JP2017133529A - Flow rate adjusting valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流量調整弁に関するものであり、例えば、燃料電池システムにおけるエア系のエアの流量調整に適用される流量調整弁である。 The present invention relates to a flow rate adjusting valve, for example, a flow rate adjusting valve applied to air flow rate adjustment of an air system in a fuel cell system.
流量調整弁に関して、特許文献1には、螺子機構により強い力で弁体を閉位置に強く押し付けて、完全なシール性を得ようとするバタフライ弁が開示されている。
With regard to the flow rate adjusting valve,
流量調整弁において、開弁時に弁体と弁座が摺動すると、弁体と弁座が摩耗して、全閉時のシール性が低下して流体の漏れ流量が増加するおそれがある。ここで、前記の特許文献1に開示されているバタフライ弁は、開弁時に、螺子機構により弁体を所定距離だけ弁棒の方へ変位させているが、構造が複雑であり、部品点数も多くなってしまう。
In the flow rate adjusting valve, if the valve body and the valve seat slide when the valve is opened, the valve body and the valve seat may be worn, and the sealing performance when fully closed may be deteriorated to increase the fluid leakage flow rate. Here, the butterfly valve disclosed in
そこで、本発明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、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる流量調整弁を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a flow rate adjusting valve that can suppress sliding wear between a valve seat and a valve body with a relatively simple configuration and space saving. Objective.
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、弁座と、弁体と、前記弁体と一体的に設けられ前記弁体を回転させる回転軸と、前記回転軸と一体的に設けられ、前記回転軸を開弁方向に回転させる駆動力を受給する駆動力受給部と、を有する流量調整弁において、前記回転軸は、前記駆動力受給部と一体的に設けられる第1回転軸と、前記弁体と一体的に設けられ前記第1回転軸に対して前記第1回転軸の径方向に相対移動可能な状態で前記第1回転軸の軸方向の端部に連結する第2回転軸と、を備え、前記第2回転軸を支持する軸受部材を有し、前記第2回転軸の可動領域として、前記第2回転軸が前記軸受部材により押されて前記第1回転軸に対して前記第1回転軸の径方向に相対移動することにより、前記第2回転軸が前記弁座に向かう方向または前記弁座から離れる方向に移動して、前記弁体を前記弁座に接触させ、または、前記弁体を前記弁座から離れさせる弁座直交方向移動領域と、前記弁座と前記弁体が離れた状態で、軸中心に回転する前記第1回転軸の回転力が前記第2回転軸に作用することにより、前記第2回転軸が軸中心に回転する回転領域と、を有すること、を特徴とする。 One form of this invention made | formed in order to solve the said subject is a valve seat, a valve body, the rotating shaft which is provided integrally with the said valve body, and rotates the said valve body, and the said rotating shaft integrally. And a driving force receiving portion that receives a driving force for rotating the rotating shaft in the valve opening direction, wherein the rotating shaft is provided integrally with the driving force receiving portion. A first shaft connected to an axial end of the first rotary shaft in a state of being provided integrally with the valve body and being relatively movable in the radial direction of the first rotary shaft with respect to the first rotary shaft; A second rotating shaft, and a bearing member that supports the second rotating shaft, and the second rotating shaft is pushed by the bearing member as a movable region of the second rotating shaft, and the first rotating shaft Relative to the radial direction of the first rotating shaft, the second rotating shaft is moved to the valve. Moving in a direction toward or away from the valve seat to bring the valve body into contact with the valve seat, or to move the valve body away from the valve seat, a valve seat orthogonal direction movement region, and the valve seat, A rotational region in which the second rotating shaft rotates about the axis by the rotational force of the first rotating shaft rotating about the axis acting on the second rotating shaft in a state where the valve body is separated; It is characterized by having.
この態様によれば、開弁時において、弁体を弁座から離れる方向に移動させ、その後、弁座と弁体が離れた状態で弁体を軸中心に回転させることができる。また、閉弁時において、弁座と弁体が離れた状態で弁体を軸中心に回転させた後に、弁体を弁座に向かう方向に移動させて弁座に接触させることができる。そのため、開弁時や閉弁時において、弁体が軸中心に回転することによる弁座と弁体の摺動を抑制できる。したがって、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる。ゆえに、全閉時において、弁座と弁体の間のシール性が確保されるので、流体の漏れ量の増加を防止できる。 According to this aspect, at the time of valve opening, the valve body can be moved in a direction away from the valve seat, and then the valve body can be rotated about the axis while the valve seat and the valve body are separated from each other. Further, when the valve is closed, the valve body can be rotated about the shaft while the valve seat is separated from the valve body, and then the valve body can be moved in the direction toward the valve seat to contact the valve seat. Therefore, when the valve is opened or closed, sliding of the valve seat and the valve body due to the rotation of the valve body about the shaft center can be suppressed. Therefore, sliding wear between the valve seat and the valve body can be suppressed with a relatively simple configuration and space saving. Therefore, when the valve is fully closed, the sealing performance between the valve seat and the valve body is ensured, so that an increase in the amount of fluid leakage can be prevented.
上記の態様においては、前記第1回転軸と前記第2回転軸の連結構造として、前記第1回転軸における当該第1回転軸の軸方向の前記第2回転軸側の端部にて形成され、前記第1回転軸の径方向に形成された溝形状のスリット部と、前記第2回転軸における当該第2回転軸の軸方向の前記第1回転軸側の端部にて形成され、前記第1回転軸に対して相対回転不能かつ前記第1回転軸の径方向に摺動可能な状態で前記スリット部の内部に挿入される摺動部が設けられていること、が好ましい。 In the above aspect, the connecting structure of the first rotating shaft and the second rotating shaft is formed at the end of the first rotating shaft on the second rotating shaft side in the axial direction of the first rotating shaft. A groove-shaped slit portion formed in the radial direction of the first rotating shaft, and an end portion on the first rotating shaft side in the axial direction of the second rotating shaft in the second rotating shaft, It is preferable that there is provided a sliding portion that is inserted into the slit portion in a state in which the relative rotation with respect to the first rotating shaft is impossible and the first rotating shaft is slidable in the radial direction.
この態様によれば、第2回転軸が回転することを制限しながら、第2回転軸を弁座に向かう方向または弁座から離れる方向に移動させることができる。 According to this aspect, the second rotating shaft can be moved in the direction toward the valve seat or in the direction away from the valve seat while restricting the rotation of the second rotating shaft.
上記の態様においては、前記軸受部材は、前記摺動部が挿入される貫通孔を備え、前記貫通孔を形成する内壁部は、前記第1回転軸の中心軸を中心とする円形状の一部の形状に形成され、前記第2回転軸が軸中心に回転するときに前記摺動部を支持する円弧部と、前記円形状の内側に向かって突出して形成され、前記第2回転軸が前記弁座に向かう方向に移動するときに前記摺動部を押すための凸部と、前記円形状の外側に向かって凹んで形成され、前記凸部により押された前記摺動部が嵌め込まれる凹部と、を備えること、が好ましい。 In the above aspect, the bearing member includes a through hole into which the sliding portion is inserted, and the inner wall portion forming the through hole has a circular shape centering on the central axis of the first rotation shaft. Formed in the shape of a portion, and formed so as to protrude toward the inside of the circular shape, and an arc portion that supports the sliding portion when the second rotating shaft rotates about an axis, and the second rotating shaft is A convex part for pushing the sliding part when moving in the direction toward the valve seat and a concave part formed toward the outer side of the circular shape, and the sliding part pushed by the convex part are fitted. It is preferable to provide a recess.
この態様によれば、軸受部材により、第2回転軸を弁座に向かう方向または弁座から離れる方向に移動させたり、第2回転軸を軸中心に安定して回転させることができる。 According to this aspect, the second rotating shaft can be moved in the direction toward the valve seat or in the direction away from the valve seat, or the second rotating shaft can be stably rotated about the axis by the bearing member.
本発明の流量調整弁によれば、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座と弁体の摺動摩耗を抑制できる。 According to the flow regulating valve of the present invention, sliding wear between the valve seat and the valve body can be suppressed with a relatively simple configuration and space saving.
図1と図2に示すように、本実施形態の流量調整弁1は、弁部2と駆動機構部3を備える。弁部2は、内部に流体が流れる流路11を有する管部12を備え、流路11の中には弁座13、弁体14及び回転軸15が配置されている。回転軸15に対しては、駆動機構部3から駆動力(回転力)が伝えられる。駆動機構部3は、モータ32と減速機構33を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the flow
弁座13は、円環状をなし、中央に弁孔16を有する。弁孔16の縁部には、環状のシート面17が形成されている。弁体14は、円板状の部分を備え、その外周には、シート面17に対応する環状のシール面18が形成されている。
The
弁体14は、回転軸15に一体的に設けられ、回転軸15と一体的に回転する。本実施形態では、弁体14は、回転軸15を構成するバルブシャフト22に一体的に設けられている。
The
弁体14は、回転軸15の中心軸Lsを中心に回転することにより、全閉位置と全開位置との間で移動可能である。ここで、全閉位置とは、弁体14のシール面18が全周に亘って弁座13のシート面17に接触しており、弁孔16の開口面積が「0」であるときの弁体14の位置である。また、全開位置とは、弁孔16の開口面積が最も大きくなるときの弁体14の位置である。
The
なお、本実施形態では、弁体14が全閉位置にあるときを「全閉時」といい、弁体14が全開位置にあるときを「全開時」という。また、弁体14が全閉位置と全開位置との間の位置にあって、かつ、弁体14が全閉位置側から全開位置側へ向かって回転しているときを「開弁時」という。さらに、弁体14が全開位置と全閉位置との間の位置にあって、かつ、弁体14が全開位置側から全閉位置側へ向かって回転しているときを「閉弁時」という。
In the present embodiment, the time when the
なお、流量調整弁1を後述する燃料電池システム101(図14参照)に備わる統合弁181に適用するときには、弁座13に対して弁体14や回転軸15とは反対側に形成される流路11が燃料電池111側(エアの流れの上流側)に配置され、弁座13に対して弁体14や回転軸15側に形成される流路11が希釈器182側(エアの流れの下流側)に配置される。すなわち、エアは、流路11内において、弁座13側から弁体14(回転軸15)側に向かって流れる。
When the flow
回転軸15は、軸シャフト21(第1回転軸)と、バルブシャフト22(第2回転軸)と、軸シャフト23(第3回転軸)を備えている。そして、回転軸15の中心軸Ls方向について、メインギヤ41(駆動力受給部)側から第3軸受45側に向かって順に、軸シャフト21とバルブシャフト22と軸シャフト23が配置されている。
The rotating
軸シャフト21は、円柱状に形成されている。軸シャフト21の中心軸は回転軸15の中心軸Lsと一致しており、軸シャフト21は、中心軸Lsを中心に回転することにより、バルブシャフト22と弁体14を中心軸Lsを中心に回転させる。
The
軸シャフト21は、基端部51とスリット部52などを備えている。
The
基端部51は、中心軸Ls方向のメインギヤ41側の端部に形成されている。基端部51は、メインギヤ41と一体的に設けられており、メインギヤ41から伝達される駆動力を軸シャフト21に伝達する。
The
スリット部52は、軸シャフト21における中心軸Ls方向(軸シャフト21の中心軸方向)のバルブシャフト22側の端部に形成されている。図3に示すように、スリット部52は、軸シャフト21の径方向(図3の上下方向)に形成された溝形状に形成されている。すなわち、スリット部52は、軸シャフト21における中心軸Ls方向のバルブシャフト22側の端面53から基端部51側に向かって凹む溝の形状であって、かつ、軸シャフト21の径方向に貫通する溝の形状に形成されている。さらに言い換えると、スリット部52は、軸シャフト21の径方向から見たときに、コの字状に形成されている。
The
スリット部52において、対向する側面52aと側面52bは、軸シャフト21の径方向に沿って互いに平行に形成されている。そして、スリット部52の内部には、後述するバルブシャフト22の第1摺動部62が側面52aと側面52bを摺動可能な状態で挿入されている。すなわち、バルブシャフト22は、軸シャフト21に対して相対回転不能、かつ、軸シャフト21に対して軸シャフト21の径方向に相対移動可能(摺動可能)な状態で、軸シャフト21における中心軸Ls方向のバルブシャフト22側の端部に連結している。
In the
バルブシャフト22は、本体部61と第1摺動部62と第2摺動部63を備えている(図1と図2参照)。
The
本体部61は、円柱状に形成されている。この本体部61に、弁体14が取り付けられている。すなわち、バルブシャフト22は、弁体14と一体的に設けられている。
The
第1摺動部62は、バルブシャフト22におけるバルブシャフト22の中心軸Lsb方向の軸シャフト21側の端部に形成されている。図4に示すように、第1摺動部62は、本体部61における中心軸Lsb方向の軸シャフト21側の端面61aから突出するように形成されている。そして、本実施形態では、中心軸Lsb方向から見た第1摺動部62の外形は、角部が円弧状に形成されて角取りがなされた六角形に形成されている。そして、第1摺動部62は、この六角形における対角線上に位置する角部である凸部62aと凸部62bを備えている。
The first sliding
このような第1摺動部62は、軸シャフト21のスリット部52の内部と第1軸受偏心プレート81の貫通孔91の内部に挿入されている。そして、第1摺動部62は、軸シャフト21に対して相対回転不能、かつ、軸シャフト21の径方向に摺動可能な状態でスリット部52の内部に挿入されている。これにより、軸シャフト21とバルブシャフト22は連結している。
Such a first sliding
第2摺動部63は、バルブシャフト22における中心軸Lsb方向の軸シャフト23側の端部に、第1摺動部62と同様に、形成されている。この第2摺動部63は、第2軸受偏心プレート82の貫通孔91の内部と、軸シャフト23のスリット部71の内部に挿入されている。そして、第2摺動部63は、軸シャフト23に対して相対回転不能、かつ、軸シャフト23の径方向に摺動可能な状態でスリット部71の内部に挿入されている。
The second sliding
軸シャフト23は、円柱状に形成されている。軸シャフト23は、スリット部71を備えている。スリット部71は、軸シャフト23における中心軸Ls方向のバルブシャフト22側の端部に形成されている。スリット部71は、軸シャフト21のスリット部52と同様に形成されている。そして、スリット部71の内部には、バルブシャフト22の第2摺動部63が挿入されている。これにより、バルブシャフト22と軸シャフト23は連結している。
The
本実施形態において、流量調整弁1は、さらに、2つの軸受部材として、第1軸受偏心プレート81と第2軸受偏心プレート82を有する。
In the present embodiment, the flow
第1軸受偏心プレート81は、中心軸Ls方向について、軸シャフト21とバルブシャフト22の本体部61との間の位置に配置されている。図5に示すように、第1軸受偏心プレート81は、板状に形成され、貫通孔91を備えている。第1軸受偏心プレート81の貫通孔91の内部には、バルブシャフト22の第1摺動部62が挿入されている。
The first bearing
貫通孔91を形成する内壁部は、円弧部91aと凸部91bと凹部91cを備えている。円弧部91aは、中心軸Lsを中心とする円形状の一部の形状に形成された部分であり、バルブシャフト22が中心軸Lsを中心に回転するときに第1摺動部62を支持する。凸部91bは、円弧部91aを形成する円形状の内側に向かって突出するように形成された部分であり、後述するようにバルブシャフト22が弁座13に向かう方向に移動するときに第1摺動部62を押す。凹部91cは、円弧部91aを形成する円形状の内側に向かって凹むように形成された部分であり、後述するように凸部91bにより押された第1摺動部62が嵌め込まれる。
The inner wall portion that forms the through
第2軸受偏心プレート82は、中心軸Ls方向について、バルブシャフト22の本体部61と軸シャフト23との間の位置に配置されている。第2軸受偏心プレート82は、第1軸受偏心プレート81と同じ形状に形成されている。第2軸受偏心プレート82の貫通孔91の内部には、バルブシャフト22の第2摺動部63が挿入されている。
The second bearing
また、回転軸15は、第1軸受37と第2軸受38と第3軸受45により、回転可能な状態で支持されている。詳しくは、軸シャフト21が、互いに離れて配置された2つの軸受である第1軸受37と第2軸受38を介して弁ハウジング35に対し回転可能に支持されている。また、軸シャフト23が、第3軸受45を介して弁ハウジング35に対し回転可能に支持されている。なお、第1軸受37と第2軸受38と第3軸受45は、ともにボールベアリングにより構成されている。
The rotating
また、金属製又は合成樹脂製のエンドフレーム36は、弁ハウジング35の開口端を閉鎖している。軸シャフト21の基端部51には、メインギヤ41が固定されている。弁ハウジング35とメインギヤ41との間には、リターンスプリング40が設けられている。メインギヤ41は、回転軸15の軸シャフト21と一体的に設けられ、モータ32で発生する駆動力を受給する。
The
図2に示すように、モータ32は、弁ハウジング35に形成された収容凹部35aに収容されて固定されている。モータ32は、回転軸15を開弁、および、閉弁方向に回転させる駆動力を発生させる。モータ32は、弁体14を開閉駆動するために減速機構33を介して回転軸15に駆動力が伝達されるようにして連結されている。すなわち、モータ32の出力軸には、モータギヤ43が固定されている。このモータギヤ43は、中間ギヤ42を介してメインギヤ41に駆動力が伝達されるようにして連結されている。
As shown in FIG. 2, the
このような構成の流量調整弁1は、モータ32に通電させると、モータギヤ43と中間ギヤ42を介してメインギヤ41にモータ32の駆動力が伝達され、リターンスプリング40の付勢力に対抗して、回転軸15が中心軸Lsを中心に回転する。すると、弁体14が回転して弁孔16が開口して流路11が開かれることにより、流量調整弁1は開弁する。
When the flow
そこで、流量調整弁1の開弁時における軸シャフト21とバルブシャフト22との間の作用について説明する。なお、軸シャフト23とバルブシャフト22との間の作用は、軸シャフト21とバルブシャフト22との間の作用と共通しているため、ここでは、主に、軸シャフト21とバルブシャフト22との間の作用について説明する。
Therefore, the operation between the
まず、モータ32へ通電がなされていないモータ32の非駆動時においては、図7に示すように、弁体14のシール面18は全周に亘って弁座13のシート面17に接触しており、弁孔16の開口面積は「0」である。すなわち、モータ32の非駆動時において、弁体14は全閉位置にある。
First, when the
このような全閉時においては、図5に示すように、バルブシャフト22の第1摺動部62の凸部62aが第1軸受偏心プレート81の凸部91bに押され、第1摺動部62の凸部62bが第1軸受偏心プレート81の凹部91c内に嵌まり込んでいる。これにより、図6に示すように、バルブシャフト22の中心軸Lsbの位置は回転軸15の中心軸Lsの位置から外れ、バルブシャフト22は弁座13側(図6の上側)に移動している。このようにして、図7に示すように、全閉時において、弁体14は弁座13に押し付けられているので、弁座13と弁体14の間のシール性が確保されている。
In such a fully closed state, as shown in FIG. 5, the
次に、モータ32へ通電を行ってモータ32を駆動させることにより、流量調整弁1を開弁させる。すると、軸シャフト21が回転し始めると、図8に示すように、バルブシャフト22が回転し始めるので、第1摺動部62の凸部62aは、第1軸受偏心プレート81の凸部91bから離れる。一方、第1摺動部62の凸部62bは、第1軸受偏心プレート81の凹部91cから離れて、貫通孔91の円弧部91aに押される。これにより、図9に示すように、第1摺動部62は、軸シャフト21に対して軸シャフト21の径方向に相対移動する。そして、図10に示すように、バルブシャフト22は弁座13から離れる側に移動し、やがて、バルブシャフト22の中心軸Lsbの位置が回転軸15の中心軸Lsの位置と一致する。
Next, the
これにより、弁体14は、弁孔16の中心軸Lh方向に移動して、弁座13から離れる。このようにして、開弁時において、第1軸受偏心プレート81の貫通孔91の円弧部91aによりバルブシャフト22の第1摺動部62が押されることにより、バルブシャフト22が弁座13から離れる方向に移動して、弁体14を弁座13から離れさせる。このように、バルブシャフト22の可動領域として、バルブシャフト22が弁座13から離れる方向に移動する弁座直交方向移動領域(反弁座方向移動領域)を有する。
As a result, the
次に、モータ32をさらに駆動させることにより、流量調整弁1をさらに開弁させる。すると、図11と図12に示すように、バルブシャフト22の第1摺動部62が軸シャフト21からの回転力を受けることにより、第1軸受偏心プレート81の貫通孔91の円弧部91aに支持されながら、バルブシャフト22が中心軸Lsを中心に回転する。このとき、図13に示すように、弁体14はバルブシャフト22と一体的に回転するが、弁体14が弁座13から離れた状態で、弁体14は中心軸Lsを中心に回転する。このように、バルブシャフト22の可動領域として、弁座13と弁体14が離れた状態で、中心軸Lsを中心に回転する軸シャフト21の回転力がバルブシャフト22に作用することにより、バルブシャフト22が中心軸Lsを中心に回転する回転領域を有する。そして、その後、弁体14は全開位置に達する。以上のようにして、流量調整弁1の開弁動作が行われる。
Next, the flow
なお、流量調整弁1の閉弁時においては、弁座13と弁体14が離れた状態でバルブシャフト22が中心軸Lsを中心に回転した後、バルブシャフト22が弁座13に向かう方向に移動して、弁体14を弁座13に接触させる。このように、流量調整弁1の閉弁時において、バルブシャフト22の可動領域として、弁座13と弁体14が離れた状態でバルブシャフト22が中心軸Lsを中心に回転する回転領域と、バルブシャフト22が弁座13に向かう方向に移動する弁座直交方向移動領域(弁座方向移動領域)を有する。
When the
以上のような本実施形態の流量調整弁1は、バルブシャフト22の可動領域として、バルブシャフト22が第1軸受偏心プレート81の凸部91bおよび第2軸受偏心プレート82の凸部91bにより押されて軸シャフト21に対して軸シャフト21の径方向に相対移動することにより、バルブシャフト22が弁座13に向かう方向または弁座13から離れる方向に移動して、弁体14を弁座13に接触させ、または、弁体14を弁座13から離れさせる弁座直交方向移動領域と、弁座13と弁体14が離れた状態で、中心軸Lsを中心に回転する軸シャフト21の回転力がバルブシャフト22に作用することにより、バルブシャフト22が中心軸Lsを中心に回転する回転領域と、を有する。
In the flow
このように本実施形態では、弁体14が弁座13付近にあるときに弁体14は弁座13に向かう方向または弁座13から離れる方向に移動し、弁体14が弁座13から離れた位置にあるときに弁体14は中心軸Lsを中心に回転する。これにより、開弁時において、弁体14を弁座13から離れる方向に移動させ、その後、弁座13と弁体14が離れた状態で弁体14を中心軸Lsを中心に回転させることができる。また、閉弁時において、弁座13と弁体14が離れた状態で弁体14を中心軸Lsを中心に回転させた後に、弁体14を弁座13に向かう方向に移動させて弁座13に接触させることができる。そのため、開弁時や閉弁時において、弁体14が回転することによる弁座13と弁体14の摺動を抑制できる。したがって、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座13と弁体14の摺動摩耗を抑制できる。ゆえに、弁座13と弁体14との間のシール性が維持されるので、全閉時における流体の漏れ量の増加を防止できる。
Thus, in this embodiment, when the
また、全閉時において、第1軸受偏心プレート81の凸部91bおよび第2軸受偏心プレート82の凸部91bによりバルブシャフト22が弁座13に向かう方向に押されて、弁体14が弁座13に接触している。そのため、全閉時において、弁座13と弁体14との間のシール性が向上する。
Further, when fully closed, the
また、軸シャフト21とバルブシャフト22の連結構造として、軸シャフト21に備わるスリット部52と、バルブシャフト22に備わる第1摺動部62とが設けられている。そして、スリット部52は、軸シャフト21における当該軸シャフト21の軸方向のバルブシャフト22側の端部にて、軸シャフト21の径方向に形成された溝形状に形成されている。第1摺動部62は、バルブシャフト22における当該バルブシャフト22の軸方向の軸シャフト21側の端部にて、軸シャフト21に対して相対回転不能かつ軸シャフト21の径方向に摺動可能な状態でスリット部52の内部に挿入されている。これにより、バルブシャフト22が軸中心に回転することを制限しながら、バルブシャフト22を弁座13に向かう方向または弁座13から離れる方向に移動させることができる。なお、軸シャフト23とバルブシャフト22の連結構造として、軸シャフト23に備わるスリット部72と、バルブシャフト22に備わる第2摺動部63とが設けられている。
Further, as a connecting structure of the
また、第1軸受偏心プレート81は第1摺動部62が挿入される貫通孔91を備え、第2軸受偏心プレート82は第2摺動部63が挿入される貫通孔91を備え、貫通孔91を形成する内壁部は、円弧部91aと凸部91bと凹部91cと、を備える。そして、このような第1軸受偏心プレート81と第2軸受偏心プレート82により、バルブシャフト22を弁座13に向かう方向または弁座13から離れる方向に移動させたり、バルブシャフト22を軸中心に安定して回転させることができる。
The first bearing
本実施形態の流量調整弁1は、例えば、以下に説明するような燃料電池システム101におけるエア系113の統合弁181に適用される。
The flow
そこで、燃料電池システム101について説明する。燃料電池システム101は、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ(図示略)に電力を供給するために使用される。図14に示すように、燃料電池システム101は、燃料電池(FCスタック)111と、水素系112と、エア系113を有する。
Therefore, the
燃料電池111は、燃料ガスの供給と酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う。本実施形態では、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスはエアである。すなわち、燃料電池111は、水素系112からの水素ガスの供給と、エア系113からのエアの供給を受けて発電を行う。そして、燃料電池111で発電された電力は、インバータ(図示略)を介して駆動用モータ(図示略)に供給される。
The
水素系112は、燃料電池111のアノード側に設けられている。この水素系112は、水素供給通路121、水素排出通路122、充填通路123を備えている。水素供給通路121は、水素タンク131から燃料電池111へ水素ガスを供給するための通路である。水素排出通路122は、燃料電池111から排出される水素ガス(以下、適宜、「水素オフガス」という。)を排出するための通路である。充填通路123は、充填口151から水素タンク131に水素ガスを充填するための通路である。
The
水素系112は、水素供給通路121において、水素タンク131側から順に、主止弁132、高圧レギュレータ133、中圧リリーフ弁134、圧力センサ135、インジェクタ部136、低圧リリーフ弁137、圧力センサ138を備えている。主止弁132は、水素タンク131から水素供給通路121への水素ガスの供給と遮断を切り換える弁である。高圧レギュレータ133は、水素ガスを減圧するための圧力調整弁である。中圧リリーフ弁134は、水素供給通路121における高圧レギュレータ133とインジェクタ部136の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ135は、水素供給通路121における高圧レギュレータ133とインジェクタ部136の間の圧力を検出するセンサである。インジェクタ部136は、水素ガスの流量を調節する機構である。低圧リリーフ弁137は、水素供給通路121におけるインジェクタ部136と燃料電池111の間の圧力が所定圧力以上になると開弁して圧力を所定圧力未満に調整する弁である。圧力センサ138は、水素供給通路121におけるインジェクタ部136と燃料電池111の間の圧力を検出するセンサである。
The
また、水素系112は、水素排出通路122において、燃料電池111側から順に、気液分離器141、排気排水弁142が配置されている。気液分離器141は、水素オフガス内の水分を分離する機器である。排気排水弁142は、気液分離器141からエア系113の希釈器182への水素オフガスや水分の排出と遮断を切り換える弁である。
In the
エア系113は、燃料電池111のカソード側に設けられている。このエア系113は、エア供給通路161、エア排出通路162、バイパス通路163を備えている。エア供給通路161は、燃料電池システム101の外部から燃料電池111へ、エアを供給するための通路である。エア排出通路162は、燃料電池111から排出されるエア(以下、適宜、「エアオフガス」という。)を排出するための通路である。バイパス通路163は、エア供給通路161から燃料電池111を介さずにエア排出通路162へ、エアを流すための通路である。
The
エア系113は、エア供給通路161において、エアクリーナ171側から順に、エアポンプ172、インタークーラ173、封止弁174を備えている。エアクリーナ171は、燃料電池システム101の外部から取り込んだエアを清浄化する機器である。エアポンプ172は、エアの流量を調整する機器である。インタークーラ173は、エアを冷却する機器である。封止弁174は、燃料電池111へのエアの供給と遮断を切り換える弁である。
The
また、エア系113は、エア排出通路162において、燃料電池111側から順に、統合弁181、希釈器182が配置されている。
In the
統合弁181は、燃料電池111からのエアオフガスの排出と遮断を切り換える弁(エアの封止機能を備えた弁)であるとともに、燃料電池111からのエアオフガスの排出量を制御する弁(流量の制御機能を備えた弁)である。そして、本実施形態では、統合弁181として、本発明の流量調整弁1を適用する。
The
希釈器182は、エアオフガス及びバイパス通路163を流れるエアにより、水素排出通路122から排出される水素オフガスを希釈する機器である。
The
また、エア系113は、バイパス通路163において、バイパス弁191を備えている。バイパス弁191は、バイパス通路163におけるエアの流量を制御する弁である。
The
また、燃料電池システム101は、システムの制御を司るコントローラ201を備えている。コントローラ201は、燃料電池システム101に備わる各機器を制御する。なお、燃料電池システム101は、その他、燃料電池111の冷却を行う冷却系(不図示)も有する。
The
以上のような構成の燃料電池システム101において、水素供給通路121から燃料電池111に供給された水素ガスは、燃料電池111にて発電に使用された後、燃料電池111から水素オフガスとして水素排出通路122と希釈器182を介して、燃料電池システム101の外部に排出される。また、エア供給通路161から燃料電池111に供給されたエアは、燃料電池111にて発電に使用された後、燃料電池111からエアオフガスとしてエア排出通路162と希釈器182を介して、燃料電池システム101の外部に排出される。
In the
そして、このような燃料電池システム101において、エア系113における統合弁181に本実施形態の流量調整弁1を適用する。これにより、統合弁181は、比較的簡単な構成かつ省スペースで、弁座13と弁体14の摺動摩耗を抑制できる。そのため、統合弁181は、全閉時におけるエアの漏れ流量の増加を防止できる。したがって、例えば燃料電池111の発電が停止しているときに、統合弁181により水素排出通路122を遮断させることにより、燃料電池111内にエアが吸入され難くなる。ゆえに、燃料電池111内で反応が起こり難くなり、燃料電池111内での酸化による劣化を抑制できる。
In such a
なお、本実施形態の流量調整弁1は、燃料電池システム101における統合弁181以外の弁、例えば、エア系113における封止弁174やバイパス弁191にも適用できる。
The flow
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明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。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1 流量調整弁
13 弁座
14 弁体
15 回転軸
16 弁孔
21 軸シャフト
22 バルブシャフト
23 軸シャフト
51 基端部
52 スリット部
52a 側面
52b 側面
61 本体部
62 第1摺動部
62a 凸部
62b 凸部
63 第2摺動部
71 スリット部
81 第1軸受偏心プレート
91 貫通孔
91a 円弧部
91b 凸部
91c 凹部
82 第2軸受偏心プレート
101 燃料電池システム
174 封止弁
181 統合弁
191 バイパス弁
Ls (回転軸の)中心軸
Lsb(バルブシャフトの)中心軸
Lh (弁孔の)中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回転軸は、前記駆動力受給部と一体的に設けられる第1回転軸と、前記弁体と一体的に設けられ前記第1回転軸に対して前記第1回転軸の径方向に相対移動可能な状態で前記第1回転軸の軸方向の端部に連結する第2回転軸と、を備え、
前記第2回転軸を支持する軸受部材を有し、
前記第2回転軸の可動領域として、
前記第2回転軸が前記軸受部材により押されて前記第1回転軸に対して前記第1回転軸の径方向に相対移動することにより、前記第2回転軸が前記弁座に向かう方向または前記弁座から離れる方向に移動して、前記弁体を前記弁座に接触させ、または、前記弁体を前記弁座から離れさせる弁座直交方向移動領域と、
前記弁座と前記弁体が離れた状態で、軸中心に回転する前記第1回転軸の回転力が前記第2回転軸に作用することにより、前記第2回転軸が軸中心に回転する回転領域と、を有すること、
を特徴とする流量調整弁。 A valve seat, a valve body, a rotation shaft provided integrally with the valve body and rotating the valve body, and a driving force provided integrally with the rotation shaft and rotating the rotation shaft in a valve opening direction; A flow rate adjusting valve having a driving force receiving portion for receiving,
The rotation shaft is provided with a first rotation shaft provided integrally with the driving force receiving portion, and is moved integrally with the valve body in the radial direction of the first rotation shaft with respect to the first rotation shaft. A second rotating shaft coupled to the axial end of the first rotating shaft in a possible state,
A bearing member for supporting the second rotating shaft;
As the movable region of the second rotating shaft,
The second rotating shaft is pushed by the bearing member and relatively moves in the radial direction of the first rotating shaft with respect to the first rotating shaft, so that the second rotating shaft moves toward the valve seat or the Moving in a direction away from the valve seat to bring the valve body into contact with the valve seat, or to move the valve body away from the valve seat;
When the valve seat and the valve body are separated from each other, the rotational force of the first rotating shaft that rotates about the shaft acts on the second rotating shaft, whereby the second rotating shaft rotates about the shaft. Having an area,
A flow control valve characterized by
前記第1回転軸と前記第2回転軸の連結構造として、
前記第1回転軸における当該第1回転軸の軸方向の前記第2回転軸側の端部にて形成され、前記第1回転軸の径方向に形成された溝形状のスリット部と、
前記第2回転軸における当該第2回転軸の軸方向の前記第1回転軸側の端部にて形成され、前記第1回転軸に対して相対回転不能かつ前記第1回転軸の径方向に摺動可能な状態で前記スリット部の内部に挿入される摺動部が設けられていること、
を特徴とする流量調整弁。 The flow regulating valve according to claim 1,
As a connection structure of the first rotating shaft and the second rotating shaft,
A groove-shaped slit formed at the end of the first rotating shaft on the second rotating shaft side in the axial direction of the first rotating shaft, and formed in the radial direction of the first rotating shaft;
The second rotation shaft is formed at an end portion on the first rotation shaft side in the axial direction of the second rotation shaft, cannot be relatively rotated with respect to the first rotation shaft, and is in a radial direction of the first rotation shaft. A sliding part to be inserted into the slit part in a slidable state is provided;
A flow control valve characterized by
前記軸受部材は、前記摺動部が挿入される貫通孔を備え、
前記貫通孔を形成する内壁部は、
前記第1回転軸の中心軸を中心とする円形状の一部の形状に形成され、前記第2回転軸が軸中心に回転するときに前記摺動部を支持する円弧部と、
前記円形状の内側に向かって突出して形成され、前記第2回転軸が前記弁座に向かう方向に移動するときに前記摺動部を押すための凸部と、
前記円形状の外側に向かって凹んで形成され、前記凸部により押された前記摺動部が嵌め込まれる凹部と、を備えること、
を特徴とする流量調整弁。 The flow regulating valve according to claim 2,
The bearing member includes a through hole into which the sliding portion is inserted,
The inner wall forming the through hole is
An arc part formed in a part of a circular shape centering on the central axis of the first rotation axis, and supporting the sliding part when the second rotation axis rotates about the axis;
A convex portion for pushing the sliding portion when the second rotation shaft moves in a direction toward the valve seat;
A concave portion formed to be recessed toward the outer side of the circular shape and into which the sliding portion pressed by the convex portion is fitted,
A flow control valve characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016011525A JP2017133529A (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Flow rate adjusting valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016011525A JP2017133529A (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Flow rate adjusting valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017133529A true JP2017133529A (en) | 2017-08-03 |
Family
ID=59502334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2016011525A Pending JP2017133529A (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Flow rate adjusting valve |
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2016
- 2016-01-25 JP JP2016011525A patent/JP2017133529A/en active Pending
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