JP2009002442A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】高温流体制御時でも安定したシールを行う流体制御弁を提供すること。
【解決手段】入力ポート１１と出力ポート１２とに連通する開口部１４を備える樹脂製弁本体２と、前記開口部１４の内壁に設けられた弁座１５と、前記樹脂製弁本体２の上面に連結される樹脂製弁上体３と、前記樹脂製弁本体２と前記樹脂製弁上体３との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体４とを備える流体制御弁１において、前記樹脂製弁本体２は、前記開口部１４の外側に環状溝１６が形成されており、前記ダイアフラム弁体４は、外縁に沿って肉厚に設けられた周縁部４ｃを含み、前記ダイアフラム弁体４より硬い材料を環状に形成したリング体３５が、前記周縁部４ｃに装着されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造工程等で使用される流体制御弁に関する。

半導体製造工程においては、腐食性の高い薬液等が使用されている。薬液の供給を制御するための流体制御弁は、腐食性の高い薬液に対応するため、接液部がフッ素樹脂等の樹脂で形成されている。また、薬液と弁操作機構とを遮断するため、樹脂製のダイアフラム弁体が多く使用されている。

図１０は、従来の流体制御弁１００の断面図である。図１１は、図１０に示す流体制御弁をＣ方向から見た図であって、環状溝の変形を点線で示す。但し、図面を見やすくするために、図１１上では樹脂製弁本体１０１の外形を簡略化して示すと共に、環状溝１０８とその環状溝１０８に嵌合するダイアフラム弁体１０３の周縁部１０３ｃのみを記載する。
図１０に示すように、流体制御弁１００は、樹脂製弁本体１０１と樹脂製弁上体１０２との間にダイアフラム弁体１０３が狭持されている。

図１０に示すように、樹脂製弁本体１０１は、入力ポート１０４と出力ポート１０５とが連通する開口部１０６が形成され、開口部１０６内に弁座１０７が設けられている。ダイアフラム弁体１０３は、樹脂製弁本体１０１に設けられた弁座１０７に当接又は離間する弁体部１０３ａと、弁体部１０３ａの周りに環状に設けられた薄膜部１０３ｂと、薄膜部１０３ｂの周縁に沿って設けられた肉厚の周縁部１０３ｃとを備える。樹脂製弁本体１０１の上面には、開口部１０６の外側に環状溝１０８が、図１１の実線に示すように真円状に形成されている。図１０に示すように、樹脂製弁本体１０１は、ダイアフラム弁体１０３の周縁部１０３ｃが環状溝１０８に嵌合し、環状溝１０８の内壁と樹脂製弁上体１０２の下端面との間で周縁部１０３ｃを押し潰してシールする。

このような流体制御弁１００は、入力ポート１０４と出力ポート１０５に樹脂製のチューブ１１０，１１１が接続される。そして、流体制御弁１００は、ダイアフラム弁体１０３を弁座１０７に当接又は離間させることにより、入力ポート１０４から出力ポート１０５へ供給する薬液を制御する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２４７６５０号公報

しかしながら、従来の流体制御弁１００は、例えば１４０〜１５０℃の高温薬液を制御する場合、樹脂製弁本体１０１やダイアフラム弁体１０３が硬度を低下されて柔らかくなっていた。また、樹脂製弁本体１０１に接続する樹脂製のチューブ１１０，１１１が熱膨張し、図１０及び図１１に示すように、樹脂製弁本体１０１に図中Ｆ１，Ｆ２方向の力を与えていた。このため、樹脂製弁本体１０１は、図１１の点線に示すように、チューブ１１０，１１１の間で押し潰されるように変形していた。

これに伴って、流体制御弁１００は、樹脂製弁本体１０１の環状溝１０８及びダイアフラム弁体１０３の周縁部１０３ｃが真円状（図１１の図中実線参照）から楕円状（図１１の図中点線参照）に変形していた。このため、ダイアフラム弁体１０３の周縁部１０３ｃは、樹脂製弁本体１０１と樹脂製弁上体１０２との間で円周方向に均一に押し潰されなくなり、シールの均一性が損なわれていた。つまり、流体制御弁１００は、高温薬液制御時にダイアフラム弁体１０３の周縁部１０３ｃと樹脂製弁本体１０１の環状溝１０８との間のシールが不安定になり、シールの弱い部分から流体漏れが生じる恐れがあった。

特に近年、半導体製造工程では、薬液を活性化した状態でウエハ等のワークに供給するために、高温薬液の使用頻度が増えている。しかも、半導体製造工程では、高浸透性の薬液を使用することも多い。今後、流体制御弁は、高温・高浸透薬液を制御する機会が多くなると考えられ、高温薬液制御時であっても安定したシールを行うことが求められている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、高温流体制御時でも安定したシールを行うことができる流体制御弁を提供することを目的とする。

本発明に係る流体制御弁は、次のような構成を有している。
（１）入力ポートと出力ポートとに連通する開口部を備える樹脂製弁本体と、前記開口部の内壁に設けられた弁座と、前記樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、前記樹脂製弁本体と前記樹脂製弁上体との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体とを備える流体制御弁において、前記樹脂製弁本体は、前記開口部の外側に環状溝が形成されており、前記ダイアフラム弁体は、外縁に沿って肉厚に設けられ、前記環状溝に嵌合する周縁部を含み、前記ダイアフラム弁体より硬い材料を環状に形成したリング体が、前記周縁部に装着されている。

（２）（１）に記載の発明において、前記リング体は軸線方向断面形状が屈曲している。
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記リング体は、断面形状が楔形である。
（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、前記リング体は前記樹脂製弁上体側に突き出す摘み部を有する。

（５）（１）又は（３）に記載の発明において、前記リング体は、前記樹脂製弁上体に一体的に設けられている。

（６）（１）乃至（５）の何れか一つに記載の発明において、前記周縁部は、前記リング体が装着される環状の第１凸部と、前記第１凸部の外側に設けられた環状の第２凸部と、を有し、前記環状溝は、前記第１凸部が嵌合する第１環状溝と、前記第２凸部が嵌合して、第２凸部が当接する面でシールする第２環状溝と、を有する。

（７）（６）に記載の発明において、前記第１凸部は、前記第２凸部より前記樹脂製弁本体側へ突出しており、前記リング体は、前記周縁部の前記樹脂製弁上体側から前記第２凸部の先端位置より深い位置まで前記第１凸部に装着されている。

本発明の流体制御弁は、例えば、入力ポートと出力ポートに樹脂製のチューブを接続して、高温流体を制御する場合に、チューブが膨張して樹脂製弁本体を押し潰す方向に力を加える。樹脂製弁本体は、環状溝の内壁を介してダイアフラム弁体の周縁部に内向きの力を加え、シール面を変形させようとする。しかし、ダイアフラム弁体の周縁部は、ダイアフラム弁体より硬い材料を環状に形成したリング体が装着され、補強されている。そのため、本発明の流体制御弁は、ダイアフラム弁体の周縁部が樹脂製弁本体に押圧されても変形しない。つまり、シール面は、高温流体制御時に変形せず、シールの均一性を維持する。よって、本発明の流体制御弁によれば、高温流体制御時であっても安定したシールを行うことができる。

特に、例えば半導体製造工程では、薬液を活性状態でウエハ等のワークに供給するために、薬液を高温にしている。本発明の流体制御弁は、高温薬液を制御する場合でも安定したシールを行うので、高浸透性薬液を高温にしたものを制御する場合でも、流体漏れを防止できる。

本発明の流体制御弁は、リング体が屈曲して剛性を向上させているので、シール面の変形をより確実に阻止できる。
本発明の流体制御弁は、断面形状が楔形であるため、リング体を周縁部に装着しやすい。
本発明の流体制御弁は、樹脂製弁上体側に突き出す摘み部を指でつまんでリング体を樹脂製弁本体の環状溝に嵌め込むので、リング体の取扱性が良い。

本発明の流体制御弁は、リング体が樹脂製弁上体に一体的に設けられているので、リング体が変形しにくい上に、位置ずれしない。このため、樹脂製弁本体は、リング体を介して樹脂製弁上体に係止され、シール位置が位置決めされる。よって、本発明の流体制御弁によれば、シール位置が横ずれして流体漏れを生じる不具合を回避できる。

本発明の流体制御弁は、周縁部の第１凸部にリング体を装着し、第１凸部を樹脂製弁本体の第１環状溝に嵌合し、第２凸部を樹脂製弁本体の第２環状溝に嵌合する。第２凸部は、第２環状溝の内壁に当接してシールを行う。よって、本発明の流体制御弁によれば、リング体をシール面の近くに配置して、樹脂製弁本体の熱膨張等がシール面に与える影響を小さくできる。

本発明の流体制御弁は、リング体が、周縁部の樹脂製弁上体側から第２凸部の先端位置より深い位置まで第１凸部に装着され、第２凸部が第２環状溝の内壁に当接してシールするシール面全体を支持する。樹脂製弁本体の変形に伴ってシール面に内向きに作用する力は、第１凸部全体に分散される。このため、第１凸部は、シール面に作用する力によって変形しにくく、シール面の変形を阻止する。よって、本発明の流体制御弁によれば、安定したシールを行うことができる。

次に、本発明に係る流体制御弁の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る流体制御弁１の断面図であって、弁開状態を示す。
第１実施形態の流体制御弁１は、従来技術と同様、半導体製造装置に組み付けられ、薬液の供給を制御する。流体制御弁１は、ノーマルオープン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、樹脂製弁本体２の上面に樹脂製弁上体３を連結し、樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体３との間にダイアフラム弁体４が狭持されている。流体制御弁１は、樹脂製弁上体３内のピストン２５を摺動させることにより、ダイアフラム弁体４を弁座１５に当接又は離間させる。流体制御弁１は、半導体製造装置に取り付けるための取付板５が樹脂製弁本体２の下面に固設されている。

樹脂製弁本体２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（四フッ化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）等、耐腐食性や耐熱性に優れた樹脂を成形したものである。

樹脂製弁本体２は、入力ポート１１と出力ポート１２が側面に設けられ、樹脂製のチューブ１１０，１１１が螺合接続される。樹脂製弁本体２の上面には、開口部１４が円柱状に開設されている。開口部１４は、入力側流路９と出力側流路１０を介して入力ポート１１と出力ポート１２にそれぞれ連通し、入力側流路９が開口する部分の周りに弁座１５が一体成形されている。尚、弁座１５は、樹脂製弁本体２と別個の部品で構成し、樹脂製弁本体２にねじ構造や接着材などにより固定してもよいことは言うまでもない。

図２は、図１に示すＡ部の拡大図である。
樹脂製弁本体２の上面には、環状溝１６が開口部１４の外側に形成され、ダイアフラム弁体４の周縁部４ｃが嵌合している。樹脂製弁本体２は、樹脂製弁上体３との間でダイアフラム弁体４を位置決め保持するために、環状溝１６の内周面を構成する内壁１７が、環状溝１６の外周面を構成する外壁１８より低くなっている。

図３は、図１に示す流体制御弁をＢ方向から見た図である。但し、図面を見やすくするために、開口部１４と、第１及び第２環状溝１６ａ，１６ｂと、第１及び第２環状溝１６ａ，１６ｂに嵌合する第１及び第２凸部３１，３２のみを記載する。
環状溝１６は、第１環状溝１６ａと、第１環状溝１６ａより大径の第２環状溝１６ｂとを備える。第１環状溝１６ａと第２環状溝１６ｂは、同心の真円状に形成されている。そのため、第１環状溝１６ａの外周面と第２環状溝１６ｂの内周面を構成する環状壁１９は、真円状に設けられている。図２に示すように、環状壁１９は、内壁１７及び外壁１８がシール圧力を受けるように、内壁１７及び外壁１８より高さが低くされている。

図１に示す樹脂製弁上体３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＦＡ、ＰＰ、ＰＶＤＦ等、耐腐食性や剛性を有する樹脂を材質とする。樹脂製弁上体３は、シリンダ２２とカバー２３とで構成され、ピストン室２４を形成する。樹脂製のピストン２５は、ピストン室２４に摺動可能に装填され、シリンダ２２との間に縮設される復帰ばね２１により図中上向きに常時付勢されている。ピストン２５は、操作ポート２３ａからピストン室２４供給される操作エアの圧力と復帰ばね２１の弾性力とのバランスに応じて、ピストン室２４を図中上下方向に移動する。ピストン２５には、ピストンロッド２６が一体成形されている。ピストンロッド２６は、シリンダ２２に摺動可能に貫き通され、ダイアフラム弁体４に連結されている。

ダイアフラム弁体４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等、耐腐食性及び耐熱性に優れた樹脂を材質とし、射出成形若しくは切削により形作られている。ダイアフラム弁体４は、弁座１５に当接又は離間する円柱状の弁体部４ａと、弁体部４ａの外周面に接続する薄膜部４ｂと、薄膜部４ｂの外縁に沿って肉厚に設けられた周縁部４ｃとから構成されている。

ダイアフラム弁体４は、周縁部４ｃが樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体との間で挟み込まれて環状溝１６の内壁にシールし、樹脂製弁本体２に開設した開口部１４の内壁との間に弁室１３を形成している。ダイアフラム弁体４は、弁体部４ａがピストンロッド２６に結合され、ピストン２５に従って弁座１５に当接又は離間する。

図２に示すように、周縁部４ｃは、環状の第１凸部３１と、第１凸部３１の外側に設けられた環状の第２凸部３２とを有し、第１凸部３１と第２凸部３２との間に環状凹部３３が形成されている。

第１凸部３１は、第１環状溝１６ａに隙間無く嵌め込まれるように、肉厚方向の幅寸法Ｗ２が、第１環状溝１６ａの溝幅Ｗ１以上に設定されている。また、第２凸部３２は、第２環状溝３２の内壁（内周面）に当接してシールするために、内周面に圧入代３２ａが形成されており、肉厚方向の幅寸法Ｗ４が、第２環状溝１６ｂの溝幅Ｗ３より大きく設定されている。第１凸部３１は、第２凸部３２より樹脂製弁本体２側へ大きく突出している。

周縁部４ｃは、樹脂製弁上体３側の端面から第１凸部３１内にかけて、装着溝３４が形成されている。装着溝３４は、第１凸部３１と同心の真円状に形成されている。装着溝３４は、第２凸部３２の先端位置より深い位置まで形成されている。装着溝３４には、周縁部４ｃの変形防止をするために周縁部４ｃを補強するリング体３５が装着されている。

リング体３５は、ダイアフラム弁体４より硬い樹脂や金属、セラミック等の材料を、環状に形成したものである。本実施形態では、ステンレスを真円の環状に形成し、腐食コーティングを施したものをリング体３５として使用している。リング体３５は、装着溝３４に隙間無く嵌め込まれて装着溝３４の内周面と外周面に当接するように、断面肉厚方向の幅寸法Ｗ６が、装着溝３４の溝幅Ｗ５以上に設定されている。リング体３５は、内周面及び外周面の面積が、圧入代３２ａの面積より大きく設定されている。

リング体３５は、周縁部４ｃの樹脂製弁上体３側から装着溝３４内へ挿入され、第２凸部３２の先端位置、すなわち圧入代３２ａの下端位置より深い位置まで第１凸部３１に押し込んで装着されている。つまり、リング体３５は、ダイアフラム弁体４を樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体３との間で狭持した場合に、第２凸部３２を樹脂製弁本体２の第２環状溝１６ｂに圧入して圧入代３２ａを押し潰してシールさせたシール面の内側全体に亘って配置される。

＜動作説明＞
図１に示すように、流体制御弁１は、入力ポート１１と出力ポート１２に樹脂製のチューブ１１０，１１１が接続される。流体制御弁１は、操作ポート２３ａに操作エアが供給されない場合には、ダイアフラム弁体４を弁座１５から離間させている。そのため、チューブ１１０から入力ポート１１に流入した薬液は、弁座１５を介して出力ポート１２へ供給され、出力ポート１２からチューブ１１１へ出力される。一方、流体制御弁１は、操作ポート２３ａに操作エアが供給されると、ピストン２５が下降してダイアフラム弁体４を弁座１５に当接させる。そのため、チューブ１１０から入力ポート１１を介して弁室１３に流入した薬液は、弁座１５において遮断され、出力ポート１２からチューブ１１１へ出力されない。

薬液が例えば１４０〜１５０度の高温である場合、流体制御弁１は、樹脂製弁本体２及びダイアフラム弁体４が、高温薬液の熱によって硬度を低下させ、柔らかくなる。また、樹脂製のチューブ１１０，１１１は、熱膨張し、図１に示すように、樹脂製弁本体２に図中矢印Ｆ１，Ｆ２方向の力を作用させる。このため、樹脂製弁本体２は、真円状の環状溝１６を楕円状に変形させようとする（例えば図１１参照）。しかし、流体制御弁１は、環状溝１６に嵌合するダイアフラム弁体４の周縁部４ｃがリング体３５を装着されて補強されているため、環状溝１６付近の変形が抑えられる。

具体的に説明すると、樹脂製弁本体２は、図２に示すように、環状壁１９がチューブ１１０，１１１から受ける力によって、ダイアフラム弁体４の第１凸部３１を内向きに押圧する。第１凸部３１は、ダイアフラム弁体４及び樹脂製弁本体２より硬くて熱を加えられても変形しにくいステンレスを環状（真円状）に形成したリング体３５が装着され、補強されている。そのため、第１凸部３１は、図３に示すように、環状壁１９から内向きの力Ｆ１，Ｆ２を受けても、内向きの力Ｆ１，Ｆ２に対する反発力Ｒ１，Ｒ２を生じ、変形せずに真円状態を維持する。

しかも、図２及び図３に示すように、リング体３５は、圧入代３２ａの全体、すなわちシール面の全体を支持している。そのため、樹脂製弁本体２は、環状壁１９が基端部から倒れ込まない。

更に、図２に示すように、リング体３５は、内周面の面積がシール面の面積より大きく、環状壁１９から第１凸部３１を介して外周面へ伝達された力を、第１凸部３１に広く分散させる。そのため、第１凸部３１に作用する力が減衰され、第１凸部３１が変形しにくい。

このように、流体制御弁１は、樹脂製弁本体２がチューブ１１０，１１１から受ける力Ｆ１，Ｆ２や熱膨張等によって変形しようとしても、リング体３５で補強された第１凸部３１が、シール面の内側を支持して環状溝１６の変形を防ぐ。つまり、シール面が変形しない。よって、流体制御弁１は、高温薬液制御時でもシールの均一性が維持され、流体漏れしない。

尚、流体制御弁１は、内壁１７が環状壁１９より高く設けられて、第１凸部３１の内周面を支持し、第１凸部３１が環状壁１９に内向きに押圧されて位置ずれするのを防止する。

＜作用効果＞
従って、第１実施形態の流体制御弁１は、ダイアフラム弁体４の周縁部４ｃがリング体３５によって補強されているため、図３に示すように、樹脂製弁本体２が高温薬液制御時にチューブ１１０，１１１からＦ１，Ｆ２方向の力を受けても、周縁部４ｃの圧入代３２ａと第２凸部１６ｂの内周面との間のシール面を変形させない。よって、第１実施形態の流体制御弁１によれば、高温薬液制御時であってもシールの均一性が維持され、安定したシールを行うことができる。

特に、例えば半導体製造工程では、薬液を活性状態でウエハ等のワークに供給するために、薬液を高温にすることが多い。第１実施形態の流体制御弁１は、高温薬液を制御する場合でも安定したシールを行うので、高浸透性薬液を高温にしたものを制御する場合でも、流体漏れを防止できる。

また、第１実施形態の流体制御弁１は、図１〜図３に示すように、リング体３５をシール面の近くに配置して、樹脂製弁本体２の熱膨張等がシール面に与える影響を小さくできる。すなわち、リング体３５がシール面から離れた位置に配置されるほど、シール面は、リング体３５との間にある樹脂の影響を受けやすい。この点、流体制御弁１は、シール面のすぐ内側にリング体３５を配置している。そのため、流体制御弁１は、樹脂製弁本体２が熱膨張した場合でも、リング体３５がシール面の内側を直接的に支持してシール面の変形を防止し、シール性能の低下を防ぐ。

また、第１実施形態の流体制御弁１は、図２に示すように、リング体３５がシール面全体を支持している。樹脂製弁本体２の変形に伴ってシール面に対して内向きに作用する力は、第１凸部３１全体に分散される。このため、第１凸部３１は、シール面に作用する力によって変形しにくく、シール面の変形を阻止する。よって、第１実施形態の流体制御弁１によれば、第１及び第２環状溝１６ａ，１６ｂの変形をより一層確実に防止し、安定したシールを行うことができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明の流体制御弁に係る第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係る流体制御弁４１における樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体４３との間のシール部拡大断面図である。
第２実施形態の流体制御弁４１は、リング体４２が樹脂製弁上体４３に一体成形されている点が第１実施形態と相違し、その他の点は第１実施形態と共通している。ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点には図面に第１実施形態と同一符号を付し、説明を適宜省略する。

樹脂製弁上体４３は、シリンダ４４が樹脂製弁本体２に対してダイアフラム弁体４の周縁部４ｃを押し付けている。樹脂製弁上体４３（シリンダ４４）は、樹脂製弁本体２及びダイアフラム弁体４を構成するＰＴＦＥ等の樹脂より硬いＰＰＳ等の樹脂で形成されている。

樹脂製弁上体４３（シリンダ４４）が樹脂製弁本体２に当接する図中下端面には、周縁部４ｃの装着溝３４に隙間無く嵌め込まれるリング体４２が一体成形されている。よって、リング体４２は、樹脂製弁上体４３（シリンダ４４）と同じＰＰＳで形成されている。リング体４２は、樹脂を材質とすること、及び、樹脂製弁上体４３（シリンダ４４）に一体成形されていることを除き、第１実施形態のリング体３５と同様に構成されている。

第２実施形態の流体制御弁４１は、リング体４２が樹脂製弁上体４３（シリンダ４４）に一体成形されているため、リング体４２が変形しにくい上に、位置ずれしない。このため、樹脂製弁本体２は、リング体４２を介して樹脂製弁上体４３（シリンダ４４）に係止され、シール位置が位置決めされる。よって、第２実施形態の流体制御弁４１によれば、高温薬液制御時に樹脂製弁本体２が変形するのに伴って、樹脂製弁本体２が樹脂線弁上体４３に対して横ずれして、シール位置を横ずれさせるのを防ぎ、流体漏れを生じる不具合を回避できる。

また、第２実施形態の流体制御弁４１は、樹脂製弁上体４３を樹脂製弁本体２に連結する際にリング体４２をダイアフラム弁体４の装着溝３４に装着すればよいので、組立工数を減らすことができる。また、第２実施形態の流体制御弁４１は、リング体を別個に持つ必要がない。よって、第２実施形態の流体制御弁４１によれば、製造コストや部品コストなどを低減し、コストダウンを図ることができる。

（第３実施形態）
続いて、本発明の流体制御弁に係る第３実施形態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る流体制御弁５１における樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体３との間のシール部拡大断面図である。
第３実施形態に係る流体制御弁５１は、リング体５２の軸線方向の断面形状が屈曲している点が、第１実施形態と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点が図面に第１実施形態と同一符号を付し、説明を適宜省略する。

リング体５２は、ダイアフラム弁体４より硬い樹脂や金属、セラミック等の材料を環状に形成したものである。リング体５２は、断面が屈曲した形状をなし、支持本体部５２ａと、屈曲部５２ｂと、摘み部５２ｃとを有する。支持本体部５２ａは、第１実施形態のリング体３５と同様に構成されている。屈曲部５２ｂは、支持本体部５２ａの一端外周面から外向きに設けられている。屈曲部５２ｂは、支持本体部５２ａの一端面外周に沿って、環状に設けられている。摘み部５２ｃは、屈曲部５２ｂの外周縁から支持本体部５２ａと反対側に屈曲して樹脂製弁上体３側に突き出している。摘み部５２ｃは、環状に設けられている。

このような第３実施形態の流体制御弁５１は、リング体５２の摘み部５２ｃを摘んで、屈曲部５２ｂをダイアフラム弁体４の周縁部４ｃに突き当てるように、リング体５２をダイアフラム弁体４の装着溝３４に装着し、周縁部４ｃの第１凸部３１を補強する。そして、リング体５２の摘み部５２ｃを外壁１８の内周面に沿わせるようにして、ダイアフラム弁体４の周縁部４ｃを樹脂製弁本体２の環状溝１６に装着する。つまり、第１凸部３１を第１環状溝１６ａに嵌合させ、第２凸部３２を第２環状溝１６ｂに圧入する。そして、屈曲部５２ｂを押さえるように、樹脂製弁上体３を樹脂製弁本体２に連結し、摘み部５２ｃを樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体３とダイアフラム弁体４との間で挟み込んで位置決め保持する。

従って、第３実施形態の流体制御弁５１は、リング体５２が屈曲し、第１実施形態のリング体３５に比べて剛性を向上させている。そのため、流体制御弁５１は、樹脂製弁本体２が第１凸部３１を内向きに押圧しても、リング体５２が変形しにくい。よって、第３実施形態の流体制御弁５１によれば、シール面の変形をより確実に阻止できる。

しかも、第３実施形態の流体制御弁５１は、リング体５２が、樹脂製弁本体２の外壁１８と樹脂製弁上体３の外周面との間に摘み部５２ｃを挟み込まれている。そのため、リング体５２は、支持本体部５２ａに内向きの力が作用しても、支持本体部５２ａが屈曲部５２ｂ及び摘み部５２ｃを介して樹脂製弁上体３に対して位置決めされ、第１凸部３１を補強し続ける。よって、第３実施形成の流体制御弁５１によれば、第１凸部３１の横ずれを防ぎ、シール位置がずれ難い。

また、第３実施形態の流体制御弁５１は、摘み部５２ｃを摘んでリング体５２をダイアフラム弁体４の周縁部４ｃに装着するので、リング体５２の取扱性が良い。

（第４実施形態）
続いて、本発明の流体制御弁に係る第４実施形態について説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係る流体制御弁６１における樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体３との間のシール部拡大断面図である。
第４実施形態の流体制御弁６１は、リング体６２が断面コの字形状をなし、シール面の内側に加えて外側を支持する点が、第１実施形態と相違し、その他の点は第１実施形態と共通する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点は図面に第１実施形態と同じ符号を付し、説明を適宜省略する。

リング体６２は、ダイアフラム弁体４より硬い樹脂や金属、セラミック等の材料を環状に形成したものである。リング体６２は、内側支持部６２ａと外側支持部６２ｃとを結合部６２ｂで結合し、断面がコの字形に屈曲している。内側支持部６２ａは、第１実施形態のリング体３５と同様に構成されている。外側支持部６２ｃは、先端部が内側支持部６２ａの先端部より突き出さないように設けられている。

ダイアフラム弁体６３は、周縁部６３ｃを除き、第１実施形態のダイアフラム弁体４と同様に構成されている。周縁部６３ｃは、第２凸部３２に装着溝６５が形成されている。装着溝６５は、周縁部６３ｃの樹脂製弁上体３側の端面に開口し、第１凸部３１に設けた装着溝３４より浅く形成されている。装着溝６５の溝幅は、リング体６２の外側支持部６２ｃの肉厚方向の幅寸法以下に設定されている。つまり、装着溝６５は、内周面と外周面に外側支持部６２ｃの内周面と外周面が当接する。

このような第４実施形態の流体制御弁６１は、リング体６２の結合部６２ｂがダイアフラム弁体６３の周縁部６３ｃに当接するまで、内側支持部６２ａと外側支持部６２ｃを周縁部６３ｃの装着溝３４，６５に挿入する。内側支持部６２ａと外側支持部６２ｃは、装着溝３４，６５に隙間無く嵌め込まれ、第１及び第２凸部３１，３２を補強する。ダイアフラム弁体６３は、第１凸部３１が第１環状溝１６ａに隙間無く嵌め込まれ、第２凸部３２が第２環状溝１６ｂに圧入されて圧入代３２ａを押し潰される。よって、流体制御弁６１は、圧入代３２ａを押し潰してシールするシール面の外側と内側に、リング体６２の内側支持部６２ａと外側支持部６２ｃが配置される。

流体制御弁６１は、例えば、樹脂製弁本体２が熱膨張した場合、環状壁１９が内側と外側の何れに倒れ込むかわからないことがある。この場合でも、流体制御弁６１は、リング体６２の内側支持部６２ａと外側支持部６２ｃが第１及び第２凸部３１，３２を補強して環状壁１９の倒れ込みを防止し、環状溝１６（第１及び第２環状溝１６ａ，１６ｂ）の変形を防止する。つまり、シール面が変形しない。よって、第４実施形態の流体制御弁６１によれば、樹脂製弁本体２が熱膨張等によって変形しようとしても、シールの均一性を維持し、安定したシールを行うことができる。

また、第４実施形態の流体制御弁６１は、リング体６２がコの字型に屈曲して剛性を向上させているので、シール面の変形を、より確実に阻止できる。

（第５実施形態）
続いて、本発明の流体制御弁に係る第５実施形態について説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係る流体制御弁７１における樹脂製弁本体７２と樹脂製弁上体３との間のシール部拡大断面図である。
第５実施形態の流体制御弁７１は、ダイアフラム弁体７３が、第１及び第２凸部３１，３２に加え、第３凸部７４を備え、それに対応して、樹脂製弁本体７２の環状溝７２ｂが第１及び第２環状溝１６ａ，１６ｂに加え、第３環状溝７２ｃを備える点が第１実施形態と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点には図面に第１実施形態と同一符号を付し、適宜説明を省略する。

ダイアフラム弁体７３は、周縁部７３ｃを除き、第１実施形態のダイアフラム弁体４と同じ構成を備える。周縁部７３ｃは、第２凸部３２の外側に、第３凸部７４が形成されている。第３凸部７４は、第１凸部３１と同様に形成されている。第３凸部７４には、リング体７６を装着するための装着溝７５が、第１凸部３１の装着溝３４と同様に形成されている。

樹脂製弁本体７２は、ダイアフラム弁体７３の周縁部７３ｃに対応する環状溝７２ｂが形成されている。環状溝７２ｂは、第２環状溝１６ｂの外側に、第３環状溝７２ｃが形成されている。樹脂製弁本体７２は、第１環状溝１６ａの外周面と第３環状溝７２ｃの内周面とを構成する環状壁７２ａが設けられている。そして、その環状壁７２ａには、第２環状溝１６ｂが形成されている。

リング体７６は、ダイアフラム弁体７３より硬い樹脂や金属、セラミック等の材料を環状に成形したものである。リング体７６は、ダイアフラム弁体７３の装着溝３４，７５に隙間無く嵌合する内側支持部７６ａと外側支持部７６ｃとを結合部７６ｂで接続したものである。つまり、リング体７６は、断面略コの字型に屈曲されている。リング体７６は、内側支持部７６ａと外側支持部７６ｃと反対向きに、摘み部７６ｄ，７６ｄがそれぞれ設けられ、樹脂製弁上体３側に突き出している。

このような流体制御弁７１は、高温薬液制御時に、樹脂製弁本体７２が熱膨張したチューブ１１０，１１１に押圧されたり、樹脂製弁本体７２自身が熱膨張することがある。この場合、環状壁７２ａは、内側又は外側の何れかに倒れ込もうとする。しかし、ダイアフラム弁体７３の周縁部７３ｃは、内側支持部７６ａと外側支持部７６ｃが第１及び第３凸部３１，７４に補強されて、環状壁７２ａの内側と外側を支持する。そのため、樹脂製弁保体２は、環状溝７２ｂ（第１〜第３環状溝１６ａ，１６ｂ，７２ｃ）が周縁部７３ｃ（第１及び第３凸部３１，７４）に支持されて変形せず、真円状態を維持する。つまり、シール面が変形しない。よって、第５実施形態の流体制御弁７１によれば、高温薬液制御時でもシールの均一性を確保して、安定したシールを行うことができる。

特に、流体制御弁７１は、リング体７６が屈曲されて剛性を向上させているので、シール面の変形を、より確実に阻止できる。

また、第５実施形態の流体制御弁７１は、シール面の外側において第３凸部７４を第３環状溝７２ｃに隙間無く嵌め込んでいるので、万が一、シール面から微小な漏れが生じても、その漏れを最小限に抑えることができる。

また、第５実施形態の流体制御弁７１は、リング体７６に摘み部７６ｄ，７６ｄを設けたので、リング体７６の取扱性が良い。
しかも、第５実施形態の流体制御弁７１は、リング体７６の摘み部７６ｄ，７６ｄが樹脂製弁上体３に嵌め込まれて係止されているので、樹脂製弁本体２及びダイアフラム弁体４が樹脂製弁上体３に対して位置ずれし、流体漏れが発生するのを防止できる。

（第６実施形態）
続いて、本発明の流体制御弁に係る第６実施形態について説明する。図８は、本発明の第６実施形態に係る流体制御弁８１における樹脂製弁本体２と樹脂製弁上体３との間のシール部拡大断面図である。
第６実施形態の流体制御弁８１は、リング体８２の断面が楔形である点が第１実施形態のリング体３５と相違し、その他の点は第１実施形態と共通する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点には図面に第１実施形態と同一符号を付し、説明を適宜省略する。

リング体８２は、ダイアフラム弁体４より硬い樹脂や金属、セラミック等の材料を環状に形成したものである。リング体８２は、外周面（シール側の面）に外側テーパ８３が設けられ、断面形状を樹脂製弁本体２側から樹脂製弁上体３側へ肉厚になる楔形にされている。流体制御弁８１は、ダイアフラム弁体４の周縁部４ｃを樹脂製弁本体２の環状溝１６に嵌合させた後、リング体８２を肉厚の薄い側からダイアフラム弁体４の装着溝３４に押し込んで装着し、周縁部４ｃの強度を補強する。リング体８２は、装着溝３４をシール面側に押し広げて、第１凸部３１の外周面を第１環状溝１６ａの外周面に圧着させ、第１凸部３１の位置ずれを防ぐ。

このような流体制御弁８１は、リング体８２の断面を先細りにした楔形にしたので、リング体８２を装着溝３４に装着しやすい。
また、流体制御弁８１は、リング体８２が、環状壁１９の基端部よりも環状壁１９の先端部に第１凸部３１を強く押し当て、環状壁１９の先端部内側を強く補強するので、環状壁１９が倒れ込み難い。

図９は、図８に示すリング体８２の変形例である。
流体制御弁８１Ａは、リンク体８２Ａがダイアフラム弁体４の周縁部４ｃに装着されている。リング体８２Ａは、内周面（シール側と反対側の面）にも内側テーパ８４が形成され、断面形状が樹脂製弁本体２側より樹脂製弁上体３側を肉厚にした楔形をなす。このようなリング体８２Ａは、肉厚が薄い端面からダイアフラム弁体４の装着溝３４に押し込まれて装着される。リング体８２Ａは、装着溝３４を内外の両側に押し広げ、第１凸部３１の内周面と外周面を第１環状溝１６ａの内周面と外周面に圧着させて、第１凸部３１の位置ずれを防ぐ。

リング体８２Ａは、内周面に内側テーパ８４を備えることにより、リング体８２よりも装着溝３４に装着しやすい。その上、リング体８２Ａは、環状壁１９と内壁１７との間で突っ張り、環状壁１９及び内壁１７の倒れ込みを防ぎやすい。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。

（１）例えば、上記実施形態では、流体制御弁１を半導体製造工程に使用したが、使用用途はこれに限定されないことを言うまでもない。

（２）例えば、上記実施形態では、流体制御弁１はノーマルオープンタイプのエアオペレイト式開閉弁であるが、ノーマルクローズタイプのエアオペレイト式開閉弁としてもよい。また、流体制御弁１は、流量調整弁、手動弁、電磁弁等であっても良い。

（３）例えば、上記実施形態では、ダイアフラム弁体４の周縁部４ｃに第１凸部３１と第２凸部３２を設け、第１及び第２凸部３１，３２の間に環状凹部３３を形成した。これに対して、例えば、周縁部が１個の凸状であって、環状凹部３３を備えないダイアフラム弁体（例えば、図１０参照）に、リング体３５を装着して、周縁部を補強しても良い。

（４）上記第３実施形態では、摘み部５２ｃを環状に設けたが、摘み部を断続的に設けてもよい。この場合には、樹脂製弁上体３に摘み部を挿入する孔を形成し、リング体の回転を防止するようにしてもよい。

（５）上記第３，第５実施形態では、リング体５２，７６を樹脂製弁上体３と別個に設けたが、リング体５２，７６を樹脂製弁上体３にインサート成形したり接着させる等して、リング体５２，７６を樹脂製弁上体３と一体的に設けてもよい。

（６）上記第１，３〜６実施形態では、樹脂製弁上体３の材質を樹脂にしたが、例えば、高圧制御流体を制御するために操作エアが高いような場合には、樹脂製弁上体の材質を金属にしても良い。

本発明の第１実施形態に係る流体制御弁の断面図であって、弁開状態を示す。 図１に示すＡ部の拡大図である。 図１に示す流体制御弁をＢ方向から見た図である。但し、図面を見やすくするために、開口部と、第１及び第２環状溝と、第１及び第２環状溝に嵌合するダイアフラム弁体の第１及び第２凸部のみを記載する。 本発明の第２実施形態に係る流体制御弁における樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間のシール部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体制御弁における樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間のシール部拡大断面図である。 本発明の第４実施形態に係る流体制御弁における樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間のシール部拡大断面図である。 本発明の第５実施形態に係る流体制御弁における樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間のシール部拡大断面図である。 本発明の第６実施形態に係る流体制御弁における樹脂製弁本体と樹脂製弁上体との間のシール部拡大断面図である。 図８に示すリング体の変形例である。 従来の流体制御弁の断面図である。 図１０に示す流体制御弁をＣ方向から見た図であって、環状溝の変形を点線で示す。但し、図面を見やすくするために、図面上ではボディの外形を簡略化して示すと共に、環状溝とその環状溝に嵌合するダイアフラム弁体の周縁部のみを記載する。

符号の説明

１，４１，５１，６１，７１，８１ 流体制御弁
２、７２ 樹脂製弁本体
３，４３ 樹脂製弁上体
４、６３，７３ ダイアフラム弁体
４ａ 弁体部
４ｂ 薄膜部
４ｃ，６３ｃ，７３ｃ 周縁部
１１ 入力ポート
１２ 出力ポート
１４ 開口部
１５ 弁座
１６ 環状溝
１６ａ 第１環状溝
１６ｂ 第２環状溝
３１ 第１凸部
３２ 第２凸部
３５，４２，５２，６２，７６，８２，８２Ａ リング体
５２ｃ，７６ｄ 摘み部

Claims (7)

1. 入力ポートと出力ポートとに連通する開口部を備える樹脂製弁本体と、前記開口部の内壁に設けられた弁座と、前記樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、前記樹脂製弁本体と前記樹脂製弁上体との間に狭持される樹脂製のダイアフラム弁体とを備える流体制御弁において、
   前記樹脂製弁本体は、前記開口部の外側に環状溝が形成されており、
   前記ダイアフラム弁体は、
   外縁に沿って肉厚に設けられ、前記環状溝に嵌合する周縁部を含み、
   前記ダイアフラム弁体より硬い材料を環状に形成したリング体が、前記周縁部に装着されている
   ことを特徴とする流体制御弁。
2. 請求項１に記載する流体制御弁において、
   前記リング体は軸線方向断面形状が屈曲している
   ことを特徴とする流体制御弁。
3. 請求項１又は請求項２に記載する流体制御弁において、
   前記リング体は、断面形状が楔形である
   ことを特徴とする流体制御弁。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する流体制御弁において、
   前記リング体は前記樹脂製弁上体側に突き出す摘み部を有する
   ことを特徴とする流体制御弁。
5. 請求項１又は請求項３に記載する流体制御弁において、
   前記リング体は、前記樹脂製弁上体に一体的に設けられている
   ことを特徴とする流体制御弁。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載する流体制御弁において、
   前記周縁部は、
   前記リング体が装着される環状の第１凸部と、
   前記第１凸部の外側に設けられた環状の第２凸部と、を有し、
   前記環状溝は、
   前記第１凸部が嵌合する第１環状溝と、
   前記第２凸部が嵌合して、第２凸部が当接する面でシールする第２環状溝と、を有する
   ことを特徴とする流体制御弁。
7. 請求項６に記載する流体制御弁において、
   前記第１凸部は、前記第２凸部より前記樹脂製弁本体側へ突出しており、
   前記リング体は、前記周縁部の前記樹脂製弁上体側から前記第２凸部の先端位置より深い位置まで前記第１凸部に装着されている
   ことを特徴とする流体制御弁。

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