DE102019126035A1

DE102019126035A1 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102019126035A1
Application number: DE102019126035.3A
Authority: DE
Inventors: Koichi Kashiwagi; Toshihide Yamada; Nobutaka Kiku
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: CN110953378B; DE102019126035B4; US11255449B2; US20200103039A1; CN110953378A

Abstract

Eine Ventilvorrichtung (1) weist auf: ein Gehäuse (10) mit einer Innenumfangswand (12), die darin einen zylindrischen Raum (11) definiert, einen Fluidzufuhrpfad (20), der in dem Gehäuse zur Kommunikation mit dem zylindrischen Raum ausgebildet ist; Fluidabfuhrpfade (30), die in dem Gehäuse zur Kommunikation mit dem zylindrischen Raum ausgebildet sind; einen Ventilkörper (40), der in dem zylindrischen Raum aufgenommen ist und der aus einem sphärischen Körper mit einem Kommunikationspfad (45), der zur Kommunikation des Fluidzufuhrpfades mit mindestens einem der Fluidabfuhrpfade angepasst ist, ausgebildet ist; einen Ventilkörperdrehmechanismus (50), der den Ventilkörper um eine Achse (X) des zylindrischen Raums dreht; einen Vorsprung (55), der von der Innenumfangswand in Richtung der Achse des zylindrischen Raums vorsteht und mindestens einen Abschnitt einer Öffnung in dem Fluidzufuhrpfad umgibt; und ein Dichtungsteil (60), das an dem Vorsprung vorgesehen ist und zum Anstoßen an den Ventilkörper in der Lage ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung, die zur Begrenzung der Verbindung zwischen einem Fluidzufuhrpfad und einem Fluidabfuhrpfad in der Lage ist.
In der diesbezüglichen Technik wird ein Fluid in verschiedenen Vorrichtungen verwendet. Verschiedene Ventile sind in einer Vorrichtung vorgesehen, um die Strömung des Fluids zu steuern. Eine Liste von Druckschriften für diese Art von Ventilen ist wie folgt.
Die JP 2017-166569 A (Druckschrift 1) offenbart ein Durchflussratensteuerventil mit einem zylindrischen Gehäuse, das eine Mehrzahl von Kommunikationslöchern, durch welche Fluid strömt, aufweist, einem sphärischen Ventilkörper, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und einen Fluideinlassabschnitt und eine Mehrzahl von Öffnungen, die mit den entsprechenden Kommunikationslöchern in dem Gehäuse kommunizieren, aufweist, und einem Dichtungsteil, das eine Leckage des Fluids zwischen dem Gehäuse und dem Ventilkörper verhindert. In dem Durchflussratensteuerventil ist das Dichtungsteil zu der Seite des Ventilkörpers durch eine Feder vorgespannt, die auf der dem Ventilkörper entgegengesetzten Seite vorgesehen ist.
Die JP 2012-145124 A (Druckschrift 2) offenbart ein Ventil mit einem Rotor, der in einer Draufsicht eine Fächergestalt aufweist, einem zylindrischen Körper, in dem der Rotor drehbar aufgenommen ist, einem Paar von Anschlüssen für die Zufuhr (das Einströmen) und die Abfuhr (das Ausströmen) eines Fluids in den und aus dem zylindrischen Körper, und einem ringförmigen Dichtungsteil, das in engem Kontakt mit der Umfangsoberfläche des Rotors vorgesehen ist. Bei diesem Ventil ist das ringförmige Dichtungsteil derart konfiguriert, dass die axiale Länge desselben auf der stromabwärtigen Seite in der Drehrichtung größer als auf der stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung des Rotors ist zum Bringen der Anschlüsse von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand. Weiter ist der Rotor derart konfiguriert, dass, wenn sich der Rotor dem Dichtungsteil nähert, die radiale Länge an der Rotorseite, die entfernt von dem Dichtungsteil ist, größer als die radiale Länge auf der Rotorseite ist, die näher an dem Dichtungsteil ist. Darum kommt das Dichtungsteil nur in Kontakt mit dem Rotor, wenn das Fluid blockiert wird, was die Abnutzung des Dichtungsteils verhindert.
Die JP 2008-095811 A (Druckschrift 3) offenbart ein Kugelventil mit einem sphärischen Ventilkörper und einem Gehäuse, in dem der Ventilkörper untergebracht ist. Das Gehäuse ist mit einem ringförmigen Sitzteil vorgesehen. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er während der Drehung nicht in Kontakt mit dem Sitzteil kommt, und er ist so konfiguriert, dass er mit dem Sitzteil in Kontakt kommt, wenn ein Strömungspfad blockiert wird. Zusätzlich ist ein Teil (zweite Welle), das zur Verhinderung der Abnutzung des Sitzteils in der Lage ist, zwischen dem Ventilkörper und dem Sitzteil vorgesehen.
Die JP 2012-145154 A (Druckschrift 4) offenbart eine Ventilvorrichtung mit einem Ventilkörper, einem Gehäuse und einem Sitzteil. Bei dieser Ventilvorrichtung wird die Leckage eines Fluids zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse durch das Sitzteil verhindert, und eine Sitzteilfixierungseinheit wird zum Fixieren des Sitzteils verwendet.
Darüber hinaus wird in der diesbezüglichen Technik die Elektrifizierung von Fahrzeugen zur Reduzierung der globalen Umweltverschmutzung aufgrund von Fahrzeugabgasen in Betracht gezogen. Als ein Beispiel eines solchen Fahrzeugs ist ein Fahrzeug, das eine Brennstoffzelle als Energiequelle verwendet, in der JP 2018-018683 A (Druckschrift 5) offenbart.
Es ist bekannt, dass sich die Energieerzeugungsleistung bzw. Leistungserzeugungsleistung einer Brennstoffzelle, die in einem Brennstoffzellensystem vorgesehen ist, das in der Druckschrift 5 offenbart wird, aufgrund des Feuchtigkeitszustands einer Membran in einem Brennstoffzellenstapel (Stack) signifikant ändert. Daher wird bei einer Technologie, wie sie in der Druckschrift 5 offenbart ist, Luft, die durch einen Befeuchter gegangen ist, dem Stapel (Stack) zugeführt, wenn die Membran in einem trockenen Zustand ist, und Luft, die an dem Befeuchter vorbeigeführt wurde, wird dem Stapel zugeführt, wenn die Membran in einem feuchten Zustand ist. Aus diesem Grund sind ein zufuhrseitiges An-Aus-Ventil, das die Strömung der Luft zu dem Befeuchter steuert, und ein Umleitungszufuhrpfad und ein An-Aus-Ventil, das die Strömung der Luft zu dem Umleitungszufuhrpfad steuert, vorgesehen. Weiterhin muss, um eine Störung des Stapels zu verhindern, während das Fahrzeug stoppt, das zufuhrseitige An-Aus-Ventil und das An-Aus-Ventil eine Abdichtungsfunktion aufweisen. Die in der Druckschrift 5 offenbarte Technologie hat Raum für Kosteneinsparung, und sie ist empfänglich für die Integration einer Mehrzahl von Ventilen in ein Ventil als ein Verfahren der Kostenreduzierung (z.B. JP 2013-245738 A (Druckschrift 6) und JP 2018-080724 A (Druckschrift 7)).
Ein Drehtyp-Ventil, das in der Druckschrift 6 offenbart ist, ist so konfiguriert, dass es einen Rotor, der einen Strömungspfad entsprechend der Drehung öffnet und schließt, und ein Gehäuse, in dem der Rotor untergebracht ist, aufweist und dass eine Gehäuseöffnung, die als ein Fluidpfad dient, in der inneren Oberfläche des Gehäuses vorgesehen ist. Ein zylindrisches Dichtungsteil ist in der Gehäuseöffnung so vorgesehen, dass sie an der äußeren Umfangsoberfläche des Rotors anstößt.
Ein Steuerventil, das in der Druckschrift 7 offenbart ist, ist so konfiguriert, dass es ein Gehäuse, einen Ventilkörper, der in dem Gehäuse untergebracht ist, und ein Dichtungsteil, das zwischen einem Kommunikationsloch in dem Gehäuse und der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilkörpers vorgesehen ist, aufweist. Der äußere Umfangsrand des Dichtungsteils ist angefast, um eine Beschädigung des Dichtungsteils zu verhindern.
Die Ventilvorrichtung, die in der oben beschriebenen Druckschrift 4 offenbart ist, ist so konfiguriert, dass sie den sphärischen Ventilkörper, das Gehäuse, in dem der Ventilkörper untergebracht ist, und das ringförmige Sitzteil innerhalb des Gehäuses aufweist. Wenn ein Fluid strömen gelassen wird, dann wird dies in einem Zustand durchgeführt, in dem der Ventilkörper und das Sitzteil nicht in Kontakt miteinander sind.
Die Technologie, die in Druckschrift 1 offenbart ist, besteht aus dem sphärischen Ventilkörper und dem zylindrischen Gehäuse, und es gibt einen Ort, an dem das Dichtungsteil nicht gehalten oder gestützt ist. Aus diesem Grund kann das Dichtungsteil durch die Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Durchflussratensteuerventils oder durch die Drehung des Ventilkörpers deformiert werden, wodurch eine ordnungsgemäße Abdichtung fehlschlägt.
Die Technologie, die in der Druckschrift 2 offenbart wird, ist konfiguriert durch Austausch der radialen Länge des fächerartigen Rotors oder der axialen Länge des Dichtungsteils. Daher gibt es zum Beispiel eine Möglichkeit, dass die Abdichtbarkeit des Dichtungsteils signifikant verschlechtert wird, wenn eine Positionsverschiebung in der Umfangsrichtung im Laufe des Anordnens des Dichtungsteils auftritt.
Die Technologie, die in der Druckschrift 3 offenbart ist, verursacht eine Kostensteigerung, da ein separates Teil verwendet wird, um eine Deformation eines Dichtungsteils zu verhindern. Zusätzlich kann, da das Dichtungsteil fixiert ist, die Last auf das Dichtungsteil stark variieren aufgrund einer Dimensionsvariation wie einer axialen Verschiebung des Ventilkörpers und des Gehäuses, und in einem solchen Fall tritt auch eine Variation in dem Drehmoment des Ventilkörpers auf.
Die Technologie, die in der Druckschrift 4 offenbart ist, ist exzellent in den Anti-Abnutzungs-Maßnahmen während des Strömens eines Fluids, da der Ventilkörper und das Sitzteil nicht in Kontakt miteinander sind, aber sie sind in Kontakt miteinander, wenn das Fluid nicht strömt. Da jedoch die Sitzhöhe entsprechend des Rotordurchmessers geändert wird, wenn das Sitzteil in der Umfangsrichtung versetzt wird, beeinträchtigt dies die Abdichtungsleistung sehr stark.
Weiterhin beeinträchtigt, wenn ein Abdichten durch das In-Kontakt-Bringen des Abdichtungsteils mit der äußeren Umfangsfläche des Rotors bewirkt wird, wie in der Technologie, die in der Druckschrift 6 offenbart ist, ein Versatz des Dichtungsteils in der Umfangsrichtung die Abdichtbarkeit des Dichtungsteils sehr stark, und die Abdichtbarkeit wird selbst bei einem leichten Versatz in der Umfangsrichtung verschlechtert. Da weiterhin eine Gummidichtung als das Abdichtungsteil verwendet wird, wird der Gleitwiderstand erhöht, was eine Vergrößerung der Größe eines Motors verursacht. Da weiterhin die Gummidichtung und der Rotor immer in Kontakt miteinander sind, wenn der Gleitwiderstand groß ist, wird die Abnutzung des Dichtungsteils merklich.
In der Technologie, die in der Druckschrift 7 offenbart ist, gibt es, da das Dichtungsteil immer bezüglich des Rotors gleitet, eine Möglichkeit, dass die Abnutzung des Dichtungsteils erhöht wird, wie bei der Technologie, die in der Druckschrift 2 offenbart ist. Darum kann, obwohl es denkbar ist, eine Harzkomponente mit einem kleinen Reibungskoeffizienten zu verwenden, ein Harz nicht die Abdichtung liefern, die von einem Brennstoffzellensystem gefordert wird.
Wie oben beschrieben wurde, die Technologie aus Druckschrift 4 ist exzellent in den Anti-Abnutzungs-Maßnahmen während der Strömung eines Fluids, da der Ventilkörper und das Sitzteil nicht in Kontakt miteinander sind, während das Fluid strömt, aber sie sind in Kontakt miteinander, wenn das Fluid nicht strömt. Da jedoch die Sitzhöhe entsprechend des Rotordurchmessers geändert wird, wenn das Sitzteil in der Umfangsrichtung versetzt wird, beeinträchtigt dies stark die Abdichtungsleistung.
Daher existiert eine Notwendigkeit für eine Ventilvorrichtung, die eine vereinfachte Konfiguration und ein Dichtungsteil mit einer exzellenten Dichtungsleistung aufweist, oder für eine Ventilvorrichtung, die eine exzellente Dichtungsleistung bei niedrigen Kosten aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilvorrichtung nach Anspruch 1.
Mit einer solchen charakteristischen Konfiguration ist es, da das Gehäuse, das eine zylindrische Innenumfangswand aufweist, und der Ventilkörper als der sphärische Körper vorgesehen sind, möglich, eine Störung der Dichtungsleistung aufgrund des Versatzes in der Umfangsrichtung bezüglich der inneren Umfangswand des Gehäuses zu verhindern. Derart wird es möglich, eine Ventilvorrichtung zu realisieren, die eine exzellente Dichtungsleistung mit einer vereinfachten Konfiguration aufweist.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der Konfiguration aus Anspruch 2 ist es, durch Vorsehen des Ventilkörpers mit dem Abschnitt mit großem Radius, dem Abschnitt mit kleinem Radius, und dem Zwischenabschnitt, möglich, den Abschnitt mit großem Radius mit einer Dichtungsfunktion zu versehen und ein Einklemmen oder Beißen des Dichtungsteils zwischen dem Zwischenabschnitt oder dem Abschnitt mit kleinem Radius und der inneren Umfangswand des Gehäuses zur Zeit der Drehung des Ventilkörpers zu verhindern. Weiterhin wird es, da es möglich ist, eine Wechselwirkung zwischen dem Abschnitt mit großem Radius und dem Vorsprung durch Einsetzen des Ventilkörpers in den Raum in einem Zustand, in dem der Abschnitt mit kleinem Radius oder der Zwischenabschnitt den Vorsprung anblicken bzw. diesem gegenüberliegen, zu verhindern, möglich, den Zusammenbau leicht auszuführen.
Mit der Konfiguration aus Anspruch 3 wird es möglich, da das Dichtungsteil zu dem Abschnitt mit großem Radius durch das Vorspannungsteil vorgespannt ist zum Erhöhen der Fluiddichtigkeit mit dem Ventilkörper und das Dichtungsteil nicht an den Abschnitt mit kleinem Radius anstößt, die Abnutzung und die Verschlechterung des Dichtungsteils aufgrund von Reibung, die durch Drehung des Ventilkörpers verursacht wird, zu verhindern.
Die Ventilvorrichtung nach einem Aspekt dieser Offenbarung kann wie folgt konfiguriert sein.
Das heißt, die Ventilvorrichtung weist ein Gehäuse mit einer zylindrischen Innenumfangswand, die einen zylindrischen Raum darin definiert, einem Fluidzufuhrpfad, der in dem Gehäuse zur Kommunikation mit dem zylindrischen Raum an der Innenumfangswand ausgebildet ist, einer Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden, die in dem Gehäuse zur Kommunikation mit dem zylindrischen Raum an der Innenumfangswand ausgebildet sind, einen Ventilkörper, der in dem zylindrischen Raum aufgenommen ist und, wenn er entlang einer Achse des zylindrischen Raums betrachtet wird, einen Abschnitt mit großem Radius, der mit einem vorbestimmten ersten inneren Radius im Verhältnis zu einem inneren Radius der inneren Umfangswand des Gehäuses ausgebildet ist, einen Abschnitt mit kleinem Radius, der mit einem zweiten inneren Radius, der kleiner als der erste innere Radius ist, ausgebildet ist, und einen Zwischenabschnitt, der zum Verbinden des Abschnitts mit großem Radius und des Abschnitts mit kleinem Radius ausgebildet ist und einen Abstand von der Achse, der in der Größe zwischen dem ersten inneren Radius und dem zweiten inneren Radius liegt, aufweist, aufweist, welcher Ventilkörper aus einem sphärischen Körper ausgebildet ist, der eine Öffnung aufweist, die mindestens in dem Abschnitt mit kleinem Radius oder dem Zwischenabschnitt offen ist und der außerdem darin einen Kommunikationspfad, der zur Kommunikation (Verbindung) des Fluidzufuhrpfads mit mindestens einem aus der Mehrzahl der Fluidabfuhrpfade in der Lage ist, aufweist, und einen Ventilkörperdrehmechanismus, der konfiguriert ist zum Drehen des Ventilkörpers um die Achse als eine Drehachse in dem zylindrischen Raum aufweist.
Mit solch einer charakteristischen Konfiguration wird, da der Zwischenabschnitt zwischen dem Abschnitt mit großem Radius und dem Abschnitt mit kleinem Radius vorgesehen ist, und da weiterhin der Ventilkörper aus einem sphärischen Körper ausgebildet ist, wenn der Ventilkörper gedreht wird und der Abschnitt mit großem Radius an das Gehäuse anstößt, der Ventilkörper sanft an das Gehäuse (das Gehäuse um die Öffnung in dem Fluidzufuhrpfad) gedrückt (stößt nach und nach an), während bzw. bis der Abschnitt mit großem Radius von dem Abschnitt mit schmalem Radius dieses nach und nach erreicht. Daher ist es möglich, eine Störung des Ventilkörpers zu verhindern, während die Dichtungseigenschaften beibehalten werden. Weiterhin ist es entsprechend der Ventilvorrichtung, da es möglich ist, eine Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden zu schalten, möglich, die Kosten der Ventilvorrichtung verglichen mit einem Fall, in dem für jeden Fluidabfuhrpfad eine Ventilvorrichtung vorgesehen ist, zu reduzieren.
Mit der Konfiguration des Anspruchs 5 ist es, da der Zwischenabschnitt zwischen dem Abschnitt mit großem Radius und dem Abschnitt mit kleinem Radius vorgesehen ist, möglich, die Vorspannungskraft, die auf das Dichtungsteil wirkt, graduell zu variieren, wenn der Ventilkörper gedreht wird und das Dichtungsteil an den Abschnitt mit großem Radius stößt. Daher wird es möglich, eine schnelle Deformation in der Umdrehungsrichtung des Ventilkörpers des Dichtungsteils und eine Verschlechterung aufgrund der Abnutzung des Dichtungsteils zu verhindern.
Mit der Konfiguration des Anspruchs 6 wird es, da der Ventilkörper gedreht wird, ohne dass das Dichtungsteil in Kontakt mit dem Abschnitt mit kleinem Radius, der in der Nähe des Dichtungsteils befindlich ist, während des Strömens des Fluids kommt, den Gleitwiderstand zu reduzieren. Daher wird es möglich, den Ventilkörperdrehmechanismus, der den Ventilkörper dreht, zu miniaturisieren. Weiterhin, da es möglich wird, den Gleitabstand zwischen dem Ventilkörper und dem Dichtungsteil zu verkürzen, wird es möglich, eine Verschlechterung des Dichtungsteils aufgrund Abnutzung zu verhindern und die Dauerhaftigkeit des Dichtungsteils zu verbessern. Darum wird es, da es zum Beispiel möglich ist, die geforderten Dichtungseigenschaften mit einem billigen Gummimaterial zu realisieren, möglich, die Kosten der Ventilvorrichtung zu reduzieren.
Mit der Konfiguration der Ansprüche 3 und 6 wird es, da das Dichtungsteil zu dem Abschnitt mit großem Radius durch das Vorspannungsteil vorgespannt wird zum Erhöhen der Fluiddichtigkeit mit dem Ventilkörper und das Dichtungsteil nicht an den Abschnitt mit gro-ßem Radius anstößt, möglich, die Abnutzung und die Verschlechterung des Dichtungsteils aufgrund Reibung, die durch die Drehung des Ventilkörpers verursacht wird, zu verhindern.
Mit der Konfiguration des Anspruchs 7 wird es möglich, die Kosten zu reduzieren, die für die Abdichtung in dem Fluidabfuhrpfad benötigt werden. Dadurch wird es möglich, die Kosten der Ventilvorrichtung zu reduzieren.
Das Vorhergehende und weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten folgen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1 eine Ansicht, die ein Anwendungsbeispiel einer Ventilvorrichtung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht einer Ventilvorrichtung;
3 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie III-III in 2 genommen ist;
4 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie IV-IV in 3 genommen ist;
5 eine Querschnittsansicht eines zweiten Verbindungszustands;
6 eine Querschnittsansicht eines Nicht-Verbindungszustands;
7 eine vergrößerte Ansicht eines Dichtungsabschnitts; und
8 eine vergrößerte Ansicht eines Dichtungsabschnitts, die unterschiedlich zur 7 ist.

Eine Ventilvorrichtung, die hier offenbart wird, ist derart konfiguriert, dass ein Dichtungsteil nicht leicht verschlechtert wird. Nachfolgend wird eine Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Ein Anwendungsbeispiel der Ventilvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist in 1 gezeigt. Die Ventilvorrichtung 1 steuert die Menge bzw. den Umfang der Befeuchtung von Luft, die einem Stapel (Stack) 2 eines Fahrzeugbrennstoffzellensystems 100 zugeführt wird, und den Betrag bzw. die Menge der Luft, die dem Stapel (Stack) 2 zugeführt wird. Insbesondere wenn eine Membran in dem Stapel 2 in einem trockenen Zustand ist, wird ein Strömungsweg so geschaltet, dass Luft, die durch einen Befeuchter 3 gelaufen ist, dem Stapel 2 zugeführt wird, und wenn die Membran in dem Stapel 2 in einem nassen Zustand ist, wird der Strömungspfad so geschaltet, dass Luft, die an dem Befeuchter 3 vorbeigeführt wurde, dem Stapel 2 zugeführt wird. Die Ventilvorrichtung 1 ist dazu konfiguriert, eine solche Strömungspfadschaltung bzw. -umschaltung zu ermöglichen.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ventilvorrichtung 1. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie III-III in 2 genommen ist. 4 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie IV-IV in 3 genommen ist. Wie in den 2 bis 4 gezeigt ist, die Ventilvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 10, einen Fluidzufuhrpfad (Fluideintrittspfad) 20, einen Fluidabfuhrpfad (Fluidaustrittspfad) 30, einen Ventilkörper 40, einen Ventilkörperdrehmechanismus 50, einen Vorsprung 55, ein Dichtungsteil 60, ein Vorspannungsteil 70 und einen Beschränkungsmechanismus 80 auf.
Bei der folgenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform und der weiteren Beschreibung beziehen sich, außer es wird ausdrücklich anders erwähnt, „oben“ bzw. „aufwärts“ auf die Richtung des Pfeiles U längs der senkrechten Richtung der Ventilvorrichtung 1 in dem in den 2 und 4 illustrierten Zustand und „unten“ bzw. „abwärts“ auf die Richtung des Pfeiles D längs der senkrechten Richtung der Ventilvorrichtung 1 in dem in den 2 und 4 illustrierten Zustand.
Das Gehäuse 10 weist eine zylindrische Innenumfangswand 12, die einen zylindrischen Raum 11 darin definiert, auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 10 unter Verwendung eines Harzes derart ausgebildet, dass der zylindrische Raum 11 durch die Innenumfangswand 12 definiert ist. Die Innenumfangswand 12 ist derart konfiguriert, dass ein Querschnitt derselben, der senkrecht zu der Achse X des zylindrischen Raums 11 ist, eine Kreisform zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Raum 11 umgeben durch die Innenumfangswand 12 und eine Bodenoberfläche 13, die einen gleichförmigen Innendurchmesser aufweisen, der auf der Achse X zentriert ist. Derart wird der Raum 11 so konfiguriert, dass er durch eine schüsselförmige Wand umgeben ist.
Der Fluidzufuhrpfad 20 ist in dem Gehäuse 10 ausgebildet und kommuniziert mit (ist verbunden bzw. verbindbar mit) dem zylindrischen Raum 11 an der Innenumfangswand 12. Der Fluidzufuhrpfad 20 dient als ein Zufuhrpfad (Eintrittspfad) eines Fluids in die Ventilvorrichtung 1, dessen Zuflussrate (Strömungsrate) durch die Ventilvorrichtung 1 gesteuert wird bzw. steuerbar ist. Eine Öffnung 14 ist in der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 vorgesehen, und der Fluidzufuhrpfad 20 kommuniziert mit dem Raum 11 durch die Öffnung 14, d.h., ist mit dem Raum 11 über die Öffnung 14 verbunden bzw. verbindbar. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 10 mit einem Fluidzufuhrpfad 20 vorgesehen.
Der Fluidabfuhrpfad 30 ist in dem Gehäuse 10 ausgebildet und kommuniziert mit (ist verbunden bzw. verbindbar mit) dem zylindrischen Raum 11 an der Innenumfangswand 12. Der Fluidabfuhrpfad 30 dient als ein Abfuhrpfad (Austrittspfad) des Fluids aus der Ventilvorrichtung 1, dessen Strömungsrate durch die Ventilvorrichtung 1 gesteuert wird bzw. steuerbar ist. Die Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 ist mit einer anderen Öffnung 15, die sich von der Öffnung 14, die oben beschrieben wurde, unterscheidet, versehen, und der Fluidabfuhrpfad 30 kommuniziert mit dem Raum 11 durch die Öffnung 15, d.h., ist mit dem Raum 11 über die Öffnung 15 verbunden bzw. verbindbar. Eine Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 ist in dem Gehäuse 10 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Fluidabfuhrpfade 30 vorgesehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, obwohl die Offenbarung darauf nicht insbesondere beschränkt ist, die Öffnung 14 und zwei Öffnungen 15 entsprechend mit demselben Innendurchmesser ausgebildet. Zusätzlich werden nachfolgend zur Erleichterung des Verständnisses, wenn die beiden Fluidabfuhrpfade 30 voneinander unterschieden werden, der eine Fluidabfuhrpfad 30, der näher an dem Fluidzufuhrpfad 20 entlang der Umfangsrichtung (auf der stromaufwärtigen Seite) ist, als ein erster Fluidabfuhrpfad 31 und der andere Fluidabfuhrpfad, der weiter entfernt von dem Fluidzufuhrpfad 20 längs der Umfangsrichtung (auf der stromabwärtigen Seite) ist, als ein zweiter Fluidabfuhrpfad 32 beschrieben.
Der Ventilkörper 40 ist mit einem sphärischen Körper konfiguriert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in der 4 gezeigt ist, der Ventilkörper 40 in einer Form ausgebildet, bei der die obere Seite und die untere Seite des sphärischen Körpers senkrecht zur X-Achse zu Ebenen abgeschnitten sind, aber die Seiten können auch ohne besonderen Schnitt ausgebildet werden. Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Ventilkörper 40 unter Verwendung eines Harzes ähnlich dem Gehäuse 10 ausgebildet, und der Ventilkörper ist in dem oben beschriebenen zylindrischen Raum 11 des Gehäuses 10 aufgenommen.
Wie in der 3 illustriert ist, der Ventilkörper 40 ist so konfiguriert, dass er keinen Kreisbogen (keinen perfekten Kreis) mit einem einzigen Innenradius aufweist, sondern so, dass er Krümmungen mit einer Mehrzahl von Innenradien oder gerade Linien in einer Draufsicht (gesehen in der Richtung entlang der Achse X) aufweist. Insbesondere weist der Ventilkörper 40 einen Abschnitt 41 mit großem Radius, einen Abschnitt 42 mit kleinem Radius und einen Zwischenabschnitt 43 auf.
Der Abschnitt 41 mit großem Radius ist mit einem vorbestimmten ersten Innenradius im Verhältnis zu dem Innenradius der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 in einer Draufsicht ausgebildet. Wie oben beschrieben wurde, die Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 weist einen gleichförmigen Innendurchmesser auf, der auf der Achse X zentriert ist. Der Abschnitt 41 mit großem Radius ist mit dem ersten Innenradius ausgebildet, der ein Innenradius ist, der kleiner als der Innenradius der Innenumfangswand 12 ist, damit dieser nicht an der Innenumfangswand 12 anstößt, wenn er um die Achse X als Drehachse gedreht wird. Obwohl nicht insbesondere darauf begrenzt, die Differenz zwischen dem Innenradius der Innenumfangswand 12 und dem ersten Innenradius kann so eingestellt sein, dass mindestens ein Spalt derart ausgebildet ist, dass der Ventilkörper 40 nicht an die Innenumfangswand 12 anstößt (zur Verhinderung des Auftretens eines Gleitwiderstands), wenn er um die Achse X als Drehachse gedreht wird. Eine Möglichkeit ist, den Spalt (Differenz) gerade so groß zu bemessen, dass ein Anstoßen ausgeschlossen wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt ist, der Abschnitt 41 mit großem Radius an zwei Stellen bzw. Positionen entlang der Umfangsrichtung des Ventilkörpers 40 vorgesehen. Die Positionen der entsprechenden Abschnitte mit großem Radius in der Umfangsrichtung sind derart eingestellt bzw. gewählt, dass, wenn ein Abschnitt 41 mit großem Radius so positioniert ist, dass er der Innenumfangswand 12 zwischen dem Fluidzufuhrpfad 20 und dem zweiten Fluidabfuhrpfad 32 gegenüberliegt, der andere Abschnitt 41 mit großem Radius so positioniert ist, dass er zum Schließen der Öffnung 15 in dem ersten Fluidabfuhrpfad 31 in der Lage ist bzw. zum Schließen derselben positioniert ist. Daher und derart werden die Umfangspositionen der Abschnitte 41 mit großem Radius entsprechend der Umfangspositionen der Fluidabfuhrpfade 30 eingestellt bzw. gewählt.
Der Abschnitt 42 mit kleinem Radius ist mit einem zweiten Innenradius ausgebildet, der kleiner als der erste Innenradius ist. Der erste Innenradius ist der Innenradius des Abschnitts 41 mit großem Radius. Derart ist, wie in 3 gezeigt ist, der Abschnitt 42 mit kleinem Radius so konfiguriert, dass er einen Innenradius aufweist, der kleiner als der des Abschnitts 41 mit großem Radius ist. Wie oben beschrieben wurde, der Abschnitt 41 mit großem Radius bildet mit der Innenumfangswand 12 einen Spalt, so dass der Abschnitt 41 mit großem Radius nicht an die Innenumfangswand 12 stößt, wenn er um die Achse X als Drehachse gedreht wird. Ein Spalt mit einer größeren radialen Länge (ein Spalt mit einem größeren Volumen) als der Spalt zwischen dem Abschnitt 41 mit großem Radius und der Innenumfangswand 12 ist zwischen dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius und der Innenumfangswand 12 gebildet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt ist, der Abschnitt 42 mit kleinem Radius an zwei Stellen bzw. Positionen entlang der Umfangsrichtung des Ventilkörpers 40 vorgesehen. Die Positionen der entsprechenden Abschnitte mit kleinem Radius in der Umfangsrichtung sind derart eingestellt bzw. gewählt, dass, wenn ein Abschnitt 42 mit kleinem Radius dem Fluidzufuhrpfad 20 gegenüberliegend positioniert ist, der andere Abschnitt 42 mit kleinem Radius der Öffnung 15 in dem zweiten Fluidabfuhrpfad 32 gegenüberliegend positioniert ist. Derart werden die Umfangspositionen der Abschnitte 42 mit kleinem Radius entsprechend der Umfangspositionen des Fluidzufuhrpfads 20 und des Fluidabfuhrpfads 30 eingestellt bzw. gewählt.
Der Zwischenabschnitt 43 ist zum Verbinden des Abschnitts 41 mit großem Radius und des Abschnitts 42 mit kleinem Radius ausgebildet, und der Abstand des Zwischenabschnitts 43 von der Achse X ist so eingestellt, dass er in der Größe zwischen dem ersten Innenradius und dem zweiten Innenradius liegt. Der Ausdruck „der Zwischenabschnitt 43 ist zum Verbinden des Abschnitts 41 mit großem Radius und des Abschnitts 42 mit kleinem Radius ausgebildet“ bedeutet, dass der Zwischenabschnitt 43 zwischen dem Abschnitt 41 mit großem Radius und dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius in einer Draufsicht des Ventilkörpers 40 angeordnet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Abschnitt 41 mit großem Radius und der Abschnitt 42 mit kleinem Radius jeweils an zwei Positionen/Orten vorgesehen. Anders ausgedrückt sind jeweils zwei dieser Abschnitte an unterschiedlichen Positionen vorgesehen. Daher ist der Zwischenabschnitt 43 an vier Positionen/Orten zum Verbinden der entsprechenden Abschnitte 41 mit großem Radius und der entsprechenden Abschnitte 42 mit kleinem Radius vorgesehen. Der Ausdruck „der Abstand des Zwischenabschnitts 43 von der Achse X ist so eingestellt/gewählt, dass er in der Größe zwischen dem ersten Innenradius und dem zweiten Innenradius liegt“ bedeutet, dass ein Innenradius des Zwischenabschnitts 43 auf einen Innenradius eingestellt bzw. so gewählt ist, dass er zwischen dem ersten Innenradius des Abschnitts 41 mit großem Radius und dem zweiten Innenradius des Abschnitts 42 mit kleinem Radius liegt. Dabei ist der Innenradius zwischen dem ersten Innenradius des Abschnitts 41 mit großem Radius und dem zweiten Innenradius des Abschnitts 42 mit kleinem Radius kein einzelner Innenradius sondern ein Innenradius, dessen Größe (Betrag) sich innerhalb eines Bereiches zwischen dem ersten Innenradius des Abschnitts 41 mit großem Radius und dem zweiten Innenradius des Abschnitts 42 mit kleinem Radius ändert. Der Zwischenabschnitt 43 kann mit einer glatten bzw. stetigen Bogenform in einer Draufsicht ausgebildet sein. Das heißt, der Zwischenabschnitt 43 kann derart konfiguriert sein, dass sich der Innenradius desselben graduell ändert. Weiterhin kann der Zwischenabschnitt so ausgebildet sein, dass er einen Abschnitt mit spitzem Winkel aufweist, der einen spitzen Winkel in einer Draufsicht aufweist.
Der Ventilkörper 40 weist darin einen Kommunikationspfad (Verbindungspfad) 45 auf, der eine Kommunikation (Verbindung) zwischen dem Fluidzufuhrpfad 20 und mindestens einem aus der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 ermöglicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt ist, eine Öffnung 44, die sowohl in dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius als auch in dem Zwischenabschnitt 43 geöffnet bzw. offen ist, an zwei Orten/Positionen entlang der Umfangsrichtung des Ventilkörpers 40 vorgesehen. Weiterhin sind, wie in 4 gezeigt ist, diese Öffnungen 44 in der Seitenoberfläche des Ventilkörpers 40, der in einem Zustand der Aufnahme in dem Raum 11 ist, vorgesehen. Zusätzlich kann jede Öffnung 44 mindestens zu einem Abschnitt aus dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius und dem Zwischenabschnitt 43 offen sein. Weiterhin kann der äußere Randabschnitt der Öffnung 44 so konfiguriert sein, dass er in einer Draufsicht eine Bogengestalt aufweist.
Der Kommunikationspfad 45 kommuniziert (ist verbunden) mit mindestens einer der Öffnungen 44, die an den beiden oben beschriebenen Orten vorgesehen sind, und durchdringt den Ventilkörper 40 in der radialen Richtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Ventilkörper 40 dazu gesteuert, ein Schalten zu ermöglichen zwischen einem ersten Kommunikationszustand (Verbindungszustand) des hauptsächlichen Verbindens des Kommunikationspfads 45, des Fluidzufuhrpfades 20 und des ersten Fluidabfuhrpfades 31 und einem zweiten Kommunikationszustand (Verbindungszustand) des hauptsächlichen Verbindens des Kommunikationspfades 45, des Fluidzufuhrpfades 20 und des zweiten Fluidabfuhrpfades 32, und einem Blockierungszustand des Blockierens des Fluidzufuhrpfades 20 und daher der Strömung in beide, den ersten Fluidabfuhrpfad 31 und den zweiten Fluidabfuhrpfad 32.
Eine Drehwelle 90 ist in einen radialen Zentralabschnitt des Ventilkörpers 40 entlang der Richtung der Achse X eingesetzt, und der Ventilkörper 40 ist in den Raum 11 des Gehäuses 10 aufgenommen. Die Drehwelle 90 ist koaxial mit der Achse X, und ein Ende derselben wird durch die Bodenoberfläche 13 über ein Halteteil/Stützteil 91 gestützt (bzw. drehbar gehalten). Die obere Seite des Raums 11 wird in fluiddichter Weise durch ein Deckelteil 18 verschlossen, durch welches die Drehwelle 90 hindurchgeht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die andere Seite der Drehwelle 90 durch das Deckelteil 18 über ein Stützteil/Halteteil 92 gestützt (bzw. drehbar gehalten). Weiterhin ist das Deckelteil 18 durch einen Bolzen 93 befestigt und an dem Gehäuse 10 fixiert.
Der Ventilkörperdrehmechanismus 50 dreht den Ventilkörper 40 in dem zylindrischen Raum 11 über die Drehwelle 90 um die Achse X als eine Drehachse. Der Ventilkörperdrehmechanismus 50 ist so konfiguriert, dass er einen Motor M aufweist und die Drehwelle 90 als Reaktion auf eine Anweisung von einem Hostsystem dreht. Der Ventilkörper 40 wird als Reaktion auf diese Anweisung gedreht, wodurch er in irgendeinen Zustand aus dem ersten Kommunikationszustand, dem zweiten Kommunikationszustand und dem Blockierungszustand, die oben beschrieben wurden, geschaltet bzw. gedreht wird.
In dem ersten Kommunikationszustand sind, wie in 5 gezeigt ist, der Fluidzufuhrpfad 20 und der erste Fluidabfuhrpfad 31 hauptsächlich verbunden (kommunizieren miteinander) über den Kommunikationspfad 45 des Ventilkörpers 40, und die Öffnung 15 des zweiten Fluidabfuhrpfades 32 ist durch den Abschnitt 41 mit großem Radius verschlossen. In dem zweiten Kommunikationszustand, der in 3 gezeigt ist, sind der Fluidzufuhrpfad 20 und der zweite Fluidabfuhrpfad 32 hauptsächlich miteinander verbunden (kommunizieren miteinander) über den Kommunikationspfad 45 des Ventilkörpers 40, und die Öffnung 15 des ersten Fluidabfuhrpfades 31 ist durch den Abschnitt 41 mit großem Radius verschlossen.
Zusätzlich kann der zweite Fluidzufuhrpfad 32 in dem ersten Kommunikationszustand nicht vollständig verschlossen sein, sondern er kann derart verschlossen werden, dass die Fluidmenge, die durch den zweiten Fluidabfuhrpfad 32 fließt bzw. strömt, geringer als die Fluidmenge ist, die durch den ersten Fluidabfuhrpfad 31 in dem ersten Kommunikationszustand strömt bzw. fließt. Weiterhin kann der erste Fluidabfuhrpfad 31 in dem zweiten Kommunikationszustand nicht vollständig geschlossen sein, sondern er kann derart geschlossen sein, dass die Fluidmenge, die durch den ersten Fluidabfuhrpfad 31 strömt bzw. fließt, geringer als die Fluidmenge ist, die durch den zweiten Fluidabfuhrpfad 32 in dem zweiten Kommunikationszustand strömt bzw. fließt.
In dem Blockierungszustand, der in 6 gezeigt ist, verschließt der Abschnitt 41 mit großem Radius des Ventilkörpers 40 die Öffnung 14 in dem Fluidzufuhrpfad 20. In diesem Zustand sind der Fluidzufuhrpfad 20 und der Kommunikationspfad 45 nicht miteinander verbunden (kommunizieren nicht miteinander), und Fluid, das in dem Fluidzufuhrpfad 20 strömt, wird nicht in den Kommunikationspfad 45 zugeführt bzw. eintreten gelassen. Zu diesem Zeitpunkt können die Öffnung 15 in dem ersten Fluidabfuhrpfad 31 und/oder die Öffnung 15 in dem zweiten Fluidzufuhrpfad durch den Ventilkörper 40 geschlossen sein oder sie können nicht durch den Ventilkörper 40 geschlossen sein. In jedem Fall ist die Öffnung 14 des Fluidzufuhrpfads 20 durch den Abschnitt 41 mit großem Radius verschlossen, was verhindert, dass Fluid in den Raum 11 (den Kommunikationspfad 45) zugeführt bzw. eingetreten gelassen wird.
Dabei ist die Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 mit dem Vorsprung 55 versehen, der von der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 in Richtung der Achse X des zylindrischen Raums 11 so vorsteht, dass er mindestens einen Abschnitt der Öffnung 14 in dem Fluidzufuhrpfad 20 an der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 umgibt. Der Ausdruck „der Vorsprung 55, der von der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 in Richtung der Achse X des zylindrischen Raums 11 so vorsteht, dass er mindestens einen Abschnitt der Öffnung 14 in dem Fluidzufuhrpfad 20 an der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 umgibt“ bezieht sich darauf, dass sich mindestens ein Abschnitt des Fluidzufuhrpfads 20 in einer zylindrischen Gestalt von dem Rand der Öffnung 14, die in der Innenumfangswand 12 geöffnet ist, in Richtung der Achse X des Raums 11 erstreckt. Ein von der Innenumfangswand 12 vorstehender Abschnitt, der durch Verlängern mindestens eines Abschnitts des Fluidzufuhrpfads 20 in dieser Weise ausgebildet ist, entspricht dem Vorsprung 55. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 3 und 4 gezeigt ist, ist der Vorsprung 55 zum Verbinden der beiden lateralen Ränder der Öffnung 14 in dem Fluidzufuhrpfad 20 vorgesehen. Mit anderen Worten, das Gehäuse 10 ist nicht vollständig zylindrisch, und so wie es in einer Draufsicht gesehen wird, weist es eine D-förmige Form auf, in der eine flache Oberfläche nur an einem Ort ausgebildet ist, an dem das Dichtungsteil 60 (das später zu beschreiben ist) eingesetzt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Vorsprung 55 derart konfiguriert, dass der Abstand von der Achse X zu dem Vorsprung 55 größer als der zweite Innenradius ist, welcher der Innenradius des Abschnitts 42 mit kleinem Radius ist. Dadurch kann verhindert werden, dass der Fluidzufuhrpfad 20, der mit dem Vorsprung 55 versehen ist, verschlossen wird, wenn der Ventilkörper 40 derart gedreht wird, dass mindestens der Abschnitt 42 mit kleinem Radius vor dem Fluidzufuhrpfad 20 befindlich/positioniert ist. Weiterhin kann durch das Vorsehen einer solchen Konfiguration der Ventilkörper 40 in dem Raum 11 des Gehäuses 10 in einem Zustand aufgenommen und montiert werden, in dem die Umfangspositionen des Vorsprungs 55 und der Abschnitt 42 mit kleinem Radius bezüglich der Achse X miteinander ausgerichtet sind.
Das Dichtungsteil 60 ist vorgesehen zum sicheren Verhindern des Einführens/Einbringens des Fluids von dem Fluidzufuhrpfad 20 in den Raum 11 in dem Blockierungszustand. Das Dichtungsteil 60 ist an dem Vorsprung 55 vorgesehen und so vorgesehen, dass es an den Abschnitt 41 mit großem Radius des Ventilkörpers 40 anstößt. Das Dichtungsteil 60 ist entsprechend der Gestalt eines inneren Umfangsoberfläche 55A des Endes des Vorsprungs 55 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform, da die innere Umfangsoberfläche 55A des Endes des Vorsprungs 55 eine kreisförmige Gestalt aufweist, wenn sie in der radialen Richtung von der Achse X aus gesehen wird, ist das Dichtungsteil 60 derart ausgebildet, dass ein Querschnitt desselben, der orthogonal zu der Strömungsrichtung des Fluids, das durch den Fluidzufuhrpfad 20 fließt, ist (nachfolgend einfach als „axiale Richtung“ bezeichnet), eine kreisförmige zylindrische Gestalt aufweist, die der Gestalt der inneren Umfangsoberfläche 55A entspricht.
Das Dichtungsteil 60 ist aus einem elastischen Material ausgebildet (z.B., ein Gummiteil), und es ist derart vorgesehen, dass ein axiales Ende desselben in die Öffnung 14 und den Vorsprung 55 des Gehäuses 10 eingesetzt ist, und das andere axiale Ende desselben in den Raum 11 vorsteht. Der Betrag (Länge), um den das Dichtungsteil 60 zu der Seite des Raums 11 vorsteht, ist derart eingestellt, dass der Abschnitt 41 mit großem Radius an einem vorderen Ende (spitzen Ende) 61 (das „dem anderen axialen Ende“ entspricht) des Dichtungsteil 60 anstößt, wie es in 6 gezeigt ist, so dass der Fluidzufuhrpfad 20 und der Raums 11 nicht miteinander verbunden sind (nicht miteinander kommunizieren), wenn der Ventilkörper 40 durch den Ventilkörperdrehmechanismus 50 zum Verschieben in den Blockierungszustand gedreht ist. Zu diesem Zeitpunkt stößt ein äußerer Umfangsabschnitt des Dichtungsteils 60 fluiddicht an das Gehäuse 10 (ist intern eingepasst in die innere Umfangsoberfläche 55A des Vorsprungs 55), was das Fluid am Lecken aus dem Spalt zwischen dem Dichtungsteil 60 und dem Vorsprung 55 in den Raum 11 hindert (anstoßen im Sinne von in Kontakt sein). Dies macht es möglich, das Einbringen des Fluids in den Raum 11 in dem Blockierungszustand zuverlässig zu verhindern.
Währenddessen muss das Fluid in dem ersten Kommunikationszustand und in dem zweiten Kommunikationszustand von dem Fluidzufuhrpfad 20 in den Raum 11 (den Kommunikationspfad 45) eingebracht bzw. einströmen gelassen werden. Darum ist das Dichtungsteil 60 in dem ersten Kommunikationszustand und in dem zweiten Kommunikationszustand in einem Zustand vorgesehen, in dem das vordere Ende 61 auf der Seite des Ventilkörpers 40 (entsprechend „dem anderen axialen Ende“) nicht an den Abschnitt 42 mit kleinem Radius anstößt, d.h., nicht mit diesem in Kontakt kommt.
7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Dichtungsabschnitts bei dem Dichtungsteil 60. In 7 ist der innere Radius, der dem ersten inneren Radius des Abschnitts 41 mit gro-ßem Radius entspricht, durch eine zweifach punktierte gestrichelte Linie angezeigt. In dem Blockierungszustand stoßen das Dichtungsteil 60 und der Abschnitt 41 mit großem Radius aneinander, und in dem ersten Kommunikationszustand und in dem zweiten Kommunikationszustand, wie sie in 7 gezeigt sind, stoßen das Dichtungsteil 60 und der Abschnitt 42 mit kleinem Radius nicht aneinander.
In dieser Weise wird der Betrag (Länge), um den das Dichtungsteil 60 in den Raum 11 vorsteht, so eingestellt, dass das Dichtungsteil 60 am Anstoßen an den Abschnitt 42 mit kleinem Radius durch den Beschränkungsmechanismus 80, der später zu beschreiben ist, gehindert wird, selbst wenn der Ventilkörper 40 um die zentrale Drehachse X gedreht wird. Daher wird, da das Dichtungsteil 60 und der Ventilkörper 40 am Anstoßen aneinander gehindert werden, wenn das Fluid in den Raum 11 eingebracht wird, keine Spannung von dem Ventilkörper 40 auf das Dichtungsteil 60 ausgeübt, was es möglich macht, die Abnutzung und die Verschlechterung des Dichtungsteils 60 aufgrund von Reibung, die durch die Drehung des Ventilkörpers 40 verursacht würde, zu verhindern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, um die Fluiddichtigkeit des Dichtungsteils 60 mit dem Ventilkörper 40 weiter zu verbessern, wenn der Fluidzufuhrpfad 20 durch den Ventilkörper 40 blockiert ist, das Vorspannungsteil 70 zum Vorspannen des Dichtungsteils 60 von der stromaufwärtigen Seite des Fluidzufuhrpfads 20 in Richtung der Seite des Ventilkörpers 40 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Vorspannungsteil 70 eine Schraubenfeder und es ist zwischen einer Nut 16 in dem Gehäuse 10 und einem Flansch 200 derart eingesetzt, dass die Achse der Feder in der axialen Richtung verläuft. Derart wirkt die Vorspannkraft des Vorspannungsteils 70 entlang der axialen Richtung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Beschränkungsmechanismus 80 zwischen dem Dichtungsteil 60 und dem Vorspannungsteil 70 zum Beschränken des Betrages vorgesehen, um welchen das Dichtungsteil 60 vorsteht, um zu verhindern, dass das vordere Ende 61 des Dichtungsteils 60 auf der Seite des Ventilkörpers 40 zu der Seite des Ventilkörpers 40 über den zweiten inneren Radius hinaus vorsteht. Der Beschränkungsmechanismus 80 ist ausgebildet in einer Ringform durch Bearbeiten einer dünnen Platte. Insbesondere bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, ist der Beschränkungsmechanismus 80 mit einer Mehrzahl von Oberflächen, die senkrecht zu der axialen Richtung sind und die in einer schrittweisen Art entlang der axialen Richtung ausgebildet sind, vorgesehen. Ein erster Stufenabschnitt 81 auf der Seite des Vorspannungsteils 70 wird gegen einen Wandabschnitt 17 der Nut 16 in dem Gehäuse 10 durch die Vorspannkraft des Vorspannungsteils 70 gedrückt, und ein zweiter Stufenabschnitt 82 auf der Seite des Ventilkörpers 40 ist so vorgesehen, dass er einem axialen Ende des Dichtungsteils 60 gegenüberliegt. Das Dichtungsteil 60 ist an dem einen Ende des Beschränkungsmechanismus 80 auf der Seite des Ventilkörpers 40 beispielsweise durch Adhäsion vorgesehen, so dass das Dichtungsteil 60 und der Beschränkungsmechanismus 80 integral in der axialen Richtung bewegt werden bzw. bewegbar sind. Derart steht das Dichtungsteil 60 in der axialen Richtung nicht weiter in einem Zustand vor, in dem der erste Stufenabschnitt 81 an der Wand 17 der Nut 16 anstößt. Derart stößt das Dichtungsteil 60 nicht an dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius an. Währenddessen, wie in 7 gezeigt ist, schneidet (überlagert) sich das Dichtungsteil 60 mit dem Abschnitt 41 mit großen Radius, wie er durch die zweifach punktierte Linie angezeigt ist, in einem Zustand, in dem das Dichtungsteil 60 am weitesten in der axialen Richtung vorsteht. Darum bewegt sich das Dichtungsteil 60, wenn das vordere Ende 61 des Dichtungsteils 60 an dem Abschnitt 41 mit großem Radius anstößt, radial nach außen weg von der Achse X gegen die Vorspannungskraft des Vorspannungsteil 70. Dabei ist der erste Stufenabschnitt 81 des Beschränkungsmechanismus 80 in einem Zustand, in dem er von dem Wandabschnitt 17 der Nut 16 in dem Gehäuse 10 getrennt ist, und die Vorspannungskraft des Vorspannungsteils 70 wirkt direkt auf das Dichtungsteil 60. Das heißt, die Vorspannungskraft des Vorspannungsteils 70 ist die Kraft der Vorspannung des Dichtungsteils 60 gegen den Ventilkörper 40.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, bei dieser Ausführungsform ist jeweils ein Vorspannungsteil 110 in Form einer Schraubenfeder in der Öffnung 15 in dem ersten Fluidabfuhrpfad 31 und in der Öffnung 15 in dem zweiten Fluidabfuhrpfad 32 vorgesehen, ein Dichtungsteil 111, das aus einem ringförmigen elastischen Teil (z.B., einem Gummiteil) ausgebildet ist, ist auf der stromaufwärtigen Seite (der Seite des Raums 11) des Vorspannungsteils 110 vorgesehen, und weiterhin ist ein ringförmiges Harzteil 112 (z.B., ausgebildet aus Polytetrafluorethylen) ist auf der stromaufwärtigen Seite des Dichtungsteils 111 vorgesehen. Da Polytetrafluorethylen eine hohe Gleitfähigkeit und eine hohe Abnutzungswiderstandsfähigkeit aufweist, kann diese Konfiguration die Dichtfähigkeit zwischen den entsprechenden Öffnungen 15 in der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 und dem Ventilkörper 40 sicherstellen und die Abnutzung des Harzteils 112 verhindern.
Dabei kann in einem System, bei dem die Ventilvorrichtung 1 verwendet wird (in der vorliegenden Ausführungsform dem Fahrzeugbrennstoffzellensystem 100), wenn jeder aus der Mehrzahl der Fluidabfuhrpfade 30 so konfiguriert ist, dass ein Fehler in dem Umleitungsverhältnis erlaubt ist, die Dichtfähigkeit zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Fluidabfuhrpfad 30 unter der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30, der in dem Kommunikationszustand mit dem Fluidzufuhrpfad 20 begrenzt ist, geringer als die Dichtfähigkeit zwischen dem Fluidzufuhrpfad 20 und dem Ventilkörper 40 sein. In einem solchen Fall kann ein Dichtungsmechanismus wie der des Vorspannungsteils 110, des Dichtungsteils 111 und des Harzteils 112 in jedem aus der Mehrzahl der Fluidabfuhrpfade 30 unnötig sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Ventilvorrichtung 1 wie oben beschrieben konfiguriert. Entsprechend einer solchen Ventilvorrichtung 1 wird, da der Zwischenabschnitt 43 zwischen dem Abschnitt 41 mit großem Radius und dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius vorgesehen ist und da weiterhin der Ventilkörper 40 aus einem sphärischen Körper ausgebildet ist, wenn der Ventilkörper 40 gedreht wird und der Abschnitt 41 mit großem Radius an dem Gehäuse 10 anstößt, der Ventilkörper 40 sanft gegen das Gehäuse 10 gedrückt (stößt nach und nach an das Gehäuse um die Öffnung 14 in dem Fluidzufuhrpfad 20 an), wobei er nach und nach den Abschnitt 41 mit großem Radius von dem Abschnitt 42 mit kleinen Radius erreicht. Derart wird eine Verschlechterung des Ventilkörpers 40 verhindert, während die Dichtfähigkeit erhalten bleibt. Weiterhin kann entsprechend der Ventilvorrichtung 1, da die Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 geschaltet werden kann, eine Reduzierung der Kosten der Ventilvorrichtung 1 vergleichen mit einem Fall, in dem die Ventilvorrichtung 1 für jeden der Fluidabfuhrpfade 30 vorgesehen ist, erzielt werden.
Indem sie wie oben konfiguriert ist, kann die Ventilvorrichtung 1 den Betrag der Befeuchtung der Luft, die dem Stapel 2 des Fahrzeugbrennstoffzellensystems 100 zugeführt wird, und die Zufuhr der Luft zu dem Stapel 2 steuern.
Andere Ausführungsformen
Die obige Ausführungsform ist als ein Beispiel beschrieben worden, in dem die Ventilvorrichtung 1 den Betrag der Befeuchtung der Luft, die dem Stapel 2 des Fahrzeugbrennstoffzellensystems 100 zugeführt wird, und die Zuführung von Luft zu dem Stapel 2 steuert, aber die Ventilvorrichtung 1 kann auch bei anderen Anwendungen verwendet werden.
Die obige Ausführungsform ist beschrieben worden als ein Beispiel, in dem das Gehäuse 10 zwei Fluidabfuhrpfade 30 aufweist, aber das Gehäuse 10 kann drei oder mehr Fluidabfuhrpfade 30 aufweisen. Weiterhin kann die Ventilvorrichtung 1 auch auf ein Beispiel angewendet werden, indem die Gesamtzahl der Fluidzufuhrpfade 20 und der Fluidabfuhrpfade 30 gleich drei oder mehr ist. Das heißt, die Ventilvorrichtung 1 kann auch auf ein Beispiel angewandt werden, bei dem eine Mehrzahl von Fluidzufuhrpfaden 20 und mindestens ein Fluidabfuhrpfad 30 vorhanden sind.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass der Ventilkörper 40 so konfiguriert ist, dass er den Abschnitt 41 mit großem Radius, den Abschnitt 42 mit kleinem Radius und den Zwischenabschnitt 43 aufweist, aber der Ventilkörper 40 kann so konfiguriert sein, dass er eine gleichförmigen Innenradius aufweist, d.h., nur den Abschnitt 41 mit großem Radius aufweist.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass der Abstand von der Achse X des zylindrischen Raums 11 zu dem vorderen Ende des Vorsprungs 55 größer als der zweite Innenradius ist, aber der Abstand von der Achse zu dem vorderen Ende des Vorsprungs 55 kann gleich dem zweiten Innenradius sein.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass das Vorspannungsteil 110, das aus einer Schraubenfeder ausgebildet ist, jeweils in der Öffnung 15 in dem ersten Fluidabfuhrpfad 31 und in der Öffnung 15 in dem zweiten Fluidabfuhrpfad 32 vorgesehen ist, das Dichtungsteil 111, das aus einem ringförmigen elastischen Teil (z.B., einem Gummiteil) ausgebildet ist, auf der stromaufwärtigen Seite (der Seite des Raums 11) des Vorspannungsteils 110 vorgesehen ist, und weiterhin dass das ringförmige Harzteil 112 (z.B., Polytetrafluorethylen) auf der stromaufwärtigen Seite des Dichtungsteils 111 vorgesehen ist, aber der Beschränkungsmechanismus 80 kann auch in dem ersten Fluidabfuhrpfad 31 und dem zweiten Fluidabfuhrpfad 32 vergleichbar zu dem Fluidzufuhrpfad 20 vorgesehen werden.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass das Dichtungsteil 60 in einem Zustand vorgesehen ist, in dem das vordere Ende 61 auf der Seite des Ventilkörpers 40 an den Abschnitt 41 mit großem Radius des Ventilkörpers 40 anstößt und nicht an den Abschnitt 42 mit kleinem Radius anstößt, aber das Dichtungsteil 60 kann in einem Zustand vorgesehen sein, in dem das vordere Ende 61 auf der Seite des Ventilkörpers 40 an beide, den Abschnitt 41 mit großem Radius und den Abschnitt 42 mit kleinem Radius des Ventilkörpers 40 anstößt.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass der Fluidzufuhrpfad 20 mit dem Vorspannungsteil 70 und dem Beschränkungsmechanismus 80 vorgesehen ist, aber der Fluidzufuhrpfad 20 kann ohne das Vorspannungsteil 70 und den Beschränkungsmechanismus 80 konfiguriert werden. Alternativ kann nur das Vorspannungsteil 70 in dem Fluidzufuhrpfad 20 vorgesehen sein. Weiterhin kann mindestens einer der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 so konfiguriert werden, dass er sowohl das Vorspannungsteil 70 als auch den Beschränkungsmechanismus 80 aufweist, oder er kann so konfiguriert werden, dass er nur das Vorspannungsteil 70 aufweist.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass die Dichtungsfähigkeit zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Fluidabfuhrpfad 30, die in dem Kommunikationszustand mit dem Fluidzufuhrpfad 20 unter der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 beschränkt ist, geringer als die Dichtungsfähigkeit zwischen dem Fluidzufuhrpfad 20 und dem Ventilkörper 40 ist, aber die Dichtungsfähigkeit zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Fluidabfuhrpfad 30, die dem Kommunikationszustand mit dem Fluidzufuhrpfad 20 unter der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden 30 begrenzt ist, kann vergleichbar mit der Dichtungsfähigkeit zwischen dem Fluidzufuhrpfad 20 und dem Ventilkörper 40 sein.
Die obige Ausführungsform hat beschrieben, dass der Ventilkörper 40 unter Verwendung eines Harzes ausgebildet ist. Wenn der Ventilkörper 40 durch Formen mit Harz wie Spritzgießen oder ähnliches ausgebildet ist, kann eine Trennungslinie an dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius befindlich sein. Mit einer solchen Konfiguration, da die Oberfläche des Abschnitts 41 mit großem Radius geglättet sein kann, kann eine Abnutzung oder ein Brechen des Dichtungsteil 60 aufgrund eines vorstehenden Harzabschnittes an der Trennlinie verhindert werden, und die Dichtungsfähigkeit kann für einen langen Zeitraum sichergestellt werden. Natürlich kann der Ventilkörper 40 auch unter Verwendung eines Metalls anstelle eines Harzes ausgebildet werden.
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Dichtungsabschnitts in einem Bereich (um den Abschnitt 42 mit kleinem Radius), die unterschiedlich von 7 ist.
Der Ventilkörper 40, der in 7 gezeigt ist, kann darin die Öffnung 44 aufweisen, die mindestens in dem Abschnitt 42 mit kleinem Radius oder dem Zwischenabschnitt 43 geöffnet ist, und er kann darin den Kommunikationspfad 45 aufweisen, der die Kommunikation (Verbindung) zwischen dem Fluidzufuhrpfad 20 und mindestens einem aus der Mehrzahl der Fluidabfuhrpfade 30 erlaubt.
Zusätzlich ist das Dichtungsteil 60 in der Öffnung 14 in dem Fluidzufuhrpfad 20 an der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10 (zwischen der Öffnung 14 und der Innenumfangswand 12 des Gehäuses 10) so vorgesehen, dass sie zum Anstoßen an den Abschnitt 41 mit großem Radius des Ventilkörpers 40 in der Lage ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Dichtungsteil 60 an dem Vorsprung 55 vorgesehen und es ist so vorgesehen, dass es an den Ventilkörper 40 anstößt bzw. an diesen anstoßen kann. Das Dichtungsteil 60 ist entsprechend der Gestalt der Öffnung 14 ausgebildet (bei der vorliegenden Ausführungsform die Gestalt der inneren Umfangsoberfläche 55A des Endes des Vorsprungs 55).
Die Offenbarung kann in einer Ventilvorrichtung verwendet werden, die zur Begrenzung der Kommunikation (Verbindung) zwischen den Fluidzufuhrpfad und dem Fluidabfuhrpfad in der Lage ist.
Die Grundsätze, bevorzugte Ausführungsform und Betriebsmodi der vorliegenden Erfindung sind in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben worden. Jedoch ist die Erfindung, die geschützt werden soll, nicht als auf bestimmte Ausführungsformen, die hier offenbart worden sind, begrenzt zu konstruieren oder auszulegen. Weiterhin sind die hier beschriebenen Ausführungsformen als illustrativ und nicht als beschränkend anzusehen. Abweichungen und Änderungen können gemacht und Äquivalente verwendet werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Dementsprechend wird ausdrücklich betont, dass alle Variationen, Änderungen und Äquivalente, die in den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert wird, fallen, eingeschlossen sein sollen.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017166569 A [0003]
JP 2012145124 A [0004]
JP 2008095811 A [0005]
JP 2012145154 A [0006]
JP 2018018683 A [0007]
JP 2013245738 A [0008]
JP 2018080724 A [0008]

Claims

Ventilvorrichtung (1), mit einem Gehäuse (10) mit einer zylindrischen Innenumfangswand (12), die einen zylindrischen Raum (11) darin definiert, einem Fluidzufuhrpfad (20), der in dem Gehäuse zur Kommunikation mit dem zylindrischen Raum an der Innenumfangswand ausgebildet ist, einer Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden (30), die in dem Gehäuse zur Kommunikation mit dem zylindrischen Raum an der Innenumfangswand ausgebildet sind, einem Ventilkörper (40), der in dem zylindrischen Raum aufgenommen ist, welcher Ventilkörper aus einem sphärischen Körper ausgebildet ist, der darin einen Kommunikationspfad (45) aufweist, der dazu angepasst ist, den Fluidzufuhrpfad mit mindestens einem aus der Mehrzahl der Fluidabfuhrpfade zu verbinden, einem Ventilkörperdrehmechanismus (50), der dazu angepasst ist, den Ventilkörper um eine Achse (X) des zylindrischen Raums als eine Drehachse in dem zylindrischen Raum zu drehen, einem Vorsprung (55), der von der Innenumfangswand des Gehäuses in Richtung der Achse des zylindrischen Raums vorsteht und mindestens einen Abschnitt einer Öffnung in dem Fluidzufuhrpfad an der Innenumfangswand des Gehäuses umgibt, und einem Dichtungsteil (60), das an dem Vorsprung vorgesehen ist und zum Anstoßen an dem Ventilkörper in der Lage ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ventilkörper, wenn der Ventilkörper entlang der Achse betrachtet wird, einen Abschnitt (41) mit großem Radius, der mit einem vorbestimmten ersten Innenradius im Verhältnis zu einem inneren Radius der Innenumfangswand des Gehäuses ausgebildet ist, einen Abschnitt (42) mit kleinem Radius, der mit einem zweiten Innenradius, der kleiner als der ersten Innenradius ist, ausgebildet ist, und einen Zwischenabschnitt (43), der zum Verbinden des Abschnitts mit großem Radius und des Abschnitts mit kleinem Radius ausgebildet ist und einen Abstand von der Achse aufweist, der in der Größe zwischen dem ersten Innenradius und dem zweiten Innenradius liegt, aufweist, und ein Abstand von der Achse zu einem vorderen Ende des Vorsprungs größer als der zweite Innenradius ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiter ein Vorspannungsteil (70), das zum Vorspannen des Dichtungsteil von einer stromaufwärtigen Seite des Fluidzufuhrpfads in Richtung der Seite des Ventilkörpers konfiguriert ist, und einen Beschränkungsmechanismus (80), der zum Beschränken eines vorderen Endes (61) des Dichtungsteils auf der Seite des Ventilkörpers, so dass es nicht über den zweiten Innenradius zur Seite des Ventilkörpers vorsteht, konfiguriert ist, aufweist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Ventilkörper in mindestens dem Abschnitt mit kleinem Radius und/oder dem Zwischenabschnitt geöffnet ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Dichtungsteil (60) zum Anstoßen an den Abschnitt mit großem Radius des Ventilkörpers in der Lage ist und zwischen der Öffnung in dem Fluidzufuhrpfad an der Innenumfangswand des Gehäuses und der Innenumfangswand des Gehäuses vorgesehen ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Dichtungsteil in einem Zustand vorgesehen ist, in dem ein vorderes Ende desselben an einen Abschnitt mit großem Radius des Ventilkörpers auf der Seite des Ventilkörpers anstößt und nicht an den Abschnitt mit kleinem Radius anstößt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Dichtungsfähigkeit zwischen dem Fluidabfuhrpfad, der in einen Kommunikationszustand mit dem Fluidzufuhrpfad unter der Mehrzahl von Fluidabfuhrpfaden beschränkt ist, und dem Ventilkörper geringer als die Dichtungsfähigkeit zwischen dem Fluidzufuhrpfad und dem Ventilkörper ist.