(57)【要約】【課題】摺動摩耗によるシール性の悪化を防ぐことのできるバルブ装置を提供する。【解決手段】ボールバルブ１は、凸形球面形状のボール面１ａを有し、バルブシート２はボール面１ａに押し付けられる凹形球面形状のシート面２ａを有する。バルブ装置は、ボールバルブ１が回動操作されるものであり、バルブ開口１ｂとシート開口２ｂが連通することで開弁し、非連通となることで閉弁する。シート開口２ｂの開口径φ２をバルブ開口１ｂの開口径φ１より小径に設けるとともに、ボール面１ａの曲率半径Ｒ１をシート面２ａの曲率半径Ｒ２より小さく設ける。これにより、開弁時にボール面１ａに接するシート面２ａと、閉弁時にボール面１ａに接するシート面２ａとを、異なる箇所にできる。このため、閉弁時にボール面１ａに接してシール性を確保する箇所のシート面２ａの摩耗を抑えることができ、長期に亘って閉弁時のシール性を確保することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の冷却水の流量を制御するバルブ装置であって、
バルブ（１）を内側に収容するハウジング（３）と、
このハウジングを貫通して前記バルブと一体に回動するシャフト（１４）と、
前記ハウジングと前記シャフトとの間をシールするシール部材（３１）と、
前記ハウジングの内側において前記シール部材へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰させるラビリンス部（３２）とを備え、
車両の冷却水回路の冷却水の流量を制御し、
前記バルブは、前記バルブの回動時に摺動する面を有し、
前記ラビリンス部は、前記摺動する面と異なる箇所に設けられることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
車両の冷却水の流量を制御するバルブ装置であって、
バルブ（１）を内側に収容するハウジング（３）と、
このハウジングを貫通して前記バルブと一体に回動するシャフト（１４）と、
前記ハウジングと前記シャフトとの間をシールするシール部材（３１）と、
前記ハウジングの内側において前記シール部材へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰させるラビリンス部（３２）とを備え、
車両の冷却水回路の冷却水の流量を制御し、
前記ラビリンス部の流路は、前記ハウジングと前記バルブとの間の隙間から形成されることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
前記ラビリンス部は、
前記ハウジングにおける前記シャフトの挿通穴の開口縁から、前記バルブを収容するバルブ室（１７）に向けて突出するとともに、前記シャフトの外周を隙間を介して囲う筒部（５０）と、
前記バルブに設けられて、前記筒部の外周面（５０ａ）または内周面（５０ｂ）の少なくともいずれか一方に隙間（Ｃ２、Ｃ４）を介して径方向に対向する周壁（５１、５９）とを用いて形成されることを特徴とするバルブ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングには、前記ハウジングを貫通して前記シャフトを軸受けするための軸受孔（３３）が形成され、この軸受孔は、前記ハウジングを貫通するものであり、前記バルブを収容するバルブ室への開口を有しており、前記軸受孔における前記バルブ室への開口箇所を軸受開口（３３ａ）と呼び、
さらに、前記軸受孔の軸方向を弁軸方向とし、前記バルブ室に向かう側を弁軸方向一端側、その反対側を弁軸方向他端側とすると、
前記バルブには、前記軸受開口に対向する箇所に凹部（５３）が形成されており、この凹部は、前記シャフトの外周面と径方向に対向する周壁（５１）と、前記シャフトに対して垂直で前記筒部の端面と対向する平面部（５４）とを有しており、
前記ラビリンス部は、前記周壁と前記筒部の外周面（５０ａ）との間の隙間（Ｃ２）、前記平面部と前記筒部の弁軸方向一端面との間の隙間（Ｃ３）によって形成されることを特徴とするバルブ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングには、前記ハウジングを貫通して前記シャフトを通すための孔が形成され、この孔は、前記バルブを収容するバルブ室に開口しており、前記孔の開口縁から、前記シャフトの外周を囲う筒部が前記バルブ室に向けて突出しており、
前記シャフトの軸方向を弁軸方向とし、前記孔において前記バルブ室に向かう側を弁軸方向一端側とすると、
前記孔に前記シール部材が収容され、前記シール部材の前記弁軸方向一端側には、前記筒部により外周側を区画され、かつ、前記シャフトにより内周側を区画される筒状の空間が形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項６】
請求項３に記載のバルブ装置において、
前記バルブは、前記筒部の内周に嵌まる凸部（６２）を有し、
この凸部の外周面は、前記筒部の内周面とともに前記隙間を形成して前記ラビリンス部の一部をなすことを特徴とするバルブ装置。
【請求項７】
請求項３または請求項４に記載のバルブ装置において、
前記ラビリンス部の少なくとも一部は、前記筒部の外周面と前記周壁とにより形成され、
前記筒部の内周面と前記シャフトの外周面との間には筒状の空間が形成され、
前記ラビリンス部の内、前記筒部の外周面と前記周壁とにより形成される部分の径方向の幅は、前記筒状の空間の径方向の幅よりも小さいことを特徴とするバルブ装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングは、前記シャフトを囲むとともに前記ハウジングの内側に突き出る筒部（５０）を有し、この筒部の内周は、前記シャフトを軸受けするための軸受孔（３３）をなし、さらに、この軸受孔に前記シール部材が収容され、
前記バルブは、前記筒部の外周面または内周面の少なくとも一方と隙間を介して径方向に対向する周壁を有し、
前記ラビリンス部は、前記筒部の外周面または内周面の少なくとも一方と前記バルブの周壁との間に形成されて軸方向に伸びる隙間であることを特徴とするバルブ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のバルブ装置において、
前記バルブは、前記筒部の先端が嵌まる凹部を有し、
この凹部の内周面は、前記筒部の外周面とともに前記隙間を形成して前記ラビリンス部の一部をなし、
さらに、前記凹部の底面は、前記筒部の先端面と隙間を介して軸方向に対向しており、
前記凹部の底面と前記筒部の先端面との間に形成されて径方向に伸びる隙間も、前記ラビリンス部の一部をなすことを特徴とするバルブ装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングの表面の内、前記バルブを収容する内側に存在する面と、前記バルブの表面の内、前記ハウジングの内側に存在する面とにより形成される隙間に、前記ラビリンス部に通じる通路が形成され、
この通路は、前記シャフトに対して傾斜していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバルブ装置において、
前記シャフトの回転の軸心の含む全断面の内、前記シャフトの軸心の一方側では前記通路が前記軸心に垂直であり、他方側では前記通路が前記軸心に対して傾斜していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングには、前記ハウジングを貫通して前記シャフトを軸受けするための軸受孔が形成され、この軸受孔は、前記ハウジングを貫通するものであり、前記バルブを収容するバルブ室への開口を有しており、
前記軸受孔の軸方向を弁軸方向とし、前記バルブ室に向かう側を弁軸方向一端側、その反対側を弁軸方向他端側とすると、
前記通路は、内径側に向かうにしたがって前記弁軸方向一端側へと傾斜していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載のバルブ装置において、
前記通路には、内径側ほど幅が小さくなっている部分を有していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載のバルブ装置において、
前記通路は、前記シャフトに向かって円錐状に傾斜する傾斜面により形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１５】
請求項３または請求項８に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングの表面の内、前記バルブを収容する内側に存在する面と、前記バルブの表面の内、前記ハウジングの内側に存在する面とにより形成される隙間に、前記ラビリンス部に通じる通路が形成され、
前記隙間の径方向の幅は、前記通路の軸方向の幅よりも狭いことを特徴とするバルブ装置。
【請求項１６】
請求項４に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングの表面の内、前記バルブを収容する内側に存在する面と、前記バルブの表面の内、前記ハウジングの内側に存在する面とにより形成される隙間に、前記ラビリンス部に通じる通路が形成され、
前記平面部と前記筒部の弁軸方向一端面との間の隙間の軸方向の幅は、前記通路の軸方向の幅よりも狭く形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１７】
請求項９に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングの表面の内、前記バルブを収容する内側に存在する面と、前記バルブの表面の内、前記ハウジングの内側に存在する面とにより形成される隙間に、前記ラビリンス部に通じる通路が形成され、
前記凹部の底面と前記筒部の先端面との間に形成されて径方向に伸びる隙間の軸方向の幅は、前記通路の軸方向の幅よりも狭く形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングには、前記シャフトの挿通穴の開口縁から、前記バルブを収容するバルブ室に向けて突出するとともに、前記シャフトの外周を隙間を介して囲う筒部が設けられ、
この筒部の外周面または内周面を用いて前記ラビリンス部が形成され、
前記シャフトの軸方向を弁軸方向とし、前記バルブ室に向かう側を弁軸方向一端側、その反対側を弁軸方向他端側とすると、
前記ハウジングの外周面には、前記バルブ室に冷却水を流入させたり、前記バルブ室から冷却水を流出させたりするための開口が設けられ、
前記筒部の先端は、前記開口の最も前記弁軸方向他端側の位置よりも前記弁軸方向一端側に存在することを特徴とするバルブ装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載のバルブ装置において、
前記通路は、内径側ほど幅が小さくなっている部分を有していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２０】
請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
前記ラビリンス部は、
前記ハウジングの表面の内、前記バルブを収容する内側に存在する面と、
前記バルブの表面の内、前記ハウジングの内側に存在する面とにより形成される隙間であり、
この隙間は、径方向に伸びる部分と軸方向に伸びる部分とが連続することにより蛇行していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項２０の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記シール部材は、前記シャフトの外周面に弾接するシールリップを有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のバルブ装置において、
前記シール部材は、ゴム材料で設けられたゴム部（３１ｂ）を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のバルブ装置において、
前記シール部材は、環状の金属部（３１ａ）を有し、前記ゴム部は環状に設けられて前記金属部を芯とすることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２４】
請求項２１ないし請求項２３の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングには、前記ハウジングを貫通して前記シャフトを軸受けするための軸受孔が形成されており、
前記軸受孔の軸方向を弁軸方向とし、前記バルブを収容するバルブ室に向かう側を弁軸方向一端側、その反対側を弁軸方向他端側とすると、
前記シールリップは、弁軸方向一端側に向かって突出することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２５】
請求項２１ないし請求項２３の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記シールリップは、前記ハウジングの内側の方に伸びていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２６】
請求項２１ないし請求項２５の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記シャフトの外周を隙間を介して囲う筒部が、前記ハウジングにおける前記シャフトの挿通穴の開口縁から、前記バルブを収容するバルブ室に向けて突出しており、
前記ハウジングには、前記ハウジングを貫通して前記シャフトを軸受けするための軸受孔が形成されており、
前記軸受孔の軸方向を弁軸方向とし、前記バルブを収容するバルブ室に向かう側を弁軸方向一端側、その反対側を弁軸方向他端側とすると、
前記シールリップの弁軸方向一端側の先端が、前記筒部の弁軸方向一端側の先端よりも弁軸方向他端側に位置することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２７】
請求項２１ないし請求項２６の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
軸方向に関し、前記ハウジングの内側に向かう方向を軸方向一端側、前記ハウジングの外側に向かう方向を軸方向他端側とすると、
前記シールリップは、軸方向一端側に向かって突出する第１リップ（４４ａ）と、この第１リップよりも軸方向他端側に配置されて軸方向他端側に向かって突出する第２リップ（４４ｂ）と、前記第１リップと前記第２リップとの間に設けられた第３リップ（４４ｃ）とを有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２８】
請求項１ないし請求項２７の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングは、前記シャフトを軸受けするための軸受孔を有し、この軸受孔に、前記シャフトが通されるとともに前記シール部材が収容され、
軸方向に関し、前記ハウジングの内側に向かう方向を軸方向一端側、前記ハウジングの外側に向かう方向を軸方向他端側とすると、
前記軸受孔は、軸方向一端側に向けて段差面を有して段状に内径を拡大しており、
前記シール部材は、前記段差面に当接して前記段差面の軸方向一端側の領域（３３ｃ）に収容されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２９】
請求項１ないし請求項２７の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングは、前記シャフトを軸受けするための軸受孔を有し、この軸受孔に、前記シャフトが通されるとともに前記シール部材が収容され、
軸方向に関し、前記ハウジングの内側に向かう方向を軸方向一端側、前記ハウジングの外側に向かう方向を軸方向他端側とすると、
前記軸受孔は、軸方向一端側に向けて段差面を有して段状に内径を拡大しており、
前記シール部材は、前記段差面に当接して前記段差面の軸方向一端側の領域に収容されており、
さらに、前記軸受孔は、前記シール部材を収容する領域の軸方向一端側で段状に拡径していることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３０】
請求項１ないし請求項２９の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
軸方向に関し、前記ハウジングの内側に向かう方向を軸方向一端側、前記ハウジングの外側に向かう方向を軸方向他端側とすると、
前記シール部材は、環状の金属部、および、ゴム材料で設けられて前記金属部を芯とするゴム部を有し、
前記金属部は、内周側に伸びる円環部、および、この円環部の外周縁から軸方向一端側に伸びる円筒部を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項３１】
請求項１ないし請求項３０の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記バルブは、冷却水が流出入する内部空間、および、この内部空間を前記バルブの外部に開くバルブ開口（１ｂ）を有し、
前記ハウジングは、自身の内側に冷却水を流入させたり、自身の外側に冷却水を流出させたりするためのシート開口（２ｂ）を有し、
前記バルブ装置は、前記バルブが回動操作されて前記バルブ開口と前記シート開口とが連通することで開弁し、
前記バルブ開口は、前記バルブの回動方向に沿う長穴形状を呈することを特徴とするバルブ装置。
【請求項３２】
請求項１ないし請求項３１の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングは、自身の内側に冷却水を流入させるインレット（１６）と、自身の内側から冷却水を流出させるアウトレット（１１、１２、１３）とを有し、
前記バルブは、冷却水が流出入する内部空間を有する円筒状に設けられ、前記ハウジング内において自身の軸の周囲に回動操作され、
前記バルブ装置は、前記バルブの回動操作により、前記インレットと前記アウトレットとの連通度合を変化させるものであり、
前記インレットから前記内部空間へ冷却水を導く流路中心をインレット軸（ｊα）、前記内部空間から前記アウトレットへ向けて冷却水を導く流路中心をアウトレット軸（ｊβ）とした場合、
前記バルブは、前記バルブの回動軸と同方向に内部空間を開く開口を有し、
前記回動軸は、前記アウトレット軸または前記インレット軸に対して鈍角に設けられることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載のバルブ装置において、
前記ハウジングは、前記アウトレットを複数備え、さらに、複数の前記アウトレットにそれぞれ独立して通じる複数のアウトレット通路（１１ａ、１２ａ）を備え、
複数の前記アウトレット通路のうち、少なくとも最も開口径の大きい前記アウトレット通路のアウトレット軸が前記回動軸に対して鈍角に設けられることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３４】
請求項１ないし請求項３３の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記バルブ装置は、エンジン冷却水の制御を行うことを特徴とするバルブ装置。
【請求項３５】
請求項１ないし請求項３４の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記バルブは、冷却水が流出入する円筒状の内部空間、および、この内部空間を前記バルブの外部に開く複数のバルブ開口を有し、前記内部空間が前記シャフトと同軸になるように前記ハウジングの内側に収容され、
前記ハウジングは、自身の内側に冷却水を流入させたり、自身の外側に冷却水を流出させたりするためのシート開口を有し、
前記複数のバルブ開口の内、特定のバルブ開口は、前記バルブが前記シャフトの周囲に回動することで前記シート開口と連通し、
また、前記特定のバルブ開口以外の別のバルブ開口は、前記バルブの回動軸と同方向に設けられて、常時、前記内部空間を前記バルブの外部、かつ、前記ハウジングの外部に開いており、
前記バルブが回動操作されて前記特定のバルブ開口と前記シート開口とが連通することにより、前記別のバルブ開口と前記シート開口との間で冷却水が流通することを特徴とするバルブ装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載のバルブ装置において、
前記バルブの壁面の内、前記内部空間を形成する壁面であって前記別のバルブ開口と軸方向に対向する領域には、前記シャフトの回転の軸心に近いほど前記別のバルブ開口に向かって傾斜する斜面が形成されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載のバルブ装置において、
前記斜面は、前記シャフトの回転の軸心の周囲の内、少なくとも前記特定のバルブ開口が存在する方位に設けられていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３８】
請求項１ないし請求項３７の内のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
前記ハウジングの内側には、前記バルブを収容するバルブ室が設けられ、
また、前記ハウジングには、前記シャフトを軸受けするための軸受孔が形成されており、
前記シール部材は、前記軸受孔の内周面と前記シャフトの外周面との間に配置され、自身よりも前記バルブ室の反対側の空間を、前記バルブ室に対して液密にシールすることを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸形球面形状のボール面に、凹形球面形状のバルブシートが押し付けられるバルブ装置に関し、例えば流体の一例として冷却水をコントロールするバルブ装置に用いて好適な技術に関する。なお、凸形球面形状は外側へ膨出する球面形状であり、凹形球面形状は内側へ凹む球面形状である。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
ボールバルブにおける凸形球面形状のボール面に、バルブシートにおける凹形球面形状のシート面を押し付け、ボールバルブを回動操作することで、ボールバルブのバルブ開口とバルブブシートのシート開口の連通と非連通の切替えを行うバルブ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
（問題点）
このようなバルブ装置では、シャフトの周囲をシールするシール部材から流体の漏れが生じる懸念がある。
【０００４】
。
【０００５】
。
【０００６】
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３２２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シャフトの周囲をシールするシール部材からの冷却水の漏れに対して好適なバルブ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のバルブ装置は、バルブを内側に収容するハウジングと、ハウジングを貫通してバルブと一体に回動するシャフトと、ハウジングとシャフトとの間をシールするシール部材と、ハウジングの内側においてシール部材へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰させるラビリンス部とを備え、車両の冷却水回路の冷却水の流量を制御する。
また、本発明の第１の態様によれば、バルブは、バルブの回動時に摺動する面を有し、ラビリンス部は、摺動する面と異なる箇所に設けられる。
さらに、本発明の第２の態様によれば、ラビリンス部の流路は、ハウジングとバルブとの間の隙間から形成される。
【００１０】
これにより、ラビリンス部によって、バルブ室からシール部材へ向かう流体の運動エネルギーが減衰するため、シール部材における流体の漏れに対して好適なバルブ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】開弁時におけるバルブ装置の要部断面図である（実施例１）。
【図２】閉弁時におけるバルブ装置の要部断面図である（実施例１）。
【図３】ボール面とシート面の接触箇所を示す説明図である（実施例１）。
【図４】開弁時におけるバルブ装置の要部断面図である（実施例２）。
【図５】閉弁時におけるバルブ装置の要部断面図である（実施例３）。
【図６】バルブ装置の軸方向に沿う断面図である（実施例４）。
【図７】バルブ装置を軸方向から見た図である（実施例４）。
【図８】エンジン冷却装置の概略図である（実施例５）。
【図９】バルブ装置の断面図である（実施例５）。
【図１０】図９の部分拡大図である（実施例５）。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である（実施例５）。
【図１２】バルブ装置の要部断面図である（実施例５の変形例）。
【図１３】バルブ装置の要部断面図である（実施例５の変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の具体的な一例を図面に基づき説明する。なお、以下の実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１４】
［実施例１］
図１〜図３に基づいて実施例１を説明する。
この実施例のバルブ装置は、自動車に搭載されるものであり、ボールバルブ１のボール面１ａに、バルブシート２のシート面２ａを押し付け、ボールバルブ１を回動操作することでエンジン冷却水の流量制御あるいは分配制御を行うものである。
【００１５】
このバルブ装置は、
・エンジンから冷却水が導かれるインレットと当該バルブ装置で水量コントロールされた冷却水が排出されるアウトレットが設けられるハウジング３と、
・このハウジング３に対して回動自在に支持されるシャフトと、
・このシャフトを回動操作する電動アクチュエータと、
・シャフトと一体に回動するボールバルブ１と、
・このボールバルブ１に押し付けられるリング状のバルブシート２と、
を備えて構成される。
【００１６】
具体的に、ボールバルブ１は内外を貫通するバルブ開口１ｂを備え、バルブシート２は中央部を貫通するシート開口２ｂを備えるものであり、ボールバルブ１が回動操作されてバルブ開口１ｂとシート開口２ｂが連通することで開弁し、バルブ開口１ｂとシート開口２ｂが非連通になることで閉弁する。
そして、この実施例のバルブ開口１ｂは、図３に示すように、ボールバルブ１の回動方向に沿う長穴形状に設けられる。具体的に、バルブ開口１ｂは、ボールバルブ１の回動方向に平行な開口縁が延びる長穴形状に設けられている。
【００１７】
ボールバルブ１は、シャフトを介して電動アクチュエータにより回動操作される。
このボールバルブ１は、一例として略カップ形状を呈する。なお、冷却水の流れ方向は限定するものではないが、理解補助の一例としてインレットから供給された冷却水がカップ開口部からボールバルブ１の内側に供給される。そして、ボールバルブ１が開弁すると、ボールバルブ１の内側に供給された冷却水が、バルブ開口１ｂとシート開口２ｂの重なり箇所を通ってアウトレットへ導かれる。
【００１８】
ボールバルブ１は、例えばＰＰＳ等の樹脂によって設けられるものであり、少なくともバルブシート２と摺接する面が凸形球面形状を呈する平滑なボール面１ａに設けられている。即ち、ボールバルブ１は、凸形球面形状を呈するボール面１ａを有するものであり、電動アクチュエータによって回動操作される。
【００１９】
バルブシート２は、中心部に貫通したシート開口２ｂが形成されるリング体であり、例えばＰＴＦＥ等の樹脂によって設けられる。このバルブシート２は、凹形球面形状を呈するシート面２ａが、ボールバルブ１のボール面１ａに押し付けられものであり、ボール面１ａと摺接するシート面２ａが平滑に設けられている。
【００２０】
バルブシート２は、ハウジング３に支持されるものであり、ハウジング３にはバルブシート２を支持する支持手段が設けられる。
この支持手段は、
・ハウジング３の流路壁に固定されるスペーサ５と、
・バルブシート２とスペーサ５の間に配置されるスプリング６と、
・このスプリング６とスペーサ５との間に配置されるプレート７と、
・バルブシート２を支持するスリーブ８と、
を用いて構成される。
【００２１】
スペーサ５は、例えばアウトレットに通じる流路の内壁に圧入等により固定されるものであり、略円筒形状を呈する。
スプリング６は、例えば圧縮コイルスプリングであり、圧縮された状態で組付けられる。  プレート７は、金属製のバネ座であり、リング円板形状を呈する。
【００２２】
スリーブ８は、ボールバルブ１に近い一端側においてバルブシート２を支持し、ボールバルブ１から遠い他端側がスペーサ５の内部に挿し入れられる略円筒状の通路部材であり、シート開口２ｂを通過した冷却水をアウトレットに通じる流路内へ導く。
具体的に、スリーブ８は、体腐食性に優れたステンレス等の金属材料によって設けられ、筒状を呈するスリーブ８の一端には、バルブシート２を支持する手段として、バルブシート２の外端を径方向の外側から拘束する筒体８ａと、シート裏面に圧接するリング板８ｂとが一体に設けられている。なお、シート裏面は、バルブシート２のうち、シート面２ａとは反対側の面である。
【００２３】
さらに具体的な一例を説明する。この実施例におけるバルブシート２の外端は、リング形状を呈するバルブシート２の外周縁に形成される円筒面である。筒体８ａは、バルブシート２の外端を拘束してバルブシート２の広がりを防ぐものであり、筒方向の短い円筒形状を呈する。そして、バルブシート２の外端の円筒面が筒体８ａの内周面に圧入等により押し入れられて、筒体８ａがバルブシート２の外径方向への広がりを抑制する。
【００２４】
一方、バルブシート２のシート裏面はリング状の平面であり、リング板８ｂもリング状の平面に設けられる。具体的に、リング板８ｂは、スプリング６の内側に挿通される範囲のスリーブ８の筒径より外径側へ拡径した段差形状に設けられる。そして、バルブシート２の外端の円筒面が筒体８ａの内周面に拘束されることで、シート裏面がリング板８ｂと圧接した状態が保たれるものであり、シート裏面がリング板８ｂに圧接する状態が保たれることでバルブシート２の反り等の変形を抑制する。
なお、スリーブ８とスペーサ５の間には、リップシール等のシール部品９が配置され、ハウジング３とスペーサ５の間にはＯリング等のシール部品１０が配置される。
【００２５】
バルブ装置は、開弁時にボール面１ａに接するシート面２ａと、閉弁時にボール面１ａに接するシート面２ａとが、異なる箇所となる構成を採用する。
この構成を以下において具体的に説明する。
【００２６】
バルブ装置は、開弁時にボール面１ａに接するシート面２ａと、閉弁時にボール面１ａに接するシート面２ａとを、異なる箇所にするための手段として、シート面２ａの内側に、開弁時にはボール面１ａに接触しない範囲を設ける。
具体的に、この実施例のシート面２ａには、シート開口２ｂより外径側に、バルブ開口１ｂにおける平行な開口縁と摺接する個所を設けている。この摺接する箇所は、長期の使用による摩耗によって段差Ｄが生じる箇所である。
【００２７】
上記のように設ける具体的な手段として、シート開口２ｂの開口径φ２を、バルブ開口１ｂの開口径φ１より小径に設けている。
即ち、この実施例のバルブ装置は、
バルブ開口１ｂの開口径をφ１、
シート開口２ｂの開口径をφ２とした場合、
φ１＞φ２
の関係を満足するように設けられている。
【００２８】
ここで、この実施例のバルブ開口１ｂは、上述したように、ボールバルブ１の回動方向に沿う長穴形状を呈するものであり、回動方向に延びる平行な開口縁を有する。
このため、バルブ開口１ｂの開口径φ１は、図３に示すように、ボールバルブ１の回転軸方向の幅によって決定される。
【００２９】
また、この実施例のバルブ装置は、開弁時にボール面１ａに接するシート面２ａと、閉弁時にボール面１ａに接するシート面２ａとを、異なる箇所にするための手段として、閉弁時に、シート面２ａのうちで開弁中にボール面１ａに接していなかった箇所を、ボール面１ａに接するように設けてシール性を確保する必要がある。
具体的には、閉弁時にシート面２ａの内径側を、ボール面１ａに、確実に接するように設ける必要がある。
【００３０】
そこで、ボール面１ａの曲率半径Ｒ１を、シート面２ａの曲率半径Ｒ２と同じか、あるいはシート面２ａの曲率半径Ｒ２より小さく設けている。
即ち、この実施例のバルブ装置は、
ボール面１ａの曲率半径をＲ１、
シート面２ａの曲率半径をＲ２とした場合、
Ｒ１≦Ｒ２
の関係を満足するように設けられている。
【００３１】
具体的な一例として、この実施例では、シート面２ａの内径方向の端に、閉弁時のみにボール面１ａに接触する接触輪Ａを設けている。この接触輪Ａは、ボール面１ａを成す凸形球面形状と、シート面２ａを成す凹形球面形状との曲率差によって形成したシールリングである。
このことを具体的に説明すると、上述したように、ボール面１ａは凸形球面形状に設けられ、シート面２ａは凹形球面形状に設けられる。そして、この実施例では、ボール面１ａの曲率半径Ｒ１を、シート面２ａの曲率半径Ｒ２より小さく設けている。
このように設けることにより、ボール面１ａとシート面２ａの曲率差によって、閉弁時においてシート面２ａの内径方向の端のみに、ボール面１ａと接触する接触輪Ａを設けることができる。
【００３２】
（実施例１の効果１）
この実施例のバルブ装置は、開弁時にボール面１ａに接するシート面２ａと、閉弁時にボール面１ａに接するシート面２ａとが、異なる箇所になる。即ち、閉弁時にボール面１ａに接してシール性を確保する箇所のシート面２ａは、開弁時においてボール面１ａに接しない。
このため、閉弁時にボール面１ａに接してシール性を確保する箇所のシート面２ａの摩耗を長期に亘って抑えることができ、閉弁時のシール性を長期に亘って確保することができる。これにより、バルブ装置の長期信頼性を高めることができる。
【００３３】
（実施例１の効果２）
この実施例のバルブ開口１ｂは、上述したように、ボールバルブ１の回動方向に沿う長穴形状を呈する。このため、ボールバルブ１が回動操作されると、長穴の開口縁がシート面２ａの一部に局部的に当たり、シート面２ａの一部に摩耗によって局所的な段差Ｄができてしまう。
しかし、シート面２ａに段差Ｄが生じても、段差Ｄが形成される箇所は、閉弁時のシール性を確保する接触輪Ａの外径側であるため、段差Ｄは閉弁時のシール性に影響を及ぼさない。
このように、この実施例は、バルブ開口１ｂを成す長穴の開口縁によって、シート面２ａに段差Ｄが生じても、閉弁時のシール性を長期に亘って確保することができる。
【００３４】
（実施例１の効果３）
この実施例のバルブ装置は、上述したように、シート面２ａの内径方向の端に、閉弁時のみにボール面１ａに接触する接触輪Ａを設けている。
この接触輪Ａは、摺動による摩耗が生じ難い上記効果に加え、ボール面１ａとシート面２ａの接触幅を、ボール面１ａとシート面２ａの曲率の違いによりコントロールすることができる。これにより、接触輪Ａにスプリング６の集中荷重を加えることができ、ボール面１ａとシート面２ａとのシール性能を高めることができる。
また、長期の使用により、摩耗によって接触輪Ａの接触幅が少量広がった場合であっても、閉弁時にボール面１ａに接触するシート面２ａの箇所を、シート面２ａの内径側に限定することができ、閉弁時のシール性を確保できる。
【００３５】
［実施例２］
図４に基づいて実施例２を説明する。
なお、以下の各実施例は、上記実施例１の形態を採用するものであり、上記実施例１とは異なる形態のみを説明するものである。そして、以下の各実施例において上述した実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
【００３６】
このバルブ装置は、バルブシート２の変形を防ぐ剛体を備えて構成される。
この剛体は、少なくともバルブシート２の外端を拘束してバルブシート２が径方向の外側へ広がる変形を抑制するものであり、スリーブ８と一体に設けられる。
具体的に、剛体を含むスリーブ８は、ステンレス等の金属により形成されるものであり、例えばプレス加工や削り出し等により設けられる。
【００３７】
ここで、剛体は、バルブシート２の外端の円筒面とシート裏面の両方を拘束する。
具体的に、バルブシート２のシート裏面は平らなリング面に設けられており、剛体は、バルブシート２の外周の円筒面を覆う円筒形状の筒体８ａと、平らなシート裏面の全面と圧接する平らなリング板８ｂとによって設けられる。なお、筒体８ａとリング板８ｂの具体的な一例は実施例１に記載されており、詳細な説明は割愛する。
このように、剛体は、バルブシート２を拘束するものであり、剛体にバルブシート２が固定される。なお、剛体に対するバルブシート２の結合技術は限定するものではないが、一例として圧入技術を採用する。
【００３８】
（実施例２の効果１）
バルブ装置は、上述したように、少なくともバルブシート２の外端の円筒面が筒体８ａによって拘束される。このため、バルブシート２を樹脂等で設けても、シート面２ａの外径側がボール面１ａの影響で外側へ広がってしまう不具合がない。即ち、バルブシート２が外側へ広がる変形を防ぐことができ、バルブシート２の変形による漏れを長期に亘って回避できる。
【００３９】
（実施例２の効果２）
バルブ装置は、上述したように、少なくともバルブシート２の外端の円筒面が筒体８ａによって拘束されて、バルブシート２の変形が抑制される。このため、ボールバルブ１に設けられるバルブ開口１ｂが、長穴形状を呈しても、バルブシート２が楕円状に変形する不具合がなく、バルブシート２の変形による漏れを長期に亘って回避できる。
【００４０】
（実施例２の効果３）
バルブ装置は、ボール面１ａの曲率半径が、シート面２ａの曲率半径より小さく設けられる。すると、シート面２ａとボール面１ａの接触箇所が極めて局所的になり、局所的な応力集中によりバルブシート２に反り等の変形が生じるおそれがある。
しかるに、この実施例２の剛体は、上述したように、バルブシート２の外端の円筒面とともにシート裏面を拘束する。具体的には、シート裏面がリング板８ｂに圧接した状態で、バルブシート２の外端の円筒面が筒体８ａによって拘束される。このため、シート面２ａとボール面１ａの接触箇所が極めて局所的になっても、バルブシート２に反り等の変形を防ぐことができ、バルブシート２の変形による漏れを長期に亘って回避できる。
【００４１】
（実施例２の効果４）
バルブ装置は、ボール面１ａとシート面２ａが共に平滑に仕上げられており、剛体におけるリング板８ｂとバルブシート２の間の摩擦係数μ１が、ボールバルブ１とバルブシート２の間の摩擦係数μ２より大きく設けられる。
これにより、ボールバルブ１の回動時に、ボールバルブ１とバルブシート２が接する箇所で確実に摺動させることができ、リング板８ｂに対するバルブシート２の滑りを抑制できる。
【００４２】
（実施例２の効果５）
筒体８ａは、リング板８ｂと一体に設けられる。これにより、筒体８ａが比較的薄い材料で形成されても、リング板８ｂが筒体８ａの変形を防ぐように作用する。このため、例えば、筒体８ａの肉厚が薄く設けられて、筒体８ａが単体では強度不足になってしまう場合であっても、筒体８ａの変形をリング板８ｂにより防ぐことができる。
即ち、比較的薄い板厚で剛体を設ける場合であっても、筒体８ａとリング板８ｂの組み合わせによってバルブシート２の変形を効果的に防ぐことができる。
【００４３】
（実施例２の効果６）
上述した特許文献１には、バルブシート２の周囲を覆う円筒部が開示されている。特許文献１の円筒部は、バルブシート２を保持部材に組付けるための独立部品であり、部品点数の増加を招くものであった。
これに対し、この実施例のバルブ装置が採用する筒体８ａは、スプリング６のガイドの機能を果たすスリーブ８と一体に設けられる。具体的にこの実施例のスリーブ８は、スプリング６の内側に挿入されてスプリング６のガイド機能を果たす個所と、バルブシート２のガイド機能を果たす筒部８ａと、バルブシート２を受ける支持機能を果たすリング板８ｂが、一体に設けられている。これにより、バルブ装置の部品点数を減らすことができるとともに、部品の低減によりバルブ装置の組付性を向上できる。
【００４４】
（実施例２の効果７）
また、特許文献１に開示される円筒部は、バルブシート２を嵌め入れる環状溝を形成するための部品であったため、円筒部の筒方向の長さ寸法がバルブシート２の厚み寸法より長く設けられていた。このため、バルブシート２がボールバルブ１の摺動により摩耗すると、ボールバルブ１が円筒部に接触して、バルブシート２がシール効果を果たさなくなる懸念がある。
【００４５】
これに対し、この実施例においてスリーブ８の端に設けられる筒体８ａは、その筒方向の長さ寸法が、バルブシート２の外周縁の厚み寸法より短く設けられる。即ち、バルブシート２の外周縁の一部が、筒体８ａよりボールバルブ１側へ向けてはみ出るように設けられる。
これにより、バルブシート２がボールバルブ１の摺動により摩耗しても、ボールバルブ１がスリーブ８に接触することを防止することができ、バルブ装置の長期信頼性を高めることができる。
【００４６】
上記の効果をより具体的に説明する。
この実施例２のバルブ装置は、実施例１で説明したように、
φ１＞φ２
Ｒ１≦Ｒ２
の関係を満足するものであり、具体的な一例として、
φ１＞φ２
Ｒ１＜Ｒ２の関係に設けられるものである。
このため、実施例１の効果１で示したように、開弁時にボール面１ａに接するシート面２ａと、閉弁時にボール面１ａに接するシート面２ａとが異なる箇所になり、バルブシート２の摩耗を長期に亘って抑えることができる。
【００４７】
この効果に加え、この実施例２では、筒体８ａの長さ寸法をバルブシート２の外周縁の厚み寸法より短く設けて、バルブシート２の外周縁の一部を筒体８ａよりボールバルブ１側へ向けてはみ出るように設けている。
このため、実施例１の効果によって摩耗が抑えられるバルブシート２が、長期の使用により摩耗したとしても、筒体８ａが短く設けられることでボールバルブ１がスリーブ８に接触することを防止することができ、バルブ装置の長期信頼性を確保できる。
【００４８】
［実施例３］
図５に基づいて実施例３を説明する。
バルブ装置は、閉弁時に、バルブシート２におけるシート面２ａとシート裏面の両面に、水圧を意図的に導く構成を採用する。
この構成を以下において具体的に説明する。
シート裏面側には、インレットからバルブ装置の内部に流入する冷却水が導かれる背圧空間αが設けられる。
【００４９】
具体的な背圧空間αは、スプリング６が配置されるスリーブ８の周囲の空間であり、更に詳しく説明すると、背圧空間αは、ハウジング３においてアウトレットに通じる流路壁、スリーブ８、プレート７、リング板８ｂに囲まれる空間である。この背圧空間αは、ハウジング３とリング板８ｂとの間に形成される隙間を介して、ハウジング３内においてボールバルブ１を収容する空間に連通する。ボールバルブ１を収容する空間はインレットと常に連通する。このため、背圧空間αには、図中の破線矢印Ｘに示すように、インレットを介してエンジンから冷却水が導かれる。
【００５０】
ここで、スリーブ８の一端に設けられるリング板８ｂは、スリーブ８の筒径より外径側へ拡径した段差形状に設けられる。このため、背圧空間αへ導かれた水圧は、リング板８ｂにおいてスプリング６が着座する面に印加される。
その結果、水圧が上昇すると、水圧によりバルブシート２をボールバルブ１へ押し付ける力が大きくなる。
【００５１】
一方、閉弁時にボール面１ａとシート面２ａが対向する個所には、シート面２ａの内径側のみをボール面１ａに接触させる接触輪Ａが設けられる。
この接触輪Ａの形状や接触幅等は限定するものではないが、接触輪Ａの具体的な一例を説明する。この実施例では、ボール面１ａの曲率半径を、シート面２ａの曲率半径より小さく設けている。このように設けることにより、ボール面１ａとシート面２ａの曲率差によって、閉弁時にシート面２ａの内径方向の端のみがボール面１ａに接触する接触輪Ａが形成される。
【００５２】
この接触輪Ａを設けることで、閉弁時には、接触輪Ａの外周側で、且つボールバルブ１とバルブシート２の間に、冷却水が流入可能な環状隙間βが形成される。この環状隙間βは、ハウジング３内においてボールバルブ１を収容し、インレットに通じる空間に連通する。このため、環状隙間βには、図中の破線矢印Ｙに示すように、背圧空間αへ導かれる冷却水と共通の冷却水が導かれる。
環状隙間βへ導かれた水圧は、シート面２ａに印加される。その結果、水圧が上昇すると、水圧によりバルブシート２をボールバルブ１から離反させる力が大きくなる。
【００５３】
（実施例３の効果１）
車両に搭載されるエンジン冷却水の循環系は、周知な密閉加圧冷却式を採用するものであり、エンジンが運転されて水温が上昇すると水圧が例えば、ラジエータキャップの開弁圧等まで上昇する。即ち、エンジンからバルブ装置のインレットに供給される冷却水の圧力は変動する。
この実施例のバルブ装置は、上述したように、背圧空間αと環状隙間βとを設けて、閉弁時に、バルブシート２のシート面２ａとシート裏面に水圧を意図的に導く構成を採用する。
これにより、シート裏面からバルブシート２に付与され力と、シート面２ａからバルブシート２に付与される力とを、互いに相殺することができる。
【００５４】
このため、ボールバルブ１に対するバルブシート２の押し付け力を、スプリング６の付勢力のみに近づけることができ、水圧が増減しても、ボールバルブ１に対するバルブシート２の押し付け力の変化を抑えることができる。これにより、ボールバルブ１とバルブシート２の摺動抵抗を略一定に保つことができる。
具体的には、ボールバルブ１を回動させる駆動力を抑えることができるため、ボールバルブ１を回動操作する電動アクチュエータの小型化が可能になる。また、摺動摩耗を抑えることができるため、バルブ装置の長期信頼性を高めることができる。
【００５５】
（実施例３の効果２）
バルブ装置は、ボール面１ａの曲率半径を、シート面２ａの曲率半径より小さく設け、ボール面１ａとシート面２ａの曲率差により、シート面２ａの内径方向の端にボール面１ａに接触する接触輪Ａを設けるものである。
このため、接触輪Ａを環状のリブ形状等に加工する必要がなく、環状隙間βの形成コストを抑えることができる。
【００５６】
（実施例３の効果３）
バルブ装置は、背圧空間αへ導かれた水圧を、スリーブ８の一端において拡径したリング板８ｂに印加し、リング板８ｂを介してシート裏面に作用させる構成を採用する。
この構成により、背圧空間αの外周側から背圧空間αへ冷却水を導くとともに、環状隙間βの外周側から環状空間へ冷却水を導くことができる。具体的には、ハウジング３内においてボールバルブ１を収容する空間から背圧空間αと環状隙間βの両方へ直接的に冷却水を導くことができる。
【００５７】
（実施例３の効果４）
バルブ装置は、背圧空間αからシート裏面側に水圧を印加する受圧投影面積と、環状隙間βからシート面２ａに水圧を印加する受圧投影面積とを、略同じに設けている。
これにより、バルブシート２のシート裏面に作用する水圧と、シート面２ａに作用する水圧との差圧をゼロに近づけることができ、水圧がバルブシート２に与える力を略ゼロにできる。
このため、ボールバルブ１とバルブシート２の摺動抵抗をより一定に保つことができ、水圧の増加によるボールバルブ１の駆動力の増加をより確実に抑制することができる。
【００５８】
［実施例４］
図６、図７に基づいて実施例４を説明する。
バルブ装置のハウジング３は、３個の冷却水出口を備えるものであり、３個の冷却水出口をそれぞれ第１〜第３アウトレット１１〜１３として区別する。
なお、第１アウトレット１１は、エンジンを通過した冷却水をラジエータへ導く冷却水出口である。第２アウトレット１２は、エンジンを通過した冷却水を空調用のヒータコアへ導く冷却水出口である。第３アウトレット１３は、エンジンを通過した冷却水をオイルクーラまたはトランスミッションのオイルウォーマ等へ導く冷却水出口である。
【００５９】
第１〜第３アウトレット１１〜１３の開閉を行う構造は、実施例１で開示されたバルブ装置と同じであり、
・ハウジング３と、
・このハウジング３に対して回動自在に支持されるシャフト１４と、
・このシャフト１４を回動操作する電動アクチュエータ１５と、
・シャフト１４と一体に回動するボールバルブ１と、
・このボールバルブ１に押し付けられるリング状のバルブシート２と、
を備えて構成される。
【００６０】
ハウジング３は、一例としてエンジンに直接組付けられるものであり、エンジン装着面には冷却水をハウジング３の内部に導くインレット１６が設けられる。
具体的に、ハウジング３の内部には、インレット１６に連通するとともに、ボールバルブ１を収容するバルブ室１７が設けられており、このバルブ室１７とボールバルブ１の間の空間はインレット１６から供給された冷却水が満たされる。
【００６１】
ハウジング３には、バルブ室１７から第１アウトレット１１へ冷却水を導く第１アウトレット通路１１ａと、バルブ室１７から第２アウトレット１２へ冷却水を導く第２アウトレット通路１２ａと、バルブ室１７から第３アウトレット１３へ冷却水を導く第３アウトレット通路（図示しない）とが形成されている。
【００６２】
なお、限定するものではないが、ハウジング３において第１アウトレット通路１１ａがインレット１６から遠い側に設けられ、第２アウトレット通路１２ａと第３アウトレット通路がインレット１６に近い側に設けられる。
また、第１アウトレット通路１１ａは、エンジンからラジエータに向かう冷却水を流す流路である。このため、第１アウトレット通路１１ａの流路径は、大流量の冷却水を流すことが可能なように、第２アウトレット通路１２ａや第３アウトレット通路の流路径より大径に設けられる。
【００６３】
シャフト１４は、バルブ室１７の中心部を通って配置されるものであり、一端がハウジング３に組付けたボールベアリング１８を介して回転自在に支持されるとともに、他端がインレット１６に装着した軸受プレート１９を介して回転自在に支持される。なお、軸受プレート１９は、冷却水の通過を許容する開口部を備える。
【００６４】
電動アクチュエータ１５は、周知な構成を採用するものであり、一例を開示すると、電力を回転トルクに変換する電動モータと、この電動モータの回転出力を減速してシャフト１４の駆動トルクを増大させる減速機構と、シャフト１４の回転角度を検出する非接触型の回転角度センサとを組み合わせて構成される。
【００６５】
ボールバルブ１は、シャフト１４を介して電動アクチュエータ１５により回動操作される。このボールバルブ１は、略カップ形状を呈する。冷却水の流れ方向を説明すると、インレット１６から供給された冷却水がカップ開口部からボールバルブ１の内側に供給される。そして、ボールバルブ１が回動操作されてバルブ開口１ｂとシート開口２ｂとが重なると、その重なり箇所を通って冷却水が流れる。即ち、この実施例のバルブ装置は、ボールバルブ１を回動操作することによってインレット１６と第１〜第３アウトレット１３の連通度合が変化するものでる。
【００６６】
ここで、ボールバルブ１の外部からカップ内へ流体を導く流路の中心をインレット軸ｊαとする。また、ボールバルブ１のカップ内から第１アウトレット通路１１ａへ流体を排出する流路の中心をアウトレット軸ｊβとする。
この実施例では、インレット軸ｊαまたはアウトレット軸ｊβの一方が、ボールバルブ１の回動軸と同方向に設けられるとともに、アウトレット軸ｊβがインレット軸ｊαに対して鈍角に設けられる。
即ち、ボールバルブ１は、ボールバルブ１の回動軸と同方向にカップ開口を有する。そして、ボールバルブ１の回動軸は、アウトレット軸ｊβまたはインレット軸ｊαに対して鈍角に設けられる。
【００６７】
上記を具体的に説明する。
ボールバルブ１において流体の入口となるカップ開口は、回動軸方向に向かって開口する。そして、ハウジング３に形成されるインレット１６も、ボールバルブ１の回動軸方向に設けられる。このように、インレット軸ｊαは、ボールバルブ１の回動軸と同方向に設けられる。
【００６８】
この実施例では、第１アウトレット通路１１ａ、第２アウトレット通路１２ａ、図示しない第３アウトレット通路のうち、最も流路径の大きいのは、大量の冷却水をラジエータに導くことが可能な第１アウトレット通路１１ａである。
この実施例では、最も流路径の大きい第１アウトレット通路１１ａへ冷却水を導くアウトレット軸ｊβを、ボールバルブ１の回動軸に対して鈍角（例えば、１００°〜１５０°等）に設けている。
【００６９】
なお、ボールバルブ１の内部からバルブ開口１ｂを介して第２アウトレット通路１２ａへ流体を導く流路中心が第２アウトレット軸ｊγであり、限定するものではないが第２アウトレット軸ｊγは回動軸に対して直角に設けられる
【００７０】
（実施例４の効果１）
バルブ装置は、ボールバルブ１の内部へ冷却水を導くカップ開口がボールバルブ１の回動軸方向に向かって開口する。そして、ボールバルブ１の回動軸とアウトレット軸ｊβを鈍角に設けている。即ち、インレット軸ｊαに対してアウトレット軸ｊβが鈍角に設けられている。
これにより、インレット１６からボールバルブ１の内部を介して第１アウトレット通路１１ａに向かう冷却水の曲がり角度を緩やかにでき、ボールバルブ１から第１アウトレット通路１１ａに向かう冷却水の圧力損失を低減できる。
【００７１】
このように、インレット１６から第１アウトレット通路１１ａに向かう曲がり角度を緩やかにして圧力損失を低減することができるため、第１アウトレット通路１１ａおよびこの第１アウトレット通路１１ａに冷却水を導くバルブ開口１ｂの開口径を縮径することが可能になり、バルブ装置の体格を小型化することができる。
即ち、バルブ装置は、体格を縮小しつつ圧力損失の低減を図ることができる。
【００７２】
（実施例４の効果２）
ボールバルブ１は、バルブシート２に摺動する箇所が凸形球面形状であるため、回動軸に対するアウトレット軸ｊβ、第２アウトレット軸ｊγの角度を自由に設定できる。
このため、第１アウトレット通路１１ａ、第２アウトレット通路１２ａの一方または両方が搭載上の制約を受ける場合、第１アウトレット通路１１ａ、第２アウトレット通路１２ａの向きを邪魔にならない角度方向へ変更することが可能になり、バルブ装置の車両搭載性を向上できる。
【００７３】
（実施例４の効果３）
第１アウトレット通路１１ａ、第２アウトレット通路１２ａ、図示しない第３アウトレット通路のうち、もっとも流路径の大きいのは、大量の冷却水をラジエータに導くことが可能な第１アウトレット通路１１ａである。
そこで、この実施例では、流路径の大きい第１アウトレット通路１１ａのアウトレット軸ｊβをインレット軸ｊαに対して鈍角に設けている。
これにより、インレット１６からラジエータに冷却水を導く第１アウトレット通路１１ａへ向かう曲がり角度を緩やかに設けることができる。このため、エンジンからラジエータに向かって大量に流れる冷却水の圧力損失を確実に抑えることができる。
【００７４】
［実施例５］
図８〜図１１に基づいて実施例５を説明する。
エンジン冷却装置は、エンジン２１に冷却水を強制的に循環させてエンジン２１を冷却する冷却水回路を有している。
この冷却水回路は、エンジン２１→ラジエータ２２→ウォータポンプ２３の順に冷却水を循環させる第１回路、エンジン２１→エアコンのヒータコア２４→ウォータポンプ２３の順に冷却水を循環させる第２回路、エンジン２１→デバイス２５→ウォータポンプ２３の順に冷却水を循環させる第３回路を有している。
【００７５】
冷却水は、例えばエチレングリコールを含むＬＬＣなどが用いられる。
ヒータコア２４は、エンジン２１から流出する冷却水を空気と熱交換させて空気を加熱させるものである。
デバイス２５は、例えば、オイルクーラやターボチャージャー等であって、エンジン２１から流出する冷却水との熱交換を必要とする機器である。
【００７６】
エンジン２１は、シリンダヘッド２６とシリンダブロック２７とを備え、シリンダヘッド２６およびシリンダブロック２７には、冷却水が流通するウォータジャケット２８が形成されている。
【００７７】
冷却水回路内には冷却水の流量を制御するバルブ装置２９が配されている。このバルブ装置２９は、ウォータジャケット２８の出口に配置される。
そして、バルブ装置２９は、第１回路、第２回路、第３回路への冷却水の流量を調整する三方流量調整弁となっている。なお、バルブ装置２９は、三方以上の多方流量調整弁であってもよい。
【００７８】
冷却水回路には、回路全体を真空引きする真空引き工程の後に、その負圧によって冷却水を注入することで冷却水が充填される。
第１回路にはラジエータ２２をバイパスする流路が設けられ、この流路の途中に設けられたリザーブタンク２２ａから真空引きおよび冷却水の注入がなされる。
【００７９】
バルブ装置２９は、
・ボールバルブ１を内側に収容するハウジング３と、
・このハウジング３を貫通してボールバルブ１と一体に回動するシャフト１４と、
・ハウジング３とシャフト１４との間をシールするシール部材３１と、
・ハウジング３の内側においてシール部材３１へ向かう流体の運動エネルギを減衰させるラビリンス部３２と、
を備える。
【００８０】
ハウジング３には、ハウジング３を貫通してシャフト１４を軸受けするための軸受孔３３が形成されている。この軸受孔３３は、ハウジング３を貫通するものであり、バルブ室１７への開口を有している。なお、以下では、軸受孔３３におけるバルブ室１７への開口箇所を、軸受開口３３ａと呼ぶ。
【００８１】
また、軸受孔３３の軸方向を弁軸方向とし、バルブ室１７に向かう側を弁軸方向一端側、その反対側を弁軸方向他端側とする。
軸受孔３３の弁軸他端側は、ハウジング３に装着されるカバー３４とハウジング３との間に形成されるアクチュエータ室３５に向かって開口している。なお、アクチュエータ室３５は、減速機構を構成するギヤ３６等が収容される空間である。
軸受孔３３の弁軸方向他端側に突出するシャフト１４の部分は、アクチュエータ室３５内でギヤ３６に固定される。
【００８２】
本実施例では、軸受開口３３ａが形成された位置に対して、ボールバルブ１を挟んで弁軸方向に対向する位置にボールバルブ１のカップ開口が設けられる。
シャフト１４は、軸受孔３３に挿入されて、ハウジング３とシャフト１４の間に介在されるボールベアリング１８によって回動自在に支持される。
【００８３】
ボールバルブ１は、バルブ室１７に収容されるとともにシャフト１４に保持されており、シャフト１４の回動によって回動し、カップ開口から各バルブ開口１ｂへ流れる冷却水の流量を変更する。
ボールバルブ１とシャフト１４とは、ボールバルブ１に形成されたシャフト孔１４ａにシャフト１４が挿入固定されることで固定されている。
このため、シャフト孔１４ａの開口と軸受開口３３ａとは、弁軸方向に対向することになる。
【００８４】
シール部材３１は、軸受孔３３の内周面とシャフト１４の外周面との間に配され、自身よりも反バルブ室１７側の空間をバルブ室１７に対して液密にシールする。
シール部材３１は、バルブ室１７からアクチュエータ室３５への冷却水の漏れを防ぐために設けられている。
【００８５】
シール部材３１は、環状の金属部３１ａと、その金属部３１ａを芯とする環状のゴム部３１ｂとを有する一般的な軸シール部品である。
また、ゴム部３１ｂは、ゴム材料で形成されており、シャフト１４の外周面に弾接するシールリップを有する。
【００８６】
このシールリップは、弁軸方向一端側に向かって突出する第１リップ４４ａと、弁軸方向他端側に向かって突出する第２リップ４４ｂと、第１リップ４４ａと第２リップ４４ｂとの間に設けられた第３リップ４４ｃとを有する。なお、第１リップ４４ａのみが設けられていてもよい。
【００８７】
軸受孔３３は、弁軸方向一端側から弁軸方向一端側に向けて２段階に内径を拡大しており、１段目を中径後部３３ｂ、２段目を大径後部３３ｃと呼ぶ。
シール部材３１は大径後部３３ｃに配されている。そして、シール部材３１の弁軸方向他端面は中径後部３３ｂと大径後部３３ｃとの間の段差面に当接している。
そして、中径後部３３ｂの内側空間は、ボールベアリング１８の軸受クリアランスを介してわずかにアクチュエータ室３５に連通しているが、バルブ室１７からアクチュエータ室３５への冷却水の漏れはシール部材３１により防がれる。
【００８８】
ラビリンス部３２は、バルブ室１７から軸受開口３３ａを介してシール部材３１へ向かう隙間に設けられて、シール部材３１へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰させる。
このラビリンス部３２は、軸受開口３３ａの開口縁からバルブ室１７に向けて突出するとともに、シャフト１４の外周面に対して隙間Ｃ１を介して囲う筒部５０と、ボールバルブ１に設けられて、筒部５０の外周面５０ａに隙間Ｃ２を介して径方向に対向する周壁５１とを用いて形成されている。
【００８９】
ハウジング３は、軸受開口３３ａの開口縁をバルブ室１７に向かって突出させた筒部５０を有する。この筒部５０は、バルブ室１７の内壁面から弁軸方向一端側へ突出しており、シャフト１４と同軸の円筒状を呈している。具体的に、大径後部３３ｃの弁軸方向一端が軸受開口３３ａとなっている。そして、筒部５０の内周面５０ｂが大径後部３３ｃの内周面と同一面になっている。
【００９０】
ボールバルブ１には、軸受開口３３ａに対向する箇所に凹部５３が形成されている。この凹部５３は、シャフト１４の外周面と径方向に対向する周壁５１と、シャフト１４に対して垂直で筒部５０の端面と対向する平面部５４とを有する。
【００９１】
筒部５０は、凹部５３内に突出している。即ち、筒部５０と凹部５３が弁軸方向にオーバーラップし、筒部５０と周壁５１とが径方向に重なる配置となっている。
これによれば、バルブ室１７からシール部材３１に向かおうとする冷却水の流れは、周壁５１と筒部５０の外周面５０ａとの間の隙間Ｃ２、平面部５４と筒部５０の弁軸方向一端面との間の隙間Ｃ３を通過せねばならない。即ち、バルブ室１７から軸受開口３３ａを介してシール部材３１へ向かう流路が蛇行しており、シール部材３１へ向かう冷却水の運動エネルギが減衰するようになっている。
【００９２】
また、筒部５０は、ボールバルブ１を回動方向に係止して、ハウジング３に対するボールバルブ１の回動範囲を規制するストッパ５６を有している。このストッパ５６は、筒部５０の外周面５０ａから外周に向かって突出する突出部として設けられている。
そして、ストッパ５６は、周壁５１に内周に向かって突出して設けられた突出部５７と回動方向に当接可能となっている。これにより、ボールバルブ１はストッパ５６と突出部５７とが当接する位置で回動が停止する。
【００９３】
（実施例５の効果１）
バルブ装置２９は、バルブ室１７から軸受開口３３ａを介してシール部材３１へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰させるラビリンス部３２を備える。
これによれば、ラビリンス部３２によって、バルブ室１７から軸受開口３３ａを介してシール部材３１へ向かう冷却水の運動エネルギが減衰するため、冷却水がシール部材３１に衝突する際の衝撃力が小さくなり、第１リップ４４ａのめくれ発生を防止できる。
したがって、軸受孔３３を介するバルブ室１７からの冷却水の漏れを確実に防止することができる。
【００９４】
具体的に、冷却水回路の真空引き工程の後に冷却水を注入することで、バルブ装置２９に冷却水が充填される。これにより、冷却水を充填する工程でバルブ室１７内に勢いよく冷却水が流れ込む。このため、従来の構造では、水圧による大きな衝撃力を受けて第１リップ４４ａがめくれる可能性があったが、この実施例ではラビリンス部３２を設けることで第１リップ４４ａのめくれを防止できる。
【００９５】
（実施例５の効果２）
ラビリンス部３２は、シャフト１４の外周を隙間Ｃ１を介して囲う筒部５０と、筒部５０の外周面５０ａに隙間Ｃ２を介して径方向に対向する周壁５１とを用いて形成されている。
これにより、容易にラビリンス部３２を形成することができる。
【００９６】
（実施例５の効果３）
筒部５０は、ボールバルブ１の回動範囲を規制するストッパ５６を有する。  一般的に、ボールバルブ１の回動範囲を規制するストッパは、ギヤ３６を係止するようにハウジング３に設けられている。しかし、この場合、シャフト１４とボールバルブ１との固定箇所が破損した場合に、シャフト１４だけが回動範囲を規制され、ボールバルブ１が空回りしてしまう。
これに対して、本実施例では、ストッパ５６によってボールバルブ１の回動を直接止めるため、シャフト１４とボールバルブ１との固定箇所が破損した場合でもボールバルブ１の回動を止めることができる。
【００９７】
（実施例５の変形例）
ラビリンス部３２の態様は上記の実施例のものに限られない。
例えば、図１２に示すように、周壁５１に加えて、筒部５０の内周面５０ｂに隙間Ｃ４を介して径方向に対向する周壁５９をボールバルブ１に設けても良い。
これによれば、周溝６０の内周側の溝側面が、筒部５０の内周面５０ｂに隙間Ｃ４を介して径方向に対向する周壁５９をなし、周溝６０の外周側の溝側面が、筒部５０の外周面５０ａに隙間Ｃ２を介して径方向に対向する周壁５１をなす。
この図１２のラビリンス部３２によっても、バルブ室１７から軸受開口３３ａを介してシール部材３１へ向かう流路を蛇行させることができ、シール部材３１へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰できる。
【００９８】
また、筒部５０の筒内径を、図１２に示すように、軸受開口３３ａの開口径よりも大きくし、軸受開口３３ａの外側を筒部５０によって囲うように設けても良い。
図１２に示す構成の変形例として、周壁５１を削除した構成を考えることができる。即ち、この構成では、筒部５０の内周面５０ｂに隙間Ｃ４を介して径方向に対向する周壁５９がボールバルブ１に設けられることでラビリンス部３２を形成する。
【００９９】
上記とは異なり、図１３に示すように、軸受孔３３の内部に挿入される筒部６２をボールバルブ１に設けることでラビリンス部３２を形成しても良い。
この場合、筒部６２の内側に第１リップ４４ａが位置するように筒部６２を配置しても良い。また、筒部６２の弁軸方向他端に外周に広がるフランジ６２ａを設け、フランジ６２ａよりも弁軸方向一端側における軸受孔３３の内周面に内周に突出する内フランジ６３を設けても良い。
【０１００】
なお、図１３に示す構造においては、シール部材３１を圧縮変形させながら内フランジ６３の内側を通過させて、シール部材３１を組み付けることになる。もしくは、シール部材３１組付け後に、別部材で設けた内フランジ６３を組付けても良い。
図１３に示すラビリンス部３２によっても、バルブ室１７から軸受開口３３ａを介してシール部材３１へ向かう流路を蛇行させることができ、シール部材３１へ向かう冷却水の運動エネルギを減衰できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
上記の実施例では、ボールバルブ１がカップ形状に設けられる例を示したが、バルブシート２に摺動する面が凸形球面形状であれば良く、ボールバルブ１をカップ形状に限定しない。
【０１０２】
上記の実施例では、ボールバルブ１やバルブシート２を樹脂で設けられる例を示したが、ボールバルブ１およびバルブシート２の素材を限定しない。
【０１０３】
上記の実施例では、「ボール面１ａの曲率半径Ｒ１＜シート面２ａの曲率半径をＲ２」に設けたが、「ボール面１ａの曲率半径Ｒ１＝シート面２ａの曲率半径をＲ２」であっても良い。  
【０１０４】
上記の実施例では、ボール面１ａとシート面２ａの曲率差により接触輪Ａを設ける例を示したが、接触輪Ａの形成手段は限定するものではなく、例えばボール面１ａとシート面２ａの曲率が同じの場合、シート面２ａの内径側に環状のリブ等を形成することで接触輪Ａを設けても良い。
【０１０５】
上記の実施例では、スリーブ８とバルブシート２の固定技術として圧入を用いる例を示したが、結合手段を限定せず、例えば接着剤等を用いても良い。
【０１０６】
上記の実施例では、開弁時に流体がボールバルブ１の内側から外側へ向かって流れる例を示したが、流体を流す方向は逆でも良い。
【０１０７】
上記の実施例では、電動アクチュエータ１５によってボールバルブ１を回動操作する例を示したが、ボールバルブ１の駆動手段を限定しない。
【０１０８】
上記の実施例では、スプリング６の一例として圧縮コイルスプリングを用いたが、ボールバルブ１とバルブシート２の圧迫手段は限定しない。
【０１０９】
上記の実施例では、エンジン冷却水のコントロールを行うバルブ装置に本発明を適用する例を示したが、エンジンを搭載しない車両の冷却水のコントロールを行うバルブ装置に本発明を適用しても良い。
【０１１０】
上記の実施例では、液体のコントロールを行うバルブ装置に本発明を適用する例を示したが、流体は液体に限定されるものではなく、気体のコントロールを行うバルブ装置に本発明を適用しても良い。
【０１１１】
上述した複数の実施例を組み合わせて用いても良い。
【符号の説明】
【０１１２】
１  ボールバルブ（バルブ）
３  ハウジング
１４  シャフト
３１  シール部材
３２  ラビリンス部
【図１】
2020073831.tif 000003
【図２】
2020073831.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020073831.tif 000006
【図５】
2020073831.tif 000007
【図６】
2020073831.tif 000008
【図７】
2020073831.tif 000009
【図８】
2020073831.tif 000010
【図９】
2020073831.tif 000011
【図１０】
2020073831.tif 000012
【図１１】
2020073831.tif 000013
【図１２】
2020073831.tif 000014
【図１３】
2020073831.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月20日(2020.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の冷却水の流量を制御するバルブ装置であって、
バルブ（１）を内側に収容するハウジング（３）と、
前記バルブと一体に回動するシャフト（１４）と、を備えたバルブ装置。