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公開番号2025015896
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118777
出願日2023-07-21
発明の名称ニードルバルブ及びその製造方法
出願人旭有機材株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F16K 1/36 20060101AFI20250124BHJP(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】パーティクルの発生を抑制するニードルバルブ及び製法を提供する。
【解決手段】ニードルバルブ1は、ニードル部3a及びその外方に延びて変形可能な膜部3bを有するダイヤフラム3と、弁室6が形成され且つ弁室に開口する筒状の流路部5aを有するボディ5と、を備え、ニードル部の移動軸線C方向への往復移動により流路部の開口面積を調整でき、ニードル部及び流路部のそれぞれは、各軸心方向における一端の第三級炭素濃度M₁(モル%)、他端の第三級炭素濃度M₂(モル%)が、M₁≧0.01、M₂≧0.01、且つ、0.8≦M₁/M₂≦1.2を満たす。製造方法は、第三級炭素濃度が0.01モル%以上となるように架橋した架橋PFAフィルムの裁断片を得る工程、裁断片を再成形して再成形物を得る工程、再成形物からニードル部及び流路部を得る工程、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ニードル部及び前記ニードル部の外方に延びて移動軸線方向に変形可能な膜部を有するダイヤフラムと、弁室が形成され且つ前記弁室に開口する筒状の流路部を有するボディと、を備え、前記流路部は前記ニードル部と軸心が一致し、前記膜部の変形による前記ニードル部の前記移動軸線方向への往復移動により前記流路部の開口面積を調整することができるニードルバルブにおいて、
前記ニードル部及び前記流路部のそれぞれは、各軸心方向における一端の第三級炭素濃度をＭ
１
（モル％）とし、前記各軸心方向における他端の第三級炭素濃度をＭ
２
（モル％）とした場合に、Ｍ
１
≧０．０１、Ｍ
２
≧０．０１、且つ、０．８≦Ｍ
１
／Ｍ
２
≦１．２を満たすことを特徴とするニードルバルブ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ダイヤフラムは、非架橋フッ素樹脂からなる基部と、
前記基部に対して一体化され、前記ニードル部を備えるとともに前記架橋ＰＦＡからなる端部と、を有する請求項１に記載のニードルバルブ。
【請求項３】
前記ボディは、非架橋フッ素樹脂からなる基部と、
前記基部に対して一体化され、前記流路部を備えるとともに前記架橋ＰＦＡからなる端部と、を有する請求項１に記載のニードルバルブ。
【請求項４】
前記一端と前記他端との間の距離が２５０μｍ以上である請求項１に記載のニードルバルブ。
【請求項５】
前記ニードル部及び前記流路部は、第三級炭素濃度が０．０１モル％以上となるように架橋された架橋ＰＦＡフィルムの裁断片の再成形物からなる請求項１に記載のニードルバルブ。
【請求項６】
前記ダイヤフラム及び前記ボディは、前記基部となる非架橋フッ素樹脂からなる中間材と、第三級炭素濃度が０．０１モル％以上となるように架橋された架橋ＰＦＡフィルムの裁断片の再成形物と、を一体化した複合体から切削されてなる請求項２に記載のニードルバルブ。
【請求項７】
請求項１に記載のニードルバルブの製造方法であって、
第三級炭素濃度が０．０１モル％以上となるように架橋した架橋ＰＦＡフィルムの裁断片を得る裁断工程と、
前記裁断片を再成形して再成形物を得る再成形工程と、
前記再成形物から前記ニードル部及び前記流路部を得る形成工程と、を備えることを特徴とするニードルバルブの製造方法。
【請求項８】
非架橋フッ素樹脂からなる中間材と、前記再成形物と、を一体化した複合材を得る一体化工程を備える請求項７に記載のニードルバルブの製造方法。
【請求項９】
前記一体化工程は、前記中間材に設けられたキャビティに、前記裁断片を収容する裁断片収容工程と、
前記キャビティ内で前記裁断片を溶融し、前記再成形物を得るとともに前記中間材と前記再成形物とを一体化する焼成工程と、を含む請求項８に記載のニードルバルブの製造方法。
【請求項１０】
前記一体化工程は、前記中間材に設けられたキャビティに、前記裁断片の溶融物を射出して、前記キャビティ内で前記再成形物を得るとともに前記中間材と前記再成形物とを一体化する射出工程、を含む請求項８に記載のニードルバルブの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニードルバルブ及びその製造方法に関する。更に詳しくは、流体制御に用いられるダイヤフラムを備えたニードルバルブ及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ニードルバルブは様々な状況において各種流体の制御に用いることができるが、例えば、半導体製造に用いられる薬液の流通及び流量の制御等に利用される。この場合、ニードルバルブは、耐薬品性や屈曲耐久性に優れることからポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂から形成されたボディとダイヤフラムとを備える。ボディは、複数の流路に連通された弁室を備え、ダイヤフラムは、弁室内で移動軸線方向に往復動可能にされる。従って、ダイヤフラムの下端に配置されたニードル部と流路部との間隙の大きさが変化されることとなり、流量の変更を実現する仕組みとされている。
【０００３】
このようなニードルバルブでは、ニードル部と流路部との接触に伴うパーティクル発生を防ぐ必要がある。パーティクルは、ニードルバルブを構成する材料が微細化された粒子である。ニードル部と流路部とは、必ずしも接触するように設計されるわけではないが、流量制御を目的とするため、両者の間隙量を小さくできるよう設計される。このため、間隙が小さくなればなるほど、組立時のばらつきや、部品の寸法公差によるばらつき等に起因して、両者が接触する確率が高まってしまう。そして、ニードル部及び流路部は、接液領域にあるため、これらの箇所でパーティクルを生じると、流通する薬液中に混入されるおそれがある。上述した薬液が、例えば、半導体製造時の洗浄液である場合、パーティクルが混入された洗浄液が流通することとなり、洗浄による清浄性が低下してしまうことが問題となる。この問題に対しては、下記特許文献１の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０９５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１は、ニードル弁体が環状弁座に対して片当たりした場合でも、摩耗の発生を抑えることを目的として、ニードル弁体に連動されたロッドの外周面に環状の弾性体を備え、弾性体を支点にロッドが傾斜可能な自由度を備えた流量制御弁が開示されている。この構成によれば、ニードル弁体が環状弁座に片当たりした場合に、ロッドが傾斜し、ニードル弁体に負荷される接触圧を緩和して摩耗を抑えるものとされる。しかしながら、自由度は際限なく大きくすることができない一方、薬液の温度は２００℃前後の高温となる場合もあり、温度変化に伴う膨張・収縮等の寸法変化を考慮すると、自由度のみによって耐摩耗性を十分なものにできるとは考えられない。また、特許文献１では、ニードル弁体や環状弁座の材質をフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ又はＰＴＦＥ）とすることについて記載（［００４０］、［００２４］）があるものの、架橋フッ素樹脂については記載も示唆もない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パーティクルの発生を抑制することができるニードルバルブ及びその製造方法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】
【０００７】
即ち、本発明には、以下が含まれる。
［１］ニードル部及び前記ニードル部の外方に延びて移動軸線方向に変形可能な膜部を有するダイヤフラムと、弁室が形成され且つ前記弁室に開口する筒状の流路部を有するボディと、を備え、前記流路部は前記ニードル部と軸心が一致し、前記膜部の変形による前記ニードル部の前記移動軸線方向への往復移動により前記流路部の開口面積を調整することができるニードルバルブにおいて、
前記ニードル部及び前記流路部のそれぞれは、各軸心方向における一端の第三級炭素濃度をＭ
１
（モル％）とし、前記各軸心方向における他端の第三級炭素濃度をＭ
２
（モル％）とした場合に、Ｍ
１
≧０．０１、Ｍ
２
≧０．０１、且つ、０．８≦Ｍ
１
／Ｍ
２
≦１．２を満たすことを特徴とするニードルバルブ。
［２］前記ダイヤフラムは、非架橋フッ素樹脂からなる基部と、
前記基部に対して一体化され、前記ニードル部を備えるとともに前記架橋ＰＦＡからなる端部と、を有する上記［１］に記載のニードルバルブ。
［３］前記ボディは、非架橋フッ素樹脂からなる基部と、
前記基部に対して一体化され、前記流路部を備えるとともに前記架橋ＰＦＡからなる端部と、を有する上記［１］又は上記［２］に記載のニードルバルブ。
［４］前記一端と前記他端との間の距離が２５０μｍ以上である上記［１］乃至上記［３］のうちのいずれかに記載のニードルバルブ。
［５］前記ニードル部及び前記流路部は、第三級炭素濃度が０．０１モル％以上となるように架橋された架橋ＰＦＡフィルムの裁断片の再成形物からなる上記［１］乃至上記［４］のうちのいずれかに記載のニードルバルブ。
［６］前記ダイヤフラム及び前記ボディは、前記基部となる非架橋フッ素樹脂からなる中間材と、第三級炭素濃度が０．０１モル％以上となるように架橋された架橋ＰＦＡフィルムの裁断片の再成形物と、を一体化した複合体から切削されてなる上記［２］に記載のニードルバルブ。
［７］上記［１］乃至上記［６］のうちのいずれかに記載のニードルバルブの製造方法であって、
第三級炭素濃度が０．０１モル％以上となるように架橋した架橋ＰＦＡフィルムの裁断片を得る裁断工程と、
前記裁断片を再成形して再成形物を得る再成形工程と、
前記再成形物から前記ニードル部及び前記流路部を得る形成工程と、を備えることを特徴とするニードルバルブの製造方法。
［８］非架橋フッ素樹脂からなる中間材と、前記再成形物と、を一体化した複合材を得る一体化工程を備える上記［７］に記載のニードルバルブの製造方法。
［９］前記一体化工程は、前記中間材に設けられたキャビティに、前記裁断片を収容する裁断片収容工程と、
前記キャビティ内で前記裁断片を溶融し、前記再成形物を得るとともに前記中間材と前記再成形物とを一体化する焼成工程と、を含む上記［８］に記載のニードルバルブの製造方法。
［１０］前記一体化工程は、前記中間材に設けられたキャビティに、前記裁断片の溶融物を射出して、前記キャビティ内で前記再成形物を得るとともに前記中間材と前記再成形物とを一体化する射出工程、を含む上記［８］又は上記［９］に記載のニードルバルブの製造方法。
［１１］前記一体化工程は、前記中間材に設けられたキャビティに、前記裁断片を収容する裁断片収容工程と、
前記キャビティ内で前記裁断片を圧縮し、前記再成形物を得るとともに前記中間材と前記再成形物とを一体化する圧縮成形工程と、を含む上記［８］乃至上記［１０］のうちのいずれかに記載のニードルバルブの製造方法。
［１２］非架橋フッ素樹脂からなる中間材と、予め得られた前記再成形物と、を溶着した複合材を得る溶着工程を備える上記［７］に記載のニードルバルブの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のニードルバルブによれば、パーティクルの発生を抑制することができる。
【０００９】
即ち、ニードル部及び流路部のそれぞれが、各軸心方向における一端の第三級炭素濃度Ｍ
１
（モル％）、各軸心方向における他端の第三級炭素濃度Ｍ
２
（モル％）が、Ｍ
１
≧０．０１、Ｍ
２
≧０．０１、且つ、０．８≦Ｍ
１
／Ｍ
２
≦１．２を満たすニードルバルブでは、ニードル部の軸心方向における一端から他端まで、また、流路部の軸心方向における一端から他端までが十分に架橋された架橋ＰＦＡから形成されているため、これらの箇所からのパーティクル発生を抑制することができる。そのため、上記Ｍ
１
及びＭ
２
の関係を充足しないニードルバルブと比較して、本発明のニードルバルブはパーティクルの発生を抑制することができる。
【００１０】
上記ニードルバルブでは、ダイヤフラムは、非架橋フッ素樹脂からなる基部と、基部に対して一体化され、ニードル部を備えるとともに架橋ＰＦＡからなる端部と、を有することができる。この場合、基部として、架橋ＰＦＡに比べて屈曲耐久性においてより優れた非架橋フッ素樹脂を採用できるため、特にダイヤフラムが備える膜部の屈曲耐久性を優れたものとすることができる。また、ダイヤフラムの全体を架橋ＰＦＡから形成する必要がないため、ニードルバルブの製造コストを低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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