WO2014148126A1

WO2014148126A1 - 流量制御弁

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Publication number: WO2014148126A1
Application number: PCT/JP2014/052397
Authority: WO
Inventors: 信吾村上; 淳一郎鬼形; 希志郎永井
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-09-25
Also published as: JP6313801B2; JP2018044550A; JP2019148341A; JP2016188702A; DE112014001515B4; US9670825B2; JPWO2014148126A1; JP6846083B2; JP5918440B2; CN105074301B; JP6850062B2; US20160010536A1; DE112014001515T5; CN105074301A

Abstract

　円筒状の弁体３について、暖房熱交換器向けの第１開口部Ｍ１とオイルクーラ向けの第２開口部Ｍ２とを弁体３の軸方向に並列に配置し、ラジエータ向けの第３開口部Ｍ３を、第１開口部Ｍ１又は第２開口部Ｍ２に対して弁体３の外周上異なる周方向位置であって少なくとも一部が軸方向において重合するように配置した。

Description

流量制御弁

　本発明は、例えば自動車用冷却水の流量制御に供する流量制御弁に関する。

　例えば自動車用冷却水の流量制御に適用される従来の流量制御弁としては、例えば以下の特許文献１に記載されたようなものが知られている。

　すなわち、この流量制御弁は、ラジエータに接続される第１排出口と暖房熱交換器に接続される第２排出口とオイルクーラに接続される第３排出口とが軸方向に沿って並列に設けられた円筒状のハウジングと、該ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置（位相）に応じて前記各排出口との重合状態が変化する第１～第３開口部を有する筒状の弁体と、から構成され、電動モータにより車両運転状態に応じて前記弁体の回転位置が制御されることで、冷却水の分配先及び流量を制御する。

特表２０１０－５０７７６２号公報

　しかしながら、前記従来の流量制御弁では、前記各排出口が軸方向に並列に配置された構成となっているため、弁全体の大型化を招来してしまうという問題があった。

　本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたもので、弁全体の小型化を図り得る流量制御弁を提供することを目的としている。

　本発明は、横断面ほぼ円形の弁体収容部に設けられ、冷却水の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部と径方向から連通して当該弁体収容部内の冷却水の導入又は排出に供する第１～第３連通口とを有するハウジングと、前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記第１～第３連通口との重合状態が変化する第１～第３開口部を有するほぼ筒状の弁体と、前記弁体の回転位置を制御するアクチュエータと、を備え、前記第１開口部及び第２開口部が、前記弁体の外周面において軸方向に並列配置され、前記第３開口部が、前記第１開口部又は第２開口部に対し前記弁体の外周上において異なる周方向位置であって少なくとも一部が軸方向に重合するように設けられたことを特徴としている。

　なお、前記自動車用冷却水は、本発明の適用例の１つであって、これに限定されるものではなく、いかなる流体にも適用可能である。

　本発明によれば、第１、第２連通口（第１、第２開口部）と第３連通口（第３開口部）とが軸方向において重合するように構成されていることで、弁の軸方向の小型化を図ることができる。

本発明に係る流量制御弁の第１実施形態を表した自動車用冷却水の循環系のシステム構成図である。本発明に係る流量制御弁の分解斜視図である。図２に示す流量制御弁の正面図である。図３のＡ－Ａ線断面図である。図３のＢ－Ｂ線断面図である。図２に示すフェールセーフ装置の縦断面図である。図２に示す弁体単体を表した斜視図であって、（ａ）～（ｃ）はそれぞれ別の視点から見た状態を示す図である。本発明に係る流量制御弁の作動状態の説明する図であって、（ａ）は第２排出口のみが連通した状態、（ｂ）は全ての排出口が非連通となる状態、（ｃ）は第１排出口のみが連通した状態、（ｄ）は第１、第２排出口が連通した状態、（ｅ）は全ての排出口が連通した状態を示す弁体収容部の展開図である。本発明に係る流量制御弁の第２実施形態を表した自動車用冷却水の循環系のシステム構成図である。本発明に係る流量制御弁の第３実施形態を表した自動車用冷却水の循環系のシステム構成図である。

　以下、本発明に係る流量制御弁の各実施形態を図面に基づき説明する。なお、下記各実施形態では、本発明に係る流量制御弁を従来と同様の自動車用冷却水（以下、単に「冷却水」と略称する。）の循環系に適用したものを例に説明する。
〔第１実施形態〕
　図１～図８は本発明に係る流量制御弁の第１実施形態を示し、この流量制御弁ＣＶは、図１に示すように、エンジンＥＧのシリンダヘッドＣＨの側部に配設され、ウォータポンプＷＰによって加圧され前記シリンダヘッドＣＨ内を通流した冷却水を、第１～第３配管Ｌ１１～Ｌ１３を介して暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤ側へとそれぞれ分配すると共に、その各流量を制御するものであって、図２～図４に示すように、前記シリンダヘッドＣＨへの反取付側となる一端側に幅方向へと延出する横断面長円状の減速機構収容部１４が形成され、該減速機構収容部１４の幅方向一端側に偏倚するかたちでその内側面にほぼ円筒状の弁体収容部１３が接続されてなるハウジング１と、前記弁体収容部１３と前記減速機構収容部１４の間に挿通配置され、前記両部１３，１４間に配設された軸受６によって回転自在に支持された回転軸２と、該回転軸２の一端部に一体回転可能に取付固定され、前記弁体収容部１３内において回転自在に収容されたほぼ円筒状の弁体３と、前記弁体収容部１３に対して並列に、かつ、その出力軸４ｂが前記減速機構収容部１４の幅方向他端側の内部へと臨むようなかたちで当該減速機構収容部１４の内側面に取付固定され、前記弁体３を駆動する電動モータ４と、該電動モータ４の出力軸４ｂと前記回転軸２との間に介装され、電動モータ４の出力軸４ｂの回転速度を減速して回転軸２へと伝達する減速機構５と、から主として構成されている。

　前記ハウジング１は、アルミニウム合金材料により鋳造されてなるもので、主として前記弁体収容部１３を構成する第１ハウジング１１と、主として前記減速機構収容部１４を構成する第２ハウジング１２と、から構成され、当該両ハウジング１１，１２がその外周縁部に嵌着されるコ字形状の複数のクリップ７によって挟持固定されている。

　前記第１ハウジング１１は、その一端側に、前記シリンダヘッドＣＨ内と連通して当該シリンダヘッドＣＨ内から冷却水を導入する主連通口である導入口１０が開口形成され、その外周域に設けられる第１フランジ部１１ａを介して前記シリンダヘッドＣＨに取付固定される。また、この第１ハウジング１１の他端側は、前記減速機構収容部１４を隔成する端壁１１ｂによって閉塞されると共に、当該端壁１１ｂと一体に構成される第２フランジ部１１ｃを介して前記第２ハウジング１２と接合される。なお、前記端壁１１ｂのうち幅方向一端側の領域には、前記回転軸２を挿通支持する軸挿通孔１１ｄが貫通形成され、他端側の領域には、前記電動モータ４の内端部（出力軸４ｂ側の端部）が嵌挿保持されるモータ嵌挿孔１１ｅが貫通形成されている。

　前記弁体収容部１３は、図１～図５に示すように、その外周部に、それぞれ異なった所定の内径に設定され、前記第１～第３配管Ｌ１１～Ｌ１３との接続に供するほぼ円筒状の第１～第３連通口である第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３が径方向に沿って突出形成されている。すなわち、前記暖房熱交換器ＨＴと連通する中径状の第１排出口（第１吐出口）Ｅ１と、前記オイルクーラＯＣと連通する小径状の第２排出口（第２吐出口）Ｅ２と、が弁体収容部１３の軸方向に沿って並列に隣設され、前記第１排出口Ｅ１が端壁１１ｂ側、前記第２排出口Ｅ２が導入口１０側に、それぞれ偏倚して設けられている。一方で、前記ラジエータＲＤと連通する大径状の第３排出口（第３吐出口）Ｅ３は、前記第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２とは異なる周方向位置であって、軸方向において当該第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２と重合するように設けられている。

　前記第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３には、それぞれ各基端側に円筒状の第１～第３シール保持部材Ｈ１～Ｈ３が嵌着されると共に、該第１～第３シール保持部材Ｈ１～Ｈ３の前記弁体３との対向端部に、当該各排出口Ｅ１～Ｅ３と弁体３の外周面（後述の第１～第３軸方向領域Ｘ１～Ｘ３）との間を液密にシールする円環状の第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３が、弁体３の外周面と摺接可能に配設されている。具体的には、前記各シール保持部材Ｈ１～Ｈ３の前記弁体３との対向端部の内周縁に切欠形成された第１～第３シール保持部Ｈ１ａ～Ｈ３ａ内に前記各シール部材Ｓ１～Ｓ３が嵌挿され、該各シール部材Ｓ１～Ｓ３が嵌挿された前記各シール保持部材Ｈ１～Ｈ３が、前記各排出口Ｅ１～Ｅ３の基端部にそれぞれ段差縮径状に設けられた第１～第３シール取付部Ｅ１ａ～Ｅ３ａの内周面に圧入固定されている。

　また、前記第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３の先端側には、前記図示外の各配管との接続に供する円筒状の第１～第３アダプタＡ１～Ａ３を収容保持する第１～第３アダプタ保持部Ｅ１ｂ～Ｅ３ｂが設けられ、前記各シール取付部Ｅ１ａ～Ｅ３ａの段部にそれぞれ突き当てるかたちで当該各アダプタ保持部Ｅ１ｂ～Ｅ３ｂ内へと嵌挿されることにより、前記各アダプタＡ１～Ａ３が当該各アダプタ保持部Ｅ１ｂ～Ｅ３ｂの内周面に圧入固定されている。

　なお、前記第１～第３アダプタＡ１～Ａ３は、いずれも同形状に形成されてなるもので、前記各アダプタ保持部Ｅ１ｂ～Ｅ３ｂ内に圧入固定される第１～第３被保持部Ａ１ａ～Ａ３ａと、前記第１～第３配管Ｌ１１～Ｌ１３の取付固定に供する第１～第３配管取付部Ａ１ｂ～Ａ３ｂと、から構成されている。かかる構成に基づき、前記各配管Ｌ１１～Ｌ１３は、ゴム材料等からなる可撓性を有するもので、いずれも前記各配管取付部Ａ１ａ～Ａ３ａに外嵌された状態で各外周面に巻回される図示外のバンド部材によって締結される。

　また、前記第１ハウジング１１における第３排出口Ｅ３の側部には、電気系の失陥時など弁体３を駆動できない非常時に弁体収容部１３と第３排出口Ｅ３とを連通可能にするフェールセーフ装置２０が設けられ（図１参照）、当該弁体３の不動状態であっても、ラジエータＲＤに対しては冷却水の供給を確保することで、エンジンＥＧのオーバーヒートを防ぐことが可能となっている。このフェールセーフ装置２０は、図１、図６に示すように、主としてサーモエレメント２１、弁プレート部材２２、コイルスプリング２３及びプラグ２４により構成されてなるもので、周知のワックス・ペレット型などのサーモスタットと同様の原理で作動するものである。

　具体的には、第１ハウジング１１における第３排出口Ｅ３の側部に、外端側となる一端側が外部に開口し、他端側に弁体収容部１３と連通する流入孔１５ａが貫通形成された円筒状のバルブ収容部１５が隣設されると共に、該バルブ収容部１５の側部に、前記第３排出口Ｅ３と連通する流出孔１５ｂが貫通形成されている。前記バルブ収容部１５の一端側開口部は前記プラグ２４によって閉塞され、当該バルブ収容部１５の他端側には、前記流出孔１５ｂよりも内端側の軸方向位置に、段差状に縮径形成されたサーモ収容部１５ｃが設けられていて、該サーモ収容部１５ｃ内に、前記サーモエレメント２１が収容配置されている。そして、前記サーモ収容部１５ｃの流出孔１５ｂ側の開口を閉塞するように前記弁プレート部材２２が配置されると共に、この弁プレート部材２２とプラグ２４との間にコイルスプリング２３が弾装され、所定温度を超えると前記サーモエレメント２１内部に充填されたワックスが膨張することによってロッド２１ａが突出作動し、これによって弁プレート部材２２がコイルスプリング２３の付勢力に抗して押し退けられることで、前記流入孔１５ａと流出孔１５ｂとが連通するようになっている。なお、かかる温度上昇のほか、冷却水の圧力が所定圧力を超えた場合にも、弁プレート部材２２がコイルスプリング２３の付勢力に抗して押し退けられることにより、前記流入孔１５ａと流出孔１５ｂとが連通するようになっている。

　前記第２ハウジング１２は、図２～図４に示すように、前記第１ハウジング１１と対向する一端側が開口する横断面コ字状に形成されてなるもので、この開口部が前記第２フランジ部１１ｃの外周縁に立設された凸部と嵌合することによって第１ハウジング１１と接続され、前記減速機構収容部１４が構成されるようになっている。なお、前記両ハウジング１１，１２の接合に際しては、前記第１ハウジング１１の凸部と前記第２ハウジング１２の開口部との間に環状のシール部材ＳＬが介装されることによって、減速機構収容部１４内が液密に保持される構成となっている。

　前記回転軸２は、その軸方向中間部に設けられる軸受部２ａを介して前記軸挿通孔１１ｄ内に収容配置される前記軸受６によって回転自在に支持される。また、この回転軸２の一端部は、前記軸受部２ａとほぼ同径に設定されて前記弁体３の取付固定に供する弁体取付部２ｂとして構成されると共に、他端部が、前記軸受部２ａに対し比較的小径に形成されて前記減速機構５のうち後述する第３ギヤＧ３の取付固定に供するギヤ取付部２ｃとして構成されている。さらに、前記軸受部２ａと前記弁体取付部２ｂの間は、段差状に拡径した大径状のシール部２ｄとして構成され、このシール部２ｄの外周には１対の第１、第２シールリングＲ１，Ｒ２が直列に配設され、これら両シールリングＲ１，Ｒ２によって、弁体収容部１３内の冷却水の減速機構収容部１４内への流入が抑止されている。

　ここで、前記各シールリングＲ１，Ｒ２については、それぞれ各外周面にいわゆるフッ素樹脂加工など、摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減する低摩擦処理が施されていることが望ましい。これにより、前記回転軸２の摺動抵抗の低減化が図れ、電動モータ４の消費電力を低減に供される。

　なお、前記シール部２ｄにおける前記両シールリングＲ１，Ｒ１間は、第１ハウジング１１の軸挿通孔１１ｄに対し径方向に貫通形成されたドレン孔１１ｆに臨む構成となっていて、このドレン孔１１ｆによって、弁体収容部１３側から第１シールリングＲ１によるシール部を超えて前記両シールリングＲ１，Ｒ２間に漏出した冷却水が外部へと排出可能となっている。

　前記弁体３は、図２、図４及び図７に示すように、その軸方向一端が、前記第１ハウジング１１の導入口１０からの冷却水をその内周側空間内に取り込む流入口３ａとして開口形成され、他端が端壁３ｂにより閉塞されている。そして、この弁体３の軸心に相当する端壁３ｂの中央部には、前記回転軸２への取付に供する筒状の軸固定部３ｃが軸方向に沿って貫通形成され、この軸固定部３ｂに一体に設けられる金属製のインサート部材３ｄを介して回転軸２の弁体取付部２ｂ外周に圧入固定されるようになっている。

　また、前記弁体３は、約１８０°の角度範囲内で回動することによって機能するもので、その軸方向及び周方向の各領域に応じて異形に形成されている。すなわち、この弁体３の前記第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２に臨む第１半周領域Ｄ１では、その軸方向他端側（前記端壁３ｂ側）の第１軸方向領域Ｘ１における前記第１排出口Ｅ１と同一の軸方向中心となる第１軸方向位置Ｐ１に、軸方向にて前記第１排出口Ｅ１と過不足なく重合する軸方向幅に設定された長孔形状の第１開口部Ｍ１が周方向に沿って設けられ、その軸方向他端側（前記導入口１０側）の第２軸方向領域Ｘ２における前記第２排出口Ｅ２と同一の軸方向中心となる第２軸方向位置Ｐ２に、軸方向にて前記第２排出口Ｅ２と過不足なく重合する軸方向幅に設定された円形状の第２真円開口部Ｍ２ａ及び長孔形状の第２長円開口部Ｍ２ｂによって構成される第２開口部Ｍ１が設けられている。一方、前記弁体３の前記第３排出口Ｅ３に臨む第２半周領域Ｄ２では、その軸方向中間部に存する第３軸方向領域Ｘ３における前記第３排出口Ｅ３と同一の軸方向中心となる第３軸方向位置Ｐ３に、前記第３排出口と過不足なく重合する円形状の第３開口部Ｍ３が設けられている。そして、前記第１～第３軸方向領域Ｘ１～Ｘ３は、いずれも縦断面が球面状、すなわち同一の曲率Ｃを有する曲面状であって、かつ、当該曲率Ｃが前記弁体３の回転半径と同一となるように構成されている。

　ここで、前記第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３の各形状及び周方向位置は、弁体３の回動に伴い図８に示した後述する第１～第５状態の順に前記第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３との連通状態が切り替わるように設定され、かかる設定とすることによって、弁体３の周長、すなわち当該弁体３の外径を最小化が実現されている。

　また、前記弁体３は、前記第１～第３軸方向領域Ｘ１～Ｘ３がそれぞれ球面形状となるように構成されていることで、前記各半周領域Ｄ１，Ｄ２の境界部には、それぞれ段差部３ｅ，３ｅが形成されている。これにより、当該弁体３を回動させるにあたって、前記各段差部３ｅ，３ｅをいわゆるストッパとして回転規制を行うことが可能となる。これら各段差部３ｅ，３ｅは前記弁体３の構成にあたって必然的に設けられるものであり、これを利用することで、前記ストッパを別途設ける必要もなく、コスト低減等に供される。

　前記電動モータ４は、図２、図４に示すように、その外装たるモータハウジング４ａの内端部（出力軸４ｂ側の端部）が前記モータ嵌挿孔１１ｅへと嵌挿されることにより、第１ハウジング１１に取付固定されている。そして、この電動モータ４は、車載の電子コントローラ（ＥＣＵ）８により駆動制御され、車両運転状態に応じて前記弁体３を回動制御することにより、前記ラジエータＲＤ等に対しての冷却水の適切な分配を実現する。

　前記減速機構５は、電動モータ４の出力軸４ｂの外周に一体回転可能に固定され、その外周に所定の第１歯部Ｇ１ａが形成された円形状の駆動ギヤである第１ギヤＧ１と、第１ハウジング１１の幅方向中間位置に回転自在に支持される支持軸９の外周に一体回転可能に固定され、その外周に前記第１歯部Ｇ１ａと噛合可能な所定の第２歯部Ｇ２ａが形成された円形状の中間ギヤである第２ギヤＧ２と、前記回転軸２のギヤ取付部２ｃの外周に一体回転可能に固定され、その外周に前記第２歯部Ｇ２ａと噛合可能な所定の第３歯部Ｇ３ａが形成されたほぼ半円形状の従動ギヤである第３ギヤＧ３と、によって構成されている。かかる構成から、前記第１ギヤＧ１により伝達される電動モータ４の駆動力に基づいて第２ギヤＧ２が回転駆動され、該第２ギヤＧ１により伝達される駆動力でもって第３ギヤＧ３が所定角度範囲で回動することとなる。この際、前記第３ギヤＧ３については、その周方向各端が前記端壁１１ｂにおける第２ハウジング１２との対向面に突出形成された円弧状のストッパ部１１ｇと当接することによって、それ以上の回動が規制されるようになっている。

　以下、本実施形態に係る流量制御弁の具体的な作動状態を、図８に基づいて説明する。なお、当該説明にあたって、図８では、弁体３の第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３については破線で示す一方、第１ハウジング１１の第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３についてはハッチングを施し、当該両者Ｅ１～Ｅ３，Ｍ１～Ｍ３が連通した状態を塗り潰して表示することにより、便宜上、前記各排出口Ｅ１～Ｅ３と前記各開口部Ｍ１～Ｍ３の相対的な識別を図っている。

　すなわち、前記流量制御弁においては、車両運転状態に基づいて演算され、出力される前記電子コントローラ８からの制御電流により電動モータ４が駆動制御されることで、前記車両運転状態に応じて前記排出口Ｅ１～Ｅ３と前記各開口部Ｍ１～Ｍ３の相対関係が以下の状態となるように、弁体３の回転位置（位相）が制御されることとなる。

　図８（ａ）に示す第１状態では、第２開口部Ｍ２（Ｍ２ａ）のみが連通状態となって、第１、第３開口部Ｍ１，Ｍ３については非連通状態となる。よって、当該第１状態では、かかる連通状態に基づいて、第２排出口Ｅ２から第２配管Ｌ２を通じてオイルクーラＯＣに対してのみ冷却水が供給され、前記両者Ｅ２，Ｍ２をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

　前記第１状態の後、図８（ｂ）に示す第２状態では、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３のいずれもが前記各排出口Ｅ１～Ｅ３に対して非連通状態となる。これによって、当該第２状態では、暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤのいずれに対しても冷却水が供給されないこととなる。

　前記第２状態の後、図８（ｃ）に示す第３状態では、第１開口部Ｍ１のみが連通状態となり、第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３については非連通状態となる。よって、当該第３状態では、かかる連通状態に基づいて、第１排出口Ｅ１から第１配管Ｌ１１を通じて暖房熱交換器ＨＴに対してのみ冷却水が供給され、前記両者Ｅ１，Ｍ１をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

　前記第３状態の後、図８（ｄ）に示す第４状態では、第３開口部Ｍ３のみが非連通状態となって、第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２（Ｍ２ｂ）については連通状態となる。よって、当該第４状態では、かかる連通状態に基づいて、第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２から第１、第２配管Ｌ１１，Ｌ１２を通じてそれぞれ暖房熱交換器ＨＴ及びオイルクーラＯＣに対して冷却水が供給され、当該両者Ｅ１～Ｅ２，Ｍ１～Ｍ２をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

　前記第４状態の後、図８（ｅ）に示す第５状態では、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３のいずれもが前記各排出口Ｅ１～Ｅ３に対して連通状態となる。よって、当該第５状態では、暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤのいずれに対しても冷却水が供給され、これら両者Ｅ１～Ｅ３，Ｍ１～Ｍ３をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

　以上のことから、本実施形態に係る流量制御弁では、前記弁体３において、前記第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３の１つである第３開口部Ｍ３と、残余の第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２とが軸方向において重合するように構成されていることから、弁体３の軸方向の小型化が可能となり、これによって、弁全体のコンパクト化を実現することができる。

　特に、本実施形態では、比較的軸方向幅の小さい第１開口部Ｍ１と第２開口部Ｍ２とが軸方向に並列に配置され、相対的に軸方向幅の最も大きい第３開口部Ｍ３が前記第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２に対し軸方向において重合する構成となっていることから、弁体３の軸方向の小型化に基づく弁全体のコンパクト化をより効率的に実現することができる。

　加えて、本実施形態の場合においては、前記各開口部Ｍ１～Ｍ３の外周域、すなわち前記各排出口Ｅ１～Ｅ３に配設される前記各シール部材Ｓ１～Ｓ３と摺接する前記各軸方向領域Ｘ１～Ｘ３が全て同一の球面状（相互に同一の曲率Ｃ及び回転半径からなる曲面状）に形成されていることで、複雑な構成を伴うことなく極めて簡素な構成をもって、円環状の前記各シール部材Ｓ１～Ｓ３に対しての前記各開口部Ｍ１～Ｍ３の外周域たる前記各軸方向領域Ｘ１～Ｘ３の接触線圧の均一化が図れ、前記各シール部材Ｓ１～Ｓ３に対する良好な密着性を確保することができる。この結果、当該各シール部における冷却水のリークを最小限に抑えることができ、冷却水の適切な流量制御に供される。

　さらに、本実施形態の場合には、前述のように、前記弁体３における前記各開口部Ｍ１～Ｍ３の配置構成等が、作動状態における前記各排出口Ｅ１～Ｅ３との連通状態が前記第１～第５状態の順に遷移するように構成されることで、当該弁体３の外径が最小に設定され、これによって前記軸方向のみならず、径方向についての小型化も図れ、弁全体のさらなる小型化に寄与できる。

　また、前記第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３については、周方向に沿った長円孔として連続的に形成したことにより、短いスパンで真円孔を多数設ける場合と比べて、当該各開口部Ｍ２，Ｍ３を効率的に形成することができ、製造コストの低減化に供される。

　さらに、前記第２開口部Ｍ２については、前記第２真円開口部Ｍ２ａと前記第２長円開口部Ｍ２ｂでもって、開口部を周方向に複数設ける構成としたことで、流路の構成に不要な開口面積を低減することができ、これによって、弁体３の剛性低下を抑制することが可能となっている。
〔第２実施形態〕
　図９は本発明に係る流量制御弁の第２実施形態を示したものであって、前記第１実施形態における冷却水の循環系の構成を変更したものである。なお、本実施形態においても、流量制御弁ＣＶ自体の構成については前記第１実施形態と同様であることから、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付すことにより、具体的な説明については省略する。

　すなわち、本実施形態では、前記流量制御弁ＣＶが、前記暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤを介して流れて来る冷却水の流路である第１～第３配管Ｌ２１～Ｌ２３とウォータポンプＷＰとの間に配設され、前記第１～第３配管Ｌ２１～Ｌ２３からの冷却水の合流量を制御することによって、前記暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤにおける各流量を制御している。

　したがって、本実施形態の場合、ウォータポンプＷＰと流量制御弁ＣＶとが隣接配置されることから一体成形が可能であるというメリットがある。また、上記構成により、流量制御弁ＣＶへと導入される冷却水の圧力が前記第１実施形態に対して低くなることから、前記各軸方向領域Ｘ１～Ｘ３に対する前記各シール部材Ｓ１～Ｓ３及び前記軸挿通孔１１ｄ対する第１シールリングＲ１の各シール性に係る線圧を低く設定することが可能となり、特に始動時の応答性が良好になると共に、電動モータ４の小型化や前記各シールの簡素化にも供される。
〔第３実施形態〕
　図１０は本発明に係る流量制御弁の第２実施形態を示したものであって、前記第１実施形態における冷却水の循環系の構成を変更したものである。なお、本実施形態においても、流量制御弁ＣＶ自体の構成については前記第１実施形態と同様であることから、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付すことにより、具体的な説明については省略する。

　すなわち、本実施形態では、前記流量制御弁ＣＶが、ウォータポンプＷＰとエンジンＥＧとの間に配設され、ウォータポンプＷＰにより加圧された冷却水を第１～第３配管Ｌ３１～Ｌ３３を介してエンジンＥＧのシリンダヘッドＣＨ及びシリンダブロックＣＢへそれぞれ分配すると共に、その各流量を制御している。

　したがって、本実施形態の場合も、ウォータポンプＷＰと流量制御弁ＣＶとが隣接配置されることで、一体成形が可能になるメリットがある。さらに、本実施形態では、エンジンＥＧの部位の中でも比較的温度が高く高冷却を必要とするシリンダヘッドＣＨへと分配する第１配管Ｌ３１と、シリンダボアの上下で要求温度の異なるシリンダブロックＣＢへと分配する第２、第３配管Ｌ３２，Ｌ３３とを備えるため、エンジンＥＧの適正な温度制御にも供される。

　本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば本発明の特徴とは直接関係しない電動モータ４から弁体３への駆動力の伝達手段（伝達経路）やハウジング１の形状などの細部の具体的構成は勿論、本発明の特徴に関係する、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３の大きさや、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３の形状、数量及び配置（周方向位置）などの具体的構成についても、前記作用効果を奏し得る形態であれば、例えば搭載する車両などの適用対象の仕様等に応じて自由に変更可能である。

　また、本実施形態では、前記流量制御弁の適用の一例として、冷却水の循環系への適用例について説明したが、前記流量制御弁は、当該冷却水のみならず、例えば潤滑油など様々な流体について適用可能であることは言うまでもない。

　以下、前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

　（ａ）請求項１～３に記載の流量制御弁において、
　前記第３開口部は、軸方向において前記第１開口部側に偏倚して設けられたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｂ）請求項１～３に記載の流量制御弁において、
　前記第１～第３開口部は、前記弁体の周方向に沿って延設された円形孔又は長孔として構成されたことを特徴とする流量制御弁。

　特に、前記長孔として連続的に形成することにより、円形孔を複数形成する場合と比べて、製造コストの低減化に供される。

　（ｃ）請求項１～３に記載の流量制御弁において、
　前記第１～第３開口部の少なくとも１つは周方向沿って複数設けられたことを特徴とする流量制御弁。

　かかる構成とすることで、流路の構成に不要な開口面積を低減でき、弁体の剛性低下の抑制に供される。

　（ｄ）請求項１に記載の流量制御弁において、
　前記第３連通口に対する前記第３開口部の最大開口面積は、前記第１、第２連通口に対する前記第１、第２開口部の最大開口面積よりも大きく形成されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｅ）前記（ｄ）に記載の流量制御弁において、
　少なくとも前記第３連通口は、前記第１、第２連通口に対し、前記弁体の軸心を挟んで反対側に配置されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｆ）前記（ｄ）に記載の流量制御弁において、
　前記第１開口部はオイルクーラ又は暖房熱交換器の一方と接続される連通口に連通すると共に、前記第２開口部は前記オイルクーラ又は暖房熱交換器の他方と接続される連通口に連通し、
　前記第３開口部はラジエータに接続される連通口と連通する構成としたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｇ）前記（ｆ）に記載の流量制御弁において、
　前記第２連通口に対する前記第２開口部の最大開口面積は、前記第１連通口に対する前記第１開口部の最大開口面積よりも大きく形成されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｈ）請求項１に記載の流量制御弁において、
　前記第１開口部は前記オイルクーラと接続される連通口と連通すると共に、
　前記第２開口部は前記暖房熱交換器と接続される連通口と連通することを特徴とする流量制御弁。

　（ｉ）請求項２又は３に記載の流量制御弁において、
　前記弁体は、軸方向一端側に前記導入口からの冷却水が流入する流入口が形成されて他端側が閉塞されるように構成されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｊ）請求項１～３に記載の流量制御弁において、
　前記弁体は、前記第１～第３開口部の周域が球面状に形成されたことを特徴とする流量制御弁。

　かかる構成とすることで、前記各連通口等における安定したシール性の確保に供される。

　（ｋ）前記（ｊ）に記載の流量制御弁において、
　前記第１～第３開口部の各球面部は、その曲率がほぼ同一に設定されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｌ）前記（ｊ）に記載の流量制御弁において、
　前記第１～第３開口部の各球面部は、その回転半径がほぼ同一に設定されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｍ）前記（ｊ）に記載の流量制御弁において、
　前記各連通口の開口縁は環状のシール部材によって液密にシールされたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｎ）請求項１に記載の流量制御弁において、
　前記前記第１開口部のみが前記第１連通口と連通し、前記第２、第３開口部と前記第２、第３連通口とはそれぞれ非連通となる第１状態と、
　前記第１～第３開口部と前記第１～第３連通口とがいずれも非連通となる第２状態と、
　前記第２開口部のみが前記第２連通口と連通し、前記第１、第３開口部と前記第１、第３連通口とはそれぞれ非連通となる第３状態と、
　前記第１、第２開口部がそれぞれ前記第１、第２連通口と連通し、前記第３開口部のみが前記第３連通口と非連通となる第４状態と、
　前記第１～第３開口部の全てが前記第１～第３連通口と連通する第５状態と、
　を備えたことを特徴する流量制御弁。

　（ｏ）前記（ｎ）に記載の流量制御弁において、
　前記第１～第５状態は、前記弁体の回転に基づいて連続的に遷移するように構成されたことを特徴とする流量制御弁。

　（ｐ）前記（ｎ）に記載の流量制御弁において、
　前記第１状態から前記第２状態へ移行した後、該第２状態から前記第３状態へと移行し、該第３状態から前記第４状態へ移行した後、該第４状態から前記第５状態へと移行するように構成されたことを特徴とする流量制御弁。

　かかる順序で状態変化するように構成することにより、弁自体の外径を最小に設定することができ、弁のさらなる小型化に寄与することができる。

　（ｑ）請求項１～３に記載の流量制御弁において、
　前記アクチュエータは、電動モータにより構成されたことを特徴とする流量制御弁。

１…ハウジング
３…弁体
４…電動モータ（アクチュエータ）
１３…弁体収容部
１０…導入口
Ｅ１～Ｅ３…第１～第３排出口
Ｍ１～Ｍ３…第１～第３開口部

Claims

　横断面ほぼ円形の弁体収容部に設けられ、冷却水の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部と径方向から連通して当該弁体収容部内の冷却水の導入又は排出に供する第１～第３連通口とを有するハウジングと、
　前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記第１～第３連通口との重合状態が変化する第１～第３開口部を有するほぼ筒状の弁体と、
　前記弁体の回転位置を制御するアクチュエータと、
　を備え、
　前記第１開口部及び第２開口部が、前記弁体の外周面において軸方向に並列配置され、
　前記第３開口部が、前記第１開口部又は第２開口部に対し前記弁体の外周上において異なる周方向位置であって少なくとも一部が軸方向に重合するように設けられたことを特徴とする流量制御弁。
　前記第３開口部は、軸方向において前記第１開口部側に偏倚して設けられたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
　前記第１～第３開口部は、前記弁体の周方向に沿って延設された長孔又は円形孔によって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
　前記第１～第３開口部の少なくとも１つは、周方向に沿って複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
　前記弁体は、前記第１～第３開口部の周域が球面状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
　前記第１～第３開口部の各球面部は、その曲率がほぼ同一に設定されたことを特徴とする請求項５に記載の流量制御弁。
　前記第１～第３開口部の各球面部は、その回転半径がほぼ同一に設定されたことを特徴とする請求項５に記載の流量制御弁。
　前記各連通口の開口縁は環状のシール部材によって液密にシールされたことを特徴とする請求項５に記載の流量制御弁。
　前記アクチュエータは、電動モータにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
　横断面ほぼ円形の弁体収容部内に冷却水を導入する導入口と、外部から接続される各配管と連通して前記弁体収容部内の冷却水の吐出に供する第１～第３吐出口とを有するハウジングと、
　前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記第１～第３吐出口との重合状態が変化する第１～第３開口部を有するほぼ筒状の弁体と、
　前記弁体の回転位置を制御するアクチュエータと、
　を備え、
　前記第１開口部及び第２開口部が、前記弁体の外周面において軸方向に並列配置され、
　前記第３開口部が、前記第１開口部又は第２開口部に対し前記弁体の外周上において異なる周方向位置であって少なくとも一部が軸方向に重合するように設けられたことを特徴とする流量制御弁。
　前記第３吐出口に対する前記第３開口部の最大開口面積は、前記第１、第２吐出口に対する前記第１、第２開口部の最大開口面積よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の流量制御弁。
　少なくとも前記第３吐出口は、前記第１、第２吐出口に対し、前記弁体の軸心を挟んで反対側に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の流量制御弁。
　前記第１開口部はオイルクーラ又は暖房熱交換器の一方と接続される吐出口に連通すると共に、前記第２開口部は前記オイルクーラ又は暖房熱交換器の他方と接続される吐出口に連通し、
　前記第３開口部はラジエータに接続される吐出口と連通する構成としたことを特徴とする請求項１１に記載の流量制御弁。
　前記第２吐出口に対する前記第２開口部の最大開口面積は、前記第１吐出口に対する前記第１開口部の最大開口面積よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の流量制御弁。
　前記第１開口部は前記オイルクーラと接続される吐出口と連通すると共に、
　前記第２開口部は前記暖房熱交換器と接続される吐出口と連通することを特徴とする請求項１０に記載の流量制御弁。
　前記弁体は、軸方向一端側に前記導入口からの冷却水が流入する流入口が形成されて他端側が閉塞されるように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の流量制御弁。
　前記前記第１開口部のみが前記第１吐出口と連通し、前記第２、第３開口部と前記第２、第３吐出口とはそれぞれ非連通となる第１状態と、
　前記第１～第３開口部と前記第１～第３吐出口とがいずれも非連通となる第２状態と、
　前記第２開口部のみが前記第２吐出口と連通し、前記第１、第３開口部と前記第１、第３吐出口とはそれぞれ非連通となる第３状態と、
　前記第１、第２開口部がそれぞれ前記第１、第２吐出口と連通し、前記第３開口部のみが前記第３吐出口と非連通となる第４状態と、
　前記第１～第３開口部の全てが前記第１～第３吐出口と連通する第５状態と、
　を備えたことを特徴する請求項１０に記載の流量制御弁。
　前記第１～第５状態は、前記弁体の回転に基づいて連続的に遷移するように構成されたことを特徴とする請求項１７に記載の流量制御弁。
　前記第１状態から前記第２状態へ移行した後、該第２状態から前記第３状態へと移行し、該第３状態から前記第４状態へ移行した後、該第４状態から前記第５状態へと移行するように構成されたことを特徴とする請求項１７に記載の流量制御弁。
　横断面ほぼ円形の弁体収容部内に流体を導入する導入口と、前記弁体収容部と径方向から連通して当該弁体収容部内の流体の排出に供する第１～第３排出口とを有するハウジングと、
　前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記第１～第３排出口との重合状態が変化する第１～第３開口部を有するほぼ筒状の弁体と、
　前記弁体の回転位置を制御するアクチュエータと、
　を備え、
　前記第１開口部及び第２開口部が、前記弁体の外周面において軸方向に並列配置され、
　前記第３開口部が、前記第１開口部又は第２開口部に対し前記弁体の外周上において異なる周方向位置であって少なくとも一部が軸方向に重合するように設けられたことを特徴とする流量制御弁。