隔膜阀技术领域
本发明涉及一种隔膜阀，尤其是能够检测使用中的损伤状态的隔
膜阀。
背景技术
众所周知，隔膜阀具备设置有流体流入通路、流体流出通路及向
上开口的凹处的阀体、配置在阀体的凹处底面上的环状片材、以及通
过按压/离开片材进行流体通路开闭的可弹性变形的隔膜。
在隔膜阀中，在隔膜断裂的情况下，阀内的流体可能向外部漏出，
但是在使用毒性气体或腐蚀性气体作为流体的情况下，将伴随着危
险。
为了在隔膜断裂之前进行更换，通常事先确认隔膜的耐久次数，
并考虑偏差而设定直至断裂的次数，在到达该次数的时刻进行更换，
但通过这种方法，有时早于设定次数而发生断裂。
因此，专利文献1中公开了设置用于监视隔膜磨损的相关状态的
传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2010-519488号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
检测隔膜在使用中的损伤状态时，优选检测隔膜断裂前的初期损
伤状态。在上述专利文献1中，通过监视磨损，能够在早期确认损伤
状态。
然而，在专利文献1的技术方案中，设定适当的信号参数，将其
变化量与基线测量值比较，求出隔膜磨损的相关状态，根据这种系统
结构，磨损监视系统变得复杂，存在数据处理繁琐且成本高的问题。
而且，还有难以确定将哪个时刻判断为损伤的问题。
本发明的目的在于提供一种隔膜阀，其结构简单，并且能够在隔
膜断裂之前切实地检测出隔膜损伤。
(二)技术方案
本发明的隔膜阀具备设置有流体流入通路、流体流出通路及向上
开口的凹处的阀体、配置在阀体的凹处底面上的环状片材、以及通过
按压/离开片材进行流体通路开闭的可弹性变形的隔膜，其特征在于，
隔膜由多层隔膜层形成，在多层隔膜层中的至少一层上施加有配线，
通过检测该配线的切断来检测隔膜的异常。
隔膜通过其外周缘部被固定到阀体上，对设置于阀体上的向上的
凹处的开口进行密封，并且隔膜的中央部分相对于外周缘部可弹性变
形(可上下移动)，伴随阀杆的上下移动而弹性变形，有助于流体通
路的开闭。隔膜可以为金属制，也可以为合成树脂制。
“多层”表示两层以上的任意皆可。“多层隔膜层中的至少一层”
指可以在所有隔膜层上施加配线，但优选仅在一层上施加配线。在层
叠结构的隔膜中，通常承受最大应力的隔膜层断裂，随之整体的强度
降低，由此导致隔膜整体断裂。这里，在一层隔膜层断裂的状态下，
阀内的流体泄露不会发生。即，通过检测出一片隔膜损伤，能够在流
体泄漏发生之前避免伴随隔膜断裂而来的危险。
为了检测一层隔膜层断裂，检测配线是否切断了。即，只要检测
有无通电即可，因此无需将连续变化的检测值与阈值比较来判定，能
够使用于检测在隔膜整体断裂之前的损伤状态的结构简单。对于检测
配线的切断，只要定期(例如1次/1日)通电，确认是否导通即可。
优选地，多层隔膜层均为金属制，在配线与隔膜层之间设置有绝
缘层，配线被保护层覆盖。
在隔膜层为金属制的情况下，必须形成有绝缘层。绝缘层及保护
层优选由具有耐久性及柔软性的合成树脂形成。作为这种合成树脂，
例如玻璃环氧树脂、氟树脂(PTFE、PFA等)是适合的。
施加有配线的隔膜层的厚度有时小于其他隔膜层的厚度。
于是，施加有配线的隔膜层会切实地最先断裂，从而能够切实地
检测出仅一层隔膜层断裂的时刻。
(三)有益效果
根据本发明的隔膜阀，由于尚未发生流体泄漏的状态的一层隔膜
层断裂的状态被检测出，因此能够在流体泄漏发生之前检测出隔膜的
损伤。
附图说明
图1为表示本发明的隔膜阀的一个实施方式的剖面图。
图2为表示隔膜结构的分解立体图。
图3为表示最上层的隔膜层的俯视图。
图4为示意性表示隔膜层结构的一个实施方式的剖面图。
附图标记说明
(1)：隔膜阀；(2)：阀体；(2a)：流体流入通路；(2b)：流体
流出通路；(2c)：凹处；(5)：隔膜；(21)(22)：隔膜层；(23)：最
上层的隔膜层；(24)：配线；(25)：绝缘层；(26)：保护层。
具体实施方式
参照以下附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，
上下是指图1的上下。
图1表示本发明的隔膜阀的一个实施方式，隔膜阀(1)具备：
块状阀体(2)，其具有流体流入通路(2a)、流体流出通路(2b)及
向上开口的凹处(2c)；圆筒状阀盖(3)，其下端部拧合到阀体(2)
的凹处(2c)上部，并向上方延伸；环状的片材(4)，其设置在流体
流入通路(2a)的周缘上；隔膜(5)，其按压或离开片材(4)，从而
开闭流体流入通路(2a)；隔膜压具(6)，其推压隔膜(5)中央部；
阀杆(7)，其上下移动自如地插入阀盖(3)内，通过隔膜压具(6)
使隔膜(5)按压/离开片材(4)；压紧适配器(8)，其配置在阀盖(3)
下端面与阀体(2)的凹处(2c)底面之间，将隔膜(5)的外周缘部
保持在与阀体(2)的凹处(2c)底面之间；外壳(9)，其具有顶壁
(9a)，并与阀盖(3)拧合；活塞(10)，其与阀杆(7)一体化；压
缩螺旋弹簧(加力部件)(11)，其对活塞(10)向下方加力；操作空
气导入室(12)，其设置于活塞(10)下表面；操作空气导入通路(13)，
其向操作空气导入室(12)内导入操作空气。
隔膜(5)为球壳状，向上凸起的圆弧状呈自然状态。如图2所
示，隔膜(5)由多层(图示为3层)隔膜层(21)(22)(23)构成。
如图3所示，多层隔膜层(21)(22)(23)中，在最上层的隔膜
层(23)上施加有配线(24)。该配线(24)与处于检测通电状态还
是非通电状态的通电检测装置(省略图示)连接。因此，若最上层的
隔膜层(23)的配线(24)有一处断裂，则由通电状态转变为非通电
状态，该变化由通电检测装置检测出，从而检测出最上层的隔膜层
(23)断裂。
最上层的隔膜层(23)在多层隔膜层(21)(22)(23)中承受最
大应力，成为最先断裂的可能性高的隔膜层。因此，在最上层的隔膜
层(23)断裂的阶段，除此以外的隔膜层(21)(22)尚未断裂。因
此，隔膜(5)整体断裂时成为问题的流体泄漏不会发生。由于最上
层隔膜层(23)是否断裂能够仅通过有无通电来检测，因此，相较于
例如将应变计等传感器安装到隔膜上，连续求出应变量，再与阈值比
较来检测有无损伤的检测系统，既简单又能切实地进行检测。
对于检测配线(24)的切断，只要定期(例如1次/1日)通电，
确认有无通电即可。在没有通电的情况下，判定为最上层的隔膜层
(23)断裂，需要更换隔膜(5)的情况通过LED或IC标签发送到
外部。
在上述中，各隔膜层(21)(22)(23)例如由镍合金薄板构成，
切出圆形，形成为使中央部向上方凸出的球壳状。各隔膜层(21)(22)
(23)可以由不锈钢薄板构成，也可以由合成树脂构成。各隔膜层(21)
(22)(23)不必均由相同的材料形成，也可以例如由不锈钢薄板与
镍/钴合金薄板交替层叠而成。
图4表示各隔膜层(21)(22)(23)为金属制时的优选实施方式。
在该图中，配线(24)设置在最上层的隔膜层(23)的上侧，在配线
(24)与隔膜层(23)上表面之间设置有绝缘层(25)，配线(24)
被保护层(26)覆盖。
为做成这样，例如在最上层的隔膜层(23)的上表面设置有作为
绝缘层(25)的玻璃环氧树脂层，在其上施加有配线(24)，并在配
线(24)及绝缘层(25)的上表面设置作为保护层(26)的PTFE(聚
四氟乙烯)层以覆盖配线(24)。可以使用PTFE等氟树脂来代替玻
璃环氧树脂层，作为氟树脂，除PTFE以外，可以使用PFA(四氟乙
烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)等。
在图4中，各隔膜层(21)(22)(23)的厚度当然可以全部相同，
但是在本实施方式中，最上层的隔膜层(23)比其他隔膜层(21)(22)
更薄。
由于施加有配线(24)的隔膜层(23)层叠有绝缘层(25)、配
线(24)及保护层(26)，因此包含这些的总厚度变大。因此，隔膜
层(23)被补强，本来应该最先断裂的施加有配线(24)的隔膜层(23)
之外的隔膜层(21)(22)有可能断裂。如图4所示，通过使施加有
配线(24)的隔膜层(23)变薄，能够切实检测出最先断裂的隔膜层
(23)的断裂。
根据上述的隔膜阀(1)，由于隔膜(5)为由3层隔膜层(21)
(22)(23)构成的结构，因此在最上层的隔膜层(23)断裂的状态
下，还能确保必要的密封性。因此，通过检测最上层的隔膜层(23)
的断裂状态，能够不伴有危险地更换成新品。例如在半导体制造装置
中，有可能导致半导体产品的损坏，但由此能够将半导体产品的损坏
防止于未然。
这里，通过使全部隔膜层(21)(22)(23)全部带有配线，能够
更加切实地检测一层断裂的状态，但是在层叠型的隔膜(5)中，通
常最上层的隔膜层(23)的应力最大，最先断裂的是最上层的隔膜层
(23)，因此通过仅在最上层的隔膜层(23)上施加配线(24)，能够
更加简化结构。
另外，在上述中，示出隔膜(5)由三层隔膜层(21)(22)(23)
构成的例子，但是隔膜层(21)(22)(23)也可以为两层，还可以为
四层以上。
此外，隔膜(5)做成了球壳状，但也可以是平板状的隔膜。并
且，除了在隔膜直接按压/离开环状片材的结构中使用以外，也可以
在不直接接触片材的结构中同样地使用。
进而，对于确认配线的切断，除了通过定期通电来确认是否导通
以外，也可以通过预先设为始终通电状态，由此能够即刻确认隔膜的
损伤。
工业实用性
在隔膜阀中，在隔膜断裂的情况下，阀内的流体可能向外部漏出，
但根据本发明，由于能够在隔膜断裂之前检测出损伤状态，因此，即
使在使用毒性气体或腐蚀性气体作为流体的情况下，也能够避免伴随
隔膜断裂而来的危险。因此，能够有助于提高隔膜阀的安全性。