特開 2022-180273 電動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022180273

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20221129BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021148889

(22)【出願日】2021-09-13

(31)【優先権主張番号】P 2021087180

(32)【優先日】2021-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000101514

【氏名又は名称】アドバンス電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079050

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 憲秋

(74)【代理人】

【識別番号】100201879

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 大輝

(72)【発明者】

【氏名】笹尾 起美仁

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB33

3H062CC02

3H062CC13

3H062DD01

3H062EE06

3H062HH10

(57)【要約】

【課題】弁体閉鎖時の過剰な圧迫等を回避する機能とともに、機能停止時の流体遮断機能も備えた電動弁を提供する。
【解決手段】弁機構体７０の後退移動の際には作動軸８０の軸本体８１が一方向に軸回転されて弁機構体を後退させて弁体６０を弁座２５から離隔させ、弁機構体の前進移動の際には軸本体が他方向に軸回転されて弁機構体を前進させて弁体を弁座に近接させて閉鎖させ、軸本体がさらに他方向に軸回転された場合に伝達部材５５内を摺動して後退するように構成されており、機能停止の際には、加圧気体の供給停止により停止部材がばね部材Ｓの付勢力により前進されて弁機構体を押圧して弁体を前進させて弁座を閉鎖し保持する又は弁座の閉弁状態を保持するとともに、開弁時には軸本体が伝達部材内を摺動して停止部材に押圧されて前進する弁機構体とともに作動軸が前進する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁座が形成された弁室と、前記弁室の後部側に配置された作動室と、前記作動室の後部側に配置された電動式駆動機構を有する駆動室とが形成されたハウジングと、
前記弁室にダイアフラムと一体に配置されて前記弁座を開閉する弁体と、
前記弁体が取り付けられる弁機構体と、
前記弁機構体と連結されるとともに前記電動式駆動機構により進退動する作動軸と、
を備えた電動弁であって、
前記作動室には、シリンダ部内に加圧気体を供給するエア供給部が設けられているとともに、前記弁機構体と別部材よりなる停止部材と、前記停止部材を常時弁室方向に付勢するばね部材とが前記シリンダ部内に配置されていて、
前記停止部材は、前記弁機構体に対して当接又は離隔されるように進退可能に前記作動室の前記シリンダ部内に嵌挿されるとともに、前記電動弁の作動時には前記シリンダ部への前記加圧気体の供給により前記ばね部材の付勢力に抗して常時前記駆動室側に付勢保持され、
前記弁機構体は、前記作動室に周方向に回転不能に進退自在に嵌挿されており、
前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に軸方向に進退可能に挿通されて軸回転されるとともに、前記停止部材を貫通して先端側に前記弁機構体に螺着される螺着部を有する軸本体と、前記軸本体に形成され前記停止部材の係止部に係止されて前記軸本体の前進方向の移動を規制する規制部とを有し、
前記弁機構体の後退移動の際には、前記規制部が前記停止部材に係止された前記軸本体が前記電動式駆動機構により前記伝達部材を介して一方向に軸回転されて、前記螺着部を介して前記弁機構体を後退させて前記弁体を前記弁座から離隔させ、
前記弁機構体の前進移動の際には、前記規制部が前記停止部材に係止された前記軸本体が前記電動式駆動機構により前記伝達部材を介して他方向に軸回転されて、前記螺着部を介して前記弁機構体を前進させて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖させ、前記軸本体がさらに他方向に軸回転された場合に、前記軸本体の前記規制部が前記停止部材の前記係止部から離隔されて前記伝達部材内を摺動して後退するように構成されており、
前記電動弁の機能停止の際には、前記加圧気体の供給停止により前記停止部材が前記ばね部材の付勢力により弁室方向へ移動されて、前記弁機構体を前記弁室方向へ押圧して前記弁体を前進させて前記弁座を閉鎖し保持する又は前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持するとともに、前記弁体が前記弁座を開放している際には、前記軸本体が前記伝達部材内を摺動して前記停止部材に押圧されて前進する前記弁機構体とともに前記作動軸が前進するように構成されている
ことを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記停止部材の前進時に、停止部材の前面部と前記シリンダ部の前面部との間に前記エア供給部からの加圧気体の導入が可能な間隙部が形成される請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記停止部材と前記弁機構体との間に前記停止部材を付勢する前記ばね部材より付勢力が小さい付勢力で前記弁機構体を常時閉鎖方向に付勢する補助付勢部材が設けられる請求項１又は２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記弁室と前記弁体とが、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素樹脂で形成され、
前記弁体に、前記弁室の前記弁座に対して当接又は前記弁座から後退して開閉する架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部が接合されているとともに、
前記弁座に、閉弁時に前記ニードル弁部と当接する架橋ＰＴＦＥからなる当接部材が接合されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動弁。

【請求項5】

前記弁室がＰＴＦＥからなり、前記当接部材がＰＦＡからなる弁座側接合部材を介して前記弁座に接合されている請求項４に記載の電動弁。

【請求項6】

前記弁体がＰＴＦＥからなり、前記ニードル弁部がＰＦＡからなる弁体側接合部材を介して前記弁座に接合されている請求項４又は５に記載の電動弁。

【請求項7】

請求項４ないし６のいずれか１項に記載の電動弁の製造方法であって、
前記弁室の前記弁座に前記当接部材を載置して、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロックにより前記当接部材を加圧とともに加熱して接合する当接部材接合工程と、
前記弁体に前記ニードル弁部を載置して、前記ヒーティングブロックにより前記ニードル弁部を加圧とともに加熱して接合する弁部接合工程とを有する
ことを特徴とする電動弁の製造方法。

【請求項8】

前記当接部材接合工程が、ＰＦＡからなる弁座側接合部材とＰＴＦＥからなる弁座又は架橋ＰＴＦＥからなる当接部材とを拡散接合する弁座側拡散接合工程を有する請求項７に記載の電動弁の製造方法。

【請求項9】

前記弁部接合工程が、ＰＦＡからなる弁体側接合部材とＰＴＦＥからなる弁体又は架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部とを拡散接合する弁体側拡散接合工程を有する請求項７又は８に記載の電動弁の製造方法。

【請求項10】

前記弁部接合工程は、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるブロック体に架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を載置して、前記ヒーティングブロックにより前記架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を加圧とともに加熱して接合した後に、前記ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるブロック体を切削加工により弁体に形成するとともに、前記架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を切削加工によりニードル弁部に形成する切削工程を有する請求項７ないし９のいずれか１項に記載の電動弁の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステッピングモータによって作動される電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体製造における大規模集積化、加工の微細化が進み、２０２３年には配線ピッチ３ｎｍの半導体デバイスが量産される計画がある。このように微細な配線幅の半導体製造では、その製造工程内における流体の流通経路での微細なゴミ（パーティクル）の混入が、製品の歩留まりに大きな影響を与える。歩留まりを維持するためには、パーティクルを配線ピッチの半分以下のサイズとして流体の清浄度を維持しながら流通させることが要求される。

【0003】

この種の半導体製造の流路構造では、ポンプ等の流体の供給源に接続された流路に、流体圧力を調節する調圧弁、流体の流量を調節する流量調節弁、流体を遮断又は通過可能とする開閉弁等が適宜に配置される。半導体製造に配置される流量調節弁では、ステッピングモータ等の電動式駆動機構により作動される電動弁が好適に使用される。電動弁は、電気制御による操作であることから、装置の維持管理の自由度が大きく、流量変化等の制御を容易に行うことができる利点がある。しかしながら、一般的な電動弁では、弁体の閉鎖時に弁座が過剰に圧迫されることがあり、電動弁の耐久性やパーティクルの発生等の問題を生ずるおそれがあった。

【0004】

そこで、弁体が連結された弁機構体がばね部材により常時閉鎖方向へ付勢されるとともに、弁機構体に螺着された作動軸を電動式駆動機構により回転させることによって弁機構体を介して弁体を進退させ、弁体の前進時にばね部材の付勢力とともに弁機構体を前進させて弁座を閉鎖した際に、作動軸がさらに回転されることによって作動軸が後退するように構成された電動弁が提案されている（特許文献１参照）。この電動弁では、弁座の閉鎖（閉弁）後に作動軸が後退することにより、閉弁後の電動式駆動機構による作動が弁機構体に伝達されないため、弁体が弁座に押し込まれず、弁座に対する過剰な圧迫等が回避されてパーティクルの発生等の問題を解消することができる。

【0005】

ところで、この種の流路構造において流体が遮断される場合、通常の作動時には流量調節弁（電動弁）の閉鎖により流体が遮断されるが、停電等により動力が停止したり、緊急停止ボタンを作動させたりした場合には開閉弁の閉鎖により流体が遮断される。従来の流路構造にあっては、配管内に流量調節弁等の他に緊急停止用の開閉弁を個別に配置する必要があり、コストの増大や装置の大型化等の問題が生じて改善が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実登３２２７４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、弁体閉鎖時の過剰な圧迫等を回避する機能とともに、機能停止時の流体遮断機能も備えた電動弁を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、請求項１の発明は、弁座が形成された弁室と、前記弁室の後部側に配置された作動室と、前記作動室の後部側に配置された電動式駆動機構を有する駆動室とが形成されたハウジングと、前記弁室にダイアフラムと一体に配置されて前記弁座を開閉する弁体と、前記弁体が取り付けられる弁機構体と、前記弁機構体と連結されるとともに前記電動式駆動機構により進退動する作動軸と、を備えた電動弁であって、前記作動室には、シリンダ部内に加圧気体を供給するエア供給部が設けられているとともに、前記弁機構体と別部材よりなる停止部材と、前記停止部材を常時弁室方向に付勢するばね部材とが前記シリンダ部内に配置されていて、前記停止部材は、前記弁機構体に対して当接又は離隔されるように進退可能に前記作動室の前記シリンダ部内に嵌挿されるとともに、前記電動弁の作動時には前記シリンダ部への前記加圧気体の供給により前記ばね部材の付勢力に抗して常時前記駆動室側に付勢保持され、前記弁機構体は、前記作動室に周方向に回転不能に進退自在に嵌挿されており、前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に軸方向に進退可能に挿通されて軸回転されるとともに、前記停止部材を貫通して先端側に前記弁機構体に螺着される螺着部を有する軸本体と、前記軸本体に形成され前記停止部材の係止部に係止されて前記軸本体の前進方向の移動を規制する規制部とを有し、前記弁機構体の後退移動の際には、前記規制部が前記停止部材に係止された前記軸本体が前記電動式駆動機構により前記伝達部材を介して一方向に軸回転されて、前記螺着部を介して前記弁機構体を後退させて前記弁体を前記弁座から離隔させ、前記弁機構体の前進移動の際には、前記規制部が前記停止部材に係止された前記軸本体が前記電動式駆動機構により前記伝達部材を介して他方向に軸回転されて、前記螺着部を介して前記弁機構体を前進させて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖させ、前記軸本体がさらに他方向に軸回転された場合に、前記軸本体の前記規制部が前記停止部材の前記係止部から離隔されて前記伝達部材内を摺動して後退するように構成されており、前記電動弁の機能停止の際には、前記加圧気体の供給停止により前記停止部材が前記ばね部材の付勢力により弁室方向へ移動されて、前記弁機構体を前記弁室方向へ押圧して前記弁体を前進させて前記弁座を閉鎖し保持する又は前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持するとともに、前記弁体が前記弁座を開放している際には、前記軸本体が前記伝達部材内を摺動して前記停止部材に押圧されて前進する前記弁機構体とともに前記作動軸が前進するように構成されていることを特徴とする電動弁に係る。

【0009】

請求項２の発明は、前記停止部材の前進時に、停止部材の前面部と前記シリンダ部の前面部との間に前記エア供給部からの加圧気体の導入が可能な間隙部が形成される請求項１に記載の電動弁に係る。

【0010】

請求項３の発明は、前記停止部材と前記弁機構体との間に前記停止部材を付勢する前記ばね部材より付勢力が小さい付勢力で前記弁機構体を常時閉鎖方向に付勢する補助付勢部材が設けられる請求項１又は２に記載の電動弁に係る。

【0011】

請求項４の発明は、前記弁室と前記弁体とが、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素樹脂で形成され、前記弁体に、前記弁室の前記弁座に対して当接又は前記弁座から後退して開閉する架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部が接合されているとともに、前記弁座に、閉弁時に前記ニードル弁部と当接する架橋ＰＴＦＥからなる当接部材が接合されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動弁に係る。

【0012】

請求項５の発明は、前記弁室がＰＴＦＥからなり、前記当接部材がＰＦＡからなる弁座側接合部材を介して前記弁座に接合されている請求項４に記載の電動弁に係る。

【0013】

請求項６の発明は、前記弁体がＰＴＦＥからなり、前記ニードル弁部がＰＦＡからなる弁体側接合部材を介して前記弁座に接合されている請求項４又は５に記載の電動弁に係る。

【0014】

請求項７の発明は、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の電動弁の製造方法であって、前記弁室の前記弁座に前記当接部材を載置して、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロックにより前記当接部材を加圧とともに加熱して接合する当接部材接合工程と、前記弁体に前記ニードル弁部を載置して、前記ヒーティングブロックにより前記ニードル弁部を加圧とともに加熱して接合する弁部接合工程とを有することを特徴とする電動弁の製造方法に係る。

【0015】

請求項８の発明は、前記当接部材接合工程が、ＰＦＡからなる弁座側接合部材とＰＴＦＥからなる弁座又は架橋ＰＴＦＥからなる当接部材とを拡散接合する弁座側拡散接合工程を有する請求項７に記載の電動弁の製造方法に係る。

【0016】

請求項９の発明は、前記弁部接合工程が、ＰＦＡからなる弁体側接合部材とＰＴＦＥからなる弁体又は架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部とを拡散接合する弁体側拡散接合工程を有する請求項７又は８に記載の電動弁の製造方法に係る。

【0017】

請求項１０の発明は、前記弁部接合工程は、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるブロック体に架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を載置して、前記ヒーティングブロックにより前記架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を加圧とともに加熱して接合した後に、前記ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるブロック体を切削加工により弁体に形成するとともに、前記架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を切削加工によりニードル弁部に形成する切削工程を有する請求項７ないし９のいずれか１項に記載の電動弁の製造方法に係る。

【発明の効果】

【0018】

請求項１の発明に係る電動弁によると、弁座が形成された弁室と、前記弁室の後部側に配置された作動室と、前記作動室の後部側に配置された電動式駆動機構を有する駆動室とが形成されたハウジングと、前記弁室にダイアフラムと一体に配置されて前記弁座を開閉する弁体と、前記弁体が取り付けられる弁機構体と、前記弁機構体と連結されるとともに前記電動式駆動機構により進退動する作動軸と、を備えた電動弁であって、前記作動室には、シリンダ部内に加圧気体を供給するエア供給部が設けられているとともに、前記弁機構体と別部材よりなる停止部材と、前記停止部材を常時弁室方向に付勢するばね部材とが前記シリンダ部内に配置されていて、前記停止部材は、前記弁機構体に対して当接又は離隔されるように進退可能に前記作動室の前記シリンダ部内に嵌挿されるとともに、前記電動弁の作動時には前記シリンダ部への前記加圧気体の供給により前記ばね部材の付勢力に抗して常時前記駆動室側に付勢保持され、前記弁機構体は、前記作動室に周方向に回転不能に進退自在に嵌挿されており、前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に軸方向に進退可能に挿通されて軸回転されるとともに、前記停止部材を貫通して先端側に前記弁機構体に螺着される螺着部を有する軸本体と、前記軸本体に形成され前記停止部材の係止部に係止されて前記軸本体の前進方向の移動を規制する規制部とを有し、前記弁機構体の後退移動の際には、前記規制部が前記停止部材に係止された前記軸本体が前記電動式駆動機構により前記伝達部材を介して一方向に軸回転されて、前記螺着部を介して前記弁機構体を後退させて前記弁体を前記弁座から離隔させ、前記弁機構体の前進移動の際には、前記規制部が前記停止部材に係止された前記軸本体が前記電動式駆動機構により前記伝達部材を介して他方向に軸回転されて、前記螺着部を介して前記弁機構体を前進させて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖させ、前記軸本体がさらに他方向に軸回転された場合に、前記軸本体の前記規制部が前記停止部材の前記係止部から離隔されて前記伝達部材内を摺動して後退するように構成されており、前記電動弁の機能停止の際には、前記加圧気体の供給停止により前記停止部材が前記ばね部材の付勢力により弁室方向へ移動されて、前記弁機構体を前記弁室方向へ押圧して前記弁体を前進させて前記弁座を閉鎖し保持する又は前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持するとともに、前記弁体が前記弁座を開放している際には、前記軸本体が前記伝達部材内を摺動して前記停止部材に押圧されて前進する前記弁機構体とともに前記作動軸が前進するように構成されているため、弁体閉鎖時の過剰な圧迫等を回避する機能とともに動力停止時の流体遮断機能を備えて、単独で流量調節弁と緊急停止用の開閉弁として使用することができ、配管内に流量調節弁と開閉弁とを個別に配置する必要がなくなり、コストの低減や装置の小型化を図ることができる。

【0019】

請求項２の発明に係る電動弁によると、請求項１の発明において、前記停止部材の前進時に、停止部材の前面部と前記シリンダ部の前面部との間に前記エア供給部からの加圧気体の導入が可能な間隙部が形成されるため、機能停止後に容易かつ適切に電動弁を復帰させることが可能となる。

【0020】

請求項３の発明に係る電動弁によると、請求項１又は２の発明において、前記停止部材と前記弁機構体との間に前記停止部材を付勢する前記ばね部材より付勢力が小さい付勢力で前記弁機構体を常時閉鎖方向に付勢する補助付勢部材が設けられるため、閉弁時に弁体のシール力が増加してより確実に閉弁状態を保持することができる。

【0021】

請求項４の発明に係る電動弁によると、請求項１ないし３の発明において、前記弁室と前記弁体とが、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素樹脂で形成され、前記弁体に、前記弁室の前記弁座に対して当接又は前記弁座から後退して開閉する架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部が接合されているとともに、前記弁座に、閉弁時に前記ニードル弁部と当接する架橋ＰＴＦＥからなる当接部材が接合されているため、弁部と弁座の接触時のパーティクルの発生を効果的に抑制することができる。

【0022】

請求項５の発明に係る電動弁によると、請求項４の発明において、前記弁室がＰＴＦＥからなり、前記当接部材がＰＦＡからなる弁座側接合部材を介して前記弁座に接合されているため、ＰＴＦＥからなる弁座に架橋ＰＴＦＥからなる当接部材を容易に接合させることができる。

【0023】

請求項６の発明に係る電動弁によると、請求項４又は５の発明において、前記弁体がＰＴＦＥからなり、前記ニードル弁部がＰＦＡからなる弁体側接合部材を介して前記弁座に接合されているため、ＰＴＦＥからなる弁体に架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部を容易に接合させることができる。

【0024】

請求項７の発明に係る電動弁の製造方法によると、請求項４ないし６のいずれか１項に記載の電動弁の製造方法であって、前記弁室の前記弁座に前記当接部材を載置して、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロックにより前記当接部材を加圧とともに加熱して接合する当接部材接合工程と、前記弁体に前記ニードル弁部を載置して、前記ヒーティングブロックにより前記ニードル弁部を加圧とともに加熱して接合する弁部接合工程とを有するため、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなる弁座と架橋ＰＴＦＥからなる当接部材、及びＰＦＡ又はＰＴＦＥからなる弁体と架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部を、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を超える溶融接合に近い強固な接合強度で接合することができる。

【0025】

請求項８の発明に係る電動弁によると、請求項７の発明において、前記当接部材接合工程が、ＰＦＡからなる弁座側接合部材とＰＴＦＥからなる弁座又は架橋ＰＴＦＥからなる当接部材とを拡散接合する弁座側拡散接合工程を有するため、ＰＴＦＥの弁座と架橋ＰＴＦＥの当接部材とを容易に接合させることができる。

【0026】

請求項９の発明に係る電動弁によると、請求項７又は８の発明において、前記弁部接合工程が、ＰＦＡからなる弁体側接合部材とＰＴＦＥからなる弁体又は架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部とを拡散接合する弁体側拡散接合工程を有するため、ＰＴＦＥの弁体と架橋ＰＴＦＥのニードル弁部とを容易に接合させることができる。

【0027】

請求項１０の発明に係る電動弁によると、請求項７ないし９の発明において、前記弁部接合工程は、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるブロック体に架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を載置して、前記ヒーティングブロックにより前記架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を加圧とともに加熱して接合した後に、前記ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるブロック体を切削加工により弁体に形成するとともに、前記架橋ＰＴＦＥからなるブロック体を切削加工によりニードル弁部に形成する切削工程を有するため、弁体にニードル弁部を容易かつ確実に接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係る電動弁の全開時の縦断面図である。

【図2】図１の電動弁の弁機構体移動時の縦断面図である。

【図3】図１の電動弁の閉弁時の縦断面図である。

【図4】図１の電動弁の閉弁時に作動軸が後退した状態の縦断面図である。

【図5】図１のＡ－Ａ概略断面図である。

【図6】作動軸の後部側と電動式駆動機構の伝達部材の構造を表した概略分解斜視図である。

【図7】作動軸の後部側と電動式駆動機構の伝達部材との構造を表した概略横断面図である。

【図8】全開時の電動弁作動中及び機能停止中における弁機構体近傍の拡大断面図である。

【図9】閉弁時の電動弁作動中及び機能停止中における弁機構体近傍の拡大断面図である。

【図10】閉弁時に作動軸が後退した状態の電動弁作動中及び動力停止中における弁機構体近傍の拡大断面図である。

【図11】弁機構体移動時に電動弁の動力が停止した場合の弁機構体近傍の拡大断面図である。

【図12】機能停止時の停止部材の前面部側近傍の拡大断面図である。

【図13】補助付勢部材が設けられた構造の閉弁時の状態を表した拡大断面図である。

【図14】図１３の構造の機能停止時の状態を表した拡大断面図である。

【図15】テーパーシール部が形成されたニードル弁部を有する電動弁の全開時の弁室の拡大断面図である。

【図16】テーパーシール部が形成されたニードル弁部を有する電動弁の閉弁時の弁室の拡大断面図である。

【図17】フラットシール部が形成されたニードル弁部を有する電動弁の全開時の弁室の拡大断面図である。

【図18】フラットシール部が形成されたニードル弁部を有する電動弁の閉弁時の弁室の拡大断面図である。

【図19】接合装置により弁座に当接部材を接合させる工程を表した要部概略断面図である。

【図20】弁座に弁座側接合部材を介して当接部材を接合させる工程を表した要部概略断面図である。

【図21】弁体にニードル弁部を接合させる工程を表した要部概略断面図である。

【図22】弁体に弁体側接合部材を介してニードル弁部を接合させる工程を表した要部概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１～４に示す本発明の一実施形態に係る電動弁１０は、主に半導体製造工場や半導体製造装置等の流体管路に配設される流量調節弁であって、流体の流量の調節や遮断を行うように構成される。この電動弁１０は、ハウジング１１と、弁体６０と、弁機構体７０と、作動軸８０とを備える。

【0030】

電動弁１０では、流体と接触するハウジング１１、弁体６０等の各部が耐食性及び耐薬品性の高い材料で構成される。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂である。フッ素樹脂は、切削等により所望する形状に容易に加工することができる。また、この電動弁１０では、純水、アンモニア水、フッ酸、過酸化水素水、塩酸、オゾン水、水素水、酸素水、界面活性剤等の薬液、水素、酸素等のガス等の被制御流体が流通される。

【0031】

ハウジング１１は、弁座２５が形成された弁室２０と、弁室２０の後部側に配置された作動室３０と、作動室３０の後部側に配置された電動式駆動機構５１を有する駆動室５０とが形成される。図において、符号１５はハウジングの後部側に配置されて作動軸８０の進退動を検知するセンサー部、２１は弁室２０の一側に接続された被制御流体の流入部、２２は弁座２５を介して弁室２０の他側に接続された被制御流体の流出部である。

【0032】

作動室３０には、加圧気体を供給するエア供給部３５が設けられているとともに、後述する弁機構体７０と別部材よりなる停止部材４０と、停止部材４０を常時弁室２０方向に付勢するばね部材Ｓとが配置されている。図において、符号３１は作動室３０内に形成されたシリンダ部、３２はシリンダ部３１の前側（弁室２０側）において後述する弁機構体７０を進退可能に保持する弁機構体保持ブロック、３３はシリンダ部３１の前面部に相当する弁機構体保持ブロック３２の後端面である。

【0033】

エア供給部３５は、作動室３０のシリンダ部３１内に加圧気体を供給する部位であり、公知の電空レギュレータ等の調圧装置（図示せず）に接続される。このエア供給部３５では、シリンダ部３１の前面側（弁機構体保持ブロック３２の後端面３３側）に加圧気体の供給孔３６が形成され、当該電動弁１０の作動中は常時加圧気体の供給が行われる。また、エア供給部３５からの加圧気体は、閉弁時に後述の弁機構体７０を閉鎖方向に付勢する加圧手段としても作用する。

【0034】

停止部材４０は、弁機構体７０に対して当接又は離隔されるように進退可能に作動室３０のシリンダ部３１内に嵌挿されるとともに、当該電動弁１０の作動時には作動室３０への加圧気体の供給によりばね部材Ｓの付勢力に抗して常時駆動室５０側に付勢保持される。図において、符号４１は停止部材４０内に凹状に形成されてばね部材Ｓに押圧される前側ばね受け部、４２は停止部材４０の前面部、４５は後述する作動軸８０のための係止部、４６は係止部４５に配置されたスラストベアリング等の軸受部材である。

【0035】

ばね部材Ｓは、停止部材４０と後述の電動式駆動機構５１との間に配置されて、停止部材４０を常時弁室２０方向に付勢する弾性部材である。ばね部材Ｓは、停止部材４０を付勢する弾性部材であれば特に限定されないが、簡素な構成で安価な公知のコイルばねが好適である。

【0036】

電動式駆動機構５１は、適宜の演算装置（図示せず）の制御により進退量を調節して後述の作動軸８０を進退動させる部材である。電動式駆動機構５１としては、作動軸８０の進退量を精度良く再現できるものであれば特に限定されず、例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、超音波モータ等が好適に用いられる。電動式駆動機構５１に関して、５２はロータ、５３は配線部、５４はフロントブランケット、５５はロータ５２により後述の作動軸８０を軸回転させる伝達部材である。なお、電動式駆動機構５１のフロントブランケット５４は、作動室３０のシリンダ部３１の後面部であるとともにばね部材Ｓの後側ばね受け部に相当する。

【0037】

弁体６０は、弁室２０にダイアフラム６５と一体に配置されて弁座２５を開閉する部材である。この弁体６０は、進退することにより弁座２５に対して着座又は弁座２５から後退して弁座２５を開閉する弁部６１を有する。弁部６１の形状は、弁座２５の開閉を確実に行うことが可能であれば特に限定されない。図示の弁部６１は、フラット形状のシール部６２を有する。ダイアフラム６５は、薄肉の可動膜からなり、弁室２０内を流通する被制御流体の作動室３０側への浸入を防止する。

【0038】

弁機構体７０は、作動室３０に周方向に回転不能に同軸的に進退自在に嵌挿されて弁体６０が取り付けられる部材である。この弁機構体７０は、図５に示すように、作動室３０の弁機構体保持ブロック３２に公知のスプライン嵌合構造により嵌挿される。また、弁機構体７０は、その後部にらせん状のねじ溝が形成されたねじ穴部７１を有する。実施形態の弁機構体７０では、後端部７２に複数の突起部７５が設けられている。

【0039】

作動軸８０は、弁機構体７０と連結されるとともに電動式駆動機構５１により進退動する部材であって、軸本体８１と、規制部８５とを有する。軸本体８１は、円柱状の棒状体からなり、停止部材４０を貫通するとともに先端側に弁機構体７０のねじ穴部７１に螺着される螺着部８２を有する。

【0040】

この軸本体８１は、後部に形成された板状部８４が電動式駆動機構５１の伝達部材５５に軸方向に進退可能に挿通されて軸回転されて、伝達部材５５の回転により軸回転される。ここで、伝達部材５５は、軸本体８１を軸方向に進退可能かつ軸回転可能な構造であれば特に限定されない。実施例の伝達部材５５は、図６，７に示すように、軸本体８１の板状部８４が摺動可能に嵌挿される断面視四角形状の貫通孔５６を有し、電動式駆動機構５１のロータ５２とともに回転する略円筒形状の部材からなる。伝達部材５５では、断面視四角形状の貫通孔５６と軸本体８１の板状部８４とが回転方向で係合しているため、電動式駆動機構５１により軸回転することによって板状部８４を介して軸本体８１が軸回転される。また、貫通孔５６と軸本体８１の板状部８４とが軸方向で摺動可能であるため、軸本体８１が伝達部材５５に対して進退可能となる。なお、図７において、伝達部材５５の外周面形状は適宜であるため省略した。

【0041】

また、軸本体８１の後端部には、ハウジング１１の後部側に配置されたセンサー部１５に検知される被検知部８３が設けられており、電動式駆動機構５１を貫通してハウジング１１の後部側に突出されて、被検知部８３がセンサー部１５に到達可能に構成されている。ハウジング１１の後部側に配置されたセンサー部１５により、電動式駆動機構５１から後部側へ突出した作動軸８０の被検知部８３を検知可能とすることにより、軸本体８１の進退動が検知しやすくなる。また、センサー部１５が電動式駆動機構５１の後側のスペースを利用して配置されるため、省スペース化が実現できて電動弁の大型化が回避され、フットプリントを小さくすることができる。

【0042】

規制部８５は、軸本体８１に形成され、停止部材４０の係止部４５に係止されて軸本体８１の前進方向の移動を規制する部位である。実施例の規制部８５は、軸本体８１に突設された円盤状の部材であり、軸受部材４６を介して停止部材４０の係止部４５に載置される。

【0043】

次に、本発明の電動弁１０の平常時の作動について説明する。なお、平常時の作動では、エア供給部３５から作動室３０のシリンダ部３１内へ常時加圧気体が供給されて、ばね部材Ｓの付勢力に抗して停止部材４０が常時駆動室５０側、すなわちシリンダ部３１の後面部に相当する電動式駆動機構５１のフロントブランケット５４側に付勢保持されている。

【0044】

電動弁１０の作動時において、図１，８（ａ）に示す弁機構体７０の後退移動の際、つまり開弁時（弁座２５の開放時）では、まず電動式駆動機構５１により伝達部材５５を介して軸本体８１が一方向（締め付け方向）に軸回転される。この時、作動軸８０は、規制部８５が軸受部材４６を介して停止部材４０の係止部４５に載置されて、作動軸８０の前進方向への移動が規制されている。そこで、軸本体８１が締め付け方向に軸回転することにより、回転動が螺着部８２を介して弁機構体７０に伝達されて弁機構体７０が作動軸８０に沿って後退方向へ移動される。したがって、弁機構体７０が駆動室５０方向へ移動されて、弁機構体７０に取り付けられた弁体６０が弁座２５から離隔されて開弁状態とされる。特に、図示のように後退した弁機構体７０の後部（突起部７５）が停止部材４０の前面部４２に当接した場合は、弁機構体７０の後退量が最大となり、弁座２５が全開とされる。

【0045】

続いて弁機構体７０の前進移動の際は、図２に示すように、電動式駆動機構５１により伝達部材５５を介して軸本体８１が他方向（緩め方向）に軸回転される。軸本体８１が緩め方向に軸回転することにより、回転動が螺着部８２を介して弁機構体７０に伝達されて、弁機構体７０がエア供給部３５からの加圧気体の付勢力とともに作動軸８０に沿って前進方向へ移動される。したがって、弁機構体７０が停止部材４０から離隔されて弁室２０方向へ移動され、弁体６０が弁座２５に近接される。そして、弁機構体７０が継続して前進することにより、図３，９（ａ）に示すように、弁体６０が弁座２５に当接されて閉弁（閉鎖）状態となる。

【0046】

上記のように弁体６０が前進して閉弁された際には、電動式駆動機構５１の回転駆動が継続されていることから、軸本体８１はさらに緩め方向に軸回転される。この時、弁体６０が弁座２５に当接されているため、弁機構体７０はそれ以上前進しない。一方、軸本体８１は伝達部材５５内を軸方向に摺動可能であることから、図４，１０（ａ）に示すように、緩め方向に軸回転する軸本体８１が、規制部８５が停止部材４０の係止部４５から離隔されて伝達部材５５内を摺動して後退する。

【0047】

閉弁後に弁機構体７０が前進せずに作動軸８０自身が後退するということは、閉弁後の電動式駆動機構５１からの回転動が弁機構体７０に伝達されない（作動軸８０の後退動として逃がされる）ことで、弁体６０が閉鎖時に弁座２５に押し込まれず、閉鎖時における弁座２５との衝突や過大な摩擦等が回避ないし緩和されることを意味する。そのため、これらの衝突や摩擦等に伴う問題の発生を一挙に解決することができる。

【0048】

また、閉弁後の開弁に際して、作動軸８０が弁機構体７０に対して通常時より緩められて後退した状態となっていることから、弁体６０を弁座２５に対して全閉する力ないし弁座２５の全閉シール力等の押し込む力を維持するためのモータの励磁を維持する必要がない。したがって、これに伴う問題、すなわち、消費電流の問題のみならずモータの発熱による被制御流体の温度上昇に関連する種々の問題を一挙に解消することができる。さらに、開弁方向の移動、つまり作動軸８０の締め付け方向への回転動は、負荷の無い状態からスタートできるので、微小な流量の開弁制御や流量ゼロからの立ち上げなどのランプ制御が可能となる。また、本発明の電動弁１０では、マイクロステップ駆動方式で電動式駆動機構５１のステッピングモータを駆動させた場合に、弁体６０の進退動をより精密に制御して弁座２５の開度を微調整することができる。

【0049】

次に、本発明の電動弁１０の機能停止の際の作動について説明する。ここで、機能停止とは、電動弁１０の作動中に停電等による電力停止や緊急停止ボタン（図示せず）の操作による緊急停止等の非常事態において、エア供給部３５からの加圧気体の供給が停止された状態である。実施形態の電動弁１０では、非常事態の発生により、まず加圧気体の供給が停止され、次いで電力停止等により電動弁１０の動力が停止される。動力停止により電動式駆動機構５１の作動が停止されることから、作動軸８０は軸回転せず、弁機構体７０が作動軸８０に沿って進退動されない。なお、機能停止の手順はこれに限定されず、非常事態に際して加圧気体の供給停止と電動式駆動機構５１の作動停止が行われればよい。

【0050】

本発明の電動弁１０は、上記機能停止の際には、エア供給部３５からの加圧気体の供給停止により停止部材４０がばね部材Ｓの付勢力により弁室２０方向へ移動されて、弁機構体７０を弁室２０方向へ押圧して弁体６０を前進させて弁座２５を閉鎖し保持する又は弁体６０による弁座２５の閉弁状態を保持するとともに、弁体６０が弁座２５を開放している際には、軸本体８１が伝達部材５５内を摺動して停止部材４０に押圧されて前進する弁機構体７０とともに前進するように構成される。そこで、電動弁１０の作動時の状態に応じた機能停止時の作動をより具体的に述べる。

【0051】

まず図１，８（ａ）に示す弁座２５の全開時に機能が停止された場合、エア供給部３５からの加圧気体の供給停止により、停止部材４０がばね部材Ｓの付勢力によって弁室２０方向へ移動される。この時、停止部材４０の前側に弁機構体７０の後部（突起部７５）が当接されていることから、停止部材４０は弁室２０方向への移動（前進）に伴って弁機構体７０を弁室２０方向へ押圧する。ここで、弁機構体７０は作動が停止された作動軸８０に連結されているが、作動軸８０の軸本体８１が伝達部材５５内を軸方向に摺動可能であることから、停止部材４０に押圧されることによって作動軸８０とともに弁室２０方向へ移動（前進）される。

【0052】

このように、弁座２５の全開時に機能が停止されると、ばね部材Ｓの付勢力によって前進する停止部材４０が弁機構体７０を押圧して前進させるため、図８（ｂ）に示すように弁機構体７０を介して弁体６０が前進されて、弁座２５が閉鎖（閉弁）される。そして、停止部材４０は、ばね部材Ｓにより常時弁室２０方向へ付勢されているため、当該機能停止中は、ばね部材Ｓの付勢力によって閉弁状態が保持される。

【0053】

図２に示す弁座２５の全開ではない開放時、すなわち弁機構体７０の移動時（前進移動時又は後退移動時）に機能が停止された場合、まず弁機構体７０は、停止部材４０から離隔され、かつ、弁体６０が弁座２５に当接されない位置で移動が停止される。一方、停止部材４０は、図１１（ａ）に示すように、ばね部材Ｓの付勢力によって弁室２０方向へ移動される。この時、作動軸８０が弁機構体７０とともに停止していることから、停止部材４０の係止部４５は規制部８５から離隔される。そして、停止している弁機構体７０の後端部７２に前進する停止部材４０が当接されると、その前進に伴って弁機構体７０が弁室２０方向へ押圧される。

【0054】

停止部材４０に押圧された弁機構体７０は、図１１（ｂ）に示すように、停止部材４０の移動に伴って前進される。その際、弁機構体７０に連結された作動軸８０は、軸本体８１が伝達部材５５内を軸方向に摺動可能であるため、弁機構体７０とともに前進される。そして、弁機構体７０を介して前進した弁体６０により弁座２５が閉鎖（閉弁）され、当該機能停止中はばね部材Ｓの付勢力によって閉弁状態が保持される。

【0055】

図３，９（ａ）に示す弁座２５の閉鎖時（閉弁時）に機能が停止された場合、まず弁機構体７０は、弁体６０が弁座２５に当接されて閉鎖する位置で停止される。一方、停止部材４０は、図９（ｂ）に示すように、ばね部材Ｓの付勢力によって弁室２０方向へ移動されて、弁機構体７０の後部（突起部７５）に当接される。これにより、弁座２５を閉鎖する位置で弁機構体７０がばね部材Ｓに付勢された停止部材４０によって押圧保持され、当該機能停止中はばね部材Ｓの付勢力によって閉弁状態が保持される。なお、作動軸８０は弁座２５の閉鎖位置で停止する弁機構体７０とともに停止していることから、作動軸８０は移動せずに停止部材４０のみが前進される。

【0056】

図４，１０（ａ）に示す閉弁後に作動軸８０が後退した際に機能が停止された場合、前記閉弁時と同様に、まず弁機構体７０が弁体６０により弁座２５を閉鎖する位置で停止される。そして、図１０（ｂ）に示すように、停止部材４０も同様にばね部材Ｓの付勢力によって弁室２０方向へ移動されて、弁機構体７０の後端部７２とともに弁機構体保持ブロック３２の後端面３３に当接される。これにより、弁座２５を閉鎖する位置で弁機構体７０がばね部材Ｓに付勢された停止部材４０によって押圧保持され、当該機能停止中はばね部材Ｓの付勢力によって閉弁状態が保持される。

【0057】

また、停止部材４０が前進時では、図１２に示すように、停止部材４０の前面部４２とシリンダ部３１の前面部（弁機構体保持ブロック３２の後端面３３）との間にエア供給部３５からの加圧気体の導入が可能な間隙部Ｇが形成されることが好ましい。この間隙部Ｇにより、機能停止後に復帰させる際に、エア供給部３５からの加圧気体が停止部材４０の前面部４２とシリンダ部３１の前面部との間に効率よく導入されて、加圧気体による付勢力が停止部材４０の前面部４２に作用しやすくなる。そのため、機能停止後に容易かつ適切に電動弁１０を復帰させることが可能となる。

【0058】

図１２（ａ）は、弁機構体７０の後端部７２に複数の突起部７５が形成されて、閉弁時に突起部７５が弁機構体保持ブロック３２の後端面３３からシリンダ部３１内へ突出する構造である。図１２（ｂ）は、閉弁時の弁機構体７０の後端部７２が弁機構体保持ブロック３２の後端面３３からシリンダ部３１内へ突出する構造である。これらの構造では、弁機構体７０の後部をシリンダ部３１内へ突出させて、前進した停止部材４０の前面部４２とシリンダ部３１の前面部とを隔離させるように構成される。

【0059】

図１２（ｃ）は、停止部材４０の前面部４２に突出部４３を形成し、突出部４３が弁機構体７０の後端部７２に当接される構造である。この構造では、停止部材４０と弁機構体７０の後端部７２との当接位置が停止部材４０の前面部４２より前側となるため、閉弁時の弁機構体７０の後部が弁機構体保持ブロック３２の後端面３３より前側であっても停止部材４０の前面部４２とシリンダ部３１の前面部とを隔離させることができる。

【0060】

停止部材４０の前進時にシリンダ部３１の前面部側に間隙部Ｇを形成する構造は、上記の例に限定されず、例えば突起部を停止部材側や停止部材と弁機構体の双方に設ける等、適宜に構成することができる。

【0061】

以上図示し説明したように、本発明の電動弁１０では、作動時にエア供給部３５からの加圧気体の供給により、停止部材４０をばね部材Ｓの付勢力に抗して常時駆動室５０側に付勢保持して平常通りに弁機構体７０の作動を可能としており、機能停止時には加圧気体の供給停止により、ばね部材Ｓの付勢力によって停止部材４０を前進させて、その移動に伴って弁機構体７０を押圧して前進させて閉弁し、閉弁を保持するように構成される。そのため、機能停止時に適切に流体を遮断することができる。

【0062】

また、平常時の作動では、閉弁後に弁機構体７０を前進させずに作動軸８０が後退するように構成されるため、閉弁後の電動式駆動機構５１からの回転動が弁機構体７０に伝達されなくなり、弁体閉鎖時の過剰な圧迫等を適切に回避することができる。したがって、本発明の電動弁１０では、単独で流量調節弁と緊急停止用の開閉弁として機能させることが可能となって、配管内に流量調節弁と開閉弁とを個別に配置する必要がなくなり、コストの低減や装置の小型化を図ることができる。

【0063】

さらに、エア供給部３５からの加圧気体が停止部材４０の付勢保持とともに、閉弁時の弁機構体７０を閉鎖方向へ付勢する。この際、弁機構体７０の後端面が加圧気体の受圧面となる。これにより、一の付勢手段（加圧気体）で電動弁１０作動中の弁体６０の開閉操作と機能停止時の停止部材４０の作動を適切に実施させることが可能である。

【0064】

なお、本発明の電動弁は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、前述の実施例では、弁機構体がエア供給部からの加圧気体により常時閉鎖方向に付勢される構成としたが、図１３，１４に示すように、停止部材４０と弁機構体７０との間に弁機構体７０を常時閉鎖方向に付勢する補助付勢部材Ｓ１を設けてもよい。補助付勢部材Ｓ１は、停止部材４０を付勢するばね部材Ｓより付勢力が小さいばね部材からなる。図において、符号７３は弁機構体７０の後端部７２に補助付勢部材Ｓ１が収容可能に形成された補助付勢部材収容部である。

【0065】

図１３に示す閉弁時では、前進した弁機構体７０が、エア供給部３５からの加圧気体と補助付勢部材Ｓ１とにより弁室２０方向（閉鎖方向）に付勢されている。そのため、弁体６０のシール力が増加してより確実に閉弁状態を保持することができる。また、図１４に示す機能停止時では、補助付勢部材Ｓ１の付勢力がばね部材Ｓの付勢力より小さいことから、停止部材４０が補助付勢部材Ｓ１に妨げられることなく、ばね部材Ｓの付勢力によって前進される。その際、補助付勢部材Ｓ１は、停止部材４０により押圧されて補助付勢部材収容部に収容されるため、停止部材４０が弁機構体７０を適切に押圧することができる。なお図示しないが、補助付勢部材収容部は停止部材側に形成してもよい。

【0066】

また、本発明の電動弁では、ハウジングや弁体等の各部が適宜のフッ素樹脂で構成されるが、例えば、弁室と弁体とをＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素樹脂で形成し、図１５～１８に示す電動弁１０Ａ，１０Ｂ（各図は弁室の拡大断面図）のように、弁体６０ａに弁座２５に対して当接又は弁座２５から後退して開閉する架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部６３を接合するとともに、弁座２５に閉弁時にニードル弁部６３と当接する架橋ＰＴＦＥからなる当接部材２６を接合してもよい。

【0067】

架橋ＰＴＦＥは、分子同士が架橋反応して構成されたＰＴＦＥであり、例えば放射線架橋等の適宜の架橋方法により作成される。架橋ＰＴＦＥは、ＰＴＦＥに対して１０００倍以上の耐摩耗性を有し、荷重による変形が生じにくく耐変性に優れる。特に、常温や高温のいずれでもＰＴＦＥより耐変性に優れている。また、架橋ＰＴＦＥは、切削、溶接、及び貼り付け等の加工性、耐薬品性、非粘着性、電気特性、耐腐食性、清浄度等がＰＦＡやＰＴＦＥと同等である。

【0068】

図１５～１８に示す例では、互いに接触する弁座２５の当接部材２６とニードル弁部６３とが耐摩耗性に優れた架橋ＰＴＦＥで構成される。半導体製造等の高い清浄度が求められる分野では、弁部もしくは弁座（当接部材）の一方を架橋ＰＴＦＥとしても、他方のフッ素樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ）を削ってしまってパーティクルの発生を抑制する効果が十分に得られない。そこで、弁座２５の当接部材２６とニードル弁部６３の双方を架橋ＰＴＦＥとすることによって、弁部と弁座（当接部材）の接触時のパーティクルの発生を効果的に抑制することができる。

【0069】

図１５，１６に示す電動弁１０Ａは、流出部２２のオリフィス径が大径に形成され、弁座２５の当接部材２６に当接するテーパーシール部６４ａが形成されたニードル弁部６３ａを有する。図示の実施例のニードル弁部６３ａでは、テーパーシール部６４ａが流出部２２のオリフィス径未満の径の位置から傾斜角度が緩やかな角度に変化するように形成される。また、当接部材２６は、オリフィス径が大径の流出部２２に対応した環状に形成される。

【0070】

図１７，１８に示す電動弁１０Ｂは、流出部２２のオリフィス径が小径に形成され、弁座２５の当接部材２６に当接するフラットシール部６４ｂが形成されたニードル弁部６３ｂを有する。図示の実施例のニードル弁部６３ｂでは、流出部２２のオリフィス径と略同径の位置にフラットシール部６４ｂが形成されて、閉弁時には当接部材２６の上面側に当接される。また、当接部材２６は、オリフィス径が小径の流出部２２に対応した環状に形成される。

【0071】

ＰＦＡやＰＴＦＥと架橋ＰＴＦＥとの接合は、加圧・加熱接合により行うことができる。また、弁室２０がＰＴＦＥからなる場合には、図１５～図１８に示すように、架橋ＰＴＦＥからなる当接部材２６は、ＰＦＡからなる弁座側接合部材９０を介して弁座２５に接合されることが好ましい。同様に、弁体６０ａがＰＴＦＥからなる場合には、架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部６３は、ＰＦＡからなる弁体側接合部材９５を介して弁体６０ａに接合されることが好ましい。

【0072】

ここで、弁座２５と当接部材２６とを接合する当接部材接合工程と、弁体６０ａとニードル弁部６３とを接合する弁部接合工程について図１９～２２を用いて具体的に説明する。図１９に示す符号１００はこれらの接合工程に用いる接合装置であり、図２０～２２においては、接合装置１００はヒーティンブグロック１１０を図示して、その他の部位は省している。

【0073】

接合装置１００は、当接部材２６やニードル弁部６３等を加圧とともに直接加熱して弁座２５や弁体６０ａに接合させるヒーティングブロック１１０を有する。ヒーティングブロック１１０は、ニクロム線等の発熱体を有し、ヒーターケーブル１１１から電力が供給されて発熱する抵抗加熱により加熱を行う。また、ヒーティングブロック１１０の加熱部１１０ａ表面は平滑であることが好ましく、実施形態では表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）が０．０３μｍである。このヒーティングブロック１１０の加熱部１１０ａには、必要に応じてフッ素ガスによる腐食防止のためのＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）コーティングが施される。

【0074】

図において、符号１１２はヒーティングブロック１１０が取り付けられる可動ブロック、１１３はヒーティングブロック１１０による加圧時に所定の荷重を加えるための溶着圧力調整用ウエイト、１１４は可動ブロックに連結されてヒーティングブロックを昇降させる空圧シリンダーや電動シリンダー等の昇降手段、１１５は接合装置１００の支柱、１１６は支柱に支持された固定プレート、１１７はヒーティングブロック１１０の加熱部１１０ａの温度を検出する温度センサー、１１８は可動ブロック１１２の変異を検出する変位センサーである。

【0075】

当接部材接合工程では、弁室２０の弁座２５に当接部材２６を載置して、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１１０により当接部材２６を加圧とともに加熱して接合が行われる。また、弁部接合工程では、弁体６０ａにニードル弁部６３を載置して、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１１０によりニードル弁部６３を加圧とともに加熱して接合が行われる。

【0076】

図１９に示す例は、ＰＦＡからなる弁座２５に、架橋ＰＴＦＥからなる当接部材２６を接合する当接部材接合工程を表す。この接合工程では、ＰＦＡの弁座２５の弁座側当接部２５ａに、架橋ＰＴＦＥの当接部材２６が設置されて、ヒーティングブロック１１０が当接部材２６に当接される。この時、ヒーティングブロック１１０に溶着圧力調整用ウエイト１１３による荷重が加わるため、架橋ＰＴＦＥの当接部材２６は、加圧されながら架橋ＰＴＦＥの融点以上の温度で加熱されて、軟化又は半融解される。当接部材２６側から加圧とともに加熱されることにより、ＰＦＡの弁座２５は当接部材２６との接触界面で伝熱加熱されて、融解される。これにより、架橋ＰＴＦＥの当接部材２６とＰＦＡの弁座２５とが、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を超える溶融接合に近い強固な接合強度で接合される。

【0077】

なお、弁座２５に接合される当接部材２６は、弁座２５との接合前に切削加工等により環状に加工したり、円状部材として弁座２５に接合させた後に切削加工等により環状に加工したりする等、適宜に加工することができる。また、接合後に加工する場合、流出部２２のオリフィスが形成される前の弁座２５に当接部材２６を接合させて、オリフィスの形成とともに当接部材２６を環状に加工することも可能である。

【0078】

図２０に示す例は、ＰＴＦＥからなる弁座２５に架橋ＰＴＦＥからなる当接部材２６を接合する当接部材接合工程を表し、ＰＦＡからなる弁座側接合部材９０と弁座２５又は当接部材２６とを拡散接合する弁座側拡散接合工程を有する。図示の弁座側拡散接合工程では、弁座２５の弁座側当接部２５ａに、ＰＦＡからなる弁座側接合部材９０を介して当接部材２６が設置され、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１１０により架橋ＰＴＦＥの当接部材２６を加圧とともに加熱して、弁座２５と弁座側接合部材９０と当接部材２６とを同時に接合させる。この時、当接部材２６は加熱により軟化又は半融解され、ＰＦＡからなる弁座側接合部材９０及びＰＴＦＥからなる弁座２５の弁座側当接部２５ａは、当接部材２６側から加圧とともに加熱されることによって、当接部材２６と弁座側接合部材９０との接触界面、及び弁座側接合部材９０と弁座側当接部２５ａとの接触界面で伝熱加熱されて、融解される。これにより、架橋ＰＴＦＥの当接部材２６と、ＰＦＡの弁座側接合部材９０と、ＰＴＦＥの弁座２５とが、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を超える溶融接合に近い強固な接合強度で接合される。

【0079】

また、図示しないが、弁座側拡散接合工程では、当接部材２６と弁座側接合部材９０とを接合させた後に、これらを弁座２５に接合させてもよい。当接部材２６と弁座側接合部材９０とを接合する場合、弁座側接合部材９０に当接部材２６を載置して、ヒーティングブロック１１０により当接部材２６が加圧とともに加熱されて、当接部材２６と弁座側接合部材９０が接合される。そして、一体となった当接部材２６と弁座側接合部材９０が弁座２５に設置されて、ヒーティングブロック１１０により当接部材２６が加圧とともに加熱されて、当接部材２６と弁座側接合部材９０と弁座２５とが接合される。

【0080】

さらに、弁座側拡散接合工程では、弁座２６と弁座側接合部材９０とを接合させた後に、当接部材２６を接合させてもよい。弁座２５と弁座側接合部材９０とを接合する場合、弁座２５の弁座側当接部２５ａに弁座側接合部材９０を載置して、ヒーティングブロック１１０により弁座側接合部材９０が加圧とともに加熱されて、弁座側接合部材９０と弁座２５が接合される。そして、弁座２５に接合された弁座側接合部材９０に当接部材２６が設置されて、ヒーティングブロック１１０により当接部材２６が加圧とともに加熱されて、当接部材２６と弁座側接合部材９０と弁座２５とが接合される。

【0081】

このように、ＰＴＦＥの弁座２５に架橋ＰＴＦＥの当接部材２６を接合する場合には、両者の間にＰＦＡの弁座側接合部材９０を介在させることが好ましい。これは、ＰＴＦＥや架橋ＰＴＦＥの溶融粘度が大きいのに対し、ＰＦＡの溶融粘度が小さいことから、ＰＴＦＥや架橋ＰＴＦＥの接合面が比較的粗い場合（例えば、算術平均粗さ：Ｒａが０．４μｍ）でも、ＰＦＡがＰＴＦＥや架橋ＰＴＦＥの粗い接合面に対応して溶融して十分な接合強度が得られるためである。したがって、ＰＴＦＥの弁座２５と架橋ＰＴＦＥの当接部材２６との間にＰＦＡの弁座側接合部材９０を介在させることによって、ＰＴＦＥの弁座２５と架橋ＰＴＦＥの当接部材２６とを容易に接合させることができる。

【0082】

なお、ＰＴＦＥの弁座に架橋ＰＴＦＥの当接部材を直に接合することも可能である。この場合、ＰＴＦＥや架橋ＰＴＦＥの接合面が粗いと十分な接合強度を得ることが困難となることから、接合面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１μｍ未満とすることが好ましい。これにより、溶融粘度が大きいＰＴＦＥと架橋ＰＴＦＥとを適切に接合させることができる。

【0083】

図２１に示す例は、ＰＦＡからなる弁体６０ａに架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部６３を接合する弁部接合工程を表す。この弁部接合工程は、弁体６０ａの成形前のＰＦＡからなるブロック体Ｂ１と、ニードル弁部６３の成形前の架橋ＰＴＦＥからなるブロック体Ｂ２とを接合させた後に、ブロック体Ｂ１を切削加工により弁体６０ａに形成するとともに、ブロック体Ｂ２を切削加工によりニードル弁部６３に形成する切削工程を行うことが好ましい。

【0084】

図２１に示す弁部接合工程では、弁体６０ａとなるＰＦＡのブロック体Ｂ１に、ニードル弁部６３となる架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２が載置され、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２が抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１１０により加圧とともに加熱される。この時、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２は加熱により軟化又は半融解され、ＰＦＡのブロック体Ｂ１は架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２側から加圧とともに加熱されることによって、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２との接触界面で伝熱加熱されて、融解される。これにより、ＰＦＡのブロック体Ｂ１と架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２とが、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を超える溶融接合に近い強固な接合強度で接合される。

【0085】

ＰＦＡのブロック体Ｂ１と架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２の接合後、切削加工によりブロック体Ｂ１が切削されて弁体６０ａが形成されるとともに、切削加工によりブロック体Ｂ２が切削されてニードル弁部６３が形成される。このように、弁体６０ａの成形前のブロック体Ｂ１と、ニードル弁部６３の成形前のブロック体Ｂ２とを接合した後に、切削工程によってブロック体Ｂ１を弁体６０ａ、ブロック体Ｂ２をニードル弁部６３にそれぞれ形成することにより、弁体６０ａにニードル弁部６３を容易かつ確実に接合することができる。

【0086】

図２２に示す例は、ＰＴＦＥからなる弁体６０ａに架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部６３を接合する工程を表し、ＰＦＡからなる弁体側接合部材９５とＰＴＦＥからなる弁体６０ａ又は架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部６３とを拡散接合する弁体側拡散接合工程を有する。図示の弁体側拡散接合工程では、弁体６０ａとなるＰＴＦＥのブロック体Ｂ３に、ＰＦＡからなる弁体側接合部材９５を介してニードル弁部６３となる架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２が載置され、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１１０により架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２を加圧とともに加熱して、ＰＴＦＥのブロック体Ｂ３とＰＦＡの弁体側接合部材９５と架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２とを同時に接合させる。この時、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２は加熱により軟化又は半融解され、ＰＦＡの弁体側接合部材９５及びＰＴＦＥの弁体６０ａは、架橋ＰＴＦＥのブロックＢ２側から加圧とともに加熱されることによって、架橋ＰＴＦＥのブロックＢ２と弁体側接合部材９５との接触界面、及び弁体側接合部材９５とＰＴＦＥのブロック体Ｂ３との接触界面で伝熱加熱されて、融解される。これにより、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２と、ＰＦＡの弁体側接合部材９５と、ＰＴＦＥのブロック体Ｂ３とが、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を超える溶融接合に近い強固な接合強度で接合される。

【0087】

また、図示しないが、弁体側拡散接合工程では、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２と弁体側接合部材９５とを接合させた後に、これらをＰＴＦＥのブロック体Ｂ３に接合させてもよい。ブロック体Ｂ２と弁体側接合部材９５とを接合する場合、弁体側接合部材９５にブロック体Ｂ２を載置して、ヒーティングブロック１１０によりブロック体Ｂ２が加圧とともに加熱されて、弁体側接合部材９５とブロック体Ｂ２とが接合される。そして、一体となったブロック体Ｂ２と弁体側接合部材９５がブロック体Ｂ３に設置されて、ヒーティングブロック１１０によりブロック体Ｂ２が加圧とともに加熱されて、ブロック体Ｂ２と弁体側接合部材９５とブロック体Ｂ３とが接合される。

【0088】

さらに、弁体側拡散接合工程では、ＰＴＦＥのブロック体Ｂ３と弁体側接合部材９５とを接合させた後に、架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２を接合させてもよい。ブロック体Ｂ３と弁体側接合部材９５とを接合する場合、ブロック体Ｂ３に弁体側接合部材９５を載置して、ヒーティングブロック１１０により弁座側接合部材９０が加圧とともに加熱されて、弁体側接合部材９５とブロック体Ｂ３が接合される。そして、ブロック体Ｂ３に接合された弁体側接合部材９５に架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２が設置されて、ヒーティングブロック１１０によりブロック体Ｂ２が加圧とともに加熱されて、ブロック体Ｂ２と弁体側接合部材９５とブロック体Ｂ３とが接合される。

【0089】

ＰＴＦＥのブロック体Ｂ３と弁体側接合部材９５を介して架橋ＰＴＦＥのブロック体Ｂ２が接合された後、切削加工によりブロック体Ｂ３が切削されて弁体６０ａが形成されるとともに、切削加工によりブロック体Ｂ２及び弁体側接合部材９５が切削されて弁体側接合部材９５が介在されたニードル弁部６３が形成される。これにより、弁体６０ａに弁体側接合部材９５を介してニードル弁部６３を容易かつ確実に接合することができる。

【0090】

このように、ＰＴＦＥの弁体６０ａに架橋ＰＴＦＥのニードル弁部６３を接合する場合には、両者の間にＰＦＡの弁体側接合部材９５を介在させることが好ましい。これは、ＰＴＦＥの弁座２５と架橋ＰＴＦＥの当接部材２６とを接合する場合と同様に、ＰＴＦＥや架橋ＰＴＦＥの接合面が比較的粗い場合（例えば、算術平均粗さ：Ｒａが０．４μｍ）でも、ＰＦＡを介在させることによって十分な接合強度が得られるためである。したがって、弁体側接合部材９５の介在により、ＰＴＦＥの弁体６０ａと架橋ＰＴＦＥのニードル弁部６３とを容易に接合させることができる。なお、ＰＴＦＥの弁体に架橋ＰＴＦＥのニードル弁部を直に接合することも、ＰＴＦＥの弁座に架橋ＰＴＦＥの当接部材を直に接合する場合と同様に可能である。

【産業上の利用可能性】

【0091】

以上の通り、本発明の電動弁は、弁体閉鎖時の過剰な圧迫等を回避する機能とともに、機能停止時の流体遮断機能を備えて、単独で流量調節弁と緊急停止用の開閉弁とを兼用させることができる。そのため、半導体製造等に使用される電動弁の代替品として有望である。

【符号の説明】

【0092】

１０，１０Ａ，１０Ｂ 電動弁
１１ ハウジング
１５ センサー部
２０ 弁室
２１ 流入部
２２ 流出部
２５ 弁座
２５ａ 弁座側当接部
２６ 当接部材
３０ 作動室
３１ シリンダ部
３２ 弁機構体保持ブロック
３３ 弁機構体保持ブロックの後端面
３５ エア供給部
４０ 停止部材
４１ 前側ばね受け部
４２ 停止部材の前面部
４３ 停止部材の突出部
４５ 係止部
４６ 軸受部材
５０ 駆動室
５１ 電動式駆動機構
５２ 電動式駆動機構のロータ
５３ 電動式駆動機構の配線部
５４ 電動式駆動機構のフロントブランケット
５５ 電動式駆動機構の伝達部材
５６ 伝達部材の貫通孔
６０，６０ａ 弁体
６１ 弁部
６２ シール部
６３，６３ａ，６３ｂ ニードル弁部
６４ａ テーパーシール部
６４ｂ フラットシール部
６５ ダイアフラム
７０ 弁機構体
７１ ねじ穴部
７２ 弁機構体の後端部
７３ 補助付勢部材収容部
７５ 突起部
８０ 作動軸
８１ 軸本体
８２ 螺着部
８３ 被検知部
８４ 板状部
８５ 規制部
９０ 弁座側接合部材
９５ 弁体側接合部材
１００ 接合装置
１１０ ヒーティングブロック
１１０ａ ヒーティングブロックの加熱部
１１１ ヒーターケーブル
１１２ 可動ブロック
１１３ 溶着圧力調整用ウエイト
１１４ 昇降手段
１１５ 支柱
１１６ 固定プレート
１１７ 温度センサー
１１８ 変位センサー
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ブロック体
Ｇ 間隙部
Ｓ ばね部材
Ｓ１ 補助付勢部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】