中古ニードルバルブの在庫・価格

ニードルバルブは、先端が細いテーパ状の針（ニードル）を弁座のオリフィスに差し込んで、両者の間にできる環状のすき間の面積を連続的に変え、ガスの流量や真空度を細かく調整する弁です。ゲートバルブやアングルバルブのような開閉用の弁は、排気経路を大きく開けるか完全に閉じるかの役割を担います。これに対しニードルバルブは、狭い流路のコンダクタンス（ガスの流れやすさ）を少しずつ変えることが主な役割です。
仕組みの中心は、細かいピッチのねじで動くステムと、テーパの付いた針です。ハンドルを1回転させても針はわずかしか進まず、しかもテーパによって開口面積は少しずつしか変わりません。そのため数回転の操作範囲で、微小流量から比較的大きな流量までをなめらかに調整できます。目盛り付きのダイヤルやマイクロメータ式のハンドルを備え、開度を再現しやすくした製品も多くあります。流量は弁のコンダクタンスと一次側・二次側の圧力差でほぼ決まるため、一次側には減圧弁などを置いて圧力を安定させるのが基本です。
構造と材料は、使う真空の領域によって大きく分かれます。低真空から中真空向けの汎用品は、真ちゅうやステンレスの本体に、フッ素ゴム系Oリングによるステムシールを組み合わせたものが一般的です。チューブ継手やKF（NW）フランジで配管に組み込みます。一方、超高真空用はバリアブルリークバルブとも呼ばれます。全金属製で、超硬合金やサファイアなどの硬い弁体を銅合金のシート面に押し当ててシールします。メーカーの仕様例では、調整できる最小リーク量が10のマイナス9乗Pa・m3/s台、全閉時のリーク量が10のマイナス11乗Pa・m3/s台、使用範囲が大気圧から10のマイナス8乗Pa程度です。全金属製のため、400℃台のベーキングに耐える製品もあります。なお1Pa・m3/sは10mbar・L/s、約7.5Torr・L/sに相当するので、カタログを比べるときは単位をそろえる必要があります。
用途で最も代表的なのはガス導入です。スパッタ装置やプラズマ処理装置へのアルゴンなどのプロセスガスの導入、質量分析計やガス分析装置への試料ガスの導入、表面科学実験で試料を微量のガスにさらす操作などに使われます。実験室では、ロータリーポンプやアスピレータの吸気側に空気を少しずつ入れて、エバポレータやデシケータの減圧度を簡易的に調整する使い方も広く見られます。チャンバーを大気圧に戻すときに、急激な気流で粒子を巻き上げたりフィルタや薄膜試料を傷めたりしないよう、ゆっくりベントする用途もあります。
実務上の注意点もいくつかあります。まず、ニードルバルブの多くは確実な遮断を前提としていないため、遮断が必要な場合は別に止め弁を直列に入れるのが安全です。強く締め込みすぎると針と弁座が変形し、微小流量域の調整性や全閉時のシール性が落ちます。超高真空用は銅合金シート面の寿命が限られており、仕様例では室温で数百回、ベーキングを伴う場合は数十回程度のシールが目安で、交換を前提に管理します。
ねじのバックラッシュがあるため、同じ流量を再現するには、目標の開度へ常に同じ回転方向から近づけるのが有効です。流量はガスの種類や温度でも変わります。分子流の領域では、分子量の平方根に反比例して流量が変わることを考慮します。オリフィスは非常に狭いので、一次側にフィルタを入れて粒子による詰まりを防ぎます。自動制御や長時間の定流量運転が必要な場合は、マスフローコントローラや自動圧力制御弁と使い分けるか、ニードルバルブと真空計を組み合わせた手動調整にとどめる、といった判断が求められます。