(57)【要約】  本発明の一態様に係るバルブ装置は、第１方向に開口する流体の流出口が形成された流出ポートを有するケーシングと、前記流出ポートにおける前記流出口の開口端面に接合されたジョイントと、回転可能又は摺動可能に前記ケーシング内に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたバルブと、前記流出ポート内に収容された状態で前記バルブの外表面に摺動する摺動面を有し、前記バルブの回転位置又は摺動位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、を備え、前記バルブは、少なくとも前記外表面が、第１の樹脂を主成分として含む第１の樹脂材料からなり、前記摺動リングは、少なくとも前記摺動面が、第２の樹脂を主成分として含む第２の樹脂材料からなり、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが同種の樹脂である。
2019065601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に開口する流体の流出口が形成された流出ポートを有するケーシングと、
前記流出ポートにおける前記流出口の開口端面に接合されたジョイントと、
回転可能又は摺動可能に前記ケーシング内に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたバルブと、
前記流出ポート内に収容された状態で前記バルブの外表面に摺動する摺動面を有し、前記バルブの回転位置又は摺動位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、を備え、
前記バルブは、少なくとも前記外表面が、第１の樹脂を主成分として含む第１の樹脂材料からなり、
前記摺動リングは、少なくとも前記摺動面が、第２の樹脂を主成分として含む第２の樹脂材料からなり、
前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが同種の樹脂であることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記流出ポートの内周面、及び前記摺動リングの外表面との間に介在するシールリングをさらに備え、
前記摺動リングは、
前記シールリングが摺動する前記外表面を有する小径部と、
前記小径部に対して前記第１方向で前記バルブ側に位置し、前記小径部に対して拡径された大径部と、を有し、
前記大径部における前記第１方向で前記バルブを向く面は、前記摺動面を構成し、
前記大径部における前記第１方向で前記バルブとは反対側を向く面は、前記シールリングに前記第１方向で対向する対向面を構成し、
前記摺動面の面積が、前記対向面の面積よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記バルブが回転又は摺動するときの、前記外表面に対する前記摺動面の摺動速度が３ｍ／分以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記バルブが回転又は摺動するときの、前記外表面と前記摺動面との間に作用する面圧が１ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記第２の樹脂材料の線膨張係数が、前記第１の樹脂材料の線膨張係数に対して４０〜２５０％であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂が共に、ポリフェニレンスルファイドであるか、又はポリエーテルエーテルケトンであるか、又はポリアミドである請求項１から請求項５の何れか１項に記載のバルブ装置。
【請求項７】
前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂が共にポリフェニレンスルファイドである請求項１から請求項６の何れか１項に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ装置に関する。
本願は、２０１７年９月２６日に、日本に出願された特願２０１７−１８４８０２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムが知られている。この種の冷却システムでは、ラジエータとエンジンとの間を循環するラジエータ流路とは別に、各種熱交換器との間で冷却水を循環させる複数の熱交換流路が設けられている場合がある。
このような冷却システムでは、各流路（ラジエータ流路や熱交換流路等）への分岐部に、各流路への冷却水の流通を制御するバルブ装置が設けられている。【０００３】
上述したバルブ装置としては、冷却水の流出口が形成された流出ポートを有するケーシングと、ケーシング内に回転可能に収容され、冷却水が流通する流通路を有するバルブと、を備えている。バルブには、バルブの回転に応じて流通路と上述した各流出口とを連通させる連通口が形成されている。
この構成によれば、バルブを回転させることで、流出口と連通口との連通及び遮断が切り替えられる。そして、バルブ装置内に流入した冷却水は、流通路を流通する過程で、連通口と連通状態にある流出口を通じてバルブ装置から流出する。これにより、バルブ装置に流入した冷却水が、バルブの回転に応じて１つ又は複数の流路に分配される。【０００４】
上述したバルブ装置において、流出ポートには、流出ポート（流出口）と各流路との間を接続するジョイントが接合されている。流出ポート内には、ジョイントとバルブとの間をシールするシール機構が設けられている。例えば下記特許文献１には、シール機構として、流出ポートと連通可能な開口を有し、ボールバルブの外周面に弾性部材の弾性力で押し付けられる凹球面形状のシール面を有する環状のシートを備えた構成が開示されている。
上述した環状のシートのような、バルブ外周面に摺動接触する摺動部材とバルブとでは、要求される特性が異なる。そのため、摺動部材とバルブとは通常、異なる材料で構成されている。例えば上述した特許文献１には、ボールバルブの材料としてＰＰＳ、バルブシートの材料としてＰＴＦＥが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１９６９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術にあっては、流通させる流体の温度が変化すると、バルブ及びシートがそれぞれ膨張又は収縮し、寸法が変化する。このとき、バルブ及びシートそれぞれの寸法変化率が異なることで、バルブとシートとの間に隙間が生じてシール性能が低下しやすい。シール性能の低下によってジョイントとバルブとの間のシールが不十分になると、所望の流量制御機能が損なわれるおそれがある。また、シール部に弾性部材を用いる場合、温度変化による寸法変化を吸収できるが、動作にともなうフリクションが大きいことから、駆動ユニットが大規模になりがちである。【０００７】
そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、温度変化によるシール性能の低下が抑制されたバルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
本発明の一態様に係るバルブ装置は、第１方向に開口する流体の流出口が形成された流出ポートを有するケーシングと、前記流出ポートにおける前記流出口の開口端面に接合されたジョイントと、回転可能又は摺動可能に前記ケーシング内に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたバルブと、前記流出ポート内に収容された状態で前記バルブの外表面に摺動する摺動面を有し、前記バルブの回転位置又は摺動位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、を備え、前記バルブは、少なくとも前記外表面が、第１の樹脂を主成分として含む第１の樹脂材料からなり、前記摺動リングは、少なくとも前記摺動面が、第２の樹脂を主成分として含む第２の樹脂材料からなり、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが同種の樹脂である。【０００９】
本態様によれば、バルブの外表面と摺動リングの摺動面とが、同種の樹脂を主成分とする樹脂材料からなる構成とした。このため、温度変化によるシール性能の低下が抑制されている。すなわち、各樹脂材料は、同種の樹脂を主成分とするため、線膨張係数等の熱的特性の差が少ない。したがって、温度が変化したときに、各樹脂材料の膨張又は収縮による寸法変化の差が少ない。そのため、寸法が変化したとしても、バルブの外表面と摺動リングの摺動面との間に生じる隙間を小さくでき、隙間から漏れる流体の量を少なくできる。
また、上記構成としたことで、上述した従来技術のようにバルブの外表面がＰＰＳで構成され、摺動リングの摺動面がＰＴＦＥで構成される場合に比べて、摺動リングの摺動面の摩耗係数が大きく、摩耗しやすい傾向がある。したがって、製造直後にバルブの外表面や摺動リングの摺動面に寸法誤差が存在していても、摺動面が摩耗することで寸法誤差が低減され、シール性能が向上する。【００１０】
上記態様のバルブ装置は、前記流出ポートの内周面、及び前記摺動リングの外周面との間に介在するシールリングをさらに備えることが好ましい。また、前記摺動リングは、前記シールリングが摺動する前記外周面を有する小径部と、前記小径部に対して前記第１方向で前記バルブ側に位置し、前記小径部に対して拡径された大径部と、を有し、前記大径部における前記第１方向で前記バルブを向く面は、前記摺動面を構成し、前記大径部における前記第１方向で前記バルブとは反対側を向く面は、前記シールリングに前記第１方向で対向する対向面を構成し、前記摺動面の面積が、前記対向面の面積よりも大きくなっていることが好ましい。
本態様によれば、ケーシング内の液圧が、摺動リングの対向面と摺動面に作用する。このとき、対向面には、ケーシング内の流体の圧力がそのまま作用する。一方で、摺動面には、ケーシング内の流体の圧力がそのまま作用しない。具体的に、流体の圧力は、摺動面とバルブの間の微小な隙間を流体が外周縁から内周縁に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつ作用する。このとき、流体の圧力は、内周縁に向かって漸減しつつ、摺動リングを第１方向の外側に押し上げようとする。そのため、対向面を通してシール筒部材に作用する液圧による第１方向の押し付け力が、摺動面とバルブとの間の微少隙間から流体が漏れ出るときに摺動リングに作用するバルブからの浮き上がり力以上の力であれば、摺動リングの摺動面をバルブに当接させた状態に維持することができる。
ここで、本態様では、摺動リングの摺動面の面積が対向面の面積よりも大きいため、ケーシング内の液圧が大きくなっても、摺動リングがバルブに過剰な力で押し付けられるのを抑制することができる。したがって、バルブを駆動する駆動ユニットの大型化及び高出力化を回避することができる上、摺動リング等の早期摩耗を抑制できる。【００１１】
上記態様のバルブ装置において、前記バルブが回転又は摺動するときの、前記外表面に対する前記摺動面の摺動速度が３ｍ／分以下であることが好ましい。
樹脂製の摺動要素において、固定側と動作側に同一材料を用いた場合、摺動熱にともなう材料の溶融、固着や過剰な摩耗の懸念が生じる。そのため、それぞれに異なる種類の材料を組み合わせる又は一方に金属を用いることが一般的である。しかし、電動ウォータバルブ（ＥＷＶ）のような制御バルブに要求される応答速度においてはシール面の摺動速度を低く（３ｍ／分以下）することが好ましく、さらに上記の過剰な押し付け力の抑制と、摺動面の微小隙間に存在する液膜によって、樹脂材料の主成分を同一とした場合でもシール面の摩耗を抑制することが可能である。よって、シール性と長寿命を保ちつつ、フリクションが小さく、コンパクトな駆動ユニットで動作させることができる。【００１２】
上記態様のバルブ装置において、前記バルブが回転又は摺動するときの、前記外表面と前記摺動面との間に作用する面圧が１ＭＰａ以下であることが好ましい。
本態様によれば、摺動リングの溶融や過剰摩耗をより効果的に抑制できる。【００１３】
上記態様のバルブ装置において、前記第２の樹脂材料の線膨張係数が、前記第１の樹脂材料の線膨張係数に対して４０〜２５０％であることが好ましい。
本態様によれば、温度変化による寸法変化によってバルブの外表面と摺動リングの摺動面との間に生じる隙間をより小さくできる。【００１４】
上記態様のバルブ装置において、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂が共に、ポリフェニレンスルファイドであるか、又はポリエーテルエーテルケトンであるか、又はポリアミドであることが好ましく、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）であることが特に好ましい。
本態様によれば、バルブの外表面、摺動リングの摺動面それぞれの耐クリープ性がより優れており、クリープによるシール性能の低下を抑制でき、長期にわたってシール性能を維持できる。特に、ＰＰＳは、射出成形可能であり、製造コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、温度変化によるシール性能の低下が抑制された、コンパクトな駆動ユニットで適切な冷却制御を可能とするバルブ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る冷却システムのブロック図である。
【図２】実施形態に係るバルブ装置の斜視図である。
【図３】実施形態に係るバルブ装置の分解斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う拡大図である。
【図６】図５のＶＩ部拡大図である。
【図７】摺動速度に対する好ましい面圧を説明するグラフである。
【図８】実施例１及び比較例１における漏れ量の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムに、本実施形態のバルブ装置を採用した場合について説明する。
【００１８】
［冷却システム］
図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、車両駆動源に少なくともエンジンを具備する車両に搭載される。なお、車両としては、エンジンのみを有する車両の他に、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であっても構わない。
【００１９】
冷却システム１は、エンジン２（ＥＮＧ）、ウォータポンプ３（Ｗ／Ｐ）、ラジエータ４（ＲＡＤ）、ヒートエクスチェンジャ５（Ｈ／ＥＸ）、ヒータコア６（ＨＴＲ）、ＥＧＲクーラ７（ＥＧＲ）及びバルブ装置８（ＥＷＶ）が各種流路１０〜１４により接続されて構成されている。
ウォータポンプ３、エンジン２及びバルブ装置８は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ３の動作により冷却水がエンジン２及びバルブ装置８を順に通過する。
【００２０】
メイン流路１０には、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４がそれぞれ接続されている。これらラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４は、メイン流路１０のうちウォータポンプ３の上流部分とバルブ装置８とを接続している。
【００２１】
ラジエータ流路１１には、ラジエータ４が接続されている。ラジエータ流路１１では、ラジエータ４において、冷却水と外気との熱交換が行われる。
暖機流路１２には、ヒートエクスチェンジャ５が接続されている。ヒートエクスチェンジャ５とエンジン２との間には、オイル流路１８を通してエンジンオイルが循環している。暖機流路１２では、ヒートエクスチェンジャ５において、冷却水とエンジンオイルとの熱交換が行われる。すなわち、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも高い場合にオイルウォーマとして機能し、エンジンオイルを加熱する。一方、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも低い場合にオイルクーラとして機能し、エンジンオイルを冷却する。
【００２２】
空調流路１３には、ヒータコア６が接続されている。ヒータコア６は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。空調流路１３では、ヒータコア６において、冷却水とダクト内を流通する空調空気との熱交換が行われる。
ＥＧＲ流路１４には、ＥＧＲクーラ７が接続されている。ＥＧＲ流路１４では、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われる。
【００２３】
上述した冷却システム１では、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水が、バルブ装置８内に流入した後、バルブ装置８の動作によって各種流路１１〜１３に選択的に分配される。これにより、早期昇温や高水温（最適温）制御等を実現でき、車両の燃費向上が図られている。
【００２４】
＜バルブ装置＞
図２は、バルブ装置８の斜視図である。図３は、バルブ装置８の分解斜視図である。
図２、図３に示すように、バルブ装置８は、ケーシング２１と、ロータ２２（バルブ）（図３参照）と、駆動ユニット２３と、を主に備えている。
【００２５】
（ケーシング）
ケーシング２１は、有底筒状のケーシング本体２５と、ケーシング本体２５の開口部を閉塞する蓋体２６と、を有している。なお、以下の説明では、ケーシング２１の軸線Ｏ１に沿う方向を単にケース軸方向という。ケース軸方向において、ケーシング本体２５の周壁部３１に対してケーシング本体２５の底壁部３２に向かう方向を第１側といい、ケーシング本体２５の周壁部３１に対して蓋体２６に向かう方向を第２側という。さらに、軸線Ｏ１に直交する方向をケース径方向といい、軸線Ｏ１回りの方向をケース周方向という。
【００２６】
ケーシング本体２５の周壁部３１には、複数の取付片３３が形成されている。各取付片３３は、周壁部３１からケース径方向の外側に突設されている。バルブ装置８は、例えば各取付片３３を介してエンジンルーム内に固定される。なお、各取付片３３の位置や数等は、適宜変更が可能である。
【００２７】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図３、図４に示すように、周壁部３１における第２側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する流入ポート３７が形成されている。流入ポート３７には、流入ポート３７をケース径方向に貫通する流入口３７ａ（図４参照）が形成されている。流入口３７ａは、ケーシング２１内外を連通している。流入ポート３７の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、上述したメイン流路１０（図１参照）が接続される。
【００２８】
図４に示すように、周壁部３１において、軸線Ｏ１を間に挟んで流入ポート３７にケース径方向で対向する位置には、ケース径方向の外側に膨出するラジエータポート４１が形成されている。ラジエータポート４１には、フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂがケース軸方向に並んで形成されている。フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂは、ラジエータポート４１をそれぞれケース径方向に貫通している。本実施形態において、フェール開口４１ａは、上述した流入口３７ａにケース径方向で対向している。
また、ラジエータ流出口４１ｂは、フェール開口４１ａに対してケース軸方向の第１側に位置している。
【００２９】
ラジエータポート４１の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、ラジエータジョイント４２が接続されている。ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１とラジエータ流路１１（図１参照）の上流端部との間を接続している。なお、ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。
【００３０】
フェール開口４１ａには、サーモスタット４５が設けられている。すなわち、サーモスタット４５は、上述した流入口３７ａにケース径方向で対向している。サーモスタット４５は、ケーシング２１内を流れる冷却水の温度に応じてフェール開口４１ａを開閉する。
【００３１】
蓋体２６のうち、軸線Ｏ１に対してケース径方向でラジエータポート４１寄りに位置する部分には、ＥＧＲ流出口５１が形成されている。ＥＧＲ流出口５１は、蓋体２６をケース軸方向に貫通している。本実施形態において、ＥＧＲ流出口５１は、フェール開口４１ａの開口方向（ケース径方向）に交差（直交）している。また、ＥＧＲ流出口５１は、ケース軸方向から見た正面視において、サーモスタット４５に少なくとも一部が重なり合っている。
【００３２】
蓋体２６において、ＥＧＲ流出口５１の開口縁には、ＥＧＲジョイント５２が形成されている。ＥＧＲジョイント５２は、ケース軸方向の第２側に向かうに従いケース径方向の外側に延びる管状に形成され、ＥＧＲ流出口５１と上述したＥＧＲ流路１４（図１参照）の上流端部との間を接続している。本実施形態において、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６に一体に形成されている。但し、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６と別に形成されていてもよい。また、ＥＧＲ流出口５１やＥＧＲジョイント５２は、周壁部３１等に設けても構わない。
【００３３】
図３に示すように、周壁部３１において、ラジエータポート４１よりもケース軸方向の第１側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する暖機ポート５６が形成されている。暖機ポート５６には、暖機ポート５６をケース径方向に貫通する暖機流出口５６ａが形成されている。暖機ポート５６の開口端面には、暖機ジョイント６２が接続されている。暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６と上述した暖機流路１２（図１参照）の上流端部とを接続している。なお、暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。
【００３４】
図２に示すように、周壁部３１のうち、ケース軸方向におけるラジエータポート４１と暖機ポート５６との間であって、かつ暖機ポート５６に対してケース周方向で１８０°程度ずれた位置には、空調ポート６６が形成されている。空調ポート６６には、空調ポート６６をケース径方向に貫通する空調流出口６６ａが形成されている。空調ポート６６の開口端面には、空調ジョイント６８が接続されている。空調ジョイント６８は、空調ポート６６と上述した空調流路１３（図１参照）の上流端部とを接続している。なお、空調ジョイント６８は、空調ポート６６の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。
【００３５】
（駆動ユニット）
図２に示すように、駆動ユニット２３は、ケーシング本体２５の底壁部３２に取り付けられている。駆動ユニット２３は、図示しないモータや減速機構、制御基板等が収納されて構成されている。なお、図４に示すように、駆動ユニット２３と底壁部３２との間において、駆動ユニット２３と底壁部３２との締結部分以外の部分には隙間Ｃ１が設けられている。
【００３６】
（ロータ）
図３、図４に示すように、ロータ２２は、ケーシング２１内に収容されている。ロータ２２は、ケーシング２１の軸線Ｏ１と同軸に配置された円筒状に形成されている。ロータ２２は、軸線Ｏ１回りに回転することで、上述した各流出口（ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ）を開閉する。
【００３７】
図４に示すように、ロータ２２は、ロータ本体７２の内側に内側軸部７３がインサート成形されて構成されている。
ロータ本体７２は、第１の樹脂材料からなる。第１の樹脂材料については後で詳しく説明する。内側軸部７３は、第１の樹脂材料よりも硬度が高い材料（例えば、金属材料）により形成されている。内側軸部７３は、軸線Ｏ１と同軸で延在している。
なお、ロータ２２は、第１の樹脂材料により一体で形成しても構わない。
【００３８】
内側軸部７３の第１側端部は、底壁部３２に形成された貫通孔（大気開放部）３２ａを通して底壁部３２をケース軸方向に貫通している。内側軸部７３の第１側端部は、上述した底壁部３２に設けられた第１ブッシュ（第１軸受）７８に回転可能に支持されている。
具体的に、底壁部３２には、ケース軸方向の第２側に向けて第１軸収容壁７９が形成されている。第１軸収容壁７９は、上述した貫通孔３２ａを取り囲んでいる。第１軸収容壁７９の内側には、上述した第１ブッシュ７８が嵌合されている。
【００３９】
内側軸部７３のうち、第１ブッシュ７８よりもケース軸方向の第１側に位置する部分（底壁部３２よりも外側に位置する部分）には、連結部７３ａが形成されている。連結部７３ａは、内側軸部７３における連結部７３ａ以外の部分（大径部７３ｂ）よりも小径に形成されるとともに、外周面にスプラインが形成されている。連結部７３ａは、ケーシング２１の外部において、上述した駆動ユニット２３に連結されている。これにより、駆動ユニット２３の動力が内側軸部７３に伝達される。
【００４０】
内側軸部７３の第２側端部は、上述した蓋体２６に設けられた第２ブッシュ（第２軸受）８４に回転可能に支持されている。具体的に、蓋体２６には、ケース軸方向の第１側に向けて第２軸収容壁８６が形成されている。第２軸収容壁８６は、上述したＥＧＲ流出口５１よりもケース径方向の内側で、軸線Ｏ１を取り囲んでいる。第２軸収容壁８６の内側には、上述した第２ブッシュ８４が嵌合されている。
【００４１】
ロータ本体７２は、上述した内側軸部７３の周囲を取り囲んでいる。ロータ本体７２は、内側軸部７３を覆う外側軸部８１と、外側軸部８１を囲繞する弁筒部８２と、外側軸部８１及び弁筒部８２同士を連結するスポーク部８３と、を主に有している。
【００４２】
外側軸部８１は、内側軸部７３におけるケース軸方向の両端部を露出させた状態で、内側軸部７３の周囲を全周に亘って取り囲んでいる。本実施形態では、外側軸部８１及び内側軸部７３によってロータ２２の回転軸８５を構成している。
【００４３】
上述した第１軸収容壁７９内において、第１ブッシュ７８に対してケース軸方向の第２側に位置する部分には、第１リップシール８７が設けられている。第１リップシール８７は、第１軸収容壁７９の内周面と回転軸８５（外側軸部８１）の外周面との間をシールする。したがって、第１軸収容壁７９内において、第１リップシール８７よりもケース軸方向の第１側に位置する部分は、貫通孔３２ａを通じて大気に開放されている。
【００４４】
一方、上述した第２軸収容壁８６内において、第２ブッシュ８４に対してケース軸方向の第１側に位置する部分には、第２リップシール８８が設けられている。第２リップシール８８は、第２軸収容壁８６の内周面と回転軸８５（外側軸部８１）の外周面との間をシールする。蓋体２６には、蓋体２６をケース軸方向に貫通する貫通孔（大気開放部）９８が形成されている。具体的に、貫通孔９８は、蓋体２６において軸線Ｏ１と同軸に位置している。なお、蓋体２６において、貫通孔９８に対してケース径方向の外側に位置する部分には、樹脂成形時のピンゲートの跡である外側貫通孔９９が形成されている。本実施形態において、外側貫通孔９９は、軸線Ｏ１回りのケース周方向で間隔をあけて複数形成されている。
【００４５】
なお、貫通孔９８及び外側貫通孔９９の数や形状、位置等は、適宜設計変更が可能である。第２軸収容壁８６内において、回転軸８５と第２リップシール８８とのシール部分よりもケース軸方向の第２側に画成された空間は、貫通孔９８を通じて大気に開放されている。したがって、回転軸８５のケース軸方向における第２側端部（回転軸８５のうち、第２リップシール８８にシールされる外側軸部８１よりもケース軸方向の第２側に位置する部分）には、貫通孔９８を通じて大気圧が作用している。すなわち、回転軸８５の両端部に作用する圧力に差圧が生じないようになっている。なお、貫通孔９８は、軸線Ｏ１と同軸に限らず、蓋体２６のうち内側軸部７３（大径部７３ｂ）に少なくとも一部がケース軸方向で対向する位置に形成され、蓋体２６、第２ブッシュ８４、及び大径部７３ｂにおける第２側端面で画成された部分に連通していれば構わない。
【００４６】
弁筒部８２は、軸線Ｏ１と同軸に配置されている。弁筒部８２は、ケーシング２１内において、流入口３７ａよりもケース軸方向の第１側に位置する部分に配置されている。具体的に、弁筒部８２は、ケース軸方向において、フェール開口４１ａを回避し、かつラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａに跨る位置に配置されている。弁筒部８２の内側は、流入口３７ａを通してケーシング２１内に流入した冷却水がケース軸方向に流通する流通路９１を構成している。一方、ケーシング２１内において、弁筒部８２よりもケース軸方向の第２側に位置する部分は、流通路９１に連通する接続流路９２を構成している。なお、弁筒部８２の外周面（外表面）と、周壁部３１の内周面と、の間には、ケース径方向に隙間Ｃ２が設けられている。また、弁筒部８２におけるケース軸方向の第１側端面と、底壁部３２におけるケース軸方向の第２側端面と、の間には、軸方向に隙間Ｃ３が設けられている。
【００４７】
弁筒部８２において、上述したラジエータ流出口４１ｂとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通するラジエータ連通口９５が形成されている。ラジエータ連通口９５は、ケース径方向から見てラジエータ流出口４１ｂに挿入された摺動リング１３１と少なくとも一部が重なり合う場合に、ラジエータ連通口９５を通じてラジエータ流出口４１ｂと流通路９１内とを連通させる。
【００４８】
弁筒部８２において、上述した暖機流出口５６ａとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通する暖機連通口９６が形成されている。暖機連通口９６は、ケース径方向から見て暖機流出口５６ａに挿入された摺動リング１３１と少なくとも一部が重なり合う場合に、暖機連通口９６を通じて暖機流出口５６ａと流通路９１内とを連通させる。
【００４９】
弁筒部８２において、上述した空調流出口６６ａとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通する空調連通口９７が形成されている。空調連通口９７は、ケース径方向から見て空調流出口６６ａに挿入された摺動リング１３１と少なくとも一部が重なり合う場合に、空調連通口９７を通じて空調流出口６６ａと流通路９１内とを連通させる。
【００５０】
ロータ２２は、軸線Ｏ１回りの回転に伴い、流通路９１内と各流出口４１ｂ，５６ａ，６６ａとの連通及び遮断を切り替える。なお、流出口と連通口との連通パターンは、適宜設定が可能である。そして、流出口と連通口とのレイアウトは、設定した連通パターンに応じて切り替えることができる。なお、対応する流出口及び連通口同士は、少なくとも一部がケース軸方向でラップする位置に配置されていれば構わない。
【００５１】
続いて、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の接続部分の詳細について説明する。
なお、ラジエータポート４１とラジエータジョイント４２との接続部分、及び空調ポート６６と空調ジョイント６８との接続部分については、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の接続部分と同等の構成であるため、説明を省略する。
【００５２】
図５は、図２のＶ−Ｖ線に相当する拡大断面図である。以下の説明では、暖機流出口５６ａの軸線Ｏ２に沿う方向をポート軸方向（第１方向）という場合がある。この場合、ポート軸方向において、暖機ポート５６に対して軸線Ｏ１に向かう方向を内側といい、暖機ポート５６に対して軸線Ｏ１から離間する方向を外側という。また、軸線Ｏ２に直交する方向をポート径方向（第２方向）といい、軸線Ｏ２回りの方向をポート周方向という場合がある。
図５に示すように、暖機ポート５６は、ポート軸方向に延びるシール筒部（シール壁、第１規制部）１０１と、シール筒部１０１からポート径方向の外側に張り出すポートフランジ部１０２と、を有している。
【００５３】
シール筒部１０１の内側は、上述した暖機流出口５６ａを構成している。本実施形態において、シール筒部１０１の内径は、ポート軸方向の外側端部の除く領域で一様に設定されている。
【００５４】
ポートフランジ部１０２の外周部分には、ポート軸方向の外側に突出する囲繞壁１０５が形成されている。囲繞壁１０５は、ポートフランジ部１０２の全周に亘って形成されている。
ポートフランジ部１０２において、囲繞壁１０５に対してポート径方向の内側に位置する部分には、ポート軸方向の外側に突出するポート接合部１０６が形成されている。ポート接合部１０６は、ポートフランジ部１０２の全周に亘って形成されている。
【００５５】
図５の例において、ポート接合部１０６の高さ（ポート軸方向での寸法）は、シール筒部１０１及び囲繞壁１０５よりも低くなっている。ポート接合部１０６の幅（ポート径方向での寸法）は、シール筒部１０１及び囲繞壁１０５よりも広くなっている。
【００５６】
暖機ジョイント６２は、軸線Ｏ２と同軸に配置されたジョイント筒部１１０と、ジョイント筒部１１０におけるポート軸方向の内側端部からポート径方向の外側に張り出すジョイントフランジ部１１１と、を有している。
【００５７】
ジョイントフランジ部１１１は、外径がポートフランジ部１０２と同等で、かつ内径がシール筒部１０１の外径よりも大きい環状に形成されている。ジョイントフランジ部１１１の内周部分には、ポート軸方向の内側に突出するジョイント接合部１１３が形成されている。ジョイント接合部１１３は、ポート接合部１０６にポート軸方向で対向している。
暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２は、ポート接合部１０６とジョイント接合部１１３との対向面同士が振動溶着されることで、互いに接合されている。
【００５８】
暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２が接合された状態において、上述した囲繞壁１０５は、ジョイントフランジ部１１１の外周部分にポート軸方向で近接又は当接している。各接合部１０６，１１３に対してポート径方向の外側の領域には、各接合部１０６，１１３、各フランジ部１０２，１１１及び囲繞壁１０５により画成された第１バリ収容部１１６が形成されている。第１バリ収容部１１６は、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の接合時に発生するバリを収容する。この場合、囲繞壁１０５は、接合時に発生するバリがポート径方向の外側（ケーシング２１の外部）に飛散するのを規制する。
【００５９】
ジョイント筒部１１０は、ジョイントフランジ部１１１の内周縁からポート軸方向の外側に延在している。ジョイント筒部１１０は、ポート軸方向の外側に向かうに従い段々と縮径する多段筒状に形成されている。具体的に、ジョイント筒部１１０は、大径部１２１、中径部１２２及び小径部１２３がポート軸方向の外側に向けて順に連なっている。
【００６０】
大径部１２１は、上述したシール筒部１０１に対してポート径方向の外側に間隔をあけた状態で、シール筒部１０１を囲繞している。各接合部１０６，１１３に対してポート径方向の内側の領域には、各接合部１０６，１１３、シール筒部１０１、ポートフランジ部１０２、ジョイント筒部１１０により画成された第２バリ収容部１２６が形成されている。第２バリ収容部１２６は、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の接合時に発生するバリを収容する。この場合、シール筒部１０１は、接合時に発生するバリがポート径方向の内側（ケーシング２１の内部）に飛散するのを規制する。
【００６１】
中径部１２２は、シール筒部１０１に対してポート軸方向に隙間Ｑ１をあけて対向している。
【００６２】
本実施形態において、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２で囲まれた部分には、シール機構１３０が設けられている。シール機構１３０は、摺動リング１３１と、付勢部材１３２と、シールリング１３３と、ホルダ１３４と、を有している。
なお、図３に示すように、上述したラジエータポート４１内及び空調ポート６６内にも、暖機ポート５６内に設けられたシール機構１３０と同様の構成からなるシール機構１３０が設けられている。本実施形態では、ラジエータポート４１内及び空調ポート６６内に設けられたシール機構１３０は、暖機ポート５６内に設けられたシール機構１３０と同様の符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図５に示すように、摺動リング１３１は、暖機流出口５６ａ内に挿入されている。
摺動リング１３１は、軸線Ｏ２と同軸に延びるとともに、ポート軸方向の外側に向かうに従い外径が段々を縮径する多段筒状に形成されている。具体的に、ポート軸方向の内側に位置する大径部１４１と、大径部１４１に対してポート軸方向の外側に連なる小径部１４２と、を有している。
【００６４】
大径部１４１の外周面は、シール筒部１０１の内周面に摺動可能に構成されている。すなわち、大径部１４１は、暖機ポート５６に対するポート径方向への移動がシール筒部１０１により規制されている。大径部１４１におけるポート軸方向の内側端面は、弁筒部８２の外周面に摺動する摺動面１４１ａを構成している。なお、本実施形態において、摺動面１４１ａは、弁筒部８２の曲率半径に倣って形成された湾曲面とされている。
【００６５】
小径部１４２の外周面は、大径部１４１の外周面に対して段差面（対向面）１４３を介して連なっている。段差面１４３は、ポート軸方向の内側に向かうに従いポート径方向の外側に傾斜した後、ポート径方向の外側にさらに延設されている。したがって、小径部１４２の外周面と、シール筒部１０１の内周面と、の間には、ポート径方向にシール隙間Ｑ２が設けられている。
一方、小径部１４２の内周面は、大径部１４１の内周面に滑らかに連なっている。小径部１４２におけるポート軸方向の外側端面（以下、「座面１４２ａ」という。）は、ポート軸方向に直交する平坦面に形成されている。小径部１４２の座面１４２ａは、ポート軸方向においてシール筒部１０１の外側端面と同等の位置に配置されている。
なお、摺動リング１３１は、暖機ジョイント６２に対してポート径方向及びポート軸方向で離間している。
【００６６】
摺動リング１３１は、第２の樹脂材料からなる。第２の樹脂材料については後で詳しく説明する。摺動リング１３１は、典型的には、第２の樹脂材料の射出成形品又は切削品である。射出成形又は切削以外の他の成形方法による成形品であってもよい。
【００６７】
付勢部材１３２は、摺動リング１３１の座面１４２ａと、暖機ジョイント６２における小径部１２３のポート軸方向の内側端面と、の間に介在している。付勢部材１３２は、例えばウェーブスプリングである。付勢部材１３２は、摺動リング１３１をポート軸方向の内側に向けて（弁筒部８２に向けて）付勢している。
【００６８】
シールリング１３３は、例えばＹパッキンである。シールリング１３３は、開口部（二股部）をポート軸方向の内側に向けた状態で、摺動リング１３１の小径部１４２に外挿されている。具体的に、シールリング１３３は、上述したシール隙間Ｑ２内に配置された状態で、二股部の各先端部が小径部１４２の外周面及びシール筒部１０１の内周面にそれぞれ摺動可能に密接している。なお、シール隙間Ｑ２内において、シールリング１３３に対してポート軸方向の内側領域は、シール筒部１０１の内周面と摺動リング１３１との間を通じてケーシング２１の液圧が導入される。この場合、段差面１４３は、摺動リング１３１上で摺動面１４１ａとポート軸方向で対向し、ケーシング２１内の冷却水の液圧を受けてポート軸方向の内側に押圧される受圧面を構成している。
【００６９】
図６は、図５のＶＩ部拡大図である。
ここで、摺動リング１３１において、段差面１４３の面積Ｓ１と、摺動面１４１ａの面積Ｓ２とは、以下の式（１），（２）を満たすように設定されている。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ            …（１）
α≦ｋ＜１                      …（２）
ｋ：摺動面１４１ａと弁筒部８２との間の微少隙間を流れる冷却水の圧力減少定数
α：冷却水の物性によって決まる圧力減少定数の下限値
なお、段差面１４３の面積Ｓ１と摺動面１４１ａの面積Ｓ２は、ポート軸方向に投影したときの面積を意味する。
【００７０】
式（２）におけるαは、冷却水の種類や、使用環境（例えば、温度）等によって決まる圧力減少定数の標準値である。例えば、通常使用条件下において、水の場合にはα＝１／２となる。使用する冷却水の物性が変化した場合には、α＝１／３等に変化する。
また、式（２）における圧力減少定数ｋは、摺動面１４１ａがポート径方向の外側端縁から内側端縁にかけて均一に弁筒部８２に接しているときには、圧力減少定数の標準値であるα（例えば、１／２）となる。但し、摺動リング１３１の製造誤差や組付け誤差等によって、摺動面１４１ａの外周部分と弁筒部８２との間の隙間が摺動面１４１ａの内周部分に対して僅かに増大することがある。この場合、式（２）における圧力減少定数ｋは、次第にｋ＝１に近づくことになる。
【００７１】
本実施形態では、摺動リング１３１の摺動面１４１ａと弁筒部８２の外周面との間に、摺動を許容するために微小な隙間があることを前提として、段差面１４３と摺動面１４１ａの各面積Ｓ１，Ｓ２の関係が式（１），（２）によって決められている。
すなわち、摺動リング１３１の段差面１４３には、上述したようにケーシング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用する。一方で、摺動面１４１ａには、ケーシング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用しない。具体的に、冷却水の圧力は、摺動面１４１ａと弁筒部８２の間の微小な隙間を冷却水がポート径方向の外側端縁から内側端縁に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつ作用する。このとき、冷却水の圧力は、ポート径方向の内側に向かって漸減しつつ、摺動リング１３１をポート軸方向の外側に押し上げようとする。
【００７２】
その結果、摺動リング１３１の段差面１４３には、段差面１４３の面積Ｓ１にケーシング２１内の圧力Ｐを乗じた力がそのまま作用する。一方、摺動リング１３１の摺動面１４１ａには、摺動面１４１ａの面積Ｓ２にケーシング２１内の圧力Ｐと圧力減少定数ｋとを乗じた力が作用する。
【００７３】
本実施形態のバルブ装置８は、式（１）からも明らかなようにｋ×Ｓ２≦Ｓ１が成り立つように面積Ｓ１，Ｓ２が設定されている。このため、Ｐ×ｋ×Ｓ２≦Ｐ×Ｓ１の関係も成り立つ。
したがって、摺動リング１３１の段差面１４３に作用する押し付け方向の力Ｆ１（Ｆ１＝Ｐ×Ｓ１）は、摺動リング１３１の摺動面１４１ａに作用する浮き上がり方向の力Ｆ２（Ｆ２＝Ｐ×ｋ×Ｓ２）以上に大きくなる。よって、本実施形態のバルブ装置８においては、ケーシング２１内の冷却水の圧力の関係のみによっても、摺動リング１３１と弁筒部８２との間をシールすることができる。
【００７４】
一方、本実施形態では、上述したように摺動リング１３１の段差面１４３の面積Ｓ１が摺動面１４１ａの面積Ｓ２よりも小さい。そのため、ケーシング２１内の冷却水の圧力が大きくなっても、摺動リング１３１の摺動面１４１ａが過剰な力で弁筒部８２に押し付けられるのを抑制できる。したがって、本実施形態のバルブ装置８を採用した場合には、ロータ２２を回転駆動する駆動ユニット２３の大型化及び高出力化を回避することができる上、摺動リング１３１や各ブッシュ７８，８４（図４参照）の早期摩耗を抑制できる。
【００７５】
このように、本実施形態では、摺動リング１３１に作用するポート軸方向の内側への押し付け力が、摺動リング１３１に作用するポート軸方向の外側への浮き上がり力を下回らない範囲で、摺動面１４１ａの面積Ｓ２が段差面１４３の面積Ｓ１よりも大きく設定されている。そのため、弁筒部８２に対する摺動リング１３１の過剰な力での押し付けを抑制しつつ、摺動リング１３１と弁筒部８２との間をシールできる。
【００７６】
本実施形態では、駆動ユニット２３は、ロータ２２を３ｍ／分以下の周速で回転駆動するように構成されている。周速は、ロータ２２の外周面に対する摺動面１４１ａの摺動速度に相当する。摺動速度が遅いため、摺動面１４１ａの摩耗係数が大きくても、摺動リング１３１の溶融や過剰摩耗を抑制でき、シール性能を長期間維持することができる。摺動速度は２ｍ／分以下が好ましい。
また、バルブ装置８は、ロータ２２の外周面に対する摺動面１４１ａの摺動速度（ｍ／分）をｘとし、バルブ装置８が摺動可能な面圧（Ｐａ）をｙとしたときに、ｘ＋ｙ≦４の関係を満たすように構成されていることが好ましい。例えば、図７に示すように、ロータ２２の外周面に対する摺動面１４１ａの摺動速度が３ｍ／分のときは１ＭＰａ以下の面圧で摺動可能に構成されていることが好ましい。摺動速度が２ｍ／分のときは２ＭＰａ以下の面圧で摺動可能に構成されていることが好ましい。摺動速度が１ｍ／分のときは３ＭＰａ以下の面圧で摺動可能に構成されていることが好ましい。
バルブ装置８は、１ＭＰａ以下の面圧で、３ｍ／分以下の摺動速度で摺動可能に構成されていることが好ましい。つまり、摺動速度（ｍ／分）と面圧（ＭＰａ）とが、図７にてハッチングを施した領域内（０ｍ／分≦摺動速度≦３ｍ／分、０ＭＰａ＜面圧≦１ＭＰａ）に存在することが好ましい。面圧が１ＭＰａ以下であれば、摺動リング１３１の溶融や過剰摩耗をより効果的に抑制できる。
バルブ装置８は、１ＭＰａ以下の面圧で、２ｍ／分以下の摺動速度で摺動可能に構成されていることが特に好ましい。
摺動速度の下限は、例えば０ｍ／分である。
面圧の下限は、例えば０．０２ＭＰａである。
【００７７】
本実施形態では、摺動リング１３１の大径部１４１は、摩耗代をとって形成されている。そのため、大径部１４１のポート軸方向の内側端部が摩耗し摺動面１４１ａがポート軸方向の外側に後退しても、摩耗代の範囲内であれば、摺動リング１３１と弁筒部８２との間をシールすることができる。
摩耗代は、例えば０．５〜１０ｍｍの範囲で設定される。
【００７８】
上述したホルダ１３４は、シール隙間Ｑ２内において、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２に対してポート軸方向に移動可能に構成されている。また、ホルダ１３４は、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の少なくとも何れかにポート軸方向で離間可能に配置されている。具体的に、ホルダ１３４は、ホルダ筒部１５１、ホルダフランジ部１５２と、規制部１５３を有している。
【００７９】
ホルダ筒部１５１は、ポート軸方向に延在している。ホルダ筒部１５１は、上述したシール隙間Ｑ２内にポート軸方向の外側から挿入されている。ホルダ筒部１５１におけるポート軸方向の内側端面には、上述したシールリング１３３の底部が当接可能に構成されている。すなわち、ホルダ筒部１５１は、シールリング１３３のポート軸方向の外側への移動を規制する。
【００８０】
本実施形態のホルダ１３４は、ホルダ筒部１５１が小径部１４２にポート軸方向でラップした状態で、小径部１４２を囲繞している。この場合、ホルダ１３４は、暖機ジョイント６２及び摺動リング１３１から離間した状態で、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２と摺動リング１３１との間を仕切り、かつ摺動リング１３１のポート径方向の移動を規制する。なお、ホルダ筒部１５１は、シールリング１３３にポート軸方向で当接可能な構成であれば、シール筒部１０１に圧入される構成であっても、シール筒部１０１や摺動リング１３１に対して摺動する構成であっても構わない。
【００８１】
ホルダフランジ部１５２は、ホルダ筒部１５１におけるポート軸方向の外側端部からポート径方向の外側に突設されている。ホルダフランジ部１５２は、シール筒部１０１におけるポート軸方向の外側端面と、中径部１２２におけるポート軸方向の内側端面と、の間の隙間Ｑ１に配置されている。ホルダフランジ部１５２におけるポート軸方向の厚さは、隙間Ｑ１よりも薄くなっている。したがって、ホルダ１３４は、隙間Ｑ１とホルダフランジ部１５２のポート軸方向の厚さの差分だけポート軸方向に移動可能に構成されている。
この場合、ホルダ１３４のポート軸方向の内側への移動は、シール筒部１０１により規制される。一方、ホルダ１３４のポート軸方向の外側への移動は、中径部１２２により規制される。したがって、シールリング１３３が所望の位置（小径部１４２の外周面及びシール筒部１０１の内周面の間）に保持される。
【００８２】
暖機ポート５６と暖機ジョイント６２との接合時等（シールリング１３３に液圧が作用していない状態）において、ポート軸方向の内側を重力方向の下方にしてバルブ装置８を載置した場合には、ホルダフランジ部１５２がシール筒部１０１にポート軸方向で支持される。また、ホルダフランジ部１５２は、暖機ジョイント６２から離間して保持される。
なお、ホルダ１３４は、上述したように暖機ポート５６と暖機ジョイント６２との接合時において、少なくとも暖機ジョイント６２から離間していれば構わない。ここでいう「離間」とは、ホルダ１３４（ホルダフランジ部１５２）と暖機ジョイント６２（中径部１２２）との間がポート軸方向で５０μｍ以上の隙間を有することを言う。但し、シールリング１３３に液圧が作用した際に、ホルダ１３４が暖機ジョイント６２に対してポート軸方向の外側に移動した場合には、ホルダフランジ部１５２が中径部１２２にポート軸方向で当接しても構わない。
【００８３】
規制部１５３は、ホルダ筒部１５１の内周部分からポート軸方向の外側に突設された筒状に形成されている。規制部１５３は、付勢部材１３２のポート径方向の移動を、ホルダ筒部１５１とともに規制する。規制部１５３は、上述した中径部１２２におけるポート軸方向の内側端面よりもポート軸方向の外側に突出している。規制部１５３は、ジョイント筒部１１０の中径部１２２に対してポート径方向に離間し、小径部１２３に対してポート軸方向に離間している。なお、規制部１５３は、筒状に限らず、ポート周方向に間欠的に形成されていても構わない。
【００８４】
上述した暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２は、例えば以下の方法で組み付られる。
まず、暖機流出口５６ａ内に摺動リング１３１を挿入した後、シールリング１３３、ホルダ１３４、付勢部材１３２を順次セットする。この際、ホルダ１３４のホルダフランジ部１５２が、シール筒部１０１にポート軸方向で当接する位置まで、ホルダ１３４及びシールリング１３３を押し込むことが好ましい。
【００８５】
続いて、暖機ジョイント６２のジョイント接合部１１３と、暖機ポート５６のポート接合部１０６と、が当接するように、暖機ジョイント６２を暖機ポート５６にセットし、両接合部１０６，１１３同士を振動溶着する。この際、ホルダ１３４と暖機ジョイント６２が離間した状態で、両接合部１０６，１１３が振動溶着される。なお、ラジエータポート４１とラジエータジョイント４２との接続部分、及び空調ポート６６と空調ジョイント６８との接続部分についても、上述した方法と同様の方法により組み付けることが可能である。
【００８６】
［第１の樹脂材料］
第１の樹脂材料は、第１の樹脂を主成分として含む。第１の樹脂材料は、第１の樹脂以外の他の樹脂を含んでもよい。第１の樹脂材料は、樹脂以外の他の成分を含んでもよい。
「主成分」とは、樹脂材料に含まれる樹脂のうち、最も含有量の多い樹脂を意味する。例えば樹脂材料に含まれる樹脂が２つである場合、主成分の含有量は、樹脂材料に含まれる全ての樹脂の総質量に対して５０質量％超である。
第１の樹脂は、第１の樹脂材料に含まれる成分のうち、最も含有量の多い成分であることが好ましい。例えば第１の樹脂材料に含まれる成分が２つである場合、第１の樹脂の含有量は、第１の樹脂材料の総質量に対して５０質量％超であることが好ましい。
【００８７】
第１の樹脂としては、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、芳香族ポリエーテルケトン（例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））、ポリアミド（ＰＡ）、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリアセタール、シンジオタクチックポリスチレンが挙げられる。これらの中では、熱的、機械的性質の点で、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ及びＰＡからなる群から選ばれる樹脂が好ましい。
ＰＡとしては、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド等が挙げられ、例えば、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６１０、ＰＡ６１２、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ６Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１０Ｔ、ＰＡ６Ｔ／ＰＡ１１共重合体、ＰＡ６Ｔ／ＰＡ１２共重合体、ＰＡ６Ｔ／ＰＡ６６共重合体、ＰＡ６Ｔ／ＰＡ６Ｉ共重合体、ＰＡ６Ｔ／ＰＡ６Ｉ／ＰＡ６６共重合体、ヘキサメチレンジアミン／２−メチル−１，５−ペンタメチレンジアミン／テレフタル酸共重合体、ポリペンタメチレンテレフタラミド、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）が挙げられる。
なお、ＰＡ６Ｔ／ＰＡ１１共重合体はＰＡ６ＴとＰＡ１１との共重合体を示し、他の共重合体も同様である。
【００８８】
第１の樹脂としては、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ及びＰＡからなる群から選ばれる樹脂が好ましく、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ６又はＰＡ６６がより好ましく、ＰＰＳが特に好ましい。
第１の樹脂が上記樹脂であると、ロータ２２の外周面（弁筒部８２の外周面）と摺動リング１３１の摺動面１４１ａとを、同種の樹脂を主成分とする樹脂材料からなる構成としつつ、ロータ２２の外周面の硬度、耐衝撃性の特性と、摺動リング１３１の摺動面の低摩擦性、低摩耗性の特性とを共に優れたものにできる。また、上記樹脂は射出成形可能であるため製造コストを低減できる。
特に、第１の樹脂がＰＰＳである（したがって第２の樹脂もＰＰＳである）場合には、ロータ２２の外周面、摺動リング１３１の摺動面１４１ａそれぞれの耐クリープ性がより優れており、クリープによるシール性能の低下を抑制でき、長期にわたってシール性能を維持できる。
【００８９】
他の樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。他の樹脂として、第１の樹脂として例示した樹脂（ただし、第１の樹脂とは異なる）を用いてもよい。
他の成分としては、例えば無機充填材等が挙げられる。
無機充填材は、例えば繊維状、板状、粉末状、粒状等であってよい。無機充填材の具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維（ＰＡＮ系、ピッチ系等）、鉱物粉等が挙げられる。
これら他の成分はいずれか１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
第１の樹脂材料は、ロータ２２の硬度、耐衝撃性の点から、ガラス繊維を含むことが好ましい。
【００９０】
第１の樹脂材料中の第１の樹脂の含有量は、第１の樹脂が主成分となる範囲で適宜選定できる。第１の樹脂が主成分であることにより、第１の樹脂の特性が十分に発現し、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料との線膨張係数等の熱的特性の差をより小さくできる。
【００９１】
第１の樹脂材料の線膨張係数は、１×１０−５〜１０×１０−５／Ｋが好ましく、１×１０−５〜６×１０−５／Ｋがより好ましい。線膨張係数が上記範囲内であると、シール性能がより優れる。
線膨張係数は、−３０〜９０℃における平均膨張係数であり、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用い、ＡＳＴＭ  Ｄ６９６に従って測定される。
【００９２】
［第２の樹脂材料］
第２の樹脂材料は、第２の樹脂を主成分として含む。第２の樹脂材料は、第２の樹脂以外の他の樹脂を含んでもよい。第２の樹脂材料は、樹脂以外の他の成分を含んでもよい。
「主成分」は上記と同義である。例えば第２の樹脂材料に含まれる樹脂が２つである場合、第２の樹脂の含有量は、第２の樹脂材料に含まれる全ての樹脂の総質量に対して５０質量％超である。
第２の樹脂は、第２の樹脂材料に含まれる成分のうち、最も含有量の多い成分であることが好ましい。例えば第２の樹脂材料に含まれる成分が２つである場合、第２の樹脂の含有量は、第２の樹脂材料の総質量に対して５０質量％超であることが好ましい。
【００９３】
第２の樹脂は、第１の樹脂と同種の樹脂である。
「同種」は、樹脂を特徴付ける構造、例えば必須の単量体単位が同じであることを示す。平均分子量、２種以上の単量体単位を含む場合の各単量体単位の比率等が異なっていても構わない。例えばＰＡ６Ｔ及びＰＡ１０Ｔは、共にポリアミド構造を有するため、同種の樹脂である。
第１の樹脂及び第２の樹脂は、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡのいずれか１つに共に属することが好ましく、共にＰＰＳであることが特に好ましい。
【００９４】
他の樹脂としては、第１の樹脂材料における他の樹脂と同様のものが挙げられる。
他の成分としては、第１の樹脂材料における他の成分と同様のものが挙げられる。
第２の樹脂材料は、摺動面の低摩擦性、低摩耗性の点から、炭素繊維及びＰＴＦＥのいずれか一方又は両方を含むことが好ましい。
【００９５】
第２の樹脂材料中の第２の樹脂の含有量は、第２の樹脂が主成分となる範囲で適宜選定できる。第２の樹脂が主成分であることにより、第２の樹脂の特性が十分に発現し、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料との線膨張係数等の熱的特性の差をより小さくできる。
【００９６】
第２の樹脂材料の線膨張係数は、第１の樹脂材料の線膨張係数に対して４０〜２５０％であることが好ましく、５０〜２００％であることがより好ましい。第１の樹脂及び第２の樹脂の線膨張係数の差が少ないほど、温度変化によってロータ２２及び摺動リング１３１の寸法が変化したときに、ロータ２２の外周面と摺動リング１３１の摺動面１４１ａとの間に生じる隙間を小さくできる。
【００９７】
［バルブ装置の動作方法］
次に、上述したバルブ装置８の動作方法を説明する。
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ３により送出される冷却水は、エンジン２で熱交換された後、バルブ装置８に向けて流通する。図４に示すように、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水は、流入口３７ａを通してケーシング２１内の接続流路９２内に流入する。
【００９８】
接続流路９２内に流入した冷却水のうち、一部の冷却水はＥＧＲ流出口５１内に流入する。ＥＧＲ流出口５１内に流入した冷却水は、ＥＧＲジョイント５２を通ってＥＧＲ流路１４内に供給される。ＥＧＲ流路１４内に供給された冷却水は、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われた後、メイン流路１０に戻される。
【００９９】
一方、接続流路９２内に流入した冷却水のうち、ＥＧＲ流出口５１内に流入しなかった冷却水は、ケース軸方向の第２側から流通路９１内に流入する。流通路９１内に流入した冷却水は、流通路９１内をケース軸方向に流通する過程で各流出口に分配される。すなわち、流通路９１内に流入する冷却水は、各流出口のうち連通口に連通している流出口を通して各流路１１〜１３に分配される。
【０１００】
バルブ装置８において、流出口と連通口との連通パターンを切り替えるには、ロータ２２を軸線Ｏ１回りに回転させる。そして、設定したい連通パターンに対応する位置でロータ２２の回転を停止させることで、ロータ２２の停止位置に応じた連通パターンで流出口と連通口とが連通する。
【０１０１】
このように、本実施形態では、ロータ２２の外周面と、摺動リング１３１の摺動面１４１ａとが、同種の樹脂を主成分とする樹脂材料からなる構成とした。
ロータ２２の外周面を形成している第１の樹脂材料と、摺動リング１３１の摺動面１４１ａを形成している第２の樹脂材料とは、同種の樹脂を主成分とするため、線膨張係数等の熱的特性の差が少ない。
したがって、上記構成によれば、温度変化によってロータ２２及び摺動リング１３１の寸法が変化したときに、各樹脂材料の膨張又は収縮による寸法変化の差が少ないため、寸法変化したとしても、バルブの外周面と摺動リングの摺動面との間に生じる隙間を小さくでき、隙間から漏れる流体の量を少なくできる。
また、上記構成によれば、ロータ２２の外周面がＰＰＳで構成され、摺動リング１３１の摺動面１４１ａがＰＴＦＥで構成される場合に比べて、摺動面１４１ａの摩耗係数が大きく、摩耗しやすい。したがって、製造直後にロータ２２の外周面や摺動リング１３１の摺動面１４１ａに寸法誤差が存在していても、摺動面１４１ａが摩耗することで寸法誤差が低減され、シール性能が向上する。
【０１０２】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述した実施形態では、バルブ装置８がエンジン２の冷却システム１に搭載された構成について説明したが、この構成のみに限らず、その他のシステムに搭載しても構わない。
上述した実施形態では、バルブ装置８に流入した冷却水を、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４に分配する構成について説明したが、この構成のみに限られない。バルブ装置８は、バルブ装置８内に流入する冷却水を少なくとも２つの流路に分配する構成であれば構わない。
また、各連通口や流出口のレイアウトや種類、形状等についても適宜変更が可能である。
【０１０３】
上述した実施形態では、例えば流入口、各連通口及び各流出口が弁筒部８２及びケーシング２１をそれぞれケース径方向に貫通している構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば各連通口及び各流出口は、弁筒部８２及びケーシング２１をそれぞれケース軸方向に貫通していても構わない。
上述した実施形態では、流出ポート及びジョイントの接合に、振動溶着を用いた場合について説明したが、この構成のみに限らず、種々の溶着方法（超音波溶着等）や接着等であっても構わない。
【０１０４】
上述した実施形態では、シール筒部１０１がシール壁及び第１規制部を兼ねる構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、シール壁及び第１規制部を別々に有する構成であっても構わない。
上述した実施形態では、ホルダ１３４が、暖機ジョイント６２に対してポート軸方向で離間可能に配置された構成、並びに暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の双方に対してポート軸方向で離間可能に配置された構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、ホルダ１３４は、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の少なくとも何れかに離間可能に配置されていればよい。この場合、ホルダ１３４は、暖機ポート５６のみに離間可能に配置（暖機ジョイント６２に当接）されていても構わない。また、ホルダ１３４と、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の少なくとも何れかと、はポート径方向に離間可能に配置していても構わない。
【０１０５】
上述した実施形態では、バルブが円筒形状のロータ２２で、ロータ２２がケーシング本体２５内に回転可能に収容された構成について説明したが、この構成のみに限られない。
バルブは、円筒形状以外の他のバルブであっても構わない。その他のバルブとしては、例えば球状等のロータ、スライダ等が挙げられる。スライダは、例えば流出口に連通する連通口が形成された板状のバルブである。スライダは、ケーシング本体２５内に収容されてケーシング本体２５内を摺動可能に構成される。スライダが摺動する過程において、流出口と連通口との少なくとも一部が重なり合う場合に摺動リングを通じて流出口と連通口とが連通する。
ロータ２２の代わりにスライダを用いる構成とした場合には、スライダは３ｍ／分以下の速度で摺動可能とすることが好ましく、２ｍ／分以下の周速で摺動可能とすることがより好ましい。また、スライダの摺動時にスライダの外表面と摺動リングの摺動面との間に作用する面圧は、１ＭＰａ以下とすることが好ましい。
【０１０６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【実施例】
【０１０７】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。【０１０８】
（実施例１）
以下の手順で、ロータ２２（バルブ）と摺動リング１３１とを作製した。このロータ２２及び摺動リング１３１を用いて、前記した実施形態に係るバルブ装置８と同様の構成のバルブ装置を作製した。
第１の樹脂材料として下記の樹脂材料Ａ１を用い、内側軸部７３に対してロータ本体７２をインサート成形し、ロータ２２を作製した。
樹脂材料Ａ１：ＰＰＳを樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：２×１０−５／Ｋ）。
第２の樹脂材料として下記の樹脂材料Ａ２を射出成形して摺動リング１３１を作製した。
樹脂材料Ａ２：ＰＰＳを樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：４×１０−５／Ｋ）。【０１０９】
（実施例２）
第１の樹脂材料を下記の樹脂材料Ｂ１に変更し、第２の樹脂材料を下記の樹脂材料Ｂ２に変更した以外は実施例１と同様にしてバルブ装置を作製した。
樹脂材料Ｂ１：ＰＥＥＫを樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：５×１０−５／Ｋ）。
樹脂材料Ｂ２：ＰＥＥＫを樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：３×１０−５／Ｋ）。【０１１０】
（実施例３）
第１の樹脂材料を下記の樹脂材料Ｃ１に変更し、第２の樹脂材料を下記の樹脂材料Ｃ２に変更した以外は実施例１と同様にしてバルブ装置を作製した。
樹脂材料Ｃ１：ＰＡ６６を樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：３×１０−５／Ｋ）。
樹脂材料Ｃ２：ＰＡ６を樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：７．５×１０−５／Ｋ）。【０１１１】
（比較例１）
第１の樹脂材料を下記の樹脂材料Ｄ１に変更し、第２の樹脂材料を下記の樹脂材料Ｄ２に変更した以外は実施例１と同様にしてバルブ装置を作製した。
樹脂材料Ｄ１：ＰＰＳを樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：２×１０−５／Ｋ）。
樹脂材料Ｄ２：ＰＴＦＥを樹脂の主成分として含む樹脂材料（線膨張係数：１０×１０−５／Ｋ）。【０１１２】
（耐クリープ性の評価）
実施例１〜３、比較例１のバルブ装置について、クリープ特性をＡＳＴＭ  Ｄ６２１に準拠して、面圧１３．７ＭＰａ、常温、２４時間の条件で評価した。結果を表１に示す。
＜評価基準＞
Ａ：クリープ特性が１％以下。
Ｂ：クリープ特性が１％超１０％以下。
Ｃ：クリープ特性が１０％超。【０１１３】
（線膨張係数の差の評価）
実施例１〜３、比較例１で用いた第１の樹脂材料の線膨張係数（／Ｋ）に対する第２の樹脂材料の線膨張係数（／Ｋ）の割合（％）を算出し、以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
＜評価基準＞
Ａ：前記割合が５０％以上２００％以下。
Ｂ：前記割合が４０％以上５０％未満、又は２００％超２５０％以下。
Ｃ：前記割合が４０％未満、又は２５０％超。【０１１４】
（漏れ量の評価）
実施例１、比較例１のバルブ装置について、以下の手順で、２５℃又は８０℃の冷却水（ＨＯＮＤＡ社製１１ＬＬＣ  ５０±２％濃度）の漏れ量を測定した。雰囲気温度は冷却水温と同じとした。
（１）バルブ装置８のラジエータジョイント４２、暖機ジョイント６２、空調ジョイント６８、ＥＧＲジョイント５２それぞれに、弁を備えた流路を接続し、これらすべての流路を閉状態とした。
（２）バルブ装置８のロータ２２の回転位置を、ロータ２２のラジエータ連通口９５、暖機連通口９６、空調連通口９７がいずれも摺動リング１３１と重なり合わない位置とした。
（３）冷却水を収容した圧力タンクと、バルブ装置８の流入ポート３７とを、弁を備えた流路で接続した。圧力タンクにエアを供給し、エアにより冷却水を加圧した。これにより、圧力タンクの冷却水を流入ポート３７に供給し、ケーシング２１内に圧力をかけた。
（４）漏れ量を測定する箇所のジョイント（本実施例では、暖機ジョイント６２）に接続した流路のバルブを開として、漏れ量を測定する箇所のジョイント側を大気開放した。エアによる圧力を次第に増加させながら、前記流路から流出する冷却液の液量を電子天秤で測定し、その測定値を漏れ量とした。
結果を図８に示す。図８は、横軸にケーシング本体２５の流通路９１と摺動リング１３１内との差圧（ｋＰａ）、縦軸に漏れ量（Ｌ／分）をとったグラフである。図８中、「ＰＰＳ＿２５℃」、「ＰＰＳ＿８０℃」はそれぞれ、冷却水温が２５℃、８０℃のときの実施例１の結果である。「ＰＴＦＥ＿２５℃」、「ＰＴＦＥ＿８０℃」はそれぞれ、冷却水温が２５℃、８０℃のときの比較例１の結果である。
また、差圧が３００ｋＰａのときの、冷却水温２５℃での漏れ量（Ｌ／分）に対する冷却水温８０℃における漏れ量（Ｌ／分）の割合（以下、「漏れ量の変化率」ともいう。）（％）を表２に示す。【０１１５】
【表１】
2019065601.tif 000003
【０１１６】
【表２】
2019065601.tif 000004
【０１１７】
表１に示すとおり、実施例１〜３のバルブ装置は、比較例１のバルブ装置に比べ、耐クリープ性に優れ、また第１の樹脂材料と第２の樹脂材料との間の線膨張係数の差が小さかった。
図８及び表２に示すとおり、実施例１〜３のバルブ装置は、比較例１のバルブ装置に比べ、冷却水の漏れが抑制されていた。また、冷却水温の変化や差圧の変化による漏れ量の変化が少なかった。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の一態様によれば、温度変化によるシール性能の低下が抑制された、コンパクトな駆動ユニットで適切な冷却制御を可能とするバルブ装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１１９】
８…バルブ装置
２１…ケーシング
２２…ロータ（バルブ）
４１…ラジエータポート（流出ポート）
４１ｂ…ラジエータ流出口（流出口）
４２…ラジエータジョイント（ジョイント）
５６…暖機ポート（流出ポート）
５６ａ…暖機流出口（流出口）
６２…暖機ジョイント（ジョイント）
６６…空調ポート（流出ポート）
６６ａ…空調流出口（流出口）
６８…空調ジョイント（ジョイント）
９５…ラジエータ連通口（連通口）
９６…暖機連通口（連通口）
９７…空調連通口（連通口）
１０１…シール筒部（シール壁、第１規制部）
１２６…第２バリ収容部（バリ収容部）
１３１…摺動リング
１３２…付勢部材
１３３…シールリング
１３４…ホルダ
１４１…大径部
１４１ａ…摺動面
１４２…小径部
１４３…段差面（対向面）
１５１…ホルダ筒部
１５２…ホルダフランジ部
１５３…規制部（第２規制部）
【図１】
2019065601.tif 000005
【図２】
2019065601.tif 000006
【図３】
2019065601.tif 000007
【図４】
2019065601.tif 000008
【図５】
2019065601.tif 000009
【図６】
2019065601.tif 000010
【図７】
2019065601.tif 000011
【図８】
2019065601.tif 000012
【国際調査報告】
2019065601.tif 000013
2019065601.tif 000014
2019065601.tif 000015