カム式バルブ
【課題】 ステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータを上下方向へ微調整してバルブの零点調整を簡単且つ容易に行えるようにする。
【解決手段】 流入通路２ａ、流出通路２ｂ、弁室２ｃ及び弁座２ｄを有するボディ２内にステム７を昇降自在に配設し、前記ステム７をステム７の上方位置に配設したステッピングモータ９及びステッピングモータ９の回転運動を直線運動に変えてステム７に伝達するカム機構１０から成るアクチュエータにより下降させ、弁室２ｃ内に配設したダイヤフラム３又はステム７の下端部に設けた弁体３０を弁座２ｄへ当座させるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブ１に於いて、前記ボディ２の弁室２ｃを覆うボンネット５にアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構１１を設け、当該昇降支持機構１１にステム７に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構１２を設ける。
【解決手段】 流入通路２ａ、流出通路２ｂ、弁室２ｃ及び弁座２ｄを有するボディ２内にステム７を昇降自在に配設し、前記ステム７をステム７の上方位置に配設したステッピングモータ９及びステッピングモータ９の回転運動を直線運動に変えてステム７に伝達するカム機構１０から成るアクチュエータにより下降させ、弁室２ｃ内に配設したダイヤフラム３又はステム７の下端部に設けた弁体３０を弁座２ｄへ当座させるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブ１に於いて、前記ボディ２の弁室２ｃを覆うボンネット５にアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構１１を設け、当該昇降支持機構１１にステム７に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構１２を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体製造設備等の流体供給ラインやチラーユニットの冷媒循環回路等に介設されてガスや冷媒等の流体の流量調整用に用いられるものであり、特に、ガスや冷媒等の流量を微少且つ精密に制御できるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステッピングモータ駆動型のカム式バルブとしては、例えば実開昭６１−１１７９７１号公報（参考文献１）や実開昭６１−１１７９７２号公報（参考文献２）等に開示された構造のものが知られている。
【０００３】
即ち、前記カム式バルブは、図示していないが、流体通路及び弁座を有する弁箱と、弁箱の弁座に当離座する弁体と、弁体を弁座から離座する方向へ附勢する弾性体と、弁体に連結されて弁箱の上蓋に昇降自在に支持された弁棒と、弁棒の上端部に設けたカムローラに当接して弁棒を押し下げるカム板と、カム板を回転駆動するパルスモータ（ステッピングモータ）等から構成されており、パルスモータによりカム板を回転させ、カム板を介して弁棒を下方へ押し下げることによって、弁棒の下端に設けた弁体を弁座へ当座させるようにしたものである。
このステッピングモータ駆動型のカム式バルブは、高精度な流量制御を行うことができ、優れた実用的効用を奏するものである。
【０００４】
ところで、ステッピングモータを用いたカム式バルブは、ステッピングモータに供給するパルス数に応じてカム板が所定の角度だけ回転し、カム板の回転により弁棒及び弁体が微少量変位して流体の流量制御を行わせるものであるから、バルブの全開時又は全開時に弁体及び弁棒等が零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置するように零点調整されていなければならない。
即ち、バルブの全開時には、カム板の最小半径部分がカムローラに当接し且つ弁体と弁座が最も離間した状態となるように調整し、又、バルブの全閉時には、カム板の最大半径部分がカムローラに当接し且つ弁体が弁座に適切な力で当座するように調整しなければならない。
【０００５】
しかし、上述した従来のステッピングモータ駆動型のカム式バルブに於いては、弁体等を零点位置へ位置調整する調整機構を全く備えておらず、バルブの零点調整に極めて手間取ると云う問題があった。
又、カム式バルブの各構成部品の加工精度や組立精度等を高めておかないと、弁体が弁座へ過度に押し付けられたり、或いは弁体と弁座の接触が不十分になったりすることがあった。その結果、バルブの弁座等が損傷したり、流体が漏洩したりすると云う問題があった。
【特許文献１】実開昭６１−１１７９７１号公報
【特許文献２】実開昭６１−１１７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、ステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータを上下方向へ微調整できてバルブの零点調整を簡単且つ容易に行えるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、流入通路、流出通路、弁室及び弁座を有するボディ内にステムを昇降自在に配設し、前記ステムをステムの上方位置に配設したステッピングモータ及びステッピングモータの回転運動を直線運動に変えてステムに伝達するカム機構から成るアクチュエータにより下降させ、弁室内に配設したダイヤフラム又はステムの下端部に設けた弁体を弁座へ当座させるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブに於いて、前記ボディの弁室を覆うボンネットにアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構を設け、当該昇降支持機構にステムに対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構を設けたことに特徴がある。
【０００８】
又、本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、昇降支持機構が、ボンネットに設けた取付け台と、取付け台にステムと平行に立設したガイド軸と、ガイド軸の上端部に昇降自在に支持され、ステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータが取り付けられる昇降台と、ガイド軸の上端部に取り付けられ、アクチュエータ及び昇降台を囲繞する収納ケースとから成り、又、高さ微調整機構が、収納ケースの底部に上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台の下面に当接して昇降台を支持する調整ネジと、昇降台の上面と収納ケースの天井部との間に介設され、昇降台を下方へ押圧附勢して調整ネジの上端面へ当接させる弾性体とから成り、調整ネジの締め込み量を調整することによって、アクチュエータを取り付けた昇降台の高さを変え、ステムに対するアクチュエータの高さ位置を微調整するようにしたことに特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のカム式バルブは、バルブのボンネットにステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構を設け、当該昇降支持機構にステムに対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構を設ける構成としているため、高さ微調整機構を操作することによって、バルブの零点調整を簡単且つ容易に行うことができる。その結果、本発明のカム式バルブは、バルブのダイヤフラムや弁体が弁座へ過度に押し付けられたり、或いはダイヤフラムや弁体と弁座との接触が不十分になったりすると云うことがなく、ダイヤフラムや弁体、弁座等の損傷を防止することができると共に、バルブの全閉時に於ける流体の漏洩を防止することができ、高精度な流量制御を確実且つ良好に行える。然も、バルブの各構成部品の加工精度や組立精度等を高めなくても、バルブの全開時又は全開時にダイヤフラムや弁体、ステム等を零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置調整することができる。
又、本発明のカム式バルブは、バルブのボンネットに設けた取付け台にガイド軸を立設し、当該ガイド軸の上端部にステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータが取り付けられる昇降台を昇降自在に支持する構成としているため、アクチュエータがボディから離間した位置に配置されることになる。然も、本発明のカム式バルブは、アクチュエータ及び昇降台を収納ケースで囲繞する構成としている。その結果、本発明のカム式バルブを高温の流体や低温の流体を取り扱う流体供給ラインや冷媒循環回路に介設しても、アクチュエータが高温の流体や低温の流体の悪影響を受け難くなり、アクチュエータの延命化等を図れることになる。
更に、本発明のカム式バルブは、高さ微調整機構が、収納ケースの底部に上下方向へ移動調整自在に螺挿されて昇降台を下面側から支持する調整ネジと、昇降台の上面と収納ケースの天井部との間に介設されて昇降台を下方へ押圧附勢する弾性体とから構成されているため、高さ微調整機構自体の構造も極めて簡単になると共に、高さ微調整機構を昇降支持機構に設けても邪魔になると云うことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ１を示し、当該カム式バルブ１は、例えば半導体製造装置等の二つのチャンバー（ツインチャンバー）に夫々接続された分岐状の流体供給ラインに介設され、両チャンバーへＴＥＯＳやＮ2 等の流体を適宜の比率（例えば５対５〜４対６）で供給する分流制御用のバルブとして用いられるものであり、金属製のダイヤフラムを直接弁座２ｄへ当離座させて流体通路の開閉を行うようにしたノーマルオープン型のダイヤフラムバルブに構成されている。
【００１１】
即ち、前記カム式バルブ１は、図１及び図２に示す如く、流入通路２ａ、流出通路２ｂ、弁室２ｃ及び弁座２ｄを有するボディ２と、上方が開放された弁室２ｃの気密を保持すると共に、中央部が上下動して弁座２ｄへ直接当離座する金属製のダイヤフラム３と、ダイヤフラム３の外周縁部上面に配設した環状の押えアダプター４と、ダイヤフラム３の外周縁部を押えアダプター４を介してボディ２との間で気密状に挾持する筒状のボンネット５と、ボンネット５をボディ２に固定するボンネットナット６と、ボディ２内に配設され、ボンネット５に昇降自在に支持されたステム７と、ステム７の下端部に設けられ、ステム７の下降時にダイヤフラム３に当接してダイヤフラム３の中央部を押し下げるダイヤフラム押え８と、ステム７の上方位置に配設され、ステム７を下降させるステッピングモータ９及びカム機構１０から成るアクチュエータと、ボンネット５に設けられ、アクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構１１と、昇降支持機構１１に設けられ、ステム７に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構１２とから構成されており、ステム７を駆動するアクチュエータを高さ微調整機構１２により上下に微調整してアクチュエータの高さ位置を変えることによって、バルブの零点調整を行えるようにしたものである。
尚、このカム式バルブ１の昇降支持機構１１、アクチュエータ及び高さ微調整機構１２以外の各構成は、従来公知のものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１２】
前記昇降支持機構１１は、ステム７を駆動するアクチュエータをステム７の上方位置で昇降自在に支持するものであり、ボンネット５の外周面に螺着されて止めネジ１３によりボンネット５に固定された筒状の内側部材１４′及び内側部材１４′に嵌合固定された筒状の外側部材１４″から成るフランジ１４ａ付の取付け台１４と、取付け台１４の外側部材１４″のフランジ１４ａ上面にボルト１５により立設され、上半分が下半分よりも小径に形成されてステム７と平行な段付きの左右のガイド軸１６と、両ガイド軸１６の小径部分に上下方向へ摺動自在に支持され、アクチュエータが取り付けられる前面が開放された箱状の昇降台１７と、左右のガイド軸１６の小径部分にボルト１５により取り付けられ、両ガイド軸１６の小径部分、アクチュエータ及び昇降台１７を囲繞する収納ケース１８と、両ガイド軸１６の下端部に架設され、アクチュエータのカム機構１０を構成するカム棒２２の下端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する振れ止め板１９等から構成されている。
又、昇降支持機構１１の収納ケース１８は、箱状に組み立てられたカバープレート１８ａと、カバープレート１８ａの底部内面に昇降台１７の下面に対向すべくビス２０により固定され、カム機構１０のカム棒２２の上端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する底板１８ｂと、カバープレート１８ａの天井部内面に昇降台１７の上面に対向すべく固定された天井板１８ｃとから成る。
【００１３】
前記アクチュエータは、ステッピングモータ９及びカム機構１０から成り、ステッピングモータ９の回転運動をカム機構１０により上下方向の直線運動に変えてステム７に伝達するものである。
【００１４】
即ち、ステッピングモータ９は、収納ケース１８内に水平姿勢で収納されており、その出力軸９ａがステム７と直交する姿勢になるように昇降台１７に固定されている。この実施形態に於いては、ステッピングモータ９には、基本ステップ角が０．９度で励磁方法が１−２相励磁のときにステップ角が０．４５度になる２相型のステッピングモータ９が使用されている。
【００１５】
一方、カム機構１０は、ステッピングモータ９の出力軸９ａに止めネジ１３により固定され、外周面がカム面２１ａに形成された円盤状のカム板２１と、収納ケース１８の底板１８ｂ及び振れ止め板１９に筒状のメタル３７を介して上下方向へ摺動自在に挿通支持され、下端面がステム７の上端面に当接するカム棒２２と、カム棒２２の二股状に形成した上端部にピン２３を介して回転自在に支持され、カム板２１のカム面２１ａに当接するカムローラ２４とから成り、カム板２１がステッピングモータ９により回転駆動されると、カム板２１のカム面２１ａがカムローラ２４を押圧してカム棒２２及びこれに当接するステム７を下降させるようになっている。
又、カム板２１のカム面２１ａは、０度〜２００度の範囲では最小半径からその半径が漸増して最大半径になり、２００度〜３６０度の範囲では最大半径のままになっている。
更に、カム板２１は、３６０度回転しないように２３０度の付近にストッパー（図示省略）が取り付けられており、原点（０度）〜２００度の間で正逆回転するようになっている。
【００１６】
尚、図１及び図２に於いて、２５は昇降台１７にブラケット２６を介して取り付けた全開位置検出用のフォトセンサー、２７はカム板２１に取り付けられ、フォトセンサーにより位置検出されるセンサープレートである。
【００１７】
前記高さ微調整機構１２は、アクチュエータの高さ位置を微調整してバルブの零点調整を行うものであり、収納ケース１８の底板１８ｂに上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台１７の下面に当接して昇降台１７を支持する二本の調整ネジ１２ａと、昇降台１７の上面と収納ケース１８の天井板１８ｃとの間に介設され、昇降台１７を下方へ押圧附勢して調整ネジ１２ａの上端面へ常時当接させる弾性体１２ｂ（圧縮コイルスプリング）とから成る。
この高さ微調整機構１２によれば、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接している状態で二つの調整ネジ１２ａの締め込み量を調整してアクチュエータが取り付けられた昇降台１７を上下方向に微調整し、アクチュエータの高さ位置を変えてカム機構１０のカム棒２２の下端面を最上位の位置にあるステム７の上端面へ当接させることによって、バルブの零点調整を行うことができる。即ち、バルブを全開位置へ調整することができる。
【００１８】
而して、零点調整を行ったカム式バルブ１に於いては、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接しているときには、ダイヤフラム３の弾性力やボディ２内の流体圧によりステム７等が最も上昇した状態となり、ダイヤフラム３の中央部と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となっている。
この状態でステッピングモータ９へ所定数のパルス入力信号が加えられると、ステッピングモータ９が入力パルス数に応じたステッピング回転を行い、これによりカム板２１が所定の角度だけ回転する。
カム板２１が回転すると、カムローラ２４が下方へ押圧され、これによりカム棒２２及びステム７がダイヤフラム３の弾性力及びボディ２内の流体圧に抗して漸次下降すると共に、ダイヤフラム３の中央部がダイヤフラム押え８を介して下方へ徐々に押し下げられる。その結果、ダイヤフラム３と弁座２ｄとの間隔が狭くなり、流体の流量が制御されることになる。
【００１９】
そして、ダイヤフラム３の中央部が完全に押し下げられてダイヤフラム３の中央部が弁座２ｄに当座したら、バルブが全閉状態になって流体の流通が完全に遮断される。
この状態でカム板２１が反対方向に回転し、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に対向すると、ダイヤフラム３がその弾性力やボディ２内の流体圧により元の形状に復元すると共に、ステム７及びカム棒２２を上方へ押し上げる。その結果、カム式バルブ１は、ダイヤフラム３と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となる。
【００２０】
このカム式バルブ１に於いては、ステム７を駆動するアクチュエータを昇降支持機構１１によりステム７に対して昇降自在に支持し、前記支持機構１１に昇降台１７を支持する調整ネジ１２ａと昇降台１７を下方へ押圧附勢する弾性体１２ｂとから成る高さ微調整機構１２を設けているため、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ当座した後は、アクチュエータを取り付けた昇降台１７全体が上昇して弾性体１２ｂを圧縮することになる。その結果、このカム式バルブ１に於いては、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ過度に押し付けられると云うことがなく、ダイヤフラム３や弁座２ｄ等の損傷を防止することができると共に、バルブの全閉時に於ける流体の漏洩を確実に防止することができる。然も、バルブの各構成部品の加工精度や組立精度を高めなくても、バルブの全開時（又は全閉時）にダイヤフラム３やステム７等を零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置調整することができる。
又、このカム式バルブ１に於いては、バルブのボンネット５に設けた取付け台１４にガイド軸１６を立設し、このガイド軸１６の上端部にアクチュエータが取り付けられる昇降台１７を昇降自在に支持する構成としているため、アクチュエータがボディ２から離間した位置に配置されることになる。然も、このカム式バルブ１は、アクチュエータ及び昇降台１７を収納ケース１８で囲繞する構成としている。その結果、このカム式バルブ１を高温の流体を取り扱う流体供給ラインに介設しても、アクチュエータが高温の流体の悪影響を受け難くなり、アクチュエータの延命化等を図れることになる。
【００２１】
図３及び図４は本発明の第２の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ１を示し、当該カム式バルブ１は、例えば半導体や液晶等の製造装置の冷却、加熱に使用するチラーユニットの冷媒循環回路の高い温度の流体（ハイドロフルオロエーテル等の冷媒）が流れる個所及び冷媒循環回路の低い温度の流体（冷媒）が流れる個所に夫々介設され、冷媒循環回路内を流れる流体を適宜に流量制御して流体の温度調整を行う冷媒制御用のバルブとして用いられるものであり、ステム７の下端部に設けた弁体を弁座２ｄへ当離座させて開閉を行うと共に、金属製のベローズ３１により流体の漏洩を防止するようにしたノーマルオープン型のベローズバルブに構成されている。
【００２２】
即ち、前記カム式バルブ１は、図３及び図４に示す如く、流入通路２ａ、流出通路２ｂ、弁室２ｃ及び弁座２ｄを有するボディ２と、弁室２ｃ内の上方位置にシール材２８を介して配設されたベローズフランジ２９と、ベローズフランジ２９の外周縁部をボディ２との間で気密状に挾持する筒状のボンネット５と、ボンネット５をボディ２に固定するボンネットナット６と、ボディ２内に配設され、ベローズフランジ２９の中央部に摺動自在に挿通されたステム７と、ステム７の下端部に設けられ、弁座２ｄに当離座する弁体３０と、上端部がベローズフランジ２９に溶接により気密状に固着されていると共に、下端部がステム７の下端部に溶接により気密状に固着された金属製のベローズ３１と、ステム７の上端部にピン２３′を介して取り付けられ、ボンネット５内に摺動自在に収納されてステム７の上端部をボンネット５内で保持するホルダー３２と、ベローズフランジ２９とホルダー３２との間に介設され、ホルダー３２を介してステム７を上方へ附勢保持する開弁用の圧縮コイルスプリング３３と、ホルダー３２の上端部に螺着され、カム機構１０のカム棒２２の下端部が当接する押えボルト３４と、ステム７の上方位置に配設され、ステム７を下降させるステッピングモータ９及びカム機構１０から成るアクチュエータと、ボンネット５に設けられ、アクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構１１と、昇降支持機構１１に設けられ、ステム７に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構１２とから構成されており、ステム７を駆動するアクチュエータを高さ微調整機構１２により上下に微調整してアクチュエータの高さ位置を変えることによって、バルブの零点調整を行えるようにしたものである。
尚、カム式バルブ１の昇降支持機構１１、アクチュエータ及び高さ微調整機構１２以外の構成は、従来公知のものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２３】
前記昇降支持機構１１は、ステム７を駆動するアクチュエータをステム７の上方位置で昇降自在に支持するものであり、ボンネット５の外周面に嵌合固定されたフランジ１４ａ付きの筒状の取付け台１４と、取付け台１４のフランジ１４ａ上面にボルト１５により立設され、上半分が下半分よりも小径に形成されてステム７と平行な段付きの左右のガイド軸１６と、両ガイド軸１６の小径部分に上下方向へ摺動自在に支持され、アクチュエータが取り付けられる前面が開放された箱状の昇降台１７と、左右のガイド軸１６の小径部分にボルト１５により取り付けられ、両ガイド軸１６の小径部分、アクチュエータ及び昇降台１７を囲繞する収納ケース１８と、ガイド軸１６の下端部に架設され、アクチュエータのカム機構１０を構成するカム棒２２の下端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する振れ止め板１９等から構成されている。
又、昇降支持機構１１の収納ケース１８は、箱状に組み立てられたカバープレート１８ａと、カバープレート１８ａの底部内面に昇降台１７の下面に対向すべくビス２０により固定され、カム機構１０のカム棒２２の上端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する底板１８ｂと、カバープレート１８ａの天井部内面に昇降台１７の上面に対向すべく固定された天井板１８ｃとから成る。
【００２４】
前記アクチュエータは、ステッピングモータ９及びカム機構１０から成り、ステッピングモータ９の回転運動をカム機構１０により上下方向の直線運動に変えてステム７に伝達するものである。
【００２５】
即ち、ステッピングモータ９は、収納ケース１８内に水平姿勢で収納されており、その出力軸９ａがステム７と直交する姿勢になるように昇降台１７に固定されている。この実施形態に於いては、ステッピングモータ９には、基本ステップ角が０．２５度で励磁方法が１−２相励磁のときにステップ角が０．１２５度になる２相型のステッピングモータ９が使用されている。
【００２６】
一方、カム機構１０は、外周面がカム面２１ａに形成され、一側面に突設形成した支持軸２１ｂが収納ケース１８の底板１８ｂ上面に固定した軸受台３５にベアリング３５ａを介して回転自在に支持されていると共に、他側面に突設形成した支持軸２１ｂがカップリング３６を介してステッピングモータ９の出力軸９ａに連結された円盤状のカム板２１と、収納ケース１８の底板１８ｂ及び振れ止め板１９に筒状のメタル３７を介して上下方向へ摺動自在に挿通支持され、下端面が押えボルト３４の頭部上面に当接するカム棒２２と、カム棒２２の二股状に形成した上端部にピン２３を介して回転自在に支持され、カム板２１のカム面２１ａに当接するカムローラ２４とから成り、カム板２１がステッピングモータ９により回転駆動されると、カム板２１のカム面２１ａがカムローラ２４を押圧してカム棒２２、押えボルト３４、ホルダー３２及びステム７を下降させるようになっている。
又、カム板２１のカム面２１ａは、０度〜２００度の範囲では最小半径からその半径が漸増して最大半径になり、２００度〜３６０度の範囲では最大半径のままになっている。
更に、カム板２１は、３６０度回転しないように２３０度の付近にストッパー（図示省略）が取り付けられており、原点（０度）〜２００度の間で正逆回転するようになっている。
【００２７】
尚、図３及び図４に於いて、２５は昇降台１７にブラケット２６を介して取り付けた全開位置検出用のフォトセンサー、２７はカム板２１に取り付けられ、フォトセンサーにより位置検出されるセンサープレートである。
【００２８】
前記高さ微調整機構１２は、アクチュエータの高さ位置を微調整してバルブの零点調整を行うものであり、収納ケース１８の底板１８ｂに上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台１７の下面に当接して昇降台１７を支持する二本の調整ネジ１２ａと、昇降台１７の上面と収納ケース１８の天井板１８ｃとの間に介設され、昇降台１７を下方へ押圧附勢して調整ネジ１２ａの上端面へ常時当接させる弾性体１２ｂ（圧縮コイルスプリング３３）とから成る。
この高さ微調整機構１２によれば、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接している状態で二つの調整ネジ１２ａの締め込み量を調整してアクチュエータが取り付けられた昇降台１７を上下方向に微調整し、アクチュエータの高さ位置を変えてカム機構１０のカム棒２２の下端面を最上位の位置にある押えボルト３４の頭部上面へ当接させることによって、バルブの零点調整を行うことができる。即ち、バルブを全開位置へ調整することができる。
【００２９】
而して、零点調整を行ったカム式バルブ１に於いては、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接しているときには、開弁用の圧縮コイルスプリング３３の弾性力によりステム７及びカム棒２２等が最も上昇した状態となり、ステム７の下端部に設けた弁体３０と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となっている。
この状態でステッピングモータ９へ所定数のパルス入力信号が加えられると、ステッピングモータ９が入力パルス数に応じたステッピング回転を行い、これによりカム板２１が所定の角度だけ回転する。
カム板２１が回転すると、カムローラ２４が下方へ押圧され、これによりカム棒２２、押えボルト３４、ホルダー３２及びステム７が開弁用の圧縮コイルスプリング３３の弾性力に抗して漸次下降する。その結果、ステム７の下端部に設けた弁体３０と弁座２ｄとの間隔が狭くなり、流体の流量が制御されることになる。
【００３０】
そして、ステム７が最下位の位置へ下降してステム７の下端部に設けた弁体３０が弁座２ｄに当座したら、バルブが全閉状態になって流体の流通が完全に遮断される。
この状態でカム板２１が反対方向に回転し、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に対向すると、開弁用の圧縮コイルスプリング３３の弾性力によりステム７及びカム棒２２等を上方へ押し上げる。その結果、カム式バルブ１は、ステム７の下端部に設けた弁体３０と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となる。
【００３１】
このカム式バルブ１に於いては、ステム７を駆動するアクチュエータを昇降支持機構１１によりステム７に対して昇降自在に支持し、前記支持機構１１に昇降台１７を支持する調整ネジ１２ａと昇降台１７を下方へ押圧附勢する弾性体１２ｂとから成る高さ微調整機構１２を設けているため、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ当座した後は、アクチュエータを取り付けた昇降台１７全体が上昇して弾性体１２ｂを圧縮することになる。その結果、このカム式バルブ１に於いては、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ過度に押し付けられると云うことがなく、弁体３０や弁座２ｄ等の損傷を防止することができると共に、バルブの全閉時に於ける流体の漏洩を確実に防止することができる。然も、バルブの各構成部品の加工精度や組立精度を高めなくても、バルブの全開時（全閉時）に弁体３０及びステム７等を零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置調整することができる。
又、このカム式バルブ１に於いては、バルブのボンネット５に設けた取付け台１４にガイド軸１６を立設し、このガイド軸１６の上端部にアクチュエータが取り付けられる昇降台１７を昇降自在に支持する構成としているため、アクチュエータがボディ２から離間した位置に配置されることになる。然も、このカム式バルブ１は、アクチュエータ及び昇降台１７を収納ケース１８で囲繞する構成としている。その結果、このカム式バルブ１を冷媒を取り扱う冷媒循環回路に介設しても、アクチュエータが冷媒の悪影響を受け難くなり、アクチュエータの延命化等を図れることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るカム式バルブ１は、主として半導体製造設備等の流体供給ラインやチラーユニットの冷媒循環回路に於いて利用されるが、その利用対象は上記半導体製造装置等に限定されるものではなく、化学産業や薬品産業、食品産業等の各種装置に於ける流体供給ライン等に於いても利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ（カム式ダイヤフラムバルブ）の縦断正面図である。
【図２】図１に示すカム式バルブの縦断側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ（カム式ベローズバルブ）の縦断正面図である。
【図４】図３に示すカム式バルブの縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１はカム式バルブ、２はボディ、２ａは流入通路、２ｂは流出通路、２ｃは弁室、２ｄは弁座、３はダイヤフラム、５はボンネット、７はステム、９はステッピングモータ、１０はカム機構、１１は昇降支持機構、１２は高さ微調整機構、１２ａは調整ネジ、１２ｂは弾性体、１４は取付け台、１６はガイド軸、１７は昇降台、１８は収納ケース、３０は弁体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体製造設備等の流体供給ラインやチラーユニットの冷媒循環回路等に介設されてガスや冷媒等の流体の流量調整用に用いられるものであり、特に、ガスや冷媒等の流量を微少且つ精密に制御できるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステッピングモータ駆動型のカム式バルブとしては、例えば実開昭６１−１１７９７１号公報（参考文献１）や実開昭６１−１１７９７２号公報（参考文献２）等に開示された構造のものが知られている。
【０００３】
即ち、前記カム式バルブは、図示していないが、流体通路及び弁座を有する弁箱と、弁箱の弁座に当離座する弁体と、弁体を弁座から離座する方向へ附勢する弾性体と、弁体に連結されて弁箱の上蓋に昇降自在に支持された弁棒と、弁棒の上端部に設けたカムローラに当接して弁棒を押し下げるカム板と、カム板を回転駆動するパルスモータ（ステッピングモータ）等から構成されており、パルスモータによりカム板を回転させ、カム板を介して弁棒を下方へ押し下げることによって、弁棒の下端に設けた弁体を弁座へ当座させるようにしたものである。
このステッピングモータ駆動型のカム式バルブは、高精度な流量制御を行うことができ、優れた実用的効用を奏するものである。
【０００４】
ところで、ステッピングモータを用いたカム式バルブは、ステッピングモータに供給するパルス数に応じてカム板が所定の角度だけ回転し、カム板の回転により弁棒及び弁体が微少量変位して流体の流量制御を行わせるものであるから、バルブの全開時又は全開時に弁体及び弁棒等が零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置するように零点調整されていなければならない。
即ち、バルブの全開時には、カム板の最小半径部分がカムローラに当接し且つ弁体と弁座が最も離間した状態となるように調整し、又、バルブの全閉時には、カム板の最大半径部分がカムローラに当接し且つ弁体が弁座に適切な力で当座するように調整しなければならない。
【０００５】
しかし、上述した従来のステッピングモータ駆動型のカム式バルブに於いては、弁体等を零点位置へ位置調整する調整機構を全く備えておらず、バルブの零点調整に極めて手間取ると云う問題があった。
又、カム式バルブの各構成部品の加工精度や組立精度等を高めておかないと、弁体が弁座へ過度に押し付けられたり、或いは弁体と弁座の接触が不十分になったりすることがあった。その結果、バルブの弁座等が損傷したり、流体が漏洩したりすると云う問題があった。
【特許文献１】実開昭６１−１１７９７１号公報
【特許文献２】実開昭６１−１１７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、ステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータを上下方向へ微調整できてバルブの零点調整を簡単且つ容易に行えるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、流入通路、流出通路、弁室及び弁座を有するボディ内にステムを昇降自在に配設し、前記ステムをステムの上方位置に配設したステッピングモータ及びステッピングモータの回転運動を直線運動に変えてステムに伝達するカム機構から成るアクチュエータにより下降させ、弁室内に配設したダイヤフラム又はステムの下端部に設けた弁体を弁座へ当座させるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブに於いて、前記ボディの弁室を覆うボンネットにアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構を設け、当該昇降支持機構にステムに対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構を設けたことに特徴がある。
【０００８】
又、本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、昇降支持機構が、ボンネットに設けた取付け台と、取付け台にステムと平行に立設したガイド軸と、ガイド軸の上端部に昇降自在に支持され、ステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータが取り付けられる昇降台と、ガイド軸の上端部に取り付けられ、アクチュエータ及び昇降台を囲繞する収納ケースとから成り、又、高さ微調整機構が、収納ケースの底部に上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台の下面に当接して昇降台を支持する調整ネジと、昇降台の上面と収納ケースの天井部との間に介設され、昇降台を下方へ押圧附勢して調整ネジの上端面へ当接させる弾性体とから成り、調整ネジの締め込み量を調整することによって、アクチュエータを取り付けた昇降台の高さを変え、ステムに対するアクチュエータの高さ位置を微調整するようにしたことに特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のカム式バルブは、バルブのボンネットにステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構を設け、当該昇降支持機構にステムに対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構を設ける構成としているため、高さ微調整機構を操作することによって、バルブの零点調整を簡単且つ容易に行うことができる。その結果、本発明のカム式バルブは、バルブのダイヤフラムや弁体が弁座へ過度に押し付けられたり、或いはダイヤフラムや弁体と弁座との接触が不十分になったりすると云うことがなく、ダイヤフラムや弁体、弁座等の損傷を防止することができると共に、バルブの全閉時に於ける流体の漏洩を防止することができ、高精度な流量制御を確実且つ良好に行える。然も、バルブの各構成部品の加工精度や組立精度等を高めなくても、バルブの全開時又は全開時にダイヤフラムや弁体、ステム等を零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置調整することができる。
又、本発明のカム式バルブは、バルブのボンネットに設けた取付け台にガイド軸を立設し、当該ガイド軸の上端部にステッピングモータ及びカム機構から成るアクチュエータが取り付けられる昇降台を昇降自在に支持する構成としているため、アクチュエータがボディから離間した位置に配置されることになる。然も、本発明のカム式バルブは、アクチュエータ及び昇降台を収納ケースで囲繞する構成としている。その結果、本発明のカム式バルブを高温の流体や低温の流体を取り扱う流体供給ラインや冷媒循環回路に介設しても、アクチュエータが高温の流体や低温の流体の悪影響を受け難くなり、アクチュエータの延命化等を図れることになる。
更に、本発明のカム式バルブは、高さ微調整機構が、収納ケースの底部に上下方向へ移動調整自在に螺挿されて昇降台を下面側から支持する調整ネジと、昇降台の上面と収納ケースの天井部との間に介設されて昇降台を下方へ押圧附勢する弾性体とから構成されているため、高さ微調整機構自体の構造も極めて簡単になると共に、高さ微調整機構を昇降支持機構に設けても邪魔になると云うことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ１を示し、当該カム式バルブ１は、例えば半導体製造装置等の二つのチャンバー（ツインチャンバー）に夫々接続された分岐状の流体供給ラインに介設され、両チャンバーへＴＥＯＳやＮ2 等の流体を適宜の比率（例えば５対５〜４対６）で供給する分流制御用のバルブとして用いられるものであり、金属製のダイヤフラムを直接弁座２ｄへ当離座させて流体通路の開閉を行うようにしたノーマルオープン型のダイヤフラムバルブに構成されている。
【００１１】
即ち、前記カム式バルブ１は、図１及び図２に示す如く、流入通路２ａ、流出通路２ｂ、弁室２ｃ及び弁座２ｄを有するボディ２と、上方が開放された弁室２ｃの気密を保持すると共に、中央部が上下動して弁座２ｄへ直接当離座する金属製のダイヤフラム３と、ダイヤフラム３の外周縁部上面に配設した環状の押えアダプター４と、ダイヤフラム３の外周縁部を押えアダプター４を介してボディ２との間で気密状に挾持する筒状のボンネット５と、ボンネット５をボディ２に固定するボンネットナット６と、ボディ２内に配設され、ボンネット５に昇降自在に支持されたステム７と、ステム７の下端部に設けられ、ステム７の下降時にダイヤフラム３に当接してダイヤフラム３の中央部を押し下げるダイヤフラム押え８と、ステム７の上方位置に配設され、ステム７を下降させるステッピングモータ９及びカム機構１０から成るアクチュエータと、ボンネット５に設けられ、アクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構１１と、昇降支持機構１１に設けられ、ステム７に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構１２とから構成されており、ステム７を駆動するアクチュエータを高さ微調整機構１２により上下に微調整してアクチュエータの高さ位置を変えることによって、バルブの零点調整を行えるようにしたものである。
尚、このカム式バルブ１の昇降支持機構１１、アクチュエータ及び高さ微調整機構１２以外の各構成は、従来公知のものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１２】
前記昇降支持機構１１は、ステム７を駆動するアクチュエータをステム７の上方位置で昇降自在に支持するものであり、ボンネット５の外周面に螺着されて止めネジ１３によりボンネット５に固定された筒状の内側部材１４′及び内側部材１４′に嵌合固定された筒状の外側部材１４″から成るフランジ１４ａ付の取付け台１４と、取付け台１４の外側部材１４″のフランジ１４ａ上面にボルト１５により立設され、上半分が下半分よりも小径に形成されてステム７と平行な段付きの左右のガイド軸１６と、両ガイド軸１６の小径部分に上下方向へ摺動自在に支持され、アクチュエータが取り付けられる前面が開放された箱状の昇降台１７と、左右のガイド軸１６の小径部分にボルト１５により取り付けられ、両ガイド軸１６の小径部分、アクチュエータ及び昇降台１７を囲繞する収納ケース１８と、両ガイド軸１６の下端部に架設され、アクチュエータのカム機構１０を構成するカム棒２２の下端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する振れ止め板１９等から構成されている。
又、昇降支持機構１１の収納ケース１８は、箱状に組み立てられたカバープレート１８ａと、カバープレート１８ａの底部内面に昇降台１７の下面に対向すべくビス２０により固定され、カム機構１０のカム棒２２の上端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する底板１８ｂと、カバープレート１８ａの天井部内面に昇降台１７の上面に対向すべく固定された天井板１８ｃとから成る。
【００１３】
前記アクチュエータは、ステッピングモータ９及びカム機構１０から成り、ステッピングモータ９の回転運動をカム機構１０により上下方向の直線運動に変えてステム７に伝達するものである。
【００１４】
即ち、ステッピングモータ９は、収納ケース１８内に水平姿勢で収納されており、その出力軸９ａがステム７と直交する姿勢になるように昇降台１７に固定されている。この実施形態に於いては、ステッピングモータ９には、基本ステップ角が０．９度で励磁方法が１−２相励磁のときにステップ角が０．４５度になる２相型のステッピングモータ９が使用されている。
【００１５】
一方、カム機構１０は、ステッピングモータ９の出力軸９ａに止めネジ１３により固定され、外周面がカム面２１ａに形成された円盤状のカム板２１と、収納ケース１８の底板１８ｂ及び振れ止め板１９に筒状のメタル３７を介して上下方向へ摺動自在に挿通支持され、下端面がステム７の上端面に当接するカム棒２２と、カム棒２２の二股状に形成した上端部にピン２３を介して回転自在に支持され、カム板２１のカム面２１ａに当接するカムローラ２４とから成り、カム板２１がステッピングモータ９により回転駆動されると、カム板２１のカム面２１ａがカムローラ２４を押圧してカム棒２２及びこれに当接するステム７を下降させるようになっている。
又、カム板２１のカム面２１ａは、０度〜２００度の範囲では最小半径からその半径が漸増して最大半径になり、２００度〜３６０度の範囲では最大半径のままになっている。
更に、カム板２１は、３６０度回転しないように２３０度の付近にストッパー（図示省略）が取り付けられており、原点（０度）〜２００度の間で正逆回転するようになっている。
【００１６】
尚、図１及び図２に於いて、２５は昇降台１７にブラケット２６を介して取り付けた全開位置検出用のフォトセンサー、２７はカム板２１に取り付けられ、フォトセンサーにより位置検出されるセンサープレートである。
【００１７】
前記高さ微調整機構１２は、アクチュエータの高さ位置を微調整してバルブの零点調整を行うものであり、収納ケース１８の底板１８ｂに上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台１７の下面に当接して昇降台１７を支持する二本の調整ネジ１２ａと、昇降台１７の上面と収納ケース１８の天井板１８ｃとの間に介設され、昇降台１７を下方へ押圧附勢して調整ネジ１２ａの上端面へ常時当接させる弾性体１２ｂ（圧縮コイルスプリング）とから成る。
この高さ微調整機構１２によれば、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接している状態で二つの調整ネジ１２ａの締め込み量を調整してアクチュエータが取り付けられた昇降台１７を上下方向に微調整し、アクチュエータの高さ位置を変えてカム機構１０のカム棒２２の下端面を最上位の位置にあるステム７の上端面へ当接させることによって、バルブの零点調整を行うことができる。即ち、バルブを全開位置へ調整することができる。
【００１８】
而して、零点調整を行ったカム式バルブ１に於いては、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接しているときには、ダイヤフラム３の弾性力やボディ２内の流体圧によりステム７等が最も上昇した状態となり、ダイヤフラム３の中央部と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となっている。
この状態でステッピングモータ９へ所定数のパルス入力信号が加えられると、ステッピングモータ９が入力パルス数に応じたステッピング回転を行い、これによりカム板２１が所定の角度だけ回転する。
カム板２１が回転すると、カムローラ２４が下方へ押圧され、これによりカム棒２２及びステム７がダイヤフラム３の弾性力及びボディ２内の流体圧に抗して漸次下降すると共に、ダイヤフラム３の中央部がダイヤフラム押え８を介して下方へ徐々に押し下げられる。その結果、ダイヤフラム３と弁座２ｄとの間隔が狭くなり、流体の流量が制御されることになる。
【００１９】
そして、ダイヤフラム３の中央部が完全に押し下げられてダイヤフラム３の中央部が弁座２ｄに当座したら、バルブが全閉状態になって流体の流通が完全に遮断される。
この状態でカム板２１が反対方向に回転し、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に対向すると、ダイヤフラム３がその弾性力やボディ２内の流体圧により元の形状に復元すると共に、ステム７及びカム棒２２を上方へ押し上げる。その結果、カム式バルブ１は、ダイヤフラム３と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となる。
【００２０】
このカム式バルブ１に於いては、ステム７を駆動するアクチュエータを昇降支持機構１１によりステム７に対して昇降自在に支持し、前記支持機構１１に昇降台１７を支持する調整ネジ１２ａと昇降台１７を下方へ押圧附勢する弾性体１２ｂとから成る高さ微調整機構１２を設けているため、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ当座した後は、アクチュエータを取り付けた昇降台１７全体が上昇して弾性体１２ｂを圧縮することになる。その結果、このカム式バルブ１に於いては、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ過度に押し付けられると云うことがなく、ダイヤフラム３や弁座２ｄ等の損傷を防止することができると共に、バルブの全閉時に於ける流体の漏洩を確実に防止することができる。然も、バルブの各構成部品の加工精度や組立精度を高めなくても、バルブの全開時（又は全閉時）にダイヤフラム３やステム７等を零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置調整することができる。
又、このカム式バルブ１に於いては、バルブのボンネット５に設けた取付け台１４にガイド軸１６を立設し、このガイド軸１６の上端部にアクチュエータが取り付けられる昇降台１７を昇降自在に支持する構成としているため、アクチュエータがボディ２から離間した位置に配置されることになる。然も、このカム式バルブ１は、アクチュエータ及び昇降台１７を収納ケース１８で囲繞する構成としている。その結果、このカム式バルブ１を高温の流体を取り扱う流体供給ラインに介設しても、アクチュエータが高温の流体の悪影響を受け難くなり、アクチュエータの延命化等を図れることになる。
【００２１】
図３及び図４は本発明の第２の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ１を示し、当該カム式バルブ１は、例えば半導体や液晶等の製造装置の冷却、加熱に使用するチラーユニットの冷媒循環回路の高い温度の流体（ハイドロフルオロエーテル等の冷媒）が流れる個所及び冷媒循環回路の低い温度の流体（冷媒）が流れる個所に夫々介設され、冷媒循環回路内を流れる流体を適宜に流量制御して流体の温度調整を行う冷媒制御用のバルブとして用いられるものであり、ステム７の下端部に設けた弁体を弁座２ｄへ当離座させて開閉を行うと共に、金属製のベローズ３１により流体の漏洩を防止するようにしたノーマルオープン型のベローズバルブに構成されている。
【００２２】
即ち、前記カム式バルブ１は、図３及び図４に示す如く、流入通路２ａ、流出通路２ｂ、弁室２ｃ及び弁座２ｄを有するボディ２と、弁室２ｃ内の上方位置にシール材２８を介して配設されたベローズフランジ２９と、ベローズフランジ２９の外周縁部をボディ２との間で気密状に挾持する筒状のボンネット５と、ボンネット５をボディ２に固定するボンネットナット６と、ボディ２内に配設され、ベローズフランジ２９の中央部に摺動自在に挿通されたステム７と、ステム７の下端部に設けられ、弁座２ｄに当離座する弁体３０と、上端部がベローズフランジ２９に溶接により気密状に固着されていると共に、下端部がステム７の下端部に溶接により気密状に固着された金属製のベローズ３１と、ステム７の上端部にピン２３′を介して取り付けられ、ボンネット５内に摺動自在に収納されてステム７の上端部をボンネット５内で保持するホルダー３２と、ベローズフランジ２９とホルダー３２との間に介設され、ホルダー３２を介してステム７を上方へ附勢保持する開弁用の圧縮コイルスプリング３３と、ホルダー３２の上端部に螺着され、カム機構１０のカム棒２２の下端部が当接する押えボルト３４と、ステム７の上方位置に配設され、ステム７を下降させるステッピングモータ９及びカム機構１０から成るアクチュエータと、ボンネット５に設けられ、アクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構１１と、昇降支持機構１１に設けられ、ステム７に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構１２とから構成されており、ステム７を駆動するアクチュエータを高さ微調整機構１２により上下に微調整してアクチュエータの高さ位置を変えることによって、バルブの零点調整を行えるようにしたものである。
尚、カム式バルブ１の昇降支持機構１１、アクチュエータ及び高さ微調整機構１２以外の構成は、従来公知のものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２３】
前記昇降支持機構１１は、ステム７を駆動するアクチュエータをステム７の上方位置で昇降自在に支持するものであり、ボンネット５の外周面に嵌合固定されたフランジ１４ａ付きの筒状の取付け台１４と、取付け台１４のフランジ１４ａ上面にボルト１５により立設され、上半分が下半分よりも小径に形成されてステム７と平行な段付きの左右のガイド軸１６と、両ガイド軸１６の小径部分に上下方向へ摺動自在に支持され、アクチュエータが取り付けられる前面が開放された箱状の昇降台１７と、左右のガイド軸１６の小径部分にボルト１５により取り付けられ、両ガイド軸１６の小径部分、アクチュエータ及び昇降台１７を囲繞する収納ケース１８と、ガイド軸１６の下端部に架設され、アクチュエータのカム機構１０を構成するカム棒２２の下端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する振れ止め板１９等から構成されている。
又、昇降支持機構１１の収納ケース１８は、箱状に組み立てられたカバープレート１８ａと、カバープレート１８ａの底部内面に昇降台１７の下面に対向すべくビス２０により固定され、カム機構１０のカム棒２２の上端部を上下方向へ摺動自在に挿通支持する底板１８ｂと、カバープレート１８ａの天井部内面に昇降台１７の上面に対向すべく固定された天井板１８ｃとから成る。
【００２４】
前記アクチュエータは、ステッピングモータ９及びカム機構１０から成り、ステッピングモータ９の回転運動をカム機構１０により上下方向の直線運動に変えてステム７に伝達するものである。
【００２５】
即ち、ステッピングモータ９は、収納ケース１８内に水平姿勢で収納されており、その出力軸９ａがステム７と直交する姿勢になるように昇降台１７に固定されている。この実施形態に於いては、ステッピングモータ９には、基本ステップ角が０．２５度で励磁方法が１−２相励磁のときにステップ角が０．１２５度になる２相型のステッピングモータ９が使用されている。
【００２６】
一方、カム機構１０は、外周面がカム面２１ａに形成され、一側面に突設形成した支持軸２１ｂが収納ケース１８の底板１８ｂ上面に固定した軸受台３５にベアリング３５ａを介して回転自在に支持されていると共に、他側面に突設形成した支持軸２１ｂがカップリング３６を介してステッピングモータ９の出力軸９ａに連結された円盤状のカム板２１と、収納ケース１８の底板１８ｂ及び振れ止め板１９に筒状のメタル３７を介して上下方向へ摺動自在に挿通支持され、下端面が押えボルト３４の頭部上面に当接するカム棒２２と、カム棒２２の二股状に形成した上端部にピン２３を介して回転自在に支持され、カム板２１のカム面２１ａに当接するカムローラ２４とから成り、カム板２１がステッピングモータ９により回転駆動されると、カム板２１のカム面２１ａがカムローラ２４を押圧してカム棒２２、押えボルト３４、ホルダー３２及びステム７を下降させるようになっている。
又、カム板２１のカム面２１ａは、０度〜２００度の範囲では最小半径からその半径が漸増して最大半径になり、２００度〜３６０度の範囲では最大半径のままになっている。
更に、カム板２１は、３６０度回転しないように２３０度の付近にストッパー（図示省略）が取り付けられており、原点（０度）〜２００度の間で正逆回転するようになっている。
【００２７】
尚、図３及び図４に於いて、２５は昇降台１７にブラケット２６を介して取り付けた全開位置検出用のフォトセンサー、２７はカム板２１に取り付けられ、フォトセンサーにより位置検出されるセンサープレートである。
【００２８】
前記高さ微調整機構１２は、アクチュエータの高さ位置を微調整してバルブの零点調整を行うものであり、収納ケース１８の底板１８ｂに上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台１７の下面に当接して昇降台１７を支持する二本の調整ネジ１２ａと、昇降台１７の上面と収納ケース１８の天井板１８ｃとの間に介設され、昇降台１７を下方へ押圧附勢して調整ネジ１２ａの上端面へ常時当接させる弾性体１２ｂ（圧縮コイルスプリング３３）とから成る。
この高さ微調整機構１２によれば、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接している状態で二つの調整ネジ１２ａの締め込み量を調整してアクチュエータが取り付けられた昇降台１７を上下方向に微調整し、アクチュエータの高さ位置を変えてカム機構１０のカム棒２２の下端面を最上位の位置にある押えボルト３４の頭部上面へ当接させることによって、バルブの零点調整を行うことができる。即ち、バルブを全開位置へ調整することができる。
【００２９】
而して、零点調整を行ったカム式バルブ１に於いては、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に当接しているときには、開弁用の圧縮コイルスプリング３３の弾性力によりステム７及びカム棒２２等が最も上昇した状態となり、ステム７の下端部に設けた弁体３０と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となっている。
この状態でステッピングモータ９へ所定数のパルス入力信号が加えられると、ステッピングモータ９が入力パルス数に応じたステッピング回転を行い、これによりカム板２１が所定の角度だけ回転する。
カム板２１が回転すると、カムローラ２４が下方へ押圧され、これによりカム棒２２、押えボルト３４、ホルダー３２及びステム７が開弁用の圧縮コイルスプリング３３の弾性力に抗して漸次下降する。その結果、ステム７の下端部に設けた弁体３０と弁座２ｄとの間隔が狭くなり、流体の流量が制御されることになる。
【００３０】
そして、ステム７が最下位の位置へ下降してステム７の下端部に設けた弁体３０が弁座２ｄに当座したら、バルブが全閉状態になって流体の流通が完全に遮断される。
この状態でカム板２１が反対方向に回転し、カム板２１の最小半径部分がカムローラ２４に対向すると、開弁用の圧縮コイルスプリング３３の弾性力によりステム７及びカム棒２２等を上方へ押し上げる。その結果、カム式バルブ１は、ステム７の下端部に設けた弁体３０と弁座２ｄとが最も離間した全開位置となる。
【００３１】
このカム式バルブ１に於いては、ステム７を駆動するアクチュエータを昇降支持機構１１によりステム７に対して昇降自在に支持し、前記支持機構１１に昇降台１７を支持する調整ネジ１２ａと昇降台１７を下方へ押圧附勢する弾性体１２ｂとから成る高さ微調整機構１２を設けているため、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ当座した後は、アクチュエータを取り付けた昇降台１７全体が上昇して弾性体１２ｂを圧縮することになる。その結果、このカム式バルブ１に於いては、ダイヤフラム３が弁座２ｄへ過度に押し付けられると云うことがなく、弁体３０や弁座２ｄ等の損傷を防止することができると共に、バルブの全閉時に於ける流体の漏洩を確実に防止することができる。然も、バルブの各構成部品の加工精度や組立精度を高めなくても、バルブの全開時（全閉時）に弁体３０及びステム７等を零点位置（全開位置又は全閉位置）へ正確に位置調整することができる。
又、このカム式バルブ１に於いては、バルブのボンネット５に設けた取付け台１４にガイド軸１６を立設し、このガイド軸１６の上端部にアクチュエータが取り付けられる昇降台１７を昇降自在に支持する構成としているため、アクチュエータがボディ２から離間した位置に配置されることになる。然も、このカム式バルブ１は、アクチュエータ及び昇降台１７を収納ケース１８で囲繞する構成としている。その結果、このカム式バルブ１を冷媒を取り扱う冷媒循環回路に介設しても、アクチュエータが冷媒の悪影響を受け難くなり、アクチュエータの延命化等を図れることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るカム式バルブ１は、主として半導体製造設備等の流体供給ラインやチラーユニットの冷媒循環回路に於いて利用されるが、その利用対象は上記半導体製造装置等に限定されるものではなく、化学産業や薬品産業、食品産業等の各種装置に於ける流体供給ライン等に於いても利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ（カム式ダイヤフラムバルブ）の縦断正面図である。
【図２】図１に示すカム式バルブの縦断側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るステッピングモータ駆動型のカム式バルブ（カム式ベローズバルブ）の縦断正面図である。
【図４】図３に示すカム式バルブの縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１はカム式バルブ、２はボディ、２ａは流入通路、２ｂは流出通路、２ｃは弁室、２ｄは弁座、３はダイヤフラム、５はボンネット、７はステム、９はステッピングモータ、１０はカム機構、１１は昇降支持機構、１２は高さ微調整機構、１２ａは調整ネジ、１２ｂは弾性体、１４は取付け台、１６はガイド軸、１７は昇降台、１８は収納ケース、３０は弁体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入通路（２ａ）、流出通路（２ｂ）、弁室（２ｃ）及び弁座（２ｄ）を有するボディ（２）内にステム（７）を昇降自在に配設し、前記ステム（７）をステム（７）の上方位置に配設したステッピングモータ（９）及びステッピングモータ（９）の回転運動を直線運動に変えてステム（７）に伝達するカム機構（１０）から成るアクチュエータにより下降させ、弁室（２ｃ）内に配設したダイヤフラム（３）又はステム（７）の下端部に設けた弁体（３０）を弁座（２ｄ）へ当座させるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブ（１）に於いて、前記ボディ（２）の弁室（２ｃ）を覆うボンネット（５）にアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構（１１）を設け、当該昇降支持機構（１１）にステム（７）に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構（１２）を設けたことを特徴とするカム式バルブ。
【請求項２】
昇降支持機構（１１）が、ボンネット（５）に設けた取付け台（１４）と、取付け台（１４）にステム（７）と平行に立設したガイド軸（１６）と、ガイド軸（１６）の上端部に昇降自在に支持され、ステッピングモータ（９）及びカム機構（１０）から成るアクチュエータが取り付けられる昇降台（１７）と、ガイド軸（１６）の上端部に取り付けられ、アクチュエータ及び昇降台（１７）を囲繞する収納ケース（１８）とから成り、又、高さ微調整機構（１２）が、収納ケース（１８）の底部に上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台（１７）の下面に当接して昇降台（１７）を支持する調整ネジ（１２ａ）と、昇降台（１７）の上面と収納ケース（１８）の天井部との間に介設され、昇降台（１７）を下方へ押圧附勢して調整ネジ（１２ａ）の上端面へ常時当接させる弾性体（１２ｂ）とから成り、調整ネジ（１２ａ）の締め込み量を調整することによって、アクチュエータを取り付けた昇降台（１７）の高さを変え、ステム（７）に対するアクチュエータの高さ位置を微調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のカム式バルブ。
【請求項１】
流入通路（２ａ）、流出通路（２ｂ）、弁室（２ｃ）及び弁座（２ｄ）を有するボディ（２）内にステム（７）を昇降自在に配設し、前記ステム（７）をステム（７）の上方位置に配設したステッピングモータ（９）及びステッピングモータ（９）の回転運動を直線運動に変えてステム（７）に伝達するカム機構（１０）から成るアクチュエータにより下降させ、弁室（２ｃ）内に配設したダイヤフラム（３）又はステム（７）の下端部に設けた弁体（３０）を弁座（２ｄ）へ当座させるようにしたステッピングモータ駆動型のカム式バルブ（１）に於いて、前記ボディ（２）の弁室（２ｃ）を覆うボンネット（５）にアクチュエータを昇降自在に支持する昇降支持機構（１１）を設け、当該昇降支持機構（１１）にステム（７）に対するアクチュエータの高さ位置を微調整する高さ微調整機構（１２）を設けたことを特徴とするカム式バルブ。
【請求項２】
昇降支持機構（１１）が、ボンネット（５）に設けた取付け台（１４）と、取付け台（１４）にステム（７）と平行に立設したガイド軸（１６）と、ガイド軸（１６）の上端部に昇降自在に支持され、ステッピングモータ（９）及びカム機構（１０）から成るアクチュエータが取り付けられる昇降台（１７）と、ガイド軸（１６）の上端部に取り付けられ、アクチュエータ及び昇降台（１７）を囲繞する収納ケース（１８）とから成り、又、高さ微調整機構（１２）が、収納ケース（１８）の底部に上下方向へ移動調整自在に螺挿され、上端面が昇降台（１７）の下面に当接して昇降台（１７）を支持する調整ネジ（１２ａ）と、昇降台（１７）の上面と収納ケース（１８）の天井部との間に介設され、昇降台（１７）を下方へ押圧附勢して調整ネジ（１２ａ）の上端面へ常時当接させる弾性体（１２ｂ）とから成り、調整ネジ（１２ａ）の締め込み量を調整することによって、アクチュエータを取り付けた昇降台（１７）の高さを変え、ステム（７）に対するアクチュエータの高さ位置を微調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のカム式バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−５７５９４（Ｐ２００８−５７５９４Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３２９０６（Ｐ２００６−２３２９０６）
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（３９００３３８５７）株式会社フジキン (148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（３９００３３８５７）株式会社フジキン (148)
【Ｆターム（参考）】
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