JP2006336701A - 流量調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】腐食性雰囲気の中で使用されても流量調整を正確にすることができる小型で安価な流量調整弁を提供すること。
【解決手段】ダイアフラム弁体８の位置を調整する流量調整弁１Ａにおいて、樹脂製の流路ブロック２に、樹脂製の保持部材３と樹脂製のカバー４を連結して外観を構成され、収納室１０に軸方向に移動可能に収納されるものであってダイアフラム弁体８に連結される樹脂製の可動部材１１と、カバー４に挿入され、一端が収納室１０内に位置して可動部材１１に連結し、他端が外部に突き出す樹脂製のストローク調整部材１３と、を設け、差動ネジを、可動部材１１とストローク調整部材１３との間に樹脂で設けられた第１連結ネジ１４と、ストローク調整部材１３とカバー４との間に樹脂で設けられた第２連結ネジ１５とで構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造装置等の腐食性雰囲気で使用され、差動ネジを利用して弁開度を調整する流量調整弁に関する。

例えば、半導体製造工程のエッチング装置では、チャンバにウエハを１枚設置して回転させ、そのウエハに一定の流量で薬液を供給し、ウエハ表面の膜を一定量、均一にエッチングする処理が行われる。薬液の流量は、薄膜の品質に影響を与えるため、正確に制御する必要がある。薬液の流量を調整するものとして、例えば図９及び図１０に示すように、差動ネジにより弁開度を調整する流量調整弁１００，２００が知られている。図９は、第１従来例の流量調整弁１００の断面図を示し、図１０は、第２従来例の流量調整弁２００の断面図を示す。

図９に示す流量調整弁１００は、スライドステム１０３がスプリング１０５の弾圧力に抗してダイアフラム弁体１０１を下方へ押し下げ、弁座１０４に当接させる。スライドステム１０３は、ベース管１０９に摺動可能に保持され、上方からスピンドル１０６を螺合される。スピンドル１０６の上端部には、アウタースリーブ１０７が固設され、アウタースリーブ１０７の外周面とベース管１０９の内周面が螺合する。アウタースリーブ１０７には、ハンドル１１０が固定される。このような流量調整弁１００では、差動ネジは、スライドステム１０３とスピンドル１０６との間に設けられる内ネジ１２１と、アウタースリーブ１０７とベース配管１０９との間に設けられる外ネジ１２２とから構成される。

流量調整弁１００は、ハンドル１１０を回転させ、外ネジ１２２のネジ送りによりアウタースリーブ１０７を昇降させると、スピンドル１０６がアウタースリーブ１０７と一体的に回転しながら昇降し、内ネジ１２１のネジ送りによりスライドステム１０３を昇降させる。このとき、スライドステム１０３の昇降量は、内ネジ１２１のピッチと外ネジ１２２のピッチの差距離となる。ダイアフラム弁体１０１は、スライドステム１０３の昇降量に応じて位置調整され、弁開度が調整される（例えば、特許文献１参照）。

図１０に示す流量調整弁２００は、流路ブロック２１３、シリンダ２０１、案内管２０６をネジで連結し、外観が構成される。シリンダ２０１には、ピストン２０２が摺動自在に装填され、ピストン２０２の下端にダイアフラム弁体２０３が連結される。案内管２０６とピストン２０２との間には、スプリング２０４が縮設され、ピストン２０２を介してダイアフラム弁体２０３を弁座２０５方向へ常時押圧する。案内管２０６には、弁開度調整ロッド２０７とストローク調整ロッド２０８が摺動可能に装填され、ピストン２０２の上端面に突き当たる弁開度調整ロッド２０７の上端部がストローク調整ロッド２０８に下方から螺入されている。ストローク調整ロッド２０８は、上端部が案内管２０６から外部へ突きだし、その突き出した部分にハンドル２０９が固設される。ハンドル２０９は、袋状をなし、内周面が案内管２０６の外周面に螺合される。このような流量調整弁２００では、差動ネジが、弁開度調整ロッド２０７の上端部とストローク調整ロッド２０８との間に設けた内ネジ２１１と、ハンドル２０９と案内管２０６との間に設けられた外ネジ２１２とを同心円状に配置して構成され、全高を低くすることに配慮されている。

流量調整弁２００は、ハンドル２０９を所定方向Ｋ１へ回転させると、内ネジ２１１と外ネジ２１２のネジ送りにより、弁開度調整ロッド２０７が上昇し、ダイアフラム弁体２０３が受圧面に作用する流体圧によりピストン２０２を弁開度調整ロッド２０７に突き当てるまで上昇する。一方、ハンドル２０９を所定方向と反対方向Ｋ２へ回転させると、内ネジ２１１と外ネジ２１２のネジ送りにより、弁開度調整ロッド２０７が下降し、ダイアフラム弁体２０３が弁座２０５に近づく方向へ下降する（例えば、特許文献２参照）。

実用新案登録第２５４１６１３号公報 特開２００４−２２５８３９号公報

しかしながら、図９及び図１０に示す流量調整弁１００，２００は、腐食性の高い雰囲気で使用することができなかった。流量調整弁１００，２００は、内ネジ１２１，２１１と外ネジ１２２，２１２に細目ネジを適用することにより内ネジ１２１，２１１と外ネジ１２２，２１２のピッチ差を小さくし、弁開度を微小調整する。差動ネジの内ネジ１２１，２１１と外ネジ１２２，２１２には、流体圧や摩擦抵抗等に耐えうる強度が求められ、従来の流量調整弁１００，２００は、内ネジ１２１，２１１と外ネジ１２２，２１２を剛性のある金属で形成していた。一方、流量調整弁１００，２００は、腐食性の高い薬液を制御する場合、腐食性雰囲気にさらされる。そのため、流量調整弁１００，２００は、腐食性の高い雰囲気で使用されると、内ネジ１２１，２１１や外ネジ１２２，２１２が腐食して細くなり、差動ネジの回転量に基づいて弁開度を正確に調整できないことがあった。この点、流量調整弁１００，２００の差動ネジを金属に換えて樹脂で構成することとも考えられる。ところが、流量調整弁１００，２００は、外ネジ１２２の外側を支えるベース管１０９や内ネジ１２１の外側を支えるスライドステム１０３、外ネジ２１１の外側を支える案内管２０６や外ネジ２１２の外側を支えるストローク調整ロッド２０８の肉厚が薄いため、単に差動ネジの材質を金属から樹脂に変更するだけでは、流体圧や摩擦抵抗等に耐えうる強度を確保できなかった。

そのため、図９に示す流量調整弁１００や図１０に示す流量調整弁２００の差動ネジを樹脂にする場合には、内ネジ１２１の外側を支えるスライドステム１０３（図９参照）、内ネジ２１１の外側を支えるストローク調整ロッド２０８（図１０参照）や、外ネジ１２２の外側を支えるベース管１０９（図９参照）、外ネジ２１２の外側を支えるハンドル２０９（図１０参照）の肉厚を径方向に厚くして強度アップをしなければならず、サイズが径方向に大きくなる問題があった。
これに加え、図９に示す流量調整弁１００や図１０に示す流量調整弁２００は、内ネジ１２１，２１１と外ネジ１２２，２１２を同心円状に配置するため、差動ネジ機構を構成する部品が多くなり、高価であった。

そこで、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、腐食性雰囲気の中で使用されても流量調整を正確にすることができる小型で安価な流量調整弁を提供することを目的とする。

本発明に係る流量調整弁は、次のような構成を有している。
（１）弁座に当接又は離間するダイアフラム弁体の位置を差動ネジを用いて調整する流量調整弁において、弁座を設けられた樹脂製の流路ブロックに、樹脂製の保持部材と樹脂製のカバーを積層して連結することにより、外観を構成され、保持部材とカバーとの間に形成される収納室に軸方向に移動可能に収納され、ダイアフラム弁体に連結される樹脂製の可動部材と、カバーに挿入され、一端が収納室内に位置して可動部材に連結し、他端が外部に突き出す樹脂製のストローク調整部材と、を有し、差動ネジが、可動部材とストローク調整部材との連結部分に樹脂で設けられた第１連結ネジと、ストローク調整部材とカバーとの摺接面に樹脂で設けられた第２連結ネジとからなることを特徴とする。
（２）（１）に記載の発明において、可動部材と収納室の内壁との間に、可動部材の軸を出す第１軸出し部材を配設したことを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、可動部材の凸部と保持部材の貫通孔の内壁との間に、可動部材の軸を出す第２軸出し部材を配設したことを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、収納室が可動部材を挟んで弁と反対側の一次室と弁側の二次室とに区画され、二次室に圧縮流体が充填されることを特徴とする。

本発明の流量調整弁は、樹脂製の保持部材と樹脂製のカバーとの間に収納室が形成され、その収納室に樹脂製の可動部材が軸方向に移動可能に収納されており、樹脂製のストローク調整部材がカバーに挿入されて一端を可動部材に連結され、ストローク調整部材の推力を可動部材を介してダイアフラム弁体に伝達し、弁開度を調整する。可動部材とストローク調整部材との連結部分には第１連結ネジが樹脂で設けられ、ストローク調整部材とカバーとの摺接面には第２連結ネジが樹脂で設けられており、第１連結ネジと第２連結ネジが軸方向に直列に配置されて差動ネジを構成する。本発明の流量調整弁は、差動ネジ機構が樹脂製の保持部材、カバー、可動部材、ストローク調整部材の４部品で構成されるため、腐食性雰囲気で使用されても、差動ネジが細ることがなく、ストローク調整部材の回転量に基づいてダイアフラム弁体の位置を調整し、流量を正確に調整することができる。また、本発明の流量調整弁は、第１連結ネジの外側を可動部材で支え、第２連結ネジの外側をカバーで支えるので、樹脂製差動ネジの強度を確保するために、可動部材やカバーの肉厚を径方向に大きくする必要がなく、小型である。さらに、本発明の流量調整弁は、第１連結ネジと第２連結ネジを直列に配置するので、第１，第２連結ネジを同心円状に配置する場合より部品点数が少なくて済み、安価である。
また、本発明の流量調整弁は、第１軸出し部材が可動部材を軸方向に押圧してがたつきを防止することより、可動部材を一定の軌跡を辿って軸方向へ移動させるので、第１連結ネジと第２連結ネジが正しく螺合して推力を伝達し合い、弁開度を正確に調整できる。
また、本発明の流量調整弁は、第２軸出し部材が第１軸出し部材と別位置で可動部材を軸方向に押圧してがたつきを防止することにより、可動部材をより一層確実に一定の軌跡を辿って軸方向へ移動させるので、第１連結ネジと第２連結ネジが正しく螺合して推力を伝達し合い、弁開度をより一層正確に調整できる。
また、本発明の流量調整弁は、二次室に圧縮流体を充填することにより、二次室の圧力を可動部材に対してダイアフラム弁体に作用する流体圧と同じ方向に作用させ、第１連結ネジと第２連結ネジのバッククラッシュを防止する。そのため、本発明の流量調整弁は、可動部材を軸方向へ移動させて弁開度を調整するときに、第１連結ネジと第２連結ネジがたつかず、流量を正確に調整できる。また、バッククラッシュを防止するための金属製のバネが不要となり、腐食性雰囲気で使用する場合に、より高い信頼性を確保できる。

次に、本発明に係る流量調整弁の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、流量調整弁１Ａの断面図である。図２は、図１に示す流量調整弁１Ａの流量調整用ロッドを上限位置まで移動させた状態を示す図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、図１に示す流量調整弁の右側面図であって、ネジの締結部分を断面で示している。
本実施形態の流量調整弁１Ａは、従来技術と同様、半導体製造工程で使用されるエッチング装置に組み込まれ、ウエハに滴下する薬液の流量を制御する。流量調整弁１Ａは、腐食性雰囲気の中で使用可能なように主たる構成部品が樹脂で形成されている。

図４に示すように、流量制御弁１Ａは、流路ブロック２、シリンダ（保持部材）３、カバー４を積層し、上方から４本のボルトＶを貫き通し、取付板１９にインサート成形されたナットＮに先端部を締結することにより一体化され、外観を構成される。カバー４は、ボルトＶを挿通される開口部がキャップＣで塞がれ、ボルトＶを腐食性雰囲気から遮断している。

図１及び図２に示すように、流路ブロック２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）など耐熱性・耐腐食性に優れた樹脂をブロック状に成形したものである。流路ブロック２は、第１ポート５と第２ポート６が穿設され、第１ポート５と第２ポート６の間に形成された弁座７を介して連通する。シリンダ３は、ＰＰ（ポリプロピレン）など耐腐食性が高く、成形が比較的容易な樹脂を円柱状のブロック形状に成形したものであり、外周面に径方向に延設されたフランジを備える。カバー４は、ＰＰなど耐腐食性が高く、成形が比較的容易な樹脂を袋状に成形したものであり、カバー４の下端面と流路ブロック２の上端面との間でシリンダ３のフランジを挟み込むように、シリンダ３に被せられる。

流路ブロック２とシリンダ３との間には、樹脂製のダイアフラム弁体８が狭持されている。ダイアフラム弁体８は、ＰＴＦＥなど耐熱性・耐腐食性に優れた樹脂を略円形に成形したものであり、中央部に円錐状の弁体部９が設けられている。ダイアフラム弁体８は、弁体部９の先端を弁座７に挿入し、弁体部９の外周面と弁座７の内周面の間に形成される断面積を変化させて、流量調整を行う。

シリンダ３とカバー４との間には、収納室１０が形成され、可動部材１１が収納されている。可動部材１１は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）やＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）など比較的硬度、耐熱性、耐薬品性の高い樹脂を略円柱形状に成形したものである。可動部材１１は、図中下端部に凸部１２が円柱状に設けられ、その凸部１２をシリンダ３に形成された貫通孔３ａに摺動可能に貫き通してダイアフラム弁体８に連結する。可動部材１１は、図中上端面から有底孔が穿設され、その内周面に第１雌ネジ１１ａが一体的に樹脂で形成される。図３に示すように、シリンダ３には、ガイド溝３ｂが上端面から軸方向に切り欠いて形成され、可動部材１１は、外周面を２カ所面取りされてガイド面１１ｂを形成され、ガイド面１１ｂがガイド溝３ｂに支持されて廻り止めされる。

カバー４には、ボス部４ａが形成され、ストローク調整ロッド（ストローク調整部材）１３がボス部４ａから上下方向へ移動可能に挿入され、収納室１０内に位置する下端部が可動部材１１に連結する。ストローク調整ロッド１３は、ＰＶＤＦやＰＣＴＦＥなど比較的硬度、耐熱性、耐薬品性の高い樹脂を棒状に成形したものである。ストローク調整ロッド１３は、下端外周に第１雄ネジ１３ａが一体的に樹脂で形成され、その第１雄ネジ１３ａを可動部材１１の第１雌ネジ１１ａに螺合させて第１連結ネジ１４を構成する。ストローク調整ロッド１３は、第１連結ネジ１４を構成する第１雄ネジ１３ａの上方に第２雄ネジ１３ｂが一体的に樹脂で形成される。カバー４は、ストローク調整ロッド１３を貫き通される貫通孔の内周に第２雌ネジ４ｂが一体的に樹脂で形成され、ストローク調整ロッド１３の第２雄ネジ１３ｂをカバー４の第２雌ネジ４ｂに螺合させて第２連結ネジ１５を構成する。第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５は、同一方向にネジが設けられ、第２連結ネジ１５のピッチが第１連結ネジ１４のピッチより大きく設定され、第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５のピッチ差により可動部材１１、ひいては、ダイアフラム弁体８の位置を微調整する。つまり、流量調整弁１Ａは、樹脂製の第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５により差動ネジが構成され、この差動ネジには金属を一切使用しない。

差動ネジを樹脂で構成した場合、流体圧や摩擦抵抗等に対する強度が問題となる。本実施形態の流量調整弁１Ａは、可動部材１１及びストローク調整ロッド１３をＰＶＤＦやＰＣＴＦＥなど比較的硬度の高い材質で構成し、第１雌ネジ１１ａ、第１雄ネジ１３ａ、第２雄ネジ１３ｂの強度を確保する。そして、第１雌ネジ１１ａを構成する可動部材１１がブロック状をなし肉厚であるため、第１連結ネジ１４の外側に位置する第１雌ネジ１１ａを支える強度が確保される。一方、カバー４は、ＰＶＤＦやＰＣＴＦＥより硬度の低い樹脂（ＰＰ等）を材質とするが、第２雌ネジ４ｂをボス部４ａ内に設けて第２連結ネジ１５の周りを肉厚にしているため、第２連結ネジ１５の外側に位置する第２雌ネジ４ｂを支える強度が確保される。

なお、ストローク調整ロッド１３の上端部には、ノブ１６が設けられ、ストローク調整ロッド１３を手動で回転しやすくしている。

ところで、流量調整弁１Ａは、ストローク調整ロッド１３とカバー４の摺接面、ストローク調整ロッド１３と可動部材１１の摺接面、及び、可動部材１１の凸部１２とシリンダ３の貫通孔３ａとの摺接面により、可動部材１１を位置決めし、軸出しを行う。しかし、ストローク調整ロッド１３、カバー４、可動部材１１、シリンダ３は、樹脂で形成されているため、精度良く加工・成形することが困難であり、組み立てた際の部品間の隙間（ガタ）が大きくなりやすい。また、ストローク調整ロッド１３が図２に示すように、上限位置まで移動すると、可動部材１１とストローク調整ロッド１３との摺接面積が小さくなり、可動部材１１やストローク調整ロッド１３ががたついて傾きやすくなる。可動部材１１やストローク調整ロッド１３が傾くと、可動部材１１の軌道が安定せず、弁開度を正確に調整できない恐れがある。

そのため、可動部材１１は、上端部外周面に形成された環状溝に、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどゴム製のＯリング（第１軸出し部材）１７を装着し、可動部材１１とカバー４との間でＯリング１７を径方向に押し潰して弾性変形させる。また、可動部材１１は、凸部１２の外周面に形成され環状溝に、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどゴム製のＯリング（第２軸出し部材）１８を装着し、可動部材１１の凸部１２とシリンダ３の貫通孔３ａの内壁との間でＯリング１８を径方向に押し潰して弾性変形させる。弾性変形したＯリング１７，１８は、その復元力により可動部材１１を軸方向へ押圧し、可動部材１１の軸出しを行う。

ここで、出願人らは、Ｏリング１７の機能を調べる実験を行った。図５に、軸出し部材の機能を調べる実験で使用した装置の回路図を示す。
実験で使用した装置は、上流側から圧力計２１、流量計２２、評価サンプルＳを順に配置される。評価サンプルＳには、Ｏリング１７を有する本実施形態の流量調整弁１Ａと、本実施形態の流量調整弁１ＡからＯリング１７を除いた流量調整弁とを使用した。実験方法は、まず、評価サンプルＳとなる流量調整弁を弁開状態に設定し、評価サンプルＳとなる流量調整弁の第１ポート５から圧力（約０．１ＭＰａ）を加え、流量計２２で流量を測定してから、ストローク調整ロッド１３を弁閉方向に数回転回し、その後、評価サンプルＳとなる流量調整弁を再度弁開状態に設定し、第１ポート５から圧力（約０．１ＭＰａ）を加え、流量計２２で流量を測定する。この一連の実験を３回繰り返し、流量の変化を確認した。

Ｏリング１７を有しない流量調整弁の実験結果を図６に示し、Ｏリング１７を有する流量調整弁１Ａの実験結果を図７に示す。
Ｏリング１７を有しない流量調整弁は、図６に示すように、第１回目の流量が４６０３ｃｍ³／ｍｉｎ、第２回目の流量が約４７４０ｃｍ³／ｍｉｎ、第３回目の流量が４６２４ｃｍ³／ｍｉｎであった。第２回目の流量は、第１回目の流量に対して約１３７ｃｍ³／ｍｉｎ増加し、変化率が約＋３％であった。また、第３回目の流量は、第２回目の流量に対して約１１６ｃｍ³／ｍｉｎ減少し、変化率が約−２％であった。
一方、Ｏリング１７を有する流量調整弁１Ａは、図７に示すように、第１回目の流量が４６７０ｃｍ³／ｍｉｎ、第２回目の流量が約４６８２ｃｍ³／ｍｉｎ、第３回目の流量が４６７８ｃｍ³／ｍｉｎであった。第２回目の流量は、第１回目の流量に対して約１２ｃｍ³／ｍｉｎ増加し、変化率が約＋０．２％であった。また、第３回目の流量は、第２回目の流量に対して約４ｃｍ³／ｍｉｎ減少し、変化率が約−０．１％であった。

この実験結果より、Ｏリング１７を有しない流量調整弁は、可動部材１１を軸方向へ移動させて開閉動作を繰り返すたびに、流量が２〜３％程度変化するのに対して、Ｏリング１７を有する流量調整弁１Ａは、可動部材１１を軸方向へ移動させて開閉動作を繰り返しても、流量が僅か０．１〜０．２％程度しか変化せず、Ｏリング１７を有する流量調整弁１Ａの流量変化率は、Ｏリング１７を有しない流量調整弁の流量変化率の１０％程度に抑えられることが判明した。これは、Ｏリング１７を有しない流量調整弁は、可動部材１１ががたついて軌道が安定せず、弁開時におけるダイアフラム弁体８と弁座７との間の断面積がばらついて、流量がばらつくのに対して、Ｏリング１７を有する流量調整弁１Ａは、可動部材１１が軸方向に同じ軌道で移動し、弁開時におけるダイアフラム弁体８と弁座７との間の断面積が安定し、流量が安定するからであると考えられる。

このような流量調整弁１Ａは、取付板１９を介してエッチング装置に取り付けられ、図１の状態では、ダイアフラム弁体８の弁体部９が弁座７を閉鎖し、第１ポート５から流入した薬液を弁座７にて遮断する。その後、ノブ１６を図１の所定方向Ｋ１へ回転させ、ストローク調整ロッド１３を上昇させると、可動部材１１が第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５のピッチ差に応じて上昇し、ダイアフラム弁体３を弁座７から離間させる。薬液は、弁体部９と弁座７との間に形成される隙間で流量調整された後、第２ポート６から出力される。さらにその後、ノブ１６を所定方向と反対方向Ｋ２へ回転させ、ストローク調整ロッド１３を下降させると、可動部材１１が第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５のピッチ差に応じて下降し、ダイアフラム弁体３を弁座７に近づけて弁開度を小さくし、流量を減少させる。

従って、本実施形態の流量調整弁１Ａは、樹脂製のシリンダ３と樹脂製のカバー４との間に収納室１０が形成され、その収納室１０に樹脂製の可動部材１１が軸方向に移動可能に収納されており、樹脂製のストローク調整ロッド１３がカバー４に挿入されて一端を可動部材１１に連結され、ストローク調整ロッド１３の推力を可動部材１１を介してダイアフラム弁体８に伝達し、弁開度を調整する。可動部材１１とストローク調整ロッド１３との連結部分には第１連結ネジ１４が樹脂で設けられ、ストローク調整ロッド１３とカバー４との摺接面には第２連結ネジ１５が樹脂で設けられており、第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５が軸方向に直列に配置されて差動ネジを構成する。本実施形態の流量調整弁１Ａは、差動ネジ機構が樹脂製のシリンダ３、カバー４、可動部材１１、ストローク調整ロッド１３の４部品で構成されるため、腐食性雰囲気で使用されても、差動ネジが細ることがなく、ストローク調整ロッド１３の回転量に基づいてダイアフラム弁体８の位置を調整し、流量を正確に調整することができる。また、本実施形態の流量調整弁１Ａは、第１連結ネジの外側を可動部材１１で支え、第２連結ネジ１５の外側をカバー４で支えるので、樹脂製差動ネジの強度を確保するために、可動部材１１やカバー４の肉厚を径方向に大きくする必要がなく、小型である。さらに、本実施形態の流量調整弁１Ａは、第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５を直列に配置するので、図９に示す流量調整弁１００や図１０に示す流量調整弁２００のように内ネジ１２１，２１１と外ネジ１２２，２１２を同心円状に配置するものと比べて部品点数が少なくて済み、安価である。

また、本実施形態の流量調整弁１Ａは、Ｏリング１７，１８が可動部材１１の図中上下位置を軸方向に押圧してがたつきを防止し、可動部材１１を常に一定の軌跡を辿って軸方向へ移動させるので、第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５が正しく螺合して推力を伝達し合い、弁開度を正確に調整できる。特に、流量調整弁１Ａは、Ｏリング１７を設けることにより、流量変化率を僅か０．１〜０．２％程度に抑えることができるので（図７参照）、薬液の微流量調整に有効である。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。図８は、流量調整弁１Ｂの断面図である。
本実施形態の流量調整弁１Ｂは、可動部材１１の二次側に圧縮流体を封入して差動ネジのバッククラッシュを防止する点で、第１実施形態の流量調整弁１Ａと相違する。よって、ここでは、第１実施形態の流量調整弁１Ａと相違する点を中心に説明し、共通する構成には、第１実施形態と同一符号を図面に付し、説明を適宜省略する。

本実施形態の流量調整弁１Ｂは、シリンダ３とカバー４との間に形成される収納室１０が可動部材１１を挟んで弁と反対側の一次室１０Ａと弁側の二次室１０Ｂに区画される。可動部材１１とカバー４との間には、Ｏリング１７が径方向に押し潰された状態で保持され、可動部材１１とカバー４との間を気密にシールする。シリンダ３の外周面には、環状溝３２が形成され、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどゴム製のＯリング３１が環状溝３２とカバー４との間で径方向に押し潰されてシリンダ３とカバー４との間を気密にシールする。また、可動部材１１の凸部１２とシリンダ３の貫通孔３ａとの間には、Ｏリング１８が径方向に押し潰された状態で保持され、可動部材１１の凸部１２とシリンダ３の貫通孔３ａとの間を気密にシールする。このように気密性を確保された二次室１０Ｂには、カバー４に開設された給排気ポート３３が連通し、給排気ポート３３に接続する図示しない圧縮流体供給手段より圧縮流体を供給される。給排気ポート３３は、二次室１０Ｂに圧縮流体を充填した後、キャップ３４で封止される。このとき、二次室１０Ｂには、可動部材１１が上限位置まで移動したときに、内圧が大気圧以上になるように、圧縮流体を充填される。

一般に、ネジは、軸方向へねじ込んで移動できるように、がたが設けられる。流量調整弁１Ｂは、第１，第２連結ネジ１４，１５にがたがあり、二次室１０Ｂを加圧しないときには、流量調整時にバッククラッシュを生じる恐れがある。二次室１０Ｂに金属製のスプリングを縮設してバッククラッシュを防止すると、耐食性の観点より問題ある。しかし、本実施形態の流量調整弁１Ｂは、二次室１０Ｂに圧縮流体を充填することにより、二次室１０Ｂの圧力を可動部材１１に対してダイアフラム弁体８に作用する流体圧と同じ方向に作用させ、第１連結ネジ１４と第２連結ネジ１５のバッククラッシュを防止する。そのため、流量調整弁１Ｂは、可動部材１１を軸方向へ移動させて弁開度を調整するときに、第１連結ネジ１４の第１雄ネジ１３ａと第１雌ネジ１１ａ、及び、第２連結ネジ１５の第２雄ネジ１３ｂと第２雌ネジ４ｂが常に同じ端面に当接してがたつかず、流量を正確に調整できる。また、バッククラッシュを防止するための金属製のバネを使用した場合には、バネが腐食して弾圧力が低下し、バッククラッシュを防止できなくなる恐れがあるが、本実施形態のように圧縮流体の圧力を利用する場合には、流量調整弁１Ｂを腐食性雰囲気で使用しても、ストローク調整ロッド１３を常に安定した力で押し上げてバッククラッシュを防止することができ、より高い信頼性を確保できる。

尚、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。
（１）例えば、上記実施形態では、ゴム製のＯリング１７，１８を第１，第２軸出し部材として使用したが、可動部材１１の軸出しのみを目的とするならば、ゴム材より弾性変形量の小さい樹脂製のブッシュなどを第１，第２軸出し部材として使用してもよい。また、可動部材１１の軸出し及びシールを目的とするならば、ゴム製のＹパッキンなど異形シール部材を第１，第２軸出し部材として使用してもよい。つまり、第１，第２軸出し部材は、可動部材１１を軸方向に押圧して軸出しできるものであればよい。
（２）例えば、上記実施の形態では、ノブを手動で回転させたが、ストローク調整ロッドの上端部にモータを連結し、自動でストローク調整ロッドを回転させるようにしてもよい。
（３）例えば、上記実施形態では、ニードル弁構造を流量調整弁１Ａ，１Ｂに適用したが、ポペット弁構造を流量調整弁１Ａ，１Ｂに適用してもよい。
（４）例えば、上記第２実施の形態では、圧縮流体を二次室に充填した状態でキャップを閉め、二次室に圧縮流体を封入したが、給排気ポートに圧縮流体供給装置を接続したままの状態にし、二次室に常時圧縮流体を供給して二次室の圧力を一定圧以上に保つようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る流量調整弁の断面図であって、閉弁状態を示す。 図１に示す流量調整弁の流量調整用ロッドを上限位置まで移動させた状態を示す図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す流量調整弁の右側面図であって、ネジの締結部分を断面で示している。 軸出し部材の機能を調べる実験で使用した装置の回路図である。 軸出し部材の機能を説明するための図であって、第１軸出し部材を有しない流量調整弁について流量調整を繰り返し行い、流量変化を調べたものである。図中縦軸は、流量を示し、図中横軸は、繰り返し回数を示す。 軸出し部材の機能を説明するための図であって、第１軸出し部材を有する流量調整弁について流量調整を繰り返し行い、流量変化を調べたものである。図中縦軸は、流量を示し、図中横軸は、繰り返し回数を示す。 本発明の第２実施形態に係る流量調整弁の断面図であって、閉弁状態を示す。 第１従来例の流量調整弁の断面図である。 第２従来例の流量調整弁の断面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 流量調整弁
２ 流路ブロック
３ シリンダ（保持部材）
３ａ 貫通孔
４ カバー
７ 弁座
８ ダイアフラム弁体
１０ 収納室
１０Ｂ 二次室
１１ 可動部材
１２ 凸部
１３ ストローク調整ロッド（ストローク調整部材）
１４ 第１連結ネジ
１５ 第２連結ネジ
１７ Ｏリング（第１軸出し部材）
１８ Ｏリング（第２軸出し部材）

Claims (4)

1. 弁座に当接又は離間するダイアフラム弁体の位置を差動ネジを用いて調整する流量調整弁において、
   前記弁座を設けられた樹脂製の流路ブロックに、樹脂製の保持部材と樹脂製のカバーを積層して連結することにより、外観を構成され、
   前記保持部材と前記カバーとの間に形成される収納室に軸方向に移動可能に収納され、前記ダイアフラム弁体に連結される樹脂製の可動部材と、
   前記カバーに挿入され、一端が前記収納室内に位置して前記可動部材に連結し、他端が外部に突き出す樹脂製のストローク調整部材と、を有し、
   前記差動ネジが、前記可動部材と前記ストローク調整部材との連結部分に樹脂で設けられた第１連結ネジと、前記ストローク調整部材と前記カバーとの摺接面に樹脂で設けられた第２連結ネジとからなることを特徴とする流量調整弁。
2. 請求項１に記載する流量調整弁において、
   前記可動部材と前記収納室の内壁との間に、前記可動部材の軸を出す第１軸出し部材を配設したことを特徴とする流量調整弁。
3. 請求項１又は請求項２に記載する流量調整弁において、
   前記可動部材の凸部と前記保持部材の貫通孔の内壁との間に、前記可動部材の軸を出す第２軸出し部材を配設したことを特徴とする流量調整弁。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する流量調整弁において、
   前記収納室が前記可動部材を挟んで弁と反対側の一次室と弁側の二次室とに区画され、前記二次室に圧縮流体が充填されることを特徴とする流量調整弁。

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