JP6668780B2 - 冷媒制御バルブ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷媒の流れをロータの回転により制御する冷媒制御バルブ装置に関する。
特許文献１には、バルブハウジングの内部に回転自在に弁体を収容し、冷媒流路を構成するガイド部材の筒状部分に外嵌するリング状のシール体（文献ではシート部材）を備え、シール体を弁体の外面に接する方向に付勢するバネ部材を備えた冷媒制御バルブ装置（文献では弁装置）が示されている。これは、弁体が球状の外面を有しており、この外面に接触するようにシール体がリング状に形成されている。さらに、シール体のうち弁体に対向する受圧面と、この反対側の受圧面とに冷媒の圧力を作用させるためにシール体の外周面に連通部が形成されている。また、各々の受圧面の面積を等しくしており、前述した連通部を形成することにより、バネ部材の付勢力に抗する方向に冷媒から受圧面に作用する圧力と、バネ部材の付勢力に沿う方向に冷媒から受圧面に作用する圧力とが相殺し、シール体に対して過剰な圧力が作用する不都合を抑制している。
特開２０１３−２９１２７号公報
特許文献１の冷媒制御バルブ装置では、弁体が開放姿勢にある場合に一対の受圧面に対して冷媒から決まった圧力が作用するものの、弁体が閉じ姿勢にある場合には弁体が収容された空間に対して冷媒が供給されないため、弁体の操作時には、冷媒から一対の受圧面に作用する圧力が一時的にアンバランスになる恐れがある。
このようにシール機構の一対の受圧面に作用する圧力がアンバランスな状態に陥った場合には、シール体が弁体に接触する圧力も変動することになり、シール性の低下が懸念される。
そこで、本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、弁体の操作や冷媒の圧力の変動に関わらずシール体の接触圧を安定的に維持し、シール性の向上を図った冷媒制御バルブ装置を提供することを目的とする。
本発明による冷媒制御バルブ装置の特徴構成は、内部空間、球状の外面、及び回転軸芯方向を開口する開口部を有し、前記回転軸芯を中心に回転自在に配設されたロータと、冷媒が流れ、前記ロータの球心から延びる方向に形成された少なくとも一つの周方向ポート、及び前記ロータの開口部と同一方向を開口する軸方向ポートを有し、前記ロータを収容するハウジングと、前記ロータが回転することで前記ロータの内部空間と前記周方向ポートとを連通するように前記ロータに形成された少なくとも一つの孔部と、前記周方向ポートと同軸芯上に設けられ、前記ロータの外面に当接するように前記ハウジングに収容されたリング状のシール部材と、前記ロータの球芯方向に向かう方向に前記シール部材に付勢力を作用させる付勢部材と、前記ハウジングと前記シール部材の外径部との間に設けられ、前記シール部材の外径部と摺動自在に当接するように形成されたパッキン体と、前記周方向ポートが延びる方向において、前記パッキン体を前記ハウジングとの間で挟持する固定部材とを備え、前記ロータが前記ロータの内部空間と前記周方向ポートとを連通しない状態にあるときに、前記シール部材の冷媒に満たされる側において、前記シール部材は、前記付勢部材の付勢方向と同方向に冷媒から作用する圧力を受ける第１受圧面、及び前記第１受圧面と略同一面積であり前記シール部材に対して前記付勢方向と逆方向に冷媒から作用する圧力を受ける第２受圧面とを形成するように前記パッキン体が設けられ、前記付勢部材を収容する大径部と、該大径部に対し小径であり、前記シール部材の内径部に挿通する小径部と、前記大径部と前記小径部とを接続する段部とを有する円筒状のホルダを備え、前記ホルダの前記大径部の外周面を前記ホルダの軸心に沿う方向に延長した仮想円筒面と、前記ロータの外面とが交わる位置が、前記シール部材と前記ロータの外面とが接触する位置に設定されている点にある。
本構成により、例えばロータの操作時等であっても、シール部材の冷媒に満たされる側の面において、付勢部材の付勢方向と同方向にかかる冷媒の圧力と、付勢方向に対し逆方向にかかる冷媒の圧力とを相殺する。これにより、シール部材に対し付勢部材の付勢力のみを作用させることができるので、シール部材とロータとの間においてシール性を向上することができる。また、本構成の冷媒制御バルブ装置が使用される環境は多様であって、例えば軸方向ポートを冷却水の入り口側となる吸入ポート、また、周方向ポートを冷却水の出口側となる吐出ポートとして使用する場合、軸方向ポート側が高圧となり、周方向ポート側が低圧となる。また、吸入ポートと吐出ポートの関係が逆になり、軸方向ポート側が低圧、周方向ポート側が高圧となった場合もある。このように使用方法が異なったとしても、パッキン体をシール部材の外径部とハウジングとの間に配設することで高圧側から低圧側に冷媒が漏洩することはなく、また、シール部材の冷媒に満たされる側に付勢部材の付勢方向視で略同一面積を形成する第１受圧面、及び第２受圧面を形成するようにパッキン体を配設するため、シール性を安定的に確保することができる。つまり、本構成の冷媒制御バルブ装置の使用方法（冷媒の圧力関係、冷媒の流れ方向）に対応してシール性を向上することができる。
また、付勢部材の中心軸とシール部材の中心軸をより同軸に合わせることができる。これにより、付勢部材とシール部材の組付け精度を向上することができ、付勢部材の付勢力を精度良くシール部材に与えることができる。よって、シール部材とロータとの間において、シール性の向上を図ることができる。
さらに、シール部材に係る圧力バランスをさらに安定化することができる。これにより、シール部材とロータとの間において、さらにシール性を向上することができる。
本発明の他の特徴構成は、前記パッキン体は、前記シール部材に当接する側において、前記周方向ポート側、または前記ロータ側の少なくとも一方に延出し、摺動自在に当接する凸部を有する点にある。また、前記凸部は、冷媒の流れ方向が前記ロータ側から前記周方向ポート側にかけて流れる場合、前記ロータ側に延出するように形成され、また、冷媒の流れ方向が前記周方向ポート側から前記ロータ側にかけて流れる場合、前記周方向ポート側に延出するように形成される点にある。
本構成により、冷媒の流れ（圧力）に対し、凸部がシール部材側に押し付けるように作用し、パッキン体とシール部材との間において、さらにシール性を向上することができる。
本構成の他の特徴構成は、前記パッキン体は、前記ホルダの前記仮想円筒面上で前記シール部材と当接する点にある。
本構成により、シール部材に係る圧力バランスをさらに安定化することができる。これにより、シール部材とロータとの間において、さらにシール性を向上することができる。
第１実施形態におけるエンジン冷却回路を示す説明図である。 図１における冷媒制御バルブ装置を示す断面図である。 図２におけるシール機構を示す要所部分拡大図である。 第２実施形態におけるエンジン冷却回路を示す説明図である。 図２におけるシール機構を示す要所部分拡大図である。 第３実施形態におけるシール機構を示す要所部分拡大図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態：基本構成〕
冷媒制御バルブ装置Ｖが使用される例として、図１に示すエンジン冷却回路Ｏに備えられ、車両の内燃機関としてのエンジンＥからの冷却水（冷媒の一例）を受け入れる軸方向ポートＰＳと、冷却水をラジエータホース１を介してラジエータＲに送り出す第１周方向ポートＵ１と、冷却水をヒータホース２を介してヒータコアＨに送り出す第２周方向ポートＵ２とを備えている。エンジンＥは、シリンダヘッド部Ｅａとシリンダブロック部Ｅｂとを有しており、冷却水は、シリンダヘッド部Ｅａから冷媒制御バルブ装置Ｖの軸方向ポートＰＳに供給される。また、ラジエータＲに供給された冷却水、及びヒータコアＨに供給された冷却水は、インレットバルブ３からウォータポンプ６（Ｗ／Ｐ）に送られ、ウォータポンプ６からエンジンＥのシリンダブロック部Ｅｂに戻される。
尚、この第１実施形態では、冷媒制御バルブ装置Ｖからの冷却水をラジエータＲとヒータコアＨとに供給するものであるが、例えば、エンジンオイルや、オートマチックミッションのフルード等の熱交換のために供給するように用いても良い。このように用いる場合に、冷媒制御バルブ装置Ｖに対して第３の周方向ポートを形成しても良い。
図２に示すように、冷媒制御バルブ装置Ｖは、樹脂製のハウジングＡと、このハウジングＡの内部に対し回転軸芯Ｘを中心に回転自在に収容される樹脂製で球状の外面３１（外壁面）を有するロータ３と、回転軸２（例えばシャフト）を介し、ロータ３を回転駆動する制御部Ｂとを備えている。また、このシャフト２の回転軸芯Ｘ回りにシャフト２を回転自在に挿通し、ロータ３側と制御部Ｂ側との間をシールする第１シール２２と第２シール２３が配設されている。この第１シール２２と第２シール２３との間には、夫々シールとの間に空間を確保するためにスペーサ２４が備えられている。このときハウジングボデー１０には、スペーサ２４が備えられる空間と外部（大気）とを連通するドレン孔（図示しない）に通じる連通路（図示しない）が形成される。
この冷媒制御バルブ装置Ｖは、エンジンＥの冷却水をラジエータＲ、または熱を必要とするデバイスとしてのヒータコアＨの少なくとも一方に供給すると共に、ラジエータＲとヒータコアＨとの何れにも供給しない状態を作り出すように構成されている。尚、回転軸芯Ｘは軸方向ポートＰＳの中心位置から、この軸方向ポートＰＳの開口面に直交する姿勢に設定されている。
〔ハウジング〕
ハウジングＡのハウジングボデー１０の軸方向の一方に軸方向ポートＰＳが形成されている。また、ハウジングＡには、外方に突出する筒状のスリーブ部１１（例えば第１スリーブ部）を有する周方向ポートＵＳ（例えば第１周方向ポートＵ１）と、外方に突出する第２スリーブ部（図示しない）を有する第２周方向ポートＵ２（図１に示し図２に示さない）とが形成されている。ここで、第１スリーブ部１１の内径は、第２スリーブ部の内径より大径に形成されている。また、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２は同一の材質からなる部材であり、同一の機能を有する物とする。
周方向ポートＵＳは前述の通り複数からなり、代表として第１周方向ポートＵ１の構成について示す。第１周方向ポートＵ１は、ラジエータホース１が繋がれる円筒状の第１スリーブ部１１と、この第１スリーブ部１１の外周に鍔状に形成される第１フランジ部１２と、ハウジングボデー１０の内径部１０ａに収容されたシール機構４（例えば第１シール機構）とを備えている。
第１フランジ部１２は、外周が全周に亘りハウジングボデー１０と溶着により接続されている。ここで、一例として溶着により接続する例を示したが、ボルト（図示しない）等により締結することで接続しても良い。また、第１シール機構４は、環状の第１シール部材４１と、第１パッキン体４２と、第１ホルダ４３と、第１付勢部材４４と、第１固定部材４５とから構成されている。これらは、第１スリーブ部１１の方向に延びるハウジングボデー１０の内径部１０ａに内挿される状態で備えられている。
〔ロータ〕
図２に示すように、ロータ３は、回転軸芯Ｘ上を中心に回転するシャフト２と一体的に回転するロータ本体３０を有している。このとき、シャフト２は、ハウジングボデー１０に形成された軸受部２１により保持される。また、この軸受部２１は第１スリーブ部１１の第１中心線Ｑ１と回転軸芯Ｘの交差位置となる壁中心Ｔよりも下方（図２で示す軸方向ポートＰＳ側）まで延びるように形成される。
ロータ本体３０は、回転軸芯Ｘに沿う方向に開放する軸方向ポートＰＳから冷却水を受け入れる受け部としての開口部３３と、この開口部３３に連なり内部に内部空間３４を形成するロータ３の内壁部３５と、壁中心Ｔを中心とする球状となる外壁面３１と、ロータ３の内部空間３４からの冷却水を第１周方向ポートＵ１、または第２周方向ポートＵ２に送り出すように外壁面３１に形成された制御孔部３２（孔部の具体例）とを備えている。
また、ロータ本体３０において、開口部３３と反対側にはシャフト２が貫通状態で配置される開放部３６が形成されている。シャフト２の突出端に形成された複数の連結体３７が、ロータ本体３０のロータ３の内壁部３５に連結することにより、ロータ３と一体回転するように構成されている。
このロータ３が、シャフト２により回転することで開放姿勢と全閉姿勢を実現する。詳述すると、開放姿勢はロータ３が回転操作されることで制御孔部３２の少なくとも一部に冷却水が流れ、内部空間３４と周方向ポートＰＳとを連通する状態である。また、全閉姿勢は、ロータ３が回転操作され、ロータ３の外壁面３１が内部空間３４と周方向ポートＵＳとを遮断し、冷却水が流れない状態である。
また、ロータ３が開放姿勢、及び全閉姿勢の何れの場合もハウジングボデー１０の内部は冷却水で満たされる状態にある。詳述すると、開放姿勢の場合であっても軸方向ポートＰＳ側のロータ３の開口部３３の開口面積は第１シール機構４と制御孔部３２によって形成される開口面積よりも必ず大きい関係にあるため、ハウジングボデー１０の内部の冷却水は常に満たされる状態となる。また、全閉姿勢の場合は、冷却水が周方向ポートＵＳに流れることがないため、ハウジングボデー１０の内部に冷却水が常に満たされる状態となることは言うまでもない。また、図３に示すようにハウジングボデー１０内に満たされた冷却水（図３に示すＦ１部）は、第１シール機構４に設けられた第１シール部材４１の外径側から周方向ポートＵＳに漏洩しようとするが、後述するパッキン体４２を設けることで抑止している。
〔シール機構〕
第１シール機構４は、ロータ３が第１周方向ポートＵ１を閉塞する姿勢に設定された際に、球状の外壁面３１に対し全周が密着することで、第１周方向ポートＵ１とロータ３の外壁面３１との間での冷却水の流れを遮断するように機能する。
第１シール部材４１は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の可撓性の樹脂で環状に形成される。この第１シール部材４１は、第１スリーブ部１１の第１中心線Ｑ１に沿って移動自在である。また、図３に示すように、第１シール部材４１は第１ホルダ４３が内挿する内径部４１ａと、ロータ３の外壁面３１と当接する湾曲部４１ｂと、第１パッキン体４２と摺動自在に当接する外径部４１ｃとを備えている。
また、第１シール部材４１は、第１周方向ポートＵ１と軸方向ポートＰＳとが連通しない状態にあるときに、前述したように第１シール部材４１の冷媒に満たされる（図３に示すＦ１側）面において、第１付勢部材４４が付勢する方向と同方向に冷媒から作用する圧力を受ける第１受圧面Ｓ１と、第１付勢部材４４が付勢する方向と逆方向に冷媒から作用する圧力を受ける第２受圧面Ｓ２を形成する。この第１受圧面Ｓ１と第２受圧面Ｓ２は、後述する第１パッキン体４２が第１付勢部材４４の付勢する方向視で略同一面積となるように配設されることで形成される。具体的には、後述する第１ホルダ４３の仮想円筒面Ｉ１の延長線上で第１シール部材４１がロータ３と当接するとき、第１パッキン体４２は、第１ホルダ４３の仮想円筒面Ｉ１上に形成された第１シール部材４１の外径部４１ｃに当接するように配設される。
第１パッキン体４２は、図３に示すように可撓性の樹脂で環状に形成され、ハウジングボデー１０に組付けるための挿通部４２ｃを形成し、挿通部４２ｃがハウジングボデー１０の内径部１２に内挿される状態で備えられる。また、第１パッキン体４２の内径部に第１シール部材４１の外径部４１ｃが摺動自在に当接する凸部４２ａを備えている。この凸部４２ａは図３に示すようにロータ３側に向かうように延出するように形成される。このとき、第１シール部材４１は第１中心線Ｑ１に沿って移動自在に構成されているが、第１パッキン体４２は第１固定部材４５の当接面４５ａとハウジングボデー１０の当接面１３ａとにより挟持することで移動することはなく保持されている。また、凸部４２ａがロータ３側に延出するように形成することで、軸方向ポートＰＳ側が高圧となる場合でも、凸部４２ａが第１シール部材４１の外径部４１ｃに押し付けるように作用するため、第１パッキン体４２と第１シール部材４１との間から冷却水が漏れることを抑止する。
第１ホルダ４３は、剛性の高い金属や樹脂で形成され、第１シール部材４１に内挿され、また第１付勢部材４４を収容するように形成される。ここで、第１ホルダ４３は、第１中心線Ｑ１を中心線とする円筒部材であり、第１付勢部材４４側に対し、第１シール部材４１側が小径となる小径部４３ｃと、第１シール部材側に対し、第１付勢部材４４側が大径となる大径部４３ｂとし、夫々を接続する段部４３ａを有する。この段部４３ａにおいて、一方が第１付勢部材４４と付勢力が働くように当接し、他方が第１シール部材４１の端部と当接するように形成される。また、図３に示すように第１ホルダ４３の大径部４３ｂの外径の第１中心線Ｑ１に沿う方向に延長した仮想円筒面Ｉ１が第１シール部材４１とロータ３の外壁面３１が当接するように設定されている。これにより、第１中心線Ｑ１の延出方向において、第１シール部材４１にかかる水圧は、第１付勢部材４４が付勢する方向に水圧を受ける第１受圧面Ｓ１と、第１付勢部材４４が付勢する逆の方向に水圧を受ける第２受圧面Ｓ２とが同面積となり、第１冷媒制御バルブ装置Ｖ内の圧力バランスを安定的に保つことができ、第１シール部材４１とロータ３の外壁面３１とが安定的に当接することができる。よって、シール性を長期にわたって安定的に維持することができる。尚、第１シール部材４１とロータ３の外壁面３１とが当接する位置は仮想円筒面Ｉ１に厳密に一致する必要はなく、冷却水から作用する圧力を相殺することが目的であるため多少の誤差が含まれても良い。
第１付勢部材である第１スプリング４４は、金属材で形成され、一端が第１ホルダ４３に当接し、他端が第１固定部材４５に当接する位置に配置されている。第１スプリング４４の付勢力により、第１シール部材４１はロータ３の外壁面３１に接触する。また、第１スプリング４４は、第１固定部材４５により第１周方向ポートＵ１側に飛び出すことはない。
特に、第１スリーブ部１１の中心となる第１中心線Ｑ１が、回転軸芯Ｘに対して傾斜している。第１中心線Ｑ１は回転軸芯Ｘに交差しており、この交差位置が壁中心Ｔとなり、この壁中心Ｔがロータ３の球状の外壁面３１の中心と一致する。第１中心線Ｑ１の傾斜方向は、第１スリーブ部１１での冷却水の流れの下流ほど、この第１スリーブ部１１の外端側が回転軸芯Ｘから離間すると共に、軸方向ポートＰＳから離間するように設定されている。
前述した第１周方向ポートＵ１と同様の構成、材質により第２周方向ポートＵ２も形成されるが、大きさに関しては同一でなくても良い。
〔制御部〕
制御部Ｂは、図２に示すようにシャフト２の端部に備えられたホイールギヤ５１と、これに咬合するウォームギヤ５２と、このウォームギヤ５２を回転駆動するモータ部５５と、ホイールギヤ５１と一体回転するマグネット（図示せず）と、マグネットが回転することで変化する磁場を検知し、ロータ３の回転姿勢を検知する非接触型の回転角センサ５３とを備えている。
これらは水密型のケース５４に収容され、モータ部５５は制御装置（例えば図示しないドライバ）により制御される。制御装置は、エンジンＥの冷却水の温度を計測する水温センサの検知結果や、ヒータコアＨを必要とする情報に基づいてロータ３の目標姿勢を設定し、回転角センサ５３の検知信号によりロータ３の回転姿勢が目標姿勢に達するように制御を行う。
〔冷却水の制御〕
制御部Ｂは、第１周方向ポートＵ１、及び第２周方向ポートＵ２を同時に開放する全開姿勢と、第１周方向ポートＵ１のみを開放する第１開放姿勢と、第１開放姿勢と同様に第２周方向ポートＵ２のみを開放する第２開放姿勢と、第１周方向ポートＵ１、及び第２周方向ポートＵ２を閉塞する全閉姿勢とにロータ３の回転姿勢を設定する制御を実現する。
つまり、ロータ３の回転姿勢が全開姿勢に設定された場合には、第１周方向ポートＵ１、及び第２周方向ポートＵ２が内部空間３４に連通し、冷却水を第１周方向ポートＵ１からラジエータＲに供給すると同時に、第２周方向ポートＵ２からヒータコアＨに供給する。
また、全開姿勢を基準にして、ロータ３が一方に回転操作され、第１開放姿勢に設定された場合には、第１周方向ポートＵ１と内部空間３４とを連通するため、ラジエータＲに対してのみ冷却水の供給が可能となる。同様に、全開姿勢を基準にして、ロータ３が他方に回転操作され、第２開放姿勢に設定された場合には、第２周方向ポートＵ２と内部空間３４とが連通するため、ヒータコアＨに対してのみ冷却水の供給が可能となる。
さらに、ロータ３が全閉姿勢に設定された場合には、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２との何れもが内部空間３４と非連通状態となり、ラジエータＲ、及びヒータコアＨに冷却水は供給されない。この全閉姿勢は、エンジンＥの始動直後のように早期の暖気を必要とする場合に設定される。また、この全閉姿勢では、第１シール部材４１がロータ３の外壁面３１に密着し、第２シール部材（図示しない）もロータ３の外壁面３１に密着するように構成される。
尚、制御部Ｂは、ロータ３の回転姿勢の設定により、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２との何れにおいても、冷却水の流れを制限する状態（全開にしない状態）で冷却水の供給量を任意に設定する制御も行えるように構成されている。
〔第２実施形態〕
この第２実施形態では、前述した第１実施形態と共通する構成の冷媒制御バルブ装置Ｖを用いるものであるが、図４に示すエンジン冷却回路Ｏに用いられるものであるため、冷媒制御バルブ装置Ｖにおいて第１実施形態に対し冷却水の流動方向が逆であり、シール機構４の構成が異なっている。尚、この第２実施形態では、第１実施形態と共通する符号を付与している。
〔第２実施形態：基本構成〕
冷媒制御バルブ装置Ｖが使用される例として、図４に示すエンジン冷却回路Ｏに備えられ、車両の内燃機関としてのエンジンＥからの冷却水をエンジンＥに戻す軸方向ポートＰＳと、ラジエータＲの冷却水がラジエータホース１を介して供給される第１周方向ポートＵ１と、ヒータコアＨの冷却水がヒータホース２を介して供給される第２周方向ポートＵ２とを備えている。エンジンＥは、シリンダヘッドＥａとシリンダブロック部Ｅｂとを有しており、冷却水は、シリンダヘッド部Ｅａからアウトレットバルブ５に供給される。このアウトレットバルブ５は、冷却水をラジエータＲとヒータコアＨとに分流できるように構成されている。また、軸方向ポートＰＳからの冷却水はウォータポンプ６（Ｗ／Ｐ）に送られ、ウォータポンプ６からエンジンＥのシリンダブロック部Ｅｂに戻される。
尚、この第２実施形態では、ラジエータＲとヒータコアＨとからの冷却水を冷媒制御バルブ装置Ｖが制御しエンジンＥに戻すものであるが、例えば、アウトレットバルブ５において、エンジンオイルや、オートマチックミッションのフルード等の熱交換のために供給するように構成したものでは、エンジンオイルや、フルード等の熱交換を行う機器からの冷却水を受け入れ得るための冷媒制御バルブ装置Ｖに対して第３の流入ポートを形成しても良い。
また、基本構成は第１実施形態と同様のため説明を割愛し、異なるシール機構４と、シール機構４を含むハウジングＡの構成についてのみ詳述する。
〔ハウジング〕
ハウジングＡは、第１実施形態と同様にハウジングボデー１０の軸方向の一方に軸方向ポートＰＳが形成されている。また、ハウジングＡには、外方に突出する筒状のスリーブ部１１（例えば第１スリーブ部）を有する周方向ポートＵＳ（例えば第１周方向ポートＵ１）と、外方に突出する第２スリーブ部（図示しない）を有する第２周方向ポートＵ２（図１に示し図２に示さない）とが形成されている。ここで、第１スリーブ部１１の内径は、第２スリーブ部の内径より大径に形成されている。また、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２は同一の材質からなる部材であり、同一の機能を有するものとする。
周方向ポートＵＳは前述の通り複数からなり、代表として第１周方向ポートＵ１の構成について示す。第１周方向ポートＵ１は、ラジエータホース１が繋がれる円筒状の第１スリーブ部１１と、この第１スリーブ部１１の外周に鍔状に形成される第１フランジ部１２と、ハウジングボデー１０の内径部１０ａに収容されたシール機構４（例えば第１シール機構）とを備えている。
第１フランジ部１２は、外周が全周に亘りハウジングボデー１０と溶着により接続されている。ここで、一例として溶着により接続する例を示したが、ボルト（図示しない）等により締結することで接続しても良い。また、第１シール機構４は、環状の第１シール部材４１と、第１パッキン体４２と、第１ホルダ４３と、第１スプリング４４と、第１固定部材４５とから構成されている。これらは、第１スリーブ部１１の方向に延びるハウジングボデー１０の内径部１０ａに内挿される状態で備えられている。
〔ロータ〕
ロータ３は第１実施形態に対応する同様の部材が用いられ、同一の機能を有する物である。
第１実施形態と異なる点として、ロータ３が開放姿勢、及び全閉姿勢であるときに、常に冷却水が満たされる状態となるのは周方向ポートＵＳ側となる（図５に示すＦ２側）。
〔シール機構〕
第１シール機構４は、ロータ３が第１周方向ポートＵ１を閉塞する姿勢に設定された際に、球状の外壁面３１に対し全周が密着することで、第１周方向ポートＵ１とロータ３の外壁面３１との間での冷却水の流れを遮断するように機能する。
ここで、第１シール部材４１、第１ホルダ４３、第１スプリング４４は、第１実施形態と同様の構成、材質を用いるものであるため説明を割愛する。また、第１実施形態と第１シール部材４１にかかる水圧が異なるため、第１シール部材４１は、第１周方向ポートＵ１と軸方向ポートＰＳとが連通しない状態にあるときに、第１シール部材４１の冷媒に満たされる側（図５に示すＦ２側）において、第１付勢部材４４が付勢する方向と同方向に冷媒から作用する圧力を受ける第１受圧面Ｓ１と、第１付勢部材４４が付勢する方向と逆方向に冷媒から作用する圧力を受ける第２受圧面Ｓ２を形成する。この第１受圧面Ｓ１と第２受圧面Ｓ２は、第１パッキン体４２が第１付勢部材４４の付勢する方向視で略同一面積となるように配設されることで形成される。具体的には、第１ホルダ４３の仮想円筒面Ｉ１の延長線上で第１シール部材４１がロータ３と当接するとき、第１パッキン体４２は、第１ホルダ４３の仮想円筒面Ｉ１上に形成された第１シール部材４１の外径部４１ｃに当接するように配設される。これにより、第１冷媒制御バルブ装置Ｖ内の圧力バランスを安定的に保つことができ、第１シール部材４１とロータ３の外壁面３１とが安定的に当接することができる。
第１パッキン体４２は、可撓性の樹脂で環状に形成され、ハウジングボデー１０に組付けるための挿通部４２ｃを形成し、挿通部４２ｃがハウジングボデー１０の縮径部１３に内挿される状態で備えられる。また、第１パッキン体４２の内径部と、第１シール部材４１の外径部４１ｃ（図５に示す）が摺動自在に当接する凸部４２ｂ（図５に示す）とを備えている。この凸部４２ｂは図５に示すように第１周方向ポートＵ１の口元側に向かうように延出するように形成される。このとき、第１シール部材４１は第１中心線Ｑ１に沿って移動自在に構成されているが、第１パッキン体４２は第１固定部材４５の当接面４５ａとハウジングボデー１０の当接面１３ａとにより挟持することで移動することはなく保持されている。また、凸部４２ａが第１周方向ポートＵ１の口元側に延出するように形成することで、第１周方向ポートＵ１側が高圧となる場合でも、凸部４２ｂが第１シール部材４１の外径部４１ｃに押し付けるように作用するため、第１パッキン体４２と第１シール部材４１との間から冷却水が漏れることを抑止する。
〔制御部〕
制御部Ｂは第１実施形態に対応する同様の部材が用いられ、同一の機能を有する物である。
〔冷却水の制御〕
電動制御部Ｃは、第１実施形態と同様に第１周方向ポートＵ１、及び第２周方向ポートＵ２を同時に開放する全開姿勢と、第１周方向ポートＵ１のみを開放する第１開放姿勢と、第１開放姿勢と同様に第２周方向ポートＵ２のみを開放する第２開放姿勢と、第１周方向ポートＵ１、及び第２周方向ポートＵ２を閉塞する全閉姿勢とにロータ３の回転姿勢を設定する制御を実現する。
つまり、ロータ３の回転姿勢が全開姿勢に設定された場合には、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２とが内部空間３４に連通し、ラジエータＲ、及びヒータコアＨからの冷却水をエンジンＥに戻すことが可能となる。
また、全開姿勢を基準にして、ロータ３が一方に回転操作され、第１開放姿勢に設定された場合には、第１周方向ポートＵ１と内部空間３４とを連通するため、ラジエータＲからの冷却水をエンジンＥに戻すことが可能となる。同様に、全開姿勢を基準にして、ロータ３が他方に回転操作され、第２開放姿勢に設定された場合には、第２周方向ポートＵ２と内部空間３４とが連通するため、ヒータコアＨからの冷却水をエンジンＥに戻すことが可能となる。
さらに、ロータ３が全閉姿勢に設定された場合には、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２との何れも内部空間３４と非連通状態となり、ラジエータＲ、及びヒータコアＨからの冷却水をエンジンＥに戻さなくなる。この全閉姿勢は、エンジンＥの始動直後のように早期暖気を必要とする場合に設定される。
尚、制御部Ｂは、ロータ３の回転姿勢の設定により、第１周方向ポートＵ１と第２周方向ポートＵ２との何れにおいても、冷却水の流れを制限する状態（全開にしない状態）で冷却水の供給量を任意に設定する制御も行えるように構成されている。
〔第３実施形態〕
この第３実施形態では、前述した第１実施形態、及び第２実施形態と共通する構成の冷媒制御バルブ装置Ｖを用いるものであるが、図１と図４に示すエンジン冷却回路Ｏに用いられるものであり、冷却水の流動方向を問わず使用できるようにシール機構４を構成する点が異なる。尚、この第３実施形態では、第１実施形態、及び第２実施形態と共通する符号を付与している。
〔第３実施形態：基本構成〕
冷媒制御バルブ装置Ｖが使用される例として、前述の第１実施形態と第２実施形態に記載のエンジン冷却回路Ｏの何れにも適用することができる。また、使用用途や機能は同一のものとするため説明を割愛する。
〔シール機構〕
前述までの第１実施形態と第２実施形態と異なるパッキン体４２について詳述する。
パッキン体４２（図６に示す例えば第１パッキン体）は、可撓性の樹脂で環状に形成され、ハウジングボデー１０に組付けるための挿通部４２ｃを形成し、挿通部４２ｃがハウジングボデー１０の縮径部１３に内挿される状態で備えられる。また、図６に示すように第１パッキン体４２の内径部と、第１シール部材４１の外径部４１ｃが摺動自在に当接する複数の凸部４２ａ、４２ｂとを備えている。この凸部４２ａ、４２ｂは、図６に示すようにロータ３側に向かうように延出し、また、第１周方向ポートＵ１の口元側に向かうように延出するように形成される。このとき、第１シール部材４１は第１中心線Ｑ１に沿って移動自在に構成されているが、第１パッキン体４２は第１固定部材４５の当接面４５ａとハウジングボデー１０の当接面１３ａとにより挟持することで移動することはなく保持されている。また、凸部４２ａがロータ３側に延出し、凸部４２ｂが第１周方向ポートＵ１の口元側に延出するように形成することで、軸方向ポートＰＳ側、及び第１周方向ポートＵ１側の何れも高圧となる場合でも、凸部４２ａ、４２ｂが第１シール部材４１の外径部４１ｃに押し付けるように作用するため、第１パッキン体４２と第１シール部材４１との間から冷却水が漏れることを抑止する。
〔冷却水の制御〕
前述した第１実施形態、及び第２実施形態と同様の使用が可能となり、同様の機能を有する。
本発明に係る流量制御バルブ装置は、各種車両における幅広い冷却対象に対して利用可能である。
１０ ハウジングボデー
１１ 第１スリーブ部
２ 回転軸（シャフト）
３ ロータ
３０ ロータ本体
３１ 外面（外壁面）
３２ 孔部（制御孔部）
３３ 開口部
３４ 内部空間
４ シール機構
４１ 第１シール部材
４２ 第１パッキン体
４２ａ 凸部
４３ 第１ホルダ
４４ 第１付勢部材（第１スプリング）
４５ 第１固定部材
Ａ ハウジング
Ｂ 制御部
ＰＳ 軸方向ポート
ＵＳ 周方向ポート

Claims (4)

  1. 内部空間、球状の外面、及び回転軸芯方向を開口する開口部を有し、前記回転軸芯を中心に回転自在に配設されたロータと、
    冷媒が流れ、前記ロータの球心から延びる方向に形成された少なくとも一つの周方向ポート、及び前記ロータの開口部と同一方向を開口する軸方向ポートを有し、前記ロータを収容するハウジングと、
    前記ロータが回転することで前記ロータの内部空間と前記周方向ポートとを連通するように前記ロータに形成された少なくとも一つの孔部と、
    前記周方向ポートと同軸芯上に設けられ、前記ロータの外面に当接するように前記ハウジングに収容されたリング状のシール部材と、
    前記ロータの球芯方向に向かう方向に前記シール部材に付勢力を作用させる付勢部材と、
    前記ハウジングと前記シール部材の外径部との間に設けられ、前記シール部材の外径部と摺動自在に当接するように形成されたパッキン体と、
    前記周方向ポートが延びる方向において、前記パッキン体を前記ハウジングとの間で挟持する固定部材と、
    前記付勢部材を収容する大径部と、該大径部に対し小径であり、前記シール部材の内径部に挿通する小径部と、前記大径部と前記小径部とを接続する段部と、を有する円筒状のホルダと、を備え、
    前記ロータが前記ロータの内部空間と前記周方向ポートとを連通しない状態にあるときに、前記シール部材の冷媒に満たされる側において、前記シール部材は、前記付勢部材の付勢方向と同方向に冷媒から作用する圧力を受ける第１受圧面、及び前記第１受圧面と略同一面積であり前記シール部材に対して前記付勢方向と逆方向に冷媒から作用する圧力を受ける第２受圧面とを形成するように前記パッキン体が設けられ、
    前記ホルダの前記大径部の外周面を前記ホルダの軸心に沿う方向に延長した仮想円筒面と、前記ロータの外面とが交わる位置が、前記シール部材と前記ロータの外面とが接触する位置に設定されている冷媒制御バルブ装置。
  2. 前記パッキン体は、前記シール部材に当接する側において、前記周方向ポート側、または前記ロータ側の少なくとも一方に延出し、摺動自在に当接する凸部を有する請求項１に記載の冷媒制御バルブ装置。
  3. 前記凸部は、冷媒の流れ方向が前記ロータ側から前記周方向ポート側にかけて流れる場合、前記ロータ側に延出するように形成され、また、冷媒の流れ方向が前記周方向ポート側から前記ロータ側にかけて流れる場合、前記周方向ポート側に延出するように形成される請求項２に記載の冷媒制御バルブ装置。
  4. 前記パッキン体は、前記ホルダの前記仮想円筒面上で前記シール部材と当接する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の冷媒制御バルブ装置。
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