特許ウォッチ

公開番号2024057796
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164702
出願日2022-10-13
発明の名称流体制御弁
出願人CKD株式会社,CKD日機電装株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類F16K 31/04 20060101AFI20240418BHJP(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】弁座の、弁体の開閉方向における寸法の変動に対応可能な流体制御弁を提供すること。
【解決手段】弁体32に対し、閉方向に付勢力を与えるスプリング52を備えること、サーボモータ6は、弁体32を動作させる駆動軸62を備えること、駆動軸62が目標位置に移動するように駆動軸62を制御する位置制御モードと、駆動軸62が目標推力を得られるように駆動軸62を制御する推力制御モードと、を備えること、弁体32が弁開位置から弁閉位置への動作するとき、弁開位置から、弁体32が弁閉位置に到達するよりも前の所定の位置に達するまで、サーボモータ6を位置制御モードにより制御し、所定の位置から、サーボモータ6の制御を位置制御モードから目標推力をゼロとした推力制御モードに切り替え、弁体32を付勢力のみで弁閉位置に到達させる制御プログラムを備えること。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
モータと、弁体と、弁座と、流路と、を備え、
前記モータにより、前記弁体が、前記弁座から離間する弁開位置と前記弁座に当接する弁閉位置との間を動作することで、前記流路を流れる制御流体の制御を行う流体制御弁において、
前記弁体に対し、閉方向に付勢力を与える弾性部材を備えること、
前記モータは、
前記弁体を動作させる駆動軸を備えること、
前記駆動軸が目標位置に移動するように前記駆動軸を制御する位置制御モードと、
前記駆動軸が目標推力を得られるように前記駆動軸を制御する推力制御モードと、
を備えること、
前記弁体が前記弁開位置から前記弁閉位置への動作するとき、前記弁開位置から、前記弁体が前記弁閉位置に到達するよりも前の所定の位置に達するまで、前記モータを前記位置制御モードにより制御し、前記所定の位置から、前記モータの制御を前記位置制御モードから前記目標推力をゼロとした前記推力制御モードに切り替え、前記弁体を前記付勢力のみで前記弁閉位置に到達させる制御プログラムを備えること、
を特徴とする流体制御弁。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
請求項１に記載の流体制御弁において、
前記制御プログラムは、
前記弁体が前記弁閉位置に到達した後、前記目標推力をゼロとした前記推力制御モードにより、前記弁体が前記弁閉位置にある状態を維持すること、
を特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流体制御弁において、
前記所定の位置は、前記弁座の、前記弁体の開閉方向の熱膨張量に基づき定められること、
を特徴とする流体制御弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータと、弁体と、弁座と、流路と、を備え、モータにより、弁体が、弁座から離間する弁開位置と弁座に当接する弁閉位置との間を動作することで、流路を流れる制御流体の制御を行う流体制御弁に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程における成膜処理には複数種のプロセスガスが用いられる。このプロセスガスの流量を制御するために、流体制御弁が用いられる。流体制御弁としては、例えば、特許文献１に開示される流体制御弁が知られている。特許文献１に開示される流体制御弁は、エアオペレイト式開閉弁であり、エアシリンダにより弁体（ダイアフラム）と弁座の当接離間動作を制御し、プロセスガスの流量制御を行うものである。
【０００３】
また、特許文献１に開示される流体制御弁はエアシリンダを駆動装置としたエアオペレイト式開閉弁であるが、リニアタイプのサーボモータを駆動装置とした電動駆動方式を取る場合がある。リニアタイプのサーボモータを駆動源として用いる場合、例えば、弁体と弁座が当接する位置をサーボモータの原点位置として設定し、原点位置からの相対位置により弁開度が調整される。そして、弁閉するときには原点復帰することで、弁体と弁座を当接させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－２２３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したリニアタイプのサーボモータを用いた流体制御弁には、以下のような問題があった。
【０００６】
通常、原点位置の設定は、流体制御弁の使用者が、常温の雰囲気下で行われることが一般的である。しかし、制御対象となるプロセスガスは、例えば２００℃等、非常に高温である。弁座は、ＰＦＡ等の樹脂製であることが一般的であるところ、制御流体により加熱され、膨張する。この膨張により、弁座の、弁体の開閉方向における寸法（厚み寸法）が、常温下における寸法よりも大きくなるおそれがある。弁座の厚み寸法が大きくなると、弁開状態から弁閉しようとしたとき、サーボモータが原点位置に達する前に、弁体と弁座が当接することになる。しかし、弁体と弁座が当接した後も、サーボモータは原点復帰をしようとするため、弁体と弁座とが強干渉し、サーボモータに高負荷がかかる。半導体製造工程においてプロセスガスの流量制御を行う流体制御弁は、精度高く弁開度を制御する必要があることから、分解能の高いサーボモータが用いられている。このため、弁座が数μｍ膨張するだけでも、サーボモータに非常に高い負荷がかかる。サーボモータに高負荷がかかった状態が継続されると、モータコイルの焼損等、サーボモータの故障の原因になる。
【０００７】
また、弁体と弁座が当接離間を繰り返すことで弁座が摩耗した場合、弁座の厚み寸法が、初期状態よりも小さくなるおそれがある。弁座の厚み寸法が小さくなると、弁開状態から弁閉しようとしたとき、サーボモータが原点位置に達しても弁体と弁座が当接しないおそれがある。弁体と弁座が当接しなければ、シール不良による流体漏れが発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、弁座の、弁体の開閉方向における寸法の変動に対応可能な流体制御弁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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様における流体制御弁は、次のような構成を有している。
【００１０】
（１）モータと、弁体と、弁座と、流路と、を備え、前記モータにより、前記弁体が、前記弁座から離間する弁開位置と前記弁座に当接する弁閉位置との間を動作することで、前記流路を流れる制御流体の制御を行う流体制御弁において、前記弁体に対し、閉方向に付勢力を与える弾性部材を備えること、前記モータは、前記弁体を動作させる駆動軸を備えること、前記駆動軸が目標位置に移動するように前記駆動軸を制御する位置制御モードと、前記駆動軸が目標推力を得られるように前記駆動軸を制御する推力制御モードと、を備えること、前記弁体が前記弁開位置から前記弁閉位置への動作するとき、前記弁開位置から、前記弁体が前記弁閉位置に到達するよりも前の所定の位置に達するまで、前記モータを前記位置制御モードにより制御し、前記所定の位置から、前記モータの制御を前記位置制御モードから前記目標推力をゼロとした前記推力制御モードに切り替え、前記弁体を前記付勢力のみで前記弁閉位置に到達させる制御プログラムを備えること、を特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許