JP7342670B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ装置に関する。

特許文献１に、バルブ装置が開示されている。このバルブ装置は、弁室とこの弁室に連通する収容空間とを有するハウジングと、弁室に収容される弁部材と、収容空間に収容される弁座部材とを備える。弁座部材の内側に、弁部材によって開閉される弁座流路が形成されている。弁座部材は、弁座流路が弁部材に閉塞されるときに、弁部材と接触して弁部材と前座流路との間の隙間を塞ぐシール部を有する。シール部は、弁座流路内に突出するシール突出部を含む。

特開２０１９－５２７０７号公報

上記した従来のバルブ装置では、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積が、収容空間に形成される弁座流路を含む流路における最小の流路断面積である。このため、弁座流路の全開時に弁座流路を通過する流体の流量（すなわち、流体の最大流量）は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積によって定まる。

しかし、シール突出部は、主としてゴム材料で構成されているため、経時変化でへたりが生じる。シール突出部にへたりが生じると、流路幅が広がり、最小の流路断面積が増大する。このため、流体の最大流量が増大するという課題が、本発明者によって見出された。なお、「へたり」とは、長く使っている間に生じる永久変形のことである。

本発明は上記点に鑑みて、シール突出部の経時変化による流体の最大流量の増大を抑制することができる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に記載の発明によれば、
バルブ装置は、
弁室（１１）を形成する弁室内壁（１０１）、弁室に連通する収容空間（１４）を形成する収容空間内壁（１０４）を有するハウジング（１０）と、
収容空間に収容され、流体が流れる弁座流路（３１）を形成する弁座部材（３０）と、
弁室に収容され、弁座流路を開閉する筒状または球状の弁部材本体部（２１）を有する弁部材（２０）と、
収容空間のうち弁座部材よりも弁室から離れた側に収容され、弁座部材をハウジングに固定する固定部材（６０）と、を備え、
弁座部材は、内側に弁座流路を形成する筒部（４１）と、筒部のうち弁室から離れた側に連なるとともに筒部よりも筒部の外側に環状に突出したフランジ部（４２）と、筒部のうち弁室側に設けられ、弁座流路が弁部材本体部に閉塞されるときに、弁部材本体部と接触して弁部材本体部と弁座部材との間の隙間を塞ぐシール部（５２、５４）とを有し、
収容空間内壁は、フランジ部の軸線（ＣＬ）に沿う方向でフランジ部と対向する環状の対向面（１１３）を含み、
固定部材は、軸線に沿う方向で、それ自身と対向面との間にフランジ部を挟んだ状態で、ハウジングに固定されており、
シール部は、弁座流路内に突出するシール突出部（５４）を含み、
固定部材は、環状であって、固定部材の内側に、弁座流路に連通する内側流路（６１）を形成しており、
固定部材を構成する材料は、シール突出部を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料であり、
固定部材の内側流路の流路断面積は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積よりも小さく、弁座流路の全開時に収容空間内壁の内側に形成される流体の流路での最小の流路断面積である。

これによれば、固定部材の内側流路の流路断面積は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積よりも小さい。そして、この内側流路の流路断面積は、弁座流路の全開時に収容空間内壁の内側に形成される排気の流路での最小の流路断面積である。このため、排気の最大流量は、固定部材の内側流路の流路断面積によって定まる。

また、固定部材を構成する材料は、シール突出部を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料である。このため、内側流路の流路断面積は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積よりも、経時変化が小さい。

よって、これによれば、シール突出部の経時変化による排気の最大流量の増大を抑制することができる。

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が適用されるエンジンシステムの模式図である。 第１実施形態のバルブ装置の外観図である。 図２中のIII－III断面図である。 図３と同じ断面でのバルブ装置の断面図であって、図３とは弁部材の位置が異なる図である。 第１実施形態のバルブ装置が備える弁部材の斜視図である。 図３中のVI部の拡大図である。 第１実施形態のバルブ装置が備える弁座部材の斜視図である。 図４中のVIII部の拡大図である。 第１実施形態のバルブ装置における弁部材の作動角とバルブ装置から流出する空気、排気のそれぞれの流量との関係を示す図である。 比較例１のバルブ装置の一部の断面図である。 図３のバルブ装置に対して、固定部材の内側流路の流路幅を変更したバルブ装置の断面図である。 図１１Ａのバルブ装置における弁部材の作動角とバルブ装置から流出する空気、排気のそれぞれの流量との関係を示す図である。 図３のバルブ装置に対して、固定部材の内側流路の流路幅を変更したバルブ装置の断面図である。 図１２Ａのバルブ装置における弁部材の作動角とバルブ装置から流出する空気、排気のそれぞれの流量との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のバルブ装置１は、燃料を燃焼することによって駆動力を発生するエンジンシステム９０に適用される。

［エンジンシステムの構成］
最初に、エンジンシステム９０について説明する。エンジンシステム９０は、エンジン９１、吸気系９２、排気系９３、過給器９４、排気還流系９５などを備えている。エンジン９１は、シリンダ９１１内にピストン９１２を収容して燃焼室９１０を形成する。エンジン９１は、機関の内部の燃焼室９１０で燃料を燃焼させる内燃機関である。

吸気系９２は、外気からエンジン９１に空気を供給する。吸気系９２は、吸気管９２１、吸気マニホールド９２２、エアクリーナ９２３、インタークーラ９２４、およびスロットル９２５などを有する。以下、エンジン９１に供給される空気を吸入空気と呼ぶ。

吸気管９２１は、燃焼室９１０に吸入空気を導くための配管であり、吸気通路９２０を形成する。吸気管９２１の一端は、外気に開放され、他端は、吸気マニホールド９２２に接続されている。吸気マニホールド９２２は、吸気管９２１の他端とエンジン９１とに接続されている。吸気マニホールド９２２は、シリンダ９１１の数と同数の通路に分岐する構造を有する。エアクリーナ９２３は、大気から取り込んだ空気から異物を除去する。インタークーラ９２４は、過給器９４のコンプレッサ９４１により圧縮されて昇温した吸入空気を冷却する。スロットル９２５は、エンジン９１の吸気量を調整する。スロットル９２５は、電子制御ユニット９６と電気的に接続されている。以下では、電子制御ユニットをＥＣＵと呼ぶ。

排気系９３は、エンジン９１が排出する排気を外気へ放出する。排気系９３は、排気管９３１、排気マニホールド９３２、および排気浄化ユニット９３３を有する。排気管９３１は、エンジン９１の排気を大気に導くための配管であり、排気通路９３０を形成する。排気マニホールド９３２は、排気管９３１の一端とエンジン９１とに接続している。排気マニホールド９３２は、シリンダ９１１の数と同数の通路が合流する構造を有する。排気浄化ユニット９３３は、排気管９３１に設けられている。排気浄化ユニット９３３は、排気に含まれる炭化水素を分解したり、微粒子状物質を捕捉したりする。

過給器９４は、排気のエネルギーを利用して吸気管９２１内で吸入空気を圧縮し、燃焼室９１０に加圧した吸入空気を過給する。過給器９４は、コンプレッサ９４１、タービン９４２、およびシャフト９４３を有する。コンプレッサ９４１は、吸気通路９２０においてエアクリーナ９２３とインタークーラ９２４との間に配置されている。コンプレッサ９４１は、吸入空気を圧縮可能である。タービン９４２は、排気通路９３０において排気マニホールド９３２と排気浄化ユニット９３３との間に配置されている。タービン９４２は、排気のエネルギーにより回転駆動される。シャフト９４３は、コンプレッサ９４１とタービン９４２とを連結している。コンプレッサ９４１とタービン９４２とは、シャフト９４３により同期して回転する。

排気還流系９５は、タービン９４２を通過した後の排気を吸気通路９２０に還流し、エアクリーナ９２３を経由した空気とともに燃焼室９１０に供給する。排気還流系９５は、ＥＧＲ管９５１、ＥＧＲクーラ９５２、およびバルブ装置１を備える。

ＥＧＲ管９５１は、排気管９３１の排気浄化ユニット９３３の下流側と、吸気管９２１のコンプレッサ９４１の上流側とを接続する。ＥＧＲ管９５１は、タービン９４２を通過した後の排気をコンプレッサ９４１による圧縮前の空気に還流するＥＧＲ通路９５０を形成する。ＥＧＲクーラ９５２は、ＥＧＲ管９５１に設けられている。ＥＧＲクーラ９５２は、ＥＧＲ通路９５０を通る気体を冷却する。

バルブ装置１は、ＥＧＲ管９５１と吸気管９２１とが接続されている箇所に設けられている。バルブ装置１は、ＥＧＲ通路９５０を通じて吸気通路９２０に流入する排気の流量を増減する。バルブ装置１は、ＥＣＵ９６と電気的に接続されている。

ＥＣＵ９６は、演算部としてのＣＰＵ、ならびに、記憶部としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータ等から構成されている。ＥＣＵ９６は、エンジンシステム９０を搭載する車両や装置の駆動状況、当該車両や装置を操作する操作者の操作内容に応じて、スロットル９２５やバルブ装置１の駆動を制御する。

［バルブ装置の構成］
次に、バルブ装置１の構成について説明する。バルブ装置１は、円筒状の弁部材が回転駆動することによって流体の通路の開度が増減可能なロータリー式の弁である。バルブ装置１は、ＥＧＲ通路９５０の吸気通路９２０に対する開度を増減可能である。

図２、図３、図４に示すように、バルブ装置１は、ハウジング１０と、弁部材２０と、弁座部材３０と、固定部材６０とを備える。図４では、バルブ装置１の図３と同じ断面が示されている。図４の弁部材２０の位置は、図３の弁部材２０の位置と異なる。

ハウジング１０は、吸気通路９２０とＥＧＲ通路９５０との合流部を形成する。ハウジング１０は、弁部材２０を収容可能に形成されている。ハウジング１０は、金属材料のみで構成されている。金属材料としては、アルミニウム合金が挙げられる。なお、ハウジング１０は、主として金属材料で構成されていればよい。すなわち、ハウジング１０は、金属材料と他の材料とによって構成されていてもよい。

図３、図４に示すように、ハウジング１０は、弁室１１を形成する弁室内壁１０１と、上流側流路１２を形成する第一流路内壁１０２と、下流側流路１３を形成する第二流路内壁１０３と、収容空間１４を形成する収容空間内壁１０４とを有する。内壁は、内側の壁面である。

弁室１１は、弁部材２０を回転可能に収容するように形成されている。上流側流路１２は、弁室１１に連通するよう形成されている。上流側流路１２は、エアクリーナ９２３に連通する。下流側流路１３は、上流側流路１２とは別に弁室１１に連通するよう形成されている。下流側流路１３は、上流側流路１２と同軸上に形成されている。下流側流路１３は、インタークーラ９２４に連通する。収容空間１４は、上流側流路１２および下流側流路１３とは別に弁室１１に連通するよう形成されている。収容空間１４は、弁座部材３０を収容可能に形成されている。収容空間１４は、ＥＧＲ通路９５０に連通する。

弁部材２０は、弁室１１に収容されている。弁部材２０は、弁座部材３０の弁座流路３１を開閉する。弁部材２０は、ハウジング１０に対して相対回転可能に設けられている。弁部材２０は、図示しない電動モータによって駆動される。ここで、弁部材２０の回転方向について、便宜的に、図３の状態から図４の状態に回転する方向を「ＥＧＲ通路遮断方向」という。図４の状態から図３の状態に回転する方向を「ＥＧＲ通路開放方向」という。

弁座部材３０は、収容空間１４に収容されている。弁座部材３０は、ハウジング１０とは別体の部材である。弁座部材３０は、排気が流れる弁座流路３１を形成する部材である。収容空間１４がＥＧＲ通路９５０に連通することから、弁座流路３１は、ＥＧＲ通路９５０に連通する。

図５に示すように、弁部材２０は、弁部材本体部２１と、上アーム２２と、下アーム２３と、上シャフト２４と、下シャフト２５とを有する。

弁部材本体部２１は、筒状である。弁部材本体部２１の外壁面２１１は、円筒の径方向外側の壁面の一部と同じ形状となるように形成されている。外壁面２１１は、シール面２１２、２１３および接続シール面２１４、２１５を有する。

シール面２１２、２１３は、外壁面２１１において弁部材本体部２１の周方向に向かうように形成されている。シール面２１２は、円筒の側壁の内壁面の一部と同じ形状となっている。シール面２１２は、中心角が１８０度の半円筒形となっている。シール面２１２は、半径がシール面２１３の半径に比べ大きくなるように形成されている。シール面２１３は、円筒の側壁の外壁面の一部と同じ形状となっている。シール面２１３は、中心角が１８０度の半円筒形となっている。シール面２１２を含む仮想円筒面とシール面２１３を含む仮想円筒面とは同軸上に中心軸を有する。当該中心軸は、弁部材２０の回転軸に直交する。

接続シール面２１４、２１５は、シール面２１２、２１３に直交するよう形成されている。接続シール面２１４、２１５の法線は、平行移動すると弁部材２０の回転軸に直交することが可能である。接続シール面２１４は、シール面２１２とシール面２１３とが接続する箇所のうち上アーム２２側に位置する。接続シール面２１５は、シール面２１２とシール面２１３とが接続する箇所のうち下アーム２３側に位置する。

上アーム２２および下アーム２３は、略扇状に形成されている部位である。上アーム２２は、弁部材本体部２１の軸方向の一方側の端部に設けられている。下アーム２３は、弁部材本体部２１の軸方向の他方側の端部に設けられている。弁部材本体部２１、上アーム２２および下アーム２３は、合成樹脂材料のみで構成されている。合成樹脂材料としては、高い耐熱性を有する材料、例えば、ポリフェニレンスルフィドが挙げられる。なお、弁部材本体部２１、上アーム２２および下アーム２３は、主として合成樹脂材料で構成されていればよい。すなわち、弁部材本体部２１、上アーム２２および下アーム２３は、合成樹脂材料と他の材料とによって構成されていてもよい。

上シャフト２４および下シャフト２５は、弁部材２０の回転軸である。上シャフト２４および下シャフト２５は、ステンレス等の金属材料のみで構成されている略棒状の部材である。上シャフト２４は、上アーム２２に設けられている。上シャフト２４は、上アーム２２から弁部材本体部２１に対して離れる方向に延びている。下シャフト２５は、下アーム２３に設けられている。下シャフト２５は、下アーム２３から弁部材本体部２１に対して離れる方向に延びている。上シャフト２４および下シャフト２５は、ハウジング１０に設けられた図示しない軸受に、回転可能に支持されている。

図６、７に示すように、弁座部材３０は、弁座本体部材４０と、弁座シール部材５０とを有する。

弁座本体部材４０は、筒部４１と、フランジ部４２とを有する。筒部４１は、内側に弁座流路３１を形成している。筒部４１は、軸線ＣＬに平行な方向、すなわち、軸線方向に延伸している。フランジ部４２は、筒部４１のうち弁室１１側とは反対側に連なる。フランジ部４２は、筒部４１から外側に環状に突出している。軸線ＣＬは、筒部４１の中心線であり、フランジ部４２の中心線でもある。フランジ部４２は、フランジ部４２のうち軸線方向の一方側に位置する一面４２１と、フランジ部４２のうち軸線方向の他方側に位置する他面４２２とを有する。

図７に示すように、筒部４１は、第一側壁部４１１と第二側壁部４１２とを有する。第一側壁部４１１および第二側壁部４１２は、円筒の側壁の一部と同じ形状となるように形成されている。第一側壁部４１１と第二側壁部４１２とは、中心角が１８０度となるように形成されている。第一側壁部４１１の軸線方向での高さは、第二側壁部４１２の軸線方向での高さよりも低い。

弁座本体部材４０は、合成樹脂材料のみで構成されている。なお、弁座本体部材４０は、主として合成樹脂材料で構成されていればよい。すなわち、弁座本体部材４０は、合成樹脂材料と他の材料とによって構成されていてもよい。合成樹脂材料は、合成高分子化合物のうち合成繊維、合成ゴム以外のものである。また、弁座本体部材４０は、金属材料のみで構成されてもよい。

図６に示すように、弁座シール部材５０は、弁座本体部材４０の弁室１１側の部分を覆っている。具体的には、弁座シール部材５０は、筒部４１を覆っているが、フランジ部４２を覆っていない。

図７に示すように、弁座シール部材５０は、第一被覆部５１と、第一突出部５２と、第二被覆部５３と、第二突出部５４とを有する。

第一被覆部５１は、第一側壁部４１１を覆う部分である。具体的には、第一被覆部５１は、第一側壁部４１１の径方向内側、径方向外側、およびフランジ部４２側とは反対側の端部を覆う。

第一突出部５２は、第一側壁部４１１のうち弁室１１側に設けられている。すなわち、第一側壁部４１１のうちフランジ部４２側とは反対側の端部に設けられている。第一突出部５２は、第一被覆部５１からフランジ部４２の径方向の外側に突出した形状の部分である。第一突出部５２は、弁部材本体部２１と接触することで、弁部材本体部２１と弁座部材３０との間の隙間を塞ぐシール部の一部である。

第二被覆部５３は、第二側壁部４１２を覆う部分である。具体的には、第二被覆部５３は、第二側壁部４１２の径方向内側、径方向外側、フランジ部４２側とは反対側の端部、および第二側壁部４１２の第一側壁部４１１と接続する部位の端面を覆う。第二被覆部５３は、図７に示すように、第一側壁部４１１と接続する部位の端面を覆う部位にシール面５５、５６を有する。シール面５５、５６は、第一突出部５２に連なっている。

第二突出部５４は、第二側壁部４１２のうち弁室１１側に設けられている。すなわち、第二突出部５４は、第二被覆部５３のうちフランジ部４２側とは反対側の端部に設けられている。第二突出部５４は、第二被覆部５３からフランジ部４２の径方向の内側に突出した形状の部分である。すなわち、第二突出部５４は、弁座流路３１内に突出するシール突出部である。第二突出部５４は、シール面５５、５６に連なっている。第二突出部５４は、弁部材本体部２１と接触することで、弁部材本体部２１と弁座部材３０との間の隙間を塞ぐシール部の一部である。

弁座シール部材５０は、ゴム材料のみで構成されている。本実施形態では、ゴム材料として合成ゴムが用いられている。しかし、ゴム材料として、天然ゴムが用いられてもよい。なお、弁座シール部材５０は、主としてゴム材料で構成されていればよい。すなわち、弁座シール部材５０は、ゴム材料と他の材料とによって構成されていてもよい。

弁座シール部材５０は、インサート成形によって、弁座本体部材４０に対して一体成形されている。すなわち、弁座シール部材５０と弁座本体部材４０とは、弁座シール部材５０が弁座本体部材４０に対して一体成形された一体成形品として構成されている。なお、一体成形とは、二次接着や機械的接合を用いないで、部材の接合と同時に製品を一体で成形することである。

図６に示すように、ハウジング１０の収容空間内壁１０４は、内側に筒部４１が配置される第一壁面１１１と、内側に固定部材６０が配置される第二壁面１１２と、段差面１１３とを含む。第一壁面１１１および第二壁面１１２は、円筒の側壁の内面と同じ形状である。第二壁面１１２の開口幅は、第一壁面１１１の開口幅よりも大きい。段差面１１３は、収容空間内壁１０４のうち第一壁面１１１と第二壁面１１２との間に位置する。段差面１１３は、第一壁面１１１および第二壁面１１２の軸線方向に対して交差（例えば、直交）する面である。

フランジ部４２の一面４２１が段差面１１３に接する状態で、弁座部材３０は収容空間１４に収容されている。このとき、段差面１１３とフランジ部４２の一面４２１とは、フランジ部４２の軸線ＣＬに沿う方向で、対向している。したがって、段差面１１３は、フランジ部の軸線ＣＬに沿う方向で、フランジ部４２と対向する環状の対向面に相当する。

図３、４に示すように、固定部材６０は、収容空間１４のうち弁座部材３０よりも弁室１１から離れた側に収容されている。固定部材６０は、弁座部材３０をハウジング１０に固定する部材である。図６に示すように、固定部材６０は、フランジ部４２を段差面１１３に押しつけるように、収容空間内壁１０４に対して圧入されている。すなわち、固定部材６０は、軸線ＣＬに沿う方向で、それ自身と段差面１１３との間にフランジ部４２を挟んだ状態で、ハウジング１０に固定されている。

図３に示すように、固定部材６０は、円環状の板であって、その内側に、弁座流路３１に連通する内側流路６１を形成している。図６に示すように、固定部材６０の内側端面６２と第二突出部５４の先端５４ａの位置とを、弁座部材３０の周方向での同じ位置で比較したとき、固定部材６０の内側端面６２は、フランジ部４２の軸線ＣＬを中心とする径方向で、第二突出部５４の先端５４ａと同じ位置にある。このため、図３、図６に示すように、内側流路６１の流路幅Ｄ１は、第二突出部５４が弁部材本体部２１と非接触の状態のときの弁座流路３１の第二突出部５４の位置での流路幅Ｄ２よりも小さい。この結果、内側流路６１の流路断面積は、第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路断面積よりも小さい。そして、この内側流路６１の流路断面積は、弁座流路３１の全開時に収容空間内壁１０４の内側に形成される排気の流路における最小の流路断面積である。

固定部材６０は、金属材料のみで構成されている。金属材料としては、アルミニウム合金が挙げられる。金属材料は、弁座シール部材５０を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料である。なお、固定部材６０は、弁座シール部材５０を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料であれば、金属材料以外の材料で構成されていてもよい。

なお、固定部材６０が収容空間内壁１０４に対して圧入されているため、収容空間内壁１０４の第二壁面１１２の一部が変形している。また、固定部材６０は、圧入に加えて、かしめによって、固定部材６０がハウジング１０に固定されていてもよい。また、固定部材６０が収容空間内壁１０４に対して溶接されることによって、固定部材６０がハウジング１０に固定されてもよい。

［バルブ装置の作動］
次に、バルブ装置１の作動について説明する。図３、４に示すように、弁部材２０は、回転によって弁部材本体部２１の外壁面２１１が上流側流路１２の弁室１１側の開口１２０と収容空間１４の弁室１１側の開口１４０との間を往来する。

具体的には、弁部材２０がＥＧＲ通路開放方向に回転すると、図３に示すように、弁部材２０は、上流側流路１２の開口１２０に位置し、弁座流路３１を開放する。すなわち、弁部材２０は、弁室１１に対して弁座流路３１を全開しつつ、弁室１１に対して上流側流路１２を最小限に絞る。

また、弁部材２０がＥＧＲ通路遮断方向に回転すると、図４に示すように、弁部材２０は、収容空間１４の開口１４０に位置し、弁座流路３１を閉塞する。すなわち、弁部材２０は、弁室１１に対して弁座流路３１を全閉しつつ、弁室１１に対して上流側流路１２を最大限に開放する。

ここで、弁部材２０が弁座流路３１を閉塞するときでは、第一突出部５２、第二突出部５４が、弁部材本体部２１に押されることで、第一突出部５２、第二突出部５４が弾性変形する。具体的には、図８に示すように、第二突出部５４は、弁部材本体部２１のシール面２１３に押されることで、第二突出部５４は倒れた状態となる。図示しないが、第一突出部５２も、弁部材本体部２１のシール面２１２に押されることで、第二突出部５４は倒れた状態となる。これにより、弁部材２０と弁座部材３０との間がシールされた状態となる。

一方、弁部材２０が弁座流路３１を閉塞している状態から弁部材２０がＥＧＲ通路開放方向に回転し、弁部材２０と第二突出部５４とが非接触の状態になると、第二突出部５４は、元の形状に戻る。

このように、バルブ装置１では、弁部材２０が回転することによって、ＥＧＲ通路９５０が開閉されるとともに、ＥＧＲ通路９５０の吸気通路９２０に対する開度を増減することが可能である。バルブ装置１によれば、図９に示すように、弁部材２０の作動角に応じて、バルブ装置１から流出する空気、排気のそれぞれの流量を調整することができる。なお、ＥＧＲ通路９５０を流れる排気は、吸気通路９２０の負圧によって吸気通路９２０に流入する。

次に、本実施形態の効果について説明する。

図１０に示すように、比較例１のバルブ装置Ｊ１では、固定部材６０の内側端面６２は、フランジ部４２の軸線ＣＬを中心とする径方向で、第二突出部５４の先端５４ａよりも外側に位置する。内側流路６１の流路幅Ｄ１は、第二突出部５４が弁部材本体部２１と非接触の状態のときの第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路幅Ｄ２よりも大きい。第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路断面積が、弁座流路３１の全開時に収容空間内壁１０４の内側に形成される排気の流路における最小の流路断面積である。このため、弁座流路３１の全開時に弁座流路３１を通過する排気の流量（すなわち、排気の最大流量）は、第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路断面積によって定まる。

しかし、第二突出部５４は、ゴム材料で構成されているため、経時変化でへたりが生じる。すなわち、第二突出部５４は、図１０中の実線で示される形状から破線で示される弁座流路３１の閉塞時の形状に塑性変形する。この場合、弁座流路３１の全開時においても、弁座流路３１の閉塞時の形状が維持されてしまう。このように、第二突出部５４にへたりが生じると、第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路幅が、図１０に示す流路幅Ｄ２から流路幅Ｄ３に広がり、弁座流路３１の全開時での弁座流路３１の最小の流路断面積が増大する。このため、流路断面積が増大した分、排気の最大流量が増大する。

これに対して、本実施形態のバルブ装置１では、内側流路６１の流路断面積は、第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路断面積よりも小さい。そして、この内側流路６１の流路断面積は、弁座流路３１の全開時に収容空間内壁１０４の内側に形成される排気の流路での最小の流路断面積である。なお、収容空間内壁１０４の内側に形成される排気の流路には、弁座流路３１および内側流路６１が含まれる。このため、排気の最大流量は、固定部材６０の内側流路６１の流路断面積によって定まる。

また、固定部材６０を構成する材料は、第二突出部５４を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい金属材料である。このため、内側流路６１の流路断面積は、第二突出部５４の位置での弁座流路３１の流路断面積よりも、経時変化が小さい。

よって、本実施形態のバルブ装置１によれば、第二突出部５４の経時変化による排気の最大流量の増大を抑制することができる。

本実施形態のように、排気還流系９５を備えるエンジンシステム９０では、エンジンに還流する排気の最大流量は、エンジンの失火に配慮し、最大値が設定される。しかしながら、比較例１のバルブ装置Ｊ１では、第二突出部５４の経時変化によって、排気の最大流量が増大する。このため、第二突出部５４が経時変化した場合、弁座流路３１の全開時に、エンジン９１が失火する恐れがある。これに対して、本実施形態のバルブ装置１によれば、このような問題を回避することができる。

ところで、本実施形態と異なり、弁座本体部材４０の一部を内側に突出させ、その部分での弁座流路３１の流路断面積を、弁座流路３１の全開時に収容空間内壁１０４の内側に形成される排気の流路における最小断面積とすることが考えられる。しかし、この場合、弁座本体部材４０の形状が複雑となり、インサート成形によって弁座シール部材５０と弁座本体部材４０とを一体成形することが困難であり、実現が困難である。

また、本実施形態と異なり、弁座部材３０および固定部材６０とは別体の部材を用いて、この別体の部材に形成される流路の流路断面積を、弁座流路３１の全開時に収容空間内壁１０４の内側に形成される排気の流路における最小断面積とすることが考えられる。しかし、この場合、バルブ装置全体の部品点数が増大するため、好ましくない。

これらに対して、本実施形態のバルブ装置１によれば、これらの問題を回避することができる。

また、本実施形態のバルブ装置１によれば、固定部材６０の内側流路６１の流路断面積によって、排気の最大流量が設定される。このため、図１１Ａ、図１２Ａに示すように、固定部材６０の内側流路６１の流路断面積を任意の大きさに設定することで、図１１Ｂ、図１２Ｂに示すように、排気の最大流量を任意の大きさに設定することができる。すなわち、固定部材６０を変更することで、排気の最大流量を変更することができる。

図１１Ａ、図１２Ａに示すバルブ装置１では、どちらも、固定部材６０の内側端面６２は、フランジ部４２の径方向で、第二突出部５４よりも中心側の位置にある。

図１１Ａに示す内側流路６１の流路幅Ｄ４は、図３に示す内側流路６１の流路幅Ｄ１よりも小さい。このため、図１１Ｂと図９とを比較してわかるように、図１１Ａに示すバルブ装置１における排気の最大流量は、図３に示すバルブ装置１における排気の最大流量よりも少ない。

また、図１２Ａに示す内側流路６１の流路幅Ｄ５は、図１１Ａに示す内側流路６１の流路幅Ｄ４よりも小さい。このため、図１２Ｂと図１１Ｂとを比較してわかるように、図１２Ａに示すバルブ装置１における排気の最大流量は、図１１Ａに示すバルブ装置１における排気の最大流量よりも少ない。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、弁部材２０が弁座流路３１を閉塞するとき、第一突出部５２および第二突出部５４は、シール面２１２、２１３に倒される。しかし、第一突出部５２および第二突出部５４は、シール面２１２、２１３に圧縮されてもよい。

（２）上記各実施形態では、弁部材本体部２１は、筒状である。しかし、弁部材本体部２１は、球状であってもよい。

（３）上記各実施形態では、バルブ装置１は、エンジンシステム９０に適用されている。弁座流路３１を流れる流体は、エンジン９１から排出され、エンジン９１の空気吸入側へ供給される排気である。しかし、バルブ装置１は、他の用途に適用されてもよい。すなわち、弁座流路３１を流れる流体は、排気以外の流体であってもよい。また、弁座流路３１を流れる流体は、気体に限られず、液体でもよい。

（４）上記各実施形態では、ハウジング１０、上シャフト２４、下シャフト２５は、金属材料で構成されている。しかし、これらは、合成樹脂材料で構成されていてもよい。

（５）上記各実施形態では、弁部材本体部２１、弁座部材３０は、合成樹脂材料で構成されている。しかし、これらは、金属材料で構成されていてもよい。

（６）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。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。

１０ ハウジング
２０ 弁部材
３０ 弁座部材
４１ 筒部
４２ フランジ部
５２ 第一突出部
５４ 第二突出部
６０ 固定部材
６１ 内側流路

Claims (2)

1. バルブ装置であって、
   弁室（１１）を形成する弁室内壁（１０１）、前記弁室に連通する収容空間（１４）を形成する収容空間内壁（１０４）を有するハウジング（１０）と、
   前記収容空間に収容され、流体が流れる弁座流路（３１）を形成する弁座部材（３０）と、
   前記弁室に収容され、前記弁座流路を開閉する筒状または球状の弁部材本体部（２１）を有する弁部材（２０）と、
   前記収容空間のうち前記弁座部材よりも前記弁室から離れた側に収容され、前記弁座部材を前記ハウジングに固定する固定部材（６０）と、を備え、
   前記弁座部材は、内側に前記弁座流路を形成する筒部（４１）と、前記筒部のうち前記弁室から離れた側に連なるとともに前記筒部よりも前記筒部の外側に環状に突出したフランジ部（４２）と、前記筒部のうち前記弁室側に設けられ、前記弁座流路が前記弁部材本体部に閉塞されるときに、前記弁部材本体部と接触して前記弁部材本体部と前記弁座部材との間の隙間を塞ぐシール部（５２、５４）とを有し、
   前記収容空間内壁は、前記フランジ部の軸線（ＣＬ）に沿う方向で前記フランジ部と対向する環状の対向面（１１３）を含み、
   前記固定部材は、前記軸線に沿う方向で、それ自身と前記対向面との間に前記フランジ部を挟んだ状態で、前記ハウジングに固定されており、
   前記シール部は、前記弁座流路内に突出するシール突出部（５４）を含み、
   前記固定部材は、環状であって、前記固定部材の内側に、前記弁座流路に連通する内側流路（６１）を形成しており、
   前記固定部材を構成する材料は、前記シール突出部を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料であり、
   前記固定部材の前記内側流路の流路断面積は、前記シール突出部の位置での前記弁座流路の流路断面積よりも小さく、前記弁座流路の全開時に前記収容空間内壁の内側に形成される前記流体の流路での最小の流路断面積である、バルブ装置。
2. 前記流体は、内燃機関から排出され、内燃機関の空気吸入側へ供給される排気である、請求項１に記載のバルブ装置。

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