JP6702802B2 - バルブ装置 - Google Patents
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Description
本発明はバルブ装置に関する。
下記特許文献1には、冷蔵庫内の冷媒流路に介在し、弁体により冷媒の流量を調節するバルブ装置が開示されている。
特許文献1のバルブ装置は、円板形状の弁体でバルブ室の冷媒出口を覆い、かかる弁体を周方向に回すことで冷媒出口を開閉する。かかる弁体は、その周方向の各位置に、冷媒出口の全体をバルブ室内に露出させる切欠部や、弁体の厚み方向に貫通された微小な径の細穴が形成されている。弁体は、これら切欠部や細穴が形成された部位を冷媒出口の位置に合わせることで、冷媒の流出量を調節する。
特許文献1のバルブ装置と同様の構造を用いて冷媒の流出量をさらに細かく調節可能とするためには、穴径の異なる複数の細穴を弁体に備えればよい。弁体に形成可能な細穴の上限数は、弁体の直径やその端面の面積などにより決定される。弁体の上面には、細穴とバルブ室とを連通させる流路(例えば特許文献1の歯車側切欠部73)や、弁体とその駆動部材との連結部(例えば特許文献1の嵌合凹部70,71,72)を設ける必要がある。そのため、弁体が小さな場合には、細穴を形成可能なスペースが限定的となる。
このような問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、より多くの細穴を弁体に設けることを可能とし、小さな弁体を用いた場合でも流体の流量を細かく調節可能なバルブ装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明のバルブ装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動力により回動する弁体駆動部材と、前記弁体駆動部材の軸方向の一方の端面に固定され、該弁体駆動部材と周方向に一体的に回動する弁体と、前記弁体が載置される弁座面を有する弁座と、を備え、前記弁体駆動部材の前記弁体との対向面を該弁体駆動部材の下面とし、前記弁体の前記弁体駆動部材との対向面を該弁体の上面、その反対側の端面であって前記弁座面に載置される側の面を該弁体の下面としたときに、前記弁体駆動部材の下面および前記弁体の上面には、互いに嵌め合わされる嵌合部が形成されており、前記弁体は、その軸方向に貫通された孔部を有しており、前記弁座の前記弁座面には、流体の流入口または流出口である開口部が形成されており、前記弁体の上面には、該弁体の外周面から前記孔部につながる流路である溝部が形成されており、前記弁体側の前記嵌合部および前記溝部は、該弁体の上面において、該弁体を構成する他の要素に隔てられずこれらが連続して形成された部分である連続部を有していることを特徴とする
嵌合部および溝部が、弁体の上面において連続して形成されていることにより、孔部の設置可能なスペースを増加することができる。
また、前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる凹部および凸部により構成されることが好ましく、さらに、前記弁体の前記嵌合部は凹部であることが好ましい。
弁体の嵌合部を凹部とすることにより、弁体上面の形状を平坦化することができ、また、弁体の成形に要する材料を抑えることができる。
また、前記弁体側の前記嵌合部である凹部と前記溝部とは、一部が重なっていることが好ましい。
また前記弁体は、穴径の異なる複数の前記孔部を有しており、前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されていることが好ましい。
穴径の異なる複数の孔部を備えることにより、細かな流量の調節が可能となる。
また、前記弁体側の前記嵌合部である凹部は、複数の前記溝部が連続していることが好ましい。
凹部に複数の溝部を連続させることにより、より多くの孔部を設けるスペースを確保することが可能となる。
また、前記複数の孔部はいずれも、該弁体の上面における半径の略中心となる位置に配置されていることが好ましい。
孔部が弁体の半径における略中心に設けられていることにより、弁体の下面および弁座の弁座面の封止性能をより高めることができる。
また、前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有していることが好ましい。
嵌合部を複数組設けることにより、弁体駆動部材と弁体とをより確実に一体的に回動させることができる。
また、前記弁体の上面における、前記連続部を有する前記嵌合部である凹部の径方向外側には、前記弁体駆動部材の下面を支持する支持部が設けられていることが好ましい。
凹部の径方向外側に支持部が設けられていることにより、弁体の下面および弁座の弁座面の封止性能をより高めることができる。
また、前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであることが好ましい。
弁体が切欠部を備えることにより、弁体による流量の制限効果を排した最大流量による流体の流通が可能となる。
また、前記弁体の前記嵌合部である複数の凹部のうち、該弁体の上面において、前記切欠部の形成範囲の上部に配置された凹部は、前記切欠部側に貫通した貫通穴であり、前記貫通穴である凹部に嵌合された前記弁体駆動部材の前記凸部は、前記切欠部側でかしめられ、前記弁体に固着されていることが好ましい。
弁体駆動部材の凸部が弁体に固着されていることにより、弁体駆動部材と弁体とのガタつきを防止することができる。
また、前記弁体の直径は10mm以下であり、前記弁体は、穴径の異なる5つの前記孔部を有しており、前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されており、前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有しており、前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであり、前記弁体は、その下面に、前記弁座面の前記開口部の全体を塞ぐ平面部を有していることが好ましい。
上記構成によれば、小さな弁体を用いた場合でも流体の流量を細かく調節することが可能となる。
また、前記弁体の下面には、前記孔部をその径方向の中心とし、該孔部の穴径よりも大きな直径を有する凹部である誤差吸収部が形成されていることが好ましい。
孔部が誤差吸収部を備えていることにより、弁体の回動角度の僅かなずれが吸収され、孔部による流量調節の精度が高められる。
また、前記各誤差吸収部の直径は、その対応する前記孔部の穴径に応じて決定されていることが好ましい。
穴径の小さな孔部にはそれ相応に小さな径の誤差吸収部が、穴径の大きな孔部にはそれ相当に大きな径の誤差吸収部が形成されることにより、弁体下面の面積効率が高められ、より多くの孔部を弁体に設けることが可能となる。
また、前記誤差吸収部の深さは、その対応する前記孔部の穴径よりも深いことが好ましい。
誤差吸収部がその対応する孔部の穴径よりも深いことにより、誤差吸収部により流量が制限されることが防止され、孔部による流量調節の精度を高めることができる。
また、前記嵌合部を構成する複数組の凹部および凸部は、前記弁体駆動部材および前記弁体の周方向において、不等間隔で配置されていることが好ましい。
弁体駆動部材および弁体の周方向において、複数組の嵌合部が不等間隔に配置されていることにより、弁体駆動部材および弁体の誤組み付けを防止し、これら部材の相対的な結合角度を常に一定にすることができる。
また、前記弁座の前記弁座面および前記弁体の前記下面の少なくともいずれか一方は、研磨加工されていることが好ましい。
弁座の弁座面および/または弁体の下面を研磨し、表面を滑らかにすることにより、これら弁座面および下面の封止性能を高めることができる。
また、前記駆動源はモータであり、前記弁体駆動部材は、その外周面に歯部が形成された歯車部材であり、前記駆動源の駆動力は、前記弁体駆動部材に減速されて伝達されることが好ましい。
弁体駆動部材自体を歯車部材とすることにより、動力伝達機構の部品点数を減らし、バルブ装置の小型化を図ることができる。
また、前記弁体の材料にはポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられており、前記弁体駆動部材の材料にはナイロン樹脂が用いられていることが好ましい。
流体の流量調節の精度を左右する弁体の材料には、成形性が高く耐摩耗性にも優れるポリフェニレンサルファイド樹脂を用い、一方、弁体ほどの成形精度は要求されない弁体駆動部材には安価なナイロン樹脂を用いることにより、コスト効率を高めることができる。
本発明にかかるバルブ装置によれば、より多くの細穴を弁体に設けることができ、小さな弁体を用いた場合でも流体の流量を細かく調節することが可能となる。
(全体構成)
以下、本発明にかかるバルブ装置の実施形態である冷媒バルブ装置について図面を用いて詳細に説明する。図1は本実施形態にかかる冷媒バルブ装置1の外観を示す斜視図である。冷媒バルブ装置1は、冷蔵庫内の冷媒流路における圧縮器と冷却器との間に配設され、庫内を循環する冷媒の流量を調節する。なお、本発明のバルブ装置の用途は冷媒流量の調節には限られず、流体の流量を制御する目的において広範な機器に適用可能である。
以下、本発明にかかるバルブ装置の実施形態である冷媒バルブ装置について図面を用いて詳細に説明する。図1は本実施形態にかかる冷媒バルブ装置1の外観を示す斜視図である。冷媒バルブ装置1は、冷蔵庫内の冷媒流路における圧縮器と冷却器との間に配設され、庫内を循環する冷媒の流量を調節する。なお、本発明のバルブ装置の用途は冷媒流量の調節には限られず、流体の流量を制御する目的において広範な機器に適用可能である。
冷媒バルブ装置1は、バルブ本体2と、流体である冷媒をバルブ本体2に取り込む流入管3と、取り込んだ冷媒をバルブ本体2から流出させる流出管4と、外部の制御装置と電気的に接続されるコネクタ7と、冷媒バルブ装置1を冷蔵庫内に固定するための取付プレート8とを備えている。以下の説明では、流入管3および流出管4の延長方向に平行な方向を上下方向とし、バルブ本体2側を上側、流入管3および流出管4側を下側として説明する。
図2は冷媒バルブ装置1を流入管3および流出管4の側から見た冷媒バルブ装置1の底面図である。バルブ本体2の底部からは円板形状の基台10の下面が露出している。基台10には弁座15が嵌合されており、流出管4は弁座15の流出口4oに、流入管3は基台10の流入口3oにそれぞれ連結されている。
図3は冷媒バルブ装置1を図2のX−X線で切断した断面図である。図3に示すように、バルブ本体2は、その外装ケース46内に、基台10と、開口を下に向けて上方から基台10に被せられたカップ状のケース体である密閉カバー11とを有している。
密閉カバー11は、非磁性のステンレスの板材をプレス加工して形成した部材である。密閉カバー11は、上方から下方に向かって、円形の底部31と、底部31の外周縁から下方に延びる小径筒部32と、小径筒部32よりも大径の大径筒部33と、大径筒部33の下端縁(開口縁)から径方向外側に広がるカバー側フランジ34とを備えている。小径筒部32と大径筒部33の間には、基台10の中心を通る軸線である軸線L0と直交する方向に延びて小径筒部32と大径筒部33とを連続させている環状部35が設けられている。基台10の周縁部には、基台10の上面の面位置が段状に低くされることにより基台10の板厚が薄くされた基台側フランジ16が形成されている。密閉カバー11および基台10は、カバー側フランジ34と基台側フランジ16とが当接した状態で固定されている。密閉カバー11の内面および基台10の上面は、冷媒が貯留される流路であるバルブ室36を区画している。
また、外装ケース46内には、密閉カバー11の内外を利用して構成された駆動源であるステッピングモータ60が収容されている。ステッピングモータ60の出力部であるロータ61およびそのピニオン66は密閉カバー11内に配置されている。ロータ61はその外周面に永久磁石63を備えており、ロータ支軸18に回転可能に支持されている。ロータ支軸18は、上端が密閉カバー11の底部31に固定されており、下端が基台10の中心に固定されている。ロータ支軸18の軸線は軸線L0と一致しており、後述する弁体駆動部材50および弁体20を回動可能に支持する支軸19の軸線L1と平行に延びている。
ステッピングモータ60のステータ64は、密閉カバー11の環状部35に載置されており、密閉カバー11の小径筒部32の形状に沿って環状に配置されている。ステータ64はコイル65を備えており、コイル65は密閉カバー11の小径筒部32を介してロータ61の永久磁石63と対向している。コイル65はコネクタ7と電気的に接続されており、ステッピングモータ60は、コネクタ7を介して接続された外部の制御装置によってその動作が制御される。
(流量調節機構)
図4は、冷媒バルブ装置1の流量調節機構の要部を示す斜視図である。図5は、弁体駆動部材50、弁体20、および弁座15の分解斜視図である。図5(a)は、これらを上方から見た図であり、図5(b)はこれらを下方から見た図である。
図4は、冷媒バルブ装置1の流量調節機構の要部を示す斜視図である。図5は、弁体駆動部材50、弁体20、および弁座15の分解斜視図である。図5(a)は、これらを上方から見た図であり、図5(b)はこれらを下方から見た図である。
図4および図5に示すように、冷媒バルブ装置1の流量調節機構は、図4にロータ61として表されているステッピングモータ60、弁体駆動部材50、弁体20、および弁座15により構成されている。このうち、弁体駆動部材50、弁体20、および弁座15は、共通の軸線である軸線L1に沿って、上から下へこの順に並べて配置されている。
弁体駆動部材50はその外周面に歯部51が形成された歯車部材であり、歯部51はステッピングモータ60のピニオン66と噛合している。ステッピングモータ60の回転は、ピニオン66と歯部51を介して減速されて弁体駆動部材50に伝達される。本実施形態の弁体駆動部材50は、それ自体が歯部51を備えた歯車部材であることにより、流量調節機構の部品点数が抑えられており、冷媒バルブ装置1の小型化が可能とされている。
なお、図7に示すように、弁体駆動部材50には、弁体駆動部材50の周方向の一部から、その径方向外側に突出した腕部52が形成されている。腕部52は、弁体駆動部材50が回動して所定の角度位置に達したときに、ロータ61が備える回動規制部67に対して軸線L1回りの一方側あるいは他方側から当接して、弁体駆動部材50および弁体20の回動角度を所定の範囲に制限する。
弁体駆動部材50の端面のうち、弁体20との対向面である下面50lには、弁体20側に突出した嵌合部である凸部551、552、553が、その周方向に沿って不等間隔に形成されている。以下、これら3つの凸部を総称して「凸部55」ともいう。弁体20の端面のうち、弁体駆動部材50との対向面である上面20uには、弁体駆動部材50の凸部55と対応する位置に、これら凸部55が嵌入される嵌合部である凹部251、252、253が形成されている。以下、これら3つの凹部を総称して「凹部25」ともいう。これら複数組の嵌合部が嵌め合されることで、弁体20は弁体駆動部材50と周方向に一体的に回動する。また、これら複数組の嵌合部が、弁体駆動部材50および弁体20の周方向に沿って不等間隔に配置されていることにより、弁体駆動部材50および弁体20の誤組み付けが防止され、これら部材の相対的な組み付け角度を常に一に定めることが可能とされている。このように、本実施形態の弁体20および弁体駆動部材50は、互いに他方の部材とその少なくとも一部が軸方向に重なっていることにより、周方向のズレが防止されている。
また、弁体20の凹部25のうち、凹部251は切欠部22側に貫通した貫通穴として形成されている。そして、凹部251に嵌合された凸部551は、その先端部が切欠部22側に露出しており、その露出した凸部551の先端部は切欠部22側でかしめられている。これにより弁体20は、弁体駆動部材50の下面50lにガタつきなく固定され、弁体駆動部材50が弁体20の角度位置を高い精度で制御することが可能とされている。
弁座15は弁体20の下方に配置されており、弁体20は弁座15に載置されている。基台10には弁座15が嵌合される開口部である弁座装着部14が形成されている。弁座15は、略円柱形状の部材であり、その上面には平面からなる弁座面15uが設けられている。弁座15には、軸線L1から径方向外側に外れた位置に、冷媒が流出する貫通された開口部である流出口4oが形成されている。弁座面15uは基台10の上面の一部を構成している。
弁体20は、直径8mmの円板形状の部材であり、その下面20lが弁座面15uと接触するように弁座15に載置されている。弁体駆動部材50がステッピングモータ60の駆動力を受けて回動することにより、弁体20はその下面20lを弁座面15u上で滑らせながら回動する。これにより、弁座面15uの流出口4oが閉塞された状態と、流出口4oの全体または一部がバルブ室36と連通された状態とが切り換えられる。
弁体20の下面20lおよび弁座15の弁座面15uは平坦に研磨加工されている。これにより、弁体20の下面20lと弁座面15uの封止性能が高められており、これらの接触面の隙間から冷媒が漏出することが防止されている。さらに、弁体駆動部材50と弁体20とを固定するにあたり、凸部551の先端部は切欠部22でかしめられていることから、研磨加工された弁体20の下面20lにかしめ作業による擦傷や変形が生じることが防止されている。尚、本実施形態においては、弁体20の下面20lおよび弁座15の弁座面15uの両方が研磨加工されているが、いずれか一方のみを研磨加工しても相応の漏出防止効果は認められる。
(弁体の構造)
以下、図6を参照して弁体20の構造についてより詳細に説明する。図6は弁体20の構造を示す図である。図6(a)は弁体20の上面図、図6(b)は弁体20の下面図である。
以下、図6を参照して弁体20の構造についてより詳細に説明する。図6は弁体20の構造を示す図である。図6(a)は弁体20の上面図、図6(b)は弁体20の下面図である。
弁体20は、その軸方向に貫通された5つの孔部である細穴部211,212,213,214,215を有している。以下、これら5つの細穴部を総称して「細穴部21」ともいう。これら細穴部21の穴径は、細穴部211の穴径がもっとも小さく、細穴部215の穴径がもっとも大きくなるように、細穴部211から段階的に穴径が大きくされている。本実施形態の弁体20は、穴径の異なる複数の細穴部を備えていることにより、細かな流量の調節を行うことが可能とされている。
また、弁体20の下面20lには、下面20lが弁体20の外周面から径方向中心側に切り欠かれた冷媒流路である切欠部22が形成されている。切欠部22は、弁体20が所定の角度位置になったときに、弁座面15uの流出口4oの全体を露出可能な大きさとされている。弁体20が切欠部22を備えていることにより、弁体20による流量の制限効果を排した最大流量による冷媒の流通が可能とされている。
弁体20の上面20uには、弁体20の外周面から各細穴部21につながる冷媒の流路である溝部211f,212f,213f,214f,215fが形成されている。以下、これら5つの溝部を総称して「溝部21f」ともいう。弁体20の上面20uにおける、凹部252と溝部211f,212fとの間には、弁体20を構成する他の要素に隔てられずこれらが連続して形成された部分(凹部252および溝部211f,212fの一部が重なった部分)である連続部271,272が設けられている。同様に、凹部253と溝部214f,215fとの間には、連続部274,275が設けられている。以下、これら4つの連続部を総称して「連続部27」ともいう。
通常の設計思想においては、弁体の上面に本発明のような凹部や溝部を配置するときには、凹部の嵌合強度を確保するため、また、弁体の剛性が損なわれて弁座との間に隙間が生じることを防止するため、凹部と溝部とをこれらが連続しないよう、凹部周辺の部位を残して配置する方向へ検討が進められる。本発明の弁体は、これら凹部と溝部を、弁体の上面において、あえて連続して形成していることにより、細穴部を設置するスペースが広く確保され、細穴部の配置の自由度が高められている。
弁体20の上面20uにおける、凹部252,253の径方向外側には、弁体駆動部材50の下面50lを支持する支持部252u,253uが設けられている。なお、本実施形態の支持部252u,253uは、上面20uと高さが揃えられている部分である。また、弁体20の各細穴部21は、弁体20の上面20uにおける半径の中心線cに沿って配置されている。このように、本実施形態の弁体20は、直径8mmの小型の弁体であるが、連続部27を有する凹部252,253の径方向外側に支持部252u,253uが設けられ、また、各細穴部21が弁体の半径における中心に沿って設けられていることにより、弁体20の下面20lおよび弁座15の弁座面15uの封止性能が高められており、連続部27を設けることによる、凹部252,253の嵌合強度の低下、および弁体20の剛性の低下の影響が軽減されている。
さらに、本実施形態の弁体20の材料にはポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられており、弁体駆動部材50の材料にはナイロン樹脂が用いられている。冷媒の流量調節の精度を左右する弁体20の材料には、成形性が高く耐摩耗性にも優れるポリフェニレンサルファイド樹脂を用い、一方、弁体20ほどの成形精度は要求されない弁体駆動部材50には安価なナイロン樹脂を用いることにより、コスト効率が高められているとともに、上述の連続部27を設けることによる上記デメリットも軽減されている。
弁体20の下面20lには、各細穴部21をその径方向の中心とし、各細穴部21の穴径よりも大きな直径を有する凹部である誤差吸収部261,262,263,264,265が形成されている。以下、これら5つの誤差吸収部を総称して「誤差吸収部26」ともいう。各細穴部21がそれぞれ誤差吸収部26を備えていることにより、弁体20の回動角度の僅かなずれが吸収され、細穴部21による流量調節の精度が高められている。
ここで、誤差吸収部26の直径は、その対応する細穴部21の穴径に応じて決定されている。つまり、穴径の小さな細穴部にはそれ相応に小さな径の誤差吸収部が、穴径の大きな細穴部にはそれ相当に大きな径の誤差吸収部が形成されており、弁体下面20lの面積効率が高められている。これにより、弁体20に形成可能な細穴部の数が最大化されている。なお、誤差吸収部26の深さは、その対応する細穴部21の穴径よりも深く形成されており、誤差吸収部26により細穴部の流量が制限されることはない。
(冷媒バルブ装置の動作)
図8は、冷媒バルブ装置1の連通状態を示す側面視断面図である。図8(a)は、細穴部213を例として、細穴部21を通る冷媒流路である流路A1が形成された状態を示す図であり、図8(b)は、切欠部22を通る冷媒流路である流路A2が形成された状態を示す図である。
図8は、冷媒バルブ装置1の連通状態を示す側面視断面図である。図8(a)は、細穴部213を例として、細穴部21を通る冷媒流路である流路A1が形成された状態を示す図であり、図8(b)は、切欠部22を通る冷媒流路である流路A2が形成された状態を示す図である。
外部の制御装置によりステッピングモータ60が駆動されると、その駆動力がピニオン66と弁体駆動部材50の歯部51を介して弁体駆動部材50に伝達される。そして、弁体駆動部材50が周方向へ回動すると、弁体20も、弁座面15u上で弁体駆動部材50と同方向に回動する。ここで、図8(a)に示すように、弁体20の下面20lに形成された誤差吸収部26と流出口4oが軸線L1方向に重なると、バルブ室36から順に、溝部21f、細穴部21、そして誤差吸収部26を介して流出口4oに連通する流路A1が形成される。流路A1が形成された状態では、各細穴部21の穴径に応じて冷媒の流量が決定される。
また、図8(b)に示すように、弁体20の切欠部22と流出口4oとが軸線L1方向に重なると、バルブ室36から切欠部22を経て流出口4oに至る流路A2が形成される。本実施形態の切欠部22は流出口4oの全体をバルブ室36内に露出させるため、流路A2は、冷媒バルブ装置1による最大流量で冷媒を流出させる。
図9は冷媒流量の制御動作の説明図である。図9の上段のグラフは冷媒バルブ装置1を介して流通する冷媒の流量を示すグラフであり、縦軸が流通量、横軸がステッピングモータ60の駆動ステップ数を示している。なお、図9では、弁体20はその原点位置(0ステップ)から、ステッピングモータ60の駆動力をうけてCCW方向に回動する。以下の説明では、ステッピングモータ60の回転方向のうち、弁体20をCCW方向に回動させる回転方向を正回転方向、弁体20をCW方向に動作させる回転方向を逆回転方向とする。図9の下段の図はステッピングモータ60が正回転方向に所定のステップ数駆動されたときの弁体20の配置状態と流出口4oの位置との関係を示す図である。以下、図9を参照して、冷媒バルブ装置1による冷媒流量の制御動作を説明する。
まず、弁体20が原点位置にあるときには、弁体駆動部材50の腕部52は、ロータ61の回動規制部67にCW方向に当接した状態となっている。このため、原点位置にある弁体20は、CW方向への回動が規制されている。このとき、流出口4oは、弁体下面20lにおける、切欠部22や誤差吸収部26が形成された部分以外の部分である平面部により閉塞されており、冷媒の流通が遮断されている。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に4ステップ駆動されると、弁体20はわずかにCCW方向へ回動するが、流出口4oは依然として弁体下面20lの平面部に閉塞された状態にあり、冷媒の流通は遮断されている。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に31ステップ駆動されると、弁体20は、その細穴部211が流出口4oと軸線L1方向に重なる角度に配置される。これは、図8(a)に示す状態であり、流路A1が形成されている。弁体20が備える細穴部21のうち、細穴部211は穴径の最も小さな細穴部であり、冷媒バルブ装置1は冷媒を最小流量で流通させる。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に64ステップ駆動されると、弁体20は、その細穴部212が流出口4oと軸線L1方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図8(a)に示される状態であり、流路A1が形成されている。弁体20が備える細穴部21のうち、細穴部212は、細穴部211よりも穴径が大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置1は細穴部211のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に92ステップ駆動されると、弁体20は、その細穴部213が流出口4oと軸線L1方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図8(a)に示される状態であり、流路A1が形成されている。弁体20が備える細穴部21のうち、細穴部213は、細穴部212よりも穴径が大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置1は細穴部212のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に121ステップ駆動されると、弁体20は、その細穴部214が流出口4oと軸線L1方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図8(a)に示される状態であり、流路A1が形成されている。弁体20が備える細穴部21のうち、細穴部214は、細穴部213よりも穴径が大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置1は細穴部213のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に155ステップ駆動されると、弁体20は、その細穴部215が流出口4oと軸線L1方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図8(a)に示される状態であり、流路A1が形成されている。弁体20が備える細穴部21のうち、細穴部215は穴径の最も大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置1は細穴部214のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に195ステップ駆動されると、弁体20は、その切欠部22が流出口4oと軸線L1方向に重なる角度に配置される。これは、図8(b)に示す状態であり、流路A2が形成されている。切欠部22は流出口4oの全体をバルブ室36に露出させ、冷媒バルブ装置1はその最大流量で冷媒を流通させる。
弁体20が原点位置にある状態から、ステッピングモータ60が正回転方向に200ステップ駆動されると、弁体駆動部材50の腕部52がロータ61の回動規制部67にCCW方向に当接し、弁体20はCCW方向へのそれ以上の回動が規制される。この角度位置においても、流出口4oには弁体20の切欠部22が軸線L1方向に重なっており、冷媒バルブ装置1はその最大流量で冷媒を流通させる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本実施形態の弁体20側の嵌合部は凹部25であるが、これを凸部とした場合でも、溝部との間に連続部を備えることで細穴部の数を増やすスペースを確保することができる。
1 冷媒バルブ装置(バルブ装置)
15 弁座
15u 弁座面
20 弁体
20u 弁体の上面
20l 弁体の下面
211〜215 細穴部(孔部)
211f〜215f 溝部
22 切欠部
251〜253 凹部(弁体側の嵌合部)
252u,253u 支持部
261〜265 誤差吸収部
271,272,274,275 連続部
3 流入管
36 バルブ室
4 流出管
4o 流出口
50 弁体駆動部材
50l 弁体駆動部材の下面
51 歯部
551〜553 凸部(弁体駆動部材側の嵌合部)
60 ステッピングモータ(駆動源)
66 ピニオン
L1 軸線(軸方向)
15 弁座
15u 弁座面
20 弁体
20u 弁体の上面
20l 弁体の下面
211〜215 細穴部(孔部)
211f〜215f 溝部
22 切欠部
251〜253 凹部(弁体側の嵌合部)
252u,253u 支持部
261〜265 誤差吸収部
271,272,274,275 連続部
3 流入管
36 バルブ室
4 流出管
4o 流出口
50 弁体駆動部材
50l 弁体駆動部材の下面
51 歯部
551〜553 凸部(弁体駆動部材側の嵌合部)
60 ステッピングモータ(駆動源)
66 ピニオン
L1 軸線(軸方向)
Claims (19)
- 駆動源と、
前記駆動源の駆動力により回動する弁体駆動部材と、
前記弁体駆動部材の軸方向の一方の端面に固定され、該弁体駆動部材と周方向に一体的に回動する弁体と、
前記弁体が載置される弁座面を有する弁座と、を備え、
前記弁体駆動部材の前記弁体との対向面を該弁体駆動部材の下面とし、前記弁体の前記弁体駆動部材との対向面を該弁体の上面、その反対側の端面であって前記弁座面に載置される側の面を該弁体の下面としたときに、
前記弁体駆動部材の下面および前記弁体の上面には、互いに嵌め合わされる嵌合部が形成されており、
前記弁体は、その軸方向に貫通された孔部を有しており、
前記弁座の前記弁座面には、流体の流入口または流出口である開口部が形成されており、
前記弁体の上面には、該弁体の外周面から前記孔部につながる流路である溝部が形成されており、
前記弁体側の前記嵌合部および前記溝部は、該弁体の上面において、該弁体を構成する他の要素に隔てられずこれらが連続して形成された部分である連続部を有していることを特徴とするバルブ装置。 - 前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる凹部および凸部により構成されることを特徴とする請求項1に記載のバルブ装置。
- 前記弁体の前記嵌合部は凹部であることを特徴とする請求項2に記載のバルブ装置。
- 前記弁体の前記嵌合部である凹部および前記溝部は、一部が重なっていることを特徴とする請求項3に記載のバルブ装置。
- 前記弁体は、穴径の異なる複数の前記孔部を有しており、
前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4に記載のバルブ装置。 - 前記弁体側の前記嵌合部である凹部は、複数の前記溝部と前記連続部を有していることを特徴とする請求項3を引用する請求項5に記載のバルブ装置。
- 前記複数の孔部はいずれも、該弁体の上面における半径の略中心となる位置に配置されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のバルブ装置。
- 前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、
前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有していることを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか一項に記載のバルブ装置。 - 前記弁体の上面における、前記連続部を有する前記嵌合部である凹部の径方向外側には、前記弁体駆動部材の下面を支持する支持部が設けられていることを特徴とする請求項8に記載のバルブ装置。
- 前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、
前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであることを特徴とする請求項3から請求項9のいずれか一項に記載のバルブ装置。 - 前記弁体の前記嵌合部である複数の凹部のうち、該弁体の上面において、前記切欠部の形成範囲の上部に配置された凹部は、前記切欠部側に貫通した貫通穴であり、
前記貫通穴である凹部に嵌合された前記弁体駆動部材の前記凸部は、前記切欠部側でかしめられ、前記弁体に固着されていることを特徴とする請求項8を引用する請求項10に記載のバルブ装置。 - 前記弁体の直径は10mm以下であり、
前記弁体は、穴径の異なる5つの前記孔部を有しており、
前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されており、
前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、
前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有しており、
前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、
前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであり、
前記弁体は、その下面に、前記弁座面の前記開口部の全体を塞ぐ平面部を有していることを特徴とする請求項3に記載のバルブ装置。 - 前記弁体の下面には、前記孔部をその径方向の中心とし、該孔部の穴径よりも大きな直径を有する凹部である誤差吸収部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のバルブ装置。
- 前記各誤差吸収部の直径は、その対応する前記孔部の穴径に応じて決定されていることを特徴とする請求項5を引用する請求項13に記載のバルブ装置。
- 前記誤差吸収部の深さは、その対応する前記孔部の穴径よりも深いことを特徴とする請求項13または請求項14に記載のバルブ装置。
- 前記嵌合部を構成する複数組の凹部および凸部は、前記弁体駆動部材および前記弁体の周方向において、不等間隔で配置されていることを特徴とする請求項8に記載のバルブ装置。
- 前記弁座の前記弁座面および前記弁体の前記下面の少なくともいずれか一方は、研磨加工されていることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか一項に記載のバルブ装置。
- 前記駆動源はモータであり、
前記弁体駆動部材は、その外周面に歯部が形成された歯車部材であり、
前記駆動源の駆動力は、前記弁体駆動部材に減速されて伝達されることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか一項に記載のバルブ装置。 - 前記弁体の材料にはポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられており、
前記弁体駆動部材の材料にはナイロン樹脂が用いられていることを特徴とする請求項1から請求項18のいずれか一項に記載のバルブ装置。
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