(57)【要約】【課題】軸線方向におけるスプールの移動量と流体の流量増加量との関係を柔軟に設定することができ、且つ製造難度が高くなることを抑制することのできるスプール弁を提供する。【解決手段】スプール弁は、軸線方向に延びる円筒状であり、軸線方向において互いに離れた第１ポート（２６Ａ）及び第２ポート（２７Ａ）が形成されたスリーブ（２２）と、軸線方向に延びて縮径部（４３Ａ〜４３Ｃ）を有する円柱状であり、スリーブの内部を軸線方向に移動して第１ポートを開閉することで、第１ポートと第２ポートとを連通及び遮断するスプール（２１）と、を備える。第１ポートは、スリーブの周方向において第１幅を有する貫通孔である第１貫通部（８１）と、スリーブの周方向において第１幅と異なる第２幅を有する貫通孔である第２貫通部（８２〜８４）とを含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる円筒状であり、前記軸線方向において互いに離れた第１ポート及び第２ポートが形成されたスリーブと、
前記軸線方向に延びて縮径部を有する円柱状であり、前記スリーブの内部を前記軸線方向に移動して前記第１ポートを開閉することで、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通及び遮断するスプールと、を備え、
前記第１ポートは、前記スリーブの周方向において第１幅を有する貫通孔である第１貫通部と、前記スリーブの周方向において前記第１幅と異なる第２幅を有する貫通孔である第２貫通部とを含む、スプール弁。
【請求項２】
前記第１貫通部は、前記スリーブの周方向において前記第１幅としての第１径を有する円孔又は長円孔であり、
前記第２貫通部は、前記スリーブの周方向において前記第１径と異なる前記第２幅としての第２径を有する円孔又は長円孔である、請求項１に記載のスプール弁。
【請求項３】
前記第１貫通部及び前記第２貫通部の少なくとも一方は、前記スリーブの周方向に一辺が沿った三角孔であり、前記三角孔の角は丸くなっている、請求項１に記載のスプール弁。
【請求項４】
前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部よりも前記第２ポートから離れた位置に形成されており、
前記第２幅は前記第１幅よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプール弁。
【請求項５】
前記軸線方向において、前記第１貫通部が存在する範囲と、前記第２貫通部が存在する範囲とが一部重複している、請求項４に記載のスプール弁。
【請求項６】
前記第１貫通部と前記第２貫通部とは、前記スリーブの周方向において互いに重複しない位置に形成されている、請求項５に記載のスプール弁。
【請求項７】
前記軸線方向において前記スプールを前記第２ポートから前記第１ポートの方向へ最大限移動させた状態で、前記第２貫通部のうち開放された部分は半分以下である、請求項４〜６のいずれか１項に記載のスプール弁。
【請求項８】
前記第１ポートは、複数の前記第１貫通部を含み、
複数の前記第１貫通部は、前記軸線方向における位置が互いに異なっている、請求項４〜７のいずれか１項に記載のスプール弁。
【請求項９】
前記第１ポートは、前記軸線方向において前記第１貫通部と前記第２貫通部との間の位置に形成され、前記スリーブの周方向において前記第１幅よりも大きく前記第２幅よりも小さい第３幅を有する貫通孔である第３貫通部を含む、請求項４〜８のいずれか１項に記載のスプール弁。
【請求項１０】
前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部と同じ位置に形成されており、
前記第２幅は前記第１幅よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプール弁。
【請求項１１】
前記スリーブの周方向において、複数の前記第１ポートが互いに異なる位置に形成されており、
前記スリーブを内部に収納し、複数の前記第１ポートを互いに連通させる円環状の第１溝と、前記第１溝を外部に連通させる第１ボディ貫通孔とが形成された弁ボディを備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスプール弁。
【請求項１２】
前記スリーブの周方向において、複数の前記第２ポートが互いに異なる位置に形成されており、
前記弁ボディには、複数の前記第２ポートを互いに連通させる円環状の第２溝と、前記第２溝を外部に連通させる第２ボディ貫通孔とが形成されている、請求項１１に記載のスプール弁。
【請求項１３】
前記第１ポートと前記第２ポートとの組み合わせにより１つの弁部が構成されており、
前記軸線方向に並んだ前記弁部である第１弁部と第２弁部とを備え、
前記第１弁部において、前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部よりも前記第２ポートから離れた位置に形成されており、前記第２幅は前記第１幅よりも大きく、
前記第２弁部において、前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部と同じ位置に形成されており、前記第２幅は前記第１幅よりも大きく、
前記スプールには、前記第１弁部及び前記第２弁部に対してそれぞれ前記縮径部が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプール弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を制御するスプール弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のポートが形成された円筒状のスリーブと、スリーブの内部を軸線方向に移動することでポートを開閉する円柱状のスプールと、を備えるスプール弁がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のスプール弁では、スプールにおいてポートを閉鎖する閉鎖部の端部に、スプールの径を軸線方向で徐々に変化させる傾斜部を形成している。そして、傾斜部の形状を調節することにより、軸線方向におけるスプールの移動量と流体の流量増加量との関係（流量の傾き）を所望の関係に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８９３４１９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に記載のスプール弁では、スプールの傾斜部を高い精度で加工する必要があり、製造難度が高くなることが避けられない。
【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、軸線方向におけるスプールの移動量と流体の流量増加量との関係を柔軟に設定することができ、且つ製造難度が高くなることを抑制することのできるスプール弁を提供することにある。
【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、スプール弁であって、
軸線方向に延びる円筒状であり、前記軸線方向において互いに離れた第１ポート及び第２ポートが形成されたスリーブと、
前記軸線方向に延びて縮径部を有する円柱状であり、前記スリーブの内部を前記軸線方向に移動して前記第１ポートを開閉することで、前記第１ポートと前記第２ポートとを連通及び遮断するスプールと、を備え、
前記第１ポートは、前記スリーブの周方向において第１幅を有する貫通孔である第１貫通部と、前記スリーブの周方向において前記第１幅と異なる第２幅を有する貫通孔である第２貫通部とを含む。
【０００７】
上記構成によれば、スリーブは、軸線方向に延びる円筒状であり、軸線方向において互いに離れた第１ポート及び第２ポートが形成されている。スプールは、軸線方向に延びて縮径部を有する円柱状であり、スリーブの内部を軸線方向に移動して第１ポートを開閉する。これにより、スプールは第１ポートと第２ポートとを連通及び遮断する。このため、スプールにより第１ポートの開放面積を調節することで、第１ポートと第２ポートとの間で流れる流体の流量を制御することができる。
【０００８】
ここで、第１ポートは、スリーブの周方向において第１幅を有する貫通孔である第１貫通部と、スリーブの周方向において第１幅と異なる第２幅を有する貫通孔である第２貫通部とを含んでいる。このため、軸線方向におけるスプールの移動量に応じて、例えば第２貫通部が閉鎖されており且つ第１貫通部の一部又は全部が開放された状態、第１貫通部の全部が開放されており且つ第２貫通部の一部が開放された状態、第１貫通部の全部及び第２貫通部の全部が開放された状態等（他の状態もあり得る）を実現することができる。そして、これらの状態では、軸線方向におけるスプールの移動量と流体の流量増加量との関係（流量の傾き）が互いに異なる。したがって、軸線方向における第１貫通部及び第２貫通部の位置や、第１幅、第２幅を調節することにより、軸線方向におけるスプールの移動量と流体の流量増加量との関係を柔軟に設定することができる。なお、軸線方向における第１貫通部及び第２貫通部の位置は、第２ポートから第１貫通部及び第２貫通部のそれぞれの第２ポート側の端までの距離で定義する。
【０００９】
さらに、第１貫通部及び第２貫通部は貫通孔であるため、ドリル等の孔加工により容易に形成することができる。また、軸線方向における第１貫通部及び第２貫通部の位置や、第１幅、第２幅を調節することにより、スプールの移動量と流体の流量増加量との関係を設定することができるため、スプールに背景技術のような傾斜部を形成する必要がない。したがって、スプール弁の製造難度が高くなることを抑制することができる。
【００１０】
第２の手段では、前記第１貫通部は、前記スリーブの周方向において前記第１幅としての第１径を有する円孔又は長円孔であり、前記第２貫通部は、前記スリーブの周方向において前記第１径と異なる前記第２幅としての第２径を有する円孔又は長円孔である。
【００１１】
上記構成によれば、孔の形状が簡素であるため、加工後のばり除去等（仕上げ）が容易であるとともに、応力集中を抑制して剛性を向上させることができる。このため、スリーブの曲がり（変形）を抑制することができ、スプールの摺動性を向上させることができる。
【００１２】
第３の手段では、前記第１貫通部及び前記第２貫通部の少なくとも一方は、前記スリーブの周方向に一辺が沿った三角孔であり、前記三角孔の角は丸くなっている。このため、応力集中を抑制して剛性を向上させることができる。したがって、スリーブの曲がり（変形）を抑制することができ、スプールの摺動性を向上させることができる。
【００１３】
第４の手段では、前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部よりも前記第２ポートから離れた位置に形成されており、前記第２幅は前記第１幅よりも大きい。
【００１４】
上記構成によれば、第２貫通部は、軸線方向において第１貫通部よりも第２ポートから離れた位置に形成されている。このため、第１ポートをスプールが閉鎖した状態において、第２ポートから第１ポートの方向へスプールが移動すると、まず第１貫通部が開放され、続いて第２貫通部が開放される。そして、第２貫通部の第２幅は、第１貫通部の第１幅よりも大きい。このため、第２貫通部が閉鎖されており且つ第１貫通部の開放面積が増加する間、すなわち第１ポートの開き始めに、流体の流量の傾きを小さくすることができる。したがって、第１ポートの開き始めに、流体の流量を微調整し易くなる。さらに、第１ポートを閉鎖した状態において、スリーブの内周面とスプールの外周面との間から漏れる流体は、第１幅よりも大きい第２幅の第２貫通部を介しては流れにくいため、流体の漏れ量を減少させることができる。
【００１５】
その後、第２貫通部の開放面積が増加することにより、第１貫通部の開放面積が増加する時よりも、スプールの移動量に対する流量増加量（流量の傾き）を大きくすることができる。このため、流量の傾きを、第１傾きから第１傾きよりも大きい第２傾きに変化させるスプール弁において、所定の目標流量を確保するために必要なスリーブの長さを短くすることができる。
【００１６】
第１貫通部がスリーブの周方向において第１径を有する円孔又は長円孔である場合は、第１貫通部の開放面積の増加速度は前半で上昇し後半で低下する。
【００１７】
この点、第５の手段では、前記軸線方向において、前記第１貫通部が存在する範囲と、前記第２貫通部が存在する範囲とが一部重複している。したがって、第１貫通部が全開するまでに第２貫通部を開き始めることができ、第１ポートの開放面積の増加速度が上昇後に低下することを抑制することができる。すなわち、第２貫通部が開き始める際に、流体の流量の傾きが減少することを抑制することができる。
【００１８】
軸線方向において、第１貫通部が存在する範囲と、第２貫通部が存在する範囲とが一部重複している場合、第１貫通部と第２貫通部とが繋がるおそれがある。第１貫通部と第２貫通部とが繋がると、第１ポートの形状が複雑になり、スリーブの強度が低下するおそれがある。
【００１９】
この点、第６の手段では、前記第１貫通部と前記第２貫通部とは、前記スリーブの周方向において互いに重複しない位置に形成されている。したがって、軸線方向において、第１貫通部が存在する範囲と、第２貫通部が存在する範囲とが一部重複している場合も、第１貫通部と第２貫通部とが繋がることを抑制することができる。
【００２０】
第７の手段では、前記軸線方向において前記スプールを前記第２ポートから前記第１ポートの方向へ最大限移動させた状態で、前記第２貫通部のうち開放された部分は半分以下である。このため、第２貫通部がスリーブの周方向において第１径を有する円孔又は長円孔である場合も、第２貫通部の開放面積の増加速度が上昇する範囲内で、流体の流量を制御することができる。したがって、第２貫通部が開き始めた後に、流体の流量の傾きが減少することを抑制することができる。
【００２１】
第８の手段では、前記第１ポートは、複数の前記第１貫通部を含み、複数の前記第１貫通部は、前記軸線方向における位置が互いに異なっている。
【００２２】
上記構成によれば、第１ポートは、複数の前記第１貫通部を含む。このため、第１貫通部の数を調節することによって、第１ポートの開き始めにおけるスプールの移動量と流量増加量との関係を容易に設定することができる。さらに、複数の第１貫通部は、軸線方向における位置が互いに異なっている。このため、第１ポートを閉鎖した状態において、スプールの縮径部に近い位置の第１貫通部を減らすことができ、スリーブの内周面とスプールの外周面との間からの流体の漏れ量を減少させることができる。
【００２３】
第９の手段では、前記第１ポートは、前記軸線方向において前記第１貫通部と前記第２貫通部との間の位置に形成され、前記スリーブの周方向において前記第１幅よりも大きく前記第２幅よりも小さい第３幅を有する貫通孔である第３貫通部を含む。
【００２４】
上記構成によれば、第１ポートは、軸線方向において第１貫通部と第２貫通部との間の位置に形成された第３貫通部を含んでいる。このため、第１ポートをスプールが閉鎖した状態において、第２ポートから第１ポートの方向へスプールが移動すると、まず第１貫通部が開放され、続いて第３貫通部が開放され、続いて第２貫通部が開放される。そして、第３貫通部は、スリーブの周方向において第１幅よりも大きく第２幅よりも小さい第３幅を有する貫通孔である。このため、第１貫通部の開放面積が増加する時と、第２貫通部の開放面積が増加する時との間において、流体の流量の傾きをそれらの時の中間の傾きに設定し易くなる。
【００２５】
第１０の手段では、前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部と同じ位置に形成されており、前記第２幅は前記第１幅よりも大きい。
【００２６】
上記構成によれば、第２貫通部は、軸線方向において第１貫通部と同じ位置に形成されている。このため、第１ポートをスプールが閉鎖した状態において、第２ポートから第１ポートの方向へスプールが移動すると、第１貫通部及び第２貫通部が同時に開放され始める。このため、第１貫通部及び第２貫通部の開放面積が共に増加する間、すなわち第１ポートの開き始めに、流体の流量の傾きを大きくすることができる。
【００２７】
ここで、軸線方向における第２貫通部の幅が、軸線方向における第１貫通部の幅よりも大きい場合、第２ポートから第１ポートの方向へスプールがさらに移動すると、第１貫通部の全部が開放され、第２貫通部の開放面積のみが増加する。これにより、第１貫通部及び第２貫通部の開放面積が増加する時よりも、流体の流量の傾きを小さく設定し易くなる。したがって、流体の流量の傾きを、第３傾きから第３傾きよりも小さい第４傾きに変化させるスプール弁において、所定の目標流量を確保するために必要なスリーブの長さを短くすることができる。
【００２８】
第１１の手段では、前記スリーブの周方向において、複数の前記第１ポートが互いに異なる位置に形成されており、前記スリーブを内部に収納し、複数の前記第１ポートを互いに連通させる円環状の第１溝と、前記第１溝を外部に連通させる第１ボディ貫通孔とが形成された弁ボディを備える。
【００２９】
上記構成によれば、スリーブの周方向において、複数の第１ポートが互いに異なる位置に形成されている。このため、複数の第１ポートを介して、スリーブの内部と外部との間で流体を流通させることができる。そして、スプール弁は、スリーブを内部に収納する弁ボディを備えている。弁ボディには、複数の第１ポートを互いに連通させる円環状の第１溝と、第１溝を外部に連通させる第１ボディ貫通孔とが形成されている。このため、円環状の第１溝及び第１ボディ貫通孔を介して、複数の第１ポートと弁ボディの外部との間で流体を流通させることができる。したがって、スプール弁を流通する流体の最大流量を大きくしつつ、スリーブの内部と弁ボディの外部との間で流体を容易に流通させることができる。
【００３０】
第１２の手段では、前記スリーブの周方向において、複数の前記第２ポートが互いに異なる位置に形成されており、前記弁ボディには、複数の前記第２ポートを互いに連通させる円環状の第２溝と、前記第２溝を外部に連通させる第２ボディ貫通孔とが形成されている。
【００３１】
上記構成によれば、スリーブの周方向において、複数の第２ポートが互いに異なる位置に形成されている。このため、複数の第２ポートを介して、スリーブの内部と外部との間で流体を流通させることができる。弁ボディには、複数の第２ポートを互いに連通させる円環状の第２溝と、第２溝を外部に連通させる第２ボディ貫通孔とが形成されている。このため、円環状の第２溝及び第２ボディ貫通孔を介して、複数の第２ポートと弁ボディの外部との間で流体を流通させることができる。したがって、スプール弁を流通する流体の最大流量を大きくしつつ、スリーブの内部と弁ボディの外部との間で流体を容易に流通させることができる。
【００３２】
第１３の手段では、前記第１ポートと前記第２ポートとの組み合わせにより１つの弁部が構成されており、前記軸線方向に並んだ前記弁部である第１弁部と第２弁部とを備え、前記第１弁部において、前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部よりも前記第２ポートから離れた位置に形成されており、前記第２幅は前記第１幅よりも大きく、前記第２弁部において、前記第２貫通部は、前記軸線方向において前記第１貫通部と同じ位置に形成されており、前記第２幅は前記第１幅よりも大きく、前記スプールには、前記第１弁部及び前記第２弁部に対してそれぞれ前記縮径部が形成されている。
【００３３】
上記構成によれば、第１ポートと第２ポートとの組み合わせにより１つの弁部が構成されている。このため、１つの弁部により、１つの流体の流量を制御することができる。スプール弁は、軸線方向に並んだ弁部である第１弁部と第２弁部とを備えている。そして、スプールには、第１弁部及び第２弁部に対してそれぞれ縮径部が形成されている。このため、スプール弁は、１つのスプールにより複数の流体の流量を制御することができる。
【００３４】
さらに、第１弁部は、流量の傾きを、第１傾きから第１傾きよりも大きい第２傾きに変化させることができる。一方、第２弁部は、流量の傾きを、第３傾きから第３傾きよりも小さい第４傾きに変化させることができる。このため、第１弁部の一方のポートと第２弁部の一方のポートとを連通させて、スプール弁を混合弁として用いた場合に、混合された流体の流量を一定に近付けることができる。また、上記混合弁において流体の流通方向を逆にすることにより、スプール弁を分配弁として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】スプール弁装置の断面図。
【図２】スリーブの形状を示す図。
【図３】スプールとスリーブの孔との位置関係を示す図。
【図４】図３の一点鎖線囲み部分を拡大して示す拡大展開図。
【図５】制御指令値と流量と孔の開放部分との関係を示す図。
【図６】制御指令値と各弁部の流量との関係を示すグラフ。
【図７】スプールの位置と各弁部の開閉状態との関係を示す断面図。
【図８】スリーブの変更例を示す側面図。
【図９】ポートの変更例を示す模式図。
【図１０】ポートの他の変更例を示す模式図。
【図１１】ポートの他の変更例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、スプール弁を備えるスプール弁装置として具現化している。
【００３７】
図１に示すように、スプール弁装置１０は、流体制御弁としてのスプール弁１１と、スプール弁１１を動作させる駆動部１２とを備えている。スプール弁１１は、円柱状のスプール２１と、スプール２１を摺動可能に支持しているスリーブ２２と、スプール２１及びスリーブ２２を収納している弁ボディ２３とを含んで構成されている。スリーブ２２は円筒状に形成されており、弁ボディ２３は略直方体形状のケース体とされている。スプール弁１１においては、スリーブ２２及び弁ボディ２３の各内部空間により弁室２４が形成されており、その弁室２４にスプール２１が収納されている。スプール２１は、弁室２４よりも軸線方向の長さ寸法が小さくされており、弁室２４においてスプール２１の軸線方向に摺動可能とされている。
【００３８】
スリーブ２２には、弁室２４に通じるポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが形成されている。スリーブ２２の周方向において、複数の第１ポート２６Ａが互いに異なる位置に形成されている。ポート２６Ｂ，２６Ｃ，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃも同様である。ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃは液体や気体などの流体が流れる流体通路とされている。第１ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、流体を弁室２４に供給する供給ポートとされている。第２ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃは、弁室２４から流体が排出される排出ポートとされている。それらポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃは、スプール２１の軸線方向において並んで設けられている。
【００３９】
第１ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを含む各供給経路の概略について説明する。第１ポート２６Ａは、第１スリーブ周溝３６Ａと第１ボディ周溝４１Ａとを介して、第１ボディ貫通孔３９Ａに連通している。第１ポート２６Ｂ，２６Ｃ、第１スリーブ周溝３６Ｂ，３６Ｃ、第１ボディ周溝４１Ｂ，４１Ｃ、第１ボディ貫通孔３９Ｂ，３９Ｃも同様である。
【００４０】
スリーブ２２の外周面には、その周方向に延びる（円環状の）第１スリーブ周溝３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが形成されている。第１スリーブ周溝３６Ａは、複数の第１ポート２６Ａを互いに連通させている。弁ボディ２３の内周面には、その周方向に延びる（円環状の）第１ボディ周溝４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ（第１溝）が形成されている。第１ボディ周溝４１Ａは、第１スリーブ周溝３６Ａの外周に形成されており、第１スリーブ周溝３６Ａと連通している。すなわち、第１ボディ周溝４１Ａは、複数の第１ポート２６Ａを互いに連通させている。第１ボディ周溝４１Ａは、第１スリーブ周溝３６Ａと第１ボディ貫通孔３９Ａとを径方向において連通させている。第１スリーブ周溝３６Ｂ，３６Ｃ、第１ボディ周溝４１Ｂ，４１Ｃ、第１ボディ貫通孔３９Ｂ，３９Ｃも同様である。
【００４１】
また、第２ポート２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを含む各排出経路の概略も、第１ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを含む各供給経路の概略と同様である。すなわち、第２ポート２７Ａは、第２スリーブ周溝５６Ａと第２ボディ周溝５１Ａ（第２溝）とを介して、第２ボディ貫通孔５９Ａに連通している。第２ポート２７Ｂ，２７Ｃ、第２スリーブ周溝５６Ｂ，５６Ｃ、第２ボディ周溝５１Ｂ，５１Ｃ、第２ボディ貫通孔５９Ｂ，５９Ｃも同様である。
【００４２】
弁室２４には、第１ポート２６Ａと第２ポート２７Ａとを連通可能な連通路３８Ａが形成されている。スプール２１は、連通路３８Ａがポート２６Ａ，２７Ａを連通する位置及び連通しない位置に移動可能となっている。スプール２１の外周面はスリーブ２２の内周面と当接又は近接した状態で重なっている。連通路３８Ａがポート２６Ａ，２７Ａを連通していない場合、それらポート２６Ａ，２７Ａの少なくとも一方がスプール２１の外周面により閉鎖されていることになる。一方、連通路３８Ａがポート２６Ａ，２７Ａを連通している場合、第１ポート２６Ａから連通路３８Ａ（弁室２４）を通じて第２ポート２７Ａへ流体が流れる。第１ポート２６Ｂ，２６Ｃ、第２ポート２７Ｂ，２７Ｃ、連通路３８Ｂ，３８Ｃも同様である。
【００４３】
連通路３８Ａは、スプール２１の外周面に設けられたスプール周溝６１Ａにより形成されている。スプール周溝６１Ａはスプール２１の周方向に延びており、軸線方向の幅寸法が、第１ポート２６Ａと第２ポート２７Ａとの離間距離より大きくされている。スプール２１の軸線方向において、スプール周溝６１Ａが第１ポート２６Ａ及び第２ポート２７Ａを跨いだ状態にある場合、それらポート２６Ａ，２７Ａの両方がスプール周溝６１Ａに通じており、スプール周溝６１Ａを介してポート２６Ａ，２７Ａが連通されている。すなわち、連通路３８Ａがポート２６Ａ，２７Ａを跨いだ状態にある場合、それらポート２６Ａ，２７Ａは連通路３８Ａにより連通されている。一方、連通路３８Ａがポート２６Ａ，２７Ａの少なくとも一方に連通していない場合、それらポート２６Ａ，２７Ａはスプール２１により遮断されている。第１ポート２６Ｂ，２６Ｃ、第２ポート２７Ｂ，２７Ｃ、連通路３８Ｂ，３８Ｃ、スプール周溝６１Ｂ，６１Ｃも同様である。
【００４４】
スプール２１の摺動方向は、弁室２４に対するポート２６Ａ，２７Ａの開放方向と交差しているため、スプール２１の摺動に伴ってその摺動方向における連通路３８Ａとポート２６Ａ，２７Ｂとの重なり幅が増減する。すなわちポート２６Ａ，２７Ａの開放面積が増減する。流体がポート２６Ａ，２７Ａを流れる場合、その流量はポート２６Ａ，２７Ａの開放面積が大きいほど大きくなる。開放面積が所定値以上である場合に流量は最大となり、この場合にポート２６Ａ，２７Ａが全開されていることになる。第１ポート２６Ｂ，２６Ｃ、第２ポート２７Ｂ，２７Ｃ、連通路３８Ｂ，３８Ｃも同様である。
【００４５】
スプール２１において、スプール周溝６１Ａが形成された部分は、他の部分の径よりも径が小さい縮径部４３Ａとなっている。スプール周溝６１Ａの底部の角は曲面形状（Ｒ形状）となっているため、応力集中を抑制することができる。スプール周溝６１Ｂ，６１Ｃ、縮径部４３Ｂ，４３Ｃも同様である。スプール２１において、軸線方向において縮径部４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃに隣り合う部分が閉鎖部４２である。この場合、閉鎖部４２、縮径部４３Ａ、閉鎖部４２、縮径部４３Ｂ、閉鎖部４２、縮径部４３Ｃ、閉鎖部４２が、スプール２１の軸線方向において順に並んで設けられている。
【００４６】
こうした構成により、スプール弁１１には、流体の流通及び遮断を行う弁部３１〜３３が設けられている。それら弁部３１〜３３はスプール２１の軸線方向に並んでいる。第１弁部３１は、連通路３８Ａにより連通される一対のポート２６Ａ，２７Ａを有している。第２弁部３２、第３弁部３３、連通路３８Ｂ，３８Ｃ、第１ポート２６Ｂ，２６Ｃ、第２ポート２７Ｂ，２７Ｃも同様である。そして、弁部３１〜３３は、スプール２１の軸線方向に並んで設けられている。スプール２１は弁部３１〜３３ごとにそれぞれ縮径部４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃを有している。各弁部３１〜３３におけるポートの開放はスプール２１の摺動に伴って各縮径部４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃにより個別に行われる。第２弁部３２は一対のポート２６Ｂ，２７Ｂの両方が閉鎖可能な構成とされ、第１弁部３１及び第３弁部３３はそれぞれ第１ポート２６Ａ，２６Ｃだけが閉鎖可能な構成とされている。
【００４７】
本実施形態では、所定の処理動作を行う処理装置にて使用された流体を処理装置に再び供給する流体循環システムが構築されている。このシステムの循環経路には、使用済みの流体を加熱装置により加熱する加熱ライン、冷却装置により冷却する冷却ライン、及び加熱も冷却もしないバイパスラインという３つの経路が含まれている。処理装置の上流側がスプール弁１１を介して上記３つの経路の下流側に接続されている。この場合、スプール弁１１は流れ込んできた複数の流体を混合する混合弁になっている。
【００４８】
第１ボディ貫通孔３９Ａには、スプール弁１１に冷却用（ＣＯＬＤ側）の流体を供給する冷却ラインの配管が接続される。第１ボディ貫通孔３９Ｂには、スプール弁１１に循環用（ＢＹＰ側）の流体を供給するバイパスラインの配管が接続される。第１ボディ貫通孔３９Ｃには、スプール弁１１に加熱用（ＨＯＴ側）の流体を供給する加熱ラインの配管が接続される。また、第２ボディ貫通孔５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃは共に、スプール弁１１から排出される流体を混合する混合用配管に接続される。混合用配管は、処理装置の上流側に接続される。スプール弁１１から処理装置へ流体が流れ込む場合、加熱ライン、冷却ライン、バイパスラインからの流体の各流量はスプール２１の摺動によりまとめて調整される。
【００４９】
スプール弁装置１０において駆動部１２はリニアアクチュエータとされている。駆動部１２は、鋼材等の強磁性体により形成された可動部６５と、可動部６５を挟んで配置された一対の永久磁石６６と、一対の永久磁石６６と同一方向に磁界を発生させるコイル６７とを有している。可動部６５（可動子）は、永久磁石６６の磁界方向と直交する方向に移動可能となっており、その移動方向がスプール２１の摺動方向と同一にされた状態でスプール２１の一端に固定されている。駆動部１２においては、可動部６５の位置、すなわちスプール２１の軸線方向の位置（ストローク位置）が、コイル６７の通電方向及び通電する電圧、電流の大きさに基づいて定められることになる。
【００５０】
駆動部１２において可動部６５が中立位置にある場合、スプール２１は第１弁部３１及び第３弁部３３を閉鎖し且つ第２弁部３２を開放する位置にあり、この場合、スプール２１も中立位置にあることになる。スプール２１が中立位置にある場合、第１弁部３１及び第３弁部３３の両方においてそれぞれの第１ポート２６Ａ，２６Ｃが閉鎖されている。
【００５１】
ちなみに、可動部６５は、コイル６７が通電されていない場合に中立位置にあるものであるが、コイル６７が通電されていない状態では、スプール弁１１を流れる流体の影響で可動部６５が中立位置からずれてしまうと考えられる。これに対して、可動部６５は、コイル６７の通電に伴って発生した磁力により中立位置に位置保持されている。具体的には、スプール弁装置１０には、スプール２１のストローク位置を検出する位置センサ７３が設けられている。位置センサ７３は、検出マグネット７３ａを有している。位置センサ７３の検出結果に基づいて、可動部６５の位置を中立位置とするようにフィードバック制御が行われている。
【００５２】
なお、位置センサ７３は、弁室２４内の流体に対して隔てられた位置にあり、流体の影響を受けないようになっている。また、位置センサ７３は、スプール２１など動作する部材とは非接触の状態で設置されている。ちなみに、位置センサ７３としては、静電容量式、磁歪式、渦電流式などがある。さらに、駆動部１２には、コイル６７が通電されていない場合に可動部６５を中立位置に保持するスプリング等の付勢手段が設けられていてもよい。
【００５３】
スプール２１には、そのスプール２１を軸線方向に貫通するスプール貫通孔７１が設けられている。弁室２４においてスプール２１の両端側の各空間は、スプール２１の摺動に伴って拡縮される拡縮空間２４ａとなっており、それら拡縮空間２４ａはスプール貫通孔７１を介して連通されている。拡縮空間２４ａ及びスプール貫通孔７１は、各弁部３１〜３３を流れる流体などにより満たされており、その流体はスプール２１の摺動に伴ってスプール貫通孔７１を通じて一方の拡縮空間２４ａから他方の拡縮空間２４ａに流体が移動する。これにより、スプール２１の摺動の際、拡縮空間２４ａ内の流体からスプール２１に加えられる抗力が小さくなるため、駆動部１２がスプール２１を摺動させる際の駆動力を低減できる。
【００５４】
次に、図２を参照して、スリーブ２２の形状を詳細に説明する。図２（ａ）はスリーブ２２の外形を示し、図２（ｂ）は円孔８１，８４の中心を通る断面図、図２（ｃ）は長円孔８２の中心を通る断面図である。スリーブ２２の外周部には、上記位置センサ７３側の端部から順に、上記第１スリーブ周溝３６Ａ、第２スリーブ周溝５６Ａ、第１スリーブ周溝３６Ｂ、第２スリーブ周溝５６Ｂ、第１スリーブ周溝３６Ｃ、第２スリーブ周溝５６Ｃが形成されている。スリーブ２２において各スリーブ周溝に隣接する位置には、Ｏリング等のシール部材を取り付けるための溝７４が形成されている。
【００５５】
第１弁部３１において、同形状及び同寸法の４つ（複数）の第２ポート２７Ａが、スリーブ２２の周方向に９０°間隔（等間隔）で形成されている。スリーブ２２の軸線方向において４つの第２ポート２７Ａの位置は一致している。第２ポート２７Ａは、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において所定径ｒ０を有する円孔（貫通孔）である。
【００５６】
スリーブ２２の軸線方向において、第２ポート２７Ａから所定距離だけ離れた位置に第１ポート２６Ａが形成されている。第１ポート２６Ａは、貫通孔である円孔８１、長円孔８２、円孔８３、及び円孔８４を含んでいる。スリーブ２２の周方向において、円孔８１の中心位置と円孔８４の中心位置とは一致している。スリーブ２２の周方向において、円孔８１、長円孔８２、円孔８３は互いに重複しない位置に形成されている。スリーブ２２の周方向において、長円孔８２、円孔８３、円孔８４は互いに重複しない位置に形成されている。
【００５７】
スリーブ２２の軸線方向において、円孔８１、長円孔８２、円孔８３、円孔８４は互いに異なる位置に形成されている。ここで、スリーブ２２の軸線方向における各孔８１〜８４の位置は、第２ポート２７Ａから各孔８１〜８４の第２ポート２７Ａ側の端までの距離で定義する。第２ポート２７Ａからの距離が短い孔から順に、円孔８１、長円孔８２、円孔８３、円孔８４となっている。スリーブ２２の軸線方向において、円孔８１が存在する範囲と、長円孔８２が存在する範囲とが一部重複している。スリーブ２２の軸線方向において、長円孔８２が存在する範囲と、円孔８３が存在する範囲とが一部重複している。スリーブ２２の軸線方向において、円孔８３が存在する範囲と、円孔８４が存在する範囲とが一部重複している。孔８１〜８４は互いに繋がっていない。
【００５８】
円孔８１，８３，８４は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ１，ｒ３，ｒ４をそれぞれ有する円孔である。長円孔８２は、スリーブ２２の周方向において径ｒ２を有し、スリーブ２２の軸線方向において径ｒ２よりも大きい径を有する長円孔である。小さい径から順に、径ｒ１、径ｒ２、径ｒ３、径ｒ４となっている。第１ポート２６Ａは、スリーブ２２の周方向に９０°間隔（等間隔）で４つ（複数）形成されている。ただし、円孔８１，８４は４つ（全て）の第１ポート２６Ａに含まれているが、長円孔８２及び円孔８３は２つ（半分）の第１ポート２６Ａにのみ含まれている。
【００５９】
なお、円孔８１を第１貫通部とみなすと、孔８２〜８４を第２貫通部とみなすことができる。円孔８１を第１貫通部とみなし、円孔８４を第２貫通部とみなすと、孔８２，８３を第３貫通部とみなすことができる。円孔８１を第１貫通部とみなし、円孔８３を第２貫通部とみなすと、長円孔８２を第３貫通部とみなすことができる。長円孔８２を第１貫通部とみなすと、円孔８３，８４を第２貫通部とみなすことができる。長円孔８２を第１貫通部とみなし、円孔８４を第２貫通部とみなすと、円孔８３を第３貫通部とみなすことができる。円孔８３を第１貫通部とみなすと、円孔８４を第２貫通部とみなすことができる。また、第３弁部３３は、第２弁部３２に対して第１弁部３１と対称の位置に対称の形状で形成されている。
【００６０】
第２弁部３２において、貫通孔である円孔８５，８６を含む第１ポート２６Ｂと、貫通孔である円孔８７，８８を含む第２ポート２７Ｂとが形成されている。スリーブ２２の軸線方向において、第１ポート２６Ｂと第２ポート２７Ｂとは互いに所定距離だけ離れている。
【００６１】
スリーブ２２の周方向において、円孔８５と円孔８６とは互いに重複しない位置に形成されている。スリーブ２２の軸線方向において、円孔８５と円孔８６とは同じ位置に形成されている。ここで、スリーブ２２の軸線方向における円孔８５，８６の位置は、円孔８７（第２ポート２７Ｂ）から円孔８５，８６の円孔８７側の端までの距離で定義する。スリーブ２２の軸線方向において、円孔８５が存在する範囲と、円孔８６が存在する範囲とが一部重複している。円孔８５と円孔８６とは互いに繋がっていない。
【００６２】
円孔８５，８６は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ５，ｒ６をそれぞれ有する円孔である。径ｒ６は、上記円孔８４の径ｒ４よりも小さく、孔８１〜８３の径ｒ１〜ｒ３及び円孔８５の径ｒ５よりも大きい。第１ポート２６Ｂは、スリーブ２２の周方向に９０°間隔（等間隔）で４つ（複数）形成されている。ただし、円孔８６は４つ（全て）の第１ポート２６Ｂに含まれているが、円孔８５は２つ（半分）の第１ポート２６Ｂにのみ含まれている。なお、円孔８５が第１貫通部に相当し、円孔８６が第２貫通部に相当する。
【００６３】
スリーブ２２の周方向において、円孔８７と円孔８８とは互いに重複しない位置に形成されている。スリーブ２２の軸線方向において、円孔８７と円孔８８とは同じ位置に形成されている。ここで、スリーブ２２の軸線方向における円孔８７，８８の位置は、円孔８５（第１ポート２６Ｂ）から円孔８７，８８の円孔８５側の端までの距離で定義する。スリーブ２２の軸線方向において、円孔８７が存在する範囲と、円孔８８が存在する範囲とが一部重複している。円孔８７と円孔８８とは互いに繋がっていない。
【００６４】
円孔８７，８８は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ７，ｒ８をそれぞれ有する円孔である。径ｒ８は、上記円孔８４の径ｒ４よりも小さく、孔８１〜８３の径ｒ１〜ｒ３及び円孔８７の径ｒ７よりも大きい。第２ポート２７Ｂは、スリーブ２２の周方向に９０°間隔（等間隔）で４つ（複数）形成されている。ただし、円孔８８は４つ（全て）の第２ポート２７Ｂに含まれているが、円孔８７は２つ（半分）の第２ポート２７Ｂにのみ含まれている。なお、円孔８７が第１貫通部に相当し、円孔８８が第２貫通部に相当する。
【００６５】
図３は、スプール２１とスリーブ２２の孔８１〜８８との位置関係を示す図である。図３（ｃ）は、第１弁部３１及び第３弁部３３の孔８１〜８４をスリーブ２２の周方向に展開して示している。
【００６６】
制御指令値が０％（中立位置）では、スプール２１の閉鎖部４２は第１弁部３１の第１ポート２６Ａ及び第３弁部３３の第１ポート２６Ｃを全閉にし、縮径部４３Ｂが第２弁部３２の第１ポート２６Ｂ及び第２ポート２７Ｂを全開にする。制御指令値が増加するほど、スプール２１の縮径部４３Ｃが第３弁部３３の第１ポート２６Ｃを開き、閉鎖部４２は第２弁部３２の第１ポート２６Ｂを閉じる。そして、制御指令値が１００％では、スプール２１の縮径部４３Ｃは第３弁部３３の第１ポート２６Ｃを全開にし、閉鎖部４２は第２弁部３２の第１ポート２６Ｂを全閉にする。また、制御指令値０％から減少するほど、スプール２１の縮径部４３Ａが第１弁部３１の第１ポート２６Ａを開き、閉鎖部４２が第２弁部３２の第２ポート２７Ｂを閉じる。そして、制御指令値が−１００％では、スプール２１の縮径部４３Ａは第１弁部３１の第１ポート２６Ａを全開にし、閉鎖部４２は第２弁部３２の第２ポート２７Ｂを全閉にする。
【００６７】
同図では、スプール２１が左へ移動することにより、第１弁部３１において縮径部４３Ａが円孔８１を開き始める状態を示している。なお、第２弁部３２では、全開から閉鎖部４２が円孔８８を閉じ始める状態である。第３弁部３３では、閉鎖部４２が円孔８１を閉じ終えて全閉へ移行した状態である。
【００６８】
破線Ｘは、閉鎖部４２と縮径部４３Ａとの境界を示している。図４は、図３の一点鎖線囲み部分を拡大して示す拡大展開図である。同図に示すように、円孔８１のみが破線Ｘに接しており、孔８２〜８４は破線Ｘから離れている。このため、第１弁部３１の第１ポート２６Ａを閉鎖した状態において、孔８２〜８４を通じてスリーブ２２の内周面とスプール２１の外周面との間から縮径部４３Ａへ流体が漏れることを抑制することができる。さらに、円孔８１の径ｒ１は、孔８２〜８４の径ｒ２〜ｒ４よりも小さい。したがって、第１弁部３１の第１ポート２６Ａを閉鎖した状態において、スリーブ２２の内周面とスプール２１の外周面との間からの流体の漏れ量を減少させることができる。同様に、第３弁部３３の第１ポート２６Ｃを閉鎖した状態において、スリーブ２２の内周面とスプール２１の外周面との間からの流体の漏れ量を減少させることができる。
【００６９】
図５は、制御指令値と流量Ｑと孔８１〜８４（第１ポート２６Ｃ）の開放部分との関係を示す図である。同図は、上記加熱ラインの加熱用の流体が第３弁部３３を通じて流れる流量を示している。
【００７０】
制御指令値が０％では、孔８１〜８４が全て閉鎖部４２により閉じられており、流量は０（Ｌ／ｍｉｎ）である。制御指令値が０〜数％までは、孔８１〜８４が全て閉鎖部４２により閉じられており、流量は０（Ｌ／ｍｉｎ）である。すなわち、第３弁部３３は制御指令値０％付近に不感帯を有している。
【００７１】
制御指令値がさらに増加すると、円孔８１がスプール２１の縮径部４３Ｃにより開かれ始める。このとき、スリーブ２２の周方向における円孔８１の径ｒ１は、孔８２〜８４の径ｒ２〜ｒ４よりも小さいため、流体の流量は最も緩やかに増加する。すなわち、制御指令値（スプール２１の移動量）に対する流量の傾きは最も小さくなる。
【００７２】
円孔８１が半分まで開かれると、縮径部４３Ｃにより長円孔８２が開かれ始める。ここで、円孔８１はスリーブ２２の周方向において径ｒ１を有する円孔であるため、円孔８１の開放面積の増加速度は前半で上昇し後半で低下する。この点、円孔８１が半分まで開かれると、長円孔８２が開かれ始めるため、第１ポート２６Ｃの開放面積の増加速度が上昇後に低下することを抑制することができる。長円孔８２の径ｒ２は、円孔８１の径ｒ１よりも大きく円孔８３，８４の径ｒ３，ｒ４よりも小さいため、流体の流量は緩やかに増加する。長円孔８２の半円部分が開放された後は、長円孔８２の矩形部分が開かれるため、制御指令値に対する流量の傾きは一定となる。
【００７３】
制御指令値がさらに増加すると、円孔８３が縮径部４３Ｃにより開かれ始める。このとき、スリーブ２２の周方向における円孔８３の径ｒ３は、孔８１，８２の径ｒ１，ｒ２よりも大きく円孔８４の径ｒ４よりも小さいため、流体の流量はやや急に増加する。
【００７４】
制御指令値が５０％になると、円孔８４が縮径部４３Ｃにより開かれ始める。このとき、スリーブ２２の周方向における円孔８４の径ｒ４は、孔８１〜８３の径ｒ１〜ｒ３よりも大いため、流体の流量は最も急に増加する。すなわち、制御指令値に対する流量の傾きは最も大きくなる。
【００７５】
制御指令値が１００％になると、スリーブ２２の軸線方向においてスプール２１を第２ポート２７Ｃから第１ポート２６Ｃの方向へ最大限移動させた状態となる。この状態において、円孔８４のうち開放された部分は半分以下となっている。このため、円孔８４の開放面積の増加速度が上昇する前半で円孔８４の開放を終了し、円孔８４の開放面積の増加速度が低下する後半には円孔８４の開放を行わないようにすることができる。したがって、第１ポート２６Ｃの開放面積の増加速度が低下することを抑制することができる。
【００７６】
また、上記冷却ラインの冷却用の流体が第１弁部３１を通じて流れる流量と制御指令値との関係も同様である。その場合、制御指令値が負の値となり、制御指令値の増加が減少に置き換わる。
【００７７】
一方、図３に示したように、制御指令値が０％では、孔８５〜８８が全開であり、循環ラインの循環用の流体の流量は最大である。制御指令値が０〜±数％までは、孔８５〜８８は全開であり、流量は最大である。すなわち、第２弁部３２は制御指令値０％付近に不感帯を有している。
【００７８】
制御指令値が増加すると、円孔８６が閉鎖部４２により閉じられ始める。このとき、スリーブ２２の周方向における円孔８６の径ｒ６は、上記円孔８４の径ｒ４よりも小さく、孔８１〜８３の径ｒ１〜ｒ３及び円孔８５の径ｒ５よりも大きい。このため、流体の流量は緩やかに、具体的には孔８１，８２が開放されることによる流量の増加速度と同程度の減少速度で減少する。
【００７９】
制御指令値がさらに増加すると、円孔８５が閉鎖部４２により閉じられ始める。すなわち、円孔８６と円孔８５とが閉鎖部４２により閉じられる。このため、流体の流量は急に、具体的には円孔８３，８４が開放されることによる流量の増加速度と同程度の減少速度で減少する。
【００８０】
制御指令値が１００％になると、スリーブ２２の軸線方向においてスプール２１を第１ポート２６Ｂから第２ポート２７Ｂの方向へ最大限移動させた状態となる。この状態において、円孔８５，８６は全閉となっている。
【００８１】
図６は、制御指令値と各弁部３１〜３３の流量との関係を示すグラフである。第１弁部３１により冷却用の流体（ＣＯＬＤ）の流量が調節され、第２弁部３２により循環用の流体（ＢＹＰ）の流量が調節され、第３弁部３３により加熱用の流体（ＨＯＴ）の流量が調節される。
【００８２】
同図に示すように、制御指令値が−１００％では、流体（ＣＯＬＤ）の流量が最大となっており、流体（ＢＹＰ）の流量及び流体（ＨＯＴ）の流量は共に０になっている。制御指令値が−１００％から−５０％までは、制御指令値が増加すると流体（ＣＯＬＤ）の流量が急激に減少し、流体（ＢＹＰ）の流量が急激に増加する。スプール弁１１から排出される流体の合計流量（ＴＯＴＡＬ）は、制御指令値にかかわらず一定となっている。
【００８３】
制御指令値が−５０％からさらに増加すると、流体（ＣＯＬＤ）の流量はやや緩やかに減少し、流体（ＢＹＰ）の流量はやや緩やかに増加する。制御指令値がさらに増加すると、流体（ＣＯＬＤ）の流量は最も緩やかに減少し、流体（ＢＹＰ）の流量は最も緩やかに増加する。
【００８４】
制御指令値が−数％になると、流体（ＣＯＬＤ）の流量は０となり、流体（ＢＹＰ）の流量は最大となる。制御指令値が数％になるまでは、流体（ＣＯＬＤ）の流量は０で、流体（ＢＹＰ）の流量が最大の状態で維持される。
【００８５】
制御指令値が数％を超えて増加すると、流体（ＢＹＰ）の流量は最も緩やかに減少し、流体（ＨＯＴ）の流量は最も緩やかに増加する。制御指令値が５０％までは、制御指令値が増加すると流体（ＢＹＰ）の流量はやや緩やかに減少し、流体（ＨＯＴ）の流量はやや緩やかに増加する。
【００８６】
制御指令値が５０％から１００％までは、制御指令値が増加すると流体（ＢＹＰ）の流量が急激に減少し、流体（ＨＯＴ）の流量が急激に増加する。なお、制御指令値と各弁部３１〜３３の流量との関係は、図６に示す関係に限らず、孔８１〜８８の位置や径ｒ１〜ｒ８を調節することにより任意に設定することができる。
【００８７】
図７は、スプール２１の位置と各弁部３１〜３３の開閉状態との関係を示す断面図である。
【００８８】
図７（ａ）に示す制御指令値が−１００％では、スプール２１は、中立位置から第１弁部３１側（負方向）に最も移動した位置にある。図６に示すように、第１弁部３１（ＣＯＬＤ）が最大流量とされ、第２弁部３２（ＢＹＰ）及び第３弁部３３（ＨＯＴ）が流量０とされている。第１弁部３１においては、第１ポート２６Ａ及び第２ポート２７Ａが共に全開されている。第２弁部３２においては、第１ポート２６Ｂ，第２ポート２７Ｂのうち第２ポート２７Ｂが閉鎖されている。第３弁部３３においては、第１ポート２６Ｃ，第２ポート２７Ｃのうち第１ポート２６Ｃが閉鎖されている。この場合、第１弁部３１を通じて冷却用の流体（ＣＯＬＤ）のみが処理装置へ流れる。
【００８９】
図７（ｂ）に示す制御指令値が−５０％では、スプール２１は、負方向に最も移動した位置と中立位置との中央にある。図６に示すように、第１弁部３１（ＣＯＬＤ）が最大流量の２割程度の流量とされ、第２弁部３２（ＢＹＰ）が最大流量の８割程度の流量とされ、第３弁部３３（ＨＯＴ）が流量０とされている。第１弁部３１においては、第１ポート２６Ａが２割程度開かれている。第２弁部３２においては、第１ポート２６Ｂ，第２ポート２７Ｂのうち第２ポート２７Ｂが８割程度開かれている。第３弁部３３においては、第１ポート２６Ｃ，第２ポート２７Ｃのうち第１ポート２６Ｃが閉鎖されている。この場合、第１弁部３１を通じて流れる冷却用の流体（ＣＯＬＤ）と第２弁部３２を通じて流れる循環用の流体（ＢＹＰ）とが混合されて処理装置へ流れる。
【００９０】
図７（ｃ）に示す制御指令値が０％では、スプール２１は、中立位置にある。図６に示すように、第２弁部３２（ＢＹＰ）が最大流量とされ、第１弁部３１（ＣＯＬＤ）及び第３弁部３３（ＨＯＴ）が流量０とされている。第１弁部３１においては、第１ポート２６Ａ，第２ポート２７Ａのうち第１ポート２６Ａが閉鎖されている。第２弁部３２においては、第１ポート２６Ｂ及び第２ポート２７Ｂが共に全開されている。第３弁部３３においては、第１ポート２６Ｃ，第２ポート２７Ｃのうち第１ポート２６Ｃが閉鎖されている。この場合、第２弁部３２を通じて循環用の流体（ＢＹＰ）のみが処理装置へ流れる。
【００９１】
図７（ｄ）に示す制御指令値が５０％では、スプール２１は、中立位置と、中立位置から第３弁部３３側（正方向）に最も移動した位置との中央にある。図６に示すように、第１弁部３１（ＣＯＬＤ）が流量０とされ、第２弁部３２（ＢＹＰ）が最大流量の８割程度の流量とされ、第３弁部３３（ＨＯＴ）が最大流量の２割程度の流量とされている。第１弁部３１においては、第１ポート２６Ａ，第２ポート２７Ａのうち第１ポート２６Ａが閉鎖されている。第２弁部３２においては、第１ポート２６Ｂ，第２ポート２７Ｂのうち第１ポート２６Ｂが８割程度開かれている。第３弁部３３においては、第１ポート２６Ｃ，第２ポート２７Ｃのうち第１ポート２６Ｃが２割程度開かれている。この場合、第２弁部３２を通じて流れる循環用の流体（ＢＹＰ）と第３弁部３３を通じて流れる加熱用の流体（ＨＯＴ）とが混合されて処理装置へ流れる。
【００９２】
図７（ｅ）に示す制御指令値が１００％では、スプール２１は、中立位置から第３弁部３３側（正方向）に最も移動した位置にある。図６に示すように、第３弁部３３（ＨＯＴ）が最大流量とされ、第２弁部３２（ＢＹＰ）及び第３弁部３３（ＨＯＴ）が流量０とされている。第１弁部３１においては、第１ポート２６Ａ，第２ポート２７Ａのうち第１ポート２６Ａが閉鎖されている。第２弁部３２においては、第１ポート２６Ｂ，第２ポート２７Ｂのうち第１ポート２６Ｂが閉鎖されている。第３弁部３３においては、第１ポート２６Ｃ及び第２ポート２７Ｃが共に全開されている。この場合、第３弁部３３を通じて加熱用の流体（ＨＯＴ）のみが処理装置へ流れる。
【００９３】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点有する。
【００９４】
・第１ポート２６Ａ，２６Ｃは、スリーブ２２の周方向において径ｒ１を有する円孔８１と、スリーブ２２の周方向において径ｒ１と異なる径ｒ２を有する長円孔８２とを含んでいる。このため、スリーブ２２の軸線方向におけるスプール２１の移動量に応じて、例えば長円孔８２が閉鎖されており且つ円孔８１の一部が開放された状態、円孔８１の全部が開放されており且つ長円孔８２の一部が開放された状態、円孔８１の全部及び長円孔８２の全部が開放された状態等を実現することができる。そして、これらの状態では、軸線方向におけるスプール２１の移動量と流体の流量増加量との関係（流量の傾き）が互いに異なる。したがって、軸線方向における円孔８１及び長円孔８２の位置や、径ｒ１、径ｒ２を調節することにより、軸線方向におけるスプール２１の移動量と流体の流量増加量との関係を柔軟に設定することができる。なお、円孔８３と円孔８４との組み合わせ等においても、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００９５】
・円孔８１及び長円孔８２はそれぞれ円孔及び長円孔であるため、ドリル等の孔加工により容易に形成することができる。しかも、孔の形状が簡素であるため、加工後のばり除去等（仕上げ）が容易であるとともに、応力集中を抑制して剛性を向上させることができる。このため、スリーブ２２の曲がり（変形）を抑制することができ、スプール２１の摺動性を向上させることができる。また、軸線方向における円孔８１及び長円孔８２の位置や、径ｒ１、径ｒ２を調節することにより、スプール２１の移動量と流体の流量増加量との関係を設定することができるため、スプール２１に背景技術のような傾斜部を形成する必要がない。したがって、スプール２１弁の製造難度が高くなることを抑制することができる。
【００９６】
・第１弁部３１及び第３弁部３３において、長円孔８２は、軸線方向において円孔８１よりもそれぞれ第２ポート２７Ａ，２７Ｃから離れた位置に形成されている。このため、第１ポート２６Ａ，２６Ｃをスプール２１が閉鎖した状態において、第２ポート２７Ａ，２７Ｃからそれぞれ第１ポート２６Ａ，２６Ｃの方向へスプール２１が移動すると、まず円孔８１が開放され、続いて長円孔８２が開放される。そして、長円孔８２の径ｒ２は、円孔８１の径ｒ１よりも大きい。このため、長円孔８２が閉鎖されており且つ円孔８１の開放面積が増加する間、すなわち第１ポート２６Ａ，２６Ｃの開き始めに、流体の流量の傾きを小さくすることができる。したがって、第１ポート２６Ａ，２６Ｃの開き始めに、流体の流量を微調整し易くなる。さらに、第１ポート２６Ａ，２６Ｃを閉鎖した状態において、スリーブ２２の内周面とスプール２１の外周面との間から漏れる流体は、径ｒ１よりも大きい径ｒ２の長円孔８２を介しては流れにくいため、流体の漏れ量を減少させることができる。
【００９７】
・円孔８３，８４の開放面積が増加することにより、円孔８１の開放面積が増加する時よりも、スプール２１の移動量に対する流量増加量（流量の傾き）を大きくすることができる。このため、流量の傾きを、第１傾きから第１傾きよりも大きい第２傾きに変化させるスプール２１弁において、所定の目標流量を確保するために必要なスリーブ２２の長さを短くすることができる。
【００９８】
・円孔８１はスリーブ２２の周方向において径ｒ１を有する円孔であるため、円孔８１の開放面積の増加速度は前半で上昇し後半で低下する。この点、軸線方向において、円孔８１が存在する範囲と、長円孔８２が存在する範囲とが一部重複している。したがって、円孔８１が全開するまでに長円孔８２を開き始めることができ、第１ポート２６Ａ，２６Ｃの開放面積の増加速度が上昇後に低下することを抑制することができる。すなわち、長円孔８２が開き始める際に、流体の流量の傾きが減少することを抑制することができる。なお、長円孔８２と円孔８４との組み合わせ等においても、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００９９】
・孔８１〜８３が繋がると、第１ポート２６Ａ，２６Ｃの形状が複雑になり、スリーブ２２の強度が低下するおそれがある。この点、孔８１〜８３は、スリーブ２２の周方向において互いに重複しない位置に形成されている。したがって、軸線方向において、円孔８１（長円孔８２）が存在する範囲と、長円孔８２（円孔８３）が存在する範囲とが一部重複している場合も、円孔８１（長円孔８２）と長円孔８２（円孔８３）とが繋がることを防ぐことができる。
【０１００】
・軸線方向においてスプール２１を第２ポート２７Ａ，２７Ｃからそれぞれ第１ポート２６Ａ，２６Ｃの方向へ最大限移動させた状態で、円孔８４のうち開放された部分は半分以下である。このため、円孔８４の開放面積の増加速度が上昇する範囲内で、流体の流量を制御することができる。したがって、円孔８４が開き始めた後に、流体の流量の傾きが減少することを抑制することができる。
【０１０１】
・第１ポート２６Ａ，２６Ｃは、軸線方向において円孔８１と円孔８４との間の位置に形成された孔８２，８３を含んでいる。このため、第１ポート２６Ａ，２６Ｃをスプール２１が閉鎖した状態において、第２ポート２７Ａ，２７Ｃからそれぞれ第１ポート２６Ａ，２６Ｃの方向へスプール２１が移動すると、まず円孔８１が開放され、続いて孔８２，８３が開放され、続いて円孔８４が開放される。そして、孔８２，８３は、スリーブ２２の周方向において径ｒ１よりも大きく且つ径ｒ４よりも小さい径ｒ２，ｒ３をそれぞれ有する孔である。このため、円孔８１の開放面積が増加する時と、円孔８４の開放面積が増加する時との間において、流体の流量の傾きをそれらの時の中間の傾きに設定し易くなる。
【０１０２】
・第２弁部３２において、円孔８６は、軸線方向において円孔８５と同じ位置に形成されている。このため、第１ポート２６Ｂをスプール２１が閉鎖した状態において、第２ポート２７Ｂから第１ポート２６Ｂの方向へスプール２１が移動すると、円孔８５及び円孔８６が同時に開放され始める。このため、円孔８５及び円孔８６の開放面積が共に増加する間、すなわち第１ポート２６Ｂの開き始めに、流体の流量の傾きを大きくすることができる。
【０１０３】
・ここで、円孔８６の径ｒ６は、円孔８５の径ｒ５よりも大きい。このため、第２ポート２７Ｂから第１ポート２６Ｂの方向へスプール２１がさらに移動すると、円孔８５の全部が開放され、円孔８６の開放面積のみが増加する。これにより、円孔８５及び円孔８６の開放面積が増加する時よりも、流体の流量の傾きを小さく設定し易くなる。したがって、流体の流量の傾きを、第３傾きから第３傾きよりも小さい第４傾きに変化させるスプール弁１１において、所定の目標流量を確保するために必要なスリーブ２２の長さを短くすることができる。なお、第２ポート２７Ｂをスプール２１が閉鎖した状態において、第１ポート２６Ｂから第２ポート２７Ｂの方向へスプール２１が移動する場合も、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０４】
・スリーブ２２の周方向において、複数の第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）が互いに異なる位置に形成されている。このため、複数の第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）を介して、スリーブ２２の内部と外部との間で流体を流通させることができる。そして、スプール弁１１は、スリーブ２２を内部に収納する弁ボディ２３を備えている。弁ボディ２３には、複数の第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）を互いに連通させる円環状の第１ボディ周溝４１Ａ（４１Ｃ）と、第１ボディ周溝４１Ａ（４１Ｃ）を外部に連通させる第１ボディ貫通孔３９Ａ（３９Ｃ）とが形成されている。このため、円環状の第１ボディ周溝４１Ａ（４１Ｃ）及び第１ボディ貫通孔３９Ａ（３９Ｃ）を介して、複数の第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）と弁ボディ２３の外部との間で流体を流通させることができる。したがって、スプール弁１１を流通する流体の最大流量を大きくしつつ、スリーブ２２の内部と弁ボディ２３の外部との間で流体を容易に流通させることができる。
【０１０５】
・スリーブ２２の周方向において、複数の第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）が互いに異なる位置に形成されている。このため、複数の第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）を介して、スリーブ２２の内部と外部との間で流体を流通させることができる。弁ボディ２３には、複数の第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）を互いに連通させる円環状の第２ボディ周溝５１Ａ（５１Ｃ）と、第２ボディ周溝５１Ａ（５１Ｃ）を外部に連通させる第２ボディ貫通孔５９Ａ（５９Ｃ）とが形成されている。このため、円環状の第２ボディ周溝５１Ａ（５１Ｃ）及び第２ボディ貫通孔５９Ａ（５９Ｃ）を介して、複数の第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）と弁ボディ２３の外部との間で流体を流通させることができる。したがって、スプール弁１１を流通する流体の最大流量を大きくしつつ、スリーブ２２の内部と弁ボディ２３の外部との間で流体を容易に流通させることができる。
【０１０６】
・第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）と第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）との組み合わせにより１つの弁部が構成されている。このため、１つの弁部により、１つの流体の流量を制御することができる。スプール弁１１は、軸線方向に並んだ弁部である第１弁部３１、第２弁部３２、及び第３弁部３３を備えている。そして、スプール２１には、第１弁部３１、第２弁部３２、及び第３弁部３３に対してそれぞれ縮径部４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃが形成されている。このため、スプール弁１１は、１つのスプール２１により複数の流体の流量を制御することができる。
【０１０７】
・第１弁部３１及び第３弁部３３は、流量の傾きを、第１傾きから第１傾きよりも大きい第２傾きに変化させることができる。一方、第２弁部３２は、流量の傾きを、第３傾きから第３傾きよりも小さい第４傾きに変化させることができる。このため、第１弁部３１（第３弁部３３）の第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）と第２弁部３２の第２ポート２７Ｂとを連通させて、スプール弁１１を混合弁として用いた場合に、混合された流体の流量を一定に近付けることができる。また、上記混合弁において流体の流通方向を逆にすることにより、スプール弁１１を分配弁として用いることもできる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
・スリーブ２２の内周面と閉鎖部４２の外周面との間にクリアランスが設けられており、制御指令値が０％において、クリアランス及び孔８１〜８４を通じて流体が流れる構成を採用することもできる。
【０１１０】
・スプール弁１１から排出される流体の合計流量は、制御指令値にかかわらず一定であることが望ましいが、制御指令値によって若干変化してもよい。また、スプール弁１１に対する流体の供給側と排出側との差圧が一定であり、且つ流体の合計流量が制御指令値によって若干変化する場合に、差圧を制御することにより制御指令値にかかわらず流体の合計流量を一定にすることもできる。
【０１１１】
・第３弁部３３により冷却用の流体（ＣＯＬＤ）の流量が調節され、第２弁部３２により循環用の流体（ＢＹＰ）の流量が調節され、第１弁部３１により加熱用の流体（ＨＯＴ）の流量が調節される構成を採用することもできる。
【０１１２】
・上記実施形態では、スリーブ２２において各スリーブ周溝に隣接する位置には、Ｏリング等のシール部材を取り付けるための溝７４が形成されていた。これに代えて、弁ボディ２３において、上記溝７４に対応する位置にＯリング等のシール部材を取り付けるための溝を形成することもできる。
【０１１３】
・第１ボディ貫通孔３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃは、第１スリーブ周溝３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを介さずに第１ポート２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに接続されていてもよい。すなわち、第１ボディ周溝４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを形成し、第１スリーブ周溝３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを省略してもよい。なお、第１ボディ周溝４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを省略し、第１スリーブ周溝３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを形成してもよい。
【０１１４】
・図８に示すように、第１ポート２６Ａ，２６Ｃは、貫通孔である複数の円孔９１（第１貫通部）と、貫通孔である円孔９２（第２貫通部）とを含む。このため、円孔９１の数を調節することによって、第１ポート２６Ａ，２６Ｃの開き始めにおけるスプール２１の移動量と流量増加量との関係を容易に設定することができる。さらに、複数の円孔９１は、軸線方向における位置が互いに異なっている。このため、第１ポート２６Ａ，２６Ｃを閉鎖した状態において、スプール２１の縮径部４３Ａ，４３Ｃにそれぞれ近い位置の円孔９１を減らすことができ、スリーブ２２の内周面とスプール２１の外周面との間からの流体の漏れ量を減少させることができる。
【０１１５】
・図９に示すように、第１ポート２６Ｃ（２６Ａ）が貫通孔である長円孔部９３と円孔部９４とを含んでいてもよい。長円孔部９３（第１貫通部）は、スリーブ２２の周方向において径ｒ１３を有し、スリーブ２２の軸線方向において径ｒ１３よりも大きい径を有する長円孔である。円孔部９４（第２貫通部）は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ１３よりも大きい径ｒ１４を有する円孔である。スリーブ２２の周方向において、長円孔部９３の中心位置と円孔部９４の中心位置とは一致している。スリーブ２２の軸線方向において、長円孔部９３が存在する範囲と、円孔部９４が存在する範囲とが一部重複している。このため、長円孔部９３と円孔部９４とが繋がっている。こうした構成であっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。なお、円孔部９４を、スリーブ２２の周方向において径ｒ１４を有し、スリーブ２２の軸線方向において径ｒ１４よりも大きい径を有する長円孔に変更してもよい。
【０１１６】
・図１０に示すように、第１ポート２６Ｃ（２６Ａ）が円孔９５と円孔９６とを含んでいてもよい。円孔９５（第１貫通部）は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ１５を有する円孔である。円孔９６（第２貫通部）は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ１５よりも大きい径ｒ１６を有する円孔である。スリーブ２２の周方向において、円孔９５の中心位置と円孔９６の中心位置とは異なっている。スリーブ２２の軸線方向において、円孔９５が存在する範囲と円孔９６が存在する範囲とは重複していない。こうした構成であっても、第１ポート２６Ｃの開放面積の増加速度が上昇後に一旦低下することを除いて、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
【０１１７】
・長円孔は、軸線方向に長径が沿った長円孔に限らず、軸線方向に短径が沿った長円孔であってもよい。この場合は、スプール２１の移動量に対する流量増加量（流量の傾き）を大きくすることができる。また、長円孔として、半円部と矩形部とを有する形状に限らず、楕円を採用することもできる。
【０１１８】
・図１１に示すように、第１ポート２６Ｃ（２６Ａ）が円孔９５と三角孔９７とを含んでいてもよい。円孔９５（第１貫通部）は、スリーブ２２の周方向及び軸線方向において径ｒ１５を有する円孔である。貫通孔である三角孔９７（第２貫通部）は、スリーブ２２の周方向において径ｒ１５よりも大きい幅ｗ１を有する三角孔である。三角孔９７の一辺はスリーブ２２の周方向に沿っており、三角孔９７の角は丸くなっている。三角孔９７においてスリーブ２２の周方向に沿った一辺は、円孔９５から最も離れた位置に配置されている。スリーブ２２の周方向において、円孔９５の中心位置と三角孔９７の重心位置とは異なっている。スリーブ２２の軸線方向において、円孔９５が存在する範囲と三角孔９７が存在する範囲とは重複していない。こうした構成であっても、第１ポート２６Ｃの開放面積の増加速度が上昇後に一旦低下することを除いて、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。なお、スリーブ２２の軸線方向において、円孔９５が存在する範囲と三角孔９７が存在する範囲とは重複していてもよい。また、円孔９５の形状を三角孔に変更してもよいし、三角孔９７の形状を円孔又は長円孔に変更してもよい。すなわち、第１貫通部及び第２貫通部の少なくとも一方は、スリーブ２２の周方向に一辺が沿った三角孔であり、三角孔の角が丸くなっている構成を採用してもよい。また、第１貫通部及び第２貫通部の形状を、その他の多角形孔（多角形状の貫通孔）にしてもよい。なお、多角形孔の角は丸くなっていることが望ましい。
【０１１９】
・スリーブ２２の周方向において、第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）が１つのみ形成されていてもよい。その場合は、第１スリーブ周溝３６Ａ（３６Ｃ）、及び第１ボディ周溝４１Ａ（４１Ｃ）を省略し、第１ポート２６Ａ（２６Ｃ）を第１ボディ貫通孔３９Ａ（３９Ｃ）に接続すればよい。
【０１２０】
・スリーブ２２の周方向において、第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）が１つのみ形成されていてもよい。その場合は、第２スリーブ周溝５６Ａ（５６Ｃ）、及び第２ボディ周溝５１Ａ（５１Ｃ）を省略し、第２ポート２７Ａ（２７Ｃ）を第２ボディ貫通孔５９Ａ（５９Ｃ）に接続すればよい。
【０１２１】
・第１〜第３弁部３１〜３３の少なくとも１つを備えるスプール弁として実現することもできる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…スプール弁装置、１１…スプール弁、１２…駆動部、２１…スプール、２２…スリーブ、２３…弁ボディ、２４…弁室、２６Ａ…第１ポート、２６Ｂ…第１ポート、２６Ｃ…第１ポート、２７Ａ…第２ポート、２７Ｂ…第２ポート、２７Ｃ…第２ポート、３１…第１弁部、３２…第２弁部、３３…第３弁部、３８Ａ…連通路、３８Ｂ…連通路、３８Ｃ…連通路、３９Ａ…第１ボディ貫通孔、３９Ｂ…第１ボディ貫通孔、３９Ｃ…第１ボディ貫通孔、４２…閉鎖部、４３Ａ…縮径部、４３Ｂ…縮径部、４３Ｃ…縮径部、５９Ａ…第２ボディ貫通孔、５９Ｂ…第２ボディ貫通孔、５９Ｃ…第２ボディ貫通孔、８１…円孔、８２…長円孔、８３…円孔、８４…円孔、８５…円孔、８６…円孔、８７…円孔、８８…円孔、９１…円孔、９２…円孔、９３…長円孔部、９４…円孔部、９５…円孔、９６…円孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020106123.tif 000009
【図８】
2020106123.tif 000010
【図９】
2020106123.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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