(57)【要約】  ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができ、バルブ装置全体の小型化も可能にするバルブ装置を提供することを目的としてバルブ装置を提供する。このバルブ装置１において、押圧ロッド２１５は、回動軸Ａｘｂに対して離れた位置から少なくとも回動軸Ａｘｂに最も近接する位置まで先端部分３１２と当接する第一駆動面２１７と、先端部分３１２と第一駆動面２１７との当接関係が解除された後、回動軸Ａｘｂを通り過ぎた位置まで先端部分３１２と当接する第二駆動面２１８と、を有する。
2014109382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉状態から所定開度の開状態まで開閉する弁体を有するバルブ機構と、
前進及び後退することで前記バルブ機構を作動させるロッド機構と、を備えるバルブ装置において、
前記ロッド機構は、摺動軸に沿って前進及び後退することで前記弁体を開閉させるロッドを有し、
前記バルブ機構は、前記摺動軸とねじれの位置にあり且つ前記摺動軸とのなす角が略９０度である回動軸を中心として回動するように配置され、その回動状態に応じて前記弁体が開閉し、その先端部分が前記ロッドに当接する連動部を有し、
前記ロッドは、前記回動軸に対して離れた位置から少なくとも前記回動軸に最も近接する位置まで前記先端部分と当接する第一駆動面と、前記先端部分と前記第一駆動面との当接関係が解除された後、前記回動軸を通り過ぎた位置まで前記先端部分と当接する第二駆動面と、を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記第一駆動面と前記第二駆動面とが連続して設けられ、前記ロッドの前進に応じて前記連動部の前記先端部分が前記第一駆動面から前記第二駆動面まで離隔することなく当接し続けると共に、前記ロッドの後退に応じて前記連動部の前記先端部分が前記第二駆動面から前記第一駆動面まで離隔することなく当接し続けるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記第一駆動面は、前記摺動軸が延びる方向に対して略直交するように配置され、
前記第二駆動面は、前記摺動軸が延びる方向に対して沿うように配置されてなることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているようなものが知られている。下記特許文献１に記載のバルブ装置は、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりロッドを進退させ、そのロッドの進退に応じてバルブを作動させるものである。【０００３】
より具体的には、回転可能に支持された弁体を揺動して開閉するバルブ機構と、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりアクチュエータロッドを突き出すロッド機構であるサーモアクチュエータとを備え、アクチュエータロッドの進退により弁体を揺動するものである。更に具体的な構成としては、ロアケースとアッパーケースとを着脱可能に突き合わせて両ケース内にまたがる収納孔を形成し、流体の流入管と流出管とをロアケースに接続すると共に、ロアケースの収納孔にサーモアクチュエータをアクチュエータロッドがアッパーケース側に突き出る向きに収納するものである。そして、アクチュエータロッドと同軸上に設けた押圧ロッドをアッパーケースに摺動可能に支持すると共に、アッパーケースの収納孔に押圧ロッドをアクチュエータロッド側に付勢する付勢部材を収納している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０７１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した構成により、上記特許文献１に記載のバルブ装置は、アッパーケースをロアケースから外すと、ロアケースにサーモアクチュエータが、アッパーケースに付勢部材と押圧ロッドとが収納された状態で分離できる。そのため、ロアケースからサーモアクチュエータを容易に取り外すことができると共に、ロアケースに流入管や流出管が接続されていても、流入管や流出管を取り外すことなく、サーモアクチュエータを容易に交換できるという優れた効果を奏するバルブ装置となっている。【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載のバルブ装置は、サーモアクチュエータの動作に応じてアクチュエータロッド及び押圧ロッドが進退自在に駆動され、結果としてバルブ機構が流体の温度に応じて開閉される。従って、熱膨張体の膨張量は流体の温度上限及び温度下限に応じて適切な範囲となるように、適宜選択設計されるものである。【０００７】
しかしながら、より安全性を考慮し、より広い温度帯の流体に対応するように求められる場合がある。一例として、流体の温度が７０℃ぐらいからバルブを開け始めて、流体の温度が９５℃で所定開度である９０度までバルブを開き、流体の温度が１３０℃になっても不具合が生じないように求められる場合がある。そのような温度帯域の広い流体が入力されると、上記特許文献１に記載のバルブ装置では、押圧ロッドとバルブ機構との係合状態が崩れてしまう位置までアクチュエータロッド及び押圧ロッドが動いてしまい、アクチュエータロッド及び押圧ロッドがいわゆるオーバーシュートしてしまうことになる。結果として、押圧ロッドが元の位置に戻ったとしても、押圧ロッドとバルブ機構との係合状態が回復されず、バルブ装置全体を取り出して保全・修理が必要な事態となるおそれがある。【０００８】
このようなオーバーシュートの課題を解決するためには、バルブ機構が押圧ロッドと係合するポイントと、その回動中心との距離を引き離し、押圧ロッドが大きく進退した場合であっても係合状態が保たれるようにすることが考えられる。しかしながら、そのような対応を取ると、バルブ機構の体格が大きくなることになり、バルブ装置の小型化が図れなくなるおそれがある。【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置であって、ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができ、バルブ装置全体の小型化も可能にするバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係るバルブ装置は、閉状態から所定開度の開状態まで開閉する弁体を有するバルブ機構と、前進及び後退することでバルブ機構を作動させるロッド機構と、を備えるバルブ装置であって、ロッド機構は、摺動軸に沿って前進及び後退することで弁体を開閉させるロッドを有し、バルブ機構は、摺動軸とねじれの位置にあり且つ摺動軸とのなす角が略９０度である回動軸を中心として回動するように配置され、その回動状態に応じて弁体が開閉し、その先端部分がロッドに当接する連動部を有する。ロッドは、回動軸に対して離れた位置から少なくとも回動軸に最も近接する位置まで先端部分と当接する第一駆動面と、先端部分と第一駆動面との当接関係が解除された後、回動軸を通り過ぎた位置まで先端部分と当接する第二駆動面と、を有する。【００１１】
本発明によれば、ロッドの前進後退に応じて弁体が開状態から閉状態まで開閉するように、ロッドとバルブ機構の連動部における先端部分とが当接するので、ロッドの摺動に応じた弁体の開閉を実現することができる。更に、ロッドには、第一駆動面と第二駆動面とが設けられ、第一駆動面は回動軸に対して離れた位置から少なくとも回動軸に最も近接する位置まで先端部分と当接し、第二駆動面は回動軸を通り過ぎた位置まで先端部分と当接するものであって、第二駆動面は先端部分と第一駆動面と当節関係が解除された後に先端部分と当接関係を保持するものである。従って、バルブ機構側に特段の機構的な工夫をせずとも、互いに連携しバルブ機構の連動部における先端部分と当接する第一駆動面及び第二駆動面をロッド機構側に設けることで、ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができる。【００１２】
また本発明に係るバルブ装置では、第一駆動面と第二駆動面とが連続して設けられ、ロッドの前進に応じて連動部の先端部分が第一駆動面から第二駆動面まで離隔することなく当接し続けると共に、ロッドの後退に応じて連動部の先端部分が第二駆動面から第一駆動面まで離隔することなく当接し続けるように構成されていることも好ましい。【００１３】
このように第一駆動面と第二駆動面とが連続した面となるように設けることで、ロッドが前進する場合（弁体を開く場合）も、ロッドが後退する場合（弁体を閉じる場合）も、ロッド機構とバルブ機構との係合関係が崩れることなく、弁体の開閉を円滑に行うことができる。【００１４】
また本発明に係るバルブ装置では、第一駆動面は、摺動軸が延びる方向に対して略直交するように配置され、第二駆動面は、摺動軸が延びる方向に対して沿うように配置されてなることも好ましい。【００１５】
この好ましい態様では、第一駆動面を摺動軸が延びる方向に対して略直交するように設けることで、第一駆動面が回動軸に対して離れた位置から少なくとも回動軸に最も近接する位置まで先端部分と確実に当接し、連動部を確実に回動することができる。また、第二駆動面は、摺動軸が延びる方向に対して沿うように配置されているので、ロッドが大きく前進した場合であっても、第二駆動面を摺動軸に沿った長さを確保することで、確実な当接関係を維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置であって、ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができ、バルブ装置全体の小型化も可能にするバルブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態であるバルブ装置を示した概略斜視図である。
【図２】図１に示すロッド機構の概略断面図である。
【図３】図１及び図２に示すバルブ装置の動作を説明するための動作図である。
【図４】本実施形態の第一変形例を示す図である。
【図５】本実施形態の第二変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態であるバルブ装置１を示す概略斜視図である。バルブ装置１は、排気熱回収装置に用いられるものである。排気熱回収装置は、内燃機関からの排気ガスの排気熱を内燃機関の冷却水に回収する周知のものである。排気熱回収装置には、内燃機関からの排気ガスをそのまま通過させるバイパス流路と、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換流路とが並列に設けられている。バルブ装置１の説明にあたっては、この排気熱回収装置に構成を適宜参照しながら説明する。
【００２０】
バルブ装置１は、ロッド機構２と、バルブ機構３とを備える。バルブ機構３は、弁体３１３を有している。弁体３１３は、閉状態から所定開度の開状態まで開閉する弁であって、排気熱回収装置のバイパス流路を開閉する弁である。バルブ機構３の閉弁動作によりバイパス流路を遮断したときには、排気ガスは熱交換流路を通って流れ、バルブ機構３の開弁動作によりバイパス流路を開いたときには、主にバイパス流路を通って排気ガスが流れるように構成されている。
【００２１】
バルブ機構３は、排気熱回収装置の本体に回動可能に支持され、回動軸Ａｘｂを中心に回動するように設けられている。弁体３１３は、回動軸Ａｘｂ周りに回動可能なように設けられ、排気熱回収装置の本体側に設けられた弁座と当接及び離隔するように構成されている。弁体３１３は、付勢部材であるばね３１４によって閉弁方向に付勢されている。この付勢部材であるばね３１４の付勢力に抗して、ロッド機構２によって弁体３１３を揺動させると開弁する。
【００２２】
回動軸Ａｘｂ及び弁体３１３の回動に連動するように、バルブ機構３のロッド機構２側には連動部３１１が設けられている。連動部３１１がロッド機構２に対面する部分には、球状の先端部分３１２が設けられている。
【００２３】
ロッド機構２は、ロアケース２１１とアッパーケース２１２とを備えている。アッパーケース２１２側からは押圧ロッド２１５がバルブ機構３側に突出するように設けられている。
【００２４】
続いて、図２を参照しながらロッド機構２について更に説明する。図２は、ロッド機構２の概略断面図である。ロアケース２１１は中空の筒部２２１と、筒部２２１の端に形成されたフランジ部２２３とを備えている。
【００２５】
アッパーケース２１２も中空の筒部２２２と、筒部２２２の端に形成されたフランジ部２２４とを備えている。ロアケース２１１のフランジ部２２３とアッパーケース２１２のフランジ部２２４とが突き合わされてボルト及びナットにより着脱可能に取り付けられている。
【００２６】
ロアケース２１１には、図示しない内燃機関からの冷却水を供給する流入管が筒部２２１の端に接続されている。また、ロアケース２１１には冷却水を排気熱回収装置に導く流出管も接続されている。
【００２７】
ロアケース２１１の筒部２２１には、サーモアクチュエータ２１３が収納されている。サーモアクチュエータ２１３は筒部２２１に着脱可能に挿入されるピストン２２６を備え、ピストン２２６にはＯリング２２５が装着されて漏れ止めされている。
【００２８】
サーモアクチュエータ２１３を筒部２２１内に収納した際、ピストン２２６の先端面はフランジ部２２３の表面とほぼ同一面上に配置され、筒部２２１の内壁とサーモアクチュエータ２１３の外壁との間には冷却水が流入する隙間が形成されるように構成されている。
【００２９】
サーモアクチュエータ２１３内には熱膨張体が充填されると共に、弾性体が収納されている。サーモアクチュエータ２１３は熱膨張体が温度上昇により膨張すると、弾性体を介してアクチュエータロッド２１４のテーパ状の一端を押して、アクチュエータロッド２１４をアッパーケース２１２の筒部２２２側に突き出すように構成されている。
【００３０】
アッパーケース２１２の筒部２２２には、コイルスプリング等を用いた付勢部材２２０が収納されている。また、筒部２２２にはアクチュエータロッド２１４と同軸上に押圧ロッド２１５が挿入されており、押圧ロッド２１５はアッパーケース２１２に対して摺動軸Ａｘａに沿って摺動可能に支持されている。
【００３１】
押圧ロッド２１５のロアケース２１１側には、径方向に張り出されたフランジ部２２７が形成され、フランジ部２２７を介して付勢部材２２０が押圧ロッド２１５をアクチュエータロッド２１４側に付勢している。
【００３２】
押圧ロッド２１５のアクチュエータロッド２１４側端には、円錐状に窪まされた円錐孔が形成されている。アクチュエータロッド２１４の先端は半球状に形成され、円錐孔にアクチュエータロッド２１４の先端が挿入されて、アクチュエータロッド２１４の先端が押圧ロッド２１５の後端に接触されている。
【００３３】
押圧ロッド２１５の先端は、アッパーケース２１２から突き出されている。押圧ロッド２１５の先端にはキャップ２１６が取り付けられている。図２に示すように、弁体３１３が閉じられた状態にある場合は、キャップ２１６は連動部３１１と離れている。連動部３１１には回動軸Ａｘｂを中心とする円上に先端部分３１２が形成され、アクチュエータロッド２１４や押圧ロッド２１５の摺動軸Ａｘａの延びる方向が、回動軸Ａｘｂを中心とする円の接線方向となるように配置されている。従って、押圧ロッド２１５が突き出された際に、先端部分３１２にキャップ２１６が接触するように構成されている。
【００３４】
キャップ２１６には、第一駆動面２１７と、第二駆動面２１８と、ストッパ壁２１９とが設けられている。第一駆動面２１７は、通常状態において先端部分３１２と対向する位置に設けられている。第一駆動面２１７は、摺動軸Ａｘａが延びる方向に対して略直交するように配置されている。
【００３５】
第二駆動面２１８は、第一駆動面２１７と連続して形成される面であり、第一駆動面２１７の回動軸Ａｘｂ側端部からアクチュエータロッド２１４側に延びる面である。第二駆動面２１８は、摺動軸Ａｘａが延びる方向に対して沿うように設けられる面であり、特に本実施形態の場合は、摺動軸Ａｘａが伸びる方向に対して略平行に設けられている。なお、第一駆動面２１７と第二駆動面２１８とが滑らかな曲面でつながっている形状においても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した「連続して形成される面」に含まれるものとする。
【００３６】
ストッパ壁２１９は、第二駆動面２１８が第一駆動面２１７と繋がっている端部とは反対側の端部に設けられている。ストッパ壁２１９の配置位置は、ロッド機構２がどれくらいの温度範囲まで動作保障するかによってその設置位置が定まるものである。
【００３７】
続いて、バルブ装置１の動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、バルブ装置１の動作を説明するための図であって、図３の（Ａ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が駆動され、弁体３１３がやや開き初めた状態を示し、図３の（Ｂ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が更に駆動され、弁体３１３が所定角度である９０度まで開いた状態を示す図である。バルブ装置１の動作について、排気熱回収装置の動作と共に説明する。
【００３８】
排気熱回収装置は、弁体３１３の閉弁時に、内燃機関からの排気ガスを熱交換流路に導いて、排気ガスと冷却水との間での熱交換を行い、排気熱を回収する。排気ガスの圧力が増加すると、弁体３１３が排気ガスの圧力を受けて、ばね３１４の付勢力に抗して回動軸Ａｘｂの廻りに揺動し開弁する。これにより、排気ガスはバイパス流路を通って下流の排気流路に排出される。
【００３９】
バルブ装置１では、冷却水が流入管を介して筒部２２１内に流入し、流出管を介して排気熱回収装置に流出する。筒部２２１流入する冷却水の温度が低いときには、図２に示すように、熱膨張体が膨張することなく、アクチュエータロッド２１４が引き込まれた状態にあり、押圧ロッド２１５が付勢部材２２０の付勢力によりアクチュエータロッド２１４側に押されて引き込まれた状態にある。よって、バルブ機構３は排気ガスの圧力に応じて閉弁・開弁をする。
【００４０】
バルブ装置１は、筒部２２１に流入する冷却水の温度が上昇すると、熱膨張体が膨張してアクチュエータロッド２１４のテーパ状の端を押す。そして、アクチュエータロッド２１４が、ピストン２２６内を摺動して突き出され、押圧ロッド２１５を付勢部材２２０の付勢力に抗して押す。
【００４１】
押圧ロッド２１５がアクチュエータロッド２１４により押されて突き出されると、押圧ロッド２１５は連動部３１１の先端部分３１２を接線方向に押して、連動部３１１を、回動軸Ａｘｂを中心に回動させる。よって、バルブ機構３が開弁し、排気ガスがバイパス流路を通って排出される。
【００４２】
押圧ロッド２１５のキャップ２１６は、図３の（Ａ）に示すように、当初第一駆動面２１７が先端部分３１２に当接し、先端部分３１２を押し込んでいく。先端部分３１２は、回動軸Ａｘｂを中心として回動するので、第一駆動面２１７の第二駆動面２１８側にずれていく。そして、図３の（Ｂ）に示すように、当接面が第一駆動面２１７から第二駆動面２１８に切り替わり、先端部分３１２は第二駆動面２１８と当接する。このように、先端部分３１２は、第一駆動面２１７から第二駆動面２１８に当接した状態を保ちながら駆動される。従って、図３の（Ｂ）に示す状態から、冷却水の温度が下がって押圧ロッド２１５が後退しても、先端部分３１２は第二駆動面２１８から第一駆動面２１７へと当接した状態を保ちながら駆動される。
【００４３】
上述した本実施形態では、摺動軸Ａｘａに沿って設けられる第二駆動面２１８を、摺動軸Ａｘａと略平行になるように設けたが、摺動軸Ａｘａとある程度の角度を成すように設けることも好ましい態様である。この態様について、図４を参照しながら説明する。
【００４４】
図４は、本実施形態の第一変形例であるバルブ装置１Ａを示す図であって、図４の（Ａ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が駆動され、弁体３１３がやや開き初めた状態を示し、図４の（Ｂ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が更に駆動され、弁体３１３が所定角度である９０度まで開いた状態を示す図である。
【００４５】
図４に示すように、ロッド機構２Ａの押圧ロッド２１５先端に取り付けられているキャップ２１６ａは、摺動軸Ａｘａに沿ってはいるものの略平行ではない第二駆動面２１８ａを有している。第一駆動面２１７及び第二駆動面２１８ａに対して先端部分３１２が当接しながら動く態様は、上述した通りであるが、第二駆動面２１８ａが第一駆動面２１７から離れるに従って摺動軸Ａｘａから離れて回動軸Ａｘｂ側に近づくように傾斜しているので、弁体３１３は結果として９０度以上開くことになる。従って、弁体３１３の開度をより確保したい場合などに好ましい態様である。
【００４６】
上述した本実施形態では、第一駆動面２１７も第二駆動面２１８もそれぞれ一面設けたが、第二駆動面２１８を複数面設けることも好ましい態様である。この態様について、図５を参照しながら説明する。
【００４７】
図５は、本実施形態の第二変形例であるバルブ装置１Ｂを示す斜視図である。図５に示すように、ロッド機構２Ｂの押圧ロッド２１５先端に取り付けられているキャップ２１６ｂは、一つの第一駆動面２１７ｂを正八角形に形成し、第一駆動面２１７外周のそれぞれの辺に対して第二駆動面２１８ｂを繋げて形成している。
【００４８】
図１〜図３に示す本実施形態においては、第一駆動面２１７及び第二駆動面２１８上を先端部分３１２が円滑に摺動するように、先端部分３１２の摺動方向中央が底となるような凹状断面が形成されている。もっとも、第一駆動面２１７及び第二駆動面２１８が平板状を成すように構成されることも好ましい態様である。
【００４９】
上述した本実施形態では、第二駆動面２１８と先端部分３１２とが当接する場合、押圧ロッド２１５の摺動方向に対して横からの力が加わることになる。そこで、先端部分３１２から加わる力による影響を緩和若しくは除去するため、何らかの手段で押圧ロッド２１５が撓まないように保持することも好ましい態様である。
【００５０】
以上本発明はこの様な実施形態に何等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において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【００５１】
１：バルブ装置
１Ａ：バルブ装置
１Ｂ：バルブ装置
２：ロッド機構
２Ａ：ロッド機構
２Ｂ：ロッド機構
３：バルブ機構
２１１：ロアケース
２１２：アッパーケース
２１３：サーモアクチュエータ
２１４：アクチュエータロッド
２１５：押圧ロッド
２１６：キャップ
２１６ａ：キャップ
２１６ｂ：キャップ
２１７：第一駆動面
２１７ｂ：第一駆動面
２１８：第二駆動面
２１８ａ：第二駆動面
２１８ｂ：第二駆動面
２１９：ストッパ壁
２２０：付勢部材
２２１：筒部
２２２：筒部
２２３：フランジ部
２２４：フランジ部
２２５：リング
２２６：ピストン
２２７：フランジ部
３１１：連動部
３１２：先端部分
３１３：弁体
Ａｘａ：摺動軸
Ａｘｂ：回動軸
【図２】
2014109382.tif 000003
【図３】
2014109382.tif 000004
【図４】
2014109382.tif 000005
【図１】
2014109382.tif 000006
【図５】
2014109382.tif 000007
【国際調査報告】
2014109382.tif 000008
2014109382.tif 000009
2014109382.tif 000010
2014109382.tif 000011