JPH0550765B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧力調整弁に係り、特にクリーンルー
ムへの作業配管中に取付けるに好適な圧力調整弁
の改良に関する。

［背景技術とその問題点］ 一般に、ICやLSI等の半導体工業分野では微粒
子塵芥等も排除したクリーンルームでの作業とな
り、製造作業環境は厳しいものとなつている。半
導体製造に用いられる特殊ガスはクリーンルーム
内に外部から配管を通じて導入されるが、導入時
において、使用ガスの圧力を一定にすべきことが
要求されることは多く、このため圧力調整弁が用
いられる。

この種の従来例に係る圧力調整弁は、弁本体内
にダイヤフラム室を形成し、ダイヤフラムにより
設定開度が定められるニードル弁を備えており、
ダイヤフラム室にはニードル弁の弁口を介して一
次流路を接続開口し、また二次流路を接続したも
のである。通常的にはニードル弁は弁機能を有し
た一体のものに形成され、弁本体内に樹脂または
ゴムパツキンを介してねじ込まれている。そし
て、一次圧と二次圧とを検出すべく、一次および
二次流路にはその側面に圧力検出口を開口させ、
この開口から内部流体をブルドン管式圧力計内に
導いて圧力を検出するものであつた。

ところが、従来の圧力調整弁では、内部の流路
途中に多くのガス滞留部となるいわゆるデツドゾ
ーンが形成されてしまう問題があつた。即ち、一
次および二次流路の側壁に開口される圧力検出口
には通常ブルドン管圧力計が取付けられている
が、この圧力計に至る圧力検出口からの導入路は
かなり長く、その途中に複雑の屈曲部等が存在す
るため、これらの屈曲部は常にガスが滞留するデ
ツドゾーンとなる。さらに、流路内にねじ部（ブ
ルドン管等の圧力計の取付や、ニードル弁機能部
品のねじ取付等を行う部分）を形成すると、ねじ
隙間がデツドゾーンとなると同時にダストの発生
源となる。また、弁本体には一次流路の入口部お
よび二次流路の出口部に連通する外部配管（ニツ
プル）がジヨイントスリーブを介して接続される
が、この外部配管と各流路端面の突当て面との間
にゴムや合成樹脂リングを介在させているもの
の、締付け時にリングの捩れが生じて同様にデツ
ドゾーンを構成する隙間ができてしまう。更に、
ダイヤフラムはその周縁の表裏面にフラツトパツ
キンを介在してＵ字形隙間をもつ座金に挟持され
つつ溶着され、座金を弁本体のダイヤフラム室周
縁の受座に圧接して取付けられるが、座金の内周
面とフラツトパツキンの内周面とは必ずしも同一
面に整列せず、パツキンが奥部に引込んだ状態と
なつて座金の挟着面とダイヤフラム面との間にパ
ツキン厚に相当するデツドゾーンが形成されてし
まうのである。

このようなデツドゾーンの発生は、流通ガスの
滞留によりリングやパツキンのゴム、合成樹脂素
材および弁構成金属材料の表面から分子単位の微
粒子を発生させ、これが流通ガスとともに流出し
てしまう。特に、合成樹脂リングの隙間から外部
配管と弁本体の配管受け用凹部との間の空間に侵
入したガス、或いは、フラツトパツキンの隙間か
らダイヤフラム周縁と弁本体のダイヤフラム受け
部との間の空間に侵入したガスは、IC素子への
所定ガスの真空蒸着時等に、蒸着室内を真空引き
した後に前記隙間からじわじわと流出し、蒸着す
べきガスに混入して不良品発生の原因となる可能
性がある。従つて、クリーンルーム内での使用
上、不適切な弁構造となつていた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記従来の問題点に着目し、
弁内部のガス流路中に滞留部となるデツドゾーン
が形成されないようにした圧力調整弁を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段および作用］ 上記目的を達成するために、本発明に係る圧力
調整弁は、弁本体にダイヤフラム室を形成し、こ
のダイヤフラム室にはダイヤフラムにより開度設
定がなされるニードル弁を介して一次流路を接続
するとともに該ダイヤフラム室に二次流路を開口
し、且つ、一次流路と二次流路には各々外部配管
をジヨイントスリーブにより接続するとともに、
これらの流路側面に圧力センサが取付けられる圧
力検出口を設けた圧力調整弁において、前記圧力
センサをストレインゲージを用いたダイヤフラム
型圧力センサとして前記圧力検出口に取付け、当
該ゲージのダイヤフラム面を一次、二次流路側面
に沿わせて圧力検出口を施蓋せしめた構成とし
た。また、望ましくは、外部配管と一次および二
次流路開口端の当接面には金属Ｃリングを配設
し、外部配管のジヨイントスリーブとの圧着面に
はボールベアリングを配設すればよく、或はダイ
ヤフラム室を画成するダイヤフラムと弁本体開口
部受座との間もしくはこれらの間に弁座押え等の
中間部材が介在するときはこの中間部材との夫々
の間に金属Ｃリングを配設した構成とすればよ
い。

上記構成により、圧力検出口はストレインゲー
ジを用いたダイヤフラム型圧力センサにより施蓋
され、流通ガス滞留部となるデツドゾーンが大幅
に低減される。また、外部配管との接続部では配
管の回転がベアリングで許容され且つ金属Ｃリン
グが締付け時に圧着されるだけなので捩れもな
く、適正に隙間を目張りすることになつて滞留部
発生を防止できる。更には、ダイヤフラムも弁本
体との間に金属Ｃリングを介在せしめているの
で、隙間が同様に目張り状態とされ、滞留部の発
生がなくなるのである。

［実施例］ 以下、本発明に係る圧力調整弁の具体的実施例
を図面を参照して詳細に説明する。

第１〜２図は実施例の圧力調整弁の断面図であ
る。図示の如く、この圧力調整弁の弁本体１０に
はその上面にカバー１２を被せ、カバー締付ナツ
ト１４により両者を結合している。弁本体１０の
上面部には凹部が形成され、この凹部はカバー１
２を介して取付けられたダイヤフラム１６にて仕
切られダイヤフラム室１８とされている。このダ
イヤフラム室１８には弁本体１０に穿設され外側
面に開口する二次流路３０が開口され、この開口
にジヨイントスリーブ３２を介して連設された二
次配管（ニツプル）３４から流体を導出するもの
となつている。

前記弁本体１０における中心部にはダイヤフラ
ム室１８内に先端を延在され、ダイヤフラム１６
と当接されるニードル弁２６が配置され、弁本体
１０に開口した弁口２８をダイヤフラム１６によ
り設定された開度の流通路に規制するものとして
いる。そして、弁口２８には弁本体１０に穿孔し
た一次流路２０が接続され、ダイヤフラム室１８
への流体の導入を可能ならしめている。一次流路
２０にはやはり本体外側面にてジヨイントスリー
ブ２２を介して一次配管（ニツプル）２４が連設
され、流体入口としている。

前記ダイヤフラム１６の設定圧力調整機構は、
ダイヤフラム１６の裏面側に配設されており、コ
イルばね３６とその両端を支承するばね座３８，
４０を具備している。一方のばね座３８はダイヤ
フラム１６の裏面に密接され、他方のばね座４０
はカバー１２に貫通螺着されたスクリユウロツド
４２にベアリングを介して突当てられている。調
整はスクリユウロツド４２の先端に設けたハンド
ル４４を回転操作することでダイヤフラム１６に
対するコイルばね３６の弾圧力を加減し、ニード
ル弁２６の開度調整を行う。一方、ニードル弁２
６は背面部に配設された弁ばね４６とこれを支承
するストツパロツド４８にてストローク規制が図
られている。そしてストツパロツド４８はスラス
トベアリング５０を介してプラグ５２により内装
固定されている。ここにおいて、前記ニードル弁
２６の大径部周面には、図示しない軸方向の溝が
複数条形成され、これらの溝によりニードル弁２
６と弁本体１０との間を通つて一次流路２０から
の流体が弁口２８さらには二次流路３０側に流通
するようにされている。また、ニードル弁２６は
三弗化樹脂から形成されるとともに、弁本体１
０、その他の部分はステンレス鋼から形成されて
いる。

前記一次流路２０および二次流路３０の各側壁
には一次圧、二次圧をそれぞれ検出するための圧
力検出口５４が設けられているが、検出のための
圧力センサとして本実施例ではストレインゲージ
を用いたダイヤフラム型圧力センサ５６を用いて
いる。これは第４図に示すように、円筒体５６Ａ
の一端面をダイヤフラム５６Ｂをもつて閉塞し、
このダイヤフラム面にストレインゲージ本体５６
Ｃを蒸着したものである。このストレインゲージ
５６は外端面としてのダイヤフラム５６Ｂを一次
および二次流路２０，３０の側壁面に沿つて検出
口５４を施蓋するように取付けられている。この
場合、ストレインゲージ５６の円筒体５６Ａの外
周面に設けたフランジ部５６Ｄを位置決めに用い
る。そしてストレインゲージ５６はリテーナ５８
とベアリング６０を介し、リード線導出路を有す
る固定プラグ６２によつて弁本体１０内に組込ま
れるのである。このストレインゲージ５６は、第
３図に示されるように圧力表示計６４の端子にリ
ード線６６を介して接続され、弁本体１０と別位
置で計測、表示する。

また、一次流路２０と二次流路３０とには、一
次配管２４、二次配管３４がジヨイントスリーブ
２２，３２にて接続されているが、このジヨイン
ト部は次のように構成されている。即ち、各流路
２０，３０の外部開口端は弁本体１０の外壁から
突出したボス部６８を通じて形成されるが、配管
２４，３４の接続端部は、ボス部６８と同径の拡
径部７０とされ、その先端面をボス部６８の先端
面に当接し、後端面をジヨイントスリーブ２２，
３２に当接させることによりスリーブ２２，３２
とボス部６８の螺着によつて連結される。ここ
で、拡径部７０とボス部６８との当接部には金属
Ｃリング７２を介在させるものとしている。この
金属Ｃリング７２は芯材たるコアの外周面にスプ
リングを巻回装着し、更にその外周をＣ形断面の
チヤンネルリングにて被つたもので、チヤンネル
リングの開口が外周縁に位置させた構成となつて
いる。かかる金属Ｃリング７２をボス部６８と拡
径部７０との当接面に介在させ、流路接続部をシ
ールするものとしている。そして、拡径部７０の
後端面にはボールベアリング７４が設けられ、ジ
ヨイントスリーブ２２，３２との接触部が回転接
触するようにしている。このため、配管２４，３
４の連結時にスリーブ２２，３２の回転操作が配
管２４，３４回転として伝わらないようにされ、
金属Ｃリング７２に捩り作用が生じない構成とし
ている。

更に、ダイヤフラム室１８を画成しているダイ
ヤフラム１６の取付けは、ダイヤフラム１６の周
縁に取付けられる座金７６を介して行われる。こ
れは、第５図に示すように、ダイヤフラム１６の
図における上面部周縁に接合される上部座金７６
Ａと、下面部周縁に接続される下部座金７６Ｂと
からなる。上部座金７６Ａはカバー１２に対面
し、下部座金７６Ｂは弁本体１０におけるダイヤ
フラム室１８の周縁突条たる受座７８に対面する
が、特に下部座金７６Ｂは受座７８の外周面部に
接合すべくＬ字状に屈曲形成されている。ダイヤ
フラム１６は上下座金７６Ａ，７６Ｂの外周縁部
で溶接されている。そしてダイヤフラム１６の下
面周縁部は受座７８に直接対面することになる
が、この対面部には前述したと同様な金属Ｃリン
グ７２を介在せしめている。受座７８には金属Ｃ
リング７２の装着段部７８Ａを形成し、段部隙間
をシールし、且つ、ダイヤフラム室１８の内側面
をほぼ面一に形成させている。

また、ダイヤフラム１６の固定はカバー１２を
弁本体１０に圧接することで行われ、これはカバ
ーナツト１４を締付けてなされる。かかる場合に
カバー１２が回転すると金属Ｃリング７２に捩り
作用が生じるので、捩り防止のためカバーナツト
１４によるカバー１２の締付面にもボールベアリ
ング８０を介在させている。

このように構成された本実施例の圧力調整弁で
は、一次圧、二次圧の検出部としてガス流路側部
に長い流路の凹所を設けることがないので、ガス
の滞留部の発生が防止される。そして、弁構成部
材のジヨイント部には金属Ｃリング７２を設けて
ジヨイント部の隙間発生を防止し、この箇所での
滞留部発生も防止されるのである。更にこの実施
例では、配管２４，３４のジヨイント部およびカ
バー１２のジヨイント部にボールベアリング７
４，８０を介在させ、締付け時の捩り作用がＣリ
ング７２に伝達されないようにしているので、Ｃ
リング７２の捩れによるシール不良、隙間発生を
可及的に防止でき、これらの隙間から各配管２
４，３４と弁本体１０の配管受け用凹部との間の
空間、或いは、ダイヤフラム１６と弁本体１０の
ダイヤフラム受け部との間の空間に流通ガスが侵
入し、真空引き後に滲み出すということが防止さ
れ、製品不良の発生を有効に防止できる。

第６図には本発明の他の実施例が示され、本実
施例は弁本体１０とダイヤフラム１６との間に弁
座押え８２を介在させたものである。ここにおい
て、前記実施例と同一もしくは相当構成部分は同
一符号を用い、説明を省略もしくは簡略にする。

図において、弁本体１０の上端に設けられた受
座７８の装着段部７８Ａには金属Ｃリング７２を
介してステンレス製の弁座押え８２が配置され、
この弁座押え８２の上端に設けられた受座８４の
装着段部７８Ａに金属Ｃリング７２を介してダイ
ヤフラム１６の周縁に溶接された座金７６が配置
され、カバー１２がカバー締付ナツト１４により
締付けられることにより、互いに密接、固定され
るようになつている。

前記弁本体１０の中心部には、弁ばね４６によ
り突出方向に常に一定の力で付勢されるステンレ
ス製のニードル弁２６が配置され、このニードル
弁２６の途中のテーパ部には弁本体１０と前記弁
座押え８２との間に介装されたポリイミド樹脂製
の弁座８６の中心部に形成された弁口２８の下縁
が当接され、この弁口２８内を通つて前記ニード
ル弁２６の先端側が弁座押え８２の上方にまで突
出されている。また、ニードル弁２６の上縁には
ステンレス製のニードル弁ガイド８８が取付けら
れている。このガイド８８は、弁座押え８２の中
心部に設けられた凸部９０に案内されるととも
に、凸部９０の上面とガイド８８のフランジ部９
２との間の隙間の寸法をばね座３８によつて調整
することによりニードル弁２６のストロークが規
制されている。また、凸部９０には半径方向に複
数個所、例えば４箇所の切欠９４が設けられ、こ
れらの切欠９４を介してダイヤフラム室１８と弁
口２８とが連通するようにされ、且つ、ダイヤフ
ラム室１８は弁座押え８２に形成された孔９６を
介して二次流路３０に連通されている。

このような本実施例においても前記実施例と同
様な作動を行なわせることができ、且つ、同様な
効果を奏することができるが、本実施例ではニー
ドル弁２６がステンレス製で、弁座８６がポリイ
ミド樹脂製であるから、より高温の流体に対応す
ることができ、且つ、金属と樹脂との当接である
から弁座８６の部分のシールも確実にできるとい
う効果がある。また、ニードル弁ガイド９０を設
けたから、ニードル弁２６の振れ止めを行なうこ
とができ、弁動作を円滑に行なえるとともに、ダ
イヤフフラム１６との当り面が細い径のニードル
弁２６の先端ではなく、広い面積のガイド９０の
上面とされるから、ダイヤフラム１６の保護の点
からも有効である。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、圧力検出口にス
トレインゲージを用いたダイヤフラム型圧力セン
サを施蓋配置してガス滞留部の発生を防止したの
で、微粒子がガス流に混入されることもなく、ク
リーンルームへの配管中に介在させるに好適な圧
力調整弁とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力調整弁の一実施例を
示す縦断面図、第２図は同横断面図、第３図は圧
力表示計と接続された同側面図、第４図はストレ
インゲージを用いたダイヤフラム型圧力センサを
示す斜視図、第５図は第１図のダイヤフラム部の
拡大断面図、第６図は本発明の他の実施例を示す
縦断面図である。 １０……弁本体、１２……カバー、１６……ダ
イヤフラム、１８……ダイヤフラム室、２０……
一次流路、２２，３２……ジヨイントスリーブ、
２４……一次配管、２６……ニードル弁、２８…
…弁口、３０……二次流路、３４……二次配管、
５４……圧力検出口、５６……ストレインゲージ
を用いたダイヤフラム型圧力センサ、７０……拡
径部、７２……金属Ｃリング、７４，８０……ボ
ールベアリング、７８，８４……受座、８２……
弁座押え、８６……弁座、８８……ニードル弁ガ
イド、９０……凸部、９４……切欠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁本体内にダイヤフラム室を形成し、このダ
   イヤフラム室にはダイヤフラムにより開度設定が
   なされるニードル弁を介して一次流路を接続する
   とともに、該ダイヤフラム室に二次流路を開口
   し、これらの一次流路と二次流路とには各々外部
   配管をジヨイントスリーブにより接続するととも
   に、これらの流路側面に圧力センサが取付けられ
   る圧力検出口を設けた圧力調整弁において、前記
   圧力センサをストレインゲージを用いたダイヤフ
   ラム型圧力センサとして前記圧力検出口に取付
   け、当該圧力センサのダイヤフラム面を一次、二
   次流路側面に沿わせて圧力検出口を施蓋せしめた
   ことを特徴とする圧力調整弁。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の圧力調整弁に
   おいて、前記外部配管と一次および二次流路開口
   端の当接面には金属Ｃリングを配設し、外部配管
   のジヨイントスリーブとの圧着面にはボールベア
   リングを配設したことを特徴とする圧力調整弁。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の圧力調整弁に
   おいて、前記ダイヤフラム室を画成するダイヤフ
   ラムと弁本体開口部受座との間に金属Ｃリングを
   配設したことを特徴とする圧力調整弁。