特開 2023-167073 弁装置

(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】P2023167073

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】弁装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 5/08 20060101AFI20231116BHJP

【ＦＩ】

F16K5/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022077955

(22)【出願日】2022-05-11

(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

【テーマコード（参考）】

3H054

【Ｆターム（参考）】

3H054AA03

3H054BB22

3H054CB16

3H054CD11

(57)【要約】

【課題】シャフトおよびバルブの円滑な回転動作ができる弁装置を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、バルブ本体２１における回転軸線Ｌの延伸する方向の一端側にてバルブ本体２１に接続し、ハウジング１１に設けられた軸受４１によって回転可能に支持されるシャフト１４を有する弁装置１において、バルブ本体２１における回転軸線Ｌの延伸する方向の他端側に形成され、バルブ本体２１の内部と連通するバルブ軸端開口部２４と、バルブ軸端開口部２４と連通し、かつ、バルブ１２を回転可能に支持する入口パイプ１５と、を有し、入口パイプ１５は、位置調整可能な状態でハウジング１１と一体になっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の回転軸線を中心に回転可能なバルブ本体と、前記バルブ本体の径方向外側の外壁に形成される外壁面と、前記バルブ本体の外部と内部とを連通するように前記外壁面に形成されるバルブ開口部と、を備えるバルブと、
環状または筒状の弁座本体と、前記弁座本体の内側に形成され前記バルブ開口部に連通可能な弁孔と、前記バルブの前記外壁面に接触する環状のシート面と、を備える弁座と、
前記バルブと前記弁座とを収容し、前記弁座本体を保持するハウジングと、
前記バルブ本体における前記回転軸線の延伸する方向の一端側にて前記バルブ本体に接続し、前記ハウジングに設けられた軸受によって回転可能に支持されるシャフトと、を有する
弁装置において、
前記バルブ本体における前記回転軸線の延伸する方向の他端側に形成され、前記バルブ本体の内部と連通するバルブ軸端開口部と、
前記バルブ軸端開口部と連通し、かつ、前記バルブ本体を回転可能に支持する入口パイプと、を有し、
前記入口パイプは、位置調整可能な状態で前記ハウジングと一体になっていること、
を特徴とする弁装置。

【請求項2】

請求項１の弁装置において、
前記入口パイプは、前記バルブ軸端開口部の内部に挿入されていること、
を特徴とする弁装置。

【請求項3】

請求項１の弁装置において、
前記バルブは、前記バルブ軸端開口部に連通する円筒部を備え、
前記円筒部は、前記入口パイプの内部に挿入されていること、
を特徴とする弁装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１つの弁装置において、
前記入口パイプは、流体を流すための流体ポンプと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5】

請求項１の弁装置において、
前記入口パイプは、径方向に延伸するフランジ部を備え、前記ハウジングと前記フランジ部との間にシール部材を配置させながら、位置調整可能な状態で、前記ハウジングと一体になっていること、
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、弁装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、弁装置が開示されている。そして、この弁装置においては、バルブの回転軸線の延伸する方向について、一端側にてハウジングに設けられた軸受によってシャフトが回転可能に支持され、他端側にてハウジングに設けられた軸受によってバルブが回転可能に支持されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２０４７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示される弁装置においては、シャフトやバルブを支持する軸受がハウジングに設けられている。そのため、ハウジングの成形精度や使用環境下での熱変形によっては、シャフトの回転軸線とバルブの回転軸線との軸ズレが生じて、シャフトおよびバルブの円滑な回転動作ができなくなるおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、シャフトおよびバルブの円滑な回転動作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、所定の回転軸線を中心に回転可能なバルブ本体と、前記バルブ本体の径方向外側の外壁に形成される外壁面と、前記バルブ本体の外部と内部とを連通するように前記外壁面に形成されるバルブ開口部と、を備えるバルブと、環状または筒状の弁座本体と、前記弁座本体の内側に形成され前記バルブ開口部に連通可能な弁孔と、前記バルブの前記外壁面に接触する環状のシート面と、を備える弁座と、前記バルブと前記弁座とを収容し、前記弁座本体を保持するハウジングと、前記バルブ本体における前記回転軸線の延伸する方向の一端側にて前記バルブ本体に接続し、前記ハウジングに設けられた軸受によって回転可能に支持されるシャフトと、を有する弁装置において、前記バルブ本体における前記回転軸線の延伸する方向の他端側に形成され、前記バルブ本体の内部と連通するバルブ軸端開口部と、前記バルブ軸端開口部と連通し、かつ、前記バルブ本体を回転可能に支持する入口パイプと、を有し、前記入口パイプは、位置調整可能な状態で前記ハウジングと一体になっていること、を特徴とする。

【0007】

この態様によれば、シャフトはハウジングに設けられた軸受によって支持される一方で、バルブはハウジングと一体になっている入口パイプによって支持されており、このようにして、シャフト及びバルブを支持する部材を分けている。そして、入口パイプは、位置調整可能な状態でハウジングと一体になっている。そのため、ハウジングの成形精度の誤差や変形によりハウジングに設けられた軸受によって支持されるシャフトの回転軸線の位置や傾きが変化しても、入口パイプの位置を調整することにより、シャフトの回転軸線とバルブの回転軸線との軸ズレを抑制できる。したがって、シャフトおよびバルブの円滑な回転動作ができる。

【0008】

上記の態様においては、前記入口パイプは、前記バルブ軸端開口部の内部に挿入されていること、が好ましい。

【0009】

この態様によれば、入口パイプはバルブ本体のバルブ軸端開口部の内部に挿入されているので、入口パイプとバルブとの間のシール性を簡易な構造で確保できる。また、弁装置の体格を小型化できる。

【0010】

上記の態様においては、前記バルブは、前記バルブ軸端開口部に連通する円筒部を備え、前記円筒部は、前記入口パイプの内部に挿入されていること、が好ましい。

【0011】

この態様によれば、バルブに備わる円筒部が入口パイプの内部に挿入されているので、シャフトを支持する軸受の位置とバルブが入口パイプにより支持される位置との間の距離が長くなることから、シャフトの傾きを小さく抑えることができる。

【0012】

上記の態様においては、前記入口パイプは、流体を流すための流体ポンプと一体的に形成されていること、が好ましい。

【0013】

この態様によれば、入口パイプは流体ポンプと一体的に形成されているので、流体ポンプと弁装置との間の流体の配管構成をよりコンパクトにすることができる。そのため、弁装置の体格を小型化できる。

【0014】

上記の態様においては、前記入口パイプは、径方向に延伸するフランジ部を備え、前記ハウジングと前記フランジ部との間にシール部材を配置させながら、位置調整可能な状態で、前記ハウジングと一体になっていること、が好ましい。

【0015】

この態様によれば、入口パイプは、フランジ部を介して位置調整可能な状態でハウジングと一体になっているので、位置調整が容易になる。そのため、容易にシャフトの軸線とバルブの回転軸線との軸ズレを抑制できる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の弁装置によれば、シャフトおよびバルブの円滑な回転動作ができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態の弁装置の図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】第１実施形態の第1変形例の弁装置の図である。

【図4】第１実施形態の第1変形例において、バルブの成形時の成形型の抜き方向を矢印で示す図である。

【図5】第１実施形態の第２変形例の弁装置の図である。

【図6】第２実施形態の弁装置の図である。

【図7】第３実施形態の弁装置の図である。

【図8】従来技術の弁装置の図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の弁装置の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態について説明する。

【0019】

（弁装置の概要説明）
本実施形態の弁装置１は、大流量または高水圧の環境下で使用可能な制御弁であって、流体（例えば、冷却水）の流れの制御を行う制御弁である。そして、弁装置１は、流路の入口を１つ、流路の出口を２つ備えており、流体を排出する流路として２つの流路の出口を切り替える機能を有する制御弁である。

【0020】

図1と図２に示すように、弁装置１は、ハウジング１１と、バルブ１２と、第１弁座１３Ａと、第２弁座１３Ｂと、シャフト１４と、入口パイプ１５と、第１出口パイプ１６Ａと、第２出口パイプ１６Ｂを有する。

【0021】

ハウジング１１は、樹脂により形成され、バルブ１２と弁座１３とを収容し、弁座１３の弁座本体３１を保持している。

【0022】

バルブ１２は、樹脂により形成されるボール形状のボールバルブであって、バルブ本体２１と、外壁面２２と、第１バルブ開口部２３Ａと、第２バルブ開口部２３Ｂと、バルブ軸端開口部２４と、内部流路２５とを備えている。

【0023】

バルブ本体２１は、ボール形状に形成され、所定の回転軸線Ｌを中心に回転可能に設けられている。外壁面２２は、バルブ本体２１の径方向外側の外壁に形成されている。第１バルブ開口部２３Ａと第２バルブ開口部２３Ｂは、バルブ本体２１の内部に形成される内部流路２５の出口であって、バルブ本体２１の外部と内部とを連通するようにして、外壁面２２に形成されている。なお、図２に示すように、第１バルブ開口部２３Ａと第２バルブ開口部２３Ｂは、９０度位相がずれた位置に形成されている。

【0024】

バルブ軸端開口部２４は、入口パイプ１５と連通しており、バルブ本体２１における回転軸線Ｌの延伸する方向の他端側の位置に形成され、バルブ本体２１の内部の内部流路２５と連通するものであって、内部流路２５の入口である。なお、図１に示すように、第１バルブ開口部２３Ａとバルブ軸端開口部２４は、９０度位相がずれた位置に形成されている。なお、同様に、第２バルブ開口部２３Ｂとバルブ軸端開口部２４も、９０度位相がずれた位置に形成されている。

【0025】

なお、バルブ１２は、ボールバルブの代わりに、回転軸線Ｌを中心に回転可能に設けられている円筒形状の円筒バルブであってもよい。

【0026】

第１弁座１３Ａはハウジング１１の上部の位置に設けられ、第２弁座１３Ｂはハウジング１１の下部の位置に設けられている。第１弁座１３Ａと第２弁座１３Ｂは、それぞれ、弁座本体３１と、弁孔３２と、シート面３３を備えている。

【0027】

弁座本体３１は、環状または筒状に形成されている。弁孔３２は、弁座本体３１の内側に形成されており、第１バルブ開口部２３Ａや第２バルブ開口部２３Ｂに連通可能である。シート面３３は、バルブ１２の外壁面２２に接触するようにして、環状に形成されている。

【0028】

シャフト１４は、金属により形成され、バルブ本体２１の回転軸線Ｌの延伸する方向の一端側の位置にてバルブ本体２１に接続し、ハウジング１１に設けられた軸受４１によって回転可能に支持されている。

【0029】

入口パイプ１５は、樹脂により形成され、ハウジング１１と一体になっており、バルブ軸端開口部２４と連通している。なお、入口パイプ１５の詳細については、後述する。

【0030】

第１出口パイプ１６Ａは樹脂により形成されハウジング１１の上部の位置にてハウジング１１と一体に形成され、第２出口パイプ１６Ｂは樹脂により形成されハウジング１１の下部の位置にてハウジング１１と一体に形成されている。また、第１出口パイプ１６Ａは第１弁座１３Ａの弁孔３２の内側に形成され第１バルブ開口部２３Ａに連通可能であり、第２出口パイプ１６Ｂは第２弁座１３Ｂの弁孔３２の内側に形成され第２バルブ開口部２３Ｂに連通可能である。

【0031】

以上のような構成の弁装置１は、バルブ１２のバルブ本体２１が回転軸線Ｌを中心にして回転することにより、第１バルブ開口部２３Ａが第１出口パイプ１６Ａに連通する状態と、第２バルブ開口部２３Ｂが第２出口パイプ１６Ｂに連通する状態に切り替えることができる。そして、これにより、弁装置１は、入口パイプ１５からバルブ１２におけるバルブ軸端開口部２４と内部流路２５と第１バルブ開口部２３Ａ（または、第２バルブ開口部２３Ｂ）に流した流体（例えば、冷却水）を、第１出口パイプ１６Ａ（または第２出口パイプ１６Ｂ）に流して排出することができる。

【0032】

（入口パイプについて）
従来技術の弁装置１０１においては、図８に示すように、シャフト１１４は、ハウジング１１１に設けられた２つの軸受１４１により支持されていた。しかしながら、この２つの軸受１４１はハウジング１１１に設けられているので、ハウジング１１１の成形精度や使用環境下での熱変形によっては、シャフト１１４の回転軸線とバルブ１１２の回転軸線との軸ズレが生じて、シャフト１１４およびバルブ１１２の円滑な回転動作ができなくなるおそれがあった。また、シャフト１１４および軸受１４１の存在により、流体の圧損が生じていた。さらに、ハウジング１１１における流体の入口（図８にて右側の軸受１４１の位置にある流体の入口）にて、流体の流量損失を防ぐために、シール部材を配置する必要もあった。

【0033】

これに対し、本実施形態の弁装置１においては、図１に示すように、入口パイプ１５における円筒部１５ａのバルブ本体２１側の端部１５ｂが、バルブ軸端開口部２４の内部に挿入されており、バルブ本体２１を回転可能に支持している。そして、このようにして、入口パイプ１５の円筒部１５ａの端部１５ｂの外周面とバルブ１２の内部流路２５の内周面とが摺動可能な状態で接触して、バルブ１２が回転軸線Ｌを中心に回転可能な状態で入口パイプ１５により支持されている。すなわち、入口パイプ１５がバルブ１２を支持する軸受の機能を有している。

【0034】

さらに、入口パイプ１５は、その径方向について位置調整可能な状態で、ハウジング１１と一体になっている。具体的には、入口パイプ１５は、径方向に延伸するフランジ部５１を備え、ハウジング１１とフランジ部５１との間にシール部材５２を配置させながら、径方向について位置調整可能な状態で、ハウジング１１と一体になっている。詳しくは、フランジ部５１は、ボルト５３の径よりも大きい径のボルト挿入穴５４を備えており、ボルト挿入穴５４に挿入されたボルト５３によりハウジング１１に締結されている。また、ハウジング１１は入口パイプ１５の円筒部１５ａを挿入する孔１１ａを備えているが、この孔１１ａの径は入口パイプ１５の円筒部１５ａの径よりも大きいので、孔１１ａと入口パイプ１５の円筒部１５ａとの間には隙間が形成されている。これにより、入口パイプ１５は、径方向について位置調整可能な状態で、ハウジング１１と一体になっている。

【0035】

（本実施形態の効果）
本実施形態の弁装置１によれば、入口パイプ１５がバルブ１２を回転可能に支持している。このようにして、シャフト１４はハウジング１１に設けられた軸受４１によって支持される一方で、バルブ１２はハウジング１１と一体になっている入口パイプ１５によって支持されており、シャフト１４及びバルブ１２を支持する部材を分けている。そして、入口パイプ１５は、位置調整可能な状態でハウジング１１と一体になっている。

【0036】

そのため、ハウジング１１の成形精度の誤差や変形によりハウジング１１に設けられた軸受４１によって支持されるシャフト１４の回転軸線の位置や傾きが変化しても、入口パイプ１５の位置を調整することにより、シャフト１４の回転軸線とバルブ１２の回転軸線Ｌとの軸ズレ（以下、「シャフト１４とバルブ１２の軸ズレ」という。）の発生を抑制できる。したがって、シャフト１４およびバルブ１２の円滑な回転動作が可能となる。

【0037】

また、入口パイプ１５はバルブ軸端開口部２４の内部に挿入されているので、入口パイプ１５からバルブ１２の外側のハウジング１１内に流体が流れ込み難くなる。そして、このようにして、入口パイプ１５とバルブ１２との間のシール性を簡易な構造で確保できる。また、弁装置１の体格を小型化できる。

【0038】

また、バルブ１２の内部流路２５や入口パイプ１５の円筒部１５ａの内側の流路の内部にシャフト１４を設けていないので、流体の圧損を低減できる。

【0039】

また、入口パイプ１５はフランジ部５１を介して位置調整可能な状態でハウジング１１と一体になっているので、フランジ部５１の位置調整を行うことで、容易に入口パイプ１５の位置調整ができる。そのため、容易にシャフト１４とバルブ１２の軸ズレを抑制できる。

【0040】

（変形例）
また、第１変形例として、図３に示すようにして、入口パイプ１５の円筒部１５ａの径を拡大して、樹脂製のバルブ１２（すなわち、バルブ本体２１）の厚みを薄肉かつ均肉にしてもよい。これにより、バルブ１２の成形後のひけ等が軽減してバルブ１２の真球精度が向上するとともに、成形型への樹脂の充填時間や樹脂の冷却時間を短縮して成形時間の短縮化や、樹脂の使用量を低減してコストの低減化を図ることができる。なお、バルブ１２の成形時における成形型の抜き方向は、図４にて矢印で示すとおりである。

【0041】

また、第２変形例として、図５に示すように、摺動性を高めることができる円筒形状の樹脂（例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン））で形成された部材であるテフロンカラー６１を、入口パイプ１５の円筒部１５ａの外周面とバルブ１２のバルブ軸端開口部２４の内周面との間に配置してもよい。これにより、入口パイプ１５とバルブ１２との間の摺動性が向上する。なお、「テフロン」は登録商標である。

【0042】

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる内容のみ説明し、第１実施形態と共通する内容の説明は省略する。

【0043】

本実施形態では、図６に示すように、バルブ１２は、バルブ軸端開口部２４に連通する円筒部７１を備えている。この円筒部７１は、円筒形状に形成される部材であって、バルブ本体２１の外壁面２２から回転軸線Ｌに沿って外側に突出するようにして形成されている。そして、このような円筒部７１は、その外周面が入口パイプ１５の円筒部１５ａの内周面と摺動可能に接触した状態で、入口パイプ１５の円筒部１５ａの内部（すなわち、内周面に対して径方向の内側）に挿入されている。このようにして、バルブ１２の円筒部７１が入口パイプ１５に摺動可能な状態で支持されている。

【0044】

本実施形態の弁装置１によれば、バルブ１２に備わる円筒部７１が入口パイプ１５の円筒部１５ａの内部に挿入されているので、シャフト１４を支持する軸受４１の位置とバルブ１２の円筒部７１が入口パイプ１５により支持される位置との間の距離が長くなる。そして、これにより、シャフト１４の回転軸線の傾きを小さく抑えることができる。そのため、シャフト１４とバルブ１２の軸ズレを抑制できる。

【0045】

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について、第１，２実施形態と異なる内容のみ説明し、第１，２実施形態と共通する内容の説明は省略する。

【0046】

本実施形態では、図７に示すように、入口パイプ１５は、弁装置１に流体を流すための流体ポンプであるウォーターポンプ８１と一体的に形成されている。

【0047】

本実施形態の弁装置１によれば、入口パイプ１５はウォーターポンプ８１と一体的に形成されているので、ウォーターポンプ８１と弁装置１との間の流体の配管構成をよりコンパクトにすることができる。そのため、弁装置１の体格を小型化できる。

【0048】

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。

【符号の説明】

【0049】

１ 弁装置
１１ ハウジング
１２ バルブ
１３Ａ 第１弁座
１３Ｂ 第２弁座
１４ シャフト
１５ 入口パイプ
１６Ａ 第１出口パイプ
１６Ｂ 第２出口パイプ
２１ バルブ本体
２２ 外壁面
２３Ａ 第１バルブ開口部
２３Ｂ 第２バルブ開口部
２４ バルブ軸端開口部
２５ 内部流路
３１ 弁座本体
３２ 弁孔
３３ シート面
４１ 軸受
５１ フランジ部
５２ シール部材
７１ 円筒部
８１ ウォーターポンプ
Ｌ 回転軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】