JP2021067363A - ダイヤフラムの製造方法、バルブ用ダイヤフラム及びこれを備えるダイヤフラムバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】耐繰り返し屈曲性が高く且つパーティクルの発生を抑制することが可能なバルブ用ダイヤフラムを提供する。【解決手段】バルブ用ダイヤフラム１５は、弁座に当接してシールするためのシール面１５ｃを有した弁体部１５ａと、弁体部１５ａから外方へ延び且つ弁体部１５ａを支持する膜部１５ｂとを備える。バルブ用ダイヤフラム１５の製造方法は、パーフルオロアルコキシアルカンを原材料として半製品を成形する工程と、半製品に切削加工を施す工程とを含み、原材料は、比重が２．１３５未満であり且つダイヤフラム１５の開閉耐久性試験結果が５５０００回以上となるように、選択される。【選択図】図１

Description

本発明は、化学工場、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などの各種産業に使用されるバルブに適したダイヤフラム、さらに詳細には、パーティクルの発生を抑制するダイヤフラム、これを製造する方法、及びこのようなダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブに関する。

ダイヤフラムバルブでは、弁本体の中央部に設けられた弁室に流入側流路と流出側流路とが連通しており、弁本体と弁本体の上部に取り付けられた駆動部筐体との間に弁室と駆動部筐体の内部空間とを隔離するダイヤフラムを挟持し、駆動部筐体の内部空間内に配置された駆動機構によって駆動されるステムの下端部にダイヤフラムを接続することによって、ダイヤフラムに支持される弁体を弁室内に設けられた弁座に対して圧接、離間させ、流入側流路と流出側流路との間を開閉するようになっていることが一般的である。また、化学工場、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などでは、腐食性の強い流体や汚染防止が要求される流体を取り扱うことから、耐薬品性や耐汚染性に優れているフッ素樹脂材料が、ダイヤフラムバルブにおいて流体と接する部品に広く用いられている。

特開２０１６−１３８６４１号公報 特開２０１６−２１１６１８号公報

高い清浄性が求められる分野では、ダイヤフラムバルブ内で発生するパーティクルが問題となる場合がある。例えば半導体ウエハの製造工程では、パーティクル、種々の金属やポリマー化合物などの汚染物質が生じ、これが半導体ウエハ上に残存したり付着すると品質に大きな影響を与える。このため、半導体ウエハの製造工程では、洗浄液を用いて半導体ウエハの洗浄が行われる。しかしながら、洗浄液を供給するための配管上で使用されるダイヤフラムバルブ内でパーティクルが発生して、このようなパーティクルを含んだ洗浄液がダイヤフラムバルブから排出されて半導体ウエハの洗浄のために用いられると、十分な洗浄を行うことができず、半導体ウエハの清浄性が低下するという問題が生じる。したがって、ダイヤフラムバルブにおけるパーティクルの発生を抑制すること、特に液体に接触し且つ可動部分でもあるダイヤフラムからのパーティクルの発生を抑制することが望まれる。

ダイヤフラムに使用される代表的なフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）との共重合体すなわちパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）とが挙げられるが、ＰＦＡの方がＰＴＦＥよりも上述のようなパーティクルの発生を抑制しやすいことが知られており、ダイヤフラム、特にパーティクルが発生しやすい弁座当接部分はＰＦＡから形成することが好ましい。

ところで、ＰＦＡは、分子構造により、流動性と成形体の機械的特性が変化する。また、ダイヤフラムバルブに使用されるダイヤフラムは、上述した通り、弁座に接離する弁体部と、この弁体部から外方に延びて弁体部を支持する膜部とを含んでおり、弁体部を弁座に繰り返し接離させる際の繰り返しの屈曲に耐久するために、膜部には、柔軟性が求められる。

しかしながら、流動性が高く成形加工に使用しやすい分子構造のＰＦＡは、柔軟性が低く、耐繰り返し屈曲性が悪くなる。このため、例えば、特許文献１には、弁座部を進退自在にシールするシール部を有する弁部と、シール部と逆側に形成され弁室内に装着されたダイヤフラム部とを備える弁機構部を有し、弁座部及び弁体部にフッ素樹脂を使用すると共に、弁座部と弁部のシール部とにＰＦＡから形成した部材を熱融着するようにした流体制御弁が開示されており、接離によりパーティクルが発生しやすい部位をＰＦＡから形成し、柔軟性と耐繰り返し屈曲性とが求められるダイヤフラム部すなわち膜部をフッ素樹脂から形成するようにしている。しかしながら、上述のフッ素樹脂としてＰＴＦＥを用いる場合、ＰＴＦＥと弁座部や弁部のシール部に使用されるＰＦＡとは融着効率が良くないため、耐久性に不安が生じる。さらに、ダイヤフラム部はＰＴＦＥとなるため、繰り返しの屈曲によるパーティクルの発生が懸念される。また、特許文献２は、流動性は低いが柔軟性は高い種類の第１のＰＦＡ材料から、薄くて射出成形による形成が困難な膜部を圧延加工により形成した後に、流動性が高い種類の第２のＰＦＡ材料から、膜部上に射出成形により柱状部を形成し、柱状部と膜部とを直接的に接合させるようにしたダイヤフラムを開示している。しかしながら、このようなダイヤフラムを作製するためには、圧延加工の設備と射出成形の設備の両方が必要となり、コストが増加するという問題がある。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、耐繰り返し屈曲性が高く且つパーティクルの発生を抑制することが可能なバルブ用ダイヤフラムを提供することにある。

上記目的に鑑み、本発明は、第１の態様として、弁座に当接してシールするためのシール面を有した弁体部と該弁体部から外方へ延び且つ該弁体部を支持する膜部とを備えるバルブ用ダイヤフラムを製造するダイヤフラムの製造方法であって、パーフルオロアルコキシアルカンを原材料として半製品を成形する工程と、前記半製品に切削加工を施す工程とを含み、前記原材料は、比重が２．１３５未満であり、かつ、前記ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が５５０００回以上となるように、選択されるようにしたダイヤフラムの製造方法を提供する。

上記ダイヤフラムの製造方法では、ダイヤフラムの原材料として、比重が２．１３５未満であり且つダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が５５０００以上となるように選択されたパーフルオロアルコキシアルカンすなわちＰＦＡを用いている。したがって、ダイヤフラム全体がＰＦＡから形成され、一般的に用いられるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からダイヤフラムを形成する場合と比較して、パーティクルの発生を抑制することができる。また、ＰＦＡの結晶化度が低く、分子量が高いほど、繰り返しの屈曲への耐久性である耐繰り返し屈曲性は高くなる。分子量が高い場合、比重が低くなることから、本発明者は、比重が２．１３５未満の場合に開閉耐久性試験結果が急激に向上し、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上である場合に、ダイヤフラムバルブ用のダイヤフラムとしての使用に耐え得ることを見出した。上記ダイヤフラムの製造方法では、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるＰＦＡを使用してダイヤフラムを製造するので、ＰＦＡの使用によりパーティクルの発生を抑制しながら、ダイヤフラムバルブでの使用に耐え得る高い耐繰り返し屈曲性を確保することが可能となる。

前記原材料は、比重が２．１２以下であり且つ前記バルブ用ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が１００００００回以上となるように、選択されることがさらに好ましい。この場合、さらに、ダイヤフラムの耐久性を向上させることが可能となる。

また、前記原材料は、前記ダイヤフラムのフレックスライフ値が１９００００００回以上となるように、選択されることが好ましい。この場合も、ダイヤフラムの耐久性をさらに向上させることが可能となる。

前記半製品を成形する工程は、前記原材料を金型内に射出して射出成形により前記半製品を作製する工程であることが好ましく、前記切削加工を施す工程は、少なくともシール面に金型転写面が残るように前記半製品に切削加工を施す工程であることがさらに好ましい。ＰＦＡを射出成形することができれば、低コストで大量生産を行うことが可能となる。また、射出成形により形成される金型転写面は表面粗さが小さいため、切削加工を施さずに金型転写面を弁部のシール面に残すことで、切削加工によるシール面の表面粗さの低下を防ぎ、シール面と弁座との接触によるパーティクルの発生がさらに抑制される。

また、本発明は、第２の態様として、弁座に当接してシールするためのシール面を有した弁体部と該弁体部から外方へ延び且つ該弁体部を支持する膜部とを備えるバルブ用ダイヤフラムであって、前記弁体部と前記膜部とは、比重が２．１３５以下であり且つ前記ダイヤラムの開閉耐久性試験結果が５５０００回以上となるように選択されたパーフルオロアルコキシアルカンを原材料として成形により形成されているようにしたバルブ用ダイヤフラムを提供する。

上記バルブ用ダイヤフラムは、比重が２．１３５未満であり且つダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が５５０００以上となるように選択されたパーフルオロアルコキシアルカンすなわちＰＦＡを原材料として成形により全体が形成されている。したがって、上記バルブ用ダイヤフラムは、一般的に用いられるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からダイヤフラムを形成する場合と比較して、パーティクルの発生を抑制することができる。また、本発明者は、比重が２．１３５未満の場合に開閉耐久性試験結果が急激に向上し、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上である場合に、ダイヤフラムバルブ用のダイヤフラムとしての使用に耐え得ることを見出した。上記バルブ用ダイヤフラムは、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるＰＦＡを使用して製造されるので、ＰＦＡの使用によりパーティクルの発生を抑制しながら、ダイヤフラムバルブでの使用に耐え得る高い耐繰り返し屈曲性を確保することが可能となる。

前記バルブ用ダイヤフラムは、比重が２．１２以下であり且つ前記ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が１００００００回以上となる前記原材料から形成されていることが好ましい。

また、前記バルブ用ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムのフレックスライフ値が１９００００００回以上となる前記原材料から形成されていることがさらに好ましい。

さらに、前記シール面は、金型内に前記原材料を射出することにより形成される金型転写面であることが好ましい。

一つの実施形態において、前記弁体部は、前記シール面を有した本体部と該本体部よりも細い細径部とを含み、前記細径部が前記膜部に支持されている。

また、前記膜部は、前記細径部の先端部の外周部から前記本体部から離れる方向に延びる環状のスカート部と、前記スカート部から半径方向外方へ前記本体部から離れる方向に凸状に湾曲した屈曲部と、前記屈曲部の外周縁部から半径方向外方へ平面状に延びる支持部とを含むようにしてもよい。

この場合、前記屈曲部の長さは、前記弁座に対して前記シール面を接離する方向における前記弁体部のストロークの１．８倍から２．８倍となるように定められることが好ましい。また、前記屈曲部の前記外周縁部は、前記弁体部へ向かって前記支持部に対して前記シール面から離れる方向に２０°から４０°の範囲の角度をなすように傾斜して延びていることが好まし。さらに、前記屈曲部と前記支持部との接続部において前記シール面から遠い側に、前記弁体部側へ窪んでいる凹部が形成されていることが好ましい。

さらに、本発明は、第３の態様として、上記バルブ用ダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブを提供する。

本発明によれば、バルブ用ダイヤフラムがＰＦＡから形成されるので、一般的に用いられるＰＴＦＥからダイヤフラムを形成する場合と比較して、パーティクルの発生を抑制することができる。また、バルブ用ダイヤフラムは、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるＰＦＡを使用して製造されるので、ＰＦＡの使用によりパーティクルの発生を抑制しながら、ダイヤフラムバルブでの使用に耐え得る高い耐繰り返し屈曲性を確保することが可能となる。

本発明の第１の実施形態によるダイヤフラムを示す破断斜視図である。 図１に示されるダイヤフラムの断面図である。 図１に示されているダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブを示す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態によるダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブを示す縦断面図である。 図４に示されている第２の実施形態によるダイヤフラムの断面図である。 図４に示されているダイヤフラムの変形形態を示す断面図である。 図４に示されている第２のダイヤフラムの膜部を拡大して示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明によるバルブ用ダイヤフラムの実施の形態を説明するが、本発明が図示されている実施形態に限定されないことは言うまでもない。また、以下の説明において、ダイヤフラムとは、弁体部を支持する膜部を備えるバルブ用部材を意味し、ダイヤフラムバルブとは、膜部によって弁体部を支持するバルブ全般を意味する。

図１及び図２は本発明の第１の実施形態によるバルブ用ダイヤフラム１５を示しており、図３はバルブ用ダイヤフラム１５を備えるダイヤフラムバルブ１１を示している。

最初に、図３を参照して、ダイヤフラムバルブ１１の全体構成を説明する。ダイヤフラムバルブ１１は、弁本体１３と、ダイヤフラム１５と、ダイヤフラム１５を駆動する駆動部１７とを備え、駆動部１７は弁本体１３の上部に取り付けられている。

弁本体１３には、上部中央に弁室１９が形成されていると共に、弁室１９に連通する第１の流路及び第２の流路が形成されており、弁室１９において、第１の流路から弁室１９への開口の周囲に、ダイヤフラム１５が接離する環状の弁座２１が形成されている。図示されている実施形態では、第１の流路として、弁本体１３の対向する側面の一方に形成された流入口２３から延び且つ弁室１９の底部中央に開口する流入路２５が形成されていると共に、第２の流路として、弁本体１３の対向する側面の他方に形成された流出口２７から延び且つ弁室２１の側面に開口する流出路２９が形成されており、流入路２５から弁室１９への開口の周囲に隆起した環状の弁座２１が形成されている。

弁本体１３の下部には、設置を容易にするために、ベースプレート５３をさらに取り付けることができる。

ダイヤフラム１５は、図１及び図２に詳細に示されているように、弁体部１５ａと、弁体部１５ａから外方に延びる膜部１５ｂとを備えている。図示されている実施形態では、弁体部１５ａは概略円柱形状を有しているが、他の形状を有するようにしてもよい。また、図示されている実施形態では、膜部１５ｂは、弁体部１５ａの下端部の外周部から半径方向外方に延びるように設けられているが、弁体部１５ａの外周部に接続されて弁体部１５ａを支持できるようになっていれば、弁体部１５ａの上端部や中間部から半径方向外方に延びるように設けられていてもよい。さらに、弁体部１５ａの底部には、シール面１５ｃが形成されており、ダイヤフラム１５は、弁本体１３と駆動部１７との間に膜部１５ｂの外周縁部を挟持することにより、シール面１５ｃが弁座２１に対向して配置されるように弁本体１３に支持される。

駆動部１７は、弁本体１３の上部に取り付けられ且つ内部空間が形成されている駆動部筐体３１と、ダイヤフラム１５に連結されるステム３５と、内部空間に収容されており且つステム３５を駆動する駆動機構とを備えている。本実施形態では、弁本体１３へ向かって開口するシリンダ部が駆動部筐体３１内に内部空間として形成されており、駆動機構は、シリンダ部内に摺動可能に収容されているピストン３７と、付勢部材としてのコイルばね３９とによって構成されている。また、駆動部筐体３１のシリンダ部の弁本体１３側の開口には、ダイヤフラム押え４１が嵌合されており、弁本体１３の上部に駆動部１７を取り付けたときに、膜部１５ｂの外周縁部を弁本体１３の弁室１９の上部開口の周囲領域の上面とダイヤフラム押え４１の底面との間に挟持し、ダイヤフラム１５を弁本体１３に支持できるようになっている。

ピストン３７は、外周面がシリンダ部の内周面に上下方向に摺動可能に接触しており、シリンダ部の内部空間を、ピストン３７の上面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の天井面によって囲まれた上部空間４３と、ピストン３７の下面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の底面（すなわちダイヤフラム押え４１の上面）とによって囲まれた下部空間４５とに区画している。また、ピストン３７には、ピストン３７から下方に向かって延びるようにステム３５が連結されている。ステム３５は、ダイヤフラム押え４１を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されて、弁室１９まで延びており、その先端に位置する接続端３５ａがダイヤフラム１５（詳細には、弁体部１５ａ）に接続されている。

図１から図３に示されている第一の実施形態のダイヤフラム１５では、ステム３５の接続端３５ａの外周面に雄ねじ部を形成すると共に弁体部１５ａの上部中央に設けられた連結穴５１の内周面に雌ねじ部を形成し、接続端３５ａと連結穴５３の螺合によってステム３５の接続端３５ａに弁体部１５ａが接続されている。しかしながら、ステム３５の接続端３５ａと弁体部１５ａとの接続は螺合に限定されるものではなく、例えばステム３５の接続端３５ａに拡径された係止部を設け、弁体部１５ａの上部中央に設けられた連結穴に接続端３５ａを圧入することによって、接続端３５ａと弁体部１５ａとを接続するようにしてもよい。

駆動部筐体３１の上部には、上部空間４３を区画するシリンダ部の天井面に連通する第１の連通口４７が形成されており、第１の連通口４７を通して上部空間４３に対する作動流体（例えば圧縮空気）の供給及び排出を行うことができるようになっている。また、駆動部筐体３１の側部には、下部空間４５を区画するシリンダ部の底部に連通する第２の連通口４９が形成されており、第２の連通口４９から下部空間４５に対する作動流体の供給及び排出を行うことができるようになっている。さらに、駆動部筐体３１の上部（シリンダ部の天井面）とピストン３７の上面との間にコイルばね３９が圧縮状態で配置されている。

このような構成により、作動流体が第１の連通口４７及び第２の連通口４９に供給されていない通常時には、ピストン３７がコイルばね３９によって弁本体１３へ向かって下方に付勢されて押し下げられ、これに伴って、ステム３５を介してピストン３７に連結されているダイヤフラム１５の弁体部１５ａが下方に移動させられ、弁座２１に圧接される。なお、第１の連通口４７を通してシリンダ部の上部空間４３に作動流体（例えば圧縮空気）を供給してピストン３７の上面に弁本体１３へ接近させる方向に下向きの流体圧力を作用させることによって、ピストン３７からステム３５を介して弁体部１５ａに作用させる力を変化させ、弁体部１５ａを弁座２１に圧接させる力を調整することができる。弁体部１５ａが弁座２１に圧接される結果、図３に示されているように、流入路２５から弁室１９への開口が閉鎖され、ダイヤフラムバルブ１１が閉状態となる。この状態から第２の連通口４９に作動流体を供給すると、シリンダ部の下部空間４５に作動流体（例えば圧縮空気）が流入して、ピストン３７の下面に弁本体１３から離れる方向に上向きの流体圧力が作用し、ピストン３７がコイルばね３９の付勢力（場合によっては、これに加えて、上部空間４３内の作動流体がピストン３７に作用させる下向きの流体圧力）に抗して弁本体１３から離れる方向に押し上げられる。このとき、シリンダ部の上部空間４３内の作動流体は第１の連通口４７から外部へ排出される。ピストン３７が弁本体１３から離れる方向に上方へ移動すると、ステム３５を介してピストン３７に連結されているダイヤフラム１５の弁体部１５ａが上方に移動して弁座２１から離間する。この結果、流入路２５から弁室１９への開口が開放され、ダイヤフラムバルブ１１が開状態となる。開状態では、ダイヤフラムバルブ１１の流入口２３から流入路２５に流入した流体は弁室１９及び流出路２９を経て流出口２７から外部へ流出する。

上述のようなダイヤフラムバルブ１１の開閉に伴う弁座２１に対するダイヤフラム１５の弁体部１５ａの接離に伴って、弁体部１５ａを支持する膜部１５ｂの屈曲が繰り返し行われる。このため、ダイヤフラム１５の膜部１５ｂには、耐繰り返し屈曲性が求められる。

本発明の第１の実施形態によるダイヤフラム１５は、全体がパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成されている。ＰＦＡは、ダイヤフラムの材質として一般的に用いられるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と比較して、ダイヤフラムの材料として用いたときにパーティクルを発生しにく分子構造を有している。したがって、ＰＦＡからダイヤフラム１５を形成すればパーティクルの発生を抑制することができる。一方、ＰＦＡは、一般的に、柔軟性が低いという特性を有する。ダイヤフラム１５、特に膜部１５ｂは、上述したように、繰り返しの屈曲を行う。このため、柔軟性が低い種類のＰＦＡからダイヤフラム１５を形成すると、破損しやすくなり、耐久性が低下してしまう。しかしながら、近年、例えば特開２０１７−１１９７５０号公報に記載されているように、柔軟性が高い分子構造のＰＦＡが開発され、流通するようになった。ＰＦＡは、結晶化度が低く、分子量が高いほど、繰り返しの屈曲への耐久性である耐繰り返し屈曲性が高くなり、分子量が高い場合、比重が低くなる。このことから、本発明者は、比重が２．１３５未満の場合に開閉耐久性試験結果が急激に向上し、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００回以上である場合に、ダイヤフラムバルブ用のダイヤフラムとしての使用に耐え得ることを見出した。したがって、ダイヤフラム１５に使用されるＰＦＡとしては、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるものが選択されている。あるいはまた、ダイヤフラム１５に使用されるＰＦＡとして、比重が２．１３５未満であり且つフレックスライフ値が１８００００回以上であるものを選択してもよい。好ましくは、ダイヤフラム１５は、比重が２．１２以下であり且つ開閉耐久性試験結果が１００００００回以上であるＰＦＡ、または、比重が２．１２以下であり且つフレックスライフ値が１９００００００回以上であるＰＦＡから形成される。

ここで、開閉耐久性試験は、流入路２５から弁室１９への開口の直径（すなわちオリフィス径）が１／８インチのダイヤフラムバルブにダイヤフラムを取り付け、流体温度は常温、流体圧力０．５ＭＰａを常時負荷、開閉操作圧力が０．５Ｍｐａ、開閉ストローク（開閉時の弁座１９に対する弁体部１５ａの移動距離）が１．１ｍｍの条件の下、環境温度について５℃で６時間と１００℃で６時間とを繰り返し切り換えながら、開時間１．２秒、閉時間０．８秒の開閉を繰り返し、ダイヤフラムが破損するまでの回数を測定することによって行った。また、フレックスライフ値は、ＪＩＳ Ｐ ８１１５に準じて測定したものである。

さらに、ダイヤフラム１５を射出成形により作製することができるようにするために、ＰＦＡは、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠して、荷重５ｋｇ、測定温度３７２±０．１℃で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が、３ｇ／１０分以下であることが好ましい。射出成形によりＰＦＡからダイヤフラム１５を形成する場合、例えば、上述のような種類のＰＦＡの射出成形により、半製品を作製した後に、膜部３５ｂのように薄いなどの要因で射出成形では形成が困難な部位を切削加工により形成することにより、ダイヤフラム１５を作製すればよい。射出成形によりダイヤフラム１５を作製することにより、成形品における金型表面との接触面が金型転写面となるので、切削加工による表面よりも表面粗さが小さくなって平滑性が高くなる。したがって、射出成形により作製した半製品に、接液面に金属転写面を残すように切削加工を施して、ダイヤフラム１５を作製することにより、接液面の平滑性が高くなってパーティクルの発生を抑制することが可能となる。特に、射出成形により作製した半製品に、弁座２１との接離を繰り返す弁体部１５ａのシール面１５ｃに金属転写面を残すように切削加工を施して、ダイヤフラム１５を作製することにより、切削加工によるシール面１５ｃの表面粗さの低下を防いでシール面１５ｃの平滑性が高くなるので、弁座２１との摩擦を低減させ、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。

なお、弁本体１３、駆動部１７の駆動部筐体３１、ステム３５、ピストン３７は、流体による腐食を防ぐために、フッ素樹脂材料から形成されていることが好ましい。フッ素樹脂材料としては、例えば、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）を使用することができる。

次に、図３に示されているダイヤフラムバルブ１１の動作を説明する。

第１の連通口４７及び第２の連通口４９から駆動部１７に作動流体（例えば圧縮空気）が供給されていない通常時は、駆動部１７のピストン３７がコイルばね３９によって弁本体１３に接近する方向に下方へ付勢されて移動される、すなわち押し下げられる。これに伴って、ピストン３７と共にステム３５を介して弁体部１５ｂも下方に移動される。この結果、弁体部１５ａのシール面１５ｃが弁座２１に圧接されて、ダイヤフラムバルブ１１が図３に示されているように閉状態となる。シール推力を増加させたい場合には、第１の連通口４７を通してシリンダ部の上部空間４３に作動流体を供給し、コイルばね３９による付勢力に加えて、上部空間４３に流入した作動流体の流体圧力をピストン３７の上面に下向きに作用させることにより、ステム３５を介して弁体部１５ａのシール面１５ｃを弁座２１に圧接させる力すなわち押し付ける力を変化させ、弁体１５を弁座２１に圧接させる力を調整することもできる。

この状態から、第１の連通口４７からの作動流体の供給を停止させた状態で駆動部１７の第２の連通口４９に作動流体（例えば圧縮空気）を供給すると、第２の連通口４９を通してシリンダ部の下部空間４５に流入した作動流体の流体圧力がピストン３７に上向きに（すなわち弁本体１３から離れる方向に）作用し、コイルばね３９の付勢力及び上部空間４３内の作動流体の流体圧力に抗してピストン３７が弁本体１３から離れる方向に上方へ移動させられる、すなわち押し上げられる。このとき、上部空間４３内の作動流体は第１の連通口４７を通じて外部に排出される。ピストン３７が押し上げられることにより、ステム３５を介して弁体部１５ａも上方にへ移動させられ、弁体部１５ａのシール面１５ｃが弁座２１から離間して、ダイヤフラムバルブ１１が開状態となる。

第２の連通口４９への作動流体の供給を停止すると、コイルばね３９の付勢力により、再びピストン３７が下方に付勢されて押し下げられ、弁体部１５ａのシール面１５ｃが弁座２１に圧接して、再び閉状態となる。

このように、ダイヤフラムバルブ１１の開閉に伴うダイヤフラム１５の弁体部１５ａの上下動（すなわち弁座２１に対する弁体部１５ａの接近及び離反）により、弁体部１５ａを支持する膜部１５は屈曲を繰り返す。また、ＰＦＡは結晶化度が低く分子量が高いほど、繰り返しの屈曲への耐久性である耐繰り返し屈曲性が高くなり、分子量が高くなると比重は低くなる。ダイヤフラム１５は、比重が２．１３５未満と低く且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるＰＦＡ、または、比重が２．１３５未満と低く且つフレックスライフ値が１８００００回以上であるＰＦＡ、好ましくは、比重が２．１２以下であり且つ開閉耐久性試験結果が１００００００回以上であるＰＦＡ、または、比重が２．１２以下であり且つフレックスライフ値が１９００００００回以上であるＰＦＡから形成されている。したがって、ダイヤフラム１５は十分な耐繰り返し屈曲性を有し、十分な耐久性を確保することができる。また、ダイヤフラム１５は、ダイヤフラムバルブ１１の開閉時に、膜部１５ｂが動く又は屈曲することにより弁体部１５ａが弁座２１に対して圧接又は離間される。したがって、弁座２１に対する弁体部１５ａの接触時の衝撃や摩擦、及び、膜部１５ｂの屈曲の繰り返しにより、パーティクルがダイヤフラム１５から発生しやすくなる。しかしながら、ダイヤフラム１５は、パーティクルが発生しにくい分子構造のＰＦＡから形成されている。したがって、ダイヤフラム１５は、ＰＴＦＥなどの他のフッ素樹脂材料を使用している場合と比較して、パーティクルの発生を抑制する効果を奏する。すなわち、ダイヤフラム１５は、ＰＦＡの使用によりパーティクルを抑制することを可能としながら、ダイヤフラムバルブでの使用に耐え得る高い耐繰り返し屈曲性を確保することが可能である。

本発明は、第１の実施形態のダイヤフラム１５の構成に限定されるものではない。
図４は、本発明の第２の実施形態によるバルブ用ダイヤフラム１１５を備えるダイヤフラム１１１を示している。

最初に、図４を参照して、ダイヤフラムバルブ１１１の全体構成を説明する。ダイヤフラムバルブ１１１は、ダイヤフラムバルブ１１と同様に、弁本体１１３と、ダイヤフラム１１５と、ダイヤフラム１１５を駆動する駆動部１１７とを備え、駆動部１１７は弁本体１１３の上部に取り付けられている。

弁本体１１３には、ダイヤフラムバルブ１１の場合と同様に、上部中央に弁室１１９が形成されていると共に、弁室１１９に連通する第１の流路及び第２の流路が形成されており、弁室１１９において、第１の流路から弁室１１９への開口の周囲に、ダイヤフラム１１５が接離する隆起した弁座１２１が形成されている。図４に示されている実施形態では、第１の流路として、弁本体１１３の対向する側面の一方に形成された流入口１２３から延び且つ弁室１１９の底部中央に開口する流入路１２５が形成されていると共に、第２の流路として、弁本体１１３の対向する側面の他方に形成された流出口１２７から延び且つ弁室１２１の側面に開口する流出路１２９が形成されており、流入路１２５から弁室１１９への開口の周囲に隆起した環状の弁座１２１が形成されている。

ダイヤフラム１１５は、図５に詳細に示されているように、弁体部１１５ａと、弁体部１１５ａから外方に延びる膜部１１５ｂとを備えている。弁体部１１５ａは、本体部１５５と本体部１５５よりも細い細径部１５７とを含むいわゆるポペット形状を有している。細径部１５７は、駆動部１１７側の端部（先端）へ向かって細くなるテーパ形状となっていることが好ましい。また、膜部１１５ｂは、弁体部１１５ａの細径部１５７の先端（駆動部１１７側の端部）の外周部から外方に延びるように形成されている。詳細には、膜部１１５ｂは、弁体部１１５ａの細径部１５７の先端部（駆動部１１７側の端部）の外周部から駆動部１１７へ向かって上方に延びる環状のスカート部１５９と、スカート部１５９の上端部から半径方向外方へ弁体部１１５ａから離れる方向に凸状に湾曲して延びる屈曲部１６１と、屈曲部１６１の外周縁部から半径方向外方へ延びる支持部１６３とを含んでいる。

屈曲部１６１は、ダイヤフラムバルブ１１１の開閉時に、弁座１１２に対する接離のための弁体部１１５ａの上下移動を許容するように弁体部１１５ａを支持する部分である。屈曲部１６１の長さが大きくなるほど、ダイヤフラムバルブ１１１の開閉時の弁体部１１５ａのストローク（移動距離）に対する屈曲の程度が緩やかになるため、弁体部１１５ａの上下動時に発生する応力が小さくなり、パーティクルの発生も生じにくくなる。一方で、屈曲部１６１の長さが大きくなるほど、ダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂが弁体部１１５ａを弁座１２１から引き離す方向の力を流体圧力として流体から受けやすくなる。この結果、膜部１１５ｂが受ける流体圧力に抗する分だけ、駆動部１１７によって弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付ける力であるシール推力を大きくする必要が生じ、パーティクルが発生しやすくなる。また、屈曲部１６１の長さが大きくなるほど弁室１１９も大きくする必要が生じて、ダイヤフラムバルブ１１１の全体のサイズも大きくなるデメリットが生じる。したがって、ダイヤフラムバルブ１１１のサイズの増加を抑制しつつパーティクルの発生を抑制する効果を奏するために、屈曲部１６１の長さは、ダイヤフラムバルブ１１１の開閉時の弁体部１１５ａの移動距離すなわちストロークの１．８〜２．８倍であり、当該ストロークの２．１〜２．４倍となっていることが好ましい。屈曲部１６１の長さがダイヤフラムバルブ１１１の開閉時の弁体部１１５ａのストロークの２．１倍以上となるようにすればダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂに発生する応力が低くなり、屈曲部１６１の長さがダイヤフラムバルブ１１１の開閉時の弁体部１１５ａのストロークの２．４倍以下となるようにすればダイヤフラムバルブ１１５の膜部１１５ｂが流体圧力により受ける弁体部１１５ａを弁座１２１から引き離す方向の力が減少して、シール推力を小さくすることができる。したがって、屈曲部１６１の長さがダイヤフラムバルブ１１１の開閉時の弁体部１１５ａのストロークの２．１〜２．４倍の範囲になっていれば、ダイヤフラムバルブ１１１のサイズの増加を抑制しつつパーティクルの発生を抑制する効果が特に高められる。

また、弁体部１１５ａがポペット形状を有していることにより、同じ広さの弁室１１９内に弁体部１１５ａを配置しても、弁室１１９の内周面と弁体部１１５ａの細径部１５７の上部の外周面との間の隙間が広くなり、屈曲部１６１の長さを確保しやすくなる。

ダイヤフラム１１５の支持部１６３は、図５及び図７に詳細に示されているように、屈曲部１６１の外周縁部から半径方向外方へ水平に（シール面１１５ｃと平行に）延びる環状の第１の水平支持部１６３ａと、第１の水平支持部よりも外側に位置し且つ上下方向（鉛直方向）に延びる筒状の垂直支持部１６３ｂと、垂直支持部よりも外側に位置し且つ水平方向に延びる環状の第２の水平支持部１６３ｃとにより構成されている。屈曲部１６１の第１の水平支持部１６３ａ側の外周縁部は、図７に示されているように、弁体部１１５ａへ向かって第１の水平支持部１６３ａに対してシール面１１５ｃから離れる方向に角度θをなすように第１の水平支持部１６３ａから傾斜して延びている。角度θは２０°から４０°の範囲であり、２５°から３５°の範囲となっていることが好ましい。角度θを２５°以上にすれば、ダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂに発生する応力を低くすることができ、ダイヤフラム１１５からのパーティクルの発生を抑制する効果をさらに高めることができる。また、角度θを３５°以下にすれば、後述する凹部１６５の両側面のなす角度が鈍角となって加工が容易となり、不良率を低減させることができる。さらに、弁本体１１３の弁室１１９の上部開口には、段差部が設けられており、弁本体１１３の弁室１１９の上部開口に、後述する駆動部１１７の駆動部筐体１３１の底部中央から突出して延びる突出部１３１ａを挿入したときに、駆動部筐体１３１の突出部１３１ａの先端面（底面）と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の段差部の水平面との間に第１の水平支持部１６３ａを挟持し、駆動部筐体１３１の突出部１３１ａの外周面と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の段差部の垂直面との間に垂直支持部１６３ｂを挟持し、さらに、突出部１３１ａよりも外方に位置する駆動部筐体１３１の底面と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の周囲領域の上面との間に第２の水平支持部１６３ｃを挟持することにより、シール面１１５ｃが弁座１２１に対向して配置されるように、ダイヤフラム１１５を弁本体１１３に固定、支持できるようになっている。

さらに、図５に示されているように、屈曲部１６１と第１の水平支持部１６３ａとの接続部においてシール面１１５ｃから遠い側に、弁体部１１５ａ側へ窪んでいる凹部１６５が形成されている。

駆動部１１７は、弁本体１１３の上部に取り付けられ且つ内部に内部空間が形成されている駆動部筐体１３１と、駆動部筐体１３１の上部に取り付けられる蓋部材１３３と、ダイヤフラム１１５に連結されるステム１３５と、内部空間に収容されており且つステム１３５を駆動する駆動機構とを備えている。駆動部筐体１３１の内部空間は、上方へ向かって開口するシリンダ部として形成されており、駆動機構は、シリンダ部内に摺動可能に収容されているピストン１３７と、付勢部材としてのコイルばね１３９とによって構成されている。また、駆動部筐体１３１の底部中央からは突出部１３１ａが突出して形成されており、駆動部１１７を弁本体１１３の上部に取り付けたときに、弁本体１１３の弁室１１９の上部開口に駆動部筐体１３１の突出部１３１ａが挿入されるようになっている。これにより、駆動部筐体１３１の突出部１３１ａの先端面（底面）と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の段差部の水平面との間、駆動部筐体１３１の突出部１３１ａの外周面と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の段差部の垂直面との間、駆動部筐体１３１の底面と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の周囲領域との間に、ダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂの外周縁部が挟持され、シール面１１５ｃが弁座１２１に対向して配置されるように、ダイヤフラム１１５が弁本体１１３に固定、支持される。

ピストン１３７には、上方へ向かって延びるように案内軸１６７が連結されていると共に、下方へ向かって（すなわち弁本体１１３に向かって）延びるようにステム１３７が連結されている。ステム１３５は、駆動部筐体１３１の底部を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されて、その先端に位置する接続端１３５ａがダイヤフラム１１５（詳細には、その弁体部１１５ａ）に接続されている。ピストン１３７は、外周面がシリンダ部の内周面に上下方向に摺動可能に接触しており、シリンダ部の内部空間を、ピストン１３７の上面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の天井面（すなわち蓋部材１３３の下面）によって囲まれた上部空間１４３と、ピストン１３７の下面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の底面（すなわち駆動部筐体１３１の底部）とによって囲まれた下部空間１４５とに区画している。案内軸１６７は、蓋部材１３３を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されており、ピストン１３７の上下動（すなわちピストン１３７から延びるステム１３５に接続された弁体部１１５ａのシール面１１５ｃを弁座１２１に対して接離させる方向のピストン１３７の移動）を案内するようになっている。

蓋部材１３３には、上部空間１４３を区画するシリンダ部の天井面に連通する第１の連通口１４７が形成されており、第１の連通口１４７を通して上部空間１４３に対する作動流体（例えば圧縮空気）の供給及び排出を行うことができるようになっている。また、駆動部筐体１３１の側部には、下部空間１４５を区画するシリンダ部の底部に連通する第２の連通口１４９が形成されており、第２の連通口１４９から下部空間１４５に対する作動流体の供給及び排出を行うことができるようになっている。さらに、蓋部材１３３の下面（シリンダ部の天井面）とピストン１３７の上面との間にコイルばね１３９が圧縮状態で配置されている。

第２の実施形態のダイヤフラム１１５では、図５に詳細に示されているように、ステム１３５の接続端１３５ａに拡径された係止部が設けられており、弁体部１１５ａ（詳細にはその細径部１５７）の上部中央に設けられた連結穴１５１にステム１３５の接続端（係止部）１３５ａを圧入することによって、ステム１３５の接続端１３５ａと弁体部１１５ａとが接続されている。しかしながら、ステム１３５の接続端１３５ａと弁体部１１５ａとの接続は圧入に限定されるものではない。例えば、図６に示されているように、ステム１３５の接続端１３５ａ´に設けられた連結穴１５１´の内周面に雌ねじ部を形成すると共に、弁体部１１５ａ（詳細には細径部１５７）の上部中央から突出して設けた突起部１６９の外周面に雄ねじ部を形成し、接続端１３５ａ´の連結穴１５１´と弁体部１１５ａの突起部１６９との螺合によってステム１３５の接続端１３５ａ´と弁体部１１５ａとを接続するようにしてもよい。

なお、細径部１５７を細くすれば、屈曲部１６１の長さを確保しやすくなるが、図５に示されているように、弁体部１１５ａに設けた連結穴１５１にステム１３５の接続端１３５ａを圧入する場合、弁体部１１５ａの細径部１５７に連結穴１５１を形成する必要があることから、細径部１５７の最も細い部分の直径（以下、ポペット径と記載する。）は、流入路１２５から弁室１１９への開口の直径（以下、オリフィス径と記載する。）の１．８〜２．５倍となっており、２．０〜２．３倍とすることが好ましい。ポペット径をオリフィス径の２．０倍以上にすれば、接続端１３５ａを太くして強度を増加させることにより接続端１３５ａが変形にしくくなり、シール推力を下げても安定してシールすることができるようになる。また、ポペット径をオリフィス径の２．３倍以下にすれば、後述するように、本体部１５５と細径部１５７の表面又は段差面に流体の圧力が作用することによる、ダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付ける方向の力と、細径部１５７の上端から延びる膜部１１５ｂ（詳細には屈曲部１６１）に流体の圧力が作用することによる、ダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂを弁座１２１から引き離す方向の力とをが相殺させ、シール推力を低減させる効果を強めることができる。さらに、図６に示されているように、ステム１３５の接続端１３５ａ´に設けた連結穴１５１´と弁体部１１５ａから突出する突起部１６９とを螺合させる場合、図５に示されている場合よりはポペット径を小さくできるが、ねじサイズの制約から、ポペット径はオリフィス径の０．８〜１．５倍となっており、１．０〜１．３倍とすることが好ましい。ポペット径をオリフィス径の１．０倍以上にすれば、接続端１３５ａ´又は突起部１６９を太くして強度を増加させることにより接続端１３５ａ´又は突起部１６９が変形しにくくなり、シール推力を下げても安定してシールすることができるようになる。また、ポペット径をオリフィス径の１．３倍以下にすれば、後述するように、本体部１５５と細径部１５７の表面又は段差面に流体の圧力が作用することによる、ダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付ける方向の力と、細径部１５７の上端から延びる膜部１１５ｂ（詳細には屈曲部１６１）に流体の圧力が作用することによる、ダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂを弁座１２１から引き離す方向の力とを相殺させ、シール推力を低減させる効果を強めることができる。

上述した構成により、図１に示されているダイヤフラムバルブ１１と同様に、図４に示されているダイヤフラムバルブ１１１でも、作動流体が第１の連通口１４７及び第２の連通口１４９に供給されていない通常時には、ピストン１３７がコイルばね１３９によって弁本体１１３へ向かって下方に付勢されて押し下げられ、これに伴って、ステム１３５を介してピストン１３７に連結されているダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａが下方に移動させられ、弁座１２１に圧接される。なお、第１の連通口１４７を通してシリンダ部の上部空間１４３に作動流体（例えば圧縮空気）を供給してピストン１３７の上面に弁本体１１３へ接近させる方向に下向きの流体圧力を作用させることによって、ピストン１３７からステム１３５を介して弁体部１１５ａに作用させる力を変化させ、弁体部１１５ａを弁座１２１に圧接させる力を調整することができる。弁体部１１５ａが弁座１２１に圧接される結果、図４に示されているように、流入路１２５から弁室１１９への開口が閉鎖され、ダイヤフラムバルブ１１１が閉状態となる。この状態から第２の連通口１４９に作動流体を供給すると、シリンダ部の下部空間１４５に作動流体が流入して、ピストン１３７の下面に弁本体１１３から離れる方向に上向きの流体圧力が作用し、ピストン１３７がコイルばね１３９の付勢力（場合によっては、これに加えて、上部空間１４３内の作動流体がピストン１３７に作用させる下向きの流体圧力）に抗して弁本体１１３から離れる方向に押し上げられる。このとき、シリンダ部の上部空間１４３内の作動流体は第１の連通口１４７から外部へ排出される。ピストン１３７が弁本体１１３から離れる方向に上方へ移動すると、ステム１３５を介してピストン１３７に連結されているダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａが上方に移動して弁座１２１から離間する。この結果、流入路１２５から弁室１１９への開口が開放され、ダイヤフラムバルブ１１１が開状態となる。開状態では、ダイヤフラムバルブ１１１の流入口１２３から流入路１２５に流入した流体は弁室１１９及び流出路１２９を経て流出口１２７から外部へ流出する。

第２の実施形態によるダイヤフラム１１５は、第１の実施形態によるダイヤフラム１５と同様に、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるＰＦＡ、あるいはまた、比重が２．１３５未満であり且つフレックスライフ値が１８００００回以上であるＰＦＡから形成される。好ましくは、ダイヤフラム１１５は、比重が２．１２以下であり且つ開閉耐久性試験結果が１００００００回以上であるＰＦＡ、または、比重が２．１２以下であり且つフレックスライフ値が１９００００００回以上であるＰＦＡから形成される。

なお、開閉耐久性試験結果は、上述した開閉耐久性試験に従って測定したものとする。また、フレックスライフ値は、ＪＩＳ Ｐ ８１１５に準じて測定したものとする。

さらに、ダイヤフラム１１５を射出成形により作製することができるようにするために、ＰＦＡは、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠して、荷重５ｋｇ、測定温度３７２±０．１℃で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が３ｇ／１０分以下であることが好ましい。射出成形によりＰＦＡからダイヤフラム１１５を形成する場合、例えば、上述のような種類のＰＦＡの射出成形により、半製品を作製した後に、膜部１３５ｂのように射出成形では形成が困難な部位を切削加工により形成することにより、ダイヤフラム１１５を作製すればよい。射出成形によりダイヤフラム１１５を作製することにより、金型表面との接触面が金型転写面となるので、切削加工による表面よりも表面粗さが小さくなって平滑性が高くなる。したがって、射出成形により作製した半製品に、接液面に金属転写面を残すように切削加工を施して、ダイヤフラム１１５を作製することにより、接液面の平滑性が高くなってパーティクルの発生を抑制することが可能となる。特に、射出成形により作製した半製品に、弁座１２１との接離を繰り返す弁体部１１５ａのシール面１１５ｃに金属転写面を残すように切削加工を施して、ダイヤフラムを作製することにより、切削加工によるシール面１１５ｃの表面粗さの低下を防いでシール面１１５ｃの平滑性が高くなるので、弁座１２１との摩擦が減少し、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。

なお、弁本体１１３、駆動部１１７の駆動部筐体１３１、蓋部材１３３、ステム１３５、ピストン１３７は、流体による腐食を防ぐために、フッ素樹脂材料から形成されていることが好ましい。フッ素樹脂材料としては、例えば、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）を使用することができる。

このような構成のダイヤフラム１１５を使用したダイヤフラムバルブ１１１の動作及び製造方法は、ダイヤフラムバルブ１１と同様であるので、説明を省略する。

ダイヤフラムバルブ１１１では、ダイヤフラムバルブ１１と同様に、ダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａの上下動（すなわち弁座１２１に対する弁体部１１５ａの接近及び離反）により、弁体部１１５ａを支持する膜部１１５の屈曲が繰り返される。また、ＰＦＡは結晶化度が低く分子量が高いほど、繰り返しの屈曲への耐久性である耐繰り返し屈曲性が高くなり、分子量が高くなると比重は低くなる。ダイヤフラム１１５は、比重が２．１３５未満であり且つ開閉耐久性試験結果が５５０００以上であるＰＦＡ、または、比重が２．１３５未満であり且つフレックスライフ値が１８００００回以上であるＰＦＡ、好ましくは、比重が２．１２以下であり且つ開閉耐久性試験結果が１００００００回以上であるＰＦＡ、または、比重が２．１２以下であり且つフレックスライフ値が１９００００００回以上であるＰＦＡから形成されている。したがって、ダイヤフラム１１５は十分な耐繰り返し屈曲性を有し、十分な耐久性を確保することができる。また、ダイヤフラム１１５は、ダイヤフラムバルブ１１１の開閉時に、膜部１１５ｂが動く又は屈曲することにより弁体部１１５ａが弁座１２１に対して圧接又は離間される。したがって、弁座１２１に対する弁体部１１５ａの接触時の衝撃や摩擦、及び、膜部１１５ｂの屈曲の繰り返しにより、パーティクルがダイヤフラム１１５から発生しやすくなる。しかしながら、ダイヤフラム１１５は、パーティクルが発生しにくい分子構造のＰＦＡから形成されている。したがって、ダイヤフラム１１５は、ＰＴＦＥなどの他のフッ素樹脂材料を使用している場合と比較して、パーティクルの発生を抑制する効果を奏する。すなわち、ダイヤフラム１１５は、ＰＦＡの使用によりパーティクルを抑制することを可能としながら、ダイヤフラムバルブでの使用に耐え得る高い耐繰り返し屈曲性を確保することが可能である。

さらに、ダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａは、膜部１１５ｂと弁体部１１５ａの本体部１５５との間に本体部１５５よりも細い細径部１５７が形成されたポペット形状を有している。これにより、本体部１５５と細径部１５７の表面又は段差面に流体の圧力が作用することによる、ダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付ける方向の力と、細径部１５７の上端から延びる膜部１１５ｂ（詳細には屈曲部１６１）に流体の圧力が作用することによる、ダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂを弁座１２１から引き離す方向の力とが相殺される。したがって、流体圧力がダイヤフラム１１５に作用することによって生じるダイヤフラム１１５を弁座１２１から引き離す方向の力を低減させることができる。この結果、ダイヤフラムの弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付けるためのシール推力を低減させることが可能となることから、閉弁時に弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付けることで発生する応力を低下させ、パーティクルの発生を抑制する効果を奏する。特に、前述したように、弁体部１１５ａの連結穴１５１と接続端１３５ａとを圧入式で接続する場合にポペット径をオリフィス径の２．３倍以下にするか、弁体部１１５ａの突起部１６９と接続端１３５ａ´の連結穴１５１´とを螺合式で接続する場合にポペット径をオリフィス径の１．３倍以下にすれば、ダイヤフラム１１５の弁体部１１５ａを弁座１２１に押し付ける方向の力とダイヤフラム１１５の膜部１１５ｂを弁座１２１から引き離す方向の力との相殺でシール推力を低減させる効果を強め、パーティクルの発生を抑制する効果を向上させることができる。

また、屈曲部１６１と支持部１６３（詳細には第１の水平支持部１６３ａ）との接続部においてシール面１１５ｃから遠い側に凹部１６５が設けられていること、及び、弁体部１１５ａヘ向かって第１の水平支持部１６３ａに対してシール面１１５ｃから離れる方向に３０°の角度をなすように屈曲部１６１の第１の水平支持部１６３ａ側の外周縁部が第１の水平支持部１６３ａから傾斜して延びていることにより、駆動部筐体１３１の突出部１３１ａの先端面（底面）と弁本体１１３の弁室１１９の上部開口の段差部の水平面との間に挟持される第１の水平支持部１６３ａに対して、屈曲部１６１が屈曲しやすくなって、弁体部１１５ａが上下動しやすくなる。この結果、シール推力を低下させて、閉弁時に弁体部１１５ａのシール面１１５ｃを弁座１２１に押し付けることで発生する応力を低下させ、パーティクルの発生を抑制する効果をさらに高めることができる。

以上、図示されている実施形態を参照して、本発明を説明したが、本発明は、図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、第２の実施形態によるダイヤフラム１１５において、ステム１３５の接続端１３５ａの外周に雄ねじ部を形成すると共に、弁体部１１５ａに設けた連結穴１５１の内周面に雌ねじ部を形成して、ステム１３５の接続端１３５ａと弁端部１１５ａとを螺合によって接続してもよい。また、本願発明は、用途や機能等に関わらず、膜部によって弁体部を弁本体に支持するバルブであれば、液だれを防止するためのサックバック機能を有したサックバック弁、流量調整機能を有したニードル弁、定流量弁、圧力を調整するための定圧弁や背圧弁などにも適用することが可能である。

１１ ダイヤフラムバルブ
１５ ダイヤフラム
１５ａ 弁体部
１５ｂ 膜部
１５ｃ シール面
１１１ ダイヤフラムバルブ
１１５ ダイヤフラム
１１５ａ 弁体部
１１５ｂ 膜部
１１５ｃ シール面
１５５ 本体部
１５７ 縮径部
１５９ スカート部
１６１ 屈曲部
１６３ 支持部
１６３ａ 第１の水平支持部
１６３ｂ 垂直支持部
１６３ｃ 第２の水平支持部
１６５ 凹部

Claims (15)

1. 弁座に当接してシールするためのシール面を有した弁体部と該弁体部から外方へ延び且つ該弁体部を支持する膜部とを備えるバルブ用ダイヤフラムを製造するダイヤフラムの製造方法であって、
   パーフルオロアルコキシアルカンを原材料として半製品を成形する工程と、
   前記半製品に切削加工を施す工程と、
   を含み、前記原材料は、比重が２．１３５未満であり且つ前記ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が５５０００回以上となるように、選択されることを特徴とするダイヤフラムの製造方法。
2. 前記原材料は、比重が２．１２以下であり且つ前記バルブ用ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が１００００００回以上となるように、選択される、請求項１に記載のダイヤフラムの製造方法。
3. 前記原材料は、前記ダイヤフラムのフレックスライフ値が１９００００００回以上となるように、選択される、請求項１又は請求項２に記載のダイヤフラムの製造方法。
4. 前記半製品を成形する工程は、前記原材料を金型内に射出して射出成形により前記半製品を作製する工程である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のダイヤフラムの製造方法。
5. 前記切削加工を施す工程は、少なくともシール面に金型転写面が残るように前記半製品に切削加工を施す工程である、請求項４に記載のダイヤフラムの製造方法。
6. 弁座に当接してシールするためのシール面を有した弁体部と該弁体部から外方へ延び且つ該弁体部を支持する膜部とを備えるバルブ用ダイヤフラムであって、
   前記弁体部と前記膜部とは、比重が２．１３５未満であり且つ前記ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が５５０００回以上となるように選択されたパーフルオロアルコキシアルカンを原材料として成形により形成されていることを特徴とするバルブ用ダイヤフラム。
7. 前記バルブ用ダイヤフラムは、比重が２．１２以下であり且つ前記ダイヤフラムの開閉耐久性試験結果が１００００００回以上となる前記原材料から形成されている、請求項６に記載のバルブ用ダイヤフラム。
8. 前記バルブ用ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムのフレックスライフ値が１９００００００回以上となる前記原材料から形成されている、請求項６又は請求項７に記載のバルブ用ダイヤフラム。
9. 前記シール面は、金型内に前記原材料を射出して射出成形を行うことにより形成される金型転写面である、請求項６から請求項８の何れか一項に記載のバルブ用ダイヤフラム。
10. 前記弁体部は、前記シール面を有した本体部と該本体部よりも細い細径部とを含み、前記細径部が前記膜部に支持されている、請求項６から請求項９の何れか一項に記載のバルブ用ダイヤフラム。
11. 前記膜部は、前記細径部の先端部の外周部から前記本体部から離れる方向に延びる環状のスカート部と、前記スカート部から半径方向外方へ前記本体部から離れる方向に凸状に湾曲した屈曲部と、前記屈曲部の外周縁部から半径方向外方へ平面状に延びる支持部とを含む、請求項１０に記載のバルブ用ダイヤフラム。
12. 前記屈曲部の長さは、前記弁座に対して前記シール面を接離する方向における前記弁体部のストロークの１．８倍から２．８倍となるように定められる、請求項１１に記載のバルブ用ダイヤフラム。
13. 前記屈曲部の前記外周縁部は、前記弁体部へ向かって前記支持部に対して前記シール面から離れる方向に２０°から４０°の範囲の角度をなすように傾斜して延びている、請求項１１又は請求項１２に記載のバルブ用ダイヤフラム。
14. 前記屈曲部と前記支持部との接続部において前記シール面から遠い側に、前記弁体部側へ窪んでいる凹部が形成されている、請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載のバルブ用ダイヤフラム。
15. 請求項６から請求項１４の何れか一項に記載のバルブ用ダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブ。

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