JPH07253170A

JPH07253170A - 流量制御弁

Info

Publication number: JPH07253170A
Application number: JP7157394A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Osugi; 滋大杉
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JP2653974B2

Abstract

(57)【要約】【目的】キャビテーション発生を防止し、微開状態で
の使用に適した流量制御弁を提供すること。【構成】流量制御弁の弁座には、弁体が当接可能な当
接端と、その外側の反弁体側が拡径される外周テーパ面
と、その外側の第１平坦面とが形成されている。弁体に
は、当接端と当接可能な当接面と、その外側の弁座側が
拡径される内周テーパ面と、その外側の第２平坦面とが
形成されている。弁体の内周テーパ面と弁座の第１平坦
面とにより液体の流れが折り曲げられ流速が抑制され、
キャビテーションを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体の流量制御を行う
流量制御弁に関し、更に詳細には、微量流量の液体を流
す場合における流体の流れ方向の圧力変化を軽減するこ
とにより、気泡発生や流体中への異物の混入等の異常発
生を防止するようにした流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば半導体製造設備等において
は、ウェハの洗浄や腐食用に純水や薬液等の液体を各種
機器に配送している。この種の薬液は、その使用状況に
応じて流量を変更する必要があるため、その配管には流
量制御弁が配設される。そして、液体の用途によっては
非常に微量の流量を安定して流すことが必要とされる場
合がある。このため、流量制御弁の開弁幅を非常に小さ
くして微量流量を流していた。

【０００３】従来の流量制御弁における弁座及び弁体部
分の構造を図５に断面図で示す。弁座７０は、弁体７１
と当接する突端７２と、突端７２の外側に設けられた、
弁座７０と反対側が拡径される外周面７３と、外周面７
３の外側に設けられた、ほぼ平坦な平坦面７４とを有し
ている。弁体７１の下面７５は、平坦に形成されてい
る。弁体７１が図示しない弁体駆動手段により上下に移
動されることにより、弁座７０の突端７２と弁体７１の
下面７５との間の開弁幅Ｇ₄ を変化させ、入側７６から
出側７７への流量制御を行う。例えば、図５の流量制御
弁において突端部の径Ｄ₄ が１０ｍｍで開弁幅Ｇ₄ の最
大値が２ｍｍであるとして、開弁幅Ｇ₄ を最大の２ｍｍ
としたときに２０リッター／分の流量を流すことができる配
管系である場合に、３リッター／分の流量を流すときには、
開弁幅Ｇ₄ を０．２〜０．３ｍｍ程度に維持する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常の流量制
御弁を微開状態で使用すると、弁隙間から流れ出た液体
中に気泡（キャビティ）が発生する問題点（キャビテー
ション）があった。即ち、流量制御弁の入側７６には相
当の供給圧力（０．１５〜０．２ＭＰａ程度）が印加さ
れており、流量が小さいときには供給圧力はほとんど出
側７７に伝達されないため入側７６と出側７７との圧力
差はかなり大きくなる。従って、弁隙間における流速は
非常に速い。そして、弁隙間は非常に狭い一方、その部
分を通過すると流路断面積は急激に増加する。

【０００５】図５の流量制御弁では、突端７２と下面７
５との開弁幅Ｇ₄ が０．１ｍｍであるとすれば、この部
分の流路断面積Ｓ₄ は、Ｓ₄ ＝ π×Ｄ₄×Ｇ₄ （１）で、約３．１ｍｍ²となる。そして、この部分を出た平
坦面７４付近での流路断面積Ｓ₅ は、Ｓ₅ ＝π×Ｄ₅×Ｇ₅ （２）で、約４３．２ｍｍ²となり、流路断面積はいっきに１
０数倍にまで増加するわけである。

【０００６】この流路断面積の急激な増加と、流速が非
常に速いこととにより、液体は急激な圧力低下を経験す
ることになる。このときに液体に溶存している気体成分
が気化してキャビテーションを起こすのである。流れの
形状によっては渦が誘起され、渦内での局所的圧力低下
により液体の蒸気圧にまで絶対圧力が下がる場合があ
り、その場合には液体自身が一部気化する。即ち溶存気
体がなくてもキャビテーションが起こる。

【０００７】この種の流量制御弁への液体の供給圧力と
流量とキャビテーションの発生との関係を示すグラフを
図４に示す。このグラフから従来の流量制御弁では、供
給圧力が０．１５ＭＰａであるときには約１〜５リッター／
分の範囲の流量で、供給圧力が０．２ＭＰａであるとき
には約１〜１０リッター／分の範囲の流量で、キャビテーシ
ョンが起こることがわかる。従って、通常の微量流量状
態は、キャビテーション発生領域内である。尚、図４の
グラフで流量があまりに増加されると（供給圧力０．１
５ＭＰａで５リッター／分以上）キャビテーションが発生し
なくなるのは、流量の増加により流速がむしろ遅くなる
からである。

【０００８】かかるキャビテーションにより、以下のよ
うな弊害が生じる。第１に、液体の流量が不安定とな
る。気相状態の発生により大きな体積変動効果を生ずる
からである。このため流れに脈動が誘起される場合があ
り、一定の流量を維持することができない。第２に、発
生したキャビティは短期間で消滅するが、消滅時に衝撃
を伴う。この衝撃は外部からは不快な異音として捉えら
れ、程度によっては作業者に流量制御弁の故障ではない
かとの不安を生じさせる。また、このときの衝撃圧力に
より、弁座や弁体等の接液面に異常摩耗が生じる場合も
ある。第３に、キャビテーションが起こるような圧力変
動の下では、弁座や弁体等の接液面からの異物の剥離が
起こりやすい。これにより、半導体製造上好ましくない
パーティクルが液中に混入することとなる。

【０００９】かかるキャビテーション現象は、液体の流
速の速さをその主因としているので、弁座及び弁体の接
流部分の形状により流速を抑えることが考えられる。例
えば、図６に示すものは、実開昭５６−１３６１０３号
公報に蒸気加減弁として開示されているものであり、弁
座８０及び弁体８１の接流部分に設けられた段差８２、
８３によりラビリンスが形成されている。この弁を微開
状態で使用すれば、段差８２、８３により圧力変化が反
復され、流速を抑えることができると考えられる。しか
し、矢印Ｘに示す直線状の流れが排除しきれないので、
流速の抑制は不十分である。また、段差８２、８３の溜
り部分８４に渦が発生し、渦内では絶対圧力の局所的低
下が起きるので、却ってキャビテーションを助長する場
合がある。従って、図６の弁では、キャビテーションの
有効な防止ができないのである。

【００１０】本発明は、前記従来技術に係る流量制御弁
の問題点を解決するためになされたものであり、弁座及
び弁体を特殊な形状とすることにより微開状態としたと
きの弁隙間部分における液体の流速を遅くすると共に、
流路断面積の増加を急激でなくゆるやかなものとするこ
とにより、液体の急激な圧力変動を排除してキャビテー
ション発生等の現象を防止した、微開状態での使用に適
した流量制御弁を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の流量制御弁は、入力ポートと、出力ポート
と、弁座と、弁体と、弁体を弁座に対し離間又は接近さ
せる弁体駆動手段とを有し、弁体駆動手段により弁体と
弁座との間隔を調節して入力ポートから出力ポートへの
液体の流量を制御する流量制御弁であって、前記弁座の
上端に形成された、前記弁体と当接可能な当接端と、前
記弁座の、前記当接端の外側に形成された、反弁体側が
拡径される外周テーパ面と、前記弁座の、前記外周テー
パ面の外側に形成された第１平坦面と、前記弁体の下面
に形成された、前記当接端と当接可能な当接面と、前記
弁体の、前記当接面の外側に形成された、弁座側が拡径
される内周テーパ面と、前記弁体の、前記内周テーパ面
の外側に形成された第２平坦面とを有し、前記弁体駆動
手段により前記当接端と前記当接面との間隔を０．５ｍ
ｍ以下としたときに、前記当接端と前記当接面との隙間
から流出した液体の流れの全部が、前記内周テーパ面に
当たって折り曲げられ、流れの流速が抑制されるように
した構成とされる。

【００１２】また、本発明の流量制御弁は、前記弁体の
前記当接面と前記第２平坦面との段差Ｅ₂ が０．５ｍｍ
以上であり、前記弁座の前記当接端と前記第１平坦面と
の段差Ｅ₁ と、前記段差Ｅ₂ とが、Ｅ₁ ＜Ｅ₂なる関係
を満たすように構成されていることを特徴とする。ま
た、本発明の流量制御弁は、前記弁体の前記当接面の内
側に形成された弁座側に隆起する突起を有する構成とさ
れる。

【００１３】

【作用】前記構成を有する本発明の流量制御弁では、弁
体駆動手段により弁体を弁座に対し離間又は接近させる
と、弁体と弁座との間隔が調節され、入力ポートから出
力ポートへの液体の流量の制御がなされる。弁体が弁座
からわずかに離間されているときには、入力ポートに印
加された流体は、弁座の上端に形成された当接端と弁体
の下面に形成された当接面との隙間から噴出し、弁座の
当接端の外側に形成された外周テーパ面と弁体の当接面
の外側に形成された内周テーパ面との隙間を経由し、弁
座の外周テーパ面の外側に形成された第１平坦面と弁体
の内周テーパ面の外側に形成された第２平坦面との隙間
を経由して出力ポートに至る。ここで液体の流れは内周
テーパ面及び第１平坦面により曲げられ直線状でないの
で流速が抑制される。当接端と当接面との間隔を０．５
ｍｍ以下とすると、流れの全部が内周テーパ面に当たっ
て折り曲げられ、流速が効果的に抑制される。

【００１４】また、本発明の流量制御弁では、弁体の当
接面の内側に、弁座側に隆起する突起が形成されている
ので、入力ポートに印加された液体の当接端と当接面と
の隙間への流れが整えられ、圧力の不規則な変化が防止
される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の流量制御弁を具現化した一実
施例を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施例
に係る流量制御弁１０の断面図を示す。流量制御弁１０
は、入力ポート２１と出力ポート２２とが左右に形成さ
れたアンダーボディ２０を有し、その上方に第１操作ポ
ート３１が形成された中間ボディ３０が固設され、その
上方に、第２操作ポート４１が形成され調整ネジ４２が
装着されたアッパーボディ４０が固設されて全体の外形
をなしている。図２に流量制御弁１０のカットモデルの
斜視図を示す。以下、流量制御弁１０の全体構成を説明
する。

【００１６】アンダーボディ２０には、図中右方の入力
ポート２１と図中左方の出力ポート２２との他、中央に
円環形状の弁座１が形成されている。弁座１の内部Ａは
入力ポート２１と連通し、弁座１の外部Ｂは出力ポート
２２と連通している。後述する弁体２が弁座１に当接す
ることにより入力ポート２１と出力ポート２２とが遮断
され、弁体２が弁座１から離間することにより両ポート
２１、２２が連通される。弁座１の詳細な形状は後述す
る。

【００１７】中間ボディ３０は、アンダーボディ２０の
中央部上方に固設される概略円筒形状の部材である。中
間ボディ３０には、第１操作ポート３１が形成されてい
る他、内部に小径シリンダ３２と大径シリンダ３３とが
形成されている。中間ボディ３０の内部には、略円柱形
状のピストン５０が上下方向に摺動可能に嵌持されてい
る。ピストン５０は、中央の大径部分５１と、その下方
の下小径部分５２と、大径部分５１の上方の上小径部分
５３とを有している。大径部分５１は中間ボディ３０の
大径シリンダ３３に、下小径部分５２は小径シリンダ３
２に、それぞれ気密に嵌合されている。そして、大径部
分５１の下面５４と中間ボディ３０とにより第１操作室
３４が区画される。第１操作室３４には、中間ボディ３
０の第１操作ポート３１が開成されており、第１操作ポ
ート３１を通じて第１操作室３４に空気圧を印加し又は
開放することができる。第１操作室３４に空気圧が印加
されると、ピストン５０は上方に押圧される。

【００１８】ピストン５０の下小径部分５２の下端に
は、弁体２が取り付けられている。弁体２の周囲はダイ
アフラム５６となっておりその周縁はアンダーボディ２
０と中間ボディ３０とに挟持される。弁体２は、ピスト
ン５０の上下動に伴って移動し、アンダーボディ２０の
弁座１に離間又は当接する。弁体２が弁座１に当接する
と入力ポート２１と出力ポート２２とが遮断され、弁体
２が弁座１から離間すると両ポート２１、２２が連通さ
れる。弁体２の詳細な形状は後述する。

【００１９】アッパーボディ４０は、中間ボディ３０の
上方に固設される概略円筒形状の部材である。アッパー
ボディ４０には、第２操作ポート４１が形成されている
他、中央に孔４３が貫通して形成されている。ピストン
５０の上小径部分５３が、アッパーボディ４０の孔４３
に嵌合される。大径部分５１の上面５５と中間ボディ３
０とアッパーボディ４０とにより第２操作室４４が区画
される。第２操作室４４には、アッパーボディ４０の第
２操作ポート４１が開成されており、第２操作ポート４
１を通じて第２操作室４４に空気圧を印加し又は開放す
ることができる。第２操作室４４に空気圧が印加される
と、ピストン５０は下方に押圧される。また、アッパー
ボディ４０には、バネ溝４５が形成されており、ピスト
ン５０の上面５５とバネ溝４５との間には復帰バネ４６
が挟持されている。復帰バネ４６はピストン５０を下方
に付勢している。

【００２０】アッパーボディ４０の孔４３の上半分には
ネジ溝が切られている。この部分に調整ネジ４２が装着
される。調整ネジ４２は、その下端４７によりピストン
５０の上方向への動きを規制するものである。調整ネジ
４２を回してその下端４７の高さを変化させると、ピス
トン５０の停止位置も変化し、開弁時における弁体２と
弁座１との間隔を調節することができる。尚、調整ネジ
４２が不用意に動かないように、ロックナット４８で固
定することができる。以上が流量制御弁１０の全体構成
である。

【００２１】次に、前記全体構成を有する流量制御弁１
０の特徴部分である弁座１と弁体２との形状について説
明する。図３は、弁座１と弁体２との形状を示す拡大断
面図である。まず、弁座１について説明する。弁座１は
円環形状に形成された部材であり、その内側Ａは前記の
ように入力ポート２１と連通している。弁座１の頂部に
は、弁体２が当接する当接端３が形成されている。当接
端３の外側には、弁体２から遠隔する側が拡径する円錐
台斜面形状の外周テーパ面４が形成されている。外周テ
ーパ面４の外側には、略平坦な第１平坦面５が形成され
ている。尚、弁座１の外側Ｂは前記のように出力ポート
２２と連通している。

【００２２】次に、弁体２について説明する。弁体２は
前記のようにピストン５０の下端に取り付けられ、ピス
トン５０と共に上下動して弁座１に当接又は離間して、
入力ポート２１と出力ポート２２とを遮断又は連通させ
るものである。弁体２の底面には、弁座１の当接端３と
当接する当接面６が形成されている。当接面６の外側に
は、弁座１に近接する側が拡径する円錐台内斜面形状の
内周テーパ面７が形成されている。内周テーパ面７の外
側には、略平坦な第２平坦面８が形成されている。尚、
弁体２における当接面６と第２平坦面８との段差Ｅ₂
は、０．５ｍｍ以上であり、かつ、弁座１における当接
端３と第１平坦面５との段差Ｅ₁ より小さい。また、当
接面６の内側には、弁座１に近接する側に隆起する突起
９が形成されている。

【００２３】図３は、ピストン５０を駆動して、弁座１
の当接端３と弁体２の当接面６との間隔Ｇ₁ を０．１ｍ
ｍに維持している状態を示している。弁座１及び弁体２
は、この状態において以下の条件を満たすように各部の
寸法が定められている。即ち、弁座１の外周テーパ面４
と弁体２の内周テーパ面７との間の流路断面積Ｓ₂ が、
弁座１の当接端３と弁体２の当接面６との間の流路断面
積Ｓ₁ より大きいこと、そして、弁座１の第１平坦面５
と弁体２の第２平坦面８との間の流路断面積Ｓ₃ が、流
路断面積Ｓ₂ より大きいこと、の２つであり、次式で表
される。Ｓ₁ ＜Ｓ₂ ＜Ｓ₃ （３）

【００２４】図３に示す流量制御弁１０で流路断面積Ｓ
₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃ を計算する。まず流路断面積Ｓ₁ につい
ては、当接端３の径Ｄ₁ と、間隔Ｇ₁ とから計算され
る。Ｓ₁ ＝ π×Ｄ₁×Ｇ₁ ＝約３．１ｍｍ² （４）流路断面積Ｓ₂ については厳密な計算は困難であるが、
図３中の径Ｄ₂ と、外周テーパ面４と内周テーパ面７と
の間隔Ｇ₂ とから概略値を計算できる。Ｓ₂ ＝約 π×Ｄ₂×Ｇ₂ ＝約１９．６ｍｍ² （５）流路断面積Ｓ₃ については、第２平坦面８の肩部の径Ｄ
₃ と、第１平坦面５と第２平坦面８との間隔Ｇ₃ とから
計算される。Ｓ₃ ＝ π×Ｄ₃×Ｇ₃ ＝約２４.５ｍｍ² （６）（４）、（５）、（６）の各式から、（３）式が成り立
つことがわかる。

【００２５】ここで、流路断面積Ｓ₂ は流路断面積Ｓ₁
の約６倍であり、流路断面積Ｓ₃ は流路断面積Ｓ₂ の約
１．２５倍である。即ち、図５の従来の流量制御弁のよ
うに、流路断面積がいっきに１０数倍に増加することは
なく、順次緩やかに増加するようになっている。そして
この関係は、間隔Ｇ₁ を０．５ｍｍ程度まで増加しても
維持されることが望ましい。間隔Ｇ₁ を０．５ｍｍ以上
になると、流速自体がむしろ遅くなるので、このような
関係を満たさなくともキャビテーションは起きないから
である。以上が流量制御弁１０の特徴部分の構成であ
る。

【００２６】次に、前記構成を有する流量制御弁１０の
作用を説明する。まず、流量制御弁１０の全体的な作用
を説明する。流量制御弁１０は、第１操作ポート３１又
は第２操作ポート４１に、空気圧を印加することにより
操作される。この空気圧の供給手段は、圧縮空気ボンベ
や空気圧ポンプその他何でもよい。まず、第１操作ポー
ト３１及び第２操作ポート４１のいずれにも空気圧を印
加しない状態について考察する。この状態ではピストン
５０は、復帰バネ４６による付勢力のみを受ける。従っ
てピストン５０は、下端に取り付けられた弁体２が弁座
１に当接するまで下方に移動した状態となっている。こ
の状態では、弁座１の当接端３と弁体２の当接面６とが
接触することにより、入力ポート２１と出力ポート２２
との連通が遮断され、流量制御弁１０は閉となってい
る。

【００２７】第１操作ポート３１に空気圧を印加する
と、流量制御弁１０の第１操作室３４が高圧となる。こ
のためピストン５０は、上方に押圧され復帰バネ４６の
付勢力に抗して、上端が調整ネジ４２の下端４７に当接
するまで移動して停止する。このため弁体２もピストン
５０と共に上方に移動し、弁座１の当接端３と弁体２の
当接面６との間に隙間が開成され、入力ポート２１と出
力ポート２２とが連通し、流量制御弁１０は開となる。
この状態において、調整ネジ４２を操作して下端４７の
位置を変更すると、ピストン５０の停止位置が変更さ
れ、流量制御弁１０の開状態における弁座１と弁体２と
の間の隙間を調整して流量調整を行うことができる。流
量制御弁１０は、弁座１の当接端３と弁体２の当接面６
との間の隙間を０．５ｍｍ以下に調整した微開状態での
使用を主たる用途とするものである。この状態で弁座１
及び弁体２の形状が奏する特殊な作用については後述す
る。

【００２８】第１操作ポート３１への空気圧の供給を停
止し、第１操作室３４の圧力を開放すると、流量制御弁
１０は復帰バネ４６の付勢力により再び閉状態となる。
このとき、第２操作ポート４１に空気圧を印加すると第
２操作室４４が高圧となる。この圧力が復帰バネ４６の
付勢力を助勢してピストン５０を下方に押圧するので、
閉弁動作が更に確実となる。以上が流量制御弁１０の全
体的な作用である。

【００２９】次に、流量制御弁１０の特徴部分である弁
座１と弁体２との形状が奏する特殊な作用について説明
する。流量制御弁１０において弁座１及び弁体２は、図
３で説明したように特殊な形状をしており、当接端３と
当接面６との隙間を０．５ｍｍ以下の微開状態にしたと
きにその形状により特有の効果を奏するものである。図
３に示す状態では前記のように当接端３と当接面６との
間隔Ｇ₁ は０．１ｍｍとされている。この状態で、弁座
１の内側Ａには、入力ポート２１から提供される液体の
供給圧力が印加されている。一方弁座１の外側Ｂには、
かかる圧力は印加されない。このため当接端３と当接面
６との隙間を通じて液体が弁座１の内側Ａから外側Ｂへ
流れることとなる。ここで、当接端３と当接面６との間
隔Ｇ₁が０．１ｍｍと狭いことから流れの流速は相当に
速いものとなろうとする。

【００３０】しかし、隙間Ｇ₁ を出た流れは、まず第１
の壁、即ち弁体２の内周テーパ面７に当たって下方に曲
げられることになる。そして、内周テーパ面７によって
曲げられた流れは、第２の壁、即ち弁座１の第１平坦面
５に当たって再度曲げられ、図中外方向へ向かう。即ち
流れは２度にわたって壁に当たり折り曲げられ、これに
より流速が速まることが防がれる。ここで、弁体２の当
接面６と第２平坦面８との段差Ｅ₂ が０．５ｍｍ以上あ
り、隙間Ｇ₁ より大きいことから、隙間Ｇ₁ から出た流
れの全てが内周テーパ面７により折り曲げられ、直線状
の流れは全くなく流速の高速化が効果的に防止される。

【００３１】そして、隙間Ｇ₁ から出た流れは、外周テ
ーパ面４と内周テーパ面７との隙間Ｇ₂ 、第１平坦面５
と第２平坦面８との隙間Ｇ₃ を経由して、弁座１の外側
Ｂに流出する。ここで、隙間Ｇ₁ 、Ｇ₂ 、Ｇ₃ における
流路断面積Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃の間には前記のように、Ｓ₁ ＜Ｓ₂ ＜Ｓ₃ （３）なる関係がある。このように流路断面積が順次拡大する
ので、流路断面積がいっきに拡大する従来の流量調整弁
と異なり、液体の流れ方向の圧力低下が緩やかである。
流速が押えられていることもこれに貢献している。

【００３２】従って流量制御弁１０では、弁座１の内側
Ａから外側Ｂへ向かう流れが、急激な圧力低下を経験す
ることがなく、これにより、キャビテーションが防止さ
れている。また、図６の弁と異なり、特に渦が誘起され
る部位もないので、局所的な圧力低下によるキャビテー
ションも防止されている。また、弁体２の下面に形成さ
れている突起９により、弁座１の内側Ａから隙間Ｇ₁ に
流入する流れが整列され、圧力の不規則な変化が防止さ
れている。かかる流量制御弁１０における液体の供給圧
力と流量とキャビテーションの発生との関係を示すグラ
フを図４に示す。このグラフから流量制御弁１０では、
キャビテーション発生領域が従来の流量制御弁の場合よ
りも非常に狭く、供給圧力が０．３３ＭＰａ以下のとき
にはいかなる流量でも、キャビテーションが起こらない
ことがわかる。通常流量制御弁１０は０．１５〜０．２
ＭＰａ程度の供給圧力下で使用されるので、キャビテー
ションが起こることはない。

【００３３】以上詳細に説明したように、本実施例に係
る流量制御弁１０では、弁座及び弁体を特殊な形状とし
たので、微開状態としたときの弁隙間部分において液体
の直線状の流れが排除され流れは全て折り曲げられてお
り、流速が抑制されている。また、流路断面積の急激な
増加はなく順次緩やかに増加する。そして、弁隙間に流
入する流れや隙間内での流れは整列されており渦等が生
じる部位もない。このことから、液体には急激な圧力低
下や局所的圧力低下が起こらず、従ってキャビテーショ
ンは発生しない。また、圧力の急変動がないことによ
り、弁座及び弁体の接液面における異常摩耗や異物剥離
等も発生しない。従って流量制御弁１０は、例えば半導
体製造設備における純水や薬液配送等、微開状態を多用
する用途に優れているといえる。尚、本発明は前記実施
例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々の変形、改良が可能であることはも
ちろんである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量制御
弁では、弁座及び弁体を特殊な形状とすることにより微
開状態としたときの弁隙間部分における液体の流速を遅
くすると共に、流路断面積の増加を急激でなくゆるやか
なものとすることにより、液体の急激な圧力変動を排除
してキャビテーション発生等の現象を防止した、微開状
態での使用に適した流量制御弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る流量制御弁の構成を説明する断
面図である。

【図２】図１の流量制御弁の構成をカットモデルにより
説明する斜視図である。

【図３】図１の流量制御弁の弁座及び弁体の形状を説明
する断面図である。

【図４】流量制御弁への液体の供給圧力と流量とキャビ
テーションの発生との関係を示すグラフである。

【図５】従来の流量制御弁の弁座及び弁体の形状を説明
する断面図である。

【図６】従来の別の流量制御弁の弁座及び弁体の形状を
説明する断面図である。

【符号の説明】

１弁座２弁体３当接端４外周テーパ面５第１平坦面６当接面７内周テーパ面８第２平坦面９突起１０流量制御弁２１入力ポート２２出力ポート３１第１操作ポート４１第２操作ポートＧ₁、Ｇ₂、Ｇ₃ 隙間間隔Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃ 流路断面積Ｅ₁ 段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力ポートと、出力ポートと、弁座と、
弁体と、弁体を弁座に対し離間又は接近させる弁体駆動
手段とを有し、弁体駆動手段により弁体と弁座との間隔
を調節して入力ポートから出力ポートへの液体の流量を
制御する流量制御弁において、前記弁座の上端に形成された、前記弁体と当接可能な当
接端と、前記弁座の、前記当接端の外側に形成された、反弁体側
が拡径される外周テーパ面と、前記弁座の、前記外周テーパ面の外側に形成された第１
平坦面と、前記弁体の下面に形成された、前記当接端と当接可能な
当接面と、前記弁体の、前記当接面の外側に形成された、弁座側が
拡径される内周テーパ面と、前記弁体の、前記内周テーパ面の外側に形成された第２
平坦面とを有し、前記弁体駆動手段により前記当接端と前記当接面との間
隔を０．５ｍｍ以下としたときに、前記当接端と前記当
接面との隙間から流出した液体の流れの全部が、前記内
周テーパ面に当たって折り曲げられ、流れの流速が抑制
されるようにした流量制御弁。
【請求項２】請求項１に記載する流量制御弁におい
て、前記弁体の前記当接面と前記第２平坦面との段差Ｅ₂ が
０．５ｍｍ以上であり、前記弁座の前記当接端と前記第１平坦面との段差Ｅ₁
と、前記段差Ｅ₂ とが、Ｅ₁ ＜Ｅ₂ なる関係を満たすように構成されていることを特徴とす
る流量制御弁。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載する流量
制御弁において、前記弁体の、前記当接面の内側に形成された、弁座側に
隆起する突起を有する流量制御弁。