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公開番号2024095125
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-10
出願番号2022212180
出願日2022-12-28
発明の名称流体制御弁
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類F16K 11/083 20060101AFI20240703BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】ハウジング内において複数の流路間の流体の漏れ量を低減しつつ、バルブ回転時のトルクを低減する。
【解決手段】バルブ40は、円錐形の側面に沿うように形成された側壁41を有する。ハウジング10は、円錐形の軸を回転の軸心CLとしてバルブ40を回転可能に収容し、ハウジング10の外壁14と内壁16とを貫通するポート13を有する。シール部材50は、ハウジング10の内壁16とバルブ40との間に設けられ、ハウジング10側の面51がハウジング10の内壁16のうちポート周縁部131に当接し、バルブ40側の面52がバルブ40の側壁41に摺接する。付勢部材60は、バルブ40を円錐形の頂点側に向けて付勢し、バルブ40の回転時および停止時において、バルブ40の側壁41とシール部材50とが摺接する状態を保ち、且つ、ハウジング10の内壁16とシール部材50とが当接する状態を保つ。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
流体制御弁であって、
円錐形の側面に沿うように形成された側壁（４１）、および前記側壁から前記円錐形の軸側に凹む流路（４４）を有するバルブ（４０）と、
前記円錐形の軸を回転の軸心（ＣＬ）として前記バルブを回転可能に収容するハウジング（１０）であって、前記ハウジングの外壁（１４）と内壁（１６）とを貫通するポート（１３）を有する前記ハウジングと、
前記ハウジングの内壁と前記バルブとの間に設けられ、前記ハウジング側の面（５１）が前記ハウジングの内壁のうちポート周縁部（１３１）に当接し、前記バルブ側の面（５２）が前記バルブの前記側壁に摺接するシール部材（５０）と、
前記バルブを前記円錐形の頂点側に向けて付勢し、前記バルブの回転時および停止時において、前記バルブの前記側壁と前記シール部材とが摺接する状態を保ち、且つ、前記ハウジングの内壁と前記シール部材とが当接する状態を保つ付勢部材（６０）と、を備える流体制御弁。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記シール部材は、前記ハウジング側の部位の材質と前記バルブ側の部位の材質とが異なっている、請求項１に記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記付勢部材は、スプリングであり、
前記バルブと前記スプリングとの間に設けられ、前記スプリングを支持すると共に前記スプリングの付勢力を前記バルブに伝えるスプリングガイド（６１）をさらに備える請求項１または２に記載の流体制御弁。
【請求項４】
前記スプリングガイドの材質と前記バルブの材質とは異なっている、請求項３に記載の流体制御弁。
【請求項５】
前記スプリングガイドの材質は、金属の表面にポリテトラフルオロエチレンを塗布したもの、金属の表面にフッ素樹脂を塗布したもの、金属の表面に高摺動材を塗布したもの、樹脂の表面にポリテトラフルオロエチレンを塗布したもの、樹脂の表面にフッ素樹脂を塗布したもの、および、樹脂の表面に高摺動材を塗布したものの少なくとも１つである、請求項３に記載の流体制御弁。
【請求項６】
前記バルブは、前記円錐形の頂点側に形成される一方側端面（４２）、前記一方側端面に対向し前記円錐形の底面側に形成される他方側端面（４３）、および、前記一方側端面のうち軸心を中心とした位置から軸方向に突出する突部（４７）を有し、
前記ハウジングは、前記バルブの径方向外側に設けられる筒部（１１）、前記一方側端面に対向し前記筒部の一方側の端部を塞ぐ底部（１２）、および、前記突部を回転可能に支持する穴部（１７）を有する、請求項１または２に記載の流体制御弁。
【請求項７】
前記突部の外径（Ｄ１）、および、前記穴部の内径（Ｄ２）は、前記一方側端面の外径（Ｄ３）よりも小さい、請求項６に記載の流体制御弁。
【請求項８】
前記突部の軸方向一方側の先端面（４８）と、前記穴部の軸方向一方側の底面（１８）とは、非接触である、請求項６に記載の流体制御弁。
【請求項９】
前記突部と前記穴部との間に設けられる軸受（１７１、４７１）をさらに備える請求項６に記載の流体制御弁。
【請求項１０】
前記バルブまたは前記ハウジングの材質と、前記軸受の材質とは、異なっている、請求項９に記載の流体制御弁。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御弁に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ハウジングに設けた複数のポート間の連通および遮断を切り替えることで、流体の流れを制御する流体制御弁が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の流体制御弁は、複数のポートを有するハウジングの内側に、シール部材を挟んで円柱状のバルブを回転可能に配置した構成である。シール部材は、複数のポートが形成された部位に設けられ、ハウジングとバルブによって厚み方向（即ち、バルブの径方向）に物理的に潰されることで両者に密着し、ハウジング内において複数の流路間の流体の漏れを防いでいる。この特許文献１には、バルブを回転させるアクチュエータからバルブに入力されるトルクが３．５Ｎ・ｍ～４．５Ｎ・ｍであることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２２／２１８４０５号
【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は、ハウジング内において複数の流路間の流体の漏れを防ぐために、シール部材にバルブを押し付け、シール部材の潰し代を十分に確保する必要がある。しかし、シール部材の潰し代を大きくするほど、シール部材からバルブに対し反力が増加するので、バルブを回転する際の摺動抵抗が大きくなり、バルブを回転させるために必要なトルクが大きくなる（具体的には、３．５Ｎ・ｍ～４．５Ｎ・ｍ）。そのため、バルブを駆動するアクチュエータとして大出力モータや高減速比の減速機構等が必要となり、アクチュエータの大型化に加えて、バルブの回転時の作動音、消費電力および電気的ノイズの増加を招く原因となる。
【０００６】
また、この流体制御弁は、バルブが停止状態から回転を開始する際、シール部材のうち周方向の端部等においてバルブの一部がシール部材にめり込むため、または、シール部材にめり込んでいるバルブの一部がそこから抜け出すために、大きなトルクが必要となる。そのため、アクチュエータに大小のトルクが波状に入力されることから、減速機構を構成するギヤへのストレス変動も大きく、ギヤの破損や摩耗の促進にもつながる。
【０００７】
さらに、この流体制御弁は、経年劣化などによりバルブとシール部材との摺動面で摩耗が生じると、バルブとシール部材とのシール性が低下し、ハウジング内において複数の流路間の流体の漏れ量が増加する恐れがある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、流体制御弁において、ハウジング内において複数の流路間の流体の漏れ量を低減しつつ、バルブ回転時のトルクを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、流体制御弁であって、
円錐形の側面に沿うように形成された側壁（４１）、および側壁から円錐形の軸側に凹む流路（４４）を有するバルブ（４０）と、
円錐形の軸を回転の軸心（ＣＬ）としてバルブを回転可能に収容するハウジング（１０）であって、ハウジングの外壁（１４）と内壁（１６）とを貫通するポート（１３）を有するハウジングと、
ハウジングの内壁とバルブとの間に設けられ、ハウジング側の面（５１）がハウジングの内壁のうちポート周縁部（１３１）に当接し、バルブ側の面（５２）がバルブの側壁に摺接するシール部材（５０）と、
バルブを円錐形の頂点側に向けて付勢し、バルブの回転時および停止時において、バルブの側壁とシール部材とが摺接する状態を保ち、且つ、ハウジングの内壁とシール部材とが当接する状態を保つ付勢部材（６０）と、を備える。
【００１０】
これによれば、流体制御弁は、バルブの側壁を円錐形の側面に沿う形状として、そのバルブを円錐形の頂点側に向けて付勢部材で付勢する構成としている。これにより、付勢部材の付勢力の調整により、バルブとシール部材との押し付け力、および、ハウジングとシール部材との押し付け力を容易に調整可能となる。そのため、バルブとシール部材との間の隙間、および、ハウジングとシール部材との間の隙間を極力小さくするか又は無くすことで、流路間の流体の漏れ量を微小とするシール性を確保できる。したがって、特許文献１の構成のようにバルブがシール部材にめり込むことが無く、又はめり込むことが抑制されるので、バルブの回転駆動時のトルクを低減し、且つ、そのトルクが波状となることを防ぐことができる。その結果、この流体制御弁は、バルブの回転時および停止時のシール性を担保しつつ、バルブを駆動するアクチュエータを小型化し、バルブの回転時の作動音、消費電力および電気的ノイズを低減できる。また、そのアクチュエータの有するギヤの破損を防ぎ信頼性を向上できる。
さらに、バルブの側壁を円錐形の側面に沿う形状として、そのバルブを円錐形の頂点側に向けて付勢部材で付勢する構成により、経年劣化などによりバルブとシール部材の摺動面で摩耗が生じても、バルブとシール部材とが摺接する状態が保たれる。そのため、この流体制御弁は、経年劣化に対し、バルブとシール部材との間のシール性を維持することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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