JP6503835B2 - 冷媒制御バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、吐出ポートを有したハウジングの内部に、冷媒の流れを制御するロータを回転自在に収容した冷媒制御バルブ装置に関する。

冷媒制御バルブ装置として特許文献１には、ハウジングの内部に回転自在にロータ（文献では断面調節部材）を配置した技術が示されている。この特許文献１では、ハウジングに形成されたポート（文献では接続管の開口）に対して、ロータの外周に形成された開口が重なり合うことにより、ロータの内部とポートとの間での冷媒の流れを可能にするように構成されている。

この特許文献１では、ロータが球状に形成されると共に、回転軸芯に沿う方向に開放する開口と、球状の外壁面においてポートに対応する複数の開口とが形成されている。

特許文献２には、ハウジングの内部に、筒状のロータ（文献では弁体）を回転自在に配置した技術が示されている。この特許文献２の装置では、ハウジングに対し、ロータの回転軸芯に沿う方向で重複する位置に第１，２流体通路を備え、回転軸芯に沿う方向に開放する第３の流路を備えている。更に、ロータに対し、第３の流路に常時連通するように回転軸芯に沿う方向に開放する開口と、第１，２流体通路に対する冷媒の流れを制御するための開口とが形成されている。

この構成から、ロータの回転姿勢の設定により、第１，２流体通路の一方を閉じる状態で、他方に冷媒を流す状態と、第１流体通路を閉じた状態で２流体通路に流れる冷媒量を絞る状態とを作り出せるように構成されている。

特表２０１０−５０７７６２号公報 特開２００２‐９８２４５号公報

冷媒制御バルブ装置の小型化のため、ロータの回転軸芯方向での短縮化を考えると、特許文献１、あるいは、特許文献２に示されるようにハウジングの外面に吐出ポートを配置するための空間を確保する必要がある。

しかし、吐出ポートが大径であるものを回転軸芯に対して直交する姿勢で形成する構成を考えると、ロータの回転軸芯に沿う方向でのハウジングの寸法が吐出ポートの直径に対応して長くなり、冷媒制御バルブ装置の大型化を招くことも考えられた。このような理由から、ロータの回転軸芯に沿う方向でハウジングの短縮が望まれていた。

即ち、このような冷媒制御バルブ装置では小型化が求められている。

本発明の特徴は、内燃機関からの冷媒を受け入れる導入口と、冷媒を送り出すよう円筒状に突出した第１吐出部及び第２吐出部と、を備えたハウジングと、
球状の外面を持つ壁部を有し、前記ハウジングの内部において、前記導入口に対して垂直に延出する回転軸芯の周りに回転するロータと、
前記第１吐出部に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第１シールと、
前記第２吐出部に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第２シールと、を備え、
前記ロータが、前記導入口からの冷媒を受け入れる受け部と、受け入れた冷媒を収容する収容室と、冷媒の流れを制御して冷媒を前記第１吐出部及び前記第２吐出部に送り出す孔部と、を備え、
前記第１吐出部の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記第１吐出部の吐出側端部が前記導入口から離間する方向に傾斜し、
前記第２吐出部の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記第２吐出部の吐出側端部が前記導入口から離間する方向に傾斜している点にある。

例えば、吐出部の中心線が、回転軸芯に対して直交する姿勢で形成されたものを想定すると、この想定では、回転軸芯に沿う方向で吐出部の直径に対応する長さをハウジングに確保する必要があり、ハウジングの寸法の短縮が困難な面がある。
これと比較して、本発明の特徴では、第１吐出部及び第２吐出部の中心線が、回転軸芯に対して傾斜し、この傾斜方向が、第１吐出部（第２吐出部）の吐出側端部が導入口から離間する方向に傾斜するため、第１吐出部及び第２吐出部の開口の外周のうち導入口に近い領域を、導入口から離間する方向に変位させることが可能となる。
その結果、小型化された冷媒制御バルブ装置が構成された。

本発明の特徴は、内内燃機関からの冷媒を受け入れる円筒状に突出した第１導入口及び第２導入口と、冷媒を送り出す吐出部と、を備えたハウジングと、
球状の外面を持つ壁部を有し、前記ハウジングの内部において、前記吐出部に対して垂直に延出する回転軸芯の周りに回転するロータと、
前記第１導入口に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第１シールと、
前記第２導入口に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第２シールと、を備え、
前記ロータが、前記第１導入口及び前記第２導入口からの冷媒の流れを制御して冷媒を受け入れる孔部と、受け入れた冷媒を収容する収容室と、冷媒を前記吐出部に送り出す開口部と、を備え、
前記第１導入口は、前記第２導入口よりも内径が大きく、
前記第１導入口の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記第１導入口の導入側端部が前記吐出部から離間する方向に傾斜し、
前記第２導入口の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記回転軸芯に直交する点にある。

例えば、導入口の中心線が、回転軸芯に対して直交する姿勢で形成されたものを想定すると、この想定では、回転軸芯に沿う方向で導入口の直径に対応する長さをハウジングに確保する必要があり、ハウジングの寸法の短縮が困難な面がある。
これと比較して、本発明の特徴では、第１導入口の中心線が、回転軸芯に対して傾斜し、この傾斜方向が、第１導入口の導入側端部が吐出部から離間する方向に傾斜するため、第１導入口の開口の外周のうち吐出部に近い領域を、吐出部から離間する方向に変位させることが可能となる。
その結果、小型化された冷媒制御バルブ装置が構成された。
本発明は、前記孔部は、前記ロータの周方向に沿って設けられる主長孔部と、前記主長孔部と区分され前記回転軸芯に沿う方向において前記主長孔部と並列して設けられて前記主長孔部よりも前記ロータの周方向に沿う長さが長い副長孔部と、を有し、
前記第１吐出部は、前記第２吐出部よりも内径が大きく、
前記主長孔部は、前記第１吐出部にのみ連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１吐出部の内径より長く、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１吐出部の内径よりも短く、
前記副長孔部は、前記第１吐出部及び前記第２吐出部に同時に連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１吐出部から前記第２吐出部に亘っており、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１吐出部の内径よりも短くてもよい。
本発明は、前記孔部は、前記ロータの周方向に沿って設けられる主長孔部と、前記主長孔部と区分され前記回転軸芯に沿う方向において前記主長孔部と並列して設けられて前記主長孔部よりも前記ロータの周方向に沿う長さが長い副長孔部と、を有し、
前記主長孔部は、前記第１導入口にのみ連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１導入口の内径より長く、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１導入口の内径よりも短く、
前記副長孔部は、前記第１導入口及び前記第２導入口に同時に連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１導入口から前記第２導入口に亘っており、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１導入口の内径よりも短くてもよい。

本発明は、前記収容室が、前記受け部から前記回転軸芯に沿う方向に連なる筒状の第１内壁部と、前記第１内壁部に滑らかに連なり前記第１内壁部を窄める方向に伸びる湾曲した第２内壁部とを備えても良い。

これによると、受け部から収容室に冷媒が流れる場合、冷媒は第１内壁部に沿って直線的に流れ、第２内壁面に沿って湾曲するように流れるため、ロータの収容室に淀みを招くことがない。これにより、内部空間から吐出部への冷媒の流れが円滑になる。

本発明は、前記ロータは、第２内壁部が前記球状の外面に平行な第２内壁面を備えても良い。

金型を用いて樹脂によりロータを製造する場合に、樹脂の厚みが不均一であるものでは、厚みが大きい部分に収縮を招き、ロータを歪ませることもある。これに対して球状の外面に平行な内面を形成したものでは、金型を用いて樹脂によりロータを形成しても、ロータを歪ませることもない。

本発明は、前記環状の第１シール及び第２シールが、前記ロータの外面の前記壁部に向けて付勢されても良い。

このように、ロータの外面に対してシールを付勢力により密着させることで、バルブ装置の閉じ状態を良好に維持することができる。

エンジン冷却系を示す図である。 第２吐出ポートに冷却水が送られる冷媒制御バルブ装置の縦断面図である。 第１吐出ポートに冷却水が送られる冷媒制御バルブ装置の縦断面図である。 冷媒制御バルブ装置の横断面図である。 全開姿勢にあるロータの展開図である。 第２開放姿勢にあるロータの展開図である。 第１開放姿勢にあるロータの展開図である。 全閉姿勢にあるロータの展開図である。 ロータの斜視図である。 仮想外壁面とリブ部との関係を示す断面図である。 ロータと第１シールとの関係を説明する断面図である。 第２実施形態のエンジン冷却系を示す図である。 第２導入ポートに冷却水が送られる冷媒制御バルブ装置の縦断面図である。 冷媒制御バルブ装置の横断面図である。 全開姿勢にあるロータの展開図である。 第２開放姿勢にあるロータの展開図である。 第１開放姿勢にあるロータの展開図である。 全閉姿勢にあるロータの展開図である。 ロータの斜視図である。 別実施形態（ａ）の冷媒制御バルブ装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態：基本構成〕
冷媒制御バルブ装置Ｖは、図１に示すように、車両に備えられ内燃機関としてのエンジンＥからの冷却水（冷媒の一例）を受け入れる導入ポートＰＳと、冷却水をラジエータホース１を介してラジエータＲに送り出す第１吐出ポートＰ１（吐出部の一例）と、冷却水をヒータホース２を介してヒータコアＨに送り出す第２吐出ポートＰ２（吐出部の一例）とを備えている。エンジンＥは、シリンダヘッド部Ｅａとシリンダブロック部Ｅｂとを有しており、冷却水は、シリンダヘッド部Ｅａから冷媒制御バルブ装置Ｖの導入ポートＰＳに供給される。また、ラジエータＲに供給された冷却水、及び、ヒータコアＨに供給された冷却水は、インレットバルブ３からウォータポンプ４（Ｗ／Ｐ）に送られ、ウォータポンプ４からエンジンＥのシリンダブロック部Ｅｂにに戻される。

尚、この第１実施形態では、冷媒制御バルブ装置Ｖからの冷却水をラジエータＲとヒータコアＨとに供給するものであるが、例えば、エンジンオイルや、オートマチックミッションのフルード等の熱交換にために供給するように用いても良い。このように用いる場合に、冷媒制御バルブ装置Ｖに対して第３の吐出ポートを形成しても良い。

図２〜図４に示すように、冷媒制御バルブ装置Ｖは、樹脂製のハウジングＡと、このハウジングＡの内部に対し回転軸芯Ｘを中心に回転自在に収容される樹脂製で球状の外壁部２３を有するロータＢと、ロータＢを回転駆動する電動制御部Ｃとを備えている。この冷媒制御バルブ装置Ｖは、エンジンＥの冷却水（冷媒の一例）をラジエータＲ、又は、熱を必要とするデバイスとしてのヒータコアＨの少なくとも一方に供給すると共に、ラジエータＲとヒータコアＨとの何れにも供給しない状態を作り出すように構成されている。尚、回転軸芯Ｘは導入ポートＰＳの中心位置から、この導入ポートＰＳの開口面に直交する姿勢に設定されている。

〔ハウジング〕
ハウジングＡは、筒状となるハウジングボデー１０の一方の端部を閉じるように蓋状のハウジングプレート１１を備えており、ハウジングボデー１０の開放側には導入ポートＰＳが形成されている。

第１吐出ポートＰ１は、ラジエータホース１が繋がれる円筒状の第１スリーブ部１３（第１部材の一例）と、この第１スリーブ部１３の外周に鍔状に形成される第１フランジ部１４と、第１スリーブ部１３の内端に対して外嵌する第１シール部１５とを備えている。

第１フランジ部１４は、その外周が全周に亘りハウジングボデー１０に対して溶着により接続している。また、第１シール部１５は、環状の第１シール１５ａと、第１パッキン１５ｂと、第１中間リング１５ｃと、第１スプリング１５ｄとで構成されている。これらは第１スリーブ部１３の内端位置に外嵌する状態で備えられている。尚、溶着に代えて、第１フランジ部１４を接着剤によりハウジングボデー１０に接着しても良い。

第１シール部１５は、ロータＢが、第１吐出ポートＰ１を閉塞する姿勢に設定された場合に球状の外壁部２３に対し、全周が密着することで、第１吐出ポートＰ１とロータＢの外壁部２３との間での冷却水の流れを遮断するように機能する。

第１シール１５ａは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の可撓性の樹脂で環状に成形される。この第１シール１５ａは、第１スリーブ部１３に外嵌する状態で、この第１スリーブ部１３の第１中心線Ｑ１に沿って移動可能である。第１パッキン１５ｂは、可撓性の樹脂で形成される環状で、内周側には第１スリーブ部１３の外周面に接触するリップ部が形成されている。この第１パッキン１５ｂは第１スリーブ部１３の第１中心線Ｑ１に沿って移動可能である。

第１中間リング１５ｃは、剛性の高い金属や樹脂で形成され、第１パッキン１５ｂに外嵌する位置に配置されている。第１スプリング１５ｄは、金属材で形成され、一端が第１フランジ部１４に当接し、他端が第１中間リング１５ｃに当接する位置に配置されている。第１スプリング１５ｄの付勢力により、第１シール１５ａはロータＢの外壁部２３に接触する。

特に、第１スリーブ部１３の中心となる第１中心線Ｑ１が、回転軸芯Ｘに対して傾斜している。第１中心線Ｑ１は回転軸芯Ｘに交差しており、この交差位置が壁中心Ｔとなり、この壁中心ＴがロータＢの球状の外壁部２３の中心と一致する。第１中心線Ｑ１の傾斜方向は、第１スリーブ部１３での冷却水の流れの下流ほど、この第１スリーブ部１３の外端側が回転軸芯Ｘから離間すると共に、導入ポートＰＳから離間するように設定されている。

第２吐出ポートＰ２は、ヒータホース２が繋がれる第２スリーブ部１７（第２部材の一例）と、この第２スリーブ部１７の外周に鍔状に形成される第２フランジ部１８と、第２スリーブ部１７の内端に対して外嵌する第２シール部１９とを備えている。

第２フランジ１８部は、その外周が全周に亘りハウジングボデー１０に対して溶着により接続している。また、第２シール部１９は、環状の第２シール１９ａと、第２パッキン１９ｂと、第２中間リング１９ｃと、第２スプリング１９ｄとで構成されている。これらは第２スリーブ部１７の内端位置に外嵌する状態で備えられている。尚、溶着に代えて、第２フランジ部１８を接着剤によりハウジングボデー１０に接着しても良い。

第２シール部１９は、ロータＢが、第２吐出ポートＰ２を閉塞する姿勢に設定された場合に球状の外壁部２３に対し、全周が密着することで、第２吐出ポートＰ２とロータＢの外壁部２３との間での冷却水の流れを遮断するように機能する。

第２シール部１９を構成する第２シール１９ａと、第２パッキン１９ｂと、第２中間リング１９ｃと、第２スプリング１９ｄとは、第１シール部１５において、対応する部材と同様の素材が用いられ、第１シール部１５と同様に機能する。

特に、第２スリーブ部１７の中心となる第２中心線Ｑ２が、回転軸芯Ｘに対して傾斜している。この第２中心線Ｑ２１は、回転軸芯Ｘの壁中心Ｔにおいて交差するように姿勢が設定されている。第２中心線Ｑ２の傾斜方向は、第２スリーブ部１７での冷却水の流れの下流ほど、この第２スリーブ部１７の外端側が回転軸芯Ｘから離間すると共に、導入ポートＰＳから離間するように設定されている。

更に、第１シール１５ａのうち導入ポートＰＳ側の外周部と、第２シール１９ａのうち導入ポートＰＳ側の外周部とが、回転軸芯Ｘに沿う方向で一致するように第１吐出ポートＰ１と第２吐出ポートＰ２との相対的な位置関係が設定されている。

〔ロータ〕
図２〜図４，図９に示すように、ロータＢは、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されるシャフト２７と一体的に回転するロータ本体２０を有している。

ロータ本体２０は、回転軸芯Ｘに沿う方向に開放して導入ポートＰＳから冷却水を受け入れる受け部としての開口部２１と、この開口部２１に連なり内部に内部空間２０Ｓを形成するロータ内壁部２２と、壁中心Ｔを中心とする球状となる外壁部２３と、ロータＢの内部空間２０Ｓからの冷却水を第１吐出ポートＰ１又は第２吐出ポートＰ２に送り出すように当該外壁部２３に形成された制御孔部２４とを備えている。

また、ロータ本体２０において、開口部２１と反対側にはシャフト２７が貫通状態で配置される開放部２５が形成されている。シャフト２７の突出端に形成された複数の連結体２８が、ロータ本体２０のロータ内壁部２２に連結することにより、ロータＢと一体回転するように構成されている。

前記ロータ内壁部２２は、開口部２１から回転軸芯Ｘに沿う方向に連なる導入内壁部２２ａ（第１内壁面の一例）と、この導入内壁部２２ａに滑らかに連なり、開口部２１と反対側ほど当該導入内壁部２２ａを窄める方向に伸びる湾曲内壁部２２ｂ（第２内壁面の一例）とを備えている。これにより、ロータＢの内部空間２０Ｓは、湾曲内壁部２２ｂ（第２内壁面）の部位が外壁部２３に対して平行に形成され、導入内壁部２２ａ（第１内壁面）の部位が、所定の肉厚で筒状に形成される。また、湾曲内壁部２２ｂに対して前述した開放部２５が形成されている。

図５〜図９に示すように、制御孔部２４は、第１吐出ポートＰ１の第１シール１５ａの内径より僅かに狭い幅となる第１孔部２４ａと、第２吐出ポートＰ２の第２シール１９ａの内径より僅かに狭い幅となる第２孔部２４ｂとがロータ本体２０の外周に沿って伸びる形態で一連に形成されている。

つまり、ロータＢを、回転軸芯Ｘを中心に回転した場合に、第２孔部２４ｂの外周のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での一方の基準軌跡Ｋａ（図５では下側・開口部２１に近い側）が、第１孔部２４ａの外周と重なり合い、第２孔部２４ｂの外周のうち回転軸芯Ｘに沿う方向での他方の中間軌跡Ｋｂが、第１孔部２４ａにおいて回転軸芯Ｘに沿う方向での中央部に達するように位置関係が設定されている。

また、第１孔部２４ａの第１幅Ｗ１（回転軸芯Ｘに沿う方向での幅）は、第２孔部２４ｂの第２幅Ｗ２（回転軸芯Ｘに沿う方向での幅）の略２倍に設定されている。更に、第１孔部２４ａには、前述した中間軌跡Ｋｂに沿って形成されることで、第１孔部２４ａを幅方向で等しく２分割するリブ部２４ｒが形成されている。

このようにリブ部２４ｒが形成されることにより、ロータＢの回転姿勢の設定により第２吐出ポートＰ２の第２シール１９ａが第１孔部２４ａに達した場合にも、この第２シール１９ａが第１孔部２４ａの開口縁と、リブ部２４ｒとが接触する状態となり、第２シール１９ａを安定的に支持することが可能となる。このようにリブ部２４ｒが形成されることにより主長孔部Ｇａ（図５でリブ部２４ｒより下側）と、この主長孔部Ｇａより長い副長孔部Ｇｂ（図５でリブ部２４ｒより上側）とが並列して形成される。

特に、図９、図１０に示すように、リブ部２４ｒは、第１吐出ポートＰ１の第１シール１５ａに対して局所的な接触圧を作用させないように、外壁部２３を延長した仮想外壁面Ｓより回転軸芯Ｘの方向に変位させている。また、このリブ部２４ｒは、周方向での中央領域２４ｒａが、仮想外壁面Ｓから回転軸芯Ｘの方向に最も変位している。また、このリブ部２４ｒの周方向での外端部が滑らかな傾斜で中央領域２４ｒａとロータＢの外壁部（第１孔部２４ａの縁部）とが連なるように、リブ部２４ｒの外端部には傾斜領域２４ｒｂが形成されている。この構成により、第１シール１５ａに対するリブ部２４ｒの接触圧を軽減して第１シール１５ａの摩耗を抑制し、第１シール１５ａの寿命が長くなる。しかも、リブ部２４ｒの中央領域２４ｒａの両端に傾斜領域２４ｒｂを形成することにより、ロータＢの回転を円滑に行い、第１シール１５ａの寿命を一層延ばすことになる。

〔電動制御部〕
シャフト２７は、ハウジングＡのハウジングプレート１１を貫通する状態で、このハウジングプレート１１に回転自在に支持され、シャフト２７とハウジングプレート１１のボス部との間には、冷却水の漏出を阻止するシール２９を備えている。

電動制御部Ｃは、シャフト２７の端部に備えられたホイールギヤ３１と、これに咬合するウォームギヤ３２と、このウォームギヤ３２を回転駆動する電動モータ３３と、ウォームギヤ３２の回転姿勢からロータＢの回転姿勢を検知する非接触型の回転角センサ３４とを備えている。

これらは水密型のケースに収容され、電動モータ３３は外部の制御装置で制御される。
制御装置は、エンジンＥの冷却水の温度を計測する水温センサの検知結果、及び、ヒータコアＨを必要とする情報に基づいてロータＢの目標姿勢を設定し、回転角センサ３４の検知信号によりロータＢの回転姿勢が目標姿勢に達するように制御を行う。

〔冷却水の制御〕
電動制御部Ｃは、第１吐出ポートＰ１及び第２吐出ポートＰ２を同時に開放する全開姿勢と、第２吐出ポートＰ２だけを開放する第２開放姿勢と、第１吐出ポートＰ１だけを開放する第１開放姿勢と、第１吐出ポートＰ１及び第２吐出ポートＰ２を同時に閉塞する全閉姿勢とにロータＢの回転姿勢を設定する制御を実現する。

つまり、ロータＢの回転姿勢が全開姿勢に設定された場合には、図５に示すように、第１吐出ポートＰ１と第２吐出ポートＰ２とが内部空間２０Ｓに連通し、冷却水を第１吐出ポートＰ１からラジエータＲに供給すると同時に、第２吐出ポートＰ２からヒータコアＨに供給する。また、この全開姿勢では、第１シール１５ａが第１孔部２４ａの一対の縁部に当接し、第２シール１９ａが第２孔部２４ｂの一対の縁部に当接するため第１シール１５ａと第２シール１９ａとの何れも姿勢が安定する。

また、全開姿勢を基準にして、ロータＢが一方に回転操作され、第２開放姿勢に設定された場合には、図６に示すように、第２吐出ポートＰ２と内部空間２０Ｓとが連通するため、ヒータコアＨに対して冷却水の供給が可能となる。また、この第２開放姿勢では、第２シール１９ａが副長孔部Ｇｂに沿って移動することで第１孔部２４ａの位置に達し、この第２シール１９ａの外周の一方が第１孔部２４ａの縁部に当接し、外周の他方がリブ部２４ｒに接触するため、第２シール１９ａの姿勢が安定する

また、全開姿勢を基準にして、ロータＢが他方に回転操作され、第１開放姿勢に設定された場合には、図７に示すように、第１吐出ポートＰ１と内部空間２０Ｓとが連通するため、ラジエータＲに対して冷却水の供給が可能となる。また、この第１開放姿勢では、第１シール１５ａが第１孔部２４ａにあるため、第１シール１５ａが第１孔部２４ａの一対の縁部（主長孔部Ｇａの縁部と副長孔部Ｇｂの縁部と）に当接することになり、第１シール１５ａの姿勢が安定する。

更に、ロータＢが全閉姿勢に設定された場合には、図８に示すように、第１吐出ポートＰ１と第２吐出ポートＰ２との何れも内部空間２０Ｓと非連通状態となり、ラジエータＲとヒータコアＨとに冷却水は供給されない。この全閉姿勢は、エンジンＥの始動直後のように早期の暖機を必要とする場合に設定される。また、この全閉姿勢では、第１シール１５ａがロータＢの外壁部２３に密着し、第２シール１９ａがロータＢの外壁部２３に密着する。

尚、電動制御部Ｃは、ロータＢの回転姿勢の設定により、第１吐出ポートＰ１と第２吐出ポートＰ２との何れにおいても、冷却水の流れを制限する状態（全開にしない状態）で冷却水の供給量を任意に設定する制御も行えるように構成されている。

例えば、図１１に示すように、第１吐出ポートＰ１の第１中心線Ｑ１の姿勢を、壁中心Ｔを中心にして矢印の方向に揺動させるように変位させることにより、第１中心線Ｑ１の姿勢を回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢に設定されたものを想定する。この想定では、第１中心線Ｑ１がロータＢの外壁部２３のうち最も大径となる位置に交わることになる。実線で示す第１シール１５ａの位置と比較すると、第１シール１５ａの位置が同図に仮想線（二点鎖線）で示す如く開口部２１に接近する方向に（同図では下側）に変位する。

このように変位したものでは、第１シール１５ａの一部がロータＢの外壁部２３のうち、回転軸芯Ｘを中心にして最も大径となる部位より開口部２１の方向の外壁部２３に接触することになる。このような接触位置では、第１シール１５ａが接触するための領域を回転軸芯Ｘに沿って開口部２１の方向に拡大することが必要となり、ロータＢの外壁部２３が回転軸芯Ｘに沿って伸びる構成となる。その結果として、同図に仮想線（二点鎖線）で示す如く回転軸芯Ｘに沿う方向でのロータＢの寸法を拡大し、ロータ内壁部２２の導入内壁部２２ａの内径の縮小を招くことになる。

これに対して、本実施形態の第１吐出ポートＰ１では、冷却水の流れの下流側ほど開口部２１から離間するように第１中心線Ｑ１の姿勢を回転軸芯Ｘに対して傾斜させている。
これにより、第１吐出ポートＰ１の第１シール１５ａのうち開口部２１に近い部位を、ロータＢの外壁部２３のうち回転軸芯Ｘを中心にして最も大径となる位置に近接させている。この結果、冷媒制御バルブ装置Ｖの回転軸芯Ｘに沿う方向でのロータＢの寸法が短くなって小型化が実現される。また、導入内壁部２２ａの大径化により冷却水の導入量を増すことができる。

また、第２吐出ポートＰ２の第２中心線Ｑ２の姿勢を壁中心Ｔを中心にして傾斜する姿勢であるため、前述と同様に回転軸芯Ｘに沿う方向でのロータＢの寸法を短縮して小型化を可能にする。特に、第２吐出ポートＰ２の第２中心線Ｑ２の姿勢を壁中心Ｔを中心にして傾斜する姿勢に設定したため、例えば、回転軸芯Ｘに対して直交するように第２中心線Ｑ２の姿勢を設定したものと比較すると、第２シール１９ａがロータＢの外壁部２３に接触する位置の、回転軸芯Ｘを中心とする半径を短縮する。このように第２シール１９ａの外壁部２３に対する接触位置の半径を短縮することにより、ロータＢの回転時には第２シール１９ａと外壁部２３との相対移動距離も短縮して第２シール１９ａの摩耗の抑制を実現している。

更に、第１吐出ポートＰ１と第２吐出ポートＰ２とを、ハウジングＡにおいて周方向に並ぶように配置しているため、例えば、第１吐出ポートＰ１と第２吐出ポートＰ２とを回転軸芯Ｘに沿う方向に並べたものと比較して、ハウジングＡとロータＢとの回転軸芯Ｘに沿う方向での寸法の短縮も実現している。

この冷媒制御バルブ装置Ｖでは、導入ポートＰＳの開口の断面積が、第１吐出ポートＰ１の断面積と、第２吐出ポートＰ２の断面積とを合わせた値より大きく設定されている。
また、ロータＢの内部空間２０Ｓを構成するロータ内壁部２２において、導入ポートＰＳからの冷却水を導入内壁部２２ａに沿って直線的に送り、湾曲内壁部２２ｂにおいて回転軸芯Ｘに案内するように送るため、冷却水に淀みを生ずることがなく流れに無理がない。
尚、この冷媒制御バルブ装置Ｖでは、導入ポートＰＳから供給された冷却水はロータＢの内部空間２０Ｓだけではなく、ロータＢの外部に満たされることになる。

〔第２実施形態〕
この第２実施形態では、前述した実施形態と共通する構成の冷媒制御バルブ装置Ｖを用いるものであるが、冷却水（冷媒の一例）の流動方向が逆であり、第１シール部１５と第２シール部１９との構成が異なっている。尚、この第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成を抽出して説明しており、前述した実施形態と共通する構成には第１実施形態と共通する符号を付している。

〔第２実施形態：基本構成〕
冷媒制御バルブ装置Ｖは、図１２に示すように、車両に備えられ内燃機関としてのエンジンＥからの冷却水（冷媒の一例）をエンジンＥに戻す吐出ポートＵＳ（吐出部の一例）と、ラジエータＲの冷却水がラジエータホース１を介してに供給される第１導入ポートＵ１（導入口の一例）と、ヒータコアＨの冷却水がヒータホース２を介して供給される第２導入ポートＵ２（導入口の一例）とを備えている。エンジンＥは、シリンダヘッド部Ｅａとシリンダブロック部Ｅｂとを有しており、冷却水は、シリンダヘッド部Ｅａからアウトレットバルブ５に供給される。このアウトレットバルブ５は、冷却水をラジエータＲとヒータコアＨとに分流できるように構成されている。また、吐出ポートＵＳからの冷却水はウォータポンプ４（Ｗ／Ｐ）に送られ、ウォータポンプ４からエンジンＥのシリンダブロック部Ｅｂにに戻される。

尚、この第２実施形態では、ラジエータＲとヒータコアＨとの冷媒制御バルブ装置ＶからエンジンＥに戻すものであるが、例えば、アウトレットバルブ５において、エンジンオイルや、オートマチックミッションのフルード等の熱交換にために供給するように構成したものでは、エンジンオイルや、フルード等の熱交換を行う機器からの冷却水を受け入れ得るための冷媒制御バルブ装置Ｖに対して第３の導入ポートを形成しても良い。

図１３，図１４，図１９に示すように、冷媒制御バルブ装置Ｖは、第１実施形態と同様に樹脂製のハウジングＡと、回転軸芯Ｘを中心に回転自在となる樹脂製で球状の外壁部２３を有するロータＢと、ロータＢを回転駆動する電動制御部Ｃとを備えている。この冷媒制御バルブ装置Ｖは、ラジエータＲ又はヒータコアＨとの何れか一方からの冷却水の受け入れる状態と、ラジエータＲとヒータコアＨとの何れにからの冷却水も受け入れない状態とを作り出すように構成されている。尚、回転軸芯Ｘは吐出ポートＵＳの中心位置から、この導入ポートＰＳの開口面に直交する姿勢に設定されている。

〔ハウジング〕
ハウジングＡのハウジングボデー１０の開放側に吐出ポートＵＳが形成されている。また、ハウジングＡには、外方に突出する筒状の第１スリーブ部１３を有する第１第１導入ポートＵ１と、外方に突出する第２スリーブ部１７を有する第２導入ポートＵ２とが形成されている。第１スリーブ部１３の内径は、第２スリーブ部１７の内径より大径に形成されている。

第１シール部１５は、環状の第１シール１５ａと、第１パッキン１５ｂと、第１中間リング１５ｃと、第１スプリング１５ｄとで構成されている。これらは第１スリーブ部１３の内端位置に内嵌する状態で備えられている。

第１シール１５ａは、第１スリーブ部１３に内嵌する状態で、この第１スリーブ部１３の第１中心線Ｑ１に沿って移動可能である。第１パッキン１５ｂは、可撓性の樹脂で形成される環状で、外周側には第１スリーブ部１３の内周面に接触するリップ部が形成されている。この第１パッキン１５ｂは第１スリーブ部１３の第１中心線Ｑ１に沿って移動可能に構成されている。

特に、第１スリーブ部１３の中心となる第１中心線Ｑ１が、回転軸芯Ｘに対して傾斜しており、第１中心線Ｑ１は回転軸芯Ｘに交差する。この交差位置が壁中心Ｔとなり、この壁中心ＴがロータＢの球状の外壁部２３の中心と一致する。第１中心線Ｑ１の傾斜方向は、第１スリーブ部１３での冷却水の流れの上流（導入側の端部）ほど、この第１スリーブ部１３の外端側が回転軸芯Ｘから離間すると共に、吐出ポートＵＳから離間するように設定されている。

第２シール部１９を構成する第２シール１９ａと、第２パッキン１９ｂと、第２中間リング１９ｃと、第２スプリング１９ｄとは、第１シール部１５において、対応する部材と同様の素材が用いられ、第１シール部１５と同様に機能する。これらは第２スリーブ部１７の内端位置に外嵌する状態で備えられている。

〔ロータ〕
ロータＢは、回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置されるシャフト２７と一体的に回転するロータ本体２０を有している。

ロータ本体２０は、回転軸芯Ｘに沿う方向に開放して吐出ポートＵＳから冷却水を送り出す開口部２１と、この開口部２１に連なり内部に内部空間２０Ｓを形成するロータ内壁部２２と、壁中心Ｔを中心とする球状となる外壁部２３と、第１導入ポートＵ１又は第２導入ポートＵ２からの冷却水をロータＢの内部空間２０Ｓからの冷却水を受け入れるように当該外壁部２３に形成された制御孔部２４とを備えている。

図１５〜図１８，図１９に示すように、制御孔部２４は、第１導入ポートＵ１の第１シール１５ａの内径より僅かに狭い幅となる第１受け部としての第１孔部２４ａと、第２導入ポートＵ２の第２シール１９ａの内径より僅かに狭い幅となる第２受け部としての第２孔部２４ｂとがロータ本体２０の外周に沿って伸びる形態で一連に形成されている。

また、第１孔部２４ａの第１幅Ｗ１（回転軸芯Ｘに沿う方向での幅）は、第２孔部２４ｂの第２幅Ｗ２（回転軸芯Ｘに沿う方向での幅）の略２倍に設定されている。更に、第１孔部２４ａには、前述した中間軌跡Ｋｂに沿って形成されることで、第１孔部２４ａを幅方向で等しく２分割するリブ部２４ｒが形成されている。この第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、主長孔部Ｇａがリブ部２４ｒより上側に形成され、この主長孔部Ｇａより長い副長孔部Ｇｂがリブ部２４ｒより下側に形成される。

〔冷却水の制御〕
電動制御部Ｃは、第１実施形態と同じ構成を有している。また、電動制御部Ｃは、第１導入ポートＵ１及び第２導入ポートＵ２を同時に開放する全開姿勢と、第２導入ポートＵ２だけを開放する第２開放姿勢と、第１導入ポートＵ１だけを開放する第１開放姿勢と、第１導入ポートＵ１及び第２導入ポートＵ２を同時に閉塞する全閉姿勢とにロータＢの回転姿勢を設定する制御を実現する。

つまり、ロータＢの回転姿勢が全開姿勢に設定された場合には、図１５に示すように、第１シール１５ａが第１孔部２４ａの一対の縁部に当接し、第２シール１９ａが第２孔部２４ｂの一対の縁部に当接するため第１シール１５ａと第２シール１９ａとの何れも姿勢が安定する。

また、全開姿勢を基準にして、ロータＢが一方に回転操作され、第２開放姿勢に設定された場合には、図１６に示すように、第２シール１９ａが副長孔部Ｇｂに沿って移動することで第１孔部２４ａの位置に達し、この第２シール１９ａの外周の一方が第１孔部２４ａの縁部に当接し、外周の他方がリブ部２４ｒに接触するため、第２シール１９ａの姿勢が安定する

また、全開姿勢を基準にして、ロータＢが他方に回転操作され、第１開放姿勢に設定された場合には、図１７に示すように、第１シール１５ａが第１孔部２４ａにあるため、第１シール１５ａが第１孔部２４ａの一対の縁部（主長孔部Ｇａの縁部と副長孔部Ｇｂの縁部と）に当接することになり、第１シール１５ａの姿勢が安定する。

更に、ロータＢが全閉姿勢に設定された場合には、図１８に示すように、第１シール１５ａがロータＢの外壁部２３に密着し、第２シール１９ａがロータＢの外壁部２３に密着する。

〔別実施形態〕
（ａ）図２０に示すように、冷媒制御バルブ装置Ｖが、ハウジングＡとして一方の端部がハウジングプレート１１で閉じた筒状のハウジングボデー１０を有すると共に、このハウジングボデー１０が筒状の第１ボデー部１０ａと、これより小径となる第２ボデー部１０ｂとを一体化した構成を有している。ロータＢとして、第１ボデー部１０ａに収容される第１ロータ部Ｂａと、第２ボデー部１０ｂに収容される第２ロータ部Ｂｂとを一体化した構成を有している。更に、第１ボデー部１０ａに第１吐出ポートＰ１を備え、第２ボデー部１０ｂに第３吐出ポートＰ３を形成した（実施形態と共通する構成には実施形態と共通する符号を付している）。

この別実施形態（ａ）では、第１ボデー部１０ａのうち、第２ボデー部１０ｂと反対側に導入ポートＰＳが形成され、第２ボデー部１０ｂにハウジングプレート１１が形成される。ハウジングプレート１１に対してシャフト２７が回転自在に支持されると共に、導入ポートＰＳにおいてシャフト２７を支持する軸受部４６を備えている。シャフト２７は中間位置の連結体２８によりロータＢに連結し、ロータＢと一体回転する。

ロータＢは、第１ロータ部Ｂａに開口部２１が形成され、第２ロータ部Ｂｂに開放部２５が形成されている。第１ロータ部Ｂａには、ロータＢの外壁部２３として回転軸芯Ｘの同軸芯上の第１壁中心Ｔ１を中心に球面となる第１外壁部２３ａを有している。また、第２ロータ部Ｂｂには、ロータＢの外壁部２３として回転軸芯Ｘと同軸芯上の第２壁中心Ｔ２を中心に球面となる第２外壁部２３ｂを有している。更に、第１外壁部２３ａには第１制御孔部Ｈ１が形成され、第２外壁部２３ｂには第２制御孔部Ｈ２が形成されている。

実施形態と同様に、第１吐出ポートＰ１の第１スリーブ部１３の第１中心線Ｑ１が回転軸芯Ｘに対して傾斜する姿勢で交差しており、この交差位置が第１壁中心Ｔ１となる。また、第２吐出ポートＰ２の第２スリーブ部１７の第２中心線Ｑ２が回転軸芯Ｘと直交する姿勢で第１壁中心Ｔ１に交差している。

更に、第３吐出ポートＰ３は、第３スリーブ部４１と、この外周に鍔状に形成される第３フランジ部４２とを有すると共に、第３シール部４３とを備えている。この第３シール部４３は、環状の第３シール４３ａと、第３パッキン４３ｂと、第３中間リング４３ｃと、第３スプリング４３ｄとで構成されている。

第１制御孔部Ｈ１と第２制御孔部Ｈ２との相対位置や、ロータＢの周方向に沿って伸びる長さの設定により、第１吐出ポートＰ１からの冷却水の送り出しと、第３吐出ポートＰ３からの冷却水の送り出しのタイミングが決まる。

この別実施形態（ａ）では、図２０から明らかなように、第１吐出ポートＰ１の第１中心線Ｑ１が第１壁中心Ｔ１を通過する状態で、この第１中心線Ｑ１の外端部が導入ポートＰＳから離間する方向に傾斜している。第３吐出ポートＰ３の第３中心線Ｑ３が第２壁中心Ｔ２を通過する状態で、この第３中心線Ｑ３の外端部が開放部２５から離間する方向に傾斜している。これにより、第１吐出ポートＰ１の第１シール１５ａのうち開口部２１に近い部位を開口部２１から離間させる方向に変位させることが可能となる。これと同様に、第３吐出ポートＰ３の第３シール４３ａのうち開放部２５に近い部位を、開放部２５から離間させる方向に変位させることが可能となる。このような理由から、ロータＢが２種の外壁部２３を備えるものでありながら、回転軸芯Ｘに沿う方向での寸法の短縮を可能にし、冷媒制御バルブ装置Ｖの小型化を可能にする。

この構成でも、第２実施形態と同様に冷却水の流動方向を、第２実施形態のように逆方向に設定する形態で使用するように用いても良い。

（ｂ）第１シール部１５と第３シール部４３とは、前述した構成に限るものではなく、これらの少なくとも一方を、例えば、スプリングを備えずにリップだけをロータＢの外壁部２３に接触するシールとして構成しても良い。

本発明は、吐出ポートを有したハウジングの内部にロータを回転自在に収容した冷媒制御バルブ装置に利用することができる。

１５ａ シール（第１シール）
２０Ｓ 収容室（内部空間）
２１ 受け部（開口部）
２２ａ 第１内壁面（導入内壁部）
２２ｂ 第２内壁面（湾曲内壁部）
２３ 壁部（外壁部）
２３ａ 壁部（第１外壁部）
２４ 孔部（制御孔部）
Ａ ハウジング
Ｂ ロータ
Ｅ 内燃機関（エンジン）
ＰＳ 導入口（導入ポート）
Ｐ１ 吐出部（第１吐出ポート）
ＵＳ 吐出部（吐出ポート）
Ｕ１ 導入口（第１導入ポート）
Ｕ２ 導入口（第２導入ポート）
Ｑ１ 中心線（第１中心線）
Ｔ 壁中心
Ｔ１ 壁中心（第１壁中心）
Ｘ 回転軸芯

Claims (7)

1. 内燃機関からの冷媒を受け入れる導入口と、冷媒を送り出すよう円筒状に突出した第１吐出部及び第２吐出部と、を備えたハウジングと、
   球状の外面を持つ壁部を有し、前記ハウジングの内部において、前記導入口に対して垂直に延出する回転軸芯の周りに回転するロータと、
   前記第１吐出部に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第１シールと、
   前記第２吐出部に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第２シールと、を備え、
   前記ロータが、前記導入口からの冷媒を受け入れる受け部と、受け入れた冷媒を収容する収容室と、冷媒の流れを制御して冷媒を前記第１吐出部及び前記第２吐出部に送り出す孔部と、を備え、
   前記第１吐出部の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記第１吐出部の吐出側端部が前記導入口から離間する方向に傾斜し、
   前記第２吐出部の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記第２吐出部の吐出側端部が前記導入口から離間する方向に傾斜している冷媒制御バルブ装置。
2. 内燃機関からの冷媒を受け入れる円筒状に突出した第１導入口及び第２導入口と、冷媒を送り出す吐出部と、を備えたハウジングと、
   球状の外面を持つ壁部を有し、前記ハウジングの内部において、前記吐出部に対して垂直に延出する回転軸芯の周りに回転するロータと、
   前記第１導入口に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第１シールと、
   前記第２導入口に設けられ、前記ロータの外面に当接する環状の第２シールと、を備え、
   前記ロータが、前記第１導入口及び前記第２導入口からの冷媒の流れを制御して冷媒を受け入れる孔部と、受け入れた冷媒を収容する収容室と、冷媒を前記吐出部に送り出す開口部と、を備え、
   前記第１導入口は、前記第２導入口よりも内径が大きく、
   前記第１導入口の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記第１導入口の導入側端部が前記吐出部から離間する方向に傾斜し、
   前記第２導入口の中心線が、前記ロータの球の中心を通り、前記回転軸芯に直交する冷媒制御バルブ装置。
3. 前記孔部は、前記ロータの周方向に沿って設けられる主長孔部と、前記主長孔部と区分され前記回転軸芯に沿う方向において前記主長孔部と並列して設けられて前記主長孔部よりも前記ロータの周方向に沿う長さが長い副長孔部と、を有し、
   前記第１吐出部は、前記第２吐出部よりも内径が大きく、
   前記主長孔部は、前記第１吐出部にのみ連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１吐出部の内径より長く、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１吐出部の内径よりも短く、
   前記副長孔部は、前記第１吐出部及び前記第２吐出部に同時に連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１吐出部から前記第２吐出部に亘っており、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１吐出部の内径よりも短い請求項１記載の冷媒制御バルブ装置。
4. 前記孔部は、前記ロータの周方向に沿って設けられる主長孔部と、前記主長孔部と区分され前記回転軸芯に沿う方向において前記主長孔部と並列して設けられて前記主長孔部よりも前記ロータの周方向に沿う長さが長い副長孔部と、を有し、
   前記主長孔部は、前記第１導入口にのみ連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１導入口の内径より長く、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１導入口の内径よりも短く、
   前記副長孔部は、前記第１導入口及び前記第２導入口に同時に連通可能であって、前記ロータの周方向に沿う長さが前記第１導入口から前記第２導入口に亘っており、前記回転軸芯に沿う長さが前記第１導入口の内径よりも短い請求項２記載の冷媒制御バルブ装置。
5. 前記収容室が、前記受け部から前記回転軸芯に沿う方向に連なる筒状の第１内壁部と、前記第１内壁部に滑らかに連なり前記第１内壁部を窄める方向に伸びる湾曲した第２内壁部とを備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒制御バルブ装置。
6. 前記ロータは、前記第２内壁部が前記球状の外面に平行な第２内壁面を備えている請求項５記載の冷媒制御バルブ装置。
7. 前記環状の第１シール及び第２シールが、前記ロータの外面の前記壁部に向けて付勢されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷媒制御バルブ装置。

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