CN108692062A - 金属隔膜阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直接接触型金属隔膜阀，其仅用很简单的构造，即使在高温流体流过的期间中将阀以1000万次水平开闭后，也能够良好地减少因树脂制阀座的老化变形带来的CV值变动，并且还具备较高的耐久性，很适合用于ALD工艺。技术方案是一种金属隔膜阀，具有：阀身，在与1次侧流路及2次侧流路连通的阀室中设有阀座；金属隔膜，配设在阀室的上方的中央部上下运动而向阀座抵接；阀杆，升降运动自如地设在该金属隔膜的上方，使金属隔膜的中央部向下方下降；在2次侧流路的一部分中设有流路节流部。

Description

金属隔膜阀

技术领域

本发明涉及金属隔膜阀，特别涉及很适合作为在ALD（原子层沉积）工艺中使用的高纯度气体控制用阀的金属隔膜阀。

背景技术

以往，作为在半导体制造工艺的气体供给***中使用的阀，发挥脱水特性、气体置换特性、无微粒等方面优异的特性的直接接触型的金属隔膜阀是主流，其基本构造为以下构造：具有高强度高弹性且高耐腐蚀性的圆盘状金属薄膜（金属隔膜）为阀体，在外周围被夹持在阀身与阀帽之间的状态下构成阀室的外部密封部，中央部被升降运动的阀杆推压，抵接、密接在固接于流路开口部周缘的树脂制环形的阀座上而将阀关闭，另一方面，当被从由阀杆进行的推压释放时，通过在自身的形状恢复力下从阀座离开而将阀打开。此外，在这样的阀中，具备由调节螺纹件等构成的阀杆的行程调节机构的构造也较多，借助该行程调节机构，根据阀的使用位置及条件·个体差异等调节行程，取得在各个阀中需要的Cv值。

另一方面，近年来，因为半导体的更加微细化、高集成化及Å水平的薄膜蒸镀控制的要求等，作为薄膜成长工艺，所谓ALD工艺的需求提高。但是，在ALD工艺中，由于以原子·纳米水平一层层地堆起，来控制薄膜成长，所以在气体供给线路中，需要将前体、惰性气体、氧化类气体等不同的流体以很高的速度切换而连续地反复进行向腔室的供给·排出循环。由于以原子层水平控制薄膜成长，所以为了在晶片上得到制品要求水平的薄膜成长，通常需要1000万次水平的阀开闭寿命，由此，在阀中还必须有能承受远超过以往设想的水平的水平的使用次数的高耐久性，并且阀开闭的高速响应性也是必须的。此外，为了很高精度地控制薄膜成长，在对应于这样的流体的高速脉冲而阀进行开闭动作的期间中，还必须使流体的流量（Cv值）很高精度地稳定化。进而，由于供给气体为由金属化合物构成的蒸气压很低的特殊的流体，所以为了稳定供给而需要将温度保持为约200度，由此，在阀中必须有该水平的耐高温性。

由于被要求上述那样的特有的条件，所以在ALD工艺中应用以往构造的阀的情况下会产生各种各样的问题，特别是关于树脂制阀座，已知有一些基于因在暴露于高温流体的状态下很多次且高速地将阀开闭而造成的老化的课题。对于这样的阀座的课题，例如提出了专利文献1、2。

在专利文献1中，公开了一种直接接触型金属隔膜阀的阀行程调节方法。在该文献的机构中，首先，使阀在规定温度下以规定次数进行开闭动作，纳入阀座的形状变化而减小Cv值上升，然后，使用由阀帽、致动器支承用筒部、锁止螺母构成的阀行程调节机构，将隔膜阀的最大阀行程调节固定为比由规定形状·原材料构成的金属隔膜的最大***高度小的设定值，由此，实现金属隔膜的高耐久性，并且实现阀座的老化的减少和阀Cv值的稳定确保。

在专利文献2中，表示了一种流体控制阀的阀座构造。该文献的流体控制阀的阀座部件由氟类树脂构成，形成为，使高度方向的壁厚和径向的壁厚成为规定的比率范围内，借助这样的形状，减小高温流体流动的期间中的阀座部件的热膨胀、及伴随着阀开闭的沉入量·复原量，由此实现Cv值变动的减小。

除此以外，以往以来，在半导体制造工艺的气体供给***中，作为关于Cv值变动的减小、即流体的流量控制·稳定化的机构，有所谓的质量流量控制器。关于质量流量控制器的基本构造，在流路的适当的位置处作为控制阀而具备直接接触型的金属隔膜阀等流量控制阀，另一方面，向装置流入的流路分支为流量传感器侧和旁通侧，在流量传感器侧精确地计测流体的质量流量，该计测信息作为流量的输出信号经由控制电路或阀驱动电路等作为需要的开度信息被向控制阀中具备的致动器发送，致动器构成为，能够基于该输入信息调节阀的开度，总是适当地进行该信息的传递，由此，根据流量的增减适当地调节阀的开度，能够使在流路中流动的流体的流量总是为恒定。例如，在专利文献3提出的质量流量控制器的情况下，作为流量控制的前提的条件，必须通过将被大幅缩小的节流孔的上游侧压力设定为下游侧压力的2倍以上，来得到穿过该节流孔的气体流量和上游侧压力的精度较高的线性（比例关系），在该文献的图6中表示了能够更换的节流孔和控制阀的构造。

专利文献1：日本特许第5331180号公报。

专利文献2：日本特许第5243513号公报。

专利文献3：日本特许第3522544号公报。

但是，本发明者们专门研究的结果判明，对于设想了上述那样的ALD工艺中的使用的直接接触型金属隔膜阀，有以下这样的新的课题。即，在如上述那样使高温流体流过、并且将阀的开闭循环以1000万次规模重复的期间中，虽然是很小的移位，但阀座以逐渐压塌的方式变形，随着该压塌变形，阀的流路截面积也稍稍增加，结果判明有阀的Cv值超过要求水平而增加的问题。以往，这样的伴随着阀座的压塌变形的Cv值的增加是很小的，阀的开闭次数即便较多也最多为几百万次的规模，所以不成为问题，但作为如上述那样在高温·大量循环这样严酷的使用状况下也被很严格地要求高精度的Cv值的稳定性的ALD工艺用阀，成为要新应对的课题。

对于上述课题，专利文献1虽然借助预先规定的阀开闭来适应阀座的变化形状，但没有做出关于至少以1000万次水平将阀开闭后的阀座的形状变化的记载·考虑，所以不能解决上述那样的阀座的压塌变形的课题。此外，即使用该文献那样的机构适应阀座形状，也不能保证在1000万次水平的使用后阀座不会如上述那样压塌变形。并且，在该文献中表示的阀座的适应工序中，针对每个阀一边使200度的高温流体流过一边进行10000次左右的阀开闭，但这样的工序实际上非常需要工作量和时间，并不现实，并且给阀的生产性带来的不良影响很大。

进而，在该文献中，用阀行程调节机构将行程调节固定为比金属隔膜的***高度小，与隔膜的强度提高一起实现了Cv值的稳定化，但在借助阀身及阀帽、或锁止螺母等部件彼此的拧入量实现的行程调节中，在原理上讲，与螺纹峰及螺纹槽的加工精度及阀的个体差异对应的偏差等是不可避免的，所以虽然能够简单地进行大体上的水平下的Cv值调节，但另一方面，为了对应如上述那样在ALD工艺中要求的很高的Cv值稳定化，不得不说是完全不充分、不稳定的机构。同样，以往装备在阀中那样的行程调节机构也只不过是用来大体地得到需要的Cv值的机构，可以说仅用该机构并不能进行在ALD工艺中要求的高精度的Cv值调节。由此，用该文献的技术不能解决上述课题。

在专利文献2中，关于1000万次规模的阀开闭后的阀座部件的形状变化也没有记载·暗示，此外，该文献的阀座部件始终是因热膨胀及沉入·复原而形状变化的部件，完全没有做出关于将对应于这样的形状变化的Cv值变动消除的机构的记载/考察。此外，与该形状变化对应的Cv值变动也显示出0.2以内这样的比较大的数值幅度，在公开的数值例中，使用开始时和规定时间经过后的Cv值减小了近30%。关于这一点，在Cv值变动稳定性特别严格的使用条件下，例如在使用开始前和1000万次开闭后Cv值变化率为10%以内等的情况下，有可能不能充分地对应。由此，用该文献的技术作为解决上述课题的方案也是不充分的。

此外，在直接接触型金属隔膜阀中，在构造上，隔膜与阀座的间隙直接影响到阀的Cv值，并且ALD工艺中的Cv值稳定性被要求很高的精度，所以不得不说，如上述专利文献1、2那样仅借助关于树脂制阀座或金属隔膜等挠性软质部件的设计·改良，根本不能对上述课题给出充分的解决方案。

另一方面，专利文献3虽然表示了作为控制阀的直接接触型金属隔膜阀，但不仅完全没有关于树脂制阀座的记载·暗示，而且完全看不到关于上述课题及ALD工艺的记载，只不过是关于质量流量控制器的技术，所以不可能基于该文献来解决上述课题。此外，这样的质量流量控制器基本上分别设定了可使用的气体种类，并且构造也复杂而昂贵，所以作为对应于上述课题的解决方案，可以说至少在其生产性·使用性等方面存在较大的问题。

发明内容

所以，本发明是为了解决上述问题而开发的，其目的在于提供一种直接接触型金属隔膜阀，其仅用很简单的构造，即使在高温流体流过的期间中将阀以1000万次水平开闭后，也能够良好地减少因树脂制阀座的老化变形带来的Cv值变动，并且还具备较高的耐久性，很适合用于ALD工艺。

为了达到上述目的，有关技术方案1的发明是一种金属隔膜阀，具有：阀身，在与1次侧流路及2次侧流路连通的阀室中设有阀座；金属隔膜，配设在阀室的上方的中央部上下运动而向阀座抵接；阀杆，升降运动自如地设在该金属隔膜的上方，使金属隔膜的中央部向下方下降；在2次侧流路的一部分中设有流路节流部。

有关技术方案2的发明是一种金属隔膜阀，在金属隔膜阀中，具备能够调节为阀所需要的Cv值的Cv值调节机构。

有关技术方案3的发明是一种金属隔膜阀，Cv值调节机构中的Cv值调节通过调节金属隔膜的阀开度来进行。

有关技术方案4的发明是一种金属隔膜阀，Cv值调节机构是进行金属隔膜的行程调节的行程调节机构。

有关技术方案5的发明是一种金属隔膜阀，在阀身中搭载有致动器，该致动器内置有使阀杆下降的弹簧、和借助压缩空气的供给而上升的活塞，能够借助调节螺纹件的拧入来调节该活塞的上升量而设置，作为行程调节机构。

有关技术方案6的发明是一种金属隔膜阀，流路节流部被设置在2次侧流路与设在阀身上的出口侧流路的连通位置。

有关技术方案7的发明是一种金属隔膜阀，设置流路节流部，以使得在高温流体流动的期间、阀的使用开始时和1000万次开闭后的Cv值的变动为10%以下。

有关技术方案8的发明是一种金属隔膜阀，流路节流部将流路直径相对于2次侧流路的缩减比率设为0.58以上且不到1的范围。

根据技术方案1所记载的发明，通过在2次侧流路的一部分中设置流路节流部，例如在如在ALD工艺中使用的情况那样，在高温流体流动的期间中以1000万次水平将阀开闭动作后、阀座以压塌的方式变形、随之流路截面积增加的情况下，或者相反，在随着阀座的膨胀变形而流路截面积减小那样的情况下，即使在从阀室向2次侧流路流出的流量中发生稍稍的变化（微增或微减），在设在2次侧流路的一部分中的流路节流部中，这样的流量的稍稍的变动也被良好地吸收·缓和，结果，带来使阀的Cv值变动与对应于阀座的形状变化的量相比被减小到很小的效果。并且，由于是由流路节流部这样的刚性部件的简单构造形成的Cv值变动的稳定化机构，所以基本上不依赖于阀的使用次数而永久地作为Cv值稳定化机构保持相同性能地发挥功能，并且仅用很简单的构造就能够实现Cv值的稳定化。

根据技术方案2所记载的发明，由于具备能够调节为阀所需要的Cv值的Cv值调节机构，所以例如能够根据阀的使用位置及条件、使用气体种类等、或阀的个体差异等，容易地选取阀的大体上所需要的Cv值。

根据技术方案3所记载的发明，由于由Cv值调节机构进行的调节借助金属隔膜的阀开度调节来进行，所以作为调节Cv值的原理，在阀的构造上是最简单且直接的，并且能够容易地进行大范围的调节·设定，能够提高阀的使用性。

根据技术方案4所记载的发明，由于Cv值调节机构是进行金属隔膜的行程调节的行程调节机构，所以能够用很简单的构造容易且可靠地调节金属隔膜的阀开度调节。

根据技术方案5所记载的发明，由于是通过能够借助拧入来调节内置于搭载在阀身上的致动器中的活塞的上升量而设置的调节螺纹件进行调节的行程调节机构，所以仅用很简单的构造就能够容易且可靠地进行Cv值的调节。

根据技术方案6所记载的发明，由于流路节流部被设置在2次侧流路与设在阀身上的出口侧流路的连通位置，所以能够很简单地形成，并且形成的位置为紧接着阀室之后的位置，对于设有树脂制阀座的阀室内部中的稍稍的流量变动能够直接应对，阀的Cv值稳定化的效果变高。进而，由于能够使阀身变得紧凑，所以也有利于阀的小型化。

根据技术方案7所记载的发明，由于设置流路节流部，以使得在高温流体流动的期间、阀的使用开始时和1000万次开闭后的Cv值的变动为10%以下，所以具备很高的Cv值的稳定性，由此，例如能够作为用于ALD工艺的气体供给的阀，在广泛的条件下良好地使用。

根据技术方案8所记载的发明，由于将流路直径相对于2次侧流路的缩减比率设为0.58以上且不到1的范围，所以能够在可靠地确保阀所需要的Cv值的同时，根据被要求的Cv值的稳定性等使用条件来适当设定阀构造。

附图说明

图1是本例的金属隔膜阀的全开状态的纵剖视图。

图2是本例的金属隔膜阀的全闭状态的纵剖视图。

图3是本例的阀身的纵剖视图。

图4是将阀座的压塌和Cv值的变化率曲线图化的曲线图。

图5是将阀的开闭次数和Cv值曲线图化的曲线图。

图6是在图5中将纵轴设为Cv值的变化率的曲线图。

图7是以往例的阀身的纵剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式的构造。图1是在本实施方式（本例）的具备致动器的金属隔膜阀中、表示阀的全开状态的纵剖视图，图2是图1的全闭状态。

本例的阀，是具有在与1次侧流路1及2次侧流路2连通的阀室3中设有阀座4的阀身5、配设在阀室3的上方的中央部上下运动而向阀座4抵接的金属隔膜7、和升降运动自如地设在该金属隔膜7的上方、使金属隔膜7的中央部向下方下降的阀杆8的金属隔膜阀，在2次侧流路2的一部分中设有流路节流部6。

此外，在阀身5中搭载着致动器主体10，在该致动器主体10中，内置有使阀杆8下降的弹簧11、和借助压缩空气的供给而上升的活塞12，能够将该活塞12的上升量借助调节螺纹件13的拧入来调节地设置，作为行程调节机构。

罩14外观呈大致圆筒形状，在轴心位置处，设置有由能够与设在外部的未图示的空气源连接（螺纹结合）的阴螺纹构成的连接部15，在其里侧形成有能够与后述的调节螺纹件13螺纹结合的阴螺纹部16，在其里侧形成有能够与后述的活塞12的延伸部37a嵌合的嵌合部17。在罩14的下端部，设置有能够与壳体18的阴螺纹螺纹接合的阳螺纹。此外，在罩14的内部，凹设有用于对后述的弹簧11施力的承接部21。

壳体18被形成为与罩14大致相同直径的圆筒状外观，在上端部形成有前述阴螺纹，在下端部也形成有能够与基座22的阳螺纹螺纹接合的阴螺纹。此外，在壳体18的内周面上，形成有能够卡合保持后述的副基座25的台阶部26。

基座22其上部侧被形成为与壳体18大致相同直径的筒状，形成有能够与前述阴螺纹螺纹接合的阳螺纹，另一方面，其下部侧被形成为与阀身5大致相同形状的筒状，形成有能够与阀身5的阴螺纹27螺纹接合的阳螺纹28。此外，在中央的轴心位置处，开口有将作为阀杆的杆8嵌合且能够上下滑动的纵长形成的安装孔29。进而，如后述那样，作为与高温流体的隔热对策，在上部侧与下部侧之间形成有颈缩部22a。

阀帽30被形成为大致扁平筒状，在中央的轴心位置处，开口有将隔膜片31嵌合且能够上下滑动的安装孔30a。在该安装孔30a中，设有与隔膜片31的突边部31a对应的台阶部。

金属隔膜7被形成为大致圆盘状，在本例中，将SPRON制的隔膜部件重叠规定片数而使用，将它们的周缘部夹装固定到形成在阀身5的阀室3的外周部上的凸部33与阀帽30的下端外周部之间，构成阀室3的外周密封部。

另外，在本例的阀的组装时，将金属隔膜7的周缘部置于凸部33之上，在其上放置阀帽30的下端外周部，在从上下夹入的状态下，如果使基座22的阳螺纹28螺纹结合到阀身5的阴螺纹27中，则基座22的下端面侧将阀帽30的上端面侧推入并紧固，由此金属隔膜7的周缘部被阀帽30和凸部33从上下夹压而被固定在阀室3内，构成外周密封部。

图3是本例的阀身5的纵剖视图，图7是以往例的阀身50的纵剖视图。本例的阀身5在2次侧流路2中设有流路节流部6这一点与以往例的阀身50不同，本例的流路节流部6被设置在2次侧流路2与设在阀身5上的出口侧流路2a的连通位置。

在图3中，本例的阀身5是SUS316L制，一体形成为外观大致长方体状，在上侧的筒状部内周面上形成有能够与基座22的阳螺纹28螺纹接合的阴螺纹27，在其里侧侧面上形成有能够与阀帽30外周面嵌合的嵌合部34，在其里侧底面上形成有环状的阀室3空间。从阀身5的底面侧，在轴心位置处将1次侧流路1朝上穿设而开口到阀室3空间，在形成在该开口周缘部处的装配槽部中固接着PFA制的环状阀座4，金属隔膜7的中央部下表面被杆8推压而挠曲变形，能够密接（就座）在阀座4上表面上。

在图3中，2次侧流路2从阀室3底面的一部分朝向阀身5的底面侧连通，在其一部分上设有流路节流部6。作为该流路节流部6的加工方法，例如，在阀身5的轴心方向上从阀室3侧将2次侧流路2穿设到规定深度，另一方面，在从该2次侧流路2的轴心方向稍稍偏心的方向上，从阀身5底面侧将作为2次侧流路2的一部分的出口侧流路2a穿设到规定深度。此时，2次侧流路2和出口侧流路2a加工到相互不连通的深度。接着，只要穿设规定直径的流路节流部6以使这些2次侧流路2与出口侧流路2a连通，就能够简单地形成本例的具有流路节流部6的2次侧流路2。这样，从阀室3直接将2次侧流路2较浅地连接，在其紧接着之后将流路节流部6较短地连接，在其紧接着之后将扩径的出口侧流路2a连接，并且将它们全部形成在紧凑地形成的阀身5内，由此，阀室3与流路节流部6的距离成为很小，后述的由流路节流部6带来的阀的Cv值变化率抑制效果也变高。

相对于此，图7是表示以往的阀身50的2次侧流路51的构造的一例的纵剖视图。如该图所示，在该以往例中，2次侧流路51由2条流入侧流路51a和流出侧流路51b构成，流入侧流路51a和流出侧流路51b被穿设到直接交叉而相互连通，没有设置图3所示那样的流路节流部6。另外，在图7中，对与图3中的部分相同的部分赋予相同的附图标记而省略其说明。

接着，使用图1、图2说明本例的致动器主体10的构造。在致动器主体10中，为了空气驱动力（开阀力）的确保，设有至少2个空气室35a、35b，如该图所示，配置副基座25，并且将活塞12紧凑地做成2级结构，确保空气室35a、35b。

活塞12具有平行地伸出了2片的圆形凸缘状的活塞部36a、36b、和将它们的中心位置相连的筒状的延伸部37a、37b、37c，在延伸部37a的上端面侧，开口有能够在活塞12内部沿轴心方向导通供给空气的流路38，在该流路38中，分支形成有朝向2个空气室35a、35b开口而能够供给空气的流路38a、38b。因此，在连接部15上连接着未图示的空气供给源的情况下，来自供给源的空气在流路38、38a、38b中导通而被供给到空气室35a、35b中。

在活塞部36a、36b的外周缘部上，设有FKM制的O形圈39a、39b，分别在与壳体18、基座22的内周面之间滑动且密封，同样，分别在延伸部37a上设有O形圈40a、40b，在延伸部37b上设有O形圈41，在延伸部37c上设有O形圈42，进而在副基座25的外周缘部上设有O形圈43。另外，O形圈40a、40b设有2个而提高活塞12的倾斜抑制效果，以使得不会有以下情况：当如后述那样活塞12升降运动时，筒状的延伸部37a相对于罩14（嵌合部17）的轴心方向稍稍倾斜，同时上下运动，由此擦碰嵌合部17的内周面而发生损伤或发生动作不良。

作为阀杆的杆8嵌合在基座22的安装孔29内周面中，在大致没有阻力的情况下能够上下滑动地设置，以SUS304制纵长形成，上端面8b抵接在活塞12的延伸部37c的下端面上，下端面8c抵接在隔膜片31的上端面上。

此外，在流体为约200度等的高温的情况下，如果因其导热而致动器成为高温，则产生以下障碍：发生动作不良，或在安装有传感器等电子仪器的情况下因热而仪器故障。因此，为了使得来自被加热的阀身5等的热难以传导到致动器主体10，实施规定的热对策。在本例中，使供热从作为发热部件的阀身5或阀帽30等向致动器主体10传导的热传导路径部件的截面积在不对阀或致动器的功能产生障碍的范围中减小。

具体而言，为了使与可能因来自高温流体的热传导而成为加热部件的隔膜片31的上端面接触的接触区域变小，杆8的下端面8c被形成为圆弧状曲面，同样，可能成为加热部件的杆8的上端面8b也被形成为圆弧状曲面，使与活塞12的延伸部37c的下端面接触的接触区域变小，使得在杆8的上下至少没有因面接触而效率良好地热传导的情况。进而，在基座22上设置颈缩部22a，并且在杆8上也设置颈缩部8a，通过这些，使从阀身5侧向致动器主体10侧的热传导的截面积尽量减小，抑制热传导率。

本发明的金属隔膜阀具备能够调节为阀所需要的Cv值的Cv值调节机构。这是为了在阀的制造时，在制造出能设定为比对相同制品可能要求的Cv值大地具有余量的Cv值的阀的基础上，针对每个阀调节设定为实际需要的Cv值，来消除个体差异。此外，阀除了相同制品的个体差异以外，使用条件等也有不同的情况，所以也是为了设置Cv值调节机构而能够预先针对每个阀调节设定为需要的固有的Cv值。因此，只要是能够将阀调节为需要的Cv值的机构，能够根据实施而任意地选择，例如，也可以通过改变隔膜而变更Cv值、或改变阀身及阀座、阀帽而变更阀室容量或流路形状等，来调节Cv值。

在本例中，在上述那样的Cv值调节时，通过调节金属隔膜7的阀开度来进行。阀开度直接影响到Cv值，并且阀开度调节可以说是最简单且可靠的Cv值调节机构，所以非常优选。进而，如前述那样，在本例中，Cv值调节机构为进行金属隔膜7的行程调节的行程调节机构，该行程调节机构如图1、图2所示，做成了通过阳螺纹部13a与罩14的阴螺纹部16螺纹接合而能够高度调节地设置的调节螺纹件13。

具体而言，在本例的阀中，使用流体设想了约200度的高温流体，需要将200度的阀的Cv值取为0.5。为了与此对应，预先设计阀，以使得在金属隔膜7的全开状态下，在常温下Cv值是0.65左右，200度下的Cv值例如可以取为0.6（至少是比0.5大的值），然后，通过用调节螺纹件13调节以将Cv值抑制为0.5，将200度下的阀的个体差异（Cv值差）消除。

调节螺纹件13由于阳螺纹部13a螺纹紧固在阴螺纹部16中，所以能够调节该螺纹紧固的螺进距离。该螺纹紧固能够在孔部13b中***扳手来转动。此外，活塞12的延伸部37a的上端部通过借助空气供给而上升，抵接在调节螺纹件13的下端部上，上升被限制。因此，借助螺纹紧固的调节，将调节螺纹件13的位置设定为与阀所需要的Cv值对应的活塞12的最大行程位置，由此，能够限制活塞12的上升而进行阀的Cv值调节。另外，在向致动器供给空气时，当在连接部15上安装着供给源时，供给空气能够在将该调节螺纹件13的轴心位置贯通而形成的流路中连通。

接着，说明本例的阀的从全开状态向全闭状态的作用。如前述那样，图1表示全开状态，图2表示全闭状态。以下，说明从全开状态的空气室35a、35b将空气排出的情况。

在图1中，在空气室35a、35b中填充有空气，由该空气压将活塞部36a、36b抵抗弹簧11的施力而拉起。另一方面，金属隔膜7的中央部在自身的形状恢复力下朝上***。在该***状态下，是将载置在上表面上的隔膜片31与载置在其上的杆8一起抬起的状态，此外，如上述那样，借助调节螺纹件13的行程调节，活塞12的延伸部37a的上端部抵接在其下端部上，上升被限制。因此，金属隔膜7的中央部不完全***到自然形状，而稍稍凹入。

接着，随着空气被从空气室35a、35b排出，活塞部36a的上表面被弹簧11的施力朝下推下，随之，活塞12的延伸部37c的下端部将杆8的上端面8b推下，随之，杆8的下端面8c将隔膜片31的状端面推下，随之，隔膜片31的下表面使金属隔膜7的中央部上表面以凹陷的方式挠曲变形。然后，如果隔膜片31下降到尽头而金属隔膜7的中央部完全密接在阀座4的上表面上，则如图2所示，阀成为全闭状态。

从该全闭状态向全开状态的作用是上述作用的倒序，首先，从连接在连接部15上的未图示的空气供给源经由流路38、38a、38b将空气供给到空气室35a、35b中，对致动器主体10赋予空气压，借助该空气压，活塞12上升。随着该活塞12的上升，杆8、隔膜片31被从由活塞12进行的压下释放，并且金属隔膜7的形状恢复力也被释放，随之，借助金属隔膜7中央部的***，隔膜片31、杆8被抬起而上升。该上升在活塞12的延伸部37a的上端部与调节螺纹件13的下端部抵接时结束，成为图1所示的阀的全开状态。

［实施例］

接着，基于使用3D－CAD模拟的实验例，说明本发明的流路节流部6的作用效果。图4以图7所示的具有以往构造的阀身50的金属隔膜阀为比较例，在图1～图3所示的具有本例的阀身5的金属隔膜阀中，在将流路节流部6的直径分别设定为Φ3.8mm、Φ4.0mm、Φ4.2mm的情况下，将阀座4的从基准高度的压塌量设定为适当量，针对每个该压塌量，将实验了阀的Cv值怎样变化的结果曲线图化。另外，图1～图3的2次侧流路2及图7的流入侧流路51a的直径都设定为Φ6mm，图1～图3的出口侧流路2a及图7的流出侧流路51b的直径都设定为Φ7mm。

如图4所示，接受前述那样的阀座的压塌的课题，本发明者们将流路节流部6设置到2次侧流路2中，计测阀的Cv值变化率（增加率），结果得到了有能够将Cv值的变化率显著降低的效果的认识。如该图所示，与以往构造相比，明显的是，设有流路节流部6的本例的曲线图的斜率较小，进而判明了，随着缩小流路节流部6的直径而曲线图的斜率变小，由阀座4的压塌变形带来的对Cv值的影响变小。

考虑这是因为：Cv值的定义通常被定义为将在1psi（约6.9kPa）的压力差下60°F（约15.5°C）的温度的清水流过特定路程（特定状态/开度的阀/节流孔等）的流量换算为USgal/min（约3.785L/min）的量等，如果从根据压力差（压力损失）和流量计算来考察，则通过设置流路节流部6那样的、能够使阀的压力损失适度增加的压力损失机构，即使阀座4以稍稍的量压塌、与此对应而来自阀室3内的流入流量稍稍增加，至少在是这种流体、该程度的稍稍的流量增加量的范围内，与不具有流路节流部6的情况相比，向Cv值的增加量的反映也变迟钝（阀的Cv值特性相对于与阀座4的压塌变形对应的流量变动的倾斜变缓）。但是，并不是怎样的压力损失机构都可以，需要是如本发明的流路节流部6那样、能够对应于阀座的老化变形而适当地对流体赋予压力损失的机构。因此，在本发明中，通过在2次侧流路2的一部分中设置流路节流部6，可以说至少抑制了与阀座3的压塌变形对应的阀的Cv值的增加。

所以，在将2次侧流路2及出口侧流路2a的直径固定为上述值后，变更流路节流部6的直径，改变缩减比率（在本实施例中是“流路节流部6的直径/2次侧流路2的直径”）而求出适当的范围，结果判明至少相对于2次侧流路2的直径，流路节流部6的直径优选的是0.58以上且不到1。即，如果流路节流部6的直径低于Φ3.5mm左右，则200度下的Cv值低于0.5，所以直径的下限优选的是该程度，另一方面，关于径的上限，如果考虑必须至少形成节流部这一点，则必须设定为比2次侧流路2或出口侧流路2a的任一个的直径小，在本实施例的情况下，由于2次侧流路2的直径φ6mm较小，所以从设定为比该直径小的范围这一点上，为不到1。因此，流路节流部6的直径的比率相对于2次侧流路2是0.58以上且不到1，相对于出口侧流路2a为0.5以上0.86以下。这样，流路节流部6的直径只要根据阀的尺寸及使用条件等适当设定就可以，在本例的阀中，将流路节流部6的直径设定为Φ4mm，在此情况下，缩减比率相对于2次侧流路2是0.67，相对于出口侧流路2a是0.57。

另外，根据流路节流部6的Cv值增大抑制效果，即使是相反、因阀座4以稍稍膨胀的方式变形而流路截面积减小、与其对应而阀的Cv值稍稍减小那样的情况，也有可能能够与不具有流路节流部6的情况相比抑制该Cv值的减小率。

相对于此，图5、图6是在实际使约200度的高温流体流到本例的构造的阀中的状态下、将阀使用到开闭次数为1000万次水平而进行耐久开闭试验的结果。作为比较例，准备两例与图7所示的阀身50同样的构造的以往例，与本例比较阀的Cv值变动。图5是实际的Cv值的变动值，图6表示相对于初始状态的变动的变化率（增加率）。另外，在本例的试验中使用的阀中，相对于阀座4，为了某种程度吸收由温度变形及外力变形等带来的形状变化，实施了规定的时效工序，将该工序后的阀设为初始状态（作为流过高温流体而进行阀的开闭试验之前的使用开始时）。

如图6所示，以往例的Cv值在两例中都在1000万次开闭后相对于初始值增加了10%以上，另一方面，本例的阀维持在5%左右的变化率，所以在Cv值变化率这一点上，具有流路节流部6的本例的构造相比以往例的构造改善了2倍左右。进而，即使在1500万次开闭后，变化率也包含在未达到7%的程度中。该水准对于近年来被越来越多要求的ALD工艺用气体供给阀来说是足够的水准，可以说成为1个基准。因此，在本例的阀中，通过进行设定，以使得至少相对于阀的初始状态（使用开始时）、1000万次开闭后的Cv值的变动为10%以下，即使在ALD工艺中也能够确保充分的流量稳定性。

进而，本发明并不限定于前述实施方式的记载，在不脱离在本发明的权利要求书中记载的发明的主旨的范围内能够进行各种各样的变更。

附图标记说明

1 1次侧流路

2 2次侧流路

2a 出口侧流路

3 阀室

4 阀座

5 阀身

6 流路节流部

7 金属隔膜

8 杆（阀杆）

10 致动器主体

11 弹簧

12 活塞

13 调节螺纹件（行程调节机构）

Claims (8)

1.一种金属隔膜阀，具有：阀身，在与1次侧流路及2次侧流路连通的阀室中设有阀座；金属隔膜，配设在前述阀室的上方的中央部上下运动而向阀座抵接；阀杆，升降运动自如地设在该金属隔膜的上方，使该金属隔膜的中央部向下方下降；其特征在于，在前述2次侧流路的一部分中设有流路节流部。

2.如权利要求1所述的金属隔膜阀，其特征在于，

具备能够调节为该阀所需要的CV值的CV值调节机构。

3.如权利要求2所述的金属隔膜阀，其特征在于，

前述CV值调节机构中的CV值调节通过调节前述金属隔膜的阀开度来进行。

4.如权利要求3所述的金属隔膜阀，其特征在于，

前述CV值调节机构是进行前述金属隔膜的行程调节的行程调节机构。

5.如权利要求4所述的金属隔膜阀，其特征在于，

在前述阀身中搭载有致动器，该致动器内置有使前述阀杆下降的弹簧、和借助压缩空气的供给而上升的活塞，能够借助调节螺纹件的拧入来调节该活塞的上升量而设置，作为前述行程调节机构。

6.如权利要求1～5中任一项所述的金属隔膜阀，其特征在于，

前述流路节流部被设置在前述2次侧流路与设在前述阀身上的出口侧流路的连通位置。

7.如权利要求1～6中任一项所述的金属隔膜阀，其特征在于，

设置前述流路节流部，以使得在高温流体流动的期间、前述阀的使用开始时和1000万次开闭后的CV值的变动为10%以下。

8.如权利要求1～7中任一项所述的金属隔膜阀，其特征在于，

前述流路节流部将流路直径相对于前述2次侧流路的缩减比率设为0.58以上且不到1的范围。