JP5249310B2

JP5249310B2 - 流体制御弁

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Publication number: JP5249310B2
Application number: JP2010282149A
Authority: JP
Inventors: 秀行竹田; 真二池ノ谷; 広之村瀬
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: WO2012081293A1; JP2012127487A; KR101880916B1; US20130119290A1; US8840082B2; CN102985734B; CN102985734A; TW201239224A; KR20130140607A; TWI541461B

Description

本発明は、第１流路と第２流路を備える樹脂製弁本体と、樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、樹脂製弁本体と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こと、第１流路は、一端が第１ポートに連通する第１ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第１弁孔連通流路とを備え、第１ポート連通流路と第１弁孔連通流路は直交すること、樹脂製弁本体は、弁室と第１ポート連通流路と第１弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える流体制御弁に関する。

従来、この種の技術として、下記の特許文献１に記載された流体制御弁１００がある。
図１０に示すように、流体制御弁１００は、樹脂製弁本体１０１の上面に樹脂製弁上体１０２が連結され、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。流体制御弁１００は、樹脂製弁上体１０２内の操作ポート１０４にエアを供給することでピストン１０５を下方向摺動させることにより、ダイアフラム弁体１０３を弁座１０６へ当接させる。他方、操作ポート１０４にエアが供給されないときには、復帰ばね１０７によりピストン１０５は上方向に摺動し、ダイアフラム弁体１０３は弁座１０６から離間する。ダイアフラム弁体１０３が弁座１０６から離間しているときに、第１流路１０８を流れる流体が弁室１０９を通過し第２流路１１０へ流入する。
その他の特許文献に係る流体制御弁も同様の構成及び作用効果を有する。

特開２００６−１５３１３２号公報特開２００８−８４１５号公報特開２００８−２０８９７７号公報特開２００９−２４４２号公報特開２００９−２４８１２号公報

しかしながら、従来技術には、以下の課題があった。
図１０に示す第１流路１０８は、第１ポートに連通する第１ポート連通流路１０８Ｂと、弁室１０９に連通する第１弁孔連通流路１０８Ａにより構成されている。また、第１ポート連通流路１０８Ｂ及び第１弁孔連通流路１０８Ａは、弁孔１１１の直下において直交する形状である。第１ポート連通流路１０８Ｂと弁室１０９の間には、弁座１０６を支える弁座支持部１２０が形成されている。
すなわち、流体制御弁１００を閉弁するためダイアフラム弁体１０３が弁座１０６に対して押圧する。流体制御弁１００は樹脂製であるため、弁座１０６を支持する弁座支持部１２０にたわみが生じる。弁座支持部１２０がたわむと、図１１に示す弁座１０６の弁座支持部１２０の上面にある弁座一端１０６Ａが傾いた状態になる。具体的には、たわみ前の弁座一端１１６Ａ（図１１中破線で示す。）と弁座他端１０６Ｂを結んだ線と比較して角度θだけ傾く。また、たわみ前の弁座一端１１６Ａからたわみ後の弁座一端１０６Ａまでの距離Ｘだけ傾く。
弁座支持部１２０がたわみ弁座１０６の弁座一端１０６Ａが傾くことによりダイアフラム弁体１０３と弁座１０６の弁座一端１０６Ａがこすれ、弁座１０６のシール面に対して傷がつく。特に弁座支持部１２０のたわみが大きく弁座１０６の弁座一端１０６Ａが大きく傾くと弁座１０６のシール面に対して傷がつく。弁座１０６のシール面に傷がつくと、その傷口から流体が漏れる原因となるため問題となる。

また、円筒状の弁座支持部において、円周方向に強度差があると、弁座にシール荷重が掛かったとき、強度が弱い弁座支持部がたわむ。弁座支持部がたわむことで、その箇所だけ充分なシール荷重が得られない。充分なシール荷重が得られないと、その部分から漏れが発生するため問題となる。
例えば、高温の流体を流し流体制御弁が高温状態となる場合においては特に樹脂製の流体制御弁はたわみやすくなる。そのため、高温の流体を流す状態では、弁座に対してシール荷重をかけたとき、強度が弱い弁座支持部がたわみ弁座支持部の反発力が低下するため弁座のシール力が低下する。そのため、高温の流体を流す状態においては、特に流体の漏れが発生し易くなる問題がある。さらに、流体の流体圧が高い場合にはさらに漏れが発生し易くなる問題もある。

そこで、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、その目的はダイアフラム弁体が弁座に当接する際に発生する弁座支持部のたわみによる弁座の傾きを防止した流体制御弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における流体制御弁は、以下の構成を有する。
（１）第１流路と第２流路を備える樹脂製弁本体と、樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、樹脂製弁本体と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こと、第１流路は、一端が第１ポートに連通する第１ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第１弁孔連通流路とを備え、第１ポート連通流路と第１弁孔連通流路が連通すること、樹脂製弁本体は、弁室と第１ポート連通流路と第１弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える、流体制御弁において、弁座支持部は弁座補強部を有すること、弁座補強部は前記第１流路内を一部塞ぐ形状で形成されていること、が好ましい。

（２）（１）に記載する流体制御弁において、弁座補強部は、弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、第１弁孔連通流路の一部を塞ぐ弁座補強上部となること、弁座補強上部は、弁孔を樹脂製弁上体方向から見たとき、弓形となること、が好ましい。

（３）（１）に記載する流体制御弁において、弁座補強部は、第１ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、第１流路の一部を塞ぐ弁座補強下部となること、弁座補強下部は、第１ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、弓形となること、が好ましい。

（４）（２）及び（３）に記載する流体制御弁において、弁座補強上部と弁座補強下部が前記弁座支持部に対して断面略Ｌ形状となること、が好ましい。

上記流体制御弁の作用及び効果について説明する。
（１）第１流路と第２流路を備える樹脂製弁本体と、樹脂製弁本体の上面に連結される樹脂製弁上体と、樹脂製弁本体と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こと、第１流路は、一端が第１ポートに連通する第１ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第１弁孔連通流路とを備え、第１ポート連通流路と第１弁孔連通流路が連通すること、樹脂製弁本体は、弁室と第１ポート連通流路と第１弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える、流体制御弁において、弁座支持部は弁座補強部を有すること、弁座補強部は第１流路内を一部塞ぐ形状で形成されていることにより、ダイアフラム弁体が弁座に当接する際に発生する弁座支持部のたわみ幅を減少させることができる。すなわち、弁座支持部を弁座補強部により補強することができるため、弁座支持部のたわみを小さくし弁座の傾きを小さくすることができる。
弁座支持部のたわみが小さくなることにより、弁座一端の傾きも小さくすることができる。弁座一端の傾きが小さくなることにより、ダイアフラム弁体と弁座一端とのこすれ幅が小さくなる。それにより弁座一端のシール面の傷が小さくなる。具体的には、シール面に対しての傷が付いたとしても、傷の幅が狭く弁座一端のシール面を超えない範囲での傷が形成されるのであれば、その傷口から流体が漏れることはない。そのため、本実施形態によれば、弁座一端の傾きが小さくなることにより、弁座のシール面を超えない範囲での傷に押さえることができるため流体の漏れが発生することなく流体の漏れを防止することができる。
また、強度が弱い弁座支持部を補強することで、弁座支持部を円周方向に均一に強度を保つことができる。弁座支持部の強度を保つことができることにより、弁座でシール荷重を受けたときに強度が弱い弁座支持部がたわむことを防止することができる。円周方向に均一なシール力を発生できるためシール性能の低下を低減することができる。特に高温の流体を流した場合、及び流体の流体圧が高い場合に有効となる。

（２）弁座補強部は、弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、第１弁孔連通流路の一部を塞ぐ弁座補強上部となること、弁座補強上部は、弁孔を樹脂製弁上体方向から見たとき、弓形となることにより、弁座支持部を補強することができ強度が増すため、弁座支持部のたわみを小さくすることができる。それにより、弁座の傾きを低減することができる。
具体的には、弁孔を樹脂製弁上体方向からみたときの弁孔の第１ポート側に弓形形状となる弁座補強上部を形成することができる。弁孔の第２ポート側の弁座は第１流路と第２流路を隔てる垂直方向の支持部を有するため強度が強い。他方、弁孔の第１ポート側の弁座支持部はその下方向に第１流路が通るため垂直方向の支持がなく強度が弱い。そのため、強度が弱い部分に補強上部を形成することにより弁座支持部のたわみを防止することができる。それにより、弁座の傾きを低減することができる。
また、弁孔に対して第１ポート側に弓形形状となるように弁座補強上部を形成することで、弁座支持部を弁孔に対して円周方向Ｓに強くすることができる。すなわち、弁座補強上部が弓形形状であることにより、強度を持つ筒状の弁孔へのつながりが強くなる。弁座補強上部は弁孔へのつながりを強くすることで、強度を持つ筒状である弁孔の剛性を利用し、弁座支持部の剛性を増すことができる。その結果、後に詳細に説明する本実施例の一結果によれば、弁座支持部のたわみを低減し弁座の傾きを従来の流体制御弁と比較して６１パーセント低減することができた。
また、弁座補強上部は第１弁孔連通流路を一部塞ぐように形成されているが、流れる流体の流れ妨げを最小限にすることができる。すなわち、流体は真っすぐ流れる性質を有する。そのため、第１弁孔連通流路を流れる流体は流路のＲ部の外側を流れる。そのため、Ｒ部の内側となる部分に弓形の弁座補強上部が形成されていたとしても流体の流量に与える影響は少ない。したがって、流体の流量に与える影響は少ないため、第１弁孔連通流路を流れる流体の妨げを最小限とすることができる。

（３）弁座補強部は、第１ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、第１流路の一部を塞ぐ弁座補強下部となること、弁座補強下部は、第１ポートを樹脂製弁本体側面方向から見たとき、弓形となることにより、弁座支持部を補強することができ強度が増すため、弁座支持部のたわみを小さくすることができる。
具体的には、弁孔を樹脂製弁本体側面方向からみたとき第１流路内の弁座支持部側に弓形形状となる弁座補強下部を形成することができる。第１流路は断面円形状をなすため、その断面円形状の一部を弓形形状として繋ぐことにより弁座補強下部を強固に固定することができる。弁座補強下部を強固に固定することができることで、弁座支持部の強度を増すことができるため、弁座支持部の塑性変形を防止することができる。したがって、後に詳細に説明する本実施形態の一結果によれば、第１流路内の弁座支持部側に弓形形状となる弁座補強下部を形成することで、弁座支持部のたわみを低減し弁座の傾きを従来の流体制御弁と比較して２２パーセント低減することができた。

（４）弁座補強上部と弁座補強下部が弁座支持部に対して断面略Ｌ形状となることにより、弁座補強上部と弁座補強下部との強度を用いることができる。そのため、後に詳細に説明する本実施形態の一結果によれば、弁座支持部のたわみを低減し弁座の傾きを従来の流体制御弁と比較して９２パーセント低減することができた。

本発明の本実施例１に係る流体制御弁（閉弁状態）の断面図である。本発明の本実施例１に係る流体制御弁（開弁状態）の断面図である。本発明の本実施例１に係る樹脂製弁本体の上面図である。本発明の本実施例２に係る流体制御弁の一部拡大断面図である。本発明の本実施例２に係る流体制御弁の一部拡大側面図である。本発明の本実施例３に係る流体制御弁の一部拡大断面図である。本発明の本実施例に係る従来技術に係る流体制御弁の弁座の傾きと本実施例の流体制御弁の弁座の傾きを比較した実験図である。本発明の本実施例４に係る流体制御弁の一部拡大断面図である。本発明の本実施例４に係る流体制御弁の一部拡大側面図である。従来技術に係る流体制御弁（閉弁状態）の断面図である。従来技術に係る流体制御弁の弁座部分の一部拡大概念図である。

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）
＜流体制御弁の全体構成＞
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、弁閉状態を示す。図２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。図３は、樹脂製弁本体２の上面図を示す。
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。

＜樹脂製弁本体の構成＞
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。

図１に示すように、樹脂製弁本体２の上面には、弁室１３が円柱状に形成されている。弁室１３は、円形状の第１ポート２３と連通する第１流路２１の一端と円形状の第２ポート２４と連通する第２流路２２の一端が連通している。第１流路２１が弁室１３に開口する部分には弁孔１６が形成されている。弁孔１６の周辺部には、弁座１５が一体形成されている。

第１流路２１は、一端が第１ポート２３に連通する第１ポート連通流路２１ａと他端が弁室１３に連通する第１弁孔連通流路２１ｂを有する。第１ポート連通流路２１ａは第１ポート２３の中心に対して軸心方向に形成されている。他方、第１弁孔連通流路２１ｂは、弁孔１６の軸心方向に形成されている。第１ポート連通流路２１ａと第１弁孔連通流路２１ｂは、樹脂製弁本体２内部で垂直に連結しており、連結部にはＲ部２１ｃが形成されている。

図１に示すように、弁室１３と第１ポート連通流路２１ａの間には、弁座１５を支持する弁座支持部１７が形成されている。弁座支持部１７は、弁座補強上部１８を有する。図３に示すように樹脂製弁本体２の上面からみた時、弁座補強上部１８は、第１弁孔連通流路２１ｂの流路内に形成されている。また、弁座補強上部１８は弦１８ａと円弧１８ｂから構成される弓形形状である。図３に示す弁座補強上部１８の断面積は、弓形の面積の公式により求めることができる。
図３に示すように、弁孔１６の形状は、弁座補強上部１８が流路内に形成されていることから、断面略Ｄ形状の流路形状となっている。図１に示すように、弁座補強上部１８の弁座１５から第１弁孔連通流路２１ｂにかけて本実施形態においては４５度の面取りがされている。面取りがされていることにより、弁孔１６に流れ込む流体の流量を増加することができる。
弁孔１６の第２流路２２側の弁座他端１５ａは、第１流路２１と第２流路２２を隔てる垂直方向の支持部２０により支持されている。弁座１５は、支持部２０及び弁座支持部１７により円筒状に支持されている。弁座１５は、弁座支持部１７以外の部分は支持部２０により支持されている。

＜樹脂製弁上体の構成＞
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３２とカバー３３とで構成され、ピストン室３４を形成する。樹脂製のピストン３５は、ピストン室３４に摺動可能に装填され、シリンダ３２との間に縮設される復帰ばね３１により図中上向きに常時付勢されている。ピストン３５は、操作ポート３３ａからピストン室３４供給される操作エアの圧力と復帰ばね３１の反発力とのバランスに応じて、ピストン室３４を図中上下方向に移動する。ピストン３５には、ピストンロッド３６が一体成形されている。ピストンロッド３６は、ピストン３５に一体的に構成されシリンダ３２に摺動可能に構成され、ダイアフラム弁体４に連結されている。

＜ダイアフラム弁体の構成＞
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、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３との間で挟み込まれて環状溝２６の内壁にシールすることにより固定されている。

＜流体制御弁の作用効果＞
（流体の入力出力）
図２に示すように、流体制御弁１は、第１流路２１に第１ポート２３と第２流路２２に第２ポート２４が接続される。流体制御弁１は、操作ポート３３ａ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から復帰ばね３１の力により離間させている。そのため、第１ポート２３から第１流路２１に流入した流体は、弁孔１６を介して弁室１３、第２流路２２へ供給され第２ポート２４へ出力される。
一方、図１に示すように、流体制御弁１は、操作ポート３３ａに操作エアが供給されると、ピストン３５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、第１ポート２３から第１流路２１を介して弁孔１６に流入した薬液は、弁座１５においてダイアフラム弁体４に遮断され、第２流路２２から第２ポート２４へ出力されない。

（弁座補強部の効果）
流体制御弁１は、上記ダイアフラム弁体４の弁座１５に対し当接離間することにより流体の流量の制御を行う。しかし、ダイアフラム弁体４は、弁座１５に対して下方向に加圧する。そのため、弁座１５を支持する弁座支持部１７には負荷が生じる。その結果、図１０に示す従来の流体制御弁１００においては、弁座支持部１２０が負荷によりたわんでいた。弁座支持部１２０がたわむと、図１１に示すように弁座１０６の弁座支持部１２０の上面にある弁座一端１０６Ａが傾く。具体的には、たわみ前の弁座一端１１６Ａ（図１１中二点鎖線で示す。）とたわみ後の弁座他端１０６Ｂを結んだ線と比較して角度θだけ傾く。また、弁座一端１１６Ａから弁座一端１０６Ａまでの距離Ｘだけたわみにより傾く。弁座支持部１２０がたわみ弁座一端１０６Ａが傾くことによりダイアフラム弁体１０３と弁座一端１０６Ａがこすれ、弁座一端１０６Ａのシール面に対して傷がつく。特に弁座支持部１２０のたわみが大きく弁座一端１０６Ａが大きく傾くと弁座一端１０６Ａのシール面に傷が入る。弁座一端１０６Ａのシール面に傷が入ると、その傷口から流体が漏れる原因となるため問題となる。

しかし、本実施形態によれば、弁座支持部１７は弁座補強上部１８を有する。そのため、ダイアフラム弁体４が弁座１５を押圧した場合に発生する弁座支持部１７のたわみの幅を小さくすることができる。すなわち、弁座支持部１７を弁座補強上部１８により補強することができるため、ダイアフラム弁体４が弁座１５に対して下方向の加圧力を掛けたとしても、弁座支持部１７が下方向の加圧力に対抗することができるため、たわみが生じるのを小さい幅で押さえることができる。
また、弁座支持部１７のたわみ幅が小さくなることにより、弁座一端１５ｂの傾き幅も小さくすることができる。弁座一端１５ｂの傾き幅が小さくなることにより、ダイアフラム弁体４と弁座一端１５ｂとのこすれ幅が小さくなる。それにより弁座一端１５ｂのシール面に対しての傷が小さくなる。具体的には、弁座一端１５ｂのシール面の円周方向に対して直角の傷が付いたとしても、傷の幅が狭く弁座一端１５ｂのシール面を超えない範囲での傷が形成されるのであれば、その傷口から流体が漏れることはない。そのため、本実施形態によれば、弁座一端１５ｂの傾きが小さくなることにより、弁座一端１５ｂのシール面を超えない範囲での傷の大きさに押さえることができるため流体の漏れが発生することがなくなって漏れを防止することができる。

また、弁座支持部１７のたわみを小さくすることができることにより、繰り返し疲労による弁座支持部１７の塑性変形を防止することができる。弁座支持部１７の塑性変形を防止することができるため、ダイアフラム弁体４と弁座１５との間の全周にわたるシール力の均一性を保つことができる。シール力の均一性を保つことができることにより流体の漏れを防止することができる。
また、弁座支持部１７のたわみを防止することができることにより、弁座１５のシール面を超える傷を防止することができる。そのため、流体制御弁１を交換する交換頻度を減らすことができ、使用コストを下げることができる。また、弁座支持部１７の塑性変形を防止することができることにより、シールの均一性を保つことができる。そのため、流体制御弁１を交換する交換頻度を減らすことができ、使用コストを下げることができる。

図７に、本発明の弁座の傾きの効果を表した棒グラフである。縦軸は従来技術に係る流体制御弁１００の弁座一端１０６Ａの傾き角度θの割合を「１」とした場合に、流体制御弁１００の傾き角度θの割合と本発明の傾き角度の割合を比較したものである。横軸は（Ａ）に流体制御弁１００の弁座１０６の傾き角度θの割合を示し、（Ｃ）に本実施形態における流体制御弁１の弁座一端１５ｂの傾き角度の割合を示す。
図７に示すように、（Ａ）の流体制御弁１００の弁座一端１０６Ａの傾き角度θの割合と比較して、（Ｃ）の本実施形態の流体制御弁１の弁座一端１５ｂの傾き角度の割合は０．３９となる。すなわち、流体制御弁１の弁座支持部１７は弁座補強上部１８を有するため、弁座の傾きを６１パーセント低減することができた。

また、弁座補強上部１８は、弁孔１６を樹脂製弁上体３方向から見たとき、弓形形状となることにより、弁座支持部１７を補強することができ強度が増すため、弁座支持部１７のたわみ幅を小さくすることができ弁座一端１５ｂの傾き角度を低減することができる。
具体的には、弁孔１６を樹脂製弁上体３方向からみたときの弁孔１６の第１ポート連通流路２１ａ側に弓形形状となる弁座補強上部１８を形成することができる。弁孔１６の第２流路２２側の弁座他端１５ａは、第１流路２１と第２流路２２を隔てる垂直方向の支持部２０を有するため強度が強い。他方、弁孔１６の第１ポート連通流路２１ａ側の弁座支持部１７はその下方向に第１流路２１が通るため垂直方向の支持がなく強度が弱い。そのため、強度が弱い部分に弁座補強上部１８を形成することにより弁座支持部１７のたわみを防止することができる。それにより、弁座１５の傾きを低減することができる。

また、弁孔１６に対して第１ポート連通流路２１ａ側に弓形形状となるように弁座補強上部１８を形成することで、図３に示すように弁座支持部１７を弁孔１６に対して円周方向Ｓに強くすることができる。すなわち、弁座補強上部１８が弓形形状であることにより、強度を持つ筒状の弁孔１６へのつながりが強くなる。弁座補強上部１８は弁孔１６へのつながりを強くすることで、支持部２０により強度を持つ筒状の弁孔１６の剛性を利用し、弁座支持部１７の剛性を増すことができる。その結果、弁座支持部１７のたわみを低減し弁座１５の傾きを従来の流体制御弁１００と比較して６１パーセント低減することができる。
また、弁座補強上部１８は第１弁孔連通流路２１ｂを一部塞ぐように形成されているが、流体の流れの妨げを最小限にすることができる。すなわち、流体は真っすぐ流れる性質を有するため、第１弁孔連通流路２１ｂを流れる流体は流路のＲ部２１ｃの外側部分を多く流れる。そのため、Ｒ部２１ｃの内側部分に弓形の弁座補強上部１８が形成されていたとしても流体の流量に与える影響は少ない。その結果、第１弁孔連通流路２１ｂを流れる流体の妨げを最小限とすることができる。
また、強度が弱い弁座支持部１７を補強することで、弁座支持部１７及び支持部２０を円周方向に均一に強度を保つことができる。弁座支持部１７の強度を保つことができることにより、弁座１５でシール荷重を受けたときに強度が弱い弁座支持部１７がたわむことを防止することができる。円周方向に均一なシール力を発生できるためシール性能の低下を低減することができる。特に高温状態や過大なシール荷重が弁座に係る場合に有効となる。

（第２実施形態）
＜樹脂製弁本体の構成＞
図４に、樹脂製弁本体５０の断面図を示す。図５に、樹脂製弁本体５０の側面図を示す。
第２実施形態においては、第１実施形態の流体制御弁１のうち、樹脂製弁本体２の弁座支持部１７の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第１実施形態の樹脂製弁本体２の弁座支持部１７と変更される第２実施形態の樹脂製弁本体５０の弁座支持部５７について図４及び図５を用いて説明することで、他の構造については、第１実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。

図４に示すように、弁室１３と第１ポート連通流路２１ａの間には、弁座１５を支持する弁座支持部５７が形成されている。弁座支持部５７は、弁座補強下部５９を有する。図５に示すように樹脂製弁本体５０の右側面からみた時、弁座補強下部５９は、第１ポート連通流路２１ａの流路内に形成されている。また、弁座補強下部５９は弦５９ａと円弧５９ｂから構成される弓形形状である。図５に示す弁座補強下部５９の断面積は、弓形の面積の公式により求めることができる。弁座補強下部５９の弓形の面積は、第１ポート２３が円形状であった場合の面積の約１０パーセント程度の割合を占めている。
図５に示すように、第１ポート連通流路２１ａの形状は、弁座補強下部５９が流路内に形成されていることから、断面略Ｄ形状の流路形状となっている。

＜流体制御弁の作用効果＞
流体の入力出力の作用効果については、第１実施形態の流体制御弁１と同様であるため説明を割愛する。
（弁座補強部の効果）
本実施形態によれば、弁座支持部５７は弁座補強下部５９を有する。そのため、弁座支持部５７を補強することができ強度が増すため、弁座支持部５７のたわみ幅を小さくすることができ弁座一端１５ｂの傾き角度を低減することができる。
具体的には、弁孔１６を樹脂製弁本体２側面方向からみたとき第１ポート連通流路２１ａ内の弁座支持部５７側に弓形形状となる弁座補強下部５９を形成することができる。第１流路２１は断面円形状をなすため、その断面円形状の一部を弓形形状として繋ぐことにより弁座補強下部５９を強固に固定することができる。弁座補強下部５９を強固に固定することができることで、弁座支持部５７の強度を増すことができるため、弁座支持部５７のたわみ幅を小さくすることができる。したがって、第１ポート連通流路２１ａ内の弁座支持部５７側に弓形形状となる弁座補強下部５９を形成することで、弁座支持部５７の強度を強くすることができる。

図７に、本発明の弁座の傾きの効果を表した棒グラフである。縦軸は従来技術に係る流体制御弁１００の弁座一端１０６Ａの傾き角度θの割合を「１」とした場合に、流体制御弁１００の弁座一端１０６Ａの傾き角度θの割合と本発明の傾き角度の割合を比較したものである。横軸は（Ａ）に流体制御弁１００の弁座一端１０６Ａの傾き角度θの割合を示し、（Ｂ）に本実施形態における流体制御弁の弁座一端１５ｂの傾き角度の割合を示す。
図７に示すように、（Ａ）の流体制御弁１００の弁座一端１０６Ａの傾き角度θの割合と比較して、（Ｂ）の本実施形態の流体制御弁の弁座一端１５ｂの傾き角度の割合は０．７８となる。すなわち、流体制御弁の弁座支持部５７は弁座補強下部５９を有するため、弁座支持部５７の傾きを２２パーセント低減することができた。

（第３実施形態）
＜樹脂製弁本体の構成＞
図６に、樹脂製弁本体６０の断面図を示す。
第３実施形態においては、第１実施形態の流体制御弁１のうち、樹脂製弁本体２の弁座支持部１７の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第１実施形態の樹脂製弁本体２の弁座支持部１７と変更される第３実施形態の樹脂製弁本体６０の弁座支持部６７について図６を用いて説明することで、他の構造については、第１実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。

図６に示すように、弁室１３と第１ポート連通流路２１ａの間には、弁座１５を支持する弁座支持部６７が形成されている。弁座支持部６７は、弁座補強上部６８、及び弁座補強下部６９を有する。図６に示すように、弁座補強上部６８と弁座補強下部６９とにより弁座補強部は弁座支持部６７に対して断面略Ｌ形状となる。図６においては弁座補強上部６８及び弁座補強下部６９により弁座補強部が弁座支持部６７に対して断面略Ｌ形状であることが理解し易いように、弁座支持部６７と分けて明確に記載する。なお、弁座補強上部６８と弁座補強下部６９は弁座支持部６７と一体成型されＬ形状が認識できない場合もある。
弁座補強上部６８の構成は、第１実施形態の弁座補強上部１８の構成と同様である。また、弁座補強下部６９の構成は、第２実施形態の弁座補強下部５９と同様の構成である。したがって、詳細な説明を割愛する。

＜流体制御弁の作用効果＞
流体の入力出力の作用効果については、第１実施形態の流体制御弁１と同様であるため説明を割愛する。
（弁座補強部の効果）
本実施形態によれば、弁座補強上部６８と弁座補強下部６９とにより弁座支持部６７に対して断面略Ｌ形状となることにより、弁座補強上部６８と弁座補強下部６９との強度を用いることができる。そのため、弁座支持部６７の強度を従来の流体制御弁１００と比較して強くすることができる。すなわち、弁座補強上部６８と弁座補強下部６９とが形成されることにより弁座支持部６７が従来よりも強度を保つことができるため、たわみ幅を小さくすることができる。そのため、弁座一端１５ｂが傾くことを低減させることができるため、ダイアフラム弁体４と弁座１５との間のシールの不均一を防止することができる。

図７に、本発明の弁座の傾き防止の効果を表した棒グラフである。縦軸は従来技術に係る流体制御弁１００の傾きを「１」とした場合に、流体制御弁１００の傾きと本発明の傾きを比較したものである。横軸は（Ａ）に流体制御弁１００の弁座１０６の傾きを示し、（Ｄ）に本実施形態における流体制御弁の弁座１５の傾きを示す。
図７に示すように、（Ａ）の流体制御弁１００の弁座１０６の傾きと比較して、（Ｄ）の本実施形態の流体制御弁の弁座一端１５ｂの傾きは０．０８となる。すなわち、流体制御弁の弁座支持部６７は、弁座補強上部６８及び弁座補強下部６９を有するため、弁座支持部６７の傾きを９２パーセント低減することができた。

（第４実施形態）
＜樹脂製弁本体の構成＞
図８に、樹脂製弁本体７０の断面図を示す。図９に、樹脂製弁本体７０の側面図を示す。
第４実施形態においては、第１実施形態の流体制御弁１のうち、樹脂製弁本体２の弁座支持部１７の形状が異なるのみであり、他の構造は同一である。そこで、第１実施形態の樹脂製弁本体２の弁座支持部１７と変更される第４実施形態の樹脂製弁本体７０の弁座支持部７７について図８及び図９を用いて説明することで、他の構造については、第１実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。

図８示すように、弁室１３と第１ポート連通流路２１ａの間には、弁座１５を支持する弁座支持部７７が形成されている。弁座支持部７７は、弁座補強部７８を有する。図９に示すように樹脂製弁本体７０の右側面からみた時、弁座補強部７８は、第１ポート連通流路２１ａの流路内に形成されている。具体的には、弁座補強部７８は、弁座支持部７７を補強するため、第１ポート連通流路２１ａに対して軸心方向に形成されている。弁座補強部７８は、棒状であり、かつ径方向には流体が流れやすいように断面楕円形状の流線形状とする。断面楕円形状の流線形状であるため、第１流路２１から第２流路２２に流体が流れる場合、または反対に流れる場合であっても流体の流れを大きく邪魔することはない。

＜流体制御弁の作用効果＞
流体の入力出力の作用効果については、第１実施形態の流体制御弁１と同様であるため説明を割愛する。
（弁座補強部の効果）
本実施形態によれば、弁座支持部７７は、弁座補強部７８を有する。そのため、弁座支持部７７の強度が上がるため、弁座１５のたわみによる弁座一端１５ｂが沈むことを防止することができる。
また、弁座補強部７８は弁座支持部７７を直接つっかえ棒の役割をもって支持することができる。そのため、弁座支持部７７を直接支持することができるため弁座支持部７７の強度を直接強くすることができる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、弁座支持部を補強するための弁座補強上部の形状を三日月型の弓形形状とすることができる。三日月形の弓形形状とすることにより、第１流路の幅を広くすることができ、第１流路を流れる流体の流れをさらに良くすることができる。

例えば、本実施形態においては、弁座補強上部及び弁座補強下部は弁座支持部と一体成型するが、弁座補強上部及び弁座補強下部内に金属等を包含することができる。金属等を包含させることにより、樹脂製の弁座補強上部及び弁座補強下部と比較して強度をさらに強くすることができる。なお、弁座支持部と一体成型する場合には、弁座補強上部及び弁座補強下部は形状として外部に表れるが、材質として外部に表れることはない。弁座支持部と弁座補強上部及び弁座補強下部が一体成型されている場合には、従来技術の流体制御弁における第１流路からはみ出し流路を塞ぐ形とされている部分が弁座補強上部または弁座補強下部とされる。

１流体制御弁
１３弁室
１５弁座
１６弁孔
１７弁座支持部
１８、６８弁座補強上部
５９、６９弁座補強下部
２樹脂製弁本体
２１第１流路
２１ａ第１ポート連通流路
２１ｂ第１弁孔連通流路
２３第１ポート
２４第２ポート
３樹脂製弁上体
４ダイアフラム弁体

Claims

第１流路と第２流路を備える樹脂製弁本体と、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こと、
前記第１流路は、一端が第１ポートに連通する第１ポート連通流路と他端が弁孔に連通する第１弁孔連通流路とを備え、前記第１ポート連通流路と前記第１弁孔連通流路が連通すること、
前記樹脂製弁本体は、弁室と前記第１ポート連通流路と前記第１弁孔連通流路との間に弁座を支持する弁座支持部を備える、流体制御弁において、
前記弁座支持部は弁座補強部を有すること、
前記弁座補強部は前記第１流路内を一部塞ぐ形状で形成されていること、
を特徴とする流体制御弁。
請求項１に記載する流体制御弁において、
前記弁座補強部は、前記弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、前記第１弁孔連通流路の一部を塞ぐ弁座補強上部となること、
前記弁座補強上部は、前記弁孔を前記樹脂製弁上体方向から見たとき、弓形となること、
を特徴とする流体制御弁。
請求項１に記載する流体制御弁において、
前記弁座補強部は、前記第１ポートを前記樹脂製弁本体側面方向から見たとき、前記第１流路の一部を塞ぐ弁座補強下部となること、
前記弁座補強下部は、前記第１ポートを前記樹脂製弁本体側面方向から見たとき、弓形となること、
を特徴とする流体制御弁。
請求項２及び請求項３に記載する流体制御弁において、
前記弁座補強上部と前記弁座補強下部が前記弁座支持部に対して断面略Ｌ形状となること、
を特徴とする流体制御弁。