(57)【要約】【課題】負圧ガスの圧力制御をすることができるとともに、シール不良を防止することができるガスレギュレータを提供すること。【解決手段】第１圧力室１３と第２圧力室１８との間に設けられた弁シート１５と、第１圧力室１３に内設され、復帰バネ１９に付勢されて弁シート１５に当接するポペット弁７と、第２圧力室１８を被覆し、ポペット弁７と分離して設けられたダイアフラム８と、ダイアフラム８の背圧面に付加する外圧を調整する調整機構９と、を備え、ダイアフラム８が調整機構９の外圧、第２圧力室１８の圧力、復帰バネ１９のバランスに応じて変位するガスレギュレータ１であって、中心部８１を外縁部８４より背圧面側に突出させたドーム形状をなすダイアフラム８に、波形に折れ曲がった湾曲部８２，８３を外縁部８４と同心円状に設ける。【選択図】        図１
2004362036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧力室と第２圧力室を設けられたハウジングと、前記第１圧力室と前記第２圧力室との間に設けられた弁座と、前記第１圧力室に内設され、付勢部材に付勢されて前記弁座に当接する弁体と、前記第２圧力室を被覆し、前記弁体と分離して設けられたダイアフラムと、前記ダイアフラムの背圧面に付加する外圧を調整する調整機構と、を備え、前記ダイアフラムが前記調整機構で調整された外圧と前記第２圧力室の圧力との差圧に基づいて変位し、前記弁体を前記弁座に当接又は離間させるガスレギュレータにおいて、
前記ダイアフラムは、
中心部が外縁部より背圧面側に突出するドーム形状をなし、波形に折れ曲がった湾曲部が外縁部と同心円状に設けられていること、を特徴とするガスレギュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載するガスレギュレータにおいて、
前記湾曲部は、前記ダイアフラムに複数設けられていること、を特徴とするガスレギュレータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するガスレギュレータにおいて、
前記弁体と前記ダイアフラムとの間に隙間を設けたことを特徴とするガスレギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス容器から供給される作用ガスの圧力を必要なガス圧に制御するガスレギュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガス容器から供給される作用ガスの圧力を必要なガス圧に制御するガスレギュレータは、例えば、正圧ガスの圧力制御に用いられていた。ガスレギュレータとしては、例えば、図１１に示すものが知られている。
【０００３】
図１１は、従来のフリーポペット構造を備えるガスレギュレータ２００の断面図である。
ガスレギュレータ２００は、ガス容器に接続する入力ポート２０４と真空ポンプに接続する出力ポート２０５の連通を制御するポペット弁２０９と、第２圧力室２０７のガス圧に応じて変位するダイアフラム２１１とを分離したフリーポペット構造を備える。
【０００４】
ガスレギュレータ２００は、バルブボディ２０１にシリンダ２０２が連結され、シリンダ２０２に調整ハンドル２０３が進退可能に螺入されている。バルブボディ２０１は、入力ポート２０４と出力ポート２０５が第１圧力室２０６と第２圧力室２０７を介して連通するよう形成され、第１圧力室２０６と第２圧力室２０７との間に弁部材２０８が配設されている。弁部材２０８に当接又は離間するポペット弁２０９は、第１圧力室２０６に収納され、復帰バネ２１０によってポペット弁２０９に常時上向きの力を作用させている。ポペット弁２０９は、突出部２０９ａが弁部材２０８を貫いて第２圧力室２０７に突き出し、ダイアフラム２１１に当接している。
【０００５】
ダイアフラム２１１は、弁部材２０８とシリンダ２０２との間で外縁部を狭持され、中央部に調圧スプリング２１２が当接している。調圧スプリング２１２は、調整ハンドル２０３と連結し、調整ハンドル２０３の螺入量に応じて圧縮量を変更し、ダイアフラム２１１に付加する外圧を調整される。
このようなガスレギュレータ２００では、正圧ガスを設定圧力に制御する場合、出力ポート２０５の圧力が所定値より上がった場合には、第２圧力室２０７の圧力が上昇し、ダイアフラム２１１が、上向きに作用する第２圧力室２０７の正圧が、調圧スプリング２１２の弾圧力による下向きの付勢力より大きくなるため、上向きに変位する。そして、ポペット弁２０９が上向きに移動して、弁部材２０８との開度が減少し、ガスの供給を減少させ、出力ポート２０５へのガスの流れを減らして、ガス圧を低下させる。
【０００６】
一方、出力ポート２０５の圧力が所定値より下がった場合には、第２圧力室２０７の圧力が下降し、ダイアフラム２１１が、上向きに作用する第２圧力室２０７の正圧が、調圧スプリング２１２の弾圧力による下向きの付勢力より小さくなるため、下向きに変位する。そして、ポペット弁２０９が下向きに移動して、弁部材２０８と離間し、ガスの供給を増加させ、出力ポート２０５へのガスの流れを増やして、ガス圧を上昇させる（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、図１１に示すレギュレータでは、正圧は制御できても負圧を制御することができなかった。
【０００７】
従来、負圧を制御するためのレギュレータとして図１０のタイプのものが使用されていた。図１０は、従来のタイト構造を備えるガスレギュレータ１００の断面図である。
ガスレギュレータ１００は、ガス容器に接続する入力ポート１０４と遮断弁、流量調整器を介して真空ポンプに接続する出力ポート１０５との連通を制御するポペット弁１０９と、二次側圧力の変動に応じて変位するダイアフラム１１２とを一体化したタイト構造を備える。
【０００８】
ガスレギュレータ１００は、バルブボディ１０１に連結されるシリンダ１０２に調整ハンドル１０３が回転可能に取り付けられている。バルブボディ１０１は、入力ポート１０４と出力ポート１０５が第１圧力室１０６と第２圧力室１０７を介して連通するよう形成され、第１圧力室１０６と第２圧力室１０７との間に弁シート１０８が配設されている。弁シート１０８に当接又は離間するポペット弁１０９は、第１圧力室１０６に内設され、復帰バネ１１０によって上方向の力が常時作用している。ポペット弁１０９は、突出部１０９ａが弁シート１０８を貫いて第２圧力室１０７に突き出し、ダイアフラム受座１１１に連結固定されている。
【０００９】
バルブボディ１０１とシリンダ１０２は、ダイアフラム１１２の外縁部を狭持し、ダイアフラム１１２の中央部にダイアフラム受座１１１が取り付けられている。ダイアフラム受座１１１は、調整ハンドル１０３に固設された調圧ネジ１１３に調圧スプリング１１４の一方が固設され、他方がダイアフラム１１２側に固設されている。従って、調整ハンドル１０３を回転させて調圧スプリング１１４を圧縮方向及び伸長方向に、ダイアフラム１１２への付勢力を調整することができる。
【００１０】
このようなガスレギュレータ１００では、負圧ガスを設定圧力に制御する場合、調整ハンドル１０３を伸長方向に回転させることにより調圧スプリング１１４を伸長させ、ダイアフラム１１２に背圧面方向（上方向）の緊張力を発生させる。真空ポンプを駆動すると、第２圧力室１０７が真空状態になり、ダイアフラム１１２は、受圧面方向（下方向）に作用する第２圧力室１０７の負圧を、背圧面方向（上方向）に作用する調圧スプリング１１４の緊張力及び復帰バネ１１０の付勢力で相殺し、その圧力差に応じて変位する。ポペット弁１０９は、ダイアフラム１１２が受圧面方向（下方向）に移動する量に応じて弁シート１１０から離間し、作用ガスの流量調整を行う。従って、ガスレギュレータ１００は、調整ハンドル１０３を回転させて調圧スプリング１１４の緊張力を調整すれば、負圧ガスを任意の圧力に制御することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−３１１６２６号公報（第３〜５頁、第１〜３図。）
【特許文献２】
実開昭６２−１２９６１３号公報（第３〜５頁、第１〜３図。）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガスレギュレータ１００は、以下の点で問題があった。
すなわち、図１０に示すガスレギュレータ１００は、ポペット弁１０９がダイアフラム１１２と一体化されているため、第２圧力室１０７が正圧になった場合や、負圧時の圧力調整をした状態で第２圧力室１０７を無加圧状態にした場合などに、ポペット弁１０９が復帰バネ１１０によるシール荷重を超えて弁シート１０８に強く押し付けられていた。そのため、ガスレギュレータ１００は、シール面の応力が高まりすぎて、弁シート１０８などがへたりやすく、シール不良を起こすおそれがあった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、負圧ガスの圧力制御をすることができるとともに、シール不良を防止することができるガスレギュレータを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスレギュレータは、上記目的を達成するために次のような構成を有している。
（１）第１圧力室と第２圧力室を設けられたハウジングと、第１圧力室と第２圧力室との間に設けられた弁座と、第１圧力室に内設され、付勢部材に付勢されて弁座に当接する弁体と、第２圧力室を被覆し、弁体と分離して設けられたダイアフラムと、ダイアフラムの背圧面に付加する外圧を調整する調整機構と、を備え、ダイアフラムが調整機構で調整された外圧と第２圧力室の圧力との差圧に基づいて変位し、弁体を弁座に当接又は離間させるガスレギュレータにおいて、ダイアフラムは、中心部が外縁部より背圧面側に突出するドーム形状をなし、波形に折れ曲がった湾曲部が外縁部と同心円状に設けられていること、を特徴とする。
【００１５】
本発明のガスレギュレータでは、第２圧力室が真空状態になると、ダイアフラムに受圧面方向（下方向）の力が作用する。ダイアフラムは、中心部が外縁部より背圧面側に突出するドーム形状をなすため、外縁部から中心部に向かってカーブする部分を備え、受圧面に作用する力がそのカーブ部分に分散する。また、ダイアフラムは、外縁部と中心部との間に波形に折れ曲がった湾曲部を備え、その湾曲部にも受圧面に作用する力が分散する。このように、ダイアフラムは、受圧面方向（下方向）の力に対する応力を各部に分散させ、さらには、変形を各部分散させるので、受圧面方向（下方向）の力に対する感度が鈍く、第２圧力室が真空状態になったときに、一度に受圧面方向（下方向）に変位しない。つまり、ダイアフラムは、第２圧力室の負圧、調整機構の外圧、弁体に作用する付勢部材の付勢力とのバランスに応じて変位し、負圧ガスを設定圧力に制御する。
【００１６】
このようにガスレギュレータが作用ガスを負圧に制御しているときに、第２圧力室の圧力が設定圧力より大きくなったり、無加圧状態になっても、ダイアフラムが弁体から分離しているので、弁体は、付勢部材によるシール荷重を超えて弁座に押し付けられない。
【００１７】
従って、本発明のガスレギュレータによれば、第２圧力室が真空状態になったときに、ダイアフラムが一度に受圧面方向（下方向）に変位せず、第２圧力室の負圧に応じて弁体の位置調節を行うので、負圧ガスの圧力制御をすることができ、また、設定圧力を負圧に設定した後に第２圧力室が無加圧状態或いは正圧になった場合でも、弁体が付勢部材によるシール荷重を超えて弁座に押し付けられず、弁座等の耐久性が向上するので、シール不良を防止することができる。
【００１８】
（２）（１）に記載の発明において、湾曲部は、ダイアフラムに複数設けられていること、を特徴とする。
すなわち、例えば、ダイアフラムの径が大きくなったときでも、湾曲部を複数設けることにより受圧面方向（下方向）の力に対する応力を各部に分散し、ダイアフラムの受圧面方向（下方向）の力に対する感度を鈍くすることができる。
【００１９】
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、弁体とダイアフラムとの間に隙間を設けたことを特徴とする。
すなわち、ダイアフラムが、例えば、第２圧力室を真空状態にすると同時に受圧面方向（下方向）に変位しても、弁体との間に設けられた隙間の量を超えて変位しない限り、弁体を付勢部材に抗して押圧しない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るガスレギュレータの実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、ガスレギュレータ１の断面図である。
ガスレギュレータ１は、常温で液化する作用ガスを真空引きして気化するシステムに用いられる。ガスレギュレータ１は、作用ガスの流路を形成された流路ブロック２に、第１シリンダ部３と第２シリンダ部４とを連結したシリンダ５が螺合接続されて「ハウジング」を構成され、第２シリンダ部４に調整ハンドル６が回転可能に取り付けられている。流路ブロック２に内設されたポペット弁（「弁体」に相当するもの。）７は、ダイアフラム８と分離して設けられたフリーポペット構造になっており、調整ハンドル６を回転させることにより調整機構９がダイアフラム８に付加する外圧を調整し、作用ガスの設定圧力を設定できるよう構成されている。
【００２１】
流路ブロック２は、ガス容器に接続される入力ポート１１と、真空ポンプ側に接続される出力ポート１２とが設けられ、ポペット弁７を収納する第１圧力室１３が入力ポート１１と連通するよう形成されるとともに、上方に開口する凹部１４が第１圧力室１３と出力ポート１２とを連通するよう形成されている。流路ブロック２の凹部１４は、第１圧力室１３と連通する部分に、ＰＣＴＦＥ（三フッ化塩化エチレン）等の樹脂を材質とする弁シート（「弁座」に相当するもの。）１５を配置され、弁シート１５にシートホルダ１６、ダイアフラム８、ダイアフラム押さえ１７を順次積層されて、第１シリンダ部３を螺合接続されている。
【００２２】
これにより、ダイアフラム８は、湾曲部８３がシートホルダ１６とダイアフラム押さえ１７との間で狭持されて流路ブロック２の凹部１４を気密に被覆し、第２圧力室１８を形成している。また、シートホルダ１６は、弁シート１５を通過した作用ガスを第２圧力室１８に出力する供給流路１６ａが複数形成され、作用ガスを第２圧力室１８に分散して出力するようになっており、さらに、供給流路１６ａの外側に出力ポート１２と連通する排出流路１６ｂが形成されている。従って、入力ポート１１は、第１圧力室１３、弁シート１５、シートホルダ１６の供給流路１６ａ、第２圧力室１８、シートホルダ１６の排出流路１６ｂを介して出力ポート１２と連通している。
【００２３】
第１圧力室１３には、弁シート１５を開閉するポペット弁７が内設され、復帰バネ（「付勢部材」に相当するもの。）１９によってポペット弁７に弁シート１５に当接する方向（上方向）の力を常時作用させている。ポペット弁７は、突出部７ａが弁シート１５を貫いて第２圧力室１８に突出し、ダイアフラム８と分離して設けられている。
【００２４】
ここで、ダイアフラム８の背室は、ダイアフラム押さえ１７と第１シリンダ部３との間に形成された隙間や、ダイアフラム押さえ１７と第１シリンダ部３に形成された貫通孔３１などを介して大気と連通し、大気圧状態になっている。従って、ダイアフラム８は、第２圧力室１８が負圧になると、受圧面方向（下方向）の力によって変位し、ポペット弁７の突出部７ａに当接する一方、第２圧力室１８が正圧になると、背圧面方向（上方向）の力によって変位し、ポペット弁７の突出部７ａから離間することができる。
【００２５】
かかるダイアフラム８は、調整機構９により背圧面に付加される外圧を調整される。調整機構９は、調整ハンドル６に固設された圧力調整ネジ２１が第２シリンダ部４に挿通され、その圧力調整ネジ２１に調圧スプリング２２を介して摺動部材２３が連結している。摺動部材２３は、外周面に設けられた低摩擦部材３２を介してダイアフラム押さえ１７に摺動可能に装填され、さらに貫通してダイアフラム８に当接している。そのため、ダイアフラム８には、バネ受け２３を介して調圧スプリング２２の弾圧力が作用し、外圧を付加されている。従って、調整ハンドル６を回転することにより圧力調整ネジ２１の位置調節を行い、圧力調整ネジ２１と摺動部材２３との間で調圧スプリング２２の圧縮量を調整すれば、調圧スプリング２２の弾圧力を調整し、調整機構９がダイアフラム８に付加する外圧を変更することができる。
【００２６】
次に、上述したダイアフラム８について説明する。図２は、ダイアフラム８の平面図である。図３は、ダイアフラム８の断面図である。
ダイアフラム８は、図２及び図３に示すように、耐熱性や耐腐食性等を確保するために、ハステロイやエルジロイ等の金属を円形状に成形したものであり、摺動部材２３に面接触する中心部８１と、中心部８１と同心円状に設けられた外縁部８４とを備える。ダイアフラム８は、中心部８１が外縁部８４より背圧面側に突出し、全体がドーム形状に成形されている。また、ダイアフラム８は、波形に折れ曲がった湾曲部８２，８３が外縁部８４と同心円状に設けられている。湾曲部８２，８３は、頂部が中心部８１より背圧面側に突出するように、断面山形に形成されている。
【００２７】
ここで、発明者らは、ダイアフラムの変位−荷重特性について、本実施の形態のダイアフラム８と他の形状を備えるダイアフラムＤとを比較して実験した。図４は、ダイアフラムの変位−荷重特性について実験するに当たり、比較対象として用いたダイアフラムＤの断面図である。
本実施の形態のダイアフラム８（図３参照）と比較対象として用いたダイアフラムＤ（図４参照）は、外縁部８４，Ｄ８４と同心円状に湾曲部８２，Ｄ８２が形成されている点で共通するが、本実施の形態のダイアフラム８（図３参照）は、中心部８１が外縁部８４より背圧面側に突出してドーム形状をなすのに対し、比較対象として用いたダイアフラムＤ（図４参照）は、中心部Ｄ８１が外縁部Ｄ８４と同じ高さをなし、全体的に平坦に形成されている点で相違する。
【００２８】
実験では、図３に示すダイアフラム８と同一形状で厚さが０．１０ｍｍのダイアフラム８Ａ、図３に示すダイアフラム８と同一形状で厚さが０．０５ｍｍのダイアフラム８Ｂ、図４に示すダイアフラムＤをガスレギュレータ１にそれぞれ装着し、ダイアフラムの下方変位量と、ダイアフラムが発生する荷重とを調べた。図５は、ダイアフラムの変位−荷重特性について実験した実験結果を示すものであり、縦軸が荷重を示し、横軸が変位を示している。Ｗは、ダイヤフラム下面が真空になったときの下方向へ引き下げられる力である。調整機構９による外圧が無い状態で第２圧力室１８が真空になると、真空によって引き上げる力Ｗとダイヤフラムが変位するときに発生する加重がつり合い、変位が決定される。つまり、荷重Ｗの線とＡ、Ｂ、Ｃ各曲線が交わる点まで変位し、力はバランスしている状態となる。真空まで制御可能とするためには、この変位点までポペット弁７とダイアフラム８の初期間隔をあけるよう設計し、シール状態を確保すれば良い。勿論、調圧範囲が真空（−０．１ＭＰａ）でなく、例えば、負圧−０．０５ＭＰａまでで良ければ、そのときの変位量に対する間隔に設計すれば良い。
【００２９】
ダイアフラム８Ａ，８Ｂ（図５のＡ，Ｂ参照）は、真空時の変位に要する荷重がダイアフラムＤ（図５のＣ参照）より大きい。そのため、第２圧力室１８の圧力が、例えば、−０．１ＭＰａ（真空）のときにダイアフラムに作用する荷重をＷとすると、ダイアフラム８Ａ，８Ｂ（図５のＡ，Ｂ参照）は、荷重Ｗが作用した時点から変位する余裕を残しているが、ダイアフラムＤ（図５のＣ参照）は、荷重Ｗが作用した時点で殆ど変位しきっており、変位する余裕をあまり残していない。この量は、流量を流すためのポペット弁７のリフト量となるため、ダイアフラム８Ａ，８Ｂ（図５のＡ，Ｂ参照）は、負圧に調圧して流量を流すことができるが、ダイアフラムＤ（図５のＣ参照）は、リフト量がとれず、流量が流せない。つまり、ダイアフラム８Ａ，８Ｂは、ダイアフラムＤより負圧ガスの圧力制御時の流量を広く確保することができる。これは、ダイアフラム８Ａ，８Ｂが、中心部８１から外縁部８４にカーブするカーブ部分に応力を分散して、感度を鈍くされているためと考えられる。
【００３０】
ダイアフラム８Ａ、８Ｂの感度の鈍化は、グラフより明らかなように、変位初期での鈍化が著しく、必要となる間隔を低減し、ポペット弁７のリフト量を増やすために有効である。又、副次効果としてポペット弁７がリフトしたときの感度が高くなっていく特性となっており、流量を流したときの設定圧力の降下量を低減することができる。
【００３１】
また、ダイアフラム８Ａは、変位に要する荷重がダイアフラム８Ｂの２倍程度になっている。これは、ダイアフラム８Ａの肉厚が、ダイアフラム８Ｂの肉厚の２倍であるためと考えられる。よって、ダイアフラム８の肉厚を調整することにより、感度を調整することが可能である。
【００３２】
なお、本実施の形態では、ダイアフラム８に湾曲部８２，８３を２個設けているが、湾曲部８２，８３を同心円状に単数又はさらに多数設けてもよい。この場合、ダイアフラムは、各湾曲部８２，８３を撓めながら変形するため、応力を各部に分散して感度を調整することができる。これは、特に、ダイアフラム８の直径が変わる場合に、ダイアフラムの肉厚を変えずに、感度を鈍くできる点で有益である。
【００３３】
続いて、上記構成を有するガスレギュレータ１の設定圧力の設定について説明する。
図１に示すガスレギュレータ１は、調整ハンドル６が最上端に位置し、調圧スプリング２２の圧縮量を最小にしている。そのため、ダイアフラム８は、調整機構９から付加される外圧が最小であり、ポペット弁７の突出部７ａとの間に形成される隙間Ｓの距離が最大である。そこで、作用ガスの設定圧力を設定する場合、調整ハンドル６を所定方向に回転することにより調圧スプリング２２を圧縮し、調圧スプリング２２の弾圧力でダイアフラム８の中心部８１を受圧面方向（下方向）に加圧して、負圧を設定する。
【００３４】
すなわち、ガスレギュレータ１が作用ガスを負圧に制御する場合、ダイアフラム８の受圧面には、受圧面積と第２圧力室１８の負圧とをかけ合わせた荷重が受圧面方向（下方向）に作用する。しかし、真空に至るまでに発生するこの力は、ダイアフラム８が変形することによる力と相殺されている。さらには、隙間Ｓが設定されている事によりポペット弁７が開状態とはならず、ダイアフラム８とポペット弁７が接触する位置では、力はバランス状態である。ここに、調圧スプリング２２の弾圧力による下方向の加圧が加わる事により、真空から大気方向への負圧と弾圧力がバランスし、負圧の設定が可能となる。
【００３５】
一方、負圧ガスレギュレータ１が作用ガスを正圧に制御する場合、ダイアフラム８の受圧面には、受圧面積と第２圧力室１８の正圧とをかけ合わせた荷重が背圧面方向（上方向）に作用する。そこで、正圧ガスの設定圧力を設定する場合には、調整ハンドル６を所定方向に回転させることによりダイアフラム８をポペット弁７の突出部７ａに当接させ、さらに、調整ハンドル６を所定方向に回転させ続けることにより、ダイアフラム８がポペット弁７を復帰バネ１９に抗して押し下げる押圧力を調整する。これにより、ダイアフラム８は、第２圧力室１８の圧力が設定された正圧に上昇するまでの間、ポペット弁７を復帰バネ１９に抗して押し下げ、作用ガスを第２圧力室１８に供給する。
【００３６】
次に、ガスレギュレータ１が負圧ガスを制御する動作について説明する。図６〜図９は、弁部拡大図である。
図６は、図１の拡大図であり、初期状態である。ガス容器から入力ポート１１に作用ガスを供給するとともに、真空ポンプを駆動させる。第２圧力室１８は、ポペット弁７が弁シート１５に当接して流路を遮断しているため、作用ガスを供給されず、真空状態になる。ダイアフラム８は、背室が大気圧状態であるため、受圧面方向（下方向）の力が作用する。
【００３７】
ここで、ダイアフラム８は、中心部８１が外縁部８４より背圧面側に突出するドーム形状をなすが、第２圧力室１８が真空状態となったため、受圧面方向（下方向）の力が働くが、背圧面方向（上方向）に復元しようとするバネ力を発生している。また、ダイアフラム８は、外縁部８４から中心部８１に向かってカーブするカーブ部分に受圧方向（下方向）に作用する力に対する応力を分散する。さらに、ダイアフラム８は、外縁部８４と同心円状に形成した湾曲部８２，８３を伸ばすように変形し、受圧面方向（下方向）に作用する力を湾曲部８２，８３に分散させる。よって、ダイアフラム８は、受圧面方向（下方向）の力に対する応力や変形を各部に分散し、中心部８１が変形しにくいので、受圧面方向（下方向）の力に対する感度が鈍い。そのため、第２圧力室１８が真空状態になっても、ダイアフラム８は、一度に受圧面方向（下方向）に変位せず、第２圧力室１８の負圧、調整機構９の外圧、ダイアフラム８自身のバネ力のバランスに応じて変位することができ、ポペット弁７の突出部７ａを変位する勢いで押し下げない。
【００３８】
もっとも、上述したように、第２圧力室１８が真空状態になったときに、図７に示すように、ダイアフラム８が受圧面方向（下方向）に変位することも考えられる。しかし、ダイアフラム８とポペット弁７の突出部７ａとの間には、ダイアフラム８の受圧面積と負圧ガスの設定圧力とをかけ合わせた荷重がダイアフラム８に作用したときに、ダイアフラム８が受圧面方向（下方向）に変位可能な量と同程度の隙間Ｓが設けられており、ダイアフラム８は、第２圧力室１８の圧力が設定圧力に低下するまでの間、少なくとも、図７に示すように、ポペット弁７の突出部７ａに当接する位置或いは当接する直前の位置で停止し、ポペット弁７を復帰バネ１９に抗して押し下げない。つまり、真空状態にしておいても、ポペット弁７のシールが確保された状態である。
【００３９】
次に、調圧機構９により徐々に外圧を付加してゆくと、ダイアフラム８は受圧面方向（下方向）に変位し、やがて、ポペット弁７の突出部７ａに当接するが、ポペット弁７は、復帰バネ１９の付勢力が作用しているため、弁シート１５から離間しない。さらに、外圧を増加させてゆくと、ダイアフラム８に作用する第２圧力室１８の真空圧と調整機構９の外圧との合力を、ポペット弁７に作用する復帰バネ１９の付勢力で相殺できなくなり、その圧力差に応じてダイアフラム８が、図８に示すように、ポペット弁７の突出部７ａを復帰バネ１９に抗して押圧する。これにより、ポペット弁７は、ダイアフラム８の変位量に応じて弁シート１５から離間し、作用ガスを第１圧力室１３から第２圧力室１８に供給する。
【００４０】
第２圧力室１８の圧力が上昇すると、調整機構９の外圧を第２圧力室１８の圧力と復帰バネ１９の付勢力との合力で相殺し、その圧力差に応じてダイアフラム８が背圧面方向（上方向）に変位する。これに追従して、ポペット弁７は、復帰バネ１９に付勢されて弁シート１５に近づく方向に移動し、作用ガスの流量を絞る。第２圧力室１８の圧力が設定圧力になると、第２圧力室１８の負圧、調整機構９の外圧、復帰バネ１９の付勢力がバランスし、図９に示すように、ポペット弁７は、突出部７ａとダイアフラム８とを接触させた状態で弁シート１５に所定のシール荷重で当接して、作用ガスの供給を停止する。
【００４１】
その後も、ガスレギュレータ１は、真空ポンプ側のガスの使用量の変動などによる第２圧力室１８の圧力変動に応じてダイアフラム８が変位し、ポペット弁７の位置調節を行うため、負圧ガスを設定圧力に制御して、出力ポート１２から真空ポンプ側に出力することができる。
【００４２】
このようにガスレギュレータ１が負圧ガスを制御しているときに、第２圧力室１８の圧力が正圧になったり、無加圧状態になっても、ダイアフラム８がポペット弁７の突出部７ａから分離して変位可能なので、ポペット弁７は、復帰バネ１９によるシール荷重を超えて弁シート１５に押し付けられない。
【００４３】
尚、ガスレギュレータ１が、正圧ガスを設定圧力に制御する場合の動作は、従来のガスレギュレータ（図１１参照）と同様なので、説明を省略する。
【００４４】
従って、本実施の形態のガスレギュレータ１によれば、第２圧力室１８が真空状態になったときに、ダイアフラム８が一度に受圧面方向（下方向）に変位せず、第２圧力室１８の負圧に応じてポペット弁７の位置調節を行うので、負圧ガスの圧力制御をすることができ、また、設定圧力を負圧に設定した後に第２圧力室１８が無加圧状態或いは正圧になった場合でも、ポペット弁７が復帰バネ１９によるシール荷重を超えて弁シート１５に押し付けられず、弁シート１５等の耐久性が向上するので、シール不良を防止することができる。
【００４５】
また、本実施の形態のガスレギュレータ１は、ポペット弁７の突出部７ａとダイアフラム８との間に隙間Ｓを設けているので、ダイアフラム８が、第２圧力室１８を真空状態にすると同時に受圧面方向（下方向）に変位しても、ポペット弁７の突出部７ａとの間に設けられた隙間Ｓの量を超えて変位しない限り、ポペット弁１２を復帰バネ１９に抗して押圧しない。
【００４６】
以上、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、上記実施の形態では、湾曲部８１を断面山形に形成した。それに対して、断面がパルス状の波形になるよう湾曲部８１を設けてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のガスレギュレータによれば、第１圧力室と第２圧力室を設けられたハウジングと、第１圧力室と第２圧力室との間に設けられた弁座と、第１圧力室に内設され、付勢部材に付勢されて弁座に当接する弁体と、第２圧力室を被覆し、弁体と分離して設けられたダイアフラムと、ダイアフラムの背圧面に付加する外圧を調整する調整機構と、を備え、ダイアフラムが調整機構で調整された外圧と第２圧力室の圧力との差圧に基づいて変位し、弁体を弁座に当接又は離間させるガスレギュレータにおいて、ダイアフラムは、中心部が外縁部より背圧面側に突出するドーム形状をなし、波形に折れ曲がった湾曲部が外縁部と同心円状に設けられているので、負圧ガスの圧力制御をすることができるとともに、シール不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係り、ガスレギュレータの断面図である。
【図２】同じく、ダイアフラムの平面図である。
【図３】同じく、ダイアフラムの断面図である。
【図４】同じく、ダイアフラムの変位−荷重特性について実験するに当たり、比較例として用いたダイアフラムの断面図である。
【図５】同じく、ダイアフラムの変位−荷重特性について実験した実験結果を示すものであり、縦軸が荷重を示し、横軸が変位を示している。
【図６】同じく、弁部の拡大断面図であって、初期状態を示している。
【図７】同じく、弁部の拡大断面図であって、下流側真空状態を示している。
【図８】同じく、弁部の拡大断面図であって、作用ガス供給状態を示している。
【図９】同じく、弁部の拡大断面図であって、圧力バランス状態を示している。
【図１０】従来のタイト構造を備えるガスレギュレータの断面図である。
【図１１】従来のフリーポペット構造を備えるガスレギュレータの断面図である。
【符号の説明】
１  ガスレギュレータ
２  流路ブロック
３  第１シリンダ部
４  第２シリンダ部
５  シリンダ
６  調整ハンドル
７  ポペット弁
８  ダイアフラム
９  調整機構
１３  第１圧力室
１５  弁シート
１８  第２圧力室
１９  復帰バネ
８１  中心部
８２  湾曲部
８３  外縁部
Ｓ  隙間
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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