ホーム > 特許ランキング > 伸和コントロールズ株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-07
(45)【発行日】2022-01-12
(54)【発明の名称】温度制御装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20220104BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20220104BHJP
H01L 27/11582 20170101ALI20220104BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20220104BHJP
H01L 29/788 20060101ALI20220104BHJP
H01L 29/792 20060101ALI20220104BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20220104BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101G
F25B1/00 399Y
H01L27/11582
H01L29/78 371
H01L21/68 N
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017143038
(22)【出願日】2017-07-24
(65)【公開番号】P2019024055
(43)【公開日】2019-02-14
【審査請求日】2020-04-08
(73)【特許権者】
【識別番号】594185097
【氏名又は名称】伸和コントロールズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087343
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 智廣
(74)【代理人】
【識別番号】100108925
【弁理士】
【氏名又は名称】青谷 一雄
(72)【発明者】
【氏名】関 篤史
【審査官】鈴木 聡一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０６３９７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６３０８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１７４３８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６１０４４４３（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開昭５０－０４９７３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１９０２１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１８７７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０３７４９３５７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６
Ｃ２３Ｆ １／００－４／０４
Ｆ１６Ｋ １１／００－１１／２４
Ｆ２５Ｂ １／００－７／００
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３０２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１２－２１／３２
Ｈ０１Ｌ ２１／３６５
Ｈ０１Ｌ ２１／４６１
Ｈ０１Ｌ ２１／４６９－２１／４７５
Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８３
Ｈ０１Ｌ ２１／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
低温側の予め定められた第１の温度に調整された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のみの流量を制御しつつ混合し温度制御用流体として温度制御対象に供給する第１の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通した前記温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段のみに流量を制御しつつ分配する第２の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通して前記第２の流量制御用三方弁により前記第１の供給手段へ分配される前記温度制御用流体と前記第１の供給手段から前記第１の流量制御用三方弁へ供給されず前記第１の供給手段に還流する前記低温側流体の双方の流量を制御する第３の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通して前記第２の流量制御用三方弁により前記第２の供給手段へ分配される前記温度制御用流体と前記第２の供給手段から前記第１の流量制御用三方弁へ供給されず前記第２の供給手段に還流する高温側流体の双方の流量を制御する第４の流量制御用三方弁と、
を備える温度制御装置。
【請求項2】
前記第１の供給手段は、前記第１の供給手段へと還流する前記温度制御用流体を冷却する第１の冷却手段と、
前記第１の冷却手段によって冷却された前記温度制御用流体を補助的に加熱して前記低温側流体として供給する第１の加熱手段と、
前記第１の加熱手段により補助加熱された前記低温側流体を貯蔵する第１の貯蔵タンクと、
を備える請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項3】
前記第２の供給手段は、前記第２の供給手段へと還流する前記温度制御用流体を冷却する第２の冷却手段と、
前記第２の冷却手段によって冷却された前記温度制御用流体を補助的に加熱して前記高温側流体として供給する第２の加熱手段と、
前記第２の加熱手段により補助加熱された前記高温側流体を貯蔵する第２の貯蔵タンクと、
を備える請求項１又は２に記載の温度制御装置。
【請求項4】
前記第３及び第４の流量制御用三方弁は、前記第１の流量制御用三方弁の混合比に応じて、前記第1及び第２の供給手段から当該第1及び第２の供給手段へと帰還させる前記低温側流体及び前記高温側流体の割合を増加させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項5】
前記第１乃至第４の流量制御用三方弁は、前記温度制御対象を流通した温度制御用流体が流入する流入口と前記温度制御用流体のうち前記第１の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記温度制御用流体のうち前記第２の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出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又は平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、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項6】
前記第１乃至第４の流量制御用三方弁は、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、
前記弁本体に装着されて前記第１及び第２の弁口をそれぞれ形成する第１及び第２の弁口形成部材と、
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、
前記弁体と前記弁座の間隙から漏れた前記流体の圧力を前記第１及び第２の弁口形成部材に作用させ、前記弁体が前記第１及び第２の弁口を開閉する際に前記弁体の位置が変動するのを抑制する圧力作用部と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、温度制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、温度制御装置に関する技術としては、例えば、特許文献１等に開示されたものが既に提案されている。
【0003】
特許文献１は、冷却や加熱のために消耗する電力を最小化することができるようにした半導体製造設備のための温度制御システムを提供することを主目的として、半導体製造設備の負荷から回収される熱媒体（Ｃｏｏｌａｎｔ）を冷温制御し、目標温度で供給する温度制御システムであって、低温熱媒体と高温熱媒体を混合し、負荷に供給する混合器と；低温熱媒体を貯蔵する第１の熱媒体タンクと；第１の熱媒体タンクの熱媒体を冷却させて提供する第１の熱電素子ブロックと；回収熱媒体を冷却させて、前記第１の熱媒体タンクに提供する第２の熱電素子ブロックと；前記第１の熱電素子ブロックを通じて提供される冷却した第１の熱媒体タンクの熱媒体を第１比率で前記混合器に提供し、その他の熱媒体を前記第２の熱電素子ブロックにバイパスさせて、第１の熱媒体タンクが回収するようにする第１の３方向スイッチング弁と；高温熱媒体を貯蔵する第２の熱媒体タンクと；第２の熱媒体タンクの熱媒体を加熱する第１のヒーターと；回収熱媒体を加熱し、前記第２の熱媒体タンクに提供する第２のヒーターと；前記第１のヒーターを通じて加熱した第２の熱媒体タンクの熱媒体を第２比率で前記混合器に提供し、その他の熱媒体を前記第２のヒーターにバイパスさせて、第２の熱媒体タンクが回収するようにする第２の３方向スイッチング弁と；負荷から回収される熱媒体を前記第１比率で前記第２の熱電素子ブロックに提供し、前記第２比率で前記第２のヒーターに提供する第３の３方向スイッチング弁と；を含むように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５－７９９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、第１の供給手段から供給する低温側流体及び第２の供給手段から供給する高温側流体の混合比と、第１の供給手段に還流する低温側流体及び第２の供給手段に還流する高温側流体の分配比を独立して制御し得ない構成に比較して、低温側流体と高温側流体の混合比を高い精度で制御することができ、温度制御対象の制御温度を複数段階にわたり制御することが可能な温度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１に記載された発明は、低温側の予め定められた第１の温度に調整された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のみの流量を制御しつつ混合し温度制御用流体として温度制御対象に供給する第１の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通した前記温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段のみに流量を制御しつつ分配する第２の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通して前記第２の流量制御用三方弁により前記第１の供給手段へ分配される前記温度制御用流体と前記第１の供給手段から前記第１の流量制御用三方弁へ供給されず前記第１の供給手段に還流する前記低温側流体の双方の流量を制御する第３の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通して前記第２の流量制御用三方弁により前記第２の供給手段へ分配される前記温度制御用流体と前記第２の供給手段から前記第１の流量制御用三方弁へ供給されず前記第２の供給手段に還流する高温側流体の双方の流量を制御する第４の流量制御用三方弁と、
を備える温度制御装置である。
高温側の予め定められた第２の温度に調整された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のみの流量を制御しつつ混合し温度制御用流体として温度制御対象に供給する第１の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通した前記温度制御用流体を前記第１の供給手段と前記第２の供給手段のみに流量を制御しつつ分配する第２の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通して前記第２の流量制御用三方弁により前記第１の供給手段へ分配される前記温度制御用流体と前記第１の供給手段から前記第１の流量制御用三方弁へ供給されず前記第１の供給手段に還流する前記低温側流体の双方の流量を制御する第３の流量制御用三方弁と、
前記温度制御対象を流通して前記第２の流量制御用三方弁により前記第２の供給手段へ分配される前記温度制御用流体と前記第２の供給手段から前記第１の流量制御用三方弁へ供給されず前記第２の供給手段に還流する高温側流体の双方の流量を制御する第４の流量制御用三方弁と、
を備える温度制御装置である。
【0007】
請求項２に記載された発明は、前記第１の供給手段は、
前記第１の供給手段へと還流する前記温度制御用流体を冷却する第１の冷却手段と、
前記第１の冷却手段によって冷却された前記温度制御用流体を補助的に加熱して前記低温側流体として供給する第１の加熱手段と、
前記第１の加熱手段により補助加熱された前記低温側流体を貯蔵する第１の貯蔵タンクと、
を備える請求項１に記載の温度制御装置である。
前記第１の供給手段へと還流する前記温度制御用流体を冷却する第１の冷却手段と、
前記第１の冷却手段によって冷却された前記温度制御用流体を補助的に加熱して前記低温側流体として供給する第１の加熱手段と、
前記第１の加熱手段により補助加熱された前記低温側流体を貯蔵する第１の貯蔵タンクと、
を備える請求項１に記載の温度制御装置である。
【0008】
請求項３に記載された発明は、前記第２の供給手段は、
前記第２の供給手段へと還流する前記温度制御用流体を冷却する第２の冷却手段と、
前記第２の冷却手段によって冷却された前記温度制御用流体を補助的に加熱して前記高温側流体として供給する第２の加熱手段と、
前記第２の加熱手段により補助加熱された前記高温側流体を貯蔵する第２の貯蔵タンクと、
を備える請求項１又は２に記載の温度制御装置である。
前記第２の供給手段へと還流する前記温度制御用流体を冷却する第２の冷却手段と、
前記第２の冷却手段によって冷却された前記温度制御用流体を補助的に加熱して前記高温側流体として供給する第２の加熱手段と、
前記第２の加熱手段により補助加熱された前記高温側流体を貯蔵する第２の貯蔵タンクと、
を備える請求項１又は２に記載の温度制御装置である。
【0009】
請求項４に記載された発明は、前記第３及び第４の流量制御用三方弁は、前記第１の流量制御用三方弁の混合比に応じて、前記第1及び第２の供給手段から当該第1及び第２の供給手段へと帰還させる前記低温側流体及び前記高温側流体の割合を増加させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御装置である。
【0010】
請求項５に記載された発明は、前記第１乃至第４の流量制御用三方弁は、
前記温度制御対象を流通した温度制御用流体が流入する流入口と前記温度制御用流体のうち前記第１の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記温度制御用流体のうち前記第２の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出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又は平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、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置である。
前記温度制御対象を流通した温度制御用流体が流入する流入口と前記温度制御用流体のうち前記第１の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出する断面矩形状の第１の弁口と前記温度制御用流体のうち前記第２の供給手段に分配する前記温度制御用流体が流出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又は平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、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置である。
【0011】
請求項６に記載された発明は、前記第１乃至第４の流量制御用三方弁は、
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、
前記弁本体に装着されて前記第１及び第２の弁口をそれぞれ形成する第１及び第２の弁口形成部材と、
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、
前記弁体と前記弁座の間隙から漏れた前記流体の圧力を前記第１及び第２の弁口形成部材に作用させ、前記弁体が前記第１及び第２の弁口を開閉する際に前記弁体の位置が変動するのを抑制する圧力作用部と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置である。
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、
前記弁本体に装着されて前記第１及び第２の弁口をそれぞれ形成する第１及び第２の弁口形成部材と、
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、
前記弁体と前記弁座の間隙から漏れた前記流体の圧力を前記第１及び第２の弁口形成部材に作用させ、前記弁体が前記第１及び第２の弁口を開閉する際に前記弁体の位置が変動するのを抑制する圧力作用部と、
前記弁体を回転駆動する駆動手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、第１の供給手段から供給する低温側流体及び第２の供給手段から供給する高温側流体の混合比と、第１の供給手段に帰還する低温側流体及び第２の供給手段に帰還する高温側流体の分配比を独立して制御し得ない構成に比較して、低温側流体と高温側流体の混合比を高い精度で制御することができ、温度制御対象の制御温度を複数段階にわたり制御することが可能な温度制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）を示す概略構成図である。
【図2】プラズマ処理装置を示す断面構成図である。
【図3】チラー装置の制御温度を示すグラフである。
【図4】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）の動作を示す概略構成図である。
【図5】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）の動作を示す概略構成図である。
【図6】３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリを示す概略構成図である。
【図7】半導体ウエハのエッチング工程を示す模式図である。
【図8】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）を示す配管構成図である。
【図9】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外観斜視図である。
【図10】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、アクチュエータ部の底面図及び要部左側面図である。
【図13】バルブ本体の縦断面図である。
【図14】バルブ本体を示す断面構成図である。
【図15】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。
【図16】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分解斜視図である。
【図17】バルブシートを示す構成図である。
【図18】バルブシートと弁軸との関係を示す構成図である。
【図19】ウェーブワッシャーを示す構成図である。
【図20】調整リングを示す斜視構成図である。
【図21】弁軸の動作を示す構成図である。
【図22】弁軸を示す構成図である。
【図23】弁軸を示す構成図である。
【図24】弁軸を示す構成図である。
【図25】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。
【図26】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特性を示すグラフである。
【図27】本発明の実施の形態１に係る温度制御装置としての恒温維持装置（チラー装置）の動作を示す配管構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
【0016】
このチラー装置１００は、例えば、後述するように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（ワーク）Ｗの一例としての半導体ウエハ等の温度を複数段階にわたり一定温度に維持するように制御するものである。
【0017】
チラー装置１００は、図１に示すように、低温側の予め定められた一定の温度に調整された低温側流体を供給する第１の供給手段の一例としての低温側流体供給部１０１と、高温側の予め定められた一定の温度に調整された高温側流体を供給する第２の供給手段の一例としての高温側流体供給部１０２とを備える。低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体は、第１の流量制御用三方弁１０３を介して混合比が調整された状態で混合され、供給配管１０４によって温度制御用流体として温度制御対象（ワーク）Ｗを保持する静電チャック（ＥＳＣ : Electro Static Chuck）等からなる温度制御手段の一例としての温調対象装置１０５に送られる。
【0018】
温調対象装置１０５は、低温側流体と高温側流体が所要の混合比で混合されて所要の温度に調整された温度制御用流体が流れる温度制御用流路１０６（図２参照）を内部に有している。温度制御用流路１０６の流出側には、温度制御用流路１０６を流通した温度制御用流体を還流配管１０７を介して低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２とに所要の比率（分配比）で分配する第２の流量制御用三方弁１０８を備えている。
【0019】
低温側流体供給部１０１は、当該低温側流体供給部１０１から低温側の混合配管１０９を介して第１の流量制御用三方弁１０３へ供給される低温側流体のうち、第１の流量制御用三方弁１０３へ供給されない低温側流体を低温側流体供給部１０１に還流する第１のバイパス配管１１０を備えている。低温側流体供給部１０１の還流側には、温度制御用流路１０６を流通して第２の流量制御用三方弁１０８により低温側の分配配管１１１を介して低温側流体供給部１０１へ分配される温度制御用流体と、低温側流体供給部１０１から第１の流量制御用三方弁１０３へ供給されず第１のバイパス配管１１０を介して低温側流体供給部１０１に還流する低温側流体との流量を制御する第３の流量制御用三方弁１１２が設けられている。
【0020】
一方、高温側流体供給部１０２は、当該高温側流体供給部１０２から高温側の混合配管１１３を介して第１の流量制御用三方弁１０３へ供給される低温側流体のうち、第１の流量制御用三方弁１０３へ供給されない高温側流体を高温側流体供給部１０２に還流する第２のバイパス配管１１４を備えている。高温側流体供給部１０２の還流側には、温度制御用流路１０６を流通して第２の流量制御用三方弁１０８により高温側の分配配管１１５を介して高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体と、高温側流体供給部１０２から第１の流量制御用三方弁１０３へ供給されず第２のバイパス配管１１４を介して高温側流体供給部１０２に還流する高温側流体との流量を制御する第４の流量制御用三方弁１１６が設けられている。なお、低温側流体及び高温側流体としては、同一の熱媒体（以下、「ブライン」という。）が用いられる。
【0021】
低温側流体供給部１０１は、図１に示すように、ブラインを低温側の予め定められた一定の温度に調整する冷却側のブライン温調回路１１７を備えている。冷却側のブライン温調回路１１７には、低温側の循環配管１１８を介して蒸発器１１９の二次側が接続されている。蒸発器１１９の一次側には、当該蒸発器１１９の二次側を流れるブラインを所要の温度に冷却する冷凍機回路１２０が接続されている。冷凍機回路１２０は、凝縮器１２１によって凝縮された熱媒体を膨張させて蒸発器１１９の一次側に送ることで蒸発器１１９の二次側を流れるブラインを所要の温度に冷却する。また、冷凍機回路１２０を流れるブラインは、凝縮器１２１によって凝縮される。凝縮器１２１には、冷却水配管１２２を介して外部冷却水１２３が供給される。
【0022】
また、高温側流体供給部１０２は、ブラインを高温側の予め定められた一定の温度に調整する加温側のブライン温調回路１２４を備えている。加温側のブライン温調回路１２４には、高温側の循環配管１２５を介して熱交換器１２６が接続されている。加温側のブライン温調回路１２４と熱交換器１２６との間には、加温側のブライン温調回路１２４から熱交換器１２６へと流れる熱媒体を加温側のブライン温調回路１２４へとバイパスさせる第３のバイパス配管１２７が接続されている。また、第３のバイパス配管１２７の流入側には、熱交換器１２６に供給する温度制御用流体の流量と、熱交換器１２６をバイパスして加温側のブライン温調回路１２４に還流させる温度制御用流体の流量とを制御する第５の流量制御用三方弁１２８が介在されている。熱交換器１２６には、冷却水配管１２２を介して外部冷却水１２３が供給される。熱交換器１２６は、ブラインを冷却する。第５の流量制御用三方弁１２８は、例えば、高温側の循環配管１２５を流れる高温側流体の温度が予め定められた閾値以下の場合に、当該高温側の循環配管１２５を流れる高温側流体の一部又は全部を加温側のブライン温調回路１２４に直接還流させるように開度を調節する。
【0023】
＜チラー装置の基本的な動作＞
チラー装置１００は、基本的に次のように動作する。
チラー装置１００は、基本的に次のように動作する。
【0024】
チラー装置１００は、図３に示すように、例えば、温調対象装置１０５に供給する温度制御用流体の温度を２０℃、３０℃、４０℃、８０℃というように複数段階にわたりステップ状に変化するよう制御する。ここで、低温側流体供給部１０１が供給する低温側流体の温度は、例えば、複数段階の制御温度のうち最も温度が低い約２０℃に等しい温度に設定される。また、高温側流体供給部１０２が供給する高温側流体の温度は、例えば、複数段階の制御温度のうち最も温度が高い約８０℃に等しい温度に設定される。但し、本実施の形態では、低温側流体及び高温側流体の温度が複数段階の制御温度のうち最も低い温度及び最も高い温度に限定されるものではなく、複数段階の制御温度のうち最も低い温度及び最も高い温度より低い温度など、任意の温度に設定しても良いことは勿論である。
【0025】
チラー装置１００は、図４に示すように、複数段階の制御温度のうち最も低い温度である２０℃に制御する場合、第１の流量制御用三方弁１０３に高温側の混合配管１１３を介して流入する高温側流体を遮断して高温側流体の流量をゼロにするとともに、第１の流量制御用三方弁１０３に低温側の混合配管１０９を介して流入する低温側流体を開放して低温側流体の流量を１００％とする。また、チラー装置１００は、第２の流量制御用三方弁１０８から高温側流体供給部１０２へ高温側の分配配管１１５を介して分配する高温側流体を遮断して高温側流体への分配量をゼロにするとともに、第２の流量制御用三方弁１０８から低温側流体供給部１０１へ低温側の分配配管１１１を介して分配する低温側流体を開放して低温側流体の分配量を１００％とする。これに伴い、チラー装置１００は、第４の流量制御用三方弁１１６によって高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体を開放して高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体のすべてを高温側流体供給部１０２へ還流させる。また、チラー装置１００は、第３の流量制御用三方弁１１２によって低温側流体供給部１０１へ第１のバイパス配管１１０を介して還流する低温側流体を遮断して低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体のすべてを第１の流量制御用三方弁１０３へ供給する。
【0026】
その結果、温調対象装置１０５の温度制御用流路１０６には、低温側流体供給部１０１から温度２０℃に調整された温度制御用流体が供給され、温調対象装置１０５の温度は、低温側流体のみからなる温度制御用流体の温度である２０℃に制御される。
【0027】
また、チラー装置１００は、図５に示すように、複数段階の制御温度のうち最も高い温度である８０℃に制御する場合、第１の流量制御用三方弁１０３に高温側の混合配管１１３を介して流入する高温側流体を開放して高温側流体の流量を１００％にするとともに、第１の流量制御用三方弁１０３に低温側の混合配管１０９を介して流入する低温側流体を遮断して低温側流体の流量をゼロとする。また、チラー装置１００は、第２の流量制御用三方弁１０８から高温側流体供給部１０２へ高温側の分配配管１１５を介して分配する高温側流体を開放して高温側流体への分配量を１００％にするとともに、第２の流量制御用三方弁１０８から低温側流体供給部１０１へ低温側の分配配管１１１を介して分配する低温側流体を遮断して低温側流体への分配量をゼロとする。これに伴い、チラー装置１００は、第４の流量制御用三方弁１１６によって高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体を遮断して高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体のすべてを第１の流量制御用三方弁１０３へ供給する。また、チラー装置１００は、第３の流量制御用三方弁１１２によって低温側流体供給部１０１へ第１のバイパス配管１１０を介して還流する低温側流体を開放して低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体のすべてを低温側流体供給部１０１へと還流させる。
【0028】
その結果、温調対象装置１０５の温度制御用流路１０６には、高温側流体供給部１０２から温度８０℃に調整された温度制御用流体が供給され、温調対象装置１０５の温度は、高温側流体のみからなる温度制御用流体の温度である８０℃に制御される。
【0029】
さらに、チラー装置１００は、図１に示すように、複数段階の制御温度のうち中間温度である３０℃又は４０℃に制御する場合、温調対象装置１０５の目標とする中間温度に応じて第１の流量制御用三方弁１０３の開度を調節し、低温側流体供給部１０１から低温側の混合配管１０９を介して供給される低温側流体と高温側流体供給部１０２から高温側の混合配管１１３を介して供給される高温側流体との混合比を所要の値に制御する。チラー装置１００からは、第１の流量制御用三方弁１０３の開度に応じて混合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温調対象装置１０５の温度制御用流路１０６に供給される。また、チラー装置１００は、第２の流量制御用三方弁１０８の開度を調節し、第１の流量制御用三方弁１０３で混合される低温側流体と高温側流体との混合比に応じて、低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２に分配する低温側流体と高温側流体との分配比を制御する。
【0030】
第２の流量制御用三方弁１０８は、例えば、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比が４：６である場合、低温側流体と高温側流体との分配比が同じ４：６となるように開度を制御して温度制御用流体を低温側流体供給部１０１と高温側流体供給部１０２に分配する。
【0031】
これに伴い、チラー装置１００は、第４の流量制御用三方弁１１６によって高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体の流量を制御して高温側流体供給部１０２から第１の流量制御用三方弁１０３へ供給する高温側流体の残りを高温側流体供給部１０２へ還流させる。同様に、チラー装置１００は、第３の流量制御用三方弁１１２によって低温側流体供給部１０１へ第１のバイパス配管１１０を介して還流する低温側流体の流量を制御して低温側流体供給部１０１から第１の流量制御用三方弁１０３へ供給する低温側流体の残りを低温側流体供給部１０１へと還流させる。
【0032】
上記の例では、第４の流量制御用三方弁１１６は、例えば、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比が４：６である場合、高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体と、第２の流量制御用三方弁１０８によって高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を４：６に制御する。
【0033】
同様に、上記の例では、第３の流量制御用三方弁１１２は、例えば、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比が４：６である場合、低温側流体供給部１０１へ第１のバイパス配管１１０を介して還流する低温側流体と、第２の流量制御用三方弁１０８によって低温側流体供給部１０１へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を６：４に制御する。
【0034】
その結果、温調対象装置１０５の温度制御用流路１０６には、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と、高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体が第１の流量制御用三方弁１０３の開度に応じて混合された温度制御用流体が供給され、温調対象装置１０５は、低温側流体と高温側流体の混合比に応じて決定される温度制御用流体の温度と等しい温度に制御される。
【0035】
このように、チラー装置１００は、低温側流体供給部１０１から供給される低温側流体と高温側流体供給部１０２から供給される高温側流体との混合比を第１の流量制御用三方弁１０３によって制御することで混合流体である温度制御用流体の温度を調整し、当該温度制御用流体が流れる温度制御用流路１０６を備えた温調対象装置１０５の温度を、温調対象装置１０５に流れる温度制御用流体の温度である所要の温度範囲（例えば、＋２０℃～＋８０℃）にわたり制御することができる。なお、温調対象装置１０５の温度は、＋２０℃～＋８０℃に限定されるものではなく、所要の温度範囲（例えば、－２０℃～＋１２０℃）にわたり制御するように構成しても良い。
【0036】
低温側流体供給部１０１は、例えば、－２０℃に設定された低温側流体を流量３０Ｌ／ｍｉｎ及び圧力０．８ＭＰａで供給するように構成される。また、高温側流体供給部１０２は、例えば、＋１２０℃に設定された高温側流体を流量３０Ｌ／ｍｉｎ及び圧力０．８ＭＰａで供給するように構成される。低温側流体及び高温側流体は、上述したように同一の流体である。低温側流体及び高温側流体として使用される熱媒体（ブライン）としては、例えば、－３０～＋１２０℃程度の温度範囲において使用可能なフロリナート（スリーエム社：登録商標）などのフッ素系不活性液体、エチレングリコール等の流体が挙げられる。ただし、温度範囲が＋２０～＋８０℃程度であれば、低温側流体としては、０～１ＭＰａの圧力において０～３０℃程度の温度に調整された水（純水など）、及び高温側流体としては、５０～８０℃程度の温度に調整された水（純水）なども好適に使用することができる。
【0037】
＜プラズマ処理装置の構成＞
チラー装置１００が適用される半導体製造装置としては、プラズマ処理を伴うプラズマ処理装置２００を挙げることができる。
チラー装置１００が適用される半導体製造装置としては、プラズマ処理を伴うプラズマ処理装置２００を挙げることができる。
【0038】
プラズマ処理装置２００は、図２に示すように、真空容器（チャンバ）２０１を備えている。真空容器（チャンバ）２０１の内部には、温度制御対象である半導体ウエハＷを静電的に吸着した状態で保持する温度制御手段の一例としての静電チャック１２９（ＥＳＣ : Electro Static Chuck）を備えている。静電チャック１２９の内部には、チラー装置１００からの温度制御用流体が流れる温度制御用流路１０６が設けられている。また、プラズマ処理装置２００は、静電チャック１２９と兼用され、蓋部に結合された下部電極（カソード電極）２０２と、当該下部電極２０２に対向して配置されると共に、蓋部を一体的に有する上部電極（アノード電極）２０３とを備えている。
【0039】
また、真空容器２０１には、エッチング用の活性ガス（反応性ガス）を導入するためのガス吸入口２０１ａが開口されている。上部電極２０３は、外方に延びた蓋部を介して接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。また、下部電極２０２は、外方に延びた蓋部を介して高周波（ＲＦ）発振器２０４及びブロッキングコンデンサ２０５に接続されている。高周波（ＲＦ）発振器２０４の一端は、接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。さらに、真空容器２０１には、ガス吸入口２０１ａと対向する壁に設けられた窓部の外側に、エッチング用のプラズマを生成させてプラズマ処理によるエッチングが行われるときの発光状態を監視する発光検出器２０６が設けられている。
【0040】
因みに、プラズマ処理により活性ガスが電離された状態では、活性ガスのプラスイオンがカソード電極としての下部電極２０２側に位置する温度制御対象Ｗへ引き寄せられてエッチングに供される。プラズマ処理により活性ガスが電離されて発生する電子は、多様な振る舞いをする。電子は、温度制御対象Ｗへ向かうものの他、上部電極２０３を通して接地電位へ流れるものや、相当部分が下部電極２０２を通してブロッキングコンデンサ２０５に蓄えられる。
【0041】
チラー装置１００によって温度が制御される温度制御対象Ｗとしては、例えば、半導体素子やフラットパネルデイスプレイ（ＦＰＤ）、あるいは太陽電池などが挙げられる。本実施の形態では、温度制御対象Ｗとして３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリに用いられる半導体ウエハが挙げられる。３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリ３００は、図６に示すように、Ｓｉ基板３０１上に交互に複数積層されたＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０３を有している。ＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０３の積層数は、例えば、２４層に設定されるが、これより多くても少なくても良いことは勿論である。平板状のＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０３はＮＶ－ＭＯＳのコントロール電極となり、ＳｉＯ２層３０２はその間に位置する絶縁層となる。複数積層されたＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０３の積層膜には、最上層から最下層までにわたり貫通するホール（Hole ＝孔）３０４がエッチング処理により形成される。ホール３０４の開口寸法は、例えば、直径５０ｎｍ程度或いはそれ以下に設定される。ホール３０４の開口寸法と深さとの比（アスペクト比）は、５０～１００程度、あるいはそれ以上の値となる。ホール３０４の内部には、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＮＯＳ構造３０５が形成される。ＳＯＮＯＳ構造３０５は、外周から同心円状に配置されたＳｉＯ２層３０６とＳｉＮ層３０７とＳｉＯ２層３０８とＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０９と中心に位置するＳｉＯ２層３１０とから構成されている。ＳＯＮＯＳ構造３０５を構成するＳｉＮ層３０７は、当該ＳＯＮＯＳ構造３０５の電荷をトラップする層となる。ＳｉＯ２ 層３０６は、トンネル効果による電流が流れるように１０ｎｍ以下の薄膜や、コントロール・ゲートからの電界を強めるため極めて薄い膜で構成される。図の縦方向のＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０９が、ＭＯＳのチャンネルになる部分で、通常の平面ＭＯＳとは異なりホール３０４の中で縦方向に配置されており、Ｖ－Channel（縦チャンネル）と呼ばれる。また、コントロール電極からの導通を上面に取り出すため、チップ端に階段状にエッチング処理が施されて電極が取り出される。
【0042】
ホール３０４を形成するエッチング処理は、ＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０３の積層数が２４層である場合、ホール３０４の深さが２４００ｎｍ程度であり、ホール３０４の直径を５０ｎｍとすると、アスペクト比は４８（＝２４００／５０）となる。このように、ホール３０４を形成するエッチング処理は、ＳｉＯ２層３０２とＰｏｌｙ－Ｓｉ層３０３を積層した物質のエッチング処理となる。直径３００ｍｍ程度の半導体ウエハＷの全面にわたってエッチングガス（プラズマの荷電粒子）を垂直に入射させる必要がある。
【0043】
しかしながら、ホール３０４を形成するエッチング処理は、図７に示すように、表面に所定形状の開口部を有するマスク（レジスト部）３２０を形成して行われる。その際、エッチングを行うイオンがマスク（レジスト部）３２０の開口部の側面で反射され、深さ方向ではなくホール３０４の側面をエッチングすることにより、ホール３０４の開口幅が樽状に広がる「ボーイング」３２１と呼ばれる障害などが発生することが知られている。
【0044】
このような「ボーイング」３２１と呼ばれるエッチング障害を防止乃至抑制するためには、エッチング処理の進行に応じて半導体ウエハＷの温度を上昇させることで、マスク（レジスト部）３２０の開口部側面における炭素（Ｃ）の付着率を低減することが有効とされている。そのため、プラズマ処理装置２００では、半導体ウエハＷの温度を制御することが重要となる。
【0045】
なお、図６中、符号３１１はストリング選択線、３１２はビット線、３１３はコンタクト線、３１４はインターコネクト線をそれぞれ示している。
【0046】
そこで、アスペクト比が高いホール３０４を均一にエッチングし、３次元ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリ３００を製造する上で歩留まりを向上させるためには、図３に示すように、到達したエッチング工程に応じてプラズマ処理装置２００の温度制御対象Ｗの温度を例えば２０℃、３０℃、４０℃、８０℃というように複数段階にわたりステップ状に制御する必要性が生じる。
【0047】
また、チラー装置１００は、複数段階にわたり半導体ウエハＷの温度を精度良く制御することが可能であるのみならず、目標温度に達するまでの遷移時間も各エッチング工程におけるステップ時間を満たすことが望ましい。各エッチング工程におけるステップ時間は、エッチング工程の内容やプラズマ処理装置２００の処理能力にも依存するが、１ステップあたり２００～３００秒、望ましくは２０℃と８０℃との間を複数のステップにわたり１ステップあたり１００秒（０．６℃／秒）程度の遷移時間で移行することが望ましい。
【0048】
＜チラー装置の具体的な構成＞
図８は本実施の形態１に係る恒温維持装置（チラー装置）を具体的に示す配管構成図である。
図８は本実施の形態１に係る恒温維持装置（チラー装置）を具体的に示す配管構成図である。
【0049】
このチラー装置１００は、上述したように、例えばプラズマ処理装置２００（図２参照）の静電チャック１２９に保持される温度制御対象（ワーク）Ｗを所要の温度に制御するために使用される。チラー装置１００は、図８に示すように、冷却側のブライン温調回路１１７として、蒸発器１１９の二次側を低温側の循環配管１１８を介して流れるブラインを所要の温度に加熱する第１の加熱手段としての第１のヒータ１３０を備えている。低温側流体供給部１０１の蒸発器１１９では、当該低温側流体供給部１０１に還流された温度制御用流体が、本来の低温側流体の設定温度（例えば、＋２０℃）より低い温度（例えば、＋１０～１５℃程度）に冷却される。第１のヒータ１３０としては、例えば、電気ヒータ等の加熱手段により蒸発器１１９で本来の低温側流体の設定温度（例えば、＋２０℃）より低い温度に冷却された温度制御用流体を、本来の低温側流体の設定温度に加熱するものが用いられる。第１のヒータ１３０は、冷却側のブライン温調回路１１７及び加温側のブライン温調回路１２４に共通に設けられた共通タンク１３１に接続されている。共通タンク１３１からは、必要に応じて第１のヒータ１３０にブラインが供給される。
【0050】
第１のヒータ１３０のブラインの流通方向における下流側には、低温側流体を温調対象装置１０５へと供給する第１のポンプ１３２が接続されている。第１のポンプ１３２は、図示しない制御装置によって第１の流量センサ１３３で検出された低温側流体の流量に基づいて図示しないインバータ回路により低温側流体の吐出量を制御する。第１のポンプ１３２は、例えば、低温側流体の吐出量が一定となるように制御される。また、第１の流量センサ１３３で検出された低温側流体の流量に基づいて、必要に応じて図示しない制御装置により第３の流量制御用三方弁１１２の開度が制御される。
【0051】
第１のポンプ１３２のブラインの流通方向における下流側には、第１の流量計１３３を介して第１の貯蔵手段の一例としての第１の貯蔵タンク１３４が接続されている。第１の貯蔵タンク１３４は、温調対象装置１０５へと供給する所要の温度に調整された低温側流体を一定量貯蔵する。第１の貯蔵タンク１３４の下流側には、第１のバイパス配管１１０の供給側の分岐部に第１の流量制御用三方弁１０３に供給する低温側流体の温度を検出する第１の温度検出手段の一例としての第１の温度センサ１３５が接続されている。また、低温側流体供給部１０１の還流側の入口には、第３の流量制御用三方弁１１２を介して低温側流体供給部１０１に還流する温度制御用流体の温度を検出する第１の温度検出手段の一例としての第２の温度センサ１３６が接続されている。第２の温度センサ１３６の検出値に基づいて第１のヒータ１３０による低温側流体の加熱量などが図示しない制御装置によって制御される。
【0052】
チラー装置１００は、加温側のブライン温調回路１２４として、第２の冷却手段の一例としての蒸発器１２６の二次側により冷却されたブラインを所要の温度に補助的に加熱する第２の加熱手段としての第２のヒータ１３７を備えている。高温側流体供給部１０２の蒸発器１２６は、高温側流体供給部１０２に還流された温度制御用流体の温度を、本来の設定温度（例えば、＋８０℃）より低い温度（例えば、＋７０℃程度）に冷却して調整する。第２のヒータ１３７としては、例えば、電気ヒータ等の加熱手段により温度制御用流体を所要の高温側流体の温度に補助的に加熱するものが用いられる。第２のヒータ１３７は、共通タンク１３１に接続されている。共通タンク１３１からは、必要に応じて第２のヒータ１３７にブラインが供給される。
【0053】
第２のヒータ１３７のブラインの流通方向における下流側には、高温側流体を温調対象装置１０５へと供給する第２のポンプ１３８が接続されている。第２のポンプ１３８は、図示しない制御装置によって第２の流量センサ１３９で検出された高温側流体の流量に基づいて図示しないインバータ回路により高温側流体の吐出量を制御する。第２のポンプ１３９は、例えば、高温側流体の吐出量が一定となるように制御される。また、第２の流量センサ１３９で検出された高温側流体の流量に基づいて、図示しない制御装置によって第４の流量制御用三方弁１１６の開度が制御される。
【0054】
第２のポンプ１３８のブラインの流通方向における下流側には、第２の流量計１３９を介して第２の貯蔵手段の一例である第２の貯蔵タンク１４０が接続されている。第２の貯蔵タンク１４０は、温調対象装置１０５へと供給する所要の温度に調整された高温側流体を一定量貯蔵する。第２の貯蔵タンク１４０のブラインの流通方向における下流側には、第２のバイパス配管１１４の供給側の分岐部に高温側流体の温度を検出する第３の温度検出手段の一例である第３の温度センサ１４１が接続されている。また、高温側流体供給部１０２の還流側の入口には、第４の流量制御用三方弁１１６を介して還流する温度制御用流体の温度を検出する第４の温度検出手段の一例である第４の温度センサ１４２が接続されている。第４の温度センサ１４２の検出値に基づいて第２のヒータ１３７による高温側流体の加熱量などが図示しない制御装置によって制御される。
【0055】
＜第１乃至第５の流量制御用三方弁の構成＞
チラー装置１００は、上述したように、第１乃至第５の流量制御用三方弁１０３，１０８，１１２，１１６，１２８を備えている。第１乃至第５の流量制御用三方弁１０３，１０８，１１２，１１６，１２８は、配置に応じて流入口と流出口の関係が逆の関係になるなど異なる以外、基本的に同様に構成されている。ここでは、混合手段としての第１の流量制御用三方弁１０３として用いられる三方弁型モータバルブについて代表して説明する。
チラー装置１００は、上述したように、第１乃至第５の流量制御用三方弁１０３，１０８，１１２，１１６，１２８を備えている。第１乃至第５の流量制御用三方弁１０３，１０８，１１２，１１６，１２８は、配置に応じて流入口と流出口の関係が逆の関係になるなど異なる以外、基本的に同様に構成されている。ここでは、混合手段としての第１の流量制御用三方弁１０３として用いられる三方弁型モータバルブについて代表して説明する。
【0056】
図９は第１の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外観斜視図、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は正面図、同右側面図、アクチュエータ部の底面図及びバルブ部の正面図、図１１は図１０（ａ）のＡ－Ａ線断面図、図１２は図１０（ａ）のＢ－Ｂ線断面図、図１３はバルブ部の縦断面図、図１４は三方弁型モータバルブのバルブ本体を示す断面図、図１５は三方弁型モータバルブの要部を示す断面斜視図、図１６は三方弁型モータバルブの要部を示す分解斜視図である。
【0057】
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９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とから構成されている。
【0058】
バルブ部２は、図１０乃至図１６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１１及び図１２に示すように、その一方の側面（図示例では、左側面）に低温側流体などを構成する流体が流入する第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。
【0059】
本実施の形態では、第１の流入口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の流入口７を形成する第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７及び第１の弁口９を設けている。
【0060】
第１のバルブシート７０は、図１７に示すように、バルブ本体６の内側に配置される角筒形状に形成された角筒部７１と、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７２と、角筒部７１と円筒部７２の間に円筒部８２側へ向けて外径が大きくなるように配置されたテーパー部７３とを一体的に備えている。第１のバルブシート７０の角筒部７１の内部には、矩形状（本実施の形態では、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７２の内部には、第１の流入口７を形成する第１の流路形成部材１５の一端部が密封された状態で挿入されるように構成されている。第１のバルブシート７０の円筒部７２と第１の流路形成部材１５との間は、図１２に示すように、Ｏリング１５ａによって密封されている。第１のバルブシート７０の円筒部７２の内周面には、図１７に示すように、Ｏリング１５ａを収容する凹溝７５が設けられている。
【0061】
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"が用いられる。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。なお、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）などが好適に使用される。
【0062】
バルブ本体６には、図１４及び図１５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７６が切削加工等により形成されている。凹所７６は、第１のバルブシート７０の角筒部７１に対応した角筒部７６ａと、円筒部７２に対応した円筒部７６ｂと、テーパー部７３に対応したテーパー部７６ｃとを備えている。バルブ本体６の円筒部７６ｂは、第１のバルブシート７０の円筒部７２より長さが長く設定されている。バルブ本体６の円筒部７６ｂは、後述するように、第１の圧力作用部９４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７６に対して弁体としての弁軸３４に接離する方向に微小な距離ではあるが移動自在に装着される。
【0063】
第１のバルブシート７０は、バルブ本体６の凹所７６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７６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７２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を介して流入する流体の他、後述するように、第２の弁口１８を介して流入する流体である。第１の圧力作用部９４は、第１の流入口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。
【0064】
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から流入する流体以外に、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から流入する流体も流れ込む（漏れ入る）。
【0065】
また、第１のバルブシート７０のテーパー部７３と凹所７６のテーパー部７６ｃとの間には、図１１、図１２及び図１５に示すように、微小な間隙が形成されている。その結果、バルブ本体６の凹所７６は、第１のバルブシート７０を装着した状態で、テーパー部７３と凹所７６のテーパー部７６ｃとの間の微小な間隙に対応した距離だけ、当該バルブシート７０がバルブ本体６の内外方向に沿って数１００μｍ～数ｍｍ程度にわたり移動（変位）自在であり、バルブシート７０の装着位置が調整可能となっている。
【0066】
第１のバルブシート７０の角筒部７１の先端には、図１７（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、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１のバルブシート７０の凹部７４は、図１８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の内周面より弁軸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の内周面との間隙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に設定される。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の内周面との間隙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。
【0067】
ただし、第１のバルブシート７０の凹部７４が弁軸３４に接触する場合には、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。
【0068】
第１の流路形成部材１５は、図１６に示すように、ＳＵＳ等の金属によって比較的薄肉の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の流入口７を内部に形成している。
【0069】
第１のバルブシート７０の円筒部７２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移動するのを許容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１９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。
【0070】
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を調整する調整部材の一例としての第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２０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。
【0071】
バルブ本体６には、図１４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、外周に向けて直径が拡大するようにテーパー部７９が設けられている。テーパー部７９には、Ｏリング７９ａが介在される。
【0072】
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１８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。
【0073】
また、バルブ本体６の一側面には、図１１及び図１２に示すように、流体を流入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１６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突設された挿入部１３（図１１参照）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の挿入部１３と第１の流路形成部材１５との間は、図１２に示すように、Ｏリング１３ａによって密封されている。第１のフランジ部材１０の挿入部１３の内周面には、Ｏリング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の流入口７から流体を流入可能なものであれば良い。
【0074】
バルブ本体６には、図１１及び図１２に示すように、その他方の側面（図中、右側面）に流体が流入する第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。
【0075】
本実施の形態では、第２の流入口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の流入口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の流入口１７及び第２の弁口１８を設けている。
【0076】
第２のバルブシート８０は、図１７に符号を括弧付きで示すように、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の内側に配置される角筒形状に形成された角筒部８１と、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８２と、角筒部８１と円筒部８２の間に円筒部８２側へ向けて外径が大きくなるよう配置されたテーパー部８３とを一体的に備えている。第２のバルブシート８０の角筒部８１の内部には、矩形状（本実施の形態では、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８２の内部には、第２の流入口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に配置されている。第２のバルブシート８０の円筒部８２と第２の流路形成部材２５との間は、図１２に示すように、Ｏリング２５ａによって密封されている。第２のバルブシート８０の円筒部８２の内周面には、図１７に示すように、Ｏリング２５ａを収容する凹溝８５が設けられている。
【0077】
バルブ本体６には、図１４及び図１５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８６が切削加工等により形成されている。凹所８６は、第２のバルブシート８０の角筒部８１に対応した角筒部８６ａと、円筒部８２に対応した円筒部８６ｂと、テーパー部８３に対応したテーパー部８６ｃとを備えている。バルブ本体６の円筒部８６ｂは、第２のバルブシート８０の円筒部８２より長さが長く設定されている。バルブ本体６の円筒部８６ｂ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８６に対して弁体としての弁軸３４に接離する方向に微小な距離ではあるが移動自在に装着される。
【0078】
第２のバルブシート８０は、バルブ本体６の凹所８６に装着された状態で、バルブシート８０の角筒部８１とバルブ本体６の角筒部８６ａ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８２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９８は、第２の流入口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。
【0079】
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から流入する流体以外に、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から流入する流体も流入する。
【0080】
また、第２のバルブシート８０のテーパー部８３と凹所８６のテーパー部８６ｃとの間には、図１１及び図１２に示すように、微小な間隙が形成されている。その結果、バルブ本体６の凹所８６は、第２のバルブシート８０を装着した状態で、テーパー部８３と凹所８６のテーパー部８６ｃとの間の微小な間隙に対応した距離だけ、当該バルブシート８０がバルブ本体６の内外方向に沿って数１００μｍ～数ｍｍ程度にわたり移動自在であり、バルブシート８０の装着位置が調整可能となっている。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。
【0081】
第２のバルブシート８０の角筒部８１の先端には、図１７（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。
【0082】
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。
【0083】
第２のバルブシート８０の円筒部８２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１９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。
【0084】
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２０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。
【0085】
バルブ本体６には、図１４及び図１５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、外周に向けて直径が拡大するようにテーパー部８９が設けられている。テーパー部８９には、Ｏリング８９ａが介在される。
【0086】
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１８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。
【0087】
バルブ本体６の他方の側面には、図１１及び図１２に示すように、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の挿入部２２と第２の流路形成部材２５との間は、図１２に示すように、Ｏリング２２ａによって密封されている。第２のフランジ部材１９の挿入部２２の内周面には、Ｏリング２２ａを収容する凹溝２２ｂ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の流入口１７から流体を流入可能なものであれば良い。
【0088】
尚、図１１及び図１２に示す実施の形態では、第１及び第２の流路形成部材１５，２５を第１及び第２のフランジ部材１０，１９にわたり長尺に設けた場合について図示したが、第１及び第２の流路形成部材１５，２５は、これよりも短くとも良い。すなわち、第１及び第２の流路形成部材１５，２５は、図１５に示すように、第１及び第２の調整リング７７，８７の内側にそれぞれ配置される第１及び第２の密封部材９７，９８までに達する相対的に短い長さに設定しても良い。第１及び第２の調整リング７７，８７は、第１及び第２のウェーブワッシャー１６，２６と同様に、第１及び第２の圧力作用部９６の内部に配置される。第１及び第２の調整リング７７，８７の内周面及び外周面には、第１及び第２の流路形成部材１５，２５との間を密封する図示しないＯリングを収容する凹溝９７ａ，９８ａが形成されている。また、第１及び第２のフランジ部材１０，１９は、バルブ本体６に設けられたテーパー部８９に介在されるＯリング８９ａによって密封されるのではなく、図１５に示すように、第１及び第２のフランジ部材１０，１９のフランジ部１２，２１の内面に設けられた凹溝１２ａ，２１ａに装着されるＯリング７９ａ，８９ａによって密封されるように構成しても良い。
【0089】
ここで、流体としては、例えば、圧力が０～１ＭＰａ、０～８０℃程度の温度に調整された水（純水など）などが好適に使用される。また、流体としては、例えば、－２０～＋１２０℃程度の温度範囲において、－２０℃程度の温度においても凍結せず、＋１２０℃程度においても沸騰しないフロリナート（登録商標）などのフッ素系不活性液体、エチレングリコール等の流体が使用される。
【0090】
また、バルブ本体６には、図１１に示すように、その下端面に流体が流出する第３の弁口として断面円形状の流出口２６が開口されている。バルブ本体６の下端面には、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。流出口２６の下端部には、第３のフランジ部材２７を装着するためテーパー状に拡径したテーパー部２６ａを介して円筒部２６ｂが開口されている。なお、流出口２６の下端部には、図１５に示すように、テーパー部２６ａを設けずに円筒部２６ｂのみを設けるように構成しても良い。第３のフランジ部材２７は、第１及び第２のフランジ部材１０，１９と同様にＳＵＳ等の金属により形成される。第３のフランジ部材２７は、バルブ本体６の下端面形状より小さい平面矩形状に形成されたフランジ部２９と、フランジ部２９の上端面に円筒形状に突設された挿入部３０と、フランジ部２９の下端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。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。バルブ本体６の流出口２６の下端内周端には、第３のフランジ部材２７のフランジ部２９との間にＯリング３２を装着するための面取り３３が施されている。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、流出口２６から流体を流出可能なものであれば良い。なお、第３のフランジ部材２７のフランジ部２９の密封構造は、図１５に示すように、第１及び第２のフランジ部材１０，１９と同様に、フランジ部２９の内面に設けられた図示しない凹溝に装着されるＯリングによって密封されるように構成しても良い。
【0091】
バルブ本体６の中央には、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２１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２１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。
【0092】
また、第１の弁口９及び第２の弁口１８は、図１１及び図１２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の流入口７及び第２の流入口１７の直径より小さく設定されており、当該第１の流入口７及び第２の流入口１７に内接する断面矩形状に形成されている。
【0093】
弁体の一例としての弁軸３４は、図２２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の上部に設けられたシール部３８と、シール部３８の上部にテーパー部３９を介して設けられたカップリング部４０とを一体的に備えている。
【0094】
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に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の軸方向に沿った長さは、上軸支部３６より若干長く設定されている。下軸支部３７は、図１１に示すように、バルブ本体６に設けられた弁座８の下端部にベアリング４１を介して回転自在に支持されている。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が内周へ向けて突出するように設けられている。ベアリング４１、支持部４２及び第３の弁口２６は、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。一方、上軸支部３６には、スラストワッシャー４３が装着されており、弁軸３４が後述するシール筐体５３に押圧されることで発生する負荷を低減させている。
【0095】
また、弁体部３５は、図１１及び図２２（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、約１９０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２２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、更にはシール部３８にわたる内部には、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。
【0096】
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曲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２２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に向けて凸形状を成す円弧形状に形成されている。両端部４５ａ，４５ｂの曲率半径は、例えば、弁動作部４５の厚さＴの１／２に設定される。その結果、両端部４５ａ，４５ｂの断面形状は、半円形状となる。
【0097】
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円弧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としては、図２３（ｂ）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外周面側に位置する第１の曲線部５０と、内周面側に位置して第１の曲線部５０より曲率半径が小さい第２の曲線部５１を滑らかに接続した曲線状に形成することも可能である。
【0098】
弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、図２３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の開口面積をより一層リニア（直線状）に変化させるため、断面形状が曲面形状に形成されていることが望ましい。
【0099】
また、弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂは、これに限定されず、図２４に示すように、半径方向に沿った平面形状に形成しても良い。弁動作部４５の周方向に沿った両端部４５ａ，４５ｂを平面形状に形成した場合でも、弁軸３４の回転角度に対する第１及び第２の弁口９，１８の開口面積を略リニア（直線状）に変化させることができる。
【0100】
シール部４は、図１１に示すように、弁軸３４を液密状態に密封するものである。シール部４は、ＳＵＳ等の金属によって弁軸３４を挿通する挿通孔５２を有する円筒形状に形成されたシール筐体５３を有している。シール筐体５３は、図１４に示すように、バルブ本体６の上端面に設けられた円柱形状の凹部５４に配置されている。シール筐体５３は、環状のシール部材５５，５６を介して弁軸３４との位置関係が決まり、位置決めピン５８（図１３参照）を介して後述するスペーサ部材５９に対して回り止め状態に固定される構造となっている。シール筐体５３の内周面には、弁軸３４を密封するＯリング等からなる２つの環状のシール部材５５，５６が上下に配置されている。シール部材５５，５６としては、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製のＯリングが用いられる。上方に位置するシール部材５６は、押さえ部材５６ａにより押さえられている。また、シール筐体５３は、Ｏリング等からなる環状のシール部材５７によりバルブ本体６に対して密封されている。
【0101】
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との間に配置されている。カップリング部５は、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、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、ＳＵＳ等の金属によりバルブ本体６と略同一の平面形状を有する比較的高さが低い角筒状に形成されている。スペーサ部材５９は、ネジ止め等の手段によってバルブ本体６及びアダプタプレート６０の双方に固定される。また、アダプタプレート６０は、図１０（ｃ）に示すように、ＳＵＳ等の金属により略平面多角形の板状に形成されている。アダプタプレート６０は、六角孔付きボルト６３によりアクチュエータ部３の基盤６４に固定した状態で取り付けられる。
【0102】
カップリング部材６２は、図１１に示すように、金属や耐熱性を有する合成樹脂、或いはセラミクス等により円柱形状に形成されたものである。弁軸３４の上端には、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、シール部材５５，５６から液体が漏洩した際、挿通孔５２を通じて漏洩した液体を検知するための開口部６８を側面に有している。開口部６８は、例えば、その口径が直径約８ｍｍのテーパー付き雌ネジであるＲｃ１／１６に設定されている。
【0103】
アクチュエータ部３は、図１０に示すように、平面矩形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等からなる駆動手段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の駆動手段は、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。
【0104】
なお、図１０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。
【0105】
＜三方弁型モータバルブの動作＞
本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、次のようにして流体の流量が制御される。
本実施の形態に係る三方弁型モータバルブ１では、次のようにして流体の流量が制御される。
【0106】
三方弁型モータバルブ１は、図１６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１８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。
【0107】
本実施の形態では、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。
【0108】
三方弁型モータバルブ１は、図１１に示すように、第１及び第２のフランジ部材１０，１９を介して流体が図示しない配管を介して流入し、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出する。また、三方弁型モータバルブ１は、図２１（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。
【0109】
三方弁型モータバルブ１は、図１１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２３（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、第１のハウジング部材１０から第１の流入口７を介して弁座８の内部に流入するとともに、流出口２６から流出する。
【0110】
このとき、弁動作部４５の周方向に沿った他端部４５ｂは、図２３（ａ）に示すように、第２の弁口１８を開放しているため、第１及び第２の流入口７、１８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３のハウジング部材３１から流出口２６を介して外部に流出する。
【0111】
三方弁型モータバルブ１は、図２３（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流出口２６を介して外部に供給される。
【0112】
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混合比（流量）を精度良く制御することができる。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
しかしながら、三方弁型モータバルブ１は、図１８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。
【0116】
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１８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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
さらに、本実施の形態では、図１１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２１（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。
【0122】
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。
【0123】
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２５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。
【0124】
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。
【0125】
図２６は、三方弁型モータバルブ１の弁軸３４の開度に対する第１及び第２の流入口から流入する流体、並びに流出口から流出する流体の流量係数の測定値を示すグラフである。同図（ａ）は、三方弁型モータバルブ１を混合用の第１の流量制御用三方弁１０３として使用した場合の特性を、同図（ｂ）は、三方弁型モータバルブ１を分配用の第２の流量制御用三方弁１０８として使用した場合の特性をそれぞれ示している。また、三方弁型モータバルブ１を分配用の第２の流量制御用三方弁１０８として使用する場合は、流出口が流入口となし、第１及び第２の流入口が第１及び第２の流出口となる。なお、図２６において、第１及び第２の流入口７，１８から流入する流体の圧力は、等しい値に設定している。
【0126】
ところで、上記の如く構成される三方弁型モータバルブ１は、流量係数Ｃｖの値が次の関係式により求められる。ここで、Ｖは流体の流量（ｌ／ｍｉｎ）、Ｇは流体の比重（水は１）、ΔＰは差圧（ｋＰａ）をそれぞれ示している。
【0127】
【数1】
【0128】
三方弁型モータバルブ１を混合用の第１の流量制御用三方弁１０３として用いる場合、差圧ΔＰは、第１の流入口７の圧力と流出口２６の圧力との差、及び第２の流入口１８の圧力と流出口２６の圧力との差を示している。そのため、三方弁型モータバルブ１の流量係数Ｃｖの値は、第１の流入口７及び第２の流入口１８との間で圧力差がある場合とない場合とで異なる。
【0129】
三方弁型モータバルブ１は、第１の流入口７と第２の流入口１８の流量が略等しい場合、第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力を略等しいと見なすことができる。しかしながら、三方弁型モータバルブ１の弁軸３４の開度が５０％からずれると、第１の流入口７と第２の流入口１８の流量が異なり、第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力を略等しいと見なすことができなくなる。そのため、三方弁型モータバルブ１は、第１の流入口７と第２の流入口１８に圧力差が生じて流量係数Ｃｖ値の特性が変化することになる。そのため、三方弁型モータバルブ１は、弁軸３４の開度に応じて第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力が異なり、流量係数Ｃｖの値が図２６からずれることになる。よって、三方弁型モータバルブ１を例えば混合用の第１の流量制御用三方弁１０３として用いた場合には、弁軸３４の開度に応じて第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力が異なり、低温側流体と高温側流体の混合比が図２６に示す流量係数Ｃｖの値と異なる。
【0130】
本発明者の研究によれば、三方弁型モータバルブ１を通過する流量は、上述したように、流量係数Ｃｖ値に依存するが、第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力が異なる場合には、流量係数Ｃｖ値が変化し、目標とする低温側流体と高温側流体の混合比を得られなくなることが明らかとなっている。
【0131】
そこで、この実施の形態では、図８に示すように、三方弁型モータバルブ１を混合用の第１の流量制御用三方弁１０３として用いる場合、当該第１の流量制御用三方弁１０３の弁軸３４の開度に応じて第１の流入口７及び第２の流入口１８から流入する低温側流体及び高温側流体の流量が異なり、第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力が異なる場合であっても、第１の流量制御用三方弁１０３によって混合される低温側流体と高温側流体との混合比を所望の値に近づけることが可能となるように構成されている。
【0132】
更に説明すると、この実施の形態では、図２７に示すように、三方弁型モータバルブ１からなる第１の流量制御用三方弁１０３の弁軸３４の開度に応じて、同じく三方弁型モータバルブ１からなる第３及び第４の流量制御用三方弁１１２，１１６の少なくとも一方の弁軸３４の開度を独立して制御するように構成されている。
【0133】
すなわち、第４の流量制御用三方弁１１６は、図２７に示すように、基本的に、例えば、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比が４：６である場合、高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体と、第２の流量制御用三方弁１０８によって高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を４：６に制御する。
【0134】
これに対して、本実施の形態では、第４の流量制御用三方弁１１６は、第１の流量制御用三方弁１０３における高温側流体と低温側流体との混合比が６：４である場合であっても、高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体と、第２の流量制御用三方弁１０８によって高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を４：６に制御するのではなく、本線側である第２の流量制御用三方弁１０８によって高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を減少させる方向に制御し、例えば５：５に制御するように構成している。
【0135】
同様に、本実施の形態では、第３の流量制御用三方弁１１２は、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比が４：６である場合であっても、高温側流体供給部１０２へ第２のバイパス配管１１４を介して還流する高温側流体と、第２の流量制御用三方弁１０８によって高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を６：４に制御するのではなく、本線側である第２の流量制御用三方弁１０８によって高温側流体供給部１０２へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を減少させる方向に制御し、例えば７：３に制御するように構成している。
【0136】
こうすることにより、本実施の形態では、三方弁型モータバルブ１を混合用の第１の流量制御用三方弁１０３として用いる場合に、当該第１の流量制御用三方弁１０３の弁体の開度に応じて第１の流入口７及び第２の流入口１８から流入する低温側流体及び高温側流体の流量が異なり、第１の流入口７と第２の流入口１８の圧力が異なる場合であっても、第４の流量制御用三方弁１１６の弁軸３４の開度を本来の４：６ではなく、５：５となるように第４の流量制御用三方弁１１６のバイパス側に流れる流体の流量を相対的に増加させて第１の流量制御用三方弁１０３に供給する高温側流体の流量の割合を減少させることで、結果的に第１の流量制御用三方弁１０３に供給する高温側流体の圧力を増加させ、第１の流量制御用三方弁１０３に供給する高温側流体の流量を確保している。
【0137】
同様に、本実施の形態では、第３の流量制御用三方弁１１２は、第１の流量制御用三方弁１０３における低温側流体と高温側流体との混合比が４：６である場合であっても、低温側流体供給部１０１へ第１のバイパス配管１１０を介して還流する低温側流体と、第２の流量制御用三方弁１０８によって低温側流体供給部１０１へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を６：４に制御するのではなく、本線側である第２の流量制御用三方弁１０８によって低温側流体供給部１０１へ分配される温度制御用流体の割合（流量比）を減少させる方向に制御し、例えば７：３に制御することで、結果的に第１の流量制御用三方弁１０３に供給する低温側流体の圧力を増加させ、第１の流量制御用三方弁１０３に供給する低温側流体の流量を確保している。
【0138】
そのため、チラー装置１００では、三方弁型モータバルブ１を混合用の第１の流量制御用三方弁１０３として用いる場合、当該第１の流量制御用三方弁１０３の弁体の開度に応じて第１の流入口７及び第２の流入口１８から流入する低温側流体及び高温側流体の圧力が異なり、低温側流体及び高温側流体の流量が所定の流量係数Ｃｖ値から変化することがあっても、第３及び第４の流量制御用三方弁１１２，１１６の弁軸３４の開度を本来の値から変化させることで、第１の流入口７及び第２の流入口１８から流入する低温側流体及び高温側流体の圧力を確保し、所望の低温側流体及び高温側流体の混合比が得られ、温度制御対象の温度を精度良く制御することが可能となる。
【符号の説明】
【0139】
１００…温度制御装置
１０１…低温側流体供給部
１０２…高温側流体供給部
１０３…第１の流量制御用三方弁
１０５…温調対象装置
１０８…第２の流量制御用三方弁
１１２…第３の流量制御用三方弁
１１６…第４の流量制御用三方弁
１０１…低温側流体供給部
１０２…高温側流体供給部
１０３…第１の流量制御用三方弁
１０５…温調対象装置
１０８…第２の流量制御用三方弁
１１２…第３の流量制御用三方弁
１１６…第４の流量制御用三方弁
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】