JPH1020942A

JPH1020942A - 圧力調整器

Info

Publication number: JPH1020942A
Application number: JP17265596A
Authority: JP
Inventors: Akira Haniyu; 晃羽生
Original assignee: Tanaka Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tanaka Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の圧力調整器よりも塩素ガスに対する耐
薬品性に優れた圧力調整器を提供する。【解決手段】ガス流路のガスを放出する弁機構４を備
えた本体５と、減圧すべき圧力値を調整するための圧力
調整部６とからなる圧力調整器１において、前記弁機構
４を開閉自在とするノズル１３とシート１７との接触面
の少なくともどちらか一方を、弗化ビニリデンの重合体
であるポリビニリデンフルオライドから形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス流路に取り付
けて、ガス流路のガス圧を予め設定した圧力に調整する
圧力調整器に関し、特に塩素ガスに対して好適に用いる
ことのできる圧力調整器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１（ａ）に示した圧力調整器の一例
は、導入流路（ガス流路）２のガスを排出流路（ガス流
路）３に放出する弁機構４を備えた本体５と、減圧すべ
き圧力値を調整するための圧力調整部６とが、接続部７
で嵌合されて一体化し、これら本体５と圧力調整部６と
の間には、金属製の薄膜状のダイヤフラム１０が配設さ
れた構造となっている。また、導入流路２、排出流路３
には、それぞれ流路内のガス圧を示す圧力計（図示な
し）が備えられている。

【０００３】前記本体５は、金属製の有底円筒状であっ
て、開口部５ａ側の内部には、大径穴部１１が形成さ
れ、その底部５ｂ側には、この大径穴部１１に連続しか
つ同軸上に位置して、その内径が大径穴部１１の内径よ
りも小さい小径穴部１２が形成されている。大径穴部１
１と小径穴部１２とは、中央部に連通穴１３ａが形成さ
れた樹脂からなる円環状のノズル１３で仕切られてい
る。そして、大径穴部１１、ノズル１３、ダイヤフラム
１０で囲まれた空間によりガス放出空間Ａが構成され、
このガス放出空間Ａには前記排出流路３が連通し、また
小径穴部１２には一次側通路２が連通した構成とされて
いる。

【０００４】大径穴部１１の内部から、ノズル１３の本
体５の開口部５ａ側には、順に、ノズル１３を押さえる
ノズル押さえ１４、大径穴部１１を塞ぐ形態の前記ダイ
ヤフラム１０、ダイヤフラム１０を押さえるダイヤフラ
ム押さえ１５が配設されている。

【０００５】ダイヤフラム押さえ１５は、環状で、大径
穴部１１と略同径の押え部１５ａと、本体５の開口部５
ａの内径と略同径のフランジ部１５ｂとからなってい
る。このダイヤフラム押さえ１５は、その押え部１５ａ
でダイヤフラム１０の周縁部をノズル押さえ１４に押し
つけ、これによりシール性を保つ構成となっている。

【０００６】一方、小径穴部１２には、小スプリング１
６によりノズル１３側に付勢され、小径穴部１２内をそ
の軸線に沿って移動自在な円筒状のシート１７が配設さ
れている。このシート１７の先端部には、前記ノズル１
３の連通穴１３ａを開閉自在とするテーパ形状の凸部１
７ａが形成されている。さらにシート１７の先端部に
は、一端が凸部１７ａの先端に当接し、他端がステム支
持部１８ａによって支持されつつ前記ダイヤフラム１０
に当接している棒状のステム１８が配設されている。こ
れらノズル１３、小スプリング１６、シート１７、ステ
ム１８から、開閉自在な弁機構４が構成されている。

【０００７】また、前記圧力調整部６は、その軸線方向
に延びる雄ネジ部材１９ａを備えて、軸線回りに回転さ
せることによりその軸線方向に進退自在な圧力調整ハン
ドル１９と、雄ネジ部材１９ａの先端部に配設された円
盤状の受鉄２０と、ダイヤフラム押さえ１５の内周側に
配設されてダイヤフラム１０に当接する受皿２１と、受
鉄２０、受皿２１間に介装された大スプリング２２とか
ら構成されている。

【０００８】上述のような構成からなる圧力調整器１で
は、ダイヤフラム１０の一方の側に、大スプリング２２
による圧力が受皿２１を介して加わり、ダイヤフラム１
０の他方の側に、ガス放出空間Ａのガス圧が加わること
になる。そして、ガス放出空間Ａ内のガス圧が、大スプ
リング２２による圧力よりも小となると、大スプリング
２２に付勢されてダイヤフラム１０が弾性変形し、これ
によりステム１８を介してシート１７が押されて、シー
ト１７が小径穴部１２内で本体５の底部５ｂ側に移動す
る。すると、ノズル１３の連通穴１３ａを塞いでいたシ
ート１７の凸部１７ａが移動し、これにより弁機構４が
開くことになり、ガスが導入流路２から連通穴１３ａを
通ってガス放出空間Ａ内に流入し、排出流路３から放出
される。そして、ガス放出空間Ａ内の圧力が、大スプリ
ング２２による圧力よりも大となると、ガス放出空間Ａ
内の圧力によりダイヤフラム１０が元に戻る。すると、
小スプリング１６に付勢されてシート１７がノズル１３
側に移動し、シート１７の凸部１７ａがノズル１３の連
通穴１３ａを塞ぎ、これにより弁機構４が閉となり、導
入流路２からガス放出空間Ａ内へのガスの流入が停止す
るようになっている。

【０００９】このように、圧力調整器１は、導入流路２
の高圧ガスを、大スプリング２２により決定される圧力
設定値以下に減圧し、排出流路３に放出する構造となっ
ている。また、圧力調整ハンドル１９を回転させて受鉄
２０を移動させることにより、大スプリング２２により
印加する圧力を変化させ、弁機構４のノズル１３とシー
ト１７の凸部１７ａとの間の距離と接触状態を調節し、
ガス放出空間Ａから放出するガスの圧力設定値を調整で
きるようになっている。

【００１０】また、この圧力調整器１を構成する殆どの
部品は金属から形成されているが、前記ノズル１３は、
図１（ｂ）に示すような円環状で、ある程度弾力性のあ
る樹脂から形成されている。このため、金属からなるシ
ート１７の凸部１７ａと樹脂からなるノズル１３との密
着性を高くすることができ、弁機構４を閉としたときに
は十分シールされるようになっている。また、微妙な圧
力設定にも対応できるようになっている。

【００１１】また、図２（ａ）は圧力調整器の他の例を
示したもので、この圧力調整器２７の主な構造と作用は
上述の圧力調整器１と同じである。この圧力調整器２７
において、上述の圧力調整器１と特に異なる点は、弁機
構２８を構成するノズル３２とシート３０の形状と材質
である。このノズル３２は、シート３０側に向かって縮
径する金属からなる略円錐状のもので、その内部に連通
穴３２ａを有し、シート３０との接触面である先端部３
２ｂは環状となっている。一方、シート３０は、金属か
らなる六角柱状のもので、そのノズル３２側には小径円
筒状の凸部３０ａを有している。この凸部３０ａにおけ
る前記ノズル３２の先端部３２ｂとの接触面には、図２
（ｂ）、（ｃ）に示すように、所定の円環状の溝３３が
形成され、樹脂パッキン３６がはめ込まれている。

【００１２】上述の圧力調整器２７においては、ダイヤ
フラム１０の一方の側に、大スプリング２２による圧力
が受皿２１を介して加わり、ダイヤフラム１０の他方の
側に、ガス放出空間Ａのガス圧が加わることになる。そ
して、ガス放出空間Ａ内のガス圧が、大スプリング２２
による圧力よりも小となると、大スプリング２２に付勢
されてダイヤフラム１０が弾性変形し、これによりステ
ム１８を介してシート３０が押されて、シート３０が小
径穴部１２内で本体５の底部５ｂ側に移動する。する
と、ノズル３２の連通穴３２ａを塞いでいたシート３０
の凸部３０ａが移動し、これにより弁機構２８が開くこ
とになり、ガスが導入流路２から連通穴３２ａを通って
ガス放出空間Ａ内に流入し、排出流路３から放出され
る。そして、ガス放出空間Ａ内の圧力が、大スプリング
２２による圧力よりも大となると、ガス放出空間Ａ内の
圧力によりダイヤフラム１０が元に戻る。すると、小ス
プリング１６に付勢されてシート３０がノズル３２側に
移動し、シート３０の凸部３０ａがノズル３２の連通穴
３２ａを塞ぎ、これにより弁機構２８が閉となり、導入
流路２からガス放出空間Ａ内へのガスの流入が停止する
ようになっている。この弁機構２８が閉となる場合に
は、弾力性のある樹脂パッキン３６が前記ノズル３２の
先端部３２ｂに接触し、密着してシール性が高められる
ようになっている。また、微妙な圧力設定にも対応でき
るようになっている。

【００１３】すなわち、上述の図１と図２に示したよう
な圧力調整器においては、その弁機構を構成するノズル
とシートの接触面の少なくとも一方が、弾力性を有する
樹脂にて形成され、この弁機構の高いシール性が得られ
るようになっている。また、このような圧力調整器は、
半導体製造過程などにおいて、毒性や腐食性の高いガス
に対して使用される場合がある。塩素ガスはそのうちの
代表的なものであり、強い活性を有しているため、塩素
ガスに供せられる圧力調整器の部品を形成する材料は、
比較的塩素ガスに対する耐薬品性の高い金属や樹脂が用
いられている。前記金属としては、ＳＵＳ３１６、ニッ
ケル合金のハステロイＣなどが用いられ、前記樹脂とし
てはポリテトラフルオロエチレン（略称：PTFE）を用い
ることが一般的である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PTFEの
塩素ガスに対する耐薬品性はその要求を満足するのに十
分なものではない。すなわち、上述の圧力調整器を塩素
ガスに対して使用しているうちに、PTFEから形成した弁
機構構成部品が徐々に膨張する。このことにより、圧力
調整器の導入流路から排出流路にいたる連通路が狭ま
り、前記排出流路の圧力が設定圧力より降下し、この圧
力調整器の圧力設定機能が果たされなくなり、ついには
この連通路が閉塞してしまう場合もあった。本発明は、
以上のような点を考慮してなされたもので、従来の圧力
調整器よりも塩素ガスに対する耐薬品性に優れた圧力調
整器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス流路のガ
スを放出する弁機構を備えた本体と、減圧すべき圧力値
を調整するための圧力調整部とからなる圧力調整器にお
いて、前記弁機構を開閉自在とするノズルとシートとの
接触面の少なくともどちらか一方を、弗化ビニリデンの
重合体であるポリビニリデンフルオライド（略称記号：
PVDF）から形成することを前記課題の解決手段とした。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明者らは、加圧ガス中におい
てPTFEより塩素ガスに対する耐薬品性に優れた樹脂を見
いだすために、一般に塩素ガスに対する耐薬品性が高い
とされているいくつかのフッ素樹脂についての暴露試験
を行った。試験に供した樹脂については表１に示した。
以下、これらの樹脂は表１に示した略称記号にて記す。

【００１７】

【表１】

【００１８】（暴露試験）図１に示したノズル１３と同
様の円環状の略同一寸法の試料を各樹脂について２つ作
成し、暴露試験前後の寸法の変化からその体積増加率を
評価した。試験手順を以下に説明する。

【００１９】（１）試料の寸法（外径、内径、厚さ）を
測定した。外径、内径、厚さは、試料中の各８点を測定
し、これらの最大値と最小値を除いた６点の平均値を測
定値とした。（２）チャンバー内に前記試料を入れ、真空引きと窒素
パージ操作を３０回繰り返して大気を排出した。このと
き、窒素圧力は約６Kgf/cm²とした。（３）塩素パージ操作を３０回繰り返した後、チャンバ
ー内に塩素を封入し、塩素濃度を十分に高めて９６時間
放置した。このとき、塩素圧力（塩素ガス蒸気圧）は約
６Kgf/cm²とした。（４）窒素圧力約６Kgf/cm²にて窒素パージ操作を３０
回行って塩素を排出した後、直ちに試料を取り出し、
（１）と同様にして寸法を測定し、各寸法および、これ
らから求められる体積増加率を求めた。

【００２０】

【表２】

【００２１】この暴露試験の結果を表２に示した。表２
中、各樹脂の２つの試料をそれぞれA、Bとして示した。
表２より、PVDFの値が最も小さく、FEP、PFA、PTFEの順
に体積増加率が大きくなるという結果となった。この結
果より、弁機構を構成する樹脂からなる部品をPVDFから
形成することによって、従来用いられているPTFEなどを
用いるよりも圧力調整器の塩素ガスに対する耐薬品性を
向上させることができる、すなわち塩素ガスによる膨張
を抑制できる可能性が示唆された。

【００２２】（封入試験）上述の暴露試験の結果を基
に、図１または図２に示したような圧力調整器につい
て、それぞれノズル１３と樹脂パッキン３６を前記暴露
試験に供した樹脂から形成して封入試験を行った。これ
らの樹脂からなる部品以外の要部部品は、すべてハステ
ロイＣから形成した。上述の暴露試験において良好な結
果を示したFEPおよびPVDFについては、図１と図２に示
した構造の２種類の圧力調整器に対してのそれぞれ試験
を行った。この他に、図２に示した圧力調整器について
は、PTFEとPFAに対する試験を行った。

【００２３】圧力調整器の設定圧力は３Kgf/cm²とし、
窒素パージの窒素圧力は約６Kgf/cm²、塩素パージの塩
素圧力（塩素ガス蒸気圧）は約６Kgf/cm²とした。以下
のような試験手順に従って圧力調整器によって調整され
る排出流路内のガスの圧力の経時変化を測定した。

【００２４】（１）真空引きと窒素パージの操作を３０
回繰り返した。（２）塩素パージの操作を３０回行った。（３）塩素ガスを圧力調整器の供給側に導入し、排出側
の圧力を３Kgf/cm²に設定し、１日に２回の割合で定期
的に排出を行い、時間毎の排出流路内のガスの圧力を測
定した。

【００２５】図２に示した構造の圧力調整器について行
った封入試験について、圧力測定値のグラフを図３に示
す。また、その初期の圧力に対する時間毎の降下量を表
３に示す。また、同様にして、図１に示した構造の圧力
調整器について行った封入試験における圧力測定値のグ
ラフを図４、その初期の圧力に対する時間毎の圧力降下
量を表４に示す。いずれにおいても、PVDFを用いた場合
が最も圧力の降下量が小さく、また、５０日後において
も圧力の降下傾向はほとんどみられなかった。特に表３
において、PVDFを用いた場合には、従来使用されている
PTFEに対して、５０日後の圧力の降下量を約１／７とす
ることができ、圧力調整器の性能の長期的な安定性を大
幅に向上させることができることがわかる。

【００２６】これらの実験結果から、塩素ガスに対する
耐薬品性が最も高いと信じられていたPTFEよりもPVDFが
塩素ガスに対する耐薬品性に優れている、すなわち塩素
ガスによる膨張が少ないことが判明した。これは樹脂自
体の耐薬品性が優れていることと、さらに、ガスによる
圧縮力などの影響があり、これによってPVDFがより優れ
た塩素ガスに対する耐薬品性を発揮したものと推察され
る。したがって、実際の使用に際しては、さらに弁機構
の開閉に伴って加わる外力（圧縮力）などの機械的なも
のの影響があるが、このような影響に対しても総合的に
優れた圧力調整器とすることができると考えられる。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧力調整
器は、その弁機構を開閉自在とするノズルとシートの接
触面の少なくとも一方を、ポリビニリデンフルオライド
（PVDF）から形成したものであるので、従来より塩素ガ
スに対する耐薬品性を大幅に向上させる、すなわち、塩
素ガスによる膨張を抑制することができ、その圧力調整
性能の長期的な安定性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）・・・圧力調整器の一例を示す縦断面
図である。（ｂ）・・・図１（ａ）に示した圧力調整器のノズルの
斜視図である。

【図２】（ａ）・・・圧力調整器の他の例を示す縦断
面図である。（ｂ）・・・図２（ａ）に示した圧力調整器のシートと
ノズルの構造を示す拡大図である。（ｃ）・・・図２（ａ）に示した圧力調整器のシートの
凸部に形成された溝にはめ込まれた樹脂パッキンの状態
を示すものである。

【図３】図２に示した構造の圧力調整器について行っ
た封入試験についての圧力測定値の結果をグラフで示し
たものである。

【図４】図１に示した圧力調整器を用いた圧力調整器
の封入試験についての圧力測定値の結果をグラフで示し
たものである。

【符号の説明】

４・・・弁機構１３・・・ノズル１３ａ・・・連通穴１７・・・シート１７ａ・・・凸部２８・・・弁機構３０・・・シート３０ａ・・・凸部３２・・・ノズル３２ａ・・・連通穴３２ｂ・・・先端部３３・・・溝３６・・・樹脂パッキン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス流路のガスを放出する弁機構を備え
た本体と、減圧すべき圧力値を調整するための圧力調整
部からなる圧力調整器であって、前記弁機構を開閉自在
とするノズルとシートとの接触面の少なくともどちらか
一方が、ポリビニリデンフルオライドから形成されてい
ることを特徴とする圧力調整器。