流体制御弁
【課題】小型でありながら大流量の流体を流すことができる流体制御弁を提供する
【解決手段】着座面６ａと弁座面４ａとの間に弁内流路４１を介して上流側流路に連通する環状有底溝と、弁内流路４２を介して下流側流路に連通する環状有底溝とを互い違いに多重に設けたものにおいて、弁内流路４１有底溝に対する開口である連通口を当該有底溝の少なくとも側面に形成するようにした。
【解決手段】着座面６ａと弁座面４ａとの間に弁内流路４１を介して上流側流路に連通する環状有底溝と、弁内流路４２を介して下流側流路に連通する環状有底溝とを互い違いに多重に設けたものにおいて、弁内流路４１有底溝に対する開口である連通口を当該有底溝の少なくとも側面に形成するようにした。
【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するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体制御弁とは、上流側流路と下流側流路との間に介在してこれらに流れる流体の流量を制御したり、開閉したりするものである。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流体制御弁として、特許文献１に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に示された流体制御弁は、弁座面（又は着座面）に、前記上流側流路に連通する円環状の有底溝（以下、第１有底溝とも言う）と、前記下流側流路に連通する円環状の有底溝（以下、第２有底溝とも言う）と、交互に多重に設けたものである。
【０００４】
これら有底溝には弁体部材又は弁座部材に設けられて前記上流側流路及び下流側流路にそれぞれ連通する弁内流路が設けてあり、この弁内流路が前記各有底溝の底面に接続されて連通口が形成されるように構成されている。
【０００５】
そして、前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路とが接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面とが離間した状態では、それらの隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となる。
【０００６】
ところで、この流体制御弁を流れる流量は、他の流路部分にボトルネックがないことを前提として、前記着座面と弁座面との離間距離に依存する。より厳密に言えば、第１有底溝と第２有底溝との間に形成される突条の総延長距離に前記離間距離を乗じた値が、制御のための流路断面積であり弁開度となることから、流体制御弁を流れる流量はこの弁開度に依存することとなる。
【０００７】
しかして、上述したように有底溝を多重化することで、例えば一重の有底溝に比べ、突条の総延長距離を長くすることができるので、同一の流路断面積を確保するのに、その分だけ着座面と弁座面との離間距離を短くすることができ、弁体部材を駆動するアクチュエータの小型化などを促進することができる。また、逆に着座面と弁座面との離間距離が従来と同じであれば、前記流路断面積が大きくなるので、流量の増大や圧力損失の低減を図ることができる。
したがって、以上の理論に従えば、有底溝をできるだけ数多く設ければよいこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、従来は、弁内流路の有底溝に対する連通口が、有底溝の底面に形成してあることから、該有底溝の幅を弁内流路の内径よりも小さくできず、このことによって有底溝の多重化に制限が生じている。
【００１０】
かといって、弁内流路及び連通口の径を小さくして有底溝の幅の縮小を図ると弁内流路径あるいは連通口面積がボトルネックとなり、流量制御のワイドレンジ、すなわち最大可能制御流量が小さくなってしまう恐れがある。また、弁内流路の径を小さくすればするほど、その弁内流路の製作難易度が飛躍的に上がるという不具合や、目詰まりを起こし易くなるといった不具合も発生する。
【００１１】
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、小型でありながら大流量の流体を流すことができる流体制御弁を提供す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】
【００１２】
すなわち、本発明に係る流体制御弁は、一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備し、前記着座面又は弁座面のいずれか一方に、対応する弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝と、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝とを交互にそれぞれ複数重形成し、前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、それらの隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となる流体制御弁である。
そして、前記弁内流路の有底溝に対する連通口が、当該有底溝の少なくとも側面に形成されるようにしたことを特徴とする。
このようなものであれば、有底溝の幅が連通口の径の制限を受けなくなるので、有底溝の幅寸法を小さくして有底溝のより多重化を図れる。
【００１３】
また、連通口が有底溝の側面に開口するので、有底溝の深ささえ十分にとれば、連通口の面積を大きくすることができ、十分な径の弁内流路にして製作の容易化や目詰まり防止を図ることも容易にできる。
【００１４】
同様な作用効果を奏し得る態様として、以下のような流体制御弁も考えられる。すなわち、一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備し、前記着座面又は弁座面のいずれか一方には、対応する弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝を複数重に形成するとともに、前記着座面又は弁座面の他方には、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝を隣り合う第１有底溝の間の位置に複数重に形成し、前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、その隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となるように構成された流体制御弁であって、前記第１弁内流路の第１有底溝に対する連通口又は前記第２弁内流路の第２有底溝に対する連通口のいずれか一方又は両方を、当該有底溝の底面及び側面に亘って形成したことを特徴とする流体制御弁である。
連通口の大きさを無理なく拡大するには、前記連通口が、有底溝の底面から側面に亘って形成されているものが好ましい。
【００１５】
この流体制御弁を流れる最大可能流量が連通口によって低減することがないようにするには、連通口の面積を、この連通口の直前位置での弁内流路の断面積以上に設定しておくことが望ましい。
【００１６】
弁内流路の具体的構成としては、前記弁内流路が有底溝の底方向から延びてその先端部が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてあるものを挙げることができる。
【００１７】
また、前記弁内流路が有底溝の延伸方向と略直交する方向から延びてその側周面が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてあるものでも構わない。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べた本発明によれば、有底溝の幅が連通口の径の制限を受けなくなるので、有底溝の幅寸法を小さくして有底溝のより多重化を図れる。その結果、例えば一重の有底溝に比べ、突条の総延長距離を長くすることができるので、同一の流路断面積を確保するのに、その分だけ着座面と弁座面との離間距離を短くすることができ、弁体部材を駆動するアクチュエータの小型化などを促進することができる。また、逆に着座面と弁座面との離間距離が従来と同じであれば、前記流路断面積が大きくなるので、流量の増大や圧力損失の低減を図ることができる。
また、連通口が有底溝の側面に開口するので、有底溝の深ささえ十分にとれば、連通口の面積を大きくすることができ、十分な径の弁内流路にして製作の容易化や目詰まり防止を図ることも容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第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】同実施形態における流体制御弁の断面図。
【図３】同実施形態における弁座部材の平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図。
【図５】同実施形態における弁座部材の斜視図。
【図６】同実施形態に有底溝を示す拡大断面斜視図。
【図７】本発明の第２実施形態における流体制御弁の断面図。
【図８】同実施形態における弁座部材の斜視図。
【図９】同実施形態における弁座部材の平面図。
【図１０】同実施形態における弁体部材の部分断面斜視図。
【図１１】同実施形態における弁座部材の部分断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係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。
【００２１】
＜第1実施形態＞
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、測定対象となる流体が流れる流路を形成したボディ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。
各部を詳述する。
【００２２】
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、インレットポート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、下流端がアウトレットポート５Ｂとして外部流出配管（図示しない）に接続されている。
【００２３】
流量検知機構２としては、種々考えられるが、ここでは、いわゆる熱式流量検知機構２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。
【００２４】
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。
【００２５】
流体制御弁３は、前記流路５１上に設けられたもので、一対の弁部材たる弁座部材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とを具備したものである。
【００２６】
弁座部材４は、図２等に示すように、その底面とは反対側の端面を弁座面４ａとするとともに、底面側を小径、弁座面側を大径にした２段円柱形状をなすものであり、その内部には第１弁内流路４１と第２弁内流路４２とが設けてある。
【００２７】
第１弁内流路４１は、一端を当該弁座部材４１の底面に開口させた第１大径路４１ａと、この第１大径路４１ａの他端部から分岐して当該弁座部材４１の軸方向に延び、前記弁座面４ａに連通する複数の第１小径路４１ｂとからなるものである。
【００２８】
前記第２弁内流路４２は、一端を当該弁座部材４における小径部分の側面に開口させた半径方向に延びる第２大径路４２ａと、前記第２大径路４２ａから分岐して当該弁座部材４の軸方向に延び、前記弁座面４ａに連通する複数の第２小径路４２ｂからなる、
【００２９】
この弁座部材４は、ボディ５に設けた円柱状の凹部５２に嵌め入れてある。この凹部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、例えば当該凹部５２の底面に開口し、この凹部５２より下流側の流路（以下、下流側流路とも言う）５２（Ｂ）が、例えばこの凹部５２の側面に開口するように構成してある。
【００３０】
そして、前記弁座部材４を前記凹部５２に嵌め入れた状態では、当該弁座部材４の大径部分が凹部５２の内側周面に略隙間なく嵌合する一方、弁座部材４の小径部分は凹部５２の内側周面との間に隙間が形成され、ボディ５の上流側流路５１（Ａ）が前記第１弁内流路４１に凹部５２の底面を介して連通するとともに、ボディ５の下流側流路５１（Ｂ）が前記第２弁内流路４２に凹部５２の側周面を介して連通することとなる。又、前記弁座面４ａはこの凹部５２の周囲のボディ外表面と面一となる。
【００３１】
弁体部材６は、ボディ５に取着された円筒状のケーシング部材７２に収容されて弁座部材４に対向配置された概略円板状をなすものである。具体的にこの弁体部材６は、その周縁部を、薄肉円環状をなすダイヤフラム部材８を介して、前記ケーシング部材７２に支持されている。そして、このダイヤフラム部材８が弾性変形することにより、当該弁体部材６が動き、その着座面６ａが前記弁座面４ａに接離するように構成してある。なお、この着座面６ａは平面である。
【００３２】
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７４内に収容されており、その先端部が棒状の中間接続材７３を介して前記弁体部材６の反着座面側に接続してある。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が伸長して、弁体部材６を移動させ、その着座面６ａを弁座面４ａに押し付けて、閉状態となるように構成してある。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。すなわち、この流体制御弁３は、ノーマルオープンのものである。
【００３３】
しかして、この実施形態では、図２〜図６に示すように、前記弁座部材４の弁座面４ａに開口する、複数重（４重以上）の円環状有底溝９を形成している。この有底溝９には、２種類あり、幅狭で深いもの（以下、第１有底溝９（Ａ）とも言う）と幅広で浅いもの（以下、第２有底溝９（Ｂ）とも言う）とが交互に配置してある。各有底溝は、いわゆる角溝であり、断面が矩形状をなす。
【００３４】
前記第２有底溝９（Ｂ）には、第２弁内流路４２の他端側、すなわち第２小径路４２ｂが連通させてある。しかして、この第２有底溝９（Ｂ）の溝幅は、第２小径路４２ｂの溝近傍における実質的な内径と同一若しくは若干大きく設定してあって、第２小径路４２ｂの第２有底溝９（Ｂ）に対する連通口４２ｃが、第２有底溝９（Ｂ）の底面にのみ現れるように構成してある。
【００３５】
前記第１有底溝９（Ａ）には第１弁内流路４１の他端側、すなわち第１小径路４１ｂが連通させてある。しかして、この第１有底溝９（Ａ）の溝幅は、第１小径路４１ｂの溝近傍における実質的な内径よりも小さく設定してあって、特に図６に示すように、この第１小径路４１ｂの第１有底溝９（Ａ）に対する連通口４１ｃが、当該第１有底溝９（Ａ）の底面９ｂ及び側面９ａに亘って現れ、かつその開口面積が第１小径路４１ｂの実質的な断面積（有効断面積）以上となるように構成してある。また、この実施形態において、第１小径路４１ｂの連通口４１ｃは１つの第１有底溝９（Ａ）に対して複数設けてあるが、それら連通口４１ｃの中心は、必ずしも第１有底溝９（Ａ）の幅中心ライン上にあるわけではなく、偏位させたものもある。偏位させた連通口４１ｃは、第１有底溝９（Ａ）の底面の他、一方の側面にのみ現れたり、一方の側面に現れる面積が他方の側面に現れる面積と異なっていたりする。このように、開口中心を偏位させているのは、第１小径路４１ｂの加工容易性や他の構成要素との干渉を避けるためである。
【００３６】
ところで、この実施形態では、弁体部材６の着座面６ａが、弁座部材４における最外周の有底溝９とその１つ内側の有底溝９との間に形成される突条１０までを覆う大きさに構成してある。したがって、最外周の有底溝９には、ダイヤフラム部材８が対向することとなる。
【００３７】
一方、ダイヤフラム部材８にはある程度の径方向の幅が必要なため、この実施形態では、ダイヤフラム部材８の幅に合わせて最外周の有底溝９の幅を特に大きくしてある。
【００３８】
その結果、仮にこの最外周有底溝９を圧力が高い上流側流路５１（Ａ）に連通させると、幅広の最外周有底溝の開口面積に圧力を乗じた大きな開方向の力が弁体部材６に作用することとなり、確実な閉状態を保つためには不利となる。そこで、この実施形態では、最外周の有底溝９を下流側流路５１（Ｂ）に連通させて前記第２有底溝９（Ｂ）とし、これを基準としてその内側の有底溝の順番、つまり第１有底溝９（Ａ）か第２有底溝９（Ｂ）にするかを決めている。
【００３９】
次にかかる流体制御弁３の動作を説明する。
前述した構成から明らかなように、ボディ５の上流側流路５１（Ａ）は、第１弁内流路４１を介して第１有底溝９（Ａ）に連通している一方、ボディ５の下流側流路５１（Ｂ）は、第２弁内流路４２を介して第２有底溝９（Ｂ）に連通している。
【００４０】
ここでアクチュエータ７に電圧を印加すると、弁体部材６が弁座部材４に向かって移動し、着座面６ａが弁座面４ａ、すなわち突条１０の頂面に密着する。その結果、この突条１０及び着座面６ａによって、第１有底溝９（Ａ）に形成されている第１弁内流路４１の連通口４１ｃと第２有底溝９（Ｂ）に形成されている第２弁内流路４２の連通口４２ｃとの連通が遮断される。すなわち、第１弁内流路４１に連通している上流側流路５１（A）と、第２弁内流路４２に連通している下流側流路５１（Ｂ）とが遮断され、流体の流れが阻止される。これが閉状態である。
【００４１】
一方、アクチュエータ７への電圧印加をやめると、弁体部材６が弁座部材４とは逆方向に移動し、着座面６ａが弁座面４ａ、すなわち突条１０の頂面から最大限まで離間する。その結果、流体は、第１弁内流路４１の連通口４１ｃから、突条１０と着座面６ａとの隙間を通って第２弁内流路４２の連通口４２ｃに流れ込む。これが全開状態である。
【００４２】
流体流量を制御する場合は、アクチュエータ７に、前記規定最大電圧と０との間の電圧を印加する。それによって、突条１０の頂面と着座面６ａとの間の隙間の距離を調整して流量を制御する。これが流量制御状態であり、この明細書では、前記全開状態と流量制御状態とを総称して開状態と定義している。
しかして、この流体制御弁３の弁開度は、突条１０の頂面と着座面６ａとの間の隙間の距離に前記突条１０の総延長距離を乗じた値で決まるが、本実施形態の構成によれば、第１有底溝９（A）の溝幅を第１小径路４１ｂの有効内径よりも小さくしているので、従来のように溝幅を第１小径路４１ｂの有効内径以上に設定したものに比べ、有底溝の９の多重化を図れ、前記突条１０の総延長距離を長くすることができる。したがって、従来より弁体部材６の離間量が少なくても同等の流路断面積を確保でき、従来と等流量の流体を流すことができる。逆に言えば、従来と同じだけ弁体部材６を離間させれば、より多くの流量を流すことができる。
【００４３】
しかも、幅が狭い第１有底溝９（A）に形成される連通口４１ｃの面積は、溝側面を利用して従来より大きな面積、すなわち溝幅を直径とする円の面積を超える面積を担保できるので、この連通口４１ｃが流量のボトルネックとなることはないし、第１小径路４１ｂの内径を小さくする必要もないので、穿孔が困難になることもない。
【００４４】
このように本実施形態によれば、アクチュエータの小型化や、弁座面、着座面の小型化によって従来よりもコンパクト化を図れるし、逆に従来と同等の大きさで大流量化を図れる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
この第２実施形態では、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。すなわち、アクチュエータ７側に動かない弁座部材４が設けられており、この弁座部材４の反アクチュエータ７側、すなわちボディ５側に弁体部材６が、弁座部材４の中心を貫通させた接続棒Ｐを介して接続されている。また、これら弁座部材４及び弁体部材６は、ボディ５に設けた凹部５２に嵌め込まれている。この凹部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。
【００４６】
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、弁体部材６が周囲の弾性体（ここでは板バネ）によって付勢され、弁座部材４に密着する一方、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、弁体部材６が弁座部材４から離間する方向に移動し、開状態となる。すなわち、この流体制御弁３は、ノーマルクローズのものである。
【００４７】
しかしてこの実施形態では、弁体部材６の着座面４ａ及び弁座部材４の弁座面４ａにそれぞれ複数重の円環状有底溝９を設けている。弁体部材６に設けた有底溝が第１有底溝９（Ａ）であり、弁座部材４に設けた有底溝が第２有底溝９（Ｂ）である。
【００４８】
第１有底溝９（Ａ）と第２有底溝９（Ｂ）とは互い違いになっており、閉状態においては、隣り合う第１有底溝９（Ａ）の間に形成される突条（以下、第１突条１０（Ａ）とも言う）が、第２有底溝９（Ｂ）の開口を閉塞する一方、隣り合う第２有底溝９（Ｂ）の間に形成される突条（以下、第２突条１０（Ｂ）とも言う）が第１有底溝９（Ａ）の開口を閉塞する。この実施形態では、第２突条１０（Ｂ）の表面に前記有底溝よりも浅い円環状の溝をさらに設け、圧力損失の低減化を図っているが、これを第１突条１０（Ａ）に設けてもよいし、第１突条１０（Ａ）及び第２突条１０（Ｂ）の双方に設けてもよい。
【００４９】
また、弁体部材６に第１弁内流路４１を設けてこれを前記第１有底溝９（Ａ）に連通させるとともに、弁座部材４に第２弁内流路４２を設けてこれを前記第２有底溝９（Ｂ）に連通させている。
【００５０】
第１弁内流路４１は、その一端部を弁体部材６の側周面に開口させた径方向に延びるものであり、ここでは複数が放射状に設けてある。そして、この第１弁内流路４１の側周面が前記各第１有底溝９（Ａ）の底部に重合し、特に図１０に部分断面斜視図を示すように、当該各第１有底溝９（Ａ）の底面９ｂ及び側面９ａに亘って連通口４１ｃとして開口する。この連通口４１ｃの面積は、第１弁内流路４１の実質的な断面積（有効断面積）以上となるように構成してある。また、この第１弁内流路４１は軸方向にも分岐して弁体部材６の反着座面側に開口し、凹部５２の底面に開口する上流側流路５１（Ａ）と連通する。
【００５１】
第２弁内流路４２は、その一端部が弁座部材４の側周面に開口して、凹部４の側周面に開口する下流側流路に連通するものである。ここでは、第１弁内流路４１同様、複数の第２弁内流路４２が放射状、すなわち径方向に延びるように構成してある。そして、この第２弁内流路４２の側周面が前記各第２有底溝９（Ｂ）の底部に重合し、特に図１１に部分断面斜視図を示すように、当該各第２有底溝９（Ｂ）の底面９ｂ及び側面９ａに亘って連通口４２ｃとして開口する。この連通口４２ｃの面積は、第２弁内流路４２の実質的な断面積（有効断面積）以上となるように構成してある。
【００５２】
このようなものであれば、基本的には第１実施形態と同様の効果を奏し得る。さらに言えば、第１実施形態とは異なり、第１有底溝９（Ａ）及び第２有底溝９（Ｂ）の両方の溝幅を小さくできるので、より高密度化が可能になり、前記第１実施形態の効果がさらに顕著となる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５３】
例えば、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。
有底溝の形状は角溝に限られず、Ｕ溝や丸溝でも構わない。Ｕ溝、丸溝の場合の側面及び底面の定義であるが、溝の深さ方向と略直交する面が底面、溝の深さ方向と略平行な面が側面であり、その中間の角度の面は、ここでは側面とする。
また、有底溝が、単一の溝形状ではなく、複数重の溝要素からなるような、すなわち、溝底面に１重以上の突条が設けられているような形状であっても構わない。なお、この突条はその頂面が対向する弁部材に、閉状態で接するものでも離間するものでもよい。
【００５４】
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】
【００５５】
３・・・流体制御弁
４・・・弁座部材（一方の弁部材）
４１・・・第１弁内流路
４２・・・第２弁内流路
４ａ・・・弁座面
４１ｃ・・・連通口
６・・・弁体部材（他方の弁部材）
６ａ・・・着座面
９（Ａ）・・・第１有底溝
９（B）・・・第２有底溝
９ａ・・・溝側面
９ｂ・・・溝底面
【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するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体制御弁とは、上流側流路と下流側流路との間に介在してこれらに流れる流体の流量を制御したり、開閉したりするものである。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流体制御弁として、特許文献１に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に示された流体制御弁は、弁座面（又は着座面）に、前記上流側流路に連通する円環状の有底溝（以下、第１有底溝とも言う）と、前記下流側流路に連通する円環状の有底溝（以下、第２有底溝とも言う）と、交互に多重に設けたものである。
【０００４】
これら有底溝には弁体部材又は弁座部材に設けられて前記上流側流路及び下流側流路にそれぞれ連通する弁内流路が設けてあり、この弁内流路が前記各有底溝の底面に接続されて連通口が形成されるように構成されている。
【０００５】
そして、前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路とが接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面とが離間した状態では、それらの隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となる。
【０００６】
ところで、この流体制御弁を流れる流量は、他の流路部分にボトルネックがないことを前提として、前記着座面と弁座面との離間距離に依存する。より厳密に言えば、第１有底溝と第２有底溝との間に形成される突条の総延長距離に前記離間距離を乗じた値が、制御のための流路断面積であり弁開度となることから、流体制御弁を流れる流量はこの弁開度に依存することとなる。
【０００７】
しかして、上述したように有底溝を多重化することで、例えば一重の有底溝に比べ、突条の総延長距離を長くすることができるので、同一の流路断面積を確保するのに、その分だけ着座面と弁座面との離間距離を短くすることができ、弁体部材を駆動するアクチュエータの小型化などを促進することができる。また、逆に着座面と弁座面との離間距離が従来と同じであれば、前記流路断面積が大きくなるので、流量の増大や圧力損失の低減を図ることができる。
したがって、以上の理論に従えば、有底溝をできるだけ数多く設ければよいこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、従来は、弁内流路の有底溝に対する連通口が、有底溝の底面に形成してあることから、該有底溝の幅を弁内流路の内径よりも小さくできず、このことによって有底溝の多重化に制限が生じている。
【００１０】
かといって、弁内流路及び連通口の径を小さくして有底溝の幅の縮小を図ると弁内流路径あるいは連通口面積がボトルネックとなり、流量制御のワイドレンジ、すなわち最大可能制御流量が小さくなってしまう恐れがある。また、弁内流路の径を小さくすればするほど、その弁内流路の製作難易度が飛躍的に上がるという不具合や、目詰まりを起こし易くなるといった不具合も発生する。
【００１１】
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、小型でありながら大流量の流体を流すことができる流体制御弁を提供す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】
【００１２】
すなわち、本発明に係る流体制御弁は、一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備し、前記着座面又は弁座面のいずれか一方に、対応する弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝と、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝とを交互にそれぞれ複数重形成し、前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、それらの隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となる流体制御弁である。
そして、前記弁内流路の有底溝に対する連通口が、当該有底溝の少なくとも側面に形成されるようにしたことを特徴とする。
このようなものであれば、有底溝の幅が連通口の径の制限を受けなくなるので、有底溝の幅寸法を小さくして有底溝のより多重化を図れる。
【００１３】
また、連通口が有底溝の側面に開口するので、有底溝の深ささえ十分にとれば、連通口の面積を大きくすることができ、十分な径の弁内流路にして製作の容易化や目詰まり防止を図ることも容易にできる。
【００１４】
同様な作用効果を奏し得る態様として、以下のような流体制御弁も考えられる。すなわち、一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備し、前記着座面又は弁座面のいずれか一方には、対応する弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝を複数重に形成するとともに、前記着座面又は弁座面の他方には、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝を隣り合う第１有底溝の間の位置に複数重に形成し、前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、その隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となるように構成された流体制御弁であって、前記第１弁内流路の第１有底溝に対する連通口又は前記第２弁内流路の第２有底溝に対する連通口のいずれか一方又は両方を、当該有底溝の底面及び側面に亘って形成したことを特徴とする流体制御弁である。
連通口の大きさを無理なく拡大するには、前記連通口が、有底溝の底面から側面に亘って形成されているものが好ましい。
【００１５】
この流体制御弁を流れる最大可能流量が連通口によって低減することがないようにするには、連通口の面積を、この連通口の直前位置での弁内流路の断面積以上に設定しておくことが望ましい。
【００１６】
弁内流路の具体的構成としては、前記弁内流路が有底溝の底方向から延びてその先端部が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてあるものを挙げることができる。
【００１７】
また、前記弁内流路が有底溝の延伸方向と略直交する方向から延びてその側周面が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてあるものでも構わない。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べた本発明によれば、有底溝の幅が連通口の径の制限を受けなくなるので、有底溝の幅寸法を小さくして有底溝のより多重化を図れる。その結果、例えば一重の有底溝に比べ、突条の総延長距離を長くすることができるので、同一の流路断面積を確保するのに、その分だけ着座面と弁座面との離間距離を短くすることができ、弁体部材を駆動するアクチュエータの小型化などを促進することができる。また、逆に着座面と弁座面との離間距離が従来と同じであれば、前記流路断面積が大きくなるので、流量の増大や圧力損失の低減を図ることができる。
また、連通口が有底溝の側面に開口するので、有底溝の深ささえ十分にとれば、連通口の面積を大きくすることができ、十分な径の弁内流路にして製作の容易化や目詰まり防止を図ることも容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第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】同実施形態における流体制御弁の断面図。
【図３】同実施形態における弁座部材の平面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図。
【図５】同実施形態における弁座部材の斜視図。
【図６】同実施形態に有底溝を示す拡大断面斜視図。
【図７】本発明の第２実施形態における流体制御弁の断面図。
【図８】同実施形態における弁座部材の斜視図。
【図９】同実施形態における弁座部材の平面図。
【図１０】同実施形態における弁体部材の部分断面斜視図。
【図１１】同実施形態における弁座部材の部分断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係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。
【００２１】
＜第1実施形態＞
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、測定対象となる流体が流れる流路を形成したボディ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。
各部を詳述する。
【００２２】
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、インレットポート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、下流端がアウトレットポート５Ｂとして外部流出配管（図示しない）に接続されている。
【００２３】
流量検知機構２としては、種々考えられるが、ここでは、いわゆる熱式流量検知機構２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。
【００２４】
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。
【００２５】
流体制御弁３は、前記流路５１上に設けられたもので、一対の弁部材たる弁座部材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とを具備したものである。
【００２６】
弁座部材４は、図２等に示すように、その底面とは反対側の端面を弁座面４ａとするとともに、底面側を小径、弁座面側を大径にした２段円柱形状をなすものであり、その内部には第１弁内流路４１と第２弁内流路４２とが設けてある。
【００２７】
第１弁内流路４１は、一端を当該弁座部材４１の底面に開口させた第１大径路４１ａと、この第１大径路４１ａの他端部から分岐して当該弁座部材４１の軸方向に延び、前記弁座面４ａに連通する複数の第１小径路４１ｂとからなるものである。
【００２８】
前記第２弁内流路４２は、一端を当該弁座部材４における小径部分の側面に開口させた半径方向に延びる第２大径路４２ａと、前記第２大径路４２ａから分岐して当該弁座部材４の軸方向に延び、前記弁座面４ａに連通する複数の第２小径路４２ｂからなる、
【００２９】
この弁座部材４は、ボディ５に設けた円柱状の凹部５２に嵌め入れてある。この凹部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、例えば当該凹部５２の底面に開口し、この凹部５２より下流側の流路（以下、下流側流路とも言う）５２（Ｂ）が、例えばこの凹部５２の側面に開口するように構成してある。
【００３０】
そして、前記弁座部材４を前記凹部５２に嵌め入れた状態では、当該弁座部材４の大径部分が凹部５２の内側周面に略隙間なく嵌合する一方、弁座部材４の小径部分は凹部５２の内側周面との間に隙間が形成され、ボディ５の上流側流路５１（Ａ）が前記第１弁内流路４１に凹部５２の底面を介して連通するとともに、ボディ５の下流側流路５１（Ｂ）が前記第２弁内流路４２に凹部５２の側周面を介して連通することとなる。又、前記弁座面４ａはこの凹部５２の周囲のボディ外表面と面一となる。
【００３１】
弁体部材６は、ボディ５に取着された円筒状のケーシング部材７２に収容されて弁座部材４に対向配置された概略円板状をなすものである。具体的にこの弁体部材６は、その周縁部を、薄肉円環状をなすダイヤフラム部材８を介して、前記ケーシング部材７２に支持されている。そして、このダイヤフラム部材８が弾性変形することにより、当該弁体部材６が動き、その着座面６ａが前記弁座面４ａに接離するように構成してある。なお、この着座面６ａは平面である。
【００３２】
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７４内に収容されており、その先端部が棒状の中間接続材７３を介して前記弁体部材６の反着座面側に接続してある。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が伸長して、弁体部材６を移動させ、その着座面６ａを弁座面４ａに押し付けて、閉状態となるように構成してある。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。すなわち、この流体制御弁３は、ノーマルオープンのものである。
【００３３】
しかして、この実施形態では、図２〜図６に示すように、前記弁座部材４の弁座面４ａに開口する、複数重（４重以上）の円環状有底溝９を形成している。この有底溝９には、２種類あり、幅狭で深いもの（以下、第１有底溝９（Ａ）とも言う）と幅広で浅いもの（以下、第２有底溝９（Ｂ）とも言う）とが交互に配置してある。各有底溝は、いわゆる角溝であり、断面が矩形状をなす。
【００３４】
前記第２有底溝９（Ｂ）には、第２弁内流路４２の他端側、すなわち第２小径路４２ｂが連通させてある。しかして、この第２有底溝９（Ｂ）の溝幅は、第２小径路４２ｂの溝近傍における実質的な内径と同一若しくは若干大きく設定してあって、第２小径路４２ｂの第２有底溝９（Ｂ）に対する連通口４２ｃが、第２有底溝９（Ｂ）の底面にのみ現れるように構成してある。
【００３５】
前記第１有底溝９（Ａ）には第１弁内流路４１の他端側、すなわち第１小径路４１ｂが連通させてある。しかして、この第１有底溝９（Ａ）の溝幅は、第１小径路４１ｂの溝近傍における実質的な内径よりも小さく設定してあって、特に図６に示すように、この第１小径路４１ｂの第１有底溝９（Ａ）に対する連通口４１ｃが、当該第１有底溝９（Ａ）の底面９ｂ及び側面９ａに亘って現れ、かつその開口面積が第１小径路４１ｂの実質的な断面積（有効断面積）以上となるように構成してある。また、この実施形態において、第１小径路４１ｂの連通口４１ｃは１つの第１有底溝９（Ａ）に対して複数設けてあるが、それら連通口４１ｃの中心は、必ずしも第１有底溝９（Ａ）の幅中心ライン上にあるわけではなく、偏位させたものもある。偏位させた連通口４１ｃは、第１有底溝９（Ａ）の底面の他、一方の側面にのみ現れたり、一方の側面に現れる面積が他方の側面に現れる面積と異なっていたりする。このように、開口中心を偏位させているのは、第１小径路４１ｂの加工容易性や他の構成要素との干渉を避けるためである。
【００３６】
ところで、この実施形態では、弁体部材６の着座面６ａが、弁座部材４における最外周の有底溝９とその１つ内側の有底溝９との間に形成される突条１０までを覆う大きさに構成してある。したがって、最外周の有底溝９には、ダイヤフラム部材８が対向することとなる。
【００３７】
一方、ダイヤフラム部材８にはある程度の径方向の幅が必要なため、この実施形態では、ダイヤフラム部材８の幅に合わせて最外周の有底溝９の幅を特に大きくしてある。
【００３８】
その結果、仮にこの最外周有底溝９を圧力が高い上流側流路５１（Ａ）に連通させると、幅広の最外周有底溝の開口面積に圧力を乗じた大きな開方向の力が弁体部材６に作用することとなり、確実な閉状態を保つためには不利となる。そこで、この実施形態では、最外周の有底溝９を下流側流路５１（Ｂ）に連通させて前記第２有底溝９（Ｂ）とし、これを基準としてその内側の有底溝の順番、つまり第１有底溝９（Ａ）か第２有底溝９（Ｂ）にするかを決めている。
【００３９】
次にかかる流体制御弁３の動作を説明する。
前述した構成から明らかなように、ボディ５の上流側流路５１（Ａ）は、第１弁内流路４１を介して第１有底溝９（Ａ）に連通している一方、ボディ５の下流側流路５１（Ｂ）は、第２弁内流路４２を介して第２有底溝９（Ｂ）に連通している。
【００４０】
ここでアクチュエータ７に電圧を印加すると、弁体部材６が弁座部材４に向かって移動し、着座面６ａが弁座面４ａ、すなわち突条１０の頂面に密着する。その結果、この突条１０及び着座面６ａによって、第１有底溝９（Ａ）に形成されている第１弁内流路４１の連通口４１ｃと第２有底溝９（Ｂ）に形成されている第２弁内流路４２の連通口４２ｃとの連通が遮断される。すなわち、第１弁内流路４１に連通している上流側流路５１（A）と、第２弁内流路４２に連通している下流側流路５１（Ｂ）とが遮断され、流体の流れが阻止される。これが閉状態である。
【００４１】
一方、アクチュエータ７への電圧印加をやめると、弁体部材６が弁座部材４とは逆方向に移動し、着座面６ａが弁座面４ａ、すなわち突条１０の頂面から最大限まで離間する。その結果、流体は、第１弁内流路４１の連通口４１ｃから、突条１０と着座面６ａとの隙間を通って第２弁内流路４２の連通口４２ｃに流れ込む。これが全開状態である。
【００４２】
流体流量を制御する場合は、アクチュエータ７に、前記規定最大電圧と０との間の電圧を印加する。それによって、突条１０の頂面と着座面６ａとの間の隙間の距離を調整して流量を制御する。これが流量制御状態であり、この明細書では、前記全開状態と流量制御状態とを総称して開状態と定義している。
しかして、この流体制御弁３の弁開度は、突条１０の頂面と着座面６ａとの間の隙間の距離に前記突条１０の総延長距離を乗じた値で決まるが、本実施形態の構成によれば、第１有底溝９（A）の溝幅を第１小径路４１ｂの有効内径よりも小さくしているので、従来のように溝幅を第１小径路４１ｂの有効内径以上に設定したものに比べ、有底溝の９の多重化を図れ、前記突条１０の総延長距離を長くすることができる。したがって、従来より弁体部材６の離間量が少なくても同等の流路断面積を確保でき、従来と等流量の流体を流すことができる。逆に言えば、従来と同じだけ弁体部材６を離間させれば、より多くの流量を流すことができる。
【００４３】
しかも、幅が狭い第１有底溝９（A）に形成される連通口４１ｃの面積は、溝側面を利用して従来より大きな面積、すなわち溝幅を直径とする円の面積を超える面積を担保できるので、この連通口４１ｃが流量のボトルネックとなることはないし、第１小径路４１ｂの内径を小さくする必要もないので、穿孔が困難になることもない。
【００４４】
このように本実施形態によれば、アクチュエータの小型化や、弁座面、着座面の小型化によって従来よりもコンパクト化を図れるし、逆に従来と同等の大きさで大流量化を図れる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
この第２実施形態では、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。すなわち、アクチュエータ７側に動かない弁座部材４が設けられており、この弁座部材４の反アクチュエータ７側、すなわちボディ５側に弁体部材６が、弁座部材４の中心を貫通させた接続棒Ｐを介して接続されている。また、これら弁座部材４及び弁体部材６は、ボディ５に設けた凹部５２に嵌め込まれている。この凹部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。
【００４６】
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、弁体部材６が周囲の弾性体（ここでは板バネ）によって付勢され、弁座部材４に密着する一方、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、弁体部材６が弁座部材４から離間する方向に移動し、開状態となる。すなわち、この流体制御弁３は、ノーマルクローズのものである。
【００４７】
しかしてこの実施形態では、弁体部材６の着座面４ａ及び弁座部材４の弁座面４ａにそれぞれ複数重の円環状有底溝９を設けている。弁体部材６に設けた有底溝が第１有底溝９（Ａ）であり、弁座部材４に設けた有底溝が第２有底溝９（Ｂ）である。
【００４８】
第１有底溝９（Ａ）と第２有底溝９（Ｂ）とは互い違いになっており、閉状態においては、隣り合う第１有底溝９（Ａ）の間に形成される突条（以下、第１突条１０（Ａ）とも言う）が、第２有底溝９（Ｂ）の開口を閉塞する一方、隣り合う第２有底溝９（Ｂ）の間に形成される突条（以下、第２突条１０（Ｂ）とも言う）が第１有底溝９（Ａ）の開口を閉塞する。この実施形態では、第２突条１０（Ｂ）の表面に前記有底溝よりも浅い円環状の溝をさらに設け、圧力損失の低減化を図っているが、これを第１突条１０（Ａ）に設けてもよいし、第１突条１０（Ａ）及び第２突条１０（Ｂ）の双方に設けてもよい。
【００４９】
また、弁体部材６に第１弁内流路４１を設けてこれを前記第１有底溝９（Ａ）に連通させるとともに、弁座部材４に第２弁内流路４２を設けてこれを前記第２有底溝９（Ｂ）に連通させている。
【００５０】
第１弁内流路４１は、その一端部を弁体部材６の側周面に開口させた径方向に延びるものであり、ここでは複数が放射状に設けてある。そして、この第１弁内流路４１の側周面が前記各第１有底溝９（Ａ）の底部に重合し、特に図１０に部分断面斜視図を示すように、当該各第１有底溝９（Ａ）の底面９ｂ及び側面９ａに亘って連通口４１ｃとして開口する。この連通口４１ｃの面積は、第１弁内流路４１の実質的な断面積（有効断面積）以上となるように構成してある。また、この第１弁内流路４１は軸方向にも分岐して弁体部材６の反着座面側に開口し、凹部５２の底面に開口する上流側流路５１（Ａ）と連通する。
【００５１】
第２弁内流路４２は、その一端部が弁座部材４の側周面に開口して、凹部４の側周面に開口する下流側流路に連通するものである。ここでは、第１弁内流路４１同様、複数の第２弁内流路４２が放射状、すなわち径方向に延びるように構成してある。そして、この第２弁内流路４２の側周面が前記各第２有底溝９（Ｂ）の底部に重合し、特に図１１に部分断面斜視図を示すように、当該各第２有底溝９（Ｂ）の底面９ｂ及び側面９ａに亘って連通口４２ｃとして開口する。この連通口４２ｃの面積は、第２弁内流路４２の実質的な断面積（有効断面積）以上となるように構成してある。
【００５２】
このようなものであれば、基本的には第１実施形態と同様の効果を奏し得る。さらに言えば、第１実施形態とは異なり、第１有底溝９（Ａ）及び第２有底溝９（Ｂ）の両方の溝幅を小さくできるので、より高密度化が可能になり、前記第１実施形態の効果がさらに顕著となる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５３】
例えば、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。
有底溝の形状は角溝に限られず、Ｕ溝や丸溝でも構わない。Ｕ溝、丸溝の場合の側面及び底面の定義であるが、溝の深さ方向と略直交する面が底面、溝の深さ方向と略平行な面が側面であり、その中間の角度の面は、ここでは側面とする。
また、有底溝が、単一の溝形状ではなく、複数重の溝要素からなるような、すなわち、溝底面に１重以上の突条が設けられているような形状であっても構わない。なお、この突条はその頂面が対向する弁部材に、閉状態で接するものでも離間するものでもよい。
【００５４】
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】
【００５５】
３・・・流体制御弁
４・・・弁座部材（一方の弁部材）
４１・・・第１弁内流路
４２・・・第２弁内流路
４ａ・・・弁座面
４１ｃ・・・連通口
６・・・弁体部材（他方の弁部材）
６ａ・・・着座面
９（Ａ）・・・第１有底溝
９（B）・・・第２有底溝
９ａ・・・溝側面
９ｂ・・・溝底面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備した流体制御弁であって、
前記着座面又は弁座面のいずれか一方には、弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝と、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝とが交互にそれぞれ複数重形成してあり、
前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、それらの隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となるように構成してあり
前記弁内流路の有底溝に対する連通口が、当該有底溝の少なくとも側面に形成してあることを特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備した流体制御弁であって、
前記着座面又は弁座面のいずれか一方には、対応する弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝が複数重に形成してあるとともに、前記着座面又は弁座面の他方には、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝が隣り合う第１有底溝の間の位置に複数重に形成してあり、
前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、その隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となるように構成してあり、
前記弁内流路の有底溝に対する連通口が、当該有底溝の少なくとも側面に形成してあることを特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
前記連通口が、有底溝の底面から側面に亘って形成されている請求項１又は２記載のいずれかの流体制御弁。
【請求項４】
前記連通口の面積が、この連通口の直前位置での弁内流路の断面積以上に設定してある請求項１乃至３いずれか記載の流体制御弁。
【請求項５】
前記弁内流路が有底溝の底方向から延びてその先端部が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてある請求項３記載の流体制御弁。
【請求項６】
前記弁内流路が有底溝の延伸方向と略直交する方向から延びてその側周面が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてある請求項１乃至３いずれか記載の流体制御弁。
【請求項１】
一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備した流体制御弁であって、
前記着座面又は弁座面のいずれか一方には、弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝と、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝とが交互にそれぞれ複数重形成してあり、
前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、それらの隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となるように構成してあり
前記弁内流路の有底溝に対する連通口が、当該有底溝の少なくとも側面に形成してあることを特徴とする流体制御弁。
【請求項２】
一方に着座面、他方に弁座面が形成された一対の弁部材を具備した流体制御弁であって、
前記着座面又は弁座面のいずれか一方には、対応する弁部材の内部に設けた第１弁内流路を介して外部の上流側流路に連通する略環状の第１有底溝が複数重に形成してあるとともに、前記着座面又は弁座面の他方には、当該弁部材の内部に設けた第２弁内流路を介して外部の下流側流路に連通する略環状の第２有底溝が隣り合う第１有底溝の間の位置に複数重に形成してあり、
前記着座面と弁座面が密接した状態では、前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口との連通が遮断されて前記上流側流路と下流側流路と接続されない閉状態となる一方で、前記着座面と弁座面が離間した状態では、その隙間を介して前記第１有底溝の開口と第２有底溝の開口とが連通し、前記上流側流路と下流側流路とが接続された開状態となるように構成してあり、
前記弁内流路の有底溝に対する連通口が、当該有底溝の少なくとも側面に形成してあることを特徴とする流体制御弁。
【請求項３】
前記連通口が、有底溝の底面から側面に亘って形成されている請求項１又は２記載のいずれかの流体制御弁。
【請求項４】
前記連通口の面積が、この連通口の直前位置での弁内流路の断面積以上に設定してある請求項１乃至３いずれか記載の流体制御弁。
【請求項５】
前記弁内流路が有底溝の底方向から延びてその先端部が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてある請求項３記載の流体制御弁。
【請求項６】
前記弁内流路が有底溝の延伸方向と略直交する方向から延びてその側周面が当該有底溝の底面及び側面に前記連通口として開口させてある請求項１乃至３いずれか記載の流体制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１９９２４（Ｐ２０１２−２１９９２４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６７００（Ｐ２０１１−８６７００）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００１２７９６１）株式会社堀場エステック (88)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００１２７９６１）株式会社堀場エステック (88)
【Ｆターム（参考）】
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