JP2011196464A - ボール弁型バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】「面圧発生クリアランスα」と「調芯用クリアランスβ」にデポジットが入り込む不具合を回避するとともに、シート部材に作用する「内径方向力Ｆｙ」を小さくできるＥＧＲバルブを提供する。
【解決手段】ＥＧＲバルブは、シート部材５のＥＧＲガス上流側および下流側より挿し入れられた上流側筒状シール部材９および下流側筒状シール部材１０によって「面圧発生クリアランスα」および「調芯用クリアランスβ」の上流側と下流側が閉塞されるため、デポジットがクリアランスを塞いでシート部材５がフローティングされなくなる不具合を回避できる。また、上流側および下流側より挿し入れられた可撓変形可能な上流側筒状シール部材９と下流側筒状シール部材１０によってシート部材５が径方向へ変位可能に支持されるため、シート部材５に作用する「内径方向力Ｆｙ」を小さくでき、ボール面４ａとシート面５ａに生じるコジリを弱くできる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ボール弁体の回動変位によって、流体通路の開閉、あるいは流体通路の通路面積を可変させるボール弁型バルブ装置に関し、例えば、エンジン（燃料の燃焼により動力を発生させる内燃機関）の排出した排気ガスの一部を吸気通路に戻すＥＧＲバルブ等に用いて好適な技術に関する。

（従来技術）
ボール弁型バルブ装置の従来技術を、図３を参照して説明する。なお、後述する［発明を実施するための形態］および［実施例］と同一機能物には、同一符号を付すものである。
ボール弁型バルブ装置は、内部に流体通路２を形成するバルブハウジング３と、球面の一部で構成されたボール面４ａ（回動側のシート面）を有して流体通路２内で回動駆動されるボール弁体４と、このボール弁体４より流体上流側の流体通路２内に配置され、ボール面４ａと曲率が一致するリング状のシート面５ａ（非回動側のシート面：座面）を有する円環状のシート部材５とを備え、「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」とが環状に当接して流体通路２を閉塞する。

バルブハウジング３は、シート部材５の流体上流側においてシート部材５の流体上流側への移動を阻止する上流側固定部６（突起や段差など）と、シート部材５の流体下流側においてシート部材５の流体下流側への移動を阻止する下流側固定部７（突起や段差など）とを備える。
そして、流体の流れ方向に沿う上流側固定部６と下流側固定部７との間の寸法をＬ１、 流体の流れ方向に沿うシート部材５の長さ寸法をＬ２とした場合に、
Ｌ１＞Ｌ２の関係に設けられている。
即ち、バルブハウジング３内において、シート部材５は、流体の流れ方向に沿う「面圧発生クリアランスα」を介してフローティング支持されている。
そして、下流側固定部７とシート部材５との間には、シート部材５をボール弁体４に向けて押し付けるＯリング（以下、面圧発生用ＯリングＪ１）が配置され、「閉弁時におけるシール性の確保」を図るように設けられている（例えば、特許文献１参照）。

一方、この特許文献１に開示されるボール弁型バルブ装置は、
シート部材５が配置される部位における流体通路２の内径寸法をＲ１、
シート部材５の外径寸法をＲ２とした場合に、
Ｒ１＞Ｒ２の関係に設けられている。
即ち、流体通路２の内壁に対し、シート部材５は、「調芯用クリアランスβ」を介してフローティング支持されている。
そして、シート部材５と流体通路２の内壁との間には、バルブハウジング３に対して摺動可能なＯリング（以下、径方向支持用ＯリングＪ２）が介在され、この径方向支持用ＯリングＪ２の弾性変形によりシート部材５が径方向へ変位可能に支持されている。

このように、シート部材５が径方向支持用ＯリングＪ２を介して径方向へ変位可能に支持されることと、上述した面圧発生用ＯリングＪ１によってシート部材５がボール弁体４に押し付けられることにより、閉弁時において「シート部材５のシート面５ａ」が「ボール弁体４のボール面４ａ」に調芯される。
このため、製造上の誤差等によりボール弁体４とシート部材５に少量の軸ズレが発生しても、上述した「調芯作用」により軸ズレが吸収されて、閉弁時においてシート面５ａとボール面４ａとを確実に一致させることができ、全閉時における流体の漏れを確実に防ぐことができる。

（第１の問題点）
しかしながら、従来のボール弁型バルブ装置では、流体に含まれる異物（例えば、ＥＧＲバルブの場合ではデポジット等）が「面圧発生クリアランスα」や「調芯用クリアランスβ」に入り込み、異物が「面圧発生クリアランスα」や「調芯用クリアランスβ」を埋めて、シート部材５が「流体の流れ方向」や「径方向（流体の流れ方向に対して直交する方向）」へ移動できなくなる懸念がある。

そして、シート部材５が「流体の流れ方向」へ移動できなくなると、シート面５ａをボール面４ａに向けて押し付ける「面圧発生作用」が低下する不具合が生じてしまい、結果的にシール性が低下する懸念がある。
また、シート部材５が「径方向」へ移動できなくなると、上述した「調芯作用」による軸ズレの吸収ができなくなってしまい、結果的にシール性が低下する懸念がある。

（第２の問題点）
一方、調芯用クリアランスβに異物が溜まっていない状態（正常状態）であっても、シート部材５は、シート部材５と流体通路２の間で圧縮配置される弾性力の大きな径方向支持用ＯリングＪ２を介して流体通路２の内壁の内側へ向けて支持される。この径方向支持用ＯリングＪ２によって、シート部材５には、内径方向へ向かう大きな力（荷重反力：以下、内径方向力Ｆｙと称す）が作用する。
この「内径方向力Ｆｙ」が大きいと、シート部材５は径方向の変位に抗する力が大きくなり、「調芯作用」が得られ難くなる。

また、「内径方向力Ｆｙ」が大きいと、「内径方向力Ｆｙ」と「面圧発生手段によってシート部材５をボール弁体４に向けて付勢する力（以下、面圧発生力Ｆｘと称す）」とが「ぶつかる力」が大きくなる。即ち、「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」との面圧が大きくなってしまう。その結果、ボール弁体４の回動時に「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」に強いコジリが作用することになり、閉弁時のシール性が低下する懸念がある。
あるいは、ボール弁体４の回動時に「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」に強いコジリが作用することにより、長期の使用によってボール弁体４とシート部材５との接触部分に局部的な摩耗が発生する可能性があり、全閉時に摩耗箇所から流体が漏れる懸念が生じる。

特開２００５−３４４８０３号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、
（ｉ）「面圧発生クリアランス」および「調芯用クリアランス」に異物が入り込む不具合を回避するとともに、
（ｉｉ）「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることのできるボール弁型バルブ装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用するボール弁型バルブ装置は、シート部材の流体上流側および流体下流側より、シート部材に挿し入れられた上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材によって、「面圧発生クリアランス」および「調芯用クリアランス」の上流側および下流側が閉塞され、流体に混入する異物が「面圧発生クリアランス」および「調芯用クリアランス」に侵入しない。

これにより、異物によってシート部材が「流体の流れ方向」へ移動できなくなる不具合を回避することができ、長期にわたり、シート面をボール面に向けて押し付ける「面圧発生作用」を得ることができる。
また、異物によりシート部材が「径方向」へ移動できなくなる不具合を回避することができ、長期にわたり、ボール弁体とシート部材の「調芯作用」を得ることができる。
即ち、全閉時における流体の漏れを長期にわたって防ぐことができ、高い信頼性を得ることができる。

一方、シート部材は、シート部材の流体上流側および流体下流側より挿し入れられた可撓変形可能な上流側筒状シール部材と下流側筒状シール部材によって径方向へ変位可能に支持されるものである。
ここで、上流側筒状シール部材と下流側筒状シール部材の柔らかさ（柔軟性）は、設定の自由度が大きい。このため、上流側筒状シール部材と下流側筒状シール部材の柔軟性を柔らかく設定することで、シート部材に作用する「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることができる。

このように、「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることにより、シート部材が容易に径方向へ変位できるため、「調芯作用」を容易に得ることができる。
また、「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることにより、「ボール弁体のボール面」と「シート部材のシート面」との面圧を小さくできる。その結果、ボール弁体の回動時に「ボール弁体のボール面」と「シート部材のシート面」に生じるコジリを弱くすることができ、閉弁時にシール性が低下する不具合を回避することができる。
さらに、ボール弁体の回動時に「ボール弁体のボール面」と「シート部材のシート面」に生じるコジリを弱くすることにより、長期に使用されてもボール弁体とシート部材との接触部分に局部的な摩耗が発生する不具合を抑えることができ、長期にわたって高い信頼性を得ることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用するボール弁型バルブ装置は、上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材が、可撓変形可能な樹脂部材によって設けられる。そして、この樹脂部材（上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材）の変形によって、シート部材が流体通路の内壁に対して径方向へ変位可能に支持される。
このように、上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材が、可撓変形可能な樹脂部材によって設けられるため、流体圧力の上昇により、上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材が径方向外側へ広がる。これにより、（ｉ）「上流側筒状シール部材の外周面」が「シート部材の上流側内周壁」に強く押し付けられるセルフシールの作用と、（ｉｉ）「下流側筒状シール部材の外周面」が「シート部材の下流側内周壁」に強く押し付けられるセルフシールの作用とが得られる。
この結果、流体に混入する異物が「面圧発生クリアランス」および「調芯用クリアランス」に侵入する不具合を、上記セルフシールを利用して防ぐことができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用するボール弁型バルブ装置は、エンジンの排気ガスを吸気側へ戻すＥＧＲバルブであり、上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材を成す樹脂部材をフッ素系ゴムで設けるものである。
このように、上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材を成す樹脂部材としてフッ素系ゴムを用いることにより、上流側筒状シール部材および下流側筒状シール部材がＥＧＲガスの高温に耐えることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用するボール弁型バルブ装置は、流体の流れ方向を逆にして用いられるものである。
このように、流体の上流側と下流側とを逆転させて用いても、上記請求項１〜３のいずれかの効果を得ることができる。

全閉時におけるＥＧＲバルブの断面図である（実施例１）。 （ａ）閉弁時におけるＥＧＲバルブの説明図、（ｂ）開弁時におけるＥＧＲバルブの説明図である（実施例１）。 （ａ）全閉時におけるボール弁型バルブ装置の断面図、（ｂ）その要部断面図である（従来例）。

図面を参照して本発明の具体的な一例を説明する。
ＥＧＲバルブ１（ボール弁型バルブ装置の一例）は、エンジンの排気通路と吸気通路を連通して、排気ガスをＥＧＲガスとして通過可能なＥＧＲ流路２（流体通路の一例）を内部に形成するバルブハウジング３と、球面の一部で構成されて外側へ膨出するボール面４ａを有し、ＥＧＲ流路２内で回動駆動されるボール弁体４と、このボール弁体４よりＥＧＲガス上流側のＥＧＲ流路２内に配置され、球面の一部で構成されてボール面４ａと曲率が一致して凹むシート面５ａを有する円環状のシート部材５とを備え、「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」とが環状に当接してＥＧＲ流路２を閉塞するものである。

バルブハウジング３には、シート部材５のＥＧＲガス上流側においてシート部材５のＥＧＲガス上流側への移動を阻止する上流側固定部６、およびシート部材５のＥＧＲガス下流側においてシート部材５のＥＧＲガス下流側への移動を阻止する下流側固定部７が設けられる。
ＥＧＲガスの流れ方向に沿う上流側固定部６と下流側固定部７との間の寸法をＬ１、
ＥＧＲガスの流れ方向に沿うシート部材５の長さ寸法をＬ２とした場合に、
Ｌ１＞Ｌ２の関係に設けられる。
そして、上流側固定部６とシート部材５の間には、シート部材５をボール弁体４に向けて付勢する面圧発生手段８が設けられる。

シート部材５が配置される部位におけるＥＧＲ流路２の内径寸法をＲ１、
シート部材５の外径寸法をＲ２とした場合に、
Ｒ１＞Ｒ２の関係に設けられる。

そして、上流側固定部６の内周縁には、筒状を呈し、可撓変形可能なフッ素系ゴムよりなる上流側筒状シール部材９が固定される。この上流側筒状シール部材９のＥＧＲガス上流側は、上流側固定部６の内周縁と全周に亘ってシールされる。上流側筒状シール部材９のＥＧＲガス下流側は、シート部材５の上流側内周壁５ｂ内に挿し入れられて、この挿し入れられた部分が上流側内周壁５ｂに全周に亘って当接する。

さらに、下流側固定部７の内周縁には、筒状を呈し、可撓変形可能なフッ素系ゴムよりなる下流側筒状シール部材１０が固定される。この下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス下流側は、下流側固定部７の内周縁と全周に亘ってシールされる。下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス上流側は、シート面５ａの外周側に形成されたシート部材５の下流側内周壁５ｃ内に挿し入れられ、この挿し入れられた部分が下流側内周壁５ｃに全周に亘って当接する。

次に、本発明を車両エンジンに搭載されるＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ１に適用した実施例１を、図１、図２を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。

〔ＥＧＲ装置の説明〕
ＥＧＲ装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気側に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるＥＧＲガスを混入させてエンジン燃焼室の燃焼温度を抑え、効果的に窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑える周知の技術である。
ＥＧＲ装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ戻すＥＧＲ流路２と、このＥＧＲ流路２の開度調整を行なうＥＧＲバルブ１とを少なくとも備え、このＥＧＲバルブ１が車両の走行状態に応じてＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）によって開度制御される。

なお、本発明が適用されるＥＧＲバルブ１は、吸気通路における高負圧発生範囲（スロットルバルブの吸気下流側）へＥＧＲガスを戻す高圧ＥＧＲ装置に搭載される高圧ＥＧＲバルブであっても良いし、吸気通路における低負圧発生範囲（スロットルバルブの吸気上流側：例えばターボチャージャ搭載車両であればコンプレッサの吸気上流側）へＥＧＲガスを戻す低圧ＥＧＲ装置に搭載される低圧ＥＧＲバルブであっても良い。

次に、図１を参照して、ＥＧＲバルブ１の全体構造を説明する。
なお、以下では、図１の図示上側を上、図示下側を下と称して説明するが、この上下は実施例の説明のための方向であり、限定されるものではない。
また、以下では、ＥＧＲバルブ１におけるＥＧＲガスの上流側のＥＧＲ流路２に、ＥＧＲガスの温度を冷却するＥＧＲクーラが設けられ、ＥＧＲバルブ１には温度が下げられたＥＧＲガスが供給されることを前提に部材の材質を説明するが、これらの材質も一例であって限定されるものではない。

ＥＧＲバルブ１は、内部にＥＧＲ流路２を形成するバルブハウジング３、ＥＧＲ流路２中に配置されるボール弁体４およびシート部材５、このシート部材５に作用する面圧発生手段８、シート部材５をフローティング支持するための上流側筒状シール部材９および下流側筒状シール部材１０を備えるとともに、ボール弁体４が固定されるシャフト１１、バルブハウジング３の外部よりシャフト１１を介してボール弁体４を回動駆動する電動アクチュエータ１２、シャフト１１を介してボール弁体４の回転角度（ＥＧＲバルブ１の角度）を検出する回転センサ１３を備える。
以下において、上記構成を順次説明する。

バルブハウジング３は、例えばアルミニウム合金によって形成され、ダイキャスト成形技術等によって設けられるものであり、バルブハウジング３の内部には、図１の左右方向に貫通したＥＧＲ流路２が形成されている。
なお、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲ流路２の内壁に、耐熱性、耐腐食性に優れた部材（例えば、ステンレス鋼等）を配置するものであっても良い。

ボール弁体４は、シート部材５の開口部（シート部材５の内側）の開閉および開度調整を行なうことで、ＥＧＲ流路２の通路面積を可変させて、吸気通路へ戻されるＥＧＲガス量の調整を行なう弁体である。
このボール弁体４は、シート部材５の開口部の開閉および開度調整を行なう円板部の他に、シャフト１１の側面に固定される脚部を備えている。そして、ＥＧＲガスの上流側から脚部を貫通挿入したネジ１４をシャフト１１に締結することで、ボール弁体４がシャフト１１の側面に固定されるものである。

ボール弁体４は、例えば、ステンレスなど耐腐食性および耐摩耗性に優れた金属によって設けられる。なお、ボール弁体４の材質は限定されるものではなく、例えば、耐熱性、耐腐食性および耐摩耗性に優れた硬質の樹脂材料によって設けるものであっても良い。
ボール弁体４の外周縁は、外側へ膨出する球面の一部で構成されたボール面４ａとして設けられている。
なお、この実施例では、図２に示すように、「ボール面４ａの中心（ボール面４ａを成す球面の中心点）」と「シャフト１１の軸芯」とが一致せずに偏心する例を示すが、図２とは異なり、「ボール面４ａの中心」と「シャフト１１の軸芯」とが一致するものであっても良い。

シート部材５は、ＥＧＲガスの流れ方向（図１の左右方向）に短い略円筒体形状を呈し、ボール弁体４よりＥＧＲガス上流側のＥＧＲ流路２の内部に配置されている。
このシート部材５は、例えば、耐熱性、耐腐食性および耐摩耗性に優れた硬質の樹脂材料（例えば、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂等）によって設けられている。なお、シート部材５の材質は限定されるものではなく、例えば、ステンレスなど耐腐食性および耐摩耗性に優れた金属によって設けるものであっても良い。

シート部材５におけるＥＧＲガスの下流側の開口は、上述したボール弁体４によって開閉されるものであり、ボール弁体４が当接する箇所には、閉弁時にボール弁体４のボール面４ａと全周に亘って当接するリング状のシート面５ａが形成されている。
このシート面５ａは、凹む球面の一部で構成された環状弁座であり、シート面５ａの球面は、ボール面４ａの球面と曲率が一致するものである。具体的に、シート面５ａの中心（シート面５ａを成す球面の中心点）は、シート部材５よりＥＧＲガス下流側で、且つシート部材５を成す筒体の中心軸の延長上に設けられるものである。

シャフト１１は、ボール弁体４をＥＧＲ流路２中において回転可能に支持する円柱棒状体であり、ＥＧＲ流路２に対して直交する方向（図１の上下方向）に伸びて配置され、ＥＧＲ流路２の上下に配置された軸受１５によってバルブハウジング３に対して回転自在に支持されている。
なお、図１では、上側の軸受１５の具体例として転がりベアリング（具体的には、ボールベアリング）を用い、下側の軸受１５の具体例として転がり滑りリング（具体的には、メタルベアリング）を用いるが、図１に示すベアリングの使用例は一例であって限定されるものではない。

電動アクチュエータ１２は、バルブハウジング３と、このバルブハウジング３の上部に固定されるカバー１６との間によって形成される空間内に配置されて、シャフト１１を回転駆動するものであり、通電により回転動力を発生する周知の電動モータと、この電動モータの出力トルクを増大させる減速機構とからなる。
電動モータは、例えば、通電量に応じた回転角度制御が可能なＤＣモータを用いたものであるが、電動モータの種類は限定されるものではない。
減速機構は、複数のギヤを組み合わせて、電動モータの回転を減速してシャフト１１に伝達するものであり、最終ギヤ１７の回転中心部においてシャフト１１の上端と固定されている。

なお、この実施例では、電動アクチュエータ１２の一例として減速機構を用いる例を示すが、電動モータによって直接シャフト１１を駆動するダイレクト駆動タイプであっても良い。
また、図１において、最終ギヤ１７とバルブハウジング３との間に設けられた符号１８は、ボール弁体４およびシャフト１１を閉弁位置（初期位置：開度０）に戻すリターンスプリングである。

回転センサ１３は、シャフト１１およびボール弁体４の開度を検出してＥＣＵに出力するもので、ＥＣＵは運転状態に応じて算出された目標開度と、回転センサ１３によって検出される実開度とが一致するように、電動モータの通電値をフィードバック制御するものである。
回転センサ１３として、この実施例では非接触型センサを用いている。具体的に、この回転センサ１３は、最終ギヤ１７（シャフト１１と一体に回転する回転体）に組付けられる磁束発生手段１９（永久磁石等を用いたもの）と、この磁束発生手段１９の内側に配置されて通過磁束に応じた出力信号を発生するホールＩＣ２０とからなり、このホールＩＣ２０はカバー１６（固定部材）によって支持されている。

なお、回転センサ１３は、上記において説明したものに限定されるものではなく、接触式のポテンショメータなど、他の構造のものを用いても良い。また、回転センサ１３を用いるＥＧＲバルブ１に限定されるものではなく、回転センサ１３を用いずに、ＥＣＵがシャフト１１およびボール弁体４の開度をフィードフォワード制御するＥＧＲバルブ１に本発明を適用しても良い。

〔実施例１の特徴技術〕
シート部材５は、ＥＧＲガスの流れ方向（図１の左右方向）および径方向（ＥＧＲガスの流れ方向に対して直交する方向）に対して所定範囲内で移動可能にフローティング支持されている。

（ＥＧＲガスの流れ方向に沿うシート部材５のフローティング支持構造）
先ず、バルブハウジング３内において、シート部材５を、ＥＧＲガスの流れ方向に沿って所定範囲内で移動可能に支持するための「面圧発生クリアランスα」について説明する。
バルブハウジング３には、シート部材５のＥＧＲガス上流側に設けられて面圧発生手段８におけるＥＧＲガス上流側を支持する上流側固定部６と、シート部材５のＥＧＲガス下流側に設けられてシート部材５のＥＧＲガス下流側への移動を阻止する下流側固定部７とが設けられている。

なお、この実施例では、上流側固定部６と下流側固定部７の両方を、バルブハウジング３に対して後付けする例を示すが、この実施例とは異なり、上流側固定部６または下流側固定部７の一方をバルブハウジング３と一体に設け、シート部材５および面圧発生手段８をＥＧＲ流路２内に挿入配置した後、上流側固定部６または下流側固定部７の他方をバルブハウジング３に後付けするものであっても良い。

上流側固定部６は、面圧発生手段８のＥＧＲガスの上流端部が当接する金属リング（例えば、アルミニウム等）であり、シート部材５のＥＧＲガス上流側よりＥＧＲ流路２内に圧入された後、バルブハウジング３の一部をカシメ変形（塑性変形）させて、ＥＧＲ流路２内に固定されるものである。
なお、上流側固定部６の内径寸法は、図１に示すように、シート部材５の内径寸法よりも僅かに大きく設けられている。

下流側固定部７は、ボール弁体４が開弁してボール弁体４とシート部材５とが当接していない状態であっても、シート部材５が所定位置よりＥＧＲガス下流側へ移動するのを阻止する金属リング（例えば、アルミニウム等）であり、シート部材５のＥＧＲガス上流側よりＥＧＲ流路２内に圧入された後、バルブハウジング３の一部をカシメ変形（塑性変形）させて、ＥＧＲ流路２内に固定されるものである。
なお、下流側固定部７の内径寸法は、図１に示すように、ボール弁体４の外径寸法よりも所定量だけ大きく設けられている。

ＥＧＲガスの流れ方向に沿う上流側固定部６と下流側固定部７との間の寸法をＬ１、
ＥＧＲガスの流れ方向に沿うシート部材５の長さ寸法をＬ２とした場合に、
Ｌ１＞Ｌ２の関係となるように設けられている。
これにより、シート部材５は、ＥＧＲガスの流れ方向に沿う「面圧発生クリアランスα」を介してフローティング支持される。

シート部材５と上流側固定部６の間には、シート部材５をボール弁体４に向けて付勢する面圧発生手段８が配置されている。
この面圧発生手段８は、シート部材５にＥＧＲガスの下流側に向かう付勢力を与えて、閉弁時にシート面５ａをボール面４ａに向けて押し付けるものであり、閉弁時におけるセット荷重の設定を行なうものである。
具体的に面圧発生手段８は、リング形状を呈した金属製のウェーブワッシャ（図１参照）、皿バネ、あるいは圧縮コイルスプリング（図２参照）であり、上流側固定部６とシート部材５との間で圧縮された状態で装着されている。

（シート部材５の径方向のフローティング支持構造）
次に、バルブハウジング３内において、シート部材５を、ＥＧＲ流路２の径方向へ所定範囲内で移動可能に支持する「調芯用クリアランスβ」について説明する。
シート部材５の最大の外径寸法は、シート部材５を収容する部位におけるＥＧＲ流路２の内壁より小径に設けられており、シート部材５とバルブハウジング３の内壁との径方向間には調芯用クリアランスβが設けられている。

具体的には、シート部材５が配置される部位のＥＧＲ流路２の内径寸法をＲ１、
シート部材５の外径寸法をＲ２とした場合に、
Ｒ１＞Ｒ２の関係に設けられている。
これにより、シート部材５は、ＥＧＲ流路２の径方向へ「調芯用クリアランスβ」を介してフローティング支持される。

（上流側筒状シール部材９の説明）
上流側固定部６の内周縁には、筒状を呈して可撓変形可能な上流側筒状シール部材９が固定配置されている。
この上流側筒状シール部材９のＥＧＲガス上流側は、上流側固定部６の内周縁と全周に亘ってシールされている。具体的に、上流側筒状シール部材９のＥＧＲガス上流側は、上流側固定部６の内周縁と全周に亘って接着固定されており、上流側筒状シール部材９と上流側固定部６との接合部が全周に亘って閉塞されている。

上流側筒状シール部材９のＥＧＲガス下流側は、シート部材５の上流側内周壁５ｂ内に挿し入れられて、この挿し入れられた部分が上流側内周壁５ｂに全周に亘って当接し、上流側筒状シール部材９とシート部材５との当接部が全周に亘ってシールされる。
具体的に、上流側筒状シール部材９のＥＧＲガス下流側には、外周方向へ全周に亘って膨出する上流側環状リップ部９ａが形成されている。
そして、上流側環状リップ部９ａが挿し入れられる上流側内周壁５ｂの内径寸法をＲ３、
上流側環状リップ部９ａの外径寸法をＲ４とした場合に、
Ｒ３≦Ｒ４の関係に設けられている。
これにより、シート部材５のＥＧＲガス上流側に挿し入れられた上流側環状リップ部９ａの復元力により、上流側筒状シール部材９とシート部材５との当接部が全周に亘ってシールされる。

上流側筒状シール部材９は、可撓変形可能な樹脂部材によって、可撓変形可能な厚み（薄さ）に設けられるものであり、具体的には耐熱性、耐腐食性に優れて柔軟性を有するフッ素系ゴムによって設けられている。
このように、上流側筒状シール部材９が、フッ素系ゴムによって可撓変形可能に設けられることにより、ＥＧＲガスの圧力によって上流側筒状シール部材９が径方向外側へ広がる。これにより、「上流側筒状シール部材９の外周面（具体的には、上流側環状リップ部９ａの外周面）」が「シート部材５の上流側内周壁５ｂ」に強く押し付けられるセルフシールの作用が得られる。
また、上流側筒状シール部材９が、可撓変形可能なフッ素系ゴムによって設けられるため、長期にわたってＥＧＲガスの高温に耐えることができる。

（下流側筒状シール部材１０の説明）
下流側固定部７の内周縁には、筒状を呈して可撓変形可能な下流側筒状シール部材１０が固定配置されている。
この下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス下流側は、下流側固定部７の内周縁と全周に亘ってシールされている。具体的に、下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス下流側は、下流側固定部７の内周縁と全周に亘って接着固定されており、下流側筒状シール部材１０と下流側固定部７との接合部が全周に亘って閉塞されている。

また、下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス上流側は、シート部材５の下流側内周壁５ｃ内に挿し入れられて、この挿し入れられた部分が下流側内周壁５ｃに全周に亘って当接し、下流側筒状シール部材１０とシート部材５との当接部が全周に亘ってシールされる。
なお、シート部材５の下流端には、下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス上流側が挿し入れられる環状の深溝が形成されており、この深溝の外周側の壁面によって下流側内周壁５ｃが設けられている。

具体的に、下流側筒状シール部材１０のＥＧＲガス上流側には、外周方向へ全周に亘って膨出する下流側環状リップ部１０ａが形成されている。
そして、下流側環状リップ部１０ａが挿し入れられる下流側内周壁５ｃの内径寸法をＲ５、
下流側環状リップ部１０ａの外径寸法をＲ６とした場合に、
Ｒ５≦Ｒ６の関係に設けられている。
これにより、シート部材５のＥＧＲガス下流側に挿し入れられた下流側環状リップ部１０ａの復元力により、下流側筒状シール部材１０とシート部材５との当接部が全周に亘ってシールされる。

下流側筒状シール部材１０は、上述した上流側筒状シール部材９と同様、可撓変形可能な樹脂部材によって、可撓変形可能な厚み（薄さ）に設けられるものであり、具体的には耐熱性、耐腐食性に優れて柔軟性を有するフッ素系ゴムによって設けられている。
このように、下流側筒状シール部材１０が、フッ素系ゴムによって可撓変形可能に設けられることにより、ＥＧＲガスの圧力によって下流側筒状シール部材１０が径方向外側へ広がる。これにより、「下流側筒状シール部材１０の外周面（具体的には、下流側環状リップ部１０ａの外周面）」が「シート部材５の下流側内周壁５ｃ」に強く押し付けられるセルフシールの作用が得られる。
また、下流側筒状シール部材１０が、可撓変形可能なフッ素系ゴムによって設けられるため、長期にわたってＥＧＲガスの温度に耐えることができる。

（実施例１の効果１）
この実施例１のＥＧＲバルブ１は、上述したように、シート部材５のＥＧＲガス上流側および下流側より、シート部材５に挿し入れられた上流側筒状シール部材９および下流側筒状シール部材１０によって、「面圧発生クリアランスα」および「調芯用クリアランスβ」のＥＧＲガス上流側および下流側が閉塞される。このため、ＥＧＲガスに混入する異物（デポジット等）が「面圧発生クリアランスα」および「調芯用クリアランスβ」に侵入しない。

具体的に、排気通路から吸気通路へ向かうＥＧＲガスに含まれる異物は、上流側筒状シール部材９によって「面圧発生クリアランスα」および「調芯用クリアランスβ」に侵入することが防がれる。また、エンジンの脈動逆転圧によってＥＧＲガスが逆流しても、逆流するＥＧＲガスに含まれる異物は、下流側筒状シール部材１０によって「面圧発生クリアランスα」および「調芯用クリアランスβ」に侵入することが防がれる。

これにより、異物（デポジット等）によってシート部材５が「ＥＧＲガスの流れ方向」へ移動できなくなる不具合を回避することができ、長期にわたり、シート面５ａをボール面４ａに向けて押し付ける「面圧発生作用」を得ることができる。
また、異物（デポジット等）によりシート部材５が「径方向」へ移動できなくなる不具合を回避することができ、長期にわたり、ボール弁体４とシート部材５の「調芯作用」を得ることができる。
即ち、全閉時における流体の漏れを長期にわたって防ぐことができ、ＥＧＲバルブ１の信頼性を高めることができる。

（実施例１の効果２）
シート部材５は、シート部材５のＥＧＲガス上流側および下流側より挿し入れられた可撓変形可能な上流側筒状シール部材９と下流側筒状シール部材１０によって径方向へ変位可能に支持される。上流側筒状シール部材９と下流側筒状シール部材１０の柔らかさ（柔軟性）は、設定の自由度が大きい。このため、上流側筒状シール部材９と下流側筒状シール部材１０の柔軟性を柔らかく設定することで、シート部材５に作用する「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることができる。

このように、「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることにより、シート部材５が容易に径方向へ変位できるようになり、「調芯作用」を容易に得ることができる。
また、「内径方向力Ｆｙ」を小さくすることにより、「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」との面圧を小さくできる。その結果、ボール弁体４の回動時に「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」に生じるコジリを弱くでき、閉弁時にシール性が低下する不具合を回避することができる。
さらに、ボール弁体４の回動時に「ボール弁体４のボール面４ａ」と「シート部材５のシート面５ａ」に生じるコジリを弱くすることにより、長期に使用されてもボール弁体４とシート部材５との接触部分に局部的な摩耗が発生する不具合を抑えることができ、長期にわたってＥＧＲバルブ１の信頼性を高めることができる。

上記の実施例では、本発明をＥＧＲバルブ１に適用する例を示したが、流体は排気ガスに限定されるものではなく、気体流体や液体流体の開閉や、流量または圧力調整を行なう他のボール弁型バルブ装置に本発明を適用しても良い。

上記実施例で示した流体（ＥＧＲガス）の流れ方向を逆にして用いても良い。
即ち、上記の実施例では、図１の左から右へ流体（ＥＧＲガス）を流すボール弁型バルブ装置（ボール弁体４の流体上流側にシート部材５を配置するボール弁型バルブ装置）を示したが、逆に図１の右から左へ流体を流すボール弁型バルブ装置（ボール弁体４の流体下流側にシート部材５を配置するボール弁型バルブ装置）であっても良い。

１ ＥＧＲバルブ（ボール弁型バルブ装置）
２ ＥＧＲ流路（流体通路）
３ バルブハウジング
４ ボール弁体
４ａ ボール面
５ シート部材
５ａ シート面
５ｂ 上流側内周壁
５ｃ 下流側内周壁
６ 上流側固定部
７ 下流側固定部
８ 面圧発生手段
９ 上流側筒状シール部材
１０ 下流側筒状シール部材

Claims (4)

1. 内部に流体通路（２）を形成するバルブハウジング（３）と、
   球面の一部で構成されて外側へ膨出するボール面（４ａ）を有し、前記流体通路（２）内で回動駆動されるボール弁体（４）と、
   このボール弁体（４）より流体上流側の前記流体通路（２）内に配置され、球面の一部で構成されて前記ボール面（４ａ）と曲率が一致して凹むシート面（５ａ）を有する円環状のシート部材（５）とを備え、
   前記ボール弁体（４）のボール面（４ａ）と前記シート部材（５）のシート面（５ａ）とが環状に当接して前記流体通路（２）を閉塞するボール弁型バルブ装置（１）において、
   （ａ）前記バルブハウジング（３）は、前記シート部材（５）の流体上流側において前記シート部材（５）の流体上流側への移動を阻止する上流側固定部（６）と、前記シート部材（５）の流体下流側において前記シート部材（５）の流体下流側への移動を阻止する下流側固定部（７）とを備え、
   （ｂ）前記上流側固定部（６）と前記下流側固定部（７）との間の流体の流れ方向に沿う寸法をＬ１、
   前記シート部材（５）の流体の流れ方向に沿う長さ寸法をＬ２とした場合に、
   Ｌ１＞Ｌ２の関係に設けられ、
   （ｃ）前記上流側固定部（６）と前記シート部材（５）の間には、前記シート部材（５）を前記ボール弁体（４）に向けて付勢する面圧発生手段（８）が設けられ、
   （ｄ）前記シート部材（５）が配置される部位における前記流体通路（２）の内径寸法をＲ１、
   前記シート部材（５）の外径寸法をＲ２とした場合に、
   Ｒ１＞Ｒ２の関係に設けられ、
   （ｅ）前記上流側固定部（６）の内周縁には、筒状を呈して可撓変形可能な上流側筒状シール部材（９）が固定され、
   この上流側筒状シール部材（９）の流体上流側は、前記上流側固定部（６）の内周縁と全周に亘ってシールされ、
   前記上流側筒状シール部材（９）の流体下流側は、前記シート部材（５）の上流側内周壁（５ｂ）内に挿し入れられて、この挿し入れられた部分が前記上流側内周壁（５ｂ）に全周に亘って当接し、
   （ｆ）前記下流側固定部（７）の内周縁には、筒状を呈して可撓変形可能な下流側筒状シール部材（１０）が固定され、
   この下流側筒状シール部材（１０）の流体下流側は、前記下流側固定部（７）の内周縁と全周に亘ってシールされ、
   前記下流側筒状シール部材（１０）の流体上流側は、前記シート面（５ａ）の外周側に形成された前記シート部材（５）の下流側内周壁（５ｃ）内に挿し入れられ、この挿し入れられた部分が前記下流側内周壁（５ｃ）に全周に亘って当接することを特徴とするボール弁型バルブ装置。
2. 請求項１に記載のボール弁型バルブ装置（１）において、
   前記上流側筒状シール部材（９）および前記下流側筒状シール部材（１０）は、可撓変形可能な樹脂部材によって設けられ、
   この樹脂部材の変形によって、前記シート部材（５）が前記流体通路（２）の内壁に対して径方向へ変位可能に支持されることを特徴とするボール弁型バルブ装置。
3. 請求項２に記載のボール弁型バルブ装置（１）において、
   このボール弁型バルブ装置（１）は、エンジンの排気ガスを吸気側へ戻すＥＧＲバルブであり、
   前記上流側筒状シール部材（９）および前記下流側筒状シール部材（１０）を成す前記樹脂部材は、フッ素系ゴムであることを特徴とするボール弁型バルブ装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のボール弁型バルブ装置（１）は、流体の流れ方向を逆にして用いられることを特徴とするボール弁型バルブ装置。

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