JP7162137B2 - 流体の流れを制御するための弁および弁部材 - Google Patents

Description

本開示は、流体の流れを制御するための弁に関する。より詳細には、本開示は、より高純度の流体の流れを制御する弁および弁部材に関する。

半導体製造におけるフォトリソグラフィーおよび他の化学処理のようないくつかの製造プロセスは、液体または気体のような高純度の流体を利用する。必然的に高純度流体を輸送するための材料および装置は、高純度流体の純度に悪影響を及ぼさない材料で作られている。そうした弁は、高純度流体を供給するための制御機構として、搬送システムでしばしば使用される。半導体製造の進歩により、１０ナノメートル未満のスケールで製造公差を実現するには、より高い純度レベルが必要になる。そのため、高純度流体の供給に使用される弁は、弁を介して高純度流体を輸送する際の粒子状物質または汚染物質の生成を大幅に削減または排除する必要がある。

本開示は、弁組立体の特定の構成要素のために特定のポリマーを利用する弁構成要素を対象とする。ポリマーは、弁において別個の機能を提供し、経時的に、粒子状物質などの望ましくない汚染物質の流体流への混入を低減するか、好ましくは排除するように、選択される。弁は、入口および出口を含む弁本体と、流体が入口から出口に流れるための通路と、弁部材と、を含む。弁部材は、ダイアフラム部とバルブヘッドとを含む。バルブヘッドは、開位置と閉位置とを有し、開位置と閉位置との間で移動して、通路を通る流体の流量を制御するように構成されている。

弁および弁部材の実施形態が開示されている。いくつかの実施形態では、バルブヘッドの係合部は、１つまたは複数のフルオロポリマーを含む溶融加工可能な材料でできている。ダイアフラム部は、１つまたは複数のフルオロポリマーを含む溶融加工可能でない材料でできている。

係合部の溶融加工可能な材料は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）およびフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）のうちの少なくとも１つを含み得る。一実施形態では、溶融加工可能な材料は、少なくとも０．４ｇ／１０分のメルトフローレートを有する材料である。

ダイアフラム部の溶融加工可能でない材料は、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）、および変性ポリテトラフルオロエチレン（「ＭＰＴＦＥ」）、エチレンテトラフルオロエチレン（「ＥＴＦＥ」）のうちの少なくとも１つを含み得る。

一実施形態では、弁本体は溝を含み、ダイアフラム部は、通路とダイアフラム部の反対側にある空間との間にシールを形成するために溝内に受容される挿入部を含む。
本開示の一部を形成し、本明細書に記載の弁および弁部材を実施することができる実施形態を示す添付の図面を参照する。

一実施形態に係る弁の断面図。 図１の領域Ａの拡大図。 図１の弁部材の断面図。 バルブヘッドが閉位置にあるときの図１の弁の断面図。 別の実施形態に係る弁の断面図。 別の実施形態に係る弁の断面図。 別の実施形態に係る三方弁の断面図。

同様の参照番号は、全体を通して同様の部品を表す。
弁は、気体、液体、またはそれらの組み合わせであり得る流体の流れを制御するように構成される。弁の流路は、化学的に耐性があるように構成されている。弁が開いているとき、流体は弁の通路を通って流れる。弁は、流体の流れを制御するために、通路の開口を（部分的または完全に）遮断するように構成された弁部材を含む。弁部材は、自身が通路を遮断するときに、弁本体の少なくとも一面（例えば、通路の表面）に接触する。この接触により弁部材がこすれ、粒子が生成される可能性がある。生成された粒子は、流体とともに流動することで、弁を流れる流体の純度に悪影響を及ぼす。本開示の弁部材は、そのような粒子の生成を防ぐことができる。

また、弁部材は、流体が通路から弁部材の他の空間に漏れるのを防ぐように構成される。弁部材は、弁部材の可動部分と共に撓む可撓性ダイアフラムを含む。ダイアフラムは、弁を流れる流体と接触するため、化学的に耐性がある。弁部材は開閉サイクルが繰り返されるため、可撓性ダイアフラムは開閉動作ごとに撓む必要がある。

本明細書に記載の実施形態は、弁および弁部材に関する。弁は、バルブヘッドとダイアフラム部を有する弁部材を含む。バルブヘッドは、開位置と閉位置の間で移動するように構成されている。閉位置では、バルブヘッドは弁を通る流体の流れを遮断するように構成されている。バルブヘッドの係合部は、バルブヘッドが閉位置にあるときに対向する表面に接触するように構成される。ダイアフラム部はバルブヘッドに接続され、流体が通路から漏れるのを防ぐシールを形成するように構成されている。

本明細書に開示される特定の実施形態は、腐食性流体に対して化学的に耐性のある材料で作られた係合部を有してもよい。さらに、係合部は、弁の耐用年数にわたって粒子の生成を低減するか、または好ましくは排除する。ダイアフラム部は、バルブヘッドと一緒に撓むことができ、腐食性流体に対して化学的に耐性があり、バルブヘッドの多数回の開閉サイクルにわたってシールを維持できる材料で作られている。このポリマー部品の形態は、完全に単一のポリマーで作られたダイアフラムおよびバルブヘッドを有する従来の弁部品よりも高い耐久性を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る弁１の断面図である。図２は、図１の領域Ａの拡大図を示す。弁１は、弁本体１０、弁部材４０、およびバルブステム７０を含む。図３は、弁部材４０の断面図を示す。弁本体１０は、入口１２および出口１４を含む。通路３０は、弁１を通って入口１２から出口１４まで延びる。流体は、通路３０を通過することによって弁１を通って流れる。弁１を通る流体の流路ＦＰを図１に示す。

弁部材４０は、ダイアフラム部４２およびバルブヘッド６０を含む。ダイアフラム部４２およびバルブヘッド６０の各々は、図１の図に垂直な断面（例えば、それぞれ、図１の紙面に向かう方向）において同様の形状を有する。したがって、図１の線Ｘ－Ｘに沿ったバルブヘッド６０の形状は楕円形または円形であり、ダイアフラム部４２の形状は楕円形または円形である。ただし、一実施形態におけるバルブヘッド６０およびダイアフラム部４２の形状は異なっていてもよいことを理解されたい。

図２に示されるように、通路３０は弁座３２を含む。バルブヘッド６０は、弁１を通る流体の流れを制御するために、弁座３２に対して移動可能である。バルブヘッド６０は、開位置と閉位置とを有する。図１は、開位置にあるバルブヘッド６０を示す。図４は、閉位置にあるバルブヘッド６０を示す。バルブヘッド６０は、バルブヘッド６０が閉位置にあるときに弁座３２に接触するように構成された係合部６２を含む。係合部６２は、通路３０を通る流体の流れをバルブヘッド６０が遮断するように、弁座３２に接触する。

図２および図３の実施形態に示されるように、バルブヘッド６０は、第１端部６４および第２端部６６を有する。第１端部６４は、ダイアフラム部４２に接続されている。第２端部６６は、第１端部６４よりもダイアフラム部４２から離れた位置にある。第２端部６６は、第１端部６４の直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ１を有する。バルブヘッド６０は、第２端部６６に向かって先細になっている。通路３０を通る流体の温度が高いほど、温度が高くなってバルブヘッド６０がわずかに変形する可能性がある。しかし、第２端部６６の先細りは、バルブヘッド６０が通路３０の開口３４に挿入されることを可能にする。バルブヘッド６０が通路の開口３４に挿入されることにより、係合部６２と弁座３２とがよりよく接触し、バルブヘッド６０が閉位置にあるときに、バルブヘッド６０のわずかな変形に起因してバルブヘッド６０と弁本体１０との間に漏れが生じるのを防ぐ助けになる。

図１に示されるように、弁本体１０はまた、保持空間１６、Ｏリング１８、および保持機構２０を含む。バルブステム７０は、ねじ部７２およびフランジ７４を含む。バルブステム７０は、バルブステム７０のねじ部７２がバルブヘッド６０のねじ穴６８にねじ込まれることによってバルブヘッド６０に接続される。図２に示されるように、バルブステム７０は、ダイアフラム部材４２の開口４４を通って延びてバルブヘッド６０に直接接続している。ただし、バルブステム７０は、図１，図２，および図４に示される方法とは異なる方法でバルブヘッド６０に取り付けられ得ることを理解されたい。一実施形態では、バルブヘッド６０は、バルブステム７０の代わりにダイアフラム部材４２の開口４４を通って延びることができる。一実施形態では、バルブヘッド６０およびバルブステム７０は、共にねじ込まれる代わりに互いに噛み合うように構成されることによって接続されてもよい。

図１，図２，図４に示されるように、ダイアフラム部４２は、バルブヘッド６０とバルブステム７０との間で圧縮されることによってバルブヘッド６０に接続される。ダイアフラム部４２の挟み込みは、通路３０内の流体がダイアフラム部４２とバルブヘッド６０との間を流れるのを防ぐシールを形成する。ただし、バルブヘッド６０とダイアフラム部４２は、図１に示される方法とは異なる方法で接続され得ることを理解されたい。一実施形態では、ダイアフラム部４２は、バルブヘッド６０に結合されてもよい。例えば、結合は、溶接によって実行され得る。

バルブステム７０は、保持空間１６を通って延びる。バルブステム７０は、弁本体１０の外側に延びる端部７６を有する。Ｏリング１８は、バルブステム７０が弁本体１０に対して移動することを可能にするために設けられる。弁１は、適切にまたは所望の態様でバルブステム７０の移動を可能にし、および／または、シールを提供するために、１つまたは複数のＯリング１８を含み得る。バルブステム７０の端部７６を通して力が加えられると、バルブヘッド６０が開位置と閉位置との間で移動する。ただし、一実施形態の弁１は、加圧ガスを使用して操作することができる。そのような実施形態では、弁本体１０は穴を含んでもよく、加圧ガスは、保持空間１６に導入されることによってバルブステム７０に力を加えてバルブヘッド６０を動かすことができる。

保持機構２０は、ダイアフラム部４２の上面４６に接触する。保持機構２０は、ダイアフラム部４２の動きを制限するのを助けるように構成される。図２に示すように、保持機構２０は、バルブヘッド６０が開位置にあるときにダイアフラム部４２に接触して支持する支持面２２を含む。

また、ダイアフラム部４２は、ダイアフラム部４２の外側５０の近くに位置する挿入部４８を含む。弁本体１０の溝２６は、挿入部４８を受容して、弁本体１０とダイアフラム部４２との間から通路３０内の流体が流出するのを防ぐためのシールを形成するように構成される。保持機構２０は、ダイアフラム部４２の上面４６に力を加えて、挿入部４８が溝２６から押し出されるのを防ぐ。図１では、保持機構２０は、挿入部４８の上方のダイアフラム部４２の上面４６に力を加えるＯリング２４を含む。ただし、一実施形態における保持機構２０は、異なる面または構造を利用して、溝２６の上方にあるダイアフラム部４２の上面４６に力を加えることができる。

流体が通路３０を通って流れるとき、流体は、バルブヘッド６０およびダイアフラム部４２の下面５２に沿って流れる。ダイアフラム部４２は、バルブヘッド６０から弁本体１０まで延びる。ダイアフラム部４２は、通路３０から保持空間１６に流体が流入するのを防ぐ、バルブヘッド６０と弁本体１０との間のシールを形成するように構成される。

図１に示されるように、流体が通路３０を通って流れるとき、流体は、ダイアフラム部に対して力Ｆ１を加える。特に、力Ｆ１はダイアフラム部４２の下面５２に付与される。バルブヘッド６０が閉位置にあるとき、ダイアフラム部４２に対する力Ｆ１は、出口１４を介して加えられる背圧であり得る。溝２６、挿入部４８、および保持機構２０は、有利には、弁本体１０とダイアフラム部４２との間により強力なシールを提供して、通路内の流体が保持空間１６内に流入するのを防ぐ。特に、ダイアフラム部４２は、力Ｆ１が最大約５５２ｋＰａ（８０ｐｓｉ）に至るまでシールを提供することを可能にする構成を有する。

ダイアフラム部４２は、１つまたは複数のフルオロポリマーを含む材料から形成することができる。ダイアフラム部４２の材料は、非溶融加工可能なポリマーであり得る。一実施形態では、ダイアフラム部４２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ＭＰＴＦＥ）、およびエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）のうちの少なくとも１つを含む材料である。一実施形態では、ダイアフラム部６２の溶融加工可能でない材料は、単一タイプのフルオロポリマー（例えば、ＰＴＦＥ、ＭＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ）である。

一実施形態では、ＭＰＴＦＥは、５重量％以下であるが０重量％を超える変性テトラフルオロエチレン基を含む。別の実施形態では、ＭＰＴＦＥは、３重量％以下であるが０重量％を超える変性テトラフルオロエチレン基を含む。別の実施形態では、ＭＰＴＦＥは、２重量％以下であるが０重量％を超える変性テトラフルオロエチレン基を含む。

図１と図４を比較するとわかるように、ダイアフラム部４２は、バルブヘッド６０が開位置と閉位置との間で移動するときに撓む。ダイアフラム部４２のこの撓みは、ダイアフラム部４２を摩耗させる。いくつかの実施形態では、ダイアフラム部４２の材料は、ダイアフラム部４２の耐用年数を延長させるものである。いくつかの実施形態では、ダイアフラム部４２は、１００万サイクル以上、あるいは１０００万サイクル以上の耐用年数を有し得る。

弁の可撓性構成要素のＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、例えば、ＭＩＴ折り畳み式耐久性試験機（例えば、ＭＩＴ曲げ試験機－アラバマ州ハンツビルのクオリテスト社製のハングタイプウェイトを備えたＭＩＴ折り畳み式耐久テスター）を使用して決定される。試験材料が破壊する前に試験材料に荷重が加えられる回数が、試験材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命である。例えば、材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、ＡＳＴＭ規格Ｄ２１７６に従って決定できる。特定の実施形態では、溶融加工可能でない材料は、少なくとも１００万回、少なくとも２００万回、または少なくとも１０００万回のＭＩＴ曲げ亀裂寿命を有する。

図３に示されるようなバルブヘッド６０の係合部６２は、１つまたは複数のフルオロポリマーを含む溶融加工可能な材料から形成される。一実施形態では、溶融加工可能な材料は、少なくとも０．４ｇ／１０分のＭＦＲを有する。一実施形態では、溶融加工可能な材料は、少なくとも２．５ｇ／１０分のＭＦＲを有する。一実施形態では、溶融加工可能な材料は、少なくとも５．０ｇ／１０分のＭＦＲを有する。一実施形態では、溶融加工可能な材料は、５０ｇ／１０分以下のＭＦＲを有する。材料のＭＦＲは、例えば、メルトフローレートインデクサー（例えば、ペンシルベニア州ハニーブルックのケイネス社製のメルトインデクサーテスターモデル７０５３）を使用して決定することができる。メルトフローレートインデクサーは、例えば、半径０．１０４８ｍｍで長さ０．８００ｍｍのオリフィスを利用することができる。材料は３７２°Ｃの温度で４９００ｇの負荷をかけてテストすることができる。例えば、材料のＭＦＲは、ＡＳＴＭ規格Ｄ１２３８に従って決定され得る。

例えば、より高いＭＦＲを有する溶融加工可能な材料は（例えば溶融加工可能でない材料と比較して）、より高い耐摩耗性を提供する。さらに、より高いＭＦＲを有する溶融加工可能な材料は、射出成形することができ、そのため、（例えば溶融加工可能でない材料と比較して）外面が滑らかになる。例えば、溶融加工可能な材料の滑らかな外面は、溶融加工可能でない材料によって提供される外面（例えば、機械加工によって形成された表面）と比較して、粒子の生成がより少なくなる。したがって、より大きなＭＦＲを有する溶融加工可能な材料は、弁１での粒子生成を有利に低減または阻害し得る。

一実施形態では、係合部６２の溶融加工可能な材料は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）およびフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）のうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、溶融加工可能な材料は、少なくともＰＦＡを含む。一実施形態では、ＰＦＡのアルコキシ基は、Ｃ１～６アルコキシ基である。別の実施形態では、ＰＦＡのアルコキシ基は、Ｃ１～５アルコキシ基である。別の実施形態では、ＰＦＡのアルコキシ基は、Ｃ１～３アルコキシ基である。一実施形態では、係合部６２の溶融加工可能な材料は、単一のタイプのフルオロポリマー（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ）である。

一実施形態では、係合部６２の溶融加工可能な材料は、約５００，０００以下のＭＩＴ曲げ亀裂寿命である。ＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、例えば、ダイアフラム部４２の溶融加工可能でない材料に関して先に説明したものと同じ方法で決定することができる。一実施形態では、ダイアフラム部の溶融加工可能でない材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、係合部６２の溶融加工可能な材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命の少なくとも２倍である。一実施形態では、ダイアフラム部４２の溶融加工可能でない材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、係合部６２の溶融加工可能な材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命よりも少なくとも３倍大きい。

図５は、一実施形態に係る弁１０１の断面図である。弁１０１は、弁部材１４０および弁部材１４０の弁本体１１０への接続に関することを除いて、図１の弁１と同じである。例えば、弁１０１は、図１，２，４の弁１と同様に、弁本体１１０、通路１３０、およびバルブヘッド１６０を動かすためのバルブステム１７０を含む。図５は、弁１０１を流れる流体の流路ＦＰ１を示す。弁部材１４０は、ダイアフラム部１４２およびバルブヘッド１６０を含む。ダイアフラム部１４２およびバルブヘッド１６０の各々は、図５の図に垂直な断面（例えば、図５の紙面に向かう方向）において同様の形状を有する。したがって、図５の線Ｘ１～Ｘ１に沿ったバルブヘッド１６０の形状は楕円形または円形であり、ダイアフラム部１４２の形状は楕円形または円形である。ただし、一実施形態では、バルブヘッド１６０およびダイアフラム部１４２は、異なる形状を有してもよい。

通路１３０は、弁座１３２を含む。図５の弁座１３２は、概して平坦な面である。バルブヘッド１６０は、バルブヘッド１６０が閉位置にあるときに弁座１３２と係合するように構成された係合可能部１６２を含む。バルブヘッド１６０は、バルブヘッド１６０が図５の閉位置にあるときに、弁座１３２と係合するように構成された係合可能部１６２を含む。図５では、バルブヘッド１６０は開位置にある。係合可能部１６２は、閉位置にあるときに、弁座１６０に接触する。バルブヘッド１６０は、通路１３０の開口部１３４を覆うことによって通路１３０を遮断する。バルブヘッド１６０の係合部１６２は、図１～図４の係合部６２について先に説明したのと同じ材料でできている。

図５に示されるように、係合可能部１６２の底部は、ドーム形状を有する。バルブヘッド１６０が下降して開口部１３４を遮断すると、係合可能部１６２の外径が弁座１３２に接触する。これにより、バルブヘッド１６０が開口部１３４を覆い、通路１３０を遮断し、同時に、バルブヘッド１６０と弁座１３２との間の接触を最小限に抑えることができる。バルブヘッド１６０と弁座１３２との間の接触を最小限に抑えることにより、係合可能部１６２の摩耗を低減し、そのような摩耗によって引き起こされる粒子の生成を低減することができる。

ダイアフラム部１４２は、バルブヘッド１６０と弁本体１１０との間に延びている。ダイアフラム部１４２は、通路１３０内の流体が弁１０１の保持空間１１６内に流入するのを防ぐために、バルブヘッド１６０と弁本体１１０との間にシールを提供するように構成される。ダイアフラム部１４２は、開口１４４、外側部１５０、および内側部１５４を含む。開口１４４は、内側部１５４に沿って位置する。ダイアフラム部１４２は、その内側部１５４がその外側部１５０に対してバルブヘッド１６０の動きに伴って動くことができるように撓むことができる。ダイアフラム部１４２は、図１～図４のダイアフラム部４２について先に説明したものと同じ材料でできている。

ダイアフラム部１４２は、バルブヘッド１６０とバルブステム１７０との間で圧縮される。より具体的には、ダイアフラム部１４２の内側部１５４は、バルブヘッド１６０とバルブステム１７０のフランジ１７４との間で圧縮される。ダイアフラム部１４２はまた、弁本体１１０と保持機構１２０との間で圧縮される。より具体的には、ダイアフラム部１４２の外側部１５０は、弁本体１１０と保持機構１２０との間で圧縮される。弁本体１１０は、ダイアフラム部１４２と接触する保持隆起１２８を含む。保持隆起１２８は、ダイアフラム部１４２を挟み、ダイアフラム部１４２が弁本体１１０と保持機構１２０との間から滑り落ちるのを防ぐのを助けるために設けられる。保持機構１２０は、ダイアフラム部１４２を挟むために力を加えるためのＯリング１２４を含む。ただし、一実施形態における保持機構１２０は、図１の保持機構２０に関して先に同様に説明したように、ダイアフラム部１４２の上面１４６に力を加える異なる表面を含んでもよい。一実施形態では、ダイアフラム部１４２は、挿入部（例えば、挿入部４８）を含んでもよく、弁本体１１０は、図１の弁１と同様の溝（例えば、溝２６）を含んでもよい。

ダイアフラム部１４２は、バルブヘッド１６０とバルブステム１７０との間で圧縮されることによってバルブヘッド１６０に接続される。ただし、ダイアフラム部１４２は、図１のダイアフラム部４２に関する先の説明と同様に、異なる方法でバルブヘッドに接続されてもよい。

バルブヘッド１６０は、ダイアフラム部１４２の下面１５２に接触する表面１６５を含む。表面１６５は、保持隆起１６９を含む。保持隆起１６９は、ダイアフラム部１４２がバルブヘッド１６０とバルブステム１７０との間から滑り落ちるのを防ぐために、バルブヘッド１６０とバルブステム１７０との間にダイアフラム部１４２を挟むのを助ける。また、一実施形態では、図１の弁部材１は、弁１０１の１つまたは複数の保持隆起１２８，１６９を含んでもよい。図１～図４のダイアフラム部４２およびバルブヘッド６０に関して先に同様に説明したように、ダイアフラム部１４２およびバルブヘッド１６０は、図５に示される方法とは異なる方法で接続されてもよいことを理解されたい。

バルブステム１７０は、ダイアフラム部１４２の開口１４４を介してバルブヘッド１６０に直接接続されている。図４のバルブステム１７０およびバルブヘッド１６０は、図１，図２，図４のバルブステム７０およびバルブヘッド６０と同様に、一緒にねじ止めされることによって接続されている。ただし、図５のバルブステム１７０およびバルブヘッド１６０は、図１～図４においてバルブステム７０およびバルブヘッド６０に関して同様に説明したように、異なる方法で取り付けてもよいことを理解されたい。

図６は、一実施形態に係る弁２０１の断面図である。弁２０１は、バルブヘッド２６０の構成を除いて、図５の弁１０１と同様の構成を有する。例えば、弁２０１は、図５の弁１０１と同様に、弁本体２１０、通路２３０、ダイアフラム部２４２、およびバルブステム２７０を含む。弁２０１を通って流れる流体の流路ＦＰ２も図６に示されている。弁２０１は、弁部材２４０を含む。弁部材２４０は、ダイアフラム部２４２およびバルブヘッド２６０を含む。ダイアフラム部２４２およびバルブヘッド２６０の各々は、図６の図に垂直な断面（例えば、図６の紙面に向かう方向）において同様の形状を有する。したがって、図６の線Ｘ２～Ｘ２に沿ったバルブヘッド２６０の形状は楕円形または円形であり、ダイアフラム部２４２の形状は楕円形または円形である。ただし、一実施形態では、バルブヘッド２６０およびダイアフラム部２４２は、異なる形状を有してもよい。

通路２３０は、通路２３０の開口２３４の周りに延びる上面２３６を有する弁座２３２を含む。図６に示されるように、弁座２４２の上面２３６は、概して平坦である。バルブヘッド２６０は、バルブヘッド２６０が閉位置にあるときに弁座２３２に係合するように構成された係合可能部２６２を含む。係合可能部２６２は、バルブヘッド２６０が閉位置にあるときに弁座２３２に接触する。係合可能部２６２は、弁座２３２の上面２３６に対して平らになるように構成された接触面２６３を含む。接触面２６３は、係合可能部２６２と弁座２３２との間のより良好なシールを確実にすることができる。また、係合可能部２６２は、通路２３０の開口２３４に挿入されるように構成された端部２６６を含む。バルブヘッド２６０は、開口２３４に挿入され、接触面２６３が弁座２３２に接触することにより、通路２３０を遮断する。係合部２６２は、図１～図４の係合部６２について先に説明したものと同じ材料でできている。

ダイアフラム部２４２は、バルブヘッド２６０と弁本体２１０との間に延びている。ダイアフラム部２４２は、通路２３０内の流体が弁２０１の保持空間２１６内に流入するのを防ぐために、バルブヘッド２６０と弁本体２１０との間にシールを形成するように構成される。ダイアフラム部２４２は、バルブヘッド２６０との動きに伴って撓むことができるように撓み変位可能である。ダイアフラム部２４２は、図１～図４のダイアフラム部４２について先に説明したものと同じ材料でできている。

ダイアフラム部２４２は、圧縮されることによってバルブヘッド２６０に接続される。ただし、ダイアフラム部２４２は、図１，図２，図４のダイアフラム部４２に関して先に説明したのと同様に、異なる方法でバルブヘッド２６０に接続することができる。バルブステム２７０は、バルブヘッド２６０に直接接続される。図６のバルブステム２７０およびバルブヘッド２６０は、図１のバルブステム７０およびバルブヘッド６０と同様の方法で、共にねじ止めされる。ただし、バルブステム２７０およびバルブヘッド２６０は、図１のバルブステム７０とバルブヘッド６０に関して先に同様に説明したように、図６に示す方法とは異なる方法で接続されてもよい。

図７は、一実施形態に係る弁３０２の断面図である。図７のバルブ３０１は三方弁である。この弁は、弁本体３０２、２つの弁部材３４０Ａ，３４０Ｂ、およびバルブステム３７０を含む。この弁本体は、入口３１２、第１出口３１４Ａ、および第２出口３１４Ｂを含む。通路３３０は、入口３１２、第１出口３１４Ａ、および第２出口３１４Ｂの間から延びる。通路３３０は、入口３１２から２つの弁部材３４０Ａ，３４０Ｂに延びる第１セクション３３１Ａと、第１弁部材３４０Ａから第１出口３１４Ａに延びる第２セクション３３１Ｂと、第２弁部材３４０Ｂから第２出口２１４Ｂまで延びる第３のセクション３３１Ｃとを有する。図７に示されるように、弁３０２は、流体が弁３１０を通って流れるための２つの流路ＦＰ３，ＦＰ４を有するように構成される。第１流路ＦＰ３は、入口３１２から第１出口３１４Ａまで延びる。第２流路ＦＰ４は、入口３１２から第２出口３１４Ｂまで延びる。第２流路ＦＰ４は、その閉位置にある第２弁部材３４０Ｂによって遮断されているので、図７では破線で示されている。

通路３３０は、第１弁座３３２Ａおよび第２弁座３３２Ｂを含む。第１弁座３３２Ａは、通路３３０の第１セクション３３１Ａと第２セクション３３１Ｂとの間にある通路３３０の開口３３４Ａに沿って位置する。第２弁座３３２Ｂは、通路３３０の第１セクション３３１Ａと第３のセクション３３１Ｃとの間にある通路３３０の開口３３４Ｂに沿って位置する。

第１弁部材３４０Ａは、第１ダイアフラム部３４２Ａおよび第１バルブヘッド３６０Ａを含む。第１バルブヘッド３４０Ａは、第１流路ＦＰ３を介して第１出口３１４Ａへの流体の流れを制御するために、第１弁座３３２Ａに対して移動可能である。第２弁部材３４０Ｂは、第２ダイアフラム部３４２Ｂおよび第２バルブヘッド３６０Ｂを含む。第２バルブヘッド３６０Ｂは、第２流路ＦＰ３を介して第２出口３１４Ｂへの流体の流れを制御するために、第２弁座３３２Ｂに対して移動可能である。第１バルブヘッド３４０Ｂおよび第２バルブヘッド３４０Ｂの各々は、対応する弁座３３２Ａ，３３２Ｂに対して、それぞれ開位置と閉位置との間で移動可能である。図７では、第１弁部材３６０Ａは開位置にあり、第２弁部材３６０Ｂは閉位置にある。

バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂの各々は、閉位置にあるときに各々の弁座３３２Ａ，３３２Ｂに接触するように構成された係合部３６２Ａ，３６２Ｂをそれぞれ含む。閉位置にあるときの各バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂは、通路３３０を遮断するように構成される。第１バルブヘッド３６０Ａは、第１流路ＦＰ３に沿って開口３３４Ａを遮断するように構成され、第２バルブヘッド３６０Ｂは、開口３３４Ｂに沿って第２流路ＦＰ４を遮断するように構成される。また、各バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂは、図１のバルブヘッド６０と同様に、先細になっているダイアフラム部３４２Ａ，３４２Ｂの反対側の端部を有する。一実施形態では、バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂの各々または両方は、図１，図６，または図７のバルブヘッド６０，１６０，２６０のうちの１つと同様の係合部３６２Ａ，３６２Ｂを有してもよい。各バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂの係合部３６２Ａ，３６２Ｂは、図１～図４において係合部６０に関して先に説明したものと同じ材料でできている。

弁本体３１０は、各弁部材３４０Ａ，３４０Ｂに隣接する保持空間３１６Ａ，３１６Ｂと、弁本体３１０に対してバルブステム３７０の移動を可能にするためのＯリング３１８と、各弁部材３４０Ａ，３４０Ｂに沿って配置された保持機構３２０Ａ，３２０Ｂと、ばね３８０とを含む。ばね３８０は、第１バルブヘッド３６０Ａおよび第２バルブヘッド３６０Ｂを付勢するように構成される。ばね３８０は、第１バルブヘッド３６０Ａを開位置に向けて付勢し、第２バルブヘッド３６０Ｂを閉位置に向けて付勢する。バルブステム３７０は、フランジ３７４およびエンドキャップ部３７６を含む。第１ダイアフラム部３４２Ａは、バルブステム３７４と第１バルブヘッド３６０Ａとの間で圧縮され、第２ダイアフラム部３４２Ｂは、バルブステム３７０と第２バルブヘッド３６０Ｂとの間で圧縮される。より具体的には、第１ダイアフラム部３４２Ａは、フランジ３７４と第１バルブヘッド３６０Ａとの間で圧縮され、第２ダイアフラム部３４２Ｂは、エンドキャップ部３７８と第２バルブヘッド３６０Ｂとの間で圧縮される。第１ダイアフラム部３４２Ａおよび第２ダイアフラム部３４２Ｂの各々は、弁本体３１０のそれぞれの溝３２６に挿入される挿入部３４８Ａ，３４８Ｂを有する。保持機構３２０Ａ，３２０Ｂの各々は、対応するダイアフラム部３４２Ａを支持する支持面３２２Ａ，３２２Ｂをそれぞれ有する。また、支持面３２２Ａ，３２２Ｂは、各々のダイアフラム部３４２Ａ，３４２Ｂの外面３４６Ａ，３４６Ｂにそれぞれ力を加えて、各ダイアフラム部３４２Ａ，３４２Ｂの挿入部３４８Ａ，３４８Ｂが対応する溝３２６内に留まるようにする。

第１ダイアフラム部３４２Ａは、流体が通路３３０から第１弁部材３４０Ａに隣接する保持空間３１６Ａに流れるのを防ぐために、第１バルブヘッド３６０Ａと弁本体３１０との間にシールを形成するように構成される。第２ダイアフラム３４２Ｂは、流体が通路３３０から第２弁部材３４０Ｂに隣接する保持空間３１６Ｂに流れるのを防ぐために、第２バルブヘッド３６０Ｂと弁本体３１０との間にシールを形成するように構成される。第１ダイアフラム部３４２Ａおよび第２ダイアフラム部３４２Ｂは、それぞれ、図１～図４のダイアフラム部４２に関して先に説明したものと同じ材料でできている。

バルブステム３７０は、保持空間３１６Ａ，３１６Ｂを通って延びて、弁本体３１０の外側に延びる端部３７６を有する。バルブステム３７０は、両バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂを通って延びている。力がバルブステム３７０の端部３７６に加えられると、バルブステム３７０は、ばね３８０に対抗し、第２バルブヘッド３６０Ａを第２弁座３３４Ａから押しのけるように力を加える。バルブステム３７０は、両バルブヘッド３６０Ａ，３６０Ｂをそれらの開位置と閉位置の間で動かすように構成される。

態様
態様１～１３の任意の態様は、態様１４～２７の任意の態様と組み合わせることができ、態様１４～２２の任意の態様は、態様２３～２７の任意の態様と組み合わせることができる。

態様１．流体の流れを制御するための弁であって、
前記流体の入口および出口を含む弁本体と、
前記入口から前記出口まで延びる前記流体の通路であって、弁座を含む、通路と、
ダイアフラム部および前記ダイアフラム部に取り付けられるバルブヘッドを含む弁部材であって、前記ダイアフラム部は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ＭＰＴＦＥ）、およびエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）からなるグループから選択される少なくとも１つのポリマー含み、前記バルブヘッドは前記弁座と係合可能な係合部を有し、前記バルブヘッドの前記係合可能部は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）およびフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）からなるグループから選択される少なくとも１つのポリマーを含み、
前記バルブヘッドは前記弁座に対する開位置と閉位置の間で移動可能である、弁。

態様２．前記弁部材に取り付けられるバルブステムをさらに備える、態様１の弁。
態様３．前記バルブステムが、前記ダイアフラム部の上面と係合可能なフランジを含む、態様１または２の弁。

態様４．前記ダイアフラム部は開口を含み、前記バルブステムは前記開口を通って延びて前記バルブヘッドに直接接続されている、態様１～３のうち何れかの弁。
態様５．前記バルブヘッドは、前記ダイアフラム部に接続された第１端部と、前記ダイアフラム部からより離れて位置する第２端部とを含み、前記バルブヘッドの前記第１端部の直径は、前記バルブヘッドの前記第２端部の直径よりも小さい、態様１～４のうち何れかの弁。

態様６．前記バルブヘッドは、ダイアフラム部に接続された第１端部と、前記ダイアフラム部からより離れて位置する第２端部とを含み、前記バルブヘッドは、前記第２端部に向かう方向に先細になっている、態様１～５のうち何れかの弁。

態様７．前記弁本体は溝を含み、前記ダイアフラム部は、前記ダイアフラム部の一方側に位置する前記通路と前記ダイアフラム部の反対側にある空間との間にシールを形成するために前記溝内に受容される挿入部を含む、態様１～６のうち何れかの弁。

態様８．ＰＦＡおよびＦＥＰからなるグループから選択される少なくとも１つのポリマーは、溶融加工可能な材料である、態様１～７のうち何れかの弁。
態様９．ＰＦＡおよびＦＥＰからなるグループから選択される少なくとも１つのポリマーは、０．４ｇ～５０ｇ／１０分のメルトフローレートを有する、態様１～８のうち何れかの弁。

態様１０．弁本体は、ダイアフラム部の動きを制限するために、ダイアフラム部の上面と接触する保持機構を備える、態様１～９のうち何れかの弁。
態様１１．前記ＰＦＡは、Ｃ１～６アルコキシ基を含む、態様１～１０のうち何れかの弁。

態様１２．前記ＰＦＡは、Ｃ１～３アルコキシ基を含む、態様１～１０のうち何れかの弁。
態様１３．前記ＭＰＴＦＥは、変性テトラフルオロエチレン基および非変性テトラフルオロエチレン基を含み、前記ＭＰＴＦＥは、５重量％以下の変性テトラフルオロエチレン基を含む、態様１～１２のうち何れかの弁。

態様１４．弁用の弁部材であって、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ＭＰＴＦＥ）、およびエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）のうちの１つを含むダイアフラム部と、
前記ダイアフラム部に取り付け可能なバルブヘッドであって、前記バルブヘッドは前記弁に画定された弁座と係合するように構成された係合部を含み、前記バルブヘッドの前記係合可能部は、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）およびフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）のうちの１つを含む、バルブヘッドと、
を備える、弁部材。

態様１５．前記ダイアフラム部は開口を含み、前記バルブステムは前記開口を通って延びて前記バルブヘッドに直接接続されている、態様１４の弁部材。
態様１６．前記バルブヘッドは、前記ダイアフラム部に接続された第１端部と、ダイアフラム部からより離れて位置する第２端部とを含み、前記バルブヘッドの前記第１端部の直径は、前記バルブヘッドの前記第２端部の直径よりも小さい、態様１４または１５の弁部材。

態様１７．前記バルブヘッドは、ダイアフラム部に接続された第１端部と、ダイアフラム部からより離れて位置する第２端部とを含み、前記バルブヘッドの側壁は、前記バルブヘッドの前記第２端部に向かって延びるときに先細になっている、態様１４～１６のうち何れかの弁部材。

態様１８．ＰＦＡおよびＦＥＰのうち１つは、溶融加工可能な材料である、態様１４～１７のうち何れかの弁部材。
態様１９．ＰＦＡおよびＦＥＰのうち１つは０．４ｇ～５０ｇ／１０分のメルトフローレートを有する、態様１４～１８のうち何れかの弁部材。

態様２０．前記ＰＦＡは、Ｃ１～６アルコキシ基を含む、態様１４～１９のうち何れかの弁部材。
態様２１．前記ＰＦＡは、Ｃ１～３アルコキシ基を含む、態様１４～１９のうち何れかの弁部材。

態様２２．前記ＭＰＴＦＥは、変性テトラフルオロエチレン基および非変性テトラフルオロエチレン基を含み、前記ＭＰＴＦＥは、５重量％以下の変性テトラフルオロエチレン基を含む、態様１４～２１のうち何れかの弁部材。

態様２３．流体の流れを制御するための弁であって、
前記流体の入口および出口を含む弁本体と、
前記入口から前記出口まで延びる前記流体の通路であって、弁座を含む、通路と、
弁部材であって、
フルオロポリマーを含む溶融加工可能でない材料で形成されたダイアフラム部と、
ダイアフラム部に取り付けられるバルブヘッドと、を含み、前記バルブヘッドは前記弁座に係合可能な係合部を含み、前記係合部は、フルオロポリマーを含む溶融加工可能な材料で形成されており、
前記バルブヘッドは、前記弁座に対して開位置と閉位置の間で移動可能である、弁。

態様２４．前記溶融加工可能でない材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、前記溶融加工可能な材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命の少なくとも２倍である、態様２３の弁。
態様２５．前記溶融加工可能でない材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命が少なくとも１００万回である、態様２３または２４の弁。

態様２６．前記溶融加工可能でない材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命が少なくとも２００万回である、態様２３または２４のいずれか１つの弁。
態様２７．前記溶融加工可能な材料のメルトフローレートが少なくとも０．４ｇ／１０分である態様２３～２６のうち何れかの弁。

本出願で開示される例は、すべての態様で例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、請求項と均等な意味および範囲の内にあるすべての変更がそこに含まれることを意図している。

Claims (10)

1. 流体の流れを制御するための弁であって、
   前記流体の入口および出口を含む弁本体と、
   前記入口から前記出口まで延びる前記流体の通路であって、弁座を含む、通路と、
   ダイアフラム部および前記ダイアフラム部に取り付けられるバルブヘッドを含む弁部材であって、前記ダイアフラム部は、ポリテトラフルオロエチレン、変性ポリテトラフルオロエチレン、およびエチレンテトラフルオロエチレンからなるグループから選択される少なくとも１つのポリマーを含み、前記バルブヘッドは前記弁座に係合可能な係合部を有し、前記バルブヘッドの前記係合部は、パーフルオロアルコキシアルカンおよびフッ素化エチレンプロピレンからなるグループから選択される少なくとも１つのポリマーを含む、弁部材と、
   前記弁部材に取り付けられるバルブステムと、
   を備え、
   前記ダイアフラム部は前記バルブヘッドと前記バルブステムとの間に挟み込まれており、
   前記バルブヘッドは前記弁座に対して開位置と閉位置との間で移動可能である、
   弁。
2. 前記バルブヘッドは第１端部および第２端部を有し、
   前記第１端部は前記ダイアフラム部に接続されており、
   前記第２端部は前記第１端部よりも前記ダイアフラム部から離れた位置にあり、
   前記バルブヘッドは前記第２端部に向かって先細になっている、
   請求項１に記載の弁。
3. 前記弁本体は溝を含み、
   前記ダイアフラム部は、前記ダイアフラム部の一方側に位置する前記通路と前記ダイアフラム部の反対側にある空間との間にシールを形成するために前記溝内に受容される挿入部を有する、
   請求項１に記載の弁。
4. 前記弁本体は、前記ダイアフラム部の動きを制限するために前記ダイアフラム部の上面と接触する保持機構を有する、
   請求項１に記載の弁。
5. 前記ダイアフラム部は開口を含み、前記バルブステムは前記開口を通って延びて前記バルブヘッドに直接接続されている、
   請求項１～４のうちいずれか一項に記載の弁。
6. 前記パーフルオロアルコキシアルカンおよびフッ素化エチレンプロピレンのうち１つは、０．４ｇ～５０ｇ／１０分のメルトフローレートを有する、
   請求項１～５のうちいずれか一項に記載の弁。
7. 流体の流れを制御するための弁であって、
   前記流体の入口および出口を含む弁本体と、
   前記入口から前記出口まで延びる前記流体の通路であって、弁座を含む、通路と、
   弁部材であって、
   フルオロポリマーを含む溶融加工可能でない材料で形成されたダイアフラム部と、
   前記ダイアフラム部に取り付けられるバルブヘッドと、を含み、前記バルブヘッドは前記弁座に係合可能な係合部を含み、前記係合部はフルオロポリマーを含む溶融加工可能な材料で形成されている、弁部材と、
   前記弁部材に取り付けられるバルブステムと、
   前記ダイアフラム部は前記バルブヘッドと前記バルブステムとの間に挟み込まれており、
   前記バルブヘッドは、前記弁座に対して開位置と閉位置の間で移動可能である、弁。
8. 前記バルブヘッドは第１端部および第２端部を有し、
   前記第１端部は前記ダイアフラム部に接続されており、
   前記第２端部は前記第１端部よりも前記ダイアフラム部から離れた位置にあり、
   前記バルブヘッドは前記第２端部に向かって先細になっている、
   請求項７に記載の弁。
9. 前記溶融加工可能でない材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命は、前記溶融加工可能な材料のＭＩＴ曲げ亀裂寿命の少なくとも２倍である、
   請求項７または８に記載の弁。
10. 前記溶融加工可能な材料のメルトフローレートが少なくとも０．４ｇ／１０分である、
    請求項７～９のうちいずれか一項に記載の弁。

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