(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に、流体入口に連通する第１の室と、この第１の室および流体出口に連通する第２の室とが形成されていることによって、流体入口から、第１の室、第２の室、および流体出口につながる流体流路が形成され、前記第２の室内に、この第２の室を二つに区画する圧力調整膜が固定され、この圧力調整膜に、前記第１および第２の室内に亘って配置されたニードルが固定され、前記流体入口から前記第２の室に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜が変位することにより、前記ニードルと前記ハウジングの壁部との間の流路面積が変位して、前記第２の室および前記流体出口側の流体圧力が調整される構成であって、さらに、前記第２の室から流出した流体を絞る絞り手段が設けられ、該絞り手段より下流側の前記流体流路に前記流体の一部が分岐する分岐部が設けられ、該分岐部において分岐された前記流体の一部が前記圧力調整膜の背面側に導入される構成とされた流量調整弁において、
前記絞り手段より上流側に、前記流体流路を開閉する一次側開閉弁が設けられていることを特徴とする流量調整弁。
【請求項２】
ハウジング内に、流体入口に連通する第１の室と、この第１の室および流体出口に連通する第２の室とが形成されていることによって、流体入口から、第１の室、第２の室、および流体出口につながる流体流路が形成され、前記第２の室内に、この第２の室を二つに区画する圧力調整膜が固定され、この圧力調整膜に、前記第１および第２の室内に亘って配置されたニードルが固定され、前記流体入口から前記第２の室に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜が変位することにより、前記ニードルと前記ハウジングの壁部との間の流路面積が変位して、前記第２の室および前記流体出口側の流体圧力が調整される構成であって、さらに、前記第２の室から流出した流体を絞る絞り手段が設けられ、該絞り手段より下流側の前記流体流路に前記流体の一部が分岐する分岐部が設けられ、該分岐部において分岐された前記流体の一部が前記圧力調整膜の背面側に導入される構成とされた流量調整弁において、
前記分岐部から前記圧力調整膜の背面側に至るまでの流路を開閉する二次側開閉弁が設けられていることを特徴とする流量調整弁。
【請求項３】
請求項２に記載の流量調整弁において、
前記絞り手段より上流側に、前記流体流路を開閉する一次側開閉弁が設けられていることを特徴とする流量調整弁。
【請求項４】
ハウジング内に、流体入口に連通する第１の室と、この第１の室および流体出口に連通する第２の室とが形成されていることによって、流体入口から、第１の室、第２の室、および流体出口につながる流体流路が形成され、前記第２の室内に、この第２の室を二つに区画する圧力調整膜が固定され、この圧力調整膜に、前記第１および第２の室内に亘って配置されたニードルが固定され、前記流体入口から前記第２の室に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜が変位することにより、前記ニードルと前記ハウジングの壁部との間の流路面積が変位して、前記第２の室および前記流体出口側の流体圧力が調整される構成であって、さらに、流体出口から吐出される流体の流動が、後流に設けられるメイン開閉弁によって開閉される流量調整弁において、
前記メイン開閉弁が閉じられる際のバックプレッシャーの伝達が防止された流体が前記圧力調整膜の背面側に導入されるバイパス流路孔が前記ハウジングに形成されていることを特徴とする流量調整弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液等の流量を制御する流量調整弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の流量調整弁を用いた図である。流体流路に流量調整弁２０が介装されている。この流量調整弁２０は、図１０のように複数の薬液の流量を精密に調整して調合する場合のラインなどに用いられるものである。
図１１に、この流量調整弁２０について具体的に示した。この図において、符号２０は流量調整弁であり、２１はこの流量調整弁２０の基体となるハウジングである。このハウジング２１は、フッ素樹脂材料から成形されており、内部には流体入口２２、およびこの流体入口２２に連通する第１の室２３、およびこの第１の室２３に連通する第２の室２４、およびこの第２の室２４に連通する流体出口２５が形成されている。また、第２の室２４と流体出口２５の間にはオリフィス２６が固定状態に配設されている。このオリフィス２６は、その孔径が目的とする流量に合わせて一定に形成されたもので、オリフィスプレート２６よりも下流側の流路ブロック２１ｂが止めねじ２１ｃによって固定されていることにより、ハウジング２１から着脱して交換できるようになっている。
【０００３】
一方、第２の室２４には、この第２の室２４を二つに区画する圧力調整膜２７が固定され、この圧力調整膜２７には、第１の室２３および第２の室２４に亘って配置されたニードル２８が固定されている。このニードル２８は、ハウジング２１の壁部２７ａとの間でテーパ部２８ａによって流体の流路面積を決定する。一方、前記オリフィスプレート２６よりも下流位置には、流体出口２５に向かう流体の一部を前記流路ブロック２１ｂを介して圧力調整膜２７の背面部に供給する流路２９が設けられ、第２の室２４に流入する流体との間で圧力変動を相殺し、圧力を一定に維持し得るようになっている。また、ハウジング２１には第２の室２４の上方に位置して、圧力調整膜２７の膨縮位置を調整する調整機構３０が設けられている。
【０００４】
この調整機構３０は、ハウジング２１の外部に露出して設けられた操作部３１と一体的に構成されている。操作部３１は、ハウジング２１に固定された基部３１ｃと、該基部３１ｃに螺合するツマミ３１ｄとを備えている。基部３１ｃの外周面とツマミ３１ｄの内周壁とにはねじ溝が切られており、互いに螺合していることにより、ツマミ３１ｄを回転させるとツマミ３１ｄが上下方向に移動するようになっている。ツマミ３１ｄには棒状体３１ａが直接固定されており、ツマミ３１ｄの上下移動と共に棒状体３１ａが上下に移動するようになっている。
基部３１ｃには、ツマミ３１ｄの移動による圧力の調整状況が判断しやすいように、目盛３１ｂが付されている。
棒状体３１ａの下方には、第１キャップ３０ｂを介してスプリング３０ｃが連設され、このスプリング３０ｃの下方には、これを受ける第２キャップ３０ｄが第２の室２４と一体的に配設されている。また、符号３２はハウジング２１が固定される基台を示す。
【０００５】
次に、上記のような構成からなる流量調整弁２０の使用例について説明する。この流量調整弁２０は、例えば半導体の製造過程において必要とされる高純度薬品に対応して管路に一部に配設して使用されるものとする。この場合においては、外部の管および他の外部の管にそれぞれ流体入口２２および流体出口２５を連結し、ハウジング２１の内部に液体を流入する。すなわち、流体入口２２から流入した液体は、第１の室２３から第２の室２４を通過し、さらにオリフィスプレート２６を通過して流体出口２５から他の外部の管内へ流出される。
【０００６】
このようにして、液体は他の外部の管から排出される。このとき、その液体の流量を的確な量に調整するため、操作部３１（ツマミ３１ｄ）を回動させる。これによって、棒状体３１ａが移動し、連設されたスプリング３０ｃの弾性力によって第２キャップ３０ｄが第２の室２４内の流体圧力を増加あるいは減少させ、第２の室２４内の圧力を調整する。この操作に関して、例えば排出する流量を少なくする場合は、圧力を増加させるために目盛３１ｂの数値が小さくなるように操作部３１を回動する。これによって圧力調整膜２７は図１の上方へ移動し、したがってニードル２８のテーパ部２８ａとハウジング２１の壁部２７ａとの間の流路面積が小さくなり、第２の室２４内へ流入する液体の流量が減少し、流体出口２５から流出される液体の量も減少する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記流量調整弁２０は、図９、図１０に示すように、流量調整弁２０の下流に設けられたメイン開閉弁４０を開閉することで、図１２のように薬液の供給をＯＮ／ＯＦＦしている。
しかし、実際にはメイン開閉弁４０がＯＦＦとなった瞬間、流量調整弁２０とメイン開閉弁４０との間の流路の圧力が水撃作用によって上がる。メイン開閉弁４０がＯＦＦ状態の間、この圧力（バックプレッシャー）が圧力調整膜２７の背面側に作用し、ニードル２８のテーパ部２８ａとハウジング２１の壁部２７ａとの間の流路面積が広がっている。したがって、ＯＦＦからＯＮに切り替わった瞬間、図１３のように瞬間的に高い流量となってしまう。また、バックプレッシャーのもう一つの原因として、メイン開閉弁４０を閉として流体の供給を停止した場合でも、上流側からの流体供給圧が作用し続けるため、圧力調整膜２７の背面側に圧力が作用するということが挙げられる。
このため、このバックプレッシャーを改善し、より高い精度を得ることが課題となっていた。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明においては正確な流量調整を行うことができる流量調整弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ハウジング内に、流体入口に連通する第１の室と、この第１の室および流体出口に連通する第２の室とが形成されていることによって、流体入口から、第１の室、第２の室、および流体出口につながる流体流路が形成され、前記第２の室内に、この第２の室を二つに区画する圧力調整膜が固定され、この圧力調整膜に、前記第１および第２の室内に亘って配置されたニードルが固定され、前記流体入口から前記第２の室に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜が変位することにより、前記ニードルと前記ハウジングの壁部との間の流路面積が変位して、前記第２の室および前記流体出口側の流体圧力が調整される構成であって、さらに、前記第２の室から流出した流体を絞る絞り手段が設けられ、該絞り手段より下流側の前記流体流路に前記流体の一部が分岐する分岐部が設けられ、該分岐部において分岐された前記流体の一部が前記圧力調整膜の背面側に導入される構成とされた流量調整弁において、前記絞り手段より上流側に、前記流体流路を開閉する一次側開閉弁が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、下流に設けられているメイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、一次側開閉弁も閉じることにより、上流側の流体から受ける圧力を遮断することができる。これにより、圧力調整膜に対して上流側の流体圧力が作用して高圧となることが防止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、ハウジング内に、流体入口に連通する第１の室と、この第１の室および流体出口に連通する第２の室とが形成されていることによって、流体入口から、第１の室、第２の室、および流体出口につながる流体流路が形成され、前記第２の室内に、この第２の室を二つに区画する圧力調整膜が固定され、この圧力調整膜に、前記第１および第２の室内に亘って配置されたニードルが固定され、前記流体入口から前記第２の室に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜が変位することにより、前記ニードルと前記ハウジングの壁部との間の流路面積が変位して、前記第２の室および前記流体出口側の流体圧力が調整される構成であって、さらに、前記第２の室から流出した流体を絞る絞り手段が設けられ、該絞り手段より下流側の前記流体流路に前記流体の一部が分岐する分岐部が設けられ、該分岐部において分岐された前記流体の一部が前記圧力調整膜の背面側に導入される構成とされた流量調整弁において、前記分岐部から前記圧力調整膜の背面側に至るまでの流路を開閉する二次側開閉弁が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、下流に設けられているメイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、二次側開閉弁を閉じる。これにより、水撃作用による圧力の伝達が圧力調整膜の背面側に至ることを防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流量調整弁において、前記絞り手段より上流側に、前記流体流路を開閉する一次側開閉弁が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、メイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、一次側開閉弁も閉じることにより、上流側の流体から受ける圧力を遮断することができる。これにより、圧力調整膜に対して上流側の流体圧力が作用して高圧となることが防止される。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、ハウジング内に、流体入口に連通する第１の室と、この第１の室および流体出口に連通する第２の室とが形成されていることによって、流体入口から、第１の室、第２の室、および流体出口につながる流体流路が形成され、前記第２の室内に、この第２の室を二つに区画する圧力調整膜が固定され、この圧力調整膜に、前記第１および第２の室内に亘って配置されたニードルが固定され、前記流体入口から前記第２の室に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜が変位することにより、前記ニードルと前記ハウジングの壁部との間の流路面積が変位して、前記第２の室および前記流体出口側の流体圧力が調整される構成であって、さらに、流体出口から吐出される流体の流動が、後流に設けられるメイン開閉弁によって開閉される流量調整弁において、前記メイン開閉弁が閉じられる際のバックプレッシャーの伝達が防止された流体が前記圧力調整膜の背面側に導入されるバイパス流路孔が前記ハウジングに形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、例えば流量調整弁の後流であってメイン開閉弁に至る前において、流体を絞る絞り手段を設け、該絞り手段より下流側の流体流路に前記流体の一部が分岐する分岐部を設け、該分岐部において分岐された前記流体の一部が、前記バイパス流路孔を経て前記圧力調整膜の背面側に導入されるようにする。そして、前記分岐部から前記圧力調整膜の背面側に至るまでの流路を開閉する二次側開閉弁を設ける。
このような場合において、メイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、二次側開閉弁を閉じる。これにより、水撃作用によるバックプレッシャーの伝達が圧力調整膜の背面側に至ることを防止することができる。
また、絞り手段より上流側に流体流路を開閉する一次側開閉弁を設けることにより上流側からのバックプレッシャーを防止するようにした装置と接続してもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示したものは、本実施形態に係る流量調整弁５０の概略構成を示した図である。本実施形態において、流体流路５１に、流量調整弁本体５２、一次側開閉弁５３、オリフィス（絞り手段）５４、開閉弁５５が介装された構成となっている。
次に、図２および図３を参照して流量調整弁５０の具体的な構造について説明する。
流量調整弁５０は、流体入口２２と流体出口２５との間の流体流路５１に、上記の流量調整弁本体５２、一次側開閉弁５３、オリフィス５４、開閉弁５５が設けられている。
流体調整弁本体５２は、ハウジング２１内に、流体入口２２に連通する第１の室２３と、この第１の室２３および流体出口２５に連通する第２の室２４とが形成されている。第２の室２４内に、この第２の室２４を二つに区画する圧力調整膜２７が固定され、この圧力調整膜２７に、前記第１および第２の室２３，２４内に亘って配置されたニードル２８が固定され、前記流体入口２２から前記第２の室２４に導入された流体の圧力に応じて前記圧力調整膜２７が変位することにより、前記ニードル２８と前記ハウジング２１の壁部２７ａとの間の流路面積が変位して、前記第２の室２４および前記流体出口２５側の流体圧力が調整される構成となっている。
さらに、前記第２の室２４から流出した流体は、一次側開閉弁５３を通過した後でオリフィス５４によって絞られる構成となっている。該オリフィス５４より下流側であって開閉弁５５の上流において、前記流体流路５１から前記流体の一部が分岐する分岐部５７が設けられている。該分岐部５７において分岐された前記流体の一部が前記圧力調整膜２７の背面側に導入される構成となっている。圧力調整膜２７の背面側に導入された流体は、下流側の圧力変動を伝達することにより、圧力調整膜２７を適宜移動させ、下流側の圧力変動に関わらず流体調整弁５０から流出する流体流量が一定に調整される構成となっている。
【００１８】
一次側開閉弁５３、オリフィス５４、開閉弁５５は、図３に示したように一体化されて一つのハウジング５８内に収容されている。また、一次側開閉弁５３および開閉弁５５はエア駆動式であって、エアのＯＮ／ＯＦＦで開閉されるように構成されている。このエアは、一次側開閉弁５３と開閉弁５５とに共通のエアポート６８から与えられるようになっている。
【００１９】
図２に示したように、一次側開閉弁５３には、弁座６０に対して弁体６１が離間接触することで、流体流路５１が開閉されるようになっている。一方、開閉弁５５においても同様に弁座６２に対して弁体６３が離間接触することで、流体流路５１が開閉される。ただし、図４に示したように、まず弁座６２周囲の空間６５に流体が流入し、弁座６２中央の流路６６を経て流体が下流に流れるようになっているが、弁座６２周囲の空間６５にはまた、分岐部５７として分岐流路６７が開口している。分岐流路６７は、図２および図３に示すようにハウジング２１に形成されたバイパス流路孔６９を経て圧力調整膜２７の背面側に導入されるようになっている。これにより、弁座６２周囲の空間６５に流れ込んだ流体は、弁体６３が弁座６２と接しているか否かに関わらず、少なくともその一部が分岐流路６７を経て圧力調整膜２７の背面側に導入されるようになっている。
【００２０】
なお、流量調整弁本体５２において、他の構成は上記従来の構成における流量調整弁２０と同様であるので同一の符号を用いてその説明を省略する。また、流量調整弁５０よりも下流側に、従来の構成と同じようにメイン開閉弁４０が設けられている。
【００２１】
このように構成された流量調整弁において、開閉タイミングについて説明する。
メイン開閉弁４０は、従来と同様に図１２のようなタイミングで開閉される。
メイン開閉弁４０が閉じる際には、メイン開閉弁４０が閉じるよりも先に、開閉弁５３，５５を閉じる。閉じる場合には、それぞれ共通したエアポート６８からエアを供給することで、同時に閉じることができる。
なお、開閉弁５３，５５を閉じるタイミングは、メイン開閉弁４０と同時でもよい。また、少なくともメイン開閉弁４０が閉じる際に発生する水撃作用が流量調整弁５０に伝達するより先に閉じるようにすればよい。
このように一次側開閉弁５３を閉じることで、上流側の流体から受ける圧力を遮断することができる。これにより、圧力調整膜２７に対して上流側の流体圧力が作用して高圧となることが防止される。
また、開閉弁５５を閉じることで、水撃作用による圧力の伝達が圧力調整膜２７の背面側に至ることを防止することができる。
【００２２】
以上のことにより、メイン開閉弁４０が閉じられても、圧力調整膜２７の背面側の圧力は高くならず、再びメイン開閉弁４０を開いたときに、図１３のような一時的な大流量は発生せず、精密に流量を制御することができる。
また、一次側開閉弁５３、オリフィス５４、開閉弁５５が、図３に示したように一体化しているため、コンパクトである。またエアポート６８も一つでよい。
【００２３】
次に、第２実施形態について説明する。
図５に示したものは、本実施形態に係る流量調整弁８０の概略構成を示した図である。本実施形態において、流体流路５１に、流量調整弁本体５２、一次側開閉弁５３およびオリフィス（絞り手段）５４が介装され、さらにオリフィス５４下流側で分岐した分岐流路６７に二次側開閉弁８１が介装された構成となっている。
次に、図６及び図７を参照して流量調整弁８０の構造について説明する。図６は流量調整弁８０の平面図であり、図７は流量調整弁８０の正面図である。なお、流量調整弁本体５２の構造は上記第１実施形態と同一であるため、同一の符号を用いてその説明を省略する。
流量調整弁本体５２の下流には、一次側開閉弁５３が設けられ、その更に下流の位置Ａにおいてオリフィス５４が設けられている。更に下流に分岐部８３が設けられ、流体の一部が分岐して分岐流路６７を通り、二次側開閉弁８１を経て前記圧力調整膜２７の背面側に導入されるようになっている。
【００２４】
このように構成された流量調整弁において、開閉タイミングについて説明する。
メイン開閉弁４０は、従来と同様に図１２のようなタイミングで開閉される。
メイン開閉弁４０が閉じる際には、メイン開閉弁４０が閉じるよりも先に、開閉弁５３，８１を閉じる。
なお、開閉弁５３，８１を閉じるタイミングは、メイン開閉弁４０と同時でもよい。また、少なくともメイン開閉弁４０が閉じる際に発生する水撃作用が流量調整弁８０に伝達するより先に閉じるようにすればよい。
このように一次側開閉弁５３を閉じることで、上流側の流体から受ける圧力を遮断することができる。これにより、圧力調整膜２７に対して上流側の流体圧力が作用して高圧となることが防止される。
また、二次側開閉弁８１を閉じることで、水撃作用による圧力の伝達が圧力調整膜２７の背面側に至ることを防止することができる。
【００２５】
以上のことにより、メイン開閉弁４０が閉じられても、圧力調整膜２７の背面側の圧力は高くならず、再びメイン開閉弁４０を開いたときに、図１３のような一時的な大流量は発生せず、精密に流量を制御することができる。
また、オリフィス５４を取り出して容易に交換等の作業を行うことができる。
【００２６】
なお、上記各実施形態においては、流量調整弁本体５２は手動式であるが、図８のように空気駆動式の流量調整弁本体９０としてもよい。図８において、符号９１は第２圧力調整膜である。この第２圧力調整膜９１は、ハウジング２１に設けられた空気導入口９２から圧縮空気を第２圧力調整膜９１の背面に導入することで、背圧を与えることができるようになっている。そして第２圧力調整膜９１の背圧を変化させることで、圧力調整膜２７を介して第２の室２４内の流体圧力を増加あるいは減少させ、第２の室２４内の圧力を調整して流量を変化させることができる。
【００２７】
また、上記各流量調整弁本体５２，９０をユーザ側における設備に対して接続してもよい。この場合は、流量調整弁本体５２，９０を、ユーザ側の開閉弁５３，５５，８１等に接続して使用する。
また、一次側開閉弁５３と開閉弁５５、または一次側開閉弁５３と二次側開閉弁８１とは必ずしも両方必要でなく、どちらか一方のみ使用してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流量調整弁においては、以下の効果を有する。
請求項１に記載の発明によれば、メイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、一次側開閉弁も閉じることにより、上流側の流体から受ける圧力を遮断することができる。これにより、圧力調整膜に対して上流側の流体圧力が作用して高圧となることを防止することができ、メイン開閉弁を開いたときに一時的な大流量は発生せず、精密に流量を制御することができる。
請求項２に記載の発明によれば、メイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、二次側開閉弁を閉じる。これにより、水撃作用による圧力の伝達が圧力調整膜の背面側に至ることを防止することができ、メイン開閉弁を開いたときに一時的な大流量は発生せず、精密に流量を制御することができる。
請求項３に記載の発明によれば、メイン開閉弁を閉じて流体の供給を停止する際に、一次側開閉弁も閉じることにより、上流側の流体から受ける圧力を遮断することができる。これにより、圧力調整膜に対して上流側の流体圧力が作用して高圧となることを防止することができ、メイン開閉弁を開いたときに一時的な大流量は発生せず、精密に流量を制御することができる。
請求項４に記載の発明によれば、バックプレッシャーの発生が防止された流体を圧力調整膜の背面側に導入することができるため、メイン開閉弁を開いたときに一時的な大流量は発生せず、精密に流量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態として示した流量調整弁の概略構成図である。
【図２】  同流量調整弁の構成を示した断面図である。
【図３】  同流量調整弁の平面図である。
【図４】  同流量調整弁に用いられる開閉弁の弁座近傍を示した図である。
【図５】  本発明の第２実施形態として示した流量調整弁の概略構成図である。
【図６】  同流量調整弁の平面図である。
【図７】  同流量調整弁の正面図である。
【図８】  流量調整弁本体の変形例である。
【図９】  従来の流量調整弁の概略構成を示した図である。
【図１０】  同流量調整弁の使用例を示した図である。
【図１１】  従来の流量調整弁の構成を示した図である。
【図１２】  流量調整弁を用いて供給される流体の流量と時間との関係を示した図である。
【図１３】  従来の流量調整弁を用いた場合において、流体の流量を開とした瞬間の一時的な流量の増大を示した図である。
【符号の説明】
２１  ハウジング
２３  第１の室
２４  第２の室
５０  流量調整弁
５１  流体流路
５２  流量調整弁本体
５３  一次側開閉弁
５４  オリフィス
５５  開閉弁
６９  バイパス流路孔
８１  二次側開閉弁
９０  流量調整弁本体
【図１】
0003953865.tif 000002
【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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