JP2022059895A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子の停止位置のばらつきに対し、流体を流さない流通孔に対するシール性を向上すると共に、流通孔を流れる流体の圧力損失の増加を抑える。【解決手段】ハウジングは、流体の流れる流路を有する。流通孔形成部２０は、ハウジングの流路内に固定され、流体が通過する複数の流通孔２１～２４、および複数の流通孔２１～２４同士の間に設けられる仕切部２５を有する。回転子は、所定の回転軸Ａｘを中心に回転可能に設けられ、流路開口部および閉塞部を有する。ここで、回転子の回転軸Ａｘを中心として回転軸Ａｘに垂直な仮想円Ｃを定義する。流通孔形成部２０の有する仕切部２５は、仮想円Ｃの径方向に沿って平行に形成される平行部２６と、その平行部２６より径方向外側に設けられ径方向外側に向かい周方向の幅が次第に広くなるように形成される徐変部２７とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、バルブ装置に関するものである。

従来、流体が循環する流体循環システムに用いられ、そのシステム内を流れる流体の流路の切り替えまたは流量調整などを行うバルブ装置が知られている。

特許文献１に記載のバルブ装置は、筒状のハウジング内に固定される流通孔形成部、ハウジング内で回転可能に設けられる回転子、その回転子を回転させる駆動部、並びに、回転子と駆動部とを接続するシャフトおよび連結部材などを備えている。その流通孔形成部は、流体が通過する２つの流通孔、およびその２つの流通孔同士を仕切る仕切部を有している。一方、回転子は、流体が通過する１つの流路開口部、および流通孔形成部に摺接する閉塞部を有している。なお、特許文献１では、流通孔形成部は第一バルブと呼ばれており、回転子は第二バルブと呼ばれている。

駆動部の発生するトルクがシャフトおよび連結部材を経由して回転子に伝えられると、回転子はシャフトの回転軸を中心に回転する。これにより、流通孔形成部が有する２つの流通孔のうち一方の流通孔と回転子の流路開口部とが連通し、他方の流通孔が回転子の閉塞部により閉じられる。これにより、ハウジング内を流れる流体は、流通孔形成部が有する２つの流通孔のうち一方の流通孔を流れ、他方の流通孔への流れが遮断される。

国際公開第２０１７／２１１３１１号

ところで、特許文献１に記載のバルブ装置では、駆動部内のギヤ機構、駆動部の出力ギヤとシャフトとの嵌合部、シャフトと連結部材との嵌合部、連結部材と回転子との嵌合部にそれぞれ組み付けのための僅かな隙間が設けられている。そのため、駆動部から回転子へトルクを伝達して回転子を正回転方向および逆回転方向に駆動する場合、駆動部の回転角に対して回転子の回転角にばらつきが生じることがある。そのため、このバルブ装置は、回転子を所定の位置に移動し、流通孔形成部が有する２つの流通孔のうち一方の流通孔に流体を流し、他方の流通孔を閉塞する際、回転子の停止位置のばらつきにより、他方の流通孔に意図せず流体が漏出してしまうといった課題がある。

その課題に対し、回転子の停止位置がばらついた場合でも他方の流通孔に流体が漏出しないようにするため、例えば、流通孔形成部の有する仕切部の幅を広くすることが考えられる。しかし、そのようにすれば、流通孔形成部の有する流通孔の流路面積が小さくなり、流通孔を流れる流体の圧力損失が増加するといった問題が生じる。

本発明は上記点に鑑みて、回転子の停止位置のばらつきに対し、複数の流通孔のうち流体を流さない流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることの可能なバルブ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明によると、バルブ装置は、ハウジング（１０）、流通孔形成部（２０）、回転子（３０）および駆動部（４０）を備える。ハウジングは、流体の流れる流路を有する。流通孔形成部は、ハウジングの流路内に固定され、流体が通過する複数の流通孔（２１～２４）、および複数の流通孔同士の間に設けられる仕切部（２５）を有する。回転子は、ハウジングの流路内で所定の回転軸（Ａｘ）を中心に回転可能に設けられ、回転角に応じて流通孔形成部の有する複数の流通孔のうち所定の流通孔に連通する流路開口部（３１）、および他の流通孔を閉塞する閉塞部（３２）を有する。駆動部は、回転子を回転させるトルクを出力する。

ここで、回転子の回転軸を中心として回転軸に垂直な仮想円（Ｃ）を定義する。このとき、回転子の有する流路開口部の開口縁のうち仮想円の周方向を向く部位（３３、３４）は、仮想円の径方向に延びる仮想線（Ｌ）に沿って形成されている。
一方、流通孔形成部の有する仕切部は、仮想円の径方向に沿って平行に形成される平行部（２６）と、その平行部より径方向外側に設けられ径方向外側に向かい周方向の幅が次第に広くなるように形成される徐変部（２７）とを有している。

これによれば、バルブ装置は、駆動部により回転子を回転移動し、流通孔形成部の有する複数の流通孔のうち所定の流通孔と回転子の流路開口部とを連通させ、他の流通孔を回転子の閉塞部で閉塞する動作を行うことが可能である。その際、回転子の停止位置がばらついた場合でも、流通孔形成部の有する仕切部が徐変部を有しているので、閉塞すべき他の流通孔と流路開口部とが連通することを防ぐことができる。そのため、このバルブ装置は、意図した流通孔へ流体を流し、閉塞すべき流通孔に意図せず流体が流れることを防ぐことができる。

また、仮に流通孔形成部の有する仕切部を幅の広い平行部のみで形成する構成に比べて、このバルブ装置は仕切部を平行部と徐変部で形成することで、流通孔の流路面積を大きく確保することができる。したがって、このバルブ装置は、回転子の停止位置のばらつきに対し、流通孔形成部の有する複数の流通孔のうち流体を流さない流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態のバルブ装置を模式的に示す正面図である。 図１のII方向視において、バルブ装置を模式的に示す平面図である。 図２のIII－III断面を模式的に示す断面図である。 図１、図３のIV－IV断面を模式的に示す断面図である。 第１実施形態のバルブ装置が備える流通孔形成部のみを示す平面図である。 図５のVI部分の拡大図である。 第１実施形態のバルブ装置が備える回転子のみを示す平面図である。 第１実施形態のバルブ装置の第１の動作モードを示す図である。 第１実施形態のバルブ装置の第２の動作モードを示す図である。 第１実施形態のバルブ装置の第３の動作モードを示す図である。 第１実施形態のバルブ装置の第４の動作モードを示す図である。 第１の動作モードにおいて、回転子の停止位置がばらついた状態を示す図である。 第１の動作モードにおいて、回転子の停止位置がばらついた状態を示す図である。 第２実施形態のバルブ装置において、流通孔形成部とハウジングを模式的に示す断面図である。 比較例のバルブ装置が備える流通孔形成部のみを示す平面図である。 比較例のバルブ装置が備える回転子のみを示す平面図である。 比較例のバルブ装置において、回転子の停止位置がばらついた状態を示す図である。 比較例のバルブ装置において、回転子の停止位置がばらついた状態を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態のバルブ装置は、例えば電気自動車またはハイブリッド車などに搭載される流体循環システムに用いられる。流体循環システムは、車両走行用動力源、ラジエータ、および車室内空調用のヒータコアなどに流体としての冷却水を循環させるシステムである。冷却水としては、例えばエチレングリコールを含むＬＬＣ（Long life coolant）などが用いられる。バルブ装置は、そのシステム内を流れる冷却水の流路の切り替え、または流量調整などを行うものである。

まず、本実施形態のバルブ装置の構成について説明する。
図１～図４に示すように、本実施形態のバルブ装置１は、ハウジング１０、流通孔形成部２０、回転子３０、駆動部４０などを備えている。なお、本実施形態では、バルブ装置１が５方弁として構成されたものを例にして説明する。

ハウジング１０は、バルブ装置１の外殻を構成し、その内側に流体の流れる流路を有している。具体的には、ハウジング１０は、有底筒状に形成されたハウジング本体１１と、そのハウジング本体１１に連通する１個の流体入口部１２および４個の流体出口部１３～１６を有している。流体入口部１２はハウジング本体１１の軸方向の一方に設けられ、４個の流体出口部１３～１６はハウジング本体１１の軸方向の他方に設けられている。以下の説明では、４個の流体出口部１３～１６をそれぞれ第１流体出口部１３、第２流体出口部１４、第３流体出口部１５、第４流体出口部１６と呼ぶ。４個の流体出口部１３～１６は、ハウジング本体１１の周方向に並ぶように設けられている。

図３に示すように、ハウジング１０の流路内には、流通孔形成部２０が固定されている。流通孔形成部２０は、ハウジング１０の流路内で軸周りに相対回転しないように設けられている。図５に示すように、本実施形態の流通孔形成部２０は円盤状に形成されており、板厚方向に貫通する４個の流通孔２１～２４、および、その４個の流通孔２１～２４同士の間にそれぞれ設けられる４個の仕切部２５を有している。４個の流通孔２１～２４は、流体が通過することが可能である。４個の流通孔２１～２４と４個の仕切部２５は、流通孔形成部２０の全周に亘り、流通孔形成部２０の周方向に交互に配置されている。４個の流通孔２１～２４は、略扇形状に形成されている。以下の説明では、４個の流通孔２１～２４をそれぞれ第１流通孔２１、第２流通孔２２、第３流通孔２３、第４流通孔２４と呼ぶ。なお、流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５の形状については後述する。

図３に示すように、回転子３０は、ハウジング１０の流路内に、所定の回転軸Ａｘを中心に回転可能に設けられている。回転子３０は、流通孔形成部２０の板厚方向の一方の面に面接触している。図７に示すように、本実施形態の回転子３０は円盤状に形成されており、板厚方向に貫通する１個の流路開口部３１と、その流路開口部３１を除く部位である閉塞部３２とを有している。流路開口部３１は、略扇形状に形成されており、流体が通過することが可能である。回転子３０が所定の回転軸Ａｘを中心に回転して所定の位置で停止すると、流通孔形成部２０の有する４個の流通孔２１～２４のうちいずれか１個の流通孔と回転子３０の有する流路開口部３１とが連通する。そのとき、流通孔形成部２０の有する４個の流通孔２１～２４のうち残りの３個の流通孔が回転子３０の閉塞部３２により閉塞される。

ここで、回転子３０の回転軸Ａｘを中心として回転軸Ａｘに垂直な仮想円Ｃを定義する。図７では、その仮想円Ｃを二点鎖線で示している。以下の説明では、仮想円Ｃの径方向に延びる線を仮想線Ｌということとする。
回転子３０の有する流路開口部３１の開口縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く部位３３、３４は、仮想円Ｃの径方向に延びる仮想線Ｌに沿って直線状に形成されている。なお、このことは、流路開口部３１の開口縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く部位３３、３４が、仮想円Ｃの径方向に延びる仮想線Ｌと実質的に一致していればよく、例えば製造公差などにより僅かにずれていることも含むものである。流路開口部３１の開口縁のうち仮想円Ｃの径方向を向く部位３５は、円弧状に形成されている。回転子３０の有する流路開口部３１の大きさは、図５に示した流通孔形成部２０の有する流通孔２１～２４の大きさよりも少し大きく設定されている。具体的には、流路開口部３１の開口縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く部位３３、３４同士のなす角θ１は、流通孔形成部２０の有する複数の仕切部２５のうち周方向に隣り合う仕切部２５の幅の中心線同士のなす角θ２と一致するように形成されている。なお、本明細書において、２つの線のなす角とは、２つの線の内角をいう。

上述した流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５の形状について、図５および図６を参照して説明する。
図５においても、図７と同じく、回転子３０の回転軸Ａｘを中心として回転軸Ａｘに垂直な仮想円Ｃを二点鎖線で示している。流通孔形成部２０と回転子３０とがハウジング１０内に組み付けられた状態で、流通孔形成部２０の軸芯と回転子３０の回転軸Ａｘとは一致している。したがって、図５に示した仮想円Ｃの中心と、流通孔形成部２０の軸芯とは一致している。

流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５はそれぞれ仮想円Ｃの径方向に放射状に延びている。４個の仕切部２５はそれぞれ仮想円Ｃの周方向に９０°ごとに角度を変えて配置されている。すなわち、図５では、流通孔形成部２０の有する複数の仕切部２５のうち周方向に隣り合う仕切部２５の幅の中心線同士のなす角θ２はいずれも９０°に設定されている。ただし、仕切部２５の配置は図５に示したものに限らず、流通孔に必要とされる流量特性などに応じて任意に設定することが可能である。

以下の説明では、各仕切部２５の幅の中心線と一致し、仮想円Ｃの径方向に延びる線を第１仮想線Ｌ１ということとする。また、第１仮想線Ｌ１から流通孔２１～２４の内側へ所定角度傾いて仮想円Ｃの径方向に延びる線を第２仮想線Ｌ２ということとする。

流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５は同一の形状である。図５および図６に示すように、４個の仕切部２５はそれぞれ平行部２６と徐変部２７とを有している。平行部２６は、第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成される部位である。平行部２６は、仮想円Ｃの径方向に一定の幅で延びている。徐変部２７は、平行部２６より径方向外側に設けられる部位である。徐変部２７は、径方向外側に向かい周方向の幅が次第に広くなるように形成されている。

平行部２６の外縁うち仮想円Ｃの周方向を向く部位を第１縁部２８ということとする。第１縁部２８は、第１仮想線Ｌ１に対して流通孔２１～２４の内側へ所定距離離れて第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成されている。なお、このことは、第１縁部２８と第１仮想線Ｌ１とが実質的に平行であればよく、例えば製造公差などにより僅かにずれていることも含むものである。

徐変部２７の外縁うち仮想円Ｃの周方向を向く部位を第２縁部２９ということとする。第２縁部２９は、上述した第２仮想線Ｌ２に沿って形成されている。なお、このことは、第２縁部２９と第２仮想線Ｌ２とが実質的に一致していればよく、例えば製造公差などにより僅かにずれていることも含むものである。

図６に示すように、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角θ３（すなわち、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２とのなす角θ４と同一）は、回転子３０を正回転方向および逆回転方向に駆動したときに想定される回転子３０の停止位置のばらつきの大きさに応じて任意に設定することができる。本実施形態では、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角θ３は、例えば５～１０°の範囲に設定されている。

また、第１縁部２８と第２縁部２９との接続箇所Ｐは、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角θ３と平行部２６の幅Ｗ１との関係により任意に設定することができる。本実施形態では、第１縁部２８と第２縁部２９との接続箇所Ｐは、例えば、仕切部２５の径方向の長さを３等分したうちの中央の領域に設けられている。

図３および図４に示すように、ハウジング本体１１の内側には複数の部屋が形成されている。具体的には、流体入口部１２に連通する入口連通室１００と、第１～第４流体出口部１３～１６にそれぞれ連通する第１～第４連通室１０１～１０４とが形成されている。入口連通室１００は、回転子３０に対して流体入口部１２側に形成されている。一方、第１～第４連通室１０１～１０４は、流通孔形成部２０に対して第１～第４流体出口部１３～１６側に形成されている。そして、第１～第４連通室１０１～１０４はそれぞれハウジング１０内に設けられた４個の隔壁１７により仕切られている。図４に示すように、４個の隔壁１７はいずれも、径方向および軸方向に亘りその肉厚が徐変しない構成である。すなわち、４個の隔壁１７は、径方向および軸方向に亘りその肉厚が一定である。これにより、射出成形時のボイドの発生や寸法精度の悪化を防ぐことができる。４個の隔壁１７はそれぞれ、流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５に対応する位置に設けられている。そして、その４個の隔壁１７のうち流通孔形成部２０側の端部１８はそれぞれ、流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５の向きと一致した状態で固定されている。そのため、第１～第４連通室１０１～１０４はそれぞれ、流通孔形成部２０の有する第１～第４流通孔２１～２４に連通している。なお、図５に示した流通孔形成部２０は、図４に示したハウジング１０に対して、左周りに４５°回転させた状態で図示されている。

図３に示すように、駆動部４０は、ハウジング１０の一方の端部に設けられている。駆動部４０は、駆動源としての電動モータ４１と、その電動モータ４１の出力するトルクをシャフト４３に伝達するギヤ機構４２とを有している。電動モータ４１は、電子制御装置２からの制御信号に従って回転する。ギヤ機構４２は、複数のギヤが噛み合って構成されている。なお、モータの駆動を制御する電子制御装置２は、半導体メモリおよびプロセッサなどを有するコンピュータである。メモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。電子制御装置２は、メモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行するとともに、コンピュータプログラムに従って種々の制御処理を実行する。

駆動部４０と回転子３０とは、シャフト４３および連結部材４４を介して接続されている。シャフト４３の一端と、駆動部４０の有するギヤ機構４２を構成する出力ギヤとが嵌合している。シャフト４３の他端と、連結部材４４とが嵌合している。そして、連結部材４４と回転子３０とが嵌合している。これにより、駆動部４０の発生するトルクがシャフト４３および連結部材４４を経由して回転子３０に伝えられると、回転子３０は所定の回転軸Ａｘを中心に回転する。なお、シャフト４３と連結部材４４と回転子３０とは、同一の回転軸Ａｘを中心に回転する。

シャフト４３の周りには、第１付勢部材としてのトーションスプリング４５、および、第２付勢部材としてのコンプレッションスプリング４６が設けられている。

トーションスプリング４５は、ハウジング１０に対して回転子３０を仮想円Ｃの周方向の一方に付勢する捩じりコイルばねである。このトーションスプリング４５は、一端側がハウジング１０またはハウジング１０に固定される部材（例えば駆動部４０）に係止され、他端側が回転子３０または回転子３０に固定される部材（例えば連結部材４４）に係止されている。なお、本実施形態では、第１付勢部材を１個のトーションスプリング４５で構成しているが、これに限らず、第１付勢部材を複数のトーションスプリングで構成してもよい。

上述したように、駆動部４０と回転子３０とは、シャフト４３および連結部材４４を介して接続されている。そのため、駆動部４０内のギヤ機構４２を構成する複数のギヤ同士の噛合部、駆動部４０の出力ギヤとシャフト４３との嵌合部、シャフト４３と連結部材４４との嵌合部、連結部材４４と回転子３０との嵌合部にはそれぞれ、組み付けのための僅かな隙間が設けられている。この構成において、駆動部４０から回転子３０へトルクを伝達する部材同士の嵌合部または噛合部に対してトーションスプリング４５の付勢力が印加されることにより、その嵌合部または噛合部を構成する部材同士が常に当接した状態で回転駆動する。

コンプレッションスプリング４６は、回転子３０を流通孔形成部２０側に付勢するための圧縮コイルばねである。コンプレッションスプリング４６は、一端側がハウジング１０またはハウジング１０に固定される部材（例えば駆動部４０またはシャフト４３）に係止され、他端側が回転子３０または回転子３０に固定される部材（例えば連結部材４４）に係止されている。コンプレッションスプリング４６の付勢力により、回転子３０と流通孔形成部２０とは、常に当接した状態で摺動する。

次に、バルブ装置１の作動について説明する。
図８～図１１に示すように、本実施形態のバルブ装置１は、主に４個の動作モードを切り替え可能である。図８～図１３に記載した両矢印に示すように、以下の説明では、説明の便宜上、駆動部４０側から回転子３０を見て右回りを正回転方向、左回りを逆回転方向という。なお、図８～図１３では、図を見やすくするため、回転子３０の閉塞部３２に対して断面ではないがドットのハッチングを付している。

まず、図８に示すように、第１の動作モードでは、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第１流通孔２１とが連通する。これにより、ハウジング１０の流体入口部１２から入口連通室１００に流入した冷却水は、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第１流通孔２１を通過し、第１連通室１０１を経由して第１流体出口部１３から流出する。

次に、図９に示すように、第２の動作モードでは、回転子３０が第１の動作モードの位置から正回転方向に所定角度（例えば９０°）回転し、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第２流通孔２２とが連通する。これにより、ハウジング１０の流体入口部１２から入口連通室１００に流入した冷却水は、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第２流通孔２２を通過し、第２連通室１０２を経由して第２流体出口部１４から流出する。

続いて、図１０に示すように、第３の動作モードでは、回転子３０が第２の動作モードの位置から正回転方向に所定角度（例えば９０°）回転し、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第３流通孔２３とが連通する。これにより、ハウジング１０の流体入口部１２から入口連通室１００に流入した冷却水は、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第３流通孔２３を通過し、第３連通室１０３を経由して第３流体出口部１５から流出する。

さらに、図１１に示すように、第４の動作モードでは、回転子３０が第３の動作モードの位置から正回転方向に所定角度（例えば９０°）回転し、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第４流通孔２４とが連通する。これにより、ハウジング１０の流体入口部１２から入口連通室１００に流入した冷却水は、回転子３０の流路開口部３１と流通孔形成部２０の第３流通孔２３を通過し、第４連通室１０４を経由して第４流体出口部１６から流出する。

このように、本実施形態のバルブ装置１は、第１～第４の動作モードを切り替え可能である。なお、上記の説明では、バルブ装置１は、回転子３０を正回転方向に回転させて第１～第４の動作モードを切り替えたが、それに限らず、回転子３０を逆回転方向に回転させて第１～第４の動作モードを切り替えることも可能である。

ここで、バルブ装置１は、上述した第１～第４の動作モードの切り替えを行う際、駆動部４０の回転角に対して回転子３０の回転角にばらつきが生じることがある。このことは、例えば、駆動部４０から回転子３０へトルクを伝達する部材（すなわち、ギヤ機構４２、シャフト４３、連結部材４４）の嵌合部にそれぞれ組み付のための僅かな隙間が設けられていることに起因することがある。或いは、ハウジング１０と流通孔形成部２０とに組み付けのための僅かな隙間が設けられていることに起因することもある。或いは、電動モータ４１の回転角のばらつきや、各部材の製造公差などに起因することもある。

本実施形態のバルブ装置１は、そのような駆動部４０の回転角に対する回転子３０の回転角のばらつきに対し、流体を流さない流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることを可能としている。

図１２は、バルブ装置１が第１の動作モードを実行する際、回転子３０が正規の停止位置から正回転方向に所定角度ずれた位置で停止した状態を示している。図１２では、回転子３０の正規の停止位置に対する正回転方向への位置ずれ量が角度αとして示されている。この状態でも、本実施形態のバルブ装置１は、流通孔形成部２０の有する仕切部２５の一部に徐変部２７を有しているので、第２流通孔２２に意図せず冷却水が流れることを防ぐことができる。

また、図１３は、バルブ装置１が第１の動作モードを実行する際、回転子３０が正規の停止位置から逆回転方向に所定角度ずれた位置で停止した状態を示している。図１３では、回転子３０の正規の停止位置に対する逆回転方向への位置ずれ量が角度βとして示されている。この状態でも、本実施形態のバルブ装置１は、流通孔形成部２０の有する仕切部２５の一部に徐変部２７を有しているので、第４流通孔２４に意図せず冷却水が流れることを防ぐことができる。

このように、本実施形態のバルブ装置１は、バルブ装置１が第１～第４の動作モードを実行する際、回転子３０の停止位置が正規の停止位置から正回転方向または逆回転方向にずれた場合でも、流体を流さない流通孔に意図せず冷却水が流れることを防ぐことができる。すなわち、流体を流さない流通孔に対するシール性を向上することができる。

上述した本実施形態のバルブ装置１と比較するため、比較例のバルブ装置について、図１５～図１８を参照して説明する。図１５は、比較例のバルブ装置が備える流通孔形成部２００のみを示したものであり、図１６は、比較例のバルブ装置が備える回転子３００のみを示したものである。なお、図１５および図１６でも、回転子３００の回転軸Ａｘを中心として回転軸Ａｘに垂直な仮想円Ｃを二点鎖線で示している。この仮想円Ｃの中心と、流通孔形成部２００の軸芯とは一致している。

図１５に示すように、比較例のバルブ装置が備える流通孔形成部２００も、４個の流通孔２１０、２２０、２３０、２４０と４個の仕切部２５０とを有している。しかし、比較例の流通孔形成部２００の有する４個の仕切部２５０はそれぞれ平行部２６０のみを有しており、徐変部を有していない。比較例においても、平行部２６０とは、第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成され、仮想円Ｃの径方向に一定の幅で延びている部位である。なお、比較例のバルブ装置の仕切部２５０が有する平行部２６０の幅Ｗ２と、図６に示した第１実施形態のバルブ装置１の仕切部２５が有する平行部２６０の幅Ｗ１とは同一であるものとする。なお、平行部２６０の幅とは、平行部２６０において仮想円Ｃの周方向の大きさである。

図１６に示す比較例のバルブ装置が備える回転子３００は、図７に示した第１実施形態のバルブ装置１が備える回転子３０と同一の構成である。すなわち、図１６に示すように、回転子３００は１個の流路開口部３１０と、その流路開口部３１０を除く部位である閉塞部３２０とを有している。流路開口部３１０の開口縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く部位３３０、３４０は、仮想円Ｃの径方向に延びる仮想線Ｌに沿って直線状に形成されている。そして、流路開口部３１０の開口縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く部位３３０、３４０同士のなす角θ１は、流通孔形成部２００の有する複数の仕切部２５０のうち周方向に隣り合う仕切部２５０の幅の中心線同士のなす角θ２と一致するように形成されている。

図１７は、比較例のバルブ装置が第１の動作モードを実行する際、回転子３００が正規の停止位置から正回転方向に所定角度ずれた位置で停止した状態を示している。図１７では、回転子３００の正規の停止位置に対する正回転方向への位置ずれ量が角度γとして示されている。図１７に示した角度γは、第１実施形態の説明で図１２に示した角度αよりも小さい。比較例のバルブ装置は、回転子３００の正規の停止位置に対する正回転方向への位置ずれ量が角度γより大きくなると、第２流通孔２２に意図せず冷却水が流れてしまう構成である。

また、図１８は、比較例のバルブ装置が第１の動作モードを実行する際、回転子３００が正規の停止位置から逆回転方向に所定角度ずれた位置で停止した状態を示している。図１８では、回転子３００の正規の停止位置に対する逆回転方向への位置ずれ量が角度δとして示されている。図１８に示した角度δは、第１実施形態の説明で図１３に示した角度βよりも小さい。比較例のバルブ装置は、回転子３００の正規の停止位置に対する逆回転方向への位置ずれ量が角度δより大きくなると、第４流通孔２４に意図せず冷却水が流れてしまう構成である。すなわち、比較例のバルブ装置は、回転子３００の停止位置に関するばらつきの許容範囲が小さいものとなっている。

なお、比較例のバルブ装置の構成において、回転子３００の停止位置のばらつきが大きくなる場合でも、閉塞すべき流通孔に意図せず流体が漏出しないようにするため、流通孔形成部２００の有する仕切部２５０の平行部２６０の幅Ｗ２を広くすることが考えられる。しかし、そのようにすれば、流通孔形成部２００の有する流通孔２１０、２２０、２３０、２４０の流路面積が小さくなり、その流通孔２１０、２２０、２３０、２４０を流れる流体の圧力損失が増加するといった問題が生じることになる。

上述した比較例のバルブ装置に対し、本実施形態のバルブ装置１は、次の作用効果を奏するものである。

（１）本実施形態のバルブ装置１は、流通孔形成部２０の有する仕切部２５が、仮想円Ｃの径方向に延びる第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成される平行部２６と、その平行部２６より径方向外側に設けられる徐変部２７とを有している。
これによれば、バルブ装置１が所定の動作モードを行う際、回転子３０の停止位置がばらついた場合でも、流通孔形成部２０の仕切部２５が徐変部２７を有しているので、閉塞すべき流通孔と流路開口部３１とが連通することを防ぐことが可能である。そのため、所定の動作モードを行う際、意図した流通孔へ冷却水を流し、閉塞すべき流通孔に意図せず冷却水が流れることを防ぐことができる。

また、上述した比較例のバルブ装置では、回転子３００の停止位置がばらついた場合に意図しない流通孔から流体が漏出しないようにするため、仕切部２５０の平行部２６０の幅Ｗ２を広くすることが考えられる。それに対し、本実施形態のバルブ装置１は、仕切部２５が平行部２６と徐変部２７とを有しているので、仕切部２５０の平行部２６０の幅Ｗ２を広くする構成に比べて、流通孔形成部２０の有する流通孔２１～２４の流路面積を大きく確保することができる。

したがって、本実施形態のバルブ装置１は、回転子３０の停止位置のばらつきに対し、流通孔形成部２０の有する複数の流通孔２１～２４のうち閉塞すべき流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることができる。

（２）本実施形態では、平行部２６の外縁うち仮想円Ｃの周方向を向く第１縁部２８は、第１仮想線Ｌ１に対して流通孔２１～２４の内側へ所定距離離れて第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成されている。また、徐変部２７の外縁うち仮想円Ｃの周方向を向く第２縁部２９は、第１仮想線Ｌ１から流通孔２１～２４の内側へ所定角度傾いて仮想円Ｃの径方向に延びる第２仮想線Ｌ２に沿って形成されている。
これによれば、回転子３０の停止位置がばらついたときに、流路開口部３１の開口縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く部位３３、３４と、徐変部２７の外縁うち仮想円Ｃの周方向を向く第２縁部２９とが揃うことになる。そのため、徐変部２７を必要以上に広くすること無く、回転子３０の停止位置のばらつきに対する閉塞すべき流通孔２１～２４のシール性を向上することが可能である。したがって、このバルブ装置１は、流通孔形成部２０の有する流通孔２１～２４の流路面積を大きく確保し、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることができる。

（３）本実施形態では、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角は５～１０°の範囲で設定されている。
これによれば、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角が５°より小さい場合、仕切部２５の幅が小さくなるので、回転子３０の停止位置のばらつきに対し、閉塞すべき他の流通孔に意図せず流体が流れることを防ぐことが困難になる。一方、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角が１０°より大きい場合、仕切部２５の幅が大きくなるので、流通孔２１～２４の流路面積を大きく確保することが困難になる。そこで、このバルブ装置１は、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角を５～１０°の範囲とすることで、流体を流さない流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることができる。

（４）本実施形態では、第１縁部２８と第２縁部２９との接続箇所Ｐは、仕切部２５の径方向の長さを３等分したうちの中央の領域に設けられる。
これによれば、第１縁部２８と第２縁部２９との接続箇所Ｐを、仕切部２５の径方向の長さを３等分したうちの径方向外側の領域に設けた場合、回転子３０の停止位置のばらつきに対し、閉塞すべき他の流通孔に意図せず流体が流れることを防ぐことが困難になる。一方、第１縁部２８と第２縁部２９との接続箇所Ｐを、仕切部２５の径方向の長さを３等分したうちの径方向内側の領域に設けた場合、流通孔２１～２４の流路面積を大きく確保することが困難になる。そこで、このバルブ装置１は、第１縁部２８と第２縁部２９との接続箇所Ｐを、仕切部２５の径方向の長さを３等分したうちの中央の領域に設けることで、流体を流さない流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることができる。

（５）本実施形態では、駆動部４０は、所定の流通孔と流路開口部３１とを連通させ、所定の流通孔を除く他の流通孔と流路開口部３１とを遮断する動作モードを２個以上切り替え可能である。なお、本実施形態では、４個の動作モードを切り替え可能な構成を例示した。
これによれば、バルブ装置１は、２個以上の動作モードの切り替えを行うことの可能な構成において、仕切部２５の幅やハウジング１０の内径を必要以上に広くすることを防ぐことができる。そのため、回転子３０の停止位置のばらつきに対し、流体を流さない流通孔に対するシール性を向上するとともに、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失の増加を抑えることができる。

（６）本実施形態では、複数の流通孔２１～２４と複数の仕切部２５は、流通孔形成部２０の全周に亘り仮想円Ｃの周方向に交互に配置されている。
ところで、流通孔形成部２０の全周に亘り複数の流通孔２１～２４と複数の仕切部２５とが配置されている構成の場合、仕切部２５の幅を広くすると、複数の流通孔２１～２４の流路面積が小さくなり、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失が増大してしまう。
そこで、本実施形態のバルブ装置１は、流通孔形成部２０の全周に亘り複数の流通孔２１～２４と複数の仕切部２５とが交互に配置されている構成において、仕切部２５が平行部２６と徐変部２７とを有することで、各流通孔２１～２４の流路面積を大きく確保できる。したがって、このバルブ装置１は、流体を流さない流通孔に対するシール性の向上と、流通孔２１～２４を流れる流体の圧力損失の増加の抑制とを両立することができる。

（７）本実施形態のバルブ装置１は、ハウジング１０に対して回転子３０を仮想円Ｃの周方向の一方に付勢する第１付勢部材としてのトーションスプリング４５を備えている。
これにより、回転子３０を正回転方向および逆回転方向に駆動する場合でも、トーションスプリング４５の付勢力により、駆動部４０から回転子３０へトルクを伝達する部材同士が常に当接した状態で駆動する。これにより、回転子３０の停止位置のばらつきが小さくなるので、第１縁部２８と第２縁部２９とのなす角θ３（すなわち、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２とのなす角θ４）を小さくすることが可能である。したがって、このバルブ装置１は、流体を流さない流通孔に対するシール性の向上とともに、流通孔形成部２０の有する流通孔２１～２４の流路面積をより大きく確保することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して主に流通孔形成部２０の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４は、第２実施形態のバルブ装置１において、ハウジング１０の流路内に設けられる流通孔形成部２０と、その流通孔形成部２０が設けられる部位のハウジング１０の断面とを模式的に示した図である。図１４に示すように、第２実施形態のバルブ装置１が備える流通孔形成部２０も、４個の流通孔２１～２４と、その４個の流通孔２１～２４同士の間にそれぞれ設けられる４個の仕切部２５とを有している。４個の流通孔２１～２４と４個の仕切部２５は、流通孔形成部２０の全周に亘り、流通孔形成部２０の周方向に交互に配置されている。

ただし、第２実施形態では、４個の流通孔２１～２４の大きさがそれぞれ異なっている。４個の流通孔２１～２４の大きさは、それぞれ流通孔に必要とされる流量特性などに応じて任意に設定されている。

第２実施形態でも、流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５は同一の形状である。４個の仕切部２５はいずれも平行部２６と徐変部２７とを有している。平行部２６は、第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成され、仮想円Ｃの径方向に一定の幅で延びている部位である。徐変部２７は、平行部２６より径方向外側に設けられ、径方向外側に向かい周方向の幅が次第に広くなるように形成される部位である。

平行部２６の外縁のうち仮想円Ｃの周方向を向く第１縁部２８は、第１仮想線Ｌ１に対して流通孔２１～２４の内側へ所定距離離れて第１仮想線Ｌ１に沿って平行に形成されている。また、徐変部２７の外縁うち仮想円Ｃの周方向を向く第２縁部２９は、上述した第２仮想線Ｌ２に沿って形成されている。すなわち、第２実施形態の流通孔形成部２０の有する４個の仕切部２５は、周方向における配置が異なることを除き、第１実施形態で説明した流通孔形成部２０の有する仕切部２５と同一の構成である。

流通孔形成部２０は、円盤状に形成された外周部からに径方向外側に突出する位置決め用の突起５０を有している。この突起５０は、ハウジング１０の内壁に設けられた溝部５１に嵌合している。これにより、流通孔形成部２０は、ハウジング１０の流路内で軸周りに相対回転しないように設けられる。なお、突起５０および溝部５１の形状、個数などは任意に設定することが可能である。

以上説明した第２実施形態のバルブ装置１も、第１実施形態と同一の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、バルブ装置１は、例えば電気自動車などに搭載される流体循環システムに用いられるものとして説明したが、それに限らず、例えば電気自動車などを除く車両に搭載される流体循環システムに用いてもよい。また、車両以外の用途に用いてもよい。

（２）上記各実施形態では、バルブ装置１が備えるハウジング１０内の流路を流れる流体を冷却水として説明したが、それに限らず、その流体は冷却水以外の液体または気体であってもよい。

（３）上記各実施形態では、バルブ装置１を５方弁として構成されたものについて説明したが、それに限らず、２方弁、３方弁、４方弁または６方弁以上として構成されたものであってもよい。すなわち、流通孔形成部２０の有する流通孔２１～２４の数、仕切部２５の数、回転子３０の有する流路開口部３１の数などは、任意に設定することが可能である。

（４）上記各実施形態では、回転子３０は流路開口部３１と閉塞部３２とを有するものとして説明したが、それに限らず、回転子３０は、流通孔形成部２０側から入口連通室１００側へ板厚方向に凹む凹部を有するものとしてもよい。その場合、所定の流体出口部から流入する流体がそこに連通する所定の連通室および所定の流通孔を経由して回転子３０の凹部をＵターンするように流れ、他の流通孔およびそこに連通する他の連通室を経由して他の流体出口部から流出する構成としてもよい。

（５）上記各実施形態では、バルブ装置１が備えるハウジング１０と流通孔形成部２０とは別部材として説明したが、それに限らず、それらを１つの成形部品としてもよい。

（６）上記各実施形態では、バルブ装置１が備える流通孔形成部２０および回転子３０の形状を円盤状として説明したが、それに限らず、流通孔形成部２０および回転子３０の形状は、例えば回転軸方向視において多角形状または多角形状の角を丸くしたものなど、種々の形状を採用できる。なお、流通孔形成部２０および回転子３０の材質として、例えば、樹脂、セラミックまたは金属など、種々のものを採用できる。

（７）上記各実施形態では、バルブ装置１が備える駆動部４０は電動モータ４１とギヤ機構４２とを有するものとして説明したが、それに限らず、駆動部４０は電動モータ４１以外の回転装置を採用してもよい。また、ギヤ機構４２を廃止して、電動モータ４１とシャフト４３とを接続してもよい。

（８）上記各実施形態では、バルブ装置１が備える駆動部４０と回転子３０とがシャフト４３および連結部材４４を介して接続されるものとして説明したが、これに限らず、駆動部４０と回転子３０とを直接接続してもよい。

（９）上記各実施形態では、流通孔形成部２０の有する複数の仕切部２５はいずれも同一の形状としたが、これに限らず、複数の仕切部２５はその一部に異なる形状のものが含まれていてもよい。

（１０）上記第１実施形態では、流通孔形成部２０の有する流通孔２１～２４および回転子３０の有する流路開口部３１はコーナーを丸くしていないが、これに限らず、流通孔２１～２４および流路開口部３１のコーナーを丸くしてもよい。

（１１）上記各実施形態では、バルブ装置１は、ハウジング１０の流体入口部１２からハウジング内に流体が流入し、４個の流体出口部１３～１６のいずれかから流体が流出するものとして説明したが、これに限らない。バルブ装置１は、ハウジング１０の流体出口部１３～１６のいずれかからハウジング内に流体が流入し、流体入口部１２から流体が流出するように使用してもよい。

（１２）なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

１：バルブ装置、１０：ハウジング、２０：流通孔形成部、２１：第１流通孔、２２：第２流通孔、２３：第３流通孔、２４：第４流通孔、２５：仕切部、２６：平行部、２７：徐変部、３０：回転子、３１：流路開口部、３２：閉塞部、４０：駆動部、Ｃ：仮想円、仮想線（Ｌ）

Claims (7)

1. バルブ装置において、
   流体の流れる流路を有するハウジング（１０）と、
   前記ハウジングの流路内に固定され、流体が通過する複数の流通孔（２１～２４）、および複数の前記流通孔同士の間に設けられる仕切部（２５）を有する流通孔形成部（２０）と、
   前記ハウジングの流路内で所定の回転軸（Ａｘ）を中心に回転可能に設けられ、回転角に応じて前記流通孔形成部の有する複数の前記流通孔のうち所定の前記流通孔に連通する流路開口部（３１）、および他の前記流通孔を閉塞する閉塞部（３２）を有する回転子（３０）と、
   前記回転子を回転させるトルクを出力する駆動部（４０）と、を備え、
   前記回転子の前記回転軸を中心として前記回転軸に垂直な仮想円（Ｃ）を定義したとき、
   前記回転子の有する前記流路開口部の開口縁のうち前記仮想円の周方向を向く部位（３３、３４）は、前記仮想円の径方向に延びる仮想線（Ｌ）に沿って形成されており、
   前記流通孔形成部の有する前記仕切部は、前記仮想円の径方向に沿って平行に形成される平行部（２６）と、前記平行部より径方向外側に設けられ径方向外側に向かい周方向の幅が次第に広くなるように形成される徐変部（２７）とを有する、バルブ装置。
2. 前記平行部の外縁うち前記仮想円の周方向を向く第１縁部（２８）は、前記仮想円の径方向に延びる所定の第１仮想線（Ｌ１）に対して前記流通孔の内側へ所定距離離れて前記第１仮想線に沿って平行に形成され、
   前記徐変部の外縁うち前記仮想円の周方向を向く第２縁部（２９）は、前記第１仮想線から前記流通孔の内側へ所定角度傾いて前記仮想円の径方向に延びる第２仮想線（Ｌ２）に沿って形成されている、請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記第１縁部と前記第２縁部とのなす角（θ３）は５～１０°の範囲である、請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記第１縁部と前記第２縁部との接続箇所（Ｐ）は、前記仕切部の径方向の長さを３等分したうちの中央の領域に設けられる、請求項２または３に記載のバルブ装置。
5. 前記駆動部は、所定の前記流通孔と前記流路開口部とを連通させ、所定の前記流通孔を除く他の前記流通孔と前記流路開口部とを遮断する動作モードを２個以上切り替え可能である、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のバルブ装置。
6. 複数の前記流通孔と複数の前記仕切部は、前記流通孔形成部の全周に亘り前記仮想円の周方向に交互に配置されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のバルブ装置。
7. 前記回転子の前記回転軸周りに設けられ、一端側が前記ハウジングまたは前記ハウジングに固定される部材に係止され、他端側が前記回転子または前記回転子に固定される部材に係止され、前記ハウジングに対して前記回転子を前記仮想円の周方向の一方に付勢する付勢部材（４５）をさらに備える、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のバルブ装置。

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