WO2014109382A1 - バルブ装置 - Google Patents

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WO2014109382A1
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rod
valve
valve device
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裕久 大上
久幸 加藤
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フタバ産業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a valve device including a valve mechanism that opens and closes a flow path and a rod mechanism that operates the valve mechanism.
  • valve device including a valve mechanism that opens and closes a flow path and a rod mechanism that operates the valve mechanism
  • a device described in Patent Document 1 below is known.
  • the valve device described in Patent Literature 1 below moves a rod forward and backward by expansion associated with a temperature change of a thermal expansion body, and operates the valve in accordance with the forward and backward movement of the rod.
  • the actuator includes: a valve mechanism that swings and opens and closes a valve body that is rotatably supported; and a thermoactuator that is a rod mechanism that projects an actuator rod by expansion associated with a temperature change of the thermal expansion body.
  • the valve body is swung by the advance and retreat of the rod.
  • the lower case and the upper case are detachably abutted to form a storage hole that spans both cases, the fluid inflow pipe and the outflow pipe are connected to the lower case, and the lower case storage hole is connected to the lower case.
  • the thermoactuator is housed so that the actuator rod protrudes toward the upper case.
  • a pressing rod provided coaxially with the actuator rod is slidably supported on the upper case, and a biasing member for biasing the pressing rod toward the actuator rod is housed in a housing hole of the upper case.
  • the valve device described in Patent Document 1 can be separated with the thermoactuator stored in the lower case and the biasing member and the pressing rod stored in the upper case. Therefore, the thermoactuator can be easily removed from the lower case, and even if the inflow pipe or outflow pipe is connected to the lower case, the thermoactuator can be easily replaced without removing the inflow pipe or outflow pipe. It is the valve device which plays.
  • the actuator rod and the pressing rod are driven to move forward and backward according to the operation of the thermoactuator, and as a result, the valve mechanism is opened and closed according to the temperature of the fluid. Therefore, the expansion amount of the thermal expansion body is appropriately selected and designed so as to be in an appropriate range according to the upper temperature limit and the lower temperature limit of the fluid.
  • the valve starts to open when the fluid temperature is about 70 ° C., and the valve is opened to 90 ° C., which is a predetermined opening degree when the fluid temperature is 95 ° C., so that no trouble occurs even if the fluid temperature reaches 130 ° C. May be required.
  • the actuator rod and the pressure rod move to a position where the engagement state between the pressure rod and the valve mechanism is broken. In other words, the actuator rod and the pressing rod will overshoot. As a result, even if the pressing rod returns to the original position, the engagement state between the pressing rod and the valve mechanism is not recovered, and there is a possibility that the entire valve device is taken out and maintenance / repair is necessary.
  • the valve mechanism is engaged even when the distance between the point where the valve mechanism engages with the pressing rod and the center of rotation thereof is separated and the pressing rod greatly advances and retracts. It is conceivable to ensure that However, if such measures are taken, the physique of the valve mechanism will increase, and the valve device may not be miniaturized.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a valve device including a valve mechanism that opens and closes a flow path and a rod mechanism that operates the valve mechanism.
  • An object of the present invention is to provide a valve device that can maintain the engagement relationship between the rod mechanism and the valve mechanism even when the range becomes large, and also enables downsizing of the entire valve device.
  • a valve device includes a valve mechanism having a valve body that opens and closes from a closed state to an open state with a predetermined opening, a rod mechanism that operates the valve mechanism by moving forward and backward,
  • the rod mechanism has a rod that opens and closes the valve body by moving forward and backward along the sliding shaft, and the valve mechanism is in a position twisted with the sliding shaft and slides It is arranged so as to rotate about a rotation axis whose angle with the shaft is approximately 90 degrees, and has a interlocking portion whose valve body opens and closes according to the rotation state, and whose tip portion contacts the rod.
  • the rod is released from the contact position between the first drive surface that contacts the tip portion from a position away from the rotation shaft to at least the position closest to the rotation shaft, and the contact portion between the tip portion and the first drive surface. And a second drive surface that comes into contact with the tip portion to a position past the rotation shaft.
  • the rod and the tip of the interlocking portion of the valve mechanism abut so that the valve element opens and closes from the open state to the closed state in accordance with the forward and backward movement of the rod.
  • the valve body can be opened and closed.
  • the rod is provided with a first drive surface and a second drive surface, and the first drive surface contacts the tip portion from a position away from the rotation shaft to at least a position closest to the rotation shaft.
  • the second drive surface comes into contact with the tip portion up to the position past the rotation axis, and the second drive surface comes into contact with the tip portion after the relationship between the tip portion and the first drive surface is released. It holds the relationship.
  • the rod mechanism side can be provided with the first drive surface and the second drive surface that contact each other and abut the tip portion of the interlocking portion of the valve mechanism without any special mechanism on the valve mechanism side. Even when the advance / retreat range of the mechanism is increased, the engagement relationship between the rod mechanism and the valve mechanism can be maintained.
  • the first drive surface and the second drive surface are provided continuously, and the tip portion of the interlocking portion is separated from the first drive surface to the second drive surface as the rod advances. It is also preferable that the contact portion is configured to continue to contact without being separated from the second drive surface to the first drive surface as the rod retreats.
  • first drive surface and the second drive surface as a continuous surface in this way, both when the rod moves forward (when opening the valve body) and when the rod moves backward (when closing the valve body) ) Can smoothly open and close the valve body without breaking the engagement relationship between the rod mechanism and the valve mechanism.
  • the first drive surface is disposed so as to be substantially orthogonal to the direction in which the slide shaft extends, and the second drive surface is along the direction in which the slide shaft extends. It is also preferable that they are arranged.
  • the first drive surface is provided so as to be substantially orthogonal to the direction in which the sliding shaft extends, so that the first drive surface is at least closest to the rotation shaft from a position away from the rotation shaft. It is possible to reliably abut the tip portion up to the position where it moves and to reliably rotate the interlocking portion.
  • the second drive surface since the second drive surface is arranged along the direction in which the slide shaft extends, the second drive surface has a length along the slide shaft even when the rod is greatly advanced. By ensuring this, a reliable contact relationship can be maintained.
  • a valve device that includes a valve mechanism that opens and closes a flow path and a rod mechanism that operates the valve mechanism, and the rod mechanism is It is possible to provide a valve device that can maintain the engagement relationship with the valve mechanism and can reduce the size of the entire valve device.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a valve device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the valve device 1 is used for an exhaust heat recovery device.
  • the exhaust heat recovery device is a known device that recovers exhaust heat of exhaust gas from an internal combustion engine into cooling water of the internal combustion engine.
  • the exhaust heat recovery device is provided with a bypass flow path through which exhaust gas from the internal combustion engine passes as it is and a heat exchange flow path for exchanging heat between the exhaust gas and cooling water.
  • the valve device 1 will be described with reference to the configuration of the exhaust heat recovery device as appropriate.
  • the valve device 1 includes a rod mechanism 2 and a valve mechanism 3.
  • the valve mechanism 3 has a valve body 313.
  • the valve body 313 is a valve that opens and closes from a closed state to an open state with a predetermined opening degree, and that opens and closes a bypass flow path of the exhaust heat recovery device.
  • the bypass passage is shut off by the valve closing operation of the valve mechanism 3, the exhaust gas flows through the heat exchange passage.
  • the bypass passage is opened by the valve opening operation of the valve mechanism 3, the bypass passage is mainly opened.
  • the exhaust gas is configured to flow therethrough.
  • the valve mechanism 3 is rotatably supported by the main body of the exhaust heat recovery device, and is provided so as to rotate about the rotation axis Axb.
  • the valve body 313 is provided so as to be rotatable around the rotation axis Axb, and is configured to contact and separate from a valve seat provided on the main body side of the exhaust heat recovery apparatus.
  • the valve body 313 is urged in the valve closing direction by a spring 314 that is an urging member.
  • An interlocking portion 311 is provided on the rod mechanism 2 side of the valve mechanism 3 so as to be interlocked with the rotation of the rotation axis Axb and the valve body 313.
  • a spherical tip portion 312 is provided at a portion where the interlocking portion 311 faces the rod mechanism 2.
  • the rod mechanism 2 includes a lower case 211 and an upper case 212.
  • a pressing rod 215 is provided so as to protrude from the upper case 212 side to the valve mechanism 3 side.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the rod mechanism 2.
  • the lower case 211 includes a hollow cylindrical part 221 and a flange part 223 formed at the end of the cylindrical part 221.
  • the upper case 212 also includes a hollow cylindrical portion 222 and a flange portion 224 formed at the end of the cylindrical portion 222.
  • the flange portion 223 of the lower case 211 and the flange portion 224 of the upper case 212 abut each other and are detachably attached by bolts and nuts.
  • an inflow pipe for supplying cooling water from an internal combustion engine (not shown) is connected to the end of the cylindrical portion 221.
  • the lower case 211 is also connected to an outflow pipe that guides the cooling water to the exhaust heat recovery device.
  • thermoactuator 213 is accommodated in the cylindrical portion 221 of the lower case 211.
  • the thermoactuator 213 includes a piston 226 that is detachably inserted into the cylindrical portion 221, and an O-ring 225 is attached to the piston 226 to prevent leakage.
  • thermoactuator 213 When the thermoactuator 213 is housed in the cylindrical portion 221, the front end surface of the piston 226 is disposed on the same plane as the surface of the flange portion 223, and cooling is performed between the inner wall of the cylindrical portion 221 and the outer wall of the thermoactuator 213. It is comprised so that the clearance gap into which water flows in may be formed.
  • thermoactuator 213 is filled with a thermal expansion body and an elastic body is accommodated. When the thermal expansion body expands due to a temperature rise, the thermoactuator 213 is configured to push the tapered end of the actuator rod 214 through the elastic body to protrude the actuator rod 214 toward the cylindrical portion 222 of the upper case 212. .
  • the urging member 220 using a coil spring or the like is accommodated in the cylindrical portion 222 of the upper case 212.
  • a pressing rod 215 is inserted into the cylindrical portion 222 coaxially with the actuator rod 214, and the pressing rod 215 is supported so as to be slidable along the sliding axis Axa with respect to the upper case 212.
  • a flange portion 227 projecting in the radial direction is formed on the lower case 211 side of the pressing rod 215, and the biasing member 220 biases the pressing rod 215 toward the actuator rod 214 via the flange portion 227.
  • a conical hole recessed in a conical shape is formed at the end of the pressing rod 215 on the actuator rod 214 side.
  • the tip of the actuator rod 214 is formed in a hemispherical shape, the tip of the actuator rod 214 is inserted into the conical hole, and the tip of the actuator rod 214 is in contact with the rear end of the pressing rod 215.
  • the front end of the pressing rod 215 protrudes from the upper case 212.
  • a cap 216 is attached to the tip of the pressing rod 215. As shown in FIG. 2, when the valve body 313 is in a closed state, the cap 216 is separated from the interlocking unit 311.
  • the interlocking portion 311 has a tip portion 312 formed on a circle centered on the rotation axis Axb, and the extending direction of the sliding axis Axa of the actuator rod 214 and the pressing rod 215 is a circle centered on the rotation axis Axb. It arrange
  • the cap 216 is provided with a first drive surface 217, a second drive surface 218, and a stopper wall 219.
  • the first drive surface 217 is provided at a position facing the tip portion 312 in the normal state.
  • the first drive surface 217 is disposed so as to be substantially orthogonal to the direction in which the sliding axis Axa extends.
  • the second drive surface 218 is a surface formed continuously with the first drive surface 217, and is a surface extending from the end of the first drive surface 217 on the rotation axis Axb side to the actuator rod 214 side.
  • the second drive surface 218 is a surface that is provided along the direction in which the sliding axis Axa extends.
  • the second driving surface 218 is provided substantially parallel to the direction in which the sliding axis Axa extends. Yes.
  • the shape in which the first drive surface 217 and the second drive surface 218 are connected by a smooth curved surface is included in the “continuously formed surfaces” described above without departing from the spirit of the present invention. Shall.
  • the stopper wall 219 is provided at the end opposite to the end where the second drive surface 218 is connected to the first drive surface 217.
  • the arrangement position of the stopper wall 219 is determined by the temperature range to which the rod mechanism 2 guarantees the operation.
  • FIG. 3 is a view for explaining the operation of the valve device 1.
  • FIG. 3A shows a state in which the actuator rod 214 and the pressing rod 215 are driven and the valve body 313 starts to open slightly.
  • 3B is a view showing a state in which the actuator rod 214 and the pressing rod 215 are further driven, and the valve body 313 is opened to 90 degrees which is a predetermined angle. The operation of the valve device 1 will be described together with the operation of the exhaust heat recovery device.
  • the exhaust heat recovery device guides the exhaust gas from the internal combustion engine to the heat exchange flow path when the valve body 313 is closed, and performs heat exchange between the exhaust gas and the cooling water to recover the exhaust heat.
  • the valve body 313 receives the pressure of the exhaust gas, swings around the rotation axis Axb against the urging force of the spring 314, and opens the valve. As a result, the exhaust gas passes through the bypass channel and is discharged to the downstream exhaust channel.
  • the cooling water flows into the cylindrical portion 221 through the inflow pipe, and flows out to the exhaust heat recovery apparatus through the outflow pipe.
  • the actuator rod 214 is retracted without the thermal expansion body expanding, and the pressing rod 215 is attached to the biasing member 220.
  • the actuator rod 214 is pushed and pulled by the force. Therefore, the valve mechanism 3 closes and opens according to the pressure of the exhaust gas.
  • the thermal expansion body expands and pushes the tapered end of the actuator rod 214. Then, the actuator rod 214 slides out of the piston 226 and pushes the pressing rod 215 against the urging force of the urging member 220.
  • the pressing rod 215 When the pressing rod 215 is pushed and protruded by the actuator rod 214, the pressing rod 215 pushes the distal end portion 312 of the interlocking portion 311 in the tangential direction, and rotates the interlocking portion 311 around the rotation axis Axb. Therefore, the valve mechanism 3 is opened, and the exhaust gas is discharged through the bypass channel.
  • the cap 216 of the pressing rod 215 initially pushes the tip portion 312 with the first drive surface 217 abutting against the tip portion 312. Since the distal end portion 312 rotates about the rotation axis Axb, the distal end portion 312 shifts toward the second drive surface 218 side of the first drive surface 217. Then, as shown in FIG. 3B, the contact surface is switched from the first drive surface 217 to the second drive surface 218, and the tip portion 312 contacts the second drive surface 218. As described above, the tip portion 312 is driven while maintaining a state in which the first drive surface 217 is in contact with the second drive surface 218. Therefore, even if the temperature of the cooling water is lowered and the pressing rod 215 is retracted from the state shown in FIG. 3B, the tip portion 312 is in contact with the first drive surface 217 from the second drive surface 218. Driven while keeping
  • the second drive surface 218 provided along the sliding axis Axa is provided so as to be substantially parallel to the sliding axis Axa, but forms an angle with the sliding axis Axa.
  • Providing is also a preferred embodiment. This aspect will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a valve device 1A which is a first modified example of the present embodiment.
  • the actuator rod 214 and the pressing rod 215 are driven, and the valve body 313 starts to open slightly.
  • FIG. 4B shows a state in which the actuator rod 214 and the pressing rod 215 are further driven, and the valve body 313 is opened to a predetermined angle of 90 degrees.
  • the cap 216a attached to the tip of the pressing rod 215 of the rod mechanism 2A has a second drive surface 218a that is along the sliding axis Axa but not substantially parallel.
  • the manner in which the tip portion 312 moves while abutting against the first drive surface 217 and the second drive surface 218a is as described above, but as the second drive surface 218a moves away from the first drive surface 217, the sliding axis Axa. Therefore, the valve element 313 is opened 90 degrees or more as a result. Therefore, this is a preferable mode when it is desired to secure the opening degree of the valve body 313 more.
  • first drive surface 217 and the second drive surface 218 are provided as a single surface, but it is also a preferable aspect to provide a plurality of second drive surfaces 218. This aspect will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a valve device 1B which is a second modification of the present embodiment.
  • the cap 216b attached to the tip of the pressing rod 215 of the rod mechanism 2B forms one first driving surface 217b in a regular octagon, and each side of the outer periphery of the first driving surface 217 The second drive surface 218b is connected.
  • the center of the tip portion 312 in the sliding direction is the bottom so that the tip portion 312 smoothly slides on the first drive surface 217 and the second drive surface 218.
  • Such a concave cross section is formed.
  • the first drive surface 217 and the second drive surface 218 are configured to have a flat plate shape.
  • the present invention is not limited to such an embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
  • Valve device 1A Valve device 1B: Valve device 2: Rod mechanism 2A: Rod mechanism 2B: Rod mechanism 3: Valve mechanism 211: Lower case 212: Upper case 213: Thermoactuator 214: Actuator rod 215: Pressing rod 216: Cap 216a: Cap 216b: Cap 217: First drive surface 217b: First drive surface 218: Second drive surface 218a: Second drive surface 218b: Second drive surface 219: Stopper wall 220: Biasing member 221: Tube portion 222 : Cylinder part 223: flange part 224: flange part 225: ring 226: piston 227: flange part 311: interlocking part 312: tip part 313: valve element Axa: sliding axis Axb: rotation axis

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Abstract

　ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができ、バルブ装置全体の小型化も可能にするバルブ装置を提供することを目的としてバルブ装置を提供する。このバルブ装置１において、押圧ロッド２１５は、回動軸Ａｘｂに対して離れた位置から少なくとも回動軸Ａｘｂに最も近接する位置まで先端部分３１２と当接する第一駆動面２１７と、先端部分３１２と第一駆動面２１７との当接関係が解除された後、回動軸Ａｘｂを通り過ぎた位置まで先端部分３１２と当接する第二駆動面２１８と、を有する。

Description

バルブ装置
　本発明は、流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置に関する。
　流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているようなものが知られている。下記特許文献１に記載のバルブ装置は、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりロッドを進退させ、そのロッドの進退に応じてバルブを作動させるものである。
　より具体的には、回転可能に支持された弁体を揺動して開閉するバルブ機構と、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりアクチュエータロッドを突き出すロッド機構であるサーモアクチュエータとを備え、アクチュエータロッドの進退により弁体を揺動するものである。更に具体的な構成としては、ロアケースとアッパーケースとを着脱可能に突き合わせて両ケース内にまたがる収納孔を形成し、流体の流入管と流出管とをロアケースに接続すると共に、ロアケースの収納孔にサーモアクチュエータをアクチュエータロッドがアッパーケース側に突き出る向きに収納するものである。そして、アクチュエータロッドと同軸上に設けた押圧ロッドをアッパーケースに摺動可能に支持すると共に、アッパーケースの収納孔に押圧ロッドをアクチュエータロッド側に付勢する付勢部材を収納している。
特開２０１０－０７１４５４号公報
　上述した構成により、上記特許文献１に記載のバルブ装置は、アッパーケースをロアケースから外すと、ロアケースにサーモアクチュエータが、アッパーケースに付勢部材と押圧ロッドとが収納された状態で分離できる。そのため、ロアケースからサーモアクチュエータを容易に取り外すことができると共に、ロアケースに流入管や流出管が接続されていても、流入管や流出管を取り外すことなく、サーモアクチュエータを容易に交換できるという優れた効果を奏するバルブ装置となっている。
　ところで、上記特許文献１に記載のバルブ装置は、サーモアクチュエータの動作に応じてアクチュエータロッド及び押圧ロッドが進退自在に駆動され、結果としてバルブ機構が流体の温度に応じて開閉される。従って、熱膨張体の膨張量は流体の温度上限及び温度下限に応じて適切な範囲となるように、適宜選択設計されるものである。
　しかしながら、より安全性を考慮し、より広い温度帯の流体に対応するように求められる場合がある。一例として、流体の温度が７０℃ぐらいからバルブを開け始めて、流体の温度が９５℃で所定開度である９０度までバルブを開き、流体の温度が１３０℃になっても不具合が生じないように求められる場合がある。そのような温度帯域の広い流体が入力されると、上記特許文献１に記載のバルブ装置では、押圧ロッドとバルブ機構との係合状態が崩れてしまう位置までアクチュエータロッド及び押圧ロッドが動いてしまい、アクチュエータロッド及び押圧ロッドがいわゆるオーバーシュートしてしまうことになる。結果として、押圧ロッドが元の位置に戻ったとしても、押圧ロッドとバルブ機構との係合状態が回復されず、バルブ装置全体を取り出して保全・修理が必要な事態となるおそれがある。
　このようなオーバーシュートの課題を解決するためには、バルブ機構が押圧ロッドと係合するポイントと、その回動中心との距離を引き離し、押圧ロッドが大きく進退した場合であっても係合状態が保たれるようにすることが考えられる。しかしながら、そのような対応を取ると、バルブ機構の体格が大きくなることになり、バルブ装置の小型化が図れなくなるおそれがある。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置であって、ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができ、バルブ装置全体の小型化も可能にする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に本発明に係るバルブ装置は、閉状態から所定開度の開状態まで開閉する弁体を有するバルブ機構と、前進及び後退することでバルブ機構を作動させるロッド機構と、を備えるバルブ装置であって、ロッド機構は、摺動軸に沿って前進及び後退することで弁体を開閉させるロッドを有し、バルブ機構は、摺動軸とねじれの位置にあり且つ摺動軸とのなす角が略９０度である回動軸を中心として回動するように配置され、その回動状態に応じて弁体が開閉し、その先端部分がロッドに当接する連動部を有する。ロッドは、回動軸に対して離れた位置から少なくとも回動軸に最も近接する位置まで先端部分と当接する第一駆動面と、先端部分と第一駆動面との当接関係が解除された後、回動軸を通り過ぎた位置まで先端部分と当接する第二駆動面と、を有する。
　本発明によれば、ロッドの前進後退に応じて弁体が開状態から閉状態まで開閉するように、ロッドとバルブ機構の連動部における先端部分とが当接するので、ロッドの摺動に応じた弁体の開閉を実現することができる。更に、ロッドには、第一駆動面と第二駆動面とが設けられ、第一駆動面は回動軸に対して離れた位置から少なくとも回動軸に最も近接する位置まで先端部分と当接し、第二駆動面は回動軸を通り過ぎた位置まで先端部分と当接するものであって、第二駆動面は先端部分と第一駆動面と当節関係が解除された後に先端部分と当接関係を保持するものである。従って、バルブ機構側に特段の機構的な工夫をせずとも、互いに連携しバルブ機構の連動部における先端部分と当接する第一駆動面及び第二駆動面をロッド機構側に設けることで、ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができる。
　また本発明に係るバルブ装置では、第一駆動面と第二駆動面とが連続して設けられ、ロッドの前進に応じて連動部の先端部分が第一駆動面から第二駆動面まで離隔することなく当接し続けると共に、ロッドの後退に応じて連動部の先端部分が第二駆動面から第一駆動面まで離隔することなく当接し続けるように構成されていることも好ましい。
　このように第一駆動面と第二駆動面とが連続した面となるように設けることで、ロッドが前進する場合（弁体を開く場合）も、ロッドが後退する場合（弁体を閉じる場合）も、ロッド機構とバルブ機構との係合関係が崩れることなく、弁体の開閉を円滑に行うことができる。
　また本発明に係るバルブ装置では、第一駆動面は、摺動軸が延びる方向に対して略直交するように配置され、第二駆動面は、摺動軸が延びる方向に対して沿うように配置されてなることも好ましい。
　この好ましい態様では、第一駆動面を摺動軸が延びる方向に対して略直交するように設けることで、第一駆動面が回動軸に対して離れた位置から少なくとも回動軸に最も近接する位置まで先端部分と確実に当接し、連動部を確実に回動することができる。また、第二駆動面は、摺動軸が延びる方向に対して沿うように配置されているので、ロッドが大きく前進した場合であっても、第二駆動面を摺動軸に沿った長さを確保することで、確実な当接関係を維持することができる。
　本発明によれば、流路を開閉するバルブ機構と、そのバルブ機構を作動させるロッド機構とを備えるバルブ装置であって、ロッド機構の進退範囲が大きくなった場合であっても、ロッド機構とバルブ機構との係合関係を保つことができ、バルブ装置全体の小型化も可能にするバルブ装置を提供することができる。
本発明の実施形態であるバルブ装置を示した概略斜視図である。 図１に示すロッド機構の概略断面図である。 図１及び図２に示すバルブ装置の動作を説明するための動作図である。 本実施形態の第一変形例を示す図である。 本実施形態の第二変形例を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　図１は、本発明の実施形態であるバルブ装置１を示す概略斜視図である。バルブ装置１は、排気熱回収装置に用いられるものである。排気熱回収装置は、内燃機関からの排気ガスの排気熱を内燃機関の冷却水に回収する周知のものである。排気熱回収装置には、内燃機関からの排気ガスをそのまま通過させるバイパス流路と、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換流路とが並列に設けられている。バルブ装置１の説明にあたっては、この排気熱回収装置に構成を適宜参照しながら説明する。
　バルブ装置１は、ロッド機構２と、バルブ機構３とを備える。バルブ機構３は、弁体３１３を有している。弁体３１３は、閉状態から所定開度の開状態まで開閉する弁であって、排気熱回収装置のバイパス流路を開閉する弁である。バルブ機構３の閉弁動作によりバイパス流路を遮断したときには、排気ガスは熱交換流路を通って流れ、バルブ機構３の開弁動作によりバイパス流路を開いたときには、主にバイパス流路を通って排気ガスが流れるように構成されている。
　バルブ機構３は、排気熱回収装置の本体に回動可能に支持され、回動軸Ａｘｂを中心に回動するように設けられている。弁体３１３は、回動軸Ａｘｂ周りに回動可能なように設けられ、排気熱回収装置の本体側に設けられた弁座と当接及び離隔するように構成されている。弁体３１３は、付勢部材であるばね３１４によって閉弁方向に付勢されている。この付勢部材であるばね３１４の付勢力に抗して、ロッド機構２によって弁体３１３を揺動させると開弁する。
　回動軸Ａｘｂ及び弁体３１３の回動に連動するように、バルブ機構３のロッド機構２側には連動部３１１が設けられている。連動部３１１がロッド機構２に対面する部分には、球状の先端部分３１２が設けられている。
　ロッド機構２は、ロアケース２１１とアッパーケース２１２とを備えている。アッパーケース２１２側からは押圧ロッド２１５がバルブ機構３側に突出するように設けられている。
　続いて、図２を参照しながらロッド機構２について更に説明する。図２は、ロッド機構２の概略断面図である。ロアケース２１１は中空の筒部２２１と、筒部２２１の端に形成されたフランジ部２２３とを備えている。
　アッパーケース２１２も中空の筒部２２２と、筒部２２２の端に形成されたフランジ部２２４とを備えている。ロアケース２１１のフランジ部２２３とアッパーケース２１２のフランジ部２２４とが突き合わされてボルト及びナットにより着脱可能に取り付けられている。
　ロアケース２１１には、図示しない内燃機関からの冷却水を供給する流入管が筒部２２１の端に接続されている。また、ロアケース２１１には冷却水を排気熱回収装置に導く流出管も接続されている。
　ロアケース２１１の筒部２２１には、サーモアクチュエータ２１３が収納されている。サーモアクチュエータ２１３は筒部２２１に着脱可能に挿入されるピストン２２６を備え、ピストン２２６にはＯリング２２５が装着されて漏れ止めされている。
　サーモアクチュエータ２１３を筒部２２１内に収納した際、ピストン２２６の先端面はフランジ部２２３の表面とほぼ同一面上に配置され、筒部２２１の内壁とサーモアクチュエータ２１３の外壁との間には冷却水が流入する隙間が形成されるように構成されている。
　サーモアクチュエータ２１３内には熱膨張体が充填されると共に、弾性体が収納されている。サーモアクチュエータ２１３は熱膨張体が温度上昇により膨張すると、弾性体を介してアクチュエータロッド２１４のテーパ状の一端を押して、アクチュエータロッド２１４をアッパーケース２１２の筒部２２２側に突き出すように構成されている。
　アッパーケース２１２の筒部２２２には、コイルスプリング等を用いた付勢部材２２０が収納されている。また、筒部２２２にはアクチュエータロッド２１４と同軸上に押圧ロッド２１５が挿入されており、押圧ロッド２１５はアッパーケース２１２に対して摺動軸Ａｘａに沿って摺動可能に支持されている。
　押圧ロッド２１５のロアケース２１１側には、径方向に張り出されたフランジ部２２７が形成され、フランジ部２２７を介して付勢部材２２０が押圧ロッド２１５をアクチュエータロッド２１４側に付勢している。
　押圧ロッド２１５のアクチュエータロッド２１４側端には、円錐状に窪まされた円錐孔が形成されている。アクチュエータロッド２１４の先端は半球状に形成され、円錐孔にアクチュエータロッド２１４の先端が挿入されて、アクチュエータロッド２１４の先端が押圧ロッド２１５の後端に接触されている。
　押圧ロッド２１５の先端は、アッパーケース２１２から突き出されている。押圧ロッド２１５の先端にはキャップ２１６が取り付けられている。図２に示すように、弁体３１３が閉じられた状態にある場合は、キャップ２１６は連動部３１１と離れている。連動部３１１には回動軸Ａｘｂを中心とする円上に先端部分３１２が形成され、アクチュエータロッド２１４や押圧ロッド２１５の摺動軸Ａｘａの延びる方向が、回動軸Ａｘｂを中心とする円の接線方向となるように配置されている。従って、押圧ロッド２１５が突き出された際に、先端部分３１２にキャップ２１６が接触するように構成されている。
　キャップ２１６には、第一駆動面２１７と、第二駆動面２１８と、ストッパ壁２１９とが設けられている。第一駆動面２１７は、通常状態において先端部分３１２と対向する位置に設けられている。第一駆動面２１７は、摺動軸Ａｘａが延びる方向に対して略直交するように配置されている。
　第二駆動面２１８は、第一駆動面２１７と連続して形成される面であり、第一駆動面２１７の回動軸Ａｘｂ側端部からアクチュエータロッド２１４側に延びる面である。第二駆動面２１８は、摺動軸Ａｘａが延びる方向に対して沿うように設けられる面であり、特に本実施形態の場合は、摺動軸Ａｘａが伸びる方向に対して略平行に設けられている。なお、第一駆動面２１７と第二駆動面２１８とが滑らかな曲面でつながっている形状においても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した「連続して形成される面」に含まれるものとする。
　ストッパ壁２１９は、第二駆動面２１８が第一駆動面２１７と繋がっている端部とは反対側の端部に設けられている。ストッパ壁２１９の配置位置は、ロッド機構２がどれくらいの温度範囲まで動作保障するかによってその設置位置が定まるものである。
　続いて、バルブ装置１の動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、バルブ装置１の動作を説明するための図であって、図３の（Ａ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が駆動され、弁体３１３がやや開き初めた状態を示し、図３の（Ｂ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が更に駆動され、弁体３１３が所定角度である９０度まで開いた状態を示す図である。バルブ装置１の動作について、排気熱回収装置の動作と共に説明する。
　排気熱回収装置は、弁体３１３の閉弁時に、内燃機関からの排気ガスを熱交換流路に導いて、排気ガスと冷却水との間での熱交換を行い、排気熱を回収する。排気ガスの圧力が増加すると、弁体３１３が排気ガスの圧力を受けて、ばね３１４の付勢力に抗して回動軸Ａｘｂの廻りに揺動し開弁する。これにより、排気ガスはバイパス流路を通って下流の排気流路に排出される。
　バルブ装置１では、冷却水が流入管を介して筒部２２１内に流入し、流出管を介して排気熱回収装置に流出する。筒部２２１流入する冷却水の温度が低いときには、図２に示すように、熱膨張体が膨張することなく、アクチュエータロッド２１４が引き込まれた状態にあり、押圧ロッド２１５が付勢部材２２０の付勢力によりアクチュエータロッド２１４側に押されて引き込まれた状態にある。よって、バルブ機構３は排気ガスの圧力に応じて閉弁・開弁をする。
　バルブ装置１は、筒部２２１に流入する冷却水の温度が上昇すると、熱膨張体が膨張してアクチュエータロッド２１４のテーパ状の端を押す。そして、アクチュエータロッド２１４が、ピストン２２６内を摺動して突き出され、押圧ロッド２１５を付勢部材２２０の付勢力に抗して押す。
　押圧ロッド２１５がアクチュエータロッド２１４により押されて突き出されると、押圧ロッド２１５は連動部３１１の先端部分３１２を接線方向に押して、連動部３１１を、回動軸Ａｘｂを中心に回動させる。よって、バルブ機構３が開弁し、排気ガスがバイパス流路を通って排出される。
　押圧ロッド２１５のキャップ２１６は、図３の（Ａ）に示すように、当初第一駆動面２１７が先端部分３１２に当接し、先端部分３１２を押し込んでいく。先端部分３１２は、回動軸Ａｘｂを中心として回動するので、第一駆動面２１７の第二駆動面２１８側にずれていく。そして、図３の（Ｂ）に示すように、当接面が第一駆動面２１７から第二駆動面２１８に切り替わり、先端部分３１２は第二駆動面２１８と当接する。このように、先端部分３１２は、第一駆動面２１７から第二駆動面２１８に当接した状態を保ちながら駆動される。従って、図３の（Ｂ）に示す状態から、冷却水の温度が下がって押圧ロッド２１５が後退しても、先端部分３１２は第二駆動面２１８から第一駆動面２１７へと当接した状態を保ちながら駆動される。
　上述した本実施形態では、摺動軸Ａｘａに沿って設けられる第二駆動面２１８を、摺動軸Ａｘａと略平行になるように設けたが、摺動軸Ａｘａとある程度の角度を成すように設けることも好ましい態様である。この態様について、図４を参照しながら説明する。
　図４は、本実施形態の第一変形例であるバルブ装置１Ａを示す図であって、図４の（Ａ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が駆動され、弁体３１３がやや開き初めた状態を示し、図４の（Ｂ）はアクチュエータロッド２１４及び押圧ロッド２１５が更に駆動され、弁体３１３が所定角度である９０度まで開いた状態を示す図である。
　図４に示すように、ロッド機構２Ａの押圧ロッド２１５先端に取り付けられているキャップ２１６ａは、摺動軸Ａｘａに沿ってはいるものの略平行ではない第二駆動面２１８ａを有している。第一駆動面２１７及び第二駆動面２１８ａに対して先端部分３１２が当接しながら動く態様は、上述した通りであるが、第二駆動面２１８ａが第一駆動面２１７から離れるに従って摺動軸Ａｘａから離れて回動軸Ａｘｂ側に近づくように傾斜しているので、弁体３１３は結果として９０度以上開くことになる。従って、弁体３１３の開度をより確保したい場合などに好ましい態様である。
　上述した本実施形態では、第一駆動面２１７も第二駆動面２１８もそれぞれ一面設けたが、第二駆動面２１８を複数面設けることも好ましい態様である。この態様について、図５を参照しながら説明する。
　図５は、本実施形態の第二変形例であるバルブ装置１Ｂを示す斜視図である。図５に示すように、ロッド機構２Ｂの押圧ロッド２１５先端に取り付けられているキャップ２１６ｂは、一つの第一駆動面２１７ｂを正八角形に形成し、第一駆動面２１７外周のそれぞれの辺に対して第二駆動面２１８ｂを繋げて形成している。
　図１～図３に示す本実施形態においては、第一駆動面２１７及び第二駆動面２１８上を先端部分３１２が円滑に摺動するように、先端部分３１２の摺動方向中央が底となるような凹状断面が形成されている。もっとも、第一駆動面２１７及び第二駆動面２１８が平板状を成すように構成されることも好ましい態様である。
　上述した本実施形態では、第二駆動面２１８と先端部分３１２とが当接する場合、押圧ロッド２１５の摺動方向に対して横からの力が加わることになる。そこで、先端部分３１２から加わる力による影響を緩和若しくは除去するため、何らかの手段で押圧ロッド２１５が撓まないように保持することも好ましい態様である。
　以上本発明はこの様な実施形態に何等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において種々なる態様で実施し得る。
１：バルブ装置
１Ａ：バルブ装置
１Ｂ：バルブ装置
２：ロッド機構
２Ａ：ロッド機構
２Ｂ：ロッド機構
３：バルブ機構
２１１：ロアケース
２１２：アッパーケース
２１３：サーモアクチュエータ
２１４：アクチュエータロッド
２１５：押圧ロッド
２１６：キャップ
２１６ａ：キャップ
２１６ｂ：キャップ
２１７：第一駆動面
２１７ｂ：第一駆動面
２１８：第二駆動面
２１８ａ：第二駆動面
２１８ｂ：第二駆動面
２１９：ストッパ壁
２２０：付勢部材
２２１：筒部
２２２：筒部
２２３：フランジ部
２２４：フランジ部
２２５：リング
２２６：ピストン
２２７：フランジ部
３１１：連動部
３１２：先端部分
３１３：弁体
Ａｘａ：摺動軸
Ａｘｂ：回動軸

Claims (3)

  1. 　閉状態から所定開度の開状態まで開閉する弁体を有するバルブ機構と、
    　前進及び後退することで前記バルブ機構を作動させるロッド機構と、を備えるバルブ装置において、
    　前記ロッド機構は、摺動軸に沿って前進及び後退することで前記弁体を開閉させるロッドを有し、
    　前記バルブ機構は、前記摺動軸とねじれの位置にあり且つ前記摺動軸とのなす角が略９０度である回動軸を中心として回動するように配置され、その回動状態に応じて前記弁体が開閉し、その先端部分が前記ロッドに当接する連動部を有し、
    　前記ロッドは、前記回動軸に対して離れた位置から少なくとも前記回動軸に最も近接する位置まで前記先端部分と当接する第一駆動面と、前記先端部分と前記第一駆動面との当接関係が解除された後、前記回動軸を通り過ぎた位置まで前記先端部分と当接する第二駆動面と、を有することを特徴とするバルブ装置。
  2. 　前記第一駆動面と前記第二駆動面とが連続して設けられ、前記ロッドの前進に応じて前記連動部の前記先端部分が前記第一駆動面から前記第二駆動面まで離隔することなく当接し続けると共に、前記ロッドの後退に応じて前記連動部の前記先端部分が前記第二駆動面から前記第一駆動面まで離隔することなく当接し続けるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ装置。
  3. 　前記第一駆動面は、前記摺動軸が延びる方向に対して略直交するように配置され、
    　前記第二駆動面は、前記摺動軸が延びる方向に対して沿うように配置されてなることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ装置。
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