TW202421947A - 調整器 - Google Patents

Abstract

隔膜構件15承接閥體14軸部145前端面的承接部151a，係在相對向於前端面的部分處，具備有中心位於軸部145中心軸CL11上且由第1半徑形成的凹球面151b；第1半徑係軸部145直徑D11減掉直徑D11之20%的值以上；前端面相對向於凹球面151b的部分係由第1半徑減掉第1半徑之2~5%的第2半徑形成之凸球面144。

Description

調整器

本發明係關於調整器。

習知半導體製造步驟中，例如為針對晶圓成膜處理時所使用的純水、藥液等控制流體進行壓力控制，例如有採用專利文獻1所揭示的調整器。相關習知技術的調整器，使用圖28進行說明。圖28所示係習知技術的調整器50之剖視圖。

調整器50從上游端起依序連通有：輸入口59、上游端流體室52、閥孔54、下游端流體室53、以及輸出口60，形成一連串的流路。

在上游端流體室52中收容閥體51。該閥體51可沿圖中的上下方向移動，而與沿閥孔54外圍設置的環狀閥座55間進行抵接/遠離。

閥體51在圖中的下端側配設有壓縮螺旋彈簧58，利用該壓縮螺旋彈簧58的偏壓力，使閥體51朝抵接於環狀閥座55的方向(關閉方向)偏壓。又，閥體51具備有沿抵接/遠離方向，從上游端流體室52通過閥孔54延伸至下游端流體室53的圓柱狀軸部511。該軸部511的前端面512形成具備有與軸部511直徑略同直徑的凸球面。所以，該軸部511可分離地寬鬆嵌合於在下游端流體室53中所收容隔膜構件57的承接部571中。隔膜構件57的承接部571形成具備有與軸部511直徑略同直徑的凹球面。

隔膜構件57配合供應給壓力作用室56的氣動空氣壓力，可沿抵接/遠離方向改變位置。

如上述構成的調整器50藉由取得供應給壓力作用室56的氣動空氣壓力、與壓縮螺旋彈簧58的偏壓力間之平衡，便可進行閥體51相對於環狀閥座55的距離(即開度)調整。

此處，針對閥體51可分離地寬鬆嵌合於隔膜構件57之處進行詳細說明。例如若承受到來自輸出口60端的背壓，導致下游端流體室53的壓力急遽提高，隔膜構件57便被朝圖中的上方(即關閉方向)上推。此時，若閥體51與隔膜構件57依無法分離狀態連結，則隨隔膜構件57被朝關閉方向上推，閥體51會朝關閉方向移動，導致有過度干涉環狀閥座55的可能性。因為閥體51與環狀閥座55間之過度干涉會因磨損等導致產生微塵的原因，故最好避免。

此處，若閥體51與隔膜構件57設為可分離，則即使下游端流體室53的壓力急遽提高，導致隔膜構件57被朝關閉方向上推，但隔膜構件57仍會分離閥體51呈單獨朝關閉方向移動。藉此，因為閥體51不會朝關閉方向移動，因而可防止與環狀閥座55間之過度干涉。另外，因為閥體51與隔膜構件57係屬於會接觸到控制流體的液體接觸構件，所以材質採用耐腐蝕性較高的氟系合成樹脂(例如PTFE、PFA等)。 [先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利特開2021-89070號公報

(發明所欲解決之課題)

然而上述調整器會有如下述問題。如上述，若閥體51可分離地寬鬆嵌合於隔膜構件57，則因軸部511前端面512與隔膜構件57承接部571間重複抵接/遠離，會有產生揚塵的可能性。

該揚塵的原因可認為當前端面512與承接部571相接觸時，在接觸面產生過大應力、以及在前端面512產生滑動。

首先，針對前端面512與承接部571相接觸時，在接觸面所產生的應力進行說明。圖29所示係習知技術針對在閥體51與隔膜構件57的接觸面(前端面512與承接部571的接觸面)所產生應力，施行有限元素法分析的結果圖。該分析係假設閥體51與隔膜構件57的材質均為PTFE，利用壓縮螺旋彈簧58的偏壓力，使前端面512押抵於承接部571的狀態。利用彩色棒條的長度與顏色深淺表示所產生應力的值。即，彩色棒條的長度越長則所產生的應力越大，彩色棒條的顏色越深則所產生的應力越大。

所產生的應力係越朝軸部511的中心軸CL51越高，在軸部511中心附近呈最大。該最大的應力值係10.92MPa。若考慮PTFE的壓縮強度約10MPa，高溫環境下(例如控制流體溫度90℃)約5MPa，則經該分析結果表示在閥體51前端面512與隔膜構件57承接部571相接觸狀態，會作用與材料壓縮強度同等以上的應力。所以，若前端面512與承接部571重複抵接/遠離，則軸部511與承接部571會有發生塑性變形的可能性。塑性變形的發生會造成閥體51與隔膜構件57間之接觸面遭破壞，導致成為揚塵原因。

其次，針對前端面512與承接部571接觸時所發生的前端面512滑動進行說明。圖30所示係習知技術中，針對軸部511前端面512的滑動施行有限元素法分析的結果圖。假設閥體51與隔膜構件57的材質均為PTFE，利用壓縮螺旋彈簧58的偏壓力，使前端面512呈押抵於承接部571的狀態，係與上述應力分析時同樣。利用彩色棒條的長度與顏色深淺表示滑動量的大小。即，彩色棒條的長度越長則滑動量越大，彩色棒條的顏色越深則滑動量越大。又，彩色棒條的延伸方向表示滑動方向，彩色棒條朝軸部145端延伸，表示產生朝中心軸CL51端滑動(朝內向滑動)。

所發生的滑動如圖30所示，全體呈朝內向滑動。滑動量係隨遠離中心軸CL51逐漸變大，在中心軸CL51與軸部511外圍的中間位置附近呈最大值。而，若超過該最大值部分，則隨朝外圍呈滑動量逐漸變小。所發生滑動量的範圍係0~2.9μm。

若依此發生滑動，藉由前端面512與承接部571重複抵接/遠離，會有前端面512與承接部571間重複滑動的可能性。而重複滑動會成為閥體51與隔膜構件57之接觸面處出現揚塵的原因。

閥體51與隔膜構件57之接觸面的揚塵成為控制流體中混入微塵的原因。若控制流體中混入微塵，會有發生晶圓製造不良等，導致半導體製造效率降低之可能性。

本發明係有鑑於上述問題而完成，目的在於提供：可防止閥體與隔膜構件間之接觸部發生揚塵的調整器。 (解決課題之技術手段)

為解決上述課題，本發明一態樣的調整器係具有如下述構成。

(1) 一種調整器，係具備有：收容於閥體中的上游端流體室、位於上述上游端流體室下游端的下游端流體室、將上述上游端流體室與上述下游端流體室相連通的閥孔、沿上述閥孔外圍設置並可抵接/遠離於上述閥體的環狀閥座、以及收容於上述下游端流體室中且配合氣動空氣的壓力可沿抵接/遠離方向改變位置的隔膜構件；而，上述閥體係具備有沿上述抵接/遠離方向，從上述上游端流體室通過上述閥孔延伸至上述下游端流體室的圓柱狀軸部；上述軸部係可分離地寬鬆嵌合上述隔膜構件承接上述軸部前端面的承接部；上述閥體在臨上述隔膜構件端的對向側，配設對上述閥體賦予朝抵接上述環狀閥座方向偏壓力的偏壓裝置；利用上述氣動空氣的壓力與上述偏壓力之平衡，進行上述閥體的開度調整；其中，上述承接部係在相對向於上述前端面的部分處，設有中心位於上述軸部的中心軸上，且由第1半徑形成的凹球面；上述第1半徑係上述軸部直徑減掉上述直徑之20%的值以上；上述前端面在相對向於上述凹球面的部分處，設有由從上述第1半徑減掉上述第1半徑之2~5%的第2半徑所形成凸球面。

根據上述調整器，因為第1半徑係從軸部直徑減掉上述直徑之20%的值以上，因而可將在閥體與隔膜構件接觸時的接觸面所生成應力抑低至10MPa以下。例如若閥體或隔膜構件選擇耐腐蝕性較高的PTFE或PFA等，PTFE的壓縮強度約10MPa、PFA的壓縮強度約15MPa。其中，即使選擇壓縮強度較低的PTFE，如上述，仍可將在接觸面所生成的應力抑低至10MPa以下，因而可防止閥體與隔膜構件出現塑性變形、以及遭破壞、產生揚塵。

再者，根據上述調整器，因為第1半徑係從軸部直徑減掉上述直徑之20%的值以上，因而在閥體與隔膜構件間之接觸面處，針對軸部的滑動量若依最大值進行比較時，可抑低至習知的30%以下。藉由將軸部的滑動量抑制較低於習知，便可抑制揚塵。

如上述，若能抑制在上述接觸面所生成的應力、滑動量，便可降低在接觸面處出現揚塵的可能性。藉此，可防止控制流體中混入微塵、以及半導體製造效率降低。

(2) 如(1)所記載的調整器，其中，上述第1半徑較佳係上述軸部的直徑加上上述直徑之20%的值以下。藉此，可確實將在閥體與隔膜構件間之接觸面處生成的應力抑低至10MPa以下，便可防止閥體與隔膜構件出現塑性變形、以及遭破壞、出現揚塵。

(3) 如(2)所記載的調整器，其中，上述第1半徑較佳係上述軸部直徑減掉上述直徑之10%的值以上，且上述軸部的直徑加上上述直徑之10%的值以下。藉此，當閥體與隔膜構件相接觸時可將接觸面所生成的應力抑低至5MPa以下。PTFE的壓縮強度可認為在高溫環境下(例如控制流體溫度90℃)約5MPa，藉由將閥體與隔膜構件相接觸時在接觸面所生成的應力抑低至5MPa以下，則即使高溫環境下，仍可防止閥體與隔膜構件出現塑性變形、以及遭破壞、出現揚塵。

(4) 如(1)至(3)中任一項所記載的調整器，其中，上述第2半徑較佳係上述第1半徑減掉上述第1半徑之3~4%的值。藉此，可確實降低在閥體與隔膜構件間之接觸面生成的應力。例如若第2半徑設為大於第1半徑減掉第1半徑之2%的值，則閥體軸部在隔膜構件的承接部中之自由度變小，假設閥體在關開動作中出現傾斜時，將無法吸收該傾斜，導致在上述接觸面會有生成過剩應力的可能性。另一方面，若第2半徑設為較小於第1半徑減掉第1半徑之4%的值，則閥體軸部不會充分抵接於隔膜構件的承接部，會有導致軸部中心軸出現偏移的可能性。故，如上述，第2半徑最好係第1半徑減掉第1半徑之3~4%的值。

另外，上述調整器亦可將軸部的前端面全體設為凸球面，但亦可(5) 如(1)所記載的調整器，其中，上述承接部係在上述凹球面的外圍，具備有由半徑小於上述第1半徑形成、且與上述凹球面切線延續的凹曲面；上述前端面係在上述凸球面的外圍、且相對向於上述凹曲面的部分處，具備有由半徑小於上述第2半徑形成、且與上述凸球面切線延續的凸曲面。又，亦可(6) 如(1)所記載的調整器，其中，上述承接部係在上述凹球面的外圍具備有上述凹球面切線上的第1扁平面；上述前端面係在上述凸球面的外圍、且相對向於上述第1扁平面部分處，具備上述凸球面之切線上的第2扁平面。

(7) 如(1)至(6)中任一項所記載的調整器，其中，上述承接部係具備有與上述軸部的外圍面呈相對向的筒狀壁，且在上述筒狀壁與上述軸部外圍面之間具有間隙，上述間隙的大小較佳係上述軸部直徑的3~5%。

根據(7)所記載的調整器，因為上述承接部具備有與上述軸部外圍面呈相對向的筒狀壁，故利用筒狀壁可確實防止軸部的軸心出現偏移。

再者，若利用偏壓裝置的偏壓力，將軸部押抵於承接部，則軸部會被壓縮，導致軸部會有朝直徑變大方向變形的可能性，但根據(7)所記載的調整器，因為在上述筒狀壁與上述軸部外圍面之間設有間隙，因而即使軸部直徑被壓縮而變粗的情況，仍可防止筒狀壁與軸部相互干涉。藉由防止干涉，便可防止軸部與筒狀壁摩擦而出現揚塵。此處，上述間隙的大小最好係軸部直徑的3~5%。理由係間隙大小若大於軸部直徑的5%，便無法確實防止軸部中心軸出現偏移，若小於軸部直徑的3%，即使軸部受壓縮而變粗的情況，仍會有干涉到筒狀壁的可能性。另外，此處所謂「間隙」係假設軸部與筒狀壁位於同軸上，由筒狀壁直徑減掉軸部直徑再除以2。

(8) 如(1)至(7)中任一項所記載的調整器，較佳在上述凸球面的頂點部，於與上述軸部同軸上設置未接觸於上述凹球面的非接觸部；上述非接觸部的直徑不會超過上述軸部直徑的1/20。

凸球面係假設利用切削加工或射出成形等形成。當利用切削加工形成時，凸球面頂點部分的加工速度成為零，會有產生毛邊的可能性。若依有產生毛邊的狀態接觸於凹球面，則會有成為揚塵原因的可能性，故如(7)所記載的調整器，預先將凸球面的頂點部分設為非接觸部，便可防止揚塵。又，當凸球面係利用射出成形形成時，若閘口位於凸球面的表面上，則當閥體與隔膜構件相接觸時，會有無法充分獲得抑制在接觸面所生成應力與滑動量之效果的可能性。此處，藉由如(7)所記載的調整器，將凸球面的頂點部分設為非接觸部，便可在不會影響上述效果的非接觸部設置閘口。但，非接觸部的直徑最好不要超過軸部直徑的1/20。理由係若非接觸部的直徑超過軸部直徑的1/20，則凸球面的表面積會相對應變狹窄，反將無法充分獲得上述抑制應力與滑動量的效果。 [發明效果]

根據本發明的調整器，可防止閥體與隔膜構件間之接觸部發生揚塵。

針對本發明調整器的實施形態，參照圖式進行詳細說明。圖1所示係調整器1的剖視圖。另外，圖1中的上下方向係後述閥體14的關開方向。又，所參照的圖式為求容易明瞭而有變形，各構件的形狀與尺寸等均非正確表示。

(相關調整器的構成) 本實施形態的調整器1係對半導體製造步驟(例如晶圓的成膜處理)所使用藥液、純水等(以下稱「控制流體」)，施行壓力控制的壓力控制機器。

調整器1係如圖1所示，具備有：閥本體11、上蓋12、及下蓋13。上蓋12與下蓋13係依從圖中的上下方向(後述閥體14關開方向的相同方向)夾置閥本體11方式，組裝於閥本體11中。另外，因為閥本體11屬於內部流通著控制流體的液體接觸構件，故由耐腐蝕性較高的氟系合成樹脂成形。另一方面，非屬液體接觸構件的上蓋12與下蓋13則由例如聚丙烯樹脂成形。

閥本體11有形成：輸入控制流體的輸入口111、及輸出控制流體的輸出口112。輸入口111連接於控制流體的供應源(未圖示)，從該供應源朝調整器1輸入控制流體。輸出口112連接於例如噴嘴(未圖示)，將由調整器1輸出的控制流體滴落於晶圓等。

閥本體11中從閥本體11靠下蓋13之一側的端面(圖1中的下端面)朝上蓋12穿設上游端流體室113。該上游端流體室113形成略圓錐梯形狀的空間。上游端流體室113利用輸入流路111a而與輸入口111相連通。又，在上游端流體室113靠上蓋12之一側的內面113a穿設閥孔114。該閥孔114係與上游端流體室113位於同軸上。上游端流體室113的內面113a沿閥孔114的外圍突設環狀閥座115。環狀閥座115的前端呈平坦，形成供後述閥體14抵接用的抵接面。

又，在閥本體11中，從閥本體11靠上蓋12之一側的端面(圖1中的上端面)朝下蓋13之一側，穿設略圓柱狀空間的開口部116。該開口部116係與上游端流體室113及閥孔114設置於同軸上。又，開口部116利用後述隔膜構件15，在關開方向上區隔為2室。即，區隔為下游端流體室116a、與壓力作用室116b。下游端流體室116a利用閥孔114連通於上游端流體室113。又，下游端流體室116a利用輸出流路112a連通於輸出口112。所以，閥本體11利用輸入流路111a、上游端流體室113、閥孔114、下游端流體室116a、以及輸出流路112a，形成從輸入口111至輸出口112的一連串流路。

上游端流體室113中收容著可在關開方向上進行往復移動的略圓柱形狀閥體14。因為該閥體14屬於液體接觸構件，因而由耐腐蝕性較高之例如氟系合成樹脂(PTFE、PFA)成形。

在閥體14中形成軸線方向中央部的直徑較大於其他部分處的擴徑部141。擴徑部141相對向於閥座115a的端面屬於抵接於環狀閥座115的抵接面。所以，當調整器1處於關閥狀態時，閥體14與環狀閥座115便依平面間相抵接。依此，若處於閥體14的抵接面抵接於環狀閥座115狀態，則從輸入口111至輸出口112的流路便呈被阻斷狀態。另一方面，若處於抵接面遠離閥座115a的狀態，則從輸入口111至輸出口112的流路便呈連通狀態。

再者，閥體14在靠下蓋13之一側的端部設有：與閥體14一體成形的薄膜部142、以及在薄膜部142外圍形成的固定部143。固定部143被閥本體11與下蓋13挾持，藉此閥體14便被固定呈與上游端流體室113位於同軸上。薄膜部142形成可隨閥體14朝關開方向的往復運動進行彈性變形。

閥體14具備有從擴徑部141朝上蓋12突設的軸部145。該軸部145通過閥孔114延伸至下游端流體室116a。軸部145的前端部可分離地寬鬆嵌合於隔膜構件15。該隔膜構件15形成略圓盤狀。又，因為隔膜構件15屬於液體接觸構件，故由耐腐蝕性較高之例如氟系合成樹脂成形。

隔膜構件15係由：中央部151、形成於中央部151外圍的薄膜部152、以及形成於薄膜部152外圍的環狀固定部153構成。中央部151在靠閥體14之一側的端面中央處穿設承接部151a。該承接部151a設計呈與閥體14的軸部145位於同軸上狀態，寬鬆嵌合著軸部145的前端部。所謂「寬鬆嵌合」係指當閥體14在關閉方向(圖中的上方向)移動時，被定位成中心軸位置不會偏移狀態，但當朝隔膜構件15與閥體14相遠離方向作用力時便可遠離。

隔膜構件15的固定部153被上蓋12與閥本體11挾持，藉此隔膜構件15便被固定。藉由依此固定，中央部151一邊使薄膜部152彈性變形，一邊能與閥體14一起朝關開方向進行往復運動。在固定部153與上蓋12之間配設有O形環19，俾將壓力作用室116b保持氣密。

在上蓋12中形成連通於壓力作用室116b的導入口121，俾經由導入口121可將氣動空氣供應給壓力作用室116b。然後，配合朝壓力作用室116b所供應氣動空氣的壓力，使隔膜構件15的中央部151變動關開方向位置。當中央部151移動至開啟方向(圖1中的下方向)時，隨中央部151的移動，閥體14被朝開啟方向下推而呈閥開狀態。

在下蓋13中於閥體14同軸上形成略圓柱狀空間的彈簧收容室131。彈簧收容室131係夾置閥體14的薄膜部142並位於上游端流體室113的對向側。在彈簧收容室131中收容著壓縮螺旋彈簧16。

再者，在彈簧收容室131中於閥體14同軸上設有凹狀導軌部132。在導軌部132中插入從下蓋13支撐著閥體14的支撐構件17。在突出於支撐構件17外圍面設置的凸緣部171上抵接著壓縮螺旋彈簧16。藉此，支撐構件17被朝閥本體11側(圖中的上方)偏壓。

再者，支撐構件17係在閥體14上端面穿設的溝172中插入閥體14下端部，藉此支撐著閥體14。因為支撐構件17利用壓縮螺旋彈簧16被朝上方偏壓，因而被支撐構件17支撐的閥體14亦被朝上方偏壓。即，閥體14被朝欲抵接於環狀閥座115的關閉方向偏壓。然後，當閥體14朝開啟方向移動時，便抵抗壓縮螺旋彈簧16的偏壓力進行移動。即，利用朝壓力作用室116b所供應氣動空氣的壓力、與壓縮螺旋彈簧16的偏壓力平衡，進行閥體14的位置調整。所謂「閥體14的位置調整」係指調整閥體14與環狀閥座115間之距離(開度調整)。

再者，在支撐構件17靠閥體14對向側的端部(圖中的下端部)設有插入於導軌部132中的滑動部173。閥體14對環狀閥座115的抵接/遠離動作係藉由滑動部173插入於導軌部132中，再利用導軌部132導引。

其次，針對閥體14的軸部145與隔膜構件15之寬鬆嵌合部分，使用圖2與圖3進行更詳細說明。圖2所示係圖1的部分A之部分放大圖。圖3所示係圖2的部分B之部分放大圖。

如前述，隔膜構件15(中央部151)具備有承接閥體14軸部145前端面的承接部151a。該承接部151a呈擋孔形狀，呈現由軸部145前端面突抵狀態。所以，將承接部151a被軸部145前端面突抵的部分設為凹球面151b。該凹球面151b的中心位置CP11設計成位於軸部145的中心軸CL11上。又，凹球面151b的半徑SR11(第1半徑)較佳係從軸部145的直徑D11值減掉直徑D11之20%的值以上，且軸部145的直徑D11值加上直徑D11之20%的值以下，更佳係從軸部145的直徑D11值減掉直徑D11之10%的值以上，且軸部145的直徑D11值加上直徑D11之10%的值以下。本實施形態將軸部145的直徑D11設定為4mm，半徑SR11設定為與該直徑相同的4mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。

再者，在承接部151a中於凹球面151b的外圍，形成與軸部145外圍面呈相對向的筒狀壁151c。筒狀壁151c的直徑D12係設定為筒狀壁151c與軸部145外圍面間之間隙C11成為既定大小。即，間隙C11的大小設定為軸部145直徑D11的3~5%。本實施形態因為軸部145的直徑設定為4mm，因而最好將間隙C11設為0.12~0.2mm。另外，此處所謂「間隙C11」係假設軸部145與筒狀壁151c位於同軸上，從筒狀壁151c的直徑D12減掉軸部145的直徑D11，再除以2的值。

在如上述寬鬆嵌合於承接部151a的軸部145，相對向於凹球面151b的前端面設為凸球面144。該凸球面144的中心位置設計成在凸球面144與凹球面151b相接觸狀態下，呈現與凹球面151b的中心位置CP11相同。又，凸球面144的半徑SR12(第2半徑)較佳係從凹球面151b的半徑SR11減掉半徑SR11之2~5%的值，更佳係從半徑SR11減掉半徑SR11之3~4%的值。本實施形態中，凹球面151b的半徑SR11設定為4mm，凸球面144的半徑SR12設定為3.85mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。

再者，如圖3所示，在軸部145前端面於軸部145同軸上穿上埋頭孔146。藉由穿設埋頭孔146，凸球面144的頂點部中剛好由相當於埋頭孔146直徑D13的份量成為未接觸於凹球面151b的非接觸部147。該埋頭孔146的直徑D13(即，非接觸部147的直徑)最好不要超過軸部145直徑D11的1/20。本實施形態中，軸部145的直徑D11設定為4mm，直徑D13設定為0.2mm。另外、此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。又，圖3中的埋頭孔146直徑D13大小係為求容易說明而有所變形，並非正確表示尺寸。

(相關調整器的作用與效果) 調整器1藉由調整對壓力作用室116b所供應氣動空氣的壓力，便可使從輸出口112輸出的控制流體壓力呈安定化。

若將任意壓力的氣動空氣供應給調整器1，使壓力作用室116b內呈正壓狀態，則調整器1呈開閥狀態。依此從調整器1輸出控制流體。此情況，例如若利用調整器1下游端的噴嘴增加控制流體的使用量，則下游端流體室116a的壓力便降低。若下游端流體室116a的壓力小於供應給壓力作用室116b的氣動空氣壓力，則隔膜構件15的薄膜部152便朝下游端流體室116a之一側變形。然後，隔膜構件15移動至下游端流體室116a的壓力、壓縮螺旋彈簧16的偏壓力、以及壓力作用室116b的壓力取得平衡之位置。隨此，閥體14的開度變大。另一方面，若利用調整器1下游端的噴嘴減少控制流體的使用量，則下游端流體室116a的壓力會上升。若下游端流體室116a的壓力大於供應給壓力作用室116b的氣動空氣壓力，則隔膜構件15的薄膜部152會朝壓力作用室116b之一側變形。然後，隔膜構件15移動至下游端流體室116a的壓力、壓縮螺旋彈簧16的偏壓力、以及壓力作用室116b的壓力取得平衡之位置。隨此，閥體14的開度變小。

依此，配合供應給壓力作用室116b的氣動空氣壓力、下游端流體室116a及壓縮螺旋彈簧16的偏壓力間之壓力平衡，由隔膜構件15一邊使薄膜部152彈性變形，一邊使在關開方向上的位置變動。藉此，調節閥體14在關開方向的位置，便可使從輸出口112輸出的控制流體壓力呈安定化。另外，若停止朝壓力作用室116b供應氣動空氣，則利用壓縮螺旋彈簧16的偏壓力，使閥體14移動至抵接於環狀閥座115的位置，呈阻斷控制流體流動的狀態。

再者，因為閥體14的軸部145係可分離地寬鬆嵌合於隔膜構件15的承接部151a，故能防止閥體14與環狀閥座115間出現過度干涉。

若詳細說明，例如若調整器1承受到來自輸出口112端的背壓，使下游端流體室116a的壓力急遽提高，則隔膜構件15會被朝圖1中的上方(即關閉方向)上推。此時，若閥體14與隔膜構件15係依無法分離狀態連結，則隨隔膜構件15被朝關閉方向上推，閥體14亦會朝關閉方向移動，導致有過度干涉環狀閥座115的可能性。因為閥體14與環狀閥座115的過度干涉成為因磨損等而產生微塵的原因，故非屬較佳。

但是，本實施形態的調整器1，因為閥體14的軸部145係可分離地寬鬆嵌合於隔膜構件15的承接部151a，因而即使下游端流體室116a的壓力急遽提高，導致隔膜構件15被朝關閉方向上推，但隔膜構件15會從閥體14分離並單獨朝關閉方向移動。所以，閥體14不會朝關閉方向移動，故可防止與環狀閥座115間之過度干涉。

若閥體14的軸部145係可分離地寬鬆嵌合於隔膜構件15的承接部151a，則軸部145前端面與承接部151a會有可重複進行抵接/遠離的可能性。但是，因為在軸部145前端面設有凸球面144，且在承接部151a中設有凹球面151b，因而可防止在凸球面144與凹球面151b的接觸面生成過大應力，以及防止在軸部145前端面產生滑動。藉此，即使軸部145前端面與承接部151a重複抵接/遠離，仍可防止產生揚塵。

首先，針對在閥體14與隔膜構件15間之接觸面(凸球面144與凹球面151b間之接觸面)生成的應力，施行有限元素法分析的結果進行說明。圖4所示係第1實施形態中，針對在閥體14與隔膜構件15間之接觸面(凸球面144與凹球面151b間之接觸面)生成的應力，施行有限元素法分析的結果圖。

再者，為求與上述有限元素法分析的結果進行比較，便改變凹球面151b的半徑SR11大小、凸球面144的半徑SR12大小施行有限元素法分析。

第1比較對象係將凹球面151b的半徑SR11設為3mm，凸球面144的半徑SR12設為2.9mm，施行有限元素法分析。圖6所示係第1比較對象，針對在閥體14與隔膜構件15間之接觸面所生成應力施行有限元素法分析的結果圖。

再者，第2比較對象係將凹球面151b的半徑SR11設為5mm，凸球面144的半徑SR12設為4.82mm，施行有限元素法分析。圖8所示係第2比較對象，針對在閥體14與隔膜構件15間之接觸面所生成應力施行有限元素法分析的結果圖。

再者，第3比較對象係將凹球面151b的半徑SR11設為6mm，凸球面144的半徑SR12設為5.80mm，施行有限元素法分析。圖10所示係第3比較對象，針對在閥體14與隔膜構件15間之接觸面所生成應力施行有限元素法分析的結果圖。

再者，第4比較對象係設為閥體14與隔膜構件15依扁平面間相接觸，施行有限元素法分析。圖12所示係第4比較對象，針對在閥體14與隔膜構件15間之接觸面所生成應力施行有限元素法分析的結果圖。

該等分析係假設閥體14與隔膜構件15的材質均為PTFE，利用壓縮螺旋彈簧16的偏壓力，使凸球面144押抵於凹球面151b的狀態。而，利用彩色棒條的長度與顏色深淺表示所生成應力的值。即，彩色棒條的長度越長則所生成的應力越大，彩色棒條的顏色越深則所生成的應力越大。

以下，針對分析的結果進行說明。本實施形態如圖4所示，在中心軸CL11附近與凸球面144外圍附近的應力提高。尤其在凸球面外圍附近生成最大應力，該值係4.48Mpa。

第1比較對象如圖6所示，在中心軸CL11附近生成最大應力，但隨遠離中心軸CL11，應力逐漸降低。最大應力值係7.28Mpa。

第2比較對象如圖8所示，在中心軸CL11附近與凸球面144外圍附近的應力提高。尤其在凸球面外圍附近生成最大應力，該值係7.64Mpa。

第3比較對象如圖10所示，在中心軸CL11附近與凸球面144外圍附近的應力提高。尤其在凸球面外圍附近生成最大應力，該值係8.27Mpa。

第4比較對象如圖12所示，隨遠離中心軸CL11，應力逐漸上升，在凸球面144外圍部生成最大應力。最大應力值係12.12Mpa。

其次，針對閥體14與隔膜構件15相接觸(凸球面144與凹球面151b相接觸)時所發生軸部145前端面的滑動，施行有限元素法分析的結果進行說明。該分析係同上述應力分析，假設閥體14與隔膜構件15的材質均為PTFE，利用壓縮螺旋彈簧16的偏壓力，使軸部145前端面呈現押抵於隔膜構件15之承接部151a的狀態。

圖5所示係第1實施形態，針對軸部145前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。又，上述第1-第4比較對象亦係同樣地施行有限元素法分析。圖7所示係第1比較對象，針對軸部145前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。圖9所示係第2比較對象，針對軸部145前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。圖11所示係第3比較對象，針對軸部145前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。圖13所示係第4比較對象，針對軸部145前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。該等分析結果利用彩色棒條的長度與顏色深淺表示所產生的滑動量。即，彩色棒條的長度越長則表示滑動量越大，彩色棒條的顏色越深則表示滑動量越大。又，彩色棒條延伸方向係表示滑動方向。具體而言，彩色棒條朝軸部145端延伸的地方係表示產生朝中心軸CL11端的滑動(朝內向滑動)，彩色棒條朝中央部151端延伸的地方係表示產生朝中心軸CL11相對向端的滑動(朝外向滑動)。另外，以下針對將朝內向的滑動量設為正值，朝外向的滑動量設為負值進行說明，但滑動量的大小係採用絕對值進行判斷。即，例如滑動量0.3μm與滑動量-0.5μm進行比較時，-0.5μm的滑動量判斷為較大滑動量。

以下，針對分析結果進行說明。本實施形態如圖5所示，從中心軸CL11端朝外向的滑動、朝內向的滑動、朝外向的滑動、朝內向的滑動呈交錯分布，隨遠離中心軸CL11，滑動量逐漸變大。所產生滑動量的範圍係-0.052~0.094μm，平均性產生朝內向的滑動。

第1比較對象如圖7所示，全體產生朝內向的滑動。滑動量係隨遠離中心軸CL11呈逐漸變大，在較中心軸CL11與外圍之中間位置更靠外圍的部分處呈最大值。然後，若超過該最大值的部分，隋朝向外圍呈滑動量逐漸變小。所產生滑動量的範圍係0~0.7μm。

第2比較對象如圖9所示，全體產生朝外向的滑動。滑動量係隨遠離中心軸CL11呈逐漸變大，在中心軸CL11與軸部145外圍的中間位置附近呈最大值。然後，若超過該最大值的部分，隋朝向外圍呈滑動量逐漸變小。所產生滑動量的範圍係-0.33~0μm。

第3比較對象如圖11所示，全體產生朝外向的滑動。滑動量係隨遠離中心軸CL11呈逐漸變大，在較中心軸CL11與外圍之中間位置更靠外圍的部分處呈最大值。然後，若超過該最大值的部分，隋朝向外圍呈滑動量逐漸變小。所產生滑動量的範圍係-0.86~0μm。

第4比較對象如圖13所示，全體產生朝外向的滑動。滑動量係隨遠離中心軸CL11呈逐漸變大，在外圍部附近呈最大值。所產生滑動量的範圍係-5.76~0μm。

整理以上分析結果，如圖14與圖15所示。圖14所示係利用有限元素法分析進行的最大應力值比較圖。縱軸係表示最大應力值，橫軸係表示凹球面151b的半徑SR11值。

凹球面SR之值為2mm係表示利用習知技術的調整器50(參照圖28)進行的分析結果。調整器50在軸部511前端面512(凸球面)、與隔膜構件57承接部571(凹球面)相接觸地方生成的最大應力值係10.92MPa。

凹球面SR之值為3mm係表示利用第1比較對象進行的分析結果。最大應力值係7.28MPa，相較於習知技術的調整器50之下，約67%左右的值。

凹球面SR之值為4mm係表示利用本實施形態進行的分析結果。最大應力值係4.48MPa，相較於習知技術的調整器50之下，在一半以下的值。

凹球面SR之值為5mm係表示利用第2比較對象進行的分析結果。最大應力值係7.64MPa，相較於習知技術的調整器50之下，約70%左右的值。

凹球面SR之值為6mm係表示利用第3比較對象進行的分析結果。最大應力值係8.27MPa，相較於習知技術的調整器50之下，約76%左右的值。

凹球面SR之值為∞係表示扁平的涵義，利用第4比較對象進行的分析結果。最大應力值係12.12Mpa，屬於較高於習知技術調整器50的值。

圖15所示係利用有限元素法分析進行滑動量範圍的比較圖。縱軸係表示滑動量，橫軸係表示凹球面151b的半徑SR11值。

凹球面SR之值為2mm係表示利用習知技術的調整器50(參照圖28)進行的分析結果。在軸部511前端面所產生滑動量的範圍係0~2.9μm，產生朝內向的滑動。

凹球面SR之值為3mm係表示利用第1比較對象進行的分析結果。在軸部145前端面所產生滑動量的範圍係0~0.7μm，產生朝內向的滑動。又，滑動量的大小若依最大值進行比較時，約為習知的24%左右。

凹球面SR之值為4mm係表示利用本實施形態進行的分析結果。在軸部145前端面所產生滑動量的範圍係-0.052~0.094μm，平均性產生朝內向的滑動。又，滑動量的大小若依最大值進行比較時，約為習知的3%左右。

凹球面SR之值為5mm係表示利用第2比較對象進行的分析結果。在軸部145前端面所產生滑動量的範圍係-0.33~0μm，產生朝外向的滑動。又，滑動量的大小若依最大值進行比較時，約為習知的11%左右。

凹球面SR之值為6mm係表示利用第3比較對象進行的分析結果。在軸部145前端面所產生滑動量的範圍係-0.86~0μm，產生朝外向的滑動。又，滑動量的大小若依最大值進行比較時，約為習知的30%左右。

凹球面SR之值為∞係表示扁平的涵義，利用第4比較對象進行的分析結果。在軸部145前端面所產生滑動量的範圍係-5.76~0μm，產生朝外向的滑動。又，滑動量的大小若依最大值進行比較時，大於習知。

根據以上分析結果，若考慮閥體14與隔膜構件15的材質PTFE之壓縮強度約10MPa，則凹球面151b的半徑SR11為3~5mm，因為最大應力值小於10Mpa，故屬較佳。又，若考慮公差，則半徑SR11較佳係從軸部145的直徑D11減掉直徑D11之20%的值以上，且在軸部145直徑D11加上直徑D11之20%的值以下。另外，當凹球面151b的半徑SR11為6mm時，若僅比較最大應力值，則半徑SR11為3mm時與5mm時並沒有太大差異，但在軸部145前端面所生成朝外向的滑動量較大而言，非屬較佳。理由係朝內向的滑動具有軸部145軸心的調心效果，相對的朝外向的滑動會有成為軸部145軸心出現偏移原因的可能性。

再者，因為可認為PTFE的壓縮強度在高溫環境下(例如控制流體的溫度90℃)約5MPa，因而若考慮此現象，凹球面151b的半徑SR11最好與軸部145的直徑D11相同亦為4mm。又，若考慮公差，半徑SR11最好係從軸部145的直徑D11減掉直徑D11之10%的值以上、且軸部145的直徑D11加上直徑D11之10%的值以下。

降低滑動量的機制可認為如下述。圖31所示係第1實施形態，閥體14與隔膜構件15相接觸時，相關作用於閥體14與隔膜構件15的力之說明圖。圖32所示係習知技術，閥體51與隔膜構件57相接觸時，相關作用於閥體51與隔膜構件57的力之說明圖。另外，圖31、圖32均係為能輕易瞭解說明，便將閥體14,51、與隔膜構件15,57分離圖示。

對相互接觸的隔膜構件57與閥體51作用壓縮螺旋彈簧58(參照圖28)偏壓力F31、與偏壓力F31之反力F32。

對隔膜構件57利用壓縮螺旋彈簧58的偏壓力F31與其反力F32，作用上下方向壓縮力F33。藉由該壓縮力F33，便使隔膜構件57以中心軸CL51為中心，生成欲朝半徑方向外側擴大的力F34。又，在承接部571的表面(距中心軸CL51為距離X的地方)，生成由軸部511接觸產生的反力F35，分解該反力F35，產生切線方向的力F36。該力F36成為欲使承接部571以中心軸CL51為中心朝半徑方向外側擴大的力。

再者，對閥體51的軸部511利用壓縮螺旋彈簧58的偏壓力F31及其反力F32，作用上下方向的壓縮力F37。藉由該壓縮力F37使軸部511以中心軸CL51為中心，生成欲朝半徑方向外側擴大的力F38。又，在軸部511的前端面512(距中心軸CL51離距離X的地方)，生成對承接部571的接觸力F39，該接觸力F39被分解，生成切線方向的力F40。該力F40成為軸部511的前端面512以中心軸CL51為中心欲朝半徑方向內側收縮的力。

針對軸部511前端面的滑動施行有限元素法分析的結果，產生朝內向的滑動(參照圖30)。此現象可認為相較於由欲使朝半徑方向外側擴大的力，所造成承接部571與軸部511朝半徑方向外側的變形量之下，由欲使朝半徑方向內側收縮的力，所造成軸部511朝半徑方向內側的變形量較大之緣故。

另一方面，針對本實施形態的調整器1進行說明，對相互接觸的隔膜構件15與閥體14作用壓縮螺旋彈簧16(參照圖1)偏壓力F11、及偏壓力F11的反力F12。

藉由對隔膜構件15利用壓縮螺旋彈簧16的偏壓力F11及其反力F12，作用上下方向的壓縮力F13。利用該壓縮力F13，在隔膜構件15中生成以中心軸CL11為中心，欲朝半徑方向外側擴大的力F14。又，承接部151a的凹球面151b(距中心軸CL51離距離X的地方)生成由接觸軸部145所產生的反力F15，該反力F15被分解，生成切線方向的力F16。該力F16成為欲使承接部151a以中心軸CL11為中心朝半徑方向外側擴大的力。

再者，對閥體14的軸部145利用壓縮螺旋彈簧16的偏壓力F11及其反力F12，作用上下方向的壓縮力F17。利用該壓縮力F17，使軸部145生成以中心軸CL11為中心欲朝半徑方向外側擴大的力F18。又，在軸部145前端面的凸球面144(距中心軸CL11離距離X的地方)生成對承接部151a的接觸力F19，該接觸力F19被分解，生成切線方向的力F20。該力F20成為欲使軸部145的凸球面144以中心軸CL11為中心朝半徑方向內側收縮的力。

針對軸部145前端面的滑動施行有限元素法分析的結果，平均性產生朝內向的滑動(參照圖5)。此現象可認為相較於由欲使朝半徑方向外側擴大的力，所造成承接部151a與軸部145朝半徑方向外側的變形量之下，由欲使朝半徑方向內側收縮的力，所造成軸部145朝半徑方向內側的變形量較大之緣故。

但是，該滑動量的大小若依最大值進行比較時，大幅降低至約習知的3%左右。此現象可認為藉由將凹球面151b的半徑SR11設為軸部145直徑D11減掉直徑D11之20%的值以上、且軸部145的直徑D11加上直徑D11之20%的值以下，或設定為軸部145直徑d11減掉直徑D11之10%的值以上、且軸部145的直徑D11加上直徑D11之10%的值以下，使在凹球面151b生成的反力F15成為接近垂直於凹球面151b的角度，因而降低欲朝半徑方向外側擴大的力，且因為在凸球面144生成的接觸力F19成為接近垂直於凸球面144的角度，因而降低欲朝半徑方向內側縮小的力之緣故所致。藉由降低半徑方向的力，便減少半徑方向的變形量，此現象連帶將降低滑動量。

如上所說明，本實施形態的調整器1係(1)係具備有：收容於閥體14中的上游端流體室113、位於上游端流體室113下游端的下游端流體室116a、將上游端流體室113與下游端流體室116a相連通的閥孔114、沿閥孔114外圍設置並可抵接/遠離於閥體14的環狀閥座115、以及收容於下游端流體室116a中且配合氣動空氣的壓力可沿抵接/遠離方向改變位置的隔膜構件15；而，閥體14係具備有沿抵接/遠離方向，從上游端流體室113通過閥孔114延伸至下游端流體室116a的圓柱狀軸部145；軸部145係可分離地寬鬆嵌合隔膜構件15承接軸部145前端面的承接部151a；閥體14在臨隔膜構件15端的對向側，配設對閥體14賦予朝抵接環狀閥座115方向偏壓力的偏壓裝置(例如壓縮螺旋彈簧16)；利用氣動空氣的壓力與偏壓力之平衡，進行閥體14的開度調整；其中，承接部151a係在相對向於前端面的部分處，設有中心位於軸部145的中心軸CL11上，且由第1半徑(半徑SR11)形成的凹球面151b；第1半徑(半徑SR11)係軸部145的直徑D11減掉直徑D11之20%的值以上；前端面在相對向於凹球面115b的部分處，設有由從第1半徑(半徑SR11)減掉第1半徑(半徑SR11)之2~5%的第2半徑(半徑SR12)所形成凸球面144。

根據上述調整器1，因為第1半徑(半徑SR11)係從軸部145的直徑D11減掉直徑D11之20%的值以上，因而可將在閥體14與隔膜構件15接觸時的接觸面所生成應力抑低至10MPa以下。例如若閥體14或隔膜構件15選擇耐腐蝕性較高的PTFE或PFA等，PTFE的壓縮強度約10MPa、PFA的壓縮強度約15MPa。其中，即使選擇壓縮強度較低的PTFE，如上述，仍可將在接觸面所生成的應力抑低至10MPa以下，因而可防止閥體14與隔膜構件15出現塑性變形、以及遭破壞、產生揚塵。

再者，根據上述調整器1，因為第1半徑(半徑SR11)係從軸部145的直徑D11減掉直徑D11之20%的值以上，因而在閥體14與隔膜構件15間之接觸面處，針對軸部145的滑動量若依最大值進行比較時，可抑低至習知的30%以下。藉由抑制軸部145的滑動量便可抑制揚塵。

如上述，若能抑制在上述接觸面所生成的應力、滑動量，便可降低在接觸面處出現揚塵的可能性。藉此，可防止控制流體中混入微塵、以及半導體製造效率降低。

(2)如(1)所記載的調整器1，其中，第1半徑(半徑SR11)較佳係軸部145的直徑D11加上直徑D11之20%的值以下。藉此，可確實將在閥體14與隔膜構件15間之接觸面處生成的應力抑低至10MPa以下，便可防止閥體14與隔膜構件15出現塑性變形、以及遭破壞、出現揚塵。

(3)如(2)所記載的調整器1，其中，第1半徑(半徑SR11)較佳係軸部145的直徑D11減掉直徑值D11之10%的值以上，且軸部145的直徑加上直徑D11之10%的值以下。藉此，當閥體14與隔膜構件15相接觸時可將接觸面所生成的應力抑低至5MPa以下。PTFE的壓縮強度可認為在高溫環境下(例如控制流體溫度90℃)約5MPa，藉由將閥體14與隔膜構件15相接觸時在接觸面所生成的應力抑低至5MPa以下，則即使高溫環境下，仍可防止閥體14與隔膜構件15出現塑性變形、以及遭破壞、出現揚塵。

(4)如(1)至(3)中任一項所記載的調整器1，其中，第2半徑(半徑SR12)較佳係第1半徑(半徑SR11)減掉第1半徑(半徑SR11)之3~4%的值。藉此，可確實降低在閥體14與隔膜構件15間之接觸面生成的應力。例如若第2半徑(半徑SR12)設為大於第1半徑(半徑SR11)減掉第1半徑(半徑SR11)之2%的值，則閥體14之軸部145在隔膜構件15的承接部151a中之自由度變小，假設閥體14在關開動作中出現傾斜時，將無法吸收該傾斜，導致在上述接觸面會有生成過剩應力的可能性。另一方面，若第2半徑(半徑SR12)設為較小於第1半徑(半徑SR11)減掉第1半徑(半徑SR11)之4%的值，則閥體14的軸部145不會充分抵接於隔膜構件15的承接部151a，會有導致軸部145之中心軸CL11出現偏移的可能性。故，如上述，第2半徑(半徑SR12)最好係第1半徑(半徑SR11)減掉第1半徑(半徑SR11)之3~4%的值。

(7)如(1)至(6)中任一項所記載的調整器1，其中，承接部151a係具備有與軸部145的外圍面呈相對向的筒狀壁151c，且在筒狀壁151c與軸部145外圍面之間具有間隙C11，間隙C11的大小較佳係軸部145之直徑D11的3~5%。

根據(7)所記載的調整器，因為承接部151a具備有與軸部145外圍面呈相對向的筒狀壁151c，故利用筒狀壁151c可確實防止軸部145的中心軸CL11出現偏移。

再者，若利用偏壓裝置(壓縮螺旋彈簧16)的偏壓力，將軸部145押抵於承接部151a，則軸部145會被壓縮，導致軸部145會有朝直徑變大方向變形的可能性，但根據(7)所記載的調整器1，因為在筒狀壁151c與軸部145外圍面之間設有間隙C11，因而即使軸部145直徑被壓縮而變粗的情況，仍可防止筒狀壁151c與軸部145相互干涉。藉由防止干涉，便可防止軸部145與筒狀壁151c摩擦而出現揚塵。此處，上述間隙C11的大小最好係軸部145之直徑D11的3~5%。理由係間隙C11大小若大於軸部145之直徑的5%，便可確實防止軸部145中心軸CL11出現偏移，若小於軸部145之直徑D11的3%，即使軸部145受壓縮而變粗的情況，仍會有干涉到筒狀壁151c的可能性。另外，此處所謂「間隙C11」係假設軸部145與筒狀壁151c位於同軸上，由筒狀壁151c直徑D12減掉軸部145直徑D11再除以2。

(8)如(1)至(7)中任一項所記載的調整器1，較佳在凸球面144的頂點部，於與軸部145同軸上設置未接觸於凹球面151b的非接觸部147；非接觸部147的直徑D13不會超過軸部145之直徑D11的1/20。

凸球面144係假設利用切削加工或射出成形等形成。當利用切削加工形成時，凸球面144頂點部分的加工速度成為零，會有產生毛邊的可能性。若依有產生毛邊的狀態接觸於凹球面151b，則會有成為揚塵原因的可能性，故如(7)所記載的調整器1，預先將凸球面144的頂點部分設為非接觸部147，便可防止揚塵。又，當凸球面144係利用射出成形形成時，若閘口位於凸球面144的表面上，則當閥體14與隔膜構件15相接觸時，會有無法充分獲得抑制在接觸面所生成應力與滑動量之效果的可能性。此處，藉由如(7)所記載的調整器1，將凸球面144的頂點部分設為非接觸部147，便可在不會影響上述效果的非接觸部147設置閘口。但，非接觸部147的直徑D13最好不要超過軸部145直徑D11的1/20。理由係若非接觸部147的直徑D13超過軸部145直徑D11的1/20，則凸球面144的表面積會相對應變狹窄，反將無法充分獲得上述抑制應力與滑動量的效果。

(第2實施形態) 其次，針對第2實施形態的調整器，僅就與於第1實施形態的調整器不同之處，使用圖16進行說明。圖16所使係第2實施形態的閥體24與隔膜構件25間之接觸部的放大圖，對應於圖2的圖。

第2實施形態的調整器不同於第1實施形態的調整器之處，僅就承接部與軸部前端面的形狀不同。隔膜構件25的承接部251a如圖16所示，具備有：凹球面251b、與設置於凹球面251b外圍的凹曲面251c。

凹球面251b係相對於以位於閥體24之軸部245中心軸CL21上的中心位置CP21為中心，設置於呈角度A11範圍內。角度A11最好係以中心位置CP21為中心，在24度±1度範圍內。又，凹球面151b的半徑SR21(第1半徑)最好係軸部245的直徑D21減掉直徑D21之20%的值以上。而，半徑SR21的上限值係由上述角度A11、被設置為與凹球面151b切線延續的凹曲面251c半徑SR22決定。本實施形態中，軸部145的直徑D21設定為4mm，半徑SR21設定為6mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。又，凹球面251b範圍係角度A11所示範圍。

凹曲面251c係被設置為與凹球面251b切線延續，且半徑R22設定為小於凹球面251b的半徑SR21。具體而言，最好從半徑SR21減掉半徑SR21之60~65%的值。本實施形態中，半徑R22設定為2.2mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。

寬鬆嵌合於如上述承接部251a的閥體24之軸部245前端面，係由：設置於凹球面251b相對向部分處的凸球面244、與設置於凸球面244外圍且與凹曲面251c成相對向部分處的凸曲面246形成。

該凸球面244的中心位置係設計成在凸球面244與凹球面251b相接觸狀態下，會與凹球面251b的中心位置CP21相同。又，凸球面244的半徑SR23(第2半徑)較佳係凹球面251b的半徑SR21減掉半徑SR21之2~5%的值，更佳係半徑SR21減掉半徑SR21之3~4%的值。本實施形態中，凹球面251b的半徑SR21設定為6mm，凸球面244的半徑SR23設定為5.6mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。

凸曲面246係被設置為與凸球面244切線延續，且半徑R24設定為較小於凸球面244的半徑SR23。具體而言，凸曲面246外緣與凹曲面251c間之間隙C21(參照圖17)，最好設定為初期狀態0.02以上~0.03以下。本實施形態中，半徑R24設定為2.05mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。

針對如上述構成的調整器，依照與第1實施形態的調整器1同樣，利用有限元素法施行分析。圖18所示係第2實施形態，針對閥體24與隔膜構件25間之接觸面所生成的應力，施行有限元素法分析的結果圖。又，圖19所示係第2實施形態，針對軸部245前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。

首先，針對應力的分析結果進行說明。如圖18所示，在中心軸CL21附近生成最大應力，隨遠離中心軸CL21，應力逐漸降低。在切線延續凸曲面246與凸球面244連接地方附近的應力呈最低值，若超過該地方，則應力隨朝向外圍部呈逐漸變大。最大應力值係6.15Mpa。

其次，針對滑動量的分析結果進行說明。如圖19所示，在中心軸CL21側產生朝外向的滑動，在軸部245外圍部產生朝內向的滑動。所產生滑動量的範圍係-0.235~0.122μm，平均成為略朝外向的滑動。

將以上分析結果，與習知技術的調整器50及第1實施形態的調整器1之分析結果進行比較。圖26所示係各形態利用有限元素法分析施行的最大應力值之比較圖。圖27所示係各形態利用有限元素法分析進行滑動量範圍的比較圖。

如圖26所示，第2實施形態的最大應力值係6.15Mpa，相較於習知技術的調整器50之下為約56%左右的值。又，如圖27所示，第2實施形態在軸部245前端面所產生滑動量的範圍係-0.235~0.122μm，滑動量大小若依最大值比較時，約為習知的8%左右。以上結果得知，雖相較於第1實施形態的調整器1之下，應力值、滑動量均略變大，但若相較於習知技術的調整器50之下，應力值緩和與滑動量緩和均大幅降低，故可謂具防止揚塵的效果。

(第3實施形態) 其次，針對第3實施形態的調整器，僅就與於第1實施形態的調整器不同之處，使用圖20進行說明。圖20所示係第3實施形態的閥體34與隔膜構件35間之接觸部的放大圖，對應於圖2的圖。

第3實施形態的調整器在與第1實施形態的調整器之間，僅就承接部與軸部前端面形狀不同。隔膜構件35的承接部351a如圖20所示，具備有：凹球面351b、以及設置於凹球面351b外圍的第1扁平面351c。

凹球面351b的中心位置CP31係設計成位於閥體34的軸部345中心軸CL31上。又，凹球面351b的半徑SR31(第1半徑)較佳係軸部345的直徑D31減掉直徑D31之20%的值以上、且軸部345的直徑D31加上直徑D31之20%的值值以下，更佳係軸部345的直徑D31減掉直徑D31之10%的值以上、且軸部345的直徑D31加上直徑D31之10%的值以下。本實施形態中，軸部345的直徑D31設定為4mm，半徑SR31設定為4mm。另外，此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。又，凹球面351b的範圍係角度A21所示範圍。角度A21最好以中心位置CP31為中心為40度±1度。

第1扁平面351c設置於凹球面351b的切線上，相對於軸部345中心軸CL31的角度A31設為70度。另外，該角度A31適當設定為半徑SR31大小進入上述範圍狀態。

寬鬆嵌合於如上述承接部351a的閥體34之軸部345前端面，係由：設置於相對向於凹球面351b之部分處的凸球面344、與設置於凸球面344外圍且相對向於第1扁平面351c之部分的第2扁平面346形成。

該凸球面344的中心位置設計成在凸球面344與凹球面351b相接觸狀態下，呈與凹球面351b的中心位置CP31相同。又，凸球面344的半徑SR33(第2半徑)較佳係凹球面351b的半徑SR31減掉半徑SR31之2~5%的值，更佳係半徑SR31減掉半徑SR31之3~4%的值。本實施形態中，凹球面351b的半徑SR31設定為4mm，凸球面344的半徑SR33設定為3.85mm。另外、此處所列舉的數值充其量僅為一例而已。

第2扁平面346設置於凸球面344的切線上，相對於軸部345中心軸CL31的角度A32設為69.25度。另外，該角度A32適當設定為小於角度A31、且半徑SR33大小在上述範圍內。

針對如上述構成的調整器，依照與第1實施形態的調整器1同樣，利用有限元素法進行分析。圖21所示係第3實施形態，針對在閥體34與隔膜構件35之間的接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖。又，圖22所示係第3實施形態，針對軸部345前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。

首先，針對應力的分析結果進行說明。如圖21所示，在中心軸CL31附近及軸部345外圍附近的應力變高。尤其在軸部345外圍附近生成最大應力，該值係6.82Mpa。

其次，針對滑動量的分析結果進行說明。如圖22所示，全體產生朝外向的滑動，隨遠離中心軸CL31，呈現滑動量逐漸變大。所產生滑動量的範圍係-0.311~0.045μm。

將以上的分析結果，與習知技術的調整器50及第1實施形態的調整器1之分析結果進行比較。

如圖26所示，第3實施形態的最大應力值係6.82Mpa，相較於習知技術的調整器50之下為約63%左右的值。又，如圖27所示，第2實施形態在軸部345前端面所產生滑動量的範圍係-0.311~0.045μm，滑動量大小若依最大值比較時，約為習知的11%左右。以上結果得知，雖相較於第1實施形態的調整器1之下，應力值、滑動量均略變大，但若相較於習知技術的調整器50之下，應力值緩和與滑動量緩和均大幅降低，故可謂具防止揚塵的效果。

(第4實施形態) 其次，針對第4實施形態的調整器，僅就與於第1實施形態的調整器不同之處，使用圖23進行說明。圖23所示係第3實施形態的閥體44與隔膜構件45間之接觸部的放大圖，對應於圖2的圖。

第1實施形態的調整器1，承接部151a係具備有相對向於軸部145外圍面的筒狀壁151c，可確實防止軸部145的軸心出現偏移。但是，未必一定要設置筒狀壁151c，亦可如例如圖23所示，未設置筒狀壁151c，而係構成使閥體44的軸部445前端面之凸球面444、與隔膜構件45的承接部451a之凹球面451b抵接。此情況，在軸部445前端部設置直徑大於其他部分的粗徑部446。藉由設置粗徑部446，凸球面444的寬度W11便大於凹球面451b的寬度W12，藉此可吸收軸部的軸心偏移。另外，凸球面444的半徑SR42與凹球面451b的半徑SR41係與第1實施形態相同。

針對如上述構成的調整器，依照與第1實施形態的調整器1同樣，利用有限元素法進行分析。圖24所示係第4實施形態，針對在閥體44與隔膜構件45之間的接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖。又，圖25所示係第4實施形態，針對軸部445前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖。

首先，針對應力的分析結果進行說明。如圖24所示，在中心軸CL31附近生成最大應力，隨遠離中心軸CL41，應力逐漸降低。在凸球面444與凹球面451b相接觸部分處的最外圍部出現應力上升。最大應力值係4.47Mpa。

其次，針對滑動量的分析結果進行說明。如圖25所示，在中心軸CL41附近產生朝內向的滑動，在凹球面451b外圍側朝外向的滑動量變大。所產生滑動量的範圍係-0.160~0.128μm。

將以上分析結果，與習知技術的調整器50及第1實施形態的調整器1之分析結果進行比較。

如圖26所示，第4實施形態的最大應力值係4.47Mpa，約為習知技術的調整器50之41%左右。又，如圖27所示，第2實施形態在軸部445前端面所產生滑動量的範圍係-0.160~0.128μm，滑動量大小若依最大值比較時，約為習知的5%左右。由以上結果，若與第1實施形態的調整器1進行比較，則應力值、滑動量均同等，可謂具防止揚塵的效果。

另外，上述實施形態僅為例示而已，並非限定本發明。所以，本發明當然在不脫逸主旨範圍內均可進行各種改良、變形。例如軸部145前端面的非接觸部147雖由埋頭孔146形成，但亦可藉由將凸球面144的頂點部設為扁平面，而置非接觸部147。又，上述實施形態中，針對閥體14與隔膜構件15的材質為PTFE進行說明，惟並不僅侷限於此，即使其他的氟系合成樹脂(例如PFA)，同樣地仍可抑制揚塵。

1,50:調整器 11:閥本體 12:上蓋 13:下蓋 14,24,34,44,51:閥體 15,25,35,45,57:隔膜構件 16,58:壓縮螺旋彈簧(偏壓裝置一例) 17:支撐構件 19:O形環 52,113:上游端流體室 53,116a:下游端流體室 54,114:閥孔 59,111:輸入口 60,112:輸出口 111a:輸入流路 112a:輸出流路 113a:內面 115:環狀閥座 115a:閥座 116:開口部 116b:壓力作用室 121:導入口 131:彈簧收容室 132:導軌部 141:擴徑部 142,152:薄膜部 143,153:固定部 144,244,344,444:凸球面 145,245,345,445,511:軸部 146:埋頭孔 147:非接觸部 151:中央部 151b,251b,351b,451b:凹球面 151c:筒狀壁 171:凸緣部 172:溝 173:滑動部 246:凸曲面 251c:凹曲面 346:第2扁平面 351c:第1扁平面 446:粗徑部 571,151a,251a,351a,451a:承接部 A21,A32:角度 C11,C21:間隙 CL11,CL31,CL51:中心軸 CP11,CP31:中心位置 D11,D12,D31:直徑 F31,F31:偏壓力 F32:反力 R22,R24,SR11,SR12,SR21,SR23:半徑

圖1係調整器的剖視圖； 圖2係圖1之部分A的部分放大圖； 圖3係圖2之部分B的部分放大圖； 圖4係第1實施形態中，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖5係第1實施形態中，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖6係第1比較對象，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖7係第1比較對象，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖8係第2比較對象，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖9係第2比較對象，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖10係第3比較對象，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖11係第3比較對象，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖12係第4比較對象，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖13係第4比較對象，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖14係利用有限元素法分析進行最大應力值的比較圖； 圖15係利用有限元素法分析進行滑動量範圍的比較圖； 圖16係第2實施形態的閥體與隔膜構件間之接觸部的放大圖，對應於圖2的圖； 圖17係圖16之部分C的部分放大圖； 圖18係第2實施形態，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成的應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖19係第2實施形態，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖20係第3實施形態的閥體與隔膜構件間之接觸部的放大圖，對應於圖2的圖； 圖21係第3實施形態，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成的應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖22係第3實施形態，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖23係第3實施形態的閥體與隔膜構件間之接觸部的放大圖，對應於圖2的圖； 圖24係第4實施形態，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖25係第4實施形態，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖26係各形態利用有限元素法分析進行最大應力值的比較圖； 圖27係各形態利用有限元素法分析進行滑動量範圍的比較圖； 圖28係習知技術的調整器剖視圖； 圖29係習知技術，針對在閥體與隔膜構件間之接觸面所生成應力，施行有限元素法分析的結果圖； 圖30係習知技術，針對軸部前端面的滑動施行有限元素法分析的結果圖； 圖31係第1實施形態，當閥體與隔膜構件相接觸時，相關作用於閥體與隔膜構件的力之說明圖；以及 圖32係習知技術，當閥體與隔膜構件相接觸時，相關作用於閥體與隔膜構件的力之說明圖。

15:隔膜構件

144:凸球面

145:軸部

151:中央部

151a:承接部

151b:凹球面

151c:筒狀壁

C11:間隙

CL11:中心軸

CP11:中心位置

D11,D12:直徑

SR11,SR12:半徑

Claims (8)

1. 一種調整器，係具備有： 上游端流體室，其係收容於閥體中； 下游端流體室，其係位於上述上游端流體室下游端； 閥孔，其係將上述上游端流體室與上述下游端流體室相連通； 環狀閥座，其係沿上述閥孔外圍設置，並可抵接/遠離於上述閥體；以及 隔膜構件，其係收容於上述下游端流體室中，且配合氣動空氣的壓力可沿抵接/遠離方向改變位置； 而，上述閥體係具備有沿上述抵接/遠離方向，從上述上游端流體室通過上述閥孔延伸至上述下游端流體室的圓柱狀軸部； 上述軸部係可分離地寬鬆嵌合上述隔膜構件承接上述軸部前端面的承接部； 上述閥體在臨上述隔膜構件端的對向側，配設對上述閥體賦予朝抵接上述環狀閥座方向偏壓力的偏壓裝置； 利用上述氣動空氣的壓力與上述偏壓力之平衡，進行上述閥體的開度調整； 其中，上述承接部係在相對向於上述前端面的部分處，設有中心位於上述軸部的中心軸上，且由第1半徑形成的凹球面； 上述第1半徑係上述軸部直徑減掉上述直徑之20%的值以上； 上述前端面在相對向於上述凹球面的部分處，設有由從上述第1半徑減掉上述第1半徑之2~5%的第2半徑所形成凸球面。
2. 如請求項1之調整器，其中，上述第1半徑係上述軸部的直徑加上上述直徑之20%的值以下。
3. 如請求項2之調整器，其中，上述第1半徑係上述軸部直徑減掉上述直徑之10%的值以上，且上述軸部的直徑加上上述直徑之10%的值以下。
4. 如請求項1至3中任一項之調整器，其中，上述第2半徑係上述第1半徑減掉上述第1半徑之3~4%的值。
5. 如請求項1之調整器，其中，上述承接部係在上述凹球面的外圍，具備有由半徑小於上述第1半徑形成、且與上述凹球面切線延續的凹曲面； 上述前端面係在上述凸球面的外圍、且相對向於上述凹曲面的部分，具備有由半徑小於上述第2半徑形成、且與上述凸球面切線延續的凸曲面。
6. 如請求項1之調整器，其中，上述承接部係在上述凹球面的外圍具備有上述凹球面切線上的第1扁平面； 上述前端面係在上述凸球面的外圍、且相對向於上述第1扁平面部分處，具備上述凸球面之切線上的第2扁平面。
7. 如請求項1之調整器，其中，上述承接部係具備有與軸部的外圍面呈相對向的筒狀壁； 在上述筒狀壁與上述軸部外圍面之間具有間隙； 上述間隙的大小係上述軸部直徑的3~5%。
8. 如請求項1之調整器，其中，在上述凸球面的頂點部，於與上述軸部同軸上設置未接觸於上述凹球面的非接觸部； 上述非接觸部的直徑係不會超過上述軸部直徑的1/20。

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