(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023110851
(43)【公開日】2023-08-09
(54)【発明の名称】弁装置
(51)【国際特許分類】
F16K 11/044 20060101AFI20230802BHJP
【ＦＩ】
F16K11/044 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022180419
(22)【出願日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】P 2022011595
(32)【優先日】2022-01-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000116574
【氏名又は名称】愛三工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】河井 伸二
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 衛
【テーマコード（参考）】
3H067
【Ｆターム（参考）】
3H067AA02
3H067AA32
3H067BB03
3H067BB12
3H067CC32
3H067CC45
3H067DD02
3H067DD12
3H067DD32
3H067EA02
3H067EA12
3H067ED02
3H067FF17
3H067GG22
(57)【要約】
【課題】弁の開閉に必要となる駆動力を減少させて小型化を図ることができる弁装置を提供すること。
【解決手段】流入通路１０および流出通路１２，１３を備えるハウジング２と、弁軸１８と連動して流入通路１０と流出通路１２との間を開閉する弁体１６と、弁軸１８と連動して流入通路１０と流出通路１３との間を開閉する弁体１７と、弁軸１８を軸方向へ往復運動させて弁体１６，１７を開閉駆動させる駆動部１９と、を備える弁装置１において、
前記弁体１６，１７には、軸方向に貫通する弁軸１８の外径よりも大きな径の貫通孔１６ａ，１７ａが形成されており、弁軸１８は、貫通孔１６ａ，１７ａに隙間Ｓ１，Ｓ２をもって挿通されており、流体圧が作用する受圧面積が弁体１６，１７より小さくて弁体１６，１７の全閉時に隙間Ｓ１，Ｓ２を閉塞するプレート部材２０，２１と、弁体１６，１７の開弁時に弁体１６，１７の位置を規制する規制部材２２，２３とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】流入通路１０および流出通路１２，１３を備えるハウジング２と、弁軸１８と連動して流入通路１０と流出通路１２との間を開閉する弁体１６と、弁軸１８と連動して流入通路１０と流出通路１３との間を開閉する弁体１７と、弁軸１８を軸方向へ往復運動させて弁体１６，１７を開閉駆動させる駆動部１９と、を備える弁装置１において、
前記弁体１６，１７には、軸方向に貫通する弁軸１８の外径よりも大きな径の貫通孔１６ａ，１７ａが形成されており、弁軸１８は、貫通孔１６ａ，１７ａに隙間Ｓ１，Ｓ２をもって挿通されており、流体圧が作用する受圧面積が弁体１６，１７より小さくて弁体１６，１７の全閉時に隙間Ｓ１，Ｓ２を閉塞するプレート部材２０，２１と、弁体１６，１７の開弁時に弁体１６，１７の位置を規制する規制部材２２，２３とを有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの流入通路および少なくとも１つの流出通路を備えるハウジングと、
弁軸と連動して前記流入通路と前記流出通路との間を開閉する弁体と、
前記弁軸を移動させて前記弁体を開閉駆動させる駆動部と、を備える弁装置において、
前記弁体には、軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の貫通孔が形成されており、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記弁体より小さくて前記弁体の全閉時に前記貫通孔を閉塞する貫通孔閉塞部と、前記弁体の開弁時に前記弁体に係合して前記弁体を駆動する係合部とを有する
ことを特徴とする弁装置。
弁軸と連動して前記流入通路と前記流出通路との間を開閉する弁体と、
前記弁軸を移動させて前記弁体を開閉駆動させる駆動部と、を備える弁装置において、
前記弁体には、軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の貫通孔が形成されており、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記弁体より小さくて前記弁体の全閉時に前記貫通孔を閉塞する貫通孔閉塞部と、前記弁体の開弁時に前記弁体に係合して前記弁体を駆動する係合部とを有する
ことを特徴とする弁装置。
【請求項2】
請求項１に記載する弁装置において、
前記弁軸は、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されており、
前記貫通孔閉塞部は、前記弁体の全閉時に前記隙間を閉塞するプレート部材を備え、
前記係合部は、前記弁体の開弁時に前記弁体の位置を規制する規制部材を備えている
ことを特徴とする弁装置。
前記弁軸は、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されており、
前記貫通孔閉塞部は、前記弁体の全閉時に前記隙間を閉塞するプレート部材を備え、
前記係合部は、前記弁体の開弁時に前記弁体の位置を規制する規制部材を備えている
ことを特徴とする弁装置。
【請求項3】
請求項２に記載する弁装置において、
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流入通路を挟んで前記流出通路と対向する位置に第２の流出通路が形成されており、
軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の第２の貫通孔が形成され、前記弁軸と連動して前記流入通路と前記第２の流出通路との間を開閉する第２の弁体を更に備え、
前記弁軸は、前記第２の貫通孔にも隙間をもって挿通されており、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体より小さくて前記第２の弁体の全閉時に前記隙間を閉塞する第２のプレート部材と、前記第２の弁体の開弁時に前記第２の弁体の軸方向の位置を規制する第２の規制部材とを更に有する
ことを特徴とする弁装置。
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流入通路を挟んで前記流出通路と対向する位置に第２の流出通路が形成されており、
軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の第２の貫通孔が形成され、前記弁軸と連動して前記流入通路と前記第２の流出通路との間を開閉する第２の弁体を更に備え、
前記弁軸は、前記第２の貫通孔にも隙間をもって挿通されており、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体より小さくて前記第２の弁体の全閉時に前記隙間を閉塞する第２のプレート部材と、前記第２の弁体の開弁時に前記第２の弁体の軸方向の位置を規制する第２の規制部材とを更に有する
ことを特徴とする弁装置。
【請求項4】
請求項２又は請求項３に記載する弁装置において、
前記駆動部は、前記弁軸を回転させながら往復運動させるものであり、
前記プレート部材は、前記弁軸とともに回転することにより、前記隙間の閉塞状態と開放状態とを切り換え可能な形状である
ことを特徴とする弁装置。
前記駆動部は、前記弁軸を回転させながら往復運動させるものであり、
前記プレート部材は、前記弁軸とともに回転することにより、前記隙間の閉塞状態と開放状態とを切り換え可能な形状である
ことを特徴とする弁装置。
【請求項5】
請求項２に記載する弁装置において、
前記隙間には、前記弁軸又は前記弁体の少なくとも一方に固定され、前記弁体の傾きを規制する傾き規制部が配置されている
ことを特徴とする弁装置。
前記隙間には、前記弁軸又は前記弁体の少なくとも一方に固定され、前記弁体の傾きを規制する傾き規制部が配置されている
ことを特徴とする弁装置。
【請求項6】
請求項５に記載する弁装置において、
前記傾き規制部は、前記貫通孔の上流側と下流側とに分割されて配置されている
ことを特徴とする弁装置。
前記傾き規制部は、前記貫通孔の上流側と下流側とに分割されて配置されている
ことを特徴とする弁装置。
【請求項7】
請求項１、請求項５、請求項６に記載するいずれか１つの弁装置において、
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成されている
ことを特徴とする弁装置。
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成されている
ことを特徴とする弁装置。
【請求項8】
請求項７に記載する弁装置において、
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、それぞれが曲面を備えており、それぞれの曲面が前記弁体と当接することで、前記貫通孔の閉塞及び前記弁体との係合を行う
ことを特徴とする弁装置。
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、それぞれが曲面を備えており、それぞれの曲面が前記弁体と当接することで、前記貫通孔の閉塞及び前記弁体との係合を行う
ことを特徴とする弁装置。
【請求項9】
請求項８に記載する弁装置において、
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成された球状体部である
ことを特徴とする弁装置。
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成された球状体部である
ことを特徴とする弁装置。
【請求項10】
請求項９に記載する弁装置において、
前記弁軸は、一端側に前記球状体部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記球状体部を弁体内部に隙間をもって包含している
ことを特徴とする弁装置。
前記弁軸は、一端側に前記球状体部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記球状体部を弁体内部に隙間をもって包含している
ことを特徴とする弁装置。
【請求項11】
請求項７に記載する弁装置において、
前記駆動部により軸中心に回転駆動する回転軸と、
前記回転軸と前記弁軸とを連結して、前記回転軸の回転駆動に連動して前記弁軸を駆動する連結部と、を更に有し、
前記弁軸は、一端側に前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を弁体内部に隙間をもって包含している
ことを特徴とする弁装置。
前記駆動部により軸中心に回転駆動する回転軸と、
前記回転軸と前記弁軸とを連結して、前記回転軸の回転駆動に連動して前記弁軸を駆動する連結部と、を更に有し、
前記弁軸は、一端側に前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を弁体内部に隙間をもって包含している
ことを特徴とする弁装置。
【請求項12】
請求項７に記載する弁装置において、
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流出通路を挟んで第１の流入通路と第２の流入通路とが形成されており、
前記弁体は、前記弁軸と連動して前記第１の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第１の弁体部と、前記第２の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第２の弁体部とを備え、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記第１の弁体部より小さくて前記第１の弁体部の全閉時に前記第１の弁体部の貫通孔を閉塞する第１の連通孔閉塞部と、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体部より小さくて前記第２の弁体部の全閉時に前記第２の弁体部の貫通孔を閉塞する第２の連通孔閉塞部とを備え、前記第１の弁体部及び前記第２の弁体部のそれぞれに形成された貫通孔に隙間をもって挿通されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されている
ことを特徴とする弁装置。
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流出通路を挟んで第１の流入通路と第２の流入通路とが形成されており、
前記弁体は、前記弁軸と連動して前記第１の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第１の弁体部と、前記第２の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第２の弁体部とを備え、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記第１の弁体部より小さくて前記第１の弁体部の全閉時に前記第１の弁体部の貫通孔を閉塞する第１の連通孔閉塞部と、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体部より小さくて前記第２の弁体部の全閉時に前記第２の弁体部の貫通孔を閉塞する第２の連通孔閉塞部とを備え、前記第１の弁体部及び前記第２の弁体部のそれぞれに形成された貫通孔に隙間をもって挿通されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されている
ことを特徴とする弁装置。
【請求項13】
請求項７に記載する弁装置において、
前記弁体は、全閉時に前記貫通孔閉塞部又は前記係合部が前記弁体に当接しているときに、前記貫通孔を介して前記流入通路と前記流出通路を連通する連通孔を備える
ことを特徴とする弁装置。
前記弁体は、全閉時に前記貫通孔閉塞部又は前記係合部が前記弁体に当接しているときに、前記貫通孔を介して前記流入通路と前記流出通路を連通する連通孔を備える
ことを特徴とする弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、流体の流路を開閉する弁装置に関する。
【背景技術】
【0002】
流体の流路を開閉する弁装置として、例えば、特許文献１に記載された弁装置がある。この弁装置は、少なくとも１つの流入通路および少なくとも１つの流出通路を備えた弁ケーシング（ハウジング）と、可動子と共に弁シャフト（弁軸）に固定されていて流入通路と流出通路との間を開閉する弁部材（弁体）とを有している。そして、弁シャフトが可動子と一緒に可動子室内に浸漬され、この可動子室は互いに異なる圧力レベルの導管部分に結合されていることで運動隙間を介して少なくとも一時的に液体により通流されており、可動子室が、運動隙間を介して弁部材の可動子室に面した側の１つの導管部分に、かつ弁シャフト内の軸方向の通路を介して弁部材の可動子室とは逆の側の別の１つの導管部分に結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２００１－５２３１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような弁装置では、流体圧に反するように弁体を駆動して弁の開閉を行うとき、弁体（弁軸）を駆動する駆動部は、流体圧よりも大きな駆動力を発生させる必要がある。そのため、流体圧が高くなる場合やバルブサイズ（バルブ径）を大きくする場合等には、駆動部の出力を増幅させる必要があり、駆動部、ひいては弁装置が大型化してしまう。
【0005】
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、弁の開閉に必要となる駆動力を減少させて小型化を図ることができる弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
少なくとも１つの流入通路および少なくとも１つの流出通路を備えるハウジングと、
弁軸と連動して前記流入通路と前記流出通路との間を開閉する弁体と、
前記弁軸を移動させて前記弁体を開閉駆動させる駆動部と、を備える弁装置において、
前記弁体には、軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の貫通孔が形成されており、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記弁体より小さくて前記弁体の全閉時に前記貫通孔を閉塞する貫通孔閉塞部と、前記弁体の開弁時に前記弁体に係合して前記弁体を駆動する係合部と、を有することを特徴とする。
少なくとも１つの流入通路および少なくとも１つの流出通路を備えるハウジングと、
弁軸と連動して前記流入通路と前記流出通路との間を開閉する弁体と、
前記弁軸を移動させて前記弁体を開閉駆動させる駆動部と、を備える弁装置において、
前記弁体には、軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の貫通孔が形成されており、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記弁体より小さくて前記弁体の全閉時に前記貫通孔を閉塞する貫通孔閉塞部と、前記弁体の開弁時に前記弁体に係合して前記弁体を駆動する係合部と、を有することを特徴とする。
【0007】
この弁装置では、弁体を全閉から開弁する際、弁軸を駆動するには貫通孔閉塞部に作用する流体圧に打ち勝つだけの駆動力があればよい。そして、貫通孔閉塞部の受圧面積は弁体の受圧面積よりも小さいので、弁軸を駆動するために必要な駆動力は、弁体を駆動するために必要な駆動力よりも小さい。そのため、弁体を全閉状態から開弁する際、弁体を駆動するために必要であった駆動力（従来の弁装置で必要とされていた駆動力）よりも小さい駆動力で弁軸を駆動することができる。
【0008】
そして、弁軸が駆動されると、貫通孔閉塞部が動いて貫通孔が開放状態となり、弁体の貫通孔を介して流入通路と流出通路が連通する。これにより、弁体の上下流において弁体に作用する流体圧の差圧が小さくなる。
【0009】
このように、この弁装置によれば、弁体を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部の出力を小さくすることができる。従って、使用する流体の流体圧が高くなる場合やバルブサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部を小型化することができる。これにより、弁装置の小型化を図ることができる。
【0010】
上記した弁装置において、
前記弁軸は、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動（ストローク運動）するように構成されており、
前記貫通孔閉塞部は、前記弁体の全閉時に前記隙間を閉塞するプレート部材を備え、
前記係合部は、前記弁体の開弁時に前記弁体の位置を規制する規制部材を備えていることが好ましい。
前記弁軸は、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動（ストローク運動）するように構成されており、
前記貫通孔閉塞部は、前記弁体の全閉時に前記隙間を閉塞するプレート部材を備え、
前記係合部は、前記弁体の開弁時に前記弁体の位置を規制する規制部材を備えていることが好ましい。
【0011】
この弁装置では、弁軸が弁体の貫通孔に隙間をもって挿通されており、弁軸と弁体が一体化されていない。そのため、弁体を全閉状態から開弁する際、先に弁軸が動いてから弁体が動く。詳細には、弁軸が動いた後、弁体は規制部材により弁軸に連動して動き始める。すなわち、弁軸が動き始めるタイミングと弁体が動き始めるタイミングが少しずれている。
【0012】
ここで、弁体を全閉状態から開弁する際、弁体に先立って弁軸を駆動するには、プレート部に作用する流体圧と弁軸の端面に作用する流体圧に打ち勝つだけの駆動力があればよい。そして、プレート部材の受圧面積は弁体の受圧面積よりも小さいので、弁軸を駆動するために必要な駆動力は、弁体を同時に駆動するために必要な駆動力よりも小さい。そのため、弁体を全閉状態から開弁する際、弁体を駆動するために必要であった駆動力（従来の弁装置で必要とされていた駆動力）よりも小さい駆動力で弁軸を駆動することができる。
【0013】
そして、弁軸が駆動されると、弁軸に連動してプレート部材が動くため、弁軸と弁体の貫通孔との隙間が開放状態となり、弁体の貫通孔を介して流入通路と流出通路が連通する。これにより、弁体の上下流において弁体に作用する流体圧の差圧が小さくなる。このとき、流体圧が作用するのは、弁軸の端面のみとなる。
【0014】
このように、この弁装置によれば、弁体を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部の出力を小さくすることができる。従って、使用する流体の流体圧が高くなる場合やバルブサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部を小型化することができる。これにより、弁装置の小型化を図ることができる。
【0015】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流入通路を挟んで前記流出通路と対向する位置に第２の流出通路が形成されており、
軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の第２の貫通孔が形成され、前記弁軸と連動して前記流入通路と前記第２の流出通路との間を開閉する第２の弁体を更に備え、
前記弁軸は、前記第２の貫通孔にも隙間をもって挿通されており、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体より小さくて前記第２の弁体の全閉時に前記隙間を閉塞する第２のプレート部材と、前記第２の弁体の開弁時に前記第２の弁体の軸方向の位置を規制する第２の規制部材とを更に有していてもよい。
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流入通路を挟んで前記流出通路と対向する位置に第２の流出通路が形成されており、
軸方向に貫通する前記弁軸の外径よりも大きな径の第２の貫通孔が形成され、前記弁軸と連動して前記流入通路と前記第２の流出通路との間を開閉する第２の弁体を更に備え、
前記弁軸は、前記第２の貫通孔にも隙間をもって挿通されており、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体より小さくて前記第２の弁体の全閉時に前記隙間を閉塞する第２のプレート部材と、前記第２の弁体の開弁時に前記第２の弁体の軸方向の位置を規制する第２の規制部材とを更に有していてもよい。
【0016】
この弁装置では、第２の弁体を全閉状態から開弁する際にも、上記の効果を得ることができる。そのため、少なくとも１つの流入通路と少なくとも２つの流出通路とを有する弁装置（例えば三方弁）においても、駆動部に要求される出力を小さくすることができる。これにより、駆動部を小型化することができ、弁装置の小型化を図ることができる。
【0017】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記駆動部は、前記弁軸を回転させながら往復運動させるものであり、
前記プレート部材は、前記弁軸とともに回転することにより、前記隙間の閉塞状態と開放状態とを切り換え可能な形状であることが好ましい。
前記駆動部は、前記弁軸を回転させながら往復運動させるものであり、
前記プレート部材は、前記弁軸とともに回転することにより、前記隙間の閉塞状態と開放状態とを切り換え可能な形状であることが好ましい。
【0018】
軸方向視におけるプレート部材及び隙間の形状をこのようにすることにより、弁軸の僅かな（少ない）ストロークで、言い換えると弁軸をほとんどストロークさせることなく、弁軸と弁体の貫通孔との隙間を開放状態にして流入通路と流出通路とを連通させることができる。これにより、開弁時の応答性を向上させることができる。
【0019】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記隙間には、前記弁軸又は前記弁体の少なくとも一方に固定され、前記弁体の傾きを規制する傾き規制部が配置されていることが好ましい。
前記隙間には、前記弁軸又は前記弁体の少なくとも一方に固定され、前記弁体の傾きを規制する傾き規制部が配置されていることが好ましい。
【0020】
このような傾き規制部を設けることにより、弁体の傾きが規制されるため、閉弁時において弁体とプレート部との密着度が高まるので、安定した全閉状態を確保することができる。
【0021】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記傾き規制部は、前記貫通孔の上流側と下流側とに分割されて配置されていることが好ましい。
前記傾き規制部は、前記貫通孔の上流側と下流側とに分割されて配置されていることが好ましい。
【0022】
このようにすることにより、傾き規制部が分割配置されていない場合と比べると、隙間容積を大きくすることができる。そのため、弁体を全閉状態から開弁する際、弁体の上下流において弁体に作用する流体圧の差圧を、より速やかに小さく（ほぼゼロに）することができる。これにより、開弁時の応答性をより向上させることができる。
【0023】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成されていることが好ましい。
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成されていることが好ましい。
【0024】
このように弁軸に対して貫通孔閉塞部及び係合部が一体的に形成されているため、弁装置の構造簡素化及び小型化を図ることができる。
【0025】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、それぞれが曲面を備えており、それぞれの曲面が前記弁体と当接することで、前記貫通孔の閉塞及び前記弁体との係合を行うことが好ましい。
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、それぞれが曲面を備えており、それぞれの曲面が前記弁体と当接することで、前記貫通孔の閉塞及び前記弁体との係合を行うことが好ましい。
【0026】
このように貫通孔閉塞部及び係合部に備わる曲面が、弁体に当接して弁の開閉を行うため、貫通孔閉塞部又は係合部が弁体に当接している状態において、弁軸と弁体との芯ズレを抑制することができるので、安定した全閉状態を確保することができる。なお、曲面形状としては、弁軸と弁体との芯ズレを抑制する調芯機能を奏するような形状であればよく、例えば球状、半球状、円錐（テーパ）形状など、を挙げることができる。
【0027】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成された球状体部であることが好ましい。
前記貫通孔閉塞部及び前記係合部は、一体的に形成された球状体部であることが好ましい。
【0028】
このように貫通孔閉塞部及び係合部を、一体的に形成された球状体部にすることにより、弁装置の構造をより簡素化することができ、弁装置の小型化を図ることができる。
【0029】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記弁軸は、一端側に前記球状体部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記球状体部を弁体内部に隙間をもって包含していることが好ましい。
前記弁軸は、一端側に前記球状体部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記球状体部を弁体内部に隙間をもって包含していることが好ましい。
【0030】
このような構成により、スラスト駆動する弁装置において、駆動部に対する要求出力を小さくすることができるともに、構造の簡素化を図ることができる。従って、スラスト駆動する弁装置を小型化することができる。
【0031】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記駆動部により軸中心に回転駆動する回転軸と、
前記回転軸と前記弁軸とを連結して、前記回転軸の回転駆動に連動して前記弁軸を駆動する連結部と、を更に有し、
前記弁軸は、一端側に前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を弁体内部に隙間をもって包含していることが好ましい。
前記駆動部により軸中心に回転駆動する回転軸と、
前記回転軸と前記弁軸とを連結して、前記回転軸の回転駆動に連動して前記弁軸を駆動する連結部と、を更に有し、
前記弁軸は、一端側に前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を備え、前記貫通孔に隙間をもって配置されており、
前記弁体は、前記弁軸に備わる前記貫通孔閉塞部及び前記係合部を弁体内部に隙間をもって包含していることが好ましい。
【0032】
このような構成により、回転駆動するバタフライ弁において、駆動部に対する要求出力を小さくすることができるため、駆動部の小型化を図ることができる。従って、回転駆動するベタフライ弁装置を小型化することができる。
【0033】
また、上記したいずれかの弁装置において、
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流出通路を挟んで第１の流入通路と第２の流入通路とが形成されており、
前記弁体は、前記弁軸と連動して前記第１の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第１の弁体部と、前記第２の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第２の弁体部とを備え、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記第１の弁体部より小さくて前記第１の弁体部の全閉時に前記第１の弁体部の貫通孔を閉塞する第１の連通孔閉塞部と、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体部より小さくて前記第２の弁体部の全閉時に前記第２の弁体部の貫通孔を閉塞する第２の連通孔閉塞部とを備え、前記第１の弁体部及び前記第２の弁体部のそれぞれに形成された貫通孔に隙間をもって挿通されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されていてもよい。
前記ハウジングには、前記弁軸の軸方向にて前記流出通路を挟んで第１の流入通路と第２の流入通路とが形成されており、
前記弁体は、前記弁軸と連動して前記第１の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第１の弁体部と、前記第２の流入通路と前記流出通路との間を開閉する第２の弁体部とを備え、
前記弁軸は、流体圧が作用する受圧面積が前記第１の弁体部より小さくて前記第１の弁体部の全閉時に前記第１の弁体部の貫通孔を閉塞する第１の連通孔閉塞部と、流体圧が作用する受圧面積が前記第２の弁体部より小さくて前記第２の弁体部の全閉時に前記第２の弁体部の貫通孔を閉塞する第２の連通孔閉塞部とを備え、前記第１の弁体部及び前記第２の弁体部のそれぞれに形成された貫通孔に隙間をもって挿通されて前記駆動部により前記弁軸の軸方向に往復運動するように構成されていてもよい。
【0034】
このような構成により、弁軸が複数の連通孔閉塞部を備える形態の弁装置において、駆動部に対する要求出力を小さくすることができるため、駆動部の小型化ひいては弁装置の小型化を図ることができる。そして、この弁装置では、第１の弁体部を全閉状態から開弁する際、及び第２の弁体部を全閉状態から開弁する際の両方において、上記の効果を得ることができる。これにより、少なくとも１つの流出通路と少なくとも２つの流入通路とを有する弁装置（例えば三方弁）においても、駆動部に対する要求出力を小さくすることができるため、弁装置の小型化を図ることができる。
【0035】
ここで、上記の弁装置において、駆動部としてソレノイドを用いるソレノイドバルブのように、弁体の開弁時において、弁軸が瞬時に移動して貫通孔閉塞部又は係合部が弁体（弁体部）に当接する場合、弁体（弁体部）の上流側と下流側との圧力差が小さくなる前に貫通孔が閉塞されるため、弁体（弁体部）の上流側と下流側との圧力差を小さくすることができなくなる。そうすると、弁体（弁体部）を全閉状態から開弁する際、弁体を駆動するために要求される駆動力を小さくすることができなくなってしまう。
【0036】
そこで、上記したいずれかの弁装置において、
前記弁体は、全閉時に前記貫通孔閉塞部又は前記係合部が前記弁体に当接しているときに、前記貫通孔を介して前記流入通路と前記流出通路を連通する連通孔を備えることが好ましい。なお、流入通路には、第１の流入通路及び第２の流入通路も含まれ、流出通路には、第２の流出通路も含まれる。
前記弁体は、全閉時に前記貫通孔閉塞部又は前記係合部が前記弁体に当接しているときに、前記貫通孔を介して前記流入通路と前記流出通路を連通する連通孔を備えることが好ましい。なお、流入通路には、第１の流入通路及び第２の流入通路も含まれ、流出通路には、第２の流出通路も含まれる。
【0037】
これにより、弁体の開弁時において、弁軸が瞬時に移動して貫通孔閉塞部又は係合部が弁体に当接して連通孔が閉塞される場合でも、連通孔及び貫通孔により流入通路と流出通路（つまり、弁体の上流側と下流側）が連通する。そのため、弁体の上下流において弁体に作用する流体圧の差圧を確実に小さくすることができる。従って、弁体を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部の出力を小さくすることができるので、弁装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【0038】
本開示によれば、弁の開閉に必要となる駆動力を減少させて小型化を図ることができる弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】第１実施形態の弁装置の概略構成を示す断面図である。
【図2】弁体の平面図である。
【図3】傾き規制部の形状を示す断面図である。
【図4】通路切り替え前における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図5】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図6】通路切り替え後における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図7】傾き規制部の変形例を示す図である。
【図8】第２実施形態の弁装置の概略構成を示す断面図である。
【図9】プレート部材の平面図である。
【図10】弁体の全閉状態における切り欠き部と回転規制部の状態を示す図である。
【図11】第３実施形態の弁装置の概略構成を示す断面図である。
【図12】第４実施形態の弁装置の概略構成を示す断面図である。
【図13】通路切り替え前における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図14】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図15】通路切り替え後における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図16】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図17】第５実施形態の弁装置の概略構成を示す断面図である。
【図18】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図19】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図20】第６実施形態のバタフライ弁の概略構成を示す断面図である。
【図21】通路切り替え前における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図22】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図23】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態を示す図である。
【図24】第７実施形態の弁装置の概略構成を示す断面図である。
【図25】通路切り替え前における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図26】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図27】通路切り替え後における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図28】通路切り替え途中における弁体と弁軸の状態、及び流体圧が作用する箇所を示す図である。
【図29】第７実施形態の弁装置の変形例における一方の弁体部と球状体部の位置関係を示す図である。
【図30】第７実施形態の弁装置の変形例における他方の弁体部と球状体部の位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
［第１実施形態］
本開示に係る実施形態である弁装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。第１実施形態では、１つの流入通路と２つの流出通路を備える三方弁に対して本開示を適用した場合について説明する。
本開示に係る実施形態である弁装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。第１実施形態では、１つの流入通路と２つの流出通路を備える三方弁に対して本開示を適用した場合について説明する。
【0041】
＜弁装置の構成＞
そこで、第１実施形態の弁装置１の構成について、図１～図３を参照しながら説明する。本実施形態の弁装置１は、図１に示すように、流入通路１０と流出通路１２，１３とが形成されたハウジング２と、流入通路１０と流出通路１２の途中に設けられた弁座１４と、流入通路１０と流出通路１３の途中に設けられた弁座１５と、弁座１４，１５に着座可能に設けられた弁体１６，１７と、弁体１６，１７を弁座１４，１５に対して移動させる弁軸１８と、弁軸１８を軸方向へ往復運動（ストローク運動）させる駆動部１９とを有する。
そこで、第１実施形態の弁装置１の構成について、図１～図３を参照しながら説明する。本実施形態の弁装置１は、図１に示すように、流入通路１０と流出通路１２，１３とが形成されたハウジング２と、流入通路１０と流出通路１２の途中に設けられた弁座１４と、流入通路１０と流出通路１３の途中に設けられた弁座１５と、弁座１４，１５に着座可能に設けられた弁体１６，１７と、弁体１６，１７を弁座１４，１５に対して移動させる弁軸１８と、弁軸１８を軸方向へ往復運動（ストローク運動）させる駆動部１９とを有する。
【0042】
ハウジング２に形成されている流出通路１２，１３は、弁軸１８の軸方向（図１中上下方向）にて、流入通路１０を挟んで互いに対向する位置に配置されている。すなわち、弁軸１８の軸方向（図１中上下方向）において、流出通路１２は流入通路１０より上側に配置され、流出通路１３は流入通路１０より下側に配置されている。
【0043】
弁座１４には弁孔１４ａが形成されており、弁孔１４ａを介して流入通路１０と流出通路１２とが連通している。また、弁座１５には弁孔１５ａが形成されており、弁孔１５ａを介して流入通路１０と流出通路１３とが連通している。
【0044】
弁体１６は、弁座１４に対し離間／当接して弁孔１４ａを開閉することにより、流入通路１０と流出通路１２とを連通／遮断する。弁体１６には、軸方向に貫通する貫通孔１６ａが形成されている。この貫通孔１６ａの直径は、弁軸１８の外経より大きい。そして、貫通孔１６ａに弁軸１８が隙間Ｓ１をもって挿通されている。
【0045】
一方、弁体１７は、弁座１５に対し離間／当接して弁孔１５ａを開閉することにより、流入通路１０と流出通路１３とを連通／遮断する。弁体１７には、軸方向に貫通する貫通孔１７ａが形成されている。この貫通孔１７ａの直径は、弁軸１８の外経より大きい。そして、貫通孔１７ａに弁軸１８が隙間Ｓ２をもって挿通されている。
【0046】
これらの弁体１６，１７は、弁軸１８に対して、弁体１６が弁座１４に当接している状態（弁体１６が全閉状態）では、弁体１７が弁座１５から離間している状態（弁体１７が全開状態）となり、弁体１６が弁座１４から離間している状態（弁体１６が全開状態）では、弁体１７が弁座１５に当接している状態（弁体１７が全閉状態）となるような位置に配置されている。そのため、弁装置１において、弁体１６，１７を、このような配置にするために、弁軸１８には、プレート部材２０，２１（連通孔閉塞部）と、規制部材２２，２３（係合部）とが設けられている。
【0047】
そして、弁体１６は、プレート部材２０と規制部材２２とに挟まれるように両部材の間に配置されている。また、弁体１７は、プレート部材２１と規制部材２３とに挟まれるように両部材の間に配置されている。なお、プレート部材２０，２１及び規制部材２２，２３は、弁軸１８に圧入などで固定されており、弁軸１８とともに移動する。これにより、弁体１６，１７は、プレート部材２０，２１又は規制部材２２，２３が当接した後に動き出すため、弁体１６又は弁体１７の開弁時（開弁初期）には、弁軸１８は、弁体１６，１７と連動せずに単体で移動可能になっている。
【0048】
また、弁体１６，１７には、図２に示すように、貫通孔１６ａ，１７ａの内周面から内側（中心）に向かって突出する凸状の傾き規制部２６，２７が設けられている。この傾き規制部２６，２７は、等間隔に３つ以上設けることが好ましい。本実施形態では、図３に示すように、貫通孔１６ａ，１７ａの軸方向に連続的に形成された凸状の傾き規制部２６，２７が、約９０°間隔で４つ設けられている。このような傾き規制部２６，２７により、弁体１６，１７の弁軸１８に対する傾きが規制される。これにより、弁体１６，１７は、弁軸１８に対して傾くことなく軸方向へ移動することができるようになっている。
【0049】
ここで、プレート部材２０は、弁軸１８に対する弁体１６の位置を規制するとともに、弁体１６の全閉時（弁体１６が弁座１４に当接している時）に、弁体１６に密着して隙間Ｓ１を閉塞するものである。プレート部材２０は、円板状の部材であり、その外径は貫通孔１６ａの直径より大きく、かつ弁体１６の外径（流体圧が作用する面の外径）より小さくなっている。そのため、流体圧が作用する受圧面積は、プレート部材２０の方が弁体１６よりも小さい。
【0050】
同様に、プレート部材２１は、弁軸１８に対する弁体１７の位置を規制するとともに、弁体１７の全閉時（弁体１７が弁座１５に当接している時）に、弁体１７に密着して隙間Ｓ２を閉塞するものである。プレート部材２１は、円板状の部材であり、その外径は貫通孔１７ａの直径より大きく、かつ弁体１７の外径（流体圧が作用する面の外径）より小さくなっている。そのため、流体圧が作用する受圧面積は、プレート部材２１の方が弁体１７よりも小さい。
【0051】
一方、規制部材２２は、弁体１６に対してプレート部材２０が当接する面とは反対側の面（流出通路１２側の面）に当接することにより、弁体１６の開弁時（弁体１６が弁座１４から離間している時）に、弁体１６の位置を規制するものである。この規制部材２２が弁体１６に当接した後、弁体１６が弁軸１８と連動して軸方向へ移動するようになっている。規制部材２２の形状は、貫通孔１６ａを閉塞することなく弁体１６に当接可能な形状であれば特に限定されることはないが、弁体１６の開弁直後に貫通孔１６ａを流れる流体の流れを阻害しにくい形状であることが好ましい。なお、本実施形態では、弁体１６の開弁直後に貫通孔１６ａを流れる流体の流れが、規制部材２２に阻害されないように、貫通孔１６ａの直径を下流側では大きくしている。
【0052】
同様に、規制部材２３は、弁体１７に対してプレート部材２１が当接する面とは反対側の面（流出通路１３側の面）に当接することにより、弁体１７の開弁時（弁体１７が弁座１５から離間している時）に、弁体１７の位置を規制するものである。この規制部材２３が弁体１７に当接した後、弁体１７が弁軸１８と連動して軸方向へ移動するようになっている。規制部材２３の形状は、貫通孔１７ａを閉塞することなく弁体１７に当接可能な形状であれば特に限定されることはないが、弁体１７の開弁直後に貫通孔１７ａを流れる流体の流れを阻害しにくい形状であることが好ましい。なお、本実施形態では、弁体１７の開弁直後に貫通孔１７ａを流れる流体の流れが、規制部材２３に阻害されないように、貫通孔１７ａの直径を下流側では大きくしている。
【0053】
駆動部１９は、弁軸１８を往復運動（ストローク運動）させることにより、弁体１６，１７を弁座１４，１５に対して当接／離間させて、弁孔１４ａ，１５ａを閉塞／開放して、流入通路１０を流出通路１２，１３のいずれか一方に連通させて通路を切り替える。駆動部１９としては、例えば、ソレノイドやステッピングモータ等を使用することができる。なお、駆動部１９として、ソレノイドを使用する場合には、ソレノイドにより弁軸１８を移動させる方向とは逆の方向へ弁軸１８を付勢するスプリングが備わっている。また、駆動部１９としてステッピングモータを使用する場合には、弁軸１８を回転させながらストローク運動させるためのネジ機構が備わっている。
【0054】
＜弁装置の動作＞
続いて、上記の構成を有する弁装置１において、流体の流路を切り換える際の動作について、図４～図６を参照しながら説明する。まず、図４に示すように、弁装置１において、流入通路１０と流出通路１２とが遮断され、流入通路１０と流出通路１３とが連通している状態（通路切り替え前）について説明する。
続いて、上記の構成を有する弁装置１において、流体の流路を切り換える際の動作について、図４～図６を参照しながら説明する。まず、図４に示すように、弁装置１において、流入通路１０と流出通路１２とが遮断され、流入通路１０と流出通路１３とが連通している状態（通路切り替え前）について説明する。
【0055】
この状態では、弁体１６が弁座１４に当接するとともに、プレート部材２０が弁体１６に密着して隙間Ｓ１を閉塞しており、弁体１６が全閉状態になっている。一方、弁体１７は、弁座１５から離間して全開状態になっている。これにより、流入通路１０は流出通路１３に連通し、流入通路１０から弁装置１に流れ込んだ流体は、流出通路１３から排出される。このとき、図４に矢印で示すように、弁体１６、プレート部材２０、及び弁軸１８の端面に対して、流体の圧力が弁体１６の閉弁方向へ作用する。
【0056】
ここで、弁装置１では、弁軸１８が弁体１６，１７の貫通孔１６ａ，１７ａに隙間Ｓ１，Ｓ２をもって挿通されており、弁軸１８と弁体１６，１７は一体化されていない。そのため、駆動部１９により弁軸１８を移動させて通路を切り替える場合、つまり弁体１６を開弁する際、図５に示すように弁軸１８だけが先に図中下方向へ移動してから、その後に図６に示すように弁体１６，１７が図中下方向へ移動する。具体的には、弁軸１８が図中下方向へ動いた後、弁軸１８に固定されている規制部材２２が弁体１６に当接する。その後、弁体１６は規制部材２２によって弁軸１８と連動して図中下方向へ動き始める。なお、弁体１７はプレート部材２１によって弁軸１８と連動して図中下方向へ動き始める。このように弁装置１では、弁軸１８が動き始めるタイミングと弁体１６，１７が動き始めるタイミングとが少しずれる。
【0057】
弁体１６を全閉状態から開弁する際、弁体１６に先立って弁軸１８を駆動するには、プレート部材２０に作用する流体圧と、弁軸１８の端面に作用する流体圧とに打ち勝つだけの駆動力があればよい。そして、プレート部材２０及び弁軸１８の端面の総受圧面積は弁体１６の受圧面積よりも小さい。そのため、弁装置１において、弁軸１８を駆動するために必要となる駆動力は、従来の弁装置で要求されていた、弁体１６を駆動するために必要な駆動力よりも小さくなる。従って、弁装置１では、弁体１６を全閉状態から開弁する際、弁体１６を駆動するために必要であった駆動力（従来の弁装置で必要とされていた駆動力）よりも小さい駆動力で弁軸１８を駆動することができる。
【0058】
そして、駆動部１９により弁軸１８が駆動されて図中下方向へ移動すると、弁軸１８に連動してプレート部材２０も図中下方向へ移動する。そうすると、プレート部材２０が弁体１６から離れるため隙間Ｓ１が開放状態となり、弁体１６の貫通孔１６ａを介して流入通路１０と流出通路１２が連通する（図５参照）。これにより、弁体１６の上下流において、弁体１６へ作用する流体圧の差圧が小さくなる。このとき、流体圧が作用するのは、弁軸１８の端面のみとなる。これにより、弁装置１によれば、弁体１６を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を小さくすることができる。
【0059】
その後、弁軸１８がさらに図中下方向へ移動していくと、規制部材２２が弁体１６に当接するとともに、プレート部材２１が弁体１７に当接する。そのため、弁体１６，１７は弁軸１８に連動して図中下方向へ移動し、弁体１６は弁座１４から離れていき、弁体は弁座１５に近づいていく。このとき、流体圧が作用するのは、弁軸１８の端面のみであるため、弁体１６，１７は弁軸１８に連動してスムーズに移動する。また、弁体１６，１７の貫通孔１６ａ，１７ａには傾き規制部２６，２７が形成されているため、弁体１６，１７は、弁軸１８に連動して移動する際、弁軸１８に対して傾くことなく移動する。
【0060】
そして、図６に示すように、弁体１７が弁座１５に当接して、弁体１７が全閉状態となる一方、弁体１６が弁座１４から離間して、弁体１６が全開状態となる。このとき、プレート部材２１が弁体１７に密着して隙間Ｓ２を閉塞状態にするが、弁体１７が弁軸１８に対して傾かないため、弁体１７とプレート部材２１との密着度が高まるので、安定した全閉状態を確保することができる。かくして、流入通路１０と流出通路１３とが遮断され、流入通路１０と流出通路１２とが連通して、通路の切り替えが終了する。
【0061】
再度、弁装置１において通路の切り替えを行う場合には、駆動部１９により弁軸１８を図中上方向へ移動させる。弁軸１８が図中上方向へ移動すると、弁軸１８に連動してプレート部材２１も図中上方向へ移動する。そうすると、プレート部材２１が弁体１７から離れるため隙間Ｓ２が開放状態となり、弁体１７の貫通孔１７ａを介して流入通路１０と流出通路１３が連通する。これにより、弁体１７の上下流において、弁体１７へ作用する流体圧の差圧が小さくなる。
【0062】
その後、弁軸１８がさらに図中上方向へ移動していくと、規制部材２３が弁体１７に当接するとともに、プレート部材２０が弁体１６に当接する。そのため、弁体１６，１７は弁軸１８に連動して図中上方向へ移動し、弁体１７は弁座１５から離れていき、弁体１６は弁座１４に近づいていく。
【0063】
そして、弁体１６が弁座１４に当接して、弁体１６が全閉状態となる一方、弁体１７が弁座１５から離間して、弁体１７が全開状態となる（図４参照）。このとき、プレート部材２０が弁体１６に密着して隙間Ｓ１を閉塞状態にするが、弁体１６が弁軸１８に対して傾かないため、閉弁時において弁体１６とプレート部材２０との密着度が高まるので、安定した全閉状態を確保することができる。かくして、流入通路１０と流出通路１２とが遮断される一方、流入通路１０と流出通路１３とが連通して、通路の切り替えが終了する。
【0064】
このように、弁体１７を全閉状態から開弁する際には、弁軸１８を図中上方向へ移動させればよい。つまり、弁軸１８を図中上方向へ移動させるためには、プレート部材２１に作用する流体圧に打ち勝つだけの駆動力があればよい。そして、プレート部材２１の受圧面積は弁体１７の受圧面積よりも小さい。そのため、弁装置１において、弁軸１８を図中上方向へ移動させるために必要となる駆動力は、従来の弁装置で要求されていた、弁体１７を同時に駆動するために必要な駆動力よりも小さくなる。従って、弁装置１では、弁体１７を全閉状態から開弁するために必要な駆動力を、従来の弁装置（三方弁）で必要とされていた駆動力よりも小さくすることができる。
【0065】
そして、駆動部１９により弁軸１８が駆動されて図中上方向へ移動すると、弁軸１８に連動してプレート部材２１も図中上方向へ移動する。そうすると、プレート部材２１が弁体１７から離れるため隙間Ｓ２が開放状態となり、弁体１７の貫通孔１７ａを介して流入通路１０と流出通路１３が連通するため、弁体１７の上下流において、弁体１７へ作用する流体圧の差圧が小さくなる。これにより、弁体１７を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力も小さくすることができる。
【0066】
以上のように、本実施形態の弁装置１によれば、弁体１６を全閉状態から開弁する際、及び弁体１７を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を、従来の弁装置よりも小さくすることができる。そのため、使用する流体の流体圧が高くなる場合やバルブサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部１９を小型化することができる。これにより、弁装置１の小型化を図ることができる。
【0067】
＜変形例＞
上記の実施形態では、傾き規制部２６，２７として、貫通孔１６ａ，１７ａの軸方向に連続的に形成されるもの（連続形成体：図３参照）を例示したが、傾き規制部２６，２７は、図７に示すように、貫通孔１６ａ，１７ａのそれぞれの上流側と下流側とに分割されて配置されるもの（分割形成体）であってもよい。このような分割配置（分割形成体）にすることにより、上記実施形態のような連続形成体と比べて、隙間Ｓ１，Ｓ２の容積を大きくすることができる。その結果、弁体１６，１７を全閉状態から開弁する際、弁体１６，１７の上下流において弁体１６，１７に作用する流体圧の差圧を、より速やかに小さく（ほぼゼロに）することができる。従って、弁体１６，１７の開弁時（通路切り替え時）の応答性をより向上させることができる。
上記の実施形態では、傾き規制部２６，２７として、貫通孔１６ａ，１７ａの軸方向に連続的に形成されるもの（連続形成体：図３参照）を例示したが、傾き規制部２６，２７は、図７に示すように、貫通孔１６ａ，１７ａのそれぞれの上流側と下流側とに分割されて配置されるもの（分割形成体）であってもよい。このような分割配置（分割形成体）にすることにより、上記実施形態のような連続形成体と比べて、隙間Ｓ１，Ｓ２の容積を大きくすることができる。その結果、弁体１６，１７を全閉状態から開弁する際、弁体１６，１７の上下流において弁体１６，１７に作用する流体圧の差圧を、より速やかに小さく（ほぼゼロに）することができる。従って、弁体１６，１７の開弁時（通路切り替え時）の応答性をより向上させることができる。
【0068】
なお、図７には、分割形成体としての傾き規制部２６，２７を同じ位相で配置（軸方向視でオーバーラップするように配置）しているが、位相を変えて配置（軸方向視でオーバーラップしないようにずらして配置）してもよい。
【0069】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図８～図１０を参照しながら説明する。第２実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、プレート部材の形状、及び全閉時において弁体が回転しないようにする回転防止部材を備える点が第１実施形態と異なる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
次に、第２実施形態について、図８～図１０を参照しながら説明する。第２実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、プレート部材の形状、及び全閉時において弁体が回転しないようにする回転防止部材を備える点が第１実施形態と異なる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【0070】
本実施形態の弁装置１ａでは、駆動部１９としてステッピングモータを使用しており、図８に示すように、弁軸１８を回転させながらストローク運動させるようになっている。そして、弁装置１ａは、図９に示すような平面視（軸方向視）で、略十字形をなすプレート部材１２０，１２１を備えている。このプレート部材１２０，１２１は、隙間Ｓ１，Ｓ２の面積（平面視での面積）よりも大きい。そのため、プレート部材１２０，１２１と隙間Ｓ１，Ｓ２とが一致するように、プレート部材１２０，１２１を弁体１６，１７に密着させることにより、隙間Ｓ１，Ｓ２を閉塞状態にすることができる。また、プレート部材１２０，１２１は、平面視で略十字形であるため、弁軸１８とともに回転すると、隙間Ｓ１，Ｓ２とプレート部材１２０，１２１との位置がずれて、隙間Ｓ１，Ｓ２が開放状態になるようになっている。
【0071】
このように、本実施形態におけるプレート部材１２０，１２１は、弁軸１８とともに回転することにより、隙間Ｓ１，Ｓ２の閉塞状態と開放状態とを切り換えることができる。そのため、弁軸１８の僅かな（少ない）ストローク運動で、言い換えると弁軸１８をほとんどストローク運動させることなく、弁軸１８と弁体１６，１７の貫通孔１６ａ，１７ａとの隙間Ｓ１，Ｓ２を開放状態にして流入通路１０と流出通路１２又は流出通路１３を連通させることができる。
【0072】
すなわち、弁体１６を全閉状態から開弁する際、弁軸１８をほとんどストローク運動させることなく回転させるだけで、プレート部材１２０と隙間Ｓ１との位置がずれて、隙間Ｓ１が開放状態となる。これにより、弁体１６の開弁時に、弁体１６の上下流において、弁体１６へ作用する流体圧の差圧を迅速になくすことができる。同様に、弁体１７を全閉状態から開弁する際も、弁軸１８をほとんどストローク運動させることなく回転させるだけで、プレート部材１２１と隙間Ｓ２との位置がずれて、隙間Ｓ２が開放状態となる。そのため、弁体１７の開弁時に、弁体１７の上下流において、弁体１７へ作用する流体圧の差圧を迅速になくすことができる。従って、弁体１６又は弁体１７の開弁時（通路切り替え時）の応答性を向上させることができる。なお、通路の切り替え時におけるその後の弁装置１ａでの動作は、第１実施形態と基本的に同様である。
【0073】
ここで、弁体１６を全閉状態から開弁した後に弁体１７を全閉にする際、あるいは弁体１７を全閉状態から開弁した後に弁体１６を全閉にする際（つまり、通路の切り替えが終了する際）、弁体１６，１７が回転してしまうと、隙間Ｓ１，Ｓ２とプレート部材１２０，１２１との位置がずれた状態でプレート部材１２０，１２１が弁体１６，１７に密着するおそれがある。そうすると、隙間Ｓ１，Ｓ２が開放状態のままになるため、弁体１６，１７を完全な全閉状態にすることができなくなる。
【0074】
そこで、本実施形態の弁装置１ａでは、図８及び図１０に示すように、弁体１６，１７の外周面に切り欠き部３０，３１を設けるとともに、弁孔１４ａ，１５ａに回転規制部材３２，３３を設けている。回転規制部材３２，３３は、弁孔１４ａ，１５ａから内側へ突出した形状をなしており、弁体１６，１７の閉弁時に、切り欠き部３０，３１へ入り込んで弁体１６，１７が回転することを防止するものである。これにより、弁装置１ａでは、弁体１６が全閉にされるときには、切り欠き部３０に回転規制部材３２が入り込んで弁体１６が回転しないようになっている。同様に、弁体１７が全閉にされるときには、切り欠き部３１に回転規制部材３３が入り込んで弁体１７が回転しないようになっている。そのため、弁体１６，１７を全閉にする際、隙間Ｓ１，Ｓ２とプレート部材１２０，１２１との位置を一致させた状態で、プレート部材１２０，１２１を弁体１６，１７に密着させることができる。従って、弁体１６，１７の全閉時において、確実に隙間Ｓ１，Ｓ２を閉塞状態にすることができるため、安定した全閉状態を確保することができる。
【0075】
以上のように、本実施形態の弁装置１ａによれば、第１実施形態と同様に、使用する流体の流体圧が高くなる場合やバルブサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部１９を小型化することができるとともに、弁体１６又は弁体１７の開弁時（通路切り替え時）の応答性を向上させることができる。
【0076】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について、図１１を参照しながら説明する。第３実施形態では、第１実施形態のような三方弁ではなく、１つの流入通路と１つの流出通路を備える開閉弁に対して本開示を適用した場合について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略する。
次に、第３実施形態について、図１１を参照しながら説明する。第３実施形態では、第１実施形態のような三方弁ではなく、１つの流入通路と１つの流出通路を備える開閉弁に対して本開示を適用した場合について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略する。
【0077】
本実施形態の弁装置１ｂは、図１１に示すように、流入通路１０と流出通路１２が形成されたハウジング２ｂ内に、弁座１４と、弁体１６と、弁軸１８とが配置され、弁軸１８を往復運動（ストローク運動）させる駆動部１９を備えている。そして、弁軸１８が弁体１６の貫通孔１６ａに隙間Ｓ１をもって挿通され、その弁軸１８には、弁体１６を挟み込むように、プレート部材２０と規制部材２２とが固定されている。すなわち、弁装置１ｂは、第１実施形態の弁装置１から、流出通路１３、弁座１５、弁体１７、プレート部材２１、及び規制部材２３を省いたような形態となっている。
【0078】
そして、このような弁装置１ｂにおいて、弁体１６を開弁する際には、弁軸１８を図中下方向へ移動させればよい。このとき、弁軸１８を図中下方向へ移動させるためには、プレート部材２１に作用する流体圧に打ち勝つだけの駆動力があればよく、プレート部材２０の受圧面積は弁体１６の受圧面積よりも小さい。そのため、弁軸１８を図中下方向へ移動させるために必要となる駆動力は、従来の開閉弁で要求されていた、弁体１６を駆動するために必要な駆動力よりも小さくなる。従って、弁装置１ｂでは、弁体１６を全閉状態から開弁するために必要な駆動力を、従来の開閉弁で必要とされていた駆動力よりも小さくすることができる。
【0079】
このように、本実施形態の弁装置１ｂによれば、弁体１６を開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を、従来の開閉弁よりも小さくすることができる。従って、使用する流体の流体圧が高くなる場合やバルブサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部１９を小型化することができるため、弁装置１ｂの小型化を図ることができる。
【0080】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について、図１２を参照しながら説明する。第４実施形態では、連通孔閉塞部（上記実施形態のプレート部材に相当）と係合部（上記実施形態の規制部材に相当）を一体的に形成するとともに弁体を１つにした場合について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略する。
次に、第４実施形態について、図１２を参照しながら説明する。第４実施形態では、連通孔閉塞部（上記実施形態のプレート部材に相当）と係合部（上記実施形態の規制部材に相当）を一体的に形成するとともに弁体を１つにした場合について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略する。
【0081】
本実施形態の弁装置１ｃは、図１２に示すように、第１実施形態と同じ形状のハウジング２と、弁座１４，１５に着座可能に設けられた弁体２１６と、弁体２１６を弁座１４，１５に対して移動させる弁軸２１８と、弁軸２１８を軸方向へ往復運動（ストローク運動）させる駆動部１９とを有する。なお、本実施形態では、駆動部１９として、ステッピングモータを使用している。
【0082】
弁体２１６は、弁座１４に対し流入通路１０側で離間／当接して弁孔１４ａを開閉することにより、流入通路１０と流出通路１２とを連通／遮断するとともに、弁座１５に対し流入通路１０側で離間／当接して弁孔１５ａを開閉することにより、流入通路１０と流出通路１３とを連通／遮断する。つまり、弁体２１６は、弁座１４に当接している状態では弁座１５から離間しており、流入通路１０が流出通路１３と連通して、流出通路１２は全閉状態となっている。一方、弁体２１６は、弁座１５に当接している状態では弁座１４から離間しており、流入通路１０が流出通路１２と連通して、流出通路１３は全閉状態となっている。
【0083】
この弁体２１６は、ほぼ球状（図１２において上端及び下端を平坦面にした形状）をなしている。弁体２１６には、軸方向に貫通する貫通孔２１６ａが形成されている。貫通孔２１６ａの途中（中央付近）には、貫通孔２１６ａよりも径が大きい球状の空間２１６ｂが形成されている。
【0084】
弁体２１６を駆動する弁軸２１８は、その端部に球状体部２２０を備えている。この球状体部２２０の径は、貫通孔２１６ａの径よりも大きい。そして、球状体部２２０は、弁体２１６内に形成された空間２１６ｂに隙間をもって配置されている。これにより、球状体部２２０は、弁体２１６（詳細には、空間２１６ｂと貫通孔２１６ａとの境界部２１７ａ，２１７ｂ）に当接することにより、貫通孔２１６ａの閉塞及び弁体２１６との係合を行うことができるようになっている。つまり、球状体部２２０は、本開示の「貫通孔閉塞部」及び「係合部」の両方に相当する。本実施形態では、本開示の貫通孔閉塞部及び前記係合部の一例である球状体部２２０において、弁体２１６に対向する面が球面になっているが、球体である必要はなく貫通孔２１６ａに対して調芯機能を奏する曲面（例えば、円錐面など）になっていればよい。
【0085】
そして、弁体２１６は、分割構造になっており、分割状態にて球状体部２２０を空間２１６ｂに配置した後、接合（溶着やネジ接合など）することにより球状体部２２０を内包している。これにより、弁体２１６は、球状体部２２０が境界部２１７ａ又は２１７ｂに当接した後に動き出すため、弁体２１６の開弁時（開弁初期）には、弁軸２１８（球状体部２２０）は、弁体２１６と連動せずに単体で移動可能になっている。そして、球状体部２２０の径は、弁体２１６の径（流体圧が作用する面の外径）より小さい。そのため、流体圧が作用する受圧面積は、球状体部２２０の方が弁体２１６よりも小さい。
【0086】
続いて、弁装置１ｃにおいて、流体の流路を切り換える際の動作について、図１３～図１６を参照しながら説明する。まず、図１３に示すように、弁装置１ｃにおいて、流入通路１０と流出通路１２とが遮断され、流入通路１０と流出通路１３とが連通している状態（通路切り替え前）について説明する。
【0087】
この状態では、弁体２１６が弁座１４に当接するとともに、球状体部２２０が弁体２１６（境界部２１７ａ）に当接して貫通孔２１６ａを閉塞しており、弁体２１６が全閉状態になっている。これにより、流入通路１０は流出通路１３に連通し、流入通路１０から弁装置１ｃに流れ込んだ流体は、流出通路１３から排出される。このとき、図１３に小さい矢印で示すように、弁体２１６及び球状体部２２０に対して、流体の圧力が弁体２１６を弁座１４に押しつける方向へ作用する。
【0088】
ここで、弁装置１ｃでは、弁軸２１８と弁体２１６は一体化されていないため、駆動部１９により弁軸２１８を移動させて通路を切り替える場合、つまり弁体２１６を開弁する際、図１４に示すように弁軸２１８だけが先に図中下方向へ移動する。このとき、弁体２１６に先立って弁軸２１８を駆動するには、球状体部２２０に作用する流体圧に打ち勝つだけの駆動力があればよい。そして、球状体部２２０の受圧面積は、弁体２１６の受圧面積よりも小さい。そのため、弁装置１ｃにおいて、弁軸２１８を駆動するために必要となる駆動力（従来の弁装置で必要とされていた駆動力）よりも小さい駆動力で弁軸２１８を駆動することができる。
【0089】
そして、駆動部１９により弁軸２１８が駆動されて図中下方向へ移動すると、弁軸２１８とともに球状体部２２０が図中下方向へ移動する。そうすると、球状体部２２０が境界部２１７ａから離れる。このとき、球状体部２２０は、境界部２１７ｂには当接することなく空間２１６ｂ内に位置している。これにより、貫通孔２１６ａが開放状態となり、弁体２１６の貫通孔２１６ａを介して流入通路１０と流出通路１２が連通する（図１４参照）。ここで、本実施形態では、駆動部１９にステッピングモータを使用しているため、球状体部２２０が境界部２１７ｂに当接するまでの時間を調整することができる。そのため、貫通孔２１６ａを介した流入通路１０と流出通路１２との連通状態を一定時間確保することができるので、弁体２１６の上下流において、弁体２１６へ作用する流体圧の差圧を小さくすることができる。これにより、弁装置１ｃにおいて、弁体２１６を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を小さくすることができる。
【0090】
その後、弁軸２１８がさらに図中下方向へ移動していくと、球状体部２２０が境界部２１７ｂに当接する。これで、球状体部２２０が弁体２１６に係合した状態となる（図１５参照）。そのため、弁体２１６は弁軸２１８に連動して図中下方向へ移動し、弁体１６は弁座１４から離れていき、弁体は弁座１５に近づいていく。このとき、弁体２１６の上下流において流体の圧力差はほとんどないため、弁体２１６は弁軸２１８に連動してスムーズに移動する。また、弁軸２１８は、弁体２１６に対して球状体部２２０で当接するため、弁軸２１８と弁体２１６との芯ズレを抑制することができるので、弁体２１６は、弁軸２１８に連動して移動する際、弁軸２１８に対して傾くことなく移動する。
【0091】
そして、図１５に示すように、弁体２１６が弁座１５に当接して、流入通路１０と流出通路１３とが遮断され、流入通路１０と流出通路１２とが連通して、通路の切り替えが終了する。このとき、弁体２１６がほぼ球状であるため、弁孔１５ａの中心に対して弁体２１６の軸芯がほとんどずれることなく、弁体２１６が弁座１５に着座する。また、弁軸２１８と弁体２１６とが芯ズレすることなく球状体部２２０が境界部２１７ｂに当接して貫通孔２１６ａを閉塞している。さらに、弁体２１６及び球状体部２２０に対して、流体の圧力が弁体２１６を弁座１５に押しつける方向へ作用する。そのため、安定して流出通路１３を全閉状態にすることができる。
【0092】
再度、弁装置１ｃにおいて通路の切り替えを行う場合には、図１６に示すように、駆動部１９により弁軸２１８を図中上方向へ移動させる。弁軸２１８が図中上方向へ移動すると、弁軸２１８ともに球状体部２２０も図中上方向へ移動する。そうすると、球状体部２２０が境界部２１７ｂから離れるため貫通孔２１６ａが開放状態となり、貫通孔２１６ａを介して流入通路１０と流出通路１３が連通する。これにより、弁体２１６の上下流において、弁体２１６へ作用する流体圧の差圧が小さくなる。
【0093】
その後、弁軸２１８がさらに図中上方向へ移動していくと、球状体部２２０が境界部２１７ａに当接する。そのため、球状体部２２０が弁体２１６に係合した状態になり、弁体２１６は弁軸２１８に連動して図中上方向へ移動し、弁体２１６は弁座１５から離れて、弁座１４に近づいていく。そして、弁体２１６が弁座１４に当接して、流入通路１０と流出通路１２とが遮断される一方、流入通路１０と流出通路１３とが連通して、通路の切り替えが終了する（図１３参照）。このときも、上記と同様に、安定して流出通路１２を全閉状態にすることができる。
【0094】
このように、本実施形態の弁装置１ｃによれば、弁体２１６を開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を、従来の開閉弁よりも小さくすることができる。従って、使用する流体の流体圧が高くなる場合や弁体２１６のサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部１９を小型化することができるため、弁装置１ｃの小型化を図ることができる。
【0095】
また、本実施形態の弁装置１ｃでは、弁体２１６を１つにするとともに、貫通孔閉塞部及び係合部を兼用する球状体部２２０を弁軸２１８に設けているため、構造の簡素化及び更なる小型化を図ることができる。
【0096】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について、図１７を参照しながら説明する。第５実施形態は、第４実施形態と基本的な構成は同じであるが、弁体２１６に連通孔２１６ｃを設けている点が異なる。そこで、第４実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、相違点を中心に説明する。
次に、第５実施形態について、図１７を参照しながら説明する。第５実施形態は、第４実施形態と基本的な構成は同じであるが、弁体２１６に連通孔２１６ｃを設けている点が異なる。そこで、第４実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、相違点を中心に説明する。
【0097】
ここで、例えば駆動部１９にソレノイドを使用するソレノイドバルブのように、弁体の開弁時において、弁軸２１８が瞬時に移動して球状体部２２０（貫通孔閉塞部又は係合部）が弁体２１６に当接する場合（弁体２１６の貫通孔２１６ａが閉塞される場合）、弁体２１６の上流側と下流側との圧力差を小さくすることができなくなる。そうすると、弁体２１６を全閉状態から開弁する際、弁体２１６を駆動するために要求される駆動力を小さくすることができなくなってしまう。
【0098】
そこで、本実施形態の弁装置１ｄは、図１７に示すように、弁体２１６に、貫通孔２１６ａの開口部以外で貫通孔２１６ａ（空間２１６ｂ）を弁体外部に連通させる連通孔２１６ｃを形成している。本実施形態において、連通孔２１６ｃは、境界部２１７ａ，２１７ｂの間（つまり空間２１６ｂ）に開口するように設けられている。
【0099】
このような連通孔２１６ｃにより、弁体２１６の全閉時（弁体２１６が弁座１４又は１５に当接している状態）、球状体部２２０が弁体２１６（境界部２１７ａ又は２１７ｂ）に当接しているときに、流入通路１０を貫通孔２１６ａを介して、流出通路１２又は流出通路１３に連通させることができる。
【0100】
具体的には、図１８に示すように、弁体２１６が弁座１４に当接している状態（全閉状態）から、弁体２１６を弁座１４から離間させる（開弁する）場合、弁軸２１８を駆動したときに弁軸２１８が瞬時に下方へ移動して球状体部２２０が境界部２１７ｂ（弁体２１６）に当接しても、流入通路１０と流出通路１２は、連通孔２１６ｃ及び貫通孔２１６ａを介して連通する。同様に、図１９に示すように、弁体２１６が弁座１５に当接している状態（全閉状態）から、弁体２１６を弁座１５から離間させる（開弁する）場合、弁軸２１８を駆動したときに弁軸２１８が瞬時に上方へ移動して球状体部２２０が境界部２１７ａ（弁体２１６）に当接して貫通孔２１６ａが閉塞されても、流入通路１０と流出通路１３は、連通孔２１６ｃ及び貫通孔２１６ａを介して連通する。
【0101】
従って、弁体２１６の開弁時において、弁軸２１８が瞬時に移動して弁体２１６（境界部２１７ａ又は２１７ｂ）に当接する場合でも、弁体２１６の上下流において弁体２１６に作用する流体圧の差圧を確実に小さくすることができる。そのため、駆動部１９としてソレノイドを使用しても、弁体２１６を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を小さくすることができるので、小型化を図ることができる。
【0102】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について、図２０を参照しながら説明する。第６実施形態では、上記実施形態で例示したスラスト駆動の弁装置ではなく、回転駆動するバタフライ弁に本開示を適用した場合について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略する。
次に、第６実施形態について、図２０を参照しながら説明する。第６実施形態では、上記実施形態で例示したスラスト駆動の弁装置ではなく、回転駆動するバタフライ弁に本開示を適用した場合について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略する。
【0103】
本実施形態のバタフライ弁１ｅは、図２０に示すように、流入通路１０と２つの流出通路１２，１３が形成されたハウジング３０２内に、流出通路１２，１３を開閉する弁体３１６，３１７と、弁体３１６，３１７を駆動する弁軸３１８，３１９とを備えている。弁軸３１８、３１９は、連結部３０６により回転軸３０４に連結されている。これにより、駆動部１９（紙面奥側に配置されている）によって回転軸３０４を軸中心（紙面前後方向）に回転駆動すると、その回転軸３０４の回転駆動に連動して弁軸３１８，３１９が移動し、弁軸３１８，３１９の移動に伴って弁体３１６，３１７が流出通路１２，１３を開閉するようになっている。
【0104】
弁体３１６，３１７には、弁座１４，１５に密着して流出通路１２，１３を密閉するためのシール部材３１６ｓ，３１７ｓが設けられている。また、弁体３１６，３１７には、第５実施形態の弁体２１６と同様に、貫通孔３１６ａ，３１７ａ、空間３１６ｂ，３１７ｂ、及び連通孔３１６ｃ，３１７ｃが形成されている。そして、貫通孔３１６ａ，３１７ａに弁軸３１８，３１９が隙間をもって配置され、空間３１６ｂ，３１７ｂに弁軸３１８，３１９の一端に備わる球状体部３２０，３２１が隙間をもって配置されている。すなわち、弁体３１６，３１７は、弁軸３１８，３１９に備わる球状体部３２０，３２１をそれぞれ弁体内部に隙間をもって包含している。このように、弁体３１６，３１７は、図２０に示すように弁体自体の形状は第５実施形態の弁体２１６とは異なるが、基本的な構造は同じになっている。
【0105】
そして、このバタフライ弁１ｅでは、例えば、流入通路１０と流出通路１２とが遮断され、流入通路１０と流出通路１３とが連通している状態では、図２１に示すように、弁体３１６（シール部材３１６ｓ）が弁座１４に当接するとともに、球状体部３２０が弁体３１６に当接して貫通孔３１６ａを閉塞しており、弁体３１６が全閉状態になっている。一方、弁体３１７は弁座１５から離間している。これにより、流入通路１０は流出通路１３に連通し、流入通路１０からバタフライ弁１ｅに流れ込んだ流体は、流出通路１３から排出される。このとき、図中に小さい矢印で示すように、弁体３１６及び球状体部３２０に対して、流体の圧力が弁体３１６を弁座１４に押しつける方向へ作用する。
【0106】
この状態から通路を切り替えるために、弁体３１６を弁座１４から離間させる際、図２２に示すように、駆動部１９により回転軸３０４を図中反時計回りに回転させると、連結部３０６を介して弁軸３１８が移動して貫通孔３１６ａが開放状態となる。そのため、弁体３１６の貫通孔３１６ａ及び連通孔３１６ｃを介して流入通路１０と流出通路１２が連通する。これにより、弁体３１６の上下流において、弁体３１６へ作用する流体圧の差圧を小さくすることができる。従って、バタフライ弁１ｅにおいて、弁体３１６を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を小さくすることができる。
【0107】
その後、回転軸３０４が図中反時計回りに回転していくと、弁軸３１８がさらに移動して、図２３に示すように、球状体部３２０が空間３１６ｂ内で弁体３１６に係合した状態となって、弁体３１６は弁軸３１８に連動しながら円弧軌道で移動して弁座１４から離れていく一方、弁体３１７が円弧軌道で移動して弁座１５に近づいていく。そして最終的に、弁体３１７（シール部材３１７ｓ）が弁座１５に当接して、流入通路１０と流出通路１３とが遮断され、流入通路１０と流出通路１２とが連通して、通路の切り替えが終了する。なお、再度、流路の切替を行う場合には、駆動部１９により回転軸３０４を逆方向（時計回り）に回転駆動すればよく、このとき弁体３１７を全閉状態から開弁する（弁座１５から離間させる）際にも、弁体３１７を開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を小さくすることができる。
【0108】
このように、本実施形態のバタフライ弁１ｅによれば、弁体３１６又は３１７を開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を、従来の開閉弁よりも小さくすることができる。従って、使用する流体の流体圧が高くなる場合や弁体３１６，３１７のサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部１９を小型化することができるため、バタフライ弁１ｅでも小型化を図ることができる。
【0109】
［第７実施形態］
最後に、第７実施形態について、図２４を参照しながら説明する。第７実施形態では、上記の実施形態とは異なり、流入通路を２つ、流出通路を１つ備える弁装置に本開示を適用した場合について説明する。例えば、本実施形態の弁装置は、流入通路の一方に高温流体を供給し、他方に低温流体を供給して、流出通路に流す流体の温度を制御する温調システムに設けることができる。
最後に、第７実施形態について、図２４を参照しながら説明する。第７実施形態では、上記の実施形態とは異なり、流入通路を２つ、流出通路を１つ備える弁装置に本開示を適用した場合について説明する。例えば、本実施形態の弁装置は、流入通路の一方に高温流体を供給し、他方に低温流体を供給して、流出通路に流す流体の温度を制御する温調システムに設けることができる。
【0110】
本実施形態の弁装置１ｆは、図２４に示すように、流入通路１０，１１と流出通路１２が形成されたハウジング４０２内に、２つの弁体部４３６，４３７を備える弁体４１６と、２つの球状体部４２０，４２１を備える弁軸４１８とを備えている。この弁装置１ｆでは、球状体部４２０，４２１が弁体３１６に内包されずに弁体３１６の外側に配置されている。
【0111】
弁体３１６は、弁座１４に流入通路１０側で着座可能に設けられた弁体部４３６と、弁座１５に流入通路１１側で着座可能に設けられた弁体部４３７と、弁体部４３６と弁体部４３７を連結する円環状の筒部４３８とを備えている。弁体部４３６，４３７は、弁座１４，１５に対向する面が球面状であり、その反対側が平面状になっている。そして、弁体部４３６，４３７には、それぞれ貫通孔４３６ａ，４３７ａが形成されている。貫通孔４３６ａ，４３７ａの径は同じであり、筒部４３８の内径と同じになっている。これにより、弁体４１６には、貫通孔４３６ａ，４３７ａ及び筒部４３８により、貫通孔４１６ａが形成されている。そして、貫通孔４１６ａに弁軸４１８が隙間をもって配置されている。なお、筒部４３８には、貫通孔４１６ａの開口部以外で貫通孔４１６ａを弁体外部に連通させる連通孔４１６ｃが形成されている。
【0112】
弁軸４１８には、弁体４１６を挟み込むように配置された球状体部４２０，４２１が設けられている。球状体部４２０，４２１の径は同じであり、貫通孔４１６ａ（貫通孔４３６ａ，４３７ａ）の径より大きい。そして、球状体部４２０は、弁軸４１８の駆動部１９側に配置され、弁体部４３６（貫通孔４３６ａの開口部）に当接／離間して貫通孔４３６ａ（貫通孔４１６ａ）を閉塞／開放するようになっている。一方、球状体部４２１は、弁軸４１８の端部に配置され、弁体部４３７（貫通孔４３７ａの開口部）に当接／離間して貫通孔４３７ａ（貫通孔４１６ａ）を閉塞／開放するようになっている。
【0113】
このように、弁軸４１８のうち球状体部４２０，４２１間が、弁体４１６の貫通孔４１６ａ内に配置されているため、弁軸４１８は、球状体部４２０が弁体部４３６に当接、又は球状体部４２１が弁体部４３７に当接するまで、弁体４１６と連動せずに単体で移動可能になっている。そして、球状体部４２０の径は、弁体部４３６の径（流体圧が作用する面の外径）より小さい。そのため、流体圧が作用する受圧面積は、球状体部４２０の方が弁体部４３６よりも小さい。同様に、球状体部４２１の径は、弁体部４３７の径（流体圧が作用する面の外径）より小さい。そのため、流体圧が作用する受圧面積は、球状体部４２１の方が弁体部４３７よりも小さい。
【0114】
続いて、弁装置１ｆにおいて、流体の流路を切り換える際の動作について、図２５～図２８を参照しながら説明する。まず、図２５に示すように、弁装置１ｆにおいて、流入通路１０と流出通路１２とが遮断され、流入通路１０と流出通路１３とが連通している状態（通路切り替え前）について説明する。
【0115】
この状態では、弁体４１６のうち弁体部４３６が弁座１４に当接するとともに、球状体部４２０が弁体部４３６に当接して貫通孔４３６ａ（貫通孔４１６ａ）を閉塞しており、弁体部４３６が全閉状態になっている。これにより、流入通路１１が流出通路１２に連通し、流入通路１１から弁装置１ｆに供給される流体が、流出通路１２から排出される。このとき、流入通路１０から弁装置１ｆに供給される流体により、図２５に小さい矢印で示すように、弁体部４３６及び球状体部４２０に対して、流体圧が弁体部４３６を弁座１４に押しつける方向へ作用する。
【0116】
ここで、弁装置１ｆでは、弁軸４１８と弁体４１６（弁体部４３６）は一体化されていないため、駆動部１９により弁軸４１８を移動させて通路を切り替える場合、つまり弁体４１６を開弁する際、図２６に示すように弁軸４１８だけが先に図中上方向へ移動する。このとき、弁体４１６に先立って弁軸４１８を駆動するには、球状体部４２０に作用する流体圧に打ち勝つだけの駆動力があればよい。そして、球状体部４２０の受圧面積は、弁体部４３６の受圧面積よりも小さい。そのため、弁装置１ｆにおいて、弁軸４１８を駆動するために必要となる駆動力（従来の弁装置で必要とされていた駆動力）よりも小さい駆動力で弁軸４１８を駆動することができる。
【0117】
そして、駆動部１９により弁軸４１８が駆動されて図中上方向へ移動すると、弁軸４１８とともに球状体部４２０，４２１が図中上方向へ移動する。そうすると、球状体部４２０が弁体部４３６から離れる。これにより、貫通孔４３６ａが開放状態となり、弁体４１６の貫通孔４１６ａ及び連通孔４１６ｃを介して流入通路１０と流出通路１２が連通する。そのため、弁体部４３６の上下流において、弁体部４３６へ作用する流体圧の差圧を小さくすることができる。これにより、弁装置１ｆにおいて、弁体４１６を全閉状態から開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を小さくすることができる。また、球状体部４２１が弁体部４３７に当接して、球状体部４２１が弁体部４３７の貫通孔４３７ａを閉塞する。これにより、球状体部４２１が弁体部４３７に係合した状態となる。
【0118】
その後、弁軸４１８がさらに図中上方向へ移動していくと、弁体４１６は弁軸４１８に連動して図中上方向へ移動し、弁体部４３６が弁座１４から離れていき、弁体部４３７が弁座１５に近づいていく。そして、図２７に示すように、弁体部４３７が弁座１５に当接して、流入通路１１と流出通路１２とが遮断され、流入通路１０と流出通路１２とが連通して、通路の切り替えが終了する。このとき、弁体部４３７の弁座側の面が球面状になっているため、弁孔１５ａの中心に対して弁体部４３７の軸芯がほとんどずれることなく、弁体部４３７が弁座１５に着座する。また、弁軸４１８と弁体部４３７とが芯ズレすることなく球状体部４２１が弁体部４３７に当接して貫通孔４３７ａを閉塞している。そのため、安定して流入通路１１を遮断して全閉状態にすることができる。
【0119】
再度、弁装置１ｆにおいて通路の切り替えを行う場合には、図２８に示すように、駆動部１９により弁軸４１８を図中下方向へ移動させる。弁軸４１８が図中下方向へ移動すると、弁軸４１８ともに球状体部４２０，４２１も図中下方向へ移動する。そうすると、球状体部４２１が弁体部４３７から離れるため貫通孔４３７ａが開放状態となり、貫通孔４１６ａ及び連通孔４１６ｃを介して流入通路１１と流出通路１２が連通する。これにより、弁体部４３７の上下流において、弁体部４３７へ作用する流体圧の差圧が小さくなる。また、球状体部４２０が弁体部４３６に当接する。そのため、球状体部４２０が弁体部４３６（弁体４１６）に係合した状態になり、弁体４１６は弁軸４１８に連動して図中下方向へ移動し、弁体部４３７は弁座１５から離れ、弁体部４３６は弁座１４に近づいていく。
【0120】
そして、弁体部４３６が弁座１４に当接して、流入通路１０と流出通路１２とが遮断される一方、流入通路１１と流出通路１２とが連通して、通路の切り替えが終了する（図２５参照）。このときも、上記と同様に、安定して流入通路１０を遮断して全閉状態にすることができる。
【0121】
このように、本実施形態の弁装置１ｆによれば、弁体部４３６，４３７（弁体４１６）を開弁する際に必要となる駆動部１９の出力を、従来の開閉弁よりも小さくすることができる。従って、使用する流体の流体圧が高くなる場合や弁体部４３６，４３７のサイズ（バルブ径）を大きくする場合等であっても、駆動部１９を小型化することができるため、弁装置１ｆの小型化を図ることができる。
【0122】
＜変形例＞
上記の第７実施形態では、弁体部４３６と弁体部４３７を筒部４３８で連結し、弁体４１６の貫通孔４１６ａに弁軸４１８を挿通しているため、筒部４３８の外径が大きくなってしまい、弁装置１ｆにおいて弁孔１４ａ，１５ａの実開口面積が減少してしまう。また、弁体部４３６と弁体部４３７が筒部４３８で連結されているため、弁体４１６において、弁体部４３６（４３７）が弁座１４（１５）に当接した状態では弁体部４３７（４３６）が球状体部４２１（４２０）に当接するまで移動することができない。これにより、弁体４１６の実ストローク量が減少してしまう。これらのことから、弁装置１ｆでは、圧力損失が増加するとともに最大流量が小さくなってしまう。
上記の第７実施形態では、弁体部４３６と弁体部４３７を筒部４３８で連結し、弁体４１６の貫通孔４１６ａに弁軸４１８を挿通しているため、筒部４３８の外径が大きくなってしまい、弁装置１ｆにおいて弁孔１４ａ，１５ａの実開口面積が減少してしまう。また、弁体部４３６と弁体部４３７が筒部４３８で連結されているため、弁体４１６において、弁体部４３６（４３７）が弁座１４（１５）に当接した状態では弁体部４３７（４３６）が球状体部４２１（４２０）に当接するまで移動することができない。これにより、弁体４１６の実ストローク量が減少してしまう。これらのことから、弁装置１ｆでは、圧力損失が増加するとともに最大流量が小さくなってしまう。
【0123】
そこで、図２９、図３０に示すように、変形例の弁装置１ｇでは、弁体５１６において、筒部４３８の代わりにスプリング５３８を用いて、弁体部４３６と弁体部４３７を連結している。このスプリング５３８により、弁体部４３６と弁体部４３７は互いに離れる方向へ付勢されている。そして、スプリング５３８の付勢力は、弁軸４１８の駆動力、及び流入通路１０，１１に供給される流体の圧力より小さく設定されている。これにより、弁体部４３６（４３７）を開弁する（弁座１４（１５）から離間させる）際、弁軸４１８を駆動したときには、第７実施形態と同様に、球状体部４２０（４２１）が弁体部４３６（４３７）から離れるため、弁体部４３６（４３７）の上下流において、弁体部４３６（４３７）へ作用する流体圧の差圧を小さくすることができる。
【0124】
そして、弁装置１ｇでは、スプリング５３８により弁体部４３６と弁体部４３７を連結しているため、弁体５１６（弁体部４３６，４３７）の実開口面積の減少を抑制することができる。また、図２９に示すように、弁体部４３６が弁座１４に当接した状態、つまり流入通路１０が遮断されて流入通路１１と流出通路１２が連通している状態（弁体部４３６が全閉で弁体部４３７が全開の状態）では、スプリング５３８により弁体部４３７が球状体部４２１に当接するまで移動する。同様に、図３０に示すように、弁体部４３７が弁座１５に当接した状態、つまり流入通路１１が遮断されて流入通路１０と流出通路１２が連通している状態（弁体部４３７が全閉で弁体部４３６が全開の状態）では、スプリング５３８により弁体部４３６が球状体部４２０に当接するまで移動する。このように弁装置１ｇでは、弁体５１６の実ストロークを増加させることができる。
【0125】
このように弁装置１ｇによれば、弁孔１４ａ，１５ａの実開口面積の減少を抑制するとともに、弁体５１６の実ストローク量を増加させることができるため、圧力損失の増加、及び最大流量の低下を抑制することができる。
【0126】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、傾き規制部２６，２７を弁体１６，１７に設けているが、傾き規制部２６，２７を弁軸１８に設けることもできる。
【0127】
また、上記の第１実施形態おいて、傾き規制部材の変形例を例示したが、この変形例の適用は第１実施形態に限られることはなく、第２、第３実施形態にも適用することができる。さらに、傾き規制部材、及びその変形例は、第４～第７実施形態にも適用することができる。
【0128】
また、上記の第５，６，７実施形態において、球状体部３２０，３２１，４２０，４２１は球形状であるが、球形状に限られることはなく、貫通孔３１６ａ，３１７ａ，４３６ａ，４３７ａに対して調芯機能を奏する曲面形状（例えば、半球形状や円錐形状など）を備えていればよい。
【符号の説明】
【0129】
１ 弁装置
２ ハウジング
１０ 流入通路
１２ 流出通路
１３ 流出通路
１４ 弁座
１５ 弁座
１６ 弁体
１６ａ 貫通孔
１７ 弁体
１７ａ 貫通孔
１８ 弁軸
１９ 駆動部
２０ プレート部材
２１ プレート部材
２２ 規制部材
２３ 規制部材
２６ 傾き規制部
２７ 傾き規制部
２１６ 弁体
２１６ｃ 連通孔
２１８ 弁軸
２２０ 球状体部
３０４ 回転軸
３０６ 連結部
３１６ 弁体
３１７ 弁体
３１８ 弁軸
３１９ 弁軸
３２０ 球状体部
３２１ 球状体部
４１６ 弁体
４１８ 弁軸
４２０ 球状体部
４２１ 球状体部
４３６ 弁体部
４３７ 弁体部
Ｓ１ 隙間
Ｓ２ 隙間
２ ハウジング
１０ 流入通路
１２ 流出通路
１３ 流出通路
１４ 弁座
１５ 弁座
１６ 弁体
１６ａ 貫通孔
１７ 弁体
１７ａ 貫通孔
１８ 弁軸
１９ 駆動部
２０ プレート部材
２１ プレート部材
２２ 規制部材
２３ 規制部材
２６ 傾き規制部
２７ 傾き規制部
２１６ 弁体
２１６ｃ 連通孔
２１８ 弁軸
２２０ 球状体部
３０４ 回転軸
３０６ 連結部
３１６ 弁体
３１７ 弁体
３１８ 弁軸
３１９ 弁軸
３２０ 球状体部
３２１ 球状体部
４１６ 弁体
４１８ 弁軸
４２０ 球状体部
４２１ 球状体部
４３６ 弁体部
４３７ 弁体部
Ｓ１ 隙間
Ｓ２ 隙間
【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】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】