(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成でありながら、ダイヤフラムが破断する前に、ダイヤフラムの損傷を確実に検出することができるダイヤフラム弁を提供する。【解決手段】流体流入通路２ａ、及び流体流出通路２ｂを設けたボディ２内のシート４にダイヤフラム５接離させ流体の導通、遮断を行うダイヤフラム弁１において、ダイヤフラム５を多層構造とし、最上層のダイヤフラム表面に配線を配置し、配線の断線を検出することによりダイヤフラム５の異常を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流入通路、流体流出通路および上向きに開口した凹所が設けられたボディと、ボディの凹所底面に配置された環状のシートと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行う弾性変形可能なダイヤフラムとを備えているダイヤフラム弁において、
ダイヤフラムは、複数のダイヤフラム層によって形成されており、複数のダイヤフラム層の少なくとも１層に、配線が施されており、該配線の切断を検出することによってダイヤフラムの異常が検出されることを特徴とするダイヤフラム弁。
【請求項２】
配線は、最上層のダイヤフラム層にのみ形成されていることを特徴とする請求項１のダイヤフラム弁。
【請求項３】
複数のダイヤフラム層は、いずれも金属製とされており、配線とダイヤフラム層との間に絶縁層が設けられ、配線は、保護層に覆われていることを特徴とする請求項１または２のダイヤフラム弁。
【請求項４】
配線が施されているダイヤフラム層の厚みは、他のダイヤフラム層の厚みよりも小さくなされていることを特徴とする請求項３のダイヤフラム弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダイヤフラム弁に関し、特に、使用中の損傷状態が検出可能なダイヤフラム弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体流入通路、流体流出通路および上向きに開口した凹所が設けられたボディと、ボディの凹所底面に配置された環状のシートと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行う弾性変形可能なダイヤフラムとを備えているダイヤフラム弁は、よく知られている。
【０００３】
ダイヤフラム弁においては、ダイヤフラムが破断した場合には、弁内の流体が外部に漏れ出すおそれがあるが、流体として、毒性ガスや腐食性ガスが使用されている場合には、危険を伴うことになる。
【０００４】
ダイヤフラムが破断する前に交換するために、ダイヤフラムの耐久回数を事前に確認しておき、バラツキを考慮して破断までの回数を設定し、この回数に到達した時点で交換するということが一般的に行われているが、このやり方では、設定回数よりも早く破断を起こすことがある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、ダイヤフラムの摩耗に関する状態を監視するためのセンサを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−５１９４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイヤフラムの使用中の損傷状態を検出するに際し、ダイヤフラムが破断する前の初期損傷状態を検出することが好ましい。上記特許文献１では、摩耗を監視することで、早期に損傷状態を確認できる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１のものでは、適宜な信号パラメータを設定して、その変化量をベースライン測定値と比較して、ダイヤフラムの摩耗に関する状態を求めるようになされており、このようなシステム構成によると、摩耗監視システムが複雑なものとなり、データ処理が面倒でコスト高となるという問題があった。しかも、どの時点を損傷と判断するかが難しいという問題もあった。
【０００９】
この発明の目的は、簡単な構成でありながら、ダイヤフラムが破断する前に、ダイヤフラムの損傷を確実に検出することができるダイヤフラム弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるダイヤフラム弁は、流体流入通路、流体流出通路および上向きに開口した凹所が設けられたボディと、ボディの凹所底面に配置された環状のシートと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行う弾性変形可能なダイヤフラムとを備えているダイヤフラム弁において、ダイヤフラムは、複数のダイヤフラム層によって形成されており、複数のダイヤフラム層の少なくとも１層に、配線が施されており、該配線の切断を検出することによってダイヤフラムの異常が検出されることを特徴とするものである。
【００１１】
ダイヤフラムは、その外周縁部がボディに固定されることで、ボディに設けられた上向き凹所の開口をシールするとともに、その中央部分が外周縁部に対して弾性変形可能（上下移動可能）とされ、弁棒の上下移動に伴って弾性変形して流体通路開閉に寄与する。ダイヤフラムは、金属製であってもよいし、合成樹脂製であってもよい。
【００１２】
「複数」は、２以上のいずれであってもよい。「複数のダイヤフラム層の少なくとも１層」は、全てのダイヤフラム層に配線を施してもよいことを意味するが、好ましくは、１層だけに配線が施される。積層構造のダイヤフラムでは、通常、最も大きい応力を受けるダイヤフラム層が破断し、これに伴って、全体の強度が低下することで、ダイヤフラム全体の破断に至る。ここで、１つのダイヤフラム層が破断した状態では、弁内の流体の漏れが発生することはない。すなわち、１枚のダイヤフラムが損傷したことを検出することで、流体の漏れが発生する前に、ダイヤフラムの破断に伴う危険を回避することができる。
【００１３】
１つのダイヤフラム層が破断したことを検出するために、配線が切断したかどうかが検出される。すなわち、通電の有無を検出すればよいので、連続的に変化する検出値を閾値と比較して判定する必要はなく、ダイヤフラム全体が破断する前の損傷状態の検出のための構成を簡単なものとできる。配線の切断を検出するには、定期的（例えば１回／１日）に通電して、導通の有無を確認ればよい。
【００１４】
複数のダイヤフラム層は、いずれも金属製とされており、配線とダイヤフラム層との間に絶縁層が設けられ、配線は、保護層に覆われていることが好ましい。
【００１５】
ダイヤフラム層が金属製の場合、絶縁層が必須となる。絶縁層および保護層は、耐久性および柔軟性のある合成樹脂で形成されていることが好まし。このような合成樹脂としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂やフッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡなど）が適している。
【００１６】
配線が施されているダイヤフラム層の厚みは、他のダイヤフラム層の厚みよりも小さくなされていることがある。
【００１７】
このようにすると、配線が施されているダイヤフラム層が確実に最初に破断することになり、１つのダイヤフラム層だけが破断した時点を確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のダイヤフラム弁によると、流体の漏れが発生することはない状態である１つのダイヤフラム層が破断した状態が検出されるので、流体の漏れが発生する前に、ダイヤフラムの損傷を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明によるダイヤフラム弁の１実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、ダイヤフラムの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、最上層のダイヤフラム層を示す平面図である。
【図４】図４は、ダイヤフラム層の構成の１実施形態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下は、図１の上下をいうものとする。
【００２１】
図１は、この発明によるダイヤフラム弁の１実施形態を示しており、ダイヤフラム弁(1)は、流体流入通路(2a)、流体流出通路(2b)および上方に向かって開口した凹所(2c)を有しているブロック状ボディ(2)と、ボディ(2)の凹所(2c)上部に下端部がねじ合わされて上方にのびる円筒状ボンネット(3)と、流体流入通路(2a)の周縁に設けられた環状のシート(4)と、シート(4)に押圧または離間されて流体流入通路(2a)を開閉するダイヤフラム(5)と、ダイヤフラム(5)の中央部を押さえるダイヤフラム押さえ(6)と、ボンネット(3)内に上下移動自在に挿入されてダイヤフラム押さえ(6)を介してダイヤフラム(5)をシート(4)に押圧・離間させるステム(7)と、ボンネット(3)下端面とボディ(2)の凹所(2c)底面との間に配置されてダイヤフラム(5)の外周縁部をボディ(2)の凹所(2c)底面との間で保持する押さえアダプタ(8)と、頂壁(9a)を有しボンネット(3)にねじ合わされたケーシング(9)と、ステム(7)に一体化されたピストン(10)と、ピストン(10)を下方に付勢する圧縮コイルばね（付勢部材）(11)と、ピストン(10)下面に設けられた操作エア導入室(12)と、操作エア導入室(12)内に操作エアを導入する操作エア導入通路(13)とを備えている。
【００２２】
ダイヤフラム(5)は、球殻状とされており、上に凸の円弧状が自然状態となっている。ダイヤフラム(5)は、図２に示すように、複数（図示は３層）のダイヤフラム層(21)(22)(23)からなるものとされている。
【００２３】
図３にも示すように、複数のダイヤフラム層(21)(22)(23)のうち、最上層のダイヤフラム層(23)には配線(24)が施されている。この配線(24)は、通電状態にあるか非通電状態にあるかを検出する通電検出手段（図示略）に接続される。したがって、最上層のダイヤフラム層(23)の配線(24)が１カ所で破断すると、通電状態から非通電状態に変化し、この変化が通電検出手段によって検出されることで、最上層のダイヤフラム層(23)が破断したことが検出される。
【００２４】
最上層のダイヤフラム層(23)は、複数のダイヤフラム層(21)(22)(23)のうち、最も大きな応力を受けており、最初に破断する可能性が高いダイヤフラム層となっている。したがって、最上層のダイヤフラム層(23)が破断した段階では、これ以外のダイヤフラム層(21)(22)は、破断していない。そのため、ダイヤフラム(5)全体が破断した場合に問題となる流体の漏れが生じることはない。最上層のダイヤフラム層(23)が破断したかどうかは、通電の有無だけで検出できるので、例えば、歪みゲージなどのセンサをダイヤフラムに取り付けて、歪み量を継続して求め、閾値と比較して損傷の有無を検出するというような検出システムに比べて、簡単であり、しかも、確実な検出ができる。
【００２５】
配線(24)の切断を検出するには、定期的（例えば１回／１日）に通電して、通電の有無を確認すればよい。通電がない場合には、最上層のダイヤフラム層(23)が破断したと判定され、ダイヤフラム(5)の交換が必要になったことが、ＬＥＤやＩＣタグにより外部に送信される。
【００２６】
上記において、各ダイヤフラム層(21)(22)(23)は、例えば、ニッケル合金薄板からなるものとされ、円形に切り抜き、中央部を上方へ膨出させた球殻状に形成される。各ダイヤフラム層(21)(22)(23)は、ステンレス鋼薄板からなるものであってもよく、合成樹脂からなるものであってもよい。各ダイヤフラム層(21)(22)(23)は、全てが同じ材料で形成されている必要はなく、例えば、ステンレス鋼薄板とニッケル・コバルト合金薄板とが交互に積層されているようなものであってもよい。
【００２７】
図４には、各ダイヤフラム層(21)(22)(23)が金属製である場合の好ましい実施形態を示している。同図において、配線(24)は、最上層のダイヤフラム層(23)の上側に設けられており、配線(24)とダイヤフラム層(23)上面との間に絶縁層(25)が設けられ、配線(24)は、保護層(26)に覆われている
このようにするには、例えば、最上層のダイヤフラム層(23)の上面に、絶縁層(25)としてのガラスエポキシ樹脂層が設けられて、この上に配線(24)が施され、配線(24)を覆うように、配線(24)および絶縁層(25)の上面に、保護層(26)としてのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）層が設けられる。ガラスエポキシ樹脂層に代えて、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂としてもよく、フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥの他、ＰＦＡ（ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン）などが使用される。
【００２８】
図４において、各ダイヤフラム層(21)(22)(23)の厚みは、全て同じであってももちろんよいが、この実施形態では、最上層のダイヤフラム層(23)が他のダイヤフラム層(21)(22)よりも薄いものとされている。
【００２９】
配線(24)が施されているダイヤフラム層(23)は、絶縁層(25)、配線(24)および保護層(26)が積層されていることで、これらを含めた全厚が大きくなる。そのため、ダイヤフラム層(23)が補強されたことになって、本来最初に破断するはずの配線(24)が施されたダイヤフラム層(23)以外のダイヤフラム層(21)(22)が破断する可能性が出てくる。図４に示すように、配線(24)が施されたダイヤフラム層(23)を薄くすることで、確実に、最初に破断するダイヤフラム層(23)の破断を検出することができる。
【００３０】
上記のダイヤフラム弁(1)によると、ダイヤフラム(5)が３層のダイヤフラム層(21)(22)(23)からなる構造とされているので、最上層のダイヤフラム層(23)が破断した状態では、必要なシール性は、まだ確保されている。したがって、最上層のダイヤフラム層(23)の破断状態を検出することで、危険を伴うことなく、新品と交換することができる。例えば、半導体製造装置では、半導体製品の損害につながる可能性があるが、これにより、半導体製品の損害を未然に防止することができる。
【００３１】
ここで、全てのダイヤフラム層(21)(22)(23)を全て配線付きとすることで、より確実に１層が破断した状態を検出できるが、積層型のダイヤフラム(5)では、通常、最上層のダイヤフラム層(23)の応力が最も大きく、最初に破断するのが最上層のダイヤフラム層(23)であるので、最上層のダイヤフラム層(23)だけに配線(24)を施すことで、より簡単にすることができる。
【００３２】
なお、上記において、ダイヤフラム(5)が３層のダイヤフラム層(21)(22)(23)からなる例を示しているが、ダイヤフラム層(21)(22)(23)は、２層であってもよいし、４層以上であってもよい。
【００３３】
また、ダイヤフラムは(5)は、球殻状としているが、平板状のダイヤフラムであっても良い。そして、ダイヤフラムが直接環状のシートに押圧・離間する構造の他に、シートに直接接触しない構造においても同様に使用する事ができる。
【００３４】
さらに、配線の切断を確認するのに、定期的な通電で、導通の有無を確認する他、常時通電状態にしておく事で、ダイヤフラムの損傷を即座に確認できるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
(1)：ダイヤフラム弁、(2)：ボディ、(2a)：流体流入通路、(2b)：流体流出通路、(2c)：凹所、(5)：ダイヤフラム、(21)(22)：ダイヤフラム層、(23)：最上層のダイヤフラム層、(24)：配線、(25)：絶縁層、(26)：保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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