JP2003314712A

JP2003314712A - 温水栓バルブ

Info

Publication number: JP2003314712A
Application number: JP2002124380A
Authority: JP
Inventors: Jihei Ukekawa; 治平請川; Akihiko Ikegaya; 明彦池ヶ谷; Yasushi Fujinami; 泰志藤波; Hisanori Ohara; 久典大原
Original assignee: Nippon ITF Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Nippon ITF Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイヤモンド状炭素膜が基材に高い密着性を
もって密着することにより、高い耐食性を示す弁体を備
えた温水栓バルブを提供する。【解決手段】本発明の温水栓バルブは、互いに摺動す
る２枚の弁体１、９の少なくとも一方が、ポア１１ａを
有するアルミナセラミックスからなる基材１１と、その
基材の摺動面を被覆するダイヤモンド状炭素膜１２とを
有しており、そのダイヤモンド状炭素膜がケイ素および
水素を含有するとともに、実質的にポア１１ａ内部にも
被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シングルレバー混
合栓、切り替えレバー混合栓などをはじめとする水栓、
混合水栓などの可動弁体と固定弁体とを有する温水栓バ
ルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シングルレバー混合栓や切り替え
レバー混合栓のような可動弁体と固定弁体とを有する温
水栓バルブは、２枚の円盤状の弁体のうち、１枚の弁体
をもう１枚の弁体の上で摺動させることにより、２枚の
弁体の間で流体の通路を形成したり閉じたりしていた。

【０００３】２枚の弁体の摺動面は、常にお互いが摺り
合わされた状態になるため、ラッピング加工などにより
面粗さをできるだけ小さくして、摺動時に異常な加重が
加わって摺動面が損傷を受けないように工夫されてい
た。

【０００４】しかしながら、弁体を使用していくうちに
摺動面が摩耗して、かじりついたり、あるいは水漏れが
発生したりするという課題があった。このため、極めて
平滑で自己潤滑性に優れたダイヤモンド状炭素膜を摺動
面に被覆して、これらの課題をクリアする試みが多く行
なわれてきた。

【０００５】たとえば、特開平９−９６３６７号公報に
は、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、膜中
に水素を３５atomic％以下含有するダイヤモンド状炭素
膜を弁体表面に直接被覆した温水栓バルブが開示されて
いる。

【０００６】また、弁体表面に直接ダイヤモンド状炭素
膜を被覆せずに、中間層を介してダイヤモンド状炭素膜
を被覆する方法も種々開示されている。たとえば、特開
平５−７９０６９号公報には、金属、またはその炭化
物、窒化物、炭窒化物から選ばれる少なくとも１種類以
上の薄膜を傾斜組成を設けながら介在させて、その上に
ダイヤモンド状炭素膜を被覆した温水栓バルブが開示さ
れている。

【０００７】特開平６−２２７８８２号公報や特開平９
−９６３６８号公報には、弁体表面に中間層として炭化
ケイ素のようなシリコン（Ｓｉ）系非酸化物膜を介して
表層にダイヤモンド状炭素膜を被覆することが開示され
ている。

【０００８】特開平９−２９２０３９号公報には、セラ
ミックスの弁体表面に、チタン（Ｔｉ）膜、シリコン膜
の順序で積層した中間層を介してダイヤモンド状炭素膜
を被覆することが開示されている。

【０００９】特開平１０−８９５０６号公報には、摺動
面にチタン（Ｔｉ）、またはクロム（Ｃｒ）からなる中
間層を設け、さらにその上にケイ素または炭化ケイ素
（ＳｉＣ）からなる中間層を設けた上にダイヤモンド状
炭素膜を被覆した温水栓バルブが開示されている。

【００１０】特開平１０−２８１３１２号公報には、ケ
イ素を中間層として、その上にダイヤモンド状炭素膜を
被覆した温水栓バルブが開示されている。

【００１１】さらに、被膜構造以外の要素を付け加えた
試みも開示されている。たとえば、特開平９−９６３６
８号公報は、弁体の摺動面上に存在するポアの形状およ
び分布状態について開示している。

【００１２】また、特開平９−３１７９１２号公報は、
弁体表面に中間層として炭化ケイ素のようなシリコン系
非酸化物膜を介して表層にダイヤモンド状炭素膜を被覆
するとともに、もう一方の弁体の摺動面が炭化ケイ素焼
結体からなり、さらにその摺動面に３次元網目構造の開
放気孔を持ち、その気孔内にフッ素系オイルおよびシリ
コン系オイルのうち少なくとも１種からなる潤滑剤が含
浸されている温水栓バルブの構造を開示している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
公報の中で開示されている技術による温水栓バルブは、
高温多湿下、温水冷水による急激な温度変化、摺動によ
る大きな荷重が加わるような厳しい使用条件下では、摺
動面上の被膜の密着性が低い、あるいは／および使用水
に対する耐食性が悪いため、長期間の使用が困難であっ
た。またこれらの温水栓バルブは、製造コストが高くな
り非経済的であるという問題点も有していた。以下その
ことを説明する。

【００１４】特開平９−９６３６７号公報で開示された
技術では、ダイヤモンド状炭素膜が摺動面を構成するア
ルミナセラミックスに密着性よく被覆されないため、使
用時に容易にダイヤモンド状炭素膜が剥離し、摺動面に
おけるかじりが発生していた。

【００１５】特開平５−７９０６９号公報で開示された
技術では、中間層としての金属膜とダイヤモンド状炭素
膜との間の密着性が低いため、使用時に容易にダイヤモ
ンド状炭素膜が剥離し、摺動面におけるかじりが発生し
ていた。

【００１６】特開平６−２２７８８２号公報で開示され
た技術では、炭化ケイ素を被覆するには反応槽内を５０
０℃以上に加熱する必要があるため、被覆設備が大掛か
りとなるばかりでなく、反応槽内の加熱、冷却に多くの
時間とエネルギーとを要するため非経済的である。

【００１７】特開平９−９６３６８号公報で開示された
技術では、イオンプレーティングをはじめとするＰＶＤ
（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法などの手法を用いて形成された炭化ケイ素膜
を中間層として、アルミナバルブの摺動面に被覆するこ
とが開示されている。特にイオンプレーティング法を用
いれば、炭化ケイ素膜とダイヤモンド状炭素膜とが、低
温でかつ連続して被覆できると記載されている。しか
し、イオンプレーティング法のような物理的蒸着法によ
って被覆するならば、後述するようにアルミナの摺動面
に存在するポア（気孔）の内部への被膜の付き周りが不
十分であるため、十分な耐食性が得られないという欠点
が生じる。

【００１８】特開平９−２９２０３９号公報に開示され
た技術では、後述する理由により、使用環境下での耐食
性が極めて低いため、長期間使用に耐えることは困難で
ある。

【００１９】特開平１０−８９５０６号公報に開示され
た技術では、ケイ素を中間層として用いる場合、後述の
理由により、使用環境下での耐食性が極めて低いため、
長期間使用に耐えることが困難である。また、ケイ素以
外の金属化合物を中間層として用いた場合も、これらの
中間層がスパッタリング法などの物理蒸着法によって被
覆されるため、後述する理由により、使用環境下での耐
食性が低いため、長期間使用に耐えることが困難であ
る。

【００２０】特開平９−３１７９１２号公報に開示され
た技術では、ダイヤモンド状炭素膜を被覆する弁体とは
別の相手側の弁体が炭化ケイ素焼結体で作製されるが、
炭化ケイ素焼結体は極めて硬いセラミックスであり、加
工性が極めて悪いため、製造コストが高くなる。

【００２１】本発明は、これらの課題を解決するために
なされたものであり、より高い密着性と高い耐食性とを
有する被膜により摺動面が被覆された弁体を備える温水
栓バルブに関するものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の温水栓バルブ
は、互いに摺動する２枚の弁体のうち、少なくとも一方
の弁体がポア（気孔）を有するアルミナセラミックス
と、そのアルミナセラミックスの摺動面に被覆されたダ
イヤモンド状炭素膜とを有する温水栓バルブにおいて、
ダイヤモンド状炭素膜がケイ素および水素を含有すると
ともに、実質的にポア内部にも被覆されたことを特徴と
するものである。

【００２３】上記の温水栓バルブにおいて好ましくは、
ダイヤモンド状炭素膜に炭化ケイ素が含まれ、ダイヤモ
ンド状炭素膜中に含まれるケイ素成分の割合が、アルミ
ナセラミックス側から最表面側に向かって減少してい
る。

【００２４】上記の温水栓バルブにおいて好ましくは、
ダイヤモンド状炭素膜が、ケイ素を含有する第１の膜
と、ケイ素を実質上不純物としてのみ含むカーボンを主
要成分とする第２の膜との積層構造を有し、第１の膜に
含有されるケイ素が主に炭化ケイ素として第１の膜に含
まれるとともに、第２の膜がダイヤモンド状炭素膜の最
表面に位置している。

【００２５】上記の温水栓バルブにおいて好ましくは、
ダイヤモンド状炭素膜中に含まれるケイ素と炭素との原
子数の割合が、ケイ素の原子数に対する炭素の原子数の
割合（炭素原子数／ケイ素原子数）で１．５以上の範囲
内である。

【００２６】上記の温水栓バルブにおいて好ましくは、
ダイヤモンド状炭素膜において、第１の膜中に含まれる
ケイ素と炭素との原子数の割合が、ケイ素の原子数に対
する炭素の原子数の割合で１．５以上４．０以下の範囲
内である。

【００２７】上記の温水栓バルブにおいて好ましくは、
ダイヤモンド状炭素膜とアルミナセラミックスとの間
に、クロム、ゲルマニウム、チタン、タングステンおよ
びニッケルよりなる群から選ばれる１種以上の金属から
なる膜が存在している。

【００２８】上記の温水栓バルブにおいて好ましくは、
ダイヤモンド状炭素膜の厚みが０．１μｍ以上２μｍ以
下で、ダイヤモンド状炭素膜とアルミナセラミックスと
の間に設けられる金属膜の厚みが０．０５μｍ以上１μ
ｍ以下である。

【００２９】すなわち、本発明は、硬度が高いながらも
相手攻撃性の低い、すなわち摺動特性に優れたダイヤモ
ンド状炭素膜を、弁体のアルミナ摺動面に密着性よく被
覆し、さらに耐食性にも優れた被膜の構造を提供するも
のであり、具体的には、膜中にケイ素を含むとともに、
そのケイ素の大半が非晶質の炭化ケイ素として存在して
いるダイヤモンド状炭素膜を摺動面に備えた温水栓バル
ブを提供するものである。

【００３０】これまで開示された技術による、ダイヤモ
ンド状炭素膜を被覆したアルミナセラミックス製の温水
栓バルブは、使用している際に、被膜が十分な密着性を
有しないため、ダイヤモンド状炭素膜、あるいは中間層
の薄膜が剥離してしまい、かじりつく現象が発生してい
た。

【００３１】さらに、露出したアルミナセラミックスの
表面は、非常に荒れた状態になっていた。あるいは、ダ
イヤモンド状炭素膜が剥離していない状態であっても、
アルミナセラミックスの摺動面に存在するポアの側壁面
が侵食され、アルミナの粒子、あるいはアルミナ粒子間
を形成する粒界相が脱落し、その粒子が２枚の弁体の間
にかじりつく現象が発生していた。

【００３２】本発明者らは、これらの現象の原因を鋭意
追求した結果、そのメカニズムとして、以下のことを推
定するに至った。すなわち、本発明者らは、温水栓バル
ブが使用される状態を加速させるために以下の評価を行
なった。

【００３３】評価用テストサンプルとして、摺動面がラ
ップ加工されたアルミナ製の温水栓バルブを用い、摺動
面にスパッタリング法によりケイ素膜を被覆した後にプ
ラズマＣＶＤ法によりダイヤモンド状炭素膜を被覆した
サンプルを用いた。

【００３４】アルカリ性試薬を適当量加えて水素イオン
濃度ｐＨを８〜９に調整した水を９０℃に加熱し、その
中に評価用サンプルを浸し、そのまま２００時間保持し
た。水の水素イオン濃度をアルカリ性にする理由は、市
水を加熱した状態で保持すると、アルカリ性に変質する
場合が起こるためである。その理由はまだ定かではない
が、市水中に溶解している炭酸ガスや次亜塩素酸ガスが
加熱により脱気するためと考えられる。

【００３５】上記の状態を２００時間保持させた後、評
価用サンプルの表面状態をＳＥＭ（Scanning Electron
Microscope）、ＥＤＸ（Energy-Dispersive X-ray Spec
trometer）などによって評価した。その結果、以下のこ
とが判明した。

【００３６】（１）アルミナセラミックス製のバルブ表
面上に被覆したダイヤモンド状炭素膜は、被覆領域全域
に亘って剥離が発生していた。

【００３７】（２）剥離はいずれも、被覆したアルミナ
表面に存在するポアの周辺部から発生していた。また、
剥離は、アルミナと中間層のケイ素膜との間で発生して
いた。

【００３８】（３）膜が剥離した箇所のアルミナバルブ
の表面状態は、面粗さが著しく劣化しており、アルミナ
粒子同士の間に存在する粒界相が腐食されていた。

【００３９】（４）膜が剥離していない領域において
も、その領域内にポアが存在する場合、内部が侵食され
ているポアが多数存在していた。

【００４０】これらの結果より、本発明者らは、剥離の
メカニズムを以下のように推定した。

【００４１】（ａ）アルミナ焼結体は通常、十分に焼結
させるために、焼結助剤としてＭｇＯ、ＳｉＯ₂などが
僅かに添加されるが、これらの焼結助剤がアルミナの表
面層と反応し、アルミナ粒子同士の間に粒界相を形成す
る。粒界相は、アルミナマトリックスの三次元ネットワ
ークを構築するために重要な役割を果たすが、試験に供
したアルカリ水溶液はこの粒界相を腐食する。

【００４２】（ｂ）ダイヤモンド状炭素膜は内部応力が
高いため、腐食されて脆化したアルミナはダイヤモンド
状炭素膜の応力によって膜剥離を発生する。

【００４３】（ｃ）したがって、粒界相が腐食されるこ
とにより、アルミナ粒子が脱落していく。

【００４４】（ｄ）さらに、ケイ素のようなアルカリ水
溶液に対して耐食性を持たない材質を用いてバルブ表面
を被覆した場合、バルブ表面に存在する一部のポアから
アルミナセラミックスのマトリックス中に浸入したアル
カリ水溶液が、さらにアルミナセラミックスの摺動面に
まで浸入し、摺動面の粒界相を介して接触していたケイ
素膜を腐食させる。あるいは、ダイヤモンド状炭素膜が
被覆せずに露出しているケイ素膜が存在すれば、そのケ
イ素膜を腐食させる。

【００４５】（ｅ）その結果、ケイ素膜とアルミナとの
界面の密着性が低下する。（ｆ）ダイヤモンド状炭素膜の内部応力が高いため、ケ
イ素膜とアルミナの界面で剥離が生じ、アルミナが露出
する。

【００４６】以上のことから、ダイヤモンド状炭素膜の
剥離や、ポアの内壁の侵食を防止するには、アルミナセ
ラミックスに存在するポアの内部、ならびに摺動面に存
在する粒界相をアルカリ水溶液に接触させないようにす
ればよいと本発明者らは推定した。

【００４７】ところが、従来よく用いられていた、ダイ
ヤモンド状炭素膜をアルミナ表面に密着性よく被覆する
ための中間層として炭化ケイ素膜を被覆する手法の１つ
であるスパッタリング法は、物理的蒸着法であり、炭化
ケイ素から形成されたスパッタカソードにアルゴンのよ
うな不活性ガスを照射し、カソード表面から飛び出した
炭化ケイ素分子をカソードに対向して配置した基材の表
面に付着させるものである。このため、スパッタリング
法では、常温または常温付近での成膜が可能であるが、
アルミナセラミックスの表面に存在する多数のポアの深
部にまで実質的に膜を被覆することは困難であり、さら
にポアの内壁を構成する三次元形状のアルミナ粒子の表
面、特にカソード側から直接見えない、ポア内部のアル
ミナ粒子の裏側に実質的に膜を被覆することが著しく困
難であるため、膜が被覆不可能な箇所を有するポアが存
在する。

【００４８】ダイヤモンド状炭素膜は、通常プラズマＣ
ＶＤ法で被覆されるが、プラズマＣＶＤ法はガス原料の
化学反応を用いており、三次元形状や細孔部の内部に被
覆することが可能である。しかし、ダイヤモンド状炭素
膜は、アルミナセラミックスに密着性よく直接被覆する
ことが困難であるため、通常は公知のようにスパッタリ
ングによって被覆された炭化ケイ素膜の上にのみ被覆さ
れる。

【００４９】このため、スパッタリング法により炭化ケ
イ素を被覆してさらにダイヤモンド状炭素膜を被覆した
場合、アルミナセラミックスの摺動面上のポアの内面に
面する粒界相のうち、炭化ケイ素が被覆されない粒界相
が、アルカリ水によって腐食される。そして、その腐食
された粒界相から腐食が進行し、ラップ加工されたアル
ミナセラミックスの摺動面に存在する粒界相が腐食され
ると、その箇所のアルミナセラミックスの摺動面の面粗
さが悪くなり、またその箇所に存在する炭化ケイ素とア
ルミナセラミックスとの密着性が悪くなる。

【００５０】前述のように、ダイヤモンド状炭素膜は内
部応力が高いため、その下部の炭化ケイ素膜のアルミナ
セラミックスに対する密着性が悪くなると、ダイヤモン
ド状炭素膜の内部応力により炭化ケイ素膜から剥離して
しまう。そのため、スパッタリング法を用いて成膜した
炭化ケイ素膜は、バルブの長時間使用には耐えきれな
い。

【００５１】また、プラズマＣＶＤ法、あるいは熱ＣＶ
Ｄ法で炭化ケイ素膜を被覆する場合、原料ガスの化学的
な反応を用いるため、上に説明したスパッタリング法の
ような三次元形状への不均一な被覆はなく、均一に炭化
ケイ素が被覆され、ボイド内部や深部へも実質的に被覆
することが可能である。

【００５２】しかし、その被覆温度は、特開平６−２２
７８８２号公報に開示されているように５００℃以上、
さらには７００℃〜９００℃が好ましいとされており、
その温度に炉内を加熱するためには、加熱するための大
きなエネルギと加熱・冷却するための時間、ならびにそ
れに相当するコストが必要となり、経済的ではない。ま
た、高温に耐えるための特殊な材質からなる治具も必要
となる。

【００５３】本発明は、従来開示されてきた温水栓バル
ブの被覆膜に関して新しい知見を与えるものである。以
下、本発明の作用について説明する。

【００５４】本発明に用いられる温水栓バルブは、摺動
面がアルミナセラミックスから構成されているが、摺動
面は相手側の弁体とのかじりを防ぐために、ラップ加工
などを施して、表面粗さを整える必要がある。この場
合、相手側の弁体との摺動をより潤滑に行なうために、
摺動面に適当な大きさのポアが適当な割合で存在してい
ることが必要である。このポアに極少量の水が溜まり、
それが潤滑剤としての役目を果たすのである。

【００５５】そして、２枚の弁体の摺動特性を向上させ
るために、この摺動面の上にダイヤモンド状炭素膜が被
覆される。ダイヤモンド状炭素膜は、ＤＬＣ（Diamond
LikeCarbon）、硬質炭素膜、非晶質炭素膜とも呼ばれる
膜で、硬質ながら相手攻撃性が著しく低いために、高い
摺動特性が必要とされる分野で使用されることが多い。

【００５６】本発明のダイヤモンド状炭素膜にはケイ素
が含まれていることが必要である。ダイヤモンド状炭素
膜内に含まれるケイ素成分は、ケイ素として含有されて
いてもかまわないが、ケイ素成分の一部は炭化ケイ素と
して含まれていることが必要である。炭化ケイ素は、ダ
イヤモンド状炭素膜と同じく周期律表の第ＩＶｂ族の元
素で構成されるため、炭化ケイ素とダイヤモンド状炭素
膜とは高い密着性を保ちながら結合することができる。

【００５７】ダイヤモンド状炭素膜中の、炭化ケイ素と
ケイ素との含有割合は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ：
X-ray Photoelectron Spectroscopy）によって評価すれ
ばよい。この場合、ＸＰＳのチャートに現れるピークプ
ロファイルをケイ素と炭化ケイ素とのピークに分割して
やり、各々のピークの面積比でそれぞれの含有率を求め
ることができる。

【００５８】また、ダイヤモンド状炭素膜に含まれるケ
イ素の原子数とカーボンの原子数との割合も、ＸＰＳに
よって評価することができる。この場合、検出されるケ
イ素の原子数は、炭化ケイ素に含まれるケイ素の原子数
と単独で存在するケイ素の原子数との合計として表わさ
れ、ケイ素の原子数に対するカーボンの原子数の割合
は、金属膜とダイヤモンド状炭素膜との界面付近からダ
イヤモンド状炭素膜の最表面側に向かうにつれて増加し
てくる。

【００５９】本発明のダイヤモンド状炭素膜は、（i）
ダイヤモンド状炭素膜中に含まれるケイ素成分の割合が
アルミナセラミックス側から最表面側に向かって減少し
ているような膜構造または、（ii）ケイ素を含有する第
１の膜と、ケイ素を実質上不純物としてのみ含むカーボ
ンを主要成分とする第２の膜との２層の積層構造を有す
る構造からなり、第１の膜に含まれるケイ素成分が主に
非晶質の炭化ケイ素として含まれるとともに、第２の膜
が最表面に位置するような膜構造である。

【００６０】上記（i）、（ii）のいずれの膜構造にお
いても、ダイヤモンド状炭素膜中に含まれるケイ素と炭
素との原子数の割合は、ケイ素に対する炭素の原子数の
割合で１．５以上であることが必要である。特に、後者
の（ii)のような膜構造の場合、ケイ素を含有する第１
の膜に含まれるケイ素と炭素との原子数の割合は、ケイ
素の原子数に対する炭素の原子数の割合で１．５以上
４．０以下であることが必要である。

【００６１】ダイヤモンド状炭素膜内に含まれるケイ素
に対する炭素の原子数の割合が１．５よりも小さいと、
ケイ素の添加効果が小さくなり、ダイヤモンド状炭素膜
が密着性よく基材の被覆面に被覆されず、同じくその割
合が４．０よりも高い場合にはダイヤモンド状炭素膜が
密着性よく基材の被覆面に被覆されず、しかも上に説明
したようなアルカリ性の水溶液に対する耐食性が劣化す
る。

【００６２】さらに、本発明においては、ダイヤモンド
状炭素膜をケイ素を含む第１の膜と、実質的に不純物と
してのみケイ素を含みカーボンを主要成分とする第２の
膜との積層構造とそれ以外の別の層とが積層されていて
もよい。

【００６３】また、さらにダイヤモンド状炭素膜を被覆
する領域に予め、クロム、ゲルマニウム、チタン、タン
グステン、およびニッケルよりなる群から選ばれる少な
くとも１種の金属を含む膜（単一の金属よりなる金属
膜、あるいは２種以上の金属よりなる合金膜）あるいは
少なくとも１種の金属を含む膜が多層に被覆されてもよ
い。これらの金属を含む膜は、アルミナと密着性よく被
覆することが可能であるばかりでなく、炭化ケイ素とも
密着性よく被覆することが可能である。

【００６４】これらの金属膜は、スパッタリング法やイ
オンプレーティング法のような通常の公知の手法により
被覆すればよく、その膜厚は０．０５μｍ以上１μｍ以
下の範囲が好適である。０．０５μｍよりも薄いと、均
質に密着性よく金属膜を被覆することが困難になり、１
μｍよりも厚いと、金属膜を設けた効果が飽和し、経済
的ではない。

【００６５】また、これらの金属膜の直上に被覆するダ
イヤモンド状炭素膜には、ケイ素成分が炭化ケイ素とし
て含まれていることが必要である。

【００６６】炭化ケイ素は、クロム、ゲルマニウム、チ
タン、タングステンおよびニッケルのような金属膜と密
着性よく被覆することができる。一方、ダイヤモンド状
炭素膜は、炭化ケイ素と密着性よく結合でき、摺動特性
に優れている。このため、ダイヤモンド状炭素膜を上記
（ii）のように第１および第２の膜の積層構造とする場
合、ケイ素を含む第１の膜が金属膜との界面を有する下
側に位置し、第２の膜が最表面側（上側）に位置するこ
とが必要である。また、第１の膜には、少なくとも炭化
ケイ素成分が含まれていることが必要である。

【００６７】これらの膜がダイヤモンド状炭素膜か否か
の同定は、ラマン分光分析によって行なうことができ
る。一般的に波長５１４．５ｎｍのＡｒ⁺レーザーを用
いたラマン分光分析においては、ダイヤモンド状炭素膜
は１３９０ｃｍ^-1と１５４０ｃｍ^-1近傍にピークが現れ
る。そのピークプロファイルを比較することにより、ダ
イヤモンド状炭素膜の同定を行なうことができる。

【００６８】以上説明したダイヤモンド状炭素膜の膜厚
は、０．１μｍ以上２μｍ以下である。ダイヤモンド状
炭素膜を上記（ii）のように第１および第２の膜の積層
構造とする場合には、第１および第２の膜の合計の膜厚
が０．１μｍ以上２μｍ以下となる。

【００６９】ダイヤモンド状炭素膜の膜厚が０．１μｍ
よりも薄い場合には、ダイヤモンド状炭素膜が持つ優れ
た摺動特性を発揮することが困難である。またダイヤモ
ンド状炭素膜の膜厚が２μｍを超えると、ダイヤモンド
状炭素膜の高い内部応力により剥離が発生する。またい
ずれの場合でも、ダイヤモンド状炭素膜の膜厚は０．５
μｍ以上１．５μｍ以下であることが特に好ましい。

【００７０】このようにして被覆したダイヤモンド状炭
素膜の面粗さは、Ｒａが０．０５μｍ以上０．５μｍ以
下であることが好ましい。面粗さが０．０５μｍよりも
小さい場合、被膜の面粗さは被覆される基材表面の面粗
さが反映されるため、基材を十分にラップ加工する必要
があり、非経済的である。また面粗さが０．５μｍより
も大きいと、摺動特性が悪くなり、相手側の弁体との間
にかじりが発生する。

【００７１】上述の特性を持つ本発明におけるダイヤモ
ンド状炭素膜の被覆は、少なくとも炭素とケイ素とを主
要成分とするケイ素化合物ガスを用いて被覆する工程を
含んでいる。この場合、炭素とケイ素とを主要成分とす
るケイ素化合物ガスとしては、たとえばトリメチルシラ
ン、テトラメチルシラン、テトラエチルシランなどの有
機シリコン化合物ガスが挙げられるが、テトラメチルシ
ランは低腐食性で操作性も良好なため、原料ガスとして
好適である。

【００７２】テトラメチルシランの化学組成は（Ｃ
Ｈ₃）₄Ｓｉであり、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）と過剰
量のメチルグリニャール試薬の反応で作られ、主に核磁
気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）スペク
トルの化学シフトの標準物質として用いられている。

【００７３】前記の炭素とケイ素とを主要成分とするケ
イ素化合物ガスを原料材料として用いて炭化ケイ素膜を
被覆するには、通常は１００℃程度の低温で被覆するこ
とが可能である。このため、経済性および生産性が向上
する。また、炭化ケイ素膜は、ケイ素化合物ガスと必要
に応じて炭化水素系ガスを混合してプラズマを発生させ
ながら化学蒸着法により形成することができる。このた
め、アルミナバルブの摺動面に均一に目的とする被膜が
被覆されるばかりでなく、摺動面に存在するポア内部や
深部へも実施的に被覆することが可能である。

【００７４】たとえばテトラメチルシランは、沸点が２
７℃で、被覆工程を行なう装置内には、テトラメチルシ
ランを充填したボンベからマスフローを使って一定量供
給してやればよい。その場合、該ボンベと該装置とを連
結するテトラメチルシランの経路をテープヒータなどで
加熱して、供給ボンベから装置内にテトラメチルシラン
が輸送されるときに液化しないように管理する必要があ
る。

【００７５】被覆を行なう装置内に供給されたテトラメ
チルシランは、装置内で発生されたプラズマによって容
易に分解し、それにより目的とする基材の表面に、炭化
ケイ素を含んだカーボン膜が被覆される。

【００７６】また、必要に応じて、テトラメチルシラン
と同時に炭化水素系ガスを流すこともできる。炭化ケイ
素系ガスとしては、たとえばメタン、アセチレン、ベン
ゼンなどがある。また、さらに必要に応じて、水素、窒
素、アルゴンなどもガスに加えて適宜供給してやること
もできる。

【００７７】ダイヤモンド状炭素膜に含まれるケイ素成
分の割合は、テトラメチルシランの供給量、あるいはプ
ラズマの出力、装置内の反応圧力、基板の加熱温度によ
って変更することが可能である。ダイヤモンド状炭素膜
に含まれるケイ素の割合を変化させるためには、テトラ
メチルシランの供給量を変化させてやることが最も制御
しやすいため好適である。また、２層のダイヤモンド状
炭素膜を被覆する場合、最表面側のカーボンを主要成分
とする第２の膜を被覆するには、テトラメチルシランの
供給を止めてやればよい。

【００７８】これらのダイヤモンド状炭素膜の被覆に
は、三次元形状の対象物に均質に被覆することが可能
な、通常の公知のプラズマＣＶＤ法を用いることができ
る。プラズマＣＶＤ法を用いることにより、ダイヤモン
ド状炭素膜をアルミナセラミックスからなる弁体の摺動
面に存在するポアの内部にまで実質的に被覆することが
可能になる。

【００７９】このようにして本発明では、必要に応じて
金属膜を被覆した後にダイヤモンド状炭素膜を被覆する
が、物理蒸着法で被覆する金属膜は、アルミナセラミッ
クスからなる弁体の摺動面に存在するポアの内部にまで
十分に被覆されないか、あるいは全く被覆されない。し
かし、金属膜は、摺動面には均質に密着性よく被覆さ
れ、さらにその上に本発明によるダイヤモンド状炭素膜
が密着性よく被覆されるため、摺動特性には全く問題が
ない。

【００８０】また、ポア内部に金属膜が被覆されなけれ
ば、カーボンを主要成分とするダイヤモンド状炭素膜は
アルミナには直接被覆することが極めて困難なため、ポ
ア内部には被覆されない。しかし、ポア内部に膜を被覆
する目的は、摺動特性ではなく、耐食性を向上させるた
めである。

【００８１】本発明が開示する１つの手法によれば、ア
ルミナセラミックスからなる弁体の摺動面に金属膜を被
覆した後に、ケイ素を含むダイヤモンド状炭素膜を被覆
するが、この膜は、前述の物理的蒸着法による金属膜が
被覆されないようなポアの内部に至るまで実質的に被覆
される。

【００８２】この場合、ポア内部には金属膜を介さずに
被覆される部分が生じるが、前述のように、ポア内部に
被覆されるダイヤモンド状炭素膜に必要な特性は、摺動
特性ではなく耐食性であるため、金属膜を介さずに被覆
されたダイヤモンド状炭素膜でも、優れた耐食性を示す
ことができる。その後、今度はケイ素を実質的に不純物
としてのみ含み、カーボンを主要成分とするダイヤモン
ド状炭素膜が被覆され、摺動面には摺動特性に優れた膜
が形成される。

【００８３】こうして形成されたダイヤモンド状炭素膜
のビッカース硬度はＨｖ＝１０００〜１５００であり、
相手攻撃性に優れている。

【００８４】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、アルミナバルブの摺動面には、摺動特性に優れた膜
が被覆され、耐食性の要因となるポア内部には膜が細部
にわたり実質的に被覆されるため、腐食を防ぎ、高い耐
食性を示すことができる。このため、本発明によれば、
高い摺動特性だけでなく、優れた耐食性を有する温水栓
バルブを提供することができる。

【００８５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。

【００８６】図１は、本発明の一実施の形態における温
水栓バルブの構成を示す部分分解斜視図であり、図２は
図１の固定弁１の部分拡大断面図である。

【００８７】図１および図２を参照して、温水栓バルブ
は、互いに摺動する２枚の弁体として固定弁１と可動弁
９とをケース８内に有している。固定弁１はやや厚みの
ある円盤状の形態を有しており、その平面部には水流入
穴２、湯流入穴３および混合水流出用弁穴４が貫通して
設けられている。この固定弁１は、上記各穴にそれぞれ
対応する開口部５、６および７を有するケース８の底部
に配置されている。

【００８８】可動弁９には、偏心させた空洞部１０が穿
設してあり、この空洞部１０の底部には図示しない混合
水用弁穴および湯水用弁穴が貫通して設けられている。
この可動弁９は固定弁１上に圧接した状態でケース８内
に組込まれており、このケース８はさらに前記湯水混合
栓内に組込まれている。また上記可動弁９は、図示しな
い温度調節レバーと連動する構成とされている。上記温
度調節レバーを作動させると、そのレバーの動きは可動
弁９に伝達され、可動弁９が固定弁１上を摺動して前記
各穴の開度を変化させることができる。したがって、適
温の湯の流出あるいは給湯の停止を自在に行なうことが
可能である。

【００８９】たとえば上記の固定弁１は、図２に示すよ
うにアルミナセラミックスからなる基材１１と、その基
材１１の摺動面上を被覆するダイヤモンド状炭素膜１２
とを有している。またアルミナセラミックスよりなる基
材１１には、図３に示すように複数のポア１１ａが生じ
ており、ダイヤモンド状炭素膜１２はそのポア１１ａの
内表面のほぼ全面に形成されており、実質的にポア１１
ａ内部に形成されている。つまり、ダイヤモンド状炭素
膜１２は、ポア１１ａの外部から見ることのできない内
表面にまで被覆されている。このダイヤモンド状炭素膜
１２は、ケイ素および水素を含有している。

【００９０】このダイヤモンド状炭素膜１２は、炭化ケ
イ素を含有し、ケイ素成分がダイヤモンド状炭素膜１２
中に含まれる割合が基材１１側から最表面側（矢印Ａ
側）に向かって減少していることが好ましい。またダイ
ヤモンド状炭素膜１２は、図４に示すようにケイ素を含
有する第１の膜１２ａと、ケイ素を実質上不純物として
のみ含むカーボンを主要成分とする第２の膜１２ｂとの
積層構造を有していてもよい。この場合、第１の膜１２
ａにケイ素は主に非晶質の炭化ケイ素として含まれると
ともに、第２の膜１２ｂがダイヤモンド状炭素膜１２の
最表面に位置することが好ましい。

【００９１】ダイヤモンド状炭素膜１２中に含まれるケ
イ素と炭素との割合が、ケイ素の原子数に対する炭素の
原子数の割合で１．５以上の範囲内であることが好まし
い。また図４に示すダイヤモンド状炭素膜において第１
の膜１２ａ中に含まれるケイ素と炭素との割合が、ケイ
素の原子数に対する炭素の原子数の割合で１．５以上
４．０以下の範囲内であることが好ましく、２．５以上
４．０以下の範囲内がさらに好ましい。

【００９２】また、図５に示すようにダイヤモンド状炭
素膜１２とアルミナセラミックスよりなる基材１１との
間に、チタン、クロム、ゲルマニウム、タングステンお
よびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも１種の
金属からなる金属膜１３が存在していてもよい。またこ
の金属膜１３は、図６に示すようにダイヤモンド状炭素
膜１２が上述の第１の膜１２ａと第２の膜１２ｂとの積
層構造よりなる場合に設けられてもよい。

【００９３】図５および図６の構成において、ダイヤモ
ンド状炭素膜の厚み１２は０．１μｍ以上２μｍ以下で
あり、金属膜１３の厚みは０．０５μｍ以上１μｍ以下
であることが好ましい。

【００９４】なお、上記においては図１の固定弁１につ
いて説明したが、可動弁９が上記と同様の構成を有して
いてもよく、さらに固定弁１と可動弁９との双方が上記
と同様の構成を有していてもよい。

【００９５】

【実施例】（実施例１）摺動面が予めラッピング加工さ
れ、摺動面にポアが多数散在しているアルミナ製セラミ
ックスバルブを成膜装置内にセットし、拡散ポンプで装
置内を真空排気した後、装置内壁に設けた抵抗加熱によ
りアルミナバルブを１００℃に加熱した状態で、チタン
ターゲットを用いてアルミナセラミックスバルブの摺動
面の上にチタン膜を０．１μｍの厚みで被覆した。

【００９６】引続き、アルミナバルブを１００℃に加熱
したまま、テトラメチルシランのボンベのバルブを開
き、装置内にテトラメチルシランとメタンガスとを導入
し、アルミナバルブをセットした電極に６００ＷのＲＦ
（Radio Frequency）出力を加えた。被覆中、テトラメ
チルシランガスとメタンガスとの流量分率を１：１から
１：１０へと、テトラメチルシランガスの流量分率を傾
斜的に減らしていき、最終的にテトラメチルシランガス
の供給を中止し、メタンガスのみを供給した。被覆に要
した時間は７０分であった。

【００９７】こうして得られた被膜のラマン分光分析を
行ない、検出されたピークをガウス分布にしたがって解
析した結果、１３９０ｃｍ^-1近傍と１４８０ｃｍ^-1近傍
にピークが検出された。１３９０ｃｍ^-1のピーク強度
（Ｉ１）に対する１４８０ｃｍ ^-1のピーク強度（Ｉ２）
の割合（Ｉ１／Ｉ２）は、０．３８であり、１３９０ｃ
ｍ^-1のピーク面積（Ｍ１）に対する１４８０ｃｍ^-1のピ
ーク面積（Ｍ２）の割合（Ｍ１／Ｍ２）は、０．１７で
あった。

【００９８】このラマン分光分析の結果、この被膜は、
ｓｐ３結合性を有する非晶質の炭素膜、すなわちダイヤ
モンド状炭素膜であることが判明した。

【００９９】またＸ線回折分析を行なった結果、チタン
膜の上に被覆した被膜は非晶質であることが判明した。
また、ＸＰＳによってこの膜に含まれているケイ素と炭
素との比率および混合状態を測定した結果、ケイ素の成
分の含有量は、摺動面から膜の最表面に向かって減少し
ており、膜中に含まれるケイ素と炭素との含有割合は原
子数比で１：８であり、最表面および最表面近傍はすべ
て炭素から形成されていた。また、膜中に含まれるケイ
素はほぼすべてが炭化ケイ素として存在していた。これ
らの結果、この被膜は、ケイ素を非晶質の炭化ケイ素と
して含有するダイヤモンド状炭素膜であることが判明し
た。

【０１００】このダイヤモンド状炭素膜の厚みを測定し
た結果、１．４μｍであることがわかった。ダイヤモン
ド状炭素膜の表面粗さはＲａ＝０．０８μｍであった。
また、この被膜のビッカース硬度Ｈｖは１１００であっ
た。

【０１０１】この被膜の密着性をスキャニング式の密着
性測定器（島津製作所製ＳＳＴ−１０１）で評価した。
その結果、１００ｇまで評価しても、膜剥離は観察され
なかった。

【０１０２】比較のため、同じようにチタンを被覆した
後、そのままチタンターゲットをシリコンターゲットに
変更して、同じようにスパッタリングでシリコン膜を被
覆した。次に、メタンガスを導入してアルミナバルブを
セットした電極に６００ＷのＲＦ出力を加えてプラズマ
ＣＶＤ法によりダイヤモンド状炭素膜を被覆した。被覆
された被膜の厚みは、チタン膜は０．１μｍ、シリコン
膜は０．４μｍ、ダイヤモンド状炭素膜は１．４μｍで
あった（比較例１）。

【０１０３】また同じようにチタン膜をスパッタリング
で被覆した後、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ターゲットを用い
て、チタン膜の上に炭化ケイ素膜をスパッタリングで被
覆した。さらにその上に、上と同じ条件でプラズマＣＶ
Ｄ法によりダイヤモンド状炭素膜を被覆した。それぞれ
の被膜の膜厚は、各々０．１μｍ、０．４μｍ、１．４
μｍであった（比較例２）。

【０１０４】チタン膜を被覆せずに直接シリコン膜をス
パッタリング法によりアルミナセラミックス製バルブの
摺動面に０．４μｍの厚みで被覆した。さらにその上に
ダイヤモンド状炭素膜をプラズマＣＶＤ法により１．４
μｍの厚みで被覆した（比較例３）。

【０１０５】さらに、アルミナセラミックス製バルブの
摺動面にプラズマＣＶＤ法により炭化ケイ素膜を被覆し
た。装置内を６００℃に加熱して、四塩化ケイ素とメタ
ンガス（ＣＨ₄）とを装置内に供給し、ＲＦ出力を発生
させて０．４μｍの厚みの炭化ケイ素を被覆した。その
後、１００℃まで冷却させ、上と同じ要領でダイヤモン
ド状炭素膜を１．４μｍの厚みで被覆した（比較例
４）。

【０１０６】この場合、装置内の加熱を開始してからダ
イヤモンド状炭素膜を被覆するまでの時間は約６時間で
あった。また、被覆後の装置内に残存している未反応物
のスケールの除去や、装置内から発生した有毒ガスを排
気系の途中で液体窒素で凍結させているため、この有毒
ガスの処理などに約２時間必要であった。

【０１０７】これらの比較例の密着性を本発明例と同様
の方法で測定した。その結果、比較例１、２、３および
４の密着性は、各々１００ｇ以上、１００ｇ以上、８０
ｇ、１００ｇであった。

【０１０８】また、これらのサンプルをｐＨ８．５に調
合した水に加えてから水を９０℃に加熱して２００時間
浸し、その後のサンプルの表面状態を外観、および光学
顕微鏡、ＳＥＭによって観察して、摺動面に被覆されて
いる被膜の剥離状態を評価した。

【０１０９】その結果、本発明例では摺動面の剥離は全
く観察されず、摺動面に存在するポアの内部も侵食され
ていなかった。

【０１１０】比較例１では、摺動面の被膜の剥離が観察
されたが、剥離はチタンとケイ素との界面で発生してい
た。

【０１１１】比較例２では、摺動面の被膜の剥離は観察
されなかったが、摺動面に存在するポアの内部は侵食さ
れていた。

【０１１２】比較例３では、摺動面の剥離が著しく発生
しており、剥離はアルミナセラミックスとケイ素との間
で発生していた。また、剥離が発生した箇所のアルミナ
セラミックスの表面はアルミナ粒子同士の粒界相が激し
く侵食されていた。また、摺動面に存在するポアも激し
く侵食されており、ポアの直径が著しく大きくなってい
るものも観察された。

【０１１３】比較例４では、本発明例と同じように摺動
面の剥離は全く観察されず、摺動面に存在するポアの内
部も侵食されていなかった。

【０１１４】以上より、本発明例は、密着性、耐食性な
らびに経済性のすべての面において、比較例に比べて優
れていることが判明した。

【０１１５】（実施例２）実施例１と同じ仕様、同じ加
工によるアルミナセラミックスバルブの摺動面にスパッ
タリング法によりチタン膜を０．１μｍの厚みで被覆し
た後、テトラメチルシランガスを用いてＲＦ出力６００
Ｗで被覆した。さらに、テトラメチルシランガスの供給
を中止して、メタンガスとアルゴンガスとを供給してＲ
Ｆ出力６００Ｗでダイヤモンド状炭素膜を０．９μｍの
厚みで被覆した。いずれの被膜の被覆工程も、装置内の
温度は１００℃に保持して行なった。チタン膜の被覆を
開始してからダイヤモンド状炭素膜の被覆が終わるまで
７０分であった。

【０１１６】こうして得られた被膜のＸＰＳ評価、およ
びＸ線回折評価を行なった。ＸＰＳ評価では、被膜の最
表面からアルゴンイオンを照射して被膜をエッチングし
ていきながら、被膜の元素分析を行った。当初は炭素の
みが検出されたが、途中でケイ素が検出されるようにな
り、最後はチタンが検出された。

【０１１７】ケイ素と炭素が検出された膜は、テトラメ
チルシランガスを供給しながら被覆した箇所で、最下層
のチタン膜に隣接する膜であると推定できるが、その膜
中でのケイ素と炭素の含有割合は、原子数の比率に換算
して、各々２７％と７３％であった。また、検出された
ピークの分析により、この膜中に存在するケイ素は、ほ
とんど１００％炭化ケイ素として存在していることが分
かった。

【０１１８】すなわち、フリーカーボンは原子数の比率
に換算して４６％含まれていることが判明した。

【０１１９】このことから、膜中に存在するケイ素の原
子数に対する炭素の原子数の割合は、７３／２７＝２．
７０であることが分かった。

【０１２０】また、Ｘ線回折では、基材のアルミナのピ
ークとアルミナの粒界相を構成する化合物のピーク、な
らびにチタン膜のピークのみが検出された。

【０１２１】このことから、膜中に含まれる炭化ケイ素
は非晶質であることが分かった。また、この被膜のビッ
カース硬度Ｈｖは１５００であった。

【０１２２】この膜の密着性、および耐食性を実施例１
と同様に評価した結果、密着性は１００ｇ以上であり、
耐食評価試験後の摺動面上の被膜には剥離が全く観察さ
れず、耐食評価試験前の状態と差異は見られず、耐食性
にも全く問題ないことが判明した。

【０１２３】（実施例３）アルミナセラミックスバルブ
の摺動面にテトラメチルシランとアセチレンガスとを用
いてＲＦ出力１３００Ｗで被覆した。さらに、テトラメ
チルシランガスの供給を中止して、アセチレンガスとア
ルゴンガスとを供給してＲＦ出力１０００Ｗでダイヤモ
ンド状炭素膜を０．７μｍの厚みで被覆した。こうして
被覆したダイヤモンド状炭素膜の被覆工程を通して、装
置内の温度は１１０℃に保持して行なった。ダイヤモン
ド状炭素膜の被覆が終わるまで５０分であった。

【０１２４】こうして得られた被膜のラマン分光分析、
ＸＰＳ評価、およびＸ線回折評価を行なった結果、被覆
された被膜は、非晶質の炭化ケイ素が添加されたダイヤ
モンド状炭素膜であり、テトラメチルシランガスとアセ
チレンガスとを同時に供給することによって形成された
部位には炭化ケイ素が含まれており、テトラメチルシラ
ンガスの供給を中止してアセチレンガスとアルゴンガス
とを供給して形成した部位は殆どがダイヤモンド状炭素
膜から形成されており、ケイ素成分は不純物として存在
する程度であった。

【０１２５】この膜の密着性、および耐食性を実施例１
および２と同様に評価した結果、密着性は１００ｇ以上
であり、耐食評価試験後の摺動面上の被膜には剥離が全
く観察されず、耐食評価試験前の状態と差異は見られ
ず、耐食性にも全く問題ないことが判明した。

【０１２６】一方、炭化ケイ素膜をマグネトロンスパッ
タリング法でアルミナセラミックスバルブの摺動面に被
覆した後、メタンガスを流しながら高周波電圧を加えた
プラズマＣＶＤ法によりダイヤモンド状炭素膜を０．７
μｍの厚みで被覆したサンプル（比較例５）において
は、上記と同じ耐食評価試験を行なった結果、摺動面に
存在するポアの内部が明らかに侵食されており、ポア部
の周辺部には、直径数μｍの小さなスケールが多く見ら
れた。これらのスケールの元素分析を行なった結果、マ
グネシウム、シリコン、アルミニウムなどが検出され、
アルミナセラミックスの粒界相を構成している焼結助剤
が溶解してできた反応物であることが推定された。

【０１２７】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、硬度が
高いながらも相手攻撃性の低い、すなわち摺動特性に優
れたダイヤモンド状炭素膜を、弁体のアルミナ摺動面に
密着性よく被覆し、さらに耐食性にも優れた被膜の構造
を提供するものであり、具体的には、膜中にケイ素を含
むとともに、そのケイ素の大半が炭化ケイ素として存在
しているダイヤモンド状炭素膜を提供するものである。

【０１２９】本発明の温水栓バルブは、上述の膜構造と
膜生成手法によるため、優れた密着性を示すのみなら
ず、優れた耐食性を示すことができる。しかも、短時間
で成膜することが可能であり、低コストで経済効果も十
分にある。これにより、性能、生産性共に優れたバルブ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における温水栓バルブ
の構成を概略的に示す部分分解斜視図である。

【図２】図１の固定弁の摺動面近傍を拡大して示す部
分拡大断面図である。

【図３】基材のポア内部にまでダイヤモンド状炭素膜
が形成された様子を示す概略断面図である。

【図４】ダイヤモンド状炭素膜が積層構造よりなる構
成を示す概略断面図である。

【図５】ダイヤモンド状炭素膜と基材との間に金属膜
を配置した構成を示す概略断面図である。

【図６】ダイヤモンド状炭素膜が積層構造よりなり、
そのダイヤモンド状炭素膜と基材との間に金属膜が配置
された構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１固定弁、２水流入穴、３湯流入穴、４混合水
流出用弁穴、５，６，７開口部、８ケース、９可
動弁、１０空洞部、１１アルミナセラミックスより
なる基材、１１ａポア、１２ダイヤモンド状炭素
膜、１２ａ第１の膜、１２ｂ第２の膜、１３金属
膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ２３Ｃ 16/27 Ｃ２３Ｃ 16/27 Ｆ１６Ｋ 11/06 Ｆ１６Ｋ 11/06 Ｂ (72)発明者池ヶ谷明彦兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者藤波泰志京都市南区久世殿城町575番地日本アイ・ティ・エフ株式会社内 (72)発明者大原久典京都市南区久世殿城町575番地日本アイ・ティ・エフ株式会社内Ｆターム(参考） 2D060 BB01 BC02 BD05 BD10 3H053 AA02 AA22 BA16 BA38 BA39 BB17 BB38 BB39 DA02 3H067 AA11 CC02 CC22 CC23 CC24 CC45 EA23 EA29 EB23 EB29 FF02 GG13 4K030 AA06 AA09 BA28 BA29 BB13 CA05 FA01 HA04 JA01 JA06 LA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに摺動する２枚の弁体のうち、少な
くとも一方の弁体がポアを有するアルミナセラミックス
と、前記アルミナセラミックスの摺動面に被覆されたダ
イヤモンド状炭素膜とを有する温水栓バルブにおいて、
前記ダイヤモンド状炭素膜がケイ素および水素を含有す
るとともに、実質的にポア内部にも被覆されたことを特
徴とする、温水栓バルブ。
【請求項２】前記ダイヤモンド状炭素膜に非晶質の炭
化ケイ素が含まれ、前記ケイ素成分が前記ダイヤモンド
状炭素膜中に含まれる割合が、前記アルミナセラミック
ス側から最表面側に向かって減少していることを特徴と
する、請求項１に記載の温水栓バルブ。
【請求項３】前記ダイヤモンド状炭素膜が、ケイ素を
含有する第１の膜と、ケイ素を実質上不純物としてのみ
含むカーボンを主要成分とする第２の膜との積層構造を
有し、前記第１の膜に含有されるケイ素が主に非晶質の
炭化ケイ素として前記第１の膜に含まれるとともに、前
記第２の膜が前記ダイヤモンド状炭素膜の最表面に位置
することを特徴とする、請求項１または２に記載の温水
栓バルブ。
【請求項４】前記ダイヤモンド状炭素膜中に含まれる
ケイ素と炭素との原子数の割合が、ケイ素に対する炭素
の割合（炭素原子数／ケイ素原子数）で１．５以上の範
囲内であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか
に記載の温水栓バルブ。
【請求項５】前記ダイヤモンド状炭素膜において、前
記第１の膜中に含まれるケイ素と炭素との原子数の割合
が、ケイ素に対する炭素の割合（炭素原子数／ケイ素原
子数）で１．５以上４．０以下の範囲内であることを特
徴とする、請求項３に記載の温水栓バルブ。
【請求項６】前記ダイヤモンド状炭素膜と前記アルミ
ナセラミックスとの間に、クロム、ゲルマニウム、チタ
ン、タングステンおよびニッケルよりなる群から選ばれ
る１種以上の金属からなる膜が存在することを特徴とす
る、請求項１〜５のいずれかに記載の温水栓バルブ。
【請求項７】前記ダイヤモンド状炭素膜の厚みが０．
１μｍ以上２μｍ以下で、前記ダイヤモンド状炭素膜と
前記アルミナセラミックスとの間に設けられる前記金属
膜の厚みが０．０５μｍ以上１μｍ以下であることを特
徴とする、請求項６に記載の温水栓バルブ。