(57)【要約】【課題】互いに異なる２種類の弁ユニットを備えた小型の流体制御弁装置を提供する。【解決手段】流体制御弁装置１０の弁機構３０は、ハウジング２０内の回転軸３１と、この回転軸３１のカム３２に駆動されて第１排出口２５を開閉する第１弁ユニット４０と、前記回転軸３１に駆動されて第２排出口２６を開閉する第２弁ユニット１００とを含む。前記第１弁ユニット４０は、第１弁箱４１に形成された弁座６１と、この弁座６１に対し変位可能な弁体７１と、この前記弁体７１を閉じる方向へ付勢する第１付勢部材８１とを含む。前記第２弁ユニット１００は、前記回転軸３１と共に回転可能な円筒状のロータ１０１と、このロータ１０１の外周面１０３ａに当接可能な環状のシール部材１２１と、このシール部材１２１を前記外周面１０３ａ方向へ付勢する第２付勢部材１３１とを含む。前記ロータ１０１の周壁１０３は、流量制御孔１０４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口と第１排出口と第２排出口とを有しているハウジングと、前記第１排出口及び前記第２排出口を個別に開閉可能な弁機構と、を含む流体制御弁装置において、
前記ハウジングは、内部を中空に形成されてなる、筒状の部材であり、
前記弁機構は、カムを有して前記ハウジングに回転可能に収納された１つの回転軸と、前記カムに駆動されて前記第１排出口を開閉可能な第１弁ユニットと、前記回転軸に駆動されて前記第２排出口を開閉可能な第２弁ユニットと、を含み、
前記第１弁ユニットは、
前記ハウジングに設けられて、このハウジングの内部と前記第１排出口とを連通している第１弁箱と、
この第１弁箱に一体に形成されてなる弁座と、
前記カムの位相の変位に従い、前記弁座に対して変位可能に前記第１弁箱に収納された弁体と、
前記弁座に対して前記弁体を閉じる方向へ付勢する第１付勢部材とを、含み、
前記第２弁ユニットは、
前記回転軸の軸線を中心として、この回転軸と共に回転可能に前記ハウジングに収納された円筒状のロータと、
前記ハウジングに設けられて、このハウジングの内部と前記第２排出口とを連通している第２弁箱と、
前記回転軸の軸線に対して進退可能に且つ連通可能に前記第２弁箱に収納され、前記ロータの外周面に対して先端面を全周にわたり当接可能な環状のシール部材と、
このシール部材を前記ロータの外周面へ向かって付勢する第２付勢部材と、を含み、
前記ロータの周壁には、このロータが開位置のときに、前記ハウジングの内部と前記シール部材の内部とを連通可能な１つの流量制御孔が形成されてなる、ことを特徴とする流体制御弁装置。
【請求項２】
前記第１弁ユニットの前記弁座は、前記第１弁箱の内部に位置するとともに、前記ハウジングに対して反対側を向いており、
前記弁体は、前記第１付勢部材の付勢力のみにより、前記弁座に対する閉鎖状態を保持されており、
前記カムは、前記第１付勢部材の付勢力に抗して、前記弁体を、前記弁座に対して開く方向へ駆動可能なカム面を有していることを特徴とする請求項１記載の流体制御弁装置。
【請求項３】
前記弁体は、前記カムによって駆動可能な弁棒を有し、
この弁棒の先端の位置は、前記弁体が閉鎖位置に位置したときに、前記カムのカム面に対して非接触となる位置に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の流体制御弁装置。
【請求項４】
前記第１弁箱の内周面には、前記弁体を開閉方向に案内する複数のガイドが設けられており、
この複数のガイドの一部は、前記弁座を基準とした前記弁体の開き方向の長さが、他のガイドに対して短く設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の流体制御弁装置。
【請求項５】
前記弁座と前記弁体と前記第１付勢部材と前記第１排出口とは、同一線上に位置しており、
前記第１弁箱の中には、前記第１付勢部材を迂回して前記第１排出口に連通したバイパス流路を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の流体制御弁装置。
【請求項６】
前記弁体は、前記弁座とは反対側の面に、前記第１付勢部材を受ける受け凹部を有し、
この受け凹部は、前記第１付勢部材を受ける底面と、前記第１付勢部材の一端部の外周囲を囲う内周面と、からなり、
この底面と内周面とのコーナには、このコーナに沿って全周にわたり、溝が形成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の流体制御弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングに１つの流入口と複数の排出口とを有している、流体制御弁装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の排出口を有した流体制御弁装置は、１つの流入口から入った流体を複数の排出口から個別に排出するものであり、例えばエンジン冷却システムに用いられている。このような流体制御弁装置に関する従来技術として、例えば特許文献１及び特許文献２に開示される技術がある。
【０００３】
特許文献１に開示された技術は、筒状のハウジングに筒状の弁体を回転可能に収納した、いわゆるロータリ式制御弁である。ハウジングは、一端に流入口を有するとともに、周壁に２つの排出口を有している。弁体の外周面は、ハウジングの内周面に密着しており、モータによって回転駆動される。弁体の回転角（位相）に応じて、各排出口からの流量制御を行うことができる。
【０００４】
特許文献２に開示された技術は、筒状のハウジングに中空の半球状の弁体を回転可能に収納した、いわゆるロータリ式制御弁である。ハウジングは、一端に流入口を有するとともに、周壁に２つの排出口を有している。この２つの排出口は、弁体の外周面に密着したシール部を有する。弁体は、モータによって回転駆動される。弁体の回転角（位相）に応じて、各排出口からの流量制御を行うことができる。
【０００５】
ところで、流体制御弁装置のなかには、複数の排出口に接続される各々の外部機器に応じて、異なる種類の弁ユニットにより、個別に開閉することが、好ましい場合がある。その場合であっても、流体制御弁装置は小型であることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−０３１１３９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１８８６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、互いに異なる２種類の弁ユニットを備えた小型の流体制御弁装置の提供を、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１による発明によれば、流体制御弁装置は、流入口と第１排出口と第２排出口とを有しているハウジングと、前記第１排出口及び前記第２排出口を個別に開閉可能な弁機構と、を含む。前記ハウジングは、内部を中空に形成されてなる、筒状の部材である。前記弁機構は、カムを有して前記ハウジングに回転可能に収納された１つの回転軸と、前記カムに駆動されて前記第１排出口を開閉可能な第１弁ユニットと、前記回転軸に駆動されて前記第２排出口を開閉可能な第２弁ユニットと、を含む。
【０００９】
前記第１弁ユニットは、前記ハウジングに設けられて、このハウジングの内部と前記第１排出口とを連通している第１弁箱と、この第１弁箱に一体に形成されてなる弁座と、前記カムの位相の変位に従い、前記弁座に対して変位可能に前記第１弁箱に収納された弁体と、前記弁座に対して前記弁体を閉じる方向へ付勢する第１付勢部材とを、含むことを特徴とする。
【００１０】
前記第２弁ユニットは、前記回転軸の軸線を中心として、この回転軸と共に回転可能に前記ハウジングに収納された円筒状のロータと、前記ハウジングに設けられて、このハウジングの内部と前記第２排出口とを連通している第２弁箱と、前記回転軸の軸線に対して進退可能に且つ連通可能に前記第２弁箱に収納され、前記ロータの外周面に対して先端面を全周にわたり当接可能な環状のシール部材と、このシール部材を前記ロータの外周面へ向かって付勢する第２付勢部材と、を含み、
前記ロータの周壁には、このロータが開位置のときに、前記ハウジングの内部と前記シール部材の内部とを連通可能な１つの流量制御孔が形成されてなる、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記第１弁ユニットの前記弁座は、前記第１弁箱の内部に位置するとともに、前記ハウジングに対して反対側を向いている。前記弁体は、前記第１付勢部材の付勢力のみにより、前記弁座に対する閉鎖状態を保持されている。前記カムは、前記第１付勢部材の付勢力に抗して、前記弁体を、前記弁座に対して開く方向へ駆動可能なカム面を有している。
【００１２】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記弁体は、前記カムによって駆動可能な弁棒を有する。この弁棒の先端の位置は、前記弁体が閉鎖位置に位置したときに、前記カムのカム面に対して非接触となる位置に設定されている。
【００１３】
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記第１弁箱の内周面には、前記弁体を開閉方向に案内する複数のガイドが設けられている。この複数のガイドの一部は、前記弁座を基準とした前記弁体の開き方向の長さが、他のガイドに対して短く設定されている。
【００１４】
請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記弁座と前記弁体と前記第１付勢部材と前記第１排出口とは、同一線上に位置している。前記第１弁箱の中には、前記第１付勢部材を迂回して前記第１排出口に連通したバイパス流路を有している。
【００１５】
請求項６に記載のごとく、好ましくは、前記弁体は、前記弁座とは反対側の面に、前記第１付勢部材を受ける受け凹部を有する。この受け凹部は、前記第１付勢部材を受ける底面と、前記第１付勢部材の一端部の外周囲を囲う内周面と、からなる。この底面と内周面とのコーナには、このコーナに沿って全周にわたり、溝が形成されてなる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明では、流体制御弁装置は、互いに構成が異なる第１弁ユニットと第２弁ユニット、つまり２種類の弁ユニットを含む複合バルブである。
【００１７】
第１弁ユニットは、回転軸のカムによって弁体が第１排出口のみを開閉する、カム駆動式弁機構である。このカム駆動式弁機構によれば、回転軸の回転運動を、直線運動に変換して弁体を開閉することができる。つまり、第１弁ユニットは、概ねグローブバルブに類似した構成である。
【００１８】
このように、第１弁ユニットは、ロータリ式制御弁のように、ハウジングの中に筒状のロータが、回転可能に収納されていないので、その分、ハウジングの径を小さくすることができる。例えば、ハウジングのなかの、第１弁ユニットを有している部分の径を、第２弁ユニットを有している部分の径よりも小径にすることもできる。このため、ロータリ式制御弁に比べて、第１弁ユニットの小型化を図ることができるとともに、駆動トルクを低減することができる。
【００１９】
さらに、第１弁ユニットでは、第１付勢部材は、弁座に対して弁体を閉じる方向へ付勢している。このため、ハウジング内の内圧が過大に上昇したときには、弁体は、カムの位相の変位に従うことなく、第１の付勢部材の付勢力に抗して開く、いわゆるフェールセーフ作用を果たすことができる。つまり、第１弁ユニットは、リリーフ弁を兼ねることができる。この結果、過大な内圧の上昇を、防止することができる。
【００２０】
さらに、第１弁ユニットは、弁座を一体に有している第１弁箱と、弁体と、第１付勢部材の、３つの部材ですむ。このため、第１弁ユニットを構成する部品数が少なくてすむ。
【００２１】
一方、第２弁ユニットは、回転軸と共に円筒状のロータが回転して、第２排出口のみを開閉する、ロータリ式弁機構である。このロータリ式弁機構によれば、ロータが回転軸と共に回転運動をして開閉することができる。第２弁ユニットは、シール部材の先端面に対してロータの外周面が摺動するものである。ロータの外周面とシール部材の先端面との間のシール性は、間に別個のシール部材を介在することなく、確実に維持することができる。
【００２２】
このように、弁機構は、互いに構成が異なる２種類の弁ユニットを有している。第１弁ユニットは、カム駆動式弁機構からなり、第１排出口のみを開閉する。第２弁ユニットは、ロータリ式弁機構からなり、第２排出口のみを開閉する。この２つの弁ユニットは、１つの回転軸によって駆動される。つまり、回転軸に有しているカムによって第１弁ユニットを駆動するとともに、回転軸自体によって第２弁ユニットを直接に駆動する。１つの回転軸を共用して、２種類の弁ユニットを駆動するので、流入口や第１排出口、第２排出口の配置の自由度を高めることができるとともに、流体制御弁装置の長さ（筒状のハウジングの長手方向の長さ）を短くすることができる。
【００２３】
さらには、流体制御弁装置を各種のシステムに採用することによって、第１弁ユニットの用途と第２弁ユニットの用途とを使い分けることができる。例えば、この流体制御弁装置を車両のエンジン冷却システムに組み込んだ場合には、第１排出口及び第２排出口を次のように接続することができる。第２排出口を、エンジンの暖機運転に影響を及ぼすラジエータに冷却水を流す流路に接続することによって、ハウジング内の内圧（第２弁ユニットの内圧）の上昇による、第２排出口への第２弁ユニットのリリーフ（開放動作）を防ぐことができるので、暖機性能を確保することができる。第１排出口を、エンジンの暖機運転に影響が少ない流路に接続することによって、ハウジング内の内圧が過大に急増したときには、第１弁ユニットの弁体が第１付勢部材の付勢力に抗して開くことにより、過大な内圧の上昇を、防止することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明では、第１弁ユニットの弁体は、第１弁箱の内部に位置した第１付勢部材の付勢力のみにより、弁座に対する閉鎖状態を保持されている。カムは、弁体を開くときだけ、この弁体を駆動する。このように、第１弁ユニットは、カムによって弁体を弁座に押し付けない構成なので、各部の位置合わせが容易である。しかも、閉鎖状態のときに弁体と弁座との間をシールするための弾性を有したシール部材を設けなくても、流体制御弁装置を採用するシステムの性能に影響しない程度に、シール性能を確保することができる。例えば、流体制御弁装置をエンジン冷却システムに採用した場合には、このシステムの暖機性能に影響しない程度にシール性能を確保することができる。
【００２５】
さらには、第１付勢部材は、第１弁箱の内部に位置している。このため、第１付勢部材を保持する部材を、別個に設ける必要がない。第１弁ユニットの部品数が少なくて済む。しかも、第１付勢部材をハウジングの中に設ける必要がないので、その分、ハウジングの径を小さくすることができる。
【００２６】
請求項３に係る発明では、第１弁ユニットの弁棒はカムによって個別に駆動される。このため、第１弁ユニットのうち、弁棒だけがハウジングの中に位置すればよいので、ハウジングの径を小さくすることができる。加えて、弁体がそれぞれ閉鎖位置に位置したときに、弁棒の先端は対応するカムのカム面に対して非接触となる。つまり、弁体が閉鎖状態のときには、カムによって弁棒を駆動しないので、その分、カム軸のトルクを低減することができる。
【００２７】
請求項４に係る発明では、第１弁ユニットにおいて、複数のガイドによって、弁体を開閉方向に案内することにより、弁体の開閉動作を、より円滑にすることができる。しかも、複数のガイドの一部を短くすることにより、流路の面積を確保して、圧力損失を抑制することができる。
【００２８】
請求項５に係る発明では、第１弁ユニットの第１弁箱の中には、第１付勢部材を迂回して第１排出口に連通したバイパス流路を有している。このため、弁体が開いた状態のときに、流体は第１付勢部材を通ることなく、バイパス流路を通って第１排出口へ流れることができる。流体の流れを第１付勢部材によって妨げられることはない。第１弁箱の中を流れる流体の圧力損失を、極力低減することができる。
【００２９】
請求項６に係る発明では、第１弁ユニットの弁体は、第１付勢部材を受ける複数の受け凹部を有する。この受け凹部は、第１付勢部材を受ける底面と、第１付勢部材の一端部の外周囲を囲う内周面とからなる。このため、受け凹部に第１付勢部材の一端部を嵌め込むことによって、弁体に対する第１付勢部材の位置ズレを防止することができる。さらには、受け凹部における、底面と内周面とのコーナには、このコーナに沿って全周にわたり、溝が形成されてなる。このため、受け凹部に対して、第１付勢部材の一端部をほぼ隙間無く嵌め込むことができる。この結果、弁体に対して、第１付勢部材を精度よく組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による流体制御弁装置を回転軸の軸線に沿って断面した図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図２に示される第１弁ユニットの弁箱本体と弁体との関係を示す図である。
【図４】図２に示される第１弁ユニットの第１弁箱のリッドと第１付勢部材との関係を示す図である。
【図５】図２に示される第１弁ユニットの弁体の受け凹部と第１付勢部材との関係を示す図である。
【図６】図２に示される第１弁ユニットの作用図である。
【図７】図１の７−７線に沿った断面図である。
【図８】図７に示される第２弁ユニットの分解図である。
【図９】図１に示される流体制御弁装置をエンジン冷却システムに組み込んだ模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明を実施するための形態を、添付図に基づいて以下に説明する。図１及び図２に示されるように、流体制御弁装置１０は、ハウジング２０と弁機構３０とを含む。
【００３２】
ハウジング２０は、周壁２１に囲まれた断面真円状の内部空間２２を有する、筒状の部材である。この内部空間２２は、ハウジング２０の長手方向の両端部が、一対の隔壁２３，２３によって外部から仕切られることにより、形成されてなる。ハウジング２０は、１つの流入口２４と複数（例えば２つ）の排出口２５，２６とを有している。複数の排出口２５，２６は、それぞれホース等の外部配管によって、図示せぬ外部機器に接続される。
【００３３】
以下、複数の排出口２５，２６の一方のことを適宜「第１排出口２５」といい、他方のことを適宜「第２排出口２６」という。流入口２４と第１排出口２５と第２排出口２６とは、ハウジング２０の外周面に位置して内部空間２２に連通しており、ハウジング２０の周方向と長手方向の両方に、互いに位置がずれている。流入口２４と第１排出口２５と第２排出口２６とを周方向、または長手方向のいずれかが一致するように設けてもよいが、互いに位置がずれるようにすることで、流体制御弁装置１０全体の長さをコンパクトにすることができる。但し、第１排出口２５と第２排出口２６とは、接続される外部機器に応じて口径が異なってもよい。
【００３４】
前記弁機構３０は、複数の排出口２５，２６を個別に開閉可能であり、１つの回転軸３１（カム軸３１）と第１弁ユニット４０と第２弁ユニット１００とを含む。先に回転軸３１と第１弁ユニット４０について説明し、その後に第２弁ユニット１００を説明する。
【００３５】
回転軸３１は、カム３２を有しており、このカム３２と共にハウジング２０の内部空間２２に回転可能に収納されている。回転軸３１の軸線３１ａは、内部空間２２の中心２２ａに合致している。カム３２は、回転軸３１から径外方へ突出している。なお、カム３２は、回転軸３１が回転したときに、カム３２の頂部と弁棒７３とが当接することによって、回転軸３１の軸線３１ａとの距離が変化するものであればよい。本実施例においては、カム３２は、回転軸３１から径外方へ突出している。
【００３６】
回転軸３１の両端部は、軸受３４，３４によって回転可能にハウジング２０に支持されるとともに、オイルシール等のシール用パッキン３５，３５によってシールされている。軸受３４，３４とシール用パッキン３５，３５は、隔壁２３，２３に組み込まれている。さらに、回転軸３１の一端部は、アクチュエータ３６の駆動軸に連結されている。このアクチュエータ３６は、図示せぬ制御部の制御信号を受けて、回転軸３１を回転制御する。このアクチュエータ３６は、一方の隔壁２３に固定されており、例えば電動モータによって構成される。なお、回転軸３１は、軸受３４，３４によって２点で支持される構成に限定されるものではなく、１点で支持される構成であってもよい。
【００３７】
前記第１弁ユニット４０は第１排出口２５に対応しており、カム３２によって駆動される。つまり、第１弁ユニット４０は、カム３２により駆動されて、第１排出口２５のみを開閉することが可能である。この第１弁ユニット４０は、弁箱４１（第１弁箱４１）と弁座６１と弁体７１と付勢部材８１（第１付勢部材８１）とを含む。
【００３８】
第１弁ユニット４０において、第１排出口２５と第１弁箱４１と弁座６１と弁体７１と第１付勢部材８１とは、回転軸３１の軸線３１ａに直交する、同一の線上に位置している。この第１弁ユニット４０は、弁座６１に対して弁体７１を垂直方向に接離することにより開閉する、いわゆるグローブバルブに似た構成である。以下、第１弁ユニット４０の詳細な構成を説明する。
【００３９】
図２及び図３に示されるように、第１弁箱４１は、ハウジング２０に設けられて、このハウジング２０の内部２２（内部空間２２）と第１排出口２５とを連通している。詳しく述べると、第１弁箱４１は、弁箱本体４２とリッド４３とからなる。
【００４０】
弁箱本体４２は、ハウジング２０の周壁２１から径外方へ膨出した有底円筒状の構成であり、先端面が開放されている。この弁箱本体４２は、平面状の平坦な底４４と、この底４４を周縁から起立した円筒状の周壁部４５とからなる。
【００４１】
この弁箱本体４２の開放端面は、リッド４３によって塞がれている。このリッド４３は、弁箱本体４２に対して取り付けられている。第１排出口２５は、リッド４３に設けられることにより、第１弁箱４１に連通している。このようにして、この第１排出口２５はハウジング２０に有している。リッド４３は、大筒部４６と、この大筒部４６の先端に連なり大筒部４６よりも小径の小筒部４７と、この小筒部４７の先端を閉鎖する平板状の平板部４８とからなる、一体成型品である。第１排出口２５と大筒部４６と小筒部４７とは、同心上に位置している。
【００４２】
大筒部４６は、弁箱本体４２の周壁部４５を囲む円筒状の部分である。小筒部４７は、周壁部４５に対してほぼ同径の円筒状の部分であって、弁箱本体４２の周壁部４５の先端に位置している。第１排出口２５は円筒状の部材であって、平板部４８を貫通して、小筒部４７の中を、弁箱本体４２の周壁部４５の先端近傍まで延びている。第１排出口２５のなかの、小筒部４７の中へ延びた部分のことを、内筒部４９という。
【００４３】
図４も参照して、リッド４３の説明をする。図４（ａ）は、リッド４３を弁箱本体４２側から見た斜視図である。図４（ｂ）は、リッド４３と第１付勢部材８１とを弁箱本体４２側から見た斜視図である。内筒部４９の先端面４９ａは、第１付勢部材８１の一端を支持している。この内筒部４９は、径方向に貫通した複数のスリット４９ｂを有する。この複数のスリット４９ｂは、内筒部４９の周方向に均等に配置されており、内筒部４９の内部と小筒部４７の内部とを連通している。大筒部４６内の流体は、小筒部４７から複数のスリット４９ｂを通り、内筒部４９内を介して第１排出口２５へ流れることが可能である。小筒部４７と複数のスリット４９ｂとの組み合わせ構造のことを、以下、「バイパス流路５１」という。このように、第１弁箱４１内には、第１付勢部材８１の中を通過可能な流路の他に、第１付勢部材８１を迂回して第１排出口２５に連通したバイパス流路５１を有している。
【００４４】
図２及び図３に示されるように、第１弁箱４１の内部５２、つまり、弁箱本体４２とリッド４３とによって囲まれた内部空間５２には、弁座６１と弁体７１と第１付勢部材８１とが収納されている。より詳しく述べると、弁箱本体４２の底４４には、１つの弁棒支持孔５３と、複数の連通孔５４，５４と弁座６１とが一体に形成されてなる。弁棒支持孔５３と複数の連通孔５４，５４とは、ハウジング２０の周壁２１を貫通している。弁棒支持孔５３は、弁箱本体４２の底４４の中央から回転軸３１の軸線３１ａへ向かって貫通した断面真円状の貫通孔である。弁棒支持孔５３の中心線５３ａは、回転軸３１の軸線３１ａに対して直交している。複数の連通孔５４，５４は、弁棒支持孔５３の周囲を囲うように位置し、ハウジング２０と第１弁箱４１とを連通している。
【００４５】
さらに、第１弁箱４１の内周面４５ａ（周壁部４５の内周面４５ａ）には、弁体７１を開閉方向に案内する、複数のガイド５５が設けられている。詳しく述べると、複数のガイド５５は、弁棒支持孔５３の中心線５３ａに沿って細長いバーによって構成されており、周壁部４５の内周面４５ａに対して、周方向に等ピッチに配置されている。
【００４６】
この複数のガイド５５は、複数の長いガイド５５ａと複数の短いガイド５５ｂとの組み合わせからなる。長いガイド５５ａと短いガイド５５ｂとは、周壁部４５の周方向に交互に配列されている。長いガイド５５ａは、弁箱本体４２の底４４から先端まで延びている。短いガイド５５ｂは、弁箱本体４２の底４４から途中まで延びている。このように、複数のガイド５５の一部５５ｂ（短いガイド５５ｂ）は、弁座６１を基準とした弁体７１の開き方向の長さＬ１が、他のガイド５５ａ（長いガイド５５ａ）の長さＬ２に対して短く設定されている。
【００４７】
複数のガイド５５によって、弁体７１を開閉方向に案内することにより、弁体７１の開閉動作を、より円滑にすることができる。しかも、複数のガイド５５の一部５５ｂ（短いガイド５５ｂ）を短くすることにより、第１弁箱４１の内部５２の流路の面積を確保して、圧力損失を抑制することができる。
【００４８】
図２に示されるように、弁箱本体４２の周壁部４５と、リッド４３の大筒部４６との間には、全周にわたって若干の隙間５６を有している。この隙間５６は、バリ溜まりとして用いることができる。
【００４９】
図２及び図３に示されるように、前記弁座６１は、複数の連通孔５４，５４の周囲を囲うように位置することによって、第１弁箱４１の内部５２に位置するとともに、ハウジング２０に対して反対側（第１排出口２５側）を向いている。より具体的には、弁座６１は弁箱本体４２に一体に形成されてなる。つまり、弁座６１は第１弁箱４１に一体に形成されてなる。この弁座６１は、回転軸３１の軸線３１ａに対して平行に位置、つまり弁棒支持孔５３の中心線５３ａに対して直交しており、しかも、この中心線５３ａを基準とした真円状の平坦な環状面の構成である。
【００５０】
図２及び図３に示されるように、前記弁体７１は、弁座６１に密着させて流体の流れを遮断することが可能な部材である。この弁体７１は、カム３２の位相の変位に従い、弁座６１に対して直角方向（弁棒支持孔５３の中心線５３ａに沿う方向）へ変位可能に第１弁箱４１に収納されている。詳しく述べると、この弁体７１は円盤状の部材である。弁体７１のなかの、弁座６１に対向する面７２は、弁座６１の面に沿ったシール面である。以下、弁座６１に対向する面７２のことを、適宜「シール面７２」という。
【００５１】
この弁体７１は、カム３２によって個別に駆動可能な弁棒７３を有する。この弁棒７３は、弁体７１の径方向中心に位置して、シール面７２から回転軸３１の近傍まで延びた丸棒であり、弁棒支持孔５３にスライド可能に嵌合されている。この結果、弁棒７３は、ハウジング２０及び第１弁箱４１に、スライド可能に支持され且つ径方向への位置ズレを規制されている。
【００５２】
図２に示されるように、弁棒７３の先端７３ａの位置は、弁体７１が閉鎖位置に位置したときに、対応するカム３２のカム面３２ａに対して非接触となる位置に設定されている。つまり、弁体７１が閉鎖位置に位置したとき、弁棒７３の先端７３ａとカム面３２ａとの間には隙間を有する。
【００５３】
弁棒７３はカム３２によって駆動される。このため、第１弁ユニット４０のうち、弁棒７３だけがハウジング２０の中に位置すればよいので、ハウジング２０の径を小さくすることができる。加えて、弁体７１が閉鎖位置に位置したときに、弁棒７３の先端７３ａは対応するカム３２のカム面３２ａに対して、非接触となる。つまり、弁体７１が閉鎖状態のときには、カム３２によって弁棒７３を駆動しないので、その分、回転軸３１のトルクを低減することができる。
【００５４】
図２に示されるように、前記第１付勢部材８１は、弁座６１に対して弁体７１を閉じる方向へ付勢する。弁体７１は、第１付勢部材８１の付勢力のみにより、弁座６１に対する閉鎖状態を保持されている。この第１付勢部材８１は、第１弁箱４１の内部に位置しており、例えば圧縮コイルばねやウェイブスプリングによって構成されている。
【００５５】
弁体７１は、第１弁箱４１の内部に位置した第１付勢部材８１の付勢力のみにより、弁座６１に対する閉鎖状態を保持されている。カム３２は、弁体７１を開くときだけ、この弁体７１を駆動する。つまり、カム３２は、第１付勢部材８１の付勢力に抗して、弁体７１を、弁座６１に対して開く方向へのみ駆動可能なカム面３２ａを有している。
【００５６】
このように、弁機構３０は、カム３２によって弁体７１を弁座６１に押し付けない構成なので、各部の位置合わせが容易である。しかも、閉鎖状態のときに弁座６１と弁体７１との間をシールするための弾性を有したシール部材を設けなくても、流体制御弁装置１０を採用するシステムの性能に影響しない程度に、シール性能を確保することができる。例えば、流体制御弁装置１０をエンジン冷却システム２００（図７参照）に採用した場合には、このシステム２００の暖機性能に影響しない程度にシール性能を確保することができる。
【００５７】
さらには、第１付勢部材８１は、第１弁箱４１の内部５２に位置している。このため、第１付勢部材８１を保持する部材を、別個に設ける必要がない。第１弁ユニット４０の部品数が少なくて済む。しかも、第１付勢部材８１をハウジング２０の中に設ける必要がないので、その分、ハウジング２０の径を小さくすることができる。
【００５８】
ここで、弁体７１と第１付勢部材８１の関係について、さらに詳しく説明する。図５（ａ）は、弁体７１に第１付勢部材８１を組み付けた構成を示している。図５（ｂ）は、弁体７１から第１付勢部材８１を外した構成を示している。
【００５９】
図２、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、弁体７１は、弁座６１とは反対側の面７４に、第１付勢部材８１を受ける受け凹部７５を有する。この受け凹部７５は、第１付勢部材８１を受ける底面７５ａと、第１付勢部材８１の一端部の外周囲を囲う内周面７５ｂと、からなる。受け凹部７５に第１付勢部材８１の一端部を嵌め込むことによって、弁体７１に対する第１付勢部材８１の位置ズレを防止することができる。
【００６０】
一般に、この底面７５ａと内周面７５ｂとのコーナには、製作上の小さい丸み（いわゆる、コーナーアール）が発生し得る。これに対し、本発明では、この底面７５ａと内周面７５ｂとのコーナには、このコーナに沿って全周にわたり、溝７６が形成されてなる。この溝７６は、例えば底面７５ａに形成される。溝７６を有することにより、受け凹部７５に対して、第１付勢部材８１の一端部をほぼ隙間無く嵌め込むことができる。つまり、内周面７５ｂと第１付勢部材８１との間の隙間を小さくすることができるので、両者間のガタツキを防止することができる。弁体７１に対して、第１付勢部材８１を精度よく組み付けることができる。
【００６１】
次に、第１弁ユニット４０の作用を説明する。図１及び図２に示されるように、今、第１弁ユニット４０が閉鎖状態にある。その後、回転軸３１が回転することにより、カム３２が第１弁ユニット４０の弁棒７３を押し出す。第１弁ユニット４０の弁体７１は、第１付勢部材８１の付勢力に抗して弁座６１から離れる。その結果を図６に示す。
【００６２】
図６に示されるように、カム面３２ａの変位に従って、このカム面３２ａと弁棒７３とが接し、弁体７１がカム軸３１の軸線３１ａから離間する方向に押し上げられることで、弁座６１に対する弁体７１のリフト量が変化する。この結果、流体の流量を制御することができる。流入口２４（図１参照）からハウジング２０の内部２２へ流入した流体は、ハウジング２０から連通孔５４，５４を通って第１弁箱４１の内部５２に入る。つまり、流体は弁座６１と弁体７１との間から、弁体７１の外周を通った後に、２系統に分かれて第１排出口２５へ流れる。第１の系統は、第１付勢部材８１の線の間の隙間を通過して、第１排出口２５へ流れる、いわゆる主流路である。第２の系統は、第１付勢部材８１の周りを通り、バイパス流路５１を通って第１排出口２５へ流れる副流路である。２系統を流れた流体は、第１排出口２５に集まって、外部に排出される。
【００６３】
このように、第１弁箱４１の中には、第１付勢部材８１を迂回して第１排出口２５に連通したバイパス流路５１を有している。このため、弁体７１が開いた状態のときに、流体は第１付勢部材８１を通ることなく、バイパス流路５１を通って第１排出口２５へ流れることができる。例え、第１付勢部材８１が圧縮されて縮むことにより、線の間の隙間が小さくなっても、流体の流れを第１付勢部材８１によって妨げられることはない。第１弁箱４１の中を流れる流体の圧力損失を、極力低減することができる。
【００６４】
次に、図１、図７及び図８を参照しつつ、第２弁ユニット１００について説明する。第２弁ユニット１００は、第２排出口２６に対応しており、回転軸３１自体によって駆動される。つまり、第２弁ユニット１００は、回転軸３１と共に円筒状のロータ１０１が回転して、第２排出口２６のみを開閉することが可能な、ロータリ式弁機構である。この第２弁ユニット１００は、ロータ１０１と弁箱１１１（第２弁箱１１１）とシール部材１２１と付勢部材１３１（第２付勢部材１３１）とを含む。
【００６５】
ロータ１０１は、回転軸３１の軸線３１ａを中心として、この回転軸３１と共に回転可能にハウジング２０に収納された、断面真円の円筒状の部材である。このロータ１０１は、回転軸３１に複数の結合バー１０２によって一体に設けられている。ロータ１０１の両端は、ハウジング２０の内部２２に開放されている。ロータ１０１の長さは、第２排出口２６のみを閉鎖可能な長さに設定されている。
【００６６】
ロータ１０１の周壁１０３には、第２排出口２６を開閉可能な１つの流量制御孔１０４が形成されてなる。この流量制御孔１０４は、ロータ１０１が開位置のとき、つまり第２排出口２６を開く位置のときに、ハウジング２０の内部２２とシール部材１２１の内部とを連通可能である。
【００６７】
第２弁箱１１１は、ハウジング２０に設けられて、このハウジング２０の内部２２と第２排出口２６とを連通している。詳しく述べると、第２弁箱１１１は、弁箱本体１１２とリッド１１３とからなる。
【００６８】
弁箱本体１１２は、ハウジング２０の周壁２１から径外方へ膨出した円筒状の構成であり、先端が開放されている。この弁箱本体１１２の開放端面は、リッド１１３によって塞がれている。このリッド１１３は、弁箱本体１１２に対して取り外し可能に取り付けられている。第２排出口２６は、リッド１１３に設けられることにより、第２弁箱１１１に連通している。このようにして、この第２排出口２６はハウジング２０に有している。
【００６９】
このリッド１１３は、大筒部１１４と、この大筒部１１４の先端に連なり大筒部１１４よりも小径の小筒部１１５と、この小筒部１１５の先端を閉鎖する平板状の平板部１１６とからなる、一体成型品である。第２排出口２６は、リッド１１３のなかの、平板部１１６に一体に形成されてなる。第２排出口２６と大筒部１１４と小筒部１１５と平板部１１６とは、同心上に位置している。
【００７０】
第２弁箱１１１の内部１１７、つまり、弁箱本体１１２とリッド１１３とによって囲まれた内部空間１１７には、シール部材１２１と第２付勢部材１３１とが収納されている。
【００７１】
シール部材１２１は、回転軸３１の軸線３１ａに対して直角方向へ進退可能に且つ連通可能に第２弁箱１１１に収納された、環状の部材である。詳しく述べると、シール部材１２１は、ロータ１０１の外周面１０３ａに近い方の大径部１２２と、ロータ１０１の外周面１０３ａから遠い方の小径部１２３と、からなる一体成型品である。
【００７２】
このシール部材１２１は、回転軸３１の軸線３１ａに対して直角方向、つまり、ロータ１０１の外周面１０３ａに対して直角方向へ進退可能に、リッド１１３によって支持されている。この結果、シール部材１２１は第２弁箱１１１に支持される。具体的には、シール部材１２１の大径部１２２とリッド１１３との間には隙間が形成されてなる。シール部材１２１の小径部１２３は、シール用パッキン１４１を介してリッド１１３に支持される。
【００７３】
シール部材１２１の先端面１２２ａ、つまり大径部１２２の先端面１２２ａは、全周にわたり、ロータ１０１の外周面１０３ａに沿った形状を呈することにより、ロータ１０１の外周面１０３ａに対して当接可能である。この先端面１２２ａがロータ１０１の外周面１０３ａに摺動可能に当接することにより、ロータ１０１とシール部材１２１との間は、封止可能な状態となる。シール部材１２１は、ロータ１０１の外周面１０３ａとの摩擦抵抗が少なく密着性に優れた材料によって構成されることが好ましく、例えば樹脂によって構成されている。
【００７４】
第２付勢部材１３１は、シール部材１２１をロータ１０１の外周面１０３ａへ向かって付勢している。この結果、ロータ１０１の外周面１０３ａとシール部材１２１の先端面１２２ａとの間の封止状態は、常に維持されている。この第２付勢部材１３１は、第１弁箱１１１の内部に位置しており、例えば圧縮コイルばねによって構成されている。具体的には、第２付勢部材１３１は、リッド１１３の平板部１１６とシール部材１２１の小径部１２３の端面との間に介在し、リッド１１３の小筒部１１５内に収納されている。
【００７５】
第２弁箱１１１とシール部材１２１の外周面との間は、シール用パッキン１４１によって封止されている。このシール用パッキン１４１は、例えばＯリング、Ｘリング、Ｕリング等によって構成されている。より詳しく述べると、リッド１１３は、大筒部１１４の内面と小筒部１１５の内面との間の、段差面１１８を有する。シール部材１２１は、大径部１２２の外面と小径部１２３の外面との間の、段差面１２４を有する。シール用パッキン１４１は、大筒部１１４と段差面１１８と小径部１２３と段差面１２４とによって囲まれたスペースに介在している。
【００７６】
次に、上記構成の第２弁ユニット１００の作用を説明する。図１及び図７に示されるように、今、第２弁ユニット１００が閉鎖状態にある。ロータ１０１はシール部材１２１を閉じている。その後、回転軸３１が回転することにより、ロータ１０１は開位置へ変位する。流量制御孔１０４はシール部材１２１の位置に合致する。この結果、ハウジング２０の内部２２は、ロータ１０１の内部と流量制御孔１０４とシール部材１２１の内部と第２弁箱１１１とを介して、第２排出口２６に連通する。流入口２４（図１参照）からハウジング２０の内部２２へ流入した流体は、ハウジング２０からシール部材１２１内を通り第２弁箱１１１へ入った後に、第２排出口２６へ流れる。シール部材１２１に対する流量制御孔１０４の位置が変化することにより、流体の流量を制御することができる。
【００７７】
次に、上記構成の流体制御弁装置１０の使用例を説明する。図９に示されるように、流体制御弁装置１０は乗用車等の車両のエンジン冷却システム２００に用いられて、冷却水の流れを制御する。このエンジン冷却システム２００は、エンジン２０１を冷却する冷却水をウォーターポンプ２０２によって循環する冷却水循環ライン２０３〜２０５，２０８を有する。
【００７８】
流体制御弁装置１０の流入口２４は、第１流路２０３（冷却水循環ライン２０３）に接続されている。流体制御弁装置１０の第１排出口２５は、第２流路２０４（冷却水循環ライン２０４）に接続されている。流体制御弁装置１０の第２排出口２６は、第３流路２０５（冷却水循環ライン２０５）に接続されている。
【００７９】
エンジン２０１の水冷ジャケットから排出された冷却水は、第１流路２０３を通って流体制御弁装置１０の流入口２４へ流入する。流体制御弁装置１０の第１排出口２５から排出された冷却水は、第２流路２０４により、ヒーターコアやヒートエクスチェンジャー等の各種の熱交換用のデバイス２０６を通ってウォーターポンプ２０２の吸入口へ流れる。流体制御弁装置１０の第２排出口２６から排出された冷却水は、第３流路２０５により、ラジエータ２０７を通ってウォーターポンプ２０２の吸入口へ流れる。ウォーターポンプ２０２の吐出口から吐出された冷却水は、第４流路２０８（冷却水循環ライン２０８）を通って、エンジン２０１の水冷ジャケットに戻る。
【００８０】
このように、第２排出口２６を、エンジン２０１の暖機運転に影響を及ぼすラジエータ２０７に冷却水を流す流路２０５（第３流路２０５）に接続することによって、ハウジング２０の内圧が過大に上昇したとしても、ラジエータ２０７側への漏れを防ぐことができるため、暖機性能を確保することができる。また、第１排出口２５を、エンジン２０１の暖機運転に影響が少ない流路２０４（第２流路２０４）に接続している。図１に示されたハウジング２０の内圧が過大になったときには、第１弁ユニット４０の弁体７１が第１付勢部材８１の付勢力に抗して開くことにより、過大な内圧の上昇を、防止することができる。
【００８１】
以上の説明から明らかなように、流体制御弁装置１０を各種のシステムに採用することによって、第１弁ユニット４０の用途と第２弁ユニット１００の用途とを使い分けることができる。
【００８２】
以上の内容をまとめると、次のとおりである。図１及び図２に示されるように、第１弁ユニット４０は、回転軸３１のカム３２によって弁体７１が第１排出口２５のみを開閉する、カム駆動式弁機構である。このカム駆動式弁機構によれば、回転軸３１の回転運動を、この回転軸３１の軸線３１ａに対して直角方向への直線運動に変換して第１弁ユニット４０を開閉することができる。
【００８３】
弁座６１は、回転軸３１の軸線３１ａに対して平行に位置し、第１弁箱４１に設けられている。弁体７１は、弁座６１に対して直角方向、つまり回転軸３１の軸線３１ａに対して直角方向へ変位可能である。第１弁ユニット４０は、第１付勢部材８１によって閉鎖状態に付勢されている弁体７１を、カム３２の位相が変化することによって、全開まで開くことができる。
【００８４】
このように、弁座６１に対して、弁体７１を直角方向へ直線運動させることにより、第１弁ユニット４０を開閉することができる。弁座６１に対して、弁体７１を摺動することなく開閉できるので、弁座６１と弁体７１の摩耗を極力防止することができる。摩耗を防止することによって、弁座６１と弁体７１との間のシール性能を、維持することができる。この結果、第１排出口２５から排出される流体の流量を、流体制御弁装置１０によって正確に制御することができる。
【００８５】
さらには、第１弁ユニット４０は、概ねグローブバルブに類似した構成であるから、固有流量特性に優れており、リニア特性に近づけることも可能である。しかも、この第１弁ユニット４０を駆動する駆動機構を簡単な構成にすることができる。
【００８６】
加えて、ロータリ式制御弁のように、ハウジング２０の中に筒状の弁体や半球状の弁体が、回転可能に収納されていないので、その分、ハウジング２０の径を小さくすることができる。例えば、ハウジング２０のなかの、第１弁ユニット４０を有している部分の径を、第２弁ユニット１００を有している部分の径よりも小径にすることもできる。このため、ロータリ式制御弁のみの構造と比べて、流体制御弁装置１０全体の小型化を図ることができるとともに、駆動トルクを低減することができる。
【００８７】
さらには、第１付勢部材８１は、弁座６１に対して弁体７１を閉じる方向へ付勢している。このため、ハウジング２０内の内圧が過大に急増したときには、弁体７１は、カム３２の位相の変位に従うことなく、第１付勢部材８１の付勢力に抗して開く、いわゆるフェールセーフ作用を果たすことができる。つまり、第１弁ユニット４０は、リリーフ弁を兼ねることができる。この結果、内圧の過大な上昇を防止することができる。しかも、上述のように、弁座６１と弁体７１の摩耗を極力防止することができるので、リリーフ弁のリリーフ圧を一定に維持することができる。例えば、第１弁ユニット４０が閉鎖状態、または微少に開口した状態のような圧力損失が大きい状態において、エンジン２０１の急激な回転数の増大により、ハウジング２０内の内圧が過大に急増しても、第１弁ユニット４０は、フェールセーフ作用を果たすことができる。
【００８８】
さらに、第１弁ユニット４０は、第１弁座６１を一体に有している第１弁箱４１と、弁体７１と、第１付勢部材８１の、３つの部材ですむ。このため、第１弁ユニット４０を構成する部品数が少なくてすむ。
【００８９】
一方、図１及び図７に示されるように、第２弁ユニット１００は、回転軸３１と共に円筒状のロータ１０１が回転して、第２排出口２６のみを開閉する、ロータリ式弁機構である。このロータリ式弁機構によれば、ロータ１０１が回転軸３１と共に回転運動をして開閉することができる。第２弁ユニット１００は、シール部材１２１の先端面１２２ａに対してロータ１０１の外周面１０３ａが摺動するものである。
【００９０】
このように、弁機構３０は、互いに構成が異なる２種類の弁ユニット４０，１００を有している。第１弁ユニット４０は、カム駆動式弁機構からなり、第１排出口２５のみを開閉する。第２弁ユニット１００は、ロータリ式弁機構からなり、第２排出口２６のみを開閉する。この２つの弁ユニット４０，１００は、１つの回転軸３１によって駆動される。つまり、回転軸３１に有しているカム３２によって第１弁ユニット４０を駆動するとともに、回転軸３１自体によって第２弁ユニット１００を直接に駆動する。１つの回転軸３１を共用して、２種類の弁ユニット４０，１００を駆動するので、弁機構３０を簡単な構成にすることができるとともに、流体制御弁装置１０の小型化を図ることができる。
【００９１】
なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
第１及び第２弁ユニット４０，１００は、少なくとも１つずつあればよく、外部機器の数量に応じて増やすことができる。
第１及び第２弁ユニット４０，１００の大きさは、複数の排出口２５，２６の大きさに応じて、適宜設定することができる。
第１弁座６１、弁体７１及びシール部材１２１の各形状は、密閉可能な形状であればよい。
【００９２】
第１弁座６１と弁体７１との間の、シール用の部材の有無は任意である。例えば、第１弁座６１と弁体７１との間からの、流体の漏れ量が、暖機性能に影響しない程度であれば、シール用の部材を設けなくても許容できる。この結果、部品数を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の流体制御弁装置１０は、エンジン冷却システム２００に適用するのに好適である。
【符号の説明】
【００９４】
１０      流体制御弁装置
２０      ハウジング
２１      周壁
２２      ハウジングの内部（内部空間）
２４      流入口
２５      第１排出口
２６      第２排出口
３０      弁機構
３１      回転軸
３１ａ    回転軸の軸線
３２      カム
４０      第１弁ユニット
４１      第１弁箱
６１      弁座
７１      弁体
８１      第１付勢部材
１００    第２弁ユニット
１０１    ロータ
１０３    周壁
１０３ａ  ロータの外周面
１０４    流量制御孔
１１１    第２弁箱
１２１    シール部材
１２２ａ  シール部材の先端面
１３１    第２付勢部材
【図１】
2019078392.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019078392.tif 000009
【図８】
2019078392.tif 000010
【図９】
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