WO2020026580A1

WO2020026580A1 - アクチュエータ、バルブ、および流体制御装置

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Publication number: WO2020026580A1
Application number: PCT/JP2019/021983
Authority: WO
Inventors: 廣瀬　隆; 正彦中澤; 中村　伸夫; 知子湯原
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: EP3832182A4; CN112334695A; EP3832182A1; TWI709705B; SG11202100877QA; JP7279954B2; KR20210025647A; TW202007890A; US11231121B2; JPWO2020026580A1; US20210199210A1; EP3832182B1

Abstract

圧電素子の変位量を増幅することができ、バルブの通常閉状態を実現可能な技術を提供する。変位増幅機構（３０）において、ステム（７）の軸に対し直交する方向において、第１力点部である屈曲部（３１Ｈ）は、第１支点部である外端部（３１Ｆ）と第１作用点部である内端部（３１Ｇ）との間に位置し、第２支点部である屈曲部（３４Ｈ）は、第２力点部である外端部（３４Ｆ）と第２作用点部である内端部（３４Ｇ）との間に位置し、屈曲部（３４Ｈ）と内端部（３４Ｇ）との距離は、屈曲部（３４Ｈ）と外端部（３４Ｆ）との距離よりも長く構成されている。そして、中間部材（３３）の各第２レバー（３４）側への変位により、各第２レバー（３４）の内端部（３４Ｇ）は、ステム（７）に向かって変位し、ステム（７）を圧電素子（５）に向かって移動させる。

Description

アクチュエータ、バルブ、および流体制御装置

　本発明は、半導体製造装置等の流体管路に使用されるアクチュエータ、バルブ、および流体制御装置に関する。

　アクチュエータに圧電素子を用い、圧電素子の変位量を増幅させる機構を有するバルブが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－１９９３６６号公報

　しかし、特許文献１に開示されたバルブは通常開状態であるため、通常閉状態のバルブが求められる半導体製造装置等に適用することができない。

　そこで本発明は、圧電素子の変位量を増幅することができ、バルブの通常閉状態を実現可能な技術を提供することを目的とする。

　上記目的を解決するために、本発明の一態様であるアクチュエータは、ケーシングと、前記ケーシング内に設けられたステムと、前記ステムへ向かって変位するように前記ケーシングに支持された圧電素子と、前記圧電素子の変位を増幅させる変位増幅機構と、を備え、前記変位増幅機構は、第１レバー部と、中間部材と、第２レバー部とを有し、前記第１レバー部は、前記圧電素子と前記中間部材との間に位置し、前記圧電素子からの変位を受ける第１力点部と、前記ケーシングに当接して前記第１レバー部の回動の中心となる第１支点部と、前記中間部材へ変位を伝える第１作用点部と、を有し、前記中間部材は、前記第１レバー部と前記第２レバー部との間に位置し、前記第１レバー部からの変位を受けて、前記第２レバー部に向かって変位するように構成され、前記第２レバー部は、前記中間部材からの変位を受ける第２力点部と、前記ケーシングに当接して前記第２レバー部の回動の中心となる第２支点部と、前記ステムへ変位を伝える第２作用点部と、を有し、前記ステムの軸に対し直交する方向において、前記第１力点部は、前記第１支点部と前記第１作用点部との間に位置し、前記ステムの軸に対し直交する方向において、前記第２支点部は、前記第２力点部と前記第２作用点部との間に位置し、前記第２支点部と前記第２作用点部との距離は、前記第２支点部と前記第２力点部との距離よりも長く構成され、前記中間部材の前記第２レバー部側への変位により、前記第２レバー部の前記第２作用点部は、前記ステムに向かって変位し、前記ステムを前記圧電素子に向かって移動させる。

　また、前記第１レバー部は、前記ステムの周方向に沿って配置された複数の第１レバーを有し、前記第２レバー部は、前記ステムの周方向に沿って配置された複数の第２レバーを有してもよい。

　また、前記変位増幅機構は、前記複数の第１レバーを保持する第１リテーナと、前記複数の第１レバーを保持する第１リテーナとを備えてもよい。

　また、本発明の一態様であるバルブは、流体通路が形成されたボディと、前記流体通路を開閉する弁体と、上記のアクチュエータと、を備える。

　また、本発明の一態様である流体制御装置は、前複数の流体制御機器により構成される流体制御装置であって、前記複数の流体制御機器の少なくとも一つは、上記のバルブである。

　本発明によれば、圧電素子の変位量を増幅することができ、バルブの通常閉状態を実現可能な技術を提供することができる。

本発明の実施形態に係る閉状態にあるバルブの縦断面図である。（ａ）は、第１レバー（第２レバー）と第１リテーナ（第２リテーナ）とを組み合わせた状態の斜視図であり、（ｂ）は、第１リテーナ（第２リテーナ）の斜視図であり、（ｃ）は、第１レバー（第２レバー）の側面図である。バルブが閉状態にあるときの変位増幅機構の断面図である。バルブが開状態にあるときの変位増幅機構の断面図である。半導体製造装置の概略図を示す。

　本発明の一実施形態によるアクチュエータ、バルブ、および流体制御装置について、図面を参照して説明する。

　図１は、本実施形態における閉状態にあるバルブ１の縦断面図を示している。図１に示すように、バルブ１は、ダイヤフラムバルブであり、流体制御装置５５（図５）の複数の流体制御機器により構成されるガスライン（例えば、ガスラインの最も上流側）で使用されるバルブである。

　バルブ１は、ボディ２と、ダイヤフラム３と、アクチュエータ４とを備える。なお、以下の説明において、バルブ１の、アクチュエータ４を上側、ボディ２側を下側として説明する。

　ボディ２には、円柱状の弁室２ａと、弁室２ａに連通する流入路２ｂおよび流出路２ｃとが形成されている。ボディ２の流入路２ｂと弁室２ａとが連通する箇所の周縁（流入路２ｂの開口部）には、アクチュエータ４のステム７に向かって突出する円環状のシート２Ｄが設けられている。シート２Ｄは、樹脂材料等により構成される。また、ボディ２は、上方に延びるように設けられ、円筒状をなし、内周部に雌ねじ部が形成された円筒部２Ｅを有する。

　ダイヤフラム３は、複数枚のダイヤフラムにより構成され、弁室２ａに配置されている。ダイヤフラム３は、後述の環状の押さえアダプタ９により、その外周縁部が狭圧され、ボディ２に対し保持されている。弁体であるダイヤフラム３は、略球殻状をなし、上に凸の略円弧状が自然状態となっている。ダイヤフラム３がシート２Ｄに対し当接および離間することによって、流入路２ｂと流出路２ｃとの間の連通または遮断が行われる。バルブ１が閉状態にあるときには、ダイヤフラム３がシート２Ｄに当接し、流入路２ｂと流出路２ｃとが遮断される。バルブ１が開状態にあるときには、ダイヤフラム３がシート２Ｄから離間し、流入路２ｂと流出路２ｃとが連通する。

　アクチュエータ４は、ケーシング２０と、圧電素子５と、ディスク６と、ステム７と、コイルばね８と、押さえアダプタ９と、ダイヤフラム押さえ１０と、変位増幅機構３０とを有する。

　ケーシング２０は、ボンネット２１と、中間ケーシング２２と、キャップ２３と、第１支持リング２４と、第２支持リング２５とを備え、全体として略有蓋円筒状をなしている。

　ボンネット２１は、略円筒状をなし、基部２１Ａと、上円筒部２１Ｂと、下円筒部２１Ｃとを有する。基部２１Ａは、貫通孔２１ｄを有する円板状をなしている。上円筒部２１Ｂは、円筒状をなし、基部２１Ａの外周縁から上側に突出している。上円筒部２１Ｂの上端部の外周には、雄ねじ部が形成されている。下円筒部２１Ｃは、円筒状をなし、基部２１Ａの貫通孔２１ｄと外周縁との間の位置から下側に突出している。下円筒部２１Ｃの外周には、雄ねじ部が形成されている。ボンネット２１の下円筒部２１Ｃの雄ねじ部が、ボディ２の円筒部２Ｅの雌ねじ部に対し螺合されることにより、ボディ２に対し固定されている。

　中間ケーシング２２は、貫通孔２２ａを有する略円筒状をなしている。中間ケーシング２２の下端部の内周には雌ねじ部が形成され、上端部の外周には雄ねじ部が形成されている。中間ケーシング２２の下端部の雌ねじ部が、ボンネット２１の上円筒部２１Ｂの雄ねじ部に螺合することにより、中間ケーシング２２がボンネット２１に対し固定されている。

　キャップ２３は、有蓋円筒状をなしている。キャップ２３の下端部の内周には雌ねじ部が形成されている。キャップ２３の下端部の雌ねじ部が、中間ケーシング２２の上端部の雄ねじ部に螺合することにより、キャップ２３が中間ケーシング２２に対し固定されている。また、キャップ２３には、プレート２３Ａと、ロックナット２３Ｂとが設けられている。

　第１支持リング２４は、略円筒状をなし、ボンネット２１の基部２１Ａ上に配置されている。第１支持リング２４の上端部には、内方に突出する環状の凸部２４Ａが設けられている。第１支持リング２４の外径は、ボンネット２１の上円筒部２１Ｂの内径よりも僅かに小さく構成されている。

　第２支持リング２５は、貫通孔２５ａを有する略円板状をなし、ボンネット２１の基部２１Ａ上に配置されている。第２支持リング２５の上面２５Ｂの中央部には、凹部２５ｃが形成されている。第２支持リング２５は、第１支持リング２４の内側に設けられ、第２支持リング２５の外径は、第１支持リング２４の内径よりも僅かに小さく構成されている。

　圧電素子５は、後述のディスク６上に配置され、中間ケーシング２２内に設けられている。圧電素子５には、一対のリード端子５ａ、５ｂが接続され、リード端子５ａ、５ｂは、キャップ２３およびプレート２３Ａを貫通して外部へ延びている。一対のリード端子５ａ、５ｂに所定の電圧を印加すると、逆圧電効果により圧電素子５が変形する。圧電素子５は、その上端がプレート２３Ａおよびロックナット２３Ｂにより、上側への変形が規制されており、圧電素子５の変形は下側へ伝達され、ディスク６が変位する。ロックナット２３Ｂの締め込み量を調整することで、圧電素子５の変形によるディスク６の変位量が調整される。

　ディスク６は、圧電素子５の下側に位置し、ボンネット２１の上円筒部２１Ｂ内で上下方向に移動可能に設けられている。ディスク６の下面側には、下方に突出する突出部６Ａが設けられている。突出部６Ａの中央部には、上方へ凹む凹部６ｂが形成されている。突出部６Ａの外周縁には、下方へ突出する環状の突起部６Ｃが設けられている。突起部６Ｃの下面６Ｄは、平面状をなしている。

　ステム７は、ディスク６の下側に位置し、上下方向に移動可能に設けられている。ステム７は、上ステム７Ａと下ステム７Ｂとを有する。上ステム７Ａは、円板部７Ｃと、上延出部７Ｄと、下延出部７Ｅとを有する。円板部７Ｃは、円板状をなし、ボンネット２１の上円筒部２１Ｂ内に位置している。円板部７Ｃの外径は、上延出部７Ｄおよび下延出部７Ｅの外径よりも大きく構成されている。

　上延出部７Ｄは、正六角柱状をなし、円板部７Ｃの中央部から上側に延びている。上延出部７Ｄの上端は、ディスク６の凹部６ｂ内に位置するが、ステム７が上下動してもディスク６に接触しないように構成されている。下延出部７Ｅは、円板部７Ｃの中央部から下側に延びている。下延出部７Ｅは、正六角柱部７Ｅ１と、円柱部７Ｅ２とを有する。正六角柱部７Ｅ１は、円板部７Ｃの下側に位置し、円柱部７Ｅ２は、正六角柱部７Ｅ１の下側に位置している。円柱部７Ｅ２は、第２支持リング２５の貫通孔２５ａおよび基部２１Ａの貫通孔２１ｄを貫通して、円柱部７Ｅ２の下端部は、下円筒部２１Ｃ内に位置し、その外周には雄ねじ部が形成されている。

　下ステム７Ｂは、略円筒状をなし、下円筒部２１Ｃ内に位置している。下ステム７Ｂの上端部の内周には、雌ねじ部が形成されている。下ステム７Ｂの上端部の雌ねじ部が、上ステム７Ａの下端部の雄ねじ部に螺合されることにより、下ステム７Ｂは、上ステム７Ａに対し固定されている。

　コイルばね８は、下円筒部２１Ｃ内に設けられ、基部２１Ａと下ステム７Ｂとの間に介在し、ステム７を常に下側に付勢している。

　押さえアダプタ９は、環状をなし、ダイヤフラム３の外周縁部を狭圧し、ダイヤフラム３をボディ２に保持する。

　ダイヤフラム押さえ１０は、ステム７の下側に設けられ、ダイヤフラム３の中央部を押圧可能である。

　次に、変位増幅機構３０について説明する。

　図２（ａ）は、第１レバー３１（第２レバー３４）と第１リテーナ３２（第２リテーナ３５）とを組み合わせた状態の斜視図を示し、図２（ｂ）は、第１リテーナ３２（第２リテーナ３５）の斜視図を示し、図２（ｃ）は、第１レバー３１（第２レバー３４）の側面図を示している。なお、図２における第１レバー３１および第１リテーナ３２は、図１、３に示した第１レバー３１および第１リテーナ３２に対し、上下反転させた状態を図示している。よって、図２では、上下反転させた状態の第１レバー３１および第１リテーナ３２について説明する。

　変位増幅機構３０は、６つの第１レバー３１と、第１リテーナ３２と、中間部材３３と、６つの第２レバー３４と、第２リテーナ３５とを備える。６つの第１レバー３１は、第１レバー部に相当し、６つの第２リテーナ３５は、第２レバー部に相当する。

　６つの第１レバー３１は、それぞれ独立して同形状をなし、上延出部７Ｄの周囲にケーシング２０の円周方向に沿って等間隔に配置されている。各第１レバー３１は、金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、後述のバルブ１の開閉動作時に変形しない（歪まない）硬さを有している。すなわち、各第１レバー３１は、バルブ１の開閉動作に対し剛体として機能する。

　各第１レバー３１は、内側部３１Ａと、外側部３１Ｂとを有し、外側部３１Ｂから内側部３１Ａに向かって先細る形状をなしている。外側部３１Ｂは、内側部３１Ａに対し、上側に屈曲するように接続されている。このように、各第１レバー３１は屈曲部３１Ｈを有する。内側部３１Ａには、挿入孔３１ｃが形成されている。

　図２（ｃ）に示すように、第１レバー３１は、第１主面３１Ｄおよび第２主面３１Ｅを有している。第１主面３１Ｄおよび第２主面３１Ｅの内側部３１Ａおよび外側部３１Ｂを構成する部分は、それぞれ平面状をなしている。

　各第１レバー３１の外端部３１Ｆおよび内端部３１Ｇは、ステム７の軸を中心とする円の接線方向に平行をなすように延びている。そして、図３に示すように、各第１レバー３１は、第１主面３１Ｄが下側、第２主面３１Ｅが上側を向くように配置されており、各第１レバー３１の外端部３１Ｆが、第１支持リング２４の凸部２４Ａの上面２４Ｂに線接触し、内端部３１Ｇが、ステム７の上延出部７Ｄの正六角柱の各面に対向して中間部材３３の上面３３Ｆに線接触している。また、第２主面３１Ｅにおける第１レバー３１の屈曲部３１Ｈに対しディスク６の下面６Ｄが線接触している。

　第１リテーナ３２は、ゴム等の柔軟性を有する材料により構成され、平面視で略六角形状をなし、正六角形状の挿入孔３２ａが形成されている。第１リテーナ３２は、環状部３２Ｂと、６つの第１突起３２Ｃと、６つの第２突起３２Ｄとを有する。

　６つの第１突起３２Ｃは、それぞれ略円柱状をなし、環状部３２Ｂに対しアクチュエータ４の円周方向に等間隔に配置されている。

　６つの第２突起３２Ｄは、それぞれ隣り合う第１突起３２Ｃの間に設けられており、平面視で環状部３２Ｂの中心に向かって先細る形状をなしている。

　各第１レバー３１は、その内側部３１Ａの挿入孔３１ｃに、第１リテーナ３２の第１突起３２Ｃを挿入することにより、第１リテーナ３２に保持される。各第１レバー３１は、隣り合う第２突起３２Ｄの間に配置されることにより、各第１レバー３１の回転が抑制される。

　環状部３２Ｂの正六角形状の挿入孔３２ａに、正六角柱状の上延出部７Ｄが挿入される。挿入孔３２ａは、上延出部７Ｄの外形よりもわずかに大きい寸法を有するので、第１リテーナ３２の上延出部７Ｄに対する回転が抑制される。

　中間部材３３は、略環状をなし、図３に示すように、第１レバー３１および第１リテーナ３２の下側に位置している。中間部材３３は、上伝達部３３Ａと、下伝達部３３Ｂとを有する。上伝達部３３Ａは、第１支持リング２４の凸部２４Ａの内側に位置している。上伝達部３３Ａの中央部には、正六角形状の上貫通孔３３ｃが形成されている。上貫通孔３３ｃの寸法は、上延出部７Ｄの寸法よりも僅かに大きく構成されている。上貫通孔３３ｃに上延出部７Ｄが貫通している。

　下伝達部３３Ｂの上伝達部３３Ａ側には、円柱状の中間貫通孔３３ｅが形成され、その下側に下貫通孔３３ｄが形成されている。中間貫通孔３３ｅの内径は、ステム７の円板部７Ｃの外径よりも僅かに大きく構成されている。円板部７Ｃは、中間貫通孔３３ｅの内周に沿って上下動可能である。下貫通孔３３ｄの内径は、中間貫通孔３３ｅの内径よりも大きく構成されている。

　６つの第２レバー３４および第２リテーナ３５は、中間部材３３の下側に位置し、図２に示すように、それぞれ６つの第１レバー３１および第１リテーナ３２と同様の構成・形状を有する。

　すなわち、各第２レバー３４は、金属（例えば、ステンレス鋼）、樹脂、セラミックス等により構成され、後述のバルブ１の開閉動作時に変形しない（歪まない）硬さを有し、挿入孔３４ｃが形成された内側部３４Ａと、外側部３４Ｂとを有する。各第２レバー３４の外端部３４Ｆおよび内端部３４Ｇは、ステム７の軸を中心とする円の接線方向に平行をなすように延びている。また、図２（ｃ）に示すように、第２レバー３４は、第３主面３４Ｄおよび第４主面３４Ｅを有し、第３主面３４Ｄおよび第４主面３４Ｅの内側部３４Ａおよび外側部３４Ｂを構成する部分は、それぞれ平面状をなしている。

　そして、図３に示すように、６つの第２レバー３４は、正六角柱部７Ｅ１の周囲にケーシング２０の円周方向に沿って等間隔に配置されている。各第２レバー３４は、第３主面３４Ｄが上側、第４主面３４Ｅが下側を向くように配置されており、各第１レバー３４の外端部３４Ｆが、中間部材３３の下面３３Ｇに線接触し、内端部３４Ｇは、正六角柱部７Ｅ１の各面に対向してステム７の円板部７Ｃの下面７Ｆに線接触している。また、第２主面３４Ｅにおける第２レバー３４の屈曲部３４Ｈに対し第２支持リング２５の上面２５Ｂが線接触している。

　第２リテーナ３５は、ゴム等の柔軟性を有する弾性材料により構成され、平面視で略六角環状をなし、正六角形状の挿入孔３５ａが形成されている。第２リテーナ３５は、環状部３５Ｂと、６つの第３突起３５Ｃと、６つの第４突起３５Ｄとを有する。

　各第２レバー３４は、その内側部３４Ａの挿入孔３４ｃに、第２リテーナ３５の第３突起３５Ｃを挿入することにより、第２リテーナ３５に保持される。各第２レバー３４は、隣り合う第４突起３５Ｄの間に配置されることにより、各第２レバー３４の回転が抑制される。

　第２リテーナ３５の正六角形状の挿入孔３５ａにステム７の正六角柱状の正六角柱部７Ｅ１が挿入される。挿入孔３５ａは、正六角柱部７Ｅ１の外形よりもわずかに大きい寸法を有するので、第２リテーナ３５の正六角柱部７Ｅ１に対する回転が抑制される。

　次に、本実施形態に係るバルブ１の開閉動作について説明する。

　図３は、バルブ１が閉状態にあるときの変位増幅機構３０の断面図を示す。図４は、バルブ１が開状態にあるときの変位増幅機構３０の断面図を示す。

　図１に示すように、バルブ１が閉状態にある場合には、圧電素子５に所定の電圧が印加されておらず、ステム７は、コイルばね８により下方に付勢されて、最下端に位置している。バルブ１が、図１、３に示す閉状態から図４に示す開状態になるときには、圧電素子５に所定の電圧が印加され、圧電素子５の変形（変位）がディスク６に伝達される。ディスク６が下側へ移動（変位）することにより、各第１レバー３１の屈曲部３１Ｈが、ディスク６の下面６Ｄに押されて、各第１レバー３１は、第１支持リング２４の凸部２４Ａの上面２４Ｂに当接する外端部３１Ｆを中心に回動する。これにより、各第１レバー３１の内端部３１Ｇが下側へ移動して、中間部材３３の上面３３Ｆが押されて、中間部材３３が下側へ移動する。

　中間部材３３が下側へ移動することにより、各第２レバー３４の外端部３４Ｆが中間部材３３の下面３３Ｇより押されて、各第２レバー３４は、各第２レバー３４の屈曲部３４Ｈを中心に回動する。これにより、各第２レバー３４の内端部３４Ｇが上側へ移動して、ステム７の円板部７Ｃの下面７Ｆが押されて、ステム７が、コイルばね８の付勢力に抗して上側へ移動する。これにより、ダイヤフラム３を押す力がなくなるので、ダイヤフラム３が、流入路２ｂを流れる流体の圧力およびダイヤフラム３自身の復元力により押し上げられ、シート２Ｄから離間し、流入路２ｂと流出路２ｃとが連通する。

　一方、バルブ１が、図４に示す開状態から図１、３に示す閉状態になるときには、圧電素子５に対する所定の電圧の印加が解除され、圧電素子５が元の状態に戻る。このため、変位増幅機構３０によりステム７を上に押し上げる力が無くなるので、コイルばね８の付勢力により、ステム７およびダイヤフラム３が押されて、シート２Ｄに当接し、流入路２ｂと流出路２ｃとの連通が遮断される。

　本実施形態では、圧電素子５の変形によるディスク６の変位が、変位増幅機構３０により増幅されて、ステム７に伝達される。すなわち、第１レバー３１の外端部３１Ｆの第１支持リング２４の上面２４Ｂに対する当接部Ａ１を支点、第１レバー３１の屈曲部３１Ｈのディスク６の下面６Ｄに対する当接部Ｂ１を力点、第１レバー３１の内端部３１Ｇの中間部材３３の上面３３Ｆに対する当接部Ｃ１を作用点とした場合、ステム７の軸に直交する方向において、当接部Ａ１と当接部Ｃ１との距離は、当接部Ａ１と当接部Ｂ１との距離の数倍（本実施形態では約３．５倍）に構成されている。よって、第１レバー３１の内端部３１Ｇの変位は、てこの原理により、第１レバー３１の屈曲部３１Ｈの変位、すなわち圧電素子５の変形によるディスク６の変位に対し、約３．５倍となる。

　さらに、第２レバー３４の屈曲部３４Ｈの第２支持リング２５の上面２５Ｂに対する当接部Ａ２を支点、第２レバー３４の外端部３４Ｆの中間部材３３の下面３３Ｇに対する当接部Ｂ２を力点、第２レバー３４の内端部３４Ｇのステム７の円板部７Ｃの下面７Ｆに対する当接部Ｃ２を作用点とした場合、ステム７の軸に直交する方向において、当接部Ａ２と当接部Ｂ２との距離は、当接部Ａ２と当接部Ｃ２との距離の数倍（本実施形態では約３．５倍）に構成されている。よって、第２レバー３４の内端部３４Ｇの変位は、てこの原理により、第２レバー３１の外端部３４の変位に対し、約３．５倍となる。したがって、第２レバー３４の内端部３４Ｇの変位は、圧電素子５の変形によるディスク６の変位に対し、約１２倍となる。

　このようにして、圧電素子５の変形によるディスク６の変位は、変位増幅機構３０により増幅されて、ステム７を上側へ移動させるように構成される。これにより、圧電素子５の変位量（例えば２０μｍ）が小さくても、ステム７の変位量を大きくすることができる。さらに、各第２レバー３４の内端部３４Ｇは、電圧印加による圧電素子５の変位により、圧電素子５に向かって変位し、ステム７を圧電素子５に向かって移動させる。これにより、通常閉状態のバルブ１を開状態にすることができる。

　第１レバー３１において、外端部３１Ｆは第１支点部に、屈曲部３１Ｈは第１力点部に、　内端部３１Ｇは第１作用点部に相当する。第２レバー３４において、外端部３４Ｆは第２力点部に、屈曲部３４Ｈは第２支点部に、内端部３４Ｇは第２作用点部に相当する。

　以上のように、本実施形態のアクチュエータ４を備えるバルブ１によれば、変位増幅機構３０において、ステム７の軸に対し直交する方向において、第１力点部である屈曲部３１Ｈは、第１支点部である外端部３１Ｆと第１作用点部である内端部３１Ｇとの間に位置し、第２支点部である屈曲部３４Ｈは、第２力点部である外端部３４Ｆと第２作用点部である内端部３４Ｇとの間に位置し、屈曲部３４Ｈと内端部３４Ｇとの距離は、屈曲部３４Ｈと外端部３４Ｆとの距離よりも長く構成されている。そして、中間部材３３の各第２レバー３４側への変位により、各第２レバー３４の内端部３４Ｇは、圧電素子５に向かって変位し、ステム７を圧電素子５に向かって移動させる。よって、圧電素子５の変位を増幅させることができると共に、圧電素子５の変位によりステム７を圧電素子５側へ変位させることができる。したがって、通常閉状態のバルブ１を提供することができる。

　変位増幅機構３０は、複数の第１レバー３１と、複数の第２レバー３４とを有しているので、当該複数のレバーをステム７の周方向に沿って等間隔に配置することにより、圧電素子５から中間部材３３を介したステム７への力の伝達を均等に行うことができ、圧電素子５の変位をステム７にスムーズに伝達することができる。

　また、複数の第１レバー３１は、第１リテーナ３２により保持され、複数の第２レバー３４は、第２リテーナ３５により保持されるので、アクチュエータ４およびバルブ１の組立性を向上させることができる。

　次に、上記で説明したバルブ１が使用される流体制御装置５５および流体制御装置５５を備える半導体製造装置６０について説明する。

　図６は、半導体製造装置６０の概略図である。半導体製造装置６０は、例えば、ＣＶＤ装置であり、流体制御装置５５を有するガス供給手段５０と、真空チャンバ７０と、排気手段８０とを有し、ウェハ上に不動態膜（酸化膜）を形成する装置である。

　ガス供給手段５０は、ガス供給源５１と、圧力計５２と、流体制御装置５５とを備える。流体制御装置５５は、複数の流体制御機器により構成される複数のガスラインを有し、流体制御機器として、開閉弁５３、５４と、ＭＦＣ１～４（マスフローコントローラ）とを備える。ガス供給手段５０と真空チャンバ７０との間には、開閉弁６１が設けられている。真空チャンバ７０は、ウェハ７２を載置するための載置台７１と、ウェハ７２上に薄膜を形成するための電極７３とを備える。真空チャンバ７０には、商用電源６２が接続されている。排気手段８０は、排気配管８１と、開閉弁８２と、集塵機８３とを備える。

　ウェハ７２上に薄膜を形成する時には、開閉弁５３、５４の開閉、ＭＦＣ１～４、および開閉弁６１の開閉により、真空チャンバ７０へのガスの供給が制御される。また、ウェハ７２上に薄膜を形成した際に発生する副生成物たる粉粒体を除去する時には、開閉弁８２が開状態とされ、排気配管８１を介して集塵機８３により粉粒体が除去される。

　そして、開閉弁５３、５４、６１、８２に対して、本実施形態におけるバルブ１を適用することができる。上記のように、バルブ１は耐久性に優れているので、耐久性に優れた流体制御装置５５を提供することができる。

　なお、半導体製造装置６０がＣＶＤ装置の場合について説明したが、スパッタリング装置またはエッチング装置であっても良い。エッチング装置（ドライエッチング装置）は、処理室、ガス供給手段（流体制御装置）、排気手段から構成され、反応性の気体による腐食作用によって、材料表面等を加工する装置である。スパッタリング装置は、ターゲット、真空チャンバ、ガス供給手段（流体制御装置）、排気手段から構成され、材料表面を成膜する装置である。

　なお、本実施形態は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

　例えば、上記の実施形態における変位増幅機構３０は、６つの第１レバー３１と、第１リテーナ３２と、中間部材３３と、６つの第２レバー３４と、第２リテーナ３５とを備えていたが、第１リテーナ３２および第２リテーナ３５を備えていなくてもよい。また、第１レバー部および第２レバー部は、それぞれ独立した６つの部材により構成されていたが、６つの第１レバー３１または６つの第２レバー３４が、それらの内周縁または外周縁で接続された一体構造であってもよい。この場合、第１レバー３１または第２レバー３４は、ディスク６および中間部材３３の変位に伴い変形する金属、樹脂等の材料に構成されていてもよい。また、変位増幅機構３０は、６つの第１レバー３１および６つの第２レバー３４を有していたが、それぞれ２つ以上であればよい。

　また、コイルばね８は、皿ばねにより構成してもよい。弁座は、樹脂からなる環状のシート２Ｄを埋め込んで構成したが、ボディ２と同じ金属材料により円環状の凸部を形成して、弁座を構成するようにしてもよい。

１：バルブ、　２：ボディ、　２ｂ：流入路、　２ｃ：流出路、　３：ダイヤフラム、　４：アクチュエータ、　５：圧電素子、　７：ステム、　２０：ケーシング、　　
３０：変位増幅機構、　３１：第１レバー部、　３１Ｆ：外端部、　３１Ｇ：内端部、　３１Ｈ：屈曲部、　３３：中間部材、　３４：第２レバー部、　３４Ｆ：外端部、　３４Ｇ：内端部、　３４Ｈ：屈曲部、　５５：流体制御装置

Claims

　ケーシングと、
　前記ケーシング内に設けられたステムと、
　前記ステムへ向かって変位するように前記ケーシングに支持された圧電素子と、
　前記圧電素子の変位を増幅させる変位増幅機構と、を備え、
　前記変位増幅機構は、第１レバー部と、中間部材と、第２レバー部とを有し、
　　前記第１レバー部は、前記圧電素子と前記中間部材との間に位置し、前記圧電素子からの変位を受ける第１力点部と、前記ケーシングに当接して前記第１レバー部の回動の中心となる第１支点部と、前記中間部材へ変位を伝える第１作用点部と、を有し、
　　前記中間部材は、前記第１レバー部と前記第２レバー部との間に位置し、前記第１レバー部からの変位を受けて、前記第２レバー部に向かって変位するように構成され、
　　前記第２レバー部は、前記中間部材からの変位を受ける第２力点部と、前記ケーシングに当接して前記第２レバー部の回動の中心となる第２支点部と、前記ステムへ変位を伝える第２作用点部と、を有し、
　前記ステムの軸に対し直交する方向において、前記第１力点部は、前記第１支点部と前記第１作用点部との間に位置し、
　前記ステムの軸に対し直交する方向において、前記第２支点部は、前記第２力点部と前記第２作用点部との間に位置し、
　前記第２支点部と前記第２作用点部との距離は、前記第２支点部と前記第２力点部との距離よりも長く構成され、
　前記中間部材の前記第２レバー部側への変位により、前記第２レバー部の前記第２作用点部は、前記ステムに向かって変位し、前記ステムを前記圧電素子に向かって移動させる、アクチュエータ。
　前記第１レバー部は、前記ステムの周方向に沿って配置された複数の第１レバーを有し、
　前記第２レバー部は、前記ステムの周方向に沿って配置された複数の第２レバーを有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
　前記変位増幅機構は、前記複数の第１レバーを保持する第１リテーナと、前記複数の第１レバーを保持する第１リテーナとを備える、請求項２に記載のアクチュエータ。
　流体通路が形成されたボディと、
　前記流体通路を開閉する弁体と、
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアクチュエータと、を備えるバルブ。
　複数の流体制御機器により構成される流体制御装置であって、
　前記複数の流体制御機器の少なくとも一つは、請求項４に記載のバルブである流体制御装置。