(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】P2024004549
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】流体制御部材および流体制御部材の製造方法
(51)【国際特許分類】
B01J 19/24 20060101AFI20240110BHJP
B28B 1/30 20060101ALI20240110BHJP
F23D 14/18 20060101ALN20240110BHJP
【ＦＩ】
B01J19/24 Z
B28B1/30
F23D14/18 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022104171
(22)【出願日】2022-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】000004293
【氏名又は名称】株式会社ノリタケカンパニーリミテド
(74)【代理人】
【識別番号】100117606
【弁理士】
【氏名又は名称】安部 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100121186
【弁理士】
【氏名又は名称】山根 広昭
(72)【発明者】
【氏名】川原 彰広
(72)【発明者】
【氏名】大橋 隆行
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 和晃
(72)【発明者】
【氏名】深川 友貴
【テーマコード（参考）】
3K017
4G052
4G075
【Ｆターム（参考）】
3K017BA01
3K017BC05
3K017BC10
3K017BG03
4G052DA02
4G052DB12
4G052DC06
4G052DC09
4G075AA03
4G075AA13
4G075AA56
4G075BA10
4G075DA02
4G075DA18
4G075EB21
4G075EC09
4G075EE33
4G075EE34
4G075FA01
4G075FB04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】流体制御部材の内部に流速の速い領域が形成されることを防止し、反応流路における反応効率を改善する。
【解決手段】流体制御部材１は、複数のディスク１０、２０、３０を積層することによって形成されている。この複数のディスクは、第１開口部１４と第１隔壁１６とを有する第１ディスク１０と、第２開口部２４と第２隔壁２６とを有する第２ディスク２０と、第１ディスクと第２ディスクとの間に配置される中間ディスク３０とを備えている。そして、この流体制御部材では、第１開口部１４と第２隔壁２６とが積層方向において重なる位置に配置され、かつ、第２開口部２４と第１隔壁１６とが積層方向において重なる位置に配置される。かかる構成の流体制御部材は、貫通流路が形成されず、かつ、流体Ｆを適切に減速できる構造を有しているため反応効率を好適に改善できる。
【選択図】図２
【解決手段】流体制御部材１は、複数のディスク１０、２０、３０を積層することによって形成されている。この複数のディスクは、第１開口部１４と第１隔壁１６とを有する第１ディスク１０と、第２開口部２４と第２隔壁２６とを有する第２ディスク２０と、第１ディスクと第２ディスクとの間に配置される中間ディスク３０とを備えている。そして、この流体制御部材では、第１開口部１４と第２隔壁２６とが積層方向において重なる位置に配置され、かつ、第２開口部２４と第１隔壁１６とが積層方向において重なる位置に配置される。かかる構成の流体制御部材は、貫通流路が形成されず、かつ、流体Ｆを適切に減速できる構造を有しているため反応効率を好適に改善できる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口部を有する複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって形成された流体制御部材であって、
前記複数のディスクは、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を備えており、
前記第１開口部と前記第２隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置され、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置されている、流体制御部材。
前記複数のディスクは、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を備えており、
前記第１開口部と前記第２隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置され、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置されている、流体制御部材。
【請求項2】
少なくとも、前記第１ディスク、前記中間ディスク、前記第２ディスク、前記中間ディスクおよび前記第１ディスクがこの順序で積層されている、請求項１に記載の流体制御部材。
【請求項3】
前記第１ディスクは、当該第１ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第１開口部と、隣接した２つの前記第１開口部の間に形成された梁状の第１隔壁とを有し、
前記第２ディスクは、当該第２ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第２開口部と、隣接した２つの前記第２開口部の間に形成された梁状の第２隔壁とを有している、請求項１または２に記載の流体制御部材。
前記第２ディスクは、当該第２ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第２開口部と、隣接した２つの前記第２開口部の間に形成された梁状の第２隔壁とを有している、請求項１または２に記載の流体制御部材。
【請求項4】
前記第１ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第１ユニットと、
前記第２ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第２ユニットと
を少なくとも含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方における中間ディスクは、前記第１ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第１中間ディスクであり、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方における中間ディスクは、前記第２ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第２中間ディスクである、請求項１または２に記載の流体制御部材。
前記第２ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第２ユニットと
を少なくとも含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方における中間ディスクは、前記第１ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第１中間ディスクであり、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方における中間ディスクは、前記第２ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第２中間ディスクである、請求項１または２に記載の流体制御部材。
【請求項5】
前記第１ユニットは、前記第１ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成され、
前記第２ユニットは、前記第２ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成されている、請求項４に記載の流体制御部材。
前記第２ユニットは、前記第２ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成されている、請求項４に記載の流体制御部材。
【請求項6】
前記複数のディスクは、セラミック焼結体である、請求項１または２に記載の流体制御部材。
【請求項7】
前記セラミック焼結体は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＦｅおよびＳｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む酸化物、窒化物、炭化物を主体として形成されている、請求項６に記載の流体制御部材。
【請求項8】
前記セラミック焼結体は、隔壁の気孔率が１０％以上６０％以下の多孔体である、請求項６に記載の流体制御部材。
【請求項9】
開口部を有する複数のディスクを形成するディスク形成工程と、
前記複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材を形成する組立工程と
を備えており、
前記ディスク形成工程は、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を形成し、
前記組立工程は、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に前記中間ディスクが配置されるように前記複数のディスクを積層し、
前記第１開口部と前記第２隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置し、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置する、流体制御部材の製造方法。
前記複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材を形成する組立工程と
を備えており、
前記ディスク形成工程は、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を形成し、
前記組立工程は、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に前記中間ディスクが配置されるように前記複数のディスクを積層し、
前記第１開口部と前記第２隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置し、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置する、流体制御部材の製造方法。
【請求項10】
前記ディスク形成工程は、
母材粒子と水溶性樹脂粒子を含む造形用粉末の堆積物に、水を含む造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する工程と、
前記積層造形物を乾燥させ、前記積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する工程と、
前記積層造形物を焼成して前記複数のディスクを形成する工程と
を備えている、請求項９に記載の流体制御部材の製造方法。
母材粒子と水溶性樹脂粒子を含む造形用粉末の堆積物に、水を含む造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する工程と、
前記積層造形物を乾燥させ、前記積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する工程と、
前記積層造形物を焼成して前記複数のディスクを形成する工程と
を備えている、請求項９に記載の流体制御部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ここに開示される技術は、流体制御部材および流体制御部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
化学プラントや実験機器などでは、流体（液体又は気体）を流通させながら所定の化学反応を生じさせる反応流路が設けられることがある。この反応流路における流体の速度が速くなりすぎると、十分な化学反応が生じる前の流体が反応流路を通過してしまうおそれがある。このため、反応流路には、通過する流体の減速制御を行う部材（以下「流体制御部材」という）が設けられることがある。
【0003】
例えば、特許文献１に記載の技術では、粒子状の触媒担体を容器内部に充填した触媒ユニット（流体制御部材）が提案されている。この触媒ユニットでは、担体粒子の隙間（流路）を通過する流体に対して触媒反応が発生する。これによって、所望の化学反応を効率的に生じさせることができる。一方、特許文献２に記載のセラミックフィルタ（流体制御部材）は、開口部を有する層状部材（ディスク）を周方向に回転させながら複数枚積層することによって形成される。かかる構成のセラミックフィルタの内部には、複雑な流路が形成される。これによって、セラミックフィルタを流通する溶融金属（流体）の速度を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１０－５８０９３号公報
【特許文献2】米国特許第１０７８０４９３号明細書
【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、従来の流体制御部材の内部では、流速の速い領域が部分的に生じることがあった。この場合、流体の一部が未反応の状態で流体制御部材を通過するため、反応流路における反応効率が低下する原因となる。例えば、特許文献１に記載の流体制御部材では、容器内に充填される担体粒子の密度を均一にすることが難しい。このとき、担体粒子の充填密度が低い領域は、大量の流体が集中するため、流速の上昇による反応不良が生じやすい。一方、特許文献２のような複数のディスクを積層した流体制御部材では、各ディスクの開口部が重なった貫通流路が形成されることがある。この貫通流路に流入した流体は、殆ど減速しないため、大部分が未反応の状態で流体制御部材を通過する。
【0006】
ここに開示される技術は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、流体制御部材の内部に流速の速い領域が形成されることを防止し、反応流路における反応効率を改善できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の目的を達成するため、ここに開示される技術によって、以下の構成の流体制御部材が提供される。
【0008】
ここに開示される流体制御部材は、開口部を有する複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって形成されている。この流体制御部材の複数のディスクは、少なくとも、複数の第１開口部と、隣接した第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、複数の第２開口部と、隣接した第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、第１ディスクと第２ディスクとの間に配置され、第１開口部と第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクとを備えている。そして、ここに開示される流体制御部材では、第１開口部と第２隔壁とが積層方向において重なる位置に配置され、かつ、第２開口部と第１隔壁とが積層方向において重なる位置に配置されている。
【0009】
上記構成の流体制御部材において、第１ディスクの第１開口部は、第２ディスクの第２隔壁と積層方向で重なっている。また、第２ディスクの第２開口部は、第１ディスクの第１隔壁と積層方向で重なっている。すなわち、ここに開示される流体制御部材では、一方のディスクの開口部に他方のディスクの隔壁が重なっているため、流体制御部材を貫通する貫通流路が生じない。そして、上記構成の流体制御部材に供給された流体は、第１ディスクの第１開口部と中間ディスクの中間開口部を通過した後に、第２ディスクの第２隔壁に衝突して減速する。以上の通り、ここに開示される流体制御部材は、局所的な流速上昇の原因となる貫通流路を有しておらず、かつ、供給された流体を適切に減速できる構造を有している。このため、ここに開示される流体制御部材によると、反応流路における反応効率を好適に改善することができる。
【0010】
ここに開示される流体制御部材の一態様では、少なくとも、第１ディスク、中間ディスク、第２ディスク、中間ディスクおよび第１ディスクがこの順序で積層されている。かかる構成の流体制御部材では、第２ディスクのさらに下流側に第１ディスクが配置されている。これによって、第２ディスクを通過した後の流体が中間ディスクを介して第１ディスクに流入するため、第１隔壁への衝突による流体の減速を生じさせることができる。
【0011】
ここに開示される流体制御部材の一態様では、第１ディスクは、当該第１ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の第１開口部と、隣接した２つの第１開口部の間に形成された梁状の第１隔壁とを有している。一方、第２ディスクは、当該第２ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の第２開口部と、隣接した２つの第２開口部の間に形成された梁状の第２隔壁とを有している。かかる構成のディスクは、容易に形成することができ、かつ、隔壁への衝突による流体の減速を適切に生じさせることができる。
【0012】
ここに開示される流体制御部材の一態様では、第１ディスク及び中間ディスクをこの順序で積層した第１ユニットと、第２ディスク及び中間ディスクをこの順序で積層した第２ユニットとを少なくとも含む。そして、第１ユニットおよび第２ユニットの一方における中間ディスクは、第１ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第１中間ディスクである。また、第１ユニットおよび第２ユニットの他方における中間ディスクは、第２ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第２中間ディスクである。かかる構成の流体制御部材では、第１ディスクと第２ディスクの回転体を中間ディスクとして使用している。これによって、中間ディスクにおいても、隔壁への衝突による流体の減速を生じさせることができる。
【0013】
なお、上記第１ユニットと第２ユニットを構成する態様において、第１ユニットは、第１ディスクと中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成され、第２ユニットは、第２ディスクと中間ディスクが一体的に成形されることによって形成されていてもよい。これによって、部品点数の減少による製造コストの削減に貢献できる。
【0014】
ここに開示される流体制御部材の一態様では、上記複数のディスクは、セラミック焼結体である。なお、かかるセラミック焼結体は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＦｅおよびＳｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む酸化物、窒化物、炭化物を主体として形成されていることが好ましい。これによって、耐久性に優れた流体制御部材を安価に得ることができる。また、上記セラミック焼結体は、隔壁の気孔率が１０％以上６０％以下の多孔体であることが好ましい。これによって、流体制御部材の内部における表面積が増大するため、反応効率をさらに向上できる。
【0015】
ここに開示される技術の他の側面として、流体制御部材の製造方法が提供される。ここに開示される製造方法は、開口部を有する複数のディスクを形成するディスク形成工程と、複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材を形成する組立工程とを備えている。この製造方法におけるディスク形成工程は、少なくとも、複数の第１開口部と、隣接した第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、複数の第２開口部と、隣接した第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、第１開口部と第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクとを形成する。また、組立工程は、第１ディスクと第２ディスクとの間に中間ディスクが配置されるように複数のディスクを積層し、第１開口部と第２隔壁を積層方向において重なる位置に配置し、かつ、第２開口部と第１隔壁を積層方向において重なる位置に配置する。かかる製造方法によって製造された流体制御部材は、流速の速い領域が形成されることを防止し、反応流路における反応効率を改善することができる。
【0016】
ここに開示される流体制御部材の製造方法の一態様では、ディスク形成工程は、母材粒子と水溶性樹脂粒子を含む造形用粉末の堆積物に、水を含む造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する工程と、積層造形物を乾燥させ、積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する工程と、積層造形物を焼成して複数のディスクを形成する工程とを備えている。これによって、精密なディスクを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】一実施形態に係る流体制御部材を模式的に示す斜視図である。
【図5】第１ディスクの正面図である。
【図6】第２ディスクの正面図である。
【図7】第１中間ディスクの正面図である。
【図8】第２中間ディスクの正面図である。
【図9】第１ユニットの正面図である。
【図10】第２ユニットの正面図である。
【図11】一実施形態に係る流体制御部材の製造方法を説明するフロー図である。
【図12】第３中間ディスクの正面図である。
【図13】従来の流体制御部材の正面図である。
【図14】サンプル１の流体制御部材を模式的に示す斜視図である。
【図15】サンプル２の流体制御部材を模式的に示す斜視図である。
【図16】サンプル１の流通シミュレーションの解析結果を示すグラフである。
【図17】サンプル２の流通シミュレーションの解析結果を示すグラフである。
【図18】サンプル３の流通シミュレーションの解析結果を示すグラフである。
【図19】サンプル４の流通シミュレーションの解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、ここに開示される技術の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施できる。なお、本明細書において数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」の意と共に、「好ましくはＡより大きい」および「好ましくはＢより小さい」の意を包含するものとする。
【0019】
［第１の実施形態］
１．流体制御部材
以下、ここに開示される流体制御部材の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る流体制御部材を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す流体制御部材を高さ方向に沿って切断した際の断面図である。図３は、図１に示す流体制御部材を幅方向に沿って切断した際の断面図である。図４は、図１に示す流体制御部材の正面図である。なお、各図における符号Ｘは「幅方向」を示し、符号Ｙは「奥行方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。
１．流体制御部材
以下、ここに開示される流体制御部材の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る流体制御部材を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す流体制御部材を高さ方向に沿って切断した際の断面図である。図３は、図１に示す流体制御部材を幅方向に沿って切断した際の断面図である。図４は、図１に示す流体制御部材の正面図である。なお、各図における符号Ｘは「幅方向」を示し、符号Ｙは「奥行方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。
【0020】
図１～図４に示すように、本実施形態に係る流体制御部材１は、開口部を有する複数のディスク１０、２０、３０を積層することによって形成されている。本実施形態におけるディスク１０、２０、３０は、奥行方向Ｙに向かって積層される。そして、図２及び図３に示すように、流体制御部材１の内部には、各ディスク１０、２０、３０の開口部が連通した流路５が形成される。流体Ｆは、この流路５の内部をディスク１０、２０、３０の積層方向に沿って通過する。すなわち、本実施形態では、「奥行方向Ｙ」と「ディスクの積層方向」と「流体の流通方向」とが略同一の方向である。また、以下の説明では、図１～図３中の左側を「流通方向の上流側」とし、右側を「流通方向の下流側」とする。
【0021】
図１に示すように、本実施形態に係る流体制御部材１の外形は、円柱状である。しかし、流体制御部材の外形は、特に限定されず、収容する反応流路に応じた形状を適宜採用することができる。流体制御部材の外形は、断面形状が多角形、楕円形、星型多角形の何れかである柱状部材であってもよい。
【0022】
流体制御部材１を構成するディスク１０、２０、３０は、耐久性（機械的強度、耐化学性、耐熱性など）に優れた無機材料によって形成されていることが好ましい。かかるディスク１０、２０、３０の材料の一例として、セラミック焼結体が挙げられる。セラミック焼結体は、耐化学性や耐熱性に優れており、かつ、安価であるため、ディスク１０、２０、３０の材料として好適である。セラミック焼結体は、例えば、所定の金属の酸化物、窒化物、炭化物、硫化物等を主体とした焼結体である。このセラミック焼結体に含まれる金属元素としては、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム(Ｃａ)などが挙げられる。また、セラミック焼結体は、複数の細孔が形成された多孔体であることが好ましい。これによって、流体制御部材１の内部における表面積が増大するため、流体Ｆの反応効率を向上することができる。例えば、セラミック焼結体の気孔率は、１０％以上が好ましく、１５％以上がより好ましく、２０％以上がさらに好ましく、２５％以上が特に好ましい。一方、ディスク１０、２０、３０の強度を考慮すると、セラミック焼結体の気孔率は、７５％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６５％以下がさらに好ましく、６０％以下が特に好ましい。
【0023】
なお、本実施形態に係る流体制御部材１は、８枚のディスク１０、２０、３０によって構成されている。しかし、流体制御部材を構成するディスクの枚数は、ここに開示される技術を限定するものではない。例えば、ここに開示される流体制御部材は、後述する第１ディスク、中間ディスク及び第２ディスクをこの順序で１枚ずつ積層すれば構築することができる。換言すると、ここに開示される流体制御部材は、少なくとも３枚のディスクを備えていればよい。但し、ここに開示される技術の効果（後述する隔壁への衝突による流体の減速）が生じる頻度は、ディスクの枚数が多くなるにつれて増加する。このため、流体Ｆをより効率良く減速させるという観点から、ディスクの合計枚数は、３枚以上が好ましく、６枚以上がより好ましく、９枚以上がさらに好ましく、１２枚以上が特に好ましい。一方、ディスクの合計枚数は、１２０枚以下が好ましく、９０枚以下がより好ましく、６０枚以下がさらに好ましく、３０枚以下が特に好ましい。これによって、部品点数を減少して製造コストを削減できる。
【0024】
また、各ディスクの具体的な厚みは、上述したディスクの合計枚数と流体制御部材の全長との関係によって決定される。一例として、各ディスクの厚みは、０．７５ｍｍ～１０ｍｍ（好適には１．０ｍｍ～３．０ｍｍ、より好適には１．０ｍｍ～１．５ｍｍ）の範囲内で決定され得る。各ディスクが厚くなると、流体制御部材の機械的強度が向上する傾向がある。一方、各ディスクを薄くすると、流体制御部材を構成するディスクの枚数が多くなるため、ここに開示される技術の効果が生じる頻度が増加する。なお、ディスク１０、２０、３０の各々の厚みは、同一でもよいし、異なっていてもよい。
【0025】
ここで、本実施形態におけるディスク１０、２０、３０は、第１ディスク１０と、第２ディスク２０と、中間ディスク３０を備えている。以下、各々について説明する。
【0026】
（１）第１ディスク
図５は、第１ディスクの正面図である。図５に示すように、第１ディスク１０は、リング状の第１枠体１２を有する円板状の部材である。この第１ディスク１０は、複数の第１開口部１４と、隣接した第１開口部１４を仕切る複数の第１隔壁１６とを有している。図５に示す第１ディスク１０では、第１開口部１４と第１隔壁１６がストライプ状に形成されている。具体的には、第１開口部１４は、第１ディスク１０の平面上の第１の方向（幅方向Ｘ）に沿って線状に延びた開口部である。そして、第１隔壁１６は、隣接した２つの第１開口部１４の間に形成された梁状の部材である。
図５は、第１ディスクの正面図である。図５に示すように、第１ディスク１０は、リング状の第１枠体１２を有する円板状の部材である。この第１ディスク１０は、複数の第１開口部１４と、隣接した第１開口部１４を仕切る複数の第１隔壁１６とを有している。図５に示す第１ディスク１０では、第１開口部１４と第１隔壁１６がストライプ状に形成されている。具体的には、第１開口部１４は、第１ディスク１０の平面上の第１の方向（幅方向Ｘ）に沿って線状に延びた開口部である。そして、第１隔壁１６は、隣接した２つの第１開口部１４の間に形成された梁状の部材である。
【0027】
なお、第１開口部１４の幅Ｗ１の下限値は、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７５ｍｍ以上がより好ましく、１．０ｍｍ以上がさらに好ましく、１．５ｍｍ以上が特に好ましい。これによって、流体Ｆの流量を十分に確保できる。一方、第１開口部１４の幅Ｗ１の上限値は、３ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。これによって、流体Ｆの過剰な流入による流速の上昇を抑制できる。また、第１開口部１４を仕切る第１隔壁１６の幅Ｗ２の下限値は、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７５ｍｍ以上がより好ましく、１．０ｍｍ以上がさらに好ましく、１．５ｍｍ以上が特に好ましい。これによって、第１ディスク１０の機械的強度を向上できる。一方、第１隔壁１６の幅Ｗ２の上限値は、３ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。これによって、第１開口部１４の幅Ｗ１を確保し、十分な流量を得ることができる。
【0028】
（２）第２ディスク
図６は、第２ディスクの正面図である。図６に示すように、第２ディスク２０は、リング状の第２枠体２２を有する円板状の部材である。第２ディスク２０は、複数の第２開口部２４と、隣接した第２開口部２４を仕切る複数の第２隔壁２６とを有している。また、上記第１ディスク１０と同様に、第２ディスク２０においても、第２開口部２４と第２隔壁２６とがストライプ状に形成されている。すなわち、第２開口部２４は、第２ディスク２０の平面上の第１の方向（幅方向Ｘ）に沿って線状に延びている。そして、第２隔壁２６は、隣接した２つの第２開口部２４の間に形成された梁状の部材である。
図６は、第２ディスクの正面図である。図６に示すように、第２ディスク２０は、リング状の第２枠体２２を有する円板状の部材である。第２ディスク２０は、複数の第２開口部２４と、隣接した第２開口部２４を仕切る複数の第２隔壁２６とを有している。また、上記第１ディスク１０と同様に、第２ディスク２０においても、第２開口部２４と第２隔壁２６とがストライプ状に形成されている。すなわち、第２開口部２４は、第２ディスク２０の平面上の第１の方向（幅方向Ｘ）に沿って線状に延びている。そして、第２隔壁２６は、隣接した２つの第２開口部２４の間に形成された梁状の部材である。
【0029】
上述した通り、第１ディスク１０と同様に、第２ディスク２０においても、第２開口部２４と第２隔壁２６とがストライプ状に形成されている。しかし、第２ディスク２０の第２開口部２４と第２隔壁２６は、正面視における形成位置が第１ディスク１０の第１開口部１４と第１隔壁１６と異なる。具体的には、図２及び図４に示すように、中間ディスク３０を介して第１ディスク１０と第２ディスク２０を積層した場合、第２ディスク２０の第２開口部２４は、積層方向（奥行方向Ｙ）において第１ディスク１０の第１隔壁１６と重なる位置に形成される。一方、図２に示すように、第２ディスク２０の第２隔壁２６は、積層方向（奥行方向Ｙ）において第１ディスク１０の第１開口部１４と重なる位置に形成される。詳しくは後述するが、このような第２ディスク２０と第１ディスク１０を用いることによって、流体Ｆを適切に減速できる流体制御部材１を構築できる。
【0030】
また、第２開口部２４の幅Ｗ３（図６参照）は、第１隔壁１６の幅Ｗ２（図５参照）と近似している方が好ましい。これによって、積層方向において第２開口部２４と第１隔壁１６とが適切に重なるため、流体Ｆの減速をより適切に生じさせることができる。例えば、第１隔壁１６の幅Ｗ２を１００％としたときの第２開口部２４の幅Ｗ３の上限値は、１２０％以下が好ましく、１１５％以下がより好ましく、１１０％以下がさらに好ましく、１０５％以下が特に好ましい。また、第１隔壁１６の幅Ｗ２に対する第２開口部２４の幅Ｗ３の下限値は、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましく、９５％以上が特に好ましい。同様に、第２隔壁２６の幅Ｗ４（図６参照）は、第１開口部１４の幅Ｗ１（図５参照）に近似している方が好ましい。これによって、積層方向において第１開口部１４と第２隔壁２６とが適切に重なるため、流体Ｆの減速をより適切に生じさせることができる。例えば、第１開口部１４の幅Ｗ１を１００％としたときの第２隔壁２６の幅Ｗ４の上限値は、１２０％以下が好ましく、１１５％以下がより好ましく、１１０％以下がさらに好ましく、１０５％以下が特に好ましい。一方、第１開口部１４の幅Ｗ１に対する第２隔壁２６の幅Ｗ４の下限値は、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましく、９５％以上が特に好ましい。
【0031】
（３）中間ディスク
図１～図３に示すように、中間ディスク３０は、第１ディスク１０と第２ディスク２０との間に配置される。上述した通り、本実施形態に係る流体制御部材１では、一方のディスクの開口部と他方のディスクの隔壁とが積層方向（奥行方向Ｙ）において重なるように、第１ディスク１０と第２ディスク２０が形成されている。かかる構成の第１ディスク１０と第２ディスク２０を直接積層すると、一方のディスクの開口部が他方のディスクの隔壁によって閉塞されるため、流体を通過させる流路が形成されなくなる。このため、本実施形態に係る流体制御部材１では、図２に示すように、第１開口部１４と第２開口部２４とを連通させる中間開口部３４を有する中間ディスク３０が第１ディスク１０と第２ディスク２０との間に配置されている。これによって、流体Ｆが流通可能な流路５を流体制御部材１の内部に形成できる。
図１～図３に示すように、中間ディスク３０は、第１ディスク１０と第２ディスク２０との間に配置される。上述した通り、本実施形態に係る流体制御部材１では、一方のディスクの開口部と他方のディスクの隔壁とが積層方向（奥行方向Ｙ）において重なるように、第１ディスク１０と第２ディスク２０が形成されている。かかる構成の第１ディスク１０と第２ディスク２０を直接積層すると、一方のディスクの開口部が他方のディスクの隔壁によって閉塞されるため、流体を通過させる流路が形成されなくなる。このため、本実施形態に係る流体制御部材１では、図２に示すように、第１開口部１４と第２開口部２４とを連通させる中間開口部３４を有する中間ディスク３０が第１ディスク１０と第２ディスク２０との間に配置されている。これによって、流体Ｆが流通可能な流路５を流体制御部材１の内部に形成できる。
【0032】
本実施形態では、中間ディスク３０として、第１中間ディスク４０と第２中間ディスク５０の２種類のディスクを使用している。図７は第１中間ディスクの正面図である。図８は第２中間ディスクの正面図である。なお、図７及び図８に示すように、本実施形態において使用される中間ディスク３０は、何れも、リング状の中間枠体３２と、中間ディスク３０の平面上の所定の方向に沿って線状に延びる複数の中間開口部３４と、隣接した２つの中間開口部３４を仕切る梁状の中間隔壁３６とを有している。以下、第１中間ディスク４０と第２中間ディスク５０の各々の具体的な形状について説明する。
【0033】
図７に示す第１中間ディスク４０は、上記第１ディスク１０（図５参照）と同じ構造のディスクを周方向に９０°回転させたものである。すなわち、第１中間ディスク４０は、リング状の第１中間枠体４２と、上記第１の方向（幅方向Ｘ）と直交する第２の方向（高さ方向Ｚ）に沿って延びた線状の第１中間開口部４４と、隣接した２つの第１中間開口部４４の間に形成された梁状の第１中間隔壁４６とを備えている。なお、第１中間ディスク４０の寸法（第１中間開口部４４や第１中間隔壁４６の幅など）は、上述した第１ディスク１０と同様の寸法を採用できるため重複した説明を省略する。
【0034】
一方、図８に示す第２中間ディスク５０は、上記第２ディスク２０（図６参照）と同じ構造のディスクを周方向に９０°回転させたディスクである。すなわち、第２中間ディスク５０は、リング状の第２中間枠体５２と、上記第２の方向（高さ方向Ｚ）に沿って延びた線状の第２中間開口部５４と、隣接した２つの第２中間開口部５４の間に形成された梁状の第２中間隔壁５６とを備えている。なお、第２中間ディスク５０の寸法も、上述した第２ディスク２０と同様の寸法を採用できるため重複した説明を省略する。
【0035】
（４）各ディスクの配列
図１～図３に示すように、本実施形態に係る流体制御部材１は、第１ディスク１０及び中間ディスク３０をこの順序で積層した第１ユニットＵ１と、第２ディスク２０及び中間ディスク３０をこの順序で積層した第２ユニットＵ２とを備えている。
図１～図３に示すように、本実施形態に係る流体制御部材１は、第１ディスク１０及び中間ディスク３０をこの順序で積層した第１ユニットＵ１と、第２ディスク２０及び中間ディスク３０をこの順序で積層した第２ユニットＵ２とを備えている。
【0036】
図９は、第１ユニットの正面図である。図２及び図９等に示すように、第１ユニットＵ１における中間ディスク３０は、第１中間ディスク４０である。すなわち、第１ユニットＵ１は、第１ディスク１０と、当該第１ディスク１０を回転させた第１中間ディスク４０とを積層することによって形成されている。図９に示すように、この第１ユニットＵ１では、第１隔壁１６と第１中間隔壁４６とが交差した平面格子状の隔壁と、第１開口部１４と第１中間開口部４４とが重なった開口部が形成される。かかる構成の第１ユニットＵ１に供給された流体Ｆは、第１ディスク１０の第１開口部１４に沿って幅方向Ｘに拡散された後に、第１中間ディスク４０の第１中間開口部４４に沿って高さ方向Ｚに拡散される。これによって、流通中の流体Ｆを幅方向Ｘと高さ方向Ｚの両方向に拡散することができる。これによって、流体Ｆの反応効率をさらに向上できる。
【0037】
図１０は、第２ユニットの正面図である。図２及び図１０に示すように、第２ユニットＵ２における中間ディスク３０は、第２中間ディスク５０である。すなわち、第２ユニットＵ２は、第２ディスク２０と、当該第２ディスク２０を回転させた第２中間ディスク５０とを積層することによって形成されている。図１０に示すように、この第２ユニットＵ２では、第２隔壁２６と第２中間隔壁５６とが交差した平面格子状の隔壁と、第２開口部２４と第２中間開口部５４とが重なった開口部が形成される。なお、この第２ユニットＵ２に供給された流体Ｆも、第２ディスク２０の第２開口部２４に沿って幅方向Ｘに拡散された後に、第２中間ディスク５０の第２中間開口部５４に沿って高さ方向Ｚに拡散される。これによって、流体Ｆの反応効率をさらに向上できる。
【0038】
そして、本実施形態に係る流体制御部材１では、流通方向の上流から下流に向かって、第１ユニットＵ１と、第２ユニットＵ２と、第１ユニットＵ１と、第２ユニットＵ２との順序で各ユニットが配置される。換言すると、本実施形態に係る流体制御部材１では、流通方向の上流から下流に向かって、第１ディスク１０、中間ディスク３０、第２ディスク２０、中間ディスク３０、第１ディスク１０、中間ディスク３０、第２ディスク２０及び中間ディスク３０がこの順序で積層されている。
【0039】
（５）従来技術との対比
以下、図１３に示す従来の流体制御部材１００と比較しながら、本実施形態に係る流体制御部材１の効果について説明する。
以下、図１３に示す従来の流体制御部材１００と比較しながら、本実施形態に係る流体制御部材１の効果について説明する。
【0040】
図１３に示す従来の流体制御部材１００は、複数のディスク１１０を積層することによって形成されたものである。そして、この図１３に示すディスク１１０は、リング状の枠体１１２と、ディスク１１０の平面上の所定の方向に沿って線状に延びる開口部１１４と、隣接した２つの開口部１１４の間に形成される梁状の隔壁１１６とを備えている。そして、この流体制御部材１００は、上記構成のディスク１１０を周方向に回転させながら複数枚積層することによって形成されている。このとき、最上面に配置されたディスク１１０の開口部１１４には、回転しながら積層された複数のディスク１１０の隔壁１１６の一部が重なる。かかる構成の流体制御部材１００に供給された流体は、最上面のディスク１１０の開口部１１４に流入した後に、下層側に配置された複数のディスク１１０の隔壁１１６の何れかに衝突する。これによって、流体制御部材１００に供給された流体を減速できる。
【0041】
しかしながら、図１３に示す流体制御部材１００のように、同じ構造を有する複数のディスク１１０を回転させながら積層させた場合、各ディスク１１０の開口部１１４が重なった貫通流路１０５ａ（図１３中の黒塗り部分参照）が形成されることがある。この貫通流路１０５ａは、積層方向において流体制御部材１００を貫通している。このため、貫通流路１０５ａに供給された流体は、隔壁１１６との衝突による減速が殆ど生じないため、所望の化学反応が十分に生じない状態で流体制御部材を通過する。以上の通り、図１３に示すような従来の流体制御部材１００では、貫通流路１０５ａが形成されることによる反応効率の大幅な低下が生じる可能性がある。
【0042】
これに対して、本実施形態に係る流体制御部材１では、図２に示すように、開口部の形成位置が異なる２種類のディスク（第１ディスク１０と第２ディスク２０）を積層している。そして、第１ディスク１０の第１開口部１４は、第２ディスク２０の第２隔壁２６と積層方向（奥行方向Ｙ）において重なるように配置される。さらに、第２ディスク２０の第２開口部２４は、第１ディスク１０の第１隔壁１６と積層方向（奥行方向Ｙ）において重なるように配置される。すなわち、本実施形態に係る流体制御部材１は、一方のディスクの開口部と他方のディスクの隔壁とが奥行方向Ｙにおいて重なるように構成される。かかる構成によると、流体制御部材１を貫通する貫通流路の形成を確実に防止できる。そして、本実施形態では、中間ディスク３０の中間開口部３４を介して第１開口部１４と第２開口部２４とが連通した流路５が形成されている。かかる流路５に供給された流体Ｆは、第１ディスク１０の第１開口部１４を通過し、中間ディスク３０の中間開口部３４に流入する。そして、中間開口部３４を通過した流体Ｆは、第２ディスク２０の第２隔壁２６と衝突して流速が低下する。そして、第２隔壁２６と衝突した流体Ｆは、高さ方向Ｚに拡散した後に、第２ディスク２０の第２開口部２４に流入する。すなわち、この流体制御部材１の流路５には、隔壁との衝突によって流速を低下させる構造が形成されている。以上の通り、本実施形態に係る流体制御部材１は、局所的な流速上昇の原因となる貫通流路の形成を防止でき、かつ、流体Ｆを適切に減速できる構造を有している。このため、本実施形態によると、反応流路における反応効率を好適に改善することができる。
【0043】
また、本実施形態に係る流体制御部材１は、第１ディスク１０、中間ディスク３０、第２ディスク２０、中間ディスク３０および第１ディスク１０の順序で積層された積層構造を含んでいる。かかる積層構造では、第２ディスク２０のさらに下流側に第１ディスク１０が配置されている。この場合、図２に示すように、第２ディスク２０の第２開口部２４に流入した後の流体Ｆは、中間ディスク３０の中間開口部３４を通過した後に第１ディスク１０の第１隔壁１６に衝突して減速する。すなわち、中間ディスク３０を介して第２ディスク２０の下流側に第１ディスク１０を配置することによって、第１隔壁１６への衝突による流体Ｆの減速を生じさせることができる。これによって、流体Ｆの反応効率をさらに改善できる。
【0044】
加えて、本実施形態では、中間ディスク３０として、第１ディスク１０と同じ構造のディスクを回転させた第１中間ディスク４０と、第２ディスク２０と同じ構造のディスクを回転させた第２中間ディスク５０を使用している。これによって、第１ディスク１０（又は第２ディスク２０）から中間ディスク３０に流体Ｆが流入する際にも、隔壁との衝突による流体Ｆの減速を生じさせることができる。具体的には、流体制御部材１の幅方向Ｘに沿った断面図（図３）に示すように、第１ディスク１０の第１開口部１４を通過した流体Ｆは、第１中間ディスク４０に流入する際に第１中間隔壁４６に衝突して減速する。さらに、第１中間ディスク４０の第１中間開口部４４を流入した流体Ｆは、第２ディスク２０の第２開口部２４を通過した後に、第２中間ディスク５０の第２中間隔壁５６に衝突して減速する。このように、本実施形態に係る流体制御部材１では、第１ディスク１０、第２ディスク２０、第１中間ディスク４０及び第２中間ディスク５０の各ディスクにおいて流体Ｆの減速が生じさせることができる。これによって、反応流路における反応効率をさらに改善できる。
【0045】
以上、ここに開示される技術の第１の実施形態に係る流体制御部材１について説明した。なお、この流体制御部材１の減速対象である流体Ｆは、ここに開示される技術を制限するものではない。すなわち、流体Ｆは、プラントや実験機器の反応流路内で化学反応処理が行われ得る液体又は気体を特に制限なく選択できる。かかる流体Ｆの一例として、水を主成分とする水系溶液；ヘリウム、アルゴン等の希ガス；二酸化炭素、酸素、窒素等の大気構成ガス；ジメチルホルムアミド等のアミド化合物；ジメチルスルホキシド等のスルホ化合物；テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン等のエーテル化合物；酢酸エチル等のエステル化合物；メチルエチルケトン等のケトン化合物；トルエン、１，２，４－トリクロロベンゼン、ｏ－ジクロロベンゼン、キシレン等の芳香族化合物；メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどのアルカン；メタノール、エタノール、プロパノール等の第一級アルコール；プロパン－２－オール、ブタン－２－オール、ペンタン－２－オール、ヘキサフルオロイソプロパノール等の第二級アルコール；２－メチル－２－メチルプロパン－２－オール、２－メチルブタン－２－オール、２－メチルペンタン－２－オール（Ｃ６）等の第三級アルコール；グリセリン、エチレングリコール等の多価アルコールなどが挙げられる。なお、本実施形態に係る流体制御部材１は、低粘度の流体を減速対象とした場合に特に好適な効果を発揮できる。具体的には、低粘度の流体は、高粘度の流体と比べて、貫通流路に供給された際の速度上昇が顕著に発生する。これに対して、本実施形態に係る流体制御部材１は、貫通流路の形成を確実に防止できるため、低粘度の流体が供給された場合でも流速の顕著な上昇を抑制できる。なお、ここでの「低粘度の流体」とは、気体および粘度が１．５Ｐａ・ｓ以下（典型的には１．０Ｐａ・ｓ以下）の液体を包含する概念である。
【0046】
２．流体制御部材の製造方法
次に、上記構成の流体制御部材１を製造する方法について説明する。図１１は、本実施形態に係る流体制御部材の製造方法を説明するフロー図である。図１１に示すように、本実施形態に係る製造方法は、ディスク形成工程Ｓ１０と組立工程Ｓ２０を備えている。以下、各工程について説明する。
次に、上記構成の流体制御部材１を製造する方法について説明する。図１１は、本実施形態に係る流体制御部材の製造方法を説明するフロー図である。図１１に示すように、本実施形態に係る製造方法は、ディスク形成工程Ｓ１０と組立工程Ｓ２０を備えている。以下、各工程について説明する。
【0047】
（１）ディスク形成工程Ｓ１０
ディスク形成工程Ｓ１０では、開口部を有する複数のディスクを形成する。本実施形態に係る製造方法では、本工程において、図５に示す第１ディスク１０と、図６に示す第２ディスク２０と、図７及び図８に示す中間ディスク３０を形成する。各ディスクの材料や構造は既に説明したため、重複する説明を省略する。なお、本実施形態では、ディスク形成工程Ｓ１０において積層造形法を用いている。以下、積層造形法を用いたディスク形成工程Ｓ１０について説明する。図１１に示すように、このディスク形成工程Ｓ１０は、造形工程Ｓ１２と、粉体除去工程Ｓ１４と、焼成工程Ｓ１６を備えている。
ディスク形成工程Ｓ１０では、開口部を有する複数のディスクを形成する。本実施形態に係る製造方法では、本工程において、図５に示す第１ディスク１０と、図６に示す第２ディスク２０と、図７及び図８に示す中間ディスク３０を形成する。各ディスクの材料や構造は既に説明したため、重複する説明を省略する。なお、本実施形態では、ディスク形成工程Ｓ１０において積層造形法を用いている。以下、積層造形法を用いたディスク形成工程Ｓ１０について説明する。図１１に示すように、このディスク形成工程Ｓ１０は、造形工程Ｓ１２と、粉体除去工程Ｓ１４と、焼成工程Ｓ１６を備えている。
【0048】
（ａ）造形工程Ｓ１２
造形工程Ｓ１２では、造形用粉末の堆積物に造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する。ここでの「積層造形物」とは、所望のディスクに対応した形状となるように造形用粉末を固化させた未焼成の成形体である。
造形工程Ｓ１２では、造形用粉末の堆積物に造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する。ここでの「積層造形物」とは、所望のディスクに対応した形状となるように造形用粉末を固化させた未焼成の成形体である。
【0049】
（造形用粉末）
造形用粉末は、母材粒子と水溶性樹脂粒子を少なくとも含む粉体材料である。母材粒子は、焼成後のディスクの主成分となる粒子である。例えば、セラミック焼結体を主成分としたディスクを形成する場合には、母材粒子としてセラミック粒子が用いられる。なお、造形用粉末の総重量を１００ｗｔ％としたときの母材粒子の含有量は、５０ｗｔ％以上が適当である。なお、焼成後のディスクの機械的強度を考慮すると、母材粒子の含有量は、６０ｗｔ％以上が好ましく、７０ｗｔ％以上がより好ましく、８０ｗｔ％以上がさらに好ましく、９０ｗｔ％以上が特に好ましい。一方、水溶性樹脂粒子の含有量を確保することを考慮すると、母材粒子の含有量は、９７ｗｔ％以下が好ましく、９５ｗｔ％以下がより好ましく、９２ｗｔ％以下がさらに好ましい。
造形用粉末は、母材粒子と水溶性樹脂粒子を少なくとも含む粉体材料である。母材粒子は、焼成後のディスクの主成分となる粒子である。例えば、セラミック焼結体を主成分としたディスクを形成する場合には、母材粒子としてセラミック粒子が用いられる。なお、造形用粉末の総重量を１００ｗｔ％としたときの母材粒子の含有量は、５０ｗｔ％以上が適当である。なお、焼成後のディスクの機械的強度を考慮すると、母材粒子の含有量は、６０ｗｔ％以上が好ましく、７０ｗｔ％以上がより好ましく、８０ｗｔ％以上がさらに好ましく、９０ｗｔ％以上が特に好ましい。一方、水溶性樹脂粒子の含有量を確保することを考慮すると、母材粒子の含有量は、９７ｗｔ％以下が好ましく、９５ｗｔ％以下がより好ましく、９２ｗｔ％以下がさらに好ましい。
【0050】
一方、水溶性樹脂粒子は、造形液が供給された造形用粉末を固化させるバインダ粒子である。水溶性樹脂粒子には、水溶性であり、かつ、水に溶解した際に水よりも高い粘性を発現する樹脂材料が用いられる。この水溶性樹脂の一例として、液温９０℃の水１００質量部に２質量部を添加し４時間攪拌して溶解させた際に、水よりも高い粘性を有する水溶液を実現できる樹脂材料が挙げられる。より好適には、水溶性樹脂粒子の水溶液は、水の粘度の１．２倍以上（好適には１．５倍以上、より好適には２．０倍以上）の粘度を有していることが好ましい。かかる水溶性樹脂の一例として、スルホン酸変性ポリ酢酸ビニル等のビニルアルコール系樹脂、イソブチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。また、造形用粉末の総重量を１００ｗｔ％としたときの水溶性樹脂粒子の含有量は、１ｗｔ％以上が好ましく、５ｗｔ％以上がより好ましく、７．５ｗｔ％以上がさらに好ましく、１０ｗｔ％以上が特に好ましい。一方、水溶性樹脂粒子の含有量は、３５ｗｔ％以下が好ましく、３０ｗｔ％以下がより好ましく、２５ｗｔ％以下がさらに好ましく、２０ｗｔ％以下が特に好ましい。これによって、焼成後のディスクの機械的強度を十分に確保できる。
【0051】
また、造形用粉末は、ここに開示される技術の効果を著しく損なわない限り、積層造形法に使用され得る公知の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤としては、分散剤、増粘剤、印刷助剤、焼結助剤、流動性付与剤、除電剤等が挙げられる。なお、これらの添加剤は、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため詳しい説明を省略する。
【0052】
（造形液）
造形液は、少なくとも水を含む液体材料である。造形液に使用され得る水としては、純水、超純水、イオン交換水（脱イオン水）、蒸留水等が挙げられる。また、造形液は、水と均一に混合し得る有機溶剤（低級アルコール、低級ケトン等）を含有していてもよい。また、造形液は、ここに開示される技術の効果を著しく損なわない限り、積層造形法に使用され得る公知の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤としては、染料、有機顔料、無機顔料、湿潤剤、流量増加剤、分散剤等が挙げられる。これらの添加剤は、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため詳しい説明を省略する。なお、造形液は、総体積（１００体積％）に対して、６０体積％以上（好適には７０体積％以上、より好適には８０体積％以上、典型的には７０～１００体積％）の水を含んでいるとよい。これによって、造形用粉末中の水溶性樹脂粒子を容易に溶解できるため、造形用粉末を適切に固化できる。
造形液は、少なくとも水を含む液体材料である。造形液に使用され得る水としては、純水、超純水、イオン交換水（脱イオン水）、蒸留水等が挙げられる。また、造形液は、水と均一に混合し得る有機溶剤（低級アルコール、低級ケトン等）を含有していてもよい。また、造形液は、ここに開示される技術の効果を著しく損なわない限り、積層造形法に使用され得る公知の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤としては、染料、有機顔料、無機顔料、湿潤剤、流量増加剤、分散剤等が挙げられる。これらの添加剤は、ここに開示される技術を特徴づけるものではないため詳しい説明を省略する。なお、造形液は、総体積（１００体積％）に対して、６０体積％以上（好適には７０体積％以上、より好適には８０体積％以上、典型的には７０～１００体積％）の水を含んでいるとよい。これによって、造形用粉末中の水溶性樹脂粒子を容易に溶解できるため、造形用粉末を適切に固化できる。
【0053】
（造形工程の手順）
次に、造形工程Ｓ１２の具体的な手順について説明する。造形工程Ｓ１２では、最初に、造形用粉末の堆積物（造形用堆積物）を成形する。例えば、平坦な裁置台の上面に造形用粉末を供給した後、ローラ等の圧縮手段で造形用粉末を圧縮する。これによって、造形用粉末の圧縮成形体である造形用堆積物を容易に成形できる。なお、造形用堆積物の厚みは、０．０１ｍｍ～０．３ｍｍの範囲内が好適である。これによって、粉体固化層の積層位置がずれることによる造形不良を抑制できる。
次に、造形工程Ｓ１２の具体的な手順について説明する。造形工程Ｓ１２では、最初に、造形用粉末の堆積物（造形用堆積物）を成形する。例えば、平坦な裁置台の上面に造形用粉末を供給した後、ローラ等の圧縮手段で造形用粉末を圧縮する。これによって、造形用粉末の圧縮成形体である造形用堆積物を容易に成形できる。なお、造形用堆積物の厚みは、０．０１ｍｍ～０．３ｍｍの範囲内が好適である。これによって、粉体固化層の積層位置がずれることによる造形不良を抑制できる。
【0054】
次に、造形用堆積物の所定の位置に造形液を供給する。これによって、造形用粉末中の水溶性樹脂粒子が造形液に溶解する。そして、水溶性樹脂の溶液を介して母材粒子同士が結合する。この結果、造形液が供給された部分には、造形用粉末が固化した粉体固化層が形成される。なお、この造形液の供給には、インクジェットヘッドを備えた３Ｄプリンタを使用することが好ましい。これによって、非常に精密に造形液を供給できるため、所望の形状のディスクを正確に形成することができる。
【0055】
そして、本工程では、粉体固化層が形成された造形用堆積物の上に、新たな造形用堆積物を成形する。そして、新たな造形用堆積物に造形液を供給して粉体固化層を形成する。このように、造形用堆積物の成形と造形液の供給を繰り返すことによって、複数の粉体固化層が積層した立体構造（積層造形物）を造形できる。なお、ここに開示される技術を限定するものではないが、本実施形態では、１５層～３０層の粉体固化層を積層することが好ましい。これによって、目的とするディスクの形状に対応した積層造形物を正確に造形できる。
【0056】
（ｂ）粉体除去工程Ｓ１４
粉体除去工程Ｓ１４では、積層造形物を乾燥させた後に、積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する。これによって、造形用粉末が固化した立体構造である積層造形物が露出する。なお、本工程における乾燥手段は、特に限定されず、従来公知の乾燥手段を適宜採用できる。例えば、所定の乾燥機の内部に積層造形物を収容して乾燥処理を行ってもよい。なお、このときの乾燥機内部の温度は、５０℃～８０℃程度であることが好ましい。これによって、母材粒子を結合している水溶性樹脂が焼失することを防止できる。また、乾燥時間は、１．５時間～５時間程度が好ましい。また、未固化の造形用粉末を除去する手段としては、ブラシやエアブローなどが上げられる。
粉体除去工程Ｓ１４では、積層造形物を乾燥させた後に、積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する。これによって、造形用粉末が固化した立体構造である積層造形物が露出する。なお、本工程における乾燥手段は、特に限定されず、従来公知の乾燥手段を適宜採用できる。例えば、所定の乾燥機の内部に積層造形物を収容して乾燥処理を行ってもよい。なお、このときの乾燥機内部の温度は、５０℃～８０℃程度であることが好ましい。これによって、母材粒子を結合している水溶性樹脂が焼失することを防止できる。また、乾燥時間は、１．５時間～５時間程度が好ましい。また、未固化の造形用粉末を除去する手段としては、ブラシやエアブローなどが上げられる。
【0057】
なお、流体制御部材の内部の流路が複雑になると、当該流路の内部における未固化粉末の除去が困難になる。そして、流路内に未固化粉末が残留したまま焼成工程Ｓ１４を実施すると、残留した未固化粉末が焼結して流路を閉塞させるおそれがある。これに対して、本実施形態に係る製造方法では、比較的に簡単な構造のディスク１０、２０、３０を個別に形成した後に、これらのディスク１０、２０、３０を積層することによって複雑な流路５を有する流体制御部材１を形成している。このため、本実施形態によると、複雑な流路５を有する流体制御部材１を製造しているにも関わらず、粉体除去工程Ｓ１４における未固化粉末の残留を適切に防止することができる。
【0058】
（ｃ）焼成工程Ｓ１６
次に、焼成工程Ｓ１６では、積層造形物を焼成する。これによって、水溶性樹脂が焼失するとともに母材粒子同士が焼結する。この結果、所望の形状のディスク１０、２０、３０を形成できる。なお、本工程における最高焼成温度は、母材粒子の焼結温度を考慮して適宜調節することが好ましい。例えば、母材粒子としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子を使用した場合には、焼成工程における最高焼成温度を、１２００℃～１８００℃（好適には１３００℃～１７５０℃、より好適には１４００℃～１６００℃）の範囲に設定することが好ましい。なお、焼成時間（最高焼成温度を維持する時間）は、１時間～１０時間（好適には２時間～７時間、より好適には３時間～６時間）の範囲に設定することが好ましい。
次に、焼成工程Ｓ１６では、積層造形物を焼成する。これによって、水溶性樹脂が焼失するとともに母材粒子同士が焼結する。この結果、所望の形状のディスク１０、２０、３０を形成できる。なお、本工程における最高焼成温度は、母材粒子の焼結温度を考慮して適宜調節することが好ましい。例えば、母材粒子としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子を使用した場合には、焼成工程における最高焼成温度を、１２００℃～１８００℃（好適には１３００℃～１７５０℃、より好適には１４００℃～１６００℃）の範囲に設定することが好ましい。なお、焼成時間（最高焼成温度を維持する時間）は、１時間～１０時間（好適には２時間～７時間、より好適には３時間～６時間）の範囲に設定することが好ましい。
【0059】
また、焼成工程Ｓ１６は、上記最高焼成温度に達する本焼成が行われる前に、水溶性樹脂が焼失する温度で積層造形物を加熱する仮焼成を実施することが好ましい。これによって、急激な体積変化に伴うクラックの発生を防止できる。この仮焼成における焼成温度は、使用する水溶性樹脂の焼失温度を考慮して適宜調節することが好ましい。例えば、水溶性樹脂としてスルホン酸変性ポリ酢酸ビニルを使用した場合の仮焼成温度は、４００℃～９００℃（好適には５００℃～８００℃）の範囲に設定することが好ましい。また、仮焼成の時間（仮焼成温度を維持する時間）は、１２時間～４８時間（好適には２０時間～３０時間）の範囲に設定することが好ましい。
【0060】
なお、ここに開示される製造方法を限定するものではないが、焼成工程Ｓ１６を実施する前の積層造形物にカップリング液を含浸させてもよい。これによって、焼成後のディスクの機械的強度を向上できる。なお、カップリング液は、所定のカップリング剤を含む液体である。このカップリング剤は、金属元素を含む化合物である。カップリング剤の一例として、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤などが挙げられる。なお、カップリング液の含浸を行った場合には、焼成工程Ｓ１６の前に、乾燥処理を再度実施することが好ましい。
【0061】
（２）組立工程Ｓ２０
組立工程Ｓ２０では、複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材１を形成する。この組立工程Ｓ２０では、第１ディスク１０と第２ディスク２０との間に中間ディスク３０が配置されるように複数のディスク１０、２０、３０を積層する（図１参照）。このとき、本実施形態に係る製造方法では、第１ディスク１０の第１開口部１４と第２ディスク２０の第２隔壁２６とが積層方向（奥行方向Ｙ）において重なり、かつ、第２ディスク２０の第２開口部２４と第１ディスク１０の第１隔壁１６とが積層方向において重なるように各ディスク１０、２０、３０を配置する。これによって、貫通流路を有さず、かつ、流体Ｆを適切に減速できる構造を有する流体制御部材１を製造できる。
組立工程Ｓ２０では、複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材１を形成する。この組立工程Ｓ２０では、第１ディスク１０と第２ディスク２０との間に中間ディスク３０が配置されるように複数のディスク１０、２０、３０を積層する（図１参照）。このとき、本実施形態に係る製造方法では、第１ディスク１０の第１開口部１４と第２ディスク２０の第２隔壁２６とが積層方向（奥行方向Ｙ）において重なり、かつ、第２ディスク２０の第２開口部２４と第１ディスク１０の第１隔壁１６とが積層方向において重なるように各ディスク１０、２０、３０を配置する。これによって、貫通流路を有さず、かつ、流体Ｆを適切に減速できる構造を有する流体制御部材１を製造できる。
【0062】
なお、本工程では、積層後の各ディスク１０、２０、３０を固定手段で固定することが好ましい。これによって、各ディスク１０、２０、３０の周方向における回転角度を固定できるため、ここに開示される技術の効果を安定的に生じさせることができる。なお、固定手段は、製造後の流体制御部材１に供給される流体Ｆの種類に応じて適宜選択することが好ましい。例えば、流体Ｆが水系の液体である場合には、固定手段として、非水溶性の接着剤を使用できる。この非水溶性の接着剤としては、弾性接着剤、エポキシ弾性接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、瞬間接着剤、ゴム系溶剤型接着剤、酢酸ビニルエマルション接着剤、セラミック接着剤などが挙げられる。また、固定手段は、上述した接着剤に限定されない。例えば、固定手段は、無機材料（例えばセラミック焼結体）からなる固定治具であってもよい。このような固定治具は、接着剤の使用が困難な流体Ｆ（有機溶剤など）を対象とした場合に特に好適に採用できる。
【0063】
［他の実施形態］
以上、ここに開示される技術の第１の実施形態について説明した。しかし、第１の実施形態は、ここに開示される技術の一例を示したものであり、ここに開示される技術を限定することを意図したものではない。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。
以上、ここに開示される技術の第１の実施形態について説明した。しかし、第１の実施形態は、ここに開示される技術の一例を示したものであり、ここに開示される技術を限定することを意図したものではない。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。
【0064】
１．第１ディスクと第２ディスクの構造
第１の実施形態における第１ディスク１０では、線状の第１開口部１４と、梁状の第１隔壁１６とがストライプ状に形成されている。また、第２ディスク２０でも、線状の第２開口部２４と、梁状の第２隔壁２６とがストライプ状に形成されている。しかし、第１ディスクと第２ディスクの開口部のパターンは、ここに開示される技術を限定するものではない。例えば、第１ディスクと第２ディスクは、格子状の隔壁と、当該隔壁に囲まれた開口部が形成されていてもよい。かかる構成を採用した場合には、角型の開口部と格子状の隔壁とが積層方向において重なるように、各ディスクの開口部と隔壁の位置を設定するとよい。これによって、貫通流路の形成を防止し、かつ、隔壁への衝突による流体の減速を適切に生じさせることができる。
第１の実施形態における第１ディスク１０では、線状の第１開口部１４と、梁状の第１隔壁１６とがストライプ状に形成されている。また、第２ディスク２０でも、線状の第２開口部２４と、梁状の第２隔壁２６とがストライプ状に形成されている。しかし、第１ディスクと第２ディスクの開口部のパターンは、ここに開示される技術を限定するものではない。例えば、第１ディスクと第２ディスクは、格子状の隔壁と、当該隔壁に囲まれた開口部が形成されていてもよい。かかる構成を採用した場合には、角型の開口部と格子状の隔壁とが積層方向において重なるように、各ディスクの開口部と隔壁の位置を設定するとよい。これによって、貫通流路の形成を防止し、かつ、隔壁への衝突による流体の減速を適切に生じさせることができる。
【0065】
２．中間ディスクの構造
第１の実施形態では、中間ディスクとして、図７に示す第１中間ディスク４０と、図８に示す第２中間ディスク５０が用いられている。しかし、中間ディスクは、第１開口部と第２開口部とを連通させる中間開口部を有していれば、詳細な構造は特に限定されない。
第１の実施形態では、中間ディスクとして、図７に示す第１中間ディスク４０と、図８に示す第２中間ディスク５０が用いられている。しかし、中間ディスクは、第１開口部と第２開口部とを連通させる中間開口部を有していれば、詳細な構造は特に限定されない。
【0066】
例えば、図７に示す第１中間ディスク４０は、第１ディスク１０と同じ構造のディスクを周方向に９０°回転させたディスクである。しかし、この第１中間ディスクの回転角度は、特に限定されない。第１ディスクに対する第１中間ディスクの回転角度が０°超１８０°未満であれば、第１中間開口部と第２隔壁とが完全に重なることによる流路の閉塞を防止できる。なお、第１中間ディスクの回転角度の下限値は、４５°以上が好ましく、５５°以上がより好ましく、６５°以上がさらに好ましく、７５°以上が特に好ましい。一方、第１中間ディスクの回転角度の上限値は、１３５°以下が好ましく、１２５°以下がより好ましく、１１５°以下がさらに好ましく、１０５°以下が特に好ましい。これによって、第１中間開口部と第２隔壁とが重なる面積を少なくし、流体の流量を一定以上確保できる。なお、説明が重複するため詳細を省略するが、第２ディスクに対する第２中間ディスクの回転角度も、４５°以上が好ましく、５５°以上がより好ましく、６５°以上がさらに好ましく、７５°以上が特に好ましい。そして、第２中間ディスク５０の回転角度の上限値も、１３５°以下が好ましく、１２５°以下がより好ましく、１１５°以下がさらに好ましく、１０５°以下が特に好ましい。
【0067】
また、第１の実施形態では、第１中間ディスク４０と第２中間ディスク５０の２種類の中間ディスク３０を使用している。しかし、ここに開示される技術では、中間ディスクとして、中間開口部のパターンが同じ単一種類のディスクを使用してもよい。例えば、図７に示す第１中間ディスク４０と、図８に示す第２中間ディスク５０の何れか一方のみを中間ディスク３０として使用することもできる。この場合でも、中間開口部を介して第１開口部と第２開口部とが連通した流路を形成できる。そして、かかる構成の流路を形成した場合でも、中間ディスクから第１ディスク（又は第２ディスク）に流入する際に、隔壁への衝突による流体の減速を適切に生じさせることができる。但し、流体の流速をさらに遅くするという観点では、第１の実施形態のように、第１中間ディスク４０と第２中間ディスク５０の２種類の中間ディスク３０を使用した方が好ましい。これによって、中間ディスクに流入した流体に隔壁への衝突による減速を生じさせることができる。
【0068】
また、中間ディスクは、第１ディスクや第２ディスクの回転体でなくてもよい。換言すると、中間ディスクは、第１ディスクや第２ディスクとは全く異なる形状の中間開口部を有していてもよい。例えば、図１２に示す第３中間ディスク６０を中間ディスク３０として使用することもできる。この第３中間ディスク６０は、リング状の第３中間枠体６２と、当該第３中間枠体６２に囲まれた第３中間開口部６４を有している。この第３中間ディスク６０は、第１中間ディスク４０や第２中間ディスク５０のような隔壁を有していない。このため、第１ディスクの第１開口部と第２ディスクの第２開口部とを確実に連通することができる。そして、かかる構成の第３中間ディスク６０を使用した場合でも、中間ディスク３０から第１ディスク１０（又は第２ディスク２０）に流入する際に、隔壁への衝突による流体Ｆの減速が生じる。
【0069】
３．各ディスクの配列
次に、第１の実施形態では、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２を交互に配置することによって流体制御部材１を構築している。しかしながら、各ユニットの配列順序も、上述した第１の実施形態に限定されない。例えば、複数個の第１ユニットＵ１を連続的に配列した後に、複数個の第２ユニットＵ２を連続的に配列してもよい。この場合には、第１ユニットＵ１から第２ユニットＵ２に切り替わる部分において、隔壁の衝突による流体の減速が生じる。
次に、第１の実施形態では、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２を交互に配置することによって流体制御部材１を構築している。しかしながら、各ユニットの配列順序も、上述した第１の実施形態に限定されない。例えば、複数個の第１ユニットＵ１を連続的に配列した後に、複数個の第２ユニットＵ２を連続的に配列してもよい。この場合には、第１ユニットＵ１から第２ユニットＵ２に切り替わる部分において、隔壁の衝突による流体の減速が生じる。
【0070】
また、第１の実施形態における第１ユニットＵ１は、第１ディスク１０と第１中間ディスク４０を備えている。また、第２ユニットＵ２は、第２ディスク２０と第２中間ディスク５０を備えている。しかし、これらのユニットの構成も、ここに開示される技術を限定するものではない。例えば、第１ユニットＵ１は、第１ディスク１０と第２中間ディスク５０を備えていてもよい。また、第２ユニットＵ２は、第２ディスク２０と第１中間ディスク４０を備えていてもよい。かかる構成の第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２を積層した場合でも、上記第１の実施形態と同様に、第１ディスク１０、第２ディスク２０、第１中間ディスク４０及び第２中間ディスク５０の各々において流体Ｆの減速が生じさせることができる。すなわち、第１ユニットおよび第２ユニットの一方における中間ディスクを第１中間ディスク４０とし、他方のユニットにおける中間ディスクを第２中間ディスク５０とすれば、中間ディスクにおける流体の減速を生じさせることができる。
【0071】
また、上述した実施形態では、第１ディスク１０、第２ディスク２０、第１中間ディスク４０及び第２中間ディスク５０の各々を個別のディスクとして成形している。しかし、ここに開示される流体制御部材を構築するに際して、各々のディスクが別体である必要はない。すなわち、積層造形法などを利用して、流体制御部材を構築する複数のディスクの一部を一体的に成形してもよい。例えば、図９に示す第１ユニットＵ１は、第１ディスク１０と第１中間ディスク４０とを一体成形することによって形成されていてもよい。また、図１０に示す第２ユニットＵ２は、第２ディスク２０と第２中間ディスク５０を一体成形することによって形成されていてもよい。これによって、部品点数の削減による製造効率の向上に貢献できる。
【0072】
また、第１の実施形態における第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２は、ここに開示される流体制御部材を構成する必須の要素ではない。上述した通り、ここに開示される流体制御部材は、第１ディスク、中間ディスク及び第２ディスクをこの順序で１枚ずつ積層すれば構築することができる。また、ここに開示される技術の効果を著しく阻害しない限り、流体制御部材は、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２の何れにも属さないディスクを備えていてもよい。例えば、図１に示す流体制御部材１の第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２との間に、図１２に示す第３中間ディスク６０を介在させてもよい。この第３中間ディスク６０は、隔壁を有さないため、任意の位置に配置しても流路を閉塞させることがない。また、第３中間ディスク６０は、幅方向Ｘおよび高さ方向Ｚにおける流体Ｆの拡散性に優れている。このため、第３中間ディスク６０を任意の位置に適宜配置することによって流体Ｆの反応効率をさらに改善できる。
【0073】
４．製造方法について
上記第１の実施形態では、積層造形法を用いて各ディスクを形成している。しかしながら、ここに開示される流体制御部材におけるディスク形成工程は、積層造形法を利用する形態に限定されない。ディスク形成工程は、上記構成の第１ディスクと第２ディスクと中間ディスクを形成することができればよく、特定の手段に限定されるものではない。ディスク形成工程は、例えば、切削加工、鋳型成形、プレス成形、流し込み成形、押出成形などを用いて各ディスクを形成してもよい。これらの手段で形成したディスクを用いた場合でも、ここに開示される技術の効果を適切に発揮することができる。
上記第１の実施形態では、積層造形法を用いて各ディスクを形成している。しかしながら、ここに開示される流体制御部材におけるディスク形成工程は、積層造形法を利用する形態に限定されない。ディスク形成工程は、上記構成の第１ディスクと第２ディスクと中間ディスクを形成することができればよく、特定の手段に限定されるものではない。ディスク形成工程は、例えば、切削加工、鋳型成形、プレス成形、流し込み成形、押出成形などを用いて各ディスクを形成してもよい。これらの手段で形成したディスクを用いた場合でも、ここに開示される技術の効果を適切に発揮することができる。
【0074】
［ここに開示される技術に包含される形態］
また、ここに開示される技術は、以下の項目１～項目１０に記載の形態を包含する。
また、ここに開示される技術は、以下の項目１～項目１０に記載の形態を包含する。
【0075】
［項目１］
開口部を有する複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって形成された流体制御部材であって、
前記複数のディスクは、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を備えており、
前記第１開口部と前記第２隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置され、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置されている、流体制御部材。
開口部を有する複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって形成された流体制御部材であって、
前記複数のディスクは、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に配置され、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を備えており、
前記第１開口部と前記第２隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置され、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁とが前記積層方向において重なる位置に配置されている、流体制御部材。
【0076】
［項目２］
少なくとも、前記第１ディスク、前記中間ディスク、前記第２ディスク、前記中間ディスクおよび前記第１ディスクがこの順序で積層されている、項目１に記載の流体制御部材。
少なくとも、前記第１ディスク、前記中間ディスク、前記第２ディスク、前記中間ディスクおよび前記第１ディスクがこの順序で積層されている、項目１に記載の流体制御部材。
【0077】
［項目３］
前記第１ディスクは、当該第１ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第１開口部と、隣接した２つの前記第１開口部の間に形成された梁状の第１隔壁とを有し、
前記第２ディスクは、当該第２ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第２開口部と、隣接した２つの前記第２開口部の間に形成された梁状の第２隔壁とを有している、項目１または２に記載の流体制御部材。
前記第１ディスクは、当該第１ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第１開口部と、隣接した２つの前記第１開口部の間に形成された梁状の第１隔壁とを有し、
前記第２ディスクは、当該第２ディスクの平面上の第１の方向に沿って線状に延びる複数の前記第２開口部と、隣接した２つの前記第２開口部の間に形成された梁状の第２隔壁とを有している、項目１または２に記載の流体制御部材。
【0078】
［項目４］
前記第１ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第１ユニットと、
前記第２ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第２ユニットと
を少なくとも含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方における中間ディスクは、前記第１ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第１中間ディスクであり、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方における中間ディスクは、前記第２ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第２中間ディスクである、項目１～３のいずれか一項に記載の流体制御部材。
前記第１ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第１ユニットと、
前記第２ディスク及び前記中間ディスクがこの順序で積層された第２ユニットと
を少なくとも含み、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの一方における中間ディスクは、前記第１ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第１中間ディスクであり、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットの他方における中間ディスクは、前記第２ディスクと同じ構造のディスクを周方向に４５°～１３５°の角度で回転させた第２中間ディスクである、項目１～３のいずれか一項に記載の流体制御部材。
【0079】
［項目５］
前記第１ユニットは、前記第１ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成され、
前記第２ユニットは、前記第２ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成されている、項目４に記載の流体制御部材。
前記第１ユニットは、前記第１ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成され、
前記第２ユニットは、前記第２ディスクと前記中間ディスクとが一体的に成形されることによって形成されている、項目４に記載の流体制御部材。
【0080】
［項目６］
前記複数のディスクは、セラミック焼結体である、項目１～５のいずれか一項に記載の流体制御部材。
前記複数のディスクは、セラミック焼結体である、項目１～５のいずれか一項に記載の流体制御部材。
【0081】
［項目７］
前記セラミック焼結体は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＦｅおよびＳｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む酸化物、窒化物、炭化物を主体として形成されている、項目６に記載の流体制御部材。
前記セラミック焼結体は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、ＦｅおよびＳｉからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む酸化物、窒化物、炭化物を主体として形成されている、項目６に記載の流体制御部材。
【0082】
［項目８］
前記セラミック焼結体は、隔壁の気孔率が１０％以上６０％以下の多孔体である、項目６または７に記載の流体制御部材。
前記セラミック焼結体は、隔壁の気孔率が１０％以上６０％以下の多孔体である、項目６または７に記載の流体制御部材。
【0083】
［項目９］
開口部を有する複数のディスクを形成するディスク形成工程と、
前記複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材を形成する組立工程と
を備えており、
前記ディスク形成工程は、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を形成し、
前記組立工程は、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に前記中間ディスクが配置されるように前記複数のディスクを積層し、
前記第１開口部と前記第２隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置し、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置する、流体制御部材の製造方法。
開口部を有する複数のディスクを形成するディスク形成工程と、
前記複数のディスクを所定の積層方向に積層することによって流体制御部材を形成する組立工程と
を備えており、
前記ディスク形成工程は、少なくとも、
複数の第１開口部と、隣接した前記第１開口部を仕切る複数の第１隔壁とを有する第１ディスクと、
複数の第２開口部と、隣接した前記第２開口部を仕切る複数の第２隔壁とを有する第２ディスクと、
前記第１開口部と前記第２開口部とを連通させて流路を形成する中間開口部を有する中間ディスクと
を形成し、
前記組立工程は、
前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に前記中間ディスクが配置されるように前記複数のディスクを積層し、
前記第１開口部と前記第２隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置し、かつ、前記第２開口部と前記第１隔壁を前記積層方向において重なる位置に配置する、流体制御部材の製造方法。
【0084】
［項目１０］
前記ディスク形成工程は、
母材粒子と水溶性樹脂粒子を含む造形用粉末の堆積物に、水を含む造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する工程と、
前記積層造形物を乾燥させ、前記積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する工程と、
前記積層造形物を焼成して前記複数のディスクを形成する工程と
を備えている、項目９に記載の流体制御部材の製造方法。
前記ディスク形成工程は、
母材粒子と水溶性樹脂粒子を含む造形用粉末の堆積物に、水を含む造形液を供給して粉体固化層を形成する処理を繰り返すことによって積層造形物を造形する工程と、
前記積層造形物を乾燥させ、前記積層造形物に付着した未固化の造形用粉末を除去する工程と、
前記積層造形物を焼成して前記複数のディスクを形成する工程と
を備えている、項目９に記載の流体制御部材の製造方法。
【0085】
［試験例］
以下、ここに開示される技術に関するいくつかの試験例を説明する。なお、以下の説明は、ここに開示される技術を試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
以下、ここに開示される技術に関するいくつかの試験例を説明する。なお、以下の説明は、ここに開示される技術を試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
【0086】
本試験では、アンシス・ジャパン株式会社製の３次元流体シミュレーションソフト（型式：Ａｎｓｙｓ ２０２１ Ｒ２ ＳｐａｃｅＣｌａｉｍ ２０２１Ｒ）を使用し、構造が異なる４種類の流体制御部材（サンプル１～４）の仮想モデルを構築した。そして、各サンプルに流体を供給した際の流通シミュレーションを実施した。
【0087】
１．サンプルの構築
（１）サンプル１
サンプル１では、図１４に示すように、複数の流路２０５を有する流体制御部材２００を構築した。サンプル１における流路２０５は、奥行方向Ｙに沿って延びた円柱状の開口部である。そして、この流路２０５は、奥行方向Ｙにおいて流体制御部材２００を貫通している。なお、流体制御部材２００の直径は２７ｍｍに設定し、全長は１８０ｍｍに設定した。また、各々の流路２０５の直径は２ｍｍに設定した。また、流体制御部材２００の素材は、アルミナ焼結体に設定した。
（１）サンプル１
サンプル１では、図１４に示すように、複数の流路２０５を有する流体制御部材２００を構築した。サンプル１における流路２０５は、奥行方向Ｙに沿って延びた円柱状の開口部である。そして、この流路２０５は、奥行方向Ｙにおいて流体制御部材２００を貫通している。なお、流体制御部材２００の直径は２７ｍｍに設定し、全長は１８０ｍｍに設定した。また、各々の流路２０５の直径は２ｍｍに設定した。また、流体制御部材２００の素材は、アルミナ焼結体に設定した。
【0088】
（２）サンプル２
サンプル２では、図１５に示すように、配管３１０内に複数の流体制御粒子３２０が充填された流体制御部材３００を構築した。このサンプル２の流体制御部材３００では、充填された流体制御粒子３２０の隙間に流路３０５が形成される。なお、サンプル２の流体制御部材３００の寸法は、サンプル１と同じ条件に設定した。また、流体制御粒子３２０の平均粒子径は５ｍｍに設定した。
サンプル２では、図１５に示すように、配管３１０内に複数の流体制御粒子３２０が充填された流体制御部材３００を構築した。このサンプル２の流体制御部材３００では、充填された流体制御粒子３２０の隙間に流路３０５が形成される。なお、サンプル２の流体制御部材３００の寸法は、サンプル１と同じ条件に設定した。また、流体制御粒子３２０の平均粒子径は５ｍｍに設定した。
【0089】
（３）サンプル３
サンプル３では、図１３に示す流体制御部材１００を構築した。上述した通り、この流体制御部材１００は、複数枚のディスク１１０を周方向に回転しながら積層することによって構築されている。なお、サンプル３の流体制御部材１００におけるディスク１１０の積層数は３６枚である。また、各ディスク１１０は、周方向に１５°ずつ回転しながら積層されている。なお、サンプル３の流体制御部材１００の寸法は、サンプル１と同じ条件に設定した。また、各々のディスク１１０の厚みは５ｍｍに設定した。そして、各ディスクの開口部１１４の幅は１．５ｍｍに設定し、隔壁１１６の幅は１．５ｍｍに設定した。
サンプル３では、図１３に示す流体制御部材１００を構築した。上述した通り、この流体制御部材１００は、複数枚のディスク１１０を周方向に回転しながら積層することによって構築されている。なお、サンプル３の流体制御部材１００におけるディスク１１０の積層数は３６枚である。また、各ディスク１１０は、周方向に１５°ずつ回転しながら積層されている。なお、サンプル３の流体制御部材１００の寸法は、サンプル１と同じ条件に設定した。また、各々のディスク１１０の厚みは５ｍｍに設定した。そして、各ディスクの開口部１１４の幅は１．５ｍｍに設定し、隔壁１１６の幅は１．５ｍｍに設定した。
【0090】
（４）サンプル４
サンプル４では、図１～図４に示す第１の実施形態に係る流体制御部材１と同様の構造の流体制御部材を構築した。すなわち、サンプル４では、図４に示す第１ディスク１０と、図６に示す第１中間ディスク４０と、図５に示す第２ディスク２０と、図７に示す第２中間ディスク５０を、この順序で積層した。但し、サンプル４では、ディスクの合計積層数を、図１～図２に示す８枚から上記サンプル３と同じ３６枚に増加させた。なお、サンプル４の流体制御部材１の寸法は、サンプル１と同じ条件に設定した。また、各々のディスクの厚みは５ｍｍに設定した。そして、各ディスクの開口部の幅は１．５ｍｍに設定し、隔壁の幅は１．５ｍｍに設定した。
サンプル４では、図１～図４に示す第１の実施形態に係る流体制御部材１と同様の構造の流体制御部材を構築した。すなわち、サンプル４では、図４に示す第１ディスク１０と、図６に示す第１中間ディスク４０と、図５に示す第２ディスク２０と、図７に示す第２中間ディスク５０を、この順序で積層した。但し、サンプル４では、ディスクの合計積層数を、図１～図２に示す８枚から上記サンプル３と同じ３６枚に増加させた。なお、サンプル４の流体制御部材１の寸法は、サンプル１と同じ条件に設定した。また、各々のディスクの厚みは５ｍｍに設定した。そして、各ディスクの開口部の幅は１．５ｍｍに設定し、隔壁の幅は１．５ｍｍに設定した。
【0091】
２．評価試験
上述した通り、本試験では、アンシス・ジャパン株式会社製の３次元流体シミュレーションソフトにおいて、上記各サンプルに流体を供給した際の流通シミュレーションを実施した。なお、流通シミュレーションにおける流体は水に設定し、供給速度は０．５ｍ／ｓに設定した。
上述した通り、本試験では、アンシス・ジャパン株式会社製の３次元流体シミュレーションソフトにおいて、上記各サンプルに流体を供給した際の流通シミュレーションを実施した。なお、流通シミュレーションにおける流体は水に設定し、供給速度は０．５ｍ／ｓに設定した。
【0092】
そして、本試験では、各サンプルの奥行方向Ｙに沿った測定領域を任意に６つ選択し、各々の測定領域における「流通時間（ｓｅｃ）」と「壁からの距離（ｍｍ）」を測定した。なお、ここでの「流通時間（ｓｅｃ）」とは、流体制御部材に侵入した流体が外部に排出されるまでの時間を示している。また、「壁からの距離（ｍｍ）」とは、選択した領域を通過する流体が壁（隔壁又は流体制御粒子）からどの程度離れているかを示している。この「壁からの距離（ｍｍ）」が小さい場合には、流路内の部材（隔壁や粒子）と流体との衝突による減速が生じていると解釈することができる。サンプル１の測定結果を図１６に示し、サンプル２の測定結果を図１７に示す。また、サンプル３の測定結果を図１８に示し、サンプル４の測定結果を図１９に示す。
【0093】
先ず、図１６に示すように、サンプル１の流体制御部材２００では、壁からの距離が０ｍｍ近傍であり、流通時間が０．２秒前後である測定領域と、壁からの距離が０．５ｍｍ～１．０ｍｍの間であり、流通時間が０．１秒強である測定領域が確認された。このことから、サンプル１のように、流体制御部材２００の流路２０５を貫通流路にすると、流体の減速が殆ど生じない（壁からの距離が大きい状態で維持された）領域が生じ、流通領域によって流通時間にばらつきが生じること分かった。このような流体制御部材２００では、効率のよい化学反応を安定的に生じさせることが難しいと予想される。
【0094】
次に、図１７に示すように、サンプル２の流体制御部材３００の内部では、流体の減速（壁からの距離の低下）が不規則に発生していた。この不規則な減速は、流路３０５を通過する流体が流体制御粒子３２０に衝突した際に生じると推測される。一方で、サンプル２では、流通時間が極端に短い測定領域も確認された。この測定領域では、流体制御粒子３２０の充填密度が低く、十分な減速が生じなかった（壁からの距離が大きくなる頻度が多かった）ためと解される。このため、サンプル２の流体制御部材３００でも、効率のよい化学反応を安定的に生じさせることが難しいと予想される。
【0095】
次に、図１８に示すように、サンプル３の流体制御部材１００の内部では、流体の減速（壁からの距離の低下）が規則的に発生していた。この規則的な減速は、回転しながら積層されたディスク１１０の隔壁１１６に流体が衝突した際に生じていると推測される。しかしながら、サンプル３では、流速が速くなり（壁からの距離が０．５ｍｍ付近になる頻度が多くなり）、流通時間が極端に短い測定領域が確認された。この測定領域では、全てのディスク１１０の開口部１１４が重なった貫通流路１０５ａが形成されていると解される。このことから、サンプル３の流体制御部材１００を使用した場合も、効率のよい化学反応を安定的に生じさせることが難しいと予想される。
【0096】
そして、図１９に示すように、サンプル４の流体制御部材１の内部では、流体の減速（壁からの距離の低下）と流体の加速（壁からの距離の増加）とが規則的に発生していた。この規則的な減速は、第１ディスク、第２ディスク、第１中間ディスク及び第２中間ディスクの各々に流体が流入する際の隔壁への衝突によって生じると推測される。加えて、サンプル４では、流体の減速時間（壁からの距離が低下している時間）が、流体の加速時間（壁からの距離の増加している時間）よりも長くなっており、各々の測定領域における流通時間が０．２秒前後で安定していた。このことから、サンプル４の流体制御部材１を使用すると、流体の減速が適切に生じるため、効率の良い化学反応が安定的に生じると予想される。
【0097】
以上、ここに開示される技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【0098】
１ 流体制御部材
５ 流路
１０ 第１ディスク（ディスク）
１２ 第１枠体
１４ 第１開口部
１６ 第１隔壁
２０ 第２ディスク（ディスク）
２２ 第２枠体
２４ 第２開口部
２６ 第２隔壁
３０ 中間ディスク（ディスク）
３２ 中間枠体
３４ 中間開口部
３６ 中間隔壁
４０ 第１中間ディスク
４２ 第１中間枠体
４４ 第１中間開口部
４６ 第１中間隔壁
５０ 第２中間ディスク
５２ 第２中間枠体
５４ 第２中間開口部
５６ 第２中間隔壁
６０ 第３中間ディスク
６２ 第３中間枠体
６４ 第３中間開口部
Ｕ１ 第１ユニット
Ｕ２ 第２ユニット
Ｆ 流体
５ 流路
１０ 第１ディスク（ディスク）
１２ 第１枠体
１４ 第１開口部
１６ 第１隔壁
２０ 第２ディスク（ディスク）
２２ 第２枠体
２４ 第２開口部
２６ 第２隔壁
３０ 中間ディスク（ディスク）
３２ 中間枠体
３４ 中間開口部
３６ 中間隔壁
４０ 第１中間ディスク
４２ 第１中間枠体
４４ 第１中間開口部
４６ 第１中間隔壁
５０ 第２中間ディスク
５２ 第２中間枠体
５４ 第２中間開口部
５６ 第２中間隔壁
６０ 第３中間ディスク
６２ 第３中間枠体
６４ 第３中間開口部
Ｕ１ 第１ユニット
Ｕ２ 第２ユニット
Ｆ 流体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
