JPH04214936A - Rotary plate valve - Google Patents

Rotary plate valve

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Publication number
JPH04214936A
JPH04214936A JP3043331A JP4333191A JPH04214936A JP H04214936 A JPH04214936 A JP H04214936A JP 3043331 A JP3043331 A JP 3043331A JP 4333191 A JP4333191 A JP 4333191A JP H04214936 A JPH04214936 A JP H04214936A
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JP
Japan
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valve
blade
valve body
flow
flow direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP3043331A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Maruyama
照雄 丸山
Takashi Tanaka
孝 田中
Yasuhiro Kondo
康宏 近藤
Akio Masuo
増尾 明雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a rotary plate valve with which a load torque can be reduced largely in operation to be used for controlling opening/closing of a passage and flow at a middle position for automotive engine supply air systems, air conditioning devices, plant pipings, vacuum exhaust devices, etc. CONSTITUTION:A first blade 201 to move to the downstream side in opening toward a current, a second blade 202 to move to the upstream side toward the current, and a valve body comprising the first blade 201 and the second blade 202 are provide. By forming the first blade 201 in a recessed surface to receive fluid to the current, or the second blade 202 in a protruding surface to receive fluid to the current, thereby a load torque generated by unbalance of static pressures applied to both side parts of the plate-like valve body can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は自動車エンジンの給気系
、空調機器、プラント配管あるいは真空排気装置等を対
象として、流路の開閉や中間位置での流量の制御を目的
として広く用いられている回動板式弁に関するものであ
る。
[Industrial Application Field] The present invention is widely used for the purpose of opening/closing flow paths and controlling flow rate at intermediate positions in automotive engine air supply systems, air conditioning equipment, plant piping, vacuum exhaust systems, etc. This relates to a rotating plate type valve.

【0002】0002

【従来の技術】従来、自動車エンジン用の給気スロット
ル弁には、構造が簡単で流量調整が容易である等の理由
で回動板式の弁が利用されている。このような給気スロ
ットル弁は、運転者が操作するアクセルペダル等と機械
的に運動するように構成されていて、運転者の操作力が
そのまま給気スロットル弁の回動力に伝わるようになっ
ていた。給気スロットル弁を作動させるのに必要な力は
、例えば人間がアクセルペダルを踏む力に比べれば、は
るかに小さいので、給気スロットル弁の作動には何ら困
難はなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, rotating plate type valves have been used as air intake throttle valves for automobile engines because they have a simple structure and are easy to adjust the flow rate. Such an air intake throttle valve is configured to move mechanically with the accelerator pedal, etc. operated by the driver, so that the operating force of the driver is directly transmitted to the rotational force of the air intake throttle valve. Ta. The force required to operate the air intake throttle valve is much smaller than, for example, the force required by a human to press an accelerator pedal, so there was no difficulty in operating the air intake throttle valve.

【0003】しかし近年、自動車をマン・マシーン一体
化の機構としてとらえ、それぞれのユニットを総合的に
制御することにより、より高い性能の実現を図る試みが
なされる様になり、エンジンの吸気系にも電子制御の技
術の導入が図られる様になった。すなわち、従来機械的
に接続していたアクセルペダルとスロットルを切り離し
、運転者の意図や車の走行状態に応じてスロットルの開
度を最適制御することにより、加速感、運転フィーリン
グの向上を図るのである。その結果、制御対象としての
スロットル弁単体の特性が、制御系全体の性能に大きな
影響を与えるがゆえに、大きな関心事としてクローズア
ップされてきた。
However, in recent years, attempts have been made to view the automobile as a mechanism that integrates man and machine, and to achieve higher performance by comprehensively controlling each unit. Efforts were also made to introduce electronic control technology. In other words, the accelerator pedal and throttle, which were conventionally connected mechanically, are separated, and the throttle opening is optimally controlled according to the driver's intentions and the vehicle's driving conditions, thereby improving the sense of acceleration and driving feeling. It is. As a result, the characteristics of the throttle valve itself as a controlled object have been attracting attention as a matter of great concern because they have a great influence on the performance of the entire control system.

【0004】スロットル弁の流量特性については、例え
ばエンジン出力のきめ細かい制御を図ることを目的とし
た、特開昭56−146029号公報等の改善提案が既
に見られる。しかしこの様な流量特性の改善だけでは、
弁の小開度領域での流量の微調整は容易となっても、ス
ロットル弁を含む制御系全体の高性能化は難しい。
Regarding the flow rate characteristics of the throttle valve, there have already been proposals for improving the flow rate characteristics, such as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 146029/1983, with the aim of finely controlling the engine output. However, improving flow characteristics alone is not enough.
Even if it becomes easy to finely adjust the flow rate in the small valve opening range, it is difficult to improve the performance of the entire control system including the throttle valve.

【0005】本発明者らが着目したのは、スロットル弁
の負荷トルク特性の改善であった。その目的は、弁の負
荷トルクを低減させることにより、サーボモータ等で駆
動されるスロットル弁とその制御システム全体の高性能
化,小型化が図れないか、という狙いに基づくものであ
る。また、スロットル弁(一般にはバタフライ弁と呼ぶ
)の特性に関しては、今日までに多くの研究者らによっ
て、理論的、実験的に明らかにされてきた。
The present inventors focused on improving the load torque characteristics of the throttle valve. The purpose of this is to reduce the load torque on the valve, thereby improving the performance and downsizing of the throttle valve driven by a servo motor, etc., and its control system as a whole. Furthermore, the characteristics of the throttle valve (generally called a butterfly valve) have been clarified theoretically and experimentally by many researchers to date.

【0006】たとえば、Morris.M.Jらは論文
バタフライ弁のピークトルク特性54巻P63〜66,
1987(Peak torque characte
ristics of butterfly Valv
e VOL.54,P63〜66,1987)において
、バタフライ弁の空気力学的な要因に起因するアンバラ
ンス・トルクの詳細な実験解析を行っている。上記研究
では、バタフライ弁の円板表面静圧力を測定した結果か
ら、ある弁開度で最大値を持つトルク特性を求めている
For example, Morris. M. J et al., peak torque characteristics of butterfly valve, Vol. 54, pp. 63-66,
1987 (Peak torque character
ristics of butterfly Valv
e VOL. 54, pp. 63-66, 1987), a detailed experimental analysis of the unbalanced torque caused by aerodynamic factors of butterfly valves was conducted. In the above research, the torque characteristics that have a maximum value at a certain valve opening are determined from the results of measuring the static pressure on the disk surface of a butterfly valve.

【0007】コンピュータ・シミュレーションを活用し
た特性解析の例としては、たとえば加藤らは「数値解析
による2次元平行壁面間に置かれた平板回りの流れの特
性解析」{工学院大学研究報告第55号,1983}に
おいて、流れ場にNavie−Storksの式と連続
の式を連立させて数値計算を行っている。数値計算によ
り弁まわりの流動状態、速度・圧力分布を求め、それら
の結果から弁のトルク特性を含む解析を行っている。
As an example of characteristic analysis using computer simulation, for example, Kato et al. ``Characteristic analysis of flow around a flat plate placed between two-dimensional parallel walls by numerical analysis'' {Kogakuin University Research Report No. 55 , 1983}, numerical calculations were performed using the Navie-Stokes equation and the continuity equation simultaneously in the flow field. We use numerical calculations to determine the flow state, velocity, and pressure distribution around the valve, and use these results to analyze the valve's torque characteristics.

【0008】しかし上述したいずれの研究も、弁がある
開度でピークトルクを持つという公知の事実を前提とし
て、弁まわりの流れの詳細な現象の解明と、その解明を
図るための手法の開発に主眼点がおかれている。したが
って、本発明の狙いとする「トルクを低減するために、
弁形状はどうあるべきか」という視点に立った、理論的
アプローチによる研究例は、本発明者らの知る限りでは
見あたらない。
[0008] However, all of the above-mentioned studies are based on the well-known fact that the valve has a peak torque at a certain opening degree, and are aimed at elucidating the detailed phenomena of the flow around the valve and developing methods to elucidate it. The main focus is on Therefore, the aim of the present invention is to "reduce torque."
To the best of the present inventors' knowledge, there has been no research example based on a theoretical approach from the viewpoint of "What should the valve shape be?"

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】さてスロットル弁によ
る流量制御の課題は、弁をいかに高速かつ正確に位置(
角度)決め出来るかという点に帰着する。もしモータの
負荷となるスロットル弁に、流体抗力による大きな負荷
トルク(アンバランス・トルク)が発生し、かつこの負
荷トルクが弁の開度に大きく依存すれば、安定な制御系
を実現するための大きな障害となる。
Problem to be Solved by the Invention Now, the problem with flow rate control using a throttle valve is how to position the valve quickly and accurately.
It comes down to whether you can decide the angle). If a large load torque (unbalanced torque) is generated due to fluid drag on the throttle valve, which is the load on the motor, and this load torque is largely dependent on the opening degree of the valve, it is necessary to realize a stable control system. It becomes a big obstacle.

【0010】自動車用機器は、設置スペース、供給動力
の制約等から小型,シンプルな構成が要求されるが、駆
動トルクに制限がある小型の電気モータでは、大きな負
荷トルクに抗して、高速応答で高精度な弁の位置決めは
困難となる。
[0010] Automotive equipment is required to be small and simple due to constraints on installation space and power supply, but small electric motors with limited drive torque can withstand high load torque and have a high-speed response. This makes highly accurate valve positioning difficult.

【0011】図23には従来の一般的な回動板式弁の構
造を示しており、配管流路1の途中に弁軸2が回動自在
に取り付けられ、弁軸2の両側に平板状弁体の左右の半
体部分3,4が張り出している。図中、白抜き矢印が流
れの方向を示している。弁軸2を回動させて、平板状弁
体3,4が流れと直交する状態で流路1を塞げば、流れ
は遮断され、平板状弁体3,4を図中時計回り方向に回
動させれば、弁が開くようになっている。図4には、こ
のような構造の回動板式弁において、弁付近の流れの解
析(解析条件等は後述)を行ない、弁の開度φと負荷ト
ルクTの関係を鎖線(従来例と示す)で示している。こ
のグラフから弁の開度φが35度付近で負荷トルクTが
ピーク値を持つことがわかる。
FIG. 23 shows the structure of a conventional general rotary plate valve, in which a valve shaft 2 is rotatably attached in the middle of a piping flow path 1, and flat plate valves are mounted on both sides of the valve shaft 2. The left and right halves 3 and 4 of the body are protruding. In the figure, a white arrow indicates the direction of flow. If the valve shaft 2 is rotated to block the flow path 1 with the flat valve bodies 3 and 4 perpendicular to the flow, the flow is blocked and the flat valve bodies 3 and 4 are rotated clockwise in the figure. If you move it, the valve will open. Figure 4 shows the relationship between the valve opening φ and the load torque T as shown by the chain line (conventional example) after analyzing the flow near the valve (the analysis conditions will be described later) in a rotating plate valve with such a structure. ). It can be seen from this graph that the load torque T has a peak value when the valve opening degree φ is around 35 degrees.

【0012】したがって、上記のような回動板式弁から
なる給気スロットル弁をモータで駆動するには、負荷ト
ルクTの最大値を充分に上回るだけの容量を有する駆動
モータを取り付けておかなければならず、駆動モータが
大型化し、かつモータを駆動する制御回路の消費電力の
増大とコストアップを招くことになる。
[0012] Therefore, in order to drive the intake air throttle valve consisting of a rotating plate type valve as described above with a motor, a drive motor having a capacity sufficiently exceeding the maximum value of the load torque T must be installed. This results in an increase in the size of the drive motor and an increase in power consumption and cost of the control circuit that drives the motor.

【0013】回動板式弁が流体抗力によって大きな負荷
トルクを持つという事実は、前記した自動車エンジン用
の給気スロットル弁以外にも、同じような構造の回動板
式弁を用いる例えば各種プラント用のバタフライ弁等を
電気的アクチュエータで駆動制御する場合にも生じる問
題である。
The fact that a rotating plate type valve has a large load torque due to fluid drag means that, in addition to the above-mentioned intake air throttle valve for automobile engines, rotating plate type valves with a similar structure are used in various plants, for example. This problem also occurs when a butterfly valve or the like is driven and controlled by an electric actuator.

【0014】そこで本発明の課題を要約すれば、操作時
に大幅に負荷トルクを低減できる回動板式弁を提供する
ことにある。
To summarize, the object of the present invention is to provide a rotary plate valve that can significantly reduce the load torque during operation.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の回動板式弁は、流れ方向に向かって開き時に
下流に移動する第1の翼と、流れ方向に向かって上流に
移動する第2の翼と、上記第1の翼と第2の翼を含む弁
体と、この弁体を支持する弁軸と、この弁体を上記弁軸
を介して回転自在に収納すると共に、流体を案内する流
路とにより構成され、上記第1の翼は流れ方向に対して
凹面で流体を受ける形状に形成されているか、もしくは
、および上記第2の翼は流れ方向に対して凸面で流体を
受ける形状に形成されていることを特徴とするものであ
る。
[Means for Solving the Problems] A rotary plate valve of the present invention for solving the above problems includes a first blade that moves downstream when opening in the flow direction, and a first blade that moves upstream in the flow direction. a second vane, a valve body including the first vane and the second vane, a valve shaft supporting the valve body, and rotatably housing the valve body via the valve shaft, and a flow path for guiding fluid, and either the first blade has a concave surface in the flow direction and is formed in a shape to receive the fluid, or the second blade has a convex surface in the flow direction. It is characterized by being formed in a shape that receives fluid.

【0016】[0016]

【作用】本発明と従来例のバルブのモデル図である図1
(イ)(ロ)を用いて、本発明の作用を説明する。
[Operation] Figure 1 is a model diagram of valves of the present invention and a conventional example.
The operation of the present invention will be explained using (a) and (b).

【0017】従来スロットル弁である図1(ロ)におい
て、弁軸100を軸芯として、弁体が第1の翼101と
第2の翼102より構成され、流路103に収納されて
いるものとする。さらに、第1の翼101及び第2の翼
102のそれぞれの先端部と流路103の壁面の間に形
成されるノズルを第1の開孔部104、第2の開孔部1
05とする。
In the conventional throttle valve shown in FIG. 1B, the valve body is composed of a first blade 101 and a second blade 102 with a valve shaft 100 as the axis, and is housed in a flow path 103. shall be. Further, the nozzles formed between the respective tips of the first blade 101 and the second blade 102 and the wall surface of the flow path 103 are connected to the first aperture 104 and the second aperture 1.
05.

【0018】さて、従来弁{図1(ロ)}において、弁
を閉じる方向(図中の矢印C′の方向)にトルクが発生
するが、その理由は下記の様である。翼が傾斜したとき
流路の上流側では第1と第2の開孔部104,105に
向かう2つの流れ(図中のA′及びB′)に分離される
。第1の開孔部104に向かう流れA′については、流
体の通路は流体の進向方向に沿って、鋭角の先細り形状
となっている。その流れのスムーズさゆえに、第1の翼
101の上流側表面に沿って流れる流体の流速は大きい
Now, in the conventional valve {FIG. 1(B)}, torque is generated in the direction of closing the valve (in the direction of arrow C' in the figure), and the reason is as follows. When the blade is tilted, the flow is separated into two flows (A' and B' in the figure) toward the first and second apertures 104 and 105 on the upstream side of the flow path. Regarding the flow A' toward the first aperture 104, the fluid passage has an acute tapered shape along the direction in which the fluid advances. Due to the smoothness of the flow, the flow velocity of the fluid flowing along the upstream surface of the first blade 101 is high.

【0019】一方、第2の開孔部に向かう流れB′は、
第2の翼102先端部の壁面の近傍において、大きく進
向方向の転換を必要とする。それゆえ第2の翼102の
上流側の壁面上の流速は小さい。ベルヌーイの定理から
、Uを流体の流速、Pを静圧力、ρを流体密度とすると
On the other hand, the flow B' toward the second opening is
Near the wall surface of the tip of the second wing 102, a major change in direction of travel is required. Therefore, the flow velocity on the upstream wall of the second blade 102 is small. From Bernoulli's theorem, if U is the flow velocity of the fluid, P is the static pressure, and ρ is the fluid density, then

【0020】[0020]

【数1】[Math 1]

【0021】したがって流速Uの大きな第1の翼101
の上流側翼面上の静圧Pは小さく、第2の翼102の上
流側翼面上の静圧は大きい。丁度、飛行機の翼の回りの
流れにおいて、翼の上下の流速差が静圧差となり揚力を
生ずる様に、スロットル弁においても、第1と第2の翼
面上の流速差が静圧力の差となり、弁軸のまわりの弁を
閉じる方向のモーメントを生ずるのである。
[0021] Therefore, the first blade 101 with a large flow velocity U
The static pressure P on the upstream wing surface of the second wing 102 is small, and the static pressure on the upstream wing surface of the second wing 102 is large. Just as in the flow around the wings of an airplane, the difference in flow velocity above and below the wing becomes a difference in static pressure and produces lift, so also in the case of a throttle valve, the difference in flow velocity on the first and second wing surfaces becomes a difference in static pressure. , which creates a moment about the valve stem in the direction of closing the valve.

【0022】本発明のモデル図である図1(イ)におい
て、回動板式弁は弁軸200を軸芯として、流れに対し
て凹面で流体を受ける様に形成された第1の翼201と
、流れに対して凸面で流体をうける様に形成された第2
の翼202より構成される。流路203と翼先端との間
に形成されるノズルをそれぞれ第1の開孔部204、第
2の開孔部205とする。
In FIG. 1(A), which is a model diagram of the present invention, the rotating plate type valve has a valve shaft 200 as its axis, and a first wing 201 formed to receive fluid with a concave surface with respect to the flow. , a second surface formed to receive the fluid with a convex surface relative to the flow.
It is composed of wings 202. The nozzles formed between the flow path 203 and the blade tip are referred to as a first aperture 204 and a second aperture 205, respectively.

【0023】さて、本発明の効果をポテンシャル流体力
学の範囲で簡単に説明するならば次の様である。
Now, the effects of the present invention can be briefly explained in the scope of potential fluid dynamics as follows.

【0024】翼が傾斜したとき、本発明のスロットルバ
ルブにおいても、流路の上流側では第1と第2の開孔部
204,205に向かう2つの流れ(図中のA及びB)
に分離されさる。
When the blades are tilted, also in the throttle valve of the present invention, two flows (A and B in the figure) flow toward the first and second openings 204 and 205 on the upstream side of the flow path.
be separated into

【0025】第1の翼面に沿った第1の開孔部204に
向う流れAは、「鈍角に沿う流れ」であり、あたかも窪
地の上を風が通過する様に、その最底部で流速は0(す
なわち静圧力は最大)に近づく。
The flow A along the first blade surface toward the first aperture 204 is a "flow along an obtuse angle," and the flow velocity increases at the bottom of the depression, as if the wind were passing over a depression. approaches 0 (ie the static pressure is maximum).

【0026】一方第2の翼面に沿った第2の開孔部20
5に向う流れBは、「鋭角を回る流れ」であり、その頂
点で流速は最大(すなわち静圧力は最小)となる。第1
の翼の上流側壁面上の静圧力の上昇と、第2の翼の上流
側壁面上の静圧力の低下は同時に、弁を開く方向のモー
メント(図中の矢印Cの方向)として作用する。
On the other hand, a second opening 20 along the second wing surface
Flow B toward 5 is a "flow around an acute angle," and the flow velocity is maximum (that is, the static pressure is minimum) at its apex. 1st
The increase in the static pressure on the upstream side wall surface of the second blade and the decrease in the static pressure on the upstream side wall surface of the second blade simultaneously act as a moment in the direction of opening the valve (in the direction of arrow C in the figure).

【0027】したがって本発明による回動板式弁の着眼
点を要約すれば、弁の開度の広い範囲で、■第1の翼面
に沿って流体が流れにくい。
Therefore, the points of view of the rotary plate valve according to the present invention can be summarized as follows: (1) It is difficult for fluid to flow along the first blade surface over a wide range of opening degrees of the valve.

【0028】■第2の翼面に沿って流体が流れやすい。 様な弁の曲面形状を選ぶことにより、第1,第2の翼面
の静圧差を僅少化し、トルクを低減させることにある。
(2) Fluid flows easily along the second blade surface. By selecting a similar curved shape of the valve, the static pressure difference between the first and second blade surfaces can be minimized and the torque can be reduced.

【0029】また上記作用の説明から分かるように、第
1の翼に形成される凹面、第2の翼に形成される凸面の
いずれか一方の翼面だけを形成しても、従来弁とは逆方
向の弁を開く方向のモーメントを生ずるため負荷トルク
を減少させることができる。
Furthermore, as can be seen from the above explanation of the operation, even if only one of the concave surfaces formed on the first blade and the convex surface formed on the second blade is formed, the conventional valve is different from the conventional valve. Since a moment is generated in the opposite direction to open the valve, the load torque can be reduced.

【0030】[0030]

【実施例】本発明の実施例について、図2を参照しなが
ら以下に詳しく説明する。
Embodiments An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

【0031】図2は、本発明の弁構造の一例を示してお
り、図3は図2のA−A断面図である。弁軸10を軸芯
として、弁体が第1の翼20,第2の翼30より構成さ
れ、吸気筒である流路40の中央に取り付けられている
。なお図3において、50を第1の開孔部、60を第2
の開孔部とする。図中、白抜き矢印が流れ方向を示して
いる。
FIG. 2 shows an example of the valve structure of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. A valve body is composed of a first blade 20 and a second blade 30, with the valve shaft 10 as the axis, and is attached to the center of a flow path 40, which is an intake cylinder. In FIG. 3, 50 is the first opening, and 60 is the second opening.
The hole should be . In the figure, the white arrow indicates the flow direction.

【0032】また図2において、弁軸10はギヤ80,
90を介して、モータ70により駆動される。弁軸10
の右端部にはリターンスプリング91が取付けられ、こ
のリターンスプリング91は非常時において、スロット
ル弁を閉じさせるように弁軸10を付勢している。
Further, in FIG. 2, the valve shaft 10 is connected to a gear 80,
It is driven by motor 70 via 90. Valve stem 10
A return spring 91 is attached to the right end of the throttle valve, and this return spring 91 urges the valve shaft 10 to close the throttle valve in an emergency.

【0033】第1の翼20と第2の翼30から構成され
る弁体が流路40と直交して塞ぐようにすると、弁が閉
じた状態になり、また弁体が図中時計回りに回動するに
つれて、弁が開いていくことになる。このような弁全体
の基本的構造は、従来から用いられているバタフライ弁
等の回動板式弁と同様の構造である。
When the valve body made up of the first blade 20 and the second blade 30 is orthogonal to the flow path 40 to block it, the valve is in a closed state, and the valve body rotates clockwise in the figure. As it rotates, the valve will open. The basic structure of such a valve as a whole is the same as that of a conventionally used rotary plate valve such as a butterfly valve.

【0034】この実施例では、第1の翼20と第2の翼
30の断面形状を改良することによって、回動時に流れ
から加わる負荷トルクを減少させる。板状弁体のそれぞ
れの片側部分20,30は、何れも、開き時の回動方向
に向かって正弦曲線状に湾曲した凸形状に形成され、板
状弁体の全体がほぼ逆S字状をなしている。
In this embodiment, by improving the cross-sectional shapes of the first blade 20 and the second blade 30, the load torque applied from the flow during rotation is reduced. Each side portion 20, 30 of the plate-shaped valve body is formed into a convex shape curved in a sinusoidal curve toward the direction of rotation when opening, and the entire plate-shaped valve body is approximately in an inverted S-shape. is doing.

【0035】さて本発明の効果である低トルク化のメカ
ニズムを詳細に把握するために、従来スロットル弁と対
比のもとで数値流体解析を行った。
Now, in order to understand in detail the mechanism of the low torque which is an effect of the present invention, computational fluid analysis was performed in comparison with a conventional throttle valve.

【0036】数値解析を行なうために、対象を2次元平
行壁面間に置かれた弁回りの流れにモデル化する。自動
車の給気スロットル弁を想定した解析条件の仮定は次の
様である。
In order to perform numerical analysis, the object is modeled as a flow around a valve placed between two-dimensional parallel walls. The assumptions for the analysis conditions assuming an automobile air intake throttle valve are as follows.

【0037】■作動流体(空気)の圧縮性を考慮し、不
可逆変化を仮定する。■境界条件として、流路上流の入
口側の流体は澱み状態を保ち、 圧力P∞=1.013×10−6dyn/cm2(1a
tm)、 密度ρ∞=1.225×10−3g/cm3    で
ある。
(2) Considering the compressibility of the working fluid (air), assume irreversible change. ■As a boundary condition, the fluid on the upstream inlet side of the channel remains stagnant, and the pressure P∞ = 1.013 × 10-6 dyn/cm2 (1a
tm), density ρ∞=1.225×10−3 g/cm3.

【0038】■流路下流側からQ=2500■Q=2500 from the downstream side of the flow path

【0039
0039
]

【外1】[Outside 1]

【0040】/minの流体が強制的に吸込まれている
ものと仮定する。 ■流路全長
It is assumed that a fluid of /min is being forcibly drawn in. ■Full length of flow path

【0041】[0041]

【外2】[Outside 2]

【0042】=200mmとし、上流側入口端面から=200mm, from the upstream inlet end face


0043】
[
0043

【外3】[Outer 3]

【0044】1=50mmのところにスロットル弁が配
置されているものとする。上記条件のもとで、数値解析
を行った結果について以下説明する。
It is assumed that the throttle valve is located at 1=50 mm. The results of numerical analysis under the above conditions will be explained below.

【0045】(1)負荷トルク特性の比較図4に前述し
た第1と第2の翼20,30を備えた本発明の回動板式
弁について、弁回りの静圧力の解析結果から得られた負
荷トルクTと弁の開度φの関係(本発明1と示す)を示
す。この本発明1は、図3における第1及び第2の翼の
片側部分20,30の長さLに対して、凸形状の厚みa
=1/4Lの場合である。同図中に、同一条件(上記■
〜■)で解析した従来スロットル弁の結果(従来例)を
実測値(記号○)と共に示している。
(1) Comparison of load torque characteristics FIG. 4 shows the results obtained from the analysis of the static pressure around the valve for the rotary plate valve of the present invention equipped with the first and second vanes 20 and 30 described above. The relationship between the load torque T and the opening degree φ of the valve (denoted as Invention 1) is shown. In the present invention 1, the thickness a of the convex shape is
= 1/4L. In the same figure, the same conditions (above
The results of the conventional throttle valve (conventional example) analyzed in ~■) are shown together with the actual measured values (symbol ○).

【0046】従来弁(鎖線)では、スロットル開度の全
領域で負荷トルクT>0であり、かつ開度φ=35°近
傍で負荷トルクはT=160gcmのピーク値を持つの
に対して、本発明(実線)では ■φ<45°ではT<0(弁を開く方向)であり、かつ
トルクの負の最大値はTmax=−20gcmである。
In the conventional valve (dashed line), the load torque is T>0 over the entire range of throttle opening, and the load torque has a peak value of T=160 gcm near the opening φ=35°. In the present invention (solid line), when φ<45°, T<0 (valve opening direction), and the maximum negative value of torque is Tmax=-20 gcm.

【0047】■φ>45°ではT>0となり、トルクの
正の最大値はTmax=10gcmである。
■When φ>45°, T>0, and the maximum positive value of torque is Tmax=10 gcm.

【0048】したがって本発明のスロットル弁では、ト
ルクの絶対値は従来弁に対して1/8に低下すると共に
、開度に対するトルクの変化率を大幅に低減できること
がわかる。
Therefore, it can be seen that in the throttle valve of the present invention, the absolute value of torque is reduced to 1/8 of that of the conventional valve, and the rate of change of torque with respect to opening can be significantly reduced.

【0049】(2)流速ベクトルの比較以下本発明の低
トルク化のメカニズムにより詳細に把握するために、従
来弁と本発明の対比のもとで、解析結果を考察する。
(2) Comparison of Flow Velocity Vectors In order to understand the torque reduction mechanism of the present invention in more detail, the analysis results will be discussed by comparing the conventional valve and the present invention.

【0050】■図5に、開度φ=50°における従来弁
の速度ベクトル(イ)と圧力分布(ロ)を示す。まず第
1の翼{図1(ロ)の101に相当}の上流側の流れに
ついて注目すると、第1の開孔部(同図の104)に向
かう壁面上の流れは、その流路のスムーズさゆえに速度
ベクトルは大きい。一方第2の開孔部(同図の105)
に向う流れについては、壁面に沿う流れはほとんどなく
、速度ベクトルは極めて小さい。
■ FIG. 5 shows the speed vector (a) and pressure distribution (b) of the conventional valve at the opening degree φ=50°. First, if we pay attention to the flow on the upstream side of the first blade {corresponding to 101 in Figure 1(B)}, the flow on the wall surface toward the first opening (104 in the same figure) is smooth due to the flow path. Therefore, the velocity vector is large. On the other hand, the second opening (105 in the same figure)
Regarding the flow toward the wall, there is almost no flow along the wall surface, and the velocity vector is extremely small.

【0051】■図6にやはりφ=50°における本発明
の速度ベクトル(イ)と圧力分布(ロ)を示す。第1の
翼{図1(イ)の201に相当}の上流側の流れにおい
て、第1の開孔部(同図の204)に向う壁面上の流速
ベクトルは、その凹部底面において、明らかに従来弁と
比べて小さい。一方第2の開孔部(同図の205)に向
う壁面上の流れに注目すれば、従来弁と比べて流速ベク
トルは十分大きくなっている。
■ FIG. 6 also shows the velocity vector (a) and pressure distribution (b) of the present invention at φ=50°. In the flow on the upstream side of the first blade {corresponding to 201 in Figure 1(A)}, the flow velocity vector on the wall toward the first opening (204 in the same figure) is clearly Smaller than conventional valves. On the other hand, if we pay attention to the flow on the wall toward the second opening (205 in the figure), the flow velocity vector is sufficiently large compared to the conventional valve.

【0052】上記■■の結果から、本発明のスロットル
弁では、従来弁と比べて第1の上流側翼面上の動圧は小
さく(逆に静圧は大きく)、第2の上流側翼面上の動圧
は大きく(静圧は小さく)なることがわかる。その結果
、負荷トルクの低減が図れるのである。また流速ベクト
ル図{図5(イ)、図6(イ)}からもわかる様に、流
速ベクトルの大きさは、上流側翼面上では場所によって
大きく異なるのに対して、下流側翼面上ではその大小の
差は小さい。それゆえトルクを決める主要因は、上流側
翼形状に大きく依存することがわかる。
From the above results, it can be seen that in the throttle valve of the present invention, the dynamic pressure on the first upstream wing surface is smaller (on the contrary, the static pressure is larger) and the dynamic pressure on the second upstream wing surface is smaller than in the conventional valve. It can be seen that the dynamic pressure becomes large (the static pressure becomes small). As a result, the load torque can be reduced. In addition, as can be seen from the flow velocity vector diagrams {Figures 5 (a) and 6 (a)}, the magnitude of the flow velocity vector varies greatly depending on the location on the upstream wing surface, whereas it varies greatly on the downstream wing surface. The difference in size is small. Therefore, it can be seen that the main factor determining torque largely depends on the shape of the upstream blade.

【0053】さらに数値計算の結果から、第1の開孔部
と第2の開孔部へ流入する流量を、開度φ=50°の場
合について比較すれば、(表1)の様であった。
Furthermore, from the results of numerical calculations, if we compare the flow rates flowing into the first opening and the second opening when the opening degree is φ=50°, we find that (Table 1) Ta.

【0054】[0054]

【表1】[Table 1]

【0055】(表1)の結果を見れば明らかな様に、従
来弁では第1の開孔部、第2の開孔部に流入する流量の
大きさに偏りがあり、流路のスムーズな第1の開孔部へ
流入する流量が大きいが、スロットル形状を改良した本
発明では流量の大小が逆転していることがわかる。
As is clear from the results shown in Table 1, in the conventional valve, there is a bias in the amount of flow flowing into the first opening and the second opening, making it difficult to maintain a smooth flow path. It can be seen that although the flow rate flowing into the first opening is large, the magnitude of the flow rate is reversed in the present invention in which the throttle shape is improved.

【0056】(3)圧力分布の比較 図7に、翼面上の圧力差を本発明と従来弁について比較
した結果を示す。図3に示す様に、翼面に沿ってx座標
をとり、弁軸をx=0として第1の開孔部50に向う方
向をx>0とする。グラフの縦軸は翼の上流側と下流側
の圧力差ΔP、横軸は翼の片面の長さをLとして、x/
Lで無次元化している。
(3) Comparison of pressure distribution FIG. 7 shows the results of comparing the pressure difference on the blade surface between the valve of the present invention and the conventional valve. As shown in FIG. 3, the x coordinate is taken along the blade surface, the valve axis is set as x=0, and the direction toward the first opening 50 is set as x>0. The vertical axis of the graph is the pressure difference ΔP between the upstream and downstream sides of the blade, and the horizontal axis is x/x, where L is the length of one side of the blade.
It is made dimensionless by L.

【0057】従来弁(鎖線)では、圧力差ΔPは第1の
翼端部で最少となり、第2の翼端部で最大となっており
、弁軸を中心として大きな圧力分布のアンバランスが生
じていることが分かる。
In the conventional valve (dashed line), the pressure difference ΔP is minimum at the first blade tip and maximum at the second blade tip, causing a large imbalance in pressure distribution around the valve shaft. I can see that

【0058】本発明の実施例のスロットル弁では、弁軸
(x=0)と第1の翼端部の間(第1の翼面)でΔPの
最大値があり、また弁軸と第2の翼端部の間(第2の翼
面)で圧力の最少値を持つ。これは「本発明の作用」で
説明した様に、第1の翼は『鈍角に沿う流れ』であり、
それゆえに圧力は最大、また第2の翼は『鋭角を回る流
れ』であり、圧力は最小となるという直感的な推測を裏
付けるものである。
In the throttle valve according to the embodiment of the present invention, the maximum value of ΔP is between the valve shaft (x=0) and the first blade tip (first blade surface), and the maximum value of ΔP is between the valve shaft (x=0) and the first blade tip (first blade surface). The pressure has a minimum value between the blade tips (second blade surface). This is because, as explained in the "effects of the present invention", the first blade is a "flow along an obtuse angle",
Therefore, the pressure is maximum, and the second wing is a ``flow around an acute angle'', which supports the intuitive guess that the pressure is minimum.

【0059】なお、本発明の実施例のスロットル弁は、
逆S字状の形状であるが、これは見る方向によるもので
例えば図3の図面の裏側から弁を見れば弁の形状はS字
状となる。
Note that the throttle valve according to the embodiment of the present invention is as follows:
Although it has an inverted S-shape, this depends on the viewing direction; for example, if you look at the valve from the back side of the drawing in FIG. 3, the valve will have an S-shape.

【0060】以下本発明による他の実施例について説明
する。図4には、翼の片側部分の長さLと厚みのaの比
が、a=1/8Lの場合の負荷トルク特性の解析結果を
本発明2(一点鎖線で示す)で示している。この場合も
、従来例に比べて負荷トルクTが小さくなっている。 但し、本発明2では、弁の開度φが大きくなると、負荷
トルクTが大きくなる傾向があるので、比較的開度φが
小さな範囲で用いるのが好ましい。
Other embodiments of the present invention will be described below. FIG. 4 shows the analysis results of the load torque characteristics in the case where the ratio of the length L to the thickness a of one side of the blade is a=1/8L according to the present invention 2 (indicated by a dashed line). Also in this case, the load torque T is smaller than in the conventional example. However, in the second aspect of the invention, as the opening degree φ of the valve increases, the load torque T tends to increase, so it is preferable to use the valve opening in a relatively small range.

【0061】第1の翼20,第2の翼30の形状として
は、上記した実施例以外の形状でも実施できる。
[0061] The first blade 20 and the second blade 30 may have shapes other than those in the embodiments described above.

【0062】例えば、板状弁体の両側部分それぞれの凸
形状は、流体の流れに沿って滑らかに変化するものが好
ましく、具体的には、図3の例のように、断面形状の全
体が正弦曲線状や円弧状等の滑らかな曲線状をなすもの
が適しているが、図8に示すように、それぞれの翼が「
へ」字状等の屈曲直線状に凹んでいるものでもよい。
For example, it is preferable that the convex shape of each side portion of the plate-shaped valve body changes smoothly along the fluid flow. Specifically, as in the example shown in FIG. Smooth curved shapes such as sinusoidal or arcuate shapes are suitable, but as shown in Figure 8, each wing has a
It may be recessed in a curved straight line, such as a ``H'' shape.

【0063】あるいは図9,図10に示す様に板状弁体
の一部のみに凹凸が形成されていてもよい。
Alternatively, as shown in FIGS. 9 and 10, irregularities may be formed only in a part of the plate-shaped valve body.

【0064】第1,第2の翼の両側部分20,30は、
前記した各実施例のように、弁軸10を中心にして回転
対称形であってもよいが、両側部分20と30の凹み形
状や曲率等を変えて実施することもできる。両側部分2
0,30の形状を非対称にすることによって、負荷トル
クTの加わり方を調整することができる(図示せず)。
[0064] Both side portions 20 and 30 of the first and second wings are
Although it may be rotationally symmetrical with respect to the valve shaft 10 as in each of the embodiments described above, it is also possible to change the concave shape, curvature, etc. of the both side portions 20 and 30. Both sides part 2
By making the shapes of 0 and 30 asymmetric, it is possible to adjust how the load torque T is applied (not shown).

【0065】板状部分の両側部分20,30のうち、片
側部分のみを、弁の開き時に板状弁体が回動して進んで
いく方向に向かって凸形状しておいてもよい。すなわち
、図11に示すように、板状弁体の片側部分20のみを
凸形状にして、反対側の片側部分30は平坦なままで実
施することができる。また、図12に示す実施例では、
図11と逆の側の片側部分を凸形状に、その反対側の片
側部分30を平坦にしている。
Of the both side portions 20 and 30 of the plate-shaped portion, only one side may be formed into a convex shape in the direction in which the plate-shaped valve body rotates and advances when the valve is opened. That is, as shown in FIG. 11, it is possible to make only one side portion 20 of the plate-shaped valve body convex, and leave the opposite side portion 30 flat. Furthermore, in the embodiment shown in FIG.
One side opposite to that shown in FIG. 11 has a convex shape, and the opposite side 30 is flat.

【0066】さらに、板状弁体20,30の形状と同時
に、流路40の形状を変更して板状弁体20,30付近
の流体の流れを変えることによって、負荷トルクをより
小さくすることもできる(図示せず)。
Furthermore, the load torque can be further reduced by changing the shape of the flow path 40 as well as the shape of the plate-shaped valve bodies 20, 30 to change the flow of fluid near the plate-shaped valve bodies 20, 30. (not shown).

【0067】また翼の形状は、たとえば図3を例にとれ
ば、 (1)流路方向に対してのみ屈曲しており、図面の垂直
方向では屈曲していない。
[0067] Furthermore, the shape of the blades, for example, as shown in FIG. 3, is as follows: (1) They are bent only in the direction of the flow path, and are not bent in the direction perpendicular to the drawing.

【0068】 (2)流路方向に対して屈曲しており、かつ図面の垂直
方向でも、丁度スプーンの形状の様に、中心部で底部を
持つ様に屈曲している。
(2) It is bent in the direction of the flow path, and even in the vertical direction of the drawing, it is bent so as to have a bottom at the center, just like the shape of a spoon.

【0069】上記(1)(2)のいずれでも本発明の効
果が得られる。 上記(2)についてもう少し詳しく説明する。
The effects of the present invention can be obtained in both (1) and (2) above. The above (2) will be explained in more detail.

【0070】図13はその一実施例を示すもので、弁は
流れ方向(図13の白抜き矢印)だけではなく、弁軸3
00(図面に対して垂直方向)に対しても屈曲した曲面
で形成されている。これは翼301,302の側面を通
過する流れ(同図のE)を、従来弁の場合の流れ(図1
(ロ)のE′)と同等レベルまで低減させるためである
。流路303の形状が円形の場合は、弁と流路の間の開
口部(上流側と下流側を連絡する通路)は、翼端部30
4,305だけではなく翼の側面にも形成され、そこか
ら流体は流れEのごとく流出する。
FIG. 13 shows an example of this, in which the valve is not only oriented in the flow direction (white arrow in FIG. 13) but also in the valve shaft 3.
00 (direction perpendicular to the drawing). This allows the flow passing through the sides of the blades 301 and 302 (E in the figure) to be changed from the flow in the case of a conventional valve (Fig. 1
This is to reduce it to the same level as E') in (b). When the shape of the flow path 303 is circular, the opening between the valve and the flow path (the passage connecting the upstream side and the downstream side) is located at the blade tip 30.
4,305 as well as on the sides of the wing, from which the fluid flows out like stream E.

【0071】弁軸方向にも翼形状を曲面とすることによ
り、翼の凹凸に沿わないで直接通過してしまう側面から
の流れEを極力減らすことができ、本発明をより効果的
に生かして、弁の低トルク化を達成することができるの
である。本発明の弁形状は直感的に理解しずらいため、
コンピュータ・グラフィクスで描いた弁の矢視図を図1
4(イ)に示す。同図(ロ)はZ方向から弁を見たもの
、図15(イ)(ロ)はそれぞれ図14(イ)のB−B
およびC−Cの断面図である。
[0071] By making the blade shape curved in the valve axis direction, it is possible to reduce as much as possible the flow E from the side that passes directly without following the unevenness of the blade, and the present invention can be utilized more effectively. , it is possible to achieve low torque of the valve. Since the valve shape of the present invention is difficult to understand intuitively,
Figure 1 shows an arrow view of the valve drawn using computer graphics.
Shown in 4 (a). Figure 15 (b) shows the valve viewed from the Z direction, and Figures 15 (a) and (b) are B-B in Figure 14 (a), respectively.
and a sectional view taken along line CC.

【0072】図16(イ)は、弁の中心部(ボルト取付
部分)に平坦部404を設けて弁軸400と弁の取り付
けを容易にしたスロットル弁の実施例を示す。400は
弁軸、401は第1の翼、402は第2の翼、403は
流路である。図17の407は翼に形成したボルト40
5の取付穴である。本実施例の負荷トルク特性の実測結
果を、図4に実施例(記号
FIG. 16A shows an embodiment of a throttle valve in which a flat portion 404 is provided at the center of the valve (bolt attachment portion) to facilitate attachment of the valve shaft 400 and the valve. 400 is a valve shaft, 401 is a first blade, 402 is a second blade, and 403 is a flow path. 407 in Figure 17 is a bolt 40 formed on the wing
This is the mounting hole number 5. The actual measurement results of the load torque characteristics of this example are shown in Fig. 4 (symbol

【0073】[0073]

【外4】[Outer 4]

【0074】)として示す。前述した図13の実施例で
は、図15(イ)(ロ)を比較すればわかる様に、同図
中の原点における(ボルト取付部)の翼の傾き(α)が
X軸の位置によって異なる。それゆえ、弁軸300に翼
301,302を取付けるためには、翼の中心部の曲面
に合わせて、弁軸300の形状を形成するか、あるいは
翼と弁軸300を同時に、例えば精密鋳造により成形す
る必要がある。しかし、図16の実施例では、量産性の
高いプレス加工等で翼を成型しても、弁軸400に形成
した平坦部に翼をボルトで容易に取付けることができる
。第1の翼401、第2の翼402の形状としては、上
記した実施例以外の形状でも実施できる。図20に示す
ように、それぞれの翼が「へ」字状等の屈曲直線状に凹
んでいるものでもよい。
). In the example shown in FIG. 13 described above, as can be seen by comparing FIGS. 15(a) and 15(b), the inclination (α) of the wing at the origin (at the bolt attachment part) in the same figure varies depending on the position of the X axis. . Therefore, in order to attach the blades 301 and 302 to the valve shaft 300, the shape of the valve shaft 300 must be formed to match the curved surface of the center of the blade, or the blades and the valve shaft 300 must be formed at the same time, for example, by precision casting. Needs to be shaped. However, in the embodiment shown in FIG. 16, even if the blades are formed by press working or the like, which is highly suitable for mass production, the blades can be easily attached to the flat portion formed on the valve shaft 400 with bolts. The first blade 401 and the second blade 402 may have shapes other than those in the embodiments described above. As shown in FIG. 20, each wing may be recessed in a curved straight line shape such as an "H" shape.

【0075】あるいは図21に示す様に板状弁体の一部
のみに凹凸画形成されていてもよい。あるいは図22,
図23に示すように、第1の翼401、第2の翼402
のいずれかだけ凸面あるいは凹面が形成される形状でも
よい。
Alternatively, as shown in FIG. 21, only a portion of the plate-shaped valve body may be provided with an uneven pattern. Or Figure 22,
As shown in FIG. 23, a first wing 401, a second wing 402
It may be a shape in which either a convex surface or a concave surface is formed.

【0076】図24は微少流量時に流量を高精度に調節
するために弁軸中心部の翼の平坦部を利用して、さらに
本発明による低トルクの小型スロットル弁を設けた例で
ある。
FIG. 24 shows an example in which a small, low-torque throttle valve according to the present invention is further provided by utilizing the flat part of the blade at the center of the valve shaft in order to adjust the flow rate with high precision when the flow rate is minute.

【0077】500は小型スロットル弁の翼、501は
小型弁用弁軸である。弁軸を2重構造にすることにより
、大型弁の翼401,402と小型弁の翼500を独立
して制御できる。大型弁の翼401,402の開度が0
のときは、図24(イ)のごとく小型弁の翼のみを開閉
すれば、小型弁用弁軸501を十分大きな開度で調節で
きるため、流量を高精度で制御ができる。大流量が必要
なときは、図24(ロ)の様に小型弁を閉じ、大型弁の
翼401,402を開平させればよい。図25は図24
の場合と目的は同様であるが、スロットル開度φがφ=
0の近傍で、開度φに対する流量Qの変化率を小さくす
ることにより、微少流量の高精度調節ができる様にした
例である。第1の翼401の端部450及び第2の翼4
02の端部451を、それぞれ上流側及び下流側に突き
出す形で翼の形状を形成している。翼の平坦部405が
流路方向に対して垂直の状態にあるときをφ=0と定義
すれば、φ=0で流量Q=0であり、弁は図25(イ)
のごとく閉じた状態となる。さらに図25(ロ)のごと
く弁軸400を微少角Δφだけ回転させても、翼と流路
403の間で形成される通路面積は、端部450,45
1の曲面によってさえぎられることになり、流量を十分
小さくできる。図25(ハ)は開度φが十分大きな場合
を示す。図26で示す本発明の微少開度範囲における流
量特性は、翼端部450,451の形状によって任意に
選択できる。本発明が低トルク化の効果を合わせ持つこ
とは勿論である。
500 is a blade of a small throttle valve, and 501 is a valve shaft for the small valve. By forming the valve shaft into a double structure, the blades 401 and 402 of the large valve and the blades 500 of the small valve can be independently controlled. The opening degree of the large valve blades 401 and 402 is 0.
In this case, by opening and closing only the blades of the small valve as shown in FIG. 24(a), the valve shaft 501 for the small valve can be adjusted to a sufficiently large opening degree, so that the flow rate can be controlled with high precision. When a large flow rate is required, the small valve is closed and the blades 401 and 402 of the large valve are opened as shown in FIG. 24(b). Figure 25 is Figure 24
The purpose is the same as in the case of , but the throttle opening φ is φ=
This is an example in which a minute flow rate can be adjusted with high accuracy by reducing the rate of change of the flow rate Q with respect to the opening degree φ in the vicinity of 0. End portion 450 of first wing 401 and second wing 4
The end portions 451 of 02 are formed into a blade shape by protruding toward the upstream side and the downstream side, respectively. If we define φ=0 when the flat part 405 of the blade is perpendicular to the flow path direction, then φ=0 and the flow rate Q=0, and the valve is as shown in FIG. 25(a).
It becomes closed like this. Furthermore, even if the valve shaft 400 is rotated by a small angle Δφ as shown in FIG.
1, the flow rate can be made sufficiently small. FIG. 25(C) shows a case where the opening degree φ is sufficiently large. The flow characteristics in the small opening range of the present invention shown in FIG. 26 can be arbitrarily selected depending on the shape of the blade tips 450, 451. Of course, the present invention also has the effect of reducing torque.

【0078】この発明にかかる回動板式弁は、前記した
自動車エンジン用の給気スロットル弁のほか、空調プラ
ントや化学プラント等の流量制御用バタフライ弁、真空
設備用の真空圧コントロールバルブ等、各種技術分野で
用いられている回動板式弁に適用することが可能である
The rotary plate type valve according to the present invention can be used in various applications such as the above-mentioned intake air throttle valve for automobile engines, butterfly valves for flow rate control in air conditioning plants, chemical plants, etc., vacuum pressure control valves for vacuum equipment, etc. It can be applied to rotating plate valves used in the technical field.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかる回動板
式弁は、弁軸に取り付けられた板状弁体の形状を改良す
ることによって、弁を回動操作するときの負荷トルクを
大幅に軽減することができる。
Effects of the Invention As described above, the rotary plate valve according to the present invention significantly reduces the load torque when rotating the valve by improving the shape of the plate-shaped valve body attached to the valve stem. can be reduced to

【0080】具体的には、流れに向かって開き時に下流
に移動する第1の翼と、流れ方向に向かって上流に移動
する第2の翼と、上記第1と第2の翼から成る弁体と、
この弁体を支持する弁軸とこの弁体を上記弁軸を介して
回転自在に収納すると共に、流体を案内する流路より構
成されており、かつ、■上記第1の翼は流れ方向に対し
て凹面で流体を受ける形状。
Specifically, the valve includes a first blade that moves downstream when opening in the flow direction, a second blade that moves upstream in the flow direction, and the first and second blades. body and
It is composed of a valve shaft that supports the valve body, a flow path that rotatably accommodates the valve body via the valve shaft, and that guides the fluid, and (1) the first blade is arranged in the flow direction. On the other hand, it has a concave shape that receives fluid.

【0081】■上記第2の翼は流れ方向に対して凸面で
流体を受ける形状。上記■■のいずれか一方、もしくは
両方を満足すべく構成することにより、板状弁体の両側
部分に加わる静圧力の不均衡を少なくすることができ、
この静圧力の不均衡によって生じる負荷トルクを軽減で
きるのである。
(2) The second blade has a convex surface in the flow direction and has a shape that receives the fluid. By configuring the structure to satisfy one or both of the above conditions, it is possible to reduce the imbalance in the static pressure applied to both sides of the plate-shaped valve body,
The load torque caused by this static pressure imbalance can be reduced.

【0082】弁の回動操作に必要な負荷トルクが軽減さ
れることによって、制御安定性が向上しエンジンの出力
のきめ細かい微調整ができる様になった。
[0082] By reducing the load torque required for rotating the valve, control stability is improved and it becomes possible to finely adjust the engine output.

【0083】また本発明によれば、スロットル弁の直径
を従来以上に大きくすることができる。一般にエンジン
の最高出力運転時に、スロットル弁がエンジンの吸入空
気量に対して抵抗となる比率を極力低減させることが好
ましく、そのため直径を相対的に大きくすることが望ま
れる。従来スロットル弁では直径の3乗に比例して負荷
トルクの増大をもたらし、それゆえ流路の内径を大きく
するのは限界があったが、本発明のバルブ形状を採用す
れば、十分に小さな電気アクチュエータで制御システム
を構成できる。
Further, according to the present invention, the diameter of the throttle valve can be made larger than before. Generally, it is preferable to reduce as much as possible the ratio of the throttle valve that acts as a resistance to the intake air amount of the engine during maximum output operation of the engine, and therefore it is desirable to make the diameter relatively large. In conventional throttle valves, the load torque increases in proportion to the cube of the diameter, and therefore there is a limit to increasing the inner diameter of the flow path.However, by adopting the valve shape of the present invention, the load torque increases in proportion to the cube of the diameter. A control system can be configured with actuators.

【0084】バタフライバルブは流体制御機器として様
々な分野で用いられているため、本発明は流量調節の電
子制御化に大きく貢献でき、その効果は絶大である。
Since butterfly valves are used as fluid control equipment in various fields, the present invention can greatly contribute to electronic control of flow rate regulation, and its effects are tremendous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】(イ)本発明のモデル図 (ロ)従来例のモデル図[Figure 1] (a) Model diagram of the present invention (b) Model diagram of conventional example

【図2】本発明の実施例を示す断面図[Fig. 2] Cross-sectional view showing an embodiment of the present invention

【図3】図2のA−A断面図[Figure 3] A-A sectional view in Figure 2

【図4】負荷トルク曲線を示すグラフ[Figure 4] Graph showing load torque curve

【図5】(イ)従来弁の流速ベクトル図(ロ)従来弁の
圧力分布図
[Figure 5] (a) Flow velocity vector diagram of conventional valve (b) Pressure distribution diagram of conventional valve

【図6】(イ)本発明の流速ベクトル図(ロ)本発明の
圧力分布図
[Figure 6] (a) Flow velocity vector diagram of the present invention (b) Pressure distribution diagram of the present invention

【図7】翼面上の圧力分布を示すグラフ[Figure 7] Graph showing pressure distribution on the wing surface

【図8】本発明
の他の実施例を示す断面図
FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施例
を示す断面図
FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施例を示す断面
FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例を示す断面図FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図12
】本発明の他の実施例を示す断面図
[Figure 12
]Cross-sectional view showing another embodiment of the present invention

【図13】本発明の
他の実施例を示す断面図
FIG. 13 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図14】(イ)図13の実施
例の弁のコンピュータ・グラフィクス (ロ)図13の実施例の弁のコンピュータ・グラフィク
[Fig. 14] (a) Computer graphics of the valve of the embodiment shown in Fig. 13; (b) Computer graphics of the valve of the embodiment of Fig. 13;

【図15】(イ)図14(イ)のB−B断面図(ロ)図
14(イ)のC−C断面図
[Figure 15] (a) BB cross-sectional view in Figure 14 (a) (b) CC cross-sectional view in Figure 14 (a)

【図16】本発明の他の実施例の断面図FIG. 16 is a sectional view of another embodiment of the present invention.

【図17】(イ
)図16の同正面図 (ロ)図17(イ)のB−B断面図 (ハ)図17(イ)のC−C断面図
[Figure 17] (A) Front view of Figure 16 (B) BB sectional view of Figure 17 (A) (C) CC sectional view of Figure 17 (A)

【図18】(イ)翼のコンピュータ・グラフィクス(ロ
)翼のコンピュータ・グラフィクス(ハ)翼のコンピュ
ータ・グラフィクス
[Figure 18] (a) Computer graphics of the wing (b) Computer graphics of the wing (c) Computer graphics of the wing

【図19】(イ)図18(イ)のB
−B断面図(ロ)図18(イ)のC−C断面図
[Figure 19] (A) B of Figure 18 (A)
-B sectional view (B) C-C sectional view in Figure 18 (A)

【図20】本発明の他の実施例を示す断面図FIG. 20 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図21】
本発明の他の実施例を示す断面図
[Figure 21]
A sectional view showing another embodiment of the present invention

【図22】本発明の他
の実施例を示す断面図
FIG. 22 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図23】本発明の他の実施例を
示す断面図
FIG. 23 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図24】(イ)本発明の他の実施例を示す
断面図(ロ)同断面図
[Fig. 24] (A) Cross-sectional view showing another embodiment of the present invention (B) Cross-sectional view of the same

【図25】(イ)本発明の他の実施例を示す断面図(ロ
)同断面図 (ハ)同断面図
[Fig. 25] (A) Cross-sectional view showing another embodiment of the present invention (B) Cross-sectional view (C) Cross-sectional view

【図26】流量とスロットル開度の関係を示す図[Figure 26] Diagram showing the relationship between flow rate and throttle opening

【図2
7】従来例の断面図
[Figure 2
7] Cross-sectional view of conventional example

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  流れ方向に向かって開き時に下流に移
動する第1の翼と、流れ方向に向かって上流に移動する
第2の翼と、上記第1の翼と第2の翼を含む弁体と、こ
の弁体を支持する弁軸と、この弁体を上記弁軸を介して
回転自在に収納すると共に、流体を案内する流路より構
成され、上記第1の翼は流れ方向に対して凹面の形状で
流体を受ける様に形成されているか、もしくは、上記第
2の翼は流れ方向に対して凸面で流体を受ける様に形成
されていることを特徴とする回動板式弁。
1. A valve including a first blade that moves downstream when opening in the flow direction, a second blade that moves upstream in the flow direction, and the first blade and the second blade. The valve body is composed of a valve body, a valve shaft that supports the valve body, and a flow path that rotatably houses the valve body via the valve shaft and guides fluid, and the first vane is arranged in a direction opposite to the flow direction. A rotary plate type valve characterized in that the second vane is formed to have a concave shape to receive fluid, or the second vane is formed to have a convex surface to receive fluid in the flow direction.
【請求項2】  流れ方向に向かって開き時に下流に移
動する第1の翼と、流れ方向に向かって上流に移動する
第2の翼と、上記第1の翼と第2の翼を含む弁体と、こ
の弁体を支持する弁軸と、この弁体を上記弁軸を介して
回転自在に収納すると共に、流体を案内する流路より構
成され、上記第1の翼は流れ方向に対して凹面の形状で
流体を受ける様に形成されており、かつ上記第2の翼は
流れ方向に対して凸面の形状で流体を受ける様に形成さ
れていることを特徴とする回動板式弁。
2. A valve including a first blade that moves downstream when opening in the flow direction, a second blade that moves upstream in the flow direction, and the first blade and the second blade. The valve body is composed of a valve body, a valve shaft that supports the valve body, and a flow path that rotatably accommodates the valve body via the valve shaft and guides fluid, and the first vane is arranged such that the first vane is oriented in the flow direction. 1. A rotary plate valve characterized in that the second vane is formed to have a concave shape to receive fluid, and the second blade has a convex shape to receive fluid in the flow direction.
【請求項3】  流れ方向に向かって開き時に下流に移
動する第1の翼と、流れ方向に向かって上流に移動する
第2の翼と、上記第1の翼と第2の翼を含む弁体と、こ
の弁体を支持する弁軸と、この弁体を上記弁軸を介して
回転自在に収納すると共に、流体を案内する流路より構
成され、上記第1の翼は流れ方向及び弁軸方向に対して
凹面の形状で流体を受ける様に形成されているか、もし
くは、上記第2の翼は流れ方向及び弁軸方向に対して凸
面で流体を受ける様に形成されていることを特徴とする
回動板式弁。
3. A valve including a first blade that moves downstream when opening in the flow direction, a second blade that moves upstream in the flow direction, and the first blade and the second blade. the valve body, a valve shaft that supports the valve body, and a flow path that rotatably accommodates the valve body via the valve shaft and guides fluid, and the first blade is configured to control the flow direction and the valve body. The second blade is formed to have a concave surface in the axial direction to receive the fluid, or the second blade is formed to have a convex surface in the flow direction and the valve axis direction to receive the fluid. Rotating plate type valve.
【請求項4】  流れ方向に向かって開き時に下流に移
動する第1の翼と、流れ方向に向かって上流に移動する
第2の翼と、上記第1の翼と第2の翼を含む弁体と、こ
の弁体を支持する弁軸と、この弁体を上記弁軸を介して
回転自在に収納すると共に、流体を案内する流路より構
成され、上記第1の翼は流れ方向及び弁軸方向に対して
凹面の形状で流体を受ける様に形成されており、かつ上
記第2の翼は流れ方向及び弁軸方向に対して凸面の形状
で流体を受ける様に形成されていることを特徴とする回
動板式弁。
4. A valve including a first blade that moves downstream when opening in the flow direction, a second blade that moves upstream in the flow direction, and the first blade and the second blade. the valve body, a valve shaft that supports the valve body, and a flow path that rotatably accommodates the valve body via the valve shaft and guides fluid, and the first blade is configured to control the flow direction and the valve body. The second blade is formed to have a concave shape in the axial direction to receive the fluid, and the second blade is formed to have a convex shape in the flow direction and the valve axis direction to receive the fluid. Features a rotating plate valve.
【請求項5】  第1の翼の凹面あるいは前記第2の翼
の凸面は、例えば円弧、正弦曲線の様な曲面により形成
されていることを特徴とする請求項1〜4のいずかに記
載の回動板式弁。
5. The concave surface of the first wing or the convex surface of the second wing is formed by a curved surface such as a circular arc or a sine curve. Rotating plate valve as described.
【請求項6】  第1の翼の凹面あるいは前記第2の翼
の凸面のそれぞれ通路側端部は、弁が閉じた流量概略ゼ
ロの状態で、それぞれ上流側及び下流側の突き出した形
で曲面が形成されていることを特徴とする請求項1〜4
のいずれかに記載の回動板式弁。
6. The concave surface of the first blade or the convex surface of the second blade has curved surfaces protruding from the upstream side and the downstream side, respectively, when the valve is closed and the flow rate is approximately zero. Claims 1 to 4 are characterized in that:
A rotary plate valve according to any of the above.
【請求項7】  弁体は概略断面S文字形であることを
特徴とする請求項2または4記載の回動板式弁。
7. The rotary plate valve according to claim 2, wherein the valve body has a generally S-shaped cross section.
JP3043331A 1990-03-12 1991-03-08 Rotary plate valve Pending JPH04214936A (en)

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JP2010121552A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Denso Corp Intake device for internal combustion engine
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