TW201807338A - 流量控制用三通閥以及使用其之溫度控制裝置 - Google Patents

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Abstract

為了提供一種流量控制用三通閥，相較於具備有供高溫熱媒體循環液流入之流入口、供低溫熱媒體循環液流入之流入口、供恆溫熱媒體循環液流出之流出口以及用於控制高溫熱媒體循環液與低溫熱媒體循環液的流量比之控制閥之三通閥，能夠將二種流體的混合比高精度地控制，並提供使用該流量控制用三通閥之溫度控制裝置。
係具備閥本體、閥體以及驅動手段，該閥本體具有閥座，該閥座是由形成有第1閥口和第2閥口之圓柱形狀的空間所構成，該第1閥口是供第1流體流入且剖面呈矩形，該第2閥口是供第2流體流入且剖面呈矩形；該閥體，為了在將前述第1閥口從閉狀態切換成開狀態的同時將前述第2閥口從開狀態切換成閉狀態而在前述閥本體的閥座內配置成可旋轉自如，是形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀，且沿著圓周方向的兩端面形成為曲面形狀；該驅動手段，是將前述閥體進行旋轉驅動。

Description

流量控制用三通閥以及使用其之溫度控制裝置
本發明是關於流量控制用三通閥以及使用其之溫度控制裝置。
以往，關於流量控制用三通閥的技術，例如專利文獻1等所揭示的技術已被提出。
專利文獻1是將外部熱負荷裝置的溫度藉由與熱媒體循環液之間接熱交換來進行控制的恆溫維持裝置，係包含主單元及副單元，該主單元具備有：用於生成被調整為預定的溫度的高溫熱媒體循環液之高溫熱媒體循環液生成手段、以及用於生成被調整為預定的溫度的低溫熱媒體循環液之低溫熱媒體循環液生成手段；該副單元具備有恆溫熱媒體循環液生成手段，該恆溫熱媒體循環液生成手段，是將上述高溫熱媒體循環液和上述低溫熱媒體循環液直接混合，並將該高溫熱媒體循環液與該低溫熱媒體循環液的流量比按照上述外部熱負荷裝置的溫度進行控制而生成預定的設定溫度的熱媒體循環液。
在專利文獻1，作為上述恆溫熱媒體循環液生 成手段係包含以下的態樣，其具備有三通閥、攪拌混合送出手段以及三通閥控制手段，該三通閥具備有：供上述高溫熱媒體循環液流入之流入口、供上述低溫熱媒體循環液流入之流入口、供上述恆溫熱媒體循環液流出之流出口以及用於控制上述高溫熱媒體循環液與上述低溫熱媒體循環液的流量比之控制閥；該攪拌混合送出手段，是將上述恆溫熱媒體循環液攪拌混合並送出；該三通閥控制手段，是按照上述外部熱負荷裝置的溫度來控制上述三通閥的控制閥之開度。
[專利文獻1]日本特開2008-292026號公報
本發明的目的是為了提供一種流量控制用三通閥，相較於具備有供高溫熱媒體循環液流入之流入口、供低溫熱媒體循環液流入之流入口、供恆溫熱媒體循環液流出之流出口以及用於控制高溫熱媒體循環液與低溫熱媒體循環液的流量比之控制閥之三通閥，能夠將二種流體的混合比高精度地控制，並提供使用該流量控制用三通閥之溫度控制裝置。
請求項1的發明，是一種流量控制用三通閥 ，其特徵在於，係具備閥本體、閥體以及驅動手段，該閥本體具有閥座，該閥座是由形成有第1閥口和第2閥口之圓柱形狀的空間所構成，該第1閥口是供第1流體流入且剖面呈矩形，該第2閥口是供第2流體流入且剖面呈矩形，該閥體，為了在將前述第1閥口從閉狀態切換成開狀態的同時將前述第2閥口從開狀態切換成閉狀態而在前述閥本體的閥座內配置成可旋轉自如，是形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀，且沿著圓周方向的兩端面形成為曲面形狀，該驅動手段，是將前述閥體進行旋轉驅動。
請求項2的發明，是在請求項1所述之流量控制用三通閥中，前述第1閥口及前述第2閥口是以前述閥體的旋轉軸為中心而呈軸對稱的方式分別形成於前述閥本體。
請求項3的發明，是在請求項1或2所述之流量控制用三通閥中，前述閥體，是由圓筒體所構成，該圓筒體之外周面開口而具備形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀的半圓筒部，該圓筒體之沿著軸方向的一端面封閉而另一端面開口。
請求項4的發明，是在請求項1至3中任一項所述之流量控制用三通閥中，前述閥體，其沿著圓周方向的兩端部之與旋轉軸交叉的剖面形狀形成為圓弧形狀。
請求項5的發明，是在請求項1至3中任一項所述之流量控制用三通閥中，前述閥體，其沿著圓周方向的兩端部之與旋轉軸交叉的剖面形狀，是形成為將位於外周面側之第1曲線部、和位於內周面側且比前述第1曲線部的曲率半徑小之第2曲線部連接而成的曲線狀。
請求項6的發明，是一種溫度控制裝置，其特徵在於，係具備溫度控制手段、第1供給手段、第2供給手段以及三通閥，該溫度控制手段具有溫度控制用流路，該溫度控制用流路，是供由混合比經由調整後之低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流過，該第1供給手段，係供給被調整成低溫側的預定的第1溫度之前述低溫側流體，該第2供給手段，係供給被調整為高溫側的預定的第2溫度之前述高溫側流體，該三通閥，是連接於前述第1供給手段和前述第2供給手段，用於將從前述第1供給手段供給之前述低溫側流體和從前述第2供給手段供給之前述高溫側流體的混合比予以調整而流到前述溫度控制用流路；作為前述三通閥，是使用請求項1至5中任一項所述之流量控制用三通閥。
依據本發明可提供一種流量控制用三通閥， 相較於具備有供高溫熱媒體循環液流入之流入口、供低溫熱媒體循環液流入之流入口、供恆溫熱媒體循環液流出之流出口以及用於控制高溫熱媒體循環液與低溫熱媒體循環液的流量比之控制閥之三通閥，能夠將二種流體的混合比高精度地控制，並提供使用該流量控制用三通閥之溫度控制裝置。
1‧‧‧三通閥型電動閥
2‧‧‧閥部
3‧‧‧致動器部
4‧‧‧密封部
5‧‧‧連結部
6‧‧‧閥本體
7‧‧‧第1流入口
8‧‧‧閥座
9‧‧‧第1閥口
10‧‧‧第1凸緣構件
11‧‧‧六角孔螺栓
12‧‧‧凸緣部
13‧‧‧插入部
14‧‧‧配管連接部
15‧‧‧O型環
16‧‧‧去角部
17‧‧‧第2流入口
18‧‧‧第2閥口
19‧‧‧第2凸緣構件
20‧‧‧六角孔螺栓
21‧‧‧凸緣部
22‧‧‧插入部
23‧‧‧配管連接部
34‧‧‧閥軸
35‧‧‧閥體部
45‧‧‧閥動作部
45a、45b‧‧‧兩端部
圖1係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥(motor valve)的外觀立體圖。
圖2(a)(b)(c)係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥之前視圖、右側面圖及致動器部的仰視圖。
圖3係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥之圖2(b)的A-A線剖面圖。
圖4係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥的主要部分之剖面立體圖。
圖5(a)(b)係顯示閥動作部的剖面構造圖。
圖6(a)(b)係顯示閥軸的構造圖。
圖7(a)(b)係顯示閥動作部的剖面構造圖。
圖8係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥的特性之曲線圖。
圖9係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥 的一例之三通閥型電動閥的特性之曲線圖。
圖10係顯示運用本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥之恆溫維持裝置(冷卻器(chiller)裝置)的概念圖。
圖11(a)(b)係顯示其他的閥動作部之剖面構造圖。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖式做說明。
[實施形態1]
圖1係顯示本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的一例之三通閥型電動閥的外觀立體圖，圖2(a)(b)(c)係其前視圖、右側面圖及致動器部的仰視圖，圖3為圖2(b)的A-A線剖面圖，圖4係顯示三通閥型電動閥的主要部分之縱剖面立體圖。
三通閥型電動閥1，是構成為旋轉型3通閥的形式。三通閥型電動閥1如圖1所示般，大致上是包含：配置於下部之閥部2、配置於上部之致動器部3、配置於閥部2和致動器部3間之密封部4及連結部5。
閥部2如圖2至圖4所示般，係具備藉由SUS等的金屬形成為大致長方體狀的閥本體6。如圖3所示般，在閥本體6之一側面(圖示例為左側面)開設有： 供作為第1流體之低溫側流體流入之第1流入口7、與圓柱形狀的空間所構成的閥座8連通之剖面矩形狀的第1閥口9。在閥本體6的左側面，利用4根六角孔螺栓11安裝第1凸緣構件10，該第1凸緣構件10是用於連接讓低溫側流體流入之未圖示的配管。第1凸緣構件10，與閥本體6同樣是藉由SUS等的金屬所形成。第1凸緣構件10係具有：形成為與閥本體6的側面形狀相同的側面矩形狀之凸緣部12、呈薄壁的圓筒形狀突設於凸緣部12的內側面之插入部13、以及呈厚壁的大致圓筒形狀突設於凸緣部12的外側面且供未圖示的配管連接之配管連接部14。配管連接部14的內周設定為，例如其口徑為直徑約21mm的斜內螺紋(Rc1/2)。在閥本體6之第1流入口7的外側內周端，為了在其與第1凸緣構件10之凸緣部12之間裝設O型環15而形成有去角部16。
在閥本體6之另一側面(圖示例為右側面)開設有：供作為第2流體之高溫側流體流入的第2流入口17、與圓柱形狀的空間所構成之閥座8連通之剖面矩形狀的第2閥口18。在閥本體6的右側面，利用4根六角孔螺栓20安裝第2凸緣構件19，該第2凸緣構件19是用於連接讓高溫側流體流入之未圖示的配管。第2凸緣構件19，與第1凸緣構件10同樣是藉由SUS等的金屬所形成。第2凸緣構件19係具有：形成為與閥本體6的側面形狀相同的側面矩形狀之凸緣部21、呈薄壁的圓筒形狀突設於凸緣部21的內側面之插入部22、以及呈厚壁的大 致圓筒形狀突設於凸緣部21的外側面且供未圖示的配管連接之配管連接部23。配管連接部23的內周設定為，例如其口徑為直徑約21mm的斜內螺紋(Rc1/2)。在閥本體6之第2流入口17的外側內周端，為了在其與第2凸緣構件19之凸緣部21之間裝設O型環24而形成有去角部25。
在此，作為第1流體之低溫側流體及作為第2流體之高溫側流體，乃是為了溫度控制用所使用的流體，將溫度相對低的流體稱為低溫側流體，將溫度相對高的流體稱為高溫側流體。因此，低溫側流體及高溫側流體是相對的意思，並不是指絕對溫度低的低溫流體及絕對溫度高的高溫流體。作為低溫側流體及高溫側流體可適當地採用，例如在壓力0~1MPa、0~80℃左右的溫度範圍內被調整成0~30℃左右的溫度之水(純水等)、及被調整成50~80℃左右的溫度之水(純水)等。此外，作為低溫側流體及高溫側流體可使用：例如在-20~+80℃左右的溫度範圍內，在-20℃左右的溫度也不會凍結且在+80℃左右也不會氣化之氟化學液(Fluorinert，註冊商標)等的氟系惰性液體、乙二醇等的流體。
此外，在閥本體6之下端面開設：供低溫側流體和高溫側流體經混合後之溫度控制用流體流出的流出口26。在閥本體6的下端面，利用4根六角孔螺栓28安裝第3凸緣構件27，第3凸緣構件27是用於連接讓溫度控制用流體流出之未圖示的配管。第3凸緣構件27，與 第1及第2凸緣構件10，19同樣是藉由SUS等的金屬所形成。第3凸緣構件27係具有：形成為比閥本體6的下端面形狀更小之平面矩形狀的凸緣部29、呈薄壁的圓筒形狀突設於凸緣部29的上端面之插入部30、呈厚壁的大致圓筒形狀突設於凸緣部29的下端面且供未圖示的配管連接之配管連接部31。配管連接部31的內周設定為，例如其口徑為直徑約21mm之斜內螺紋(Rc1/2)。在閥本體6之第3流入口26的下端內周端，為了在其與第3凸緣構件27之凸緣部29之間裝設O型環32而形成有去角部33。
在閥本體6的中央具備閥座8，在閥座8形成有呈剖面矩形狀的第1閥口9、同樣呈剖面矩形狀之第2閥口18。閥座8，是由形成為對應於後述閥體的外形之圓柱形狀的空間所構成。形成為圓柱形狀的閥座8設置成貫穿閥本體6之上端面的狀態。設置於閥本體6的第1閥口9及第2閥口18，如圖5所示般配置成，以形成為圓柱形狀之閥座8的中心軸(旋轉軸)C為中心而成為軸對稱。更詳細的說，第1閥口9及第2閥口18配置成與形成於圓柱形狀之閥座8正交，第1閥口9之一端緣，是開口於隔著中心軸C而與第2閥口18之另一端緣相對向的位置(差180度的位置)。此外，第1閥口9之另一端緣，是開口於隔著中心軸C而與第2閥口18之一端緣相對向的位置(差180度的位置)。
此外，如圖4所示般，第1閥口9及第2閥 口18是由形成為剖面正方形狀等的剖面矩形狀之開口部所構成。第1閥口9及第2閥口18，其一邊的長度設定成比第1流入口7及第2流入口17的直徑小，而形成為與該第1流入口7及第2流入口17內切之剖面矩形狀。
作為閥體的一例之閥軸34，如圖6所示般，是藉由SUS等的金屬製而形成為外形大致圓柱形狀。閥軸34，大致上呈一體地具備有：具有閥體的功能之閥體部35、分別設置於該閥體部35的上下而用於將閥軸34支承成可旋轉自如之上下軸支部36，37、設置於上軸支部36的上部之密封部38、以及透過錐部39而設置於密封部38的上部之連結部40。
上下軸支部36，37分別形成為，比閥體部35之外徑小且具有相同直徑之圓筒形狀。下軸支部37之沿著軸方向的長度，設定成比上軸支部36稍長。下軸支部37，如圖3所示般，是透過軸承41而在設置於閥本體6之閥座8的下端部被支承成可旋轉自如。在閥座8的下部，以向內周突出的方式設置用於支承軸承41之環狀的支承部42。軸承41、支承部42及第3凸緣構件27的插入部30設定成相同的內徑，而構成為使通過閥體部35的內部之溫度控制用流體幾乎沒有阻力地往第3凸緣構件27之連接部31流出。另一方面，在上軸支部36裝設有止推墊圈43，而讓閥軸34被後述的密封殼體53推壓所產生之負荷減少。
此外，如圖5及圖6所示般，閥體部35形成 為設有大致半圓筒形狀的開口部44之圓筒形狀，開口部44的開口高H2是比第1及第2閥口9，18的開口高H1(參照圖3)低。閥體部35之設有開口部44的閥動作部45，形成為具有預定的中心角α(例如，約190度)之半圓筒形狀(圓筒形狀的部分當中，開口部44除外之大致半圓筒形狀)。閥動作部45，為了在將包含位於開口部44的上下的閥體部35之第1閥口9從閉狀態切換為開狀態的同時將第2閥口18從相反方向的開狀態切換為閉狀態，是在閥座8內配置成可一邊與閥座8的內周面接觸一邊旋轉。如圖6所示般，配置於閥動作部45的上下之上下閥軸部46，47，形成為具有與閥動作部45相同的外徑之圓筒形狀，成為與閥座8的內周面接觸且可旋轉自如。在遍及閥動作部45及上下閥軸部46，47、密封部38的內部，上端部成為小徑之圓柱形狀的空間48是設置成朝向下端部貫穿的狀態。
此外，閥動作部45之沿著圓周方向(旋轉方向)之兩端面45a，45b，沿著與中心軸C交叉(正交)的方向之剖面形狀形成為曲面形狀。更詳細的說，如圖5所示般，閥動作部45之沿著圓周方向之兩端部45a，45b，其與旋轉軸C交叉的剖面形狀是形成為朝向開口部44凸起之圓弧形狀。兩端部45a，45b的曲率半徑設定為例如閥動作部45的厚度T之1/2。結果，兩端部45a，45b的剖面形狀成為半圓形狀。
閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a， 45b之與旋轉軸C交叉的剖面形狀，並不限定於圓弧形狀，沿著圓周方向(旋轉方向)之兩端面45a，45b只要形成為曲面形狀即可。關於閥動作部45，如圖5(b)所示般，沿著圓周方向之兩端部45a，45b之與旋轉軸C交叉的剖面形狀亦可為，將位於外周面側之第1曲線部50、和位於內周面側且曲率半徑比第1曲線部50小之第2曲線部51平滑地連接而成之曲線狀。
如圖5所示般，閥動作部45之沿著圓周方向之兩端部45a，45b，當閥軸34被旋轉驅動而將第1及第2閥口9，18進行開閉時，在低溫側流體及高溫側流體之液流中，以從第1及第2閥口9，18之沿著圓周方向的端部突出或退避的方式進行移動(旋轉)而讓第1及第2閥口9，18從開狀態轉移到閉狀態、或是從閉狀態轉移到開狀態。這時，閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b，為了讓第1及第2閥口9，18的開口面積對於閥軸34的旋轉角度呈線性(直線狀)變化，其剖面形狀形成為曲面形狀。
更詳細的說，如圖11所示般，當閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b形成為沿著半徑方向之平面狀的情況，若閥軸34的開度超過50%，閥動作部45之內周端會比外周端更往讓第1及第2閥口9，18之開口部寬度減少的方向突出，而使第1及第2閥口9，18的開口面積對於閥軸34的旋轉角度無法呈線性(直線狀)變化。
相對於此，當閥動作部45之沿著圓周方向之兩端部45a，45b之剖面形狀是形成為曲面形狀的情況，如圖7(b)所示般，縱使閥軸34的開度超過50%，第1及第2閥口9，18的開口面積對於閥軸34的旋轉角度仍可呈線性(直線狀)變化。
因此可想像成，閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b，對於從第1及第2閥口9，18流入閥室8內之流體的液流產生突出之翼體般的作用。因此，產生在流體中突出之翼體般的作用之閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b，在將流體的液流限制或開放而控制流體的流量方面發揮重要的作用。根據在流體中突出之閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b的周圍之流體的液流，縱使在藉由閥軸34的閥動作部45而讓第1及第2閥口9，18的開口面積呈線性(直線狀)變化的情況，流入閥室8內而被混合之低溫側及高溫側流體的流量並不一定會呈線性(直線狀)變化。
本發明人等經由種種研究的結果判明，為了要將在閥室8內混合之低溫側及高溫側流體的流量進行線性(直線狀)控制，閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b的剖面形狀發揮重要的作用。而且，本發明人等發現，藉由將閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b的剖面形狀形成為曲面形狀，就能將低溫側及高溫側流體的流量進行線性(直線狀)控制。
如圖3所示般，密封部4是用於將閥軸34密 封成液密狀態。密封部4係具有藉由SUS等的金屬形成為圓筒形狀之密封殼體53，密封殼體53具有讓閥軸34插通之插通孔52。密封殼體53，是以塗布了密封劑的狀態插入固定於設置在閥本體6的上端面之圓柱形狀的凹部54，或是利用設置於外周之未圖示的外螺紋部而藉由螺合於凹部54等的手段以密封狀態裝設於閥本體6。在密封殼體53的內周面，用於密封閥軸34之O型環等所構成之2個環狀的密封構件55，56分別配置於上下方。作為密封構件55，56，係使用例如耐熱性、耐油性、耐候性優異之氫化丁二烯-丙烯腈橡膠(H-NBR)製的O型環。密封殼體53，是利用平行銷57對準而裝設於閥本體6的凹部54。
連結部5，是配置於內設有密封部4之閥本體6和致動器部3之間。連結部5是用於連結閥軸34和讓該閥軸34一體地旋轉之旋轉軸58。連結部5係包含：配置於密封部4和致動器部3間之間隔構件59、固定於間隔構件59的上部之接裝板(adapter plate)60、以及連結構件62；連結構件62被收容在以貫穿狀態形成於間隔構件59及接裝板60的內部之圓柱形狀的空間61，且用於連結閥軸34和旋轉軸58。間隔構件59，是藉由SUS等的金屬形成為與閥本體6具有大致相同的平面形狀但高度較低的方筒狀。間隔構件59，是藉由螺絲固定等的手段固定於閥本體6及接裝板60雙方。此外，如圖2(c)所示般，接裝板60是藉由SUS等的金屬形成為平面多角形 的板狀。接裝板60安裝成，藉由六角孔螺栓63固定於致動器部3之基座64。
如圖3所示般，連結構件62是藉由金屬或具有耐熱性之合成樹脂等形成為圓筒形狀。在閥軸34的上端，以沿水平方向貫穿的方式設置凹槽65。而且，閥軸34是藉由連結銷66透過凹槽65連結固定於連結構件62，連結銷66是設置成貫穿連結構件62。另一方面，旋轉軸58的下端部是藉由連結銷67連結固定於連結構件62，連結銷67是設置成貫穿連結構件62。間隔構件59之側面具有開口部68，當從密封構件55，56有液體洩漏時，開口部68可偵知通過插通孔52而洩漏之液體。開口部68設定成，例如其口徑為直徑約8mm的斜內螺紋(Rc1/16)。
如圖2所示般，致動器部3具備有形成為平面矩形狀之基座64。在基座64的上部，藉由螺絲71固定而裝設有以長方體形狀的箱體的形式構成之外殼70，在外殼70內設有由步進馬達、編碼器等所構成的驅動手段。致動器部3的驅動手段，只要能根據控制信號而將旋轉軸58朝期望的方向以既定的精度進行旋轉即可，其構造沒有特別的限定。驅動手段係包含：步進馬達、將該步進馬達的旋轉驅動力透過齒輪等的驅動力傳遞手段傳遞給旋轉軸58之驅動力傳遞機構、以及用於檢測旋轉軸58的旋轉角度之編碼器等的角度感測器。
在圖2中，符號72表示步進馬達側纜線，73 表示角度感測器側纜線。步進馬達側纜線72及角度感測器側纜線73分別連接於用於控制三通閥型電動閥1之未圖示的控制裝置。
<三通閥型電動閥的動作>
本實施形態之三通閥型電動閥1，是如下述般控制低溫側流體及高溫側流體的流量。
如圖1所示般，透過第1凸緣構件10及第2凸緣構件19，被調整成預定的低溫側的設定溫度之低溫側流體及被調整成預定的高溫側的設定溫度之高溫側流體透過未圖示的配管供應給三通閥型電動閥1。如圖7(a)所示般，三通閥型電動閥1例如在開始動作前的初期狀態，閥軸34的閥動作部45是將第1閥口9閉塞(全閉)，同時將第2閥口18打開(全開)。
如圖3所示般，三通閥型電動閥1若讓設置於致動器部3之未圖示的步進馬達旋轉驅動既定量，旋轉軸58會對應於步進馬達的旋轉量而被旋轉驅動。在三通閥型電動閥1，若旋轉軸58被旋轉驅動，連結固定於該旋轉軸58之閥軸34會旋轉與旋轉軸58的旋轉量(旋轉角)相同的角度。隨著閥軸34的旋轉，閥動作部45會在閥座8的內部旋轉，如圖5(a)所示般，閥動作部45之沿著圓周方向的一端部45a會將第1閥口9逐漸打開，從第1凸緣構件10透過第1流入口7流入之低溫側流體會從第1閥口9流入閥座8的內部。
這時，閥動作部45之沿著圓周方向的另一端部45b，如圖5(a)所示般將第2閥口18打開，從第2凸緣構件19透過第2流入口17流入之高溫側流體會從第2閥口18流入閥座8的內部，與低溫側流體混合後之高溫側流體會透過閥座8經由閥本體6的流出口30而從第3凸緣構件27往外部流出。高溫側流體的溫度被調整成，比低溫側流體更高的溫度之預定的一定溫度(例如80℃)。
在三通閥型電動閥1，如圖7(b)所示般，若閥軸34被旋轉驅動而使閥動作部45之沿著圓周方向的一端部45a將第1閥口9逐漸打開，從第1凸緣構件10流入之低溫側流體和從第2凸緣構件19流入之高溫側流體會在閥室8以及閥軸34的內部被混合成溫度控制用流體，透過閥本體6的流出口30從第3凸緣構件27供應給外部。
三通閥型電動閥1，隨著旋轉軸58被旋轉驅動，閥軸34會旋轉，閥動作部45之沿著圓周方向的一端部45a會將第1閥口9逐漸打開，同時閥動作部45之沿著圓周方向的另一端部45b會將第2閥口18逐漸閉塞，從第1閥口9流入之低溫側流體和從第2閥口18流入之高溫側流體在閥室8及閥軸34的內部被混合，成為對應於低溫側流體和高溫側流體的混合比之溫度被調整後的溫度控制用流體從閥本體6的流出口30供應給外部。
此外，在三通閥型電動閥1，因為閥動作部 45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b形成為剖面曲面形狀，能使第1及第2閥口9，18的開口面積對於閥軸34的旋轉角度呈線性(直線狀)變化。此外，藉由閥動作部45的兩端部45a，45b限制流量之低溫側流體及高溫側流體應是以接近層流的狀態流動，對應於第1閥口9及第2閥口18的開口面積可將低溫側流體及高溫側流體的混合比(流量)高精度地控制。
實驗例
本發明人，試作具備圖5(a)及(b)所示的閥軸34之三通閥型電動閥1進行實驗，確認隨著閥軸34的旋轉，對應於第1閥口9及第2閥口18的開度，低溫側流體及高溫側流體的流量係數Cv值會如何變化。
關於低溫側流體、高溫側流體、及低溫側流體和高溫側流體被混合後之溫度控制用流體的流量係數Cv值，當閥軸34的旋轉角改變時，是將高檢測精度之一台流量感測器移動至第1閥口9、第2閥口18及流出口30各個而進行測定。
圖8及圖9分別顯示上述實驗例的結果之曲線圖。圖8對應於圖5(a)的閥軸，圖9對應於圖5(b)的閥軸。
結果，根據圖8及圖9所示的曲線圖可明白，對應於閥軸34的旋轉角，低溫側流體之表示流量係數的Cv值呈大致直線狀增加，且高溫側流體之表示流量 係數的Cv值呈大致直線狀減少，而能將低溫側流體及高溫側流體的混合比(流量)高精度地控制。此外，根據圖8及圖9所示的曲線圖可明白，圖5(a)(b)的閥軸都是，在閥軸34的開度為50%以上的區域，流量係數Cv值是位於從直線上稍微偏離的區域。比起圖5(a)的閥軸，圖5(b)的閥軸之流量係數Cv值從直線上稍微偏離的區域是往閥軸34開度高的區域移位，可推定係閥動作部45之兩端部45a，45b的曲面形狀所造成的影響。
在圖9所示的曲線圖，可能是將閥動作部45之沿著圓周方向的兩端部45a，45b之外周側的曲率半徑設定成較大的影響，縱使是讓閥軸34旋轉到全閉位置的情況，其中一方的流體之流量係數Cv值並無法完全成為零。但考慮到是屬於作為溫度控制用所使用的三通閥型電動閥1，縱使在讓閥軸34旋轉到全閉位置的情況其中一方的流體之流量係數Cv值無法完全成為零，在實際使用上應會與其他的開閉閥併用等，因此根本就不會成為問題。
[實施例1]
圖10係顯示運用本發明的實施形態1之流量控制用三通閥的恆溫維持裝置(冷卻器裝置)之概念圖。
該冷卻器裝置100，例如使用於進行電漿蝕刻處理等之半導體製造裝置，用於將作為溫度控制對象W的一例之半導體晶圓等的溫度維持一定溫度。半導體晶圓 等的溫度控制對象W，當接受電漿蝕刻處理等時，隨著電漿的生成、放電等可能發生溫度上昇的情況。
冷卻器裝置100係具備構成為載台狀之溫度控制部101，溫度控制部101是作為配置成與溫度控制對象W接觸之溫度控制手段的一例。溫度控制部101之內部具有溫度控制用流路102，溫度控制用流路102是供混合比經由調整後之低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流過。
在溫度控制部101的溫度控制用流路102，透過開閉閥103連接著三通閥型電動閥1。在三通閥型電動閥1之第1凸緣構件10連接著低溫側恆溫槽104，在低溫側恆溫槽104貯藏有被調整成預定的低溫側的設定溫度之低溫流體。從低溫側恆溫槽104藉由第1泵105朝向三通閥型電動閥1供給低溫側流體。此外，在三通閥型電動閥1之第2凸緣構件19連接著高溫側恆溫槽106，在高溫側恆溫槽106貯藏有被調整成預定的高溫側的設定溫度之高溫流體。從高溫側恆溫槽106藉由第2泵107朝向三通閥型電動閥1供給高溫側流體。三通閥型電動閥1的第3凸緣構件27，是透過開閉閥103連接於溫度控制部101的溫度控制用流路102。
此外，在溫度控制部101之溫度控制用流路102的流出側設置回流用的配管，而分別連接於低溫側恆溫槽104及高溫側恆溫槽106。
三通閥型電動閥1，係具備用於將閥軸34進 行旋轉驅動之步進馬達108。此外，在溫度控制部101設置用於檢測該溫度控制部101的溫度之溫度感測器109。溫度感測器109連接於未圖示的控制裝置，控制裝置是控制三通閥型電動閥1之步進馬達108的驅動。
冷卻器裝置100是如圖10所示般，利用溫度感測器109偵知溫度控制對象W的溫度，根據該溫度感測器109的偵知結果而藉由控制裝置控制三通閥型電動閥1之步進馬達108的旋轉，藉此將溫度控制對象W的溫度控制成與預定的設定溫度相同的溫度。
三通閥型電動閥1是利用步進馬達108將閥軸34進行旋轉驅動，藉此控制從低溫側恆溫槽104利用第1泵105供給之低溫側流體、和從高溫側恆溫槽106利用第2泵107供給之高溫側流體的混合比，而控制從三通閥型電動閥1透過開閉閥103供應給溫度控制部101的溫度控制用流路102之低溫側流體和高溫側流體所混合成之溫度控制用流體的溫度。
這時，如圖8所示般，三通閥型電動閥1可對應於閥軸34的旋轉角而將低溫側流體和高溫側流體的混合比進行高精度地控制，能夠將溫度控制用流體的溫度實施微調。因此，使用本實施形態的三通閥型電動閥1之冷卻器裝置100，讓低溫側流體和高溫側流體的混合比經由控制而被調整成既定的溫度之溫度控制用流體流到溫度控制部101之溫度控制用流路102，而能將溫度控制部101所接觸之溫度控制對象W的溫度控制為所期望的溫 度。
[產業利用性]
可將二種流體的混合比高精度地控制，藉由運用於溫度控制裝置能夠將溫度控制對象的溫度高精度地控制。
6‧‧‧閥本體
7‧‧‧第1流入口
8‧‧‧閥座
9‧‧‧第1閥口
10‧‧‧第1凸緣構件
11‧‧‧六角孔螺栓
12‧‧‧凸緣部
13‧‧‧插入部
14‧‧‧配管連接部
16‧‧‧去角部
17‧‧‧第2流入口
18‧‧‧第2閥口
19‧‧‧第2凸緣構件
20‧‧‧六角孔螺栓
21‧‧‧凸緣部
22‧‧‧插入部
23‧‧‧配管連接部
25‧‧‧去角部
26‧‧‧流出口
27‧‧‧第3凸緣構件
28‧‧‧六角孔螺栓
29‧‧‧凸緣部
30‧‧‧插入部
31‧‧‧配管連接部
33‧‧‧去角部
34‧‧‧閥軸

Claims (6)

  1. 一種流量控制用三通閥，其特徵在於，係具備閥本體、閥體以及驅動手段，該閥本體具有閥座，該閥座是由形成有第1閥口和第2閥口之圓柱形狀的空間所構成，該第1閥口是供第1流體流入且剖面呈矩形，該第2閥口是供第2流體流入且剖面呈矩形，該閥體，為了在將前述第1閥口從閉狀態切換成開狀態的同時將前述第2閥口從開狀態切換成閉狀態而在前述閥本體的閥座內配置成可旋轉自如，是形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀，且沿著圓周方向的兩端面形成為曲面形狀，該驅動手段，是將前述閥體進行旋轉驅動。
  2. 如請求項1所述之流量控制用三通閥，其中，前述第1閥口及前述第2閥口是以前述閥體的旋轉軸為中心而呈軸對稱的方式分別形成於前述閥本體。
  3. 如請求項1或2所述之流量控制用三通閥，其中，前述閥體，是由圓筒體所構成，該圓筒體之外周面開口而具備形成為具有預定的中心角之半圓筒形狀的半圓筒部，該圓筒體之沿著軸方向的一端面封閉而另一端面開口。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之流量控制用三通閥，其中，前述閥體，其沿著圓周方向的兩端部之與旋轉軸交叉 的剖面形狀形成為圓弧形狀。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之流量控制用三通閥，其中，前述閥體，其沿著圓周方向的兩端部之與旋轉軸交叉的剖面形狀，是形成為將位於外周面側之第1曲線部、和位於內周面側且比前述第1曲線部的曲率半徑小之第2曲線部連接而成的曲線狀。
  6. 一種溫度控制裝置，其特徵在於，係具備溫度控制手段、第1供給手段、第2供給手段以及三通閥，該溫度控制手段具有溫度控制用流路，該溫度控制用流路，是供由混合比經由調整後之低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流過，該第1供給手段，係供給被調整成低溫側的預定的第1溫度之前述低溫側流體，該第2供給手段，係供給被調整為高溫側的預定的第2溫度之前述高溫側流體，該三通閥，是連接於前述第1供給手段和前述第2供給手段，用於將從前述第1供給手段供給之前述低溫側流體和從前述第2供給手段供給之前述高溫側流體的混合比予以調整而流到前述溫度控制用流路；作為前述三通閥，是使用請求項1至5中任一項所述之流量控制用三通閥。
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