(57)【要約】【課題】特に半導体製造等に使用される流量調節弁に関し、ダイヤフラムの膜部の応力を小さくしてヒステリシスエラーを低減させることにより、弁部の開閉時における作動の再現性を実現し、制御の応答性や安定性を向上させることができる空圧式流量調節弁を提供する。【解決手段】弁座２５をシールする弁部３５と第１開口側２１に配された第１ダイヤフラム４０と第２開口側２２に配された第２ダイヤフラム５０とを一体に有する弁機構体３０が配置され、第１，第２ダイヤフラム４０，５０を加圧手段６０，７０によって弁室２０方向に加圧して流量を制御するようにした弁において、第１，第２ダイヤフラム４０，５０の外周をサポートリング４５，５５によって挟持して、第１，第２ダイヤフラム４０，５０のダイヤフラム部の膜部最大径Ｌ１，Ｌ２と膜部最小径Ｓ１，Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ１，Ｍ２をオリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内とした。【選択図】図１
2007024069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が配置され、前記第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムを加圧手段によってそれぞれ弁室方向に所定圧力で加圧して前記弁室内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、
前記第１及び第２ダイヤフラムの加圧手段のいずれか一方をスプリングとし、他方を加圧空気とするとともに、
前記第１及び第２ダイヤフラムの外周をサポートリングによって挟持して、前記第１及び第２ダイヤフラムにおけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径（Ｌ１，Ｌ２）と膜部最小径（Ｓ１，Ｓ２）を２分した位置での中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）を、前記弁室のオリフィス径（Ｏ）の約０．５〜２倍の範囲内とした
ことを特徴とする空圧式流量調節弁。
【請求項２】
前記弁機構体の第１及び第２ダイヤフラムの連結部に補強用シャフトを有する請求項１に記載の空圧式流量調節弁。
【請求項３】
前記第１及び第２ダイヤフラムの各中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）が、前記オリフィス径の約０．７〜１．３倍の範囲内である請求項１又は２に記載の空圧式流量調節弁。
【請求項４】
前記加圧空気による加圧手段に加圧空気の受圧用ダイヤフラムを有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空圧式流量調節弁。
【請求項５】
前記スプリングによる加圧手段にスプリング荷重の調節部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空圧式流量調節弁。
【請求項６】
前記スプリング又は加圧空気による加圧手段に微調整用のスプリングを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の空圧式流量調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体（液体あるいは気体）の流量を一定に制御する流量調節弁に関し、特に半導体製造等に使用される空圧式流量調節弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図１３に示す流量調節弁１００は、弁座１２５をシールする弁部１３５とダイヤフラム１４０とを一体に有する弁機構体１３０を備え、該弁機構体１３０が進退することによって弁部１３５が開閉するとともに、ダイヤフラム１４０の膜部１４３が可動するように構成される。図１３において、符号１１１はボディ本体、１２０は弁室、１２１は流入側の第１開口、１２２は流出側の第２開口、１２３はオリフィス部、１３０は弁機構体、１４２はボディ本体１１１に固定されるダイヤフラム１４０の外周部である。
【０００３】
上記流量調節弁１００にあっては、第１開口１２１側（一次側）あるいは第２開口１２２側（二次側）で流体の圧力変動が生じると、その変動がダイヤフラム１４０に作用して弁部１３５の開度に影響を与えることがある。そのため、ダイヤフラム１４０の膜部１４３に作用する流体圧力Ｐ１１と、弁部１３５に作用する流体圧力Ｐ１２とがほぼ相殺されるように、前記ダイヤフラム１４０の膜部１４３の膜幅Ｗ１０が適宜調節されて、流体圧力による悪影響を抑制するように構成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、半導体製造等の分野では、洗浄工程の薬液供給時や、ＣＭＰ工程の研磨液（スリラー液）供給時等に、加圧空気による加圧手段を用いて流体（液体あるいは気体）の流量を制御する空圧式の流量調節弁が好適に使用される。上記半導体製造等における洗浄工程やＣＭＰ工程では、流量調節弁によって制御される流体の流量が微量（例えば、数ｍｌ／ｍｉｎ〜２０００ｍｌ／ｍｉｎ）であるため、微少な流量変化や濃度変化がエッチングレートや研磨レートに大きな影響を及ぼしたり、圧力変動による弁部の開度が変化した場合の修正動作を素早く行う必要がある。そのため、一般産業と比較して、流量調節弁の弁部の開閉時における作動の再現性や、制御の安定性及び応答性が特に要求される。
【０００５】
上記の如く、流量調節弁によって制御される流体の流量が微量であることから、該流量調節弁では、オリフィス径やダイヤフラム膜部の膜幅を小さくする必要があった。しかしながら、従来の流量調節弁１００では、弁部１３５の開閉時にダイヤフラム１４０の膜部１４３が可動する際に、図１４の模式図に示すように、前記膜部１４３が通常時（１４３Ａ）の膜幅Ｗ１１から可動時（１４３Ｂ）の膜幅Ｗ１２の間で伸縮するので、膜幅が小さい場合には特に膜部１４３の応力が大きくなってしまう。そのため、図１５のグラフに示すように、弁部１３５を開放する際の前記弁部１３５の開度に対する加圧空気（加圧手段）の設定圧力ｆ１と、弁部１３５を閉鎖する際の前記弁部１３５の開度に対する加圧空気（加圧手段）の設定圧力ｆ２とがそれぞれ異なることによるヒステリシスエラーｅ１が大きくなり、加圧空気による加圧手段の所定の設定圧力における前記弁部１３５の作動の再現性を実現することが困難となって、制御の応答性や安定性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【特許文献１】特開昭５０−１４７２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、特に半導体製造等に使用される流量調節弁に関し、ダイヤフラムの膜部の応力を小さくしてヒステリシスエラーを低減させることにより、弁部の開閉時における作動の再現性を実現し、制御の応答性や安定性を向上させることができる空圧式流量調節弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１の発明は、流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が配置され、前記第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムを加圧手段によってそれぞれ弁室方向に所定圧力で加圧して前記弁室内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、前記第１及び第２ダイヤフラムの加圧手段のいずれか一方をスプリングとし、他方を加圧空気とするとともに、前記第１及び第２ダイヤフラムの外周をサポートリングによって挟持して、前記第１及び第２ダイヤフラムにおけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径（Ｌ１，Ｌ２）と膜部最小径（Ｓ１，Ｓ２）を２分した位置での中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）を、前記弁室のオリフィス径（Ｏ）の約０．５〜２倍の範囲内としたことを特徴とする空圧式流量調節弁に係る。
【０００８】
請求項２の発明は、前記弁機構体の第１及び第２ダイヤフラムの連結部に補強用シャフトを有する請求項１に記載の空圧式流量調節弁に係る。
【０００９】
請求項３の発明は、前記第１及び第２ダイヤフラムの各中間直径距離（Ｍ１，Ｍ２）が、前記オリフィス径の約０．７〜１．３倍の範囲内である請求項１又は２に記載の空圧式流量調節弁に係る。
【００１０】
請求項４の発明は、前記加圧空気による加圧手段に加圧空気の受圧用ダイヤフラムを有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空圧式流量調節弁に係る。
【００１１】
請求項５の発明は、前記スプリングによる加圧手段にスプリング荷重の調節部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空圧式流量調節弁に係る。
【００１２】
請求項６の発明は、前記スプリング又は加圧空気による加圧手段に微調整用のスプリングを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の空圧式流量調節弁に係る。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る空圧式流量調節弁によれば、流体の流出入のための第１開口及び第２開口が弁座を介して設けられた弁室内に、前記弁座をシールする弁部と前記第１開口側に配された第１ダイヤフラムと前記第２開口側に配された第２ダイヤフラムとを一体に有する弁機構体が配置され、前記第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムを加圧手段によってそれぞれ弁室方向に所定圧力で加圧して前記弁室内を流通する流体の流量を制御するようにした弁において、前記第１及び第２ダイヤフラムの加圧手段のいずれか一方をスプリングとし、他方を加圧空気とするとともに、前記第１及び第２ダイヤフラムの外周をサポートリングによって挟持して、前記第１及び第２ダイヤフラムにおけるそれぞれのダイヤフラム部の膜部最大径と膜部最小径を２分した位置での中間直径距離を、前記弁室のオリフィス径の約０．５〜２倍の範囲内としたので、流体の圧力変動による弁部の開度変化を抑制することができ、特に、前記第１及び第２ダイヤフラムの外周をサポートリングによって狭持して膜部を構成しているため、前記膜部の応力が小さくなって、弁部が開閉する際のヒステリシスエラーを低減することが可能となり、前記弁部の開閉時における作動の再現性が実現されて、制御の応答性や安定性を向上させることができる。したがって、半導体製造等の洗浄工程やＣＭＰ工程等に好適に使用することができ、半導体等の製品の生産性や品質を向上させることができる。
【００１４】
請求項２によれば、請求項１において、前記弁機構体の第１及び第２ダイヤフラムの連結部に補強用シャフトを有するため、前記弁機構体の耐久性及び安定性が向上し、より確実に弁部の作動の再現性を実現することができる。
【００１５】
請求項３によれば、請求項１又は２において、前記第１及び第２ダイヤフラムの各中間直径距離が、前記オリフィス径の約０．７〜１．３倍の範囲内であるため、前記第１及び第２ダイヤフラムに対する流体の圧力変動の影響をさらに抑制することができる。
【００１６】
請求項４によれば、請求項１ないし３において、前記加圧空気による加圧手段に加圧空気の受圧用ダイヤフラムを有するため、第１又は第２ダイヤフラムに対する加圧空気の影響を防止することができ、弁機構体をより確実に作動させることができる。
【００１７】
請求項５によれば、請求項１ないし４において、前記スプリングによる加圧手段にスプリング荷重の調節部を有するため、前記スプリング荷重の微調整を行うことができ、前記弁部の開き出し圧力の調節を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項６によれば、請求項１ないし５において、前記スプリング又は加圧空気による加圧手段に微調整用のスプリングを有するため、より精度よくスプリング荷重の微調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る空圧式流量調節弁の開弁状態の縦断面図、図２は同空圧式流量調節弁の閉弁状態の縦断面図、図３は第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図４は第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図５は第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図６は第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図、図７は同空圧式流量調節弁の第１ダイヤフラムの外周部近傍の断面図、図８は第１ダイヤフラムの膜部の可動状態を表した模式図、図９は同空圧式流量調節弁の加圧空気による加圧手段の設定圧力と弁部の開度又は流量との関係を表したグラフ、図１０は他の実施例に係る空圧式流量調節弁の開弁状態の縦断面図、図１１は同空圧式流量調節弁の閉弁状態の縦断面図、図１２は同空圧式流量調節弁の加圧手段の設定圧力と弁部の開度又は流量との関係を表したグラフである。
【００２０】
図１及び図２に示す本発明の一実施例に係る空圧式流量調節弁１０は、弁室２０と、弁機構体３０と、加圧手段６０，７０とを備える。図において、符号１１はフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなるボディ本体である。
【００２１】
弁室２０は、前記ボディ本体１１内に形成され、流体の流出入のための第１開口２１及び第２開口２２が弁座２５を介して設けられている。符号２３はオリフィス部、２６は第１開口側弁室、２７は第２開口側弁室、２８は第１開口側弁室２６と第２開口側弁室２７との接続流路である。なお、実施例では、第１開口２１は流体の流入側（一次側）、第２開口２２は流体の流出側（二次側）とされている。
【００２２】
弁機構体３０は、図１ないし図４に示すように、弁室２０内に配置され、弁座２５をシールする弁部３５と第１開口２１側に配された第１ダイヤフラム４０と第２開口２２側に配された第２ダイヤフラム５０とを一体に有する。実施例の弁機構体３０は、ボディ本体１１と同様にフッ素樹脂等の耐蝕性及び耐薬品性の高い樹脂からなり、第１ダイヤフラム４０と第２ダイヤフラム５０とが連結部３１を介して一体に形成されるとともに、前記連結部３１の第１開口側弁室２６側に弁部３５が形成されてオリフィス部２３を開閉するように構成されている。
【００２３】
弁機構体３０の弁部３５は、図３に示すように、第１開口２１側からの流体圧力に対する受圧面３６と、第２開口２２側からの流体圧力に対する受圧面３７とを有する。実施例の弁部３５では、前記受圧面３６は、オリフィス部２３より内側に形成された前記弁部３５前側のテーパ面であり、前記受圧面３７は、前記オリフィス部２３より内側に形成された前記弁部３５後側のテーパ面である。なお、図中の符号３８は前記受圧面３６に連続して形成された前記オリフィス部２３より外側のテーパ面、３９は前記オリフィス部２３より外側に形成された弁部３５後側の平坦面を表す。
【００２４】
第１ダイヤフラム４０は、図３，図５，図７に示すように、連結部３１の第１開口２１側に一体に形成され、薄肉のダイヤフラム部４１と、ボディ本体１１に固定される外周部４２とを有しており、該第１ダイヤフラム４０の外周がサポートリング４５によって狭持されるように構成される。この第１ダイヤフラム４０では、前記サポートリング４５によって外周部４２とダイヤフラム部４１の外周側部分とを狭持して、流体の圧力が作用する受圧面４１ａを有する膜部（可動部）４３が形成され、該膜部４３の最大径Ｌ１と最小径Ｓ１を２分した位置での中間直径距離Ｍ１が、オリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内となるように構成されている。
【００２５】
前記第１ダイヤフラム４０の膜部４３の最大径Ｌ１と最小径Ｓ１を２分した位置での中間直径距離Ｍ１は、前記膜部４３の受圧面４１ａに対して第１開口２１側からの流体圧力Ｐ１が作用する際のいわゆる第１ダイヤフラム４０の膜部４３の有効受圧径として考えることができる。また、弁部３５では、第１開口２１側から流体圧力を受けた場合、オリフィス部２３より外側のテーパ面３８及び平坦面３９にそれぞれ作用する流体圧力Ｐ３，Ｐ４が相殺されるため、第１開口２１側からの流体圧力Ｐ２は弁部３５の受圧面３６に作用するものとして考えることができる。
【００２６】
そこで、図３に示すように、第１ダイヤフラム４０の膜部４３の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏより大きく（ここでは１〜２倍の範囲内）形成した場合では、前記流体圧力Ｐ１，Ｐ２をほぼ相殺することができ、第１ダイヤフラム４０に対する第１開口２１側流体の圧力変動の影響を抑制することができる。前記中間直径距離Ｍ１を前記オリフィス径Ｏの２倍より大きく形成した場合は、第１ダイヤフラム４０の膜部４３に対して作用する流体圧力Ｐ１が大きくなりすぎて流体圧力Ｐ２によって相殺されなくなるため、第１開口２１側（一次側）での圧力変動が弁部３５の開度に影響を与えて適正な開度制御が困難となる。
【００２７】
また、図５に示すように、第１ダイヤフラム４０の膜部４３の中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏより小さく（ここでは０．５〜１倍の範囲内）形成した場合であっても、前記流体圧力Ｐ１，Ｐ２をほぼ相殺することができ、第１ダイヤフラム４０に対する第１開口２１側流体の圧力変動の影響を抑制することができる。前記中間直径距離Ｍ１を前記オリフィス径Ｏの０．５倍より小さく形成した場合は、第１ダイヤフラム４０の膜部４３に対して作用する流体圧力Ｐ１が小さくなりすぎて流体圧力Ｐ２によって相殺されなくなるため、第１開口２１側（一次側）での圧力変動が弁部３５の開度に影響を与えて適正な開度制御が困難となる。
【００２８】
したがって、前記中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内とすることにより、前記流体圧力Ｐ１，Ｐ２をほぼ相殺することができ、第１ダイヤフラム４０に対する第１開口２１側流体の圧力変動の影響を抑制することができる。特に、前記中間直径距離Ｍ１をオリフィス径Ｏの約０．７〜１．３倍の範囲内とすれば、第１ダイヤフラム４０に対する第１開口２１側流体の圧力変動の影響をさらに抑制することができる。
【００２９】
また、上記の如く構成された第１ダイヤフラム４０にあっては、第１ダイヤフラム４０の外周（ダイヤフラム部４１の外周側部分及び外周部４２）をサポートリング４５によって狭持して膜部４３が形成されているため、弁部３５の開閉時には、ダイヤフラム部４１全体に対して膜部４３が可動する。すなわち、図８に示すように、ダイヤフラム部４１全幅Ｗ１（外周側部分の幅Ｗ３＋通常時の膜部４３Ａの膜幅Ｗ４）に対して、膜部４３が通常時（４３Ａ）の膜幅Ｗ４から可動時（４３Ｂ）の膜幅Ｗ２の間で伸縮する。したがって、従来に比して可動時における膜部４３の応力を小さくすることができ、弁機構体３０の弁部３５が開閉する際のヒステリシスエラーを低減することが可能となる。
【００３０】
一方、第２ダイヤフラム５０は、図４及び図６に示すように、連結部３１の第２開口２２側に一体に形成され、薄肉のダイヤフラム部５１と、ボディ本体１１に固定される外周部５２とを有しており、該第２ダイヤフラム５０の外周がサポートリング５５によって狭持されるように構成される。この第２ダイヤフラム５０では、前記第１ダイヤフラム４０と同様に、前記サポートリング５５によって外周部５２とダイヤフラム部５１の外周側部分とが狭持されて、流体の圧力が作用する受圧面５１ａを有する膜部（可動部）５３が形成され、該膜部５３の最大径Ｌ２と最小径Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ２が、オリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内となるように構成されている。
【００３１】
前記第２ダイヤフラム５０の膜部５３の最大径Ｌ２と最小径Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ２は、前記膜部５３の受圧面５１ａに対して第２開口２２側からの流体圧力Ｐ５が作用する際のいわゆる第２ダイヤフラム５０の膜部５３の有効受圧径として考えることができる。また、弁部３５では、第２開口２２側から流体圧力を受けた場合、前記第２開口２２側からの流体圧力Ｐ６は弁部３５の受圧面３７に作用するものとして考えることができる。
【００３２】
そこで、図４に示すように、第２ダイヤフラム５０の膜部５３の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏより大きく（ここでは１〜２倍の範囲内）形成した場合では、前記流体圧力Ｐ５，Ｐ６をほぼ相殺することができ、第２ダイヤフラム５０に対する第２開口２２側流体の圧力変動の影響を抑制することができる。前記中間直径距離Ｍ２を前記オリフィス径Ｏの２倍より大きく形成した場合は、第２ダイヤフラム５０の膜部５３に対して作用する流体圧力Ｐ５が大きくなりすぎて流体圧力Ｐ６によって相殺されなくなるため、第２開口２２側（二次側）での圧力変動が弁部３５の開度に影響を与えて適正な開度制御が困難となる。
【００３３】
また、図６に示すように、第２ダイヤフラム５０の膜部５３の中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏより小さく（ここでは０．５〜１倍の範囲内）形成した場合であっても、前記流体圧力Ｐ５，Ｐ６をほぼ相殺することができ、第２ダイヤフラム５０に対する第２開口２２側流体の圧力変動の影響を抑制することができる。前記中間直径距離Ｍ２を前記オリフィス径Ｏの０．５倍より小さく形成した場合は、第２ダイヤフラム５０の膜部５３に対して作用する流体圧力Ｐ５が小さくなりすぎて流体圧力Ｐ６によって相殺されなくなるため、第２開口２２側（二次側）での圧力変動が弁部３５の開度に影響を与えて適正な開度制御が困難となる。
【００３４】
したがって、前記中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内とすることにより、前記流体圧力Ｐ５，Ｐ６をほぼ相殺することができ、第２ダイヤフラム５０に対する第２開口２２側流体の圧力変動の影響を抑制することができる。特に、前記中間直径距離Ｍ２をオリフィス径Ｏの約０．７〜１．３倍の範囲内とすれば、第２ダイヤフラム５０に対する第２開口２２側流体の圧力変動の影響をさらに抑制することができる。
【００３５】
また、第２ダイヤフラム５０にあっても、前記第１ダイヤフラム４０と同様に、その外周（ダイヤフラム部５１の外周側部分及び外周部５２）をサポートリング５５によって狭持して膜部５３が形成されているため、従来に比して可動時における膜部５３の応力を小さくすることができ、ヒステリシスエラーを低減することができる。
【００３６】
加圧手段６０，７０は、第１ダイヤフラム４０及び第２ダイヤフラム５０をそれぞれ弁室２０方向に所定圧力で加圧して前記弁室２０内を流通する流体の流量を制御するように構成される。実施例において、第１開口２１側の加圧手段６０は加圧空気、第２開口２２側の加圧手段７０はスプリングとされる。図中の符号６１は第１開口側加圧室、７１は第２開口側加圧室である。
【００３７】
加圧空気による加圧手段６０は、前記加圧空気を適宜設定することによって弁部３５の開度及び液体の流量を所定量に調節する。実施例では、前述のように、各ダイヤフラム４０，５０の外周がサポートリング４５，５５に狭持されてヒステリシスエラー生じないため、図９のグラフに示すように、弁部３５の開度に応じた加圧手段６０の設定圧力Ｆ１が一定に維持される。これにより、加圧空気の設定圧力を弁部３５の開き出し圧力ａ値以上とした場合には、弁部３５が閉鎖されて流体の流量が０になる。また、設定圧力を開き出し圧力ａ値以下に調節することによって、弁部３５が開放されて所定流量の流体が流通し、該設定圧力をより低く調節することによって弁部３５の開度が大きくなって流量も増加する。このように、弁部３５の開度及び流量の調節を加圧手段（加圧空気）６０によって行えば、その設定圧力の調節が容易であるとともに、大きな設定圧力が要求される場合であっても有効である。
【００３８】
また、加圧空気による加圧手段６０では、図１及び図２に図示しかつ請求項４の発明として規定したように、加圧空気の受圧用ダイヤフラム６５を設けることが好ましく勧められる。この受圧用ダイヤフラム６５は、第１ダイヤフラム４０に対して加圧手段６０の加圧空気が作用しないように、第１開口側加圧室６１内に配置される。また、前記受圧用ダイヤフラム６５は、弁機構体３０の連結部３１と一体に形成された受圧用ダイヤフラム補助部材６２によって弁室２０側から常時付勢されていて、前記加圧手段６０の加圧空気の調節が行われた際には、前記受圧用ダイヤフラム補助部材６２を介して前記弁機構体３０を作動させるように構成される。このように、受圧用ダイヤフラム６５を有することにより、第１ダイヤフラム４０に対する加圧空気の影響を防止することができ、弁機構体３０をより確実に作動させることができる。
【００３９】
スプリングによる加圧手段７０は、一定のスプリング荷重によって第２ダイヤフラム５０を常時弁室２０方向に付勢保持するものであり、前記スプリングの荷重に応じて前記加圧手段（加圧空気）６０による弁部３５の開き出し圧力ａが設定される。なお、図の符号７２はスプリングによる加圧手段７０のためのスプリングホルダーであり、弁機構体３０の連結部３１と一体に形成される。
【００４０】
また、この加圧手段７０では、請求項５の発明として規定したように、スプリング荷重の調節部７３を設けることが好ましい。この調節部７３では、図９に示すように、スプリング荷重が大きくなるように調節する（ｃ１）ことによって弁部３５の開き出し圧力を小さく設定（ａ１）することができ、スプリング荷重が小さくなるように調節する（ｃ２）することによって弁部３５の開き出し圧力を大きく設定（ａ２）することができる。このように、スプリングによる加圧手段７０に調節部７３を設けることによって、前記スプリング荷重の微調整を行うことができ、前記弁部３５の開き出し圧力の調節を容易に行うことができる。
【００４１】
当該空圧式流量調節弁１０では、図１及び図２に図示しかつ請求項２の発明として規定したように、第１及び第２ダイヤフラム４０，５０の連結部３１に補強シャフト３２を設けることが好ましく勧められる。前記補強シャフト３２としては、金属や、ポリエーテルエーテルケトン等の耐久性に優れた樹脂材料等が使用される。このように補強シャフト３２を設けることにより、弁機構体３０の連結部３１の耐久性が向上するため、例えば、スプリングによる加圧手段７０の荷重を大きくした場合に、弁機構体３０に対して過度の荷重がかかったとしても、前記弁機構体３０が寸法変化を起こしたり座屈する等の不具合を抑制することができる。したがって、弁機構体３０の安定性が向上して、より確実に弁部３５の作動の再現性を実現することができる。
【００４２】
上記の如く構成された空圧式流量調節弁１０では、第１及び第２ダイヤフラム４０，５０におけるそれぞれのダイヤフラム部４１，５１の膜部４３，５３最大径Ｌ１，Ｌ２と膜部４３，５３最小径Ｓ１，Ｓ２を２分した位置での中間直径距離Ｍ１，Ｍ２が、前記弁室２０のオリフィス径Ｏの約０．５〜２倍の範囲内となるように構成されているため、流体の圧力変動による弁部３５の開度変化を抑制することができる。特に、前記第１及び第２ダイヤフラム４０，５０の外周をサポートリング４５，５５によって狭持して膜部４３，５３を構成しているため、前記膜部４３，５３の応力が小さくなって、弁部３５が開閉する際のヒステリシスエラーを低減することができ、前記弁部３５の開閉時における作動の再現性が実現され、再現性の欠如による悪影響がなくなって制御の応答性や安定性が向上する。したがって、特に半導体製造等の洗浄工程の薬液供給やＣＭＰ工程の研磨液（スリラー液）供給等に好適に使用することができ、半導体等の製品の生産性や品質を向上させることができる。
【００４３】
次に、図１０及び図１１を用いて、他の実施例に係る空圧式流量調節弁１０Ａについて説明する。この流量調節弁１０Ａは、第１開口２１側（一次側）にスプリングによる加圧手段８０、第２開口２２側（二次側）に加圧空気による加圧手段９０をそれぞれ備える。図中の符号８１は第１開口側加圧室、９１は第２開口側加圧室を表す。なお、以下の説明において、前記流量調節弁１０と同一符号は同一の構成を表すものとして、その説明を省略する。
【００４４】
スプリングによる加圧手段８０は、一定のスプリング荷重によって第１ダイヤフラム４０を常時弁室２０方向に付勢保持するものであり、前記スプリングの荷重に応じて後述の加圧手段（加圧空気）９０による弁部３５の開き出し圧力ｂが設定される。なお、図の符号８２は弁機構体３０の連結部３１と一体に形成されたスプリングによる加圧手段８０のためのスプリングホルダー、８３は加圧手段８０の排気ポートである。
【００４５】
加圧空気による加圧手段９０は、前記加圧空気を適宜設定することによって弁部３５の開度及び液体の流量を所定量に調節する。前記空圧式流量調節弁１０と同様に、この実施例においても、各ダイヤフラム４０，５０の外周がサポートリング４５，５５に狭持されてヒステリシスエラー生じないため、図１２のグラフに示すように、弁部３５の開度に応じた加圧手段９０の設定圧力Ｆ２が一定に維持される。加圧空気の設定圧力を弁部３５の開き出し圧力ｂ値以下とした場合には、弁部３５が閉鎖されて流体の流量が０になる。また、設定圧力を開き出し圧力ｂ値以上に調節することによって、弁部３５が開放されて所定流量の流体が流通し、該設定圧力をより高く調節することによって弁部３５の開度が大きくなって流量も増加する。
【００４６】
前記加圧手段９０では、第２ダイヤフラム５０に対して加圧手段９０の加圧空気が作用しないように、第２開口側加圧室９１内に受圧用ダイヤフラム９５を配置することが好ましい。この受圧用ダイヤフラム９５は、弁機構体３０の連結部３１と一体に形成された受圧用ダイヤフラム補助部材９２によって弁室２０側から常時付勢されていて、前記加圧手段９０の加圧空気の調節が行われた際には、前記受圧用ダイヤフラム補助部材９２を介して前記弁機構体３０を作動させるように構成される。また、受圧用ダイヤフラム９５は、前述の受圧用ダイヤフラム６５と同様に、第２ダイヤフラム５０に対する加圧空気の影響を防止する。
【００４７】
また、加圧手段９０では、図１０及び図１１に図示しかつ請求項６の発明として規定したように、微調整用のスプリング９３を設けてもよい。この微調整用のスプリング９３は、前記加圧手段８０のスプリング荷重よりバネ定数が低いスプリングが使用され、微調整用ネジ９４によって弁室２０方向への荷重を適宜調節することによって前記加圧手段８０のスプリング荷重をより精度よく微調整することができる。図において、符号９６は弁機構体３０を弁室２０側に付勢する微調整用スプリング９３のスプリングホルダー、９７は微調整用ネジ９４が嵌挿された微調整用スプリング９３のスプリングホルダーである。
【００４８】
なお、本発明の空圧式流量調節弁は、上記実施例で述べた構成に限るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、実施例では、微調整用のスプリング９３を加圧空気による加圧手段９０に設けたが、スプリングによる加圧手段８０に設けることもできる。
【００４９】
また、前記流量調節弁１０Ａのスプリングによる加圧手段８０にスプリング荷重を調節する調節部を設けて、弁部３５の開き出し圧力を調節可能に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の一実施例に係る空圧式流量調節弁の開弁状態の縦断面図である。
【図２】同空圧式流量調節弁の閉弁状態の縦断面図である。
【図３】第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図４】第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より大きく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図５】第１ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図６】第２ダイヤフラムの中間直径距離をオリフィス径より小さく形成した際に作用する流体圧力の関係を示した要部断面図である。
【図７】同空圧式流量調節弁の第１ダイヤフラムの外周部近傍の断面図である。
【図８】第１ダイヤフラムの膜部の可動状態を表した模式図である。
【図９】同空圧式流量調節弁の加圧空気による加圧手段の設定圧力と弁部の開度又は流量との関係を表したグラフである。
【図１０】他の実施例に係る空圧式流量調節弁の開弁状態の縦断面図である。
【図１１】同空圧式流量調節弁の閉弁状態の縦断面図である。
【図１２】同空圧式流量調節弁の加圧手段の設定圧力と弁部の開度又は流量との関係を表したグラフである。
【図１３】ダイヤフラムと弁部に作用する流体圧力が相殺されるように構成した従来の流量調節弁の要部断面図である。
【図１４】図１１の流量調節弁におけるダイヤフラムの膜部の可動状態を表した模式図である。
【図１５】従来の空圧式流量調節弁の加圧手段の設定圧力と弁部の開度又は流量との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  空圧式流量調節弁
１１  ボディ本体
２０  弁室
２１  第１開口
２２  第２開口
２３  オリフィス部
２５  弁座
２６  第１開口側弁室
２７  第２開口側弁室
２８  接続流路
３０  弁機構体
３１  連結部
３２  補強用シャフト
３５  弁部
４０  第１ダイヤフラム
４１  ダイヤフラム部
４２  第１ダイヤフラムの外周部
４３  第１ダイヤフラムの膜部
４５  第１ダイヤフラムのサポートリング
５０  第２ダイヤフラム
５１  ダイヤフラム部
５２  第２ダイヤフラムの外周部
５３  第２ダイヤフラムの膜部
５５  第２ダイヤフラムのサポートリング
６０  加圧空気による加圧手段
６１  第１開口側加圧室
６２  受圧用ダイヤフラム補助部材
６５  受圧用ダイヤフラム
７０  スプリングによる加圧手段
７１  第２開口側加圧室
７２  スプリングホルダー
７３  調節部
Ｌ１，Ｌ２  膜部最大径
Ｍ１，Ｍ２  中間直径距離
Ｏ    オリフィス径
Ｓ１，Ｓ２  膜部最小径
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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