JP6995835B2 - 制御バルブ - Google Patents

Description

本発明は、車両用冷却水の流路切換等に用いられる制御バルブに関する。
本願は、２０１７年３月１７日に出願された日本国特願２０１７－０５３７０２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムでは、ラジエータとエンジンの間を循環するラジエータ流路とは別に、バイパス流路や暖機流路等が併設されることがある。バイパス流路は、ラジエータをバイパスする流路である。暖機流路は、オイルウォーマを通過する流路である。この種の冷却システムでは、流路の分岐部に制御バルブが介装されている。冷却システムでは、制御バルブによって適宜流路が切り換えられる。制御バルブとしては、バルブハウジング内に円筒壁を有する弁体が回転可能に配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の制御バルブは、弁体の回転位置に応じて任意の流路を開閉する。

特許文献１に記載の制御バルブにおいて、バルブハウジングには、冷却水等の液体が流入する流入ポートと、バルブハウジング内に流入した液体を外部に吐出するための設定数の吐出ポートと、が設けられている。弁体の円筒壁には、円筒壁の内外を連通する複数の弁孔が各吐出ポートと対応して形成されている。バルブハウジングの各吐出ポートの周縁には、吐出側の配管を接続するためのジョイント部材が接合されている。ジョイント部材のバルブハウジング内側には、シール筒部材の第１側端部が摺動自在に保持されている。各シール筒部材の第２側には、弁摺接面が設けられている。各シール筒部材の弁摺接面は、弁体の対応する弁孔の回転経路と少なくとも一部が重なる位置において円筒壁の外面に摺接する。

弁体は、シール筒部材が対応する弁孔と連通する回転位置にあるときには、円筒壁の内側領域から対応する吐出ポートへの液体の流出を許容する。弁体は、シール筒部材が対応する弁孔と連通しない回転位置にあるときには、円筒壁の内側領域から対応する吐出ポートへの液体の流出を遮断する。なお、弁体の回転位置は、アクチュエータ（電動モータ等）によって操作される。

特許文献１に記載の制御バルブにおいて、シール筒部材は、付勢スプリングによって弁体に向けて付勢されている。そのため、シール筒部材には、バルブハウジング内の液体の圧力、及びスプリングの付勢力が作用する。
具体的に、シール筒部材は、ジョイント部材の内端に突設された筒部の外周面に摺動自在に装着されている。筒部の外周面とシール筒部材の内周面の間がシールリングによって密閉されている。付勢スプリングは、シール筒部材における弁体から離反する側の端面とジョイント部材との間に介装されている。シール筒部材の弁体から離反する側の領域（スプリング支持領域とシールリングの保持領域）は、バルブハウジング内の液圧がシール筒部材を弁体に押し付ける方向に作用する第１の作用面とされている。シール筒部材の弁摺接面の外周縁部には、バルブハウジング内の液圧がシール筒部材を弁体から離反させる方向に作用する円環状の第２の作用面が設けられている。第１の作用面の面積は第２の作用面の面積よりも大きく設定されている。シール筒部材には、第１の作用面と第２の作用面との面積差と液圧に応じた力が弁体への押し付け力として作用する。

日本国特開２０１５－２１８７６３号公報

特許文献１に記載の制御バルブは、スプリングの付勢力に加えて液圧による付勢力がシール筒部材に作用するため、シール筒部材の端部が遮断状態のときに、シール筒部材の端部のシール状態を良好に保つことができる、とされている。
ここで、特許文献１に記載の制御バルブは、シール筒部材の弁摺接面と弁体の円筒壁の間に液体の漏れがないものとして考案されている。しかし、実際には、弁摺接面と円筒壁の外面の間には摺動を許容するために微少な隙間があり、弁摺接面に隣接する第２の作用面に作用する液圧はその隙間からの液漏れによって減少する。このため、シール筒部材の第２の作用面に作用する液圧は、シール筒部材の第１の作用面に作用する液圧よりも小さくなり、バルブハウジング内の液体の圧力（吐出ポートの上流側と下流側の圧力差）が高まったときに、シール筒部材の弁摺接面が弁体に対して過剰な力で押し付けられてしまう。このため、弁体を回転駆動するアクチュエータの大型・高出力化を避けることができないうえ、シール筒部材や弁体の軸受部に摩耗が生じ易くなる。

解決しようとする課題は、弁体に対するシール筒部材の過剰な力での押し付けを抑制しつつ、シール筒部材と弁体の間の良好なシール性を確保することができる制御バルブを提供することである。

本出願の一形態の制御バルブは、外部から液体が流入する流入ポート、及び、内部に流入した液体を外部に吐出する吐出ポートを有するバルブハウジングと、前記吐出ポートの周縁に接合されるジョイント部材と、前記バルブハウジングの内部に回転可能に配置され、内外を連通する弁孔が形成された周壁部を有する弁体と、一端側が、前記吐出ポートに連通した状態で前記ジョイント部材に保持されると共に、他端側に、前記弁体の前記弁孔の回転経路と少なくとも一部がラップする位置で前記周壁部の外面に摺動自在に当接する弁摺接面が設けられたシール筒部材と、を備え、前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させる回転位置にあるときに、前記周壁部の内側領域から前記吐出ポートへの液体の流出を許容し、前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させない回転位置にあるときに、前記周壁部の内側領域から前記吐出ポートへの液体の流出を制御または遮断する制御バルブにおいて、前記シール筒部材は、前記バルブハウジング内の液体の圧力を受けて前記シール筒部材を前記弁体の側に付勢する付勢用受圧面を有し、前記付勢用受圧面の面積Ｓ１と前記シール筒部材の前記弁摺接面の面積Ｓ２とは、式（１），（２）を満たすように設定されていることを特徴とする。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：弁摺接面と弁体の間の微少隙間を流れる液体の圧力減少定数。
α：液体の物性によって決まる圧力減少定数の下限値。

上記の構成により、シール筒部材の付勢用受圧面の面積Ｓ１は、シール筒部材の弁摺接面の面積Ｓ２に圧力減少定数ｋを乗じた値以上の面積となる。この結果、バルブハウジング内の液体の圧力が、付勢用受圧面と、弁摺接面の外側の周域部とに作用すると、付勢用受圧面を通してシール筒部材に作用する液圧による弁体方向の押し付け力が、弁摺接面と弁体の間の微少隙間から液体が漏れ出るときにシール筒部材に作用する弁体からの浮き上がり力以上の力となる。このため、シール筒部材の弁摺接面を弁体の外面に当接させた状態に維持することができる。
また、シール筒部材の付勢用受圧面の面積Ｓ１が弁摺接面の面積Ｓ２よりも小さいため、バルブハウジング内の液体の圧力が大きくなってもシール筒部材が過剰な力で弁体に押し付けられるのを抑制される。

また、本出願の他の形態の制御バルブは、外部から液体が流入する流入ポート、及び、内部に流入した液体を外部に吐出する吐出ポートを有するバルブハウジングと、前記流入ポートの周縁に接合されるジョイント部材と、前記バルブハウジングの内部に回転可能に配置され、内外を連通する弁孔が形成された周壁部を有する弁体と、一端側が、前記流入ポートに連通した状態で前記ジョイント部材に保持されると共に、他端側に、前記弁体の前記弁孔の回転経路と少なくとも一部がラップする位置で前記周壁部の外面に摺動自在に当接する弁摺接面が設けられたシール筒部材と、を備え、前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させる回転位置にあるときに、前記流入ポートの上流部から前記周壁部の内側領域への液体の流入を許容し、前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させない回転位置にあるときに、前記流入ポートの上流部から前記周壁部の内側領域への液体の流入を制御または遮断する制御バルブにおいて、前記シール筒部材は、前記流入ポートの上流部の液体の圧力を受けて前記シール筒部材を前記弁体の側に付勢する付勢用受圧面を有し、前記付勢用受圧面の面積Ｓ１と前記シール筒部材の前記弁摺接面の面積Ｓ２とは、式（１），（２）を満たすように設定されていることを特徴とする。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：弁摺接面と弁体の間の微少隙間を流れる液体の圧力減少定数。
α：液体の物性によって決まる圧力減少定数の下限値。

上記の構成により、シール筒部材の付勢用受圧面の面積Ｓ１は、シール筒部材の弁摺接面の面積Ｓ２に圧力減少定数ｋを乗じた値以上の面積となる。この結果、流入ポートの上流部からの液体の圧力が、付勢用受圧面と、弁摺接面の内側の周域部とに作用すると、付勢用受圧面を通してシール筒部材に作用する液圧による弁体方向の押し付け力が、弁摺接面と弁体の間の微少隙間から液体が漏れ出るときにシール筒部材に作用する弁体からの浮き上がり力以上の力となる。このため、シール筒部材の弁摺接面を弁体の外面に当接させた状態に維持することができる。
また、シール筒部材の付勢用受圧面の面積Ｓ１が弁摺接面の面積Ｓ２よりも小さいため、流入ポートの上流部からの液体の圧力が大きくなってもシール筒部材が過剰な力で弁体に押し付けられるのを抑制される。

前記シール筒部材の弁摺接面は、前記周壁部の外面の前記シール筒部材との当接領域と同じ曲率半径の円弧面によって構成されることが望ましい。
この場合、弁摺接面の全域が周壁部の外面にほぼ均等に当接するようになるため、弁摺接面の径方向の外側端から内側端に亘ってほぼ均等な圧力減少が生じ易くなる。したがって、シール筒部材の弁摺接面に作用する浮き上がり力が安定し、弁摺接面を弁体の外周面に安定して当接させることが可能になる。

前記ジョイント部材と前記シール筒部材の間には、前記シール筒部材の変位を規制する変位規制スプリングが設けられるようにしても良い。
この場合、シール筒部材を弁体から離反させる方向の大きな力がシール筒部材に作用したときであっても、変位規制スプリングによってシール筒部材の離反方向の変位を規制することができる。したがって、シール筒部材のシール性能がより安定する。

上述した制御バルブによれば、シール筒部材に作用する液体による弁体方向の押し付け力が、シール筒部材に作用する浮き上がり力を下回らない範囲で、弁摺接面の面積が付勢用受圧面の面積よりも大きく設定されているため、弁体に対するシール筒部材の過剰な力での押し付けを抑制しつつ、良好なシール性を確保することができる。

第１の実施形態に係る冷却システムのブロック図である。 第１の実施形態に係る制御バルブの斜視図である。 第１の実施形態に係る制御バルブの分解斜視図である。 第１の実施形態に係る制御バルブの図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 第１の実施形態に係る制御バルブの図４のＶ部の拡大図である。 実施形態に係る制御バルブと比較例の制御バルブに対する試験結果を示したグラフである。 第２の実施形態に係る制御バルブの図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面に対応する断面図である。 第２の実施形態に係る制御バルブの図７のＶＩＩ－ＶＩＩ部の拡大図である。 第３の実施形態に係る制御バルブの図７と同様の断面図である。 実施形態に係る制御バルブの第１の変形例の図７と同様の断面図である。 実施形態に係る制御バルブの第２の変形例の図７と同様の断面図である。 実施形態に係る制御バルブの第３の変形例の図７と同様の断面図である。 実施形態に係る制御バルブの第４の変形例の図７と同様の断面図である。 第４の実施形態に係る制御バルブの図７と同様の断面図である。 第４の実施形態に係る制御バルブの図１４のＸＶ部の拡大図である。 第４の実施形態に係る制御バルブのジヨイント部材の一部の斜視図である。 第５の実施形態に係る制御バルブの断面図である。 第５の実施形態に係る制御バルブの図１７のＸＶＩＩ部の拡大図である。 第６の実施形態に係る制御バルブの断面図である。 第６の実施形態に係る制御バルブの図１９のＸＸ部の拡大図である。 第３の実施形態の制御バルブの変形例を示す図７と同様の断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下では、冷却水を用いてエンジンを冷却する車両の冷却システムに、本実施形態に係る制御バルブを採用した場合について説明する。

図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、車両駆動源に少なくともエンジン２を具備する車両に搭載されている。なお、車両としては、エンジン２のみを有する車両の他に、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であっても構わない。

冷却システム１は、エンジン２（ＥＮＧ）、ウォータポンプ３（Ｗ／Ｐ）、ラジエータ４（ＲＡＤ）、オイルウォーマ５（Ｏ／Ｗ）、ヒータコア６（ＨＴＲ）、ＥＧＲクーラ７（ＥＧＲ）及び制御バルブ８（ＥＷＶ）が各種流路１０～１５により接続されて構成されている。
ウォータポンプ３の吐出側にはエンジン２内の冷却通路の入口側が接続され、その冷却通路の出口側には制御バルブ８が接続されている。このウォータポンプ３、エンジン２、制御バルブ８を、上流から下流にかけて順に接続する流路は、冷却システム１におけるメイン流路１０を構成している。

メイン流路１０は、制御バルブ８において、ラジエータ流路１１、バイパス流路１２、暖機流路１３、空調流路１４及びＥＧＲ流路１５に分岐している。これらラジエータ流路１１、バイパス流路１２、暖機流路１３、空調流路１４及びＥＧＲ流路１５の各下流部分は、ウォータポンプ３の吸入側に接続されている。

ラジエータ流路１１には、流路を流れる冷却水と外気との間で熱交換を行うためのラジエータ４が介装されている。ラジエータ４を通過して冷却された冷却水はウォータポンプ３の吸入側に戻される。

バイパス流路１２は、冷却水の温度が低いとき等にラジエータ４を迂回する流路であり、冷却水がそのままウォータポンプ３の吸入側に戻される。

暖機流路１３には、オイルウォーマ５（エンジンオイル用の熱交換器）が介装されている。オイルウォーマ５には、エンジン２の内部を循環するエンジンオイルの流れるオイル通路１８が接続されている。オイルウォーマ５においては、暖機流路１３を流れる冷却水とエンジンオイルとの間で熱交換を行う。なお、本実施形態では、燃費向上や早期暖機の観点で、熱交換器を「オイルウォーマ５」として用いているが、運転条件によっては冷却水の水温よりもエンジンオイルの油温のほうが高くなる場合があるため、その際は熱交換器を「オイルクーラ」として用いることは当然である。

空調流路１４には、ヒータコア６が介装されている。ヒータコア６は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。ヒータコア６においては、冷却水とダクト内を流通する空調空気との間で熱交換を行う。

ＥＧＲ流路１５には、ＥＧＲクーラ７が介装されている。ＥＧＲクーラ７では、ＥＧＲ流路１５を流れる冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。

上述した冷却システム１では、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水が、制御バルブ８内に流入した後、制御バルブ８の動作によって各種流路１１～１５に選択的に分配される。これにより、早期昇温や高水温（最適温）制御等を実現でき、車両の燃費向上が図られている。

図２は、第１の実施形態に係る制御バルブ８の斜視図である。図３は、同制御バルブ８の分解斜視図である。
図２、図３に示すように、制御バルブ８は、流入ポート３７と複数の吐出ポート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅを有するバルブハウジング２１と、バルブハウジング２１内に回動可能に配置された弁体２２と、弁体２２を回転駆動する駆動ユニット２３と、を備えている。

バルブハウジング２１は、弁体２２が内部に収容される（弁収容部を有する）有底筒状のハウジング本体２５と、ハウジング本体２５の開口部を閉塞する蓋体２６と、を有している。なお、以下の説明では、バルブハウジング２１の軸線Ｏに沿う方向を単に軸方向と言う。バルブハウジング２１は、軸方向に長い筒状に形成されている。バルブハウジング２１の周壁には、外部（エンジン２）から冷却水（液体）が流入する流入ポート３７と、図１に示すラジエータ流路１１、ＥＧＲ流路１５、バイパス流路１２、暖機流路１３、空調流路１４にそれぞれ接続されて、バルブハウジング２１内に流入した冷却水（液体）を各流路に吐出する複数の吐出ポート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅが設けられている。

流入ポート３７は、バルブハウジング２１の軸方向の一端側寄りの外周に設けられ、吐出ポート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅは、ハウジング本体２５の外周の軸方向と周方向に相互に離間した適所に設けられている。各吐出ポート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅは、図３に示すように、ハウジング本体２５の外周壁に形成されている。各吐出ポート４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅの周縁には、吐出用の配管を接続するためのジョイント部材４３が接合されている。
ＥＧＲ流路１５に接続される吐出ポート４１Ｂを除く他の吐出ポート４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅの各内側には、後述するシール筒部材１１１と、シールリング１１２と、変位規制スプリング１１３とを含むシール機構１１０が設けられている。

なお、バルブハウジング２１内の流入ポート３７に対向する部分には、サーモスタット４５により開閉可能に構成されたフェール開口７０が形成されている。ＥＧＲ流路１５に接続される吐出ポート４１Ｂは、フェール開口７０の開口方向に直交する方向に開口している。この構成により、流入ポート３７からバルブハウジング２１内に流入した冷却水は、サーモスタット４５に当たった後、吐出ポート４１ＢよりＥＧＲ流路１５に流入する。そのため、バルブハウジング２１内におけるサーモスタット４５周辺に吐出ポート４１Ｂに向けた流れを作ることができ、サーモスタット４５の周辺によどみ点が形成されるのを抑制している。

吐出ポート４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅと、これらの各内部に設けられるシール機構１１０は、サイズや形状は若干異なるものの、いずれも同様の基本構造とされている。このため、以下では、暖機流路１３に接続される吐出ポート４１Ｄと、その内部に設けられるシール機構１１０を代表とし、図３，図４を参照して、これらと弁体２２とについて詳述する。
図４は、制御バルブ８の図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図であり、図５は、図４のＶ部を拡大して示した図である。

図３に示すように、弁体２２は、バルブハウジング２１の内部に回転可能に収容されている。弁体２２は、バルブハウジング２１の軸線Ｏと同軸に配置される円筒壁２７を備えている。円筒壁２７は、請求の範囲に記載の周壁部である。円筒壁２７の適所には、円筒壁２７の内外を連通する複数の弁孔２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅが形成されている。弁孔２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅは、吐出ポート４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅに対応して設けられている。弁孔２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅは、円筒壁２７の軸方向に離間して設けられている。バルブハウジング２１の各吐出ポート４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅは、円筒壁２７の各弁孔２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅの回転経路と軸線Ｏ方向で少なくとも一部がラップする位置に形成されている。

シール機構１１０のシール筒部材１１１は、図４，図５に示すように、全体が略円筒状に形成されている。シール筒部材１１１は、一端側の内周面が対応する吐出ポート４１Ｄのジョイント部材４３に摺動自在に保持されている。シール筒部材１１１は、この状態において、対応するジョイント部材４３の通路孔３８に連通している。また、シール筒部材１１１の他端側の端面には、円弧状の弁摺接面２９が設けられている。弁摺接面２９は、弁体２２の対応する弁孔２８Ｄの回転経路と少なくとも一部がラップする位置で、円筒壁２７の外面に摺動自在に当接する。なお、シール筒部材１１１と弁体２２の円筒壁２７とはいずれも樹脂材料によって形成されている。

弁体２２は、弁孔２８Ｄと、その弁孔２８Ｄに対応するシール筒部材１１１とが相互に連通する回転位置にあるときに、シール筒部材１１１を介して円筒壁２７の内側領域から吐出ポート４１Ｄへの冷却水の流出を許容する。また、弁体２２は、弁孔２８Ｄと、その弁孔２８Ｄに対応するシール筒部材１１１が相互に連通しない回転位置にあるときには、シール筒部材１１１を介した円筒壁２７の内側領域から吐出ポート４１Ｄへの冷却水の流出を遮断する。

弁体２２は、ハウジング本体２５の底壁部に設けられた駆動ユニット２３（図２，図３参照）によって適宜回転位置を調整される。駆動ユニット２３は、ケーシング２３ａ内に図示しないモータや減速機構、制御基盤等が収納されて構成されている。

ジョイント部材４３は、図４，図５に示すように、吐出用の配管が接続されるジョイント本体部４３ａと、ジョイント本体部４３ａの基端から径方向外側に張り出す接合フランジ５１と、接合フランジ５１の内周縁部からハウジング本体２５の内部方向に突出する筒部６０と、を備えている。接合フランジ５１は、ハウジング本体２５の吐出ポート４１Ｄを構成する周状壁２５ａの端面に溶着やねじ止等の適宜手段によって接合されている。筒部６０は、ハウジング本体２５の吐出ポート４１Ｄ部分から弁体２２方向に向かって突出している。

シール筒部材１１１は、ジョイント部材４３の筒部６０の外周面に摺動可能に嵌合される円筒状の嵌合壁１１１ａを備えている。嵌合壁１１１ａは、バルブハウジング２１の周状壁２５ａとジョイント部材４３とに囲まれた空間部内に配置されている。シール筒部材１１１の弁体２２側の端部は、弁体２２の円筒壁２７の外周面に摺接する弁摺接面２９となっている。シール筒部材１１１の弁摺接面２９と逆側のジョイント側端面６６は一定幅の平坦面となっている。

シール筒部材１１１のジョイント側端面６６と、ジョイント部材４３の接合フランジ５１の間には、変位規制スプリング１１３が介装されている。変位規制スプリング１１３は、弁体２２から離反する方向のシール筒部材１１１の変位を規制する。本実施形態の場合、変位規制スプリング１１３は、組付け状態において、シール筒部材１１１を初期位置（弁摺接面２９が弁体２２の外周面に接する位置）に維持するように機能する。変位規制スプリング１１３は、シール筒部材１１１が初期位置にあるときには、シール筒部材１１１に付勢力が大きく作用しないように設定されている。

バルブハウジング２１の周状壁２５ａとシール筒部材１１１の外周面の間には、導入通路４８が形成されている。導入通路４８は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧をシール筒部材１１１のジョイント側端面６６に作用させる。ジョイント側端面６６は、弁体２２方向にバルブハウジング２１内の冷却水の液圧を受ける。本実施形態では、ジョイント側端面６６が付勢用受圧面を構成している。

また、ジョイント部材４３の筒部６０の外周面には、円環状の溝部６１が形成されている。筒部６０の溝部６１とシール筒部材１１１の内周面との間には、円環状のシール収容空間６２が設けられている。シール収容空間６２には、溝部６１の底部側の周面６１ａとシール筒部材１１１の内周面とに密接するシールリング１１２が収容されている。

シールリング１１２は、Ｙ字状断面の環状の弾性部材であり、Ｙ字形状の開口側を弁体２２と離反する側に向けるようにしてシール収容空間６２に収容されている。シールリング１１２は、Ｙ字形状の二股部の各側端部が溝部６１の底部側の周面６１ａとシール筒部材１１１の内周面とに密接する。シールリング１１２と溝部６１の弁体２２から離反する側の端面との間は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧が導入される液圧室４７とされている。また、ジョイント部材４３の筒部６０とシール筒部材１１１の嵌合壁１１１ａとの間には、導入通路６３が確保されている。導入通路６３は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧を、ジョイント側端面６６を経由して液圧室４７に導入する。

また、シール筒部材１１１の弁摺接面２９は、シール筒部材１１１の径方向の外側端から内側端に亘る全域が、弁体２２の円筒壁２７の外面のうちのシール筒部材１１１との当接領域と同じ曲率半径に形成されている。したがって、弁摺接面２９は基本的にシール筒部材１１１の径方向の外側端から内側端に亘る全域で円筒壁２７の外面に当接する。ただし、シール筒部材１１１の製造誤差や組付け誤差等によって、弁摺接面２９の径方向外側領域と円筒壁２７との間の隙間が僅かに増大することがある。

ここで、シール筒部材１１１におけるジョイント側端面６６（付勢用受圧面）の面積Ｓ１と、弁摺接面２９の面積Ｓ２とは、以下の式（１），（２）を満たすように設定されている。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：弁摺接面と弁体の間の微少隙間を流れる液体の圧力減少定数。
α：液体の物性によって決まる圧力減少定数の下限値。
なお、ジョイント側端面６６の面積Ｓ１と弁摺接面２９の面積Ｓ２は、シール筒部材１１１の軸線方向と直交する面に投影したときの面積を意味するものとする。

式（２）におけるαは、液体の種類や、使用環境（例えば、温度）等によって決まる圧力減少定数の標準値であり、通常使用条件下での水の場合にα＝１／２となる。使用する液体の物性が変化した場合には、α＝１／３等に変化する。
また、式（２）における圧力減少定数ｋは、弁摺接面２９が径方向の外側端から内側端にかけて均一に円筒壁２７に接しているときには、圧力減少定数の標準値であるα（例えば、１／２）となる。
また、シール筒部材１１１の製造誤差や組付け誤差、異物等によって、弁摺接面２９と円筒壁２７の間の当接隙間が弁摺接面２９の径方向の外側端から内側端にかけて均一でなくなり、外側端の当接隙間が大きくなることがある。この場合、式（２）における圧力減少定数ｋは、次第にｋ=１に近づくことになる。

本実施形態の制御バルブ８では、シール筒部材１１１の弁摺接面２９と円筒壁２７（弁体２２）の間に、両者の間の摺動を許容するために微小な隙間があることを前提とし、ジョイント側端面６６と弁摺接面２９の各面積Ｓ１，Ｓ２の関係が式（１），（２）によって決められている。
即ち、シール筒部材１１１のジョイント側端面６６には、バルブハウジング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用するが、弁摺接面２９には、バルブハウジング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用せず、弁摺接面２９と円筒壁２７の間の微小な隙間を冷却水が径方向の外側端から内側端に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつその圧力が作用する。このとき、微小な隙間を流れるバルブハウジング２１内の冷却水の圧力は低圧の吐出ポート４１Ｄ内に向かって漸減しつつ、シール筒部材１１１を弁体２２から離反する方向に押し上げようとする。
シール筒部材１１１のジョイント側端面６６には、ジョイント側端面６６の面積Ｓ１にバルブハウジング２１内の圧力Ｐを乗じた力がそのまま作用し、シール筒部材１１１の弁摺接面２９には、弁摺接面２９の面積Ｓ２にバルブハウジング２１内の圧力Ｐと圧力減少定数ｋとを乗じた力が作用する。

本実施形態の制御バルブ８は、式（１）からも明らかなようにｋ×Ｓ２≦Ｓ１が成り立つように面積Ｓ１，Ｓ２が設定されている。このため、Ｐ×ｋ×Ｓ２≦Ｐ×Ｓ１の関係も成り立つ。
したがって、シール筒部材１１１のジョイント側端面６６に作用する押し付け方向の力Ｆ１（Ｆ１＝Ｐ×Ｓ１）は、シール筒部材１１１の弁摺接面２９に作用する浮き上がり方向の力Ｆ２（Ｆ２＝Ｐ×ｋ×Ｓ２）以上に大きくなる。よって、本実施形態の制御バルブ８においては、バルブハウジング２１内の冷却水の圧力の関係のみによっても、シール筒部材１１１の端部を弁体２２の円筒壁２７によって閉じることができる。

一方、本実施形態の制御バルブ８は、式（１）に示すように、シール筒部材１１１のジョイント側端面６６の面積Ｓ１が弁摺接面２９の面積Ｓ２よりも小さい。このため、制御バルブ８は、バルブハウジング２１内の冷却水の圧力が大きくなっても、シール筒部材１１１の弁摺接面２９が過剰な力で弁体２２の円筒壁２７に押し付けられるのを抑制することができる。したがって、この制御バルブ８を採用した場合には、弁体２２を回転駆動する駆動ユニット２３の大型・高出力化を回避することができるうえ、シール筒部材１１１や弁体２２の軸受部７１（図３参照）の早期摩耗を抑制することができる。

ここで、冷却水（式（２）におけるｋは、ｋ＝０．５）を使用し、ジョイント側端面６６（付勢用受圧面）の面積Ｓ１と弁摺接面２９の面積Ｓ２が式（１）を満たす実施形態の制御バルブ８と、面積Ｓ１，Ｓ２が式（１）を満たさない二つの比較例の制御バルブについて、冷却液の漏れ試験と、弁摺接面２９の摩耗試験を行った。その結果は、以下の表１と、図６のグラフに示すようになった。
表１と図６において、Ｎｏ２は、式（１）を満たす実施形態の制御バルブ８であり、Ｎｏ．１は、面積Ｓ１，Ｓ２が、Ｓ１＞Ｓ２、かつＳ２＜Ｓ１／ｋの比較例の制御バルブである。また、Ｎｏ．３は、面積Ｓ１，Ｓ２が、Ｓ１＜Ｓ２、かつＳ２＞Ｓ１／ｋの比較例の制御バルブである。

冷却液の漏れ試験では、制御バルブ８の弁体２２の回転位置を、弁体２２の弁孔２８Ｄと、その弁孔２８Ｄに対応するシール筒部材１１１と、が相互に連通しない位置とした。この状態で流入ポートの圧力を次第に増加させたときの吐出ポートからの冷却液の漏れ量を計測した。また、弁摺接面２９の摩耗試験では、流入ポートの圧力を一定にして弁体２２の円筒壁２７を所定時間回転させたときの、弁摺接面２９の摩耗状態を判定した。
表１と図６から明らかなように、弁摺接面２９の面積Ｓ２がジョイント側端面（付勢用受圧面）６６の面積Ｓ１よりも小さい（Ｓ１＞Ｓ２）Ｎｏ．１の比較例では、冷却水の漏れ量は少ない。しかし、Ｎｏ．１の比較例では、弁摺接面２９の摩耗はＮｏ．１やＮｏ．３の制御バルブよりも大きくなった。また、弁摺接面２９の面積Ｓ２がＳ１／ｋよりも大きいＮｏ．３の比較例では、弁摺接面２９の摩耗は少ない。しかし、Ｎｏ．３の比較例では、冷却水の漏れ量は規定値よりも増大した。
これに対し、面積Ｓ１，Ｓ２が式（１）を満たすＮｏ．２の実施形態の制御バルブ８は、弁摺接面２９の摩耗が少なく、かつ冷却水の漏れはわずかで規定値内であった。

本実施形態に係る制御バルブ８を採用した場合には、弁体２２の円筒壁２７に対するシール筒部材１１１の過剰な力での押し付けを抑制しつつ、シール筒部材１１１の端部を弁体２２の円筒壁２７によって適切に開閉することができる。

また、本実施形態の制御バルブ８は、シール筒部材１１１の弁摺接面２９が、弁体２２の円筒壁２７の外面のシール筒部材１１１との当接領域と同じ曲率半径の円弧面によって構成されている。このため、弁摺接面２９の全域が円筒壁２７の外面に均等に当接し易くなり、弁摺接面２９の径方向の外側端から内側端に亘ってほぼ均等な圧力減少が生じ易くなる。したがって、本実施形態の制御バルブ８を採用した場合には、シール筒部材１１１の弁摺接面２９に作用する浮き上がり力が安定し、弁体２２に対するシール筒部材１１１のシール性能が安定する。

さらに、本実施形態の制御バルブ８は、ジョイント部材４３とシール筒部材１１１の間に、弁体２２の円筒壁２７の外面から離反する方向のシール筒部材１１１の変位を規制する変位規制スプリング１１３が設けられている。このため、何等かの原因によってシール筒部材１１１に浮き上がり方向の大きな力が作用した場合や、バルブハウジング２１内の圧力が低い場合であっても、変位規制スプリング１１３によってシール筒部材１１１の過大な変位を規制することができる。したがって、この構成を採用した場合には、シール筒部材１１１が円筒壁２７の外面から浮き上がりにくくなり、シール筒部材１１１のシール性能が安定する。

本実施形態の制御バルブ８は、ジョイント部材４３に突設された筒部６０の外周面に環状の溝部６１が設けられ、筒部６０の溝部６１とシール筒部材１１１の内周面との間に円環状のシール収容空間６２が設けられている。そして、シール収容空間６２には、溝部６１の周面とシール筒部材１１１の内周面とに密接するシールリング１１２が収容されている。シール収容空間６２内の、シールリング１１２と、溝部６１の弁体２２と離反する側の面との間が、バルブハウジング２１内の液圧が導入される液圧室４７とされている。また、シール筒部材１１１のジョイント側端面６６は付勢用受圧面を構成している。
このため、シールリング１１２に作用するバルブハウジング２１内の液圧による押圧力は弁体２２方向に向かって作用するが、この押圧力はジョイント部材４３の溝部６１によって受け止められることになる。したがって、シールリング１１２を介した液圧による押圧力はシール筒部材１１１には働かない。よって、本実施形態の制御バルブ８では、シールリング１１２の受圧面が付勢用受圧面として機能しないことから、シール筒部材１１１に作用する弁体２２方向の押し付け力を常時安定させることができる。つまり、何等かの原因によって、シールリング１１２の変位が阻害されることがあっても、シール筒部材１１１に作用する弁体２２方向の押圧力を維持することができる。

また、本実施形態の制御バルブ８は、シールリング１１２が液圧室４７内の圧力を受けて潰れると、その潰れに伴う微少な引き込み力がシール筒部材１１１の内周面に作用するが、その引き込み方向は、弁体２２方向に作用することになる。したがって、本実施形態の制御バルブ８では、シールリング１１２の潰れに伴う引き込み力は、シール筒部材１１１を弁体２２から離反させる力として働かず、その分、シール筒部材１１１の弁摺接面２９からの冷却水の漏れを抑制することができる。

つづいて、図７，図８に示す第２の実施形態について説明する。なお、後述する変形例の説明も含め以下の説明においては、第１の実施形態と共通部分には同一符号を付し、かつ重複する説明を省力する。

図７は、第２の実施形態の制御バルブ８Ａの第１の実施形態の図４と同様の断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ部を拡大して示した図である。
ジョイント部材４３Ａは、シール筒部材１１１Ａの弁体２２と離反する側の領域の外周面を摺動自在に保持する小径内周面３０と、小径内周面３０の弁体２２に近接する側の端部から段差状に拡径して形成された大径内周面３１と、を備えている。小径内周面３０と大径内周面３１は、これらに対して直交方向に延出する平坦な円環状の第１の段差面３２（段差面）によって接続されている。また、ジョイント部材４３の小径内周面３０の弁体２２から離反する側の端部には、縮径方向に段差状に屈曲して、小径内周面３０と通路孔３８とを接続する平坦な円環状の第２の段差面３３が連設されている。

また、ジョイント部材４３Ａの大径内周面３１を構成する周壁５０の径方向外側には、ハウジング本体２５と接合される接合フランジ５１が径方向外側に張り出して形成されている。
ジョイント部材４３Ａの周壁５０と接合フランジ５１の間には、バリ収容部５２が設けられている。バリ収容部５２は、接合フランジ５１をハウジング本体２５に振動溶着等によって接合する際に発生するバリを収容する。バリ収容部５２は、接合フランジ５１とハウジング本体２５の相互に対向する面に形成された凹部によって構成されている。大径内周面３１を構成する周壁５０は、バリ収容部５２からバルブハウジング２１内へのバリの流出を規制するバリ規制壁を兼ねている。

シール筒部材１１１Ａは、ジョイント部材４３Ａの小径内周面３０の内側に摺動自在に嵌合される小径外周面３４と、小径外周面３４の弁体２２に近接する側の端部から段差状に拡径して形成された大径外周面３５と、を備えている。小径外周面３４と大径外周面３５は、これらに対して直交方向に延出する円環状の接続面３６によって接続されている。また、シール筒部材１１１の小径外周面３４の弁体２２から離反する側の端部には、縮径方向に略直角に屈曲する平坦な円環状の支持面３９が連設されている。
また、シール筒部材１１１の内周面のうちの弁体２２に近接する側の端縁には、段差状に拡径するように円環状の肉抜き部４９が設けられている。

ジョイント部材４３Ａの第１の段差面３２とシール筒部材１１１Ａの接続面３６の間には、大径内周面３１と小径外周面３４とに囲まれた円環状のシール収容空間４６が設けられている。シールリング１１２は、このシール収容空間４６に収容されている。
シールリング１１２は、Ｙ字状断面の環状の弾性部材であり、Ｙ字形状の開口側を接続面３６側に向けるようにしてシール収容空間４６に収容されている。シールリング１１２は、Ｙ字形状の二股部の各側端部が大径内周面３１と小径外周面３４とに密接する。シールリング１１２とシール筒部材１１１Ａの接続面３６の間は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧が導入される液圧室４７とされている。また、ジョイント部材４３の大径内周面３１とシール筒部材１１１Ａの大径外周面３５の間には、導入通路４８が設けられている。導入通路４８は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧を液圧室４７に導入する。

なお、シール筒部材１１１Ａの接続面３６とシールリング１１２の間には隙間が形成されることが好ましい。例えば、異物によってシール筒部材１１１Ａがジョイント部材４３の小径内周面３０を摺動する際、隙間があることでシール筒部材１１１Ａがシールリング１１２を押し付けることが抑制され、シールリング１１２のシール性が保持される。また、シールリング１１２の二股部の各側端部が大径内周面３１と小径外周面３４とに密接しているため、支持面３９には、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧が作用しない。

シール筒部材１１１Ａの接続面３６には、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧が作用する。接続面３６は、シール筒部材１１１Ａ上で弁摺接面２９と相反方向を向き、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧を受けて弁体２２方向に押圧される。本実施形態においては、接続面３６がシール筒部材１１１Ａにおける付勢用受圧面を構成している。

また、ジョイント部材４３Ａの第２の段差面３３と、シール筒部材１１１Ａの支持面３９の間には、弁体２２から離反する方向のシール筒部材１１１Ａの変位を規制する変位規制スプリング１１３が介装されている。本実施形態の場合、変位規制スプリング１１３は、組付け状態において、シール筒部材１１１Ａを初期位置（弁摺接面２９が弁体２２の外周面に接する位置）に維持するように機能し、シール筒部材１１１Ａが初期位置にあるときにはシール筒部材１１１Ａの付勢力が大きく作用しないように設定されている。

また、シール筒部材１１１Ａの弁摺接面２９は、シール筒部材１１１Ａの径方向の外側端から内側端に亘る全域が、弁体２２の円筒壁２７の外面のうちのシール筒部材１１１Ａとの当接領域と同じ曲率半径に形成されている。したがって、弁摺接面２９は基本的にシール筒部材１１１Ａの径方向の外側端から内側端に亘る全域で円筒壁２７の外面に当接する。

本実施形態では、シール筒部材１１１Ａにおける接続面３６（付勢用受圧面）の面積Ｓ１と、弁摺接面２９の面積Ｓ２とは、第１実施形態の中で説明した式（１），（２）を満たすように設定されている。

以上のように、本実施形態の制御バルブ８Ａは、第１の実施形態と同様に、シール筒部材１１１Ａに作用する液圧による弁体２２方向の押し付け力が、シール筒部材１１１Ａに作用する浮き上がり力を下回らない範囲で、弁摺接面２９の面積Ｓ２が接続面３６（付勢用受圧面）の面積Ｓ１よりも大きく設定されている。このため、本実施形態の制御バルブ８Ａでは、弁体２２の円筒壁２７に対するシール筒部材１１１Ａの過剰な力での押し付けを抑制しつつ、シール筒部材１１１Ａの端部を弁体２２の円筒壁２７によって適切に開閉することができる。本実施形態の制御バルブ８Ａは、第１の実施形態とほぼ同様の基本的な効果を得ることができる。

また、本実施形態の制御バルブ８Ａの場合、変位規制スプリング１１３は、シール筒部材１１１の弁摺接面２９が、常時、シール筒部材１１１の径方向内方側に偏った位置を付勢する。これにより、経時使用によって弁摺接面２９の摩耗が径方向外方側から進行した場合にも、弁摺接面２９の径方向内側領域を変位規制スプリング１１３の押し付け荷重によって円筒壁２７の外面に確実に圧接させることができる。よって、本実施形態の制御バルブ８Ａを採用した場合には、シール筒部材１１１Ａの弁摺接面２９のシール性能を長期に亘って高く維持することができる。

図９は、第３の実施形態に係る制御バルブ１０８の、第２の実施形態の図７と同様の断面図である。
第３の実施形態の制御バルブ１０８は、基本的な構成は第２の実施形態の構成とほぼ同様とされている。
制御バルブ１０８は、ジョイント部材４３の第２の段差面３３の径方向内側の縁部に、弁体２２方向に延出して変位規制スプリング１１３の径方向内側方への変位を規制する規制筒５５が延設されている。その他の構成は第２の実施形態と同様とされている。

本実施形態の制御バルブ１０８は、第２の実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。本実施形態の制御バルブ１０８は、さらに、ジョイント部材４３の第２の段差面３３の径方向内側の縁部に規制筒５５が延設されているため、規制筒５５によって変位規制スプリング１１３の径方向内側方への変位を規制することができるとともに、シール筒部材１１１Ａの内部から通路孔３８に向かう冷却水の流れに乱流が生じるのを規制筒５５によって抑制することができる。
なお、本実施形態では、規制筒５５がジョイント部材４３に設けられているが、図２１に示すように、変位規制スプリング１１３の内周方向に延びる規制筒１５５をシール筒部材１１１の内周縁部に設けるようにしても良い。

また、図１０～図１３は、上記の実施形態の変形例を示す図７と同様の断面図である。
図１０に示す変形例は、シール筒部材１１１Ａの内周面に、肉抜き部４９から弁体２２と離反する側に向かって階段状に緩やか縮径する階段状縮径部５６が形成されている。この変形例の場合、シール筒部材１１１Ａの内周面が、肉抜き部４９から弁体２２から離間する側に向かって階段状に縮径するため、弁体２２からシール筒部材１１１Ａの内部に冷却水が流れ込むときに、肉抜き部４９部分に乱流が生じるのを抑制することができる。

図１１に示す変形例は、シール筒部材１１１Ａの内周面に、肉抜き部４９から弁体２２と離反する側に向かって連続的にテーパー状に縮径するテーパー状縮径部５７が形成されている。この変形例の場合、シール筒部材１１１Ａの内周面が、肉抜き部４９から弁体２２から離間する側に向かって連続的に縮径するため、弁体２２からシール筒部材１１１Ａの内部に冷却水が流れ込むときに、肉抜き部４９部分に乱流が生じるのをより有効に抑制することができる。

図１２に示す変形例は、シール筒部材１１１Ａの大径外周面３５から段差状に拡径する拡大外周面１６０が連設され、拡大外周面１６０の弁体２２側の端部が弁摺接面２９に連接するように形成されるとともに、大径外周面３５と拡大外周面１６０を接続する段差面が、弁摺接面２９と相反する方向を向く補助受圧面５８とされている。この変形例の場合、補助受圧面５８にバルブハウジング２１内の冷却水の液圧が作用する。これにより、例えば、シールリング１１２のサイズが小さく、接続面３６に作用する液圧が小さい場合でも、弁摺接面２９を上記の式に則って設定することで、シール筒部材１１１Ａのシール性を高めることができる。
本変形例においては、シール筒部材１１１Ａの接続面３６と補助受圧面５８が付勢用受圧面を構成している。

図１３に示す変形例は、シール筒部材１１１Ａの大径外周面３５の弁体２２に近接する側の端部に、大径外周面３５から段差状に縮径する縮小外周面１６１が連設され、縮小外周面１６１の弁体２２側の端部が弁摺接面２９に連接するように形成されるとともに、大径外周面３５と縮小外周面１６１を接続する段差面が、弁摺接面２９と同方向を向く補助受圧面５９とされている。この変形例の場合、補助受圧面５９にバルブハウジング２１内の冷却水の液圧が作用するため、弁体２２に対するシール筒部材１１１Ａの押し付け力を抑制することができる。これにより、例えば、シールリング１１２のサイズが大きく、接続面３６に作用する液圧が大きい場合でも、弁摺接面２９を上記の式に則って設定することでシール筒部材１１１Ａの過剰な押し付けを防止しつつ、シール性を高めることができる。
本変形例においては、シール筒部材１１１Ａの接続面３６のうちの補助受圧面５９の面積分を引いた部分が付勢用受圧面とされる。

次に、図１４～図１６に示す第４の実施形態について説明する。
図１４は、第４の実施形態の制御バルブ８Ｂの図７と同様の断面図である。図１５は、図１４のＸＶ部の拡大図である。図１６は、ジョイント部材４３Ｂの一部の斜視図である。図１６に示すジョイント部材４３Ｂは、図１５中のジョイント部材４３Ｂを上下逆向きにして斜め上方から見た図である。
本実施形態の制御バルブ８Ｂは、ジョイント部材４３Ｂと、シール筒部材１１１Ｂと、を備えている。ジョイント部材４３Ｂは、通路孔３８の内端部（吐出ポート４１Ｄ）から弁体２２方向に向かって突出する円筒状の筒部６０Ｂを備えている。筒部６０Ｂは、シール筒部材１１１Ｂの内周面が摺動自在に嵌合される小径外周面６０Ｂａと、小径外周面６０Ｂａの弁体２２から離反する側の端部から段差状に拡径して形成された大径外周面６０Ｂｂと、小径外周面６０Ｂａと大径外周面６０Ｂｂを接続する円環状の段差面６０Ｂｃと、を有している。

ジョイント部材４３Ｂは、筒部６０Ｂの付根部から径方向外側に延出する接合フランジ５１を備えている。接合フランジ５１は、バルブハウジング２１の周状壁２５ａの外周縁部に振動溶着やねじ止め等によって接合されている。

シール筒部材１１１Ｂは、ジョイント部材４３の小径外周面６０Ｂａに摺動自在に嵌合される小径内周面１１１Ｂａと、小径内周面１１１Ｂａの弁体２２と離反する側の端部から段差状に拡径して形成された大径内周面１１１Ｂｂと、小径内周面１１１Ｂａと大径内周面１１１Ｂｂを接続する円環状の接続面１１１Ｂｃと、を有している。

ジョイント部材４３Ｂの段差面６０Ｂｃとシール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃの間には、大径内周面１１１Ｂｂと小径外周面６０Ｂａとに囲まれた円環状のシール収容空間６２Ｂが設けられている。シールリング１１２は、このシール収容空間６２Ｂに収容されている。

シールリング１１２は、Ｙ字状断面の環状の弾性部材であり、Ｙ字形状の開口側を段差面６０Ｂｃ側に向けるようにしてシール収容空間６２Ｂに収容されている。シールリング１１２は、Ｙ字形状の二股部の各側端部が大径内周面１１１Ｂｂと小径外周面６０Ｂａとに密接する。シールリング１１２と筒部６０Ｂの段差面６０Ｂｃの間は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧が導入される液圧室４７とされている。

また、シール筒部材１１１Ｂは、弁体２２側の端部が弁摺接面２９となっている。シール筒部材１１１Ｂの弁摺接面２９と逆側のジョイント側端面６６は一定幅の平坦面となっている。シール筒部材１１１Ｂのジョイント側端面６６と、ジョイント部材４３の接合フランジ５１の間には、変位規制スプリング１１３が介装されている。変位規制スプリング１１３は、弁体２２から離反する方向のシール筒部材１１１の変位を規制する。

バルブハウジング２１の周状壁２５ａとシール筒部材１１１Ｂの外周面の間には、導入通路４８が形成されている。導入通路４８は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧をシール筒部材１１１Ｂのジョイント側端面６６に作用させる。ジョイント側端面６６は、弁体２２方向にバルブハウジング２１内の冷却水の液圧を受ける。また、ジョイント部材４３Ｂの筒部６０Ｂとシール筒部材１１１Ｂの大径内周面１１１Ｂｂの間には、導入通路６３が確保されている。導入通路６３は、バルブハウジング２１内の冷却水の液圧を、ジョイント側端面６６を経由して液圧室４７に導入する。

本実施形態では、シール筒部材１１１Ｂのジョイント側端面６６と、シールリング１１２の液圧室４７内に臨む側の面が付勢用受圧面を構成している。
ジョイント側端面６６とシールリング１１２の液圧室４７内に臨む側の面を併せた付勢用受圧面の面積Ｓ１と、弁摺接面２９の面積Ｓ２とは、第１の実施形態で説明した式（１），（２）を満たすように設定されている。

図１５，図１６に示すように、筒部６０Ｂの段差面６０Ｂｃには、径方向の内側領域に環状溝６７が形成されている。筒部６０Ｂのうちの、環状溝６７に対して***する外側領域には、環状溝６７の内側部分（液圧室４７）と筒部６０Ｂの外側領域（導入通路６３，４８）とを導通させる密閉防止溝６８が形成されている。シールリング１１２は、筒部６０Ｂの段差面６０Ｂｃの外側領域に当接可能とされている。このため、密閉防止溝６８が無い場合には、シールリング１１２が段差面６０Ｂｃの外側領域に強く押し付けられたときに、液圧室４７内が密着して押圧力が生じない状態となる可能性が考えられる。しかし、本実施形態においては、密閉防止溝６８が設けられているため、液圧室４７内が密閉状態になるのを未然に防止することができる。
また、本実施形態の制御バルブ８Ｂでは、シールリング１１２に作用する液圧による力が、シール筒部材１１１Ｂを弁体２２方向に押し付ける力として働く。

しかし、本実施形態の制御バルブ８Ｂは、シール筒部材１１１Ｂの付勢用受圧面の面積Ｓ１と弁摺接面２９の面積Ｓ２が、式（１），（２）を満たすように設定されているため、弁体２２の円筒壁２７に対するシール筒部材１１１Ｂの過剰な力での押し付けを抑制することができる。

また、本実施形態の制御バルブ８Ｂの場合、シールリング１１２が液圧室４７内の圧力を受けて潰れたときに、その潰れに伴う微少な引き込み力がシール筒部材１１１の内周面に作用する。しかし、引き込み力の作用する方向は、シール筒部材１１１Ｂを弁体２２から離反させる方向に働かない。このため、シール筒部材１１１の弁摺接面２９からの冷却水の漏れを抑制することができる。

つづいて、図１７，図１８に示す第５の実施形態の制御バルブ２０８について説明する。
本実施形態の制御バルブ２０８は、バルブハウジング２１に一つの共通の吐出ポートと複数の流入ポート２３７が設けられている。制御バルブ２０８は、弁体２２の回動位置に応じて、任意の流入ポート２３７がバルブハウジング２１の内部で吐出ポートに連通する。

図１７は、一つの流入ポート２３７が現れるように、制御バルブ２０８をバルブハウジング２１の軸方向と直交する方向で断面にした図である。図１８は、図１７のＸＶＩＩＩ部を拡大して示した図である。
流入ポート２３７の周縁部には、流入配管を接続するためのジョイント部材４３Ａが接合され、ジョイント部材４３Ａの内端にシール筒部材１１１Ａの一端側が摺動自在に保持されている。バルブハウジング２１内には、円筒壁２７（周壁部）を有する弁体２２が回動可能に配置され、弁体２２の円筒壁２７には、内外を連通する複数の弁孔（図示せず）が形成されている。円筒壁２７の内部の空間はバルブハウジング２１の共通の吐出ポートに連通している。シール筒部材１１１Ａの他端側には、弁体２２の円筒壁２７の外面に摺接する弁摺接面２９が形成されている。弁摺接面２９は、弁体２２の弁孔の回転経路と少なくとも一部がラップする位置で円筒壁２７の外面に摺動自在に当接する。
弁摺接面２９は、シール筒部材１１１Ａの径方向の内側端から外側端に亘る全域が、弁体２２の円筒壁２７の外面のうちのシール筒部材１１１Ａとの当接領域と同じ曲率半径に形成されている。

弁体２２は、弁孔とシール筒部材１１１Ａを連通させる回転位置にあるときに、流入ポート２３７の上流部から円筒壁２７の内側領域への冷却水（液体）の流入を許容する。弁体２２は、弁孔とシール筒部材１１１を連通させない回動位置にあるときに、流入ポート２３７の上流部から円筒壁２７の内側領域への冷却水（液体）の流入を遮断する。ジョイント部材４３Ａ、シール筒部材１１１Ａ、弁体２２等は、第２の実施形態とほぼ同様の基本構成とされている。

ジョイント部材４３Ａは、第２の実施形態と同様に、小径内周面３０と大径内周面３１と第１の段差面３２と第２の段差面３３を有している。また、シール筒部材１１１Ａも、第２の実施形態と同様に、小径外周面３４と大径外周面３５と接続面３６と支持面３９とを有している。シール筒部材１１１Ａは、大径外周面３５がジョイント部材４３Ａの大径内周面３１に摺動自在に嵌入されている。また、ジョイント部材４３Ａの第１の段差面３２とシール筒部材１１１Ａの接続面３６の間には、大径内周面３１と小径外周面３４とに囲まれた円環状のシール収容空間４６が設けられている。

シール収容空間４６には、Ｙ字状断面の環状の弾性部材であるシールリング１１２が収容されている。シールリング１１２は、Ｙ字形状の開口側を第１の段差面３２側に向けるようにしてシール収容空間４６に収容されている。シールリング１１２は、Ｙ字形状の二股部の各側端部が大径内周面３１と小径外周面３４とに密接している。シールリング１１２とジョイント部材４３Ａの第１の段差面３２の間は液圧室４７とされている。また、ジョイント部材４３Ａの小径内周面３０とシール筒部材１１１Ａの小径外周面３４の間には、ジョイント部材４３Ａの通路孔３８内の冷却水の液圧（流入ポート２３７の上流部の液圧）を液圧室４７に導入する導入通路４８が設けられている。

本実施形態においては、流入ポート２３７の上流側の高圧の冷却水の液圧が、シール筒部材１１１Ａの支持面３９に作用するとともに、シールリング１１２の上面を介して接続面３６に作用する。なお、シール筒部材１１１Ａの弁体２２に近接する側の内周面には、円環状の肉抜き部４９が形成され、その肉抜き部４９を構成する図中下向きの段差面４９ａにも、流入ポート２３７の上流側の高圧の冷却水の液圧が作用する。このため、支持面３９と接続面３６の面積から段差面４９ａの面積を差し引いた面積Ｓ１に、流入ポート２３７の上流側の高圧の冷却水の液圧が弁体２２方向の力として作用する。本実施形態においては、支持面３９から段差面４９ａ相当部を差し引いた部分と、接続面３６（シールリング１１２の上面）とがシール筒部材１１１Ａの付勢用受圧面を構成している。

また、本実施形態の場合、シール筒部材１１１Ａが弁体２２によって閉じられているときに、流入ポート２３７の上流側の高圧の冷却水の液圧がシール筒部材１１１Ａの弁摺接面２９の内周域に作用する。このとき、高圧の冷却水は、弁摺接面２９と弁体２２の円筒壁２７の間の微小隙間を通ってバルブハウジング２１内に僅かずつ漏れ出る。

本実施形態においては、これらのことを考慮して、付勢用受圧面の面積Ｓ１と弁摺接面２９の面積Ｓ２が、以下の式（１），（２）を満たすように設定されている。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：弁摺接面と弁体の間の微少隙間を流れる液体の圧力減少定数。
α：液体の物性によって決まる圧力減少定数の下限値。

本実施形態に係る制御バルブ２０８においては、上記の実施形態の場合と同様の理由により、弁体２２の円筒壁２７に対するシール筒部材１１１Ａの過剰な力での押し付けを抑制しつつ、シール筒部材１１１Ａの端部を弁体２２の円筒壁２７によって適切に開閉することができる。

次に、図１９，図２０に示す第６の実施形態について説明する。
本実施形態の制御バルブ２０８Ｂは、第５の実施形態と同様に、バルブハウジング２１に一つの共通の吐出ポートと複数の流入ポート２３７が設けられている。制御バルブ２０８Ｂは、弁体２２の回動位置に応じて、任意の流入ポート２３７がバルブハウジング２１の内部で吐出ポートに連通する。

図１９は、第５の実施形態の図１７と同様の制御バルブ２０８Ｂの断面図である。図２０は、図１９のＸＸ部を拡大して示した図である。
本実施形態の制御バルブ２０８Ｂは、ジョイント部材４３Ｂと、シール筒部材１１１Ｂと、を備えている。ジョイント部材４３Ｂは、通路孔３８の内端部から弁体２２方向に向かって突出する円筒状の筒部６０Ｂを備えている。筒部６０Ｂは、シール筒部材１１１Ｂの内周面が摺動自在に嵌合される大径外周面６０Ｂｂと、大径外周面６０Ｂｂの弁体２２に近接する側の端部から段差状に縮径して形成された小径外周面６０Ｂａと、大径外周面６０Ｂｂと小径外周面６０Ｂａを接続する円環状の段差面６０Ｂｃと、を有している。

ジョイント部材４３Ｂは、筒部６０Ｂの付根部から径方向外側に延出する接合フランジ５１を備えている。接合フランジ５１は、バルブハウジング２１の周状壁２５ａの外周縁部に振動溶着やねじ止め等によって接合されている。

シール筒部材１１１Ｂは、ジョイント部材４３Ｂの大径外周面６０Ｂｂに摺動自在に嵌合される大径内周面１１１Ｂｂと、大径内周面１１１Ｂｂの弁体２２に近接する側の端部から段差状に縮径して形成された小径内周面１１１Ｂａと、大径内周面１１１Ｂｂと小径内周面１１１Ｂａを接続する円環状の接続面１１１Ｂｃと、を有している。

ジョイント部材４３Ｂの段差面６０Ｂｃとシール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃの間には、大径内周面１１１Ｂｂと小径外周面６０Ｂａとに囲まれた円環状のシール収容空間６２Ｂが設けられている。シールリング１１２は、シール収容空間６２Ｂに収容されている。

シールリング１１２は、Ｙ字状断面の環状の弾性部材である。シールリング１１２は、Ｙ字形状の開口側をシール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃ側に向けるようにしてシール収容空間６２Ｂに収容されている。シールリング１１２は、Ｙ字形状の二股部の各側端部が大径内周面１１１Ｂｂと小径外周面６０Ｂａとに密接する。シールリング１１２とシール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃの間は、通路孔３８内の冷却水（流入ポート２３７の上流側の冷却水）の液圧が導入される液圧室４７とされている。

シール筒部材１１１Ｂは、弁体２２側の端部が弁摺接面２９となっている。シール筒部材１１１Ｂの弁摺接面２９と逆側のジョイント側端面６６は一定幅の平坦面となっている。シール筒部材１１１Ｂのジョイント側端面６６と、ジョイント部材４３の接合フランジ５１の間には、変位規制スプリング１１３が介装されている。変位規制スプリング１１３は、弁体２２から離反する方向のシール筒部材１１１Ｂの変位を規制する。

ジョイント部材４３Ｂの小径外周面６０Ｂａと、シール筒部材１１１Ｂの小径内周面１１１Ｂａの間には、導入通路２６３が確保されている。導入通路２６３は、ジョイント部材４３Ｂの通路孔３８内の冷却水（流入ポート２３７の上流側の冷却水）の圧力を液圧室４７に導入する。

また、シール筒部材１１１Ｂの小径内周面１１１Ｂａの弁体側の端部には、縮径方向に屈曲した円環状の受圧面７３が形成されている。受圧面７３は、弁摺接面２９と相反する側を向いて形成されている。通路孔３８内の冷却水は、液圧室４７に臨むシール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃと、受圧面７３とに作用する。本実施形態では、接続面１１１Ｂｃと受圧面７３が付勢用受圧面を構成している。

接続面１１１Ｂｃと受圧面７３を併せた付勢用受圧面の面積Ｓ１と、弁摺接面２９の面積Ｓ２とは、第５の実施形態で説明した式（１），（２）を満たすように設定されている。
このため、本実施形態の制御バルブ２０８Ｂの場合も、弁体２２の円筒壁２７に対するシール筒部材１１１Ｂの過剰な力での押し付けを抑制しつつ、シール筒部材１１１Ｂの端部を弁体２２の円筒壁２７によって適切に開閉することができる。

また、本実施形態の制御バルブ２０８Ｂは、シールリング１１２とシール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃの間に液圧室４７が形成され、バルブハウジング２１内の圧力が液圧室４７内に導入される。このとき、液圧室４７内に導入された液圧は、シール筒部材１１１Ｂの接続面１１１Ｂｃを弁体２２方向に直接押圧する。
また、本実施形態の場合、液圧室４７からシールリング１１２に作用する液圧は、ジョイント部材４３Ｂの段差面６０Ｂｃによって受け止められる。このため、シールリング１１２の状態に影響を受けることなく、シール筒部材１１１Ｂに作用する弁体２２方向の押し付け力を常時安定させることができる。

なお、本明細書における「付勢用受圧面」は、シール筒部材が、相反方向に同圧が作用する同面積部分を含む場合には、弁摺接面と相反する受圧面のうちの前記同面積部分の領域を除いた部分を意味するものとする。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上記の実施形態においては、シール筒部材１１１，１１１Ａ，１１１Ｂが初期位置にあるときに変位規制スプリング１１３の付勢力がシール筒部材１１１，１１１Ａ，１１１Ｂにほぼ作用しないように設定されているが、シール筒部材１１１，１１１Ａ，１１１Ｂが過剰な力で弁体２２に押し付けられない範囲であれば、シール筒部材１１１，１１１Ａ，１１１Ｂが初期位置にあるときにも変位規制スプリング１１３の付勢力がシール筒部材１１１，１１１Ａ，１１１Ｂに作用するようにしても良い。

上記の実施形態では、弁体２２（円筒壁２７）及びバルブハウジング２１（ハウジング本体２５の周壁）をそれぞれ円筒状（軸方向の全体に亘って一様な径）に形成した場合について説明したが、この構成に限られない。即ち、円筒壁２７がハウジング本体２５の周壁内を回転可能な構成であれば、円筒壁２７の外径及びハウジング本体２５の周壁の内径を軸方向で変化させてもよい。この場合、円筒壁２７及びハウジング本体２５の周壁は、例えば球状（軸方向の中央部から両端部に向かうに従い径が縮小する形状）や、鞍型（軸方向の中央部から両端部に向かうに従い径が拡大する形状）や、球状や鞍型が軸方向に複数連なった形状等の三次曲面を有する形状や、テーパー状（軸方向の第１側から第２側にかけて漸次径が変化する形状）や、階段状（軸方向の第１側から第２側にかけて段々と径が変化する形状）等、種々の形状を採用することが可能である。
また、上記の実施形態では、シールリング１１２が、Ｙ字状断面の環状の弾性部材によって構成される場合について説明したが、この構成に限らない。シールリング１１２は、Ｏ字状断面やＸ字状断面の環状の弾性部材等、種々の形状を採用することが可能である。

８，８Ａ，８Ｂ，１０８，２０８，２０８Ｂ 制御バルブ
２１ バルブハウジング
２２ 弁体
２７ 円筒壁（周壁部）
２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅ 弁孔
３６ 接続面（付勢用受圧面）
３７ 流入ポート
４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ 吐出ポート
４３，４３Ａ，４３Ｂ ジョイント部材
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ シール筒部材
１１３ 変位規制スプリング
２３７ 流入ポート

Claims (4)

1. 外部から液体が流入する流入ポート、及び、内部に流入した液体を外部に吐出する吐出ポートを有するバルブハウジングと、
   前記吐出ポートの周縁に接合されるジョイント部材と、
   前記バルブハウジングの内部に回転可能に配置され、内外を連通する弁孔が形成された周壁部を有する弁体と、
   一端側が、前記吐出ポートに連通した状態で前記ジョイント部材に保持されると共に、他端側に、前記弁体の前記弁孔の回転経路と少なくとも一部がラップする位置で前記周壁部の外面に摺動自在に当接する弁摺接面が設けられたシール筒部材と、を備え、
   前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させる回転位置にあるときに、前記周壁部の内側領域から前記吐出ポートへの液体の流出を許容し、前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させない回転位置にあるときに、前記周壁部の内側領域から前記吐出ポートへの液体の流出を制御または遮断する制御バルブにおいて、
   前記シール筒部材は、前記バルブハウジング内の液体の圧力を受けて前記シール筒部材を前記弁体の側に付勢する付勢用受圧面を有し、
   前記付勢用受圧面の面積Ｓ１と前記シール筒部材の前記弁摺接面の面積Ｓ２とは、式（１），（２）を満たすように設定されていることを特徴とする制御バルブ。
   Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
   α≦ｋ＜１ …（２）
   ｋ：弁摺接面と弁体の間の微少隙間を流れる液体の圧力減少定数。
   α：液体の物性によって決まる圧力減少定数の下限値。
2. 外部から液体が流入する流入ポート、及び、内部に流入した液体を外部に吐出する吐出ポートを有するバルブハウジングと、
   前記流入ポートの周縁に接合されるジョイント部材と、
   前記バルブハウジングの内部に回転可能に配置され、内外を連通する弁孔が形成された周壁部を有する弁体と、
   一端側が、前記流入ポートに連通した状態で前記ジョイント部材に保持されると共に、他端側に、前記弁体の前記弁孔の回転経路と少なくとも一部がラップする位置で前記周壁部の外面に摺動自在に当接する弁摺接面が設けられたシール筒部材と、を備え、
   前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させる回転位置にあるときに、前記流入ポートの上流部から前記周壁部の内側領域への液体の流入を許容し、前記弁体が、前記弁孔と前記シール筒部材を連通させない回転位置にあるときに、前記流入ポートの上流部から前記周壁部の内側領域への液体の流入を制御または遮断する制御バルブにおいて、
   前記シール筒部材は、前記流入ポートの上流部の液体の圧力を受けて前記シール筒部材を前記弁体の側に付勢する付勢用受圧面を有し、
   前記付勢用受圧面の面積Ｓ１と前記シール筒部材の前記弁摺接面の面積Ｓ２とは、式（１），（２）を満たすように設定されていることを特徴とする制御バルブ。
   Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
   α≦ｋ＜１ …（２）
   ｋ：弁摺接面と弁体の間の微少隙間を流れる液体の圧力減少定数。
   α：液体の物性によって決まる圧力減少定数の下限値。
3. 前記シール筒部材の弁摺接面は、前記周壁部の外面の前記シール筒部材との当接領域と同じ曲率半径の円弧面によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御バルブ。
4. 前記ジョイント部材と前記シール筒部材の間には、前記シール筒部材の変位を規制する変位規制スプリングが設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の制御バルブ。

Images