WO2016136643A1 - 流路開閉弁 - Google Patents

Abstract

　本発明の目的は、流路開閉弁の開閉動作時における負荷トルクを低減するとともに、流路開閉弁をロックすることが可能な流路開閉弁を提供することである。　流路開閉弁（１０）は、弁ハウジング（３０）と、シャフト（５０）とともに回転可能な弁体（４０）と、シャフト（５０）を回転させる第１駆動機構（６０）と、弁体（４０）が着座するシールリング（７０）と、シールリング（７０）を移動させるシールリング移動機構（８０）と、弁体（４０）の回転を阻止するロック機構（９０）とを具備する。ロック機構（９０）は、シールリング（７０）またはシールリング移動機構（８０）に設けられる第１係合部（９４）と、弁体（４０）に設けられる第２係合部（９５）とを備える。

Description

流路開閉弁

　本発明は、流路開閉弁、特に、ロック機構を備える流路開閉弁に関する。

　流路開閉弁として、ボール弁が用いられる場合がある。ボール弁の弁体は、ボール弁の閉鎖時に、シールリングに着座する。ボール弁の開閉動作時には、シールリングがボール弁の弁体と擦れ合うことにより、比較的大きな負荷トルクが発生する。

　関連する技術として、特許文献１には、流路開閉弁が記載されている。特許文献１に記載の流路開閉弁では、ボール弁の弁体の曲率中心を、ボール弁の弁体を回転させるシャフトの軸線から外れた位置に配置している。そして、当該配置により、ボール弁の開閉動作時における負荷トルクを低減している。

特許第５６１５１１７号公報

　本発明の目的は、流路開閉弁の開閉動作時における負荷トルクを低減するとともに、流路開閉弁をロックすることが可能な流路開閉弁を提供することにある。

　いくつかの実施形態の流路開閉弁は、流路を有する弁ハウジングと、前記流路に配置され、シャフトとともに回転可能な弁体と、前記シャフトを回転させる第１駆動機構と、前記流路に配置され、前記弁体が着座するシールリングと、前記シールリングを、前記弁体に接触可能な第１位置と前記弁体から離間する第２位置との間で移動させるシールリング移動機構と、前記弁体の回転を阻止するロック機構と、を具備する。前記ロック機構は、前記シールリングまたは前記シールリング移動機構に設けられる第１係合部と、前記弁体に設けられる第２係合部とを備える。

　本発明により、流路開閉弁の開閉動作時における負荷トルクを低減するとともに、流路開閉弁をロックすることが可能な流路開閉弁が提供できる。

　添付の図面は、実施形態の説明を助けるために本明細書に組み込まれる。なお、図面は、本発明を、図示された例および説明された例に限定するものとして解釈されるべきではない。
図１Ａは、流路開閉弁を模式的に示す概略断面図であり、流路開閉弁の閉鎖状態を示す図である。 図１Ｂは、流路開閉弁を模式的に示す概略断面図であり、流路開閉弁の開放状態を示す図である。 図２は、流路開閉弁を模式的に示す概略断面図である。 図３Ａは、図２の２点鎖線で囲まれた領域Ｂの拡大図であり、ロック機構によるロック状態を示す図である。 図３Ｂは、図２の２点鎖線で囲まれた領域Ｂの拡大図であり、ロック機構９０によるロックが解除された状態を示す図である。 図３Ｃは、図３Ｂに示される弁体のＣ－Ｃ矢視図である。 図３Ｄは、図３Ｂに示される弁体（変形例）のＣ－Ｃ矢視図である。 図３Ｅは、図３ＤのＧ－Ｇ矢視断面図である。 図４は、ロック機構の変形例を示す概略断面図である。 図５は、流路開閉弁を模式的に示す概略断面図である。 図６Ａは、流路開閉弁を模式的に示す概略斜視図（一部切欠き斜視図）である。 図６Ｂは、流路開閉弁を模式的に示す概略斜視図（一部切欠き斜視図）である。 図７Ａは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリングが弁体に接触するとともに、弁体がロック機構によりロックされている状態を示す図である。 図７Ｂは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリングが弁体に接触するとともに、弁体のロックが解除されている状態を示す図である。 図７Ｃは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリングが弁体から離間するとともに、弁体のロックが解除されている状態を示す図である。 図７Ｄは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリングが弁体に接触するとともに、弁体がロック機構によりロックされている状態を示す図である。 図８Ａは、第１係合部および第２係合部の一例を示す概略平面図である。 図８Ｂは、第１係合部の一例を示す概略側面図である。 図８Ｃは、第１係合部および第２係合部の一例を示す概略平面図である。 図８Ｄは、第１係合部および第２係合部の一例を示す概略平面図である。

　以下、流路開閉弁に関して、添付図面を参照して説明する。以下の詳細な説明においては、実施形態の包括的な理解を提供するために、説明の目的で多くの詳細な特定事項が開示される。しかし、一又は複数の実施形態は、これらの詳細な特定事項なしで実行可能であることが明らかである。

（座標系の定義）
　本明細書において、流路開閉弁の入口部分における流体の流れに平行な軸をＸ軸、流路開閉弁の弁体を回転させるシャフトの軸線に平行な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸に直交する軸をＹ軸と定義する。

（発明者によって認識された事項）
　図１Ａおよび図１Ｂを参照して、発明者によって認識された事項について説明する。図１Ａは、流路開閉弁１を模式的に示す概略断面図であり、流路開閉弁１の閉鎖状態を示す図である。図１Ｂは、流路開閉弁１を模式的に示す概略断面図であり、流路開閉弁１の開放状態を示す図である。

　図１Ａに示されるように、流路開閉弁１は、弁ハウジング３と、弁体４（ボール弁体）と、シールリング７とを備える。弁ハウジング３は、流路２を有する。弁体４は、流路２に配置され、回転軸Ａ１まわりに回転可能である。シールリング７は、流路２に配置される。流路開閉弁１の閉鎖時に、弁体４は、シールリング７に着座する。なお、図１Ａにおいて、矢印Ｆは、流路開閉弁１の入口部分における流体の流れ方向を示す。矢印Ｆが示す方向は、Ｘ軸正の方向に一致している。

　図１Ａに記載の弁体４は、流路開閉弁１の閉鎖時に、シールリング７に着座する球面形状部４ａを有する。球面形状部４ａの曲率中心Ａ２は、回転軸Ａ１上にない。換言すれば、球面形状部４ａの曲率中心Ａ２は、回転軸Ａ１から偏心した位置にある。

　図１Ａおよび図１Ｂに記載の例では、球面形状部４ａの曲率中心Ａ２が回転軸Ａ１上にない。このため、弁体４が回転軸Ａ１まわりに回転すると（換言すれば、流路開閉弁１が開動作すると）、弁体４は、シールリング７から離間する。弁体４がシールリング７から離間することにより、弁体４を、より小さなトルクで回転させることが可能となる。換言すれば、弁体４がシールリング７から離間することにより、流路開閉弁１の開閉動作時における負荷トルクを低減することが可能となる。

　流路開閉弁１を作動させるための電源がＯＦＦであり、かつ、流路開閉弁１（弁体４）に流体圧が作用している場合を想定する。電源がＯＦＦにされる理由は、例えば、流路開閉弁１を備えるシステムの輸送のため、省電力のため、または、流路開閉弁１の故障のためである。図１Ａおよび図１Ｂに記載の例では、球面形状部４ａの曲率中心Ａ２が回転軸Ａ１上にない。このため、弁体４に矢印Ｆによって示される方向に流体圧が作用すると、弁体４は、開方向に回転移動する。すなわち、図１Ａおよび図１Ｂに記載の流路開閉弁１では、流路開閉弁１を作動させるための電源がＯＦＦである時に、流体の流れを遮断することができない。

　なお、図１Ａおよび図１Ｂに記載の例は、球面形状部４ａの曲率中心Ａ２が回転軸Ａ１上にない例である。しかし、球面形状部４ａの曲率中心Ａ２が回転軸Ａ１上にある場合においても、流路開閉弁１を作動させるための電源がＯＦＦである時に、弁体４が振動等により移動する事態が発生し得る。

　なお、図１Ａおよび図１Ｂは、発明者によって認識された事項を説明するために、便宜的に用いた図であって、本願出願前における公知技術を示すものではない。

（流路開閉弁の概要）
　図２乃至図３Ｃを参照して、実施形態による流路開閉弁について説明する。図２は、流路開閉弁１０を模式的に示す概略断面図である。

　図２に示されるように、流路開閉弁１０は、弁ハウジング３０と、弁体４０（ボール弁体）と、シャフト５０と、シャフトを回転させる第１駆動機構６０と、シールリング７０と、シールリング移動機構８０と、ロック機構９０とを備える。

　弁ハウジング３０は、弁体４０が配置される流路２０を有する。流路２０は、弁体４０の上流側に位置する上流側流路２０Ａと、弁体４０の下流側に位置する下流側流路２０Ｂとを含む。なお、図２において、矢印Ｆは、流路開閉弁１の入口部分における流体の流れ方向を示す。矢印Ｆが示す方向は、Ｘ軸正の方向に一致する。

　弁体４０は、流路２０に配置され、シャフト５０とともに回転軸Ａ１まわりに回転可能である。シャフト５０と弁体４０とは、互いに固着されていてもよい。代替的に、シャフト５０と弁体４０とは、一体に形成される部材であってもよい。

　弁体４０には、弁体内流路４２が設けられていてもよい。弁体４０が閉位置にある時、弁体内流路４２は、流路２０と不整合である（換言すれば、弁体内流路４２は、上流側流路２０Ａまたは下流側流路２０Ｂのうちの少なくとも一方と流体連通しない。）。弁体４０が開位置にある時、弁体内流路４２は、流路２０と整合する（換言すれば、弁体内流路４２は、上流側流路２０Ａおよび下流側流路２０Ｂと流体連通する。）。

　弁体４０は、流路開閉弁１０の閉鎖時に、シールリング７０に着座する球面形状部４０ａを有する。球面形状部４０ａの曲率中心Ａ２は、シャフト５０の回転軸Ａ１上にあってもよい。代替的に、球面形状部４０ａの曲率中心Ａ２は、シャフト５０の回転軸Ａ１上になくてもよい。

　第１駆動機構６０は、モータ等の駆動源からの動力を用いてシャフト５０を回転させることが可能である。シャフト５０の回転により、弁体４０は、閉位置と開位置との間で、回転移動する。なお、図２は、弁体４０が閉位置にある状態を示している。

　シールリング７０は、流路２０に配置される。少なくとも流路開閉弁１０の閉鎖時には、弁体４０は、シールリング７０に着座する。シールリングの材質は、例えば、三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＣ）である。三フッ化エチレンは、ポリテトラフルオロエチレンよりも硬度が高い。三フッ化エチレンは、極低温下でも使用可能であるため、流路２０を流れる流体が極低温流体（例えば、液体水素、液体酸素、液体窒素等）である場合等に好適である。

　シールリング移動機構８０は、シールリング７０を移動させる。シールリング移動機構８０は、Ｘ軸方向に沿って（換言すれば、シャフト５０の回転軸Ａ１に垂直な方向に沿って）、シールリング７０を移動させる。シールリング移動機構８０は、シールリング７０を、弁体４０に接触可能な第１位置Ｐ１と、弁体４０から離間する第２位置Ｐ２との間で移動させる。なお、図２は、シールリング７０が第１位置Ｐ１にある状態を示している。

　シールリング移動機構８０は、シールリング７０を移動させる機構であれば、どのような機構であってもよい。図２に記載の例では、シールリング移動機構８０は、ソレノイド８２と、移動部材８４（例えば、アーマチャ）と、弾性部材８６（例えば、コイルばね）とを有する。ソレノイド８２に流れる電流により、移動部材８４は、Ｘ軸正の方向またはＸ軸負の方向に移動する。すなわち、ソレノイド８２は、移動部材８４を弁ハウジング３０に対して相対移動させる第２駆動機構を構成する。ソレノイド８２に電流が流れない時、移動部材８４は、弾性部材８６によって、Ｘ軸正の方向に向かって付勢される。換言すれば、ソレノイド８２に電流が流れない時、シールリング７０は、弁体４０に向かって付勢される。

　ロック機構９０は、弁体４０の回転を阻止する機構である。図３Ａ乃至図３Ｃを参照して、ロック機構９０について説明する。図３Ａは、図２の２点鎖線で囲まれた領域Ｂの拡大図であり、ロック機構９０によるロック状態を示す図である。図３Ｂは、図２の２点鎖線で囲まれた領域Ｂの拡大図であり、ロック機構９０によるロックが解除された状態を示す図である。図３Ｃは、図３ＢのＣ－Ｃ矢視断面図である。

　図３Ａに示されるロック状態において、移動部材８４（シールリング移動機構）の第１係合部９４は、弁体４０の第２係合部９５に係合する。移動部材８４の第１係合部９４は、例えば、移動部材８４の突出部分（Ｘ軸正の方向に向かって突出する部分）である。他方、弁体４０の第２係合部９５は、例えば、弁体４０の表面に設けられた凹部である。図３Ａに記載の例では、第１係合部９４と、第２係合部９５とが係合することにより、弁体４０が、回転軸Ａ１（Ｚ軸）まわりに＋Ｒ方向に回転することが阻止される。なお、第１係合部９４、および、第２係合部９５の形状を工夫することにより、第１係合部９４と第２係合部９５とが互いに係合する場合に、弁体４０が、回転軸Ａ１（Ｚ軸）まわりに＋Ｒ方向に回転することが阻止されるとともに、弁体４０が、回転軸Ａ１（Ｚ軸）まわりに－Ｒ方向に回転することを阻止されるようにすることも可能である。

　図３Ａに記載の例では、流路開閉弁１０は、ロック機構９０を備える。このため、流路開閉弁１０を作動させるための電源がＯＦＦである時に、弁体４の移動が効果的に阻止される。流路開閉弁１０が、ロケットの推進薬（例えば、液体水素）の流路に配置される場合には、流路開閉弁１０を作動させるための電源がＯＦＦである時に、推進薬の流路開閉弁１０の下流側への洩れが効果的に抑制される。

　図３Ｂに示されるように、ロック機構９０によるロックを解除する際には、移動部材８４は、弾性部材８６の付勢力に抗して、Ｘ軸負の方向に移動される。移動部材８４の移動に伴い、移動部材８４によって保持されているシールリング７０は、弁体４０から離間する第２位置Ｐ２に移動する。また、移動部材８４の移動に伴い、移動部材８４の第１係合部９４と、弁体４０の第２係合部９５との係合が解除される。その結果、弁体４０が、回転軸Ａ１（Ｚ軸）まわりに回転することが可能となる。

　図３Ｂに示される状態では、シールリング７０は、弁体４０から離間する第２位置Ｐ２に位置している。このため、流路開閉弁の開閉動作時における弁体４０の回転負荷トルクが、効果的に低減される。

　図３Ｃは、図３Ｂに示された弁体４０のＣ－Ｃ矢視図である。図３Ｂおよび図３Ｃに記載の例では、第１係合部９４は、シャフト５０の回転軸Ａ１に沿う方向に互いに離間配置される上側第１係合部９４ａおよび下側第１係合部９４ｂを備える。また、図３Ｂおよび図３Ｃに記載の例では、第２係合部９５は、シャフト５０の回転軸Ａ１（Ｚ軸に平行な方向）に沿う方向に互いに離間配置される上側第２係合部９５ａおよび下側第２係合部９５ｂを備える。このため、図３Ｂおよび図３Ｃに記載の例では、第１係合部９４と第２係合部９５との係合を、より強固にすることが可能である。

　図３Ｃに示されるように、上側第２係合部９５ａおよび下側第２係合部９５ｂは、弁体４０の表面に設けられた凹部９６（例えば、半リング状の凹部）の端面であってもよい。

　図３Ｄは、上側第２係合部９５ａおよび下側第２係合部９５ｂの変形例を示す。図３Ｄは、図３Ｂに示された弁体４０（変形例）のＣ－Ｃ矢視図である。また、図３Ｅは、図３ＤのＧ－Ｇ矢視断面図である。図３Ｂ、図３Ｄおよび図３Ｅに記載の例では、第２係合部９５は、シャフト５０の回転軸Ａ１（Ｚ軸に平行な方向）に沿う方向に互いに離間配置される上側第２係合部９５ａおよび下側第２係合部９５ｂを備える。このため、図３Ｂ、図３Ｄおよび図３Ｅに記載の例では、第１係合部９４と第２係合部９５との係合を、より強固にすることが可能である。なお、上側第２係合部９５ａおよび下側第２係合部９５ｂは、弁体４０の表面に設けられた凹部９６の端面であってもよい。

　図３Ｃ乃至図３Ｅに記載の例では、弁体４０は、第２係合部９５に連接する上段面に平滑な接触面９７を有する。より具体的には、弁体４０は、上側第２係合部９５ａに連設する上段面に、平滑な上側接触面９７ａを有し、弁体４０は、下側第２係合部９５ｂに連設する上段面に、平滑な下側接触面９７ｂを有する。このため、振動等に起因して、弁体４０の回転時に、第１係合部９４が弁体４０の接触面（９７ａ、９７ｂ）に接触する場合であっても、接触面（９７ａ、９７ｂ）が平滑であることにより、弁体４０の回転が阻害されることがない。

　図２乃至図３Ｅに記載の例では、シールリング移動機構８０に、ロック機構９０の第１係合部９４が設けられている。このため、ロック機構９０を作動させるために、新たに駆動機構等を設ける必要がない。その結果、流路開閉弁１０が複雑化することが抑制される。

（ロック機構の変形例）
　図４は、ロック機構の変形例を示す概略断面図である。図４に記載の例では、シールリング７０に第１係合部９４が設けられている点で、図２乃至図３Ｃに記載の例とは異なる。図４に記載の例は、その他の点では、図２乃至図３Ｃに記載の例と同様である。

　シールリング７０の第１係合部９４は、例えば、シールリング７０の先端部分である。他方、弁体４０の第２係合部９５は、例えば、弁体４０の表面に設けられた凹部である。図４に記載の例では、第１係合部９４と、第２係合部９５とが係合することにより、弁体４０が、回転軸Ａ１（Ｚ軸）まわりに＋Ｒ方向に回転することが阻止される。

　図４に記載の例では、シールリング７０に、ロック機構９０の第１係合部９４が設けられる。このため、ロック機構９０を作動させるために、新たに駆動機構等を設ける必要がない。その結果、流路開閉弁１０が複雑化することが抑制される。

（流路開閉弁のより詳細な説明）
　図５乃至図７Ｃを参照して、流路開閉弁１０について、より詳細に説明する。図５乃至図７Ｃにおいて、図２乃至図４に記載した部材と同じ機能を有する部材については、同一の図番が付されている。同一の図番が付された部材について、繰り返しの説明は、省略する。

　図５は、流路開閉弁１０を模式的に示す概略断面図である。図５に示されるように、流路開閉弁１０は、弁ハウジング３０と、弁体４０（ボール弁体）と、シャフト５０と、シャフトを回転させる第１駆動機構６０と、シールリング７０と、シールリング移動機構８０と、ロック機構９０とを備える。なお、軸受５２は、シャフト５０を回転可能に支持する軸受である。

（弁体４０）
　弁体４０は、流路２０に配置され、シャフト５０とともに回転軸Ａ１まわりに回転可能である。弁体４０には、弁体内流路４２が設けられていてもよい。弁体４０が閉位置にある時、弁体内流路４２は、流路２０と不整合である。弁体４０が開位置にある時、弁体内流路４２は、流路２０と整合する。

　図５に記載の弁体４０は、流路開閉弁１０の閉鎖時に、シールリング７０に着座する球面形状部４０ａを有する。球面形状部４０ａの曲率中心Ａ２は、シャフトの回転軸Ａ１上にない（図２に記載の例では、球面形状部の曲率中心Ａ２は、シャフトの回転軸Ａ１に対してＹ軸負の方向に偏心している。

（第１駆動機構）
　第１駆動機構６０は、モータ等の駆動源からの動力を用いてシャフト５０を回転させることが可能である。シャフト５０の回転により、弁体４０は、閉位置と開位置との間で、回転移動する。なお、図５は、弁体４０が閉位置にある状態を示している。

　第１駆動機構６０は、例えば、モータ６２と、モータ６２の出力軸に接続されたボールねじ６４と、ボールナット６５と、第１リンク部材６６と第２リンク部材６７とを含むリンク機構とを備える。なお、軸受６３は、ボールねじ６４を回転可能に支持する軸受である。

　図６Ａおよび図６Ｂは、流路開閉弁１０を模式的に示す概略斜視図である。図６Ａは、流路開閉弁１０が閉じている状態を示す概略斜視図であり、図６Ｂは、流路開閉弁１０が開いている状態を示す概略斜視図である。図６Ａを参照すると、第１リンク部材６６の第１端部は、ボールナット６５にピボット連結され、第１リンク部材６６の第２端部６６ａは、第２リンク部材６７の第１端部にピボット連結されている。また、第２リンク部材６７の第２端部は、シャフト５０に対して回転不能に連結されている。

　流路開閉弁１０が、図６Ａに示される閉状態から、図６Ｂに示される開状態に変化する際の動作について説明する。図６Ａに示される状態では、ボールナット６５は、モータ６２から最も離れた位置に位置する。図６Ａに示される状態において、モータ６２を駆動する。モータ６２の駆動により、モータの出力軸が回転する。モータの出力軸の回転により、ボールねじ６４が回転する。ボールねじ６４の回転により、ボールナット６５が、モータ６２に近づく方向に移動する。ボールナット６５が、モータ６２に近づく方向に移動するにつれて、第１リンク部材６６の第２端部６６ａ（および、第２端部６６ａに連結された第２リンク部材６７の第１端部）が、シャフト５０の回転軸まわりに、＋Ｒ方向（反時計回り）に回転する。第２リンク部材６７の第１端部が、シャフト５０の回転軸まわりに、＋Ｒ方向に回転することにより、シャフト５０が、シャフトの回転軸まわりに、＋Ｒ方向に回転する。

　流路開閉弁１０が、図６Ｂに示される開状態から、図６Ａに示される閉状態に変化する際の動作については、図６Ａに示される閉状態から、図６Ｂに示される開状態に変化する際の動作の逆である。

　なお、図５乃至図６Ｂに記載の例では、モータの出力軸と、シャフト５０の回転軸Ａ１とが同軸でない。このため、流体が液体水素、液体酸素、液体窒素等の極低温流体である場合であっても、極低温流体とモータとの間の熱伝達量を低減することが可能である。また、図６Ａおよび図６Ｂに記載の例では、モータ６２とシャフト５０とが、リンク機構を介して動力伝達可能である。リンク機構が介在することにより、極低温流体とモータとの間の熱伝達量を低減することが可能である。

（シールリング移動機構８０、および、ロック機構９０）
　図７Ａ乃至図７Ｃを参照して、シールリング移動機構８０およびロック機構９０について説明する。図７Ａは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリング７０が弁体４０に接触するとともに、弁体４０がロック機構９０によりロックされている状態を示す図である。図７Ｂは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリング７０が弁体４０に接触するとともに、弁体４０のロックが解除されている状態を示す図である。図７Ｃは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリング７０が弁体４０から離間するとともに、弁体４０のロックが解除されている状態を示す図である。

（シールリング移動機構８０）
　シールリング移動機構８０は、シールリング７０を移動させる。シールリング移動機構８０は、シールリング７０を、Ｘ軸方向に沿って移動させる。シールリング移動機構８０は、シールリング７０を、弁体４０に接触可能な第１位置Ｐ１と、弁体４０から離間する第２位置Ｐ２との間で移動させる。なお、図７Ａおよび図７Ｂは、シールリング７０が第１位置Ｐ１にある状態を示している。

　シールリング移動機構８０は、シールリング７０を移動させる機構であれば、どのような機構であってもよい。図７Ａに記載の例では、シールリング移動機構８０は、移動部材８４と、移動部材８４を移動させる第２駆動機構とを備える。図７Ａに記載の例では、第２駆動機構は、ソレノイド８２である。代替的に、第２駆動機構は、流体作動式のアクチュエータであってもよい。

　移動部材８４は、移動部材本体８４Ａを備える。移動部材本体８４Ａは、第２駆動機構の作用によって、Ｘ軸正の方向またはＸ軸負の方向に移動する。より具体的には、移動部材本体８４Ａは、ソレノイド８２に流れる電流に応答して、Ｘ軸正の方向またはＸ軸負の方向に移動する。

　図７Ａに記載の例では、移動部材本体８４Ａは、アーマチャ８４Ａ１と、アーマチャ８４Ａ１に対して移動不能に固定された突出部材８４Ａ２とを備える。突出部材８４Ａ２は、例えば、環状の部材である。

　移動部材本体８４Ａ（移動部材本体の先端部）は、シールリング７０に係合可能なシールリング係合部８４ａを備える。シールリング係合部８４ａは、移動部材本体８４Ａが、Ｘ軸負の方向（換言すれば、弁体４０から離間する方向）に移動する時、シールリング７０に係合する。シールリング７０は、シールリング係合部８４ａと係合した後、移動部材本体８４Ａとともに、Ｘ軸負の方向（換言すれば、弁体４０から離間する方向）に移動することが可能である（必要であれば、図７Ｃを参照）。

　移動部材８４は、移動部材本体８４Ａに対して相対移動可能なスライダ８４Ｂと、移動部材本体８４Ａとスライダ８４Ｂとの間に配置される第１弾性部材８４Ｃ（例えば、コイルばね）と、弁ハウジング３０とスライダ８４Ｂとの間に配置される第２弾性部材８４Ｄ（例えば、皿ばね）とを備える。

　移動部材本体８４Ａは、ソレノイド８２に電流が流れない時（換言すれば、第２駆動機構が非作動状態の時）、第１弾性部材８４Ｃおよび第２弾性部材８４Ｄによって、Ｘ軸正の方向（すなわち、弁体４０に向かう方向）に向かって付勢される。

　スライダ８４Ｂは、第２弾性部材８４Ｄによって、Ｘ軸正の方向（すなわち、弁体４０に向かう方向）に向かって付勢される。スライダ８４Ｂ（スライダの先端部）は、シールリング７０に係合可能なシールリング係合部８４ｂを備える。第２弾性部材８４Ｄによって付勢されるスライダ８４Ｂは、シールリング係合部８４ｂを介して、シールリング７０を弁体４０に対して押圧する。換言すれば、第２弾性部材８４Ｄによる付勢力がスライダ８４Ｂに作用することによって、シールリング７０は、弁体４０の球面形状部４０ａに対して効果的に押圧される。シールリング７０が、弁体４０の球面形状部４０ａに対して効果的に押圧されることにより、弁体４０がシールリング７０によって確実にシールされる。

　第１弾性部材８４Ｃは、移動部材本体８４Ａとスライダ８４Ｂとの間に配置される。より具体的には、第１弾性部材８４Ｃは、移動部材本体８４Ａに設けられた弾性部材受け部材８４ａ１と、スライダ８４Ｂの側方突出部８４ｂ１との間に配置される。

　第２弾性部材８４Ｄは、弁ハウジング３０とスライダ８４Ｂとの間に配置される。より具体的には、第２弾性部材８４Ｄは、弁ハウジング３０に設けられた弾性部材受け部材３１と、スライダ８４Ｂの側方突出部８４ｂ１との間に配置される。なお、第２弾性部材８４Ｄは、複数の皿バネを積み重ねることによって構成される弾性部材であってもよい。

　なお、図７Ａに記載の例では、スライダ８４Ｂの側方突出部８４ｂ１は、第１弾性部材８４Ｃと第２弾性部材８４Ｄとの間で挟まれている。

　また、図７Ａに記載の例では、第２弾性部材８４Ｄの弾性率は、第１弾性部材８４Ｃの弾性率よりも大きい。このため、移動部材本体８４Ａが、Ｘ軸負の方向に向かって移動する時、移動部材本体８４Ａのシールリング係合部８４ａとシールリング７０とが係合するまでの間は、主として、第１弾性部材８４Ｃが収縮することとなる。他方、移動部材本体８４Ａが、Ｘ軸負の方向に向かって移動する時、移動部材本体８４Ａのシールリング係合部８４ａとシールリング７０とが係合した後は、第２弾性部材８４Ｄが収縮することとなる。

（ロック機構９０）
　ロック機構９０は、弁体４０の回転を阻止する機構である。ロック機構９０は、シールリング移動機構８０（より具体的には、移動部材８４あるいは移動部材本体８４Ａ）に設けられる第１係合部９４と、弁体４０に設けられる第２係合部９５とを備える。

　図７Ａに示されるロック状態において、移動部材８４（シールリング移動機構）の第１係合部９４は、弁体４０の第２係合部９５に係合する。移動部材８４の第１係合部９４は、例えば、移動部材８４の突出部分（Ｘ軸正の方向に向かって突出する部分）である。他方、弁体４０の第２係合部９５は、例えば、弁体４０の表面に設けられた凹部である。図７Ａに記載の例では、第１係合部９４と、第２係合部９５とが係合することにより、弁体４０が、回転軸Ａ１（Ｚ軸）まわりに＋Ｒ方向に回転することが阻止される。

　図７Ａに示されるように、流路開閉弁１０は、ロック機構９０を備える。このため、流路開閉弁１０を作動させるための電源がＯＦＦである時に、弁体４が開方向に移動することが効果的に阻止される。

（シールリングの移動動作、および、ロック解除動作）
　次に、図７Ａ乃至図７Ｃを参照して、シールリングの移動動作、および、ロック解除動作について説明する。

　図７Ａに記載の状態において、ソレノイド８２には電流が流れていない（換言すれば、図７Ａに記載の状態において、第２駆動機構は、非作動状態である。）。図７Ａに記載の状態では、スライダ８４Ｂおよびスライダ８４Ｂによって押圧されるシールリング７０が、第２弾性部材８４Ｄによって、弁体４０に向かう方向に向けて付勢される。その結果、シールリング７０が、弁体４０の球面形状部４０ａに密着する。

　また、図７Ａに記載の状態では、移動部材本体８４Ａが、第１弾性部材８４Ｃによって、弁体４０に向かう方向に向けて付勢される。そして、移動部材本体８４Ａに設けられる第１係合部９４と、弁体４０に設けられる第２係合部９５とが係合する。その結果、弁体４０の回転（シャフト５０の回転軸まわりの回転）が効果的に阻止される。

　図７Ａに記載の状態において、ソレノイド８２に電流を流すことを想定する（換言すれば、図７Ａに記載の状態において、第２駆動機構を作動状態にすることを想定する。）。第２駆動機構の作動により、移動部材本体８４Ａは、弁体４０から離間する方向（Ｘ軸負の方向）に移動する。移動部材本体８４Ａの移動に伴い、第１弾性部材８４Ｃは収縮する。また、移動部材本体８４Ａの移動に伴い、移動部材本体８４Ａに設けられる第１係合部９４と、弁体４０に設けられる第２係合部９５との係合が解除される。図７Ｂは、第１係合部９４と第２係合部９５との係合が解除された後の状態を示す。なお、第２弾性部材８４Ｄの弾性率は、第１弾性部材８４Ｃの弾性率よりも大きいため、第２弾性部材８４Ｄの収縮量は、第１弾性部材８４Ｃの収縮量よりも小さい。その結果、図７Ｂに記載の状態では、シールリング７０が、弁体４０の球面形状部４０ａに密着する状態は維持される。

　図７Ｂに記載の状態において、ソレノイド８２に電流を流すことにより、移動部材本体８４Ａを、弁体４０から離間する方向（Ｘ軸負の方向）に、更に移動させることを想定する。図７Ｂに記載の状態では、移動部材本体８４Ａのシールリング係合部８４ａがシールリング７０と係合している。このため、移動部材本体８４Ａを、弁体４０から離間する方向（Ｘ軸負の方向）に更に移動させると、移動部材本体８４Ａは、シールリング７０を介して、スライダ８４Ｂを押圧することとなる。その結果、スライダ８４Ｂおよびシールリング７０は、弁体４０から離間する方向（Ｘ軸負の方向）に移動する。シールリング７０の移動に伴い、シールリング７０は、弁体４０から離間する。また、スライダ８４Ｂの移動に伴い、第２弾性部材８４Ｄは収縮する。図７Ｃは、シールリング７０が、弁体４０から離間した後の状態を示す。

　図７Ｃに記載の状態では、シールリング７０が、弁体４０から離間している、図７Ｃに記載の状態において、弁体４０を回転させれば（換言すれば、シャフト５０を回転させれば）、流路開閉弁１０を開状態にすることが可能である。また、図７Ｃに記載の状態では、弁体４０とシールリング７０とが互いに接触していないため、弁体４０を回転させる回転負荷トルクを抑制することが可能である。

　図６乃至図７Ｃに記載の例では、シールリング移動機構８０に、ロック機構９０の第１係合部９４が設けられている。このため、ロック機構９０を作動させるために、新たに駆動機構等を設ける必要がない。その結果、流路開閉弁１０が複雑化することが抑制される。

　なお、図７Ｃに記載の状態から、図７Ａに記載の状態（シールリング７０が弁体４０に接触するとともに、弁体４０がロック機構９０によりロックされている状態）に戻すためには、例えば、弁体４０を閉位置に移動させた後、ソレノイド８２に供給する電流を遮断すればよい（換言すれば、第２駆動機構を、非作動状態にすればよい。）。

　なお、図７Ａにおいて、シール部材１００は、スライダ８４Ｂと弁ハウジング３０との間をシールする部材である。

（シム部材）
　図７Ｄは、図７Ａに記載されたシールリング移動機構およびロック機構の変形例を示す。図７Ｄは、図５の２点鎖線で囲まれた領域Ｄの拡大図であり、シールリング７０が弁体４０に接触するとともに、弁体４０がロック機構９０によりロックされている状態を示す図である。図７Ｄに記載の例は、移動部材８４（より具体的には、移動部材本体８４Ａ）と弁ハウジング３０との間に、シム部材２００が配置されている点で、図７Ａに記載の例と異なる。図７Ｄに記載の例は、その他の点では、図７Ａに記載の例と同様である。

　図７Ｄに記載の例では、シム部材２００が配置されることにより、第１係合部９４と第２係合部９５との間の係合面積を調整することが可能である。このため、ロック機構９０によるロック時（第１係合部９４と第２係合部９５との係合時）に、流体圧が弁体４０に作用することにより発生するトルクの大きさに応じて、適切な係合面積を確保することが可能となる。すなわち、シム部材２００の厚さ、あるいは、シム部材２００の枚数を調整することにより、適切な係合面積を確保することが可能となる。

（第１係合部および第２係合部の一例）
　図８Ａおよび図８Ｂは、第１係合部９４および第２係合部９５の一例を示す。図８Ａは、移動部材本体８４Ａである突出部材８４Ａ２、および、弁体４０を、Ｚ軸正の方向からＺ軸負の方向に向けて見た概略平面図である。図８Ｂは、移動部材本体８４Ａである突出部材８４Ａ２を、Ｘ軸負の方向からＸ軸正の方向に向けて見た概略側面図である。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、図２乃至図７Ｄに記載した部材と同じ機能を有する部材については、同一の図番が付されている。同一の図番が付された部材について、繰り返しの説明は、省略する。

　図８Ａおよび図８Ｂに記載の例では、突出部材８４Ａ２（移動部材本体８４Ａ）の先端部に、弁体４０に向けて突出する２つの突出部９８を備える。そして、２つの突出部９８のうちの上側の突出部９８－１（Ｚ軸正の方向側の突出部）が、上側第１係合部９４ａを含む。また、２つの突出部９８のうちの下側の突出部９８－２（Ｚ軸負の方向側の突出部）が、下側第１係合部９４ｂを含む。突出部材８４Ａ２（移動部材本体８４Ａ）が、シャフト５０の長手方向に平行な方向に沿って離間して配置された２つの第１係合部（複数の第１係合部９４）を備えることにより、弁体４０のロック時に、弁体４０の回転が確実に阻止される。

　また、図８Ｂに記載の例では、上側第１係合部９４ａと下側係合部９４ｂとを結ぶ仮想直線Ｌが、流路２０の長手方向に垂直な断面における流路２０の中心部（中心部には、中心と、その近傍領域が含まれる）を通るように、上側第１係合部９４ａと下側係合部９４ｂとが配置されている。当該配置を採用することにより、偏心して配置された弁体４０（Ａ１≠Ａ２であるように配置された弁体４０）に向けて突出する突出部９８の突出量を小さくすることが可能となる。換言すれば、上側第１係合部９４ａと下側係合部９４ｂについて、図８Ｂに記載の例と異なる配置を採用する場合には、弁体４０に設けられた第２係合部９５との係合を実現するため、突出部９８の突出量を相対的に大きくする必要がある。

　図８Ａおよび図８Ｂに記載の例では、各突出部９８の表面のうち弁体４０に面する表面は、傾斜角度が一定あるいは傾斜角度が連続的に変化する滑らかな表面９８ａである。各突出部の表面のうち弁体４０に面する表面を、傾斜角度が一定あるいは傾斜角度が連続的に変化する表面９８ａとすることにより、弁体４０の回転を円滑にすることが可能である。すなわち、振動等に起因して、第２係合部９５が、表面９８ａに一時的に接触する場合においても、弁体４０の回転が阻害されることがない。

　なお、図８Ａに記載の例では、弁体４０の球面形状部の曲率中心Ａ２は、シャフト５０の回転軸Ａ１に対して、Ｙ軸負の方向に偏心している。

　なお、図８Ａおよび図８Ｂは、突出部材８４Ａ２が、図７Ａに示される状態に位置する時に対応する図である。突出部材８４Ａ２が、図７Ｂで示される位置に移動した後（ロックが解除される時）、弁体４０を回転軸Ａ１まわりに回転させることが可能である。図８Ｃは、弁体４０が回転軸Ａ１まわりに、１０°回転した後の状態を示す。図８Ｃに記載の状態では、流路開閉弁は、閉状態にある。その後、突出部材８４Ａ２が、図７Ｃに示される位置に移動するとともに、弁体が回転軸Ａ１まわりに、さらに回転することを想定する。図７Ｄは、弁体４０が、図８Ａに示される位置から、回転軸Ａ１まわりに、９０°回転した後の状態を示す。図８Ｄに記載の状態では、突出部材８４Ａ２が、弁体４０に接触していない。このため、弁体４０の回転に要するトルクを低減することが可能である。

　本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。

　本出願は、２０１５年２月２７日に出願された日本国特許出願第２０１５－３８９８５号を基礎とする優先権を主張し、当該基礎出願の開示の全てを引用により本出願に取り込む。
 
 
 

Claims (11)

1. 　流路を有する弁ハウジングと、
   　前記流路に配置され、シャフトとともに回転可能な弁体と、
   　前記シャフトを回転させる第１駆動機構と、
   　前記流路に配置され、前記弁体が着座するシールリングと、
   　前記シールリングを、前記弁体に接触可能な第１位置と前記弁体から離間する第２位置との間で移動させるシールリング移動機構と、
   　前記弁体の回転を阻止するロック機構と
   　を具備し、
   　　前記ロック機構は、
   　　前記シールリングまたは前記シールリング移動機構に設けられる、第１係合部と、
   　　前記弁体に設けられる第２係合部と、
   　　を備える
   　流路開閉弁。
2. 　前記弁体は、前記シールリングに着座する球面形状部を備える
   　請求項１に記載の流路開閉弁。
3. 　前記第１係合部は、前記シャフトの長手方向に平行な方向に沿って互いに離間して配置された上側第１係合部と下側第１係合部とを備える
   　請求項２に記載の流路開閉弁。
4. 　前記上側第１係合部と前記下側係合部とを結ぶ仮想直線は、前記流路の長手方向に垂直な断面における前記流路の中心部を通る
   　請求項３に記載の流路開閉弁。
5. 　前記球面形状部の曲率中心は、前記シャフトの回転軸上にない
   　請求項２乃至４のいずれか一項に記載の流路開閉弁。
6. 　前記シールリング移動機構は、
   　　前記弁ハウジングに対して相対移動可能であり、前記シールリングに係合可能な移動部材と、
   　　前記移動部材を移動させる第２駆動機構と
   　　を備える
   　請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流路開閉弁。
7. 　前記第１係合部は、前記移動部材に設けられる
   　請求項６に記載の流路開閉弁。
8. 　前記移動部材は、前記第２駆動機構によって移動される移動部材本体と、
   　前記移動部材本体に対して相対移動可能なスライダと、
   　前記移動部材本体と前記スライダとの間に配置される第１弾性部材と
   　を備える
   　請求項６または７に記載の流路開閉弁。
9. 　前記シールリング移動機構は、前記弁ハウジングと前記スライダとの間に配置される第２弾性部材を備え、
   　前記第２弾性部材の弾性率は、前記第１弾性部材の弾性率よりも大きい
   　請求項８に記載の流路開閉弁。
10. 　前記移動部材と前記弁ハウジングとの間に配置されるシム部材を備える
    　請求項６乃至９のいずれか一項に記載の流路開閉弁。
11. 　前記第１係合部を備える突出部の表面のうち前記弁体に面する表面は、傾斜角度が一定あるいは傾斜角度が連続的に変化する表面である
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の流路開閉弁。
     

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