特開 2024-164685 弁ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164685

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】弁ユニット

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20241120BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080348

(22)【出願日】2023-05-15

(71)【出願人】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】山内 雅也

(72)【発明者】

【氏名】鍋井 立視

(72)【発明者】

【氏名】藤田 和宏

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA07

3H062AA13

3H062BB33

3H062CC01

3H062CC27

3H062DD03

3H062EE07

3H062FF01

3H062FF41

3H062GG01

3H062HH03

(57)【要約】

【課題】弁体が回転方向に共振することを抑制する。
【解決手段】弁室（２２）が形成された本体及び弁体（３０）を有する回転バルブ（２０Ａ）と、回転軸（５１）を回転させるとともに回転軸の回転位置を保持可能であるモータ（５０）と、回転軸と弁体との間で回転力を伝達するマグネットカップリング（６０Ａ）と、を備える弁ユニット（１０）であって、回転バルブは、本体の内面と弁体との間に所定のクリアランスを設けており、マグネットカップリングは８個の外周磁石（６２）と８個の外周磁石にそれぞれ対向させて配置された８個の内周磁石（６６）とを備え、中心軸線（２２ｃ）から８個の外周磁石の外周面までの距離は、中心軸線から最も近い本体の中心軸線に垂直な方向における外表面までの距離の９０［％］以上且つ１００［％］以下である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円柱状の空間である弁室が形成された本体、及び前記弁室の内部に前記弁室の中心軸線を中心として回転可能な状態で収納され、前記弁室に流入する流体の流通状態を回転位置に応じて制御する弁体を有する回転バルブと、
回転軸を有し、前記回転軸を回転させるとともに前記回転軸の回転位置を保持可能であるモータと、
前記回転軸と前記弁体との間で回転力を伝達するマグネットカップリングと、を備える弁ユニットであって、
前記回転バルブは、前記本体の内面と前記弁体との間に所定のクリアランスを設けており、
前記マグネットカップリングは、前記中心軸線を中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の外周磁石と、前記中心軸線を中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ前記８個の外周磁石にそれぞれ対向させて周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の内周磁石とを備え、
前記中心軸線から前記８個の外周磁石の外周面までの距離は、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記中心軸線に垂直な方向における外表面までの距離の９０［％］以上且つ１００［％］以下である、弁ユニット。

【請求項2】

前記本体の前記外表面に最も近い前記外周磁石の外周面は、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記外表面から内側へ５［ｍｍ］以内の位置まで近付いている、請求項１に記載の弁ユニット。

【請求項3】

前記本体は、前記中心軸線の方向に延びる正四角柱状に形成されており、
前記中心軸線から最も近い前記本体の前記外表面までの距離は３０［ｍｍ］である、請求項２に記載の弁ユニット。

【請求項4】

前記中心軸線から前記８個の外周磁石の前記外周面までの距離は、それぞれ２７．５［ｍｍ］である、請求項３に記載の弁ユニット。

【請求項5】

前記８個の外周磁石及び前記８個の内周磁石の径方向における厚みは３［ｍｍ］である、請求項４に記載の弁ユニット。

【請求項6】

前記流体は液体である、請求項１～５のいずれか１項に記載の弁ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動部からの回転力をマグネットカップリングを介して回転バルブの弁体に伝達する弁ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、この種の弁ユニットのマグネットカップリングにおいて、複数の円弧状の外周磁石を周方向において磁極の向きが交互になるように配置し、外周磁石と同数の円弧状の内周磁石を複数の外周磁石に対向させて周方向において磁極の向きが交互になるように配置したものがある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１２９９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載の弁ユニットにおいて、弁体は、弁本体に形成された円柱状の空間である弁室の内部に、弁室の中心軸線を中心として回転可能な状態で収納されている。弁室を形成する弁本体の内面と弁体との間に所定のクリアランスを設けることにより、弁本体の内面と弁体との摺動抵抗を大幅に低減することができ、弁体の回転応答性や回転位置精度を向上させることができると考えられる。しかし、マグネットカップリングは回転方向の力に対して、ばね性の反力を発生する。このため、弁体を保持する回転位置によっては弁室に流入する流体の脈動等による影響が大きくなり、上記クリアランスを設けた場合に弁体が回転方向に共振することに、本願発明者らは着目した。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、駆動部からの回転力をマグネットカップリングを介して回転バルブの弁体に伝達する弁ユニットにおいて、弁本体の内面と弁体との間に所定のクリアランスを設ける場合であっても、弁体が回転方向に共振することを抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、
円柱状の空間である弁室が形成された本体、及び前記弁室の内部に前記弁室の中心軸線を中心として回転可能な状態で収納され、前記弁室に流入する流体の流通状態を回転位置に応じて制御する弁体を有する回転バルブと、
回転軸を有し、前記回転軸を回転させるとともに前記回転軸の回転位置を保持可能であるモータと、
前記回転軸と前記弁体との間で回転力を伝達するマグネットカップリングと、を備える弁ユニットであって、
前記回転バルブは、前記本体の内面と前記弁体との間に所定のクリアランスを設けており、
前記マグネットカップリングは、前記中心軸線を中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の外周磁石と、前記中心軸線を中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ前記８個の外周磁石にそれぞれ対向させて周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の内周磁石とを備え、
前記中心軸線から前記８個の外周磁石の外周面までの距離は、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記中心軸線に垂直な方向における外表面までの距離の９０［％］以上且つ１００［％］以下である、弁ユニット。

【0007】

上記構成によれば、回転バルブの本体には、円柱状の空間である弁室が形成されている。弁体は、前記弁室の内部に前記弁室の中心軸線を中心として回転可能な状態で収納され、前記弁室に流入する流体の流通状態を回転位置に応じて制御する。このため、弁体を回転させて回転位置を変更することにより、前記弁室に流入する流体の流通状態を変更することができる。モータは、回転軸を有し、前記回転軸を回転させるとともに前記回転軸の回転位置を保持可能である。マグネットカップリングは、前記回転軸と前記弁体との間で回転力（トルク）を伝達する。このため、モータにより回転軸を回転させ、回転軸の回転位置（すなわち弁体の回転位置）を所望の回転位置で保持することにより、弁室に流入する流体の流通状態を所望の流通状態に保持することができる。

【0008】

ここで、前記回転バルブは、前記本体の内面と前記弁体との間に所定のクリアランスを設けている。このため、本体の内面と弁体との摺動抵抗を大幅に低減することができ、弁体の回転応答性や回転位置精度を向上させることができる。しかし、マグネットカップリングは回転方向の力に対して、ばね性の反力を発生する。このため、弁体を保持する回転位置によっては、弁室に流入する流体の脈動等による影響が大きくなり、弁体が回転方向に共振することに、本願発明者らは着目した。

【0009】

この点、前記マグネットカップリングは、前記中心軸線を中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の外周磁石と、前記中心軸線を中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ前記８個の外周磁石にそれぞれ対向させて周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の内周磁石とを備えている。このようにマグネットカップリングが８個の外周磁石と８個の内周磁石とを備える場合は、マグネットカップリングが４個の外周磁石と４個の内周磁石とを備える場合よりも、内周磁石と外周磁石との回転方向のずれ量に対する反力の立ち上がり増加量を大きくすることができ、且つ反力の最大値を大きくすることができることが、シミュレーションにより確認されている。一方、マグネットカップリングが１２個の外周磁石と１２個の内周磁石とを備える場合は、マグネットカップリングが４個の外周磁石と４個の内周磁石とを備える場合よりも、内周磁石と外周磁石との回転方向のずれ量に対する反力の立ち上がり増加量を大きくすることができるものの、反力の最大値が小さくなることが、シミュレーションにより確認されている。

【0010】

さらに、前記中心軸線から前記８個の外周磁石の外周面までの距離は、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記中心軸線に垂直な方向における外表面までの距離の９０［％］以上である。前記中心軸線から前記外周磁石の外周面までの距離が長いほど、内周磁石と外周磁石との回転方向のずれ量に対する反力の立ち上がり増加量、及び反力の最大値を大きくすることができることが、シミュレーションにより確認されている。したがって、前記中心軸線から前記８個の外周磁石の外周面までの距離が、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記中心軸線に垂直な方向における外表面までの距離の９０［％］未満の場合よりも、外周磁石から内周磁石へ作用する磁力を大きくすることができる。

【0011】

よって、上記構成によれば、マグネットカップリングが発生するばね性の反力を大きくすることができ、マグネットカップリングの固有振動数を流体の脈動の振動数よりも上昇させやすくなる。したがって、本体の内面と弁体との間に所定のクリアランスを設けた場合であっても、弁体が回転方向に共振することを抑制することができる。しかも、前記中心軸線から前記８個の外周磁石の外周面までの距離は、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記中心軸線に垂直な方向における外表面までの距離の１００［％］以下である。このため、弁室の中心軸線に対して外周磁石の外周面が本体の外表面よりも外側へ張り出すことを避けることができる。

【0012】

第２の手段では、前記本体の前記外表面に最も近い前記外周磁石の外周面は、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記外表面から内側へ５［ｍｍ］以内の位置まで近付いている。こうした構成によれば、弁室の中心軸線に対して外周磁石の外周面が本体の外表面よりも外側へ張り出すことを避けつつ、外周磁石から内周磁石へ作用する磁力をできるだけ大きくすることができる。

【0013】

具体的には、第３の手段のように、前記本体は、前記中心軸線の方向に延びる正四角柱状に形成されており、前記中心軸線から最も近い前記本体の前記外表面までの距離は３０［ｍｍ］である、といった構成を採用することができる。すなわち、回転バルブの本体の横断面（弁室の中心軸線に素直な断面）において、正方形で表される本体の一辺の長さは６０［ｍｍ］である。こうした構成によれば、回転バルブの本体を６０［ｍｍ］角の正四角柱状という汎用的な形状及び寸法に形成した上で、弁体が回転方向に共振することを抑制することができる。

【0014】

より具体的には、第４の手段のように、前記中心軸線から前記８個の外周磁石の前記外周面までの距離は、それぞれ２７．５［ｍｍ］である、といった構成を採用することができる。すなわち、周方向に並べられた８個の外周磁石で形成される円筒状の磁石の外径は、５５［ｍｍ］である。この場合、８個の外周磁石で形成される円筒状の磁石の外径（５５［ｍｍ］）は、正四角柱状の本体の幅（６０［ｍｍ］）の９１．６７［％］となる。

【0015】

第５の手段では、前記８個の外周磁石及び前記８個の内周磁石の径方向における厚みは３［ｍｍ］である。こうした構成によれば、前記８個の外周磁石及び前記８個の内周磁石の径方向における厚みが、必要以上に厚くなることを抑制することができる。

【0016】

第６の手段では、前記流体は液体である。こうした構成によれば、液体が低圧状態になって気化して気泡が発生するキャビテーションの影響を受ける弁ユニット、すなわち弁体の共振がより発生しやすい弁ユニットにおいて、弁体が回転方向に共振することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】弁ユニットの部分断面図。

【図2】図１のII-II線断面図。

【図3】図１のIII-III線断面図。

【図4】図１のIV-IV線断面図。

【図5】温度制御システムの模式図。

【図6】弁体状態と流体供給との関係を示す模式図。

【図7】比較例の弁ユニットの制御状態を示すタイムチャート。

【図8】マグネットカップリングの角度ずれ量に対する反力トルクに、磁石厚み及び外周磁石の外径が及ぼす影響を示すシミュレーション結果。

【図9】マグネットカップリングの角度ずれ量に対する反力トルクが、磁石の個数に応じて変化する傾向を示すシミュレーション結果。

【図10】マグネットカップリングの角度ずれ量に対する反力トルクと、外周磁石の外径及び磁石の個数との関係を示すシミュレーション結果。

【図11】本実施形態の弁ユニットの制御状態を示すタイムチャート。

【図12】四方弁の変更例の部分断面図。

【図13】図１２のXIII-XIII線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、処理装置のワーク支持台（制御対象）の温度を制御する温度制御システムに具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0019】

図１は、温度制御システムに用いられる複数の弁ユニットの１つを示す部分断面図である。弁ユニット１０は、第１四方弁２０Ａ、第２四方弁２０Ｂ、モータ５０、第１マグネットカップリング６０Ａ、第２マグネットカップリング６０Ｂ等を備えている。

【0020】

モータ５０（駆動部）は、ブロック１５（スペーサ）及び断熱部材１３を介して支持板１１（支持部材）により支持されている。モータ５０は、回転軸５１を有し、回転軸５１が本体５２（モータ本体）の両側へ突き出している両軸のサーボモータ又はステッピングモータである。モータ５０は、回転軸５１を回転させるとともに、回転軸５１の回転位置を保持可能である。回転軸５１の外周縁部の所定位置には、磁石５３が取り付けられている。モータ５０には、回転軸５１と共に回転する磁石５３が原点（基準回転位置）に来た時に磁石５３の磁気を検出するように、磁気センサ５４が取り付けられている。すなわち、磁気センサ５４はモータ５０（回転軸５１）の原点を検出する。モータ５０は、制御部８０（図５参照）により制御される。磁気センサ５４の検出信号は制御部８０に入力される。なお、磁気センサ５４を回転軸５１の所定位置に取り付ける代わりに、回転軸５１の所定位置を磁化させてもよい。

【0021】

第１四方弁２０Ａ（回転バルブ）は、第１流路ブロック７０Ａ及び断熱部材７８を介して支持板１１により支持されている。第１四方弁２０Ａは、本体２１、弁体３０、ベアリング３５，３６等を備えている。

【0022】

本体２１（弁本体）は、金属等により、直方体状（四角柱状）に形成されている。本体２１には、弁室２２が円柱状の空間として形成されている。弁室２２の中心軸線２２ｃは、モータ５０の回転軸５１の中心軸線と一致している。本体２１は、中心軸線２２ｃの方向に延びる正四角柱状に形成されている。本体２１の横断面（中心軸線２２ｃに素直な断面）において、正方形で表される本体２１の幅Ｗ１（一辺の長さ）は、本実施形態では６０［ｍｍ］である（図３参照）。本体２１は、６０［ｍｍ］角の正四角柱状という汎用的な形状及び寸法に形成されている。この場合、中心軸線２２ｃから本体２１の外表面までの距離は、外表面２１ｓの位置で最も短くなる。中心軸線２２ｃから外表面２１ｓまでの距離Ｌ１は３０［ｍｍ］である。すなわち、中心軸線２２ｃから最も近い、本体２１の中心軸線２２ｃに垂直な方向における外表面２１ｓまでの距離Ｌ１は３０［ｍｍ］である。

【0023】

図２は、図１のII-II線断面図である。本体２１には、弁室２２を本体２１の外部に連通させ、且つ弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として右回転方向（所定回転方向）に順に並ぶ位置で弁室２２にそれぞれ連通する第１連通路２３、第２連通路２４、第３連通路２５、及び第４連通路２６が形成されている。第１連通路２３、第２連通路２４、第３連通路２５、及び第４連通路２６は、右回転方向に順に並ぶ第１位置２３ａ、第２位置２４ａ、第３位置２５ａ、及び第４位置２６ａでそれぞれ弁室２２に連通している。すなわち、第１位置２３ａ、第２位置２４ａ、第３位置２５ａ、及び第４位置２６ａは、弁室２２の周方向の一方である右回転方向に順に並んでいる。

【0024】

弁室２２の内部には、弁室２２の中心軸線２２ｃの方向に柱状に延びる弁体３０が収納されている。弁体３０は、弁室２２の中心軸線２２ｃの方向に延びる円柱状の中央部３４と、中央部３４から弁室２２の径方向に平板状（板状）に延びる第１仕切部３１、第２仕切部３２、及び第３仕切部３３とを備えている。中央部３４の中心軸線は、弁室２２の中心軸線２２ｃと一致している。中央部３４は、ベアリング３５，３６により、弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として右回転方向及び左回転方向に回転可能に支持されている。弁体３０は、弁室２２に流入する流体の流通状態を回転位置に応じて制御する。

【0025】

第１仕切部３１、第２仕切部３２、及び第３仕切部３３は、右回転方向に順に並んでおり、弁室２２を右回転方向で仕切っている。第１仕切部３１、第２仕切部３２、及び弁室２２の内壁により、第１領域２７が区画されている。第２仕切部３２、第３仕切部３３、及び弁室２２の内壁により、第２領域２８が区画されている。第３仕切部３３、第１仕切部３１、及び弁室２２の内壁により、第３領域２９が区画されている。すなわち、弁体３０は、弁室２２を右回転方向に順に並ぶ第１領域２７、第２領域２８、及び第３領域２９に区画している。

【0026】

弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として、第１位置２３ａと第２位置２４ａとの角度間隔、及び第３位置２５ａと第４位置２６ａとの角度間隔は、それぞれ９７．５°である。弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として、第２位置２４ａと第３位置２５ａとの角度間隔は１２０°である。弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として、第４位置２６ａと第１位置２３ａとの角度間隔は４５°である。弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として、第１仕切部３１と第２仕切部３２との角度間隔、及び第３仕切部３３と第１仕切部３１との角度間隔は、それぞれ１３５°である。弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として、第２仕切部３２と第３仕切部３３との角度間隔は９０°である。

【0027】

すなわち、弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として右回転方向において、第１仕切部３１と第２仕切部３２との間隔（角度間隔）は、第１位置２３ａと第２位置２４ａとの間隔よりも広く、且つ第１位置２３ａと第３位置２５ａとの間隔よりも狭く、且つ第４位置２６ａと第２位置２４ａとの間隔よりも狭い。弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として右回転方向において、第２仕切部３２と第３仕切部３３との間隔は、第２位置２４ａと第３位置２５ａとの間隔よりも狭い。弁室２２の中心軸線２２ｃを中心として右回転方向において、第３仕切部３３と第１仕切部３１との間隔は、第３位置２５ａと第４位置２６ａとの間隔よりも広く、第４位置２６ａと第１位置２３ａとの間隔よりも広く、且つ第３位置２５ａと第１位置２３ａとの間隔よりも狭く、且つ第２位置２４ａと第４位置２６ａとの間隔よりも狭い。

【0028】

モータ５０の回転軸５１の一端は、第１マグネットカップリング６０Ａを介して、第１四方弁２０Ａの弁体３０に連結されている。すなわち、第１マグネットカップリング６０Ａ（マグネットカップリング）は、回転軸５１と弁体３０との間で回転力（トルク）を伝達する。図３に合わせて示すように、第１マグネットカップリング６０Ａは、外周部材６１、８個の外周磁石６２、内周部材６５、及び８個の内周磁石６６等を備えている。

【0029】

外周部材６１は、有底円筒状に形成されており、回転軸５１に連結されている。外周部材６１は、回転軸５１の中心軸線（弁室２２の中心軸線２２ｃ）を中心として、回転軸５１と一体で回転する。

【0030】

外周部材６１の内周縁部には、８個（複数）の外周磁石６２が取り付けられている。外周磁石６２は、中心軸線２２ｃを中心とする円弧状に形成されており、外周側と内周側とにＮ極６２ｎとＳ極６２ｓとを備えている。本実施形態では、８個の外周磁石６２の径方向における厚みは３［ｍｍ］である。８個の外周磁石６２は、外周部材６１の周方向において磁極の向きが交互になるように配置されている。

【0031】

周方向に並べられた８個の外周磁石で形成される円筒状の磁石の外径Ｄ１（以下、「外周磁石の外径」ということがある）は、本実施形態では５５［ｍｍ］である。すなわち、弁室２２の中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面までの距離は、それぞれ２７．５［ｍｍ］（５５［ｍｍ］／２）である。この場合、８個の外周磁石で形成される円筒状の磁石の外径Ｄ１＝５５［ｍｍ］は、正四角柱状の本体２１の幅Ｗ１＝６０［ｍｍ］の９１．６７［％］である。換言すれば、中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面までの距離＝２７．５［ｍｍ］は、中心軸線２２ｃから、最も近い本体２１の中心軸線２２ｃに垂直な方向における外表面２１ｓまでの距離Ｌ１＝３０［ｍｍ］の９１．６７［％］である。すなわち、中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面までの距離は、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の外表面２１ｓまでの距離Ｌ１の９０［％］以上且つ１００［％］以下である。

【0032】

また、本体２１の外表面２１ｓから８個の外周磁石６２の外周面までの最短距離は、２．５［ｍｍ］である。換言すれば、本体２１の外表面２１ｓに最も近い外周磁石６２の外周面６２ｆは、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の外表面２１ｓから内側へ２．５［ｍｍ］の位置まで近付いている。すなわち、本体２１の外表面２１ｓに最も近い外周磁石６２の外周面６２ｆは、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の外表面２１ｓから内側へ５［ｍｍ］以内の位置まで近付いている。

【0033】

内周部材６５は、円柱状に形成されており、弁体３０に連結されている。内周部材６５は、弁体３０の中央部３４の中心軸線（弁室２２の中心軸線２２ｃ）を中心として、弁体３０と一体で回転する。内周部材６５の外周縁部には、外周磁石６２と同数（８個）の内周磁石６６が取り付けられている。内周磁石６６は、中心軸線２２ｃを中心とする円弧状に形成されており、外周側と内周側とにＮ極６６ｎとＳ極６６ｓとを備えている。本実施形態では、８個の内周磁石６６の径方向における厚みは３［ｍｍ］である。８個の内周磁石６６は、外周部材６１（内周部材６５）の周方向において磁極の向きが交互になるように配置されている。

【0034】

８個の外周磁石６２は、第１四方弁２０Ａの本体２１の透磁部６３を介して、８個の内周磁石６６とそれぞれ対向している。８個の外周磁石６２と透磁部６３との間には隙間が形成されており、８個の外周磁石６２と透磁部６３とは非接触である。透磁部６３は、非磁性体材料により形成されており、磁気を透過する。これにより、８個の外周磁石６２と８個の内周磁石６６とがそれぞれ引き付け合い、外周部材６１と内周部材６５とが磁力によりトルク伝達可能に結合されている。すなわち、第１マグネットカップリング６０Ａは、第１四方弁２０Ａの弁体３０とモータ５０との間でトルク（回転力）を非接触で伝達する。

【0035】

外周部材６１と内周部材６５とにトルクが作用していない状態では、図３に示すように、外周磁石６２のＮ極６２ｎの正面に内周磁石６６のＳ極６６ｓが位置し、外周磁石６２のＳ極６２ｓの正面に内周磁石６６のＮ極６６ｎが位置している。この状態から、外周磁石６２と内周磁石６６とが回転方向にずれると、第１マグネットカップリング６０Ａは回転方向（周方向）にばね性の反力を発生する。第１マグネットカップリング６０Ａが発生する反力は、外周磁石６２と内周磁石６６との角度のずれ量に応じて、正弦関数的（周期的）に増減する。反力の周期は、外周磁石６２及び内周磁石６６の数が多いほど短くなる。反力の向きは、周期的に正の方向と負の方向とに反転する。

【0036】

図１に戻り、第１四方弁２０Ａには、内周部材６５と共に回転する内周磁石６６の磁気を検出するように、磁気センサ６８が取り付けられている。すなわち、磁気センサ６８は内周部材６５、ひいては弁体３０の回転角度（回転位置）を検出する。磁気センサ６８の検出信号は制御部８０に入力される。

【0037】

第１四方弁２０Ａの本体２１と透磁部６３との間は、シール部材６３ａによりシールされている。第１四方弁２０Ａの本体２１と蓋６７との間は、シール部材６７ａによりシールされている。これにより、本体２１、透磁部６３、及び蓋６７の内部は、第１連通路２３、第２連通路２４、第３連通路２５、及び第４連通路２６を除いて密閉されている。ここで、シール部材６３ａ，６７ａは、弁体３０、内周部材６５、及び内周磁石６６等の回転する部材と接触していない。すなわち、シール部材６３ａ，６７ａは、他の部材と摺動しない。

【0038】

第１流路ブロック７０Ａは、金属等により、直方体状（四角柱状）に形成されている。第１流路ブロック７０Ａの長手方向は、水平方向であり、且つモータ５０の回転軸５１に垂直な方向となっている。第１流路ブロック７０Ａには、第１流路ブロック７０Ａの長手方向に延びる主往路７１が形成されている。主往路７１は、第１流路ブロック７０Ａの内部に円柱状の空間として形成されている。また、第１流路ブロック７０Ａには、第１流路ブロック７０Ａの長手方向に延びる主復路７５が形成されている。主復路７５は、第１流路ブロック７０Ａの内部に円柱状の空間として形成されている。主往路７１と主復路７５とは平行になっている。第１流路ブロック７０Ａにおいて、主往路７１と主復路７５との間には、溝７３が形成されている。これにより、主往路７１を流通する流体と、主復路７５を流通する流体とが、第１流路ブロック７０Ａを介して熱伝達することを抑制することができる。第１流路ブロック７０Ａには、主往路７１と第１四方弁２０Ａの第１連通路２３とを接続する通路７２が形成されている。また、第１流路ブロック７０Ａには、主復路７５と第１四方弁２０Ａの第４連通路２６とを接続する通路７６が形成されている。

【0039】

モータ５０の回転軸５１における第１四方弁２０Ａと反対側の端は、第２マグネットカップリング６０Ｂを介して、第２四方弁２０Ｂの弁体３０に連結されている。第２四方弁２０Ｂ（回転バルブ）は第１四方弁２０Ａと同様の構成を備えており、第２マグネットカップリング６０Ｂ（マグネットカップリング）は第１マグネットカップリング６０Ａと同様の構成を備えている。第２四方弁２０Ｂは、第１流路ブロック７０Ａと同様の構成を備える第２流路ブロック７０Ｂ、及び断熱部材７８を介して支持板１１により支持されている。すなわち、第１流路ブロック７０Ａ及び第２流路ブロック７０Ｂは、共通の支持板１１により支持され、第１流路ブロック７０Ａと第２流路ブロック７０Ｂとの間には、断熱部材７８が設けられている。図４は、図１のIV-IV線断面図である。

【0040】

右回転方向を正として、第２四方弁２０Ｂの弁体３０は、第１四方弁２０Ａの弁体３０に対して位相が－９０°ずれている。換言すれば、右回転方向を正として、第１四方弁２０Ａの弁体３０は、第２四方弁２０Ｂの弁体３０に対して位相が＋９０°ずれている。

【0041】

図５は、温度制御システムの模式図である。温度制御システムは、高温側チラー８１、低温側チラー８２、第１流路ブロック７０Ａ、第２流路ブロック７０Ｂ、弁ユニット１０としての第１弁ユニット１０Ａ、第２弁ユニット１０Ｂ、第３弁ユニット１０Ｃ、第４弁ユニット１０Ｄ、ワーク支持台としての第１ワーク支持部５０Ａ、第２ワーク支持部５０Ｂ、第３ワーク支持部５０Ｃ、第４ワーク支持部５０Ｄ等を備えている。

【0042】

高温側チラー８１（第１調整装置）は、タンク、熱交換部、ポンプ等を含む周知の流体循環装置である。流体は、例えばフッ素系の不活性液体である。高温側チラー８１のポンプにより不活性液体が圧送される際に、不活性液体に脈動が生じる。また、不活性液体が低圧状態になると、不活性液体が気化して気泡が発生するキャビテーションが起きる場合がある。高温側チラー８１は、第１吸入口８１ａ及び第１吐出口８１ｂが設けられ、第１吸入口８１ａから流体を吸入して高温（例えば１８０℃、第１温度）に調整して第１吐出口８１ｂから吐出する。第１吐出口８１ｂは、通路８１ｃを介して第１流路ブロック７０Ａの主往路７１に接続されている。第１吸入口８１ａは、通路８１ｄを介して第１流路ブロック７０Ａの主復路７５に接続されている。すなわち、第１流路ブロック７０Ａは、第１吐出口８１ｂと各第１四方弁２０Ａの第１連通路２３との間の通路の少なくとも一部、及び各第１四方弁２０Ａの第４連通路２６と第１吸入口８１ａとの間の通路の少なくとも一部を形成している。

【0043】

低温側チラー８２（第２調整装置）は、タンク、熱交換部、ポンプ等を含む周知の流体循環装置である。流体は、例えばフッ素系の不活性液体である。低温側チラー８２のポンプにより不活性液体が圧送される際に、不活性液体に脈動が生じる。また、不活性液体が低圧状態になると、不活性液体が気化して気泡が発生するキャビテーションが起きる場合がある。低温側チラー８２は、第２吸入口８２ａ及び第２吐出口８２ｂが設けられ、第２吸入口８２ａから流体を吸入して低温（例えば０℃、第２温度）に調整して第２吐出口８２ｂから吐出する。第２吐出口８２ｂは、通路８２ｃを介して第２流路ブロック７０Ｂの主往路７１に接続されている。第２吸入口８２ａは、通路８２ｄを介して第２流路ブロック７０Ｂの主復路７５に接続されている。すなわち、第２流路ブロック７０Ｂは、第１流路ブロック７０Ａと分離して設けられ、第２吐出口８２ｂと各第２四方弁２０Ｂの第１連通路２３との間の通路の少なくとも一部、及び各第２四方弁２０Ｂの第４連通路２６と第２吸入口８２ａとの間の通路の少なくとも一部を形成している。

【0044】

弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各第１四方弁２０Ａ（回転バルブ）の第２連通路２４は、各第１配管４１Ａに接続されている。弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各第２四方弁２０Ｂ（回転バルブ）の第２連通路２４は、各第１配管４１Ａとは別の各第２配管４１Ｂに接続されている。各弁ユニット１０Ａ～１０Ｄにおいて、第１配管４１Ａと第２配管４１Ｂとは、接続部４３で接続されている。各第１配管４１Ａには、各第１四方弁２０Ａの第２連通路２４から接続部４３への流体の流通を許可し、接続部４３から各第１四方弁２０Ａの第２連通路２４への流体の流通を禁止する第１逆止弁４５が設けられている。各第２配管４１Ｂには、各第２四方弁２０Ｂの第２連通路２４から接続部４３への流体の流通を許可し、接続部４３から各第２四方弁２０Ｂの第２連通路２４への流体の流通を禁止する第２逆止弁４６が設けられている。

【0045】

各接続部４３は、各配管４７を介してワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各流入口９１に接続されている。ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄは、ワークを支持するワーク支持台の一部又は全部を構成している。各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの内部には、流体の流路９２が形成されている。流入口９１から流入した流体が、流路９２を流通して流出口９３から流出する。各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄには、第１温度センサ５５、第２温度センサ５６、及び第３温度センサ５７が取り付けられている。第１温度センサ５５は、流入口９１に流入する流体の温度を検出する。第２温度センサ５６は、流路９２の中間部を流通する流体の温度を検出する。第３温度センサ５７は、流出口９３から流出する流体の温度を検出する。温度センサ５５～５７の検出信号は制御部８０に入力される。

【0046】

各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの流出口９３は、各配管４８に接続されている。弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各第１四方弁２０Ａの第３連通路２５は、各配管４２Ａに接続されている。弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各第２四方弁２０Ｂの第３連通路２５は、各配管４２Ｂに接続されている。各配管４２Ａ及び各配管４２Ｂは、配管４８に接続されている。

【0047】

以上により、各第１四方弁２０Ａにおいて、第１連通路２３が通路を介して高温側チラー８１の第１吐出口８１ｂに接続され、第２連通路２４が通路を介して各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの流入口９１に接続され、第３連通路２５が通路を介して各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの流出口９３に接続され、第４連通路２６が通路を介して高温側チラー８１の第１吸入口８１ａに接続されている。また、各第２四方弁２０Ｂにおいて、第１連通路２３が通路を介して低温側チラー８２の第２吐出口８２ｂに接続され、第２連通路２４が通路を介して各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの流入口９１に接続され、第３連通路２５が通路を介して各ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの流出口９３に接続され、第４連通路２６が通路を介して低温側チラー８２の第２吸入口８２ａに接続されている。

【0048】

図６は、第１四方弁２０Ａ及び第２四方弁２０Ｂの各弁体３０の状態と流体供給との関係を示す模式図である。右回転方向（時計回りＣＷ：Clock Wise）を正として、第２四方弁２０Ｂの弁体３０は、第１四方弁２０Ａの弁体３０に対して位相が－９０°ずれている。図５の弁ユニット１０Ａ～１０Ｃが上記構成を備えている。

【0049】

ＮＥＵＴＲＡＬ状態（非流通状態）では、第１四方弁２０Ａの弁体３０は、第２連通路２４を第１領域２７に連通させ、且つ第３連通路２５を第２領域２８に連通させ、且つ第４連通路２６及び第１連通路２３を第３領域２９に連通させる（第２状態）。これにより、図５に示すように、第１流路ブロック７０Ａの主往路７１から弁ユニット１０Ａ～１０Ｃの第１四方弁２０Ａの第１連通路２３へ供給された高温の流体は、第３領域２９及び第４連通路２６を介して第１流路ブロック７０Ａの主復路７５へ排出される。

【0050】

また、ＮＥＵＴＲＡＬ状態では、第２四方弁２０Ｂの弁体３０は、第２連通路２４を第２領域２８に連通させ、且つ第３連通路２５を第３領域２９に連通させ、且つ第４連通路２６及び第１連通路２３を第１領域２７に連通させる（第２状態）。これにより、図５に示すように、第２流路ブロック７０Ｂの主往路７１から弁ユニット１０Ａ～１０Ｃの各第２四方弁２０Ｂの第１連通路２３へ供給された低温の流体は、第１領域２７及び第４連通路２６を介して第２流路ブロック７０Ｂの主復路７５へ排出される。

【0051】

ここで、第１四方弁２０Ａ及び第２四方弁２０Ｂは、本体２１の内面２１ｆと弁体３０（詳しくは仕切部３１～３３）との間に所定のクリアランスＡ（隙間）を設けることで流体の内部シール性を落としている（低下させている）。これにより、クリアランスＡを通じた流体の微少な漏れ（内部シール性の低下）を許容している。すなわち、本体２１の内面２１ｆと弁体３０の仕切部３１～３３（内面２１ｆに最も近い弁体３０の外面）とが非接触の状態で、弁体３０は回転する。なお、図６では、クリアランスＡを誇張して示しているが、クリアランスＡの幅は例えば１０～４０［μｍ］である。

【0052】

ＮＥＵＴＲＡＬ状態から、弁体３０を左回転方向（反時計回り：Counter Clock Wise）に例えば４５°回転させることによりＨＯＴ供給状態（図６は全開状態を示す）に切り替わる。ＨＯＴ供給状態（第１流通状態）では、第１四方弁２０Ａの弁体３０は、第１連通路２３及び第２連通路２４を第１領域２７に連通させ、且つ第３連通路２５及び第４連通路２６を第３領域２９に連通させる（第１状態）。また、ＨＯＴ供給状態では、第２四方弁２０Ｂの弁体３０は、第２連通路２４を第２領域２８に連通させ、且つ第３連通路２５を第３領域２９に連通させ、且つ第４連通路２６及び第１連通路２３を第１領域２７に連通させる（第２状態）。図６ではＨＯＴ供給状態の全開状態を示しているが、弁体３０の回転角度を４５°よりも小さい任意の角度に調節することにより、高温の流体の流量を調節することができる。

【0053】

ＮＥＵＴＲＡＬ状態から、弁体３０を右回転方向に例えば４５°回転させることによりＣＯＬＤ供給状態（図６は全開状態を示す）に切り替わる。ＣＯＬＤ供給状態（第１流通状態）では、第１四方弁２０Ａの弁体３０は、第２連通路２４を第１領域２７に連通させ、且つ第３連通路２５を第２領域２８に連通させ、且つ第４連通路２６及び第１連通路２３を第３領域２９に連通させる（第２状態）。また、ＣＯＬＤ供給状態では、第２四方弁２０Ｂの弁体３０は、第１連通路２３及び第２連通路２４を第１領域２７に連通させ、且つ第３連通路２５及び第４連通路２６を第３領域２９に連通させる（第１状態）。図６ではＣＯＬＤ供給状態の全開状態を示しているが、弁体３０の回転角度を４５°よりも小さい任意の角度に調節することにより、低温の流体の流量を調節することができる。

【0054】

制御部８０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース、駆動回路等を備えるマイコンである。制御部８０は、ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各第２温度センサ５６の検出信号及び磁気センサ５４，６８の検出信号に基づいて、ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各流路９２の中間部の温度を各目標温度に制御すべく、弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各モータ５０の駆動を制御する（目標温度制御）。

【0055】

具体的には、制御部８０は、例えばユーザが設定したワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの表面の設定温度に基づいて、ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各流路９２の中間部の目標温度を、０℃（第２温度）よりも高く且つ１８０℃（第１温度）よりも低く設定する。目標温度は、例えばワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの表面の温度と、ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各流路９２の中間部の温度との差に基づいて設定される。

【0056】

制御部８０は、ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各第２温度センサ５６により検出された各温度（ワーク支持部５０Ａ～５０Ｄの各温度）が、０℃よりも高く且つ目標温度よりも低く且つ１８０℃よりも低い場合に、弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各モータ５０により各弁体３０の回転角度（回転位置）を制御してＨＯＴ供給状態（第１流通状態）に切り替えさせる。また、制御部８０は、各第２温度センサ５６により検出された各温度が、０℃よりも高く且つ目標温度よりも高く且つ１８０℃よりも低い場合に、弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各モータ５０により各弁体３０の回転角度（回転位置）を制御してＣＯＬＤ供給状態（第２流通状態）に切り替えさせる。そして、制御部８０は、各第２温度センサ５６により検出された各温度が０℃よりも高く且つ１８０℃よりも低く且つ目標温度を含む所定温度範囲である場合に、弁ユニット１０Ａ～１０Ｄの各モータ５０により各弁体３０を回転させて、ＨＯＴ供給状態及びＣＯＬＤ供給状態よりも優先してＮＥＵＴＲＡＬ状態（非流通状態）に切り替えさせる。所定温度範囲は、例えば目標温度±５℃の範囲内であり、各第２温度センサ５６により検出された各温度が目標温度に略等しいとみなすことができる温度範囲である。

【0057】

上述したように、第１四方弁２０Ａ及び第２四方弁２０Ｂは、本体２１の内面２１ｆと弁体３０との間に所定のクリアランスＡ（隙間）を設けることで流体の内部シール性を落としている。これにより、本体２１の内面２１ｆと弁体３０との摺動抵抗を大幅に低減することができ、弁体３０の回転応答性や回転位置精度を向上させることができる。一方、本体２１の内面２１ｆと弁体３０との摺動抵抗が低減されると、弁体３０が回転方向の力により振動した際に振動が減衰しにくくなる。そして、マグネットカップリング６０Ａ，６０Ｂは回転方向の力に対して、ばね性の反力を発生する。このため、弁体３０を保持する回転位置によっては、弁室２２に流入する流体の脈動やキャビテーション等による影響が大きくなり、弁体３０が回転方向に共振することに、本願発明者らは着目した。

【0058】

図７は、比較例の弁ユニットの制御状態を示すタイムチャートである。ここでは、弁体３０の回転角度をステップ状に変化させて保持した場合に、磁気センサ６８により検出される弁体３０の回転角度を示している。比較例の弁ユニットのマグネットカップリング（以下、「比較例のマグネットカップリング」という）は、４個の外周磁石と４個の内周磁石とを備えており、周方向に並べられた４個の外周磁石で形成される円筒状の磁石の外径（外周磁石の外径）が４７［ｍｍ］であり、外周磁石の外径に応じた外径の内周磁石を備えている。すなわち、弁室２２の中心軸線２２ｃから外周磁石の外周面までの距離は２３．５［ｍｍ］である。比較例のマグネットカップリングのその他の構成は、第１マグネットカップリング６０Ａの対応する構成に準じている。このため、比較例のマグネットカップリングでは、内周磁石及び外周磁石の厚みは３［ｍｍ］である。

【0059】

比較例の弁ユニットでは、磁気センサ６８により検出される弁体３０の回転角度が±１５［°］付近である場合に、弁体３０の回転角度が変動している。すなわち、弁体３０が回転方向に共振する予兆が生じている。また、磁気センサ６８により検出される弁体３０の回転角度が－２５［°］付近である場合に、弁体３０の回転角度が大きく変動し、弁体３０が回転方向に共振している。その結果、弁体３０の回転角度を保持できなくなっている。例えば、モータ５０がステッピングモータである場合は、ステッピングモータが脱調して制御できなくなっている。

【0060】

図８は、マグネットカップリングの角度ずれ量に対する反力トルクに、磁石厚み及び外周磁石の外径が及ぼす影響を示すシミュレーション結果である。角度ずれ量は、外周磁石６２のＮ極の正面に内周磁石６６のＳ極が位置する状態から、外周磁石６２と内周磁石６６との角度がずれた量である。マグネットカップリングが発生する反力トルクが負の値の場合は外部からのトルクに対して回転を妨げる方向のトルクが生じ、反力トルクが正の値の場合は外部からのトルクに対して回転を増長する方向のトルクが生じている。一点鎖線の枠Ｕは、弁体３０が共振していないとみなせる外周磁石と内周磁石との角度ずれ量の範囲であり、この範囲を超えた場合は弁体３０に共振の予兆が生じている若しくは弁体３０が共振していることとなる。弁体３０の共振を抑制するためには、枠Ｕの範囲における反力トルクの大きさを大きくし、マグネットカップリングの固有振動数を上昇させることが有効である。すなわち、反力トルクのピーク値の大きさよりも、単位回転ずれ量当たりの反力トルクの大きさの増加量（回転ずれ量に対する反力トルクの増加量）が重要となる。

【0061】

破線のグラフＦ１は、図７で説明した比較例のマグネットカップリングの反力トルクを示している。一点鎖線のグラフＦ２は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石の厚みを内径側へ３［ｍｍ］から５［ｍｍ］に拡大し、それに応じて内周磁石の外径を縮小した場合の反力トルクを示している。実線のグラフＦ３は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石の外径を４７［ｍｍ］から５５［ｍｍ］（弁室２２の中心軸線２２ｃから外周磁石の外周面までの距離を２３．５［ｍｍ］から２７．５［ｍｍ］）に拡大し、それに応じて内周磁石の外径を拡大した場合の反力トルクを示している。この結果から、外周磁石の厚みを内径側へ拡大すること、及び外周磁石の外径を拡大することのいずれも、枠Ｕの範囲における反力トルクの大きさを大きくするために有効である。そして、外周磁石の厚みを内径側へ拡大することよりも、外周磁石の外径を拡大することが、枠Ｕの範囲における反力トルクの大きさを大きくするためにより有効である。

【0062】

図９は、マグネットカップリングの角度ずれ量に対する反力トルクが、磁石の個数に応じて変化する傾向を示すシミュレーション結果である。

【0063】

破線のグラフＦ１は、上記比較例のマグネットカップリングの反力トルクを示している。一点鎖線のグラフＦ４は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石及び内周磁石の数を４個から１２個に増加させた場合の反力トルクを示している。実線のグラフＦ５は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石及び内周磁石の数を４個から８個に増加させた場合の反力トルクを示している。この結果から、外周磁石及び内周磁石の数を増加させた場合は、枠Ｕの範囲において、単位回転ずれ量当たりの反力トルクの大きさの増加量が大きくなっている。しかし、磁石の数を１２個に増加させた場合と８個に増加させた場合とで、枠Ｕの範囲において反力トルクの大きさに違いがない。したがって、外周磁石及び内周磁石の数を８個に増加させることが、必要最少限の磁石数で枠Ｕの範囲における反力トルクの大きさを大きくするためにより有効である。

【0064】

なお、外周磁石及び内周磁石の厚みが３［ｍｍ］の場合に限らず、外周磁石及び内周磁石の厚みが２～４［ｍｍ］の場合も略同様の結果であり、外周磁石及び内周磁石の厚みが２～４［ｍｍ］から外れても同様の傾向となることが、シミュレーションにより確認されている。また、外周磁石の外径が４７［ｍｍ］の場合に限らず、外周磁石の外径が５０～６０［ｍｍ］（弁室２２の中心軸線２２ｃから外周磁石の外周面までの距離は２５～３０［ｍｍ］）の場合も略同様の結果であり、外周磁石の外径が５０～６０［ｍｍ］から外れても同様の傾向となることが、シミュレーションにより確認されている。

【0065】

図１０は、マグネットカップリングの角度ずれ量に対する反力トルクと、外周磁石の外径及び磁石の個数との関係を示すシミュレーション結果である。ここでは、上記枠Ｕの範囲付近の角度ずれ量について、外部からのトルクに対して回転を妨げる方向の反力トルクを正の値で示している。

【0066】

破線のグラフＦ１は、上記比較例のマグネットカップリングの反力トルクを示している。二点鎖線のグラフＦ５は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石及び内周磁石の数を４個から８個に増加させた場合の反力トルクを示している。一点鎖線のグラフＦ３は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石の外径を４７［ｍｍ］から５５［ｍｍ］に拡大し、それに応じて内周磁石の外径を拡大した場合の反力トルクを示している。実線のグラフＦ６は、比較例のマグネットカップリングの外周磁石及び内周磁石の数を４個から８個に増加させ、且つ外周磁石の外径を４７［ｍｍ］から５５［ｍｍ］に拡大し、それに応じて内周磁石の外径を拡大した場合、すなわち本実施形態の第１マグネットカップリング６０Ａの反力トルクを示している。この結果から、外周磁石及び内周磁石の数を４個から８個に増加させ、且つ外周磁石の外径を４７［ｍｍ］から５５［ｍｍ］に拡大し、それに応じて内周磁石の外径を拡大することにより、反力トルクを飛躍的に大きくすることできる。

【0067】

なお、外周磁石及び内周磁石の厚みが３［ｍｍ］の場合に限らず、外周磁石及び内周磁石の厚みが２～４［ｍｍ］の場合も略同様の結果であり、外周磁石及び内周磁石の厚みが２～４［ｍｍ］から外れても同様の傾向となることが、シミュレーションにより確認されている。

【0068】

図１１は、本実施形態の弁ユニットの制御状態を示すタイムチャートである。ここでは、弁体３０の回転角度をステップ状に変化させて保持した場合に、磁気センサ６８により検出される弁体３０の回転角度を示している。本実施形態の弁ユニット１０では、磁気センサ６８により検出される弁体３０の回転角度が４５［°］～－４５［°］である全使用範囲において、弁体３０が回転方向に共振しておらず、弁体３０が回転方向に共振する予兆も生じていない。

【0069】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0070】

・第１四方弁２０Ａは、本体２１の内面２１ｆと弁体３０との間に所定のクリアランスＡを設けることで流体の内部シール性を落としている（低下させている）。このため、本体２１の内面２１ｆと弁体３０との摺動抵抗を大幅に低減することができ、弁体３０の回転応答性や回転位置精度を向上させることができる。

【0071】

・第１マグネットカップリング６０Ａは、中心軸線２２ｃを中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の外周磁石６２と、中心軸線２２ｃを中心とする円弧状に形成されて外周側と内周側とにＮ極とＳ極とを有し且つ８個の外周磁石６２にそれぞれ対向させて周方向において磁極の向きが交互になるように配置された８個の内周磁石６６とを備えている。このように第１マグネットカップリング６０Ａが８個の外周磁石６２と８個の内周磁石６６とを備える場合は、第１マグネットカップリング６０Ａが４個の外周磁石と４個の内周磁石とを備える場合よりも、内周磁石と外周磁石との回転方向のずれ量に対する反力の立ち上がり増加量を大きくすることができ、且つ反力の最大値を大きくすることができることが、シミュレーションにより確認されている。なお、第１マグネットカップリング６０Ａが１２個の外周磁石と１２個の内周磁石とを備える場合は、第１マグネットカップリング６０Ａが４個の外周磁石と４個の内周磁石とを備える場合よりも、内周磁石と外周磁石との回転方向のずれ量に対する反力の立ち上がり増加量を大きくすることができるものの、反力の最大値が小さくなることが、シミュレーションにより確認されている。

【0072】

・中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面６２ｆまでの距離は、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の中心軸線２２ｃに垂直な方向における外表面２１ｓまでの距離Ｌ１の９０［％］以上である。中心軸線２２ｃから外周磁石の外周面までの距離が長いほど、内周磁石と外周磁石との回転方向のずれ量に対する反力の立ち上がり増加量、及び反力の最大値を大きくすることができることが、シミュレーションにより確認されている。したがって、中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面６２ｆまでの距離が、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の中心軸線２２ｃに垂直な方向における外表面２１ｓまでの距離の９０［％］未満の場合よりも、外周磁石６２から内周磁石６６へ作用する磁力を大きくすることができる。

【0073】

・よって、第１マグネットカップリング６０Ａが発生するばね性の反力を大きくすることができ、第１マグネットカップリング６０Ａの固有振動数を流体の脈動の振動数よりも上昇させやすくなる。したがって、本体２１の内面２１ｆと弁体３０との間に所定のクリアランスＡを設けて流体の内部シール性を落とす場合であっても、弁体３０が回転方向に共振することを抑制することができる。しかも、中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面６２ｆまでの距離は、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の中心軸線２２ｃに垂直な方向における外表面２１ｓまでの距離Ｌ１の１００［％］以下である。このため、弁室２２の中心軸線２２ｃに対して外周磁石６２の外周面６２ｆが本体２１の外表面２１ｓよりも外側へ張り出すことを避けることができる。

【0074】

・本体２１の外表面２１ｓに最も近い外周磁石６２の外周面６２ｆは、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の外表面２１ｓから内側へ５［ｍｍ］以内の位置まで近付いている。こうした構成によれば、弁室２２の中心軸線２２ｃに対して外周磁石６２の外周面６２ｆが本体２１の外表面２１ｓよりも外側へ張り出すことを避けつつ、外周磁石６２から内周磁石６６へ作用する磁力をできるだけ大きくすることができる。

【0075】

・本体２１は、中心軸線２２ｃの方向に延びる正四角柱状に形成されており、中心軸線２２ｃから最も近い本体２１の外表面２１ｓまでの距離Ｌ１は３０［ｍｍ］である。すなわち、第１四方弁２０Ａの本体２１の横断面（弁室２２の中心軸線２２ｃに素直な断面）において、正方形で表される本体２１の一辺の長さは６０［ｍｍ］である。こうした構成によれば、第１四方弁２０Ａの本体２１を６０［ｍｍ］角の正四角柱状という汎用的な形状及び寸法に形成した上で、弁体３０が回転方向に共振することを抑制することができる。

【0076】

・中心軸線２２ｃから８個の外周磁石６２の外周面６２ｆまでの距離は、それぞれ２７．５［ｍｍ］である。すなわち、周方向に並べられた８個の外周磁石６２で形成される円筒状の磁石の外径は、５５［ｍｍ］である。この場合、８個の外周磁石６２で形成される円筒状の磁石の外径（５５［ｍｍ］）は、正四角柱状の本体２１の幅（６０［ｍｍ］）の９１．６７［％］となり、図１０に示すように枠Ｕの範囲において反力トルクを飛躍的に大きくすることできる。

【0077】

・８個の外周磁石６２及び８個の内周磁石６６の径方向における厚みは３［ｍｍ］である。こうした構成によれば、８個の外周磁石６２及び８個の内周磁石６６の径方向における厚みが、必要以上に厚くなることを抑制することができる。

【0078】

・流体は液体である。このため、液体が低圧状態になって気化して気泡が発生するキャビテーションの影響を受ける弁ユニット１０、すなわち弁体３０の共振がより発生しやすい弁ユニット１０において、弁体３０が回転方向に共振することを抑制することができる。

【0079】

・第１マグネットカップリング６０Ａは、第１四方弁２０Ａの弁体３０とモータ５０との間でトルクを非接触で伝達する。このため、第１四方弁２０Ａの弁体３０を密閉した状態で回転させ易くなるとともに、第１四方弁２０Ａの弁体３０とモータ５０との間で熱が伝達されることを抑制することができる。同様に、第２マグネットカップリング６０Ｂは、第２四方弁２０Ｂの弁体３０とモータ５０との間でトルクを非接触で伝達する。このため、第２四方弁２０Ｂの弁体３０を密閉した状態で回転させ易くなるとともに、第２四方弁２０Ｂの弁体３０とモータ５０との間で熱が伝達されることを抑制することができる。ひいては、第１四方弁２０Ａにより流通を制御する流体と第２四方弁２０Ｂにより流通を制御する流体との温度が異なる場合に、第１四方弁２０Ａの弁体３０と第２四方弁２０Ｂの弁体３０との間でモータ５０を介して熱が伝達されることを抑制することができる。

【0080】

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0081】

・図１２，１３に示すように、第１四方弁２０Ａ（弁ユニット１０）に、弁体３０の回転方向の共振を抑制するダンパ３８（ショックアブソーバ）を設けることもできる。ダンパ３８は、弁体３０の中央部３４を延長した延長部３４ａ、蓋６７に形成した凹部６７ｂ、延長部３４ａに設けた突起３４ｂ、及び蓋６７に形成した円弧状の凹部６７ｃにより構成されている。延長部３４ａは、弁体３０の中央部３４を中心軸線２２ｃの方向のうち蓋６７側へ延長した部分であり、円柱状に形成されている。凹部６７ｂは、延長部３４ａを収納しており、断面円形に形成されている。凹部６７ｂの内周面と延長部３４ａの外周面とは、第１四方弁２０Ａにより制御する流体が略流通しない（流通しない若しくは流通しにくい）ように近接している。突起３４ｂは、羽根状（板状）に形成されており、延長部３４ａから径方向へ所定の長さで突出している。円弧状の凹部６７ｃは、延長部３４ａの外周に、中心軸線２２ｃを中心とする円弧状に形成されている。凹部６７ｃの内部に突起３４ｂが配置されている。突起３４ｂの先端と凹部６７ｃの内面との間には、所定のクリアランスＢが形成されている。凹部６７ｃの内部は、第１四方弁２０Ａにより流通状態を制御する流体で満たされている。

【0082】

上記構成によれば、弁体３０が回転する際に、延長部３４ａと共に突起３４ｂが回転する。これにより、凹部６７ｃの内部の流体が、突起３４ｂにより押されて流動する。ここで、凹部６７ｂの内周面と延長部３４ａの外周面との間は流体が略流通しないため、凹部６７ｃの内部の流体はクリアランスＢのみを通じて流動する。この際に、弁体３０の回転に対して抵抗が付与され、特に弁体３０の回転速度が速いほど抵抗が大きくなる。したがって、ダンパ３８は、弁体３０が回転方向に共振して高速で回転する際に大きな抵抗を付与することができ、弁体３０が共振することを抑制することができる。

【0083】

・本体２１は、正四角柱状（四角柱状）に限らず、その他の正多角柱状（多角柱状）や、円柱状に形成されていてもよい。本体２１が円柱状に形成されている場合は、弁室２２の中心軸線２２ｃから最も近い、本体２１の中心軸線２２ｃに垂直な方向における外表面２１ｓは、本体２１の外周面全体となる。

【0084】

・第１四方弁２０Ａ（回転バルブ）の弁体３０と第２四方弁２０Ｂ（回転バルブ）の弁体３０とを、別々のモータにより位相が９０°ずれた状態で（連動させて）回転させることもできる。また、第１四方弁２０Ａの弁体３０と第２四方弁２０Ｂの弁体３０とを、別々のモータにより独立して回転させることもできる。また、第１四方弁２０Ａ又は第２四方弁２０Ｂを単独で使用することもできる。

【0085】

・弁ユニット１０が備える回転バルブは、四方弁に限らず、三方弁等であってもよい。その場合であっても、本体２１の内面２１ｆと弁体との間に所定のクリアランスＡを設けている回転バルブにおいて、第１マグネットカップリング６０Ａを採用することにより、弁体の共振を抑制することができる。

【0086】

・回転バルブの弁体は、円柱状の中央部と、中央部から弁室２２の径方向に板状に延びる複数の仕切部とを備える構成に限らず、円柱状の弁体の内部に流体の流路が形成された構成であってもよい。その場合であっても、本体２１の内面２１ｆと弁体との間に所定のクリアランスＡを設けている回転バルブにおいて、第１マグネットカップリング６０Ａを採用することにより、弁体の共振を抑制することができる。

【0087】

・流体としては、フッ素系の不活性液体に限らず、アルコール、水、油等を採用することもできる。また、流体としては、液体に限らず、気体を採用することもできる。

【0088】

・モータ５０と、第１マグネットカップリング６０Ａ及び第２マグネットカップリング６０Ｂとの間に、モータ５０の回転速度を加速又は減速する変速機構（例えばギヤ機構等）を設けることもできる。

【0089】

なお、上記実施形態及びその変更例を、組み合わせ可能な範囲で組み合わせて実施することもできる。

【符号の説明】

【0090】

１０…弁ユニット、２０Ａ…第１四方弁（回転バルブ）、２０Ｂ…第２四方弁（回転バルブ）、２１…本体、２１ｆ…内面、２１ｓ…外表面、２２…弁室、２２ｃ…中心軸線、３０…弁体、３４…中央部、５０…モータ、５１…回転軸、６０Ａ…第１マグネットカップリング（マグネットカップリング）、６０Ｂ…第２マグネットカップリング（マグネットカップリング）、６１…外周部材、６２…外周磁石、６２ｆ…外周面、６２ｎ…Ｎ極、６２ｓ…Ｓ極、６３…透磁部、６５…内周部材、６６…内周磁石、６６ｎ…Ｎ極、６６ｓ…Ｓ極、Ａ…クリアランス、Ｄ１…外径、Ｌ１…距離、Ｗ１…幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】