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(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】P2023055490
(43)【公開日】2023-04-18
(54)【発明の名称】電動弁
(51)【国際特許分類】
F16K 31/04 20060101AFI20230411BHJP
【ＦＩ】
F16K31/04 A
F16K31/04 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021164915
(22)【出願日】2021-10-06
(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
3H062BB10
3H062BB31
3H062CC02
3H062DD01
3H062EE06
3H062FF38
3H062FF39
3H062FF40
3H062GG04
3H062GG06
3H062HH03
3H062HH10
(57)【要約】
【課題】機能停止時の流体遮断機能を備えるとともに、より効果的に流体の微量調節を行うことが可能な電動弁を提供する。
【解決手段】作動軸５０は伝達係合部５２を後部に有する軸本体５１と、第１ねじ部５６と、第２ねじ部５７とを有し、第１ねじ部５６に弁機構体６０が螺合されるとともに第２ねじ部５７に停止部材８０が螺合され、弁機構体６０の後退時には第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて弁機構体６０が後退されて開弁され、弁機構体６０の前進時には第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて弁機構体６０が前進されて閉弁され、開弁時の機能停止では加圧気体の供給停止によりばね部材Ｓの付勢力が停止部材８０に作用して停止部材８０が作動軸５０及び弁機構体６０とともに前進されて閉弁して保持し、閉弁時の機能停止では加圧気体の供給停止によりばね部材Ｓの付勢力が停止部材８０に作用して閉弁状態を保持する。
【選択図】図１
【解決手段】作動軸５０は伝達係合部５２を後部に有する軸本体５１と、第１ねじ部５６と、第２ねじ部５７とを有し、第１ねじ部５６に弁機構体６０が螺合されるとともに第２ねじ部５７に停止部材８０が螺合され、弁機構体６０の後退時には第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて弁機構体６０が後退されて開弁され、弁機構体６０の前進時には第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて弁機構体６０が前進されて閉弁され、開弁時の機能停止では加圧気体の供給停止によりばね部材Ｓの付勢力が停止部材８０に作用して停止部材８０が作動軸５０及び弁機構体６０とともに前進されて閉弁して保持し、閉弁時の機能停止では加圧気体の供給停止によりばね部材Ｓの付勢力が停止部材８０に作用して閉弁状態を保持する。
【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、
前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、
前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、
前記弁機構体に取り付けられるとともに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、
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、
前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが大きい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、
前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、
前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、
前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、
前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、
開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、
閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持する
ことを特徴とする電動弁。
前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、
前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、
前記弁機構体に取り付けられるとともに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、
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、
前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが大きい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、
前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、
前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、
前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、
前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、
開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、
閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持する
ことを特徴とする電動弁。
【請求項2】
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、
前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、
前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、
前記弁機構体に取り付けられるとともに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、
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、
前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが小さい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、
前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、
前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、
前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、
前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、
開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、
閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持する
ことを特徴とする電動弁。
前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、
前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、
前記弁機構体に取り付けられるとともに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、
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、
前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが小さい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、
前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、
前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、
前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、
前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、
開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、
閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持する
ことを特徴とする電動弁。
【請求項3】
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。
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。
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】
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。この種の半導体製造においては、薬液や超純水等の流体を微量に調節して供給する工程が行われる場合がある。
【0003】
流体の供給を微量に調節する際には、例えば、流量調節弁として、ニードル状の弁体の進退によって流出部のオリフィスの開口量を調節する電動弁が使用される（特許文献１参照）。電動弁は、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装置であって、電気制御の操作により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。
【0004】
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。
【0005】
また近年では、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。そこで、半導体製造の分野では、より効果的に流体の微量調節を行うことが可能な電動弁が求められている。さらに、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。
【0006】
流量調節弁等に使用される電動弁等の弁装置では、腐食性の高い薬液が使用されることが多いため、ハウジングや弁体等の各部を構成する材料として、耐食性や耐薬品性等に優れたＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂が使用される。従来の弁装置では、ダイアフラム部にＰＴＦＥ、弁部にＰＦＡを使用する等、部材の部位に応じて性質の異なる材料を使用し、組み合わせて構成することある。その際、ＰＴＦＥとＰＦＡをインサート成形や溶着により結合させた後、切削加工によりダイアフラムや弁部等の所定形状に形成することが提案されている（特許文献２、特許文献３参照）。
【0007】
フッ素樹脂においては、ＰＴＦＥやＰＦＡと同等の耐食性等の性質を有し、耐摩耗性に優れた材料として架橋ＰＴＦＥが知られている。この架橋ＰＴＦＥは、材料自体の製造工程が多く高額であることから、各部材の全体を構成する材料として使用するには不向きであるが、半導体製造プロセスの微細化に伴う清浄度のさらなる改善の観点から、架橋ＰＴＦＥの優れた耐摩耗性は極めて有用である。そこで、架橋ＰＴＦＥを使用する場合に、経済的でより高い清浄度を維持することができる電動弁を適切に製造することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】実登３２２７４０４号公報
【特許文献2】国際公開第２０１７／２２１８７７号
【特許文献3】２０２０－２００８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
この発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、機能停止時の流体遮断機能を備えるとともに、より効果的に流体の微量調節を行うことが可能な電動弁を提供するものである。また、架橋ＰＴＦＥを使用する場合に経済的でより高い清浄度を維持することができる電動弁の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
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、前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、前記弁機構体に取り付けられるとともに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、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、前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが大きい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持することを特徴とする電動弁に係る。
【0011】
請求項２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、前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、前記弁機構体に取り付けられるとともに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、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、前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが小さい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持することを特徴とする電動弁に係る。
【0012】
請求項３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又は２に記載の電動弁に係る。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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】
【0020】
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、前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、前記弁機構体に取り付けられるとともに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、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、前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが大きい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第２ねじ部と前記第１ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持するため、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とともに、正確かつ容易に流体の微量調節を行うことができる。
【0021】
請求項２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、前記電気駆動機構により軸回転される作動軸と、前記作動軸と連結されるとともに前記作動軸の作動により進退動する弁機構体と、前記弁機構体に取り付けられるとともに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、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、前記作動軸は、前記電動式駆動機構の伝達部材に周方向に係合する伝達係合部を後部に有する軸本体と、前記軸本体の前部に形成された第１ねじ部と、前記軸本体の前記第１ねじ部の後側に形成された前記第１ねじ部よりピッチが小さい第２ねじ部とを有し、前記伝達部材に対して進退可能であるとともに、前記電動式駆動機構の作動により軸回転する前記伝達部材を介して軸回転されるように構成され、前記弁機構体は、前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する弁機構体側ねじ溝部を有し、前記作動室に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されており、前記停止部材は、前記作動軸に貫通されて前記作動軸の前記第２ねじ部と螺合する停止部材側ねじ溝部を有し、前記作動室の前記シリンダ部内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、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、前記弁機構体の後退移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が前進されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が後退されて前記弁体を前記弁座から離隔され、前記弁機構体の前進移動の際には、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ることにより、前記第２ねじ部のピッチに応じて前記作動軸が後退されるとともに、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部のピッチの差分に応じて前記弁機構体が前進されて前記弁体を前記弁座に近接させて閉鎖され、開弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって、前記停止部材が前記作動軸及び前記作動軸の前記第１ねじ部と螺合する前記弁機構体とともに弁室方向へ前進されて、前記弁体は前進されて前記弁座を閉鎖させて保持し、閉弁時に前記電動弁が機能停止した場合には、前記加圧気体の供給停止により前記ばね部材の付勢力が前記停止部材に作用することによって前記弁体による前記弁座の閉弁状態を保持するため、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とともに、正確かつ容易に流体の微量調節を行うことができる。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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】
【0030】
【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4】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6】全開時の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7】弁機構体移動時の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8】閉弁時の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】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10】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11】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12】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13】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14】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15】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16】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17】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】
【0031】
図１～３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、作動軸５０と、弁機構体６０と、弁体７０とを備える。
【0032】
電動弁１０では、流体と接触するハウジング１１、弁体７０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。
【0033】
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駆動室４０とが形成される。図において、符号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。
【0034】
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６０と別部材よりなる停止部材８０と、停止部材８０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６０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。
【0035】
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。
【0036】
駆動室４０は、電動式駆動機構４１を有する。電動式駆動機構４１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５０を軸回転させる部材である。電動式駆動機構４１としては、作動軸５０の回転量を精度良く制御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４１に関して、４２はロータ、４３は配線部、４４はフロントブランケット、４５はロータ４２により後述の作動軸５０を軸回転させる伝達部材、４６は伝達部材４５の回転体、４７は回転体４６から前側（作動室３０側）に突出して形成された伝達部材４５の棒状体である。なお、電動式駆動機構４１のフロントブランケット４４は、作動室３０のシリンダ部３１の後面部であるとともに、後述のばね部材Ｓの後側ばね受け部に相当する。
【0037】
作動軸５０は、電動式駆動機構４１により軸回転される部材であって、軸本体５１と、第１ねじ部５６と、第２ねじ部５７とを有する。軸本体５１は、電動式駆動機構４１の伝達部材４５に周方向に係合する伝達係合部５２を後部に有し、伝達部材４５に対して進退可能であるとともに、電動式駆動機構４１の作動により軸回転する伝達部材４５を介して軸回転されるように構成される。
【0038】
ここで、作動軸５０は、図１～３に示すように、伝達係合部５２に伝達部材４５の回転体４６から突出した棒状体４７が嵌挿されることによって、伝達部材４５と連結される。伝達部材４５と作動軸５０との連結構造は、伝達部材４５の軸回転により棒状体４７を介して軸回転可能かつ棒状体４７に対して軸方向に進退可能な構造であれば特に限定されない。実施形態では、図４に示すように、伝達部材４５の棒状体４７が平板状に形成されており、作動軸の伝達係合部５２は伝達部材４５の棒状体４７が摺動可能に嵌挿される断面視四角形状の孔部として形成されている。そして、作動軸５０の断面視四角形状の伝達係合部５２が伝達部材４５の平板状の棒状体４７と回転方向で係合しているため、電動式駆動機構４１により伝達部材４５が軸回転することによって、その棒状体４７を介して作動軸５０が軸回転される。また、伝達部材４５の棒状体４７と作動軸５０の伝達係合部５２とが軸方向で摺動可能であるため、作動軸５０が伝達部材４５に対して進退可能となる。
【0039】
第１ねじ部５６は、軸本体５１の前部に形成されたねじ山部分である。また、第２ねじ部５７は、軸本体５１の係合部５２と第１ねじ部５６と間に形成された第１ねじ部５６のッチと異なるピッチのねじ山部分である。実施形態では、第２ねじ部５７のピッチが第１ねじ部５６のピッチより大きく形成されている。なお、第２ねじ部５７のピッチを第１ねじ部５６のピッチより小さく形成することも可能である。
【0040】
弁機構体６０は、作動軸５０と連結されるとともに作動軸５０の作動により進退動する部材であって、後部に作動軸５０の第１ねじ部５６と螺合する弁機構体側ねじ溝部６１を有する。この弁機構体６０は、作動室３０に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿される。実施形態では、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ている。また、実施形態の弁機構体６０では、後端部６２に複数の突起部６５が設けられている。
【0041】
弁体７０は、弁機構体６０に取り付けられるとともに、弁室２０にダイアフラム７５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７０は、弁機構体６０の進退動に伴って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７１を有する。弁部７１の形状は、フラット形状やニードル形状等、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。図示した実施形態の弁部７１は、フラット形状のシール部７２を有するフラット弁部である。ダイアフラム７５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。
【0042】
停止部材８０は、作動軸５０に貫通されて作動軸５０の第２ねじ部５７と螺合する停止部材側ねじ溝部８２を有する。また、停止部材８０は、作動室３０のシリンダ部３１内に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されていて、電動弁１０の作動時にはシリンダ部３１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４０側に付勢保持される。実施形態の停止部材は、作動室３０のシリンダ部３１に公知のスプライン嵌合構造により嵌挿されている（図示省略）。図において、符号８１は停止部材８０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である。
【0043】
ばね部材Ｓは、停止部材８０と電動式駆動機構４１との間に配置されて、停止部材８０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８０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。
【0044】
次に、第２ねじ部５７のピッチが第１ねじ部５６のピッチより大きく形成された第１実施形態の電動弁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８０が常時駆動室４０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４１のフロントブランケット４４側に付勢保持されている。
【0045】
電動弁１０の作動時において、図１に示す弁機構体６０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４１により伝達部材４５を介して軸本体５１が一方向（作動軸５０の後退方向）に軸回転される。この時、作動軸５０は、第１ねじ部５６が弁機構体６０の弁機構体側ねじ溝部６１に螺合されているとともに、第１ねじ部５６よりピッチが大きい第２ねじ部５７が停止部材８０の停止部材側ねじ溝部８２に螺合されている。
【0046】
ここで、停止部材８０が作動室３０のシリンダ部３１内に周方向に回転不能に嵌挿されて加圧気体により駆動室４０側に付勢保持されていることから、停止部材８０が作動軸５０の回動によって供回りすることがなく、作動軸５０は第２ねじ部５７のピッチに応じて後退される。一方、弁機構体６０が作動室３０に周方向に回転不能かつ進退自在に嵌挿されて、第２ねじ部５７よりピッチが小さい第１ねじ部５６と螺合して作動軸５０に連結されていることから、弁機構体６０は作動軸５０の回動によって供回りせずに第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて後退される。そして、弁機構体６０の後退により、弁体７０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６０の後部（突起部６５）が停止部材８０の前面部８３に当接した場合は、弁機構体６０の後退量が最大となり、弁座２５が全開とされる。
【0047】
続いて弁機構体６０の前進移動の際は、図２に示すように、電動式駆動機構４１により伝達部材４５を介して軸本体５１が他方向（作動軸５０の前進方向）に軸回転される。その際、停止部材８０が作動軸５０の回動によって供回りすることがなく、加圧気体により駆動室４０側に付勢保持されていることから、作動軸５０は第２ねじ部５７のピッチに応じて前進される。一方、弁機構体６０が作動軸５０の回動によって供回りすることなく作動室３０に進退自在に嵌挿されていることから、弁機構体６０は第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて前進される。弁機構体６０は、前進により停止部材８０から離隔されて弁室２０方向へ移動され、これに伴って弁体７０が弁座２５に近接される。そして、弁機構体６０が継続して前進することにより、図３に示すように、弁体７０が弁座２５に当接されて閉弁（閉鎖）状態となる。
【0048】
ここで、上記のように、第２ねじ部５７のピッチを第１ねじ部５６のピッチより大きく形成した際の、第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じた弁機構体６０の進退動について、第１ねじ部５６のピッチを０．５ｍｍ、第２ねじ部５７のピッチを１．０ｍｍとして具体的に説明する。例えば作動軸５０を一方向へ一回転させた場合、作動軸５０は、第２ねじ部５７のピッチである１．０ｍｍだけ後退する。一方、弁機構体６０は、第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分である０．５ｍｍだけ後退するように作動する。また、作動軸５０を他方向へ一回転させると、作動軸５０は、第２ねじ部５７のピッチである１．０ｍｍだけ前進する。一方、弁機構体６０は、第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分である０．５ｍｍだけ前進するように作動する。このように、第２ねじ部５７のピッチを第１ねじ部５６のピッチより大きく形成してそのピッチの差分に応じて弁機構体６０を進退させることにより、弁体７０の移動量の微調整を容易かつ正確に行うことができる。そのため、第２ねじ部５７のピッチと第１ねじ部５６のピッチとの差分を適宜調整することによって、正確かつ容易に流体の微量調節を行うことが可能となる。
【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４１の作動が停止されることから、作動軸５０は軸回転されない。この作動軸５０には、第１ねじ部５６に弁機構体６０が螺合して連結されているとともに、第２ねじ部５７に停止部材８０が螺合して連結されていることから、伝達部材４５の棒状体４７に対して作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とが一体に進退可能な状態となる。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４１の作動停止が行われればよい。
【0050】
本発明の電動弁１０は、開弁時に機能停止した場合には、加圧気体の供給停止によりばね部材Ｓの付勢力が停止部材８０に作用することによって、停止部材８０が作動軸５０及び作動軸５０の第１ねじ部５６と螺合する弁機構体６０とともに弁室２０方向へ前進されて、弁体７０が前進されて弁座２５を閉鎖させて保持する。また、閉弁時に機能停止した場合には、加圧気体の供給停止によりばね部材Ｓの付勢力が停止部材８０に作用することによって弁体７０による弁座２５の閉弁状態を保持する。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に示す弁座２５の全開時に機能が停止された場合、ばね部材Ｓの付勢力に抗して停止部材８０を駆動室４０側へ付勢保持していたエア供給部３５からの加圧気体の供給が停止されて、停止部材８０に対してばね部材Ｓの付勢力が作用して弁室２０方向へ押圧される。この時、機能停止により作動軸５０の回動が停止されて、作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とが伝達部材４５の棒状体４７に対して一体に進退可能であることから、ばね部材Ｓにより弁室２０方向へ押圧された停止部材８０とともに、作動軸５０と弁機構体６０とが一体に弁室２０方向へ前進される。
【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の付勢力によって作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とが一体に前進するため、図６に示すように、弁機構体６０を介して弁体７０が前進されて、弁座２５が閉鎖（閉弁）される。そして、停止部材８０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６０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６０は、停止部材８０から離隔され、かつ、弁体７０が弁座２５に当接されない開放位置で移動が停止される。一方、停止部材８０は、全開時の機能停止と同様に、エア供給部３５からの加圧気体の供給停止により、ばね部材Ｓの付勢力が作用して弁室２０方向へ押圧される。そのため、ばね部材Ｓにより弁室２０方向へ押圧された停止部材８０とともに、作動軸５０と弁機構体６０とが一体に弁室２０方向へ前進される。
【0054】
このように弁機構体６０の移動時に機能が停止されると、弁機構体６０が停止部材８０から離隔された開放位置から前進するため、図７に示すように、弁機構体６０を介して弁体７０が前進されて、弁座２５が閉鎖（閉弁）される。この時、作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とが一体に前進することから、停止部材８０は、図示のように弁機構体６０の移動距離と等しい距離を前進して、弁機構体６０の停止とともに停止される。そして、停止部材８０に対してばね部材Ｓの弁室２０方向への付勢力が常時作用していることから、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に示す弁座２５のの閉鎖時（閉弁時）に機能が停止された場合、まず弁機構体６０は、弁体７０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８０は、エア供給部３５からの加圧気体の供給停止により、ばね部材Ｓの付勢力が作用して弁室２０方向へ押圧される。ここで、作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とは一体に進退可能に構成されているが、弁体７０が弁座２５に当接されて弁機構体６０が前進不可能であることにより、図８に示すように、作動軸５０及び停止部材８０もともに前進されず、停止部材８０は駆動室４０側、すなわち電動式駆動機構４１のフロントブランケット４４に当接された後退位置で停止される。そして、停止部材８０に対してばね部材Ｓの弁室２０方向への付勢力が常時作用していることから、閉鎖時の機能停止中では、機能停止前（作動中）の閉弁状態のまま作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とが移動することなく、ばね部材Ｓの付勢力によって閉弁状態が保持される。
【0056】
機能停止後、機能が復帰された場合、エア供給部３５からの加圧気体の供給が再開されて、停止部材８０が加圧気体によってばね部材Ｓの付勢力に抗して駆動室４０側に付勢保持される。そして、開放時（全開含む）に機能停止していた場合には、作動軸５０と弁機構体６０とが停止部材８０と一体に後退されて作動が再開され、閉鎖時に機能停止していた場合には、閉鎖状態のまま作動が再開される。
【0057】
また、上記の機能復帰に際して、例えば全開時に機能停止された場合には、停止部材８０がシリンダ部３１内の弁室２０側（前側）に位置する。そこで、図９に示すように、停止部材８０の前面部８３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８０の前面部８３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８０の前面部８３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９（ａ）は、弁機構体６０の後端部６２に複数の突起部６５が形成されて、閉弁時に突起部６５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９（ｂ）は、閉弁時の弁機構体６０の後端部６２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６０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８０の前面部８３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９（ｃ）は、停止部材８０の前面部８３に突出部８４を形成し、突出部８４が弁機構体６０の後端部６２に当接される構造である。この構造では、停止部材８０と弁機構体６０の後端部６２との当接位置が停止部材８０の前面部８３より前側となるため、閉弁時の弁機構体６０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８０の前面部８３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８０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】
次に、図示は省略するが、第２ねじ部５７のピッチが第１ねじ部５６のピッチより小さく形成された第２実施形態の電動弁１０の平常時の作動について説明する。弁機構体６０の後退移動の際、つまり開弁時（弁座２５の開放時）では、まず軸本体５１が電動式駆動機構４１により伝達部材４５を介して一方向（作動軸５０の前進方向）に軸回転されることにより、停止部材８０が作動軸５０の回動によって供回りすることがなく、第２ねじ部５７のピッチに応じて作動軸５０が前進される。一方、弁機構体６０は、第２ねじ部５７よりピッチが大きい第１ねじ部５６と螺合して作動軸５０に連結されていることから、作動軸５０の回動によって供回りせずに第１ねじ部５６と第２ねじ部５７のピッチの差分に応じて後退され、開弁状態（全開含む）とされる。
【0062】
続いて弁機構体６０の前進移動の際は、電動式駆動機構４１により伝達部材４５を介して軸本体５１が他方向（作動軸５０の後退方向）に軸回転される。その際、停止部材８０が作動軸５０の回動によって供回りすることがなく、第２ねじ部５７のピッチに応じて作動軸５０が後退される。一方、弁機構体６０は、作動軸５０の回動によって供回りすることなく第１ねじ部５６と第２ねじ部５７のピッチの差分に応じて前進され、閉弁（閉鎖）状態とされる。
【0063】
ここで、上記のように、第２ねじ部５７のピッチを第１ねじ部５６のピッチより小さく形成した際の、第１ねじ部５６と第２ねじ部５７のピッチの差分に応じた弁機構体６０の進退動について、第１ねじ部５６のピッチを１．５ｍｍ、第２ねじ部５７のピッチを１．０ｍｍとして具体的に説明する。例えば作動軸５０を一方向へ一回転させた場合、作動軸５０は、第２ねじ部５７のピッチである１．０ｍｍだけ前進する。一方、弁機構体６０は、第１ねじ部５６と第２ねじ部５７のピッチの差分である０．５ｍｍだけ後退するように作動する。また、作動軸５０を他方向へ一回転させると、作動軸５０は、第２ねじ部５７のピッチである１．０ｍｍだけ後退する。一方、弁機構体６０は、第１ねじ部５６と第２ねじ部５７のピッチの差分である０．５ｍｍだけ前進するように作動する。このように、第２ねじ部５７のピッチを第１ねじ部５６のピッチより小さく形成してそのピッチの差分に応じて弁機構体６０を進退させることにより、弁体７０の移動量の微調整を容易かつ正確に行うことができる。そのため、第１ねじ部５６のピッチと第２ねじ部５７のピッチとの差分を適宜調整することによって、正確かつ容易に流体の微量調節を行うことが可能となる。
【0064】
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８０をばね部材Ｓの付勢力に抗して常時駆動室４０側に付勢保持して平常通りに弁機構体６０の作動を可能としており、開放（開弁）中の機能停止時で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８０が弁室２０側へ押圧され、作動軸５０と弁機構体６０と停止部材８０とを一体に前進させて閉弁し保持するように構成され、閉鎖（閉弁）中の機能停止時で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８０が弁室２０側へ押圧されて閉弁状態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。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。
【0065】
また、作動軸５０に第１ねじ部５６と第１ねじ部５６よりピッチが大きい第２ねじ部５７が形成されて第２ねじ部５７と第１ねじ部５６のピッチの差分に応じて弁機構体６０の進退させる、又は第１ねじ部５６と第１ねじ部５６よりピッチが大小さい第２ねじ部５７が形成されて第１ねじ部５６と第２ねじ部５７のピッチの差分に応じて弁機構体６０の進退させることにより、弁体７０の移動量の微調整が可能であるため、正確かつ容易に流体の微量調節を行うことが可能となる。
【0066】
次に、より高い清浄度を維持することを可能とするために、架橋ＰＴＦＥを使用する場合について、図１０～１７を用いて説明する。図１０～１３に示す電動弁１０Ａ，１０Ｂ（各図は弁室の拡大断面図）では、例えば、弁室２０と弁体７０ａとをＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素樹脂で形成し、弁体７０ａ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７３が接合されるとともに、弁座２５に閉弁時にニードル弁部７３と当接する架橋ＰＴＦＥからなる当接部材２６が接合される。
【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１０～１３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７３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７３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１０，１１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７４ａが形成されたニードル弁部７３ａを有する。図示の実施形態のニードル弁部７３ａでは、テーパーシール部７４ａ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１２，１３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７４ｂが形成されたニードル弁部７３ｂを有する。図示の実施形態のニードル弁部７３ｂ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７４ｂ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１０～図１３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７０ａがＰＴＦＥからなる場合には、架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部７３は、ＰＦＡからなる弁体側接合部材９５を介して弁体７０ａ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７０ａとニードル弁部７３とを接合する弁部接合工程について図１４～１７を用いて具体的に説明する。図１４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１５～１７においては、接合装置１００はヒーティングブロック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７３等を加圧とともに直接加熱して弁座２５や弁体７０ａ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７０ａにニードル弁部７３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７３を加圧とともに加熱して接合が行われる。
【0076】
図１４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１５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２５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１６に示す例は、ＰＦＡからなる弁体７０ａに架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部７３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７０ａの成形前のＰＦＡからなるブロック体Ｂ１と、ニードル弁部７３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７０ａ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７３に形成する切削工程を行うことが好ましい。
【0084】
図１６に示す弁部接合工程では、弁体７０ａとなるＰＦＡのブロック体Ｂ１に、ニードル弁部７３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７０ａ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７３が形成される。このように、弁体７０ａの成形前のブロック体Ｂ１と、ニードル弁部７３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７０ａ、ブロック体Ｂ２をニードル弁部７３にそれぞれ形成することにより、弁体７０ａにニードル弁部７３を容易かつ確実に接合することができる。
【0086】
図１７に示す例は、ＰＴＦＥからなる弁体７０ａに架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部７３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７０ａ又は架橋ＰＴＦＥからなるニードル弁部７３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７０ａ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７３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７０ａ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７０ａ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７３が形成される。これにより、弁体７０ａに弁体側接合部材９５を介してニードル弁部７３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７０ａに架橋ＰＴＦＥのニードル弁部７３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７０ａと架橋ＰＴＦＥのニードル弁部７３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。
【0091】
なお、本発明の電動弁は、前述の実施形態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。
【産業上の利用可能性】
【0092】
以上の通り、本発明の電動弁は、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とともに、正確かつ容易に流体の微量調節を行うことができる。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】
【0093】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 電動弁
１１ ハウジング
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 駆動室
４１ 電動式駆動機構
４２ 電動式駆動機構のロータ
４３ 電動式駆動機構の配線部
４４ 電動式駆動機構のフロントブランケット
４５ 電動式駆動機構の伝達部材
４６ 伝達部材の回転体
４７ 伝達部材の棒状体
５０ 作動軸
５１ 軸本体
５２ 伝達係合部
５６ 第１ねじ部
５７ 第２ねじ部
６０ 弁機構体
６１ 弁機構体側ねじ溝部
６２ 弁機構体の後端部
６５ 突起部
７０，７０ａ 弁体
７１ 弁部
７２ フラット形状のシール部
７３，７３ａ，７３ｂ ニードル弁部
７４ａ ニードル弁部のテーパーシール部
７４ｂ ニードル弁部のフラットシール部
７５ ダイアフラム
８０ 停止部材
８１ 前側ばね受け部
８２ 停止部材側ねじ溝部
８３ 停止部材の前面部
８４ 停止部材の突出部
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
１１ ハウジング
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 駆動室
４１ 電動式駆動機構
４２ 電動式駆動機構のロータ
４３ 電動式駆動機構の配線部
４４ 電動式駆動機構のフロントブランケット
４５ 電動式駆動機構の伝達部材
４６ 伝達部材の回転体
４７ 伝達部材の棒状体
５０ 作動軸
５１ 軸本体
５２ 伝達係合部
５６ 第１ねじ部
５７ 第２ねじ部
６０ 弁機構体
６１ 弁機構体側ねじ溝部
６２ 弁機構体の後端部
６５ 突起部
７０，７０ａ 弁体
７１ 弁部
７２ フラット形状のシール部
７３，７３ａ，７３ｂ ニードル弁部
７４ａ ニードル弁部のテーパーシール部
７４ｂ ニードル弁部のフラットシール部
７５ ダイアフラム
８０ 停止部材
８１ 前側ばね受け部
８２ 停止部材側ねじ溝部
８３ 停止部材の前面部
８４ 停止部材の突出部
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】