JP5889649B2 - 流量調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、薬液や純水等の流量を制御する流量調整装置に関するものである。

一般に、半導体等を製造するための薬液や純水等の流体の流量を調整するために用いられる流量調整装置は、それに設けられている流路に流体を流通させるために耐薬品性に優れたフッ素樹脂などの樹脂材料により形成されたハウジングを備えている。

しかし、フッ素樹脂は、熱膨張などの熱変形が大きいことから、調整対象となる流体が短時間で温度変化したり、外部の環境温度変化が生じたりした際には、ハウジングが熱膨張するなどして熱変形する。そのため、熱変形によって、流路を形成しているシール面に多少のズレが生じてシール構造が崩れる恐れがある。

このような熱変形を抑制するために、特許文献１には、樹脂製のハウジング内に、ハウジング材料よりも熱変形量が小さい金属性の材料からなる形状保持手段を設けることが開示されている。

特開２００４−１６２７７４号公報

しかし、特許文献１に記載の発明は、流路を通過する流体の最高温度が約１００℃までであり、近年望まれている約１００℃以上の流体を使用した場合には、フッ素樹脂からなるハウジングの熱変形が更に大きくなり、金属性の形状保持手段だけではハウジングの変形を防止することができないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、耐薬品性に優れた樹脂製のハウジングを用いて、幅広い温度範囲で正確な流量調整を行うことが可能な流量調整装置を提供することを目的とする。

本発明の流量調整装置は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る流量調整装置によれば、樹脂製のハウジングと、該ハウジング内を気体が導入される気体室側空間部と流体が通過する流体室側空間部とに分割するように前記ハウジング内に支持されて、前記気体室側空間部と前記流体室側空間部との圧力差により作動するダイヤフラムと、該ダイヤフラムと一体に動作して前記流体室側空間部に導かれる前記流体の流量を調整する弁体と、前記ダイヤフラムに対向している前記流体室側空間部を形成している前記ハウジングの対向面との間に前記ダイヤフラムを挟持する挟持部材とを備え、該挟持部材は、前記気体室側空間部の内周壁にねじ部を介して螺合することを特徴とする。

すなわち、ダイヤフラムに対向した流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面と、気体室側空間部に設けられた挟持部材との間にダイヤフラムを設けて、挟持部材を気体室側空間部の内周壁にねじ部を介して螺合することとした。これにより、樹脂製のハウジングに熱変形が生じた際であっても、挟持部材と流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面との間に挟持されたダイヤフラムをハウジングの熱変形に追従させることができる。そのため、流路を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化などによりハウジングが熱変形した場合であっても、流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面とダイヤフラムとの当接面（シール面）とにおけるシール構造を維持することができる。したがって、高温流体の正確な流量調整を行うことができる。

本発明に係る流量調整装置によれば、樹脂製のハウジングと、該ハウジング内を気体が導入される気体室側空間部と流体が通過する流体室側空間部とに分割するように前記ハウジング内に支持されて、前記気体室側空間部と前記流体室側空間部との圧力差により作動するダイヤフラムと、該ダイヤフラムと一体に動作して前記流体室側空間部に導かれる前記流体の流量を調整するダイヤフラム一体型の弁体と、前記弁体の外周に設けられた弁体側ダイヤフラムに対向している前記流体室側空間部を形成している前記ハウジングの対向面との間に、前記弁体側ダイヤフラムを挟持する弁体拘束部材とを備え、該弁体拘束部材は、前記流体室側空間部の内周壁にねじ部を介して螺合することを特徴とする。

すなわち、ダイヤフラムに対向した流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面と、流体室側空間部に設けられた弁体拘束部材との間に弁体側ダイヤフラムを設けて、弁体拘束部材を流体室側の内周壁にねじ部を介して螺合することとした。これにより、樹脂製のハウジングに熱変形が生じた際であっても、弁体拘束部材と流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面との間に挟持された弁体側ダイヤフラムをハウジングの熱変形に追従させることができる。そのため、流路を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化などによりハウジングが熱変形した場合であっても、流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面と弁体側ダイヤフラムとの当接面（シール面）とにおけるシール構造を維持することができる。したがって、高温流体の正確な流量調整を行うことができる。

本発明に係る流量調整装置によれば、前記気体室側空間部に連通して、前記ハウジングの側壁に開口する微小径の貫通部を有することを特徴とする。

すなわち、ハウジングの側壁に開口して気体室側空間部に連通する微小径の貫通部を設けることによって、気体室側空間部内に導入された気体の一部は、微小径の貫通部からハウジング外へと導出される。これにより、気体室側空間部内には気体の流れが生じて、気体の滞留が抑制される。そのため、流路を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化などによりダイヤフラムが熱を有した場合であっても、気体室側空間部内に生じる気体の流れによってダイヤフラムを冷却することができる。また、ダイヤフラムが冷却されることによって、その入熱によりハウジングも冷却されることとなる。したがって、流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面とダイヤフラムとの当接面（シール面）とにおけるシール構造を維持して、より正確な流体の流量調整を行うことができる。

本発明によれば、ダイヤフラムに対向した流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面と気体室側空間部に設けられた挟持部材との間にダイヤフラムを設けて、挟持部材を気体室側空間部の内周壁にねじ部を介して螺合することとした。これにより、樹脂製のハウジングに熱変形が生じた際であっても、挟持部材と流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面との間に挟持されたダイヤフラムをハウジングの熱変形に追従させることができる。
また、弁体側ダイヤフラムに対向した流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面と流体室側空間部に設けられた弁体拘束部材との間に弁体側ダイヤフラムを設けて、弁体拘束部材を流体室側の内周壁にねじ部を介して螺合することとした。これにより、樹脂製のハウジングに熱変形が生じた際であっても、弁体拘束部材と流体室側空間部を形成しているハウジングの対向面との間に挟持された弁体側ダイヤフラムをハウジングの熱変形に追従させることができる。

そのため、流路を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化などによりハウジングが熱変形した場合であっても、流体室側の対向面とダイヤフラムとの当接面（シール面）とにおけるシール構造や液体室側の対向面と弁体側ダイヤフラムとの当接面（シール面）とにおけるシール構造を維持することができる。したがって、高温流体の正確な流量調整を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る流量調整装置の構成を示す分解図である。 図１に示す流量調整装置の弁開度が全閉状態の場合における、流量調整装置の縦断面概略構成図である。 図１に示す流量調整装置の弁開度が全開状態の場合における、流量調整装置の縦断面概略構成図である。 図２に示す弁開度が全閉状態の場合における流量調整装置のＡ部の部分拡大構成図である。 図１に示すダイヤフラムの拡大図である。 本発明の変形例に係る流量調整装置の縦断面概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態に係る流量調整装置の構成について、図１に示す分解図と、図２および図３に示す縦断面概略構成図と、図４に示す部分拡大構成図と、図５に示すダイヤフラムの拡大図とを用いて説明する。なお、ここで、図２は、流量調整装置の弁開度が全閉状態の場合を示し、図３は、流量調整装置の弁開度が全開状態の場合を示す。

図１に示すように、流量調整装置１は、半導体等を製造するための薬液や純水等の流体の流量を調整するために用いられるものであって、流体の供給ライン（図示せず）上に設けられるものであり、一般にレギュレータとも呼ばれているものである。

流量調整装置１の外観形状を成しているハウジング１０は、３つの各ハウジング１０ａ，１０ｂ，１０ｃを組み合わせ、貫通ボルト１７（図２参照）を用いて締結することにより構成されている。このうち、ハウジング１０ｂは、耐薬品性に優れたフッ素樹脂により形成されており、例えばＰＴＦＥやＰＦＡ等の材料が使用されている。また、ハウジング１０ａ，１０ｃには、例えばＰＶＤやＰＦＡ等の材料が使用されている。

ハウジング１０を構成している各ハウジング１０ａ，１０ｂ，１０ｃについて説明すると、下部ハウジング１０ａは、ＰＶＤＦやＰＦＡ等からなる流量調整装置１の土台部分である。また、下部ハウジング１０ａの上方に位置している中間ハウジング１０ｂは、入口ポート２１、出口ポート２４、第１の空間２２、第２の空間２３、中間流路２５により構成されている流路等を有しており、耐薬品性に優れたＰＴＦＥやＰＦＡ樹脂からなる流量調整装置１の中間部分である。

また、中間ハウジング１０ｂの上方に位置している上部ハウジング１０ｃは、ダイヤフラム３５を中間ハウジング１０ｂに固定するサポートナット（挟持部材）４１を中間ハウジング１０ｂ側に押さえ付けるとともに、サポートナット４１およびその内周側に設けられる袋ナット４２の上方に圧力室（気体室側）１２や、圧力室１２に操作用空気（気体）を供給する操作ポート１３等を有するＰＶＤＦやＰＦＡ樹脂からなる流量調整装置１の上方部分である。

ここで、中間ハウジング１０ｂの内部には、例えば図２に示すように、入口ポート２１に連通する開口面１１ａを有している弁座１１と、弁座１１の開口面１１ａに対して鉛直方向（図２において上下方向）に移動する弁体３１と、中間ハウジング１０ｂの上端に形成されているサポートナット収容部４０（図１参照）に嵌合するダイヤフラム３５と、弁体３１を弁座１１に押し付けるスプリング３６とが主として備えられている。

中間ハウジング１０ｂに設けられている流路は、入口ポート２１から弁体３１まで連通している第１の空間２２（一般に「弁室」と呼ばれる。）と、弁座１１とサポートナット収容部４０（図１参照）の底面４０ａとの間に位置している第２の空間２３と、サポートナット収容部４０の底面４０ａとダイヤフラム３５の下面との間に形成されている流体側空間部（流体室側）２９と、流体側空間部２９から出口ポート２４まで連通している中間流路２５と、第２の空間２３と中間流路２５との間の中間ハウジング１０ｂの一部に設けられており、第２の空間２３と中間流路２５との間を接続している接続流路３０とによって構成されている。

中間ハウジング１０ｂの上端面には、図１に示すように、中間ハウジング１０ｂの上端から下方に向かって窪むようにサポートナット収容部４０が形成されている。サポートナット収容部４０の内周壁には、ねじ（図示せず）が設けられており、サポートナット４１の外周壁に設けられているねじ（図示せず）と螺合することによってねじ部５３（図２参照）が形成され、サポートナット収容部４０にサポートナット４１が収容可能とされている。

サポートナット収容部４０に収容されているサポートナット４１は、リング形状とされている。図２に示すように、リング形状のサポートナット４１の内周側には、袋ナット４２が収容されている。また、サポートナット４１の外周壁には、前述したサポートナット収容部４０の内周壁に設けられているねじと螺合するねじが形成されている。このサポートナット４１は、温度特性や機械的特性に優れた樹脂材料で構成されていることが好ましく、好適な樹脂材料としては、例えばＰＦＡ，ＰＣＴＦＥ，ＰＥＥＫ等がある。

サポートナット４１の内周側に収容されている袋ナット４２の下端面には、ダイヤフラム３５に設けられている凸部３５ａが収容可能とされた窪み部４２ａ（図１参照）が形成されている。窪み部４２ａは、その内周壁にねじ（図示せず）が設けられており、凸部３５ａの外周壁に設けられているねじ（図示せず）と螺合可能とされている。

ここで、袋ナット４２の高さ（流量調整装置１の軸方向の長さ）は、サポートナット収容部４０の深さ（流量調整装置１の軸方向の長さ）よりも短いものとされている。そのため、袋ナット４２の上端面と上部ハウジング１０ｃの下端面との間には、図２に示すように、気体側空間部（気体室側）２８が形成されることとなる。この気体側空間部２８は、中間ハウジング１０ｂの上方に上部ハウジング１０ｃが設けられた際に、圧力室１２と連通することとなる。
サポートナット４１の下端面および袋ナット４２の下端面と、サポートナット収容部４０の底面４０ａとの間には、ダイヤフラム３５が設けられている。

ここで、本実施形態におけるダイヤフラム３５の詳細な構成について図４および図５を用いて説明する。
ダイヤフラム３５は、図４に示すように、サポートナット４１の下端面および袋ナット４２の下端面とサポートナット収容部４０（図１参照）の底面４０ａとの間に位置しており、サポートナット収容部４０内に収容可能な大きさとなっている。
また、ダイヤフラム３５の上面には、後述する透過防護シート４３が設けられている。

ダイヤフラム３５は、前述した流体側空間部２９と気体側空間部２８との間に圧力差が生じた場合に、その上面に外力が加わり、後述する薄膜部３５ｃを変位させてダイヤフラム基部（基部）３５ｂが鉛直方向（図４において上下方向）に移動する。このように、ダイヤフラム基部３５ｂが移動することによって、ダイヤフラム３５に当接している弁体３１が鉛直方向に移動する。これによって、流量調整装置１の流路を通過する流体の流量が調整される。

ダイヤフラム３５は、例えばＰＴＦＥやＰＦＡ等の樹脂材料によって成形されており、その外径は、サポートナット収容部４０（図１参照）の内径と略同径とされた略円盤形状となっている。ダイヤフラム３５は、図５に示すように、略中央部に設けられているダイヤフラム基部３５ｂと、ダイヤフラム基部３５ｂの外周縁部に設けられている環状の薄膜部３５ｃと、薄膜部３５ｃの外周端に設けられている厚肉の外周端部３５ｄとを有している。なお、薄膜部３５ｃは、ダイヤフラム基部３５ｂよりも薄膜とされており、外周端部３５ｄは、薄膜部３５ｃよりも厚肉となっている。

ダイヤフラム基部３５ｂの上面側の略中央部には、上方に向かって突出している凸部３５ａが設けられている。また、ダイヤフラム基部３５ｂに設けられている凸部３５ａの下面側には、上方に向かって窪んでいる凹部３５ｅが形成されており、弁体３１の突出部３１ａ（図４参照）が挿入可能とされている。

流量調整装置１の弁開度が全開状態の場合には、図３に示すように、ダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃの下面およびダイヤフラム基部３５ｂの下面が底面４０ａに当接し、ダイヤフラム基部３５ｂの下面と底面４０ａとの間には流体側空間部２９が形成されないこととなる。

ここで、サポートナット収容部４０は、例えば図４に示すように、底面４０ａの半径方向略外側に段差部４０ｃが設けられおり、この段差部４０ｃよりも半径方向略内側の底面４０ａは、段差部４０ｃより略外側の底面４０ａよりも下方に窪んでいる。

段差部４０ｃより半径方向略内側の底面４０ａには、保護形状（保持形状）４０ｄが形成されている。この保護形状（保持形状）４０ｄは、気体側空間部２８に導かれた操作用空気の圧力に対してダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃが下方に変形した（撓んだ）際に、薄膜部３５ｃの下方への更なる変形を抑制して薄膜部３５ｃの形状を保持することが可能であり、かつ、薄膜部３５ｃの形状に沿った滑らかな形状を有している。

また、ダイヤフラム３５を形成している厚肉の外周端部３５ｄの一部には、例えば図５に示すように、その半径方向内側から外側（図５において、右側から左側）に向かって貫通しているガス抜き用孔３５ｇが設けられている。このガス向き用孔３５ｇの一端は、図４に示すように、サポートナット収容部４０から中間ハウジング１０ｂの半径方向外側に向かって貫通している透過ガス抜き孔２６に連通している。

このガス抜き用孔３５ｇは、フッ酸や硝酸などガス透過性のある薬液を通液した場合、流体側空間部２９を通過した流体が揮発することによって生じる腐食性ガスがダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃを透過した際、流量調整装置１の外へ排気するために設けられている。

ダイヤフラム３５の上面には、薄膜とされた薄膜部３５ｃの補強をなして、薄膜部３５ｃの形状に沿った形に成形されている透過防護シート４３が設けられている。透過防護シート４３は、その材質に柔軟性に富んだゴム板が採用されており、流体側空間部２９を流動する流体（フッ酸や硝酸などの薬液）から生じる腐食性ガスが薄膜部３５ｃを透過した際に、流体側空間部２９から気体側空間部２８へと流入することを防止する役目を担っている。また、透過防護シート４３は、流体側空間部２９を流動する流体の圧力に対する薄膜部３５ｃの変形を十分に確保しつつ、この変形における薄膜部３５ｃの強度を高く保持する役目も担っている。

透過防護シート４３は、ダイヤフラム３５の形状に合わせて中央部分が抜かれた円盤形状となっており、透過防護シート４３の上面側の外周端および内周端には、サポートナット４１および袋ナット４２の各下端面が当接している。また、透過防護シート４３の下面側の外周端は、ダイヤフラム３５の外周端部３５ｄの上面に当接している。これにより、透過防護シート４３の外周端およびダイヤフラム３５の外周端部３５ｄは、サポートナット４１とサポートナット収容部４０の底面４０ａとの間に挟持されることとなる。

ここで、サポートナット４１の内周壁と袋ナット４２の外周壁との間は、気密となっていないため、それらの間から流動した気体側空間部２８からの操作用空気が透過防護シート４３の上面に流動することとなる。

サポートナット４１の下端面には、流体側空間部２９に流入した流体の圧力に対してダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃおよび薄膜部３５ｃの上面に設けられている透過防護シート４３が上方に変形した（撓んだ）際に、薄膜部３５ｃおよび透過防護シート４３の上方への更なる変形を抑制してそれらの形状を保持することが可能であり、かつ、薄膜部３５ｃおよび透過防護シート４３の形状に沿った滑らかな保護形状（保持形状）４１ａが形成されている。

このようにダイヤフラム３５を中間ハウジング１０ｂの上端との間に挟持しているサポートナット４１及び袋ナット４２を挟んで反対側、すなわち、サポートナット４１及び袋ナット４２の上方に図２に示すように上部ハウジング１０ｃを設けることによって、密閉された気体側空間部２８および圧力室１２が形成される。この気体側空間部２８は、上部ハウジング１０ｃに形成されている圧力室１２に連通しており、圧力室１２は、上部ハウジング１０ｃの側壁に形成されている操作ポート１３に連通している。

上部ハウジング１０ｃには、圧力室１２から半径方向外側に向かって延在しており、上部ハウジング１０ｃの側壁に開口しているオリフィス３３が設けられている。オリフィス３３は、例えば、操作ポート１３の軸方向の延長線上に形成されている。オリフィス３３は、その内径が、例えば０．２ｍｍ程度であり、上部ハウジング１０ｃの圧力室１２に供給される操作用空気の一部を上部ハウジング１０ｃ外に導出（パージ）するものである。なお、オリフィス３３から導出される操作用空気の流量は、ごく僅かであり、流量調整装置１による流体の流量調整に影響を及ぼさない程度とされている。

中間ハウジング１０ｂに設けられる弁体３１は、図１に示すように、その末端（下端）近傍の外周部にダイヤフラム（弁体側ダイヤフラム）４５が一体的に設けられている。ダイヤフラム一体型の弁体３１は、その上端に突出部３１ａを有している。

弁体３１に一体的に設けられているダイヤフラム４５は、弁体３１から半径方向外側に向かって薄膜部４５ｃと、その外周端に薄膜部４５ｃよりも厚肉とされた外周端部４５ｄと、外周端部４５ｄの上面に設けられて上方に突出している環状の環状凸部４５ｆとを有している。

ダイヤフラム４５は、その外径が、中間ハウジング１０ｂの下端に形成されているダイヤフラム挿入溝４６の内径と略同径とされている。ダイヤフラム４５は、中間ハウジング１０ｂの下方からダイヤフラム挿入溝４６に挿入されて収容される際に、ダイヤフラム４５に設けられている環状凸部４５ｆがダイヤフラム挿入溝４６の上面の外周端に設けられている環状の環状凹部４６ｂに嵌合される。このような弁体３１の末端には、下方からスプリングフォルダ４７が設けられることとなる。

弁体３１の末端には、下方からスプリングフォルダ４７が設けられることとなる。スプリングフォルダ４７の上面には、弁体３１に一体的に設けられているダイヤフラム４５が第１の空間２２を流動する流体によって変形した際に、ダイヤフラム４５の薄膜部４５ｃの更なる変形を抑制して薄膜部４５ｃの形状を保持することが可能な保護形状４７ａが形成されている。

スプリングフォルダ４７の上面側の略中央部には、下方に向かって窪んでいる凹部４７ｂが形成されており、弁体３１の末端が挿入可能とされている。また、スプリングフォルダ４７には、側壁の途中に段差部４７ｃが設けられており、段差部４７ｃから下方の側壁は、段差部４７ｃから上方の側壁よりも外径が小さくなっている。この段差部４７ｃから下方のスプリングフォルダ４７の外周には、スプリング３６が設けられることとなる。

段差部４７ｃから下方の側壁の外周にスプリング３６が設けられたスプリングフォルダ４７には、スプリングフォルダ４７の下端側から弁体拘束部材４９が設けられる。弁体拘束部材４９は、下部ハウジング１０ａよりも温度特性や機械的特性に優れた樹脂材料で構成されていることが好ましく、好適な樹脂材料としては、例えばＰＦＡ，ＰＣＴＦＥ，ＰＥＥＫ等がある。

筒形状の弁体拘束部材４９は、その内周壁と内周壁に設けられるスプリングフォルダ４７との間にスプリング３６が保持可能とされており、弁体拘束部材４９の外周壁の途中位置には、段差部４９ａが設けられている。弁体拘束部材４９は、段差部４９ａよりも上方の外径が、段差部４９ａよりも下方の外径よりも小さいものとされている。段差部４９ａよりも上方の弁体拘束部材４９は、中間ハウジング１０ｂのダイヤフラム挿入溝４６にダイヤフラム４５が収容された後に、下方からダイヤフラム挿入溝４６に挿入されてダイヤフラム挿入溝４６内に収容可能とされている。

段差部４９ａよりも下方の弁体拘束部材４９の外周壁には、ねじ（図示せず）が設けられている。弁体拘束部材４９は、その外周壁に設けられているねじと、中間ハウジング１０ｂの下端に接続されている環状の下部ねじ込み部４８の内周壁に設けられているねじ（図示せず）とが螺合することによって、下部ねじ込み部４８の内側に収容可能とされている。

中間ハウジング１０ｂの下端には、下方から上方に向かって下部ハウジング１０ａが設けられる。下部ハウジング１０ａの上面には、下方に向かって窪んでいる凹部５０が設けられている。凹部５０は、その内径が、中間ハウジング１０ｂの下端に設けられている下部ねじ込み部４８の外径と略同径とされている。また、凹部５０の底面５０ａの略中央部には、弁体拘束部材４９の内周側にスプリング３６が収容された際に、スプリング３６の下端を収容することが可能なスプリング溝部５１が設けられている。

下部ハウジング１０ａの凹部５０に中間ハウジング１０ｂの下部ねじ込み部４８を収容して、凹部５０の底面５０ａに設けられているスプリング溝部５１に弁体拘束部材４９の下方から突出しているスプリング３６の下端を収容することによって、中間ハウジング１０ｂの下端に下部ハウジング１０ａが設けられることとなる。

このように、中間ハウジング１０ｂに下部ハウジング１０ａを設けることによって、スプリング３６は、前述したように、スプリングフォルダ４７の段差部４７ｃと下部ハウジング１０ａの底面５０ａとの間に配置されて、図２および図３に示すように、弁体３１を下方から上方、すなわち、弁座１１に向けて押し付けることができる。

弁体３１を弁座１１に向けて押し付けることが可能とされた下部ハウジング１０ａには、図１に示すように、スプリング溝部５１から半径方向外側に向かって貫通しているオリフィス５２が設けられている。また、下部ハウジング１０ａには、その側壁にスプリング溝部５１に連通して空気などが流通する入口ポート（図示せず）が設けられている。

この入口ポートに空気を流通させて、スプリング溝部５１を介してオリフィス５２から下部ハウジング１０ａ外に空気をパージする。これによって、第１の流路２２を流通する流体による弁体３１、スプリングフォルダ４７および弁体拘束部材４９の入熱を冷却することができる。

このように構成されている流量調整装置１による流体の流量調整方法について、図２から図５を用いて説明する。
まず、図２に示すように、流量調整装置１の弁開度が全閉状態において、流体の供給ラインから流量調整装置１の入口ポート２１に流体を導入する。入口ポート２１に導入された流体は、弁体３１が弁座１１に当接しているため第１の空間２２に満たされることとなる。

次に、上部ハウジング１０ｃに設けられている操作ポート１３から操作用空気を供給する。これにより、上部ハウジング１０ｃに形成されている圧力室１２および圧力室１２に連通している気体側空間部２８が加圧される。圧力室１２および気体側空間部２８が加圧されることによって、ダイヤフラム３５が中間ハウジング１０ｂの下方に設けられているスプリング３６の弾性力に勝る力を得て下方に押し下がる。そのため、ダイヤフラム３５を介して弁体３１が弁座１１から離間する。弁体３１が弁座１１から離間することによって、弁座１１の開口面１１ａが開口して、第１の空間２２に満たされていた流体が第２の空間２３に流入する。

弁体３１の鉛直方向における移動距離は、圧力室１２および気体側空間部２８の加圧の度合いに応じて変化する。そのため、加圧の度合いに応じて、流量調整装置１の弁開度が調整されることとなる。このように弁開度を調整することにより、弁座１１の開口面１１ａを通過する流体の流量が変化することとなる。

圧力室１２および気体側空間部２８を加圧して流体の流量を調整する際には、前述したようにダイヤフラム３５が下方に押し下がる。すなわち、図４に示すダイヤフラム３５のダイヤフラム基部３５ｂおよび薄膜部３５ｃの上面に操作用空気の圧力が作用して、ダイヤフラム基部３５ｂおよび薄膜部３５ｃが下方に移動する。

開口面１１ａを通過した流体は、図３に示すように、第２の空間２３から流体側空間部２９へと流入する。流体側空間部２９に流入した流体は、さらに中間流路２５へと流動する。ここで、第２の空間２３と中間流路２５との間の中間ハウジング１０ｂには、前述したように、接続流路３０が設けられている。

この接続流路３０は、弁体３１の外周に環状に形成されている第２の空間２３の周方向の一部と、中間流路２５との間を貫通するように設けられている。このように設けられている接続流路３０の流量調整装置１の軸方向の長さは、第２の空間２３の流量調整装置１の軸方向の長さと略同じ長さとされている。第２の空間２３に流入した流体の一部は、第２の空間２３から接続流路３０を経て中間流路２５へと流動する。

流体側空間部２９および接続流路３０から中間流路２５に流動した流体は、出口ポート２４に向かって流動して送出される。これにより、流量調整装置１における流体の流量調整が行われることとなる。

本実施形態のような流量調整装置１によって流量が調整される流体として、例えば１８０℃、５００ｋＰａの高温高圧の流体を用いた場合には、このような流体が中間ハウジング１０ｂに形成されている各流路２１、２２、２３、２４、２５、２９、３０を通過することによって、中間ハウジング１０ｂが熱変形しようとする。

ここで、図２に示すように、ダイヤフラム３５は、サポートナット４１と中間ハウジング１０ｂに形成されているサポートナット収容部４０（図１参照）の底面４０ａとの間に挟持されており、サポートナット４１とサポートナット収容部４０とがねじ部５３において螺合しているので、中間ハウジング１０ｂが熱変形した場合には、中間ハウジング１０ｂの変位する動きと共にダイヤフラム３５が追従する。

また、上部ハウジング１０ｃには、圧力室１２に供給された操作用空気の一部をパージするオリフィス３３が設けられている。このオリフィス３３から圧力室１２内に供給された操作用空気の一部を上部ハウジング１０ｃ外にパージすることによって、圧力室１２および圧力室１２に連通している気体側空間部２８内に空気の流れが生じる。そのため、圧力室１２および気体側空間部２８内の気体の滞留を抑制することができる。

このように、圧力室１２および気体側空間部２８内の気体の滞留が抑制されて圧力室１２および気体側空間部２８内に空気の流れが生じることによって、流体側空間部２９に導かれた流体の熱によるダイヤフラム３５および透過防護シート４３の入熱が冷却される。さらに、ダイヤフラム３５および透過防護シート４３が冷却されることによって、冷却された入熱が中間ハウジング１０ｂに伝達して中間ハウジング１０ｂも冷却することができる。

次に、弁開度を増加させて流量調整装置１が全開状態になった場合について図３を用いて説明する。
図３に示すように流量調整装置１の弁開度が全開状態になった場合には、ダイヤフラム３５のダイヤフラム基部３５ｂが中間ハウジング１０ｂの底面４０ａに当接する。

ダイヤフラム基部３５ｂが底面４０ａに当接するため、第２の空間２３と流体側空間部２９とが連通しなくなる。そのため、流体側空間部２９には、流体が流動しなくなり、流体側空間部２９から中間流路２５への流体の流動が停止する。

しかし、流量調整装置１は、中間ハウジング１０ｂの一部に接続流路３０が設けられているため、第２の空間２３に流入した流体が第２の空間２３から接続流路３０を経て中間流路２５へと流動する。このようにして接続流路３０が設けられることによって、流量調整装置１の弁開度が全開状態になってダイヤフラム基部３５ｂが底面４０ａに当接した場合であっても、最大流量（弁開度が全開状態の場合の流体の流量）を出口ポート２４に向かって流動して送出することができる。

以上の通り、本実施形態に係る流量調整装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
ダイヤフラム３５に対向している流体側空間部（流体室側）２９を形成しているサポートナット収容部４０の底面（対向面）４０ａと気体側空間部（気体室側）２８に設けられているサポートナット（挟持部材）４１との間にダイヤフラム３５を設けて、サポートナット収容部４０の内周壁にねじ部５３を介してサポートナット４１を螺合することとした。これにより、樹脂製の中間ハウジング（ハウジング）１０ｂに熱変形が生じた際であっても、サポートナット４１と流体側空間部２９を形成している底面４０ａとの間に挟持されているダイヤフラム３５を中間ハウジング１０ｂの熱変形に追従させることができる。そのため、流路２１、２２、２３、２４、２５、２９、３０を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化などによりハウジング１０が熱変形した場合であっても、流体側空間部２９を形成しているサポートナット収容部４０の底面４０ａとダイヤフラム３５との当接面（シール面）におけるシール構造を維持することができる。したがって、高温流体の正確な流量調整を行うことができる。

上部ハウジング（ハウジング）１０ｃの側壁に開口して圧力室１２に連通している微小径のオリフィス（貫通部）３３を設けることによって、圧力室１２内に導入された操作用空気（気体）の一部がオリフィス３３から上部ハウジング１０ｃ外へと導出される。これにより、圧力室１２内には操作用空気の流れが生じて、操作用空気の滞留が抑制される。ここで、圧力室１２に供給された操作用空気は、圧力室１２に連通している気体側空間部２８に導かれる。そのため、中間ハウジング１０ｂに形成されている流路２１、２２、２３、２４、２５、２９、３０を流れる流体の温度変化や、設置環境の温度変化などによりダイヤフラム３５が熱を有した場合であっても、圧力室１２および気体側空間部２８内に生じる操作用空気の流れによってダイヤフラム３５を冷却することができる。また、ダイヤフラム３５が冷却されることによって、その入熱により中間ハウジング１０ｂも冷却されることとなる。したがって、サポートナット収容部４０の底面４０ａとダイヤフラム３５との当接面（シール面）におけるシール構造を維持して、より正確な流体の流量調整を行うことができる。

なお、本実施形態では、ハウジング１０は、ＰＶＤＦ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の樹脂材料を用いて成形されているとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＰＰＳやＰ.Ｐ等の樹脂材料であっても良い。

さらに、本実施形態の変形例として、弁体３１と弁座１１とが当接することにより生じる粉塵（パーティクル）の発生を防止することを目的として、流量調整装置１の弁開度を閉状態にした際に、弁座１１の開口面１１ａを僅かに開口するために弁体３１の上方向の移動を規制する規制手段を設けても良い。

図６には、本発明の変形例に係る流量調整装置１００が示されている。
流量調整装置１００には、粉塵の発生を防止するために弁体３１の上方向の移動を規制する袋ナット（規制手段）６２が設けられている。この袋ナット６２は、前述した実施形態の袋ナット４２（図２参照）と高さのみが異なっている。すなわち、本変形例の袋ナット６２の高さは、図２に示した袋ナット４２よりも高い（長い）ものとなっている。

図６のように袋ナット６２の高さを高くすることにより、上部ハウジング１０ｃの下面と、袋ナット６２の上面とを当接させて、上部ハウジング１０ｃの下面と袋ナット６２の上端面との間に気体側空間部２８（図２参照）が形成されないこととした。そのため、圧力室１２に操作用空気が供給されない場合（流量調整装置１００の弁開度が閉状態）であっても、弁体３１が弁座１１の開口面１１ａに対して鉛直方向上方に僅かに移動した状態となり、弁体３１と弁座１１とが当接しないこととなる。

弁体３１と弁座１１とが当接しないため、前述した実施形態の図２において示した弁体３１と弁座１１とが当接することにより生じる粉塵（パーティクル）の発生を防止することができる。

１ 流量調整手段
１０、１０ｂ ハウジング（ハウジング、中間ハウジング）
２８ 気体室側（気体側空間部）
２９ 流体室側（流体側空間部）
３１ 弁体
３５ ダイヤフラム
４０ａ 対向面（底面）
４１ 挟持部材（サポートナット）
４５ ダイヤフラム（弁体側ダイヤフラム）
５３ ねじ部

Claims (4)

1. 樹脂製のハウジングと、
   該ハウジング内を気体が導入される気体室側空間部と流体が通過する流体室側空間部とに分割するように前記ハウジング内に支持されて、前記気体室側空間部と前記流体室側空間部との圧力差により作動するダイヤフラムと、
   該ダイヤフラムと一体に動作して前記流体室側空間部に導かれる前記流体の流量を調整する弁体と、
   前記ダイヤフラムに対向している前記流体室側空間部を形成している前記ハウジングの対向面との間に前記ダイヤフラムを挟持する挟持部材とを備え、
   該挟持部材は、前記気体室側空間部の内周壁にねじ部を介して螺合することを特徴とする流量調整装置。
2. 樹脂製のハウジングと、
   該ハウジング内を気体が導入される気体室側空間部と流体が通過する流体室側空間部とに分割するように前記ハウジング内に支持されて、前記気体室側空間部と前記流体室側空間部との圧力差により作動するダイヤフラムと、
   該ダイヤフラムと一体に動作して前記流体室側空間部に導かれる前記流体の流量を調整するダイヤフラム一体型の弁体と、
   前記弁体の外周に設けられた弁体側ダイヤフラムに対向している前記流体室側空間部を形成している前記ハウジングの対向面との間に、前記弁体側ダイヤフラムを挟持する弁体拘束部材とを備え、
   該弁体拘束部材は、前記流体室側空間部の内周壁にねじ部を介して螺合することを特徴とする流量調整装置。
3. 前記気体室側空間部に連通して、前記ハウジングの側壁に開口する微小径の貫通部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の流量調整装置。
4. 前記流体室側空間部に導かれる前記流体から生じる腐食性ガスが前記気体室側空間部へ流入することを防止する透過保護シートを備え、
   前記透過保護シートの外周端部は、前記挟持部材の端面と前記ダイヤフラムの外周端部との間に挟持される請求項１に記載の流量調整装置。

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