(57)【要約】【課題】金属ダイアフラムのリフト量のバラツキを減少させた流体制御弁の提供。【解決手段】円形金属薄板を複数枚重ね、円形金属薄板を、弁座部１５と当接離間させて弁の開閉を行う金属ダイアフラム１８として用いる流体制御弁１０において、円形金属薄板である第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂとが反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８として用いることで、円形金属板の有する圧延異方性による反りＷの影響による金属ダイアフラム１８のリフト量のバラツキを減少させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形金属薄板を複数重ね、前記円形金属薄板を、弁座と当接離間させて弁の開閉を行うダイアフラムとして用いる流体制御弁において、
前記円形金属薄板である第１金属薄板と第２金属薄板とが反りを揃えて重ねられ、前記ダイアフラムとして用いられることを特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の流体制御弁において、
前記円形金属薄板が、圧延異方性を有することから成型後に前記反りが発生することを特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体制御弁において、
前記第１金属薄板の表面の一部に第１の基準が形成され、
前記第２金属薄板の表面の一部の前記第１の基準に対応する位置に第２の基準が形成され、
前記第１の基準と、前記第２の基準とが揃うように、前記第１金属薄板と前記第２金属薄板を重ねることで、前記反りを揃えることを特徴とする流体制御弁。
【請求項４】
請求項３に記載の流体制御弁において、
前記第１の基準が、前記第１金属薄板の一部を切り欠くことで形成され、
前記第２の基準が、前記第２金属薄板の一部を切り欠くことで形成されることを特徴とする流体制御弁。
【請求項５】
請求項３に記載の流体制御弁において、
前記第１の基準が、前記第１金属薄板の一部を押圧して凸部を設けることで形成され、
前記第２の基準が、前記第２金属薄板の一部を押圧して凸部を設けることで形成されることを特徴とする流体制御弁。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体制御弁において、
前記第１金属薄板と前記第２金属薄板とを重ね合わる際に、前記第１金属薄板と前記第２金属薄板を仮組みした状態で振動を加え、前記反りを揃えることを特徴とする流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄板を用いたダイアフラムを有し、金属ダイアフラムを弁座と当接離間させて弁の開閉を行う流体制御弁に関し、詳しくは金属ダイアフラムのリフト量のバラツキを減少させ、流量特性の向上と動作耐久性の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造装置に用いられるガス供給用の開閉弁として、金属ダイアフラムを用いた流体制御弁が使用されている。金属ダイアフラムを用いると、樹脂のダイアフラムに比べて弁室内のデッドスペースが少なくなるというメリットの他、ガスの置換性が良く、接触部分からのパーティクルの発生を抑えられるというメリットが得られるからである。
金属ダイアフラムの基本的な構成は、例えば特許文献１や、特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、金属ダイアフラム式流量調整弁に関する技術が開示されており、同材質の板を複数枚張り付けた金属ダイアフラムを、流量調整弁のボディに挟み込み、金属ダイアフラムの一面が、弁座に当接、離間することで、流体を遮断、流通させることができるとしている。
特許文献１の金属ダイアフラムは、複数の板をスポット溶接や接着剤などを用いて張り合わせ、更に弾性変形部分の内径の部分に入り込む直径の金属薄板を複数枚張り合わせて、金属ダイアフラムを補強することで周辺部よりも剛性を高くし、少ない荷重で駆動し全閉時の締め切り性能に優れた金属ダイアフラム式流量調整弁を実現している。
【０００４】
特許文献２には、ダイアフラム構造に関する技術が開示されており、金属ダイアフラムの接ガス面にＰＦＡ層を形成し、接ガス面とは反対の面であってステム当接部分にもＰＦＡ層を形成して、弁閉時に弁座にＰＦＡ層が形成された面が当接するようにするとしている。これによって、耐食性を高めると共にＰＦＡ層が弾性を示すことにより高いシール性を実現している。
【０００５】
【特許文献１】特開平10-318385号公報（段落６〜、図１）
【特許文献２】特開2004-19735号公報（段落２９〜、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術である特許文献１及び特許文献２に開示される技術には、金属ダイアフラムにリフト量のバラツキが発生するという問題があった。
金属ダイアフラムを用いた流体制御弁は、金属ダイアフラムのリフト量により流体制御弁を通過する流体の流量特性が変化するため、シビアな寸法管理が要求される。
一方で、金属ダイアフラムは疲労強度を高め、かつ圧力隔壁としての役割を果たすために、金属薄板を数枚重ねて使用されている。
しかしながら、このように金属薄板を重ねて金属ダイアフラムを形成すると、リフト量にバラツキが出ることを出願人は確認している。
【０００７】
これは、金属薄板が圧延異方性を有することから成型後に反りを生じ、この重ね合わせの方向性によってリフト量にバラツキが生じてしまうからだと考えられる。この圧延異方性とは、金属材料を圧延した際に、圧延された金属薄板が圧延方向と圧延直角方向と材料強度が異なる状態になることを言う。
例えば、第１金属薄板の上に第２金属薄板を重ねる際に、反りの方向がずれていると、変形する際に第１金属薄板の変形を第２金属薄板が邪魔をして、変形量が少なくなってしまうケースが確認されている。
このように、流体制御弁の金属ダイアフラムのリフト量にバラツキがあると、流体制御弁のボディの製作精度を高めたとしても、流量に個体差が出てしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、金属ダイアフラムのリフト量のバラツキを減少させた流体制御弁、及び流体制御弁用ダイアフラム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の流体制御弁は、次のような構成を有している。
（１）円形金属薄板を複数枚重ね、前記円形金属薄板を、弁座と当接離間させて弁の開閉を行うダイアフラムとして用いる流体制御弁において、
前記円形金属薄板である第１金属薄板と第２金属薄板とが反りを揃えて重ねられ、前記ダイアフラムとして用いられることを特徴とする。
【００１０】
（２）（１）に記載の流体制御弁において、
前記円形金属薄板が、圧延異方性を有することから成型後に前記反りが発生することを特徴とする。
【００１１】
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御弁において、
前記第１金属薄板の表面の一部に第１の基準が形成され、前記第２金属薄板の表面の一部の前記第１の基準に対応する位置に第２の基準が形成され、前記第１の基準と、前記第２の基準とが揃うように、前記第１金属薄板と前記第２金属薄板を重ねることで、前記反りを揃えることを特徴とする。
【００１２】
（４）（３）に記載の流体制御弁において、
前記第１の基準が、前記第１金属薄板の一部を切り欠くことで形成され、前記第２の基準が、前記第２金属薄板の一部を切り欠くことで形成されることを特徴とする。
【００１３】
（５）（３）に記載の流体制御弁において、
前記第１の基準が、前記第１金属薄板の一部を押圧して凸部を設けることで形成され、前記第２の基準が、前記第２金属薄板の一部を押圧して凸部を設けることで形成されることを特徴とする。
【００１４】
（６）（１）乃至（５）のいずれかに記載の流体制御弁において、
前記第１金属薄板と前記第２金属薄板とを重ね合わる際に、前記第１金属薄板と前記第２金属薄板を仮組みした状態で振動を加え、前記反りを揃えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
次に、上記構成を有する流体制御弁の作用及び効果について説明する。
まず、（１）に記載する発明は、円形金属薄板を複数枚重ね、円形金属薄板を、弁座と当接離間させて弁の開閉を行うダイアフラムとして用いる流体制御弁において、円形金属薄板である第１金属薄板と第２金属薄板とが反りを揃えて重ねられ、ダイアフラムとして用いられるので、第１金属薄板と第２金属薄板の反りの揃ったダイアフラムが流体制御弁に組み付けられる。
第１金属薄板と第２金属薄板の反りを揃えて流体制御弁にダイアフラムとして組み付けられることで、流体制御弁の内部に流体を流した際に、ダイアフラムのリフト量のバラツキを減少させることが可能である。
【００１６】
第１金属薄板及び第２金属薄板は、圧延異方性を有することから、球殻状に成型される過程において、一方向に反ることがある。このように成型過程で反りを生じた場合には、この反りを揃えてダイアフラムとして流体制御弁に組み付けることで、ダイアフラムのリフト量のバラツキの減少を図ることができる。
第１金属薄板と第２金属薄板の反りが揃っていない場合、課題にも示したように第１金属薄板の反りと第２金属薄板の反りがそれぞれ干渉し合った結果、ダイアフラムのリフト量を阻害し、リフト量にバラツキが出てしまう虞がある。
よって、流体制御弁にダイアフラムを組み付ける際に、第１金属薄板と第２金属薄板の反りを揃えてダイアフラムとして組み付けることで、リフト量のバラツキを減少させた流体制御弁の提供が可能となる。
【００１７】
また、（２）に記載の発明は、（１）に記載の流体制御弁において、円形金属薄板が、圧延異方性を有することから成型後に反りが発生するので、圧延方向を揃えることで、第１金属薄板と第２金属薄板の反りを揃えることが可能となる。
ダイアフラムに用いられる金属薄板は、疲労強度を高めるために原材料の板厚から数十％程度に圧延されて形成される、そして円形球殻状に形成されて第１金属薄板及び第２金属薄板として複数の円形金属薄板を重ねてダイアフラムとする。
【００１８】
金属は圧延されると圧延異方性を生じることから、成型後に反りを生じる。この金属薄板に発生する反りが、（１）に記載したように複数枚の金属薄板を重ねてダイアフラムとして用いる場合、反りが揃わないことでダイアフラムの変形を阻害する虞があり、ダイアフラムのリフト量に影響する虞がある。
よって、前述の第１金属薄板と第２金属薄板の圧延方向を揃えることで、反りを揃えることとなり、流体制御弁のダイアフラムのリフト量のバラツキを少なくすることができる。
【００１９】
また、（３）に記載される発明は、（１）又は（２）に記載の流体制御弁において、第１金属薄板の表面の一部に第１の基準が形成され、第２金属薄板の表面の一部の第１の基準に対応する位置に第２の基準が形成され、第１の基準と、第２の基準とが揃うように、第１金属薄板と第２金属薄板を重ねることで、反りを揃えるので、反りが一見して判りづらい場合にも、第１金属薄板と第２金属薄板の反りを揃えて重ねることが可能となる。
金属板を圧延後であってプレスする前、あるいはプレス後にレーザーマーカーなどを用いて基準となるマークを形成する等の方法で、第１金属薄板と第２金属薄板の反りの方向を容易に揃えることが可能となる。
基準を形成する方法は様々な方法が考えられる。例えばレーザーマーカーではなくとも、プレスによって一部に切り欠きを設けたり、凸部を形成したりしても良い。その他にも、第１金属薄板及び第２金属薄板の形状に変化をつけたり、圧延後のプレートに部分的に着色を施したりする等の方法も考えられる。
【００２０】
また、（４）に記載される発明は、（３）に記載の流体制御弁において、第１の基準が、第１金属薄板の一部を切り欠くことで形成され、第２の基準が、第２金属薄板の一部を切り欠くことで形成されるので、第１金属薄板と第２金属薄板の切り欠きを揃えることで、第１金属薄板と第２金属薄板の反りを揃え、反りの方向を容易に揃えることが可能となる。
【００２１】
また、（５）に記載される発明は、（３）に記載の流体制御弁において、第１の基準が、第１金属薄板の一部を押圧して凸部を設けることで形成され、第２の基準が、第２金属薄板の一部を押圧して凸部を設けることで形成されるので、第１金属薄板と第２金属薄板の凸部を揃えることで、第１金属薄板と第２金属薄板の反りを揃え、反りの方向を容易に揃えることが可能となる。
また、凸部同士が重なることで第１金属薄板と第２金属薄板が重ねた後にずれにくくなるため、流体制御弁に組み付ける際に反りがずれてしまうことを防ぐことができる。
【００２２】
また、（６）に記載される発明は、（１）乃至（４）のいずれかに記載の流体制御弁において、第１金属薄板と第２金属薄板とを重ね合わる際に、第１金属薄板と第２金属薄板を仮組みした状態で振動を加え、反りを揃えるので、第１金属薄板と第２金属薄板を単に重ね合わせて仮組をし、仮組をした後に振動を加えることで、反りにあわせて方向を揃えることができる。
第１金属薄板及び第２金属薄板に反りが明確に出ている場合には、このような振動を加えることで、反りが揃うように第１金属薄板又は第２金属薄板が回転し、反りを揃えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施の形態である流体制御弁について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、初めに本発明の第１実施例の構成について説明する。
（第１実施例）
図１に、第１実施例の流体制御弁１０の断面図を示す。
流体制御弁１０は、流路ブロック１１と、駆動部２０とからなる。流路ブロック１１は耐食性の良いＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼を用いて、機械加工により形成されている。流路ブロック１１には、ＩＮポート１２と、ＯＵＴポート１７を備えており、ＩＮポート１２に接続される第１流路１３は、弁室１４に接続されている。弁室１４からは、第２流路１６を介してＯＵＴポート１７に接続される。したがって、一次側からＩＮポート１２から流入したガスは、弁室１４を通過してＯＵＴポート１７から二次側に供給される。
弁室１４には、弁座部１５が設けられ、金属ダイアフラム１８が当接、離間する。弁座部１５の弁シートにはＰＣＴＦＥ等のフッ素樹脂が用いられる。金属ダイアフラム１８は、流路ブロック１１と駆動部２０に外周を挟み込まれて保持されている。
【００２４】
金属ダイアフラム１８は複数枚の金属薄板が重ねられて形成される。金属薄板は疲労強度の高いＮｉ合金等が用いられることが多い。金属ダイアフラム１８の形成方法については後述する。
金属ダイアフラム１８にはステム２１が当接し、ステム２１はシャフト２２によって上下に移動する。シャフト２２は、駆動エア供給ポート２３が内部に形成され、駆動エア供給ポート２３から供給された作動エアはピストン２４を上昇させ、ピストン２４はバネ２５によって弁閉方向に付勢されているので、駆動エア供給ポート２３からの駆動エア供給を停止すれば、バネ２５の力によりピストン２４は下降し弁閉する。
なお、このように流体制御弁１０はノーマルクローズの構造となっているが、ノーマルオープンの流体制御弁１０であっても基本的な構造は同じである。よって、ノーマルクローズの流体制御弁１０について以下説明を行う。
【００２５】
図２には、図１の金属ダイアフラム１８周りの拡大図を示す。
金属ダイアフラム１８は弁座部１５に当接、離間することで、弁座部１５の弁穴１５ａを遮断、流通する。金属ダイアフラム１８の上下動は、上述したようにシャフト２２の動作に連動しており、操作エアによって制御される。
金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒは、弁座部１５との当接部分から金属ダイアフラム１８表面までの距離である。
そして、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒで、流体制御弁１０を流通するガス体の流量が決定されることになる。
【００２６】
図３に、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを重ねる様子を示す模式図を示す。なお、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂは、極端に反りＷが現れているように示している。
まず、金属ダイアフラム１８の製造工程について簡単に説明する。
金属ダイアフラム１８を構成する第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂは、数百μｍ程度の厚みの球殻形状であるので、圧延工程及びプレス工程等を経て加工形成される。
その圧延工程において、材料である金属板を厚みが数十％程度になるまで圧延し、その内部に多数の転位線が発生して加工硬化を起こし、結果的に疲労強度を高めることができる。このことで、金属ダイアフラム１８の動作耐久性を向上させることが可能となる。
【００２７】
しかしこの圧延工程において、圧延することで金属内部に残留応力が発生し、その後の加工工程でこの残留応力が解放されることで、図３に示すような反りＷが発生する。
この反りＷは、圧延工程における圧延方向と関係が深いことを出願人は確認している。
圧延工程において、金属板に圧延をかけて厚みを薄くし金属薄板を形成していく過程で、金属板は一方向に圧縮され延ばされることになる。この圧縮して伸ばされる方向を圧延方向と呼ぶが、この圧延方向に沿った残留応力が圧延後の金属薄板中に発生するため、圧延工程の後の工程でこの残留応力が解放されると、圧延方向に対して垂直方向に変形するように反りＷが発生する。
すなわち、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂに発生する反りＷは、圧延方向の影響により残留応力が発生するために発生する。
【００２８】
金属ダイアフラム１８は、このように形成された第１金属薄板１８ａ、第２金属薄板１８ｂ等を反りＷが揃うように複数枚重ねて形成される。
なお、第１実施例では２枚の金属薄板を重ねて金属ダイアフラム１８を形成しているものとして説明するが、重ねる枚数は流体制御弁１０を流通するガス体の圧力やリフト量Ｒによって増減する必要があり、必要に応じて３枚以上重ねて用いても良い。
【００２９】
第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを重ねて金属ダイアフラム１８を形成するにあたり、図３に示すように第１金属薄板１８ａには第１基準Ｍ１を、第２金属薄板１８ｂには第２基準Ｍ２を設ける。
第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２は、図示しないレーザーマーカー等によって行われるものとする。レーザーマーカー装置は、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの表面に目視可能にマーキングできる機能を備えるものであれば良い。
この第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２の形状は、特に限定するものではない。例えば、単純に三角や丸でも良いし、ダイアフラムの製造ロット、材質、サイズ等によって変え、識別子として用いることができるものとしても良い。また、この際に第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの表面に、第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２と併せて製品を管理する番号をマーキングしても良い。
【００３０】
第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの表面に設けられる第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２は、例えば圧延工程の後に圧延方向と直交する方向にレーザーマーカーを動かし、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを球殻形状に成型した後でも、目視できるように第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２をマーキングする。
すなわち、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを球殻成形後に第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２が圧延方向を示す記号として機能すればよい。
このように第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂに設けられた第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２は、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの圧延方向を示すマーキングとして機能することになる。
つまり、第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２を揃えて重ねることで、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂに発生する反りＷが揃った金属ダイアフラム１８を得ることができる。
【００３１】
図４に、流路ブロック１１に金属ダイアフラム１８を組み付けている様子を表す模式図を示す。
前述のように形成された金属ダイアフラム１８を流路ブロック１１に形成された膜座面１１ａに配置する。金属ダイアフラム１８には、端部１８ｓが外周に一定の幅で形成され、金属ダイアフラム１８の中央部は凸状に僅かに膨らんだ球殻形状をしている。
金属ダイアフラム１８は、流路ブロック１１に配置された状態で、膜座面１１ａに端部１８ｓが当接し、金属ダイアフラム１８の中央部は弁座部１５から浮いている状態となっている。この後、駆動部２０が流路ブロック１１に組み付けられ、流路ブロック１１と駆動部２０によって、金属ダイアフラム１８の端部１８ｓが挟まれて金属ダイアフラム１８が保持されることになる。この際に、流路ブロック１１に第１基準Ｍ１又は第２基準Ｍ２に対応する目印を一カ所設けておけば、流体制御弁１０での個体差を更に減らす効果も期待できる。
【００３２】
こうして組み立てられた流体制御弁１０は、駆動部２０に駆動エアを供給することによって、金属ダイアフラム１８を弁座部１５と当接、離間させ、流路ブロック１１に形成されるＩＮポート１２から供給されたガス体を、弁室１４を通過してＯＵＴポート１７から二次側に供給することができる。
【００３３】
第１実施例の流体制御弁１０は以下のような効果を奏する。
まず第１の効果として、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂが反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８が形成されて流体制御弁１０に備えられるので、リフト量Ｒのバラツキを減少させることができる点が挙げられる。
金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキは、課題に示した通り出願人の調査によれば反りＷの方向が揃っていない、つまり圧延方向が揃っていないことが一因となっている。
【００３４】
前述した通り、金属ダイアフラム１８は第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ねることで構成される。この第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂは、圧延異方性を有することから成型後に、反りＷを生じてしまう。
この第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの反りＷが揃っていない場合、金属ダイアフラム１８が変形しようとすると、第１金属薄板１８ａの反りＷと、第２金属薄板１８ｂの反りＷがお互いに変形を妨げることになり、結果的にリフト量Ｒが予定しているよりも減少してしまうことがある。
また、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えずに金属ダイアフラム１８を形成した場合、リフト量Ｒが少なくなるという問題の他に、リフト量Ｒが安定しないという問題も発生する。これは反りＷの方向のズレによって、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒが反りＷの影響を受ける度合いが、変化する為であると考えられる。
【００３５】
このような金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒの減少は、リフト量Ｒの数割程度に及ぶ場合もあり、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキに対する反りＷの影響は大きいと言える。
流体制御弁１０を組み立てる際に、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて金属ダイアフラム１８として使用することで、このような金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキが減少することが確認されており、第１実施例の流体制御弁１０によって、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキの少ない金属ダイアフラム１８を提供することを実現可能となる。
【００３６】
なお、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷが、目視できる程度に十分に大きく、揃えやすいものであれば第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２を敢えて設けなくとも、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることは可能であるので、そのように構成しても良い。
ただし、第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２をロットによって変えれば、製造履歴を残すことができ品質管理が容易になるというメリットはある。
また、第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２をサイズや材質によって変えれば、流体制御弁１０に金属ダイアフラム１８を組み付ける際の組み付けミスを抑制できる効果があると考えられる。
【００３７】
第２の効果として、リフト量Ｒのバラツキを小さくできることで流量特性を向上できる点が挙げられる。
流体制御弁１０を流れる流量は、流体制御弁１０内の流路の有効断面積によって決定されるが、金属ダイアフラム１８を用いた流体制御弁１０の場合、有効断面積がもっとも狭くなる部分は金属ダイアフラム１８と弁座部１５の間である。言い換えれば、リフト量Ｒによって流量は決定される。よって、リフト量Ｒのバラツキが減少すれば、流量特性を向上させることが期待できる。
反りＷによるリフト量Ｒのバラツキにより、リフト量Ｒが数十％程度変動する可能性がある。金属ダイアフラム１８を用いる流体制御弁１０は、比較的流量精度を要求される場所に用いられるケースが多く、リフト量Ｒのバラツキを押させることによって流量特性を向上させることは非常にメリットが高い。
【００３８】
第３の効果として、金属ダイアフラム１８の動作耐久性を向上させることが可能である点が挙げられる。
前述したように第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷが揃っていない場合、リフト量Ｒにバラツキが生じる。このリフト量Ｒのバラツキによって、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂには、お互いに部分的に負荷がかかることになり、部分的な負荷は金属ダイアフラム１８の動作耐久性に悪影響を及ぼす。
しかし、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷが揃っており、反りＷの影響によってリフト量Ｒが変化しなければ、負荷が減る分だけ動作耐久性を向上させることができると考えられる。
【００３９】
以上説明したように、第１実施例の流体制御弁１０及び流体制御弁１０の金属ダイアフラム１８は、以下のような構成と、作用及び効果を示す。
（１）円形金属薄板を複数枚重ね、円形金属薄板を、弁座部１５と当接離間させて弁の開閉を行う金属ダイアフラム１８として用いる流体制御弁１０において、円形金属薄板である第１金属薄板１８ａと、第２金属薄板１８ｂとが、反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８として用いられるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの揃った金属ダイアフラム１８が流体制御弁１０に組み付けられる。
第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて流体制御弁１０に金属ダイアフラム１８として組み付けられることで、流体制御弁１０の内部に流体を流した際に、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキを減少させることが可能である。
【００４０】
（２）（１）に記載の流体制御弁において、円形金属薄板が、圧延異方性を有することから成型後に反りＷが発生するので、圧延方向を揃えることで、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることが可能となる。
金属ダイアフラム１８に用いられる金属薄板は、疲労強度を高めるために原材料の板厚から数十％程度に圧延されて形成される、そして円形に形成されて第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂとして複数の円形金属薄板を重ねて金属ダイアフラム１８とする。
【００４１】
金属は圧延されると圧延異方性を生じることから、成型後に反りＷを生じる。この金属薄板に発生する反りＷが、（１）に記載したように複数枚の金属薄板を重ねて金属ダイアフラム１８として用いる場合、反りＷが揃わないことで金属ダイアフラム１８の変形を阻害する虞があり、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒに影響が及んでしまう。
よって、圧延された後の金属薄板からプレスでカットする等の方法で成形された、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることで、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキを少なくすることができる。
【００４２】
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御弁１０において、第１金属薄板１８ａの表面の一部に第１基準Ｍ１が形成され、第２金属薄板１８ｂの表面の一部の第１基準Ｍ１に対応する位置に第２基準Ｍ２が形成され、第１基準Ｍ１と、第２基準Ｍ２とが揃うように、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ねることで、反りＷを揃えるので、反りＷが一見して判りづらい場合にも、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて重ねることが可能となる。
金属板を圧延後であってプレスする前、あるいはプレス後にレーザーマーカーなどを用いて基準となるマークを形成する等の方法で第１基準Ｍ１及び第２基準Ｍ２を設けることで、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの方向を容易に揃えることが可能となる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
（第２実施例）
第２実施例は、第１実施例の構成とほぼ同じであるが、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの構成が若干異なるので、以下に説明する。
図５に、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際の模式図を示す。
第１金属薄板１８ａには、その周囲の端部１８ｓの一部に第１切り欠き部Ｃ１が設けられている。また、第２金属薄板１８ｂには、その周囲の端部１８ｓの一部に第２切り欠き部Ｃ２が設けられている。
このような第１切り欠き部Ｃ１及び第２切り欠き部Ｃ２は、例えばプレス型の形が円形から切り欠きを設けた形状に対応していればよいので、コストを殆どかけずに設けることが可能である。
【００４４】
第１切り欠き部Ｃ１及び第２切り欠き部Ｃ２は、図５では大きく示してあるが、金属ダイアフラム１８のシール性に影響を与えない程度に僅かに設けられていれば良い。
この第１切り欠き部Ｃ１及び第２切り欠き部Ｃ２を用いることで、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて、図３と同様に重ねて金属ダイアフラム１８を形成することが可能である。
このように、第１金属薄板１８ａに第１切り欠き部Ｃ１を設け、第２金属薄板１８ｂに第２切り欠き部Ｃ２を設けることで、例えば、流路ブロック１１に対応する突起を設けておけば、金属ダイアフラム１８を組み付ける際に反りＷが揃えることを促す目印にもなると考えられる。
【００４５】
このような第１切り欠き部Ｃ１及び第２切り欠き部Ｃ２は、いわば第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの形状の変化であると捉えることもできる。つまり、切り欠きに限らず、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの少なくとも一部に出っ張り等を設けることで目印とすることも考えられる。
そして、第１実施例と同様に、リフト量Ｒのバラツキを減少させ、流体制御弁１０の流量特性を向上させると共に、金属ダイアフラム１８の動作耐久性を向上させることが可能となると考えられる。
【００４６】
以上説明したように、第２実施例の流体制御弁１０は、以下のような構成と、作用及び効果を示す。
（１）円形金属薄板を複数枚重ね、円形金属薄板を、弁座部１５と当接離間させて弁の開閉を行う金属ダイアフラム１８として用いる流体制御弁１０において、円形金属薄板である第１金属薄板１８ａと、第２金属薄板１８ｂとが、反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８として用いられるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの揃った金属ダイアフラム１８が流体制御弁１０に組み付けられる。
第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて流体制御弁１０に金属ダイアフラム１８として組み付けられることで、流体制御弁１０の内部に流体を流した際に、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキを減少させることが可能である。
【００４７】
（２）（１）又は（２）に記載の流体制御弁１０において、第１金属薄板１８ａの表面の一部に第１基準Ｍ１が形成され、第２金属薄板１８ｂの表面の一部の第１基準Ｍ１に対応する位置に第２基準Ｍ２が形成され、第１基準Ｍ１と、第２基準Ｍ２とが揃うように、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ねることで、反りＷを揃えるので、反りＷが一見して判りづらい場合にも、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて重ねることが可能となる。
【００４８】
（３）（２）に記載の流体制御弁１０において、第１基準Ｍ１が、第１金属薄板１８ａの一部を切り欠くことで形成された第１切り欠き部Ｃ１であり、第２基準Ｍ２が、第２金属薄板１８ｂの一部を切り欠くことで形成された第２切り欠き部Ｃ２であるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの第１切り欠き部Ｃ１及び第２切り欠き部Ｃ２を揃えることで、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの方向を容易に揃えることが可能となる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
（第３実施例）
第３実施例は、第１実施例の構成とほぼ同じであるが、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの構成が若干異なるので、以下に説明する。
図６に、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際の模式図を示す。
第３実施例の第１金属薄板１８ａには、第１凸部Ｄ１が設けられており、第２金属薄板１８ｂには、第２凸部Ｄ２が設けられている。そして、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際に、第１凸部Ｄ１及び第２凸部Ｄ２が重なるようにすれば、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて重ね、金属ダイアフラム１８を形成することが可能となる。
【００５０】
このように、第１金属薄板１８ａに第１凸部Ｄ１を設け、第２金属薄板１８ｂに第２凸部Ｄ２を設けることで、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることが容易になるほか、第１凸部Ｄ１及び第２凸部Ｄ２の形状を円錐状にしておけば、自動調芯可能であるので、より揃え易くなるものと考えられる。
【００５１】
ただし、第１凸部Ｄ１及び第２凸部Ｄ２は、シール性を確保するために金属ダイアフラム１８の端部１８ｓにかからないように設けるほうが望ましい。また、金属ダイアフラム１８が弁座部１５と当接する部分に設けてしまうと、流体制御弁１０が弁閉状態でも漏れが発生する虞がある。
また、金属ダイアフラム１８の中心部に設けていると、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂが円形であるために用をなさない可能性がある。
また、金属ダイアフラム１８の動作を阻害するような部分に第１凸部Ｄ１及び第２凸部Ｄ２を設けることも好ましくない。
したがって、端部１８ｓの直ぐ脇等に設けることが好ましい。
そして、第３実施例は上記のように構成することで、第１実施例と同様に、リフト量Ｒのバラツキを減少させ、流体制御弁１０の流量特性を向上させると共に、金属ダイアフラム１８の動作耐久性を向上させることが可能となると考えられる。
【００５２】
以上説明したように、第３実施例の流体制御弁１０は、以下のような構成と、作用及び効果を示す。
（１）円形金属薄板を複数枚重ね、円形金属薄板を、弁座部１５と当接離間させて弁の開閉を行う金属ダイアフラム１８として用いる流体制御弁１０において、円形金属薄板である第１金属薄板１８ａと、第２金属薄板１８ｂとが、反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８として用いられるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの揃った金属ダイアフラム１８が流体制御弁１０に組み付けられる。
第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて流体制御弁１０に金属ダイアフラム１８として組み付けられることで、流体制御弁１０の内部に流体を流した際に、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキを減少させることが可能である。
【００５３】
（２）（１）又は（２）に記載の流体制御弁１０において、第１金属薄板１８ａの表面の一部に第１基準Ｍ１が形成され、第２金属薄板１８ｂの表面の一部の第１基準Ｍ１に対応する位置に第２基準Ｍ２が形成され、第１基準Ｍ１と、第２基準Ｍ２とが揃うように、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ねることで、反りＷを揃えるので、反りＷが一見して判りづらい場合にも、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて重ねることが可能となる。
【００５４】
（３）（２）に記載の流体制御弁１０において、第１基準Ｍ１が、第１金属薄板１８ａの一部を押圧して第１凸部Ｄ１を設けることで形成され、第２基準Ｍ２が、第２金属薄板１８ｂの一部を押圧して第２凸部Ｄ２を設けることで形成されるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの凸部を揃えることで、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの方向を容易に揃えることが可能となる。
また、凸部同士が重なることで第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂが重ねた後にずれにくくなるため、流体制御弁に組み付ける際に反りＷがずれてしまうことを防ぐことができる。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。
（第４実施例）
第４実施例は、第１実施例の構成とほぼ同じであるが、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを重ねる際の構成が異なるので、以下に説明する。
図７に、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際の模式図を示す。（ａ）は仮組みの様子を示し、（ｂ）は振動を加えている様子を示し、（ｃ）は重なった状態を示す。
第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際に、図７（ａ）のようにまず、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを仮組みする。この際に、第１金属薄板１８ａの反りＷと、第２金属薄板１８ｂの反りＷは合っていなくとも良い。
そして、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）で仮組みした金属ダイアフラム１８に振動を加える。例えば、振動台のようなものを用意して、仮組みした金属ダイアフラム１８をその振動台に置き、微振動を加えるといった方法が考えられる。
【００５６】
第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂは、この振動によって、より重なりやすい方向へと動こうとする。その結果、例えば第２金属薄板１８ｂに対してずれている第１金属薄板１８ａが回転して、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることができ、図７（ｃ）に示すように、反りＷが揃った状態の金属ダイアフラム１８を得ることができる。
第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂは、圧延方向によって、若干の反りＷが現れていることが多く、同じ工程で形成されるため、同程度の反りＷが発生しており、このような振動を加えることで第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることが可能である。
振動を加えるだけであるので、複雑な工程は必要なく、容易に第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えることが可能だと考えられる。
そして、第４実施例は上記のように構成することで、第１実施例と同様に、リフト量Ｒのバラツキを減少させ、流体制御弁１０の流量特性を向上させると共に、金属ダイアフラム１８の動作耐久性を向上させることが可能となると考えられる。
なお、この方法は、第１実施例乃至第３実施例と組み合わせることで、より確実に第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷ及び圧延方向を揃えることが可能になる。
【００５７】
以上説明したように、第４実施例の流体制御弁１０は、以下のような構成と、作用及び効果を示す。
（１）円形金属薄板を複数枚重ね、円形金属薄板を、弁座部１５と当接離間させて弁の開閉を行う金属ダイアフラム１８として用いる流体制御弁１０において、円形金属薄板である第１金属薄板１８ａと、第２金属薄板１８ｂとが、反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８として用いられるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷの揃った金属ダイアフラム１８が流体制御弁１０に組み付けられる。
第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて流体制御弁１０に金属ダイアフラム１８として組み付けられることで、流体制御弁１０の内部に流体を流した際に、金属ダイアフラム１８のリフト量Ｒのバラツキを減少させることが可能である。
【００５８】
（２）（１）又は（２）に記載の流体制御弁１０において、第１金属薄板１８ａの表面の一部に第１基準Ｍ１が形成され、第２金属薄板１８ｂの表面の一部の第１基準Ｍ１に対応する位置に第２基準Ｍ２が形成され、第１基準Ｍ１と、第２基準Ｍ２とが揃うように、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ねることで、反りＷを揃えるので、反りＷが一見して判りづらい場合にも、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの反りＷを揃えて重ねることが可能となる。
【００５９】
（３）（１）又は（２）に記載の流体制御弁１０において、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂとを重ね合わる際に、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを仮組みした状態で振動を加え、反りＷを揃えるので、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを単に重ね合わせて仮組をし、仮組をした後に振動を加えることで、圧延方向に発生する反りＷにあわせて方向を揃えることができる。
第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの大きさで、反りＷとして明確に出ている場合には、このような振動を加える方法で容易に反りＷを揃えることが可能である。
【００６０】
なお、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、第１実施例乃至第４実施例では、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂの２枚を重ねて金属ダイアフラム１８を形成しているとして説明しているが、この金属薄板を重ねる枚数は、必要とされる剛性等によって適宜変更すれば良く、特に２枚に限定するものではない。金属ダイアフラム１８として重ねる枚数が増えれば、重ねる回数が増え、反りＷが揃わないリスクは高くなるため、より有用だと考えられる。
【００６１】
また、第１実施例ではレーザーマーカーを用いて第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂにマーキングを施しているが、印を付けることが可能であれば特にこれに限定する必要はない。
また、第１実施例乃至第４実施例で、流路ブロック１１や金属ダイアフラム１８等の材質を示しているが、これに限定されるものではない。
また、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂの形状は、金属ダイアフラム１８の形状に依存するが、例えば流体制御弁１０の流路ブロック１１又は駆動部２０の接続部の形状に合わせて、円形形状以外の形状を選択しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施例の、流体制御弁１０の断面図を示している。
【図２】第１実施例の、金属ダイアフラム１８周りの拡大図を示している。
【図３】第１実施例の、第１金属薄板１８ａ及び第２金属薄板１８ｂを重ねる様子を表す模式図を示している。
【図４】第１実施例の、流路ブロック１１に金属ダイアフラム１８を組み付けている様子を表す模式図を示している。
【図５】第２実施例の、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際の模式図を示している。
【図６】第３実施例の、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせる際の模式図を示している。
【図７】（ａ）第４実施例の、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを重ね合わせ仮組みの様子する際の模式図を示している。（ｂ）第４実施例の、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂを仮組みした後に振動を加える様子を模式的に示している。（ｃ）第４実施例の、第１金属薄板１８ａと第２金属薄板１８ｂが反りＷを揃えて重ねられ、金属ダイアフラム１８をなしている様子を示している。
【符号の説明】
【００６３】
１０      流体制御弁
１１      流路ブロック
１１ａ      膜座面
１２      ＩＮポート
１３      第１流路
１４      弁室
１５      弁座部
１５ａ      弁穴
１６      第２流路
１７      ＯＵＴポート
１８      金属ダイアフラム
１８ａ      第１金属薄板
１８ｂ      第２金属薄板
１８ｓ      端部
２０      駆動部
２１      ステム
２２      シャフト
２３      駆動エア供給ポート
２４      ピストン
２５      バネ
【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】
2008286361.tif 000007
【図６】
2008286361.tif 000008
【図７】
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