JP5046424B2 - ロック機構付き手動弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体を弁座に当接又は離間させる手動機構と、手動機構の動作を制限するロック機構とを備える手動弁に関し、特に、ロック機構を簡単にしてバルブサイズを小さくできる安価なロック機構付き手動弁に関する。

例えば、半導体製造装置では、反応室に接続するラインへの流体の供給を制御するために手動弁が用いられている。近年、半導体製造装置は、コンパクト化や集積化が進み、半導体製造装置を構成する各種流体制御機器（バルブやセンサ等）も小型化している。そのため、例えば、作業者があるラインに流体を供給するために手動弁を操作したところ、隣のラインの手動弁にさわってしまい弁開させてしまうような不具合が考えられる。そのため、従来より、手動弁には、誤作動を防止するためのロック機構が設けられている。

図９は、従来のロック機構付き手動弁１０１の部分断面図であって、弁閉状態を示す。図１０は、手動弁１０１の上面図である。
従来の手動弁１０１は、ハンドル１０２を回転させることにより、弁体１０３を弁座１０４に当接又は離間させる。手動弁１０１のハウジング１０５には、フレーム１０６が設けられ、ハウジング１０５の固定溝１０８に嵌合するプレート１０７がフレーム１０６に図中上下方向へスライド可能に保持されている。このプレート１０７は、ハンドル１０２と一体的に回転するダミーハンドル１０９により、図中上方への移動を制限されている。しかし、ダミーハンドル１０９には、ハンドル１０２を弁閉位置に回転させたときにプレート１０７と一致する位置に切り欠き溝１１０が形成されている。このような手動弁１０１は、ハンドル１０２を弁閉位置に回転させた場合に、プレート１０７を切り欠き溝１１０を介して上方へ引き出し、プレート１０７の貫通孔１１１にワイヤ１１２を取り付けることによりプレート１０７が切り欠き溝１１０から外れないようにすることができる。よって、例えば、作業者が誤ってハンドル１０２を回転させようとした場合でも、プレート１０７が切り欠き溝１１０に引っ掛かってダミーハンドル１０９及びハンドル１０２の回転を阻止するので、手動弁１０１が誤作動で開かない（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２９１３８０号公報

しかしながら、従来の手動弁１０１は、ハンドル１０２が誤作動で回転されることを防止するために、バルブ機能に不必要なフレーム１０６やプレート１０７、ダミーハンドル１０９を備えなければならず、部品点数が多かった。そのため、手動弁１０１は、バルブサイズが大きく、コスト高であった。上述したように、近年、半導体製造装置のコンパクト化及び集積化が進み、ロック機構を備える手動弁もバルブサイズを小さくすることが産業界から強く望まれている。

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、ロック機構を簡単にしてバルブサイズの大型化を防止できる安価なロック機構付き手動弁を提供することを目的とする。

本発明に係るロック機構付き手動弁は、次のような構成を有している。
（１）弁体を弁座に当接又は離間させる手動機構と、手動機構の動作を制限するロック機構とを備えるロック機構付き手動弁において、前記手動機構は、前記弁体に連結する操作ロッドと、前記弁本体に連結されて前記操作ロッドが挿通されるシリンダ部材と、前記操作ロッドの移動方向に沿って前記シリンダ部材に対して相対的に移動可能に設けられたハンドルと、前記ハンドルを前記操作ロッドに対して移動させる推進力を前記ハンドルに付与する駆動部と、を有し、前記ロック機構が、前記シリンダ部材と前記ハンドルを通過するように前記手動機構に形成した係止孔と、前記係止孔に挿通されるロック部材と、を有し、前記ハンドルは、前記シリンダ部材の外周面を覆うように配置され、前記係止孔は、前記シリンダ部材の外周面に形成された溝と、前記ハンドルの内周面を通過するように前記ハンドルに貫通して形成された貫通孔によって、構成されている。

（２）（１）に記載の発明において、前記溝は、前記シリンダ部材の外周面のうち、少なくとも、前記弁体を前記弁座に当接させたときに前記ハンドルの凹部に対向する位置、又は、前記弁体を前記弁座から離間させたときに前記ハンドルの前記凹部に対向する位置に、設けられている。

（３）弁体を弁座に当接又は離間させる手動機構と、手動機構の動作を制限するロック機構とを備えるロック機構付き手動弁において、前記手動機構は、前記弁体に連結する操作ロッドと、前記弁本体に連結されて前記操作ロッドが挿通されるシリンダ部材と、前記操作ロッドの移動方向に沿って前記シリンダ部材に対して相対的に移動可能に設けられたハンドルと、前記ハンドルを前記操作ロッドに対して移動させる推進力を前記ハンドルに付与する駆動部と、を有し、前記ロック機構が、前記シリンダ部材と前記ハンドルを通過するように前記手動機構に形成した係止孔と、前記係止孔に挿通されるロック部材と、を有し、前記ハンドルは、前記シリンダ部材の外周面を覆うように配置され、前記係止孔は、前記シリンダ部材に貫通して形成されたシリンダ貫通孔と、前記ハンドルの内周面を通過するように前記ハンドルに貫通して形成された貫通孔によって、構成されている。

（４）（１）乃至（３）の何れか１つに記載の発明において、前記ロック部材が、前記係止孔に挿通される棒又はワイヤを有する。

（１）上記ロック機構付き手動弁は、手動機構のシリンダ部材とハンドルを通過するように手動機構に係止孔を設け、その係止孔にロック部材を挿通することにより、ハンドルがシリンダ部材に対して相対的に移動しないようにして手動機構の動作を制限するようにしている。このようなロック機構付き手動弁は、手動機構に係止孔を設けるだけで、ロック部材を取り付けるためにバルブ機能に不要な部品を付加しないので、ロック機構を簡単にしてバルブサイズの大型化を防止できると共にコストを安くできる。

（２）上記ロック機構付き手動弁は、シリンダ部材の外周面を覆うようにハンドルを装着し、シリンダの外周面に形成した溝と、ハンドルの内周面を通過するようにハンドルに貫通して形成された貫通孔によって係止孔を構成しているので、バルブ機能に必要な部品の動作を邪魔しないように係止孔を設けることができる。

（３）上記ロック機構付き手動弁は、シリンダ部材の外周面に環状溝を設ける位置によって、弁閉位置で手動機構をロックするパターンと、弁開位置で手動機構をロックするパターンと、弁閉位置と弁開位置とで手動機構をロックするパターンの何れにも対応することができるので、所望のパターンのロック機構を安価に設けることができる。

（４）上記ロック機構付き手動弁は、ロック手段の棒又はワイヤを係止孔に挿通して手動機構をロックするので、手動機構のロック及びロック解除動作を簡単に行うことができる。

本発明の実施形態に係るロック機構付き手動弁の外観を示す概念図である。 ロック機構付き手動弁の上面図である。 ロック機構付き手動弁の断面図であって、南京錠を取り付けた状態を示す。 ロック機構付き手動弁の断面図であって、ハンドルを回転した状態を示す。 ロック機構付き手動弁の第１変形例である。 ロック機構付き手動弁の第２変形例である。 ロック孔の変形例である。 ロック孔の変形例である。 従来のロック機構付き手動弁の部分断面図であって、弁閉状態を示す。 従来のロック機構付き手動弁の上面図である。

以下に、本発明に係るロック機構付き手動弁の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るロック機構付き手動弁１の外観を示す概念図である。図２は、手動弁１の上面図である。図３は、手動弁１の断面図であって、南京錠５１を取り付けた状態を示す。図４は、手動弁１の断面図であって、ハンドル３１を回転した状態を示す。
図１に示すロック機構付き手動弁（以下「手動弁」という。）１は、例えば、半導体製造装置に取付プレート５を介して設置され、薬液の供給を制御する。手動弁１は、弁本体２と手動機構３を連結して構成されている。手動弁１には、手動機構３に貫通するように形成した係止孔５５に南京錠（ロック手段の一例）５１の吊（棒の一例）５２を挿通することにより、手動機構３の動作を制限するロック機構４が構成されている。

図３に示すように、手動弁１は、手動機構３のハンドル３１をシリンダ部材３２に対して回転させて操作ロッド３３を上下動させることにより、ダイアフラム弁体２５を弁座２３に当接又は離間させるものである。

弁本体２は、第１ポート２１と第２ポート２２との間に弁座２３が設けられている。弁本体２には、手動機構３のシリンダ部材３２が図示しないボルトで固定されている。シリンダ部材３２と弁本体２との間には、ダイアフラム押さえ２４がダイアフラム弁体２５の外縁部を挟持するように配置されている。

シリンダ部材３２は、円筒部３４の外周面を覆うようにハンドル３１が装着されている。ハンドル３１は、一方に開口する円筒形状をなす。円筒部３４の外周面に形成した雄ねじ部３５とハンドル３１の内周面に形成した雌ねじ部３６は、そのねじ送りによってハンドル３１をシリンダ部材３２に対して相対的に図中上下方向へ移動させるものであって、駆動部４６を構成する。操作ロッド３３は、ハンドル３１の閉端面３７から円筒部３４へ貫き通されて下端部がシリンダ部材３２内に配置されている。操作ロッド３３は、ハンドル３１に係止される係止部材４２がボルト４３で上端部に固定される一方、ダイアフラム弁体２５がダイアフラム押さえ２４に摺動可能に装填された連結部材３８を介して下端部に連結されている。操作ロッド３３は、下端に設けたフランジ部４４に当接するように圧縮ばね４１が装着され、その圧縮ばね４１をばね受け３９を介して圧縮するようにストッパ４０が固定されている。ばね受け３９は、内周面と外周面が操作ロッド３３と円筒部３４にそれぞれ摺接するように設けられ、操作ロッド３３は、連結部材３８とダイアフラム押さえ２４とばね受け３９によりシリンダ部材３２と同軸になるように支持され、図中上下方向へ移動する。そして、圧縮ばね４１は、操作ロッド３３を常時弁座方向へ付勢し、シール荷重をダイアフラム弁体２５に付与して弁閉状態を維持する。

ハンドル３１は、操作ロッド３３が閉端面３７に摺動可能に挿通され、操作ロッド３３を介してシリンダ部材３２と同軸上に配置されている。ハンドル３１は、圧縮ばね４１のばね力によってストッパ４０が常時突き当てられ、雄ねじ部３５と雌ねじ部３６のガタを防止している。ハンドル３１は、弁閉状態と弁開状態との間に遊びを設けて誤操作を防止するために、弁閉状態にされているときに係止部材４２との間に所定量の隙間を有し、ハンドル３１を所定量上昇させた後に操作ロッド３３が係止部材４２を介してハンドル３１に係合して図中上向きに移動するようにしている。

かかる手動弁１は、耐腐食性を確保するために、圧縮ばね４１を除き、各部材がフッ素樹脂を材質としている。尚、圧縮ばね４１の表面には、耐腐食コーティングが施されている。尚、Ｏリング等のシール部材は、ゴム等を材質としても良い。

このような手動弁１は、弁閉時にロック機構４により手動機構３の動作が制限されるようになっている。すなわち、図２及び図４に示すように、手動機構３は、円筒部３４とハンドル３１を通過するように係止孔５５が貫通して形成され、その係止孔５５に南京錠５１が取り付けられる。係止孔５５は、シリンダ部材３２の円筒部３４の外周面に環状に形成した溝５６と、ハンドル３１の内周面上を通るようにハンドル３１に貫通して設けた貫通孔５７とで構成されている。ハンドル３１の内周面には、貫通孔５７の一部を構成する凹部５８が形成されている。溝５６は、手動弁１が弁閉状態にされているときに凹部５８に対応する位置に設けられている。係止孔５５は、南京錠５１の吊５２を挿通しやすくするために、吊５２との間に僅かなクリアランスが設けられている。

上記手動弁１は、図３に示すように、ダイアフラム弁体２５が弁座２３に当接する弁閉時には、第１ポート２１と第２ポート２２との間が遮断され、薬液が流れない。この弁閉状態のときに、ハンドル３１の凹部５８がシリンダ部材３２の溝５６に対応する位置に配置されるよう係止孔５５が構成されている。そこで、南京錠５１の吊５２を錠前本体５３から外して係止孔５５（溝５６と貫通孔５７）に挿通し、錠前本体５３に係止させる。これにより、南京錠５１が、手動弁１の係止孔５５に取り付けられる。

図３に示すように、吊５２が係止孔５５との間にクリアランスを有する間は、ハンドル３１を正方向−Ｋへ回転させると、吊５２が凹部５８に引っ掛かった状態で持ち上げられ、ハンドル３１が上昇する。しかし、図４に示すように、吊５２が溝５６の上側凸片５９に当接すると、その当接部分に抵抗が生じ、ハンドル３１が正方向−Ｋへ回転できなくなる。よって、手動弁１は、それ以上ハンドル３１が上昇できなくなり、弁閉止状態が維持される。尚、上述したように、手動弁１は、弁閉状態と弁開状態との間に遊びが設けられているため、ハンドル３１が吊５２を溝５６の上側凸片５９に当てるまで上昇したとしても、ダイアフラム弁体２５は弁座２３から離間しない。即ち、弁閉状態が維持される。

このような手動弁１は、例えば、作業者が隣のラインの手動弁を開くために、当該手動弁１のハンドル３１をさわった場合でも、ハンドル３１の回転が阻止され、当該手動弁１が誤操作により開かない。

一方、南京錠５１を係止孔５５から取り外して、ハンドル３１を正方向−Ｋへ回転すると、雄ねじ部３５と雌ねじ部３６のねじ送り（駆動部４６が発生する推進力）によってハンドル３１が上昇する。ハンドル３１が係止部材４２に当接するまでの間は、駆動部４６の推進力がハンドル３１を介して操作ロッド３３に伝達されないため、手動弁１は弁閉状態を維持する。ハンドル３１が係止部材４２に当接すると、操作ロッド３３がハンドル３１に引き上げられ、ダイアフラム弁体２５が弁座２３から離間する。これにより、手動弁１は、第１及び第２ポート２１，２２が連通して弁開状態になり、薬液が流れる。

その後、手動弁１は、ハンドル３１を逆方向Ｋに回転されると、雄ねじ部３５と雌ねじ部３６のねじ送り（駆動部４６が発生する推進力）によってハンドル３１が下降する。ハンドル３１は、係止部材４２を介して操作ロッド３３を押し下げ、ダイアフラム弁体２５を弁座２３に当接させる。その後さらにハンドル３１を逆方向Ｋへ回転すると、ハンドル３１が係止部材４２から離れ、ストッパ４０とばね受け３９を介して圧縮ばね４１を圧縮しながら下降する。ハンドル３１がシリンダ部材３２の肩部４５に当接して回転しなくなったら、ハンドル３１の回転を止める。これにより、ダイアフラム弁体２５は圧縮ばね４１の付勢力で弁座２３に当接し、手動弁１は弁閉状態になる。この状態で係止孔５５に南京錠５１を取り付け、上述したように手動弁１の誤操作を防止する。

以上説明したように、本実施形態の手動弁１は、弁開閉動作に使用されるシリンダ部材３２とハンドル３１を通過するように係止孔５５を手動機構３に貫通して形成し、その係止孔５５に南京錠５１の吊５２を挿通することによりハンドル３１がシリンダ部材３２に対して相対的に移動しないようにして手動機構３の動作を制限する。このような手動弁１は、手動機構３に係止孔５５を設けるだけで、南京錠５１を取り付けるためにバルブ機能に不要な部品を付加しないので、ロック機構４を簡単にしてバルブサイズの大型化を防止できると共にコストを安くできる。

また、手動弁１は、シリンダ部材３２の外周面を覆うようにハンドル３１を装着し、シリンダ部材３２の外周面に形成した溝５６と、ハンドル３１の内周面を通過するようにハンドル３１に貫通して形成された貫通孔５７とで係止孔５５を構成するので、バルブ機能に必要な部品の動作を邪魔しないように係止孔５５を設けることができる。

また、手動弁１は、南京錠５１の吊５２を係止孔５５に挿通することにより手動機構３の動作を制限するので、手動機構３のロック及びロック解除動作を簡単に行うことができる。

ところで、手動弁１は、係止孔５５を手動機構３に設けるだけでロック機構４を構成できるので、任意の位置で手動機構３の動作を制限するようにロック機構を設けることができる。

すなわち、例えば、図５の図中一点鎖線に示すように、シリンダ部材３２の外周面のうち、ダイアフラム弁体２５を弁座２３から離間させて全開させたときにハンドル３１の凹部５８に対応する位置に、溝５６を形成する。この場合、溝５６と貫通孔５７によって構成される係止孔５５に南京錠５１の吊５２を挿通することにより、吊５２が溝５６の上側凸片５９と下側凸片６０に接触した際の抵抗で、ハンドル３１及び操作ロッド３３が全開位置から図中上下方向へ移動しなくなるので、手動弁１を弁開状態でロックするロック機構４Ａを構成できる。

また、例えば、図６に示すように、シリンダ部材３２の外周面のうち、弁閉状態のときにハンドル３１の凹部５８に対応する位置と、ダイアフラム弁体２５を弁座２３から離間させた弁開状態のときにハンドル３１の凹部５８に対応する位置に、溝５６をそれぞれ形成する。この場合、図中実線に示すように、図中下側の溝５６に貫通孔５７を一致させて構成される係止孔５５に南京錠５１の吊５２を挿通することにより手動弁１を弁閉状態でロックするパターンを実現し、図中一点鎖線に示すように、上側の溝５６に貫通孔５７を一致させて構成される係止孔５５に南京錠５１の吊５２を挿通することにより手動弁１を弁開状態でロックするパターンを実現するロック機構４Ｂを構成できる。

よって、本実施形態の手動弁１によれば、手動機構３に係止孔５５を設ける位置、換言すればシリンダ部材３２の外周面に溝５６を設ける位置によって、弁閉位置で手動機構３をロックするパターン（図３及び図４参照）と、弁開位置で手動機構３をロックするパターン（図５参照）と、弁閉位置と弁開位置とで手動機構３をロックするパターン（図６参照）の何れにも対応することができ、所望のパターンのロック機構４を安価に設けることができる。

本発明は、上記実施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、差動ねじにより弁開度を調整する手動弁に、上記実施形態のロック機構４，４Ａ，４Ｂの何れかを設けてもよい。
例えば、上記実施形態では、雄ねじ部３５と雌ねじ部３６によりハンドル３１をスライドさせる駆動部を構成し、手動機構３を手動機構の一例として説明した。これに対して、手動機構は、カム機構等によりハンドル３１をスライドさせるものであってもよい。
例えば、上記実施形態では、係止孔５５に南京錠５１の吊５２を挿通してロック機構４を構成したが、ワイヤを係止孔５５に挿通してロック機構を構成しても良い。
例えば、上記実施形態では、溝５６を環状に形成したが、図７に示すように、シリンダ部材３２の円筒部３４の外周面に部分的に溝６１を形成しても良い。
例えば、円筒部３４を構成する壁の肉厚がロック部材（南京錠５１の吊５２やワイヤなど）の直径より大きい場合には、図８に示すように、円筒部３４の壁を貫通して形成された貫通孔６２とハンドル３１に貫通して形成された貫通孔６３とで係止孔５５を構成しても良い。

１ 手動弁
３ 手動機構
４ ロック機構
２３ 弁座
２５ ダイアフラム弁体（弁体の一例）
３１ ハンドル
３２ シリンダ部材
３３ 操作ロッド
４６ 駆動部
５１ 南京錠（ロック手段の一例）
５２ 吊
５５ 係止孔
５６ 溝
５７ 貫通孔
５８ 凹部

Claims (4)

1. 弁体を弁座に当接又は離間させる手動機構と、手動機構の動作を制限するロック機構とを備えるロック機構付き手動弁において、
   前記手動機構は、
   前記弁体に連結する操作ロッドと、
   前記弁本体に連結されて前記操作ロッドが挿通されるシリンダ部材と、
   前記操作ロッドの移動方向に沿って前記シリンダ部材に対して相対的に移動可能に設けられたハンドルと、
   前記ハンドルを前記操作ロッドに対して移動させる推進力を前記ハンドルに付与する駆動部と、を有し、
   前記ロック機構が、
   前記シリンダ部材と前記ハンドルを通過するように前記手動機構に形成した係止孔と、
   前記係止孔に挿通されるロック部材と、を有し、
   前記ハンドルは、前記シリンダ部材の外周面を覆うように配置され、
   前記係止孔は、前記シリンダ部材の外周面に形成された溝と、前記ハンドルの内周面を通過するように前記ハンドルに貫通して形成された貫通孔によって、構成されている
   ことを特徴とするロック機構付き手動弁。
2. 請求項１に記載するロック機構付き手動弁において、
   前記溝は、前記シリンダ部材の外周面のうち、少なくとも、前記弁体を前記弁座に当接させたときに前記ハンドルの凹部に対向する位置、又は、前記弁体を前記弁座から離間させたときに前記ハンドルの前記凹部に対向する位置に、設けられている
   ことを特徴とするロック機構付き手動弁。
3. 弁体を弁座に当接又は離間させる手動機構と、手動機構の動作を制限するロック機構とを備えるロック機構付き手動弁において、
   前記手動機構は、
   前記弁体に連結する操作ロッドと、
   前記弁本体に連結されて前記操作ロッドが挿通されるシリンダ部材と、
   前記操作ロッドの移動方向に沿って前記シリンダ部材に対して相対的に移動可能に設けられたハンドルと、
   前記ハンドルを前記操作ロッドに対して移動させる推進力を前記ハンドルに付与する駆動部と、を有し、
   前記ロック機構が、
   前記シリンダ部材と前記ハンドルを通過するように前記手動機構に形成した係止孔と、
   前記係止孔に挿通されるロック部材と、を有し、
   前記ハンドルは、前記シリンダ部材の外周面を覆うように配置され、
   前記係止孔は、前記シリンダ部材に貫通して形成されたシリンダ貫通孔と、前記ハンドルの内周面を通過するように前記ハンドルに貫通して形成された貫通孔によって、構成されている
   ことを特徴とするロック機構付き手動弁。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載するロック機構付き手動弁において、
   前記ロック部材が、前記係止孔に挿通される棒又はワイヤを有する
   ことを特徴とするロック機構付き手動弁。

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