JP7402544B2 - バルブ装置、流体制御装置及びバルブ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ装置、流体制御装置及びバルブ装置の製造方法に関する。

ＪＰ２０１６－１６１０２２Ａには、流路が形成される流路ブロックと、流路を開閉するダイヤフラムと、ダイヤフラム押さえを介してダイヤフラムを押下するアクチュエータと、流路ブロックとアクチュエータとを連結するボンネットと、を備えるバルブ装置が開示されている。

しかしながら、ＪＰ２０１６－１６１０２２Ａのバルブ装置では、バルブ装置を構成する各部材の寸法のばらつきによって、ダイヤフラムの全開時に流路を流れる流体の流量にばらつきが生じるという問題点があった。そこで、バルブ装置の組み付け時に、この流量に関連するＣｖ値を調整することが求められている。なお、Ｃｖ値とは、ＪＩＳ規格では、特定の動作範囲において、圧力差が１Ｐｓｉとして華氏６０度の水を流した時の流量をＵＳガロン／ｍｉｎで表す流量数値である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、組み付け時にＣｖ値を調整することができるバルブ装置、流体制御装置及びバルブ装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る一方の態様によれば、流路が形成される流路ブロックと、前記流路を開閉するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを押さえるダイヤフラム押さえと、前記ダイヤフラム押さえを介して前記ダイヤフラムを押下するアクチュエータと、内周面に雌ねじが形成されるとともに、前記流路ブロックと前記アクチュエータとを連結する筒状のボンネットと、前記雌ねじに螺合され、前記ダイヤフラム押さえに当接することで前記ダイヤフラムの開弁位置を調整する筒状の位置調整部材と、前記雌ねじにねじ込まれることで前記位置調整部材をロックする環状のロックナットと、を備える、バルブ装置が提供される。

本発明に係る他方の態様によれば、バルブ装置の製造方法であって、流路が形成される流路ブロックに、前記流路を開閉するダイヤフラムを設置するダイヤフラム設置工程と、内周面に雌ねじが形成される筒状のボンネットを、前記流路ブロックに取り付けるボンネット取付工程と、ダイヤフラム押さえを前記ダイヤフラムに当接するように前記ボンネットに設置するダイヤフラム押さえ設置工程と、筒状の位置調整部材を前記雌ねじに螺合させることで前記ダイヤフラム押さえを介して前記ダイヤフラムの開弁位置を調整する開弁位置調整工程と、環状のロックナットを前記雌ねじにねじ込むことで前記位置調整部材をロックするロック工程と、前記ダイヤフラム押さえを介して前記ダイヤフラムを押下するためのアクチュエータを、前記ボンネットに取り付けるアクチュエータ取付工程と、を含む、バルブ装置の製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、組み付け時にＣｖ値を調整することができる。

本発明の実施形態に係るバルブ装置を示す断面図である。 調整ねじ及び調整ねじを回転させる第１回転治具を示す上面図である。 ロックナットを示す上面図である。 ロックナットを回転させる第２回転治具を示す概略図であり、（ａ）第２回転治具の概略上面図であり、（ｂ）第２回転治具の概略断面図である。 バルブ装置の製造方法を示すフローチャートである。 調整ねじの回転が第１回転治具によって規制された状態において、ロックナットを第２回転治具によってねじ込むことで調整ねじをロックする状態を示す概略図である。 バルブ装置が適用される流体制御装置の一例を示す斜視図である。 第１変形例に係るバルブ装置の要部を示す断面図である。 第２変形例に係るバルブ装置の要部を示す概略断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態（以下、本実施形態と称する。）について説明する。本明細書においては、全体を通じて、同一の要素には同一の符号を付する。

まず、図１から図４を参照しながら本実施形態に係るバルブ装置１について説明する。

図１は、バルブ装置１を示す断面図である。図２は、調整ねじ８及び調整ねじ８を回転させる第１回転治具１０を示す上面図である。図３は、ロックナット９を示す上面図である。図４は、ロックナット９を回転させる第２回転治具１１を示す概略図であり、（ａ）第２回転治具１１の概略上面図であり、（ｂ）第２回転治具１１の概略断面図である。

本実施形態に係るバルブ装置１は、半導体の製造に用いられる流体制御装置（図示しない）に設けられる。流体制御装置は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ／すなわち、原子層堆積）法によって半導体ウェハ等の基板に所定の薄膜を形成する薄膜生成工程に用いられる。

図１に示すように、バルブ装置１は、流路ブロック２、ダイヤフラム３、ダイヤフラム押さえ４、駆動部としてのアクチュエータ５、ボンネット６、スペーサ７、位置調整部材としての調整ねじ８及びロックナット９を備える。バルブ装置１は、駆動流体としての駆動エアをアクチュエータ５に導入することによりダイヤフラム３を開放するエアオペレートバルブである。

流路ブロック２は、流路としての流体流入流路２１、流体流出流路２２及びボンネット６が収容される凹部２３を有する。流体流入流路２１の一端（図１の上端）及び流体流出流路２２の一端（図１の上端）は、凹部２３を介して連通する。流体流入流路２１の一端の周縁には、円環状の弁座２４が設けられる。流路ブロック２は、凹部２３を形成する周壁２３１を備える。凹部２３には、ボンネット６に螺合する雌ねじ２３２が形成される。

ダイヤフラム３は、弁座２４から離間又は弁座２４に押圧されて流体流入流路２１を開閉するための弁体である。ダイヤフラム３は、流路側とアクチュエータ５側とを隔てる隔膜部材である。また、ダイヤフラム３は、自然状態においてアクチュエータ５側（図１の上側）に向かって隆起する円弧状に形成され、例えば、ニッケル合金薄板等からなる。通常、ダイヤフラム３は、ダイヤフラム押さえ４によって弁座２４に押さえられる。

ダイヤフラム押さえ４は、ダイヤフラム３を弁座２４に押さえるための押さえ部材である。ダイヤフラム押さえ４は、ボンネット６に収容される。また、ダイヤフラム押さえ４は、被ガイド部としての円板状の押さえ本体４１と、押さえ本体４１からアクチュエータ５側（図１の上側）に突出し、押さえ本体４１よりも小径である円板状の上突部４２と、押さえ本体４１から流路ブロック２側（図１の下側）に突出し、押さえ本体４１よりも小径であるとともに上突部４２よりも大径である挿入部としての円板状の下突部４３と、を有する。なお、押さえ本体４１、上突部４２及び下突部４３は、同軸に形成される。

押さえ本体４１には、当接面としての上面４１１と、上面４１１とは反対である移動規制面としての下面４１２とが形成される。上面４１１は、上突部４２よりも外側に位置するとともに調整ねじ８の流路ブロック２側の端面（図１の下端面）に対向するように形成される。下面４１２は、下突部４３よりも外側に位置するとともにスペーサ７のアクチュエータ５側の端面（図１の上端面）に対向するように形成される。

また、本実施形態では、下突部４３は、嵌合により押さえ本体４１に設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、押さえ本体４１と一体成形されてもよい。

アクチュエータ５は、ボンネット６に収容されたダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３を弁座２４に押圧又は離間させることにより、流体流入流路２１と流体流出流路２２とを遮断又は連通させる。アクチュエータ５は、ボンネット６の上方に設けられるケース５１と、ケース５１に摺動可能に収容されるピストン５２と、ピストン５２を流路ブロック２側に押し付ける付勢部材としてのコイルばね５３と、ピストン５２と連動して軸方向（図１の上下方向）に移動するステム５４と、を有する。

ケース５１は、ピストン５２及びコイルばね５３を収容するための枠部材である。ケース５１は、上ケースとしての有底円筒状の第１ケース５１１と、ねじ螺合によって第１ケース５１１に連結される下ケースとしての第２ケース５１２と、を有する。第１ケース５１１と第２ケース５１２との連結によって形成される収容空間５１３には、ピストン５２が摺動可能に収容される。ピストン５２の上方には、コイルばね５３が収容される。

第１ケース５１１は、円筒状の周壁５１１ａと、周壁５１１ａの一端（図１の上端）に設けられる円柱状の頂壁５１１ｂと、を有する。周壁５１１ａの他端（図１の下端）の内周面には、第２ケース５１２に螺合する雌ねじ５１１ｃが形成される。頂壁５１１ｂの中央には、ステム５４の軸方向（図１の上下方向）に貫通するステム案内孔５１１ｄが形成される。駆動エアは、ステム案内孔５１１ｄを介して駆動エア供給制御部（図示しない）からアクチュエータ５に導入される。

頂壁５１１ｂには、ステム案内孔５１１ｄを取り囲むようにコイルばね５３を収容するばね収容室としての円環溝５１１ｅが形成される。コイルばね５３は、その一端（図１の上端）が円環溝５１１ｅの底部に当接するとともにその他端（図１の下端）がピストン５２の後述する第１ピストン５２１に当接するように圧縮状態で円環溝５１１ｅに収容される。

周壁５１１ａには、雌ねじ５１１ｃと干渉しないように径方向に貫通するエア抜き用の貫通孔５１１ｆ及び貫通孔５１１ｇが形成される。なお、貫通孔５１１ｇは、貫通孔５１１ｆよりも下方に位置する。頂壁５１１ｂには、ステム案内孔５１１ｄと干渉しないようにアクチュエータ５を回転させる第３回転治具が係合する一対の係合穴５１１ｈが形成される。

第２ケース５１２は、円筒状の周壁５１２ａと、周壁５１２ａの一端（図１の下端）に設けられる円板状の底壁５１２ｂと、底壁５１２ｂから流路ブロック２側（図１の下側）に延伸する円筒状の延伸部５１４と、を有する。周壁５１２ａの外周面には、雌ねじ５１１ｃに螺合する雄ねじ５１２ｃが形成される。周壁５１２ａには、雄ねじ５１２ｃと干渉しないように径方向に貫通するエア抜き用の貫通孔５１２ｄが形成される。第１ケース５１１の貫通孔５１１ｇと第２ケース５１２の貫通孔５１２ｄとが連通する。

底壁５１２ｂ及び延伸部５１４には、ステム５４が挿通する貫通孔５１２ｅが形成される。延伸部５１４の外周面には、ボンネット６に螺合する雄ねじ５１５が設けられる。底壁５１２ｂには、延伸部５１４よりも外周側に位置しボンネット６に対向する円環状の平坦な当接面５１２ｆが形成される。

ピストン５２は、上ピストンとしての第１ピストン５２１と、第１ピストン５２１よりも図１の下方に位置する下ピストンとしての第２ピストン５２２と、を有する。

第１ケース５１１の内周面には、第１ピストン５２１と第２ピストン５２２との間に位置するカウンタプレート５５が固定される。カウンタプレート５５の中央には、ステム５４が挿通する貫通孔が形成される。

第２ピストン５２２と第２ケース５１２との間には、第１エア導入室５６が形成される。第１ピストン５２１とカウンタプレート５５との間には、第２エア導入室５７が形成される。

ステム５４は、その一端（図１の上端）が第１ケース５１１のステム案内孔５１１ｄに挿入される。ステム５４には、第１エア導入室５６及び第２エア導入室５７に駆動エアを導入するための軸方向流路５４ａ、第１径方向流路５４ｂ及び第２径方向流路５４ｃが形成される。また、本実施形態では、ステム５４は、第１ピストン５２１の中央部から上方に延伸する第１軸部と、第１軸部とは別体に形成され第２ピストン５２２の中央部から上下方向に延伸する第２軸部と、を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、第１軸部と第２軸部とが一体に形成される軸部を有してもよい。

軸方向流路５４ａは、ステム案内孔５１１ｄに連通する。第１径方向流路５４ｂは、軸方向流路５４ａの先端（図１の下端）に形成され、軸方向流路５４ａと第１エア導入室５６とを連通する。第２径方向流路５４ｃは、軸方向流路５４ａの中央付近に形成され、軸方向流路５４ａと第２エア導入室５７とを連通する。

第１ピストン５２１と第１ケース５１１との間には、第１連通室５８が形成される。第１連通室５８は、貫通孔５１１ｆを介して外部に連通する。第２ピストン５２２とカウンタプレート５５との間には、第２連通室５９が形成される。第２連通室５９は、貫通孔５１１ｇ及び貫通孔５１２ｄを介して外部に連通する。

ステム案内孔５１１ｄとステム５４の一端との間には、Ｏリング１２が介装される。第１ピストン５２１と第１ケース５１１との間には、Ｏリング１３が介装される。カウンタプレート５５と第１ケース５１１との間には、Ｏリング１４が介装される。カウンタプレート５５とステム５４との間には、Ｏリング１５が介装される。第２ピストン５２２と第２ケース５１２との間には、Ｏリング１６が介装される。ステム５４と貫通孔５１２ｅとの間には、Ｏリング１７が介装される。

ボンネット６は、流路ブロック２とアクチュエータ５とを連結する円筒状の連結部材である。ボンネット６には、ダイヤフラム押さえ４、調整ねじ８及びロックナット９が収容される。

ボンネット６の外周面には、流路ブロック２の凹部２３の雌ねじ２３２に螺合する雄ねじ６１が形成される。これにより、ボンネット６は、雌ねじ２３２と雄ねじ６１とのねじ螺合によって流路ブロック２に取り付けられる。また、ボンネット６の外周面には、モンキー等に係合可能な六角突出部６２が設けられる。六角突出部６２は、雄ねじ６１よりもアクチュエータ５側（すなわち、雄ねじ６１よりも上方）に位置する。

ボンネット６のアクチュエータ５（図１の上方）側に位置する内周面には、雌ねじ６３が形成される。雌ねじ６３には、順に調整ねじ８、ロックナット９及びアクチュエータ５の延伸部５１４が螺合される。

ボンネット６の上端には、アクチュエータ５の当接面５１２ｆに対向する円環状の平坦な位置決め面６４が形成される。そして、延伸部５１４の雄ねじ５１５とボンネット６の雌ねじ６３との螺合によって、当接面５１２ｆと位置決め面６４とが当接するまでアクチュエータ５の延伸部５１４をボンネット６の内周面にねじ込むことができる。これにより、アクチュエータ５は、当接面５１２ｆと位置決め面６４との当接によって位置決めされる。

ボンネット６の流路ブロック２（図１の下方）側に位置する端部としての下端には、雌ねじ６３の内径よりも小さい内径を有する円環状の環状部６５が形成される。そして、ダイヤフラム押さえ４の押さえ本体４１は、環状部６５の内周面によって上下方向にガイドされる。なお、ボンネット６は、雌ねじ６３と環状部６５とが上下方向に沿って重ならないように形成される。

ボンネット６の下端と流路ブロック２の凹部２３の底面との間には、環状部６５の内径よりも小さい内径を有する円環状のスペーサ７が設けられる。ダイヤフラム３の外周縁は、スペーサ７と凹部２３の底面との間で保持され、ボンネット６を凹部２３の雌ねじ２３２にねじ込むことにより固定される。スペーサ７の内周側には、ダイヤフラム３と接触するダイヤフラム押さえ４の下突部４３が挿入される。

調整ねじ８は、そのボンネット６の雌ねじ６３に対するねじ込み量に応じてダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３の開弁位置を調整するための円筒状の位置調整部材である。ここでは、ダイヤフラム３の開弁位置とは、ダイヤフラム３の頂点の位置を指す。また、調整ねじ８は、上下方向に沿ってロックナット９とダイヤフラム押さえ４との間に設けられる。本実施形態では、調整ねじ８の内周側には、アクチュエータ５のステム５４とダイヤフラム押さえ４の上突部４２とが当接するように挿入されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ステム５４及び上突部４２のうちのいずれか一方が挿通されてもよい。

調整ねじ８は、雌ねじ６３に螺合する螺合部としての円筒状の大径部８１と、大径部８１よりも流路ブロック２（図１の下方）側に位置するとともに大径部８１の外径よりも小さい外径を有する円筒状の小径部８２と、を有する。なお、大径部８１及び小径部８２は、同軸に形成される。

大径部８１の外周面には、ボンネット６の雌ねじ６３に螺合する雄ねじ８１１が形成される。大径部８１のアクチュエータ５側の端面（図１の上端面）は、ロックナット９に当接する。

小径部８２は、その先端（図１の下端）がボンネット６の環状部６５に挿入されるように設けられる。小径部８２の流路ブロック２側の端面（図１の下端面）は、ダイヤフラム押さえ４の押さえ本体４１の当接面としての上面４１１に当接する。

図１及び図２に示すように、調整ねじ８の内周面には、調整ねじ８を回転させる第１回転治具１０が係合する第１係合部８３が形成される。図２に示すように、第１係合部８３は、上面視において調整ねじ８の内周面に所定の間隔を空けて形成された六つの半円状の凹溝８３１からなる。第１回転治具１０は、六角レンチからなる。六つの凹溝８３１にそれぞれ第１回転治具１０の角部を収容させることができる。

本実施形態では、凹溝８３１は、上下方向に沿って大径部８１を貫通して小径部８２まで延伸するように設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、上下方向に沿って大径部８１のみを貫通するように設けられてもよいし、上下方向に沿って大径部８１の一部のみに設けられてもよい。

調整ねじ８は、第１回転治具１０によって一方向（例えば、時計回り方向）に回転されることで、ボンネット６の雌ねじ６３にねじ込まれながら流路ブロック２（図１の下方）側に移動する。これにより、ダイヤフラム押さえ４は、調整ねじ８とともに流路ブロック２（図１の下方）側に移動する。そして、ダイヤフラム３は、ダイヤフラム押さえ４の移動によって流路ブロック２（図１の下方）側に押し付けられることで、ダイヤフラム３の頂点と弁座２４との間に形成される隙間（すなわち、Ｃｖ値）が小さくなる。

一方、調整ねじ８は、第１回転治具１０によって他方向（例えば、反時計回り方向）に回転されることで、ボンネット６の雌ねじ６３に対し緩められながらアクチュエータ５（図１の上方）側に移動する。これにより、ダイヤフラム押さえ４は、ダイヤフラム３の復元力によってアクチュエータ５（図１の上方）側に移動することで、ダイヤフラム３の頂点と弁座２４との間に形成される隙間（すなわち、Ｃｖ値）が大きくなる。

以上のように、調整ねじ８は、そのボンネット６の雌ねじ６３に対するねじ込み量に応じてダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３の開弁位置を調整することにより、バルブ装置１の組み付け時にＣｖ値を調整することができる。したがって、全開時に流体流入流路２１及び流体流出流路２２を流れる流体の流量ばらつきを抑制することができる。

さらに、ダイヤフラム押さえ４の流路ブロック２（図１の下方）側への移動は、押さえ本体４１の移動規制面としての下面４１２とスペーサ７の上面との当接によって規制される。これにより、ダイヤフラム３の頂点と弁座２４との間に形成される隙間（すなわち、Ｃｖ値）が小さくなりすぎて調整ねじ８を雌ねじ６３に過剰にねじ込むこと、及び閉弁時にダイヤフラム押さえ４がダイヤフラム３を弁座２４に過剰に押圧することの両方を抑制することができる。

ロックナット９は、ダイヤフラム３の開弁位置が調整された後に調整ねじ８をロックするための円環状のロック部材である。また、ロックナット９は、上下方向に沿ってアクチュエータ５の延伸部５１４と調整ねじ８との間に設けられる。本実施形態では、ロックナット９の内周側には、アクチュエータ５のステム５４が挿通されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ダイヤフラム押さえ４の上突部４２が挿通されてもよいし、ステム５４と上突部４２とが当接するように挿入されてもよい。

ロックナット９の外周面には、ボンネット６の雌ねじ６３に螺合する雄ねじ９１が形成される。ロックナット９の流路ブロック２側の端面（図１の下端面）は、調整ねじ８の大径部８１の端面に当接する。

図１、図３及び図４に示すように、ロックナット９のアクチュエータ５側の端面（図１の上端面）には、ロックナット９を回転させる第２回転治具１１が係合する第２係合部９２が形成される。図１及び図３に示すように、第２係合部９２は、一対の係合孔９２１からなる。

図４に示すように、第２回転治具１１は、円筒状の治具本体１１１と、治具本体１１１の一端の外周面に設けられ六角レンチに係合可能な六角突出部１１２と、治具本体１１１の他端から突出し一対の係合孔９２１に係合可能な一対の突起１１３と、を有する。第２回転治具１１の治具本体１１１には、第１回転治具１０が挿通可能な貫通孔が形成されるため、第１回転治具１０を第２回転治具１１の治具本体１１１の内周側に挿通させて使用することができる。

ロックナット９は、第２回転治具１１によって一方向（例えば、時計回り方向）に回転されることで、ボンネット６の雌ねじ６３にねじ込まれる。これにより、ロックナット９は、調整ねじ８をロックすることができるので、調整ねじ８の緩みによるＣｖ値の変動を抑制することができる。したがって、全開時に流体流入流路２１及び流体流出流路２２を流れる流体の流量ばらつきをより抑制することができる。

また、上面視においてロックナット９と重ならない調整ねじ８の領域には、第１回転治具１０が係合する第１係合部８３が形成され、上面視において調整ねじ８と重なるロックナット９の領域には、第２回転治具１１が係合する第２係合部９２が形成される。これにより、第１回転治具１０は、ロックナット９と干渉することなく、調整ねじ８の第１係合部８３に係合すると同時に、第１回転治具１０が挿通される第２回転治具１１は、ロックナット９の第２係合部９２に係合することができる（図６参照）。

そして、調整ねじ８の回転が第１回転治具１０によって規制された状態において、ロックナット９を第２回転治具１１によってねじ込むことで調整ねじ８を確実に締め付けてロックする。これにより、ロックナット９のねじ込みによる調整ねじ８の回転（共回り）を抑制することができるので、一旦調整されたＣｖ値の変化を無くすことができる。したがって、全開時に流体流入流路２１及び流体流出流路２２を流れる流体の流量ばらつきをさらに抑制することができる。

調整ねじ８の第１係合部８３は、ロックナット９の第２係合部９２よりも内径側に位置する。これにより、第１回転治具１０は、一対の係合孔９２１間にあるロックナット９の内周側を挿通して、第２係合部９２よりも内径側に位置する第１係合部８３に係合することができる（図６参照）。

以上により、第１回転治具１０及び第２回転治具１１を、互いに干渉することなく、それぞれ同時に第１係合部８３及び第２係合部９２に係合させて使用することができる。

本実施形態では、第１係合部８３及び第２係合部９２は、それぞれ上面視においてロックナット９と重ならない調整ねじ８の領域及び上面視において調整ねじ８と重なるロックナット９の領域に形成されている。しかしながら、第１係合部８３及び第２係合部９２は、これに限定されるものではなく、例えば、それぞれ上面視においてロックナット９と重なる調整ねじ８の領域及び上面視において調整ねじ８と重なるロックナット９の領域に形成されてもよい。

さらに、アクチュエータ５の当接面５１２ｆとボンネット６の位置決め面６４とが、アクチュエータ５の延伸部５１４の雄ねじ５１５とボンネット６の雌ねじ６３との螺合によって当接した状態において、延伸部５１４とロックナット９との間にクリアランスが形成される。これにより、延伸部５１４とロックナット９との当接を回避することができるので、アクチュエータ５の位置決めを当接面５１２ｆと位置決め面６４との当接によって精度良くすることができる。また、バルブ装置１の上下方向における寸法を一定にすることができる。

次に、図５及び図６を参照しながらバルブ装置１の製造方法について説明する。

図５は、バルブ装置１の製造方法を示すフローチャートである。図６は、調整ねじ８の回転が第１回転治具１０によって規制された状態において、ロックナット９を第２回転治具１１によってねじ込むことで調整ねじ８をロックする状態を示す概略図である。

図５に示すように、まず、工程Ｓ１において、ダイヤフラム３を流路ブロック２に設置する。具体的には、工程Ｓ１において、ダイヤフラム３を、流体流入流路２１及び流体流出流路２２の両方を覆うように流路ブロック２の凹部２３の底面に設置する。

次に、工程Ｓ２において、ボンネット６を流路ブロック２に取り付ける。具体的には、工程Ｓ２は、スペーサ７を、ダイヤフラム３の外周縁を覆うようにダイヤフラム３上に載置するスペーサ載置工程と、ボンネット６を流路ブロック２の凹部２３にねじ込むことによりスペーサ７及びダイヤフラム３の外周縁を固定するボンネットねじ込み工程と、を含む。

次に、工程Ｓ３において、ダイヤフラム押さえ４をダイヤフラム３に当接するようにボンネット６に設置する。次に、工程Ｓ４において、調整ねじ８を第１回転治具１０によってボンネット６の雌ねじ６３に螺合させることで、ダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３の開弁位置を調整する。これにより、バルブ装置１の組み付け時にＣｖ値を調整することができる。

次に、工程Ｓ５において、ロックナット９を第２回転治具１１によってボンネット６の雌ねじ６３にねじ込むことで調整ねじ８をロックする。具体的には、工程Ｓ５において、図６に示すように、調整ねじ８の回転が第１回転治具１０によって規制された状態において、ロックナット９を第２回転治具１１によってねじ込むことで調整ねじ８を確実に締め付けてロックする。

これにより、ロックナット９のねじ込みによる調整ねじ８の回転（共回り）を抑制することができるので、一旦調整されたＣｖ値の変化を無くすことができる。したがって、全開時に流体流入流路２１及び流体流出流路２２を流れる流体の流量ばらつきをさらに抑制することができる。

最後に、工程Ｓ６において、アクチュエータ５をボンネット６に取り付ける。具体的には、工程Ｓ６において、組み付け状態のアクチュエータ５の延伸部５１４をボンネット６の雌ねじ６３にねじ込むことで、アクチュエータ５の当接面５１２ｆとボンネット６の位置決め面６４とが当接し、アクチュエータ５の位置決めをすることができる。

次に、バルブ装置１の動作について説明する。

駆動エア供給制御部が駆動エアをステム案内孔５１１ｄを介してバルブ装置１のアクチュエータ５に供給する場合、駆動エアは、軸方向流路５４ａ及び第１径方向流路５４ｂを経由して第１エア導入室５６に導入されるとともに、軸方向流路５４ａ及び第２径方向流路５４ｃを経由して第２エア導入室５７に導入される。

これにより、第１エア導入室５６及び第２エア導入室５７の容積が増大するように、ピストン５２は、コイルばね５３の付勢力に抗してステム５４と一体に図１の上方に移動する。そして、ダイヤフラム３は、自身の復元力によってダイヤフラム押さえ４とともに上昇することで弁座２４から離間する。すなわち、ダイヤフラム３は、ピストン５２及びステム５４の上昇によって流体流入流路２１を開放する。このため、プロセスガス等の流体は、流体流入流路２１から弁座２４とダイヤフラム３との間に形成される隙間を経由して流体流出流路２２に供給される。

一方、駆動エア供給制御部が駆動エアをステム案内孔５１１ｄを介してバルブ装置１のアクチュエータ５に供給しない場合、ピストン５２は、コイルばね５３の付勢力によってステム５４と一体に図１の下方に移動する。そして、ダイヤフラム３は、ステム５４の下方移動によってダイヤフラム押さえ４を介して弁座２４に押圧される。すなわち、ダイヤフラム３は、ピストン５２、ステム５４及びダイヤフラム押さえ４の移動によって流体流入流路２１を閉塞する。このため、気化されたプロセスガス等の流体は、流体流入流路２１から流体流出流路２２に供給されない。

第１エア導入室５６及び第２エア導入室５７の容積は、ピストン５２及びステム５４の移動によって減少する。このとき、第１エア導入室５６のエアは、第１径方向流路５４ｂ、軸方向流路５４ａ及びステム案内孔５１１ｄを経由して駆動エア供給制御部に導出されるとともに、第２エア導入室５７のエアは、第２径方向流路５４ｃ、軸方向流路５４ａ及びステム案内孔５１１ｄを経由して駆動エア供給制御部に導出される。

このように、駆動エア供給制御部は、バルブ装置１のアクチュエータ５への駆動エアの供給を制御することにより、弁座２４に対するダイヤフラム３の開閉を切り替えることができる。したがって、このようなバルブ装置１によれば、流体流入流路２１から流体流出流路２２への流体供給の制御が可能となる。なお、本実施形態では、バルブ装置１は、常時閉（ノーマル・クローズ）のバルブ装置からなっているが、これに限定されるものではなく、例えば、常時開（ノーマル・オープン）のバルブ装置からなってもよい。

次に、図７を参照しながら、本実施形態に係るバルブ装置１が適用される流体制御装置の一例を説明する。

図７は、バルブ装置１が適用される流体制御装置の一例を示す斜視図である。

図７に示す流体制御装置には、幅方向Ｗ１，Ｗ２に沿って配列され長手方向Ｇ１，Ｇ２に延伸する金属製のベースプレートＢＳが設けられる。なお、Ｗ１は正面側、Ｗ２は背面側、Ｇ１は上流側、Ｇ２は下流側の方向を示している。ベースプレートＢＳには、複数の流路ブロック９９２を介して各種流体機器９９１Ａ～９９１Ｅが設置され、複数の流路ブロック９９２によって、上流側Ｇ１から下流側Ｇ２に向かって流体が流通する図示しない流路がそれぞれ形成される。

ここで、「流体機器」とは、流体の流れを制御する流体制御装置に使用される機器であって、流体流路を画定するボディを備え、このボディの表面で開口する少なくとも２つの流路口を有する機器である。具体的には、開閉弁（２方弁）９９１Ａ、レギュレータ９９１Ｂ、プレッシャーゲージ９９１Ｃ、開閉弁（３方弁）９９１Ｄ、マスフローコントローラ９９１Ｅ等が含まれるが、これらに限定されるものではない。なお、導入管９９３は、上記した図示しない流路の上流側の流路口に接続されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、上記した開閉弁９９１Ａ、９９１Ｄ、レギュレータ９９１Ｂ等の種々のバルブ装置に適用可能である。

次に、本実施形態による作用効果について説明する。

本実施形態に係るバルブ装置１は、流体流入流路２１が形成される流路ブロック２と、流体流入流路２１を開閉するダイヤフラム３と、ダイヤフラム３を押さえるダイヤフラム押さえ４と、ダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３を押下するアクチュエータ５と、内周面に雌ねじ６３が形成されるとともに、流路ブロック２とアクチュエータ５とを連結する円筒状のボンネット６と、雌ねじ６３に螺合され、ダイヤフラム押さえ４に当接することでダイヤフラム３の開弁位置を調整する円筒状の調整ねじ８と、雌ねじ６３にねじ込まれることで調整ねじ８をロックする環状のロックナット９と、を備える。

本実施形態に係る流体制御装置は、上流側から下流側に向かって複数の流体機器が配列される流体制御装置であって、複数の流体機器は、上述したバルブ装置１を含む。

本実施形態に係るバルブ装置１の製造方法は、流体流入流路２１が形成される流路ブロック２に、流体流入流路２１を開閉するダイヤフラム３を設置するダイヤフラム設置工程と、内周面に雌ねじ６３が形成される円筒状のボンネット６を、流路ブロック２に取り付けるボンネット取付工程と、ダイヤフラム押さえ４をダイヤフラム３に当接するようにボンネット６に設置するダイヤフラム押さえ設置工程と、円筒状の調整ねじ８を雌ねじ６３に螺合させることでダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３の開弁位置を調整する開弁位置調整工程と、円環状のロックナット９を雌ねじ６３にねじ込むことで調整ねじをロックするロック工程と、ダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３を押下するためのアクチュエータ５を、ボンネット６に取り付けるアクチュエータ取付工程と、を含む。

これらの構成によれば、調整ねじ８は、そのボンネット６の雌ねじ６３に対するねじ込み量に応じてダイヤフラム押さえ４を介してダイヤフラム３の開弁位置を調整することで、バルブ装置１の組み付け時にＣｖ値を調整することができる。また、ロックナット９をねじ込むことで調整ねじ８を締め付けてロックすることができるので、調整ねじ８の緩みによるＣｖ値の変動を抑制することができる。したがって、全開時に流体流入流路２１及び流体流出流路２２を流れる流体の流量ばらつきをより抑制することができる。

また、本実施形態では、ロックナット９と重ならない調整ねじ８の領域には、第１回転治具１０が係合する第１係合部８３が形成され、ロックナット９には、第２回転治具１１が係合する第２係合部９２が形成される。

この構成によれば、第１回転治具１０は、ロックナット９と干渉することなく、調整ねじ８の第１係合部８３に係合すると同時に、第２回転治具１１は、ロックナット９の第２係合部９２に係合することができる。

また、本実施形態では、第１係合部８３は、第２係合部９２よりも内径側に位置する。

この構成によれば、第１回転治具１０は、一対の係合孔９２１間にあるロックナット９の内周側を挿通して、第２係合部９２よりも内径側に位置する第１係合部８３に係合することができる。

また、本実施形態では、アクチュエータ５は、ケース５１を有し、ケース５１は、流路ブロック２側に延伸するように設けられ、外周面に雌ねじ６３に螺合する雄ねじ５１５が形成される円筒状の延伸部５１４と、延伸部５１４よりも外周側に位置しボンネット６に対向する円環状の当接面５１２ｆと、を有し、ボンネット６には、当接面５１２ｆに対向する円環状の位置決め面６４が形成され、当接面５１２ｆと位置決め面６４とが、雄ねじ５１５と雌ねじ６３との螺合によって当接した状態において、延伸部５１４とロックナット９との間にクリアランスが形成される。

この構成によれば、延伸部５１４とロックナット９との当接を回避することができるので、アクチュエータ５の位置決めを当接面５１２ｆと位置決め面６４との当接によって精度良くすることができる。また、バルブ装置１の上下方向における寸法を一定にすることができる。

また、本実施形態では、ボンネット６の流路ブロック２側に位置する下端には、雌ねじ６３の内径よりも小さい内径を有する環状部６５が形成され、下端と流路ブロック２との間には、環状部６５の内径よりも小さい内径を有する円環状のスペーサ７が設けられ、ダイヤフラム押さえ４は、スペーサ７に対向する下面４１２を有するとともに、環状部６５によってガイドされる押さえ本体４１と、スペーサ７の内周側に挿入され押さえ本体４１よりも流路ブロック２側に位置する下突部４３と、を有し、ダイヤフラム押さえ４の流路ブロック２側への移動は、押さえ本体４１の下面４１２とスペーサ７との当接によって規制される。

この構成によれば、ダイヤフラム３の頂点と弁座２４との間に形成される隙間（すなわち、Ｃｖ値）が小さくなりすぎて調整ねじ８を雌ねじ６３に過剰にねじ込むことを抑制することができる。

また、本実施形態では、ロック工程において、調整ねじ８の回転が規制された状態において、ロックナット９を雌ねじ６３に螺合させることで調整ねじ８をロックする。

この構成によれば、ロックナット９のねじ込みによる調整ねじ８の回転（共回り）を抑制することができるので、一旦調整されたＣｖ値の変化を無くすことができる。したがって、全開時に流体流入流路２１及び流体流出流路２２を流れる流体の流量ばらつきをより抑制することができる。

以上、本実施形態について説明したが、上述した実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上述した実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

（第１変形例）
次に、図８を参照しながら第１変形例に係るバルブ装置１ａについて説明する。なお、本変形例では、上述した実施形態と同様の点については説明を省略し、主に上述した実施形態と異なる点について説明する。

図８は、第１変形例に係るバルブ装置１ａの要部を示す断面図である。

上述した実施形態では、調整ねじ８のねじ込み量は、押さえ本体４１の下面４１２とスペーサ７との当接によって規制されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図８に示すように調整ねじ８のねじ込み量規制部としての中径部８４と環状部６５との当接によって規制されてもよい。

図８に示すように、本変形例では、調整ねじ８は、大径部８１及び小径部８２に加え、大径部８１の外径よりも小さく、かつ小径部８２の外径よりも大きい外径を有する円環状の中径部８４を有する。中径部８４は、ボンネット６の環状部６５に対向するように上下方向に沿って大径部８１と小径部８２との間に設けられる。

本変形例に係るバルブ装置１ａによれば、上述した実施形態と同様に調整ねじ８を雌ねじ６３に過剰にねじ込むことを抑制することができる。くわえて、円環状のスペーサ７の内径を環状部６５の内径と同じ大きさにすることができるとともに、上述した実施形態におけるダイヤフラム押さえ４の下突部４３を廃止してダイヤフラム押さえ４の構造の簡易化を図ることができる（図８参照）。

（第２変形例）
次に、図９を参照しながら第２変形例に係るバルブ装置１ｂについて説明する。なお、本変形例では、上述した実施形態と同様の点については説明を省略し、主に上述した実施形態と異なる点について説明する。

図９は、第２変形例に係るバルブ装置１ｂの要部を示す断面図である。

上述した実施形態では、調整ねじ８とロックナット９とは、上下方向に沿って重ならないように設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように上下方向に沿って重なるように設けられてもよい。

図９に示すように、本変形例では、第１係合部８３は、調整ねじ８のアクチュエータ５側の端面に形成される一対の係合孔８３１ａからなる。第２係合部９２は、上面視においてロックナット９の内周面に所定の間隔を空けて形成された六つの半円状の凹溝９２１ａからなる。このように、第１係合部８３及び第２係合部９２は、それぞれ六つの半円状の凹溝８３１及び一対の係合孔９２１からなるとは限らない。

本変形例に係るバルブ装置１ｂによれば、調整ねじ８とロックナット９とを上下方向に沿って重なるように設けることで、調整ねじ８及びロックナット９を収容するボンネット６の上下方向における寸法を小さくすることができる。したがって、バルブ装置１の小型化を図ることできる。

本願は２０１９年７月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０１９－１４１０７３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (9)

1. 流路が形成される流路ブロックと、
   前記流路を開閉するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムを押さえるダイヤフラム押さえと、
   前記ダイヤフラム押さえを介して前記ダイヤフラムを押下するアクチュエータと、
   内周面に雌ねじが形成されるとともに、前記流路ブロックと前記アクチュエータとを連結する筒状のボンネットと、
   前記雌ねじに螺合され、前記ダイヤフラム押さえに当接することで前記ダイヤフラムの開弁位置を調整する筒状の位置調整部材と、
   前記雌ねじにねじ込まれることで前記位置調整部材をロックする環状のロックナットと、を備える、バルブ装置。
2. 前記ロックナットと重ならない前記位置調整部材の領域には、第１回転治具が係合する第１係合部が形成され、
   前記ロックナットには、第２回転治具が係合する第２係合部が形成される、請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記第１係合部は、前記第２係合部よりも内径側に位置する、請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記アクチュエータは、ケースを有し、
   前記ケースは、
   前記流路ブロック側に延伸するように設けられ、外周面に前記雌ねじに螺合する雄ねじが形成される筒状の延伸部と、
   前記延伸部よりも外周側に位置し前記ボンネットに対向する環状の当接面と、を有し、
   前記ボンネットには、前記当接面に対向する環状の位置決め面が形成され、
   前記当接面と前記位置決め面とが、前記雄ねじと前記雌ねじとの螺合によって当接した状態において、前記延伸部と前記ロックナットとの間にクリアランスが形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブ装置。
5. 前記ボンネットの前記流路ブロック側に位置する端部には、前記雌ねじの内径よりも小さい内径を有する環状部が形成され、
   前記端部と前記流路ブロックとの間には、前記環状部の内径よりも小さい内径を有する環状のスペーサが設けられ、
   前記ダイヤフラム押さえは、
   前記スペーサに対向する移動規制面を有するとともに、前記環状部によってガイドされる被ガイド部と、
   前記スペーサの内周側に挿入され前記被ガイド部よりも前記流路ブロック側に位置する挿入部と、を有し、
   前記ダイヤフラム押さえの前記流路ブロック側への移動は、前記被ガイド部の前記移動規制面と前記スペーサとの当接によって規制される、請求項１から４のいずれか１項に記載のバルブ装置。
6. 前記ボンネットの前記流路ブロック側に位置する端部には、前記雌ねじの内径よりも小さい内径を有する環状部が形成され、
   前記位置調整部材は、
   前記雌ねじに螺合する螺合部と、
   前記環状部に対向するように前記螺合部よりも前記流路ブロック側に位置するねじ込み量規制部と、を有し、
   前記位置調整部材のねじ込み量は、前記ねじ込み量規制部と前記環状部との当接によって規制される、請求項１から４のいずれか１項に記載のバルブ装置。
7. 上流側から下流側に向かって複数の流体機器が配列される流体制御装置であって、
   複数の前記流体機器は、請求項１から６のいずれか１項に記載のバルブ装置を含む、流体制御装置。
8. バルブ装置の製造方法であって、
   流路が形成される流路ブロックに、前記流路を開閉するダイヤフラムを設置するダイヤフラム設置工程と、
   内周面に雌ねじが形成される筒状のボンネットを、前記流路ブロックに取り付けるボンネット取付工程と、
   ダイヤフラム押さえを前記ダイヤフラムに当接するように前記ボンネットに設置するダイヤフラム押さえ設置工程と、
   筒状の位置調整部材を前記雌ねじに螺合させることで前記ダイヤフラム押さえを介して前記ダイヤフラムの開弁位置を調整する開弁位置調整工程と、
   環状のロックナットを前記雌ねじにねじ込むことで前記位置調整部材をロックするロック工程と、
   前記ダイヤフラム押さえを介して前記ダイヤフラムを押下するためのアクチュエータを、前記ボンネットに取り付けるアクチュエータ取付工程と、を含む、バルブ装置の製造方法。
9. 前記ロック工程において、前記位置調整部材の回転が規制された状態において、前記ロックナットを前記雌ねじにねじ込むことで前記位置調整部材をロックする、請求項８に記載のバルブ装置の製造方法。

Images