JP2023110304A - 流路切替バルブ、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータとロータシールの固着を回避し、長寿命な流路切替バルブを提供する。【解決手段】この流路切替バルブは、複数の第１の貫通孔を有するステータ１１と、前記ステータと接触しながら回転し複数の第２の貫通孔を有するロータシール１２と、前記ロータシールを回転させるよう構成されるロータ１３とを備える。前記ロータシール及び前記ステータの摺動面にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）が成膜されており、前記ＤＬＣ膜の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、流路切替バルブ、及びその製造方法に関する。

液体クロマトグラフなどの分析装置において、サンプル液や溶離液を順次分析装置に導入するために流路切替バルブが備えられている。流路切替バルブは、一般に、配管を接続するステータ、ロータシール、ロータシールを回転させるロータ、及び、それらを保持するハウジングから構成される。ロ－タはバネなどによって支持され、ロータシールはロータによりステ－タに押しつけられ、これによりロータシール流路、及びステータ流路の液密性が保たれている。ロータが回転することで、ステータとロータとの間で流路の切替が可能になる。

流路切替バルブのロータシールは、ロータによりステ－タに押しつけられながら回転し摺動するため、ステータとの接触面が摩耗して、その結果、流路切替バルブの寿命が短くなるという問題がある。この接触面の摩耗を抑制するため、ステータやロータシールの最表面にダイヤモンドライクカーボン膜（以下、「ＤＬＣ膜」という）を備えた流路切替バルブが特許文献１に示されている。

特許文献１の流路切替バルブは、ステータ及びロータの間に保護被膜を有し、その保護被膜は、接着中間膜と、フィルタ処理陰極真空アーク（ＦＣＶＡ）蒸着によって接着中間膜上に蒸着されたＤＬＣ膜とを含む。このＤＬＣ膜により、高圧運転条件下でのバルブ寿命を延ばすことができる。

しかし、特許文献１に記載された流路切替バルブの保護被膜のＤＬＣ膜は、ステータとの接触面の平均粗さＲａが０．０２５μｍ以下と鏡面状である。この場合、ステータとロータシールが「リンギング現象」とよばれる分子間結合による固着することがある。固着が発生する虞がある。

特表２０１４－５２０２５０号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ステータとロータシールの固着を回避し、長寿命な流路切替バルブ、及びその製造方法を提供するものである。

本発明の流路切替バルブは、複数の第１の貫通孔を有するステータと、前記ステータと接触しながら回転し複数の第２の貫通孔を有するロータシールと、前記ロータシールを回転させるよう構成されるロータとを備える。前記ロータシール及び前記ステータの摺動面にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）が成膜されており、前記ＤＬＣ膜の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上である。

また、本発明の流路切替バルブの製造方法は、複数の第１の貫通孔を有するステータと、前記ステータと接触しながら回転し複数の第２の貫通孔を有するロータシールと、前記ロータシールを回転させるよう構成されるロータとを備えた流路切替バルブの製造方法において、アークイオンプレーティング装置に、処理対象物としての前記ステータ及び前記ロータシールを載置し、アーク放電により炭素及び金属をイオン化して、前記処理対象物の表面にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）を、中間膜を介して製膜する工程を含む。前記ＤＬＣ膜の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上である。

本発明に係る流路切替バルブ、及びその製造方法によれば、ステータとロータシールの固着によるステータとロータシールの接触面の摩耗を抑制し、流路切替バルブの長寿命化を図ることができる。

実施の形態に係る流路切替バルブ１の断面図である。 ロータシール１２の上面図である。 ロータシール１２とロータ１３の接触面の上面図である。 ステータ１１とロータシール１２に成膜されている保護膜１２０（ＤＬＣ膜１２１と中間膜１２２）の断面図である。 アークイオンプレーティング法による四面体アモルファスカーボンのＤＬＣ膜１２１の成膜方法を説明する。 図１の流路切替バルブ１を搭載した液体クロマトグラフ４２１の流路模式図である。 図１の流路切替バルブ１を搭載した液体クロマトグラフ４２１の流路模式図である。 図１の流路切替バルブ１の慣らし運転時における回転トルクの変化のグラフの一例である。 ステータ１１とロータシール１２の往復運動を行った場合における傷の延伸について説明する概略図である。 ステータ１１とロータシール１２の往復運動を行った場合における傷の延伸について説明する概略図である。 ＤＬＣ膜１２１の膜厚、硬度と流路切替バルブ１の寿命の関係を示す。 図７に図４Ａのロータシール流路の端部の断面写真を示す。 本実施の形態に従うサンプル１～３についての、慣らし運転の前後でのステータ側粗さＲａ１、シール側粗さＲａ２の変化と、流路切替バルブ１の寿命（使用可能回数）を示す。

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

図１を参照して、実施の形態に係る流路切替バルブ１の構造を説明する。図１Ａは、実施の形態に係る流路切替バルブ１の断面図であり（図１Ｃの破線１９の断面図）、図１Ｂはロータシール１２の上面図である。また、図１Ｃは、ロータシール１２とロータ１３の接触面の上面図である。また、図１Ｄは、ステータ１１とロータシール１２に成膜されている保護膜１２０（ＤＬＣ膜１２１と中間膜１２２）の断面図である。

図１Ａに示すように、流路切替バルブ１は、ステータ１１、ロータシール１２、ロータ１３、及びハウジング１５から構成される。

ステータ１１は、例えばステンレス（以下ＳＵＳ３１６）などの金属やセラミックを材料として構成される本体部を有し、その本体部を貫通するように形成される複数のステータ流路１１１～１１６を備えている（図１Ｃ参照）ステータ流路１１１～１１６の端部は、ステータ１１において、ロータ１３の回転軸を中心とした一の円周上に配置される。これらのステータ流路１１１～１１６に、図示しない配管が接続される。

ロータシール１２は、ＳＵＳ３１６など金属、セラミック、樹脂等を材料として構成される本体部を有し、その本体部は、円弧状に略等間隔に形成された複数（図１Ｂに図示の例では３つ）のロータシール流路１３１、１３２、１３３を有する。摺動面を形成するステータ１１とロータシール１２の表面には、耐摩耗性能を向上させるための保護膜１２０がコーティングされている。保護膜１２０は、耐摩耗性能を持たせるためＤＬＣ膜１２１、及び中間膜１２２で構成される（図１Ｄ参照）。

ロータシール１２は、ロータ１３のバネ（図示せず）によりステ－タ１１に押しつけられている。ステータ１１とロータシール１２とが接触し、所定の角度関係に調整されると、図１Ｃのように、例えばロータシール流路１３１及びステータ流路１１１、１１２が連結して形成される流路、ロータシール流路１３２及びステータ流路１１３、１１４が連結して形成される流路、及び、ロータシール流路１３３及びステータ流路１１５、１１６が連結して形成される流路が形成される。ロータ１３が更に回転すると、別の流路が形成され得る（詳しくは後述する）。これらの流路の間での液漏れ、及び外部への液漏れを防止するため、保護膜１２０が設けられ、バネによる押下がされることで、液密性が維持されている。

ロータシール１２は、ピン１６、１７によりロータ１３に固定される。ロータシール１２は、ロータ１３に接続されたモータ（図示せず）により、ステータ１１に対し摺動しつつ回転する。ロータ１３の回転角度は、例えば、モータにエンコーダ（図示せず）を備えることで計測され得る。

ロータシール１２とステータ１１の摺動面に成膜された保護膜１２０について、図１Ｄを参照して説明する。保護膜１２０は一例として、ＳＵＳ３１６の基材１２３（ステータ１１とロータシール１２の本体部）に形成される中間膜１２２と、その中間膜１２２の上に形成されるダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）１２１を備える。ステータ１１とロータシール１２との接触面である両者の最表面にＤＬＣ膜１２１が成膜され、ＤＬＣ膜１２１同士が互いに摺動するようステータ１１とロータシール１２が配置される。

ＤＬＣ膜１２１及び中間膜１２２は、アークイオンプレーティング法と呼ばれる技術によって形成することができる。アークイオンプレーティング法により、ＤＬＣ膜１２１には四面体アモルファスカーボンのＤＬＣが成膜される。四面体アモルファスカーボンは水素イオンを含まないＤＬＣである。水素イオンを含まない四面体アモルファスカーボンのＤＬＣ膜を採用することにより、リンギングを回避しつつ寿命が長い流路切替バルブを提供することが可能になる。

アークイオンプレーティング法による四面体アモルファスカーボンのＤＬＣ膜１２１の成膜方法を図２を参照して説明する。図２は、アークイオンプレーティング法を実行可能なアークイオンプレーティング装置３００の概略構成の一例を示している。

アークイオンプレーティング装置３００は、一例として、真空チャンバ３０１を備え、真空チャンバ３０１は処理対象物３１０を保持するための回転テーブル３１１を備える。
真空チャンバ３０１は更に、ＤＬＣ膜１２１の元となるグラファイト陰極のカソード３０２と、中間膜１２２を形成するために使用する金属ターゲット３０３とを備える。中間膜１２２は、主にアルミニウム、クロム、チタン、タングステンなどの金属で形成される。金属ターゲット３０３の材料は、ステータ１１やロータシール１２の材料に応じて変更することができる。

真空チャンバ３０１は更に、アルゴンガス３０１１を注入するガス注入ポート３０１２、及び、真空引き３０１３を行う真空引きポート３０１４を備える。処理対象物３１０（ステータ１１やロータシール１２に相当）は、回転テーブル３１１の上に配置され、回転テーブル３１１はバイアス電源３１２に接続される。処理対象物３１０は、回転テーブル３１１を介してバイアス電源３１２に電気的に接続される。これにより、バイアス電源３１２は、処理対象物３１０にバイアス電圧を印加することができる。

ＤＬＣ膜１２１と中間膜１２２の成膜プロセスについて説明する。真空チャンバ３０１中にアルゴンガス３０１１を充満させる。その後、アーク放電発生装置（図示せず）によりアーク放電を実行することでグラファイト陰極のカソード３０２と金属ターゲット３０３の炭素や金属をイオン化し、バイアス電源３１２を用いて、ＤＬＣや金属イオンを処理対象物３１０の最表面に引き込む。これにより、処理対象物３１０にＤＬＣ膜１２１及び中間膜１２２が形成される。アークイオンプレーティング法ではドロップレットと呼ばれるＤＬＣの塊が含まれて成膜されるため、ＤＬＣ膜１２１は、その垂直方向の平均粗さＲａが、後述する慣らし運転前の段階において０．０５μｍ以上０．３μｍ以下に形成される。ステータ１１のＤＬＣ膜１２１の平均粗さＲａ１（ステータ側粗さＲａ１）、ロータシール１２のＤＬＣ膜１２１の平均粗さＲａ２（シール側粗さＲａ２）のいずれも０．０５μｍ以上０．３μｍ以下とするのが好適である。ただし、平均粗さＲａ２の値が、平均粗さＲａ１よりも大きい値とすることが好適である。Ｒａ２＞Ｒａ１とすることで、よりステータ１１とロータシール１２との間の固着が一層発生し難くなる。

流路切替バルブ１のＤＬＣ膜１２１は、２０ＧＰａ～６０ＧＰａの硬度を有する。その硬度は、プロセス中にバイアス電源３１２のバイアス電圧を調整することにより得ることができる。

図１Ａの流路切替バルブ１を搭載した液体クロマトグラフ４２１の流路模式図を図３Ａ、図３Ｂに示す。図３Ａは、ある回転角度において得られる流路の模式図であり、図３Ｂは、図３Ａの状態から約６０度ロータ１３を回転した状態での流路の模式図である。

液体クロマトグラフ４２１は、送液ポンプ４２２、ニードル４２３、シリンジポンプ４２４、流路切替バルブ１、分離カラム４２６、検出器４２７、配管Ｐ２、及びそれらを接続する配管Ｐ１から構成される。流路切替バルブ１のステータ流路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６は、送液ポンプ４２２、分離カラム４２６、ニードル４２３、シリンジポンプ４２４、又は配管Ｐ２に接続されている。

ロータ１３が回転し、図３Ａの状態になると、送液ポンプ４２２により送液される溶離液４２９が、ステータ流路１１１、ロータシール流路１３１、ステータ流路１１２、配管Ｐ２、ステータ流路１１５、ロータシール流路１３３、ステータ流路１１６を通って、分離カラム４２６に導入され、更に、検出器４２７、廃液タンク４８１に流れる状態が得られる。

また、図３Ａの状態では、ニードル４２３がステータ流路１１３に接続され、シリンジポンプ４２４がステータ流路１１４に接続され、ステータ流路１１３、ロータシール流路１３２、ステータ流路１１４、シリンジポンプ４２４が接続された状態が得られる。

その後、図３Ａの状態から、流路切替バルブ１を図３Ａの摺動方向２１１に６０度回転させて流路を切り替えると、図３Ｂの状態が得られる。図３Ｂの状態では、サンプルＳＰが、シリンジポンプ４２４の吸引により、ニードル４２３、ステータ流路１１３、ロータシール流路１３１、ステータ流路１１２、配管Ｐ２、ステータ流路１１５、ロータシール流路１３２、ステータ流路１１４へと吸引される状態が得られる。また、送液ポンプ４２２により送液される溶離液４２９が、ステータ流路１１１、ロータシール流路１３３、ステータ流路１１６を通って、分離カラム４２６、検出器４２７を通って廃液タンク４８１に流れる状態が得られる。

図３Ｂの状態から、流路切替バルブ１を時計回りの摺動方向２１２に６０度回転させると、流路切替バルブ１は図３Ａの状態に戻ることができる。図３Ａの状態で、送液ポンプ４２２を駆動して、ステータ流路１１１、ロータシール流路１３１、ステータ流路１１２へと溶離液４２９を送液することにより、配管Ｐ２内にあるサンプルＳＰを分離カラム４２６に送液することができる。サンプルＳＰは、分離カラム４２６で分離された後、検出器４２７で検出される。検出動作の終了後、全体の流路を洗浄するため更に数秒溶離液の送液を継続する。その後、別のサンプルの分析のために図３Ｂの状態に戻す。以後、図３Ａ、図３Ｂの状態を設定し、上記の動作を繰り返すことにより、サンプルＳＰの検査が継続される。

分離カラム４２６は、内部に数マイクロメートルの粒子が充填されていて流体抵抗が大きい。また、分離カラム４２６のサンプル分離性能を向上させるため、分離カラム４２６に接続される配管Ｐ１の流路径は０．１ｍｍ程度に設計されており、同様に流体抵抗が大きい。そのため、送液ポンプ４２２は数十ＭＰａの高い圧力で溶離液４２９を送液するよう構成されている。一方、シリンジポンプ４２４には流路抵抗の大きい配管等は接続されていないので、シリンジポンプ４２４の送液圧力は大気圧（０．１ＭＰａ）に近い値に設定される。液体クロマトグラフの用途によっては、ポンプからは３０～１２０ＭＰａ、又はそれを超える圧力の液体が送液されており、この高圧条件下でバルブは動作しなければならない。このように高圧送液下で、ステータ１１とロータシール１２の接触面にシール性を持たせるために、ステータ１１とロータシール１２を大きな力で押し付ける必要がある。使用する液圧に合わせて、ステータ１１とロータシール１２の接触面の面圧が約６０～１５０ＭＰａとなるよう流路切替バルブが構成される。

このようにステータ１１とロータシール１２の接触面の面圧が大きい場合において、ステータ１１とロータシール１２のそれぞれの最表面の粗さＲａが、例えば０．０２５μｍ以下のような鏡面に近い値とされると、ステータ１１とロータシール１２がリンギング現象とよばれる分子間結合による固着を起こすことがある。この場合、流路切替バルブ１が動作しなくなる可能性がある。

そこで、本実施の形態の流路切替バルブ１は、アークイオンプレーティング法により、ステータ１１とロータシール１２の最表層に、保護膜１２０の一部としてＤＬＣ膜１２１を備えている。ＤＬＣ膜１２１の、後述する慣らし運転前における最表面の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上で、例えば０．０５～０．１５μｍとされる。このため、ステータ１１とロータシール１２の固着は効果的に抑止される。これによりステータ１１とロータシール１２の接触面で、異常摩耗や焼き付きなども発生せず、長寿命な流路切替バルブ１を提供することができる。

また、本実施の形態の流路切替バルブ１は、ステータ１１とロータシール１２を接触させたのち、ロータ１３を反時計回り摺動方向２１１、及び時計回り摺動方向２１２へと繰り返し回転させて慣らし運転を実行する。慣らし運転は、溶離液４２９を送液しながら、摺動方向２１１、摺動方向２１２に１００－３０００回程度ロータ１３を回転（往復運動）させるものである。これにより、ＤＬＣ膜１２１の最表面が適宜平滑化され、平均粗さＲａが減少しつつも、かつステータ１１とロータシール１２が固着しない平均粗さとされる。すなわち、ステータ１１とロータシール１２が接触面で固着せず、長寿命なバルブを提供することができる。

慣らし運転に当たっては、図４に示すように、ロータ１３を回転させる駆動装置の回転トルクを監視することが好適である。慣らし運転の開始直後は、大きな平均粗さに基づく静止摩擦係数の関係で大きな回転トルクが発生するが、その後は回転トルクは低下し、以後平均粗さの低下により、回転トルクも徐々に低下する。この回転トルクを監視することで、適切な平均粗さを得ることができる。

また、３０～１２０ＭＰａの高圧送液条件下で高圧流路と低圧流路を切替える場合に発生するキャビテーション（空洞現象）により、ステータ１１とロータシール１２の接触面が摩耗し、両者間のシール性が保たれず、バルブ寿命が短くなる可能性がある。このキャビテーションによる接触面の摩耗箇所について図４を参照して説明する。

ロータ１３が回転し、図３Ｂの状態から、図３Ａの状態へと切り替えがされる場合を考える。このとき、図３Ｂの状態において低圧のシリンジポンプ４２４につながるロータシール流路１３１は、図３Ａの状態においては、高圧の送液ポンプ４２２とステータ流路１１１を介して接続される。この場合、ステータ流路１１１とロータシール流路１３１の圧力差が大きいため、その圧力により、キャビテーションがステータ流路１１１及びロータシール流路１３１内に発生する。その後、送液ポンプ４２２から高圧の流体が流れるため、キャビテーションが流路内で崩壊する。キャビテーションが崩壊する際に、ステータ１１とロータシール１２の流路内で、衝撃圧や高速の流れが生じ、ステータ流路１１１とロータシール流路１３１の流路端部に摩耗が起きる。図５Ａ、図５Ｂにキャビテーションによってできる流路端部の傷の一例を模式的に示す。ステータ流路１１１にはステータ流路端部の傷１１１１、ロータシール流路１３１にはロータシール流路端部の傷１３１１ができる。

図３Ａ、図３Ｂに示した往復運動の回数が増えると、ステータ流路端部の傷１１１１が方向１１１２（図５Ａ）に延伸し、ロータシール流路端部の傷１３１１は方向１３１２（図５Ｂ）に延伸する。そして最終的に、図５Ｂで示すように、高圧のロータシール流路１３３、ステータ流路１１１、ステータ流路の傷１１１１と、低圧のロータシール流路の傷１３１１と、ロータシール流路１３１が接続して、シール性が保たれず、液漏れが発生する虞が高まる。

このキャビテーションによるステータ流路端部の傷１１１１、及びロータシール流路端部の傷１３１１の延伸度は、ステータ１１やロータシール１２に成膜されるＤＬＣ膜１２１の膜厚や硬度により、異なることが判明した。ＤＬＣ膜１２１の膜厚や硬度を考慮することで、キャビテーションによる摩耗に耐え、傷の延伸速度を遅くでき、バルブ寿命を延ばすことができる。

図６のグラフにより、ＤＬＣ膜１２１の膜厚、硬度と流路切替バルブ１の寿命の関係を示す。横軸はＤＬＣ膜１２１の膜厚を示し、縦軸は硬度を示し、グラフ中の円の直径は、ある膜厚と硬度のＤＰＣ膜１２１が採用された場合における流路切替バルブ１の寿命を示す。

本出願の発明者らの検討の結果、アークイオンプレーティング法で成膜したアモルファスカーボンで、硬度２０～６０ＧＰａのＤＬＣ膜を採用すると、バルブ寿命が長くなることが判明した。

硬度２０ＧＰａ未満のＤＬＣ膜１２１が採用された際の寿命５０１は短い。これは、ＤＬＣ膜１２１の硬度が小さいために、キャビテーションによるステータ流路１１１～１１６の端部の傷１１１１、ロータシール流路端部の傷１３１１の延伸速度が速いためと考えられる。

一方、硬度２０～３０ＧＰａのＤＬＣ膜１２１が採用された場合のバルブ寿命５０２は、硬度が２０ＧＰａ以下の場合のバルブ寿命５０１の１．５倍となり、硬度３０～４０ＧＰａのＤＬＣ膜１２１が採用された場合のバルブ寿命５０３は、硬度が２０ＧＰａ以下の場合のバルブ寿命５０１の２倍になり、硬度４０～５０ＧＰａのＤＬＣ膜１２１が採用された場合のバルブ寿命５０４は、硬度が２０ＧＰａ以下の場合のバルブ寿命５０１の７倍となることが判明した。また、５０ＧＰａ～６０ＧＰａのＤＬＣ膜１２１が採用された場合のバルブ寿命５０５は、硬度が２０ＧＰａ以下の場合のバルブ寿命５０１の２倍となることが判明した。

他方、硬度が６０ＧＰａを超えるＤＬＣ膜１２１の採用は不適切であることが判明した。６０ＧＰａ超の場合、ステータ１１及びロータシール１２の材料であるＳＵＳ３１６とＤＬＣ膜１２１との硬度差が大きく、ステータ１１とロータシール１２を押し付けた際に、ＤＬＣ膜１２１がステータ１１及びロータシール１２から剥がれ、接触面から液が漏れる虞が高い。

さらに、ＤＬＣ膜１２１の膜厚に着目すると、膜厚０．５μｍ～１．５μｍが好適であることが判明した。図７に図４Ａのロータシール流路の端部の断面写真の一例を示す。この断面写真は、サンプルを樹脂に包埋して断面を作製し、顕微鏡で撮影した写真である。

図７に示されるサンプルは、サンプル作製用の樹脂６０３、ＤＬＣ膜１２１、中間膜１２２、ＳＵＳ３１６の基材１２３（ステータ１１又はロータシール１２）を含んでいる。このとき、ＤＬＣ膜１２１の膜厚を１．５μｍより大きくすると、図７に示すように、キャビテーションによる衝撃圧により、中間膜１２２に亀裂６０２ができ、ＤＬＣ膜１２１及び中間膜１２２が、時間経過とともにＳＵＳ３１６の基材１２３から剥がれ、傷として確認される。これにより、ステータ１１とロータシール１２の接触面に隙間が生じ、流路切替バルブ１から液が漏れることが生じ得ることが確認された。

一方で、ＤＬＣ膜１２１の膜厚０．５μｍ未満においては、ステータ１１とロータシール１２を接触させて荷重をかけると、中間膜１２２に亀裂６０２が入り、ＤＬＣ膜１２１及び中間膜１２２がＳＵＳ３１６の基材１２３（ステータとロータシール）から剥離し、流路切替バルブ１から液が漏れることが生じ得ることが確認された。

以上のように、膜厚０．５μｍ～１．５μｍのＤＬＣ膜１２１を保護膜１２０として成膜した流路切替バルブ１は、ステータ１１とロータシール１２の固着やキャビテーションによるステータ１１とロータシール１２の接触面の摩耗を抑制し、流路切替バルブの長寿命化を図ることができることが分かる。以上より、膜厚０．５μｍ～１．５μｍで且つ硬度が２０～６０ＧＰａのＤＬＣ膜１２１の採用が好適である。

図８に、本実施の形態に従うサンプル１～３についての、慣らし運転の前後でのステータ側粗さＲａ１、シール側粗さＲａ２の変化と、流路切替バルブ１の寿命（使用可能回数）を示す。図８では、平均粗さＲａ１、Ｒａ２に加え、ステータ１１側のＤＬＣ膜１２１の最大粗さＲｚ１、ロータシール１２側でのＤＬＣ膜１２１の最大粗さＲｚ２の慣らし運転前後での変化も示している。また、各サンプルにおけるＤＬＣ膜１２１の膜厚及び硬度は図８に示す通りである。

図８に示すように、サンプル１～３はいずれも慣らし運転実行前において、ステータ側粗さＲａ１、シール側粗さＲａ２がいずれも０．０５～０．３μｍの範囲に設定されている。実験の結果、いずれのサンプルについても、従来の鏡面状のＤＬＣ膜１２１の寿命を大きく上回る寿命が得られた。

［その他］
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…流路切替バルブ
１１…ステータ
１２…ロータシール
１３…ロータ
１５…ハウジング
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６…ステータ流路
１２０…保護膜
１２１…ＤＬＣ膜
１２２中間膜
１３１、１３２、１３３…ロータシール流路
３００…アークイオンプレーティング装置
３０１…真空チャンバ
３０２…カソード
３０３…金属ターゲット
３１０…処理対象物
３１１…回転テーブル
３１２…バイアス電源
３０１１…アルゴンガス
３０１２…ガス注入ポート
３０１３…真空引き
３０１４…真空引きポート
４２１液体クロマトグラフ
４２２…送液ポンプ
４２３…ニードル
４２４…シリンジポンプ
４２６…分離カラム
４２７…検出器
ＳＰ…サンプル
４２９…溶離液
４８１、４８２…廃液タンク
Ｐ１、Ｐ２…配管

Claims (9)

1. 複数の第１の貫通孔を有するステータと、
   前記ステータと接触しながら回転し複数の第２の貫通孔を有するロータシールと、
   前記ロータシールを回転させるよう構成されるロータと
   を備え、
   前記ロータシール及び前記ステータの摺動面にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）が成膜されており、
   前記ＤＬＣ膜の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上である
   ことを特徴とする流路切替バルブ。
2. 前記ＤＬＣ膜の硬度が２０～６０ＧＰａである、請求項１に記載の流路切替バルブ。
3. 前記ＤＬＣ膜の膜厚が０．５～１．５μｍである、請求項１に記載の流路切替バルブ。
4. 前記ＤＬＣ膜の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である、請求項１に記載の流路切替バルブ。
5. 前記ロータシールを、前記ロータによる回転往復運動をすることで慣らし運転を行うように構成された、請求項１に記載の流路切替バルブ。
6. 前記ロータの回転トルクを監視しつつ前記慣らし運転を実行するように構成された、請求項５に記載の流路切替バルブ。
7. 前記ＤＬＣ膜が、四面体アモルファスカーボンのＤＬＣである、請求項１に記載の流路切替バルブ。
8. 前記ロータシール側のＤＬＣ膜の平均粗さＲａは、前記ステータ側のＤＬＣ膜の平均粗さよりも大きい、請求項１に記載の流路切替バルブ。
9. 複数の第１の貫通孔を有するステータと、前記ステータと接触しながら回転し複数の第２の貫通孔を有するロータシールと、前記ロータシールを回転させるよう構成されるロータとを備えた流路切替バルブの製造方法において、
   アークイオンプレーティング装置に、処理対象物としての前記ステータ及び前記ロータシールを載置し、アーク放電により炭素及び金属をイオン化して、前記処理対象物の表面にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）を、中間膜を介して製膜する工程を含み、
   前記ＤＬＣ膜の平均粗さＲａは０．０５μｍ以上である
   ことを特徴とする、流路切替バルブの製造方法。

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