(57)【要約】  本発明は、薬液の流れを制御する制御弁の操作性を改善する技術を提供する。流体制御弁１０は、弁本体８０と、可撓性を有して第１流路２１を封止する第１可撓性部材５４と、可撓性を有して第２流路２５を封止する第２可撓性部材５５とを有する弁体部５０とを備える。弁体部５０は、第１可撓性部材５４と第２可撓性部材５５とに接続された軸部５６,５８と、弁座部５２,５３,８６とを備える。弁座部５２,５３,８６は、第１圧力に応じて開弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第１軽減荷重を弁体部５０に印加し、第２圧力に応じて閉弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第２軽減荷重を弁体部５０に印加させる。
2012118071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に連通する第１流路と第２流路とが内部に形成され、前記第１流路と前記第２流路との連通口を囲む本体側弁座面が設けられた弁本体と、
前記本体側弁座面に着座する弁体側弁座面を有し、前記弁体側弁座面が本体側弁座面に着座した状態と該弁体側弁座面が本体側弁座面から離間した状態とになるよう変位する弁体部とを備え、
前記弁体部は、
可撓性を有し、前記第１流路を前記弁本体の外部から封止する第１可撓性部材と、
可撓性を有し、前記第２流路を前記弁本体の外部から封止する第２可撓性部材と、
前記第１可撓性部材と前記第２可撓性部材とに接続された軸部と、
前記第１可撓性部材および前記第２可撓性部材の間において前記軸部から径方向に突出するよう形成され、前記弁体側弁座面が形成された弁座部とを備え、
前記第１可撓性部材は、前記第１流路内の第１圧力に応じて前記弁体側弁座面を本体側弁座面から離間させる開弁方向の荷重である開弁方向荷重を前記弁体部に印加し、
前記第２可撓性部材は、前記第２流路内の第２圧力に応じて前記弁体側弁座面を本体側弁座面に着座させる閉弁方向の荷重である閉弁方向荷重を前記弁体部に印加し、
前記弁座部は、前記着座時において、前記第１圧力に応じて前記開弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第１軽減荷重を前記弁体部に印加すると共に、前記第２圧力に応じて前記閉弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第２軽減荷重を前記弁体部に印加する
ことを特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
前記第１軽減荷重は、前記開弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定され、
前記第２軽減荷重は、前記閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定されている請求項１記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記弁体部の弁開時において、前記開弁方向荷重は、前記閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定されている請求項１又は２に記載の流体制御弁。
【請求項４】
前記第１圧力および前記第２圧力が印加される前の状態において、前記弁体部に初期荷重が生ずるよう構成され、
前記第１可撓性部材の受圧面積を前記第２可撓性部材の受圧面積の０．７倍未満または１．３倍以上のいずれか一方に設定することで、前記開弁方向荷重は、前記閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内とされる請求項３記載の流体制御弁。
【請求項５】
前記弁体部を前記閉弁方向に付勢する付勢部と、
前記開弁方向の駆動力を前記弁体部に印加する駆動部と、
を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体制御弁。
【請求項６】
前記弁体部を電磁気力によって駆動するための電磁駆動部を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体制御弁。
【請求項７】
前記弁体部を手動によって駆動するための手動入力機構を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体制御弁。
【請求項８】
前記弁体側弁座面が前記本体側弁座面に着座した際に、前記第１流路および第２流路の流体の流れを遮断する遮断機能を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流体制御弁。
【請求項９】
前記弁座部は、
前記第１可撓性部材側に臨む第１受圧面と、前記第２可撓性部材側に臨む第２受圧面とを備え、
前記第１軽減荷重は、前記第１受圧面における前記軸部からの径方向への突出量に応じて設定され、
前記第２軽減荷重は、前記第２受圧面における前記軸部からの径方向への突出量に応じて設定される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流体制御弁。
【請求項１０】
前記第１受圧面の突出量および第１可撓性部材の受圧面積は、前記第１軽減荷重および前記開弁方向荷重が略一致するように設定される請求項９記載の流体制御弁。
【請求項１１】
前記第２受圧面の突出量および第２可撓性部材の受圧面積は、前記第２軽減荷重および前記閉弁方向荷重が略一致するように設定される請求項９または１０に記載の流体制御弁。
【請求項１２】
前記第１可撓性部材の受圧面積および前記第２可撓性部材の受圧面積は、前記開弁方向荷重および前記閉弁方向荷重が略一致するように構成される請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用用途の流体制御弁、特に半導体やフラットパネルディスプレイ、太陽電池といった製品の部品の製造に使用される薬液や純水の制御に使用される流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造に使用される薬液の流量制御には、従来から単動式や複動式のダイアフラム弁が使用される場合がある。単動式のダイアフラム弁では、ダイアフラム弁体を閉弁方向に付勢する一方、開弁方向に駆動力を印加し、付勢力と駆動力のバランスによって弁開度が操作される。複動式のダイアフラム弁では、開弁方向と閉弁方向の駆動力のバランスによって弁開度が操作される。ダイアフラム弁において確実な遮断状態を実現するためには、弁座面における漏洩防止やウォーターハンマ現象の防止が要請されることになる。漏洩防止は、短期的には付勢力（複動式では駆動力）の増大が封止性を高める一方、長期的には付勢力（複動式では駆動力）の増大が弁座の沈み込み等の原因となって経時的変形を生じさせて漏洩の原因となり、トレードオフの問題を有していた。一方、ウォーターハンマ現象は、薬液の慣性力（運動量保存）によってダイアフラム弁体を駆動して不意の開弁を生じさせる。ウォーターハンマ現象は、さらに配管等の損傷の原因ともなるという問題があった。【０００３】
本問題に対しては、ダイアフラム弁体の形状を変更して付勢力の減少とウォーターハンマ現象の抑制を実現する方法が本発明者らによって提案されている（特許文献１）。具体的には、ダイアフラム弁体の膜部の付け根の位置を弁座の径よりも内側に設定し、ダイアフラム弁体の外形寸法を小さくしている。ダイアフラム弁体の外形寸法は、薬液の圧力を受けて付勢力に対抗するとともに、ウォーターハンマ現象の受圧面ともなるので、それを小さくすることによって問題が解決されている。すなわち、本発明者らは、薬液の圧力によって駆動力を受けるというダイアフラム弁体の問題を、薬液の受圧面積を小さくすることによって抑制する方法を見出したのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５５８９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８００６号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８９２７号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６９２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者は、上述の成果に満足することなく、さらに薬液の圧力によって駆動力を受けるというダイアフラム弁体の問題を、受圧面積を低減して抑制するだけでなく原理的に消滅させる方法の開発に取り組んだのである。【０００６】
本発明は、上述の従来の課題を解決するために創作されたものであり、流体の流れを制御する制御弁の操作性を改善する技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。【０００８】
手段１．相互に連通する第１流路と第２流路とが内部に形成され、前記第１流路と前記第２流路との連通口を囲む本体側弁座面が設けられた弁本体と、前記本体側弁座面に着座する弁体側弁座面を有し、前記弁体側弁座面が本体側弁座面に着座した状態と該弁体側弁座面が本体側弁座面から離間した状態とになるよう変位する弁体部とを備え、前記弁体部は、可撓性を有し、前記第１流路を前記弁本体の外部から封止する第１可撓性部材と、可撓性を有し、前記第２流路を前記弁本体の外部から封止する第２可撓性部材と、前記第１可撓性部材と前記第２可撓性部材とに接続された軸部と、前記第１可撓性部材および前記第２可撓性部材の間において前記軸部から径方向に突出するよう形成され、前記弁体側弁座面が形成された弁座部とを備え、前記第１可撓性部材は、前記第１流路内の第１圧力に応じて前記弁体側弁座面を本体側弁座面から離間させる開弁方向の荷重である開弁方向荷重を前記弁体部に印加し、前記第２可撓性部材は、前記第２流路内の第２圧力に応じて前記弁体側弁座面を本体側弁座面に着座させる閉弁方向の荷重である閉弁方向荷重を前記弁体部に印加し、前記弁座部は、前記着座時において、前記第１圧力に応じて前記開弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第１軽減荷重を前記弁体部に印加すると共に、前記第２圧力に応じて前記閉弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第２軽減荷重を前記弁体部に印加することを特徴とする流体制御弁。【０００９】
手段１は、開弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第１軽減荷重と、閉弁方向荷重を軽減させる方向の荷重である第２軽減荷重と、を発生させる弁座部を弁体部に備えている。これにより、流路内の圧力（第１圧力や第２圧力）によって弁体部に印加される荷重を原理的に相殺することができるので、駆動力の仕様の設定において本荷重の要求仕様を緩和することができる。本発明者は、一つの例として単動式の流体制御弁において、作動エアで弁体部の駆動を行って実験し、駆動圧力並びに作動エアの消費量を半減させることに成功したが、複動式にも本手段は適用可能である。【００１０】
さらに、本発明者の解析によれば、ウォーターハンマ現象の発生が効果的に抑止できることも確認された。ウォーターハンマ現象の発生は、流体圧力で弁体部に印加される荷重に起因して弁体部が加速し、急激に流路が遮断されることに起因している。これに対して、手段１では、流体の圧力によって弁体部に印加される荷重が相殺によって軽減されているので、弁体部の加速を効果的に抑制することができるからである。【００１１】
なお、開弁方向荷重や閉弁方向荷重は、それぞれ第１可撓性部材や第２可撓性部材が流体圧力によって発生させる荷重のうち弁体部側に印加される荷重を意味する。したがって、第１可撓性部材や第２可撓性部材が発生させる全ての荷重を意味するものではなく、その荷重のうち弁体部側が受け持つ分担荷重としての意味を有している。分担荷重は、第１可撓性部材や第２可撓性部材の受圧面のうち弁体部側に流れる荷重（印加される荷重）に対応する受圧面の面積を有効受圧面積として定義し、その面積を基準として弁座部を設計するようにしてもよい。【００１２】
また、本手段は、いわゆるノーマルクローズ型の流体制御弁、すなわち、駆動力が印加されていないときに弁閉状態となる流体制御弁だけでなく、いわゆるノーマルオープン型の流体制御弁、すなわち、駆動力が印加されていないときに弁開状態となる流体制御弁にも適用することができる。【００１３】
手段２．前記第１軽減荷重は、前記開弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定され、前記第２軽減荷重は、前記閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定されている手段１記載の流体制御弁。【００１４】
手段２では、第１軽減荷重や第２軽減荷重が開弁方向荷重や閉弁方向荷重に極めて近い値に設定されているので、本発明者の解析等によって、流体からの影響を受けることなく弁体部を操作することができることが確認された。これにより、スムーズな遮断操作や弁開度（弁リフト量）の精密な操作を可能とすることができる。【００１５】
手段３．前記弁体部の弁開時において、前記開弁方向荷重は、前記閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定されている手段１又は２に記載の流体制御弁。【００１６】
手段３では、第１軽減荷重や第２軽減荷重が発生しない弁開状態でも弁体部に印加される荷重が相殺されることになる。これにより、弁閉状態と弁開状態の間の遷移（弁開動作や弁閉動作）をさらに円滑化することができるので、スムーズな遮断操作や弁開度（弁リフト量）の精密な操作を可能とすることができる。なお、数値は、本発明者の解析やシミュレーション（模擬実験）等によって決定された値である。【００１７】
手段４．前記第１圧力および前記第２圧力が印加される前の状態において、前記弁体部に初期荷重が生ずるよう構成され、前記第１可撓性部材の受圧面積を前記第２可撓性部材の受圧面積の０．７倍未満または１．３倍以上のいずれか一方に設定することで、前記開弁方向荷重は、前記閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内とされる手段３記載の流体制御弁。【００１８】
手段４では、開弁方向荷重は、第１可撓性部材の受圧面積を第２可撓性部材の受圧面積の０．７倍未満と１．３倍以上のいずれか一方に設定することによって、着座時における閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内とした。従って、たとえば第１圧力や第２圧力が印加される前の状態において予め初期荷重が発生するような構成においても、初期荷重を減殺して着座時の荷重バランスを実現することができる。【００１９】
手段５．前記弁体部を前記閉弁方向に付勢する付勢部と、前記開弁方向の駆動力を前記弁体部に印加する駆動部と、を備える手段１乃至４のいずれか１項に記載の流体制御弁。【００２０】
手段５では、流体制御弁の製造から使用までの間における付勢力に起因する弁座の沈み込みを抑制することができる。流体制御弁の製造から使用までの間においては、付勢力による弁体部の着座によって弁座が沈み込むおそれがあるが、付勢力の低減によって着座時の荷重を小さくすることができるからである。【００２１】
手段６．前記流体制御弁は、さらに前記弁体部を電磁気力によって駆動するための電磁駆動部を備える手段１乃至５のいずれか１項に記載の流体制御弁。【００２２】
手段６では、弁体部が流体から受ける過度の荷重を考慮する必要がなくなるので、比較的小さな付勢力を設定して小さい駆動力で弁体部を操作できる。さらに、本手段では、流体の流れに起因して過度の駆動力が必要とされることもないので、電磁駆動に起因する過熱の心配が殆ど無い。これにより、電磁駆動方式の小型の流体制御弁を実現することができる。【００２３】
手段７．前記流体制御弁は、さらに前記弁体部を手動によって駆動するための手動入力機構を備える手段１乃至５のいずれか１項に記載の流体制御弁。【００２４】
手段７では、流体の流れに起因する弁体部への不意の駆動力の発生を抑制することができるので、人間の手に不快な反動を発生させない手動方式の流体制御弁を実現することができる。【００２５】
手段８．前記弁体側弁座面が前記本体側弁座面に着座した際に、前記第１流路および第２流路の流体の流れを遮断する遮断機能を有する手段１乃至７のいずれか１項に記載の流体制御弁。【００２６】
手段８は、流体の流れを遮断する遮断機能を有する開閉弁である。開閉弁は、小型軽量であることが望まれる。しかし、従来は、流体の圧力に起因する弁体部への荷重発生に対応するために弁開状態の維持に大きな駆動力を要していた。本手段では、弁開状態の維持を小さな駆動力で実現し、駆動部等の小型化も実現可能である。【００２７】
手段９．前記弁座部は、前記第１可撓性部材側に臨む第１受圧面と、前記第２可撓性部材側に臨む第２受圧面とを備え、前記第１軽減荷重は、前記第１受圧面における前記軸部からの径方向への突出量に応じて設定され、前記第２軽減荷重は、前記第２受圧面における前記軸部からの径方向への突出量に応じて設定される手段１乃至８のいずれか１項に記載の流体制御弁。【００２８】
手段９では、第１受圧面および第２受圧面の軸部からの突出量に応じて第１軽減荷重および第２軽減荷重を設定することができる。【００２９】
手段１０．前記第１受圧面の突出量および第１可撓性部材の受圧面積は、前記第１軽減荷重および前記開弁方向荷重が略一致するように設定される手段９記載の流体制御弁。【００３０】
手段１０では、第１軽減荷重および開弁方向荷重が略一致するようにして、第１圧力に基く弁体部への荷重が相殺されるから、第１圧力による弁体部への影響をなくすことができる。【００３１】
手段１１．前記第２受圧面の突出量および第２可撓性部材の受圧面積は、前記第２軽減荷重および前記閉弁方向荷重が略一致するように設定される手段９または１０に記載の流体制御弁。【００３２】
手段１１では、第２軽減荷重および閉弁方向荷重が略一致するようにして、第２圧力に基く弁体部への荷重が相殺されるから、第２圧力による弁体部への影響をなくすことができる。【００３３】
手段１２．前記第１可撓性部材の受圧面積および前記第２可撓性部材の受圧面積は、前記開弁方向荷重および前記閉弁方向荷重が略一致するように構成される手段１乃至１１のいずれか１項に記載の流体制御弁。【００３４】
手段１２では、開弁方向荷重および閉弁方向荷重が略一致するようすることで、弁開状態だけでなく、弁開状態においても弁体部が流体から受ける荷重を十分に抑制することができる。従って、弁閉状態と弁開状態との間の遷移動作において弁体部が流体に起因する不意の加減速を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】弁閉時の流体制御弁１０の構成を示す断面図。
【図２】弁開時の流体制御弁１０の構成を示す断面図。
【図３】弁閉時の弁体部５０の構成を示す拡大断面図。
【図４】弁閉時（静的状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図。
【図５】弁開時（静的状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図。
【図６】開弁動作時（遷移状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図。
【図７】閉弁動作時（遷移状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。本実施形態は、半導体製造装置に使用される開閉弁について具体化している。
【００３７】
（開閉弁の構成）
図１は、弁閉時の流体制御弁１０の構成を示す断面図である。図２は、弁開時の流体制御弁１０の構成を示す断面図である。図３は、弁閉時の弁体部５０の構成を示す拡大断面図である。流体制御弁１０は、半導体の製造プロセスに使用される薬液の流れをオンオフする開閉弁である。流体制御弁１０は、オン（弁開状態）では小さな圧力損失で薬液を流し、オフ（弁閉状態）では確実に薬液を遮断することが望まれる。このような特性は、以下に説明される構成によって実現される。
【００３８】
流体制御弁１０は、弁体部５０と、弁体部５０を格納するバルブハウジング８０と、バルブカバー３０と、弁体部５０を駆動するアクチュエータ６０と、アクチュエータ６０を格納するアクチュエータハウジング４０と、アクチュエータカバー７０と、を備えている。バルブハウジング８０は、アクチュエータハウジング４０とバルブカバー３０との間に組みつけられている。アクチュエータハウジング４０は、バルブハウジング８０とアクチュエータカバー７０との間に組みつけられている。なお、バルブハウジング８０は、弁本体とも呼ばれる。
【００３９】
バルブハウジング８０及び弁体部５０は、薬液に対する耐腐食性が高い材料、たとえばフッ素系合成樹脂の成形部品として製造することができる。一方、他の構成要素、すなわち、バルブカバー３０、アクチュエータ６０、アクチュエータハウジング４０、及びアクチュエータカバー７０は、たとえばポリプロピレン樹脂の成形部品として製造することができる。なお、バルブハウジング８０及び弁体部５０は、たとえばゴムダイアフラムや汎用エンプラ、金属といった材料で製造してもよい。
【００４０】
バルブハウジング８０及び弁体部５０は、図１乃至図３に示されるように、薬液流路を形成している。薬液流路は、薬液が流入する薬液流入口２１と、上流側弁室２３と、薬液流入口２１と上流側弁室２３とに連通している接続流路２２と、上流側弁室２３に連通している下流側弁室２４と、下流側弁室２４に連通して薬液が流出する薬液流出口２５とを有している。本薬液流路は、上流側弁室２３と下流側弁室２４との間の連通状態を弁体部５０によって操作（開閉）することによって薬液の流れをオンオフ制御するように構成されている。
【００４１】
なお、上流側弁室２３と下流側弁室２４とは、それぞれ第１流路と第２流路とも呼ばれる。また、本実施形態では、説明を分かり易くするために薬液が上流側弁室２３から下流側弁室２４の方向に流れることを想定して説明されているが、薬液の流れる方向が逆であってもよい。すなわち、流体制御弁１０は、下流側弁室２４から上流側弁室２３の方向に流すように使用しても良い。このような使用においても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
薬液流入口２１及び薬液流出口２５は、バルブハウジング８０とアクチュエータハウジング４０とバルブカバー３０との組み付け方向に略垂直な方向に形成され、中心軸線を共有している。上流側弁室２３は、薬液流入口２１及び薬液流出口２５の中心軸線からアクチュエータハウジング４０側にオフセットされた位置に配置されている。接続流路２２は、薬液流入口２１から上流側弁室２３に向かって斜めに延びている。
【００４３】
上流側弁室２３は、図３に示されるように、バルブハウジング８０に形成されている円柱状の空間をなす上流側内孔８３と、上流側内孔８３にその一部が格納されている弁体部５０とによって規定されている。上流側内孔８３は、その底面をなす平面として形成されている本体側弁座面８５に接続されている。上流側内孔８３は、本体側弁座面８５によって囲まれている連通口８６を介して下流側内孔８４に連通している。下流側内孔８４は、後述する上流側軸部５８との間に十分な流路（隙間）を形成して過度の圧力損失が発生しないように十分に大きな径に設定されている。具体的には、下流側内孔８４の内径は、薬液流入口２１や薬液流出口２５の断面積以上の断面積を有するように設定されている。
【００４４】
弁体部５０は、上流側内孔８３の内部において、円柱状の上流側軸部(軸部)５８と、上流側軸部５８に接続されている可撓性のドーナツ状（膜状）のダイアフラム５４と、ダイアフラム５４の外周に渡って接続されているドーナツ状のダイアフラム支持部５４ａと、上流側軸部５８の外周面から径方向において本体側弁座面８５側の方向に傾斜して延びている上流側受圧面(第１受圧面)５１と、上流側軸部５８の外周面から径方向に垂直に延びている下流側受圧面(第２受圧面)５２と、下流側受圧面５２に形成されている環状の突起である環状突起５３とを備えている。環状突起５３は、上流側軸部５８の中心軸線方向に下流側受圧面５２から突起している。上流側軸部５８の中心軸線は、駆動軸線とも呼ばれる。上流側受圧面５１、下流側受圧面５２、及び環状突起５３は、弁座部とも呼ばれる。
【００４５】
なお、ダイアフラム５４は、第１可撓性部材とも呼ばれる。環状突起５３は、弁体側弁座面とも呼ばれる。また、環状突起５３は、本体側弁座面８５の側に設けられていても良い。この場合には、下流側受圧面５２において本体側弁座面８５の側に設けられている環状突起５３が当接する面（下流側受圧面５２の面）が弁体側弁座面と呼ばれることになる。
【００４６】
上流側弁室２３は、ダイアフラム５４とダイアフラム支持部５４ａと上流側軸部５８とによって、バルブハウジング８０に組みつけられているアクチュエータハウジング４０側（バルブハウジング８０の外部側）から封止されている。ダイアフラム支持部５４ａは、バルブハウジング８０の本体部材８１とアクチュエータハウジング４０の本体部材４１との間に挟持され、封止部材（ガスケット）として機能している。ダイアフラム支持部５４ａには、ダイアフラム５４を介して上流側軸部５８が接続されている。ダイアフラム５４は、上流側軸部５８をその軸線方向に移動可能にダイアフラム支持部５４ａに接続され、上流側軸部５８の径方向の位置を拘束している。
【００４７】
一方、ダイアフラム５４は、アクチュエータハウジング４０の本体部材４１との間にダイアフラム５４が移動するための退避空間４９を規定している。退避空間４９には、ポート４８と外気流路４７とを介して大気開放されている。これにより、ダイアフラム５４は、退避空間４９の内部容積を変化させて円滑に変動（変位・変形）することができる。
【００４８】
下流側弁室２４は、図３に示されるように、バルブハウジング８０に形成されている円柱状の空間をなす下流側内孔８４と、下流側内孔８４にその一部が格納されている弁体部５０とによって規定されている。弁体部５０は、下流側内孔８４の内部において、上流側軸部５８に螺合部５７で螺合している下流側軸部５６と、下流側軸部５６に接続されている可撓性のドーナツ状（膜状）のダイアフラム５５と、ダイアフラム５５の外周に渡って接続されているドーナツ状のダイアフラム支持部５５ａと、を備えている。
【００４９】
下流側弁室２４は、ダイアフラム５５とダイアフラム支持部５５ａと下流側軸部５６とによって、バルブハウジング８０に組みつけられているバルブカバー３０側（バルブハウジング８０の外部側）から封止されている。ダイアフラム支持部５５ａは、バルブハウジング８０の本体部材８１とバルブカバー３０の本体部材３１との間に挟持され、封止部材（ガスケット）として機能している。ダイアフラム支持部５５ａには、ダイアフラム５５を介して下流側軸部(軸部)５６が接続されている。ダイアフラム５５は、下流側軸部５６をその軸線方向に移動可能にダイアフラム支持部５５ａに接続し、下流側軸部５６の径方向の位置を拘束している。下流側軸部５６の中心軸線は、駆動軸線とも呼ばれ、上流側軸部５８の中心軸線と共通している。
【００５０】
一方、ダイアフラム５５は、バルブカバー３０の本体部材３１との間にダイアフラム５５が移動するための退避空間３２を規定している。退避空間３２には、外気流路３３と外気ポート３４とを介して大気開放されている。これにより、ダイアフラム５５は、退避空間３２の内部容積を変化させて円滑に変動（変位・変形）することができる。
【００５１】
なお、ダイアフラム５５は、ダイアフラム５４と同一の内径と外径とを有するドーナツ形状を有している。ダイアフラム５５は、第２可撓性部材とも呼ばれる。
【００５２】
このように、弁体部５０は、上流側軸部５８と下流側軸部５６とにおいて径方向の位置が拘束され、その軸線方向に移動可能に装備されている。これにより、弁体部５０は、２個のダイアフラム５４，５５が変形可能な範囲において、その軸線に対して過度に傾斜することなく移動することができる。弁体部５０は、その軸線方向の移動によって上流側内孔８３と下流側内孔８４の連通状態をオンオフ操作することができる。弁体部５０は、アクチュエータ６０によって駆動される。
【００５３】
アクチュエータ６０は、図１及び図２に示されるように、アクチュエータ本体６１と、２個のパッキン６７，６８と、１個のガスケット６６と、を備えている。アクチュエータ本体６１は、弁体部５０に螺合部５９で螺合されている駆動軸部６４と、駆動軸部６４の駆動軸線に垂直な径方向に延びているピストン６５とを有している。ピストン６５は、アクチュエータハウジング４０の内部に形成されている内孔４３を区画して作動室６３と退避空間６９とを形成している。作動室６３は、ドーナツ状の凹部である作動エア分配空間４４と作動エア流路４５と作動エアポート４６とを介して図示しない電空制御弁の出力ポートに接続されている。一方、退避空間６９は、挿通流路７２と外気ポート７３とを介して大気開放されている。
【００５４】
アクチュエータ６０は、弁体部５０を閉弁方向に付勢する付勢バネ６２を備えている。付勢バネ６２は、アクチュエータ本体６１を付勢して弁体部５０が有する環状突起５３を本体側弁座面８５に当接（着座）させることによって、上流側内孔８３と下流側内孔８４の連通状態を遮断させることができる。アクチュエータ６０は、作動エアポート４６から供給される作動エアによって作動室６３を加圧することで、開弁方向に駆動される。
【００５５】
付勢バネ６２の付勢力は、想定される運用状態での薬液の圧力によって流体制御弁１０が開弁しない大きさに設定される。これにより、流体制御弁１０における不意の漏洩を防止し、確実な遮断機能を実現することができる。一方、作動室６３への作動エアの供給圧力は、付勢バネ６２の付勢力に対抗して弁体部５０を駆動し得る大きさであることが要請される。
【００５６】
しかしながら、流体制御弁１０の確実な遮断のための付勢力の増大は、弁体部５０が有する環状突起５３の経時的変形（クリープ）や本体側弁座面８５の経時的変形（沈み込みのクリープ）により、流体制御弁１０の寿命が短くなる要因となっていた。一方、作動エアの供給圧力の上昇は、駆動動力の増大の原因となっていた。このように、流体制御弁１０の確実な動作の実現と、その運用寿命や駆動動力との間には、トレードオフの問題が発生していた。
【００５７】
本実施形態の流体制御弁１０は、このトレードオフの問題を解決し、付勢バネ６２の付勢力を小さくすることができる。この結果、流体制御弁１０の運用寿命を長くするとともに駆動動力を低減させることができる。
【００５８】
（流体制御弁１０の動作と圧力状態）
図４は、弁閉時（静的状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図である。本図において、円筒Ｃ１は、２個のダイアフラム５４，５５の外形を駆動軸線の方向に延ばすことによって形成される円筒である。円筒Ｃ２は、上流側軸部５８と下流側軸部５６の外表面を含む円筒である。
【００５９】
円筒Ｃ３は、上流側軸部５８とダイアフラム支持部５４ａの荷重分担率並びに下流側軸部５６とダイアフラム支持部５５ａの荷重分担率に基づいて設定されている円筒である。荷重分担率は、薬液がダイアフラム５４，５５に印加している荷重を上流側軸部５８や下流側軸部５６が分担する割合である。円筒Ｃ３は、後述する供給圧力Ｐ１と有効受圧面積Ｓの積が上流側軸部５８や下流側軸部５６が分担する荷重に一致するように円筒C３の底面の面積Ｓ（有効受圧面積Ｓ）が設定された円筒として定義することもできる。
【００６０】
換言すれば、ダイアフラム５４は、薬液の圧力によって発生した荷重を２つの方向に流している。第１の方向は、ダイアフラム支持部５４ａを介してバルブハウジング８０の本体部材８１に流す方向である。第１の方向に流れる荷重は、円筒Ｃ１と円筒Ｃ３の間の受圧面積に印加される荷重として前述のように定義されている。第２の方向は、上流側軸部５８に流す方向である。第２の方向に流れる荷重は、円筒Ｃ３と円筒Ｃ２との間の受圧面積（有効受圧面積Ｓ）に印加される荷重として前述のように定義されている。ダイアフラム５５についてもダイアフラム５４と同様に荷重を２つの方向に流している。
【００６１】
弁閉時において、薬液流入口２１には、非圧縮性流体である薬液の供給圧力Ｐ１（ゲージ圧）が印加され、薬液流出口２５の吐出圧力Ｐ２が大気開放（ゲージ圧ゼロ）と仮定する。本状態の弁閉時においては、薬液流入口２１から上流側弁室２３までの流路で薬液は静止しているため、圧力損失は発生せず、上流側弁室２３の内圧は薬液の供給圧力Ｐ１と同一の圧力となる。なお、上流側弁室２３の内圧は、第１圧力とも呼ばれる。
【００６２】
ダイアフラム５４は、供給圧力Ｐ１に応じて軸線方向の開弁方向（図４では上側）の荷重である上流側開弁方向荷重Ｆ１（＝有効受圧面積Ｓ×供給圧力Ｐ１）を上流側軸部５８に印加する。上流側開弁方向荷重Ｆ１は、供給圧力Ｐ１に応じてダイアフラム５４が発生させる総荷重のうち上流側軸部５８が分担する荷重である。残りの荷重は、ダイアフラム支持部５４ａが分担することになる。荷重の分担率については、シミュレーション（模擬実験）や実験によって求めることができる。このように、ダイアフラム５４は、供給圧力Ｐ１に応じて上流側開弁方向荷重Ｆ１を上流側軸部５８に印加することになる。
【００６３】
一方、弁体部５０は、供給圧力Ｐ１に応じて上流側軽減荷重Ｆ２を発生させている。上流側軽減荷重Ｆ２は、上流側弁室２３内の供給圧力Ｐ１に応じて発生する。したがって、上流側軽減荷重Ｆ２は、環状突起５３と本体側弁座面８５の当接によって囲まれる領域（円筒Ｃ３内の領域）の面積と、上流側軸部５８と下流側軸部５６の内部領域（円筒Ｃ２内の領域）の面積との差に供給圧力Ｐ１を乗じた大きさを有することになる。環状突起５３と本体側弁座面８５の当接によって囲まれる下流領域（下流側弁室２４側の領域）には、供給圧力Ｐ１が印加されないからである。
【００６４】
弁体部５０は、上流側軽減荷重Ｆ２が上流側開弁方向荷重Ｆ１に一致するように構成されている。すなわち、弁体部５０は、その環状突起５３と本体側弁座面８５の当接によって囲まれる領域の面積が上流側開弁方向荷重Ｆ１に一致する上流側軽減荷重Ｆ２を発生させるように設定されている。具体的には、流体制御弁１０は、弁体部５０の上流側受圧面５１や下流側受圧面５２が駆動軸線から径方向に延びている長さ（あるいは外形）を設定することによって、上流側軽減荷重Ｆ２が上流側開弁方向荷重Ｆ１に一致(または略一致)させられている。
【００６５】
次に、下流側弁室２４において何らかの要因によって圧力の上昇が発生した場合を想定する。すなわち、吐出圧力Ｐ２が上昇した状態を想定する。この場合には、ダイアフラム５５は、吐出圧力Ｐ２の上昇に応じて軸線方向の閉弁方向（図４では下側）の荷重である下流側閉弁方向荷重Ｆ４を発生させる。下流側閉弁方向荷重Ｆ４は、吐出圧力Ｐ２の上昇に応じてダイアフラム５５が発生させる総荷重のうち下流側軸部５６が分担する荷重である。残りの荷重は、ダイアフラム支持部５５ａが分担することになる。なお、下流側弁室２４の内圧は、第２圧力とも呼ばれる。
【００６６】
ダイアフラム５５はダイアフラム５４と同一の構成を有しているので、下流側軸部５６が分担する下流側閉弁方向荷重Ｆ４は、上流側軸部５８が分担する上流側開弁方向荷重Ｆ１と一致することになる。したがって、弁体部５０が上流側開弁方向荷重Ｆ１に一致する上流側軽減荷重Ｆ２を発生させるように設定されていれば、下流側閉弁方向荷重Ｆ４に一致(略一致)する下流側軽減荷重Ｆ３を発生させるように構成されていることになる。なお、上流側開弁方向荷重Ｆ１、上流側軽減荷重Ｆ２、下流側軽減荷重Ｆ３、及び下流側閉弁方向荷重Ｆ４は、それぞれ開弁方向荷重、第１軽減荷重、第２軽減荷重、及び閉弁方向荷重とも呼ばれる。
【００６７】
このように、本実施形態の弁体部５０は、弁閉時においては、上流側弁室２３と下流側弁室２４のいずれにおいても薬液の圧力に応じて発生する弁体部５０への荷重が相殺（バランス）されるように構成されている。これにより、弁体部５０は、弁閉時において上流側弁室２３と下流側弁室２４のそれぞれで個別に圧力変動が発生しても影響を受けることはなく、遮断状態を確実に維持することができることがわかる。
【００６８】
図５は、弁開時（静的状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図である。弁開時においては、薬液流入口２１には、非圧縮性流体である薬液の供給圧力Ｐ１（ゲージ圧）が印加されているものと仮定する。弁開時には、上流側弁室２３や下流側弁室２４において圧力損失が殆ど発生しないので、吐出圧力Ｐ２は、薬液の供給圧力Ｐ１（ゲージ圧）に略一致することになる。したがって、上流側弁室２３と下流側弁室２４とには、同一の供給圧力Ｐ１が発生していることになる。
【００６９】
ダイアフラム５４は、供給圧力Ｐ１に応じて軸線方向の開弁方向の荷重である上流側開弁方向荷重Ｆ１を発生させる。一方、ダイアフラム５５は、供給圧力Ｐ１に応じて軸線方向の開弁方向の荷重である下流側閉弁方向荷重Ｆ４を発生させる。ダイアフラム５５はダイアフラム５４と同一の構成を有しているので、上流側開弁方向荷重Ｆ１と下流側閉弁方向荷重Ｆ４とは一致(または略一致)することになる。
【００７０】
ただし、本実施形態では、２個のダイアフラム５４、５５の受圧面積を同一として荷重バランスを実現しているが、敢えて２個のダイアフラム５４、５５の受圧面積を相違させることで荷重バランスを実現させることも可能である。たとえば上流側弁室２３や下流側弁室２４に薬液の供給圧力が印加されていない状態において、予め初期荷重が発生するような構成では、２個のダイアフラム５４、５５の受圧面積を相互に相違させて初期荷重を軽減させることが好ましい。本知見は、発明者による実験によって確認されたものである。
【００７１】
具体的には、流体制御弁１０に薬液の供給圧力が印加されていない状態において、弁閉状態で２個のダイアフラム５４、５５の弾性によって弁開方向に予め初期荷重が発生するような構成する。この場合、たとえばダイアフラム５５の受圧面積をダイアフラム５４の受圧面積の１．５倍程度として、その初期荷重を相殺するといった調整を実現することもできる。
【００７２】
このように、本実施形態の弁体部５０は、弁開時においても上流側弁室２３と下流側弁室２４の内部の薬液の圧力に応じて発生する弁体部５０への荷重が相殺されるように構成されていればよいことになる。荷重バランスは、流体制御弁１０の構成に応じて、２個のダイアフラム５４、５５の受圧面積を同一として実現するようにしてもよい。あるいは、弁閉時の初期荷重を相殺するように２個のダイアフラム５４、５５の受圧面積を相違させて実現してもよい。
【００７３】
なお、初期荷重の大きさが弁体部５０の位置によって変動する場合には、着座位置において荷重バランスを実現するように構成することが好ましい。こうすれば、着座位置近傍でのリフト量の円滑な操作の実現や、ウォーターハンマ現象の軽減に顕著な効果を奏するからである。ただし、他の位置での荷重バランスを実現するように構成してもよい。
【００７４】
図６は、開弁動作時（遷移状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図である。開弁動作時においては、環状突起５３と本体側弁座面８５との間の領域Ａに微小な隙間が発生してオリフィスが形成された状態となる。このオリフィスは、圧力損失δＰを発生させて薬液を通過させる。圧力損失δＰは、開弁動作の進行に応じて、すなわち環状突起５３と本体側弁座面８５との間の距離の拡大に応じて小さくなる。一方、本オリフィスの上流に配置されている上流側弁室２３の内部や下流の下流側弁室２４の内部は、圧力損失が発生しないので略均一な圧力状態となっている。
【００７５】
上流側弁室２３では、圧力損失δＰが発生せず、上流側開弁方向荷重Ｆ１（＝有効受圧面積Ｓ×供給圧力Ｐ１）と上流側軽減荷重Ｆ２（＝有効受圧面積Ｓ×供給圧力Ｐ１）とが釣り合った状態が維持される。一方、下流側弁室２４では、圧力損失δＰが発生するが、下流側閉弁方向荷重Ｆ４（＝有効受圧面積Ｓ×（供給圧力Ｐ１−圧力損失δＰ））と、下流側軽減荷重Ｆ３（＝有効受圧面積Ｓ×（供給圧力Ｐ１−圧力損失δＰ））と、で釣り合った状態が維持されている。
【００７６】
このように、圧力損失δＰは、上流側弁室２３における荷重バランス（上流側開弁方向荷重Ｆ１と上流側軽減荷重Ｆ２の関係）や、下流側弁室２４おける荷重バランス（下流側軽減荷重Ｆ３と下流側閉弁方向荷重Ｆ４の関係）に影響を与えないことが分かる。
【００７７】
このように、開弁動作時においては、オリフィス効果によって圧力損失δＰが発生しても、上流側弁室２３と下流側弁室２４の各内部の薬液の圧力に応じて発生する弁体部５０への荷重が相殺されるように構成されていることになる。
【００７８】
図７は、閉弁動作時（遷移状態）の弁体部５０の近傍の圧力状態を示す断面図である。閉弁動作時においては、環状突起５３と本体側弁座面８５との間に隙間が存在する状態から隙間が消滅した状態（当接状態）に遷移することなる。閉弁動作時においては、非圧縮性の薬液流路内の薬液の流速が急激に変化することで、薬液流路内の薬液の運動量に相当する力積に対応する荷重が流路に印加される現象が見られる。本現象は、ウォーターハンマ現象とも呼ばれ、薬液配管等に過度な振動の発生や破損を与える原因となっている。
【００７９】
ウォーターハンマ現象は、本発明者の解析によれば以下のようなメカニズムによって発生する。閉弁動作時においては、弁体部５０の環状突起５３と本体側弁座面８５との間の隙間が小さくなって当接状態に遷移する。この隙間が小さくなってくると、オリフィス効果による圧力損失δＰ（図６参照）で下流側弁室２４の圧力が低下することになる。この際に、仮にダイアフラム５５が装備されていなければ、下流側弁室２４側に弁体部５０が吸引されることによって、当接状態の近傍で急激に加速して環状突起５３が本体側弁座面８５に衝突することになる。このような急激な遮断動作によって、非圧縮性の薬液流路内の薬液の流速が急激に変化してウォーターハンマ現象が発生することになる。
【００８０】
しかしながら、本実施形態の流体制御弁１０は、ダイアフラム５５を有し、圧力損失δＰに起因する弁体部５０の吸引に対抗する荷重を発生させることができるので、これにより弁体部５０の急激な加速を防止してウォーターハンマ現象の発生を抑制することができる。
【００８１】
一方、ウォーターハンマ現象の発生までには至らなくても、閉弁動作時においては、弁体部５０の環状突起５３と本体側弁座面８５との間の隙間の上流側で圧力上昇δＰ１が発生する一方、その隙間の下流側で圧力降下δＰ２が発生することになる。しかしながら、本実施形態の流体制御弁１０は、静的状態としての弁閉時（図４の参照）の圧力状態と同じように相殺される。このため、薬液の圧力に起因する不意の駆動力が弁体部５０に発生せず、不意の開弁等の発生を防止して安定した動作を維持することができる。
【００８２】
このように、静的な閉弁時および開弁時や動的な開弁動作および閉弁動作においても、薬液の圧力に応じた荷重が弁体部５０に発生しないことがわかる。
【００８３】
（特定の従来技術との技術的思想としての差異）
従来技術として、上流側と下流側の双方にダイアフラムを有する構成も見られる（特開２００７−１７８００６号公報、特開２００３−２７８９２７号公報、及び特開２０１０−１６９２００号公報）。しかし、これらは技術的な思想が本質的に相違するので、本実施形態の流体制御弁１０の創作の基礎とはならない。以下では、その理由を説明する。
【００８４】
第１の従来技術として、特開２００７−１７８００６号公報や特開２００３−２７８９２７号公報に見られる技術は、液だれの防止を目的として、下流側にサックバック弁としてのダイアフラムが装備されている。しかしながら、サックバック弁として機能するためには、ダイアフラムの直径が遮断位置（円筒Ｃ３：環状突起５３と本体側弁座面８５の当接位置）の直径よりも顕著に大きいことが要請される。従来技術のサックバック弁は、弁体の動きによって薬液を吸引させる役割を果たすが、下流側受圧面５２が薬液を下流側に押すため、サックバックの効果を減殺させることになるからである。
【００８５】
このように、第１の従来技術では、サックバック弁（ダイアフラム）による吸引が下流側受圧面５２によって押し出される薬液の量よりも十分に小さく設定されている必要がある。そのため、環状突起５３と本体側弁座面８５の当接位置の直径をサックバック弁（ダイアフラム）の直径よりも顕著に小さくして、両直径の差を大きくする必要がある。これに対して、流体制御弁１０は、下流側軽減荷重Ｆ３と下流側閉弁方向荷重Ｆ４を近づけるため、ダイアフラム５４,５５の直径を近づけているので、技術的思想として完全に逆である。
【００８６】
このような思想上の相違は、サックバック弁（ダイアフラム）の直径と弁体の遮断面の直径の差として構成的に顕在化している。具体的には、第１の従来技術では、弁体の遮断面の直径は、サックバック弁（ダイアフラム）の直径に対して無視できるほどに小さく設定されている。
【００８７】
一方、第２の従来技術として、特開２０１０−１６９２００号公報に見られる技術は、パイロットレギュレータである。パイロットレギュレータは、下流側の薬液の圧力に応じて弁体を駆動し、下流側の圧力上昇に対して閉弁方向に駆動する一方、下流側の圧力下降に対して開弁方向に駆動する。本駆動力は、ダイアフラムの受圧面積と弁体の下流側への対抗面積との差に応じて発生する。本原理では、ダイアフラムの受圧面積と弁体の下流側への対抗面積との差が無くなると駆動しなくなるので、第２の従来技術に対して実施形態の技術的思想を適用するとパイロットレギュレータとして機能しえなくなる。
【００８８】
このような思想上の相違は、第１の従来技術と同様にダイアフラムの直径と弁体の遮断面の直径の差として構成的に顕在化している。具体的には、第２の従来技術においても弁体の遮断面の直径は、ダイアフラムの直径に対して無視できるほどに小さく設定されている。
【００８９】
ただし、上記実施形態では、第１軽減荷重と開弁方向荷重とが一致するとともに、第２軽減荷重と閉弁方向荷重とが一致するように構成されているが、必ずしも一致するように構成されている必要はない。
【００９０】
具体的には、たとえば上流側軽減荷重Ｆ２（第１軽減荷重）が荷重ゼロの状態（上述のような無視できる状態）よりも上流側開弁方向荷重Ｆ１（開弁方向荷重）に近く構成(設定)されていればよい。また、下流側軽減荷重Ｆ３（第２軽減荷重）が荷重ゼロの状態（上述のような無視できる状態）よりも下流側閉弁方向荷重Ｆ４（閉弁方向荷重）に近くなるように構成（設定）されていればよい。換言すれば、第１軽減荷重は開弁方向荷重の０．５倍乃至１．５倍の範囲内に設定され、第２軽減荷重は閉弁方向荷重の０．５倍乃至１．５倍の範囲内に設定されていればよいことになる。
【００９１】
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
（１）付勢バネ６２の付勢力を小さくすることが可能なので、弁座面のクリープを抑制して運用寿命を長くすることができる。
（２）作動エアの供給圧力を低下させて駆動動力を低減させることができる。
（３）駆動力の低下はアクチュエータの小型化の実現に寄与する。
（４）薬液の流れに起因する弁体部５０の不意の動作が抑制されるので、弁の開度を一定に保つ制御を簡易に安定させることができる。
（５）弁閉時の加速を抑制することができるので、ゆっくりとした弁閉動作（スローシャット）を実現させてウォーターハンマ現象を抑制することができる。
（６）ダイアフラムの外径を小さくして流体制御弁１０の小型化に寄与することができる。
【００９２】
さらに、本発明者の解析等によれば、上流側軽減荷重Ｆ２（第１軽減荷重）が上流側開弁方向荷重Ｆ１（開弁方向荷重）の０．８乃至１．２倍の範囲内（あるいは０．８乃至１．０倍）に設定され、下流側軽減荷重Ｆ３（第２軽減荷重）が下流側閉弁方向荷重Ｆ４（閉弁方向荷重）の０．８乃至１．２倍（あるいは０．８乃至１．０倍）の範囲内に設定されていれば効果を奏することが見出された。
【００９３】
ただし、上流側軽減荷重Ｆ２が上流側開弁方向荷重Ｆ１の０．８５乃至１．１５倍の範囲内に設定され、下流側軽減荷重Ｆ３（第２軽減荷重）が下流側閉弁方向荷重Ｆ４（閉弁方向荷重）の０．８５乃至１．１５倍の範囲内に設定されていれば顕著な効果を奏することが見出された。また、上流側軽減荷重Ｆ２が上流側開弁方向荷重Ｆ１の０．９乃至１．１倍の範囲内に設定され、下流側軽減荷重Ｆ３（第２軽減荷重）が下流側閉弁方向荷重Ｆ４（閉弁方向荷重）の０．９乃至１．１倍の範囲内に入ると効果が飽和し始めることが確認された。
【００９４】
ここで、開弁方向荷重や閉弁方向荷重は、それぞれ第１可撓性部材や第２可撓性部材が流体圧力によって発生させる荷重のうち弁体部側に印加される荷重を意味する。したがって、第１可撓性部材や第２可撓性部材が発生させる全ての荷重を意味するものではなく、その荷重のうち弁体部側が受け持つ分担荷重としての意味を有している。分担荷重は、前述のように第１可撓性部材や第２可撓性部材の受圧面のうち弁体部側に流れる荷重（印加される荷重）に対応する受圧面の面積を有効受圧面積Ｓとして定義し、その面積を基準として弁座部を設計するようにしてもよい。
【００９５】
こうすれば、流体制御弁１０は、流体からの影響を受けることなく弁体部５０を操作することができるとともに、ウォーターハンマ現象の発生を効果的に抑止できることが確認された。これにより、付勢バネ６２の付勢力を顕著に軽減して駆動動力の大幅な低減が図れるとともに、スムーズな遮断操作や弁開度（弁リフト量）の精密な操作を可能とすることができる。
【００９６】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。
【００９７】
（１）上記実施形態では、流体制御弁１０は開閉弁であるが、たとえば弁開度の調整によって流量や圧力損失を連続的に調整可能な調整弁、あるいは圧力調整弁、ニードル弁といった各種弁にも適用することができる。本発明は、薬液の流れに起因する弁体駆動への影響を抑制して操作性が高められているので、高い調整機能と遮断とを両立する制御弁の提供が可能である。
【００９８】
（２）上記実施形態では、上流側開弁方向荷重Ｆ１（開弁方向荷重）と下流側閉弁方向荷重Ｆ４（閉弁方向荷重）とが一致するように構成されているが、必ずしも一致するように構成されている必要はない。開弁方向荷重と閉弁方向荷重とが一致しなくても、第１軽減荷重がゼロ値よりも開弁方向荷重に近くなるように設定され、第２軽減荷重がゼロ値よりも閉弁方向荷重に近くなるように設定されていれば、閉弁時に流体から受ける荷重を軽減することができる。
【００９９】
ただし、開弁方向荷重と閉弁方向荷重とを相互に近づければ、弁閉状態でだけでなく、弁開状態においても弁体部が流体から受ける荷重を十分に抑制することができる。その結果、弁閉状態と弁開状態との間の遷移動作（弁閉動作や弁開動作）において、弁体部が流体による駆動に起因する不意の加減速を抑制することができる。
【０１００】
これにより、弁閉状態でだけでなく、弁開状態においても弁体部が流体から受ける荷重を十分に抑制することができる。従って、弁閉状態と弁開状態との間の遷移動作（弁閉動作や弁開動作）において、弁体部が流体による駆動に起因する不意の加減速を抑制し、弁開動作や弁閉動作をさらに円滑化することができる。なお、本発明者の解析やシミュレーション（模擬実験）等によれば、開弁方向荷重は、閉弁方向荷重の０．８乃至１．２倍の範囲内に設定されていることが望ましい。ただし、閉弁方向荷重の０．８５乃至１．１５倍の範囲内に設定されていれば効果が顕著となり、閉弁方向荷重の０．９乃至１．１倍の範囲内に入ると効果が飽和し始める。
【０１０１】
（３）上記実施形態では、作動エアで弁体部５０が駆動されているが、たとえば電磁気力や手動によって駆動するようにしてもよい。電磁気力の駆動では、薬液の流れに起因して過度の駆動力が必要とされることもないので、電磁駆動に起因する過熱の心配が殆ど無い。これにより、電磁駆動方式の小型の流体制御弁を実現することができる。一方、手動では、薬液の流れに起因する弁体部への不意の駆動力の発生を抑制することができるので、人間の手に不快な反動を発生させない手動方式の流体制御弁を実現することができる。
【０１０２】
（４）上記実施形態では、いわゆるノーマルクローズ型の流体制御弁、すなわち、駆動力が印加されていないときに弁閉状態となる流体制御弁で説明した。しかしながら、いわゆるノーマルオープン型の流体制御弁、すなわち、駆動力が印加されていないときに弁開状態となる流体制御弁にも本発明は適用することができる。ノーマルオープン型の流体制御弁においても、ノーマルクローズ型の流体制御弁と同様に、駆動力の低減やウォーターハンマ現象の抑制といった効果を得ることができるからである。
【０１０３】
（５）上記実施形態では、単動式の流体制御弁を例示しているが、複動式の流体制御弁にも本発明は適用することができる。複動式の流体制御弁においても、単動式の流体制御弁と同様に、駆動力の低減やウォーターハンマ現象の抑制といった効果を得ることができるからである。
【０１０４】
（６）上記実施形態では、流体制御弁１０には薬液が流されているが、たとえば純水であってもよい。本流体制御弁は、一般に流体の流れを制御するものに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…流体制御弁、２１…薬液流入口、２３…上流側弁室、２４…下流側弁室、２５…薬液流出口、３０…バルブカバー、４０…アクチュエータハウジング、４５…作動エア流路、４６…作動エアポート、５０…弁体部、５１…上流側受圧面、５２…下流側受圧面、５３…環状突起、５４…ダイアフラム、５４ａ…ダイアフラム支持部、５５…ダイアフラム、５５ａ…ダイアフラム支持部、５６…下流側軸部、５８…上流側軸部、６０…アクチュエータ、７０…アクチュエータカバー、８０…バルブハウジング、８５…本体側弁座面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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