JP4830404B2 - Thermal valve - Google Patents
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Description
本発明は、熱動弁に関する。 The present invention relates to a thermal valve.
例えば特開2004−197868号公報には、通電を継続することなく弁体の開放状態を保持することが可能な熱動弁が開示されている。この熱動弁は、通電加熱による変形機構17の変形によって開放状態とされた弁体16を、保持機構18を用いて機械的に保持することによって開放状態を維持するものであり、弁体16の開放状態を保持するために変形機構17への通電を不必要とすることにより、消費電力を低減するものである。
上記保持機構18は、保持部材33が上方に移動しながら作動軸31の円周方向に回転させることにより各係合片45を係止突起42の係止溝44に係入した第2位置P2から第1位置P1に切替え配置することにより、弁体16を開放状態に保持するものである。
The holding mechanism 18 rotates the holding member 33 in the circumferential direction of the operating shaft 31 while moving upward, so that each engaging piece 45 is engaged with the engaging groove 44 of the engaging protrusion 42 at the second position P2. By switching from 1 to the first position P1, the valve body 16 is held open.
ところで、上記従来の熱動弁では、通電を継続することなく弁体の開放状態を保持することは可能であるものの、弁体の開放状態を保持するための構造が機械的に複雑な構造をしており、したがって小型化が困難であると供に信頼性を向上させることことが困難である。 By the way, in the above-mentioned conventional thermal valve, although it is possible to maintain the open state of the valve body without continuing energization, the structure for maintaining the open state of the valve body has a mechanically complicated structure. Therefore, it is difficult to improve the reliability as well as to reduce the size.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、通電を継続することなく弁体の開放状態を保持することが可能であると供に小型化及び高信頼性化が可能な熱動弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of reducing the size and increasing the reliability while maintaining the open state of the valve body without continuing energization. The purpose is to provide a valve.
上記目的を達成するために、本発明では、第1の解決手段として、所定の主流路と、該主流路を開/閉する弁体と、外部からの通電に基づく発熱によって自らが形状変化して前記弁体を駆動する、あるいは外部からの通電に基づく発熱によって前記弁体を加熱して駆動するアクチュエータと、外部から供給される熱エネルギによって前記アクチュエータあるいは前記弁体を加熱することにより弁体の駆動状態を保持する保持手段とを具備し、保持手段は、主流路を流れる流体を加熱することにより前記アクチュエータあるいは前記弁体を加熱する、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means, the shape of itself changes due to a predetermined main flow path, a valve body for opening / closing the main flow path, and heat generation based on external energization. An actuator for driving the valve body by heating or driving the valve body by heat generation based on energization from the outside, and a valve body by heating the actuator or the valve body by heat energy supplied from the outside The holding means employs a means for heating the actuator or the valve body by heating the fluid flowing through the main flow path .
第2の解決手段として、上記第1の手段において、保持手段は、主流路に設けられ、当該主流路の流体と発熱体から得られる排熱とを熱交換することにより主流路の流体を加熱する熱交換器である、という手段を採用する。 As a second solving means, in the first means, the holding means is provided in the main channel, and heats the fluid in the main channel by exchanging heat between the fluid in the main channel and the exhaust heat obtained from the heating element. It adopts the means that it is a heat exchanger.
第3の解決手段として、上記第1または2の手段において、低温流体によって弁体を冷却することにより弁体の保持状態を解除する保持解除手段をさらに備える、という手段を採用する。 As a third solving means, the first or second means is further provided with a holding release means for releasing the holding state of the valve body by cooling the valve body with a low-temperature fluid.
第4の解決手段として、上記第3の手段において、保持解除手段は、主流路から分岐した分岐流路を開/閉する第2の弁体と、外部からの通電に基づいて前記第2の弁体を駆動する第2のアクチュエータと、前記分岐流路を流れる流体で弁体を冷却する冷却手段とを具備する、という手段を採用する。 As a fourth solving means, in the third means, the holding release means includes a second valve body for opening / closing the branch flow path branched from the main flow path, and the second valve body based on external energization. The second actuator for driving the valve body and the cooling means for cooling the valve body with the fluid flowing through the branch flow path are employed.
第5の解決手段として、上記第4の手段において、流体の流動方向において主流路と分岐流路との分岐点の下流側かつ弁体の上流側に設けられ、主流路を開/ 閉する第3の弁体と、外部からの通電に基づいて前記第3の弁体を駆動する第3のアクチュエータと、をさらに備える、という手段を採用する。 As a fifth solving means, in the fourth means described above, provided in the fluid flow direction on the downstream side of the branch point between the main flow channel and the branch flow channel and on the upstream side of the valve body, the first flow channel opens and closes. 3, and a third actuator for driving the third valve body based on external energization is employed.
第6の解決手段として、上記第1〜第5いずれかの手段において、弁体は主流路の一部を構成する開口の両側に一対設けられる、という手段を採用する。 As a sixth solving means, in any one of the first to fifth means, a means is adopted in which a pair of valve bodies are provided on both sides of an opening constituting a part of the main flow path.
第7の解決手段として、上記第1〜第6いずれかの手段において、アクチュエータは、通電発熱による変形によって弁体を駆動する形状記憶合金である、という手段を採用する。 As a seventh solving means, in any one of the first to sixth means, a means is adopted in which the actuator is a shape memory alloy that drives the valve element by deformation due to energization heat generation.
第8の解決手段として、上記第7の手段において、アクチュエータは、バネ状に形成され、保持手段による加熱によって収縮あるいは伸張することにより弁体の駆動状態を保持する、という手段を採用する。 As an eighth solving means, in the seventh means, the actuator is formed in a spring shape, and adopts a means for holding the driving state of the valve body by contracting or expanding by heating by the holding means.
第9の解決手段として、上記第1〜第6いずれかの手段において、弁体がバイメタルであり、アクチュエータは前記バイメタルを加熱するヒータである、という手段を採用する。 As a ninth solving means, in any one of the first to sixth means, a means is adopted in which the valve body is a bimetal and the actuator is a heater for heating the bimetal.
第10の解決手段として、上記第1〜第6いずれかの手段において、弁体及びアクチュエータはバイメタルである、という手段を採用する。 As a tenth solution means, in the first to sixth means, a means that the valve body and the actuator are bimetals is adopted.
第11の解決手段として、上記第1〜第10いずれかの手段において、弁体を付勢する弾性手段が弁体に付設される、という手段を採用する。 As eleventh solving means, any one of the above first to tenth means adopts a means that an elastic means for biasing the valve body is attached to the valve body.
第12の解決手段として、上記第1〜第11いずれかの手段において、所定の加工が施された層材料を積層することにより、少なくとも主流路と弁体とが形成される、という手段を採用する。 As a twelfth solving means, in any one of the first to eleventh means, at least a main flow path and a valve element are formed by laminating layer materials subjected to predetermined processing. To do.
本発明によれば、熱によって弁体の駆動状態を維持するアクチュエータを、外部から供給される熱エネルギによって加熱することにより弁体の開/閉状態を保持する保持手段を備えるので、簡単な構成で弁体の開/閉状態を保持する。したがって、熱動弁の小型化及び高信頼性化を図ることが容易である。 According to the present invention, the actuator that maintains the driving state of the valve body by heat is provided with the holding means for holding the open / closed state of the valve body by heating with the heat energy supplied from the outside. To keep the valve open / closed. Therefore, it is easy to reduce the size and increase the reliability of the thermal valve.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係わる熱動弁Aの外形を示す斜視図、また図2は熱動弁Aの分解斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an outer shape of a thermal valve A according to the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the thermal valve A.
熱動弁Aは、図2に示すように、弁装置として必要な構成要素(弁体、アクチュエータ及び各種流路等)を内部に配置・形成するための加工が施された層部材L1〜L7を積層して構成されており、その外形サイズは、図1に示すように縦が30mm、横が20mm、高さが約10mmと極めて小型に形成されている。7つの層部材L1〜L7のうち、層部材L1は基板部材、層部材L2及びL6はガスケット、層部材L3は終了用熱交換部材、層部材L4は弁体用部材、層部材L5は主流路用部材、層部材L7は保持用熱交換部材である。 As shown in FIG. 2, the thermal valve A is a layer member L1 to L7 that has been subjected to processing for arranging and forming components (valves, actuators, various flow paths, etc.) required as a valve device. As shown in FIG. 1, the outer size is extremely small, with a vertical dimension of 30 mm, a horizontal dimension of 20 mm, and a height of approximately 10 mm. Of the seven layer members L1 to L7, the layer member L1 is a substrate member, the layer members L2 and L6 are gaskets, the layer member L3 is an end heat exchange member, the layer member L4 is a valve body member, and the layer member L5 is a main flow path The member for use and the layer member L7 are holding heat exchange members.
このような熱動弁Aは、主流路用部材L5に形成された流入口a1と基板部材L1に形成された流出口a2とを備えている。これら流入口a1と流出口a2とは、通過規正の対象流体である主流体(気体あるいは液体)の出入り口であり、主流体が通過する主流路の一部を構成するものである。また、この熱動弁Aは、図1に示すように外部駆動源である熱源B及び電源Cによって駆動されるようになっており、熱源Bから供給される加熱用流体の流入口a3と当該加熱用流体の流出口a4とが保持用熱交換部材L7に形成されている。熱源Bは、例えば上記主流体の供給を受けて動作する発熱機器であり、排熱(熱エネルギ)を加熱用流体として流入口a3に供給する。なお、詳細は後述するが、電源Cは所定電圧の直流電源であり、後述する弁体を通電駆動するためのものである。 Such a thermal valve A includes an inlet a1 formed in the main flow path member L5 and an outlet a2 formed in the substrate member L1. The inflow port a1 and the outflow port a2 are entrances and exits of a main fluid (gas or liquid) that is a target fluid for passage regulation, and constitute a part of the main flow path through which the main fluid passes. The heat valve A is driven by a heat source B and a power source C, which are external drive sources, as shown in FIG. 1, and includes an inlet a3 for a heating fluid supplied from the heat source B and the heat source B3. A heating fluid outlet a4 is formed in the holding heat exchange member L7. The heat source B is a heat generating device that operates by receiving the supply of the main fluid, for example, and supplies exhaust heat (heat energy) to the inlet a3 as a heating fluid. Although details will be described later, the power source C is a DC power source having a predetermined voltage and is used for energizing and driving a valve body described later.
続いて、図3は、本熱動弁Aの内部構造を示す縦断面図である。なお、この図3では、便宜上ガスケットL2,L6を省略している。
この図3において、主流体について示される矢印は主流路a5を示している。この主流路a5は、図示するように上記流入口a1と流出口a2とを連通させる主流体の通過路であり、途中部位に主弁体a6が設けられている。主弁体a6は、上記電源Cによって駆動されることによって、終了用熱交換部材L3に形成されると共に主流路a5の一部を構成する開口a7を開/閉する。
Next, FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the present thermal valve A. In FIG. 3, the gaskets L2 and L6 are omitted for convenience.
In FIG. 3, the arrow shown for the main fluid indicates the main flow path a5. The main flow path a5 is a main fluid passage for communicating the inflow port a1 and the outflow port a2 as shown in the figure, and a main valve body a6 is provided at an intermediate position. The main valve element a6 is driven by the power source C to open / close the opening a7 that is formed in the end heat exchange member L3 and constitutes a part of the main flow path a5.
主流路a5において上記主弁体a6の上流側には、主流路a5から分岐する分岐流路a8が形成されており、当該分岐流路a8と主流路a5との分岐点には分岐流路a8を開/閉する終了弁体a9(第2の弁体)が設けられている。この終了弁体a9は、上記電源Cによって駆動されることによって、終了用熱交換部材L3に形成されると共に分岐流路a8の一部を構成する開口a10を開/閉する。 In the main flow path a5, a branch flow path a8 branched from the main flow path a5 is formed on the upstream side of the main valve body a6. A branch flow path a8 is formed at a branch point between the branch flow path a8 and the main flow path a5. An end valve body a9 (second valve body) for opening / closing is provided. The end valve element a9 is driven by the power source C to open / close an opening a10 that is formed in the end heat exchange member L3 and constitutes a part of the branch flow path a8.
また、主流路a5において、上記分岐点と主弁体a6との間には、保持用熱交換部材L7によって構成される加熱用熱交換器a11が設けられている。この加熱用熱交換器a11は、本実施形態における保持手段であり、上記主流路a5と、当該主流路a5に対向配置されると共に上記流入口a3と流出口a4とを連通させる加熱用流路a12とから構成されている。このような加熱用熱交換器a11は、主流体を加熱用流体との熱交換によって加熱するものである。また、終了用熱交換部材L3における分岐流路は、主弁体a6と対峙して設けられており、当該主弁体a6を冷却するための冷却用熱交換器a13を構成している。この冷却用熱交換器a13は、終了弁体a9と共に保持解除手段を構成している。 Further, in the main flow path a5, a heating heat exchanger a11 constituted by a holding heat exchange member L7 is provided between the branch point and the main valve body a6. The heating heat exchanger a11 is a holding means in the present embodiment, and is arranged to face the main flow path a5 and the main flow path a5, and to connect the inflow port a3 and the outflow port a4. a12. Such a heat exchanger for heating a11 heats the main fluid by heat exchange with the heating fluid. Further, the branch flow path in the end heat exchange member L3 is provided opposite to the main valve element a6, and constitutes a cooling heat exchanger a13 for cooling the main valve element a6. The cooling heat exchanger a13 constitutes a holding release means together with the end valve body a9.
続いて、主弁体a6及び終了弁体a9の詳細構造について、図4を参照して説明する。主弁体a6及び終了弁体a9は、図3に示すように弁体用部材L4によって形成されているが、詳細には変形することによって各々の流路を開閉する弁本体a14と当該弁本体a14の片面に一体に設けられたアクチュエータa15とによって構成されている。アクチュエータa15は、例えば図4に示すようにワイヤー状の形状記憶合金(ワイヤー状形状記憶合金)であり、上記電源Cからの給電によって発熱変形することによって弁本体a14を駆動する。すなわち、アクチュエータa15は、通電が遮断されている状態では形状記憶合金が規定形状となって弁本体a14を変形させることなく流路を閉じる一方、通電が開始されると形状記憶合金が発熱して収縮することにより弁本体a14を湾曲させて流路を開く。 Next, the detailed structure of the main valve element a6 and the end valve element a9 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the main valve body a6 and the end valve body a9 are formed by a valve body member L4. In detail, the main valve body a6 and the valve main body a14 that opens and closes the respective flow paths by deformation are provided. The actuator a15 is integrally provided on one side of a14. The actuator a15 is a wire-shaped shape memory alloy (wire-shaped shape memory alloy) as shown in FIG. 4, for example, and drives the valve main body a14 by being deformed by heat generation from the power supply C. In other words, the actuator a15 closes the flow path without deforming the valve main body a14 when the energization is interrupted, and the shape memory alloy generates heat when the energization is started. By contracting, the valve body a14 is bent to open the flow path.
また、図5は、上記アクチュエータa15の変形例を示す図である。この変形例に係るアクチュエータa15は、上述したワイヤー状形状記憶合金ではなく、図示するようにコイル状の形状記憶合金(コイル状形状記憶合金)であり、一端が弁本体a14に、他端が当該弁本体a14に対峙する主流路用部材L5の壁面に接続されている。このようなコイル状形状記憶合金は、通電が遮断されている状態では規定形状つまり伸張状態となって弁本体a14を変形させることなく流路を閉じる一方、通電が開始されると発熱して収縮することにより弁本体a14を湾曲させて流路を開く。 FIG. 5 is a view showing a modification of the actuator a15. The actuator a15 according to this modification is not the wire shape memory alloy described above but a coil shape memory alloy (coil shape memory alloy) as shown in the figure, one end being the valve main body a14 and the other end being the concerned. It is connected to the wall surface of the main flow path member L5 facing the valve body a14. Such a coil-shaped shape memory alloy becomes a defined shape, that is, an expanded state in a state where current is cut off, closes the flow path without deforming the valve body a14, and generates heat and contracts when power is started. As a result, the valve body a14 is bent to open the flow path.
図6は、上記主弁体a6及び終了弁体a9の別の構成例を示す図である。この構成例は、主弁体a6及び終了弁体a9を2枚の異種金属と貼り合わせたバイメタルを利用して構成するものである。図6(a)に示す構成例は、主弁体a6及び終了弁体a9をバイメタルのみで構成するものであり、バイメタルへの通電/非通電を切替えることによってバイメタルを湾曲状態あるいは規定の平坦状態に切替えて流路を開閉するものである。一方、図6(b)に示す構成例は、弁本体a14をバイメタルで構成し、アクチュエータa15をバイメタルの片面に貼り付けられたヒータによって構成するものであり、ヒータへの通電/非通電を切替えることによってバイメタルを湾曲状態あるいは規定の平坦状態に切替えて流路を開閉するものである。 FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the main valve element a6 and the end valve element a9. In this configuration example, the main valve element a6 and the end valve element a9 are configured by using a bimetal obtained by bonding two different metals. In the configuration example shown in FIG. 6 (a), the main valve element a6 and the end valve element a9 are configured only by bimetal, and the bimetal is bent or prescribed flat by switching energization / non-energization to the bimetal. To open and close the flow path. On the other hand, in the configuration example shown in FIG. 6B, the valve body a14 is made of a bimetal, and the actuator a15 is made of a heater attached to one side of the bimetal, and switching between energization / non-energization of the heater is performed. Accordingly, the flow path is opened and closed by switching the bimetal to a curved state or a specified flat state.
図7及び図8は、上記主弁体a6及び終了弁体a9のさらなる変形例を示すものである。図7の変形例は、主弁体a6あるいは終了弁体a9を付勢する圧縮バネa16(弾性手段)を各々追加装備したものである。各圧縮バネa16は、一端が主弁体a6あるいは終了弁体a9に接続され、他端が主弁体a6、終了弁体a9に各々対峙する主流路用部材L5の壁面に各々接続されている。これら圧縮バネa16は、主弁体a6が主流路a5を閉じている状態において、主弁体a6を終了用熱交換部材L3に押し付けるので、開口a7を確実に閉塞させることができ、また終了弁体a9が分岐流路a8を閉じている状態において、終了弁体a9を終了用熱交換部材L3に押し付けるので、開口a10を確実に閉塞させることができる。 7 and 8 show further modifications of the main valve element a6 and the end valve element a9. In the modification of FIG. 7, compression springs a16 (elastic means) for urging the main valve body a6 or the end valve body a9 are additionally provided. Each compression spring a16 has one end connected to the main valve element a6 or the end valve element a9, and the other end connected to the wall surface of the main flow path member L5 facing the main valve element a6 and the end valve element a9. . These compression springs a16 press the main valve body a6 against the end heat exchange member L3 in a state where the main valve body a6 closes the main flow path a5, so that the opening a7 can be reliably closed, and the end valve In the state where the body a9 closes the branch flow path a8, the end valve body a9 is pressed against the end heat exchange member L3, so that the opening a10 can be reliably closed.
一方、図8の変形例は、上記主弁体a6及び終了弁体a9を開口a7及び開口a10の両端に設けるものである。このような変形例では、開口a7及び開口a10の両端の差圧が大きい場合において開口a7及び開口a10を確実に閉塞させることができる。 On the other hand, in the modification of FIG. 8, the main valve body a6 and the end valve body a9 are provided at both ends of the opening a7 and the opening a10. In such a modification, the opening a7 and the opening a10 can be reliably closed when the differential pressure across the opening a7 and the opening a10 is large.
次に、図9及び図10を参照して、このように構成された熱動弁Aの動作について詳しく説明する。
主弁体a6は、規定状態において主流路a5を閉じる、つまり開口a7を閉塞させるが、電源Cからの通電が開始されると、アクチュエータa15によって湾曲変形させられて主流路a5を開状態とする。この結果、主流路a5には主流体が流入口a1から流出口a2に向けて流れる。
Next, with reference to FIG.9 and FIG.10, operation | movement of the thermal valve A comprised in this way is demonstrated in detail.
The main valve body a6 closes the main flow path a5 in the specified state, that is, closes the opening a7. When energization from the power source C is started, the main valve body a6 is bent and deformed by the actuator a15 to open the main flow path a5. . As a result, the main fluid flows in the main channel a5 from the inlet a1 toward the outlet a2.
このようにして主流路が開放されると、主流体の供給を受けた熱源Bは動作を開始して加熱用流体を加熱用流路a12に供給する。この結果、加熱用熱交換器a11における加熱用流体と主流体との熱交換によって主流体が主弁体a6の湾曲状態を保持し得る温度(保持温度)まで加熱される。すなわち、加熱用流体の温度及び加熱用熱交換器a11の熱交換性能は、主流体を上記保持温度まで加熱できるように設定されているので、主弁体a6の上流において主流体が保持温度まで加熱されることにより、主弁体a6は、電源Cからの通電が停止しても、湾曲状態つまり開状態を維持する。 When the main channel is opened in this way, the heat source B that has received the supply of the main fluid starts to operate and supplies the heating fluid to the heating channel a12. As a result, the main fluid is heated to a temperature (holding temperature) at which the main valve body a6 can maintain the curved state by heat exchange between the heating fluid and the main fluid in the heating heat exchanger a11. That is, since the temperature of the heating fluid and the heat exchange performance of the heating heat exchanger a11 are set so that the main fluid can be heated to the above holding temperature, the main fluid reaches the holding temperature upstream of the main valve body a6. By being heated, the main valve body a6 maintains the curved state, that is, the open state even when the energization from the power source C is stopped.
換言すると、加熱用熱交換器a11は、電源Cからの通電が停止しても、主弁体a6の湾曲状態つまり主流路の開状態を保持させる保持手段として機能する。熱動弁Aは、このような保持手段を具備しているので、電源Cのアクチュエータa15への通電による電力消費を抑制することができると共に、保持手段が加熱用熱交換器a11という極めて簡単な構造で構成されているので、小型化かつ高信頼性化が可能である。 In other words, the heat exchanger for heating a11 functions as a holding means for holding the curved state of the main valve element a6, that is, the open state of the main flow path even when the power supply from the power source C is stopped. Since the thermal valve A includes such holding means, power consumption due to energization of the actuator a15 of the power source C can be suppressed, and the holding means is an extremely simple heat exchanger a11 for heating. Since it is configured with a structure, it is possible to achieve downsizing and high reliability.
続いて、このようにして開状態が保持されている主流路を閉じる動作について、図10を参照して説明する。
主流路を閉じるためには、電源Cから終了弁体a9に通電を行う。この通電によって終了弁体a9が閉状態から開状態に移行し、この結果、分岐流路における主流体の流通が開始される。そして、この分岐流路の主流体は、冷却用熱交換器a13の作用により主弁体a6を冷却する。主弁体a6は、加熱用熱交換器a11の作用により湾曲状態つまり主流路a5の開放状態を保持していたが、冷却用熱交換器a13の作用により、加熱用熱交換器a11によって加熱されていない主流体によって冷却され、この結果、主流路a5の開放状態を保持し得なくなり、規定の形状に戻って主流路a5を閉塞する。
Subsequently, an operation of closing the main flow path in which the open state is maintained in this way will be described with reference to FIG.
In order to close the main flow path, power is supplied from the power source C to the end valve element a9. By this energization, the end valve body a9 is shifted from the closed state to the open state, and as a result, the flow of the main fluid in the branch flow path is started. The main fluid in the branch flow path cools the main valve body a6 by the action of the cooling heat exchanger a13. The main valve body a6 has been kept bent by the action of the heating heat exchanger a11, that is, the open state of the main flow path a5, but is heated by the heating heat exchanger a11 by the action of the cooling heat exchanger a13. As a result, the main flow path a5 cannot be maintained open, and the main flow path a5 is closed by returning to a prescribed shape.
また、主流路をより確実に閉じるための構成として、図11に示す構成例が考えられる。すなわち、この構成例は、上記加熱用熱交換器a11の上流かつ主流路と分岐流路の分岐点に主流路を開閉する第2の終了弁体a17を備えたものである。この第2の終了弁体a17は、上述した主弁体a6及び終了弁体a9と同様に弁本体a14(第3の弁体)とアクチュエータa15(第3のアクチュエータ)とから構成されたものであり、ノーマリON型、つまり通電しない状態では図11(a)に示すように湾曲して主流路を開状態とするが、電源Cからの通電によって図11(b)に示すように主流路を閉じるものである。このような第2の終了弁体a17への通電と共に終了弁体a9への通電を行うことにより、主流路が閉じると共に分岐流路が開放される。したがって、主流体が全て分岐流路に流れるので、冷却用熱交換器a13によって主弁体a6が確実に冷却され、もって主弁体a6が確実に閉状態となる。 Further, as a configuration for more reliably closing the main flow path, a configuration example shown in FIG. 11 can be considered. That is, this configuration example includes a second end valve element a17 that opens and closes the main flow path upstream of the heating heat exchanger a11 and at the branch point of the main flow path and the branch flow path. The second end valve element a17 is composed of a valve body a14 (third valve element) and an actuator a15 (third actuator) in the same manner as the main valve element a6 and the end valve element a9 described above. Yes, in a normally ON type, that is, in a state where no current is supplied, the main flow path is opened as shown in FIG. 11A, but the main flow path is opened as shown in FIG. Close. By energizing the end valve body a9 as well as energizing the second end valve body a17, the main flow path is closed and the branch flow path is opened. Therefore, since all the main fluid flows through the branch flow path, the main valve element a6 is reliably cooled by the cooling heat exchanger a13, and the main valve element a6 is surely closed.
このような本実施形態によれば、熱源Bから供給される加熱用流体によって主弁体a6の開状態を維持するアクチュエータa15と、上記加熱用流体によってアクチュエータa15を加熱することにより主弁体a6の開状態を保持する加熱用熱交換器a11とを備えるので、主弁体a6の開状態を保持するための構成が簡単であり、よって熱動弁Aの小型化及び高信頼性化が極めて容易である。特に、本熱動弁Aでは、上記アクチュエータa15と加熱用熱交換器a11とを採用することにより、縦30mm、横20mm、高さ約10mmという小型化を実現することが可能であると共に高信頼性を実現している。 According to the present embodiment, the actuator a15 that keeps the main valve body a6 open by the heating fluid supplied from the heat source B, and the main valve body a6 by heating the actuator a15 with the heating fluid. The heating heat exchanger a11 that maintains the open state of the main valve body a6 is simple, and the configuration for maintaining the open state of the main valve body a6 is simple. Therefore, the thermal valve A is extremely small and highly reliable. Easy. In particular, in the present thermal valve A, by adopting the actuator a15 and the heat exchanger a11 for heating, it is possible to achieve downsizing of 30 mm in length, 20 mm in width, and about 10 mm in height, and high reliability. Realize the sex.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような構成が考えられる。
(1)上記実施形態では、加熱用熱交換器a11を保持手段とすることにより簡単な構成で主弁体a6の開状態を保持するようにした。この加熱用熱交換器a11は保持手段として最も構成が簡単で小型化が容易なものとして採用したのであって、本発明における保持手段は、外部から供給される熱エネルギを用いて主弁体a6の開状態を保持し得るものであれば何でも良く、加熱用熱交換器a11に限定されるものではない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following structures can be considered.
(1) In the above embodiment, the open state of the main valve body a6 is held with a simple configuration by using the heating heat exchanger a11 as the holding means. This heating heat exchanger a11 is adopted as a holding means that has the simplest configuration and can be easily miniaturized, and the holding means in the present invention uses the main valve body a6 by using heat energy supplied from the outside. Any material can be used as long as it can maintain the open state, and is not limited to the heat exchanger a11 for heating.
(2)また、上記実施形態では、熱動弁Aから主流体の供給を受けて動作する発熱機器を外部の熱源Bとし、当該発熱機器の排熱を主弁体a6の開状態の保持に利用するものであるが、熱エネルギとしては、このような発熱機器の排熱に限定されない。排熱を利用することによって主弁体a6の開状態の保持に要するエネルギ・コストを低減することが可能となるが、エネルギ・コストを考慮する必要がないアプリケーションの場合には、排熱以外の熱エネルギを用いても良い。 (2) In the above embodiment, the heat generating device that operates by receiving the supply of the main fluid from the thermal valve A is the external heat source B, and the exhaust heat of the heat generating device is used to keep the main valve body a6 open. Although used, the heat energy is not limited to the exhaust heat of such a heat generating device. By utilizing the exhaust heat, it becomes possible to reduce the energy cost required for maintaining the open state of the main valve element a6. However, in the case of an application where the energy cost does not need to be considered, Thermal energy may be used.
(3)上記実施形態では、アクチュエータとして形状記憶合金、バイメタルあるいはヒータを用いたが、本発明のアクチュエータは、これに限定されるものでない。熱エネルギーによって駆動されるものであれば、他の手段であっても良い。
(4)上記実施形態では、保持解除手段として冷却用熱交換器a13を用いたが、本発明の保持解除手段はこれに限定されるものでない。
(3) In the above embodiment, the shape memory alloy, bimetal or heater is used as the actuator, but the actuator of the present invention is not limited to this. Other means may be used as long as it is driven by thermal energy.
(4) In the above embodiment, the cooling heat exchanger a13 is used as the holding release means, but the holding release means of the present invention is not limited to this.
L1〜L7…層部材、a1,a3…流入口、a2,a4…流出口、a5…主流路、a6…主弁体、a7,a10…開口、a8…分岐流路、a9…終了弁体、a11…加熱用熱交換器、a12…加熱用流路、a13…冷却用熱交換器、a14…弁本体、a15…アクチュエータ、a16…圧縮バネ、a17…第2の終了弁体
L1 to L7 ... layer members, a1, a3 ... inlet, a2, a4 ... outlet, a5 ... main flow path, a6 ... main valve element, a7, a10 ... opening, a8 ... branch flow path, a9 ... end valve element, a11 ... Heat exchanger for heating, a12 ... Heating channel, a13 ... Heat exchanger for cooling, a14 ... Valve body, a15 ... Actuator, a16 ... Compression spring, a17 ... Second end valve body
Claims (12)
該主流路を開/閉する弁体と、
外部からの通電に基づく発熱によって自らが形状変化して前記弁体を駆動する、あるいは外部からの通電に基づく発熱によって前記弁体を加熱して駆動するアクチュエータと、
外部から供給される熱エネルギによって前記アクチュエータあるいは前記弁体を加熱することにより弁体の駆動状態を保持する保持手段とを具備し、
保持手段は、主流路を流れる流体を加熱することにより前記アクチュエータあるいは前記弁体を加熱することを特徴とする熱動弁。 A predetermined main flow path;
A valve body for opening / closing the main flow path;
An actuator for driving the valve body by changing its shape by heat generation based on energization from outside, or driving the valve body by heat generation based on energization from outside;
Holding means for holding the driving state of the valve body by heating the actuator or the valve body by heat energy supplied from the outside,
Holding means Netsudoben, characterized in that heating the actuator or the valve body by heating the fluid flowing through the main channel.
主流路から分岐した分岐流路を開/閉する第2の弁体と、
外部からの通電に基づいて前記第2の弁体を駆動する第2のアクチュエータと、
前記分岐流路を流れる流体で弁体を冷却する冷却手段と
を具備することを特徴とする請求項3記載の熱動弁。 Holding release means
A second valve body for opening / closing the branch channel branched from the main channel;
A second actuator for driving the second valve body based on energization from outside;
The thermal valve according to claim 3, further comprising: a cooling unit that cools the valve body with a fluid flowing through the branch flow path.
外部からの通電に基づいて前記第3の弁体を駆動する第3のアクチュエータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項4記載の熱動弁。 A third valve body that is provided on the downstream side of the branch point between the main channel and the branch channel and the upstream side of the valve body in the fluid flow direction, and opens / closes the main channel;
A third actuator that drives the third valve body based on energization from outside;
The thermal valve according to claim 4, further comprising:
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