TW202229755A - 流量控制用三通閥及溫度控制裝置 - Google Patents

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市山亮二
平岡克通
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日商伸和控制工業股份有限公司
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Abstract

[課題] 本發明提供一種相對於閥本體可旋轉地封閉閥體之驅動手段側的端部的手段，與不具備藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型之合成樹脂構成的封閉手段的場合比較，相對於-85℃左右的低溫流體提升可旋轉封閉閥體之封閉部的密封性的流量控制用三通閥及溫度控制裝置。 [解決手段] 具備：圓筒形的閥體，自由旋轉地配置在閥本體的閥座內，形成有將第1閥口從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，將第2閥口從開啟狀態切換成關閉狀態的開口部；驅動手段，旋轉驅動閥體；及封閉手段，相對於閥本體可旋轉地封閉閥體的驅動手段側之端部的手段，藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推之剖面大致U字型的合成樹脂構成的封閉手段。

Description

流量控制用三通閥及溫度控制裝置
本發明是關於流量控制用三通閥及溫度控制裝置。
以往，作為流量控制用三通閥相關的技術，本申請人已提出有如專利文獻1等所揭示。
專利文獻1構成為具備：閥本體，具有閥座，該閥座是由形成有第1流體流入的矩形剖面的第1閥口及第2流體流入的矩形剖面之第2閥口的圓柱形的空處所構成；閥體，可旋轉地配置在上述閥本體的閥座內，以將上述第1閥口從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，將上述第2閥口從開啟狀態切換成關閉狀態，形成在具有預先決定的中心角的半圓筒形狀並將沿著周圍方向的兩端面形成為曲面形狀；及驅動手段，旋轉驅動上述閥體。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第6104443號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明是以提供一種流量控制用三通閥及溫度控制裝置，相對於閥本體可旋轉地封閉閥體之驅動手段側的端部的手段，與不具備藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型之合成樹脂構成的封閉手段的場合比較，相對於-85℃左右的低溫流體提升可旋轉封閉閥體之封閉部的密封性為目的。 [用於解決問題的手段]
請求項1記載的發明為流量控制用三通閥，其特徵為，具備： 閥本體，具有圓柱形的空處構成的閥座，該閥座形成有流體流出之矩形剖面的第1閥口與上述流體流出之矩形剖面的第2閥口，並形成有分別連通外部與上述第1及第2閥口的第1及第2流出口； 圓筒形的閥體，自由旋轉地配置在上述閥本體的閥座內，並形成有將上述第1閥口從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，將上述第2閥口從開啟狀態切換成關閉狀態的開口部； 驅動手段，旋轉驅動上述閥體； 封閉手段，係相對於上述閥本體可旋轉地封閉上述閥體之上述驅動手段側的端部的手段，藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型的合成樹脂所構成。
請求項2記載的發明為流量控制用三通閥，其特徵為，具備： 閥本體，具有圓柱形的空處構成的閥座，該閥座形成有第1流體流入之矩形剖面的第1閥口與第2流體流入之矩形剖面的第2閥口，並形成有分別連通外部與上述第1及第2閥口的第1及第2流入口； 圓筒形的閥體，自由旋轉地配置在上述閥本體的閥座內，並形成有將上述第1閥口從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，將上述第2閥口從開啟狀態切換成關閉狀態的開口部； 驅動手段，旋轉驅動上述閥體； 封閉手段，係相對於上述閥本體可旋轉地封閉上述閥體之上述驅動手段側的端部的手段，藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型的合成樹脂所構成。
請求項3記載的發明為請求項1或2記載的流量控制用三通閥中，上述封閉手段是由全向式封環所構成。
請求項4記載的發明為請求項3記載的流量控制用三通閥中，上述封閉手段是沿著軸向複數配置於上述閥體之上述驅動手段側的端部。
請求項5記載的發明為請求項4記載的流量控制用三通閥中，在上述複數個封閉手段之間配置有可旋轉地支撐上述閥體的上述驅動手段側之端部的軸承構件。
請求項6記載的發明為請求項4記載的流量控制用三通閥中，上述軸承構件是配置與上述複數個封閉手段密接。
請求項7記載的發明為溫度控制裝置，其特徵為，具備： 溫度控制手段，具有由調整混合比後的低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流動的溫度控制用流路； 第1供應手段，供應低溫側之調整為預定的第1溫度的上述低溫側流體； 第2供應手段，供應高溫側之調整為預定的第2溫度的上述高溫側流體； 混合手段，連接於上述第1供應手段及上述第2供應手段，混合從上述第1供應手段所供應的上述低溫側流體與從上述第2供應手段所供應的上述高溫側流體並供應至上述溫度控制用流路；及 流量控制閥，一邊將流通於上述溫度控制用流路的溫度控制用流體進行流量控制並分配至上述第1供應手段及上述第2供應手段， 使用請求項1、3~6中任一項記載的流量控制用三通閥作為上述流量控制閥。
請求項8記載的發明為溫度控制裝置，其特徵為，具備： 溫度控制手段，具有由調整混合比後的低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流動的溫度控制用流路； 第1供應手段，供應低溫側之調整為預定的第1溫度的上述低溫側流體； 第2供應手段，供應高溫側之調整為預定的第2溫度的上述高溫側流體；及 流量控制閥，連接於上述第1供應手段及上述第2供應手段，調整由上述第1供應手段所供應的上述低溫側流體與上述第2供應手段所供應的上述高溫側流體之混合比而流動於上述溫度控制用流路， 使用請求項2~6中任一項記載的流量控制用三通閥作為上述流量控制閥。 [發明效果]
根據本發明，可提供相對於上述閥本體可旋轉地封閉閥體之驅動手段側的端部的手段，與不具備藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型之合成樹脂構成的封閉手段的場合比較，相對於-85℃左右的低溫流體提升可旋轉封閉閥體之封閉部的密封性的流量控制用三通閥及溫度控制裝置。
以下，針對本發明的實施形態參閱圖示說明。
[實施形態1] 圖1(a)(b)(c)表示作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的正面圖、同左側面圖及同底面圖，圖2表示圖1(b)的A-A線剖面圖，圖3表示圖1(a)的B-B線剖面圖，圖4是表示三通閥式電動閥之主要部的剖面透視圖。
三通閥式電動閥1是構成為旋轉式3方向閥。三通閥式電動閥1是如圖1表示，大致是由：配置在下部的閥部2；配置在上部的致動部3；及配置在閥部2與致動部3之間的密封部4及聯結部5所構成。
閥部2是如圖2至圖4表示，具備藉SUS等的金屬形成大致長方體形的閥本體6。在閥本體6，如圖3表示，分別設有流體由其一方的側面(圖示例為左側面)流出的第1流出口7，及與圓柱形的空處構成的閥座8連通的連通口之一例的矩形剖面的第1閥口9。
本實施形態1中，並非將第1流出口7及第1閥口9直接設置於閥本體6，而是藉著形成第1閥口9的第1閥口形成構件之一例的第1閥座70，及將形成第1流出口7的第1流路形成構件15裝設於閥本體6，設置第1流出口7及第1閥口9。
第1閥座70是如圖5表示，一體具備形成於配置在閥本體6的外側之圓筒形的圓筒部71，及朝閥本體6的內側前端的外徑變小地形成尖端形狀的錐形部72。在第1閥座70的錐形部72的內部，形成具有矩形(本實施形態1為正方形)的剖面之角柱形的第1閥口9。並且，在第1閥座70的圓筒部71的內部，如後述，以密封(封閉)的狀態***形成第1流出口7之第1流路形成構件15的一端部所構成。
作為第1閥座70的材料是例如使用聚醯亞胺(PI)樹脂。又，作為第1閥座70的材料是例如可使用所謂”超工程塑膠”。超工程塑膠具有超出通常之工程塑膠的耐熱性與高溫時的機械強度。超工程塑膠可舉例如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚碸(PES)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)，或者該等的複合材料等。並且，作為第1閥座70的材料，例如也可使用Ensinger Japan股份公司製的切削加工用PEEK樹脂原材的「TECAPEEK」(註冊商標)，尤其是配合10%PTFE滑動性優異的「TECAPEEK TF 10 blue」(商品名)等。
在閥本體6如圖3表示，對應第1閥座70的外觀形狀藉切削加工等形成有與該閥座70相似形狀的凹處75。凹處75具備：對應第1閥座70的圓筒部71的圓筒部75a，及對應錐形部72的錐形部75b。閥本體6的圓筒部75a是設定其長度比第1閥座70的圓筒部71長。閥本體6的圓筒部75a是如後述，形成第1壓力作用部94的一部分。第1閥座70是可移動地裝設在相對於閥本體6的凹處75與作為閥座的閥軸34接離的方向。
第1閥座70是以裝設在閥本體6之凹處75的狀態，在第1閥座70的外圍面與閥本體6的凹處75的內周圍面之間，形成有微小的間隙。流入閥座8的內部的流體是可透過微小的間隙滲透流入第1閥座70的外圍的區域。又，將滲透至第1閥座70之外圍區域的流體導入位於該第1閥座70之圓筒部71的外側的空間構成的第1壓力作用部94。此第1壓力作用部94是用於將流體的壓力作用在與第1閥座70之閥軸34相反側的面70a。流入閥座8的內部的流體除透過第1閥口9流出的流體之外，如後述，也是透過第2閥口18流出的流體。第1壓力作用部94與第1流出口7之間，被以藉第1流路形成構件15密封的狀態所區劃。
作用於配置在閥座8的內部之閥軸34的流體的壓力依存於閥軸34的開合度之流體的流量。流入閥座8的內部的流體也透過第1閥口9與第2閥口18流入(滲透流入)形成在閥座8與閥軸34的外圍面之間的微小間隙。因此，在對應第1閥座70的第1壓力作用部94除了從第1閥口9流出的流體以外，也有從流入形成在閥座8與閥軸34外圍面之間的微小間隙的第2閥口18流出的流體流入(滲透流入)。
在第1閥座70的錐形部72的前端，如圖5(b)表示，設有成為對應形成於閥本體6的圓柱形的閥座8之圓柱形曲面一部分的平面圓弧形的間隙縮小部之一例的凹部74。凹部74的曲率半徑R是設定與閥座8的曲率半徑或閥軸34的曲率半徑大致相等的值。閥本體6的閥座8為了防止在該閥座8的內部旋轉的閥軸34的咬合，在與閥軸34的外圍面之間形成微小的間隙。第1閥座70的凹部74是如圖6表示，以裝設於閥本體6的狀態裝設使該第1閥座70比閥本體6的閥座8更向閥軸34側突出，或裝設與閥軸34的外圍面接觸。其結果，閥軸34與作為該閥軸34相對之構件的閥本體6的閥座8的內面的間隙G是使第1閥座70的凹部74僅突出的量與閥座8的其他的部分比較成為部分縮小的值。如上述，將第1閥座70的凹部74與閥軸34的間隙G1設定成比閥軸34與閥座8的內面的間隙G2狹窄(小)的所需的值(G1＜G2)。並且，第1閥座70的凹部74與閥軸34的間隙G1也可以是閥座70的凹部74接觸於閥軸34的狀態，亦即無間隙的狀態(間隙G1=0)。
但是，第1閥座70的凹部74接觸於閥軸34的場合，在旋轉驅動閥軸34時會有因凹部74的接觸阻力使得閥軸34的驅動扭矩上升之虞。因此，第1閥座70的凹部74與閥軸34接觸的程度是可考慮閥軸34的旋轉扭矩進行調整。亦即，不增加閥軸34的驅動扭矩，或增加但其增加量小，調整對閥軸34的旋轉不產生阻礙的程度。
第1流路形成構件15是如圖3及圖4表示，藉SUS等的金屬或聚醯亞胺(PI)樹脂等的合成樹脂形成圓筒形狀。第1流路形成構件15不論第1閥座70的位置變動為何，在內部形成與第1閥口9連通的第1流出口7。第1流路形成構件15是將位在第1閥座70側之大約1/2的部分形成相對較薄壁圓筒形的薄壁圓筒部15a。又，第1流路形成構件15是將位在與第1閥座70相反側的大約1/2的部分與薄壁的圓筒形的部分比較形成為厚壁之圓筒形的厚壁圓筒部15b。第1流路形成構件15的內面貫穿成圓筒形狀。第1流路形成構件15的外圍，在薄壁圓筒部15a與厚壁圓筒部15b之間，設有朝半徑方向外方形成比較厚壁的環狀的突緣部15c。突緣部15c的外圍端是配置成可移動接觸於凹處75的內周圍面。
在沿著第1閥座70之圓筒部71的軸向的外側，設置有一邊容許該第1閥座70朝著相對於閥軸34接離的方向位移，一邊使得作為該第1閥座70朝著相對於閥軸34接離的方向彈性變形的彈性構件之一例的第1波浪型墊圈(波形墊圈)16。第1波浪型墊圈16是如圖7表示，由不鏽鋼或鐵，或磷青銅等構成，正面投影的形狀形成為具有預定寬幅的圓環狀。又，第1波浪型墊圈16是形成側面形狀為波浪型(波形)，可沿著其厚度方向彈性變形。第1波浪型墊圈16的彈性率是依據厚度或材質，或波浪的數量等決定。第1波浪型墊圈16收容於第1壓力作用部94。
另外，在第1波浪型墊圈16的外側，配置有透過該第1波浪型墊圈16調整閥軸34與第1閥座70的凹部74的間隙G1之環狀的調整構件的一例的第1調整環77。第1調整環77是如圖8表示，由藉著SUS等的金屬或具有耐熱性的聚醯亞胺(PI)樹脂等的合成樹脂在外圍面形成有外螺紋77a之長度相對較短的圓筒形的構件所構成。在第1調整環77的外側的端面，分別設置有將該第1調整環77緊固裝設於設置在閥本體6的內螺紋部78時，卡止調整緊固量用的未圖示的支架使得旋轉該第1調整環77用的凹槽77b位在180度相對的位置。
在閥本體6，如圖3表示，設置有裝設第1調整環77用的第1內螺紋部78。在閥本體6的開口端部，設置具有與第1調整環77的外徑大致相等之外徑的短圓筒部79。又，在閥本體6的第1內螺紋部78與圓筒部75c之間，設置有內徑比該第1內螺紋部78大的短的加工用圓筒部75d，可以將第1內螺紋部78跨所需的長度進行加工。
第1調整環77是藉著調整閥本體6相對於內螺紋部78的鎖入量，使得該第1調整環77透過第1波浪型墊圈16調整向內側推動第1閥座70的量(距離)。增加第1調整環77的鎖入量時，第1閥座70是如圖6表示，被第1調整環77透過第1波浪型墊圈16及第1受壓板76推壓，使凹部74從閥座8的內周圍面突出而朝著接近閥軸34的方向位移，減少該凹部74與閥軸34的間隙G1。並且，將第1調整環77的鎖入量預先設定為較少的量時，第1閥座70減少藉第1調整環77推動的距離，配置在從閥軸34分離的位置，使得第1閥座70的凹部74與閥軸34的間隙G1相對地增大。第1調整環77的外螺紋77a及閥本體6的內螺紋部78是將其間距設定為較小，構成可進行第1閥座70之突出量的微調。
又，在閥本體6的一側面(左側面)，如圖2表示，藉4支六角凹頭螺栓11安裝為了連接使流體流出的未圖示的配管等作為連接構件的一例的第1突緣構件10。圖1(b)中，符號11a表示緊固六角凹頭螺栓11的螺孔。第1突緣構件10是與閥本體6同樣藉SUS等的金屬所形成。第1突緣構件10具有：形成與閥本體6的側面形狀大致相同的側面矩形的突緣部12；向突緣部12的內側面短突設成圓筒形的***部13；及朝突緣部12的外側面突設成厚壁的大致圓筒形狀，並連接有未圖示的配管的配管連接部14。第1突緣構件10的突緣部12與閥本體6之間是如圖2表示，藉O環13a密封。在第1突緣構件10的突緣部12的內周圍面，設置有收容O環13a的凹槽13b。配管連接部14的內周圍是例如將其口徑設定成直徑約21mm的錐形內螺紋的Rc1/2或直徑約0.58英吋的內螺紋。並且，配管連接部14的形狀不限於錐形內螺紋或內螺紋，也可以是裝設管的管接頭等，只要流體可從第1流出口7流出即可。
在此，O環13a是形成剖面圓形或橢圓形的螺旋狀的不鏽鋼等的金屬所構成的彈簧構件，及以包覆於彈簧構件外圍的FEP(四氟乙烯與六氟環氧丙烷的共聚物)或PFA(聚四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物)等構成的可彈性變形的合成樹脂完全包覆的O環形狀的密封構件。O環13a是即使在極低溫區域仍可維持密封性。
在閥本體6，如圖2表示，分別設置有流體流出其另一方的側面(圖中，右側面)的第2流出口17，及與圓柱形的空處構成的閥座8連通之流通口的一例的矩型剖面的第2閥口18。
本實施形態1並非將第2流出口17及第2閥口18直接設置於閥本體6，而是將形成第2閥口18的作為閥口形成構件之一例的第2閥座80，及形成第2流出口17的第2流路形成構件25裝設於閥本體6，藉此設置第2流出口17及第2閥口18。
第2閥座80是如圖5附括號的符號表示，構成與第1閥座70相同。亦即，第2閥座80一體具備：配置在閥本體6的外側的形成圓筒形的圓筒部81，及形成外徑向閥本體6的內側變小的錐形部82。在第2閥座80的錐形部82的內部，形成具有矩形(本實施形態1為正方形)的剖面的角柱形的第2閥口18。並且，在第2閥座80的圓筒部81的內部，以將形成第2流出口17的第2流路形成構件25的一端部密封的狀態***的方式配置。
在閥本體6，如圖3表示，對應第2閥座80的外觀形狀藉切削加工等形成與該閥座80相似形狀的凹處85。凹處85具備：對應第2閥座80之圓筒部81的圓筒部85a，及對應錐形部82的錐形部85b。閥本體6的圓筒部85a是設定成比第2閥座80的圓筒部81的長度長。閥本體6的圓筒部85a是如後述，形成第2壓力作用部96。第2閥座80是裝設成可對應閥本體6的凹處85朝著與作為閥體的閥軸34接離的方向移動。
第2閥座80是以裝設於閥本體6的凹處85的狀態，在第2閥座80與閥本體6的凹處85之間，形成有微小的間隙。流入閥座8的內部的流體是可透過微小的間隙流入第2閥座80的外圍的區域。又，流入第2閥座80的外圍區域的流體被導入位在該第2閥座80的圓筒部81的外側空間所構成的第2壓力作用部96。此第2壓力作用部96是將流體的壓力作用在與第2閥座80的閥軸34相反側的面80a。流入閥座8的內部的流體是除了透過第2閥口18流出的流體之外，並有透過第1閥口9流出的流體。第2壓力作用部96與第2流出口17之間是以藉第2流路形成構件25密封的狀態所區劃。
作用於配置在閥座8的內部的閥軸34的流體的壓力是依存於閥軸34的開合度之流體的流量。流入閥座8的內部的流體也透過第1閥口9與第2閥口18流入(滲入)形成在閥座8與閥軸34的外圍面之間的微小的間隙。因此，在對應第2閥座80的第2壓力作用部96，除了從第2閥口18流出的流體之外，也有從流入形成在閥座8與閥軸34的外圍面之間的微小間隙的第1閥口9流出的流體流入。並且，第2閥座80是藉著與第1閥座70相同的材料所形成。
在第2閥座80的錐形部82的前端，如圖5(b)表示，設置有作為平面圓弧形的間隙縮小部的一例的凹部84，該凹部是成為對應形成於閥本體6的圓柱形的閥體8之圓柱形的曲面的一部分。將凹部84的曲率半徑R設定成與閥座8的曲率半徑或閥軸34的曲率半徑大致相等的值。閥本體6的閥座8是如後述，為防止在該閥座8的內部旋轉的閥軸34的咬合，在與閥軸34的外圍面之間形成微小的間隙。第2閥座80的凹處84是以將該第2閥座80裝設於閥本體6的狀態從閥本體6的閥座8朝閥軸34側突出的方式裝設，或以接觸於閥軸34的外圍面的方式裝設。其結果，將閥軸34及作為與該閥軸34相對的閥本體6之閥座8的內面的間隙G設定成僅第2閥座80的凹部84突出的量與閥座8的其他的部分比較為部分縮小的值。如上述，將第2閥座80的凹部84與閥軸34的間隙G3設定成比閥軸34與閥座8的內面的間隙G2狹窄(小)的所需的值(G3＜G2)。並且，第2閥座80的凹部84與閥軸34的間隙G3也可以是閥座80的凹部84接觸於閥軸34的狀態，亦即無間隙的狀態(間隙G3=0)。
但是，第2閥座80的凹部84與閥軸34接觸的場合，在旋轉驅動閥軸34時會有因凹部84的接觸阻力使閥軸34的驅動扭矩上升之虞。為此，第2閥座70的凹部84與閥軸34接觸的程度，會在初期考慮閥軸34的旋轉扭矩進行調整。亦即，不增加閥軸34的驅動扭矩，或即使增加但其增加量小，調整不阻礙閥軸34旋轉的程度。
第2流路形成構件25是如圖3及圖4表示，藉SUS等的金屬，或聚醯亞胺(PI)樹脂等的合成樹脂形成圓筒形狀。第2流路形成構件25不論第2閥座80的位置變動為何，在內部形成與第2閥口18連通的第2流出口17。第2流路形成構件25是在位於第2閥座80側的大約1/2的部分形成相對較為薄壁圓筒形的薄壁圓筒部25a。並且，第2流路形成構件25與第2閥座80位在相反側的大約1/2部分為薄壁的圓筒形的部分比較，形成厚壁的圓筒形的厚壁圓筒部25b。第2流路形成構件25的內面貫穿成圓筒形。第2流路形成構件25的外圍，在薄壁圓筒部25a與厚壁圓筒部25b之間，設置有朝半徑方向外方形成比較厚壁的環狀的突緣部25c。突緣部25c的外圍端是配置成可移動接觸於凹處85的內周圍面。
在第2閥座80的圓筒部81的外側，設置有一邊容許該第2閥座80朝著相對於閥軸34接離的方向位移，一邊使得作為該第2閥座80朝著與閥軸34接觸的方向推動的彈性構件之一例的第2波浪型墊圈(波形墊圈)26。第2波浪型墊圈26是如圖7表示，由不鏽鋼或鐵，或磷青銅等構成，正面投影的形狀形成為具有預定寬幅的圓環狀。又，第2波浪型墊圈26是形成側面形狀為波浪型(波形)，可沿著其厚度方向彈性變形。第2波浪型墊圈26的彈性率是依據厚度或材質，或波浪的數量等決定。第2波浪型墊圈26與第1波浪型墊圈16使用的相同。
另外，在第2波浪型墊圈26的外側，配置有透過該第2波浪型墊圈26調整閥軸34與第2閥座80的凹部84的間隙G3之調整構件的一例的第2調整環87。第2調整環87是如圖8表示，由藉著具有耐熱性的合成樹脂或金屬在外圍面形成有外螺紋87a之長度相對較短的圓筒形的構件所構成。在第2調整環87的外側的端面，分別設置有將該第2調整環87緊固裝設於設置在閥本體6的內螺紋部88時，卡止調整緊固量用的未圖示的支架使得旋轉該第2調整環87用的凹槽87b位在180度相對的位置。
在閥本體6，如圖3表示，設置有裝設第2調整環87用的第2內螺紋部88。在閥本體6的開口端部，設置具有與第2調整環87的外徑大致相等之外徑的短圓筒部89。又，在閥本體6的第2內螺紋部88與圓筒部85c之間，設置有內徑比該第2內螺紋部88大的短的加工用圓筒部85d，可以將第2內螺紋部88跨所需的長度進行加工。
第2調整環87是藉著調整閥本體6相對於內螺紋部88的鎖入量，使得該第2調整環87透過第2波浪型墊圈26調整向內側推動第2閥座80的量(距離)。增加第2調整環87的鎖入量時，第2閥座80是如圖6表示，被第2調整環87透過第2波浪型墊圈26推壓，使凹部84從閥座8的內周圍面突出而朝著接近閥軸34的方向位移，減少該凹部84與閥軸34的間隙G3。並且，將第2調整環87的鎖入量預先設定為較少的量時，第2閥座80減少被第2調整環87推動的距離，配置在從閥軸34分離的位置，使得第2閥座80的凹部84與閥軸34的間隙G3相對地增大。第2調整環87的外螺紋87a及閥本體6的內螺紋部88是將其設定成小的間距，構成可進行第2閥座80之突出量的微調。
在閥本體6的另一方的側面，如圖2表示，藉4支六角凹頭螺栓20安裝為了連接使流體流出的未圖示的配管而作為連接構件之一例的第2突緣構件19。第2突緣構件19是與第1突緣構件10同樣藉SUS等的金屬所形成。第2突緣構件19具有：形成與閥本體6的側面形狀相同的側面矩形的突緣部21；向突緣部21的內側面突設成圓筒形的***部22；及朝突緣部21的外側面突設成厚壁的大致圓筒形狀，並連接有未圖示的配管的配管連接部23。第2突緣構件19的突緣部21與閥本體6之間，如圖2表示，藉O環21a密封。在第2突緣構件19的突緣部21的內周圍面，設置有收容O環21a的環狀的凹槽21b。配管連接部23的內周圍是例如將其口徑設定成直徑約21mm的錐形內螺紋的Rc1/2，或直徑約0.58英吋的內螺紋。並且，配管連接部23的形狀是與配管連接部14同樣，不限於錐形內螺紋或內螺紋，也可以是裝設管的管接頭等，只要流體可從第2流出口17流出即可。O環21a是與O環13a相同。
在此，流體(鹽水)是例如使用可運用壓力在0~1MPa、-85~+120℃左右的溫度範圍的Opteon(註冊商標)( Chemours-Mitsui Fluoroproducts公司製)或Novec(註冊商標)(3M公司製)等的含氟惰性液體等。
並且，在閥本體6，如圖2表示，開設有作為使流體流入其下端面之第3閥口的圓形剖面的流入口26。在閥本體6的下端面，藉4支六角凹頭螺栓28安裝為了連接使流體流入的未圖示的配管而作為連接構件的一例的第3突緣構件27。在流入口26的下端部為裝設第3突緣構件27而開設有內徑比流入口26大的圓筒部26a。第3突緣構件27具有：形成矩形底面的突緣部29；在突緣部29的內側面突設有短圓筒形的***部30(參閱圖2)；及在突緣部29的外側面突設成厚壁的大致圓筒形狀，連接未圖示的配管的配管連接部31。第3突緣構件27的突緣部29與閥本體6之間，藉O環29a密封。在第3突緣構件27的突緣部29的內周圍面，設置有收容O環29a的凹槽29b。配管連接部31的內周圍是例如將其口徑設定成直徑約21mm的錐形內螺紋的Rc1/2或直徑約0.58英吋的內螺紋。並且，配管連接部31的形狀，不限於錐形內螺紋或內螺紋，也可以是裝設管的管接頭等，只要流體可從流入口26流入即可。O環29a是與O環13a相同。
在閥本體6的中央，如圖3表示，具備藉裝設第1及第2閥座70、80而設置矩形剖面的第1閥口9及矩形剖面的第2閥口18的閥座8。閥座8是由對應後述之閥體的外觀形狀而形成圓柱形的空處所構成。又，閥座8的一部分是藉第1及第2閥座70、80所形成。形成圓柱形的閥座8是以貫穿閥本體6的上端面的狀態設置。設置在閥本體6的第1閥口9及第2閥口18是如圖9表示，相對於形成圓柱形的閥座8的中心軸(轉軸)C配置成軸對稱。進一步說明時，第1閥口9及第2閥口18是相對於形成圓柱形的閥座8配置成正交，第1閥口9的一方端緣是透過中心軸C在與第2閥口18的另一方端緣相對的位置(180度不同的位置)開口。又，第1閥口9的另一方端緣是透過中心軸C在與第2閥口18的一方端緣相對的位置(180度不同的位置)開口。並且，圖9中，為方便起見，圖示省略閥座8與閥軸34的間隙。
又，第1閥口9及第2閥口18是如圖2表示，如上述，由形成為藉著在閥本體6裝設第1及第2閥座70、80所形成之正方形剖面等的矩形剖面的開口部所構成。第1閥口9及第2閥口18是將其一邊的長度設定成比第1流出口7及第2流出口17的直徑小，形成為內接於第1流出口7及第2流出口17之矩形剖面的角筒形狀。
作為閥體之一例的閥軸34是如圖9表示，藉SUS等的金屬形成為外形大致圓柱形狀。閥軸34大體是一體具備：具閥體功能的閥體部35；分別設置在該閥體部35的上下並支撐閥軸34可自由旋轉的上下的軸支部36、37；從與上軸支部36相同的部分所構成的密封部38；及設置在密封部38的上部的聯結部39。
上下的軸支部36、37是分別形成為外徑比閥體部35小的圓筒形狀。上下的軸支部36、37是將外徑設定成相同或不同的值。下軸支部37是如圖2表示，透過作為軸承構件的軸承41可旋轉地支撐於設置在閥本體6的閥座8的下端部。在閥座8的下部，設置有支撐軸承41的環狀的支撐部42。軸承41、支撐部42及流入口26是設定成大致相同的內徑，構成使溫度控制用流體幾乎不產生阻力地流入閥體部35的內部。
又，閥體部35是如圖2及圖9(b)表示，形成為設置有高度比第1及第2閥口9、18的開口高度H1低的開口高度H2之大致半圓筒形的開口部44的圓筒形狀。設置有閥體部35的開口部44的閥動作部45是形成為具有預先所決定之中心角α(例如，180度)的半圓筒形狀(圓筒形的部分之中，除去開口部44的大致半圓筒形狀)。閥動作部45是以包括位在開口部44的上下的閥體部35將第1閥口9從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，並將第2閥口18從相反方向的開啟狀態切換成關閉狀態的方式，透過微小的間隙自由旋轉地配置在閥座8內且閥座8的內周圍面以防止金屬彼此的咬合。配置在閥動作部45的上下的上下的閥軸部46、47是如圖9表示，形成為具有與閥動作部45相同的外徑的圓筒形狀，透過微小的間隙在閥座8的內周圍面自由地旋轉。在閥動作部45及上下的閥軸部46、47的內部，以向下端部貫穿的狀態設置有圓柱形的空處48。
又，閥動作部45是將沿著周圍方向(旋轉方向)的兩端部45a、45b沿著與其中心軸C交叉(正交)的方向的剖面形狀形成為平面形狀。進一步說明時，閥動作部45是如圖9表示，將沿著與周圍方向的兩端部45a、45b的轉軸C交叉的剖面形狀朝向開口部44形成平面形狀。兩端部45a、45b的壁厚是例如設定成與閥動作部45的厚度T相等的值。
閥動作部45與沿著周圍方向之兩端部45a、45b的轉軸C交叉的剖面形狀不限於平面形狀，沿著周圍方向(旋轉方向)的兩端部45a、45b也可以形成曲面形狀。
沿著閥動作部45的周圍方向的兩端部45a、45b是如圖10表示，在旋轉驅動閥軸34進行第1及第2閥口9、18開合時，在流體的流動之中，從沿著第1及第2閥口9、18的周圍方向的端部突出或退避地移動(旋轉)藉以使第1及第2閥口9、18從開啟狀態轉移至關閉狀態或從關閉狀態轉移至開啟狀態。此時，沿著閥動作部45的周圍方向的兩端部45a、45b為了使相對於閥軸34之旋轉角度的第1及第2閥口9、18的開口面積線性(直線形)變化，剖面形狀以形成平面形狀為佳。
密封部4是如圖2表示，以將閥軸34可相對於閥本體6旋轉的方式密封(封閉)成液密狀態。密封部4具備：閥本體6；閥軸34；配置在閥本體6與閥軸34之間並藉著將兩者之間封閉成液密狀的金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推之剖面大致U字型的合成樹脂所構成的作為封閉手段的一例的全向式封環160、170；及支撐閥軸34可相對於閥本體6旋轉的軸承構件180。
在閥本體6的上端部，如圖2表示，設置有形成為了可旋轉支撐閥軸34的上端部用之圓柱形的支撐用凹部51。在支撐用凹部51的上端，透過錐形部51a形成有內徑大的圓筒部51b。閥軸34是如上述，透過作為軸承構件之一例的軸承180及全向式封環160、170將上方的上軸支部36及密封部38可旋轉且液密狀地支撐於支撐用凹部51。
進一步說明時，本實施形態1中，如圖2表示，在形成於閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51之間的間隙，配置有軸承180與第1及第2全向式封環160、170。
第1及第2全向式封環160、170構成為相同。在此，以第1全向式封環160為例進行說明。
第1全向式封環160是如圖11表示，跨形成於閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51之間的圓筒形的間隙的全周圍配置的環狀(圓環狀)的構件。全向式封環160是由剖面大致圓形或橢圓形剖面的不鏽鋼等的金屬構成的彈簧構件161，及藉著彈簧構件161朝開啟方向彈推的剖面大致U字型的聚四氟乙烯(PTFE)等的合成樹脂構成的密封構件162所構成。彈簧構件161是藉形成螺旋狀的不鏽鋼等的金屬形成為剖面大致圓形或橢圓形剖面。彈簧構件161是藉著適當設定其寬幅或壁厚調整彈性率。密封構件162是如圖12表示，具備：封閉之以定位於閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51之間的方式沿著封閉的封向配置的基端部162a，及以朝沿著從基端部162a的兩端封閉的2個構件的周圍面的同一方向(沿著第1閥座70的軸向的外側)彼此相對的方式平行配置的2個唇部162b、162c。全向式封環160的開口部是朝閥座8的內部開口，承受存在於該閥座8內的流體壓力。唇部162b、162c的中間部162b’、162c’是將其外圍面形成從中間向前端彎曲成朝半徑方向外方突出之圓弧形的彎曲形狀。唇部162b、162c的中間部162b’、162c’是密接於閥軸34的上軸支部36及密封部38的外圍面與支撐用凹部51的內周圍面來提升密封度。
並且，全向式封環160的彈簧構件161不限於形成剖面大致圓形狀或剖面大致橢圓形狀，如圖14表示，也可形成為剖面大致U字型。但是，全向式封環160的彈簧構件161形成為剖面大致圓形或剖面大致橢圓形的一方在壓縮變形時的反彈力大，結果會提升密封效果，因此以形成剖面大致圓形或剖面大致橢圓形的一方為佳。
全向式封環160在流體的壓力未作用或流體的壓力相對較低時，藉彈簧構件161的彈性恢復力將閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙密封。另一方面，全向式封環160在流體的壓力相對較高時，藉著彈簧構件161的彈性恢復力及流體的壓力將閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙密封。因此，即使在流體從閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙流入的場合，該流體仍可藉全向式封環160封閉而不致從閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙流出外部。
全向式封環160為金屬製的彈簧構件161與合成樹脂製的密封構件162的組合所構成。除了金屬製的彈簧構件161之外，構成密封構件162的合成樹脂的聚四氟乙烯(PTFE)也具優異耐熱性，可在極低溫區域耐長時間的使用。
本實施形態1中，封閉閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙的全向式封環是由夾著軸承構件配置成雙重的第1及第2全向式封環160、170所構成。因此，經常地，即使位在下方的第1全向式封環160磨損的場合，仍可藉位於上方的第2全向式封環170確實地封閉，可確實阻止流體流出外部。
軸承構件180是由形成橢圓形剖面或矩形剖面等的聚醯亞胺(PI)樹脂等的合成樹脂所構成。聚醯亞胺(PI)樹脂等的合成樹脂構成的軸承構件是即使在-60℃左右的低溫逢可發揮良好的滑動性。
並且，軸承構件180不限於配置在第1及第2全向式封環160、170之間的場合，也可配置在沿著第2全向式封環170之軸向的外側。
又，圖2中，符號181表示由聚醯亞胺(PI)等的合成樹脂構成的止推墊圈。
並且，在圖2及圖3中，第1及第2閥座70、80與第1及第2流路形成構件15、25的間隙，及第1及第2流路形成構件15、25與閥本體6的間隙皆是被全向式封環110~150所封閉。並且，作為全向式封環110~150是使用將彈簧構件形成為剖面大致U字型的封環。在第1及第2閥座70、80設置有收容全向式封環用的階差部73、83。又，第1及第2閥座70、80的階差部73、83是被第1及第2受壓板76、86所封閉。
聯結部5是如圖1表示，配置在內置有密封部4的閥本體6與致動部3之間。聯結部5是用於連結閥軸34與使該閥軸34一體旋轉的未圖示的轉軸。
聯結部5是如圖1表示，係由：配置在密封部4與致動部3之間的間隔構件59；固定在間隔構件59的上部的轉接板60；及收容在以貫穿狀態形成於間隔構件59及轉接板60的內部的圓柱形的空間61，連結閥軸34與未圖示的轉軸的聯結構件62所構成。間隔構件59是藉聚醯亞胺(PI)樹脂等的合成樹脂形成具有與閥本體6的一部分大致相同之平面形狀的高度比較高的高角筒狀。間隔構件59是將設置在其下端的突緣部59a藉著螺絲59b固定等的手段固定於閥本體6及轉接板60的雙方。又，轉接板60是如圖1(c)表示，藉SUS等的金屬形成為平面多角形的板狀。轉接板60是藉六角凹頭螺栓63以固定的狀態安裝於致動部3的基盤64。
在閥軸34的上端，如圖9(a)表示，以沿著水平方向貫穿的方式設置凹槽65。並且，閥軸34是藉著將設置在聯結構件62的凸部66嵌合於凹槽65連結固定於聯結構件62。另一方面，在聯結構件62的上端，以沿著水平方向貫穿的方式設置凹槽67。未圖示的轉軸是在設置於聯結構件62的凹槽67嵌合未圖示的凸部藉此連結固定於聯結構件62。間隔構件59是在上端部具備液體從密封部4洩漏時，阻止液體到達致動部3的O環190。
致動部3是如圖1表示，具備形成矩形平面的基盤64。在基盤64的上部，藉螺絲91固定裝設內置步進馬達或編碼器、控制電路等構成之驅動手段的長方體形的箱體所構成的殼體90。致動部3的驅動手段是只要可根據控制訊號以預定的精度將未圖示的轉軸朝預定的方向旋轉即可，不限定其構成。驅動手段是藉著將步進馬達及該步進馬達的旋轉驅動力透過齒輪等的驅動力傳達手段傳達至轉軸的驅動力傳達機構，及檢測轉軸之旋轉角度的編碼器等的角度感測器所構成。
並且，圖1中，符號92表示步進馬達側電纜，93表示角度感測器側電纜。將該等步進馬達側電纜92及角度感測器側電纜93分別連接於控制三通閥式電動閥1的未圖示的控制裝置。
＜環境條件＞ 本實施形態1相關的三通閥式電動閥1是如上述，例如構成可使用於-85~+120℃左右的溫度，尤其是-85℃左右之大幅度較低溫度的流體。因此，使用三通閥式電動閥1的周圍的環境條件是以對應-85~+120℃左右的溫度範圍為佳。亦即，三通閥式電動閥1在-85℃左右的流體流動的場合，閥本體4本身成為與-85℃左右的流體相等的溫度。其結果，在使用三通閥式電動閥1的條件為包含空氣中之水分的濕度的環境下，空氣中的水分會附著於三通閥式電動閥1而凍結，以致成為在三通閥式電動閥1產生誤動作的要因。
為此，本實施形態1中，作為使用三通閥式電動閥1的環境條件，在藉氮氣(N 2-)置換的環境下，以周圍濕度(相對濕度)為0.10%以下，較佳是0.01%左右為佳。
＜三通閥式電動閥的動作＞ 本實施形態1相關的三通閥式電動閥1中，在-85℃左右的低溫的流體流通的場合，如以下控制流體的流量。
三通閥式電動閥1是如圖4表示，在組裝時或使用時的調整時，將第1及第2突緣構件10、19從閥本體6一旦卸下，使調整環77、87成為露出於外部的狀態。以此狀態，使用未圖示的支架進行調整環77、87相對於閥本體6之緊固量的調整，藉此如圖6表示，使第1及第2閥座70、80之閥本體6相對於閥座8的突出量變化。在增加調整環77、87相對於閥本體6的緊固量的場合，第1及第2閥座70、80的凹部74、84從閥本體6的閥座8的內周圍面突出，使得第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外圍面的間隙G1減少，以致使第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外圍面接觸。另一方面，在減少調整環77、87相對於閥本體6的緊固量的場合，使第1及第2閥座70、80的凹部74、84從閥本體6的閥座8的內周圍面突出的長度減少，使得第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外圍面的間隙G1增加。
本實施形態1是例如，將第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外圍面的間隙G1設定為小於10μm。但是，第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外圍面的間隙G1不限於此值，也可設定成比該值小的值，例如間隙G1=0μm(接觸狀態)，也可以設定為10μm以上。
三通閥式電動閥1是如圖1表示，流體可透過第3突緣構件27並透過未圖示的配管流入，使流體透過第1突緣構件10及第2突緣構件19並透過未圖示的配管流出。又，三通閥式電動閥1是如圖10(a)表示，例如在動作開始前的初期狀態中，成為閥軸34的閥動作部45封閉(全閉)第1閥口9的同時，使第2閥口18開放(全開)的狀態。
三通閥式電動閥1是如圖2表示，僅以預定量旋轉驅動設置在致動部3的未圖示的步進馬達時，對應步進馬達的旋轉量來旋轉驅動未圖示的轉軸。三通閥式電動閥1旋轉驅動轉軸時，使得與該轉軸連結固定的閥軸34僅以和轉軸之旋轉量(旋轉角)相同的角度旋轉。伴隨閥軸34的旋轉使閥動作部45在閥座8的內部旋轉，如圖14(a)表示，沿著閥動作部45的周圍方向的一端部45a將第1閥口9緩緩地開放，使得從流入口26流入的流體流入閥座8的內部，並從第1突緣構件10透過第1流出口7流出。
此時，沿著閥動作部45的周圍方向的另一端部45b是如圖14(a)表示，開放第2閥口18，因此從流入口27流入的流體流入閥座8的內部而對應閥軸34的旋轉量進行分配，並從第2突緣構件19透過第2流出口17流出外部。
三通閥式電動閥1是如圖14(a)表示，旋轉驅動閥軸34使沿著閥動作部45的周圍方向的一端部45a緩緩地開放第1閥口9時，通過閥座8及閥軸34的內部使流體透過第1及第2閥口9、18並透過第1及第2流出口9、18供應至外部。
又，三通閥式電動閥1是將沿著閥動作部45的周圍方向的兩端部45a、45b形成為剖面曲面形狀或剖面平面形狀，因此相對於閥軸34的旋轉角度可以使第1及第2閥口9、18的開口面積變化為線性(直線形)。並且，使藉著閥動作部45的兩端部45a、45b限制流量的流體以接近層流的狀態流動，可對應第1閥口9及第2閥口18的開口面積精度良好地控制流體的分配比(流量)。
本實施形態相關的三通閥式電動閥1是如上述，在初期，使閥軸34的閥動作部45成為封閉(全閉)第1閥口9的同時，開放(全開)第2閥口18的狀態。
此時，三通閥式電動閥1在閥軸34的閥動作部45封閉(全閉)第1閥口9時，理想是流體的流量應為零。
但是，三通閥式電動閥1是如圖6表示，為防止閥軸34相對於閥座8的內周圍面之金屬彼此的咬合，在閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間透過微小的間隙自由旋轉地配置成非接觸狀態。其結果，在閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間形成有微小的間隙G2。因此，三通閥式電動閥1即使在閥軸34的閥動作部45封閉(全閉)第1閥口9的場合，流體的流量也不會成為零，流體會透過存在於閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間的微小間隙G2以少量地流入第2閥口18側。
但是，本實施形態相關的三通閥式電動閥1是如圖6表示，在第1及第2閥座70、80設置有凹部74、84，該凹部74、84從閥座8的內周圍面向閥軸34側突出，使閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間的間隙G1部分地縮小。
因此，三通閥式電動閥1為防止閥軸34相對於閥座8的內周圍面之金屬彼此的咬合，藉著使閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面的間隙之部分縮小的區域的間隙G1大幅地抑制並限制流體，使其即使在閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間透過微小的間隙自由旋轉地配置成非接觸狀態，仍不致從第1閥口9流入存在於閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間的微小間隙G2。
因此，三通閥式電動閥1與設置使閥軸34及與該閥軸34相對的第1及第2閥座70、80的間隙部分縮小之不具備凹部74、84的三通閥式電動閥比較，可大幅地抑制該三通閥式電動閥1的全閉時之流體的洩漏。
較理想為本實施形態相關的三通閥式電動閥1藉著使第1及第2閥座70、80的凹部74、84與閥軸34的外圍面的接觸，可大幅縮小間隙G1、G2，大幅地抑制該三通閥式電動閥1的全閉時之流體的洩漏。
並且同樣地，三通閥式電動閥1即使在閥軸34的閥動作部45封閉(全閉)第2閥口18的場合，仍可大幅地抑制流體透過第2閥口18，洩漏至另一方的第1閥口9側流出。
另外，本實施形態1是如圖3表示，與第1及第2閥座70、80的閥軸34相反側的面70a、80a，在閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間透過微小的間隙設置有流體的壓力作用的第1及第2壓力作用部94、96。因此，三通閥式電動閥1如圖10(a)表示，在開度0%即第1閥口9全閉的附近，及開度100%即第1閥口9全開的附近，當第1及第2閥口9、18接近全閉時，大幅地減少流體從該第1及第2閥口9、18流出的量。伴隨此，三通閥式電動閥1在接近全閉狀態的閥口會使流出的流體的壓力降低。因此，例如在開度0%即第1閥口9全閉時，從流入口26有壓力700KPa左右的流體流入，並以大致700KPa的狀態從第2閥口18流出。此時，接近全閉的狀態的第1閥口9側，出口側的壓力是例如降低至100KPa左右。其結果，在第2閥口18與第1閥口9之間產生600KPa左右的壓力差。
因此，未採取對策的三通閥式電動閥1是將閥軸34藉著第2閥口18與第1閥口9之間的壓力差相對地朝壓力低的第1閥口9側移動(位移)，使該閥軸34成為單邊接觸於軸承41的狀態。因此，朝關閉閥軸34的方向旋轉驅動時的驅動扭矩增大，而有產生動作不良之虞。
相對於此，本實施形態相關的三通閥式電動閥1是如圖15表示，在與第1及第2閥座70、80的閥軸34相反側的面，設置有將透過微小的間隙滲入閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面之間的流體的壓力作用於第1及第2閥座70、80的第1及第2壓力作用部94、96。因此，本實施形態相關的三通閥式電動閥1，即使有在第2閥口18與第1閥口9之間的壓力差產生的場合，仍可以使壓力相對較高側的流體的壓力透過閥軸34的外圍面與閥座8的內周圍面的微小的間隙作用於第1及第2壓力作用部94、96。其結果，100KPa左右之壓力相對較低側的第1閥座70，可藉著作用於該第1壓力作用部94之100KPa左右的壓力相對較高側的流體的壓力，作用使閥軸34回到適當的位置。因此，本實施形態相關的三通閥式電動閥1可防止乃至抑制因第2閥口18與第1閥口9之間的壓力差而使得閥軸34朝壓力相對較低的第1閥口9側移動(位移)，可維持著藉軸承41平順支撐閥軸34的狀態，可防止乃至抑制朝關閉閥軸34的方向驅動旋轉時之驅動扭矩的增大。
又，本實施形態相關的三通閥式電動閥1中，也使得第1閥口9在全開的附近，即第2閥口18接近全閉狀態時同樣地動作，可防止乃至抑制旋轉驅動閥軸34時之驅動扭矩的增大。
本實施形態1相關的三通閥式電動閥1是例如使用可運用壓力在0~1MPa、-85~+120℃左右的溫度範圍的Opteon(註冊商標)( Chemours-Mitsui Fluoroproducts公司製)或Novec(註冊商標)(3M公司製)等的含氟惰性液體等作為流體(鹽水)。
三通閥式電動閥1在切換-85℃左右的流體之流出量的場合，流體流通的閥本體6本身成為-85℃左右的溫度。
三通閥式電動閥1為了密封(封閉)閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙，使用第1及第2全向式封環160、170。又，第1及第2全向式封環160、170分別配置為朝閥座8的內部開口。並且，第1全向式封環160是金屬製的彈簧構件161與合成樹脂製的密封構件162的組合所構成。除了金屬製的彈簧構件161之外，構成密封構件162的合成樹脂的聚四氟乙烯(PTFE)也具優異耐熱性，可在極低溫區域耐長時間的使用。並且，針對其他的第2全向式封環170也相同。
因此，本實施形態1相關的三通閥式電動閥1為了密封(封閉)閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙，使用藉著金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型的合成樹脂構成的作為封閉手段的的第1及第2全向式封環160、170。因此，與藉著O環封閉閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙的場合比較，可提升相對於-85℃左右之低溫的流體的密封性。
亦即，使用第1及第2全向式封環160、170封閉閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙，藉此相對於-85℃左右之低溫的流體，也可發揮高的密封性。並且，第1及第2全向式封環160、170在閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙中具有相對較大的接觸面積，由此點也可發揮高的密封性。
[實施形態2] 圖16是表示作為本發明實施形態2相關的流量控制閥之一例的三通閥式電動閥。
本實施形態2相關的三通閥式電動閥1並非將同一的流體分配成兩種，而是構成為混合不同2種類的流體之混合用的三通閥式電動閥1。
三通閥式電動閥1是如圖22表示，分別設有：作為第1流體的低溫側流體流入閥本體6之一方側面的第1流入口7，及與圓柱形的空處構成之閥座8連通的矩形剖面的第1閥口9。本實施形態中，並非將第1流出口7及第1閥口9直接設置於閥本體6，而是將作為形成第1閥口9的閥口形成構件之一例的第1閥座70，及形成第1流入口7的第1流路形成構件15裝設於閥本體6，藉此設置第1流入口17及第1閥口9。
並且，三通閥式電動閥1分別設有：作為第2流體的高溫側流體流入閥本體6之另一方側面的第2流入口17，及與圓柱形的空處構成之閥座8連通的矩形剖面的第2閥口18。本實施形態中，並非將第2流出口17及第2閥口18直接設置於閥本體6，而是將作為形成第2閥口18的閥口形成構件之一例的第2閥座80，及形成第2流出口17的第2流路形成構件25裝設於閥本體6，藉此設置第2流出口17及第2閥口18。
又，三通閥式電動閥1是在閥本體6的底面開設有將第1及第2流體在閥本體6的內部混合之混合流體的溫度控制用流體流出的流出口26。
在此，作為第1流體的低溫側流體及作為第2流體的高溫側流體是使用於溫度控制用的流體而稱相對溫度較低的流體為低溫側流體，稱相對溫度較高的流體為高溫側流體。因此，低溫側流體及高溫側流體是意味其相對性，並不意味著絕對溫度較低之低溫的流體及絕對溫度較高之高溫的流體。作為低溫側流體及高溫側流體是例如在壓力為0~1MPa、-85~+120℃左右的溫度範圍中，使用Opteon(註冊商標)(Chemours-Mitsui Fluoroproducts公司製)或Novec(註冊商標)(3M公司製)等的含氟惰性液體等。
其他的構成及作用是與上述實施形態1相同，省略其說明。
[實施形態3] 圖17是表示作為本發明實施形態3相關的流量控制閥之一例的三通閥式電動閥。
本實施形態3相關的三通閥式電動閥1是如圖17表示，在閥軸34的上軸支部36及密封部38與支撐用凹部51的間隙中，並非在第1及第2全向式封環160、170之間配置軸承構件180，而是在沿著第1及第2全向式封環160、170的軸向的上部配置軸承構件180所構成。
本實施形態3相關的三通閥式電動閥1是以串聯連接第1及第2全向式封環160、170的狀態配置，可進一步發揮更高的密封性。
其他的構成及作用是與上述實施形態1相同，省略其說明。
[實施例1] 圖18是表示運用作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之恆溫維持裝置(冷卻裝置)的概念圖。
此冷卻裝置100是例如使用於伴隨電漿蝕刻處理等之半導體製造裝置，將作為溫度控制對象W之一例的半導體晶圓等的溫度維持著一定溫度。半導體晶圓等的溫度控制對象W一旦接受電漿蝕刻處理等時，伴隨著電漿的生成與放電等會有溫度上升的場合。
冷卻裝置100具備溫度控制部101，該溫度控制部構成為以和溫度控制對象W接觸的方式所配置的作為溫度控制手段之一例的台狀。溫度控制部101在內部具有調整混合比的低溫側流體及高溫側流體構成的流體控制用流體流動的溫度控制用流路102。
在溫度控制部101的溫度控制用流路102透過開關閥103連接混合手段111。在混合手段111的一方，連接有儲存調整為預先決定的低溫側的設定溫度之低溫流體的低溫側恆溫槽104。從低溫側恆溫槽104藉著第1泵105朝三通閥式電動閥1供應低溫側流體。並且，在混合手段111的另一方，連接有儲存調整為預先決定的高溫側的設定溫度之高溫流體的高溫側恆溫槽106。從高溫側恆溫槽106藉著第2泵107朝三通閥式電動閥1供應高溫側流體。混合手段111是透過開關閥103連接於溫度控制部101的溫度控制用流路102。
又，在溫度控制部101的溫度控制用流路102的流出側，設置有返回用的配管，透過分配用的流量控制用三通閥1分別連接於低溫側恆溫槽104及高溫側恆溫槽106。
此冷卻裝置100是為了將流動於溫度控制部101之溫度控制用流路102的控制用流體分別配置於低溫側恆溫槽104及高溫側恆溫槽106而使用三通閥式電動閥1。三通閥式電動閥1是藉步進馬達110旋轉驅動軸34，藉此控制分別分配至低溫側恆溫槽104與高溫側恆溫槽106之控制用流體的流量。
作為低溫側流體及高溫側流體是例如在壓力為0~1MPa、-85~+120℃左右的溫度範圍中，使用Opteon (註冊商標)( Chemours-Mitsui Fluoroproducts公司製)或Novec(註冊商標)(3M公司製)等的含氟惰性液體等。
並且，在從低溫側恆溫槽104藉第1泵105供應的低溫側流體，及從高溫側恆溫槽106藉第2泵107供應的高溫側流體的混合部111，使用控制各低溫側流體及高溫側流體的流量之後適當混合的混合手段。作為混合手段是如上述，當然也可以使用混合用的三通閥式電動閥1。
[實施例2] 圖19是表示運用本發明實施形態2相關之流量控制用三通閥的恆溫維持裝置(冷卻裝置)的概念圖。
在溫度控制部101的溫度控制用流路102，透過開關閥103連接三通閥式電動閥1。並在三通閥式電動閥1的第1突緣部10連接儲存調整為預定的低溫側之設定溫度的低溫流體的低溫側恆溫槽104。從低溫側恆溫槽104藉第1泵105供應低溫側流體至三通閥式電動閥1。並且，在三通閥式電動閥1的第2突緣部19連接儲存調整為預定的高溫側之設定溫度的高溫流體的高溫側恆溫槽106。從高溫側恆溫槽106藉第2泵107供應高溫側流體至三通閥式電動閥1。三通閥式電動閥1的第3突緣部27是透過開關閥103連接於溫度控制部101的溫度控制用流路102。
並且，在溫度控制部101的溫度控制用流路102的流出側，設置有返回用的配管，分別連接於低溫側恆溫槽104及高溫側恆溫槽106。
三通閥式電動閥1具備旋轉驅動閥軸34的步進馬達108。並且，在溫度控制部101設置有檢測該溫度控制部101的溫度的溫度感測器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式電動閥1的步進馬達108的驅動。
冷卻裝置100是如圖19表示，藉溫度感測器109檢測溫度控制對象W的溫度，根據該溫度感測器109的檢測結果藉控制裝置控制三通閥式電動閥1之步進馬達108的旋轉，藉此控制使溫度控制對象W的溫度成為預定之決定溫度的溫度。
三通閥式電動閥1是藉步進馬達108旋轉驅動閥軸34，藉此控制從低溫側恆溫槽104以第1泵105供應的低溫側流體，及從高溫側恆溫槽106以第2泵107供應的高溫側流體的混合比，從三通閥式電動閥1透過開關閥103控制供應至溫度控制部101的溫度控制用流路102的混合低溫側流體與高溫側流體後之溫度控制用流體的溫度。
此時，三通閥式電動閥1是可對應閥軸34的旋轉角以高的精度控制低溫側流體與高溫側流體的混合比，可進行溫度控制用流體之溫度的微調。因此，使用本實施形態相關之三通閥式電動閥1的冷卻裝置100是使控制低溫側流體與高溫側流體後的混合比調整為預定溫度的溫度控制用流體流動於溫度控制部101的溫度控制用流路102，可藉此將溫度控制部101接觸的溫度控制對象W的溫度控制成預定的溫度。
作為低溫側流體及高溫側流體是例如在壓力為0~1MPa、-85~+120℃左右的溫度範圍中，使用Opteon (註冊商標)(Chemours-Mitsui Fluoroproducts公司製)或Novec(註冊商標)(3M公司製)等的含氟惰性液體等。 [產業上的可利用性]
可提供流量控制用三通閥及溫度控制裝置，提升相對於-85℃左右之低溫流體的密封性。
1:三通閥式電動閥 2:閥部 3:致動部 4:密封部 5:聯結部 6:閥本體 7:第1流入口 8:閥座 9:第1閥口 10:第1突緣構件 11:六角凹頭螺栓 12:突緣部 13:***部 14:配管連接部 15:第1流路形成構件 16:倒角 17:第2流入口 18:第2閥口 19:第2突緣構件 20:六角凹頭螺栓 21:突緣部 22:***部 23:配管連接部 25:第2流路形成構件 34:閥軸 35:閥體部 45:閥動作部 45a,45b:兩端部 70,80:第1及第2閥座 74,84:凹部 160,170:全向式封環
[圖1]的圖1(a)表示作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的正面圖，圖1(b)為同右側面圖及圖1(c)為致動部的底面圖。 [圖2]是表示作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的圖1(b)的A-A線剖面圖。 [圖3]是表示作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的圖1(a)的B-B線剖面圖。 [圖4]是表示作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的主要部的剖面透視圖。 [圖5]的圖5(a)表示閥座的透視構成圖，圖5(b)為同平面構成圖。 [圖6]是表示閥座與閥軸的關係的構成圖。 [圖7]的圖7(a)表示全向式封環的透視構成圖，圖7(b)為同正面圖，圖7(c) 為同部分截斷的側面圖。 [圖8]是表示調整環的透視構成圖。 [圖9]的圖9(a)表示閥軸的透視構成圖，圖9(b)為同正面構成圖。 [圖10]的圖10(a)表示閥軸的動作之一方閥口全開的狀態的構成圖，圖10(b)為雙方閥口部分開啟的狀態的構成圖。 [圖11]的圖11(a)表示全向式封環之部分截斷的透視構成圖，圖11(b)為同剖面構成圖。 [圖12]是表示全向式封環的裝設狀態的剖面圖。 [圖13]是表示全向式封環的變形例的構成圖。 [圖14]的圖14(a)(b)是分別表示閥軸的動作的構成圖。 [圖15]是表示作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的動作的剖面構成圖。 [圖16]是表示作為本發明實施形態2相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的剖面構成圖。 [圖17]是表示作為本發明實施形態3相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的剖面構成圖。 [圖18]是表示運用作為本發明實施形態1相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的恆溫維持裝置(冷卻裝置)的概念圖。 [圖19]是表示運用作為本發明實施形態2相關的流量控制用三通閥之一例的三通閥式電動閥的恆溫維持裝置(冷卻裝置)的概念圖。
2:閥部
4:密封部
5:聯結部
6:閥本體
8:閥座
10:第1突緣構件
11:六角凹頭螺栓
12:突緣部
13:***部
13a:O環
13b:凹槽
14:配管連接部
15:第1流路形成構件
16:倒角
17:第2流入口
18:第2閥口
19:第2突緣構件
20:六角凹頭螺栓
21:突緣部
21a:O環
21b:凹槽
22:***部
23:配管連接部
25:第2流路形成構件
26:第2波浪型墊圈(波形墊圈)
26a:圓筒部
27:第3突緣構件
28:六角凹頭螺栓
29:突緣部
29a:O環
29b:凹槽
30:***部
31:配管連接部
34:閥軸
41:軸承
42:支撐部
44:開口部
51:支撐用凹部
70:第1閥座
70a:面
71:圓筒部
72:錐形部
75:凹處
75a:圓筒部
75b:錐形部
76:第1受壓板
77:第1調整環
79:圓筒部
80:第2閥座
81:圓筒部
82:錐形部
87:第2調整環
94:第1壓力作用部
96:第2壓力作用部
160:全向式封環
170:全向式封環
180:軸承構件
H1:開口高度
H2:開口高度

Claims (8)

  1. 一種流量控制用三通閥，其特徵為，具備： 閥本體，具有圓柱形的空處構成的閥座，該閥座形成有流體流出之矩形剖面的第1閥口與上述流體流出之矩形剖面的第2閥口，並形成有分別連通外部與上述第1及第2閥口的第1及第2流出口； 圓筒形的閥體，自由旋轉地配置在上述閥本體的閥座內，並形成有將上述第1閥口從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，將上述第2閥口從開啟狀態切換成關閉狀態的開口部； 驅動手段，旋轉驅動上述閥體；及 封閉手段，係相對於上述閥本體可旋轉地封閉上述閥體之上述驅動手段側的端部的手段，藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型的合成樹脂所構成。
  2. 一種流量控制用三通閥，其特徵為，具備： 閥本體，具有圓柱形的空處構成的閥座，該閥座形成有第1流體流入之矩形剖面的第1閥口與第2流體流入之矩形剖面的第2閥口，並形成有分別連通外部與上述第1及第2閥口的第1及第2流入口； 圓筒形的閥體，自由旋轉地配置在上述閥本體的閥座內，並形成有將上述第1閥口從關閉狀態切換成開啟狀態的同時，將上述第2閥口從開啟狀態切換成關閉狀態的開口部； 驅動手段，旋轉驅動上述閥體；及 封閉手段，係相對於上述閥本體可旋轉地封閉上述閥體之上述驅動手段側的端部的手段，藉金屬製的彈簧構件朝開啟方向彈推的剖面大致U字型的合成樹脂所構成。
  3. 如請求項1記載的流量控制用三通閥，其中，上述封閉手段是由全向式封環所構成。
  4. 如請求項3記載的流量控制用三通閥，其中，上述封閉手段是沿著軸向複數配置於上述閥體之上述驅動手段側的端部。
  5. 如請求項4記載的流量控制用三通閥，其中，在上述複數個封閉手段之間配置有可旋轉地支撐上述閥體的上述驅動手段側之端部的軸承構件。
  6. 如請求項4記載的流量控制用三通閥，其中，上述軸承構件是配置為與上述複數個封閉手段密接。
  7. 一種溫度控制裝置，其特徵為，具備： 溫度控制手段，具有由調整混合比後的低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流動的溫度控制用流路； 第1供應手段，供應低溫側之調整為預定的第1溫度的上述低溫側流體； 第2供應手段，供應高溫側之調整為預定的第2溫度的上述高溫側流體； 混合手段，連接於上述第1供應手段及上述第2供應手段，混合從上述第1供應手段所供應的上述低溫側流體與從上述第2供應手段所供應的上述高溫側流體並供應至上述溫度控制用流路；及 流量控制閥，一邊將流通於上述溫度控制用流路的溫度控制用流體進行流量控制並一邊分配至上述第1供應手段及上述第2供應手段， 使用請求項1、3~6中之任一項記載的流量控制用三通閥作為上述流量控制閥。
  8. 一種溫度控制裝置，其特徵為，具備： 溫度控制手段，具有由調整混合比後的低溫側流體及高溫側流體所構成的溫度控制用流體流動的溫度控制用流路； 第1供應手段，供應低溫側之調整為預定的第1溫度的上述低溫側流體； 第2供應手段，供應高溫側之調整為預定的第2溫度的上述高溫側流體；及 流量控制閥，連接於上述第1供應手段及上述第2供應手段，調整由上述第1供應手段所供應的上述低溫側流體與上述第2供應手段所供應的上述高溫側流體之混合比而流動於上述溫度控制用流路， 使用請求項2~6中之任一項記載的流量控制用三通閥作為上述流量控制閥。
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