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(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】P2024139871
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】バルブ装置
(51)【国際特許分類】
F16K 7/12 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
F16K7/12 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023050802
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】390033857
【氏名又は名称】株式会社フジキン
(74)【代理人】
【識別番号】110002893
【氏名又は名称】弁理士法人ＫＥＮ知財総合事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 俊英
(72)【発明者】
【氏名】中田 知宏
(72)【発明者】
【氏名】北野 真史
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 一誠
(72)【発明者】
【氏名】近藤 研太
(72)【発明者】
【氏名】丹野 竜太郎
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 裕也
(57)【要約】 （修正有）
【課題】シール性能と流体の流量を確保しつつ流量を精密に調整可能なバルブ装置を提供する。
【解決手段】収容凹部１１と、収容凹部の底面で開口する第１の流路１２と、収容凹部に接続された第２の流路１３とを画定するバルブボディ１０と、下端部が収容凹部の底面に密着する下端シール部２０ｂを形成し、内周側が第１の流路と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部２０ａを形成する筒状部材２０と、収容凹部の内周側と筒状部材とを接続し、可撓性を有して筒状部材を下方向に付勢する環状プレート３０と、バルブシート部に対して離間及び当接することにより流路の開閉を行うダイヤフラム４０と、ダイヤフラムを駆動する駆動部５０を有し、バルブシート部２０ａ及び下端シール部２０ｂの少なくとも一方が、筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】収容凹部１１と、収容凹部の底面で開口する第１の流路１２と、収容凹部に接続された第２の流路１３とを画定するバルブボディ１０と、下端部が収容凹部の底面に密着する下端シール部２０ｂを形成し、内周側が第１の流路と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部２０ａを形成する筒状部材２０と、収容凹部の内周側と筒状部材とを接続し、可撓性を有して筒状部材を下方向に付勢する環状プレート３０と、バルブシート部に対して離間及び当接することにより流路の開閉を行うダイヤフラム４０と、ダイヤフラムを駆動する駆動部５０を有し、バルブシート部２０ａ及び下端シール部２０ｂの少なくとも一方が、筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
下端部が前記収容凹部の底面に密着する下端シール部を形成し、内周側が前記第１の流路と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部を形成する筒状部材と、
前記バルブボディの収容凹部の内周側と前記筒状部材の外周側とを接続し、可撓性を有して前記筒状部材を下方向に付勢するとともに、前記第２の流路と連通する複数の開口を有する環状プレートと、
前記バルブシート部に対して離間及び当接することにより前記第１の流路と前記第２の流路との間の連通及び遮断を行うダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間及び当接させる駆動部と、を有し、
前記バルブシート部及び前記下端シール部の少なくとも一方が、前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている、バルブ装置。
下端部が前記収容凹部の底面に密着する下端シール部を形成し、内周側が前記第１の流路と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部を形成する筒状部材と、
前記バルブボディの収容凹部の内周側と前記筒状部材の外周側とを接続し、可撓性を有して前記筒状部材を下方向に付勢するとともに、前記第２の流路と連通する複数の開口を有する環状プレートと、
前記バルブシート部に対して離間及び当接することにより前記第１の流路と前記第２の流路との間の連通及び遮断を行うダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間及び当接させる駆動部と、を有し、
前記バルブシート部及び前記下端シール部の少なくとも一方が、前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている、バルブ装置。
【請求項2】
前記バルブシート部及び前記下端シール部の両方が、前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている、請求項1に記載のバルブ装置。
【請求項3】
前記皮膜の材質は、樹脂である、請求項１又は２に記載のバルブ装置。
【請求項4】
前記樹脂層の材質は、フッ素樹脂である、請求項３に記載のバルブ装置。
【請求項5】
前記皮膜の厚さは、0.05ｍｍ～0.1ｍｍである、請求項１又は２に記載のバルブ装置。
【請求項6】
前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている前記バルブシート部又は前記下端シール部が、縦断面視で、外周側テーパ部と内周側テーパ部と稜線部からなる凸型形状を有し、前記筒状部材の軸に垂直な仮想平面に対して、前記外周側テーパ部のテーパ角は５±４度であり、前記内周側テーパ部のテーパ角は２７±１５度である、請求項１又は２に記載のバルブ装置。
【請求項7】
前記バルブシート部又は前記下端シール部が、縦断面視で、前記外周側テーパ部の外周側に、縮径した外周面と段差面からなる段差部をさらに有し、前記縮径した外周面の途中に前記皮膜の外周側縁部が存在する請求項６に記載のバルブ装置。
【請求項8】
前記駆動部は、
前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間させる開位置及び接触させる閉位置の間で移動可能に設けられ、前記ダイヤフラムを操作する操作部材と、
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、を含む、請求項１又は２に記載のバルブ装置。
前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間させる開位置及び接触させる閉位置の間で移動可能に設けられ、前記ダイヤフラムを操作する操作部材と、
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、を含む、請求項１又は２に記載のバルブ装置。
【請求項9】
前記調整用アクチュエータは、圧電素子の伸縮を利用したアクチュエータを含む、請求項８に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バルブ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造工程における成膜プロセスにおいては、均一かつ緻密な成膜のために、例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）が用いられる場合があり、このようなプロセスでは、処理ガスの流量を精密に調整する必要がある。また、基板の大口径化に対応すべく、処理ガスの大流量化が求められている。
このような要求に応えるべく、大きなストロークでのバルブの開閉が可能な空気圧アクチュエータを主アクチュエータとして流量を確保しつつ、バルブ開度を微細に調整可能な圧電アクチュエータを調整用アクチュエータとして併用することで、小流量から大流量までの精密な制御を可能としたダイヤフラムバルブが存在する（例えば、特許文献１参照）。
一方、半導体製造における成膜プロセスで使用されるダイヤフラムバルブの大流量化を実現するため、インナーディスクと呼ばれる部品を弁室内に組み込む手法が存在している。具体的には、インナーディスクの内周側を構成する筒状部材の長さを大きくし、弁室を深くして、弁室側面に例えば大径の二次側流路を接続することにより、大流量化を実現している（例えば、特許文献２参照）。
このような要求に応えるべく、大きなストロークでのバルブの開閉が可能な空気圧アクチュエータを主アクチュエータとして流量を確保しつつ、バルブ開度を微細に調整可能な圧電アクチュエータを調整用アクチュエータとして併用することで、小流量から大流量までの精密な制御を可能としたダイヤフラムバルブが存在する（例えば、特許文献１参照）。
一方、半導体製造における成膜プロセスで使用されるダイヤフラムバルブの大流量化を実現するため、インナーディスクと呼ばれる部品を弁室内に組み込む手法が存在している。具体的には、インナーディスクの内周側を構成する筒状部材の長さを大きくし、弁室を深くして、弁室側面に例えば大径の二次側流路を接続することにより、大流量化を実現している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第７０３０３５９号
【特許文献2】国際公開第２０２０／０２１９１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、更に高まる大流量化の要求に応えるべく、空気圧アクチュエータと圧電アクチュエータを併用するダイヤフラムバルブにこのインナーディスクを組み込み、更なる大流量化を図る動きがある。
しかしながら、従来のインナーディスクの筒状部材では、ダイヤフラムと接触する上端部に樹脂製のシートを配置してカシメ等により固定し、ボディと接触する下端部に樹脂製のシール部材を配置してカシメ等により固定する構造のため、開閉動作の際にダイヤフラムから繰り返し受ける押圧力によって、樹脂製シートや樹脂製シールが経時的に押しつぶされるという問題があり、一方、高温環境下で使用する場合には、樹脂製シートや樹脂製シールが熱膨張するという問題がある。
そして、このような樹脂製シートや樹脂製シールの寸法の変化により生ずるシート面の高さの変化は、バルブ開放時のシートとダイヤフラム間の隙間を変化させて、流量の変化を引き起こすのみならず、弁閉及び弁開動作そのものの確実性にまで影響を及ぼす場合がある。
特に、微細にストローク量を変化可能な圧電アクチュエータを併用したダイヤフラムバルブにおいては、上記シート面の高さの変化をカバーすることが困難になり、流量の精度低下を招くおそれがある。
そのため、シート面の高さの経時的な変化が小さいシール手段の開発が求められている。
しかしながら、従来のインナーディスクの筒状部材では、ダイヤフラムと接触する上端部に樹脂製のシートを配置してカシメ等により固定し、ボディと接触する下端部に樹脂製のシール部材を配置してカシメ等により固定する構造のため、開閉動作の際にダイヤフラムから繰り返し受ける押圧力によって、樹脂製シートや樹脂製シールが経時的に押しつぶされるという問題があり、一方、高温環境下で使用する場合には、樹脂製シートや樹脂製シールが熱膨張するという問題がある。
そして、このような樹脂製シートや樹脂製シールの寸法の変化により生ずるシート面の高さの変化は、バルブ開放時のシートとダイヤフラム間の隙間を変化させて、流量の変化を引き起こすのみならず、弁閉及び弁開動作そのものの確実性にまで影響を及ぼす場合がある。
特に、微細にストローク量を変化可能な圧電アクチュエータを併用したダイヤフラムバルブにおいては、上記シート面の高さの変化をカバーすることが困難になり、流量の精度低下を招くおそれがある。
そのため、シート面の高さの経時的な変化が小さいシール手段の開発が求められている。
【0005】
本発明の目的の一つは、シール性能及び流体の流量を確保しつつ流量を精密に調整可能なバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明のバルブ装置は、収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
下端部が前記収容凹部の底面に密着する下端シール部を形成し、内周側が前記第１の流路と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部を形成する筒状部材と、
外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された支持部に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定され、可撓性を有して前記筒状部材を下方向に付勢するとともに、前記第２の流路と連通する複数の開口を有する環状プレートと、
前記バルブシート部に対して離間及び当接することにより前記第１の流路と前記第２の流路との間の連通及び遮断を行うダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間及び当接させる駆動部と、を有し、
前記バルブシート部及び前記下端シール部の少なくとも一方が、前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている、ことを特徴とする。
ここで「シール性」とは、当接対象物に当接すると、局部的に弾性変形して当接対象物に密着し、当接対象物との間の流体の流れを遮断できる性質をいう。
下端部が前記収容凹部の底面に密着する下端シール部を形成し、内周側が前記第１の流路と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部を形成する筒状部材と、
外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された支持部に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定され、可撓性を有して前記筒状部材を下方向に付勢するとともに、前記第２の流路と連通する複数の開口を有する環状プレートと、
前記バルブシート部に対して離間及び当接することにより前記第１の流路と前記第２の流路との間の連通及び遮断を行うダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間及び当接させる駆動部と、を有し、
前記バルブシート部及び前記下端シール部の少なくとも一方が、前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている、ことを特徴とする。
ここで「シール性」とは、当接対象物に当接すると、局部的に弾性変形して当接対象物に密着し、当接対象物との間の流体の流れを遮断できる性質をいう。
【0007】
本発明のバルブ装置において、前記バルブシート部及び前記下端シール部の両方が、前記筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成されている、構成が好ましく採用できる。
【0008】
前記皮膜の材質は、樹脂である、構成が好ましく採用できる。
【0009】
前記皮膜の材質は、フッ素樹脂である、構成が特に好ましく採用できる。
【0010】
前記皮膜の厚さは、0.05ｍｍ～0.1ｍｍである、構成が好ましく採用できる。
【0011】
前記筒状部材の前記皮膜により形成されている前記バルブシート部又は前記下端シール部が、縦断面視で、外周側テーパ部と内周側テーパ部と稜線部からなる凸型形状を有し、前記筒状部材の軸に垂直な仮想平面に対して、前記外周側テーパ部のテーパ角は５±１度であり、前記内周側テーパ部のテーパ角は２７±１度である、構成が好ましく採用できる。
【0012】
前記バルブシート部又は前記下端シール部が、縦断面視で、前記外周側テーパ部の外周側に、さらに縮径した外周面と段差面からなる段差部を有し、前記縮径した外周面の途中に前記皮膜の外周側縁部が存在する、構成であってもよい。
【0013】
前記駆動部は、前記ダイヤフラムを前記バルブシート部に対して離間させる開位置及び接触させる閉位置の間で移動可能に設けられ、前記ダイヤフラムを操作する操作部材と、
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、を含む、構成が好ましく採用できる。
供給される駆動流体の圧力を受けて、前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる主アクチュエータと、
前記開位置に位置付けられた前記操作部材の位置を調整するための調整用アクチュエータと、を含む、構成が好ましく採用できる。
【0014】
前記調整用アクチュエータは、圧電素子の伸縮を利用したアクチュエータを含む、構成が好ましく採用できる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、筒状部材を用いたバルブ装置において、バルブシート部及び下端シール部の少なくとも一方を、筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜により形成したので、これらの部分を樹脂製部材で形成した場合に比べて樹脂層の厚みが薄くなり、高温環境下での熱膨張や開閉動作によるシート高さの変化を軽減できる。
このため、ダイヤフラムを駆動する微調整用アクチュエータとして圧電アクチュエータを採用し、インナーディスクを採用したダイヤフラムバルブにおいても、シート面高さの経時変化や温度による変化が小さくなり、シール性能と流体の流量を確保しつつ流量を精密に調整可能なバルブ装置を実現できる。
このため、ダイヤフラムを駆動する微調整用アクチュエータとして圧電アクチュエータを採用し、インナーディスクを採用したダイヤフラムバルブにおいても、シート面高さの経時変化や温度による変化が小さくなり、シール性能と流体の流量を確保しつつ流量を精密に調整可能なバルブ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るバルブ装置の縦断面図。
【図3】筒状部材を示す縦断面図。
【図5】環状プレートを示す平面図。
【図6】主アクチュエータを示す縦断面図。
【図9】本発明の第２の実施形態に係るバルブ装置の筒状部材を示す縦断面図。
【図10】本発明の第３の実施形態に係るバルブ装置の筒状部材を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。説明において同様の要素には同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。尚、本明細書及び特許請求の範囲における「上面」「下面」等の語は、ボディにおける収容凹部の位置を「上面」側と定義した場合の部材同士の相対的な位置関係を示す語であり、地面に対する位置関係を示す語ではない。
（第１の実施形態）
図１に本発明の実施形態に係るバルブ装置１を示す。
本実施形態は、筒状部材の上端部のバルブシート部及び下端部の下端シール部の両方を筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜で形成した形態である。ここで「シール性」とは、当接対象物に当接すると、局部的に弾性変形して当接対象物に密着し、当接対象物との間の流体の流れを遮断できる性質をいう。「シール性を有する皮膜」とは、後述する樹脂に限られず、例えば、金やニッケルなどの金属材料、或いはＰＴＦＥ無電解ニッケルメッキやポリイミド複合材料などの複合材料でもよい。
図１において、１０はバルブボディ、２０は筒状部材、３０は環状プレート、４０はダイヤフラム、５０は操作部材、６０は主アクチュエータとしてのエアシリンダ、７０は調整用アクチュエータとしての圧電アクチュエータ、８０はボンネット，９０はケーシング、９５はコイルばね、９６は皿バネ、ＯＲはシール部材としてのＯリング、Ｇは駆動流体としての圧縮エアを示す。なお、駆動流体は、圧縮エアに限定されるわけではなく他の流体を用いることも可能である。
（第１の実施形態）
図１に本発明の実施形態に係るバルブ装置１を示す。
本実施形態は、筒状部材の上端部のバルブシート部及び下端部の下端シール部の両方を筒状部材の表面に設けられたシール性を有する皮膜で形成した形態である。ここで「シール性」とは、当接対象物に当接すると、局部的に弾性変形して当接対象物に密着し、当接対象物との間の流体の流れを遮断できる性質をいう。「シール性を有する皮膜」とは、後述する樹脂に限られず、例えば、金やニッケルなどの金属材料、或いはＰＴＦＥ無電解ニッケルメッキやポリイミド複合材料などの複合材料でもよい。
図１において、１０はバルブボディ、２０は筒状部材、３０は環状プレート、４０はダイヤフラム、５０は操作部材、６０は主アクチュエータとしてのエアシリンダ、７０は調整用アクチュエータとしての圧電アクチュエータ、８０はボンネット，９０はケーシング、９５はコイルばね、９６は皿バネ、ＯＲはシール部材としてのＯリング、Ｇは駆動流体としての圧縮エアを示す。なお、駆動流体は、圧縮エアに限定されるわけではなく他の流体を用いることも可能である。
【0018】
バルブボディ１０は、ステンレス鋼等の金属により形成されており、内部に収容凹部１１，第１の流路１２及び第２の流路１３を画定している。収容凹部１１は、バルブボディ１０の上面１０ａ側に形成された円筒状の凹部で、高さ方向中段に段差状の支持部１７（図２参照）を有する。この収容凹部１１の周囲には、バルブボディ１０の上面１０ａから円筒状突設部１４が突設され、この円筒状突設部１４の内周面には、ボンネット８０と螺合する内周ネジ部が形成されている。第１の流路１２は、一端部が収容凹部１１の底面で開口し、他端部がバルブボディ１０の左側面に設けられた継手部１０ｂの先端部で開口している。第２の流路１３は、一端部が、収容凹部１１の側面で開口し他端部がバルブボディ１０の右側面の継手部１０ｃの先端部で開口している。
収容凹部１１は、後述する筒状部材２０の採用により深く形成でき、その結果、第１の流路１２及び第２の流路１３を大径化できて、大流量に対応できるようになっている。
尚、本実施形態では、バルブボディ１０の下面１０ｄ側に、第１の流路１２に連通する下側収容凹部１０ｅが設けられ、圧力センサ４００が配置されている。この圧力センサ４００は調整用アクチュエータ７０動作時に、フィードバック用のセンサとして機能する。但し、圧力センサ４００は必須でない。
収容凹部１１は、後述する筒状部材２０の採用により深く形成でき、その結果、第１の流路１２及び第２の流路１３を大径化できて、大流量に対応できるようになっている。
尚、本実施形態では、バルブボディ１０の下面１０ｄ側に、第１の流路１２に連通する下側収容凹部１０ｅが設けられ、圧力センサ４００が配置されている。この圧力センサ４００は調整用アクチュエータ７０動作時に、フィードバック用のセンサとして機能する。但し、圧力センサ４００は必須でない。
【0019】
筒状部材２０は、略円筒状の部材で、下端部が前記収容凹部１１の底面に密着する下端シール部２０ｂを形成し、内周側２０ｃが前記第１の流路１２と連通する流路を画定するとともに、上端部がバルブシート部２０ａを形成する部材である。
本実施形態では、図３に示すように、筒状部材２０の上端部のバルブシート部２０ａ及び下端部の下端シール部２０ｂの両方を筒状部材２０の表面に設けられたシール性を有する樹脂皮膜２１ａ，２１ｂで形成されている。この樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの材質は、ＰＦＡを用いている。但し、この樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの材質は、ＰＦＡに限らず、フッ素樹脂全般（ＰＴＦＥなど）やフッ素樹脂以外のポリイミド等でもよい。シール可能な柔軟性を有しつつ、耐熱性及び被塗布材である筒状部材２０への密着性に優れた樹脂が好ましい。
樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さは、0.05ｍｍ～0.1ｍｍが好ましい。樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さが小さいほど、厚さの経時変化や熱膨張が小さいので、バルブボディ１０を基準とするバルブシート面高さの変動が抑えられ、その結果、バルブ開状態での流量安定性が高まる。反面、樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さが小さすぎると、樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの柔軟性が低下し、下端シール部２０ｂのシール性やバルブ閉状態でのバルブシート部２０ａのシール性が低下する懸念がある。このため、上記した樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さが好ましい。
本実施形態では、図３に示すように、筒状部材２０の上端部のバルブシート部２０ａ及び下端部の下端シール部２０ｂの両方を筒状部材２０の表面に設けられたシール性を有する樹脂皮膜２１ａ，２１ｂで形成されている。この樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの材質は、ＰＦＡを用いている。但し、この樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの材質は、ＰＦＡに限らず、フッ素樹脂全般（ＰＴＦＥなど）やフッ素樹脂以外のポリイミド等でもよい。シール可能な柔軟性を有しつつ、耐熱性及び被塗布材である筒状部材２０への密着性に優れた樹脂が好ましい。
樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さは、0.05ｍｍ～0.1ｍｍが好ましい。樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さが小さいほど、厚さの経時変化や熱膨張が小さいので、バルブボディ１０を基準とするバルブシート面高さの変動が抑えられ、その結果、バルブ開状態での流量安定性が高まる。反面、樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さが小さすぎると、樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの柔軟性が低下し、下端シール部２０ｂのシール性やバルブ閉状態でのバルブシート部２０ａのシール性が低下する懸念がある。このため、上記した樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの厚さが好ましい。
【0020】
樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの形成（コーティング）工程は、例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂の場合、塗布対象面である筒状部材２０の上端面及び下端面の粗面化（サンドブラスト等）、プライマーの塗布・焼成、パウダー状態又はディスパージョン状態の樹脂の塗布・焼成、の手順で行う。但し、これに限られず、適切な樹脂皮膜２１ａ，２１ｂが形成できれば、いずれの工程でもよい。
【0021】
樹脂皮膜２１ａ，２１ｂが表面に設けられたバルブシート部２０ａ及び下端シール部２０ｂは、図４Ａの拡大断面図に示すように、外周側テーパ部２２と内周側テーパ部２３と稜線部２４からなる凸型形状を有し、筒状部材２０の軸に垂直な仮想平面Ｈに対して、外周側テーパ部２２のテーパ角は５±１度であり、内周側テーパ部２３のテーパ角は２７±１度である。なお、稜線部２４は、断面視で必ずしも尖った形状でなく曲線的に盛り上がった形状でもよい。この断面形状は、従来の樹脂製バルブシートの断面形状に近いので、バルブシート部２０ａに採用すると安定したバルブシート動作が得られるとともに、下端シール部２０ｂに採用しても、確実なシール性能が得られる。
本実施形態では、筒状部材２０は、図３に示すように両端部の形状が同一で上下対称に形成されているので、上下反転しても使用でき、組み立て作業が容易になる。
但し、本発明においては、筒状部材２０は上下対称でなくてもよく、バルブシート部２０ａ及び下端シール部２０ｂの断面形状は、同一なくてもよく、また、バルブシート及び下端シールの機能が得られれば、上記した形状でなくてもよい。
本実施形態では、筒状部材２０は、図３に示すように両端部の形状が同一で上下対称に形成されているので、上下反転しても使用でき、組み立て作業が容易になる。
但し、本発明においては、筒状部材２０は上下対称でなくてもよく、バルブシート部２０ａ及び下端シール部２０ｂの断面形状は、同一なくてもよく、また、バルブシート及び下端シールの機能が得られれば、上記した形状でなくてもよい。
【0022】
図４Ｂは、バルブシート部２０ａ及び下端シール部２０ｂの断面形状の変形例を示す。この変形例では、バルブシート部２０ａ又は下端シール部２０ｂが、縦断面視で、外周側テーパ部２２の外周側に、縮径した外周面２５ａと段差面２５ｂからなる段差部２５をさらに有し、前記縮径した外周面２５ａの途中に前記樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの外周側縁部が存在する。この構成により、縮径した外周面２５ａの任意の位置まで樹脂皮膜２１ａ，２１ｂを設けることで、樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの外縁位置を管理しやすくなり、作業性が向上するメリットがある。なお、稜線部２４付近の形状は図４Ａと同じなので、同様のバルブシート動作性能やシール性能が得られる。
【0023】
環状プレート３０は、バルブボディ１０の収容凹部１１の内周側と筒状部材２０の外周側２０ｄとを接続し、可撓性を有して筒状部材２０を下方向に付勢するとともに、第２の流路１３と連通する複数の開口を有する部材である。
環状プレート３０は、図５に示すように、平面視で中心部に貫通孔３０ａを有する可撓性の円環状の平坦な板材であり、ステンレス等の金属で形成され、周方向に複数の開口３０ｂが形成されている。図２に示すように、環状プレート３０の内周縁部３０ｃ（図５参照）は、筒状部材２０の外周面（２０ｄ）に形成された段差部２０ｅに、当該外周面（２０ｄ）に嵌合された固定リング２８によって固定され、環状プレート３０の外周縁部３０ｄ（図５参照）は、収容凹部１１の内周面に形成された支持部１７に、当該内周面に嵌合された支持リング１５によって固定されている。段差部２０ｅは支持部１７より高い位置にあるので、環状プレート３０は、内周縁部３０ｃのみが段差部２０ｅに固定された状態では、略水平の平板状を成すが、さらに外周縁部３０ｄが支持部１７に固定されると、外周側が押し下げられて略円錐台面状に変形し、弾性力で筒状部材２０を下方向に付勢する。
環状プレート３０は、図５に示すように、平面視で中心部に貫通孔３０ａを有する可撓性の円環状の平坦な板材であり、ステンレス等の金属で形成され、周方向に複数の開口３０ｂが形成されている。図２に示すように、環状プレート３０の内周縁部３０ｃ（図５参照）は、筒状部材２０の外周面（２０ｄ）に形成された段差部２０ｅに、当該外周面（２０ｄ）に嵌合された固定リング２８によって固定され、環状プレート３０の外周縁部３０ｄ（図５参照）は、収容凹部１１の内周面に形成された支持部１７に、当該内周面に嵌合された支持リング１５によって固定されている。段差部２０ｅは支持部１７より高い位置にあるので、環状プレート３０は、内周縁部３０ｃのみが段差部２０ｅに固定された状態では、略水平の平板状を成すが、さらに外周縁部３０ｄが支持部１７に固定されると、外周側が押し下げられて略円錐台面状に変形し、弾性力で筒状部材２０を下方向に付勢する。
【0024】
ダイヤフラム４０は、図２に示すように、バルブシート部２０ａの上方に配設されており、第１の流路１２と第２の流路１３とを連通する流路を画定すると共に、その中央部が上下動してバルブシート部２０ａに対して離間・当接することにより、第１の流路１２と第２の流路１３との間を開閉する。本実施形態では、ダイヤフラム４０は、特殊ステンレス鋼等の金属製薄板及びニッケル・コバルト合金薄板の中央部を上方へ膨出させることにより形成され、自然状態では上に凸の球殻状を成す。この特殊ステンレス鋼薄板３枚とニッケル・コバルト合金薄板１枚とが積層されてダイヤフラム４０が構成されている。
ダイヤフラム４０は、その外周縁部がバルブボディ１０の収容凹部１１に嵌合された支持リング１５の上面に載置されており、円筒状突設部１４内へ挿入され螺合されたボンネット８０の下端部により、ステンレス合金製の押えアダプタ１６を介して前記支持リング１５上面へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。
ダイヤフラム４０は、その外周縁部がバルブボディ１０の収容凹部１１に嵌合された支持リング１５の上面に載置されており、円筒状突設部１４内へ挿入され螺合されたボンネット８０の下端部により、ステンレス合金製の押えアダプタ１６を介して前記支持リング１５上面へ押圧され、気密状態で挾持固定されている。
【0025】
ボンネット８０は、駆動部（５０，６０，７０）をバルブボディ１０へ接続する構造部材で、略円筒状を成し、下端部がバルブボディ１０の円筒状突設部１４内へ挿入され螺合されて固定されると共に、下端部が押えアダプタ１６を介してダイヤフラム４０の外縁部，支持リング１５及び環状プレート３０の外縁部を支持部１７に押圧し、これらの部材を固定している。ボンネット８０の上端部は、主アクチュエータ６０の下端部を構成している。
【0026】
操作部材５０は、ダイヤフラム４０に第１の流路１２と第２の流路１３との間を開閉させるようにダイヤフラム４０を操作するための部材であり、円筒部材５１下端部の内周ネジ部とダイヤフラム押えホルダ５２上端部の外周ネジ部が螺合してなる略有底円筒状を有し、上端側が開口している。操作部材５０は、円筒部材５１部分が、ボンネット８０の内周面等にＯリングＯＲを介して嵌合し（図１，６参照）、上下方向Ａ１，Ａ２に移動自在に支持されている。
操作部材５０のダイヤフラム押えホルダ５２の下側にはダイヤフラム４０の中央部上面に当接するアルミ製のダイヤフラム押え５３が装着されている。
ダイヤフラム押えホルダ５２のうち円筒状部材５１から外周側に突出した鍔部５２ａの上面と、ボンネット８０の天井面との間には、コイルバネ９５が設けられ、操作部材５０はコイルバネ９５により下方向Ａ２に向けて常時付勢されている。このため、主アクチュエータ６０が作動していない状態では、ダイヤフラム４０はバルブシート部２０ａに押し付けられ、第１の流路１２と第２の流路１３の間は閉じられた状態となる。
操作部材５０のダイヤフラム押えホルダ５２の下側にはダイヤフラム４０の中央部上面に当接するアルミ製のダイヤフラム押え５３が装着されている。
ダイヤフラム押えホルダ５２のうち円筒状部材５１から外周側に突出した鍔部５２ａの上面と、ボンネット８０の天井面との間には、コイルバネ９５が設けられ、操作部材５０はコイルバネ９５により下方向Ａ２に向けて常時付勢されている。このため、主アクチュエータ６０が作動していない状態では、ダイヤフラム４０はバルブシート部２０ａに押し付けられ、第１の流路１２と第２の流路１３の間は閉じられた状態となる。
【0027】
ケーシング９０は、図１又は図６に示すように、上側ケーシング部材９１と下側ケーシング部材９２からなり、下側ケーシング部材９２下端部の内周ネジ部がボンネット８０の上端部の外周ねじに螺合している。また、下側ケーシング部材９２上端部の外周ネジ部に上側ケーシング部材９１の下端部の内周ネジ部が螺合している。
下側ケーシング部材９２の上端部とこれに対向する上側ケーシング部材９１の対向面９１ｆとの間には、環状のバルクヘッド６５が固定されている。バルクヘッド６５の内周面と操作部材５０（円筒状部材５１）の外周面との間およびバルクヘッド６５の外周面と上側ケーシング部材９１の内周面との間は、ＯリングＯＲによりそれぞれシールされている。
下側ケーシング部材９２の上端部とこれに対向する上側ケーシング部材９１の対向面９１ｆとの間には、環状のバルクヘッド６５が固定されている。バルクヘッド６５の内周面と操作部材５０（円筒状部材５１）の外周面との間およびバルクヘッド６５の外周面と上側ケーシング部材９１の内周面との間は、ＯリングＯＲによりそれぞれシールされている。
【0028】
主アクチュエータ６０は、図１又は図６に示すように、ボンネット８０上端部とケーシング９０により形成された内部空間をシリンダ室とし、円筒状の操作部材５０を出力軸とするエアシリンダ機構である。主アクチュエータ６０は、操作部材５０の外周面に嵌合された環状の第１～第３のピストン６１，６２，６３を有する。第１～第３のピストン６１，６２，６３は、操作部材５０と一体的に上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能となっている。第１～第３のピストン６１，６２，６３の内周面と操作部材５０の外周面との間、および、第１～第３のピストン６１，６２，６３の外周面と上側ケーシング部材９１，下側ケーシング部材９２，ボンネット８０の内周面との間は複数のＯリングＯＲでシールされている。
【0029】
第１～第３のピストン６１，６２，６３それぞれの下面側には、図６に示すように、それぞれ圧力室Ｃ１～Ｃ３が形成されている。
これらの圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、操作部材５０の対応する位置において操作部材５０を半径方向に貫通する流通路５０ｈ１，５０ｈ２，５０ｈ３と、操作部材５０の内周面とその内側に設けられた円筒状の隔壁部材５４の外周面との間に形成され、上下両端部がシールされた間隙ＧＰ１を介して相互に連通している。
これらの圧力室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、操作部材５０の対応する位置において操作部材５０を半径方向に貫通する流通路５０ｈ１，５０ｈ２，５０ｈ３と、操作部材５０の内周面とその内側に設けられた円筒状の隔壁部材５４の外周面との間に形成され、上下両端部がシールされた間隙ＧＰ１を介して相互に連通している。
【0030】
ケーシング９０の上側ケーシング部材９１には、上面で開口し円筒壁内を上下方向Ａ１，Ａ２に延びかつ圧力室Ｃ１に連通する流通路９０ｈが形成されている。流通路９０ｈの開口部には、管継手９７を介して供給管（図示省略）が接続されている。これにより、供給管（図示省略）から供給される圧縮エアＧは、圧力室Ｃ１に供給され、さらに上記の各流通路５０ｈ１，５０ｈ２，５０ｈ３と間隙ＧＰ１を通じて圧力室Ｃ２，Ｃ３にも供給される。
尚、第１～第３のピストン６１，６２，６３それぞれの上面側に形成される非圧力室空間は、それぞれケーシング９０に設けられた通気孔を介して大気圧開放されている。
尚、第１～第３のピストン６１，６２，６３それぞれの上面側に形成される非圧力室空間は、それぞれケーシング９０に設けられた通気孔を介して大気圧開放されている。
【0031】
調整用アクチュエータ７０は、圧電アクチュエータからなる（以下、「圧電アクチュエータ７０」ともいう）。この圧電アクチュエータ７０は、図１等に示すように、円筒状のケーシング７１に図示しない積層された圧電素子を内蔵して構成されている。ケーシング７１は、ステンレス合金等の金属製で、半球状の先端部７０ａ側の端面および基端部７０ｂ側の端面が閉塞している。積層された圧電素子へ電圧を印加すると、圧電素子の寸法が増加して、ケーシング７１を含む圧電アクチュエータ７０全体の軸方向長さが伸長するようになっている。
圧電アクチュエータ７０は、基端部７０ｂが調整ボディ９４を介して上側ケーシング部材９１の天井部に固定され、筒状の操作部材５０の内側に下向きに設けられている。基端部７０ｂから調整ボディ９４の貫通孔を通って外部に引き出されたリード線Ｌｄを通して、圧電アクチュエータ７０へ給電できる。初期状態では、圧電アクチュエータ７０には基準電圧Ｖ０が印加されて基準長さＬ０に設定されており、電圧を調整すると、圧電アクチュエータ７０の長さが変化して、先端部７０ａ（下端部）の位置が変化するようになっている。
圧電アクチュエータ７０の先端部７０ａ（下端部）には、アクチュエータ受け７２が皿バネ９６に押し上げられて下から当接し、先端部７０ａと一体的に上下方向に変位するように設けられている。このアクチュエータ受け７２は、操作部材５０の上限ストッパとして機能する。
圧電アクチュエータ７０は、基端部７０ｂが調整ボディ９４を介して上側ケーシング部材９１の天井部に固定され、筒状の操作部材５０の内側に下向きに設けられている。基端部７０ｂから調整ボディ９４の貫通孔を通って外部に引き出されたリード線Ｌｄを通して、圧電アクチュエータ７０へ給電できる。初期状態では、圧電アクチュエータ７０には基準電圧Ｖ０が印加されて基準長さＬ０に設定されており、電圧を調整すると、圧電アクチュエータ７０の長さが変化して、先端部７０ａ（下端部）の位置が変化するようになっている。
圧電アクチュエータ７０の先端部７０ａ（下端部）には、アクチュエータ受け７２が皿バネ９６に押し上げられて下から当接し、先端部７０ａと一体的に上下方向に変位するように設けられている。このアクチュエータ受け７２は、操作部材５０の上限ストッパとして機能する。
【0032】
尚、調整ボディ９４は、ケーシング９０の上部に形成されたねじ孔に調整ボディ９４の外周ネジ部が螺合されており、調整ボディ９４の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整することで、圧電アクチュエータ７０の上下方向Ａ１，Ａ２の位置を調整できる。
【0033】
次にこのように構成された本実施形態のバルブ装置１の動作を、図７及び８を参照して説明する。
バルブ閉状態を図７に示す。このとき主アクチュエータ６０（図６参照）に圧縮エアＧが供給されておらず、操作部材５０はコイルバネ９５により押し下げられ、ダイヤフラム押え５３がダイヤフラム４０を押圧してバルブシート部２０ａに当接させる閉位置（下限位置）にある。これにより、第１の流路１２と第２の流路１３との間は遮断される。
操作部材５０が下限位置にあるため、このダイヤフラム押えホルダ５２上端面は、アクチュエータ受け７２下面からＬｆだけ離間している。
バルブ閉状態を図７に示す。このとき主アクチュエータ６０（図６参照）に圧縮エアＧが供給されておらず、操作部材５０はコイルバネ９５により押し下げられ、ダイヤフラム押え５３がダイヤフラム４０を押圧してバルブシート部２０ａに当接させる閉位置（下限位置）にある。これにより、第１の流路１２と第２の流路１３との間は遮断される。
操作部材５０が下限位置にあるため、このダイヤフラム押えホルダ５２上端面は、アクチュエータ受け７２下面からＬｆだけ離間している。
【0034】
バルブ開状態を図８の中心線ＣＬの左側に示す。このとき、主アクチュエータ６０（図６参照）に圧縮エアＧが供給され、操作部材５０は、ダイヤフラム押えホルダ５２上端面が、上限ストッパとして機能するアクチュエータ受け７２下面に当接するまで押し上げられ、ダイヤフラム４０をバルブシート部２０ａから離間させる開位置（上限位置）にある。
このとき、操作部材５０は、閉位置からＬｆだけ上昇しているので、ダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの間にＬｆの隙間が生し、この隙間量Ｌｆに応じた流量の流体が第１の流路１２と第２の流路１３との間に流れる。
このとき、操作部材５０は、閉位置からＬｆだけ上昇しているので、ダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの間にＬｆの隙間が生し、この隙間量Ｌｆに応じた流量の流体が第１の流路１２と第２の流路１３との間に流れる。
【0035】
バルブ開状態において、圧電アクチュエータ７０により流体の流量を調整した状態を図８の中心線ＣＬの右側に示す。このとき、圧電アクチュエータ７０の印加電圧を上昇させ、圧電アクチュエータ７０を伸長させて、開位置における操作部材５０を下方向に移動させている。これにより、ダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの隙間量は、ＬｆからＬｆ-に減少するため、流量が減少する。
図示していないが、流体の流量を増加させる方向に調整する場合には、圧電アクチュエータ７０への印加電圧を低下させ、圧電アクチュエータ７０を短縮させて、開位置における操作部材５０を上方向に移動させる。これにより、ダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの隙間量は、ＬｆからＬｆ+に増加するため、流量が増加する。
図示していないが、流体の流量を増加させる方向に調整する場合には、圧電アクチュエータ７０への印加電圧を低下させ、圧電アクチュエータ７０を短縮させて、開位置における操作部材５０を上方向に移動させる。これにより、ダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの隙間量は、ＬｆからＬｆ+に増加するため、流量が増加する。
【0036】
本実施形態では、ダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの隙間量の最大値は１００～１０００μｍ程度で、圧電アクチュエータ７０による調整量は±２０μｍ程度である。
従来のバルブにおいて、シート面（バルブシート部２０ａの上面）の高さは、多数のバルブ開閉動作を経て、筒状部材２０のバルブシート部２０ａや下端シール部２０ｂが潰れることにより低下する場合がある。また、高温のガスを扱う際など、バルブシート部２０ａや下端シール部２０ｂが熱膨張してシート面の高さが上昇する場合がある。
このようなシート面の高さの変化は、バルブ開時のダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの隙間量Ｌｆを変化させ、その変化量が±20μｍを超えると圧電アクチュエータ７０による調整が困難になる。
例えば、上下方向寸法2.5mmの従来構造の樹脂製バルブシート及びバルブシールを用いた場合（高さ合計で5mm）、バルブ開閉動作によるシート面の低下は、合計で最大約100μｍと言われている。また、熱膨張については、ＰＴＦＥ樹脂の熱膨張率は10×10-5/K程度なので、100Kの温度上昇で合計約50μm膨張し、シート面が約50μm上昇する。これらの場合、圧電アクチュエータ７０の調整範囲±20μｍを超えてしまう。
従来のバルブにおいて、シート面（バルブシート部２０ａの上面）の高さは、多数のバルブ開閉動作を経て、筒状部材２０のバルブシート部２０ａや下端シール部２０ｂが潰れることにより低下する場合がある。また、高温のガスを扱う際など、バルブシート部２０ａや下端シール部２０ｂが熱膨張してシート面の高さが上昇する場合がある。
このようなシート面の高さの変化は、バルブ開時のダイヤフラム４０とバルブシート部２０ａとの隙間量Ｌｆを変化させ、その変化量が±20μｍを超えると圧電アクチュエータ７０による調整が困難になる。
例えば、上下方向寸法2.5mmの従来構造の樹脂製バルブシート及びバルブシールを用いた場合（高さ合計で5mm）、バルブ開閉動作によるシート面の低下は、合計で最大約100μｍと言われている。また、熱膨張については、ＰＴＦＥ樹脂の熱膨張率は10×10-5/K程度なので、100Kの温度上昇で合計約50μm膨張し、シート面が約50μm上昇する。これらの場合、圧電アクチュエータ７０の調整範囲±20μｍを超えてしまう。
【0037】
この対策として、本実施形態では、筒状部材２０の上端部のバルブシート部２０ａ及び下端部の下端シール部２０ｂの両方を筒状部材に塗布された0.05～0.1mm厚の樹脂皮膜２１ａ，２１ｂで形成した（図３参照）。この場合、樹脂皮膜２１ａ，２１ｂの合計の厚さは最大0.2mmであり、バルブ開閉動作によるシート面の低下は、最大4μｍであり、熱膨張によるシート面上昇は最大2μmとなるので、圧電アクチュエータ７０の調整範囲±20μｍ以内に収まる。
このため、本実施形態では、圧電アクチュエータ７０で精密に流量調整することができ、調整ボディ９４（図１参照）等により手動で流量調整をする必要がなくなるので、流量調整工数が大幅に削減される。
このため、本実施形態では、圧電アクチュエータ７０で精密に流量調整することができ、調整ボディ９４（図１参照）等により手動で流量調整をする必要がなくなるので、流量調整工数が大幅に削減される。
【0038】
（第２の実施形態）
図９に本発明の第２の実施形態に係るバルブ装置（図示省略）の筒状部材１２０を示す。
本実施形態は、筒状部材１２０の上端部のバルブシート部１２０ａのみを筒状部材の表面に設けられた樹脂皮膜１２１ａで形成した形態である。筒状部材１２０の下端部の下端シール部１２０ｂは、従来通り、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の樹脂製シール部材１２２を筒状部材１２０の下端部に配置し、カシメにより固定して形成している。
図９に本発明の第２の実施形態に係るバルブ装置（図示省略）の筒状部材１２０を示す。
本実施形態は、筒状部材１２０の上端部のバルブシート部１２０ａのみを筒状部材の表面に設けられた樹脂皮膜１２１ａで形成した形態である。筒状部材１２０の下端部の下端シール部１２０ｂは、従来通り、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の樹脂製シール部材１２２を筒状部材１２０の下端部に配置し、カシメにより固定して形成している。
【0039】
この樹脂皮膜１２１ａの材質は、第１の実施形態と同様、ＰＦＡを用いている。
樹脂皮膜１２１ａの厚さは、第１の実施形態と同様、0.05ｍｍ～0.1ｍｍが好ましい。
本実施形態のバルブ装置（図示省略）の上記以外の構成は、第１の実施形態のバルブ装置１と同じであり、動作も同じである。
樹脂皮膜１２１ａの厚さは、第１の実施形態と同様、0.05ｍｍ～0.1ｍｍが好ましい。
本実施形態のバルブ装置（図示省略）の上記以外の構成は、第１の実施形態のバルブ装置１と同じであり、動作も同じである。
【0040】
このように構成された本実施形態では、筒状部材１２０の上端部のバルブシート部１２０ａを筒状部材の表面に設けられた0.05～0.1mm厚の樹脂皮膜１２１ａで形成した。この場合、例えば樹脂製シール部材１２２の上下方向寸法を2.5mmとすると、樹脂層の合計の厚さは約1.25mmであり、バルブ開閉動作によるシート面（バルブシート部１２０ａ上面）の低下は、合計で最大約50μｍとなり、温度変化100Ｋの場合の熱膨張によるシート面上昇は約25μmとなるので、圧電アクチュエータ７０の調整範囲±20μｍ以内から大きくは外れない。
このため、本実施形態では、圧電アクチュエータ７０（図１参照）で精密に流量調整することができ、調整ボディ９４（図１参照）等により手動で流量調整をする必要が少なくなるので、流量調整工数が削減される場合がある。
このため、本実施形態では、圧電アクチュエータ７０（図１参照）で精密に流量調整することができ、調整ボディ９４（図１参照）等により手動で流量調整をする必要が少なくなるので、流量調整工数が削減される場合がある。
【0041】
（第３の実施形態）
図１０に本発明の第３の実施形態に係るバルブ装置（図示省略）の筒状部材２２０を示す。
本実施形態は、筒状部材２２０の下端部の下端シール部２２０ｂのみを筒状部材の表面に設けられた樹脂皮膜２２１ｂで形成した形態である。筒状部材２２０の上端部のバルブシート部２２０ａは、従来通りＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の樹脂製バルブシート２２２を筒状部材２２０の上端部に配置し、カシメにより固定して形成している。
図１０に本発明の第３の実施形態に係るバルブ装置（図示省略）の筒状部材２２０を示す。
本実施形態は、筒状部材２２０の下端部の下端シール部２２０ｂのみを筒状部材の表面に設けられた樹脂皮膜２２１ｂで形成した形態である。筒状部材２２０の上端部のバルブシート部２２０ａは、従来通りＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の樹脂製バルブシート２２２を筒状部材２２０の上端部に配置し、カシメにより固定して形成している。
【0042】
この樹脂皮膜２２１ｂの材質は、第１の実施形態と同様、ＰＦＡを用いている。
樹脂皮膜２２１ｂの厚さは、第１の実施形態と同様、0.05ｍｍ～0.1ｍｍが好ましい。
本実施形態のバルブ装置（図示省略）２０１の上記以外の構成は、第１の実施形態のバルブ装置１と同じであり、動作も同じである。
樹脂皮膜２２１ｂの厚さは、第１の実施形態と同様、0.05ｍｍ～0.1ｍｍが好ましい。
本実施形態のバルブ装置（図示省略）２０１の上記以外の構成は、第１の実施形態のバルブ装置１と同じであり、動作も同じである。
【0043】
このように構成された本実施形態では、筒状部材２２０の下端部の下端シール部２２０ｂを筒状部材２２０の表面に設けられた0.05～0.1mm厚の樹脂皮膜２２１ｂで形成した。この場合、例えば樹脂製バルブシート２２２の上下方向寸法を2.5mmとすると、樹脂層の合計の厚さは約1.25mmであり、バルブ開閉動作によるシート面の低下は、合計で最大約50μｍとなり、温度変化100Ｋの場合の熱膨張によるシート面上昇は約25μmとなるので、圧電アクチュエータ７０の調整範囲±20μｍから大きくは外れない。
このため、本実施形態では、圧電アクチュエータ７０（図１参照）で精密に流量調整することができ、調整ボディ９４（図１参照）等により手動で流量調整をする必要が少なくなるので、流量調整工数が削減される場合がある。
このため、本実施形態では、圧電アクチュエータ７０（図１参照）で精密に流量調整することができ、調整ボディ９４（図１参照）等により手動で流量調整をする必要が少なくなるので、流量調整工数が削減される場合がある。
【0044】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記各実施形態では、「シール性を有する皮膜」として樹脂皮膜を用いたが、これに限られず、例えば、金属材料や複合材料からなる皮膜でもよい。
例えば、上記各実施形態では、「シール性を有する皮膜」として樹脂皮膜を用いたが、これに限られず、例えば、金属材料や複合材料からなる皮膜でもよい。
【0045】
また、上記各実施形態では、ダイヤフラムの駆動用アクチュエータとして、主アクチュエータと調整用アクチュエータを用いたが、これに限られず、主アクチュエータのみ用いる構成でもよい。その場合でも、本発明のバルブシート部及び下端シール部の少なくとも一方を、筒状部材に塗布された樹脂皮膜により形成する構成により、高温環境下での熱膨張や開閉動作によるシート高さの変化を軽減できるとの効果が得られる。
【0046】
また、上記第２の実施形態では、筒状部材２０の樹脂皮膜を設けない下端部に樹脂製シール部材を配置したが、この形態に限られず、例えば下端面に円周溝を凹設してＯリングを配置することにより、バルブボディ１０との間をシールしてもよい。この構成でもシール性維持とシート高さの変動低減が期待できる。
【0047】
なお、シール性を有する皮膜（２１ａ，２１ｂ）を、筒状部材３０の上端部又は下端部の代わりに、ダイヤフラム４０又はバルブボディ１０の収容凹部１１の底面側に設けることでも、上記各実施形態と同様の効果が得られるものと考えられる。
【符号の説明】
【0048】
１ バルブ装置
１０ バルブボディ
１０ａ 上面
１０ｂ 継手部
１０ｃ 継手部
１０ｄ 下面
１０ｅ 下側収容凹部
１１ 収容凹部
１２ 第１の流路
１３ 第２の流路
１４ 円筒状突設部
１５ 支持リング
１６ 押えアダプタ
１７ 支持部
２０ 筒状部材
２０ａ バルブシート部
２０ｂ 下端シール部
２０ｃ 内周側
２０ｄ 外周側
２０ｅ 段差部
２１ａ，２１ｂ 樹脂皮膜
２２ 外周側テーパ部
２３ 内周側テーパ部
２４ 稜線部
２５ 段差部
２５ａ 縮径した外周面
２５ｂ 段差面
２８ 固定リング
３０ 環状プレート
３０ａ 貫通孔
３０ｂ 開口
３０ｃ 内周縁部
３０ｄ 外周縁部
４０ ダイヤフラム
５０ 操作部材
５０ｈ１，５０ｈ２，５０ｈ３ 流通路
５１ 円筒部材
５２ ダイヤフラム押えホルダ
５２ａ 鍔部
５３ ダイヤフラム押え
５４ 隔壁部材
６０ 主アクチュエータ
６１，６２，６３ 第１～第３のピストン
６５ 環状のバルクヘッド
７０ 圧電アクチュエータ（調整用アクチュエータ）
７０ａ 先端部
７０ｂ 基端部
７１ ケーシング
７２ アクチュエータ受け
８０ ボンネット
９０ ケーシング
９０ｈ 流通路
９１ 上側ケーシング部材
９１ｆ 対向面
９２ 下側ケーシング部材
９４ 調整ボディ
９５ コイルバネ
９６ 皿バネ
９７ 管継手
１２０ 筒状部材
１２０ａ バルブシート部
１２０ｂ 下端シール部
１２１ａ 樹脂皮膜
１２２ 樹脂製シール部材
２２０ 筒状部材
２２０ａ バルブシート部
２２０ｂ 下端シール部
２２１ｂ 樹脂皮膜
２２２ 樹脂製バルブシート
４００ 圧力センサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 圧力室
ＣＬ 中心線
Ｇ 圧縮エア
ＧＰ１ 間隙
Ｈ 仮想平面
Ｌｄ リード線
ＯＲ Ｏリング
１０ バルブボディ
１０ａ 上面
１０ｂ 継手部
１０ｃ 継手部
１０ｄ 下面
１０ｅ 下側収容凹部
１１ 収容凹部
１２ 第１の流路
１３ 第２の流路
１４ 円筒状突設部
１５ 支持リング
１６ 押えアダプタ
１７ 支持部
２０ 筒状部材
２０ａ バルブシート部
２０ｂ 下端シール部
２０ｃ 内周側
２０ｄ 外周側
２０ｅ 段差部
２１ａ，２１ｂ 樹脂皮膜
２２ 外周側テーパ部
２３ 内周側テーパ部
２４ 稜線部
２５ 段差部
２５ａ 縮径した外周面
２５ｂ 段差面
２８ 固定リング
３０ 環状プレート
３０ａ 貫通孔
３０ｂ 開口
３０ｃ 内周縁部
３０ｄ 外周縁部
４０ ダイヤフラム
５０ 操作部材
５０ｈ１，５０ｈ２，５０ｈ３ 流通路
５１ 円筒部材
５２ ダイヤフラム押えホルダ
５２ａ 鍔部
５３ ダイヤフラム押え
５４ 隔壁部材
６０ 主アクチュエータ
６１，６２，６３ 第１～第３のピストン
６５ 環状のバルクヘッド
７０ 圧電アクチュエータ（調整用アクチュエータ）
７０ａ 先端部
７０ｂ 基端部
７１ ケーシング
７２ アクチュエータ受け
８０ ボンネット
９０ ケーシング
９０ｈ 流通路
９１ 上側ケーシング部材
９１ｆ 対向面
９２ 下側ケーシング部材
９４ 調整ボディ
９５ コイルバネ
９６ 皿バネ
９７ 管継手
１２０ 筒状部材
１２０ａ バルブシート部
１２０ｂ 下端シール部
１２１ａ 樹脂皮膜
１２２ 樹脂製シール部材
２２０ 筒状部材
２２０ａ バルブシート部
２２０ｂ 下端シール部
２２１ｂ 樹脂皮膜
２２２ 樹脂製バルブシート
４００ 圧力センサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 圧力室
ＣＬ 中心線
Ｇ 圧縮エア
ＧＰ１ 間隙
Ｈ 仮想平面
Ｌｄ リード線
ＯＲ Ｏリング
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】