JP7542983B2 - 弁体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁体駆動装置に関する。

従来から、様々な弁体駆動装置が使用されている。このような弁体駆動装置のうち、弁体を回転させることで流体を流す管の開閉を制御する弁体駆動装置がある。特許文献１には、歯車を介してロータ支軸に取り付けられたピニオンの回転を伝達することで、弾性腕部で保持された弁体を回転させて流体を流す流出パイプの開閉を制御するバルブ駆動装置が開示されている。

特開２００３－５６７３４号公報

しかしながら、特許文献１のバルブ駆動装置のような、弁体を回転可能な状態で保持する腕部を有し、弁体を回転させることで流体を流す管の開閉を制御する弁体駆動装置においては、弁体が傾きやすい。腕部は弁体の回転軸に沿う方向から見て該回転軸とずれた位置を支点とし、該回転軸に力を加えるのは弁体を回転可能な状態に維持することが難しくなるため、該回転軸から離れた位置を力点として、斜め方向から弁体を支持する弁座などに対して押し当てる形状になっているためである。弁体が弁座に対して傾くと、漏れが発生し、流体を流す管における流量調整に不具合が発生する虞がある。そこで、本発明は、弁体駆動装置において弁体が傾くことで漏れが発生し、流量調整に不具合が発生することを抑制することを目的とする。

本発明における弁体駆動装置は、流体の流れる管が接続されるプレートと、前記プレートと共に前記流体の流路を形成するケース体と、前記プレートにおける前記管の接続口と対向する位置において、前記プレートとの対向方向を回転軸方向として回転可能な弁体と、前記弁体を回転させる駆動源と、前記駆動源から前記弁体に前記弁体を回転させる回転力を伝達する伝達部材と、前記回転軸方向と交差する径方向において前記弁体の回転軸に対してずれた位置を支点とし、前記支点とは反対側を力点として、前記弁体を前記プレートに対して押し付けることが可能な可撓性の腕部を有する前記弁体の保持部と、を備え、前記腕部は、前記支点とは反対側の先端よりも前記径方向における前記弁体の回転中心に近い位置を前記力点とすることを特徴とする。

本態様によれば、腕部は、支点とは反対側の先端よりも径方向における弁体の回転中心に近い位置を力点とする。すなわち、腕部は、回転軸近傍に力を加えることができる。したがって、弁体が傾きにくい状態で弁体をプレートに対して押し付けることが可能になり、弁体が傾くことで漏れが発生し、流量調整に不具合が発生することを抑制することができる。

本発明の弁体駆動装置においては、前記力点は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側とは反対側に反らせることで形成されていることが好ましい。腕部の弁体がある側とは反対側に反らせるという簡単な構成で、弁体が傾くことで漏れが発生し、流量調整に不具合が発生することを抑制することができるためである。

本発明の弁体駆動装置においては、前記腕部は、前記回転軸に嵌まる孔が設けられていることが好ましい。回転軸に嵌まる孔を設ける構成とすることにより、簡単に弁体を回転可能に保持できるためである。

本発明の弁体駆動装置においては、前記保持部は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側に折り曲げることで前記支点を形成していることが好ましい。支点の構成、すなわち、弁体をプレートに対して押し付けることが可能な構成を簡単に形成できるためである。

本発明の弁体駆動装置においては、前記保持部は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側とは反対側に折り曲げることで前記力点を形成していることが好ましい。力点を弁体の折り曲げで構成することにより、折り曲げられた折り目の部分を力点とすることができ、精度よく弁体の回転中心に近い位置を力点とすることができるためである。

本発明の弁体駆動装置においては、前記保持部は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側に折り曲げることで前記支点を形成し、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側とは反対側に折り曲げることで前記力点を形成しており、前記支点及び前記力点での折り曲げ方向は平行であることが好ましい。支点及び力点での折り曲げ方向を平行とすることで、弁体の回転中心に特に近い位置に力点を形成しやすいためである。

本発明の弁体駆動装置においては、前記プレートは、前記弁体と対向する位置に前記接続口を複数有し、前記弁体は、対向する位置に設けられた複数の前記接続口を開閉可能であることが好ましい。複数の接続口により効率的に流体を流すことができるためである。

本発明の弁体駆動装置は、弁体が傾くことで漏れが発生し、流量調整に不具合が発生することを抑制することができる。

本発明の一実施例の弁体駆動装置の概略斜視図である。 図１の弁体駆動装置から取り付け部及び外側ケースなどを取り外した状態の概略斜視図である。 図２の状態の弁体駆動装置を図２とは異なる角度から見た概略図である。 図３で表される状態の弁体駆動装置の概略断面図である。 図３で表される状態の弁体駆動装置からケース体などを取り外した状態の概略図である。 図１の弁体駆動装置の保持部を表す概略平面図である。 図１の弁体駆動装置の流体経路領域を表す概略斜視図である。 図１の弁体駆動装置の弁体を表す底面側からの概略斜視図である。 図１の弁体駆動装置の弁座を表す底面側からの概略斜視図である。 図１の弁体駆動装置の保持部の腕部による回転体の押圧状態を説明するための概念図である。 参考例の弁体駆動装置の保持部の腕部による回転体の押圧状態を説明するための概念図である。

以下に、本発明の一実施例に係る弁体駆動装置１について図１から図１０、並びに、参考例の弁体駆動装置の図である図１１を用いて説明する。
（弁体駆動装置１の概要）
最初に、本実施例の弁体駆動装置１の概要について図１から図５を用いて説明する。本実施例の弁体駆動装置１は、冷蔵庫などにおいて使用可能であり、弁体３１を回転させて弁座３２に対する配置を変えることで、流体である冷媒の流出管４からの流出を制御する装置である。しかしながら、本発明はこのような弁体駆動装置に限定されない。なお、各図中のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する方向であり、このうちＸ軸方向は、弁座３２に対する弁体３１の対向方向であって弁体３１の回転軸方向に対応する。

図１から図５で表されるように、本実施例の弁体駆動装置１は、流体の流入管２と、流入管２から流入した流体の経路を構成する流体経路領域３と、流体経路領域３から流体を流出する流出管４と、を備えている。また、流体経路領域３に設けられる弁体３１を回転させるための駆動源１０（図４参照）などを収容する外側ケース１２と、駆動源１０に電気信号を入力するために外部装置と接続される電気接続部２１と、例えば冷蔵庫のような外部装置に取り付けるための取り付け部２２と、を備えている。本実施例の弁体駆動装置１は、図１で表されるように、外側ケース１２として、上側ケース１２Ａと下側ケース１２Ｂとを有している。

図４で表されるように、弁体駆動装置１は、金属板をプレス成形した弁座プレート３３上に構成されてケース体１４で気密に封止され、ロータ１５をケース体１４の外側に密着させて周設したステータ１６で回転駆動する。すなわち、ロータ１５及びステータ１６などで、駆動源１０を構成している。ステータ１６のステータコイル１６ａに導線が接続された電気接続部２１を介してコンピューターなどの外部装置から駆動信号を入力して、ロータ１５の所定角度における回転及び停止を制御する。

ロータ１５は、外周にマグネット１５ａが一体に固定され、弁座プレート３３側の端部にはピニオン１７が形成されて、ケース体１４及び弁座プレート３３に固定された支軸１８に回転自在に支承される。ケース体１４は、ロータ１５のマグネット１５ａの外周面とステータコイル１６ａの内周面が近接するように形成されており、支軸１８の一端に嵌合して中心位置に安定に支持する凹部１４ａが設けられる。ケース体１４における凹部１４ａが設けられる側とは反対側には、弁座プレート３３が嵌合される。

ここで、支軸１８の他端は弁座プレート３３に固定されている。図３などで表されるように、弁座プレート３３には、流入管２と弁座３２とが嵌合される。流入管２は流入口３４に嵌合される。弁座３２には流体の流出口３６が２つ設けられ、そのうちの流出口３６Ａには流出管４Ａが勘合され流出口３６Ｂには流出管４Ｂが嵌合される。なお、弁座３２は、弁座プレート３３に勘合されることで、弁座プレート３３とともに１つのプレートを形成している。

図４及び図５で表されるように、Ｘ軸方向において弁座３２と対向する位置には、歯車３０に固定された弁体３１が設けられている。また、歯車３０は、詳細は後述する保持部１００の腕部１１０の押圧部１１１によって弁座３２側に向けて押される被押圧部３７にも弁体３１とは反対側において固定されている。歯車３０はピニオン１７と勘合しており、ロータ１５を回転することでピニオン１７及び歯車３０を介して、弁体３１は歯車３０とともにＸ軸方向に沿う回転軸３５を基準に回転可能な構成となっている。すなわち、このような構成により、弁体３１と歯車３０と被押圧部３７とにより回転部３８を形成している。

（保持部１００の構成）
次に、図６から図１１を主に用いて保持部１００の詳細な構成について説明する。本実施例の保持部１００は、弁体駆動装置１を組み立てる際に回転部３８の全体を弁座３２に対して離間させた状態で保持可能な構成となっている。このため、例えば、弁体駆動装置１を組み立てることに伴う溶接作業の際に、該溶接作業に伴う熱が弁体３１などに伝わることを抑制できる。

図６及び図７で表されるように、保持部１００は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に水平な略円板状の基部１０１と、流体経路領域３の内部に取り付けるための取り付け部１０２、１０３及び１０４と、回転部３８を弁座３２側に向けて押しつけることが可能な可撓性の腕部１１０と、を備えている。取り付け部１０２、１０３及び１０４と、腕部１１０とは、基部１０１に設けられている。また、基部１０１には、ピニオン１７を通す丸孔１０１ａが形成されている。

腕部１１０は、基部１０１に対して折り曲げられる折り曲げ部１３０を基端としている。折り曲げ部１３０を折り目として腕部１１０は弁座３２側に折り曲げられている。そして、基端である折り曲げ部１３０とは反対側の先端部１１０ａ側に押圧部１１１が形成されている。押圧部１１１には、回転軸３５を通す丸孔１１１ａが形成されている。また、押圧部１１１には、先端部１１０ａが弁座３２側とは反対側に折り曲げられる折り曲げ部１２０が形成されている。詳細には、丸孔１１１ａにかかる位置に形成された折り曲げ部１２０を折り目として押圧部１１１は弁座３２側とは反対側に折り曲げられている。

上記のように、本実施例の腕部１１０は、押圧部１１１の丸孔１１１ａにかかる位置に折り曲げ部１２０が形成されている。このため、図１０で表されるように、折り曲げ部１２０において回転部３８を弁座３２側に向けて押しつけることができる。すなわち、図中の矢印Ｆ１で表されるように、回転軸３５と近い位置で回転部３８を弁座３２側に向けて押しつけることができる。したがって、回転部３８が傾いた状態で弁体３１が弁座３２に押し付けられることを抑制できる。

一方、押圧部１１１に折り曲げ部１２０が形成されていない参考例の弁体駆動装置１における腕部１１０においては、図１１で表されるように、先端部１１０ａにおいて回転部３８を弁座３２側に向けて押しつけることとなる。このような構成では、回転軸３５の位置と先端部１１０ａによる回転部３８の押し付け位置とが離れてしまう。このため、図中の矢印Ｆ２で表されるような力が回転部３８にかかり、回転部３８が傾いた状態で弁体３１が弁座３２に押し付けられる虞が発生する。

ここで、本実施例の保持部１００について上記説明とは別の表現で説明すると、本実施例の保持部１００は、回転軸３５の回転軸方向と交差する径方向において弁体３１の回転軸３５に対してずれた位置である折り曲げ部１２０を支点とし、折り曲げ部１２０とは反対側を力点として、弁体３１を弁座プレート３３とともにプレートを構成する弁座３２に対して押し付けることが可能な可撓性の腕部１１０を有している。詳細には、腕部１１０は、折り曲げ部１２０とは反対側の先端である先端部１１０ａよりも径方向における弁体３１の回転中心に近い位置である折り曲げ部１３０を力点としている。ここで、「先端」とは、腕部１１０の基端から延びる方向における延長線上の先端を意味する。なお、「基端から延びる方向」は直線状であっても曲線状であってもよい。

このように、本実施例の保持部１００においては、腕部１１０は、支点とは反対側の先端よりも径方向における弁体３１の回転中心に近い位置を力点とする。すなわち、腕部１１０は、回転軸３５の近傍に力を加えることができる。したがって、本実施例の弁体駆動装置１は、弁体３１が傾きにくい状態で弁体３１を弁座３２に対して押し付けることが可能であり、弁体３１が傾くことで漏れが発生し、流量調整に不具合が発生することを抑制することができる。

ここで、本実施例の弁体駆動装置１は、流体の流れる管としての流入管２及び流出管４を有しているが、このうち弁体３１と対向する位置に接続口が設けられているのは流出管４である。しかしながら、本発明は、弁体３１と対向する位置に接続口が設けられているのが流入管２である構成としてもよい。また、本実施例の弁体駆動装置１は、弁座プレート３３に弁座３２を勘合させることで１枚のプレートを形成しているが、本発明は、弁座３２と弁座プレート３３とが一体的に構成されるプレートであってもよい。また、本実施例の弁体駆動装置１は、駆動源１０から弁体３１に弁体３１を回転させる回転力を伝達する伝達部材としてのピニオン１７及び歯車３０とを備えているが、伝達部材を介して保持部１００に保持された回転部３８に駆動源１０の駆動力を伝達できる構成であれば、本実施例とは異なる構成であってもよい。なお、「伝達部材を介して保持部１００に保持された回転部３８に駆動源１０の駆動力を伝達できる構成」とは、駆動源１０の回転軸に直接弁体３１が取り付けられ駆動源１０の回転軸と弁体３１の回転軸とが共通する構成でなければ、どのような構成であってもよい意味である。

ここで、上記のように、腕部１１０には回転軸３５に嵌まる孔である丸孔１１１ａが設けられている。このように、回転軸３５に嵌まる孔を設ける構成とすることにより、簡単に弁体３１を回転可能に保持できる。

また上記のように、保持部１００は、腕部１１０を回転軸方向において弁体３１がある側とは反対側に折り曲げることで力点を形成している。力点を弁体３１の折り曲げで構成することにより、折り曲げられた折り目の部分を力点とすることができ、精度よく弁体３１の回転中心に近い位置を力点とすることができる。例えば、腕部１１０を局面状に曲げて力点を構成してもよいが、このような構成だと、回転部３８（被押圧部３７）に対する接触位置（力点の位置）がずれやすい。

本発明は、腕部１１０を回転軸方向において弁体３１がある側とは反対側に折り曲げることで力点を形成している構成に限定されない。しかしながら、折り目をつけるかつけないかは別として、腕部１１０を回転軸方向において弁体３１がある側とは反対側に反らせることで力点が形成されていることが好ましい。腕部１１０の弁体３１がある側とは反対側に反らせるという簡単な構成で、弁体３１が傾くことで漏れが発生し、流量調整に不具合が発生することを抑制することができるためである。

また上記のように、保持部１００は、腕部１１０を回転軸方向において弁体３１がある側に折り曲げることで支点を形成する構成とすることが好ましい。支点の構成、すなわち、弁体３１をプレート（弁座３２）に対して押し付けることが可能な構成を簡単に形成できるためである。

さらには、保持部１００は、本実施例の弁体駆動装置１のように、腕部１１０を回転軸方向において弁体３１がある側に折り曲げることで支点を形成し、腕部１１０を回転軸方向において弁体３１がある側とは反対側に折り曲げることで力点を形成し、図６で表されるように、支点及び力点での折り曲げ方向（折り曲げ部１２０及び折り曲げ部１３０での折り目の方向）は平行であることが好ましい。支点及び力点での折り曲げ方向を平行とすることで、弁体３１の回転中心に特に近い位置に力点を形成しやすいためである。

本実施例の弁体駆動装置１は、図８で表されるように、弁座３２と対向する側に、弁座３２と対向する側に突出することで弁座３２と接触する接触部３１１と、弁座３２と対向する側に凹むことで弁座３２と接触しない非接触部３１２と、が設けられている。非接触部３１２として、非接触部３１２ａと非接触部３１２ｂとの２つが設けられている。また、回転軸方向から見て中心部分に回転軸３５が嵌まる丸孔３１ａが設けられている。

本実施例の弁体駆動装置１は、図９などで表されるように、弁座３２に、流出管４Ａが嵌められる流出口３６Ａと、流出管４Ｂが嵌められる流出口３６Ｂとが設けられる。流出口３６Ａには弁体３１と対向する側に貫通する貫通孔３２１Ａが設けられ、流出口３６Ｂには弁体３１と対向する側に貫通する貫通孔３２１Ｂが設けられている。また、回転軸方向から見て中心部分に回転軸３５が嵌まる丸孔３２ａが設けられている。

流出口３６と対向する位置に接触部３１１が配置されているときは流出口３６閉状態となる。一方、流出口３６と対向する位置に非接触部３１２が配置されているときは流出口３６開状態となる。弁体３１が図８で表される形状をし、弁座３２が図９で表される形状をしていることで、本実施例の弁体駆動装置１は、弁座３２に対する弁体３１の回転方向における配置を調整することで、流出口３６Ａ及び流出口３６Ｂの両方を閉状態にすること、流出口３６Ａ及び流出口３６Ｂの両方を開状態にすること、流出口３６Ａを閉状態にするとともに流出口３６Ｂを開状態にすること、流出口３６Ａを開状態にするとともに流出口３６Ｂを閉状態にすること、のいずれもが可能である。

上記のように、本実施例の弁体駆動装置１においては、弁座３２には、２つの流出口３６（流出口３６Ａ及び流出口３６Ｂ）が設けられる。そして、弁体３１は、流出口３６Ａ及び流出口３６Ｂの開閉が可能である。このように、プレートに弁体３１と対向する位置に接続口を複数有し、弁体３１は対向する位置に設けられた複数の接続口を開閉可能であることが好ましい。複数の接続口により効率的に流体を流すことができるためである。

ここで、弁体３１は回転軸３５を基準に回転するが、図１０及び図１１では、腕部１１０の先端側（先端部１１０ａ側）に、弁体３１の非接触部３１２が配置する状態となっている。このような状態である場合、腕部１１０の先端側に弁体３１の接触部３１１が配置する状態よりも、弁体３１は弁座３２に対して傾きやすい。したがって、流出口３６を閉状態にする際の弁体３１の配置が、腕部１１０の先端側に弁体３１の非接触部３１２が至る配置となる構成では、閉状態での流体の漏れを抑制するために、特に、弁体３１の弁座３２に対する傾きを抑制する必要がある。

しかしながら、上記のように、本実施例の弁体駆動装置１においては、腕部１１０は先端部１１０ａよりも径方向における弁体３１の回転中心に近い位置（折り曲げ部１３０）を力点としている。このため、流出口３６を閉状態にする際の弁体３１の配置が腕部１１０の先端側に弁体３１の非接触部３１２が至る配置となる構成としても、弁体３１の弁座３２に対する傾きを効果的に抑制することが可能な構成となっている。

ただし、径方向において弁体３１の回転軸に対してずれた位置を支点とし、該支点とは反対側を力点として、弁体３１をプレートに対して押し付けることが可能な可撓性の腕部１１０を有する構成においては、流出口３６を閉状態にする際の弁体３１の配置が、腕部１１０の先端側に弁体３１の接触部３１１が至る配置となる構成でも、腕部１１０による押圧力などによっては、弁体３１は弁座３２に対して傾く場合がある。本実施例の弁体駆動装置１のように腕部１１０が先端部１１０ａよりも径方向における弁体３１の回転中心に近い位置を力点とすることで、当然、このような構成でも弁体３１の弁座３２に対する傾きを効果的に抑制できる。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…弁体駆動装置、２…流入管（管）、３…流体経路領域、４…流出管（管）、
４Ａ…流出管（管）、４Ｂ…流出管（管）、１０…駆動源、１２…外側ケース、
１２Ａ…上側ケース、１２Ｂ…下側ケース、１４…ケース体、１４ａ…凹部、
１５…ロータ、１５ａ…マグネット、１６…ステータ、１６ａ…ステータコイル、
１７…ピニオン（伝達部材）、１８…支軸、２１…電気接続部、２２…取り付け部、
３０…歯車（伝達部材）、３１…弁体、３１ａ…丸孔、３２…弁座（プレート）、
３２ａ…丸孔、３３…弁座プレート（プレート）、３４…流入口、３５…回転軸、
３６…流出口、３６Ａ…流出口、３６Ｂ…流出口、３７…被押圧部、３８…回転部、
１００…保持部、１０１…基部、１０１ａ…丸孔、１０２…取り付け部、
１０３…取り付け部、１０４…取り付け部、１１０…腕部、１１０ａ…先端部、
１１１…押圧部、１１１ａ…丸孔、１２０…折り曲げ部（力点）、
１３０…折り曲げ部（支点）、３１１…接触部、３１２…非接触部、
３１２ａ…非接触部、３１２ｂ…非接触部、３２１Ａ…貫通孔、３２１Ｂ…貫通孔

Claims (6)

1. 流体の流れる管が接続されるプレートと、
   前記プレートと共に前記流体の流路を形成するケース体と、
   前記プレートにおける前記管の接続口と対向する位置において、前記プレートとの対向方向を回転軸方向として回転可能な弁体と、
   前記弁体を回転させる駆動源と、
   前記駆動源から前記弁体に前記弁体を回転させる回転力を伝達する伝達部材と、
   前記回転軸方向と交差する径方向において前記弁体の回転軸に対してずれた位置を支点とし、前記支点とは反対側を力点として、前記弁体を前記プレートに対して押し付けることが可能な可撓性の腕部を有する前記弁体の保持部と、を備え、
   前記腕部は、前記支点とは反対側の先端よりも前記径方向における前記弁体の回転中心に近い位置を前記力点とし、
   前記保持部は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側に折り曲げることで前記支点を形成し、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側とは反対側に折り曲げることで前記力点を形成しており、前記支点及び前記力点での折り曲げ方向は平行であることを特徴とする弁体駆動装置。
2. 請求項１に記載の弁体駆動装置において、
   前記力点は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側とは反対側に反らせることで形成されていることを特徴とする弁体駆動装置。
3. 請求項１または２に記載の弁体駆動装置において、
   前記腕部は、前記回転軸に嵌まる孔が設けられていることを特徴とする弁体駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の弁体駆動装置において、
   前記保持部は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側に折り曲げることで前記支点を形成していることを特徴とする弁体駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の弁体駆動装置において、
   前記保持部は、前記腕部を前記回転軸方向において前記弁体がある側とは反対側に折り曲げることで前記力点を形成していることを特徴とする弁体駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の弁体駆動装置において、
   前記プレートは、前記弁体と対向する位置に前記接続口を複数有し、
   前記弁体は、対向する位置に設けられた複数の前記接続口を開閉可能であることを特徴とする弁体駆動装置。

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