(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部と、
前記第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料により形成され、他部材との連結を可能とする連結部と、を備え、前記膜部と前記連結部とが直接に接合されているダイアフラムと、
前記ダイアフラムを変形させるように駆動する駆動部と、を備える流体制御装置であって、
前記ダイアフラムのうち流体に接する部分が、前記膜部において前記連結部が接合された面と反対側の面のみとされ、
前記流体制御装置は、前記ダイアフラムにより流体の流路を開閉するバルブであり、
前記駆動部は、前記連結部に連結されて往復動させられる往復動部材を備えることを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
溶融状態の前記第２材料の流動性は、溶融状態の前記第１材料の流動性よりも高い請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
溶融状態の前記第２材料は、射出成形可能な流動性を有する請求項１又は２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記第１材料は前記第２材料よりも柔軟性が高い請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記主原料は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記膜部の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍであり、
前記膜部の表面が押圧されて平滑化されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記ダイアフラムの変形量と前記ダイアフラムの径との比が０．１０〜０．２５である請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記ダイアフラムの変形量と前記ダイアフラムの径との比が０．１５〜０．２５である請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項９】
耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部と、
前記第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料により形成され、他部材との連結を可能とする連結部と、を備え、前記膜部と前記連結部とが直接に接合されているダイアフラムと、
前記ダイアフラムを変形させるように駆動する駆動部と、を備え、
前記ダイアフラムの変形量と前記ダイアフラムの径との比が０．１０〜０．２５であり、
前記膜部は、均一な所定の厚みのシート状に形成されており、
前記膜部の第１面及び第２面をそれぞれ押圧する第１部材及び第２部材を備え、
前記第１部材には、前記第１面と当接し、前記第１面との当接面が平坦である凸部が設けられており、
前記第２部材には、前記膜部を挟んで前記凸部と対向する対向部が設けられており、
前記膜部において、前記凸部と前記対向部とにより押圧された所定部分は、前記所定の厚みの略半分の厚みに変形されており、
前記対向部には、前記膜部の前記所定部分の変形により前記所定部分の周囲に形成された隆起部を逃がす傾斜部が形成されていることを特徴とする流体制御装置。
【請求項１０】
耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部と、
前記第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料により形成され、他部材との連結を可能とする連結部と、を備え、前記膜部と前記連結部とが直接に接合されているダイアフラムと、
前記ダイアフラムを変形させるように駆動する駆動部と、を備える流体制御装置であって、
前記ダイアフラムの変形量と前記ダイアフラムの径との比が０．１０〜０．２５であり、
前記流体制御装置は、前記ダイアフラムの変形に基づいて流体を吐出するポンプであり、
前記連結部に磁石が連結されていることを特徴とする流体制御装置。
【請求項１１】
ダイアフラムの製造方法であって、
耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部の表面に、前記第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料を溶融状態で射出する工程と、
前記射出された前記第２材料を凝固させて柱状の柱状部を形成することで、前記ダイアフラムのうち流体に接する部分を、前記膜部において前記柱状部が形成された面と反対側の面のみとする工程と、
を含むことを特徴とするダイアフラムの製造方法。
【請求項１２】
前記第２材料を射出する工程において、前記柱状部の金型を前記膜部の表面に配置した状態で、前記金型内に前記第２材料を溶融状態で射出する請求項１１に記載のダイアフラムの製造方法。
【請求項１３】
前記第２材料を射出する工程において、前記膜部に前記第２材料を溶融状態で射出する請求項１１又は１２に記載のダイアフラムの製造方法。
【請求項１４】
前記柱状部を切削して、他部材との連結を可能とする連結部を形成する工程を含む請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のダイアフラムの製造方法。
【請求項１５】
前記主原料は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体である請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のダイアフラムの製造方法。
【請求項１６】
前記第１材料を加熱した状態で圧延することにより前記膜部を形成する請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のダイアフラムの製造方法。
【請求項１７】
前記第２材料を射出する工程において、前記膜部の表面に前記第２材料を溶融状態で射出することで前記膜部の分子を移動させて前記膜部と前記第２材料とを接合する請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のダイアフラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
耐薬品性を有するダイアフラム、そのダイアフラムを備える流体制御装置、及びダイアフラムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のダイアフラムとして、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と称する）により、０．２〜０．４ｍｍの厚みのダイアフラムを形成したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２８６６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダイアフラムと他の部材とを連結するための連結部をダイアフラムに設けることがある。一般に、厚みが０．５ｍｍよりも薄いダイアフラムを射出成形等で形成することは困難であり、ダイアフラムと連結部とを射出成形等により一体成形することは困難である。また、厚みが０．５ｍｍよりも薄いダイアフラムに対して、連結部を溶着等により接合することも困難である。
【０００５】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、厚みが薄い場合であっても、連結部を備えることのできるダイアフラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
第１の手段は、ダイアフラムであって、耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部と、前記第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料により形成され、他部材との連結を可能とする連結部と、を備え、前記膜部と前記連結部とが直接に接合されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、ダイアフラムは、膜部と連結部とを備えている。膜部は、耐薬品性を有する第１材料により形成されている。連結部は、第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料により形成されている。すなわち、第１材料の主原料と第２材料の主原料とは同じである。そして、連結部は他部材との連結を可能としているため、連結部を介してダイアフラムに他部材を連結することができる。
【０００９】
ここで、第１材料の主原料と第２材料の主原料とは同じである。このため、第１材料により形成された膜部に、溶融状態の第２材料を射出することにより、膜部に第２材料を直接に接合することができる。そして、第２材料を加工することにより、連結部を形成することができる。したがって、膜部の厚みが薄い場合であっても、連結部を備えるダイアフラムを製造することができる。
【００１０】
第２の手段では、溶融状態の前記第２材料の流動性は、溶融状態の前記第１材料の流動性よりも高い。
【００１１】
上記構成によれば、溶融状態の第２材料の流動性は、溶融状態の第１材料の流動性よりも高い。このため、第１材料を溶融状態にして射出成形することができない場合であっても、第２材料を溶融状態にして射出成形することにより、膜部に第２材料を接合して連結部を形成することができる。
【００１２】
具体的には、第３の手段のように、溶融状態の第２材料は、射出成形可能な流動性を有するといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、第２材料を用いて膜部に接するように射出成形することにより、膜部に直接に接合された連結部を形成することができる。
【００１３】
第４の手段では、前記第１材料は前記第２材料よりも柔軟性が高い。
【００１４】
上記構成によれば、第１材料は第２材料よりも柔軟性が高いため、第１材料により形成された膜部の強度を高くすることができ、膜部からのパーティクル発生や膜部の損傷を抑制することができる。
【００１５】
具体的には、第５の手段のように、主原料は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（以下、「ＰＦＡ」と称する）であるといった構成を採用することができる。ＰＦＡはＰＴＦＥと比べてパーティクルの発生しにくい分子構造であり、ダイアフラムの使用によるパーティクルの発生を抑制することができる。近年、射出成形が可能な溶融状態での流動性が高いＰＦＡが開発されたため、この溶融状態での流動性が高いＰＦＡを第２材料として射出成形により連結部を形成することができる。また近年、軟質のＰＦＡが開発されたため、この軟質ＰＦＡを第１材料として圧延により膜部を形成することができる。
【００１６】
具体的には、第６の手段のように、前記膜部の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍであるといった構成を採用することができる。一般に、耐薬品性を有する第１材料を圧延により加工する場合、０．０５ｍｍよりも薄くすることは困難である。また、０．５ｍｍよりも薄い膜部を射出成形により形成することは困難である。この点、第１材料を圧延により加工して０．０５〜０．５ｍｍの厚みの膜部を形成し、第２材料を用いて射出成形することにより、連結部を備えるダイアフラムを製造することができる。
【００１７】
第７の手段では、前記膜部の厚みは、略０．２ｍｍである。
【００１８】
上記構成によれば、膜部の厚みは略０．２ｍｍであるため、連結部を備えた上で、ダイアフラムとして適切な撓みと強度を実現することができる。
【００１９】
第８の手段では、前記膜部の表面が押圧されて平滑化されている。
【００２０】
上記構成によれば、膜部の表面が押圧されて平滑化されているため、膜部からのパーティクルの発生を抑制することができる。例えば、第１材料を圧延により加工して膜部を形成することにより、表面が押圧されて平滑化された膜部を製造することができる。
【００２１】
第９の手段は、流体制御装置であって、第１〜第８の手段のいずれか１つのダイアフラムと、前記ダイアフラムを変形させるように駆動する駆動部と、を備え、前記ダイアフラムの変形量と前記ダイアフラムの径との比が０．１０〜０．２５であることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、第１〜第８の手段のいずれか１つのダイアフラムを備えるため、連結部を備えた上でダイアフラムの膜部の厚みを薄くすることができる。このため、変形に対するダイアフラムの耐久性を向上させることができ、ダイアフラムの径に対して変形量を比較的大きくすることができる。その結果、ダイアフラムの変形量とダイアフラムの径との比が０．１０〜０．２５である流体制御装置を実現することができる。
【００２３】
第１０の手段では、前記膜部は、均一な所定の厚みのシート状に形成されており、前記膜部の第１面及び第２面をそれぞれ押圧する第１部材及び第２部材を備え、前記第１部材には、前記第１面と当接し、前記第１面との当接面が平坦である凸部が設けられており、前記第２部材には、前記膜部を挟んで前記凸部と対向する対向部が設けられており、前記膜部において、前記凸部と前記対向部とにより押圧された所定部分は、前記所定の厚みの略半分の厚みに変形されており、前記対向部には、前記膜部の前記所定部分の変形により前記所定部分の周囲に形成された隆起部を逃がす傾斜部が形成されている。
【００２４】
上記構成によれば、膜部は、均一な所定の厚みのシート状に形成されているため、圧延により加工して膜部を形成することができる。膜部の第１面を押圧する第１部材には、第１面と当接し、第１面との当接面が平坦である凸部が設けられている。このため、当接面が平坦である凸部により膜部の第１面を押圧することができ、膜部の損傷を抑制することができる。
【００２５】
第２部材には、膜部を挟んで第１部材の凸部と対向する対向部が設けられている。そして、膜部において、凸部と対向部とにより押圧された所定部分は、所定の厚みの略半分の厚みに変形されている。このため、均一な所定の厚みのシート状に形成された膜部であっても、第１部材と第２部材との間を、膜部により確実にシールすることができる。さらに、対向部には、膜部の所定部分の変形により所定部分の周囲に形成された隆起部を逃がす傾斜部が形成されている。このため、凸部と対向部とにより押圧された膜部の所定部分に負荷が過剰にかかることを抑制することができ、膜部の損傷を抑制することができる。
【００２６】
第１１の手段では、前記流体制御装置は、前記ダイアフラムにより流体の流路を開閉するバルブであり、前記駆動部は、前記連結部に連結されて往復動させられる往復動部材を備える。
【００２７】
上記構成によれば、流体制御装置はダイアフラムにより流体の流路を開閉するバルブであり、駆動部は連結部に連結されて往復動させられる往復動部材を備えている。このため、往復動部材を往復動させることにより、ダイアフラムを変形させることができる。ここで、往復動部材によりダイアフラムを変形させる構成では、ダイアフラムを空圧等で変形させる構成と比較して、ダイアフラムの径方向のずれを抑制することができる。その結果、流体の流路を開閉する際の膜部の擦れを抑制することができ、膜部からのパーティクル発生や膜部の損傷を抑制することができる。
【００２８】
第１２の手段では、前記流路の弁室での開口の周囲には環状の弁座が設けられており、前記弁座において前記ダイアフラムと当接する部分の角が滑らかな曲面となっている。
【００２９】
上記構成によれば、流路の弁室での開口の周囲には環状の弁座が設けられており、弁座においてダイアフラムと当接する部分の角が滑らかな曲面となっている。このため、弁座とダイアフラムとの当接が繰り返されたとしても、膜部からのパーティクル発生や膜部の損傷を抑制することができる。
【００３０】
第１３の手段では、前記流体制御装置は、前記ダイアフラムの変形に基づいて流体を吐出するポンプであり、前記連結部に磁石が連結されている。
【００３１】
上記構成によれば、流体制御装置は、ダイアフラムの変形に基づいて流体を吐出するポンプであり、連結部に磁石が連結されている。このため、連結部に連結された磁石からの磁束を検出する等により、ダイアフラムの変形量を検出することができる。
【００３２】
第１４の手段は、ダイアフラムの製造方法であって、耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部の表面に、前記第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料を溶融状態で射出する工程と、前記射出された前記第２材料を凝固させて柱状の柱状部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
上記工程によれば、耐薬品性を有する第１材料により形成された膜部の表面に、第１材料の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料が溶融状態で射出される。第１材料の主原料と第２材料の主原料とは同じであるため、膜部に第２材料を直接に接合することができる。
【００３４】
そして、射出された第２材料を凝固させて柱状の柱状部が形成される。このため、柱状部を加工することにより、連結部を形成することができる。したがって、膜部の厚みが薄い場合であっても、連結部を備えるダイアフラムを製造することができる。なお、柱状に形成された第１材料を切削加工して、膜部及び連結部を形成することも可能である。しかしながら、そのようなダイアフラムの製造方法では、切削面からパーティクルが発生したり、膜部の表面が荒れたり、加工コストも高くなったりすることが避けられない。
【００３５】
第１５の手段では、前記第２材料を射出する工程において、前記柱状部の金型を前記膜部の表面に配置した状態で、前記金型内に前記第２材料を溶融状態で射出する。
【００３６】
上記工程によれば、第２材料を射出する工程において、柱状部の金型を膜部の表面に配置した状態で、金型内に第２材料が溶融状態で射出される。このため、膜部に接するように第２材料を射出することができ、膜部に直接に接合された柱状部を形成することができる。
【００３７】
第１６の手段では、前記第２材料を射出する工程において、前記膜部に前記第２材料を溶融状態で射出する。
【００３８】
上記工程によれば、第２材料を射出する工程において、膜部に第２材料が溶融状態で射出される。このため、射出された第２材料により膜部が熱せられ、膜部において分子の移動を促進させることができ、膜部と第２材料との接合強度を向上させることができる。
【００３９】
具体的には、第１７の手段のように、前記柱状部を切削して、他部材との連結を可能とする連結部を形成する工程を含むことができる。
【００４０】
具体的には、第１８の手段のように、主原料は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体であるといった工程を採用することができる。近年、射出成形が可能な溶融状態での流動性が高いＰＦＡが開発されたため、この溶融状態での流動性が高いＰＦＡを第２材料として射出成形により柱状部を形成することができ、ひいては連結部を形成することができる。また近年、軟質のＰＦＡが開発されたため、この軟質ＰＦＡを第１材料として圧延により膜部を形成することができる。
【００４１】
第１９の手段では、前記第１材料を加熱した状態で圧延することにより前記膜部を形成する。
【００４２】
上記工程によれば、第１材料を加熱した状態で圧延することにより膜部が形成される。このため、膜部を圧延により形成する際に、第１材料を軟化させることができ、第１材料の加工性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態のバルブを示す部分断面図。
【図２】図１のバルブにおけるダイアフラム周辺の拡大断面図。
【図３】柱状部を備えるダイアフラムを示す写真。
【図４】切削加工により形成された比較例のダイアフラムの表面を示す写真。
【図５】圧延加工により形成された本実施形態のダイアフラムの表面を示す写真。
【図６】ダイアフラムの膜部の製造方法を示す模式図。
【図７】膜部に柱状部となる第２材料を射出する工程を示す模式図。
【図８】比較例のバルブを示す断面図。
【図９】図８のバルブの動作を示す断面図。
【図１０】図９のバルブにおけるダイアフラム周辺の拡大断面図。
【図１１】（ａ）比較例のダイアフラムの表面写真、（ｂ）（ａ）の枠内の拡大写真、（ｃ）（ｂ）の枠内の拡大写真。
【図１２】（ａ）本実施形態のダイアフラムの表面写真、（ｂ）（ａ）の枠内の拡大写真。
【図１３】比較例のバルブにおけるダイアフラム周辺の拡大断面図。
【図１４】図１３のダイアフラムの表面拡大写真。
【図１５】本実施形態のバルブにおける弁座周辺の拡大断面図。
【図１６】図１５のダイアフラムの表面拡大写真。
【図１７】ダイアフラムをポンプに適用した例を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、半導体製造装置等において薬液等の流体の流路を開閉するバルブに具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
図１に示すように、バルブ１０（流体制御装置）は、バルブハウジング１１、ダイアフラム２０、押圧部材３１、シリンダボディ４１、ピストン５１、及びカバー６１等を備えている。
【００４６】
バルブハウジング１１は、ＰＴＦＥ等の耐薬品性の高い材料により円柱状に形成されている。ハウジング１１内には、薬液の流路として、バルブ室１２と、バルブ室１２にそれぞれ連通する吸入通路１３及び吐出通路１４とが形成されている。バルブ室１２（弁室）は、ハウジング１１の中心軸線に沿って延びる円柱状の空間として形成されている。ハウジング１１において、吐出通路１４のバルブ室１２での開口１４ａの周囲には、環状の弁座１５が設けられている。弁座１５は、シリンダボディ４１及びピストン５１の方向へ突出する環状の凸部となっている。この環状の凸部の内周側が吐出通路１４となっている。
【００４７】
弁座１５に対向するように、ダイアフラム２０が配置されている。ダイアフラム２０は、薄膜状（シート状）の膜部２１と、円筒状の連結部２３とを備えている。ダイアフラム２０（膜部２１）の径は、１４ｍｍとなっている。連結部２３は、膜部２１の中央に接合されている。連結部２３には、ねじ部２３ａが設けられており、ねじ部２３ａに他部材を締結（連結）可能となっている。なお、ダイアフラム２０の詳細については後述する。
【００４８】
ダイアフラム２０の膜部２１の周縁部２１ａ（所定部分）は、円筒状の押圧部材３１（第１部材）と、ハウジング１１（第２部材）において膜部２１を挟んで押圧部材３１と対向する対向部１６とにより押圧されている。詳しくは、膜部２１の上面（第１面）が、押圧部材３１により押圧されている。膜部２１の下面（第２面）が、対向部１６により押圧されている。このように膜部２１の周縁部２１ａが押圧部材３１及び対向部１６により押圧された状態で、ハウジング１１とシリンダボディ４１とが接続されている。
【００４９】
図２は、バルブ１０におけるダイアフラム２０周辺の拡大断面図である。押圧部材３１には、ダイアフラム２０の上面と当接し、上面との当接面３２ａが平坦である環状の凸部３２が設けられている。凸部３２の下端における内周側の角３２ｂは、Ｒ加工（丸め加工）が行われており、滑らかな曲面となっている。環状の押圧部材３１において、内周側の全周にわたって角３２ｂはＲ加工が行われている。膜部２１において、凸部３２と対向部１６とにより押圧された周縁部２１ａは、膜部２１の他の部分の厚み（所定の厚み）の略半分の厚みに変形されている。凸部３２の下端における外周側の部分には、膜部２１の周縁部２１ａの変形により周縁部２１ａの周囲に形成された隆起部２１ｂを逃がす傾斜部３２ｃが形成されている。
【００５０】
対向部１６の上端における角１６ｂは、Ｒ加工が行われており、滑らかな曲面となっている。対向部１６の上端における内周側の部分には、膜部２１の周縁部２１ａの変形により、周縁部２１ａの押圧された部分（所定部分）の周囲に形成された隆起部２１ｂを逃がす傾斜部１６ｃが形成されている。
【００５１】
弁座１５において、ダイアフラム２０と当接する部分の外周側の角１５ａは、Ｒ加工が行われており、滑らかな曲面となっている。環状の弁座１５において、外周側の全周にわたって角１５ａはＲ加工が行われている。弁座１５において、ダイアフラム２０と当接する部分の内周側の角１５ｂは、Ｒ加工が行われており、滑らかな曲面となっている。環状の弁座１５において、内周側の全周にわたって角１５ｂはＲ加工が行われている。
【００５２】
ダイアフラム２０の連結部２３には、ピストン５１の下端が連結されている。ピストン５１（往復動部材）は、円柱状に形成されている。ピストン５１の下端には、ねじ部５１ａが設けられている。ダイアフラム２０における連結部２３のねじ部２３ａに、ピストン５１におけるねじ部５１ａが締結されることで、ダイアフラム２０とピストン５１とが連結されている。
【００５３】
シリンダボディ４１には、ピストン５１を弁座１５の方向へ往復動させるアクチュエータ（図示略）が組み込まれている。アクチュエータは、電磁力等によりピストン５１を往復動させるものでもよいし、空圧等によりピストン５１を往復動させるものでもよい。
【００５４】
ピストン５１が往復動させられることにより、ダイアフラム２０が変形させられる。そして、ダイアフラム２０が弁座１５に当接することにより、バルブ室１２と吐出通路１４とが遮断される。ダイアフラム２０が弁座１５から離間することにより、バルブ室１２と吐出通路１４とが連通される。
【００５５】
従来のように射出成形等で、ＰＴＦＥやＰＦＡにより連結部を備えるダイアフラムを形成した場合、一般に膜部を十分に薄くすることができない。このため、径が１４ｍｍのダイアフラムでは、一般に変形量（ストローク）の最大値は１ｍｍ程度となる。これに対して、ダイアフラム２０では膜部２１の厚みが略０．２ｍｍであり、ダイアフラム２０の変形量の最大値は４ｍｍである。そこで、ダイアフラム２０の変形量と径との比（変形量／径）は、０．１０〜０．２５に設定されている。なお、上記アクチュエータ及びピストン５１により、ダイアフラム２０を変形させるように駆動する駆動部が構成されている。
【００５６】
次に、本実施形態のダイアフラム２０について詳細に説明する。図３は、柱状部２２を備えるダイアフラム２０を示す写真である。
【００５７】
膜部２１は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）を主原料とする第１材料により形成されている。ＰＦＡは、耐薬品性を有しており、ＰＴＦＥと比べてパーティクルの発生しにくい分子構造である。膜部２１は、均一な所定の厚みのシート状（膜状）に形成されている。所定の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍであり、望ましくは略０．２ｍｍである。膜部２１は、第１材料を圧延により加工して形成されている。
【００５８】
図４は、切削加工により形成された比較例のダイアフラムの表面を示す写真である。同図に示すように、比較例のダイアフラムの表面は、切削加工により荒れている。このため、ダイアフラムの使用により、パーティクルが発生したり、表面の一部がむしれたり（剥がれたり）するおそれがある。
【００５９】
図５は、圧延加工により形成された本実施形態ダイアフラム２０の表面を示す写真である。同図に示すように、ダイアフラム２０の表面、詳しくは膜部２１の表面は、切削加工が行われていないため、比較例のダイアフラムの表面と比べて荒れていない。しかも、膜部２１の表面は圧延加工により押圧されているため、平滑化されている。このため、ダイアフラム２０を使用したとしても、パーティクルが発生したり、表面の一部がむしれたりすることを抑制することができる。
【００６０】
図３に戻り、膜部２１の中央には、柱状部２２が直接に接合されている。柱状部２２は、ＰＦＡを主原料とする第２材料により、円柱状に形成されている。第１材料は第２材料よりも柔軟性が高い。膜部２１の四隅には、位置決め用の貫通孔２１ｃが形成されている。
【００６１】
そして、柱状部２２が切断及び切削されて、上記連結部２３が形成される。このため、膜部２１の中央には、連結部２３が直接に接合されている。連結部２３には、上記ねじ部２３ａが形成される。こうして、上記ダイアフラム２０が製造される。
【００６２】
次に、ダイアフラム２０の製造方法について詳細に説明する。図６は、ダイアフラム２０の膜部２１の製造方法を示す模式図である。図７は、膜部２１に柱状部２２となる第２材料を射出する工程を示す模式図である。
【００６３】
まず、図６に示すように、成形機Ｆ１に溶融状態の第１材料ｍ１を投入する。溶融状態の第１材料ｍ１は流動性が低く、射出成形を行うことができない。一方、第１材料ｍ１は柔軟性が高い。そこで、成形機Ｆ１のローラＲ１により、第１材料ｍ１を圧延しながら押し出す。このとき、ローラＲ１を加熱することで、第１材料ｍ１を加熱した状態で圧延する。加熱により第１材料ｍ１を軟化させつつ、第１材料ｍ１を次第に薄く延ばす。
【００６４】
次に、ある程度延ばされた第１材料ｍ１を成形機Ｆ２へ送る。成形機Ｆ２では、ローラＲ２により、第１材料ｍ１を更に圧延する。このとき、ローラＲ２を加熱することで、第１材料ｍ１を加熱した状態で圧延する。そして、０．２ｍｍの厚みまで延ばされた薄膜状（シート状）の膜部２１を、ローラＲ３により巻き取る。これにより、ロール状の膜部２１が製造される。
【００６５】
一般に、耐薬品性を有する第１材料ｍ１を圧延により加工する場合、０．０５ｍｍよりも薄くすることは困難である。そこで、第１材料ｍ１を圧延により加工して０．０５〜０．５ｍｍの厚みの膜部２１を形成する。本実施形態では、略０．２ｍｍの厚みの膜部２１を形成する。
【００６６】
次に、図７に示すように、所定の大きさに切断した膜部２１を金型Ａ１に取り付ける。そして、柱状部２２の金型Ａ２を膜部２１の表面に配置する。金型Ａ２には、柱状部２２に対応する空間２２Ｓが形成されている。金型Ａ１と金型Ａ２とで膜部２１を挟み込むことで、空間２２Ｓを密閉する。空間２２Ｓは、原料の導入口２２Ｉに連通している。導入口２２Ｉは、射出成形機Ｆ３に接続されている。
【００６７】
射出成形機Ｆ３に溶融状態の第２材料ｍ２を投入する。溶融状態の第２材料ｍ２は流動性が高く、射出成形を行うことができる。すなわち、溶融状態の第２材料ｍ２の流動性は、溶融状態の第１材料ｍ１の流動性よりも高い。そして、第１材料ｍ１により形成された膜部２１の表面に、第２材料ｍ２を溶融状態で射出する。
【００６８】
ここで、膜部２１に溶融状態の第２材料ｍ２が接しても、第１材料ｍ１により形成された膜部２１は溶融しない。膜部２１は溶融しないが、射出された第２材料ｍ２により膜部２１が熱せられ、膜部２１の分子の移動が促進される。
【００６９】
その後、金型Ａ１，Ａ２を冷却することにより、射出された第２材料ｍ２を凝固させて柱状の柱状部２２を形成する。これにより、図３に示すように、膜部２１と柱状部２２とが直接に接合される。そして、柱状部２２を切削して、他部材との連結を可能とする連結部２３を形成する。以上により、ダイアフラム２０が製造される。
【００７０】
図８は、比較例のバルブ１１０を示す断面図である。図９は、図８のバルブ１１０の動作を示す断面図である。なお、比較例のバルブ１１０では、本実施形態のバルブ１０と対応する部材について、バルブ１０の符号に「１００」を加算した符号を付している。
【００７１】
バルブ１１０では、バルブ１０のピストン５１に代えて、ボディ１４１にエア（圧縮空気）の入出通路１５２が形成されている。入出通路１５２は、バルブ室１１２においてダイアフラム１２０により区画された上側の空間、すなわち吸入通路１１３及び吐出通路１１４と反対側の空間に連通している。ダイアフラム２０は、上記第１材料により、薄膜状（シート状）に形成されている。
【００７２】
そして、入出通路１５２からエアが導入されると、図９に示すように、ダイアフラム１２０が吸入通路１１３及び吐出通路１１４側（バルブハウジング１１１側）へ変形し、吸入通路１１３及び吐出通路１１４とバルブ室１１２とが遮断される。入出通路１５２からエアが排出されると、図８に示すように、ダイアフラム２０が吸入通路１１３及び吐出通路１１４と反対側（ボディ１４１側）へ変形し、吸入通路１１３及び吐出通路１１４とバルブ室１１２とが連通される。
【００７３】
図１０は、図９のバルブ１１０におけるダイアフラム１２０周辺の拡大断面図である。同図は、入出通路１５２からエアを導入して、ダイアフラム１２０により吸入通路１１３及び吐出通路１１４とバルブ室１１２とを遮断した状態を示している。この状態では、ダイアフラム１２０の一部が吸入通路１１３及び吐出通路１１４の中へ入り込んでいる。また、ダイアフラム１２０の中央部が拘束されていないため、ダイアフラム１２０は膜の広がり方向へ比較的自由に動くことができる。このため、ダイアフラム１２０の表面とバルブハウジング１１１の当接面（上面）とが擦れることとなる。
【００７４】
図１１（ａ）は、比較例のバルブ１１０を所定時間使用後のダイアフラム１２０の表面写真、（ｂ）は（ａ）の枠内の拡大写真、（ｃ）は（ｂ）の枠内の拡大写真である。同図に示すように、ダイアフラム１２０の表面に、擦れた跡が付いている。そして、その擦れ跡部分を拡大すると、ダイアフラム１２０の表面が荒れた状態となっている。このため、ダイアフラム１２０の表面とバルブハウジング１１１の当接面との擦れは、ダイアフラム１２０からパーティクルが発生する原因となる。
【００７５】
図１２（ａ）は、本実施形態のバルブ１０を上記と同じ所定時間使用後のダイアフラム２０の表面写真、（ｂ）は（ａ）の枠内の拡大写真である。同図に示すように、ダイアフラム１２０の表面に、押圧された跡が付いている。しかしながら、バルブ１０では、ダイアフラム２０の中央部が連結部２３を介してピストン５１により拘束されているため、ダイアフラム２０は膜の広がり方向（径方向）へ動くことが抑制されている。このため、ダイアフラム２０の表面と弁座１５とはほとんど擦れないこととなる。（ｂ）に示すように、押圧跡部分を拡大しても、ダイアフラム２０の表面は荒れた状態となっていない。
【００７６】
図１３は、比較例のバルブ１１０におけるダイアフラム１２０周辺の拡大断面図である。同図に丸の囲みで示すように、ダイアフラム１２０はバルブハウジング１１１の当接面（上面）の角１１１ａに当たっている。このため、ダイアフラム１２０の表面が損傷するおそれがある。
【００７７】
図１４は、図１３のダイアフラム１２０において、角１１１ａと当たる部分の表面拡大写真である。同図に示すように、ダイアフラム１２０の表面が角１１１ａにより削られている。このため、ダイアフラム１２０がバルブハウジング１１１の当接面の角１１１ａに当たることは、パーティクル発生の原因となる。
【００７８】
図１５は、本実施形態のバルブ１０における弁座１５周辺の拡大断面図である。なお、同図では、ダイアフラム２０の連結部２３を省略して示している。同図に丸の囲みで示すように、ダイアフラム２０は弁座１５の丸い角１５ａに当たる。このため、ダイアフラム２０の表面が損傷することが抑制される。
【００７９】
図１６は、図１５のダイアフラム２０において、角１５ａと当たる部分の表面拡大写真である。同図に示すように、ダイアフラム２０の表面は角１５ａにより削られていない。このため、ダイアフラム２０からパーティクルが発生することが抑制されている。
【００８０】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００８１】
・第１材料ｍ１の主原料と第２材料ｍ２の主原料とは同じである。このため、第１材料ｍ１により形成された膜部２１に、溶融状態の第２材料ｍ２を射出することにより、膜部２１に第２材料ｍ２を直接に接合することができる。そして、第２材料ｍ２を加工することにより、連結部２３を形成することができる。したがって、膜部２１の厚みが薄い場合であっても、連結部２３を備えるダイアフラム２０を製造することができる。
【００８２】
・溶融状態の第２材料ｍ２の流動性は、溶融状態の第１材料ｍ１の流動性よりも高い。このため、第１材料ｍ１を溶融状態にして射出成形することができない場合であっても、第２材料ｍ２を溶融状態にして射出成形することにより、膜部２１に第２材料ｍ２を接合して連結部２３を形成することができる。
【００８３】
・溶融状態の第２材料ｍ２は、射出成形可能な流動性を有している。このため、第２材料ｍ２を用いて膜部２１に接するように射出成形することにより、膜部２１に直接に接合された連結部２３を形成することができる。
【００８４】
・第１材料ｍ１は第２材料ｍ２よりも柔軟性が高いため、第１材料ｍ１により形成された膜部２１の強度を高くすることができ、膜部２１からのパーティクル発生や膜部２１の損傷を抑制することができる。
【００８５】
・第１材料ｍ１及び第２材料ｍ２の主原料は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）である。ＰＦＡはＰＴＦＥと比べてパーティクルの発生しにくい分子構造であり、ダイアフラム２０の使用によるパーティクルの発生を抑制することができる。近年、射出成形が可能な溶融状態での流動性が高いＰＦＡが開発されたため、この溶融状態での流動性が高いＰＦＡを第２材料ｍ２として射出成形により連結部２３を形成することができる。また近年、軟質のＰＦＡが開発されたため、この軟質ＰＦＡを第１材料ｍ１として圧延により膜部２１を形成することができる。
【００８６】
・一般に、耐薬品性を有する第１材料ｍ１を圧延により加工する場合、０．０５ｍｍよりも薄くすることは困難である。また、０．５ｍｍよりも薄い膜部２１を射出成形により形成することは困難である。この点、第１材料ｍ１を圧延により加工して０．０５〜０．５ｍｍの厚みの膜部２１を形成し、第２材料ｍ２を用いて射出成形することにより、連結部２３を備えるダイアフラム２０を製造することができる。
【００８７】
・膜部２１の厚みは略０．２ｍｍであるため、連結部２３を備えた上で、ダイアフラム２０として適切な撓みと強度を実現することができる。
【００８８】
・膜部２１の表面が押圧されて平滑化されているため、膜部２１からのパーティクルの発生を抑制することができる。具体的には、第１材料ｍ１を圧延により加工して膜部２１を形成しているため、表面が押圧されて平滑化された膜部２１を製造することができる。
【００８９】
・ダイアフラム２０では、連結部２３を備えた上でダイアフラム２０の膜部２１の厚みを薄くすることができる。このため、変形に対するダイアフラム２０の耐久性を向上させることができ、ダイアフラム２０の径に対して変形量を比較的大きくすることができる。その結果、ダイアフラム２０の変形量とダイアフラム２０の径との比（変形量／径）が０．１５〜０．２５であるバルブ１０を実現することができる。
【００９０】
・膜部２１は、均一な所定の厚みのシート状に形成されているため、圧延により加工して膜部２１を形成することができる。膜部２１の上面を押圧する押圧部材３１には、この上面と当接し、この上面との当接面３２ａが平坦である凸部３２が設けられている。このため、当接面３２ａが平坦である凸部３２により膜部２１の上面を押圧することができ、膜部２１の損傷を抑制することができる。
【００９１】
・シリンダボディ４１には、膜部２１を挟んで押圧部材３１の凸部３２と対向する対向部１６が設けられている。そして、膜部２１において、凸部３２と対向部１６とにより押圧された周縁部２１ａの所定部分は、所定の厚みの略半分の厚みに変形されている。このため、均一な所定の厚みのシート状に形成された膜部２１であっても、押圧部材３１とシリンダボディ４１との間を、膜部２１により確実にシールすることができる。さらに、対向部１６には、周縁部２１ａの所定部分の変形によりの所定部分の周囲に形成された隆起部２１ｂを逃がす傾斜部１６ｃが形成されている。このため、凸部３２と対向部１６とにより押圧された周縁部２１ａの所定部分に負荷が過剰にかかることを抑制することができ、膜部２１の損傷を抑制することができる。
【００９２】
・バルブ１０において、アクチュエータは連結部２３に連結されて往復動させられるピストン５１を備えている。このため、ピストン５１を往復動させることにより、ダイアフラム２０を変形させることができる。ここで、ピストン５１によりダイアフラム２０を変形させる構成では、ダイアフラム２０を空圧等で変形させる構成と比較して、ダイアフラム２０の径方向のずれを抑制することができる。その結果、薬液の吐出通路１４を開閉する際の膜部２１の擦れを抑制することができ、膜部２１からのパーティクル発生や膜部２１の損傷を抑制することができる。
【００９３】
・吐出通路１４のバルブ室１２での開口１４ａの周囲には環状の弁座１５が設けられており、弁座１５においてダイアフラム２０と当接する部分の角１５ａが滑らかな曲面となっている。このため、弁座１５とダイアフラム２０との当接が繰り返されたとしても、膜部２１からのパーティクル発生や膜部２１の損傷を抑制することができる。
【００９４】
・ダイアフラム２０の製造方法において、耐薬品性を有する第１材料ｍ１により形成された膜部２１の表面に、第１材料ｍ１の主原料と同じ原料を主原料とする第２材料ｍ２が溶融状態で射出される。第１材料ｍ１の主原料と第２材料ｍ２の主原料とは同じであるため、膜部２１に第２材料ｍ２を直接に接合することができる。
【００９５】
・射出された第２材料ｍ２を凝固させて柱状の柱状部２２が形成される。このため、柱状部２２を加工することにより、連結部２３を形成することができる。したがって、膜部２１の厚みが薄い場合であっても、連結部２３を備えるダイアフラム２０を製造することができる。
【００９６】
・第２材料ｍ２を射出する工程において、柱状部２２の金型Ａ２を膜部２１の表面に配置した状態で、金型Ａ２内に第２材料ｍ２が溶融状態で射出される。このため、膜部２１に接するように第２材料ｍ２を射出することができ、膜部２１に直接に接合された柱状部２２を形成することができる。
【００９７】
・第２材料ｍ２を射出する工程において、膜部２１に第２材料ｍ２が溶融状態で射出される。このため、射出された第２材料ｍ２により膜部２１が熱せられ、膜部２１において分子の移動を促進させることができ、膜部２１と第２材料ｍ２との接合強度を向上させることができる。
【００９８】
・第１材料ｍ１を加熱した状態で圧延することにより膜部２１が形成される。このため、膜部２１を圧延により形成する際に、第１材料ｍ１を軟化させることができ、第１材料ｍ１の加工性を向上させることができる。
【００９９】
なお、上記実施形態を以下のように変更して実施することもできる。
【０１００】
・対向部１６において傾斜部１６ｃを形成することを省略することもできる。
【０１０１】
・上記実施形態では、膜部２１の周縁部２１ａを略半分の厚みに変形させたが、これに限らず、略２／３の厚みや、略１／３の厚み等に変形させてもよい。
【０１０２】
・押圧部材３１において、凸部３２の当接面３２ａを下側に凸の曲面とすることもできる。
【０１０３】
・ダイアフラム２０の変形量とダイアフラム２０の径との比（変形量／径）を、０．１５〜０．２５の範囲外に設定することもできる。
【０１０４】
・第１材料が柔軟性を有し、且つ第２材料を射出成形可能であれば、第１材料及び第２材料の主原料としてＰＦＡ以外を用いることもできる。また、主原料として、１つの原料に限らず、２つ又は３つの原料を用いることもできる。
【０１０５】
・膜部２１と連結部２３との接合位置は、膜部２１の中央に限らず、適宜変更することができる。
【０１０６】
・膜部２１の形状や、連結部２３の形状は、用いられる装置等に応じて、任意に設定することができる。
【０１０７】
・第１材料ｍ１の加工性を確保することができれば、第１材料ｍ１を圧延する際に第１材料ｍ１を加熱しなくてもよい。
【０１０８】
・柱状部２２を切削加工して連結部２３を形成しなくても、柱状部２２をそのまま連結部２３として用いることのできる構成を採用することもできる。なお、その場合は、柱状部２２がそのまま連結部２３となる。
【０１０９】
・膜部２１と第２材料ｍ２（柱状部２２）との接合強度を向上させるために、第２材料ｍ２を射出する工程において膜部２１を加熱することもできる。
【０１１０】
・上記実施形態では、バルブ１０に対してダイアフラム２０を適用した。しかしながら、図１７に示すように、ポンプ２１０に対してダイアフラム２０に準じたダイアフラム２２０を適用することもできる。なお、同図では、ポンプ２１０の一部のみを示している。同図に示すように、ポンプ２１０のボディ２１１には、流体の吸入通路２１３及び吐出通路２１４が形成されている。そして、ダイアフラム２２０の変形に基づいて、流体が吸入通路２１３から吸入され、吐出通路２１４へ吐出される。
【０１１１】
ダイアフラム２２０は、上記実施形態の膜部２１と同様の膜部２２１と、上記実施形態の連結部２３に準じた連結部２２３とを備えている。連結部２２３には、磁石（他部材）を連結する（取り付ける）凹部２２３ａが形成されている。そして、凹部２２３ａに磁石が取り付けられる。ポンプ２１０では、連結部２２３に取り付けられた磁石からの磁束を検出する等により、ダイアフラム２２０の変形量が検出される。こうしたダイアフラム２２０であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…バルブ（流体制御装置）、１１…ハウジング（第２部材）、１２…バルブ室（弁室）、１４…吐出通路（流路）、１４ａ…開口、１５…弁座、１５ａ…角、１５ｂ…角、１６…対向部、１６ｂ…角、１６ｃ…傾斜部、２０…ダイアフラム、２１…膜部、２１ａ…周縁部（所定部分）、２１ｂ…隆起部、２２…柱状部、２３…連結部、３１…押圧部材（第１部材）、３２…凸部、３２ａ…当接面、３２ｂ…角、３２ｃ…傾斜部、４１…シリンダボディ、５１…ピストン（往復動部材）、２１０…ポンプ（流体制御装置）、２２０…ダイアフラム、２２１…膜部、２２３…連結部。
【図１】
0006602553.tif 000002
【図２】
0006602553.tif 000003
【図３】
0006602553.tif 000004
【図４】
0006602553.tif 000005
【図５】
0006602553.tif 000006
【図６】
0006602553.tif 000007
【図７】
0006602553.tif 000008
【図８】
0006602553.tif 000009
【図９】
0006602553.tif 000010
【図１０】
0006602553.tif 000011
【図１１】
0006602553.tif 000012
【図１２】
0006602553.tif 000013
【図１３】
0006602553.tif 000014
【図１４】
0006602553.tif 000015
【図１５】
0006602553.tif 000016
【図１６】
0006602553.tif 000017
【図１７】
0006602553.tif 000018