(57)【要約】【課題】ハウジング内の流路において流体の圧力損失を低減できる流体制御弁を提供する。【解決手段】流体制御弁１は、一端側が閉じた円筒状のハウジング１０と、ハウジング１０の外周の一部に設けられた開口２１と、ハウジング１０の外周の接線方向に延出して設けられ、開口２１を介してハウジング１０の内部空間１４と連通する流入部２０と、ハウジング１０の軸芯Ｘに沿う方向の他端側に軸芯Ｘと同軸芯に設けられ、ハウジング１０との境界に流出口３１を有する流出部３０と、ハウジング１０内に収容され、ハウジング１０に対して軸芯Ｘ周りに回動可能に支持される回動体４０と、を備え、回動体４０は、回動によって開口２１を開状態と閉状態とに切換え可能な閉鎖部４１を有し、開状態において、流入部２０から内部空間に流入した流体は、ハウジング１０の内周面１５に沿う旋回流となり、流出口３１から流出部３０に流出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が閉じた円筒状のハウジングと、
前記ハウジングの外周の一部に設けられた開口と、
前記ハウジングの外周の接線方向に延出して設けられ、前記開口を介して前記ハウジングの内部空間と連通する流入部と、
前記ハウジングの軸芯に沿う方向の他端側に前記軸芯と同軸芯に設けられ、前記ハウジングとの境界に流出口を有する流出部と、
前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングに対して前記軸芯周りに回動可能に支持される回動体と、を備え、
前記回動体は、回動によって前記開口を開状態と閉状態とに切換え可能な閉鎖部を有し、
前記開状態において、前記流入部から前記内部空間に流入した流体は、前記ハウジングの内周面に沿う旋回流となり、前記流出口から前記流出部に流出する流体制御弁。
【請求項２】
前記回動体は、前記開状態において、前記ハウジングの内周面を旋回した流体が前記開口から流入した直後の流体と合流しないようにする合流防止壁を有する請求項１に記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記回動体は、前記開状態において、前記ハウジングの内周面を旋回した流体を前記軸芯に近づくように誘導する曲面壁を有する請求項２に記載の流体制御弁。
【請求項４】
前記流入部は、前記ハウジングの軸方向に垂直な面に対して前記流出部から遠ざかる側に傾斜するように設けられている請求項１から３の何れか一項に記載の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通を制御する流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体の流通を制御するために流体制御弁が利用されてきた。このような流体制御弁の一例として特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、流体入口と、少なくとも２つの流体出口とを備えた本体を含む流体循環回路用の流体制御弁が記載されている。この制御弁は、摩擦係数の低い材料で構成された環状のシールリングを回転させて流体出口を通る流体の分配を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５３４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の流体制御弁では、回転軸に対して約４５度の傾斜面を有する調整部材が弁体として備えられ、流体入口から導入した流体を当該傾斜面に衝突させることで流体の流出方向が直角に変更される。このため、特許文献１に記載の流体制御弁では流体の圧力損失が大きい。また、ハウジングの内部空間において調整部材が半分以上占有することで流路が狭くなるため、この点からも流体の圧力損失が大きくなる。
【０００６】
上記実情に鑑み、ハウジング内の流路において流体の圧力損失を低減できる流体制御弁が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る流体制御弁の特徴構成は、一端側が閉じた円筒状のハウジングと、前記ハウジングの外周の一部に設けられた開口と、前記ハウジングの外周の接線方向に延出して設けられ、前記開口を介して前記ハウジングの内部空間と連通する流入部と、前記ハウジングの軸芯に沿う方向の他端側に前記軸芯と同軸芯に設けられ、前記ハウジングとの境界に流出口を有する流出部と、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングに対して前記軸芯周りに回動可能に支持される回動体と、を備え、前記回動体は、回動によって前記開口を開状態と閉状態とに切換え可能な閉鎖部を有し、前記開状態において、前記流入部から前記内部空間に流入した流体は、前記ハウジングの内周面に沿う旋回流となり、前記流出口から前記流出部に流出する点にある。
【０００８】
このような特徴構成とすれば、流体制御弁において流体がハウジングの外周の接線方向から流入して旋回しながら直角方向に流通方向を変えて流出口から流出するので、特許文献１に記載の流体制御弁のように弁体となる回転体に流体を衝突させて直角方向に流通方向を変える構成と比較して、圧力損失を低減することができる。また、ハウジング内において流体は旋回流に沿った流れになるので、流入口からハウジングの内部空間に流入した流体が即座に低圧になることがなく、流体の圧力損失を小さくできる。また、流体が旋回流であれば、仮に流体が流出口から流出部に流出する際において流路が縮小していても、流体の圧力損失を小さくすることができる。
【０００９】
他の特徴構成は、前記回動体は、前記開状態において、前記ハウジングの内周面を旋回した流体が前記開口から流入した直後の流体と合流しないようにする合流防止壁を有する点にある。
【００１０】
このような構成とすれば、合流防止壁によって、流入部を通り開口からハウジング内に流入した直後の流体と、ハウジングの内部空間において旋回する流体との合流が回避される。これにより、ハウジングの内部空間において流体は滑らかな旋回が維持され、開口近くにおいて流体流が乱される不具合を防止することができる。その結果、流体制御弁において流体の圧力損失をより効果的に低減することができる。
【００１１】
他の特徴構成は、前記回動体は、前記開状態において、前記ハウジングの内周面を旋回した流体を前記軸芯に近づくように誘導する曲面壁を有する点にある。
【００１２】
このような構成とすれば、ハウジングの内部空間において流体の流れは、流出口に向かう滑らかな旋回流となる。これにより、流体制御弁において流体の圧力損失をより効果的に低減することができる。
【００１３】
他の特徴構成は、前記流入部は、前記ハウジングの軸方向に垂直な面に対して前記流出部から遠ざかる側に傾斜するように設けられている点にある。
【００１４】
このような構成とすれば、流出口に至る流体の旋回流がよりスムーズになるため、ハウジング内の流路における流体の圧力損失をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る流体制御弁の内部構造を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る流体制御弁の側断面図である。
【図３】第１実施形態に係る流体制御弁の平断面図である。
【図４】第２実施形態で用いられる回動体の斜視図である。
【図５】第２実施形態に係る流体制御弁の平断面図である。
【図６】第２実施形態に係る流体制御弁の開口の一部が開状態のときの平断面図である。
【図７】第３実施形態に係る流体制御弁の側断面図である。
【図８】別実施形態に係る流体制御弁の平断面図である。
【図９】別実施形態に係る回動体の閉鎖部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
本発明に係る流体制御弁は、例えば車両のエンジンを冷却するための流体（例えば冷却水）を循環させる冷却回路に用いられる。図１から図３に示されるように、流体制御弁１は、ハウジング１０、流入部２０、流出部３０、回動体４０、回転機構５０を備えて構成される。ハウジング１０は円筒状に構成される。円筒状のハウジング１０は、軸芯Ｘの方向の一端側に天面部１１が設けられて閉鎖されている。天面部１１の外側には回転機構５０が付設される。ハウジング１０において軸芯Ｘの方向の他端側には流出部３０が付設される。ハウジング１０は、金属また樹脂を用いて構成することができる。
【００１８】
ハウジング１０の他端側にはテーパ部１２が設けられ、テーパ部１２の先端に筒状の流出部３０が延設されている。流出部３０は、ハウジング１０の軸芯Ｘに沿う方向の他端側に軸芯Ｘと同軸芯に設けられ、テーパ部１２との境界に流出口３１を有する。
【００１９】
ハウジング１０の周壁１３（外周の一例）の一部に開口が流入口２１として設けられている。流入部２０は、ハウジング１０の周壁１３に設けられる。周壁１３は、筒状のハウジング１０の軸芯Ｘに平行である。流入部２０は、流入口２１（開口の一例）からハウジング１０の外周の接線方向に延出して設けられ、流入口２１（開口）を介してハウジング１０の内部空間１４と連通する。
【００２０】
回動体４０は、ハウジング１０の内部空間１４に当該ハウジング１０と同軸上に収容される。回動体４０は、ハウジング１０に対して軸芯Ｘ周りに回動可能に支持される。回動体４０は円弧状の閉鎖部４１と天板部４２とを有する。閉鎖部４１は、ハウジング１０の周壁１３の内周面１５に沿う形状である。天板部４２は、ハウジング１０の天面部１１に沿う形状である。回動体４０は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の摺動性に優れたグレード（摺動グレード）の板状の樹脂で形成され、回動体４０の軸芯をハウジング１０の軸芯Ｘに一致させて、ハウジング１０の内部空間１４において回動体４０の内周側に流路空間が形成される。
【００２１】
回転機構５０は、回動体４０の軸芯Ｘを回転中心として回動体４０をハウジング１０の周壁１３の内周面１５に沿って回動させる。図１及び図２に示されるように、本実施形態では、回転機構５０は、回転駆動体としてモータ５１を備えて構成される。モータ５１の回転軸５２に回動体４０が支持されている。本実施形態では、回転軸５２は、回動体４０の天板部４２を支持する。また、回動体４０は、回転機構５０により閉鎖部４１がハウジング１０の周壁１３の内周面１５に摺動しつつ回動する。
【００２２】
回動体４０の回動によって、閉鎖部４１が流入口２１を開状態と閉状態とに切換え可能に構成されている。図３は、実線で開状態を示し、二点鎖線で閉状態を示す。流入口２１が開状態において、流入部２０からハウジング１０の内部空間１４に流入した流体は、ハウジング１０の内周面１５に沿う旋回流となり、流出口３１から流出部３０に流出する。
【００２３】
このように、流体制御弁１において、流体がハウジング１０の外周の接線方向から流入して旋回しながら直角方向に流通方向を変えて流出口３１から流出するので、特許文献１に記載の流体制御弁のように弁体となる回転体に流体を衝突させて直角方向に流通方向を変える構成と比較して、圧力損失を低減することができる。また、ハウジング１０内において流体は旋回流に沿った流れになるので、流入口２１からハウジング１０の内部空間１４に流入した流体が即座に低圧になることがなく、流体の圧力損失を小さくできる。また、流体が旋回流であれば、流体が流出口３１から流出部３０に流出する際において流路が縮小していても、流体の圧力損失を小さくすることができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
流体制御弁１の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、回動体４０が円弧状の閉鎖部４１と天板部４２とを備える例を示した。第２実施形態では、図４に示すように、回動体４０が、閉鎖部４１と、天板部４２と、に加えて、合流防止壁４３と、第１曲面壁４４とを備える。
【００２５】
図５は、回動体４０の閉鎖部４１が流入口２１を開放する開状態を実線で示し、閉鎖部４１が流入口２１を閉鎖する閉状態を二点鎖線で示す。合流防止壁４３は、流入口２１が開状態において、ハウジング１０の内周面１５を旋回した流体が、それより上流側且つ流入口２１から流入した直後の流体と合流しないようにするために設けられている。合流防止壁４３は、閉鎖部４１の端部に延設され、流入口２１が開状態となる位置に閉鎖部４１が移動した際に流入部２０の流路方向に沿うように構成されている。本実施形態においては、合流防止壁４３に第２曲面壁４６が連設されている。第２曲面壁４６は軸芯Ｘを中心とする円弧状に形成されている。第１曲面壁４４は、閉鎖部４１の内周側に設けられている。第１曲面壁４４は、閉鎖部４１の曲率よりも大きい曲率で形成され、一端が合流防止壁４３に接続され、他端が閉鎖部４１の端部４１ａに接続されている。閉鎖部４１と第１曲面壁４４との間には補強用のリブ４８が設けられている。
【００２６】
本実施形態の回動体４０においては、第１曲面壁４４の端部４５と第２曲面壁４６の端部４７との間が開放されている。本実施形態では、流入口２１が開状態のときに、内周面１５並びに合流防止壁４３及び第２曲面壁４６により、流入口２１からハウジング１０に流入した流体が、ハウジング１０の内部空間１４において旋回流を作るように誘導され、更に第１曲面壁４４が旋回した流体を軸芯Ｘに近づくように誘導する。流体制御弁１は、回動体４０に第１曲面壁４４及び第２曲面壁４６の少なくとも何れか一方を設けずに構成してもよい。
【００２７】
合流防止壁４３によって、流入口２１からハウジング１０の内部空間１４に流入した直後の流体と、ハウジング１０の内部空間１４において既に旋回する下流の流体との合流が回避される。これにより、ハウジング１０の内部空間１４において流体は滑らかな旋回が維持され、流入口２１近くにおいて流体流が乱される不具合を防止することができる。その結果、流体制御弁１において流体の圧力損失をより効果的に低減することができる。
【００２８】
また、回動体４０が第１曲面壁４４を有することで、ハウジング１０の内部空間１４において流体は、第１曲面壁４４に誘導されて流出口３１に向かう滑らかな旋回流となる。これにより、流体制御弁１において流体の圧力損失をより効果的に低減することができる。
【００２９】
図６には、回動体４０の閉鎖部４１が流入口２１を完全に閉鎖せずに流入口２１の一部が開放された状態を示す。図６のように、流入口２１が全開していない状態では、流入口２１から流入する流体量は制限されるものの、合流防止壁４３、第１曲面壁４４、及び、第２曲面壁４６は、図５の開状態と同様に機能する。
【００３０】
〔第３実施形態〕
本実施形態は、図７に示すように、流入部２０は、ハウジング１０の軸方向に垂直な面に対して流出部３０から遠ざかる側に傾斜するように設けられている。他の構成は、第１実施形態の流体制御弁１と同じである。第２実施形態の流体制御弁１において本実施形態と同じように流入部２０を傾斜してもよい。
【００３１】
このように流入部２０を構成することで、流体が流出口３１に向かう方向の流れになりやすいため、流入口２１から流出口３１に至る流体の旋回流がよりスムーズになり、ハウジング１０の内部空間１４における流体の圧力損失をより低減することができる。
【００３２】
〔他の実施形態〕
上記実施形態では、回動体４０の閉鎖部４１がハウジング１０の周壁１３の内周面１５に沿って摺動するとして説明した。しかし、例えば、図８に示すように、閉鎖部４１とハウジング１０との間にシール部材６０を設けることも可能である。シール部材６０は、ハウジング１０の内周面１５において、回動体４０が開状態及び閉状態のときに、閉鎖部４１が接触する流入口２１の近くに設けられる。具体的には、内周面１５に形成された凹部に取付けられる。これにより、流入口２１が閉状態のときに、ハウジング１０の内周面１５と回動体４０の閉鎖部４１とはシール部材６０を介して液密的に当接して、より確実な閉弁状態を実現する。シール部材６０は、第１実施形態においても適用可能である。
【００３３】
第２実施形態では、流体制御弁１の回動体４０が合流防止壁４３及び第１曲面壁４４の両方を備える構成を示したが、回動体４０は、合流防止壁４３及び第１曲面壁４４のうち一方のみを備える構成でもよい。
【００３４】
回動体４０の閉鎖部４１は、端部４１ａがハウジング１０の内部空間１４において流体の流れに対向するため、端部４１ａが流体の流れを阻害することがある。そこで、図９に示すように、閉鎖部４１が端部４１ａに向けて厚みが小さくなるように構成してもよい。これにより、ハウジング１０の内部空間１４において流体の流れをよりスムーズにすることができる。図９では、閉鎖部４１の端部４１ａの厚みが他の部位の厚みよりも小さい例を示したが、閉鎖部４１は周方向における中間部位から端部４１ａに向けて徐々に厚みが小さくよう構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、流体の流通を制御する制御弁に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１      ：流体制御弁
１０    ：ハウジング
１１    ：天面部
１３    ：周壁
１４    ：内部空間
１５    ：内周面
２０    ：流入部
２１    ：流入口
３０    ：流出部
３１    ：流出口
４０    ：回動体
４１    ：閉鎖部
４３    ：合流防止壁
４４    ：第１曲面壁
４６    ：第２曲面壁
Ｘ      ：軸芯
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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