JP7400614B2 - バルブ装置 - Google Patents
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Description
バルブ装置であって、
流体が流れる流路部(26)を形成する筒状のバルブ外周部(70)を有し、回転軸(CL)を中心にバルブ外周部の周方向に回転するバルブ(20)と、
バルブを収容し、流体を流入させる流体入口部(40、44)および流体を流出させる流体出口部(41)がバルブ外周部に対向する位置に形成されたハウジング(10)と、
バルブ外周部と流体出口部との間に設けられ、バルブ外周部と流体出口部との隙間を塞ぐバルブシート(123a)とを備え、
バルブ外周部には、流体入口部から流入した流体を流路部に流入させるバルブ流入口(84)が流体入口部に対向する位置に設けられるとともに、流路部に流入した流体を流体出口部に流出させるバルブ流出口(81、91、92、93、94)が流体出口部に対向する位置に周方向に並んで複数設けられており、
バルブシートは、バルブが回転する際に少なくとも一部がバルブ外周部に摺動するシート面(51)に、バルブ流出口と連通することで流体を流体出口部に流出させるシート開口部(61)が設けられており、
バルブは、周方向に回転することでバルブ流出口がシート開口部に連通する開弁状態およびバルブ流出口がシート開口部に連通しない閉弁状態に切り替え可能であり、
バルブ流出口は、バルブが開弁状態においてシート開口部の全部と連通する主要流出口(81)と、バルブが開弁状態においてシート開口部の一部と連通する中間流出口(91、92、93、94)とを含み、
中間流出口は、周方向に並んで複数設けられており、回転軸の軸心方向の寸法がシート開口部の軸心方向の寸法より小さく、且つ、少なくとも周方向においてシート開口部と重なる部位の軸心方向の寸法が周方向に沿って連続して変化し、複数の中間流出口のうち、所定の中間流出口を一方の中間流出口とし、所定の中間流出口に隣り合う1つの流出口を他方の中間流出口とし、さらに、一方の中間流出口および他方の中間流出口において、周方向において互いに重なるそれぞれの部位と部位との間隔を流出口ピッチとしたとき、
流出口ピッチの最小値は、流出口ピッチが最小となる軸心方向の位置におけるシート開口部の周方向の寸法より小さいバルブ装置。
本実施形態について、図1~図19を参照して説明する。本実施形態のバルブ装置1は、車両のエンジン3を冷却する冷却水を循環させる冷却システム2に適用されるものである。バルブ装置1は、冷却システム2を循環する冷却水の流量を制御する。本明細書でいう冷却水とは、例えば、エチレングリコールを主成分とする流体のことである。なお、流体として、他の液体が用いられてもよい。
バルブ20は、シャフト25と一体に回転することで、第1入口部40および第2入口部44から流入する冷却水の流量と、第1出口部41、第2出口部42、第3出口部43から流出する冷却水の流量とを調整する調整弁である。バルブ20は、第1出口部41から流出する冷却水の流量を調整することで空調用熱交換器4へ供給される冷却水の流量を調整する。また、バルブ20は、第2出口部42から流出する冷却水の流量を調整することでオイルクーラ5へ供給される冷却水の流量を調整する。また、バルブ20は、第3出口部43から流出する冷却水の流量を調整することでラジエータ6へ供給される冷却水の流量を調整する。
主要流出口81、第1中間口91~第4中間口94、第2流出口82、第3流出口83、バルブ流入口84のそれぞれの形状について、図7を参照して説明する。なお、図7などに示すバルブ外周部70の展開図において、主要流出口81および第1中間口91~第4中間口94のそれぞれの寸法と第1開口部61の寸法を説明するために、第1開口部61も記載している。また、第2流出口82と第2開口部62との寸法関係を説明するために、第2開口部62も記載している。また、第3流出口83と第3開口部63との寸法関係を説明するために、第3開口部63も記載している。また、バルブ流入口84と第4開口部64との寸法関係を説明するために、第4開口部64も記載している。
バルブ20は、冷却水がバルブ流入口84から流路部26に流入する際に、第1出口部41~第3出口部43のそれぞれから流出する冷却水の流量を調整する。このため、バルブ流入口84は、軸心方向DRaにおいて、主要流出口81、第1中間口91~第4中間口94、第2流出口82、第3流出口83のそれぞれの少なくとも一部に重なるように形成される。本実施形態では、バルブ流入口84は、軸心方向DRaにおいて、主要流出口81、第1中間口91~第4中間口94、第2流出口82、第3流出口83のそれぞれの全範囲に重なっている。
続いて、バルブ装置1の作動について説明する。バルブ装置1は、空調用熱交換器4、オイルクーラ5、ラジエータ6への必要な冷却水の流量を流出するためのバルブ20の回転位置の情報を図示しないECUから受信する。バルブ装置1は、ECUから受信したバルブ20の回転位置の情報に基づいて、バルブ20を回転させる。また、バルブ装置1は、回転角センサ33が検出するシャフト25の回転位置の情報をECUに送信する。ECUは、バルブ装置1から受信したシャフト25の回転位置の情報に基づいて、バルブ20の回転位置を算出し、その結果をフィードバックする。
上述の第1実施形態では、第1中間口91~第4中間口94が略真円形状で形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第1中間口91~第4中間口94は、第1シート面51の摩耗の差の発生を抑制可能な形状であれば、略真円形状と異なる形状であってもよい。具体的に、第1中間口91~第4中間口94は、軸心方向DRaの寸法が第1開口部61の軸心方向DRaの寸法より小さく、軸心方向DRaの寸法が周方向DRcに沿って連続して変化する形状であれば、楕円形状や矩形状で形成されていてもよい。
次に、第2実施形態について、図26、図27を参照して説明する。本実施形態では、第1中間口91および第2中間口92の一方側方向の端部の形状が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
上述の第2実施形態では、バルブ外周部70の展開図において、第1中間口91および第2中間口92が直径φ5である円の一部を構成する円弧と軸心方向DRaに沿って延びる直線が連なって形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第1中間口91または第2中間口92と第1開口部61とが連通し始めるバルブ20の回転位置が一定になり易い形状であれば、第1中間口91および第2中間口92は、円弧と直線とが連なった形状と異なる形状であってもよい。
上述の第2実施形態では、バルブ外周部70の展開図において、第1中間口91および第2中間口92それぞれの一方側方向の端部が軸心方向DRaに沿って延びている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第1中間口91および第2中間口92は、バルブ外周部70の展開図において、第1中間口91および第2中間口92は、一方側方向の端部に加えて、他方側方向の端部も軸心方向DRaに沿って延びて形成されていてもよい。また、第1中間口91および第2中間口92は、バルブ外周部70の展開図において、他方側方向の端部のみが軸心方向DRaに沿って延びて形成され、一方側方向の端部が軸心方向DRaに沿って延びていない形状であってもよい。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
40、44 流体入口部
41 流体出口部
51 シート面
61 シート開口部
70 バルブ外周部
81 主要流出口
84 バルブ流入口
91、92、93、94 中間流出口
123a バルブシート
Claims (4)
- バルブ装置であって、
流体が流れる流路部(26)を形成する筒状のバルブ外周部(70)を有し、回転軸(CL)を中心に前記バルブ外周部の周方向に回転するバルブ(20)と、
前記バルブを収容し、前記流体を流入させる流体入口部(40、44)および前記流体を流出させる流体出口部(41)が前記バルブ外周部に対向する位置に形成されたハウジング(10)と、
前記バルブ外周部と前記流体出口部との間に設けられ、前記バルブ外周部と前記流体出口部との隙間を塞ぐバルブシート(123a)とを備え、
前記バルブ外周部には、前記流体入口部から流入した前記流体を前記流路部に流入させるバルブ流入口(84)が前記流体入口部に対向する位置に設けられるとともに、前記流路部に流入した前記流体を前記流体出口部に流出させるバルブ流出口(81、91、92、93、94)が前記流体出口部に対向する位置に前記周方向に並んで複数設けられており、
前記バルブシートは、前記バルブが回転する際に少なくとも一部が前記バルブ外周部に摺動するシート面(51)に、前記バルブ流出口と連通することで前記流体を前記流体出口部に流出させるシート開口部(61)が設けられており、
前記バルブは、前記周方向に回転することで前記バルブ流出口が前記シート開口部に連通する開弁状態および前記バルブ流出口が前記シート開口部に連通しない閉弁状態に切り替え可能であり、
前記バルブ流出口は、前記バルブが前記開弁状態において前記シート開口部の全部と連通する主要流出口(81)と、前記バルブが前記開弁状態において前記シート開口部の一部と連通する中間流出口(91、92、93、94)とを含み、
前記中間流出口は、前記周方向に並んで複数設けられており、前記回転軸の軸心方向の寸法が前記シート開口部の前記軸心方向の寸法より小さく、且つ、少なくとも前記周方向において前記シート開口部と重なる部位の前記軸心方向の寸法が前記周方向に沿って連続して変化し、複数の前記中間流出口のうち、所定の中間流出口を一方の中間流出口とし、前記所定の中間流出口に隣り合う1つの流出口を他方の中間流出口とし、さらに、前記一方の中間流出口および前記他方の中間流出口において、前記周方向において互いに重なるそれぞれの部位と部位との間隔を流出口ピッチとしたとき、
前記流出口ピッチの最小値は、前記流出口ピッチが最小となる前記軸心方向の位置における前記シート開口部の前記周方向の寸法より小さいバルブ装置。 - 前記一方の中間流出口および前記他方の中間流出口は、
前記一方の中間流出口および前記他方の中間流出口が前記シート開口部に連通する状態で前記バルブが回転すると、前記一方の中間流出口と前記シート開口部との連通する範囲が増加する際に前記他方の中間流出口と前記シート開口部との連通する範囲が減少し、前記一方の中間流出口と前記シート開口部との連通する範囲が減少する際に、前記他方の中間流出口と前記シート開口部との連通する範囲が増加するように前記流出口ピッチが設定されている請求項1に記載のバルブ装置。 - 前記シート開口部は、円形状で形成されており、
前記一方の中間流出口および前記他方の中間流出口のそれぞれは、開口面積が同じ円形状で形成され、中心が前記シート開口部の中心と前記周方向において重なる位置に設けられるとともに、互いの中心間の距離が前記シート開口部の内径である請求項2に記載のバルブ装置。 - 前記バルブ外周部を前記周方向に沿って平面状に展開した際の前記中間流出口の形状は、前記周方向における一方の端部および他方の端部のうち少なくとも一方が、前記周方向および前記バルブ外周部の径方向に直交する方向に沿って延びている請求項1または2に記載のバルブ装置。
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