| 【発明の名称】 |
流量制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】鎌倉 正則
【氏名】平松 基彦
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| 【要約】 |
【課題】回動可能な弁体１７を有するロータリー式流量制御弁において、パッキン４０、４１のシール面圧のばらつきを抑えて、シール性の安定化と弁体の操作力の低減を図る。
【解決手段】ハウジング１８のパッキン取付面５ａ、８ｂを弁体１７と同心の円弧状にして、弁体１７の外周面と取付面５ａ、８ｂとの間隔を一定にしている。また、パッキン４０、４１におけるシール部４０ｂ、４１ｂと他方の面４０ｃ、４１ｃの間の厚さｔを一定にしている。これにより、シール部４０ｂ、４１ｂの面圧がシール位置にかかわらず略均等になり、シール性が安定する。また、シール面圧の均等化により、従来のように全体的にシール面圧を高める必要がなくなり、弁体１７の操作力を低減することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体の出入口通路（５、８ａ）を有するハウジング（８、１８）と、このハウジング（８、１８）の内部に回動可能に収納され、かつ流体通路（１７ａ）が形成された円柱状の弁体（１７）と、前記ハウジング（８、１８）の内部に配置され、一方の面が前記弁体（１７）の外周面に接すると共に、他方の面（４０ｃ、４１ｃ）が、前記出入口通路（５、８ａ）の周囲に形成されたハウジング（８、１８）の取付面（５ａ、８ｂ）に接するパッキン（４０、４１）とを備え、前記パッキン（４０、４１）は前記出入口通路（５、８ａ）のうち少なくとも一方と連通する穴部（４０ａ、４１ａ）を有し、前記弁体（１７）の回動により前記流体通路（１７ａ）と前記穴部（４０ａ、４１ａ）との連通面積を変化させる流量制御弁において、前記ハウジング（８、１８）の取付面（５ａ、８ｂ）を前記弁体（１７）と略同心の円弧状としたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】 前記パッキン（４０、４１）は、前記一方の面（４０ｂ、４１ｂ）および他方の面（４０ｃ、４１ｃ）が前記弁体（１７）と略同心の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出入口通路間の連通面積を回動可能な弁体により制御するロータリー式の流量制御弁に関し、例えば車両用空調装置における温水流量の制御弁として好適である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の回動可能な弁体を有するロータリー式流量制御弁においては、図４に示すように、円柱状の弁体１００の外周面とこれに対向するハウジング１０１の取付面１０２との間に、シール用のパッキン１０３が挿入されている。このパッキン１０３には円形の穴部１０４が形成され、この穴部１０４の周囲には弁体１００側に突出する環状のシール部１０５が形成されている。そして、シール部１０５と弁体１００の外周面との接触により、弁体１００とパッキン１０３間をシールしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッキン１０３は、弁体１００側が曲面で、取付面１０２側が平面であるため、パッキン１０３においてシール部１０５から取付面１０２までの寸法（厚さ）が一定でなく、従ってシール部１０５の面圧がシール位置によってばらつきやすく、シール面圧の低い個所でシール不良が発生してしまう恐れがある。そして、シール不良に対処するために全体的にシール面圧を高めるようにすると、弁体１００の操作力が大きくなってしまうという問題が新たに生じる。
【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、回動可能な弁体を有するロータリー式流量制御弁において、シール面圧のばらつきを抑えて、シール性の安定化と弁体の操作力の低減を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１および２に記載の発明では、円柱状の弁体（１７）の外周面とハウジング（８、１８）の取付面（５ａ、８ｂ）との間にパッキン（４０、４１）を備え、弁体（１７）の回動により弁体（１７）の流体通路（１７ａ）とパッキン（４０、４１）の穴部（４０ａ、４１ａ）との連通面積を変化させる流量制御弁において、ハウジング（８、１８）の取付面（５ａ、８ｂ）を弁体（１７）と略同心の円弧状にしたことを特徴としている。
【０００６】これによると、弁体（１７）の外周面とハウジング（８、１８）の取付面（５ａ、８ｂ）との間隔が略一定になり、パッキン（４０、４１）の厚さ（ｔ）も略一定にできるため、シール部（４０ｂ、４１ｂ）の面圧がシール位置にかかわらず略均等になり、シール性が安定する。また、シール面圧の均等化により、従来のように全体的にシール面圧を高める必要がなくなり、弁体（１７）の操作力を低減することができる。
【０００７】請求項２に記載の発明では、パッキン（４０、４１）の一方の面（４０ｂ、４１ｂ）および他方の面（４０ｃ、４１ｃ）が弁体（１７）と略同心の円弧状に形成されていることを特徴としている。これによると、弁体（１７）の外周面とハウジング（８、１８）の取付面（５ａ、８ｂ）との間の空間形状と、パッキン（４０、４１）の形状が、共に円弧状で略同一になる。従って、平板状のパッキンを円弧状の空間に組付ける場合と比較すると、パッキン（４０、４１）の組付けが容易である。しかも、パッキン（４０、４１）組付け後においてパッキン（４０、４１）に曲げ応力が発生しにくいので、シール面圧の均等化が容易であり、シール性がより一層安定する。
【０００８】なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１〜３は本発明の実施形態を示すもので、車両用空調装置の温水式暖房装置において、自動車走行用の水冷式エンジン１から暖房用熱交換器２へ供給される温水流量を制御するための流量制御弁に本発明を適用した例を示す。なお、暖房用熱交換器２は、エンジン１から供給される温水と送風空気とを熱交換して、送風空気を加熱するものである。また、エンジン１により駆動されるウォータポンプ３により、エンジン１の冷却水回路（温水回路）に水を循環させるようになっている。
【００１０】４は本発明による流量制御弁で、樹脂製のハウジング１８内に第１、第２の室３０、３１が形成され、各室３０、３１にそれぞれ弁手段（詳細後述）が配置されている。５はエンジン１に対して暖房用熱交換器２と並列に設けられた円形穴のバイパス出口通路、６は第１の室３０に配置されてバイパス出口通路５を開閉する定差圧弁（弁手段）であり、その前後の差圧が予め定めた所定値に達すると開弁するもので、エンジン１の回転数変動によりウオータポンプ３の吐出圧が変動しても、暖房用熱交換器２の前後圧を一定に近づける役割を果たすものである。
【００１１】この定差圧弁６は樹脂により形成され、円錐状の弁部６ａと軸部６ｂを有し、弁部６ａがバイパス出口通路５と対向し、第１の室３０内に配置したスペーサ７に軸部６ｂが摺動自在に挿入され、コイルばね６ｃにより図１の上方向（閉弁方向）に押されている。２７は弁座を形成する隔壁で、その中心部に両室３０、３１を連通する前述のバイパス出口通路５が形成されている。この通路５の定差圧弁６側の端部にはテーパー面２７ａが形成されており、弁部６ａが円錐状に形成されていることと相まって、定差圧弁６の閉弁時には定差圧弁６の弁部６ａがバイパス出口通路５の中心位置に自動的に案内される。
【００１２】ハウジング１８には、エンジン１からの温水が流入する第１の温水入口パイプ１９、エンジン１に温水を還流させる第１の温水出口パイプ２０、熱交換器２の出口からの温水が流入する第２の温水入口パイプ２１、前記第１の温水入口パイプ１９から流入した温水を熱交換器２に向けて流出させる第２の温水出口パイプ２２が一体成形されている。
【００１３】弁体１７（弁手段）は樹脂材料（例えばポリアセタール）にて円柱状に成形され、ハウジング１８の第２の室３１に回動可能に配置され、収納されている。この弁体１７は図示しない３つの開口部を有する温水の通路１７ａ（流体通路）が内部に形成されている。ハウジング１８の第２の室３１には、ハウジングの一部をなすスペーサ８が配置され、このスペーサ８には第１の温水入口パイプ１９内の通路と連通する円形の入口通路８ａが形成され、この入口通路８ａの周囲に弁体１７の中心点Ｏと同心の円弧状の第１の取付面８ｂが形成されている。また、バイパス出口通路５の周囲に弁体１７の中心点Ｏと同心の円弧状の第２の取付面５ａが形成されている。
【００１４】なお、第１、第２の取付面５ａ、８ｂは弁体１７の中心点Ｏと完全に同心でなくてもよく、製造上通常発生する誤差を含み、機能上問題ない範囲で略同心であればよい。この第１、第２の取付面５ａ、８ｂと弁体１７の外周面との間に第１、第２のパッキン４０、４１が配置され、弁体１７の底面側には第３のパッキン４２が配置されている。この３つのパッキン４０、４１、４２は、耐熱性に優れるゴム材（例えばＥＰＤＭ…エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）よりなる。
【００１５】弁体１７の外周面側に位置する第１および第２のパッキン４０、４１は、図３に詳細に示すように、温水の通路となる円形の穴部４０ａ、４１ａが形成されており、これらの穴部４０ａ、４１ａは弁体１７内の温水通路１７ａを介して連通可能である。パッキン４０、４１の内周側（弁体１７と対向する面）には、穴部４０ａ、４１ａの周囲に弁体１７に向かって突出する環状のシール部４０ｂ、４１ｂが形成され、このシール部４０ｂ、４１ｂは弁体１７の中心点Ｏと同心の円弧状に形成されている。
【００１６】また、パッキン４０、４１の外周側（取付面８ｂ、５ａと接する面）にも、穴部４０ａ、４１ａの周囲に取付面５ａ、８ｂに向かって突出する環状のシール部４０ｃ、４１ｃが形成され、このシール部４０ｃ、４１ｃも弁体１７の中心点Ｏと同心の円弧状に形成されている。そして、このシール部４０ｃ、４１ｃは内周側のシール部４０ｂ、４１ｂよりも幅が広くなっており、内周側のシール部４０ｂ、４１ｂの周方向の範囲α内では、パッキン４０、４１の径方向厚さｔは一定である。
【００１７】さらに、パッキン４０、４１の両端にはリップ部４０ｄ、４１ｄが形成され、このリップ部４０ｄ、４１ｄは、ハウジング１８に組付け後のパッキン４０、４１の図１左右方向の位置決めに利用される。なお、各シール部４０ｂ、４１ｂ、４０ｃ、４１ｃは弁体１７の中心点Ｏと完全に同心でなくてもよく、製造上通常発生する誤差を含み、機能上問題ない範囲で略同心であればよい。また、パッキン４０、４１の径方向厚さｔも、機能上問題ない範囲で略一定であればよい。
【００１８】一方、弁体１７の底面側に位置する第３のパッキン４２の平面形状は矩形状に成形されている。このパッキン４２には、温水の通路となる穴部４２ａが形成されており、この穴部４２ａは弁体１７内の温水通路１７ａを介して他の穴部４０ａ、４１ａと連通可能である。そして、第１のパッキン４０の穴部４０ａが入口通路８ａと連通し、第２のパッキン４１の穴部４１ａがバイパス出口通路５と連通し、第３のパッキン４２の穴部４２ａが第２の温水出口パイプ２２側の通路と連通するように位置決めして組付けられる。
【００１９】なお、３つのパッキン４０、４１、４２は、弁体１７内の温水通路１７ａを介することなく、入口通路８ａ、バイパス出口通路５および第２の温水出口パイプ２２間で温水が直接流通してしまうことを防ぐために、弁体１７の周囲に配置される。ハウジング１８の端面（図１紙面手前側）には、シール部材５０が組み込まれるシール溝５１が形成されている。このシール溝５１は、第１、第２の室３０、３１の開口部の外周側を囲む略長円状の外周溝部５１ａと、第１、第２の室３０、３１の間を仕切る直線状の仕切り溝部５１ｂとからなる。
【００２０】シール部材５０は耐熱性に優れるゴム材（例えばＥＰＤＭ）よりなり、平面形状はシール溝５１と同形状で、断面は円形である。そして、ハウジング１８の第１、第２の室３０、３１内に、定差圧弁６や弁体１７等の構成部品を組み付けると共に、シール溝５１にシール部材５０を嵌め込む。次に、ハウジング１８の端面形状と略同形状の樹脂製のカバー５２を、ハウジング１８との間にシール部材５０を挟んだ状態で、図示しない止めネジにてハウジング１８に固定する。これにより、第１、第２の室３０、３１の開口部を密封する。
【００２１】このように組付けられた流量制御弁４は、弁体１７が図示しないサーボモータまたは手動操作で回動されることにより、弁体１７の各開口部と第１〜第３のパッキン４０、４１、４２の穴部４０ａ、４１ａ、４２ａとの連通面積（開口面積）が変化する。この開口面積と弁体１７の回動量（開度）との関係については、特開平１０−４４７４７号公報に詳しく述べられているので簡単に説明する。エンジン１からの温水の入口となる弁体１７の開口部（第１のパッキン４０の穴部４０ａと連通）、および暖房用熱交換器２への温水の出口となる弁体１７の開口部（第３のパッキン４２の穴部４２ａと連通）は、弁体１７の開度の増加に伴って開口面積が増加する。一方、暖房用熱交換器２の温水出口側と連通する弁体１７の開口部（第２のパッキン４１の穴部４１ａと連通）は、弁体１７の開度の増加に伴って開口面積が減少する。従って、弁体１７の開度の調整により暖房用熱交換器２に流入する温水流量を制御して、暖房能力を調整することができる。
【００２２】上記実施形態によると、弁体１７の外周面とハウジング１８の取付面５ａ、８ｂとの間隔が一定になり、また第１、第２のパッキン４０、４１の径方向厚さｔも一定であるから、内周側シール部４０ｂ、４１ｂの面圧がシール位置にかかわらず略均等になり、シール性が安定する。また、シール面圧の均等化により、従来のように全体的にシール面圧を高める必要がなくなり、弁体１７の操作力を低減することができる。
【００２３】さらに、弁体１７の外周面とハウジング１８の取付面５ａ、８ｂとの間の空間形状と、第１、第２のパッキン４０、４１の形状が、共に円弧状で略同一になるため、平板状のパッキンを円弧状の空間に組付ける場合と比較すると、パッキン４０、４１の組付けが容易である。しかも、パッキン４０、４１組付け後においてパッキン４０、４１に曲げ応力が発生しにくいので、シール面圧の均等化が容易であり、シール性がより一層安定する。
【００２４】なお、各パッキン４０、４１、４２において弁体１７に接する側に、低摩擦係数のフッ素樹脂シートを溶着等にて固着することにより、弁体１７の操作力をさらに低減できる。なお、上記実施形態では、本発明を車両用空調装置の温水流量を制御する流量制御弁に適用した例について説明したが、温水流量の制御に限定されることなく、種々な用途の流量制御弁に本発明は適用可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【識別番号】５９２０７７４３１
【氏名又は名称】株式会社東海理機製作所
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 洋二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３１０４（Ｐ２０００−１９３１０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６７４１１ |
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