JP4190866B2 - 流量調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液や純水等の流量を制御する流量調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の流量調整装置の構造の一例を示した断面図である。このような流量調整装置１は、複数の薬液を調合する場合や、製品の製造過程にて使用される純水等の流量を正確に調整する場合など、流体の供給ライン上に用いられるものである。また、このような用途に使用される流量調整装置１は、一般にレギュレータとも呼ばれている。
【０００３】
この流量調整装置１の構造について具体的に説明する。外観形状をなすハウジング１０は樹脂等の材料により成形されており、この外側には流体の入口ポート２１と流体の出口ポート２４とがそれぞれ形成され備えられている。また、ハウジング１０の内部には、入口ポート２１に連通する開口面１１ａを有する弁座１１、及び、この弁座１１の開口面１１ａに対して鉛直方向（図において上下方向）に移動する弁体３０、及び、この弁体３０の上端面に固定されたダイアフラム３５、及び、該弁体３０を弁座１１に押し付けるスプリング３６とが主として備えられている。なお、弁体３０は図に示すような２つの部材によって構成されていることが一般的である。
【０００４】
また、流体を流通させる流路は、入口ポート２１から弁体３０まで連通する第１の空間２２（一般に「弁室」と呼ばれる。）と、弁座１１とダイアフラム３５との間に位置して出口ポート２４まで連通する第２の空間２３とによって構成されている。
そして、ダイアフラム３５を挟んで第２の空間２３の反対側、すなわち、紙面におけるダイアフラム３５の上側には密閉された圧力室１２が形成されており、この圧力室１２は、ハウジング１０の上部に形成された圧力導入ポート１３に連通している。
【０００５】
弁体３０に付随する構成、及び弁体３０の動作についてさらに説明する。
弁体３０は、この末端である外周部下部がハウジング１０内に形成された弁体挿入溝２５に挿入されることによって鉛直方向の軸線に沿って上下方向に移動可能とされている。さらに、弁体３０は、この下方である弁体挿入溝２５内に備えられたスプリング３６によって下方から上方、すなわち、弁座１１に向けて押し付けられることで弁座１１を閉塞する役目を担っている。
【０００６】
また、弁体３０の上部には突出した雄ねじ部３０ａが形成されており、この雄ねじ部３０ａがダイアフラム３５に形成された雌ねじ部に螺合されることによって、弁体３０とダイアフラム３５とが固定されている。なお、構成によっては弁体３０とダイアフラム３５とが固定されない場合もある。
【０００７】
そして、圧力導入ポート１３からエア等が供給されると、圧縮室１２が加圧されることになり、ダイアフラム３５はスプリング３６の弾性力に勝る力を得て下方に押し下がる。これによって、ダイアフラム３５に固定された弁体３０が弁座１１から離間して弁座１１の開口面１１ａが開口することとなり、第１の空間２２に満たされた流体は第２の空間２３に流入する。この際、圧縮室１２の加圧の度合いに応じて弁体３０の上下方向における移動距離は変化するので、弁座１１の開口面１１ａを通過する流体の流量は調整されることになる。そして、第２の空間に流入した流体がここから出口ポート２５に向かって流動し送出されることで、流量調整装置１における流体の流量調整が行われることとなる。
【０００８】
このような構成の流量調整装置１は、既に先行技術として開示されているものであり、上述のダイアフラム３５の位置変位をもたらすエアに代えて、ねじによってダイアフラム３５を押し込むニードル方式の流量調整機構が備えられているものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−２０１０６３号公報（第１０−１２段落、第１図）
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような流量調整装置１は、例えば、半導体等を製造するための薬液や純水などの流体の流量調整を行う役目を担って回路内に設置されるが、調整の対象となる流体が短時間の間に温度変化したり、あるいは外部の環境温度が変化したりすると、流量調整に若干の狂いが生じていた。このことは正確な流量調整を行える温度範囲を狭める結果にもなっていた。
【００１０】
上述の流量調整装置に備わる流路は、薬液を流通させるために耐薬品性に優れたフッ素樹脂などの樹脂材料が用いられてハウジング内に形成され備えられているが、この樹脂材料の熱変形が金属材料に比較して大きいため、流路を形成するシール面に若干のズレが生じてシール構造が崩れることがあった。このことは、ハウジングの各部分において温度分布が異なるからである。
【００１１】
ここで言うシール面とは、図４に示されるハウジング１０の内壁とダイアフラム３５との密着面や、ハウジング１０を構成する各部分どうしの密着面などを有する段付き形状やＯリングなどを有してシール構造をなすシール部Ｋなどを指すものであり、このような部分にて熱変形による形状変化が生じると、シール構造が崩れて面圧が低下し流体がリークする可能性がある。
【００１２】
また、弁体３０の下方に形成されて該弁体３０の動作方向を規定する弁体挿入溝２５についても、上述と同様に流体の温度変化や、外部環境の温度変化、さらには、弁体３０との摩擦による温度上昇や摩耗によって変形することも予想される。この場合、弁体挿入溝２５の内周面と弁体３０の外周面との間に隙間ができたり、弁体挿入溝２５の溝方向が鉛直方向に対して傾いたりするなどの問題が生じかねず、弁体３０は鉛直方向の軸線に沿って円滑に移動することが困難となって弁座１１の開度を流量の調整値に応じて一定に保つことができなくなる。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂製のハウジングに形成される流路を用いることによって耐薬品性に優れた点を維持しつつ、幅広い温度範囲で正確な流量調整を行うことを可能とする流量調整装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、樹脂製のハウジングに、流体の入口ポートと、出口ポートと、これら各ポート間に配置された流路と、該流路に形成された弁座を開閉する弁体とを備えた流量調整装置において、前記ハウジング内に、前記流路の周囲を取り囲んで前記ハウジングの熱変形を抑制する、ハウジング材料よりも熱変形量が小さい材料からなる形状保持手段を備え、前記形状保持手段は、前記流路の一方に位置する金属性の第１板部材と、前記流路の他方に位置する金属製の第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との間隔を一定に保つスペーサと、該スペーサを介して前記第１板部材と前記第２板部材とを締結する締結手段とを有してなることを特徴としている。
【００１５】
このような発明により、流路を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化等によるハウジングの熱変形が、ハウジング材料よりも熱変形量が小さい材料からなる形状保持手段の設置により抑制され、流路及びその周囲の形状が保持される。
【００１７】
また、このような発明により、流路、該流路の周囲、流路の一部をなす弁座、及び弁体などは、これらの両側にて一定間隔で配置された金属製の第１板部材と第２板部材との間に挟まれた状態で位置することになる。そして、万が一、流体の温度変化などにより第１板部材と第２板部材との間に挟まれた部分が熱変形しようとしても、第１板部材及び第２板部材が入熱によって多大に変形しないため、これら板部材に挟まれた流路及びその周囲などの部分に熱変形が引き起こされることはない。すなわち、流路に関わる、例えばシール面や弁座等が形状変化することが回避されてハウジング内の定位置に規定されることになる。このことは、第１板部材と第２板部材とがスペーサの寸法によって決められた間隔で規定されることによるものであり、第１板部材と第２板部材との間の熱変形は全てこの間で許容されることになる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弁体の動作方向を規定する前記ハウジング内の弁体挿入溝に、前記ハウジングの材料よりも熱変形量が小さい材料からなる弁体拘束部材を備えたことを特徴としている。
【００１９】
このような発明により、ハウジング内にて弁体の動作における末端に形成されて弁体の動作方向を規定する弁体挿入溝が、熱変形等により弁体の動作方向を規定できなくなることが回避される。すなわち、樹脂製のハウジングに形成された弁体挿入溝にハウジングの材料と異なる弁体拘束部材が設置されることによって、上記弁体挿入溝の構造が入熱の影響に対して強固となり、例えば、流体の温度変化、外部環境の温度変化、あるいは弁体の微少摺動等による発生熱や摩耗による変形が回避されて弁体の動作方向及び弁体の円滑な動作が常に維持される。これにより、弁体が傾いたり、ふらついたり、大きく震えたりするような不安定な動作があらゆる温度域で除去されることになり、弁体は所定の軸線に沿って円滑且つ的確に移動することになる。これにより、弁体の動作における弁座の開度が、流量の調整値に応じて正確に且つ安定して得られることになる。なお、弁体拘束部材の材料としては、弁体を滑らかに摺動させる耐食性に優れた樹脂製が望ましく、この樹脂がハウジングの材料よりも熱変形しにくいものであればよい。
【００２１】
また、このような発明により、流路及びこの周囲の熱変形が形状保持手段の設置により抑制されて流路に適正な流量が流れることになり、さらに、弁体の動作がハウジングの材料よりも熱変形量が小さい材料からなる弁体拘束部材に誘導されることで弁座の開度が安定する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における流量調整装置について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における流量調整装置の内部構造を説明する断面図である。図２はハウジング内に設置される形状保持手段の構成を説明する斜視図である。なお、ここに説明する流量調整装置１の出口ポート２４から供給される定格流量は４〜３５Ｌ／ｍｉｎとされるものであり、この範囲にて定格流量を調整するための基本構造は、従来技術にて説明した流量調整装置１の構造とほぼ同等であるため一部その説明を省略するものとし、発明に関わる構成及び構造についてより詳しく説明するものとする。
【００２３】
外観形状をなすハウジング１０は、ポリプロピレン樹脂（以下、「ＰＰ樹脂」と称す。）、あるいは耐薬品性に優れたフッ素樹脂（以下、「ＰＦＡ樹脂」と称す。）等の材料によって成形された３つの各ブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、及びこれらの間に挿入されて配置された本発明の形状保持手段を構成するステンレス製（ＳＵＳ３０４等）の各板部材１４，１５の組み合わせによって構成されている。なお、この流量調整装置１の対象流体が純水及び薬液であるため、形状保持手段をなす各部品には耐食性を高めるためにテフロン加工（登録商標）が施されている。
【００２４】
各ブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｃについて説明すると、第１ブロック１０ａは、ＰＰ樹脂からなる流量調整装置１の土台部分である。
また、第１ブロック１０ａの上側に位置する第２ブロック１０ｂは、入口ポート２１、出口ポート２４、及び弁室２２や第２の空間２３で構成される流路等を有する耐薬品性に優れたＰＦＡ樹脂からなる流量調整装置１の中間部分である。また、第２ブロック１０ｂの上側に位置する第３ブロック１０ｃは、ダイアフラム３５を第２ブロック１０ｂ側に押さえ付けるとともに、該ダイアフラム３５の上側に圧力室１２や、該圧力室１２にエアを供給する圧力導入ポート１３等を有するＰＦＡ樹脂からなる流量調整装置１の上側部分である。
【００２５】
上記ダイアフラム３５は、第２ブロック１０ｂと第３ブロック１０ｃとの間に配置されており、本実施形態におけるダイアフラム３５の詳細な構成として、薄膜とされたダイアフラム３５の補強をなすダイアフラム補強材３４が取り付けられている。なお、ダイアフラム補強材３４は、本実施形態に必ずしも必要である部品ではないので、以下の説明では、ダイアフラム３４に含まれる部品として説明する。
【００２６】
このダイアフラム補強材３４の材質は、柔軟性に富んだゴム板が採用されており、ダイアフラム３５の形状に合わせて中央部分が抜かれた円盤状に形成されている。また、この周端部の上側及び下側には、ダイアフラム３５の環状凸部３５ａ、及び、後述する第１板部材１４の環状溝１４ｃに固定できるような嵌め合い形状が形成されている。
このようなダイアフラム補強材３４は、ダイアフラム３５本体の薄さを確保して圧力に対する変形を十分に確保しつつ、この変形における強度を高く保持する役目を担っている。すなわち、圧力室１２における圧力に耐えうるダイアフラム３５の強度を確保している。
【００２７】
また、上述した板部材の１つである第１板部材１４は、図２にも示すように円筒形状とされたハウジング１０の形状に合わせて円盤状に形成されており、この中央部にはダイアフラム３５の上方に形成される圧縮室１２を確保するための貫通穴１４ａが形成されている。さらに、この第１板部材１４の外周部には後述するボルト１７（締結手段）の取り付けを可能とする段付き形状のボルト取付穴ｂが縁部に沿って等間隔に計８つ設けられている。また、この第１板部材１４の下面における上記ボルト取付穴１４ｂよりも内側には、ダイアフラム３５の外周部に設けられた環状凸部３５ａ（詳細には、ダイアフラム補強材３４の周端部を含む。）を嵌め合わせるための環状溝１４ｃが設けられている。なお、この第１板部材１４は、図１に示すように第３ブロック１０ｃの下面に形成された円形溝１００ｃに挿入されて配置されることになる。
【００２８】
さらに、上述した板部材の１つである第２板部材１５は、図２に示すように円筒形状とされたハウジング１０の形状に合わせて第１板部材とほぼ同等な円盤状に形成されており、この中央部には弁体３０の動作空間を確保するための貫通穴１５ａが形成されている。さらに、この第２板部材１５の外周部には、第１板部材１４に取り付けられたボルト１７の端部の螺合を可能とするねじ穴１５ｂ（締結手段）が縁部に沿って等間隔に計８つ設けられている。なお、この第２板部材１５は、図１に示すように第１ブロック１０ａの上面に形成された円形溝１００ａに挿入されて配置されることになる。
【００２９】
さて、第１板部材１４と第２板部材１５とは、図２に示すようにスペーサ６０を介して複数のボルト１７によって締結される。これらスペーサ１６の全ては、同じ全長に加工されたステンレス製（ＳＵＳ３０４等）の筒であり、入熱による熱変形がほとんど生じることなく第１板部材１４と第２板部材との間隔を一定に保つ役目を担っている。なお、第１板部材１４と第２板部材とは、各スペーサ１６の内部に挿入される各ボルト１７によってスペースの利用の点で効率よく締結されているが、各スペーサ１６と各ボルト１７の配置を必ずしも同じ位置に合わせる必要はない。
【００３０】
さらに、本実施形態の流量調整装置１における弁体３０の動作方向を規定する第１ブロック１０ａの上面に形成された弁体挿入溝２５には、第１ブロック１０ａの材料であるＰＰ樹脂よりも熱変形量が小さいポリ三フッ化塩化エチレン樹脂（以下、「ＰＣＴＦＥ樹脂」と称す。）を材料とした筒状の弁体拘束部材３２が備えられている。この弁体拘束部材３２は、弁体３０の末端である下部外周面と接しており、弁体３０の動作に応じて弁体３０を摺動可能に支持する役目を担っている。なお、符号３１は、従来より弁体３０の外周部に面して弁体３０の動作を支持し、且つ動作方向である鉛直方向の移動を規制するガイド部材である。なお、このガイド部材３１が弁体３０を拘束する部分は弁体３０の胴体部分であるため、弁体３０の動作を支持する機能としては弁体拘束部材３２よりも劣る。
【００３１】
さて、このような構成によれば以下の作用が得られる。
流体が例えば１０℃〜９０℃の範囲で温度変化することなどにより、第１板部材１４と第２板部材１５とに囲まれた第２ブロック１０ｂが熱変形しようとしても、第１板部材１４と第２板部材１５とが入熱によって多大に変形しないため、これら板部材１４，１５に囲まれた第２ブロック１０ｂに多大な熱変形が引き起こされるはない。そして、例え熱変形が僅かながらに生じても、両板部材１４，１５の間における各部分の形状がこれら両板部材１４，１５の締め付けによって保持されるので、流路の機能が低下することはない。
【００３２】
すなわち、第２ブロック１０ｂ内に形成された流路に関わるシール面、言い換えれば、第２ブロック１０ｂの上面と第１板部材１４を有する第３ブロックの下面との密着面であるシール部Ｋ、が形状変化しようとしても、シール部Ｋにおける面圧が維持されてズレの発生が回避される。このことは、第１板部材１４と第２板部材１５とが統一されたスペーサ１６の全長によって決められた間隔で規定されることによるものであり、第１板部材１４と第２板部材１５との間における熱変形は全てこの間で許容されるからである。
【００３３】
さらに、ＰＰ樹脂からなる第１ブロック１０ａに形成された弁体挿入溝２５に、ＰＣＴＦＥ樹脂からなる弁体拘束部材３２が設置されることによって、弁体挿入溝２５の構造が入熱の影響に対して強固となる。すなわち、この弁体拘束部材３２は、流体の温度変化、外部環境の温度変化、さらには弁体の微少摺動等による発生熱や摩耗による変形を引き起こすことがなく、摩擦抵抗を常に低く抑えることを可能としている。
【００３４】
これにより、温度変化などに影響されて弁体３０が傾いたり、ふらついたり、大きく震えたりする動作が除去されることになり、弁体３０は所定の軸線に沿って円滑且つ正確に移動することになる。この結果、弁体３０の動作における弁座１１の開度が流量の調整値に応じて正確且つ安定して得られることになる。
【００３５】
以上説明した本実施形態の流量調整装置１によれば以下の効果を奏することができる。
ハウジング１０の流路部分における熱変形を回避してシール部Ｋ等のシール面におけるリークを防止することができるので、例えば１０℃〜９０℃で温度変化する流体の流量調整を行う場合であっても的確な流量を流路内に流通させることができる。また、弁体３０による弁座１１の開度が正確に規定されることで、上記温度範囲で変化する流体であっても正確な流量調整を行うことができる。これらのことは従来の使用温度範囲に比較して同使用温度範囲の拡大を実現している。また、樹脂製のハウジング１０内に強固な構造体が備えられることになるので、外部からの衝撃に対しても正確な流量調整を維持することができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、テフロン加工（登録商標）が施されたステンレスの各部品を組み合わせて形状保持手段を構成したが、これに限定解釈されるものではなく、例えば、アルミニウムなどの線膨張係数がハウジング１０に用いられた材料よりも低いものであればいずれであってもよい。
また、弁体拘束部材３２をＰＣＴＦＥ樹脂として説明したが、これにおいても限定解釈されるものではなく、例えばＰＶＤＦ（ビニリデンフルオライド樹脂）や、ステンレスなどの線膨張係数がハウジング１０の主たる部分に用いられる材料よりも低いものであればいずれであってもよい。そして、さらに言うなれば、耐薬品性に優れている材料が好適である。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態における流量調整装置１’について説明する。なお、本実施形態の流量調整装置１’は、上述した第１の実施形態の流量調整装置１に比較して弁体３０をごく僅かに動作させるための構成が追加して備えられていることが異なるので、この点について詳しく説明するものとし、その他の構成については同様であるので一部を除きその説明を省略するものとする。
【００３８】
本実施形態に示される流量調整装置１’は、流路内に流体が滞留することを回避するためにダイアフラム３５を介して弁体３０を僅かに押し下げるピストン４０が備えられるものであり、該ピストン４０を動作させる構成について以下に説明する。
【００３９】
第３ブロック１０ｃの上面には、後述するピストン４０、及び該ピストン４０を紙面上方に押し上げるスプリング４６を嵌め込むための凹所１４０が形成されており、該凹所１４０にはハウジング１０の外部に連通する抜き孔１４０ａが形成されている。そして、この凹所１４０に、スプリング４６と、ピストン４０の下側とが挿入され配置されている。
【００４０】
第３ブロック１０ｃの上側に位置する第４ブロック１０ｄには、この中央部にピストン４０の上側を収容するための凹所１６０が形成されており、さらに、該凹所１６０の中心部にはピストン４０のシャフト部４１をハウジング１０の外部に突出させるための貫通孔１７０がシャフト部４１の直径に合わせて形成されている。なお、この貫通孔１７０の内周面には、圧力漏れを防ぐためのＯリング５１が設けられている。
【００４１】
また、第３ブロック１０ｃの側面には、ピストン４０に向かってエアを供給するための第２の圧力導入ポート１８が形成されている。エアが供給されるピストン４０側をより特定すると、ピストン４０には凹所１６０の形状に合わせて該凹所１６０の直径とほぼ同等な直径を有する円板部４２が形成されている。
そして、この円板部４２の上面（紙面において上側の面）と凹所１６０とがなす空間、すなわち、上記エアが供給される空間が第２の圧力室１９として形成されることで、ピストン４０に対して圧力による上下方向の動作を促す構成とされている。そして、第２の圧力室１９に供給されたエアの漏れを防止するために、先に説明したシャフト部４１のＯリング５１に加えて、この円板部４２の外周面にＯリング５２が設けられている。
【００４２】
エアが供給されるピストン４０の円板部４２の上面は、第２の圧力導入ポート１８から供給されたエアの圧力を受ける受圧面であり、この受圧面にエアの圧力が作用することでピストン４０を紙面下方向に押し下げようとする力が作用する。このような作用に対し、ピストン４０は第３ブロック１０ｃ側に備わるスプリング４６によって紙面上方に押し上げられている。
したがって、受圧面にスプリング４６の弾性力に勝る力が作用した場合で、なお且つ、後述するダイヤル５５がピストン４０を解放した状態であれば、ピストン４０は上下方向に適宜移動することになる。
【００４３】
また、第２の圧力室１９は、円板部４２とシャフト部４１との繋ぎ目（なお、円板部４２とシャフト部４１とは一体構造である。）に段差４３が形成されることで常に空間として確保され、第２の圧力導入ポート１８から供給されるエアが受圧面に常時作用する状態が維持されている。
【００４４】
ピストン４０の上部、すなわち、ハウジング１０から突出したシャフト部４１の上端側にはねじ部４１ａが形成されており、このシャフト部４１の上端側には該ねじ部４１ａに螺合する雌ねじ部を有するダイヤル５５が取り付けられている。このダイヤル５５は、上側のダイヤル部５５ａと、下側のロック部５５ｂとからなり、これらがダブルナット方式で構成されることで周り止めがなされてダイヤル５５の位置がシャフト部４１に形成されたねじ部４１ａの任意な位置で固定されることになる。
【００４５】
これにより、導入されるエアによってピストン４０が上下方向に動作していない状態であれば、ダイヤル５５を回すことによってダイヤル５５は上方に移動することになり、その後にダブルナット方式で固定されることになる。このことによって、ハウジング１０の上面とダイヤル５５の下面との間に隙間が生じてピストン４０の上下移動を可能とするストロークが任意に確保されることになる。
【００４６】
また、ピストン４０のシャフト部４１の上側にはピン５６が取り付けられており、ダイヤル５５や、自らが回転しようとする作用を該ピン５６と第４ブロックに形成された切欠部との接触で防止している。
【００４７】
ピストン４０のシャフト部４１の下端は、ダイアフラム３５の上面に貫通する貫通孔１５０に挿入されており、第２の圧力導入ポート１８からエアの供給を受けてピストン４０が下方に移動した場合にてダイアフラム３５を押し付けることが可能な構造とされている。
また、第１の圧力室１２に供給されたエアが、ピストン４０が収容される凹所１４０に漏れることを回避するため、貫通孔１５０の内周面にはＯリング５３が設けられている。
【００４８】
次に、ピストン４０による弁体３０の動作について説明する。
流体の流通を遮断するべく、圧力導入ポート１３から流量調整用のエアを供給しない場合、必要に応じて第２の圧力導入ポート１８からピストン４０を微少に動作させるためのエアが供給される。この結果、ピストン４０はこれの下方に備わるスプリング４６の弾性力に勝る力を得て下方に移動し、シャフト部４１の下端でダイアフラム３５を押し下げる。
【００４９】
この際の押し下げ量は、シャフト部４１の上端側に備わるダイヤル５５の固定位置によって設定されたストロークによって実質的に定義されることになり、ダイアフラム３５を介して弁体３０は弁座１１から僅かに離間することになる。
そして、弁座１１の開口面１１ａが僅かに開口することによって、入口ポート２１から流入する流体は、定格流量に対してごく僅かな０．１〜１０％の範囲で調整された微少流量に絞り込まれて出口ポート２５に向かって流通することになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態における流量調整装置１’によれば、第１の実施形態の効果に加えて微少流量の流体を流路に流通させることが可能となる。これによって、流体の滞留を回避して流体にバクテリア等の雑菌が発生することを防止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る流量調整装置によれば、下記の効果を奏することができる。
請求項１記載の発明に係る流量調整装置によれば、ハウジング内の流路及びその周囲の形状が流体の温度変化などに影響されずに保持されるので、例えば、シール面におけるリークの防止が得られて、温度変化する流体であっても正確な流量調整を行うことができる。
【００５２】
また、この流量調整装置によれば、形状保持手段が金属製の第１板部材、第２板部材、スペーサ、及び締結手段により構成されるので、流路及びこの周囲における形状が流体の温度変化などに影響されることなく的確に保持される。これにより、温度変化する流体であっても正確な流量調整を行うことを可能とする流量調整装置を、部分的な追加構成にて安価に実現することができる。また、樹脂製のハウジング内に強固な構造体が備えられることになるので、外部からの衝撃に対しても正確な流量を得る流量調整装置を実現することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明に係る流量調整装置によれば、ハウジング内に形成された弁体挿入溝に、ハウジングの材料よりも熱変形量が小さい弁体拘束部材が備えられることにより、流体の温度変化などに影響されることなく弁体を弁座に対して円滑に移動させ、なお且つ流量の調整値に応じて適正な位置に導くことができる。これによって、温度変化する流体、あるいは外部環境などに用いられる場合であっても弁座における流量調整の精度を向上させることができる。
【００５４】
また、この流量調整装置によれば、流体の温度変化などによって流量調整に悪影響を及ぼしかねない状況であっても、流路に適正な流量を流通させることができ、なお且つ、弁座を通過する流量を各調整値に応じて適正に導くことができる。これにより、温度変化を受ける場合であっても高精度な流量調整を行うことを可能とした信頼性の高い流量調整装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態における流量調整装置の構成及び構造を説明する流量調整装置の断面図である。
【図２】 本発明に係る第１の実施形態における流量調整装置に用いられる形状保持手段の概略構成を説明する斜視図である。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態における流量調整装置の構成及び構造を説明する流量調整装置の断面図である。
【図４】 従来の流量調整装置の構成及び構造を説明する流量調整装置の断面図である。
【符号の説明】
１，１’ 流量調整装置
１０ ハウジング
１１ 弁座
１４ 第１板部材（形状保持手段）
１５ 第２板部材（形状保持手段）
１６ スペーサ（形状保持手段）
１７ ボルト（締結手段，形状保持手段）
２１ 入口ポート
２２ 弁室（流路）
２３ 第２の空間（流路）
２４ 出口ポート
３０ 弁体
３２ 弁体拘束部材
３５ ダイアフラム
Ｋ シール部
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液や純水等の流量を制御する流量調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の流量調整装置の構造の一例を示した断面図である。このような流量調整装置１は、複数の薬液を調合する場合や、製品の製造過程にて使用される純水等の流量を正確に調整する場合など、流体の供給ライン上に用いられるものである。また、このような用途に使用される流量調整装置１は、一般にレギュレータとも呼ばれている。
【０００３】
この流量調整装置１の構造について具体的に説明する。外観形状をなすハウジング１０は樹脂等の材料により成形されており、この外側には流体の入口ポート２１と流体の出口ポート２４とがそれぞれ形成され備えられている。また、ハウジング１０の内部には、入口ポート２１に連通する開口面１１ａを有する弁座１１、及び、この弁座１１の開口面１１ａに対して鉛直方向（図において上下方向）に移動する弁体３０、及び、この弁体３０の上端面に固定されたダイアフラム３５、及び、該弁体３０を弁座１１に押し付けるスプリング３６とが主として備えられている。なお、弁体３０は図に示すような２つの部材によって構成されていることが一般的である。
【０００４】
また、流体を流通させる流路は、入口ポート２１から弁体３０まで連通する第１の空間２２（一般に「弁室」と呼ばれる。）と、弁座１１とダイアフラム３５との間に位置して出口ポート２４まで連通する第２の空間２３とによって構成されている。
そして、ダイアフラム３５を挟んで第２の空間２３の反対側、すなわち、紙面におけるダイアフラム３５の上側には密閉された圧力室１２が形成されており、この圧力室１２は、ハウジング１０の上部に形成された圧力導入ポート１３に連通している。
【０００５】
弁体３０に付随する構成、及び弁体３０の動作についてさらに説明する。
弁体３０は、この末端である外周部下部がハウジング１０内に形成された弁体挿入溝２５に挿入されることによって鉛直方向の軸線に沿って上下方向に移動可能とされている。さらに、弁体３０は、この下方である弁体挿入溝２５内に備えられたスプリング３６によって下方から上方、すなわち、弁座１１に向けて押し付けられることで弁座１１を閉塞する役目を担っている。
【０００６】
また、弁体３０の上部には突出した雄ねじ部３０ａが形成されており、この雄ねじ部３０ａがダイアフラム３５に形成された雌ねじ部に螺合されることによって、弁体３０とダイアフラム３５とが固定されている。なお、構成によっては弁体３０とダイアフラム３５とが固定されない場合もある。
【０００７】
そして、圧力導入ポート１３からエア等が供給されると、圧縮室１２が加圧されることになり、ダイアフラム３５はスプリング３６の弾性力に勝る力を得て下方に押し下がる。これによって、ダイアフラム３５に固定された弁体３０が弁座１１から離間して弁座１１の開口面１１ａが開口することとなり、第１の空間２２に満たされた流体は第２の空間２３に流入する。この際、圧縮室１２の加圧の度合いに応じて弁体３０の上下方向における移動距離は変化するので、弁座１１の開口面１１ａを通過する流体の流量は調整されることになる。そして、第２の空間に流入した流体がここから出口ポート２５に向かって流動し送出されることで、流量調整装置１における流体の流量調整が行われることとなる。
【０００８】
このような構成の流量調整装置１は、既に先行技術として開示されているものであり、上述のダイアフラム３５の位置変位をもたらすエアに代えて、ねじによってダイアフラム３５を押し込むニードル方式の流量調整機構が備えられているものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−２０１０６３号公報（第１０−１２段落、第１図）
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような流量調整装置１は、例えば、半導体等を製造するための薬液や純水などの流体の流量調整を行う役目を担って回路内に設置されるが、調整の対象となる流体が短時間の間に温度変化したり、あるいは外部の環境温度が変化したりすると、流量調整に若干の狂いが生じていた。このことは正確な流量調整を行える温度範囲を狭める結果にもなっていた。
【００１０】
上述の流量調整装置に備わる流路は、薬液を流通させるために耐薬品性に優れたフッ素樹脂などの樹脂材料が用いられてハウジング内に形成され備えられているが、この樹脂材料の熱変形が金属材料に比較して大きいため、流路を形成するシール面に若干のズレが生じてシール構造が崩れることがあった。このことは、ハウジングの各部分において温度分布が異なるからである。
【００１１】
ここで言うシール面とは、図４に示されるハウジング１０の内壁とダイアフラム３５との密着面や、ハウジング１０を構成する各部分どうしの密着面などを有する段付き形状やＯリングなどを有してシール構造をなすシール部Ｋなどを指すものであり、このような部分にて熱変形による形状変化が生じると、シール構造が崩れて面圧が低下し流体がリークする可能性がある。
【００１２】
また、弁体３０の下方に形成されて該弁体３０の動作方向を規定する弁体挿入溝２５についても、上述と同様に流体の温度変化や、外部環境の温度変化、さらには、弁体３０との摩擦による温度上昇や摩耗によって変形することも予想される。この場合、弁体挿入溝２５の内周面と弁体３０の外周面との間に隙間ができたり、弁体挿入溝２５の溝方向が鉛直方向に対して傾いたりするなどの問題が生じかねず、弁体３０は鉛直方向の軸線に沿って円滑に移動することが困難となって弁座１１の開度を流量の調整値に応じて一定に保つことができなくなる。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂製のハウジングに形成される流路を用いることによって耐薬品性に優れた点を維持しつつ、幅広い温度範囲で正確な流量調整を行うことを可能とする流量調整装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、樹脂製のハウジングに、流体の入口ポートと、出口ポートと、これら各ポート間に配置された流路と、該流路に形成された弁座を開閉する弁体とを備えた流量調整装置において、前記ハウジング内に、前記流路の周囲を取り囲んで前記ハウジングの熱変形を抑制する、ハウジング材料よりも熱変形量が小さい材料からなる形状保持手段を備え、前記形状保持手段は、前記流路の一方に位置する金属性の第１板部材と、前記流路の他方に位置する金属製の第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との間隔を一定に保つスペーサと、該スペーサを介して前記第１板部材と前記第２板部材とを締結する締結手段とを有してなることを特徴としている。
【００１５】
このような発明により、流路を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化等によるハウジングの熱変形が、ハウジング材料よりも熱変形量が小さい材料からなる形状保持手段の設置により抑制され、流路及びその周囲の形状が保持される。
【００１７】
また、このような発明により、流路、該流路の周囲、流路の一部をなす弁座、及び弁体などは、これらの両側にて一定間隔で配置された金属製の第１板部材と第２板部材との間に挟まれた状態で位置することになる。そして、万が一、流体の温度変化などにより第１板部材と第２板部材との間に挟まれた部分が熱変形しようとしても、第１板部材及び第２板部材が入熱によって多大に変形しないため、これら板部材に挟まれた流路及びその周囲などの部分に熱変形が引き起こされることはない。すなわち、流路に関わる、例えばシール面や弁座等が形状変化することが回避されてハウジング内の定位置に規定されることになる。このことは、第１板部材と第２板部材とがスペーサの寸法によって決められた間隔で規定されることによるものであり、第１板部材と第２板部材との間の熱変形は全てこの間で許容されることになる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記弁体の動作方向を規定する前記ハウジング内の弁体挿入溝に、前記ハウジングの材料よりも熱変形量が小さい材料からなる弁体拘束部材を備えたことを特徴としている。
【００１９】
このような発明により、ハウジング内にて弁体の動作における末端に形成されて弁体の動作方向を規定する弁体挿入溝が、熱変形等により弁体の動作方向を規定できなくなることが回避される。すなわち、樹脂製のハウジングに形成された弁体挿入溝にハウジングの材料と異なる弁体拘束部材が設置されることによって、上記弁体挿入溝の構造が入熱の影響に対して強固となり、例えば、流体の温度変化、外部環境の温度変化、あるいは弁体の微少摺動等による発生熱や摩耗による変形が回避されて弁体の動作方向及び弁体の円滑な動作が常に維持される。これにより、弁体が傾いたり、ふらついたり、大きく震えたりするような不安定な動作があらゆる温度域で除去されることになり、弁体は所定の軸線に沿って円滑且つ的確に移動することになる。これにより、弁体の動作における弁座の開度が、流量の調整値に応じて正確に且つ安定して得られることになる。なお、弁体拘束部材の材料としては、弁体を滑らかに摺動させる耐食性に優れた樹脂製が望ましく、この樹脂がハウジングの材料よりも熱変形しにくいものであればよい。
【００２１】
また、このような発明により、流路及びこの周囲の熱変形が形状保持手段の設置により抑制されて流路に適正な流量が流れることになり、さらに、弁体の動作がハウジングの材料よりも熱変形量が小さい材料からなる弁体拘束部材に誘導されることで弁座の開度が安定する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における流量調整装置について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における流量調整装置の内部構造を説明する断面図である。図２はハウジング内に設置される形状保持手段の構成を説明する斜視図である。なお、ここに説明する流量調整装置１の出口ポート２４から供給される定格流量は４〜３５Ｌ／ｍｉｎとされるものであり、この範囲にて定格流量を調整するための基本構造は、従来技術にて説明した流量調整装置１の構造とほぼ同等であるため一部その説明を省略するものとし、発明に関わる構成及び構造についてより詳しく説明するものとする。
【００２３】
外観形状をなすハウジング１０は、ポリプロピレン樹脂（以下、「ＰＰ樹脂」と称す。）、あるいは耐薬品性に優れたフッ素樹脂（以下、「ＰＦＡ樹脂」と称す。）等の材料によって成形された３つの各ブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、及びこれらの間に挿入されて配置された本発明の形状保持手段を構成するステンレス製（ＳＵＳ３０４等）の各板部材１４，１５の組み合わせによって構成されている。なお、この流量調整装置１の対象流体が純水及び薬液であるため、形状保持手段をなす各部品には耐食性を高めるためにテフロン加工（登録商標）が施されている。
【００２４】
各ブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｃについて説明すると、第１ブロック１０ａは、ＰＰ樹脂からなる流量調整装置１の土台部分である。
また、第１ブロック１０ａの上側に位置する第２ブロック１０ｂは、入口ポート２１、出口ポート２４、及び弁室２２や第２の空間２３で構成される流路等を有する耐薬品性に優れたＰＦＡ樹脂からなる流量調整装置１の中間部分である。また、第２ブロック１０ｂの上側に位置する第３ブロック１０ｃは、ダイアフラム３５を第２ブロック１０ｂ側に押さえ付けるとともに、該ダイアフラム３５の上側に圧力室１２や、該圧力室１２にエアを供給する圧力導入ポート１３等を有するＰＦＡ樹脂からなる流量調整装置１の上側部分である。
【００２５】
上記ダイアフラム３５は、第２ブロック１０ｂと第３ブロック１０ｃとの間に配置されており、本実施形態におけるダイアフラム３５の詳細な構成として、薄膜とされたダイアフラム３５の補強をなすダイアフラム補強材３４が取り付けられている。なお、ダイアフラム補強材３４は、本実施形態に必ずしも必要である部品ではないので、以下の説明では、ダイアフラム３４に含まれる部品として説明する。
【００２６】
このダイアフラム補強材３４の材質は、柔軟性に富んだゴム板が採用されており、ダイアフラム３５の形状に合わせて中央部分が抜かれた円盤状に形成されている。また、この周端部の上側及び下側には、ダイアフラム３５の環状凸部３５ａ、及び、後述する第１板部材１４の環状溝１４ｃに固定できるような嵌め合い形状が形成されている。
このようなダイアフラム補強材３４は、ダイアフラム３５本体の薄さを確保して圧力に対する変形を十分に確保しつつ、この変形における強度を高く保持する役目を担っている。すなわち、圧力室１２における圧力に耐えうるダイアフラム３５の強度を確保している。
【００２７】
また、上述した板部材の１つである第１板部材１４は、図２にも示すように円筒形状とされたハウジング１０の形状に合わせて円盤状に形成されており、この中央部にはダイアフラム３５の上方に形成される圧縮室１２を確保するための貫通穴１４ａが形成されている。さらに、この第１板部材１４の外周部には後述するボルト１７（締結手段）の取り付けを可能とする段付き形状のボルト取付穴ｂが縁部に沿って等間隔に計８つ設けられている。また、この第１板部材１４の下面における上記ボルト取付穴１４ｂよりも内側には、ダイアフラム３５の外周部に設けられた環状凸部３５ａ（詳細には、ダイアフラム補強材３４の周端部を含む。）を嵌め合わせるための環状溝１４ｃが設けられている。なお、この第１板部材１４は、図１に示すように第３ブロック１０ｃの下面に形成された円形溝１００ｃに挿入されて配置されることになる。
【００２８】
さらに、上述した板部材の１つである第２板部材１５は、図２に示すように円筒形状とされたハウジング１０の形状に合わせて第１板部材とほぼ同等な円盤状に形成されており、この中央部には弁体３０の動作空間を確保するための貫通穴１５ａが形成されている。さらに、この第２板部材１５の外周部には、第１板部材１４に取り付けられたボルト１７の端部の螺合を可能とするねじ穴１５ｂ（締結手段）が縁部に沿って等間隔に計８つ設けられている。なお、この第２板部材１５は、図１に示すように第１ブロック１０ａの上面に形成された円形溝１００ａに挿入されて配置されることになる。
【００２９】
さて、第１板部材１４と第２板部材１５とは、図２に示すようにスペーサ６０を介して複数のボルト１７によって締結される。これらスペーサ１６の全ては、同じ全長に加工されたステンレス製（ＳＵＳ３０４等）の筒であり、入熱による熱変形がほとんど生じることなく第１板部材１４と第２板部材との間隔を一定に保つ役目を担っている。なお、第１板部材１４と第２板部材とは、各スペーサ１６の内部に挿入される各ボルト１７によってスペースの利用の点で効率よく締結されているが、各スペーサ１６と各ボルト１７の配置を必ずしも同じ位置に合わせる必要はない。
【００３０】
さらに、本実施形態の流量調整装置１における弁体３０の動作方向を規定する第１ブロック１０ａの上面に形成された弁体挿入溝２５には、第１ブロック１０ａの材料であるＰＰ樹脂よりも熱変形量が小さいポリ三フッ化塩化エチレン樹脂（以下、「ＰＣＴＦＥ樹脂」と称す。）を材料とした筒状の弁体拘束部材３２が備えられている。この弁体拘束部材３２は、弁体３０の末端である下部外周面と接しており、弁体３０の動作に応じて弁体３０を摺動可能に支持する役目を担っている。なお、符号３１は、従来より弁体３０の外周部に面して弁体３０の動作を支持し、且つ動作方向である鉛直方向の移動を規制するガイド部材である。なお、このガイド部材３１が弁体３０を拘束する部分は弁体３０の胴体部分であるため、弁体３０の動作を支持する機能としては弁体拘束部材３２よりも劣る。
【００３１】
さて、このような構成によれば以下の作用が得られる。
流体が例えば１０℃〜９０℃の範囲で温度変化することなどにより、第１板部材１４と第２板部材１５とに囲まれた第２ブロック１０ｂが熱変形しようとしても、第１板部材１４と第２板部材１５とが入熱によって多大に変形しないため、これら板部材１４，１５に囲まれた第２ブロック１０ｂに多大な熱変形が引き起こされるはない。そして、例え熱変形が僅かながらに生じても、両板部材１４，１５の間における各部分の形状がこれら両板部材１４，１５の締め付けによって保持されるので、流路の機能が低下することはない。
【００３２】
すなわち、第２ブロック１０ｂ内に形成された流路に関わるシール面、言い換えれば、第２ブロック１０ｂの上面と第１板部材１４を有する第３ブロックの下面との密着面であるシール部Ｋ、が形状変化しようとしても、シール部Ｋにおける面圧が維持されてズレの発生が回避される。このことは、第１板部材１４と第２板部材１５とが統一されたスペーサ１６の全長によって決められた間隔で規定されることによるものであり、第１板部材１４と第２板部材１５との間における熱変形は全てこの間で許容されるからである。
【００３３】
さらに、ＰＰ樹脂からなる第１ブロック１０ａに形成された弁体挿入溝２５に、ＰＣＴＦＥ樹脂からなる弁体拘束部材３２が設置されることによって、弁体挿入溝２５の構造が入熱の影響に対して強固となる。すなわち、この弁体拘束部材３２は、流体の温度変化、外部環境の温度変化、さらには弁体の微少摺動等による発生熱や摩耗による変形を引き起こすことがなく、摩擦抵抗を常に低く抑えることを可能としている。
【００３４】
これにより、温度変化などに影響されて弁体３０が傾いたり、ふらついたり、大きく震えたりする動作が除去されることになり、弁体３０は所定の軸線に沿って円滑且つ正確に移動することになる。この結果、弁体３０の動作における弁座１１の開度が流量の調整値に応じて正確且つ安定して得られることになる。
【００３５】
以上説明した本実施形態の流量調整装置１によれば以下の効果を奏することができる。
ハウジング１０の流路部分における熱変形を回避してシール部Ｋ等のシール面におけるリークを防止することができるので、例えば１０℃〜９０℃で温度変化する流体の流量調整を行う場合であっても的確な流量を流路内に流通させることができる。また、弁体３０による弁座１１の開度が正確に規定されることで、上記温度範囲で変化する流体であっても正確な流量調整を行うことができる。これらのことは従来の使用温度範囲に比較して同使用温度範囲の拡大を実現している。また、樹脂製のハウジング１０内に強固な構造体が備えられることになるので、外部からの衝撃に対しても正確な流量調整を維持することができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、テフロン加工（登録商標）が施されたステンレスの各部品を組み合わせて形状保持手段を構成したが、これに限定解釈されるものではなく、例えば、アルミニウムなどの線膨張係数がハウジング１０に用いられた材料よりも低いものであればいずれであってもよい。
また、弁体拘束部材３２をＰＣＴＦＥ樹脂として説明したが、これにおいても限定解釈されるものではなく、例えばＰＶＤＦ（ビニリデンフルオライド樹脂）や、ステンレスなどの線膨張係数がハウジング１０の主たる部分に用いられる材料よりも低いものであればいずれであってもよい。そして、さらに言うなれば、耐薬品性に優れている材料が好適である。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態における流量調整装置１’について説明する。なお、本実施形態の流量調整装置１’は、上述した第１の実施形態の流量調整装置１に比較して弁体３０をごく僅かに動作させるための構成が追加して備えられていることが異なるので、この点について詳しく説明するものとし、その他の構成については同様であるので一部を除きその説明を省略するものとする。
【００３８】
本実施形態に示される流量調整装置１’は、流路内に流体が滞留することを回避するためにダイアフラム３５を介して弁体３０を僅かに押し下げるピストン４０が備えられるものであり、該ピストン４０を動作させる構成について以下に説明する。
【００３９】
第３ブロック１０ｃの上面には、後述するピストン４０、及び該ピストン４０を紙面上方に押し上げるスプリング４６を嵌め込むための凹所１４０が形成されており、該凹所１４０にはハウジング１０の外部に連通する抜き孔１４０ａが形成されている。そして、この凹所１４０に、スプリング４６と、ピストン４０の下側とが挿入され配置されている。
【００４０】
第３ブロック１０ｃの上側に位置する第４ブロック１０ｄには、この中央部にピストン４０の上側を収容するための凹所１６０が形成されており、さらに、該凹所１６０の中心部にはピストン４０のシャフト部４１をハウジング１０の外部に突出させるための貫通孔１７０がシャフト部４１の直径に合わせて形成されている。なお、この貫通孔１７０の内周面には、圧力漏れを防ぐためのＯリング５１が設けられている。
【００４１】
また、第３ブロック１０ｃの側面には、ピストン４０に向かってエアを供給するための第２の圧力導入ポート１８が形成されている。エアが供給されるピストン４０側をより特定すると、ピストン４０には凹所１６０の形状に合わせて該凹所１６０の直径とほぼ同等な直径を有する円板部４２が形成されている。
そして、この円板部４２の上面（紙面において上側の面）と凹所１６０とがなす空間、すなわち、上記エアが供給される空間が第２の圧力室１９として形成されることで、ピストン４０に対して圧力による上下方向の動作を促す構成とされている。そして、第２の圧力室１９に供給されたエアの漏れを防止するために、先に説明したシャフト部４１のＯリング５１に加えて、この円板部４２の外周面にＯリング５２が設けられている。
【００４２】
エアが供給されるピストン４０の円板部４２の上面は、第２の圧力導入ポート１８から供給されたエアの圧力を受ける受圧面であり、この受圧面にエアの圧力が作用することでピストン４０を紙面下方向に押し下げようとする力が作用する。このような作用に対し、ピストン４０は第３ブロック１０ｃ側に備わるスプリング４６によって紙面上方に押し上げられている。
したがって、受圧面にスプリング４６の弾性力に勝る力が作用した場合で、なお且つ、後述するダイヤル５５がピストン４０を解放した状態であれば、ピストン４０は上下方向に適宜移動することになる。
【００４３】
また、第２の圧力室１９は、円板部４２とシャフト部４１との繋ぎ目（なお、円板部４２とシャフト部４１とは一体構造である。）に段差４３が形成されることで常に空間として確保され、第２の圧力導入ポート１８から供給されるエアが受圧面に常時作用する状態が維持されている。
【００４４】
ピストン４０の上部、すなわち、ハウジング１０から突出したシャフト部４１の上端側にはねじ部４１ａが形成されており、このシャフト部４１の上端側には該ねじ部４１ａに螺合する雌ねじ部を有するダイヤル５５が取り付けられている。このダイヤル５５は、上側のダイヤル部５５ａと、下側のロック部５５ｂとからなり、これらがダブルナット方式で構成されることで周り止めがなされてダイヤル５５の位置がシャフト部４１に形成されたねじ部４１ａの任意な位置で固定されることになる。
【００４５】
これにより、導入されるエアによってピストン４０が上下方向に動作していない状態であれば、ダイヤル５５を回すことによってダイヤル５５は上方に移動することになり、その後にダブルナット方式で固定されることになる。このことによって、ハウジング１０の上面とダイヤル５５の下面との間に隙間が生じてピストン４０の上下移動を可能とするストロークが任意に確保されることになる。
【００４６】
また、ピストン４０のシャフト部４１の上側にはピン５６が取り付けられており、ダイヤル５５や、自らが回転しようとする作用を該ピン５６と第４ブロックに形成された切欠部との接触で防止している。
【００４７】
ピストン４０のシャフト部４１の下端は、ダイアフラム３５の上面に貫通する貫通孔１５０に挿入されており、第２の圧力導入ポート１８からエアの供給を受けてピストン４０が下方に移動した場合にてダイアフラム３５を押し付けることが可能な構造とされている。
また、第１の圧力室１２に供給されたエアが、ピストン４０が収容される凹所１４０に漏れることを回避するため、貫通孔１５０の内周面にはＯリング５３が設けられている。
【００４８】
次に、ピストン４０による弁体３０の動作について説明する。
流体の流通を遮断するべく、圧力導入ポート１３から流量調整用のエアを供給しない場合、必要に応じて第２の圧力導入ポート１８からピストン４０を微少に動作させるためのエアが供給される。この結果、ピストン４０はこれの下方に備わるスプリング４６の弾性力に勝る力を得て下方に移動し、シャフト部４１の下端でダイアフラム３５を押し下げる。
【００４９】
この際の押し下げ量は、シャフト部４１の上端側に備わるダイヤル５５の固定位置によって設定されたストロークによって実質的に定義されることになり、ダイアフラム３５を介して弁体３０は弁座１１から僅かに離間することになる。
そして、弁座１１の開口面１１ａが僅かに開口することによって、入口ポート２１から流入する流体は、定格流量に対してごく僅かな０．１〜１０％の範囲で調整された微少流量に絞り込まれて出口ポート２５に向かって流通することになる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態における流量調整装置１’によれば、第１の実施形態の効果に加えて微少流量の流体を流路に流通させることが可能となる。これによって、流体の滞留を回避して流体にバクテリア等の雑菌が発生することを防止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る流量調整装置によれば、下記の効果を奏することができる。
請求項１記載の発明に係る流量調整装置によれば、ハウジング内の流路及びその周囲の形状が流体の温度変化などに影響されずに保持されるので、例えば、シール面におけるリークの防止が得られて、温度変化する流体であっても正確な流量調整を行うことができる。
【００５２】
また、この流量調整装置によれば、形状保持手段が金属製の第１板部材、第２板部材、スペーサ、及び締結手段により構成されるので、流路及びこの周囲における形状が流体の温度変化などに影響されることなく的確に保持される。これにより、温度変化する流体であっても正確な流量調整を行うことを可能とする流量調整装置を、部分的な追加構成にて安価に実現することができる。また、樹脂製のハウジング内に強固な構造体が備えられることになるので、外部からの衝撃に対しても正確な流量を得る流量調整装置を実現することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明に係る流量調整装置によれば、ハウジング内に形成された弁体挿入溝に、ハウジングの材料よりも熱変形量が小さい弁体拘束部材が備えられることにより、流体の温度変化などに影響されることなく弁体を弁座に対して円滑に移動させ、なお且つ流量の調整値に応じて適正な位置に導くことができる。これによって、温度変化する流体、あるいは外部環境などに用いられる場合であっても弁座における流量調整の精度を向上させることができる。
【００５４】
また、この流量調整装置によれば、流体の温度変化などによって流量調整に悪影響を及ぼしかねない状況であっても、流路に適正な流量を流通させることができ、なお且つ、弁座を通過する流量を各調整値に応じて適正に導くことができる。これにより、温度変化を受ける場合であっても高精度な流量調整を行うことを可能とした信頼性の高い流量調整装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態における流量調整装置の構成及び構造を説明する流量調整装置の断面図である。
【図２】 本発明に係る第１の実施形態における流量調整装置に用いられる形状保持手段の概略構成を説明する斜視図である。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態における流量調整装置の構成及び構造を説明する流量調整装置の断面図である。
【図４】 従来の流量調整装置の構成及び構造を説明する流量調整装置の断面図である。
【符号の説明】
１，１’ 流量調整装置
１０ ハウジング
１１ 弁座
１４ 第１板部材（形状保持手段）
１５ 第２板部材（形状保持手段）
１６ スペーサ（形状保持手段）
１７ ボルト（締結手段，形状保持手段）
２１ 入口ポート
２２ 弁室（流路）
２３ 第２の空間（流路）
２４ 出口ポート
３０ 弁体
３２ 弁体拘束部材
３５ ダイアフラム
Ｋ シール部
Claims (2)
- 樹脂製のハウジングに、流体の入口ポートと、出口ポートと、これら各ポート間に配置された流路と、該流路に形成された弁座を開閉する弁体とを備えた流量調整装置において、
前記ハウジング内には、前記流路の周囲を取り囲んで前記ハウジングの熱変形を抑制する、ハウジング材料よりも熱変形量が小さい材料からなる形状保持手段が備えられ、
前記形状保持手段は、前記流路の一方に位置する金属性の第１板部材と、前記流路の他方に位置する金属製の第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材との間隔を一定に保つスペーサと、該スペーサを介して前記第１板部材と前記第２板部材とを締結する締結手段とを有してなることを特徴とする流量調整装置。 - 前記弁体の動作方向を規定する前記ハウジング内の弁体挿入溝には、前記ハウジングの材料よりも熱変形量が小さい材料からなる弁体拘束部材が備えられてなることを特徴とする請求項１記載の流量調整装置。
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