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特開2024-11233有機溶剤用流体制御弁及び有機溶剤用流体制御弁の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024011233
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】有機溶剤用流体制御弁及び有機溶剤用流体制御弁の製造方法
(51)【国際特許分類】
F16J 3/02 20060101AFI20240118BHJP
B29C 65/02 20060101ALI20240118BHJP
F16K 7/17 20060101ALI20240118BHJP
F16K 7/12 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
F16J3/02 C
B29C65/02
F16J3/02 A
F16K7/17 A
F16K7/12 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022113068
(22)【出願日】2022-07-14
(71)【出願人】
【識別番号】000101514
【氏名又は名称】アドバンス電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098545
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 伸一
(74)【代理人】
【識別番号】100189717
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 貴章
(72)【発明者】
【氏名】笹尾 起美仁
【テーマコード（参考）】
3J045
4F211
【Ｆターム（参考）】
3J045AA05
3J045AA20
3J045CA10
3J045CA15
3J045CA20
3J045DA05
3J045EA10
4F211AA16
4F211AG01
4F211AG03
4F211AH13
4F211AK05
4F211AP05
4F211AP06
4F211AR02
4F211AR06
4F211TA01
4F211TC08
4F211TD11
4F211TN02
4F211TW15
(57)【要約】
【課題】耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥを用い、流路側ボディを流れる有機溶剤がダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部との間に浸透することがなく、また、ダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部とが摺動しないため発塵を無くすことができる有機溶剤用流体制御弁及び有機溶剤用流体制御弁の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２は、架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラム６０の外周部６３が、ＰＦＡで形成した流路側ボディ１０のダイアフラム固定部１４に隙間なく溶着されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２は、架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラム６０の外周部６３が、ＰＦＡで形成した流路側ボディ１０のダイアフラム固定部１４に隙間なく溶着されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流路側ボディと駆動側ボディとを有し、
前記流路側ボディは、被制御流体が流入する流入流路と、前記被制御流体が流出する流出流路と、前記流入流路と前記流出流路との間に位置する弁座と、前記弁座の外周に位置するダイアフラム固定部とを内部に形成し、
前記駆動側ボディは、ピストンを配置するピストン用筒状空間を内部に形成し、
前記ピストンの一端には弁体が配置され、
前記ピストン用筒状空間の一端には、前記弁座に対向する位置に開口部を形成し、
前記開口部にダイアフラムが配置され、
前記ピストン用筒状空間と前記弁座とは前記ダイアフラムによって仕切られ、
前記弁体の前記弁座側に前記ダイアフラムが配置される
有機溶剤用流体制御弁であって、
架橋ＰＴＦＥで形成した前記ダイアフラムの外周部が、ＰＦＡで形成した前記流路側ボディの前記ダイアフラム固定部に隙間なく溶着されている
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁。
前記流路側ボディは、被制御流体が流入する流入流路と、前記被制御流体が流出する流出流路と、前記流入流路と前記流出流路との間に位置する弁座と、前記弁座の外周に位置するダイアフラム固定部とを内部に形成し、
前記駆動側ボディは、ピストンを配置するピストン用筒状空間を内部に形成し、
前記ピストンの一端には弁体が配置され、
前記ピストン用筒状空間の一端には、前記弁座に対向する位置に開口部を形成し、
前記開口部にダイアフラムが配置され、
前記ピストン用筒状空間と前記弁座とは前記ダイアフラムによって仕切られ、
前記弁体の前記弁座側に前記ダイアフラムが配置される
有機溶剤用流体制御弁であって、
架橋ＰＴＦＥで形成した前記ダイアフラムの外周部が、ＰＦＡで形成した前記流路側ボディの前記ダイアフラム固定部に隙間なく溶着されている
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁。
【請求項2】
前記弁体と前記ダイアフラムとが架橋ＰＴＦＥで一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁。
ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁。
【請求項3】
前記弁体を、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂で形成し、
前記ダイアフラムの中心部が前記弁体に溶着されている
ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁。
前記ダイアフラムの中心部が前記弁体に溶着されている
ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁。
【請求項4】
前記弁体が当接する前記弁座の弁座側当接部に、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材が溶着されている
ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁。
ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁。
【請求項5】
前記シール部材は、ＰＦＡフィルムの一方の面に架橋ＰＴＦＥシートを積層して構成され、
前記ＰＦＡフィルムが前記弁座側当接部に溶着されている
ことを特徴とする請求項４に記載の有機溶剤用流体制御弁。
前記ＰＦＡフィルムが前記弁座側当接部に溶着されている
ことを特徴とする請求項４に記載の有機溶剤用流体制御弁。
【請求項6】
前記弁座側当接部に溶着する前記シール部材に環状突起を形成し、
前記環状突起は、前記ＰＦＡフィルムの厚みを異ならせることで形成され、
前記架橋ＰＴＦＥシートの厚みを一定とした
ことを特徴とする請求項５に記載の有機溶剤用流体制御弁。
前記環状突起は、前記ＰＦＡフィルムの厚みを異ならせることで形成され、
前記架橋ＰＴＦＥシートの厚みを一定とした
ことを特徴とする請求項５に記載の有機溶剤用流体制御弁。
【請求項7】
前記ダイアフラムは、ＰＦＡフィルムの一方の面に架橋ＰＴＦＥシートを積層して構成され、
前記ＰＦＡフィルムが前記弁体に溶着されている
ことを特徴とする請求項３に記載の有機溶剤用流体制御弁。
前記ＰＦＡフィルムが前記弁体に溶着されている
ことを特徴とする請求項３に記載の有機溶剤用流体制御弁。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法であって、
前記ダイアフラム固定部に前記ダイアフラムを溶着する溶着工程では、
前記ダイアフラム固定部に前記ダイアフラムを載置し、
抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロックを、前記ダイアフラム側から押し当てる
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
前記ダイアフラム固定部に前記ダイアフラムを溶着する溶着工程では、
前記ダイアフラム固定部に前記ダイアフラムを載置し、
抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロックを、前記ダイアフラム側から押し当てる
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
【請求項9】
請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法であって、
前記シール部材を成形するシール部材成形工程では、
ＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、
前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルムと前記架橋ＰＴＦＥシートとの積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程と
を有する
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
前記シール部材を成形するシール部材成形工程では、
ＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、
前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルムと前記架橋ＰＴＦＥシートとの積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程と
を有する
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
【請求項10】
請求項６に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法であって、
前記シール部材を成形するシール部材成形工程では、
前記ＰＦＡフィルムと前記架橋ＰＴＦＥシートとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、
前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルムと前記架橋ＰＴＦＥシートとの積層シートを加熱成形して前記環状突起を形成する成形工程と、
前記成形工程で成形された前記積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程と
を有する
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
前記シール部材を成形するシール部材成形工程では、
前記ＰＦＡフィルムと前記架橋ＰＴＦＥシートとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、
前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルムと前記架橋ＰＴＦＥシートとの積層シートを加熱成形して前記環状突起を形成する成形工程と、
前記成形工程で成形された前記積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程と
を有する
ことを特徴とする有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
【請求項11】
前記溶着工程では、前記ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止する
ことを特徴とする請求項８に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
ことを特徴とする請求項８に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
【請求項12】
前記溶着工程では、前記ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止する
ことを特徴とする請求項８に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
ことを特徴とする請求項８に記載の有機溶剤用流体制御弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に強酸や強アルカリなどの腐食性の高い薬液を使用することが多いシリコンウェハプロセスでの洗浄、剥離工程で使用される有機溶剤用流体制御弁及び有機溶剤用流体制御弁の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＰＴＦＥやＰＦＡと同等の耐腐食性と清浄度を有し、耐摩耗性に優れた材料として、架橋ＰＴＦＥがある。
架橋ＰＴＦＥは、放射線照射で切断された炭素Ｃ－フッ素Ｆ結合のうちの炭素原子が、同様に生じた他の分子と結合して炭素Ｃ－結合としているため、耐摩耗性は優れるが、反面、耐屈曲性は低いという特性がある。
耐屈曲性はバルブの弁座と弁体のシール部からの発塵量を減らす作用がある。耐屈曲性が低いと制御バルブのダイアフラムから発塵してしまう。
一般的に半導体製造の生産性から制御バルブには小型化と低圧力損失が求められる。
それは制御バルブのダイアフラムの変形を大きくすることに繋がり、耐屈曲性が低い材料ではバルブ動作によりクラックが発生し、それに伴い発塵が起きてしまうからである。
当然、クラックの発生はダイアフラムの破断要因となる。製品の寿命も短くなるため、小型化と低圧力損失が求められる制御バルブのポペットダイアフラムには架橋ＰＴＦＥは採用されなかった。
バルブの弁座やボディーに関しては、架橋により流動性が低下するため、例えば３００ｍｍ角のシート材は製造できなかった。
丸棒はラム押出成形により製造できるがサイズに限界があり、必要なサイズが得られないため、採用に至らなかった。
仮に弁体もしくは弁座の片方に架橋ＰＴＦＥを採用しても、架橋ＰＴＦＥが相手材のＰＴＦＥやＰＦＡを削ってしまうため発塵量を下げる効果はなかった。
特許文献１には、インサート成形により第1フッ素系樹脂材料と第2フッ素系樹脂材料とを接合する技術が記載されている。
また、特許文献２には、赤外線光のレーザーで弁体部材を溶着し、溶着した材料結合体を削り出すことで結合体を形成する技術が記載されている。
また、特許文献３には、グランドシール部をレーザー光で溶融して接着する技術が記載されている。
架橋ＰＴＦＥは、放射線照射で切断された炭素Ｃ－フッ素Ｆ結合のうちの炭素原子が、同様に生じた他の分子と結合して炭素Ｃ－結合としているため、耐摩耗性は優れるが、反面、耐屈曲性は低いという特性がある。
耐屈曲性はバルブの弁座と弁体のシール部からの発塵量を減らす作用がある。耐屈曲性が低いと制御バルブのダイアフラムから発塵してしまう。
一般的に半導体製造の生産性から制御バルブには小型化と低圧力損失が求められる。
それは制御バルブのダイアフラムの変形を大きくすることに繋がり、耐屈曲性が低い材料ではバルブ動作によりクラックが発生し、それに伴い発塵が起きてしまうからである。
当然、クラックの発生はダイアフラムの破断要因となる。製品の寿命も短くなるため、小型化と低圧力損失が求められる制御バルブのポペットダイアフラムには架橋ＰＴＦＥは採用されなかった。
バルブの弁座やボディーに関しては、架橋により流動性が低下するため、例えば３００ｍｍ角のシート材は製造できなかった。
丸棒はラム押出成形により製造できるがサイズに限界があり、必要なサイズが得られないため、採用に至らなかった。
仮に弁体もしくは弁座の片方に架橋ＰＴＦＥを採用しても、架橋ＰＴＦＥが相手材のＰＴＦＥやＰＦＡを削ってしまうため発塵量を下げる効果はなかった。
特許文献１には、インサート成形により第1フッ素系樹脂材料と第2フッ素系樹脂材料とを接合する技術が記載されている。
また、特許文献２には、赤外線光のレーザーで弁体部材を溶着し、溶着した材料結合体を削り出すことで結合体を形成する技術が記載されている。
また、特許文献３には、グランドシール部をレーザー光で溶融して接着する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１７／２２１８７７号
【特許文献2】特開２０２０－２００８４０号公報
【特許文献3】特開２０１２－１７７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１に記載の通りフッ素系樹脂材料同士のインサート成形では接合部での接着力が弱く（特許文献１の段落番号[０００４]）、液体制御弁製造の部品洗浄工程で使用される界面活性剤が、部品にある隙間に浸透し、半導体製造使用時に界面活性剤に含まれる有機物が溶出することがある。近年では微細化によりそのような有機物の汚染も問題視されるようになっている。
また、特許文献２では、インサート成形に比較すると接合強度は上がるが、切削できない部材には利用できない。
また、特許文献３では、溶着によるためにシール性は高いが、円環状の溶着部の内周側ではダイアフラムのフランジ部とハウジングとの間には隙間が生じ、この隙間に溶剤が浸透する。また、ダイアフラムのフランジ部とハウジングとの間に隙間が生じるために、バルブの動作によって、ダイアフラムとハウジングとが摺れて発塵してしまう。このような隙間を無くすためには、円環状の溶着部を弁室外周に位置させればよいが、弁室内をレーザー光で溶かしてしまう弊害を考慮すると、円環状の溶着部を弁室外周に位置させることはできない。
また、特許文献２では、インサート成形に比較すると接合強度は上がるが、切削できない部材には利用できない。
また、特許文献３では、溶着によるためにシール性は高いが、円環状の溶着部の内周側ではダイアフラムのフランジ部とハウジングとの間には隙間が生じ、この隙間に溶剤が浸透する。また、ダイアフラムのフランジ部とハウジングとの間に隙間が生じるために、バルブの動作によって、ダイアフラムとハウジングとが摺れて発塵してしまう。このような隙間を無くすためには、円環状の溶着部を弁室外周に位置させればよいが、弁室内をレーザー光で溶かしてしまう弊害を考慮すると、円環状の溶着部を弁室外周に位置させることはできない。
【0005】
そこで本発明は、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥを用い、流路側ボディを流れる有機溶剤がダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部との間に浸透することがなく、また、ダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部とが摺動しないため発塵を無くすことができる有機溶剤用流体制御弁及び有機溶剤用流体制御弁の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２は、流路側ボディ１０と駆動側ボディ２０とを有し、前記流路側ボディ１０は、被制御流体が流入する流入流路１１と、前記被制御流体が流出する流出流路１２と、前記流入流路１１と前記流出流路１２との間に位置する弁座１３と、前記弁座１３の外周に位置するダイアフラム固定部１４とを内部に形成し、前記駆動側ボディ２０は、ピストン３０を配置するピストン用筒状空間２１を内部に形成し、前記ピストン３０の一端には弁体４０が配置され、前記ピストン用筒状空間２１の一端には、前記弁座１３に対向する位置に開口部２１ｘを形成し、前記開口部２１ｘにダイアフラム６０が配置され、前記ピストン用筒状空間２１と前記弁座１３とは前記ダイアフラム６０によって仕切られ、前記弁体４０の前記弁座１３側に前記ダイアフラム６０が配置される有機溶剤用流体制御弁１、２であって、架橋ＰＴＦＥで形成した前記ダイアフラム６０の外周部６３が、ＰＦＡで形成した前記流路側ボディ１０の前記ダイアフラム固定部１４に隙間なく溶着されていることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁体４０と前記ダイアフラム６０とが架橋ＰＴＦＥで一体に形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁体４０を、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂で形成し、前記ダイアフラム６０の中心部６１が前記弁体４０に溶着されていることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁体４０が当接する前記弁座１３の弁座側当接部１３ａに、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材８０が溶着されていることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記シール部材８０は、ＰＦＡフィルム８０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート８０ｙを積層して構成され、前記ＰＦＡフィルム８０ｘが前記弁座側当接部１３ａに溶着されていることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁座側当接部１３ａに溶着する前記シール部材８０に環状突起８０ａを形成し、前記環状突起８０ａは、前記ＰＦＡフィルム８０ｘの厚みを異ならせることで形成され、前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙの厚みを一定としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項３に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記ダイアフラム６０は、ＰＦＡフィルム８０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート８０ｙを積層して構成され、前記ＰＦＡフィルム８０ｘが前記弁体４０に溶着されていることを特徴とする。
請求項８記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法であって、前記ダイアフラム固定部１４に前記ダイアフラム６０を溶着する溶着工程では、前記ダイアフラム固定部１４に前記ダイアフラム６０を載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１００を、前記ダイアフラム６０側から押し当てることを特徴とする。
請求項９記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法は、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法であって、前記シール部材８０を成形するシール部材成形工程では、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルム８０ｘと前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法は、請求項６に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法であって、前記シール部材８０を成形するシール部材成形工程では、前記ＰＦＡフィルム８０ｘと前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルム８０ｘと前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを加熱成形して前記環状突起８０ａを形成する成形工程と、前記成形工程で成形された前記積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有することを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項８に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法において、前記溶着工程では、前記ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止することを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項６８記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法において、前記溶着工程では、前記ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁体４０と前記ダイアフラム６０とが架橋ＰＴＦＥで一体に形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁体４０を、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂で形成し、前記ダイアフラム６０の中心部６１が前記弁体４０に溶着されていることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁体４０が当接する前記弁座１３の弁座側当接部１３ａに、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材８０が溶着されていることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記シール部材８０は、ＰＦＡフィルム８０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート８０ｙを積層して構成され、前記ＰＦＡフィルム８０ｘが前記弁座側当接部１３ａに溶着されていることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記弁座側当接部１３ａに溶着する前記シール部材８０に環状突起８０ａを形成し、前記環状突起８０ａは、前記ＰＦＡフィルム８０ｘの厚みを異ならせることで形成され、前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙの厚みを一定としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項３に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２において、前記ダイアフラム６０は、ＰＦＡフィルム８０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート８０ｙを積層して構成され、前記ＰＦＡフィルム８０ｘが前記弁体４０に溶着されていることを特徴とする。
請求項８記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法であって、前記ダイアフラム固定部１４に前記ダイアフラム６０を溶着する溶着工程では、前記ダイアフラム固定部１４に前記ダイアフラム６０を載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１００を、前記ダイアフラム６０側から押し当てることを特徴とする。
請求項９記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法は、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法であって、前記シール部材８０を成形するシール部材成形工程では、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルム８０ｘと前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法は、請求項６に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法であって、前記シール部材８０を成形するシール部材成形工程では、前記ＰＦＡフィルム８０ｘと前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、前記拡散接合工程で拡散接合した前記ＰＦＡフィルム８０ｘと前記架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを加熱成形して前記環状突起８０ａを形成する成形工程と、前記成形工程で成形された前記積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有することを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項８に記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法において、前記溶着工程では、前記ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止することを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項６８記載の有機溶剤用流体制御弁１、２の製造方法において、前記溶着工程では、前記ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明の有機溶剤用流体制御弁によれば、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラムの外周部をダイアフラム固定部に隙間なく溶着することで、流路側ボディを流れる有機溶剤がダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部との間に浸透することがなく、また、ダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部とが摺動しないため発塵を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第１の実施例による有機溶剤用流体制御弁を示す断面図
【図2】同有機溶剤用流体制御弁の弁閉状態を示す断面図
【図3】本発明の第１の実施例による有機溶剤用流体制御弁に適した環状のシール部材の構成と製造工程とを示す端面図
【図4】本発明の第２の実施例による有機溶剤用流体制御弁を示す断面図
【図5】本発明の第２の実施例による有機溶剤用流体制御弁に適したダイアフラムの構成と製造工程とを示す端面図
【図6】本発明の有機溶剤用流体制御弁の製造方法における、ダイアフラム固定部にダイアフラムを溶着する溶着工程に用いる装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の第１の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁は、架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラムの外周部が、ＰＦＡで形成した流路側ボディのダイアフラム固定部に隙間なく溶着されている。
本実施の形態によれば、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラムの外周部をダイアフラム固定部に隙間なく溶着することで、流路側ボディを流れる有機溶剤がダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部との間に浸透することがなく、また、ダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部とが摺動しないため発塵を無くすことができる。
本実施の形態によれば、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラムの外周部をダイアフラム固定部に隙間なく溶着することで、流路側ボディを流れる有機溶剤がダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部との間に浸透することがなく、また、ダイアフラムの外周部とダイアフラム固定部とが摺動しないため発塵を無くすことができる。
【0010】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁において、弁体とダイアフラムとが架橋ＰＴＦＥで一体に形成されている。
本実施の形態によれば、弁体とダイアフラムとを架橋ＰＴＦＥで一体に形成することで、弁体とダイアフラムとの間での摩耗が発生せず、発塵量を減らすことができる。
本実施の形態によれば、弁体とダイアフラムとを架橋ＰＴＦＥで一体に形成することで、弁体とダイアフラムとの間での摩耗が発生せず、発塵量を減らすことができる。
【0011】
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁において、弁体を、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂で形成し、ダイアフラムの中心部が弁体に溶着されている。
本実施の形態によれば、架橋ＰＴＦＥで形成するダイアフラムを弁体に溶着することで、弁体とダイアフラムとの間での摩耗が発生しない。また、弁体にはＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂を用いることで、架橋ＰＴＦＥとの間で高分子の絡みによる摩擦接合の強度を越える接合強度を得ることができる。
本実施の形態によれば、架橋ＰＴＦＥで形成するダイアフラムを弁体に溶着することで、弁体とダイアフラムとの間での摩耗が発生しない。また、弁体にはＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂を用いることで、架橋ＰＴＦＥとの間で高分子の絡みによる摩擦接合の強度を越える接合強度を得ることができる。
【0012】
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁において、弁体が当接する弁座の弁座側当接部に、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材が溶着されている。
本実施の形態によれば、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材を溶着することで、弁体と弁座との接触部だけに、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥを用いることができる。
本実施の形態によれば、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材を溶着することで、弁体と弁座との接触部だけに、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥを用いることができる。
【0013】
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁において、シール部材は、ＰＦＡフィルムの一方の面に架橋ＰＴＦＥシートを積層して構成され、ＰＦＡフィルムが弁座側当接部に溶着されている。
本実施の形態によれば、シール部材をＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとによって薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
本実施の形態によれば、シール部材をＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとによって薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
【0014】
本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁において、弁座側当接部に溶着するシール部材に環状突起を形成し、環状突起は、ＰＦＡフィルムの厚みを異ならせることで形成され、架橋ＰＴＦＥシートの厚みを一定としたものである。
本実施の形態によれば、シール部材に環状突起を形成することで、弁体と弁座との接触面積を少なくできるために発塵量を減らすことができ、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥは厚み一定のシートとし、ＰＦＡフィルムの厚みを異ならせることによって環状突起を形成することで、環状突起を容易に形成できる。
本実施の形態によれば、シール部材に環状突起を形成することで、弁体と弁座との接触面積を少なくできるために発塵量を減らすことができ、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥは厚み一定のシートとし、ＰＦＡフィルムの厚みを異ならせることによって環状突起を形成することで、環状突起を容易に形成できる。
【0015】
本発明の第７の実施の形態は、第３の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁において、ダイアフラムは、ＰＦＡフィルムの一方の面に架橋ＰＴＦＥシートを積層して構成され、ＰＦＡフィルムが弁体に溶着されている。
本実施の形態によれば、ダイアフラムをＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとによって薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
本実施の形態によれば、ダイアフラムをＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとによって薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
【0016】
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７のいずれかの実施の形態による有機溶剤用流体制御弁の製造方法において、ダイアフラム固定部にダイアフラムを溶着する溶着工程では、ダイアフラム固定部にダイアフラムを載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロックを、ダイアフラム側から押し当てるものである。
本実施の形態によれば、架橋ＰＴＦＥからなるダイアフラム側からヒーティングブロックによって直接加熱することで、架橋ＰＴＦＥは軟化又は半溶解され、またＰＦＡからなるダイアフラム固定部は、ダイアフラムからの加熱によって、ダイアフラムとの接触界面が加熱されて溶解されるため、強固な溶着を行える。また、架橋ＰＴＦＥをダイアフラムとし、ヒーティングブロックを抵抗加熱で直接加熱することで、接触界面での温度制御を容易に行え、溶融面温度応答性の高い温度制御を実現できる。
本実施の形態によれば、架橋ＰＴＦＥからなるダイアフラム側からヒーティングブロックによって直接加熱することで、架橋ＰＴＦＥは軟化又は半溶解され、またＰＦＡからなるダイアフラム固定部は、ダイアフラムからの加熱によって、ダイアフラムとの接触界面が加熱されて溶解されるため、強固な溶着を行える。また、架橋ＰＴＦＥをダイアフラムとし、ヒーティングブロックを抵抗加熱で直接加熱することで、接触界面での温度制御を容易に行え、溶融面温度応答性の高い温度制御を実現できる。
【0017】
本発明の第９の実施の形態は、第４から第６のいずれかの実施の形態による有機溶剤用流体制御弁の製造方法において、シール部材を成形するシール部材成形工程では、ＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、拡散接合工程で拡散接合したＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとの積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有するものである。
本実施の形態によれば、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥを用いて、シール部材を形成することができる。
本実施の形態によれば、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥを用いて、シール部材を形成することができる。
【0018】
本発明の第１０の実施の形態は、第６の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁の製造方法において、シール部材を成形するシール部材成形工程では、ＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、拡散接合工程で拡散接合したＰＦＡフィルムと架橋ＰＴＦＥシートとの積層シートを加熱成形して環状突起を形成する成形工程と、成形工程で成形された積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有するものである。
本実施の形態によれば、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥを用いて、シール部材に環状突起を形成することができる。
本実施の形態によれば、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥを用いて、シール部材に環状突起を形成することができる。
【0019】
本発明の第１１の実施の形態は、第８の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁の製造方法において、溶着工程では、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止するものである。
本実施の形態によれば、ダイアフラム固定部が熱膨張しダイアフラムが溶融することでダイアフラムの高さが変化するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロックの加熱停止のタイミングを決定することができる。そして、流路側ボディの容積が大きい場合には、ダイアフラムの溶着が完了した後にも熱膨張が継続するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止することで、ダイアフラムとダイアフラム固定部との溶着状態を一定に制御することができる。
本実施の形態によれば、ダイアフラム固定部が熱膨張しダイアフラムが溶融することでダイアフラムの高さが変化するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロックの加熱停止のタイミングを決定することができる。そして、流路側ボディの容積が大きい場合には、ダイアフラムの溶着が完了した後にも熱膨張が継続するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止することで、ダイアフラムとダイアフラム固定部との溶着状態を一定に制御することができる。
【0020】
本発明の第１２の実施の形態は、第８の実施の形態による有機溶剤用流体制御弁の製造方法において、溶着工程では、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止するものである。
本実施の形態によれば、ダイアフラム固定部が熱膨張しダイアフラムが溶融することでダイアフラムの高さが変化するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロックの加熱停止のタイミングを決定することができる。そして、流路側ボディの容積が小さい場合には、弁体側当接部又は弁座側当接部が熱膨張することによってヒーティングブロックが上方に移動した後に、熱膨張が飽和してダイアフラムの溶融によってヒーティングブロックが下方に移動するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止することで、ダイアフラムとダイアフラム固定部との溶着状態を一定に制御することができる。
本実施の形態によれば、ダイアフラム固定部が熱膨張しダイアフラムが溶融することでダイアフラムの高さが変化するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロックの加熱停止のタイミングを決定することができる。そして、流路側ボディの容積が小さい場合には、弁体側当接部又は弁座側当接部が熱膨張することによってヒーティングブロックが上方に移動した後に、熱膨張が飽和してダイアフラムの溶融によってヒーティングブロックが下方に移動するため、ヒーティングブロックの単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止することで、ダイアフラムとダイアフラム固定部との溶着状態を一定に制御することができる。
【実施例0021】
【0022】
本実施例による有機溶剤用流体制御弁１は、流路側ボディ１０と、駆動側ボディ２０とを有している。
流路側ボディ１０は、被制御流体が流入する流入流路１１と、被制御流体が流出する流出流路１２と、流入流路１１と流出流路１２との間に位置する弁座１３と、弁座１３の外周に位置するダイアフラム固定部１４とを内部に形成する。ダイアフラム固定部１４は、弁座１３を有する弁室の外周から立ち上がって形成される段差面である。
駆動側ボディ２０は、ピストン３０を配置するピストン用筒状空間２１を内部に形成する。
流路側ボディ１０は、被制御流体が流入する流入流路１１と、被制御流体が流出する流出流路１２と、流入流路１１と流出流路１２との間に位置する弁座１３と、弁座１３の外周に位置するダイアフラム固定部１４とを内部に形成する。ダイアフラム固定部１４は、弁座１３を有する弁室の外周から立ち上がって形成される段差面である。
駆動側ボディ２０は、ピストン３０を配置するピストン用筒状空間２１を内部に形成する。
【0023】
ピストン３０の一端には弁体４０が配置される。
弁体４０の弁座１３側にはダイアフラム６０が配置され、弁体４０はダイアフラム６０を介して弁座１３に当接する。
弁座１３の弁体４０側の端部は、弁体４０が当接する弁座側当接部１３ａとなっている。
ピストン用筒状空間２１には、ピストン３０を付勢するピストン付勢手段５０を有している。ピストン付勢手段５０は、弁体４０が弁座１３に当接する方向にピストン３０を付勢する。
ピストン３０には、ピストン拡大部３１を形成している。ピストン付勢手段５０は、ピストン拡大部３１を押圧することで、ピストン３０を付勢する。ピストン付勢手段５０には例えばコイルばねを用いることができる。
ピストン用筒状空間２１の一端には、弁座１３に対向する位置に開口部２１ｘを形成している。
ダイアフラム６０は、この開口部２１ｘに配置され、ピストン用筒状空間２１と弁座１３とはダイアフラム６０によって仕切られる。ダイアフラム６０は、ダイアフラム６０の外周部６３が、流路側ボディ１０の外周に位置するダイアフラム固定部１４に溶着される。ダイアフラム６０の外周部６３が、ダイアフラム固定部１４に溶着された状態では、ダイアフラム６０の外周部６３とダイアフラム固定部１４との間には隙間はなく、ダイアフラム固定部１４の全面に外周部６３が溶着されている。
また、外周部６３のピストン３０側にはダイアフラム押え７０が配置されている。なお、ダイアフラム押え７０を設けなくてもよい。
弁体４０の弁座１３側にはダイアフラム６０が配置され、弁体４０はダイアフラム６０を介して弁座１３に当接する。
弁座１３の弁体４０側の端部は、弁体４０が当接する弁座側当接部１３ａとなっている。
ピストン用筒状空間２１には、ピストン３０を付勢するピストン付勢手段５０を有している。ピストン付勢手段５０は、弁体４０が弁座１３に当接する方向にピストン３０を付勢する。
ピストン３０には、ピストン拡大部３１を形成している。ピストン付勢手段５０は、ピストン拡大部３１を押圧することで、ピストン３０を付勢する。ピストン付勢手段５０には例えばコイルばねを用いることができる。
ピストン用筒状空間２１の一端には、弁座１３に対向する位置に開口部２１ｘを形成している。
ダイアフラム６０は、この開口部２１ｘに配置され、ピストン用筒状空間２１と弁座１３とはダイアフラム６０によって仕切られる。ダイアフラム６０は、ダイアフラム６０の外周部６３が、流路側ボディ１０の外周に位置するダイアフラム固定部１４に溶着される。ダイアフラム６０の外周部６３が、ダイアフラム固定部１４に溶着された状態では、ダイアフラム６０の外周部６３とダイアフラム固定部１４との間には隙間はなく、ダイアフラム固定部１４の全面に外周部６３が溶着されている。
また、外周部６３のピストン３０側にはダイアフラム押え７０が配置されている。なお、ダイアフラム押え７０を設けなくてもよい。
【0024】
ダイアフラム６０は、ピストン３０の一端側で、弁体４０の弁座１３側に配置される。ピストン３０の一端に弁体４０が配置され、弁体４０はダイアフラム６０の中心に位置する。
本実施例では、弁体４０とダイアフラム６０とは、同一材料によって一体に成形されたものである。
ダイアフラム６０は、ピストン３０の移動に伴い変形する。
ダイアフラム６０は、弁体４０を構成してピストン３０に繋がる中心部６１と、中心部６１の外周に形成される膜部６２と、膜部６２の外周に形成される外周部６３とを有する。ダイアフラム６０は、中心部６１の中央部でピストン３０と繋がり、膜部６２が主に変形する。
本実施例では、弁体４０とダイアフラム６０とは、同一材料によって一体に成形されたものである。
ダイアフラム６０は、ピストン３０の移動に伴い変形する。
ダイアフラム６０は、弁体４０を構成してピストン３０に繋がる中心部６１と、中心部６１の外周に形成される膜部６２と、膜部６２の外周に形成される外周部６３とを有する。ダイアフラム６０は、中心部６１の中央部でピストン３０と繋がり、膜部６２が主に変形する。
【0025】
本実施例による有機溶剤用流体制御弁１は、流路側ボディ１０を、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）で形成し、弁体４０を一体に形成するダイアフラム６０を、架橋ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）で形成している。
また、弁座側当接部１３ａには、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材８０が溶着されている。
また、弁座側当接部１３ａには、架橋ＰＴＦＥからなる環状のシール部材８０が溶着されている。
【0026】
駆動側ボディ２０には、エアー流通路２２、２３を形成している。エアー流通路２２は、ダイアフラム６０とピストン拡大部３１との間のピストン用筒状空間２１ａに連通し、エアー流通路２３は、ピストン付勢手段５０が配置されるピストン用筒状空間２１ｂに連通している。
【0027】
図１は、弁体４０が全開状態を示している。
エアー流通路２２からガスをピストン用筒状空間２１ａに供給することで、ピストン付勢手段５０の付勢に対向する方向に圧力をピストン３０に加える。従って、ピストン３０は、弁体４０を弁座１３から離間させる方向に移動する。
弁体４０が弁座１３から離間することで、被制御流体が流入流路１１から流入し、ダイアフラム６０には被制御流体の圧力が加わる。ピストン用筒状空間２１ｂのガスは、エアー流通路２３から排出される。
また、弁体４０を全開状態から閉状態とするには、ピストン用筒状空間２１ａにあるガスを、エアー流通路２２から排出する。ガスをピストン用筒状空間２１ａから排出することで、ピストン用筒状空間２１ａの圧力は低下し、ピストン３０はピストン付勢手段５０の付勢によって弁座１３に近接する方向に移動する。ピストン用筒状空間２１ｂには、エアー流通路２３からガスが吸入される。
図２に示すように、弁体４０が閉状態では、ピストン付勢手段５０の付勢によって弁体４０が弁座１３に当接するが、弁体４０を構成する中心部６１と弁座側当接部１３ａのシール部材８０とが当接する。
エアー流通路２２からガスをピストン用筒状空間２１ａに供給することで、ピストン付勢手段５０の付勢に対向する方向に圧力をピストン３０に加える。従って、ピストン３０は、弁体４０を弁座１３から離間させる方向に移動する。
弁体４０が弁座１３から離間することで、被制御流体が流入流路１１から流入し、ダイアフラム６０には被制御流体の圧力が加わる。ピストン用筒状空間２１ｂのガスは、エアー流通路２３から排出される。
また、弁体４０を全開状態から閉状態とするには、ピストン用筒状空間２１ａにあるガスを、エアー流通路２２から排出する。ガスをピストン用筒状空間２１ａから排出することで、ピストン用筒状空間２１ａの圧力は低下し、ピストン３０はピストン付勢手段５０の付勢によって弁座１３に近接する方向に移動する。ピストン用筒状空間２１ｂには、エアー流通路２３からガスが吸入される。
図２に示すように、弁体４０が閉状態では、ピストン付勢手段５０の付勢によって弁体４０が弁座１３に当接するが、弁体４０を構成する中心部６１と弁座側当接部１３ａのシール部材８０とが当接する。
【0028】
本実施例によれば、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥで形成したダイアフラム６０の外周部６３をダイアフラム固定部１４に隙間なく溶着することで、流路側ボディ１０を流れる有機溶剤がダイアフラム６０の外周部６３とダイアフラム固定部１４との間に浸透することがなく、また、ダイアフラム６０の外周部６３とダイアフラム固定部１４とが摺動しないため発塵を無くすことができる。
また、本実施例によれば、弁体４０とダイアフラム６０とを架橋ＰＴＦＥで一体に形成することで、弁体４０とダイアフラム６０との間での摩耗が発生せず、発塵量を減らすことができる。
また、本実施例によれば、弁体４０を一体に形成するダイアフラム６０と、弁座側当接部１３ａに溶着するシール部材８０とを架橋ＰＴＦＥで形成することで、弁体４０と弁座１３との接触部だけに、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥを用いることができ、弁座１３やダイアフラム固定部１４を形成する流路側ボディ１０にはＰＦＡを用いることで、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を越える接合強度を得ることができる。
また、本実施例によれば、弁体４０とダイアフラム６０とを架橋ＰＴＦＥで一体に形成することで、弁体４０とダイアフラム６０との間での摩耗が発生せず、発塵量を減らすことができる。
また、本実施例によれば、弁体４０を一体に形成するダイアフラム６０と、弁座側当接部１３ａに溶着するシール部材８０とを架橋ＰＴＦＥで形成することで、弁体４０と弁座１３との接触部だけに、耐摩耗性に優れて発塵量を減らすことができる架橋ＰＴＦＥを用いることができ、弁座１３やダイアフラム固定部１４を形成する流路側ボディ１０にはＰＦＡを用いることで、高分子の絡みによる摩擦接合の強度を越える接合強度を得ることができる。
【0029】
図３は本発明の第１の実施例による有機溶剤用流体制御弁に適した環状のシール部材の構成と製造工程とを示す端面図であり、図３（ａ）は拡散接合工程、図３（ｂ）は溶融による成形工程、図３（ｃ）は型抜き工程を示している。
環状のシール部材８０は、ＰＦＡフィルム８０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート８０ｙを積層して構成される。ＰＦＡフィルム８０ｘの厚さは０．３ｍｍ～０．６ｍｍ、架橋ＰＴＦＥシート８０ｙの厚さは０．０５ｍｍ～０．３ｍｍが好ましい。
図３（ａ）に示すように、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを積層して拡散接合する。
そして、図３（ｂ）に示すように、抵抗加熱によってＰＦＡフィルム８０ｘを溶融してヒーティングブロックにより成形する。この成形によってＰＦＡフィルム８０ｘの厚みを異ならせて環状突起８０ａを形成する。加熱温度を架橋ＰＴＦＥの溶融温度以下とすることで、架橋ＰＴＦＥシート８０ｙは、厚みは一定でＰＦＡフィルム８０ｘの表面に沿って変形する。
その後に、図３（ｃ）に示すように、型抜きによって環状のシール部材８０とする。
ＰＦＡフィルム８０ｘを弁座側当接部１３ａに溶着することで、環状のシール部材８０は、弁座１３に溶着する。
環状のシール部材８０は、ＰＦＡフィルム８０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート８０ｙを積層して構成される。ＰＦＡフィルム８０ｘの厚さは０．３ｍｍ～０．６ｍｍ、架橋ＰＴＦＥシート８０ｙの厚さは０．０５ｍｍ～０．３ｍｍが好ましい。
図３（ａ）に示すように、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを積層して拡散接合する。
そして、図３（ｂ）に示すように、抵抗加熱によってＰＦＡフィルム８０ｘを溶融してヒーティングブロックにより成形する。この成形によってＰＦＡフィルム８０ｘの厚みを異ならせて環状突起８０ａを形成する。加熱温度を架橋ＰＴＦＥの溶融温度以下とすることで、架橋ＰＴＦＥシート８０ｙは、厚みは一定でＰＦＡフィルム８０ｘの表面に沿って変形する。
その後に、図３（ｃ）に示すように、型抜きによって環状のシール部材８０とする。
ＰＦＡフィルム８０ｘを弁座側当接部１３ａに溶着することで、環状のシール部材８０は、弁座１３に溶着する。
【0030】
このように、シール部材８０を成形するシール部材成形工程では、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、拡散接合工程で拡散接合したＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを加熱成形して環状突起８０ａを形成する成形工程と、成形工程で成形された積層シートを、環状に型抜きする型抜き工程とを有することで、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥを用いて、シール部材８０に環状突起８０ａを形成することができる。
また、シール部材８０をＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとによって、薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
また、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥは厚み一定のシートとし、ＰＦＡフィルム８０ｘの厚みを異ならせることによって環状突起８０ａを形成することで、環状突起８０ａを容易に形成できる。
また、シール部材８０をＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとによって、薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
また、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥは厚み一定のシートとし、ＰＦＡフィルム８０ｘの厚みを異ならせることによって環状突起８０ａを形成することで、環状突起８０ａを容易に形成できる。
【0031】
図４は本発明の第２の実施例による有機溶剤用流体制御弁を示す断面図である。第１の実施例による有機溶剤用流体制御弁と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例による有機溶剤用流体制御弁２では、弁体４０を、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂で形成し、ダイアフラム６０の中心部６１を弁体４０に溶着している。
このように、本実施例によれば、架橋ＰＴＦＥで形成するダイアフラム６０を弁体４０に溶着することで、弁体４０とダイアフラム６０との間での摩耗が発生しない。また、弁体４０にはＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂を用いることで、架橋ＰＴＦＥとの間で高分子の絡みによる摩擦接合の強度を越える接合強度を得ることができる。
本実施例による有機溶剤用流体制御弁２では、弁体４０を、ＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂で形成し、ダイアフラム６０の中心部６１を弁体４０に溶着している。
このように、本実施例によれば、架橋ＰＴＦＥで形成するダイアフラム６０を弁体４０に溶着することで、弁体４０とダイアフラム６０との間での摩耗が発生しない。また、弁体４０にはＰＦＡ又はＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂を用いることで、架橋ＰＴＦＥとの間で高分子の絡みによる摩擦接合の強度を越える接合強度を得ることができる。
【0032】
図５は本発明の第２の実施例による有機溶剤用流体制御弁に適したダイアフラムの構成と製造工程とを示す端面図であり、図５（ａ）は拡散接合工程、図５（ｂ）は型抜き工程を示している。
円状のダイアフラム６０は、ＰＦＡフィルム６０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート６０ｙを積層して構成される。
図５（ａ）に示すように、ＰＦＡフィルム６０ｘと架橋ＰＴＦＥシート６０ｙとを積層して拡散接合する。
そして、図５（ｂ）に示すように、型抜きによって円状のダイアフラム６０とする。
ＰＦＡフィルム６０ｘを弁体４０に溶着することで、円状のダイアフラム６０の中心部６１は、弁体４０に溶着する。
円状のダイアフラム６０は、ＰＦＡフィルム６０ｘの一方の面に架橋ＰＴＦＥシート６０ｙを積層して構成される。
図５（ａ）に示すように、ＰＦＡフィルム６０ｘと架橋ＰＴＦＥシート６０ｙとを積層して拡散接合する。
そして、図５（ｂ）に示すように、型抜きによって円状のダイアフラム６０とする。
ＰＦＡフィルム６０ｘを弁体４０に溶着することで、円状のダイアフラム６０の中心部６１は、弁体４０に溶着する。
【0033】
このように、ダイアフラム成形工程では、ＰＦＡフィルム６０ｘと架橋ＰＴＦＥシート６０ｙとを重ねて拡散接合する拡散接合工程と、拡散接合工程で拡散接合したＰＦＡフィルム６０ｘと架橋ＰＴＦＥシート６０ｙとの積層シートを、円状に型抜きする型抜き工程とを有することで、形状加工がし難い架橋ＰＴＦＥを用いて、ダイアフラム６０を形成することができる。
また、円状のダイアフラム６０をＰＦＡフィルム６０ｘと架橋ＰＴＦＥシート６０ｙとによって、薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
また、円状のダイアフラム６０をＰＦＡフィルム６０ｘと架橋ＰＴＦＥシート６０ｙとによって、薄いシート状に構成することで、メルトフローレートのばらつきが生じにくく、形状を維持して溶着でき、均質な接合強度を得ることができる。
【0034】
図６は本発明の有機溶剤用流体制御弁の製造方法における、ダイアフラム固定部にダイアフラムを溶着する溶着工程に用いる装置を示す構成図である。
ヒーティングブロック１００には、ヒーターケーブル１０１が接続され、ヒーターケーブル１０１から電力が供給され、ヒーティングブロック１００の端部１００ａは抵抗加熱によって直接加熱される。
ヒーティングブロック１００は、可動ブロック１０２に取り付けられている。可動ブロック１０２には、溶着圧力調整用ウエイト１０３と可動ブロック引上げ用シリンダー１０４が取り付けられている。可動ブロック引上げ用シリンダー１０４は、固定プレート１０５に取り付けられ、固定プレート１０５は支柱１０６によって支持されている。
可動ブロック１０２は、溶着圧力調整用ウエイト１０３によって押し下げられ、可動ブロック引上げ用シリンダー１０４によって引き上げられる。
ヒーティングブロック１００の端部１００ａには、端部１００ａの温度を検出する温度センサー１０７が設けられている。また、固定プレート１０５には可動ブロック１０２の変位を検出する変位センサー１０８が設けられている。
ダイアフラム固定部１４にダイアフラム６０を溶着する溶着工程では、ダイアフラム固定部１４にダイアフラム６０を載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１００を、ダイアフラム６０側から押し当てる。
架橋ＰＴＦＥからなるダイアフラム６０側からヒーティングブロック１００によって直接加熱することで、架橋ＰＴＦＥは軟化又は半溶解され、またＰＦＡからなるダイアフラム固定部１４は、ダイアフラム６０からの加熱によって、ダイアフラム６０との接触界面が加熱されて溶解されるため、強固な溶着を行える。また、ダイアフラム６０を架橋ＰＴＦＥとし、ヒーティングブロック１００を抵抗加熱で直接加熱することで、接触界面での温度制御を容易に行え、溶融面温度応答性の高い温度制御を実現できる。
ヒーティングブロック１００には、ヒーターケーブル１０１が接続され、ヒーターケーブル１０１から電力が供給され、ヒーティングブロック１００の端部１００ａは抵抗加熱によって直接加熱される。
ヒーティングブロック１００は、可動ブロック１０２に取り付けられている。可動ブロック１０２には、溶着圧力調整用ウエイト１０３と可動ブロック引上げ用シリンダー１０４が取り付けられている。可動ブロック引上げ用シリンダー１０４は、固定プレート１０５に取り付けられ、固定プレート１０５は支柱１０６によって支持されている。
可動ブロック１０２は、溶着圧力調整用ウエイト１０３によって押し下げられ、可動ブロック引上げ用シリンダー１０４によって引き上げられる。
ヒーティングブロック１００の端部１００ａには、端部１００ａの温度を検出する温度センサー１０７が設けられている。また、固定プレート１０５には可動ブロック１０２の変位を検出する変位センサー１０８が設けられている。
ダイアフラム固定部１４にダイアフラム６０を溶着する溶着工程では、ダイアフラム固定部１４にダイアフラム６０を載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１００を、ダイアフラム６０側から押し当てる。
架橋ＰＴＦＥからなるダイアフラム６０側からヒーティングブロック１００によって直接加熱することで、架橋ＰＴＦＥは軟化又は半溶解され、またＰＦＡからなるダイアフラム固定部１４は、ダイアフラム６０からの加熱によって、ダイアフラム６０との接触界面が加熱されて溶解されるため、強固な溶着を行える。また、ダイアフラム６０を架橋ＰＴＦＥとし、ヒーティングブロック１００を抵抗加熱で直接加熱することで、接触界面での温度制御を容易に行え、溶融面温度応答性の高い温度制御を実現できる。
【0035】
図７は図３（ｂ）に示す溶融による成形工程を示す構成図である。なお、図７の成形工程に用いる装置構成は図６に示す構成と同一であるため、同一符号を付して説明を省略する。
図７に示す装置では、ヒーティングブロック１００の端部１００ｂに、環状突起８０ａを形成するための、環状凹部が形状されている。
治具上に、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１００を、架橋ＰＴＦＥシート８０ｙ側から押し当てる。
このようにして、図３（ｂ）に示す環状突起８０ａを形成することができる。
図７に示す装置では、ヒーティングブロック１００の端部１００ｂに、環状突起８０ａを形成するための、環状凹部が形状されている。
治具上に、ＰＦＡフィルム８０ｘと架橋ＰＴＦＥシート８０ｙとの積層シートを載置し、抵抗加熱で直接加熱されるヒーティングブロック１００を、架橋ＰＴＦＥシート８０ｙ側から押し当てる。
このようにして、図３（ｂ）に示す環状突起８０ａを形成することができる。
【0036】
図８は図６に示す溶着工程における加熱の終了タイミングを示すグラフである。
図８では、縦軸が温度センサー１０７で検出されるヒーティングブロック１００の温度、及び変位センサー１０８で検出されるヒーティングブロック１００の変位量であり、横軸が時間である。
図６に示す溶着工程では、ダイアフラム固定部１４にダイアフラム６０の外周部６３を溶着するものであり、ダイアフラム固定部１４は流路側ボディ１０に形成されているため、容積が大きく熱膨張が継続する。ダイアフラム固定部１４の外周部６３が加熱されることで、流路側ボディ１０が熱膨張して外周部６３の位置は高くなり、一方で外周部６３が溶融することで外周部６３の上面は低くなる。
すなわち、流路側ボディ１０のように容積が大きい場合には、外周部６３の溶着が完了した後にも熱膨張が継続するため、変位センサー１０８で検出される変位は増加しつづけるが、変位センサー１０８で検出される単位時間当たりの変位量は、外周部６３の溶融によって小さくなる。
従って、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止することで、外周部６３とダイアフラム固定部１４との溶着状態を一定に制御することができる。
このように、ダイアフラム固定部１４が熱膨張し外周部６３が溶融することで外周部６３の高さが変化するため、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロック１００の加熱停止のタイミングを決定することができる。
加熱を停止した後には、エアー吹付けによりヒーティングブロック１００を冷却する。冷却は自然冷却でもよい。
図８では、縦軸が温度センサー１０７で検出されるヒーティングブロック１００の温度、及び変位センサー１０８で検出されるヒーティングブロック１００の変位量であり、横軸が時間である。
図６に示す溶着工程では、ダイアフラム固定部１４にダイアフラム６０の外周部６３を溶着するものであり、ダイアフラム固定部１４は流路側ボディ１０に形成されているため、容積が大きく熱膨張が継続する。ダイアフラム固定部１４の外周部６３が加熱されることで、流路側ボディ１０が熱膨張して外周部６３の位置は高くなり、一方で外周部６３が溶融することで外周部６３の上面は低くなる。
すなわち、流路側ボディ１０のように容積が大きい場合には、外周部６３の溶着が完了した後にも熱膨張が継続するため、変位センサー１０８で検出される変位は増加しつづけるが、変位センサー１０８で検出される単位時間当たりの変位量は、外周部６３の溶融によって小さくなる。
従って、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量が小さくなるタイミングで加熱を停止することで、外周部６３とダイアフラム固定部１４との溶着状態を一定に制御することができる。
このように、ダイアフラム固定部１４が熱膨張し外周部６３が溶融することで外周部６３の高さが変化するため、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロック１００の加熱停止のタイミングを決定することができる。
加熱を停止した後には、エアー吹付けによりヒーティングブロック１００を冷却する。冷却は自然冷却でもよい。
【0037】
図９は図６に示す溶着工程における他の加熱の終了タイミングを示すグラフである。
図９では、縦軸が温度センサー１０７で検出されるヒーティングブロック１００の温度、及び変位センサー１０８で検出されるヒーティングブロック１００の変位量であり、横軸が時間である。
本実施例は、流路側ボディ１０の容積が小さく熱膨張が飽和する場合に適している。
すなわち、流路側ボディ１０の容積が小さい場合には、ダイアフラム固定部１４が加熱され、流路側ボディ１０が熱膨張することによってヒーティングブロック１００が上方に移動した後に、熱膨張が飽和して外周部６３の溶融によってヒーティングブロック１００が下方に移動する。
従って、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止することで、外周部６３とダイアフラム固定部１４との溶着状態を一定に制御することができる。
このように、ダイアフラム固定部１４が熱膨張しダイアフラム６０の外周部６３が溶融することで外周部６３の高さが変化するため、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロック１００の加熱停止のタイミングを決定することができる。
加熱を停止した後には、エアー吹付けによりヒーティングブロック１００を冷却する。冷却は自然冷却でもよい。
図９では、縦軸が温度センサー１０７で検出されるヒーティングブロック１００の温度、及び変位センサー１０８で検出されるヒーティングブロック１００の変位量であり、横軸が時間である。
本実施例は、流路側ボディ１０の容積が小さく熱膨張が飽和する場合に適している。
すなわち、流路側ボディ１０の容積が小さい場合には、ダイアフラム固定部１４が加熱され、流路側ボディ１０が熱膨張することによってヒーティングブロック１００が上方に移動した後に、熱膨張が飽和して外周部６３の溶融によってヒーティングブロック１００が下方に移動する。
従って、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量がマイナスになるタイミングで加熱を停止することで、外周部６３とダイアフラム固定部１４との溶着状態を一定に制御することができる。
このように、ダイアフラム固定部１４が熱膨張しダイアフラム６０の外周部６３が溶融することで外周部６３の高さが変化するため、ヒーティングブロック１００の単位時間当たりの変位量から、ヒーティングブロック１００の加熱停止のタイミングを決定することができる。
加熱を停止した後には、エアー吹付けによりヒーティングブロック１００を冷却する。冷却は自然冷却でもよい。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明は、特に半導体製造分野におけるシリコンウェハプロセスの洗浄や剥離工程において用いられる有機溶剤用流体制御弁に適している。
【符号の説明】
【0039】
１、２ 有機溶剤用流体制御弁
１０ 流路側ボディ
１１ 流入流路
１２ 流出流路
１３ 弁座
１３ａ 弁座側当接部
１４ ダイアフラム固定部
２０ 駆動側ボディ
２１、２１ａ、２１ｂ ピストン用筒状空間
２１ｘ 開口部
２２、２３ エアー流通路
３０ ピストン
３１ ピストン拡大部
４０ 弁体
５０ ピストン付勢手段
６０ ダイアフラム
６０ｘ ＰＦＡフィルム
６０ｙ 架橋ＰＴＦＥシート
６１ 中心部
６２ 膜部
６３ 外周部
７０ ダイアフラム押え
８０ シール部材
８０ａ 環状突起
８０ｘ ＰＦＡフィルム
８０ｙ 架橋ＰＴＦＥシート
１００ ヒーティングブロック
１０１ ヒーターケーブル
１００ａ、１００ｂ 端部
１０２ 可動ブロック
１０３ 溶着圧力調整用ウエイト
１０４ 可動ブロック引上げ用シリンダー
１０５ 固定プレート
１０６ 支柱
１０７ 温度センサー
１０８ 変位センサー
１０ 流路側ボディ
１１ 流入流路
１２ 流出流路
１３ 弁座
１３ａ 弁座側当接部
１４ ダイアフラム固定部
２０ 駆動側ボディ
２１、２１ａ、２１ｂ ピストン用筒状空間
２１ｘ 開口部
２２、２３ エアー流通路
３０ ピストン
３１ ピストン拡大部
４０ 弁体
５０ ピストン付勢手段
６０ ダイアフラム
６０ｘ ＰＦＡフィルム
６０ｙ 架橋ＰＴＦＥシート
６１ 中心部
６２ 膜部
６３ 外周部
７０ ダイアフラム押え
８０ シール部材
８０ａ 環状突起
８０ｘ ＰＦＡフィルム
８０ｙ 架橋ＰＴＦＥシート
１００ ヒーティングブロック
１０１ ヒーターケーブル
１００ａ、１００ｂ 端部
１０２ 可動ブロック
１０３ 溶着圧力調整用ウエイト
１０４ 可動ブロック引上げ用シリンダー
１０５ 固定プレート
１０６ 支柱
１０７ 温度センサー
１０８ 変位センサー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
