JP2019157933A - 流体制御バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】流体制御バルブにおいて簡素な構成で駆動部の冷却を行うことで小型軽量化を図る。【解決手段】ボディ１２には、弁体１４の弁部５６が収納される本体部１８と、該弁体１４を回転駆動させる駆動部１６の収納される収納部２４とを有し、前記本体部１８と前記収納部２４とが接合壁５４を介して隣接するように設けられる。そして、弁体１４の回転作用下に本体部１８の弁室２６に流体が流通する際、この流体と収納部２４の駆動部１６との間で接合壁５４を介して熱交換がなされることで、前記流体によって前記駆動部１６が好適に冷却される。【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流通する流路上に設けられ該流体の流量を制御するための流体制御バルブに関する。

従来から、例えば、車両用の内燃機関を冷却するための冷却水回路に用いられ、冷却水等の流体の流量を制御する流体制御バルブが知られている。この流体制御バルブは、例えば、特許文献１に開示されるように、弁箱における弁室の内部に、略円柱状の弁体が回転自在に設けられ、前記弁体には、その径方向に貫通する流量制御穴が形成されると共に、その中心には駆動軸が設けられ弁箱の外部へと突出している。

そして、駆動源の駆動作用下に駆動軸を介して弁体を回転させることで、その流量制御穴が弁箱の入口側パイプ及び出口側パイプと一直線状となって互いに連通し、前記入口側パイプからの流体が流量制御穴を通じて出口側パイプへと流れる。

特開２００３−２３２４５４号公報

上述したような流体制御バルブにおいて、例えば、モータ等の通電作用下に回転駆動する駆動源を用いた場合、駆動時に発熱するため冷却を行う必要があり、この冷却を行うための冷却手段を設けることで大型化及び重量の増加を招くという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で駆動部の冷却を行うことで小型軽量化を図ることが可能な流体制御バルブを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、流体の導入される導入口と流体の導出される導出口とを有したボディと、ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、弁体を回転駆動させる駆動部とを備え、弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、弁体の回転作用下に弁孔による導入口と導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブにおいて、
ボディは駆動部の収納される収納室を有した収納部を備え、収納室と弁室とが共通の壁部を介して隣接して配置されることを特徴とする。

本発明によれば、流体制御バルブを構成するボディには、弁体が回転自在に収納される弁室と、この弁体を回転駆動させる駆動部の収納される収納室とを備え、この収納室と弁室とが共通の壁部を介して隣接するように配置されている。従って、駆動部が駆動して発熱した場合でも、弁体の弁開状態において弁室へと流入する流体と共通の壁部を介して熱交換を行うことで駆動部を好適に冷却することができるため、駆動部を冷却するための冷却手段を別に設ける必要がない。

その結果、駆動部のための冷却手段を別に設けた場合と比較して、ボディの収納室と弁室とを共通の壁部を介して隣接配置するという簡素な構成で駆動部の小型軽量化を図ることができ、それに伴って、流体制御バルブの小型軽量化が可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、弁体が回転自在に収納される弁室と、弁体を回転駆動させる駆動部の収納される収納室を有した収納部とをボディに備え、収納室と弁室とを共通の壁部を介して隣接するように配置することで、駆動部が駆動して発熱した場合でも弁室内を流れる流体と駆動部との熱交換を行うことで好適に冷却することができる。その結果、ボディを流れる流体を利用して駆動部を冷却可能とすることで、駆動部のための冷却手段を別に設けた場合と比較して、簡素な構成で駆動部の小型軽量化を図ることができ、それに伴って、流体制御バルブを小型軽量化することができる。

図１Ａは、本発明の実施の形態に係る流体制御バルブの全体断面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。

本発明に係る流体制御バルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る流体制御バルブを示す。なお、以下の説明では、この流体制御バルブ１０が、内燃機関等の冷却水回路に適用される場合について説明する。

この流体制御バルブ１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２に対して回転自在に設けられる弁体１４と、前記ボディ１２に設けられ前記弁体１４を回転駆動させる駆動部１６とを含み、このボディ１２は、例えば、樹脂製材料から形成され、前記弁体１４の収納される本体部１８と、該本体部１８から突出して流体の供給される導入部（導入口）２０と、前記本体部１８に対して前記導入部２０とは反対方向に突出し前記流体の排出される導出部（導出口）２２と、前記本体部１８の外周側に設けられ駆動部１６を収納する収納部２４とを含む。

本体部１８は、例えば、断面矩形状に形成され、その中央部には弁体１４の収納される弁室２６が形成されると共に、該弁室２６の下方（矢印Ａ方向）に開口した開口部にはカバー部材２８が装着されることで閉塞される。このカバー部材２８の中央には、さらに下方に向かって窪んだ支持孔３０が設けられる。

また、本体部１８には、弁室２６の上部に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在したシャフト孔３２が形成され、該シャフト孔３２の内部には環状溝を介してパッキン３４及びダストシール３６が設けられる。

一方、本体部１８の内壁面には、上流側（矢印Ｃ方向）に開口して後述する導入部２０と連通する第１開口３８と、下流側（矢印Ｄ方向）に開口して後述する導出部２２と連通する第２開口４０とが形成され、それぞれ弁室２６と連通している。

さらに、本体部１８の弁室２６には、第１開口３８の開口した内壁面にシール部材４２が設けられ、このシール部材４２は、例えば、ゴム等の弾性材料から断面矩形状に形成され、中央部に断面円形状の貫通孔４４が形成され厚さ方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に貫通すると共に、該貫通孔４４の外周側には弁体１４の外周面が摺接可能なシール面４６が形成される。

導入部２０は、例えば、管状に形成され、本体部１８の一側部から該本体部１８の軸方向と直交する水平方向（矢印Ｃ方向）に沿って所定長さだけ突出し、その内部には導入流路４８が形成されると共に、本体部１８の第１開口３８と連通することで導入部２０と弁室２６とが連通する。そして、導入部２０の端部には図示しないチューブが接続され、図示しない流体供給源から導入流路４８へと流体が供給される。

導出部２２は、導入部２０と同様に管状に形成され、本体部１８の他側部から導入部２０とは反対方向となるように水平方向（矢印Ｄ方向）に沿って所定長さだけ突出している。

また、導出部２２の内部には、その端部から弁室２６まで一直線状に延在する導出流路５０が形成され、本体部１８の第２開口４０と連通することで導出部２２と弁室２６とが連通している。そして、導出部２２の端部には図示しないチューブが接続され、導入部２０から弁室２６へと流れた流体が導出部２２の導出流路５０を通じて図示しない内燃機関の冷却水回路へと排出される。

収納部２４は、例えば、上方（図１Ａ中、矢印Ｂ方向）に向かって開口した有底円筒状に形成され、前記本体部１８のシャフト孔３２と略平行に延在すると共に、その外周部位が本体部１８の外周側と接合することで一体的に形成される。また、収納部２４の内部には、断面円形状で駆動部１６の収納される収納室５２が形成される。

すなわち、図１Ｂに示されるように、ボディ１２において、収納部２４の収納室５２と本体部１８の弁室２６とが、前記本体部１８と前記収納部２４とを接合する接合壁（壁部）５４を介して隣接している。

なお、収納部２４は、本体部１８に対して導入部２０及び導出部２２の延在方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）と直交方向となる位置に接合されている。

弁体１４は、例えば、弁室２６に収納される弁部５６と、該弁部５６の上端部中央から軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在した第１軸部５８と、前記弁部５６の下端部中央から軸方向（矢印Ｂ方向）に突出した第２軸部６０とを有する。

弁部５６は、例えば、第１及び第２軸部５８、６０の軸方向から見て断面円形状に形成された円柱体からなり、前記第１及び第２軸部５８、６０の軸方向と直交方向に貫通した弁孔６２が形成され、該弁孔６２は断面円形状で弁部５６の外周面を貫通するように形成される。そして、弁部５６の外周面は、ボディ１２に設けられたシール部材４２のシール面４６に当接し、摺接しながら回転動作する。

第１軸部５８は、ボディ１２のシャフト孔３２へと挿通され、その外周面にパッキン３４及びダストシール３６が摺接することで、前記シャフト孔３２に対して回転自在に支持されると共に、その上端部が前記シャフト孔３２を通じて本体部１８の外側へと突出している。

第２軸部６０は、弁部５６を挟んで第１軸部５８と同軸上に形成され、カバー部材２８の支持孔３０へと挿入されることで回転自在に支持される。

駆動部１６は、例えば、ＤＣモータやステッピングモータ等の回転駆動源からなり、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、所定方向に所定角度だけ回転する。そして、駆動部１６は、ボディ１２の収納部２４に対して軸方向（図１Ａ中、矢印Ａ方向）に沿って挿入されることで内部へと収納され、図示しない固定手段によって固定される。これにより、ボディ１２において、駆動部１６が弁体１４と略平行となるように配置される。

また、駆動部１６の駆動軸１６ａは、図示しない駆動力伝達手段を介して弁体１４の第１軸部５８と接続され、前記駆動軸１６ａから出力された駆動力が前駆駆動力伝達手段へと伝達された後、前記第１軸部５８へと伝達されることで弁体１４が回転する。

本発明の実施の形態に係る流体制御バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、流体として冷却水を用いる場合について説明する。

先ず、流体制御バルブ１０において、弁体１４の弁孔６２が導入流路４８及び導出流路５０と直交した位置とすることで、前記弁体１４によって前記導入流路４８と前記導出流路５０との連通が遮断された弁閉状態となる。

次に、図示しないコントローラからの制御信号に基づき駆動部１６が駆動することで、図示しない駆動力伝達手段を介して駆動力が第１軸部５８へと伝達され、弁体１４の弁部５６が所定方向に回転し始める。そして、弁体１４が、上述した弁閉状態から約９０°回転することで、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、前記弁体１４における弁孔６２の両端部がそれぞれ収納室５２の第１及び第２開口３８、４０に臨み、導入流路４８及び導出流路５０と一直線状となった弁開状態となる。

これにより、導入流路４８に供給されていた流体が弁体１４の弁孔６２を通じて下流側（矢印Ｄ方向）の導出流路５０へと流通して図示しない内燃機関の冷却水回路へと導出される。

この際、弁室２６内に流入した流体の冷熱が、本体部１８と収納部２４とを接合する接合壁５４を通じて収納室５２の駆動部１６へと伝達されることで、弁体１４を開動作させるために駆動し発熱している前記駆動部１６が好適に冷却されることとなる。すなわち、弁室２６を流れる流体の冷熱を利用して駆動部１６を冷却することが可能となる。

一方、駆動部１６で生じた熱は、接合壁５４を介して弁室２６内の流体へと伝えられる。

以上のように、本実施の形態では、弁体１４が回転自在に設けられるボディ１２において、該弁体１４の収納される本体部１８の弁室２６に隣接するように駆動部１６を収納可能な収納部２４を備えるという簡素な構成で、前記本体部１８と前記収納部２４とを接合する接合壁５４を介して前記弁室２６を流れる流体と駆動部１６との間で熱交換を行うことが可能となる。そのため、弁体１４を駆動させるために駆動して発熱している駆動部１６を、冷えている流体によって好適に冷却することができる。

その結果、駆動部１６を冷却するための冷却手段を別に設けることなく、ボディ１２を流れる流体を利用して冷却できるため、前記冷却手段を設ける場合と比較して駆動部１６の小型軽量化を図ることができ、それに伴って、流体制御バルブ１０の小型軽量化が可能となる。

また、駆動部１６の小型化を可能とすることで消費電力の低減を図ることができ、省エネルギー化が可能となる。

さらに、樹脂製材料からなるボディ１２の接合壁５４に、例えば、熱伝導性の高い金属製材料からなるヒートシンク６４（図１Ｂ中、二点鎖線形状参照）を設けることで、本体部１８の流体と収納部２４の駆動部１６との熱交換効率をより一層高めることができるため、前記駆動部１６をより効率的に冷却可能となる。なお。このヒートシンク６４は、ボディ１２に対してインサート成形や圧入によって設けられる。

さらにまた、この流体制御バルブ１０は内燃機関等の冷却水回路に適用される場合に限定されるものではなく、例えば、モータを冷却するための冷却水回路やバッテリーを冷却するための冷却水回路に用いてもよいし、冷却水等の液体の代わりにガス等の気体の流れを制御する目的で用いるようにしてもよい。

なお、本発明に係る流体制御バルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…流体制御バルブ １２…ボディ
１４…弁体 １６…駆動部
１８…本体部 ２４…収納部
２６…弁室 ４２…シール部材
５２…収納室 ５４…接合壁
５６…弁部 ６４…ヒートシンク

Claims (1)

1. 流体の導入される導入口と前記流体の導出される導出口とを有したボディと、該ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、前記弁体を回転駆動させる駆動部とを備え、前記弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、前記弁体の回転作用下に前記弁孔による前記導入口と前記導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブにおいて、
   前記ボディは前記駆動部の収納される収納室を有した収納部を備え、前記収納室と前記弁室とが共通の壁部を介して隣接して配置されることを特徴とする流体制御バルブ。

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