JP7262280B2 - ダイヤフラムバルブ - Google Patents
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Description
本発明は、化学工場、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などの各種産業に使用されるダイヤフラムバルブに関し、さらに詳細には、ダイヤフラムへの帯電を抑制するダイヤフラムバルブに関する。
ダイヤフラムバルブは、化学工場、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野など様々な分野で使用されている。ダイヤフラムバルブでは、弁本体の中央部に設けられた弁室に流入側流路と流出側流路とが連通しており、弁本体と弁本体の上部に取り付けられた駆動部筐体との間に弁室と駆動部筐体の内部空間とを隔離するダイヤフラム部を挟持し、駆動部筐体の内部空間内に配置された駆動機構によって駆動されるステムの下端部にダイヤフラム部を接続することによって、ダイヤフラム部に支持される弁体を弁室内に設けられた弁座に対して圧接、離間させ、流入側流路と流出側流路との間を開閉するようになっていることが一般的である。
このようなダイヤフラムバルブでは、内部を流体が流れると、流路の内周面、弁室の周面、及びダイヤフラム部の接液面と、流体との摩擦により、静電気が発生する。発生した静電気がダイヤフラムバルブの構成部品に蓄積すると、放電によりダイヤフラム部に絶縁破壊が生じて、弁室内の流体がダイヤフラム部を通り抜けて駆動部筐体内に漏出したりする恐れがあった。また、静電気により流路の内周面などに流体中の不純物などのパーティクルが付着しやすくなり、流路が汚染される恐れがあった。
このようなダイヤフラムバルブの構成部品への帯電を抑制するために、例えば特許文献１は、絶縁材料からなり且つ流体通路が形成された流路ボディと、絶縁材料からなり且つ流体流路を流通する流体に接触する流体接触面を有する膜部とを備え、流体流路の周囲の一部が薄肉部によって形成され、薄肉部の外周面に導電層が形成されていると共に導電層に電荷放出手段が接続されており、流体流路の内周面に発生した静電気が導電層と電荷放出手段とを通じて外部に放出されるようにしたダイヤフラムバルブを提案している。
化学工場、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野などでは、腐食性の強い流体や汚染防止が要求される流体を取り扱うことから、耐薬品性や耐汚染性に優れているフッ素樹脂材料がダイヤフラムバルブにおいて流体と接する部品に広く用いられている。また、ダイヤフラムバルブでは、上述したように、弁室とダイヤフラムを駆動するための駆動部及びステムを収容する空間とをダイヤフラム部によって隔離する構成となっているが、ダイヤフラムの破損などにより、弁室内の流体が駆動部を収容する空間へと漏出する可能性がある。このため、駆動部及びステムも可能な限り全てフッ素樹脂材料から形成することが好ましい。
一方、フッ素樹脂材料は体積抵抗率が高く、バルブ装置の内部を流れる流体との摩擦により生じた静電気を十分に外部に逃がすことができないため、静電気が蓄積されやすい。特に、ダイヤフラムバルブでは、二つの流路の間の開閉を行う弁部において流速が上がるので、弁部に静電気が蓄積して帯電しやすい。また、弁部が設けられる弁室内では、隅部など流体が滞留する領域が生じやすいため、流体中の不純物などの微細なパーティクルが帯電した静電気により弁室の壁やダイヤフラムなどに引き寄せられて付着し、凝集して肥大化しやすくなる。本発明者は、このようにダイヤフラムに付着して肥大化したパーティクルが、弁の開閉時に、ダイヤフラムの上下動や流速の急な変化などにより、ダイヤフラムから剥離して流体中に放出され、流体の汚染の大きな原因となっていることを見出した。特に、肥大化したパーティクルは、半導体ウエハ製造などの洗浄などの際に、ウエハに損傷を与える可能性があり、問題となる。特許文献１に記載のダイヤフラムバルブのように、弁本体の接液部の帯電の抑制を行っても、ダイヤフラムが絶縁性材料から形成されているような場合、ダイヤフラムの帯電の抑制は不十分となりやすく、同様の問題が生じ得る。
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決するために、帯電によるダイヤフラムへのパーティクルの付着を抑制し、肥大化したパーティクルによる流体の汚染を低減させることができるダイヤフラムバルブを提供することにある。
上記目的に鑑み、本発明は、弁室と該弁室に連通する第１の流路及び第２の流路とが形成された弁本体と、前記弁室に形成された環状の弁座と、前記弁座に接離するダイヤフラムと、該ダイヤフラムを駆動する駆動部とを備え、前記弁座に対する前記ダイヤフラムの接離により前記第１の流路と前記第２の流路との間の開閉を行うダイヤフラムバルブであって、前記駆動部の駆動部筐体が前記弁本体との間に前記ダイヤフラムの外周縁部を挟持するように前記弁本体に連結されており、前記駆動部筐体が導電性フッ素樹脂材料から形成されていると共に、前記ダイヤフラムにおいて前記弁座と当接する部分が非導電性フッ素樹脂材料から形成され、前記ダイヤフラムの残余の部分が導電性フッ素樹脂材料から形成されており、前記導電性フッ素樹脂材料は、フッ素樹脂材料に導電性材料を配合してなるダイヤフラムバルブを提供する。
上記ダイヤフラムバルブでは、弁本体と駆動部筐体との間にダイヤフラムの外周縁部を挟持しており、接液部ではない駆動部筐体が導電性フッ素樹脂から形成されている。このため、ダイヤフラムに発生した静電気が駆動部筐体に逃げることができ、ダイヤフラムの帯電が抑制される。これにより、流体中の不純物などの微細なパーティクルがダイヤフラムに付着しにくくなり、成長して肥大化することを抑制することができる。この結果、ダイヤフラムに付着して肥大化したパーティクルが、弁の開閉時のダイヤフラムの上下動や流速の急な変化などにより、流体中に放出されることを抑制することが可能となる。また、駆動部筐体が導電性フッ素樹脂材料から形成されているので、ダイヤフラムの破損などによって、弁室内の流体がダイヤフラムから駆動部筐体内に漏出した場合でも、流体による駆動部筐体の腐食を防止することができる。さらに、ダイヤフラムが導電性フッ素樹脂材料から形成されているので、ダイヤフラムに発生した静電気を駆動部筐体にさらに逃がしやすくなり、帯電抑制効果が高められる。また、弁座との当接部分が非導電性フッ素樹脂材料から形成されており、弁座との摩擦でダイヤフラムからパーティクルが発生して流体中に放出されても、導電性フッ素樹脂材料に含まれるカーボンブラックやカーボンナノチューブのような導電性材料が非導電性フッ素樹脂材料には含まれていないので、ダイヤフラムから流体中への導電性材料の放出を防ぐことができ、半導体製造分野のような用途で、導電性材料が悪影響を及ぼすことを防止することができる。
上記ダイヤフラムバルブでは、前記駆動部が、前記ダイヤフラムに連結されるステムと、前記ステムを駆動するための駆動機構とをさらに含み、前記ステムが導電性フッ素樹脂材料から形成されることが好ましい。前記ダイヤフラムに隣接する前記駆動部の構成部品が全て導電性フッ素樹脂材料から形成されていることがさらに好ましい。ダイヤフラムに連結されるステムなどのダイヤフラムに隣接する駆動部の構成部品全てが導電性フッ素樹脂材料から形成されていれば、ダイヤフラムで発生した静電気の逃げ道が増え、ダイヤフラムの帯電抑制効果がさらに高められる。
一つの実施形態として、前記駆動機構が前記駆動部筐体内に往復動可能に収容されるピストンを含み、前記ステムが前記ピストンに連結されており、前記ピストンの往復動によって駆動されるようにすることができる。この場合、前記ピストンが導電性フッ素樹脂材料から形成されていることが好ましい。
また、別の実施形態として、前記ダイヤフラムが、前記弁座に当接する弁体部と、該弁体部から延びる環状の膜部とを含み、前記膜部の外周縁部が前記弁本体と前記駆動部筐体との間に挟持されているようにすることもできる。
さらに、前記ダイヤフラム又は前記駆動部筐体に、静電気を外部に逃がすアース要素が接続されているようにしてもよい。
例えば、前記導電性材料は、カーボンブラック又はカーボンナノチューブとすることができる。
本発明のダイヤフラムバルブによれば、ダイヤフラムに接する駆動部筐体が導電性フッ素樹脂から形成されているので、ダイヤフラムの帯電が抑制され、ダイヤフラムにパーティクルが付着して肥大化することを抑制することができる。この結果、肥大化したパーティクルが、弁の開閉時のダイヤフラムの上下動や急な流速の変化などにより、ダイヤフラムから剥離して流体中に放出されることを抑制させることができ、肥大化したパーティクルが流体を汚染することを低減させることが可能となる。また、駆動部筐体が導電性フッ素樹脂材料から形成されているので、ダイヤフラムの破損などによって、弁室内の流体がダイヤフラムから駆動部筐体内に漏出した場合でも、流体による駆動部筐体の腐食を防止することができる。
以下、図面を参照して、本発明によるダイヤフラムバルブの実施の形態を説明するが、本発明が図示されている実施形態に限定されないことは言うまでもない。
最初に、図１を参照して、本発明のダイヤフラムバルブ１１の全体構成を説明する。ダイヤフラムバルブ１１は、弁本体１３と、ダイヤフラム１５と、ダイヤフラム１５を駆動する駆動部１７とを備え、駆動部１７は弁本体１３の上部に取り付けられている。
弁本体１３には、上部中央に弁室１９が形成されていると共に、弁室１９に連通する第１の流路及び第２の流路が形成されており、弁室１９において、第１の流路から弁室１９への開口の周囲に、ダイヤフラム１５が接離する環状の弁座２１が形成されている。図示されている実施形態では、第１の流路として、弁本体１３の対向する側面の一方に形成された流入口２３から延び且つ弁室１９の底部中央に開口する流入路２５が形成されていると共に、第２の流路として、弁本体１３の対向する側面の他方に形成された流出口２７から延び且つ弁室２１の側面に開口する流出路２９が形成されており、流入路２５から弁室２１への開口の周囲に環状の弁座２１が形成されている。
駆動部１７は、弁本体１３の上部に取り付けられ且つ内部に機構収容空間が形成されている駆動部筐体３１と、駆動部筐体３１の上部に取り付けられる蓋部材３３と、ダイヤフラム１５に連結されるステム３５と、機構収容空間に収容されており且つステム３５を駆動する駆動機構とを備えている。本実施形態では、駆動部筐体３１内にシリンダ部が形成されており、駆動機構は、シリンダ部内に収容されているピストン３７と、付勢部材としてのコイルばね３９とによって構成されている。
ピストン３７は、駆動部筐体３１のシリンダ部内に摺動可能に収容されるピストン本体３７ａと、ピストン本体３７ａから上方に延びる案内軸３７ｂとを有しており、ピストン本体３７ａから下方に向かって延びるようにステム３５がピストン本体３７ａに連結されている。ステム３５は、駆動部筐体３１の底部を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されて、その先端がダイヤフラム１５（詳細には、後述する弁体部１５ａ）に接続されている。ピストン本体３７ａは、外周面がシリンダ部の内周面に上下方向に摺動可能に接触しており、シリンダ部の内部空間を、ピストン本体３７ａの上面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の天井面（すなわち蓋部材３３の下面）によって囲まれた上部空間４１と、ピストン本体３７ａの下面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の底面（すなわち駆動部筐体３１の底部）とによって囲まれた下部空間４３とに区画している。案内軸３７ｂは、蓋部材３３を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されており、ピストン３７の上下動を案内するようになっている。
蓋部材３３には、上部空間４１を区画するシリンダ部の天井面に連通する通気口４５が形成されており、通気口４５を通して上部空間４１と外部との間で通気を行うことができるようになっていると共に、駆動部筐体３１の側部には、下部空間４３を区画するシリンダ部の底部に連通する作動流体供給口４７が形成されており、作動流体供給口４７から下部空間４３内へ作動流体を供給できるようになっている。また、蓋部材３３の下面（シリンダ部の天井面）とピストン本体３７ａの上面との間にコイルばね３９が圧縮状態で配置されている。
なお、駆動部１７は、ステム３５及びピストン３７の案内軸３７ｂが弁座面に対して垂直となるように配置されている。
ダイヤフラム１５は、弁体部１５ａと膜部１５ｂとを含んでいる。弁体部１５ａは、円柱上に円錐台が連結されたような形状を有しており、底面が弁座２１に対向するように配置されている。膜部１５ｂは弁体部１５ａの上端部の外周部から半径方向外方に延びるように形成されており、膜部の外周縁部が弁本体１３の弁室１９の上部開口の周囲領域の上面と駆動部筐体３１の底面との間に挟持されている。
ダイヤフラムバルブ１１では、弁本体１３が通常のフッ素樹脂材料（非導電性フッ素樹脂材料）から形成されている一方、駆動部１７において、ダイヤフラム１５に隣接する構成部品が導電性フッ素樹脂材料から形成されている。すなわち、駆動部筐体３１及びステム３５が導電性フッ素樹脂材料から形成されている。さらに、ステム３５が連結されているピストン３７、駆動部筐体３１に取り付けられている蓋部材３３、及びダイヤフラム１５も導電性フッ素樹脂材料から形成されていることが好ましい。導電性フッ素樹脂材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などのフッ素樹脂材料にカーボンブラック又はカーボンナノチューブなどの導電性材料を配合して導電性を付与したものを使用することができる。導電性フッ素樹脂材料は、例えば粉末状のフッ素樹脂材料にカーボンブラックやカーボンナノチューブを混合、攪拌したものを溶融させることにより作成することができる。
図示されている実施形態では、弁本体１３及びダイヤフラム１５がＰＶＤＦから形成されている一方、駆動部１７の駆動部筐体３１、蓋部材３３、ステム３５、ピストン３７がＰＶＤＦにカーボンブラックを配合した導電性フッ素樹脂材料から形成されている。しかしながら、ダイヤフラム１５は、特に膜部１５ｂが繰り返しの曲げを伴う部分となり、フレックスライフ値が高い方が好ましいことから、ＰＴＦＥにカーボンブラック又はカーボンナノチューブなどの導電性材料を配合した導電性フッ素樹脂材料から形成してもよい。さらに、導電性フッ素樹脂材料は、フッ素樹脂材料にカーボンブラック又はカーボンナノチューブを配合したものに限定されるものではなく、他のタイプの導電性フッ素樹脂材料を用いることも可能である。また、ダイヤフラム２１の作製方法は特に限定されるものではなく、切削により作製してもよく、圧縮成形により作製してもよい。
ダイヤフラム１５の膜部１５ｂの外周縁部には、弁本体１３と駆動部筐体３１との間に挟持された状態で弁本体１３の外部まで突出して延びるタブ部（図示せず）を形成し、タブ部にアース線を接続するようにしてもよい。このようなタブ部及びアース線を設けることで、タブ部及びアース線を通じて、ダイヤフラム１５に発生した静電気を外部に逃がすことが可能となる。アース線は、駆動部筐体３１やステムなど駆動部１７の他の構成部品に接続するようにしてもよい。
次に、図１を参照して、ダイヤフラムバルブ１１の動作を説明する。図１に示されているように、作動流体供給口４７から駆動部１７に作動流体が供給されていない通常時は、駆動部１７のピストン３７がコイルばね３９によって下方に付勢されて押し下げられる。この結果、弁体部１５ａが弁座２１に圧接されて、ダイヤフラムバルブ１１が図１に示されているように閉状態となる。この状態から駆動部１７の作動流体供給口４７に作動流体を供給すると、シリンダ部の下部空間４３に流入した作動流体の流体圧がピストン本体３７ａに上向きに作用し、ピストン３７がコイルばね３９の付勢力に抗して押し上げられる。このとき、上部空間４１内の空気は通気口４５から外部に放出される。この結果、弁体部１５ａが弁座２１から離間して、ダイヤフラムバルブ１１が開状態となる。作動流体供給口４７への作動流体の供給が停止されると、コイルばね３９により、再びピストン３７が下方に付勢されて押し下げられ、弁体部１５ａが弁座２１に圧接して、再び閉状態となる。
ダイヤフラムバルブ１１では、開状態となって、流入路２５から弁室１９を経て流出路２９へ流体が流れると、流入路２５及び流出路２９の内周面、弁室１９の内壁、及びダイヤフラム１５と、流体との摩擦によって静電気が発生し得る。特に、弁室１９の隅部やダイヤフラム１５付近では、流体が滞留しやすく、流体中のパーティクルが引き寄せられて付着して成長し、肥大化しやすい。また、ダイヤフラム１５、特にその膜部１５ｂは、弁の開閉時に大きく動く又は曲がるので、肥大化したパーティクルが剥離して流体の汚染を引き起こしやすい。このため、ダイヤフラムバルブ１１が例えば半導体の洗浄などに用いられる流体のライン上に用いられると、肥大化したパーティクルが流体中に放出されてウエハにダメージを与えてしまう可能性がある。そこで、ダイヤフラムバルブ１１では、ダイヤフラム１５に隣接する駆動部１７の構成部品、詳細には、駆動部筐体３１及びステム３５や、ステム３５に連結されるピストン３７及び蓋部材３３が導電性フッ素樹脂材料から形成されているので、弁本体１３やダイヤフラム１５が絶縁材料から形成されていたとしても、図２に示されているように、ダイヤフラム１５に発生した静電気（電子）が駆動部筐体３１、ステム３５などに拡散される。特に薄い膜部１５ｂでは、電子が移動しやすく、膜部１５ｂから静電気を拡散させる効果が大きい。このため、静電気がダイヤフラム１５に蓄積されにくく、帯電が抑制される。この結果、流体中の不純物などのパーティクルがダイヤフラム１５、特に膜部１５ｂに付着しにくくなり、パーティクルの肥大化も抑制され、肥大化したパーティクルによる流体の汚染を低減させることができる。
ダイヤフラム１５や駆動部１７（詳細には、駆動部筐体３１又はステム３５など）に駆動部１７の駆動部筐体３１の外部まで延びるアース線が接続されていれば、静電気が外部に逃がされるので、ダイヤフラム１５の帯電がさらに効果的に抑制され、肥大化したパーティクルによる流体の汚染の低減効果もさらに高められる。しかしながら、アース線は必須ではなく、アース線が設けられなくても、上述の効果が得られる。
上述したように、ダイヤフラム１５は、膜部１５ｂが動く又は曲がって弁体部１５ａが弁座２１に対して圧接又は離間され、ダイヤフラムバルブ１１を閉状態又は開状態にする。このような弁座２１に対する弁体部１５ａの接触時の衝撃や摩擦により、弁体部１５ａからはパーティクルが発生しやすくなる。このため、ダイヤフラム１５がＰＴＦＥにカーボンブラックやカーボンナノチューブなどの導電性材料を配合した導電性フッ素樹脂材料から形成されている場合、弁座２１に当接する弁体部１５ａから流体中に、導電性フッ素樹脂材料中に含まれる導電性材料が放出される恐れがある。特に半導体製造分野などでは、製造工程（例えば洗浄工程）で使用される流体中に導電性材料が含まれていると悪影響が生じることがある。
したがって、半導体製造分野など流体中への導電性材料の放出を防止したい場合には、図３に示されている変形形態のように、ダイヤフラム１５の弁体部１５ａにおいて弁座２１に当接する部分（以下、当接部分と記載する。）１５ｃを非導電性フッ素樹脂材料から形成する一方、残余の部分（以下、非当接部分と記載する。）１５ｄを導電性フッ素樹脂材料から形成するようにすることが好ましい。例えば、当接部分１５ｃをＰＴＦＥから形成する一方、非当接部分１５ｄをカーボンブラックを配合したＰＴＦＥから形成する。これにより、ダイヤフラム１５から流体中に導電性材料を放出することを防止することができる。なお、当接部分１５ｃと非当接部分１５ｄとは、個別に成形した後に接着などにより一体的に接合してもよく、いわゆる多色成形（多色圧縮成形）により一体成形してもよい。
本発明の適用は、第１の実施形態のダイヤフラムバルブ１１の構成に限定されるものではない。
図４は、本発明の第２の実施形態のトグルバルブ１１´を示している。図４に示されているトグルバルブ１１´は、ダイヤフラムバルブ１１では作動流体によってピストン３７を上下動させるのに対して、レバー４９を手動で操作することによりピストン３７を上下動させる点を除き同様の構成であり、図１に示されているダイヤフラムバルブ１１と同様の構成要素に対して同じ参照符号を付している。以下では、トグルバルブ１１´がダイヤフラムバルブ１１と異なる点について主に説明する。
トグルバルブ１１´は、弁本体１３と、ダイヤフラム１５と、ダイヤフラム１５を駆動する駆動部１７とを備え、駆動部１７は弁本体１３の上部に取り付けられている。弁本体１３は、上部中央に弁室１９が形成されていると共に、弁本体１３の一方の側面に形成された流入口２３から延び且つ弁室１９の底部中央に開口する流入路２５と、弁本体１３の他方の側面に形成された流出口２７から延び且つ弁室２１の側面に開口する流出路２９が形成されており、流入路２５から弁室１９への開口の周囲に、ダイヤフラム１５が接離する環状の弁座２１が形成されている。
駆動部１７は、弁本体１３の上部に取り付けられ且つ内部に機構収容空間としてのシリンダ部が形成されている駆動部筐体３１と、駆動部筐体３１の上部に取り付けられる蓋部材３３と、ダイヤフラム１５に連結されるステム３５と、シリンダ部に収容されており且つステム３５を駆動する駆動機構とを備えている。駆動機構は、シリンダ部内に収容されているピストン３７と、付勢部材としてのコイルばね３９とによって構成されている。ピストン３７は、駆動部筐体３１のシリンダ部内に摺動可能に収容されるピストン本体３７ａと、ピストン本体３７ａから上方に延びる案内軸３７ｂとを有しており、ピストン本体３７ａから下方に向かって延びるようにステム３５がピストン本体３７ａに連結されている。ステム３５は、駆動部筐体３１の底部を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されて、その先端がダイヤフラム１５（詳細には、弁体部１５ａ）に接続されている。ピストン本体３７ａは、外周面がシリンダ部の内周面に上下方向に摺動可能に接触しており、シリンダ部の内部空間を、ピストン本体３７ａの上面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の天井面（すなわち蓋部材３３の下面）によって囲まれた上部空間４１と、ピストン本体３７ａの下面とシリンダ部の内周壁とシリンダ部の底面（すなわち駆動部筐体３１の底部）とによって囲まれた下部空間４３とに区画している。案内軸３７ｂは、蓋部材３３を貫通して設けられた貫通孔に摺動可能に挿入されており、ピストン３７の上下動を案内するようになっている。また、蓋部材３３の下面（シリンダ部の天井面）とピストン本体３７ａの上面との間にコイルばね３９が圧縮状態で配置されている。
案内軸３７ｂの端部には、レバー４９が旋回可能に取り付けられており、レバー４９を旋回させることによりカム作用で、案内軸３７ｂを介してピストン本体３７ａを上下動させることができるようになっている。詳細には、レバー４９を直立状態まで旋回させることにより、カム作用で、案内軸３７ｂを介してコイルばね３９の付勢力に抗してピストン本体３７ａを上方へ移動させることができ、レバー４９を寝かせた状態に旋回させることにより、レバー４９からピストン本体３７ａへの力の付与がなくなり、コイルばね３９の付勢力により、ピストン本体３７ａが下方へ移動させられる。
ダイヤフラム１５は、弁体部１５ａと膜部１５ｂとを含んでいる。弁体部１５ａは、円柱上に円錐台が連結されたような形状を有しており、底面が弁座２１に対向するように配置されている。膜部１５ｂは弁体部１５ａの上端部の外周部から半径方向外方に延びるように形成されており、膜部の外周縁部が弁本体１３の弁室１９の上部開口の周囲領域の上面と駆動部筐体３１の底面との間に挟持されている。
トグルバルブ１１´では、ダイヤフラムバルブ１１と同様に、駆動部１７において、ダイヤフラム１５に隣接する構成部品が導電性フッ素樹脂材料から形成されている。すなわち、駆動部筐体３１及びステム３５が導電性フッ素樹脂材料から形成されている。さらに、ステム３５が連結されているピストン３７が駆動部筐体３１に取り付けられている蓋部材３３も導電性フッ素樹脂材料から形成されていることが好ましい。また、ダイヤフラム１５も導電性フッ素樹脂材料から形成されていることが好ましい。導電性フッ素樹脂材料の詳細、効果については、ダイヤフラムバルブ１１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
さらに、トグルバルブ１１´においても、ダイヤフラムバルブ１１と同様に、ダイヤフラム１５の弁体部１５ａを当接部分１５ｃと非当接部分１５ｄとによって構成し、当接部分１５ｃを非導電性フッ素樹脂材料から形成する一方、非当接部分１５ｄを導電性フッ素樹脂材料から形成するようにしてもよい。
また、ダイヤフラムを使用したバルブであれば、例えば定圧バルブやサックバックバルブなどにも本発明を適用することが可能である。この場合でも、流体と接せずダイヤフラム１５を駆動する駆動部１７において、ダイヤフラム１５に隣接する構成部品を導電性フッ素樹脂材料から形成したり、ダイヤフラム１５を導電性フッ素樹脂材料から形成すればよい。また、この場合でも、ダイヤフラム１５の弁体部１５ａを当接部分１５ｃと非当接部分１５ｄとによって構成して、当接部分１５ｃを非導電性フッ素樹脂材料から形成すると共に非当接部分１５ｄを導電性フッ素樹脂材料から形成するようにしてもよい。
表１に、弁本体１３及びダイヤフラム１５はＰＶＤＦから作製し、フッ素樹脂材料としてＰＶＤＦを使用して２０重量％のカーボンブラックを配合した導電性フッ素樹脂材料から駆動部１７（詳細には、駆動部筐体３１、蓋部材３３、ステム３５、ピストン３７）を作製したダイヤフラムバルブ１１の実施例と、ダイヤフラムバルブ１１と同じ構成で、弁本体１３、ダイヤフラム１５、駆動部１７を全てＰＶＤＦから作製したダイヤフラムバルブの比較例とについて、パーティクルの検出数の試験結果を示している。実施例１及び実施例２は、アース線を設けていないダイヤフラムバルブ１１であり、実施例３及び実施例４は、駆動部１７の上部、詳細には蓋部材３３にアース線を設けたダイヤフラム１１となっている。また、実施例１及び実施例３は３秒間の開状態と１秒間の閉状態とを繰り返す開閉モードを３０分継続しながら測定した場合であり、実施例２及び実施例４は開状態を続ける開モードを３０分間継続しながら測定した場合である。試験では、試験開始前にダイヤフラムバルブ表面をイソプロピルアルコールで除電した後に、ダイヤフラムバルブに純水を流通させ、ダイヤフラムバルブの下流に設置されたパーティクルカウンタで純水中に含まれるパーティクル数を計測し、比較例１のときに検出されたパーティクル数を１００として比較した。
比較例１と比較例２、実施例１と実施例２、実施例３と実施例４の試験結果から、開閉モードのときの方が開モードのときよりも検出されるパーティクル数が多く、バルブの開閉がパーティクルカウンタにより検出可能な肥大化したパーティクルを発生しやすくしていることが確認された。また、比較例１及び比較例２の試験結果と実施例１及び実施例２の試験結果との対比から、駆動部１７を導電性フッ素樹脂材料から作製した本発明のダイヤフラムバルブ１１が、アース線を設けていない場合でも、駆動部を非導電性フッ素樹脂材料から形成した通常のダイヤフラムバルブと比較して、パーティクルカウンタで検出される肥大化されたパーティクル数が減少しており、帯電抑制による肥大化したパーティクル発生の低減効果を奏することが確認された。さらに、実施例１及び実施例２の試験結果と実施例３及び実施例４の試験結果との対比から、駆動部１７を導電性フッ素樹脂材料から作製する場合でも、アース線を設けることにより、パーティクルカウンタによって検出可能な肥大化したパーティクルの数がさらに減少しており、帯電抑制による肥大化したパーティクル発生の低減効果を高めることができることが確認された。
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるダイヤフラムバルブを説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施形態では、アース線が設けられていないが、ダイヤフラム１５や駆動部筐体３１にアース線を接続するようにしてもよい。また、実施形態では、ダイヤフラム１５は非導電性フッ素樹脂材料から形成されているが、駆動部１７と同様の導電性フッ素樹脂材料から形成してもよい。
１１ ダイヤフラムバルブ
１１´ トグルバルブ
１３ 弁本体
１５ ダイヤフラム
１５ａ 弁体部
１５ｂ 膜部
１５ｃ 当接部分
１５ｄ 非当接部分
１７ 駆動部
１９ 弁室
２５ 流入路
２９ 流出路
３１ 駆動部筐体
３５ ステム
１１´ トグルバルブ
１３ 弁本体
１５ ダイヤフラム
１５ａ 弁体部
１５ｂ 膜部
１５ｃ 当接部分
１５ｄ 非当接部分
１７ 駆動部
１９ 弁室
２５ 流入路
２９ 流出路
３１ 駆動部筐体
３５ ステム
Claims (8)
- 弁室と該弁室に連通する第１の流路及び第２の流路とが形成された弁本体と、前記弁室に形成された環状の弁座と、前記弁座に接離するダイヤフラムと、該ダイヤフラムを駆動する駆動部とを備え、前記弁座に対する前記ダイヤフラムの接離により前記第１の流路と前記第２の流路との間の開閉を行うダイヤフラムバルブであって、
前記駆動部の駆動部筐体が前記弁本体との間に前記ダイヤフラムの外周縁部を挟持するように前記弁本体に連結されており、前記駆動部筐体が導電性フッ素樹脂材料から形成されていると共に、前記ダイヤフラムにおいて前記弁座と当接する部分が非導電性フッ素樹脂材料から形成され、前記ダイヤフラムの残余の部分が導電性フッ素樹脂材料から形成されており、前記導電性フッ素樹脂材料は、フッ素樹脂材料に導電性材料を配合してなることを特徴とするダイヤフラムバルブ。 - 前記駆動部が、前記ダイヤフラムに連結されるステムと、前記ステムを駆動するための駆動機構とをさらに含み、前記ステムが導電性フッ素樹脂材料から形成される、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
- 前記ダイヤフラムに隣接する前記駆動部の構成部品が全て導電性フッ素樹脂材料から形成されている、請求項２に記載のダイヤフラムバルブ。
- 前記駆動機構が前記駆動部筐体内に往復動可能に収容されるピストンを含み、前記ステムが前記ピストンに連結されており、前記ピストンの往復動によって駆動される、請求項３に記載のダイヤフラムバルブ。
- 前記ピストンが導電性フッ素樹脂材料から形成される、請求項４に記載のダイヤフラムバルブ。
- 前記ダイヤフラムが、前記弁座に当接する弁体部と、該弁体部から延びる環状の膜部とを含み、前記膜部の外周縁部が前記弁本体と前記駆動部筐体との間に挟持されている、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のダイヤフラムバルブ。
- 前記ダイヤフラム又は前記駆動部筐体に、静電気を外部に逃がすアース要素が接続されている、請求項１から請求項６に記載のダイヤフラムバルブ。
- 前記導電性材料は、カーボンブラック又はカーボンナノチューブである、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
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