特開 2017-223318 流体制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-223318(P2017-223318A)

(43)【公開日】2017年12月21日

(54)【発明の名称】流体制御弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/16 20060101AFI20171124BHJP

   F16K 31/143 20060101ALN20171124BHJP

   F16K 47/08 20060101ALN20171124BHJP

【ＦＩ】

   F16K7/16 D

   F16K31/143

   F16K47/08

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-120568(P2016-120568)

(22)【出願日】2016年6月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青山 達人

【テーマコード（参考）】

3H056

3H066

【Ｆターム（参考）】

3H056AA07

3H056BB11

3H056BB24

3H056CA03

3H056CB03

3H056CD04

3H056DD10

3H056GG03

3H056GG07

3H056GG11

3H066AA01

3H066BA01

3H066EA12

(57)【要約】

【課題】高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率が小さく、安定した流量を確保できる流体制御弁を提供する。
【解決手段】第１流路２５ｃ及び第２流路２５ｂに連通する弁室２８に弁座２６を設けたバルブボディ２５と、弁座２６と当接又は離間するメタルダイアフラム２７と、メタルダイアフラム２７を上下動させる第１ステム２１及び第２ステム２４と、第１ステム２１を駆動させるアクチュエータ部２とを備え、高温流体を制御する流体制御弁１において、第１流路２５ｃに形成された第１オリフィス２５１の直径Ｒは、第２流路の直径Ｑの５０％以下、または、第２流路２５ｂに形成された第２オリフィスの直径は、第２流路の直径Ｑの５０％以下であり、第２流路の直径Ｑとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、前記弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、前記メタルダイアフラムを上下動させるステムと、前記ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、
前記第１流路に形成された第１オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の５０％以下であること、
または、前記第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の５０％以下であること、
前記第２流路の直径とは、前記弁座と前記メタルダイアフラムが離間しているとき、前記弁座と前記メタルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう、
を特徴とする流体制御弁。

【請求項2】

請求項１に記載の流体制御弁において、
前記第１オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の４０％以下であること、
または、前記第２オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の４０％以下であること、
を特徴とする流体制御弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、メタルダイアフラムを上下動させるステムと、ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程における成膜技術として原子層堆積技術（以下、ＡＬＤ）がある。ＡＬＤでは、ガスの供給が少量で行われる。ガスを少量精度よく供給するためには、Ｃｖ値を安定させる必要がある。
ＡＬＤでは、例えば、液化チタン（沸点１６０℃）のように、約２００℃の高温ガスが供給される。そこで、高温ガスに耐えるため、厚さ０．１ｍｍのニッケル・コバルト合金製のメタルダイアフラムを使用している。しかし、ステムで駆動されるとき、薄板状のメタルダイアフラムの挙動が不安定となるため、Ｃｖ値が不安定になる。これは、メタルダイアフラムの金属板の特性により、ある時点でメタルダイアフラムが急激に変化するためであると考えられる。

【0003】

ＡＬＤにおけるＣｖ値の安定性の要請がある一方、高温ガスの供給時にはＣｖ値が不安定になるという問題があり、高温ガスの供給時においてもＣｖ値の変動率が小さいダイアフラム式の流体制御弁が求められている。高温ガスの供給時において、Ｃｖ値の変動率が小さい流体制御弁に関する技術は、本出願人による特許文献１に開示されている。図１０に示す流体制御弁１００は、ダイアフラムのストロークを調整することにより、高温ガスの供給時におけるＣｖ値の変動率を抑えている。流体制御弁１００のＣｖ値の変動率は±１０％である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第5546018号公報

【特許文献2】特許第4137267号公報

【特許文献3】特開2000-75931号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の流体制御弁１００には、次のような問題があった。
高温ガスの供給時におけるＣｖ値の変動率を±１０％以内に抑えることは、現状のＡＬＤにおいて妥当な範囲内である。しかし、流体制御弁１００では、ストロークを調整するための制御装置を用いる必要があるため、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問題があった。
さらに、近年、ＡＬＤにおいてガスを少量精度よく供給する必要性が高まり、さらにＣｖ値の変動率が小さい高精度の流体制御弁（±５％以下の変動率）が求められている。従来の流体制御弁１００では、このような高精度の流体制御弁の実現は困難であった。
なお、特許文献２、３に示すように、ガスの供給量を制御するため、流路にオリフィスを設ける技術は一般的に知られている。しかし、オリフィスの径について、具体的な記載は一切ない。特に、高温ガスの供給におけるＣｖ値については全く分かっていなかった。

【0006】

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率が小さく、安定した流量を確保できる流体制御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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の流体制御弁は、次のような構成を有している。
（１）第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、メタルダイアフラムを上下動させるステムと、ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、第１流路に形成された第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、または、第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、第２流路の直径とは、弁座とメタルダイアフラムが離間しているとき、弁座とメタルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路に換算した直径のことをいう、を特徴とする。

【0008】

（２）（１）に記載の流体制御弁において、第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の４０％以下であること、または、第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の４０％以下であること、を特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

このような特徴を有する本発明の流体制御弁は、以下のような作用効果を奏する。
（１）第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、メタルダイアフラムを上下動させるステムと、ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、第１流路に形成された第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、または、第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、第２流路の直径とは、弁座とメタルダイアフラムが離間しているとき、弁座とメタルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう、を特徴とするので、第１または第２流路に形成されたオリフィスの径が第２流路の径の５０％以下に設定することにより、高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率を±１０％以内に抑えることができる。オリフィスを流路に形成するだけで、制御装置を別個に設けることなく、高精度に流量制御することができる。

【0010】

（２）（１）に記載の流体制御弁において、第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の４０％以下であること、または、第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の４０％以下であること、を特徴とするので、オリフィスの径が他の流路の径の４０％以下に設定することにより、高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率を±５％以内に抑えることができる。近年、産業界において求められている、ＡＬＤにおいてさらにＣｖ値の変動率が小さい高精度の流体制御弁（±５％以下の変動率）の提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る流体制御弁の全体断面図であって、メタルダイアフラムの弁閉状態を示す。

【図2】本発明の第１実施形態に係る流体制御弁の全体断面図であって、メタルダイアフラムの弁開状態を示す。

【図3】図２のＡ部拡大図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る流体制御弁を用いて、オリフィス径とＣｖ値との関係を求めたグラフである。

【図5】図３の一部拡大図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る流体制御弁の全体断面図である。

【図7】図６のＢ部拡大図であって、メタルダイアフラムの弁開状態を示す。

【図8】本発明の第３実施形態に係る流体制御弁の全体断面図である。

【図9】図８のＣ部拡大図であって、メタルダイアフラムの弁開状態を示す。

【図10】従来の流体制御弁の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の流体制御弁の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
（構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る流体制御弁１の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、流体制御弁１の全体断面図である。図１は、メタルダイアフラム２７の弁閉状態を示し、図２はその弁開状態を示す。図３は、図２のＡ部拡大図である。
流体制御弁１は、半導体製造装置のガス供給系に組み付けられ、約２００℃の高温ガスの供給を制御する。流体制御弁１は、ノーマルクローズタイプのエアオペレイト式開閉弁である。流体制御弁１は、アクチュエータ部２と、弁部３とから構成されている。アクチュエータ部２は、エアシリンダ部４とスプリング部５とから構成されている。

【0013】

まず、エアシリンダ部４について説明する。図１に示すように、エアシリンダ部４の底面に位置するシリンダベース１１は、筒状のシリンダケース１２が上から螺合されている。シリンダベース１１の上側には、上フランジ１１ａが張り出している。シリンダケース１２内には、上ピストン１３Ａが、上フランジ１１ａ内には、下ピストン１３Ｂが、それぞれ摺動自在に保持されている。上下ピストン１３Ａ、１３Ｂの間には、中間プレート１４が固設されている。中間プレート１４には、上下ピストン１３Ａ、１３Ｂと連結されたピストンロッド１５の上下動を案内するガイド孔１４ａが中央に穿設されている。

【0014】

シリンダケース１２の上端中央には、パイロットポート１２ａと、ピストンロッド１５の上下動を案内するガイド孔１２ｂとが、上下貫通して形成されている。ピストンロッド１５には、パイロットポート１２ａを介して操作エア（圧縮エア）を送給する送給孔１５ａが穿設されている。送給孔１５ａを介して、上ピストン１３Ａと中間プレート１４との間に形成された加圧室１７及び、下ピストン１３Ｂとシリンダベース１１との間に形成された上下の加圧室２９に操作エアを供給する。パイロットポート１２ａに操作エアを送給すると、上下ピストン１３Ａ、１３Ｂ及びピストンロッド１５は上方（弁開方向）に駆動する。

【0015】

シリンダケース１２の内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング１６が配置されている。上ピストン１３Ａの内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング３０が配置されている。中間プレート１４の内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング３１が配置されている。下ピストン１３Ｂの内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング３２が配置されている。シリンダベース１１の内周面とピストンロッド１５の外周面の間には、Ｏリング３３が配置されている。
また、上ピストン１３Ａの外周面とシリンダケース１２の内周面の間に、Ｏリング３４が配置されている。中間プレート１４の外周面とシリンダケース１２の内周面との間に、Ｏリング３６が配置されている。下ピストン１３Ｂの外周面とシリンダベース１１の内周面の間に、Ｏリング３７が配置されている。

【0016】

次に、スプリング部５について説明する。図１に示すように、シリンダベース１１の下端には、下フランジ１１ｂが形成されている。下フランジ１１ｂは、下方（弁閉方向）に付勢する圧縮スプリング１９を保持するスプリングリテーナ１８の上面に当接している。下フランジ１１ｂの下端中央部には、雄ねじ部１１ｃが形成され、スプリングリテーナ１８に設けた雌ねじ部１８ａに螺合されている。貫通したピストンロッド１５の下端部には、雄ねじ部１５ｂが形成され、第１ステム２１の上端中央に形成された雌ねじ部２１ａに螺合されている。そのため、ピストンロッド１５の上方への駆動力が、第１ステム２１に伝達される。
第１ステム２１の外周には、圧縮スプリング１９の下端が当接している。そのため、圧縮スプリング１９の弾性力が、第１ステム２１を下方に押圧する。スプリングリテーナ１８の下方には、中空状のアダプタ２２が形成されている。アダプタ２２内には、圧縮スプリング１９と、第１ステム２１が配置されている。アダプタ２２の上部外周面には、第１雄ねじ部２２ａが形成され、押えナット２０の内周面に形成された雌ねじ２０ａと螺合されている。押えナット２０の上端内周面には、スプリングリテーナ１８と係合している。押えナット２０のねじを締結することによって、アダプタ２２は、スプリングリテーナ１８と連結されている。

【0017】

アダプタ２２の下部外周面には、第２雄ねじ部２２ｂが形成され、弁部３を構成するバルブボディ２５の上部に突設された筒部２５ａの内周面に設けられた雌ねじ部２５ｅに螺合されている。アダプタ２２の下端には、ホルダ２３の上端が当接している。ホルダ２３は、メタルダイアフラム２７の外周縁の上方に配設され、弁室２８の底面との間でメタルダイアフラム２７を気密状に挟圧している。

【0018】

次に、弁部３について説明する。図１に示すように、バルブボディ２５の上部に突設された筒部２５ａの内面には、入力側の第２流路２５ｂと、出力側の第１流路２５ｃに連通する弁室２８が形成されている。弁室２８の底面には、第２流路２５ｂに連通する箇所に弁座２６が設けられている。弁座２６の材質は、耐熱性の優れたＰＩ（ポリイミド）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）である。弁座２６は、バルブボディ２５にかしめ結合されている。弁座２６の上方には、弁座２６と当接又は離間し、上方に膨出するメタルダイアフラム２７が配設されている。メタルダイアフラム２７は、ニッケル・コバルト合金製の薄膜が複数枚積層され、シート状に圧着されている。メタルダイアフラム２７は、０．１ｍｍ厚の薄膜を３枚積層して、中央の膨出量は、自由状態で０．９ｍｍとして、作製されている。また、メタルダイアフラム２７は、高強度化するため、熱処理を行っているので、硬度は、ビッカース硬度Ｈｖ５００以上を有している。メタルダイアフラム２７の上面に第２ステム２４の下端が押し当てられている。
第２ステム２４は、略円柱形状で、その下端は、下方になだらかに膨出して湾曲した形状で形成されている。バルブボディ２５に取り付ける段階（初期段階）で、メタルダイアフラム２７を第２ステム２４の湾曲面に沿った形状に規制する。弁開時においても、メタルダイアフラム２７は、押し当てられた第２ステム２４の湾曲面に沿った形状に保持されている。

【0019】

次に、第１実施形態に係る流体制御弁１の特徴であるバルブボディ２５に形成された流路の構成について図１、図４及び図５を用いて説明する。図４は、流体制御弁１を用いて、オリフィス径とＣｖ値との関係を求めたグラフである。縦軸はＣｖ値を示し、横軸は第２流路２５ｂに対する第１流路２５ｃに形成されたオリフィス２５１の径の比率を示す。折れ線ＸはＣｖ値の最大値を示し、折れ線ＺはＣｖ値の最小値を示す。点線Ｙは折れ線Ｘと折れ線Ｚの中間点を示す。長さＶはＣｖ値の変動幅を示し、点線Ｙから折れ線Ｘの長さＶと、点線Ｙから折れ線Ｚまでの長さＶは、同じである。オリフィス２５１の径が第２流路２５ｂと同じ径（１００％）に近づくほどＣｖ値の変動幅は大きくなる。Ｃｖ値の変動率は、±Ｖ／Ｙで得られる。図５は、図４のうち、縦軸のＣｖ値、５０−１５０％、及び横軸の第２流路２５ｂに対する第１流路２５ｃに形成されたオリフィス２５１の径の比率、４０−８０％の部分を拡大した図である。

【0020】

図１に示すように、第１流路２５ｃには、オリフィス２５１が形成されている。オリフィス２５１の直径Ｒは、第２流路の直径Ｑの５０％に形成されている。第２流路の直径Ｑとは、図３に示すように、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路に換算した直径のことをいう。すなわち、第２流路２５ｂの断面積よりも、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間の流路面積（略ＱπＨ）の方が小さいため、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間の流路面積が対象となる。オリフィス２５１の直径Ｒが第２流路の直径Ｑの５０％であるとき、図５のＣｖ値の最大値Ｘ２、最小値Ｚ２、中間値Ｙ２が実験により得られたデータによると、Ｃｖ値の変動率は、±１０％以下（±Ｖ２／Ｙ２）に抑えることができる。

【0021】

ここで、メタルダイアフラム２７はビッカース硬度Ｈｖ５００以上の硬度であるため、ある時点でメタルダイアフラム２７の形状が急激に変化する。そのため、図４においてオリフィスを備えない１００％の場合には、薄板状のメタルダイアフラム２７の挙動が不安定となるため、Ｃｖ値の変動率が±３７％と大きい。それに対して、オリフィス２５１が第１流路２５ｃに形成されていることにより、Ｃｖ値の変動率を±１０％に抑えることができた。この理由は、メタルダイアフラムが急激に変化して圧力が急変した時に、流量がオリフィスにより制限されているため、Ｃｖ値の変動率が小さくなると考えられる。

【0022】

本実施形態では、オリフィス２５１の直径Ｒを、第２流路の直径Ｑの５０％以下に設定しているが、これを４０％以下に設定すると、図５に示すように、Ｃｖ値の最大値Ｘ１、最小値Ｚ１、中間値Ｙ１が得られ、Ｃｖ値の変動率は、さらに小さく±５％以下（±Ｖ１／Ｙ１）となる。これにより、近年の産業界においてガスを精度よく供給する要請に応えた、さらに高精度の流体制御弁を提供することができる。

【0023】

また、本実施形態では、第１流路２５ｃにオリフィス２５１が形成されているが、第１流路２５ｃにオリフィス２５１を形成する代わりに、第２流路２５ｂにオリフィスを形成しても良い（図示なし）。第２流路２５ｂに形成されたオリフィスの直径を第２流路の直径Ｑの５０％以下としたとき、Ｃｖ値の変動率は±１０％以下となる。さらに、第２流路２５ｂに形成されたオリフィスの直径を第２流路の直径Ｑの４０％以下としたときは、Ｃｖ値の変動率は±５％以下となる。このとき、第２流路の直径Ｑとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう。

【0024】

（動作説明）
次に、流体制御弁１の動作について説明する。
図１に示すように、流体制御弁１は、パイロットポート１２ａに操作エアを送給すると、操作エアが加圧室１７、２９に供給され、上下ピストン１３Ａ、１３Ｂ及びピストンロッド１５は上方（弁開方向）に駆動される。第１ステム２１は、ピストンロッド１５と連結されているので、圧縮スプリング１９の弾性力に抗して、上昇端位置まで上昇する。第１ステム２１によって上昇を規制されていた第２ステム２４は、メタルダイアフラム２７の復元力によって上昇する。メタルダイアフラム２７は、弁座２６と離間し、弁開状態となる。メタルダイアフラム２７が弁開すると、高温ガスは第２流路２５ｂから弁室２８を通って第１流路２５ｃに供給される。
一方、流体制御弁１は、パイロットポート１２ａへの操作エアの送給を停止すると、図２に示すように、圧縮スプリング１９の弾性力によって、第１ステム２１は下方（弁閉方向）に駆動される。第１ステム２１は、第２ステム２４の上昇を規制したまま、第２ステム２４とともに下降する。第２ステム２４の下降に伴いメタルダイアフラム２７は、弁座２６と当接し、弁閉状態となる。メタルダイアフラム２７が弁閉すると、高温ガスの第１流路２５ｃへの供給が停止される。

【0025】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の流体制御弁１の構成について、図６、７を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係る流体制御弁１の断面図である。図７は、図６のＢ部拡大図であって、メタルダイアフラム２７の弁開状態を示す。
第１実施形態と第２実施形態の主な相違点は、バルブボディの流路の形状である。なお、第１実施形態に係る流体制御弁１と同じ構造は、同じ引用番号を付すことにより、説明を省略する。
図６に示すように、バルブボディ３５には、入力側の第２流路３５ｂと、出力側の第１流路３５ｃが形成されている。バルブボディ３５内の第２流路３５ｂの第１ポートと、第２流路３５ｂの第２ポートが側面に対向して設けられている。第１流路３５ｃには、オリフィス３５１が形成されている。オリフィス３５１の直径Ｔは、第２流路の直径Ｓの５０％以下に形成されている。オリフィス３５１の直径Ｔを第２流路の直径Ｓの５０％以下としたとき、Ｃｖ値の変動率は±１０％以下となる。さらに、オリフィス３５１の直径を第２流路の直径Ｓの４０％以下としたときは、Ｃｖ値の変動率は±５％以下となる。第２流路の直径Ｓとは、図７に示すように、弁座２６をメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路に換算した直径のことをいう。

【0026】

以上、説明したように、本発明の流体制御弁１によれば、
（１）第１流路２５ｃ、３５ｃ及び第２流路２５ｂ、３５ｂに連通する弁室２８に弁座２６を設けたバルブボディ２５、３５と、弁座２６と当接又は離間するメタルダイアフラム２７と、メタルダイアフラム２７を上下動させる第１ステム２１及び第２ステム２４と、第１ステム２１を駆動させるアクチュエータ部２とを備え、高温ガスを制御する流体制御弁１において、第１流路２５ｃ、３５ｃに形成された第１オリフィス２５１、３５１の直径Ｒ、Ｔは、第２流路の直径Ｑ、Ｓの５０％以下であること、または、第２流路２５ｂ、３５ｂに形成された第２オリフィス（図示なし）の直径は、第２流路の直径Ｑ、Ｓの５０％以下であること、第２流路の直径Ｑ、Ｓとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう、を特徴とし、高温ガスを供給しても、Ｃｖ値の変動率を±１０％以内に抑えることができる。

【0027】

（２）（１）に記載の流体制御弁１において、第１オリフィス２５１、３５１の直径Ｒ、Ｔは、第２流路の直径Ｑ、Ｓの４０％以下であること、または、第２オリフィス（図示なし）の直径は、第２流路の直径Ｑ、Ｓの４０％以下であること、を特徴とし、高温ガスを供給しても、Ｃｖ値の変動率を±５％以内に抑えることができる。近年、産業界において求められている、ＡＬＤにおいてさらにＣｖ値の変動率が小さい高精度の流体制御弁（±５％以下の変動率）の提供を実現することができる。

【0028】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態の流体制御弁１の構成について、図８、９を用いて説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る流体制御弁１の断面図である。図９は、図８のＣ部拡大図であって、メタルダイアフラム２７の弁開状態を示す。
第１実施形態と第３実施形態の主な相違点は、バルブボディの流路の形状である。なお、第１実施形態に係る流体制御弁１と同じ構造は、同じ引用番号を付すことにより、説明を省略する。
図８に示すように、バルブボディ４５には、入力側に第２流路４５ｂと第３流路４５ｄ、出力側の第１流路４５ｃが形成されている。メタルダイアフラム２７が弁座２６から離間すると、材料ガスは第２流路４５ｂから、キャリアガスは第３流路４５ｄから弁室２８を通って第１流路４５ｃに供給される。一方、メタルダイアフラム２７が弁閉すると、材料ガスとキャリアガスの第１流路４５ｃへの供給が停止される。
また、キャリアガスは、第３流路４５ｄから弁座２６を通って第１流路４５ｃへ他の手段により制御された流量が常時供給されている。

【0029】

第１流路４５ｃには、オリフィス４５１が形成されている。オリフィス４５１の直径Ｗは、第２流路の直径Ｕの５０％以下に形成されている。オリフィス４５１の直径Ｗを第２流路の直径Ｕの５０％以下としたとき、Ｃｖ値の変動率は±１０％以下となる。さらに、オリフィス４５１の直径Ｗを第２流路の直径Ｕの４０％以下としたときは、Ｃｖ値の変動率は±５％以下となる。第２流路の直径Ｕとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう。

【0030】

なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、本実施形態では、バルブボディにオリフィスを形成しているが、オリフィスを別の部材で流路に設けても良い。

【符号の説明】

【0031】

１ 流体制御弁
２ アクチュエータ部
３ 弁部
２１ 第１ステム
２４ 第２ステム
２５，３５ バルブボディ
２５ｂ，３５ｂ 第２流路
２５ｃ，３５ｃ 第１流路
２６ 弁座
２７ メタルダイアフラム
２８ 弁室
２５１，３５１，４５１ オリフィス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2017年5月18日

【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、第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、メタルダイアフラムを上下動させるステムと、ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程における成膜技術として原子層堆積技術（以下、ＡＬＤ）がある。ＡＬＤでは、ガスの供給が少量で行われる。ガスを少量精度よく供給するためには、Ｃｖ値を安定させる必要がある。

【0003】

ＡＬＤでは、例えば、液化チタン（沸点１６０℃）のように、約２００℃の高温ガスが供給される。そこで、高温ガスに耐えるため、厚さ０．１ｍｍのニッケル・コバルト合金製のメタルダイアフラムを使用している。しかし、ステムで駆動されるとき、薄板状のメタルダイアフラムの挙動が不安定となるため、Ｃｖ値が不安定になる。これは、メタルダイアフラムの金属板の特性により、ある時点でメタルダイアフラムが急激に変化するためであると考えられる。

【0004】

ＡＬＤにおけるＣｖ値の安定性の要請がある一方、高温ガスの供給時にはＣｖ値が不安定になるという問題があり、高温ガスの供給時においてもＣｖ値の変動率が小さいダイアフラム式の流体制御弁が求められている。高温ガスの供給時において、Ｃｖ値の変動率が小さい流体制御弁に関する技術は、本出願人による特許文献１に開示されている。図１０に示す流体制御弁１００は、ダイアフラムのストロークを調整することにより、高温ガスの供給時におけるＣｖ値の変動率を抑えている。流体制御弁１００のＣｖ値の変動率は±１０％である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第5546018号公報

【特許文献2】特許第4137267号公報

【特許文献3】特開2000-75931号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の流体制御弁１００には、次のような問題があった。

【0007】

高温ガスの供給時におけるＣｖ値の変動率を±１０％以内に抑えることは、現状のＡＬＤにおいて妥当な範囲内である。しかし、流体制御弁１００では、ストロークを調整するための制御装置を用いる必要があるため、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問題があった。

【0008】

さらに、近年、ＡＬＤにおいてガスを少量精度よく供給する必要性が高まり、さらにＣｖ値の変動率が小さい高精度の流体制御弁（±５％以下の変動率）が求められている。従来の流体制御弁１００では、このような高精度の流体制御弁の実現は困難であった。

【0009】

なお、特許文献２、３に示すように、ガスの供給量を制御するため、流路にオリフィスを設ける技術は一般的に知られている。しかし、オリフィスの径について、具体的な記載は一切ない。特に、高温ガスの供給におけるＣｖ値については全く分かっていなかった。

【0010】

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率が小さく、安定した流量を確保できる流体制御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】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の一態様における流体制御弁は、次のような構成を有している。

【0012】

（１）第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、メタルダイアフラムを上下動させるステムと、ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、第１流路に形成された第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、または、第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、第２流路の直径とは、弁座とメタルダイアフラムが離間しているとき、弁座とメタルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路に換算した直径であること、を特徴とする。

【0013】

（２）（１）に記載の流体制御弁において、第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の４０％以下であること、または、第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の４０％以下であること、を特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

このような特徴を有する本発明の流体制御弁は、以下のような作用効果を奏する。

【0015】

第１または第２流路に形成されたオリフィスの径が第２流路の径の５０％以下に設定することにより、高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率を±１０％以内に抑えることができる。オリフィスを流路に形成するだけで、制御装置を別個に設けることなく、高精度に流量制御することができる。

【0016】

オリフィスの径が他の流路の径の４０％以下に設定することにより、高温流体を供給しても、Ｃｖ値の変動率を±５％以内に抑えることができる。近年、産業界において求められている、ＡＬＤにおいてさらにＣｖ値の変動率が小さい高精度の流体制御弁（±５％以下の変動率）の提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係る流体制御弁の全体断面図であって、メタルダイアフラムの弁閉状態を示す。

【図2】本発明の第１実施形態に係る流体制御弁の全体断面図であって、メタルダイアフラムの弁開状態を示す。

【図3】図２のＡ部拡大図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る流体制御弁を用いて、オリフィス径とＣｖ値との関係を求めたグラフである。

【図5】図４の一部拡大図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る流体制御弁の全体断面図であって、メタルダイアフラムの弁閉状態を示す。

【図7】図６のＢ部拡大図であって、メタルダイアフラムの弁開状態を示す。

【図8】本発明の第３実施形態に係る流体制御弁の全体断面図であって、メタルダイアフラムの弁閉状態を示す。

【図9】図８のＣ部拡大図であって、メタルダイアフラムの弁開状態を示す。

【図10】従来の流体制御弁の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の流体制御弁の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

【0019】

＜第１実施形態＞
（構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る流体制御弁１の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、流体制御弁１の全体断面図である。図１は、メタルダイアフラム２７の弁閉状態を示し、図２はその弁開状態を示す。図３は、図２のＡ部拡大図である。

【0020】

流体制御弁１は、半導体製造装置のガス供給系に組み付けられ、約２００℃の高温ガスの供給を制御する。流体制御弁１は、ノーマルクローズタイプのエアオペレイト式開閉弁である。流体制御弁１は、アクチュエータ部２と、弁部３とから構成されている。アクチュエータ部２は、エアシリンダ部４とスプリング部５とから構成されている。

【0021】

まず、エアシリンダ部４について説明する。図１に示すように、エアシリンダ部４の底面に位置するシリンダベース１１は、筒状のシリンダケース１２が上から螺合されている。シリンダベース１１の上側には、上フランジ１１ａが張り出している。シリンダケース１２内には、上ピストン１３Ａが、上フランジ１１ａ内には、下ピストン１３Ｂが、それぞれ摺動自在に保持されている。上下ピストン１３Ａ、１３Ｂの間には、中間プレート１４が固設されている。中間プレート１４には、上下ピストン１３Ａ、１３Ｂと連結されたピストンロッド１５の上下動を案内するガイド孔１４ａが中央に穿設されている。

【0022】

シリンダケース１２の上端中央には、パイロットポート１２ａと、ピストンロッド１５の上下動を案内するガイド孔１２ｂとが、上下貫通して形成されている。ピストンロッド１５には、パイロットポート１２ａを介して操作エア（圧縮エア）を送給する送給孔１５ａが穿設されている。送給孔１５ａを介して、上ピストン１３Ａと中間プレート１４との間に形成された加圧室２９及び、下ピストン１３Ｂとシリンダベース１１との間に形成された加圧室１７に操作エアを供給する。パイロットポート１２ａに操作エアを送給すると、上下ピストン１３Ａ、１３Ｂ及びピストンロッド１５は上方（弁開方向）に駆動する。

【0023】

シリンダケース１２の内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング１６が配置されている。上ピストン１３Ａの内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング３０が配置されている。中間プレート１４の内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング３１が配置されている。下ピストン１３Ｂの内周面とピストンロッド１５の外周面の間に、Ｏリング３２が配置されている。シリンダベース１１の内周面とピストンロッド１５の外周面の間には、Ｏリング３３が配置されている。

【0024】

また、上ピストン１３Ａの外周面とシリンダケース１２の内周面の間に、Ｏリング３４が配置されている。中間プレート１４の外周面とシリンダケース１２の内周面との間に、Ｏリング３６が配置されている。下ピストン１３Ｂの外周面とシリンダベース１１の内周面の間に、Ｏリング３７が配置されている。

【0025】

次に、スプリング部５について説明する。図１に示すように、シリンダベース１１の下端には、下フランジ１１ｂが形成されている。下フランジ１１ｂは、下方（弁閉方向）に付勢する圧縮スプリング１９を保持するスプリングリテーナ１８の上面に当接している。下フランジ１１ｂの下方には、雄ねじ部１１ｃが形成され、スプリングリテーナ１８の内周面に設けた雌ねじ部１８ａに螺合されている。貫通したピストンロッド１５の下端部には、雄ねじ部１５ｂが形成され、第１ステム２１の上端中央に形成された雌ねじ部２１ａに螺合されている。そのため、ピストンロッド１５の上方への駆動力が、第１ステム２１に伝達される。

【0026】

第１ステム２１の外周側上面には、圧縮スプリング１９の下端が当接している。そのため、圧縮スプリング１９の弾性力が、第１ステム２１を下方に押圧する。スプリングリテーナ１８の下方には、中空状のアダプタ２２が形成されている。アダプタ２２内には、圧縮スプリング１９と、第１ステム２１が配置されている。アダプタ２２の上部外周面には、第１雄ねじ部２２ａが形成され、押えナット２０の内周面に形成された雌ねじ２０ａと螺合されている。押えナット２０の上方内周面には、スプリングリテーナ１８と係合している。押えナット２０のねじを締結することによって、アダプタ２２は、スプリングリテーナ１８と連結されている。

【0027】

アダプタ２２の下部外周面には、第２雄ねじ部２２ｂが形成され、弁部３を構成するバルブボディ２５の上部に突設された筒部２５ａの内周面に設けられた雌ねじ部２５ｅに螺合されている。アダプタ２２の下端には、ホルダ２３の上面が当接している。ホルダ２３は、メタルダイアフラム２７の外周縁の上面に配設され、弁室２８の底面との間でメタルダイアフラム２７を気密状に挟圧している。

【0028】

次に、弁部３について説明する。図１に示すように、バルブボディ２５の上部に突設された筒部２５ａの内面には、入力側の第２流路２５ｂと、出力側の第１流路２５ｃに連通する弁室２８が形成されている。弁室２８の底面には、第２流路２５ｂに連通する箇所に弁座２６が設けられている。弁座２６の材質は、耐熱性の優れたＰＩ（ポリイミド）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）である。弁座２６は、バルブボディ２５にかしめ結合されている。弁座２６の上方には、弁座２６と当接又は離間し、上方に膨出するメタルダイアフラム２７が配設されている。メタルダイアフラム２７は、ニッケル・コバルト合金製の薄膜が複数枚積層され、シート状に圧着されている。メタルダイアフラム２７は、０．１ｍｍ厚の薄膜を３枚積層して、中央の膨出量は、自由状態で０．９ｍｍとして、作製されている。また、メタルダイアフラム２７は、高強度化するため、熱処理を行っているので、硬度は、ビッカース硬度Ｈｖ５００以上を有している。メタルダイアフラム２７の上面に第２ステム２４の下端が押し当てられている。

【0029】

第２ステム２４は、略円柱形状で、その下端は、下方になだらかに膨出して湾曲した形状で形成されている。バルブボディ２５に取り付ける段階（初期段階）で、メタルダイアフラム２７を第２ステム２４の湾曲面に沿った形状に規制する。弁開時においても、メタルダイアフラム２７は、押し当てられた第２ステム２４の湾曲面に沿った形状に保持されている。

【0030】

次に、第１実施形態に係る流体制御弁１の特徴であるバルブボディ２５に形成された流路の構成について図１、図４及び図５を用いて説明する。図４は、流体制御弁１を用いて、オリフィス径とＣｖ値との関係を求めたグラフである。縦軸はＣｖ値を示し、横軸は第２流路２５ｂに対する第１流路２５ｃに形成されたオリフィス２５１の径の比率を示す。折れ線ＸはＣｖ値の最大値を示し、折れ線ＺはＣｖ値の最小値を示す。点線Ｙは折れ線Ｘと折れ線Ｚの中間点を示す。長さＶはＣｖ値の変動幅を示し、点線Ｙから折れ線Ｘの長さＶと、点線Ｙから折れ線Ｚまでの長さＶは、同じである。オリフィス２５１の径が第２流路２５ｂと同じ径（１００％）に近づくほどＣｖ値の変動幅は大きくなる。Ｃｖ値の変動率は、±Ｖ／Ｙで得られる。図５は、図４のうち、縦軸のＣｖ値、５０−１５０％、及び横軸の第２流路２５ｂに対する第１流路２５ｃに形成されたオリフィス２５１の径の比率、４０−８０％の部分を拡大した図である。

【0031】

図１に示すように、第１流路２５ｃには、オリフィス２５１が形成されている。オリフィス２５１の直径Ｒは、第２流路２５ｂの直径Ｑの５０％に形成されている。第２流路２５ｂの直径Ｑとは、図３に示すように、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路に換算した直径のことをいう。すなわち、第２流路２５ｂの断面積よりも、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間の流路面積（略ＱπＨ）の方が小さいため、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間の流路面積が対象となる。オリフィス２５１の直径Ｒが第２流路２５ｂの直径Ｑの５０％であるとき、図５のＣｖ値の最大値Ｘ２、最小値Ｚ２、中間値Ｙ２が実験により得られたデータによると、Ｃｖ値の変動率は、±１０％以下（±Ｖ２／Ｙ２）に抑えることができる。

【0032】

ここで、メタルダイアフラム２７はビッカース硬度Ｈｖ５００以上の硬度であるため、ある時点でメタルダイアフラム２７の形状が急激に変化する。そのため、図４においてオリフィスを備えない１００％の場合には、薄板状のメタルダイアフラム２７の挙動が不安定となるため、Ｃｖ値の変動率が±３７％と大きい。それに対して、オリフィス２５１が第１流路２５ｃに形成されていることにより、Ｃｖ値の変動率を±１０％に抑えることができた。この理由は、メタルダイアフラムが急激に変化して圧力が急変した時に、流量がオリフィスにより制限されているため、Ｃｖ値の変動率が小さくなると考えられる。

【0033】

本実施形態では、オリフィス２５１の直径Ｒを、第２流路２５ｂの直径Ｑの５０％以下に設定しているが、これを４０％以下に設定すると、図５に示すように、Ｃｖ値の最大値Ｘ１、最小値Ｚ１、中間値Ｙ１が得られ、Ｃｖ値の変動率は、さらに小さく±５％以下（±Ｖ１／Ｙ１）となる。これにより、近年の産業界においてガスを精度よく供給する要請に応えた、さらに高精度の流体制御弁を提供することができる。

【0034】

また、本実施形態では、第１流路２５ｃにオリフィス２５１が形成されているが、第１流路２５ｃにオリフィス２５１を形成する代わりに、第２流路２５ｂにオリフィスを形成しても良い（図示なし）。第２流路２５ｂに形成されたオリフィスの直径を第２流路２５ｂの直径Ｑの５０％以下としたとき、Ｃｖ値の変動率は±１０％以下となる。さらに、第２流路２５ｂに形成されたオリフィスの直径を第２流路２５ｂの直径Ｑの４０％以下としたときは、Ｃｖ値の変動率は±５％以下となる。このとき、第２流路２５ｂの直径Ｑとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう。

【0035】

（動作説明）
次に、流体制御弁１の動作について説明する。

【0036】

図１に示すように、流体制御弁１は、パイロットポート１２ａに操作エアを送給すると、操作エアが加圧室１７、２９に供給され、上下ピストン１３Ａ、１３Ｂ及びピストンロッド１５は上方（弁開方向）に駆動される。第１ステム２１は、ピストンロッド１５と連結されているので、圧縮スプリング１９の弾性力に抗して、上昇端位置まで上昇する。第１ステム２１によって上昇を規制されていた第２ステム２４は、メタルダイアフラム２７の復元力によって上昇する。メタルダイアフラム２７は、弁座２６と離間し、弁開状態となる。メタルダイアフラム２７が弁開すると、高温ガスは第２流路２５ｂから弁室２８を通って第１流路２５ｃに供給される。

【0037】

一方、流体制御弁１は、パイロットポート１２ａへの操作エアの送給を停止すると、図２に示すように、圧縮スプリング１９の弾性力によって、第１ステム２１は下方（弁閉方向）に駆動される。第１ステム２１は、第２ステム２４の上昇を規制したまま、第２ステム２４とともに下降する。第２ステム２４の下降に伴いメタルダイアフラム２７は、弁座２６と当接し、弁閉状態となる。メタルダイアフラム２７が弁閉すると、高温ガスの第１流路２５ｃへの供給が停止される。

【0038】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の流体制御弁１の構成について、図６、７を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係る流体制御弁１の断面図である。図７は、図６のＢ部拡大図であって、メタルダイアフラム２７の弁開状態を示す。

【0039】

第１実施形態と第２実施形態の主な相違点は、バルブボディの流路の形状である。なお、第１実施形態に係る流体制御弁１と同じ構造は、同じ引用番号を付すことにより、説明を省略する。

【0040】

図６に示すように、バルブボディ３５には、入力側の第２流路３５ｂと、出力側の第１流路３５ｃが形成されている。バルブボディ３５内の第２流路３５ｂの第１ポートと、第２流路３５ｂの第２ポートが側面に対向して設けられている。第１流路３５ｃには、オリフィス３５１が形成されている。オリフィス３５１の直径Ｔは、第２流路３５ｂの直径Ｓの５０％以下に形成されている。オリフィス３５１の直径Ｔを第２流路３５ｂの直径Ｓの５０％以下としたとき、Ｃｖ値の変動率は±１０％以下となる。さらに、オリフィス３５１の直径Ｔを第２流路３５ｂの直径Ｓの４０％以下としたときは、Ｃｖ値の変動率は±５％以下となる。第２流路３５ｂの直径Ｓとは、図７に示すように、弁座２６をメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路に換算した直径のことをいう。

【0041】

以上、説明したように、本発明の流体制御弁１によれば、（１）第１流路２５ｃ、３５ｃ及び第２流路２５ｂ、３５ｂに連通する弁室２８に弁座２６を設けたバルブボディ２５、３５と、弁座２６と当接又は離間するメタルダイアフラム２７と、メタルダイアフラム２７を上下動させる第１ステム２１及び第２ステム２４と、第１ステム２１を駆動させるアクチュエータ部２とを備え、高温ガスを制御する流体制御弁１において、第１流路２５ｃ、３５ｃに形成された第１オリフィス２５１の直径Ｒ、オリフィス３５１の直径Ｔは、第２流路の直径Ｑ、Ｓの５０％以下であること、または、第２流路２５ｂ、３５ｂに形成された第２オリフィス（図示なし）の直径は、第２流路２５ｂ、３５ｂの直径Ｑ、Ｓの５０％以下であること、第２流路２５ｂ、３５ｂの直径Ｑ、Ｓとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積（略ＱπＨ）を円形の流路の直径に換算した直径であること、を特徴とし、高温ガスを供給しても、Ｃｖ値の変動率を±１０％以内に抑えることができる。

【0042】

（２）（１）に記載の流体制御弁１において、第１オリフィス２５１の直径Ｒ、オリフィス３５１の直径Ｔは、第２流路２５ｂ、３５ｂの直径Ｑ、Ｓの４０％以下であること、または、第２オリフィス（図示なし）の直径は、第２流路２５ｂ、３５ｂの直径Ｑ、Ｓの４０％以下であること、を特徴とし、高温ガスを供給しても、Ｃｖ値の変動率を±５％以内に抑えることができる。近年、産業界において求められている、ＡＬＤにおいてさらにＣｖ値の変動率が小さい高精度の流体制御弁（±５％以下の変動率）の提供を実現することができる。

【0043】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態の流体制御弁１の構成について、図８、９を用いて説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る流体制御弁１の断面図である。図９は、図８のＣ部拡大図であって、メタルダイアフラム２７の弁開状態を示す。

【0044】

第１実施形態と第３実施形態の主な相違点は、バルブボディの流路の形状である。なお、第１実施形態に係る流体制御弁１と同じ構造は、同じ引用番号を付すことにより、説明を省略する。

【0045】

図８に示すように、バルブボディ４５には、入力側に第２流路４５ｂと第３流路４５ｄ、出力側の第１流路４５ｃが形成されている。メタルダイアフラム２７が弁座２６から離間すると、材料ガスは第２流路４５ｂから、キャリアガスは第３流路４５ｄから弁室２８を通って第１流路４５ｃに供給される。一方、メタルダイアフラム２７が弁閉すると、材料ガスとキャリアガスの第１流路４５ｃへの供給が停止される。

【0046】

また、キャリアガスは、第３流路４５ｄから弁座２６を通って第１流路４５ｃへ他の手段により制御された流量が常時供給されている。

【0047】

第１流路４５ｃには、オリフィス４５１が形成されている。オリフィス４５１の直径Ｗは、第２流路４５ｂの直径Ｕの５０％以下に形成されている。オリフィス４５１の直径Ｗを第２流路４５ｂの直径Ｕの５０％以下としたとき、Ｃｖ値の変動率は±１０％以下となる。さらに、オリフィス４５１の直径Ｗを第２流路の直径Ｕの４０％以下としたときは、Ｃｖ値の変動率は±５％以下となる。第２流路４５ｂの直径Ｕとは、弁座２６とメタルダイアフラム２７が離間しているとき、弁座２６とメタルダイアフラム２７の間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径のことをいう。

【0048】

なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。

【0049】

例えば、本実施形態では、バルブボディにオリフィスを形成しているが、オリフィスを別の部材で流路に設けても良い。

【符号の説明】

【0050】

１ 流体制御弁
２ アクチュエータ部
３ 弁部
２１ 第１ステム
２４ 第２ステム
２５，３５ バルブボディ
２５ｂ，３５ｂ 第２流路
２５ｃ，３５ｃ 第１流路
２６ 弁座
２７ メタルダイアフラム
２８ 弁室
２５１，３５１，４５１ オリフィス

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、前記弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、前記メタルダイアフラムを上下動させるステムと、前記ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、
前記第１流路に形成された第１オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の５０％以下であること、または、前記第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の５０％以下であること、
前記第２流路の直径とは、前記弁座と前記メタルダイアフラムが離間しているとき、前記弁座と前記メタルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径であること、
を特徴とする流体制御弁。

【請求項2】

請求項１に記載の流体制御弁において、
前記第１オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の４０％以下であること、または、前記第２オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の４０％以下であること、
を特徴とする流体制御弁。

【手続補正書】

【提出日】2017年10月16日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

（１）第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、弁座と当接
又は離間するメタルダイアフラムと、メタルダイアフラムを上下動させるステムと、ステ
ムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、第１
流路に形成された第１オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であること、ま
たは、第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、第２流路の直径の５０％以下であ
ること、第２流路の直径とは、弁座とメタルダイアフラムが離間しているとき、弁座とメ
タルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径であること、前記第１オリフィスの直径、または、前記第２オリフィスの直径が、前記第２流路の直径の５０％以下であることにより、前記メタルダイアフラムの挙動が不安定である場合に、前記高温流体の流量が、前記第１オリフィス又は前記第２オリフィスにより制限され、Ｃｖ値の変動率が抑えられること、を特徴とする。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１流路及び第２流路に連通する弁室に弁座を設けたバルブボディと、前記弁座と当接又は離間するメタルダイアフラムと、前記メタルダイアフラムを上下動させるステムと、前記ステムを駆動させるアクチュエータとを備え、高温流体を制御する流体制御弁において、
前記第１流路に形成された第１オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の５０％以下であること、または、前記第２流路に形成された第２オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の５０％以下であること、
前記第２流路の直径とは、前記弁座と前記メタルダイアフラムが離間しているとき、前記弁座と前記メタルダイアフラムの間で形成される円筒状の流路面積を円形の流路の直径に換算した直径であること、
前記第１オリフィスの直径、または、前記第２オリフィスの直径が、前記第２流路の直径の５０％以下であることにより、前記メタルダイアフラムの挙動が不安定である場合に、前記高温流体の流量が、前記第１オリフィス又は前記第２オリフィスにより制限され、Ｃｖ値の変動率が抑えられること、
を特徴とする流体制御弁。

【請求項2】

請求項１に記載の流体制御弁において、
前記第１オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の４０％以下であること、または、前記第２オリフィスの直径は、前記第２流路の直径の４０％以下であること、
を特徴とする流体制御弁。