特許 5985314 弁要素及び流体制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5985314

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】弁要素及び流体制御弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/36 20060101AFI20160823BHJP

   F16K 1/00 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/36 E

   F16K1/00 E

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-196980(P2012-196980)

(22)【出願日】2012年9月7日

(65)【公開番号】特開2014-52036(P2014-52036A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2014年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100113468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】林 繁之

(72)【発明者】

【氏名】安田 忠弘

(72)【発明者】

【氏名】太佐 和也

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−００９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６９０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１２２４６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−０５７０６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−０６０７０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １／００− １／５４

Ｆ１６Ｋ １５／００−１５／２０

Ｆ１６Ｋ １７／００−１７／１６８

Ｆ１６Ｋ ３１／０６−３１／１１

Ｆ１６Ｊ １５／１６−１５／３０；１５／４６−１５／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁座面又は当該弁座面に着座する着座面の一方を構成する弁要素であって、
前記弁座面又は前記着座面の他方に対向する対向面に形成された凹部と、
前記凹部内に形成され、前記弁座面又は前記着座面の他方に接触する樹脂コーティング膜とを有し、
前記対向面が、前記弁要素を駆動するための駆動機構に接触する駆動力作用面を有するものである弁要素。

【請求項2】

前記対向面における前記凹部の周辺部に形成された凸条部をさらに有し、
前記凸条部の上面と前記駆動力作用面の上面とが同一平面上に位置する請求項１記載の弁要素。

【請求項3】

前記駆動力作用面が、樹脂コーティング膜を有さない請求項１又は２記載の弁要素。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れかに記載の弁要素を用いた流体制御弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばガスの流量を制御するマスフローコントローラ等に用いられる流体制御弁に関し、特に当該流体制御弁に用いられる弁体又は弁座に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体プロセスに用いられるガスの流量を制御するマスフローコントローラとして、特許文献１に示すような構成のものが知られている。

【0003】

このマスフローコントローラに内蔵されている流体制御弁は、上流側流路に連通する弁口が形成された弁座と、当該弁座に着座して弁口を閉じるダイアフラム弁体と、当該ダイアフラム弁体を駆動するアクチュエータとを備えている。そして、流体の内部漏出を防止してシール性を向上させるために、ダイアフラム弁体における弁座に対向する下表面全体に樹脂コーティングを施している。

【0004】

ここで、樹脂コーティングにより形成された薄膜の表面に凹凸があるとシール性が確保できないため、薄膜表面には、精度の高い平面度が要求されている。このため、薄膜の表面を平面ラッピング等により研磨する必要がある。

【0005】

しかしながら、樹脂コーティングにより形成された薄膜は、膜厚が薄く、硬度が小さいことから、平面ラッピングにより形成されるラップ面が傾きやすく、薄膜が剥がれてしまったり、片削りにより膜厚が均一にならないという問題がある。このため、平面ラッピング等の研磨処理を行ってもシール性の確保が不十分となってしまうだけでなく、長期に亘って耐久性を維持することが難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−３２２１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、樹脂コーティング表面の平面度を向上させるとともに、樹脂コーティングの膜厚を均一化することができ、これにより、流体制御弁の閉塞時におけるシール性を向上させるとともに、長期間に亘って耐久性を維持して安定性を向上させることをその主たる所期課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、本発明に係る弁要素は、弁座面又は当該弁座面に着座する着座面の一方を構成する弁要素であって、前記弁座面又は前記着座面の他方に対向する対向面に形成された凹部と、前記凹部内に形成され、前記弁座面又は前記着座面の他方に接触する樹脂コーティング膜とを有することを特徴とする。

【0009】

このような弁要素であれば、弁要素の対向面に凹部を形成し、当該凹部に樹脂コーティング膜を形成しているので、当該樹脂コーティング膜が前記弁座面又は前記着座面の他方に接触することで、閉塞時におけるシール性を向上させることができる。
また、凹部内に樹脂コーティング膜を形成しているので、当該樹脂コーティング膜の表面を研磨するときに、当該凹部以外の対向面部分が表面研磨のガイドとなり、樹脂コーティング膜の平面度を向上させつつ、当該樹脂コーティング膜の膜厚を均一にすることができる。
さらに、対向面を有する弁要素本体に対して樹脂コーティング膜の膜厚が小さいので、弁要素本体の熱膨張量に対して樹脂コーティング膜の熱膨張量を小さくすることができ、樹脂コーティング膜を形成することによる温度影響を小さくすることができる。
加えて、樹脂コーティング膜によりシール性を確保しているので、当該樹脂コーティング膜に前記弁座面又は前記着座面の他方が接触したときに樹脂コーティング膜の弾性変形量を小さくすることができ、樹脂コーティング膜に形がつきにくく、長期間に亘ってシール性を確保することができる。
以上から、流体制御弁の閉塞時におけるシール性を向上させるとともに、長期間に亘って耐久性を維持して安定性を向上させることができる。

【0010】

前記対向面における前記凹部の周辺部が、前記樹脂コーティング膜の表面研磨における研磨制限ガイド部であることが望ましい。
これならば、研磨制限ガイド部によって、研磨部材を研磨制限ガイド部に押し当てることにより研磨部材の傾きを防止して、樹脂コーティング膜の膜厚を均一することができる。ここで、研磨制限ガイド部が凹部の外周部により構成されていることが望ましい。これならば、仮に研磨制限ガイド部に対して研磨部材の一部が浮いて傾いたとしても、研磨制限ガイド部の内側にある樹脂コーティング膜は、当該研磨制限ガイド部により保護される。また、研磨制限ガイドの外側に樹脂コーティングがされている場合には、当該外側の樹脂コーティング膜が余計に削られることになるが、当該外側の樹脂コーティング部分は弁シールに寄与しないもののため、何ら問題は無い。なお、弁シールに寄与しない余計な樹脂コーティング部分を無くすとともに、研磨制限ガイド部にガイドされた研磨を安定して行うためには、前記研磨制限ガイド部が、前記対向面の最周端部に形成されていることが望ましい。

【0011】

前記対向面が、前記弁要素を駆動するための駆動機構に接触する駆動力作用面を有するものであり、前記駆動力作用面には、樹脂コーティング膜が形成されていないことが望ましい。
これならば、駆動機構によるストローク量をロスなく弁要素に伝達することができるため、シール性を長期間に亘って確保することができるとともに、流量制御を精度良く行うことができる。
なお、駆動力作用面に樹脂コーティング膜が形成されている場合には、駆動機構が駆動力作用面に駆動力を作用させるときに、樹脂コーティング膜が弾性変形して、駆動機構によるストローク量を一部吸収してしまうため、シール性を長期間に亘って確保することが難しく、また、流量制御を精度良く行うことが難しい。

【発明の効果】

【0012】

このように構成した本発明によれば、対向面に凹部を形成して、当該凹部に樹脂コーティング膜を形成しているので、樹脂コーティング表面の平面度を向上させるとともに、樹脂コーティングの膜厚を均一化することができ、これにより、流体制御弁の閉塞時におけるシール性を向上させるとともに、長期間に亘って耐久性を維持して安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態におけるマスフローコントローラの全体断面図。

【図2】第１実施形態における流体制御弁の断面図。

【図3】第１実施形態の弁体部材の上面図及び断面図。

【図4】第１実施形態の弁体部材の製造方法を示す図。

【図5】従来の流体制御弁の出流れ量の経時変化を示す図。

【図6】本発明の流体制御弁の出流れ量の経時変化を示す図。

【図7】従来の流体制御弁と本発明の流体制御弁とのバルブ温度特性を示す図。

【図8】第１実施形態の変形例における流体制御弁の断面図。

【図9】第１実施形態の変形例における弁体部材の上面図及び断面図。

【図10】第２実施形態における流体制御弁の断面図。

【図11】第２実施形態の弁体部材の下面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１実施形態＞
以下に、本発明に係る弁要素を有する流体制御弁を組み込んだマスフローコントローラ１００の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0015】

本実施形態のマスフローコントローラ１００は、半導体製造装置に用いられるものであって、図１に示すように、測定対象となる例えば半導体プロセスに用いられるガス等の流体が流れる流路５１を形成したボディ５と、このボディ５の流路５１を流れる流体の流量をセンシングする流量検知機構２と、前記流路５１を流れる流体の流量を制御する流体制御弁３と、前記流量検知機構２の出力する測定流量を予め定めた設定流量に近づけるべく流体制御弁３の弁開度を制御する制御部（図示しない）とを具備する。以下に各部を詳述する。

【0016】

前記ボディ５は、前述した流路５１が貫通するブロック状をなすものであり、当該流路５１の上流端が、上流側ポート５Ａとして外部流入配管（図示しない）に接続されるとともに、下流端が下流側ポート５Ｂとして外部流出配管（図示しない）に接続されている。

【0017】

流量検知機構２としては、熱式、コリオリ式や超音波式など種々考えられるが、ここでは、いわゆる熱式流量検知機構を採用している。この熱式流量検知機構２は、前記流路５１を流れる流体のうちの所定割合の流体が導かれるように当該流路５１と並列接続した細管２１と、この細管２１に設けたヒータ２４及びその前後に設けた一対の温度センサ２２、２３とを具備したものである。そして、前記細管２１に流体が流れると、二つの温度センサ２２、２３の間にその質量流量に対応した温度差が生じることから、この温度差に基づいて流量を測定するように構成してある。

【0018】

この実施形態では、前記細管２１、ヒータ２４、温度センサ２２、２３及びその周辺の電気回路を収容する長尺状の筐体２５を設ける一方、ボディ５の流路５１から一対の分岐流路２ａ、２ｂを設け、この筐体２５を前記ボディ５に取り付けることによって、前記細管２１の導入口が上流側の分岐流路２ａに接続され、該細管２１の導出口が下流側の分岐流路２ｂに接続されるように構成してある。なお、流量センサはこの方式に限定されるものではない。

【0019】

流体制御弁３は、前記流路５１上に設けられたノーマルクローズタイプのもので、前記ボディ５内に収容された一対の弁要素である弁座部材４及び弁体部材６と、前記弁体部材６を駆動して弁開度、すなわち弁座部材４と弁体部材６との離間距離を設定するアクチュエータ７とを備えたものである。

【0020】

弁座部材４は、弁座となるものであり、図２に示すように、その下面に弁体部材６側に突出した弁座面４ａを有する概略回転体形状をなすものであり、その内部には内部流路４１が形成されている。本実施形態の内部流路４１は、一端が弁座面４ａに開口し、他端が弁座部材４の上面に開口する第１の内部流路４１１と、一端が弁座部材４の上面に開口し、他端が弁座部材４の側周面に開口する第２の内部流路４１２とからなる。また、第１の内部流路４１１は、後述するアクチュエータ７の駆動軸（当接軸部７２２）が挿入されている。ここで、第１の内部流路４１１の一端開口は、弁座面４ａの中央部に開口しており、これにより弁座面４ａは、平面視概略円環状をなすものとなる。さらに第１の内部流路４１１及び第２の内部流路４１２は、弁座部材４の上面に形成された凹部と当該凹部を塞ぐダイアフラム部材７２１により形成される空間を介して連通している。なお、内部流路４１は、第１の内部流路４１１及び第２の内部流路４１２からなる構成に限られず、弁座部材４の内部で連通する構成としても良い。

【0021】

この弁座部材４は、ボディ５に設けた円柱状の収容凹部５２に収容されている。この収容凹部５２は、ボディ５の流路５１を分断するように配置してあり、この収容凹部５２によって分断された流路５１のうち、上流側の流路（以下、上流側流路とも言う）５１（Ａ）が、例えば当該収容凹部５２の底面中央部に開口し、この収容凹部５２より下流側の流路（以下、下流側流路とも言う）５２（Ｂ）が、例えばこの収容凹部５２の底面周縁部又は側面に開口するように構成してある。

【0022】

そして、弁座部材４を収容凹部５２に収容した状態では、当該弁座部材４の外側周面と収容凹部５２の内側周面との間に隙間が形成され、ボディ５の下流側流路５１（Ｂ）が前記内部流路４１に収容凹部５２の側周面を介して連通することとなる。

【0023】

弁体部材６は、弁体となるものであり、ボディ５の収容凹部５２において前記弁座部材４に対向配置されるとともに、収容凹部５２の内側周面に接触することなく当該内側周面から所定の間隔を介して配置され、その上面に着座面６ａを有する概略回転体形状をなすものである。

【0024】

そして、この弁体部材６は、駆動機構たるアクチュエータ７により駆動力を受けて付勢されて、弁座部材４に接触して上流側流路５１（Ａ）及び下流側流路５１（Ｂ）を遮断する閉状態から、弁座部材４から離間して上流側流路５１（Ａ）及び下流側流路５１（Ｂ）を連通させる開状態に移動する。このように閉状態から開状態に向かう方向、つまり、弁体部材６に対するアクチュエータ７の駆動力の作用方向が開弁方向である。一方、開状態から閉状態に向かう方向、つまり、弁体部材６に対するアクチュエータ７の駆動力の作用方向とは反対方向が閉弁方向である。

【0025】

アクチュエータ７は、例えば、ピエゾ素子を複数枚積層して形成されるピエゾスタック７１と、当該ピエゾスタックの伸長により変位する作動体７２とを備えたものである。このピエゾスタック７１は、前記ケーシング部材７３内に収容されており、その先端部が中間接続部材７４を介して作動体７２に接続してある。本実施形態の作動体７２は、ダイアフラム部材７２１と、当該ダイアフラム部材７２１の中心に設けられて、前記弁座部材４の中心（第１の内部流路４１１）を貫通して弁体部材６の上面に当接する当接軸部７２２とを有する。そして、一定電圧が印加されることによってピエゾスタック７１が伸長することで作動体７２が弁体部材６を開弁方向に付勢して、弁座面４ａが着座面６ａから離間して開状態となる。また、一定電圧を下回る電圧であれば、その電圧値に応じた距離だけ弁座面４ａと着座面６ａとが離間する。そして、この隙間を通じて上流側流路５１（Ａ）と下流側流路（Ｂ）とが連通する。

【0026】

また、弁体部材６には、当該弁体部材６を閉弁方向に付勢する弁体戻しばね８が接触して設けられている。この弁体戻しばね８により、アクチュエータ７に電圧を印加しないノーマル状態においては、弁体部材６が閉状態となる。

【0027】

この弁体戻しばね８は、ボディ５の収容凹部５２内に収容されたばねガイド部材１０に支持される板ばねであり、図２に示すように、弁体部材６の下向き面に接触して設けられている。なお、弁体戻しばね８は、弁体部材６を付勢するものであれば板ばね以外の弾性体を用いても良い。弾性体は弁体部材６を直接的又は間接的に付勢しても良い。

【0028】

ばねガイド部材１０は、収容凹部５２内にばね８を支持するための、断面凹形の概略回転体形状をなすものであり、その底壁には、収容凹部５２の底面に開口する上流側流路５１（Ａ）に連通する開口部１０ｘが形成されるとともに、その側周壁の上端部が弁座部材４の周縁部に接触する。そして、その内側周面に前記弁体戻しばね８が設けられている。このように本実施形態では、弁座部材４及びばねガイド部材１０により形成される空間内に弁体部材６が収容される構成としている。また、弁体部材６は、ばねガイド部材１０の内側周面から所定の間隔を介して配置されており、弁体部材６の外側周面は、当該外側周面に対向するばねガイド部材１０の内側周面から離間している。

【0029】

しかして本実施形態の弁要素の一方である弁体部材６は、弁座部材４の弁座面４ａに対向する対向面（上面）に凹部６１が形成されており、当該凹部６１内に弁座部材４の弁座面４ａに接触する樹脂コーティング膜６２が形成されている。なお、弁体部材６は、耐熱性及び耐食性に優れた材料から形成されており、本実施形態では、ステンレス鋼から形成されている。なお、その他、ハステロイ等の高耐熱耐食合金から形成されるものとしても良い。

【0030】

凹部６１は、前記アクチュエータ７の当接軸部７２２が接触して駆動力を受ける駆動力作用面６ｂを囲むように形成されており、平面視概略円環形状をなし、断面概略上向きコの字状をなすものである。駆動力作用面６ｂは、弁体部材６の上面中央部に形成されており、前記当接軸部７２２との接触面積よりも若干大きくなるように形成されている。このように駆動力作用部６ｂ及び凹部６１は、上面において同心円状に形成されている。

【0031】

この凹部６１は、弁座面４ａに対応した形状を有するものであり、弁体部材６が弁座部材４に着座した状態において弁座面４ａの範囲を包含する範囲を有する形状である。また、その凹部６１の深さは、例えば５０〜１５０μｍである。

【0032】

さらに、凹部６１の外周部に形成された凸条部は、研磨制限ガイド部６３として機能する。この研磨制限ガイド部６３は、対向面（上面）における最周端部に形成された、平面視概略円環形状をなすものである。この研磨制限ガイド部６３の上面は、前記駆動力作用面６ｂと同一平面に位置する。このように凹部６１及び研磨制限ガイド部６３は、上面において同心円状に形成されている。

【0033】

そして、凹部６１に形成される樹脂コーティング膜６２は、凹部６１内に塗装されて形成されており、その平面視形状は、前記凹部６１と同一形状であり、本実施形態では、概略円環形状である。そして、この凹部６１に形成された樹脂コーティング膜６２に弁座面４ａ全体が接触する。また、樹脂コーティング膜６２の膜厚は、前記凹部６１の深さと同じであり、例えば５０〜１５０μｍである。このように樹脂コーティング膜６２の膜厚が、凹部６１の深さと同一であることから、凹部６１の外周部の上面と、樹脂コーティング膜６２の上面とは同一平面に位置する構成となる。さらに、樹脂コーティング膜６２は、耐熱性、耐食性、耐薬品性及び低摩擦特性に優れた例えばフッ素系樹脂を用いて形成されており、本実施形態ではＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いている。

【0034】

また、本実施形態では、凹部６１の内面と樹脂コーティング膜６２との接着性を向上させるために、凹部６１の内面と樹脂コーティング膜６２との間に接着成分を有するプライマー樹脂を介在させている。本実施形態のプライマー樹脂は、接着成分及び例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂を混合したものである。その他、凹部６１の底面をブラスト加工等の粗面化処理によって前記接着性を向上させることが考えられる。

【0035】

次に本実施形態の弁体部材６の製造方法について図４を参照して説明する。
まず、弁体部材６の上面に凹部６１を形成する。この形成方法としては、切削加工等の機械加工である。このとき凹部６１の底面を、粗面化処理により微小な凹凸形状とすることで、凹部６１の内面と樹脂コーティング膜６２との接着性を向上させることができる。

【0036】

次に、凹部６１を含む弁体部材６の上面全体にプライマー樹脂であるＰＴＦＥを塗装して、プライマー層を形成する。その後、そのプライマー層の上面に例えばＰＦＡ等のフッ素系樹脂を数回にわたって薄膜コーティング等により塗装し、樹脂コーティング膜６２となるトップコート層を形成する。このとき、前記プライマー層及び前記トップコート層の合計膜厚が、前記凹部６１の深さ（例えば１２０μｍ）以上となるようにする。

【0037】

その後、上面に形成されたプライマー層及びトップコート層を平面ラップング等の研磨処理によって研磨する。このときの研磨量は、例えば５０μｍ程度である。つまり、弁体部材６の上面に形成されたプライマー層及びトップコート層を研磨するだけでなく、弁体部材６の上面に形成された凹部６１の内周部（駆動力作用面６ｂに対応する部分）及び外周部（研磨制限ガイド部６３）も併せて研磨する。このような研磨によって、凹部６１内にのみ樹脂が残る構成となり、凹部６１内に残った樹脂が樹脂コーティング膜６２となる。このように凹部６１の内周部及び外周部も併せて研磨することによって、凹部６１内の樹脂を研磨しすぎることを防止するとともに、凹部６１内の樹脂を均一の膜厚に研磨することができる。また、研磨制限ガイド部６３が周方向全体に形成されており、この研磨制限ガイド部６３も併せて研磨されることから、凹部６１内の樹脂を片削りする心配も無い。

【0038】

このように構成した本実施形態のマスフローコントローラ１００によれば、弁体部材６の対向面に凹部６１を形成し、当該凹部６１に樹脂コーティング膜６２を形成しているので、当該樹脂コーティング膜６２が弁座部材４の弁座面４ａに接触することで、閉塞時におけるシール性を向上させて、内部漏れ量を低減することができる。
また、凹部６１内に樹脂コーティング膜６２を形成しているので、当該樹脂コーティング膜６２の表面を研磨するときに、当該凹部６１以外の対向面部分（特に研磨制限ガイド部６３）が表面研磨を行うためのガイドとなり、樹脂コーティング膜６２表面の平面度を確保しつつ、当該樹脂コーティング膜６２の膜厚を均一にすることができ、着座面６ａを精度の良い平面度とすることができる。
さらに、弁体部材６全体に対して樹脂コーティング膜６２の膜厚が小さいので（例えば５０〜１５０μｍ）、弁体部材６の熱膨張量に対して樹脂コーティング膜６２の熱膨張量を小さくすることができ、樹脂コーティング膜６２を形成することによる温度影響を小さくすることができる。
加えて、例えば５０〜１５０μｍといった薄膜の樹脂コーティング膜６２によりシール性を確保しているので、当該樹脂コーティング膜６２に弁座部材４の弁座面４ａが接触したときに樹脂コーティング膜６２の弾性変形量を小さくすることができ、樹脂コーティング膜６２に形がつきにくく、長期間に亘ってシール性を確保することができる。
以上から、流体制御弁３の閉塞時におけるシール性を向上させるとともに、長期間に亘って耐久性を維持して安定性を向上させることができる。したがって、マスフローコントローラに組み込んだ場合には、長期に亘って安定かつ高精度な流量コントロールを行うことができる。

【0039】

＜実施例＞
次に、本発明の流量制御弁と、従来の流量制御弁との性能比較実験の結果を示す。なお、本発明の流量制御弁は前記実施形態の流体制御弁であり、従来の流量制御弁は、弁座部材及び弁体部材の両方が、樹脂コーティングされずに、ＳＵＳからなる弁座面とＳＵＳからなる着座面とにより構成されるものである。

【0040】

図５に従来の流量制御弁における出流れ量（内部漏れ量）（Ｐａ・ｃｍ^３／ｓｅｃ（Ｈｅ））を示す。また、図６に本発明の流量制御弁における出流れ量（内部漏れ量）（Ｐａ・ｃｍ^３／ｓｅｃ（Ｈｅ））を示す。図５から分かるように、流量制御弁を使用するに連れて、出流れ量が次第に多くなっていることが分かる。一方で、図６から分かるように、本発明の流量制御弁においては、使用しても出流れ量が横ばいでほぼ一定であることが分かる。このように、凹部内に樹脂コーティングを施すことによって、出流れ量をほぼ一定に保ち長期的に安定して使用することができる。また、図５及び図６を比較すると、凹部内に樹脂コーティングを施すことによって、出流れ量自体も低減させることができることが分かる。

【0041】

次に、本発明の流量制御弁と、従来の流量制御弁とのバルブ昇温特性を図７に示す。なお、本発明の流量制御弁は前記実施形態の流体制御弁であり、従来の流量制御弁は、弁座部材及び弁体部材の両方が、樹脂コーティングされずに、ＳＵＳからなる弁座面とＳＵＳからなる着座面とにより構成されるものである。

【0042】

図７に示すバルブ昇温特性は、周囲温度を変化させたときの初期基準値に対する流量変化率を示すものである。ここで、初期基準値は、周囲温度２５℃で、アクチュエータに１００Ｖ電圧を印加した場合に流れた流量である。図７に示すように、本発明の流量制御弁は、従来の流量制御弁とほぼ同様の昇温特性を示しており、樹脂コーティング膜を形成することによって、従来の流量制御弁に対して昇温特性が劣化していないことが分かる。

【0043】

なお本発明は前記第１実施形態に限られるものではない。例えば、前記第１実施形態では、弁体部材６が中実形状であったが、図８及び図９に示すように、弁体部材６の内部に、一端が下面に開口し、他端が上面に開口する１又は複数の内部流路６０１を形成したものでも良い。１つの内部流路６０１を形成した場合には、当該内部流路６０１の上面における開口は、前記内部流路４１の弁座面４ａにおける開口とは互いに重ならないようにする。また、複数の内部流路６０１を形成した場合には、当該複数の内部流路６０１の上面（着座面６ａ）における開口は円状に形成されるとともに（図９参照）、前述した複数の内部流路４１の弁座面４ａにおける開口とは同心円状に配置されて互いに重ならないようにする。

【0044】

この場合、弁体部材６の上面の各部の配置構成としては、中央部に駆動力作用面６ｂが形成され、当該駆動力作用面６ｂを囲むように樹脂コーティング膜６２が形成された凹部６１が形成され、当該凹部６１を囲むように内部流路６０１の開口形成領域６ｃが形成され、当該開口形成領域６ｃを囲むように樹脂コーティング膜６２が形成された凹部６１が形成され、その凹部６１を囲むように研磨制限ガイド部６３が形成される。図９においては、弁座部材４の下面に、同心円状に内側及び外側に内部流路４１の開口が形成されているため、これに対応して、弁体部材６の上面に同心円状に内側及び外側に樹脂コーティング膜６２が形成された凹部６１が形成されている。なお、弁座部材４の内部流路４１の開口の配置によって、樹脂コーティング膜６２が形成された凹部６１の配置態様は種々変更可能である。

【0045】

＜第２実施形態＞
この第２実施形態に係る流体制御弁３は、ノーマルオープンタイプ（ＮＯタイプ）のものであり、前記第１実施形態とは異なり、弁座部材４と弁体部材６の配置が逆になっている。なお、前記第１実施形態に対応する部材には同一の符号を付している。

【0046】

すなわち、図１０に示すように、アクチュエータ７のダイアフラム部材７２１が前記実施形態に対応する弁体部材６となり、このダイアフラム部材７２１よりもボディ５側に弁座部材４が設けられている。弁座部材４は、ボディ５に設けた収容凹部５２に嵌め込まれている。この収容凹部５２は前記第１実施形態同様、ボディ５の流路５１を分断するように配置してある。

【0047】

本実施形態の弁座部材４は、その上面に弁座面４ａを有する概略回転体形状をなすものであり、その内部には上流側内部流路４１３及び下流側内部流路４１４が形成されている。本実施形態の上流側内部流路４１３は、一端が弁座面４ａに開口し、他端が弁座部材４の下面に開口している。そして、この上流側内部流路４１３の他端は、収容凹部５２の底面に開口する上流側流路５１（Ａ）に連通する。また、下流側内部流路４１４は、一端が弁座部材４の弁座面４ａ以外の部分に開口し、他端が弁座部材４の下面に開口している。そして、この下流側内部流路４１４の他端は、収容凹部５２の底面に開口する下流側流路５１（Ｂ）に連通する。

【0048】

そして、アクチュエータ７に電圧を印加しないノーマル状態では、ダイアフラム部材７２１の着座面６ａが弁座部材４の弁座面４ａから離間した開状態であり、アクチュエータ７に電圧を印加してこれを伸長させると、ダイアフラム部材７２１が閉弁方向に移動し、ダイアフラム部材７２１の着座面６ａが弁座部材４の弁座面４ａに密着して閉状態となる。

【0049】

そして、特に図１１に示すように、ダイアフラム部材７２１において、弁座部材４に対向する対向面である下面に凹部６１が形成されており、当該凹部６１内に弁座部材４の弁座面４ａに接触する着座面６ａを有する樹脂コーティング膜６２が形成されている。

【0050】

本実施形態の弁座面４ａは、弁座部材４の中央部に形成された円環形状をなすものであり、前記ダイアフラム部材７２１に形成された凹部６１は、当該弁座面４ａを包含する大きさとしている。その他、凹部６１の深さ、樹脂コーティング膜６２の構成、及び製造方法は前記第１実施形態と同様である。

【0051】

また、この場合の研磨制限ガイド部６３は、凹部６１の外周部により形成されるものであるが、本実施形態では、ダイアフラム部材７２１において凹部６１が形成された中央部を除く部分が研磨制限ガイド部６３となる。さらに、ダイアフラム部材７２１の周縁部は、ボディ５に取り付ける際にシール部材９が接触するシール部材接触面となる。

【0052】

このように構成した本実施形態の流体制御弁３においても、前記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0053】

なお、本発明は第２実施形態に限られるものではない。例えば前記第２実施形態では、アクチュエータのダイアフラム部材７２１が弁体部材として機能するものであったが、当該ダイアフラム部材７２１と弁座部材４との間に、前記ダイアフラム部材７２１により駆動される弁体部材を設けても良い。この場合であっても、当該弁体部材における弁座部材４との対向面（下面）に樹脂コーティング膜を形成した凹部を設ける。

【0054】

また、前記各実施形態においては、樹脂コーティング膜６２が形成された凹部６１が弁体部材に設けられた構成について例示したが、弁座部材における弁体部材との対向面に凹部を設け、当該凹部に着座面に接触する樹脂コーティング膜を形成しても良い。

【0055】

さらに、弁要素は、弁体部材全体又は弁座部材全体を構成するものの他、その一部を構成するものであっても良い。つまり、弁体部材が複数の部材からなる場合において、弁要素を着座面を有する部材としても良いし、弁座部材が複数の部材からなる場合において、弁要素を弁座面を有する部材としても良い。

【0056】

前記各実施形態では流量制御弁であったが、ＯＮ／ＯＦＦ開閉弁にも本発明を適用できる。また、アクチュエータはピエゾ式に限らず、電磁コイル等を用いてもよい。さらに、流体制御弁を組み込んだマスフローコントローラに限られず、流体制御弁単体で構成しても良い。その他、流体制御弁として、流体の圧力を制御する圧力制御弁としても良い。

【0057】

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0058】

３・・・流体制御弁
４・・・弁座部材
５・・・ボディ
６・・・弁体部材
６１・・・凹部
６２・・・樹脂コーティング膜
６３・・・研磨制限ガイド部
６ａ・・・駆動力作用面
７・・・アクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】