(57)【要約】【課題】  線形性を維持した流量でもって流体を安定供給する。【解決手段】  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。【選択図】      図２
2006153039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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っており、
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項４】
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ヤ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば特許文献１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１００のハウジング１１０には、流入口１８０と流出口１９０とが弁孔１３０および軸孔１４０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１３０は軸孔１４０よりも幅狭である。軸孔１４０にはニードル弁６００が挿入されており、ニードル弁６００の先端には略円錐状の弁体６５０が設けられている。図示されるように、弁体６５０の基端とニードル弁６００の先端とが一致している。このような流量調節弁１００においては、ニードル弁６００を開弁方向（上方向）に移動させることにより、弁孔１３０を流れる流体の流量が調節される。
【０００３】
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１９０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６５０の位置から弁体６５０が開弁方向に移動する距離ｘを示している。ニードル弁６００の弁体６５０が略円錐状であるので、閉弁状態にある流量調節弁１００のニードル弁６００を開弁方向に移動させると、図６（ｂ）において実線Ｙ１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６５０が軸孔１４０内まで移動すると（ｘ＝ｘ１）、実線Ｙ２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。
【０００４】
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６００よりも細い円錐台状の弁体６６０がニードル弁６００の先端から延びている。流量調節弁１００'が閉弁状態にあるときには、ニードル弁６００の端面６６５が軸孔１４０と弁孔１３０との間の弁座１６０に当接し、弁体６６０が弁孔１３０内に挿入されるようになる。
【０００５】
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１００'において、閉弁状態にある流量調節弁１００'のニードル弁６００を開弁方向（上方向）に移動させると、実線Ｙ３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１３０と弁体６６０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６６０の先端６６１が軸孔１４０内に完全に移動すると、図７（ｂ）において実線Ｙ４により示されるように距離ｘが距離ｘ２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。
【０００６】
また、弁体６６０のテーパ部は比較的緩やかに広がっているので、距離ｘが距離ｘ２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６６０が弁孔１３０内にとどまるように弁体６６０を弁孔１３０内に移動させることにより流量を増大させる場合には、緩やかなテー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６６０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。
【特許文献１】特開平１１−２３０４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように図６に示されるようなテーパ部が急激に広くなる弁体６５０を備えた流量調節弁１００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ーパ部が緩やかに広がる長い弁体６６０を備えた流量調節弁１００’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６６０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。
【０００８】
特に近年においては、流量調節弁１００、１００'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１００、１００'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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、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っていて、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挿入されるようにした流量調節弁が提供される。
【００１１】
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番目の発明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番目の発明においては、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。
【００１２】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、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番目の発明によれば、２番目の発明において、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番目の発明においては、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。
【００１３】
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、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ヤフラムを含んでいる。
すなわち４番目の発明においては、いわゆるダイヤフラム式ニー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。
【発明の効果】
【００１４】
各発明によれば、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うる。
さらに、２番目および３番目の発明によれば、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量でもって流体を安定して供給する効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、いわゆるダイヤフラム式ニー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という効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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１０のハウジングは、下方部分１１と上方部分２０とから構成されている。ハウジングの下方部分１１には流入口１８と流出口１９とが形成されており、これら流入口１８および流出口１９は後述する弁孔１３および軸孔１４を介して下方部分１１内において互いに連通している。
【００１６】
図１（ｂ）から分かるように、ハウジングの下方部分１１には該下方部分１１よりも幅狭の下方スリーブ１２が設けられている。一方、ハウジングの上方部分２０には、下方スリーブ１２に係合する上方スリーブ２２が形成されている。図示されるように、下方スリーブ１２の外面と上方スリーブ２２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２０は下方部分１１に螺合している。そして、上方部分２０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１５によって下方部分１１に固定されている。スプリングロールピン１５は上方部分２０の上方スリーブ２２と下方部分１１の下方スリーブ１２とを連結しており、通常はスプリングロールピン１５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１１と上方部分２０とが一旦組み付けられると、ニードル弁６０の大部分が挿入される共通の軸孔１４がハウジング内に形成されるようになる。なお、スプリングロールピン１５以外の手段によって上方部分２０と下方部分１１とを固定してもよい。
【００１７】
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２０は、上方部分２０とニードル弁６０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１５によって上方部分２０が下方部分１１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２０に接触したとしても、上方部分２０とニードル弁６０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ッ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２０を取外す必要がないので、シール状態は変動しない。
【００１８】
図示されるように、上方部分２０よりも幅狭の筒状延長部２１がハウジングの上方部分２０から延びている。さらに、ニードル弁６０が延長部２１の上方から延びている。延長部２１の外面にはネジ山部が形成されており、パネルナット３０が延長部２１のネジ山部に螺合している。このパネルナット３０は流量調節弁１０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２１の長さはパネルの厚さとパネルナット３０の厚さとの合計よりも大きい。
【００１９】
さらに、図１（ｂ）に示されるように、ニードル弁６０の基端には流量調節ツマミ４０が取付けられている。流量調節ツマミ４０に形成された孔にニードル弁６０の基端を挿入し、固定ネジ４１によって流量調節ツマミ４０をニードル弁６０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４０とパネルナット３０との間には後述するロックナット３５がネジ山部６１に螺合している。図示されるように、ロックナット３５の寸法は流量調節ツマミ４０およびパネルナット３０の寸法よりも大きくなっている。さらに、使用者が流量調節ツマミ４０、ロックナット３５、パネルナット３０のそれぞれを容易に把持できるように、流量調節ツマミ４０、ロックナット３５、パネルナット３０の各周面にはローレットが形成されている。
【００２０】
また、図１（ｂ）に示されるように、ニードル弁６０は第一部分６４と、第一弁体６７および第二弁体６６からなる弁体を含む第二部分６５とから構成されている。第一部分６４は、第二部分６５と連結する幅広部６２を含んでおり、幅広部６２の周面にはネジ山部６３が形成されている。図示されるように、このネジ山部６３は上方部分２０の延長部２１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４０を回転することによってニードル弁６０は軸方向に移動する。
【００２１】
ハウジングの下方部分１１には流入口１８に連通する幅狭の弁孔１３が形成されている。図示されるように弁孔１３と軸孔１４とは同心に形成されており、弁孔１３は軸孔１４よりも幅狭になっている。さらに、図示されるように軸孔１４と弁孔１３との間には弁座１６が形成されている。
【００２２】
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２０等を省略している。図２に示されるように、第一弁体６７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６７は第二部分６５の端部から延びているので、第一弁体６７の一端と第二部分６５の端部とが一致した構成となっている。また、第一弁体６７の端面６７ａは弁孔１３の断面積よりも大きくなるように形成されている。
【００２３】
さらに、円錐台状の第二弁体６６が、閉弁方向に向かって先細になるように第一弁体６７の端面６７ａから延びている。図示されるように、第二弁体６６は第一弁体６７の端面６７ａよりも一回り小さくなっている。そして、第二弁体６６の軸方向長さは弁孔１３よりも長くて、第一弁体６７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６６の基端は弁孔１３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６７の基端と第二部分６５の横断面とがなす角Ａ１は第二弁体６６の基端と第二部分６５の横断面とがなす角Ａ２よりも小さくなっている。
【００２４】
なお、本発明においては、ニードル弁６０を全開にした場合であっても、第二弁体６６の端面６６ａは弁孔１３内にとどまり、第二弁体６６の端面６６ａが軸孔１４まで移動することはない。図３は、ニードル弁６０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６６の端面６６ａは弁座１６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１３と第二弁体６６との間の隙間を通って軸孔１４に流入し、流出口１９から流出している。このこととは反対に、第二弁体６６の端面６６ａが弁孔１３を越えて軸孔１４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６６の端面６６ａは弁孔１３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。
【００２５】
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１０が閉弁状態にあるので、第二部分６５の第一弁体６７の端面６７ａが弁座１６に当接し、第二部分６５の第二弁体６６が弁孔１３内に挿入された状態にある。
【００２６】
また、図１（ｂ）においては、幅広部６２の下方においては、略円錐台状の第一パッキン７１が第二部分６５周りにおいて軸孔１４の傾斜部１４ａに嵌合している。さらに、下方部分１１と上方部分２０との間に延びるフランジを有する第二パッキン７２が第一パッキン７１の上方に配置されている。これら第一パッキン７１および第二パッキン７２は単一部材であってもよい。
【００２７】
前述したようにロックナット３５はニードル弁６０の第一部分６４のネジ山部６１に螺合している。ロックナット３５は流量調節ツマミ４０が回転するのを規制する役目を果たしている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示される実施形態においては、ロックナット３５は上方部分２０の延長部２１に隣接した位置に在るときに流量調節ツマミ４０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４０に接触したとしても流量調節ツマミ４０は回転せず、従って、流量調節弁１０の流量は変動しない。そして、ロックナット３５を緩めてロックナット３５と延長部２１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４０の回転が許可され、それにより、流量調節弁１０の流量を調節できるようになる。
【００２８】
流量調節弁１０をパネル（図示しない）に取付ける際には、流量調節ツマミ４０、ロックナット３５およびパネルナット３０を順番に取外す。次いで、ハウジングの延長部２１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２１の寸法に対応しているので、パネルは上方部分２０の手前で停止する。次いで、パネルナット３０を延長部２１に螺合して、流量調節弁１０をパネルに固定する。その後、ロックナット３５および流量調節ツマミ４０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２０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１０の取付時には上方部分２０を取外す必要はないので、ニードル弁６０とハウジングとの間のシール状態を出荷時のまま維持することが可能となる。
【００２９】
そして、本発明の実施形態に基づく流量調節弁１０の使用時においては、ロックナット３５を緩めてロックナット３５と上方部分２０の延長部２１との間に所定量の隙間を形成した後、流量調節ツマミ４０を回転してニードル弁６０を上方に移動させる。図２に示されるように、流量調節弁１０の開弁直後においては、流入口１８から流入した比較的少量の流体が第二弁体６６と弁孔１３との間の隙間を通って軸孔１４に進入し、次いで流出口１９から流出する。
【００３０】
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１９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６７の端面６７ａと弁座１６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１０の閉弁時には第一弁体６７の端面６７ａと弁座１６とが当接しているので、距離ｘはニードル弁６０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。
【００３１】
図４に示されるように、流量調節弁１０の開弁後における流量が比較的小さい小流量領域Ｚ１においては、弁体が移動した距離ｘと流量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に示されるようにニードル弁６００が略三角錐状の弁体６５０のみを備えている場合は、本発明におけるニードル弁６０が第一弁体６７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６０が第一弁体６７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。
【００３２】
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６００が弁体６５０よりも細い弁体６６０のみを備えている場合は、本発明におけるニードル弁６０が第二弁体６６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６０が第二弁体６６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＝ｘ２）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。
【００３３】
これらのことに対し、本発明のニードル弁６０は、弁体６５０に対応する第一弁体６７と、弁体６６０に対応する第二弁体６６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１０の小流量領域Ｚ１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Ｚ１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Ｂ１とすると、実線Ｙ１とｘ＝ｘ１の線分と直線Ｂ１とで囲まれる領域Ａ１は直線Ｂ１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Ｂ２とすると、実線Ｙ３とｘ＝ｘ２の線分と直線Ｂ２とで囲まれる領域Ａ３は直線Ｂ２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。
【００３４】
つまり、本発明においては供給過剰分の領域Ａ１が供給不足分の領域Ａ３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Ｚ１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４０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Ｙ１は曲線であるので、小流量領域Ｚ１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。
【００３５】
本発明においてはニードル弁６０がさらに移動して距離ｘが所定の距離ｘａを越えると、小流量領域Ｚ１から大流量領域Ｚ２に移行する。このような大流量領域Ｚ２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Ｙ４とｘ＝ｘ２の線分と直線Ｂ２とで囲まれた供給不足分の領域Ａ４が、図６（ｂ）に示される実線Ｙ２とｘ＝ｘ１の線分と直線Ｂ１とで囲まれた供給過剰分の領域Ａ２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Ｚ２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。
【００３６】
このように、本発明においては小流量領域Ｚ１および大流量領域Ｚ２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１０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。
【００３７】
さらに、前述したように第一弁体６７および第二弁体６６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６７の基端と第二部分６５の横断面とがなす角Ａ１は第二弁体６６の基端と第二部分６５の横断面とがなす角Ａ２よりも小さくなっており、第一弁体６７の軸方向長さは第二弁体６６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６７の基端と第二部分６５の横断面とがなす角Ａ１は約８０°程度であり、第二弁体６６の基端と第二部分６５の横断面とがなす角Ａ２は約８５°程度である。さらに、第二弁体６６の軸方向長さは第一弁体６７の軸方向長さの約２倍程度である。
【００３８】
これら角度Ａ１、Ａ２ならびに第一弁体６７および第二弁体６６の長さは、流量調節弁１０の流量Ｑが小流量領域Ｚ１から大流量領域Ｚ２に移行するときに、移行直前の流量Ｑ１と移行直後の流量Ｑ２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Ｚ１と大流量領域Ｚ２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Ｚ１から大流量領域Ｚ２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Ｚ１と大流量領域Ｚ２との間の境界点（ｘ＝ｘａ）付近の流量を供給する場合であっても、流量調節ツマミ４０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。
【００３９】
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６０ならびに円錐台形状の第一弁体６７および第二弁体６６が示されているが、これらニードル弁６０ならびに第一弁体６７および第二弁体６６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１４の断面が正方形であってニードル弁６０の断面もこれに対応した正方形であると共に、第一弁体６７および第二弁体６６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。
【００４０】
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１０’のハウジングの下方部分１１は、上方部分２０に螺合する部分１１ａと、流入口１８および流出口１９等が形成されている部分１１ｂとを含んでいる。部分１１ａには上方室１１４ａが形成されていると共に、部分１１ｂには下方室１１４ｂが形成されている。これら上方室１１４ａ、１１４ｂは弁孔１３および軸孔１４と同心に形成されており、軸孔１４よりも断面寸法が大きい。なお、部分１１ｂには下方室１１４ｂと流出口１９とを連通させる通路１１９が形成されている。
【００４１】
さらに、ニードル弁６０の第二部分６５は、第一部分６４に連結する上方部分６５ａと第一弁体６７および第二弁体６６を含む下方部分６５ｂとを含んでいる。これら上方部分６５ａおよび下方部分６５ｂは、図１を参照して説明した第一部分６４と第二部分６５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６５ａと下方部分６５ｂとが連結されていてもよく、また上方部分６５ａと下方部分６５ｂとが一体的に形成されていてもよい。
【００４２】
さらに、図５に示されるように、下方部分６５ｂの胴部分にはダイヤフラム８２が設けられている。ダイヤフラム８２の縁部８３は部分１１ａと部分１１ｂ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８２が部分１１ａの上方室１１４ａと部分１１ｂの下方室１１４ｂとの間で支持されるようになる。ダイヤフラム８２自体は気密性を有しているので、ダイヤフラム８２によって上方室１１４ａおよび下方室１１４ｂは互いに封止可能に分離されている。さらに、第一弁体６７の端面６７ａからは、第二弁体６６が軸方向に延びている。これら第一弁体６７および第二弁体６６は前述したのと同様の形状である。これら第一弁体６７および第二弁体６６はダイヤフラム８２と一体的に形成されていてもよい。
【００４３】
流量調節弁１０’の使用時にニードル弁６０を軸方向に移動させると、流体が第二弁体６６と弁孔１３との間の隙間を通ってダイヤフラム８２の下方の下方室１１４ｂに流入し、次いで、通路１１９を通じて流出口１９から流出する。図示されるダイヤフラム８２は流入口１８から流入した流体が上方部分６５ａと軸孔１４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８２に第一弁体６７および第二弁体６６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、ダイヤフラム８２が設けられたニードル弁６０の一部がバ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。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）本発明に基づく流量調節弁の正面図である。（ｂ）本発明に基づく流量調節弁の側断面図である。
【図２】開弁直後における弁体の拡大略図である。
【図３】弁体の拡大略図である。
【図４】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】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）従来技術における流量調節弁の部分拡大図である。（ｂ）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。
【図７】（ａ）従来技術における他の流量調節弁の部分拡大図である。（ｂ）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。
【符号の説明】
【００４５】
１０    流量調節弁
１１    下方部分
１３    弁孔
１４    軸孔
１４ａ    傾斜部
１５    スプリングロールピン
１６    弁座
１８    流入口
１９    流出口
２０    上方部分
３０    パネルナット
３５    ロックナット
４０    流量調節ツマミ
６０    ニードル弁
６２    幅広部
６４    第一部分
６５    第二部分
６６    第二弁体
６７    第一弁体
７１    第一パッキン
７２    第二パッキン
Ａ１、Ａ２    角度
Ｚ１    小流量領域
Ｚ２    大流量領域
【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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