JP6441672B2 - バルブ - Google Patents

Description

本発明は、各種産業に使用されるバルブに関する。

化学工場、半導体製造分野、食品分野、バイオ分野などの各種産業における流体輸送配管には多数のバルブが接続されている。バルブは、その機能に応じて、特許文献１に記載されるような流量調節弁や、特許文献２に記載されるよう開閉弁などがある。

特開２００６−３３６７０１号公報 特開２００１−２４８７８０号公報

バルブは、流体に接する部分を備える構成部品、たとえば、弁座を形成する開口孔が開口された構成部品を有している。開口孔には、弁体が接近または離間する。高温流体（たとえば、６０〜９０℃）をバルブに流すと、構成部品に流体の熱が伝わる。構成部品は、流体の熱によって温められて膨張し変形する。その結果、開口孔の周辺部が変形する。特に、構成部品が樹脂製である樹脂製バルブのときには、構成部品の変形が顕著なものとなる。開口孔周辺部は、一般的に、弁体に対して反対側の方向には変形せず、弁体に向かう方向に変形する。なぜならば、構成部品の端面のうち弁体に対して反対側の端面（たとえば、下面）は、他の部品やバルブ接地面と接触しており、変形する空間が存在しない。その一方、開口孔周辺部の弁体側には弁室となる空間が形成されているため、開口孔周辺部が膨張し変形する余地が存在するからである。このような開口孔周辺部の変形に伴って、流量調節弁および開閉弁のそれぞれについて次のような課題が生じる。

まず、流量調節弁の場合について説明する。高温流体の流量を調節するときは、構成部品の変形が完了し、形状が十分に安定した後に、流量調節弁の開度調節を行う。一般的に、開度調節は、ニードル弁体を開口孔に挿入し上下動させることによって、開口孔の開口面積を調節している。流量調節弁は精密な流量を維持するために、一度開度調節を行った後は流量調節弁の開度は固定されることが多い。流量調節弁は高温状態から常温状態（たとえば室温状態）にまで冷却され、膨張した構成部品の形状が収縮し、元の形状に戻っているとする。この状態を初期状態とする。初期状態の流量調節弁に高温流体を流した直後は、構成部品は収縮したままであり、まだ変形していない。「構成部品が膨張し変形した状態」においては、開口孔周辺部および開口孔自身は、弁体側に移動している。このため、高温流体を流した直後においては、開口孔周辺部および開口孔自身は、「構成部品が膨張し変形した状態」における位置と比較すると、弁体に対して反対側の方向に位置することになる。したがって、高温流体を流した直後の開口孔の開口面積は、流量調節を行ったときの開口面積とは異なる。すなわち、流量が異なる。高温流体を流した後、時間が十分に経過すると、構成部品が温められ構成部品の変形が完了し形状が安定する。開口孔周辺部は流量調節時と同じ変形をしており、開口孔の開口面積は流量調節時と同じ開口面積となる。すなわち、流量が同じとなる。時間的に余裕があれば、構成部品の変形が落ち着くまで高温流体を流しっぱなしにして待っていてもよい。

しかしながら、構成部品の変形を待つことは、生産効率の低下につながる。たとえば半導体分野においては、秒単位でタクトタイム短縮に取り組んでいることから、構成部品の変形が落ち着くまで待機するということは、生産効率を著しく低下させることになる。また、流体の価格が高価な場合には、使用せずに廃棄しなければならない高温流体が増加し、廃棄金額が高額となる。生産効率を高め、廃棄金額の低減を図るために、構成部品の形状が安定する前に生産を開始することも考えられる。しかしながら、この場合には、構成部品の形状が安定する前であるので、高温流体の流量が不安定なものとなり、生産された製品の品質に大きなばらつきが生じ、歩留まりが悪くなる。

このように、流量調節弁にあっては、常温状態にある流量調節弁に高温流体を流す場合に、所望の流量を迅速に得ることができないという問題がある。現在、半導体分野等では高温流体の利用が増加しており、求められる流量調節精度も高まっている。

次に、開閉弁の場合について説明する。上述したように、高温流体が流れているときには、開口孔周辺部が弁体に向かう方向に変形し、この変形に伴って、弁座の位置も弁体側に移動している。この状態において、開閉弁が開状態から閉状態になると、弁体は、当該弁体側に移動した弁座に着座することとなる。これは開口孔周辺部が変形したことによって、弁体のストロークが短くなったことを示している。弁体はバネの弾発力によって弁座に圧接されていることから、弁体のストロークが短くなると、弁座は通常よりも大きな力を受けることになる。したがって、弁座の形状が変形するおそれがあり、シール性の低下や耐久性の低下につながるおそれがある。

バルブを構成する部品の内部に空間を設けたり、表面に放熱リブを設けたりして、流体から伝わる熱を放出し、部品の変形や温度上昇を抑える技術は存在する。しかしながら、流量調節の精度を向上させたり、シール性や耐久性の低下を抑制したりするという視点から、部品の変形対策を考察した従来技術は見当たらない。

そこで、本発明の目的は、流量調節の精度を向上させたり、シール性や耐久性の低下を抑制したりするという視点から、高温流体を流したときに生じる部品の変形を低減させることができるバルブを提供することにある。

上記目的を達成する本発明のバルブは、弁室と、前記弁室の底面を形成する第１の面に開口する連通口と、前記連通口に連通する第１通路と、前記弁室に連通する第２通路とを有する本体を有していうる。バルブは、前記連通口に対して接近および離間が自在な弁体と、前記弁体に接続され前記連通口とは反対の方向に伸びているステムと、前記ステムを軸方向に進退移動させて前記連通口に対する前記弁体の位置を調節する駆動部と、前記弁体に接続されて前記弁室を区画し、前記弁体が移動するのに伴って変位する隔膜と、を有している。バルブはさらに、弁前記本体の外側面のうち前記弁体の移動方向に沿って前記第１の面とは反対側に位置する第２の面の側に設けられる空間部を有している。そして、前記弁体の移動方向に沿って前記連通口が前記第２の面に投影される部分が少なくとも前記空間部に含まれている。前記第１通路は、前記連通口から前記弁体の移動方向に沿って伸びている第１縦通路と、前記第１縦通路の軸線に対して交差する軸線を有し前記本体の外側面のうち前記第１の面および前記第２の面とは異なる第３の面に第１開口部を備える第１横通路とから構成されている。前記第２通路は、前記弁室から前記弁体の移動方向に沿って伸びている第２縦通路と、前記第２縦通路の軸線に対して交差する軸線を有し前記本体の外側面のうち前記第３の面とは反対側に位置する第４の面に第２開口部を備える第２横通路とから構成されている。前記空間部は、前記第１横通路および前記第２横通路が伸びている方向に拡がる横空間と、前記横空間に連通し前記弁室の側に向かって伸びている縦空間と、から構成されている。前記横空間の中心軸が前記連通口の中心に一致している。

高温流体を流したときに生じる部品の変形において、連通口の周辺部は、弁体に向かう方向（弁室に向かう方向）に変形するだけでなく、弁体から離れる方向（空間部に向かう方向）にも変形することができる。このため、連通口の周辺部が弁体に向かう方向に変形する変化量を低減することができる。この結果、流量調節の精度を向上させたり、シール性や耐久性の低下を抑制したりするという視点から、高温流体を流したときに生じる部品の変形を低減させることができるバルブを提供できる。

第１の実施形態に係る流量調節弁の全開状態を示す縦断面図である。 同流量調節弁の全閉状態を示す縦断面図である。 同流量調節弁の半開状態を示す縦断面図である。 図４（Ａ）は、同流量調節弁における本体を上下反転し、下面を上側に示す斜視図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ線に沿い、本体を図４（Ａ）に示す状態から上下反転して示す断面図、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）における４Ｃ−４Ｃ線に沿い、本体を図４（Ａ）に示す状態から上下反転して示す断面図である。 図５（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「ＦＩＮＡＬ」、モデル「ＢＬＡＮＫ」のそれぞれの本体の形状を示す模式図である。 図６（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ１」、モデル「Ｔｒｙ２」のそれぞれの本体の形状を示す模式図である。 熱応力解析の結果に基づいて、下穴の直径Ｄが連通口周辺部の変形に及ぼす影響を示すグラフである。 図８（Ａ）〜（Ｄ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ２１」〜「Ｔｒｙ２４」のそれぞれの本体の形状を示す模式図である。 図９（Ａ）は、熱応力解析の結果に基づいて、横穴の底面からの深さが連通口周辺部の変形に及ぼす影響を示すグラフ、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の結果を図７のグラフに重ね合わせ、下穴および横穴の両者が連通口周辺部の変形に及ぼす影響を示すグラフである。 図１０（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ６」、モデル「Ｔｒｙ７」のそれぞれの本体の形状を示す模式図である。 図１１は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ８」の本体の形状を示す模式図である。 図１２（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ４」、モデル「Ｔｒｙ５」のそれぞれの本体の形状を示す模式図である。 図１３（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ２０」、モデル「Ｔｒｙ２８」のそれぞれの本体の形状を示す模式図である。 図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、空間を形成する形態を説明する模式図である。 図１５（Ａ）は、連通口周辺部を煙突形状に形成した場合の作用の説明に供する図、図１５（Ｂ）は、連通口周辺部を平坦形状（非煙突形状）に形成した場合の作用の説明に供する図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において同要素には同符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

（実施形態）
図１〜図４を参照して、実施形態に係る流量調節弁１０（バルブに相当する）は、概説すると、弁室３１と、弁室３１の底面を形成する第１の面２１に開口する連通口３２と、連通口３２に連通する第１通路３３と、弁室３１に連通する第２通路３４とを有する本体２０を有している。流量調節弁１０は、連通口３２に対して接近および離間が自在な弁体４０と、弁体４０に接続され連通口３２とは反対の方向に伸びているステム５０と、ステム５０を軸方向に進退移動させて連通口３２に対する弁体４０の位置を調節する駆動部６０と、弁体４０に接続されて弁室３１を区画し、弁体４０が移動するのに伴って変位する隔膜７０と、を有している。図４にも示すように、流量調節弁１０は、本体２０の外側面のうち弁体４０の移動方向に沿って第１の面２１とは反対側に位置する第２の面２２の側に設けられる空間部８０を有している。そして、弁体４０の移動方向に沿って連通口３２が第２の面２２に投影される部分Ｓ（図４（Ｂ）を参照）が、少なくとも空間部８０に含まれている。空間部８０を形成することによって、高温流体を流したときに生じる連通口３２周辺部の弁体４０に向かう方向への変形を低減することが可能となる。実施形態にあっては、空間部８０は、第２の面２２の一部を第１の面２１に向けて窪ませて凹形状に形成することによって形成されている。なお、実施形態の説明においては、図４（Ｂ）を参照して、本体２０の図中上面が「第１の面２１」に相当し、本体２０の図中下面が「第２の面２２」に相当し、本体２０の図中左面が「第３の面２３」に相当し、本体２０の図中右面が「第４の面２４」に相当する。以下、詳述する。

本体２０の上方にはボンネット９０が配置され、本体２０の下方にはベースプレート１００が配置されている。ボンネット９０は中空筒形状を有し、ベースプレート１００はフランジ形状を有している。ボンネット９０、本体２０、およびベースプレート１００は、ボルトおよびナット（図示せず）によって一体的に締結されている。本体２０は、ボンネット９０とベースプレート１００との間に挟持固定されている。

本体２０は、その上部に、本体２０と隔膜７０とによって形成される弁室３１を有している。弁室３１の底面に弁座面３５が形成され、弁座面３５の中心に連通口３２が開口している。弁室３１の上方には隔膜押さえ１１０の嵌合部１１１を受容する凹部３６が設けられている。凹部３６の底面には隔膜７０の環状係止部７１が嵌合する環状凹部３７が設けられている。

本体２０は、樹脂製、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）製である。本体２０の材質にＰＴＦＥを用いているが、本発明はこの場合に限定されるものではない。本体２０の材質として、流体の特性に応じて他のフッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦ）、その他のプラスチック、または金属でも良い。

弁体４０は、連通口３２に対して接近および離間が自在である。隔膜７０は、弁体４０に接続されて弁室３１を区画し、弁体４０が移動するのに伴って変位する。実施形態においては、弁体４０は、隔膜７０の一部として、隔膜７０と一体的に形成されている。弁体４０は、連通口３２に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有し、連通口３２に対する弁体４０の位置を調節することによって流量を調節自在である。説明の便宜上、流量調節用の弁体４０を「第１弁体部４１」と称する。

隔膜７０はＰＴＦＥ製である。隔膜７０は、上記の第１弁体部４１と、第１弁体部４１から径方向外方へ隔離した位置に形成された第２弁体部４２と、第２弁体部４２から径方向外方へ連続して形成された薄膜部７２と、薄膜部７２の外周縁に形成された環状係止部７１とを有している。隔膜７０の図中下面は、流体に接触する側の接液面である。第１弁体部４１は、接液面の中心から図中下方に向けて突設されている。第１弁体部４１は、第２弁体部４２の先端を越えて連通口３２に向かって伸びている。第２弁体部４２は、本体２０の弁座面３５に向かって突出している。第２弁体部４２は、弁座面３５に圧接することによって流路を全閉状態とする。第２弁体部４２は、先端が断面円弧形状を有し、第１弁体部４１を取り囲むように円環凸形状を有している。環状係止部７１は、断面Ｌ字形状を有している。隔膜７０の上部には、後述する第２ステム５２に接続される接続部７３が一体的に設けられている。接続部７３は、第１弁体部４１および第２弁体部４２の位置に対応して、第１弁体部４１および第２弁体部４２とは反対の方向、つまり図中上方に向けて突出している。隔膜７０は、本体２０の環状凹部３７に環状係止部７１を嵌め合わせた状態において、本体２０と隔膜押さえ１１０とによって挟持固定される。このとき、環状係止部７１の上には弾性部材として圧縮バネ１２０が介在されている。

流量調節弁１０が全閉時には、第２弁体部４２と弁座面３５とが圧接されて全閉シールを行う。開度を大きくすると、隔膜７０は上昇し、第１弁体部４１および第２弁体部４２は隔膜７０の上昇に伴って全開まで上昇する。全開時においても第１弁体部４１が連通口３２から抜けることはなく、全閉から全開まで流量調節が行われる。

ステム５０は、第１弁体部４１に接続され連通口３２とは反対の方向に伸びている。実施形態においては、ステム５０は、第１ステム５１と、第１ステム５１にネジ部を介して接続される第２ステム５２とを有している。第２ステム５２の下端部に、隔膜７０の接続部７３が接続される。

第１ステム５１はＰＶＤＦ製である。第１ステム５１は、下端部が開口された中空筒形状を有している。第１ステム５１の内周面には、第２ステム５２の雄ネジ部と噛み合う雌ネジ部が設けられ、外周面には、雄ネジ部が設けられている。第１ステム５１の下端部には、径方向外方に拡がるストッパー部５３が設けられている。第１ステム５１の上端部には、第１ステム５１を回動させるハンドル５４が取り付けられている。

第２ステム５２はＰＶＤＦ製である。第２ステム５２の上部の外周面には第１ステム５１の雌ネジ部と噛み合う雄ネジ部が設けられている。第２ステム５２の下部の外周は六角形状に形成され、下端部に隔膜７０の接続部７３が捩じ込まれて接続されている。第２ステム５２の中央部には、径方向外方に突出する鍔部５５を有している。鍔部５５の側面には、Ｏリングを装着する溝部が形成されている。鍔部５５は、ボンネット９０の内周面に対して摺動自在である。

隔膜押さえ１１０はＰＶＤＦ製である。隔膜押さえ１１０は、上部に位置する挿入部１１２と、下部に位置する嵌合部１１１と、挿入部１１２と嵌合部１１１との間の中央部に位置する鍔部１１３とを有している。挿入部１１２、嵌合部１１１、および鍔部１１３は、いずれも外周が六角形状を有している。隔膜押さえ１１０の上面には、付勢体である圧縮バネ１２０の下部を収納する環状凹部１１４が形成されている。圧縮バネ１２０の上部は、第２ステム５２の鍔部５５の下面に当接している。圧縮バネ１２０は隔膜押さえ１１０の環状凹部１１４と第２ステム５２の鍔部５５とによって挟持されている。圧縮バネ１２０は、隔膜７０を本体２０に向けて押し付ける方向の弾発力を隔膜押さえ１１０に付勢する。隔膜押さえ１１０の中央部には、内周面が六角形状を有する貫通孔１１５が形成されている。隔膜押さえ１１０の挿入部１１２および鍔部１１３は、ボンネット９０の中空部に回動不能に嵌り合っている。本体２０は、内周面が六角形状を有する凹部３６を有している。隔膜押さえ１１０の嵌合部１１１は、本体２０の凹部３６に回動不能に嵌り合っている。貫通孔１１５に、第２ステム５２の下部が挿通される。これによって、隔膜押さえ１１０は、第２ステム５２を上下移動自在かつ回動不能に支持する。

ボンネット９０はＰＶＤＦ製である。ボンネット９０の上端部には、第１ステム５１が挿通される通孔が形成されている。通孔の内周面には、第１ステム５１の雄ネジ部と噛み合う雌ネジ部が設けられている。ボンネット９０の中空部の下部内周は、隔膜押さえ１１０の挿入部１１２および鍔部１１３を回動不能に嵌め合う六角形状に形成されている。

ベースプレート１００はＰＶＤＦ製である。ベースプレート１００は、ボルト１０２を挿通する通孔がフランジ部１０１に設けられている。流量調節弁１０を装置床面などの設置面に設置するため、通孔に挿通したボルト１０２が設置面に締結される。

実施形態の駆動部６０は、手動操作によって、ステム５０を軸方向に進退移動させて連通口３２に対する弁体４０の位置を調節する。駆動部６０は、ねじの噛み合いを利用するねじ式によってステム５０を移動させている。したがって、実施形態にあっては、駆動部６０は、ボンネット９０の通孔の内周面の雌ネジ部、第１ステム５１の外周面の雄ネジ部、第１ステム５１の内周面の雌ネジ部、および第２ステム５２の外周面の雄ネジ部から構成されている。

図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、第１通路３３は、連通口３２から弁体４０の移動方向に沿って伸びている第１縦通路３３ａと、第１縦通路３３ａの軸線に対して交差する軸線を有し本体２０の外側面のうち第１の面２１および第２の面２２とは異なる第３の面２３に第１開口部２５を備える第１横通路３３ｂとから構成されている。第２通路３４は、弁室３１から弁体４０の移動方向に沿って伸びている第２縦通路３４ａと、第２縦通路３４ａの軸線に対して交差する軸線を有し本体２０の外側面のうち第３の面２３とは反対側に位置する第４の面２４に第２開口部２６を備える第２横通路３４ｂとから構成されている。

空間部８０は、第１横通路３３ｂおよび第２横通路３４ｂが伸びている方向に拡がる横空間８１と、横空間８１に連通し弁室３１の側に向かって伸びている縦空間８２と、から構成されている。そして、横空間８１の中心軸が連通口３２の中心に一致している。このように構成すれば、連通口３２の周辺部は、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）に変形し易くなり、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量をより低減することができる。この結果、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときにより速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

横空間８１の直径Ｄ（ｍｍ）と、連通口３２の直径ｄ（ｍｍ）とは、
Ｄ≧１０×ｄ
なる関係を満たしていることが好ましい。このように構成すれば、連通口３２の周辺部は、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）に変形し易くなり、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量をより低減することができる。この結果、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときにより速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

縦空間８２の底部は、第１横通路３３ｂおよび第２横通路３４ｂの側方位置に少なくとも達していることが好ましい。このように構成すれば、連通口３２の周辺部は、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）に変形し易くなり、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量をより低減することができる。この結果、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときにより速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

弁室３１の底面は、弁体４０に向かう方向に突出する突出部３８を有している。連通口３２は、突出部３８の先端面に開口している。このように構成すれば、連通口３２付近の肉厚が薄くなるので、連通口３２付近における熱膨張による変形を斜め上方向ではなく、弁体４０に向かう方向に変形させることができる。また、連通口３２付近における熱膨張による変形を速やかに収束させることができる。

次に、実施形態の流量調節弁１０の作用を説明する。

図２を参照して、流量調節弁１０が全閉状態において、第１通路３３から流入してきた流体は、弁座面３５に圧接された第２弁体部４２によって閉止される。ハンドル５４を弁が開放する方向に回動させる。ハンドル５４の回動に伴って、第１ステム５１が回動し上昇する。第１ステム５１の回動が第２ステム５２に伝わり、第２ステム５２が上昇する。第２ステム５２に接続された隔膜７０が上昇し、第２弁体部４２が弁座面３５から離間する。

図３を参照して、さらにハンドル５４を回動すると、さらに隔膜７０が上昇する。隔膜７０の上昇に伴って、第１弁体部４１が上昇し半開状態となる。このとき、第１弁体部４１の一部は連通口３２に挿入された状態である。連通口３２から第１弁体部４１を差し引いた開口面積が通路の面積となる。通路の面積を調節することによって、流量を調節する。流量を調節するときは、所望の流量になるように、ハンドル５４を操作して開度を調節する。

図１を参照して、半開状態から、さらにハンドル５４を回動させる。第１ステム５１の下端部のストッパー部５３がボンネット９０の天井面に圧接し、第１ステム５１の回動が停止される。隔膜７０の上昇に伴って、第１弁体部４１が上昇し全開状態となる。

次に、実施形態の流量調節弁１０の評価方法（熱応力解析）を説明する。

熱応力解析について：
連通口３２の周辺部の変形を、熱応力解析によって求めた。熱応力解析には、コンピューター支援設計ソフト「Ｃｒｅｏ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ（Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）」を用いた。熱応力解析では、本体２０の三次元モデル（本体モデル）を作成し、本体モデルを所定の拘束条件で拘束し、その後、本体モデルに所定の熱条件で熱をかけた。そうすることによって、本体２０に熱がかかったときの本体２０の変形の程度をシュミュレーションすることができる。

熱応力解析における拘束条件について：
本体２０の上端面と下端面を完全に拘束した。「拘束」とは、特定した面が移動や変形をしないように制限することをいう。本体２０の上端面と下端面以外については自由に変形することができる。

熱応力解析における熱について：
熱条件はつぎのとおりである。本体２０の通路および弁室３１の内部の温度条件を７０℃に設定した。本体２０の外部の雰囲気温度条件を２５℃に設定した。本体２０外表面からの放熱を考慮して熱伝達係数を設定した。なお、熱伝達係数は雰囲気温度２５℃において本体２０に７０℃の流体を流したときの本体２０外表面の実測温度から導出した。

次に、熱応力解析の結果に基づく検証を説明する。

［検証１、および検証２］
熱応力解析の結果の一部を表１に示す。

図５（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「ＦＩＮＡＬ」、モデル「ＢＬＡＮＫ」のそれぞれの本体２０の形状を示す模式図、図６（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ１」、モデル「Ｔｒｙ２」のそれぞれの本体２０の形状を示す模式図である。モデル「ＴｒｙＸ」の本体２０の形状は、モデル「ＦＩＮＡＬ」の本体２０の形状と同じである。ただし、熱応力解析における拘束条件は、モデル「ＴｒｙＸ」とモデル「ＦＩＮＡＬ」との間では異なる。図５、図６において、各モデルの形状は、左側から順に、「本体２０を示す斜視図」、「本体２０を上下反転し下面を上側にして示す斜視図」、「第１の断面図」、および「第２の断面図」である。「第１の断面図」は、第１横通路３３ｂおよび第２横通路３４ｂの軸線を含む縦断面である。「第２の断面図」は、第１縦通路３３ａの軸線を含む縦断面である。

図５（Ａ）を参照して、モデル「ＦＩＮＡＬ」は、図４に示した実施形態における本体２０と同じ形状を有している。横空間８１に相当する下穴は、直径φ２５ｍｍ、底面からの深さ４ｍｍである。縦空間８２に相当する横穴は、底面からの深さ１１ｍｍである。

図５（Ｂ）を参照して、モデル「ＢＬＡＮＫ」は、モデル「ＦＩＮＡＬ」の下穴および横穴を形成していない形状を有している。

図６（Ａ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ１」は、モデル「ＦＩＮＡＬ」の横穴を形成していない形状を有している。

図６（Ｂ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２」は、モデル「ＦＩＮＡＬ」の横穴を形成していない形状を有している点においてモデル「Ｔｒｙ１」と同じであるが、下穴を矩形形状とした点においてモデル「Ｔｒｙ１」とは異なる形状を有している。下穴は流路が伸びている方向と同じ方向に沿って伸びている。

モデル「Ｔｒｙ３」、「Ｔｒｙ９」〜「Ｔｒｙ１９」は、下穴の径寸法が異なる点においてモデル「Ｔｒｙ１」と相違している。

図７は、熱応力解析の結果に基づいて、下穴の直径Ｄが連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響を示すグラフである。

熱応力解析においてすべてのモデルについて、連通口３２の直径ｄは２ｍｍとした。下穴の直径Ｄ／連通口３２の直径ｄの値を表１に示す。

モデル「ＦＩＮＡＬ」に関する熱応力解析における拘束条件は、最適条件とし、本体２０の上端面と下端面を拘束するが、下穴部分の底面を拘束せず、下穴部分の底面が自由に変形できるように設定した。一方、本体２０の形状がモデル「ＦＩＮＡＬ」と同じであるモデル「ＴｒｙＸ」に関する熱応力解析における拘束条件は、本体２０の上端面、下端面、および下穴部分の底面を拘束し、下穴部分の底面が変形できないように設定した。このように、モデル「ＴｒｙＸ」にあっては、下穴部分の底面を拘束して底面が接地しているような状況を想定し、下穴部分への変形を想定しないモデルとした。

表１における「解析結果」は、連通口３２の周辺部の変形値（ｍｍ）を示している。

「変形低減率（％）」は、１００−（各モデルにおける連通口３２周辺の変形（解析値）／モデル「ＢＬＡＮＫ」における連通口３２周辺の変形（解析値））×１００より求めた。

「判定」は、変形低減率の大きさによって判定した。変形低減率が８０％以上の場合には、著しい効果があることを示す符号「◎」を、７９〜６０％の場合には、良い効果があることを示す符号「○」を、５９〜４０％の場合には、効果があることを示す符号「△」を付した。変形低減率が３９％以下の場合には、効果が小さいことを示す符号「×」を付した。

なお、変形低減率（％）の定義、判定の定義は、以下に説明する熱応力解析においても同様である。

（検証１：流路下方に形成された空間が連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響について）
表１に示す熱応力解析の結果に基づいて、流路下方に形成された空間が広ければ広いほど、連通口３２周辺部の変形を低減することができた。これは、流路下方に空間が形成されたことによって、連通口３２周辺部が、弁室３１に向かう方向（本体２０上方向）だけでなく、空間に向かう方向（本体２０下方向）にも変形可能になったためと思われる。連通口３２周辺部が空間に向かう方向に変形することによって、弁室３１に向かう方向に変形することを低減していると思われる。

ここで、上述した実施形態では、連通口３２が弁室３１中央に配置されているので、「連通口３２下方に中心があり、投影面積が大きい空間」がより効果的であると思われる。メカニズムとしては、両端固定梁の中央に荷重が作用する態様と同様である。

変形は空間中心の全周から生じるため、モデル「Ｔｒｙ２」のように「流路方向」に沿う矩形形状の空間よりも、モデル「Ｔｒｙ１」のように「円周方向」の空間を形成した方が望ましいことがわかった。

連通口３２の直径をｄ（ｍｍ）とすると、「下穴の直径Ｄ≧１０×ｄ」が好適であった。

上記の考察によって、「流路下方に空間を形成するときは、一定以上の空間面積が得られるように形成することが望ましい。」との知見を得た。

（検証２：空間を形成する位置は「流路下方」に限られるか）
モデル「ＴｒｙＸ」は、下穴部分の底面を拘束して底面が接地しているような状況を想定しているので、下穴部分への変形は想定していない。したがって、モデル「ＴｒｙＸ」の熱応力解析結果を確認することによって、モデル「ＴｒｙＸ」は横穴（流路側方）のみの効果を想定することができることになる。

しかしながら、モデル「ＴｒｙＸ」に関して、横穴（流路側方）を形成しても変形を低減する効果はあまりみられなかった。

上記の考察によって、「流路下方に空間を形成するときは、連通口３２の下方に配置する必要がある。」との知見を得た。

［検証３］
熱応力解析の結果の一部を表２に示す。

モデル「Ｔｒｙ２５」〜「Ｔｒｙ２７」は、下穴の深さが異なる点においてモデル「Ｔｒｙ１」と相違している。

（検証３：流路下方に形成された空間の高さ（下穴の深さ）が連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響について）
この検証３は、連通口３２から下穴（空間）までの距離が連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響について考慮することと同等である。

モデル「Ｔｒｙ２５」〜「Ｔｒｙ２７」を比較すると、空間の高さが高いほど（下穴の深さが深いほど）、連通口３２周辺部の変形を軽減できることがわかった。特に、モデル「ＴＲｙ２５」のように、わずかな隙間（下穴の深さが１ｍｍ）であっても、下方向に変形可能になることから、連通口３２周辺部の変形を軽減する効果が得られることがわかった。

上記の考察によって、「流路下方に空間を形成するときは、空間が小さくても（空間から流路に向かう上位側の肉厚が厚くても）効果は得られるが、空間を大きくすると（上位側の肉厚を小さくすると）、より良い効果が得られる。」との知見を得た。

［検証４］
熱応力解析の結果の一部を表３に示す。

図８（Ａ）〜（Ｄ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ２１」〜「Ｔｒｙ２４」のそれぞれの本体２０の形状を示す模式図である。

モデル「Ｔｒｙ２１」〜「Ｔｒｙ２４」は、横穴の底面からの深さがそれぞれ５ｍｍ、６ｍｍ、６．５ｍｍ、８．５ｍｍである点においてモデル「ＦＩＮＡＬ」と相違している。

図８（Ａ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２１」は、横穴の底面からの深さが５ｍｍであり、横穴の底面は、流路の下側の高さよりも低い位置までしか伸びでいない。

図８（Ｂ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２２」は、横穴の底面からの深さが６ｍｍであり、横穴の底面は、モデル「Ｔｒｙ２１」よりも高い位置まで伸びているが、流路の下側の高さには達していない。

図８（Ｃ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２３」は、横穴の底面からの深さが６．５ｍｍであり、横穴の底面は、流路の下側の高さに一致する。

図８（Ｄ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２４」は、横穴の底面からの深さが８．５ｍｍであり、横穴の底面は、流路の中心に一致する。

なお、モデル「ＦＩＮＡＬ」は、横穴の底面からの深さが１１ｍｍであり、横穴の底面は、流路の上側の高さよりも高い位置まで伸びている（図５（Ａ）を参照）。

図９（Ａ）は、熱応力解析の結果に基づいて、横穴の底面からの深さが連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響を示すグラフである。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の結果を図７のグラフに重ね合わせ、下穴および横穴の両者が連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響を示すグラフである。

（検証４：流路側方に形成された空間が連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響について）
モデル「ＦＩＮＡＬ」とモデル「Ｔｒｙ１」とを比較すると、流路側方の空間（横穴）が連通口３２周辺部の変形の低減に効果を奏していることがわかった。流路側方の空間（横穴）を備えることによって、モデル「Ｔｒｙ１」における良好な変形低減率（７４％）が、モデル「ＦＩＮＡＬ」のように著しい効果（９３％）まで一段と良好にしている。

モデル「Ｔｒｙ２１」〜「Ｔｒｙ２４」を比較すると、流路側方の空間の高さが高いほど（横穴が深く、弁室３１の近くにまで達するほど）効果が表れやすい傾向にあることがわかった。両端方向の肉厚が小さい方が、連通口３２周辺部が下方向に変形しやすい。メカニズムとしては、両端固定梁の中央に荷重が作用する態様と同様である。

モデル「ＴｒｙＸ」の結果から、「横穴のみ」では効果が低いことがわかった。

上記の考察によって、「流路側方に空間を形成するときは、側方のみでは十分な効果を得ることができず、また、その空間高さは高い方がよい。」との知見を得た。

図９（Ｂ）に示すように、図９（Ａ）の結果を図７のグラフに重ね合わせ、連通口３２周辺部変化量を維持したまま図７のグラフの右端部側にシフトさせた。図９（Ｂ）からも明らかなように、下穴および横穴の両者が連通口３２周辺部の変形の低減に相乗的効果を奏することがわかった。

［検証５、および検証６］
熱応力解析の結果の一部を表４に示す。

図１０（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ６」、モデル「Ｔｒｙ７」のそれぞれの本体２０の形状を示す模式図、図１１は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ８」の本体２０の形状を示す模式図である。図１０、図１１において、各モデルの形状は、図５、図６と同様に、左側から順に、「本体２０を示す斜視図」、「本体２０を上下反転し下面を上側にして示す斜視図」、「第１の断面図」、および「第２の断面図」である。

図１０（Ａ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ６」は、下穴および横穴を形成した形状を有している。ただし、下穴の底面からの深さが小さく（１ｍｍ）、下穴から流路に向かう上位側の肉厚が厚い。

図１０（Ｂ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ７」は、下穴および横穴を形成していないが、本体の側面に穴を形成した形状を有している。

図１１を参照して、モデル「Ｔｒｙ８」は、下穴および横穴を形成した形状を有している。ただし、底面に３個の縦穴を形成し、３個の縦穴は、延長方向の隔壁によって仕切られた形状を有している。

（検証５：軽量化を目的とした空間形成（肉ヌスミ）との相違について）
軽量化のための空間形成は、本体２０の強度を考慮しながら空間を形成する（変形しないように空間を形成する）。すなわち、モデル「Ｔｒｙ８」のように、空間に補強のためのリブを形成することが多い。モデル「Ｔｒｙ８」は、空間にリブが形成され、そのリブが設置面（または本体２０の下位に配置される部品の上面）に当接している状態で解析されている。すなわち、リブは隔壁となり空間を３つの空間に区画している。

モデル「Ｔｒｙ８」は、変形低減率が小さい。なぜなら、リブ（隔壁）が連通口３２周辺部の下方向（空間方向）への逃げを小さくするからであると思われる。このため、連通口３２周辺部は、弁室３１方向に変形しやすくなる。特に、連通口３２周辺部の下方向にリブ（隔壁）が存在すると、リブ（隔壁）によって連通口３２周辺部の下方向への逃げが小さくなり易く、変形低減率が小さくなると考えられる。

したがって、変形低減率を高めるためには、空間が隔壁などによって区画されることなく、互いに連通し、ひとつの空間となっていることが必要である。

ここで、リブが隔壁とならない場合、たとえば、設置面などに当接していない場合を検討する。この場合の検討はモデル「Ｔｒｙ６」から推測することが可能であり、連通口３２周辺部の変形を低減する効果は現れると推測される。

ただし、連通口３２周辺部の下方向の構造的な強さが弱い方が、連通口３２周辺部の変形を低減することができると考えられる。したがって、変形低減率を高めるためには、リブが隔壁とならない場合であっても、このようなリブを存在させない方がよいと考えられる。

本願の技術は、「空間を形成することによって下方向にも変形可能とし、つまり変形方向をコントロールし、それによって、連通口３２周辺部に集中していた変形を低減させる。」ものである。

上記の考察によって、「連通口３２周辺部の変形を低減するという目的のために空間を形成する本願技術は、変形しないように空間を形成する軽量化を目的とした空間形成（肉ヌスミ）と相違する。」との知見を得た。

（検証６：放熱によって連通口３２周辺部の変形防止を目的とした空間形成との相違について）
連通口３２周辺部の変形を防ぐ方法のひとつに、流路や連通口３２の周辺部に伝わった熱を放熱し、温度を「変形しない温度」にコントロールするという方法がある。すなわち、温度制御したい部分の周辺部に空間を形成し、対象部分と空間との間において熱交換を行わせる。このとき、空間は、（１）対象部分に近く、（２）大きく、（３）外部と連通し、（４）強度を維持できる、のがよい。

本願の技術では、モデル「Ｔｒｙ２５」のように、連通口３２周辺から遠い僅かな隙間であっても、連通口３２周辺部の変形を低減する効果を奏している。このような僅かな隙間は、放熱には適していない空間である。

その一方で、モデル「Ｔｒｙ７」のように、（１）対象部分に近く、（２）大きく、（３）外部と連通し、（４）強度を維持できる、といった「放熱による変形防止では好適と思われる形状」を本体２０に形成しても、連通口３２周辺部の変形を低減する効果が得られなかった。なぜなら、下方向への変形が妨げられ、「変形方向をコントロール」できなかったからである。「放熱による変形防止が期待できる形状」と、本願の技術の「変形方向をコントロールする形状」とは、まったく別物である。

また、現実的には、放熱は空間が外部と連通していることが必須である。外部と連通していないと、空間温度が上昇し、十分な放熱効果を得ることができなくなる。本願の技術にあっては、空間が外部と連通していることは必須ではない。

また、放熱のための空間形成は、一般的に強度の低下は望んでおらず、強度低下を考慮しながら空間を形成する。すなわち、空間に補強のためのリブを形成することが多く、本願の技術とは異なる。本願の技術にあっては、リブは変形を妨げる方向に働く。

また、現実的な対応として、半導体分野において流量制御が必要なラインに関しては、速やかな流量制御が厳しく求められる。放熱による変形防止は、熱交換が余程効率的に行われない限り、速やかな変形防止を達成することは到底できないと考えられる。

本願の技術は、「空間を形成することによって下方向にも変形可能とし、つまり変形方向をコントロールし、それによって、連通口３２周辺部に集中していた変形を低減させる。」ものである。

上記の考察によって、「連通口３２周辺部の変形を低減するという目的のために空間を形成する本願技術は、放熱によって変形しない温度に維持することを目的とした空間形成と相違する。」との知見を得た。

［検証７、検証８、および検証９］
熱応力解析の結果の一部を表５に示す。

図１２（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ４」、モデル「Ｔｒｙ５」のそれぞれの本体２０の形状を示す模式図、図１３（Ａ）（Ｂ）は、熱応力解析におけるモデル「Ｔｒｙ２０」、モデル「Ｔｒｙ２８」のそれぞれの本体２０の形状を示す模式図である。図１２、図１３において、各モデルの形状は、図５、図６、図１０、図１１と同様に、左側から順に、「本体２０を示す斜視図」、「本体２０を上下反転し下面を上側にして示す斜視図」、「第１の断面図」、および「第２の断面図」である。

図１２（Ａ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ４」は、下穴および横穴を形成した形状を有している。流路の上位側および下位側の肉厚が同じになるように、下穴の底面からの深さを定めた。

図１２（Ｂ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ５」は、下穴および横穴を形成した形状を有している。ただし、下穴の底面からの深さが大きく（５ｍｍ）、下穴から流路に向かう上位側の肉厚が薄い。

モデル「Ｔｒｙ６」は、図１０（Ａ）に示したように、下穴の底面からの深さが小さく、下穴から流路に向かう上位側の肉厚が厚い。

図１３（Ａ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２０」は、下穴および横穴を形成していない形状を有している。底面の四隅に脚部を設け、上面から脚部までボルトを挿通する貫通孔を形成した。脚部の外側面は、長方形形状を有する隣り合う２面と、本体２０の外側面に連続する隣り合う２面とを有している。脚部は、高さが１．５ｍｍ、幅が１５ｍｍである。本体２０の底面には、脚部を除いた部分に空間が形成されている。空間高さは、脚部の高さの１．５ｍｍである。

図１３（Ｂ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２８」は、連通口３２を平坦面に形成した点において、煙突形状の先端面に連通口３２を形成しているモデル「ＢＬＡＮＫ」と相違する。

図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、空間を形成する形態を説明する模式図であり、図１４（Ａ）（Ｂ）は、本体２０自身に空間を形成した形態を示す模式図、図１４（Ｃ）（Ｄ）は、本体２０の下側に配置される部品によって本体２０の下方に空間を形成した形態を示す模式図である。

図１５（Ａ）は、連通口３２周辺部を煙突形状に形成した場合の作用の説明に供する図、図１５（Ｂ）は、連通口３２周辺部を平坦形状（非煙突形状）に形成した場合の作用の説明に供する図である。

（検証７：流路上下の肉厚のバランスが連通口３２周辺部の変形に及ぼす影響について）
モデル「ＦＩＮＡＬ」「Ｔｒｙ４」「Ｔｒｙ５」「Ｔｒｙ６」を比較すると、連通口３２周辺部の変形を低減する効果に関しては、流路を挟んで上下側の肉厚のバランスを均一にすればよいというわけではない。

上記の考察によって、「連通口３２周辺部の変形を低減するという目的のためには、流路を挟んで上下側の肉厚を均一にする必要はない。」との知見を得た。

（検証８：本体２０自身に空間を形成することが必要であるか否かついて）
モデル「Ｔｒｙ２０」は、本体２０底面の四隅を除いて削ったものであり、四隅の底面を拘束して解析を行った。モデル「Ｔｒｙ２０」の結果は、モデル「Ｔｒｙ１」の結果と同等程度であり、良好な結果が出ている。このことから、図１４（Ｃ）に示すように、本体２０の底面が平坦であっても、本体２０より下に配置されるベースプレート１００の方を削って、結果的に空間を形成させてもよいことがわかった。また、図１４（Ｄ）に示すように、本体２０が最も下位置に存在する部品の場合、長ナットなどを用いて本体２０を床面から離間して設置しても、モデル「Ｔｒｙ２０」と同じ状況が得られる。図１４（Ａ）（Ｂ）は、モデル「ＦＩＮＡＬ」のように、本体２０自身に空間を形成した形態を示している。

上記の考察によって、「空間の形成は必ずしも本体２０自身に形成されなくてもよい。」との知見を得た。

この知見によって、実施形態では、空間部８０は、第２の面２２の一部を第１の面２１に向けて窪ませて凹形状に形成することによって形成した（図４（Ｂ）（Ｃ）、図１４（Ａ）（Ｂ）を参照）。この形態以外にも、空間部８０は、凹部を有するベースプレート１００を凹部が第２の面２２に向かい合うように本体２０に取り付けることによって形成できる（図１４（Ｃ）を参照）。

（検証９：連通口３２周辺部を煙突形状にした理由）
モデル「Ｔｒｙ２８」「ＢＬＡＮＫ」を比較すると、連通口３２を形成する部位を煙突形状にしただけでは、連通口３２周辺部の変形を低減する効果はあまり得られない。

しかしながら、煙突形状にすることによって、他の効果が得られる。

効果（１）：連通口３２が傾斜して変形するのを抑制することができる。

図１５（Ｂ）を参照して、モデル「Ｔｒｙ２８」は、図中右側に断面三日月形状かつ鉛直方向に延びる流路が形成されている。モデル「Ｔｒｙ２８」にあっては、変形は空間が形成されている上面と三日月側とに変形可能であり、図中の右斜め上方向に引っ張られるように変形する。すると、上面すなわち連通口３２が斜めに傾斜する（線Ｌを参照）。モデル「Ｔｒｙ２８」では、連通口３２の鉛直方向への変化＋連通口３２の傾きによる変化によって、流路面積が変化する。

図１５（Ａ）を参照して、一方、モデル「ＢＬＡＮＫ」にあっては、連通口３２の鉛直方向への変化はあるものの、煙突形状にすることによって、周囲の肉厚に引っ張られることがなく、連通口３２が斜めになることを回避することができる（線Ｌを参照）。従って、煙突形状にすることによって、連通口３２が斜めになることを回避することができる。

効果（２）：変形を短期間で完了させることができる。

モデル「Ｔｒｙ２８」は、連通口３２周辺部が肉厚であるため、温度変化に時間がかかり、温度変化による変形が完了するまでに比較的長時間を要する。

一方、モデル「ＢＬＡＮＫ」は、連通口３２周縁部が肉薄である。肉薄だと、温度変化が短時間のうちに完了するため、温度変化による変形も短時間のうちに完了する。また、肉薄だと、連通口３２周辺部の樹脂のみに起因する局部的な変形量は小さくなる。

上記の考察によって、「煙突形状にすることによって、局部的な変形量を小さくするとともに、変形方向をコントロールすることができる。」との知見を得た。

次に、実施形態の流量調節弁１０の評価方法（流量変化量の確認）を説明する。

配管ラインは、ポンプ、定圧弁、流量計、圧力計、流量調節弁１０、圧力計の順で配置した（二次側大気開放）。配管ラインに流体温度７０℃の水を１次圧１００ｋＰａで流した。流量が安定的に８００ｍｌ／ｍｉｎとなるようにバルブの開度を調節した。このとき、連通口３２周辺部の熱による変形が落ち着いた状態でバルブの開度を調節している。ポンプを停止し配管ラインを２５℃まで冷却した。

次いで、冷却完了後、再度、流体温度７０℃の水を流した。このときの初期流量（再通水から３０秒後の流量）と、安定後流量（再通水から９００秒後の流量。この流量は設定値とほぼ等しい）との差を比較した。

（検証１）
流量変化量は、実施形態（熱解析モデルの「ＦＩＮＡＬ」と同等）にあっては２５ｍｌ、従来品（熱解析モデルの「ＢＬＡＮＫ」と同等）にあっては９５ｍｌであった。実施形態の流量調節弁１０にあっては、連通口３２周辺部の変形量が少ないため、連通口３２の開口面積の変化量が少ない。したがって、再通水時直後の２５℃のときの流量と、再通水から９００秒後の７０℃のときの流量との差である流量変化量が小さい。

（検証２）
流量が安定するまでの時間は、実施形態にあっては２４０秒、従来品にあっては９００秒であった。実施形態にあっては、流量が安定するまでの時間も短い。これは変形量がそもそも小さいので、変形が速やかに完了するためであると考えられる。

（検証３）
連通口３２周辺部の変形を低減することによって、流量設定時の流量と再通水時の初期流量との流量差を小さくすることができる。再通水時の初期流量を設定流量値の許容範囲内にすることができる場合がある。この結果、薬液の無駄解消、タクトタイムの短縮化を達成することができる。

（検証４）
再通水時の初期流量を設定流量値の許容範囲内にすることができなくても、速やかに設定流量値とすることができる。この結果、薬液の無駄解消、タクトタイムの短縮化を達成することができる。

以上説明したように、実施形態の流量調節弁１０は、本体２０の外側面のうち弁体４０の移動方向に沿って第１の面２１とは反対側に位置する第２の面２２の側に設けられる空間部８０、を有し、弁体４０の移動方向に沿って連通口３２が第２の面２２に投影される部分が少なくとも空間部８０に含まれている。このように構成すれば、高温流体を流したときに生じる部品の変形において、連通口３２の周辺部は、弁体４０に向かう方向（弁室３１に向かう方向）に変形するだけでなく、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）にも変形することができる。このため、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量を低減することができる。この結果、高温流体を流したときに生じる部品の変形に伴う諸々の問題を低減する。特に、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときに速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

空間部８０は、第２の面２２の一部を第１の面２１に向けて窪ませて凹形状に形成することによって、または、凹部を有するベースプレート１００を凹部が第２の面２２に向かい合うように本体２０に取り付けることによって形成されている。このように構成すれば、空間部８０を本体２０に直接形成したり、ベースプレート１００を利用して形成したりすることができ、設計の自由度が増す。

第１通路３３は、第１縦通路３３ａと第１横通路３３ｂとから構成され、第２通路３４は、第２縦通路３４ａと第２横通路３４ｂとから構成されている。空間部８０は、第１横通路３３ｂおよび第２横通路３４ｂが伸びている方向に拡がる横空間８１と、横空間８１に連通し弁室３１の側に向かって伸びている縦空間８２とから構成され、横空間８１の中心軸が連通口３２の中心に一致している。このように構成すれば、連通口３２の周辺部は、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）に変形し易くなり、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量をより低減することができる。この結果、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときにより速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

横空間８１の直径Ｄ（ｍｍ）と、連通口３２の直径ｄ（ｍｍ）とは、Ｄ≧１０×ｄなる関係を満たしている。このように構成すれば、連通口３２の周辺部は、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）に変形し易くなり、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量をより低減することができる。この結果、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときにより速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

縦空間８２の底部が、第１横通路３３ｂおよび第２横通路３４ｂの側方位置に少なくとも達している。このように構成すれば、連通口３２の周辺部は、弁体４０から離れる方向（空間部８０に向かう方向）に変形し易くなり、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向に変形する変化量をより低減することができる。この結果、流量調節弁１０において、高温流体を流し始めたときにより速やかに所望の流量を得ることが可能となる。

弁室３１の底面は、弁体４０に向かう方向に突出する突出部３８を有し、連通口３２は、突出部３８の先端面に開口している。このように構成すれば、連通口３２付近の肉厚が薄くなるので、連通口３２付近における熱膨張による変形を斜め上方向ではなく、弁体４０に向かう方向に変形させることができる。また、連通口３２付近における熱膨張による変形を速やかに収束させることができる。

本体２０は樹脂製である。本体２０が樹脂製の場合には熱膨張による形状変化が大きいことから、空間部８０を形成することによって連通口３２周辺部の変形を低減する大きな効果を得ることができる。

弁体４０は、連通口３２に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有し、連通口３２に対する弁体４０の位置を調節することによって流量を調節自在である。熱膨張による形状変化は流量調節に大きな影響を及ぼすので、流量調節弁１０に適用することによって、空間部８０を形成することによって連通口３２周辺部の変形を低減する大きな効果を得ることができる。特に、微小流量（たとえば、２Ｌ／ｍｉｎ以下）を調節する流量調節弁１０にあっては、連通口３２周辺部のわずかな変形によっても開口面積が変化し、流量に及ぼす影響が大きい。このため、微小流量を調節する流量調節弁１０に適用することによって、連通口３２周辺部の変形をより一層低減できる効果を得ることができる。

駆動部６０は、ねじの噛み合いを利用するねじ式によってステム５０を移動させている。ステム５０を移動させる駆動形態は、手動操作の他に、空気駆動や電気駆動がある。空気駆動や電気駆動にあっては、所望の流量を得るために弁体４０位置をフィードバック制御することが多く、連通口３２周辺部の変形にともなって流量が変化しても、この変化に追従して流量を調節することができる。一方、手動操作によってステム５０を移動させる手動弁にあっては、弁体４０位置を調節すると、その位置を固定することが多い。このため、特に、手動弁を手動操作するときに、大きな効果を発揮する。

（改変例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変できる。

バルブを流量調節弁１０に適用した例を示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。バルブを開閉弁に適用することができ、シール性や耐久性の低下を抑制するという視点から、高温流体を流したときに生じる部品の変形を低減させることができる。

また、連通口３２に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有する弁体４０を示したが本発明はこの場合に限定されるものではない。弁体４０の先端部（弁体４０下面）が平坦なときは弁体４０下面と第１の面２１との隙間の大きさによって、流量を調節する。

また、バルブは、弁体４０が連通口３２を全閉としない状態に規制するようにしてもよい。弁体４０が連通口３２付近に圧接することがないことから、連通口３２の周辺部の強度を気にすることなく、空間部８０の大きさを設計することができるからである。また、連通口３２の周辺部が弁体４０に向かう方向への変形を低減し易くなる。

弁体４０が連通口３２を全閉状態とならないように制限する具体的な構成は次のとおりである。

（１）機械的手段
弁体４０が全閉状態とならないように制限するためにはステム５０の弁室３１側への移動を機械的に防ぐことが一般的である。これは、バルブ分野における「弁体の弁座への過剰な圧接の回避」「操作ハンドルの過剰な締め付けの回避」などに対する構成と同様の構成を適用できる。

たとえば、ステム５０や操作ハンドル５４の弁室３１側への移動方向に係止部（単独部品でも、他部品の一部分でもよい）を設け、ステム５０や操作ハンドル５４を係止部に当接させることによって、移動を規制することができる。係止部の一例として、図１に破線によって示すように、ボンネット９０の上方とハンドル５４との間に設けられるリング形状の係止部１３０を挙げることができる。係止部は、ボンネット９０と一体に形成してもよいし、ボンネット９０と別体に形成してもよい。図示省略するが、隔膜押さえ１１０の上面と第２ステム５２の鍔部５５との間に係止部を設けてもよい。係止部は、隔膜押さえ１１０と一体に形成してもよいし、隔膜押さえ１１０と別体に形成してもよい。

（２）その他の手段
空気駆動、電気駆動（すなわち、自動弁）の場合は、近接センサや光センサなどによって弁体の位置を検出し、その情報を受けた制御部が駆動部を停止することによって弁体の移動を規制することができる。また、電気駆動の場合はモーター回転数などから位置情報を検出することもできる。

１０ 流量調節弁（バルブ）、
２０ 本体、
２１ 第１の面、
２２ 第２の面、
２３ 第３の面、
２４ 第４の面、
２５ 第１開口部、
２６ 第２開口部、
３１ 弁室、
３２ 連通口、
３３ 第１通路、
３３ａ 第１縦通路、
３３ｂ 第１横通路、
３４ 第２通路、
３４ａ 第２縦通路、
３４ｂ 第２横通路、
３５ 弁座面、
３８ 突出部、
４０ 弁体、
４１ 第１弁体部、
４２ 第２弁体部、
５０ ステム、
５１ 第１ステム、
５２ 第２ステム、
５３ ストッパー部、
５４ ハンドル、
６０ 駆動部、
７０ 隔膜、
８０ 空間部、
８１ 横空間、
８２ 縦空間、
９０ ボンネット、
１００ ベースプレート、
１３０ 係止部、
Ｓ 弁体の移動方向に沿って連通口が第２の面に投影される部分。

Claims (9)

1. 弁室と、前記弁室の底面を形成する第１の面に開口する連通口と、前記連通口に連通する第１通路と、前記弁室に連通する第２通路とを有する本体と、
   前記連通口に対して接近および離間が自在な弁体と、
   前記弁体に接続され前記連通口とは反対の方向に伸びているステムと、
   前記ステムを軸方向に進退移動させて前記連通口に対する前記弁体の位置を調節する駆動部と、
   前記弁体に接続されて前記弁室を区画し、前記弁体が移動するのに伴って変位する隔膜と、
   前記本体の外側面のうち前記弁体の移動方向に沿って前記第１の面とは反対側に位置する第２の面の側に設けられる空間部と、を有し、
   前記弁体の移動方向に沿って前記連通口が前記第２の面に投影される部分が少なくとも前記空間部に含まれており、
   前記第１通路は、前記連通口から前記弁体の移動方向に沿って伸びている第１縦通路と、前記第１縦通路の軸線に対して交差する軸線を有し前記本体の外側面のうち前記第１の面および前記第２の面とは異なる第３の面に第１開口部を備える第１横通路とから構成され、
   前記第２通路は、前記弁室から前記弁体の移動方向に沿って伸びている第２縦通路と、前記第２縦通路の軸線に対して交差する軸線を有し前記本体の外側面のうち前記第３の面とは反対側に位置する第４の面に第２開口部を備える第２横通路とから構成され、
   前記空間部は、前記第１横通路および前記第２横通路が伸びている方向に拡がる横空間と、前記横空間に連通し前記弁室の側に向かって伸びている縦空間と、から構成され、
   前記横空間の中心軸が前記連通口の中心に一致している、バルブ。
2. 前記空間部は、前記第２の面の一部を前記第１の面に向けて窪ませて凹形状に形成することによって、または、凹部を有するベースプレートを前記凹部が前記第２の面に向かい合うように前記本体に取り付けることによって形成されている、請求項１に記載のバルブ。
3. 前記横空間の直径Ｄ（ｍｍ）と、前記連通口の直径ｄ（ｍｍ）とは、
   Ｄ≧１０×ｄ
   なる関係を満たしている、請求項１または請求項２に記載のバルブ。
4. 前記縦空間の底部が、前記第１横通路および前記第２横通路の側方位置に少なくとも達している、請求項１〜３の何れか１項に記載のバルブ。
5. 前記弁室の底面は、前記弁体に向かう方向に突出する突出部を有し、
   前記連通口は、前記突出部の先端面に開口している、請求項１〜４の何れか１項に記載のバルブ。
6. 前記本体が樹脂製である、請求項１〜５の何れか１項に記載のバルブ。
7. 前記弁体は、前記連通口に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有し、
   前記連通口に対する前記弁体の位置を調節することによって流量を調節自在である、請求項１〜６の何れか１項に記載のバルブ。
8. 前記弁体が前記連通口を全閉としない状態に規制されている、請求項１〜７の何れか１項に記載のバルブ。
9. 前記駆動部は、ねじの噛み合いを利用するねじ式によって前記ステムを移動させる、請求項１〜８の何れか１項に記載のバルブ。