JP6120638B2 - Electric on-off valve - Google Patents
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Description
本発明は、駆動部に対する通電作用下に弁体を開閉動作させることで、流体の流通状態を切り換える電動開閉弁に関する。 The present invention relates to an electric on-off valve that switches a fluid flow state by opening and closing a valve body under an energizing action on a drive unit.
本出願人は、モータの駆動作用下にシャフトを介して弁体を開閉させることで、流体の流通状態を切換可能な電動式の開閉弁を提案している(特許文献1参照)。この開閉弁は、例えば、燃料電池システムに用いられ、駆動源であるモータと、該モータの駆動軸に設けられるギアに噛合されるギア機構と、該ギア機構に接続されるシャフトと、該シャフトの端部に設けられる円盤状の弁体と、前記弁体の弁開又は弁閉状態を保持するために付勢するスプリングとを備える。そして、モータへ通電することにより駆動軸の回転に伴ってギア機構が所定方向へと回転し、それに伴って、シャフトと共に弁体が回転することで、該弁体に臨むように設けられた流路を閉塞し、一方、前記モータへの通電を停止することでスプリングの弾発力によって前記弁体を回転させて流路の連通した弁開状態へと切り換えている。 The present applicant has proposed an electric on-off valve that can switch the flow state of fluid by opening and closing the valve body through a shaft under the driving action of a motor (see Patent Document 1). This on-off valve is used in, for example, a fuel cell system, a motor as a drive source, a gear mechanism meshed with a gear provided on a drive shaft of the motor, a shaft connected to the gear mechanism, and the shaft A disc-shaped valve body provided at an end of the valve body, and a spring that biases the valve body in order to maintain the valve open or closed state. When the motor is energized, the gear mechanism rotates in a predetermined direction along with the rotation of the drive shaft, and the valve body rotates along with the shaft. The passage is closed, and on the other hand, the valve element is rotated by the spring force of the spring by stopping energization of the motor, thereby switching to the valve open state in which the flow path communicates.
このような電動式の開閉弁では、例えば、弁体の弁開状態を保持する際には、スプリング等の推力によって行っているため、駆動部は非通電状態となり、電力を消費することはないが、弁閉状態を保持する場合には、駆動部に対して通電し続けることで駆動力を発生させ保持する構成としている。近年、省エネルギー化の観点から、上述したような電動式の開閉弁の駆動部で使用される消費電力をさらに低減させたいという要請がある。 In such an electric on-off valve, for example, when the valve body is kept open, the drive unit is in a non-energized state and does not consume power because the thrust of a spring or the like is used. However, when the valve closed state is maintained, the driving force is generated and maintained by continuously energizing the driving unit. In recent years, from the viewpoint of energy saving, there is a demand for further reducing the power consumption used in the drive unit of the electric on-off valve as described above.
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、消費電力のさらなる低減を図りつつ、弁体の開閉状態を確実に保持することが可能な電動開閉弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in connection with the above-described proposal, and an object thereof is to provide an electric on-off valve that can reliably maintain the open / close state of the valve body while further reducing power consumption. To do.
前記の目的を達成するために、本発明は、弁軸に支持された弁体を開閉動作させることで流路の連通状態を切り換える電動開閉弁において、
前記流路の形成されるボディと、
通電作用下に回転し、前記弁体を開閉動作させる駆動部と、
前記弁体を前記駆動部の駆動力の付勢方向と反対方向に付勢する付勢部材と、
前記弁体を挟んで前記駆動部とは反対側に設けられ、前記駆動部に対する非通電時において、前記付勢部材の付勢力に対抗して前記弁体を全閉又は全開位置で保持するロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、外周面に段付部を有し前記弁軸と同軸上に接続されるローターと、前記段付部に係合される係合部を有し該係合部を前記ローター側に向かって押圧する押圧部材とを備え、前記ローターは、前記段付部に向けて拡径した拡径部を有し、前記拡径部に隣接して前記段付部が設けられ、前記押圧部材は、前記係合部を有し該係合部が前記ローターの外周面側に向かって回転自在に設けられたレバーと、前記係合部が前記外周面側に向かって回転するように前記レバーを付勢するスプリングとを備え、前記係合部は、前記レバーに回転自在に設けられた回転ローラからなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an electric on-off valve that switches a communication state of a flow path by opening and closing a valve body supported by a valve shaft.
A body in which the flow path is formed;
A drive unit that rotates under energization and opens and closes the valve body;
A biasing member that biases the valve body in a direction opposite to the biasing direction of the driving force of the driving unit;
A lock provided on the opposite side of the drive unit across the valve body, and holds the valve body in a fully closed or fully open position against the biasing force of the biasing member when the drive unit is not energized Mechanism,
With
The lock mechanism includes a rotor having a stepped portion on an outer peripheral surface and connected coaxially with the valve shaft, and an engaging portion engaged with the stepped portion. A pressing member that presses toward the step, and the rotor has an enlarged diameter portion that is enlarged toward the stepped portion, the stepped portion is provided adjacent to the enlarged diameter portion, and the pressing The member includes the engaging portion, the lever provided rotatably with respect to the outer peripheral surface side of the rotor, and the engagement portion to rotate toward the outer peripheral surface side. And a spring for urging the lever, wherein the engaging portion is composed of a rotating roller rotatably provided on the lever .
本発明によれば、通電作用下に駆動部を回転させ弁体を開閉させる電動開閉弁において、前記弁体の全閉又は全開状態のいずれか一方を付勢部材の付勢力によって保持すると共に、前記弁体を挟んで前記駆動部とは反対側にロック機構を設けている。このロック機構は、弁体の支持された弁軸と同軸上に接続され外周面に段付部の形成されたローターと、前記段付部に係合される係合部を有した押圧部材とを備え、前記係合部を前記ローター側に向かって押圧した際、前記係合部が前記段付部に係合されることで駆動部に対する通電が停止された非通電状態において、弁体の全開又は全閉状態のいずれか他方で保持される。 According to the present invention, in the electric on-off valve that opens and closes the valve body by rotating the drive unit under energization action, while holding either one of the fully closed state or the fully open state of the valve body by the urging force of the urging member, A lock mechanism is provided on the opposite side of the drive unit with the valve body interposed therebetween. The locking mechanism includes a rotor that is coaxially connected to a valve shaft supported by a valve body and has a stepped portion formed on an outer peripheral surface thereof, and a pressing member having an engaging portion that is engaged with the stepped portion. In a non-energized state in which energization to the drive unit is stopped by engaging the engagement portion with the stepped portion when the engagement portion is pressed toward the rotor side, It is held in either the fully open state or the fully closed state.
従って、弁体の全閉又は全開状態のいずれか一方を付勢部材の付勢力によって保持し、一方、前記とは反対となる全開又は全閉状態をロック機構で保持できるため、駆動部の駆動力によって全閉状態を保持している従来技術の電動式の開閉弁と比較し、弁体の全閉又は全開状態の保持に用いられる電力消費をなくすことができる。その結果、駆動部での消費電力の大幅な低減を図ることが可能となり、しかも、弁体の全開又は全閉状態は、付勢部材及びロック機構によって確実に保持することができる。 Accordingly, either the fully closed or fully opened state of the valve body can be held by the urging force of the urging member, while the fully open or fully closed state opposite to the above can be held by the lock mechanism. Compared with the electric open / close valve of the prior art in which the fully closed state is maintained by force, it is possible to eliminate the power consumption used for maintaining the fully closed or fully opened state of the valve body. As a result, it is possible to significantly reduce power consumption in the drive unit, and the fully open or fully closed state of the valve body can be reliably held by the biasing member and the lock mechanism.
また、弁体を挟んで駆動部の反対側にロック機構を設けることで、前記駆動部の構成を変更することなく、前記ロック機構のみを付加することができ、前記ロック機構の有無に関わらず前記駆動部を共用できるため、製造コストの抑制を図ることができる。 Further, by providing a lock mechanism on the opposite side of the drive unit across the valve body, only the lock mechanism can be added without changing the configuration of the drive unit, regardless of the presence or absence of the lock mechanism. Since the drive unit can be shared, manufacturing costs can be reduced.
さらに、ローターの拡径部を押圧部材の係合部が乗り越えて回転する際にのみ、駆動部の駆動力を増加させればよく、それ以外の通常作動範囲では、乗り越え時の前記駆動力に対して出力を抑制できるため、通常作動範囲における消費電力の削減を図ることができる。 Furthermore, it is only necessary to increase the driving force of the driving unit only when the engaging part of the pressing member gets over the diameter-enlarged part of the rotor, and in the other normal operating range, the driving force at the time of getting over is increased. On the other hand, since the output can be suppressed, the power consumption in the normal operation range can be reduced.
さらにまた、本発明は、弁軸に支持された弁体を開閉動作させることで流路の連通状態を切り換える電動開閉弁において、
前記流路の形成されるボディと、
通電作用下に回転し、前記弁体を開閉動作させる駆動部と、
前記弁体を前記駆動部の駆動力の付勢方向と反対方向に付勢する付勢部材と、
前記弁体を挟んで前記駆動部とは反対側に設けられ、前記駆動部に対する非通電時において、前記付勢部材の付勢力に対抗して前記弁体を全閉又は全開位置で保持するロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、外周面に段付部を有し前記弁軸と同軸上に接続されるローターと、前記段付部に係合される係合部を有し該係合部を前記ローター側に向かって押圧する押圧部材とを備え、前記ローターは、前記段付部に向けて拡径した拡径部を有し、前記拡径部に隣接して前記段付部が設けられ、前記駆動部の作動範囲内におけるレバーの前記ローター側への回転を規制するストッパを有することを特徴とする。これにより、レバーの係合部がローターに対して押圧される場合でも、回転ローラが接触作用下に回転することで互いの接触抵抗が低減され、該レバーを円滑に回転させることができると共に、接触部位における摩耗が抑制され、その結果、耐久性の向上を図ることができる。
Furthermore, the present invention provides an electric on-off valve that switches the communication state of the flow path by opening and closing the valve body supported by the valve shaft.
A body in which the flow path is formed;
A drive unit that rotates under energization and opens and closes the valve body;
A biasing member that biases the valve body in a direction opposite to the biasing direction of the driving force of the driving unit;
A lock provided on the opposite side of the drive unit across the valve body, and holds the valve body in a fully closed or fully open position against the biasing force of the biasing member when the drive unit is not energized Mechanism,
With
The lock mechanism includes a rotor having a stepped portion on an outer peripheral surface and connected coaxially with the valve shaft, and an engaging portion engaged with the stepped portion. A pressing member that presses toward the step, and the rotor has a diameter-expanded portion that is expanded toward the stepped portion, the stepped portion is provided adjacent to the diameter-expanded portion, and the drive It has a stopper which regulates rotation to the rotor side of the lever within the operation range of the part. Thereby, even when the engaging portion of the lever is pressed against the rotor, the rotating roller rotates under the contact action, thereby reducing the mutual contact resistance and allowing the lever to rotate smoothly. Wear at the contact portion is suppressed, and as a result, durability can be improved.
またさらに、駆動部の作動範囲内におけるレバーのローター側への回転を規制するストッパを備えることで、前記駆動部の作動範囲内においてレバーからローターへの荷重の付与が防止されるため、前記ローターに接続された前記駆動部に対する負荷が防止され、消費電力の増加が防止される。 Furthermore, since a stopper for restricting the rotation of the lever to the rotor side within the operating range of the drive unit is provided, it is possible to prevent a load from being applied from the lever to the rotor within the operating range of the drive unit. A load on the drive unit connected to the is prevented, and an increase in power consumption is prevented.
また、ロック機構は、ボディに対して着脱自在に設けることにより、必要に応じて選択的に前記ロック機構を容易に装着したり、取り外すことが可能となる。 Further, by providing the lock mechanism so as to be detachable from the body, the lock mechanism can be selectively attached or detached easily as needed.
さらに、電動開閉弁は、燃料電池システムに用いることにより、燃料電池の運転停止時における反応ガスの燃料電池スタックへの流通を弁体を全閉状態として遮断する際、ロック機構によって行うことで電力を消費することなく保持することができ、電力を消費することなく燃料電池スタックの劣化を防止できるため効果的である。 Furthermore, the electric on-off valve is used in the fuel cell system, and when the operation of the fuel cell is stopped, the flow of the reaction gas to the fuel cell stack is blocked by the lock mechanism when the valve body is completely closed. This is effective because the fuel cell stack can be prevented from deteriorating without consuming electric power.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、弁体を挟んで駆動部と反対側となる位置に、前記駆動部に対する非通電時において、付勢部材の付勢力に対抗して前記弁体を全閉又は全開位置で保持可能なロック機構を設けることで、前記弁体の全閉又は全開状態のいずれか一方を付勢部材の付勢力によって保持し、一方、前記とは反対となる全開又は全閉状態のいずれかをロック機構によって保持できるため、駆動部の駆動力によって全閉状態を保持している従来技術に係る電動式の開閉弁と比較し、弁体の全閉又は全開状態の保持に用いられる電力消費を削減することができる。その結果、電動開閉弁における消費電力の大幅な低減を図ることが可能となり、しかも、弁体の全開又は全閉状態を付勢部材及びロック機構によって確実に保持することが可能となる。 That is, a lock capable of holding the valve body in the fully closed or fully opened position against the biasing force of the biasing member at a position opposite to the drive section across the valve body when the drive section is not energized. By providing a mechanism, either the fully closed or fully opened state of the valve body is held by the urging force of the urging member, while either the fully open or fully closed state opposite to the above is held by the lock mechanism. Compared with the electric on-off valve according to the prior art that holds the fully closed state by the driving force of the drive unit because it can hold, the power consumption used to hold the valve body in the fully closed or fully open state is reduced. Can do. As a result, it is possible to significantly reduce the power consumption of the electric on-off valve, and it is possible to reliably hold the fully open or fully closed state of the valve body by the urging member and the lock mechanism.
本発明に係る電動開閉弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る電動開閉弁を示す。
Preferred embodiments of the electric on-off valve according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1,
この電動開閉弁10は、例えば、燃料電池システムに用いられ、反応ガスである水素又は酸素の流通する配管に接続されて使用される。この電動開閉弁10は、図1に示されるように、ボディ12と、該ボディ12の内部に収納される駆動部14と、前記ボディ12の流路16を開閉する弁体18を有した弁機構部20と、前記駆動部14の駆動力を前記弁機構部20へと伝達するギア機構22と、前記弁機構部20の開閉状態を保持するロック機構24とを含む。なお、ここでは、駆動部14の非通電時に弁体18が全開となり、該弁体18を挟んだ流路16の上流側と下流側とが連通状態となるノーマルオープンタイプの電動開閉弁10について説明する。
The electric on-off
ボディ12は、上述した配管に接続され流体(例えば、反応ガス)の流通する流路16が形成され、該流路16内に弁機構部20を構成する弁体18が設けられると共に、弁体18を開閉動作させるための弁軸36がボディ12の鉛直方向に貫通した軸孔26に挿通されている。また、ボディ12には、軸孔26と略平行で有底筒状の収納室28が形成され、該収納室28には駆動部14が収納される。
The
駆動部14は、例えば、ステッピングモータやDCサーボモータ等の回転駆動源30からなり、その回転駆動源30の駆動軸32が上方となるようにボディ12の収納室28に設けられる。この駆動軸32にはピニオンギア34が装着され、ボディ12の上部に軸支されたギア機構22の第1ギア40に噛合されている。
The
弁機構部20は、円盤状の弁体18と、該弁体18の連結された弁軸36とを含み、前記弁体18が流路16と略同一断面となる円形状に形成されると共に、前記弁軸36の略中央部に対してねじ37によって締結される。弁軸36の一端部は、軸孔26を介してボディ12の下方へ突出し、後述するロック機構24に接続され、他端部は軸孔26を介してボディ12の上方へ突出し、ギア機構22を構成する第2ギア42が装着される。
The
また、弁軸36は、軸孔26に臨むように設けられた一対の第1軸受38によって回転自在に支持されている。
The
ギア機構22は、ボディ12の上部に軸支される第1ギア40と、弁軸36の他端部に連結される第2ギア42とを有し、前記第1ギア40の大径ギア部44が回転駆動源30のピニオンギア34に噛合され、小径ギア部46が第2ギア42に噛合される。そして、回転駆動源30の駆動力が駆動軸32からピニオンギア34を介して第1ギア40へ伝達され、その小径ギア部46を介して第2ギア42へと伝達されることで減速され、弁軸36へと伝達されることで該弁軸36及び弁体18が所定角度だけ回転する。
The
また、第2ギア42とボディ12との間には、該第2ギア42を介して弁軸36を所定の回転方向に付勢する弾発力(付勢力)を有したリターンスプリング(付勢部材)48が介装される。このリターンスプリング48は、例えば、螺旋状に形成されたコイルスプリングからなり、その弾発作用下に弁機構部20の弁体18が弁開する方向(図3A中、矢印B1方向)に付勢される。
Further, a return spring (biasing force) having a resilient force (biasing force) for biasing the
ロック機構24は、ボディ12に連結されるハウジング50と、該ハウジング50の内部に回転自在に設けられるローター52と、前記ローター52の回転作用下に回転するロックレバー(レバー)54と、前記ロックレバー54を付勢するトルクスプリング(スプリング)56とを含む。本実施の形態においては、ロックレバー54とトルクスプリング56が本発明の押圧部材に相当する。
The
ハウジング50は、本実施の形態においてはボディ12の下端部に設けられるカバー部材62を有し、前記カバー部材62の内部に形成された空間にローター52及びロックレバー54等が収納される。
The
ローター52は、カム部64と、該カム部64の両端面から軸方向に突出した第1及び第2軸部66、68とを備え、前記第1及び第2軸部66、68が、弁機構部20の弁軸36と同軸上となるように設けられる。
The
カム部64は、第1及び第2軸部66、68と同心上となる円形部70と、前記円形部70から半径外方向に突出したノーズ部(拡径部)72を有する。また、ノーズ部72には、ノーズ部72の中心と円形部70の中心を通る中心線L(図3A参照)に対して一方側が切り欠かれた段付部74を備える。段付部74は、前記中心線Lに沿った側面と、該中心線Lに対して直交した側面とからなる断面略L字状に形成される。換言すれば、カム部64は、ノーズ部72の一部が半径内方向に窪んだ形状で形成されている。
The
第1軸部66は、カバー部材62に形成された孔部76に挿入され回転自在に支持される。一方、第2軸部68の端部には、第1軸部66から離間する方向に突出し、且つ、第2軸部68の軸方向と直交方向に延在した凸部78が形成され、弁軸36の一端部に形成された凹部80に挿入され係合される。これにより、弁軸36と第2軸部68との相対的な回転変位が規制され、該弁軸36の回転作用下にローター52がカバー部材62に支持された状態で一体的に回転することとなる。
The
ロックレバー54は、有底筒状に形成され、第2軸受82を介して軸支されたロッド84を介して回転自在に設けられた回転体であり、前記ロッド84の端部にナット86を介して連結されると共に、その外周面から半径外方向に突出したアーム88の先端に回転ローラ(係合部)90が軸支される。この回転ローラ90は、例えば、ボールベアリングやカムフォロワから構成される。
The
また、ロックレバー54は、ローター52に対して所定間隔離間して設けられると共に(図3A参照)、該ローター52の軸線とロッド84とが略平行となるように設けられる(図3B参照)。
The
トルクスプリング56は、例えば、螺旋状に形成されたコイルスプリングからなり、ロックレバー54とハウジング50との間、且つ、ロッド84と略同軸上に配置される。そして、トルクスプリング56の一端部が、ロックレバー54の外周面から突出した保持部92に保持される。これにより、ロックレバー54には、トルクスプリング56の弾発作用下に所定の回転方向(図3A中、矢印A1方向、反時計回り)への回転力が付勢され、ロックレバー54は、その回転ローラ90が常にカム部64の外周面に当接した状態となる。
The
また、ロックレバー54の近傍には、ロッド84と平行なストッパ94(図3A参照)が設けられ、前記ストッパ94は、駆動部14の回転作動範囲において、ロックレバー54がトルクスプリング56の弾発力によって反時計回り(矢印A1方向)にさらに回転変位することを規制している。
Further, a stopper 94 (see FIG. 3A) parallel to the
本発明の実施の形態に係る電動開閉弁10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図1及び図3Aに示すように、弁体18が弁開状態となり、該弁体18の上流側となる流路16と下流側となる流路16が連通した全開状態を初期状態として説明する。
The electric on-off
この初期状態では、図示しないコントローラから駆動部14に通電が行われていない非通電状態にあり、リターンスプリング48の弾発力によって弁軸36を介して弁体18が回転し、該弁体18が流路16の延在方向と略平行に配置されると共に(図3A参照)、ロック機構24のローター52は、図3Aに示されるように弁軸36と共に時計回り(矢印B1方向)に回転し、ロックレバー54のローラが段付部74から離脱して円形部70の外周面に当接している状態にある。この弁体18の全開状態は、リターンスプリング48の弾発力によって保持されるため、電力が消費されることはない。
In this initial state, the
次に、弁体18を回転させ、流路16の連通状態が遮断された全閉状態とする場合には、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて、駆動部14に対して制御信号を入力することで駆動軸32が所定方向に回転する。この回転に伴って駆動力がピニオンギア34からギア機構22を介して弁軸36へと伝達され、該弁軸36はリターンスプリング48の弾発力に抗して所定角度だけ回転する(図3A中、矢印B2方向)。これにより、弁軸36と共に回転する弁体18が流路16内で回転し、前記流路16と直交することで該流路16の上流側と下流側との連通が遮断された全閉状態となる。
Next, when the
また、この場合、ロック機構24は、弁軸36の回転と共にローター52が反時計回り(矢印B2方向)に回転し始め、それに伴って、ロックレバー54の回転ローラ90が前記ローター52の外周面に沿って移動することでトルクスプリング56の弾発力に抗してロックレバー54が時計回り(矢印A2方向)に回転する。
In this case, in the
詳細には、ロックレバー54の回転ローラ90は、ローター52が回転することで、弁体18の全開状態において当接している円形部70の外周面からノーズ部72の外周面へと徐々に移動する。これにより、ローター52の第2軸部68からの離間距離が徐々に大きくなる外周面によって、回転ローラ90を介してロックレバー54が反時計回り(矢印A2方向)に回転するように押圧され始め、該ノーズ部72の頂部96によって押圧されることでさらに反時計回り(矢印A2方向)に回転する。
Specifically, the
そして、ローター52のさらなる回転作用下に回転ローラ90がノーズ部72の先端を乗り越えた後、すなわち、弁体18が全閉状態から約90°回転して全閉状態となった後、前記回転ローラ90が段付部74に係合される。なお、段付部74は、図4Dに示されるように、回転ローラ90の半径よりわずかに小さい深さで形成されており、該回転ローラ90の外周面が前記段付部74における2つの壁面端部近傍に当接する。これにより、回転ローラ90を介して段付部74に付与されるトルクスプリング56の弾発力が、ローター52の駆動力に対して上回ることで、該回転ローラ90を含むロックレバー54によって前記ローター52の時計回り(矢印B1方向)の回転が規制されたロック状態となる。同時に、ロックレバー54も、段付部74との係合作用下に反時計回り(矢印A1方向)のさらなる回転が停止する。なお、段付部74の深さは、トルクスプリング56の弾発力等に応じて適宜設定すればよい。
Then, after the
これにより、ローター52は、弁体18が流路16を閉塞した全閉状態において、ロックレバー54の回転ローラ90が段付部74に係合されることで回転動作の規制されたロック状態となり、このロック状態は、ロックレバー54に付勢されるトルクスプリング56の弾発力がアーム88、回転ローラ90を介してローター52へ付勢されることで確実且つ強固に保持される。その結果、弁体18を全閉状態とした後、駆動部14に対する通電を停止させた場合でも、ロック機構24によって前記弁体18の全閉状態が保持され、しかも、電力を消費することがないため、消費電力の削減に大いに貢献することができる。
Thereby, the
一方、再び弁体18を回転させて全開状態とする場合には、図示しないコントローラから弁閉させる場合とは逆の極性を有した制御信号を駆動部14に対して出力する。これに伴って、回転駆動源30を反対方向に回転させ、ギア機構22を介して弁軸36に伝達された駆動力によって弁体18が弁軸36と共に開弁方向に回転し始めると共に、ローター52が時計回り(矢印B1方向)に回転し始める。この際、弁軸36及びローター52に付与される駆動力を、ロックレバー54を付勢するトルクスプリング56の弾発力より大きくすることにより、前記弾発力に打ち勝って前記ローター52が回転し始める。
On the other hand, when the
そして、ローター52が回転することで、図4Cに示されるように、そのノーズ部72の頂部96が回転ローラ90側へと移動し、該頂部96によって前記回転ローラ90を押し上げられることで段付部74から離脱し、トルクスプリング56の弾発力に抗して時計回り(矢印A2方向)に回転する。
As the
次に、この回転ローラ90が段付部74から離脱し、さらにローター52が回転して前記回転ローラ90がノーズ部72の外周面に到達した時点(図4B参照)で、駆動部14に対する通電を停止する。これにより、ロックレバー54は、回転ローラ90がローター52の外周面に当接した状態で、トルクスプリング56の弾発力によって反時計回り(矢印A1方向)に回転し始め、それに伴って、ローター52の外周面が前記回転ローラ90及びアーム88で押圧されると共に、ローター52は、弁軸36に付勢されるリターンスプリング48の弾発力によって時計回り(矢印B1方向)に回転する。
Next, when the rotating
その結果、ローター52の回転作用下に弁軸36と共に弁体18が全開状態となる位置まで回転して停止し、その全開状態がリターンスプリング48の弾発力によって保持される。
As a result, under the rotating action of the
次に、上述したロック機構24をボディ12に対して着脱する場合について簡単に説明する。
Next, a case where the above-described
先ず、ボディ12の下端部に連結されたロック機構24を取り外す場合には、そのハウジング50を固定している、例えば、ボルト等を外し、前記ボディ12から離間させる方向に移動させることで、前記ハウジング50、該ハウジング50に収納されたローター52、ロックレバー54を前記ボディ12から一体的に取り外すことができる。すなわち、ロック機構24が必要とされない場合には、電動開閉弁10を単体として使用することが可能となる。
First, when removing the
次に、上述した電動開閉弁10に対してロック機構24を装着する場合には、ハウジング50内の所定位置にローター52やロックレバー54が予め設置された状態で、前記ハウジング50を電動開閉弁10におけるボディ12の下端部側に接近させ、ローター52の第2軸部68と弁軸36とを一直線上とし、該第2軸部68の凸部78を前記弁軸36の凹部80に挿入して係合させる。そして、例えば、ボルト等を介してハウジング50をボディ12の下端部に固定することで、弁軸36とローター52とが相対的に回転することなく接続された状態となる。
Next, when the
このように、ボディ12の下端部に対してロック機構24を着脱自在に設け、ローター52の凸部78と弁軸36の凹部80とを係合させることで容易に接続可能な構成としているため、必要に応じて選択的にロック機構24を装着したり、取り外すことが可能となる。この場合、電動開閉弁10のボディ12、駆動部14を交換する必要がなく共用できるため、安価にロック機構24を後付けすることができる。
As described above, the
なお、上述した説明では、ローター52の第2軸部68に凸部78を設け、弁軸36の端部に該凸部78の係合される凹部80を形成する構成としているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、凸部78を弁軸36側、凹部80をローター52側に設けるようにしてもよい。
In the above description, the
以上のように、本実施の形態では、駆動部14に対して通電することで弁体18を回転動作させる電動開閉弁10において、前記弁体18の全開状態をリターンスプリング48の弾発力によって保持し、一方、弁体18の全閉状態をロック機構24のみで保持できるため、駆動部14へ通電し続けることで駆動力によって全閉状態を保持している従来技術に係る電動式の開閉弁と比較し、前記全閉状態における電力の消費をなくすことができるため、消費電力の大幅な低減を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, in the electric on-off
換言すれば、電力を利用することなく、ロック機構24によって機械的に弁体18の全閉状態を保持することができる。
In other words, the fully closed state of the
なお、例えば、この電動開閉弁10が用いられる燃料電池システムでは、燃料電池の運転停止時における反応ガスの燃料電池スタックへの流通を遮断して自己発電を防止する必要があるが、このような場合でも電力を消費することなくロック機構24によって弁体18による流路16の遮断状態(全閉状態)を保持することができるため、電力を消費することなく燃料電池スタックの劣化を防止でき効果的である。
For example, in the fuel cell system in which the electric opening / closing
また、ロック機構24による弁体18の開閉動作のロック状態を解除する場合には、トルクスプリング56の弾発力を上回る駆動力をローター52に対して付与することで、該駆動力のみで容易且つ確実に弁体18及び弁軸36の回転が規制されたロック状態を解除することができる。
Further, when releasing the locked state of the opening / closing operation of the
さらに、ローター52の段付部74の位置や数量を自在に設定することにより、弁体18及び弁軸36を360°未満で回転させる場合には、上述した弁体18の全閉時のみでなく任意の位置で前記弁体18及び弁軸36の回転状態を規制してロックすることが可能となる。
Further, by freely setting the position and quantity of the stepped
さらにまた、ロックレバー54には、ローター52の外周面に摺接する回転ローラ90を設けているため、前記ローター52の回転作用下に前記ロックレバー54が押圧される場合でも、互いの接触抵抗が低減され、該ロックレバー54を円滑に回転させることができると共に、接触部位における摩耗が抑制され、その結果、耐久性の向上を図ることが可能となる。
Furthermore, since the
またさらに、ローター52の回転を規制するロックレバー54による保持力(ロック力)は、トルクスプリング56の弾発力によって設定されるため、例えば、弾発力の異なる別のトルクスプリング56に交換することで、容易に保持力の異なるロックレバーを有したロック機構として用いることが可能となる。
Furthermore, since the holding force (locking force) by the
また、ロック機構24は、弁体18を含む弁機構部20を挟んで駆動部14の反対側に配置されているため、前記ロック機構24を後付けする場合でも、前記駆動部14の構成を変更することなく該ロック機構24のみで対応することが可能である。そのため、電動開閉弁10において、ロック機構24の有無に関わらず、駆動部14を共用できるため、製造コストの抑制を図ることができる。
Further, since the
さらに、駆動部14の駆動作用下にローター52を回転させる際、該ローター52のノーズ部72をロックレバー54の回転ローラ90が乗り越えて回転する際にのみ、前記駆動部14の駆動力を増加させればよいため、それ以外の駆動部14の通常作動範囲では、乗り越え時の駆動力に対して出力を抑制できるため、通常作動範囲における消費電力の削減を図ることができる。
Further, when the
さらにまた、ロック機構24は、弁軸36に接続されたローター52と、該ローター52の回転動作を規制するロックレバー54という簡素な構成としているため、小型化を図ることができ、ボディ12の下端部に対して好適に装着できると共に、前記ローター52の段付部74とロックレバー54の回転ローラ90との係合作用下にロック可能な構成としているため、高精度な加工等が必要なく安価に形成することが可能である。
Furthermore, since the
またさらに、段付部74の深さは、トルクスプリング56の弾発力等に応じて適宜設定すればよい。
Furthermore, the depth of the stepped
なお、本発明に係る電動開閉弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The electric on-off valve according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…電動開閉弁 12…ボディ
14…駆動部 16…流路
18…弁体 20…弁機構部
22…ギア機構 24…ロック機構
36…弁軸 48…リターンスプリング
50…ハウジング 52…ローター
54…ロックレバー 56…トルクスプリング
64…カム部 72…ノーズ部
74…段付部 78…凸部
80…凹部 88…アーム
90…回転ローラ 94…ストッパ
96…頂部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記流路の形成されるボディと、
通電作用下に回転し、前記弁体を開閉動作させる駆動部と、
前記弁体を前記駆動部の駆動力の付勢方向と反対方向に付勢する付勢部材と、
前記弁体を挟んで前記駆動部とは反対側に設けられ、前記駆動部に対する非通電時において、前記付勢部材の付勢力に対抗して前記弁体を全閉又は全開位置で保持するロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、外周面に段付部を有し前記弁軸と同軸上に接続されるローターと、前記段付部に係合される係合部を有し該係合部を前記ローター側に向かって押圧する押圧部材とを備え、前記ローターは、前記段付部に向けて拡径した拡径部を有し、前記拡径部に隣接して前記段付部が設けられ、前記押圧部材は、前記係合部を有し該係合部が前記ローターの外周面側に向かって回転自在に設けられたレバーと、前記係合部が前記外周面側に向かって回転するように前記レバーを付勢するスプリングとを備え、前記係合部は、前記レバーに回転自在に設けられた回転ローラからなることを特徴とする電動開閉弁。 In the electric on-off valve that switches the communication state of the flow path by opening and closing the valve body supported by the valve shaft,
A body in which the flow path is formed;
A drive unit that rotates under energization and opens and closes the valve body;
A biasing member that biases the valve body in a direction opposite to the biasing direction of the driving force of the driving unit;
A lock provided on the opposite side of the drive unit across the valve body, and holds the valve body in a fully closed or fully open position against the biasing force of the biasing member when the drive unit is not energized Mechanism,
With
The lock mechanism includes a rotor having a stepped portion on an outer peripheral surface and connected coaxially with the valve shaft, and an engaging portion engaged with the stepped portion. A pressing member that presses toward the step, and the rotor has an enlarged diameter portion that is enlarged toward the stepped portion, the stepped portion is provided adjacent to the enlarged diameter portion, and the pressing The member includes the engaging portion, the lever provided rotatably with respect to the outer peripheral surface side of the rotor, and the engagement portion to rotate toward the outer peripheral surface side. And a spring for urging the lever, wherein the engaging portion comprises a rotating roller rotatably provided on the lever .
前記流路の形成されるボディと、
通電作用下に回転し、前記弁体を開閉動作させる駆動部と、
前記弁体を前記駆動部の駆動力の付勢方向と反対方向に付勢する付勢部材と、
前記弁体を挟んで前記駆動部とは反対側に設けられ、前記駆動部に対する非通電時において、前記付勢部材の付勢力に対抗して前記弁体を全閉又は全開位置で保持するロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、外周面に段付部を有し前記弁軸と同軸上に接続されるローターと、前記段付部に係合される係合部を有し該係合部を前記ローター側に向かって押圧する押圧部材とを備え、前記ローターは、前記段付部に向けて拡径した拡径部を有し、前記拡径部に隣接して前記段付部が設けられ、前記駆動部の作動範囲内におけるレバーの前記ローター側への回転を規制するストッパを有することを特徴とする電動開閉弁。 In the electric on-off valve that switches the communication state of the flow path by opening and closing the valve body supported by the valve shaft,
A body in which the flow path is formed;
A drive unit that rotates under energization and opens and closes the valve body;
A biasing member that biases the valve body in a direction opposite to the biasing direction of the driving force of the driving unit;
A lock provided on the opposite side of the drive unit across the valve body, and holds the valve body in a fully closed or fully open position against the biasing force of the biasing member when the drive unit is not energized Mechanism,
With
The lock mechanism includes a rotor having a stepped portion on an outer peripheral surface and connected coaxially with the valve shaft, and an engaging portion engaged with the stepped portion. A pressing member that presses toward the step, and the rotor has a diameter-expanded portion that is expanded toward the stepped portion, the stepped portion is provided adjacent to the diameter-expanded portion, and the drive An electrically operated on-off valve having a stopper for restricting the rotation of the lever toward the rotor within the operating range of the member .
前記ロック機構は、前記ボディに対して着脱自在に設けられることを特徴とする電動開閉弁。 According to claim 1 or 2 Symbol mounting of the electric on-off valve,
The electric opening / closing valve, wherein the lock mechanism is detachably attached to the body.
前記電動開閉弁は、燃料電池システムに用いられることを特徴とする電動開閉弁。 The electric on-off valve according to any one of claims 1 to 3 ,
The electric on-off valve is used in a fuel cell system.
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