JP6692716B2 - 流体機器 - Google Patents

Description

本発明は、導電性樹脂材料により本体部が形成された流体機器に関する。

フッ素樹脂材料は、耐薬品性や耐汚染性に優れているため、半導体製造に用いる腐食性流体や純水等を流通させる流体機器に広く用いられている。
一方で、フッ素樹脂材料は、体積抵抗率が１０^１８Ω・ｃｍより大きく一般的に絶縁材料に分類される。そのため、フッ素樹脂材料を用いた流体機器の内部には、流体機器の内部に形成される流体流路と流体との摩擦による帯電が発生してしまう場合がある。

帯電の発生を予防するために、カーボンブラックや鉄粉などの導電性物質をフッ素樹脂材料に混入してフッ素樹脂材料に導電性を付与することが考えられる。しかしながら、導電性物質と流体との接触により導電性物質から金属イオンが溶出し、流体が汚染されてしまう可能性がある。
そこで、導電性物質を含有するフッ素樹脂組成物からなる導電部分を外周面にストライプ状に埋め込んで導電性を付与した帯電防止フッ素樹脂チューブが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示される帯電防止フッ素樹脂チューブは、導電性物質と流体とが接触しないため、導電性物質からの金属イオンの溶出により流体が汚染されることがない。

特開２００３−４１７６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される帯電防止フッ素樹脂チューブは、流体との摩擦によって帯電が発生し易い流体流路の内周面に導電性が付与されていない。そのため、流体流路の内周面に発生した帯電を確実に除去することはできず、静電気の過剰な帯電によって流体流路を形成する樹脂材料が絶縁破壊してしまう可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流体流路と流体との摩擦による帯電と流体流路と流体との接触による流体の汚染とを抑制した流体機器を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様にかかる流体機器は、半導体製造装置に用いられる薬液を流通させる流体流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部が、フッ素樹脂材料と該フッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されており、該導電性フッ素樹脂材料が、前記カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有する。

本発明の一態様にかかる流体機器によれば、流体に直接的に接触する流体流路を形成する導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンナノチューブの割合が、０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下という微小な割合となっている。このように微小な割合であっても、０．０２０重量％以上のカーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させることで、本体部に一定の導電性を付与して帯電を抑制することができる。これは、所定の長さを有するチューブ状のカーボンナノチューブを導電性物質として用いることで、カーボンブラックや鉄粉等の他の粒状の導電性物質に比べて少量で導電性を付与することができるためである。

また、導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンナノチューブの割合が０．０３０重量％以下の微小な割合であるため、カーボンブラックや鉄粉等の他の粒状の導電性物質とは異なり、流体流路と流体との接触による流体の汚染を抑制することができる。
このように本発明の第１態様にかかる流体機器によれば、流体流路と流体との摩擦による帯電と流体流路と流体との接触による流体の汚染とを抑制した流体機器を提供することができる。

本発明の一態様にかかる流体機器は、前記流体流路に配置されるとともに該流体流路の流路断面積を局所的に減少させる縮径部を備えるものであってもよい。
このようにすることで、特に流体流路と流体との摩擦による帯電が発生し易い縮径部を備える流体機器において、縮径部に隣接する本体部における帯電を抑制することができる。

本発明の一態様にかかる流体機器は、前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０^３Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０^４Ω・ｃｍ未満である。
このようにすることで、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率を流体流路と流体との摩擦による帯電を抑制するのに十分な値とし、本体部に帯電が発生することを抑制することができる。

本発明の一態様にかかる流体機器は、前記本体部に接触した状態で取り付けられるとともに接地電位に維持される接地ケーブルに接続可能な金属製の導通部材を備えるものであってもよい。
このようにすることで、導電性フッ素樹脂材料が導通部材を介して接地ケーブルに接続されて接地電位に近付けられ、流体流路と流体との摩擦により帯電が発生することがより確実に抑制される。

本発明の一態様にかかる流体機器は、流体流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部が、フッ素樹脂材料と該フッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されており、該導電性フッ素樹脂材料が、前記カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有し、前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０ ^３ Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０ ^４ Ω・ｃｍ未満であり、前記流体流路に配置されるとともに該流体流路の流路断面積を局所的に減少させる縮径部を備え、前記流体流路が、流入口と連通した上流側流路と、流出口と連通した下流側流路とを有し、前記上流側流路および前記下流側流路と連通した弁室と、前記上流側流路から前記弁室へ流体を導く弁孔に挿入される弁体部と、を備え、前記縮径部が、前記弁孔と前記弁体部との間に形成される間隙である。
本発明の一態様にかかる流体機器によれば、弁体部の弁孔への挿入量により流体流路を流通する流体の流量を調整する流体機器において、弁孔と弁体部との間に形成される間隙の近傍で流体流路と流体との摩擦により帯電が発生することが抑制される。

上記構成の流体機器においては、前記弁体部の軸線に沿って該弁体部を前記弁孔へ接触させる方向の付勢力を発生させる付勢力発生部と、前記弁室へ挿入された前記弁体部の端部に連結されるとともに前記軸線回りに環状に形成される薄膜部を有するダイヤフラム部と、前記ダイヤフラム部を介して前記弁体部の前記軸線に沿って該弁体部を前記弁孔から離間させる方向の対向力を発生させる対向力発生部と、を備える形態であってもよい。
本形態によれば、特に絶縁破壊により破断し易い薄膜部を有するダイヤフラム部を備える流体機器において、流体流路と流体との摩擦により帯電が発生することを抑制し、薄膜部が絶縁破壊により破断することを防止することができる。

上記形態の流体機器においては、前記付勢力発生部が、金属製のスプリングであり、前記スプリングと前記本体部とを電気的に接続する帯電防止部材を備えるものであってもよい。
このようにすることで、金属製のスプリングが導電性フッ素樹脂材料により形成される本体部と同電位に維持されるため、金属製のスプリングが過度に帯電して周囲に絶縁破壊を引き起こすことを防止することができる。

本発明の一態様にかかる流体機器は、流体流路が内部に形成された本体部を備え、前記本体部が、フッ素樹脂材料と該フッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されており、該導電性フッ素樹脂材料が、前記カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有し、前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０ ^３ Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０ ^４ Ω・ｃｍ未満であり、前記流体流路に配置されるとともに該流体流路の流路断面積を局所的に減少させる縮径部を備え、前記流体流路が、流入口と連通した上流側流路と、流出口と連通した下流側流路とを有し、前記本体部が、前記上流側流路が内部に形成された第１本体部と、前記下流側流路が内部に形成された第２本体部とを有し、前記第１本体部に形成されるとともに前記流入口から流入した流体を前記第２本体部へ導く第１弁孔と、前記第１本体部に収容されるとともに前記第１弁孔へ挿入される第１弁体部と、前記第１弁体部の第１軸線に沿って該第１弁体部を前記第１弁孔へ接触させる方向の第１付勢力を発生させる第１付勢力発生部と、前記第２本体部に形成されるとともに前記流出口から流出させる流体を前記下流側流路へ導く第２弁孔と、前記第２本体部に収容されるとともに前記第２弁孔へ挿入される第２弁体部と、前記第２弁体部の第２軸線に沿って該第２弁体部を前記第２弁孔へ接触させる方向の第２付勢力を発生させる第２付勢力発生部と、を備え、前記縮径部が、前記第１弁孔と前記第１弁体部との間に形成される第１間隙と前記第２弁孔と前記第２弁体部との間に形成される第２間隙である。

このようにすることで、第１本体部と第２本体部とを連結して第１本体部の上流側流路から第２本体部の下流側流路へ流体を流通させる流体機器において、第１弁孔と第１弁体部との間に形成される第１間隙の近傍で上流側流路と流体との摩擦により帯電が発生することが抑制される。同様に、第２弁孔と第２弁体部との間に形成される第２間隙の近傍で下流側流路と流体との摩擦により帯電が発生することが抑制される。

本発明によれば、流体流路と流体との摩擦による帯電と流体流路と流体との接触による流体の汚染とを抑制した流体機器を提供することができる。

流量調整装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示す流量調整装置の縦断面図である。 カーボンナノチューブの添加料と導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率との関係を示すグラフである。 通水時間とパーティクル数の関係を示すグラフである。 プラグ装置とソケット装置とが離間した状態の連結装置の一実施形態を示す縦断面図である。 プラグ装置とソケット装置とが連結した状態の連結装置の一実施形態を示す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明にかかる流体機器の第１実施形態である流量調整装置１００について図面を参照して説明する。本実施形態の流量調整装置１００は、半導体製造装置等に用いられる流体（薬液、純水等の液体）を流通させる配管に設置される流体機器である。
図１の正面図および図２の縦断面図に示すように、流量調整装置１００は、本体部１１０と、上部ハウジング１２０と、下部ハウジング１３０と、導通部材１４０と、帯電防止部材１４５と、締結ボルト１５０と、弁体部１７０と、スプリング（付勢力発生部）１８０と、ダイヤフラム部１９０と、を備える。
以下、流量調整装置１００が備える各構成について説明する。

本体部１１０は、流入口１１１から流出口１１２へ流体を導く流体流路１１３が内部に形成された部材である。後述するように、本体部１１０は、フッ素樹脂材料とフッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されている。

本体部１１０の内部に形成される流体流路１１３は、上流側配管（図示略）から流体が導かれる流入口１１１と連通した上流側流路１１３ａと、下流側配管（図示略）へ流体を導く流出口１１２と連通した下流側流路１１３ｂとを有する。

上部ハウジング１２０は、本体部１１０の上方に配置されるとともに本体部１１０との間に形成される空間にダイヤフラム部１９０を収容する部材である。
下部ハウジング１３０は、本体部１１０の下方に配置されるとともに本体部１１０との間に形成される空間に弁体部１７０を収容する部材である。
図１に示すように、本体部１１０と、上部ハウジング１２０と、下部ハウジング１３０とは、本体部１１０を挟んだ状態で上部ハウジング１２０と下部ハウジング１３０とを締結ボルト１５０により締結することにより、一体化されている。

導通部材１４０は、本体部１１０と上部ハウジング１２０との間に本体部１１０に接触した状態で取り付けられる金属製の部材である。導通部材１４０は、接地電位に維持される接地ケーブル１０に接続可能となっている。
帯電防止部材１４５は、後述する金属製のスプリング１８０と導電性が付与された本体部１１０とを電気的に接続することで、スプリング１８０に過剰な帯電が発生することを防止するための部材である。

図２に示すように、弁体部１７０は、軸線Ｘ１に沿った軸状に形成されるとともに上流側流路１１３ａから弁室１６０へ流体を導く弁孔１６０ａに挿入される部材である。ここで、弁室１６０は、上流側流路１１３ａおよび下流側流路１１３ｂと連通するとともに本体部１１０とダイヤフラム部１９０の下面との間に形成される空間である。
スプリング１８０は、弁体部１７０の軸線Ｘ１に沿って弁体部１７０を弁孔１６０ａへ接触させる方向の付勢力を発生させる金属製の部材である。

ダイヤフラム部１９０は、弁室１６０へ挿入された弁体部１７０の上端部に連結されるとともに軸線Ｘ１回りに環状に形成される薄膜部１９１を有する部材である。
図２に示すように、ダイヤフラム部１９０は、本体部１１０と上部ハウジング１２０との間に挟まれた状態で配置される部材である。ダイヤフラム部１９０は、その下面と本体部１１０の上面との間に弁室１６０を形成するとともに、その上面と上部ハウジング１２０との間に圧力室（対向力発生部）１２１を形成する。

圧力室１２１は、外部の圧縮空気供給源（図示略）から空気導入部１２２を介して圧縮空気が導入される空間となっている。圧力室１２１は、導入された圧縮空気により、ダイヤフラム部１９０を介して弁体部１７０の軸線Ｘ１に沿って弁体部１７０を弁孔１６０ａから離間させる方向の対向力を発生させる。

流量調整装置１００は、圧力室１２１が発生させる対向力を調整することにより、弁孔１６０ａと弁体部１７０との間に形成される間隙１１４の断面積を調整する。間隙１１４の断面積が大きくなると流体流路１１３を流通する流体の流量が増加し、間隙１１４の断面積が小さくなると流体流路１１３を流通する流体の流量が減少する。弁孔１６０ａと弁体部１７０とが接触した遮断状態においては、流体流路１１３を流通する流体の流量がゼロとなる。

間隙１１４は、流体流路１１３に配置されるとともに流体流路１１３の流路断面積を局所的に減少させる縮径部となっている。そのため、間隙１１４の断面積が小さくなって間隙を通過する流体の流速が上昇すると、間隙１１４の近傍の本体部１１０と流体との摩擦により本体部１１０に帯電が発生し易い状態となる。

次に、本体部１１０を形成する材料について説明する。
前述したように、本体部１１０の内部には流体流路１１３が形成されており、流体流路１１３を通過する流体と本体部１１０との摩擦により本体部１１０に帯電が発生し易い。特に、間隙１１４の近傍においては、流体の流速が上昇するため、帯電の発生し易さが顕著である。
そこで、本実施形態においては、本体部１１０に導電性を付与して本体部１１０に導通部材１４０を接触させることで流体流路１１３を形成する本体部１１０に帯電が発生すること抑制している。

本実施形態の本体部１１０は、フッ素樹脂材料とフッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されている。
一方、本体部１１０および金属製の導通部材１４０，帯電防止部材１４５，スプリング１８０を除く他の部材は、カーボンナノチューブが分散されていないフッ素樹脂材料により形成されている。

ここで、フッ素樹脂材料とは、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）である。
フッ素樹脂材料としては、粉末状のもの（例えば、旭硝子製のＰＴＦＥ Ｇ１６３）を用いることができる。

また、カーボンナノチューブとしては、例えば、以下の特性を備えるものを用いるのが望ましい。
・５０μｍ以上かつ１５０μｍ以下の繊維長を有する。
・５ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の繊維径を有する。
・１０ｍｇ／ｃｍ^３以上かつ７０ｍｇ／ｃｍ^３以下の嵩密度を有する。
・Ｇ／Ｄ比が０．７以上かつ２．０以下である。
・純度が９９．５％以上である。
・多層（例えば、４〜１２層）に形成されている。
ここで、カーボンナノチューブの繊維長を５０μｍ以上としているのは、カーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させた場合に、少量で十分な導電性を付与するためである。

また、Ｇ／Ｄ比とは、カーボンナノチューブのラマンスペクトルに現れるＧ−ｂａｎｄのピークとＤ−ｂａｎｄのピークの比を示す値である。Ｇ−ｂａｎｄはグラファイト構造に由来するものであり、Ｄ−ｂａｎｄは欠陥に由来するものである。Ｇ／Ｄ比は、カーボンナノチューブの欠陥濃度に対する結晶の純度の比率を示している。

発明者等は、フッ素樹脂材料に分散させるカーボンナノチューブの添加量〔重量％〕と、フッ素樹脂材料とそれに分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率〔Ω・ｃｍ〕との関係について調べたところ、図３に示す結果を得た。
図３に示す結果は、ＪＩＳ Ｋ ７１９４に規定される「導電性プラスチックの４探針法による抵抗率試験方法」に基づいて試験片の体積抵抗率を測定した結果である。

試験片として、混練機により溶融混練した後に圧縮成形機により圧縮成形したものを、ＪＩＳ Ｋ ７１９４に準拠したサイズに加工したものを複数作成した。
試験片を作成するのに用いたフッ素樹脂材料は、旭硝子製のＰＴＦＥ Ｇ１６３である。

また、体積抵抗率の測定には、ＪＩＳ Ｋ ７１９４に準拠した４探針法を用いる抵抗率計を用いた。４探針法は、試験片に４本の針状の探針（電極）を接触させ，外側の２本の探針間に流した電流と内側の２本の探針間に生じる電位差とから試験片の抵抗を求める方法である。
体積抵抗率は、複数の試験片それぞれから複数箇所で得た測定値を平均化することにより算出した。

図３に示す結果によれば、カーボンナノチューブの添加量を０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の範囲とすることにより、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０^３Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０^４Ω・ｃｍ未満の範囲となった。この体積抵抗率の値は、カーボンナノチューブが分散されていないフッ素樹脂材料の体積抵抗率の値（１０^１８Ω・ｃｍ）に比べて十分に低い。

発明者等は、カーボンナノチューブの添加量を０．０２５重量％とした導電性フッ素樹脂材料で本体部１１０を形成した流量調整装置１００を用い、流体流路１１３に５０ｋＰａの空気を流通させた状態で流体流路１１３に発生する帯電電圧を測定した。その結果は、流体流路１１３に発生する帯電電圧は、約０．２ｋＶで維持される測定結果となった。

一方、カーボンナノチューブを添加しないフッ素樹脂材料で本体部１１０を形成した比較例の流量調整装置を用い、流体流路１１３に５０ｋＰａの空気を流通させた状態で流体流路１１３に発生する帯電電圧を測定した。その結果は、流体流路１１３に発生する帯電電圧は、約３．０ｋＶ以上で維持される測定結果となった。
また、比較例の流量調整装置において、更に導通部材１４０を接地ケーブル１０に接続しない状態とした場合、流体流路１１３に発生する帯電電圧は、約１６．０ｋＶ以上で維持される測定結果となった。

以上の結果から、本実施形態においては、流量調整装置１００の本体部１１０を形成する導電性フッ素樹脂材料が、カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有するものとした。また、本体部１１０が、導通部材１４０を介して接地ケーブル１０に接続されるようにした。これにより、流体流路１１３に発生する帯電電圧を約０．２ｋＶという低い値に維持することができる。

また、発明者等は、カーボンナノチューブの添加量を０．０２５重量％とした導電性フッ素樹脂材料で本体部１１０を形成した流量調整装置１００を用い、流体流路１１３を流通する流体に含有される微粒子（パーティクル）を測定した。図４は、流体流路１１３に純水を流通させた通水時間とパーティクルカウンター（図示略）により測定されるパーティクル数の関係を示す測定結果である。

ここで、パーティクル数とは、純水１ｍｌあたりに含まれる０．０４μｍ以上のサイズのパーティクルの数をいう。
また、図４に示す測定においては、流体流路１１３を流通する純水の流量を０．５リットル／分とした。また、弁体部１７０を弁孔１６０ａに接触させて純水の流通を遮断する遮断状態と、弁体部１７０を弁孔１６０ａから離間させて純水の流通を流通させる流通状態とを５秒間隔で切り替えた。また、純水の温度は２５℃とした。

図４では図示を省略しているが、測定開始時（通水時間がゼロ）におけるパーティクル数は約３４０個であった。その後、通水時間の経過とともにパーティクル数が徐々に減少し、通水時間が４時間を経過した後は、１０個以下に維持されている。
このように、本実施形態の本体部１１０は、導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンナノチューブの割合が０．０３０重量％以下の微小な割合であるため、カーボンブラックや鉄粉等の他の粒状の導電性物質とは異なり、流体流路１１３と流体との接触による流体の汚染を抑制することができる。

以上説明した本実施形態の流量調整装置１００が奏する作用及び効果について説明する。
本実施形態の流量調整装置１００によれば、流体に直接的に接触する流体流路１１３を形成する導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンナノチューブの割合が、０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下という微小な割合となっている。このように微小な割合であっても、０．０２０重量％以上のカーボンナノチューブをフッ素樹脂材料に分散させることで、本体部１１０に一定の導電性を付与して帯電を抑制することができる。これは、所定の長さを有するチューブ状のカーボンナノチューブを導電性物質として用いることで、カーボンブラックや鉄粉等の他の粒状の導電性物質に比べて少量で導電性を付与することができるためである。

また、導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンナノチューブの割合が０．０３０重量％以下の微小な割合であるため、カーボンブラックや鉄粉等の他の粒状の導電性物質とは異なり、流体流路１１３と流体との接触による流体の汚染を抑制することができる。
このように本実施形態の流量調整装置１００によれば、流体流路１１３と流体との摩擦による帯電と流体流路１１３と流体との接触による流体の汚染とを抑制することができる。

本実施形態の流量調整装置１００は、流体流路１１３に配置されるとともに流体流路１１３の流路断面積を局所的に減少させる間隙（縮径部）１１４を備える。
そのため、特に流体流路１１３と流体との摩擦による帯電が発生し易い間隙１１４を備える流量調整装置１００において、間隙１４に隣接する本体部１１０における帯電を抑制することができる。

本実施形態の流量調整装置１００は、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０^３Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０^４Ω・ｃｍ未満である。
このようにすることで、導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率を流体流路１１３と流体との摩擦による帯電を抑制するのに十分な値とし、本体部１１０に帯電が発生することを抑制することができる。

本実施形態の流量調整装置１００は、本体部１１０に接触した状態で取り付けられるとともに接地電位に維持される接地ケーブル１０に接続可能な金属製の導通部材１４０を備える。
このようにすることで、導電性フッ素樹脂材料が導通部材１４０を介して接地ケーブル１０に接続されて接地電位に近付けられ、流体流路１１３と流体との摩擦により帯電が発生することがより確実に抑制される。

本実施形態の流量調整装置１００においては、弁体部１７０の軸線Ｘ１に沿って弁体部１７０を弁孔１６０ａへ接触させる方向の付勢力を発生させるスプリング１８０と、弁室１６０へ挿入された弁体部１７０の端部に連結されるとともに軸線Ｘ１回りに環状に形成される薄膜部１９１を有するダイヤフラム部１９０と、ダイヤフラム部１９０を介して弁体部１７０の軸線Ｘ１に沿って弁体部１７０を弁孔１６０ａから離間させる方向の対向力を発生させる圧力室１２１と、を備える。
このようにすることで、特に絶縁破壊により破断し易い薄膜部１９１を有するダイヤフラム部１９０を備える流量調整装置１００において、流体流路１１３と流体との摩擦により帯電が発生することを抑制し、薄膜部１９１が絶縁破壊により破断することを防止することができる。

本実施形態の流量調整装置１００においては、スプリング１８０が金属製であり、スプリング１８０と本体部１１０とを電気的に接続する帯電防止部材１４５を備える。
このようにすることで、金属製のスプリング１８０が導電性フッ素樹脂材料により形成される本体部１１０と同電位に維持されるため、金属製のスプリング１８０が過度に帯電して周囲に絶縁破壊を引き起こすことを防止することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明にかかる流体機器の第２実施形態である連結装置２００について図面を参照して説明する。本実施形態の連結装置２００は、半導体製造装置等に用いられる流体（薬液、純水等の液体）を流通させる配管を連結する流体機器である。
図５および図６に示すように、連結装置２００は、ソケット装置２００ａとプラグ装置２００ｂとを備え、ソケット装置２００ａとプラグ装置２００ｂとを連結することにより、流入口２１１から流出口２１２へ流体を流通させる装置である。

ここで、ソケット装置２００ａについて説明する。
図５および図６に示すように、ソケット装置２００ａは、本体部（第１本体部）２１０ａと、本体部２１０ａに収容されるとともに弁孔（第１弁孔）２１５ａに挿入される弁体部（第１弁体部）２１６ａと、弁体部２１６ａを弁孔２１５ａへ接触させる方向の付勢力（第１付勢力）を発生させるスプリング（第１付勢力発生部）２１７ａと、導通部材２４０ａと、を備える。
弁孔２１５ａは、本体部２１０ａに形成されるとともに流入口２１１から流入した流体を本体部２１０ｂへ導く孔である。

本体部２１０ａは、流入口２１１から弁孔２１５ａへ流体を導く上流側流路２１３ａが内部に形成された部材である。本体部２１０ａは、フッ素樹脂材料とフッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されている。
ここで、本体部２１０ａを形成する導電性フッ素樹脂材料は、第１実施形態の本体部１１０を形成する導電性フッ素樹脂材料と同様である。
本体部２１０ａの内部に形成される上流側流路２１３ａは、上流側配管（図示略）から流体が導かれる流入口２１１および弁孔２１５ａと連通している。

導通部材２４０ａは、本体部２１０ａの流入口２１１側の端部に、本体部２１０ａに接触した状態で取り付けられる金属製の部材である。導通部材２４０ａは、接地電位に維持される接地ケーブル２０ａに接続可能となっている。

弁体部（第１弁体部）２１６ａは、軸線Ｙ１に沿った筒状に形成されるとともに上流側流路２１３ａから下流側流路２１３ｂへ流体を導く弁孔２１５ａに挿入される部材である。
スプリング２１７ａは、内部が流体の流路となる筒状に形成されるとともに、弁体部２１６ａの軸線Ｙ１に沿って弁体部２１６ａを弁孔２１５ａへ接触させる方向の付勢力を発生させる樹脂製（例えば、ＰＦＡ製）の部材である。

図６に示すように、ソケット装置２００ａにプラグ装置２００ｂを連結した状態においては、ソケット装置２００ａの弁体部２１６ａの先端がプラグ装置２００ｂの弁体部２１６ｂの先端に接触した状態となる。この場合、プラグ装置２００ｂのスプリング２１７ｂは、弁体部２１６ａの軸線Ｙ１に沿って弁体部２１６ａを弁孔２１５ａから離間させる方向の対向力を発生させる。

プラグ装置２００ｂのスプリング２１７ｂが発生させる対向力により、弁体部２１６ａが弁孔２１５ａから離間すると、弁孔２１５ａと弁体部２１６ａとの間に間隙２１４ａが形成される。
間隙２１４ａは、上流側流路２１３ａに配置されるとともに上流側流路１１３ａの流路断面積を局所的に減少させる縮径部となっている。そのため、間隙２１４ａを通過する流体の流速が上昇し、間隙２１４ａの近傍の本体部２１０ａと流体との摩擦により本体部２１０ａに帯電が発生し易い状態となる。

次に、プラグ装置２００ｂについて説明する。
図５および図６に示すように、プラグ装置２００ｂは、本体部（第２本体部）２１０ｂと、本体部２１０ｂに収容されるとともに弁孔（第２弁孔）２１５ｂに挿入される弁体部（第２弁体部）２１６ｂと、弁体部２１６ｂを弁孔２１５ｂへ接触させる方向の付勢力（第２付勢力）を発生させるスプリング（第２付勢力発生部）２１７ｂと、導通部材２４０ｂと、を備える。
弁孔２１５ｂは、本体部２１０ｂに形成されるとともに流出口２１２から流出させる流体を下流側流路２１３ｂへ導く孔である。

本体部２１０ｂは、弁孔２１５ｂから流出口２１２へ流体を導く下流側流路２１３ｂが内部に形成された部材である。本体部２１０ｂは、フッ素樹脂材料とフッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されている。
ここで、本体部２１０ｂを形成する導電性フッ素樹脂材料は、第１実施形態の本体部１１０を形成する導電性フッ素樹脂材料と同様である。
本体部２１０ｂの内部に形成される下流側流路２１３ｂは、下流側配管（図示略）へ流体を導く流出口２１２および弁孔２１５ｂと連通している。

導通部材２４０ｂは、本体部２１０ｂの流出口２１２側の端部に、本体部２１０ｂに接触した状態で取り付けられる金属製の部材である。導通部材２４０ｂは、接地電位に維持される接地ケーブル２０ｂに接続可能となっている。

弁体部（第２弁体部）２１６ｂは、軸線Ｙ２に沿った筒状に形成されるとともに上流側流路２１３ａから下流側流路２１３ｂへ流体を導く弁孔２１５ｂに挿入される部材である。
スプリング２１７ｂは、内部が流体の流路となる筒状に形成されるとともに、弁体部２１６ｂの軸線Ｙ２に沿って弁体部２１６ｂを弁孔２１５ｂへ接触させる方向の付勢力を発生させる樹脂製（例えば、ＰＦＡ製）の部材である。

図６に示すように、プラグ装置２００ｂをソケット装置２００ａに連結した状態においては、プラグ装置２００ｂの弁体部２１６ｂの先端がソケット装置２００ａの弁体部２１６ａの先端に接触した状態となる。この場合、ソケット装置２００ａのスプリング２１７ａは、弁体部２１６ｂの軸線Ｙ２に沿って弁体部２１６ｂを弁孔２１５ｂから離間させる方向の対向力を発生させる。

ソケット装置２００ａのスプリング２１７ａが発生させる対向力により、弁体部２１６ｂが弁孔２１５ｂから離間すると、弁孔２１５ｂと弁体部２１６ｂとの間に間隙２１４ｂが形成される。
間隙２１４ｂは、下流側流路２１３ｂに配置されるとともに下流側流路１１３ｂの流路断面積を局所的に減少させる縮径部となっている。そのため、間隙２１４ｂを通過する流体の流速が上昇し、間隙２１４ｂの近傍の本体部２１０ｂと流体との摩擦により本体部２１０ｂに帯電が発生し易い状態となる。

次に、ソケット装置２００ａの本体部２１０ａおよびプラグ装置２００ｂの本体部２１０ｂを形成する材料について説明する。
前述したように、本体部２１０ａ，２１０ｂの内部には上流側流路２１３ａ，下流側流路２１３ｂが形成されており、上流側流路２１３ａ，下流側流路２１３ｂを通過する流体と本体部２１０ａ，２１０ｂとの摩擦により本体部２１０ａ，２１０ｂに帯電が発生し易い。特に、間隙２１４ａ，２１４ｂの近傍においては、流体の流速が上昇するため、帯電の発生し易さが顕著である。
そこで、本実施形態においては、本体部２１０ａ，２１０ｂに導電性を付与して本体部２１０ａ，２１０ｂに導通部材２４０ａ，２４０ｂを接触させることで上流側流路２１３ａ，下流側流路２１３ｂを形成する本体部２１０ａ，２１０ｂに帯電が発生すること抑制している。

本実施形態の本体部２１０ａ，２１０ｂは、フッ素樹脂材料とフッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されている。
一方、本体部２１０ａ，２１０ｂおよび金属製の導通部材２４０ａ，２４０ｂを除く他の部材は、カーボンナノチューブが分散されていないフッ素樹脂材料により形成されている。

ここで、フッ素樹脂材料とは、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）である。
また、カーボンナノチューブとしては、少量で十分な導電性を付与するために、例えば５０μｍ以上の長さを有するものを用いるのが望ましい。

本実施形態においては、連結装置２００の本体部２１０ａ，２１０ｂを形成する導電性フッ素樹脂材料が、カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有するものとした。また、本体部２１０ａ，２１０ｂが、導通部材２４０ａ，２４０ｂを介して接地ケーブル２０ａ，２０ｂに接続されるようにした。これにより、第１実施形態と同様に、上流側流路２１３ａ，下流側流路２１３ｂに発生する帯電電圧を約０．２ｋＶという低い値に維持することができる。
また、上流側流路２１３ａ，下流側流路２１３ｂを流通する流体に含まれるパーティクル数を十分に少なくし、上流側流路２１３ａ，下流側流路２１３ｂと流体との接触による流体の汚染を抑制することができる点は、第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、本体部（第１本体部）２１０ａと本体部（第２本体部）２１０ｂとを連結して本体部２１０ａの上流側流路２１３ａから本体部２１０ｂの下流側流路２１３ｂへ流体を流通させる連結装置２００において、弁孔（第１弁孔）２１５ａと弁体部（第１弁体部）２１６ａとの間に形成される間隙（第１間隙）２１４ａの近傍で上流側流路２１３ａと流体との摩擦により帯電が発生することが抑制される。同様に、弁孔（第２弁孔）２１５ｂと弁体部（第２弁体部）２１６ｂとの間に形成される間隙（第２間隙）２１４ｂの近傍で下流側流路２１３ｂと流体との摩擦により帯電が発生することが抑制される。

１０，２０ａ，２０ｂ 接地ケーブル
１００ 流量調整装置（流体機器）
１１０ 本体部
１１１，２１１ 流入口
１１２，２１２ 流出口
１１３ 流体流路
１１３ａ，２１３ａ 上流側流路
１１３ｂ，２１３ｂ 下流側流路
１１４，２１４ａ，２１４ｂ 間隙（縮径部）
１２０ 上部ハウジング
１２１ 圧力室（対向力発生部）
１２２ 空気導入部
１３０ 下部ハウジング
１４０，２４０ａ，２４０ｂ 導通部材
１４５ 帯電防止部材
１５０ 締結ボルト
１６０ 弁室
１６０ａ 弁孔
１７０ 弁体部
１８０ スプリング（付勢力発生部）
１９０ ダイヤフラム部
１９１ 薄膜部
２００ 連結装置（流体機器）
２００ａ ソケット装置
２００ｂ プラグ装置
２１０ａ 本体部（第１本体部）
２１０ｂ 本体部（第２本体部）
２１５ａ 弁孔（第１弁孔）
２１５ｂ 弁孔（第２弁孔）
２１６ａ 弁体部（第１弁体部）
２１６ｂ 弁体部（第２弁体部）
２１７ａ スプリング（第１付勢力発生部）
２１７ｂ スプリング（第２付勢力発生部）

Claims (6)

1. 半導体製造装置に用いられる薬液を流通させる流体流路が内部に形成された本体部を備え、
   前記本体部が、フッ素樹脂材料と該フッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されており、
   該導電性フッ素樹脂材料が、前記カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有し、
   前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０^３Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０^４Ω・ｃｍ未満である流体機器。
2. 流体流路が内部に形成された本体部を備え、
   前記本体部が、フッ素樹脂材料と該フッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されており、
   該導電性フッ素樹脂材料が、前記カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有し、
   前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０ ^３ Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０ ^４ Ω・ｃｍ未満であり、
   前記流体流路に配置されるとともに該流体流路の流路断面積を局所的に減少させる縮径部を備え、
   前記流体流路が、流入口と連通した上流側流路と、流出口と連通した下流側流路とを有し、
   前記上流側流路および前記下流側流路と連通した弁室と、
   前記上流側流路から前記弁室へ流体を導く弁孔に挿入される弁体部と、を備え、
   前記縮径部が、前記弁孔と前記弁体部との間に形成される間隙である流体機器。
3. 前記弁体部の軸線に沿って該弁体部を前記弁孔へ接触させる方向の付勢力を発生させる付勢力発生部と、
   前記弁室へ挿入された前記弁体部の端部に連結されるとともに前記軸線回りに環状に形成される薄膜部を有するダイヤフラム部と、
   前記ダイヤフラム部を介して前記弁体部の前記軸線に沿って該弁体部を前記弁孔から離間させる方向の対向力を発生させる対向力発生部と、を備える請求項２に記載の流体機器。
4. 前記付勢力発生部が、金属製のスプリングであり、
   前記スプリングと前記本体部とを電気的に接続する帯電防止部材を備える請求項３に記載の流体機器。
5. 流体流路が内部に形成された本体部を備え、
   前記本体部が、フッ素樹脂材料と該フッ素樹脂材料に分散したカーボンナノチューブとを含む導電性フッ素樹脂材料により形成されており、
   該導電性フッ素樹脂材料が、前記カーボンナノチューブを０．０２０重量％以上かつ０．０３０重量％以下の割合で含有し、
   前記導電性フッ素樹脂材料の体積抵抗率が１．０×１０ ^３ Ω・ｃｍより大きくかつ１．０×１０ ^４ Ω・ｃｍ未満であり、
   前記流体流路に配置されるとともに該流体流路の流路断面積を局所的に減少させる縮径部を備え、
   前記流体流路が、流入口と連通した上流側流路と、流出口と連通した下流側流路とを有し、
   前記本体部が、前記上流側流路が内部に形成された第１本体部と、前記下流側流路が内部に形成された第２本体部とを有し、
   前記第１本体部に形成されるとともに前記流入口から流入した流体を前記第２本体部へ導く第１弁孔と、
   前記第１本体部に収容されるとともに前記第１弁孔へ挿入される第１弁体部と、
   前記第１弁体部の第１軸線に沿って該第１弁体部を前記第１弁孔へ接触させる方向の第１付勢力を発生させる第１付勢力発生部と、
   前記第２本体部に形成されるとともに前記流出口から流出させる流体を前記下流側流路へ導く第２弁孔と、
   前記第２本体部に収容されるとともに前記第２弁孔へ挿入される第２弁体部と、
   前記第２弁体部の第２軸線に沿って該第２弁体部を前記第２弁孔へ接触させる方向の第２付勢力を発生させる第２付勢力発生部と、を備え、
   前記縮径部が、前記第１弁孔と前記第１弁体部との間に形成される第１間隙と前記第２弁孔と前記第２弁体部との間に形成される第２間隙である流体機器。
6. 前記本体部に接触した状態で取り付けられるとともに接地電位に維持される接地ケーブルに接続可能な金属製の導通部材を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体機器。

Images