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公開番号2023079238
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-08
出願番号2021192599
出願日2021-11-27
発明の名称アクチュエータ
出願人株式会社フジキン
代理人
主分類F16K 31/524 20060101AFI20230601BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】荷重の分散を図りストローク増大機構の各パーツの耐摩耗性を向上させるとともに、組立のバラつきを低減することができるアクチュエータを提供すること。
【解決手段】ストローク増大機構を構成する、出力端20、ステムテーパ面52及び支持テーパ面41それぞれのボールとの当接面の少なくとも一の当接面にボール34をガイドするガイド溝を形成するようにしている。また、ガイド溝は、ボールとの接触点Pを複数形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流路と弁座を備えたボディに配設され、前記弁座と当接し流路内を流れる流体の流れを連通遮断する弁体を動作させるストローク増大機構を備えるアクチュエータであって、
該ストローク増大機構は、
軸方向に移動する出力端を備えたアクチュエータ本体と、
前記出力端が当接して押圧される複数のボールと、
前記ボールが収容されるボール収容空間を形成したバルブボディに接続されるボンネットと、
前記ボンネットの中央部に形成された貫通孔に挿通される、弁体側の一端には前記弁体を押圧する弁体押さえ部及び出力端側の他端には前記ボールと当接する先細のステムテーパ面を有するステムとを備え、
前記ボール収容空間の底面には外方上方に向けて広がった円錐形状の支持テーパ面を備えたボール保持機構と、
前記出力端のボールとの当接面、前記ステムテーパ面のボールとの当接面及び前記支持テーパ面のボールとの当接面の少なくとも一の当接面に前記ボールをガイドするガイド溝を形成したアクチュエータ。
続きを表示（約 130 文字）【請求項２】
前記ガイド溝は、前記ボールとの接触点を複数形成するようにした請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記ステムを、弁体押え部とステムテーパ面を形成する部材とを別部材とした請求項１又は２に記載のアクチュエータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を開閉するバルブの弁体を動作させるアクチュエータ、より詳しくは、ストローク増大機構を備えたアクチュエータに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や化学プラントにおいて、材料ガスやエッチングガス等の流量を制御するために、種々のタイプのバルブが用いられている。バルブの開閉をミリ秒程度の短周期で制御したい場合も有り、そのような場合は、ピエゾ素子等の圧電素子を利用してバルブの開閉を行うことによって実現している。
【０００３】
特許文献１に記載のバルブは、圧電素子の伸縮によって圧電素子の出力端が下部受台にかかる力を調整して、ダイヤフラムと弁座とが当接離間して、流体の流通の開閉を行っている。
【０００４】
バルブの流量を大きくするためにはＣｖ値を大きくする必要があり、そのため弁体のストロークを大きくする必要がある。エア駆動又はモータ駆動のバルブではＣｖ値を大きくすることは可能であるが、ミリ秒程度の短周期での開閉が要求される場合は、圧電素子駆動のアクチュエータを備えるバルブとすることが一般的である。
【０００５】
しかし、短周期での応答性を重視するか、流体流量を重視するかによって、圧電素子駆動とするか、エア駆動又はモータ駆動とするかは、そのバルブが用いられる状況によって二者択一的に用いられ、応答性とＣｖ値の両方を満足するバルブのアクチュエータを実現することは困難である。
【０００６】
半導体製造装置や化学プラントにおいては、流体ガス等の流れの高速制御と種々の変化する流量を調整することができるバルブが求められており、これまでのような応答性とＣｖ値のいずれかを優位に選択するというのでは対応できなくなりつつある。係る問題点を解決するため、本出願人は、特許文献３に開示するストロークを増大させるストローク増大機構を備えるバルブ用アクチュエータを開発した。
【０００７】
このバルブ用アクチュエータ１００は、図５に示すように、弁座１３と当接離間して流体の流通を開閉する弁体１４を備えるバルブ１１０に用いられもので、弁体１３のストロークを増大させるストローク増大機構ＭＡを備えている。ストローク増大機構ＭＡは、アクチュエータの出力端と弁体１４との間に配置され、出力端が当接して押圧される複数のボール３４と、ボール３４が収容され外方上方に向けて広がった円錐形状の支持テーパ面３２を底面とするボール収容空間３３を形成したバルブボディ１０に接続されるボール保持部材３０と、ボール保持部材３０の中央部に形成された貫通孔３１に挿通され弁体１４側の一端には弁体１４を押圧する弁体押え部５１及びアクチュエータの出力端側の他端にはボール３４と当接する先端が先細のステムテーパ面５２を形成したステム５とから構成されている。
【０００８】
このように構成したとき、例えば、支持テーパ面３２と鉛直軸との角度を５０°、ステムテーパ面５２と鉛直軸との角度を１５°としたとき、アクチュエータの出力端の鉛直方向の移動距離を約５倍として弁体押え部５１を移動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
国際公開ＷＯ２０１９／１５９９５９号公報
国際公開ＷＯ２０１８／１２３８５２号公報
特願２０２１－０８８９０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記ストローク増大機構ＭＡを備えたアクチュエータは、ボールと摺接するアクチュエータ出力端、指示テーパ面及びステムテーパ面の各部材とはそれぞれ一点で接触し荷重による摩耗が発生し、摩耗が進行するとダイヤフラム押さえの移動距離が必要距離を確保できず部品の交換が必要となるが、支持テーパ面の場合、バルブボディに螺合するボール保持部材毎交換が必要となり、交換の困難性等を考慮するとバルブごとの交換となる。また、組立時において複数のボール（図例４個）を均等に配置して組み立てることは困難で、バラつきが発生するという問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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