流体控制阀的制作方法_5

文档序号:9920553阅读:来源:国知局
体241的轴线为中心呈同心圆状地变化。如图中X21?X26所示,阀芯204的比环状密封突起414的P部靠外侧的变形量小于实施例13。并且,如X21?X24所示,阀芯204的P部、Q部、R部、S部的变形量比实施例13小。如图23所示,实施例1的环状密封面414a的位移量为5.064μπι。该位移量相对于环状密封面414a的宽度方向中心直径A为10.10 X 10—4倍,相对于宽度尺寸B为5.06 X10-2倍。
[0171]因此,阀芯通过将基端部直径H设为细部直径J以上,能够抑制环状密封面的位移量。这考虑是因为,凸部416支撑驱动部的载荷整体并能够广阔地分散。
[0172]〈(f)关于凸部高度I对环状密封面的位移量产生的效果〉
[0173]如图3所示,将仅是凸部的高度I不同的实施例1、11、12进行比较。实施例1的凸部416的高度I是与环状密封突起414的高度C相同的0.5mm。实施例11的凸部1243的高度I相对于环状密封突起414的高度C为成为0.7倍的0.35mm。实施例12的凸部1343的高度I相对于环状密封突起414的高度C为成为0.6倍的0.3mm。图10、图20、图21示出实施例1、11、12的位移量解析结果。
[0174]如图1O的X26、X27所示,实施例1的凸部416的变形由环状凹槽415阻隔而难以向环状密封突起414传递,环状密封突起414主要沿垂直方向变形。相对于此,如图20的Xl 26、X128及图21的X138所示,实施例11、12的凸部1243、1343的径外方向的变形容易越过环状凹槽1244、1344而向环状密封突起414的图中上侧部分传递。而且,如图20的X123所示,实施例11的R部的位移量比实施例1大。而且,如图21的X133所示,实施例13的环状密封突起414的外周面414c的位移量比实施例1、10大。如图23所示,环状密封面414a的位移量在实施例1中为5.064μπι,在实施例11中为5.644口!11,在实施例12中为5.6784111111。由此,凸部416的高度1越高,越能抑制环状密封面414a的位移量。这考虑是因为,高度I越高,通过凸部使变形越广泛地分散,越能够抑制向环状密封面414a传递的变形量。而且,可考虑是因为,环状凹槽形成得深,凸部的变形难以向环状密封突起传递。
[0175]〈(g)关于端面直径D与厚度F的组合对环状密封面的位移量产生的效果〉
[0176]如图3所示,将端面直径D和厚度F不同的实施例2、3进行比较。实施例2的端面直径D为7.5mm,厚度F为4.5mm。另一方面,实施例3的端面直径D为8.5mm,厚度F为5.4mm。图11及图12示出实施例2、3的位移量解析结果。
[0177]实施例3中图12的X41?X44所示的P部、Q部、R部、S部的位移量比实施例2 (参照图11的X31?X35)小,环状密封突起414沿垂直方向进行变形。而且,实施例3的阀芯部440与实施例2的阀芯部340相比,位移量以轴线为中心呈同心圆状地变化。如图23所示,实施例2的环状密封面414a的位移为4.037μπι。该位移量相对于环状密封面414a的宽度方向中心直径A为8.07 X 10—4倍,或者相对于宽度尺寸B为4.04 X 10—2倍。另一方面,实施例3的环状密封面414a的位移量为3.224μπι。该位移量相对于环状密封面414a的宽度方向中心直径A为6.45 X10—4倍,或者相对于宽度尺寸B为3.22 X 10—2倍。
[0178]由此,实施例3与实施例2相比,圆柱部4411和阀座侧端面4411a的变形小,能够将环状密封突起414向阀座面24a垂直地压靠。而且,实施例3与实施例2相比,环状密封突起414被向阀座面24a垂直地压靠而难以变形,能抑制环状密封面414a的位移量。这考虑是因为,实施例3与实施例2相比,端面直径D和厚度F大,由此使驱动部3的载荷在从阀座侧端面4411a分离的位置处广泛地分散,能够将环状密封突起414相对于阀座24垂直地压靠。
[0179]发明者们基于实施例2、3来制作阀芯304、404,进行了颗粒试验。颗粒试验的方法与上述的颗粒试验同样,因此省略说明。该颗粒试验的结果如图24所示。
[0180]如图24所示,阀芯304在颗粒试验中被测定到的颗粒的数目每ImL为2.22个。该颗粒的数目相对于实施例10减少为约9分之I。另一方面,如图24所示,阀芯404在颗粒试验中未被测定颗粒。由此,越增大圆柱部411的端面直径D和厚度F,抑制颗粒的效果越变大。这是因为刚性升尚的缘故。
[0181]而且,发明者们对于结束了颗粒试验的阀芯304、404以倍率2000倍拍摄了环状密封面414a的显微镜照片。阀芯304、404都在环状密封面414a未确认到毛刺。阀芯404与阀芯304相比,Q部的表面平滑。这考虑是因为,阀芯404与阀芯304相比,环状密封突起414被沿垂直方向压靠的缘故。
[0182]由此,可认为阀芯的端面直径D和厚度F越大,不仅越能够抑制或防止利用颗粒计数器能够测定的颗粒的产生,而且越能够抑制或防止利用颗粒计数器无法测定的微细的颗粒的产生。
[0183]〈(h)关于凸部与端面直径D的组合对环状密封面的位移量产生的效果〉
[0184]然而,如实施例3那样,当增大端面直径D时,隔膜室22扩展,因此阀体21变大。而且,作用于阀座侧端面4411a的流体压力升高,因此为了增强密封载荷而驱动部变大。另一方面,当厚度F大时,在隔膜室22内容易形成滞留部。而且,隔膜室22扩展,因此阀体21变大。因此,发明者们如图3所示,对于端面直径D和厚度F比实施例3小且具备凸部416的实施例4,解析了位移量。实施例4的阀芯4的位移量解析结果如图13所示。
[0185]如图3所示,实施例3的端面直径D为8.5mm,厚度F为5.4mm,不具备凸部。另一方面,实施例4的端面直径D为7.5mm,厚度F为4.5mm,具备凸部416。图12及图13示出实施例3、4的位移量解析结果。
[0186]如图13所示,实施例4的阀主体41利用凸部416提高中心部的刚性,与实施例3(参照图12)相比,中心部难以向径外方向变形。并且,如图13的X6、X7所示,阀主体41即使凸部416向径外方向变形,该变形也难以通过环状凹槽415向环状密封突起414传递。此外,如图13的Xl?X4所示,实施例4的阀主体41的环状密封突起414的P部、Q部、R部、S部的位移量被抑制成与实施例3(参照图12的X41?X44)相同程度。如图23所示,环状密封面414a的位移量为3.687μπι。实施例3的环状密封面414a的位移量为3.224μπι。
[0187]这样,实施例4即使端面直径D相对于实施例3减小为约0.88倍,厚度F相对于实施例3减小为约0.83倍,通过具备凸部416和环状凹槽415,也能将环状密封面414a的位移量设为与实施例3相同程度。由此,实施例4与实施例3相比,能够使驱动部3和阀体21紧凑。由此,在实施例4中,能够抑制环状密封面414a的位移量而减少磨损,能够抑制颗粒,并能够使阀尺寸紧凑。而且,实施例4抑制阀主体41的劣化,因此能够长时间地维持初期的密封力,能够扩宽阀的检修间隔。
[0188]<(i)关于凸部、厚度F、高度G的组合对环状密封面的位移量产生的效果〉
[0189]如图3所示,将厚度F和高度G不同的实施例4、5、6进行比较。实施例4、5、6的T部的位置、凸部416和环状凹槽415同样地设置。实施例4、5、6通过高度G的尺寸和肩部412、543、643的倾斜角度来调整厚度F的尺寸。实施例4的厚度F相对于环状密封面414a的宽度方向中心直径A(5mm)成为0.9倍的4.5mm。而且,实施例4的高度G为2.65mm。实施例5的厚度F相对于环状密封面414a的宽度方向中心直径A(5mm)成为0.8倍的4.0mm。而且,实施例5的高度G为2.15mm。实施例6的厚度F相对于环状密封面414a的宽度方向中心直径A(5mm)成为0.7倍的3.5mm。而且,实施例4的高度G为1.65mm。实施例4?6的阀芯4、504、604的位移量解析结果如图13?图15所示。
[0190]如图13、图14、图15所示,实施例4、5、6通过凸部416使阀主体41、541、641的中心部提高刚性,难以向径外方向变形。在凸部416产生的径外方向的变形难以通过环状凹槽415向环状密封突起414传递。而且,如图13、图14、图15所示,阀主体41、541、641的位移量以轴线为中心呈同心圆状地变化,沿垂直方向容易变形。如图13的X5?X7、图14的X55?X57、图15的X65?X67所示,阀座侧端面411a、5411a、6411a的变形被抑制成相同程度,将环状密封突起414向阀座面24a垂直地压靠。此夕卜,如图13的Xl?X4、图14的X51?X54、图15的X61?X64所示,实施例4、5、6的P点、0点、1?点、S点的位移量为相同程度,环状密封突起414沿垂直方向变形。如图23所示,实施例4的环状密封面414a的位移量为3.687μπι。实施例5的环状密封面414a的位移量为4.100μπι。实施例6的环状密封面414a的位移量为4.685μπι。
[0191]由此,阀芯即使减小高度G而扩大隔膜室的容积,只要增大肩部的倾斜而确保厚度F,就能够抑制环状密封面的位移量。而且,阀芯由于高度G低,肩部的倾斜变大,因而流体难以滞留于隔膜室。由此,难以产生滞留的流体劣化,或固化而成为颗粒的不良的情况。
[0192]〈关于环状密封面的位移量与颗粒的数目的关系〉
[0193]根据上述的颗粒试验的结果,当总结环状密封面的位移量与颗粒的产生数目的关系时,如图24所示。如图24所示,环状密封面414a的位移量随着6.175μπι、5.064μπι、4.037μπι、3.224μπι这样减小,颗粒产生量减少为17.78个、4.44个、2.22个、O个。此外,环状密封面414a的位移量超过6.175μπι且为9μπι以下的未采取对策的样品的颗粒的产生数目急剧地增加为797.8个。由此,阀芯通过使环状密封面414a的位移量为6.175μπι以下,能够有效地减少颗粒。
[0194]尤其是如图26?图29所示,在环状密封面414a的位移量为6.175μπι的实施例10的阀芯104和环状密封面414a的位移量为5.064μπι的实施例1的阀芯204中,阀芯204的环状密封面414a的皲裂少,难以产生毛刺。因此,可认为实施例1的阀芯204与实施例10的阀芯104相比,能够有效地抑制或防止微细颗粒从环状密封面414a的产生。由此,流体控制阀通过使阀芯具备稍微减小环状密封面的位移量的形状,即使在半导体制造上成为问题的颗粒发生微细化,也能够排除颗粒产生原因自身。而且,能够实现阀芯的长寿命化,能够减轻流体控制阀I的检修负担。
[0195]〈其他〉
[0196]发明者们也研究了在隔膜阀芯104的阀座侧端面411a不设置环状密封突起414而使阀座侧端面411a平坦,并沿着阀座24的开口部外周设置凸部的结构。然而,在该结构中,无法像本实施方式的隔膜阀芯104那样减少闭阀时产生的环状密封面的磨损、颗粒。
[0197]B.第二实施方式
[0198]接下来,说明本发明的第二实施方式的流体控制阀。第二实施方式的流体控制阀仅是阀芯的材质与第一实施方式的流体控制阀I的隔膜阀芯4(实施例4)不同。在此,第二实施方式的阀芯的标号设为“4A”,其他的标号仍使用第一实施方式中使用的标号。
[0199]第二实施方式的阀芯4A通过对PFA制的圆棒进行切削,而成形为与第一实施方式的隔膜阀芯4相同的形状。PFA与PTFE相比,硬度高,难以磨损。因此,阀芯4A与第一实施方式的PTFE制的隔膜阀芯4相比,即使受到密封载荷,圆柱部411、环状密封突起414也难以变形。由此,第二实施方式的流体控制阀与第一实施方式的流体控制阀I相比,阀芯4A的环状密封面414a相对于阀座面24a难以摩擦,能抑制在闭阀时产生的阀芯4A的变形引起的磨损,因此能够减少颗粒的产生。
[0200]在此,发明者们对于阀芯4A和隔膜阀芯4的各环状密封面414a,在使用前的初期时和进行了 5000次阀开闭动作之后,分别拍摄了显微镜照片。阀芯4A在初期时和5000次动作后,环状密封面414a几乎没有变化,在环状密封面414a几乎未确认到褶皱、伤痕。另一方面,当隔膜阀芯4进行5000次动作后,在环状密封面414a的内侧缘部附近确认到微细的褶皱、伤痕。由此,当利用PFA形成环状密封突起414时,能够抑制或减少在闭阀时产生的环状密封面414a的磨损,难以产生微细颗粒。
[0201]而且,发明者们对于阀芯4A和隔膜阀芯4进行了磨损颗粒捕
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