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JP7453134B2 - flow control valve - Google Patents

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JP7453134B2 JP2020208420A JP2020208420A JP7453134B2 JP 7453134 B2 JP7453134 B2 JP 7453134B2 JP 2020208420 A JP2020208420 A JP 2020208420A JP 2020208420 A JP2020208420 A JP 2020208420A JP 7453134 B2 JP7453134 B2 JP 7453134B2
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Description

駆動装置と、前記駆動装置の動作によって移動が行われるロッドと、ロッドに接続され、ロッドの移動により環状弁座に対して進退するニードル弁体と、を備え、ニードル弁体の環状弁座に対する開度の調節を行うことで、制御流体の流量制御を行う流量制御弁に関するものである。 A driving device, a rod that is moved by the operation of the driving device, and a needle valve body that is connected to the rod and moves forward and backward relative to the annular valve seat as the rod moves, the needle valve body moving relative to the annular valve seat. The present invention relates to a flow control valve that controls the flow rate of a control fluid by adjusting the opening degree.

半導体製造工程中のウエハ洗浄には、薬液(例えば、塩酸、アンモニア、フッ酸等)を希釈した洗浄液が用いられる。薬液の濃度管理のため、薬液の流量制御が行われており、この流量制御を行う流量制御弁として、例えば特許文献1に開示されるニードル弁が知られている。 A cleaning solution prepared by diluting a chemical solution (eg, hydrochloric acid, ammonia, hydrofluoric acid, etc.) is used for cleaning wafers during the semiconductor manufacturing process. In order to manage the concentration of a chemical solution, the flow rate of the chemical solution is controlled, and a needle valve disclosed in Patent Document 1, for example, is known as a flow control valve that performs this flow rate control.

このニードル弁は、駆動装置(特許文献1に開示されるモータ110)と、駆動装置の動作によって直動するロッド(特許文献1に開示されるロッド60)と、ロッドの先端に接続されたニードル弁体(特許文献1に開示される弁体41)と、を備えている。また、ロッドは、ガイド部(特許文献1に開示される第1収容部31)に挿通されており、該ガイド部によりロッドの直動がガイドされる。そして、ロッドの直動により、ニードル弁体が環状弁座(特許文献1に開示される弁座部24)に対して進退する。 This needle valve includes a drive device (motor 110 disclosed in Patent Document 1), a rod (rod 60 disclosed in Patent Document 1) that moves directly by the operation of the drive device, and a needle connected to the tip of the rod. A valve body (valve body 41 disclosed in Patent Document 1). Further, the rod is inserted through a guide portion (first accommodating portion 31 disclosed in Patent Document 1), and the linear motion of the rod is guided by the guide portion. Then, the needle valve body moves forward and backward with respect to the annular valve seat (valve seat portion 24 disclosed in Patent Document 1) by the direct movement of the rod.

このようなニードル弁は、ニードル弁体の環状弁座に対する開度の調節を行うことで、制御流体の流量制御を行う。例えば、薬液を所定の微少流量(例えば、1~10ml/min)に制御する場合には、ニードル弁体の環状弁座に対する開度が、ニードル弁体と環状弁座との隙間が数十μm以下という微小な開度に調節される。 Such a needle valve controls the flow rate of the control fluid by adjusting the opening degree of the needle valve body with respect to the annular valve seat. For example, when controlling the chemical liquid to a predetermined minute flow rate (for example, 1 to 10 ml/min), the opening degree of the needle valve body with respect to the annular valve seat should be set so that the gap between the needle valve body and the annular valve seat is several tens of μm. The opening is adjusted to the following minute opening.

特許第5150009号公報Patent No. 5150009

上記したようなニードル弁は、ニードル弁体の中心軸線と環状弁座の中心軸線とが同心同軸上にあることが理想的であり、制御流体を所定の微少流量に制御するために開度が微小な開度に調節された場合には、ニードル弁体の全周において、環状弁座との間に均一な隙間が形成されていることが望ましい。しかし、実際には、製造公差等により、ニードル弁体の中心軸線と環状弁座の中心軸線との間に、環状弁座の径方向に微小な位置ずれが生じる。そうすると、微小な開度に調節された場合に、ニードル弁体の全周において環状弁座との間に均一な隙間が形成されず、ニードル弁体の一部が環状弁座と接触(すなわち片当たり)するおそれがある。ニードル弁は、流量制御を行っている間、微小な開度の調節を繰り返しているため、ニードル弁体に片当たりが発生すると、片当たりしている箇所が環状弁座と摩擦し、片当たりしている箇所で摩耗が発生するおそれがある。 Ideally, the needle valve as described above should have the center axis of the needle valve body and the center axis of the annular valve seat coaxial, and the opening degree should be adjusted to control the control fluid to a predetermined minute flow rate. When the opening is adjusted to a minute degree, it is desirable that a uniform gap be formed between the needle valve body and the annular valve seat around the entire circumference of the needle valve body. However, in reality, due to manufacturing tolerances and the like, a slight positional deviation occurs between the central axis of the needle valve body and the central axis of the annular valve seat in the radial direction of the annular valve seat. If this happens, when the opening is adjusted to a minute opening, a uniform gap will not be formed between the needle valve body and the annular valve seat around the entire circumference, and a portion of the needle valve body will come into contact with the annular valve seat (i.e., There is a risk of hitting. Needle valves repeatedly adjust minute openings while controlling flow rate, so if uneven contact occurs on the needle valve body, the uneven contact area will rub against the annular valve seat, causing uneven contact. There is a risk of abrasion occurring where the parts are worn.

特に、従来のニードル弁は、上記のような摩耗が発生しやすかった。これは、ロッドの直進性の確保や、流体圧によるニードル弁体の軸心のぶれ防止を目的として、ロッドとガイド部との間の間隙が可能な限り小さく設定されているためである。ロッドとガイド部との間の間隙を可能な限り小さくすると、ロッドおよびニードル弁体を動作させようとするモータの推力(約50N以上)が、逃げることが出来ず、片当たりした箇所に負荷される。そうすると、ニードル弁体に対する環状弁座による接触圧が過剰となり、上記した摩耗が発生しやすくなるのである。 In particular, conventional needle valves are prone to wear as described above. This is because the gap between the rod and the guide portion is set as small as possible in order to ensure the straightness of the rod and to prevent the axis of the needle valve body from wobbling due to fluid pressure. By making the gap between the rod and the guide part as small as possible, the thrust of the motor (approximately 50N or more) that attempts to operate the rod and needle valve body cannot escape and is loaded onto the spot where it hits the rod and the needle valve body. Ru. In this case, the contact pressure caused by the annular valve seat against the needle valve body becomes excessive, and the above-mentioned wear is likely to occur.

上記のようにニードル弁体に摩耗が発生すると、その摩耗粉がパーティクルとして薬液に混入するおそれがある。パーティクルが薬液に混入すると、ウエハの洗浄液へのパーティクルの混入につながる。 When wear occurs on the needle valve body as described above, there is a possibility that the wear powder may be mixed into the chemical solution as particles. If particles get mixed into the chemical solution, the particles will get mixed into the wafer cleaning solution.

また、上記摩耗の大きさは、ニードル弁体の中心軸線と環状弁座の中心軸線との間の位置ずれ量によっては、大きくなり、ニードル弁体の形状の変形が大きくなるおそれがある。そうすると、ニードル弁が同一の開度に調節されていても、ニードル弁体に摩耗が生じる前と後では薬液の流量が変化してしまい、ウエハの洗浄液における薬液の濃度が変動するおそれがある。 Moreover, the magnitude of the wear increases depending on the amount of positional deviation between the center axis of the needle valve body and the center axis of the annular valve seat, and there is a risk that the shape of the needle valve body will be significantly deformed. In this case, even if the needle valve is adjusted to the same opening degree, the flow rate of the chemical solution will change before and after the needle valve body wears out, and the concentration of the chemical solution in the wafer cleaning solution may vary.

洗浄液のパーティクルの混入や薬液濃度の変動は、ウエハの製造不良を招き、半導体の製造効率に悪影響を与えるおそれがある。 Contamination of particles in the cleaning liquid and fluctuations in the concentration of the chemical solution may lead to manufacturing defects in wafers and adversely affect semiconductor manufacturing efficiency.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能な流量制御弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a flow control valve that can suppress the occurrence of wear even when the needle valve body makes uneven contact with the annular valve seat. With the goal.

上記課題を解決するために、本発明の流量制御弁は、次のような構成を有している。
(1)駆動装置と、駆動装置の動作によって移動が行われるロッドと、ロッドに接続され、ロッドの移動により環状弁座に対して進退するニードル弁体と、を備え、ニードル弁体の環状弁座に対する開度の調節を行うことで、制御流体の流量制御を行う流量制御弁において、ロッドが間隙を持って挿通され、ロッドの移動をガイドするガイド部を備えること、ロッドは、ガイド部に挿通されている部分の外周面に、環状の弾性体を備え、ガイド部に対して、摺動可能に保持されていること、ロッドは、少なくとも間隙により、弾性体を支点に、環状弁座の中心軸線に対して傾斜可能な自由度を備えること、制御流体を所定の微少流量に制御するために開度が微小な開度に調節され、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合に、自由度により、ロッドが傾斜することで、片当たりによりニードル弁体に負荷される接触圧が緩和されること、を特徴とする。
In order to solve the above problems, the flow control valve of the present invention has the following configuration.
(1) An annular valve with a needle valve element, comprising a drive device, a rod that is moved by the operation of the drive device, and a needle valve body that is connected to the rod and moves forward and backward with respect to the annular valve seat as the rod moves. A flow control valve that controls the flow rate of a controlled fluid by adjusting the opening degree with respect to a seat is provided with a guide part through which a rod is inserted with a gap and guides movement of the rod, and the rod is inserted into the guide part. An annular elastic body is provided on the outer circumferential surface of the inserted part, and the rod is slidably held relative to the guide part, and the rod is attached to the annular valve seat with the elastic body as a fulcrum at least through a gap. It has a degree of freedom that can be tilted with respect to the central axis, and the opening degree is adjusted to a minute degree in order to control the control fluid to a predetermined minute flow rate, and the needle valve body makes one-sided contact with the annular valve seat. In this case, the degree of freedom allows the rod to incline, thereby relieving the contact pressure applied to the needle valve body due to one-sided contact.

(1)に記載の流量制御弁によれば、ロッドは、ガイド部に間隙を持って挿通されており、少なくとも当該間隙により、環状弁座の中心軸線に対して傾斜可能な自由度を備えている。この自由度により、制御流体を所定の微少流量に制御するために開度が微小な開度に調節され、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合でも、ロッドが傾斜することができる。ロッドが傾斜することができれば、片当たりが発生したとしても、ロッドおよびニードル弁体を動作させようとする駆動装置の推力を逃がすことが可能となり、片当たりによって環状弁座からニードル弁体に負荷される接触圧が緩和される。よって、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。 According to the flow control valve described in (1), the rod is inserted through the guide portion with a gap, and the rod has at least a degree of freedom that allows it to be tilted with respect to the central axis of the annular valve seat due to the gap. There is. Due to this degree of freedom, the opening degree can be adjusted to a minute opening in order to control the control fluid to a predetermined minute flow rate, and even if the needle valve body makes one-sided contact with the annular valve seat, the rod will not tilt. can. If the rod can be tilted, even if uneven contact occurs, it will be possible to release the thrust of the drive device that operates the rod and needle valve element, and the uneven impact will reduce the load from the annular valve seat to the needle valve element. contact pressure is relieved. Therefore, even if the needle valve body makes partial contact with the annular valve seat, it is possible to suppress the occurrence of wear.

摩耗の発生を抑えることができれば、摩耗粉の発生を抑えることができ、例えば薬液等の制御流体にパーティクルが混入することを防ぐことができる。 さらに、従来は、摩耗によるニードル弁体の変形が大きくなると、ニードル弁体が同一の開度に調整されていても、ニードル弁体に摩耗が生じる前と後で薬液の流量が変化し、薬液の濃度が変動してしまうおそれがあったが、摩耗の発生を抑えることができれば、このおそれも低減される。薬液へのパーティクルの混入防止や薬液濃度の変動のおそれの低減は、ウエハの製造不良の発生を防止することが出来る。 If the occurrence of wear can be suppressed, the generation of wear powder can be suppressed, and, for example, it is possible to prevent particles from being mixed into a control fluid such as a chemical solution. Furthermore, conventionally, when the needle valve body becomes deformed due to wear, even if the needle valve body is adjusted to the same opening degree, the flow rate of the chemical solution changes before and after the needle valve body wears out. However, if the occurrence of wear can be suppressed, this risk can also be reduced. Preventing particles from entering the chemical solution and reducing the possibility of fluctuations in the concentration of the chemical solution can prevent the occurrence of manufacturing defects in wafers.

なお、ロッドが傾斜することができるということは、流体圧によりニードル弁体の軸心がぶれてしまい、流量制御に悪影響があると考えられるが、出願人は実験により、(1)に記載の流量制御弁は、従来の流量制御弁と同等の精度で流体制御を行うことができることを確認した。 Note that the fact that the rod can be tilted means that the axis of the needle valve body may shift due to fluid pressure, which may have an adverse effect on flow control. However, through experiments, the applicant has found that the It was confirmed that the flow control valve can perform fluid control with the same accuracy as conventional flow control valves.

(2)(1)に記載の流量制御弁において、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合の、自由度によるロッドの傾斜は、2度以上6度以下の範囲内であること、を特徴とする。 (2) In the flow control valve described in (1), when the needle valve body makes one-sided contact with the annular valve seat, the inclination of the rod due to the degree of freedom shall be within the range of 2 degrees or more and 6 degrees or less. , is characterized by.

(2)に記載の流量制御弁によれば、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。例えば、ニードル弁体が環状弁座に片当たりした場合のロッドの傾斜が2度より小さい角度(例えば1度)であると、駆動装置の推力を逃がしきれず、片当たりによって環状弁座24からニードル弁体に負荷される接触圧により、ニードル弁体に摩耗が発生するおそれがある。また、6度よりも大きい角度で傾斜をすると、流体圧(90kPa)によるニードル弁体のぶれが過剰となり、振動や異音が発生する原因となるおそれがある。よって、自由度によるロッドの傾斜は、2度以上6度以下の範囲内であることが望ましい。 According to the flow control valve described in (2), even if the needle valve body makes partial contact with the annular valve seat, it is possible to suppress the occurrence of wear. For example, if the needle valve body makes one-sided contact with the annular valve seat and the inclination of the rod is less than 2 degrees (for example, 1 degree), the thrust of the drive device cannot be released completely, and the needle valve body makes one-sided contact with the annular valve seat 24. The contact pressure applied to the needle valve body may cause wear to the needle valve body. Furthermore, if the needle valve body is tilted at an angle greater than 6 degrees, the movement of the needle valve body due to the fluid pressure (90 kPa) will be excessive, which may cause vibrations and abnormal noises. Therefore, it is desirable that the inclination of the rod due to the degree of freedom is within a range of 2 degrees or more and 6 degrees or less.

(3)(1)または(2)に記載の流量制御弁において、駆動装置は、駆動軸を有するモータであること、駆動軸には、駆動軸の回転動作を直動動作に変換する送りねじ部材が接続されており、ロッドは、送りねじ部材に遊びを持って螺着されていること、自由度は、間隙と遊びとにより確保されること、を特徴とする。 (3) In the flow control valve according to (1) or (2), the drive device is a motor having a drive shaft, and the drive shaft includes a feed screw that converts rotational motion of the drive shaft into direct motion. The members are connected, the rod is screwed onto the feed screw member with play, and the degree of freedom is ensured by the gap and play.

(3)に記載の流量制御弁によれば、ロッドは、送りねじ部材が駆動軸の回転動作を直動動作に変換することにより、移動可能となっている。そして、ロッドは、送りねじ部材に遊びを持って螺着されている。つまり、当該遊びにより、ロッドは送りねじ部材に対して、自由度を持って結合されている。したがって、ロッドが環状弁座の中心軸線に対して傾斜可能な自由度は、ロッドとガイド部の間隙による自由度と、上記の遊びによる自由度とにより確保されることになる。ロッドが環状弁座の中心軸線に対して傾斜可能な自由度が確保されることで、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。 According to the flow control valve described in (3), the rod is movable by the feed screw member converting the rotational motion of the drive shaft into a direct motion motion. The rod is screwed onto the feed screw member with some play. In other words, due to the play, the rod is coupled to the feed screw member with a degree of freedom. Therefore, the degree of freedom in which the rod can tilt with respect to the central axis of the annular valve seat is ensured by the degree of freedom due to the gap between the rod and the guide portion and the degree of freedom due to the above-mentioned play. By ensuring the degree of freedom that allows the rod to tilt relative to the central axis of the annular valve seat, it is possible to suppress the occurrence of wear even if the needle valve body hits the annular valve seat unevenly. It is.

本発明の流量制御弁によれば、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。 According to the flow control valve of the present invention, even if the needle valve body makes partial contact with the annular valve seat, it is possible to suppress the occurrence of wear.

本実施形態に係る流量制御弁(ニードル弁)の断面図である。It is a sectional view of a flow control valve (needle valve) concerning this embodiment. 図1の部分Aの部分拡大図であり、ニードル弁体の中心軸線と環状弁座の中心軸線との間に、環状弁座の径方向の位置ずれが生じ、ニードル弁体が環状弁座に片当たりしている状態を示す図である2 is a partially enlarged view of part A in FIG. 1, in which a radial positional deviation of the annular valve seat occurs between the center axis of the needle valve body and the center axis of the annular valve seat, and the needle valve body is aligned with the annular valve seat. It is a diagram showing a state where there is a one-sided hit. 本実施形態に係るニードル弁と従来品のパーティクル数について、5000サイクル目以降の平均値を表したグラフである。It is a graph showing the average value after the 5000th cycle regarding the number of particles of the needle valve according to the present embodiment and the conventional product. 本実施形態に係るニードル弁と従来品において、モータのステップ数(ニードル弁体の開度)と、Cv値の関係を比較したグラフである。It is a graph comparing the relationship between the number of steps of the motor (opening degree of the needle valve body) and the Cv value in the needle valve according to the present embodiment and a conventional product. 図4のステップ数380からステップ数400までを拡大したグラフである。This is an enlarged graph from step number 380 to step number 400 in FIG. 4. (a)は、ニードル弁体の摩耗の発生具合を評価するための試験回路を表す図である。(b)は、評価対象のニードル弁の動作シーケンスを表す図である。(a) is a diagram showing a test circuit for evaluating the degree of wear on the needle valve body. (b) is a diagram showing the operation sequence of the needle valve to be evaluated.

本発明に係る流量制御弁の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る流量制御弁(ニードル弁)の断面図である。図2は、図1の部分Aの部分拡大図であり、ニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2との間に、環状弁座24の径方向の位置ずれが生じ、ニードル弁体41が環状弁座24に片当たりしている状態を示す図である。 Embodiments of the flow control valve according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a flow control valve (needle valve) according to this embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged view of part A in FIG. , is a diagram showing a state in which the needle valve body 41 is in partial contact with the annular valve seat 24.

本実施形態に係る流量制御弁は、例えば、半導体製造工程において洗浄液に用いられる薬液(制御流体の一例)の流量を調整するニードル弁1である。 薬液は、例えば、塩酸、アンモニア、フッ酸等であり、その流量は、ニードル弁1において所定の微少流量(例えば、1~10ml/min)に制御される。そして、微少流量に制御された薬液は、希釈され、ウエハの洗浄液として用いられる。 The flow rate control valve according to this embodiment is, for example, a needle valve 1 that adjusts the flow rate of a chemical solution (an example of a control fluid) used as a cleaning liquid in a semiconductor manufacturing process. The chemical liquid is, for example, hydrochloric acid, ammonia, hydrofluoric acid, etc., and its flow rate is controlled by the needle valve 1 to a predetermined minute flow rate (for example, 1 to 10 ml/min). The chemical solution controlled at a minute flow rate is then diluted and used as a wafer cleaning solution.

ニードル弁1は、バルブボディ20と、駆動部30と、から構成されている。バルブボディ20は、射出成型または削り出し加工により形成され、その材質は、耐薬品性に優れたフッ素樹脂(例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエアーテル共重合体(PFA)またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE))である。 The needle valve 1 includes a valve body 20 and a drive section 30. The valve body 20 is formed by injection molding or cutting, and its material is a fluororesin with excellent chemical resistance (for example, tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) or polytetrafluorocarbon resin). ethylene (PTFE)).

バルブボディ20は、薬液が流入する入力ポート25と、薬液が流出する出力ポート26と、を備えている。また、バルブボディ20は、その内部に、入力ポート25に接続された入力側流路21と、出力ポート26に接続された出力側流路23と、入力側流路21と出力側流路23とを接続する弁室22と、を備えている。弁室22は、バルブボディ20の駆動部30側の端面(図1中の上端面)に開口した円柱状の空間として形成されており、入力ポート25から入力される所定圧力の薬液が流入される。また、バルブボディ20は、入力側流路21と弁室22 との接続部に、環状弁座24を備えている。 The valve body 20 includes an input port 25 through which the chemical liquid flows in, and an output port 26 through which the chemical liquid flows out. The valve body 20 also has an input side flow path 21 connected to the input port 25, an output side flow path 23 connected to the output port 26, and the input side flow path 21 and the output side flow path 23. and a valve chamber 22 that connects the valve chamber and the valve chamber. The valve chamber 22 is formed as a cylindrical space that opens at the end surface of the valve body 20 on the drive unit 30 side (the upper end surface in FIG. 1), into which a chemical liquid at a predetermined pressure input from the input port 25 flows. Ru. Further, the valve body 20 includes an annular valve seat 24 at a connecting portion between the input side flow path 21 and the valve chamber 22 .

バルブボディ20において弁室22が開口する上端面には、駆動部30が固定されている。駆動部30は、第1シリンダ部材120と、第2シリンダ部材50と、モータ110(駆動装置の一例)と、が積み重なるようにしてなり、内部には、送りねじ部材80と、ロッド60と、を有する。 A drive unit 30 is fixed to an upper end surface of the valve body 20 where the valve chamber 22 opens. The drive unit 30 includes a first cylinder member 120, a second cylinder member 50, and a motor 110 (an example of a drive device) stacked on top of each other, and includes a feed screw member 80, a rod 60, has.

第1シリンダ部材120は、射出成型または削り出し加工により円柱状に形成されており、その材質は、例えば、PP、PPS、PEEK、PVDF等の樹脂である。第1シリンダ部材120の第2シリンダ部材50側の端面(図1中の上端面)には、円柱状の空間である第1収容部124が穿設されている。さらに、第1シリンダ部材120は、第1収容部124とバルブボディ20側の端面とを貫通する、円柱状のガイド部121が形成されている。このガイド部121は、ガイド部121の中心軸線が、弁室22の中心軸線と略一致するように形成されている。 The first cylinder member 120 is formed into a cylindrical shape by injection molding or cutting, and its material is, for example, resin such as PP, PPS, PEEK, or PVDF. A first accommodating portion 124, which is a cylindrical space, is bored in the end surface of the first cylinder member 120 on the second cylinder member 50 side (the upper end surface in FIG. 1). Furthermore, the first cylinder member 120 is formed with a cylindrical guide portion 121 that passes through the first housing portion 124 and the end surface on the valve body 20 side. The guide portion 121 is formed such that the center axis of the guide portion 121 substantially coincides with the center axis of the valve chamber 22 .

第1シリンダ部材120の上端面には第2シリンダ部材50が結合されている。第2シリンダ部材50は、射出成型または削り出し加工により形成され、その材質は、例えば、PP、PPS、PEEK、PVDF等の樹脂である。第2シリンダ部材50は、モータ110側の端面(図1中の上端面)から第1シリンダ部材120側の端面(図1中の下端面)までを貫通する、円柱状の空間である第2収容部55を有する。この第2収容部55は、第1シリンダ部材120の第1収容部124と互いに連通しており、これらの中心軸線はガイド部121の中心軸線と略一致している。また、第2収容部55の、第1シリンダ部材120側の端部(下端部)は、内周面が内側に張り出すことにより、円環状の張出部51が設けられている。この張出部51が第1収容部124と第2収容部55との境界をなしている。 A second cylinder member 50 is coupled to the upper end surface of the first cylinder member 120. The second cylinder member 50 is formed by injection molding or cutting, and its material is, for example, resin such as PP, PPS, PEEK, or PVDF. The second cylinder member 50 is a cylindrical space that extends from the end surface on the motor 110 side (upper end surface in FIG. 1) to the end surface on the first cylinder member 120 side (lower end surface in FIG. 1). It has a housing part 55. The second accommodating portion 55 and the first accommodating portion 124 of the first cylinder member 120 communicate with each other, and their central axes substantially coincide with the central axis of the guide portion 121 . Further, at the end (lower end) of the second accommodating portion 55 on the first cylinder member 120 side, an annular projecting portion 51 is provided by an inner circumferential surface projecting inward. This projecting portion 51 forms a boundary between the first accommodating portion 124 and the second accommodating portion 55.

第2シリンダ部材50の上端面には、モータ110(例えば、ステッピングモータ)が固定されている。モータ110 は、駆動軸111を備えている。駆動軸111は、第2シリンダ部材50の第2収容部55内に挿入されており、その先端には、例えばステンレスにより直方体状に形成された係合部材90が結合されている。なお、係合部材90の図1中の左右方向の両端面は、互いに平行な面となっている。 A motor 110 (for example, a stepping motor) is fixed to the upper end surface of the second cylinder member 50. The motor 110 includes a drive shaft 111. The drive shaft 111 is inserted into the second accommodating portion 55 of the second cylinder member 50, and an engagement member 90 formed in the shape of a rectangular parallelepiped made of stainless steel, for example, is coupled to its tip. Note that both end surfaces of the engaging member 90 in the left-right direction in FIG. 1 are parallel to each other.

また、モータ110は、駆動回路112を備えている。駆動回路112 は信号線132により、ニードル弁1が備える制御回路(不図示)と接続されており、制御回路から出力される駆動軸111の回転量(ステップ数)が、信号線132を介して駆動回路112に入力される。そして、駆動回路112は入力されるステップ数に基づき、駆動軸111の回転量を制御する。なお、ステップ数は、制御回路が、外部の制御装置(不図示)から制御回路に入力される指令に基づいて設定するものである。 Further, the motor 110 includes a drive circuit 112. The drive circuit 112 is connected to a control circuit (not shown) included in the needle valve 1 via a signal line 132, and the amount of rotation (number of steps) of the drive shaft 111 output from the control circuit is controlled via the signal line 132. The signal is input to the drive circuit 112. The drive circuit 112 then controls the amount of rotation of the drive shaft 111 based on the input step number. Note that the number of steps is set by the control circuit based on a command input to the control circuit from an external control device (not shown).

モータ110の下方、第2シリンダ部材50の第2収容部55には、送りねじ部材80が収容されている。送りねじ部材80の材質は、例えばステンレスが用いられる。 A feed screw member 80 is housed in the second housing portion 55 of the second cylinder member 50 below the motor 110 . The feed screw member 80 is made of, for example, stainless steel.

送りねじ部材80の、モータ110側の端面(図中上端面)には、溝部83が穿設されている。この溝部83の図中左右方向の両端の内面は、互いに平行な面となっている。溝部83の幅は、モータ110の駆動軸111に結合されている係合部材90の幅よりも微少に大きくされており、溝部83には、駆動軸111の中心軸線と送りねじ部材80の中心軸線とが略一致された状態で、係合部材90が挿入されている。これにより、係合部材90と送りねじ部材80とは、駆動軸111の軸線方向に相対移動可能であるとともに、モータ110の回転力を送りねじ部材80に伝達可能となっている。そして、モータ110の回転力が伝達された送りねじ部材80は、駆動軸111の中心軸線CL4を中心に回転される。なお、送りねじ部材80と張出部51との間には、ラジアル軸受76が設けられているため、このラジアル軸受76により、送りねじ部材80の回転軸が規制されるとともに、回転が滑らかにされている。また、送りねじ部材80の、モータ110とは反対側の端面(図1中の下端面)には、雄ねじの切られた雄ねじ部82が突設されている。 A groove portion 83 is bored in the end surface (upper end surface in the figure) of the feed screw member 80 on the motor 110 side. The inner surfaces of both ends of the groove portion 83 in the left-right direction in the figure are parallel to each other. The width of the groove portion 83 is slightly larger than the width of the engaging member 90 coupled to the drive shaft 111 of the motor 110, and the groove portion 83 has a center axis of the drive shaft 111 and the center of the feed screw member 80. The engaging member 90 is inserted with the axes substantially aligned. Thereby, the engaging member 90 and the feed screw member 80 can move relative to each other in the axial direction of the drive shaft 111, and can transmit the rotational force of the motor 110 to the feed screw member 80. The feed screw member 80 to which the rotational force of the motor 110 is transmitted is rotated about the central axis CL4 of the drive shaft 111. Note that since a radial bearing 76 is provided between the feed screw member 80 and the overhanging portion 51, the radial bearing 76 regulates the rotation axis of the feed screw member 80 and also ensures smooth rotation. has been done. Further, a male threaded portion 82 having a male thread is provided protruding from the end surface of the feed screw member 80 on the opposite side from the motor 110 (lower end surface in FIG. 1).

送りねじ部材80の下方には、ガイド部121と第1収容部124とに渡って、送りねじ部材80の雄ねじ部82に螺着されるロッド60が収容されている。ロッド60 は、射出成型または削り出し加工により円柱状に形成されており、その材質は、例えば、PP、PPS、PEEK、PVDF等の樹脂である。 A rod 60 is accommodated below the feed screw member 80 and extends between the guide portion 121 and the first housing portion 124 and is screwed onto the male threaded portion 82 of the feed screw member 80 . The rod 60 is formed into a cylindrical shape by injection molding or cutting, and its material is, for example, resin such as PP, PPS, PEEK, or PVDF.

ロッド60は、ガイド部121に間隙を持って挿通された第1ロッド部61と、第1収容部124に収容された第2ロッド部62とを備えている。第2ロッド部62の径は、第1ロッド部61の径よりも大きくなっている。 The rod 60 includes a first rod part 61 inserted through the guide part 121 with a gap therebetween, and a second rod part 62 housed in the first housing part 124 . The diameter of the second rod portion 62 is larger than the diameter of the first rod portion 61.

ロッド60は、第1ロッド部61がガイド部121に挿通されていることで、ガイド部121にガイドされて、その軸線方向に移動可能となっている。なお、ロッド60の第2ロッド部62には、外径方向へ延びるピン72が設けられており、このピン72が第1シリンダ部材120の溝122に挿入されているため、ロッド60は、その中心軸線CL1を中心とした回転が規制されている。 The first rod portion 61 is inserted through the guide portion 121, so that the rod 60 is guided by the guide portion 121 and is movable in its axial direction. Note that the second rod portion 62 of the rod 60 is provided with a pin 72 extending in the outer diameter direction, and since this pin 72 is inserted into the groove 122 of the first cylinder member 120, the rod 60 is Rotation about the central axis CL1 is restricted.

また、第1ロッド部61の外周面には、円環状の溝部65が設けられており、溝部65には、シール部材としてOリング77(弾性体の一例)が嵌合されている。Oリング77によって、ガイド部121の内周面と第1ロッド部61の外周面との間がシールされるとともに、ロッド60がガイド部121に対して滑らかに摺動可能とされている。 Further, an annular groove 65 is provided on the outer peripheral surface of the first rod portion 61, and an O-ring 77 (an example of an elastic body) is fitted into the groove 65 as a sealing member. The O-ring 77 provides a seal between the inner circumferential surface of the guide section 121 and the outer circumferential surface of the first rod section 61, and allows the rod 60 to slide smoothly on the guide section 121.

また、Oリング77は、ロッド60が環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜する場合の支点として作用する。この傾斜とは、第1ロッド部61はガイド部121に間隙を持って挿通されているためにロッド60が備える自由度のことである。例えば、図2に示すように、ロッド60は、ガイド部121の中で、Oリング77を支点として、環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能となっている。なお、第2ロッド部62の外周面と第1収容部124の内周面との間には十分な間隙が設定されており、第2ロッド部62の外周面と第1収容部124の内周面とが干渉してロッド60の傾斜を妨げることがないようにされている。 Further, the O-ring 77 acts as a fulcrum when the rod 60 is inclined with respect to the central axis CL2 of the annular valve seat 24. This inclination refers to the degree of freedom that the rod 60 has because the first rod portion 61 is inserted through the guide portion 121 with a gap. For example, as shown in FIG. 2, the rod 60 can be tilted within the guide portion 121 with respect to the central axis CL2 of the annular valve seat 24 using the O-ring 77 as a fulcrum. Note that a sufficient gap is set between the outer circumferential surface of the second rod portion 62 and the inner circumferential surface of the first accommodating portion 124, so that the outer circumferential surface of the second rod portion 62 and the inner circumferential surface of the first accommodating portion 124 are This prevents the rod 60 from interfering with the surrounding surface and preventing the rod 60 from tilting.

第2ロッド部62のモータ110側の端面には、スプリング71の一端(図1中の下端)が当接されている。また、スプリング7 1 の他端(図1中の上端)は張出部51に接している。スプリング71は、ロッド60と張出部51とに弾性力を作用させており、ロッド60が張出部51から離れる方向、すなわちニードル弁体41が環状弁座24に近付く方向へ、ロッド60を付勢している。 One end of a spring 71 (the lower end in FIG. 1) is in contact with the end surface of the second rod portion 62 on the motor 110 side. Further, the other end (the upper end in FIG. 1) of the spring 7 1 is in contact with the projecting portion 51 . The spring 71 applies an elastic force to the rod 60 and the overhang 51, and moves the rod 60 in the direction in which the rod 60 moves away from the overhang 51, that is, in the direction in which the needle valve body 41 approaches the annular valve seat 24. It is energizing.

ロッド60のモータ110側の端面には、内周に雌ねじが切られた雌ねじ部64が、ロッド60の軸線方向に穿設されており、この雌ねじ部64が、送りねじ部材80の雄ねじ部82にかみ合うことで、ロッド60は、送りねじ部材80に遊びを持って螺着されている。これにより、送りねじ部材80がモータ110により回転されると、ロッド60は ねじ送りされ、図中上下方向に移動可能である。なお、雌ねじ部64と雄ねじ部82との間には、上記螺着のための遊びが設けられているため、ロッド60は、送りねじ部材80の中心軸線に対して傾斜可能な自由度を備えている。この自由度により、送りねじ部材80がロッド60のガイド部121の中での傾斜を妨げることがないようにされている。 On the end surface of the rod 60 on the motor 110 side, a female threaded portion 64 with a female thread cut on the inner periphery is bored in the axial direction of the rod 60, and this female threaded portion 64 connects to the male threaded portion 82 of the feed screw member 80. By meshing with each other, the rod 60 is screwed onto the feed screw member 80 with some play. Accordingly, when the feed screw member 80 is rotated by the motor 110, the rod 60 is screw-fed and can be moved in the vertical direction in the figure. Note that since play is provided between the female threaded portion 64 and the male threaded portion 82 for the above-mentioned screwing, the rod 60 has a degree of freedom that allows it to tilt with respect to the central axis of the feed screw member 80. ing. This degree of freedom prevents the feed screw member 80 from interfering with the inclination of the rod 60 within the guide portion 121.

ロッド60のバルブボディ20側の端部には、ニードル弁体41が連結されており、図1に示すように、ロッド60の中心軸線CL1とニードル弁体41の中心軸線CL3は一致されている。ニードル弁体41は、射出成型または削り出し加工により円柱状に形成されており、その材質は、摺動性および耐薬品性に優れたフッ素樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエアーテル共重合体(PFA))である。 A needle valve body 41 is connected to the end of the rod 60 on the valve body 20 side, and as shown in FIG. 1, the central axis CL1 of the rod 60 and the central axis CL3 of the needle valve body 41 are aligned. . The needle valve body 41 is formed into a cylindrical shape by injection molding or cutting, and is made of a fluororesin (for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluorocarbon resin with excellent sliding properties and chemical resistance). It is an ethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA).

ニードル弁体41の外周縁には、薄膜部42が設けられている。この薄膜部42によって、弁室22が ガイド部121の空間と環状弁座24側の空間とに区画されており、弁室22内の液体がガイド部121へ流入することが防止されている。また、薄膜部42の外周縁には、円環状の固定部43が設けられており、この固定部43がバルブボディ20と第1シリンダ部材120とに挟持されることで、ニードル弁体41が固定されている。さらにまた、ニードル弁体41は、ロッド60側とは反対側の端部に向かってニードル弁体41の径を縮小させる縮径部41aを備えている。この縮径部41aは、バルブボディ20の環状弁座24に対向するように位置している。 A thin film portion 42 is provided on the outer peripheral edge of the needle valve body 41. The thin film portion 42 divides the valve chamber 22 into a space in the guide portion 121 and a space on the annular valve seat 24 side, and prevents liquid within the valve chamber 22 from flowing into the guide portion 121. Further, an annular fixing part 43 is provided on the outer peripheral edge of the thin film part 42, and when this fixing part 43 is held between the valve body 20 and the first cylinder member 120, the needle valve body 41 is fixed. Fixed. Furthermore, the needle valve body 41 includes a diameter-reducing portion 41a that reduces the diameter of the needle valve body 41 toward the end opposite to the rod 60 side. This reduced diameter portion 41a is located so as to face the annular valve seat 24 of the valve body 20.

ニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2とは、図1に示すように、同心同軸上に位置されることが望ましいが、製造公差により、ニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2との間には、環状弁座24の径方向に、微小な(例えば、0コンマ数mm程度)の位置ずれが生じ得る。このとき、上述したロッド60の第1ロッド部61とガイド部121との間隙は、製造公差によって考えられるニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2の最大の位置ずれ量よりも大きく設定されている。つまり、第1ロッド部61とガイド部121との間隙を、ガイド部121の内径D12から第1ロッド部61の直径D11を減じた値の半分の値((D12-D11)/2)であるとして、その間隙が上記最大の位置ずれ量よりも大きく設定されていることを意味する。 The central axis CL3 of the needle valve body 41 and the central axis CL2 of the annular valve seat 24 are preferably located coaxially, as shown in FIG. 1, but due to manufacturing tolerances, the central axis CL3 of the needle valve body 41 Between CL3 and the center axis CL2 of the annular valve seat 24, a minute positional deviation (for example, about a few tenths of a millimeter) may occur in the radial direction of the annular valve seat 24. At this time, the gap between the first rod part 61 of the rod 60 and the guide part 121 described above is the maximum positional deviation amount between the central axis CL3 of the needle valve body 41 and the central axis CL2 of the annular valve seat 24, which can be considered due to manufacturing tolerances. is set larger than . In other words, the gap between the first rod part 61 and the guide part 121 is set to a value ((D12-D11)/2) that is half the value obtained by subtracting the diameter D11 of the first rod part 61 from the inner diameter D12 of the guide part 121. This means that the gap is set larger than the maximum positional deviation amount.

以上のようなニードル弁1は以下のように動作する。図1に示すニードル弁1は、ニードル弁体41の環状弁座24に対する開度(以下、単に開度と言う)が最小にされた状態、すなわち、ニードル弁体41が環状弁座24に当接した閉弁状態にある。この閉弁状態から開度を大きくする動作について説明する。 The needle valve 1 as described above operates as follows. The needle valve 1 shown in FIG. 1 is in a state where the degree of opening of the needle valve body 41 with respect to the annular valve seat 24 (hereinafter simply referred to as the degree of opening) is minimized, that is, the needle valve body 41 is in contact with the annular valve seat 24. The valve is in the closed state. The operation of increasing the opening degree from this valve closed state will be explained.

モータ110の駆動軸111は、上述の通り、駆動回路112に入力されるステップ数に基づき、制御される。駆動軸111が中心軸CL4を中心に図1の矢印Xの方向に回転されると、係合部材90から送りねじ部材80へ回転力が伝達され、送りねじ部材80が矢印Xの方向に回転する。送りねじ部材80の回転は、すなわち雄ねじ部82の回転であり、雄ねじ部82が矢印Xの方向に回転されることにより、雄ねじ部82とかみ合っているロッド60の雌ねじ部64が駆動軸111に近付く方向へねじ送りされる。つまり、ロッド60が、図1中の上方に移動し、ロッド60と送りねじ部材80とが近付くことになる。ロッド60が上方に移動するに伴ってニードル弁体41が環状弁座24から離れる方向に移動する。このため、環状弁座24とニードル弁体41との距離、すなわち開度が調節され、出力側流路23へ流出する薬液の流量が調整される。なお、係合部材90と送りねじ部材80とは駆動軸111の軸線方向に相対移動可能となっているため、ロッド60がねじ送りされる際に、その力の反作用が駆動軸111に対して軸線方向に作用することが抑制されている。 The drive shaft 111 of the motor 110 is controlled based on the number of steps input to the drive circuit 112, as described above. When the drive shaft 111 is rotated about the central axis CL4 in the direction of arrow X in FIG. do. The rotation of the feed screw member 80 is, in other words, the rotation of the male threaded portion 82, and as the male threaded portion 82 is rotated in the direction of arrow The screw is fed in the direction toward which it approaches. That is, the rod 60 moves upward in FIG. 1, and the rod 60 and the feed screw member 80 approach each other. As the rod 60 moves upward, the needle valve body 41 moves in a direction away from the annular valve seat 24. Therefore, the distance between the annular valve seat 24 and the needle valve body 41, that is, the opening degree, is adjusted, and the flow rate of the chemical liquid flowing into the output side flow path 23 is adjusted. In addition, since the engaging member 90 and the feed screw member 80 can move relative to each other in the axial direction of the drive shaft 111, when the rod 60 is screw fed, the reaction of the force is exerted on the drive shaft 111. Acting in the axial direction is suppressed.

次に、ニードル弁1において、開度を小さくする動作について説明する。 Next, the operation of reducing the opening degree of the needle valve 1 will be explained.

モータ110の駆動軸111は、開度を大きくする場合と同様に、駆動回路112に入力されるステップ数に基づき、制御される。駆動軸111が中心軸CL4を中心に図1の矢印Yの方向に回転されると、係合部材90から送りねじ部材80へ回転力が伝達され、送りねじ部材80(雄ねじ部82)が矢印Yの方向に回転する。この場合には、雄ねじ部82とかみ合っているロッド60の雌ねじ部64が駆動軸111から離れる方向へねじ送りされる。つまり、ロッド60が、図1中の下方に移動し、ロッド60と送りねじ部材80とが離れることになる。ロッド60が下方に移動するに伴ってニードル弁体41が環状弁座24に近づく方向に移動する。このため、環状弁座24とニードル弁体41との距離、すなわち開度が調節され、出力側流路23へ流出する薬液の流量が調整される。 The drive shaft 111 of the motor 110 is controlled based on the number of steps input to the drive circuit 112, as in the case of increasing the opening degree. When the drive shaft 111 is rotated about the central axis CL4 in the direction of the arrow Y in FIG. Rotate in the Y direction. In this case, the female threaded portion 64 of the rod 60 that is engaged with the male threaded portion 82 is threaded in a direction away from the drive shaft 111 . That is, the rod 60 moves downward in FIG. 1, and the rod 60 and the feed screw member 80 are separated. As the rod 60 moves downward, the needle valve body 41 moves in a direction closer to the annular valve seat 24. Therefore, the distance between the annular valve seat 24 and the needle valve body 41, that is, the opening degree, is adjusted, and the flow rate of the chemical liquid flowing into the output side flow path 23 is adjusted.

開度の調節を行う際、駆動軸111の回転位置は、モータ110のステップ数に基づいて精密に制御されるため、ニードル弁1は、開度を数μmの精度で精密に制御することができる。例えば、薬液を所定の微少流量(例えば、1~10ml/min)に制御する場合には、ニードル弁体41の環状弁座24に対する開度が、ニードル弁体41と環状弁座24との隙間が数十μm以下という微小な開度に調節される。 When adjusting the opening degree, the rotational position of the drive shaft 111 is precisely controlled based on the number of steps of the motor 110, so the needle valve 1 can precisely control the opening degree with an accuracy of several μm. can. For example, when controlling the chemical liquid to a predetermined minute flow rate (for example, 1 to 10 ml/min), the opening degree of the needle valve body 41 with respect to the annular valve seat 24 is determined by the gap between the needle valve body 41 and the annular valve seat 24. is adjusted to a minute opening of several tens of μm or less.

このような微少な開度に調節される場合、ニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2とが、同心同軸上に位置され、ニードル弁体41の縮径部41aの全周において、環状弁座24との間に均一な隙間が形成されていることが望ましい。しかし、実際には、製造公差等により、ニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2との間には、環状弁座24の径方向に微少な(例えば、0コンマ数mm程度)の位置ずれが生じ得る。そうすると、微小な開度に調節された場合に、縮径部41aの全周において環状弁座24との間に均一な隙間が形成されず、縮径部41aの一部が環状弁座24と接触(すなわち片当たり)するおそれがある。ニードル弁1は、流量制御を行っている間、微小な開度の調節を繰り返しているため、片当たりが発生すると、片当たりしている箇所が環状弁座24と摩擦し、片当たりしている箇所で摩耗が発生するおそれがある。 When adjusted to such a minute opening degree, the central axis CL3 of the needle valve body 41 and the central axis CL2 of the annular valve seat 24 are located coaxially, and the diameter-reduced portion 41a of the needle valve body 41 is It is desirable that a uniform gap be formed between the annular valve seat 24 and the annular valve seat 24 over the entire circumference. However, in reality, due to manufacturing tolerances, etc., there is a slight difference (for example, 0 comma number (on the order of mm) may occur. In this case, when the opening degree is adjusted to a small degree, a uniform gap is not formed between the reduced diameter part 41a and the annular valve seat 24 around the entire circumference, and a part of the reduced diameter part 41a meets the annular valve seat 24. There is a risk of contact (that is, uneven contact). Since the needle valve 1 repeatedly makes small adjustments to the opening degree while controlling the flow rate, when uneven contact occurs, the area where the uneven contact occurs will rub against the annular valve seat 24, causing uneven contact. There is a risk of wear occurring where the

しかし、本実施形態に係るニードル弁1は、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。以下に詳しく説明する。 However, the needle valve 1 according to the present embodiment can suppress the occurrence of wear even when the needle valve body 41 hits the annular valve seat 24 unevenly. This will be explained in detail below.

第1ロッド部61とガイド部121との間隙および雌ねじ部64と雄ねじ部82との間の遊びを有するため、ロッド60は、環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能な自由度を備えている。ロッド60が自由度を備えているため、ニードル弁体41に、上記した片当たりが発生した場合、図2に示すように、ロッド60およびニードル弁体41が、環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜することができる。この傾斜したときの、ロッド60の中心軸線CL1の、環状弁座24の中心軸線CL2に対する傾斜角度θは、2度以上6度以下であることが望ましく、3度以上5度以下とすることがさらに望ましい。この傾斜角度θは、ロッド60の第1ロッド部61とガイド部121との間隙を、製造公差によって考えられるニードル弁体41の中心軸線CL3と環状弁座24の中心軸線CL2の最大の位置ずれ量よりも大きく設定することで確保されている。 Since there is a gap between the first rod part 61 and the guide part 121 and a play between the female thread part 64 and the male thread part 82, the rod 60 has a degree of freedom that allows it to tilt with respect to the central axis CL2 of the annular valve seat 24. We are prepared. Since the rod 60 has a degree of freedom, if the above-mentioned uneven contact occurs on the needle valve body 41, as shown in FIG. can be tilted against. When tilted, the inclination angle θ of the central axis CL1 of the rod 60 with respect to the central axis CL2 of the annular valve seat 24 is preferably 2 degrees or more and 6 degrees or less, and preferably 3 degrees or more and 5 degrees or less. Even more desirable. This inclination angle θ determines the gap between the first rod portion 61 and the guide portion 121 of the rod 60, and the maximum positional deviation between the central axis CL3 of the needle valve body 41 and the central axis CL2 of the annular valve seat 24, which can be considered due to manufacturing tolerances. This is ensured by setting it larger than the amount.

ロッド60およびニードル弁体41が、環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜することにより、ロッド60およびニードル弁体41を動作させようとするモータ110の推力を逃がすことが可能となり、片当たりによって環状弁座24からニードル弁体41に負荷される接触圧が緩和される。もし、ロッド60の自由度が非常に小さく、傾斜角度θが非常に小さい(1度以下)状態であるか、ロッド60の自由度が全くなく、傾斜できない状態である場合には、片当たりによって環状弁座24からニードル弁体41に負荷される接触圧は、モータ110の推力により50N以上となることが考えられるが、ロッド60の傾斜により、接触圧は、弾性変形している薄膜部42の反力程度、すなわち2~3N程度まで緩和される。以上のように、上記接触圧を、薄膜部42の反力程度にまで緩和することが出来れば、ニードル弁体41は摺動性の高いフッ素樹脂からなるため、片当たりが発生したとしても、ニードル弁体41と環状弁座24との摩擦による摩耗の発生を防止することが可能である。 By inclining the rod 60 and the needle valve body 41 with respect to the center axis CL2 of the annular valve seat 24, it becomes possible to release the thrust of the motor 110 that tries to operate the rod 60 and the needle valve body 41, and one side Due to the contact, the contact pressure applied from the annular valve seat 24 to the needle valve body 41 is relieved. If the degree of freedom of the rod 60 is very small and the inclination angle θ is very small (1 degree or less), or if the rod 60 has no degree of freedom and cannot be tilted, it may be caused by uneven contact. The contact pressure applied from the annular valve seat 24 to the needle valve body 41 is considered to be 50 N or more due to the thrust of the motor 110, but due to the inclination of the rod 60, the contact pressure is applied to the elastically deformed thin film portion 42. The reaction force is reduced to approximately 2 to 3 N. As described above, if the contact pressure can be reduced to about the reaction force of the thin film portion 42, even if uneven contact occurs, since the needle valve body 41 is made of a fluororesin with high sliding properties. It is possible to prevent wear caused by friction between the needle valve body 41 and the annular valve seat 24.

以下に、本実施形態に係るニードル弁1と、従来のニードル弁とにおいて、ニードル弁体の摩耗の発生具合を比較評価した結果について説明する。従来のニードル弁とは、従来品Aおよび従来品Bである(図3参照)。従来品Aは、ロッドの自由度が非常に小さく、傾斜角度θが非常に小さくされた(1度以下)ニードル弁である。従来品Bは、ロッドがリジットに固定されるなどして自由度が無く、傾斜することができないニードル弁である。 Below, the results of a comparative evaluation of the degree of wear on the needle valve body between the needle valve 1 according to the present embodiment and a conventional needle valve will be described. The conventional needle valves are conventional product A and conventional product B (see FIG. 3). Conventional product A is a needle valve in which the degree of freedom of the rod is very small and the inclination angle θ is very small (1 degree or less). Conventional product B is a needle valve that has no flexibility due to the rod being rigidly fixed and cannot be tilted.

ニードル弁体の摩耗の発生具合を評価するために、図6(a)に示す試験回路を用いた。この試験回路は以下のように構成されている。上流側の超純水供給源200から順に、超純水供給源200から超純水を試験回路に供給するためのポンプ201と、超純水の流量を250ml/minに制御する流量制御装置202と、10nm以上のパーティクルをろ過するフィルタ203と、が直列に接続されている。そして、フィルタ203の下流側には、評価対象のニードル弁204A(サンプル1)およびニードル弁204B(サンプル2)が並列に接続されている。なお、ニードル弁204Aとニードル弁204Bは同一のニードル弁である。例えば、ニードル弁1の評価を行う場合には、ニードル弁204Aおよびニードル弁204Bは、ともにニードル弁1であり、従来品Aの評価を行う場合には、ニードル弁204Aおよびニードル弁204Bは、ともに従来品Aである。ニードル弁204Aおよびニードル弁204Bの下流側には液中パーティクルカウンタ(LPC)205が接続されており、ニードル弁204Aおよびニードル弁204Bを通過した超純水に含まれる40nm以上の大きさのパーティクルを検出できるようになっている。LPC205には、流量制御装置206が接続されており、LPC205から排出される超純水の流量を5ml/minに制御している。 In order to evaluate the degree of wear on the needle valve body, a test circuit shown in FIG. 6(a) was used. This test circuit is configured as follows. Starting from the upstream ultrapure water supply source 200, there are a pump 201 for supplying ultrapure water from the ultrapure water supply source 200 to the test circuit, and a flow rate control device 202 for controlling the flow rate of ultrapure water to 250 ml/min. and a filter 203 that filters particles of 10 nm or more are connected in series. Further, on the downstream side of the filter 203, a needle valve 204A (sample 1) and a needle valve 204B (sample 2) to be evaluated are connected in parallel. Note that the needle valve 204A and the needle valve 204B are the same needle valve. For example, when evaluating needle valve 1, needle valve 204A and needle valve 204B are both needle valve 1, and when evaluating conventional product A, both needle valve 204A and needle valve 204B are This is conventional product A. A liquid particle counter (LPC) 205 is connected to the downstream side of the needle valves 204A and 204B, and detects particles with a size of 40 nm or more contained in the ultrapure water that has passed through the needle valves 204A and 204B. It is now detectable. A flow rate control device 206 is connected to the LPC 205 and controls the flow rate of ultrapure water discharged from the LPC 205 to 5 ml/min.

以上のような試験回路を用い、超純水を供給した状態で、ニードル弁204A(サンプル1)およびニードル弁204B(サンプル2)を、図6(b)に示すように、2秒につき1サイクル(弁開動作を1秒,弁閉動作を1秒)で動作させ、液中パーティクルカウンタ205が検出するパーティクルの個数に基づき、ニードル弁体41の摩耗の発生具合を判断する。つまり、液中パーティクルカウンタ205が検出するパーティクルの個数が多いほど、ニードル弁体41に摩耗が発生しており、パーティクルの個数が少ないほど、ニードル弁体41の摩耗が抑えられていると判断する。なお、ここで、図6(b)に記載の弁閉との文言は、ニードル弁体41の縮径部41aが環状弁座24に当接した完全弁閉状態を意味するのではなく、ニードル弁体41と環状弁座24との隙間が数十μm以下という微小な開度に調節し、超純水の流量を、4ml/minという微少流量に制御した状態を意味する。また、図6(b)に記載の弁開との文言は、ニードル弁体41が上限位置にある完全弁開状態を意味する。 Using the above test circuit and supplying ultrapure water, the needle valve 204A (sample 1) and the needle valve 204B (sample 2) are operated for one cycle every 2 seconds as shown in FIG. 6(b). (The valve opening operation is performed for 1 second and the valve closing action is performed for 1 second), and the degree of wear on the needle valve body 41 is determined based on the number of particles detected by the submerged particle counter 205. In other words, the larger the number of particles detected by the liquid particle counter 205, the more wear has occurred on the needle valve element 41, and the smaller the number of particles, the more it is judged that the wear on the needle valve element 41 is suppressed. . Note that the term "valve closed" shown in FIG. 6(b) does not mean a completely closed state in which the diameter-reduced portion 41a of the needle valve body 41 is in contact with the annular valve seat 24; This means a state in which the gap between the valve body 41 and the annular valve seat 24 is adjusted to a minute opening of several tens of micrometers or less, and the flow rate of ultrapure water is controlled to a minute flow rate of 4 ml/min. Further, the wording "valve open" in FIG. 6(b) means a fully open valve state in which the needle valve body 41 is at the upper limit position.

以上の条件により試験を行った結果、ニードル弁1は、動作開始時点(0サイクル)から30000サイクルまでの間において、5000サイクル毎に数回程度、数個のパーティクルを検出するに止まった。 As a result of testing under the above conditions, the needle valve 1 detected only a few particles about every 5000 cycles from the start of operation (0 cycle) to 30000 cycles.

また、従来品Aは、動作開始時点(0サイクル)から30000サイクルまでの間において、ニードル弁1よりも頻度高く5~10個のパーティクルが検出されたことに加え、5000サイクル毎に数回程度は、10個または20個を超えた個数のパーティクルが検出された。 In addition, with conventional product A, 5 to 10 particles were detected more frequently than needle valve 1 from the start of operation (cycle 0) to 30,000 cycles, and in addition, particles were detected several times every 5,000 cycles. , more than 10 or 20 particles were detected.

さらにまた、従来品Bは、動作開始時点(0サイクル)から30000サイクルまでの間において、ほぼ常に5個以上のパーティクルが検出されており、30個,40個,50個を超えるケースも確認できた。 Furthermore, with conventional product B, 5 or more particles are almost always detected from the start of operation (0 cycle) to 30,000 cycles, and cases of exceeding 30, 40, and 50 particles have also been confirmed. Ta.

図3は、本実施形態に係るニードル弁1と従来品A,Bのパーティクル数について、5000サイクル目以降の平均値を表したグラフである。このグラフから、ニードル弁1は平均値が1個以下、従来品Aは平均値が約2個、従来品Bは、平均値が約16個となっていることが分かる。ニードル弁1は、従来品Aと比べて半分以下の個数であるとともに、従来品Bと比べて16分の1以下の個数となっており、ニードル弁体41の摩耗が、従来品Aおよび従来品Bに比べて格段に抑えられていることが分かる。 FIG. 3 is a graph showing the average number of particles of the needle valve 1 according to the present embodiment and the conventional products A and B after the 5000th cycle. From this graph, it can be seen that the needle valve 1 has an average value of less than 1, the conventional product A has an average of about 2, and the conventional product B has an average of about 16. The number of needle valves 1 is less than half that of conventional product A, and one-sixteenth of the number of needle valves 1 compared to conventional product B. It can be seen that it is much more suppressed than product B.

以上の試験結果から、ロッドの自由度が低いほど、検出されるパーティクルの個数が多いことが分かる。これは、ニードル弁1、従来品A、従来品Bにおいて、ニードル弁体と環状弁座との隙間が数十μm以下という微小な開度に調節された時に(すなわち、図6(b)に言う弁閉の状態にされた時に)、上記した片当たりが生じていることが想定されるところ、ロッドの自由度が低いほど、片当たりによってニードル弁体に摩耗が生じやすいためである。 From the above test results, it can be seen that the lower the degree of freedom of the rod, the greater the number of particles detected. This occurs when the gap between the needle valve body and the annular valve seat is adjusted to a minute opening of several tens of μm or less in needle valve 1, conventional product A, and conventional product B (i.e., as shown in FIG. 6(b)). This is because the lower the degree of freedom of the rod, the more likely the needle valve body is to wear out due to uneven contact.

つまり、ニードル弁1は、ロッド60が環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能な自由度を備えているために、ロッド60およびニードル弁体41を動作させようとするモータ110の推力を逃がすことが可能であり、片当たりによって環状弁座24からニードル弁体41に負荷される接触圧が緩和され、ニードル弁体41の摩耗が抑えられている。一方で、従来品Aは、ロッドの自由度がニードル弁1よりも小さいため、モータ110の推力を逃がしきれず、片当たりによりニードル弁体に摩耗が発生していると考えられる。また、従来品Bは、ロッドが自由度を有しないため、モータ110の推力がニードル弁体の片当たりした箇所に負荷され、従来品Aよりもさら大きい摩耗が発生していると考えられる。 That is, since the needle valve 1 has a degree of freedom that allows the rod 60 to tilt with respect to the central axis CL2 of the annular valve seat 24, the thrust of the motor 110 that attempts to operate the rod 60 and the needle valve body 41 The contact pressure applied from the annular valve seat 24 to the needle valve body 41 due to the uneven contact is alleviated, and wear of the needle valve body 41 is suppressed. On the other hand, in the conventional product A, since the degree of freedom of the rod is smaller than that of the needle valve 1, the thrust of the motor 110 cannot be completely released, and it is considered that wear occurs on the needle valve body due to uneven contact. In addition, in conventional product B, since the rod does not have a degree of freedom, the thrust force of the motor 110 is applied to the part where the needle valve body partially hits, and it is thought that more wear than in conventional product A occurs.

従来品A,従来品Bのロッドの自由度が小さくされているのは、ロッドの直進性を高めることを目的とする他、流体圧によりロッドおよびニードル弁体の中心軸線がぶれてしまわないようにすることが目的となっている。これは、流体圧によりロッドおよびニードル弁体の中心軸線がぶれると、流量制御に悪影響があると考えられていたためである。とすれば、本実施形態に係るニードル弁1は、ロッド60が傾斜可能な自由度を備えているため、流体圧によりロッド60およびニードル弁体41の中心軸線がぶれてしまい、流量制御に悪影響があると懸念される。しかし、出願人は実験により、ニードル弁1は、従来のニードル弁と同等の精度で流体制御を行うことができることを確認した。 The degree of freedom of the rod in Conventional Product A and Conventional Product B is reduced in order to improve the straightness of the rod, and to prevent the central axes of the rod and needle valve body from wobbling due to fluid pressure. The purpose is to This is because it was thought that if the central axes of the rod and the needle valve body deviate due to fluid pressure, this would have an adverse effect on flow control. In this case, since the needle valve 1 according to the present embodiment has a degree of freedom in which the rod 60 can be tilted, the central axes of the rod 60 and the needle valve body 41 are deviated due to fluid pressure, which adversely affects flow control. There is concern that there is. However, the applicant has confirmed through experiments that the needle valve 1 can perform fluid control with the same accuracy as a conventional needle valve.

図4は、本実施形態に係るニードル弁1と従来品Aにおいて、モータのステップ数(ニードル弁体の開度)と、Cv値の関係を比較したグラフである。このグラフは、完全弁開状態(ステップ数0)から、完全弁閉状態(ステップ数400)までのCv値を示している。このグラフを見るに、ニードル弁1は、完全弁開状態(ステップ数0)から、完全弁閉状態(ステップ数400)に向かって、従来品Aと同等の直線性を持って、滑らかにCv値が下降していることが分かる。 FIG. 4 is a graph comparing the relationship between the number of steps of the motor (opening degree of the needle valve body) and the Cv value between the needle valve 1 according to the present embodiment and the conventional product A. This graph shows the Cv value from a completely valve open state (step number 0) to a completely valve closed state (step number 400). Looking at this graph, it can be seen that needle valve 1 smoothly moves from the fully open state (step number 0) to the completely valve closed state (step number 400) with the same linearity as conventional product A. It can be seen that the value is decreasing.

図5は、図4のステップ数380からステップ数400までを拡大したグラフである。このグラフを見るに、ステップ数380からステップ数400までの間、すなわちニードル弁体が微小な開度に制御されている場合も、ニードル弁1は、従来品Aと同等の直線性を持って、滑らかにCv値が下降していることが分かる。 FIG. 5 is an enlarged graph from step number 380 to step number 400 in FIG. Looking at this graph, it can be seen that needle valve 1 has the same linearity as conventional product A even when the needle valve body is controlled to a minute opening from step number 380 to step number 400. , it can be seen that the Cv value is decreasing smoothly.

以上のように、ニードル弁1は、完全弁開状態(ステップ数0)から、完全弁閉状態(ステップ数400)に向かって、Cv値が乱れることなく、従来品Aと同等の直線性を持って、滑らかにCv値が下降しているため、ニードル弁1は、従来のニードル弁と同等の精度で流体制御を行うことができると言える。 As described above, the needle valve 1 has the same linearity as the conventional product A from the fully open state (step number 0) to the completely closed state (step number 400) without any disturbance in the Cv value. Since the Cv value decreases smoothly, it can be said that the needle valve 1 can perform fluid control with the same accuracy as the conventional needle valve.

以上説明したように、本実施形態の流量制御弁(ニードル弁1)によれば、
(1)駆動装置(例えば、モータ110)と、駆動装置の動作によって移動が行われるロッド60と、ロッド60に接続され、ロッド60の移動により環状弁座24に対して進退するニードル弁体41と、を備え、ニードル弁体41の環状弁座24に対する開度の調節を行うことで、制御流体(例えば、薬液)の流量制御を行う流量制御弁(ニードル弁1)において、ロッド60が間隙((D12-D11)/2)を持って挿通され、ロッド60の移動をガイドするガイド部121を備えること、ロッド60は、ガイド部121に挿通されている部分の外周面に、環状の弾性体(例えば、Oリング77)を備え、ガイド部121に対して、摺動可能に保持されていること、ロッド60は、少なくとも間隙により、弾性体(Oリング77)を支点に、環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能な自由度を備えること、制御流体を所定の微少流量に制御するために開度が微小な開度に調節され、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合に、自由度により、ロッド60が傾斜することで、片当たりによりニードル弁体41に負荷される接触圧が緩和されること、を特徴とする。
As explained above, according to the flow control valve (needle valve 1) of this embodiment,
(1) A drive device (for example, motor 110), a rod 60 that is moved by the operation of the drive device, and a needle valve body 41 that is connected to the rod 60 and moves forward and backward with respect to the annular valve seat 24 as the rod 60 moves. In a flow control valve (needle valve 1) that controls the flow rate of a control fluid (for example, a chemical solution) by adjusting the opening degree of the needle valve body 41 with respect to the annular valve seat 24, the rod 60 is provided with a gap. ((D12-D11)/2) and includes a guide part 121 that guides the movement of the rod 60. The rod 60 is provided with a body (for example, an O-ring 77) and is slidably held with respect to the guide portion 121, and the rod 60 is attached to the annular valve seat with the elastic body (the O-ring 77) as a fulcrum at least through a gap. 24 has a degree of freedom that can be tilted with respect to the central axis CL2, the opening degree is adjusted to a minute opening degree in order to control the control fluid to a predetermined minute flow rate, and the needle valve body 41 is attached to the annular valve seat 24. On the other hand, when there is a partial contact, the rod 60 is inclined due to the degree of freedom, so that the contact pressure applied to the needle valve body 41 due to the partial contact is alleviated.

(1)に記載の流量制御弁(ニードル弁1)によれば、ロッド60は、ガイド部121に間隙を持って挿通されており、少なくとも当該間隙により、環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能な自由度を備えている。この自由度により、制御流体を所定の微少流量に制御するために開度が微小な開度に調節され、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合でも、ロッド60が傾斜することができる。ロッド60が傾斜することができれば、片当たりが発生したとしても、ロッド60およびニードル弁体41を動作させようとする駆動装置の推力を逃がすことが可能となり、片当たりによって環状弁座24からニードル弁体41に負荷される接触圧が緩和される。よって、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。 According to the flow control valve (needle valve 1) described in (1), the rod 60 is inserted through the guide portion 121 with a gap, and at least the gap allows the rod 60 to be aligned with the center axis CL2 of the annular valve seat 24. It has a degree of freedom that allows it to be tilted. Due to this degree of freedom, the opening degree is adjusted to a minute degree in order to control the control fluid to a predetermined minute flow rate, and even if the needle valve body 41 hits the annular valve seat 24 unevenly, the rod 60 is tilted. can do. If the rod 60 can be tilted, even if uneven contact occurs, it will be possible to release the thrust of the driving device that operates the rod 60 and the needle valve body 41, and the uneven contact will cause the needle to move away from the annular valve seat 24. The contact pressure applied to the valve body 41 is relieved. Therefore, even if the needle valve body 41 hits the annular valve seat 24 unevenly, it is possible to suppress the occurrence of wear.

摩耗の発生を抑えることができれば、摩耗粉の発生を抑えることができ、例えば薬液等の制御流体にパーティクルが混入することを防ぐことができる。さらには、従来は、ニードル弁体が同一の開度に調整されていても、ニードル弁体に摩耗が生じる前と後で薬液の流量が変化し、薬液の濃度が変動してしまうおそれがあったが、摩耗の発生を抑えることができれば、このおそれも低減される。薬液へのパーティクルの混入防止や薬液濃度の変動のおそれの低減は、ウエハの製造不良の発生を防止することが出来る。 If the occurrence of wear can be suppressed, the generation of wear powder can be suppressed, and, for example, it is possible to prevent particles from being mixed into a control fluid such as a chemical solution. Furthermore, in the past, even if the needle valve element was adjusted to the same opening degree, the flow rate of the chemical solution would change before and after the needle valve element wore out, which could cause the concentration of the chemical solution to fluctuate. However, if the occurrence of wear can be suppressed, this risk will also be reduced. Preventing particles from entering the chemical solution and reducing the possibility of fluctuations in the concentration of the chemical solution can prevent the occurrence of manufacturing defects in wafers.

なお、ロッド60が傾斜することができるということは、流体圧によりニードル弁体41の軸心がぶれてしまい、流量制御に悪影響があると考えられるが、出願人は実験により、(1)に記載の流量制御弁(ニードル弁1)は、従来の流量制御弁と同等の精度で流体制御を行うことができることを確認した。 It should be noted that the fact that the rod 60 can be tilted means that the axis of the needle valve body 41 is deviated by the fluid pressure, which is considered to have an adverse effect on flow control. It has been confirmed that the described flow control valve (needle valve 1) can perform fluid control with the same accuracy as a conventional flow control valve.

(2)(1)に記載の流量制御弁(ニードル弁1)において、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合の、自由度によるロッド60の傾斜は、2度以上6度以下の範囲内であること、を特徴とする。 (2) In the flow control valve (needle valve 1) described in (1), when the needle valve body 41 makes partial contact with the annular valve seat 24, the inclination of the rod 60 due to the degree of freedom is 2 degrees or more 6 It is characterized by being within a range of less than 1 degree.

(2)に記載の流量制御弁(ニードル弁1)によれば、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。例えば、上記従来品Aのように、ニードル弁体41が環状弁座24に片当たりした場合のロッド60の傾斜が2度より小さい角度(例えば1度)であると、駆動装置の推力を逃がしきれず、ニードル弁体41に負荷される接触圧により、ニードル弁体41に摩耗が発生するおそれがある。また、6度よりも大きい角度で傾斜をすると、流体圧(90kPa)によるニードル弁体41のぶれが過剰となり、振動や異音が発生する原因となるおそれがある。よって、自由度によるロッド60の傾斜は、2度以上6度以下の範囲内であることが望ましい。 According to the flow control valve (needle valve 1) described in (2), even if the needle valve body 41 hits the annular valve seat 24 unevenly, it is possible to suppress the occurrence of wear. For example, as in the above-mentioned conventional product A, if the needle valve body 41 makes partial contact with the annular valve seat 24 and the inclination of the rod 60 is less than 2 degrees (for example, 1 degree), the thrust of the drive device will be released. There is a risk that the needle valve element 41 will wear out due to the contact pressure applied to the needle valve element 41. Further, if the needle valve body 41 is tilted at an angle larger than 6 degrees, the movement of the needle valve body 41 due to the fluid pressure (90 kPa) becomes excessive, which may cause vibrations and abnormal noises. Therefore, it is desirable that the inclination of the rod 60 due to the degree of freedom is within a range of 2 degrees or more and 6 degrees or less.

(3)(1)または(2)に記載の流量制御弁(ニードル弁1)において、駆動装置は、駆動軸111を有するモータ110であること、駆動軸111には、駆動軸111の回転動作を直動動作に変換する送りねじ部材80が接続されており、ロッド60は、送りねじ部材80に遊びを持って螺着されていること、自由度は、間隙と遊びとにより確保されること、を特徴とする。 (3) In the flow control valve (needle valve 1) described in (1) or (2), the drive device is a motor 110 having a drive shaft 111; The rod 60 is connected to a feed screw member 80 that converts the motion into a linear motion, and the rod 60 is screwed to the feed screw member 80 with play, and the degree of freedom is ensured by the gap and play. , is characterized by.

(3)に記載の流量制御弁(ニードル弁1)によれば、ロッド60は、送りねじ部材80が駆動軸111の回転動作を直動動作に変換することにより、移動可能となっている。そして、ロッド60は、送りねじ部材80に遊びを持って螺着されている。つまり、当該遊びにより、ロッド60は送りねじ部材80に対して、自由度を持って結合されている。したがって、ロッド60が環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能な自由度は、ロッド60とガイド部121の間隙による自由度と、上記の遊びによる自由度とにより確保されることになる。ロッド60が環状弁座24の中心軸線CL2に対して傾斜可能な自由度が確保されることで、ニードル弁体41が環状弁座24に対して片当たりした場合であっても、摩耗の発生を抑えることが可能である。 According to the flow control valve (needle valve 1) described in (3), the rod 60 is movable by the feed screw member 80 converting the rotational motion of the drive shaft 111 into a direct motion motion. The rod 60 is screwed onto the feed screw member 80 with some play. In other words, due to the play, the rod 60 is coupled to the feed screw member 80 with a degree of freedom. Therefore, the degree of freedom in which the rod 60 can tilt with respect to the central axis CL2 of the annular valve seat 24 is ensured by the degree of freedom due to the gap between the rod 60 and the guide portion 121 and the degree of freedom due to the above-mentioned play. . Since the degree of freedom that allows the rod 60 to tilt relative to the central axis CL2 of the annular valve seat 24 is ensured, even if the needle valve body 41 hits the annular valve seat 24 unevenly, wear will not occur. It is possible to suppress the

なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、駆動装置としてモータ110を例示しているが、これに限定されるものではなく、ハンドル等により手動で動作させることが可能な駆動装置とし、流量制御弁を手動弁としても良い。 Note that the above embodiments are merely illustrative and do not limit the present invention in any way. Therefore, it goes without saying that various improvements and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit thereof. For example, in the above embodiment, the motor 110 is illustrated as the drive device, but the drive device is not limited to this, and the drive device can be manually operated with a handle or the like, and the flow control valve is a manual valve. It's good as well.

また、環状の弾性体として、Oリング77を例示しているが、Y型パッキンや角型パッキンなどのシール部材を用いても良い。さらには、環状の弾性体は、ロッド60とガイド部121との間をシールすることを目的とする部材に限定されるものでなく、ロッド60をガイド部121に対して摺動可能に保持することのみを目的とする部材を用いることとしても良い。 Moreover, although the O-ring 77 is illustrated as an annular elastic body, a sealing member such as a Y-shaped packing or a square-shaped packing may also be used. Furthermore, the annular elastic body is not limited to a member whose purpose is to seal between the rod 60 and the guide part 121, but to hold the rod 60 slidably with respect to the guide part 121. It is also possible to use a member whose sole purpose is to do so.

さらにまた、制御流体として、希釈して用いる薬液を例示しているが、希釈用途でない薬液(例えば、ウエハ乾燥用の有機溶剤(例えば、イソプロピルアルコール))などを制御することとしても良い。 Furthermore, although a diluted chemical solution is exemplified as the control fluid, it is also possible to control a chemical solution that is not used for dilution (for example, an organic solvent for drying wafers (for example, isopropyl alcohol)).

1 ニードル弁(流量制御弁の一例)
24 環状弁座
41 ニードル弁体
60 ロッド
77 Oリング(弾性体の一例)
110 モータ(駆動装置の一例)
121 ガイド部
CL2 環状弁座の中心軸線
1 Needle valve (an example of a flow control valve)
24 Annular valve seat 41 Needle valve body 60 Rod 77 O-ring (an example of elastic body)
110 Motor (an example of a drive device)
121 Guide part CL2 Center axis of annular valve seat

Claims (3)

駆動装置と、前記駆動装置の動作によって移動が行われるロッドと、前記ロッドに接続され、前記ロッドの移動により環状弁座に対して進退するニードル弁体と、を備え、前記ニードル弁体の前記環状弁座に対する開度の調節を行うことで、制御流体の流量制御を行う流量制御弁において、
前記ロッドが間隙を持って挿通され、前記ロッドの移動をガイドするガイド部を備えること、
前記ロッドは、前記ガイド部に挿通されている部分の外周面に、環状の弾性体を備え、前記ガイド部に対して、摺動可能に保持されていること、
前記ロッドは、少なくとも前記間隙により、前記弾性体を支点に、前記環状弁座の中心軸線に対して傾斜可能な自由度を備えること、
前記制御流体を所定の微少流量に制御するために前記開度が微小な開度に調節され、前記ニードル弁体が前記環状弁座に対して片当たりした場合に、前記自由度により、前記ロッドが傾斜することで、前記片当たりにより前記ニードル弁体に負荷される接触圧が緩和されること、
を特徴とする流量制御弁。
A driving device, a rod that is moved by the operation of the driving device, and a needle valve body that is connected to the rod and moves forward and backward with respect to an annular valve seat by the movement of the rod, In a flow control valve that controls the flow rate of a control fluid by adjusting the opening degree with respect to an annular valve seat,
The rod is inserted through the rod with a gap, and includes a guide portion that guides movement of the rod;
The rod includes an annular elastic body on the outer circumferential surface of a portion inserted into the guide portion, and is slidably held with respect to the guide portion;
The rod has a degree of freedom that allows the rod to tilt with respect to the central axis of the annular valve seat with the elastic body as a fulcrum, due to at least the gap;
In order to control the control fluid to a predetermined minute flow rate, the opening degree is adjusted to a minute opening degree, and when the needle valve body makes partial contact with the annular valve seat, the degree of freedom allows the rod to is inclined, thereby relieving the contact pressure applied to the needle valve body due to the uneven contact;
A flow control valve featuring:
請求項1に記載の流量制御弁において、
前記ニードル弁体が前記環状弁座に対して片当たりした場合の、前記自由度による前記ロッドの傾斜は、2度以上6度以下の範囲内であること、
を特徴とする流量制御弁。
The flow control valve according to claim 1,
When the needle valve body makes one-sided contact with the annular valve seat, the inclination of the rod due to the degree of freedom is within a range of 2 degrees or more and 6 degrees or less;
A flow control valve featuring:
請求項1または2に記載の流量制御弁において、
前記駆動装置は、駆動軸を有するモータであること、
前記駆動軸には、前記駆動軸の回転動作を直動動作に変換する送りねじ部材が接続されており、
前記ロッドは、送りねじ部材に遊びを持って螺着されていること、
前記自由度は、前記間隙と前記遊びとにより確保されること、
を特徴とする流量制御弁。
The flow control valve according to claim 1 or 2,
The drive device is a motor having a drive shaft;
A feed screw member is connected to the drive shaft, and the feed screw member converts rotational motion of the drive shaft into linear motion;
the rod is screwed onto the feed screw member with play;
the degree of freedom is ensured by the gap and the play;
A flow control valve featuring:
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