(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
流体の流入孔および流出孔が形成された弁座面を有する基台と、
前記基台の前記弁座面側に被せられ前記基台とともにバルブ室を区画するケース体と、
前記流出孔を開閉する第一の弁体と、
前記流入孔を開閉する第二の弁体と、を備え、
前記バルブ室には、前記駆動源の出力部と、前記第一の弁体と、前記第二の弁体と、が収容され、
前記第一の弁体は、一方の端面が前記弁座面における前記流出孔の周縁部に摺接する略円柱状の部材であり、前記第一の弁体が前記駆動源の駆動力を受けて回動することにより、前記流出孔が閉塞された状態と前記流出孔の全体または一部が開放された状態とが切り換えられ、
前記第二の弁体は、一方の端面が前記弁座面における前記流入孔の周縁部に摺接する略円柱状の部材であり、前記第二の弁体が前記駆動源の駆動力を受けて回動することにより、前記流入孔が閉塞された状態と前記流入孔の全体または一部が開放された状態とが切り換えられることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記バルブ室には、前記第一の弁体を付勢する弾性部材がさらに収容され、
前記第一の弁体は、前記弾性部材により前記流出孔側に付勢され、前記流出孔の周縁部に押圧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】
前記駆動源はステッピングモータであり、
前記駆動源の出力部は前記ステッピングモータのロータおよびロータピニオンであり、
前記第一の弁体および前記第二の弁体は共通の部品からなり、
前記第一の弁体および前記第二の弁体の外周面には前記ロータピニオンと噛合する歯部が形成され、
前記ロータピニオンが回転すると、前記第一の弁体および前記第二の弁体は同方向へ回転することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記第一の弁体および前記第二の弁体による前記流入孔および前記流出孔の開閉状態の組み合わせには、前記流入孔を閉状態とし、同時に前記流出孔を開状態とする組み合わせが含まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバルブ装置。
【請求項５】
冷蔵庫の筐体内に設置され、
前記流体は冷蔵庫の冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバルブ装置に関し、さらに詳しくは、逆流防止機構を備えるバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、流体の流出孔（１３ａ、１３ｂ）を開閉する弁体（３０）が備えられたバルブ装置（１）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４４４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体の流出孔にスライド弁などの弁体を設け、弁体を変位させることにより流路を遮断および連通するバルブ装置が一般に知られている。かかる弁体と流出孔との接触面に隙間があると、その隙間から流体が漏出するおそれがあるため、流路を遮断する際には流出孔の全周にわたって弁体を密着させておく必要がある。弁体を流出孔に密着させる方法としては、板バネやコイルバネなどの弾性部材により弁体を流出孔側へ付勢する方法が考えられる。その場合、弾性部材が弁体を必要以上に押圧すると、弁体の開閉動作を阻害してしまうおそれがあるため、弾性部材の付勢力は弁体が接触面から浮かない程度とすべきである。
【０００５】
一方で、バルブ装置から流出した流体が何らかの理由により逆流した場合、弾性部材の付勢力よりも逆流した流体の圧力の方が大きいと、弁体が弾性部材とともに押動され弁体と流出孔との接触面に隙間が生じることとなる。逆流した流体はかかる隙間からバルブ装置内へと侵入し、さらに流入孔からバルブ装置外へと流出する。また、逆流した流体に押動されることにより弾性部材が降伏点を超えて湾曲した場合、弾性部材が破損または塑性変形し、バルブ装置による流量の制御が不能となるおそれがある。
【０００６】
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、何らかの理由により流体の逆流が生じた場合でも、かかる逆流した流体のバルブ装置内への侵入量および流入孔からの流出量を低減し、加えて、弁体を付勢する弾性部材の損傷を防止することができ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】
【０００７】
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、流体の流入孔および流出孔が形成された弁座面を有する基台と、前記基台の前記弁座面側に被せられ前記基台とともにバルブ室を区画するケース体と、前記流出孔を開閉する第一の弁体と、前記流入孔を開閉する第二の弁体と、を備え、前記バルブ室には、前記駆動源の出力部と、前記第一の弁体と、前記第二の弁体と、が収容され、前記第一の弁体は、一方の端面が前記弁座面における前記流出孔の周縁部に摺接する略円柱状の部材であり、前記第一の弁体が前記駆動源の駆動力を受けて回動することにより、前記流出孔が閉塞された状態と前記流出孔の全体または一部が開放された状態とが切り換えられ、前記第二の弁体は、一方の端面が前記弁座面における前記流入孔の周縁部に摺接する略円柱状の部材であり、前記第二の弁体が前記駆動源の駆動力を受けて回動することにより、前記流入孔が閉塞された状態と前記流入孔の全体または一部が開放された状態とが切り換えられることを要旨とする。
【０００８】
流出孔に第一の弁体を設けるのみならず、流入孔側にも第二の弁体を設けることにより、逆流した流体が第一の弁体を押し上げてバルブ室内に侵入したとしても、第二の弁体で流入孔を閉塞することにより逆流した流体をバルブ室内に留め、流入孔からバルブ装置外へと流体が逆流することが防止できる。
【０００９】
また、前記バルブ室には、前記第一の弁体を付勢する弾性部材がさらに収容され、前記第一の弁体は、前記弾性部材により前記流出孔側に付勢され、前記流出孔の周縁部に押圧されている構成としても良い。
【００１０】
第一の弁体が弾性部材により流出孔側へと付勢および押圧されることにより、第一の弁体が流出孔に密着し、バルブ装置による流量の調整精度が向上する。また、流入孔が第二の弁体により閉塞されることにより、バルブ室へ逆流可能な流体量自体が制限されるため、第一の弁体が持ち上げられることによる弾性部材への影響も低減される。
【００１２】
この場合、前記駆動源はステッピングモータであり、前記駆動源の出力部は前記ステッピングモータのロータおよびロータピニオンであり、前記第一の弁体および前記第二の弁体は共通の部品からなり、前記第一の弁体および前記第二の弁体の外周面には前記ロータピニオンと噛合する歯部が形成され、前記ロータピニオンが回転すると、前記第一の弁体および前記第二の弁体は同方向へ回転する構成とすることが望ましい。
【００１３】
第一の弁体と共通の部品を用いた第二の弁体を流入孔側に設け、また、その駆動方法も共通とすることにより、流入孔と流出孔の開閉機構が単純化されるとともに部品管理の効率化にも資する。さらに、流出孔の流量制御と同精度の流量制御を流入孔でも行うこと可能となり、バルブ装置の逆流防止性能が向上する。
【００１４】
また、前記第一の弁体および前記第二の弁体による前記流入孔および前記流出孔の開閉状態の組み合わせには、前記流入孔を閉状態とし、同時に前記流出孔を開状態とする組み合わせが含まれる構成としても良い。
【００１５】
流体が逆流した際に、あえて第一の弁体を開状態とすることにより、逆流した流体に第一の弁体が持ち上げられて弾性部材が塑性変形することを防止できる。ただし、かかる構成が効果を奏するのは、逆流が生じるタイミングが予め把握できている場合に限られる。
【００１６】
また、冷蔵庫の筐体内に設置され、前記流体は冷蔵庫の冷媒である構成としても良い。
【００１７】
冷蔵庫を循環する冷媒の液化や気化に伴う圧力の変化により、何らかの理由で冷媒の流出側の方の圧力が高くなった場合でも、本発明にかかる冷媒バルブにより冷媒の逆流が防止される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかるバルブ装置によれば、流体の逆流が生じた場合でも、かかる逆流した流体のバルブ装置内への侵入量および流入孔からの流出量を低減し、加えて、弁体を付勢する弾性部材の損傷を防止することができ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】
【００１９】
【図１】本実施形態における冷媒バルブ装置の斜視図である。
【図２】冷媒バルブ装置の底面図である。
【図３】冷媒バルブ装置の図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】弁体駆動機構を示す斜視図である。
【図５】弁体駆動機構を上方および下方から見た分解斜視図である。
【図６】弁体における流路連通状態を示す断面図である。
【図７】冷媒バルブ装置の冷媒流路を示す断面図である。
【図８】弁体の開閉状態の他の組み合わせを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（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は本実施形態における冷媒バルブ装置１の斜視図である。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、庫内を冷却する冷媒の供給量を調節する。
【００２１】
冷媒バルブ装置１は、バルブ本体２と、流体である冷媒がバルブ本体２に流入する流入管３と、冷媒がバルブ本体２から流出する流出管４と、外部の制御装置との電気的な接続を確保するためのコネクタ５と、冷媒バルブ装置１を冷蔵庫内に取り付けるための取付プレート６とを備えている。なお、以下の説明では、便宜上、流入管３および流出管４の延設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。
【００２２】
図２は冷媒バルブ装置１を流入管３および流出管４の側から見た図である。バルブ本体２の底面には円盤形状の基台１０の下面が露出している。基台１０には弁座１５ａおよび弁座１５ｂが嵌合されており、流出管４は弁座１５ａの冷媒出口２２に、流入管３は弁座１５ｂの冷媒入口１２にそれぞれ連結されている。
【００２３】
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、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、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）から外周側に広がるケース側フランジ３４を備えている。小径筒部３２と大径筒部３３の間には基台１０の中心軸線Ｌ０と交差する方向に延びて小径筒部３２と大径筒部３３を連続させている環状部３５が設けられている。基台１０の外周縁には上面が下げられることにより板厚が薄く形成された環状の基台側フランジ１６が形成されている。密閉カバー１１は、大径筒部３３の下端開口縁の内側に基台１０の上側部分が挿入され、ケース側フランジ３４が基台側フランジ１６に上方から当接した状態で基台１０に固定されている。密閉カバー１１は基台１０に被せられて、基台１０と共にバルブ室３６を区画している。
【００２４】
バルブ本体２には、密閉カバー１１の内外を利用して、駆動源としてのステッピングモータ６０が構成されている。ステッピングモータ６０の出力部であるロータ６１およびロータピニオン５０はバルブ室３６内に配置されている。ロータ６１は、上端が密閉カバー１１の底部３１に固定され、下端が基台１０の中心に固定されたロータ支軸６２に回転可能に支持されている。ロータ支軸６２の軸線は基台１０の中心軸線Ｌ０と一致しており、弁座１５ａおよび弁座１５ｂに取り付けられた支軸２５ａおよび支軸２５ｂと平行に延びている。ロータ６１には環状の駆動マグネット６３が搭載されている。
【００２５】
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、密閉カバー１１の外周側に配置されている。ステータ６４は駆動コイル６５を搭載しており、駆動コイル６５は密閉カバー１１の小径筒部３２を介してロータ６１の駆動マグネット６３と対向している。駆動コイル６５はコネクタ５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５を介して接続される外部の制御装置によって駆動制御される。ステータ６４およびコネクタ５は外装ケース４６の内側に収納されている。
【００２６】
（弁体駆動機構）
図４は弁体駆動機構を示す斜視図である。図５（ａ）は弁体駆動機構の要部を上方から見た分解斜視図であり、図５（ｂ）はこれらを下方から見た分解斜視図である。図４および図５に示すように、本実施形態における冷媒バルブ装置１の弁体駆動機構は、駆動源であるステッピングモータ６０のロータ６１と、ロータ６１のピニオン構成部材５４に設けられたロータピニオン５０と噛合する歯部５９ａを外周面に備える第一の弁体２０ａと、第一の弁体２０ａの下側に位置し、第一の弁体２０ａの底面が摺接する弁座面２４ａを備える弁座１５ａと、ロータピニオン５０と噛合する歯部５９ｂを外周面に備える第二の弁体２０ｂと、第二の弁体２０ｂの下側に位置し、第二の弁体２０ｂの底面が摺接する弁座面２４ｂを備える弁座１５ｂと、からなる。
【００２７】
これら第一の弁体２０ａおよび弁座１５ａと、第二の弁体２０ｂおよび弁座１５ｂは、共通の部品により構成されており、駆動源であるステッピングモータ６０も共通とされている。これにより、第二の弁体２０ｂとして別構成の弁体を新たに用意する場合に比べ、冷媒入口１２および冷媒出口２２の開閉機構が単純化されるとともに部品管理の効率化が図れている。また、以下の説明における第一の弁体２０ａおよび弁座１５ａの構造は、当然、第二の弁体２０ｂおよび弁座１５ｂも備える構造である。
【００２８】
基台１０には弁座１５ａが嵌合される弁座装着孔１４ａ、および弁座１５ｂが嵌合される弁座装着孔１４ｂが形成されており、弁座１５ａおよび弁座１５ｂは、軸線方向から見た平面形状が円形をしており、上面は平坦な弁座面２４ａ、２４ｂとなっている。弁座１５ａの中心軸線Ｌ１から外れた位置には、冷媒の流出孔である冷媒出口２２が形成されており、弁座１５ｂにおける、中心軸線Ｌ０を中心として冷媒出口２２と略対称となる位置には、冷媒の流入孔である冷媒入口１２が形成されている。弁座面２４ａ、２４ｂは基台１０の上面の一部を構成している。
【００２９】
第一の弁体２０ａは、一方の端面が弁座面２４ａの冷媒出口２２の周縁部に摺接する略円柱状の部材であり、第一の弁体２０ａ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、冷媒出口２２が閉塞された状態と冷媒出口２２の全体または一部が開放された状態とが切り換えられる。第一の弁体２０ａは、歯部５９ａを備える回動部材である歯車部５１ａと、歯車部５１ａの下側に位置し、歯車部５１ａと軸線方向の端面同士が接触した状態で歯車部５１ａに固定され、歯車部５１ａと一体に回動する弁部２７ａと、からなる。
【００３０】
弁部２７ａの底面と、弁座面２４ａは平坦に研磨加工されていることにより隙間なく密着可能とされ、摺接面の隙間から冷媒が漏出することが防止されている。
【００３１】
図５に示すように、歯車部５１ａの周方向の一箇所からは、径方向外側に突出する突起部５１１ａが設けられている。突起部５１１ａは、歯車部５１ａが回動して所定の角度位置に達したときに、ピニオン構成部材５４の被当接部５５に軸線Ｌ１回りの一方側あるいは他方側から当接して、歯車部５１ａの回動可能範囲を規制する。
【００３２】
歯車部５１ａの弁部２７ａとの対向面には、弁部２７ａ側に突出した凸部６１ａ、６２ａ、６３ａが周方向に等間隔に形成されており、弁部２７ａの歯車部５１ａとの対向面には、凸部６１ａ、６２ａ、６３ａと嵌合される凹部７０ａ、７１ａ、７２ａが形成されている。凹部７２ａは切欠き部７９ａに貫通された貫通孔であり、凹部７２ａに嵌合された凸部６３ａは、切欠き部７９ａ側でかしめられる。凸部６３ａがかしめられることにより、歯車部５１ａは弁部２７ａにガタ付きなく固定され、ステッピングモータ６０によって高い精度で弁部２７ａの回動を制御することができる。また、かしめ作業を行う対象が、切欠き部７９ａに設けられた凹部７２ａに嵌合される凸部６３ａであることから、研磨加工された弁部２７ａ底面の擦傷や変形が防止されている。
【００３３】
尚、本実施形態における切欠き部７９ａおよび切欠き部７９ｂは、冷媒出口２２と冷媒入口１２の形成位置と同様に、中心軸線Ｌ０を中心として略対称位置に配設されており、ステッピングモータ６０が回転することにより、冷媒出口２２および冷媒入口１２を同時に開放および閉塞する。
【００３４】
第一の弁体２０ａおよび第二の弁体２０ｂの上方には、上面視略円形の板状部材である支持板１７が配設されている。支持板１７の周方向の対称位置には切り抜き加工により弾性部材である二つの腕部１７１、１７２が形成されている。腕部１７１、１７２は支持板１７の周方向に沿って伸び、その基端部以外が支持板１７から切り離されていることにより上下方向に弾性変形可能となっている。腕部１７１、１７２の先端部はやや膨らんだ円形状になっており、かかる先端部に設けられた孔に支軸２５ａ、２５ｂがそれぞれ挿通され、弁座１５ａ、１５ｂとともに支軸２５ａ、２５ｂの位置を固定している。さらに同先端部は第一の弁体２０ａおよび第二の弁体２０ｂの上面に当接してこれらを付勢することにより、第一の弁体２０ａを冷媒出口２２の周縁部に、第二の弁体２０ｂを冷媒入口１２の周縁部に押圧している。
【００３５】
図６は弁部２７ａの切欠き部７９ａと冷媒出口２２が軸線Ｌ１方向で重なることで冷媒出口２２が開放された状態、および、弁部２７ｂの切欠き部７９ｂと冷媒入口１２が軸線Ｌ１方向で重なることで冷媒入口１２が開放された状態を示す断面図である。
【００３６】
（弁体の開閉動作）
上述のように、第一の弁体２０ａと第二の弁体２０ｂは共通の部品からなり、駆動源も共通としている。よって、ロータ６１およびロータピニオン５０が一定量回転すると、第一の弁体２０ａと第二の弁体２０ｂは同方向へ同角度回動することとなる。尚、本実施形態においては第一の弁体２０ａと第二の弁体２０ｂとが共通の部品からなるため、その回転角度も一致しているが、これら弁体を構成する歯車部５１ａまたは歯車部５１ｂの歯数を変えることにより、ロータピニオン５０の回転量に対するこれら弁体の回転角度に違いを出すことも可能である。
【００３７】
図７（ａ）に示すように、冷媒の流路を連通させる際には第一の弁体２０ａと第二の弁体２０ｂの両方が開状態となる角度までステッピングモータ６０を回転させる。これにより冷媒は流入管３を上昇して冷媒入口１２からバルブ室３６へと流入し、バルブ室３６内で水平方向に広がり、冷媒出口２２から流出して流出管４を下降していく。
【００３８】
一方、冷媒の流路を遮断する際には、図７（ｂ）に示すように、第一の弁体２０ａと第二の弁体２０ｂの両方が閉状態となる角度までステッピングモータ６０を回転させる。冷蔵庫を循環する冷媒の液化や気化に伴う圧力の変化などにより冷媒が逆流し（流出管４を上昇し）、逆流した冷媒が第一の弁体２０ａを押し上げて冷媒出口２２からバルブ室３６に侵入しても、第二の弁体２０ｂにより冷媒入口１２が閉塞されていることから、バルブ室３６に侵入した冷媒が冷媒入口１２から冷媒バルブ装置１外へと流出することが阻止される。
【００３９】
また、冷媒入口１２は、冷媒出口２２に用いられている第一の弁体２０ａと同一部材である第二の弁体２０ｂにより閉塞されていることから、通常の流量制御と同等の閉塞精度により冷媒の冷媒入口１２への侵入を阻止することができる。
【００４０】
さらに、冷媒入口１２が閉塞されていることによりバルブ室３６は密閉空間となるため、バルブ室３６に流入可能な冷媒量も小さなものとなる。よって、第一の弁体２０ａが押し上げられることによる腕部１７１の湾曲量も抑えられ、腕部１７１の破損や塑性変形のおそれが低減される。
【００４１】
本実施形態における冷媒入口１２と冷媒出口２２の開閉状態の組み合わせは、第一の弁体２０ａと第二の弁体２０ｂの切欠き部７９ａ、７９ｂが中心軸線Ｌ０を中心として略対称位置にあるため、両方開放と両方閉塞の二つのみであるが、弁部２７ａまたは弁部２７ｂの配設角度を変えることにより、または、上述のように歯車部５１ａまたは歯車部５１ｂの歯数を変更してロータピニオン５０の回転量に対する第一の弁体２０ａおよび第二の弁体２０ｂの回転角度に違いを出すことにより、図８のように第一の弁体２０ａを開状態としつつ、第二の弁体２０ｂを閉状態とする組み合わせを含めることも可能である。
【００４２】
冷媒が逆流するタイミングが予め把握できている場合、逆流に合わせてあえて第一の弁体２０ａを開放し、上記開閉状態とすることにより、第一の弁体２０ａが逆流した冷媒により押し上げられることがなくなり、腕部１７１の破損や塑性変形を未然に防止することができる。
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
１  冷媒バルブ装置
２  バルブ本体
３  流入管
４  流出管
５  コネクタ
６  取付プレート
１０  基台
１１  密閉カバー
１２  冷媒入口
２２  冷媒出口
６０  ステッピングモータ
６１  ロータ
５０  ロータピニオン
３６  バルブ室
２０ａ  第一の弁体
２０ｂ  第二の弁体
５１ａ、５１ｂ  歯車部
２７ａ、２７ｂ  弁部
１５ａ、１５ｂ  弁座
２４ａ、２４ｂ  弁座面
１７  支持板
１７１、１７２  腕部
【図１】
0006446198.tif 000002
【図２】
0006446198.tif 000003
【図３】
0006446198.tif 000004
【図４】
0006446198.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006446198.tif 000007
【図７】
0006446198.tif 000008
【図８】
0006446198.tif 000009