JPH1151223A - エアオペレイト弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 本発明のエアオペレイト弁は、入力ポー
ト１１及び出力ポート１２を連通する連通孔１４に弁座
１３を形成してなる弁本体１と、弁座１３に対して当接
・離間する環状の弁体部５ａを備えたダイアフラム弁体
５と、弁体部５ａに係着する案内管２１を備えた第１ピ
ストン２２と、第１ピストン２２を貫いて案内管２１内
に嵌挿されダイアフラム弁体５の中心部に係着するロッ
ド３１を備えた第２ピストン３２と、第１ピストン２２
と第２ピストン３２とを各々装填する摺動室からなるシ
リンダ２，３とを有し、第１ピストン２２の動作によっ
て弁体部５ａを弁座１３へ当接・離間させて弁を開閉さ
せ、第２ピストン３２の動作によってダイアフラム弁体
５の弁体部５ａの環状内部を変形させてサックバックを
行う。

Description

【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１０
４、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を備えた
ダイアフラム弁体と、前記弁体部に係着する案内管を備
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ダイアフラム弁体の中心部に係着
す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
ストンを上方に付勢する第１付勢部材と、前記第２ピス
トンを下方に付勢する第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２
２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５
ａ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１
１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５
ａ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２７，３
６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５５，５
６，５７，５８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を備えたダイアフラ
ム弁体と、弁体部に係着す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ダイア
フラム弁体の中心部に係着す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ピストンを上方に付
勢する第１付勢部材と、第２ピストンを下方に付勢する
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
態のを示した閉弁時（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
態の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
態の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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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を備えた
   ダイアフラム弁体と、 前記弁体部に係着す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
   ダイアフラム弁体の中心部に係着す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。
2. 【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ピストンを上方に付勢する第１付勢部材と、前
   記第２ピストンを下方に付勢する第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。
3. 【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。