JP6702802B2

JP6702802B2 - バルブ装置

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Publication number: JP6702802B2
Application number: JP2016111988A
Authority: JP
Inventors: 悟横江
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-06-03
Also published as: CN109196257A; CN110686089A; DE112017002758T5; KR20180096791A; KR102059763B1; WO2017208785A1; CN109196257B; US20190162314A1; CN110686089B; JP2017219064A; US10823294B2

Description

本発明はバルブ装置に関する。

下記特許文献１には、冷蔵庫内の冷媒流路に介在し、弁体により冷媒の流量を調節するバルブ装置が開示されている。

特許第５６１５９９３号公報

特許文献１のバルブ装置は、円板形状の弁体でバルブ室の冷媒出口を覆い、かかる弁体を周方向に回すことで冷媒出口を開閉する。かかる弁体は、その周方向の各位置に、冷媒出口の全体をバルブ室内に露出させる切欠部や、弁体の厚み方向に貫通された微小な径の細穴が形成されている。弁体は、これら切欠部や細穴が形成された部位を冷媒出口の位置に合わせることで、冷媒の流出量を調節する。

特許文献１のバルブ装置と同様の構造を用いて冷媒の流出量をさらに細かく調節可能とするためには、穴径の異なる複数の細穴を弁体に備えればよい。弁体に形成可能な細穴の上限数は、弁体の直径やその端面の面積などにより決定される。弁体の上面には、細穴とバルブ室とを連通させる流路（例えば特許文献１の歯車側切欠部７３）や、弁体とその駆動部材との連結部（例えば特許文献１の嵌合凹部７０，７１，７２）を設ける必要がある。そのため、弁体が小さな場合には、細穴を形成可能なスペースが限定的となる。

このような問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、より多くの細穴を弁体に設けることを可能とし、小さな弁体を用いた場合でも流体の流量を細かく調節可能なバルブ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のバルブ装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動力により回動する弁体駆動部材と、前記弁体駆動部材の軸方向の一方の端面に固定され、該弁体駆動部材と周方向に一体的に回動する弁体と、前記弁体が載置される弁座面を有する弁座と、を備え、前記弁体駆動部材の前記弁体との対向面を該弁体駆動部材の下面とし、前記弁体の前記弁体駆動部材との対向面を該弁体の上面、その反対側の端面であって前記弁座面に載置される側の面を該弁体の下面としたときに、前記弁体駆動部材の下面および前記弁体の上面には、互いに嵌め合わされる嵌合部が形成されており、前記弁体は、その軸方向に貫通された孔部を有しており、前記弁座の前記弁座面には、流体の流入口または流出口である開口部が形成されており、前記弁体の上面には、該弁体の外周面から前記孔部につながる流路である溝部が形成されており、前記弁体側の前記嵌合部および前記溝部は、該弁体の上面において、該弁体を構成する他の要素に隔てられずこれらが連続して形成された部分である連続部を有していることを特徴とする

嵌合部および溝部が、弁体の上面において連続して形成されていることにより、孔部の設置可能なスペースを増加することができる。

また、前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる凹部および凸部により構成されることが好ましく、さらに、前記弁体の前記嵌合部は凹部であることが好ましい。

弁体の嵌合部を凹部とすることにより、弁体上面の形状を平坦化することができ、また、弁体の成形に要する材料を抑えることができる。

また、前記弁体側の前記嵌合部である凹部と前記溝部とは、一部が重なっていることが好ましい。

また前記弁体は、穴径の異なる複数の前記孔部を有しており、前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されていることが好ましい。

穴径の異なる複数の孔部を備えることにより、細かな流量の調節が可能となる。

また、前記弁体側の前記嵌合部である凹部は、複数の前記溝部が連続していることが好ましい。

凹部に複数の溝部を連続させることにより、より多くの孔部を設けるスペースを確保することが可能となる。

また、前記複数の孔部はいずれも、該弁体の上面における半径の略中心となる位置に配置されていることが好ましい。

孔部が弁体の半径における略中心に設けられていることにより、弁体の下面および弁座の弁座面の封止性能をより高めることができる。

また、前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有していることが好ましい。

嵌合部を複数組設けることにより、弁体駆動部材と弁体とをより確実に一体的に回動させることができる。

また、前記弁体の上面における、前記連続部を有する前記嵌合部である凹部の径方向外側には、前記弁体駆動部材の下面を支持する支持部が設けられていることが好ましい。

凹部の径方向外側に支持部が設けられていることにより、弁体の下面および弁座の弁座面の封止性能をより高めることができる。

また、前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであることが好ましい。

弁体が切欠部を備えることにより、弁体による流量の制限効果を排した最大流量による流体の流通が可能となる。

また、前記弁体の前記嵌合部である複数の凹部のうち、該弁体の上面において、前記切欠部の形成範囲の上部に配置された凹部は、前記切欠部側に貫通した貫通穴であり、前記貫通穴である凹部に嵌合された前記弁体駆動部材の前記凸部は、前記切欠部側でかしめられ、前記弁体に固着されていることが好ましい。

弁体駆動部材の凸部が弁体に固着されていることにより、弁体駆動部材と弁体とのガタつきを防止することができる。

また、前記弁体の直径は１０ｍｍ以下であり、前記弁体は、穴径の異なる５つの前記孔部を有しており、前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されており、前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有しており、前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであり、前記弁体は、その下面に、前記弁座面の前記開口部の全体を塞ぐ平面部を有していることが好ましい。

上記構成によれば、小さな弁体を用いた場合でも流体の流量を細かく調節することが可能となる。

また、前記弁体の下面には、前記孔部をその径方向の中心とし、該孔部の穴径よりも大きな直径を有する凹部である誤差吸収部が形成されていることが好ましい。

孔部が誤差吸収部を備えていることにより、弁体の回動角度の僅かなずれが吸収され、孔部による流量調節の精度が高められる。

また、前記各誤差吸収部の直径は、その対応する前記孔部の穴径に応じて決定されていることが好ましい。

穴径の小さな孔部にはそれ相応に小さな径の誤差吸収部が、穴径の大きな孔部にはそれ相当に大きな径の誤差吸収部が形成されることにより、弁体下面の面積効率が高められ、より多くの孔部を弁体に設けることが可能となる。

また、前記誤差吸収部の深さは、その対応する前記孔部の穴径よりも深いことが好ましい。

誤差吸収部がその対応する孔部の穴径よりも深いことにより、誤差吸収部により流量が制限されることが防止され、孔部による流量調節の精度を高めることができる。

また、前記嵌合部を構成する複数組の凹部および凸部は、前記弁体駆動部材および前記弁体の周方向において、不等間隔で配置されていることが好ましい。

弁体駆動部材および弁体の周方向において、複数組の嵌合部が不等間隔に配置されていることにより、弁体駆動部材および弁体の誤組み付けを防止し、これら部材の相対的な結合角度を常に一定にすることができる。

また、前記弁座の前記弁座面および前記弁体の前記下面の少なくともいずれか一方は、研磨加工されていることが好ましい。

弁座の弁座面および／または弁体の下面を研磨し、表面を滑らかにすることにより、これら弁座面および下面の封止性能を高めることができる。

また、前記駆動源はモータであり、前記弁体駆動部材は、その外周面に歯部が形成された歯車部材であり、前記駆動源の駆動力は、前記弁体駆動部材に減速されて伝達されることが好ましい。

弁体駆動部材自体を歯車部材とすることにより、動力伝達機構の部品点数を減らし、バルブ装置の小型化を図ることができる。

また、前記弁体の材料にはポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられており、前記弁体駆動部材の材料にはナイロン樹脂が用いられていることが好ましい。

流体の流量調節の精度を左右する弁体の材料には、成形性が高く耐摩耗性にも優れるポリフェニレンサルファイド樹脂を用い、一方、弁体ほどの成形精度は要求されない弁体駆動部材には安価なナイロン樹脂を用いることにより、コスト効率を高めることができる。

本発明にかかるバルブ装置によれば、より多くの細穴を弁体に設けることができ、小さな弁体を用いた場合でも流体の流量を細かく調節することが可能となる。

本実施形態にかかる冷媒バルブ装置の斜視図である。冷媒バルブ装置の底面図である。冷媒バルブ装置の図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。冷媒バルブ装置の流量調節機構の要部を示す斜視図である。弁体駆動部材、弁体、および弁座の分解斜視図である。弁体の構造を示す上面図および下面図である。弁体駆動部材の構造を示す上面図および下面図である。冷媒バルブ装置の連通状態を示す側面視断面図である。冷媒バルブ装置による冷媒流量の制御動作の説明図である。

（全体構成）
以下、本発明にかかるバルブ装置の実施形態である冷媒バルブ装置について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態にかかる冷媒バルブ装置１の外観を示す斜視図である。冷媒バルブ装置１は、冷蔵庫内の冷媒流路における圧縮器と冷却器との間に配設され、庫内を循環する冷媒の流量を調節する。なお、本発明のバルブ装置の用途は冷媒流量の調節には限られず、流体の流量を制御する目的において広範な機器に適用可能である。

冷媒バルブ装置１は、バルブ本体２と、流体である冷媒をバルブ本体２に取り込む流入管３と、取り込んだ冷媒をバルブ本体２から流出させる流出管４と、外部の制御装置と電気的に接続されるコネクタ７と、冷媒バルブ装置１を冷蔵庫内に固定するための取付プレート８とを備えている。以下の説明では、流入管３および流出管４の延長方向に平行な方向を上下方向とし、バルブ本体２側を上側、流入管３および流出管４側を下側として説明する。

図２は冷媒バルブ装置１を流入管３および流出管４の側から見た冷媒バルブ装置１の底面図である。バルブ本体２の底部からは円板形状の基台１０の下面が露出している。基台１０には弁座１５が嵌合されており、流出管４は弁座１５の流出口４ｏに、流入管３は基台１０の流入口３ｏにそれぞれ連結されている。

図３は冷媒バルブ装置１を図２のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。図３に示すように、バルブ本体２は、その外装ケース４６内に、基台１０と、開口を下に向けて上方から基台１０に被せられたカップ状のケース体である密閉カバー１１とを有している。

密閉カバー１１は、非磁性のステンレスの板材をプレス加工して形成した部材である。密閉カバー１１は、上方から下方に向かって、円形の底部３１と、底部３１の外周縁から下方に延びる小径筒部３２と、小径筒部３２よりも大径の大径筒部３３と、大径筒部３３の下端縁（開口縁）から径方向外側に広がるカバー側フランジ３４とを備えている。小径筒部３２と大径筒部３３の間には、基台１０の中心を通る軸線である軸線Ｌ０と直交する方向に延びて小径筒部３２と大径筒部３３とを連続させている環状部３５が設けられている。基台１０の周縁部には、基台１０の上面の面位置が段状に低くされることにより基台１０の板厚が薄くされた基台側フランジ１６が形成されている。密閉カバー１１および基台１０は、カバー側フランジ３４と基台側フランジ１６とが当接した状態で固定されている。密閉カバー１１の内面および基台１０の上面は、冷媒が貯留される流路であるバルブ室３６を区画している。

また、外装ケース４６内には、密閉カバー１１の内外を利用して構成された駆動源であるステッピングモータ６０が収容されている。ステッピングモータ６０の出力部であるロータ６１およびそのピニオン６６は密閉カバー１１内に配置されている。ロータ６１はその外周面に永久磁石６３を備えており、ロータ支軸１８に回転可能に支持されている。ロータ支軸１８は、上端が密閉カバー１１の底部３１に固定されており、下端が基台１０の中心に固定されている。ロータ支軸１８の軸線は軸線Ｌ０と一致しており、後述する弁体駆動部材５０および弁体２０を回動可能に支持する支軸１９の軸線Ｌ１と平行に延びている。

ステッピングモータ６０のステータ６４は、密閉カバー１１の環状部３５に載置されており、密閉カバー１１の小径筒部３２の形状に沿って環状に配置されている。ステータ６４はコイル６５を備えており、コイル６５は密閉カバー１１の小径筒部３２を介してロータ６１の永久磁石６３と対向している。コイル６５はコネクタ７と電気的に接続されており、ステッピングモータ６０は、コネクタ７を介して接続された外部の制御装置によってその動作が制御される。

（流量調節機構）
図４は、冷媒バルブ装置１の流量調節機構の要部を示す斜視図である。図５は、弁体駆動部材５０、弁体２０、および弁座１５の分解斜視図である。図５（ａ）は、これらを上方から見た図であり、図５（ｂ）はこれらを下方から見た図である。

図４および図５に示すように、冷媒バルブ装置１の流量調節機構は、図４にロータ６１として表されているステッピングモータ６０、弁体駆動部材５０、弁体２０、および弁座１５により構成されている。このうち、弁体駆動部材５０、弁体２０、および弁座１５は、共通の軸線である軸線Ｌ１に沿って、上から下へこの順に並べて配置されている。

弁体駆動部材５０はその外周面に歯部５１が形成された歯車部材であり、歯部５１はステッピングモータ６０のピニオン６６と噛合している。ステッピングモータ６０の回転は、ピニオン６６と歯部５１を介して減速されて弁体駆動部材５０に伝達される。本実施形態の弁体駆動部材５０は、それ自体が歯部５１を備えた歯車部材であることにより、流量調節機構の部品点数が抑えられており、冷媒バルブ装置１の小型化が可能とされている。

なお、図７に示すように、弁体駆動部材５０には、弁体駆動部材５０の周方向の一部から、その径方向外側に突出した腕部５２が形成されている。腕部５２は、弁体駆動部材５０が回動して所定の角度位置に達したときに、ロータ６１が備える回動規制部６７に対して軸線Ｌ１回りの一方側あるいは他方側から当接して、弁体駆動部材５０および弁体２０の回動角度を所定の範囲に制限する。

弁体駆動部材５０の端面のうち、弁体２０との対向面である下面５０ｌには、弁体２０側に突出した嵌合部である凸部５５１、５５２、５５３が、その周方向に沿って不等間隔に形成されている。以下、これら３つの凸部を総称して「凸部５５」ともいう。弁体２０の端面のうち、弁体駆動部材５０との対向面である上面２０ｕには、弁体駆動部材５０の凸部５５と対応する位置に、これら凸部５５が嵌入される嵌合部である凹部２５１、２５２、２５３が形成されている。以下、これら３つの凹部を総称して「凹部２５」ともいう。これら複数組の嵌合部が嵌め合されることで、弁体２０は弁体駆動部材５０と周方向に一体的に回動する。また、これら複数組の嵌合部が、弁体駆動部材５０および弁体２０の周方向に沿って不等間隔に配置されていることにより、弁体駆動部材５０および弁体２０の誤組み付けが防止され、これら部材の相対的な組み付け角度を常に一に定めることが可能とされている。このように、本実施形態の弁体２０および弁体駆動部材５０は、互いに他方の部材とその少なくとも一部が軸方向に重なっていることにより、周方向のズレが防止されている。

また、弁体２０の凹部２５のうち、凹部２５１は切欠部２２側に貫通した貫通穴として形成されている。そして、凹部２５１に嵌合された凸部５５１は、その先端部が切欠部２２側に露出しており、その露出した凸部５５１の先端部は切欠部２２側でかしめられている。これにより弁体２０は、弁体駆動部材５０の下面５０ｌにガタつきなく固定され、弁体駆動部材５０が弁体２０の角度位置を高い精度で制御することが可能とされている。

弁座１５は弁体２０の下方に配置されており、弁体２０は弁座１５に載置されている。基台１０には弁座１５が嵌合される開口部である弁座装着部１４が形成されている。弁座１５は、略円柱形状の部材であり、その上面には平面からなる弁座面１５ｕが設けられている。弁座１５には、軸線Ｌ１から径方向外側に外れた位置に、冷媒が流出する貫通された開口部である流出口４ｏが形成されている。弁座面１５ｕは基台１０の上面の一部を構成している。

弁体２０は、直径８ｍｍの円板形状の部材であり、その下面２０ｌが弁座面１５ｕと接触するように弁座１５に載置されている。弁体駆動部材５０がステッピングモータ６０の駆動力を受けて回動することにより、弁体２０はその下面２０ｌを弁座面１５ｕ上で滑らせながら回動する。これにより、弁座面１５ｕの流出口４ｏが閉塞された状態と、流出口４ｏの全体または一部がバルブ室３６と連通された状態とが切り換えられる。

弁体２０の下面２０ｌおよび弁座１５の弁座面１５ｕは平坦に研磨加工されている。これにより、弁体２０の下面２０ｌと弁座面１５ｕの封止性能が高められており、これらの接触面の隙間から冷媒が漏出することが防止されている。さらに、弁体駆動部材５０と弁体２０とを固定するにあたり、凸部５５１の先端部は切欠部２２でかしめられていることから、研磨加工された弁体２０の下面２０ｌにかしめ作業による擦傷や変形が生じることが防止されている。尚、本実施形態においては、弁体２０の下面２０ｌおよび弁座１５の弁座面１５ｕの両方が研磨加工されているが、いずれか一方のみを研磨加工しても相応の漏出防止効果は認められる。

（弁体の構造）
以下、図６を参照して弁体２０の構造についてより詳細に説明する。図６は弁体２０の構造を示す図である。図６（ａ）は弁体２０の上面図、図６（ｂ）は弁体２０の下面図である。

弁体２０は、その軸方向に貫通された５つの孔部である細穴部２１１，２１２，２１３，２１４，２１５を有している。以下、これら５つの細穴部を総称して「細穴部２１」ともいう。これら細穴部２１の穴径は、細穴部２１１の穴径がもっとも小さく、細穴部２１５の穴径がもっとも大きくなるように、細穴部２１１から段階的に穴径が大きくされている。本実施形態の弁体２０は、穴径の異なる複数の細穴部を備えていることにより、細かな流量の調節を行うことが可能とされている。

また、弁体２０の下面２０ｌには、下面２０ｌが弁体２０の外周面から径方向中心側に切り欠かれた冷媒流路である切欠部２２が形成されている。切欠部２２は、弁体２０が所定の角度位置になったときに、弁座面１５ｕの流出口４ｏの全体を露出可能な大きさとされている。弁体２０が切欠部２２を備えていることにより、弁体２０による流量の制限効果を排した最大流量による冷媒の流通が可能とされている。

弁体２０の上面２０ｕには、弁体２０の外周面から各細穴部２１につながる冷媒の流路である溝部２１１ｆ，２１２ｆ，２１３ｆ，２１４ｆ，２１５ｆが形成されている。以下、これら５つの溝部を総称して「溝部２１ｆ」ともいう。弁体２０の上面２０ｕにおける、凹部２５２と溝部２１１ｆ，２１２ｆとの間には、弁体２０を構成する他の要素に隔てられずこれらが連続して形成された部分（凹部２５２および溝部２１１ｆ，２１２ｆの一部が重なった部分）である連続部２７１，２７２が設けられている。同様に、凹部２５３と溝部２１４ｆ，２１５ｆとの間には、連続部２７４，２７５が設けられている。以下、これら４つの連続部を総称して「連続部２７」ともいう。

通常の設計思想においては、弁体の上面に本発明のような凹部や溝部を配置するときには、凹部の嵌合強度を確保するため、また、弁体の剛性が損なわれて弁座との間に隙間が生じることを防止するため、凹部と溝部とをこれらが連続しないよう、凹部周辺の部位を残して配置する方向へ検討が進められる。本発明の弁体は、これら凹部と溝部を、弁体の上面において、あえて連続して形成していることにより、細穴部を設置するスペースが広く確保され、細穴部の配置の自由度が高められている。

弁体２０の上面２０ｕにおける、凹部２５２，２５３の径方向外側には、弁体駆動部材５０の下面５０ｌを支持する支持部２５２ｕ，２５３ｕが設けられている。なお、本実施形態の支持部２５２ｕ，２５３ｕは、上面２０ｕと高さが揃えられている部分である。また、弁体２０の各細穴部２１は、弁体２０の上面２０ｕにおける半径の中心線ｃに沿って配置されている。このように、本実施形態の弁体２０は、直径８ｍｍの小型の弁体であるが、連続部２７を有する凹部２５２，２５３の径方向外側に支持部２５２ｕ，２５３ｕが設けられ、また、各細穴部２１が弁体の半径における中心に沿って設けられていることにより、弁体２０の下面２０ｌおよび弁座１５の弁座面１５ｕの封止性能が高められており、連続部２７を設けることによる、凹部２５２，２５３の嵌合強度の低下、および弁体２０の剛性の低下の影響が軽減されている。

さらに、本実施形態の弁体２０の材料にはポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられており、弁体駆動部材５０の材料にはナイロン樹脂が用いられている。冷媒の流量調節の精度を左右する弁体２０の材料には、成形性が高く耐摩耗性にも優れるポリフェニレンサルファイド樹脂を用い、一方、弁体２０ほどの成形精度は要求されない弁体駆動部材５０には安価なナイロン樹脂を用いることにより、コスト効率が高められているとともに、上述の連続部２７を設けることによる上記デメリットも軽減されている。

弁体２０の下面２０ｌには、各細穴部２１をその径方向の中心とし、各細穴部２１の穴径よりも大きな直径を有する凹部である誤差吸収部２６１，２６２，２６３，２６４，２６５が形成されている。以下、これら５つの誤差吸収部を総称して「誤差吸収部２６」ともいう。各細穴部２１がそれぞれ誤差吸収部２６を備えていることにより、弁体２０の回動角度の僅かなずれが吸収され、細穴部２１による流量調節の精度が高められている。

ここで、誤差吸収部２６の直径は、その対応する細穴部２１の穴径に応じて決定されている。つまり、穴径の小さな細穴部にはそれ相応に小さな径の誤差吸収部が、穴径の大きな細穴部にはそれ相当に大きな径の誤差吸収部が形成されており、弁体下面２０ｌの面積効率が高められている。これにより、弁体２０に形成可能な細穴部の数が最大化されている。なお、誤差吸収部２６の深さは、その対応する細穴部２１の穴径よりも深く形成されており、誤差吸収部２６により細穴部の流量が制限されることはない。

（冷媒バルブ装置の動作）
図８は、冷媒バルブ装置１の連通状態を示す側面視断面図である。図８（ａ）は、細穴部２１３を例として、細穴部２１を通る冷媒流路である流路Ａ１が形成された状態を示す図であり、図８（ｂ）は、切欠部２２を通る冷媒流路である流路Ａ２が形成された状態を示す図である。

外部の制御装置によりステッピングモータ６０が駆動されると、その駆動力がピニオン６６と弁体駆動部材５０の歯部５１を介して弁体駆動部材５０に伝達される。そして、弁体駆動部材５０が周方向へ回動すると、弁体２０も、弁座面１５ｕ上で弁体駆動部材５０と同方向に回動する。ここで、図８（ａ）に示すように、弁体２０の下面２０ｌに形成された誤差吸収部２６と流出口４ｏが軸線Ｌ１方向に重なると、バルブ室３６から順に、溝部２１ｆ、細穴部２１、そして誤差吸収部２６を介して流出口４ｏに連通する流路Ａ１が形成される。流路Ａ１が形成された状態では、各細穴部２１の穴径に応じて冷媒の流量が決定される。

また、図８（ｂ）に示すように、弁体２０の切欠部２２と流出口４ｏとが軸線Ｌ１方向に重なると、バルブ室３６から切欠部２２を経て流出口４ｏに至る流路Ａ２が形成される。本実施形態の切欠部２２は流出口４ｏの全体をバルブ室３６内に露出させるため、流路Ａ２は、冷媒バルブ装置１による最大流量で冷媒を流出させる。

図９は冷媒流量の制御動作の説明図である。図９の上段のグラフは冷媒バルブ装置１を介して流通する冷媒の流量を示すグラフであり、縦軸が流通量、横軸がステッピングモータ６０の駆動ステップ数を示している。なお、図９では、弁体２０はその原点位置（０ステップ）から、ステッピングモータ６０の駆動力をうけてＣＣＷ方向に回動する。以下の説明では、ステッピングモータ６０の回転方向のうち、弁体２０をＣＣＷ方向に回動させる回転方向を正回転方向、弁体２０をＣＷ方向に動作させる回転方向を逆回転方向とする。図９の下段の図はステッピングモータ６０が正回転方向に所定のステップ数駆動されたときの弁体２０の配置状態と流出口４ｏの位置との関係を示す図である。以下、図９を参照して、冷媒バルブ装置１による冷媒流量の制御動作を説明する。

まず、弁体２０が原点位置にあるときには、弁体駆動部材５０の腕部５２は、ロータ６１の回動規制部６７にＣＷ方向に当接した状態となっている。このため、原点位置にある弁体２０は、ＣＷ方向への回動が規制されている。このとき、流出口４ｏは、弁体下面２０ｌにおける、切欠部２２や誤差吸収部２６が形成された部分以外の部分である平面部により閉塞されており、冷媒の流通が遮断されている。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に４ステップ駆動されると、弁体２０はわずかにＣＣＷ方向へ回動するが、流出口４ｏは依然として弁体下面２０ｌの平面部に閉塞された状態にあり、冷媒の流通は遮断されている。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に３１ステップ駆動されると、弁体２０は、その細穴部２１１が流出口４ｏと軸線Ｌ１方向に重なる角度に配置される。これは、図８（ａ）に示す状態であり、流路Ａ１が形成されている。弁体２０が備える細穴部２１のうち、細穴部２１１は穴径の最も小さな細穴部であり、冷媒バルブ装置１は冷媒を最小流量で流通させる。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に６４ステップ駆動されると、弁体２０は、その細穴部２１２が流出口４ｏと軸線Ｌ１方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図８（ａ）に示される状態であり、流路Ａ１が形成されている。弁体２０が備える細穴部２１のうち、細穴部２１２は、細穴部２１１よりも穴径が大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置１は細穴部２１１のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に９２ステップ駆動されると、弁体２０は、その細穴部２１３が流出口４ｏと軸線Ｌ１方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図８（ａ）に示される状態であり、流路Ａ１が形成されている。弁体２０が備える細穴部２１のうち、細穴部２１３は、細穴部２１２よりも穴径が大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置１は細穴部２１２のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に１２１ステップ駆動されると、弁体２０は、その細穴部２１４が流出口４ｏと軸線Ｌ１方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図８（ａ）に示される状態であり、流路Ａ１が形成されている。弁体２０が備える細穴部２１のうち、細穴部２１４は、細穴部２１３よりも穴径が大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置１は細穴部２１３のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に１５５ステップ駆動されると、弁体２０は、その細穴部２１５が流出口４ｏと軸線Ｌ１方向に重なる角度に配置される。この位置関係も図８（ａ）に示される状態であり、流路Ａ１が形成されている。弁体２０が備える細穴部２１のうち、細穴部２１５は穴径の最も大きな細穴部であり、冷媒バルブ装置１は細穴部２１４のときよりも大きな流量で冷媒を流通させる。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に１９５ステップ駆動されると、弁体２０は、その切欠部２２が流出口４ｏと軸線Ｌ１方向に重なる角度に配置される。これは、図８（ｂ）に示す状態であり、流路Ａ２が形成されている。切欠部２２は流出口４ｏの全体をバルブ室３６に露出させ、冷媒バルブ装置１はその最大流量で冷媒を流通させる。

弁体２０が原点位置にある状態から、ステッピングモータ６０が正回転方向に２００ステップ駆動されると、弁体駆動部材５０の腕部５２がロータ６１の回動規制部６７にＣＣＷ方向に当接し、弁体２０はＣＣＷ方向へのそれ以上の回動が規制される。この角度位置においても、流出口４ｏには弁体２０の切欠部２２が軸線Ｌ１方向に重なっており、冷媒バルブ装置１はその最大流量で冷媒を流通させる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本実施形態の弁体２０側の嵌合部は凹部２５であるが、これを凸部とした場合でも、溝部との間に連続部を備えることで細穴部の数を増やすスペースを確保することができる。

１冷媒バルブ装置（バルブ装置）
１５弁座
１５ｕ弁座面
２０弁体
２０ｕ弁体の上面
２０ｌ弁体の下面
２１１〜２１５細穴部（孔部）
２１１ｆ〜２１５ｆ溝部
２２切欠部
２５１〜２５３凹部（弁体側の嵌合部）
２５２ｕ，２５３ｕ支持部
２６１〜２６５誤差吸収部
２７１，２７２，２７４，２７５連続部
３流入管
３６バルブ室
４流出管
４ｏ流出口
５０弁体駆動部材
５０ｌ弁体駆動部材の下面
５１歯部
５５１〜５５３凸部（弁体駆動部材側の嵌合部）
６０ステッピングモータ（駆動源）
６６ピニオン
Ｌ１軸線（軸方向）

Claims

駆動源と、
前記駆動源の駆動力により回動する弁体駆動部材と、
前記弁体駆動部材の軸方向の一方の端面に固定され、該弁体駆動部材と周方向に一体的に回動する弁体と、
前記弁体が載置される弁座面を有する弁座と、を備え、
前記弁体駆動部材の前記弁体との対向面を該弁体駆動部材の下面とし、前記弁体の前記弁体駆動部材との対向面を該弁体の上面、その反対側の端面であって前記弁座面に載置される側の面を該弁体の下面としたときに、
前記弁体駆動部材の下面および前記弁体の上面には、互いに嵌め合わされる嵌合部が形成されており、
前記弁体は、その軸方向に貫通された孔部を有しており、
前記弁座の前記弁座面には、流体の流入口または流出口である開口部が形成されており、
前記弁体の上面には、該弁体の外周面から前記孔部につながる流路である溝部が形成されており、
前記弁体側の前記嵌合部および前記溝部は、該弁体の上面において、該弁体を構成する他の要素に隔てられずこれらが連続して形成された部分である連続部を有していることを特徴とするバルブ装置。
前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる凹部および凸部により構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
前記弁体の前記嵌合部は凹部であることを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
前記弁体の前記嵌合部である凹部および前記溝部は、一部が重なっていることを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。
前記弁体は、穴径の異なる複数の前記孔部を有しており、
前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４に記載のバルブ装置。
前記弁体側の前記嵌合部である凹部は、複数の前記溝部と前記連続部を有していることを特徴とする請求項３を引用する請求項５に記載のバルブ装置。
前記複数の孔部はいずれも、該弁体の上面における半径の略中心となる位置に配置されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のバルブ装置。
前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、
前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有していることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のバルブ装置。
前記弁体の上面における、前記連続部を有する前記嵌合部である凹部の径方向外側には、前記弁体駆動部材の下面を支持する支持部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のバルブ装置。
前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、
前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれか一項に記載のバルブ装置。
前記弁体の前記嵌合部である複数の凹部のうち、該弁体の上面において、前記切欠部の形成範囲の上部に配置された凹部は、前記切欠部側に貫通した貫通穴であり、
前記貫通穴である凹部に嵌合された前記弁体駆動部材の前記凸部は、前記切欠部側でかしめられ、前記弁体に固着されていることを特徴とする請求項８を引用する請求項１０に記載のバルブ装置。
前記弁体の直径は１０ｍｍ以下であり、
前記弁体は、穴径の異なる５つの前記孔部を有しており、
前記弁体の上面には、前記孔部ごとに前記溝部が形成されており、
前記嵌合部は、互いに嵌め合わされる複数組の凹部および凸部により構成されており、
前記弁体側の前記嵌合部である複数の凹部は、その少なくとも一つが前記連続部を有しており、
前記弁体の下面には、該下面が前記弁体の外周面から径方向中心側に切り欠かれた流路である切欠部が形成されており、
前記切欠部は、前記弁体が所定の角度位置になったときに、前記弁座面の前記開口部の全体を露出可能な大きさであり、
前記弁体は、その下面に、前記弁座面の前記開口部の全体を塞ぐ平面部を有していることを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。
前記弁体の下面には、前記孔部をその径方向の中心とし、該孔部の穴径よりも大きな直径を有する凹部である誤差吸収部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のバルブ装置。
前記各誤差吸収部の直径は、その対応する前記孔部の穴径に応じて決定されていることを特徴とする請求項５を引用する請求項１３に記載のバルブ装置。
前記誤差吸収部の深さは、その対応する前記孔部の穴径よりも深いことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のバルブ装置。
前記嵌合部を構成する複数組の凹部および凸部は、前記弁体駆動部材および前記弁体の周方向において、不等間隔で配置されていることを特徴とする請求項８に記載のバルブ装置。
前記弁座の前記弁座面および前記弁体の前記下面の少なくともいずれか一方は、研磨加工されていることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載のバルブ装置。
前記駆動源はモータであり、
前記弁体駆動部材は、その外周面に歯部が形成された歯車部材であり、
前記駆動源の駆動力は、前記弁体駆動部材に減速されて伝達されることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載のバルブ装置。
前記弁体の材料にはポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられており、
前記弁体駆動部材の材料にはナイロン樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載のバルブ装置。