隔膜、流體控制裝置、以及隔膜的制造方法
【專利摘要】提供一種即使厚度薄也可以具有連接部的隔膜。隔膜(20)包括由具有耐化學(xué)性的第一材料形成的膜部(21)以及由第二材料形成并可與其他部件連接的連接部(23)，該第二材料以與第一材料的主原料相同的原料為主原料，膜部(21)與連接部(23)直接接合。
【專利說明】
隔膜、流體控制裝置、以及隔膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及具有耐化學(xué)性的隔膜、包括該隔膜的流體控制裝置、以及隔膜的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，這種隔膜是通過聚四氟乙烯(以下，稱為“PTFE”)形成0.2mm?0.4mm厚的隔膜而得到的(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:專利第3286687號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]另外，有時(shí)，隔膜上設(shè)置有用于連接隔膜和其他部件的連接部。通常，難以通過注射成型等形成厚度比0.5_更薄的隔膜，且難以通過注射成型等將隔膜和連接部形成為一個(gè)整體。另外，對(duì)于厚度比0.5_更薄的隔膜，難以通過焊接等與連接部接合。
[0008]本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其主要目的在于提供一種即使在厚度薄的情況下也可以具有連接部的隔膜。
[0009]解決問題的手段
[0010]下文記載用于解決上述問題的方式及其作用效果。
[0011]在第一方式中，一種隔膜，包括:膜部，由具有耐化學(xué)性的第一材料形成；以及連接部，由第二材料形成并能夠與其他部件連接，所述第二材料以與所述第一材料的主原料相同的原料為主原料，其中，所述膜部和所述連接部直接接合。
[0012]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，隔膜包括膜部和連接部。膜部由具有耐化學(xué)性的第一材料形成。連接部由以與第一材料的主原料相同的原料為主原料的第二材料形成。即，第一材料的主原料和第二材料的主原料相同。而且，由于連接部可與其他部件連接，因此可以經(jīng)由連接部將其他部件與隔膜連接。
[0013]這里，第一材料的主原料和第二材料的主原料相同。因此，可以通過向由第一材料形成的膜部注射熔融狀態(tài)的第二材料，從而將第二材料與該膜部直接接合。然后，通過加工第二材料可以形成連接部。因此，即使在膜部的厚度薄的情況下，也可以制造具有連接部的隔膜。
[0014]在第二方式中，所述第二材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性比所述第一材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性高。
[0015]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第二材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性比第一材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性高。因此，即使當(dāng)不能使第一材料處于熔融狀態(tài)而進(jìn)行注射成型時(shí)，也可以通過使第二材料處于熔融狀態(tài)而進(jìn)行注射成型，從而將第二材料與膜部接合以形成連接部。
[0016]具體而言，如第三方式那樣，可以采用以下結(jié)構(gòu):所述第二材料在熔融狀態(tài)下具有能夠進(jìn)行注射成型的流動(dòng)性，所述第一材料的柔軟性比所述第二材料的柔軟性高，所述主原料是四氟乙烯與全氟烷基乙烯基醚的共聚物(以下，稱為“PFA”)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，使用第二材料進(jìn)行注射成型以與膜部接觸，從而可以形成與膜部直接接合的連接部。另外，因?yàn)榈谝徊牧系娜彳浶员鹊诙牧系娜彳浶愿?，所以可以提高由第一材料形成的膜部的?qiáng)度，從而可以抑制從膜部產(chǎn)生顆粒和膜部損傷。而且，因?yàn)榕cPTFE相比，PFA具有不易產(chǎn)生顆粒的分子結(jié)構(gòu)，所以可以抑制由于使用隔膜而產(chǎn)生顆粒。近年來，因?yàn)檠邪l(fā)出了可注射成型的、在熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性高的PFA，所以可以將該熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性高的PFA作為第二材料通過注射成型形成連接部。另外，因?yàn)榻陙硌邪l(fā)出軟質(zhì)的PFA，所以可以將該軟質(zhì)PFA作為第一材料通過壓延形成膜部。
[0017]具體而言，如第四方式那樣，可以采用以下結(jié)構(gòu):所述膜部的厚度是0.05mm?0.5mm，并且所述膜部的表面被按壓從而變平滑。通常，在通過壓延對(duì)具有耐化學(xué)性的第一材料進(jìn)行加工時(shí)，難以形成比0.05mm更薄的厚度。另外，難以通過注射成型形成比0.5mm更薄的膜部。對(duì)于這一點(diǎn)，可以通過壓延來加工第一材料而形成厚度0.05mm?0.5mm的膜部，并使用第二材料進(jìn)行注射成型，由此可以制造具有連接部的隔膜。而且，因?yàn)槟げ康谋砻姹话磯簭亩兤交钥梢砸种茝哪げ慨a(chǎn)生顆粒。例如，可以通過壓延來加工第一材料而形成膜部，由此制造表面被按壓從而變平滑的膜部。
[0018]在第五方式中，一種流體控制裝置，包括:第一至第三方式中的任一個(gè)隔膜；以及驅(qū)動(dòng)所述隔膜變形的驅(qū)動(dòng)部，其中，所述隔膜的變形量和所述隔膜的直徑之比是0.10?0.25ο
[0019]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)榫哂械谝恢恋谌绞街械娜我粋€(gè)隔膜，所以不僅可以具有連接部，而且可以使隔膜的膜部的厚度變薄。因此，可以提高隔膜對(duì)變形的耐久性，并可以使變形量相對(duì)于隔膜的直徑較大。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)隔膜的變形量和隔膜的直徑之比是0.10?
0.25的流體控制裝置。
[0020]在第六方式中，一種流體控制裝置，包括:第一至第三方式中的任一個(gè)隔膜；以及按壓所述膜部的第一面的第一部件和按壓所述膜部的第二面的第二部件，其中，所述膜部形成為均勻的預(yù)定厚度的片狀，在所述第一部件上設(shè)置有與所述第一面抵接的凸部，所述凸部的與所述第一面抵接的抵接面是平坦的，在所述第二部件上設(shè)置有隔著所述膜部與所述凸部相對(duì)的對(duì)置部，在所述膜部中，由所述凸部和所述對(duì)置部按壓的預(yù)定部分變形為所述預(yù)定厚度的大致一半的厚度，在所述對(duì)置部形成上有傾斜部，所述傾斜部避讓由于所述膜部的所述預(yù)定部分的變形而在所述預(yù)定部分的周圍形成的隆起部。
[0021]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟げ啃纬蔀榫鶆虻念A(yù)定厚度的片狀，所以可以通過壓延進(jìn)行加工而形成膜部。在按壓膜部的第一面的第一部件上設(shè)置有與第一面抵接的凸部，該凸部與第一面的抵接面是平坦的。因此，可以通過抵接面平坦的凸部按壓膜部的第一面，從而可以抑制膜部的損傷。
[0022]在第二部件上設(shè)置有隔著膜部與第一部件的凸部相對(duì)的對(duì)置部。而且，在膜部，由凸部和對(duì)置部按壓的預(yù)定部分變形為預(yù)定厚度的大致一半的厚度。因此，即使膜部形成為均勻的預(yù)定厚度的片狀，也可以通過膜部可靠地密封第一部件和第二部件之間。而且，在對(duì)置部上形成有傾斜部，該傾斜部避讓由于膜部的預(yù)定部分的變形而在預(yù)定部分的周圍形成的隆起部。因此，可以抑制向由凸部和對(duì)置部按壓的押膜部的預(yù)定部分施加過量的負(fù)載，從而可以抑制膜部的損傷。
[0023]在第七方式中，第五方式的上述流體控制裝置是通過所述隔膜來開關(guān)流體的流路的閥門，所述驅(qū)動(dòng)部具有與所述連接部連接并使所述連接部進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，在所述流路的閥室的開口周圍設(shè)置有環(huán)狀的閥座，在所述閥座中，與所述隔膜抵接的角是光滑的曲面。
[0024]根據(jù)上述構(gòu)成，流體控制裝置是通過隔膜開關(guān)流體的流路的閥門，驅(qū)動(dòng)部具有與連接部連接并使該連接部進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件。因此，通過使往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以使隔膜變形。這里，在通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件使隔膜變形的結(jié)構(gòu)中，與通過氣動(dòng)等使隔膜變形的結(jié)構(gòu)相比，可以抑制隔膜的徑向偏移。結(jié)果，可以抑制對(duì)流體的流路進(jìn)行開關(guān)時(shí)的膜部的摩擦，從而可以抑制從膜部產(chǎn)生顆粒和膜部損傷。而且，在流路的閥室的開口的周圍設(shè)置有環(huán)狀的閥座，在閥座中，與隔膜抵接的部分的角是光滑的曲面。因此，即使閥座和隔膜反復(fù)抵接，也可以抑制從膜部產(chǎn)生顆粒和膜部損傷。
[0025]在第八方式和第九方式中，所述流體控制裝置是基于所述隔膜的變形而排出流體的栗。
[0026]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，流體控制裝置是基于隔膜的變形而排出流體的栗，可以產(chǎn)生與閥門的情況相同的作用效果。
[0027]在第十方式中，一種隔膜的制造方法，其特征在于，包括以下工序:向由具有耐化學(xué)性的第一材料形成的膜部的表面注射熔融狀態(tài)的第二材料，所述第二材料以與所述第一材料的主原料相同的原料為主原料；以及使注射的所述第二材料凝固以形成柱狀的柱狀部。
[0028]根據(jù)上述工序，向由具有耐化學(xué)性的第一材料形成的膜部的表面注射熔融狀態(tài)的第二材料，該第二材料以與第一材料的主原料相同的原料為主原料。由于第一材料的主原料和第二材料的主原料相同，因此，可以將第二材料與膜部直接接合。
[0029]然后，使注射的第二材料凝固而形成柱狀的柱狀部。因此，通過加工柱狀部可以形成連接部。因此，即使在膜部的厚度薄的情況下，也可以制造具有連接部的隔膜。此外，也可對(duì)形成為柱狀的第一材料進(jìn)行切削加工而形成膜部和連接部。然而。在上述隔膜的制造方法中，由于切削面的原因，不能避免產(chǎn)生顆粒、膜部的表面變粗糙或加工成本提高。
[0030]在第十一方式中，在注射所述第二材料的工序中，在將所述柱狀部的模具配置于所述膜部的表面的狀態(tài)下，向所述模具內(nèi)注射熔融狀態(tài)的所述第二材料。
[0031]根據(jù)上述工序，在注射第二材料的工序中，在將柱狀部的模具配置于膜部的表面的狀態(tài)下，向模具內(nèi)注射熔融狀態(tài)的第二材料。因此，可以注射第二材料以與膜部接觸，從而可以形成與膜部直接接合的柱狀部。
[0032]在第十二方式中，在注射上述第二材料的工序中，向上述膜部注射熔融狀態(tài)的上述第二材料。
[0033]根據(jù)上述工序，在注射第二材料的工序中，向膜部注射熔融狀態(tài)的第二材料。因此，通過注射的第二材料使膜部發(fā)熱，可以在膜部中促進(jìn)分子的移動(dòng)，從而可以提高膜部和第二材料的接合強(qiáng)度。
[0034]具體而言，如第十三方式那樣，可以包括切削上述柱狀部而形成可與其他部件連接的連接部的工序。
[0035]具體而言，如第十四方式那樣，可以采用主原料為四氟乙烯與全氟烷基乙烯基醚的共聚物等工序。近年來，因?yàn)檠邪l(fā)出可注射成型并且熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性高的PFA，所以可以將該熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性高的PFA作為第二材料通過注射成型形成柱狀部，進(jìn)而可以形成連接部。另外，近年來因?yàn)檠邪l(fā)出軟質(zhì)的PFA，所以可以將該軟質(zhì)PFA作為第一材料通過壓延形成膜部。
[0036]在第十五方式中，將上述第一材料在加熱后的狀態(tài)下進(jìn)行壓延，從而形成上述膜部。
[0037]根據(jù)上述工序，將第一材料在加熱后的狀態(tài)下進(jìn)行壓延，從而形成膜部。因此，當(dāng)通過壓延形成膜部時(shí)，可以使第一材料軟化，從而可以提高第一材料的可加工性。
【附圖說明】
[0038]圖1是表不本實(shí)施方式的閥門的局部剖面圖。
[0039]圖2是圖1的閥門中的隔膜周邊的放大剖面圖。
[0040]圖3是表示具有柱狀部的隔膜的相片。
[0041]圖4是表示通過切削加工形成的比較例的隔膜的表面的相片。
[0042]圖5是表示通過壓延加工形成的本實(shí)施方式的隔膜的表面的相片。
[0043]圖6是表示隔膜的膜部的制造方法的示意圖。
[0044]圖7是表示向膜部注射形成柱狀部的第二材料的工序的示意圖。
[0045]圖8是表示比較例的閥門的剖面圖。
[0046 ]圖9是表示圖8的閥門的動(dòng)作的剖面圖。
[0047]圖10是圖9的閥門中的隔膜周邊的放大剖面圖。
[0048]圖11(a)是比較例的隔膜的表面的相片，圖11(b)是將圖11(a)的框內(nèi)放大的相片，圖11(c)是將圖11(b)中的框內(nèi)放大的相片。
[0049]圖12(a)是本實(shí)施方式的隔膜的表面的相片，圖12(b)是將圖12(a)中的框內(nèi)放大的相片。
[0050]圖13是比較例的閥門中的隔膜周邊的放大剖面圖。
[0051]圖14是將圖13的隔膜的表面放大的相片。
[0052]圖15是本實(shí)施方式的閥門中的閥座周邊的放大剖面圖。
[0053]圖16是將圖15的隔膜的表面放大的相片。
[0054]圖17是表示將隔膜應(yīng)用在栗中的實(shí)施例的放大剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]下面，參照附圖，說明具體實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體制造裝置等中開關(guān)藥液等流體的流路的閥門的一個(gè)實(shí)施方式。
[0056]如圖1所示，閥門10(流體控制裝置)具有閥外殼11、隔膜20、按壓部件31、缸體41、活塞51以及蓋61等。
[0057]閥外殼i丨由PTFE等耐化學(xué)性高的材料形成為圓柱狀。在外殼11內(nèi)作為藥液的流路形成有閥門室12和分別與閥門室12連通的吸入通路13和排出通路14。閥門室12(閥室)形成為沿外殼11的中心軸線延伸的圓柱狀空間。在外殼11中，在排出通路14的閥門室12上的開口 14a的周圍設(shè)置有環(huán)狀閥座15。閥座15形成為向缸體41和活塞51的方向突出的環(huán)狀凸部。該環(huán)狀凸部的內(nèi)周側(cè)形成為排出通路14。
[0058]配置隔膜20以與閥座15相對(duì)。隔膜20具有薄膜狀(片狀)膜部21和圓筒狀的連接部23。隔膜20(膜部21)的直徑是14mm。連接部23與膜部21的中央連接。在連接部23上設(shè)置有螺紋部23a，可將其他部件與螺紋部23a緊固(連接)。此外，下文詳細(xì)說明隔膜20。
[0059]隔膜20的膜部21的邊緣部21a(預(yù)定部分)由圓筒狀的按壓部件31(第一部件)和對(duì)置部16按壓，該對(duì)置部16在外殼11(第二部件)中隔著膜部21與按壓部件31相對(duì)。詳細(xì)而言，膜部21的頂面(第一面)由按壓部件31按壓。膜部21的底面(第二面)由對(duì)置部16按壓。這樣，在通過膜部21的邊緣部21a由按壓部件31和對(duì)置部16按壓的狀態(tài)下，將外殼11和缸體41連接。
[0060]圖2是閥門10中的隔膜20周邊的放大剖面圖。在按壓部件31上設(shè)置有環(huán)狀的凸部32，其與隔膜20的頂面抵接，并且與頂面抵接的抵接面32a是平坦的。凸部32的下端的內(nèi)周側(cè)的角32b進(jìn)行R加工(磨圓加工)，形成光滑的曲面。在環(huán)狀的按壓部件31中，角32b在內(nèi)周側(cè)的整個(gè)周長上進(jìn)行R加工。在膜部21中，由凸部32和對(duì)置部16按壓的邊緣部21a變形為膜部21的其他部分的厚度(預(yù)定厚度)的大致一半的厚度。凸部32的下端的外周側(cè)的部分形成有避讓隆起部21b的傾斜部32c，該隆起部21b由于膜部21的邊緣部21a的變形而形成在邊緣部21a的周圍ο
[0061]對(duì)置部16的上端的角16b進(jìn)行R加工，形成光滑的曲面。在對(duì)置部16的上端的內(nèi)周側(cè)的部分形成有避讓隆起部21b的傾斜部16c，該隆起部21b由于膜部21的邊緣部21a的變形而形成在邊緣部2 Ia被按壓的部分(預(yù)定部分)的周圍。
[0062]在閥座15中，與隔膜20抵接的部分的外周側(cè)的角15a進(jìn)行R加工，形成光滑的曲面。在環(huán)狀的閥座15中，角15a在外周側(cè)的整個(gè)周長上進(jìn)行R加工。在閥座15中，在與隔膜20抵接的部分的內(nèi)周側(cè)的角15b進(jìn)行R加工，形成光滑的曲面。在環(huán)狀的閥座15中，角15b在內(nèi)周側(cè)的整個(gè)周長上進(jìn)行R加工。
[0063]隔膜20的連接部23與活塞51的下端連接?；钊?1(往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件)形成為圓柱狀。在活塞51的下端設(shè)置有螺紋部51a。通過將隔膜20的連接部23的螺紋部23a與活塞51的螺紋部51a緊固，從而將隔膜20和活塞51連接。
[0064]在缸體41中安裝有使活塞51向閥座15的方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器(省略圖示)。驅(qū)動(dòng)器可以通過電磁力等使活塞51往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可以通過氣動(dòng)等使活塞51往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0065]通過使活塞51往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使得隔膜20變形。另外，通過隔膜20抵接閥座15，從而阻斷閥門室12和排出通路14。通過隔膜20從閥座15分離，從而連通閥門室12和排出通路14。
[0066]在如現(xiàn)有技術(shù)那樣通過注射成型等使用PTFE、PFA形成具有連接部的隔膜時(shí)，一般不能使膜部足夠薄。因此，對(duì)于直徑是14_的隔膜，通常變形量(行程)的最大值是Imm左右。與之相對(duì)，在隔膜20中，膜部21的厚度是大約0.2mm，隔膜20的變形量的最大值是4mm。因此，隔膜20的變形量和直徑之比(變形量/直徑)設(shè)定為0.10?0.25。此外，構(gòu)成通過上述驅(qū)動(dòng)器和活塞51進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使隔膜20變形的驅(qū)動(dòng)部。
[0067]下面，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的隔膜20。圖3是表示具有柱狀部22的隔膜20的相片。
[0068]膜部21由以四氟乙烯與全氟烷基乙烯基醚的共聚物(PFA)為主原料的第一材料形成。PFA具有耐化學(xué)性，具有與PTFE相比不易產(chǎn)生顆粒的分子結(jié)構(gòu)。膜部21形成為均勻的預(yù)定厚度的片狀(膜狀)。預(yù)定厚度為0.05mm?0.5mm，優(yōu)選為約0.2mm。膜部21是通過壓延對(duì)第一材料進(jìn)行加工而形成的。
[0069]圖4是表示通過切削加工形成的比較例的隔膜的表面的相片。如圖4所示，比較例的隔膜的表面由于切削加工而變粗糙。因此，由于使用隔膜，可能會(huì)產(chǎn)生顆粒，或者表面的一部分?jǐn)D裂(剝落)。
[0070]圖5是表示通過壓延加工形成的本實(shí)施方式隔膜20的表面的相片。如圖5所示，隔膜20的表面、具體是膜部21的表面未進(jìn)行切削加工，因此與比較例的隔膜的表面相比沒有變粗糙。而且，膜部21的表面通過壓延加工而被按壓，從而變平滑。因此，即使使用隔膜20，也可以抑制產(chǎn)生顆?；虮砻娴囊徊糠?jǐn)D裂。
[0071]返回到圖3，在膜部21的中央直接接合有柱狀部22。柱狀部22由以PFA為主原料的第二材料形成為圓柱狀。與第二材料相比，第一材料的柔軟性更高。在膜部21的四個(gè)角形成有用于定位的貫通孔21c。
[0072]另外，切斷柱狀部22并進(jìn)行切削，形成上述連接部23。因此，在膜部21的中央直接接合有連接部23。在連接部23上形成有上述螺紋部23a。如此，制造上述隔膜20。
[0073]接下來，詳細(xì)說明隔膜20的制造方法。圖6是表示隔膜20的膜部21的制造方法的示意圖。圖7是表示向膜部21注射形成柱狀部22的第二材料的工序的示意圖。
[0074]首先，如圖6所示，向成形機(jī)Fl中加入熔融狀態(tài)的第一材料ml。熔融狀態(tài)的第一材料ml的流動(dòng)性低，且不能進(jìn)行注射成型。另一方面，第一材料ml的柔軟性高。因此，利用成形機(jī)Fl的輥Rl將第一材料ml邊壓延邊擠出。此時(shí)，通過加熱輥Rl而對(duì)加熱狀態(tài)下的第一材料ml進(jìn)行壓延。通過加熱使第一材料ml軟化，逐漸將第一材料ml碾薄。
[0075]然后，將碾到一定程度的第一材料ml向成形機(jī)F2輸送。在成形機(jī)F2中，通過輥R2進(jìn)一步壓延第一材料ml。此時(shí)，通過加熱棍R2而對(duì)加熱狀態(tài)下的第一材料ml進(jìn)行壓延。另外，通過輥R3對(duì)碾壓至0.2mm厚度的薄膜狀(片狀)的膜部21進(jìn)行纏繞。從而，制造輥狀的膜部
21ο
[0076]通常，當(dāng)通過壓延來加工具有耐化學(xué)性的第一材料ml時(shí)，其厚度難以比0.05mm更薄。因此，通過壓延來加工第一材料ml，形成0.05mm?0.5mm厚度的膜部21。在本實(shí)施方式中，形成大致0.2mm厚度的膜部21。
[0077]然后，如圖7所示，將切斷為預(yù)定大小的膜部21安裝于模具Al。然后，將柱狀部22的模具A2配置于膜部21的表面。在模具A2上形成有與柱狀部22對(duì)應(yīng)的空間22S。通過模具Al和模具A2夾持膜部21密閉空間22S?？臻g22S與原料的導(dǎo)入口 221連通。導(dǎo)入口 221與注射成型機(jī)F3連接。
[0078]向注射成型機(jī)F3中裝入熔融狀態(tài)的第二材料m2。熔融狀態(tài)的第二材料m2流動(dòng)性高，可以進(jìn)行注射成型。即，第二材料m2在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性比第一材料ml在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性更高。然后，將熔融狀態(tài)的第二材料m2注射到由第一材料ml形成的膜部21的表面。
[0079]這里，即使膜部21與熔融狀態(tài)的第二材料m2接觸，由第一材料ml形成的膜部21也不熔化。雖然膜部21不熔化，但是注射的第二材料m2使膜部21變熱，促進(jìn)膜部21的分子的移動(dòng)。
[0080]然后，通過冷卻模具A1、A2，使注射的第二材料m2凝固，從而形成柱狀的柱狀部22。由此，如圖3所示，將膜部21和柱狀部22直接接合。然后，切削柱狀部22，形成可與其他部件連接的連接部23 ο如上所述，制造隔膜20。
[0081 ]圖8是表示比較例的閥門110的剖面圖。圖9是表示圖8的閥門110的動(dòng)作的剖面圖。此外，在比較例的閥門110中，對(duì)于與本實(shí)施方式的閥門10對(duì)應(yīng)的部件，添加在閥門10中的各符號(hào)加上“100”后的符號(hào)。
[0082]在閥門110中，取代閥門10的活塞51，在主體141中形成有空氣(壓縮空氣)的出入通路152。出入通路152與在閥門室112中被隔膜120劃分的上側(cè)空間，S卩，朝向吸入通路113和排出通路114 一側(cè)的相反側(cè)的空間連通。隔膜20由上述第一材料形成為薄膜狀(片狀)。
[0083]另外，當(dāng)從出入通路152導(dǎo)入空氣時(shí)，如圖9所示，隔膜120向吸入通路113和排出通路114側(cè)(閥外殼111側(cè))變形，將吸入通路113以及排出通路114與閥門室112阻斷。當(dāng)從出入通路152排出空氣時(shí)，如圖8所示，隔膜20向吸入通路113和排出通路114的相反側(cè)(主體141側(cè))變形，將吸入通路113以及排出通路114與閥門室112連通。
[0084]圖10是圖9的閥門110中的隔膜120周邊的放大剖面圖。圖10示出了從出入通路152導(dǎo)入空氣從而通過隔膜120將吸入通路113以及排出通路114與閥門室112阻斷的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，隔膜120的一部分進(jìn)入吸入通路113和排出通路114中。另外，因?yàn)楦裟?20的中央部未受束縛，所以隔膜120可以向膜的展開方向比較自由地運(yùn)動(dòng)。因此，隔膜120的表面和閥外殼111的抵接面(頂面)摩擦。
[0085]圖11(a)是使用比較例的閥門110經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后的隔膜120的表面相片，圖11(b)是圖11(a)的框內(nèi)的放大相片，圖11(c)是圖11(b)的框內(nèi)的放大相片。如圖11所示，在隔膜120的表面存在摩擦的痕跡。而且，當(dāng)將該摩擦痕跡部分放大時(shí)，隔膜120的表面變粗糙的狀態(tài)。因此，隔膜120的表面和閥外殼111的抵接面的摩擦是從隔膜120產(chǎn)生顆粒的原因。
[0086]圖12(a)是使用本實(shí)施方式的閥門10經(jīng)過與上述相同的預(yù)定時(shí)間后的隔膜20的表面相片，圖12(b)是圖12(a)的框內(nèi)的放大相片。如圖12所示，在隔膜120的表面存在被按壓的痕跡。但是，在閥門10中，由于隔膜20的中央部經(jīng)由連接部23被活塞51束縛，因此抑制隔膜20向膜的展開方向(徑向)運(yùn)動(dòng)。因此，隔膜20的表面和閥座15幾乎不摩擦。如圖12(b)所示，即使將按壓痕跡部分放大，也不會(huì)出現(xiàn)隔膜20的表面變粗糙的狀態(tài)。
[0087]圖13是比較例閥門110中的隔膜120周邊的放大剖面圖。如圖13中圓的周圍所示，隔膜120觸碰到閥外殼111的抵接面(頂面)的角111a。因此，隔膜120的表面可能會(huì)損傷。
[0088]圖14是在圖13的隔膜120中與角11Ia觸碰的部分的表面放大相片。如圖14所不，隔膜120的表面被角Illa磨損。因此，隔膜120觸碰閥外殼111的抵接面的角Illa是產(chǎn)生顆粒的原因。
[0089]圖15是本實(shí)施方式的閥門10中的閥座15周邊的放大剖面圖。此外，在圖15中，省略隔膜20的連接部23進(jìn)行顯示。如圖15中圓的周圍所示，隔膜20觸碰閥座15的圓角15a。因此，防止隔膜20的表面受到損傷。
[0090]圖16是圖15的隔膜20中與角15a觸碰的部分的表面放大相片。如圖16所示，隔膜20的表面未被角15a磨損。因此，抑制從隔膜20產(chǎn)生顆粒。
[0091]以上詳述的本實(shí)施方式具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
[0092]第一材料ml的主原料和第二材料m2的主原料相同。因此，通過在由第一材料ml形成的膜部21上注射熔融狀態(tài)的第二材料m2，可以將膜部21與第二材料m2直接接合。然后，通過加工第二材料m2，可以形成連接部23。因此，即使在膜部21的厚度薄的情況下，也可以制造具有連接部23的隔膜20。
[0093]第二材料m2在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性比第一材料ml在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性高。因此，即使在不能使第一材料ml處于熔融狀態(tài)而進(jìn)行注射成型的情況下，也可以使第二材料m2處于熔融狀態(tài)而進(jìn)行注射成型，從而可以將第二材料m2與膜部21接合后形成連接部23。
[0094]第二材料m2在熔融狀態(tài)時(shí)具有可以進(jìn)行注射成型的流動(dòng)性。因此，使用第二材料m2進(jìn)行注射成型以與膜部21接觸，從而可以形成與膜部21直接接合的連接部23。
[0095]與第二材料m2相比，第一材料ml的柔軟性更高，因此，可以提高由第一材料ml形成的膜部21的強(qiáng)度，從而可以抑制從膜部21產(chǎn)生顆粒和膜部21損傷。
[0096]第一材料ml和第二材料m2的主原料為四氟乙烯與全氟烷基乙烯基醚的共聚物(PFA)0相比PTFE，PFA具有不易產(chǎn)生顆粒的分子結(jié)構(gòu)，可以抑制使用隔膜20而產(chǎn)生顆粒。近年來，因?yàn)檠邪l(fā)了可注射成型的在熔融狀態(tài)下流動(dòng)性高的PFA，所以，可以將該熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性高的PFA作為第二材料m2，通過注射成型形成連接部23。另外，近年來，因?yàn)檠邪l(fā)了軟質(zhì)的PFA，所以可以將該軟質(zhì)PFA作為第一材料ml通過壓延形成膜部21。
[0097]通常，在通過壓延對(duì)具有耐化學(xué)性的第一材料ml進(jìn)行加工時(shí)，難以形成比0.05mm更薄的厚度。另外，難以通過注射成型形成比0.5mm更薄的膜部。對(duì)于這一點(diǎn)，可以通過壓延來加工第一材料ml而形成厚度0.05mm?0.5mm的膜部21，并使用第二材料m2進(jìn)行注射成型，由此可以制造具有連接部23的隔膜20。
[0098]因?yàn)槟げ?1的厚度是約0.2mm，所以在具有連接部23的基礎(chǔ)上，作為隔膜20可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)娜嵝院蛷?qiáng)度。
[0099]因?yàn)槟げ?1的表面被按壓從而變平滑，所以可以抑制從膜部21產(chǎn)生顆粒。具體而言，由于通過壓來延加工第一材料ml形成膜部21，因此可以制造表面被按壓從而變平滑的膜部21。
[0100]在隔膜20中，在具有連接部23的基礎(chǔ)上可以使隔膜20的膜部21的厚度變薄。因此，可以提高隔膜20對(duì)變形的耐久性，并可以使變形量相對(duì)于隔膜20的直徑較大。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)隔膜20的變形量和隔膜20的直徑之比(變形量/直徑)是0.10?0.25的閥門10。
[0101]因?yàn)槟げ?1形成為均勻的預(yù)定厚度的片狀，所以可以對(duì)其通過壓延進(jìn)行加工而形成膜部21。在按壓膜部21的頂面的按壓部件31上設(shè)置有與該頂面抵接的凸部32，該凸部32的與頂面抵接的抵接面32a是平坦的。因此，可以通過抵接面32a平坦的凸部32按壓膜部21的頂面，從而可以抑制膜部21的損傷。
[0102]在缸體41內(nèi)設(shè)置有隔著膜部21與按壓部件31的凸部32相對(duì)的對(duì)置部16。然后，在膜部21中，由凸部32和對(duì)置部16按壓的邊緣部21a的預(yù)定部分被變形為預(yù)定厚度的大致一半的厚度。因此，即使是形成為均勻的預(yù)定厚度的片狀的膜部21，也可以通過膜部21可靠地密封按壓部件31和缸體41之間。而且，在對(duì)置部16形成有避讓隆起部21b的傾斜部16c，該隆起部21b由于邊緣部21a的預(yù)定部分的變形而形成在預(yù)定部分的周圍。因此，可以抑制向由凸部32和對(duì)置部16按壓的押膜部21a的預(yù)定部分施加過量的負(fù)載，從而可以抑制膜部21的損傷。
[0103]在閥門10中，驅(qū)動(dòng)器具有與連接部23連接而使其進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞51。因此，通過使活塞51往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以使隔膜20變形。這里，與通過空壓等使隔膜20變形的結(jié)構(gòu)相比，通過活塞51使隔膜20變形的結(jié)構(gòu)可以抑制隔膜20的徑向偏移。結(jié)果，可以抑制對(duì)藥液的排出通路14進(jìn)行開關(guān)時(shí)的膜部21的摩擦，從而可以抑制從膜部21產(chǎn)生顆粒和膜部21損傷。
[0104]在排出通路14的閥門室12的開口14a的周圍設(shè)置有環(huán)形的閥座15，在閥座15中，與隔膜20抵接的部分的角15a形成為光滑的曲面。因此，即使閥座15與隔膜20反復(fù)抵接，也可以抑制從膜部21產(chǎn)生顆粒和膜部21損傷。
[0105]在隔膜20的制造方法中，在由具有耐化學(xué)性的第一材料ml形成的膜部21的表面上注射熔融狀態(tài)的第二材料m2，該第二材料m2以與第一材料ml的主原料相同的原料為主原料。因?yàn)榈谝徊牧蟤l的主原料和第二材料m2的主原料相同，所以，可以將第二材料m2直接與月旲部21結(jié)合ο
[0106]使注射的第二材料m2凝固而形成柱狀的柱狀部22。因此，通過加工柱狀部22可以形成連接部23。因此，即使在膜部21的厚度薄的情況下，也可以制造具有連接部23的隔膜
20 ο
[0107]在注射第二材料m2的工序中，在將柱狀部22的模具Α2配置在膜部21的表面的狀態(tài)下，向模具Α2內(nèi)注射熔融狀態(tài)的第二材料m2。因此，可以注射第二材料m2以與膜部21接觸，從而可以形成與膜部21直接接合的柱狀部22。
[0108]在注射第二材料m2的工序中，向膜部21注射熔融狀態(tài)的第二材料m2。因此，通過所注射的第二材料m2使膜部21發(fā)熱，可以在膜部21促進(jìn)分子的移動(dòng)，從而可以提高膜部21和第二材料m2的接合強(qiáng)度。
[0109]通過在將第一材料ml加熱后的狀態(tài)下進(jìn)行壓延而形成膜部21。因此，在通過壓延形成膜部21時(shí)，可以使第一材料ml軟化，從而可以提高第一材料ml的可加工性。
[0110]此外，也可以如下變更上述實(shí)施方式進(jìn)行實(shí)施。
[0111]也可以省略在對(duì)置部16上形成傾斜部16c。
[0112]在上述實(shí)施方式中使膜部21的邊緣部21a變形為大致一半的厚度，但是不限于此，也可以變形為約2/3的厚度或約1/3的厚度等。
[0113]在按壓部件31中，也可以將凸部32的抵接面32a形成為向下側(cè)凸的曲面。
[0114]也可以將隔膜20的變形量和隔膜20的直徑之比(變形量/直徑)設(shè)定在0.15?0.25的范圍外。
[0115]只要第一材料具有柔軟性，且第二材料可進(jìn)行注射成型，則也可以使用PFA以外的材料作為第一材料和第二材料的主原料。另外，作為主原料，不限于一種原料，也可以使用兩種或二種原料。
[0116]膜部21和連接部23的接合位置不限于膜部21的中央，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏?br>[0117]膜部21的形狀和連接部23的形狀可以根據(jù)所使用的裝置等任意設(shè)定。
[0118]只要可以確保第一材料ml的可加工性，也可以在壓延第一材料ml時(shí)不對(duì)第一材料ml進(jìn)行加熱。
[0119]也可以采用即使不對(duì)柱狀部22進(jìn)行切削加工而形成連接部23，也可以將柱狀部22直接作為連接部23使用的結(jié)構(gòu)。此外，在這種情況下，柱狀部22直接作為連接部23。
[0120]為了提高膜部21和第二材料m2(柱狀部22)的接合強(qiáng)度，也可以在注射第二材料m2的工序中加熱膜部21。
[0121]在上述實(shí)施方式中，對(duì)閥門10應(yīng)用隔膜20。但是，如圖17所示，也可以對(duì)栗210應(yīng)用以隔膜20為基準(zhǔn)的隔膜220。此外，在圖17中僅示出了栗210的一部分。如圖17所示，在栗210的主體211中形成有流體的吸入通路213和排出通路214。而且，基于隔膜220的變形，將流體從吸入通路213吸入，并向排出通路214排出。
[0122]隔膜220具有與上述實(shí)施方式的膜部21相同的膜部221和以上述實(shí)施方式的連接部23為基準(zhǔn)的連接部223。在連接部223形成有連接(安裝)磁鐵(其他部件)的凹部223a。然后，在凹部223a中安裝磁鐵。在栗210中，通過檢測(cè)來自安裝在連接部223的磁鐵的磁通量等而檢測(cè)隔膜220的變形量。這樣形成的隔膜220也可以具有與上述實(shí)施方式相同的作用效果O
[0123]符號(hào)說明
[0124]10閥門(流體控制裝置)
[0125]11外殼(第二部件)
[0126]12閥門室(閥室)
[0127]14排出通路(流路)
[0128]14a 開口
[0129]15 閥座
[0130]15a 角
[0131]15b 角
[0132]16對(duì)置部
[0133]16b 角
[0134]16c傾斜部
[0135]20 隔膜
[0136]21 膜部
[0137]21a邊緣部(預(yù)定部分)
[0138]21b隆起部
[0139]22柱狀部
[0140]23連接部
[0141]31按壓部件(第一部件)
[0142]32 凸部
[0143]32a抵接面
[0144]32b 角
[0145]32c傾斜部
[0146]41 缸體
[0147]51活塞(往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件)
[0148]210栗(流體控制裝置)
[0149]220 隔膜
[0150]221 膜部
[0151]223連接部
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔膜，包括: 膜部，由具有耐化學(xué)性的第一材料形成；以及 連接部，由第二材料形成并能夠與其他部件連接，所述第二材料以與所述第一材料的主原料相同的原料為主原料，其中， 所述膜部和所述連接部直接接合。2.如權(quán)利要求1所述的隔膜，其中， 所述第二材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性比所述第一材料在熔融狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性高。3.如權(quán)利要求1所述的隔膜，其中， 所述第二材料在熔融狀態(tài)下具有能夠進(jìn)行注射成型的流動(dòng)性， 所述第一材料的柔軟性比所述第二材料的柔軟性高， 所述主原料是四氟乙烯與全氟烷基乙烯基醚的共聚物。4.如權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的隔膜，其中， 所述膜部的厚度是0.05mm?0.5mm，并且所述膜部的表面被按壓從而變平滑。5.—種流體控制裝置，包括: 權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的隔膜；以及 驅(qū)動(dòng)所述隔膜變形的驅(qū)動(dòng)部，其中， 所述隔膜的變形量和所述隔膜的直徑之比是0.10?0.25。6.如權(quán)利要求5所述的流體控制裝置，其中， 所述流體控制裝置是通過所述隔膜來開關(guān)流體的流路的閥門， 所述驅(qū)動(dòng)部具有與所述連接部連接并使所述連接部進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件， 在所述流路的閥室的開口周圍設(shè)置有環(huán)狀的閥座， 在所述閥座中，與所述隔膜抵接的角是光滑的曲面。7.如權(quán)利要求5所述的流體控制裝置，其中， 所述流體控制裝置是基于所述隔膜的變形而排出流體的栗。8.—種流體控制裝置，包括: 權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的隔膜；以及 按壓所述膜部的第一面的第一部件和按壓所述膜部的第二面的第二部件，其中， 所述膜部形成為均勻的預(yù)定厚度的片狀， 在所述第一部件上設(shè)置有與所述第一面抵接的凸部，所述凸部的與所述第一面抵接的抵接面是平坦的， 在所述第二部件上設(shè)置有隔著所述膜部與所述凸部相對(duì)的對(duì)置部， 在所述膜部中，由所述凸部和所述對(duì)置部按壓的預(yù)定部分變形為所述預(yù)定厚度的大致一半的厚度， 在所述對(duì)置部上形成有傾斜部，所述傾斜部避讓由于所述膜部的所述預(yù)定部分的變形而在所述預(yù)定部分的周圍形成的隆起部。9.如權(quán)利要求8所述的流體控制裝置，其中， 所述流體控制裝置是基于所述隔膜的變形而排出流體的栗。10.—種隔膜的制造方法，其特征在于，包括以下工序: 向由具有耐化學(xué)性的第一材料形成的膜部的表面以熔融狀態(tài)注射第二材料，其中，所述第二材料以與所述第一材料的主原料相同的原料為主原料;以及 使注射的所述第二材料凝固以形成柱狀的柱狀部。11.如權(quán)利要求10所述的隔膜的制造方法，其中， 在注射所述第二材料的工序中，在將所述柱狀部的模具配置于所述膜部的表面的狀態(tài)下，向所述模具內(nèi)注射熔融狀態(tài)的所述第二材料。
【文檔編號(hào)】B29C45/14GK106090292SQ201610269241
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日 公開號(hào)201610269241.5, CN 106090292 A, CN 106090292A, CN 201610269241, CN-A-106090292, CN106090292 A, CN106090292A, CN201610269241, CN201610269241.5
【發(fā)明人】吉田匡輝, 宮下路生, 東尚嗣, 熊谷貴行
【申請(qǐng)人】Ckd株式會(huì)社