JP6093206B2 - 流量調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、薬液や純水等の流体の流量を制御する流量調整装置に関するものである。

一般に、流量調整装置は、半導体等を製造するための薬液や純水等の流体の流量を調整するために用いられる。流量調整装置は、装置内の流路に流体を流通させる必要があるため、耐薬品性に優れたフッ素樹脂などの樹脂材料により形成されたハウジングを備えている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、ダイヤフラムの上側に圧力室を設け、ダイヤフラムの下側に流体室を設けた流量調整装置が開示されている。ダイヤフラムの下部には弁体が連結されており、圧力室に供給される空気の圧力を調整することにより、流体の流量が調整される。

特開２００４−１６２７７４号公報

特許文献１に開示された流量調整装置は、出口ポートに接続される下流側流路上で流体の流通が遮断された場合、ダイヤフラムに接する流体室の圧力が高くなる。そして、ダイヤフラムが流体室の圧力を受け、ダイヤフラムに連結された弁体が弁座に接触する方向の付勢力が生じる。弁体と弁座が接触して流体の流通が遮断されている場合、この付勢力によって、弁体と弁座の接触力が更に高められる。

しかしながら、特許文献１に記載された流量調整装置では、弁体の先端部が連結されるダイヤフラムの中心部（基部）の先端が圧力室内で位置決めされていない。そのため、弁体が収納される弁室の中心位置と弁体の中心軸がずれてしまう可能性がある。この中心軸のずれ（芯ずれ）が生じると、前述した付勢力によって弁体と弁座の接触力が更に高められとしても、弁体と弁座の間に隙間が形成されてしまう可能性がある。
そして、弁体と弁座の間に隙間が形成されると、弁体と弁座の接触位置の上流側から下流側に向けて流体が流入し、流体の遮断が適切に行われない状態となってしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、弁体部と弁座部の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置を提供することを目的とする。

本発明の流量調整装置は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る流量調整装置は、外部から操作気体が導入される圧力室が内部に形成された第１ハウジングと、弁室、前記弁室と入口ポートを連通させる上流側流路、及び前記弁室と出口ポートを連通させる下流側流路が内部に形成された第２ハウジングと、前記弁室に収容され、該弁室の内周面に設けられる弁座部と接触又は離間することにより、前記上流側流路と前記下流側流路とが遮断した閉状態又は前記上流側流路と前記下流側流路とが連通した開状態とする弁体部と、前記弁体部に連結され、流体と接する流体接触面と前記操作気体と接する気体接触面とを有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに連結され、前記圧力室の内周面に接触した状態で、前記弁体部に連動して該弁体部の軸方向に移動可能なガイド部材とを備えることを特徴とする。

本発明に係る流量調整装置によれば、上流側流路と下流側流路とが遮断した閉状態又は上流側流路と下流側流路とが連通した開状態とする弁体部にダイヤフラムが連結されており、ダイヤフラムにはガイド部材が連結されている。ガイド部材は、弁体部に連動して弁体部の軸方向に移動可能であり、圧力室の内周面に接触した状態で移動する。
このようにすることで、ガイド部材に連結された弁体部の芯ずれが抑制され、弁体が収納される弁室の中心位置と弁体の中心軸とが一致する。従って、弁体と弁座が接触する際に弁体と弁座の間に隙間が形成されることを抑制し、弁体部と弁座部の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置を提供することができる。

本発明の第１態様の流量調整装置は、前記圧力室は、前記軸方向に直交する径方向の幅が広い幅広部と、前記幅広部よりも前記弁座部から遠い位置に設けられ前記径方向の幅が前記幅広部よりも狭い幅狭部とを有し、前記ガイド部材は、前記幅狭部と略同幅の第１ガイド部と、前記第１ガイド部より幅広かつ前記幅広部以下の幅の第２ガイド部とを有することを特徴とする。

本態様の流量調整装置によれば、ダイヤフラムを介して弁体部と連結されたガイド部材は、圧力室の幅狭部と略同幅の第１ガイド部を有し、第１ガイド部が圧力室の幅狭部に、弁体部に連動して移動可能な状態で位置決めされる。従って、圧力室の中心軸と弁体部の中心軸とが一致し、弁体と弁座の間に隙間が形成されないように、第１ガイド部が幅狭部に適切に位置決めされる。
また、幅狭部が幅広部よりも弁座部から遠い位置に設けられているので、弁座部から遠い位置で芯ずれを適切に抑制し、弁体と弁座の間に隙間が形成されないようにすることができる。

また、本態様の流量調整装置によれば、ダイヤフラムが流体から受けた圧力が伝達される第２ガイド部は、圧力室の幅狭部と同幅の第１ガイド部より幅広である。従って、ダイヤフラムが流体から高圧力を受けた場合であっても、第２ガイド部が幅狭部に進入することが規制されるので、ダイヤフラムが過度に変形することを防止することができる。
以上のように、本態様の流量調整装置によれば、ダイヤフラムの過度の変形を防止しつつ、弁体部と弁座部の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置を提供することができる。

上記態様の流量調整装置においては、前記第２ガイド部は、前記幅広部と略同幅である構成であってもよい。このようにすることで、第２ガイド部が圧力室の幅広部に弁体部に連動して移動可能な状態で位置決めされる。従って、弁体と弁座の間に隙間が形成されないようにし、弁体部と弁座部の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置を提供することができる。

上記構成の流量調整装置においては、前記第２ガイド部の外周面の複数箇所には、前記軸方向に沿って、前記圧力室の前記幅広部の内周面との間で前記操作気体を流通可能とする凹溝部が設けられていてもよい。
このようにすることで、圧力室内で操作気体を流通させて圧力を一定とし、圧力室内でのガイド部材の移動を円滑に行わせることができる。

上記態様の流量調整装置においては、前記ダイヤフラムが、前記第２ガイド部と略同幅の基部と、該基部の外周縁部に設けられている環状の薄膜部とを有する構成であってもよい。
このようにすることで、ダイヤフラムの基部が流体から受けた圧力が第２ガイド部に伝達される、流体から受けた圧力によってダイヤフラムの基部が変形することが防止される。

上記構成の流量調整装置においては、前記第２ガイド部が、前記基部よりも高強度の材料により形成されていてもよい。
このようにすることで、流体から受けた圧力によってダイヤフラムの基部が変形することがより確実に防止される。

上記態様の流量調整装置においては、前記第１ハウジングに、前記操作気体を前記圧力室の前記幅狭部に導く第１流路と、前記幅狭部を経由せずに前記操作気体を前記第１流路から前記圧力室の前記幅広部に導く第２流路とが設けられる構成であってもよい。
このようにすることで、外部から導入される操作気体が圧力室の幅狭部と幅広部のそれぞれに導かれ、圧力室内の操作気体の圧力が一定となり、圧力室内でのガイド部材の移動を円滑に行わせることができる。

本発明の第２態様の流量調整装置は、前記ダイヤフラムと前記ガイド部材とが一体成形されたことを特徴とする。このようにすることで、流量調整装置の組み立て工数を減らすとともに、組み立て誤差による製品毎のばらつきを減少させることができる。

本発明によれば、弁体部と弁座部の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置を提供することができる。

本実施形態の流量調整装置の全閉状態を示す縦断面図である。 本実施形態の流量調整装置の全開状態を示す縦断面図である。 ハウジングを示す縦断面図である。 ガイド部材を示す図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が縦断面図である。 ダイヤフラムを示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る流量調整装置の構成について、図１から図５を用いて説明する。
図１は、流量調整装置の全閉状態を示す縦断面図であり、図２は、流量調整装置の全開状態を示す縦断面図である。図３は、ハウジング１０ｃを示す縦断面図である。図４は、ガイド部材４２を示す図である。図５は、ダイヤフラム３５を示す縦断面図である。

図１および図２に示す流量調整装置１は、半導体等を製造するための薬液や純水等の流体の流量を調整するために用いられるものであって、流体の供給ライン（図示せず）上に設けられるものであり、一般にレギュレータとも呼ばれている。

流量調整装置１の外観形状を成しているハウジング部１０は、３つのハウジング１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有しており、貫通ボルト（不図示）を用いて締結されている。ハウジング１０ｂは、耐薬品性に優れたフッ素樹脂により形成されており、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（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ーテル共重合体）等の樹脂材料が使用されている。また、ハウジング１０ａ，１０ｃには、例えばＰＶＤ（ポリ塩化ビニル）やＰＦＡ等の樹脂材料が使用されている。

ハウジング１０ａは、流量調整装置１の土台部分であり、流量調整装置１が設置される筐体（不図示）に締結ボルトにより固定される。ハウジング１０ｂ（第２ハウジング）の内部には、入口ポート２１、出口ポート２４、第１の空間２２（弁室）、第２の空間２３（流体室）、上流側流路１５、下流側流路１６、中間流路２５が形成されている。上流側流路１５は、第１の空間２２と入口ポート２１を連通させる流路であり、下流側流路１６は、中間流路２５と出口ポート２４を連通させる流路である。

入口ポート２１から流入した流体は、上流側流路１５を通過して第１の空間２２に流入する。第１の空間２２に流入した流体は、弁体３１の外周面と弁座１１の隙間から第２の空間２３に流入する。第２の空間２３に流入した流体は、中間流路２５から下流側流路１６を経由して出口ポート２４から流出する。

ハウジング１０ｃは、図３に示すように、軸線Ａを中心軸とした円筒状の外形を有している。軸線Ａは、圧力室の中心に位置するとともに、第１の空間２２及び第２の空間２３の中心にも位置している。ハウジング１０ｃ（第１ハウジング）の内部には、外部の空気圧供給源（不図示）から操作用空気（操作気体）が導入される圧力室１２が形成されている。
圧力室１２は、図３に示すように、軸線Ａの軸方向に直交する径方向の幅がＷ１の幅狭部１２ａと、軸線Ａの軸方向に直交する径方向の幅がＷ２の幅広部１２ｂとを有する。幅狭部１２ａの幅Ｗ１は、幅広部１２ｂの幅Ｗ２よりも狭く、幅広部１２ｂよりも後述する弁座１１から遠い位置に設けられている。

図１および図３に示されるように、ハウジング１０ｃには、操作ポート１３から導入される操作用空気を幅狭部１２ａに導く第１流路１７と、幅狭部１２ａを経由せずに操作気体を第１流路１７から幅広部１２ｂに導く第２流路１８とが設けられている。
第１流路１７と第２流路１８とを設けることにより、操作用空気が圧力室１２の幅狭部１２ａと幅広部１２ｂのそれぞれに導かれ、圧力室１２内の操作用空気の圧力が一定となり、圧力室１２内でのガイド部材４２の移動を円滑に行わせることができる。

ハウジング１０ｂの内部には、弁座１１と、弁座１１に対して鉛直方向（図１において上下方向）に移動する弁体３１と、弁体３１に連結されるダイヤフラム３５と、弁体３１を弁座１１に押し付ける方向の付勢力を発生するスプリング３６とが主として設けられている。

ガイド部材４２は、ダイヤフラム３５に連結され、圧力室１２の内周面に接触した状態で、弁体３１に連動して弁体３１の中心軸Ｘ方向に移動可能な部材である。ガイド部材４２は、図４（ｂ）に示すように、第１ガイド部４２ａと、第２ガイド部４２ｂとを有する。
第１ガイド部４２ａの幅Ｗ３は圧力室１２の幅狭部１２ａの幅Ｗ１と略同幅である。略同幅とは、第１ガイド部４２ａが幅狭部１２ａに対して接触しながら移動可能となるように、幅Ｗ３が幅Ｗ１よりも少し狭いことをいう。

同様に、第２ガイド部４２ｂの幅Ｗ４は圧力室１２の幅広部１２ｂの幅Ｗ２と略同幅となっている。略同幅とは、第２ガイド部４２ｂが幅広部１２ｂに対して接触しながら移動可能となるように、幅Ｗ４が幅Ｗ２よりも少し狭いことをいう。

ガイド部材４２の下端面には、ダイヤフラム３５に設けられている凸部３５ａ（図５参照）を収容可能な窪み部４２ｃ（図４参照）が形成されている。窪み部４２ｃは、その内周壁に雌ねじ部が設けられており、凸部３５ａの外周壁に設けられている雄ねじと締結（連結）される。
ダイヤフラム３５は、ハウジング１０ｃの下端面およびガイド部材４２の下端面と、第２の空間２３との間に設けられている。

図４に示すように、ガイド部材４２の第２ガイド部４２ｂの外周面の４箇所には、中心軸Ｘ方向に延在する凹溝部４２ｄが設けられている。凹溝部４２ｄは、第２ガイド部４２ｂと圧力室１２の幅広部１２ｂとの間で操作気体を流通可能とするものである。
第２ガイド部４２ｂの側面の凹溝部４２ｄ以外の部分では、幅広部１２ｂの内面と接しているため操作気体が流通可能となっていない。一方、凹溝部４２ｄでは、幅広部１２ｂの内面と接していないため操作気体が流通可能となっている。

このようにすることで、第２ガイド部４２ｂの上面とハウジング１０ｃの内面により区画される圧力室１２内の領域と、ダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃとハウジング１０ｃの内面により区画される圧力室１２内の領域とで、操作用気体の流通が可能となる。
従って、圧力室１２内で操作用空気を流通させて圧力を一定とし、圧力室１２内でのガイド部材４２の移動を円滑に行わせることができる。

ダイヤフラム３５は、第２の空間２３と圧力室１２との間の圧力差が応じた外力が加わると、後述する薄膜部３５ｃが変位して基部３５ｂが鉛直方向（図１における上下方向）に移動する。基部３５ｂが移動することによって、ダイヤフラム３５に接触している弁体３１が、弁体３１の中心軸Ｘに沿って移動する。弁体３１の移動に応じて弁体３１の外周面と弁座１１との間の隙間の幅が変化し、流量調整装置１を通過する流体の流量が調整される。

ダイヤフラム３５の圧力室１２側の面は、圧力室１２内の操作気体と接触する面（気体接触面）である。また、ダイヤフラム３５の第２の空間２３側の面は、第２の空間２３内の流体と接触する面（流体接触面）である。

ダイヤフラム３５は、図５に示すように、略中央部に設けられている基部３５ｂと、基部３５ｂの外周縁部に設けられている環状の薄膜部３５ｃと、薄膜部３５ｃの外周端に設けられている厚肉の外周端部３５ｄとを有する。薄膜部３５ｃの厚さは、基部３５ｂよりも薄く、外周端部３５ｄの厚さは、薄膜部３５ｃよりも厚い。

図１に示されるように、基部３５ｂの幅（中心軸Ｘに直交する径方向の長さ）は、第２ガイド部４２ｂの幅Ｗ４と略同幅となっている。このようにすることで、第２の空間２２の流体から基部３５ｂが受ける圧力が第２ガイド部４２ｂに確実に伝達される。このようにすることで、流体から受けた圧力によって基部３５ｂが変形することが防止される。

ガイド部材４２は、ダイヤフラム３５の基部３５ｂの変形を確実に防止するために、基部３５ｂよりも高強度の材料により形成されているのが望ましい。例えば、基部３５ｂがＰＴＦＥにより形成されている場合、ガイド部材４２をＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）により形成するのが望ましい。

基部３５ｂの上面側の略中央部には、上方に向かって突出している凸部３５ａが設けられている。凸部３５ａの下面側には、上方に向かって窪んでいる凹部３５ｅが形成されており、弁体３１の突出部３１ａが挿入可能となっている。

ハウジング１０ｃの下端面には、図３に示すように、第２の空間２３に流入した流体の圧力に対してダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃが上方に変形した（撓んだ）際に、薄膜部３５ｃの上方への過度な変形を抑制する保護形状４１が形成されている。

ダイヤフラム３５の外周端部３５ｄは、ハウジング１０ｂとハウジング１０ｃとの間に挟まれた状態で支持される。これにより、ハウジング１０ｃに形成されている操作ポート１３から操作用空気が導入される圧力室１２と、流体が流入する第２の空間２３とが、それぞれ密閉された空間となる。

ハウジング１０ｂに収納される弁体３１は、図１に示すように、その末端（下端）近傍の外周部にダイヤフラム（弁体側ダイヤフラム）４５が一体的に設けられている。ダイヤフラム一体型の弁体３１は、その上端に突出部３１ａを有している。

弁体３１に一体的に設けられているダイヤフラム４５は、弁体３１から半径方向外側に向かって薄膜部４５ｃと、その外周端に薄膜部４５ｃよりも厚肉とされた外周端部４５ｄと、外周端部４５ｄの上面に設けられて上方に突出している環状の環状凸部４５ｆとを有している。

ダイヤフラム４５の外径は、ハウジング１０ｂの下端に形成されているダイヤフラム挿入溝の内径と略同径である。ダイヤフラム４５は、ハウジング１０ｂの下方からダイヤフラム挿入溝に挿入されて収容される際に、ダイヤフラム４５に設けられている環状凸部４５ｆがダイヤフラム挿入溝の上面の外周端に設けられている環状の環状凹部に嵌合される。

弁体３１の末端には、スプリングホルダ４７が設けられる。スプリングホルダ４７の上面には、弁体３１に一体的に設けられているダイヤフラム４５が第１の空間２２を流動する流体によって変形した際に、ダイヤフラム４５の薄膜部４５ｃの過度な変形を抑制して薄膜部４５ｃの形状を保持することが可能な保護形状が形成されている。

スプリングホルダ４７の上面側の略中央部には、下方に向かって窪んでいる凹部４７ｂが形成されており、弁体３１の末端が挿入可能となっている。スプリングホルダ４７には、側壁の途中に段差部が設けられており、段差部から下方の側壁は、段差部から上方の側壁よりも外径が小さくなっている。この段差部から下方のスプリングホルダ４７の外周には、スプリング３６が設けられる。

ハウジング１０ｃの略中心位置には、筒形状の弁体拘束孔４９が形成されている。弁体拘束孔４９は、スプリングホルダ４７との間にスプリング３６が保持可能である。弁体拘束孔４９の底面には、弁体拘束孔４９にスプリング３６が収容された際に、スプリング３６の下端を収容することが可能なスプリング溝部５１が設けられている。

ハウジング１０ａの弁体拘束孔４９にスプリング３６を収容し、ダイヤフラム４５が連結されたスプリングホルダ４７の下端をスプリング３６に挿入することにより、スプリング３６と弁体３１が連結される。スプリング３６に連結された弁体３１には、スプリング３６が伸張する方向の弾性力により、弁体３１の外周面を弁座１１に接触させる方向の付勢力が与えられる。

このように、弁体３１は、第１の空間２２（弁室）に収納されており、スプリング３６の上向きの付勢力と、ダイヤフラム３５を介して伝達される圧力室１２の圧力による下向きの付勢力によって、中心軸Ｘに沿って移動する。弁体３１の外周面は、中心軸Ｘに沿って移動することにより、第１の空間２２の内周面に設けられる弁座１１に接触又は離間する。第１の空間２２の内周面と弁座１１とが接触すると、上流側流路１５と下流側流路１６とが遮断した閉状態となる。第１の空間２２の内周面と弁座１１とが離間すると、上流側流路１５と下流側流路１６とが連通した開状態となる。

次に、流量調整装置１が、操作ポート１３から導入される操作気体の圧力を用いて、流体の流量を調整する動作について説明する。
図１に示す全閉状態の流量調整装置１には、流体の供給ラインから入口ポート２１を介して流体が導入される。入口ポート２１に導入された流体は、弁体３１が弁座１１に接触しているため第１の空間２２に滞留する。

操作ポート１３から操作用空気が圧力室１２に供給されると、圧力室１２が加圧される。圧力室１２が加圧されると、ガイド部材４２には下方に移動する方向の付勢力が与えられる。圧力室１２が加圧され、圧力室１２内の圧力による下向きの付勢力が、スプリング３６による上向きの付勢力を上回ると、ダイヤフラム３５は下方に移動する。そして、ダイヤフラム３５に連結された弁体３１が弁座１１から離間し、第１の空間２２に滞留していた流体が第２の空間２３に流入する。

弁体３１の中心軸Ｘに沿った方向（鉛直方向）における移動距離は、圧力室１２内の操作用空気の圧力に応じて変化する。そのため、圧力室１２内の圧力に応じて、流量調整装置１の弁開度が調整される。従って、圧力室１２内の圧力を調整することにより、弁体３１の外周面と弁座１１との隙間を通過する流体の流量が調整される。
弁体３１の外周面と弁座１１との隙間を通過した流体は、第２の空間２３を経由して中間流路２５へと流入する。中間流路２５に流入した流体は、下流側流路１６を経由して出口ポート２４から流出する。

流量調整装置１の弁開度は、圧力室１２内の操作用空気の圧力が高まるにつれて更に増加し、最終的には図２に示される全開状態となる。図３に示すように流量調整装置１の弁開度が全開状態になると、ダイヤフラム３５の基部３５ｂの外縁部分がハウジング１０ｂに接触する。

基部３５ｂがハウジング１０ｂに接触すると、第２の空間２３の流体は接続流路３０を経て中間流路２５へ流入する。接続流路３０を設けることによって、流量調整装置１の弁開度が全開状態になって基部３５ｂがハウジング１０ｂに接触した場合であっても、最大流量（弁開度が全開状態の場合の流体の流量）を出口ポート２４から流出させることができる。

次に、流量調整装置１の出口ポート２４に接続される流路上で流体の流通が遮断された場合の動作について説明する。本実施形態においては、出口ポート２４に接続される流路上で流体の流通が遮断された場合、出口ポート２４からの流体の流出が減少する一方で入口ポート２１への流体の流入が継続して行われる。これにより、第２の空間２３の流体の圧力が徐々に高くなる。

第２の空間２３に流体の圧力が高くなり、流体の圧力によりダイヤフラム３５の下面に作用する上向きの付勢力と、弁体３１を介してダイヤフラム３５に与えられるスプリング３６の上向きの付勢力との合力が、圧力室１２内の空気圧がダイヤフラム３５に与える下向きの付勢力を上回ると、ダイヤフラム３５は上方に移動する。そして、ダイヤフラム３５に連結された弁体３１が弁座１１に接触し、第１の空間２２と第２の空間２３との流体の流通が遮断される。

本実施形態の流量調整装置１は、弁体３１にダイヤフラム３５が連結され、ダイヤフラム３５にはガイド部材４２が連結されている。ガイド部材４２は、弁体３１に連動して弁体３１の中心軸Ｘ方向に移動可能であり、圧力室１２の内周面に第１ガイド部４２ａが接触した状態で移動する。
従って、第１ガイド部４２ａが圧力室１２の幅狭部１２ａに、弁体３１に連動して移動可能な状態で位置決めされる。

第１ガイド部４２ａは、圧力室１２の内周面に接触した状態で移動するので、ガイド部材４２の中心軸が、圧力室１２の中心軸と一致する。ガイド部材４２の中心軸は弁体３１の中心軸Ｘと一致しており、圧力室１２の中心軸は第１の空間２２の軸線Ａと一致している。従って、ガイド部材４２の中心軸と圧力室１２の中心軸とが一致することにより、弁体３１の中心軸Ｘと第１の空間２２の軸線Ａとが一致する。
なお、第１ガイド部４２ａと同様に、第２ガイド部４２ｂも圧力室１２の内周面に接触した状態で移動するので、弁体３１の中心軸Ｘと第１の空間２２の軸線Ａとを一致させる精度を高めることができる。

このようにすることで、ガイド部材４２に連結された弁体３１の中心軸Ｘ方向と圧力室１２の中心軸方向とが一致しないこと（芯ずれ）が抑制される。従って、弁体３１と弁座１１が接触する際に弁体３１と弁座１１の間に隙間が形成されることが抑制され、弁体３１と弁座１１の接触位置における流体の遮断性能が向上する。また、幅狭部１２ａが幅広部１２ｂよりも弁座１１から遠い位置に設けられているので、弁座１１から遠い位置で芯ずれを適切に抑制し、弁体３１と弁座１１の間に隙間が形成されないようにすることができる。

本実施形態の流量調整装置１において、弁体３１の突出部３１ａと、ダイヤフラム３５の凹部３５ｅとは隙間嵌めにより連結されている。従って、弁体３１の外周面と弁座１１とが接触した後、ダイヤフラム３５が第２の空間２３の流体から受ける圧力が更に高まると、弁体３１の突出部３１ａとダイヤフラム３５の凹部３５ｅとの連結が外れる。

弁体３１の突出部３１ａとダイヤフラム３５の凹部３５ｅとの連結が外れた場合、第２ガイド部４２ｂは幅狭部１２ａよりも幅広であるため、第２ガイド部４２ｂが幅狭部１２ａに進入することが規制される。従って、突出部３１ａから離間したダイヤフラム３５が、過度に移動して変形してしまうことが防止される。

弁体３１の突出部３１ａとダイヤフラム３５の凹部３５ｅとの連結が外れた後、ダイヤフラム３５が第２の空間２３の流体から受ける圧力が低くなるとダイヤフラム３５が下方へ移動し、弁体３１の突出部３１ａとダイヤフラム３５の凹部３５ｅとが再び接触する。突出部３１ａの上端は半球形状となっており、凹部３５ｅとの連結が容易に行われる。また、弁体３１の突出部３１ａとダイヤフラム３５の凹部３５ｅとの連結が強まるにつれ、弁体３１の中心軸Ｘとダイヤフラム３５の中心軸とが一致するようになっている。

以上説明したように、本実施形態の流量調整装置１によれば、ダイヤフラム３５を介して弁体３１と連結されたガイド部材４２は、圧力室１２の幅狭部１２ａと略同幅の第１ガイド部４２ａを有し、第１ガイド部４２ａが圧力室１２の幅狭部１２ａに、弁体３１に連動して移動可能な状態で位置決めされる。従って、圧力室１２の中心軸と弁体３１の中心軸Ｘとが一致し、弁体３１と弁座１１の間に隙間が形成されないように、第１ガイド部４２ａが幅狭部１２ａに適切に位置決めされる。
また、幅狭部１２ａが幅広部１２ｂよりも弁座１１から遠い位置に設けられているので、弁座１１から遠い位置で芯ずれを適切に抑制し、弁体３１と弁座１１の間に隙間が形成されないようにすることができる。

また、本態様の流量調整装置によれば、ダイヤフラムが流体から受けた圧力が伝達される第２ガイド部は、圧力室の幅狭部と同幅の第１ガイド部より幅広である。従って、ダイヤフラムが流体から高圧力を受けた場合であっても、第２ガイド部が幅狭部に進入することが規制されるので、ダイヤフラムが過度に変形することを防止することができる。
以上のように、本態様の流量調整装置によれば、ダイヤフラムの過度の変形を防止しつつ、弁体部と弁座部の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置を提供することができる。

本実施形態の流量調整装置１においては、第２ガイド部４２ｂは、幅広部１２ｂと略同幅である。このようにすることで、第２ガイド部４２ｂが圧力室１２の幅広部１２ｂに弁体３１に連動して移動可能な状態で位置決めされる。従って、弁体３１と弁座１１の間に隙間が形成されないようにし、弁体３１と弁座１１の接触位置における流体の遮断性能を向上させた流量調整装置１を提供することができる。

本実施形態の流量調整装置１においては、第２ガイド部４２ｂの外周面の複数箇所には、軸方向に沿って、圧力室１２の幅広部１２ｂの内周面との間で操作用空気を流通可能とする凹溝部４２ｄが設けられている。
このようにすることで、圧力室１２内で操作用空気を流通させて圧力を一定とし、圧力室１２内でのガイド部材４２の移動を円滑に行わせることができる。

本実施形態の流量調整装置１は、ダイヤフラム３５が、第２ガイド部４２ｂと略同幅の基部３５ｂと、基部３５ｂの外周縁部に設けられている環状の薄膜部３５ｃとを有する。
このようにすることで、ダイヤフラム３５の基部３５ｂが流体から受けた圧力が第２ガイド部４２ｂに伝達され、流体から受けた圧力によってダイヤフラム３５の基部３５ｂが変形することが防止される。

本実施形態の流量調整装置１においては、第２ガイド部４２ｂが、基部３５ｂよりも高強度の材料により形成されているのが望ましい。
このようにすることで、流体から受けた圧力によってダイヤフラム３５の基部３５ｂが変形することがより確実に防止される。

本実施形態の流量調整装置１においては、ハウジング１０ｃに、操作用空気を圧力室１２の幅狭部１２ａに導く第１流路１７と、幅狭部１２ａを経由せずに操作用空気を第１流路１７から圧力室１２の幅広部１２ｂに導く第２流路１８とが設けられている。
このようにすることで、外部から導入される操作用空気が圧力室１２の幅狭部１２ａと幅広部１２ｂのそれぞれに導かれ、圧力室１２内の操作用空気の圧力が一定となり、圧力室１２内でのガイド部材４２の移動を円滑に行わせることができる。

本実施形態の流量調整装置１においては、ダイヤフラム３５とガイド部材４２とが一体成形されている。このようにすることで、流量調整装置１の組み立て工数を減らすとともに、組み立て誤差による製品毎のばらつきを減少させることができる。

〔他の実施形態〕
以上の説明においては、第２ガイド部４２ｂの幅Ｗ４は、圧力室１２の幅広部１２ｂの幅Ｗ２と略同幅であるとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第２ガイド部４２ｂの幅Ｗ４は、第１ガイド部４２ａより幅広かつ圧力室１２の幅広部１２ｂの幅Ｗ２以下となるいずれかの幅であってもよい。
このようにすることで、ダイヤフラム３５が流体から高圧力を受けた場合であっても、第２ガイド部４２ｂが幅狭部１２ａに進入することが規制されるので、ダイヤフラム３５が過度に変形することを防止することができる。

また、以上の説明においては、ダイヤフラム３５とガイド部材４２とが雄ねじ部と雌ねじ部により連結するものとしたが、他の態様であってよい。例えば、ダイヤフラム３５とガイド部材４２とを１つの部材として一体成形するようにしてもよい。この場合、１つの部材に含まれるダイヤフラム３５とガイド部材４２とは、一体成形されることにより連結されているものとなる。

１ 流量調整装置
１０ ハウジング部
１０ｂ ハウジング（第２ハウジング）
１０ｃ ハウジング（第１ハウジング）
１１ 弁座（弁座部）
１２ 圧力室
１２ａ 幅狭部
１２ｂ 幅広部
１３ 操作ポート
１５ 上流側流路
１６ 下流側流路
１７ 第１流路
１８ 第２流路
２１ 入口ポート
２２ 第１の空間（弁室）
２３ 第２の空間（流体室）
２４ 出口ポート
３１ 弁体（弁体部）
３５ ダイヤフラム
３５ｂ 基部
３５ｃ 薄膜部
３５ｄ 外周端部
４２ ガイド部材
４２ａ 第１ガイド部
４２ｂ 第２ガイド部
４２ｄ 凹溝部
Ａ 軸線
Ｗ１ 幅狭部の幅
Ｗ２ 幅広部の幅
Ｗ３ 第１ガイド部の幅
Ｗ４ 第２ガイド部の幅
Ｘ 中心軸

Claims (7)

1. 外部から操作気体が導入される圧力室が内部に形成された第１ハウジングと、
   弁室、前記弁室と入口ポートを連通させる上流側流路、及び前記弁室と出口ポートを連通させる下流側流路が内部に形成された第２ハウジングと、
   前記弁室に収容され、該弁室の内周面に設けられる弁座部と接触又は離間することにより、前記上流側流路と前記下流側流路とが遮断した閉状態又は前記上流側流路と前記下流側流路とが連通した開状態とする弁体部と、
   前記弁体部に連結され、流体と接する流体接触面と前記操作気体と接する気体接触面とを有するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムに連結され、前記圧力室の内周面に接触した状態で、前記弁体部に連動して該弁体部の軸方向に移動可能なガイド部材とを備え、
   前記圧力室は、前記軸方向に直交する径方向の幅が広い幅広部と、前記幅広部よりも前記弁座部から遠い位置に設けられ前記径方向の幅が前記幅広部よりも狭い幅狭部とを有し、
   前記ガイド部材は、前記幅狭部と略同幅の第１ガイド部と、前記第１ガイド部より幅広かつ前記幅広部以下の幅の第２ガイド部とを有することを特徴とする流量調整装置。
2. 前記第２ガイド部は、前記幅広部と略同幅であることを特徴とする請求項１に記載の流量調整装置。
3. 前記第２ガイド部の外周面の複数箇所には、前記軸方向に沿って、前記圧力室の前記幅広部の内周面との間で前記操作気体を流通可能とする凹溝部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の流量調整装置。
4. 前記ダイヤフラムは、前記第２ガイド部と略同幅の基部と、該基部の外周縁部に設けられている環状の薄膜部とを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の流量調整装置。
5. 前記基部は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成されており、
   前記第２ガイド部は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の流量調整装置。
6. 前記第１ハウジングに、前記操作気体を前記圧力室の前記幅狭部に導く第１流路と、前記幅狭部を経由せずに前記操作気体を前記第１流路から前記圧力室の前記幅広部に導く第２流路とが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の流量調整装置。
7. 前記ダイヤフラムと前記ガイド部材とが一体成形されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の流量調整装置。

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