JP7345697B1 - ダイヤフラム及びこれを備えるダイヤフラムバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムの膜部の屈曲性を維持しつつ、膜部の耐摩耗性を向上させて、ダイヤフラムからのパーティクルの発生を抑制する。【解決手段】ダイヤフラム１５は、中央に設けられた弁機能部５３と、弁機能部５３から外方に延びる膜部５５と、膜部５５の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される外周縁部５７とを含む。さらに、ダイヤフラム１５は樹脂材料から形成されており、膜部５５が、非架橋樹脂材料から形成される膜部非架橋樹脂部分と、非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有し、膜部架橋樹脂部分が膜部において外周縁部５７と隣接する部分を構成し、膜部非架橋樹脂部分が膜部において膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部５３に近い側の部分を構成するようになっている。【選択図】図５

Description

本発明は、弁体部のような弁機能部が膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されているダイヤフラム及びこれを備えるダイヤフラムバルブに関する。

例えば、半導体製造装置に用いられる薬液の流量を制御する際には、薬液が流れる弁室と駆動部とを区画する膜部と膜部の中央に支持された弁体部とを有したダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブが用いられることが多い。ダイヤフラムバルブは、一般的に、入口流路及び出口流路とこれらと連通する弁室とが形成されているバルブ本体と、弁室の上方の開口を塞ぐように配置されるダイヤフラムと、ダイヤフラムを駆動するためにバルブ本体の上部に取り付けられる駆動部とを備え、バルブ本体によってダイヤフラムを支持して、ダイヤフラムの膜部を介して支持される弁体部を駆動部によって移動軸線に沿って往復動させて、流路から弁室への開口の周囲に形成された弁座に弁体部を接離させることによって、開閉を行うようになっている。また、ダイヤフラムバルブでは、例えば特許文献１に開示されているダイヤフラムバルブのように、バルブ本体に接している外周縁部が、移動軸線方向に沿った弁体部の往復動の際に変形しないように、駆動部の底部によって、又は別部材として構成されダイヤフラム押さえを介して駆動部によって、バルブ本体に押し付けられて固定され、直接的に又は間接的にバルブ本体と駆動部との間に挟持される構造になっていることが多い。

薬液を流通させるためのラインでダイヤフラムバルブを用いる場合、ダイヤフラムは薬液に接するので、耐薬品性も求められる。また、ダイヤフラムバルブでは、弁体部を弁座に接離させるために移動軸線方向に移動させるので、弁体部を支持する膜部が弁体部の移動に追随できるように、膜部に屈曲性及び屈曲耐久性が要求される。このため、ダイヤフラムは屈曲性を有し且つ屈曲耐久性も高いポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成され、膜部が薄肉化されていることが一般的である。

特許第６６８１７２３号公報

上述したように、駆動部とバルブ本体との間に挟持されるダイヤフラムバルブの外周縁部は、駆動部の底部によって又は駆動部でバルブ本体に向かって押し付けられるダイヤフラム押さえによって、バルブ本体に押し付けられて固定されている。しかしながら、膜部は薄肉化されていて変形しやすいので、移動軸線方向に沿った弁体部の往復動に伴って、膜部が駆動部の底部の形状やダイヤフラム押さえの弁室側表面の形状に沿って変形する。このとき、膜部においてバルブ本体と接触している外周縁部との接続部分がバルブ本体に対して摺動し、摩擦による摩耗でパーティクルが発生し得る。膜部の外周縁部付近における膜部とバルブ本体との接触箇所は、弁室内の接液領域に面しているので、パーティクルが発生すると、ダイヤフラムバルブ内を流通する流体中にパーティクルが混入してしまう。このような外周縁部付近におけるパーティクル発生の問題は、ＰＴＦＥが発塵しやすいため、特に膜部の屈曲性を確保し且つ耐薬品性に優れている観点からダイヤフラムがＰＴＦＥから形成されている場合に生じやすくなる。

高い清浄性が求められる分野では、ダイヤフラムバルブ内で発生するパーティクルが問題となる場合がある。例えば半導体ウエハの製造工程では、パーティクル、種々の金属やポリマー化合物などの汚染物質が生じて半導体ウエハ上に残存したり付着すると品質に大きな影響を与える。このため、半導体ウエハの製造工程では、洗浄液を用いて半導体ウエハの洗浄が行われる。しかしながら、半導体ウエハの製造工程で使用するダイヤフラムバルブにおいて、上述したようにパーティクルが発生し、パーティクルを含んだ洗浄液がダイヤフラムバルブから排出されて半導体ウエハの洗浄のために用いられると、十分な洗浄を行うことができず、半導体ウエハの清浄性が低下するという問題が生じる。

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、ダイヤフラムの膜部の屈曲性を維持しつつ、膜部の耐摩耗性を向上させて、ダイヤフラムからのパーティクルの発生を抑制することにある。

上記目的に鑑み、本発明は、第１の態様として、中央に設けられた弁機能部と、該弁機能部から外方に延び且つ移動軸線方向に変形可能な環状の膜部と、該膜部の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される外周縁部とを含み、前記弁機能部が前記膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されているダイヤフラムであって、前記ダイヤフラムが樹脂材料から形成されており、前記膜部が、非架橋樹脂材料から形成される膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有し、前記膜部架橋樹脂部分が前記膜部において前記外周縁部と隣接する部分を構成し、前記膜部非架橋樹脂部分が前記膜部において前記膜部架橋樹脂部分よりも前記弁機能部に近い側の部分を構成するようなっているダイヤフラムを提供する。

上記ダイヤフラムでは、膜部において外周縁部に隣接する部分が架橋樹脂材料から形成された膜部架橋樹脂部分によって構成され、膜部において膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部に近い側の部分が非架橋樹脂材料から形成される膜部非架橋樹脂部分によって構成されている。膜部において膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部に近い側の部分が膜部非架橋樹脂部分によって構成されているので、膜部非架橋樹脂部分を形成する非架橋樹脂材料として屈曲性に優れた樹脂材料を選択すれば、膜部は移動軸線方向に沿った弁機能部の移動に追随するのに十分な屈曲性を維持することが可能となる。また、樹脂材料は架橋により密度が高くなって耐摩耗性も向上することから、架橋樹脂材料は非架橋樹脂材料と比較して高い耐摩耗性を有している。膜部において外周縁部に隣接する部分は、膜部非架橋樹脂部分を形成する非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料によって形成された膜部架橋樹脂部分によって構成されているので、膜部において弁機能部に近い側の部分よりも耐摩耗性が高くなる。したがって、ダイヤフラムの外周縁部が、例えば、ダイヤフラムバルブのバルブ本体（弁室が形成される構成要素）とダイヤフラムを駆動するための駆動部との間のような二つの部材の間に挟持されている状態でダイヤフラムが支持されているときに、移動軸線に沿った弁機能部の往復動に伴って膜部が変形して膜部において外周縁部に隣接する部分がダイヤフラムに隣接する他の部材に接触していても、摺動による膜部の摩耗が生じにくくなる。この結果、パーティクルの発生が抑制される。

上記ダイヤフラムでは、前記ダイヤフラムの前記外周縁部の少なくとも一部が架橋樹脂材料から形成された外周部架橋樹脂部分によって構成されていることが好ましい。また、前記二つの部材の間をシールするための***したシール部が前記外周縁部に設けられており、前記シール部が前記外周縁部架橋樹脂部分によって構成されていることがさらに好ましい。このような構成により、ダイヤフラムを装着する際に外周縁部が他の部材と接触していても摩耗しにくくなり、装着時に発生したパーティクルが流体中に放出されることを抑制することができる。

一つの実施形態として、前記弁機能部が弁体部であるようにすることができる。この場合、前記弁体部の底面部が架橋樹脂材料から形成された弁機能部架橋樹脂部分によって構成されていることが好ましい。例えば弁機能部が弁座に接離する弁体部である場合、弁体部の底面部の耐摩耗性も向上するので、弁体部の底面部からのパーティクルの発生を抑制することが可能になる。

上記ダイヤフラムでは、前記膜部架橋樹脂部分は、前記移動軸線方向に前記ダイヤフラムを見たときに前記弁体部の最大外周面よりも外側に設けられているようになっていることがさらに好ましい。

例えば、前記架橋樹脂材料は、前記非架橋樹脂材料に放射線を照射することによって形成されるようにすることができる。

また、本発明は、第２の態様として、第１の流路と第２の流路と前記第１の流路及び前記第２の流路が連通する弁室とが形成されたバルブ本体と、上記ダイヤフラムと、該ダイヤフラムに力を付与するための力付与機構部とを備え、前記弁機能部が前記膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されているダイヤフラムバルブを提供する。

一つの実施形態として、前記外周縁部が前記バルブ本体と前記力付与機構部との間に挟持されるようにすることができる。この場合、前記外周縁部がダイヤフラム押さえを介して前記力付与機構部と前記バルブ本体との間に挟持されているようにしてもよい。

他の実施形態として、前記バルブ本体が第１のバルブ本体と第２のバルブ本体とを互いに接続することによって構成されており、前記ダイヤフラムの前記外周縁部が前記第１のバルブ本体と前記第２のバルブ本体との間に挟持されているようにすることもできる。

また、一つの実施形態として、前記弁機能部が、前記第１の流路から前記弁室への開口の周囲に形成された環状の弁座部に接離する弁体部であるようにすることができる。

他の実施形態として、前記弁室が、前記第１の流路が連通する第１の弁室と、前記第２の流路が連通する第２の弁室と、前記第１の弁室と前記第２の弁室とを連通させる連通路とを含み、前記連通路の一方の端部開口の周囲に環状の弁座部が形成されており、前記弁機能部が、前記弁座部に接離する弁体部である、または、前記弁座部に接離する弁体部と接続されている基台部であるようにしてもよい。

上述の二つの実施形態の何れでも、前記ダイヤフラムの前記膜部架橋樹脂部分を形成する前記架橋樹脂材料が架橋ポリテトラフルオロエチレン又は架橋パーフルオロアルコキシアルカンであり、前記ダイヤフラムの前記膜部非架橋樹脂部分を形成する前記非架橋樹脂材料が非架橋ポリテトラフルオロエチレン又は非架橋パーフルオロアルコキシアルカンであるようにすることができる。この場合、前記弁座部が架橋ポリテトラフルオロエチレン又は架橋パーフルオロアルコキシアルカンから形成された架橋樹脂部分によって構成されていることが好ましく、前記バルブ本体における前記弁座部以外の残余の部分が非架橋ポリテトラフルオロエチレン又は非架橋パーフルオロアルコキシアルカンから形成された非架橋樹脂部分によって構成されているようにすることがさらに好ましい。

前記架橋樹脂材料は、前記非架橋樹脂材料に放射線を照射することによって形成されるようにすることができる。

前記ダイヤフラムバルブは、樹脂材料から形成された補助ダイヤフラムをさらに備えており、該補助ダイヤフラムが、中央に設けられた補助弁機能部と、該補助弁機能部から外方に延び且つ移動軸線方向に変形可能な環状の補助膜部と、該補助膜部の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される補助外周縁部とを含み、前記補助膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されており、前記補助弁機能部が前記ダイヤフラムの前記弁機能部と接続され、前記力付与機構部が前記補助弁機能部を介して前記ダイヤフラムの前記弁機能部に力を付与するようになっていてもよい。この場合、前記補助膜部が、非架橋樹脂材料から形成される補助膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される補助膜部架橋樹脂部分とを有し、前記補助膜部架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助外周縁部と隣接する部分を構成し、前記補助膜部非架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助膜部架橋樹脂部分よりも前記補助弁機能部に近い側の部分を構成するようにすることが好ましい。

また、前記ダイヤフラムバルブは、樹脂材料から形成された補助ダイヤフラムと、該補助ダイヤフラムに力を付与するための補助力付与機構部とをさらに備えており、該補助ダイヤフラムが、中央に設けられた補助弁機能部と、該補助弁機能部から外方に延び且つ移動軸線方向に変形可能な環状の補助膜部と、該補助膜部の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される補助外周縁部とを含み、前記補助弁機能部が前記補助膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持され、前記補助力付与機構部によって力を付与されるようになっていてもよい。さらに、前記補助ダイヤフラムの前記補助弁機能部が前記ダイヤフラムの前記弁機能部に接離可能に構成され、前記弁機能部に力を付与できるようにしてもよい。この場合、前記補助膜部が、非架橋樹脂材料から形成される補助膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される補助膜部架橋樹脂部分とを有し、前記補助膜部架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助外周縁部と隣接する部分を構成し、前記補助膜部非架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助膜部架橋樹脂部分よりも前記補助弁機能部に近い側の部分を構成することが好ましい。

本発明によれば、膜部において膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部に近い側の部分が膜部非架橋樹脂部分によって構成されているので、膜部非架橋樹脂部分を形成する非架橋樹脂材料として屈曲性に優れた樹脂材料を選択すれば、膜部は移動軸線方向に沿った弁機能部の移動に追随するのに十分な屈曲性を維持することが可能となる。また、膜部において外周縁部に隣接する部分は、膜部非架橋樹脂部分を形成する非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料によって形成された膜部架橋樹脂部分によって構成されているので、膜部において弁機能部に近い側の部分よりも耐摩耗性が高くなる。したがって、移動軸線に沿った弁機能部の往復動に伴って膜部が変形する際に、外周縁部に隣接する部分がダイヤフラムに隣接する他の部材に接触していても、摺動による膜部の摩耗が生じにくくなり、パーティクルの発生が抑制される。

本発明によるダイヤフラムを備えた第１の実施形態のダイヤフラムバルブの縦断面図であり、閉弁状態を示している。 図１に示されているダイヤフラムバルブの開状態を示す縦断面図である。 図１に示されているダイヤフラムバルブにおける弁座に弁体が着座した状態を示す要部拡大断面図である。 本発明によるダイヤフラムを備えた第１の実施形態のダイヤフラムバルブの変形形態の縦断面図である。 図３に示されているダイヤフラムにおいて架橋樹脂材料から形成されている部分の位置を説明するための説明図である。 図３に示されているバルブ本体において架橋樹脂材料から形成されている部分の位置を説明するための説明図である。 非架橋樹脂材料から形成されたダイヤフラムの必要箇所を架橋させるための架橋方法の一つの実施形態を模式的に示す説明図である。 ダイヤフラムにおいて図７に示されている架橋方法によって架橋される部分をハッチングによって模式的に示した説明図である。 非架橋樹脂材料から形成されるダイヤフラムの必要箇所を架橋させる方法の他の実施形態を示す説明図である。 本発明によるダイヤフラムを備えた第２の実施形態のダイヤフラムバルブであるニードル弁の縦断面図である。 本発明によるダイヤフラムを備えた第３の実施形態のダイヤフラムバルブである定圧弁の縦断面図である。 本発明によるダイヤフラムを備えた第４の実施形態のダイヤフラムバルブである背圧弁の縦断面図である。 本発明によるダイヤフラムを備えた第５の実施形態のダイヤフラムバルブであるサックバック弁の縦断面図である。 本発明によるダイヤフラムを備えた第６の実施形態のダイヤフラムバルブである定流量弁の縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明によるダイヤフラムを備えたダイヤフラムバルブの実施の形態を説明する。

最初に、図１から図３を参照して、本発明によるダイヤフラムを備える第１の実施形態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、開閉弁であり、バルブ本体１３と、ダイヤフラム１５と、ダイヤフラム１５に力を付与するための力付与機構部として機能してダイヤフラム１５を駆動する駆動部１７とを備え、駆動部１７はバルブ本体１３の上部に取り付けられている。

バルブ本体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いる。弁室１９には、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、バルブ本体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入口流路２５が形成されていると共に、第２の流路として、バルブ本体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１９の側面に開口する出口流路２９が形成されており、入口流路２５から弁室１９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、バルブ本体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に連結されているステム３５と、機構収容空間に収容され且つステム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内に機構収容空間として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。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。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、弁室１９まで延びており、その先端がダイヤフラム１５（詳細には、後述する弁機能部５３）に連結されている。

蓋部材３３には、上部空間４１を区画するシリンダ部に連通する通気口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。また、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。さらに、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２１に対して垂直となるようにバルブ本体１３に取り付けられる。また、ピストン本体３７ａの外周面及び駆動部筐体３１の底部の貫通孔に挿入されたステム３５の外周面にそれぞれＯリング４９，５１が装着され、ピストン本体３７ａの外周面と駆動部筐体３１のシリンダ部の内周面との間及びステム３５の外周面と駆動部筐体３１の底部（すなわち、シリンダ部の底面）の貫通孔の内周面との間から、下部空間４３に供給された作動流体が漏出することを防止している。

ダイヤフラム１５は、弁室１９の上方の開口を塞ぐように配置され、バルブ本体１３に固定される。図３に詳細に示されているように、ダイヤフラム１５は、中央に設けられた弁機能部５３と、屈曲が容易となるように薄肉に形成され且つ中央部の弁機能部５３を支持する環状の膜部５５と、膜部５５の外周部に設けられた外周縁部５７とを有している。本実施形態では、弁機能部５３が弁座２１に接離する弁体部によって構成されている。膜部５５の外周部に設けられた外周縁部５７は、少なくとも一部がバルブ本体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おり、ダイヤフラム１５は、膜部５５を介して弁室１９の上方に弁機能部５３を支持した状態で、弁室１９と駆動部１７との間を区画している。図示されている実施形態では、弁機能部５３である弁体部は、円柱上に円錐台が連結されたような形状、すなわち上端部がテーパ状になった錘形状を有しており、底面（弁座当接面）が弁座２１に対向するように配置されている。しかしながら、弁体部は、膜部５５によって弁室１９内に支持され、弁座２１に接離して入口流路２５から弁室１９への開口の開閉を行うことができれば、形状を限定されるものではない。また、膜部５５は、弁機能部５３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５５の外周は概略円形状を有している。

なお、本願におけるダイヤフラム１５の「外周縁部５７」とは、挟持する一方側が単数の部材によって構成されているか複数の部材によって構成されているかを問わず、二つの部材の間に挟持されている部分を指すものとする。本実施形態では、外周縁部５７は、バルブ本体１３と力付与機構部である駆動部１７（詳細にはその駆動部筐体３１）との間に挟持されている。

外周縁部５７は、図３に詳細に示されているように、ダイヤフラム１５の最外縁部に位置し且つ水平方向に延びる環状の水平支持部５７ａと、水平支持部５７ａの内周縁端と膜部５５の外周縁端とを接続するように上下方向（鉛直方向）に延びる筒状の垂直支持部５７ｂとを含んでいる。ダイヤフラム１５は、駆動部筐体３１の底部中央から延びる突出部３１ａをバルブ本体１３の弁室１９の上部開口内に挿入したときに、突出部３１ａよりも外側に位置する駆動部筐体３１の底面とバルブ本体１３の弁室１９の上部開口の周囲領域の上面との間に水平支持部５７ａを挟持し且つ駆動部筐体３１の突出部３１ａの外周面とバルブ本体１３の弁室１９の上部開口の内周面との間に垂直支持部５７ｂを挟持することにより、バルブ本体１３に固定されるようになっている。また、水平支持部５７ａの底面に断面台形状の環状溝５７ｃが設けられていると共に、垂直支持部５７ｂの外側表面に断面半円形状の環状突起５７ｄが設けられている一方、バルブ本体１３の弁室１９の上部開口の周囲領域の上面に断面半円形状の環状突起１３ａが設けられると共に、バルブ本体１３の弁室１９の上部開口の内周面に断面台形状の環状溝１３ｂが設けられている。環状突起１３ａ，５７ｄはそれぞれ環状溝５７ｃ，１３ｂよりも僅かに大きく形成されており、水平支持部５７ａの環状溝５７ｃにバルブ本体１３の上面の環状突起１３ａを係合させ且つ垂直支持部５７ｂの外側表面の環状突起５７ｄを弁室１９の内周面の環状溝１３ｂに係合させた状態で、駆動部筐体３１の突出部３１ａをバルブ本体１３の弁室１９内に挿入して駆動部筐体３１をバルブ本体１３の上部に取り付けたときに、環状突起１３ａ，５７ｄが変形して環状溝５７ｃ，１３ｂに密着嵌合し、ダイヤフラム１５とバルブ本体１３との間のシール性を高めるようになっている。

本実施形態では、上述したように、ダイヤフラム１５の外周縁部５７の水平支持部５７ａに環状溝５７ｃを設けると共に垂直支持部５７ｂに環状突起５７ｄを設け、環状溝５７ｃ及び環状突起５７ｄをそれぞれバルブ本体１３の上部開口の内周面に設けられた環状突起１３ａと弁室１９の内周面に設けられた環状溝１３ｂに係合させている。しかしながら、ダイヤフラム１５の水平支持部５７ａに環状突起を設けると共に垂直支持部５７ｂに環状溝を設け、設けた環状突起及び環状溝をそれぞれをバルブ本体１３の上部開口の内周面に設けられた環状溝と弁室１９の内周面に設けられた環状突起に係合させるようにしてもよく、水平支持部５７ａと垂直支持部５７ｂの両方に環状突起又は環状溝を設けたり、水平支持部５７ａと垂直支持部５７ｂの一方のみに環状溝又は環状突起を設けるようにしてもよい。

ダイヤフラム１５は、特に膜部５５が繰り返しの曲げを伴う部分となることから、屈曲性と高い屈曲耐性を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されることが好ましい。一方、弁体部としての弁機能部５３は、弁座２１に当接してパーティクルを発生しやすいことから、発塵性が低いパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）から形成されることが好ましい。したがって、弁機能部５３（すなわち弁体部）の底面部（弁座接触面）のみをＰＦＡから形成すると共に、ダイヤフラム１５の残余の部分をＰＴＦＥから形成し、ダイヤフラム１５の弁体部（弁機能部５３）の底面部を他の部分と異なる材料から形成するようにしてもよい。また、バルブ本体１３、駆動部１７の駆動部筐体３１、蓋部材３３、ステム３５、ピストン３７は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）など適宜の材料から形成することができる。

図１から図３に示されている実施形態では、ダイヤフラム１５は、その外周縁部５７がバルブ本体１３の弁室１９の上部開口の周囲領域と力付与機構部である駆動部筐体３１の底部との間に直接的に挟持されることにより、バルブ本体１３に固定、支持されている。しかしながら、ダイヤフラム１５の外周縁部５７は、バルブ本体１３と駆動部筐体３１との間に直接的に挟持されている必要はなく、他の部材を介して間接的に挟持されていてもよい。例えば、図４に示されている他の実施形態のように、ダイヤフラム押さえ５９を介して間接的にバルブ本体１３と力付与機構部である駆動部筐体３１との間に挟持されていてもよい。

さらに、ダイヤフラム１５では、図５に示されているように、大部分が上述したＰＴＦＥやＰＦＡなどの非架橋樹脂材料から形成されている一方、膜部５５と外周縁部５７との接続部分６１が架橋樹脂材料から形成されており、膜部５５が、非架橋樹脂材料から形成される膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。膜部５５の膜部架橋樹脂部分は外周縁部５７と隣接する部分を構成しており、膜部５５の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部５３に近い側の部分を構成している。さらに、外周縁部５７の垂直支持部５７ｂに設けられた環状突起５７ｄ、弁座２１と当接する弁機能部５３（すなわち弁体部）の底面部分６３、外周縁部５７の水平支持部５７ａにおいて環状溝５７ｃが設けられている溝部分６５も、架橋樹脂材料から形成される架橋樹脂部分によって構成されていることが好ましい。すなわち、環状突起５７ｄ、弁機能部５３の底面部分６３、溝部分６５が架橋樹脂材料から形成される外周縁部架橋樹脂部分によって構成され、弁機能部５３の底面部分６３が架橋樹脂材料から形成される弁機能部架橋樹脂部分によって構成されていることが好ましい。また、図６に示されているように、弁体部として機能する弁機能部５３と当接するバルブ本体１３の弁座２１を構成する部分（以下、弁座部６７と記載する。）も架橋樹脂材料から形成される弁座部架橋樹脂部分によって構成されているようにしてもよい。架橋樹脂材料は、ダイヤフラム１５やバルブ本体１３の他の部分を形成する非架橋樹脂材料を架橋させたものであることが好ましい。

弁体部である弁機能部５３が移動軸線に沿って弁座２１に対して往復動することを許容するために、ダイヤフラム１５の膜部５５は薄肉化されて屈曲性又は柔軟性を高められている。このように膜部５５は薄肉化されているために変形しやすい。したがって、ダイヤフラムバルブ１１の開閉のために弁機能部５３が移動軸線に沿って往復動するのに伴って膜部５５が変形する際に、膜部５５における外周縁部５７との接続部分すなわち外周縁部５７に隣接する部分も、バルブ本体１３との間で外周縁部５７を挟持する駆動部筐体３１の突出部３１ａ又はダイヤフラム押さえ５９の形状に沿って変形する。このとき、膜部５５における外周縁部５７との接続部分６１がバルブ本体１３に対して摺動して摩擦による摩耗でパーティクルが発生し得る。膜部５５において外周縁部５７に隣接する膜部５５とバルブ本体１３との接触箇所は、弁室１９内の接液領域に面しているので、パーティクルが発生すると、ダイヤフラムバルブ１１内を流通する流体中にパーティクルが混入してしまう。

しかしながら、ダイヤフラム１５では、膜部５５における外周縁部５７との接続部分６１（すなわち、外周縁部５７に隣接する部分）が膜部架橋樹脂部分によって構成されている。膜部架橋樹脂部分を形成する構成する架橋樹脂材料は、架橋により密度が高くなっており、非架橋樹脂材料よりも高い耐摩耗性を有している。したがって、ダイヤフラムバルブ１１の開閉のために弁機能部５３が移動軸線に沿って往復動するのに伴って、膜部５５が変形して膜部５５における外周縁部５７との接続部分６１がバルブ本体１３の上部開口の外周面に対して摺動しても、摩耗によるパーティクルの発生を抑制することができる。ＰＴＦＥは発塵しやすいので、特にダイヤフラム１５の膜部５５の屈曲性及び屈曲耐久性を確保するためにダイヤフラム１５がＰＴＦＥから形成されている場合、パーティクルを発生しやすくなる。したがって、ダイヤフラム１５をＰＴＦＥから形成する場合、膜部５５における外周縁部５７との接続部分６１を架橋ＰＴＦＥから形成すれば、パーティクルの発生を抑制する効果が特に有効となる。

また、ダイヤフラム１５の外周縁部５７の水平支持部５７ａに環状溝５７ｃが設けられ、垂直支持部５７ｂに環状突起５７ｄが設けられている場合、上述したように、シール性を高めるために、水平支持部５７ａの環状溝５７ｃにバルブ本体１３の環状突起１３ａを係合させ且つ垂直支持部５７ｂの環状突起５７ｄを弁室１９の環状溝１３ｂに係合させ、バルブ本体１３に対する駆動部筐体３１の取り付けによる押圧で環状溝５７ｃ，１３ｂ内で環状突起１３ａ，５７ｄを変形させて密着嵌合させる。このとき、環状突起１３ａ，５７ｄの変形に伴って、環状突起１３ａ，５７ｄと環状溝５７ｃ，１３ｂとの間で摺動が生じ、摺動による摩耗でパーティクルが発生し得る。ダイヤフラム１５の水平支持部５７ａ及び垂直支持部５７ｂに面するバルブ本体１３の表面は接液領域に連なっているので、発生したパーティクルは、ダイヤフラムバルブ１１内を流通する流体に混入する可能性がある。しかしながら、環状突起５７ｄや溝部分６５が架橋樹脂材料から形成される外周縁部架橋樹脂部分によって構成されていれば、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態のようにダイヤフラム１５の弁機能部５３が弁体部である場合、弁機能部５３は、ダイヤフラムバルブ１１の開閉時に、移動軸線に沿った往復動により弁座２１に接離するので、衝撃によってパーティクルが発生し得る。しかしながら、弁機能部５３としての弁体部の底面部分６３や弁座部６７が架橋樹脂材料から形成される弁機能部架橋樹脂部分や弁座部架橋樹脂部分から構成されていれば、同様に、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。

次に、図７から図９を参照して、非架橋樹脂材料から形成されたダイヤフラム１５において、非架橋樹脂材料を架橋させて架橋樹脂部分を形成する方法を説明する。

最初に、例えばＰＴＦＥなどの非架橋樹脂材料から成形及び切削加工によりダイヤフラム１５の形状に加工する。次に、図７に示されているように、ダイヤフラム１５を加熱した状態で、弁機能部５３の側に配置した放射線源７１から、非架橋樹脂材料のみから形成されたダイヤフラム１５に放射線を照射して、非架橋樹脂材料を架橋させ、架橋樹脂部分を形成させる。放射線源７１の側からダイヤフラム１５を移動軸線方向に見たときに、弁機能部５３の底面と、弁機能部５３の最大外周面（最大の外径を有する部分の外周面であり、図７において破線が延長されている面）よりも外側に位置する部分が、放射線に晒される。したがって、弁機能部５３の底面と、弁機能部５３の最大外周面より外側に位置する部分とが架橋され、架橋樹脂材料から形成される部架橋樹脂部分によって構成されるようになる。図７に示されているように、放射線源７１の側からダイヤフラム１５を移動軸線方向に見たときに、膜部５５において外周縁部５７に隣接する部分が弁機能部５３の最大外周面よりも外側に設けられ、かつ、環状溝５７ｃが環状突起５７ｄよりも半径方向外側に設けられている場合、図８に示されているように、弁機能部５３の底面部分６３と、膜部５５における外周縁部５７との接続部分６１と、環状突起５７ｄと、水平支持部５７ａの溝部分６５が放射線に晒されて、これらの部分の非架橋樹脂材料が架橋され、弁機能部５３の底面部分６３、接続部分６１、環状突起５７ｄ及び溝部分６５が架橋樹脂材料から形成される架橋樹脂部分となる。具体的には、弁機能部５３の底面部分６３が弁機能部架橋樹脂部分によって構成され、接続部分６１が膜部架橋樹脂部分によって構成され、環状突起５７ｄ及び溝部分６５が外周縁部架橋樹脂部分によって構成されるようになる。

バルブ本体１３の弁座部６７を弁座部架橋樹脂部分によって構成する場合にも、同様に、バルブ本体１３を例えばＰＦＡのような非架橋樹脂材料から成形及び切削加工により作製した後、加熱した状態で、弁座２１を形成する部分（すなわち弁座部６７）のみに放射線源７１から放射線を照射して、弁座２１を形成する部分の非架橋樹脂材料を架橋させ、架橋樹脂材料から形成される弁座部架橋樹脂部分によって弁座部６７が構成されるようにすればよい。

弁機能部５３の底面部分６３を架橋樹脂部分ではなく、非架橋樹脂部分によって構成したい場合には、例えば図９に示されているように弁機能部５３の底面を覆うようにマスキングを施して、弁機能部５３の底面に放射線が照射されないようにすればよい。このとき、接続部分６１、環状突起５７ｄ及び溝部分６５のうちの何れかを架橋樹脂材料によって形成したいときには、放射線源７１の側からダイヤフラム１５を移動軸線方向に見たときに、架橋樹脂材料によって形成したい部分がマスキングされていないようにすればよい。

次に、図１及び図２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、弁体部であるダイヤフラム１５の弁機能部５３がステム３５を介して弁座２１に接近する方向に移動して弁座２１に圧接され、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。これに伴って、弁機能部５３を支持する膜部５５も駆動部１７から離れる方向に変形する。

弁閉状態から、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、弁体部である弁機能部５３がステム３５を介して弁座２１から離間する方向に移動させられ、ダイヤフラムバルブ１１が開状態となる。これに伴って膜部５５も駆動部１７へ接近する方向に変形する。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、弁体部である弁機能部５３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、弁体部である弁機能部５３が弁座２１への接離を繰り返し、特に弁機能部５３が弁座２１に当接したときに、衝撃でパーティクルを発生しやすい。しかしながら、架橋樹脂材料は他の部分を形成する非架橋樹脂材料よりも耐摩耗性に優れているので、弁機能部５３の底面部分６３が、架橋樹脂材料（弁機能部５３の他の部分を形成する非架橋樹脂材料を架橋させたもの）から形成される弁機能部架橋樹脂部分によって構成されていれば、弁体部である弁機能部５３の全体が非架橋樹脂材料から形成されている場合と比較して、パーティクルの発生を抑制することができる。また、ダイヤフラムバルブ１１の開閉の際に、移動軸線方向の弁機能部５３の往復動により膜部５５が変形すると、それに伴って、バルブ本体１３の上部開口を覆うように固定されたダイヤフラム１５は、膜部５５において外周縁部５７に隣接する接続部分６１がバルブ本体１３の上部開口の内周面と摺動して摩擦により摩耗し、パーティクルを発生し得る。しかしながら、架橋樹脂材料は他の部分を形成する非架橋樹脂材料よりも耐摩耗性に優れているので、膜部５５の接続部分６１が架橋樹脂材料（膜部５５を形成する非架橋樹脂材料を架橋させたもの）から形成される膜部架橋樹脂部分によって構成されていれば、膜部５５の全体が非架橋樹脂材料から形成されている場合と比較して、パーティクルの発生を抑制することができる。この結果、ダイヤフラムバルブ１１を流通する流体がパーティクルによって汚染されることを抑制することが可能となる。

第１の実施形態では、開閉弁として機能するダイヤフラムバルブ１１を例として、本発明によるダイヤフラム１５及びこれを備えるダイヤフラムバルブ１１を説明したが、本発明によるダイヤフラムは、第１の実施形態の構成のダイヤフラムバルブへの適用に限定されるものではない。例えば、本発明によるダイヤフラムは、流量調整機能を有したニードル弁、液だれを防止するためのサックバック機能を有したサックバック弁、定流量弁、圧力を調整するための定圧弁や背圧弁など、接液領域に面してダイヤフラムが配置されている他のタイプのダイヤフラムに適用することも可能である。

図１０は、本発明によるダイヤフラム１１５を使用した第２の実施形態のダイヤフラムバルブであるニードル弁１１１を示している。ニードル弁１１１は、バルブ本体１１３と、ダイヤフラム１１５と、ダイヤフラム１１５を駆動する駆動部１１７とを備え、駆動部１１７がバルブ本体１１３の上部に取り付けられている。駆動部１１７は、ダイヤフラム１１５に力を付与する力付与機構部として機能する。ダイヤフラムバルブ１１と同様に、バルブ本体１１３には、上部中央に形成された弁室１１９と、弁室１１９に連通する入口流路１２５及び出口流路１２９が形成されており、入口流路１２５から弁室１１９への開口の周囲に環状の弁座１２１が形成されている。

ダイヤフラム１１５は、弁室１１９の上方の開口を塞ぐように配置され、バルブ本体１１３に固定される。ダイヤフラム１１５は、弁座１２１に接近及び離反する弁機能部としてのニードル１５３と、ニードル１５３が移動軸線方向に上下動可能となるようにニードル１５３を支持する環状の膜部１５５と、膜部１５５の外周部に設けられた外周縁部１５７とを有している。図１０に示されている実施形態では、ダイヤフラム１１５の外周縁部１５７は、ダイヤフラム押さえ１５９を介して駆動部１１７（詳細にはその駆動部筐体１３１）とバルブ本体１１３との間に間接的に挟持されている。しかしながら、ダイヤフラム１１５の外周縁部１５７は、駆動部１１７（詳細にはその駆動部筐体１３１）とバルブ本体１１３との間に直接的に挟持されていてもよい。

図１０に示されている実施形態では、駆動部１１７は、ハンドル１６９を時計回り及び反時計回りに回転させることによってダイヤフラム１１５のニードル１５３を上下動させて、弁座１２１に接近及び離反させることができるようになっている。

このようにニードル弁１１１では、ニードル１５３の上下動に伴って、膜部１５５が変形して、膜部１５５における外周縁部１５７との接続部分すなわち外周縁部１５７に隣接する部分も、バルブ本体１１３との間で外周縁部１５７を挟持するダイヤフラム押さえ１５９の形状に沿って変形する。このとき、膜部１５５における外周縁部１５７との接続部分がバルブ本体１１３に対して摺動を繰り返して、摩擦による摩耗でパーティクルを発生し得る。膜部１５５における外周縁部１５７の付近における膜部１５５とバルブ本体１１３との接触箇所は、弁室１１９内の接液領域に面しているので、パーティクルが発生すると、ニードル弁１１１内を流通する流体中にパーティクルが混入する。しかしながら、ダイヤフラム１１５は、ダイヤフラム１５と同様に、膜部１５５と外周縁部１５７との接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、膜部１５５が、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。膜部１５５の膜部架橋樹脂部分は外周縁部１５７と隣接する部分を構成しており、膜部１５５の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりもニードル１５３に近い側の部分を構成している。したがって、本発明によるダイヤフラム１１５をニードル弁１１１に使用した場合でも、ダイヤフラム１５と同様に、パーティクルの発生を抑制する効果を奏することができる。

図１１は、本発明によるダイヤフラム２１５を使用した第３の実施形態のダイヤフラムバルブである定圧弁２１１を示している。定圧弁２１１は、バルブ本体２１３と、主ダイヤフラム２１５と、従動ダイヤフラム２１６と、主ダイヤフラム２１５及び従動ダイヤフラム２１６に連結されている弁体部２７０と、主ダイヤフラム２１５に力を付与する力付与機構部２１７と、ベースプレート２１８とを備える。バルブ本体２１３の上部に、力付与機構部２１７が取り付けられ、バルブ本体２１３の下部に、ベースプレート２１８が取り付けられている。ダイヤフラムバルブ１１と同様に、バルブ本体２１３には、中央に形成され且つ上方及び下方に開口した弁室２１９と、弁室２１９に連通する入口流路２２５及び出口流路２２９が形成されている。弁室２１９は、入口流路２２５が連通し且つ下方に開口する第１の弁室２１９ａと、出口流路２２９が連通し且つ上方に開口する第２の弁室２１９ｂと、第１の弁室２１９ａと第２の弁室２１９ｂとを連通させる連通路２１９ｃとを含んでいる。連通路２１９ｃから第１の弁室２１９ａへの開口の周囲には環状の弁座２２１が形成され、弁体部２７０が、主ダイヤフラム２１５に連動して移動軸線方向に上下動し、弁座２２１に対して接近及び離反するようになっている。

主ダイヤフラム２１５は第２の弁室２１９ｂの上部開口を塞ぐように配置され、バルブ本体２１３に固定され、従動ダイヤフラム２１６は第１の弁室２１９ａの下部開口を塞ぐように配置され、バルブ本体２１３に固定される。主ダイヤフラム２１５は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する弁機能部としての第１の基台部２５３と、第１の基台部２５３が上下動可能となるように第１の基台部２５３を支持する環状の第１の膜部２５５と、第１の膜部２５５の外周部に設けられた第１の外周縁部２５７とを有している。また、従動ダイヤフラム２１６は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する弁機構部としての第２の基台部２５４と、第２の基台部２５４が上下動可能となるように第２の基台部２５４を支持する環状の第２の膜部２５６と、第２の膜部２５６の外周部に設けられた第２の外周縁部２５８とを有している。図１１に示されている実施形態では、主ダイヤフラム２１５の第１の外周縁部２５７は、ダイヤフラム押さえ２５９を介して力付与機構部２１７（詳細には、その筐体）とバルブ本体２１３との間に間接的に挟持されている。また、従動ダイヤフラム２１６の第２の外周縁部２５８は、その最外周部がベースプレート２１８とバルブ本体２１３との間に直接的に挟持されている。しかしながら、主ダイヤフラム２１５の第１の外周縁部２５７が、力付与機構部２１７（詳細には、その筐体）とバルブ本体２１３との間に直接的に挟持されていてもよく、従動ダイヤフラム２１６の第２の外周縁部２５８が、ダイヤフラム押さえを介してベースプレート２１８とバルブ本体２１３との間に間接的に挟持されていてもよい。

弁体部２７０の上部には主ダイヤフラム２１５の第１の基台部２５３が連結されていると共に、弁体部２７０の下部には従動ダイヤフラム２１６の第２の基台部２５４が連結されている。図１１に示されている実施形態では、力付与機構部２１７は、その筐体内部の機構収容空間内に上下動可能に配置されたピストンと、ばね受けとしても機能するダイヤフラム押さえ２５９と、ダイヤフラム押さえ２５９とピストンに設けられた鍔部との間に配置されたコイルばねとを有しており、コイルばねによりピストンに上向きの付勢力を付与するようになっている。ピストンは主ダイヤフラム２１５の第１の基台部２５３に連結されており、第１の基台部２５３が力付与機構部２１７のコイルばねによって上向きの付勢力を付与されている。また、力付与機構部２１７の筐体の上部には、作動流体供給口が設けられており、筐体内部の機構収容空間内に対して作動流体の供給及び排出を行うことができるようになっている。また、ベースプレート２１８の上部中央には、凹部が形成され、凹部の底面には通気口が形成されている。

上述のように構成された定圧弁２１１では、弁体部２７０には、力付与機構部２１７のコイルばねの付勢力と、第２の弁室２１９ｂ内の流体が主ダイヤフラム２１５の下面に作用させる圧力とにより、上向きの力が作用している。また、力付与機構部２１７の機構収容空間内の作動流体が主ダイヤフラム２１５の上面に作用させる圧力により、下向きの力が作用している。なお、厳密には、弁体部２７０の下面と従動ダイヤフラム２１６の第２の膜部２５６の上面とが第１の弁室２１９ａ内の流体から流体圧力を受けているが、それらの受圧面積がほぼ等しく設定されているため、両者の力がほぼ相殺されるようになっている。したがって、弁体部２７０は、上述した三つの力（すなわち、コイルばねの付勢力と、第２の弁室２１９ｂ内の流体が主ダイヤフラム２１５の下面に作用させる圧力による力と、作動流体が主ダイヤフラム２１５の上面に作用させる圧力による力）が釣り合う位置にて静止する。また、力付与機構部２１７に供給する作動流体の圧力を増加させると、主ダイヤフラム２１５を押し下げる力が増加し、弁体部２７０と弁座２２１とが離れて、第２の弁室２１９ｂの圧力が増加する。一方、力付与機構部２１７に供給する作動流体の圧力を減少させると、主ダイヤフラム２１５を押し下げる力が減少し、弁体部２７０と弁座２２１とが近づいて、第２の弁室２１９ｂの圧力が減少する。したがって、作動流体の圧力を調整することによって、第２の弁室２１９ｂの圧力を所望の値に設定することができる。

上述した三つの力が釣り合った状態で、入口流路２２５側の流体圧力が増加すると、瞬間的に第２の弁室２１９ｂ内の流体の圧力も増加して、主ダイヤフラム２１５の第１の膜部２５５の下面に作用する流体圧力が増加するので、主ダイヤフラム２１５が上方へ移動し、これに伴って弁体部２７０も上方へ移動する。この結果、弁体部２７０と弁座２２１とが近づいて、第２の弁室２１９ｂ内の流体の圧力が減少して、最終的に、弁体部２７０は上記の三つの力が釣り合う位置まで移動し、静止する。一方、上述した三つの力が釣り合った状態で、入口流路２２５側の流体圧力が減少すると、瞬間的に第２の弁室２１９ｂ内の流体の圧力も減少して、主ダイヤフラム２１５の第１の膜部２５５の下面に作用する流体圧力が減少するので、主ダイヤフラム２１５が下方へ移動し、これに伴って弁体部２７０も下方へ移動する。この結果、弁体部２７０と弁座２２１とが離れて、第２の弁室２１９ｂ内の流体の圧力が増加して、最終的に、弁体部２７０は上記の三つの力が釣り合う位置まで移動し、静止する。

このように、定圧弁２１１では、弁体部２７０の上下動に伴う主ダイヤフラム２１５の第１の基台部２５３の上下動の際に、主ダイヤフラム２１５の第１の膜部２５５が変形し、第１の膜部２５５における第１の外周縁部２５７との接続部分すなわち第１の外周縁部２５７に隣接する部分も、第１の外周縁部２５７を挟持するダイヤフラム押さえ２５９の形状に沿って変形する。このとき、第１の膜部２５５における第１の外周縁部２５７との接続部分がバルブ本体２１３に対して摺動を繰り返して、摩擦による摩耗でパーティクルを発生し得る。第１の膜部２５５における第１の外周縁部２５７の付近における第１の膜部２５５とバルブ本体２１３との接触箇所は、第２の弁室２１９ｂ内の接液領域に面しているので、パーティクルが発生すると、定圧弁２１１内を流通する流体中にパーティクルが混入する。しかしながら、主ダイヤフラム２１５は、ダイヤフラム１５と同様に、第１の膜部２５５と第１の外周縁部２５７との接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第１の膜部２５５が、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第１の膜部２５５の膜部架橋樹脂部分は第１の外周縁部２５７と隣接する部分を構成しており、第１の膜部２５５の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である第１の基台部２５３に近い側の部分を構成している。したがって、本発明によるダイヤフラムである主ダイヤフラム２１５を定圧弁２１１に使用した場合でも、ダイヤフラム１５と同様にパーティクルの発生を抑制する効果を奏することができる。

なお、従動ダイヤフラム２１６は、その第２の外周縁部２５８においてバルブ本体２１３とベースプレート２１８とに挟持されている部分が、第２の外周縁部２５８と第２の膜部２５６との接続部分から離れている。したがって、弁体部２７０の上下動に伴う従動ダイヤフラム２１６の第２の基台部２５４の上下動の際に、従動ダイヤフラム２１６の第２の膜部２５６が変形するが、接液領域において第２の膜部２５６が他の部材に接触しないので、接液領域内にパーティクルを発生しない。よって、従動ダイヤフラム２１６に本発明を適用する必要性は低い。

図１２は、本発明によるダイヤフラム３１５を使用した第４の実施形態のダイヤフラムバルブである背圧弁３１１を示している。背圧弁３１１は、バルブ本体３１３と、主ダイヤフラム３１５と、従動ダイヤフラム３１６と、主ダイヤフラム３１５及び従動ダイヤフラム３１６に連結されている弁体部３７０と、主ダイヤフラム３１５に力を付与する力付与機構部３１７と、ベースプレート３１８とを備える。バルブ本体３１３の上部に、力付与機構部３１７が取り付けられ、バルブ本体３１３の下部に、ベースプレート３１８が取り付けられている。ダイヤフラムバルブ１１と同様に、バルブ本体３１３には、中央に形成され且つ上方及び下方に開口した弁室３１９と、弁室３１９に連通する入口流路３２５及び出口流路３２９が形成されている。弁室３１９は、入口流路３２５が連通し且つ上方に開口する第１の弁室３１９ａと、出口流路３２９が連通し且つ下方に開口する第２の弁室３１９ｂと、第１の弁室３１９ａと第２の弁室３１９ｂとを連通させる連通路３１９ｃとを含んでいる。連通路３１９ｃから第１の弁室３１９ａへの開口の周囲には環状の弁座３２１が形成され、弁体部３７０が、主ダイヤフラム３１５に連動して移動軸線方向に上下動し、弁座３２１に対して接近及び離反するようになっている。

主ダイヤフラム３１５は第１の弁室３１９ａの上部開口を塞ぐように配置され、バルブ本体３１３に固定され、従動ダイヤフラム３１６は第２の弁室３１９ｂの下部開口を塞ぐように配置され、バルブ本体３１３に固定される。主ダイヤフラム３１５は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する弁機能部としての第１の基台部３５３と、第１の基台部３５３が上下動可能となるように第１の基台部３５３を支持する環状の第１の膜部３５５と、第１の膜部３５５の外周部に設けられた第１の外周縁部３５７とを有している。また、従動ダイヤフラム３１６は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する弁機構部としての第２の基台部３５４と、第２の基台部３５４が上下動可能となるように第２の基台部３５４を支持する環状の第２の膜部３５６と、第２の膜部３５６の外周部に設けられた第２の外周縁部３５８とを有している。図１２に示されている実施形態では、主ダイヤフラム３１５の第１の外周縁部３５７は、ダイヤフラム押さえ３５９を介して力付与機構部３１７（詳細には、その筐体）とバルブ本体３１３との間に間接的に挟持されている。また、従動ダイヤフラム３１６の第２の外周縁部３５８は、その最外周部がベースプレート３１８とバルブ本体３１３との間に直接的に挟持されている。しかしながら、主ダイヤフラム３１５の第１の外周縁部３５７が、力付与機構部３１７（詳細には、その筐体）とバルブ本体３１３との間に直接的に挟持されていてもよく、従動ダイヤフラム３１６の第２の外周縁部３５８が、ダイヤフラム押さえを介してベースプレート３１８とバルブ本体３１３との間に間接的に挟持されていてもよい。

弁体部３７０の上部には主ダイヤフラム３１５の第１の基台部３５３が連結されていると共に、弁体部３７０の下部には従動ダイヤフラム３１６の第２の基台部３５４が連結されている。図１２に示されている実施形態では、力付与機構部３１７は、その筐体内部の機構収容空間内に上下動可能に配置されたピストンと、ばね受けとしても機能するダイヤフラム押さえ３５９と、ダイヤフラム押さえ３５９とピストンに設けられた鍔部との間に配置されたコイルばねとを有しており、コイルばねによりピストンに上向きの付勢力を付与するようになっている。ピストンは主ダイヤフラム３１５の第１の基台部３５３に連結されており、第１の基台部３５３が力付与機構部３１７のコイルばねによって上向きの付勢力を付与されている。また、力付与機構部３１７の筐体の上部には、作動流体供給口が設けられており、筐体内部の機構収容空間内に対して作動流体の供給及び排出を行うことができるようになっている。また、ベースプレート３１８の上部中央には、凹部が形成され、凹部の底面には通気口が形成されている。

上述のように構成された背圧弁３１１では、弁体部３７０には、力付与機構部３１７のコイルばねの付勢力と、第１の弁室３１９ａ内の流体が主ダイヤフラム３１５の下面に作用させる圧力とにより、上向きの力が作用している。また、力付与機構部３１７の機構収容空間内の作動流体が主ダイヤフラム３１５の上面に作用させる圧力により、下向きの力が作用している。なお、厳密には、弁体部３７０の下面と従動ダイヤフラム３１６の第２の膜部３５６の上面とが第２の弁室３１９ｂ内の流体から流体圧力を受けているが、それらの受圧面積がほぼ等しく設定されているため、両者の力がほぼ相殺されるようになっている。したがって、弁体部３７０は、上述した三つの力（すなわち、コイルばねの付勢力と、第１の弁室２１９ａ内の流体が主ダイヤフラム３１５の下面に作用させる圧力による力と、作動流体が主ダイヤフラム３１５の上面に作用させる圧力による力）が釣り合う位置にて静止する。また、力付与機構部３１７に供給する作動流体の圧力を増加させると、主ダイヤフラム３１５を押し下げる力が増加し、弁体部３７０と弁座３２１とが近づいて、第１の弁室３１９ａの圧力が増加する。一方、力付与機構部３１７に供給する作動流体の圧力を減少させると、主ダイヤフラム３１５を押し下げる力が減少し、弁体部３７０と弁座３２１とが離れて、第１の弁室３１９ａの圧力が減少する。したがって、作動流体の圧力を調整することによって、第１の弁室３１９ａの圧力を所望の値に設定することができる。

上述した三つの力が釣り合った状態で、入口流路３２５側の流体圧力が増加すると、瞬間的に第１の弁室３１９ａ内の流体の圧力が増加して、主ダイヤフラム３１５の第１の膜部３５５の下面に作用する流体圧力が増加するので、主ダイヤフラム３１５が上方へ移動し、これに伴って弁体部３７０も上方へ移動する。この結果、弁体部３７０と弁座３２１とが離れて、第１の弁室３１９ａ内の流体の圧力が減少して、最終的に、弁体部３７０は上記の三つの力が釣り合う位置まで移動し、静止する。一方、上述した三つの力が釣り合った状態で、入口流路３２５側の流体圧力が減少すると、瞬間的に第１の弁室３１９ａ内の流体の圧力も減少して、主ダイヤフラム３１５の第１の膜部３５５の下面に作用する流体圧力が減少するので、主ダイヤフラム３１５が下方へ移動し、これに伴って弁体部３７０も下方へ移動する。この結果、弁体部３７０と弁座３２１とが近づいて、第１の弁室３１９ａ内の流体の圧力が増加して、最終的に、弁体部３７０は上記の三つの力が釣り合う位置まで移動し、静止する。

このように、背圧弁３１１では、弁体部３７０の上下動に伴う主ダイヤフラム３１５の第１の基台部３５３の上下動の際に、主ダイヤフラム３１５の第１の膜部３５５が変形し、第１の膜部３５５における第１の外周縁部３５７との接続部分すなわち第１の外周縁部３５７に隣接する部分も、第１の外周縁部３５７を挟持するダイヤフラム押さえ３５９の形状に沿って変形する。このとき、第１の膜部３５５における第１の外周縁部３５７との接続部分がバルブ本体３１３に対して摺動を繰り返して、摩擦による摩耗でパーティクルを発生し得る。第１の膜部３５５における第１の外周縁部３５７の付近における第１の膜部３５５とバルブ本体３１３との接触箇所は、第１の弁室３１９ａ内の接液領域に面しているので、パーティクルが発生すると、背圧弁３１１内を流通する流体中にパーティクルが混入する。しかしながら、主ダイヤフラム３１５は、ダイヤフラム１５と同様に、第１の膜部３５５と第１の外周縁部３５７との接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第１の膜部３５５が、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第１の膜部３５５の膜部架橋樹脂部分は第１の外周縁部３５７と隣接する部分を構成しており、第１の膜部３５５の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である第１の基台部３５３に近い側の部分を構成している。したがって、本発明によるダイヤフラムである主ダイヤフラム３１５を背圧弁３１１に使用した場合でも、ダイヤフラム１５と同様にパーティクルの発生を抑制する効果を奏することができる。

なお、従動ダイヤフラム３１６は、その第２の外周縁部３５８においてバルブ本体３１３とベースプレート３１８とに挟持されている部分が、第２の外周縁部３５８と第２の膜部３５６との接続部分から離れている。したがって、弁体部３７０の上下動に伴う従動ダイヤフラム３１６の第２の基台部３５４の上下動の際に、従動ダイヤフラム３１６の第２の膜部３５６が変形するが、接液領域において第２の膜部３５６が他の部材に接触しないので、接液領域内にパーティクルを発生しない。よって、従動ダイヤフラム３１６に本発明を適用する必要性は低い。

図１３は、本発明による二つのダイヤフラムを使用した第５の実施形態のダイヤフラムバルブであるサックバック弁４１１を示している。サックバック弁４１１は、バルブ本体４１３と、第１のダイヤフラム４１５と、第２のダイヤフラム４１６と、第１のダイヤフラム４１５に力を付与する第１の力付与機構部４１７と、第２のダイヤフラム４１６に力を付与する第２の力付与機構部４１８とを備える。バルブ本体４１３の下部に、第１の力付与機構部４１７が取り付けられ、バルブ本体４１３の上部に、第２の力付与機構部４１８が取り付けられている。ダイヤフラムバルブ１１と同様に、バルブ本体４１３には、中央に形成され且つ上方及び下方に開口した弁室４１９と、弁室４１９に連通する入口流路４２５及び出口流路４２９が形成されている。弁室４１９は、入口流路４２５が連通し且つ下方に開口する第１の弁室４１９ａと、出口流路４２９が連通し且つ上方に開口する第２の弁室４１９ｂと、第１の弁室４１９ａと第２の弁室４１９ｂとを連通させる連通路４１９ｃとを含んでいる。連通路４１９ｃから第１の弁室４１９ａへの開口の周囲には環状の弁座４２１が形成されている。

第１のダイヤフラム４１５は第１の弁室４１９ａの下部開口を塞ぐように配置され、バルブ本体４１３に固定され、第２のダイヤフラム４１６は第２の弁室４１９ｂの上部開口を塞ぐように配置され、バルブ本体４１３に固定される。第１のダイヤフラム４１５は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動して弁座４２１に接離する弁機能部としての弁体部４５３と、弁体部４５３が上下動可能となるように弁体部４５３を支持する環状の第１の膜部４５５と、第１の膜部４５５の外周部に設けられた第１の外周縁部４５７とを有している。また、第２のダイヤフラム４１６は、第１のダイヤフラム４１５の動作を補助する補助ダイヤフラムとして機能するものである。第２のダイヤフラム４１６は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する補助弁機能部としての押圧部４５４と、押圧部４５４が上下動可能となるように押圧部４５４を支持する補助膜部としての環状の第２の膜部４５６と、第２の膜部４５６の外周部に設けられた補助外周縁部としての第２の外周縁部４５８とを有している。図１３に示されている実施形態では、第１のダイヤフラム４１５の第１の外周縁部４５７は、第１の力付与機構部４１７（詳細には、その筐体４１７ａ）とバルブ本体４１３との間に直接的に挟持されている。また、第２のダイヤフラム４１６の第２の外周縁部４５８は、ダイヤフラム押さえ４５９を介して第２の力付与機構部４１８（詳細には、その筐体４１８ａ）とバルブ本体４１３との間に間接的に挟持されている。しかしながら、第１のダイヤフラム４１５の第１の外周縁部４５７が、ダイヤフラム押さえを介して第１の力付与機構部４１７（詳細には、その筐体４１７ａ）とバルブ本体４１３との間に間接的に挟持されていてもよく、第２のダイヤフラム４１６の第２の外周縁部４５８が、第２の力付与機構部４１８（詳細には、その筐体４１８ａ）とバルブ本体４１３との間に直接的に挟持されていてもよい。

第２のダイヤフラム４１６の押圧部４５４は、弁室４１９内において第１のダイヤフラム４１５の弁体部４５３と移動軸線方向に対向して配置されており、移動軸線方向に上下動することによって、弁体部４５３に接離するようになっている。第２のダイヤフラム４１６は、押圧部４５４が第１のダイヤフラム４１５の弁体部４５３と当接しているとき、押圧部４５４を介して弁体部４５３に対して下向きの力を付与する。

図１３に示されている実施形態では、第１の力付与機構部４１７は、その筐体４１７ａの内部の機構収容空間内に上下動可能に配置されたピストンと、ピストンの上部に設けられた鍔部と機構収容空間の底部との間に配置されたコイルばねとを有しており、コイルばねによりピストンに上向きの付勢力を付与するようになっている。ピストンは、第１のダイヤフラム４１５の弁体部４５３に連結されており、弁体部４５３が第１の力付与機構部４１７のコイルばねによって弁座４２１に押し付ける方向に上向きの付勢力を付与されている。また、図１３に示されている実施形態では、第２の力付与機構部４１８は、その筐体４１８ａの内部の機構収容空間内に上下動可能に配置されたピストンと、ばね受としても機能するダイヤフラム押さえ４５９と、ダイヤフラム押さえ４５９とピストンの上部に設けられた鍔部との間に配置されたコイルばねとを有しており、コイルばねによりピストンに上向きの付勢力を付与するようになっている。ピストンの鍔部の外周面は筐体４１８ａの内周面上を摺動するようになっており、機構収容空間を上部空間と下部空間とに区分しており、上部空間に対して作動流体の供給及び排出を行うことによってピストンを往復動させることができる。また、ピストンの下端部は第２のダイヤフラム４１６の押圧部４５４に連結されており、ピストンの上下動に伴って第２のダイヤフラム４１６の押圧部４５４を上下動させることができるようになっている。

上述のように構成されたサックバック弁４１１では、第１のダイヤフラム４１５の弁体部４５３が第１の力付与機構部４１７によって上向きの付勢力を作用されており、第２のダイヤフラム４１６の押圧部４５４が弁体部４５３と離間している状態では、第１の力付与機構部４１７が提供する上向きの付勢力によって弁体部４５３が弁座４２１に押し付けられ、閉弁状態となる。この状態から、第２の力付与機構部４１８の機構収容空間の上部空間に作動流体を供給することによって第２の力付与機構部４１８のコイルばねの付勢力に抗してピストンを下方へ移動させると、ピストンに連結された押圧部４５４が下降し、押圧部４５４が弁体部４５３に当接する。この状態からさらに機構収容空間の上部空間に作動流体を供給し且つ下部空間から作動流体を排出することによってピストンを下方へ移動させると、押圧部４５４が弁体部４５３に下向きの力を付与し、第１の力付与機構部４１７の上向きの付勢力に抗して弁体部４５３が下方に移動し、弁座４２１から離れて開弁状態となる。

上述の開弁状態で、第２の力付与機構部４１８の機構収容空間の上部空間から作動流体を排出すると、ピストンがコイルばねの付勢力により上方へ移動して、ピストンに連結された押圧部４５４が上昇し、押圧部４５４が弁体部４５３から離れる。この結果、弁体部４５３は、第１の力付与機構部４１７の上向きの付勢力によって弁座４２１に押し付けられ、閉弁状態となる。この後、さらに第２の力付与機構部４１８の機構収容空間の上部空間から作動流体を排出すると、ピストンがコイルばねの付勢力により上方へ移動して、ピストンに連結された押圧部４５４が上昇する。この結果、第２の弁室４１９ｂの容積が増加して、吸い戻し作用が生じ、下流側の流路からの液だれを防止することができる。

このように、サックバック弁４１１では、第１のダイヤフラム４１５の弁体部４５３の上下動の際に、第１のダイヤフラム４１５の第１の膜部４５５が変形し、第１の膜部４５５における第１の外周縁部４５７との接続部分すなわち第１の外周縁部４５７に隣接する部分も第１の弁室４１９ａの外周面に沿って変形する。同様に、第２のダイヤフラム４１６の押圧部４５４の上下動の際に、第２のダイヤフラム４１６の第２の膜部４５６も変形し、第２の膜部４５６における第２の外周縁部４５８との接続部分すなわち第２の外周縁部４５８に隣接する部分もダイヤフラム押さえ４５９の形状に沿って変形する。このとき、第１の膜部４５５における第１の外周縁部４５７との接続部分や第２の膜部４５６における第２の外周縁部４５８との接続部分がバルブ本体４１３に対して摺動を繰り返して、摩擦による摩耗でパーティクルを発生し得る。パーティクルが発生すると、サックバック弁４１１内を流通する流体中にパーティクルが混入する。しかしながら、第１のダイヤフラム４１５は、ダイヤフラム１５と同様に、第１の膜部４５５と第１の外周縁部４５７との接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第１の膜部４５５が、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第１の膜部４５５の膜部架橋樹脂部分は第１の外周縁部４５７と隣接する部分を構成しており、第１の膜部４５５の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である弁体部４５３に近い側の部分を構成している。また、第２のダイヤフラム４１６も、ダイヤフラム１５と同様に、第２の膜部４５６と第２の外周縁部４５８との接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第２の膜部４５６が、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第２の膜部４５６の膜部架橋樹脂部分は第２の外周縁部４５８と隣接する部分を構成しており、第２の膜部４５６の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である押圧部４５４に近い側の部分を構成している。したがって、本発明によるダイヤフラムである第１のダイヤフラム４１５や第２のダイヤフラム４１６をサックバック弁４１１に使用した場合でも、ダイヤフラム１５と同様にパーティクルの発生を抑制する効果を奏することができる。

図１４は、本発明による三つのダイヤフラムを使用した第６の実施形態のダイヤフラムバルブである定流量弁５１１を示している。定流量弁５１１は、バルブ本体５１３と、第１のダイヤフラム５１５と、第２のダイヤフラム５１６Ａと、第３のダイヤフラム５１６Ｂと、第３のダイヤフラム５１６Ｂに力を付与する第１の力付与機構部５１７と、第２のダイヤフラム５１６Ａに力を付与する第２の力付与機構部５１８とを備える。バルブ本体５１３の上部に第１の力付与機構部５１７が取り付けられ、バルブ本体５１３の下部に第２の力付与機構部５１８が取り付けられている。ダイヤフラムバルブ１１と同様に、バルブ本体５１３には、中央に形成され且つ上方及び下方に開口した弁室５１９と、弁室５１９に連通する入口流路５２５及び出口流路５２９が形成されている。弁室５１９は、入口流路５２５が連通する第１の弁室５１９ａと、出口流路５２９が連通する第２の弁室５１９ｂと、第１の弁室５１９ａと第２の弁室５１９ｂとを連通させる連通路５１９ｃとを含んでいる。連通路５１９ｃから第１の弁室５１９ａへの開口の周囲には環状の弁座５２１が形成されている。

バルブ本体５１３は、第１のバルブ本体５１３ａと第２のバルブ本体５１３ｂとを接続することによって構成されている。第１のバルブ本体５１３ａには入口流路５２５が形成され、第２のバルブ本体５１３ｂには、連通路５１９ｃ、第２の弁室５１９ｂ及び出口流路５２９が形成されている。第１の弁室５１９ａは、第１のバルブ本体５１３ａと第２のバルブ本体５１３ｂとに跨って形成されている。すなわち、第１の弁室５１９ａは、第１のバルブ本体５１３ａと第２のバルブ本体５１３ｂとに分割して形成されている。

第１のダイヤフラム５１５は、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動して弁座５２１に接離する弁機能部としての弁体部５５３と、弁体部５５３が上下動可能となるように弁体部５５３を支持する環状の第１の膜部５５５と、第１の膜部５５５の外周部に設けられた第１の外周縁部５５７とを有しており、弁体部５５３には、上下方向に貫通する貫通孔が形成されている。第２のダイヤフラム５１６Ａは、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する弁機能部としての第１の基台部５５４Ａと、第１の基台部５５４Ａが上下動可能となるように第１の基台部５５４Ａを支持する環状の第２の膜部５５６Ａと、第２の膜部５５６Ａの外周部に設けられた第２の外周縁部５５８Ａとを有している。第３のダイヤフラム５１６Ｂは、中央に位置し且つ移動軸線方向に上下動する弁機能部としての第２の基台部５５４Ｂと、第２の基台部５５４Ｂが上下動可能となるように第２の基台部５５４Ｂを支持する環状の第３の膜部５５６Ｂと、第３の膜部５５６Ｂの外周部に設けられた第３の外周縁部５５８Ｂとを有している。

図１４に示されている実施形態では、第１のダイヤフラム５１５の第１の外周縁部５５７は、第１のバルブ本体５１３ａと第２のバルブ本体５１３ｂとの間に直接的に挟持されている。すなわち、第１のダイヤフラム５１５は、第１の弁室５１９ａを二つに区画するようにバルブ本体５１３に支持されており、二つに区画された第１の弁室５１９ａが弁体部５５３に設けられた貫通孔を介して連通するようになっている。第３のダイヤフラム５１６Ｂの第３の外周縁部５５８Ｂは、ダイヤフラム押さえ５５９を介して第１の力付与機構部５１７（詳細には、その筐体５１７ａ）とバルブ本体５１３との間に間接的に挟持されている。また、第２のダイヤフラム５１６Ａの第２の外周縁部５５８Ａは、第２の力付与機構部５１８（詳細には、その筐体５１８ａ）とバルブ本体５１３との間に直接的に挟持されている。しかしながら、第２のダイヤフラム５１６Ａの第２の外周縁部５５８Ａが、ダイヤフラム押さえを介して第２の力付与機構部５１８（詳細には、その筐体５１８ａ）とバルブ本体５１３との間に間接的に挟持されていてもよく、第３のダイヤフラム５１６Ｂの第３の外周縁部５５８Ｂが、第１の力付与機構部５１７（詳細には、その筐体５１７ａ）とバルブ本体４１３との間に間接的に挟持されていてもよい。

第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３の上部には第３のダイヤフラム５１６Ｂの第２の基台部５５４Ｂが連結されていると共に、弁体部５５３の下部には第２のダイヤフラム５１６Ａの第１の基台部５５４Ａが連結されている。

図１４に示されている実施形態では、第１の力付与機構部５１７は、第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３の駆動部として機能するものであり、内部に機構収容空間が形成された筐体５１７ａと、外周縁部をダイヤフラム押さえ５５９と第１の力付与機構部５１７の筐体５１７ａとの間に挟持されて機構収容空間内に支持された駆動ダイヤフラム５１７ｂとを有し、駆動ダイヤフラム５１７ｂの中央の駆動基台部が第３のダイヤフラム５１６Ｂの基台部５５４Ｂに連結されている。第１の力付与機構部５１７は駆動ダイヤフラム５１７ｂによって上側空間と下側空間とに区画されており、上側空間に対して作動流体の供給及び排出を行うことによって、駆動基台部を上下動させることができるようになっている。第１の力付与機構部５１７の駆動基台部は第３のダイヤフラム５１６Ｂの第２の基台部５５４Ｂに連結され、第２の基台部５５４Ｂが第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３に連結されているので、第１の力付与機構部５１７が第３のダイヤフラム５１６Ｂを介して第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３に力を付与して駆動することができる。すなわち、弁体部５５３は、第３のダイヤフラム５１６Ｂを介して第１の力付与機構部５１７によって駆動することができる。また、図１４に示されている実施形態では、第２の力付与機構部５１８は、その内部の機構収容空間内に上下動可能に配置されたピストンと、ピストンの上部に設けられた鍔部と機構収容空間の底部との間に配置されたコイルばねとを有しており、コイルばねによりピストンに上向きの付勢力を付与するようになっている。ピストンは、第２のダイヤフラム５１６Ａの第１の基台部５５４Ａに連結されており、第１の基台部５５４Ａが第２の力付与機構部５１８のコイルばねによって上向きの付勢力を付与されている。第１の基台部５５４Ａは、第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３に連結されているので、第２の力付与機構部５１８が第２のダイヤフラム５１６Ａを介して第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３に付勢力を作用させることができる。すなわち、弁体部５５３は、第２のダイヤフラム５１６Ａを介して第２の力付与機構部５１８によって弁座５２１に押し付けられる方向の上向きの付勢力を作用される。

上述のように構成された定流量弁５１１では、第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３が第２のダイヤフラム５１６Ａを介して第２の力付与機構部５１８によって上向きの付勢力を作用されており、第１の力付与機構部５１７によって力を付与されていない状態では、上述の上向きの力によって弁体部５５３が弁座５２１に押し付けられ、閉弁状態となる。この状態から、第１の力付与機構部５１７の機構収容空間の上側空間に作動流体を供給することによって駆動ダイヤフラムを下方へ移動させると、駆動ダイヤフラムの駆動基台部に連結された第３のダイヤフラム５１６Ｂの第２の基台部５５４Ｂが下降する。これに伴って第２の基台部５５４Ｂに連結される第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３が第２の力付与機構部５１８による付勢力に抗して下方へ移動する。この結果、弁体部５５３が弁座５２１から離れて、開弁状態になり、入口流路５２５から出口流路５２９に流体が流れるようになる。

また、逆に、開弁状態から、第１の力付与機構部５１７の機構収容空間の上側空間から作動流体を排出させることによって駆動ダイヤフラムを上方へ移動させると、駆動ダイヤフラムの駆動基台部に連結された第３のダイヤフラム５１６Ｂの第２の基台部５５４Ｂが上昇する。これに伴って第２の基台部５５４Ｂに連結される第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３が第２の力付与機構部５１８による付勢力によって上方に移動して、弁座２１に当接して閉弁状態となる。

開弁状態のときに、第１の弁室５１９ａの下側空間内の流体の圧力が上昇すると、第１のダイヤフラム５１５の下面に作用する流体の圧力も増加するので、第１のダイヤフラム５１５に作用する上向きの力が増加する。この結果、弁体部５５３が上方へ移動されて、弁座５２１と弁体部５５３との間の開口面積が減少する。すると、第１の弁室５１９ａ内において第１のダイヤフラム５１５よりも上側の上側空間内の流体の圧力が上昇して、第１の弁室５１９ａの上側空間内の流体の圧力と下側空間内の流体の圧力が等しくなるつり合いの位置で弁体部５５３が静止する。また、開弁状態のときに、第１の弁室５１９ａの上側空間内の流体の圧力が上昇すると、第１のダイヤフラム５１５の上面に作用する流体の圧力も増加するので、第１のダイヤフラム５１５に作用する下向きの力が増加する。この結果、弁体部５５３が下方へ移動されて、弁座５２１と弁体部５５３との間の開口面積が増加する。すると、第１の弁室５１９ａ内において第１のダイヤフラム５１５よりも上側の上側空間内の流体の圧力が減少して、第１の弁室５１９ａの上側空間内の流体の圧力と下側空間内の流体の圧力が等しくなるつり合いの位置で弁体部５５３が静止する。第２の力付与機構部５１８による付勢力は一定であるので、第１の力付与機構部５１７の作動流体の圧力を調節することによって、第１の弁室５１９ａの上側空間内の流体の圧力と下側空間内の流体の圧力とを変化させ、流量を制御することができる。
とができる。

このように、定流量弁５１１では、第１のダイヤフラム５１５の弁体部５５３の上下動の際に、第１のダイヤフラム５１５の第１の膜部５５５が変形し、第１の膜部５５５における第１の外周縁部５５７との接続部分すなわち第１の外周縁部５５７に隣接する部分も第１の弁室５１９ａの外周面に沿って変形する。同様に、第２のダイヤフラム５１６Ａの第１の基台部５５４Ａ及び第３のダイヤフラム５１６Ｂの第２の基台部５５４Ｂの上下動の際に、第２のダイヤフラム５１６Ａの第２の膜部５５６Ａ及び第３のダイヤフラム５１６Ｂの第３の膜部５５６Ｂも変形し、第２の膜部５５６Ａにおける第２の外周縁部５５８Ａとの接続部分（すなわち第２の外周縁部５５８Ａに隣接する部分）も第１の弁室５１９ａの内周壁の形状に沿って変形すると共に、第３の膜部５５６Ｂにおける第３の外周縁部５５８Ｂとの接続部分（すなわち第３の外周縁部５５８Ｂに隣接する部分）も第２の弁室５１９ｂの内周壁の形状に沿って変形する。このとき、第１の膜部５５５における第１の外周縁部５５７との接続部分、第２の膜部５５６Ａにおける第２の外周縁部５５８Ａとの接続部分、及び第３の膜部５５６Ｂにおける第３の外周縁部５５８Ｂとの接続部分がバルブ本体５１３に対して摺動を繰り返して、摩擦による摩耗でパーティクルを発生し得る。パーティクルが発生すると、定流量弁５１１内を流通する流体中にパーティクルが混入する。しかしながら、第１のダイヤフラム５１５は、ダイヤフラム１５と同様に、第１の膜部５５５と第１の外周縁部５５７との接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第１の膜部５５５が、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第１の膜部５５５の膜部架橋樹脂部分は第１の外周縁部５５７と隣接する部分を構成しており、第１の膜部５５５の膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である弁体部５５３に近い側の部分を構成している。同様に、第２のダイヤフラム５１６Ａも、ダイヤフラム１５と同様に、第２の膜部５５６Ａと第２の外周縁部５５８Ａとの接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第２の膜部５５６Ａが、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第２の膜部５５６Ａの膜部架橋樹脂部分は第２の外周縁部５５８Ａと隣接する部分を構成しており、第２の膜部５５６Ａの膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である第１の基台部５５４Ａに近い側の部分を構成している。また、第３のダイヤフラム５１６Ｂも、ダイヤフラム１５と同様に、第３の膜部５５６Ｂと第３の外周縁部５５８Ｂとの接続部分が架橋樹脂材料から形成されており、第３の膜部５５６Ｂが、非架橋樹脂材料から形成されている膜部非架橋樹脂部分と、架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有している。第３の膜部５５６Ｂの膜部架橋樹脂部分は第３の外周縁部５５８Ｂと隣接する部分を構成しており、第３の膜部５５６Ｂの膜部非架橋樹脂部分は膜部架橋樹脂部分よりも弁機能部である第２の基台部５５４Ｂに近い側の部分を構成している。したがって、本発明によるダイヤフラムである第１のダイヤフラム５１５、第２のダイヤフラム５１６Ａ及び第３のダイヤフラム５１６Ｂを定流量弁５１１に使用した場合でも、ダイヤフラム１５と同様にパーティクルの発生を抑制する効果を奏することができる。

以上、図示される実施形態を参照して、本発明によるダイヤフラム１５，１１５，２１５，３１５，４１５、４１６、５１５，５１６Ａ，５１６Ｂ及びこれを備えるダイヤフラムバルブ１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１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、第２の実施形態のダイヤフラムバルブであるニードル弁１１１、第３の実施形態のダイヤフラムバルブである定圧弁２１１、第４の実施形態のダイヤフラムバルブである背圧弁３１１、第５の実施形態のダイヤフラムバルブであるサックバック弁４１１、第６の実施形態のダイヤフラムバルブである定流量弁５１１では、弁体部の底部や弁座部について特に説明をしていないが、第１のダイヤフラムバルブ１１と同様に、弁体部の底部や弁座部を架橋樹脂材料から形成される架橋樹脂部分によって構成してもよい。この場合にも、パーティクルの発生を抑制する効果をさらに向上させることが可能である。また、図示されている実施形態では、ダイヤフラムの膜部において外周縁部に隣接する接続部分のみが架橋樹脂部分によって構成されているが、膜部が弁体部の往復動に追従するに十分な屈曲性を確保できれば、膜部の接続部分以外の部分も架橋樹脂部分によって構成してもよい。また、図示されている実施形態では、ダイヤフラムがＰＴＦＥなど単一の樹脂材料から形成されているものとして説明されているが、弁体部の底面部などをから形成するなど、ダイヤフラムを異なる樹脂材料から形成するようにしてもよい。この場合でも、放射線を照射するなどにより異なる樹脂材料をそれぞれ架橋させて架橋樹脂部を構成するようにできる。

１１ ダイヤフラムバルブ
１３ バルブ本体
１５ ダイヤフラム
１７ 駆動部
１９ 弁室
２１ 弁座
２５ 入口流路
２９ 出口流路
５３ 弁体部
５５ 膜部
５７ 外周縁部
５９ ダイヤフラム押さえ
６１ 接続部分
６３ 底面部分
６５ 溝部分
６７ 弁座部
１１１ ニードル弁
１１３ バルブ本体
１１５ ダイヤフラム
１１７ 駆動部
１１９ 弁室
１２１ 弁座
１２５ 入口流路
１２９ 出口流路
１５３ ニードル
１５５ 膜部
１５７ 外周縁部
１５９ ダイヤフラム押さえ
２１１ 定圧弁
２１３ バルブ本体
２１５ 主ダイヤフラム
２１６ 従動ダイヤフラム
２１７ 力付与機構部
２１９ 弁室
２１９ａ 第１の弁室
２１９ｂ 第２の弁室
２１９ｃ 連通路
２２１ 弁座
２２５ 入口流路
２２９ 出口流路
２５３ 第１の基台部
２５４ 第２の基台部
２５５ 第１の膜部
２５６ 第２の膜部
２５７ 第１の外周縁部
２５８ 第２の外周縁部
２５９ ダイヤフラム押さえ
２７０ 弁体部
３１１ 背圧弁
３１３ バルブ本体
３１５ 主ダイヤフラム
３１６ 従動ダイヤフラム
３１７ 力付与機構部
３１９ 弁室
３１９ａ 第１の弁室
３１９ｂ 第２の弁室
３１９ｃ 連通路
３２１ 弁座
３２５ 入口流路
３２９ 出口流路
３５３ 第１の基台部
３５４ 第２の基台部
３５５ 第１の膜部
３５６ 第２の膜部
３５７ 第１の外周縁部
３５８ 第２の外周縁部
３５９ ダイヤフラム押さえ
３７０ 弁体部
４１１ サックバック弁
４１３ バルブ本体
４１５ 第１のダイヤフラム
４１６ 第２のダイヤフラム
４１７ 第１の力付与機構部
４１８ 第２の力付与機構部
４１９ 弁室
４１９ａ 第１の弁室
４１９ｂ 第２の弁室
４１９ｃ 連通路
４２１ 弁座
４２５ 入口流路
４２９ 出口流路
４５３ 弁体部
４５４ 押圧部
４５５ 第１の膜部
４５６ 第２の膜部
４５７ 第１の外周縁部
４５８ 第２の外周縁部
４５９ ダイヤフラム押さえ
５１１ 定流量弁
５１３ バルブ本体
５１３ａ 第１のバルブ本体
５１３ｂ 第２のバルブ本体
５１５ 第１のダイヤフラム
５１６Ａ 第２のダイヤフラム
５１６Ｂ 第３のダイヤフラム
５１７ 第１の力付与機構部
５１８ 第２の力付与機構部
５１９ 弁室
５１９ａ 第１の弁室
５１９ｂ 第２の弁室
５１９ｃ 連通路
５２１ 弁座
５２５ 入口流路
５２９ 出口流路
５５３ 弁体部
５５４Ａ 第１の基台部
５５４Ｂ 第２の基台部
５５５ 第１の膜部
５５６Ａ 第２の膜部
５５６Ｂ 第３の膜部
５５７ 第１の外周縁部
５５８Ａ 第２の外周縁部
５５８Ｂ 第３の外周縁部
５５９ ダイヤフラム押さえ

Claims (26)

1. 中央に設けられた弁機能部と、該弁機能部から外方に延び且つ移動軸線方向に変形可能な環状の膜部と、該膜部の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される外周縁部とを含み、前記弁機能部が前記膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されているダイヤフラムであって、
   前記ダイヤフラムが樹脂材料から形成されており、前記膜部が、非架橋樹脂材料から形成される膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される膜部架橋樹脂部分とを有し、前記膜部架橋樹脂部分が前記膜部において前記外周縁部と隣接する部分を構成し、前記膜部非架橋樹脂部分が前記膜部において前記膜部架橋樹脂部分よりも前記弁機能部に近い側の部分を構成することを特徴とするダイヤフラム。
2. 前記ダイヤフラムの前記外周縁部の少なくとも一部が架橋樹脂材料から形成された外周縁部架橋樹脂部分によって構成されている、請求項１に記載のダイヤフラム。
3. 前記二つの部材の間をシールするための***したシール部が前記外周縁部に設けられており、前記シール部が前記外周縁部架橋樹脂部分によって構成されている、請求項２に記載のダイヤフラム。
4. 前記弁機能部が弁体部である、請求項１に記載のダイヤフラム。
5. 前記弁体部の底面部が架橋樹脂材料から形成された弁機能部架橋樹脂部分によって構成されている、請求項４に記載のダイヤフラム。
6. 前記膜部架橋樹脂部分は、前記移動軸線方向に前記ダイヤフラムを見たときに前記弁体部の最大外周面よりも外側に設けられている、請求項５に記載のダイヤフラム。
7. 前記架橋樹脂材料は、前記非架橋樹脂材料に放射線を照射することによって形成される、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のダイヤフラム。
8. 第１の流路と第２の流路と前記第１の流路及び前記第２の流路が連通する弁室とが形成されたバルブ本体と、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のダイヤフラムと、該ダイヤフラムに力を付与するための力付与機構部とを備え、前記弁機能部が前記膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されていることを特徴とするダイヤフラムバルブ。
9. 前記外周縁部が前記バルブ本体と前記力付与機構部との間に挟持される、請求項８に記載のダイヤフラムバルブ。
10. 前記外周縁部がダイヤフラム押さえを介して前記力付与機構部と前記バルブ本体との間に挟持されている、請求項９に記載のダイヤフラムバルブ。
11. 前記バルブ本体が第１のバルブ本体と第２のバルブ本体とを互いに接続することによって構成されており、前記ダイヤフラムの前記外周縁部が前記第１のバルブ本体と前記第２のバルブ本体との間に挟持されている、請求項８に記載のダイヤフラムバルブ
12. 前記弁機能部が、前記第１の流路から前記弁室への開口の周囲に形成された環状の弁座部に接離する弁体部である、請求項８に記載のダイヤフラムバルブ。
13. 前記弁室が、前記第１の流路が連通する第１の弁室と、前記第２の流路が連通する第２の弁室と、前記第１の弁室と前記第２の弁室とを連通させる連通路とを含み、前記連通路の一方の端部開口の周囲に環状の弁座部が形成されており、前記弁機能部が、前記弁座部に接離する弁体部である、または、前記弁座部に接離する弁体部と接続されている基台部である、請求項８に記載のダイヤフラムバルブ。
14. 前記ダイヤフラムの前記膜部架橋樹脂部分を形成する前記架橋樹脂材料が架橋ポリテトラフルオロエチレン又は架橋パーフルオロアルコキシアルカンであり、前記ダイヤフラムの前記膜部非架橋樹脂部分を形成する前記非架橋樹脂材料が非架橋ポリテトラフルオロエチレン又は非架橋パーフルオロアルコキシアルカンである、請求項１２に記載のダイヤフラムバルブ。
15. 前記弁座部が架橋ポリテトラフルオロエチレン又は架橋パーフルオロアルコキシアルカンから形成された架橋樹脂部分によって構成されている、請求項１４に記載のダイヤフラムバルブ。
16. 前記バルブ本体における前記弁座部以外の残余の部分が非架橋ポリテトラフルオロエチレン又は非架橋パーフルオロアルコキシアルカンから形成された非架橋樹脂部分によって構成されている、請求項１５に記載のダイヤフラムバルブ。
17. 前記ダイヤフラムの前記膜部架橋樹脂部分を形成する前記架橋樹脂材料が架橋ポリテトラフルオロエチレン又は架橋パーフルオロアルコキシアルカンであり、前記ダイヤフラムの前記膜部非架橋樹脂部分を形成する前記非架橋樹脂材料が非架橋ポリテトラフルオロエチレン又は非架橋パーフルオロアルコキシアルカンである、請求項１３に記載のダイヤフラムバルブ。
18. 前記弁座部が架橋ポリテトラフルオロエチレン又は架橋パーフルオロアルコキシアルカンから形成された架橋樹脂部分によって構成されている、請求項１７に記載のダイヤフラムバルブ。
19. 前記バルブ本体における前記弁座部以外の残余の部分が非架橋ポリテトラフルオロエチレン又は非架橋パーフルオロアルコキシアルカンから形成された非架橋樹脂部分によって構成されている、請求項１８に記載のダイヤフラムバルブ。
20. 前記架橋樹脂材料は、前記非架橋樹脂材料に放射線を照射することによって形成される、請求項８に記載のダイヤフラムバルブ。
21. 前記ダイヤフラムバルブは、樹脂材料から形成された補助ダイヤフラムをさらに備えており、該補助ダイヤフラムが、中央に設けられた補助弁機能部と、該補助弁機能部から外方に延び且つ移動軸線方向に変形可能な環状の補助膜部と、該補助膜部の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される補助外周縁部とを含み、前記補助膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持されており、前記補助弁機能部が前記ダイヤフラムの前記弁機能部と接続され、前記力付与機構部が前記補助弁機能部を介して前記ダイヤフラムの前記弁機能部に力を付与するようになっている、請求項１３に記載のダイヤフラムバルブ。
22. 前記補助膜部が、非架橋樹脂材料から形成される補助膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される補助膜部架橋樹脂部分とを有し、前記補助膜部架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助外周縁部と隣接する部分を構成し、前記補助膜部非架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助膜部架橋樹脂部分よりも前記補助弁機能部に近い側の部分を構成する、請求項２１に記載のダイヤフラムバルブ。
23. 前記ダイヤフラムバルブは、樹脂材料から形成された補助ダイヤフラムと、該補助ダイヤフラムに力を付与するための補助力付与機構部とをさらに備えており、該補助ダイヤフラムが、中央に設けられた補助弁機能部と、該補助弁機能部から外方に延び且つ移動軸線方向に変形可能な環状の補助膜部と、該補助膜部の外縁部に接続され且つ二つの部材の間に挟持される補助外周縁部とを含み、前記補助弁機能部が前記補助膜部によって移動軸線方向に移動可能に支持され、前記補助力付与機構部によって力を付与される、請求項１３に記載のダイヤフラムバルブ。
24. 前記補助ダイヤフラムの前記補助弁機能部が前記ダイヤフラムの前記弁機能部と接離可能に構成され、前記弁機能部に力を付与できるようになっている、請求項２３に記載のダイヤフラムバルブ。
25. 前記補助膜部が、非架橋樹脂材料から形成される補助膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される補助膜部架橋樹脂部分とを有し、前記補助膜部架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助外周縁部と隣接する部分を構成し、前記補助膜部非架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助膜部架橋樹脂部分よりも前記補助弁機能部に近い側の部分を構成する、請求項２３に記載のダイヤフラムバルブ。
26. 前記補助膜部が、非架橋樹脂材料から形成される補助膜部非架橋樹脂部分と、前記非架橋樹脂材料を架橋させた架橋樹脂材料から形成される補助膜部架橋樹脂部分とを有し、前記補助膜部架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助外周縁部と隣接する部分を構成し、前記補助膜部非架橋樹脂部分が前記補助膜部において前記補助膜部架橋樹脂部分よりも前記補助弁機能部に近い側の部分を構成する、請求項２４に記載のダイヤフラムバルブ。

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