特許 7507028 ダイヤフラムバルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】ダイヤフラムバルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/16 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

F16K7/16 E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020129957

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026468

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-06-13

(73)【特許権者】

【識別番号】501417929

【氏名又は名称】株式会社キッツエスシーティー

(74)【代理人】

【識別番号】100081293

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 哲男

(72)【発明者】

【氏名】深津 悟

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２１４７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２４９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０２９３６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１９０６４３６（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０１８５３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００２１３９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ７／１２

Ｆ１６Ｋ ７／１６

Ｆ１６Ｋ １／００－１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入路と流出路を連通させた弁室を有するボデーと、前記弁室に設けた弁座に接離して開閉するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの外周部を挟持させるために前記ボデーに設けた挟持部と、前記挟持部に前記ダイヤフラムの外周部を挟圧させるために作動機構側に設けた樹脂材料よりなる押圧体と、前記ボデー側と前記作動機構側とを締結する締結部材と、前記締結部材で前記ボデー側と前記作動機構側とを締結した状態で前記挟持部と前記ダイヤフラムの外周部とで構成された外部シール部と、を備え、前記押圧体の挟持部位には、前記ダイヤフラムの軸方向と交差する方向に推力発生用の環状のスリット部が形成されていることを特徴とするダイヤフラムバルブ。

【請求項2】

前記ボデー側と前記作動機構側との組立時に、前記押圧体の前記スリット部の隙間幅の溝幅を縮めて反力を付与した状態で、前記押圧体を組み込んで構成した請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項3】

前記押圧体は、樹脂製のボンネットである請求項１又は２に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項4】

前記押圧体は、前記作動機構側に設けた樹脂製のシリンダケースである請求項１又は２に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項5】

前記締結部材は、金属製の止めねじ或はボルト・ナットである請求項１乃至４の何れか１項に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項6】

前記外部シール部の前記挟持部には、環状突部を形成した請求項１乃至５の何れか１項に記載のダイヤフラムバルブ。

【請求項7】

前記スリット部の隙間幅と深さは、樹脂材料強度、密着所要推力並びに使用温度範囲に基づいて推力を発生させるようにした請求項１乃至６の何れか１項に記載のダイヤフラムバルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイヤフラムバルブに関し、特に、主に半導体や液晶関連製造設備で用いられ、耐熱性や耐薬品性が要求される場合に適したダイヤフラムバルブに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体や液晶関連製造設備では、腐食性の強い高温の高純度薬品が使用されることがあり、これに対応するためにフッ素樹脂等の耐熱性及び耐薬品性に優れた樹脂製のダイヤフラムバルブが多く用いられる。このバルブは、通常、流路を備えた弁箱、ダイヤフラム弁体がそれぞれフッ素樹脂等の樹脂により設けられ、これらの上部に樹脂製のボデーを備えた駆動部が設けられる。これらの弁箱、ダイヤフラム弁体、駆動部は、内部にその他の部品が組み込まれた状態で、組立用ボルトの締付けにより一体に固定される。

【0003】

この種の樹脂バルブでは、流体温度及び雰囲気温度の変化により樹脂製の部品が熱膨張収縮を反復してクリープを生じ、このクリープによる寸法変化で外部シール性能を確保できなくなることがある。これに対し、対策を施したものが一般に知られている。

【0004】

例えば、特許文献１の薬液制御弁では、ダイヤフラム弁体に形成した周縁突出部がフッ素樹脂製ボデーのシール溝に嵌め込みにより取り付けられ、ダイヤフラム弁体の周縁突出部とシリンダの挟着面との間にはＯリングが挟着されている。これにより、流体温度や雰囲気温度が変化したときにボデーやダイヤフラム弁体が収縮し、ボデーとシリンダとによるダイヤフラム弁体の挟持力が弱まったときには、Ｏリングの弾性力で補うようになっている。

【0005】

一方、特許文献２のダイヤフラム弁は、樹脂製のダイヤフラム弁体、弁本体（ボデー）、及びシリンダチューブ、カバー、プレートが、内部に部品が組み込まれた状態で上下に重ねられ、これらが組立用ボルトで一体に結合された構造に設けられ、ダイヤフラム弁体の上部にはダイヤフラム押えが配置され、このダイヤフラム押えとシリンダチューブ下部との間に、耐熱性、耐薬品性を備えた材料による皿ばねが介在されている。このバルブは、流体温度や雰囲気温度の変化によってダイヤフラム弁体やボデーにクリープが生じたときに、皿ばねの弾性力によりダイヤフラム弁体をボデー側に常時押圧してこれらを互いに密接させ、クリープによる部品間の隙間を防いでシール性を確保しようとしている。

【0006】

他方、特許文献３における樹脂製バルブでは、ダイヤフラムの外周縁の挟持部が、樹脂製の弁室側バルブボデーと作動側バルブボデーとの間に挟まれ、これら弁室側バルブボデーと作動側バルブボデーとの接合面を貫通する組立用ボルトとナットとの螺合により一体化されている。このバルブでは、弁室側バルブボデーと作動側バルブボデーとの接合面近くで組立用ボルト・ナットを螺合し、ボデーの熱膨張収縮によるダイヤフラムのシール性の低下を防ごうとするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第３８６７９９５号公報

【文献】特開平１－９３６７４号公報

【文献】特許第３５２７３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述した組立用ボルトにより、樹脂製の弁箱側、ダイヤフラム弁体、駆動部側を一体化する構造のダイヤフラム弁の場合、組立用ボルトが金属材料で設けられていると、この金属製組立用ボルトと、ダイヤフラム弁体、弁箱などの樹脂製部品とでは線膨張率（線膨張係数）が異なり、樹脂製部品のほうが高熱に対してより変形量が大きくなる。このような熱膨張差がある場合には、樹脂製部品が、組立用ボルトで固定部分が位置決めされた状態で、流体温度や雰囲気温度の変化によって熱膨張収縮を繰り返しやすくなる。

【0009】

これにより、樹脂製部品には過剰推力が繰り返し働いてクリープ変形しやすくなり、特に、接液部分であるダイヤフラム弁体、弁箱が塑性変形すると、これらをシールする部位の挟圧力が低下し、流体の外部漏れを生じることがある。しかも、接液部分は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂で形成されることが多く、これらの樹脂は温度変化により塑性変形しやすい。

【0010】

これに対して、特許文献１の薬液制御弁においては、ダイヤフラムとシリンダとの間にＯリングを装着し、一方、特許文献２では、ダイヤフラム押えとシリンダチューブとの間に皿ばねを設けて樹脂製部品の塑性変形に対応しているが、これらの場合、部品点数や組立工数、重量の増加につながるという問題がある。

【0011】

しかも、これらのバルブでは、何れも上述した樹脂製部品と金属製組立用ボルトとの線膨張率の差による塑性変形量の違いが考慮されておらず、樹脂製部品と組立用ボルトとの線膨張率の差が大きい場合には、ダイヤフラムの挟圧部位付近のクリープにより生じる変位を吸収しきれずに外部漏れを生じる可能性がある。
すなわち、特許文献１の場合には、Ｏリングの弾性力を利用して変位を吸収する構成であるため、樹脂製部品の収縮が大きくなるとＯリングの弾性変形が不足し、ダイヤフラム弁体と弁箱との間に隙間が生じて外部漏れすることがある。また、特許文献２では、皿ばねの弾発付勢力が弱いと、ダイヤフラム弁体の挟圧部位付近の変形を吸収しきれないことがある。さらに、特許文献１の場合には、Ｏリングが過大な負荷によって損傷したり劣化することによっても外部漏れを生じる可能性もある。

【0012】

特許文献３の場合には、金属製組立用ボルトの長さを短くしてその熱伸縮量を小さくし、組立用ボルトと樹脂製バルブボデーとの線膨張率の差による樹脂製バルブボデー同士の変位を抑えようとしているが、依然として組立用ボルトと樹脂製バルブボデーとの熱収縮量の差による影響が残るため、樹脂製バルブボデー同士に生じる隙間を吸収しきれない可能性がある。この対策として、ダイヤフラム挟持部の背面側に、ゴム等からなる弾性吸収部材が設けられてはいるものの、特許文献１のＯリングの場合と同様に、別体に設けた弾性体の弾性力を利用した構成であるため、同文献１と同様の問題が生じて外部漏れするおそれがある。

【0013】

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、耐熱性及び耐薬品性に優れたダイヤフラムバルブであり、流体温度や雰囲気温度の変化による熱膨張差によって生じるダイヤフラムの挟持部位付近の変位を吸収し、ダイヤフラムの外部シール部近傍の密着力を保持して流体の外部漏れを防止するダイヤフラムバルブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、流入路と流出路を連通させた弁室を有するボデーと、弁室に設けた弁座に接離して開閉するダイヤフラムと、ダイヤフラムの外周部を挟持させるためにボデーに設けた挟持部と、挟持部にダイヤフラムの外周部を挟圧させるために作動機構側に設けた樹脂材料よりなる押圧体と、ボデー側と作動機構側とを締結する締結部材と、締結部材でボデー側と作動機構側とを締結した状態で挟持部とダイヤフラムの外周部とで構成された外部シール部と、を備え、押圧体の挟持部位には、ダイヤフラムの軸方向と交差する方向に推力発生用の環状のスリット部が形成されているダイヤフラムバルブである。

【0015】

請求項２に係る発明は、ボデー側と作動機構側との組立時に、押圧体のスリット部の隙間幅の溝幅を縮めて反力を付与した状態で、押圧体を組み込んで構成したダイヤフラムバルブである。

【0016】

請求項３に係る発明は、押圧体は、樹脂製のボンネットであるダイヤフラムバルブである。

【0017】

請求項４に係る発明は、押圧体は、作動機構側に設けた樹脂製のシリンダケースであるダイヤフラムバルブである。

【0018】

請求項５に係る発明は、締結部材は、金属製の止めねじ或はボルト・ナットであるダイヤフラムバルブである。

【0019】

請求項６に係る発明は、外部シール部の前記挟持部には、環状突部を形成したダイヤフラムバルブである。

【0020】

請求項７に係る発明は、スリット部の隙間幅と深さは、樹脂材料強度、密着所要推力並びに使用温度範囲に基づいて推力を発生させるようにしたダイヤフラムバルブである。

【発明の効果】

【0021】

請求項１に係る発明によると、耐熱性及び耐薬品性に優れ、樹脂製の押圧体の挟持部位に形成した推力発生用の環状のスリット部の反力により、外部シール部にシール方向の推力を発生させた状態で組立てできる。これにより、ボデー側と作動機構側とを樹脂材料、締結部材を金属材料で形成したときに、流体温度及び雰囲気温度の変化が生じた場合にも、熱膨張差によって生じるダイヤフラムの挟圧部付近の変位をスリット部で吸収しつつ、このスリット部によるシール方向の推力でダイヤフラムの外部シール部近傍の密着力を保持して流体の外部漏れを確実に防止する。このように熱膨張差により変位を吸収することで、ボデー側及び作動機構側の塑性変形を抑制可能になる。

【0022】

請求項２に係る発明によると、組立時に押圧体のスリット部の隙間幅の溝幅を縮めて反力を付与した状態で押圧体を組み込むことにより、常時において押圧体の挟持部位に推力を発生し、この推力を維持することで樹脂部品の塑性変形の有無にかかわらず外部シール部からの流体の外部漏れを阻止できる。

【0023】

請求項３又は４に係る発明によると、押圧体を、樹脂製ボンネット或は樹脂製シリンダケースとすることができ、何れを押圧体とした場合にも、挟持部位にスリット部を設けて推力を発生させ、外部漏れを抑制する構成に設けることができる。

【0024】

請求項５に係る発明によると、一般的な金属製止めねじ或はボルト・ナットを締結部材として使用して全体を一体化でき、ボデー側、作動機構側を樹脂製としたときにも、熱収縮差を吸収した状態で締結部材により締結して密着性を向上させて強固に一体化でき、外部シール部からの流体の外部漏れを確実に防止できる。

【0025】

請求項６に係る発明によると、環状突部がダイヤフラム外周部に圧接し、押圧体側からの推力が外部シール部に集中して働くため、ボデーの挟持部とダイヤフラム外周部との押圧力を高めて弁室からの外部漏れを防ぐことができる。さらに、環状突部によってダイヤフラムを芯出し状態で位置決め保持できることで、ダイヤフラムによるバルブ封止性能が向上する。

【0026】

請求項７に係る発明によると、樹脂材料強度、密着所要推力、使用温度範囲に応じてスリット部の隙間幅と深さを任意に設定して所定の推力を発生できることで、樹脂材料の種類やバルブ口径、流体温度や雰囲気温度が異なる場合であっても、これらに対応して確実に外部漏れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明のダイヤフラムバルブの実施形態を示す縦断面図である。

【図2】図１の一部切欠き左側面図である。

【図3】図１の要部拡大断面図である。

【図4】（ａ）は、ダイヤフラムバルブの一部切欠き正面図である。（ｂ）は、（ａ）の平面図である。

【図5】本発明のダイヤフラムバルブの他の実施形態を示す要部拡大断面図である。

【図6】外部シール部付近を示す概略模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、本発明におけるダイヤフラムバルブの実施形態を図面に基づいて説明する。図１においては、本発明のダイヤフラムバルブの実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の一部切欠き左側面図、図４（ａ）は、ダイヤフラムバルブの一部切欠き正面図を示している。

【0029】

図において、本発明におけるダイヤフラムバルブは、ボデー１と、作動機構２と、締結部材７とを備え、作動機構２は、ダイヤフラム３、作動体４、シリンダケース５、押圧体６、スプリング２２を備え、主に耐熱性や耐薬品性が求められる半導体や液晶関連製造設備などに用いられる。本例において、押圧体６は、ボンネットからなっている。

【0030】

ボデー１は、例えばＰＴＦＥなどのフッ素樹脂により形成され、その底部側には流入口１０と流出口１１が形成され、ボデー１内部には流入口１０と流出口１１とを連通させた弁室１２が形成される。弁室１２の内周側には環状段部１３が形成され、この環状段部１３の上面にはダイヤフラム３の外周部３ａを挟持するための挟持部１４が設けられる。

【0031】

挟持部１４には、適宜の高さ及び幅により環状突部１５が形成され、この環状突部１５は、ダイヤフラム３の後述するスリット部１６の位置に対応するように、鉛直方向（軸方向）において図３のスリット部１６の深さＤの範囲内に所定の径寸法により設けられる。弁室１２の流入口１０との境界付近には環状の弁座１７が形成されている。

【0032】

ダイヤフラム３は、ボデー１と同様にＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で形成され、中央の円筒部２０と、この円筒部２０の外周に設けられた環状部２１とを備えた形状をなし、環状部２１の最外径側には前述した外周部３ａが肉厚状に形成される。ダイヤフラム外周部３ａは、径方向において挟持部１４と略同じ幅の大きさに設けられる。ダイヤフラム３は、円筒部２０の上部に作動体４が接続され、外周部３ａが挟持部１４に載置された状態で弁室１２に装着される。円筒部２０の底面側には、弁体シール面２０ａが形成され、作動体４の昇降動により円筒部２０が上下移動したときに、弁体シール面２０ａが弁座１７に接離して流路が開閉可能に設けられる。

【0033】

作動体４はピストンからなり、例えば、ポリアミド等の樹脂材料により形成されて、シリンダケース５内に芯出しされた状態で往復動自在に収容される。作動体４とシリンダケース５との間には、コイルスプリングよりなるスプリング２２が弾発付勢状態で装着され、このスプリング２２により作動体４がダイヤフラム３を押圧する方向に弾発付勢されている。

【0034】

シリンダケース５は、ポリアミド等の樹脂材料により直方体状に形成され、その内部にはピストン収容部２３が設けられる。ピストン収容部２３において、作動体４と押圧体６との間の位置には給気口２４が形成され、この給気口２４から駆動用の圧縮エアがこれら作動体４と押圧体６との間に供給可能に設けられる。一方、ピストン収容部２３の作動体４の背面側には、排気口２５が形成されている。

【0035】

圧縮エアを給気口２４から供給したときには、その圧力により作動体４がスプリング２２の弾発付勢力に抗して上昇して弁開状態となり、このとき、ピストン収容部２３のスプリング２２側の空気が排気口２５より排気される。一方、給気口２４からの圧縮エアの供給を停止すると、スプリング２２によって作動体４が下降して弁閉状態となる。図１～図３においては、ダイヤフラムバルブの弁閉状態を示している。

【0036】

図３において、押圧体６は、前述したようにボンネットからなり、このボンネット６は、ＰＥＥＫ等の樹脂材料により筒状に形成され、ボデー１からダイヤフラム３を挟んで作動機構２側に設けられる。ボンネット６の外周には、ボデー１やシリンダケース５の外形と略同形の矩形状の鍔部３０が形成され、ボンネット６は、鍔部３０がボデー１とシリンダケース５との間に挟まれた状態で組み込まれる。ボンネット６のダイヤフラム円筒部２０とシリンダケース５との各接触面には、それぞれＯリング３１、３２が取り付けられ、これらＯリング３１、３２によりそれぞれの接触面がシールされる。

【0037】

本実施形態では、ボンネット６が、挟持部１４にダイヤフラム３の外周部３ａを挟圧し、その下部にはダイヤフラム外周部３ａを挟圧する挟持部位３３が設けられる。この挟持部位３３のダイヤフラム３の軸方向と交差する方向には、推力発生用の環状のスリット部１６が形成され、このスリット部１６により、挟持部位３３に、後述する外部シール部３５をボデー１側に押圧する推力が発生するようになっている。

【0038】

スリット部１６は、ボンネット６下部の外周側に所定の隙間幅Ｗ及び深さＤにより形成され、これら所定幅Ｗと深さＤは、樹脂部品の樹脂材料強度、密着所要推力並びに使用温度範囲に基づいて適切な推力を発生するような大きさに設けられ、このスリット部１６の大きさによって挟持部位３３による推力が設定される。図の鉛直方向において、スリット部１６は、軸方向において少なくとも挟持部１４の環状突部１５と重なる範囲に形成される。

【0039】

前述したボデー１、シリンダケース５、ボンネット６は、内部にスプリング２２、作動体４、ダイヤフラム３、Ｏリング３１、３２が組み込まれた状態で、上下に重ね合わされて締結部材７により固定される。

【0040】

図４において、締結部材７は、ＳＵＳ等の金属製の止めねじからなり、この止めねじ７は、シリンダケース５、ボンネット６にそれぞれ形成された挿通孔５ａ、６ａに挿入された後にボデー１に形成された雌螺子１ａに螺着される。これによって、シリンダケース５、ボンネット６、ボデー１が一体に固着される。

【0041】

ボデー１側と、作動機構２側との組立時には、図３のスリット部１６の隙間幅Ｗの溝幅を縮めて反力を付与した状態でボンネット６をシリンダケース５とボデー１との間に組み込んだ構成とし、この状態でボデー１側と作動機構２側とを止めねじ７で締結する。この構成により、スリット部１６を通して挟持部位３３からダイヤフラム外周部３ａ側に推力が働き、この推力でダイヤフラム外周部３ａが挟持部１４方向に押圧され、挟持部１４とダイヤフラム外周部３ａとによる外部シール部３５が確実に構成される。このとき、外部シール部３５の位置には、前述した環状突部１５が配置される。

【0042】

具体的には、スリット部１６の隙間幅Ｗの溝幅が、例えば約半分となる程度までたわませてボンネット６に反力を付与するとよく、この場合、挟持部位３３からダイヤフラム外周部３ａ方向の反力が常時生じることとなり、この反力によってダイヤフラム外周部３ａを挟持部１４の方向に押圧する推力が常に発生する。

【0043】

なお、上記実施形態では、押圧体を樹脂製ボンネット６とし、このボンネット６にスリット部１６を形成しているが、ボンネット６を省略し、樹脂製シリンダケース５を押圧体としてこのシリンダケース５にスリット部１６を形成してもよい。さらに、何れの場合にも、スリット部１６を挟持部位の内周側から形成してもよく、または、外部シール部３５に推力を加えることが可能であれば、ボンネット６やシリンダケース５のあらゆる位置にスリット部１６を設けることもできる。その際、ダイヤフラム外周部３ａが、環状突部１５を中心とした挟持部１４に、鉛直方向から推力が働く位置にスリット部１６が形成されていることが望ましい。

【0044】

締結部材７は、金属製の止めねじに限ることはなく、例えば、金属製のボルト・ナットを用いるようにしてもよい。この場合、図示しないが、ボデー１の底面側に基台となるベースを装着し、このベースと、シリンダケース５、ボンネット６、ボデー１とにボルト挿通孔を形成し、このボルト挿通孔を通してボルト・ナットを締結すれば、ベース、シリンダケース５、ボンネット６、ボデー１を一体に固着できる。また、締結部材は、必ずしも別体である必要もなく、例えば、シリンダケース５側（ボンネット６側）、ボデー１側に、雄螺子と雌螺子との組み合わせによる螺合部を設け、この螺合部の螺着により締結して一体化する構造としてもよい。

【0045】

スプリング２２と圧縮エアとを用いた自動操作により作動体４を動作させて弁開閉操作しているが、図示しない手動ハンドルを取付け、この手動ハンドルにより手動操作で作動体４を昇降動させて弁開閉操作することもできる。

【0046】

ボデー１、ダイヤフラム３、シリンダケース５、ボンネット６は、フッ素樹脂以外の各種の樹脂材料により設けることもでき、この場合、半導体製造等の耐薬品性が要求されるときには、少なくとも接液部であるボデー１、ダイヤフラム３は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂により形成することが望ましい。

【0047】

続いて、本発明のダイヤフラムバルブの上記実施形態における作用を説明する。
ダイヤフラムバルブを半導体・液晶製造設備等で使用する場合、例えば、薬品などの超高純度流体の流体温度が５℃～１００℃、周囲の雰囲気温度が０℃～６０℃程度になることがある。この場合、流体温度や雰囲気温度が変化すると、樹脂部品であるボデー１、ダイヤフラム３、シリンダケース５、ボンネット６と、締結部材である金属製の止めねじ７とでは線膨張率が異なり、樹脂部品の線膨張率がより大きいことから、止めねじ７の締付けに対して樹脂部品に過剰推力が加わり、塑性変形が生じやすくなる。特に、接液部分であるボデー１、ダイヤフラム３は、ＰＴＦＥで形成されていることから、温度変化による影響を受けやすい。

【0048】

これに対して、ボデー１に設けた挟持部１４とダイヤフラム外周部３ａとで外部シール部３５を構成し、この外部シール部３５において、ボンネット６でダイヤフラム外周部３ａを挟持部１４に挟圧し、ボンネット６の挟持部位３３には、推力発生用の環状のスリット部１６を形成した構成としている。これにより、ボデー１側と作動機構２側との組立後には、ボンネット６からダイヤフラム外周部３ａにスリット部１６を通して推力が加わり、温度変化による止めねじ７と樹脂部品（ボデー１、ダイヤフラム３、シリンダケース５、ボンネット６）との熱膨張収縮をスリット部１６により吸収しつつ、挟持部位３３がたわむように変形することにより、樹脂部品の塑性変形を抑制できる。

【0049】

そのため、バルブ内部に、高温（例えば１００℃）から低温（例えば５℃）までの温度差のある流体が繰り返し流れ、その流体温度や雰囲気温度の変化によって樹脂部品が止めねじ７に対して熱膨張収縮を繰り返したとしても、樹脂部品の変位を吸収してクリープ変形を阻止することができる。

【0050】

このように、樹脂部品のクリープ変形を抑制することで、ボンネット６から外部シール部３５に加わる推力が維持され、この推力により外部シール部３５の密着力の低下を防止し、外部シール部３５近傍からの流体の外部漏れを阻止できる。特に、接液部分であるボデー１、ダイヤフラム３をＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂で形成して耐薬品性を高めた場合にも、これらの樹脂の塑性変形に起因する外部シール部３５の密着力の低下を抑制できる。

【0051】

しかも、挟持部１４に環状突部１５を形成しているので、この環状突部１５がダイヤフラム外周部３ａの底面に当接することで接触面圧が高まり、これらの密着力を向上できる。このとき、環状突部１５が、軸方向においてスリット部１６の隙間幅Ｗの範囲内に設けられていることから、スリット部１６によるボンネット６からの推力が、ダイヤフラム外周部３ａの底面側と挟持部とを確実に密着させるように働き、さらに、この推力が略鉛直方向に加わるように設けていることでシール性能が高まっている。

【0052】

ボデー１側と作動機構２側との組立時に、スリット部１６の隙間幅Ｗの溝幅を縮めて反力を付与した状態でボンネット６を組み込んでいるので、ダイヤフラム外周部３ａを挟持部１４側に押圧する推力が常に発生している。これによって、組み込み直後の流体が流れていない状態、または、ボデー１側、作動機構２側の樹脂部品が流体温度や雰囲気温度の変化により膨張又は収縮変形した何れの場合であっても、外部シール部３５の発生応力を減少しつつ、ボンネット６による推力を確実に維持して外部シール部３５の密着シール性を確保する。

【0053】

スリット部１６の隙間幅Ｗと深さＤを、樹脂材料強度、密着所要推力並びに使用温度範囲に基づいて推力を発生可能に設定しているので、これら隙間幅Ｗと深さＤとを適宜の寸法に設定することにより、ダイヤフラムバルブの仕様が異なる場合にも対応でき、部品の追加や重量が増加することなく外部漏れを防止できる。

【0054】

図５においては、本発明のダイヤフラムバルブの他の実施形態を示している。なお、この実施形態において、上記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。

【0055】

この実施形態のダイヤフラムバルブにおける作動機構４０は、ダイヤフラム３、作動体４、シリンダケース４１を備え、押圧体をシリンダケース４１としたものであり、この場合には、シリンダケース４１の挟持部位４２にスリット部４３が形成される。

【0056】

このように、押圧体をシリンダケース４１とした場合にも、前記実施形態のボンネット６を押圧体とした場合と同様に、スリット部４３により推力を発生し、この推力により流体温度や雰囲気温度の変化による樹脂部品の熱膨張収縮を吸収し、ボデー１の挟持部１４とダイヤフラム外周部３ａとで構成された外部シール部３５近傍の密着力を保持して外部漏れを確実に抑制することができる。

【実施例】

【0057】

次に、スリット部の有無による外部シール部の性能の差異を確認するために、常温時、昇温後のボンネットの応力解析をおこなった。図６においては、外部シール部３５付近の概略模式図を示している。

【0058】

図６（ａ）において、スリット部１６を形成した場合には、組立後の常温時では、外部シール部３５付近の変位が約０．２ｍｍ、外部シール部３５の発生応力が約３１ＭＰａとなり、また、昇温させた後には、外部シール部３５付近の変位が約０．４ｍｍ、外部シール部３５の発生応力が約５２ＭＰａとなった。

【0059】

一方、比較用として、図６（ｂ）に示すように、スリット部が無い場合には、組立後の常温時では、外部シール部３５付近の変位が約０．２ｍｍ、外部シール部３５の発生応力が約４７ＭＰａとなり、また、昇温させた後には、外部シール部３５付近の変位が約０．４ｍｍ、外部シール部３５の発生応力が約８２ＭＰａとなった。

【0060】

以上の応力解析結果より、外部シール部近傍の変位は、常温時、昇温後においてスリット部１６の有無で変化は見られなかったが、外部シール部３５の発生応力は、スリット部無しのほうがスリット部有りに比べて、常温時、昇温時の何れの場合にも極めて大きくなったことが確認された。

【0061】

このことから、スリット部が無い場合には、スリット部有りの場合に比較して、外部シール部３５の寸法変化が無い状態で、常温時と昇温時ともに発生応力が上昇するため、特に、外部シール部３５付近に歪みが生じやすくなり、外部漏れが生じやすくなるといえる。

【0062】

一方、本発明のようにスリット部１６を設けた場合には、外部シール部３５の発生応力を低く抑えることができるため、歪みの発生を抑制してダイヤフラム外周部３ａと挟持部１４との密着シール性を保持し、外部漏れを抑えることが可能であるといえる。

【0063】

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

【符号の説明】

【0064】

１ ボデー
２ 作動機構
３ ダイヤフラム
３ａ ダイヤフラム外周部
４ 作動体
５ シリンダケース
６ ボンネット（押圧体）
７ 止めねじ（締結部材）
１０ 流入路
１１ 流出路
１２ 弁室
１４ 挟持部
１５ 環状突部
１６ スリット部
１７ 弁座
３３ 挟持部位
３５ 外部シール部
Ｄ スリット部の深さ
Ｗ スリット部の隙間幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】