流路開閉弁
【課題】ボールバルブを弁閉状態から切り換える際、流体を迅速に流通させると共に、ボールバルブの作動量に応じた流量で制御可能なバルブを提供する。
【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、ボールバルブ１４の外周面には、貫通孔４２と略平行に切り欠かれた第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂが形成される。この第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４が回動した弁閉状態において、第１バルブシート１６に臨むように配置され、ボールバルブ１４が回動し始めるとほぼ同時に、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂと第１及び第２バルブシート１６、１８との間に間隙６２ａ、６２ｂが生じ、間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスが下流側へ流通する。
【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、ボールバルブ１４の外周面には、貫通孔４２と略平行に切り欠かれた第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂが形成される。この第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４が回動した弁閉状態において、第１バルブシート１６に臨むように配置され、ボールバルブ１４が回動し始めるとほぼ同時に、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂと第１及び第２バルブシート１６、１８との間に間隙６２ａ、６２ｂが生じ、間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスが下流側へ流通する。
【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。
【０００３】
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、該ボール弁の内部には、一直線状に貫通した貫通孔が形成される。そして、ボール弁の貫通孔が、弁本体に形成された一対の通路と直交し、該ボール弁の外周面が、前記通路の端部にそれぞれ設けられた弁座部材に当接することによって流体の流通が遮断された弁閉状態となり、一方、前記ボール弁が回転駆動し、その貫通孔が通路と一直線上となることにより、前記通路が互いに連通した弁開状態となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、上述したような流路開閉弁では、一方の通路と他方の通路とがボール弁によって閉塞された弁閉状態から弁開状態とするためにボール弁を回動させる際、前記ボール弁を回動させ始めてから貫通孔と前記通路とが連通するまでに時間差が生じるため、前記貫通孔を通じて流体が前記通路を流通し始めるまでに所定時間を要することとなり、しかも、前記流体が所望流量に到達するまでにも時間を要するという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ボールバルブを弁閉状態から切り換える際、流体を迅速に流通させ始めることができ、しかも、前記ボールバルブの作動量に応じた流体の流量を得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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の供給及び排出される一対のポートを有したボディと、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、前記ボディに設けられ前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材とを有し、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、
前記ボールバルブには、該ボールバルブの中心を貫通する流路と、
前記外周面に対して窪んで形成され、一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態において、前記流体が供給され上流側となる一方のポートに臨む第１切欠部と、
前記流体が排出され下流側となる他方のポートに臨む第２切欠部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ボールバルブの外周面に、該外周面に対して窪んだ第１及び第２切欠部を設け、前記ボールバルブによって一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態で、前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材に臨み、且つ、前記流体が供給され上流側となる一方のポートに第１切欠部が臨み、下流側となる他方のポートに第２切欠部が臨むように配置している。そして、弁閉状態からボールバルブを回動させた際、ボールバルブの貫通孔がポートと連通する前、又は、該貫通孔と前記ポートとが連通するのと同時に、前記第１及び第２切欠部とシール部材との間に形成される間隙を通じて前記流体を一方のポートから他方のポートへと流通させることができる。
【０００９】
従って、ボールバルブを弁閉状態から回動させ始め、貫通孔が連通する前、又は、該貫通孔と連通するのと同時に、前記第１及び第２切欠部によって形成された間隙を通じて流体を下流側へと徐々に流通させることができ、しかも、前記ボールバルブの作動量に応じて徐々に前記流体の流量を増加させることが可能となる。その結果、ボールバルブを回動させた際に、流体を迅速に下流側へと流通させ始めることができると共に、前記ボールバルブの作動量に応じた流量で流体を高精度に流通させることができる。
【００１０】
また、第１切欠部と第２切欠部とを、ボールバルブの中心に対して対称となる形状で形成するとよい。
【００１１】
さらに、第１及び第２切欠部は、ボールバルブの外周面を平面状に切り欠いて形成するとよい。
【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、ボールバルブの外周面に、該外周面に対して窪んだ第１及び第２切欠部を設け、前記第１及び第２切欠部を、前記ボールバルブによって一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態で、前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材に臨み、且つ、前記流体が供給される上流側となる一方のポート及び下流側となる他方のポートにそれぞれ臨むように配置することにより、ボールバルブを回動させる際、前記貫通孔がポートと連通する前、又は、該貫通孔と前記ポートとが連通するのと同時に、前記第１及び第２切欠部とシール部材との間に形成される間隙を通じて前記流体を一方のポートから他方のポートへと流通させることができる。その結果、ボールバルブを弁閉状態から回動させた際に、流体を迅速に下流側へと流通させ始めることができると共に、前記ボールバルブの作動量に応じた流量で流体を高精度に流通させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明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２Ａは、図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿った断面図であり、図２Ｂは、図２Ａのボールバルブが所定角度だけ回動した状態を示す拡大横断面図である。
【図３】図３Ａは、図２Ｂのボールバルブが、さらに所定角度だけ回動した状態を示す拡大横断面図であり、図３Ｂは、図３Ａのボールバルブがさらに回動した全開状態を示す拡大横断面図である。
【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〜図３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）Ｅの供給されるガス流入口（ポート）２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスＥ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（ポート）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（シート部材）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（矢印Ａ方向）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（シート部材）１８が設けられ、前記第２バルブシート１８は、ガス流出口２４と連通室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、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。なお、第１及び第２シート面３６、４０は、ボールバルブ１４の外周面に対応して半径外方向に向かって窪んだ断面円弧状に形成される。
【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（流路）４２の形成された球体である。そして、貫通孔４２と直交する頂部には、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４６ａが挿入される。
【００２５】
また、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。
【００２６】
一方、ボールバルブ１４の外周面には、貫通孔４２と略平行に切り欠かれた第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂが形成される。この第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４において、凹部４４の設けられる頂部に対して側方となる部位にそれぞれ形成され、外周面に対して中心側（貫通孔４２側）に向かって所定深さで切り欠かれた平面状で、且つ、互いに平行に形成される。換言すれば、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４の中心、若しくは、貫通孔４２を中心として対称となる位置及び形状で形成される。
【００２７】
そして、ボールバルブ１４がガス流入口２２とガス流出口２４との連通を遮断した弁閉状態において、第１切欠部５２ａが第１バルブシート１６に臨み、第２切欠部５２ｂが第２バルブシート１８に臨むように設けられる（図２Ａ参照）。
【００２８】
詳細には、図１及び図２Ａに示されるように、ボールバルブ１４の貫通孔４２が、第１及び第２バルブシート１６、１８と直交した弁閉状態において、該第１バルブシート１６の第１シート面３６に当接する前記ボールバルブ１４のシール部１４ａから貫通孔４２の第１開口部４８までの領域に該シール部１４ａを加えた範囲（図２Ａ中、Ｄ１参照）を第１非連通領域（範囲）Ｓ１とする。一方、ボールバルブ１４の貫通孔４２が、第１及び第２バルブシート１６、１８と直交した弁閉状態において、該第２バルブシート１８の第２シート面４０に当接する前記ボールバルブ１４のシール部１４ｂから貫通孔４２の第２開口部５０までの領域に該シール部１４ｂを加えた範囲（図２Ａ中、Ｄ２参照）を第２非連通領域（範囲）Ｓ２とする。
【００２９】
そして、ボールバルブ１４は、第１切欠部５２ａと貫通孔４２との間における外周面である第１非連通領域Ｓ１が、第１バルブシート１６の第１シート面３６に対して当接し、第２切欠部５２ｂと貫通孔４２との間における外周面である第２非連通領域Ｓ２が、第２バルブシート１８の第２シート面４０に対して当接する。
【００３０】
換言すれば、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４の外周面において、環状の第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２に対して第１及び第２バルブシート１６、１８側となる断面円弧状の部位がそれぞれ切り欠かれて形成される。
【００３１】
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５４と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク５４を介して前記シャフト軸４６を回転駆動させる駆動源（図示せず）とを含む。
【００３２】
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５８ａ、５８ｂ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５４の略中央部に挿通されてナット６０を締め付けることによって固定されている。なお、シャフト軸４６の端部４６ａは、ボールバルブ１４の貫通孔４２の延在方向と直交方向に幅広な断面長方形状に形成される（図２Ａ参照）。
【００３３】
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５４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。
【００３４】
本発明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及び図２Ａ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。
【００３５】
この場合、図２Ａに示されるように、シャフト軸４６の端部４６ａが、ボディ本体１２においてガス流入口２２とガス流出口２４とを結ぶ中心線Ｌと一直線上となっている。
【００３６】
上述した初期位置では、排気ガスＥがガス流入口２２へと供給されているが、第１切欠部５２ａが第１バルブシート１６に対峙し、第２切欠部５２ｂが第２バルブシート１８に対峙し、しかも、前記第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２シート面３６、４０にボールバルブ１４が当接しているため、該第１及び第２バルブシート１６、１８を通じて前記排気ガスＥの連通室２６内への流通が遮断されている。
【００３７】
詳細には、ボールバルブ１４における第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２の一部が、第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２シート面３６、４０に対してそれぞれ当接した状態にある（図２Ａ参照）。
【００３８】
先ず、駆動源が付勢されることによって回転ヨーク５４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が回動する。
【００３９】
この際、図２Ｂに示されるように、ボールバルブ１４が、例えば、シャフト軸４６側から見て時計回り（矢印Ｃ方向）に所定角度θ１だけ回動すると、第１切欠部５２ａが第１連通孔３４から離間するように徐々に移動すると共に、第２切欠部５２ｂが第２連通孔３８から離間するように徐々に移動していく。第１切欠部５２ａを挟んで第１開口部４８側となる第１非連通領域Ｓ１及び第２切欠部５２ｂを挟んで第２開口部５０側となる第２非連通領域Ｓ２が、それぞれ第１及び第２バルブシート１６、１８に近接するように移動し、一方、前記第１切欠部５２ａを挟んで第２開口部５０側となる第１非連通領域Ｓ１及び第２切欠部５２ｂを挟んで第１開口部４８側となる第２非連通領域Ｓ２が、それぞれ第１及び第２バルブシート１６、１８から離間する方向へと移動していく。
【００４０】
これにより、第１切欠部５２ａの一部が、第１シート面３６に臨むと共に、第２切欠部５２ｂの一部が、第２シート面４０に臨むこととなり、前記第１切欠部５２ａと第１シート面３６との間、前記第２切欠部５２ｂと第２シート面４０との間にそれぞれ間隙６２ａ、６２ｂが生じ、ガス流入口２２に供給されている排気ガスＥが、前記間隙６２ａ、６２ｂを通じて連通室２６へと導入される。
【００４１】
この際、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４の中心、若しくは、貫通孔４２に対して対称となる位置及び形状で形成され、しかも、第１及び第２バルブシート１６、１８における第１及び第２シート面３６、４０も対称形状で形成されているため、前記第１切欠部５２ａによって形成される間隙６２ａと、前記第２切欠部５２ｂによって形成される間隙６２ｂとは、同一の流路断面積となる。そのため、間隙６２ａから連通室２６へと流入する排気ガスの流量と、前記連通室２６から間隙６２ｂを通じて流出する排気ガスの流量とが略同等となる。
【００４２】
なお、この時点では、第１切欠部５２ａを中心として第１開口部４８側となる第１非連通領域Ｓ１が第１バルブシート１６に当接し、第２切欠部５２ｂを挟んで第２開口部５０側となる第２非連通領域Ｓ２が第２バルブシート１８に当接した状態にあるため、貫通孔４２を構成する第１開口部４８が、未だ第１連通孔３４と連通しておらず、前記第２開口部５０が、未だ第２連通孔３８と連通していない状態にある。すなわち、貫通孔４２を通じた第１連通孔３４と第２連通孔３８との連通が遮断され、ガス流入口２２から供給された排気ガスＥは、貫通孔４２を通ることなく間隙６２ａ、６２ｂ及び連通室２６を通じてのみガス流出口２４へと流通する。
【００４３】
そして、図３Ａに示されるように、ボールバルブ１４がさらに時計回り（矢印Ｃ方向）に所定角度θ２だけ回動することによって第１開口部４８側となる第１非連通領域Ｓ１の一部が第１シート面３６から離間し、第１開口部４８の一部が第１連通孔３４と連通すると同時に、第２開口部５０側となる第２非連通領域Ｓ２の一部が第２シート面４０から離間し、第２開口部５０の一部が第２連通孔３８と連通する。そして、ボールバルブ１４の第１及び第２開口部４８、５０が徐々に第１及び第２シート面３６、４０に対して略平行となっていく。これによって間隙６２ａの断面積が大きくなり、該間隙６２ａを通じて連通室２６へと流入する排気ガスＥの流量が徐々に増加すると同時に、間隙６２ｂの断面積が大きくなり、該間隙６２ｂを通じて前記連通室２６から流出する排気ガスＥの流量が徐々に増加する。
【００４４】
その結果、ボールバルブ１４が所定角度θ２だけ回動した状態において、貫通孔のみを通じて流体を下流側へと流通させている従来技術に係る流路開閉弁と比較し、間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスＥを流通させることができるため、前記貫通孔４２及び間隙６２ａ、６２ｂを通じてより多くの流量で排気ガスＥを下流側へと流通させることができる。
【００４５】
また、この際、ガス流入口２２から第１連通孔３４へと流通した排気ガスＥは、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂからなる間隙６２ａ、６２ｂを通じて前記ガス流入口２２からガス流出口２４へと流通すると同時に、新たに連通した貫通孔４２を通じて第２連通孔３８及び前記ガス流出口２４へと流通することとなる。
【００４６】
そして、図３Ｂに示されるように、ボールバルブ１４がさらに時計回り（矢印Ｃ方向）に回動することによって第１開口部４８が第１バルブシート１６の第１連通孔３４に臨み、且つ、第２開口部５０が第２バルブシート１８に臨んで貫通孔４２がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となる。これにより、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。その結果、ガス流入口２２に供給されている排気ガスＥ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。
【００４７】
この際、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、連通室２６において、第１バルブシート１６と第２バルブシート１８との間となる位置へと移動し、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２が前記第１及び第２バルブシート１６、１８の一部にそれぞれ当接しているため、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを通じて排気ガスＥが流通することがない。すなわち、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂと第１及び第２バルブシート１６、１８との間にそれぞれ画成されていた間隙６２ａ、６２ｂがなくなり、該間隙６２ａ、６２ｂを通じた排気ガスＥの流通がなくなる。
【００４８】
一方、流路開閉弁１０を弁開状態から再び弁閉状態とする場合には、図示しない駆動源を前記とは反対方向に付勢させることによってシャフト軸４６を介してボールバルブ１４が反時計回りに回動する。これにより、貫通孔４２を構成する第１及び第２開口部４８、５０が、徐々に第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２シート面３６、４０に臨むように移動すると共に、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂがそれぞれ前記第１及び第２シート面３６、４０に臨んで間隙６２ａ、６２ｂが再び形成されることとなる。その結果、貫通孔４２を通じて流通する排気ガスＥの流量が徐々に減少し始めると共に、前記間隙６２ａ、６２ｂを介して排気ガスＥが下流側へと流通する（図３Ａ参照）。
【００４９】
そして、さらにボールバルブ１４が反時計回りに回動することにより、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２の一部が、第１及び第２シート面３６、４０に当接するため、貫通孔４２の第１開口部４８とガス流入口２２との連通が遮断され、前記貫通孔４２を通じた排気ガスＥの流通が停止する。すなわち、排気ガスＥは、間隙６２ａ、６２ｂを通じてのみ下流側へと流通している（図２Ｂ参照）。
【００５０】
最後に、ボールバルブ１４がさらに反時計回りに回動し、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂが第１及び第２連通孔３４に臨み、且つ、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２が第１及び第２シート面３６、４０に当接することにより、間隙６２ａ、６２ｂを通じた排気ガスＥの流通が遮断され、ガス流入口２２からガス流出口２４への前記排気ガスＥの流通が完全に遮断された弁閉状態となる（図２Ａ参照）。
【００５１】
次に、上述したボールバルブ１４の開度（回動量）と排気ガスＥの流量との関係について簡単に説明する。
【００５２】
ここでは、ボールバルブ１４が弁閉状態から弁開状態に向かって回動していくことにより、排気ガスＥが、先ず、間隙６２ａ、６２ｂを通じて下流側へと流通し、その後、貫通孔４２が連通することによって、前記間隙６２ａ、６２ｂを通じて流通する排気ガスＥに加えて前記貫通孔４２を流通する排気ガスＥが下流側へと流通することとなる。そのため、本願発明に係る流路開閉弁１０では、弁閉状態から弁開状態となるまで排気ガスＥの流量が前記ボールバルブ１４の開度（回動量）に比例して緩やかに増加していることが諒解される。一方、流路開閉弁１０を弁開状態から再び弁閉状態とする場合には、ボールバルブ１４を回動させると徐々に排気ガスＥの流量が減少していき、弁閉状態において流通が遮断されて流量が０となることが諒解される。
【００５３】
これに対して、従来技術に係る流路開閉弁では、ボール弁を回動させ弁閉状態から弁開状態へと切り換える際、該ボール弁が回動し始めてもしばらくの間は排気ガスＥの流量が増加せず、前記弁閉状態と弁開状態との中間となる開度（回動量）まで回動して初めて前記流量が徐々に増加し始めることが諒解される。また、ボール弁を弁開状態から弁閉状態へと切り換える場合には、前記弁閉状態と弁開状態との中間となる開度（回動量）において排気ガスＥの流通が遮断され、その流量が０となった流通停止状態であることが諒解される。
【００５４】
すなわち、従来技術に係る流路開閉弁においては、ボール弁の回動動作に伴って排気ガスＥの流量が変化することがない範囲（不感帯）が存在しており、その結果、排気ガスＥが流通し始めてから弁開状態となるまでの時間、前記弁開状態から前記排気ガスＥの流通が遮断されるまでの時間がいずれも短く、流路開閉弁において前記排気ガスＥの流量が急激に増減することとなる。
【００５５】
本願発明に係る流路開閉弁１０においては、ボールバルブ１４の回動し始めから、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂによって形成された間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスＥをいち早く下流側へと流通させることができるため、前記排気ガスＥを流通させ始めるタイミングを早くすることができると共に、前記排気ガスＥが貫通孔４２を通じて流通し始めた際に、前記間隙６２ａ、６２ｂを通じて同時に該排気ガスＥを流通させることができるため、前記排気ガスＥの流量をボールバルブ１４の開度（回動量）に比例するように増加させ流通させることができる。
【００５６】
換言すれば、従来技術に係る流路開閉弁と比較し、本願発明では、排気ガスＥが流通し始めてから弁開状態となるまでの時間、前記弁開状態から前記排気ガスＥの流通が遮断される弁閉状態となるまでの時間がいずれも長いため、流路開閉弁１０において前記排気ガスＥの流量を緩やかに増減させることができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、ボールバルブ１４の外周面に貫通孔４２と平行な第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを設け、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを、前記ボールバルブ１４によってガス流入口２２とガス流出口２４との連通が遮断された弁閉状態で、前記ガス流入口２２側に配置された第１バルブシート１６と前記ガス流出口２４側に配置された第２バルブシート１８にそれぞれ臨むように配置している。そして、ボールバルブ１４を弁閉状態から回動させた際に、貫通孔４２が前記第１バルブシート１６の第１連通孔３４と連通する前に、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂと前記第１及び第２バルブシート１６、１８の間の間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスＥを先行して下流側となるガス流出口２４側（矢印Ａ方向）へと流通させることができる。
【００５８】
そのため、ボールバルブ１４を弁閉状態から回動させ始めると略同時に、該ボールバルブ１４と第１バルブシート１６との間の間隙６２ａを通じて排気ガスＥを下流側へと徐々に流通させることができ、しかも、前記ボールバルブ１４の開度（回動量）に応じて徐々に前記排気ガスＥの流量を増加させることが可能となる。すなわち、ボールバルブ１４の開度（回動量）と排気ガスＥの流量とのリニアリティが得られる。
【００５９】
また、シャフト軸４６及びボールバルブ１４の開度（回動量）に応じて流量で排気ガスＥをガス流入口２２からガス流出口２４へと流通させることが可能となる。
【００６０】
さらに、ボールバルブ１４の外周面に対する第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂの深さ、貫通孔４２に対する傾斜角度を自在に設定することにより、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを通じて流通する排気ガスＥの流量及び流通し始めるタイミングを自在に調整することができる。すなわち、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂの深さは、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２の範囲外となるように設定すればよい。
【００６１】
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】
【００６２】
１０…流路開閉弁 １２…ボディ本体
１４…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 ３４…第１連通孔
３６…第１シート面 ３８…第２連通孔
４０…第２シート面 ４２…貫通孔
４６…シャフト軸 ４８…第１開口部
５０…第２開口部 ５２ａ…第１切欠部
５２ｂ…第２切欠部 ６２ａ、６２ｂ…間隙
【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。
【０００３】
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、該ボール弁の内部には、一直線状に貫通した貫通孔が形成される。そして、ボール弁の貫通孔が、弁本体に形成された一対の通路と直交し、該ボール弁の外周面が、前記通路の端部にそれぞれ設けられた弁座部材に当接することによって流体の流通が遮断された弁閉状態となり、一方、前記ボール弁が回転駆動し、その貫通孔が通路と一直線上となることにより、前記通路が互いに連通した弁開状態となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、上述したような流路開閉弁では、一方の通路と他方の通路とがボール弁によって閉塞された弁閉状態から弁開状態とするためにボール弁を回動させる際、前記ボール弁を回動させ始めてから貫通孔と前記通路とが連通するまでに時間差が生じるため、前記貫通孔を通じて流体が前記通路を流通し始めるまでに所定時間を要することとなり、しかも、前記流体が所望流量に到達するまでにも時間を要するという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ボールバルブを弁閉状態から切り換える際、流体を迅速に流通させ始めることができ、しかも、前記ボールバルブの作動量に応じた流体の流量を得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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の供給及び排出される一対のポートを有したボディと、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、前記ボディに設けられ前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材とを有し、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、
前記ボールバルブには、該ボールバルブの中心を貫通する流路と、
前記外周面に対して窪んで形成され、一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態において、前記流体が供給され上流側となる一方のポートに臨む第１切欠部と、
前記流体が排出され下流側となる他方のポートに臨む第２切欠部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ボールバルブの外周面に、該外周面に対して窪んだ第１及び第２切欠部を設け、前記ボールバルブによって一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態で、前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材に臨み、且つ、前記流体が供給され上流側となる一方のポートに第１切欠部が臨み、下流側となる他方のポートに第２切欠部が臨むように配置している。そして、弁閉状態からボールバルブを回動させた際、ボールバルブの貫通孔がポートと連通する前、又は、該貫通孔と前記ポートとが連通するのと同時に、前記第１及び第２切欠部とシール部材との間に形成される間隙を通じて前記流体を一方のポートから他方のポートへと流通させることができる。
【０００９】
従って、ボールバルブを弁閉状態から回動させ始め、貫通孔が連通する前、又は、該貫通孔と連通するのと同時に、前記第１及び第２切欠部によって形成された間隙を通じて流体を下流側へと徐々に流通させることができ、しかも、前記ボールバルブの作動量に応じて徐々に前記流体の流量を増加させることが可能となる。その結果、ボールバルブを回動させた際に、流体を迅速に下流側へと流通させ始めることができると共に、前記ボールバルブの作動量に応じた流量で流体を高精度に流通させることができる。
【００１０】
また、第１切欠部と第２切欠部とを、ボールバルブの中心に対して対称となる形状で形成するとよい。
【００１１】
さらに、第１及び第２切欠部は、ボールバルブの外周面を平面状に切り欠いて形成するとよい。
【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、ボールバルブの外周面に、該外周面に対して窪んだ第１及び第２切欠部を設け、前記第１及び第２切欠部を、前記ボールバルブによって一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態で、前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材に臨み、且つ、前記流体が供給される上流側となる一方のポート及び下流側となる他方のポートにそれぞれ臨むように配置することにより、ボールバルブを回動させる際、前記貫通孔がポートと連通する前、又は、該貫通孔と前記ポートとが連通するのと同時に、前記第１及び第２切欠部とシール部材との間に形成される間隙を通じて前記流体を一方のポートから他方のポートへと流通させることができる。その結果、ボールバルブを弁閉状態から回動させた際に、流体を迅速に下流側へと流通させ始めることができると共に、前記ボールバルブの作動量に応じた流量で流体を高精度に流通させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明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２Ａは、図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿った断面図であり、図２Ｂは、図２Ａのボールバルブが所定角度だけ回動した状態を示す拡大横断面図である。
【図３】図３Ａは、図２Ｂのボールバルブが、さらに所定角度だけ回動した状態を示す拡大横断面図であり、図３Ｂは、図３Ａのボールバルブがさらに回動した全開状態を示す拡大横断面図である。
【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〜図３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）Ｅの供給されるガス流入口（ポート）２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスＥ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（ポート）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（シート部材）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（矢印Ａ方向）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（シート部材）１８が設けられ、前記第２バルブシート１８は、ガス流出口２４と連通室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、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。なお、第１及び第２シート面３６、４０は、ボールバルブ１４の外周面に対応して半径外方向に向かって窪んだ断面円弧状に形成される。
【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（流路）４２の形成された球体である。そして、貫通孔４２と直交する頂部には、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４６ａが挿入される。
【００２５】
また、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。
【００２６】
一方、ボールバルブ１４の外周面には、貫通孔４２と略平行に切り欠かれた第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂが形成される。この第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４において、凹部４４の設けられる頂部に対して側方となる部位にそれぞれ形成され、外周面に対して中心側（貫通孔４２側）に向かって所定深さで切り欠かれた平面状で、且つ、互いに平行に形成される。換言すれば、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４の中心、若しくは、貫通孔４２を中心として対称となる位置及び形状で形成される。
【００２７】
そして、ボールバルブ１４がガス流入口２２とガス流出口２４との連通を遮断した弁閉状態において、第１切欠部５２ａが第１バルブシート１６に臨み、第２切欠部５２ｂが第２バルブシート１８に臨むように設けられる（図２Ａ参照）。
【００２８】
詳細には、図１及び図２Ａに示されるように、ボールバルブ１４の貫通孔４２が、第１及び第２バルブシート１６、１８と直交した弁閉状態において、該第１バルブシート１６の第１シート面３６に当接する前記ボールバルブ１４のシール部１４ａから貫通孔４２の第１開口部４８までの領域に該シール部１４ａを加えた範囲（図２Ａ中、Ｄ１参照）を第１非連通領域（範囲）Ｓ１とする。一方、ボールバルブ１４の貫通孔４２が、第１及び第２バルブシート１６、１８と直交した弁閉状態において、該第２バルブシート１８の第２シート面４０に当接する前記ボールバルブ１４のシール部１４ｂから貫通孔４２の第２開口部５０までの領域に該シール部１４ｂを加えた範囲（図２Ａ中、Ｄ２参照）を第２非連通領域（範囲）Ｓ２とする。
【００２９】
そして、ボールバルブ１４は、第１切欠部５２ａと貫通孔４２との間における外周面である第１非連通領域Ｓ１が、第１バルブシート１６の第１シート面３６に対して当接し、第２切欠部５２ｂと貫通孔４２との間における外周面である第２非連通領域Ｓ２が、第２バルブシート１８の第２シート面４０に対して当接する。
【００３０】
換言すれば、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４の外周面において、環状の第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２に対して第１及び第２バルブシート１６、１８側となる断面円弧状の部位がそれぞれ切り欠かれて形成される。
【００３１】
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５４と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク５４を介して前記シャフト軸４６を回転駆動させる駆動源（図示せず）とを含む。
【００３２】
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５８ａ、５８ｂ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５４の略中央部に挿通されてナット６０を締め付けることによって固定されている。なお、シャフト軸４６の端部４６ａは、ボールバルブ１４の貫通孔４２の延在方向と直交方向に幅広な断面長方形状に形成される（図２Ａ参照）。
【００３３】
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５４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。
【００３４】
本発明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及び図２Ａ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。
【００３５】
この場合、図２Ａに示されるように、シャフト軸４６の端部４６ａが、ボディ本体１２においてガス流入口２２とガス流出口２４とを結ぶ中心線Ｌと一直線上となっている。
【００３６】
上述した初期位置では、排気ガスＥがガス流入口２２へと供給されているが、第１切欠部５２ａが第１バルブシート１６に対峙し、第２切欠部５２ｂが第２バルブシート１８に対峙し、しかも、前記第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２シート面３６、４０にボールバルブ１４が当接しているため、該第１及び第２バルブシート１６、１８を通じて前記排気ガスＥの連通室２６内への流通が遮断されている。
【００３７】
詳細には、ボールバルブ１４における第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２の一部が、第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２シート面３６、４０に対してそれぞれ当接した状態にある（図２Ａ参照）。
【００３８】
先ず、駆動源が付勢されることによって回転ヨーク５４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が回動する。
【００３９】
この際、図２Ｂに示されるように、ボールバルブ１４が、例えば、シャフト軸４６側から見て時計回り（矢印Ｃ方向）に所定角度θ１だけ回動すると、第１切欠部５２ａが第１連通孔３４から離間するように徐々に移動すると共に、第２切欠部５２ｂが第２連通孔３８から離間するように徐々に移動していく。第１切欠部５２ａを挟んで第１開口部４８側となる第１非連通領域Ｓ１及び第２切欠部５２ｂを挟んで第２開口部５０側となる第２非連通領域Ｓ２が、それぞれ第１及び第２バルブシート１６、１８に近接するように移動し、一方、前記第１切欠部５２ａを挟んで第２開口部５０側となる第１非連通領域Ｓ１及び第２切欠部５２ｂを挟んで第１開口部４８側となる第２非連通領域Ｓ２が、それぞれ第１及び第２バルブシート１６、１８から離間する方向へと移動していく。
【００４０】
これにより、第１切欠部５２ａの一部が、第１シート面３６に臨むと共に、第２切欠部５２ｂの一部が、第２シート面４０に臨むこととなり、前記第１切欠部５２ａと第１シート面３６との間、前記第２切欠部５２ｂと第２シート面４０との間にそれぞれ間隙６２ａ、６２ｂが生じ、ガス流入口２２に供給されている排気ガスＥが、前記間隙６２ａ、６２ｂを通じて連通室２６へと導入される。
【００４１】
この際、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、ボールバルブ１４の中心、若しくは、貫通孔４２に対して対称となる位置及び形状で形成され、しかも、第１及び第２バルブシート１６、１８における第１及び第２シート面３６、４０も対称形状で形成されているため、前記第１切欠部５２ａによって形成される間隙６２ａと、前記第２切欠部５２ｂによって形成される間隙６２ｂとは、同一の流路断面積となる。そのため、間隙６２ａから連通室２６へと流入する排気ガスの流量と、前記連通室２６から間隙６２ｂを通じて流出する排気ガスの流量とが略同等となる。
【００４２】
なお、この時点では、第１切欠部５２ａを中心として第１開口部４８側となる第１非連通領域Ｓ１が第１バルブシート１６に当接し、第２切欠部５２ｂを挟んで第２開口部５０側となる第２非連通領域Ｓ２が第２バルブシート１８に当接した状態にあるため、貫通孔４２を構成する第１開口部４８が、未だ第１連通孔３４と連通しておらず、前記第２開口部５０が、未だ第２連通孔３８と連通していない状態にある。すなわち、貫通孔４２を通じた第１連通孔３４と第２連通孔３８との連通が遮断され、ガス流入口２２から供給された排気ガスＥは、貫通孔４２を通ることなく間隙６２ａ、６２ｂ及び連通室２６を通じてのみガス流出口２４へと流通する。
【００４３】
そして、図３Ａに示されるように、ボールバルブ１４がさらに時計回り（矢印Ｃ方向）に所定角度θ２だけ回動することによって第１開口部４８側となる第１非連通領域Ｓ１の一部が第１シート面３６から離間し、第１開口部４８の一部が第１連通孔３４と連通すると同時に、第２開口部５０側となる第２非連通領域Ｓ２の一部が第２シート面４０から離間し、第２開口部５０の一部が第２連通孔３８と連通する。そして、ボールバルブ１４の第１及び第２開口部４８、５０が徐々に第１及び第２シート面３６、４０に対して略平行となっていく。これによって間隙６２ａの断面積が大きくなり、該間隙６２ａを通じて連通室２６へと流入する排気ガスＥの流量が徐々に増加すると同時に、間隙６２ｂの断面積が大きくなり、該間隙６２ｂを通じて前記連通室２６から流出する排気ガスＥの流量が徐々に増加する。
【００４４】
その結果、ボールバルブ１４が所定角度θ２だけ回動した状態において、貫通孔のみを通じて流体を下流側へと流通させている従来技術に係る流路開閉弁と比較し、間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスＥを流通させることができるため、前記貫通孔４２及び間隙６２ａ、６２ｂを通じてより多くの流量で排気ガスＥを下流側へと流通させることができる。
【００４５】
また、この際、ガス流入口２２から第１連通孔３４へと流通した排気ガスＥは、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂからなる間隙６２ａ、６２ｂを通じて前記ガス流入口２２からガス流出口２４へと流通すると同時に、新たに連通した貫通孔４２を通じて第２連通孔３８及び前記ガス流出口２４へと流通することとなる。
【００４６】
そして、図３Ｂに示されるように、ボールバルブ１４がさらに時計回り（矢印Ｃ方向）に回動することによって第１開口部４８が第１バルブシート１６の第１連通孔３４に臨み、且つ、第２開口部５０が第２バルブシート１８に臨んで貫通孔４２がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となる。これにより、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。その結果、ガス流入口２２に供給されている排気ガスＥ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。
【００４７】
この際、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂは、連通室２６において、第１バルブシート１６と第２バルブシート１８との間となる位置へと移動し、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２が前記第１及び第２バルブシート１６、１８の一部にそれぞれ当接しているため、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを通じて排気ガスＥが流通することがない。すなわち、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂと第１及び第２バルブシート１６、１８との間にそれぞれ画成されていた間隙６２ａ、６２ｂがなくなり、該間隙６２ａ、６２ｂを通じた排気ガスＥの流通がなくなる。
【００４８】
一方、流路開閉弁１０を弁開状態から再び弁閉状態とする場合には、図示しない駆動源を前記とは反対方向に付勢させることによってシャフト軸４６を介してボールバルブ１４が反時計回りに回動する。これにより、貫通孔４２を構成する第１及び第２開口部４８、５０が、徐々に第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２シート面３６、４０に臨むように移動すると共に、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂがそれぞれ前記第１及び第２シート面３６、４０に臨んで間隙６２ａ、６２ｂが再び形成されることとなる。その結果、貫通孔４２を通じて流通する排気ガスＥの流量が徐々に減少し始めると共に、前記間隙６２ａ、６２ｂを介して排気ガスＥが下流側へと流通する（図３Ａ参照）。
【００４９】
そして、さらにボールバルブ１４が反時計回りに回動することにより、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２の一部が、第１及び第２シート面３６、４０に当接するため、貫通孔４２の第１開口部４８とガス流入口２２との連通が遮断され、前記貫通孔４２を通じた排気ガスＥの流通が停止する。すなわち、排気ガスＥは、間隙６２ａ、６２ｂを通じてのみ下流側へと流通している（図２Ｂ参照）。
【００５０】
最後に、ボールバルブ１４がさらに反時計回りに回動し、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂが第１及び第２連通孔３４に臨み、且つ、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２が第１及び第２シート面３６、４０に当接することにより、間隙６２ａ、６２ｂを通じた排気ガスＥの流通が遮断され、ガス流入口２２からガス流出口２４への前記排気ガスＥの流通が完全に遮断された弁閉状態となる（図２Ａ参照）。
【００５１】
次に、上述したボールバルブ１４の開度（回動量）と排気ガスＥの流量との関係について簡単に説明する。
【００５２】
ここでは、ボールバルブ１４が弁閉状態から弁開状態に向かって回動していくことにより、排気ガスＥが、先ず、間隙６２ａ、６２ｂを通じて下流側へと流通し、その後、貫通孔４２が連通することによって、前記間隙６２ａ、６２ｂを通じて流通する排気ガスＥに加えて前記貫通孔４２を流通する排気ガスＥが下流側へと流通することとなる。そのため、本願発明に係る流路開閉弁１０では、弁閉状態から弁開状態となるまで排気ガスＥの流量が前記ボールバルブ１４の開度（回動量）に比例して緩やかに増加していることが諒解される。一方、流路開閉弁１０を弁開状態から再び弁閉状態とする場合には、ボールバルブ１４を回動させると徐々に排気ガスＥの流量が減少していき、弁閉状態において流通が遮断されて流量が０となることが諒解される。
【００５３】
これに対して、従来技術に係る流路開閉弁では、ボール弁を回動させ弁閉状態から弁開状態へと切り換える際、該ボール弁が回動し始めてもしばらくの間は排気ガスＥの流量が増加せず、前記弁閉状態と弁開状態との中間となる開度（回動量）まで回動して初めて前記流量が徐々に増加し始めることが諒解される。また、ボール弁を弁開状態から弁閉状態へと切り換える場合には、前記弁閉状態と弁開状態との中間となる開度（回動量）において排気ガスＥの流通が遮断され、その流量が０となった流通停止状態であることが諒解される。
【００５４】
すなわち、従来技術に係る流路開閉弁においては、ボール弁の回動動作に伴って排気ガスＥの流量が変化することがない範囲（不感帯）が存在しており、その結果、排気ガスＥが流通し始めてから弁開状態となるまでの時間、前記弁開状態から前記排気ガスＥの流通が遮断されるまでの時間がいずれも短く、流路開閉弁において前記排気ガスＥの流量が急激に増減することとなる。
【００５５】
本願発明に係る流路開閉弁１０においては、ボールバルブ１４の回動し始めから、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂによって形成された間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスＥをいち早く下流側へと流通させることができるため、前記排気ガスＥを流通させ始めるタイミングを早くすることができると共に、前記排気ガスＥが貫通孔４２を通じて流通し始めた際に、前記間隙６２ａ、６２ｂを通じて同時に該排気ガスＥを流通させることができるため、前記排気ガスＥの流量をボールバルブ１４の開度（回動量）に比例するように増加させ流通させることができる。
【００５６】
換言すれば、従来技術に係る流路開閉弁と比較し、本願発明では、排気ガスＥが流通し始めてから弁開状態となるまでの時間、前記弁開状態から前記排気ガスＥの流通が遮断される弁閉状態となるまでの時間がいずれも長いため、流路開閉弁１０において前記排気ガスＥの流量を緩やかに増減させることができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、ボールバルブ１４の外周面に貫通孔４２と平行な第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを設け、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを、前記ボールバルブ１４によってガス流入口２２とガス流出口２４との連通が遮断された弁閉状態で、前記ガス流入口２２側に配置された第１バルブシート１６と前記ガス流出口２４側に配置された第２バルブシート１８にそれぞれ臨むように配置している。そして、ボールバルブ１４を弁閉状態から回動させた際に、貫通孔４２が前記第１バルブシート１６の第１連通孔３４と連通する前に、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂと前記第１及び第２バルブシート１６、１８の間の間隙６２ａ、６２ｂを通じて排気ガスＥを先行して下流側となるガス流出口２４側（矢印Ａ方向）へと流通させることができる。
【００５８】
そのため、ボールバルブ１４を弁閉状態から回動させ始めると略同時に、該ボールバルブ１４と第１バルブシート１６との間の間隙６２ａを通じて排気ガスＥを下流側へと徐々に流通させることができ、しかも、前記ボールバルブ１４の開度（回動量）に応じて徐々に前記排気ガスＥの流量を増加させることが可能となる。すなわち、ボールバルブ１４の開度（回動量）と排気ガスＥの流量とのリニアリティが得られる。
【００５９】
また、シャフト軸４６及びボールバルブ１４の開度（回動量）に応じて流量で排気ガスＥをガス流入口２２からガス流出口２４へと流通させることが可能となる。
【００６０】
さらに、ボールバルブ１４の外周面に対する第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂの深さ、貫通孔４２に対する傾斜角度を自在に設定することにより、前記第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂを通じて流通する排気ガスＥの流量及び流通し始めるタイミングを自在に調整することができる。すなわち、第１及び第２切欠部５２ａ、５２ｂの深さは、第１及び第２非連通領域Ｓ１、Ｓ２の範囲外となるように設定すればよい。
【００６１】
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】
【００６２】
１０…流路開閉弁 １２…ボディ本体
１４…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 ３４…第１連通孔
３６…第１シート面 ３８…第２連通孔
４０…第２シート面 ４２…貫通孔
４６…シャフト軸 ４８…第１開口部
５０…第２開口部 ５２ａ…第１切欠部
５２ｂ…第２切欠部 ６２ａ、６２ｂ…間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給及び排出される一対のポートを有したボディと、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、前記ボディに設けられ前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材とを有し、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、
前記ボールバルブには、該ボールバルブの中心を貫通する流路と、
前記外周面に対して窪んで形成され、一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態において、前記流体が供給され上流側となる一方のポートに臨む第１切欠部と、
前記流体が排出され下流側となる他方のポートに臨む第２切欠部と、
を備え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、
前記第１切欠部と前記第２切欠部とが、前記ボールバルブの中心に対して対称となる形状で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又は２記載の流路開閉弁において、
前記第１及び第２切欠部は、前記ボールバルブの外周面が平面状に切り欠かれて形成されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項１】
流体の供給及び排出される一対のポートを有したボディと、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、前記ボディに設けられ前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材とを有し、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、
前記ボールバルブには、該ボールバルブの中心を貫通する流路と、
前記外周面に対して窪んで形成され、一方のポートと他方のポートとの連通が遮断された弁閉状態において、前記流体が供給され上流側となる一方のポートに臨む第１切欠部と、
前記流体が排出され下流側となる他方のポートに臨む第２切欠部と、
を備え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、
前記第１切欠部と前記第２切欠部とが、前記ボールバルブの中心に対して対称となる形状で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又は２記載の流路開閉弁において、
前記第１及び第２切欠部は、前記ボールバルブの外周面が平面状に切り欠かれて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２０１２−６７８８２（Ｐ２０１２−６７８８２Ａ）
【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２０１０−２１４６９６（Ｐ２０１０−２１４６９６）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【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２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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