(57)【要約】      （修正有）【課題】単動式エアオペレートバルブの操作用エアを制御することにより、ウォータハンマ現象の発生が確実に抑制できる操作エア用中間弁を提供する。【解決手段】弁座２２３に当接または離間すると共に、操作用エアのエア流路に連通する貫通孔２５０Ｈを有する弁体２５０と、弁体を挟んで、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを繋ぐ主連通路及びオリフィス連通路２２４と、弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材２７０と、貫通孔に設けられたチェック弁と、を備え、弁座は主連通路に形成され、弁体は、エア流路のうち、貫通孔内の貫通孔内エア流路をチェック弁で閉路した状態で、入力ポート側と出力ポート側との間で操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、付勢部材の付勢力により弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替えるものである。【選択図】図１６
2012042056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管される操作エア用中間弁であって、
前記吸排気源と接続する入力ポートと、
前記単動式エアオペレートバルブのエアポートと接続する出力ポートと、
弁座に当接または離間すると共に、前記操作用エアのエア流路に連通する貫通孔を有する弁体と、
前記弁体を挟んで、前記入力ポートと前記出力ポートとを繋ぐ主連通路及びオリフィス連通路と、
前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、
前記貫通孔に設けられたチェック弁と、を備え、
前記弁座は前記主連通路に形成され、
前記弁体は、前記エア流路のうち、前記貫通孔内の貫通孔内エア流路を前記チェック弁で閉路した状態で、前記入力ポート側と前記出力ポート側との間で前記操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、前記付勢部材の付勢力により前記弁座に当接して前記主連通路を閉路し、前記前記操作用エアの流れを、前記主連通路から前記オリフィス連通路のみに切替える、ことを特徴とする操作エア用中間弁。
【請求項２】
請求項１に記載された操作エア用中間弁において、
前記弁座は、前記弁体より前記出力ポート側に配置され、
前記チェック弁は、前記入力ポートから前記出力ポートに向けたエア供給方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を開路する一方、前記エア供給方向とは逆方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を閉路する、ことを特徴とする操作エア用中間弁。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、
前記付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えている、ことを特徴とする操作エア用中間弁。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、
前記チェック弁は、前記操作用エアの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁である、ことを特徴とする操作エア用中間弁。
【請求項５】
請求項１に記載された操作エア用中間弁において、
前記弁座は、前記弁体より前記入力ポート側に配置され、
前記チェック弁は、前記入力ポートから前記出力ポートに向けたエア供給方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を閉路する一方、前記エア供給方向とは逆方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を開路する、ことを特徴とする操作エア用中間弁。
【請求項６】
請求項１または請求項５のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、
前記付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えている、ことを特徴とする操作エア用中間弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造装置で使用される薬液等の流体を制御する流体制御弁であり、操作用エアにより主弁体を主弁座に当接または離間させて弁開度を制御する流体制御弁に関する。
また、操作用エアで単動式エアオペレートバルブの弁開度を制御するにあたり、操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管され、単動式エアオペレートバルブに供給する、または、単動式エアオペレートバルブから排気された操作用エアを制御する操作エア用中間弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体制御弁は、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いられている。流体制御弁は、弁体を弁座に当接または離間して弁開度を可変させて流体を制御する弁である。このような流体制御弁では、一般に、閉弁状態に近づくとウォータハンマ現象を引き起こす虞がある。
【０００３】
ここで、ウォータハンマ現象について簡単に説明する。
流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れている流体は、弁体を急激に閉弁させると、閉弁直後においても、流体の慣性力により、なおも弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする。すると、出力ポート側の流体流路では流体は負圧となり、正圧時になるときに衝撃音を発するウォータハンマ現象が生じる。
ウォータハンマ現象が起きると、流体制御弁と接続する配管等が振動して、当該流体制御弁自体や、この弁周辺の配管部材、配管上の計測機器類等に破損や不具合を引き起こす虞がある。
そこで、このようなウォータハンマ現象の発生を抑制または阻止するため、様々な工夫がなされた流体制御弁が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
特許文献１には、弁座とダイヤフラム弁体とを特定形状に形成し、ダイヤフラム弁体を弁座に近付ける過程で、ダイヤフラム弁体の閉弁方向への動きと共に、弁座とダイヤフラム弁体との隙間を変化させて、ダイヤフラム弁体と弁座との最小流路面積を徐々に小さくした、流体制御弁が記載されている。
一方、特許文献２には、抽出孔９４０と抽入孔９２４との間に形成した減勢流路９２６において、減勢流路９２６の断面形状を小さくした絞部９２８を設け、液体を常に絞部９２８に流通させて液体の流速を低下し、ウォータハンマ現象が起きるときの流体の圧力上昇を阻止したパイロット弁が記載されている。
【０００５】
ここで、特許文献２に開示されたパイロット弁について、図２５及び図２６を用いて簡単に説明する。図２５は、パイロット弁を断面で示す説明図であり、図２６は、パイロット弁に構成された流路板を示す平面図である。
パイロット弁は、図２５に示すように、排液部９５２に設けた弁座９５４、弁体９４４に固定したダイヤフラム９１２、ダイヤフラム板９３２及び流路板９１８等から構成されている。
抽入孔９２４は、弁室９６０の給液部９５６と連通すると共に、弁座９５４を開閉するダイヤフラム９１２の表裏を貫通している。抽出孔９４０は、弁室９６０の背圧部９５８と連通すると共に、ダイヤフラム９１２の背圧部９５８側に固定されたダイヤフラム板９３２に、抽入孔９２４と異なる位置で、ダイヤフラム板９３２の表裏を貫通している。流路板９１８は、ダイヤフラム９１２とダイヤフラム板９３２とで挟着され、図２６に示すように、平面部に減勢流路９２６を形成し、減勢流路９２６に、その他の部分より断面積が小さくされた絞部９２８を備えている。抽出孔９４０と抽入孔９２４とは、減勢流路９２６を介して連通している。
特許文献２のパイロット弁では、給液部９５６から排液部９５２に向けて流れる液体の一部を、抽入孔９２４より背圧部９５８に供給して、この液体の背圧を弁体９４４にかけてダイヤフラム９１２を弁座９５４に当接させ、排液部９５２を閉弁させている。
閉弁にあたり、抽入孔９２４に流入した液体は、減勢流路９２６を流れて、その絞部９２８近傍で渦を発生して減速され、背圧部９５８で液体の圧力が急激に上昇するのを抑えることで、ウォータハンマ現象の発生が阻止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１８７５７５号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ウォータハンマ現象を抑制または阻止する工夫（以下、「ウォータハンマ防止策」という。）が施された従来の流体制御弁では、以下（１）及び（２）の問題があった。また、ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、施されているが十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、以下（３）の問題があった。
【０００８】
（１）特許文献１のような流体制御弁では、経年変化による弁体の変形に起因して、弁体と弁座との隙間が相対的に大きくなり、ウォータハンマ現象を効果的に抑制できなくなる問題がある。
その理由について説明する。弁体は一般に、ゴム等の柔軟材料で形成されたダイヤフラム弁であり、経年変化により変形することもある。このため、弁体及び弁座をそれぞれ特定形状に形成していても、弁体が変形すれば、弁座との間にできる隙間の大きさも変化して、弁体と弁座との流体流路の断面積も、変形前の状態に比べて大きくなることもあり得る。
弁体と弁座との間の流体流路の断面積が、変形前の状態に比べて大きくなっていると、変形した状態の弁体と弁座との流体流路の断面積を徐々に小さくしても、この流体流路を流れる流体の圧力（負圧）の上昇を十分に抑制できる流体流路の断面積になっていないことも考えられ、ウォータハンマ現象を効果的に抑制できなくなる問題が生じる。
【０００９】
（２）特許文献２のように、流路断面積が一定のオリフィスを流体が常時流れて閉弁する構造の流体制御弁では、閉弁させる動作信号を弁体に指令した後、閉弁するまでに時間が長くかかり、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
その理由について、特許文献２のパイロット弁を用いて説明する。
特許文献２のパイロット弁では、弁体９４４に動作信号を指令後、ダイヤフラム９１２が開弁状態から弁座９５４に当接するまで、液体は、一定の流路断面積の絞部９２８を常に一定流量で流れる。
ウォータハンマ現象は、流体の流速が大きい状態で急激に閉弁すると、弁体の閉弁直後に生じる。そこで、液体が速く流れている状態で急激に閉弁しないようにするため、オリフィスに相当する絞部９２８では、その液体流路の断面積は、パイロット弁の閉弁時において液体がウォータハンマ現象を引き起こし難くい流速となるまで減速し、流量を小さくして流通できる大きさに設定されている。
ところが、弁体９４４は、ウォータハンマ現象が発生しない状態、すなわち開弁位置から閉弁直前の位置まで移動する間も、液体の流速がウォータハンマ現象を抑えた遅い速度で移動する。
その結果、動作信号の指令時から閉弁完了時までに時間が長くかかり、動作信号の指令時と弁体の閉弁完了時との間に大きな時間差が生じる。
【００１０】
このような、オリフィスを流体が常時流れて閉弁する構造の流体制御弁には、例えば、半導体製造装置で使用される薬液を、主弁座と主弁体との弁開度を変えて制御する薬液制御弁がある。このような構造の薬液制御弁において、主弁体への動作信号の指令時と主弁体の閉弁完了時との間に時間差が大きくなると、薬液を正確なタイミングで制御できず、当該薬液制御弁で制御した薬液の流量に誤差が大きく生じる問題があった。
【００１１】
（３）ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、閉弁時に、スピードコントローラを通じて操作用エアを吸気または排気しているため、開弁位置から閉弁するまでに時間が長くかかり、前述した（２）の問題と同様に、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
この問題は、以下の理由によって生じる。すなわち、単動式エアオペレートバルブの中には、ウォータハンマ防止策を施していないバルブや、ウォータハンマ防止策を施しているがウォータハンマ現象を十分に抑制できていないバルブもある。
このような単動式エアオペレートバルブを実際に使用している現場では、単動式エアオペレートバルブにおいてウォータハンマ現象の発生を回避したいため、単動式エアオペレートバルブに用いる操作用エアの配管上にスピードコントローラを配管している。単動式エアオペレートバルブを閉弁するときには、操作用エアを単動式エアオペレートバルブからスピードコントローラを通じて吸気または排気している。
【００１２】
スピードコントローラでは、そのエア流路の断面積は、単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、当該単動式エアオペレートバルブで制御する液体がウォータハンマ現象を引起し難くい流速となるまで低速に減速して流通できる大きさに設定されている。操作用エアは、スピードコントローラを流通することで、弁体が開弁位置から閉弁するまでの間、設定された断面積のエア流路を常に一定流量で排気される。これにより、単動式エアオペレートバルブにおいて弁体が急激に閉弁しないようにすることで、当該単動式エアオペレートバルブでは、入力ポート側の流体流路と出力ポート側の流体流路との間を流れる流体の流通量が徐々に減少する。
ところが、単動式エアオペレートバルブにおいて、弁体は、ウォータハンマ現象が発生しない状態、すなわち開弁位置から閉弁直前の位置まで移動する間も、ウォータハンマ現象を抑えた流速まで減速した遅い速度で移動する。このため、単動式エアオペレートバルブ内の加圧室から操作用エアを完全に排気して閉弁するまでに時間が長くかかり、単動式エアオペレートバルブが前述した薬液制御弁である場合、薬液を正確なタイミングで制御できず、当該薬液制御弁で制御した薬液の流量に誤差が大きく生じる問題があった。
【００１３】
一方で、閉弁するまでの時間を短縮する方法として、弁体が開弁位置から閉弁直前の位置まで移動する間、スピードコントローラにおいてエア流路の断面積を、ウォータハンマ現象を抑制できる断面積より大きく調節して、操作用エアの排気速度を速くすることも考えられる。
しかしながら、この方法は、単動式エアオペレートバルブで薬液等の流体を制御する度に、スピードコントローラで操作用エアの排気速度を調整しなければならず、単動式エアオペレートバルブを実際に使用する現場では、手間もかかり、排気速度の調整を適切なタイミングで行うことも困難である。
【００１４】
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、操作用エアにより、弁座に対して主弁体の弁開度を制御する流体制御弁において、ウォータハンマ現象の発生をより確実に抑制でき、かつ主弁体をより速い速度で閉弁できる流体制御弁を提供することを目的とする。
また、操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管される操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブの操作用エアを制御することにより、単動式エアオペレートバルブにおいてウォータハンマ現象の発生が確実に抑制できる操作エア用中間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】
【００１５】
その解決手段である本発明の流体制御弁は、次のような構成を有している。
（１）ボディに形成されたエア流路を通じて加圧室に供給される操作用エアにより、主弁体を主弁座に当接または離間させて弁開度を制御する流体制御弁において、前記エア流路と前記加圧室とを繋ぐ主連通路に形成された第２弁座と、前記エア流路と前記加圧室とを連通して繋ぐオリフィス連通路が形成された第２弁体と、前記第２弁体を付勢する付勢部材と、を備え、前記第２弁体は、前記主弁体が前記主弁座に当接する前に、前記付勢部材の付勢力を伴って前記第２弁座に当接して前記主連通路を閉路し、前記操作用エアの流れを、前記主連通路から前記オリフィス連通路のみに切替える、ことを特徴とする。
【００１６】
（２）（１）に記載された流体制御弁において、前記第２弁体は、前記主弁体と前記主弁座とが所定間隔離れた位置で、前記第２弁座に当接する、ことを特徴とする。
【００１７】
（３）（２）に記載された流体制御弁において、前記主弁体と一体に形成されたピストンの受圧面側から延びる筒状のピストン保持部が形成され、前記ピストン保持部の内部には、前記付勢部材が、前記ピストンの受圧面と前記第２弁体のフランジ部との間に配設され、前記第２弁体は、前記付勢部材により前記第２弁座に向けて付勢され、当該第２弁体の前記フランジ部が前記ピストン保持部で保持された状態で、前記ピストンのストローク方向に移動可能に配設され、前記第２弁体は、前記ピストンが前記ストローク方向の所定位置になったときに、前記第２弁座に当接する、ことを特徴とする。
【００１８】
（４）（２）に記載された流体制御弁において、前記第２弁座の周囲にある第２弁座周囲面から、前記主弁体と一体に形成されたピストンに向けて突出した筒状のボディ保持部が形成され、前記ボディ保持部の内部には、前記付勢部材が、前記第２弁座周囲面と前記第２弁体のフランジ部との間に配設され、前記第２弁体は、前記付勢部材により前記第２弁座と離間する向きに付勢され、当該第２弁体の前記フランジ部が前記ボディ保持部で保持された状態で、前記ピストンのストローク方向に移動可能に配設され、前記第２弁体は、前記ピストンが前記ストローク方向の所定位置になったときに、前記ピストンと当接して、前記ピストンにより押出されることによって、前記第２弁座と当接する、ことを特徴とする。
【００１９】
他の解決手段である本発明の操作エア用制御弁は、次のような構成を有している。
（５）操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管される操作エア用中間弁であって、前記吸排気源と接続する入力ポートと、前記単動式エアオペレートバルブのエアポートと接続する出力ポートと、弁座に当接または離間すると共に、前記操作用エアのエア流路に連通する貫通孔を有する弁体と、前記弁体を挟んで、前記入力ポートと前記出力ポートとを繋ぐ主連通路及びオリフィス連通路と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、前記貫通孔に設けられたチェック弁と、を備え、前記弁座は前記主連通路に形成され、前記弁体は、前記エア流路のうち、前記貫通孔内の貫通孔内エア流路を前記チェック弁で閉路した状態で、前記入力ポート側と前記出力ポート側との間で前記操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、前記付勢部材の付勢力により前記弁座に当接して前記主連通路を閉路し、前記前記操作用エアの流れを、前記主連通路から前記オリフィス連通路のみに切替える、ことを特徴とする。
【００２０】
（６）（５）に記載された操作エア用中間弁において、前記弁座は、前記弁体より前記
出力ポート側に配置され、前記チェック弁は、前記入力ポートから前記出力ポートに向けたエア供給方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を開路する一方、前記エア供給方向とは逆方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を閉路する、ことを特徴とする。
【００２１】
（７）（５）または（６）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、前記付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【００２２】
（８）（６）または（７）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、前記チェック弁は、前記操作用エアの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁である、ことを特徴とする。
【００２３】
（９）（５）に記載された操作エア用中間弁において、前記弁座は、前記弁体より前記入力ポート側に配置され、前記チェック弁は、前記入力ポートから前記出力ポートに向けたエア供給方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を閉路する一方、前記エア供給方向とは逆方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を開路する、ことを特徴とする。
【００２４】
（１０）（５）または（９）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、前記付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の作用及び効果を説明するにあたり、はじめにウォータハンマ現象について説明する。
流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れている流体は、主弁体を急激に閉弁させると、閉弁直後においても、流体の慣性力により、なおも主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする。すると、出力ポート側の流体流路では流体は負圧となり、正圧時になるときに衝撃音を発するウォータハンマ現象が生じる。
【００２６】
本発明は、その構成により以下の作用及び効果を有している。
（１）本発明の流体制御弁は、ボディに形成されたエア流路を通じて加圧室に供給される操作用エアにより、主弁体を主弁座に当接または離間させて弁開度を制御する流体制御弁であって、エア流路と加圧室とを繋ぐ主連通路に形成された第２弁座と、エア流路と加圧室とを連通して繋ぐオリフィス連通路が形成された第２弁体と、第２弁体を付勢する付勢部材と、を備え、第２弁体は、主弁体が主弁座に当接する前に、付勢部材の付勢力を伴って第２弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路に切替えるので、主弁体が主弁座に当接する前に、流体流路の断面積が主連通路より小さいオリフィス連通路のみに操作用エアを流通させることで、操作用エアの流量を、主連通路を流通するときの流量より減少させる。そして、流通しようとする操作用エアが圧縮された状態、いわゆる操作用エアのダンパ現象によって、主弁座に向けた主弁体の移動が阻まれながら、主弁体を、オリフィス連通路に切替える前の状態における主弁体の動作速度より低速で、主弁座に向けて移動させる。
【００２７】
すなわち、本発明の流体制御弁では、主弁体の閉弁にあたり、オリフィス連通路に切替える前には、主弁体は、操作用エアが主連通路を流通する流量に応じた動作速度で主弁座に向けて移動する。
そして、主弁体が主弁座に当接する前に、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路に切替える。すると、主弁体は、第２弁体と第２弁座との当接により主連通路を閉路した状態で、切替え前の動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座に当接し閉弁する。
このため、主弁体を閉弁しても、本発明の流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れる流体の流量及び流速はいずれも、主弁体が主弁座に当接する前にオリフィス連通路に切替えるタイミングで、切替え前よりも減少し、主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする流体の慣性力も小さくなる。
【００２８】
このことから、主弁体の閉弁直後において、出力ポート側の流体流路で流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本発明の流体制御弁では、主弁体を閉弁しても、主弁体が主弁座に当接する前に、主弁体の動作速度を減速し、当該流体制御弁で制御する流体の流速を低下させるので、主弁体を急激に閉弁させたことにより生じるウォータハンマ現象を、より確実に抑制することができる。
【００２９】
また、操作用エアの流れをオリフィス連通路に切替える前には、操作用エアは、流体流路の断面積がオリフィス連通路より大きい主連通路を通じて、エア流路と加圧室との間を流れる。このとき、主弁体は、オリフィス連通路のみに切替えた後の動作速度より速い動作速度で移動する。
このため、本発明の流体制御弁では、主弁体を閉弁させる動作信号の指令開始時から主弁体の閉弁完了時までにかかる時間（弁応答時間）を、例えば１秒間程度にすることができ、断面積が一定のオリフィスを流体が常に流れて閉弁する構造で構成された従来の流体制御弁に比べて、大幅に短縮することができる。
したがって、本発明の流体制御弁を、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いれば、本発明の流体制御弁では、弁応答時間が、スピコンを使用しウォータハンマ対策を施している従来の流体制御弁より短くなることから、薬液等の流体をより正確なタイミングで制御することができる。
【００３０】
しかも、本発明の流体制御弁は、主弁体が主弁座に当接する前に、主連通路を閉路して、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切替えることで、主弁体の動作速度を減速して、出力ポート側に向けて流体流路を流れる流体の流量を、切替え前よりも減少させている。
このため、主弁座及び主弁体をいずれも特定形状に形成し、主弁体を主弁座に近付ける過程で、主弁体の閉弁方向の動きと共に主弁座との隙間を変化させて、主弁体と主弁座との流路面積を徐々に小さくする従来の流体制御弁とは異なり、本発明の流体制御弁では、主弁体が経年変化により多少変形しても、主弁体と主弁座との隙間が相対的に大きくなって、ウォータハンマ現象が抑制できなくなることもない。
【００３１】
（２）本発明の流体制御弁は、（１）に記載された流体制御弁において、第２弁体は、主弁体と主弁座とが所定間隔離れた位置で、第２弁座に当接するので、本発明の流体制御弁において、流体が、流体流路を出力ポート側に向けて流れているときに、主連通路を閉路して、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切替え、主弁座に向けた主弁体の動作速度を遅くする。このため、主弁体の閉弁前に、流体の流速を確実に減速させることができる。
【００３２】
（３）本発明の流体制御弁は、（２）に記載された流体制御弁において、主弁体と一体に形成されたピストンの受圧面側から延びる筒状のピストン保持部が形成され、ピストン保持部の内部には、付勢部材が、ピストンの受圧面と第２弁体のフランジ部との間に配設され、第２弁体は、付勢部材により第２弁座に向けて付勢され、当該第２弁体のフランジ部がピストン保持部で保持された状態で、ピストンのストローク方向に移動可能に配設さ
れ、第２弁体は、ピストンがストローク方向の所定位置になったときに、第２弁座に当接するので、主弁体が主弁座に当接して閉弁するにあたり、ピストンは、ストローク方向に対し、主弁座に向けて移動すると、第２弁体もピストンと共に第２弁座に向けて移動する。
すなわち、主弁体の閉弁にあたり、操作用エアは、はじめ主連通路を通じて加圧室とエア流路との間を流れるが、ピストンがストローク方向の所定位置になったときに、第２弁体が第２弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切り替える。オリフィス連通路を流れる操作用エアの流量は、主連通路を流れる操作用エアの流量よりも少ない。このため、オリフィス連通路のみに切り替え後、加圧室とエア流路との間で流通する操作用エアの流量は、主連通路を通じて流れるときに比べて減少して、ピストンと一体に形成された主弁体は、第２弁体と第２弁座との当接後、主弁座に当接するまで、第２弁体と第２弁座との当接前における主弁体の動作速度よりも低速で移動するようになる。
【００３３】
（４）本発明の流体制御弁は、（２）に記載された流体制御弁において、第２弁座の周囲にある第２弁座周囲面から、主弁体と一体に形成されたピストンに向けて突出した筒状のボディ保持部が形成され、ボディ保持部の内部には、付勢部材が、第２弁座周囲面と第２弁体のフランジ部との間に配設され、第２弁体は、付勢部材により第２弁座と離間する向きに付勢され、当該第２弁体のフランジ部がボディ保持部で保持された状態で、ピストンのストローク方向に移動可能に配設され、第２弁体は、ピストンがストローク方向の所定位置になったときに、ピストンと当接して、ピストンにより押出されることによって、第２弁座と当接するので、主弁体が主弁座に当接して閉弁するにあたり、ピストンは、ストローク方向に対し、主弁座に向けて移動し、操作用エアは、はじめ主連通路を通じて加圧室とエア流路との間を流れる。そして、ピストンがストローク方向の所定位置になったときに、第２弁体が第２弁座に当接して、ピストンによって押出された第２弁体が、付勢部材の付勢力に抗して主連通路を閉路し、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切り替える。オリフィス連通路を流れる操作用エアの流量は、主連通路を流れる操作用エアの流量よりも少ない。このため、オリフィス連通路のみに切り替え後、加圧室とエア流路との間で流通する操作用エアの流量は、主連通路を通じて流れるときに比べて減少して、ピストンと一体に形成された主弁体は、第２弁体と第２弁座との当接後、主弁座に当接するまで、第２弁体と第２弁座との当接前における主弁体の動作速度よりも低速で移動するようになる。
【００３４】
ところで、ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、閉弁時に、スピードコントローラを通じて操作用エアを吸気または排気しているため、開弁位置から閉弁するまでに時間が長くかかり、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
これに対し、（５）本発明の操作エア用中間弁は、吸排気源と接続する入力ポートと、単動式エアオペレートバルブのエアポートと接続する出力ポートと、弁座に当接または離間すると共に、操作用エアのエア流路に連通する貫通孔を有する弁体と、弁体を挟んで、入力ポートと出力ポートとを繋ぐ主連通路及びオリフィス連通路と、弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材と、貫通孔に設けられたチェック弁と、を備えている。
そして、本発明の操作エア用中間弁は、弁座は主連通路に形成され、弁体は、エア流路のうち、貫通孔内の貫通孔内エア流路をチェック弁で閉路した状態で、入力ポート側と出力ポート側との間で操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、付勢部材の付勢力により弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替えるので、流体流路の断面積が主連通路より小さいオリフィス連通路に操作用エアを流通させることで、操作用エアの流量を、主連通路を流通するときの流量より減少させる。これにより、単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体と主弁座とが当接して閉弁するにあたり、主弁体を、オリフィス連通路のみに切替える前の状態に
おける主弁体の動作速度より低速で、主弁座に向けて移動させることができる。
【００３５】
ところで、単動式エアオペレートバルブにおいて、その主弁体が主弁座に当接して閉弁する構造は、一般に以下の２種の構造形態に大別される。
（１）操作用エアが単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルクローズ構造（ＮＣ構造）
（２）吸排気源から供給される操作用エアが、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルオープン構造（ＮＯ構造）
単動式エアオペレートバルブでは、ＮＣ構造及びＮＯ構造のいずれの構造においても、入力ポート側と出力ポート側との操作用エアの差圧は、主弁体が主弁座に近づくに従い、開弁時の状態から次第に小さくなり、主弁体と主弁座とが当接したときに、差圧値が零になる。
【００３６】
本発明の操作エア用中間弁と接続した単動式エアオペレートバルブでは、ＮＣ構造及びＮＯ構造とも、主弁体の閉弁にあたり、オリフィス連通路のみに切替える前には、主弁体は、本発明の操作エア用中間弁において操作用エアが主連通路を流通する流量に応じた動作速度で、主弁座に向けて移動する。
そして、本発明の操作エア用中間弁において、入力ポート側と出力ポート側との間で操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、付勢部材の付勢力により弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路に切替える。
すなわち、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブでは、その閉弁の際、主弁体と主弁座とが所定間隔で離間している状態にあるときに、当該単動式エアオペレートバルブのエアポートから本発明の操作エア用中間弁の出力ポートに向けて排気される操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替える。
また、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブでは、その閉弁の際、主弁体と主弁座とが所定間隔で離間している状態にあるときに、吸排気源から、本発明の操作エア用中間弁の入力ポート、出力ポートを通じて単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給される操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替える。
【００３７】
本発明の操作エア用中間弁において、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路のみに切替えて、主連通路を閉路した状態にすることにより、単動式エアオペレートバルブの主弁体は、本発明の操作エア用中間弁でオリフィス連通路のみに切替える前の状態のときの動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座に当接し閉弁するようになる。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、単動式エアオペレートバルブの流体流路を流れる流体の流量及び流速はいずれも、本発明の操作エア用中間弁において、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路のみに切替えるタイミングで、切替え前よりも減少し、主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする流体の慣性力も小さくなる。
このことから、主弁体の閉弁直後において、出力ポート側の流体流路で流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本発明の操作エア用中間弁を吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管することにより、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体を閉弁しても、ウォータハンマ現象をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切替える前には、操作用エアは、流体流路の断面積がオリフィス連通路より大きい主連通路を流れるため、主弁座に向けた主
弁体の動作速度は、オリフィス連通路のみに切替えた後の動作速度より速くなる。
このため、本発明の操作エア用中間弁を、単動式エアオペレートバルブと吸排気源との間に配管すれば、単動式エアオペレートバルブの主弁体を閉弁させるまでの時間（弁応答時間）を、断面積を可変させず、ウォータハンマ現象を引起し難いとされる遅い速度で一定に設定されたスピードコントローラを用いてウォータハンマ防止策を行った場合に比べて、大幅に短縮することができる。
単動式エアオペレートバルブは、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等の薬液制御弁として用いられている場合がある。このような場合でも、本発明の操作エア用中間弁を、単動式エアオペレートバルブと吸排気源との間に配管すれば、薬液制御弁における弁応答時間をスピードコントローラを配管した従来の単動式エアオペレートバルブより短くなることから、薬液をより正確なタイミングで制御することができる。
【００３９】
（６）本発明の操作エア用中間弁は、（５）に記載された操作エア用中間弁において、弁座は、弁体より出力ポート側に配置され、チェック弁は、入力ポートから出力ポートに向けたエア供給方向に操作用エアが流れるときに、貫通孔内エア流路を開路する一方、エア供給方向とは逆方向に操作用エアがゼロ以上の流量で流れるときに、貫通孔内エア流路を閉路するので、本発明の操作エア用中間弁をＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブと接続すれば、吸排気源からの操作エアが、入力ポートから弁体の貫通孔内の流体流路を通じて出力ポートに流れ、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されて、単動式エアオペレートバルブを開弁させる。
その一方、単動式エアオペレートバルブを閉弁するときには、単動式エアオペレートバルブのエアポートから本発明の操作エア用中間弁の出力ポートに向けて排気された操作用エアは、エア供給方向とは逆方向に流れる。このため、貫通孔内エア流路は、チェック弁によって閉路され、操作用エアは主連通路及びオリフィス連通路を通じて排気されて、単動式エアオペレートバルブを閉弁する。
【００４０】
（７）本発明の操作エア用中間弁は、（５）または（６）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えているので、弁体が付勢部材により付勢して弁座に当接するときの、入力ポート側と出力ポート側との間で生じる操作用エアの差圧の大きさを、付勢部材の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路を閉路し、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路に切り替えるときの、操作用エアの差圧の圧力値を変えることができる。
【００４１】
（８）本発明の操作エア用中間弁は、（６）または（７）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、チェック弁は、操作用エアの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁であるので、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、エアポートから排気される操作用エアが、本発明の操作エア用中間弁の出力ポートに流入し、オリフィス連通路を通じて入力ポートに流れるときに、たとえ操作用エアの圧力が異常に高くなったとしても、リリーフ弁が、自動で当該リリーフ弁を開弁して操作用エアを当該操作エア用中間弁の外部に排気する。
このため、操作用エアが異常に圧力上昇しても、弁座に当接した弁体が、付勢部材の付勢力に抗して弁座から離間して、操作用エアの流れがオリフィス連通路から再び主連通路に切り替わってしまうことは生じない。
したがって、単動式エアオペレートバルブの閉弁にあたり、本発明の操作エア用中間弁の流体流路において、たとえ操作用エアの圧力が異常に高くなったとしても、操作用エアをオリフィス連通路に安定した状態で流すことができる。
【００４２】
（９）本発明の操作エア用中間弁は、（５）に記載された操作エア用中間弁において、
弁座は、弁体より入力ポート側に配置され、チェック弁は、入力ポートから出力ポートに向けたエア供給方向に操作用エアがゼロ以上の流量で流れるときに、貫通孔内エア流路を閉路する一方、エア供給方向とは逆方向に操作用エアがゼロ以上の流量で流れるときに、貫通孔内エア流路を開路するので、本発明の操作エア用中間弁をＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブと接続すれば、単動式エアオペレートバルブの開弁にあたり、単動式エアオペレートバルブ内の操作エアは、そのエアポートから、本発明の操作エア用中間弁に流入し、エア供給方向とは逆方向に流れる。この操作エアは、本発明の操作エア用中間弁において、弁体の貫通孔内の流体流路を通じて入力ポートに流れて排気され、単動式エアオペレートバルブを開弁させる。
その一方、単動式エアオペレートバルブを閉弁するときには、吸排気源からの操作エアが、本発明の操作エア用中間弁の入力ポートから、主連通路及びオリフィス連通路を通じて出力ポートに流れ、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されて閉弁する。
【００４３】
（１０）本発明の操作エア用中間弁は、（５）または（９）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えているので、弁体が付勢部材で付勢して弁座に当接するときの、入力ポート側と出力ポート側との間で生じる操作用エアの差圧の大きさを、付勢部材の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路を閉路し、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路のみに切り替えるときの、操作用エアの差圧の圧力値を変えることができる。
【００４４】
また、本発明の操作エア用中間弁は、操作用エアの一方向の流れを遮断するチェック弁であるので、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、吸排気源から供給される操作用エアが、本発明の操作エア用中間弁の入力ポートに流入し、出力ポートから単動式エアオペレートバルブのエアポートに流れるときに、貫通孔内エア流路におけるエア供給方向の操作用エアの流れを、チェック弁によって遮断できる。
したがって、貫通孔内エア流路をチェック弁によって閉路することにより、操作用エアは、主連通路及びオリフィス連通路を通じて出力ポートに向けて流れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態１に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図である。
【図２】図１中、Ａ部を示す拡大図である。
【図３】実施形態１に係る流体制御弁において、主連通路を閉路し、操作用エアの流れをオリフィス連通路に切替えた直後の状態を示す説明図である。
【図４】図３中、Ｂ部を示す拡大図である。
【図５】実施形態１に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図である。
【図６】図５中、Ｃ部を示す拡大図である。
【図７】本実施形態２に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図である。
【図８】図７中、Ｄ部を示す拡大図である。
【図９】本実施施形態２に係る流体制御弁において、ピストンと第２弁体とが当接した直後の状態を示す説明図である。
【図１０】図９中、Ｅ部を示す拡大図である。
【図１１】実施形態２に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図である。
【図１２】図１１中、Ｆ部を示す拡大図である。
【図１３】調査結果を説明するチャート図である。
【図１４】図１３に続き、調査結果を説明するグラフである。
【図１５】本実施形態３に係る操作エア用中間弁を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁の配管位置を説明する説明図である。
【図１６】本実施形態３の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
【図１７】本実施形態３の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。
【図１８】本実施形態３の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、オリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。
【図１９】本実施形態３の操作エア用中間弁に関して、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図ある。
【図２０】本実施形態４に係る操作エア用中間弁を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁の配管位置を説明する説明図である。
【図２１】本実施形態４の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
【図２２】本実施形態４の操作エア用中間弁において、吸排気源から吸気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、単動式エアオペレートバルブのエアポート側に吸気している状態を示す説明図である。
【図２３】本実施形態４の操作エア用中間弁において、操作用エアを、単動式エアオペレートバルブのエアポートから吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。
【図２４】本実施形態４の操作エア用中間弁に関して、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図ある。
【図２５】従来のパイロット弁を示す断面図である。
【図２６】従来のパイロット弁に構成された流路板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態１乃至４を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態１に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図である。図２は、図１中、Ａ部を示す拡大図である。なお、以下の説明では、流体制御弁１において、図１中、上下方向をピストン４０のストローク方向ＳＴ及び主弁座１６に対する主弁体３０の開閉方向ＶＬとする。
本実施形態１の流体制御弁１は、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液（流体）の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いる弁である。
【００４７】
この流体制御弁１は、第１ボディ１０、第２ボディ２０、主弁体３０、ピストン４０、第２弁体５０及びカバー７０等から構成されている。第１ボディ１０、第２ボディ２０、主弁体３０、ピストン４０、第２弁体５０及びカバー７０はいずれも、本実施形態では、フッ素系樹脂等のような耐酸性（または耐アルカリ性）、耐油性を有する樹脂からなる。
第１ボディ１０には、図１に示すように、第１ポート１１を有した第１流路１３及び第２ポート１２を有した第２流路１４が、それぞれ形成されている。この第１流路１３と第２流路１４との間には主弁座１６が形成され、主弁座１６の径内にある弁孔１５Ｈは、第２流路１４と連通している。
また、この主弁座１６に当接または離間する主弁体３０が設けられている。主弁体３０が主弁座１６から離間して開弁すると、第１流路１３と第２流路１４とが、主弁体３０と主弁座１６との間に形成された流路を通じて連通する。その一方、主弁体３０が主弁座１６に当接して閉弁すると、第１流路１３と第２流路１４とは遮断された状態になる。
【００４８】
主弁体３０は、主弁座１６と当接・離間する弁体部３１、第１ボディ１０と第２ボディ２０との間に挟み込んで固定された環状の固定部３３、及び、弁体部３１と固定部３３との間に位置する中間部３２とからなる。
弁体部３１は、ピストン４０と一体に形成されたピストンロッド４１の一端部と接続されており、このピストン４０と共に、ストローク方向ＳＴに対し、中間部３２を変形させながら移動する。
【００４９】
第２ボディ２０は第１ボディ１０と一体に取付けられている。この第２ボディ２０内のシリンダ２０ａには、ピストン４０が摺動可能に挿入されている。この第２ボディ２０には、ピストン４０下方（図１中、下方）に加圧室２１が形成されている。
また、第２ボディ２０の上部（図１中、上方）には、シリンダ２０ａ内の開口を閉蓋するカバー７０が第２ボディ２０に気密に取り付けられている。このカバー７０とピストン４０との間に形成された閉空間には、第１スプリング６１が装填され、この第１スプリング６１は、ピストン４０を開閉方向ＶＬの閉弁側に付勢している。呼吸ポート７１は、この閉空間と連通している。
【００５０】
また、第２ボディ２０には、操作ポート２２と加圧室２１とを連通する操作用エア流路２４が形成されている。さらに、この操作用エア流路２４と加圧室２１とを繋ぐ主連通路２５において、第２ボディ２０に第２弁座２３が形成されている。操作用エアＯＡは、加圧室２１と操作ポート２２との間を操作用エア流路２４を通じて流通できるようになっている。
【００５１】
一方、ピストン４０には、図２に示すように、その受圧面４１ａ側から延びる筒状のピストン保持部４２が形成されている。このピストン保持部４２の内部である収容部４３には、第２弁体５０及びコイル状の第２スプリング（付勢部材）６２が装填されている。ピストン保持部４２には、収容部４３と連通する保持部孔４２Ｈが穿孔されている。
第２弁体５０は、円柱状の本体部５１と、その周囲にあるフランジ部５２とからなる。本体部５１には、第２ボディ２０に形成された操作用エア流路２４と加圧室２１とを連通して繋ぐオリフィス連通路５５が形成されている。オリフィス連通路５５は、その流路断面積が所定の大きさに形成された流路である。
第２スプリング６２は、ピストン４０の受圧面４１ａと第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設されている。第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３に向けて付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がピストン保持部４２で保持された状態で、ピストン４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設されている。この第２弁体５０の本体部５１は、第２弁座２３と当接・離間可能となっている。
【００５２】
流体制御弁１は、主弁体３０を第１スプリング６１の付勢力で常に主弁座１６に当接させて閉弁するノーマルクローズタイプの弁である。本実施形態１では、主弁体３０を主弁座１６から離間させて開弁するときには、操作用エアＯＡが、操作ポート２２から操作用エア流路２４を通じて加圧室２１内に供給される。そして、この操作用エアＯＡにより、加圧室２１の圧力を上げてピストン４０を上昇させ、主弁体３０を開閉方向ＶＬ開弁側に移動させることで、主弁座１６から離間して主弁体３０の弁開度が制御される。
【００５３】
次に、流体制御弁１の作用について、図３乃至図６を用いて説明する。
図３は、本実施施形態１に係る流体制御弁において、主連通路を閉路し、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切替えた直後の状態を示す説明図であり、図４は、図３中、Ｂ部を示す拡大図である。図５は、実施形態１に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図であり、図６は、図５中、Ｃ部を示す拡大図である。
【００５４】
前述したように、流体制御弁１はノーマルクローズタイプの弁である。
したがって、主弁体３０が主弁座１６から離間して開弁している状態では、操作用エアＯＡが操作ポート２２から操作用エア流路２４を通じて加圧室２１に吸気されて、加圧室２１の内圧が所定圧力値になっている状態にある（図１及び図２参照）。
次に、主弁体３０を主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、加圧室２１内の操作用エアＯＡを排気させる操作を、操作用エアＯＡの配管上に配置された調節バルブ等によって行う。すると、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、図２に示す矢印方向に、主連通路２５を通じて操作用エア流路２４に流れて、操作ポート２２から排気される。この操作用エアＯＡの排気により、ピストン４０が下がり始めて、主弁体３０が主弁座１６に向けて開閉方向ＶＬの閉弁側に移動する。
このとき、ピストン４０が閉弁側に移動するため、加圧室２１と操作用エア流路２４とを繋ぐ主連通路２５の流路断面積は、ピストン４０の下方に移動に伴い次第に小さくなるが、操作用エアＯＡは、操作ポート２２からこの主連通路２５を通じて、比較的大流量で排気される。
その一方で、第２弁体５０も、第２スプリング６２で付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がピストン保持部４２に保持されたままの状態で、ピストン４０と共に第２弁座２３に向けて移動する。
【００５５】
操作用エアＯＡの排気中、第２弁体５０は、ピストン４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、図３及び図４に示すように、主弁体３０と主弁座１６とが所定間隔Ｌ１（弁開度Ｌ＝Ｌ１）離れた位置で、第２弁座２３に当接する。第２弁体５０が第２弁座２３に当接することで、主連通路２５は閉路され、操作用エアＯＡの流れが、主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替わる。
すなわち、オリフィス連通路５５のみに切替え後、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、ピストン保持部４２の保持部孔４２Ｈを流通して収容部４３に流れ、この収容部４３からオリフィス連通路５５を通じて操作用エア流路２４に流れる。そして、加圧室２１内の内圧が大気圧近傍になり、第１スプリング６１の付勢力が加圧室２１内の操作用エアＯＡによる押圧力よりも大きくなったとき、図５及び図６に示すように、主弁体３０と主弁座１６とが当接して、流体制御弁１は閉弁する。
【００５６】
ところで、流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れている流体は、主弁体を急激に閉弁させると、閉弁直後においても、流体の慣性力により、なおも主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする。すると、出力ポート側の流体流路では流体は負圧となり、正圧時になるときに衝撃音を発するウォータハンマ現象が生じる。
ここで、このようなウォータハンマ現象を抑制する工夫を施していないノーマルクローズタイプの流体制御弁において、ウォータハンマ現象の発生により、入力ポート側流路及び出力ポート側流路を流れる流体の圧力変動について調査した。その結果を、図１３及び図１４に示す。なお、図１３は、主弁体を閉弁させる弁動作信号の操作タイミングを示すチャート図である。図１４は、図１３に示した弁動作信号に対応して変化する、主弁体のストローク、入力ポート側流路の圧力変動、出力ポート側流路の圧力変動、及び、主弁体を制御する操作用エアの操作圧力の関係について示したグラフである。
【００５７】
図１３及び図１４から容易に理解できるように、弁動作信号をＯＮにすると操作圧力が下がり始める。操作圧力の変化を見ると、開弁位置の操作圧力値から閉弁位置の操作圧力値に変化するまでに、およそ１．５（ｓｅｃ）の時間がかかっている。
しかしながら、弁動作信号のＯＮ時から主弁体の閉弁完了時までにかかる時間（弁応答時間）は、およそ１（ｓｅｃ）程度であるものの、主弁体は、およそ０．５（ｓｅｃ）間で開弁位置から閉弁位置まで急激に移動して閉弁している。
このようなことに起因して、主弁体の閉弁直後では、入力ポート側流路及び出力ポート側流路のいずれにおいても、流体の圧力変動幅が、最も大きいときでおよそ１（ＭＰ）近くにも達している。
【００５８】
これに対し、本実施形態１の流体制御弁１では、第２ボディ２０に形成された操作用エア流路２４を通じて加圧室２１に供給される操作用エアＯＡにより、主弁体３０を主弁座１６に当接させて弁開度Ｖを制御する流体制御弁１であって、操作用エア流路２４と加圧室２１とを繋ぐ主連通路２５に形成された第２弁座２３と、操作用エア流路２４と加圧室２１とを連通して繋ぐオリフィス連通路５５が形成された第２弁体５０と、第２弁体５０を付勢する第２スプリング６２と、を備え、第２弁体５０は、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、第２スプリング６２の付勢力を伴って第２弁座２３に当接して主連通路２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを、主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替えるので、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、流体流路の断面積が主連通路２５より小さいオリフィス連通路５５のみに操作用エアＯＡを流通させることで、操作用エアＯＡの流量を、主連通路２５を流通するときの流量より減少させる。そして、流通しようとする操作用エアＯＡが圧縮された状態、いわゆる操作用エアのダンパ現象によって、主弁座１６に向けた主弁体３０の移動が阻まれながら、主弁体３０を、オリフィス連通路５５のみに切替える前の状態における主弁体３０の動作速度より低速で、主弁座１６に向けて移動させる。
【００５９】
すなわち、本実施形態１の流体制御弁１では、主弁体３０の閉弁にあたり、オリフィス連通路５５のみに切替える前には、主弁体３０は、操作用エアＯＡが主連通路２５を流通する流量に応じた動作速度で主弁座１６に向けて移動する。
そして、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、操作用エアＯＡの流れを主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替える。すると、主弁体３０は、第２弁体５０と第２弁座２３との当接により主連通路２５を閉路した状態で、切替え前の動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座１６に当接し閉弁する。
【００６０】
このため、主弁体３０を閉弁しても、流体制御弁１において、第２ポート１２側に向けて第１流路１３及び第２流路１４を流れる薬液等の流体の流量及び流速はいずれも、主弁体３０が主弁座１６に当接する前にオリフィス連通路５０のみに切替えるタイミングで、切替え前よりも減少する。また、主弁体３０より第２ポート１２側の第２流路１４に流れようとする薬液等の流体の慣性力も小さくなる。
このことから、主弁体３０の閉弁直後においても、第２ポート１２側の第２流路１４で薬液等の流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった薬液等の流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本実施形態１の流体制御弁１では、主弁体３０を閉弁しても、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、主弁体３０の動作速度を減速し、当該流体制御弁１で制御する薬液等の流体の流速を低下させるので、主弁体３０を急激に閉弁させたことにより生じるウォータハンマ現象を、より確実に抑制することができる。
【００６１】
また、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切替える前には、操作用エアＯＡは、流体流路の断面積がほぼ常時オリフィス連通路５５より大きい主連通路２５を通じて、操作用エア流路２４と加圧室２１との間を流れる。このとき、主弁体３０は、オリフィス連通路５５のみに切替えた後の動作速度より速い動作速度で移動する。
このため、本実施形態１の流体制御弁１では、主弁体３０を閉弁させる動作信号の指令開始時から主弁体３０の閉弁完了時までにかかる時間（弁応答時間）を、例えば１秒間程度にすることができ、断面積が一定のオリフィスを流体が常に流れて閉弁する構造で構成された従来の流体制御弁に比べて、大幅に短縮することができる。
したがって、本実施形態１の流体制御弁１を、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いれば、本実施形態１の流体制御弁１では、弁応答時間が従来
の流体制御弁より短くなることから、薬液等の流体をより正確なタイミングで制御することができる。
【００６２】
しかも、本実施形態１の流体制御弁１では、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、主連通路２５を閉路して、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切替えることで、主弁体３０の動作速度を減速して、第２ポート１２側に向けて第２流路１４を流れる薬液等の流体の流量を、切替え前よりも減少させている。
このため、主弁座及び主弁体をいずれも特定形状に形成し、主弁体を主弁座に近付ける過程で、主弁体の閉弁方向の動きと共に主弁座との隙間を変化させて、主弁体と主弁座との流路面積を徐々に小さくする従来の流体制御弁とは異なり、本実施形態１の流体制御弁１では、主弁体３０が経年変化により多少変形したとしても、主弁体３０と主弁座１６との隙間が相対的に大きくなって、ウォータハンマ現象が抑制できなくなることもない。
【００６３】
また、本実施形態１の流体制御弁１は、第２弁体５０は、主弁体３０と主弁座１６とが所定間隔Ｌ１離れた位置で、第２弁座２３に当接するので、当該流体制御弁１において、薬液等の流体が、第１流路１３及び第２流路１４を第２ポート１２側に向けて流れているときに、主連通路２５を閉路して、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切替え、主弁座１６に向けた主弁体３０の動作速度を遅くする。このため、主弁体３０の閉弁前に、薬液等の流体の流速を確実に減速させることができる。
【００６４】
また、本実施形態１の流体制御弁１は、主弁体３０と一体に形成されたピストン４０の受圧面４０ａ側から延びる筒状のピストン保持部４２が形成され、ピストン保持部４２の収容部４３には、第２スプリング６２が、ピストン４０の受圧面４０ａと第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設され、第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３に向けて付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がピストン保持部４２で保持された状態で、ピストン４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設され、第２弁体５０は、ピストン４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、第２弁座２３に当接するので、主弁体３０が主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、ピストン４０は、ストローク方向ＳＴに対し、主弁座２６に向けて移動すると、第２弁体５０もピストン４０と共に第２弁座２３に向けて移動する。
【００６５】
すなわち、主弁体３０の閉弁にあたり、操作用エアＯＡは、はじめ主連通路２５を通じて加圧室２１と操作用エア流路２４との間を流れるが、ピストン４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、第２弁体５０が第２弁座２３に当接して主連通路２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切り替える。オリフィス連通路５５を流れる操作用エアＯＡの流量は、主連通路２５を流れる操作用エアＯＡの流量よりも少ない。このため、オリフィス連通路５５のみに切り替え後、加圧室２１と操作用エア流路２４との間で流通する操作用エアＯＡは、主連通路２５を通じて流れるときに比べて減少して、ピストン４０と一体に形成された主弁体３０は、第２弁体５０と第２弁座２３との当接後、主弁座１６に当接するまで、第２弁体５０と第２弁座２３との当接前における主弁体３０の動作速度よりも低速で移動するようになる。
【００６６】
（実施形態２）
本実施形態２に係る流体制御弁１００について、図７乃至図１２を用いて説明する。
前述の実施形態１に係る流体制御弁１では、第２弁体５０及び第２スプリング６２を、ピストン４０のピストン保持部４２の収容部４３に収容した。
これに対し、本実施形態２の流体制御弁１００では、第２弁体５０及び第２スプリング６２を、第２ボディ２０のうち、ボディ保持部１２７の収容部１２８に収容する構成としている。
しかしながら、本実施形態２の流体制御弁１００は、ノーマルクローズタイプの弁であ
る点、主弁体３０がピストン４０と一体に形成されている点、第２ボディ２０に操作用エア流路２４が形成されている点のほか、第２弁体５０及び主弁体３０の構成等では、実施形態１の流体制御弁１と同様である。
したがって、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、同様な部分は実施形態１と同じ符号を用いて、説明を省略または簡単に行う。
なお、図７は、本実施形態２に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図であり、図８は、図７中、Ｄ部を示す拡大図である。
【００６７】
第２ボディ２０には、操作ポート２２と加圧室２１とを連通する操作用エア流路２４が形成されている。この操作用エア流路２４と加圧室２１とを繋ぐ主連通路２５において、第２ボディ２０に第２弁座２３が形成されている。図７及び図８に示すように、第２弁座２３の周囲にある第２弁座周囲面１２６から、主弁体３０と一体に形成されたピストン１４０に向けて突出した筒状のボディ保持部１２６が形成されている。このボディ保持部１２６の内部である収容部１２８には、第２弁体５０及びコイル状の第２スプリング６２が装填されている。ボディ保持部１２６には、収容部１２８と連通する保持部孔１２７Ｈが穿孔されている。
【００６８】
第２スプリング６２は、第２ボディ２０の第２弁座周囲面１２６と第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設されている。第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３と離間する向き（開閉方向ＶＬの開弁側）に付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がボディ保持部１２６で保持された状態で、ピストン１４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設されている。この第２弁体５０の本体部５１には、第２ボディ２０に形成された操作用エア流路２４と加圧室２１とを連通して繋ぐオリフィス連通路５５が形成されている。第２弁体５０の本体部５１は、第２弁座２３と当接・離間可能となっている。
【００６９】
次に、流体制御弁１００の作用について、図９乃至図１２を用いて説明する。
図９は、本実施施形態２に係る流体制御弁において、ピストンと第２弁体とが当接した直後の状態を示す説明図であり、図１０は、図９中、Ｅ部を示す拡大図である。図１１は、実施形態２に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図であり、図１２は、図１１中、Ｆ部を示す拡大図である。
【００７０】
前述したように、流体制御弁１００はノーマルクローズタイプの弁である。
したがって、主弁体３０が主弁座１６から離間して開弁している状態では、操作用エアＯＡが操作ポート２２から操作用エア流路２４を通じて加圧室２１に吸気されて、加圧室２１の内圧が所定圧力値になっている状態にある（図７及び図８参照）。
次に、主弁体３０を主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、加圧室２１内の操作用エアＯＡを排気させる操作を、操作用エアＯＡの配管上に配置された調節バルブ等によって行う。これにより、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、図８に示す矢印方向に、ボディ保持部１２６の保持部孔１２７Ｈを流通し、主連通路２５を通じて比較的大流量で操作用エア流路２４に流れ、操作ポート２２から排気される。操作用エアＯＡが排気されることで、ピストン１４０が下がり始めて、主弁体３０が主弁座１６に向けて開閉方向ＶＬの閉弁側に移動する。
【００７１】
操作用エアＯＡの排気中、ピストン１４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、このピストン１４０は、図９及び図１０に示すように、第２弁体５０に当接する。当接後、このピストン１４０が下がり続けることで、第２弁体５０は、ピストン１４０に当接したまま、このピストン１４０により第２弁座２３に向けて押し出される。そして、この第２弁体５０は、ピストン１４０の押圧により、主弁体３０と主弁座１６とが所定間隔Ｌ１（弁開度Ｌ＝Ｌ１）離れた位置で、第２弁座２３に当接する。
第２弁体５０と第２弁座２３とが当接することで、主連通路２５は閉路され、操作用エアＯＡの流れが、主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替わる。
すなわち、オリフィス連通路５５のみに切替え後、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、第２弁体５０のオリフィス連通路５５を流通して操作用エア流路２４に流れ、操作ポート２２から排気される。そして、加圧室２１内の内圧が大気圧近傍になり、第１スプリング６１の付勢力が加圧室２１内の操作用エアＯＡによる押圧力よりも大きくなったとき、図１１及び図１２に示すように、主弁体３０と主弁座１６とが当接して、流体制御弁１００は閉弁する。
【００７２】
本実施形態２の流体制御弁１００は、第２弁座２３の周囲にある第２弁座周囲面１２６から、主弁体３０と一体に形成されたピストン１４０に向けて突出した筒状のボディ保持部１２７が形成され、ボディ保持部１２７の収容部１２８には、第２スプリング６２が、第２弁座周囲面１２６と第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設され、第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３と離間する向きに付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がボディ保持部１２７で保持された状態で、ピストン１４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設され、第２弁体５０は、ピストン１４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、ピストン１４０と当接して、このピストン１４０により押出されることによって、第２弁座２３と当接するので、主弁体３０が主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、ピストン１４０は、ストローク方向ＳＴに対し、主弁座１６に向けて移動し、操作用エアＯＡは、はじめ主連通路２５を通じて加圧室２１と操作用エア流路２４との間を流れる。
【００７３】
そして、ピストン１４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、第２弁体５０が第２弁座２３に当接して、ピストン１４０によって押出された第２弁体５０が、第２スプリング６２の付勢力に抗して主連通路２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切り替える。オリフィス連通路５５を流れる操作用エアＯＡの流量は、主連通路２５を流れる操作用エアＯＡの流量よりも少ない。流体流路の断面積が主連通路２５より小さいオリフィス連通路５５に操作用エアＯＡを流通させることで、オリフィス連通路５５のみに切り替え後、加圧室２１と操作用エア流路２４との間で流通する操作用エアＯＡの流量は、主連通路２５を通じて流れるときに比べて減少する。そして、ピストン１４０と一体に形成された主弁体３０は、第２弁体５０と第２弁座２３との当接後、主弁座１６に当接するまで、第２弁体５０と第２弁座２３との当接前における主弁体３０の動作速度よりも低速で移動するようになる。
【００７４】
（実施形態３）
本実施形態３に係る操作エア用中間弁２００について、図１５乃至図１９を用いて説明する。
前述の実施形態１，２では、操作用エアＯＡにより主弁体３０を主弁座１６と当接または離間させて弁開度ＶＬを制御する流体制御弁１，１００について説明した。
本実施形態３では、操作用エアＯＡの吸排気源２８０とＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管される操作エア用中間弁２００について説明する。
【００７５】
図１５は、本実施形態３に係る操作エア用中間弁２００を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁２００の配管位置を説明する説明図である。
本実施形態３の操作エア用中間弁２００は、図１５に示すように、操作用エアＯＡの吸排気源２８０と、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管される。ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブは、吸排気源２８０から供給される操作用エアＯＡが単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に供給されると、主弁体が主弁座から離間して開弁する。すなわち、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブは、
操作用エアＯＡをエアポート２９１に吸気すると開弁し、エアポート２９１から操作用エアＯＡを排気すると閉弁する。
【００７６】
本実施形態３の操作エア用中間弁２００の構成について、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態３の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
操作エア用中間弁２００は、図１６に示すように、入力側ボディ２１０、出力側ボディ２２０、中間ボディ２３０、弁体２５０、リリーフ弁２６０、スプリング（付勢部材）２７０等から構成されている。
入力側ボディ２１０は、筒状に形成され、その内部は、当該操作エア用中間弁２００において操作用エアＯＡが流通する操作用エア流路２４０の一部である入力側流路２１３となっている。この入力側ボディ２１０は、吸排気源２８０と接続する入力ポート２１１と、この入力ポート２１１とは反対側に位置するスプリング支持部２１４とを有している。入力側ボディ２１０の外周には、Ｏリング２１６を配設するＯリング溝２１５及び雄ねじ部２１３が形成されている。入力側ボディ２１０と中間ボディ２３０とが、Ｏリング２１６で気密に接続している。
【００７７】
出力側ボディ２２０は、筒状に形成され、その内部は、操作用エア流路２４０の一部である出力側流路２２２となっている。この出力側ボディ２２０は、図示しない単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と接続する出力ポート２２１と、弁体２５０よりもこの出力ポート２２１側に配置された弁座２２３とを有している。出力側ボディ２２０には、後に詳述するオリフィス連通路２２４が形成されている。
【００７８】
入力側ボディ２１０と出力側ボディ２２０とを接続する中間ボディ２３０は、筒状に形成され、雌ねじ部２３１、弁体摺動部２３２及び出力側ボディ接続部２３３からなる。
雌ねじ部２３１は、入力側ボディ２１０の雄ねじ部１１３と螺合し、入力側ボディ２１０と中間ボディ２３０とが、当該操作エア用中間弁２００の軸方向（図１６中、左右方向）に相対移動可能となっている。また、中間ボディ２３０は、出力側ボディ接続部２３３で出力側ボディ２２０とＯリングにより気密に接続されている。
【００７９】
弁体２５０は、環状の外周部２５１及びこの外周部２５１より径内側に延びる弁部２５２からなり、弁座２２３に当接または離間する。
この弁体２５０は、外周部２５１で中間ボディ２３０の弁体摺動部２３２と摺動し、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを結ぶ方向に移動可能となっている。
弁部２５２の径方向中央には、操作用エアＯＡの操作用エア流路２４０に連通する弁部流通孔（貫通孔）２５０Ｈが形成され、この弁部流通孔２５０Ｈ内は、操作用エア流路２４０の一部である弁部流通孔内流路（貫通孔内エア流路）２４２となっている。
弁部流通孔２５０Ｈには、チェック弁が設けられている。このチェック弁は、本実施形態３では、操作用エアＯＡの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁２６０である。このリリーフ弁２６０は、入力ポート２１１から出力ポート２２１に向けたエア供給方向ＡＦに操作用エアＯＡが流れるときに、弁部流通孔内流路２４２を開路する一方、エア供給方向ＡＦとは逆方向に操作用エアＯＡがゼロ以上の流量で流れるときに、弁部流通孔内流路２４２を閉路するように、配設されている。
【００８０】
また、弁部２５２には、弁部流通孔２５０Ｈの周囲に環状の弁座当接部２５３が配設され、この弁座当接部２５３が弁座２２３と当接するようになっている。弁座当接部２５３が弁座２２３に当接したとき、弁体２５０の弁部２５２と出力側ボディ２２０との間に形成された空間が、操作用エア流路２４０の一部である弁座周囲流路２４１となっている。弁座当接部２５３が弁座２２３に当接したときに、弁部流通孔内流路２４２とは別に、弁座周囲流路２４１と入力側流路２１２とを連通させる弁部流通孔２５２Ｈが弁部２５２に
形成される。
【００８１】
弁体２５０の弁部２５２と入力側ボディ２１０のスプリング支持部２１４との間に、弁体２５０を弁座２２３に向けて付勢するスプリング２７０が配設されている。スプリング２７０は、コイルバネであり、その両端部を弁部２５２及びスプリング支持部２１４に固定されている。
スプリング２７０の付勢力は、本発明の付勢力可変調整手段である入力側ボディ２１０の雄ねじ部２１３及び中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１によって可変できるようになっている。
すなわち、中間ボディ２３０の弁体摺動部２３２内に配置された弁体２５０の移動は、その弁座当接部２５３と弁座２２３との当接により規制される。一方、雌ねじ部１１３と雌ねじ部２３１との螺合位置を可変させることで、入力側ボディ２１０は、中間ボディ２３０と相対的に移動し、弁体２５０とも相対移動する。したがって、弁座当接部２５３と弁座２２３とが当接した状態で、雄ねじ部２１３と雌ねじ部２３１との螺合位置を可変させると、入力側ボディ２１０のスプリング支持部２１４と弁体２５０の弁部２５２との間隔も変化して、スプリング２７０の付勢力が可変できる。
【００８２】
操作エア用中間弁２００には、弁体２５０を挟んで、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを繋ぐ主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４が形成されている。
具体的には、主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４はいずれも、操作用エア流路２４０のうち、出力側流路２２２と弁座周囲流路２４１とを繋ぐ流路であって、主連通路２２５は、弁体２５０の弁座当接部２５３と弁座２２３との間を操作用エアＯＡが流通する流路である。また、オリフィス連通路２２４は、主連通路２２５とは別に、出力側ボディ２２０に形成された流路である。
【００８３】
次に、操作エア用中間弁２００の作用について、図１７乃至図１９を用いて説明する。
図１７は、本実施形態３の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。図１８は、本実施形態３の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、オリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。図１９は、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図である。
【００８４】
前述したように、操作エア用中間弁２００は、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブと吸排気源２８０との間に接続する操作エア用中間弁である。
単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体を主弁座から離間して開弁させるには、吸排気源から供給される操作用エアＯＡを、操作エア用中間弁２００の入力ポート２１１から流入してエア供給方向ＡＦに流す。操作エア用中間弁２００では、弁部流通孔内流路２４２が開路しているので、入力側流路２１１に流入した操作用エアＯＡは、主に弁部流通孔内流路２４２を流通して、出力側流路２２２を通じて出力ポート２２１に流れ、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に吸気される（図１５及び図１６参照）。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡの圧力を上昇させて、主弁体が主弁座から離間して開弁する（図１９中、I期参照）。
【００８５】
次に、主弁体を主弁座に当接して閉弁するにあたり、操作用エアＯＡをエアポート２９１から操作エア用中間弁２００の出力ポート２２１に流し、操作エア用中間弁２００において、操作用エアＯＡを出力側流路２２２からエア供給方向ＡＦとは逆方向に流す。
具体的には、エア供給方向ＡＦとは逆方向の操作用エアＯＡの流れにより、弁部流通孔内流路２４２はリリーフ弁２６０のリリーフ弁部２６１で閉路される。また、弁体２５０
（弁部２５２）は、出力ポート２２１から流入した操作用エアＯＡによる押圧力により、スプリング２７０の付勢力に抗して弁座２２３から離間し、主連通路２２５が開路される。したがって、操作用エアＯＡは、図１７に示すように、出力側流路２２２から、主連通路２２５を主として、主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４を流れ、弁部流通孔２５２Ｈを通じて入力側流路２１２に流れ、吸排気源２８０側に排気される。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡの圧力が下降して、主弁体が主弁座に近づく（図１９中、II期参照）。
【００８６】
操作用エアＯＡの排気中、図１８に示すように、操作エア用中間弁２００において、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、弁体２５０がスプリング２７０の付勢力により弁座２２３に当接して主連通路２２５を閉路する。そして、操作用エアＡの流れを、主とする主通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替える（図１９中、II期からIII期に変わるとき）。
その理由は次の通りである。すなわち、入力ポート２１１側の操作用エアＯＡは、外部に排気されているため、大気圧である。一方、出力ポート２２１側の操作用エアＯＡの圧力は、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁座に向けて主弁体が移動しているときの操作用エアＯＡの圧力であり、大気圧よりも高くなっている。このため、主弁体の閉弁前、出力ポート２２１側の操作用エアＯＡの圧力値と大気圧値との差圧が所定の圧力値Ｐ１になったときに、オリフィス連通路２２４のみに切替える。
操作エア用中間弁２００では、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体が主弁座に当接して閉弁するまで、オリフィス連通路２２４のみを通じて操作用エアＯＡを排気する（図１９中、III期参照）。
【００８７】
ところで、従来、ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、閉弁時に、スピードコントローラを通じて操作用エアを吸気または排気しているため、開弁位置から閉弁するまでに時間が長くかかり、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
これに対し、本実施形態３の操作エア用中間弁２００は、吸排気源２８０と接続する入力ポート２１１と、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と接続する出力ポート２２１と、弁座２２３に当接または離間すると共に、操作用エアＯＡの操作用エア流路２４０に連通する弁体貫通孔２５０Ｈを有する弁体２５０と、弁体２５０を挟んで、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを繋ぐ主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４と、弁体２５０を弁座２２３に向けて付勢するスプリング２７０と、弁体貫通孔２５０Ｈに設けられたリリーフ弁２６０と、を備えている。
そして、本実施形態３の操作エア用中間弁２００は、弁座２２３は主連通路２２５に形成され、弁体２５０は、操作用エア流路２４０のうち、弁体貫通孔２５０Ｈ内の弁部流通孔内流路２４２をリリーフ弁２６０のリリーフ弁部２６１で閉路した状態で、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、スプリング２７０の付勢力により弁座２２３に当接して主連通路２２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを、主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替えるので、流体流路の断面積が主連通路２２５より小さいオリフィス連通路２２４のみに操作用エアＯＡを流通させることで、操作用エアＯＡの流量を、主として主連通路２２５を流通するときの流量より減少させる。これにより、単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体と主弁座とが当接して閉弁するにあたり、主弁体を、オリフィス連通路２２４のみに切替える前の状態における主弁体の動作速度より低速で、主弁座に向けて移動させることができる。
【００８８】
ところで、単動式エアオペレートバルブにおいて、その主弁体が主弁座に当接して閉弁する構造は、一般に以下の２種の構造形態に大別される。
（１）操作用エアが単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気されると、主弁体
が主弁座に当接して閉弁するノーマルクローズ構造（ＮＣ構造）
（２）吸排気源から供給される操作用エアが、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルオープン構造（ＮＯ構造）
単動式エアオペレートバルブでは、ＮＣ構造及びＮＯ構造のいずれの構造においても、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との操作用エアＯＡの差圧は、主弁体が主弁座に近づくに従い、開弁時の状態から次第に小さくなり、主弁体と主弁座とが当接したときに、差圧値が零になる。
【００８９】
本実施形態３の操作エア用中間弁２００と接続したＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブでは、主弁体の閉弁にあたり、オリフィス連通路２２４のみに切替える前には、主弁体は、において操作用エアＯＡが主に主連通路２２５を流通する流速に応じた動作速度で、主弁座に向けて移動する。
そして、操作エア用中間弁２００において、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、スプリング２７０の付勢力により弁座２２３に当接して主連通路２２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを、主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替える。
すなわち、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブでは、その閉弁の際、主弁体と主弁座とが所定間隔で離間している状態にあるときに、当該単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１から操作エア用中間弁２００の出力ポート２２１に向けて排気される操作用エアＯＡの流れを、主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替える。
【００９０】
このオリフィス連通路２２４のみに切替えることにより、単動式エアオペレートバルブの主弁体は、操作エア用中間弁２００でオリフィス連通路２２４のみに切替える前の状態のときの動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座に当接し閉弁するようになる。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、単動式エアオペレートバルブの流体流路を流れる流体の流量及び流速はいずれも、操作エア用中間弁２００において操作用エアＯＡの流れを主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替えるタイミングで、切替え前よりも減少し、主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする流体の慣性力も小さくなる。
このことから、単動式エアオペレートバルブでは、主弁体の閉弁直後において、出力ポート側の流体流路で流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本実施形態３の操作エア用中間弁２００を吸排気源２８０と単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管することにより、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体を閉弁しても、ウォータハンマ現象をより効果的に抑制することができる。
【００９１】
また、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路２２４のみに切替える前には、操作用エアＯＡは、流体流路の断面積がオリフィス連通路２２４より大きい主連通路２２５を流れるため、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁座に向けた主弁体の動作速度は、オリフィス連通路２２４に切替えた後の動作速度より速くなる。
このため、本実施形態３の操作エア用中間弁２００を、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と吸排気源２８０との間に配管すれば、単動式エアオペレートバルブの主弁体を閉弁させるまでの時間（弁応答時間）を、断面積を可変させず、ウォータハンマ現象を引起し難くいとされる遅い速度で一定に設定されたスピードコントローラを用いてウォータハンマ防止策を行った場合に比べて、大幅に短縮することができる。
単動式エアオペレートバルブは、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バル
ブ等の薬液制御弁として用いられている場合がある。このような場合でも、本実施形態３の操作エア用中間弁２００を、単動式エアオペレートバルブと吸排気源２８０との間に配管すれば、薬液制御弁における弁応答時間をスピードコントローラを配管した従来の単動式エアオペレートバルブより短くなることから、薬液をより正確なタイミングで制御することができる。
【００９２】
また、本実施形態３の操作エア用中間弁２００は、スプリング２７０の付勢力を可変する付勢力可変調整手段として、入力側ボディ２１０の雄ねじ部２１３と中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１とを螺合させて、入力側ボディ２１０と中間ボディ２３０とを相対移動可能にしているので、弁体２５０がスプリング２７０により付勢して弁座２２３に当接するときの、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で生じる操作用エアＯＡの差圧の大きさを、スプリング２７０の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路２２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切り替えるときの、操作用エアＯＡの差圧の圧力値を変えることができる。
【００９３】
また、本実施形態３の操作エア用中間弁２００は、チェック弁は、操作用エアＯＡの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁２６０であるので、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、エアポート２９１から排気される操作用エアＯＡが、本実施形態３の操作エア用中間弁２００の出力ポート２２１に流入し、オリフィス連通路２２４を通じて入力ポートに流れるときに、たとえ操作用エアＯＡの圧力が異常に高くなったとしても、リリーフ弁が、自動で当該リリーフ弁を開弁して操作用エアＯＡを当該操作エア用中間弁２００の外部に排気する。
このため、操作用エアＯＡが異常に圧力上昇しても、弁座２２３に当接した弁体２５０が、スプリング２７０の付勢力に抗して弁座２２３から離間して、操作用エアＯＡの流れがオリフィス連通路２２４から再び主連通路２２５に切り替わってしまうことは生じない。
したがって、単動式エアオペレートバルブの閉弁にあたり、本実施形態３の操作エア用中間弁２００の操作用エア流路２４０において、たとえ操作用エアＯＡの圧力が異常に高くなったとしても、操作用エアＯＡをオリフィス連通路２２４のみに安定した状態で流すことができる。
【００９４】
（実施形態４）
本実施形態４に係る操作エア用中間弁３００について、図２０乃至図２４を用いて説明する。
前述の実施形態３では、操作用エアＯＡの吸排気源２８０と、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管する操作エア用中間弁２００について説明した。これに対し、本実施形態４では、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管する操作エア用中間弁３００について説明する。
しかしながら、本実施形態４の操作エア用中間弁３００は、中間ボディ２３０、弁体２５０及びスプリング２７０等の構成のほか、弁体２５０の弁体貫通孔２５０Ｈ内に弁部流通孔内流路３４２を形成している点、弁座周囲流路２４１と同じ弁座周囲流路３４１を形成している点等、本実施形態３の操作エア用中間弁２００と同様である。
したがって、実施形態３とは異なる部分を中心に説明し、同様な部分は実施形態３と同じ符号を用いて、説明を省略または簡単に行う。
【００９５】
図２０は、本実施形態４に係る操作エア用中間弁３００を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁３００の配管位置を説明する説明図である。
本実施形態４の操作エア用中間弁３００は、図２０に示すように、操作用エアＯＡの吸排気源２８０と、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配
管される。ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブは、吸排気源２８０から供給される操作用エアＯＡが単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に供給されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁する。すなわち、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブは、操作用エアＯＡをエアポート２９１に吸気すると閉弁し、エアポート２９１から操作用エアＯＡを排気すると開弁する。
【００９６】
本実施形態４の操作エア用中間弁３００の構成について、図２１を用いて説明する。図２１は、本実施形態４の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
操作エア用中間弁３００は、図２０に示すように、入力側ボディ３２０、出力側ボディ３１０、中間ボディ２３０、弁体２５０、逆止弁３６０、スプリング２７０等から構成されている。
入力側ボディ３２０は、筒状に形成され、その内部は、当該操作エア用中間弁３００において操作用エアＯＡが流通する操作用エア流路３４０の一部である入力側流路３１２となっている。この入力側ボディ３２０は、吸排気源２８０と接続する入力ポート３２１と、弁体２５０よりもこの入力ポート３２１側に配置された弁座３２３とを有している。入力側ボディ３２０には、後に詳述するオリフィス連通路３２４が形成されている。
【００９７】
出力側ボディ３１０は、筒状に形成され、その内部は、操作用エア流路３４０の一部である出力側流路３１２となっている。この出力側ボディ３１０は、図示しない単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と接続する出力ポート３１１と、この出力ポート３１１とは反対側に位置するスプリング支持部３１４とを有している。出力側ボディ３１０の外周には、Ｏリングを配設するＯリング溝及び雄ねじ部３１３が形成されている。出力側ボディ３１０と中間ボディ２３０とが、Ｏリングで気密に接続している。
【００９８】
中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１は、出力側ボディ３１０の雄ねじ部３１３と螺合し、出力側ボディ３１０と中間ボディ２３０とが、当該操作エア用中間弁３００の軸方向（図２１中、左右方向）に相対移動可能となっている。また、中間ボディ２３０は、出力側ボディ接続部２３３で入力側ボディ３２０とＯリングにより気密に接続されている。
【００９９】
弁部２５２の弁部流通孔２５０Ｈ内は、操作用エア流路３４０の一部である弁部流通孔内流路３４２となっている。弁部流通孔２５０Ｈには、チェック弁が設けられている。このチェック弁は、本実施形態４では、操作用エアＯＡの一方向の流れを遮断する逆止弁３６０である。この逆止弁３６０は、入力ポートから出力ポートに向けたエア供給方向ＡＦに操作用エアＯＡが流れるときに、弁部流通孔内流路３４２を閉路する一方、エア供給方向ＡＦとは逆方向に操作用エアＯＡがゼロ以上の流量で流れるときに、弁部流通孔内流路３４２を開路するように、配設されている。
【０１００】
弁体２５０の弁部２５２と出力側ボディ３１０のスプリング支持部３１４との間に、弁体２５０を弁座３２３に向けて付勢するスプリング２７０が配設されている。
スプリング２７０の付勢力は、本発明の付勢力可変調整手段である出力側ボディ３１０の雄ねじ部３１３及び中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１によって可変できるようになっている。
【０１０１】
操作エア用中間弁３００には、弁体２５０を挟んで、入力ポート３２１と出力ポート３１１とを繋ぐ主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４が形成されている。
具体的には、主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４はいずれも、操作用エア流路３４０のうち、出力側流路３１２と弁座周囲流路３４１とを繋ぐ流路であって、主連通路３２５は、弁体２５０の弁座当接部２５３と弁座３２３との間を操作用エアＯＡが流通する流路である。また、オリフィス連通路３２４は、主連通路３２５とは別に、入力側ボデ
ィ３２０に形成された流路である。
【０１０２】
次に、操作エア用中間弁３００の作用について、図２２乃至図２４を用いて説明する。
図２２は、本実施形態４の操作エア用中間弁において、吸排気源から吸気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、単動式エアオペレートバルブのエアポート側に供給している状態を示す説明図である。図２３は、本実施形態４の操作エア用中間弁において、操作用エアを、単動式エアオペレートバルブのエアポートから吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。図２４は、本実施形態４の操作エア用中間弁に関して、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図ある。
【０１０３】
前述したように、操作エア用中間弁３００は、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブと吸排気源２８０との間に接続する操作エア用中間弁である。
単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体を主弁座から離間して閉弁させるには、吸排気源から供給される操作用エアＯＡを、操作エア用中間弁３００の入力ポート３２１から流入してエア供給方向ＡＦに流す。
具体的には、操作エア用中間弁３００では、弁体２５０（弁部２５２）は、エア供給方向ＡＦの操作用エアＯＡの流れにより、スプリング２７０の付勢力に抗して弁座３２３から離間し、主連通路３２５が開路される。操作用エアＯＡは、図２１に示すように、入力側流路３２２から、主連通路３２５を主として、主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４を流れ、弁部流通孔２５２Ｈを通じて出力側流路３１２に流れて、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に吸気される。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡの圧力が上昇して、主弁体が主弁座に近づく（図２４中、IV期参照）。
【０１０４】
操作用エアＯＡの吸気中、図２２に示すように、操作エア用中間弁３００において、入力ポート３２１側と出力ポート３１１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、弁体２５０がスプリング２７０の付勢力により弁座３２３に当接して主連通路３２５を閉路する。そして、操作用エアＯＡの流れを、主とする主通路３２５からオリフィス連通路３２４のみに切替える（図２４中、IV期からV期に変わるとき）。
すなわち、主弁体の閉弁直前に、入力ポート３２１側の入力側流路３２２と出力ポート３１１側の出力側流路３１２との間で、操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値になったときに、オリフィス連通路２２４のみに切替える。
操作エア用中間弁２００では、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体が主弁座に当接して閉弁するまで、オリフィス連通路２２４のみを通じて操作用エアＯＡを排気する（図２４中、VI期参照）。
【０１０５】
次に、主弁体を主弁座から離間して開弁するにあたり、操作エア用中間弁３００の入力ポート３２１から排気される操作用エアＯＡを、操作エア用中間弁３００の出力ポート３１１に流し、操作エア用中間弁３００において、操作用エアＯＡを出力側流路３１２からエア供給方向ＡＦとは逆方向に流す。操作エア用中間弁３００では、弁部流通孔内流路３４２が開路しているので、出力側流路３１２に流入した操作用エアＯＡは、主に弁部流通孔内流路３４２を流通して、入力側流路３２２に流れ、吸排気源２８０側に排気される（図２０及び図２３参照）。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡが大気圧になり、主弁体が主弁座から離間して開弁する（図２４中、IV及びVI期参照）。
【０１０６】
本実施形態４の操作エア用中間弁３００は、スプリング２７０の付勢力を可変する付勢力可変調整手段として、出力側ボディ３１０の雄ねじ部３１３と中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１とを螺合させて、出力側ボディ３１０と中間ボディ２３０とを相対移動可能に
しているので、弁体２５０がスプリング２７０により付勢して弁座２２３に当接するときの、入力ポート３２１側と出力ポート３１１側との間で生じる操作用エアＯＡの差圧の大きさを、スプリング２７０の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路３２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを主連通路３２５からオリフィス連通路３２４のみに切り替えるときの、操作用エアＯＡの差圧の圧力値を変えることができる。
【０１０７】
また、本実施形態４の操作エア用中間弁３００は、チェック弁は、操作用エアＯＡの一方向の流れを遮断する逆止弁３６０であるので、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、吸排気源２８０から供給される操作用エアＡが、本実施形態４の操作エア用中間弁３００の入力ポート３２１に流入し、出力ポート３１１から単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に流れるときに、弁部流通孔内流路３４２におけるエア供給方向ＡＦの操作用エアＯＡの流れを、逆止弁３６０によって遮断できる。
したがって、弁部流通孔内流路３４２を逆止弁３６０によって閉路することにより、操作用エアＯＡは、主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４のみを通じて出力ポート３１１に向けて流れるようになる。
【０１０８】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
（１）実施形態１，２では、ノーマルクローズタイプの流体制御弁１，１００を例示した。しかしながら、流体制御弁は、付勢手段により、主弁体を常に主弁座から離間させる方向に付勢して、主弁体を主弁座から離間させて開弁するノーマルオープンタイプに構成された弁でも良い。
【０１０９】
（２）実施形態１，２では、流体制御弁１，１００のうち、第１ボディ１０、第２ボディ２０、主弁体３０、ピストン４０、第２弁体５０及びカバー７０の材質を、フッ素系樹脂等の樹脂とした。しかしながら、流体制御弁を構成する各部品の材質は、実施形態１，２に限定されるものではなく、例えば、金属等、種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
（実施形態１）
１  流体制御弁
１０  第１ボディ
１６  主弁座
２０  第２ボディ（ボディ）
２０ａ  シリンダ
２１  加圧室
２３  第２弁座
２５  主連通路
３０  主弁体
４０  ピストン
４１ａ  受圧面
４２  ピストン保持部
４３  収容部（ピストン保持部の内部）
５０  第２弁体
５２  フランジ部
５５  オリフィス連通路
６２  第２スプリング（付勢部材）
ＳＴ  ストローク方向
Ｌ  弁開度
Ｌ１  所定間隔
ＯＡ  操作用エア
（実施形態２）
１００  流体制御弁
１２６  第２弁座周囲面
１２７  ボディ保持部
１２７Ｈ  保持部孔
１２８  （ボディ保持部の）収容部
１４０  ピストン
（実施形態３）
２００  操作エア用中間弁
２１０  入力側ボディ
２１１  入力ポート
２１３  雄ねじ部（付勢力可変調整手段）
２２０  出力側ボディ
２２１  出力ポート
２２３  弁座
２２４  オリフィス連通路
２２５  主連通路
２３１  雌ねじ部（付勢力可変調整手段）
２４０  操作用エア流路
２５０  弁体
２５０Ｈ  弁体貫通孔（貫通孔）
２６０  リリーフ弁
２７０  スプリング（付勢部材）
ＯＡ  操作用エア
２８０  吸排気源
２９１  （単動式エアオペレートバルブの）エアポート
（実施形態４）
３００  操作エア用中間弁
３１０  出力側ボディ
３１１  出力ポート
３１３  雄ねじ部（付勢力可変調整手段）
３２０  入力側ボディ
３２１  入力ポート
３２３  弁座
３２４  オリフィス連通路
３２５  主連通路
３４０  操作用エア流路
３６０  逆止弁
【図１】
2012042056.tif 000003
【図２】
2012042056.tif 000004
【図３】
2012042056.tif 000005
【図４】
2012042056.tif 000006
【図５】
2012042056.tif 000007
【図６】
2012042056.tif 000008
【図７】
2012042056.tif 000009
【図８】
2012042056.tif 000010
【図９】
2012042056.tif 000011
【図１０】
2012042056.tif 000012
【図１１】
2012042056.tif 000013
【図１２】
2012042056.tif 000014
【図１３】
2012042056.tif 000015
【図１４】
2012042056.tif 000016
【図１５】
2012042056.tif 000017
【図１６】
2012042056.tif 000018
【図１７】
2012042056.tif 000019
【図１８】
2012042056.tif 000020
【図１９】
2012042056.tif 000021
【図２０】
2012042056.tif 000022
【図２１】
2012042056.tif 000023
【図２２】
2012042056.tif 000024
【図２３】
2012042056.tif 000025
【図２４】
2012042056.tif 000026
【図２５】
2012042056.tif 000027
【図２６】
2012042056.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月18日(2011.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、操作用エアで単動式エアオペレートバルブの弁開度を制御するにあたり、操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管され、単動式エアオペレートバルブに供給する、または、単動式エアオペレートバルブから排気された操作用エアを制御する操作エア用中間弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体制御弁は、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いられている。流体制御弁は、弁体を弁座に当接または離間して弁開度を可変させて流体を制御する弁である。このような流体制御弁では、一般に、閉弁状態に近づくとウォータハンマ現象を引き起こす虞がある。
【０００３】
ここで、ウォータハンマ現象について簡単に説明する。
流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れている流体は、弁体を急激に閉弁させると、閉弁直後においても、流体の慣性力により、なおも弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする。すると、出力ポート側の流体流路では流体は負圧となり、正圧時になるときに衝撃音を発するウォータハンマ現象が生じる。
ウォータハンマ現象が起きると、流体制御弁と接続する配管等が振動して、当該流体制御弁自体や、この弁周辺の配管部材、配管上の計測機器類等に破損や不具合を引き起こす虞がある。
そこで、このようなウォータハンマ現象の発生を抑制または阻止するため、様々な工夫がなされた流体制御弁が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
特許文献１には、弁座とダイヤフラム弁体とを特定形状に形成し、ダイヤフラム弁体を弁座に近付ける過程で、ダイヤフラム弁体の閉弁方向への動きと共に、弁座とダイヤフラム弁体との隙間を変化させて、ダイヤフラム弁体と弁座との最小流路面積を徐々に小さくした、流体制御弁が記載されている。
一方、特許文献２には、抽出孔９４０と抽入孔９２４との間に形成した減勢流路９２６において、減勢流路９２６の断面形状を小さくした絞部９２８を設け、液体を常に絞部９２８に流通させて液体の流速を低下し、ウォータハンマ現象が起きるときの流体の圧力上昇を阻止したパイロット弁が記載されている。
【０００５】
ここで、特許文献２に開示されたパイロット弁について、図２５及び図２６を用いて簡単に説明する。図２５は、パイロット弁を断面で示す説明図であり、図２６は、パイロット弁に構成された流路板を示す平面図である。
パイロット弁は、図２５に示すように、排液部９５２に設けた弁座９５４、弁体９４４に固定したダイヤフラム９１２、ダイヤフラム板９３２及び流路板９１８等から構成されている。
抽入孔９２４は、弁室９６０の給液部９５６と連通すると共に、弁座９５４を開閉するダイヤフラム９１２の表裏を貫通している。抽出孔９４０は、弁室９６０の背圧部９５８と連通すると共に、ダイヤフラム９１２の背圧部９５８側に固定されたダイヤフラム板９３２に、抽入孔９２４と異なる位置で、ダイヤフラム板９３２の表裏を貫通している。流路板９１８は、ダイヤフラム９１２とダイヤフラム板９３２とで挟着され、図２６に示す
ように、平面部に減勢流路９２６を形成し、減勢流路９２６に、その他の部分より断面積が小さくされた絞部９２８を備えている。抽出孔９４０と抽入孔９２４とは、減勢流路９２６を介して連通している。
特許文献２のパイロット弁では、給液部９５６から排液部９５２に向けて流れる液体の一部を、抽入孔９２４より背圧部９５８に供給して、この液体の背圧を弁体９４４にかけてダイヤフラム９１２を弁座９５４に当接させ、排液部９５２を閉弁させている。
閉弁にあたり、抽入孔９２４に流入した液体は、減勢流路９２６を流れて、その絞部９２８近傍で渦を発生して減速され、背圧部９５８で液体の圧力が急激に上昇するのを抑えることで、ウォータハンマ現象の発生が阻止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１８７５７５号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ウォータハンマ現象を抑制または阻止する工夫（以下、「ウォータハンマ防止策」という。）が施された従来の流体制御弁では、以下（１）及び（２）の問題があった。また、ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、施されているが十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、以下（３）の問題があった。
【０００８】
（１）特許文献１のような流体制御弁では、経年変化による弁体の変形に起因して、弁体と弁座との隙間が相対的に大きくなり、ウォータハンマ現象を効果的に抑制できなくなる問題がある。
その理由について説明する。弁体は一般に、ゴム等の柔軟材料で形成されたダイヤフラム弁であり、経年変化により変形することもある。このため、弁体及び弁座をそれぞれ特定形状に形成していても、弁体が変形すれば、弁座との間にできる隙間の大きさも変化して、弁体と弁座との流体流路の断面積も、変形前の状態に比べて大きくなることもあり得る。
弁体と弁座との間の流体流路の断面積が、変形前の状態に比べて大きくなっていると、変形した状態の弁体と弁座との流体流路の断面積を徐々に小さくしても、この流体流路を流れる流体の圧力（負圧）の上昇を十分に抑制できる流体流路の断面積になっていないことも考えられ、ウォータハンマ現象を効果的に抑制できなくなる問題が生じる。
【０００９】
（２）特許文献２のように、流路断面積が一定のオリフィスを流体が常時流れて閉弁する構造の流体制御弁では、閉弁させる動作信号を弁体に指令した後、閉弁するまでに時間が長くかかり、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
その理由について、特許文献２のパイロット弁を用いて説明する。
特許文献２のパイロット弁では、弁体９４４に動作信号を指令後、ダイヤフラム９１２が開弁状態から弁座９５４に当接するまで、液体は、一定の流路断面積の絞部９２８を常に一定流量で流れる。
ウォータハンマ現象は、流体の流速が大きい状態で急激に閉弁すると、弁体の閉弁直後に生じる。そこで、液体が速く流れている状態で急激に閉弁しないようにするため、オリフィスに相当する絞部９２８では、その液体流路の断面積は、パイロット弁の閉弁時において液体がウォータハンマ現象を引き起こし難くい流速となるまで減速し、流量を小さくして流通できる大きさに設定されている。
ところが、弁体９４４は、ウォータハンマ現象が発生しない状態、すなわち開弁位置から閉弁直前の位置まで移動する間も、液体の流速がウォータハンマ現象を抑えた遅い速度で移動する。
その結果、動作信号の指令時から閉弁完了時までに時間が長くかかり、動作信号の指令時と弁体の閉弁完了時との間に大きな時間差が生じる。
【００１０】
このような、オリフィスを流体が常時流れて閉弁する構造の流体制御弁には、例えば、半導体製造装置で使用される薬液を、主弁座と主弁体との弁開度を変えて制御する薬液制御弁がある。このような構造の薬液制御弁において、主弁体への動作信号の指令時と主弁体の閉弁完了時との間に時間差が大きくなると、薬液を正確なタイミングで制御できず、当該薬液制御弁で制御した薬液の流量に誤差が大きく生じる問題があった。
【００１１】
（３）ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、閉弁時に、スピードコントローラを通じて操作用エアを吸気または排気しているため、開弁位置から閉弁するまでに時間が長くかかり、前述した（２）の問題と同様に、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
この問題は、以下の理由によって生じる。すなわち、単動式エアオペレートバルブの中には、ウォータハンマ防止策を施していないバルブや、ウォータハンマ防止策を施しているがウォータハンマ現象を十分に抑制できていないバルブもある。
このような単動式エアオペレートバルブを実際に使用している現場では、単動式エアオペレートバルブにおいてウォータハンマ現象の発生を回避したいため、単動式エアオペレートバルブに用いる操作用エアの配管上にスピードコントローラを配管している。単動式エアオペレートバルブを閉弁するときには、操作用エアを単動式エアオペレートバルブからスピードコントローラを通じて吸気または排気している。
【００１２】
スピードコントローラでは、そのエア流路の断面積は、単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、当該単動式エアオペレートバルブで制御する液体がウォータハンマ現象を引起し難くい流速となるまで低速に減速して流通できる大きさに設定されている。操作用エアは、スピードコントローラを流通することで、弁体が開弁位置から閉弁するまでの間、設定された断面積のエア流路を常に一定流量で排気される。これにより、単動式エアオペレートバルブにおいて弁体が急激に閉弁しないようにすることで、当該単動式エアオペレートバルブでは、入力ポート側の流体流路と出力ポート側の流体流路との間を流れる流体の流通量が徐々に減少する。
ところが、単動式エアオペレートバルブにおいて、弁体は、ウォータハンマ現象が発生しない状態、すなわち開弁位置から閉弁直前の位置まで移動する間も、ウォータハンマ現象を抑えた流速まで減速した遅い速度で移動する。このため、単動式エアオペレートバルブ内の加圧室から操作用エアを完全に排気して閉弁するまでに時間が長くかかり、単動式エアオペレートバルブが前述した薬液制御弁である場合、薬液を正確なタイミングで制御できず、当該薬液制御弁で制御した薬液の流量に誤差が大きく生じる問題があった。
【００１３】
一方で、閉弁するまでの時間を短縮する方法として、弁体が開弁位置から閉弁直前の位置まで移動する間、スピードコントローラにおいてエア流路の断面積を、ウォータハンマ現象を抑制できる断面積より大きく調節して、操作用エアの排気速度を速くすることも考えられる。
しかしながら、この方法は、単動式エアオペレートバルブで薬液等の流体を制御する度に、スピードコントローラで操作用エアの排気速度を調整しなければならず、単動式エアオペレートバルブを実際に使用する現場では、手間もかかり、排気速度の調整を適切なタイミングで行うことも困難である。
【００１４】
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、操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管される操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブの操作用エアを制御することにより、単動式エアオペレートバルブにおいてウォータハンマ現象の発生が確実に抑制できる操作エア用中間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】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
その解決手段である本発明の操作エア用制御弁は、次のような構成を有している。
（１）操作用エアの吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管される操作エア用中間弁であって、前記吸排気源と接続する入力ポートと、前記単動式エアオペレートバルブのエアポートと接続する出力ポートと、弁座に当接または離間すると共に、前記操作用エアのエア流路に連通する貫通孔を有する弁体と、前記弁体を挟んで、前記入力ポートと前記出力ポートとを繋ぐ主連通路及びオリフィス連通路と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、前記貫通孔に設けられたチェック弁と、を備え、前記弁座は前記主連通路に形成され、前記弁体は、前記エア流路のうち、前記貫通孔内の貫通孔内エア流路を前記チェック弁で閉路した状態で、前記入力ポート側と前記出力ポート側との間で前記操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、前記付勢部材の付勢力により前記弁座に当接して前記主連通路を閉路し、前記操作用エアの流れを、前記主連通路から前記オリフィス連通路のみに切替える、ことを特徴とする。
【００２０】
（２）（１）に記載された操作エア用中間弁において、前記弁座は、前記弁体より前記出力ポート側に配置され、前記チェック弁は、前記入力ポートから前記出力ポートに向けたエア供給方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を開路する一方、前記エア供給方向とは逆方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を閉路する、ことを特徴とする。
【００２１】
（３）（１）または（２）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、前記付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【００２２】
（４）（２）または（３）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、前記チェック弁は、前記操作用エアの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁である、ことを特徴とする。
【００２３】
（５）（１）に記載された操作エア用中間弁において、前記弁座は、前記弁体より前記入力ポート側に配置され、前記チェック弁は、前記入力ポートから前記出力ポートに向けたエア供給方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を閉路する一方、前記エア供給方向とは逆方向に前記操作用エアが流れるときに、前記貫通孔内エア流路を開路する、ことを特徴とする。
【００２４】
（６）（１）または（５）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、前記付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の作用及び効果を説明するにあたり、はじめにウォータハンマ現象について説明する。
流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れている流体は、主弁体を急激に閉弁させると、閉弁直後においても、流体の慣性力により、なおも主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする。すると、出力ポート側の流体流路では流体は負圧となり、正圧時になるときに衝撃音を発するウォータハンマ現象が生じる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
本発明は、その構成により以下の作用及び効果を有している。
ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、閉弁時に、スピードコントローラを通じて操作用エアを吸気または排気しているため、開弁位置から閉弁するまでに時間が長くかかり、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
これに対し、（１）本発明の操作エア用中間弁は、吸排気源と接続する入力ポートと、単動式エアオペレートバルブのエアポートと接続する出力ポートと、弁座に当接または離間すると共に、操作用エアのエア流路に連通する貫通孔を有する弁体と、弁体を挟んで、入力ポートと出力ポートとを繋ぐ主連通路及びオリフィス連通路と、弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材と、貫通孔に設けられたチェック弁と、を備えている。
そして、本発明の操作エア用中間弁は、弁座は主連通路に形成され、弁体は、エア流路のうち、貫通孔内の貫通孔内エア流路をチェック弁で閉路した状態で、入力ポート側と出力ポート側との間で操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、付勢部材の付勢力により弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替えるので、流体流路の断面積が主連通路より小さいオリフィス連通路に操作用エアを流通させることで、操作用エアの流量を、主連通路を流通するときの流量より減少させる。これにより、単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体と主弁座とが当接して閉弁するにあたり、主弁体を、オリフィス連通路のみに切替える前の状態における主弁体の動作速度より低速で、主弁座に向けて移動させることができる。
【００３５】
ところで、単動式エアオペレートバルブにおいて、その主弁体が主弁座に当接して閉弁する構造は、一般に以下の２種の構造形態に大別される。
（１）操作用エアが単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルクローズ構造（ＮＣ構造）
（２）吸排気源から供給される操作用エアが、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルオープン構造（ＮＯ構造）
単動式エアオペレートバルブでは、ＮＣ構造及びＮＯ構造のいずれの構造においても、入力ポート側と出力ポート側との操作用エアの差圧は、主弁体が主弁座に近づくに従い、開弁時の状態から次第に小さくなり、主弁体と主弁座とが当接したときに、差圧値が零になる。
【００３６】
本発明の操作エア用中間弁と接続した単動式エアオペレートバルブでは、ＮＣ構造及びＮＯ構造とも、主弁体の閉弁にあたり、オリフィス連通路のみに切替える前には、主弁体は、本発明の操作エア用中間弁において操作用エアが主連通路を流通する流量に応じた動作速度で、主弁座に向けて移動する。
そして、本発明の操作エア用中間弁において、入力ポート側と出力ポート側との間で操作用エアの差圧が所定の圧力値以下になったときに、付勢部材の付勢力により弁座に当接して主連通路を閉路し、操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路に切替える。
すなわち、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブでは、その閉弁の際、主弁体と主弁座とが所定間隔で離間している状態にあるときに、当該単動式エアオペレートバルブのエアポートから本発明の操作エア用中間弁の出力ポートに向けて排気される操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替える。
また、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブでは、その閉弁の際、主弁体と主弁座とが所定間隔で離間している状態にあるときに、吸排気源から、本発明の操作エア用中間弁の入力ポート、出力ポートを通じて単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給される操作用エアの流れを、主連通路からオリフィス連通路のみに切替える。
【００３７】
本発明の操作エア用中間弁において、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路のみに切替えて、主連通路を閉路した状態にすることにより、単動式エアオペレートバルブの主弁体は、本発明の操作エア用中間弁でオリフィス連通路のみに切替える前の状態のときの動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座に当接し閉弁するようになる。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、単動式エアオペレートバルブの流体流路を流れる流体の流量及び流速はいずれも、本発明の操作エア用中間弁において、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路のみに切替えるタイミングで、切替え前よりも減少し、主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする流体の慣性力も小さくなる。
このことから、主弁体の閉弁直後において、出力ポート側の流体流路で流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本発明の操作エア用中間弁を吸排気源と単動式エアオペレートバルブとの間に配管することにより、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体を閉弁しても、ウォータハンマ現象をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切替える前には、操作用エアは、流体流路の断面積がオリフィス連通路より大きい主連通路を流れるため、主弁座に向けた主弁体の動作速度は、オリフィス連通路のみに切替えた後の動作速度より速くなる。
このため、本発明の操作エア用中間弁を、単動式エアオペレートバルブと吸排気源との間に配管すれば、単動式エアオペレートバルブの主弁体を閉弁させるまでの時間（弁応答時間）を、断面積を可変させず、ウォータハンマ現象を引起し難いとされる遅い速度で一定に設定されたスピードコントローラを用いてウォータハンマ防止策を行った場合に比べて、大幅に短縮することができる。
単動式エアオペレートバルブは、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等の薬液制御弁として用いられている場合がある。このような場合でも、本発明の操作エア用中間弁を、単動式エアオペレートバルブと吸排気源との間に配管すれば、薬液制御弁における弁応答時間をスピードコントローラを配管した従来の単動式エアオペレートバルブより短くなることから、薬液をより正確なタイミングで制御することができる。
【００３９】
（２）本発明の操作エア用中間弁は、（１）に記載された操作エア用中間弁において、弁座は、弁体より出力ポート側に配置され、チェック弁は、入力ポートから出力ポートに向けたエア供給方向に操作用エアが流れるときに、貫通孔内エア流路を開路する一方、エア供給方向とは逆方向に操作用エアがゼロ以上の流量で流れるときに、貫通孔内エア流路を閉路するので、本発明の操作エア用中間弁をＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブと接続すれば、吸排気源からの操作エアが、入力ポートから弁体の貫通孔内の流体流路を通じて出力ポートに流れ、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されて、単動式エアオペレートバルブを開弁させる。
その一方、単動式エアオペレートバルブを閉弁するときには、単動式エアオペレートバルブのエアポートから本発明の操作エア用中間弁の出力ポートに向けて排気された操作用エアは、エア供給方向とは逆方向に流れる。このため、貫通孔内エア流路は、チェック弁によって閉路され、操作用エアは主連通路及びオリフィス連通路を通じて排気されて、単動式エアオペレートバルブを閉弁する。
【００４０】
（３）本発明の操作エア用中間弁は、（１）または（２）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えているので、弁体が付勢部材により付勢して弁座に当接するときの、入力ポート側と出力ポート側との間で生じる操作用エアの差圧の大きさを、付勢部材の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路を閉路し、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路に切り替えるときの、操作用エアの差圧の圧力値を変えることができる。
【００４１】
（４）本発明の操作エア用中間弁は、（２）または（３）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、チェック弁は、操作用エアの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁であるので、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、エアポートから排気される操作用エアが、本発明の操作エア用中間弁の出力ポートに流入し、オリフィス連通路を通じて入力ポートに流れるときに、たとえ操作用エアの圧力が異常に高くなったとしても、リリーフ弁が、自動で当該リリーフ弁を開弁して操作用エアを当該操作エア用中間弁の外部に排気する。
このため、操作用エアが異常に圧力上昇しても、弁座に当接した弁体が、付勢部材の付勢力に抗して弁座から離間して、操作用エアの流れがオリフィス連通路から再び主連通路に切り替わってしまうことは生じない。
したがって、単動式エアオペレートバルブの閉弁にあたり、本発明の操作エア用中間弁の流体流路において、たとえ操作用エアの圧力が異常に高くなったとしても、操作用エアをオリフィス連通路に安定した状態で流すことができる。
【００４２】
（５）本発明の操作エア用中間弁は、（１）に記載された操作エア用中間弁において、弁座は、弁体より入力ポート側に配置され、チェック弁は、入力ポートから出力ポートに向けたエア供給方向に操作用エアがゼロ以上の流量で流れるときに、貫通孔内エア流路を閉路する一方、エア供給方向とは逆方向に操作用エアがゼロ以上の流量で流れるときに、貫通孔内エア流路を開路するので、本発明の操作エア用中間弁をＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブと接続すれば、単動式エアオペレートバルブの開弁にあたり、単動式エアオペレートバルブ内の操作エアは、そのエアポートから、本発明の操作エア用中間弁に流入し、エア供給方向とは逆方向に流れる。この操作エアは、本発明の操作エア用中間弁において、弁体の貫通孔内の流体流路を通じて入力ポートに流れて排気され、単動式エアオペレートバルブを開弁させる。
その一方、単動式エアオペレートバルブを閉弁するときには、吸排気源からの操作エアが、本発明の操作エア用中間弁の入力ポートから、主連通路及びオリフィス連通路を通じて出力ポートに流れ、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されて閉弁する。
【００４３】
（６）本発明の操作エア用中間弁は、（１）または（５）のいずれかに記載された操作エア用中間弁において、付勢部材の付勢力を可変する付勢力可変調整手段を備えているので、弁体が付勢部材で付勢して弁座に当接するときの、入力ポート側と出力ポート側との間で生じる操作用エアの差圧の大きさを、付勢部材の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路を閉路し、操作用エアの流れを主連通路からオリフィス連通路のみに切り替えるときの、操作用エアの差圧の圧力値を変えることができる。
【００４４】
また、本発明の操作エア用中間弁は、操作用エアの一方向の流れを遮断するチェック弁であるので、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、吸排気源から供給される操作用エアが、本発明の操作エア用中間弁の入力ポートに流入し、出力ポートから単動式エアオペレートバルブのエアポートに流れるときに、貫通孔内エア流路におけるエア供給方向の操作用エアの流れを、チェック弁によって遮断できる。
したがって、貫通孔内エア流路をチェック弁によって閉路することにより、操作用エアは、主連通路及びオリフィス連通路を通じて出力ポートに向けて流れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】参考例１に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図である。
【図２】図１中、Ａ部を示す拡大図である。
【図３】参考例１に係る流体制御弁において、主連通路を閉路し、操作用エアの流れをオリフィス連通路に切替えた直後の状態を示す説明図である。
【図４】図３中、Ｂ部を示す拡大図である。
【図５】参考例１に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図である。
【図６】図５中、Ｃ部を示す拡大図である。
【図７】本参考例２に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図である。
【図８】図７中、Ｄ部を示す拡大図である。
【図９】本実施施形態２に係る流体制御弁において、ピストンと第２弁体とが当接した直後の状態を示す説明図である。
【図１０】図９中、Ｅ部を示す拡大図である。
【図１１】参考例２に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図である。
【図１２】図１１中、Ｆ部を示す拡大図である。
【図１３】調査結果を説明するチャート図である。
【図１４】図１３に続き、調査結果を説明するグラフである。
【図１５】本実施形態１に係る操作エア用中間弁を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁の配管位置を説明する説明図である。
【図１６】本実施形態１の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
【図１７】本実施形態１の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。
【図１８】本実施形態１の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、オリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。
【図１９】本実施形態１の操作エア用中間弁に関して、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図ある。
【図２０】本実施形態２に係る操作エア用中間弁を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁の配管位置を説明する説明図である。
【図２１】本実施形態２の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
【図２２】本実施形態２の操作エア用中間弁において、吸排気源から吸気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、単動式エアオペレートバルブのエアポート側に吸気している状態を示す説明図である。
【図２３】本実施形態２の操作エア用中間弁において、操作用エアを、単動式エアオペレートバルブのエアポートから吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。
【図２４】本実施形態２の操作エア用中間弁に関して、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図ある。
【図２５】従来のパイロット弁を示す断面図である。
【図２６】従来のパイロット弁に構成された流路板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態１及び２を図面に基づいて詳細に説明する。
（参考例１）
図１は、本参考例１に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図である。図２は、図１中、Ａ部を示す拡大図である。なお、以下の説明では、流体制御弁１において、図１中、上下方向をピストン４０のストローク方向ＳＴ及び主弁座１６に対する主弁体３０の開閉方向ＶＬとする。
本参考例１の流体制御弁１は、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液（流体）の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いる弁である。
【００４７】
この流体制御弁１は、第１ボディ１０、第２ボディ２０、主弁体３０、ピストン４０、第２弁体５０及びカバー７０等から構成されている。第１ボディ１０、第２ボディ２０、主弁体３０、ピストン４０、第２弁体５０及びカバー７０はいずれも、本参考例では、フッ素系樹脂等のような耐酸性（または耐アルカリ性）、耐油性を有する樹脂からなる。
第１ボディ１０には、図１に示すように、第１ポート１１を有した第１流路１３及び第２ポート１２を有した第２流路１４が、それぞれ形成されている。この第１流路１３と第２流路１４との間には主弁座１６が形成され、主弁座１６の径内にある弁孔１５Ｈは、第２流路１４と連通している。
また、この主弁座１６に当接または離間する主弁体３０が設けられている。主弁体３０が主弁座１６から離間して開弁すると、第１流路１３と第２流路１４とが、主弁体３０と主弁座１６との間に形成された流路を通じて連通する。その一方、主弁体３０が主弁座１６に当接して閉弁すると、第１流路１３と第２流路１４とは遮断された状態になる。
【００４８】
主弁体３０は、主弁座１６と当接・離間する弁体部３１、第１ボディ１０と第２ボディ２０との間に挟み込んで固定された環状の固定部３３、及び、弁体部３１と固定部３３との間に位置する中間部３２とからなる。
弁体部３１は、ピストン４０と一体に形成されたピストンロッド４１の一端部と接続されており、このピストン４０と共に、ストローク方向ＳＴに対し、中間部３２を変形させながら移動する。
【００４９】
第２ボディ２０は第１ボディ１０と一体に取付けられている。この第２ボディ２０内のシリンダ２０ａには、ピストン４０が摺動可能に挿入されている。この第２ボディ２０には、ピストン４０下方（図１中、下方）に加圧室２１が形成されている。
また、第２ボディ２０の上部（図１中、上方）には、シリンダ２０ａ内の開口を閉蓋するカバー７０が第２ボディ２０に気密に取り付けられている。このカバー７０とピストン４０との間に形成された閉空間には、第１スプリング６１が装填され、この第１スプリング６１は、ピストン４０を開閉方向ＶＬの閉弁側に付勢している。呼吸ポート７１は、この閉空間と連通している。
【００５０】
また、第２ボディ２０には、操作ポート２２と加圧室２１とを連通する操作用エア流路２４が形成されている。さらに、この操作用エア流路２４と加圧室２１とを繋ぐ主連通路２５において、第２ボディ２０に第２弁座２３が形成されている。操作用エアＯＡは、加圧室２１と操作ポート２２との間を操作用エア流路２４を通じて流通できるようになっている。
【００５１】
一方、ピストン４０には、図２に示すように、その受圧面４１ａ側から延びる筒状のピストン保持部４２が形成されている。このピストン保持部４２の内部である収容部４３には、第２弁体５０及びコイル状の第２スプリング（付勢部材）６２が装填されている。ピストン保持部４２には、収容部４３と連通する保持部孔４２Ｈが穿孔されている。
第２弁体５０は、円柱状の本体部５１と、その周囲にあるフランジ部５２とからなる。本体部５１には、第２ボディ２０に形成された操作用エア流路２４と加圧室２１とを連通して繋ぐオリフィス連通路５５が形成されている。オリフィス連通路５５は、その流路断面積が所定の大きさに形成された流路である。
第２スプリング６２は、ピストン４０の受圧面４１ａと第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設されている。第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３に向けて付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がピストン保持部４２で保持された状態で、ピストン４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設されている。この第２弁体５０の本体部５１は、第２弁座２３と当接・離間可能となっている。
【００５２】
流体制御弁１は、主弁体３０を第１スプリング６１の付勢力で常に主弁座１６に当接させて閉弁するノーマルクローズタイプの弁である。本参考例１では、主弁体３０を主弁座１６から離間させて開弁するときには、操作用エアＯＡが、操作ポート２２から操作用エア流路２４を通じて加圧室２１内に供給される。そして、この操作用エアＯＡにより、加圧室２１の圧力を上げてピストン４０を上昇させ、主弁体３０を開閉方向ＶＬ開弁側に移動させることで、主弁座１６から離間して主弁体３０の弁開度が制御される。
【００５３】
次に、流体制御弁１の作用について、図３乃至図６を用いて説明する。
図３は、本参考例１に係る流体制御弁において、主連通路を閉路し、操作用エアの流れをオリフィス連通路のみに切替えた直後の状態を示す説明図であり、図４は、図３中、Ｂ部を示す拡大図である。図５は、参考例１に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図であり、図６は、図５中、Ｃ部を示す拡大図である。
【００５４】
前述したように、流体制御弁１はノーマルクローズタイプの弁である。
したがって、主弁体３０が主弁座１６から離間して開弁している状態では、操作用エアＯＡが操作ポート２２から操作用エア流路２４を通じて加圧室２１に吸気されて、加圧室２１の内圧が所定圧力値になっている状態にある（図１及び図２参照）。
次に、主弁体３０を主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、加圧室２１内の操作用エアＯＡを排気させる操作を、操作用エアＯＡの配管上に配置された調節バルブ等によって行う。すると、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、図２に示す矢印方向に、主連通路２５を通じて操作用エア流路２４に流れて、操作ポート２２から排気される。この操作用エアＯＡの排気により、ピストン４０が下がり始めて、主弁体３０が主弁座１６に向けて開閉方向ＶＬの閉弁側に移動する。
このとき、ピストン４０が閉弁側に移動するため、加圧室２１と操作用エア流路２４とを繋ぐ主連通路２５の流路断面積は、ピストン４０の下方に移動に伴い次第に小さくなるが、操作用エアＯＡは、操作ポート２２からこの主連通路２５を通じて、比較的大流量で排気される。
その一方で、第２弁体５０も、第２スプリング６２で付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がピストン保持部４２に保持されたままの状態で、ピストン４０と共に第２弁座２３に向けて移動する。
【００５５】
操作用エアＯＡの排気中、第２弁体５０は、ピストン４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、図３及び図４に示すように、主弁体３０と主弁座１６とが所定間隔Ｌ１（弁開度Ｌ＝Ｌ１）離れた位置で、第２弁座２３に当接する。第２弁体５０が第２弁座２３に当接することで、主連通路２５は閉路され、操作用エアＯＡの流れが、主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替わる。
すなわち、オリフィス連通路５５のみに切替え後、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、ピストン保持部４２の保持部孔４２Ｈを流通して収容部４３に流れ、この収容部４３からオリフィス連通路５５を通じて操作用エア流路２４に流れる。そして、加圧室２１内の内圧が大気圧近傍になり、第１スプリング６１の付勢力が加圧室２１内の操作用エアＯＡによる押圧力よりも大きくなったとき、図５及び図６に示すように、主弁体３０と主弁座１６とが当接して、流体制御弁１は閉弁する。
【００５６】
ところで、流体制御弁において、出力ポート側に向けて流体流路を流れている流体は、主弁体を急激に閉弁させると、閉弁直後においても、流体の慣性力により、なおも主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする。すると、出力ポート側の流体流路では流体は負圧となり、正圧時になるときに衝撃音を発するウォータハンマ現象が生じる。
ここで、このようなウォータハンマ現象を抑制する工夫を施していないノーマルクローズタイプの流体制御弁において、ウォータハンマ現象の発生により、入力ポート側流路及び出力ポート側流路を流れる流体の圧力変動について調査した。その結果を、図１３及び図１４に示す。なお、図１３は、主弁体を閉弁させる弁動作信号の操作タイミングを示すチャート図である。図１４は、図１３に示した弁動作信号に対応して変化する、主弁体のストローク、入力ポート側流路の圧力変動、出力ポート側流路の圧力変動、及び、主弁体を制御する操作用エアの操作圧力の関係について示したグラフである。
【００５７】
図１３及び図１４から容易に理解できるように、弁動作信号をＯＮにすると操作圧力が下がり始める。操作圧力の変化を見ると、開弁位置の操作圧力値から閉弁位置の操作圧力値に変化するまでに、およそ１．５（ｓｅｃ）の時間がかかっている。
しかしながら、弁動作信号のＯＮ時から主弁体の閉弁完了時までにかかる時間（弁応答時間）は、およそ１（ｓｅｃ）程度であるものの、主弁体は、およそ０．５（ｓｅｃ）間で開弁位置から閉弁位置まで急激に移動して閉弁している。
このようなことに起因して、主弁体の閉弁直後では、入力ポート側流路及び出力ポート側流路のいずれにおいても、流体の圧力変動幅が、最も大きいときでおよそ１（ＭＰ）近くにも達している。
【００５８】
これに対し、本参考例１の流体制御弁１では、第２ボディ２０に形成された操作用エア流路２４を通じて加圧室２１に供給される操作用エアＯＡにより、主弁体３０を主弁座１６に当接させて弁開度Ｖを制御する流体制御弁１であって、操作用エア流路２４と加圧室２１とを繋ぐ主連通路２５に形成された第２弁座２３と、操作用エア流路２４と加圧室２１とを連通して繋ぐオリフィス連通路５５が形成された第２弁体５０と、第２弁体５０を付勢する第２スプリング６２と、を備え、第２弁体５０は、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、第２スプリング６２の付勢力を伴って第２弁座２３に当接して主連通路２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを、主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替えるので、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、流体流路の断面積が主連通路２５より小さいオリフィス連通路５５のみに操作用エアＯＡを流通させることで、操作用エアＯＡの流量を、主連通路２５を流通するときの流量より減少させる。そして、流通しようとする操作用エアＯＡが圧縮された状態、いわゆる操作用エアのダンパ現象によって、主弁座１６に向けた主弁体３０の移動が阻まれながら、主弁体３０を、オリフィス連通路５５のみに切替える前の状態における主弁体３０の動作速度より低速で、主弁座１６に向けて移動させる。
【００５９】
すなわち、本参考例１の流体制御弁１では、主弁体３０の閉弁にあたり、オリフィス連通路５５のみに切替える前には、主弁体３０は、操作用エアＯＡが主連通路２５を流通する流量に応じた動作速度で主弁座１６に向けて移動する。
そして、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、操作用エアＯＡの流れを主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替える。すると、主弁体３０は、第２弁体５０と第２弁座２３との当接により主連通路２５を閉路した状態で、切替え前の動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座１６に当接し閉弁する。
【００６０】
このため、主弁体３０を閉弁しても、流体制御弁１において、第２ポート１２側に向けて第１流路１３及び第２流路１４を流れる薬液等の流体の流量及び流速はいずれも、主弁体３０が主弁座１６に当接する前にオリフィス連通路５０のみに切替えるタイミングで、切替え前よりも減少する。また、主弁体３０より第２ポート１２側の第２流路１４に流れようとする薬液等の流体の慣性力も小さくなる。
このことから、主弁体３０の閉弁直後においても、第２ポート１２側の第２流路１４で薬液等の流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった薬液等の流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本参考例１の流体制御弁１では、主弁体３０を閉弁しても、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、主弁体３０の動作速度を減速し、当該流体制御弁１で制御する薬液等の流体の流速を低下させるので、主弁体３０を急激に閉弁させたことにより生じるウォータハンマ現象を、より確実に抑制することができる。
【００６１】
また、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切替える前には、操作用エアＯＡは、流体流路の断面積がほぼ常時オリフィス連通路５５より大きい主連通路２５を通じて、操作用エア流路２４と加圧室２１との間を流れる。このとき、主弁体３０は、オリフィス連通路５５のみに切替えた後の動作速度より速い動作速度で移動する。
このため、本参考例１の流体制御弁１では、主弁体３０を閉弁させる動作信号の指令開始時から主弁体３０の閉弁完了時までにかかる時間（弁応答時間）を、例えば１秒間程度にすることができ、断面積が一定のオリフィスを流体が常に流れて閉弁する構造で構成された従来の流体制御弁に比べて、大幅に短縮することができる。
したがって、本参考例１の流体制御弁１を、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等として用いれば、本参考例１の流体制御弁１では、弁応答時間が従来の流体制御弁より短くなることから、薬液等の流体をより正確なタイミングで制御することができる。
【００６２】
しかも、本参考例１の流体制御弁１では、主弁体３０が主弁座１６に当接する前に、主連通路２５を閉路して、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切替えることで、主弁体３０の動作速度を減速して、第２ポート１２側に向けて第２流路１４を流れる薬液等の流体の流量を、切替え前よりも減少させている。
このため、主弁座及び主弁体をいずれも特定形状に形成し、主弁体を主弁座に近付ける過程で、主弁体の閉弁方向の動きと共に主弁座との隙間を変化させて、主弁体と主弁座との流路面積を徐々に小さくする従来の流体制御弁とは異なり、本参考例１の流体制御弁１では、主弁体３０が経年変化により多少変形したとしても、主弁体３０と主弁座１６との隙間が相対的に大きくなって、ウォータハンマ現象が抑制できなくなることもない。
【００６３】
また、本参考例１の流体制御弁１は、第２弁体５０は、主弁体３０と主弁座１６とが所定間隔Ｌ１離れた位置で、第２弁座２３に当接するので、当該流体制御弁１において、薬液等の流体が、第１流路１３及び第２流路１４を第２ポート１２側に向けて流れているときに、主連通路２５を閉路して、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切替え、主弁座１６に向けた主弁体３０の動作速度を遅くする。このため、主弁体３０の閉弁前に、薬液等の流体の流速を確実に減速させることができる。
【００６４】
また、本参考例１の流体制御弁１は、主弁体３０と一体に形成されたピストン４０の受圧面４０ａ側から延びる筒状のピストン保持部４２が形成され、ピストン保持部４２の収容部４３には、第２スプリング６２が、ピストン４０の受圧面４０ａと第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設され、第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３に向けて付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がピストン保持部４２で保持された状態で、ピストン４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設され、第２弁体５０は、ピストン４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、第２弁座２３に当接するので、主弁体３０が主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、ピストン４０は、ストローク方向ＳＴに対し、主弁座２６に向けて移動すると、第２弁体５０もピストン４０と共に第２弁座２３に向けて移動する。
【００６５】
すなわち、主弁体３０の閉弁にあたり、操作用エアＯＡは、はじめ主連通路２５を通じて加圧室２１と操作用エア流路２４との間を流れるが、ピストン４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、第２弁体５０が第２弁座２３に当接して主連通路２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切り替える。オリフィス連通路５５を流れる操作用エアＯＡの流量は、主連通路２５を流れる操作用エアＯＡの流量よりも少ない。このため、オリフィス連通路５５のみに切り替え後、加圧室２１と操作用エア流路２４との間で流通する操作用エアＯＡは、主連通路２５を通じて流れるときに比べて減少して、ピストン４０と一体に形成された主弁体３０は、第２弁体５０と第２弁座２３との当接後、主弁座１６に当接するまで、第２弁体５０と第２弁座２３との当接前における主弁体３０の動作速度よりも低速で移動するようになる。
【００６６】
（参考例２）
本参考例２に係る流体制御弁１００について、図７乃至図１２を用いて説明する。
前述の参考例１に係る流体制御弁１では、第２弁体５０及び第２スプリング６２を、ピストン４０のピストン保持部４２の収容部４３に収容した。
これに対し、本参考例２の流体制御弁１００では、第２弁体５０及び第２スプリング６２を、第２ボディ２０のうち、ボディ保持部１２７の収容部１２８に収容する構成としている。
しかしながら、本参考例２の流体制御弁１００は、ノーマルクローズタイプの弁である点、主弁体３０がピストン４０と一体に形成されている点、第２ボディ２０に操作用エア流路２４が形成されている点のほか、第２弁体５０及び主弁体３０の構成等では、参考例１の流体制御弁１と同様である。
したがって、参考例１とは異なる部分を中心に説明し、同様な部分は参考例１と同じ符号を用いて、説明を省略または簡単に行う。
なお、図７は、本参考例２に係る流体制御弁を示す断面図であり、主弁体が開弁した状態を示す説明図であり、図８は、図７中、Ｄ部を示す拡大図である。
【００６７】
第２ボディ２０には、操作ポート２２と加圧室２１とを連通する操作用エア流路２４が形成されている。この操作用エア流路２４と加圧室２１とを繋ぐ主連通路２５において、第２ボディ２０に第２弁座２３が形成されている。図７及び図８に示すように、第２弁座２３の周囲にある第２弁座周囲面１２６から、主弁体３０と一体に形成されたピストン１４０に向けて突出した筒状のボディ保持部１２６が形成されている。このボディ保持部１２６の内部である収容部１２８には、第２弁体５０及びコイル状の第２スプリング６２が装填されている。ボディ保持部１２６には、収容部１２８と連通する保持部孔１２７Ｈが穿孔されている。
【００６８】
第２スプリング６２は、第２ボディ２０の第２弁座周囲面１２６と第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設されている。第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３と離間する向き（開閉方向ＶＬの開弁側）に付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がボディ保持部１２６で保持された状態で、ピストン１４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設されている。この第２弁体５０の本体部５１には、第２ボディ２０に形成された操作用エア流路２４と加圧室２１とを連通して繋ぐオリフィス連通路５５が形成されている。第２弁体５０の本体部５１は、第２弁座２３と当接・離間可能となっている。
【００６９】
次に、流体制御弁１００の作用について、図９乃至図１２を用いて説明する。
図９は、本参考例２に係る流体制御弁において、ピストンと第２弁体とが当接した直後の状態を示す説明図であり、図１０は、図９中、Ｅ部を示す拡大図である。図１１は、参考例２に係る流体制御弁において、主弁体が閉弁した状態を示す説明図であり、図１２は、図１１中、Ｆ部を示す拡大図である。
【００７０】
前述したように、流体制御弁１００はノーマルクローズタイプの弁である。
したがって、主弁体３０が主弁座１６から離間して開弁している状態では、操作用エアＯＡが操作ポート２２から操作用エア流路２４を通じて加圧室２１に吸気されて、加圧室２１の内圧が所定圧力値になっている状態にある（図７及び図８参照）。
次に、主弁体３０を主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、加圧室２１内の操作用エアＯＡを排気させる操作を、操作用エアＯＡの配管上に配置された調節バルブ等によって行う。これにより、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、図８に示す矢印方向に、ボディ保持部１２６の保持部孔１２７Ｈを流通し、主連通路２５を通じて比較的大流量で操作用エア流路２４に流れ、操作ポート２２から排気される。操作用エアＯＡが排気されることで、ピストン１４０が下がり始めて、主弁体３０が主弁座１６に向けて開閉方向ＶＬの閉弁側に移動する。
【００７１】
操作用エアＯＡの排気中、ピストン１４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、このピストン１４０は、図９及び図１０に示すように、第２弁体５０に当接する。当接後、このピストン１４０が下がり続けることで、第２弁体５０は、ピストン１４０に当接したまま、このピストン１４０により第２弁座２３に向けて押し出される。そして、この第２弁体５０は、ピストン１４０の押圧により、主弁体３０と主弁座１６とが所定間隔Ｌ１（弁開度Ｌ＝Ｌ１）離れた位置で、第２弁座２３に当接する。
第２弁体５０と第２弁座２３とが当接することで、主連通路２５は閉路され、操作用エアＯＡの流れが、主連通路２５からオリフィス連通路５５のみに切替わる。
すなわち、オリフィス連通路５５のみに切替え後、加圧室２１内の操作用エアＯＡは、第２弁体５０のオリフィス連通路５５を流通して操作用エア流路２４に流れ、操作ポート２２から排気される。そして、加圧室２１内の内圧が大気圧近傍になり、第１スプリング６１の付勢力が加圧室２１内の操作用エアＯＡによる押圧力よりも大きくなったとき、図１１及び図１２に示すように、主弁体３０と主弁座１６とが当接して、流体制御弁１００は閉弁する。
【００７２】
本参考例２の流体制御弁１００は、第２弁座２３の周囲にある第２弁座周囲面１２６から、主弁体３０と一体に形成されたピストン１４０に向けて突出した筒状のボディ保持部１２７が形成され、ボディ保持部１２７の収容部１２８には、第２スプリング６２が、第２弁座周囲面１２６と第２弁体５０のフランジ部５２との間に配設され、第２弁体５０は、第２スプリング６２により第２弁座２３と離間する向きに付勢され、当該第２弁体５０のフランジ部５２がボディ保持部１２７で保持された状態で、ピストン１４０のストローク方向ＳＴに移動可能に配設され、第２弁体５０は、ピストン１４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、ピストン１４０と当接して、このピストン１４０により押出されることによって、第２弁座２３と当接するので、主弁体３０が主弁座１６に当接して閉弁するにあたり、ピストン１４０は、ストローク方向ＳＴに対し、主弁座１６に向けて移動し、操作用エアＯＡは、はじめ主連通路２５を通じて加圧室２１と操作用エア流路２４との間を流れる。
【００７３】
そして、ピストン１４０がストローク方向ＳＴの所定位置になったときに、第２弁体５０が第２弁座２３に当接して、ピストン１４０によって押出された第２弁体５０が、第２スプリング６２の付勢力に抗して主連通路２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路５５のみに切り替える。オリフィス連通路５５を流れる操作用エアＯＡの流量は、主連通路２５を流れる操作用エアＯＡの流量よりも少ない。流体流路の断面積が主連通路２５より小さいオリフィス連通路５５に操作用エアＯＡを流通させることで、オリフィス連通路５５のみに切り替え後、加圧室２１と操作用エア流路２４との間で流通する操作用エアＯＡの流量は、主連通路２５を通じて流れるときに比べて減少する。そして、ピストン１４０と一体に形成された主弁体３０は、第２弁体５０と第２弁座２３との当接後、主弁座１６に当接するまで、第２弁体５０と第２弁座２３との当接前における主弁体３０の動作速度よりも低速で移動するようになる。
【００７４】
（実施形態１）
本実施形態１に係る操作エア用中間弁２００について、図１５乃至図１９を用いて説明する。
前述の参考例１，２では、操作用エアＯＡにより主弁体３０を主弁座１６と当接または離間させて弁開度ＶＬを制御する流体制御弁１，１００について説明した。
本実施形態１では、操作用エアＯＡの吸排気源２８０とＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管される操作エア用中間弁２００について説明する。
【００７５】
図１５は、本実施形態１に係る操作エア用中間弁２００を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁２００の配管位置を説明する説明図である。
本実施形態１の操作エア用中間弁２００は、図１５に示すように、操作用エアＯＡの吸排気源２８０と、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管される。ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブは、吸排気源２８０から供給される操作用エアＯＡが単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に供給されると、主弁体が主弁座から離間して開弁する。すなわち、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブは、操作用エアＯＡをエアポート２９１に吸気すると開弁し、エアポート２９１から操作用エアＯＡを排気すると閉弁する。
【００７６】
本実施形態１の操作エア用中間弁２００の構成について、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態１の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
操作エア用中間弁２００は、図１６に示すように、入力側ボディ２１０、出力側ボディ２２０、中間ボディ２３０、弁体２５０、リリーフ弁２６０、スプリング（付勢部材）２７０等から構成されている。
入力側ボディ２１０は、筒状に形成され、その内部は、当該操作エア用中間弁２００において操作用エアＯＡが流通する操作用エア流路２４０の一部である入力側流路２１３となっている。この入力側ボディ２１０は、吸排気源２８０と接続する入力ポート２１１と、この入力ポート２１１とは反対側に位置するスプリング支持部２１４とを有している。入力側ボディ２１０の外周には、Ｏリング２１６を配設するＯリング溝２１５及び雄ねじ部２１３が形成されている。入力側ボディ２１０と中間ボディ２３０とが、Ｏリング２１６で気密に接続している。
【００７７】
出力側ボディ２２０は、筒状に形成され、その内部は、操作用エア流路２４０の一部である出力側流路２２２となっている。この出力側ボディ２２０は、図示しない単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と接続する出力ポート２２１と、弁体２５０よりもこの出力ポート２２１側に配置された弁座２２３とを有している。出力側ボディ２２０には、後に詳述するオリフィス連通路２２４が形成されている。
【００７８】
入力側ボディ２１０と出力側ボディ２２０とを接続する中間ボディ２３０は、筒状に形成され、雌ねじ部２３１、弁体摺動部２３２及び出力側ボディ接続部２３３からなる。
雌ねじ部２３１は、入力側ボディ２１０の雄ねじ部１１３と螺合し、入力側ボディ２１０と中間ボディ２３０とが、当該操作エア用中間弁２００の軸方向（図１６中、左右方向）に相対移動可能となっている。また、中間ボディ２３０は、出力側ボディ接続部２３３で出力側ボディ２２０とＯリングにより気密に接続されている。
【００７９】
弁体２５０は、環状の外周部２５１及びこの外周部２５１より径内側に延びる弁部２５２からなり、弁座２２３に当接または離間する。
この弁体２５０は、外周部２５１で中間ボディ２３０の弁体摺動部２３２と摺動し、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを結ぶ方向に移動可能となっている。
弁部２５２の径方向中央には、操作用エアＯＡの操作用エア流路２４０に連通する弁部流通孔（貫通孔）２５０Ｈが形成され、この弁部流通孔２５０Ｈ内は、操作用エア流路２４０の一部である弁部流通孔内流路（貫通孔内エア流路）２４２となっている。
弁部流通孔２５０Ｈには、チェック弁が設けられている。このチェック弁は、本実施形態１では、操作用エアＯＡの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁２６０である。このリリーフ弁２６０は、入力ポート２１１から出力ポート２２１に向けたエア供給方向ＡＦに操作用エアＯＡが流れるときに、弁部流通孔内流路２４２を開路する一方、エア供給方向ＡＦとは逆方向に操作用エアＯＡがゼロ以上の流量で流れるときに、弁部流通孔内流路２４２を閉路するように、配設されている。
【００８０】
また、弁部２５２には、弁部流通孔２５０Ｈの周囲に環状の弁座当接部２５３が配設され、この弁座当接部２５３が弁座２２３と当接するようになっている。弁座当接部２５３が弁座２２３に当接したとき、弁体２５０の弁部２５２と出力側ボディ２２０との間に形成された空間が、操作用エア流路２４０の一部である弁座周囲流路２４１となっている。弁座当接部２５３が弁座２２３に当接したときに、弁部流通孔内流路２４２とは別に、弁座周囲流路２４１と入力側流路２１２とを連通させる弁部流通孔２５２Ｈが弁部２５２に形成される。
【００８１】
弁体２５０の弁部２５２と入力側ボディ２１０のスプリング支持部２１４との間に、弁体２５０を弁座２２３に向けて付勢するスプリング２７０が配設されている。スプリング２７０は、コイルバネであり、その両端部を弁部２５２及びスプリング支持部２１４に固定されている。
スプリング２７０の付勢力は、本発明の付勢力可変調整手段である入力側ボディ２１０の雄ねじ部２１３及び中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１によって可変できるようになっている。
すなわち、中間ボディ２３０の弁体摺動部２３２内に配置された弁体２５０の移動は、その弁座当接部２５３と弁座２２３との当接により規制される。一方、雌ねじ部１１３と雌ねじ部２３１との螺合位置を可変させることで、入力側ボディ２１０は、中間ボディ２３０と相対的に移動し、弁体２５０とも相対移動する。したがって、弁座当接部２５３と弁座２２３とが当接した状態で、雄ねじ部２１３と雌ねじ部２３１との螺合位置を可変させると、入力側ボディ２１０のスプリング支持部２１４と弁体２５０の弁部２５２との間隔も変化して、スプリング２７０の付勢力が可変できる。
【００８２】
操作エア用中間弁２００には、弁体２５０を挟んで、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを繋ぐ主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４が形成されている。
具体的には、主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４はいずれも、操作用エア流路２４０のうち、出力側流路２２２と弁座周囲流路２４１とを繋ぐ流路であって、主連通路２２５は、弁体２５０の弁座当接部２５３と弁座２２３との間を操作用エアＯＡが流通する流路である。また、オリフィス連通路２２４は、主連通路２２５とは別に、出力側ボディ２２０に形成された流路である。
【００８３】
次に、操作エア用中間弁２００の作用について、図１７乃至図１９を用いて説明する。
図１７は、本実施形態１の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。図１８は、本実施形態１の操作エア用中間弁において、単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気された操作用エアを、オリフィス連通路を通じて、吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。図１９は、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図である。
【００８４】
前述したように、操作エア用中間弁２００は、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブと吸排気源２８０との間に接続する操作エア用中間弁である。
単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体を主弁座から離間して開弁させるには、吸排気源から供給される操作用エアＯＡを、操作エア用中間弁２００の入力ポート２１１から流入してエア供給方向ＡＦに流す。操作エア用中間弁２００では、弁部流通孔内流路２４２が開路しているので、入力側流路２１１に流入した操作用エアＯＡは、主に弁部流通孔内流路２４２を流通して、出力側流路２２２を通じて出力ポート２２１に流れ、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に吸気される（図１５及び図１６参照）。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡの圧力を上昇させて、主弁体が主弁座から離間して開弁する（図１９中、I期参照）。
【００８５】
次に、主弁体を主弁座に当接して閉弁するにあたり、操作用エアＯＡをエアポート２９１から操作エア用中間弁２００の出力ポート２２１に流し、操作エア用中間弁２００において、操作用エアＯＡを出力側流路２２２からエア供給方向ＡＦとは逆方向に流す。
具体的には、エア供給方向ＡＦとは逆方向の操作用エアＯＡの流れにより、弁部流通孔内流路２４２はリリーフ弁２６０のリリーフ弁部２６１で閉路される。また、弁体２５０（弁部２５２）は、出力ポート２２１から流入した操作用エアＯＡによる押圧力により、スプリング２７０の付勢力に抗して弁座２２３から離間し、主連通路２２５が開路される。したがって、操作用エアＯＡは、図１７に示すように、出力側流路２２２から、主連通路２２５を主として、主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４を流れ、弁部流通孔２５２Ｈを通じて入力側流路２１２に流れ、吸排気源２８０側に排気される。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡの圧力が下降して、主弁体が主弁座に近づく（図１９中、II期参照）。
【００８６】
操作用エアＯＡの排気中、図１８に示すように、操作エア用中間弁２００において、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、弁体２５０がスプリング２７０の付勢力により弁座２２３に当接して主連通路２２５を閉路する。そして、操作用エアＡの流れを、主とする主通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替える（図１９中、II期からIII期に変わるとき）。
その理由は次の通りである。すなわち、入力ポート２１１側の操作用エアＯＡは、外部に排気されているため、大気圧である。一方、出力ポート２２１側の操作用エアＯＡの圧力は、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁座に向けて主弁体が移動しているときの操作用エアＯＡの圧力であり、大気圧よりも高くなっている。このため、主弁体の閉弁前、出力ポート２２１側の操作用エアＯＡの圧力値と大気圧値との差圧が所定の圧力値Ｐ１になったときに、オリフィス連通路２２４のみに切替える。
操作エア用中間弁２００では、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体が主弁座に当接して閉弁するまで、オリフィス連通路２２４のみを通じて操作用エアＯＡを排気する（図１９中、III期参照）。
【００８７】
ところで、従来、ウォータハンマ防止策を施していない、あるいは、十分でない単動式エアオペレートバルブにおいて、閉弁時に、スピードコントローラを通じて操作用エアを吸気または排気しているため、開弁位置から閉弁するまでに時間が長くかかり、薬液等の流体を正確なタイミングで制御できない問題があった。
これに対し、本実施形態１の操作エア用中間弁２００は、吸排気源２８０と接続する入力ポート２１１と、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と接続する出力ポート２２１と、弁座２２３に当接または離間すると共に、操作用エアＯＡの操作用エア流路２４０に連通する弁体貫通孔２５０Ｈを有する弁体２５０と、弁体２５０を挟んで、入力ポート２１１と出力ポート２２１とを繋ぐ主連通路２２５及びオリフィス連通路２２４と、弁体２５０を弁座２２３に向けて付勢するスプリング２７０と、弁体貫通孔２５０Ｈに設けられたリリーフ弁２６０と、を備えている。
そして、本実施形態１の操作エア用中間弁２００は、弁座２２３は主連通路２２５に形成され、弁体２５０は、操作用エア流路２４０のうち、弁体貫通孔２５０Ｈ内の弁部流通孔内流路２４２をリリーフ弁２６０のリリーフ弁部２６１で閉路した状態で、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、スプリング２７０の付勢力により弁座２２３に当接して主連通路２２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを、主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替えるので、流体流路の断面積が主連通路２２５より小さいオリフィス連通路２２４のみに操作用エアＯＡを流通させることで、操作用エアＯＡの流量を、主として主連通路２２５を流通するときの流量より減少させる。これにより、単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体と主弁座とが当接して閉弁するにあたり、主弁体を、オリフィス連通路２２４のみに切替える前の状態における主弁体の動作速度より低速で、主弁座に向けて移動させることができる。
【００８８】
ところで、単動式エアオペレートバルブにおいて、その主弁体が主弁座に当接して閉弁する構造は、一般に以下の２種の構造形態に大別される。
（１）操作用エアが単動式エアオペレートバルブのエアポートから排気されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルクローズ構造（ＮＣ構造）
（２）吸排気源から供給される操作用エアが、単動式エアオペレートバルブのエアポートに供給されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁するノーマルオープン構造（ＮＯ構造）
単動式エアオペレートバルブでは、ＮＣ構造及びＮＯ構造のいずれの構造においても、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との操作用エアＯＡの差圧は、主弁体が主弁座に近づくに従い、開弁時の状態から次第に小さくなり、主弁体と主弁座とが当接したときに、差圧値が零になる。
【００８９】
本実施形態１の操作エア用中間弁２００と接続したＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブでは、主弁体の閉弁にあたり、オリフィス連通路２２４のみに切替える前には、主弁体は、において操作用エアＯＡが主に主連通路２２５を流通する流速に応じた動作速度で、主弁座に向けて移動する。
そして、操作エア用中間弁２００において、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、スプリング２７０の付勢力により弁座２２３に当接して主連通路２２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを、主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替える。
すなわち、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブでは、その閉弁の際、主弁体と主弁座とが所定間隔で離間している状態にあるときに、当該単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１から操作エア用中間弁２００の出力ポート２２１に向けて排気される操作用エアＯＡの流れを、主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替える。
【００９０】
このオリフィス連通路２２４のみに切替えることにより、単動式エアオペレートバルブの主弁体は、操作エア用中間弁２００でオリフィス連通路２２４のみに切替える前の状態のときの動作速度よりも減速した動作速度で移動して、主弁座に当接し閉弁するようになる。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、単動式エアオペレートバルブの流体流路を流れる流体の流量及び流速はいずれも、操作エア用中間弁２００において操作用エアＯＡの流れを主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切替えるタイミングで、切替え前よりも減少し、主弁体より出力ポート側の流体流路に流れようとする流体の慣性力も小さくなる。
このことから、単動式エアオペレートバルブでは、主弁体の閉弁直後において、出力ポート側の流体流路で流体の圧力がたとえ負圧になったとしても、例えば、０．１ＭＰ程度の比較的小さな圧力値以内に留まるため、負圧になった流体が正圧時になったときに生じるウォータハンマ現象をより小さく抑制することができる。
したがって、本実施形態１の操作エア用中間弁２００を吸排気源２８０と単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管することにより、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体を閉弁しても、ウォータハンマ現象をより効果的に抑制することができる。
【００９１】
また、操作用エアＯＡの流れをオリフィス連通路２２４のみに切替える前には、操作用エアＯＡは、流体流路の断面積がオリフィス連通路２２４より大きい主連通路２２５を流れるため、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁座に向けた主弁体の動作速度は、オリフィス連通路２２４に切替えた後の動作速度より速くなる。
このため、本実施形態１の操作エア用中間弁２００を、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と吸排気源２８０との間に配管すれば、単動式エアオペレートバルブの主弁体を閉弁させるまでの時間（弁応答時間）を、断面積を可変させず、ウォータハンマ現象を引起し難くいとされる遅い速度で一定に設定されたスピードコントローラを用いてウォータハンマ防止策を行った場合に比べて、大幅に短縮することができる。
単動式エアオペレートバルブは、例えば、半導体製造装置において、薬液供給ユニットに供給する薬液の流量を制御する薬液弁や、薬液をサンプリングするときの薬液採取バルブ等の薬液制御弁として用いられている場合がある。このような場合でも、本実施形態１の操作エア用中間弁２００を、単動式エアオペレートバルブと吸排気源２８０との間に配管すれば、薬液制御弁における弁応答時間をスピードコントローラを配管した従来の単動式エアオペレートバルブより短くなることから、薬液をより正確なタイミングで制御することができる。
【００９２】
また、本実施形態１の操作エア用中間弁２００は、スプリング２７０の付勢力を可変する付勢力可変調整手段として、入力側ボディ２１０の雄ねじ部２１３と中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１とを螺合させて、入力側ボディ２１０と中間ボディ２３０とを相対移動可能にしているので、弁体２５０がスプリング２７０により付勢して弁座２２３に当接するときの、入力ポート２１１側と出力ポート２２１側との間で生じる操作用エアＯＡの差圧の大きさを、スプリング２７０の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路２２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを主連通路２２５からオリフィス連通路２２４のみに切り替えるときの、操作用エアＯＡの差圧の圧力値を変えることができる。
【００９３】
また、本実施形態１の操作エア用中間弁２００は、チェック弁は、操作用エアＯＡの圧力が所定値を超えたときに自動で開弁するリリーフ弁２６０であるので、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、エアポート２９１から排気される操作用エアＯＡが、本実施形態１の操作エア用中間弁２００の出力ポート２２１に流入し、オリフィス連通路２２４を通じて入力ポートに流れるときに、たとえ操作用エアＯＡの圧力が異常に高くなったとしても、リリーフ弁が、自動で当該リリーフ弁を開弁して操作用エアＯＡを当該操作エア用中間弁２００の外部に排気する。
このため、操作用エアＯＡが異常に圧力上昇しても、弁座２２３に当接した弁体２５０が、スプリング２７０の付勢力に抗して弁座２２３から離間して、操作用エアＯＡの流れがオリフィス連通路２２４から再び主連通路２２５に切り替わってしまうことは生じない。
したがって、単動式エアオペレートバルブの閉弁にあたり、本実施形態１の操作エア用中間弁２００の操作用エア流路２４０において、たとえ操作用エアＯＡの圧力が異常に高くなったとしても、操作用エアＯＡをオリフィス連通路２２４のみに安定した状態で流すことができる。
【００９４】
（実施形態２）
本実施形態２に係る操作エア用中間弁３００について、図２０乃至図２４を用いて説明する。
前述の実施形態１では、操作用エアＯＡの吸排気源２８０と、ＮＣ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管する操作エア用中間弁２００について説明した。これに対し、本実施形態２では、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管する操作エア用中間弁３００について説明する。
しかしながら、本実施形態２の操作エア用中間弁３００は、中間ボディ２３０、弁体２５０及びスプリング２７０等の構成のほか、弁体２５０の弁体貫通孔２５０Ｈ内に弁部流通孔内流路３４２を形成している点、弁座周囲流路２４１と同じ弁座周囲流路３４１を形成している点等、本実施形態１の操作エア用中間弁２００と同様である。
したがって、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、同様な部分は実施形態１と同じ符号を用いて、説明を省略または簡単に行う。
【００９５】
図２０は、本実施形態２に係る操作エア用中間弁３００を模式的に示した回路図であり、操作エア用中間弁３００の配管位置を説明する説明図である。
本実施形態２の操作エア用中間弁３００は、図２０に示すように、操作用エアＯＡの吸排気源２８０と、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１との間に配管される。ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブは、吸排気源２８０から供給される操作用エアＯＡが単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に供給されると、主弁体が主弁座に当接して閉弁する。すなわち、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブは、操作用エアＯＡをエアポート２９１に吸気すると閉弁し、エアポート２９１から操作用エアＯＡを排気すると開弁する。
【００９６】
本実施形態２の操作エア用中間弁３００の構成について、図２１を用いて説明する。図２１は、本実施形態２の操作エア用中間弁において、操作用エアを、吸排気源から単動式エアオペレートバルブのエアポートに吸気している状態を示す説明図である。
操作エア用中間弁３００は、図２０に示すように、入力側ボディ３２０、出力側ボディ３１０、中間ボディ２３０、弁体２５０、逆止弁３６０、スプリング２７０等から構成されている。
入力側ボディ３２０は、筒状に形成され、その内部は、当該操作エア用中間弁３００において操作用エアＯＡが流通する操作用エア流路３４０の一部である入力側流路３１２となっている。この入力側ボディ３２０は、吸排気源２８０と接続する入力ポート３２１と、弁体２５０よりもこの入力ポート３２１側に配置された弁座３２３とを有している。入力側ボディ３２０には、後に詳述するオリフィス連通路３２４が形成されている。
【００９７】
出力側ボディ３１０は、筒状に形成され、その内部は、操作用エア流路３４０の一部である出力側流路３１２となっている。この出力側ボディ３１０は、図示しない単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１と接続する出力ポート３１１と、この出力ポート３１１とは反対側に位置するスプリング支持部３１４とを有している。出力側ボディ３１０の外周には、Ｏリングを配設するＯリング溝及び雄ねじ部３１３が形成されている。出力側ボディ３１０と中間ボディ２３０とが、Ｏリングで気密に接続している。
【００９８】
中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１は、出力側ボディ３１０の雄ねじ部３１３と螺合し、出力側ボディ３１０と中間ボディ２３０とが、当該操作エア用中間弁３００の軸方向（図２１中、左右方向）に相対移動可能となっている。また、中間ボディ２３０は、出力側ボディ接続部２３３で入力側ボディ３２０とＯリングにより気密に接続されている。
【００９９】
弁部２５２の弁部流通孔２５０Ｈ内は、操作用エア流路３４０の一部である弁部流通孔内流路３４２となっている。弁部流通孔２５０Ｈには、チェック弁が設けられている。このチェック弁は、本実施形態２では、操作用エアＯＡの一方向の流れを遮断する逆止弁３６０である。この逆止弁３６０は、入力ポートから出力ポートに向けたエア供給方向ＡＦに操作用エアＯＡが流れるときに、弁部流通孔内流路３４２を閉路する一方、エア供給方向ＡＦとは逆方向に操作用エアＯＡがゼロ以上の流量で流れるときに、弁部流通孔内流路３４２を開路するように、配設されている。
【０１００】
弁体２５０の弁部２５２と出力側ボディ３１０のスプリング支持部３１４との間に、弁体２５０を弁座３２３に向けて付勢するスプリング２７０が配設されている。
スプリング２７０の付勢力は、本発明の付勢力可変調整手段である出力側ボディ３１０の雄ねじ部３１３及び中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１によって可変できるようになっている。
【０１０１】
操作エア用中間弁３００には、弁体２５０を挟んで、入力ポート３２１と出力ポート３１１とを繋ぐ主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４が形成されている。
具体的には、主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４はいずれも、操作用エア流路３４０のうち、出力側流路３１２と弁座周囲流路３４１とを繋ぐ流路であって、主連通路３２５は、弁体２５０の弁座当接部２５３と弁座３２３との間を操作用エアＯＡが流通する流路である。また、オリフィス連通路３２４は、主連通路３２５とは別に、入力側ボディ３２０に形成された流路である。
【０１０２】
次に、操作エア用中間弁３００の作用について、図２２乃至図２４を用いて説明する。
図２２は、本実施形態２の操作エア用中間弁において、吸排気源から吸気された操作用エアを、主連通路及びオリフィス連通路を通じて、単動式エアオペレートバルブのエアポート側に供給している状態を示す説明図である。図２３は、本実施形態２の操作エア用中間弁において、操作用エアを、単動式エアオペレートバルブのエアポートから吸排気源側に排気している状態を示す説明図である。図２４は、本実施形態２の操作エア用中間弁に関して、単動式エアオペレートバルブにおける主弁体と主弁座との間隔について模式的に示した図ある。
【０１０３】
前述したように、操作エア用中間弁３００は、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブと吸排気源２８０との間に接続する操作エア用中間弁である。
単動式エアオペレートバルブにおいて、主弁体を主弁座から離間して閉弁させるには、吸排気源から供給される操作用エアＯＡを、操作エア用中間弁３００の入力ポート３２１から流入してエア供給方向ＡＦに流す。
具体的には、操作エア用中間弁３００では、弁体２５０（弁部２５２）は、エア供給方向ＡＦの操作用エアＯＡの流れにより、スプリング２７０の付勢力に抗して弁座３２３から離間し、主連通路３２５が開路される。操作用エアＯＡは、図２１に示すように、入力側流路３２２から、主連通路３２５を主として、主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４を流れ、弁部流通孔２５２Ｈを通じて出力側流路３１２に流れて、単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に吸気される。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡの圧力が上昇して、主弁体が主弁座に近づく（図２４中、IV期参照）。
【０１０４】
操作用エアＯＡの吸気中、図２２に示すように、操作エア用中間弁３００において、入力ポート３２１側と出力ポート３１１側との間で操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値以下になったときに、弁体２５０がスプリング２７０の付勢力により弁座３２３に当接して主連通路３２５を閉路する。そして、操作用エアＯＡの流れを、主とする主通路３２５からオリフィス連通路３２４のみに切替える（図２４中、IV期からV期に変わるとき）。
すなわち、主弁体の閉弁直前に、入力ポート３２１側の入力側流路３２２と出力ポート３１１側の出力側流路３１２との間で、操作用エアＯＡの差圧が所定の圧力値になったときに、オリフィス連通路２２４のみに切替える。
操作エア用中間弁２００では、単動式エアオペレートバルブにおいて主弁体が主弁座に当接して閉弁するまで、オリフィス連通路２２４のみを通じて操作用エアＯＡを排気する（図２４中、VI期参照）。
【０１０５】
次に、主弁体を主弁座から離間して開弁するにあたり、操作エア用中間弁３００の入力ポート３２１から排気される操作用エアＯＡを、操作エア用中間弁３００の出力ポート３１１に流し、操作エア用中間弁３００において、操作用エアＯＡを出力側流路３１２からエア供給方向ＡＦとは逆方向に流す。操作エア用中間弁３００では、弁部流通孔内流路３４２が開路しているので、出力側流路３１２に流入した操作用エアＯＡは、主に弁部流通孔内流路３４２を流通して、入力側流路３２２に流れ、吸排気源２８０側に排気される（図２０及び図２３参照）。
これにより、単動式エアオペレートバルブでは、操作用エアＯＡが大気圧になり、主弁体が主弁座から離間して開弁する（図２４中、IV及びVI期参照）。
【０１０６】
本実施形態２の操作エア用中間弁３００は、スプリング２７０の付勢力を可変する付勢力可変調整手段として、出力側ボディ３１０の雄ねじ部３１３と中間ボディ２３０の雌ねじ部２３１とを螺合させて、出力側ボディ３１０と中間ボディ２３０とを相対移動可能にしているので、弁体２５０がスプリング２７０により付勢して弁座２２３に当接するときの、入力ポート３２１側と出力ポート３１１側との間で生じる操作用エアＯＡの差圧の大きさを、スプリング２７０の付勢力を可変することによって、調節できるようになる。すなわち、主連通路３２５を閉路し、操作用エアＯＡの流れを主連通路３２５からオリフィス連通路３２４のみに切り替えるときの、操作用エアＯＡの差圧の圧力値を変えることができる。
【０１０７】
また、本実施形態２の操作エア用中間弁３００は、チェック弁は、操作用エアＯＡの一方向の流れを遮断する逆止弁３６０であるので、ＮＯ構造の単動式エアオペレートバルブにおいて、その閉弁時に、吸排気源２８０から供給される操作用エアＡが、本実施形態２の操作エア用中間弁３００の入力ポート３２１に流入し、出力ポート３１１から単動式エアオペレートバルブのエアポート２９１に流れるときに、弁部流通孔内流路３４２におけるエア供給方向ＡＦの操作用エアＯＡの流れを、逆止弁３６０によって遮断できる。
したがって、弁部流通孔内流路３４２を逆止弁３６０によって閉路することにより、操作用エアＯＡは、主連通路３２５及びオリフィス連通路３２４のみを通じて出力ポート３１１に向けて流れるようになる。
【０１０８】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
（１）参考例１，２では、ノーマルクローズタイプの流体制御弁１，１００を例示した。しかしながら、流体制御弁は、付勢手段により、主弁体を常に主弁座から離間させる方向に付勢して、主弁体を主弁座から離間させて開弁するノーマルオープンタイプに構成された弁でも良い。
【０１０９】
（２）参考例１，２では、流体制御弁１，１００のうち、第１ボディ１０、第２ボディ２０、主弁体３０、ピストン４０、第２弁体５０及びカバー７０の材質を、フッ素系樹脂等の樹脂とした。しかしながら、流体制御弁を構成する各部品の材質は、参考例１，２に限定されるものではなく、例えば、金属等、種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
（参考例１）
１  流体制御弁
１０  第１ボディ
１６  主弁座
２０  第２ボディ（ボディ）
２０ａ  シリンダ
２１  加圧室
２３  第２弁座
２５  主連通路
３０  主弁体
４０  ピストン
４１ａ  受圧面
４２  ピストン保持部
４３  収容部（ピストン保持部の内部）
５０  第２弁体
５２  フランジ部
５５  オリフィス連通路
６２  第２スプリング（付勢部材）
ＳＴ  ストローク方向
Ｌ  弁開度
Ｌ１  所定間隔
ＯＡ  操作用エア
（参考例２）
１００  流体制御弁
１２６  第２弁座周囲面
１２７  ボディ保持部
１２７Ｈ  保持部孔
１２８  （ボディ保持部の）収容部
１４０  ピストン
（実施形態１）
２００  操作エア用中間弁
２１０  入力側ボディ
２１１  入力ポート
２１３  雄ねじ部（付勢力可変調整手段）
２２０  出力側ボディ
２２１  出力ポート
２２３  弁座
２２４  オリフィス連通路
２２５  主連通路
２３１  雌ねじ部（付勢力可変調整手段）
２４０  操作用エア流路
２５０  弁体
２５０Ｈ  弁体貫通孔（貫通孔）
２６０  リリーフ弁
２７０  スプリング（付勢部材）
ＯＡ  操作用エア
２８０  吸排気源
２９１  （単動式エアオペレートバルブの）エアポート
（実施形態２）
３００  操作エア用中間弁
３１０  出力側ボディ
３１１  出力ポート
３１３  雄ねじ部（付勢力可変調整手段）
３２０  入力側ボディ
３２１  入力ポート
３２３  弁座
３２４  オリフィス連通路
３２５  主連通路
３４０  操作用エア流路
３６０  逆止弁