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公開番号2025014385
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023116895
出願日2023-07-18
発明の名称流体制御弁
出願人CKD株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類F16K 7/16 20060101AFI20250123BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】高温条件下でも、環状弁座の変形を抑えることで、シール性能の低下の防止およびダイアフラム部材の疲労破壊の防止が可能な流体制御弁を提供すること。
【解決手段】押圧部材(例えば、第2ステム32)と、ダイアフラム部材34と、弁座33と、を備え、押圧部材(第2ステム32)が、ダイアフラム部材34を、押圧して変形させることで、弁座33に当接させる流体制御弁1において、弁座33は、同軸上に隣接して位置する、フッ素樹脂からなる第1環状弁座331と、耐熱性樹脂からなる第2環状弁座332と、を備えること、耐熱性樹脂は、ASTM D-648に準拠して測定した、1.82MPaでの荷重たわみ温度が、フッ素樹脂よりも高いこと。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
押圧部材と、ダイアフラム部材と、弁座と、を備え、
前記押圧部材が、前記ダイアフラム部材を、押圧して変形させることで、前記弁座に当接させる流体制御弁において、
前記弁座は、同軸上に隣接して位置する、フッ素樹脂からなる第１環状弁座と、耐熱性樹脂からなる第２環状弁座と、を備えること、
前記耐熱性樹脂は、ＡＳＴＭＤ－６４８に準拠して測定した、１．８２ＭＰａでの荷重たわみ温度が、前記フッ素樹脂よりも高いこと、
を特徴とする流体制御弁。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
請求項１に記載の流体制御弁において、
前記耐熱性樹脂は、ＡＳＴＭＤ－６４８に準拠して測定した、１．８２ＭＰａでの荷重たわみ温度が、１２５℃以上であること、
を特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流体制御弁において、
前記耐熱性樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、高耐熱ポリアミド、のいずれかであること、
を特徴とする流体制御弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧部材と、ダイアフラム部材と、弁座と、を備え、押圧部材が、ダイアフラム部材を、押圧して変形させることで、弁座に当接させる流体制御弁に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程における成膜処理には複数種のプロセスガスが用いられる。このプロセスガスの流量を制御するために、流体制御弁が用いられる。流体制御弁としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示される流体制御弁が知られている。特許文献１に開示される流体制御弁は、エアオペレイト式開閉弁であり、ダイアフラム部材を弁座に当接離間させて、プロセスガスの流量制御を行うものである。
【０００３】
より具体的に、図５－図７を用いて説明する。図５は、従来技術に係る流体制御弁１００の断面図であり、流体制御弁１００の弁開状態を示している。図６は、従来技術に係る流体制御弁１００の断面図であり、流体制御弁１００の弁閉状態を示している。図７は、図６の部分Ｃの部分拡大図である。
【０００４】
流体制御弁１００は、図５に示すように、球冠状に形成されたダイアフラム部材３４の頂点部にステム３２が当接されている。そして、アクチュエータ部４（例えばエアシリンダ）の動作や、ばね部５内の圧縮コイルばね５２の付勢力によってステム３２でダイアフラム部材３４を図中の下方に向けて押圧し、変形させて、環状の弁座１０１に当接させる。図６に示すように、ダイアフラム部材３４が弁座１０１に当接した状態が、流体制御弁１００の弁閉状態である。そして、ステム３２によるダイアフラム部材３４の押圧を解除すると、ダイアフラム部材３４は、その自己復帰力で、元の球冠状の形状に戻り、弁座１０１から離間する。図５に示すように、ダイアフラム部材３４が弁座１０１から離間した状態が、流体制御弁１００の弁開状態である。
【０００５】
近年普及している成膜技術である原子層堆積法（ＡＬＤ）に用いられるプロセスガスは２５０℃以上の高温であることがあり、この場合、ダイアフラム部材３４と弁座１０１は、耐熱性確保のために、ともに金属製とされる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－１８０４９０号公報
特開２０１７－２２３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイアフラム部材３４と弁座１０１をともに金属製とした場合、ダイアフラム部材３４の弁座３３に対する当接は、金属同士の接触であるため、摩耗が発生しやすい。特にＡＬＤに用いられる流体制御弁は、非常に高頻度に当接離間の動作を繰り返す必要があるため、流体制御弁１００を使用開始してから数カ月で、新たなものに交換が必要になってしまう場合がある。
【０００８】
金属同士の接触による摩耗を防ぐために、弁座１０１を、耐薬品性に優れるフッ素樹脂により形成することが考えられる。しかし、フッ素樹脂のＡＳＴＭＤ－６４８に準拠して測定した、１．８２ＭＰａでの荷重たわみ温度は、約５０度であるため、プロセスガスの温度が２５０℃以上という高温条件下において、弁座１０１は変形しやすくなる。したがって、高温条件下において、ダイアフラム部材３４がフッ素樹脂製の弁座１０１に対する当接離間を繰り返すと、弁座１０１は、例えば図７に示すように、ダイアフラム部材３４により設計値以上に押しつぶされ、当接離間の方向の寸法（弁座高さ寸法）が低くなるおそれがある。このように弁座１０１が過剰に押しつぶされると、ダイアフラム部材３４が当接した時の面圧が低下するため、流体制御弁１００のシール性能の低下の原因となる。加えて、弁座１０１の高さ寸法が低くなると、流体制御弁１００を弁開状態から弁閉状態とする際の、ダイアフラム部材３４の弁座１０１に当接するまでの変形量（ストローク量）が設計値よりも大きくなる。ダイアフラム部材３４の変形量が設計値よりも大きくなると、ダイアフラム部材３４に疲労破壊が生じやすくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高温条件下でも、環状弁座の変形を抑えることで、シール性能の低下の防止およびダイアフラム部材の疲労破壊の防止が可能な流体制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様における流体制御弁は、次のような構成を有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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