JP2023087316A - 制御バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減と構造の簡素化を図り、装置全体を小型化することができる制御バルブを提供する。【解決手段】制御バルブはケーシング２１とロータ２３を備える。ケーシングは流入口３７と流出口３４を有する。ロータは、連通口３９Ａ，３９Ｂが形成された周壁２３ｂを有する。ロータの周壁は、軸方向の一端側から他端側に向かって外径が漸次縮径し、連通口が形成される漸次縮径面３８を備える。ケーシングのロータ収容部３５は、径方向内側への迫り出し量が軸方向の一端側から他端側に向かって漸次増大し、端面が漸次縮径面に摺動自在に当接するロータガイド面を備える。ロータガイド面の一部には流出口、若しくは、流入口が配置される。ケーシングとロータの間には、ロータを軸方向の他端側に付勢する付勢部材が配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、制御バルブに関するものである。

車両には、発熱部（例えば、エンジンやモータ等）と、放熱部（例えば、ラジエータやヒータコア等）と、の間で循環する冷却液によって発熱部を冷却する冷却システムが搭載されている。この種の冷却システムでは、発熱部と放熱部とを接続する流路上に制御バルブが設けられることで、冷却液の流通が制御されている。

上述した制御バルブとして、例えば下記特許文献１には、冷却液の流出口を有するケーシングと、ケーシング内に回転可能に設けられた有底筒状のロータと、を備えた構成が開示されている。ロータの筒部には、ロータの回転に応じてロータの内側空間と流出口とを連通させる連通口が形成されている。
この構成によれば、ロータを回転させることで、流出口と連通口との連通及び遮断が切り替えられる。制御バルブ内に流入した冷却液は、ロータの内側空間に流入した後、連通口と連通状態にある流出口を通じて制御バルブから流出する。これにより、制御バルブに流入した冷却液が、ロータの回転に応じて所望の放熱部に分配される。

また、この制御バルブは、端面がロータの外周面に摺動自在に当接するシール筒が流出口に進退自在に取り付けられている。シール筒は、コイルスプリング等の付勢部材によってロータの外周面方向に付勢されている。
この制御バルブでは、上記の構成により、熱によってロータの筒部が膨張収縮することがあっても、流出口と連通口との連通及び遮断を安定して行うことができる。即ち、熱によってロータの筒部が膨張収縮した場合には、筒部の外径の変化に応じてシール筒が進退変位し、それに伴ってロータの筒部の外周面とシール筒の間の当接状態が維持される。

特開２０２０‐１９７３０５号公報

上述した従来技術の制御バルブは、ロータが、ロータとケーシングの間に設けられた専用の軸受によってケーシングに回転可能に支持されている。また、ケーシング内のロータの径方向外側位置には、上記のシール筒と付勢部材とが組み付けられている。このため、上述した従来技術の制御バルブは、部品点数が多いうえに構造が複雑になり、装置全体の小型化を図るうえで未だ改善の余地があった。

そこで本発明は、部品点数の削減と構造の簡素化を図り、装置全体を小型化することができる制御バルブを提供しようとするものである。

本発明に係る制御バルブは、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る制御バルブは、外部から流体が流入する流入口、及び流体が外部に流出する流出口を有するケーシングと、径方向に貫通する連通口が形成された周壁を有し、前記ケーシングの内部に回転可能に収容されるとともに、回転位置に応じて前記連通口を通して前記流入口と前記流出口を連通させる連通状態と、前記周壁の前記連通口の無い領域で前記流入口と前記流出口の連通を遮断する遮断状態とに切り替えるロータと、を備え、前記ロータの前記周壁は、当該ロータの回転軸線に沿う軸方向の一端側から他端側に向かって外径が漸次縮径するとともに、前記連通口が形成される漸次縮径面を備え、前記ケーシングの前記ロータを収容するロータ収容部は、径方向内側への迫り出し量が軸方向の前記一端側から前記他端側に向かって漸次増大するとともに、前記径方向内側の端面が前記周壁の前記漸次縮径面に摺動自在に当接するロータガイド面を備え、前記ロータガイド面の一部には、前記ロータの前記漸次縮径面に臨むように前記流出口、若しくは、前記流入口が配置され、前記ケーシングと前記ロータの間には、前記ロータを軸方向の前記他端側に付勢する付勢部材が配置されていることを特徴とする。

上記の構成により、ケーシングに収容されたロータは、漸次縮径面において、ケーシング側のロータガイド面に摺動自在に支持される。このとき、ロータは付勢部材によって軸方向の他端側に付勢され、漸次縮径面がロータガイド面に押し付けられる。ロータガイド面には、ロータの漸次縮径面に臨むように流出口、若しくは、流入口が配置されているため、流出口、若しくは流入口はロータの回転位置に応じてロータの漸次縮径面によって開閉される（漸次縮径面上の連通口の存在する領域と連通口の存在しない領域によって開閉される）。
また、漸次縮径面とロータガイド面はいずれも軸方向の同じ一端側から同じ他端側に向かって径方向内側に傾斜、若しくは湾曲しているため、ロータの周壁の外径が熱によって膨張収縮した場合には、周壁の外径の増減変化に応じてロータがロータガイド面上を軸方向に摺動変位する。ロータの周壁の外径が熱によって収縮する場合には、ロータが付勢部材によって軸方向の他端側に押し付けられることにより、ロータの漸次縮径面とケーシング側のロータガイド面の間の当接状態が維持される。このため、熱による周壁の膨張収縮変化に拘らず、ロータの漸次縮径面が安定してロータガイド面に摺動自在に支持されることになる。さらに、ロータの漸次縮径面は、付勢部材の付勢力を受けて常時にケーシング側のロータガイド面に押し付けられるため、流出口、若しくは、流入口の周縁部での流体の漏出が抑制される。また、ロータのガタ付きも付勢部材の付勢力によって抑制される。
したがって、本構成を採用した場合には、ロータをケーシングに回転可能に支持させるための専用の軸受を省略することが可能になるとともに、流出口、若しくは、流入口をロータの周壁の連通口に連通させるためのシール筒や、各シール筒をロータの周壁方向に付勢するための付勢部材を省略することが可能になる。

前記漸次縮径面は、外径が軸方向の前記一端側から前記他端側に向かって一定比率で漸次縮径するテーパ面によって形成され、前記ロータガイド面は、径方向内側への迫り出し量が軸方向の前記一端側から前記他端側に向かって前記漸次縮径面と同じ一定比率で漸次増大するテーパ面によって形成されるようにしても良い。

この場合、漸次縮径面とロータガイド面が同角度で傾斜したテーパ面によって形成されているため、ロータの周壁が熱によって膨張収縮し、ロータが軸方向に摺動変位したときにも、漸次縮径面とロータガイド面を広い面積で安定して当接させることが可能になる。

前記付勢部材はコイルばねであり、前記コイルばねの前記ロータ側の端部には、前記ロータとの当接面が平坦なばね受け部材が配置されるようにしても良い。

この場合、付勢部材は、耐久性が高く構造が簡単なコイルばねによって構成される。コイルばねは、ロータとの当接面が平坦なばね受け部材を介してロータに当接するため、ロータの回転時にコイルばねの端部がロータの回転を妨げるのを防ぐことができるとともに、コイルばねの端部がロータの端面を傷つけるのを防ぐことができる。この結果、ロータのスムーズ回転を得ることが可能になるとともに、ロータの損傷を未然に防止することも可能になる。

前記ロータは、前記周壁の軸方向の前記一端側に開口部が設けられるとともに、軸方向の前記他端側が底壁によって閉塞され、前記開口部が前記流入口に連通し、前記ケーシングの前記ロータガイド面には、前記流出口が配置されるようにしても良い。

この場合、流入口からケーシング内に流体が流入すると、その流体はロータの開口部を通って周壁内に流入する。このとき、ロータは流体の圧力を受けて軸方向の他端側に押圧される。付勢部材の付勢力と流体の圧力は、ロータの漸次縮径面をロータガイド面に押し付ける分力として作用する。この結果、ロータの漸次縮径面がロータガイド面の流出口の周縁部に強固に押し付けられ、流出口の周縁部での流体の漏出がより確実に抑制される。

前記流入口は、前記周壁の軸方向に沿って前記開口部内に延びる筒状壁に形成されるようにしても良い。

この場合、流体が流入口からロータの周壁内に流入するときに、その流体の流れが周壁の軸方向の一端側の端部や、その周域部に直接当たりにくくなる。このため、ロータの周壁内に流入する流体の圧力損失を抑制することが可能になる。

本発明に係る制御バルブは、ロータの周壁の漸次縮径面と、ケーシング側のロータガイド面がいずれも軸方向の同じ一端側から同じ他端側に向かって径方向内側に傾斜、若しくは、湾曲し、ケーシング側のロータガイド面に、ロータ側の漸次縮径面に臨むように流出口、若しくは、流入口が配置されている。また、本発明に係る制御バルブでは、ロータが付勢部材の付勢力を受けて常時軸方向の他端側に付勢され、ロータの漸次縮径面がロータガイドに押し付けられている。このため、流出口、若しくは、流入口をロータの周壁の連通口に連通させるためのシール筒や、各シール筒をロータの周壁方向に付勢するための付勢部材を省略することができる。
したがって、本発明に係る制御バルブを採用した場合には、軸受やシール筒、付勢部材等の構成部品の削減と構造の簡素化を図り、装置全体を小型化することができる。

実施形態に係る冷却システムのブロック図である。 第１実施形態に係る制御バルブの斜視図である。 第１実施形態に係る制御バルブの分解斜視図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 第２実施形態に係る制御バルブの図４に対応する断面図である。 第３実施形態に係る制御バルブの図２のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面に対応する断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下で説明する各実施形態において、対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。

［冷却システム１］
図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、例えば車両に搭載されている。本実施形態において、車両とは、車両駆動源としてエンジン（内燃機関）を有しているものに限らず、電動車両であっても良い。電動車両には、電気自動車やハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、燃料電池自動車等が含まれる。

冷却システム１は、発熱部２と、放熱部３と、ウォータポンプ４（Ｗ／Ｐ）と、制御バルブ５（ＥＷＶ）と、を備えている。冷却システム１では、ウォータポンプ４及び制御バルブ５が動作することで、発熱部２及び放熱部３間で冷却液が循環する。

発熱部２は、冷却液による冷却対象（冷却液の吸熱対象）となる部品であって、車両の駆動源、その他の発熱部品である。電動車両の場合において、発熱部２には例えば駆動用モータやバッテリ、電力変換装置等が含まれる。
放熱部３は、冷却液の放熱対象となる部品である。本実施形態では、放熱部３として、ラジエータ８（ＲＡＤ）と、ヒータコア９（ＨＴＲ）と、を備えている。なお、放熱部３としては、通常動作時における温度が発熱部２を通過した後の冷却液の温度よりも低くなる部材であれば適宜選択可能である。このような部品として、放熱部３は、例えばＥＧＲガスと冷却液との熱交換を行うＥＧＲクーラや、潤滑油と冷却液との熱交換を行うヒートエクスチェンジャ等であっても良い。

ウォータポンプ４、発熱部２及び制御バルブ５は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ４の動作により冷却液が発熱部２及び制御バルブ５を順に通過する。

メイン流路１０には、ラジエータ流路１１及び空調流路１２がそれぞれ接続されている。
ラジエータ流路１１には、ラジエータ８が設けられている。ラジエータ流路１１は、ラジエータ８よりも上流に位置する部分において、制御バルブ５に接続されている。ラジエータ流路１１は、ラジエータ８よりも下流に位置する部分において、発熱部２に接続されている。ラジエータ流路１１では、ラジエータ８において、冷却液と外気との熱交換が行われる。

空調流路１２には、ヒータコア９が設けられている。空調流路１２は、ヒータコア９よりも上流に位置する部分において、制御バルブ５に接続されている。空調流路１２は、ヒータコア９よりも下流に位置する部分において、発熱部２に接続されている。ヒータコア９は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。空調流路１２では、ヒータコア９において、冷却液とダクト内を流通する空調空気との熱交換が行われる。

冷却システム１において、ウォータポンプ４の動作によって制御バルブ５内に流入した冷却液は、制御バルブ５の動作によって何れかの放熱部３に対して選択的に供給される。放熱部３に供給される冷却液は、放熱部３を通過する過程で放熱部３との間で熱交換される。その結果、冷却液が放熱部３によって冷却される。放熱部３を通過した冷却液は．、発熱部２に供給された後、発熱部２を通過する過程で発熱部２との間で熱交換される。これにより、冷却液によって発熱部２が冷却される。このように、冷却システム１では、発熱部２及び放熱部３間で冷却液を循環させる過程で、冷却液を放熱部３によって冷却しつつ、発熱部２を冷却液によって冷却する。これにより、冷却システム１では、発熱部２を所望の温度に制御することができる。

[第１実施形態の制御バルブ５]
図２は、制御バルブ５の斜視図であり、図３は、制御バルブ５の分解斜視図である。また、図４は、制御バルブ５の図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。
図２～図４に示すように、制御バルブ５は、ケーシング２１と、駆動ユニット２２と、ロータ２３と、を備えている。

＜ケーシング２１＞
ケーシング２１は、ケーシング本体３１と、流入ジョイント３２と、を備えている。
ケーシング本体３１は、底壁部３１ａ及び周壁部３１ｂを有する有底筒状に形成されている。以下の説明では、ケーシング本体３１の軸線Ｏ１に沿う方向を単に軸方向という。軸方向から見て軸線Ｏ１に交差する方向を径方向といい、軸線Ｏ１回りの方向を周方向という。
また、軸方向のうちの、ケーシング本体３１の底壁部３１ａと反対側（開口側）を一端側といい、底壁部３１ａ側を他端側という。

ケーシング本体３１の底壁部３１ａは、軸方向の他端側が後述する駆動ユニット２２の外形とほぼ合致するように径方向外側に矩形状に張り出している。この部分には、駆動ユニット２２が重ねられ、駆動ユニット２２がねじ止め等によって固定される。また、底壁部３１ａのうちの、軸線Ｏ１上に位置する部分には、底壁部３１ａを軸方向に貫通する貫通孔３１ｃが形成されている。貫通孔３１ｃには、ロータ２３の後述する軸部２３ａが回転可能に挿入される。

ケーシング本体３１の周壁部３１ｂには、径方向外側に向かって突出する二つの流出ポート３３Ａ，３３Ｂが形成されている。二つの流出ポート３３Ａ，３３Ｂは、軸線Ｏ１を中心として相反方向に延びている。各流出ポート３３Ａ，３３Ｂには、ケーシング本体３１の内部に連通する流出口３４が形成されている。一方の流出ポート３３Ａは、図１に示すラジエータ流路１１と空調流路１２のいずれか一方の上流側に接続され、他方の流出ポート３３Ｂは、ラジエータ流路１１と空調流路１２のいずれか他方の上流側に接続される。
なお、本実施形態では、ケーシング本体３１の周壁部３１ｂに二つの流出ポート３３Ａ，３３Ｂが設けられているが、冷却システム１の流路構成によっては、流出ポートの数は一つでも三つ以上であっても良い。三つ以上の場合には、各流出ポートは周壁部３１ｂの円周上に均等に（等間隔に）配置することが望ましい。

図４に示すように、ケーシング本体３１は、周壁部３１ｂのうち底壁部３１ａ寄りの内周部がロータ収容部３５とされている。ロータ収容部３５には、後述するロータ２３の周壁２３ｂが回転可能に収容される。

ロータ収容部３５の内周面３５ａは、軸方向の一端側から他端側に向かって内径が一定比率で漸次縮径するテーパ形状に形成されている。このテーパ形状は、換言すると、径方向内側への迫り出し量が軸方向の一端側から他端側に向かって漸次増大している。上述した二つの流出ポート３３Ａ，３３Ｂの各流出口３４は、ロータ収容部３５の内周面３５ａに開口している。また、ロータ収容部３５のテーパ状の内周面３５ａには、後述するロータ２３の周壁２３ｂが回転可能に支持される。本実施形態では、ロータ収容部３５の内周面３５ａがロータガイド面を構成している。

また、周壁部３１ｂの内周部のうちの、ロータ収容部３５よりも軸方向の一端側領域は、ロータ収容部３５（内周面３５ａ）の最大内径と同内径に形成されている。この部分は、後述するコイルばね５０が収容されるばね収容部３６とされている。また、このばね収容部３６の軸方向の一端側はケーシング本体３１の外側に開口し、後述する流入ジョイント３２から流入した冷却液（流体）が流通する。

ケーシング本体３１の軸方向の一端側の端面には、流入ジョイント３２が取り付けられている。流入ジョイント３２は、ジョイント筒部３２ａと、フランジ部３２ｂと、を備えている。
ジョイント筒部３２ａには、冷却液（流体）をケーシング２１内に流入するための流入口３７が形成されている。流入口３７は、図１に示すメイン流路１０の発熱部２の下流側に接続される。フランジ部３２ｂは、ジョイント筒部３２ａの軸方向の端部に径方向外側に張り出し形成されている。フランジ部３２ｂは、ケーシング本体３１の端面に重ねられ、パッキン５２を間に挟み込んだ状態でケーシング本体３１の端部にねじ止め等によって固定されている。フランジ部３２ｂの内径は、ケーシング本体３１のばね収容部３６の内径よりも小さく設定されている。このため、フランジ部３２ｂの内周縁部は、ケーシング本体３１のばね収容部３６の端部の内側に臨んでいる。
なお、流入ジョイント３２（フランジ部３２ｂ）は、流入口３７の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）によって取り付けられていても良い。

＜駆動ユニット２２＞
駆動ユニット２２は、図示しないモータや減速機構、制御基板等が内蔵されている。駆動ユニット２２のケーシング２１に取り付けられる側の面には、出力軸２２ａが突出している。出力軸２２ａは、ケーシング本体３１の底壁部３１ａを貫通したロータ２３の軸部２３ａに回転伝達可能に係合されている。なお、ロータ２３の軸部２３ａの出力軸２２ａとは、スプライン係合によって軸方向の相対変位が可能とされている。

＜ロータ２３＞
ロータ２３は、ケーシング２１の内部に回転可能に収容されている。ケーシング２１に収容されたロータ２３は、軸線Ｏ１回りに回転可能とされる。ロータ２３は、軸部２３ａと、周壁２３ｂと、底壁２３ｃと、を備えている。
軸部２３ａは、ケーシング本体３１の底壁部３１ａの貫通孔３１ｃに挿入され、周壁２３ｂは、ケーシング本体３１のロータ収容部３５に収容される。底壁２３ｃは、周壁２３ｂの軸方向の他端側を閉塞している。底壁２３ｃの軸方向の他端側の中央には、軸部２３ａが周壁２３ｂと同軸に突設されている。周壁２３ｂの軸方向の一端側には開口部２３ｄが設けられている。

ケーシング２１内に収容されたロータ２３は、ケーシング２１の軸線Ｏ１と同軸に配置される。したがって、ロータ２３の回転軸線はケーシング２１の軸線Ｏ１と合致する。軸部２３ａは、貫通孔３１ｃを通して底壁部３１ａを貫通している。軸部２３ａの軸方向の他端側には、駆動ユニット２２の出力軸２２ａとスプライン係合される外スプライン２３ｓが形成されている。軸部２３ａは、底壁部３１ａの外側において、駆動ユニット２２の出力軸２２ａにスプライン係合されている。

ロータ２３の周壁２３ｂは、外径が軸方向の一端側から他端側に向かって一定比率で漸次縮小するテーパ形状（せっ頭円錐形状）とされている。本実施形態では、周壁２３ｂの外周面が漸次縮径面３８を構成している。漸次縮径面３８は、周壁２３ｂがケーシング本体３１のロータ収容部３５に収容された状態において、ロータ収容部３５のテーパ状の内周面３５ａに摺動自在に当接する。ロータ２３は、ロータ収容部３５の内周面３５ａによって回転可能に支持されている。

本実施形態では、漸次縮径面３８の外径の縮径比率（軸方向の一端側から他端側に向かっての縮径比率）は、ケーシング２１側の内周面３５ａの縮径比率と同じに設定されている。このため、ロータ２３の周壁２３ｂが熱によって膨張収縮した場合には、周壁２３ｂ（漸次縮径面３８）の外径の変化に応じて、周壁２３ｂが内周面３５ａに円滑に案内されて軸方向に変位する。
なお、漸次縮径面３８やケーシング２１側の内周面３５ａは必ずしもテーパ状である必要はなく、軸方向の一端側から他端側に向かって緩やかに湾曲しつつ縮径する形状であっても良い。

また、ロータ２３の周壁２３ｂには、周壁２３ｂを径方向に貫通する二つの連通口３９Ａ，３９Ｂが形成されている。二つの連通口３９Ａ，３９Ｂは、ロータ２３がケーシング２１のロータ収容部３５に収容された状態において、ロータ収容部３５の内周面３５ａに臨む二つの流出口３４とほぼ同高さ（ほぼ同じ軸方向領域）となる位置に形成されている。各連通口３９Ａ，３９Ｂは、ロータ２３が所定の回転位置にあるときに、いずれかの流出口３４と連通する。
なお、ロータ２３側の連通口３９Ａ，３９Ｂと、ケーシング２１側の流出口３４とは、熱による膨張収縮によってロータ２３の周壁２３ｂが軸方向に変位した場合にも、夫々が所定の回転位置で確実に連通するような位置やサイズ、形状に設定されている。
本実施形態では、ロータ２３の周壁２３ｂに二つの連通口３９Ａ，３９Ｂが形成されているが、周壁２３ｂに形成する連通口の数は一つであっても三つ以上であっても良い。

また、本実施形態のロータ２３の周壁２３ｂは、周方向と軸方向の全域が一定の肉厚に形成されている。このため、ロータ２３を型成形する際に、金型の分割面を周壁の軸方向の他端側の端部に配置することができる。この場合、分割面は軸方向と直交する面となり、分割面を突き合せた二つの金型は軸方向に沿って型抜きすることができる。このような金型によって形成されたロータ２３は、周壁２３ｂの外周面上にパーティングラインが形成されることがない。したがって、ロータ２３の外周面上にできたパーティングラインが、ロータ２３の外周面とケーシング２１側の内周面３５ａの当接面において、冷却液の漏洩の発生原因となるのを未然に防止することができる。

周壁２３ｂの軸方向の一端側の開口部２３ｄは、ケーシング本体３１のばね収容部３６を通して流入ジョイント３２の流入口３７に連通している。したがって、ケーシング２１の流入口３７は、周壁２３ｂと底壁２３ｃに囲まれたロータ２３の内部空間Ｋ１に連通している。流入口３７からロータ２３の内部空間Ｋ１に流入した冷却液（流体）は、ロータ２３の回転位置に応じて、連通口３９Ａ、または３９Ｂを通して流出ポート３３Ａ，３３Ｂの流出口３４に流出する。

＜ロータ２３のシール構造＞
図４に示すように、ケーシング２１の底壁部３１ａのうちの、ロータ２３の底壁２３ｃの外側面（軸方向の他端側の面）に臨む位置には、シール収容部６６が形成されている。シール収容部６６は、軸方向の一端側に向けて開口し、底部の中央に貫通孔３１ｃが連通する凹部である。シール収容部６６内には、環状のシール部材６７が嵌め込まれている。シール部材６７は、断面視においてＵ字状に形成された弾性部材を主体とした環状の部材である。シール部材６７は、シール収容部６６内において、軸部２３ａの外周面とシール収容部６６の内周面との間をシールしている。

底壁部３１ａのうち、シール収容部６６の径方向外側位置には、環状壁６８と環状の窪み部６９が形成されている。環状壁６８は、環状の窪み部６９の径方向内側に配置され、シール収容部６６と窪み部６９の間を隔てている。環状壁６８の突出端は、ロータの底壁２３ｃの外側面に近接して配置されている。窪み部６９は、冷却液の澱み領域を形成することで、冷却液中に含まれるコンタミ等をシール収容部６６に進入する前に捕捉するためのものである。窪み部６９の内面のうち、径方向の内側を向く面は、周壁部３１ｂの内周面によって構成されている。一方、窪み部６９の内面のうち、径方向の外側を向く面は、環状壁６８の外周面によって形成されている。

＜ロータ２３の付勢構造＞
図４に示すように、ケーシング本体３１のばね収容部３６には、薄板素材から成るコイルばね５０が、円環シート状のばね受け部材５１とともに収容されている。コイルばね５０は、ロータ２３の周壁２３ｂの軸方向の一端側の端面とほぼ同外径に形成されている。ばね受け部材５１は、コイルばね５０の軸方向の他端側の端部に配置される。ばね受け部材５１はロータ２３側の端面が平坦に形成されている。コイルばね５０とばね受け部材５１がばね収容部３６に収容されたときには、ばね受け部材５１はロータ２３の周壁２３ｂの端面に当接する。このとき、コイルばね５０の地方の端面は、流入ジョイント３２のフランジ部３２ｂの内周縁部に当接する。
コイルばね５０は、圧縮ばねであり、ばね収容部３６に収容された状態で、ロータ２３を軸方向の他端側に付勢する。コイルばね５０の付勢力は、ロータ２３の周壁２３ｂの漸次縮径面３８を、ケーシング２１側の内周面３５ａ（ロータガイド面）に弱い力で押し付ける。

また、ケーシング２１の流入口３７からロータ２３の内部空間Ｋ１に流入する冷却液の流れは、ロータ２３の周壁２３ｂや底壁２３ｃに当たることにより、ロータ２３を軸方向の他端側に押圧する。このため、ロータ２３の内部空間Ｋ１に流入する冷却液の流れは、ロータ２３の周壁２３ｂの漸次縮径面３８を、ケーシング２１側の内周面３５ａ（ロータガイド面）に弱い力で押し付ける。

＜制御バルブ５の動作方法＞
次に、上述した制御バルブ５の動作方法を説明する。なお、以下の説明では、ケーシング２１の一方の流出ポート３３Ａの流出口３４がラジエータ流路１１に接続され、他方の流出ポート３３Ｂの流出口３４が空調流路１２に接続されているものとする。
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ４により送り出される冷却液は、発熱部２で熱交換された後、制御バルブ５に向けて流通する。メイン流路１０において発熱部２を通過した冷却液は、図４に示す流入ジョイント３２の流入口３７を通じて内部空間Ｋ１内に流入する。なお、内部空間Ｋ１内に流入した冷却液は、連通口３９Ａ，３９Ｂや、ロータ２３とケーシング２１の隙間等を通じてケーシング本体３１内の全域に満たされている。

ロータ２３の連通口３９Ａ，３９Ｂがいずれの流出ポート３３Ａ，３３Ｂの流出口３４とも径方向から見て重なり合っていない場合には、ロータ２３の内部空間Ｋ１と流出ポート３３Ａ，３３Ｂの流出口３４との連通は遮断されている（遮断状態）。遮断状態では、内部空間Ｋ１の冷却液が連通口３９Ａ，３９Ｂを通じて流出口３４に流れ込むことが規制されている。

ラジエータ８に冷却液を供給したい場合には、例えば、連通口３９Ａと一方の流出ポート３３Ａの流出口３４を連通させる。具体的には、駆動ユニット２２を駆動させ、ロータ２３を軸線Ｏ１回りに回転させる。この際、ロータ２３は、ケーシング本体３１の内周面３５ａ（ロータガイド面）上を周壁２３ｂの漸次縮径面３８が摺動しながら、軸線Ｏ１回りに回転する。そして、連通口３９Ａが径方向から見て一方の流出ポート３３Ａの流出口３４と重なり合うことで、連通口３９Ａと一方の流出ポート３３Ａの流出口３４が連通する（連通状態）。連通状態では、内部空間Ｋ１の冷却液が連通口３９Ａを通して流出口３４に流出する。流出口３４に流出した冷却液は、図１に示すようにラジエータ流路１１に分配される。ラジエータ流路１１に分配された冷却液は、ラジエータ８を通過した後、メイン流路１０に戻され、再び制御バルブ５内に流入する。

一方、ヒータコア９に冷却液を供給したい場合には、上述した方法と同様の方法によって、例えば、連通口３９Ｂを他方の流出ポート３３Ｂの流出口３４と連通させる。これにより、内部空間Ｋ１から流出した冷却液は、他方の流出ポート３３Ｂの流出口３４に流れ込み、空調流路１２に分配される。
このように、本実施形態の制御バルブ５では、連通口３９Ａ，３９Ｂを通じた内部空間Ｋ１と各流出口３４との連通及び遮断をロータ２３の回転位置に応じて切り替える。これにより、所望の流路に対して冷却液を分配することができる。

＜第１実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態の制御バルブ５は、ロータ２３の周壁２３ｂに、軸方向の一端側から他端側に向かって外径が漸減する漸次縮径面３８が設けられ、ケーシング２１側のロータ収容部３５に、径方向内側への迫り出し量が軸方向の一端側から他端側に向かって漸増する内周面３５ａ（ロータガイド面）が設けられている。そして、ロータ収容部３５の内周面３５ａ（ロータガイド面）は、ロータ２３側の漸次縮径面３８に摺動自在に当接し、漸次縮径面３８に臨むように流出口３４が形成されている。また、ロータ２３は、コイルばね５０（付勢部材）の付勢力を受けて常時軸方向の他端側に付勢され、ロータ２３の漸次縮径面３８がロータガイドであるケーシング２１側の内周面３５ａに押し付けられている。
この構成により、ロータ２３の周壁２３ｂの外径が熱によって膨張収縮した場合には、周壁２３ｂの外径の増減変化に応じてロータ２３がロータ収容部３５の内周面３５ａ（ロータガイド面）上を摺動して軸方向に変位する。このため、熱による周壁２３ｂの膨張収縮変化に拘らず、ロータ２３の漸次縮径面３８が安定してロータ収容部３５の内周面３５ａに摺動自在に支持されることになる。
また、本構成では、ロータ収容部３５の内周面３５ａのうちの流出口３４の配置される部位の周縁部がロータ２３側の漸次縮径面３８にコイルばね５０（付勢部材）の付勢力によって常時押し付けられるため、流出口３４をロータ２３の周壁２３ｂの連通口３９Ａ，３９Ｂに連通させるためのシール筒や、各シール筒をロータ２３の周壁方向に付勢するための付勢部材を省略することができる。
したがって、本実施形態の制御バルブ５を採用した場合には、軸受やシール筒、付勢部材等の構成部品の削減と構造の簡素化を図り、装置全体を小型化することができる。
また、本実施形態の制御バルブ５では、ロータ２３を軸方向の他端側に付勢するコイルばね５０（付勢部材）がケーシング２１とロータ２３の間に設けられているため、ロータ２３側の漸次縮径面３８をケーシング２１側の内周面３５ａに常時安定状態で当接させ、冷却液の不要な内部漏れをより抑制することができる。また、コイルばね５０（付勢部材）によってロータ２３の軸方向のガタ付きを抑制することができる。

また、本実施形態の制御バルブ５は、ロータ２３側の漸次縮径面３８と、ケーシング２１側のロータ収容部３５の内周面３５ａとが、いずれも軸方向の一端側から他端側に向かって一定比率で傾斜が変化するテーパ面とされている。このため、ロータ２３の周壁２３ｂが熱によって膨張収縮し、それに伴ってロータ２３が軸方向に変位したときにも、漸次縮径面３８とロータ収容部３５の内周面３５ａを広い面積で安定して当接させることができる。
したがって、本構成を採用した場合には、ロータ２３の作動を安定化させること可能になるとともに、冷却液の不要な内部漏れも防止することが可能になる。

また、本実施形態の制御バルブ５は、ロータ２３を軸方向の他端側に付勢するコイルばね５０（付勢部材）のロータ２３側の端面に、ロータ２３との当接面が平坦なばね受け部材５１が取り付けられている。この場合、付勢部材として耐久性が高く構造が簡単なコイルばね５０を採用しつつも、コイルばね５０の付勢力がばね受け部材５１を介してロータ２３に作用するため、ロータ２３の回転時にコイルばね５０の端部がロータ２３の回転を妨げるのを防ぐことができ、さらにコイルばねの端部がロータ２３の端面を傷つけることも防ぐことができる。
したがって、本構成を採用した場合には、ロータ２３の円滑な回転を得ることができるとともに、ロータ２３の損傷も未然に防止することができる。

また、本実施形態の制御バルブ５は、ロータ２３の周壁２３ｂの一端側に開口部２３ｄが設けられ、ロータ２３の周壁２３ｂの他端側が底壁２３ｃによって閉塞されており、開口部２３ｄがケーシング２１の流入口３７に連通し、ケーシング２１側のロータ収容部３５の内周面には流出口３４が形成されている。このため、流入口３７からケーシング２１内に冷却液が流入すると、その冷却液はロータ２３の開口部２３ｄを通って周壁２３ｂ内に流入する。このとき、ロータ２３は冷却液の圧力を受けて軸方向の他端側に押圧され、その分力がロータ２３の漸次縮径面３８をケーシング２１側の内周面３５ａに押し付ける押付力として作用する。この結果、ロータ２３の漸次縮径面３８がケーシング２１側の内周面３５ａの流出口３４の周縁部に押し付けられ、ロータ２３の連通口３９Ａ，３９Ｂが流出口３４に連通しているときには、流出口３４の周縁部からの冷却液の漏出が抑制される。また、ロータ２３の連通口３９Ａ，３９Ｂが流出口３４と非連通状態のときには、流出口３４への冷却液の漏出が抑制される。
したがって、本構成を採用した場合には、ロータ２３側の漸次縮径面３８をケーシング２１側の内周面３５ａに常時安定状態で当接させ、冷却液の不要な内部漏れを抑制することができる。

また、本実施形態の制御バルブ５は、ロータ収容部３５の内周面３５ａが、ロータ２３の漸次縮径面３８の周域を取り囲むようにロータ収容部３５に環状に形成されている。このため、ロータ２３の回転時等にロータ２３を安定姿勢に維持することができる。
したがって、本構成を採用した場合には、ロータ２３の作動をより安定させることができる。

[第２実施形態の制御バルブ１０５]
図５は、本実施形態の制御バルブ１０５の第１実施形態の図４に対応する断面図である。
本実施形態の制御バルブ１０５は、基本構成は上記の実施形態と同様であるが、流入ジョイント３２の一部の構造が上記の実施形態と異なっている。即ち、流入ジョイント３２には、ケーシング本体３１内において、軸方向に沿ってロータ２３の周壁２３ｂの開口部２３ｄ内に延びる筒状壁３２ｅが延設されている。ケーシング２１の流入口３７は、流入ジョイント３２のジョイント筒部３２ａと筒状壁３２ｅとに跨って形成されている。

＜第２実施形態の効果＞
本実施形態の制御バルブ１０５は、基本構成は上記の実施形態と同様であるため、上記の実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
また、本実施形態の制御バルブ１０５は、ロータ２３の周壁２３ｂの開口部２３ｄ内に延びる筒状壁３２ｅが流入ジョイント３２に設けられ、流入ジョイント３２の筒状壁３２ｅに流入口３７が形成されている。このため、冷却液（流体）が流入口３７からロータ２３の周壁２３ｂ内に流入するときには、その流体の流れが周壁２３ｂの軸方向の一端側の端部や、その周域部（ばね収容部３６の壁やコイルばね５０）に直接当たりにくくなる。
したがって、本実施形態の構成を採用した場合には、ロータ２３の周壁２３ｂ内に流入する冷却液の圧力損失を抑制することができる。

[第３実施形態の制御バルブ２０５]
図６は、第１実施形態のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面に対応する本実施形態の制御バルブ２０５の断面図である。
第１実施形態のケーシング２１のロータ収容部３５は、軸方向の一端側から他端側に向かって内径が漸減するように内周面３５ａがテーパ形状に形成されている。これに対し、本実施形態のロータ収容部３５の内周面３５ａは、軸方向の一端側から他端側に向かって一定内径、若しくは、内径が緩やかに漸減するように形成されている。そして、ロータ収容部３５の内周面３５ａのうちの、各流出ポート３３Ａ，３３Ｂの流出口３４が開口する部分には各流出口３４を取り囲むようにボス部５５が形成されている。各ボス部５５は、ロータ２３の漸次縮径面３８に向かって径方向内側に突出している。

各ボス部５５の突出側の端面５５ｅは、ロータ２３の漸次縮径面３８に摺動自在に当接する。各ボス部５５の端面５５ｅは、漸次縮径面３８の一部と相補形状を成すように形成されている。具体的には、ボス部５５の端面５５ｅは、軸線Ｏ１と直交する断面が円弧形状とされ、かつ軸方向の一端側から他端側に向かって円弧の内径が漸次縮小とている。換言すると、ボス部５５の端面５５ｅは、径方向内側への迫り出し量が軸方向の一端側から他端側に向かって漸次増大している。
本実施形態では、複数のボス部５５の端面５５ｅがケーシング２１側のロータガイド面を構成している。

また、本実施形態では、ロータ収容部３５の内周面３５ａのうちの、二つの流出ポート３３Ａ，３３Ｂの流出口３４が開口する部分にボス部５５が形成されているが、流出ポートが三つ以上である場合には、流出ポート（流出口）の数に合わせてボス部５５の数を増やせば良い。この場合、ボス部５５は、内周面３５ａの周方に均等に配置することが望ましい。
また、ボス部５５の数は、流出ポート（流出口）の数よりも増やしも良い。この場合、一部のボス部５５には流出ポートが形成されない。例えば、流出ポート（流出口）が一つの場合、流出ポートのないボス部５５を一つ以上設け、全てのボス部を内周面３５ａの周方向に均等に配置する。これにより、ボス部５５の端面５５ｅ（ロータガイド面）によるロータ２３の支持のバランスを良好に保つことができる。

＜第３実施形態の効果＞
本実施形態の制御バルブ２０５は、基本構成は第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
また、本実施形態の制御バルブ２０５は、ロータ収容部３５の内周面３５ａに形成された各ボス部５５の端面５５ｅのみが、ロータガイド面としてロータ２３側の漸次縮径面３８に当接する。このため、漸次縮径面３８とロータガイド面の接触面積が第１，第２実施形態のものに比較して小さくなる。
したがって、本実施形態の制御バルブ２０５を採用した場合には、ロータ２３の回転時における摺動抵抗を小さくし、ロータ２３の回転をより円滑にすることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は上述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上述した実施形態では、制御バルブ５が車両の冷却システム１に搭載された構成について説明したが、この構成のみに限らず、その他のシステムに搭載しても構わない。
上述した実施形態では、制御バルブ５に流入した冷却液を、ラジエータ流路１１及び空調流路１２に分配する構成について説明したが、この構成のみに限られない。制御バルブ５は、制御バルブ５内に流入する冷却液を複数の流路に分配する構成であれば構わない。

上述した実施形態では、流入口３７が軸方向を向き、流出口３４が径方向を向く構成について説明したが、この構成に限られない。例えば、流出口が軸方向を向き、流入口が径方向を向く構成や、流入口及び流出口の全てが径方向を向く構成であっても良い。この場合、流出口がロータ内の内部空間に連通し、流入口がロータの周壁（漸次縮径面）の連通口によって開閉されるようにしても良い。

上述した実施形態では、ロータ２３を軸方向の他端側に付勢する付勢部材として、板状素材からなるコイルばね５０が採用されているが、この構成に限らない。付勢部材としては、皿ばねやゴム状弾性部材等の他の様々な部材を用いることができる。

５，１０５，２０５…制御バルブ
２１…ケーシング
２３…ロータ
２３ｂ…周壁
２３ｃ…底壁
２３ｄ…開口部
３２ｅ…筒状壁
３４…流出口
３５…ロータ収容部
３５ａ…内周面（ロータガイド面）
３７…流入口
３８…漸次縮径面
３９Ａ，３９Ｂ…連通口
５０…コイルばね（付勢部材）
５１…ばね受け部材

Claims (5)

1. 外部から流体が流入する流入口、及び流体が外部に流出する流出口を有するケーシングと、
   径方向に貫通する連通口が形成された周壁を有し、前記ケーシングの内部に回転可能に収容されるとともに、回転位置に応じて前記連通口を通して前記流入口と前記流出口を連通させる連通状態と、前記周壁の前記連通口の無い領域で前記流入口と前記流出口の連通を遮断する遮断状態とに切り替えるロータと、を備え、
   前記ロータの前記周壁は、当該ロータの回転軸線に沿う軸方向の一端側から他端側に向かって外径が漸次縮径するとともに、前記連通口が形成される漸次縮径面を備え、
   前記ケーシングの前記ロータを収容するロータ収容部は、径方向内側への迫り出し量が軸方向の前記一端側から前記他端側に向かって漸次増大するとともに、前記径方向内側の端面が前記周壁の前記漸次縮径面に摺動自在に当接するロータガイド面を備え、
   前記ロータガイド面の一部には、前記ロータの前記漸次縮径面に臨むように前記流出口、若しくは、前記流入口が配置され、
   前記ケーシングと前記ロータの間には、前記ロータを軸方向の前記他端側に付勢する付勢部材が配置されていることを特徴とする制御バルブ。
2. 前記漸次縮径面は、外径が軸方向の前記一端側から前記他端側に向かって一定比率で漸次縮径するテーパ面によって形成され、
   前記ロータガイド面は、径方向内側への迫り出し量が軸方向の前記一端側から前記他端側に向かって前記漸次縮径面と同じ一定比率で漸次増大するテーパ面によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御バルブ。
3. 前記付勢部材はコイルばねであり、前記コイルばねの前記ロータ側の端部には、前記ロータとの当接面が平坦なばね受け部材が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御バルブ。
4. 前記ロータは、
   前記周壁の軸方向の前記一端側に開口部が設けられるとともに、軸方向の前記他端側が底壁によって閉塞され、
   前記開口部が前記流入口に連通し、
   前記ケーシングの前記ロータガイド面には、前記流出口が配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の制御バルブ。
5. 前記流入口は、前記周壁の軸方向に沿って前記開口部内に延びる筒状壁に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の制御バルブ。

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