节流孔内设阀 【技术领域】
本发明涉及用于诸如供气设备中的节流孔内设阀，所说供气设备具有在半导体制造装置和化学品制造设备等中所使用的压力式流量控制装置。现有技术
作为具有在半导体制造装置和化学品制造设备等中所使用的压力式流量控制装置的供气设备，在本申请人在先申请地WO99163412号中已有记载。如图9所示，该供气设备是在节流孔50的上游压力P1保持在节流孔50的下游压力P2的约2倍以上的状态下进行流量控制，经节流孔对应阀51向流程52供给气体。即，其中所使用的压力式流量控制装置100包括：接受来自供气源的气体的控制阀53，设置在控制阀53的下游侧的节流孔对应阀51，设置在所说控制阀53与节流孔对应阀51之间的压力检测器54，设置在节流孔对应阀51的阀机构部下游侧的节流孔50，从所说压力检测器54的检测压力P1计算出流量Qc＝KP1(其中，K为常数)、并将流量指令信号Qs与计算流量Qc之差作为控制信号Qy向控制阀53的驱动部53a输出的运算控制装置55；通过控制控制阀53的开闭而调整压力P1，从而控制向流程52供给的气体的流量。
图9中，55a是温度补偿电路，55b是流量计算电路，55c是比较电路，55d是放大电路，56是气体入口，57是气体出口，58是气体温度检测器，59a和59b是放大器，60a和60b是A/D转换器。
此外，在图9中，将节流孔对应阀51和节流孔50表示成了各自独立的部分，但实际上，如图10所示，是将节流孔50成一体固定在节流孔对应阀51的气体出口流路S2中的、节流孔设在50内部这样一种型式的阀70(以下称作节流孔内设阀70)。图10是上述现有节流孔内设阀70的阀部的局部放大剖视图，71是阀本体，72是将阀本体71挖通而形成的阀室，73是插装在阀室内的内盘，74是构成阀体的金属膜片，76是PCTFE制造(合成树脂制造)的阀座座，76a是环状的阀座，50是设置在阀座座76上的节流孔，77是阀体压块，78是轴(阀杆)，79是弹簧，S1是流体入口通路，S2是流体出口通路，从流体入口通路S1沿箭头方向流入的气体经由节流孔50从流体出口通路S2流出。
即，节流孔内设阀70的阀部是由插装在挖通阀本体71而形成出的阀室72的底面上的圆盘状的内盘73，呈气密性插装于设置在内盘73的中央部位的阀座座插装孔73a内的阀座座76，设置在阀座座76上方的金属制造的膜片74，以及从上方推压膜片74的阀体压块77形成的。
在内盘73的外周部设有与气体流入通路S1连通的气体流入口73b，气体经由该气体流入口73b流入膜片74下方的空间内。
此外，在阀座座76的上表面上设有突出的环状的阀座76a，而且，在与阀座76a连通的气体流出通路S2中形成有节流孔50。
图11示出上述图10中的阀座座(PCTFE制造)76的另一个例子，阀座座76大致呈盘状体形成，在其上表面设置有突出的环状阀座76a。将盘状体的背面切削成圆锥形，环状阀座座76a的中央部位做成薄壁状，同时，在该薄壁部上开设小孔形状的节流孔50。发明要解决的问题
但是，图10所示的现有的节流孔内设阀70中，是在合成树脂制造的阀座座76的气体流出通路S2的内壁面上形成嵌入用的槽，将形成有节流孔50的具有弹性的圆形节流孔板P的外周缘强行嵌入上述嵌入用槽内而将节流孔板P固定。
因此，在将节流孔板P嵌入嵌入用槽内时，节流孔板P容易变形，一旦节流孔板P发生较大变形，设置在它上面的节流孔50也要变形，导致压力式流量控制装置的流量控制特性紊乱。因此，存在着在图10所示结构的节流孔内设阀中难以将节流孔板P牢固地固定这一大难点。而在节流孔板P为金属制造的场合，要想将其简单且牢固地进行固定，必须在气体流体通路S2的内壁面上形成结构复杂的嵌入用槽，这将增加导致阀座座76的加工费用。
此外，因合成树脂制造的阀座座76被高温气体加热而引起的阀座座76的变形，或者因内盘73的推压而引起的阀座座76的变形，将直接影响节流孔板P，即使阀座座76发生极小变形也会导致节流孔板P变形，节流孔50的形态(孔的形状和孔的内径等)发生变化，将导致节流孔内设阀的流量控制特性改变。
而且，在做成图11所示结构的节流孔50的场合，节流孔50是通过对合成树脂制造的阀座座76进行切削加工而形成，因此，节流孔50的形态容易因加工时的热量发生较大的变化，造成节流孔50形态的分散性。因此，导致使用该节流孔内设阀的压力式流量控制装置的流量控制特性也产生分散性。
本发明旨在解决现有的节流孔内设阀70所存在的上述问题，发明的主要目的是提供这样一种节流孔内设阀，即，①在组装节流孔内设阀时，节流孔板不会发生变形，②即使被高温气体加热，节流孔板也不容易发生变形，从而能够提高使用该节流孔板的压力式流量控制装置的流量控制特性的精度，③而且，不仅能够简单地进行节流孔的更换，而且能够降低制造成本。发明的公开
为实现上述发明任务，权利要求1的发明中，由形成有与上开口的阀室相连通的气体流入通路和气体流出通路的耐热材料制造的阀本体，设置在阀本体的阀室内的、形成有与所说阀本体的气体流出通路连通的气体流出通路及阀座的合成树脂制造的阀座体，可自由拆装地安装在阀座体的气体流出通路中的耐热材料制造的节流孔盘，以及形成于节流孔盘上的、使阀座体的气体流出通路缩径的节流孔形成了节流孔内设阀。
此外，权利要求2的发明为在权利要求1的发明中，节流孔盘呈中央部位设有与阀座体的气体流出通路连通的气体流出通路并且上端面焊接有薄的节流孔板的厚的圆盘状形成，并且，容纳在形成于所说阀座体下部的凹部内而被夹持在阀座体与阀本体之间，而且在所说节流孔板的中央形成有节流孔。
此外，权利要求3的发明为在权利要求1或权利要求2的发明中，设有气体流入通路和阀座体插装孔的耐热材料制造的内盘插在阀本体阀室内，通过将该内盘的外周缘从上方进行推压，而使得插装于阀座体插装孔内的阀座体和容纳于阀座体的凹部内的节流孔盘呈气密状态固定在阀本体上。
权利要求4的发明为在权利要求3的发明中，在进行内盘和阀座体和节流孔盘的组装，阀座体及节流孔盘的底面与阀室的底面相接触时，内盘的下端面与阀室底面之间的间隙H1大于阀座体的凹部的上表面与节流孔盘的上表面之间的间隙H2。
权利要求5的发明为在权利要求1的发明中，节流孔盘呈薄板状形成，容纳在阀座体下部所形成的凹部内而被夹持在阀座体与阀本体之间，并且，节流孔形成于所说节流孔盘的中央。
权利要求6的发明为在权利要求1的发明中，节流孔盘呈具有可嵌插在阀座体的气体流出通路中的栓塞部及凸缘部的带凸缘的栓塞状形成，所说凸缘部容纳在形成于阀座体下部的凹部内而被夹持在阀座体与阀本体之间，并且，节流孔形成于所说节流孔盘的栓塞部。
权利要求7的发明为在权利要求1的发明中，节流孔盘呈可通过螺纹安装在阀座体的气体流出通路中的栓塞状形成，而且，节流孔形成于所说节流孔盘上。
权利要求8的发明为在权利要求1的发明中，节流孔盘由可嵌插在阀座体的气体流出通路中的栓塞部、容纳在阀座体上所形成的凹部内而被夹持在阀座体与阀本体之间的凸缘部、与阀座体的气体流出通路连通的气体流出通路、以及通过焊接固定在栓塞部的上端的节流孔板等构成的带凸缘的筒形，并且，节流孔形成于所说节流孔板上。
权利要求9的发明为在权利要求1的发明中，节流孔盘由具有与气体流出通路连通的气体流出口的厚圆盘和放置在其上表面上的节流孔板形成，容纳在形成于阀座体下部的凹部内而被夹持在阀座体与阀本体之间，并且，节流孔形成于所说节流孔板上。附图的简单说明
图1是对第1实施形式加以展现的节流孔内设阀的主要部分的纵向剖视图。
图2是展现节流孔板及节流孔的俯视图。
图3示出第1实施形式的节流孔内设阀的阀座体和节流孔盘和内盘之间的、在对内盘进行推压之前的高度关系。
图4是本发明的第2实施形式所涉及的节流孔内设阀的主要部分的放大纵向剖视图。
图5是本发明的第3实施形式所涉及的节流孔内设阀的主要部分的放大纵向剖视图。
图6是本发明的第4实施形式所涉及的节流孔内设阀的主要部分的放大纵向剖视图。
图7是本发明的第5实施形式所涉及的节流孔内设阀的主要部分的放大纵向剖视图。
图8是本发明的第6实施形式所涉及的节流孔内设阀的主要部分的放大纵向剖视图。
图9示出节流孔内设阀在现有的压力式流量控制装置中使用的例子。
图10是现有节流孔内设阀的主要部分的纵向剖视图。
图11是现有节流孔内设阀的阀座体的另一个例子的纵向剖视图。符号的说明
A为节流孔内设阀，Y为密封面，X为密封面，Z为密封面，H1为间隙，H2为间隙，1为阀本体，2为阀座体，2a为小直径部，2b为大直径部，3为节流孔盘，3a为本体，3b为盘形的凹部，4为节流孔板，5为节流孔，6为阀室，7为气体流入通路，8为气体流出通路，9为内盘，10为气体流入通路，11为阀座体插装孔，11a为小直径部，11b为大直径部，12为阀座体的气体流出通路，13为节流孔盘容纳凹部，13a为环状的突条，14为阀座，15为节流孔盘的气体流出通路，16为膜片，17为膜片压块，18为轴，19为弹簧，20为阀盖衬垫，21为阀盖，22为栓塞部，23为凸缘部，24为上方圆锥部，25为中间直线部，26为下方圆锥部，27为阴螺纹，28为阳螺纹发明的实施形式
下面，对本发明的实施形式结合附图进行说明。〔第1实施形式〕
图1是本发明的第1实施形式所涉及的节流孔内设阀的主要部分的纵向剖视图，图2是展示节流孔板及节流孔的俯视图。
节流孔内设阀A是由阀本体1、阀座体2、节流孔盘3和与之焊接的节流孔板4、节流孔5、内盘9等构成其主要部分，是一种直接接触型金属膜片阀。
所说阀本体1由不锈钢(SUS316L)形成，形成有阀室6、与之连通的气体流入通路7、以及气体流出通路8。即，在阀本体1上形成有上开口的阀室6，在该阀室6的底面一侧形成有与阀室6连通的气体流入通路7，并且，在底面的中央形成有与阀室6连通的气体流出通路8。
所说阀本体1的阀室6中嵌插有内盘9。该内盘9由SUS316L大致呈圆盘状形成，在靠近外周的两侧的位置上，形成有与阀本体1的气体流入通路7连通的气体流入通路10。此外，在内盘9的中央部位形成有用来插装阀座体2的插装孔11。
如图1所示，该插装孔11由上方部分的小直径部11a和下方部分的大直径部11b形成，大直径部11b与小直径部11a二者的分界部成为推压阀座体2的密封面Y。
此外，内盘9的外周缘的上、下两面成为所谓的金属密封面。
所说阀座体2由PCTFE等合成树脂形成由上方部分的小直径部2a和下方部分的大直径部2b所构成的较短的圆筒状。即，在阀座体2的中央设置有与阀本体1的气体流出通路8连通的气体流出通路12。而在该气体流出通路12的下方，形成有通过增大内径而形成的、用来容纳节流孔盘3的凹部13。
而且，在阀座体2的小直径部2a的上端面上设有突出的环状的阀座14。所说节流孔盘3以SUS316LW金属制成，由较厚的中空圆盘状的本体3a和与之焊接的节流孔板4形成。在节流孔盘3的本体3a的中央部位，设有与阀座体2的气体流出通路12和阀本体1的气体流出通路8连通的气体流出通路15。
此外，在节流孔盘的本体3a的上端面上形成有盘形的凹部3b，节流孔板4插装在该盘形的凹部3b内，通过将其外周端焊接到节流孔盘本体3a上而使节流孔板4固定。
所说节流孔板4是由SUS316LW金属制成的薄圆片，在本实施形式中，直径为3.5mm，厚度为0.05mm(50μm)。
如图2所示，节流孔5形成于节流孔板4的中央，是用来使阀座体2的气体流出通路12发生径缩。即，在本实施形式中，是对节流孔板4的中间部位进行双面腐蚀加工而形成节流孔5的，最小直径为0.05mm，而最大直径为0.07mm。
图3示出将阀座体2和与节流孔板4进行焊接后的节流孔盘3和内盘9插入所说阀本体1的阀室6内时三者的尺寸关系，是从内盘9的外周部上方向下方施加推压力之前的状况。
如图3所示，将阀座体2、节流孔盘3、内盘9三者组装起来之后，三者的尺寸关系为：在阀室6的底面与内盘9的下端面之间形成H1＝0.1～0.2mm的间隙，在阀座体2的节流孔盘容纳凹部13的顶面与节流孔盘3的上端面之间形成H2＝0.02～0.1mm的间隙。
这样，当从上方推压内盘9时，阀座体2必被压缩，从而将接触面Y及Z呈气密性密封。
此外，由于间隙H1大于间隙H2，故当内盘9的下端面与阀室6的底面相抵接时，必定将接触面X呈气密性密封。在所说阀座体2和内盘9的上方设有膜片16、膜片压块17、轴18、弹簧19、以及驱动部(未图示)。
膜片16由不锈钢薄片形成，坐在阀座体2的上方。此外，膜片16的外周部经由阀盖衬垫20被夹持在阀盖21和内盘9之间。
膜片压块17设置在膜片16的中间部位的上方，是用来推压膜片16的。
轴18设置在膜片压块17上，用来使膜片压块17升降。
弹簧19的作用是始终对轴18施加向下的作用力而使得膜片16坐在阀座体2的阀座14上。
驱动部设置在阀本体1的上部，用来使轴18升降。此外，作为驱动部，使用高速响应型的螺线管或气动执行器。
下面，结合上述结构对第1实施形式所涉及的节流孔内设阀A的工作原理进行详细的说明。
当节流孔内设阀A的驱动部工作时，轴18和膜片压块17克服弹簧19的作用力而上升，膜片16的中间部位从阀座体2的阀座14上离开。于是，从阀本体1的气体流入通路7流入的气体经由内盘9的气体流入通路10→阀座体2的阀座14与膜片16之间→阀座体2的气体流出通路12→节流孔5→节流孔盘3的气体流出通路15而向阀本体1的气体流出通路8流出。
当节流孔内设阀A的驱动部停止工作时，在弹簧19的作用下，轴18及膜片压块17下降，膜片16的中间部位坐到阀座体2的阀座14上。于是，从阀本体1的气体流入通路7流入的气体被膜片16阻断，不能向阀本体1的气体流出通路8流出。
由于设有金属制造的节流孔盘3，金属制造的节流孔板4放置在设置于节流孔盘本体3a上面的盘形凹部3b内，并将其外周缘通过激光焊接在节流孔盘本体3a上，因此，能够将节流孔板4牢固且简单地进行固定。
此外，将节流孔盘3和阀座体2和内盘9尺寸加工成，能够如图3所示地使得H1＝0.1～0.2mm、H2＝0.02～0.1mm，因此，能够通过压紧内盘9将各密封面X、Y、Z可靠密封。
并且，使得节流孔板4的安装变得容易，节流孔内设阀A的组装变得简单。
除此之外，组装时不会在节流孔板4上施加过分的力，节流孔板4不会变形。因此，即使节流孔5的形态改变，流量控制特性也不会变化。〔第2实施形式〕
对本发明的第2实施形式结合图4进行说明。
该第2实施形式中，在合成树脂制造的阀座体2的下部形成有容纳节流孔盘3的浅的凹部13，并且，在阀座体2的下端面上形成有环状的突条13b。
节流孔盘3为不锈钢制造的薄圆盘，容纳在阀座体2的凹部13内而被夹持在阀座体2的突条13a与阀本体1之间。此外，节流孔盘3呈圆盘状，直径为3.5mm，厚度为0.05mm(50μm)。
除了上述对节流孔盘3进行保持的结构之外，节流孔内设阀A的其余结构与图1的实施形式相同。〔第3实施形式〕
对本发明的第3实施形式结合图5进行说明。该第3实施形式中，去掉了第1实施形式(图1)中的节流孔板4，代之以在节流孔盘3上直接形成节流孔5。
即，节流孔盘3具有嵌插在阀座体2的气体流出通路12中的栓塞部22，以及被容纳于阀座体2的凹部13中而被夹持在阀座体2与阀本体1之间的凸缘部23；节流孔5形成于节流孔盘3的栓塞部22上。
在阀座体2的下部，形成有容纳节流孔盘3的凸缘部23的凹部13和环状的突条13b，节流孔盘3的凸缘部23呈密闭状被夹持在阀座体2的突条13b与阀本体1之间。
节流孔5形成于节流孔盘3的栓塞部22的中央部位，由随着向下直径逐渐变小的上方的圆锥部24、中间的直线25、以及随着向下直径逐渐变大的下方的圆锥部26构成。〔第4实施形式〕
对本发明的第4实施形式结合图6进行说明。该第4实施形式中，节流孔盘3呈可通过螺纹拧入气体流出通路12内的栓塞状，在该节流孔盘3的中央形成有节流孔5。即，在阀座体2的气体流出通路12上形成有阴螺纹27，而在节流孔盘3的外周形成有能够与上述阴螺纹27旋合的阳螺纹28。节流孔5形成于节流孔盘3的中央，由随着向下直径逐渐变小的上方的圆锥部24、中间的直线25、以及随着向下直径逐渐变大的下方的圆锥部26构成。〔第5实施形式〕
对本发明的第5实施形式结合图7进行说明。在该实施形式中，图1所示的节流孔盘3的形状呈图7那样的带凸缘的筒状形成，固定在节流孔盘3的本体3a上的节流孔板4的高度位置向上方抬高。
即，节流孔盘3呈具有嵌插在阀座体2的气体流出通路12内的栓塞部22、被容纳于阀座体2上所形成的凹部13内而被夹持在阀座体2和阀本体1之间的凸缘部23、以及与阀座体2的气体流出通路12相连通的气体流出通路15的带凸缘的筒状形成。节流孔板4配置在形成于节流孔盘3的本体上端面的带台阶的盘形凹部3b内，经激光焊接而被固定。并且，节流孔5形成于节流孔板4上。〔第6实施形式〕
对本发明的第6实施形式结合图8进行说明。该第6实施形式是如图8所示地将节流孔板4夹压在合成树脂制造的阀座体2与节流孔盘3的本体3a之间而成，可将图1的第1实施形式中的激光焊接省略。
即，构成节流孔盘3的本体3a和薄圆片形节流孔板4是嵌插在阀座体2的凹部13内的，被阀本体1和阀座体2所夹持。
节流孔盘3的气体流出通路15由直径与阀座体2的气体流出通路12相同的直线部、以及随着向下直径逐渐变大的圆锥部构成。此外，节流孔盘3虽由不锈钢(SUS316L)制成，但也可以由与阀座体2同样的PFA等合成树脂制成。
在上述各实施形式中，节流孔内设阀A是一种在具有压力式流量控制装置的供气设备中使用的阀，但显然，该节流孔内设阀A也可以用于其它用途。
此外，在上述各实施形式中，阀座体2是经由内盘9安装在阀本体1上的，但也可以直接安装在阀本体1上。
此外，在上述各实施形式中，节流孔盘3是金属制造的，但也可以是陶瓷制造的。
此外，在上述各实施形式中，节流孔板4的厚度为0.05mm，但也可以是除此之外的厚度。
此外，在上述各实施形式中，节流孔5是经双面腐蚀加工而形成，但也可以通过单面腐蚀加工或机械加工、放电加工等方法形成。同样，节流孔5的直径虽为0.05mm，但显然也可以是除此之外的直径。发明的效果
根据本发明，可获得如下良好效果。
(1)由于节流孔内设阀A的主要部分由阀本体、阀座体、节流孔盘、节流孔、以及内环等构成，而且，相对于阀座体独立的耐热材料制造的节流孔盘是可自由拆装地安装在阀座体的气体流出通路上，在该节流孔盘上形成节流孔，因此，能够减小热变形而获得高精度的流量特性。
(2)由于形成有相对于阀座体独立的耐热材料制造的节流孔盘，该节流孔盘可自由拆装地安装在阀座体的气体流出通路内，因此，能够预先在节流孔盘上形成节流孔。
这样，不仅节流孔的小孔容易加工，而且能够将节流孔板准确且可靠地焊接在节流孔盘上，还能够降低成本。
(3)由于形成有相对于阀座体独立的耐热材料制造的节流孔盘，该节流孔盘可自由拆装地安装在阀座体的气体流出通路上，因此，可将阀座体作为通用零件使用。这样，只要预先备齐形成有不同大小节流孔的各种节流孔盘，通过更换节流孔盘便能够很容易地设定为所需要的流量。
(4)由于节流孔盘由本体和节流孔板形成，并在节流孔板上形成节流孔，因此，即使节流孔板的厚度薄到例如为50μm，也不会因气体压力而变形。
(5)若对金属制造的节流孔板以双面腐蚀加工形成节流孔，则节流孔的直径能够做得很小，容易加工出例如直径为50μm程度的小孔。