JP2013155754A - 流量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い圧力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。
【解決手段】ハウジング１０ｂと、ハウジング１０ｂ内を気体が導入される気体室側２８と流体が通過する流体室側２９とに分割して、２つの室２８、２９内の圧力差により作動するダイヤフラム３５と、ダイヤフラム３５と一体に動作して流体室側２９に導かれる流体の流量を調整する弁体３１と、を備え、ダイヤフラム３５は、略中央部に設けられる基部３５ｂと、基部３５ｂの外周縁部に設けられる薄膜部３５ｃと、を有しており、ダイヤフラム３５に対向した流体室側２９の対向面４０ａには、圧力差によって変形した薄膜部３５ｃの形状を保持する保持形状４０ｄを有することを特徴とする。
【選択図】図４

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、特許文献１に開示されているように、流量調整装置に設けられている流路が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と、ハウジング内を２分割するダイヤフラムと、ダイヤフラムの動作に連動する弁体とを備えている。このような流量調整装置は、ダイヤフラムによって２分割されたハウジング内の一方を流量が調整される流体が流動する流体室とされて、他方を操作用空気が供給される気体室とされて、流体室と気体室との圧力差によってダイヤフラムを作動させている。このように圧力差によりダイヤフラムが作動する流量調整装置は、ダイヤフラムの動きに弁体を連動させて流体室に流動する流体の流量調整が行われている。

特開２００４−１６２７７４号公報

しかし、特許文献１に記載の流量調整装置を用いて高圧の流体の流量を調整する場合には、高圧の操作用空気を気体室内に供給する必要があり、高圧の操作用空気をダイヤフラムに作用させた際には、ダイヤフラムが流体室側に大きく変形してダイヤフラムを構成している薄膜部分が破損する恐れがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、幅広い圧力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、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と流体が通過する流体室側とに分割して、２つの該室内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に導かれる前記流体の流量を調整する弁体と、を備え、前記ダイヤフラムは、略中央部に設けられる基部と、該基部の外周縁部に設けられる薄膜部と、を有しており、前記ダイヤフラムに対向した前記流体室側の対向面には、前記圧力差によって変形した前記薄膜部の形状を保持する保持形状を有することを特徴とする。

気体室側の気体の圧力と流体室側の流体の圧力との圧力差によって作動するダイヤフラムを有する流量調整装置は、気体の圧力が流体室側の圧力よりも高い場合にはダイヤフラムの薄膜部が流体室側に変形し、流体の圧力が気体室側の圧力よりも高い場合にはダイヤフラムの薄膜部が気体室側に変形する。このような流量調整装置によって高圧の流体の流量を調整した場合には、ダイヤフラムに働く流体の圧力よりも高い圧力の気体をダイヤフラムに作用させて弁体の動きを調整することとなる。

そこで、ハウジング内に形成された２つの室内の圧力差によって作動するダイヤフラムの薄膜部の変形を、ダイヤフラムに対向する流体室側の対向面に設けた保持形状によって保持することとした。これにより、高圧流体の流量調整を行う際に、気体の圧力によるダイヤフラムの薄膜部の変形を流体室側の対向面の保持形状によって保持することができる。そのため、薄膜部が変形し続けることがなくなり、ダイヤフラムの破損を防止することができる。したがって、高圧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、前記気体室側には、前記対向面との間に前記ダイヤフラムを挟持する挟持部材を備え、前記ダイヤフラムに対向する前記挟持部材の面は、前記圧力差によって変形した前記薄膜部の形状を保持する保持形状を有することを特徴とする。

気体室側の気体の圧力と流体室側の流体の圧力との圧力差によって作動するダイヤフラムを有する流量調整装置を用いて高圧の流体の流量を調整した際に、気体の圧力よりも高圧の流体がダイヤフラムに作用した場合には、薄膜部が気体室側に変形し続けてダイヤフラムが破損する恐れがある。

そこで、ハウジング内に形成された２つの室内の圧力差によって作動するダイヤフラムの薄膜部の変形を、気体室側の対向面との間にダイヤフラムを挟持する挟持部材のダイヤフラムに対向する面に設けた保持形状によって保持することとした。これにより、高圧流体の流量調整を行う際に、流体の圧力によるダイヤフラムの薄膜部の変形を挟持部材の面に設けた保持形状により保持することができる。そのため、薄膜部が変形し続けることがなくなり、ダイヤフラムの破損を防止することができる。したがって、高圧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、前記ダイヤフラムに対向する前記挟持部材の面は、前記ダイヤフラムを挟持するための凸部を有することを特徴とする。

挟持部材のダイヤフラムに対向する面に凸部を設けることで、ダイヤフラムを挟持部材に確実に当接させることができる。これにより、挟持部材と流体室側の対向面との間のダイヤフラムの挟持が確実となり、流体室側の対向面とダイヤフラムとの当接面（シール面）におけるシール構造を確実に維持することができる。したがって、高圧流体の正確な流量調整を健全性に行うことができる。

ハウジング内に形成された２つの室内の圧力差によって作動するダイヤフラムの薄膜部の変形を、ダイヤフラムに対向する流体室側の対向面に設けた保持形状によって保持することとした。これにより、高圧流体の流量調整を行う際に、気体の圧力によるダイヤフラムの薄膜部の変形を流体室側の対向面の保持形状によって保持することができる。そのため、薄膜部が変形し続けることがなくなり、ダイヤフラムの破損を防止することができる。したがって、高圧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、図２に示すように、中間ハウジング１０ｂの内部には、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）に嵌合しているダイヤフラム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、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（図１参照）が形成されて、サポートナット収容部４０にサポートナット４１が収容されている。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。

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、リング形状とされる。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（図示せず）と螺合するねじ（図示せず）が形成されている。なお、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、例えばＰＦＡ，ＰＣＴＦＥ，ＰＥＥＫ等により構成されていることが好ましい。

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。

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おいて、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の樹脂材料等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。

ダイヤフラム３５の外周端部３５ｄは、例えば図４に示すように、ダイヤフラム３５がその下面がサポートナット収容部４０（図１参照）の底面４０ａの一部に当接している。この外周端部３５ｄの下面には、下方に向かって突出している環状凸部３５ｆが設けられている。環状凸部３５ｆは、底面４０ａの外周端部に設けられている環状凹部４０ｂ（図１参照）に嵌合している。また、外周端部３５ｄの上面には、透過防護シート４３の下面が当接している。

流量調整装置１の弁開度が全開状態の場合には、例えば図３に示すように、ダイヤフラム３５のダイヤフラム基部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、図４に示すように、サポートナット収容部４０の底面４０ａの半径方向略外側には、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、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を通過した際、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。

サポートナット４１の下端面（ダイヤフラム３５に対向している面）に設けられているエッジ部（環状凸部）４１ｂが透過防護シート４３外周端上面に食い込んでおり、袋ナット４２の下端面に設けられているエッジ部４２ｂが透過防護シート４３の内周端上面に食い込んでいる。

エッジ受部４３ｂ，４３ｃは、透過防護シート４３の外周端および内周端（一部）の周方向に渡って設けられている環状であり、その断面形状が略Ｖ字形状となっている。

エッジ受部４３ｂ，４３ｃは、袋ナット４２がダイヤフラム３５の凸部３５ａに螺合して、サポートナット４１がサポートナット収容部４０に螺合すると共に透過防護シート４３の上面部に食い込む。これによって、サポートナット４１の外周端の下端面および袋ナット４２の内周端の下端面と透過防護シート４３の外周端および内周端の上面との間のシールを確実に行うことができるようになっている。

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。

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。

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、この場合に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。

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は、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。ここで、サポートナット収容部４０（図１参照）の底面４０ａには、保護形状４０ｄが形成されているので、薄膜部３５ｃの下方への更なる変形が抑制されることとなる。

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。

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。
ハウジング１０内に形成されている気体側空間部（気体室側）２８と流体側空間部（流体室側）２９との圧力差（２つの室内の圧力差）によって作動するダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃの変形を、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の底面４０ａ（ダイヤフラム３５に対向している流体側空間部２９の対向面）に設けられている保護形状（保持形状）４０ｄによって保持することとした。これにより、高圧流体の流量調整を行う際に、操作用空気（気体）の圧力によるダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃの変形を底面４０ａに設けられている保護形状４０ｄによって保持することができる。そのため、薄膜部３５ｃが変形し続けることがなくなり、ダイヤフラム３５の破損を防止することができる。したがって、高圧流体の正確な流量調整を行うことができる。

気体側空間部２８と流体側空間部２９との圧力差によって作動するダイヤフラム３５の薄膜部３５ｃの変形を、サポートナット収容部４０の底面４０ａとの間にダイヤフラム３５を挟持しているサポートナット（挟持部材）４１の下端面（ダイヤフラム３５に対向している面）に設けられている保護形状（保持形状）４１ａによって保持することとした。これにより、高圧流体の流量調整を行う際に、流体の圧力による薄膜部３５ｃの変形をサポートナット４１の下面に設けられている保護形状４１ａによって保持することができる。そのため、薄膜部３５ｃが変形し続けることがなくなり、ダイヤフラム３５の破損を防止することができる。したがって、高圧流体の正確な流量調整を行うことができる。

サポートナット４１の下端面に環状のエッジ部（凸部）４１ｂを設けて、ダイヤフラム３５の上面に設けられている透過防護シート４３の外周端部の周方向に渡ってエッジを食い込ませることとした。そのため、透過防護シート４３を介してダイヤフラム３５をサポートナット４１に確実に当接させることができる。これにより、サポートナット４１と流体側空間部２９を形成しているサポートナット収容部４０の底面４０ａの外周端との間のダイヤフラム３５および透過防護シート４３の挟持が確実となり、底面４０ａとダイヤフラム３５とのシール構造を確実に維持することができる。したがって、高圧流体の正確な流量調整を健全性に行うことができる。

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、ＰＰＳ，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
１０ｂ ハウジング（中間ハウジング）
２３ 流路（第２の空間）
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
３５ｂ 基部（ダイヤフラム基部）
３５ｃ 薄膜部
４０ａ 対向面（底面）
４０ｄ 保持形状（保護形状）

Claims (3)

1. 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と流体が通過する流体室側とに分割して、２つの該室内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に導かれる前記流体の流量を調整する弁体と、を備え、
   前記ダイヤフラムは、略中央部に設けられる基部と、該基部の外周縁部に設けられる薄膜部と、を有しており、
   前記ダイヤフラムに対向した前記流体室側の対向面には、前記圧力差によって変形した前記薄膜部の形状を保持する保持形状を有することを特徴とする流量調整装置。
2. 前記気体室側には、前記対向面との間に前記ダイヤフラムを挟持する挟持部材を備え、
   前記ダイヤフラムに対向する前記挟持部材の面は、前記圧力差によって変形した前記薄膜部の形状を保持する保持形状を有することを特徴とする請求項１に記載の流量調整装置。
3. 前記ダイヤフラムに対向する前記挟持部材の面は、前記ダイヤフラムを挟持するための凸部を有することを特徴とする請求項２に記載の流量調整装置。

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