with the stroke adjusting member. A second connecting screw,
A first pivoting member for projecting the axis of the movable member is disposed in an annular groove formed on the outer peripheral surface of the movable member between the movable member and the inner wall of the storage chamber;
Between the convex part of the said movable member and the inner wall of the through-hole of the said holding member, the 2nd axial member which takes out the axis | shaft of the said movable member was arrange | positioned in the annular groove formed in the lower end outer peripheral surface of the said convex part . that,
The flow rate adjusting valve characterized in that at least the first axising member presses the movable member in the axial direction to prevent rattling .
前記収納室が前記可動部材を挟んで弁と反対側の一次室と弁側の二次室とに区画され、前記二次室に圧縮流体が充填されることを特徴とする流量調整弁。 In the flow regulating valve according to claim 1,
The flow rate regulating valve, wherein the storage chamber is partitioned into a primary chamber opposite to the valve and a secondary chamber on the valve side with the movable member interposed therebetween, and the secondary chamber is filled with a compressed fluid.
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