(57)【要約】【課題】流体制御バルブにおいてボディ内における異物の堆積を防止し、弁体の作動性を高めると同時にシール性の低下を防止する。【解決手段】ボディ１２の収納室２４に弁体１４が回転自在に収納され、前記弁体１４の弁孔６６が導入流路５６及び導出流路５８と連通することで弁開状態となり、前記導入流路５６と導出流路５８との連通を弁体１４で遮断することで弁閉状態となる。そして、この弁開状態又は弁閉状態からさらに弁体１４を所定角度だけ回転させることで、弁閉状態と弁開状態とを切り替える際に流体が流れずに異物の堆積しやすい第１角部４６近傍に対し、弁孔６６の上流側開口６８が臨むように配置される。これにより、導入流路５６から弁孔６６へと流れる流体の一部を、前記上流側開口６８を通じて収納室２４の第１角部４６近傍へと流通させ異物を押し流すことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の導入される導入口及び該流体の導出される導出口を有したボディと、該ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、前記弁室において前記弁体の上流側に設けられ該弁体が当接するシール部材とを備え、前記弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、前記弁体の回転作用下に前記弁孔による前記導入口と前記導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブの制御方法において、
前記導入口と前記導出口との連通を遮断した前記弁体の全閉位置、又は、前記弁孔を介して前記導入口と前記導出口とを連通させた前記弁体の全開位置に対し、該全閉位置から弁閉動作させる際の回転方向へ、又は、該全開位置から弁開動作させる際の回転方向へと前記弁体をさらに回転させることを特徴とする流体制御バルブの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
前記弁体を前記全閉位置から前記弁孔が前記導入口と前記弁室とを連通させる位置まで回転させることを特徴とする流体制御バルブの制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の制御方法において、
前記弁体を前記全開位置から前記弁孔が前記導入口と前記弁室とを連通させる位置まで回転させることを特徴とする流体制御バルブの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路上に設けられ該流体の流量を制御するための流体制御バルブの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体の流通する配管に対して接続され、該流体の流量を制御するための流体制御バルブが知られている。この流体制御バルブは、例えば、特許文献１に開示されるように、ボディの内部に流体の流れる流路が形成され、この流路上にボールが回転自在に設けられている。このボールはステムを介して電動アクチュエータに接続される。また、ボディには流路に臨むように環状のボールシートが設けられ、ボールの外周面が前記ボールシートに摺接しながら回転する。
【０００３】
そして、電動アクチュエータ等の駆動作用下にボールがステムを中心として約９０°の範囲内で回転し、ボールに形成された貫通孔がボディの流路に臨む位置となることで、該貫通孔を介して流路における上流側と下流側とが連通した弁開状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に係る流体制御バルブでは、ボールが約９０°の範囲内で繰り返し回転することで、ボディ内を流れる流体がほぼ同じ部位を流れることとなり、前記ボディ内における特定の部位に流体の流れが生じないよどみが発生してしまう。これにより、ボディ内の特定部位に流体中の異物が堆積してしまい、この堆積した異物がボールとボディとの間や前記ボールとボールシートとの間に噛み込まれて作動不良の原因となったり、シール性の低下を招くという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ボディ内における異物の堆積を防止し、弁体の作動性を高めると同時にシール性の低下を防止することが可能な流体制御バルブの制御方法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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の導入される導入口及び流体の導出される導出口を有したボディと、ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、弁室において弁体の上流側に設けられ弁体が当接するシール部材とを備え、弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、弁体の回転作用下に弁孔による導入口と導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブの制御方法において、
導入口と導出口との連通を遮断した弁体の全閉位置、又は、弁孔を介して導入口と導出口とを連通させた弁体の全開位置に対し、全閉位置から弁閉動作させる際の回転方向へ、又は、全開位置から弁開動作させる際の回転方向へと弁体をさらに回転させることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ボディの弁室に設けられた弁体が回転し、ボディの導入口と導出口との連通を遮断した全閉位置、又は、弁孔を介して導入口と導出口とを連通させた全開位置に対し、全閉位置からは弁閉動作させる際の回転方向へ、全開位置からは弁開動作させる際の回転方向へとさらに弁体を回転させる。
【０００９】
これにより、弁体を回転させて全開状態と全閉状態とを切り替える過程において、弁室内で流体の流れが生じずに異物が堆積しやすい部位に対し、全閉状態又は全開状態からさらに弁体を弁閉方向又は弁開方向へと回転させることで、導入口からの流体を弁孔を介して流通させることができる。
【００１０】
その結果、弁室における特定の部位に異物が溜まった場合でも、流体を流して異物を好適に押し流すことで下流側へと排出できるため、異物の堆積が抑制され、ボディと弁体との間やシール部材と弁体との間への異物の噛み込みを回避することで、弁体の作動性を向上できると同時にシール性の低下を防止できる。
【００１１】
また、弁体を全閉位置から弁孔が導入口と弁室とを連通させる位置まで回転させるとよい。
【００１２】
さらに、弁体を全開位置から弁孔が導入口と弁室とを連通させる位置まで回転させるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１４】
すなわち、弁体を回転させ全開状態と全閉状態とを切り替える過程において、弁室内で流体の流通しづらく異物が堆積しやすい部位に対し、導入口と導出口との連通を遮断した弁体の全閉位置、又は、弁孔を介して導入口と導出口とを連通させた弁体の全開位置から、弁体をさらに弁閉方向又は弁開方向へと回転させることで、導入口からの流体を弁孔を介して異物の堆積しやすい部位へと流通させて押し流すことができる。その結果、弁室内における異物の堆積を抑制することで、ボディと弁体との間やシール部材と弁体との間への異物の噛み込みが回避され、弁体の作動性を向上できると同時にシール性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体制御バルブの全体断面図である。
【図２】図１の流体制御バルブにおける弁閉状態を示す拡大横断面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、図２に示す流体制御バルブの弁体の弁閉状態から弁開状態まで切り替える際の動作説明図である。
【図４】図４Ａは、弁閉状態から排出モードへと切り替えた際の拡大横断面図であり、図４Ｂは、弁開状態から排出モードへと切り替えた際の拡大横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る流体制御バルブの制御方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る制御方法の用いられる流体制御バルブを示す。なお、以下の説明では、この流体制御バルブ１０が、車両に搭載される内燃機関等の冷却水回路に適用される場合について説明する。
【００１７】
流体制御バルブ１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２に対して回転自在に設けられる弁体１４と、前記ボディ１２に設けられ前記弁体１４を回転駆動させる駆動部１６とを含む。
【００１８】
このボディ１２は、例えば、樹脂製材料から形成され、弁体１４の収納される本体部１８と、該本体部１８から突出して流体の供給される導入部（導入口）２０と、前記本体部１８に対して前記導入部２０とは反対方向に突出し前記流体の排出される導出部（導出口）２２とを備える。
【００１９】
本体部１８は、例えば、断面矩形状に形成され、その中央部には弁体１４の収納される収納室（弁室）２４が形成されると共に、該収納室２４の下方（図１中、矢印Ａ方向）に開口した開口部にはカバー部材２８が装着されることで閉塞される。このカバー部材２８の中央には、上方（矢印Ｂ方向）に向かって突出した軸状の支持軸３０が設けられる。
【００２０】
また、本体部１８には、収納室２４の上部に軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在したシャフト孔３２が形成され、該シャフト孔３２の内部には環状溝を介してパッキン３４及びダストシール３６が設けられる。
【００２１】
この収納室２４は、図２、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、上流側（矢印Ｃ方向）となる上流側内壁面３８が、本体部１８の軸方向と直交した平面状に形成され、下流側（矢印Ｄ方向）となる下流側内壁面４０が収納室２４から外側に向かって断面円弧状に膨出するように形成される。そして、上流側内壁面３８には、後述する導入部２０と連通する第１開口（導入口）４２が開口し、下流側内壁面４０には、後述する導出部２２と連通する第２開口（導出口）４４が開口している。なお、第１及び第２開口４２、４４は、収納室２４を挟んで一直線状となるように形成される。
【００２２】
また、収納室２４の上流側（矢印Ｃ方向）には、上流側内壁面３８と下流側内壁面４０とがなす一対の第１及び第２角部４６、４８が形成され、この第１角部４６が、第１開口４２に対して弁体１４が図１に示す弁開状態からの弁閉状態へと切り替わる際の回転方向側（矢印Ｅ方向）となり、前記第２角部４８が、前記第１開口４２に対して前記弁体１４の回転方向とは反対側（矢印Ｆ方向）となる。
【００２３】
さらに、収納室２４の内部には、図１及び図２に示されるように、第１開口４２の開口した上流側内壁面３８に臨むようにシール部材５０が設けられる。このシール部材５０は、例えば、ゴム等の弾性材料から断面矩形状に形成され、中央部に形成され厚さ方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に貫通した断面円形状の貫通孔５２と、前記貫通孔５２の外周側となり収納室２４側に臨む端面にシール面５４とを有している。このシール面５４は、図２に示されるように、本体部１８の軸方向から見て断面略円弧状に形成され、弁体１４の外周面が当接可能に形成される。
【００２４】
導入部２０は、例えば、管状に形成され、本体部１８の一側部から該本体部１８の軸方向と直交した水平方向（矢印Ｃ方向）に沿って所定長さだけ突出し、その内部には導入流路５６が形成され、本体部１８の第１開口４２と連通することで導入部２０と収納室２４とが連通する。そして、導入部２０の端部には図示しないチューブが接続され、図示しない流体供給源から導入流路５６へと流体が供給される。
【００２５】
導出部２２は、導入部２０と同様に管状に形成され、本体部１８の他側部から導入部２０とは反対方向となるように水平方向（矢印Ｄ方向）に沿って所定長さだけ突出している。すなわち、導入部２０と導出部２２とは本体部１８を挟んで一直線状となるように設けられる。
【００２６】
また、導出部２２の内部には、その端部から収納室２４まで一直線状に延在する導出流路５８が形成され、本体部１８の第２開口４４と連通することで導出部２２と収納室２４とが連通している。そして、導出部２２の端部には図示しないチューブが接続され、導入部２０から収納室２４へと流れた流体が導出部２２の導出流路５８を通じて図示しない内燃機関の冷却水回路へと排出される。
【００２７】
弁体１４は、例えば、収納室２４に収納される弁部６０と、該弁部６０の上端部中央から軸方向（図１中、矢印Ｂ方向）に沿って延在した軸部６２と、カバー部材２８の支持軸３０が挿入される支持孔６４とを有する。
【００２８】
弁部６０は、例えば、軸部６２の軸方向から見て断面円形状に形成された円柱体からなり、前記軸部６２の軸方向と直交方向に貫通した弁孔６６を有し、この弁孔６６は断面円形状で弁部６０の外周面を貫通するように形成される。また、弁孔６６は、その一端部に形成され弁開時に導入流路５６（第１開口４２）に臨む上流側開口６８と、他端部に形成され弁開時に導出流路５８（第２開口４４）に臨む下流側開口７０とを有している。そして、弁部６０の外周面は、ボディ１２に設けられたシール部材５０のシール面５４に当接して摺接しながら回転動作する。
【００２９】
軸部６２は、ボディ１２のシャフト孔３２へと挿通され、その上端部がシャフト孔３２を通じて本体部１８の外側へと突出すると共に、その外周面にパッキン３４及びダストシール３６が摺接することで前記シャフト孔３２に対して回転自在に支持されている。
【００３０】
支持孔６４は、カバー部材２８の臨む弁部６０の下端中央部に形成され、該カバー部材２８の支持軸３０が挿入されることで回転自在に支持される。
【００３１】
駆動部１６は、例えば、ＤＣモータやステッピングモータ等の回転駆動源からなり、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、所定方向に所定角度だけ回転する。そして、駆動部１６は、ボディ１２における本体部１８の上部に設けられ、軸部６２の上端部が連結されることで、その通電作用下に軸部６２及び支持軸３０を介して弁体１４が収納室２４内において所定方向且つ所定角度だけ回転する。
【００３２】
本発明の実施の形態に係る流体制御バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について図２及び図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明する。なお、図２、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、弁体１４における弁孔６６の上流側開口６８側に丸印（●）を便宜上付している。
【００３３】
先ず、流体制御バルブ１０において、図２及び図３Ａに示されるように、弁体１４の弁孔６６が導入流路５６及び導出流路５８と直交した位置とすることで、前記弁体１４によって前記導入流路５６と前記導出流路５８との連通が遮断された弁閉状態（全閉位置）となる。そのため、図示しない流体供給源から導入部２０の導入流路５６へと供給された流体は、ボディ１２の収納室２４を通じて導出部２２の導出流路５８へと流れることがない。この際、弁体１４は、その上流側開口６８が第２角部４８側、下流側開口７０が第１角部４６側となるように配置されている（図２参照）。
【００３４】
次に、図示しないコントローラからの制御信号に基づき駆動部１６が駆動することで、図３Ｂに示されるように、弁体１４が反時計回り（矢印Ｅ方向）に回転し始める。
【００３５】
この弁体１４の弁閉状態から弁開状態への回転途中において、弁孔６６の上流側開口６８の一部がシール部材５０のシール面５４を越えて導入流路５６に臨む位置となることで、前記弁孔６６を介して前記導入流路５６と収納室２４とが連通し始める。
【００３６】
これにより、導入流路５６から供給された流体が、収納室２４を経て上流側開口６８から弁孔６６へと流通して下流側開口７０から下流側（矢印Ｄ方向）へと流れた後に導出流路５８から排出されると共に、前記流体の一部が、該上流側開口６８を通じて弁孔６６側へと流れることなく弁体１４の回転方向と反対方向（矢印Ｆ方向）へと周方向に沿って流れ、収納室２４の下流側内壁面４０に沿って下流側へと流れる。
【００３７】
その結果、図３Ａに示す弁閉状態から弁体１４が回転する際に、収納室２４における上流側開口６８及び下流側開口７０に臨む部位へ流体が供給され流通することで、前記収納室２４に堆積した異物等が下流側（矢印Ｄ方向）へと押し流されて排出される。
【００３８】
具体的には、図３Ｂに示されるように、上流側開口６８に臨み、第１開口４２に対して弁体１４の回転方向とは反対側（矢印Ｆ方向）となる第２角部４８近傍に向かって流体が流通すると共に、下流側開口７０に臨み第２開口４４に対して前記弁体１４の回転方向と反対方向（矢印Ｆ方向）となる下流側内壁面４０に向かって流体が流通することで、前記第２角部４８及び下流側内壁面４０近傍に堆積した異物が排出される。
【００３９】
そして、弁体１４がさらに反時計回り（矢印Ｅ方向）に回転して弁閉状態から約９０°回転することで、図３Ｃに示されるように、前記弁体１４における弁孔６６の両端部がそれぞれ収納室２４の第１及び第２開口４２、４４に臨み、導入流路５６及び導出流路５８と前記弁孔６６とが一直線状となった弁開状態（全開位置）となる。これにより、導入流路５６に供給されていた流体の全てが弁体１４の弁孔６６を通じて下流側（矢印Ｄ方向）の導出流路５８へと流通して図示しない内燃機関の冷却水回路へと導出される。
【００４０】
一方、上述した図３Ｃに示す弁開状態から再び弁閉状態とする場合には、図示しないコントローラからの制御信号に基づき駆動部１６が前記とは逆方向に駆動することで、弁体１４が時計回り（矢印Ｆ方向）に回転し始め、さらに回転することで弁孔６６が導入流路５６及び導出流路５８に対して直交し弁部６０の外周面にシール部材５０のシール面５４が当接した弁閉状態（図３Ａ参照）となる。
【００４１】
このように、上述した流体制御バルブ１０では、図３Ａに示される弁閉状態と図３Ｃに示される弁開状態とを切り替える際、約９０°の範囲内で弁体１４が回転するため、この弁体１４の回転途中において収納室２４の第１角部４６に対して弁孔６６の上流側開口６８及び下流側開口７０が臨むことがない。そのため、この第１角部４６近傍へと流体が流れることがなく、該第１角部４６近傍に流体中に含まれる異物が堆積しやすい。
【００４２】
次に、上述したように収納室２４における第１角部４６近傍に堆積した異物を排出する場合について、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明する。
【００４３】
このボディ１２の第１角部４６近傍に堆積した異物を排出するための排出モードは、例えば、流体制御バルブ１０を含む冷却水回路が搭載されるエンジンの始動時又は停止時に行われる。
【００４４】
例えば、エンジンの始動時において弁閉状態（図３Ａ参照）にある弁体１４を、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて、該弁閉状態からさらに弁開動作時の回転方向である時計回り（矢印Ｆ方向）へと所定角度だけ回転させる（図４Ａ参照）。これにより、図４Ａに示されるように、弁体１４の下流側開口７０が収納室２４の第１角部４６に臨む位置となり、それに伴って、導入流路５６へと供給されている流体の一部が、下流側開口７０を介して弁部６０の周方向に沿って流れ、該弁部６０とシール部材５０との間を通じて第１角部４６側へと流れる。
【００４５】
その結果、第１角部４６近傍に堆積した異物が流入した流体によって好適に押し流され、収納室２４の下流側内壁面４０に沿って下流側（矢印Ｄ方向）へと流れて導出流路５８を通じて排出される。そして、上述した排出モードが行われた後に、流体制御バルブ１０は、弁体１４の開閉動作によって流体の流通状態を制御する通常の制御モードへと切り替えられる。
【００４６】
また、上述したような弁閉状態から排出モードを行う場合には、例えば、前記流体制御バルブ１０の流量が０であり弁閉状態にあると判断された際の弁体１４の弁開度（回転位置）を０とし、図示しないコントローラのメモリへと書き込み、前記弁閉状態から弁体１４を予め設定された所定角度だけ時計回りに回転させることで実施される。さらに、上述した弁閉時における弁開度を基準とする代わりに、弁体１４が弁閉状態から約９０°回転して図示しないストッパに係止された弁開状態の弁開度をメモリへと書き込み、この弁開度を基に排出モードにおける所定の弁開度まで弁体１４を回転させるように制御してもよい。
【００４７】
一方、エンジンの停止時において、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて、図３Ｃに示される弁体１４の弁開状態としてから、さらに弁開動作時の回転方向である反時計回り（矢印Ｅ方向）へと所定角度だけ回転させる（図４Ｂ参照）。これにより、図４Ｂに示されるように、弁体１４の上流側開口６８が収納室２４の第１角部４６に臨む位置となり、前記上流側開口６８を介して第１角部４６と導入流路５６とが連通することで、前記導入流路５６へと供給されている流体の一部が、上流側開口６８を介して第１角部４６側へと流れ、該第１角部４６近傍に堆積していた異物を収納室２４の下流側内壁面４０に沿って下流側へと押し流すことで、この異物が導出流路５８を通じて排出される。
【００４８】
そして、上述したエンジンの停止時において排出モードが行われた後に、駆動部１６の駆動作用下に弁体１４を時計回り（矢印Ｆ方向）に回転させて弁閉状態とし、該エンジンが停止される。
【００４９】
また、上述したような弁開状態から排出モードを行う場合には、例えば、弁体１４が弁閉状態においてストッパ（図示せず）に係止された状態の弁体１４の弁開度（回転位置）を０として図示しないコントローラのメモリへと書き込み、この弁開度を基に排出モードにおける弁開度まで弁体１４を回転させるように制御することで実施される。
【００５０】
なお、上述した排出モードは、エンジンの始動時又は停止時のいずれか一方で実施してもよいし、両方で実施するようにしてもよい。
【００５１】
以上のように、本実施の形態では、流体制御バルブ１０を構成するボディ１２の収納室２４に弁体１４が回転自在に収納され、この弁体１４の上流側には導入流路５６（第１開口４２）に臨むようにシール部材５０が設けられ、前記弁体１４を、弁閉状態から弁閉動作させる際の回転方向へとさらに回転させるか、弁開状態から弁開動作させる際の回転方向へとさらに回転させる排出モードを設けることで、前記収納室２４において、流体が流れにくく異物の堆積しやすい第１角部４６近傍へと弁孔６６の上流側開口６８が臨むように配置することができる。
【００５２】
従って、駆動部１６の駆動作用下に約９０°の範囲内で回転する弁体１４を有した流体制御バルブ１０において、排出モードによって異物が堆積しやすい第１角部４６近傍に対して流体の一部を流通させることができる。
【００５３】
その結果、収納室２４の底部に対して異物が溜まった場合でも好適に押し流して下流側へと排出できるため、ボディ１２内における異物の堆積が抑制され、この異物が前記ボディ１２と弁体１４との間、シール部材５０と弁体１４との間への異物の噛み込みが回避されることで、前記弁体１４の作動性を向上できると共に、シール性の低下を防止できる。
【００５４】
また、弁体１４は、上述したような円筒状の構成に限定されるものではなく、例えば、球状のものであってもよい。
【００５５】
さらに、この流体制御バルブ１０は内燃機関等の冷却水回路に適用される場合に限定されるものではなく、例えば、モータを冷却するための冷却水回路やバッテリーを冷却するための冷却水回路に用いてもよいし、冷却水等の液体の代わりにガス等の気体の流れを制御する目的で用いるようにしてもよい。
【００５６】
なお、本発明に係る流体制御バルブの制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…流体制御バルブ                １２…ボディ
１４…弁体                          １６…駆動部
２４…収納室                        ５０…シール部材
４６…第１角部                      ４８…第２角部
５６…導入流路                      ５８…導出流路
６６…弁孔                          ６８…上流側開口
７０…下流側開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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