WO2006057109A1

WO2006057109A1 - 流量調節弁

Info

Publication number: WO2006057109A1
Application number: PCT/JP2005/018598
Authority: WO
Inventors: Masahiro Hasunuma
Original assignee: Surpass Industry Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2006-06-01
Also published as: KR101284749B1; KR20070084314A; JP2006153039A; US20080111089A1; DE112005002956T5; JP4798987B2

Abstract

軸孔（１４）と該軸孔に連通する弁孔（１３）とが形成されたハウジング（１１）と、該軸孔と前記弁孔との間の弁座に対して軸孔内において移動するニードル弁（６０）と、ハウジングから延びるニードル弁の基端に取付けられた流量調節ツマミ（４０）とを備え、流量調節ツマミを回転することによって、ニードル弁を弁座に対して移動させ、それにより、弁孔を流れる流体の流量を調節する流量調節弁（１０）において、ニードル弁の先端に設けられた第一弁体（６７）と、該第一弁体の端面（６７ａ）から延びる第二弁体（６５）とを具備し、第一弁体の横断面は第二弁体の横断面よりも大きくなっており、流量調節弁の閉弁時には第一弁体の端面が軸孔と弁孔との間の弁座（１６）に当接すると共に第二弁体が弁孔に挿入されるようにした流量調節弁が提供される。これにより、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給できる。

Description

流量調節弁

技術分野

本発明は、弁座に対してニードル弁を移動させることにより流量を調節するようにした流量調節弁に関する。

明背景技術

書

現在では種々の分野において流量調節弁が使用されている。図 6 aは、従来技術、例えば特開平 1 1 — 2 3 0 4 0 7号公報に開示されるのと同様な流量調節弁の部分拡大図である。図 6 aに示されるように、このような流量調節弁 1 0 0のハウジング 1 1 0には、流入口 1 8 0 と流出口 1 9 0 とが弁孔 1 3 0および軸孔 1 4 0 を介して互いに連通するように形成されている。図示されるように、弁孔 1 3 0は軸孔 1 4 0よりも幅狭である。軸孔 1 4 0にはニードル弁 6 0 0が挿入されており、ニードル弁 6 0 0の先端には略円錐状の弁体 6 5 0が設けられている。図示されるように、弁体 6 5 0の基端とニードル弁 6 0 0の先端とがー致している。このような流量調節弁 1 0 0 においては、ニードル弁 6 0 0 を開弁方向（上方向）に移動させることにより、弁孔 1 3 0 を流れる流体の流量が調節される。

図 6 bは、図 6 aに示される流量調節弁の弁体の位置と流量との関係を示す図である。図 6 bにおいて縦軸は流出口 1 9 0 を流れる流体の流量 Qを示しており、横軸は閉弁状態における弁体 6 5 0の位置から弁体 6 5 0が開弁方向に移動する距離 Xを示している。二 ―ドル弁 6 0 0の弁体 6 5 0が略円錐状であるので、閉弁状態にある流量調節弁 1 0 0 のニードル弁 6 0 0 を開弁方向に移動させると、図 6 bにおいて実線 Y 1 により示されるように流量 Qは指数関数的に増大する。そして、弁体 6 5 0が軸孔 1 4 0内まで移動すると ( X = 1 ) 、実線 Y 2により示されるように流量 Qは概ね一定に維持されるようになる。

ところで、従来技術においては、他の形態の弁体を備えた流量調節弁も存在している。図 7 aは、従来技術における他の流量調節弁の部分拡大図である。図 7 aにおいては、ニードル弁 6 0 0よりも細い円錐台状の弁体 6 6 0がニードル弁 6 0 0の先端から延びている。流量調節弁 1 0 0 'が閉弁状態にあるときには、ニードル弁 6 0 0の端面 6 6 5が軸孔 1 4 0 と弁孔 1 3 0 との間の弁座 1 6 0に当接し、弁体 6 6 0が弁孔 1 3 0内に挿入されるようになる。

図 7 bは、図 7 aに示される流量調節弁の弁体の位置と流量との関係を示す図 6 bと同様の図である。このような流量調節弁 1 0 0 'において、閉弁状態にある流量調節弁 1 0 0 'のニードル弁 6 0 0 を開弁方向（上方向）に移動させると、実線 Y 3により示されるように流量 Qは小流量領域では線形性を有しつつ上昇する。しかし、弁孔 1 3 0 と弁体 6 6 0 との間の隙間が比較的狭いために流量 Qはそれほど上昇せず、ごく少量の流体しか流れない。また、弁体 6 6 0 の先端 6 6 1が軸孔 1 4 0内に完全に移動すると、図 7 bにおいて実線 Y 4により示されるように距離 Xが距離 X 2の場所を境界として流量 Qが大幅に増加するようになる。

また、弁体 6 6 0のテ一パ部は比較的緩やかに広がっているので、距離 Xが距離 X 2よりも小さい領域においては線形性に比較的優れた流量特性を得ることができる。ところが、弁体 6 6 0が弁孔 1 3 0内にとどまるように弁体 6 6 0 を弁孔 1 3 0内に移動させることにより流量を増大させる場合には、緩やかなテ一パで流量調節弁を構成しているのであるから、適正流量を得るためにはかなり長い弁体 6 6 0が必要となる。このような場合には、流量調節弁自体も大型化するので、比較的小型の流量調節弁を得ることができない。

前述したように図 6に示されるようなテ一パ部が急激に広くなる弁体 6 5 0 を備えた流量調節弁 1 0 0 を使用する場合には、小流量領域での開閉時に線形性を維持しつつ流量を調整するのは困難である。また、図 7 に示されるようにテ一パ部が緩やかに広がる長い弁体 6 6 0 を備えた流量調節弁 1 0 0 'を使用する場合には、流量調節範囲が狭くなり、大流量での流量調節は難しい。そして、図 7に示される弁体において流量調節範囲を広くすることを望む場合には、テーパ部、つまり弁体 6 6 0 自体を極めて長くする必要があり、流量調節弁自体も大型化する。

特に近年においては、流量調節弁 1 0 0 、 1 0 0 'が半導体製造装置における調節弁として使用されることが多く、このような場合に、流量調節弁 1 0 0 、 1 0 0 'によって調節される薬液、例えばエッチング液または現像液などの流量が不安定になると、製造されるべき半導体装置の歩留まりにも悪影響を与えかねない。また、半導体製造装置の小型化が要求されている現在においては、流量調節弁も同様に小型化が望まれている。また、一つの流量調節弁に対する仕様は可能な限り広い流量範囲となるものが要求されている。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、全閉時から全開時に至るまで、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給すると共に、小型の流量調節弁を提供することを目的とする。発明の開示

前述した目的を達成するために 1番目の態様によれば、軸孔と該軸孔に連通する弁孔とが形成されたハウジングと、該軸孔と前記弁孔との間の弁座に対して前記軸孔内において移動するニードル弁と、前記ハウジングから延びる前記ニードル弁の基端に取付けられた流量調節ッマミとを備え、前記流量調節ツマミを回転することによつて、前記ニードル弁を前記弁座に対して移動させ、それにより、前記弁孔を流れる流体の流量を調節する流量調節弁において、前記ニードル弁の先端に設けられた第一弁体と、該第一弁体の端面から延びる第二弁体とを具備し、前記第一弁体の横断面は前記第二弁体の横断面よりも大きくなつていて、前記流量調節弁の閉弁時には前記第一弁体の前記端面が前記軸孔と前記弁孔との間の前記弁座に当接すると共に前記第二弁体が前記弁孔に揷入されるようにした流量調節弁が提供される。

弁座に当接する第一弁体のみしか備えていない場合には開弁後の流量は指数関数的に増大し、弁孔に挿入される第二弁体のみしか備えていない場合には開弁後の流量は緩やかに上昇する。これに対し

、 1番目の態様においては弁座に当接する第一弁体と弁孔に挿入される第二弁体との両方を備えているので、開弁直後の小流量領域においては、前述した二つの特徴がミックスされた状態となり、流体の流量は略直線状に増大する。そして、流体の流量が或る程度上昇すると、流体の流量はさらに安定して略直線状に増大するようになる。すなわち、 1番目の態様においては、全閉時から全開時に至るまで、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給することが可能となる。

2番目の態様によれば、 1番目の態様において、前記第一弁体および前記第二弁体は前記流量調節弁の閉鎖方向に延びる錐台形状であるようにした。

3番目の態様によれば、 2番目の態様において、前記第一弁体の側面が前記ニードル弁の横断面となす角が、前記第二弁体の側面が前記ニードル弁の横断面となす角よりも小さいようにした。

すなわち 2番目および 3番目の態様においては、第一弁体と第二弁体とがこのような形状であるために小流量領域から大流量領域への流量の移行が比較的円滑に行われることになり、小流量領域と大流量領域との間の境界における流量変化の差を排除し、全域で線形性を持った流量特性を得ることによって流量を調整することが容易になり、流体を安定供給することが可能となる。なお、第一弁体および第二弁体は円錐台形状であるのが好ましい。

4番目の態様によれば、 1番目から 3番目のいずれかの態様において、前記第一弁体が前記ハウジングの内壁に取り付けられたダイャフラムを含んでいる。

すなわち 4番目の態様においては、いわゆるダイヤフラム式二一ドル弁の場合であっても、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給することが可能となる。

各態様によれば、全閉時から全開時に至るまで、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給することが可能となるという共通の効果を奏しラる

さらに 2番目および 3番目の態様によれば、小流量領域と大流量領域との間の境界における流量変化の差を排除し線形性を維持した流でもつて流体を安定して供給する効果を奏しうる。

さらに 4番目の態様によれば、いわゆるダイャフラム式ニール弁の場合であつても、線形性を維持した流量でもつて流体を安定供給することが可能となるという効果を奏しうる

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徵および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。図面の簡単な説明

図 1 aは、本発明に基づく流量調節弁の正面図である。

図 1 bは、本発明に基づく流量調節弁の側断面図である。

図 2は、開弁直後における弁体の拡大略図である。

図 3は、弁体の拡大略図である。

図 4は、本発明に基づく流量調節弁における弁体の位置と流量との関係を示す図である。

図 5は、本発明の他の実施形態に基づく流量調節弁の正面図である。

図 6 aは、従来技術における流量調節弁の部分拡大図である。図 6 bは、流量調節弁の弁体の位置と流量との関係を示す図である。

図 7 aは、従来技術における他の流量調節弁の部分拡大図である図 7 bは、図 7 aに示される流量調節弁の弁体の位置と流量との関係を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。

図 1 aは本発明の実施形態に基づく流量調節弁の正面図であり、図 1 bは本発明の実施形態に基づく流量調節弁の側断面図である。これら図面に示されるように、本発明の流量調節弁 1 0のハウジングは、下方部分 1 1 と上方部分 2 0 とから構成されている。ハウジングの下方部分 1 1 には流入口 1 8 と流出口 1 9 とが形成されており、これら流入口 1 8および流出口 1 9は後述する弁孔 1 3および軸孔 1 4を介して下方部分 1 1内において互いに連通している。図 1 bから分かるように、ハウジングの下方部分 1 1 には該下方部分 1 1よりも幅狭の下方スリーブ 1 2が設けられている。一方、ハウジングの上方部分 2 0には、下方スリーブ 1 2に係合する上方スリーブ 2 2が形成されている。図示されるように、下方スリーブ 1 2 の外面と上方スリーブ 2 2の内面とにそれぞれ形成されたネジ山部によって、ハウジングの上方部分 2 0は下方部分 1 1 に螺合している。そして、上方部分 2 0は固定ピンとしての役目を果たすスプリングロールピン 1 5によって下方部分 1 1 に固定されている。スプリングロールピン 1 5は上方部分 2 0 の上方スリーブ 2 2 と下方部分 1 1 の下方スリーブ 1 2 とを連結しており、通常はスプリングロ一ルピン 1 5は外部からアクセスできない位置に配置されている。そして、ハウジングの下方部分 1 1 と上方部分 2 0 とが一旦組み付けられると、ニードル弁 6 0の大部分が挿入される共通の軸孔 1 4がハウジング内に形成されるようになる。なお、スプリング口一ルビン 1 5以外の手段によって上方部分 2 0 と下方部分 1 1 とを固定してもよい。

なお、図 1 aおよび図 1 bに示される実施形態においては、ハウジングの上方部分 2 0は、上方部分 2 0 と二一ドル弁 6 0 との間のシール状態を調節するシール調節部材としての役目を果たしうる。しかしながら、図示されるように通常はスプリングロールピン 1 5 によって上方部分 2 0が下方部分 1 1 に固定されている。すなわち、本発明の実施形態においては製造業者によって予め設定されたシール状態の初期値が維持されるので、使用者等がハウジングの上方部分 2 0に接触したとしても、上方部分 2 0 とニードル弁 6 0 との間のシール状態が変化することはない。特に、従来技術の流量調節弁をパネルに取付ける際にはシール状態を定めるシールナツトを取外す必要があるので、シール状態の初期値が変更される可能性がある。しかしながら、本発明においては、パネル取付時においても、シール調節部材としての上方部分 2 0 を取外す必要がないので、シ —ル状態は変動しない。

図示されるように、上方部分 2 0よりも幅狭の筒状延長部 2 1がハウジングの上方部分 2 0から延びている。さらに、ニードル弁 6 0が延長部 2 1の上方から延びている。延長部 2 1 の外面にはネジ山部が形成されており、パネルナツト 3 0が延長部 2 1のネジ山部に螺合している。このパネルナツト 3 0は流量調節弁 1 0をパネル (図示しない）に固定するのに使用される。従って、通常は延長部 2 1の長さはパネルの厚さとパネルナット 3 0の厚さとの合計よりも大きい。

さらに、図 l bに示されるように、ニードル弁 6 0の基端には流量調節ツマミ 4 0が取付けられている。流量調節ツマミ 4 0 に形成された孔にニードル弁 6 0の基端を挿入し、固定ネジ 4 1によって流量調節ツマミ 4 0 をニードル弁 6 0 に固定している。また、図 1 aおよび図 1 bに示されるように流量調節ツマミ 4 0 とパネルナツト 3 0 との間には後述するロックナツト 3 5がネジ山部 6 1 に螺合している。図示されるように、ロックナット 3 5の寸法は流量調節ッマミ 4 0およびパネルナツト 3 0の寸法よりも大きくなつている。さらに、使用者が流量調節ツマミ 4 0、ロックナット 3 5、パネルナツト 3 0のそれぞれを容易に把持できるように、流量調節ツマミ 4 0、ロックナット 3 5、パネルナット 3 0の各周面にはローレットが形成されている。

また、図 l bに示されるように、二一ドル弁 6 0は第一部分 6 4 と、第一弁体 6 7および第二弁体 6 6からなる弁体を含む第二部分 6 5 とから構成されている。第一部分 6 4は、第二部分 6 5 と連結する幅広部 6 2 を含んでおり、幅広部 6 2の周面にはネジ山部 6 3 が形成されている。図示されるように、このネジ山部 6 3は上方部分 2 0の延長部 2 1 の内面に形成されたネジ山部に螺合している。これらネジ山部が存在しているために、流量調節ツマミ 4 0 を回転することによってニードル弁 6 0は軸方向に移動する。

ハウジングの下方部分 1 1 には流入口 1 8に連通する幅狭の弁孔 1 3が形成されている。図示されるように弁孔 1 3 と軸孔 1 4とは同心に形成されており、弁孔 1 3は軸孔 1 4よりも幅狭になっている。さらに、図示されるように軸孔 1 4と弁孔 1 3 との間には弁座 1 6が形成されている。

図 2は、開弁直後における弁体の拡大略図である。理解を容易にするために、図 2および後述する図 3 においてはハウジングの上方部分 2 0等を省略している。図 2に示されるように、第一弁体 6 7 は略円錐台状の形状であって、閉弁方向に向かって先細になるように延びている。第一弁体 6 7は第二部分 6 5の端部から延びているので、第一弁体 6 7 の一端と第二部分 6 5 の端部とがー致した構成となっている。また、第一弁体 6 7の端面 6 7 aは弁孔 1 3 の断面積よりも大きくなるように形成されている。

さらに、円錐台状の第二弁体 6 6力閉弁方向に向かって先細になるように第一弁体 6 7 の端面 6 7 aから延びている。図示されるように、第二弁体 6 6は第一弁体 6 7 の端面 6 7 aよりも一回り小さくなつている。そして、第二弁体 6 6の軸方向長さは弁孔 1 3よりも長くて、第一弁体 6 7 の軸方向長さよりも長い。さらに、図 2 に示されるように、第二弁体 6 6 の基端は弁孔 1 3 の断面積よりもわずかながら小さい。また、本発明においては、第一弁体 6 7 の基端と第二部分 6 5 の横断面とがなす角 A 1 は第二弁体 6 6 の基端と第二部分 6 5 の横断面とがなす角 A 2よりも小さくなつている。なお、本発明においては、ニードル弁 6 0 を全開にした場合であつても、第二弁体 6 6 の端面 6 6 aは弁孔 1 3内にとどまり、第二弁体 6 6の端面 6 6 aが軸孔 1 4まで移動することはない。図 3は、ニードル弁 6 0の全開時における図 2 と同様の拡大略図である。図 3 においては第二弁体 6 6の端面 6 6 aは弁座 1 6よりもわずかながら下方に位置している。図 3に示される場合には、流体は弁孔 1 3 と第二弁体 6 6 との間の隙間を通って軸孔 1 4に流入し、流出口 1 9から流出している。このこととは反対に、第二弁体 6 6の端面 6 6 aが弁孔 1 3 を越えて軸孔 1 4まで移動する場合には流量が瞬時に増大して流量制御が不可能になるものの、本発明においては全開時においても第二弁体 6 6 の端面 6 6 aは弁孔 1 3内に位置するので、流量を最後まで制御することが可能になっている。

再び図 1 aおよび図 1 bを参照すると、これら図面においては流量調節弁 1 0が閉弁状態にあるので、第二部分 6 5の第一弁体 6 7 の端面 6 7 aが弁座 1 6に当接し、第二部分 6 5 の第二弁体 6 6が弁孔 1 3内に挿入された状態にある。

また、図 1 bにおいては、幅広部 6 2の下方においては、略円錐台状の第一パッキン 7 1が第二部分 6 5周りにおいて軸孔 1 4の傾斜部 1 ·4 aに嵌合している。さらに、下方部分 1 1 と上方部分 2 0 との間に延びるフランジを有する第二パッキン 7 2が第一パッキン 7 1 の上方に配置されている。これら第一パッキン 7 1および第二パッキン 7 2は単一部材であってもよい。

前述したようにロックナット 3 5はニードル弁 6 0 の第一部分 6 4のネジ山部 6 1に螺合している。ロックナツト 3 5は流量調節ッマミ 4 0が回転するのを規制する役目を果たしている。図 l aおよび図 1 bに示される実施形態においては、ロックナツト 3 5は上方部分 2 0 の延長部 2 1 に隣接した位置に在るときに流量調節ツマミ 4 0が回転しないように固定する。従って、このときには使用者等が流量調節ツマミ 4 0に接触したとしても流量調節ツマミ 4 0は回転せず、従って、流量調節弁 1 0の流量は変動しない。そして、口ックナット 3 5を緩めてロックナット 3 5 と延長部 2 1 との間に所定量以上の隙間が形成されると、流量調節ツマミ 4 0の回転が許可され、それにより、流量調節弁 1 0の流量を調節できるようになる流量調節弁 1 0 をパネル（図示しない）に取付ける際には、流量調節ツマミ 4 0、ロックナツト 3 5およびパネルナツト 3 0 を順番に取外す。次いで、ハウジングの延長部 2 1 を図示しないパネルの孔に挿入する。パネルの孔は延長部 2 1の寸法に対応しているので、パネルは上方部分 2 0の手前で停止する。次いで、パネルナット 3 0 を延長部 2 1 に螺合して、流量調節弁 1 0 をパネルに固定する。その後、ロックナット 3 5および流量調節ツマミ 4 0 を再び取付ける。前述したように本発明の実施形態においては、ハウジングの上方部分 2 0がシール調節部材の役目を果たしており、しかも流量調節弁 1 0の取付時には上方部分 2 0 を取外す必要はないので、二一ドル弁 6 0 とハウジングとの間のシ一ル状態を出荷時のまま維持することが可能となる。

そして、本発明の実施形態に基づく流量調節弁 1 0の使用時においては、ロックナツト 3 5を緩めてロックナツト 3 5 と上方部分 2 0の延長部 2 1 との間に所定量の隙間を形成した後、流量調節ツマミ 4 0を回転してニードル弁 6 0 を上方に移動させる。図 2 に示されるように、流量調節弁 1 0の開弁直後においては、流入口 1 8から流入した比較的少量の流体が第二弁体 6 6 と弁孔 1 3 との間の隙間を通って軸孔 1 4に進入し、次いで流出口 1 9から流出する。

図 4は、本発明に基づく流量調節弁における弁体の位置と流量との関係を示す図である。図 4において縦軸は流出口 1 9から流出する流体の流量 Qを示しており、横軸は第一弁体 6 7の端面 6 7 aと弁座 1 6 との間の距離 Xを示している前述したように流量調節弁

1 0 の閉弁時には第一弁体 6 7 の端面 6 7 aと弁座 1 6 とが当接しているので、距離 Xは二一ドル弁 6 0が閉弁位置から開弁方向に移動する距離であると言い換えることもできる。

図 4に示されるように、流量調節弁 1 0 の開弁後における流量が比較的小さい小流量領域 Ζ 1 においては、弁体が移動した距離 Xと i¾ s Qとは概ね線形関係にある。ところで、従来技術を説明するときに参照した図 6 に示されるように二一ドル弁 6 0 0が略三角錐状の弁体 6 5 0のみを備えている場合は、本発明におけるニードル弁

6 0が第一弁体 6 7のみを備えている場合に相当しうる。従って、本発明のニードル弁 6 0が第一弁体 6 7のみを備えている場合を想定すると、このような場合には、図 6 を参照して前述したように比較的小流量の領域では流量 Qが距離 Xに対して指数関数的に増大する。

一方、従来技術を説明するときに参照した図 7 に示されるようにニードル弁 6 0 0が弁体 6 5 0よりも細い弁体 6 6 0のみを備えている場合は、本発明におけるニードル弁 6 0が第二弁体 6 6のみを備えている場合に相当しうる。従って、本発明のニードル弁 6 0が第二弁体 6 6のみを備えている場合を想定すると、図 7 を参照して前述したように比較的小流量の領域では流量 Qが距離 Xに対して比較的緩やかに増大するので、必要流量を確保するのが困難であり、また境界点（x = x 2 ) において流量変化に大きな差が生じるか（図 7 bを参照されたい）、または段差が形成されてしまう。

これらのことに対し、本発明のニードル弁 6 0は、弁体 6 5 0 に対応する第一弁体 6 7 と、弁体 6 6 0 に対応する第二弁体 6 6 との両方を備える構成となっている。このため、本発明の流量調節弁 1 0 の小流量領域 Z 1 においては、図 6 bに示される挙動と図 7 bに示される挙動とが混合された挙動が得られる。これにより、本発明の小流量領域 Z 1 においては、これら二つの挙動が混合されたような略直線状の関係が得られる（図 4を参照されたい）。すなわち、図 6 bにおいて最大距離における流量と原点とを結んだ直線を直線 B 1 とすると、実線 Y 1 と x = x 1の線分と直線 B 1 とで囲まれる領域 A 1は直線 B 1 よりも過剰に供給された流量を示すことになる。同様に図 7 bにおいて最大距離における流量と原点とを結んだ直線を直線 B 2 とすると、実線 Y 3 と X = X 2 の線分と直線 B 2 とで囲まれる領域 A 3は直線 B 2により示される供給量よりも少ない不足分の流量を示すことになる。

つまり、本発明においては供給過剰分の領域 A 1が供給不足分の領域 A 3により補填されるような状態となり、それにより、小流量領域 Z 1 において流量 Qと距離 Xとの間に略線形関係が得られるようになる（図 4を参照されたい）。従って、この領域において流量調節ツマミ 4 0の回転に応じた量だけ流量が変化することになる。なお、図 6 bの実線 Y 1 は曲線であるので、小流量領域 Z 1 における挙動は完全に直線にはならないものの、図 4に示されるような概ね直線の関係が得られる。

本発明においてはニードル弁 6 0がさらに移動して距離 Xが所定の距離 X aを越えると、小流量領域 Z 1から大流量領域 Z 2に移行する。このような大流量領域 Z 2においても前述したのと同様の考え方を適用できる。すなわち、図 7 bに示される実線 Y 4と x = x 2の線分と直線 B 2 とで囲まれた供給不足分の領域 A 4が、図 6 b に示される実線 Y 2 と X = X 1の線分と直線 B 1 とで囲まれた供給過剰分の領域 A 2により補完されるようになる。従って、図 4に示されるように大流量領域 Z 2においても、流量 Qと距離 Xとの間に線形の関係が得られるようになる。

このように、本発明においては小流量領域 Z 1および大流量領域 Z 2の両方、つまり全域において流量 Qと距離 Xとの間には略線形関係があるので、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給することが可能となる。従って、本発明の流量調節弁 1 0 を半導体製造装置に使用したとしても、製造される半導体装置の歩留まりが低下するようなことはない。

さらに、前述したように第一弁体 6 7および第二弁体 6 6は閉鎖方向に延びる円錐台形状になっている。また、第一弁体 6 7の基端と第二部分 6 5の横断面とがなす角 A 1は第二弁体 6 6の基端と第二部分 6 5の横断面とがなす角 A 2よりも小さくなつており、第一弁体 6 7の軸方向長さは第二弁体 6 6の軸方向長さよりも小さい。図示される好ましい実施形態においては、第一弁体 6 7の基端と第二部分 6 5の横断面とがなす角 A 1は約 8 0 ° 程度であり、第二弁体 6 6の基端と第二部分 6 5の横断面とがなす角 A 2は約 8 5 ° 程度である。さらに、第二弁体 6 6の軸方向長さは第一弁体 6 7の軸方向長さの約 2倍程度である。

これら角度 A l 、 A 2ならびに第一弁体 6 7および第二弁体 6 6 の長さは、流量調節弁 1 0の流量 Qが小流量領域 Z 1から大流量領域 Z 2に移行するときに、移行直前の流量 Q 1 と移行直後の流量 Q 2 とが概ね等しくなるように選択されている。このため、本発明においては、小流量領域 Z 1 と大流量領域 Z 2 との間において段差または流量変化の差が生じることなしに小流量領域 Z 1から大流量領域 Z 2への流量の移行が比較的円滑に行われることになる。従って、小流量領域 Z 1 と大流量領域 Z 2 との間の境界点（ X = X a ) 付近の流量を供給する場合であっても、流量調節ツマミ 4 0の回転に応じた量だけ流量が変化するので、安定した流量の流体を供給することができる。

なお、図示される実施形態においては円筒状のニードル弁 6 0ならびに円錐台形状の第一弁体 6 7および第二弁体 6 6が示されているが、これらニードル弁 6 0ならびに第一弁体 6 7および第二弁体 6 6 の形状は図示される実施形態に限定されるものではない。すなわち、軸孔 1 4の断面が正方形であってニードル弁 6 0の断面もこれに対応した正方形であると共に、第一弁体 6 7および第二弁体 6 6が四角錐台形状であるような場合も本発明の範囲に含まれるのは明らかである。

図 5は、本発明の他の実施形態に基づく流量調節弁の正面図である。前述したのと同一の参照符号は同一の部材を示しているので、既に説明した部材については説明を省略する。図 5に示される流量調節弁 1 0 'のハウジングの下方部分 1 1 は、上方部分 2 0に螺合する部分 1 1 aと、流入口 1 8および流出口 1 9等が形成されている部分 l i bとを含んでいる。部分 1 1 aには上方室 1 1 4 aが形成されていると共に、部分 1 1 bには下方室 1 1 4 bが形成されている。これら上方室 1 1 4 a、 1 1 4 bは弁孔 1 3および軸孔 1 4 と同心に形成されており、軸孔 1 4よりも断面寸法が大きい。なお、部分 l i bには下方室 1 1 4 bと流出口 1 9 とを連通させる通路 1 1 9が形成されている。

さらに、ニードル弁 6 0 の第二部分 6 5は、第一部分 6 4に連結する上方部分 6 5 aと第一弁体 6 7および第二弁体 6 6 を含む下方部分 6 5 bとを含んでいる。これら上方部分 6 5 aおよび下方部分 6 5 bは、図 1 を参照して説明した第一部分 6 4と第二部分 6 5 との間の連結作用と同様に連結されている。なお、他の方式によって上方部分 6 5 aと下方部分 6 5 bとが連結されていてもよく、また上方部分 6 5 aと下方部分 6 5 bとが一体的に形成されていてもよい。

さらに、図 5に示されるように、下方部分 6 5 bの胴部分にはダィャフラム 8 2が設けられている。ダイヤフラム 8 2の縁部 8 3は部分 1 1 aと部分 1 1 bとに形成された凹部に配置されており、それにより、ダイヤフラム 8 2が部分 1 1 aの上方室 1 1 4 aと部分 1 l bの下方室 1 1 4 bとの間で支持されるようになる。ダイヤフラム 8 2 自体は気密性を有しているので、ダイヤフラム 8 2によつて上方室 1 1 4 aおよび下方室 1 1 4 bは互いに封止可能に分離されている。さらに、第一弁体 6 7の端面 6 7 aからは、第二弁体 6 6が軸方向に延びている。これら第一弁体 6 7および第二弁体 6 6 は前述したのと同様の形状である。これら第一弁体 6 7および第二弁体 6 6はダイヤフラム 8 2 と一体的に形成されていてもよい。

流量調節弁 1 0 'の使用時にニードル弁 6 0 を軸方向に移動させると、流体が第二弁体 6 6 と弁孔 1 3 との間の隙間を通ってダイヤフラム 8 2の下方の下方室 1 1 4 bに流入し、次いで、通路 1 1 9 を通じて流出口 1 9から流出する。図示されるダイヤフラム 8 2は流入口 1 8から流入した流体が上方部分 6 5 aと軸孔 1 4との間に流入するのを防止すると共に、流量の微調整を可能にしている。このようにダイヤフラム 8 2に第一弁体 6 7および第二弁体 6 6が結合した実施形態においても、前述した実施形態と同様に、全閉時から全開時に至るまで、線形性を維持した流量でもって流体を安定供給できるのは明らかである。さらに、図面には示さないものの、ダィャフラム 8 2が設けられたニードル弁 6 0の一部がパネに介挿されている所謂エアオペレートタイプにおいても、本発明の範囲に含まれるものとする。

典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

Claims

1 . 軸孔と該軸孔に連通する弁孔とが形成された八ウジングと、該軸孔と前記弁孔との間の弁座に対して前記軸孔内において移動するニードル弁と、

前記ハウジングから延びる前記二

請一ドル弁の基端に取付けられた流量調節ツマミとを備え、

前記流量調節ツマミを回転することによって、前記二一ドル弁を前記弁座に対して移動させ、それにより、前記弁孔を流れる流体の流量を調節する流量調節弁において、

前記ニードル弁の先端に設けられた第一囲弁体と、該第一弁体の端面から延びる第二弁体とを具備し、前記第一弁体の横断面は前記第二弁体の横断面よりも大きくなつており、

前記流量調節弁の閉弁時には前記第一弁体の前記端面が前記軸孔と前記弁孔との間の前記弁座に当接すると共に前記第二弁体が前記弁孔に挿入されるようにした流量調節弁。

2 . 前記第一弁体および前記第二弁体は前記流量調節弁の閉鎖方向に延びる錐台形状である請求項 1 に記載の流量調節弁。

3 . 前記第一弁体の側面が前記ニードル弁の横断面となす角が、前記第二弁体の側面が前記ニードル弁の横断面となす角よりも小さいようにした請求項 2に記載の流量調節弁。

4 . 前記第一弁体が前記八ゥジングの内壁に取り付けられたダイャフラムを含んでいる請求項 1から 3のいずれか一項に記載の流量調節弁。