CN110953378A - 阀装置 - Google Patents

Abstract

一种阀装置(1)包括：外壳(10)，其具有内周壁(12)，内周壁(12)在外壳(10)中限定圆柱形空间(11)；流体引入路径(20)，其形成在外壳中以与圆柱形空间连通；流体排出路径(30)，其形成在外壳中以与圆柱形空间连通；阀体(40)，其容纳在圆柱形空间中并由球体形成，该球体具有连通流体引入路径与至少一条流体排放路径的连通路径(45)；阀体旋转机构(50)，其使阀体绕圆柱形空间的轴(X)旋转；突出部(55)，其从内周壁朝向圆柱形空间的轴突出，以包围流体引入路径中的开口的至少一部分；和密封构件(60)，其设置在突出部上并且能够抵接阀体。

Description

阀装置

技术领域

本公开涉及一种能够限制流体引入路径和流体排出路径之间的连通的阀装置。

背景技术

在现有技术中，流体用于各种装置中。在装置中设置各种阀以控制流体的流动。作为这种阀，例如，指示其来源的参考列表如下。

JP 2017-166569A(参考文献1)公开了一种流量控制阀，包括：圆柱形外壳，其具有多个连通孔，流体通过所述连通孔流动；球形阀体，其容纳在外壳中并具有流体入口部分和与外壳中的相应连通孔连通的多个开口；以及密封构件，其防止外壳和阀体之间的流体泄漏。在该流量控制阀中，密封构件通过设置在阀体的相对侧上的弹簧而偏置到阀体侧。

JP2012-145124A(参考文献2)公开了一种阀，包括：转子，其在平面图中具有扇形形状；圆柱形主体，转子可旋转地容纳在其中；一对端口，用于流体的流入和流出圆柱形主体；和环形密封构件，设置成与转子的外周表面紧密接触。在该阀中，环形密封构件被配置成使得其轴向长度在转子的旋转方向的下游侧比在旋转方向的上游侧更长，以使端口从打开状态到关闭状态。此外，转子被配置成使得当转子接近密封构件时，转子侧上远离密封构件的径向长度比转子侧上靠近密封构件的径向长度长。因此，仅在阻挡流体时密封构件才与转子接触，这防止了密封构件的磨损。

JP 2008-095811A(参考文献3)公开了一种球阀，包括球形的阀体和外壳，阀体容纳在外壳中，外壳设置有环形的座构件。阀体被配置成在旋转期间不与座构件接触，并且被配置成在阻挡流动路径时与座构件接触。另外，在阀体和座构件之间设置有能够防止座构件磨损的构件(第二轴)。

JP2012-145154A(参考文献4)公开了一种阀装置，包括阀体、外壳和座构件。在该阀装置中，座构件防止了阀体和外壳之间的流体泄漏，并且座构件固定单元用于固定座构件。

此外，在现有技术中，已经考虑车辆的电气化以减少由于车辆的废气引起的全球环境污染。作为这种车辆的一个示例，例如，如JP2018-018683A(参考文献5)中所公开的，有使用燃料电池作为电源的车辆。

已知在参考文献5中公开的燃料电池系统中提供的燃料电池的发电性能由于燃料电池堆中的膜的潮湿状况而显著改变。因此，在参考文献5公开的技术中，当膜处于干燥状态时，已经通过加湿器的空气被供应到燃料电池堆，并且当膜处于潮湿状态时，已经绕过加湿器的空气被供应到燃料电池堆。因此，提供了控制空气流动到加湿器和旁路供应路径的供应侧开关阀和控制空气流动到旁路供应路径的开关阀。此外，为了防止在车辆停止时堆的劣化，供给侧开关阀和开关阀中的每一个都需要具有密封功能。参考文献5中公开的技术具有降低成本的空间，并且可以想到将多个阀门集成为一个作为一种降低成本的方法(例如，JP2013-245738A(参考文献6)和JP201-080724A(参考文献7)。

参考文献6中公开的旋转式阀被配置成包括根据旋转来打开和关闭流动路径的转子和容纳转子的外壳，并且在外壳的内表面中设置用作流体路径的外壳开口。圆柱形密封构件设置在外壳开口中，以便抵接转子的外周表面。

参考文献7中公开的控制阀被配置成包括外壳、容纳在外壳中的阀体，和设置在外壳中的连通孔和阀体的外周表面之间的密封构件。密封构件的外周边缘被挖槽以防止损坏密封构件。

在上述参考文献4中公开的阀装置被配置成包括：球形的阀体，容纳阀体的外壳，以及外壳内的环形座构件。当流动流体时，这在阀体和座构件彼此不接触的状态下执行。

参考文献1中公开的技术由球形的阀体和圆柱形外壳组成，并且存在密封构件不被支撑的位置。因此，密封构件可能由流量控制阀的上游侧和下游侧之间的压力差或阀体的旋转而变形，因此不能进行适当的密封。

参考文献2中公开的技术通过更换扇形转子的径向长度或密封构件的轴向长度来配置。例如，在设置密封构件的过程中，当在圆周方向上发生位置位移时，存在密封构件的密封性显著降低的可能性。

参考文献3中公开的技术导致成本增加，因为使用单独的构件来防止密封构件的变形。另外，由于密封构件是固定的，因此密封构件上的载荷可能由于诸如阀体和外壳的轴向位移的尺寸变化而大大改变，并且在这种情况下，阀体的旋转扭矩的变化也增加。

参考文献4中公开的技术在抗磨损措施方面是优异的，因为阀体和座构件在流体流动期间不彼此接触，但是当流体不流动时彼此接触。然而，由于座高度根据转子直径改变，因此当座构件在圆周方向上位移时，这极大地影响了密封性能。

此外，当如参考文献6中公开的技术通过使密封构件与转子的外周表面接触来执行密封时，密封构件在圆周方向上的位移极大地影响密封构件的密封性，并且即使在圆周方向上的轻微位移，密封性也会降低。此外，由于使用橡胶密封件作为密封构件，因此滑动阻力增加，这导致电动机尺寸增加。此外，由于当滑动阻力大时橡胶密封件和转子总是彼此接触，因此密封件的磨损变得显著。

在参考文献7中公开的技术中，由于密封构件总是相对于转子滑动，因此如参考文献2中公开的技术那样，存在的可能性是密封构件的磨损增加。因此，尽管可以想到使用具有小摩擦系数的树脂组分，但是树脂可能无法提供燃料电池系统所需的密封性。

如上所述，参考文献4的技术在抗磨损措施方面是优异的，因为阀体和座构件在流体流动期间彼此不接触，但是当阀体和座构件在流体不流动时彼此接触。然而，由于座高度根据转子直径改变，所以当座构件在圆周方向上位移时，这极大地影响了密封性能。

因此，需要一种具有简化的结构并且包括具有优异密封性的密封构件的阀装置或具有优异密封性和低成本的阀装置。

发明内容

根据本公开的一个方面的阀装置的特征在于，阀装置包括：外壳，其具有在其中限定圆柱形空间的圆柱形的内周壁；流体引入路径，其在外壳中形成以在内周壁处与圆柱形空间连通；多条流体排出路径，其形成在外壳中以在内周壁处与圆柱形空间连通；阀体，其容纳在圆柱形空间中，阀体由其中具有连通流体引入路径与多条流体排出路径中的至少一条的连通路径的球体形成；阀体旋转机构，其被配置成使阀体绕圆柱形空间的轴旋转，所述轴作为圆柱形空间中的旋转轴；突出部，其从外壳的内周壁朝向圆柱形空间的轴突出以包围在外壳的内周壁处的、流体引入路径中的开口的至少一部分；和密封构件，其设置在突出部上并能够抵接阀体。

利用这样的特征配置，由于设置了具有圆柱形内周壁和作为球体的阀体的外壳，因此可以防止由于相对于外壳的内周壁在圆周方向上的位移而导致的密封性的劣化。因此，可以以简化的配置实现具有优异密封性的阀装置。

优选的是，当沿轴观察阀体时，阀体包括：大半径部分，该大半径部分形成有预定的第一内半径，该第一内半径对应于外壳的内周壁的内半径；小半径部分，该小半径部分形成有小于第一内半径的第二内半径；以及中间部分，该中间部分形成为连接大半径部分和小半径部分并且具有距轴的距离，该距离是第一内半径和第二内半径之间的中间尺寸，从轴到突出部的梢端的距离大于第二内半径。

利用这种配置，通过为阀体提供大半径部分、小半径部分和中间部分，可以为大半径部分提供密封功能并且防止在阀体旋转时夹紧或咬住在中间部分或小半径部分与外壳的内周壁之间的密封构件。此外，由于在小半径部分或中间部分面对突出部的状态下通过将阀体组装在空间中来防止大半径部分和突出部之间的干扰，因此可以容易地进行组装。

优选的是，阀装置还包括：偏置构件，其被配置成将密封构件从流体引入路径的上游侧朝向阀体侧偏置；以及限制机构，其被配置成将密封构件的梢端限制在阀体侧上，从而不超出第二内半径突出到阀体侧。

利用这种配置，由于密封构件通过偏置构件偏置到大半径部分以增强与阀体的流体密封性并且密封构件不抵接小半径部分，因此可以防止由于阀体旋转引起的摩擦而造成的密封件的磨损和劣化。

根据本公开的该方面的阀装置可以如下配置。

即，阀装置包括：外壳，其具有在其中限定圆柱形空间的圆柱形内周壁；流体引入路径，其形成在外壳中以在内周壁处与圆柱形空间连通；多条流体排出路径，其形成在外壳中以在内周壁处与圆柱形空间连通；阀体，其容纳在圆柱形空间中，并且当沿圆柱形空间的轴观察时包括形成有预定的第一内半径(对应于外壳的内周壁的内半径)的大半径部分、形成有小于第一内半径的第二内半径的小半径部分、以及形成为连接大半径部分和小半径部分并且具有距轴的距离(该距离是在第一内半径和第二内半径之间的中间尺寸)的中间部分，阀体由球体形成，该球体具有在小半径部分和中间部分中的至少一个中开口的开口，并且在其中还具有能够使流体引入路径与多条流体排出路径中的至少一条连通的连通路径；以及阀体旋转机构，其被配置成使阀体绕作为圆柱形空间中的旋转轴的轴旋转。

利用这种特征配置，由于中间部分设置在大半径部分和小半径部分之间，而且，由于阀体由球体形成，所以当阀体旋转并且大半径部分抵接外壳时，阀体被平稳地压在(逐渐地抵接)外壳(流体引入路径中的开口周围的外壳)，直到它从小半径部分逐渐到达大半径部分。因此，可以在保持密封性的同时防止阀体的劣化。此外，根据该阀装置，由于可以切换多条流体排出路径，因此与为每个流体排出路径设置阀装置的情况相比，可以降低阀装置的成本。

优选的是，能够抵接阀体的大半径部分的密封构件设置在外壳的内周壁处的、流体引入路径中的开口与外壳的内周壁之间。

利用这种配置，通过设置在大半径部分和小半径部分之间的中间部分，可以在阀体旋转时逐渐改变作用在密封构件上的偏置力，并且密封构件抵接大半径部分。因此，可以防止密封构件的阀体在旋转方向上的快速变形和由于密封构件的磨损而劣化。

优选的是，密封构件被设置成密封构件的、阀体侧的梢端抵接阀体的大半径部分而不抵接小半径部分的状态。

利用这种配置，由于在流体流动期间阀体旋转而密封构件不与位于密封构件附近的小半径部分接触，因此可以减小滑动阻力。因此，可以小型化使阀体旋转的阀体旋转机构。此外，由于可以缩短阀体和密封构件之间的滑动距离，因此可以防止由于磨损导致的密封构件的劣化并且可以提高密封构件的耐久性。因此，例如，由于可以使用廉价的橡胶材料实现所需的密封性，因此可以降低阀装置的成本。

优选的是，阀装置还包括：偏置构件，其被配置成使密封构件从流体引入路径的上游侧朝向阀体侧偏置；以及限制机构，其被配置成将密封构件的梢端限制在阀体侧，从而不超出第二内半径突出到阀体侧。

利用这种配置，由于密封构件通过偏置构件偏置到大半径部分以增强与阀体的流体密封性并且密封构件不抵接小半径部分，因此可以防止由于阀体旋转引起的摩擦造成的密封构件的磨损和劣化。

多条流体排出路径中与流体引入路径的连通状态被限制的流体排出路径与阀体之间的密封性可以小于流体引入路径与阀体之间的密封性。

利用这种配置，可以降低在流体排出路径中密封所需的成本。因此，可以降低阀装置的成本。

附图说明

通过参考附图考虑的以下详细描述，本公开的前述和附加特征和特性将变得更加明显，其中：

图1是表示阀装置的应用示例的图；

图2是阀装置的透视图；

图3是沿图2中的III-III线截取的剖视图；

图4是沿图3中的IV-IV线截取的剖视图；

图5是第二连通状态的剖视图；

图6是非连通状态的剖视图；

图7是密封部分的放大图；和

图8是与图7不同的密封部分的放大图。

具体实施方式

这里公开的阀装置被配置成使得密封构件不容易劣化。在下文中，将描述本实施例的阀装置1。

图1中示出了本实施例的阀装置1的应用示例。阀装置1控制供应到车辆燃料电池系统100的堆2的空气的加湿量和供应到堆2的空气量。具体地，当堆2中的膜处于干燥状态时，切换流动路径以将已经通过加湿器3的空气供应到堆2，并且当堆2中的膜处于潮湿状态时，切换流动路径以将已经绕过加湿器3的空气供应到堆2。阀装置1被配置成能够进行这种流动路径切换。

图2示出了阀装置1的透视图。图3示出了沿图2中的线III-III截取的剖视图。图4示出了沿图3中的线IV-IV截取的剖视图。如图2至图4所示，阀装置1包括：外壳10，流体引入路径20，流体排出路径30，阀体40，阀体旋转机构50，突出部55，密封构件60，以及偏置构件70，和限制机构80。

这里，为了便于理解，在本实施例中，除非另外特别提及，否则“向上”指的是在图2和图4所示的状态下沿阀装置1的竖直方向的箭头U的方向，“向下”指的是在图2和图4所示的状态下沿阀装置1的竖直方向的箭头D的方向。

外壳10具有在其中限定圆柱形空间11的圆柱形的内周壁12。在本实施例中，外壳10使用树脂形成，使得圆柱形空间11由内周壁12限定。内周壁12被配置成使得其垂直于圆柱形空间11的轴X的横截面呈圆形。在本实施例中，空间11由内周壁12和底表面13包围，内周壁12和底表面13具有以轴X为中心的一致内径。因此，空间11被配置成被碗状壁包围。

流体引入路径20形成在外壳10中并且在内周壁12处与圆柱形空间11连通。流体引入路径20用作流体到阀装置1的引入路径，流体的流量由阀装置1控制。外壳10的内周壁12中设有开口14，流体引入路径20通过开口14与空间11连通。在本实施例中，外壳10设有一条流体引入路径20。

流体排出路径30形成在外壳10中并且在内周壁12处与圆柱形空间11连通。流体排出路径30用作流体离开阀装置1的排出路径，流体的流量由阀装置1控制。外壳10的内周壁12设置有与上述开口14不同的另一开口15，并且流体排出路径30通过开口15与空间11连通。尽管多条流体排出路径30设置在外壳10中，但是在本实施例中，设置两条流体排出路径30。

这里，尽管没有特别限制，但是在本实施例中，开口14和两个开口15分别形成为具有相同的内径。另外，为了便于理解，当彼此区分两条流体排出路径30时，沿圆周方向更靠近流体引入路径20(在上游侧)的一个将被描述为第一流体排出路径31，沿圆周方向远离流体引入路径20(在下游侧)的另一个将被描述为第二流体排出路径32。

阀体40被配置成球体。在本实施例中，如图4所示，阀体40形成为球体的上侧和下侧被切割成垂直于轴X的平面的形状，但是可以在不被特别切割的情况下形成。此外，在本实施例中，阀体40类似于外壳10使用树脂形成，并且容纳在上述外壳10的圆柱形空间11中。

如图3所示，在平面图中(在沿轴X的方向上观察)，阀体40被配置成不具有具有单个内半径的圆弧(不是正圆)，而是具有具有多个内半径或直线的曲线。具体地，阀体40具有大半径部分41、小半径部分42和中间部分43。

在平面图中，大半径部分41形成有与外壳10的内周壁12的内半径相对应的预定的第一内半径。如上所述，外壳10的内周壁12具有以轴X为中心的一致内径。大半径部分41形成有第一内半径，该第一内半径是小于内周壁12的内半径的内半径，从而在绕作为旋转轴的轴X旋转时不会抵接内周壁12。尽管没有特别限制，但是内周壁12的内半径与第一内半径之间的差可以设定为至少形成间隙，使得在绕作为旋转轴的轴X旋转时阀体40不抵接内周壁12(以防止出现滑动阻力)。

在本实施例中，如图3所示，大半径部分41沿阀体40的圆周方向设置在两个位置处。各个大半径部分在圆周方向上的位置被设定为使得当一个大半径部分41被定位成面对流体引入路径20和第二流体排出路径32之间的内周壁12时，另一个大半径部分41被定位成能够关闭第一流体排出路径31中的开口15。因此，根据流体排出路径30的周向位置设定大半径部分41的周向位置。

小半径部分42形成有小于第一内半径的第二内半径。第一内半径是大半径部分41的内半径。因此，如图3所示，小半径部分42被配置成具有小于大半径部分41的内半径的内半径。如上所述，大半径部分41与内周壁12形成间隙，使得当绕作为旋转轴的轴X旋转时大半径部分41不抵接内周壁12。在小半径部分42和内周壁12之间形成具有比大半径部分41和内周壁12之间的间隙更大的径向长度(具有更大体积的间隙)的间隙。

在本实施例中，如图3所示，小半径部分42沿阀体40的圆周方向设置在两个位置处。各个小半径部分在圆周方向上的位置被设定为使得当一个小半径部分42被定位成面向流体引入路径20时，另一个小半径部分42被定位成面对第二流体排放路径32中的开口15。因此，根据流体引入路径20和流体排出路径30的周向位置设定小半径部分42的周向位置。

中间部分43形成为连接大半径部分41和小半径部分42，并且中间部分43距轴X的距离被设定为在第一内半径和第二内半径之间的中间尺寸。表述“中间部分43形成为连接大半径部分41和小半径部分42”意思是在阀体40的平面图中，中间部分43设置在大半径部分41和小半径部分42之间。在本实施例中，大半径部分41和小半径部分42中的每一个设置在两个位置处。因此，中间部分43设置在四个位置处以连接相应的大半径部分41和相应的小半径部分42。表述“中间部分43距轴X的距离被设定为在第一内半径和第二内半径之间的中间尺寸”意思是中间部分43的内半径设定为在大半径部分41的第一内半径和小半径部分42的第二内半径之间的内半径。这里，大半径部分41的第一内半径和小半径部分42的第二内半径之间的内半径不是单一内半径而是这样的内半径，其大小在大半径部分41的第一内半径和小半径部分42的第二内半径的范围内变化。在平面图中，中间部分43可以形成为平滑的弧形。也就是说，中间部分43可以被配置成使得其内半径逐渐变化。此外，中间部分43可以形成为具有在平面图中具有锐角的锐角部分。

阀体40包括在其中的连通路径45，该连通路径45使流体引入路径20与多条流体排出路径30中的至少一条之间能够连通。在本实施例中，如图3所示，在小半径部分42和中间部分43两者中开口的开口44，沿阀体40的圆周方向设置在两个位置处。另外，如图4所示，这些开口44设置在阀体40的侧面，该侧面处于被容纳在空间11中的状态。另外，每个开口44可以向小半径部分42和中间部分43中的至少一个打开。此外，开口44的外边缘部分可以被配置成在俯视图中具有弧形形状。

连通路径45与上述设置在两个位置处的开口44中的至少一个连通，并且在径向方向上穿透阀体40。在本实施例中，控制阀体40以使得能够在主要连通连通路径45、流体引入路径20和第一流体排出路径31的第一连通状态，主要连通连通路径45、流体引入路径20和第二流体排出路径32的第二连通状态，以及阻挡流体引入路径20以及第一流体排出路径31和第二流体排出路径32两者的阻挡状态之间切换。

旋转轴90沿轴X的方向插入穿过阀体40的径向中心部分，并且阀体40容纳在外壳10的空间11中。旋转轴90与轴X同轴，旋转轴90的一端经由支撑构件91由底面13支撑。空间11的上侧通过旋转轴90穿过的盖构件18以流体密封的方式封闭。在本实施例中，旋转轴90的另一侧经由支撑构件92由盖构件18支撑。此外，盖构件18通过螺栓93紧固并固定到外壳10。

阀体旋转机构50经由旋转轴90使阀体40在圆筒形的空间11中绕作为旋转轴的轴X旋转。阀体旋转机构50被配置成具有马达M，并且响应于来自主系统的指令使旋转轴90旋转。阀体40响应于该指令而旋转，从而切换到上述第一连通状态、第二连通状态和阻挡状态中的任何一个。

在第一连通状态下，如图5所示，流体引入路径20和第一流体排出路径31主要通过阀体40的连通路径45彼此连通，第二流体排出路径32中的开口15由大半径部分41封闭。在第二连通状态下，如图3所示，流体引入路径20和第二流体排出路径32主要通过阀体40的连通路径45彼此连通，第一流体排出路径31中的开口15由大半径部分41封闭。

另外，处于第一连通状态的第二流体排出路径32可以不完全封闭，而是可以封闭使得流过第二流体排出路径32的流体的量小于流过处于第一连通状态的第一流体排出路径31的流体的量。此外，处于第二连通状态的第一流体排出路径31可以不完全封闭，而是可以封闭使得流过第一流体排出路径31的流体的量小于流过处于第二连通状态的第二流体排出路径32的流体的量。

在阻挡状态下，如图6所示，阀体40的大半径部分41封闭流体引入路径20中的开口14。在这种状态下，流体引入路径20和连通路径45彼此不连通，并且流过流体引入路径20的流体不被引入到连通路径45中。此时，第一流体排出路径31中的开口15和第二流体排出路径32中的开口15中的每一个可以被阀体40封闭，或者可以不被阀体40封闭。在任一种情况下，流体引入路径20中的开口14被大半径部分41封闭，这可以防止流体被引入到空间11(连通路径45)中。

这里，外壳10的内周壁12设置有突出部55，突出部55从外壳10的内周壁12朝向圆柱形空间11的轴X突出，以包围在外壳10的内周壁12处的、流体引入路径20中的开口14的至少一部分。表述“突出部55从外壳10的内周壁12朝向圆柱形空间11的轴X突出，以包围在外壳10的内周壁12处的、流体引入路径20中的开口14的至少一部分”是指流体引入路径20的至少一部分以圆柱形从在内周壁12中开口的开口14的边缘朝向空间11的轴X延伸。通过以这种方式延伸流体引入路径20的至少一部分而形成的从内周壁12突出的部分对应于突出部55。在本实施例中，如图3和图4所示，突出部55设置成连接流体引入路径20中的开口14的两个侧边缘。换句话说，外壳10不是完全的圆柱形，并且如俯视图所示，外壳10具有D-形形状，其中仅在插入密封构件60(稍后描述)的位置处形成平坦表面。

在本实施例中，突出部55被配置成使得从轴X到突出部55的距离大于作为小半径部分42的内半径的第二内半径。因此，可以防止设置有突出部55的流体引入路径20在阀体40旋转时封闭，使得至少小半径部分42位于流体引入路径20的前面。此外，通过提供这样的配置，在突出部55和小半径部分42相对于轴X的周向位置彼此对齐的状态下，阀体40可以容纳并组装在外壳10的空间11中。

密封构件60被设置成在阻挡状态下可靠地防止流体从流体引入路径20引入到空间11。密封构件60设置在突出部55上并且被设置成抵接阀体40的大半径部分41。根据突出部55的端部的内周表面55A的形状形成密封构件60。在本实施例中，由于突出部55的端部的内周表面55A在从轴X的径向方向上观察时具有圆形形状，因此密封构件60形成为使得其垂直于流过流体引入路径20的流体的流动方向(下文中简称为“轴向”)的横截面具有与内周表面55A的形状相对应的圆柱形形状。

密封构件60由弹性材料(例如，橡胶构件)形成，并且设置成使得其一个轴端插入开口14和外壳10的突出部55中，而其另一轴端突出到空间11中。如图6所示，密封构件60突出到空间11侧的量(长度)被设定成使得大半径部分41抵接密封构件60的梢端61(对应于“另一轴端”)，使得当阀体40通过阀体旋转机构50旋转以转换到阻挡状态时，流体引入路径20和空间11不彼此连通。此时，密封构件60的外周部分流体紧密地抵接(内部装配在)外壳10(突出部55的内周表面55A)，这防止流体从密封构件60和突出部55之间的间隙泄漏。这使得可以在阻挡状态下可靠地防止流体进入空间11中。

同时，在第一连通状态和第二连通状态下，需要将来自流体引入路径20的流体引入到空间11(连通路径45)中。因此，在第一连通状态和第二连通状态下，密封构件60设置为阀体40侧的梢端61(对应于“另一轴端”)不抵接小半径部42的状态。

图7是密封构件60的密封部分的放大图。在图7中，对应于大半径部分41的第一内半径的内半径由双点划线表示。在阻挡状态下，密封构件60和大半径部分41彼此抵接，并且如图7所示，在第一连通状态和第二连通状态下，密封构件60和小半径部分42彼此不抵接。

以这种方式，密封构件60突出到空间11中的量(长度)被设定成使得即使当阀体40绕旋转中心轴X旋转时，也可通过稍后将描述的限制机构80防止密封构件60抵接小半径部分42。因此，由于当流体被引入到空间11中时密封构件60和阀体40可以被防止彼此抵接，因此没有压力从阀体40施加到密封构件60，这使得可以防止由于阀体40的旋转引起的摩擦造成的密封构件60的磨损和劣化。

在本实施例中，为了进一步改善在流体引入路径20被阀体40阻挡时密封构件60与阀体40的流体密封性，设置偏置构件70以使密封件构件60从流体引入路径20的上游侧朝向阀体40侧偏置。在本实施例中，偏置构件70是螺旋形弹簧，并且装配在外壳10中的凹槽16和凸缘200之间，使得弹簧的轴在轴向方向上。因此，偏置构件70的偏置力沿轴向方向作用。

在本实施例中，限制机构80设置在密封构件60和偏置构件70之间，以限制密封构件60突出的量，以防止密封构件60的、阀体40侧的梢端61超出第二内半径突出到阀体40侧。限制机构80通过加工薄板而形成为环形形状。特别地，在本实施例中，如图7所示，限制机构80形成有与轴向方向垂直的多个表面，这些表面沿轴向方向以阶梯方式形成。通过偏置构件70的偏置力将偏置构件70侧的第一台阶部分81压靠在外壳10中的凹槽16的壁部分17上，并且阀体40侧上的第二台阶部分82设置成面对密封构件60的一个轴端。密封构件60通过粘合设置在限制机构80的、阀体40侧的端部上，例如，使得密封构件60和限制机构80一体地在轴向方向上移动。因此，在第一台阶部分81抵接凹槽16的壁部分17的状态下，密封构件60不在轴X方向上进一步突出。因此，密封构件60不抵接小半径部分42。同时，如图7所示，在密封构件60在轴X方向上突出最大的状态下，密封构件60与由双点划线表示的大半径部分41相交。因此，当密封构件60的梢端61抵接大半径部分41时，密封构件60克服偏置构件70的偏置力从轴X径向向外移动。此时，限制机构80的第一台阶部分81处于与外壳10中的凹槽16的壁部分17分离的状态，并且偏置构件70的偏置力直接作用在密封构件60上。即，偏置构件70的偏置力是使密封构件60紧靠阀体40偏置的力。

如图3和图4所示，在本实施例中，由螺旋形弹簧形成的偏置构件110设置在第一流体排出路径31中的开口15和第二流体排出路径32中的开口15中的每个中，由环形弹性构件(例如，橡胶构件)形成的密封构件111设置在偏置构件110的上游侧(空间11侧)上，此外，环形树脂构件112(例如，由聚四氟乙烯形成)设置在密封构件111的上游侧上。由于聚四氟乙烯具有高滑动性和高耐磨性，因此这种配置可以确保多条流体排出路径30中的各个开口15和阀体40之间的密封性，并且可以防止树脂构件112的磨损。

这里，在使用阀装置1的系统(在本实施例中，是车辆燃料电池系统100)中，当多条流体排出路径30中的每一条被配置成允许分流比存在误差时，阀体40和多条流体排出路径30中的、与流体引入路径20的连通状态被限制的流体排出路径30之间的密封性可以小于流体引入路径20和阀体40之间的密封性。在这种情况下，可以不需要在多条流体排出路径30中的每一条中都设置诸如偏置构件110、密封构件111和树脂构件112的密封机构。

在本实施例中，阀装置1如上所述地配置。根据这种阀装置1，由于中间部分43设置在大半径部分41和小半径部分42之间，而且，由于阀体40由球体形成，所以当阀体40旋转和大半径部分41抵接外壳10时，阀体40被平稳地压在(逐渐地抵接)外壳10(流体引入路径20中的开口14周围的外壳10)上，直到它从小半径部分42逐渐到达大半径部分41。因此，可以在保持密封性的同时防止阀体40的劣化。此外，根据阀装置1，由于可以切换多条流体排出路径30，因此与为每个流体排出路径30设置阀装置1的情况相比，可以实现阀装置1的成本的降低。

通过如上所述的配置，阀装置1可以控制供应到车辆燃料电池系统100的堆2的空气的加湿量和向堆2的空气供应。

[其他实施例]

上述实施例描述了这样的示例，其中阀装置1控制供应到车辆燃料电池系统100的堆2的空气的加湿量和向堆2的空气供应，但是阀装置1也可以应用于其他用途。

上述实施例描述了外壳10具有两条流体排出路径30的示例，但是外壳10可以具有三条或更多条流体排出路径30。此外，阀装置1也可以应用于流体引入路径20和流体排出路径30的总数是三条或更多条的示例。即，阀装置1还可以应用于具有多条流体引入路径20和至少一条流体排出路径30的示例。

上述实施例已经描述了阀体40被配置为具有大半径部分41、小半径部分42和中间部分43，但是阀体40可以被配置为具有一致的内半径，即，仅具有大半径部分41。

上述实施例已经描述了从圆柱形空间11的轴X到突出部55的梢端的距离大于第二内半径，但是从轴到突出部55的梢端的距离可以等于第二内半径。

上述实施例已经描述了由螺旋状弹簧形成的偏置构件110设置在第一流体排出路径31中的开口15和第二流体排出路径32中的开口15中的每一个中，由环形弹性构件(例如，橡胶构件)形成的密封构件111设置在偏置构件110的上游侧(空间11侧)，而且，环形树脂构件112(例如，聚四氟乙烯)设置在密封构件111的上游侧，但是限制机构80也可以设置在类似于流体引入路径20的第一流体排出路径31和第二流体排出路径32中。

上述实施例已经描述了密封构件60设置成阀体40侧的梢端61抵接阀体40的大半径部分41但不抵接小半径部分的状态，但是密封构件60可以设置成阀体40侧的梢端61抵接阀体40的大半径部分41和小半径部分42两者的状态。

上述实施例已经描述了流体引入路径20设置有偏置构件70和限制机构80，但是流体引入路径20可以被配置成没有偏置构件70和限制机构80。或者，只有偏置构件70可以设置在流体引入路径20中。此外，多条流体排出路径30中的至少一条可以被配置成具有偏置构件70和限制机构80两者，或者可以被配置成仅具有偏置构件70。

上述实施例已经描述了阀体40和多条流体排出路径30中的、与流体引入路径20的连通状态受到限制的流体排出路径30之间的密封性小于流体引入路径20和阀体40之间的密封性，但是阀体40和多条流体排出路径30中的、与流体引入路径20的连通状态受到限制的流体排出路径30之间的密封性可以类似于流体引入路径20和阀体40之间的密封性。

上述实施例已经描述了使用树脂形成阀体40。当阀体40通过树脂模制形成时，分型线可以位于小半径部分42处。利用这种配置，由于大半径部分41的表面可以被平滑，因此可以防止由于在分型线处突出的树脂部分导致的密封构件60的磨损和破损，并且可以长时间地确保密封性。当然，密封阀体40也可以使用金属代替树脂来配置。

图8是与图7不同的区域(小半径部分42周围)中的密封部分的放大图。

图7中所示的阀体40可以在其中具有开口44，开口44在小半径部分42和中间部分43中的至少一个中开口，并且阀体40可以在其中具有允许流体引入路径20和多条流体排出路径30中的至少一条之间连通的连通路径45。

此外，密封构件60设置在外壳10的内周壁12处的、流体引入路径20中的开口14中(在开口14和外壳10的内周壁12之间)，以便能够抵接阀体40的大半径部分41。在本实施例中，密封构件60设置在突出部55上并且设置成抵接阀体40。根据开口14的形状(在本实施例中，是突出部55的端部的内周表面55A的形状)形成密封构件60。

本公开可以用在能够限制流体引入路径和流体排出路径之间的连通的阀装置中。

在前面的说明书中已经描述了本公开的原理、优选实施例和操作模式。然而，意在被保护的本发明不应被解释为限于所公开的特定实施例。此外，本文中描述的实施例应被视为说明性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神的情况下，可以由他人和所使用的等同物进行变动和更改。因此，明确地意在涵盖落入如权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有这些变化、改变和等同物。

Claims (7)

1.一种阀装置(1)，包括：

外壳(10)，所述外壳(10)具有圆柱形的内周壁(12)，所述的内周壁(12)在所述外壳(10)中限定圆柱形空间(11)；

流体引入路径(20)，所述流体引入路径(20)形成在所述外壳中以在所述内周壁处与所述圆柱形空间连通；

多条流体排出路径(30)，所述多条流体排出路径(30)形成在所述外壳中以在所述内周壁处与所述圆柱形空间连通；

阀体(40)，所述阀体(40)容纳在所述圆柱形空间中，所述阀体由球体形成，在所述球体中具有将所述流体引入路径与所述多条流体排出路径中的至少一条连通的连通路径(45)；

阀体旋转机构(50)，所述阀体旋转机构(50)被配置成使所述阀体绕所述圆柱形空间的轴(X)旋转，所述轴(X)作为所述圆柱形空间中的旋转轴；

突出部(55)，所述突出部(55)从所述外壳的所述内周壁朝向所述圆柱形空间的所述轴突出，以包围所述外壳的所述内周壁处的、所述流体引入路径中的开口的至少一部分；和

密封构件(60)，所述密封构件(60)设置在所述突出部上并且能够抵接所述阀体。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，

当沿所述轴观察所述阀体时，所述阀体包括

大半径部分(41)，所述大半径部分(41)形成有预定的第一内半径，所述第一内半径对应于所述外壳的所述内周壁的内半径，

小半径部分(42)，所述小半径部分(42)形成有小于所述第一内半径的第二内半径，和

中间部分(43)，所述中间部分(43)形成为连接所述大半径部分和所述小半径部分，并且具有距所述轴的距离，所述距离是所述第一内半径和所述第二内半径之间的中间尺寸，以及

从所述轴到所述突出部的梢端的距离大于所述第二内半径。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，还包括：

偏置构件(70)，所述偏置构件(70)被配置成将所述密封构件从所述流体引入路径的上游侧朝向阀体侧偏置；和

限制机构(80)，所述限制机构(80)被配置成将所述密封构件的梢端(61)限制在所述阀体侧上，从而不超出所述第二内半径突出到所述阀体侧。

4.根据权利要求1所述的阀装置，其中，

所述阀体在所述小半径部分和所述中间部分中的至少一个中开口。

5.根据权利要求4所述的阀装置，其中，

能够抵接所述阀体的所述大半径部分的密封构件(60)设置在所述外壳的所述内周壁处的、所述流体引入路径中的所述开口与所述外壳的所述内周壁之间。

6.根据权利要求5所述的阀装置，其中，

所述密封构件设置成所述密封构件的、阀体侧的梢端抵接所述阀体的所述大半径部分而不抵接所述小半径部分的状态。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的阀装置，其中，

在所述多条流体排出路径中的、与所述流体引入路径的连通状态被限制的所述流体排出路径与所述阀体之间的密封性小于所述流体引入路径与所述阀体之间的密封性。

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