流路開閉弁
【課題】流路開閉弁において、流体中に含有される塵埃等が流路内に堆積した場合にも前記流体の通過損失を所望以内に抑える弁を提供する。
【解決手段】流路開閉弁１０を構成するボディ本体１２の内部にボールバルブ１４が回動自在に設けられ、該ボールバルブ１４には、ガス流入口２２に臨む第１開口部４８と、ガス流出口２４に臨む第２開口部５０とを結ぶように貫通孔４２が形成される。この貫通孔４２は、第１開口部４８からボールバルブ１４の中心Ｃに向かって徐々に拡径するように形成されると共に、第２開口部５０から前記ボールバルブの中心Ｃに向かって徐々に拡径するように形成される。そして、貫通孔４２を流通する排気ガスに含まれた燃焼生成物Ｄが、最も拡径した第１傾斜面５２と第２傾斜面５４との接合部位近傍に堆積させる。
【解決手段】流路開閉弁１０を構成するボディ本体１２の内部にボールバルブ１４が回動自在に設けられ、該ボールバルブ１４には、ガス流入口２２に臨む第１開口部４８と、ガス流出口２４に臨む第２開口部５０とを結ぶように貫通孔４２が形成される。この貫通孔４２は、第１開口部４８からボールバルブ１４の中心Ｃに向かって徐々に拡径するように形成されると共に、第２開口部５０から前記ボールバルブの中心Ｃに向かって徐々に拡径するように形成される。そして、貫通孔４２を流通する排気ガスに含まれた燃焼生成物Ｄが、最も拡径した第１傾斜面５２と第２傾斜面５４との接合部位近傍に堆積させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路を開閉することにより該流体の流通状態を切り換える流路開閉弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を切り換えることによって前記流体の流通状態を制御する流路開閉弁が知られている。このような流路開閉弁は、弁本体の内部にボール弁が設けられ、該ボール弁の上部には連結軸が連結されると共に、その内部には、前記連結軸と直交する方向に同一径で貫通した貫通孔が形成されている。そして、連結軸を回転させることにより、ボール弁が一体的に回動し、その貫通孔が前記弁本体に形成された一対の通路を互いに連通させる。また、一対の通路の端部には、それぞれ環状の弁座部材が設けられ、ボール弁の周面に摺接しているため、該周面と通路との間を通じた流体の漏れが防止される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような流路開閉弁において、例えば、排気ガスのような燃焼生成物を含んだ流体を流通させた場合に、該燃料生成物がボールの貫通孔に対して付着し堆積し始めることにより、その流路が徐々に狭くなってしまうことがある。この場合、流路開閉弁の弁開状態において、予め設定された所望流量で流体を流通させることができず、流量の減少を招くこととなる。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、流体中に含有される塵埃等が流路内に堆積した場合にでも、前記流体を所望流量で流通させることが可能な流路開閉弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の供給・排出される一対のポートを有したボディと、前記流体の流通する貫通孔を有し前記ボディの室内に回動自在に設けられるボールバルブと、駆動部の駆動作用下に前記ボールバルブを前記室内で回動させるシャフト軸とを有し、前記シャフト軸を介して前記ボールバルブを回動させることによって一方のポートと他方のポートとの連通状態を切り換える流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブにおいて前記シャフト軸と直交する方向に貫通し、その両端部に形成された一対の開口部から前記シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径して形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、流路開閉弁を構成するボールバルブにおいて、該ボールバルブを回動させるためのシャフト軸と直交した貫通孔を備え、該貫通孔の両端部に形成された一対の開口部から該シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径するように前記貫通孔が形成される。
【０００８】
従って、例えば、流体として燃焼生成物の含まれた排気ガスの流通を流路開閉弁によって切り換える際、該燃焼生成物が貫通孔の内部に付着することとなるが、その場合でも、該燃料生成物が前記貫通孔における拡径部位に堆積させることにより、前記貫通孔における流路断面積が減少してしまうことが回避される。その結果、例えば、貫通孔内に燃焼生成物（塵埃等）が堆積した場合でも、ボールバルブが回動して一方のポートと他方のポートとが連通した弁開状態において、貫通孔を通じて排気ガスを所望流量で流通させることが可能となる。
【０００９】
また、貫通孔は、ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とを、前記中心に対して対称形状となるように形成するとよい。
【００１０】
さらに、貫通孔は、ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とを、前記中心に対して非対称形状となるように形成するとよい。
【００１１】
さらにまた、第１拡径部と第２拡径部との接合部位に、貫通孔の内周方向に突出した段差部を設け、前記段差部を、流体の流通方向と対向するように形成するとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、流路開閉弁を構成するボールバルブの貫通孔が、その両端部に形成された一対の開口部から該シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径するように形成されているため、例えば、流体として燃焼生成物（塵埃等）の含まれた排気ガスの流通を流路開閉弁によって切り換える際、貫通孔に付着する該燃焼生成物を、該貫通孔における拡径部位に堆積させることができる。その結果、堆積した燃焼生成物によって貫通孔の流路断面積が減少してしまうことが回避され、一方のポートと他方のポートとが連通した弁開状態において、前記貫通孔を通じて所望流量で排気ガス（流体）を流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁の全体縦断面図である。
【図２】図１におけるボールバルブ近傍を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る流路開閉弁の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る流路開閉弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁を示す。なお、ここでは、流路開閉弁１０が、自動車等の内燃機関から排出された排気ガスを該内燃機関に対して再循環させるためのＥＧＲ用切換バルブとして用いられる場合について説明する。
【００１７】
この流路開閉弁１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ本体１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるボールバルブ１４と、前記ボールバルブ１４の外周面に当接する第１及び第２バルブシート１６、１８と、前記ボディ本体１２の上部に設けられ、前記ボールバルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを含む。
【００１８】
このボディ本体１２の下側には、例えば、排気ガス（流体）の供給されるガス流入口２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口２４が設けられている。なお、ボディ本体１２において、ガス流入口２２とガス流出口２４とは略一直線上に設けられる。また、ボディ本体１２には、ガス流入口２２とガス流出口２４との間に連通室２６が形成され、この連通室２６の内部に略球状のボールバルブ１４が回動自在に配設される。
【００１９】
この連通室２６とガス流入口２２との間には、第１バルブシート１６が設けられ、前記第１バルブシート１６は、小径部２８と、該小径部２８と一体的且つ同軸な大径部３０とからなる。そして、小径部２８が、ボディ本体１２において、ガス流入口２２に臨み大径部３０が前記ボールバルブ１４に臨むように配設される。また、大径部３０には、ボディ本体１２との間にウェーブワッシャ３２が設けられ、前記ウェーブワッシャ３２の弾発力によって第１バルブシート１６は常にボールバルブ１４側へと付勢され、前記大径部３０によって前記ボールバルブ１４がシートされている。
【００２０】
第１バルブシート１６には、中心部にガス流入口２２と連通する第１連通孔３４が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通すると共に、該第１バルブシート１６の一端面には、ボールバルブ１４の当接する第１シート面３６が形成される。
【００２１】
一方、連通室２６とガス流出口２４との間には、リング状の第２バルブシート１８が設けられ、前記第２バルブシート１８は、前記ガス流出口２４と前記連通室２６との間に形成された環状の装着溝に装着されている。
【００２２】
第２バルブシート１８は、装着溝に対して固定若しくは回転自在に設けられ、その一端面が連通室２６に臨んでボールバルブ１４の外周面に当接し、他側面がガス流出口２４に臨むように配設されている。なお、第２バルブシート１８は、連通室２６を中心として第１バルブシート１６と同軸上に設けられる。
【００２３】
この第２バルブシート１８には、中心部にガス流出口２４と連通する第２連通孔３８が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。また、第２バルブシート１８の一端面は、ボールバルブ１４の当接する第２シート面４０が形成される。
【００２４】
ボールバルブ１４は、中心軸に直交するように一方の曲面と他方の曲面が取り除かれ、該中心軸に沿って一方の面から他方の面へと貫通する貫通孔４２の形成された球体である。そして、貫通孔４２に直交する頂部には、平面長方形状の凹部４４が形成され、後述するシャフト軸４６の端部が挿入される。
【００２５】
貫通孔４２は、ボールバルブ１４の弁開状態において、ガス流入口２２に臨む第１開口部４８と、ガス流出口２４に臨む第２開口部５０とを有し、前記第１開口部４８から第２開口部５０へと直線状に形成される。この貫通孔４２の延在方向は、ボールバルブ１４に連結されるシャフト軸４６の軸線と直交するように設定され、前記第１及び第２開口部４８、５０は、貫通孔４２を通じて流通させる排気ガスの必要流量に基づいて同一直径（通路断面積）で形成される。
【００２６】
この貫通孔４２は、第１開口部４８からボールバルブ１４の中心Ｃに向かって徐々に拡径するように所定角度傾斜した第１傾斜面（第１拡径部）５２と、第２開口部５０から前記ボールバルブ１４の中心Ｃに向かって徐々に拡径するように所定角度傾斜した第２傾斜面（第２拡径部）５４とを備える。すなわち、貫通孔４２は、第１及び第２開口部４８、５０からボールバルブ１４の中心Ｃに向かってそれぞれ所定角度で拡径した第１及び第２傾斜面５２、５４を有し、前記第１傾斜面５２と第２傾斜面５４とが交わる前記中心Ｃにおいて最も直径が大きくなるように形成される。この第１傾斜面５２の傾斜角度θ１と第２傾斜面５４の傾斜角度θ２は、貫通孔４２の軸線と平行、且つ、第１及び第２開口部４８、５０の外周を通る仮想線Ｌに対して同一となるように設定される（θ１＝θ２）。
【００２７】
すなわち、貫通孔４２の断面積は、第１及び第２開口部４８、５０が最も小さく、ボールバルブ１４の中心Ｃ側に向かって徐々に大きくなるように設定されている。
【００２８】
駆動力伝達機構２０は、ボールバルブ１４の頂部に連結されるシャフト軸４６と、前記シャフト軸４６の上端部に連結される回転ヨーク５６と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク５６を介して前記シャフト軸４６を回転駆動させる駆動源とを含む。
【００２９】
シャフト軸４６は、ボディ本体１２の内部に設けられた一組の軸受６０ａ、６０ｂによって回転自在に支持され、その下端部が断面長方形状に形成され連通室２６内においてボールバルブ１４の凹部４４に挿入される。また、シャフト軸４６の上端部は、回転ヨーク５６の略中央部に挿通されてナット６２を締め付けることによって固定されている。
【００３０】
駆動源は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力が回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６へと伝達されることにより、前記シャフト軸４６に連結されたボールバルブ１４が所定方向に回動動作する。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図１に示されるように、ボールバルブ１４の貫通孔４２がガス流入口２２及びガス流出口２４に対して直交する位置となり、第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２連通孔３４、３８がいずれも該ボールバルブ１４によって閉塞された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００３２】
上述した初期位置では、排気ガスがガス流入口２２へと供給されているが、第１バルブシート１６の第１シート面３６にボールバルブ１４が当接しているため、該第１バルブシート１６を通じて前記排気ガスの連通室２６内への流通が遮断されている。
【００３３】
先ず、図示しない駆動源が付勢されることによって回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６に回転駆動力が伝達され、貫通孔４２の第１及び第２開口部４８、５０がそれぞれガス流入口２２及びガス流出口２４に接近するようにボールバルブ１４が回転する。そして、図２に示されるように、ボールバルブ１４の回動作用下に貫通孔４２がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となることにより、前記貫通孔４２を通じてガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態となる。これにより、ガス流入口２２に供給されている排気ガスが、ボールバルブ１４の貫通孔４２を通じてガス流出口２４側へと流通して図示しない内燃機関へと導入される。
【００３４】
この際、排気ガスには、内燃機関において燃料が燃焼される際に生じた燃焼生成物Ｄが含まれており、該燃焼生成物Ｄを含んだ排気ガスが貫通孔４２を通過する際、該貫通孔４２の内壁面に対して付着することがある。この燃焼生成物Ｄは、排気ガスの流通に伴って第１傾斜面５２に沿って徐々に移動し、図２に示されるように、最も拡径した前記第１傾斜面５２と第２傾斜面５４との接合部位から堆積し始める。
【００３５】
この第１及び第２傾斜面５２、５４は、本来の貫通孔４２の通路断面積となる第１及び第２開口部４８、５０の断面積に対して大きく設定されているため、堆積した燃焼生成物Ｄによって貫通孔４２の断面積が、本来の断面積に対して小さくなることが回避される。その結果、燃焼生成物Ｄの堆積によって貫通孔４２の断面積が減少してしまうことがなく、ガス流入口２２に供給される排気ガスを、ボールバルブ１４の貫通孔４２を通じてガス流出口２４側へと所望流量で流通させることができる。すなわち、貫通孔４２において、第１及び第２開口部４８、５０より拡径した部位が、燃焼生成物Ｄを堆積させるための空間として機能する。
【００３６】
以上のように、第１の実施の形態では、ボールバルブ１４において、第１及び第２開口部４８、５０の断面積を変更することなく、該第１開口部４８と第２開口部５０とを結ぶ貫通孔４２の内部を、ボールバルブ１４の中心Ｃ側に向かって徐々に拡径するように形成することにより、前記貫通孔４２を流通する排気ガス内に含まれる燃焼生成物Ｄ等が該貫通孔４２に堆積した場合でも、該燃料生成物Ｄが拡径部位に堆積していくため、前記貫通孔４２における断面積が減少してしまうことが防止される。その結果、ガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態おいて、排気ガスを所望流量で流通させることができる。
【００３７】
次に、第２の実施の形態に係る流路開閉弁１００を図３に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る流路開閉弁１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
この第２の実施の形態に係る流路開閉弁１００では、ボールバルブ１０２の貫通孔１０４において、第１傾斜面（第１拡径部）１０６と第２傾斜面（第２拡径部）１０８の傾斜角度がそれぞれ異なるように設定され、前記第１傾斜面１０６と第２傾斜面１０８との境界部位に段差部１１０が形成されている点で、第１の実施の形態に係る流路開閉弁１０と相違している。
【００３９】
この貫通孔１０４は、該貫通孔１０４の軸線と平行で第１及び第２開口部４８、５０の外周を通る仮想線Ｌに対して第１傾斜面１０６の傾斜角度θ３が、第２傾斜面１０８の傾斜角度θ４に対して大きく設定されている（θ３＞θ４）。そして、ボールバルブ１０２の中心Ｃとなる第１傾斜面１０６と第２傾斜面１０８との接合部には段差部１１０が形成される。段差部１１０は、貫通孔１０４の軸線と直交するように形成され、第１傾斜面１０６の端部と第２傾斜面１０８の端部とを接合している。
【００４０】
そして、貫通孔１０４の第１開口部４８側から排気ガスが流通する際、第１傾斜面１０６に沿って流通した排気ガスの一部が、該第１傾斜面１０６の端部に対して貫通孔１０４の内周側へと突出した段差部１１０に当たり、該貫通孔１０４の内周側に向かいながら前記第１開口部４８側へと戻るように流通する。換言すれば、排気ガスの一部が、段差部１１０に当たることによって該段差部１１０近傍において渦流が生じることとなる。
【００４１】
以上のように、第２の実施の形態では、貫通孔１０４の内周面に、排気ガスの流通方向と直交する段差部１１０を設けることにより、該排気ガスが貫通孔１０４に沿って流通する際に前記段差部１１０近傍において渦流を発生させることができるため、前記排気ガスに含まれる燃焼生成物Ｄが前記段差部１１０近傍により一層堆積しやすくなる。換言すれば、段差部１１０近傍において、排気ガス中に含まれる燃焼生成物Ｄの堆積を促進させることができる。
【００４２】
その結果、貫通孔１０４において、燃焼生成物Ｄをボールバルブ１０２における貫通孔１０４の中心Ｃである段差部１１０近傍に好適に堆積させることができ、しかも、前記燃焼生成物Ｄを、第１及び第２開口部４８、５０に対して拡径したボールバルブ１０２の中心Ｃ近傍に堆積させることができるため、前記燃焼生成物Ｄによって前記貫通孔１０４の通路断面積が減少してしまうことが回避される。その結果、ボールバルブ１０２の貫通孔１０４を通じて排気ガスを所望流量で流通させることができる。
【００４３】
また、上述した第１及び第２の実施の形態に係る流路開閉弁１０、１００においては、貫通孔４２、１０４がボールバルブ１４、１０２の中心Ｃに向かって所定角度傾斜して拡径した第１及び第２傾斜面５２、１０６、５４、１０８を有する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、前記貫通孔４２、１０４の内周面は、例えば、前記中心Ｃに向かって断面円弧状で徐々に拡径させるようにしてもよい。
【００４４】
なお、本発明に係る流路開閉弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１００…流路開閉弁 １２…ボディ本体
１４、１０２…ボールバルブ １６…第１バルブシート
１８…第２バルブシート ２０…駆動力伝達機構
２２…ガス流入口 ２４…ガス流出口
２６…連通室 ４２、１０４…貫通孔
４６…シャフト軸 ４８…第１開口部
５０…第２開口部 ５２、１０６…第１傾斜面
５４、１０８…第２傾斜面 １１０…段差部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路を開閉することにより該流体の流通状態を切り換える流路開閉弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を切り換えることによって前記流体の流通状態を制御する流路開閉弁が知られている。このような流路開閉弁は、弁本体の内部にボール弁が設けられ、該ボール弁の上部には連結軸が連結されると共に、その内部には、前記連結軸と直交する方向に同一径で貫通した貫通孔が形成されている。そして、連結軸を回転させることにより、ボール弁が一体的に回動し、その貫通孔が前記弁本体に形成された一対の通路を互いに連通させる。また、一対の通路の端部には、それぞれ環状の弁座部材が設けられ、ボール弁の周面に摺接しているため、該周面と通路との間を通じた流体の漏れが防止される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような流路開閉弁において、例えば、排気ガスのような燃焼生成物を含んだ流体を流通させた場合に、該燃料生成物がボールの貫通孔に対して付着し堆積し始めることにより、その流路が徐々に狭くなってしまうことがある。この場合、流路開閉弁の弁開状態において、予め設定された所望流量で流体を流通させることができず、流量の減少を招くこととなる。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、流体中に含有される塵埃等が流路内に堆積した場合にでも、前記流体を所望流量で流通させることが可能な流路開閉弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の供給・排出される一対のポートを有したボディと、前記流体の流通する貫通孔を有し前記ボディの室内に回動自在に設けられるボールバルブと、駆動部の駆動作用下に前記ボールバルブを前記室内で回動させるシャフト軸とを有し、前記シャフト軸を介して前記ボールバルブを回動させることによって一方のポートと他方のポートとの連通状態を切り換える流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブにおいて前記シャフト軸と直交する方向に貫通し、その両端部に形成された一対の開口部から前記シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径して形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、流路開閉弁を構成するボールバルブにおいて、該ボールバルブを回動させるためのシャフト軸と直交した貫通孔を備え、該貫通孔の両端部に形成された一対の開口部から該シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径するように前記貫通孔が形成される。
【０００８】
従って、例えば、流体として燃焼生成物の含まれた排気ガスの流通を流路開閉弁によって切り換える際、該燃焼生成物が貫通孔の内部に付着することとなるが、その場合でも、該燃料生成物が前記貫通孔における拡径部位に堆積させることにより、前記貫通孔における流路断面積が減少してしまうことが回避される。その結果、例えば、貫通孔内に燃焼生成物（塵埃等）が堆積した場合でも、ボールバルブが回動して一方のポートと他方のポートとが連通した弁開状態において、貫通孔を通じて排気ガスを所望流量で流通させることが可能となる。
【０００９】
また、貫通孔は、ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とを、前記中心に対して対称形状となるように形成するとよい。
【００１０】
さらに、貫通孔は、ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とを、前記中心に対して非対称形状となるように形成するとよい。
【００１１】
さらにまた、第１拡径部と第２拡径部との接合部位に、貫通孔の内周方向に突出した段差部を設け、前記段差部を、流体の流通方向と対向するように形成するとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、流路開閉弁を構成するボールバルブの貫通孔が、その両端部に形成された一対の開口部から該シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径するように形成されているため、例えば、流体として燃焼生成物（塵埃等）の含まれた排気ガスの流通を流路開閉弁によって切り換える際、貫通孔に付着する該燃焼生成物を、該貫通孔における拡径部位に堆積させることができる。その結果、堆積した燃焼生成物によって貫通孔の流路断面積が減少してしまうことが回避され、一方のポートと他方のポートとが連通した弁開状態において、前記貫通孔を通じて所望流量で排気ガス（流体）を流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁の全体縦断面図である。
【図２】図１におけるボールバルブ近傍を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る流路開閉弁の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る流路開閉弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁を示す。なお、ここでは、流路開閉弁１０が、自動車等の内燃機関から排出された排気ガスを該内燃機関に対して再循環させるためのＥＧＲ用切換バルブとして用いられる場合について説明する。
【００１７】
この流路開閉弁１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ本体１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるボールバルブ１４と、前記ボールバルブ１４の外周面に当接する第１及び第２バルブシート１６、１８と、前記ボディ本体１２の上部に設けられ、前記ボールバルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを含む。
【００１８】
このボディ本体１２の下側には、例えば、排気ガス（流体）の供給されるガス流入口２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口２４が設けられている。なお、ボディ本体１２において、ガス流入口２２とガス流出口２４とは略一直線上に設けられる。また、ボディ本体１２には、ガス流入口２２とガス流出口２４との間に連通室２６が形成され、この連通室２６の内部に略球状のボールバルブ１４が回動自在に配設される。
【００１９】
この連通室２６とガス流入口２２との間には、第１バルブシート１６が設けられ、前記第１バルブシート１６は、小径部２８と、該小径部２８と一体的且つ同軸な大径部３０とからなる。そして、小径部２８が、ボディ本体１２において、ガス流入口２２に臨み大径部３０が前記ボールバルブ１４に臨むように配設される。また、大径部３０には、ボディ本体１２との間にウェーブワッシャ３２が設けられ、前記ウェーブワッシャ３２の弾発力によって第１バルブシート１６は常にボールバルブ１４側へと付勢され、前記大径部３０によって前記ボールバルブ１４がシートされている。
【００２０】
第１バルブシート１６には、中心部にガス流入口２２と連通する第１連通孔３４が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通すると共に、該第１バルブシート１６の一端面には、ボールバルブ１４の当接する第１シート面３６が形成される。
【００２１】
一方、連通室２６とガス流出口２４との間には、リング状の第２バルブシート１８が設けられ、前記第２バルブシート１８は、前記ガス流出口２４と前記連通室２６との間に形成された環状の装着溝に装着されている。
【００２２】
第２バルブシート１８は、装着溝に対して固定若しくは回転自在に設けられ、その一端面が連通室２６に臨んでボールバルブ１４の外周面に当接し、他側面がガス流出口２４に臨むように配設されている。なお、第２バルブシート１８は、連通室２６を中心として第１バルブシート１６と同軸上に設けられる。
【００２３】
この第２バルブシート１８には、中心部にガス流出口２４と連通する第２連通孔３８が形成され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。また、第２バルブシート１８の一端面は、ボールバルブ１４の当接する第２シート面４０が形成される。
【００２４】
ボールバルブ１４は、中心軸に直交するように一方の曲面と他方の曲面が取り除かれ、該中心軸に沿って一方の面から他方の面へと貫通する貫通孔４２の形成された球体である。そして、貫通孔４２に直交する頂部には、平面長方形状の凹部４４が形成され、後述するシャフト軸４６の端部が挿入される。
【００２５】
貫通孔４２は、ボールバルブ１４の弁開状態において、ガス流入口２２に臨む第１開口部４８と、ガス流出口２４に臨む第２開口部５０とを有し、前記第１開口部４８から第２開口部５０へと直線状に形成される。この貫通孔４２の延在方向は、ボールバルブ１４に連結されるシャフト軸４６の軸線と直交するように設定され、前記第１及び第２開口部４８、５０は、貫通孔４２を通じて流通させる排気ガスの必要流量に基づいて同一直径（通路断面積）で形成される。
【００２６】
この貫通孔４２は、第１開口部４８からボールバルブ１４の中心Ｃに向かって徐々に拡径するように所定角度傾斜した第１傾斜面（第１拡径部）５２と、第２開口部５０から前記ボールバルブ１４の中心Ｃに向かって徐々に拡径するように所定角度傾斜した第２傾斜面（第２拡径部）５４とを備える。すなわち、貫通孔４２は、第１及び第２開口部４８、５０からボールバルブ１４の中心Ｃに向かってそれぞれ所定角度で拡径した第１及び第２傾斜面５２、５４を有し、前記第１傾斜面５２と第２傾斜面５４とが交わる前記中心Ｃにおいて最も直径が大きくなるように形成される。この第１傾斜面５２の傾斜角度θ１と第２傾斜面５４の傾斜角度θ２は、貫通孔４２の軸線と平行、且つ、第１及び第２開口部４８、５０の外周を通る仮想線Ｌに対して同一となるように設定される（θ１＝θ２）。
【００２７】
すなわち、貫通孔４２の断面積は、第１及び第２開口部４８、５０が最も小さく、ボールバルブ１４の中心Ｃ側に向かって徐々に大きくなるように設定されている。
【００２８】
駆動力伝達機構２０は、ボールバルブ１４の頂部に連結されるシャフト軸４６と、前記シャフト軸４６の上端部に連結される回転ヨーク５６と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク５６を介して前記シャフト軸４６を回転駆動させる駆動源とを含む。
【００２９】
シャフト軸４６は、ボディ本体１２の内部に設けられた一組の軸受６０ａ、６０ｂによって回転自在に支持され、その下端部が断面長方形状に形成され連通室２６内においてボールバルブ１４の凹部４４に挿入される。また、シャフト軸４６の上端部は、回転ヨーク５６の略中央部に挿通されてナット６２を締め付けることによって固定されている。
【００３０】
駆動源は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力が回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６へと伝達されることにより、前記シャフト軸４６に連結されたボールバルブ１４が所定方向に回動動作する。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図１に示されるように、ボールバルブ１４の貫通孔４２がガス流入口２２及びガス流出口２４に対して直交する位置となり、第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２連通孔３４、３８がいずれも該ボールバルブ１４によって閉塞された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００３２】
上述した初期位置では、排気ガスがガス流入口２２へと供給されているが、第１バルブシート１６の第１シート面３６にボールバルブ１４が当接しているため、該第１バルブシート１６を通じて前記排気ガスの連通室２６内への流通が遮断されている。
【００３３】
先ず、図示しない駆動源が付勢されることによって回転ヨーク５６を介してシャフト軸４６に回転駆動力が伝達され、貫通孔４２の第１及び第２開口部４８、５０がそれぞれガス流入口２２及びガス流出口２４に接近するようにボールバルブ１４が回転する。そして、図２に示されるように、ボールバルブ１４の回動作用下に貫通孔４２がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となることにより、前記貫通孔４２を通じてガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態となる。これにより、ガス流入口２２に供給されている排気ガスが、ボールバルブ１４の貫通孔４２を通じてガス流出口２４側へと流通して図示しない内燃機関へと導入される。
【００３４】
この際、排気ガスには、内燃機関において燃料が燃焼される際に生じた燃焼生成物Ｄが含まれており、該燃焼生成物Ｄを含んだ排気ガスが貫通孔４２を通過する際、該貫通孔４２の内壁面に対して付着することがある。この燃焼生成物Ｄは、排気ガスの流通に伴って第１傾斜面５２に沿って徐々に移動し、図２に示されるように、最も拡径した前記第１傾斜面５２と第２傾斜面５４との接合部位から堆積し始める。
【００３５】
この第１及び第２傾斜面５２、５４は、本来の貫通孔４２の通路断面積となる第１及び第２開口部４８、５０の断面積に対して大きく設定されているため、堆積した燃焼生成物Ｄによって貫通孔４２の断面積が、本来の断面積に対して小さくなることが回避される。その結果、燃焼生成物Ｄの堆積によって貫通孔４２の断面積が減少してしまうことがなく、ガス流入口２２に供給される排気ガスを、ボールバルブ１４の貫通孔４２を通じてガス流出口２４側へと所望流量で流通させることができる。すなわち、貫通孔４２において、第１及び第２開口部４８、５０より拡径した部位が、燃焼生成物Ｄを堆積させるための空間として機能する。
【００３６】
以上のように、第１の実施の形態では、ボールバルブ１４において、第１及び第２開口部４８、５０の断面積を変更することなく、該第１開口部４８と第２開口部５０とを結ぶ貫通孔４２の内部を、ボールバルブ１４の中心Ｃ側に向かって徐々に拡径するように形成することにより、前記貫通孔４２を流通する排気ガス内に含まれる燃焼生成物Ｄ等が該貫通孔４２に堆積した場合でも、該燃料生成物Ｄが拡径部位に堆積していくため、前記貫通孔４２における断面積が減少してしまうことが防止される。その結果、ガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態おいて、排気ガスを所望流量で流通させることができる。
【００３７】
次に、第２の実施の形態に係る流路開閉弁１００を図３に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る流路開閉弁１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
この第２の実施の形態に係る流路開閉弁１００では、ボールバルブ１０２の貫通孔１０４において、第１傾斜面（第１拡径部）１０６と第２傾斜面（第２拡径部）１０８の傾斜角度がそれぞれ異なるように設定され、前記第１傾斜面１０６と第２傾斜面１０８との境界部位に段差部１１０が形成されている点で、第１の実施の形態に係る流路開閉弁１０と相違している。
【００３９】
この貫通孔１０４は、該貫通孔１０４の軸線と平行で第１及び第２開口部４８、５０の外周を通る仮想線Ｌに対して第１傾斜面１０６の傾斜角度θ３が、第２傾斜面１０８の傾斜角度θ４に対して大きく設定されている（θ３＞θ４）。そして、ボールバルブ１０２の中心Ｃとなる第１傾斜面１０６と第２傾斜面１０８との接合部には段差部１１０が形成される。段差部１１０は、貫通孔１０４の軸線と直交するように形成され、第１傾斜面１０６の端部と第２傾斜面１０８の端部とを接合している。
【００４０】
そして、貫通孔１０４の第１開口部４８側から排気ガスが流通する際、第１傾斜面１０６に沿って流通した排気ガスの一部が、該第１傾斜面１０６の端部に対して貫通孔１０４の内周側へと突出した段差部１１０に当たり、該貫通孔１０４の内周側に向かいながら前記第１開口部４８側へと戻るように流通する。換言すれば、排気ガスの一部が、段差部１１０に当たることによって該段差部１１０近傍において渦流が生じることとなる。
【００４１】
以上のように、第２の実施の形態では、貫通孔１０４の内周面に、排気ガスの流通方向と直交する段差部１１０を設けることにより、該排気ガスが貫通孔１０４に沿って流通する際に前記段差部１１０近傍において渦流を発生させることができるため、前記排気ガスに含まれる燃焼生成物Ｄが前記段差部１１０近傍により一層堆積しやすくなる。換言すれば、段差部１１０近傍において、排気ガス中に含まれる燃焼生成物Ｄの堆積を促進させることができる。
【００４２】
その結果、貫通孔１０４において、燃焼生成物Ｄをボールバルブ１０２における貫通孔１０４の中心Ｃである段差部１１０近傍に好適に堆積させることができ、しかも、前記燃焼生成物Ｄを、第１及び第２開口部４８、５０に対して拡径したボールバルブ１０２の中心Ｃ近傍に堆積させることができるため、前記燃焼生成物Ｄによって前記貫通孔１０４の通路断面積が減少してしまうことが回避される。その結果、ボールバルブ１０２の貫通孔１０４を通じて排気ガスを所望流量で流通させることができる。
【００４３】
また、上述した第１及び第２の実施の形態に係る流路開閉弁１０、１００においては、貫通孔４２、１０４がボールバルブ１４、１０２の中心Ｃに向かって所定角度傾斜して拡径した第１及び第２傾斜面５２、１０６、５４、１０８を有する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、前記貫通孔４２、１０４の内周面は、例えば、前記中心Ｃに向かって断面円弧状で徐々に拡径させるようにしてもよい。
【００４４】
なお、本発明に係る流路開閉弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１００…流路開閉弁 １２…ボディ本体
１４、１０２…ボールバルブ １６…第１バルブシート
１８…第２バルブシート ２０…駆動力伝達機構
２２…ガス流入口 ２４…ガス流出口
２６…連通室 ４２、１０４…貫通孔
４６…シャフト軸 ４８…第１開口部
５０…第２開口部 ５２、１０６…第１傾斜面
５４、１０８…第２傾斜面 １１０…段差部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給・排出される一対のポートを有したボディと、前記流体の流通する貫通孔を有し前記ボディの室内に回動自在に設けられるボールバルブと、駆動部の駆動作用下に前記ボールバルブを前記室内で回動させるシャフト軸とを有し、前記シャフト軸を介して前記ボールバルブを回動させることによって一方のポートと他方のポートとの連通状態を切り換える流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブにおいて前記シャフト軸と直交する方向に貫通し、その両端部に形成された一対の開口部から前記シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径して形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項２】
請求項１記載の流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とが、前記中心に対して対称形状となるように形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項３】
請求項１記載の流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とが、前記中心に対して非対称形状となるように形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項４】
請求項３記載の流路開閉弁において、
前記第１拡径部と第２拡径部との接合部位には、前記貫通孔の内周方向に突出した段差部が設けられ、前記段差部は、前記流体の流通方向と対向するように形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項１】
流体の供給・排出される一対のポートを有したボディと、前記流体の流通する貫通孔を有し前記ボディの室内に回動自在に設けられるボールバルブと、駆動部の駆動作用下に前記ボールバルブを前記室内で回動させるシャフト軸とを有し、前記シャフト軸を介して前記ボールバルブを回動させることによって一方のポートと他方のポートとの連通状態を切り換える流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブにおいて前記シャフト軸と直交する方向に貫通し、その両端部に形成された一対の開口部から前記シャフト軸の装着される前記ボールバルブの中心に向かって徐々に拡径して形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項２】
請求項１記載の流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とが、前記中心に対して対称形状となるように形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項３】
請求項１記載の流路開閉弁において、
前記貫通孔は、前記ボールバルブの中心に対して一方の開口部側に形成される第１拡径部と、前記中心に対して他方の開口部側に形成される第２拡径部とを備え、前記第１拡径部と第２拡径部とが、前記中心に対して非対称形状となるように形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項４】
請求項３記載の流路開閉弁において、
前記第１拡径部と第２拡径部との接合部位には、前記貫通孔の内周方向に突出した段差部が設けられ、前記段差部は、前記流体の流通方向と対向するように形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−６７８１５（Ｐ２０１２−６７８１５Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１７３７（Ｐ２０１０−２１１７３７）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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