特開 2024-164683 弁座部材、流体制御弁、流体制御装置、及び、弁座部材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164683

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】弁座部材、流体制御弁、流体制御装置、及び、弁座部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/42 20060101AFI20241120BHJP

   G05D 7/06 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

F16K1/42 G

G05D7/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080344

(22)【出願日】2023-05-15

(71)【出願人】

【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】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(74)【代理人】

【識別番号】100227673

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 光起

(72)【発明者】

【氏名】田坂 直也

【テーマコード（参考）】

3H052

5H307

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA03

3H052BA25

3H052BA35

3H052CB03

3H052DA01

3H052EA16

5H307BB01

5H307BB05

5H307DD11

5H307EE02

5H307FF06

5H307HH04

5H307HH12

(57)【要約】

【課題】弁座部材やアクチュエータを大型化することなく、流体制御弁の大流量化を図る。
【解決手段】弁体３２の着座面３２ｓが着座する弁座面３１ｓと、弁座面３１ｓから凹んでおり、その底面に流入口３１ｉが開口している流入溝３１ｘと、弁座面３１ｓから凹んでおり、その底面に流出口３１ｏが開口している流出溝３１ｙとを有し、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙの間の弁座面３１ｓが、平面視において、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏに重なることなく、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径よりも狭いピッチＬで形成されているようにした。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁体の着座面が着座する弁座面と、
前記弁座面から凹んでおり、その底面に流入口が開口している流入溝と、
前記弁座面から凹んでおり、その底面に流出口が開口している流出溝とを有し、
前記流入溝及び前記流出溝の間の前記弁座面が、平面視において、前記流入口及び前記流出口に重なることなく、前記流入口又は前記流出口の直径よりも狭いピッチで形成されている、弁座部材。

【請求項2】

前記流入溝が、前記流入口に重なり合う第１ポケット部と、前記第１ポケット部に連通するとともに、前記流入口の直径よりも狭い溝幅の第１幅狭部とを有する、請求項１記載の弁座部材。

【請求項3】

前記流出溝が、前記流出口に重なり合う第２ポケット部と、前記第２ポケット部に連通するとともに、前記流出口の直径よりも狭い溝幅の第２幅狭部とを有する、請求項１又は２記載の弁座部材。

【請求項4】

前記流入溝及び前記流出溝の間の前記弁座面が、平面視において、前記流入溝及び前記流出溝を隔てる境界面であり、その境界面が、前記流入口又は前記流出口の直径よりも狭いピッチのラビリンス形状をなす、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の弁座部材。

【請求項5】

前記境界面が、前記流入口及び前記流出口を避けるように形成された同心円状の多重環状をなす、請求項４記載の弁座部材。

【請求項6】

前記境界面と、当該境界面よりも外側の前記弁座面との間に架け渡されて、前記境界面を保持するブリッジを有する、請求項４又は５記載の弁座部材。

【請求項7】

１又は複数の前記流入口と１又は複数の前記流出口とが、同一円周上に形成されている、請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の弁座部材。

【請求項8】

前記流入口及び前記流出口が、同一円周上に周方向に沿って交互に形成されている、請求項７記載の弁座部材。

【請求項9】

複数の前記流入口又は複数の前記流出口が径方向に沿って形成されている、請求項１乃至８のうち何れか一項に記載の弁座部材。

【請求項10】

径方向に沿って異なる位置に形成されている前記複数の流入口又は前記複数の流出口が、互いに異なる直径を有する、請求項９記載の弁座部材。

【請求項11】

径方向外側に位置する前記流入口又は前記流出口の直径が、径方向内側に位置する前記流入口又は前記流出口の直径よりも大きい、請求項１０記載の弁座部材。

【請求項12】

前記流入口及び前記流出口が形成されたブロック体と、
前記ブロック体に取り付けられるとともに、前記ブロック体とともに前記流入溝及び前記流出溝を形成するプレートとを具備する、請求項１乃至１１のうち何れか一項に記載の弁座部材。

【請求項13】

請求項１乃至１２のうち何れか一項に記載の弁座部材と、
前記弁座部材に対して接離する弁体とを備える、流体制御弁。

【請求項14】

請求項１３記載の流体制御弁と、
前記流体制御弁が設けられた流路の流量を測定する流量センサと、
前記流量センサの測定値に基づいて前記流体制御弁を制御する制御部とを備える、流体制御装置。

【請求項15】

前記弁体の着座面が着座する弁座面と、前記弁座面から凹んでおり、その底面に流入口が開口している流入溝と、前記弁座面から凹んでおり、その底面に流出口が開口している流出溝とを有する弁座部材を製造する方法であって、
前記流入溝及び前記流出溝の間の前記弁座面を、平面視において、前記流入口及び前記流出口に重ねることなく、前記流入口又は前記流出口の直径よりも狭いピッチで形成する、弁座部材の製造方法。

【請求項16】

前記弁座面をエッチングにより形成する、請求項１５記載の弁座部材の製造方法。

【請求項17】

前記流入口及び前記流出口が形成されたブロック体と、前記ブロック体とともに前記流入溝及び前記流出溝を形成するプレートとを拡散接合する、請求項１５又は１６記載の弁座部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁座部材、流体制御弁、流体制御装置、及び、弁座部材の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、流体制御弁では大流量化が望まれており、例えば特許文献１に示すように、弁座面を有する弁座部材の構造に工夫が加えられている。

【0003】

具体的にこの流体制御弁では、弁座部材に複数の流入口及び複数の流出口を形成するとともに、流入口が形成された凹溝と流出口が形成された凹溝とを交互に形成して、複数の流入口から複数の流出口への圧力損失を低減して大流量の流体を流すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２３０１５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、限られたサイズの弁座面に円環状の複数の凹溝を形成し、それら凹溝内に複数の流入口及び複数の流出口を形成して、更なる大流量化を図ることには限界がある。そのため、従来の弁座部材を用いて大流量化を図るためには、弁座部材自体を大型化する構成や、弁体のストローク量を大きくするためにアクチュエータを大型化する構成が必要になってしまう。

【0006】

このような中、本願発明者は、流入口が形成された溝及び流出口が形成された溝を隔てる境界面の長さと流量との間に、境界面を長くするほど大流量の流体を流すことができるといった相関関係があることに着目した。

【0007】

そこで本発明は、上述の相関関係に着目してなされたものであり、弁座部材やアクチュエータを大型化することなく、流体制御弁の大流量化を図ることをその主たる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、本発明に係る弁座部材は、弁体の着座面が着座する弁座面と、前記弁座面から凹んでおり、その底面に流入口が開口している流入溝と、前記弁座面から凹んでおり、その底面に流出口が開口している流出溝とを有し、前記流入溝及び前記流出溝の間の前記弁座面が、平面視において、前記流入口及び前記流出口に重なることなく、前記流入口又は前記流出口の直径よりも狭いピッチで形成されていることを特徴とするものである。

【0009】

このように構成された弁座部材によれば、流入溝及び流出溝の間の弁座面が、流入口及び流出口を避けつつ、流入口又は流出口の直径よりも狭いピッチで形成されているので、弁座面の総長を従来よりも長くすることができ、その結果、弁座部材やアクチュエータを大型化することなく、流体制御弁の大流量化を図れる。

【0010】

前記流入溝が、前記流入口に重なり合う第１ポケット部と、前記第１ポケット部に連通するとともに、前記流入口の直径よりも狭い溝幅の第１幅狭部とを有することが好ましい。
これならば、第１ポケット部を形成することで流入口が塞がれてしまうことを避けつつ、第１幅狭部を形成することで、弁座面の長さを確保することができる。

【0011】

前記流出溝が、前記流出口に重なり合う第２ポケット部と、前記第２ポケット部に連通するとともに、前記流出口の直径よりも狭い溝幅の第２幅狭部とを有することが好ましい。
これならば、第２ポケット部を形成することで流出口が塞がれてしまうことを避けることで圧力損失の低減を図りつつ、第２幅狭部を形成することで、弁座面の長さを確保することができる。

【0012】

前記流入溝及び前記流出溝の間の前記弁座面が、平面視において、前記流入溝及び前記流出溝を隔てる境界面であり、その境界面が、前記流入口又は前記流出口の直径よりも狭いピッチのラビリンス形状をなすことが好ましい。
このように境界面をラビリンス形状にすることで、この境界面を複雑な形状をなす長いものにすることができる。

【0013】

前記境界面が、前記流入口及び前記流出口を避けるように形成された同心円状の多重環状をなすことが好ましい。
これならば、限られたサイズの中で境界面をより長くすることができる。

【0014】

前記境界面と、当該境界面よりも外側の前記弁座面との間に架け渡されて、前記境界面を保持するブリッジを有することが好ましい。
これならば、境界面をブリッジに保持させることで、境界面の形成工程における作業性を担保することができる。

【0015】

１又は複数の前記流入口と１又は複数の前記流出口とが、同一円周上に形成されていることが好ましい。
これならば、流入口に流入した流体を流出口からスムーズに流出させることができ、さらなる大流量化を図れる。

【0016】

前記流入口及び前記流出口が、同一円周上に周方向に沿って交互に形成されていることが好ましい。
これならば、流入溝側及び流出溝側が境界となるうえ、流入口及び流出口を隔てる境界面が複雑な形状になるので、境界面の長さをより長くすることができる。

【0017】

複数の前記流入口又は複数の前記流出口が径方向に沿って形成されていることが好ましい。
これならば、流入口及び流出口の個数を多くすることができ、さらなる大流量化を図れる。

【0018】

径方向に沿って異なる位置に形成されている前記複数の流入口又は前記複数の流出口が、互いに異なる直径を有することが好ましい。
これならば、流入口又は流出口を径方向の位置に応じた適切なサイズにすることができる。

【0019】

径方向外側に位置する前記流入口又は前記流出口の直径が、径方向内側に位置する前記流入口又は前記流出口の直径よりも大きいことが好ましい。
これならば、径方向の位置に応じて、流入口又は流出口をより大きいサイズにすることができ、大流量化を図れる。

【0020】

前記流入口及び前記流出口が形成されたブロック体と、前記ブロック体に取り付けられるとともに、前記ブロック体とともに前記流入溝及び前記流出溝を形成するプレートとを具備することが好ましい。
これならば、プレートを例えば薄板の一部をエッチングにより除去したものとすることで、そのエッチング後の残された箇所により流入溝及び流出溝を形成することができるので、幅の狭い境界面を複雑な形状に成形することが可能となる。

【0021】

本発明に係る流体制御弁は、上述した弁座部材と、前記弁座部材に対して接離する弁体とを備えることを特徴とするものである。

【0022】

また、本発明に係る流体制御装置は、上述した流体制御弁と、前記流体制御弁が設けられた流路の流量を測定する流量センサと、前記流量センサの測定値に基づいて前記流体制御弁を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。

【0023】

さらに、本発明に係る弁座部材の製造方法は、前記弁体の着座面が着座する弁座面と、前記弁座面から凹んでおり、その底面に流入口が開口している流入溝と、前記弁座面から凹んでおり、その底面に流出口が開口している流出溝とを有する弁座部材を製造する方法であって、前記流入溝及び前記流出溝の間の前記弁座面を、平面視において、前記流入口及び前記流出口に重ねることなく、前記流入口又は前記流出口の直径よりも狭いピッチで形成することを特徴とする方法である。

【0024】

上述した流体制御弁、流体制御装置、及び、弁座部材の製造方法によれば、上述した弁座部材と同様の作用効果を奏し得る。

【0025】

前記弁座面をエッチングにより形成することが好ましい。
これならば、幅の狭い弁座面を種々の複雑な形状に形成することができ、従来よりも長い弁座面の形成が可能となる。

【0026】

より具体的な製造方法としては、前記流入口及び前記流出口が形成されたブロック体と、前記ブロック体とともに前記流入溝及び前記流出溝を形成するプレートとを拡散接合する方法を挙げることができる。

【発明の効果】

【0027】

このように構成した本発明によれば、弁座部材やアクチュエータを大型化することなく、流体制御弁の大流量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態における流体制御装置の模式図。

【図2】同実施形態の弁座部材及び弁体を示す部分拡大断面図。

【図3】同実施形態の弁座部材の斜視図。

【図4】同実施形態の弁座部材の断面図。

【図5】同実施形態の弁座部材の断面図。

【図6】同実施形態の弁座部材の平面図。

【図7】同実施形態の弁座部材の一部を示す拡大平面図。

【図8】同実施形態の弁座部材の境界面を示す平面図。

【図9】同実施形態の弁座部材の製造方法を説明するための模式図。

【図10】同実施形態の弁座部材の製造方法を説明するための模式図。

【図11】同実施形態の弁座部材の製造方法を説明するための模式図。

【図12】同実施形態の弁座部材の製造方法を説明するための模式図。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下に、本発明の一実施形態に係る弁座部材について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

【0030】

本実施形態の弁座部材は、流体制御弁を構成するものであり、この流体制御弁は流体制御装置を構成するものであるので、まずは流体制御装置の全体構成から簡単に説明する。

【0031】

＜装置構成＞
本実施形態の流体制御装置１００は、いわゆるマスフローコントローラであって、例えば半導体製造プロセスを行うチャンバに供給されるガスの流量を制御するために用いられるものである。なお、流体制御装置１００はガスだけでなく、液体を制御するものであってもよい。

【0032】

具体的に流体制御装置１００は、図１に示すように、内部に流路Ｒが形成された流路ブロック２と、流路Ｒのガスを制御するための流体制御弁３と、流路Ｒの流量を測定する流量センサ４と、流量センサ４で測定される測定値に基づいて、流体制御弁３を制御する制御部５とを備えている。

【0033】

流路ブロック２は、図１及び図２に示すように、流体制御弁３が取り付けられる収容凹部２１が形成されている。この収容凹部２１は、流路ブロック２の一面（図１では上面）に形成されている。また、収容凹部２１の底面には、上流側流路Ｒ１が接続されており、収容凹部２１の内側周面には、下流側流路Ｒ２が接続されている。つまり、流路ブロック２に形成された流路Ｒは、収容凹部２１によって、上流側流路Ｒ１及び下流側流路Ｒ２に分断されている。

【0034】

なお、上流側流路Ｒ１の上流端には、ガスの導入ポート（不図示）が設けられており、下流側流路Ｒ２の下流端には、ガスの導出ポート（不図示）が設けられている。

【0035】

流体制御弁３は、電圧が印加されていない状態で全開となるいわゆるノーマルオープンのバルブであり、印加される電圧によってその開度が制御される。なお、流体制御弁３は、電圧が印加されていない状態で全閉となるいわゆるノーマルクローズのものであっても良い。

【0036】

具体的に流体制御弁３は、図１及び図２に示すように、弁座面３１ｓを有する弁座部材３１と、弁座面３１ｓに対して接離する着座面３２ｓを有する弁体３２と、弁体３２を駆動する駆動部３３とを備えている。

【0037】

弁座部材３１は、収容凹部２１に収容されるものである。ここで、弁座部材３１は、弁体３２が接触する弁座面３１ｓが形成されており、当該弁座面３１ｓが収容凹部２１の上部開口側を向くように収容凹部２１に収容される。

【0038】

この弁座部材３１には、図２に示すように、弁座面３１ｓを凹ませた溝の底面に流入口３１ｉ及び流出口３１ｏが形成されるとともに、当該流入口３１ｉに連通する第１内部流路３１１及び流出口３１ｏに連通する第２内部流路３１２が形成されている。

【0039】

そして、弁座部材３１は収容凹部２１に収容された状態において、第１内部流路３１１が収容凹部２１の底面開口を囲むように設けられ、弁座部材３１の下面は、収容凹部２１の底面にメタルＯリング等のシール部材（不図示）を介して液密に設けられる。つまり、上流側流路Ｒ１を流通する流体は、すべて弁座部材３１の第１内部流路３１１に流入する。その他の弁座部材３１の詳細は、後述する。

【0040】

弁体３２は、流路ブロック２の収容凹部２１の開口を閉塞するように設けられたダイアフラム部材３４と一体に形成されている。ダイアフラム部材３４の側周縁は、収容凹部２１の上部開口の周縁部にメタルＯリング等のシール部材（不図示）を介して液密に固定されている。

【0041】

また、ダイアフラム部材３４の中央部（つまり、弁体３２の下面）は、図２に示すように、駆動部３３により弁座部材３１に対して進退移動し、弁座部材３１の弁座面３１ｓに対して接離する着座面３２ｓを有する。

【0042】

駆動部３３は、例えば、電圧を印加した状態で膨張変形するピエゾ素子を複数枚積層して形成されるピエゾアクチュエータ３３１を備えている。ピエゾアクチュエータ３３１は、ケーシング３３２内に収容されており、その先端部には例えば真球等の中間部材３３３が設けられており、当該中間部材３３３が弁体３２の上面を押圧する。

【0043】

そして、ピエゾアクチュエータ３３１に所定の電圧が印加されるとピエゾアクチュエータ３３１が伸長し、弁体３２を閉弁方向に付勢して、印加された電圧に応じた距離だけ着座面３２ｓが弁座面３１ｓに接近して所定の開度となり、着座面３２ｓが弁座面３１ｓに接触すると全閉状態となる。一方、ピエゾアクチュエータ３３１に電圧が印加されていない状態においては、弁体３２はダイアフラム部材３４の弾性復帰力によって、弁体３２が全開状態となる。

【0044】

流量センサ４は、図１に示すように、例えば熱式のものであり、流路Ｒに設けられた分流素子（流体抵抗）４１と、分流素子４１の上流側から分岐し、当該分流素子４１の下流側に合流する細管４２と、細管４２に巻回され、それぞれ一定温度に保たれるように電圧が印加される２つの電熱コイル４３と、各電熱コイル４３に印加される電圧差を検出して流路Ｒを流れるガスの流量を算出する流量算出部４４とを有している。この流量センサ４は、流路Ｒにおいて、流体制御弁３の上流側又は下流側に設けられる。

【0045】

制御部５は、流量センサ４で測定される測定値（測定流量）に基づいて、流体制御弁３を制御するものである。この制御部５は、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、各種入出力手段を備えたコンピュータであり、メモリに格納されている流体制御プログラムが実行され、ＣＰＵ及び周辺機器が協働することによって、流体制御弁３を制御する。

【0046】

制御部５は、外部から入力される指令流量と、流量センサ４で測定される測定流量とに基づいて流体制御弁３の開度を制御する。具体的に制御部５は、指令流量と測定流量の偏差が小さくなるように流体制御弁３の開度を制御する。本実施形態の制御部５は、指令流量と測定流量の偏差に対してＰＩＤ演算を行い、その結果に応じた指令電圧を駆動部３３の駆動回路に対して出力する。駆動回路は入力された指令電圧に対応する電圧をピエゾアクチュエータ３３１に対して印加する。

【0047】

＜弁座部材３１の具体的な構成＞
弁座部材３１は、図３～図７に示すように、概略円盤状をなすものであり、その上面に形成された弁座面３１ｓと、弁座面３１ｓから凹んでおり、その底面に上述した流入口３１ｉが開口している流入溝３１ｘと、弁座面３１ｓから凹んでおり、その底面に上述した流出口３１ｏが開口している流出溝３１ｙとを有している。

【0048】

より具体的に説明すると、ここでの弁座部材３１は、図３～図５に示すように、上述した流入口３１ｉ及び流出口３１ｏが形成されたブロック体３１３と、ブロック体３１３に取り付けられるとともに、ブロック体３１３とともに流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙを形成するプレート３１４とを具備する。

【0049】

まず、ブロック体３１３について説明する。
ブロック体３１３は、図４及び図５に示すように、概略円柱状をなすものであり、後述のプレート３１４が取り付けられるものであり、具体的には、プレート３１４側を向く被接合面３１３１（ここでは上面であり、以下では上面３１３１ともいう）に、プレート３１４のブロック体３１３側を向く接合面３１４１が接合される。

【0050】

このブロック体３１３には、図４に示すように、被接合面となる上面３１３１と、上面３１３１の裏側の底面３１３０とに開口する第１内部流路３１１が形成されており、図５に示すように、上面３１３１と、上面３１３１及び底面の間の外側周面３１３２とに開口する第２内部流路３１２が形成されている。

【0051】

第１内部流路３１１は、図４に示すように、複数の流入口３１ｉに連通するものであり、底面に開口するメイン流路３１１ａと、メイン流路３１１ａから分岐して上面３１３１に開口する複数の分岐流路３１１ｂとを有している。

【0052】

メイン流路３１１ａは、収容凹部２１の底面に開口する上流側流路Ｒ１から流体が流れ込む流路であり、ここでは断面円形状をなす。

【0053】

複数の分岐流路３１１ｂのそれぞれは、上面３１３１に形成された複数の流入口３１ｉのそれぞれに連通しており、メイン流路３１１ａからの流体を分岐させて各流入口３１ｉに導くものである。具体的にこれらの分岐流路３１１ｂは、上面３１３１をメイン流路３１１ａまで貫通させることで形成されている。各分岐流路３１１ｂの開口形状は、連通する流入口３１ｉの開口形状と実質的に同一であり、ここでは断面円形状をなす。

【0054】

第２内部流路３１２は、図５に示すように、複数の流出口３１ｏに連通するものであり、上面３１３１に開口する複数の流出路３１２ａと、これらの流出路３１２ａが合流するとともに、外側周面に開口する合流流路３１２ｂとを有している。

【0055】

複数の流出路３１２ａのそれぞれは、上面３１３１に開口する複数の流出口３１ｏのそれぞれに連通しており、流出口３１ｏに流れ込んだ流体を後述する合流流路３１２ｂに導くものである。具体的にこれらの流出路３１２ａは、上面３１３１を後述の合流流路３１２ｂまで貫通させることで形成されている。各流出路３１２ａの開口形状は、連通する流出口３１ｏの開口形状と実質的に同一であり、ここでは断面円形状をなす。

【0056】

合流流路３１２ｂは、複数の流出路３１２ａから流体が流れ込むとともに、その流体を収容凹部２１の内側周面に開口する下流側流路Ｒ２に流し出す流路であり、ここでは断面円形状をなす。

【0057】

上述した構成において、ブロック体３１３の上面３１３１には、図３及び図６に示すように、１又は複数の流入口３１ｉと１又は複数の流出口３１ｏとが、同一円周上に形成されている。なお、ここでいう同一円周上とは、ある１つの流入口３１ｉとある１つの流出口３１ｏに着目して、その着目している流入口３１ｉの少なくとも一部と、その着目している流出口３１ｏの少なくとも一部とが同一円周上に位置していることを意味している。つまり、着目している流入口３１ｉの中心と、着目している流出口３１ｏの中心とが必ずしも同一円周上に位置している必要はないし、着目している流入口３１ｉの全体と、着目している流出口３１ｏの全体とが必ずしも同一円周上に位置している必要はない。また、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏは、必ずしも同一円周上に位置している必要はなく、流入口３１ｉのみが同一円周上に位置していても良いし、流出口３１ｏのみが同一円周上に位置していても良い。

【0058】

本実施形態では、図３及び図６に示すように、複数の流入口３１ｉと複数の流出口３１ｏとが同一円周上に位置している。より詳細には、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏが、同一円周上に周方向に沿って交互に形成されている。ただし、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏは、例えばそれぞれが複数個が連続して形成されていても良いし、同一円周上の半周側に複数の流入口３１ｉをかためて形成しておき、残りの半周側に複数の流出口３１ｏをかためて形成しても良い。

【0059】

より具体的に説明すると、ここでの弁座部材３１は、平面視円形状をなすものであり、その中心部に流入口３１ｉが形成されている。この中心部に位置する流入口３１ｉの径方向外側には、複数（４つ）の流入口３１ｉ及び複数（４つ）の流出口３１ｏが同一円周上に周方向に沿って交互に形成されており、さらにそれらの径方向外側に複数（４つ）の流入口３１ｉ及び複数（４つ）の流出口３１ｏが同一円周上に周方向に沿って交互に形成されており、さらにそれらの径方向外側に複数（４つ）の流出口３１ｏが同一円周上に形成されている。
ただし、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏの数や配置はこれに限るものではなく、適宜変更して構わない。

【0060】

本実施形態では、図６に示すように、複数の流入口３１ｉが径方向に沿って形成されている。言い換えれば、流入口３１ｉは、ブロック体３１３の上面３１３１における径方向に沿った複数個所に形成されており、ここでは上面３１３１の中心を通過するとともに、互いに交差（ここでは直交であるが、直交以外でも良い）する一対の第１仮想線Ｚ１上に複数の流入口３１ｉが形成されている。

【0061】

かかる構成において、径方向に沿って異なる位置に形成されている複数の流入口３１ｉは、互いに異なる直径を有しており、具体的には径方向外側に位置する流入口３１ｉの直径が、径方向内側に位置する流入口３１ｉの直径よりも大きい。

【0062】

また、図６に示すように、複数の流出口３１ｏが径方向に沿って形成されている。言い換えれば、流出口３１ｏは、ブロック体３１３の上面３１３１における径方向に沿った複数個所に形成されており、ここでは上面３１３１の中心を通過するとともに、互いに交差（ここでは直交であるが、直交以外でも良い）する一対の第２仮想線Ｚ２上に複数の流出口３１ｏが形成されている。なお、一対の第２仮想線Ｚ２は、第１仮想線Ｚ１と交差している。

【0063】

かかる構成において、径方向に沿って異なる位置に形成されている複数の流出口３１ｏは、互いに異なる直径を有しており、具体的には径方向外側に位置する流出口３１ｏの直径が、径方向内側に位置する流出口３１ｏの直径よりも大きい。

【0064】

次に、プレート３１４について説明する。
プレート３１４は、図３～図５に示すように、概略円板状をなすものであり、表面又は裏面の一方が弁座面３１ｓとなり、他方がブロック体３１３の被接合面３１３１に接合される接合面３１４１となる。

【0065】

このプレート３１４は、図３に示すように、例えば薄板をエッチングにより一部除去することで形成されたものであり、具体的には、エッチング後に残される残存箇所が上述した流入口３１ｉ及び流出口３１ｏを避けるように、言い換えれば、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏと重なり合わないように形成されたものである。

【0066】

そして、このプレート３１４の接合面３１４１を、ブロック体３１３に接合させることにより、図３に示すように、ブロック体３１３のプレート３１４側を向く上面３１３１の一部が露出して、その上面３１３１の露出箇所と、プレート３１４の残存箇所の内側周面とによって流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙが形成されている。

【0067】

然して、特に図６に示すように、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙの間の弁座面３１ｓが、平面視において、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏを避けつつ、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径よりも狭いピッチＬで形成されている。なお、ここでいうピッチＬとは、平面視における弁座面３１ｓの径方向に沿った離間距離である。より具体的に説明すると、弁座面３１ｓのピッチＬとは、弁座面３１ｓのうち円周状に延びる箇所と、その箇所の径方向外側又は径方向内側に位置して円周状に延びる箇所との径方向に沿った間隔であり、言い換えれば、互いに対向するとともに、円周状に延びる箇所の対向面の間隔である。

【0068】

本実施形態の流入溝３１ｘは、図７に示すように、流入口３１ｉに重なり合う第１ポケット部Ｐ１と、第１ポケット部Ｐ１に連通するとともに、流入口３１ｉの直径よりも狭い溝幅の第１幅狭部Ｑ１とを有する。なお、溝幅とは、溝の深さ方向及び溝の延びる方向のそれぞれと直交する幅方向に沿った寸法であり（以下、同じ）、ここでの第１幅狭部Ｑ１の溝幅は上述した弁座面３１ｓのピッチＬと一致している。つまり、第１ポケット部Ｐ１及び第１幅狭部Ｑ１からなる流入溝３１ｘは、平面視において流入口３１ｉを取り囲む閉じられた領域として形成されており、その閉じられた領域の少なくとも一部が、流入口３１ｉの直径よりも狭くなっている。

【0069】

第１ポケット部Ｐ１は、流入口３１ｉの全体と重なり合っており、複数の流入口３１ｉそれぞれに対応して設けられている。各第１ポケット部Ｐ１には、複数の第１幅狭部Ｑ１が連通しており、言い換えれば、第１ポケット部Ｐ１を介して複数の第１幅狭部Ｑ１が互いに連通している。

【0070】

第１幅狭部Ｑ１は、第１ポケット部Ｐ１から周方向に沿って延びており、具体的には、第１ポケット部Ｐ１の１又は複数箇所から周方向に沿って延びている。本実施形態では、図７に示すように、第１ポケット部Ｐ１から時計回りに延びる第１幅狭部Ｑ１と反時計回りに延びる第１幅狭部Ｑ１とが同一円周上に形成されるとともに、第１ポケット部Ｐ１の径方向に沿った異なる箇所のそれぞれから第１幅狭部Ｑ１が周方向に沿って延びている。

【0071】

また、本実施形態の流出溝３１ｙ（図６等参照）は、流出口３１ｏに重なり合う第２ポケット部Ｐ２と、第２ポケット部Ｐ２に連通するとともに、流出口３１ｏの直径よりも狭い溝幅の第２幅狭部Ｑ２とを有する。なお、この第２幅狭部Ｑ２の溝幅が上述した弁座面３１ｓのピッチＬである。つまり、第２ポケット部Ｐ２及び第２幅狭部Ｑ２からなる流出溝３１ｙは、平面視において流出口３１ｏを取り囲む閉じられた領域として形成されており、その閉じられた領域の少なくとも一部が、流出溝３１ｙの直径よりも狭くなっている。

【0072】

第２ポケット部Ｐ２は、流出口３１ｏの全体と重なり合っており、複数の流出口３１ｏそれぞれに対応して設けられている。各第２ポケット部Ｐ２には、複数の第２幅狭部Ｑ２が連通しており、言い換えれば、第２ポケット部Ｐ２を介して複数の第２幅狭部Ｑ２が互いに連通している。

【0073】

第２幅狭部Ｑ２は、第２ポケット部Ｐ２から周方向に沿って延びており、具体的には、第２ポケット部Ｐ２の１又は複数箇所から周方向に沿って延びている。本実施形態では、図７に示すように、第２ポケット部Ｐ２から時計回りに延びる第２幅狭部Ｑ２と反時計周りに延びる第２幅狭部Ｑ２とが同一円周上に形成されるとともに、第２ポケット部Ｐ２の径方向において異なる箇所それぞれから第２幅狭部Ｑ２が周方向に沿って延びている。

【0074】

上述した構成において、図８の斜線箇所で示すように、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙの間の弁座面３１ｓが、平面視において、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙを隔てる境界面Ｍとなり、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径よりも狭いピッチＬのラビリンス形状をなす。なお、「ラビリンス形状」とは、１又は複数個所で屈曲或いは湾曲した形状であり、謂わば曲がりくねった迷路のような形状である。

【0075】

具体的にこの境界面Ｍは、平面視において、第１ポケット部Ｐ１、第１幅狭部Ｑ１、第２ポケット部Ｐ２、及び、第２幅狭部Ｑ２を区画しており、この実施形態では流入口３１ｉ及び流出口３１ｏを避けるように形成された同心円状の多重環状（複数の環状）をなす。

【0076】

また、本実施形態の弁座部材３１は、図６に示すように、境界面Ｍと、当該境界面Ｍよりも外側の弁座面３１ｓとの間に架け渡されて、境界面Ｍを保持するブリッジＢを有する。

【0077】

このブリッジＢは、径方向最外側の境界面Ｍと弁座部材３１の外縁部に形成されている弁座面３１ｓとの間に介在しており、例えば径方向に沿って延びている。

【0078】

ここでは、径方向最も外側に複数（４つ）の流出口３１ｏが形成されており、これらの流出口３１ｏと同数のブリッジＢが、互いに隣り合う流出口３１ｏを仕切るように形成されている。なお、これらの流出口３１ｏは、その他の流出口３１ｏと同様、ブロック体３１３に形成されたものである。また、ブリッジＢの数は図６に示す態様に限らず、１～３つでも良いし、５つ以上であっても良い。

【0079】

次に、この弁座部材３１の製造方法について図９～図１２を参照しながら説明する。
この製造方法は、弁体の着座面が着座する弁座面と、弁座面から凹んでおり、その底面に流入口が開口している流入溝と、弁座面から凹んでおり、その底面に流出口が開口している流出溝とを有する弁座部材を製造する方法において、流入口及び流出口が形成されたブロック体と、ブロック体とともに流入溝及び流出溝を形成するプレートとを接合する事を基本的な方法としている。
なお、ここでは複数の弁座部材３１を一挙に製造しているが、単一の弁座部材３１を製造しても良い。

【0080】

まず、図９に示すように、予め準備した薄板をエッチング等の表面加工により、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙに対応する箇所を除去して、残存箇所の表面が弁座面３１ｓとなるプレート３１４（ここでは、複数枚のプレート３１４が連なったもの）が作成される。

【0081】

このとき、上述したブリッジＢを形成することにより、このブリッジＢの内側が保持された状態でエッチング等の表面加工をすることができる。これにより、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙを隔てる弁座面３１ｓである境界面Ｍを、例えばラビリンス形状等の細かい形状に成形することができる。

【0082】

なお、この薄板の厚み（すなわち、プレート３１４の厚み）は、ラビリンス形状をなす弁座面３１ｓのピッチＬと同等であり、１０分の数ｍｍ程度である。

【0083】

一方、プロック体（ここでは、複数個のブロック体３１３が連なったもの）には、底面を切削することで図示されていないが上述したメイン流路３１１ａを形成し、側面を切削することで合流流路３１２ｂを形成する。

【0084】

次いで、図１０に示すように、ブロック体３１３の上面３１３１にプレート３１４を例えば拡散接合により接合させて一体化させる。これにより、ブロック体３１３の上面３１３１の露出箇所と、プレート３１４の残存箇所の内周面とにより流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙが形成される。

【0085】

続いて、図１１にブロック体３１３の上面３１３１における予め定められた複数箇所を切削することにより、メイン流路３１１ａの連通する分岐流路３１１ｂ及び流入口３１ｉを形成するとともに、合流流路３１２ｂに連通する流出路３１２ａ及び流出口３１ｏを形成する。

【0086】

最後に、本実施形態では、図１２に示すように、複数の弁座部材３１を切り離すことにより、複数の弁座部材３１の製造工程が一挙に完了する。

【0087】

このように構成された弁座部材３１によれば、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙの間の弁座面３１ｓが、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏを避けつつ、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径よりも狭いピッチＬで形成されているので、弁座面３１ｓの総長を従来よりも長くすることができ、その結果、弁座部材３１やアクチュエータを大型化することなく、流体制御弁３の大流量化を図れる。

【0088】

また、流入溝３１ｘが、流入口３１ｉに重なり合う第１ポケット部Ｐ１と、第１ポケット部Ｐ１に連通するとともに、流入口３１ｉの直径よりも狭い溝幅の第１幅狭部Ｑ１とを有するので、第１ポケット部Ｐ１によって流入口３１ｉが塞がれてしまうことを避けることで圧力損失の低減を図りつつ、第１幅狭部Ｑ１によって弁座面３１ｓの長さを確保することができる。

【0089】

同様に、流出溝３１ｙが、流出口３１ｏに重なり合う第２ポケット部Ｐ２と、第２ポケット部Ｐ２に連通するとともに、流出口３１ｏの直径よりも狭い溝幅の第２幅狭部Ｑ２とを有するので、第２ポケット部Ｐ２によって流出口３１ｏが塞がれてしまうことを避けつつ、第２幅狭部Ｑ２によって弁座面３１ｓの長さを確保することができる。

【0090】

流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙの間の弁座面３１ｓが、平面視において、流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙを隔てる境界面Ｍであり、その境界面Ｍが、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径よりも狭いピッチＬのラビリンス形状をなすので、境界面Ｍを複雑な形状をなす長いものにすることができる。

【0091】

また、境界面Ｍが、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏを避けるように形成された同心円状の多重環状をなすので、限られたサイズの中で境界面Ｍをより長くすることができる。

【0092】

さらに、境界面Ｍと、当該境界面Ｍよりも外側の弁座面３１ｓとの間に架け渡されて、境界面Ｍを保持するブリッジＢを有するので、境界面Ｍの形成工程における作業性を担保することができる。

【0093】

１又は複数の流入口３１ｉと１又は複数の流出口３１ｏとが、同一円周上に形成されているので、流入口３１ｉに流入した流体を流出口３１ｏから圧力損失の少ない状況で流出させることができ、さらなる大流量化を図れる。

【0094】

流入口３１ｉ及び流出口３１ｏが、同一円周上に周方向に沿って交互に形成されているので、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏを隔てる境界面Ｍが複雑な形状になり、境界面Ｍの長さをより長くすることができる。

【0095】

複数の流入口３１ｉ又は複数の流出口３１ｏが径方向に沿って形成されているので、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏの個数を多くすることができ、さらなる大流量化を図れる。

【0096】

径方向に沿って異なる位置に形成されている複数の流入口３１ｉ又は複数の流出口３１ｏが、互いに異なる直径を有するので、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏを径方向の位置に応じた適切なサイズにすることができる。

【0097】

具体的には、径方向外側に位置する流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径が、径方向内側に位置する流入口３１ｉ又は流出口３１ｏの直径よりも大きいので、径方向の位置に応じて、流入口３１ｉ又は流出口３１ｏをより大きいサイズにすることができ、大流量化を図れる。

【0098】

また、プレート３１４として例えば薄板の一部をエッチングにより除去したものを用いており、そのエッチング後の残存箇所である弁座面３１ｓの間に流入溝３１ｘ及び流出溝３１ｙが形成されるので、幅の狭い境界面Ｍを複雑な形状に成形することが可能となる。

【0099】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0100】

例えば、流入口３１ｉ及び流出口３１ｏの数、大きさ、形状、又は配置は、前記実施形態で説明した態様に限らず適宜変更して構わない。
具体的には、複数の流入口３１ｉ又は複数の流出口３１ｏは、前記実施形態で図示した数よりも多くても良いし少なくてもよい。また、複数の流入口３１ｉ又は複数の流出口３１ｏは、互いに直径が等しいものであっても良いし、円形以外の形状であっても良い。

【0101】

また、弁座部材３１は、前記実施形態ではブロック体３１３に１枚のプレート３１４を接合してなるものであったが、ブロック体３１３に複数枚のプレート３１４を接合してなるものであっても良いし、単一の部材からなるものであっても良い。

【0102】

さらに、ブロック体３１３にプレート３１４を取り付ける方法は、必ずしも拡散接合に限らず、例えば溶剤などを用いて接合しても良いし、超音波溶着や熱溶着などを用いても良い。

【0103】

そのうえ、境界面Ｍは、必ずしもラビリンス形状である必要はなく、例えば機械学習により得られた形状や規則的に又は不規則に蛇行する形状などであっても良い。

【0104】

その他、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】

【0105】

１００・・・流体制御装置
２ ・・・流路ブロック
２１ ・・・収容凹部
Ｒ１ ・・・上流側流路
Ｒ２ ・・・下流側流路
３ ・・・流体制御弁
３１ ・・・弁座部材
３１ｓ・・・弁座面
３２ ・・・弁体
３２ｓ・・・着座面
３１ｉ・・・流入口
３１ｏ・・・流出口
３１１・・・第１内部流路
３１１ａ・・・メイン流路
３１１ｂ・・・分岐流路
３１２・・・第２内部流路
３１２ａ・・・流出路
３１２ｂ・・・合流流路
３１ｘ・・・流入溝
３１ｙ・・・流出溝
３１３・・・ブロック体
３１３１・・・被接合面（上面）
３１４・・・プレート
３１４１・・・接合面
Ｌ ・・・ピッチ
Ｐ１ ・・・第１ポケット部
Ｑ１ ・・・第１幅狭部
Ｐ２ ・・・第２ポケット部
Ｑ２ ・・・第２幅狭部
Ｍ ・・・境界面
Ｂ ・・・ブリッジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】