JP2022091598A - 流量制御用三方弁及び温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力伝達手段及び接合手段が、弁本体及び弁体より熱伝導率が小さい材料からなり駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成しない場合に比較して、－８５℃程度の低温流体に対する駆動手段の動作不良を抑制した流量制御用三方弁及び温度制御装置を提供する。【解決手段】駆動力伝達手段及び接合手段（カップリング５）は、弁本体６及び弁体より熱伝導率が低い材料からなり駆動手段（アクチュエータ部３）への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、流量制御用三方弁及び温度制御装置に関する。

従来、流量制御用三方弁に関する技術として、本出願人は、特許文献１等に開示されたものを既に提案している。

特許文献１は、第１の流体が流入する断面矩形状の第１の弁口と第２の流体が流入する断面矩形状の第２の弁口が形成された円柱形状の空所からなる弁座を有する弁本体と、前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替えるよう前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、予め定められた中心角を有する半円筒形状に形成され且つ周方向に沿った両端面が曲面形状に形成された弁体と、前記弁体を回転駆動する駆動手段と、を備えるように構成したものである。

特許第６１０４４４３号公報

本発明は、駆動力伝達手段及び接合手段が、弁本体及び弁体より熱伝導率が小さい材料からなり駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成しない場合に比較して、－８５℃程度の低温流体に対する駆動手段の動作不良を抑制した流量制御用三方弁及び温度制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記流体が流出する断面矩形状の第２の弁口が設けられた円柱形状の空所からなる弁座、及び前記第１及び第２の弁口から前記流体を外部へそれぞれ流出させる第１及び第２の流出口を有する弁本体と、
前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替える開口部が形成された円筒形状の弁体と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動力を前記弁体に伝達する円柱形状の駆動力伝達手段と、
前記弁本体と前記駆動手段を接合する接合手段と、
を備え、
前記駆動力伝達手段及び前記接合手段は、前記弁本体及び前記弁体より熱伝導率が低い材料からなり前記駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成することを特徴とする流量制御用三方弁である。

請求項２に記載された発明は、第１の流体が流入する断面矩形状の第１の弁口と第２の流体が流入する断面矩形状の第２の弁口が設けられた円柱形状の空所からなる弁座、及び前記第１及び第２の弁口に前記第１及び第２の流体を外部からそれぞれ流入させる第１及び第２の流入口を有する弁本体と、
前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替える開口部が形成された円筒形状の弁体と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動力を前記弁体に伝達する円柱形状の駆動力伝達手段と、
前記弁本体と前記駆動手段を接合する接合手段と、
を備え、
前記駆動力伝達手段及び前記接合手段は、前記弁本体及び前記弁体より熱伝導率が低い材料からなり前記駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成することを特徴とする流量制御用三方弁である。

請求項３に記載された発明は、前記駆動力伝達手段は、熱伝導率が１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であり、前記接合手段は、熱伝導率が１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下である請求項１又は２に記載の流量制御用三方弁である。

請求項４に記載された発明は、前記駆動力伝達手段は、ジルコニアからなり、前記接合手段は、ポリイミド樹脂からなる請求項３に記載の流量制御用三方弁である。

請求項５に記載された発明は、前記接合手段は、前記駆動力伝達手段より熱伝導率が小さく、且つ前記駆動力伝達手段より断面積が大きい請求項１又は２に記載の流量制御用三方弁である。

請求項６に記載された発明は、前記接合手段と前記駆動手段との接触面積を、前記接合手段と前記弁本体との接触面積より大きく設定した請求項５に記載の流量制御用三方弁である。

請求項７に記載された発明は、前記駆動力伝達手段の上端部は、シール部材を介して前記接合手段に封止されている請求項１に記載の流量制御用三方弁である。

請求項８に記載された発明は、混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流路を有する温度制御手段と、
低温側の予め定められた第１の温度に調整された前記低温側流体を供給する第１の供給手段と、
高温側の予め定められた第２の温度に調整された前記高温側流体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に接続され、前記第１の供給手段から供給される前記低温側流体と前記第２の供給手段から供給される前記高温側流体とを混合して前記温度制御用流路に供給する混合手段と、
前記温度制御用流路を流通した温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に流量を制御しつつ分配する流量制御弁と、
を備え、
前記流量制御弁として請求項１、３～７のいずれかに記載の流量制御用三方弁を用いたことを特徴とする温度制御装置である。

請求項９に記載された発明は、混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流路を有する温度制御手段と、
低温側の予め定められた第１の温度に調整された前記低温側流体を供給する第１の供給手段と、
高温側の予め定められた第２の温度に調整された前記高温側流体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に接続され、前記第１の供給手段から供給される前記低温側流体と前記第２の供給手段から供給される前記高温側流体とを混合比を調整して前記温度制御用流路に流す流量制御弁と、
を備え、
前記流量制御弁として請求項２～７のいずれかに記載の流量制御用三方弁を用いたことを特徴とする温度制御装置である。

本発明によれば、駆動力伝達手段及び接合手段が、弁本体及び弁体より熱伝導率が小さい材料からなり駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成しない場合に比較して、－８５℃程度の低温流体に対する駆動手段の動作不良を抑制した流量制御用三方弁及び温度制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す正面図、同右側面図及びアクチュエータ部の底面図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す図１（ｂ）のＡ－Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す図１（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す要部の断面斜視図である。 バルブシートを示す構成図である。 バルブシートと弁軸との関係を示す構成図である。 オムニシールを示す構成図である。 オムニシールの装着状態を示す断面図である。 オムニシールの変形例を示す構成図である。 ウェーブワッシャーを示す構成図である。 調整リングを示す斜視構成図である。 弁軸の動作を示す構成図である。 弁軸を示す構成図である。 弁軸の動作を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブの動作を示す断面構成図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブの要部を示す断面構成図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す底面図である。 本発明の実施の形態２に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す断面構成図である。 本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを適用した恒温維持装置（チラー装置）を示す概念図である。 本発明の実施の形態２に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを適用した恒温維持装置（チラー装置）を示す概念図である。 実験例に係る三方弁型モータバルブのコンピュータによるシミュレーション結果を示す模式図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁の一例としての三方弁型モータバルブを示す正面図、同左側面図及び同底面図、図２は図１（ｂ）のＡ－Ａ線断面図、図３は図１（ａ）のＢ－Ｂ線断面図、図４は三方弁型モータバルブの要部を示す断面斜視図である。

三方弁型モータバルブ１は、回転型３方向弁として構成されている。三方弁型モータバルブ１は、図１に示すように、大別して、下部に配置されたバルブ部２と、上部に配置されたアクチュエータ部３と、バルブ部２とアクチュエータ部３の間に配置されたシール部４及びカップリング部５から構成されている。

バルブ部２は、図２乃至図４に示すように、ＳＵＳ等の金属により略直方体状に形成されたバルブ本体６を備えている。バルブ本体６には、図２及び図３に示すように、その一方の側面（図示例では、左側面）に流体が流出する第１の流出口７と、円柱形状の空所からなる弁座８に連通した流通口の一例である断面矩形状の第１の弁口９がそれぞれ設けられている。

本実施の形態１では、第１の流出口７及び第１の弁口９をバルブ本体６に直接設けるのではなく、第１の弁口９を形成する第１の弁口形成部材の一例である第１のバルブシート７０と、第１の流出口７を形成する第１の流路形成部材１５をバルブ本体６に装着することにより、第１の流出口７及び第１の弁口９を設けている。

第１のバルブシート７０は、図５に示すように、バルブ本体６の外側に配置される円筒形状に形成された円筒部７１と、バルブ本体６の内側へ向けて先端の外径が小さくなるよう先細り形状に形成されたテーパー部７２を一体的に備えている。第１のバルブシート７０のテーパー部７２の内部には、矩形状（本実施の形態１では、正方形状）の断面を有する角柱形状の第１の弁口９が形成されている。また、第１のバルブシート７０の円筒部７１の内部には、後述するように、第１の流出口７を形成する第１の流路形成部材１５の一端部が密封（封止）された状態で挿入されるよう構成されている。

第１のバルブシート７０の材料としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）樹脂が用いられる。また、第１のバルブシート７０の材料としては、例えば、所謂“スーパーエンジニアリングプラスチック”を用いることが可能である。スーパーエンジニアリングプラスチックは、通常のエンジニアリングプラスチックを上回る耐熱性や高温時の機械的強度を有するものである。スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、あるいはこれらの複合材料などが挙げられる。また、第１のバルブシート７０の材料としては、例えば、エンズィンガージャパン株式会社製の切削加工用ＰＥＥＫ樹脂素材である「ＴＥＣＡＰＥＥＫ」（登録商標）、特に１０％ＰＴＦＥを配合して摺動性に優れた「ＴＥＣＡＰＥＥＫ ＴＦ １０ ｂｌｕｅ」（商品名）なども使用可能である。

バルブ本体６には、図３及び図４に示されるように、第１のバルブシート７０の外形状に対応し当該バルブシート７０と相似形状の凹所７５が切削加工等により形成されている。凹所７５は、第１のバルブシート７０の円筒部７１に対応した円筒部７５ａと、テーパー部７２に対応したテーパー部７５ｂとを備えている。バルブ本体６の円筒部７５ａは、第１のバルブシート７０の円筒部７１より長さが長く設定されている。バルブ本体６の円筒部７５ａは、後述するように、第１の圧力作用部９４の一部を形成している。第１のバルブシート７０は、バルブ本体６の凹所７５に対して弁体としての弁軸３４に接離する方向に移動可能に装着される。

第１のバルブシート７０は、バルブ本体６の凹所７５に装着された状態で、第１のバルブシート７０の外周面とバルブ本体６の凹所７５の内周面との間には、微小な間隙が形成されている。弁座８の内部に流入した流体は、第１のバルブシート７０の外周の領域に微小な間隙を介して漏れて流入可能となっている。また、第１のバルブシート７０の外周の領域へと漏れた流体は、当該第１のバルブシート７０の円筒部７１の外側に位置する空間からなる第１の圧力作用部９４へと導入される。この第１の圧力作用部９４は、流体の圧力を第１のバルブシート７０の弁軸３４と反対側の面７０ａに作用させるものである。弁座８の内部に流入する流体は、第１の弁口９を介して流出する流体の他、後述するように、第２の弁口１８を介して流出する流体である。第１の圧力作用部９４は、第１の流出口７との間が第１の流路形成部材１５によって密封された状態で区画されている。

弁座８の内部に配置された弁軸３４に作用する流体の圧力は、弁軸３４の開閉度による流体の流量に依存する。弁座８の内部に流入する流体は、第１の弁口９と第２の弁口１８を介して弁座８と弁軸３４の外周面との間に形成される微小な間隙にも流れ込む（漏れ入る）。したがって、第１のバルブシート７０に対応した第１の圧力作用部９４には、第１の弁口９から流出する流体以外に、弁座８と弁軸３４の外周面との間に形成される微小な間隙に流れ込んだ第２の弁口１８から流出する流体も流れ込む（漏れ入る）。

第１のバルブシート７０のテーパー部７２の先端には、図５（ｂ）に示すように、バルブ本体６に形成された円柱形状の弁座８に対応した円柱形状の曲面の一部を成す平面円弧形状の間隙縮小部の一例としての凹部７４が設けられている。凹部７４の曲率半径Ｒは、弁座８の曲率半径又は弁軸３４の曲率半径と略等しい値に設定される。バルブ本体６の弁座８は、当該弁座８の内部で回転する弁軸３４の齧りを防止するため、弁軸３４の外周面との間に僅かな間隙を形成している。第１のバルブシート７０の凹部７４は、図６に示すように、当該第１のバルブシート７０をバルブ本体６に装着した状態でバルブ本体６の弁座８より弁軸３４側に突出するように装着されるか、又は弁軸３４の外周面に接触するように装着される。その結果、弁軸３４と当該弁軸３４と対向する部材としてのバルブ本体６の弁座８の内面との間隙Ｇは、第１のバルブシート７０の凹部７４が突出した分だけ弁座８の他の部分に比較して部分的に縮小された値となる。このように、第１のバルブシート７０の凹部７４と弁軸３４との間隙Ｇ１は、弁軸３４と弁座８の内面との間隙Ｇ２より狭い（小さい）所要の値（Ｇ１＜Ｇ２）に設定されている。なお、第１のバルブシート７０の凹部７４と弁軸３４との間隙Ｇ１は、バルブシート７０の凹部７４が弁軸３４に接触した状態、つまり間隙無しの状態(間隙Ｇ１＝０)であっても良い。

ただし、第１のバルブシート７０の凹部７４が弁軸３４に接触する場合は、弁軸３４を回転駆動する際に凹部７４の接触抵抗によって弁軸３４の駆動トルクが上昇する虞れがある。そのため、第１のバルブシート７０の凹部７４が弁軸３４に接触する程度は、弁軸３４の回転トルクを考慮して調整される。すなわち、弁軸３４の駆動トルクが増加しないか、増加してもその増加量が小さく、弁軸３４の回転に支障がない程度に調整される。

第１の流路形成部材１５は、図３及び図４に示すように、ＳＵＳ等の金属、あるいはポリイミド（ＰＩ）樹脂等の合成樹脂によって円筒形状に形成されている。第１の流路形成部材１５は、第１のバルブシート７０の位置変動にかかわらず、第１の弁口９に連通した第１の流出口７を内部に形成している。第１の流路形成部材１５は、第１のバルブシート７０側に位置する約１／２の部分が相対的に薄肉円筒形状の薄肉円筒部１５ａとして形成されている。また、第１の流路形成部材１５は、第１のバルブシート７０と反対側に位置する約１／２の部分が薄肉の円筒形状の部分に比べて厚肉な円筒形状の厚肉円筒部１５ｂとして形成されている。第１の流路形成部材１５の内面は、円筒形状に貫通している。第１の流路形成部材１５の外周には、薄肉円筒部１５ａと厚肉円筒部１５ｂの間に、半径方向外方へ向けて比較的厚肉に形成された環状のフランジ部１５ｃが設けられている。フランジ部１５ｃの外周端は、凹所７５の内周面に移動可能に接触するよう配置されている。

第１のバルブシート７０の円筒部７１と第１の流路形成部材１５の薄肉円筒部１５ａとの間は、図４に示すように、金属製のバネ部材により開く方向に付勢された断面略Ｕ字形状の合成樹脂からなる第１の封止手段の一例としてのオムニシール１２０によって密封（封止）されている。第１のバルブシート７０の円筒部７１における内周面には、図５に示すように、バルブ本体６の外側に位置する端部にオムニシール１２０を収容する段差部７３が設けられている。

オムニシール１２０は、図７に示すように、第１のバルブシート７０の円筒部７１における内周面に全周にわたり配置される環状（リング状）の部材である。オムニシール１２０は、断面略Ｕ字形状のステンレス等の金属からなるバネ部材１２１と、バネ部材１２１によって開く方向に付勢された断面略Ｕ字形状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂からなるシール部材１２２から構成されている。バネ部材１２１は、ステンレス等の金属によって断面略Ｕ字形状に形成されている。バネ部材１２１は、長手方向に沿って一定の間隔でスリットや溝を設けたり肉厚を適宜設定することにより弾性率が調整されている。シール部材１２２は、図７及び図８に示すように、封止する第１のバルブシート７０の円筒部７１に設けられた段差部７３と第１の流路形成部材１５の薄肉円筒部１５ａとの間に位置するよう封止する方向に沿って配置される基端部１２２ａと、基端部１２２ａの両端から封止する２つの部材の周面に沿った同一方向（第１のバルブシート７０の軸方向に沿った外側）へ向けて互いに対向するよう平行に配置された２つのリップ部１２２ｂ，１２２ｃを備えている。２つのリップ部１２２ｂ，１２２ｃの先端は、第１のバルブシート７０の軸方向に沿った外側へ向けて開口されている。オムニシール１２０の開口部は、第１の圧力作用部９４に向かって開口されており、当該第１の圧力作用部９４の圧力を受ける。一方のリップ部１２２ｂの先端には、図７（ｂ）に示すように、バネ部材１２１の肉厚に相当する厚さで内側へ突出し、バネ部材１２１の離脱を防止する突出部１２２ｄが設けられている。リップ部１２２ｂ，１２２ｃの先端部１２２ｂ’，１２２ｃ’は、その外周面が中間から先端へ向けて半径方向外方へ向けて突出する円弧状に湾曲した湾曲形状に形成されている。リップ部１２２ｂ，１２２ｃの先端部１２２ｂ’，１２２ｃ’は、第１のバルブシート７０の内周面と第１の流路形成部材１５の外周面に密着して密封度を高めている。

なお、オムニシール１２０のバネ部材１２１は、断面略Ｕ字形状に形成されたものに限定されるものではなく、図９に示すように、帯状の金属を断面円形又は断面楕円形の螺旋状に形成したものであっても良い。

オムニシール１２０は、流体の圧力が作用しないか又は流体の圧力が相対的に低いときは、バネ部材１２１の弾性復元力によって第１のバルブシート７０と第１の流路形成部材１５の間隙を密封する。一方、オムニシール１２０は、流体の圧力が相対的に高いときは、バネ部材１２１の弾性復元力及び流体の圧力によって第１のバルブシート７０と第１の流路形成部材１５の間隙を密封する。したがって、バルブ本体６の内周面と第１のバルブシート７０の外周面との間隙から第１の圧力作用部９４に流体が流入した場合においても、当該流体は、オムニシール１２０によって封止されて第１のバルブシート７０と第１の流路形成部材１５の間隙から第１の流路形成部材１５の内部に流入することはない。

オムニシール１２０は、金属製のバネ部材１２１と合成樹脂製のシール部材１２２の組み合わせからなる。金属製のバネ部材１２１は勿論のこと、シール部材１２２を構成する合成樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、耐熱性に優れており、極低温域において長時間の使用に耐えることが可能となっている。

第１のバルブシート７０の円筒部７１の端面７０ａは、図２及び図３に示すように、第１の圧力作用部９４によって流体の圧力を受ける領域（受圧面）である。

本実施の形態１では、第１のバルブシート７０の円筒部７１の端面７０ａにオムニシール１２０を装着するための段差部７３が設けられている。そのため、第１のバルブシート７０の円筒部７１の端面７０ａは、段差部７３が設けられている分だけ第１の圧力作用部９４から流体の全圧力を受け難い構造となっている。

そこで、本実施の形態１では、図２及び図３に示すように、第１の圧力作用部９４から流体の圧力を第１のバルブシート７０の円筒部７１の端面７０ａに効果的に作用させるよう、第１のバルブシート７０の段差部７３を含めて当該第１のバルブシート７０の円筒部７１の端面７０ａを覆うことによって閉塞する環状の第１の受圧プレート７６が設けられている。つまり、受圧プレート７６は、第１のバルブシート７０の円筒部７１の端面７０ａに接触するとともに、段差部７３を閉塞するよう配置されている。第１の受圧プレート７６は、第１のバルブシート７０と同一の材料によって形成される。また、第１の受圧プレート７６の半径方向に沿った外周端面とバルブ本体６の凹所７５との間には、流体が第１の圧力作用部９４に漏れ入ることが可能となるよう微小な間隙が設定されている。

一方、第１の流路形成部材１５の他端部である厚肉円筒部１５ｂの端部は、バルブ本体６の内周面との間が、金属製のバネ部材により開く方向に付勢された断面略Ｕ字形状の合成樹脂からなる第２の封止手段の一例としての第２のオムニシール１３０によって密封（封止）されている。バルブ本体６の内周面には、図３に示すように、凹所７５の円筒部７５ａの軸方向に沿った外側の端部に、当該凹所７５の円筒部７５ａより僅かに外径が大きいオムニシール１３０を装着するための円筒部７５ｃが短く形成されている。円筒部７５ｃの長さは、第２のオムニシール１３０より長く設定されている。

そして、バルブ本体６の円筒部７５ｃと第１の流路形成部材１５の厚肉円筒部１５ｂとの間隙は、第２のオムニシール１３０によって密封（封止）されている。第２のオムニシール１３０は、第１の圧力作用部９４へ向けて開口されている。つまり、第２のオムニシール１３０は、その開口部が第１の圧力作用部９４から流体の圧力を受けるよう配置されている。なお、第２のオムニシール１３０は、第１のオムニシール１２０より外径が大きいものの、基本的に、第１のオムニシール１２０と同様に構成されている。

第１のバルブシート７０の円筒部７１の軸方向に沿った外側には、当該第１のバルブシート７０が弁軸３４に対して接離する方向に変位するのを許容しつつ、当該第１のバルブシート７０を弁軸３４に対して接離する方向に弾性変形する弾性部材の一例としての第１のウェーブワッシャー（波状ワッシャー）１６が設けられている。第１のウェーブワッシャー１６は、図１０に示すように、ステンレスや鉄、あるいは燐青銅などからなり、正面に投影した形状が所要の幅を有する円環状に形成されている。また、第１のウェーブワッシャー１６は、側面形状がウェーブ状（波状）に形成されており、その厚さ方向に沿って弾性変形が可能となっている。第１のウェーブワッシャー１６の弾性率は、厚さや材質、あるいは波の数等によって決定される。第１のウェーブワッシャー１６は、第１の圧力作用部９４に収容されている。

さらに、第１のウェーブワッシャー１６の外側には、当該第１のウェーブワッシャー１６を介して弁軸３４と第１のバルブシート７０の凹部７４との間隙Ｇ１を調整する環状の調整部材の一例である第１の調整リング７７が配置される。第１の調整リング７７は、図１１に示すように、ＳＵＳ等の金属又は耐熱性を有するポリイミド（ＰＩ）樹脂等の合成樹脂によって外周面に雄ネジ７７ａが形成された相対的に長さが短く設定された円筒形状の部材からなる。第１の調整リング７７の外側の端面には、当該第１の調整リング７７をバルブ本体６に設けられた雌ネジ部７８に締め付けて装着する際に、締付量を調整するための図示しない治具を係止して当該第１の調整リング７７を回転させるための凹溝７７ｂが１８０度対向する位置にそれぞれ設けられている。

バルブ本体６には、図２に示すように、第１の調整リング７７を装着するための第１の雌ネジ部７８が設けられている。バルブ本体６の開口端部には、第１の調整リング７７の外径と略等しい外径を有する短い円筒部７９が設けられている。また、バルブ本体６の第１の雌ネジ部７８と円筒部７５ｃとの間には、第１の雌ネジ部７８を所要の長さにわたって加工することが可能となるよう、当該第１の雌ネジ部７８より内径が大きい加工用円筒部７５ｄが短く設けられている。

第１の調整リング７７は、バルブ本体６の雌ネジ部７８に対する締め込み量を調整することにより、当該第１の調整リング７７が第１のウェーブワッシャー１６を介して第１のバルブシート７０を内側に向けて押動する量（距離）を調整するものである。第１の調整リング７０の締め込み量を増加させると、第１のバルブシート７０は、図６に示すように、第１の調整リング７７によって第１のウェーブワッシャー１６及び第１の受圧プレート７６を介して押され、凹部７４が弁座８の内周面から突出して弁軸３４に近接する方向に変位し、当該凹部７４と弁軸３４との間隙Ｇ１が減少する。また、第１の調整リング７７の締め込み量を予め少ない量に設定すると、第１のバルブシート７０は、第１の調整リング７７によって押動される距離が減少し、弁軸３４から離間した位置に配置され、第１のバルブシート７０の凹部７４と弁軸３４との間隙Ｇ１が相対的に増大する。第１の調整リング７７の雄ネジ７７ａ及びバルブ本体６の雌ネジ部７８は、そのピッチが小さく設定されており、第１のバルブシート７０の突出量を微調整可能に構成されている。

また、バルブ本体６の一側面には、図２に示すように、流体を流出させる図示しない配管等を接続するため接続部材の一例としての第１のフランジ部材１０が４本の六角穴付きボルト１１により取り付けられている。図１（ｂ）中、符号１１ａは、六角穴付きボルト１１が締結されるネジ孔を示している。第１のフランジ部材１０は、バルブ本体６と同様にＳＵＳ等の金属により形成される。第１のフランジ部材１０は、バルブ本体６の側面形状と略同一の側面矩形状に形成されたフランジ部１２と、フランジ部１２の内側面に円筒形状に短く突設された挿入部１３と、フランジ部１２の外側面に厚肉の略円筒形状に突設され、図示しない配管が接続される配管接続部１４とを有している。第１のフランジ部材１０のフランジ部１２とバルブ本体６との間は、図２に示すように、オーシール１３ａによって密封されている。第１のフランジ部材１０のフランジ部１２の内周面には、オーシール１３ａを収容する凹溝１３ｂが設けられている。配管接続部１４の内周は、例えば、その口径が直径約２１ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／２や直径約０．５８インチの雌ネジに設定されている。なお、配管接続部１４の形状は、テーパー付き雌ネジ或いは雌ネジに限定されるものではなく、チューブを装着するチューブフィッティングなどでもよく、第１の流出口７から流体を流出可能なものであれば良い。

ここで、オーシール１３ａは、断面円形状又は断面楕円形状の螺旋状に形成されたステンレス等からなるバネ部材の外側をテフロン（登録商標）ＦＥＰ（四フッ化エチレンと六フッ化プロピレンの共重合体）等からなる弾性変形可能な合成樹脂で完全に被覆したＯリング形状のシール部材である。オーシール１３ａは、極低温域においても密封性を維持することが可能となっている。

バルブ本体６には、図２に示すように、その他方の側面（図中、右側面）に流体が流出する第２の流出口１７と、円柱形状の空所からなる弁座８に連通した流通口の一例である断面矩形状の第２の弁口１８がそれぞれ設けられている。

本実施の形態１では、第２の流出口１７及び第２の弁口１８をバルブ本体６に直接設けるのではなく、第２の弁口１８を形成した弁口形成部材の一例としての第２のバルブシート８０と、第２の流出口１７を形成した第２の流路形成部材２５とをバルブ本体６に装着することにより、第２の流出口１７及び第２の弁口１８を設けている。

第２のバルブシート８０は、図５に括弧付きの符号で示すように、第１のバルブシート７０と同様に構成されている。すなわち、第２のバルブシート８０は、バルブ本体６の外側に配置される円筒形状に形成された円筒部８１と、バルブ本体６の内側へ向けて外径が小さくなるように形成されたテーパー部８２を一体的に備えている。第２のバルブシート８０のテーパー部８２の内部には、矩形状（本実施の形態１では、正方形状）の断面を有する角柱形状の第２の弁口１８が形成されている。また、第２のバルブシート８０の円筒部８１の内部には、第２の流出口１７を形成する第２の流路形成部材２５の一端部が密封された状態で挿入されるよう配置されている。

バルブ本体６には、図３に示されるように、第２のバルブシート８０の外形状に対応し当該バルブシート８０と相似形状の凹所８５が切削加工等により形成されている。凹所８５は、第２のバルブシート８０の円筒部８１に対応した円筒部８５ａと、テーパー部８２に対応したテーパー部８５ｂとを備えている。バルブ本体６の円筒部８５ａは、第２のバルブシート８０の円筒部８１より長さが長く設定されている。バルブ本体６の円筒部８５ａは、後述するように、第２の圧力作用部９６を形成している。第２のバルブシート８０は、バルブ本体６の凹所８５に対して弁体としての弁軸３４に接離する方向に移動可能に装着される。

第２のバルブシート８０は、バルブ本体６の凹所８５に装着された状態で、第２のバルブシート８０とバルブ本体６の凹所８５との間には、微小な間隙が形成されている。弁座８の内部に流入した流体は、微小な間隙を介して第２のバルブシート８０の外周の領域に流入可能となっている。また、第２のバルブシート８０の外周の領域へと流入した流体は、当該第２のバルブシート８０の円筒部８１の外側に位置する空間からなる第２の圧力作用部９６へと導入される。この第２の圧力作用部９６は、流体の圧力を第２のバルブシート８０の弁軸３４と反対側の面８０ａに作用させるものである。弁座８の内部に流入する流体は、第２の弁口１８を介して流出する流体の他、第１の弁口９を介して流出する流体がある。第２の圧力作用部９６は、第２の流出口１７との間が第２の流路形成部材２５によって密封された状態で区画されている。

弁座８の内部に配置された弁軸３４に作用する流体の圧力は、弁軸３４の開閉度による流体の流量に依存する。弁座８の内部に流入する流体は、第１の弁口９と第２の弁口１８を介して弁座８と弁軸３４の外周面との間に形成される微小な間隙にも流れ込む（漏れ入る）。したがって、第２のバルブシート８０に対応した第２の圧力作用部９６には、第２の弁口１８から流出する流体以外に、弁座８と弁軸３４の外周面との間に形成される微小な間隙に流れ込んだ第１の弁口９から流出する流体も流入する。なお、第２のバルブシート８０は、第１のバルブシート７０と同じ材料により形成されている。

第２のバルブシート８０のテーパー部８２の先端には、図５（ｂ）に示すように、バルブ本体６に形成された円柱形状の弁座８に対応した円柱形状の曲面の一部を成す平面円弧形状の間隙縮小部の一例としての凹部８４が設けられている。凹部８４の曲率半径Ｒは、弁座８の曲率半径又は弁軸３４の曲率半径と略等しい値に設定される。バルブ本体６の弁座８は、後述するように、当該弁座８の内部で回転する弁軸３４の齧りを防止するため、弁軸３４の外周面との間に僅かな間隙を形成している。第２のバルブシート８０の凹部８４は、当該第２のバルブシート８０をバルブ本体６に装着した状態でバルブ本体６の弁座８より弁軸３４側に突出するように装着されるか、又は弁軸３４の外周面に接触するように装着される。その結果、弁軸３４と当該弁軸３４と対向する部材としてのバルブ本体６の弁座８の内面との間隙Ｇは、第２のバルブシート８０の凹部８４が突出した分だけ弁座８の他の部分に比較して部分的に縮小された値に設定される。このように、第２のバルブシート８０の凹部８４と弁軸３４との間隙Ｇ３は、弁軸３４と弁座８の内面との間隙Ｇ２より狭い（小さい）所要の値（Ｇ３＜Ｇ２）に設定されている。なお、第２のバルブシート８０の凹部８４と弁軸３４との間隙Ｇ３は、バルブシート８０の凹部８４が弁軸３４に接触した状態、つまり間隙無しの状態(間隙Ｇ３＝０)であっても良い。

ただし、第２のバルブシート８０の凹部８４が弁軸３４に接触する場合には、弁軸３４を回転駆動する際に凹部８４の接触抵抗によって弁軸３４の駆動トルクが上昇する虞れがある。そのため、第２のバルブシート７０の凹部８４が弁軸３４に接触する程度は、初期的に、弁軸３４の回転トルクを考慮して調整される。すなわち、弁軸３４の駆動トルクが増加しないか、増加してもその増加量が小さく、弁軸３４の回転に支障がない程度に調整される。

第２の流路形成部材２５は、図４に示すように、ＳＵＳ等の金属、あるいはポリイミド（ＰＩ）樹脂等の合成樹脂によって円筒形状に形成されている。第２の流路形成部材２５は、第２のバルブシート８０の位置変動にかかわらず、第２の弁口１８に連通した第２の流出口１７を内部に形成している。第２の流路形成部材２５は、第２のバルブシート８０側に位置する約１／２の部分が相対的に薄肉円筒形状の薄肉円筒部２５ａとして形成されている。また、第２の流路形成部材２５は、第２のバルブシート８０と反対側に位置する約１／２の部分が薄肉の円筒形状の部分に比べて厚肉な円筒形状の厚肉円筒部２５ｂとして形成されている。第２の流路形成部材２５の内面は、円筒形状に貫通している。第２の流路形成部材２５の外周には、薄肉円筒部２５ａと厚肉円筒部２５ｂの間に、半径方向外方へ向けて比較的厚肉に形成された環状のフランジ部２５ｃが設けられている。フランジ部２５ｃの外周端は、凹所８５の内周面に移動可能に接触するよう配置されている。

第２のバルブシート８０の円筒部８１と第２の流路形成部材２５の薄肉円筒部２５ａとの間は、図２に示すように、金属製のバネ部材により開く方向に付勢された断面略Ｕ字形状の合成樹脂からなる第１の封止手段の一例としての第１のオムニシール１４０によって密封（封止）されている。第２のバルブシート８０の円筒部８１における内周面には、図５に示すように、バルブ本体６の外側に位置する端部に第１のオムニシール１４０を収容する段差部８３が設けられている。

第１のオムニシール１４０は、図７に示すように、第１のオムニシール１２０と同様に構成されている。第１のオムニシール１４０は、バネ部材１４１とシール部材１４２を有する。第１のオムニシール１４０は、流体の圧力が作用しないか又は流体の圧力が相対的に低いときは、バネ部材１４１の弾性復元力によって第２のバルブシート８０と第２の流路形成部材２５の間隙を密封する。一方、第１のオムニシール１４０は、流体の圧力が相対的に高いときは、バネ部材１４１の弾性復元力及び流体の圧力によって第２のバルブシート８０と第２の流路形成部材２５の間隙を密封する。したがって、バルブ本体６の内周面と第２のバルブシート８０の外周面との間隙から第２の圧力作用部９６に流体が流入した場合においても、当該流体は、第１のオムニシール１４０によって封止されて第２のバルブシート８０と第２の流路形成部材２５の間隙から第２の流路形成部材２５の内部に流入することはない。

第２のバルブシート８０の円筒部８１の端面８０ａは、図２及び図３に示すように、第２の圧力作用部９６によって流体の圧力を受ける領域（受圧面）である。

本実施の形態１では、第２のバルブシート８０の円筒部８１の端面８０ａに第１のオムニシール１４０を装着するための段差部８３が設けられている。そのため、第２のバルブシート８０の円筒部８１の端面８０ａは、段差部８３が設けられている分だけ第２の圧力作用部９６から流体の圧力の全圧力を受け難い構造となっている。

そこで、本実施の形態１では、図２及び図３に示すように、第２の圧力作用部９６から流体の圧力を第２のバルブシート８０の円筒部８１の端面８０ａに効果的に作用させるよう、第２のバルブシート８０の段差部８３を含めて当該第２のバルブシート８０の円筒部８１の端面８０ａを覆うことによって閉塞する環状の第１の受圧プレート８６が設けられている。つまり、受圧プレート８６は、第２のバルブシート８０の円筒部８１の端面８０ａに接触するとともに、段差部８３を閉塞するよう配置されている。第２の受圧プレート８６は、第２のバルブシート８０と同一の材料によって形成される。また、第２の受圧プレート８６の半径方向に沿った外周端面とバルブ本体６の凹所８５との間には、流体が第２の圧力作用部９６に漏れ入ることが可能となるよう微小な間隙が設定されている。

一方、第２の流路形成部材２５の他端部である厚肉円筒部２５ｂの端部は、バルブ本体６の内周面との間が、金属製のバネ部材により開く方向に付勢された断面略Ｕ字形状の合成樹脂からなる第２の封止手段の一例としての第２のオムニシール１５０によって密封（封止）されている。バルブ本体６の内周面には、図５に示すように、凹所８５の円筒部８５ａの軸方向に沿った外側の端部に、当該凹所８５の円筒部８５ａより僅かに外径が大きい第２のオムニシール１５０を装着するための円筒部８５ｃが短く形成されている。円筒部８５ｃの長さは、第２のオムニシール１５０より長く設定されている。

そして、バルブ本体６の円筒部８５ｃと第２の流路形成部材２５の厚肉円筒部２５ｂとの間隙は、第２のオムニシール１５０によって密封（封止）されている。第２のオムニシール１５０は、第２の圧力作用部９６へ向けて開口されている。つまり、第２のオムニシール１５０は、その開口部が第２の圧力作用部９６から流体の圧力を受けるよう配置されている。なお、第２のオムニシール１５０は、第１のオムニシール１４０より外径が大きいものの、基本的に、第１のオムニシール１４０と同様に構成されている。

第２のバルブシート８０の円筒部８１の外側には、当該第２のバルブシート８０が弁軸３４に対して接離する方向に変位するのを許容しつつ、当該第２のバルブシート８０を弁軸３４に対して接触する方向に押動する弾性部材の一例としての第２のウェーブワッシャー（波形ワッシャー）２６が設けられている。第２のウェーブワッシャー２６は、図１０に示すように、ステンレスや鉄、あるいは燐青銅などからなり、正面に投影した形状が所要の幅を有する円環状に形成されている。また、第２のウェーブワッシャー２６は、側面形状がウェーブ状（波状）に形成されており、その厚さ方向に沿って弾性変形が可能となっている。第２のウェーブワッシャー２６の弾性率は、厚さや材質、あるいは波の数等によって決定される。第２のウェーブワッシャー２６としては、第１のウェーブワッシャー１６と同一のものが使用される。

さらに、第２のウェーブワッシャー２６の外側には、当該第２のウェーブワッシャー２６を介して弁軸３４と第２のバルブシート８０の凹部８４との間隙Ｇ３を調整する調整部材の一例としての第２の調整リング８７が配置される。第２の調整リング８７は、図１１に示すように、耐熱性を有する合成樹脂又は金属によって外周面に雄ネジ８７ａが形成された相対的に長さが短く設定された円筒形状の部材からなる。第２の調整リング８７の外側の端面には、当該第２の調整リング８７をバルブ本体６に設けられた雌ネジ部８８に締め付けて装着する際に、締付量を調整するための図示しない治具を係止して当該第２の調整リング８７を回転させるための凹溝８７ｂが１８０度対向する位置にそれぞれ設けられている。

バルブ本体６には、図３に示すように、第２の調整リング８７を装着するための第２の雌ネジ部８８が設けられている。バルブ本体６の開口端部には、第２の調整リング８７の外径と略等しい外径を有する短い円筒部８９が設けられている。また、バルブ本体６の第２の雌ネジ部８８と円筒部８５ｃとの間には、第２の雌ネジ部８８を所要の長さにわたって加工することが可能となるよう、当該第２の雌ネジ部８８より内径が大きい加工用円筒部８５ｄが短く設けられている。

第２の調整リング８７は、バルブ本体６の雌ネジ部８８に対する締め込み量を調整することにより、当該第２の調整リング８７７が第２のウェーブワッシャー２６を介して第２のバルブシート８０を内側に向けて押動する量（距離）を調整するものである。第２の調整リング８７の締め込み量を増加させると、第２のバルブシート８０は、図６に示すように、第２の調整リング８７によって第２のウェーブワッシャー２６を介して押され、凹部８４が弁座８の内周面から突出して弁軸３４に近接する方向に変位し、当該凹部８４と弁軸３４との間隙Ｇ３が減少する。また、第２の調整リング８７の締め込み量を予め少ない量に設定すると、第２のバルブシート８０は、第２の調整リング８７によって押動される距離が減少し、弁軸３４から離間した位置に配置され、第２のバルブシート８０の凹部８４と弁軸３４との間隙Ｇ３が相対的に増大する。第２の調整リング８７の雄ネジ８７ａ及びバルブ本体６の雌ネジ部８８は、そのピッチが小さく設定されており、第２のバルブシート８０の突出量を微調整可能に構成されている。

バルブ本体６の他方の側面には、図２に示すように、流体を流出させる図示しない配管を接続するため接続部材の一例としての第２のフランジ部材１９が４本の六角穴付きボルト２０により取り付けられている。第２のフランジ部材１９は、第１のフランジ部材１０と同様にＳＵＳ等の金属により形成される。第２のフランジ部材１９は、バルブ本体６の側面形状と同一の側面矩形状に形成されたフランジ部２１と、フランジ部２１の内側面に円筒形状に突設された挿入部２２と、フランジ部２１の外側面に厚肉の略円筒形状に突設され、図示しない配管が接続される配管接続部２３とを有している。第２のフランジ部材１９のフランジ部２１とバルブ本体６との間は、図２に示すように、オーシール２１ａによって密封されている。第２のフランジ部材１９のフランジ部２１の内周面には、オーシール２１ａを収容する環状の凹溝２１ｂが設けられている。配管接続部２３の内周は、例えば、その口径が直径約２１ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／２や、直径約０．５８インチの雌ネジに設定されている。なお、配管接続部２３の形状は、配管接続部１４と同様、テーパー付き雌ネジ或いは雌ネジに限定されるものではなく、チューブを装着するチューブフィッティングなどでもよく、第２の流出口１７から流体を流出可能なものであれば良い。

ここで、流体（ブライン）としては、例えば、圧力が０～１ＭＰａ、－８５～＋１２０℃程度の温度範囲において適応可能なオプテオン（登録商標）（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）やノベック（登録商標）（３Ｍ社製）等のフッ素系不活性液体などが使用される。

また、バルブ本体６には、図２に示すように、その下端面に流体が流入する第３の弁口として断面円形状の流入口２６ａが開口されている。バルブ本体６の下端面には、流体を流入させる図示しない配管を接続するため接続部材の一例としての第３のフランジ部材２７が４本の六角穴付きボルト２８により取り付けられている。流入口２６ａの下端部には、第３のフランジ部材２７を装着するため流入口２６ａより内径が大きい円筒部２６ｂが開口されている。第３のフランジ部材２７は、底面矩形状に形成されたフランジ部２９と、フランジ部２９の内側面に円筒形状に短く突設された挿入部３０（図２参照）と、フランジ部２９の外側面に厚肉の略円筒形状に突設され、図示しない配管が接続される配管接続部３１とを有している。第３のフランジ部材２７のフランジ部２９とバルブ本体６との間は、図２に示すように、オーシール２９ａによって密封されている。第３のフランジ部材２７のフランジ部２９の内周面には、オーシール２９ａを収容する凹溝２９ｂが設けられている。配管接続部３１の内周は、例えば、その口径が直径約２１ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／２や直径約０．５８インチの雌ネジに設定されている。なお、配管接続部３１の形状は、テーパー付き雌ネジ或いは雌ネジに限定されるものではなく、チューブを装着するチューブフィッティングなどでもよく、流入口２６から流体を流入可能なものであれば良い。

バルブ本体６の中央には、図３に示すように、第１及び第２のバルブシート７０，８０を装着することによって断面矩形状の第１の弁口９及び断面矩形状の第２の弁口１８が設けられる弁座８を備えている。弁座８は、後述する弁体の外形状に対応した円柱形状に形成された空所からなる。また、弁座８の一部は、第１及び第２のバルブシート７０，８０によって形成されている。円柱形状に形成された弁座８は、バルブ本体６の上端面に貫通した状態で設けられる。バルブ本体６に設けられる第１の弁口９及び第２の弁口１８は、図１２に示すように、円柱形状に形成された弁座８の中心軸（回転軸）Ｃに対して軸対称に配置されている。更に説明すると、第１の弁口９及び第２の弁口１８は、円柱形状に形成された弁座８に対して直交するように配置されており、第１の弁口９の一方の端縁は、中心軸Ｃを介して第２の弁口１８の他方の端縁と対向する位置（１８０度異なる位置）に開口されている。また、第１の弁口９の他方の端縁は、中心軸Ｃを介して第２の弁口１８の一方の端縁と対向する位置（１８０度異なる位置）に開口されている。なお、図１２では、便宜上、弁座８と弁軸３４との間隙は図示が省略されている。

また、第１の弁口９及び第２の弁口１８は、図２に示すように、上記のごとく、バルブ本体６に第１及び第２のバルブシート７０，８０を装着することによって形成される断面正方形状等の断面矩形状に形成された開口部からなる。第１の弁口９及び第２の弁口１８は、その一辺の長さが第１の流出口７及び第２の流出口１７の直径より小さく設定されており、当該第１の流出口７及び第２の流出口１７に内接する断面矩形の角筒形状に形成されている。

弁体の一例としての弁軸３４は、図１３に示すように、ＳＵＳ等の金属により外形が略円柱形状に形成されている。弁軸３４は、大別して、弁体として機能する弁体部３５と、当該弁体部３５の上下にそれぞれ設けられて弁軸３４を回転自在に支持する上下の軸支部３６，３７と、上軸支部３６と同一の部分から構成されるシール部３８と、シール部３８の上部に設けられたカップリング部３９とを一体的に備えている。

上下の軸支部３６，３７は、弁体部３５より外径が小さく同一又は異なる直径を有するよう設定された円筒形状にそれぞれ形成されている。下軸支部３７は、図４に示すように、バルブ本体６に設けられた弁座８の下端部に軸受部材としてのベアリング４１を介して回転可能に支持されている。弁座８の下部には、ベアリング４１を支持する環状の支持部４２が設けられている。ベアリング４１、支持部４２及び流入口２６は、略同一の内径に設定されており、弁体部３５の内部へと温度制御用流体が抵抗を殆ど生じることなく流入するよう構成されている。

また、弁体部３５は、図２及び図１３（ｂ）に示すように、第１及び第２の弁口９，１８の開口高Ｈ１より高さが低い開口高Ｈ２を有する略半円筒形状の開口部４４が設けられた円筒形状に形成されている。弁体部３５の開口部４４が設けられた弁動作部４５は、予め定められた中心角α（例えば、１８０度）を有する半円筒形状（円筒形状の部分のうち、開口部４４を除いた略半円筒形状）に形成されている。弁動作部４５は、開口部４４の上下に位置する弁体部３５を含めて第１の弁口９を閉状態から開状態に切り替えると同時に、第２の弁口１８を逆方向の開状態から閉状態に切り替えるよう弁座８内に且つ弁座８の内周面に金属同士の齧りを防止するため微小な間隙を介して非接触状態となるよう回転自在に配置されている。弁動作部４５の上下に配置された上下の弁軸部４６，４７は、図１３に示すように、弁動作部４５と同一の外径を有する円筒形状に形成されており、弁座８の内周面に微小な間隙を介して非接触状態にて回転自在となっている。弁動作部４５及び上下の弁軸部４６，４７の内部には、円柱形状の空所４８が下端部に向けて貫通した状態で設けられている。

また、弁動作部４５は、周方向（回転方向）に沿った両端面４５ａ，４５ｂがその中心軸Ｃと交差する（直交する）方向に沿った断面形状が平面形状に形成されている。更に説明すると、弁動作部４５は、図１３に示すように、周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの回転軸Ｃと交差する断面形状が開口部４４に向けて平面形状に形成されている。両端部４５ａ，４５ｂの肉厚は、例えば、弁動作部４５の厚さＴと等しい値に設定される。

弁動作部４５は、周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂの回転軸Ｃと交差する断面形状が平面形状に限定されるものではなく、周方向（回転方向）に沿った両端面４５ａ，４５ｂが曲面形状に形成されても良い。

弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、図１４に示すように、弁軸３４が回転駆動されて第１及び第２の弁口９，１８を開閉する際に、流体の流れの中において、第１及び第２の弁口９，１８の周方向に沿った端部から突出する又は退避するように移動（回転）することで第１及び第２の弁口９，１８を開状態から閉状態あるいは閉状態から開状態へと移行させる。このとき、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、弁軸３４の回転角度に対する第１及び第２の弁口９，１８の開口面積をリニア（直線状）に変化させるため、断面形状が平面形状に形成されていることが望ましい。

シール部４は、図２に示すように、弁軸３４をバルブ本体６に対して回転可能となるよう液密状態に密封（封止）するものである。シール部４は、バルブ本体６と、弁軸３４と、バルブ本体６と弁軸３４との間に配置されて両者の間を液密状に封止する金属製のバネ部材により開く方向に付勢された断面略Ｕ字形状の合成樹脂からなる封止手段の一例としてのオムニシール１６０，１７０と、弁軸３４を弁本体に対して回転可能に支持する軸受部材１８０とを備えている。

バルブ本体６の上端部には、図２に示すように、弁軸３４を回転可能に支持するための円柱形状に形成された支持用凹部５１が設けられている。支持用凹部５１の上端には、テーパー部５１ａを介して内径が大きな円筒部５１ｂが形成されている。弁軸３４は、上述したように、上方の弁軸部４６が支持用凹部５１の下端部に軸受部材の一例としてのベアリング１８０及びオムニシール１６０，１７０を介して回転可能かつ液密状に支持されている。オムニシール１６０，１７０は、上述したオムニシール１２０と同様に構成されている。

接合手段の一例としてのカップリング部５は、図１に示すように、シール部４が内蔵されたバルブ本体６とアクチュエータ部３との間に配置されている。カップリング部５は、シール部４が内蔵されたバルブ本体６とアクチュエータ部３とを連結固定するとともに、弁軸３４と当該弁軸３４を一体に回転させる図示しない回転軸とを連結するためのものである。

カップリング部５は、図１６に示すように、シール部４とアクチュエータ部３の間に配置されたスペーサ部材５９と、スペーサ部材５９の上部に固定されたアダプタプレート６０と、スペーサ部材５９及びアダプタプレート６０の内部に貫通状態で形成された円柱形状の空間６１に収容され、弁軸３４と図示しない回転軸とを連結する駆動力伝達手段の一例としてのカップリング部材６２とから構成されている。スペーサ部材５９は、ポリイミド（ＰＩ）樹脂等の合成樹脂によりバルブ本体６の幅Ｗを同一の幅を有し且つ比較的高さが低い厚肉の円筒筒状に形成されている。スペーサ部材５９は、その下端が接着やネジ止め６３等の手段によってバルブ本体６及びアクチュエータ部３の基盤６４に固定した状態で取り付けられる。

弁軸３４の上端には、図１３（ａ）に示すように、水平方向に沿って貫通するように凹溝６５が設けられている。そして、弁軸３４は、カップリング部材６２に設けられた凸部６６を凹溝６５に嵌合することによりカップリング部材６２に連結固定されている。一方、カップリング部材６２の上端には、水平方向に沿って貫通するように凹溝６７が設けられている。図示しない回転軸は、カップリング部材６２に設けられた凹溝６７に図示しない凸部を嵌合することによりカップリング部材６２に連結固定される。スペーサ部材５９は、シール部４から液体が漏洩した際、液体がアクチュエータ部３に到達するのを阻止するオーシール１９０を上端部に備えている。

駆動手段の一例としてのアクチュエータ部３は、図１に示すように、平面矩形の有底箱体状に形成された基盤６４を備えている。基盤６４の上部には、ステッピングモータやエンコーダ、制御回路等を内蔵した直方体形状の箱体として構成されたケーシング９０がビス９１止めにより装着されている。アクチュエータ部３は、制御信号に基づいて図示しない回転軸を所望の方向に所定の精度で回転可能なものであれば良く、その構成は限定されない。駆動手段は、ステッピングモータ及び当該ステッピングモータの回転駆動力をギア等の駆動力伝達手段を介して回転軸に伝達する駆動力伝達機構、並びに回転軸の回転角度を検出するエンコーダ等の角度センサにより構成される。

なお、図１中、符号９２はステッピングモータ側ケーブルを、９３は角度センサ側ケーブルをそれぞれ示している。これらステッピングモータ側ケーブル９２及び角度センサ側ケーブル９３は、三方弁型モータバルブ１を制御する図示しない制御装置にそれぞれ接続される。

ところで、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、上述したように、流体として－８５℃程度の大幅に低い温度範囲において適応可能なオプテオン（登録商標）（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）やノベック（登録商標）（３Ｍ社製）等のフッ素系不活性液体などの使用を前提としている。

そのため、三方弁型モータバルブ１は、－８５℃程度の大幅に低い温度の流体の流量を切り替える際、バルブ本体６の温度も流体の温度と等しい－８５℃程度の大幅に低い温度となる。バルブ本体６は、スペーサ部材５９を介してアクチュエータ部３の基盤６４と接触している。バルブ本体６が－８５℃程度の低い温度となると、当該三方弁型モータバルブ１を使用する環境温度が＋２０～２５℃の温度であったとしても、スペーサ部材５９及びカップリング部材６２を介した熱伝導によりアクチュエータ部３の基盤６４の温度が－８５℃に近い温度まで低下することが予想される。

アクチュエータ部３は、弁軸を回転駆動するステッピングモータなどからなる駆動モータと、駆動モータの回転駆動を制御するＩＣ等からなる制御回路と、弁軸の回転角を検知する角度センサ等から構成されている。アクチュエータ部３の基盤６４の温度が－８５℃と大幅に低い温度に晒されると、ステッピングモータなどからなる駆動モータやＩＣ等からなる制御回路に誤作動を生じる虞れがあり、－８５℃程度の低温下において流体の流量を制御することが困難となる。

そこで、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、駆動力伝達手段及び接合手段を、弁本体及び弁体より熱伝導率が小さい材料から形成することにより駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成するように構成されている。

また、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、駆動力伝達手段の熱伝導率が１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であり、接合手段の熱伝導率が１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であるよう構成されている。

すなわち、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、スペーサ部材５９及びカップリング部材６２を、バルブ本体６及び弁軸３４より熱伝導率が小さい材料から形成することにより駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成している。

スペーサ部材５９は、バルブ本体６及び弁軸３４を構成するＳＵＳより熱伝導率が小さいポリイミド（ＰＩ）樹脂やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、超高分子ポリエチレン（ＵＨＭＷ－ＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の合成樹脂から構成されている。また、カップリング部材６２は、ジルコニア等から構成されている。ポリイミド（ＰＩ）の熱伝導率は、１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であり、具体的には約０．１６（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、ポリイミド（ＰＩ）の機械的強度（曲げ強度）は、約１７０ＭＰａ程度である。一方、ジルコニアの熱伝導率は、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であり、具体的には２．７～３．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、ジルコニアの機械的強度（曲げ強度）は、６００～１４００ＭＰａ程度である。なお、ステンレスの熱伝導率は、１２．８～２６．９（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度である。

スペーサ部材５９は、図１６及び図１７に示すように、外径が相対的に大きな厚肉の円筒形状に形成されている。スペーサ部材５９の外径は、アクチュエータ部３の基盤６４の幅Ｗと等しい値に設定されている。バルブ本体６の幅は、アクチュエータ部３の基盤６４の幅Ｗより小さい値に設定されている。また、スペーサ部材５９の内部には、カップリング部材６２を挿通する挿通孔５９ａが開口されている。カップリング部材６２は、円柱形状に形成されている。スペーサ部材５９の挿通孔５９ａは、カップリング部材６２の外径より僅かに大きい値に設定されている。本実施の形態１では、スペーサ部材５９の外径が約５８ｍｍに、スペーサ部材５９の挿通孔５９ａの内径が約１４ｍに、カップリング部材６２の外径が約１３ｍｍにそれぞれ設定されている。また、カップリング部材６２の上端部は、凹溝５９ｆに挿入されたＥＰＤＭ等からなるＯリング５９ｅにより封止されている。
なお、図１６中、符号５９ｂはオーシールを、５９ｃはオーシール５９ｂが挿入される凹部を、５９はスペーサ部材５９をバルブ本体６に対して位置決めする位置決めピンをそれぞれ示している。

本実施の形態１では、接合手段の一例としてのスペーサ部材５９は、駆動力伝達手段の一例としてのカップリング部材６２より熱伝導率が小さく、且つカップリング部材６２より断面積が大きく設定されている。スペーサ部材５９の熱伝導率は、１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であることが望ましい。スペーサ部材５９の熱伝導率が１（Ｗ／ｍ・Ｋ）を超えると、カップリング部材６２より断面積が大きいスペーサ部材５９を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量が増加し、バルブ本体６に―８５℃程度の低温の流体を流通させた際に、アクチュエータ部３の温度が所要温度以下に低下する虞れがあり、望ましくない。本実施の形態では、スペーサ部材５９を構成する材料としてポリイミド（ＰＩ）樹脂を採用しており、ポリイミド（ＰＩ）樹脂の熱伝導率は、０．１６（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。ポリイミド（ＰＩ）樹脂の曲げ強度は、１８９～２４０（ＭＰａ）である。

一方、カップリング部材６２の熱伝導率は、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であることが望ましい。カップリング部材６２は、スペーサ部材５９に比較して断面積が大幅に小さいものの、熱伝導率が１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）を超えると、カップリング部材６２を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量が増加し、バルブ本体６に―８５℃程度の低温の流体を流通させた際に、アクチュエータ部３の温度が所要温度以下に低下する虞れがあり、望ましくない。本実施の形態では、カップリング部材６２を構成する材料として熱伝導率がスペーサ部材５９より低くかつ機械的強度を備えたジルコニアを採用している。ジルコニアの熱伝導率は、２．７～３．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、スペーサ部材５９は、カップリング部材６２より熱伝導率が小さく設定されている。ジルコニアの曲げ強度は、６００～１４００（ＭＰａ）である。

ある物体を温度差のある環境下においた場合、当該物体を単位時間当たりに流れる熱量Ｑは、次の式で表されることが知られている。
Ｑ＝Ａλ（Ｔ_Ｈ－Ｔ_Ｌ）／Ｌ

ここで、Ａは物体の断面積（ｍ^２）、λは物体の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、Ｔ_Ｈは高温側の温度（Ｋ）、Ｔ_Ｌは低温温側の温度（Ｋ）、Ｌは物体の長さ（ｍ）である。

つまり、ある物体を温度差のある環境下において場合に、当該物体を単位時間当たりに流れる熱量Ｑは、高温側の温度Ｔ_Ｈ、低温側の温度Ｔ_Ｌ、物体の長さＬを一定とした場合、物体の断面積Ａ（ｍ^２）及び物体の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・Ｋ）に比例する。

本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１では、バルブ本体６とアクチュエータ部３とをスペーサ部材５９及びカップリング部材６２で連結している。因みに、スペーサ部材５９及びカップリング部材６２の高さ（物体の長さＬに相当）は、略等しい。

そこで、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、スペーサ部材５９及びカップリング部材６２の熱伝導率λをＳＵＳに比較して大幅に低く設定し、且つスペーサ部材５９及びカップリング部材６２を介して熱伝導により伝達される熱量Ｑをバランスさせることにより、結果的に、－８５℃程度の低温下においてバルブ本体６の低温の影響がアクチュエータ部３に及ぶのを抑制するよう構成されている。

すなわち、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、スペーサ部材５９を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量Ｑ１と、カップリング部材６２を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量Ｑ２とが略等しくなるように設定されている。

具体的には、スペーサ部材５９を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量Ｑ１を決定するスペーサ部材５９の断面積Ａ１とスペーサ部材５９を構成するポリイミド（ＰＩ）樹脂の熱伝導率λ１との積Ａ１・λ１と、カップリング部材６２を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量Ｑ１を決定するカップリング部材６２の断面積Ａ２とカップリング部材６２を構成するジルコニアの熱伝導率λ２との積Ａ２・λ２とが、略等しい値となるように設定している。

スペーサ部材５９の断面積Ａ１は、外径５８ｍｍであり、カップリング部材６２の外径１３ｍｍより僅かに大きい内径１４ｍｍに相当する挿通孔５９ａが形成されているため、（２９×２９×３．１４）－（７×７×３．１４）＝２５２７となる。スペーサ部材５９の熱伝導率λ１は、０．１６（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であるから、Ａ１・λ１は、約３９８となる。

一方、カップリング部材６２の断面積Ａ２は、外径約１３ｍｍであるため、（６．５×６．５×３．１４）＝１３２となる。カップリング部材６２の熱伝導率λ２は、３．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度であるから、Ａ２・λ２は、約３９６となる。

その結果、スペーサ部材５９を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量Ｑ１を決定するスペーサ部材５９の断面積Ａ１とスペーサ部材５９を構成するポリイミド（ＰＩ）樹脂の熱伝導率λ１との積Ａ１・λ１は、約３９８であり、カップリング部材６２を介してアクチュエータ部３に伝わる熱量Ｑ２を決定するカップリング部材６２の断面積Ａ２とカップリング部材６２を構成するジルコニアの熱伝導率λ２との積Ａ２・λ２は、約３９６であって、両者は略等しい値となる。なお、スペーサ部材５９の断面積Ａ１とスペーサ部材５９を構成する材料の熱伝導率λ１との積Ａ１・λ１と、カップリング部材６２の断面積Ａ２とカップリング部材６２を構成する材料の熱伝導率λ２との積Ａ２・λ２は、厳密に等しい値である必要はなく、例えば、２０～３０程度の差を有していても良い。

また、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、スペーサ部材５９の上端面がその全面でアクチュエータ部３の基盤６４に接触するとともに、スペーサ部材５９の下端面がその一部の面でバルブ本体６に接触するように構成されている。そのため、スペーサ部材５９は、高温側である上端面がアクチュエータ部３の基盤６４に接触する面積が、低温側である下端面がバルブ本体６に接触する面積より大きくなるよう設定されている。

そのため、スペーサ部材５９は、高温側であるアクチュエータ部３の基盤６４側から熱伝導により熱が伝わり易く、低温側である下端面がバルブ本体６側から熱伝導による熱が伝わり難いように構成されている。

＜環境条件＞
本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、上述したように、例えば、－８５～＋１２０℃程度の温度、特に－８５℃程度の大幅に低い温度の流体に対して使用可能となるよう構成されている。そのため、三方弁型モータバルブ１を使用する周囲の環境条件は、－８５～＋１２０℃程度の温度範囲に対応したものであることが望ましい。すなわち、三方弁型モータバルブ１は、－８５℃程度の流体を流した場合、弁本体４自体が－８５℃程度の流体と等しい温度となる。その結果、三方弁型モータバルブ１を使用する条件が空気中の水分である湿度を含む環境下では、空気中の水分が三方弁型モータバルブ１に付着して凍結し、三方弁型モータバルブ１に誤動作が生じる要因となると考えられる。

そこで、本実施の形態１では、三方弁型モータバルブ１を使用する環境条件として、窒素（Ｎ^２－）ガスによって置換された環境下において、周囲湿度（相対湿度）が０．１０％以下、好ましくは０．０１％程度であることが望ましい。

＜三方弁型モータバルブの動作＞
本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１では、－８５℃程度の低温の流体を流通させた場合、次のようにして流体の流量が制御される。

三方弁型モータバルブ１は、図４に示すように、組立時又は使用する際の調整時に、第１及び第２のフランジ部材１０，１９がバルブ本体６から一旦取り外され、調整リング７７，８７が外部に露出した状態とされる。この状態で、図示しない治具を用いて調整リング７７，８７のバルブ本体６に対する締付量を調整することにより、図６に示すように、第１及び第２のバルブシート７０，８０におけるバルブ本体６の弁座８に対する突出量を変化させる。調整リング７７，８７のバルブ本体６に対する締付量を増加させた場合には、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４がバルブ本体６の弁座８の内周面から突出し、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４と弁軸３４の外周面との間隙Ｇ１が減少して、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４と弁軸３４の外周面とが接触するに至る。一方、調整リング７７，８７のバルブ本体６に対する締付量を減少させた場合には、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４がバルブ本体６の弁座８の内周面から突出する長さが減少し、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４と弁軸３４の外周面との間隙Ｇ１が増加する。

本実施の形態１では、例えば、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４と弁軸３４の外周面との間隙Ｇ１が１０μｍ未満に設定される。ただし、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４と弁軸３４の外周面との間隙Ｇ１は、この値に限定されるものではなく、当該値より小さい値、例えば間隙Ｇ１＝０μｍ（接触状態）であっても良く、１０μｍ以上に設定しても良い。

三方弁型モータバルブ１は、図２に示すように、第３のフランジ部材２７を介して流体が図示しない配管を介して流入し、第１のフランジ部材１０及び第２のフランジ部材１９を介して流体が図示しない配管を介して流出する。また、三方弁型モータバルブ１は、図１４（ａ）に示すように、例えば、動作を開始する前の初期状態において、弁軸３４の弁動作部４５が第１の弁口９を閉塞（全閉）すると同時に第２の弁口１８を開放（全開）した状態とされる。

三方弁型モータバルブ１は、図２に示すように、アクチュエータ部３に設けられた図示しないステッピングモータを所定量だけ回転駆動させると、ステッピングモータの回転量に応じて図示しない回転軸が回転駆動される。三方弁型モータバルブ１は、回転軸が回転駆動されると、当該回転軸に連結固定された弁軸３４が回転軸の回転量（回転角）と同一の角度だけ回転する。弁軸３４の回転に伴って弁動作部４５が弁座８の内部において回転し、図１２（ａ）に示すように、弁動作部４５の周方向に沿った一端部４５ａが第１の弁口９を徐々に開放して、流入口２６ａから流入した流体が弁座８の内部に流入するとともに、第１のハウジング部材１０から第１の流出口７を介して流出する。

このとき、弁動作部４５の周方向に沿った他端部４５ｂは、図１４（ａ）に示すように、第２の弁口１８を開放しているため、流入口２７から流入した流体が弁座８の内部に流
入して弁軸３４の回転量に応じて分配されるととともに、第２のハウジング部材１９から第２の流出口１７を介して外部に流出する。

三方弁型モータバルブ１は、図１４（ａ）に示すように、弁軸３４が回転駆動されて弁動作部４５の周方向に沿った一端部４５ａが第１の弁口９を徐々に開放すると、弁座８並びに弁軸３４の内部を通って流体が第１及び第２の弁口９，１８を介して第１及び第２の流出口９，１８を介して外部に供給される。

また、三方弁型モータバルブ１は、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂが断面曲面形状又は断面平面形状に形成されているため、弁軸３４の回転角度に対して第１及び第２の弁口９，１８の開口面積をリニア（直線状）に変化させることが可能となる。また、弁動作部４５の両端部４５ａ，４５ｂによって流量が規制される流体が層流に近い状態で流動すると考えられ、第１の弁口９及び第２の弁口１８の開口面積に応じて流体の分配比（流量）を精度良く制御することができる。

本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、上述したように、初期的に、弁軸３４の弁動作部４５が第１の弁口９を閉塞（全閉）すると同時に第２の弁口１８を開放（全開）した状態とされる。

このとき、三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４の弁動作部４５が第１の弁口９を閉塞（全閉）すると、理想的には、流体の流量がゼロとなる筈である。

しかしながら、三方弁型モータバルブ１は、図６に示すように、弁軸３４が弁座８の内周面に対して金属同士の齧りを防止するために、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間に微小な間隙を介して非接触状態となるよう回転自在に配置されている。その結果、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間には、微小な間隙Ｇ２が形成されている。そのため、三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４の弁動作部４５が第１の弁口９を閉塞（全閉）した場合であっても、流体の流量がゼロとならず、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間に存在する微小な間隙Ｇ２を介して流体が少量ながら第２の弁口１８側へ流れ込もうとする。

ところで、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、図６に示すように、第１及び第２のバルブシート７０，８０に凹部７４，８４が設けられており、当該凹部７４，８４が弁座８の内周面から弁軸３４側に突出して、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間の間隙Ｇ１を部分的に縮小している。

したがって、三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４が弁座８の内周面に対して金属同士の齧りを防止するため、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間に微小な間隙を介して非接触状態となるよう回転自在に配置されていても、流体が第１の弁口９から弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間に存在する微小な間隙Ｇ２へ流れ込むことが、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間隙が部分的に縮小された領域である間隙Ｇ１により大幅に制限されて抑制される。

そのため、三方弁型モータバルブ１では、弁軸３４と当該弁軸３４と対向する第１及び第２のバルブシート７０，８０との間隙を部分的に縮小するよう設けられた凹部７４，８４を備えない三方弁型モータバルブに比較して、当該三方弁型モータバルブ１の全閉時における流体の漏れを大幅に抑制することが可能となる。

望ましくは、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１は、第１及び第２のバルブシート７０，８０の凹部７４，８４を弁軸３４の外周面と接触させることにより、間隙Ｇ１，Ｇ２を大幅に縮小することができ、当該三方弁型モータバルブ１の全閉時における流体の漏れが大幅に抑制される。

また同様に、三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４の弁動作部４５が第２の弁口１８を閉塞（全閉）とした場合にも、流体が第２の弁口１８を介して、他方の第１の弁口９側に漏れて流出するのを大幅に抑制することができる。

さらに、本実施の形態１では、図３に示すように、第１及び第２のバルブシート７０，８０の弁軸３４と反対側の面７０ａ，８０ａに、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間に微小な間隙を介して流体の圧力を作用させる第１及び第２の圧力作用部９４，９６が設けられている。そのため、三方弁型モータバルブ１は、図１２（ａ）に示すように、開度０％つまり第１の弁口９が全閉の付近、及び開度１００％つまり第１の弁口９が全開の付近において、第１及び第２の弁口９，１８が全閉に近づくと、当該第１及び第２の弁口９，１８から流出する流体の量が大幅に減少する。これに伴って、三方弁型モータバルブ１は、全閉状態に近づく弁口では、流出する流体の圧力が低下する。そのため、例えば開度０％つまり第１の弁口９が全閉のとき、流入口２６から圧力７００ＫＰａ程度の流体が流入し、略７００ＫＰａのまま第２の弁口１８から流出する。このとき、全閉に近い状態である第１の弁口９側は、出口側の圧力が例えば１００ＫＰａ程度まで低下する。その結果、第２の弁口１８と第１の弁口９との間に６００ＫＰａ程度の圧力差が生じることになる。

したがって、対策を講じない三方弁型モータバルブ１では、第２の弁口１８と第１の弁口９との間の圧力差によって弁軸３４が相対的に圧力の低い第１の弁口９側に移動（変位）し、弁軸３４がベアリング４１に片当たりした状態となる。そのため、弁軸３４を閉じる方向に回転駆動する際の駆動トルクが増大して、動作不良を生じる虞れがある。

これに対して、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、図１５に示すように、第１及び第２のバルブシート７０，８０の弁軸３４と反対側の面に、弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との間に微小な間隙を介して漏れる流体の圧力を第１及び第２のバルブシート７０，８０に作用させる第１及び第２の圧力作用部９４，９６が設けられている。そのため、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、第２の弁口１８と第１の弁口９との間の圧力差が生じる場合であっても、相対的に圧力が高い側の流体の圧力が弁軸３４の外周面と弁座８の内周面との微小な間隙を介して第１及び第２の圧力作用部９４，９６に作用する。その結果、相対的に１００ＫＰａ程度と圧力が低い側の第１のバルブシート７０は、当該第１の圧力作用部９４に作用する相対的に圧力が１００ＫＰａ程度と高い側の流体の圧力によって、弁軸３４を適正な位置へと戻すように作用する。したがって、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、第２の弁口１８と第１の弁口９との間の圧力差によって弁軸３４が相対的に圧力の低い第１の弁口９側に移動（変位）するのを防止乃至抑制し、弁軸３４がベアリング４１によって滑らかに支持された状態を維持することができ、弁軸３４を閉じる方向に回転駆動する際の駆動トルクが増大するのを防止乃至抑制することができる。

また、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、第１の弁口９が全開の付近、つまり第２の弁口１８が全閉状態に近いときにも同様に動作し、弁軸３４を回転駆動する際の駆動トルクが増大するのを防止乃至抑制することができる。

本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、流体（ブライン）として、例えば、圧力が０～１ＭＰａ、－８５～＋１２０℃程度の温度範囲において適応可能なオプテオン（登録商標）（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）やノベック（登録商標）（３Ｍ社製）等のフッ素系不活性液体などが使用される。

三方弁型モータバルブ１は、－８５℃程度の流体の流出量を切り替える場合、流体が流通するバルブ本体６自体が－８５℃程度の温度となる。

本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、バルブ本体６とアクチュエータ部３とを連結するスペーサ部材５９及びカップリング部材６２が、バルブ本体６及び弁軸３４を構成するＳＵＳより熱伝導率が小さいポリイミド（ＰＩ）樹脂及びジルコニアから形成することにより、アクチュエータ部３へ―８５℃程度の低温の流体が流体するバルブ本体６の熱が熱伝導により伝達されるのを抑制している。そのため、アクチュエータ部３が―８５℃程度の低温に晒されることが防止される。

そのため、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１は、流体として－８５℃と大幅に低い温度の流体に適用した場合においても、ステッピングモータなどからなる駆動モータやＩＣ等からなる制御回路に誤作動を生じる虞れを回避乃至抑制することができ、－８５℃程度の低温下において流体の流量を精度良く制御することが可能となる。

実験例
本発明者は、本実施の形態１に係る三方弁型モータバルブ１の効果を確認するため、図１及び図２に示すような三方弁型モータバルブ１のモデルを設定し、２５℃の環境下において、当該三方弁型モータバルブ１のモデルに－６０の流体を流した場合における各部の温度を、コンピュータを用いたシミュレーションにより求めた。なお、バルブ本体６はＳＵＳ、スペーサ部材５９はポリイミド（ＰＩ）樹脂、カップリング部材６２はジルコニアの熱伝導率にそれぞれ設定した。

図２１は上記シミュレーションにより求めた三方弁型モータバルブ１の各部の温度を示す模式図である。

このシミュレーションの結果から明らかなように、スペーサ部材５９及びカップリング部材６２の温度分布は、略同じ傾向を示し、アクチュエータ３の基盤６４及びカップリング部材６２の上部に連結される駆動力伝達軸は、マイナスの温度となるものの、アクチュエータ３の基盤６４の上部に配置されるケーシング９０の内部に配置される駆動モータや制御基板は、確実にプラスの温度となり、駆動モータや制御回路に誤作動を生じる虞れを回避乃至抑制することができることが判った。

[実施の形態２]
図１８は本発明の実施の形態２に係る流量制御弁の一例としての三方弁型モータバルブを示すものである。

本実施の形態２に係る三方弁型モータバルブ１は、同一の流体を二つに分配するものではなく、異なる２種類の流体を混合する混合用の三方弁型モータバルブ１として構成されたものである。

三方弁型モータバルブ１は、図１８に示すように、バルブ本体６の一方の側面に第１の流体としての低温側流体が流入する第１の流入口７と、円柱形状の空所からなる弁座８に連通した断面矩形状の第１の弁口９がそれぞれ設けられている。本実施の形態では、第１の流出口７及び第１の弁口９をバルブ本体６に直接設けるのではなく、第１の弁口９を形成した弁口形成部材の一例としての第１のバルブシート７０と、第１の流入口７を形成した第１の流路形成部材１５とをバルブ本体６に装着することにより、第１の流入口１７及び第１の弁口９を設けている。

また、三方弁型モータバルブ１は、バルブ本体６の他方の側面に第２の流体としての高温側流体が流入する第２の流入口１７と、円柱形状の空所からなる弁座８に連通した断面矩形状の第２の弁口１８がそれぞれ設けられている。本実施の形態では、第２の流出口１７及び第２の弁口１８をバルブ本体６に直接設けるのではなく、第２の弁口１８を形成した弁口形成部材の一例としての第２のバルブシート８０と、第２の流出口１７を形成した第２の流路形成部材２５とをバルブ本体６に装着することにより、第２の流出口１７及び第２の弁口１８を設けている。

また、三方弁型モータバルブ１は、バルブ本体６の底面に第１及び第２の流体がバルブ本体６の内部で混合された混合流体である温度制御用流体が流出する流出口２６が開口されている。

ここで、第１の流体としての低温側流体及び第２の流体としての高温側流体は、温度制御用に使用される流体であって相対的に温度が低い流体を低温側流体と称し、相対的に温度が高い流体を高温側流体と称している。したがって、低温側流体及び高温側流体は、相対的なものを意味し、絶対的に温度が低い低温の流体及び絶対的に温度が高い高温の流体を意味するものではない。低温側流体及び高温側流体としては、例えば、圧力が０～１ＭＰａ、－８５～＋１２０℃程度の温度範囲において、オプテオン（登録商標）（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）やノベック（登録商標）（３Ｍ社製）等のフッ素系不活性液体などが使用される。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

[実施例１]
図１９は本発明の実施の形態１に係る流量制御用三方弁を適用した恒温維持装置（チラー装置）を示す概念図である。

このチラー装置１００は、例えば、プラズマエッチング処理などを伴う半導体製造装置に使用され、温度制御対象Ｗの一例としての半導体ウエハ等の温度を一定温度に維持するものである。半導体ウエハ等の温度制御対象Ｗは、プラズマエッチング処理等を受けると、プラズマの生成や放電等に伴って温度が上昇する場合がある。

チラー装置１００は、温度制御対象Ｗと接触するように配置される温度制御手段の一例としてのテーブル状に構成された温度制御部１０１を備える。温度制御部１０１は、混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流
路１０２を内部に有している。

温度制御部１０１の温度制御用流路１０２には、開閉弁１０３を介して混合手段１１１が接続されている。混合手段１１１の一方には、予め定められた低温側の設定温度に調整された低温流体を貯蔵した低温側恒温槽１０４が接続されている。低温側恒温槽１０４からは、三方弁型モータバルブ１に第１のポンプ１０５により低温側流体が供給される。また、混合手段１１１の他方には、予め定められた高温側の設定温度に調整された高温流体を貯蔵した高温側恒温槽１０６が接続されている。高温側恒温槽１０６からは、三方弁型モータバルブ１に第２のポンプ１０７により高温側流体が供給される。混合手段１１１は、開閉弁１０３を介して温度制御部１０１の温度制御用流路１０２に接続されている。

また、温度制御部１０１の温度制御用流路１０２の流出側には、帰還用の配管が設けられており、分配用の流量制御用三方弁１を介して低温側恒温槽１０４及び高温側恒温槽１０６にそれぞれ接続されている。

このチラー装置１００は、温度制御部１０１の温度制御用流路１０２を流れた制御用流体を低温側恒温槽１０４と高温側恒温槽１０６とにそれぞれ分配するために三方弁型モータバルブ１を使用している。三方弁型モータバルブ１は、ステッピングモータ１１０によって弁軸３４を回転駆動することにより、低温側恒温槽１０４と高温側恒温槽１０６とにそれぞれ分配する制御用流体の流量を制御する。

低温側流体及び高温側流体としては、例えば、圧力が０～１ＭＰａ、－８５～＋１２０℃程度の温度範囲において、オプテオン（登録商標）（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）やノベック（登録商標）（３Ｍ社製）等のフッ素系不活性液体などが使用される。

なお、低温側恒温槽１０４から第１のポンプ１０５により供給される低温側流体と、高温側恒温槽１０６から第２のポンプ１０７により供給される高温側流体との混合部１１１には、各低温側流体及び高温側流体の流量を制御した後に適宜混合する混合手段が用いられる。混合手段としては、上述したように、混合用の三方弁型モータバルブ１を用いても勿論良い。

[実施例２]
図２０は本発明の実施の形態２に係る流量制御用三方弁を適用した恒温維持装置（チラー装置）を示す概念図である。

温度制御部１０１の温度制御用流路１０２には、開閉弁１０３を介して三方弁型モータバルブ１が接続されている。三方弁型モータバルブ１の第１のフランジ部１０には、予め定められた低温側の設定温度に調整された低温流体を貯蔵した低温側恒温槽１０４が接続されている。低温側恒温槽１０４からは、三方弁型モータバルブ１に第１のポンプ１０５により低温側流体が供給される。また、三方弁型モータバルブ１の第２のフランジ部１９には、予め定められた高温側の設定温度に調整された高温流体を貯蔵した高温側恒温槽１０６が接続されている。高温側恒温槽１０６からは、三方弁型モータバルブ１に第２のポンプ１０７により高温側流体が供給される。三方弁型モータバルブ１の第３のフランジ部２７は、開閉弁１０３を介して温度制御部１０１の温度制御用流路１０２に接続されている。

また、温度制御部１０１の温度制御用流路１０２の流出側には、帰還用の配管が設けられており、低温側恒温槽１０４及び高温側恒温槽１０６にそれぞれ接続されている。

三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４を回転駆動するステッピングモータ１０８を備えている。また、温度制御部１０１には、当該温度制御部１０１の温度を検知する温度センサ１０９が設けられている。温度センサ１０９は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置は、三方弁型モータバルブ１のステッピングモータ１０８の駆動を制御する。

チラー装置１００は、図２０に示すように、温度制御対象Ｗの温度を温度センサ１０９によって検知し、当該温度センサ１０９の検知結果に基いて制御装置によって三方弁型モータバルブ１のステッピングモータ１０８の回転を制御することにより、温度制御対象Ｗの温度を予め定められた設定温度と等しい温度となるよう制御する。

三方弁型モータバルブ１は、ステッピングモータ１０８によって弁軸３４を回転駆動することにより、低温側恒温槽１０４から第１のポンプ１０５により供給される低温側流体と、高温側恒温槽１０６から第２のポンプ１０７により供給される高温側流体との混合比を制御し、三方弁型モータバルブ１から開閉弁１０３を介して温度制御部１０１の温度制御用流路１０２に供給する低温側流体と高温側流体とが混合された温度制御用流体の温度を制御する。

このとき、三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４の回転角に応じて低温側流体と高温側流体との混合比を高い精度で制御することができ、温度制御用流体の温度を微調整することが可能となる。そのため、本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１を使用したチラー装置１００は、低温側流体と高温側流体との混合比が制御された所定の温度に調整された温度制御用流体を温度制御部１０１の温度制御用流路１０２に流すことにより、温度制御部１０１が接触する温度制御対象Ｗの温度を所望の温度に制御することができる。

低温側流体及び高温側流体としては、例えば、圧力が０～１ＭＰａ、－８５～＋１２０℃程度の温度範囲において、オプテオン（登録商標）（三井・ケマーズフロロプロダクツ社製）やノベック（登録商標）（３Ｍ社製）等のフッ素系不活性液体などが使用される。

－８５℃程度の低温流体に対する駆動手段の動作不良を抑制した流量制御用三方弁及び温度制御装置を提供することができる。

１…三方弁型モータバルブ
２…バルブ部
３…アクチュエータ部
４…シール部
５…カップリング部
６…バルブ本体
７…第１の流入口
８…弁座
９…第１の弁口
１０…第１のフランジ部材
１１…六角穴付きボルト
１２…フランジ部
１３…挿入部
１４…配管接続部
１５…第１の流路形成部材
１６…面取り
１７…第２の流入口
１８…第２の弁口
１９…第２のフランジ部材
２０…六角穴付きボルト
２１…フランジ部
２２…挿入部
２３…配管接続部
２５…第２の流路形成部材
３４…弁軸
３５…弁体部
４５…弁動作部
４５ａ，４５ｂ…両端部
５９…スペーサ部材
６２…カップリング部材
７０，８０…第１及び第２のバルブシート
７４，８４…凹部

Claims (9)

1. 流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記流体が流出する断面矩形状の第２の弁口が設けられた円柱形状の空所からなる弁座、及び前記第１及び第２の弁口から前記流体を外部へそれぞれ流出させる第１及び第２の流出口を有する弁本体と、
   前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替える開口部が形成された円筒形状の弁体と、
   前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の駆動力を前記弁体に伝達する円柱形状の駆動力伝達手段と、
   前記弁本体と前記駆動手段を接合する接合手段と、
   を備え、
   前記駆動力伝達手段及び前記接合手段は、前記弁本体及び前記弁体より熱伝導率が小さい材料からなり前記駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成することを特徴とする流量制御用三方弁。
2. 第１の流体が流入する断面矩形状の第１の弁口と第２の流体が流入する断面矩形状の第２の弁口が設けられた円柱形状の空所からなる弁座、及び前記第１及び第２の弁口に前記第１及び第２の流体を外部からそれぞれ流入させる第１及び第２の流入口を有する弁本体と、
   前記弁本体の弁座内に回転自在に配置され、前記第１の弁口を閉状態から開状態に切り替えると同時に前記第２の弁口を開状態から閉状態に切り替える開口部が形成された円筒形状の弁体と、
   前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の駆動力を前記弁体に伝達する円柱形状の駆動力伝達手段と、
   前記弁本体と前記駆動手段を接合する接合手段と、
   を備え、
   前記駆動力伝達手段及び前記接合手段は、前記弁本体及び前記弁体より熱伝導率が低い材料からなり前記駆動手段への熱の伝達を抑制する伝熱抑制部を構成することを特徴とする流量制御用三方弁。
3. 前記駆動力伝達手段は、熱伝導率が１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であり、前記接合手段は、熱伝導率が１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下である請求項１又は２に記載の流量制御用三方弁。
4. 前記駆動力伝達手段は、ジルコニアからなり、前記接合手段は、ポリイミド樹脂からなる請求項３に記載の流量制御用三方弁。
5. 前記接合手段は、前記駆動力伝達手段より熱伝導率が小さく、且つ前記駆動力伝達手段より断面積が大きい請求項１又は２に記載の流量制御用三方弁。
6. 前記接合手段と前記駆動手段との接触面積を、前記接合手段と前記弁本体との接触面積より大きく設定した請求項５に記載の流量制御用三方弁。
7. 前記駆動力伝達手段の上端部は、シール部材を介して前記接合手段に封止されている請求項１に記載の流量制御用三方弁。
8. 混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流路を有する温度制御手段と、
   低温側の予め定められた第１の温度に調整された前記低温側流体を供給する第１の供給手段と、
   高温側の予め定められた第２の温度に調整された前記高温側流体を供給する第２の供給手段と、
   前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に接続され、前記第１の供給手段から供給される前記低温側流体と前記第２の供給手段から供給される前記高温側流体とを混合して前記温度制御用流路に供給する混合手段と、
   前記温度制御用流路を流通した温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に流量を制御しつつ分配する流量制御弁と、
   を備え、
   前記流量制御弁として請求項１、３～７のいずれかに記載の流量制御用三方弁を用いたことを特徴とする温度制御装置。
9. 混合比が調整された低温側流体及び高温側流体からなる温度制御用流体が流れる温度制御用流路を有する温度制御手段と、
   低温側の予め定められた第１の温度に調整された前記低温側流体を供給する第１の供給手段と、
   高温側の予め定められた第２の温度に調整された前記高温側流体を供給する第２の供給手段と、
   前記第１の供給手段と前記第２の供給手段に接続され、前記第１の供給手段から供給される前記低温側流体と前記第２の供給手段から供給される前記高温側流体とを混合比を調整して前記温度制御用流路に流す流量制御弁と、
   を備え、
   前記流量制御弁として請求項２～７のいずれかに記載の流量制御用三方弁を用いたことを特徴とする温度制御装置。

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