流体制御用バルブユニット及び流体圧力検出機器
【課題】安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニットの提供。
【解決手段】内部に流体を連通する流路を有する流路ブロック４０と、弁体を駆動することで流体を制御する流体制御部２０と、を備えた流体制御用バルブユニット１０において、流路ブロック４０の流体制御部２０の下流側に、流体圧力検出部３０を連設して備え、流体圧力検出部３０には、流路ブロック４０に設けられた圧力検出室４４と、圧力検出室４４に面する可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、圧力検出体３１と接続されたシャフト３３と、シャフト３３に当接しシャフト３３に付勢する圧力検出用バネ３４と、シャフト３３が移動した場合にその移動を検出するフォトマイクロセンサ３７と、を備える。
【解決手段】内部に流体を連通する流路を有する流路ブロック４０と、弁体を駆動することで流体を制御する流体制御部２０と、を備えた流体制御用バルブユニット１０において、流路ブロック４０の流体制御部２０の下流側に、流体圧力検出部３０を連設して備え、流体圧力検出部３０には、流路ブロック４０に設けられた圧力検出室４４と、圧力検出室４４に面する可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、圧力検出体３１と接続されたシャフト３３と、シャフト３３に当接しシャフト３３に付勢する圧力検出用バネ３４と、シャフト３３が移動した場合にその移動を検出するフォトマイクロセンサ３７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御バルブユニットに簡易な圧力検出機構を備える技術、及び流体圧力を簡易に検出する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程には様々な薬液が用いられており、その供給に多様な流体制御バルブが用いられている。
流体制御バルブが正常に動作しているかどうかを確認するためには、圧力計を流体制御バルブの下流に設けることが一般的に行われている。
特許文献１には、半導体装置用電子制御レギュレータに関する技術が開示されている。上流側に電子レギュレータを配置し、下流側に圧力センサを配置してユニット化され、圧力センサからセンサケーブルを電子レギュレータに接続してフィードバック制御を行っている。
特許文献２には、薬液用エアオペレイトバルブに関する技術が開示されている。薬液用エアオペレイトバルブの、弁体に連結されたシャフトが上部に貫通しており、ダイアフラムバルブの上下に伴い、薬液用エアオペレイトバルブの上部に配置したフォトセンサを遮光することで弁開、弁閉を確認している。
【０００３】
特許文献３には、二方弁に関する技術が開示されている。二方弁の上部に、近接センサを備えて、弁体に連結されたシャフトが上下して近接センサに近づくことで、二方弁の弁開、弁閉を確認している。
特許文献４には、弁体の作動検出機構を備えた開閉弁に関する技術が開示されている。弁体に連結された可動部の動きを検出する作動検出部材（光電センサ）を備え、弁開、弁閉を確認している。
特許文献５には、レギュレータに関する技術が開示されている。レギュレータの下流に液圧測定部（プレッシャーゲージ）を設置してユニット化し、レギュレータの調整のために液圧の測定を行っている。
特許文献６には、混合弁及び混合装置が開示されている。混合弁の下流に圧力センサが設けられてユニット化されており、流体の圧力の検出を行っている。
【０００４】
これら従来技術である、特許文献１、特許文献５、及び特許文献６に公開される技術では、いずれもバルブユニットの流体制御部の下流側に圧力センサ又は圧力ゲージを設けている。
このように、バルブユニット化して下流側に圧力センサを取り付ける部分を設けることで、圧力を検出している。
一方、特許文献２乃至特許文献４に公開される技術では、流体制御弁本体にフォトマイクロセンサ、近接センサ、光電センサ、及び荷重センサなどを設けて、弁体に接続するシャフトの移動で弁体の作動状態を確認している。
【０００５】
【特許文献１】特開平10-303153号公報
【特許文献２】特開2001-153261号公報
【特許文献３】特開2002-22058号公報
【特許文献４】特開2003-139270号公報
【特許文献５】特開2005-207496号公報
【特許文献６】特開2005-276101号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献６に示す従来技術には以下のような問題があった。
（１）圧力計が高価なので、コストが高くなってしまう。
特許文献１、特許文献５、及び特許文献６に用いられる圧力センサ又は圧力ゲージは、いずれも圧力をリニアに測定可能なセンサである。
しかし、単純に弁の開閉を確認したい場合に、このような圧力センサ又は圧力ゲージを設けると、リニアに圧力を検出可能な圧力センサが高価であるため、必然的にバルブユニットの価格も高くなってしまう。特に、薬液用の圧力センサは接液部に耐薬品性のある部材を用いる必要があり、また構造が複雑になるために圧力センサが高価になる傾向になる。場合によっては、流体制御バルブよりも高価になってしまう。
このような高価な圧力センサ又は圧力ゲージを用いることは、流体制御バルブが特許文献１や特許文献５のようにレギュレータであり、圧力がリニアに検出可能である必要がある場合や、特許文献６のように、混合装置に用いられ、圧力を検出することで混合比を確認できるような場合には有効であるが、単に動作の確認程度に用いるにはオーバースペックであり、必要以上にコストがかかる結果となり好ましくない。
【０００７】
（２）流体制御バルブの構造に限定がある。
一方、圧力センサ又は圧力ゲージを用いない方式としては、特許文献２乃至特許文献４の方法がある。特許文献２乃至特許文献４の方法であれば、高価な圧力センサを用いる必要はない。
ただし、流体制御バルブ本体に各種センサを設ける必要がある為に、流体制御バルブ自体を専用設計にする必要がある。また、特許文献２又は特許文献３の方法のように、弁体と連結するシャフトを弁上部にセンサで検出可能に突出させる必要がある。つまり、弁開状態で所定の位置に被検出部が到達する必要がある。
このような構造では、流量調整機能付きの流体制御バルブ等のバルブ上部に機能部品を備えるバルブには不向きである。
【０００８】
流体制御バルブに設けられる流量調整機能は、バルブ上部にネジ部を設け、弁の開度を調整することで実現されることが多いため、特許文献２及び特許文献３の方法では設置場所が無い、弁開状態で所定の位置に被検出部が到達しない、などの問題が発生する虞があり対応することが困難である。
特許文献４についても、被検出部が所定の位置に到達する必要がある点に変わりはないので、流量良性機能付きの流体制御バルブ等に適用することは困難である。
このように、特許文献２乃至特許文献４に開示されるように、流体制御バルブに直接センサを設ける構成では、設計的制約が大きくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニット及び流体圧力検出機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、本発明の流体制御用バルブユニットは、次のような構成を有している。
（１）内部に流体を連通する流路を有する流路ブロックと、弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部と、を備えた流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流路ブロックの前記流体制御部の下流側に、流体圧力検出部を連設して備え、前記流体圧力検出部には、前記流路ブロックに設けられた圧力検出室と、前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、前記圧力検出体と接続されたシャフトと、前記シャフトに付勢する弾性体と、前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備え、前記圧力検出室内の前記流体の圧力変化に伴う前記圧力検出体の変位によって前記シャフトが移動したことを前記センサで捉え、前記流体制御部の動作による前記流路ブロック内の流路の圧力変化として検出することを特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流体圧力検出部のシリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前前記圧力検出体は、前記流体制御部に用いられる前記可撓膜が形成された弁体と同一であり、前記流体圧力検出部に用いるシリンダボディと、前記流体制御部に用いられるシリンダボディとが同一であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記問題を解決するために、本発明の流体圧力検出機器は、次のような構成を有している。
（４）弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部を備えた流体制御用バルブの下流側に接続され、流路ブロックに設けられた圧力検出室と、前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、前記圧力検出体と接続されたシャフトと、前記シャフトに付勢する弾性体と、前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
（５）（４）に記載の流体圧力検出機器において、
シリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
次に、上記構成を有する流体制御用バルブユニットの作用及び効果について説明する。
まず、（１）に記載する発明は、流路ブロックの流体制御部の下流側に、流体圧力検出部を連設して備え、この流体圧力検出部には、流路ブロックに設けられた圧力検出室と、圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、圧力検出体と接続されたシャフトと、シャフトに付勢する弾性体と、シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備える構成となっている。
【００１５】
したがって、流体制御部が弁閉状態から弁開状態になると、その下流側の流路と接続して設けられる圧力検出室に流体が流れ込み、結果的に圧力検出室内の圧力が変動する。圧力検出室に面している圧力検出体は、シャフトを介して弾性体により一定の力が付勢されているが、圧力検出室内の圧力変動によって内部の流体圧力が高くなると、弾性体の付勢力よりも、内部の流体圧力が高くなり、圧力検出体は移動する。
圧力検出室内の流体の圧力変化に伴う圧力検出体の変位によって、シャフトが移動し、シャフトの移動をセンサで捉え、流体制御部の動作による流路ブロック内の流路の圧力変化として検出する。つまり、シャフトの動きをセンサが検出することで、流体制御部が動作していることを示す。
このように、流体圧力検出部は単純な構造であるため、コンパクトで安価な流体制御用バルブユニットが実現可能である。
また、流体制御部と流体圧力検出部を別に設けていることで、流体制御部にセンサを直接設ける必要がなく、設計的制約を課す必要がない。
よって、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニットの提供が実現できる。
【００１６】
また、（２）に記載する発明は、（１）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、流体圧力検出部のシリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、弾性体は、蓋体に当接してシャフトを付勢するので、弾性体の交換が容易である。
弾性体は、シャフトを介して圧力検出体に対して付勢しており、圧力検出室内部の流体圧力が一定以上になるまで、圧力検出体の動きを規制している。つまり、一定圧以上が流体制御部以降の流路にかかっているかどうかを決定する。したがって、この弾性体の弾性力を変更することで、検出圧力の設定を変更することが可能となる。
このような弾性体の交換が、蓋体の締結手段を外すことで容易に行えるので、検出圧力の設定変更が容易となる。弾性体の弾性力の変更で、流体制御部以降の流路に所定の圧力がかかっているかどうかを確認できるため、単に流体制御部が動作しているかどうかだけでなく、一定以上の流体圧力が働いているかどうかの検出も可能となる。
【００１７】
また、（３）に記載する発明は、（１）又は（２）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、圧力検出体は、流体制御部に用いられる可撓膜が形成された弁体と同一であり、流体圧力検出部に用いるシリンダボディと、流体制御部に用いられるシリンダボディとが同一であるので、低コストで作動確認機構を備えた流体制御用バルブユニットを提供することが可能である。
【００１８】
次に、上記構成を有する流体圧力検出機器の作用及び効果について説明する。
（４）に記載する発明は、流体圧力検出機器には、流路ブロックに設けられた圧力検出室と、圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、弁体と接続されたシャフトと、シャフトに付勢する弾性体と、シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備えるので、既設の流体制御バルブの下流に流体圧力検出機器を付加し、安価な作動確認機構を備える流体圧検出バルブを実現し、流体制御用バルブユニットと同等の機能を実現することが可能となる。
【００１９】
また、（５）に記載する発明は、（４）に記載の流体圧力検出機器において、シリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、弾性体は、蓋体に当接してシャフトを付勢するので、弾性体の交換が容易である。
弾性体は、（２）と同様にシャフトを介して圧力検出体に対して付勢しており、圧力検出室内部の流体圧力が一定以上になるまで、圧力検出体の動きを規制している。つまり、一定圧以上が既設の流体制御バルブ以降の流路にかかっているかどうかを決定する。したがって、この弾性体の弾性力を変更してやることで、検出圧力を変更することが可能となる。
このような弾性体の交換が、蓋体の締結手段を外すことで容易に行えるので、検出圧力の変更が容易となる。弾性体の弾性力の変更で、所定の圧力が既設の流体制御バルブ以降の流路にかかっているかどうかを確認できるため、単に流体制御部が動作しているかどうかだけでなく、一定以上の圧力が働いているかどうかの検出も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、初めに本実施例の構成について説明する。
図１に、弁閉状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示す。図２には、流体制御用バルブユニット１０の流体制御部２０側から見た側面図を示す。図３には、流体制御用バルブユニット１０の上面視図を示す。
流体制御用バルブユニット１０は、図１に示すように流体制御部２０と、流体圧力検出部３０と、流路ブロック４０とで構成されている。
まず、流体制御部２０の構成から説明する。
流体制御部２０は、ダイアフラム膜である可撓膜２１ａを備えたダイアフラム弁体２１と、流路ブロック４０に接続されるシリンダボディ２２と、シリンダボディ２２内部を摺動するピストン２３ａを備えたシャフト２３と、シャフト２３に当接して付勢するバネ２４と、蓋体２５とからなる。
【００２１】
ダイアフラム弁体２１は、ＰＴＦＥ等の耐薬品性の高い素材で作られている。また、ダイアフラム弁体２１は、流路ブロック４０に備えられた弁座２６に当接する面を備えている。図１は弁閉状態を示している。
シリンダボディ２２は、操作エアポート２２ａが形成され、シャフト２３が摺動する摺動面を備えている。シリンダボディ２２はＰＦＡ等の耐薬品性の高い素材で作られている。そして、シリンダボディ２２は流路ブロック４０にはめ込まれるような凸部を備え、ダイアフラム弁体２１を挟んで流路ブロック４０に固定される。
シャフト２３は、ダイアフラム弁体２１と接続されており、シリンダボディ２２と摺動する部分を備えている。また、シャフト２３にはピストン２３ａが形成されており、シリンダボディ２２の操作エアポート２２ａから操作エアが供給されると、ピストン２３ａの一面が操作エアの圧力を受ける。
【００２２】
バネ２４は、一端がシャフト２３に当接しており、他端が蓋体２５に当接している。バネ２４のバネ定数は、ダイアフラム弁体２１が弁座２６に当接して流体を遮断しうる程度の力が、シャフト２３に付勢することで発生するように定められている。
蓋体２５は、シリンダボディ２２に締結手段であるボルト４５で固定可能であり、蓋体２５の一部はシャフト２３に備えられるピストン２３ａのストッパーも兼ねている。図３に示すように、ボルト４５は、流体制御部２０の四隅に設けられて蓋体２５を貫通してボトムプレート４６に締結される。また、蓋体２５には呼吸孔２５ａが設けられており、ピストン２３ａの動作によって蓋体２５とピストン２３ａで構成される空間からの空気の通り道となっている。図１に示すように蓋体２５とシリンダボディ２２は、Ｏリングによってシールされている。
【００２３】
次に、流体圧力検出部３０の構成について説明する。
流体制御用バルブユニット１０に並んで設けられる流体圧力検出部３０は、図１に示すように、ダイアフラム膜である可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、流路ブロック４０に接続されるシリンダボディ３２と、シリンダボディ３２内部を摺動するピストン３３ｂを備えたシャフト３３と、シャフト３３に当接して付勢する圧力検出用バネ３４と、孔付蓋体３５と、孔付蓋体３５に取り付けられたブラケット３６に固定されるフォトマイクロセンサ３７とからなる。
圧力検出体３１はダイアフラム弁体２１と同じものを使用している。また、シリンダボディ３２についてもシリンダボディ２２と同じものを使用している。つまり、この２点は共通部品とすることができる。そして、シリンダボディ３２は流路ブロック４０にはめ込まれるような凸部を備え、圧力検出体３１を挟んで流路ブロック４０に固定される。
【００２４】
シャフト３３は、圧力検出体３１に接続され、シリンダボディ３２と摺動する部分を備えている。また、シャフト３３にはピストン３３ｂが形成されており、シリンダボディ３２の内部を摺動する。さらに、シャフト３３には被検出部３３ａが形成されている。被検出部３３ａは２面幅が取られており、孔付蓋体３５から被検出部３３ａが貫通して流体圧力検出部３０の外部に突出する。
圧力検出用バネ３４は、一端がピストン３３ｂに当接しており、他端が孔付蓋体３５に当接している。圧力検出用バネ３４は、所定のバネ定数の圧縮バネであり、所定の力を受けることで圧縮する。
孔付蓋体３５は、シリンダボディ３２にボルト４５で固定可能であり、孔付蓋体３５の一部はシャフト３３に備えられるピストン３３ｂのストッパーを兼ねている。また、孔付蓋体３５の中央には貫通孔が設けられ、孔付蓋体３５をシリンダボディ３２に固定した状態で、シャフト３３に形成される被検出部３３ａが貫通可能となっている。
【００２５】
また、孔付蓋体３５にはブラケット３６が取り付けられ、ブラケット３６はフォトマイクロセンサ３７を保持している。図２及び図３に示すようにフォトマイクロセンサ３７は検出部３７ａに備える光軸３７ｂでシャフト３３の被検出部３３ａを検出可能な位置にブラケット３６に固定されている。図３に示すように、孔付蓋体３５は四隅をボルト４５によって固定されている。ボルト４５は孔付蓋体３５を貫通してボトムプレート４６に締結される。
なお、孔付蓋体３５は、蓋体２５と類似した形状をしているので、例えば蓋体２５を追加工することで孔付蓋体３５となるように、部品の配置を決定しても良い。
次に、流路ブロック４０の構成を説明する。
流路ブロック４０は、入力ポート４０ａと出力ポート４０ｂを備えており、その内部に入力ポート４０ａに連通する第１連絡路４１と、第１連絡路４１と連通する流体制御部弁室４２と、流体制御部弁室４２に面して設けられた弁座２６及び、弁座２６の中心に設けられた弁孔２７と、弁孔２７と連通する第２連絡路４３と、第２連絡路４３に連通する圧力検出室４４とを備えている。第２連絡路４３は出力ポート４０ｂと連通している。
【００２６】
本実施例は、上記の構成となっているので、下記の作用を示す。
図４に、弁開状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示す。
流体制御用バルブユニット１０はノーマルクローズの流体制御部２０を備えているので、定常状態では図１に示すような弁閉状態にある。
弁閉状態の流体制御用バルブユニット１０は、外部に接続される入力ポート４０ａから流入する薬液などの流体をダイアフラム弁体２１と弁座２６が当接することによって遮断している。
この状態では、流体圧力検出部３０に備える圧力検出体３１は、圧力検出用バネ３４に付勢されている。したがって被検出部３３ａは、フォトマイクロセンサ３７の検出部３７ａに備える光軸３７ｂを遮光せず、弁閉状態であることが分かる。
【００２７】
一方、流体制御部２０の操作エアポート２２ａに操作エアが供給されて、ダイアフラム弁体２１が上昇して弁座２６から離間し、流体が通過できる弁開状態になると、入力ポート４０ａから供給される流体は、弁孔２７を通過して第２連絡路４３に流入するので、第２連絡路４３と連通する圧力検出室４４の内圧も上昇する。
したがって、圧力検出体３１が流体の圧力を受けて圧力検出用バネ３４の付勢する力に打ち勝つことにより、図４に示すように圧力検出体３１は上昇する。これに伴い、シャフト３３が上昇し、被検出部３３ａが図４上方向に移動するので、被検出部３３ａが光軸３７ｂを遮光し、弁開状態を検出する。
このように、流体の圧力検出は被検出部３３ａの動作によって判断され、被検出部３３ａは、圧力検出体３１と連動しているので、すなわち流体の圧力を被検出部３３ａの位置変位に変換して、弁閉、弁開の状態を判断しうる。
【００２８】
ところで、被検出部３３ａの位置変位及び移動速度は圧力検出用バネ３４のバネ定数に左右されるが、この圧力検出用バネ３４は容易に交換が可能である。
図５に、流体制御用バルブユニット１０の流体圧力検出部３０を分解した断面図を示す。
流体圧力検出部３０に備える圧力検出用バネ３４は、上述するように片方の端部を孔付蓋体３５によって、押さえられている。孔付蓋体３５はボトムプレート４６にボルト４５で固定されているので、図５に示すように、ボルト４５を緩めることで取り外しが可能である。
【００２９】
孔付蓋体３５を取り外せば、圧力検出用バネ３４は容易に交換可能となる。このように、ボルト４５を外すだけで、圧力検出用バネ３４が容易に交換可能な構造とすることで、ユーザーが必要に応じて圧力検出用バネ３４を交換することが可能となる。
圧力検出用バネ３４は、実質的に圧力検出室４４にかかる圧力の検出値を決定している。したがって、バネ定数の違う圧力検出用バネ３４を用意して、必要に応じて圧力検出値を変更することができる。また、圧力検出用バネ３４の巻きのピッチに変化を付けるなどして、シャフト３３の被検出部３３ａが一定圧力以上では急激に動くようにしても良い。
【００３０】
本実施例は、上記構成により上記作用を示すので、以下に説明する効果を奏する。
まず、１つ目の効果として、流体制御用バルブユニット１０に備える流体制御部２０の弁開、弁閉状態を、流体圧力検出部３０に備えたフォトマイクロセンサ３７によって、シャフト３３の被検出部３３ａを検出することで、確認することが可能であることが挙げられる。
一定の圧力を受けた圧力検出体３１は移動し、圧力検出体３１に接続されるシャフト３３も移動することで、被検出部３３ａがフォトマイクロセンサ３７の光軸３７ｂを遮光することで、所定の圧力を受けたと判断できる。つまり、流体制御部２０が弁開状態であると認識することが可能である。
【００３１】
また、２つ目の効果として、流体圧力検出部３０に備える圧力検出用バネ３４は、圧力検出室４４に満たされる流体が圧力検出体３１に与える圧力が一定値以上になることで、液体の圧力に押されてシャフト３３の移動を許すことになる。つまり、圧力検出用バネ３４の設定バネ定数によって、流体制御部２０の二次側の検出圧力を変更することができることが挙げられる。
このように圧力検出用バネ３４を交換することで、圧力検出値を変更できれば、ユーザーが任意の検出圧力値を設定することが可能である。圧力検出用バネ３４に例えば色を付けて区別し、検出流体圧力を０．１ＭＰａ刻みで用意することで、流体制御用バルブユニット１０を取り付けたユーザーによって、流体制御用バルブユニット１０を配管回路に組み込んだ状態で、圧力検出値を変更できる。
圧力検出値を任意に変更できれば、簡易な圧力計の代替品として利用可能である。配管内に流れている流体は、大抵の場合一定圧力で供給されることが必要とされる。したがって、規定圧力以上の流体圧力が流体制御部２０の下流にかかっているかどうかを判断できることはユーザーにとってもメリットが高い。
【００３２】
また、３つ目の効果として、流体制御用バルブユニット１０が安価に構成できる点が挙げられる。
流体制御用バルブユニット１０に備える流体圧力検出部３０は、圧力検出体３１とシリンダボディ３２とシャフト３３と圧力検出用バネ３４と孔付蓋体３５とブラケット３６とフォトマイクロセンサ３７とからなり、圧力検出体３１の移動をフォトマイクロセンサ３７で検出して、流体制御部２０の弁開状態を判断可能であるという単純な構造になっている。
さらに、流体制御部２０のダイアフラム弁体２１と流体圧力検出部３０の圧力検出体３１、シリンダボディ２２とシリンダボディ３２は、同じ設計になっており、同じものを流用可能である。また、蓋体２５と孔付蓋体３５も似た形状になっているので、同じ部品から追加工することで製作可能である。
【００３３】
このことで、流体制御部２０も流体圧力検出部３０と同様に、蓋体２５をシリンダボディ２２からボルト４５を取り外すことが可能な構造となり、バネ２４の交換やダイアフラム弁体２１の交換の必要性が出てきた場合には、容易に交換可能となるメリットがある。流体制御部２０及び流体圧力検出部３０には、摺動部にパッキンが使用されていたり、可撓膜２１ａ及び可撓膜３１ａを使っていたりと、使用状態に応じて交換が必要となる部分も少なくない。容易に分解可能であることは、メンテナンス性の向上にも貢献する。
このように同じ部品を流用できることで、コストダウンを図ることが可能である。
従来技術のように、専用の圧力計、圧力センサを用いたり、バルブを専用設計にしたりする場合には、コストがかさんでしまう虞があるが、このように同じ部品を流用して流体制御部２０の弁開状態及び弁閉状態のどちらにあるかを確認可能となるので、非常にコストメリットが高くなる。
さらに、流体制御用バルブユニット１０のサイズも、流体制御部２０と流体圧力検出部３０がほぼ同じ大きさであるので、コンパクトにまとめることが可能であり、設備の小型化に貢献する。
【００３４】
また、４つ目の効果として、例えば流体制御用バルブユニット１０としてではなく、流体制御部２０と流体圧力検出部３０をそれぞれの機器として、既設の流体制御部２０を備えたバルブに、流体圧力検出部３０を備えた機器を下流に接続することで、流体制御用バルブユニット１０の働きを実現することも考えられる。
図６に、流体制御用バルブユニット１０を流体制御部２０と流体圧力検出部３０のそれぞれ分離した様子を示す。
流路ブロック４０は、流体制御部２０の制御部ブロック４０１と、流体圧力検出部３０の検出部ブロック４０２に分けられて、それぞれ継手が付けられる。図６は詳細を省略しているが、継手とホースによって流体制御部２０を備えるバルブと流体圧力検出部３０を備えるバルブを接続しても良いし、継手を設けずに嵌合部分を設けて制御部ブロック４０１と検出部ブロック４０２をボルトで接続しても良い。
こうすることで、既設の流体制御部２０を備えたバルブの動作確認に流体圧力検出部３０を備えた流体圧力検出機器を用いることができ、実質的に本発明の流体制御用バルブユニット１０の機能を実現することが可能である。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば以下に示す構成、作用、効果を示す。
（１）内部に流体を連通する流路を有する流路ブロック４０と、弁体を駆動することで流体を制御する流体制御部２０と、を備えた流体制御用バルブユニット１０において、流路ブロック４０の流体制御部２０の下流側に、流体圧力検出部３０を連設して備え、流体圧力検出部３０には、流路ブロック４０に設けられた圧力検出室４４と、圧力検出室４４に面する可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、圧力検出体３１と接続されたシャフト３３と、シャフト３３に当接しシャフト３３に付勢する圧力検出用バネ３４と、シャフト３３が移動した場合にその移動を検出するフォトマイクロセンサ３７と、を備える構成となっている。
【００３６】
したがって、流体制御部２０が図１の弁閉状態から図４の弁開状態になると、その下流側の流路と接続して設けられる圧力検出室４４に流体が流れ込み、結果的に圧力検出室４４内の圧力が変動する。圧力検出室４４に面している圧力検出体３１は、シャフト３３を介して圧力検出用バネ３４により一定の力が付勢されているが、圧力検出室４４内の圧力変動によって内部の流体圧力が高くなると、圧力検出用バネ３４の付勢力よりも、内部の流体圧力が高くなり、圧力検出体３１は移動する。
圧力検出室４４内の流体の圧力変化に伴う圧力検出体３１の変位によって、シャフト３３が移動し、シャフト３３の移動をフォトマイクロセンサ３７で捉え、流体制御部２０の動作による流路ブロック４０内の流路の圧力変化として検出する。つまり、シャフト３３の動きをフォトマイクロセンサ３７が検出することで、流体制御部２０が動作していることを示す。
このように、流体圧力検出部３０は単純な構造であるため、コンパクトで安価な流体制御用バルブユニット１０が実現可能である。
また、流体制御部２０と流体圧力検出部３０を別に設けていることで、流体制御部２０にセンサを直接設ける必要がなく、設計的制約を課す必要がない。
よって、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニット１０の提供が実現できる。
【００３７】
（２）（１）に記載の流体制御用バルブユニット１０において、流体圧力検出部３０のシリンダボディ３２に備える孔付蓋体３５がボルト４５で固定され、圧力検出用バネ３４は、孔付蓋体３５に当接してシャフト３３を付勢するので、圧力検出用バネ３４の交換が容易である。
圧力検出用バネ３４は、シャフト３３を介して圧力検出体３１に対して付勢しており、圧力検出室４４内部の流体圧力が一定以上になるまで、圧力検出体３１の動きを規制している。つまり、一定圧以上が流体制御部２０以降の流路にかかっているかどうかを決定する。したがって、この弾性体の弾性力を変更してやることで、検出圧力を変更することが可能となる。
このような圧力検出用バネ３４の交換が、孔付蓋体３５のボルト４５を外すことで容易に行えるので、検出圧力の変更が容易となる。
【００３８】
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御用バルブユニット１０において、圧力検出体３１は、流体制御部２０に用いられる可撓膜２１ａが形成されたダイアフラム弁体２１と同一であり、流体圧力検出部３０に用いるシリンダボディ３２と、流体制御部２０に用いられるシリンダボディ２２とが同一であるので、低コストで作動確認機構を備えた流体制御用バルブユニット１０を提供することが可能である。
【００３９】
（４）弁体を駆動することで流体を制御する流体制御部２０を備えた流体制御用バルブユニット１０の下流側に接続される流体圧力検出機器であって、流体圧力検出機器には、流路ブロック４０に設けられた圧力検出室４４と、圧力検出室４４に面する可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、圧力検出体３１と接続されたシャフト３３と、シャフト３３に当接しシャフト３３に付勢する圧力検出用バネ３４と、シャフト３３が移動した場合にその移動を検出するフォトマイクロセンサ３７と、を備えるので、既設のバルブにこのような流体圧検出用機器を付加することで、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニット１０として使用することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、流体制御用バルブユニット１０の流体圧力検出部３０に設けているフォトマイクロセンサ３７であるが、特にこれに限定することなく、近接スイッチであっても良いし、接触式のセンサであっても良い。要は被検出部３３ａの移動が確認できる確認手段を備えていれば、どの様なセンサを用いても本発明は実現される。
また、本実施例では、流体制御部２０と流体圧力検出部３０の弁体であるダイアフラム弁体２１と圧力検出体３１、シリンダボディであるシリンダボディ２２とシリンダボディ３２を共通部分としているが、この他にも摺動するパッキンやその他の部品も共用部品としても良い。
【００４１】
また、弾性体には圧力検出用バネ３４を用いているが、特に圧縮バネでなくとも、ゴムやその他の弾性部材を用いることを妨げない。ただし、弾性力を任意に設定しうるものが好ましい。
また、可撓膜は、本実施例ではダイアフラム弁体２１にダイアフラム膜を用いているが、ベローズにしても良い。ダイアフラム弁体２１の作動距離などと合わせて適宜判断すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施例の、弁閉状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示している。
【図２】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０の流体制御部２０側から見た側面図を示している。
【図３】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０の上面視図を示している。
【図４】本実施例の、弁開状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示している。
【図５】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０の流体圧力検出部３０を分解した断面図を示している。
【図６】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０を流体制御部２０と流体圧力検出部３０に分離し流体圧力検出機器とした様子を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 流体制御用バルブユニット
２０ 流体制御部
２１ ダイアフラム弁体
２１ａ 可撓膜
２２ シリンダボディ
２２ａ 操作エアポート
２３ シャフト
２３ａ ピストン
２４ バネ
２５ 蓋体
２５ａ 呼吸孔
２６ 弁座
２７ 弁孔
３０ 流体圧力検出部
３１ 圧力検出体
３１ａ 可撓膜
３２ シリンダボディ
３３ シャフト
３３ａ 被検出部
３３ｂ ピストン
３４ 圧力検出用バネ
３５ 孔付蓋体
３６ ブラケット
３７ フォトマイクロセンサ
３７ａ 検出部
３７ｂ 光軸
４０ 流路ブロック
４０ａ 入力ポート
４０ｂ 出力ポート
４１ 第１連絡路
４２ 流体制御部弁室
４３ 第２連絡路
４４ 圧力検出室
４５ ボルト
４６ ボトムプレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御バルブユニットに簡易な圧力検出機構を備える技術、及び流体圧力を簡易に検出する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程には様々な薬液が用いられており、その供給に多様な流体制御バルブが用いられている。
流体制御バルブが正常に動作しているかどうかを確認するためには、圧力計を流体制御バルブの下流に設けることが一般的に行われている。
特許文献１には、半導体装置用電子制御レギュレータに関する技術が開示されている。上流側に電子レギュレータを配置し、下流側に圧力センサを配置してユニット化され、圧力センサからセンサケーブルを電子レギュレータに接続してフィードバック制御を行っている。
特許文献２には、薬液用エアオペレイトバルブに関する技術が開示されている。薬液用エアオペレイトバルブの、弁体に連結されたシャフトが上部に貫通しており、ダイアフラムバルブの上下に伴い、薬液用エアオペレイトバルブの上部に配置したフォトセンサを遮光することで弁開、弁閉を確認している。
【０００３】
特許文献３には、二方弁に関する技術が開示されている。二方弁の上部に、近接センサを備えて、弁体に連結されたシャフトが上下して近接センサに近づくことで、二方弁の弁開、弁閉を確認している。
特許文献４には、弁体の作動検出機構を備えた開閉弁に関する技術が開示されている。弁体に連結された可動部の動きを検出する作動検出部材（光電センサ）を備え、弁開、弁閉を確認している。
特許文献５には、レギュレータに関する技術が開示されている。レギュレータの下流に液圧測定部（プレッシャーゲージ）を設置してユニット化し、レギュレータの調整のために液圧の測定を行っている。
特許文献６には、混合弁及び混合装置が開示されている。混合弁の下流に圧力センサが設けられてユニット化されており、流体の圧力の検出を行っている。
【０００４】
これら従来技術である、特許文献１、特許文献５、及び特許文献６に公開される技術では、いずれもバルブユニットの流体制御部の下流側に圧力センサ又は圧力ゲージを設けている。
このように、バルブユニット化して下流側に圧力センサを取り付ける部分を設けることで、圧力を検出している。
一方、特許文献２乃至特許文献４に公開される技術では、流体制御弁本体にフォトマイクロセンサ、近接センサ、光電センサ、及び荷重センサなどを設けて、弁体に接続するシャフトの移動で弁体の作動状態を確認している。
【０００５】
【特許文献１】特開平10-303153号公報
【特許文献２】特開2001-153261号公報
【特許文献３】特開2002-22058号公報
【特許文献４】特開2003-139270号公報
【特許文献５】特開2005-207496号公報
【特許文献６】特開2005-276101号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献６に示す従来技術には以下のような問題があった。
（１）圧力計が高価なので、コストが高くなってしまう。
特許文献１、特許文献５、及び特許文献６に用いられる圧力センサ又は圧力ゲージは、いずれも圧力をリニアに測定可能なセンサである。
しかし、単純に弁の開閉を確認したい場合に、このような圧力センサ又は圧力ゲージを設けると、リニアに圧力を検出可能な圧力センサが高価であるため、必然的にバルブユニットの価格も高くなってしまう。特に、薬液用の圧力センサは接液部に耐薬品性のある部材を用いる必要があり、また構造が複雑になるために圧力センサが高価になる傾向になる。場合によっては、流体制御バルブよりも高価になってしまう。
このような高価な圧力センサ又は圧力ゲージを用いることは、流体制御バルブが特許文献１や特許文献５のようにレギュレータであり、圧力がリニアに検出可能である必要がある場合や、特許文献６のように、混合装置に用いられ、圧力を検出することで混合比を確認できるような場合には有効であるが、単に動作の確認程度に用いるにはオーバースペックであり、必要以上にコストがかかる結果となり好ましくない。
【０００７】
（２）流体制御バルブの構造に限定がある。
一方、圧力センサ又は圧力ゲージを用いない方式としては、特許文献２乃至特許文献４の方法がある。特許文献２乃至特許文献４の方法であれば、高価な圧力センサを用いる必要はない。
ただし、流体制御バルブ本体に各種センサを設ける必要がある為に、流体制御バルブ自体を専用設計にする必要がある。また、特許文献２又は特許文献３の方法のように、弁体と連結するシャフトを弁上部にセンサで検出可能に突出させる必要がある。つまり、弁開状態で所定の位置に被検出部が到達する必要がある。
このような構造では、流量調整機能付きの流体制御バルブ等のバルブ上部に機能部品を備えるバルブには不向きである。
【０００８】
流体制御バルブに設けられる流量調整機能は、バルブ上部にネジ部を設け、弁の開度を調整することで実現されることが多いため、特許文献２及び特許文献３の方法では設置場所が無い、弁開状態で所定の位置に被検出部が到達しない、などの問題が発生する虞があり対応することが困難である。
特許文献４についても、被検出部が所定の位置に到達する必要がある点に変わりはないので、流量良性機能付きの流体制御バルブ等に適用することは困難である。
このように、特許文献２乃至特許文献４に開示されるように、流体制御バルブに直接センサを設ける構成では、設計的制約が大きくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニット及び流体圧力検出機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、本発明の流体制御用バルブユニットは、次のような構成を有している。
（１）内部に流体を連通する流路を有する流路ブロックと、弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部と、を備えた流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流路ブロックの前記流体制御部の下流側に、流体圧力検出部を連設して備え、前記流体圧力検出部には、前記流路ブロックに設けられた圧力検出室と、前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、前記圧力検出体と接続されたシャフトと、前記シャフトに付勢する弾性体と、前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備え、前記圧力検出室内の前記流体の圧力変化に伴う前記圧力検出体の変位によって前記シャフトが移動したことを前記センサで捉え、前記流体制御部の動作による前記流路ブロック内の流路の圧力変化として検出することを特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流体圧力検出部のシリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前前記圧力検出体は、前記流体制御部に用いられる前記可撓膜が形成された弁体と同一であり、前記流体圧力検出部に用いるシリンダボディと、前記流体制御部に用いられるシリンダボディとが同一であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記問題を解決するために、本発明の流体圧力検出機器は、次のような構成を有している。
（４）弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部を備えた流体制御用バルブの下流側に接続され、流路ブロックに設けられた圧力検出室と、前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、前記圧力検出体と接続されたシャフトと、前記シャフトに付勢する弾性体と、前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
（５）（４）に記載の流体圧力検出機器において、
シリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
次に、上記構成を有する流体制御用バルブユニットの作用及び効果について説明する。
まず、（１）に記載する発明は、流路ブロックの流体制御部の下流側に、流体圧力検出部を連設して備え、この流体圧力検出部には、流路ブロックに設けられた圧力検出室と、圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、圧力検出体と接続されたシャフトと、シャフトに付勢する弾性体と、シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備える構成となっている。
【００１５】
したがって、流体制御部が弁閉状態から弁開状態になると、その下流側の流路と接続して設けられる圧力検出室に流体が流れ込み、結果的に圧力検出室内の圧力が変動する。圧力検出室に面している圧力検出体は、シャフトを介して弾性体により一定の力が付勢されているが、圧力検出室内の圧力変動によって内部の流体圧力が高くなると、弾性体の付勢力よりも、内部の流体圧力が高くなり、圧力検出体は移動する。
圧力検出室内の流体の圧力変化に伴う圧力検出体の変位によって、シャフトが移動し、シャフトの移動をセンサで捉え、流体制御部の動作による流路ブロック内の流路の圧力変化として検出する。つまり、シャフトの動きをセンサが検出することで、流体制御部が動作していることを示す。
このように、流体圧力検出部は単純な構造であるため、コンパクトで安価な流体制御用バルブユニットが実現可能である。
また、流体制御部と流体圧力検出部を別に設けていることで、流体制御部にセンサを直接設ける必要がなく、設計的制約を課す必要がない。
よって、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニットの提供が実現できる。
【００１６】
また、（２）に記載する発明は、（１）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、流体圧力検出部のシリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、弾性体は、蓋体に当接してシャフトを付勢するので、弾性体の交換が容易である。
弾性体は、シャフトを介して圧力検出体に対して付勢しており、圧力検出室内部の流体圧力が一定以上になるまで、圧力検出体の動きを規制している。つまり、一定圧以上が流体制御部以降の流路にかかっているかどうかを決定する。したがって、この弾性体の弾性力を変更することで、検出圧力の設定を変更することが可能となる。
このような弾性体の交換が、蓋体の締結手段を外すことで容易に行えるので、検出圧力の設定変更が容易となる。弾性体の弾性力の変更で、流体制御部以降の流路に所定の圧力がかかっているかどうかを確認できるため、単に流体制御部が動作しているかどうかだけでなく、一定以上の流体圧力が働いているかどうかの検出も可能となる。
【００１７】
また、（３）に記載する発明は、（１）又は（２）に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、圧力検出体は、流体制御部に用いられる可撓膜が形成された弁体と同一であり、流体圧力検出部に用いるシリンダボディと、流体制御部に用いられるシリンダボディとが同一であるので、低コストで作動確認機構を備えた流体制御用バルブユニットを提供することが可能である。
【００１８】
次に、上記構成を有する流体圧力検出機器の作用及び効果について説明する。
（４）に記載する発明は、流体圧力検出機器には、流路ブロックに設けられた圧力検出室と、圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、弁体と接続されたシャフトと、シャフトに付勢する弾性体と、シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、を備えるので、既設の流体制御バルブの下流に流体圧力検出機器を付加し、安価な作動確認機構を備える流体圧検出バルブを実現し、流体制御用バルブユニットと同等の機能を実現することが可能となる。
【００１９】
また、（５）に記載する発明は、（４）に記載の流体圧力検出機器において、シリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、弾性体は、蓋体に当接してシャフトを付勢するので、弾性体の交換が容易である。
弾性体は、（２）と同様にシャフトを介して圧力検出体に対して付勢しており、圧力検出室内部の流体圧力が一定以上になるまで、圧力検出体の動きを規制している。つまり、一定圧以上が既設の流体制御バルブ以降の流路にかかっているかどうかを決定する。したがって、この弾性体の弾性力を変更してやることで、検出圧力を変更することが可能となる。
このような弾性体の交換が、蓋体の締結手段を外すことで容易に行えるので、検出圧力の変更が容易となる。弾性体の弾性力の変更で、所定の圧力が既設の流体制御バルブ以降の流路にかかっているかどうかを確認できるため、単に流体制御部が動作しているかどうかだけでなく、一定以上の圧力が働いているかどうかの検出も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、初めに本実施例の構成について説明する。
図１に、弁閉状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示す。図２には、流体制御用バルブユニット１０の流体制御部２０側から見た側面図を示す。図３には、流体制御用バルブユニット１０の上面視図を示す。
流体制御用バルブユニット１０は、図１に示すように流体制御部２０と、流体圧力検出部３０と、流路ブロック４０とで構成されている。
まず、流体制御部２０の構成から説明する。
流体制御部２０は、ダイアフラム膜である可撓膜２１ａを備えたダイアフラム弁体２１と、流路ブロック４０に接続されるシリンダボディ２２と、シリンダボディ２２内部を摺動するピストン２３ａを備えたシャフト２３と、シャフト２３に当接して付勢するバネ２４と、蓋体２５とからなる。
【００２１】
ダイアフラム弁体２１は、ＰＴＦＥ等の耐薬品性の高い素材で作られている。また、ダイアフラム弁体２１は、流路ブロック４０に備えられた弁座２６に当接する面を備えている。図１は弁閉状態を示している。
シリンダボディ２２は、操作エアポート２２ａが形成され、シャフト２３が摺動する摺動面を備えている。シリンダボディ２２はＰＦＡ等の耐薬品性の高い素材で作られている。そして、シリンダボディ２２は流路ブロック４０にはめ込まれるような凸部を備え、ダイアフラム弁体２１を挟んで流路ブロック４０に固定される。
シャフト２３は、ダイアフラム弁体２１と接続されており、シリンダボディ２２と摺動する部分を備えている。また、シャフト２３にはピストン２３ａが形成されており、シリンダボディ２２の操作エアポート２２ａから操作エアが供給されると、ピストン２３ａの一面が操作エアの圧力を受ける。
【００２２】
バネ２４は、一端がシャフト２３に当接しており、他端が蓋体２５に当接している。バネ２４のバネ定数は、ダイアフラム弁体２１が弁座２６に当接して流体を遮断しうる程度の力が、シャフト２３に付勢することで発生するように定められている。
蓋体２５は、シリンダボディ２２に締結手段であるボルト４５で固定可能であり、蓋体２５の一部はシャフト２３に備えられるピストン２３ａのストッパーも兼ねている。図３に示すように、ボルト４５は、流体制御部２０の四隅に設けられて蓋体２５を貫通してボトムプレート４６に締結される。また、蓋体２５には呼吸孔２５ａが設けられており、ピストン２３ａの動作によって蓋体２５とピストン２３ａで構成される空間からの空気の通り道となっている。図１に示すように蓋体２５とシリンダボディ２２は、Ｏリングによってシールされている。
【００２３】
次に、流体圧力検出部３０の構成について説明する。
流体制御用バルブユニット１０に並んで設けられる流体圧力検出部３０は、図１に示すように、ダイアフラム膜である可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、流路ブロック４０に接続されるシリンダボディ３２と、シリンダボディ３２内部を摺動するピストン３３ｂを備えたシャフト３３と、シャフト３３に当接して付勢する圧力検出用バネ３４と、孔付蓋体３５と、孔付蓋体３５に取り付けられたブラケット３６に固定されるフォトマイクロセンサ３７とからなる。
圧力検出体３１はダイアフラム弁体２１と同じものを使用している。また、シリンダボディ３２についてもシリンダボディ２２と同じものを使用している。つまり、この２点は共通部品とすることができる。そして、シリンダボディ３２は流路ブロック４０にはめ込まれるような凸部を備え、圧力検出体３１を挟んで流路ブロック４０に固定される。
【００２４】
シャフト３３は、圧力検出体３１に接続され、シリンダボディ３２と摺動する部分を備えている。また、シャフト３３にはピストン３３ｂが形成されており、シリンダボディ３２の内部を摺動する。さらに、シャフト３３には被検出部３３ａが形成されている。被検出部３３ａは２面幅が取られており、孔付蓋体３５から被検出部３３ａが貫通して流体圧力検出部３０の外部に突出する。
圧力検出用バネ３４は、一端がピストン３３ｂに当接しており、他端が孔付蓋体３５に当接している。圧力検出用バネ３４は、所定のバネ定数の圧縮バネであり、所定の力を受けることで圧縮する。
孔付蓋体３５は、シリンダボディ３２にボルト４５で固定可能であり、孔付蓋体３５の一部はシャフト３３に備えられるピストン３３ｂのストッパーを兼ねている。また、孔付蓋体３５の中央には貫通孔が設けられ、孔付蓋体３５をシリンダボディ３２に固定した状態で、シャフト３３に形成される被検出部３３ａが貫通可能となっている。
【００２５】
また、孔付蓋体３５にはブラケット３６が取り付けられ、ブラケット３６はフォトマイクロセンサ３７を保持している。図２及び図３に示すようにフォトマイクロセンサ３７は検出部３７ａに備える光軸３７ｂでシャフト３３の被検出部３３ａを検出可能な位置にブラケット３６に固定されている。図３に示すように、孔付蓋体３５は四隅をボルト４５によって固定されている。ボルト４５は孔付蓋体３５を貫通してボトムプレート４６に締結される。
なお、孔付蓋体３５は、蓋体２５と類似した形状をしているので、例えば蓋体２５を追加工することで孔付蓋体３５となるように、部品の配置を決定しても良い。
次に、流路ブロック４０の構成を説明する。
流路ブロック４０は、入力ポート４０ａと出力ポート４０ｂを備えており、その内部に入力ポート４０ａに連通する第１連絡路４１と、第１連絡路４１と連通する流体制御部弁室４２と、流体制御部弁室４２に面して設けられた弁座２６及び、弁座２６の中心に設けられた弁孔２７と、弁孔２７と連通する第２連絡路４３と、第２連絡路４３に連通する圧力検出室４４とを備えている。第２連絡路４３は出力ポート４０ｂと連通している。
【００２６】
本実施例は、上記の構成となっているので、下記の作用を示す。
図４に、弁開状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示す。
流体制御用バルブユニット１０はノーマルクローズの流体制御部２０を備えているので、定常状態では図１に示すような弁閉状態にある。
弁閉状態の流体制御用バルブユニット１０は、外部に接続される入力ポート４０ａから流入する薬液などの流体をダイアフラム弁体２１と弁座２６が当接することによって遮断している。
この状態では、流体圧力検出部３０に備える圧力検出体３１は、圧力検出用バネ３４に付勢されている。したがって被検出部３３ａは、フォトマイクロセンサ３７の検出部３７ａに備える光軸３７ｂを遮光せず、弁閉状態であることが分かる。
【００２７】
一方、流体制御部２０の操作エアポート２２ａに操作エアが供給されて、ダイアフラム弁体２１が上昇して弁座２６から離間し、流体が通過できる弁開状態になると、入力ポート４０ａから供給される流体は、弁孔２７を通過して第２連絡路４３に流入するので、第２連絡路４３と連通する圧力検出室４４の内圧も上昇する。
したがって、圧力検出体３１が流体の圧力を受けて圧力検出用バネ３４の付勢する力に打ち勝つことにより、図４に示すように圧力検出体３１は上昇する。これに伴い、シャフト３３が上昇し、被検出部３３ａが図４上方向に移動するので、被検出部３３ａが光軸３７ｂを遮光し、弁開状態を検出する。
このように、流体の圧力検出は被検出部３３ａの動作によって判断され、被検出部３３ａは、圧力検出体３１と連動しているので、すなわち流体の圧力を被検出部３３ａの位置変位に変換して、弁閉、弁開の状態を判断しうる。
【００２８】
ところで、被検出部３３ａの位置変位及び移動速度は圧力検出用バネ３４のバネ定数に左右されるが、この圧力検出用バネ３４は容易に交換が可能である。
図５に、流体制御用バルブユニット１０の流体圧力検出部３０を分解した断面図を示す。
流体圧力検出部３０に備える圧力検出用バネ３４は、上述するように片方の端部を孔付蓋体３５によって、押さえられている。孔付蓋体３５はボトムプレート４６にボルト４５で固定されているので、図５に示すように、ボルト４５を緩めることで取り外しが可能である。
【００２９】
孔付蓋体３５を取り外せば、圧力検出用バネ３４は容易に交換可能となる。このように、ボルト４５を外すだけで、圧力検出用バネ３４が容易に交換可能な構造とすることで、ユーザーが必要に応じて圧力検出用バネ３４を交換することが可能となる。
圧力検出用バネ３４は、実質的に圧力検出室４４にかかる圧力の検出値を決定している。したがって、バネ定数の違う圧力検出用バネ３４を用意して、必要に応じて圧力検出値を変更することができる。また、圧力検出用バネ３４の巻きのピッチに変化を付けるなどして、シャフト３３の被検出部３３ａが一定圧力以上では急激に動くようにしても良い。
【００３０】
本実施例は、上記構成により上記作用を示すので、以下に説明する効果を奏する。
まず、１つ目の効果として、流体制御用バルブユニット１０に備える流体制御部２０の弁開、弁閉状態を、流体圧力検出部３０に備えたフォトマイクロセンサ３７によって、シャフト３３の被検出部３３ａを検出することで、確認することが可能であることが挙げられる。
一定の圧力を受けた圧力検出体３１は移動し、圧力検出体３１に接続されるシャフト３３も移動することで、被検出部３３ａがフォトマイクロセンサ３７の光軸３７ｂを遮光することで、所定の圧力を受けたと判断できる。つまり、流体制御部２０が弁開状態であると認識することが可能である。
【００３１】
また、２つ目の効果として、流体圧力検出部３０に備える圧力検出用バネ３４は、圧力検出室４４に満たされる流体が圧力検出体３１に与える圧力が一定値以上になることで、液体の圧力に押されてシャフト３３の移動を許すことになる。つまり、圧力検出用バネ３４の設定バネ定数によって、流体制御部２０の二次側の検出圧力を変更することができることが挙げられる。
このように圧力検出用バネ３４を交換することで、圧力検出値を変更できれば、ユーザーが任意の検出圧力値を設定することが可能である。圧力検出用バネ３４に例えば色を付けて区別し、検出流体圧力を０．１ＭＰａ刻みで用意することで、流体制御用バルブユニット１０を取り付けたユーザーによって、流体制御用バルブユニット１０を配管回路に組み込んだ状態で、圧力検出値を変更できる。
圧力検出値を任意に変更できれば、簡易な圧力計の代替品として利用可能である。配管内に流れている流体は、大抵の場合一定圧力で供給されることが必要とされる。したがって、規定圧力以上の流体圧力が流体制御部２０の下流にかかっているかどうかを判断できることはユーザーにとってもメリットが高い。
【００３２】
また、３つ目の効果として、流体制御用バルブユニット１０が安価に構成できる点が挙げられる。
流体制御用バルブユニット１０に備える流体圧力検出部３０は、圧力検出体３１とシリンダボディ３２とシャフト３３と圧力検出用バネ３４と孔付蓋体３５とブラケット３６とフォトマイクロセンサ３７とからなり、圧力検出体３１の移動をフォトマイクロセンサ３７で検出して、流体制御部２０の弁開状態を判断可能であるという単純な構造になっている。
さらに、流体制御部２０のダイアフラム弁体２１と流体圧力検出部３０の圧力検出体３１、シリンダボディ２２とシリンダボディ３２は、同じ設計になっており、同じものを流用可能である。また、蓋体２５と孔付蓋体３５も似た形状になっているので、同じ部品から追加工することで製作可能である。
【００３３】
このことで、流体制御部２０も流体圧力検出部３０と同様に、蓋体２５をシリンダボディ２２からボルト４５を取り外すことが可能な構造となり、バネ２４の交換やダイアフラム弁体２１の交換の必要性が出てきた場合には、容易に交換可能となるメリットがある。流体制御部２０及び流体圧力検出部３０には、摺動部にパッキンが使用されていたり、可撓膜２１ａ及び可撓膜３１ａを使っていたりと、使用状態に応じて交換が必要となる部分も少なくない。容易に分解可能であることは、メンテナンス性の向上にも貢献する。
このように同じ部品を流用できることで、コストダウンを図ることが可能である。
従来技術のように、専用の圧力計、圧力センサを用いたり、バルブを専用設計にしたりする場合には、コストがかさんでしまう虞があるが、このように同じ部品を流用して流体制御部２０の弁開状態及び弁閉状態のどちらにあるかを確認可能となるので、非常にコストメリットが高くなる。
さらに、流体制御用バルブユニット１０のサイズも、流体制御部２０と流体圧力検出部３０がほぼ同じ大きさであるので、コンパクトにまとめることが可能であり、設備の小型化に貢献する。
【００３４】
また、４つ目の効果として、例えば流体制御用バルブユニット１０としてではなく、流体制御部２０と流体圧力検出部３０をそれぞれの機器として、既設の流体制御部２０を備えたバルブに、流体圧力検出部３０を備えた機器を下流に接続することで、流体制御用バルブユニット１０の働きを実現することも考えられる。
図６に、流体制御用バルブユニット１０を流体制御部２０と流体圧力検出部３０のそれぞれ分離した様子を示す。
流路ブロック４０は、流体制御部２０の制御部ブロック４０１と、流体圧力検出部３０の検出部ブロック４０２に分けられて、それぞれ継手が付けられる。図６は詳細を省略しているが、継手とホースによって流体制御部２０を備えるバルブと流体圧力検出部３０を備えるバルブを接続しても良いし、継手を設けずに嵌合部分を設けて制御部ブロック４０１と検出部ブロック４０２をボルトで接続しても良い。
こうすることで、既設の流体制御部２０を備えたバルブの動作確認に流体圧力検出部３０を備えた流体圧力検出機器を用いることができ、実質的に本発明の流体制御用バルブユニット１０の機能を実現することが可能である。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば以下に示す構成、作用、効果を示す。
（１）内部に流体を連通する流路を有する流路ブロック４０と、弁体を駆動することで流体を制御する流体制御部２０と、を備えた流体制御用バルブユニット１０において、流路ブロック４０の流体制御部２０の下流側に、流体圧力検出部３０を連設して備え、流体圧力検出部３０には、流路ブロック４０に設けられた圧力検出室４４と、圧力検出室４４に面する可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、圧力検出体３１と接続されたシャフト３３と、シャフト３３に当接しシャフト３３に付勢する圧力検出用バネ３４と、シャフト３３が移動した場合にその移動を検出するフォトマイクロセンサ３７と、を備える構成となっている。
【００３６】
したがって、流体制御部２０が図１の弁閉状態から図４の弁開状態になると、その下流側の流路と接続して設けられる圧力検出室４４に流体が流れ込み、結果的に圧力検出室４４内の圧力が変動する。圧力検出室４４に面している圧力検出体３１は、シャフト３３を介して圧力検出用バネ３４により一定の力が付勢されているが、圧力検出室４４内の圧力変動によって内部の流体圧力が高くなると、圧力検出用バネ３４の付勢力よりも、内部の流体圧力が高くなり、圧力検出体３１は移動する。
圧力検出室４４内の流体の圧力変化に伴う圧力検出体３１の変位によって、シャフト３３が移動し、シャフト３３の移動をフォトマイクロセンサ３７で捉え、流体制御部２０の動作による流路ブロック４０内の流路の圧力変化として検出する。つまり、シャフト３３の動きをフォトマイクロセンサ３７が検出することで、流体制御部２０が動作していることを示す。
このように、流体圧力検出部３０は単純な構造であるため、コンパクトで安価な流体制御用バルブユニット１０が実現可能である。
また、流体制御部２０と流体圧力検出部３０を別に設けていることで、流体制御部２０にセンサを直接設ける必要がなく、設計的制約を課す必要がない。
よって、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニット１０の提供が実現できる。
【００３７】
（２）（１）に記載の流体制御用バルブユニット１０において、流体圧力検出部３０のシリンダボディ３２に備える孔付蓋体３５がボルト４５で固定され、圧力検出用バネ３４は、孔付蓋体３５に当接してシャフト３３を付勢するので、圧力検出用バネ３４の交換が容易である。
圧力検出用バネ３４は、シャフト３３を介して圧力検出体３１に対して付勢しており、圧力検出室４４内部の流体圧力が一定以上になるまで、圧力検出体３１の動きを規制している。つまり、一定圧以上が流体制御部２０以降の流路にかかっているかどうかを決定する。したがって、この弾性体の弾性力を変更してやることで、検出圧力を変更することが可能となる。
このような圧力検出用バネ３４の交換が、孔付蓋体３５のボルト４５を外すことで容易に行えるので、検出圧力の変更が容易となる。
【００３８】
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御用バルブユニット１０において、圧力検出体３１は、流体制御部２０に用いられる可撓膜２１ａが形成されたダイアフラム弁体２１と同一であり、流体圧力検出部３０に用いるシリンダボディ３２と、流体制御部２０に用いられるシリンダボディ２２とが同一であるので、低コストで作動確認機構を備えた流体制御用バルブユニット１０を提供することが可能である。
【００３９】
（４）弁体を駆動することで流体を制御する流体制御部２０を備えた流体制御用バルブユニット１０の下流側に接続される流体圧力検出機器であって、流体圧力検出機器には、流路ブロック４０に設けられた圧力検出室４４と、圧力検出室４４に面する可撓膜３１ａを備えた圧力検出体３１と、圧力検出体３１と接続されたシャフト３３と、シャフト３３に当接しシャフト３３に付勢する圧力検出用バネ３４と、シャフト３３が移動した場合にその移動を検出するフォトマイクロセンサ３７と、を備えるので、既設のバルブにこのような流体圧検出用機器を付加することで、安価で設計的制約が少ない作動確認機構を備える流体制御用バルブユニット１０として使用することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、流体制御用バルブユニット１０の流体圧力検出部３０に設けているフォトマイクロセンサ３７であるが、特にこれに限定することなく、近接スイッチであっても良いし、接触式のセンサであっても良い。要は被検出部３３ａの移動が確認できる確認手段を備えていれば、どの様なセンサを用いても本発明は実現される。
また、本実施例では、流体制御部２０と流体圧力検出部３０の弁体であるダイアフラム弁体２１と圧力検出体３１、シリンダボディであるシリンダボディ２２とシリンダボディ３２を共通部分としているが、この他にも摺動するパッキンやその他の部品も共用部品としても良い。
【００４１】
また、弾性体には圧力検出用バネ３４を用いているが、特に圧縮バネでなくとも、ゴムやその他の弾性部材を用いることを妨げない。ただし、弾性力を任意に設定しうるものが好ましい。
また、可撓膜は、本実施例ではダイアフラム弁体２１にダイアフラム膜を用いているが、ベローズにしても良い。ダイアフラム弁体２１の作動距離などと合わせて適宜判断すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施例の、弁閉状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示している。
【図２】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０の流体制御部２０側から見た側面図を示している。
【図３】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０の上面視図を示している。
【図４】本実施例の、弁開状態の流体制御用バルブユニット１０の断面図を示している。
【図５】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０の流体圧力検出部３０を分解した断面図を示している。
【図６】本実施例の、流体制御用バルブユニット１０を流体制御部２０と流体圧力検出部３０に分離し流体圧力検出機器とした様子を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 流体制御用バルブユニット
２０ 流体制御部
２１ ダイアフラム弁体
２１ａ 可撓膜
２２ シリンダボディ
２２ａ 操作エアポート
２３ シャフト
２３ａ ピストン
２４ バネ
２５ 蓋体
２５ａ 呼吸孔
２６ 弁座
２７ 弁孔
３０ 流体圧力検出部
３１ 圧力検出体
３１ａ 可撓膜
３２ シリンダボディ
３３ シャフト
３３ａ 被検出部
３３ｂ ピストン
３４ 圧力検出用バネ
３５ 孔付蓋体
３６ ブラケット
３７ フォトマイクロセンサ
３７ａ 検出部
３７ｂ 光軸
４０ 流路ブロック
４０ａ 入力ポート
４０ｂ 出力ポート
４１ 第１連絡路
４２ 流体制御部弁室
４３ 第２連絡路
４４ 圧力検出室
４５ ボルト
４６ ボトムプレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体を連通する流路を有する流路ブロックと、弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部と、を備えた流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流路ブロックの前記流体制御部の下流側に、流体圧力検出部を連設して備え、
前記流体圧力検出部には、
前記流路ブロックに設けられた圧力検出室と、
前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、
前記圧力検出体と接続されたシャフトと、
前記シャフトに付勢する弾性体と、
前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、
を備え、
前記圧力検出室内の前記流体の圧力変化に伴う前記圧力検出体の変位によって前記シャフトが移動したことを前記センサで捉え、前記流体制御部の動作による前記流路ブロック内の流路の圧力変化として検出することを特徴とする流体制御用バルブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流体圧力検出部のシリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、
前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする流体制御用バルブユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前記圧力検出体は、前記流体制御部に用いられる前記可撓膜が形成された弁体と同一であり、
前記流体圧力検出部に用いるシリンダボディと、前記流体制御部に用いられるシリンダボディとが同一であることを特徴とする流体制御用バルブユニット。
【請求項４】
弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部を備えた流体制御用バルブの下流側に接続され、
流路ブロックに設けられた圧力検出室と、
前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、
前記圧力検出体と接続されたシャフトと、
前記シャフトに付勢する弾性体と、
前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、
を備えることを特徴とする流体圧力検出機器。
【請求項５】
請求項４に記載の流体圧力検出機器において、
シリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、
前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする流体圧力検出機器。
【請求項１】
内部に流体を連通する流路を有する流路ブロックと、弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部と、を備えた流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流路ブロックの前記流体制御部の下流側に、流体圧力検出部を連設して備え、
前記流体圧力検出部には、
前記流路ブロックに設けられた圧力検出室と、
前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、
前記圧力検出体と接続されたシャフトと、
前記シャフトに付勢する弾性体と、
前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、
を備え、
前記圧力検出室内の前記流体の圧力変化に伴う前記圧力検出体の変位によって前記シャフトが移動したことを前記センサで捉え、前記流体制御部の動作による前記流路ブロック内の流路の圧力変化として検出することを特徴とする流体制御用バルブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前記流体圧力検出部のシリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、
前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする流体制御用バルブユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体制御用バルブユニットにおいて、
前記圧力検出体は、前記流体制御部に用いられる前記可撓膜が形成された弁体と同一であり、
前記流体圧力検出部に用いるシリンダボディと、前記流体制御部に用いられるシリンダボディとが同一であることを特徴とする流体制御用バルブユニット。
【請求項４】
弁体を駆動することで前記流体を制御する流体制御部を備えた流体制御用バルブの下流側に接続され、
流路ブロックに設けられた圧力検出室と、
前記圧力検出室に面する可撓膜を備えた圧力検出体と、
前記圧力検出体と接続されたシャフトと、
前記シャフトに付勢する弾性体と、
前記シャフトが移動した場合にその移動を検出するセンサと、
を備えることを特徴とする流体圧力検出機器。
【請求項５】
請求項４に記載の流体圧力検出機器において、
シリンダボディに備える蓋体が締結手段で固定され、
前記弾性体は、前記蓋体に当接して前記シャフトを付勢することを特徴とする流体圧力検出機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１５１２６０（Ｐ２００８−１５１２６０Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４０１５９（Ｐ２００６−３４０１５９）
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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