特許 6963469 バルブ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963469

(24)【登録日】2021年10月19日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】バルブ装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20211028BHJP

   F16K 11/072 20060101ALI20211028BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/04 Z

   F16K11/072 Z

   F16K31/06 305G

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-214045(P2017-214045)

(22)【出願日】2017年11月6日

(65)【公開番号】特開2019-86073(P2019-86073A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2020年5月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207791

【氏名又は名称】大豊工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】下山 晃

(72)【発明者】

【氏名】堀越 直

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３０４１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−４２８２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／００−３１／１１

Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４

Ｆ１６Ｋ ５／００− ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流路が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに対して回動可能に設けられた回動軸部と、
前記回動軸部に固定され、前記回動軸部と共に回動することで前記流路を流通する流体の流れを制御するバルブと、
前記回動軸部を前記流路側の空間に封入するように覆うカバーと、
を具備し、
前記ハウジングは、
深さ方向視において円形状に形成される凹部を具備し、
前記カバーは、
前記回動軸部を収容する収容部と、
前記収容部の端部に形成され、前記凹部の内径と略同一の外径を有する円形状のフランジ部と、
を具備し、
前記フランジ部は、前記凹部に収容された状態で固定される、
バルブ装置。

【請求項2】

前記回動軸部に固定される可動体、及び前記カバーの外側から前記可動体に対して接触することなく駆動力を伝達することで前記回動軸部を回動させる駆動部を有するアクチュエータをさらに具備する、
請求項１に記載のバルブ装置。

【請求項3】

前記カバーは、
前記ハウジングの一側面から突出するように形成され、
前記可動体は、
前記カバーのうち、前記一側面から突出した部分に収容される、
請求項２に記載のバルブ装置。

【請求項4】

前記回動軸部の回動範囲を規制する規制機構をさらに具備する、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のバルブ装置。

【請求項5】

前記規制機構は、
前記ハウジングに形成された第一規制部と、
前記回動軸部と一体的に回動可能であり、前記回動軸部が所定の回動範囲の両端まで回動した際に前記第一規制部と当接して回動が規制される第二規制部と、
を具備する、
請求項４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、流体の流れを制御するバルブ装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流体の流れを制御するバルブ装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

【0003】

特許文献１には、流体の流路が形成されたハウジング（ボデー）と、流路を開閉可能なバルブ（ボール）と、当該バルブを回動可能に支持する回動軸部（上ステム及び下ステム）と、を具備するバルブ装置が記載されている。回動軸部の端部は、ハウジングの外部へと突出するように配置される。当該回動軸部の突出した部分に操作レバーやアクチュエータを連結し、当該回動軸部を回動操作することで、バルブを回動させることができ、ひいては流路を任意に開閉することができる。

【0004】

このようなバルブ装置においては、バルブと回動軸部との隙間を介してハウジングの外部へと流体が漏れ出るおそれがあるため、当該隙間にＯリング等のシール部材が設けられる。しかしながら、このようなシール部材が設けられたとしても、流体の漏れを完全に防止することができない場合がある。

【0005】

また、このような流体の漏れを低減する方法として、シール部材の面圧を上げる方法がある。しかしながら、シール部材の面圧を上げると、回動軸部を回動させる際の負荷（抵抗）が大きくなり、バルブを回動させるための操作力が大きくなってしまう。これに伴い、回動軸部を回動させるためのアクチュエータが大型化してしまうおそれもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５−９４４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、回動軸部を回動させる際の負荷を増加させることなく、シール性を向上させることが可能なバルブ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0009】

即ち、請求項１においては、流体の流路が形成されたハウジングと、前記ハウジングに対して回動可能に設けられた回動軸部と、前記回動軸部に固定され、前記回動軸部と共に回動することで前記流路を流通する流体の流れを制御するバルブと、前記回動軸部を前記流路側の空間に封入するように覆うカバーと、を具備し、前記ハウジングは、深さ方向視において円形状に形成される凹部を具備し、前記カバーは、前記回動軸部を収容する収容部と、前記収容部の端部に形成され、前記凹部の内径と略同一の外径を有する円形状のフランジ部と、を具備し、前記フランジ部は、前記凹部に収容された状態で固定されるものである。

【0010】

請求項２においては、前記回動軸部に固定される可動体、及び前記カバーの外側から前記可動体に対して接触することなく駆動力を伝達することで前記回動軸部を回動させる駆動部を有するアクチュエータをさらに具備するものである。

【0011】

請求項３においては、前記カバーは、前記ハウジングの一側面から突出するように形成され、前記可動体は、前記カバーのうち、前記一側面から突出した部分に収容されるものである。

【0012】

請求項４においては、前記回動軸部の回動範囲を規制する規制機構をさらに具備するものである。

【0013】

請求項５においては、前記規制機構は、前記ハウジングに形成された第一規制部と、前記回動軸部と一体的に回動可能であり、前記回動軸部が所定の回動範囲の両端まで回動した際に前記第一規制部と当接して回動が規制される第二規制部と、を具備するものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0015】

請求項１においては、回動軸部を回動させる際の負荷を増加させることなく、シール性を向上させることができる。

【0016】

請求項２においては、より効果的にシール性を向上させることができる。

【0017】

請求項３においては、駆動力を伝達し易くすることができる。

【0018】

請求項４においては、流体の制御性を向上させることができる。

【0019】

請求項５においては、簡易な構成で回動軸部の回動範囲を規制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】（ａ）本発明の一実施形態例に係るバルブ装置の正面図。（ｂ）同じく、平面図。

【図2】（ａ）バルブ装置の左側面図。（ｂ）同じく、右側面図。

【図3】バルブ装置の正面断面図。

【図4】バルブ装置の上部の正面断面図。

【図5】バルブ装置の下部の正面断面図。

【図6】（ａ）コイルに通電した状態における図１のＡ−Ａ断面図。（ｂ）同じく、ストッパの回動位置を示した平面断面模式図。（ｃ）同じく、ロータの回動位置を示した平面模式図。

【図7】（ａ）プレートを示した平面図。（ｂ）同じく、正面断面図。

【図8】（ａ）ボールを示した平面断面図。（ｂ）同じく、右側面図。

【図9】（ａ）下部ステムを示した平面図。（ｂ）同じく、正面図。（ｃ）同じく、底面図。

【図10】（ａ）上部ステムを示した平面図。（ｂ）同じく、正面一部断面図。（ｃ）同じく、底面図。

【図11】（ａ）ストッパを示した平面図。（ｂ）同じく、正面断面図。（ｃ）同じく、底面図。

【図12】（ａ）カバーを示した平面図。（ｂ）同じく、正面断面図。

【図13】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図14】（ａ）ロータを示した正面断面図。（ｂ）同じく、底面図。

【図15】（ａ）コイルに通電していない状態における図１のＡ−Ａ断面図。（ｂ）同じく、ストッパの回動位置を示した平面断面模式図。（ｃ）同じく、ロータの回動位置を示した平面模式図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ、矢印Ｂ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。

【0022】

まず、図１から図３までを用いて、本発明の一実施形態に係るバルブ装置１の概略について説明する。

【0023】

バルブ装置１は、流体の流れを制御するものである。バルブ装置１は、ハウジング１０の内部に形成された流体の流路を、ボール２０によって切り替えることができる。これによって、当該バルブ装置１を流通する流体の流通方向を変更することができる。

【0024】

ボール２０は、下部ステム３０及び上部ステム４０によって回動可能に支持されている。ハウジング１０の一側面に設けられたケース８０内には上部ステム４０を回動させるためのアクチュエータ９０が配置される。当該アクチュエータ９０の動作を制御することで、ボール２０を任意に回動させることができる。

【0025】

次に、バルブ装置１の詳細な構成について説明する。

【0026】

図３から図５までに示すバルブ装置１は、主としてハウジング１０、ボール２０、下部ステム３０、上部ステム４０、ストッパ５０、シール機構６０、カバー７０、ケース８０及びアクチュエータ９０を具備する。

【0027】

図５及び図６に示すハウジング１０は、流体の流路を形成する部材である。ハウジング１０は、主として本体部１１、プレート１２、第一フランジ１３、第二フランジ１４、第三フランジ１５及び下部フランジ１６を具備する。

【0028】

本体部１１は、ハウジング１０の下部を形成する部材である。本体部１１は、略箱状に形成される。本体部１１には、主として凹部１１ａ、第一連通孔１１ｂ、第二連通孔１１ｃ、第三連通孔１１ｄ及び下部貫通孔１１ｅが形成される。

【0029】

凹部１１ａは、本体部１１の上面に、適宜の深さとなるように形成される。凹部１１ａは、平面視略円形状に形成される。凹部１１ａは、平面視において本体部１１の略中央に形成される。

【0030】

第一連通孔１１ｂは、凹部１１ａと本体部１１の側面（右側面）とを連通するように形成される。第一連通孔１１ｂは、平面視において、凹部１１ａから右方に向かって直線状に延びるように形成される。第一連通孔１１ｂは、長手方向に垂直な断面視において略円形状に形成される。

【0031】

第二連通孔１１ｃは、凹部１１ａと本体部１１の側面（左側面）とを連通するように形成される。第二連通孔１１ｃは、平面視において、凹部１１ａから左方に向かって直線状に延びるように形成される。第二連通孔１１ｃは、長手方向に垂直な断面視において略円形状に形成される。

【0032】

図６に示す第三連通孔１１ｄは、凹部１１ａと本体部１１の側面（左後方を向く面（左後側面））とを連通するように形成される。第三連通孔１１ｄは、平面視において、凹部１１ａから左後方（第二連通孔１１ｃに対して時計回りに約６０°の方向）に向かって直線状に延びるように形成される。第三連通孔１１ｄは、長手方向に垂直な断面視において略円形状に形成される。

【0033】

図５に示す下部貫通孔１１ｅは、凹部１１ａと本体部１１の底面とを連通するように形成される。下部貫通孔１１ｅは、凹部１１ａの中央に形成される。下部貫通孔１１ｅは、凹部１１ａから下方に向かって直線状に延びるように形成される。下部貫通孔１１ｅは、平面視略円形状に形成される。

【0034】

図４、図５及び図７に示すプレート１２は、ハウジング１０の上部を形成する部材である。プレート１２は、板面を上下に向けた略矩形板状に形成される。プレート１２には、主として凹部１２ａ、貫通孔１２ｂ、規制溝１２ｃ及び環状溝１２ｄが形成される。

【0035】

凹部１２ａは、プレート１２の上面に、適宜の深さとなるように形成される。凹部１２ａは、平面視略円形状に形成される。凹部１２ａは、平面視においてプレート１２の略中央に形成される。

【0036】

貫通孔１２ｂは、プレート１２を上下に貫通する孔である。貫通孔１２ｂは、平面視略円形状に形成される。貫通孔１２ｂは、凹部１２ａの中央に形成される。

【0037】

規制溝１２ｃは、プレート１２の上面（より詳細には、凹部１２ａ内）に、適宜の深さとなるように形成される溝である。規制溝１２ｃは、凹部１２ａの底部に形成される。規制溝１２ｃは、貫通孔１２ｂと連通するように（平面視において貫通孔１２ｂと隣接するように）形成される。規制溝１２ｃは、平面視において、貫通孔１２ｂを周囲から囲む円弧状に形成される。規制溝１２ｃは、平面視において、右方を基準（０°）として、反時計回りに１５°から２５５°の範囲に亘って形成される。すなわち、平面視における規制溝１２ｃ（円弧）の中心角は、約２４０°となる。

【0038】

環状溝１２ｄは、プレート１２の上面（より詳細には、凹部１２ａ内）に、適宜の深さとなるように形成される溝である。環状溝１２ｄは、凹部１２ａの底部に形成される。環状溝１２ｄは、平面視において、貫通孔１２ｂ及び規制溝１２ｃを周囲から囲む円環状に形成される。

【0039】

プレート１２は、本体部１１の上面に適宜の締結部材（ボルト等）を用いて固定される。プレート１２と本体部１１との間には適宜のシール部材（Ｏリング）が設けられる。プレート１２の貫通孔１２ｂは、本体部１１の凹部１１ａ及び下部貫通孔１１ｅと同一軸線上に配置される。

【0040】

図５及び図６に示す第一フランジ１３は、略円形板状の部材である。第一フランジ１３は、本体部１１の右側面に設けられる。第一フランジ１３には、当該第一フランジ１３を貫通するように第一開口部１３ａが形成される。第一フランジ１３は、第一開口部１３ａが本体部１１の第一連通孔１１ｂと対向するように、当該本体部１１に固定される。

【0041】

第二フランジ１４は、略円形板状の部材である。第二フランジ１４は、本体部１１の左側面に設けられる。第二フランジ１４には、当該第二フランジ１４を貫通するように第二開口部１４ａが形成される。第二フランジ１４は、第二開口部１４ａが本体部１１の第二連通孔１１ｃと対向するように、当該本体部１１に固定される。

【0042】

図６に示す第三フランジ１５は、略円形板状の部材である。第三フランジ１５は、本体部１１の左後側面に設けられる。第三フランジ１５には、当該第三フランジ１５を貫通するように第三開口部１５ａが形成される。第三フランジ１５は、第三開口部１５ａが本体部１１の第三連通孔１１ｄと対向するように、当該本体部１１に固定される。

【0043】

図５に示す下部フランジ１６は、略円形板状の部材である。下部フランジ１６は、本体部１１の底面に設けられる。下部フランジ１６は、本体部１１の下部貫通孔１１ｅを下方から塞ぐように、当該本体部１１に固定される。

【0044】

ハウジング１０の内部には、凹部１１ａ、第一連通孔１１ｂ、第二連通孔１１ｃ及び第三連通孔１１ｄによって、流体が流通可能な流路が形成される。第一連通孔１１ｂ、第二連通孔１１ｃ及び第三連通孔１１ｄには、それぞれ第一フランジ１３、第二フランジ１４及び第三フランジ１５を介して流体が流入又は流出することができる。流体の流通方向は、バルブ装置１の使用目的に応じて適宜設定することができるが、本実施形態においては、第一フランジ１３を介して第一連通孔１１ｂに流入した流体が、凹部１１ａを介して第二連通孔１１ｃ又は第三連通孔１１ｄのいずれか一方から外部へと流出するものとする。

【0045】

図５、図６及び図８に示すボール２０は、ハウジング１０に形成された流路を流通する流体の流通方向を切り替えるものである。ボール２０は、平面状の上面及び下面（底面）、並びに球面状の側面を有する。ボール２０には、主として連通孔２１、下部係合孔２２及び上部係合孔２３が形成される。

【0046】

連通孔２１は、ボール２０を貫通するように形成される孔である。連通孔２１は、ボール２０を概ね左右に貫通するように形成される。連通孔２１は、主として第一開口部２１ａ及び第二開口部２１ｂを具備する。

【0047】

第一開口部２１ａは、連通孔２１の一端側（概ね右側）の開口部である。第一開口部２１ａは、平面視において、ボール２０の右端部から反時計回りに約６０°の範囲に開口するように形成される。

【0048】

第二開口部２１ｂは、連通孔２１の他端側（概ね左側）の開口部である。第二開口部２１ｂは、平面視において、ボール２０の左端部に開口するように形成される。

【0049】

下部係合孔２２は、ボール２０の下部に形成される孔である。下部係合孔２２は、ボール２０の底面と連通孔２１とを連通するように形成される。下部係合孔２２は、連通孔２１から下方へと延びるように形成される。下部係合孔２２は、平面視においてボール２０の略中央に形成される。下部係合孔２２は、平面視略矩形状に形成される。

【0050】

上部係合孔２３は、ボール２０の上部に形成される孔である。上部係合孔２３は、ボール２０の上面と連通孔２１とを連通するように形成される。上部係合孔２３は、連通孔２１から上方へと延びるように形成される。上部係合孔２３は、平面視においてボール２０の略中央（下部係合孔２２と同一軸線上）に形成される。上部係合孔２３は、平面視略矩形状に形成される。

【0051】

ボール２０は、ハウジング１０の凹部１１ａに配置される。ボール２０の下部係合孔２２及び上部係合孔２３は、ハウジング１０の下部貫通孔１１ｅ及び貫通孔１２ｂと同一軸線上に配置される。

【0052】

図５及び図９に示す下部ステム３０は、ボール２０を回動可能に支持するものである。下部ステム３０は、軸線を上下方向に向けた略円柱状に形成される。下部ステム３０には、係合部３１が形成される。

【0053】

係合部３１は、ボール２０の下部係合孔２２と係合する部分である。係合部３１は、下部ステム３０の軸方向一端部（上端部）に形成される。係合部３１は、略四角柱状に形成される。係合部３１の軸線方向視における形状は、ボール２０の下部係合孔２２の平面視における形状と略一致するように形成される。

【0054】

下部ステム３０は、軸線方向を上下に向けた状態で、ハウジング１０の下部貫通孔１１ｅに挿通される。下部ステム３０は、ベアリングを介して下部貫通孔１１ｅに回動可能に支持される。下部ステム３０の係合部３１は、下部貫通孔１１ｅから凹部１１ａ内へと突出するように配置される。当該係合部３１は、ボール２０の下部係合孔２２に挿通された状態で固定（係合）される。

【0055】

図４及び図１０に示す上部ステム４０は、ボール２０を回動可能に支持するものである。上部ステム４０は、軸線を上下方向に向けた略円柱状に形成される。上部ステム４０には、主として下部係合部４１及び上部係合部４２が形成される。

【0056】

下部係合部４１は、ボール２０の上部係合孔２３と係合する部分である。下部係合部４１は、上部ステム４０の軸方向一端部（下端部）に形成される。下部係合部４１は、略四角柱状に形成される。下部係合部４１の軸線方向視における形状は、ボール２０の上部係合孔２３の平面視における形状と略一致するように形成される。

【0057】

上部係合部４２は、後述するストッパ５０と係合する部分である。上部係合部４２は、上部ステム４０の上端部近傍に形成される。上部係合部４２の側面には、互いに平行な一対の平面部が形成される。

【0058】

上部ステム４０は、軸線方向を上下に向けた状態で、ハウジング１０の貫通孔１２ｂに挿通される。上部ステム４０は、ベアリングを介して貫通孔１２ｂに回動可能に支持される。上部ステム４０の下部係合部４１は、貫通孔１２ｂから凹部１１ａ内へと突出するように配置される。当該下部係合部４１は、ボール２０の上部係合孔２３に挿通された状態で固定（係合）される。上部ステム４０の上部（上部係合部４２を含む部分）は、ハウジング１０（プレート１２）の上面から上方へと突出するように配置される。

【0059】

図４及び図１１に示すストッパ５０は、上部ステム４０（ひいては、ボール２０）の回動範囲を規制するためのものである。ストッパ５０は、軸線を上下方向に向けた略円筒状に形成される。ストッパ５０には、主として係合孔５１、突出部５２及び係合溝５３が形成される。

【0060】

係合孔５１は、上部ステム４０の上部係合部４２と係合する部分である。係合孔５１は、ストッパ５０の上端部に形成される。係合孔５１には、互いに平行な一対の平面部が形成される。

【0061】

突出部５２は、プレート１２の規制溝１２ｃに挿入される部分である。突出部５２は、ストッパ５０の下端の一部を下方に向かって突出させて形成される。具体的には、突出部５２は、ストッパ５０の下端の半分（底面視において半円状（中心角１８０°の円弧状）の部分）を、下方に向かって突出させることで形成される。

【0062】

係合溝５３は、後述するロータ９３と係合する部分である。係合溝５３は、ストッパ５０の上面に、適宜の深さとなるように形成される。係合溝５３は、平面視において、略前後方向に直線状に延びるように形成される。

【0063】

ストッパ５０は、軸線方向を上下に向けた状態（突出部５２を下方に向けた状態）で、上部ステム４０の上部に嵌め合わされる。この際、上部ステム４０の上部係合部４２がストッパ５０の係合孔５１と係合することで、上部ステム４０とストッパ５０が一体的に回動可能となる。

【0064】

また、ストッパ５０の突出部５２は、プレート１２に形成された規制溝１２ｃに挿入される（図６（ｂ）参照）。これによって、ストッパ５０の回動範囲が規制され、ひいては上部ステム４０の回動範囲が規制される。

【0065】

図５及び図６に示すシール機構６０は、ボール２０から第二連通孔１１ｃ又は第三連通孔１１ｄへと流通しようとする流体が漏れたり、意図しない流体が第二連通孔１１ｃや第三連通孔１１ｄへと流入したりするのを防止するための機構である。シール機構６０は、第二連通孔１１ｃ及び第三連通孔１１ｄにそれぞれ設けられる。なお、第二連通孔１１ｃ及び第三連通孔１１ｄに設けられるシール機構６０は概ね同一の構成であるため、以下では主に第二連通孔１１ｃに設けられたシール機構６０について説明する。シール機構６０は、主としてシート６１、ガイド６２及びスプリング６３を具備する。

【0066】

シート６１は、ボール２０と接することで、当該ボール２０から第二連通孔１１ｃへと流通しようとする流体が第二連通孔１１ｃ外（凹部１１ａ等）へと漏れるのを防止するものである。シート６１は、略円筒状に形成される。シート６１の外径は、第二連通孔１１ｃの内径と略同一となるように形成される。シート６１は、その略全体（内側の端部以外）が第二連通孔１１ｃ内に配置される。シート６１と第二連通孔１１ｃとの間には適宜のシール部材（Ｏリング）が設けられる。シート６１の一端（ハウジング１０の内側を向いた端部）は、ボール２０の側面と当接される。

【0067】

ガイド６２は、後述するスプリング６３を保持すると共に、当該スプリング６３の付勢力をシート６１に伝達するものである。ガイド６２は、略円筒状に形成される。ガイド６２の外径は、第二連通孔１１ｃの内径と略同一となるように形成される。ガイド６２は、第二連通孔１１ｃ内（シート６１のすぐ左側）に配置される。ガイド６２の一端（右端）は、シート６１の左端と当接される。

【0068】

スプリング６３は、ガイド６２を付勢するものである。スプリング６３は、圧縮コイルスプリングにより形成される。スプリング６３は、ガイド６２の内側面に沿うように配置される。スプリング６３は、ガイド６２と第二フランジ１４との間に圧縮された状態で保持される。これによってスプリング６３は、ガイド６２を内側（右方）に向かって常時付勢する。

【0069】

このようにして、シート６１には、ガイド６２を介してスプリング６３の付勢力が常時付与される。当該付勢力によって、シート６１は、ボール２０に対して常時押し付けられる。これによって、ボール２０とシート６１とが密着し、当該ボール２０とシート６１の隙間を流体が流通するのを防止することができる。

【0070】

第三連通孔１１ｄにも、第二連通孔１１ｃに設けられたシール機構６０と同様のシール機構６０が設けられる。

【0071】

図４及び図１２に示すカバー７０は、上部ステム４０等を上方から覆うものである。カバー７０は、主として収容部７１及びフランジ部７２を具備する。

【0072】

収容部７１は、上部ステム４０等を内部に収容する部分である。収容部７１は、軸線を上下方向に向け、下方が開口された略有底筒状に形成される。収容部７１は、平面断面視円形状に形成される。収容部７１の内径は、ストッパ５０の外径より若干大きくなるように形成される。収容部７１は、上部ステム４０及びストッパ５０、並びに後述するロータ９３を収容できる程度の長さ（上下方向の長さ）となるように形成される。収容部７１の上端部は、略半球状に形成される。

【0073】

フランジ部７２は、収容部７１の下端部から径方向外側に延びるように形成される円形板状の部分である。フランジ部７２の外径は、プレート１２の凹部１２ａの内径と略同一となるように形成される。

【0074】

カバー７０は、プレート１２の上方から上部ステム４０等を覆うように配置される。この際、フランジ部７２はプレート１２の凹部１２ａ内に収容され、当該プレート１２に適宜の締結部材（ボルト等）を用いて固定される。プレート１２に形成された環状溝１２ｄにはＯリング７３が配置される。当該Ｏリング７３によって、プレート１２とフランジ部７２の間からの流体の漏れを抑制することができる。カバー７０の収容部７１は、ハウジング１０（プレート１２）から上方に向けて突出する。

【0075】

図４に示すケース８０は、後述するアクチュエータ９０を収容する箱状の部材である。ケース８０は、底面が開放された略直方体状に形成される。ケース８０は、適宜の締結部材（ボルト等）を用いてハウジング１０（プレート１２）の上面に固定される。

【0076】

図４及び図１３に示すアクチュエータ９０は、上部ステム４０を回動させるためのものである。アクチュエータ９０は、主としてコア９１、コイル９２及びロータ９３を具備する。

【0077】

コア９１は、略円柱状に形成される鉄芯である。コア９１は、ケース８０内に配置される。コア９１は、カバー７０の収容部７１を挟んで左右一対設けられる。一対のコア９１は、同一軸線上に配置される。コア９１の一端部（外側の端部）は、適宜の締結部材（ナット等）を用いてケース８０に固定される。コア９１の他端部（内側の端部）は、カバー７０の収容部７１に沿った形状（平面視円弧状）に形成され、当該収容部７１に当接される。

【0078】

コイル９２は、コア９１の周囲に巻回された銅線により形成された、ソレノイドコイルである。コイル９２は、左右一対のコア９１にそれぞれ設けられる。

【0079】

ロータ９３は、着磁された部材（永久磁石）である。ロータ９３は、軸線を上下方向に向けた略円柱状に形成される。ロータ９３の外径は、ストッパ５０の外径と略同一となるように形成される。ロータ９３は、軸線方向に垂直な方向（水平方向）の磁極を有する。図中のロータ９３には、磁極（Ｎ極及びＳ極）の向きを適宜図示している。ロータ９３の中心には、当該ロータ９３を上下に貫通する貫通孔が形成される。ロータ９３には、係合部９３ａが形成される。

【0080】

係合部９３ａは、ストッパ５０と係合する部分である。係合部９３ａは、ロータ９３の下端部に、下方に向かって突出するように形成される。係合部９３ａの側面には、互いに平行な一対の平面部が形成される。

【0081】

ロータ９３は、軸線方向を上下に向けた状態で、カバー７０の内側（ストッパ５０の上方）に配置される。この際、ロータ９３の貫通孔に、上部ステム４０の上端部が挿通される。ロータ９３は、図示せぬ適宜の締結部材（ボルト等）によって上部ステム４０に固定される。またロータ９３の係合部９３ａは、ストッパ５０の係合溝５３に係合される。これによって、ロータ９３は、ストッパ５０と一体的に回動可能となる。また、ロータ９３は、コア９１と同じ高さ（上下方向において同一位置）となるように配置される。

【0082】

以下では、上述の如く構成されたバルブ装置１の動作態様について説明する。

【0083】

コイル９２に通電されていない場合、図１５（ｃ）に示すように、ロータ９３の磁力によって、当該ロータ９３のＮ極が右側のコア９１に引き寄せられると共に、Ｓ極が左側のコア９１に引き寄せられる。これによって、ロータ９３は平面視時計回りに回動する。ロータ９３が回動すると、当該ロータ９３と共にストッパ５０、上部ステム４０、ボール２０等も回動する。ストッパ５０は、図１５（ｂ）に示すように、規制溝１２ｃの一端部（右端部）と当接することで、所定の位置で回動が規制される。

【0084】

このように、ストッパ５０が規制溝１２ｃの一端部（右端部）と当接した状態では、図１５（ａ）に示すように、ボール２０の第二開口部２１ｂは第三連通孔１１ｄと対向している。一方、第二連通孔１１ｃは、ボール２０の側面によって閉塞されている。このような状態では、第一フランジ１３を介して第一連通孔１１ｂへと流入してきた流体は、凹部１１ａ、ボール２０の連通孔２１及び第三連通孔１１ｄを順に流通し、第三フランジ１５から外部へと流出する。

【0085】

一方、コイル９２に通電されると磁束が発生し、図６（ｃ）に示すように、右側のコア９１がＮ極、左側のコア９１がＳ極となる。当該磁束による反発力によって、ロータ９３は平面視反時計回りに回動する。ロータ９３が回動すると、当該ロータ９３と共にストッパ５０、上部ステム４０、ボール２０等も回動する。ストッパ５０は、図６（ｂ）に示すように、規制溝１２ｃの他端部（左前端部）と当接することで、所定の位置で回動が規制される。

【0086】

このように、ストッパ５０が規制溝１２ｃの他端部（左前端部）と当接した状態では、図６（ａ）に示すように、ボール２０の第二開口部２１ｂは第二連通孔１１ｃと対向している。一方、第三連通孔１１ｄは、ボール２０の側面によって閉塞されている。このような状態では、第一フランジ１３を介して第一連通孔１１ｂへと流入してきた流体は、凹部１１ａ、ボール２０の連通孔２１及び第二連通孔１１ｃを順に流通し、第二フランジ１４から外部へと流出する。

【0087】

このように、コイル９２に適宜通電することで、バルブ装置１を流通する流体の流路を切り替えることができる。すなわち、第一フランジ１３を介して流入してくる流体を、第二フランジ１４又は第三フランジ１５のいずれか一方から流出させることができる。

【0088】

本実施形態では、上述のように回動する上部ステム４０、ストッパ５０及びロータ９３が、カバー７０によって覆われ、ハウジング１０の流路側の空間に封入されている（図４参照）。すなわち、当該上部ステム４０等が、流路外の空間（例えば、ケース８０内の空間等）に露出していないため、ハウジング１０の流路を流通する流体が、当該上部ステム４０等の隙間を通って外部へと流出する（漏れる）ことがない。これによって、本実施形態のバルブ装置１は、高いシール性を確保することができる。

【0089】

また、本実施形態に係るバルブ装置１では、可動する部材（上部ステム４０等）が流路外の空間に露出していないため、当該上部ステム４０等の可動部（摺動面）をシール部材（Ｏリング等）でシールする必要がない。このため、上部ステム４０等を回動させる際の負荷（抵抗）が増加することもないため、当該上部ステム４０等を比較的小さな駆動力で回動させることができる。これによって、アクチュエータ９０の小型化を図ることもできる。また、上部ステム４０等の可動部（摺動面）にシール部材を設ける必要がないため、当該シール部材の交換等のメンテナンスも不要となる。

【0090】

以上の如く、本実施形態に係るバルブ装置１は、
流体の流路が形成されたハウジング１０と、
前記ハウジング１０に対して回動可能に設けられた上部ステム４０（回動軸部）と、
前記上部ステム４０に固定され、前記上部ステム４０と共に回動することで前記流路を流通する流体の流れを制御するボール２０（バルブ）と、
前記上部ステム４０を前記流路側の空間に封入するように覆うカバー７０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、上部ステム４０を回動させる際の負荷を増加させることなく、シール性を向上させることができる。すなわち、上部ステム４０が外部（流路外の空間）に露出しないため、当該上部ステム４０の可動部（摺動部）をシールすることなく、シール性を確保することができる。

【0091】

また、バルブ装置１は、
前記上部ステム４０に固定されるロータ９３（可動体）、及び前記カバー７０の外側から前記ロータ９３に対して接触することなく駆動力を伝達することで前記上部ステム４０を回動させる駆動部（コア９１及びコイル９２）を有するアクチュエータ９０をさらに具備するものである。
このように構成することにより、より効果的にシール性を向上させることができる。すなわち、上部ステム４０を回動させるための駆動力を、カバー７０の外側から非接触で伝達することができるため、カバー７０のシール性を確保することができる。

【0092】

また、前記カバー７０は、
前記ハウジング１０の一側面から突出するように形成され、
前記ロータ９３は、
前記カバー７０のうち、前記一側面から突出した部分に収容されるものである。
このように構成することにより、駆動力を伝達し易くすることができる。すなわち、カバー７０のうち、ハウジング１０から突出した部分にロータ９３を配置することで、当該ロータ９３に駆動力を伝達する駆動部（コア９１及びコイル９２）をロータ９３に近い位置に配置し易くなる。これによって、駆動部からロータ９３へと駆動力を伝達し易くすることができる。

【0093】

また、バルブ装置１は、
前記上部ステム４０の回動範囲を規制する規制機構（ストッパ５０及び規制溝１２ｃ）をさらに具備するものである。
このように構成することにより、流体の制御性を向上させることができる。すなわち、規制機構を用いて上部ステム４０の回動範囲を所望の範囲に規制することで、ボール２０の回動範囲を規定することができる。これによって、ボール２０を適切な範囲で回動させることができ、バルブ装置１を流通する流体の流れを適切に制御することができる。

【0094】

また、前記規制機構は、
前記ハウジング１０に形成された規制溝１２ｃ（第一規制部）と、
前記上部ステム４０と一体的に回動可能であり、前記上部ステム４０が所定の回動範囲の両端まで回動した際に前記規制溝１２ｃと当接して回動が規制されるストッパ５０（第二規制部）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、簡易な構成で上部ステム４０の回動範囲を規制することができる。

【0095】

なお、本実施形態に係る上部ステム４０は、本発明に係る回動軸部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るボール２０は、本発明に係るバルブの実施の一形態である。
また、本実施形態に係るロータ９３は、本発明に係る可動体の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るコア９１及びコイル９２は、本発明に係る駆動部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るストッパ５０及び規制溝１２ｃは、本発明に係る規制機構の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る規制溝１２ｃは、本発明に係る第一規制部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るストッパ５０は、本発明に係る第二規制部の実施の一形態である。

【0096】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0097】

例えば、本実施形態に係るバルブ装置１は、ボール２０を用いて流体の流れを制御するもの（いわゆるボールバルブ）としたが、本発明はこれに限らず、その他種々のバルブ装置（例えば、バタフライバルブ等）に適用することが可能である。

【0098】

また、本実施形態に係るバルブ装置１は、流体の流路を切り替えて流体の流通方向を変更するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば、流体の流路を開閉して流量を調節するもの（流量調整弁）であってもよい。

【0099】

また、カバー７０の形状は本実施形態に限るものではなく、上部ステム４０等の部材（ボール２０と共に回動する部材）を流路側の空間に封入することができるものであれば、任意の形状とすることが可能である。

【0100】

また、本実施形態においては、ハウジング１０（プレート１２）に対して別途用意されたカバー７０を固定する構成としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ハウジング１０（プレート１２）とカバー７０を一体的に形成する（一部材にする）ことも可能である。

【0101】

また、本実施形態においては、上部ステム４０に対して別途用意されたストッパ５０やロータ９３を係合させる（一体回動可能とする）構成としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、上部ステム４０とストッパ５０等を一体的に形成する（一部材にする）ことも可能である。

【符号の説明】

【0102】

１ バルブ装置
１０ ハウジング
２０ ボール
３０ 下部ステム
４０ 上部ステム
５０ ストッパ
６０ シール機構
７０ カバー
８０ ケース
９０ アクチュエータ
９１ コア
９２ コイル
９３ ロータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】