流路開閉弁
【課題】弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減でき、耐振性を向上することが可能であり、しかも弁体とシートとの間のシール性を有効に確保することが可能な流路開閉弁を提供する。
【解決手段】流路開閉弁１０は、偏心した軸線Ａ１を中心に回動するように設けられた弁体１４と、軸線方向と直交する方向に変位可能な可動シート１６とを備える。可動シート１６とシート対向部５８とにそれぞれ、軸線方向に突出する第１及び環状側部突起５２、６４が設けられる。可動シート１６とシート対向部５８とは、第１及び第２環状側部突起５２、６４の端面同士で摺接し、摺動面積が小さいので、摺動抵抗を小さくでき、可動シート１６の調芯機能が好適に発揮される。可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０は、弁体１４とシート面４８との接触部５１よりも外側に位置するので、可動シート１６の傾きが防止され、リークの発生を有効に防止できる。
【解決手段】流路開閉弁１０は、偏心した軸線Ａ１を中心に回動するように設けられた弁体１４と、軸線方向と直交する方向に変位可能な可動シート１６とを備える。可動シート１６とシート対向部５８とにそれぞれ、軸線方向に突出する第１及び環状側部突起５２、６４が設けられる。可動シート１６とシート対向部５８とは、第１及び第２環状側部突起５２、６４の端面同士で摺接し、摺動面積が小さいので、摺動抵抗を小さくでき、可動シート１６の調芯機能が好適に発揮される。可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０は、弁体１４とシート面４８との接触部５１よりも外側に位置するので、可動シート１６の傾きが防止され、リークの発生を有効に防止できる。
【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バルブが設けられ、該ボールバルブの上部に連結されたシャフトが回転することにより、前記ボールバルブの貫通孔が前記弁本体に形成された一対の通路（ガス流入口及びガス流出口）を互いに連通させる。また、ボールバルブのガス流入口側及びガス流出口側には、ボールバルブを挟むように固定シート及び可動シートが設けられ、バネ部材により可動シートをボールバルブ側に付勢することにより、その間にボールバルブが保持される。この構成により、ボールバルブが固定シート及び可動シートに常時接触するため、シール性が確保されている（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】特開昭５７−１１４０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、ボールバルブが可動シート及び固定シートと常時接触・摺動しているため、これらの構成要素間に常に摩擦（フリクション）が生じ、各構成要素の磨耗や耐久性の問題がある。また、ボールバルブをバネ部材により押さえているため、押さえ荷重がそのまま耐振性に影響していた。
【０００５】
こうした問題に対処するため、固定シートを省略して、弁閉時のみボールバルブが可動シートに着座するように構成することが考えられる。また、このような構成において、可動シートとボールバルブとの間のシール性を担保するため、可動シートをその軸線方向に対して直交する方向に変位可能に構成し、可動シートに調芯機能を持たせることが考えられる。
【０００６】
一方、不要物（例えば、燃焼生成物）を含むガスを流す流路を開閉する流路開閉弁（例えば、ＥＧＲバルブ）の場合、不要物が可動シートの摺動部の周辺に堆積し、その摺動性を低下させ、この結果、上述した可動シートの調芯機能が低下することで、シール性が確保されにくくなることが懸念される。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減でき、耐振性を向上することが可能であり、しかも弁体とシートとの間のシール性を有効に確保す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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る流体開閉弁は、シャフトを介して回動可能に設けられた弁体と、前記弁体を収容するバルブ室を有するボディ本体と、前記弁体が着座するシート面を有する可動シートと、を備え、前記弁体は、弁閉状態において前記シート面に当接する球面形状部を有し、前記シャフトは、その軸線が前記球面形状部の曲率中心から外れた位置で前記弁体に取り付けられ、前記可動シートと、前記ボディにおける前記可動シートに対向するシート対向部の少なくとも一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して当接する環状側部突起が設けられ、前記可動シートと前記シート対向部との摺動部は、前記弁体と前記シート面との接触部よりも外側に位置することを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、弁体と可動シートとの常時接触がないため、弁体及び可動シートの磨耗を低減できるとともに、耐振性への影響を小さくすることができる。また、可動シートとシート対向部とは、環状側部突起の端面同士で摺接し、その摺動面積が小さいため、可動シートがその軸線に対して直交する方向に変位する際の摺動部での摺動抵抗を低減することができ、可動シートの調芯機能を好適に発揮させることができる。よって、リークの発生を有効に防止することが可能となる。またさらに、可動シートとシート対向部との摺動部が、弁閉状態における弁体と可動シートとの接触部よりも外側にあるため、可動シートはシート対向部により安定的に支持され、弁体が可動シートに着座する際、可動シートが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止することが可能となる。
【００１０】
上記の流路開閉弁において、前記環状側部突起よりも内側の位置に、前記シート対向部と前記可動シートの一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して近接する環状壁部が設けられるとよい。
【００１１】
上記の構成によれば、環状壁部が障壁として機能するため、ガス流入口を通して流入したガスが上記摺動部の内周側に到達しにくい。従って、ガスに含まれる不要物が、可動シートとシート対向部との摺動部の内周側に堆積しにくくなるので、摺動部での摺動性がより好適に確保される。
【００１２】
上記の流路開閉弁において、前記可動シートの外周部には、外方に突出するともに前記バルブ室の内周面に対して近接する環状外周突起が設けられとよい。
【００１３】
上記の構成によれば、環状外周突起が障壁として機能するため、弁体側からのガスが上記摺動部の外周側に到達しにくい。従って、ガスに含まれる不要物が、可動シートとシート対向部との摺動部の外周側に堆積しにくくなるので、摺動部での摺動性がより好適に確保される。
【００１４】
上記の流路開閉弁において、前記環状側部突起と前記環状壁部との間に、内側環状空間が形成されるとよい。
【００１５】
上記の構成によれば、内側環状空間と環状壁部とにより構成される内側のラビリンス構造により、不要物を含むガスが上記摺動部の内周側により到達しにくくなるので、上記摺動部の内周側への不要物の堆積がより効果的に抑制される。
【００１６】
上記の流路開閉弁において、前記環状外周突起と前記シート対向部との間であって前記環状側部突起の外方に、外側環状空間が形成されるとよい。
【００１７】
上記の構成によれば、外側環状空間と環状外周突起とにより構成される外側のラビリンス構造により、不要物を含むガスが上記摺動部の外周側により到達しにくくなるので、上記摺動部の外周側への不要物の堆積がより効果的に抑制される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る流路開閉弁によれば、弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減でき、耐振性を向上することが可能であり、しかも弁体とシートとの間のシール性を有効に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る流路開閉弁の一部断面斜視図である。
【図２】図２Ａは、図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ線での断面図であり、図２Ｂは、弁開状態でのボールバルブ及びその周辺部位を示す断面図である。
【図３】図３Ａは、互いの軸線が一致した状態における可動シート及びシート対向部とその周辺部位を示す一部省略拡大断面図であり、図３Ｂは、互いの軸線がずれた状態における可動シート及びシート対向部とその周辺部位を示す一部省略拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、可動シート及びシート対向部の第１変形例を示す一部省略拡大断面図であり、図４Ｂは、可動シート及びシート対向部の第２変形例を示す一部省略拡大断面図であり、図４Ｃは、可動シート及びシート対向部の第３変形例を示す一部省略拡大断面図であり、図４Ｄは、可動シート及びシート対向部の第４変形例を示す一部省略拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、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説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る流路開閉弁１０の一部断面斜視図である。流路開閉弁１０は、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弁体１４と、弁体１４に当接する可動シート１６と、可動シート１６を付勢する弾性体１８と、ボディ本体１２の上部に設けられ、弁体１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを有する。
【００２２】
本実施形態に係る流路開閉弁１０は、排気ガス循環用バルブ（ＥＧＲバルブ）１０Ａとして構成されており、ボディ本体１２の下部には、気化した燃料を含む排気ガスが供給されるガス流入口２２が設けられ、ガス流入口２２の弁体１４を間にした反対側には、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。
【００２３】
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。ボディ本体１２には、ガス流入口２２とガス流出口２４との間にバルブ室２６が形成され、このバルブ室２６の内部に球状の弁体１４が回動自在に配設される。弁体１４において、上部及び下部は平面状に形成され、上部及び下部を除いた部分の外周面は球面形状部３０として構成されており、弁体１４は、この球面形状部３０の一部（シール面）で可動シート１６に当接する。
【００２４】
なお、弁体１４は、可動シート１６に当接する部分（シール面）が球面に形成されていれば、全体が球状でなくてもよく、例えば、弁体１４において、可動シート１６に対向する側とは反対側を平面状に切り取った形状でもよく、あるいは、可動シート１６に当接するシール面を外周部に有する円盤状の弁体として構成されてもよい。
【００２５】
弁体１４の下部には、第１シャフト３２の上端部が連結固定され、弁体１４の上部には、第２シャフト３４の下端部が連結固定されている。第１シャフト３２は、ボディ本体１２の下部に装着・固定された軸受３６により軸線Ａ１を中心として回転自在に支持されている。第２シャフト３４は、ボディ本体１２の上部に装着・固定された軸受３８により軸線Ａ１を中心として回転自在に支持されている。すなわち、第１シャフト３２及び第２シャフト３４は、同一の軸線Ａ１を中心として回転する。軸線Ａ１は、可動シート１６の軸線Ｃに直交する直線と平行である。
【００２６】
ここで、図１中、可動シート１６の軸線Ｃは、ガス流入口２２の中心と、ガス流出口２４の中心とを通る直線である。また、矢印Ｘ方向は、軸線Ｃに沿う方向であり、矢印Ｚ方向は、Ｘ方向に直交する方向であって第１シャフト３２及び第２シャフト３４の軸線Ａ１に沿う方向（図１で上下方向）であり、矢印Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向である。
【００２７】
第１シャフト３２及び第２シャフト３４の軸線Ａ１の位置は、その軸線Ａ１と平行でかつ球面形状部３０の曲率中心（ほぼ球状の弁体１４の場合、その中心）を通る軸線Ａ２から偏心した位置に設定されている。すなわち、軸線Ａ１は、弁体１４の軸線Ａ２に対して所定距離だけ離間して設定されている。このため、弁体１４は、軸線Ａ２から偏心した位置に設定された軸線Ａ１を中心として回動（揺動）するようにバルブ室２６内に設置されている。
【００２８】
駆動力伝達機構２０は、上述した第２シャフト３４と、第２シャフト３４の上端部に連結される回転ヨーク４０と、ボディ本体１２の上部に連結され、回転ヨーク４０を介して第２シャフト３４を回転駆動させる駆動源４２とを含む。
【００２９】
第２シャフト３４の上端部は、回転ヨーク４０の略中央部に挿通されてナット４４を締め付けることによって固定されている。駆動源４２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４０を介して第２シャフト３４へと伝達されることにより、第２シャフト３４に連結された弁体１４が軸線Ａ１を中心として回動動作する。この場合、弁体１４の下部に連結された第１シャフト３２は、軸受３６の支持作用下に弁体１４と一体となって回転する。
【００３０】
図２Ａは、図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ線での断面図である。図１及び図２Ａに示すように、弁体１４とガス流入口２２との間には、バルブ室２６の一部を構成するシート収納部４６が形成されており、このシート収納部４６にリング状の可動シート１６が配置され、この可動シート１６のＸ１方向側に弾性体１８を支持するストッパ５６が配置され、可動シート１６のＸ２方向側に可動シート１６が着座するシート対向部５８が配置されている。
【００３１】
可動シート１６は、軸線Ｃ方向に規制された範囲内で変位可能であり、弾性体１８によって弁体１４とは反対側（Ｘ２方向側）に付勢されている。可動シート１６の最外周部とシート収納部４６の内周面との間にはクリアランス４７が設けられている。これにより、可動シート１６は、軸線Ｃ方向と直交する方向に変位可能にボディ本体１２内に配置されている。すなわち、可動シート１６は、ＹＺ平面内で変位可能である。このような可動シート１６の変位機能により、後述する調芯機能が発揮される。
【００３２】
可動シート１６には、その中心部に軸線Ｃ方向に貫通する連通孔１７が形成されるとともに、連通孔１７のＸ１方向側には、弁体１４が着座するシート面４８が形成されている。このシート面４８は、可動シート１６の軸線Ｃを中心に延在する円環状の面であって、当該軸線Ｃに対して所定角度だけ傾斜した面である。すなわち、シート面４８は、Ｘ１方向側に向かうにつれて内径が直線的に拡大するように形成されている。
【００３３】
可動シート１６の外周部には、半径方向外方に突出して周方向に延在する環状外周突起５０が設けられている。この環状外周突起５０の外径は、シート収納部４６の内径よりも小さく設定されおり、これにより、上述したクリアランス４７が形成されている。また、環状外周突起５０のＸ２方向側には、可動シート１６、シート対向部５８及びシート収納部４６によって囲まれた外側環状空間４９が形成されている。
【００３４】
環状外周突起５０とシート収納部４６との間に形成されたクリアランス４７は、円環状に延在する隙間である。クリアランス４７は、可動シート１６の調芯機能を発揮するための可動範囲を確保できる範囲で、弁体１４側からのガスの外側環状空間４９への流入を極力抑制できるような小さい隙間に設定するとよい。
【００３５】
可動シート１６の、シート面４８が設けられた側と反対側（Ｘ２方向側）の側面には、軸線Ｃ方向に突出して周方向に延在する第１環状側部突起（環状側部突起）５２が設けられている。この第１環状側部突起５２の内径Ｄ２は、連通孔１７の内径よりも大きく、第１環状側部突起５２の外径は、環状外周突起５０の外径よりも小さい。第１環状側部突起５２の端面は、軸線Ｃに対して垂直な平面である。
【００３６】
図示例のストッパ５６は、シート収納部４６のＸ１方向側に形成されたストッパ装着部５７に固定して装着されたリング状の部材であり、Ｘ２側の端面で弾性体１８のＸ１方向側の端部に当接することで、軸線Ｃ方向の弾性体１８の変位を規制している。なお、ストッパ５６は、リング状に限らず、ストッパ装着部５７の周方向に間隔を置いて配置された複数のストッパ片により構成されるものであってもよい。
【００３７】
弾性体１８は、Ｘ１方向側の端部でストッパ５６のＸ２方向側の側面に当接し、Ｘ２方向側の端部で可動シート１６の環状外周突起５０のＸ１方向側の側面に当接し、可動シート１６をＸ２方向側に弾性的に付勢している。図１等に示した一構成例に係る弾性体１８は、ウェーブワッシャとして構成されている。このウェーブワッシャは、周方向の位置によって軸線方向の位相が異なるように形成されたリング状の部品であり、バネとして機能する。なお、弾性体１８は、ウェーブワッシャに限られず、コイルバネ等の他のバネ材でもよく、あるいは、可動シート１６を弁体１４とは反対側に付勢する機能を有するゴム弾性体からなるものでもよい。
【００３８】
シート対向部５８は、シート収納部４６のＸ２方向側に形成されたシート装着部６０に装着して固定されている。一構成例に係るシート対向部５８は、リング状であり、その中心部には軸線方向に貫通する連通孔６２が設けられている。当該連通孔６２は、可動シート１６の連通孔１７と連通しており、連通孔１７とともにガスの流路を構成するものである。図示例において、連通孔６２の内径は、可動シート１６の連通孔１７の内径とほぼ同じに設定されている。
【００３９】
シート対向部５８の可動シート１６側（Ｘ１方向側）の側部には、軸線方向に突出し、かつ周方向に延在する第２環状側部突起（環状側部突起）６４が設けられている。第２環状側部突起６４の内径Ｄ３は、連通孔６２の内径よりも大きく、図示例では、第１環状側部突起５２の内径Ｄ２とほぼ同じである。第２環状側部突起６４の端面は、軸線Ｃに対して垂直な平面である。
【００４０】
図２Ａに示すように、弾性体１８により可動シート１６がシート対向部５８側に付勢されることで、第１環状側部突起５２の端面は、第２環状側部突起６４の端面に当接している。上述したように、可動シート１６の外周部（環状外周突起５０）とシート収納部４６との間には、所定のクリアランス４７が形成されているため、可動シート１６は、軸線Ｃに直交するＹＺ平面内で、シート対向部５８の第２環状側部突起６４に対して摺動しながら変位することが可能である。
【００４１】
また、上述したように、第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４はともに周方向に延在する環状に形成され、かつ第１環状側部突起５２の端面と第２環状側部突起６４の端面はともに軸線Ｃに対して垂直な面である。このため、当該端面は周方向の全周にわたって互いに密着し、これによって可動シート１６とシート対向部５８との間のシールがなされる。
【００４２】
図２Ａに示すように、第１環状側部突起５２の内径Ｄ２と第２環状側部突起６４の内径Ｄ３は、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６との接触部５１が描く円（接触線）の直径Ｄ１よりも大きく設定されている。従って、可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０は、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６との接触部５１よりも外側（半径方向外側）にある。
【００４３】
シート対向部５８には、さらに、第２環状側部突起６４よりも半径方向内側に、可動シート１６側に向かって突出し、かつ周方向に延在する環状壁部６６が設けられ、第２環状側部突起６４と環状壁部６６との間に、内側環状空間６７が形成されている。環状壁部６６の内径は、連通孔６２の内径と同じである。環状壁部６６の外径は、第１環状側部突起５２及び第２環状側部突起６４の内径Ｄ２、Ｄ３よりも小さく設定されている。
【００４４】
環状壁部６６の長さは、環状壁部６６の端部の位置が第２環状側部突起６４よりも可動シート１６側（Ｘ１方向側）に位置し、かつ、環状壁部６６の端部と可動シート１６との間に環状のクリアランス６８が形成されるように設定されている。
【００４５】
クリアランス６８は、円環状に延在する隙間であり、図示例では、第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４との摺動部（接触部）７０よりも弁体１４側（Ｘ１方向側）に位置している。クリアランス６８は、ガスの内側環状空間６７側への流入を極力抑制できる程度に小さく設定するとよい。
【００４６】
なお、図示例では、シート対向部５８とボディ本体１２とは別部品として構成したが、シート対向部５８に相当する形状部分をボディ本体１２の内部に一体的に形成してもよい。
【００４７】
本実施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、ガス流入口２２とガス流出口２４との間の流路が弁体１４によって遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００４８】
図２Ａに示すように、初期位置では、弁体１４の側面に設けられた球面形状部３０が可動シート１６に設けられたシート面４８に当接している。すなわち、弁体１４が可動シート１６に着座し、可動シート１６の連通孔１７が閉塞された状態となっている。上述したように、可動シート１６は、軸線Ｃ方向と直交する方向に変位可能となっているので、弁体１４が可動シート１６に着座する際に、製作誤差や組付け誤差に起因するズレが弁体１４と可動シート１６との間にあっても、可動シート１６の位置が自動的に調整される。すなわち、可動シート１６が自動的に調芯されて、球面形状部３０とシート面４８とが周方向の全周で密着するので、その間のシール性が確実に確保される。
【００４９】
また、弾性体１８により可動シート１６がシート対向部５８側に付勢されることで、可動シート１６とシート対向部５８との間のシールがなされている。このように、弁体１４と可動シート１６との間、及び可動シート１６とシート対向部５８との間がシールされることで、ガス流入口２２とガス流出口２４との間の流路が遮断されている。従って、ガス流入口２２には図示しないガスが供給されているが、当該ガスは、可動シート１６よりも下流側には流入しない。
【００５０】
このような弁閉状態から、図１に示す駆動源４２が駆動すると、駆動源４２の回転駆動力が回転ヨーク４０を介して第２シャフト３４に伝達され、この第２シャフト３４に連結された弁体１４が軸線Ａ２から偏心した位置に設定された軸線Ａ１を中心として回転し、図２Ｂに示す状態となる。このように、偏心した軸線Ａ１を中心に弁体１４が回転するとき、弁体１４は可動シート１６に対して後退する方向（Ｘ１方向）に変位する。
【００５１】
この場合、可動シート１６は弾性体１８によりシート対向部５８側に付勢されているため、可動シート１６の弁体１４への追従性は強制的に切断され、弁体１４は、Ｘ１方向側への変位に伴って可動シート１６から離間する。この結果、可動シート１６と弁体１４との間に隙間が形成され、弁開状態となる。このような弁開状態では、ガス流入口２２に供給された図示しないガスは、可動シート１６と弁体１４との間に形成された隙間を流れ、ガス流出口２４から流出して図示しない内燃機関へと導入される。
【００５２】
上述したように、本実施形態に係る流路開閉弁１０（ＥＧＲバルブ１０Ａ）によれば、弁体１４が偏心した回動軸心を中心として回動（揺動）し、弁体１４が可動シート１６に着座することで弁閉状態となり、弁体１４が可動シート１６から離間することで弁開状態となる。このような構成では、従来の固定シートは不要であり、弁体１４が可動シート１６に接触しているのは、可動シート１６に着座している弁閉状態のときだけであり、弁体１４と可動シート１６との常時接触がないため、弁体１４及び可動シート１６の磨耗を低減することができるとともに、回動トルクの増大を防止できる。
【００５３】
また、弁閉状態にある弁体１４が可動シート１６から離間する方向に揺動する際、可動シート１６の弁体１４への追従性は、弁体１４とは逆方向への弾性体１８の付勢力により強制的に切断され、特に、弁体１４が可動シート１６から離れるとき、可動シート１６に追従されることなく離れられるので、弁体１４と可動シート１６間の磨耗を低減できる。さらに、弁体１４が可動シート１６から離間している間は、可動シート１６からの振動が弁体１４に伝わらないため、耐振性への影響を小さくすることができる。
【００５４】
またさらに、可動シート１６がその軸線Ｃ方向と直交する方向に変位可能に配置されているので、弁体１４が可動シート１６に着座する際に、製作誤差や組付け誤差に起因するズレが弁体１４と可動シート１６との間にあっても、可動シート１６が弁体１４の表面（球面形状部３０）に追従して軸線と直交する方向に動くことが可能であるため、可動シート１６の位置が自動的に調整される。すなわち、可動シート１６の調芯機能が発揮されることで上記誤差を許容できる。このため、弁閉状態において弁体１４と可動シート１６とが確実に密着し、良好なシール性を確保できる。
【００５５】
ところで、ＥＧＲバルブ１０Ａに流れる排気ガスには、燃焼生成物（例えば、炭素の微粒子）が含まれている。このような燃焼生成物が可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０に堆積すると、摺動性が低下し、その結果、上述した可動シート１６の調芯機能が低下することで、シール性が確保されにくくなることが懸念される。
【００５６】
そこで、本実施形態では、可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０の内周側と外周側にそれぞれラビリンス構造を設けることで、摺動部７０側へのガスの流入を抑制する。これにより、図３Ａに示すように、燃焼生成物７２が摺動部７０の周辺に堆積すること防止または抑制している。
【００５７】
具体的には、摺動部７０の内周側には、内側環状空間６７が形成され、さらにその内側に環状壁部６６が設けられることで、内側のラビリンス構造が構成されるため、ガス流入口を通して流入したガスＧは、環状壁部６６の内周面に堆積する一方、環状壁部６６によって内側環状空間６７側への流入が阻止または抑制されるので、上記摺動部７０の内周側に到達しにくい。
【００５８】
また、摺動部７０の外周側には外側環状空間４９が形成され、さらに外側環状空間４９と弁体１４側の空間との間には環状外周突起５０が設けられることで、外側のラビリンス構造が構成されるため、弁体１４側からのガスＧは、環状外周突起５０のＸ１側の側面に堆積する一方、環状外周突起５０によって外側環状空間４９への流入が阻止または抑制されるので、上記摺動部７０の外周部に到達しにくい。
【００５９】
このように、摺動部７０の内周側及び外周側にガスＧが到達しにくいことから、ガスＧに含まれる燃焼生成物７２が、摺動部７０の内周側及び外周側に堆積しにくくなる。これにより、摺動部７０での摺動性が担保され、可動シート１６の円滑な調芯機能が好適に発揮される。
【００６０】
可動シート１６とシート対向部５８とは、互いの端面の全体で摺接するのではなく、第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４の端面同士で摺接するので、可動シート１６とシート対向部５８の接触面積が小さいものとなっている。このため、可動シート１６が軸線Ｃ（図２Ａ等参照）に対して直交する方向に変位する際の摺動部７０での摺動抵抗を低減することができ、可動シート１６の調芯機能をより好適に発揮させることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、可動シート１６と環状壁部６６との間に形成されたクリアランス６８が、摺動部７０よりもガスＧの流れ方向の下流側（弁体１４側）に位置しているので、クリアランス６８を通してガスＧが内側環状空間６７に流入しても、ガスＧは流れ方向を反転しなければ摺動部７０側に流れない。このため、ガスＧが摺動部７０側へ到達しにくく、燃焼生成物７２の堆積が効果的に抑制される。
【００６２】
上述したように、可動シート１６には第１環状側部突起５２が設けられ、シート対向部５８には第２環状側部突起６４が設けられているので、第１及び第２環状側部突起５２、６４の外周側及び内周側に燃焼生成物７２が堆積したとしても、図３Ｂに示すように、可動シート１６が変位するたびに第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４が互いに摺動することにより、燃焼生成物７２を剪断できる。従って、燃焼生成物７２の固着化を有効に防止でき、結果として、可動シート１６の調芯機能がより好適に発揮される。
【００６３】
第１環状側部突起５２及び第２環状側部突起６４を設ける場合、可動シート１６及びシート対向部５８の位置によっては、弁体１４が可動シート１６に着座する際、可動シート１６全体が傾くことで、弁閉状態でのシール性が確保されにくくなることが懸念される。そこで、図２Ａに示したように、本実施形態では、可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０を、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６との接触部５１よりも外側（半径方向外側）としている。
【００６４】
この構成により、可動シート１６はシート対向部５８により安定的に支持され、弁体１４が可動シート１６に着座する際、可動シート１６はシート対向部５８に接触した状態を保持するので、可動シート１６が傾くことがない。従って、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６とのシール性が好適に確保され、リークの発生を有効に防止することが可能となる。
【００６５】
次に、上述した流路開閉弁１０における可動シート１６及びシート対向部５８について、いくつかの変形例を説明する。
【００６６】
流路開閉弁１０では、可動シート１６及びシート対向部５８に代えて、図４Ａに示す可動シート１６ａ及びシート対向部５８ａを採用してもよい。可動シート１６ａは、図２Ａ等に示した可動シート１６における第１環状側部突起５２を、これよりも軸線方向に長い環状側部突起５２ａに置き換えた構成である。シート対向部５８ａは、シート対向部５８における第２環状側部突起６４を無くした構成である。
【００６７】
図４Ａに示す構成を採用した場合、燃焼生成物の剪断作用（図３Ｂ参照）は得られないが、図２Ａ等に示した流路開閉弁１０と同様に、燃焼生成物が摺動部７０の周辺に堆積することを防止または抑制する作用は得られる。また、図４Ａに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６ａに着座する際、可動シート１６ａが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。
【００６８】
また、流路開閉弁１０では、可動シート１６及びシート対向部５８に代えて、図４Ｂに示す可動シート１６ｂ及びシート対向部５８ｂを採用してもよい。可動シート１６ｂは、図３等に示した可動シート１６における第１環状側部突起５２を無くした構成である。シート対向部５８ｂは、シート対向部５８における第２環状側部突起６４を、これよりも軸線方向に長い環状側部突起６４ａに置き換えた構成である。
【００６９】
図４Ｂに示す構成を採用した場合、燃焼生成物の剪断作用は得られないが、図２Ａ等に示した流路開閉弁１０と同様に、燃焼生成物が摺動部７０の周辺に堆積することを防止または抑制する作用は得られる。また、図４Ｂに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６ｂに着座する際、可動シート１６ｂが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。
【００７０】
また、流路開閉弁１０における可動シート１６及びシート対向部５８に代えて、図４Ｃに示す可動シート１６ｃ及びシート対向部５８ｃを採用してもよい。可動シート１６ｃは、図２Ａ等に示した可動シート１６に対して、シート対向部５８ｃに向かって突出する環状壁部６６ａを追加した構成である。シート対向部５８ｃは、シート対向部５８における環状壁部６６を無くした構成である。すなわち、図４Ｃに示す構成は、図２Ａ等に示す構成において、環状壁部６６をシート対向部５８側から可動シート１６側に配置変更した構成である。
【００７１】
図４Ｃに示す構成を採用した場合でも、図２Ａ等に示した流路開閉弁１０とほぼ同様の作用効果が得られる。また、図４Ｃに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６ｃに着座する際、可動シート１６ｃが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。なお、図４Ａまたは図４Ｂに示した構成において、シート対向部５８ａ、５８ｂ側に設けられた環状壁部６６を、可動シート１６側に配置変更してもよい。
【００７２】
また、流路開閉弁１０におけるシート対向部５８に代えて、図４Ｄに示すシート対向部５８ｄを採用してもよい。シート対向部５８ｄは、図２Ａ等に示したシート対向部５８における環状壁部６６を無くした構成である。シート対向部５８ｄに当接する可動シート１６は、図２Ａ等に示した可動シート１６と同じである。
【００７３】
図４Ｄに示す構成を採用した場合、環状壁部６６が無いため、摺動部７０の内周側に燃焼生成物が堆積しやすいが、上述した剪断作用（図３Ｂ参照）により燃焼生成物を剪断することができるため、燃焼生成物の固着化を有効に防止できる。また、図４Ｄに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６に着座する際、可動シート１６が傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。
【００７４】
なお、本発明は、ＥＧＲバルブに限定されるものではなく、燃焼生成物等の不要物を含むガスを流す流路を開閉する他の流路開閉弁に適用することができる。
【００７５】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
１０…流路開閉弁 １０Ａ…ＥＧＲバルブ
１２…ボディ本体 １４…弁体
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…可動シート
１７…連通孔 ２２…ガス流入口
２４…ガス流出口 ２６…バルブ室
３０…球面形状部 ４８…シート面
５２、５２ａ…第１環状側部突起 ５８、５８ａ〜５８ｄ…シート対向部
６４、６４ａ…第２環状側部突起 ６６、６６ａ…環状壁部
【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バルブが設けられ、該ボールバルブの上部に連結されたシャフトが回転することにより、前記ボールバルブの貫通孔が前記弁本体に形成された一対の通路（ガス流入口及びガス流出口）を互いに連通させる。また、ボールバルブのガス流入口側及びガス流出口側には、ボールバルブを挟むように固定シート及び可動シートが設けられ、バネ部材により可動シートをボールバルブ側に付勢することにより、その間にボールバルブが保持される。この構成により、ボールバルブが固定シート及び可動シートに常時接触するため、シール性が確保されている（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】特開昭５７−１１４０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、ボールバルブが可動シート及び固定シートと常時接触・摺動しているため、これらの構成要素間に常に摩擦（フリクション）が生じ、各構成要素の磨耗や耐久性の問題がある。また、ボールバルブをバネ部材により押さえているため、押さえ荷重がそのまま耐振性に影響していた。
【０００５】
こうした問題に対処するため、固定シートを省略して、弁閉時のみボールバルブが可動シートに着座するように構成することが考えられる。また、このような構成において、可動シートとボールバルブとの間のシール性を担保するため、可動シートをその軸線方向に対して直交する方向に変位可能に構成し、可動シートに調芯機能を持たせることが考えられる。
【０００６】
一方、不要物（例えば、燃焼生成物）を含むガスを流す流路を開閉する流路開閉弁（例えば、ＥＧＲバルブ）の場合、不要物が可動シートの摺動部の周辺に堆積し、その摺動性を低下させ、この結果、上述した可動シートの調芯機能が低下することで、シール性が確保されにくくなることが懸念される。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減でき、耐振性を向上することが可能であり、しかも弁体とシートとの間のシール性を有効に確保す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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る流体開閉弁は、シャフトを介して回動可能に設けられた弁体と、前記弁体を収容するバルブ室を有するボディ本体と、前記弁体が着座するシート面を有する可動シートと、を備え、前記弁体は、弁閉状態において前記シート面に当接する球面形状部を有し、前記シャフトは、その軸線が前記球面形状部の曲率中心から外れた位置で前記弁体に取り付けられ、前記可動シートと、前記ボディにおける前記可動シートに対向するシート対向部の少なくとも一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して当接する環状側部突起が設けられ、前記可動シートと前記シート対向部との摺動部は、前記弁体と前記シート面との接触部よりも外側に位置することを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、弁体と可動シートとの常時接触がないため、弁体及び可動シートの磨耗を低減できるとともに、耐振性への影響を小さくすることができる。また、可動シートとシート対向部とは、環状側部突起の端面同士で摺接し、その摺動面積が小さいため、可動シートがその軸線に対して直交する方向に変位する際の摺動部での摺動抵抗を低減することができ、可動シートの調芯機能を好適に発揮させることができる。よって、リークの発生を有効に防止することが可能となる。またさらに、可動シートとシート対向部との摺動部が、弁閉状態における弁体と可動シートとの接触部よりも外側にあるため、可動シートはシート対向部により安定的に支持され、弁体が可動シートに着座する際、可動シートが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止することが可能となる。
【００１０】
上記の流路開閉弁において、前記環状側部突起よりも内側の位置に、前記シート対向部と前記可動シートの一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して近接する環状壁部が設けられるとよい。
【００１１】
上記の構成によれば、環状壁部が障壁として機能するため、ガス流入口を通して流入したガスが上記摺動部の内周側に到達しにくい。従って、ガスに含まれる不要物が、可動シートとシート対向部との摺動部の内周側に堆積しにくくなるので、摺動部での摺動性がより好適に確保される。
【００１２】
上記の流路開閉弁において、前記可動シートの外周部には、外方に突出するともに前記バルブ室の内周面に対して近接する環状外周突起が設けられとよい。
【００１３】
上記の構成によれば、環状外周突起が障壁として機能するため、弁体側からのガスが上記摺動部の外周側に到達しにくい。従って、ガスに含まれる不要物が、可動シートとシート対向部との摺動部の外周側に堆積しにくくなるので、摺動部での摺動性がより好適に確保される。
【００１４】
上記の流路開閉弁において、前記環状側部突起と前記環状壁部との間に、内側環状空間が形成されるとよい。
【００１５】
上記の構成によれば、内側環状空間と環状壁部とにより構成される内側のラビリンス構造により、不要物を含むガスが上記摺動部の内周側により到達しにくくなるので、上記摺動部の内周側への不要物の堆積がより効果的に抑制される。
【００１６】
上記の流路開閉弁において、前記環状外周突起と前記シート対向部との間であって前記環状側部突起の外方に、外側環状空間が形成されるとよい。
【００１７】
上記の構成によれば、外側環状空間と環状外周突起とにより構成される外側のラビリンス構造により、不要物を含むガスが上記摺動部の外周側により到達しにくくなるので、上記摺動部の外周側への不要物の堆積がより効果的に抑制される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る流路開閉弁によれば、弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減でき、耐振性を向上することが可能であり、しかも弁体とシートとの間のシール性を有効に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る流路開閉弁の一部断面斜視図である。
【図２】図２Ａは、図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ線での断面図であり、図２Ｂは、弁開状態でのボールバルブ及びその周辺部位を示す断面図である。
【図３】図３Ａは、互いの軸線が一致した状態における可動シート及びシート対向部とその周辺部位を示す一部省略拡大断面図であり、図３Ｂは、互いの軸線がずれた状態における可動シート及びシート対向部とその周辺部位を示す一部省略拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、可動シート及びシート対向部の第１変形例を示す一部省略拡大断面図であり、図４Ｂは、可動シート及びシート対向部の第２変形例を示す一部省略拡大断面図であり、図４Ｃは、可動シート及びシート対向部の第３変形例を示す一部省略拡大断面図であり、図４Ｄは、可動シート及びシート対向部の第４変形例を示す一部省略拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、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説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る流路開閉弁１０の一部断面斜視図である。流路開閉弁１０は、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弁体１４と、弁体１４に当接する可動シート１６と、可動シート１６を付勢する弾性体１８と、ボディ本体１２の上部に設けられ、弁体１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを有する。
【００２２】
本実施形態に係る流路開閉弁１０は、排気ガス循環用バルブ（ＥＧＲバルブ）１０Ａとして構成されており、ボディ本体１２の下部には、気化した燃料を含む排気ガスが供給されるガス流入口２２が設けられ、ガス流入口２２の弁体１４を間にした反対側には、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。
【００２３】
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。ボディ本体１２には、ガス流入口２２とガス流出口２４との間にバルブ室２６が形成され、このバルブ室２６の内部に球状の弁体１４が回動自在に配設される。弁体１４において、上部及び下部は平面状に形成され、上部及び下部を除いた部分の外周面は球面形状部３０として構成されており、弁体１４は、この球面形状部３０の一部（シール面）で可動シート１６に当接する。
【００２４】
なお、弁体１４は、可動シート１６に当接する部分（シール面）が球面に形成されていれば、全体が球状でなくてもよく、例えば、弁体１４において、可動シート１６に対向する側とは反対側を平面状に切り取った形状でもよく、あるいは、可動シート１６に当接するシール面を外周部に有する円盤状の弁体として構成されてもよい。
【００２５】
弁体１４の下部には、第１シャフト３２の上端部が連結固定され、弁体１４の上部には、第２シャフト３４の下端部が連結固定されている。第１シャフト３２は、ボディ本体１２の下部に装着・固定された軸受３６により軸線Ａ１を中心として回転自在に支持されている。第２シャフト３４は、ボディ本体１２の上部に装着・固定された軸受３８により軸線Ａ１を中心として回転自在に支持されている。すなわち、第１シャフト３２及び第２シャフト３４は、同一の軸線Ａ１を中心として回転する。軸線Ａ１は、可動シート１６の軸線Ｃに直交する直線と平行である。
【００２６】
ここで、図１中、可動シート１６の軸線Ｃは、ガス流入口２２の中心と、ガス流出口２４の中心とを通る直線である。また、矢印Ｘ方向は、軸線Ｃに沿う方向であり、矢印Ｚ方向は、Ｘ方向に直交する方向であって第１シャフト３２及び第２シャフト３４の軸線Ａ１に沿う方向（図１で上下方向）であり、矢印Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向である。
【００２７】
第１シャフト３２及び第２シャフト３４の軸線Ａ１の位置は、その軸線Ａ１と平行でかつ球面形状部３０の曲率中心（ほぼ球状の弁体１４の場合、その中心）を通る軸線Ａ２から偏心した位置に設定されている。すなわち、軸線Ａ１は、弁体１４の軸線Ａ２に対して所定距離だけ離間して設定されている。このため、弁体１４は、軸線Ａ２から偏心した位置に設定された軸線Ａ１を中心として回動（揺動）するようにバルブ室２６内に設置されている。
【００２８】
駆動力伝達機構２０は、上述した第２シャフト３４と、第２シャフト３４の上端部に連結される回転ヨーク４０と、ボディ本体１２の上部に連結され、回転ヨーク４０を介して第２シャフト３４を回転駆動させる駆動源４２とを含む。
【００２９】
第２シャフト３４の上端部は、回転ヨーク４０の略中央部に挿通されてナット４４を締め付けることによって固定されている。駆動源４２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４０を介して第２シャフト３４へと伝達されることにより、第２シャフト３４に連結された弁体１４が軸線Ａ１を中心として回動動作する。この場合、弁体１４の下部に連結された第１シャフト３２は、軸受３６の支持作用下に弁体１４と一体となって回転する。
【００３０】
図２Ａは、図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ線での断面図である。図１及び図２Ａに示すように、弁体１４とガス流入口２２との間には、バルブ室２６の一部を構成するシート収納部４６が形成されており、このシート収納部４６にリング状の可動シート１６が配置され、この可動シート１６のＸ１方向側に弾性体１８を支持するストッパ５６が配置され、可動シート１６のＸ２方向側に可動シート１６が着座するシート対向部５８が配置されている。
【００３１】
可動シート１６は、軸線Ｃ方向に規制された範囲内で変位可能であり、弾性体１８によって弁体１４とは反対側（Ｘ２方向側）に付勢されている。可動シート１６の最外周部とシート収納部４６の内周面との間にはクリアランス４７が設けられている。これにより、可動シート１６は、軸線Ｃ方向と直交する方向に変位可能にボディ本体１２内に配置されている。すなわち、可動シート１６は、ＹＺ平面内で変位可能である。このような可動シート１６の変位機能により、後述する調芯機能が発揮される。
【００３２】
可動シート１６には、その中心部に軸線Ｃ方向に貫通する連通孔１７が形成されるとともに、連通孔１７のＸ１方向側には、弁体１４が着座するシート面４８が形成されている。このシート面４８は、可動シート１６の軸線Ｃを中心に延在する円環状の面であって、当該軸線Ｃに対して所定角度だけ傾斜した面である。すなわち、シート面４８は、Ｘ１方向側に向かうにつれて内径が直線的に拡大するように形成されている。
【００３３】
可動シート１６の外周部には、半径方向外方に突出して周方向に延在する環状外周突起５０が設けられている。この環状外周突起５０の外径は、シート収納部４６の内径よりも小さく設定されおり、これにより、上述したクリアランス４７が形成されている。また、環状外周突起５０のＸ２方向側には、可動シート１６、シート対向部５８及びシート収納部４６によって囲まれた外側環状空間４９が形成されている。
【００３４】
環状外周突起５０とシート収納部４６との間に形成されたクリアランス４７は、円環状に延在する隙間である。クリアランス４７は、可動シート１６の調芯機能を発揮するための可動範囲を確保できる範囲で、弁体１４側からのガスの外側環状空間４９への流入を極力抑制できるような小さい隙間に設定するとよい。
【００３５】
可動シート１６の、シート面４８が設けられた側と反対側（Ｘ２方向側）の側面には、軸線Ｃ方向に突出して周方向に延在する第１環状側部突起（環状側部突起）５２が設けられている。この第１環状側部突起５２の内径Ｄ２は、連通孔１７の内径よりも大きく、第１環状側部突起５２の外径は、環状外周突起５０の外径よりも小さい。第１環状側部突起５２の端面は、軸線Ｃに対して垂直な平面である。
【００３６】
図示例のストッパ５６は、シート収納部４６のＸ１方向側に形成されたストッパ装着部５７に固定して装着されたリング状の部材であり、Ｘ２側の端面で弾性体１８のＸ１方向側の端部に当接することで、軸線Ｃ方向の弾性体１８の変位を規制している。なお、ストッパ５６は、リング状に限らず、ストッパ装着部５７の周方向に間隔を置いて配置された複数のストッパ片により構成されるものであってもよい。
【００３７】
弾性体１８は、Ｘ１方向側の端部でストッパ５６のＸ２方向側の側面に当接し、Ｘ２方向側の端部で可動シート１６の環状外周突起５０のＸ１方向側の側面に当接し、可動シート１６をＸ２方向側に弾性的に付勢している。図１等に示した一構成例に係る弾性体１８は、ウェーブワッシャとして構成されている。このウェーブワッシャは、周方向の位置によって軸線方向の位相が異なるように形成されたリング状の部品であり、バネとして機能する。なお、弾性体１８は、ウェーブワッシャに限られず、コイルバネ等の他のバネ材でもよく、あるいは、可動シート１６を弁体１４とは反対側に付勢する機能を有するゴム弾性体からなるものでもよい。
【００３８】
シート対向部５８は、シート収納部４６のＸ２方向側に形成されたシート装着部６０に装着して固定されている。一構成例に係るシート対向部５８は、リング状であり、その中心部には軸線方向に貫通する連通孔６２が設けられている。当該連通孔６２は、可動シート１６の連通孔１７と連通しており、連通孔１７とともにガスの流路を構成するものである。図示例において、連通孔６２の内径は、可動シート１６の連通孔１７の内径とほぼ同じに設定されている。
【００３９】
シート対向部５８の可動シート１６側（Ｘ１方向側）の側部には、軸線方向に突出し、かつ周方向に延在する第２環状側部突起（環状側部突起）６４が設けられている。第２環状側部突起６４の内径Ｄ３は、連通孔６２の内径よりも大きく、図示例では、第１環状側部突起５２の内径Ｄ２とほぼ同じである。第２環状側部突起６４の端面は、軸線Ｃに対して垂直な平面である。
【００４０】
図２Ａに示すように、弾性体１８により可動シート１６がシート対向部５８側に付勢されることで、第１環状側部突起５２の端面は、第２環状側部突起６４の端面に当接している。上述したように、可動シート１６の外周部（環状外周突起５０）とシート収納部４６との間には、所定のクリアランス４７が形成されているため、可動シート１６は、軸線Ｃに直交するＹＺ平面内で、シート対向部５８の第２環状側部突起６４に対して摺動しながら変位することが可能である。
【００４１】
また、上述したように、第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４はともに周方向に延在する環状に形成され、かつ第１環状側部突起５２の端面と第２環状側部突起６４の端面はともに軸線Ｃに対して垂直な面である。このため、当該端面は周方向の全周にわたって互いに密着し、これによって可動シート１６とシート対向部５８との間のシールがなされる。
【００４２】
図２Ａに示すように、第１環状側部突起５２の内径Ｄ２と第２環状側部突起６４の内径Ｄ３は、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６との接触部５１が描く円（接触線）の直径Ｄ１よりも大きく設定されている。従って、可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０は、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６との接触部５１よりも外側（半径方向外側）にある。
【００４３】
シート対向部５８には、さらに、第２環状側部突起６４よりも半径方向内側に、可動シート１６側に向かって突出し、かつ周方向に延在する環状壁部６６が設けられ、第２環状側部突起６４と環状壁部６６との間に、内側環状空間６７が形成されている。環状壁部６６の内径は、連通孔６２の内径と同じである。環状壁部６６の外径は、第１環状側部突起５２及び第２環状側部突起６４の内径Ｄ２、Ｄ３よりも小さく設定されている。
【００４４】
環状壁部６６の長さは、環状壁部６６の端部の位置が第２環状側部突起６４よりも可動シート１６側（Ｘ１方向側）に位置し、かつ、環状壁部６６の端部と可動シート１６との間に環状のクリアランス６８が形成されるように設定されている。
【００４５】
クリアランス６８は、円環状に延在する隙間であり、図示例では、第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４との摺動部（接触部）７０よりも弁体１４側（Ｘ１方向側）に位置している。クリアランス６８は、ガスの内側環状空間６７側への流入を極力抑制できる程度に小さく設定するとよい。
【００４６】
なお、図示例では、シート対向部５８とボディ本体１２とは別部品として構成したが、シート対向部５８に相当する形状部分をボディ本体１２の内部に一体的に形成してもよい。
【００４７】
本実施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、ガス流入口２２とガス流出口２４との間の流路が弁体１４によって遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００４８】
図２Ａに示すように、初期位置では、弁体１４の側面に設けられた球面形状部３０が可動シート１６に設けられたシート面４８に当接している。すなわち、弁体１４が可動シート１６に着座し、可動シート１６の連通孔１７が閉塞された状態となっている。上述したように、可動シート１６は、軸線Ｃ方向と直交する方向に変位可能となっているので、弁体１４が可動シート１６に着座する際に、製作誤差や組付け誤差に起因するズレが弁体１４と可動シート１６との間にあっても、可動シート１６の位置が自動的に調整される。すなわち、可動シート１６が自動的に調芯されて、球面形状部３０とシート面４８とが周方向の全周で密着するので、その間のシール性が確実に確保される。
【００４９】
また、弾性体１８により可動シート１６がシート対向部５８側に付勢されることで、可動シート１６とシート対向部５８との間のシールがなされている。このように、弁体１４と可動シート１６との間、及び可動シート１６とシート対向部５８との間がシールされることで、ガス流入口２２とガス流出口２４との間の流路が遮断されている。従って、ガス流入口２２には図示しないガスが供給されているが、当該ガスは、可動シート１６よりも下流側には流入しない。
【００５０】
このような弁閉状態から、図１に示す駆動源４２が駆動すると、駆動源４２の回転駆動力が回転ヨーク４０を介して第２シャフト３４に伝達され、この第２シャフト３４に連結された弁体１４が軸線Ａ２から偏心した位置に設定された軸線Ａ１を中心として回転し、図２Ｂに示す状態となる。このように、偏心した軸線Ａ１を中心に弁体１４が回転するとき、弁体１４は可動シート１６に対して後退する方向（Ｘ１方向）に変位する。
【００５１】
この場合、可動シート１６は弾性体１８によりシート対向部５８側に付勢されているため、可動シート１６の弁体１４への追従性は強制的に切断され、弁体１４は、Ｘ１方向側への変位に伴って可動シート１６から離間する。この結果、可動シート１６と弁体１４との間に隙間が形成され、弁開状態となる。このような弁開状態では、ガス流入口２２に供給された図示しないガスは、可動シート１６と弁体１４との間に形成された隙間を流れ、ガス流出口２４から流出して図示しない内燃機関へと導入される。
【００５２】
上述したように、本実施形態に係る流路開閉弁１０（ＥＧＲバルブ１０Ａ）によれば、弁体１４が偏心した回動軸心を中心として回動（揺動）し、弁体１４が可動シート１６に着座することで弁閉状態となり、弁体１４が可動シート１６から離間することで弁開状態となる。このような構成では、従来の固定シートは不要であり、弁体１４が可動シート１６に接触しているのは、可動シート１６に着座している弁閉状態のときだけであり、弁体１４と可動シート１６との常時接触がないため、弁体１４及び可動シート１６の磨耗を低減することができるとともに、回動トルクの増大を防止できる。
【００５３】
また、弁閉状態にある弁体１４が可動シート１６から離間する方向に揺動する際、可動シート１６の弁体１４への追従性は、弁体１４とは逆方向への弾性体１８の付勢力により強制的に切断され、特に、弁体１４が可動シート１６から離れるとき、可動シート１６に追従されることなく離れられるので、弁体１４と可動シート１６間の磨耗を低減できる。さらに、弁体１４が可動シート１６から離間している間は、可動シート１６からの振動が弁体１４に伝わらないため、耐振性への影響を小さくすることができる。
【００５４】
またさらに、可動シート１６がその軸線Ｃ方向と直交する方向に変位可能に配置されているので、弁体１４が可動シート１６に着座する際に、製作誤差や組付け誤差に起因するズレが弁体１４と可動シート１６との間にあっても、可動シート１６が弁体１４の表面（球面形状部３０）に追従して軸線と直交する方向に動くことが可能であるため、可動シート１６の位置が自動的に調整される。すなわち、可動シート１６の調芯機能が発揮されることで上記誤差を許容できる。このため、弁閉状態において弁体１４と可動シート１６とが確実に密着し、良好なシール性を確保できる。
【００５５】
ところで、ＥＧＲバルブ１０Ａに流れる排気ガスには、燃焼生成物（例えば、炭素の微粒子）が含まれている。このような燃焼生成物が可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０に堆積すると、摺動性が低下し、その結果、上述した可動シート１６の調芯機能が低下することで、シール性が確保されにくくなることが懸念される。
【００５６】
そこで、本実施形態では、可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０の内周側と外周側にそれぞれラビリンス構造を設けることで、摺動部７０側へのガスの流入を抑制する。これにより、図３Ａに示すように、燃焼生成物７２が摺動部７０の周辺に堆積すること防止または抑制している。
【００５７】
具体的には、摺動部７０の内周側には、内側環状空間６７が形成され、さらにその内側に環状壁部６６が設けられることで、内側のラビリンス構造が構成されるため、ガス流入口を通して流入したガスＧは、環状壁部６６の内周面に堆積する一方、環状壁部６６によって内側環状空間６７側への流入が阻止または抑制されるので、上記摺動部７０の内周側に到達しにくい。
【００５８】
また、摺動部７０の外周側には外側環状空間４９が形成され、さらに外側環状空間４９と弁体１４側の空間との間には環状外周突起５０が設けられることで、外側のラビリンス構造が構成されるため、弁体１４側からのガスＧは、環状外周突起５０のＸ１側の側面に堆積する一方、環状外周突起５０によって外側環状空間４９への流入が阻止または抑制されるので、上記摺動部７０の外周部に到達しにくい。
【００５９】
このように、摺動部７０の内周側及び外周側にガスＧが到達しにくいことから、ガスＧに含まれる燃焼生成物７２が、摺動部７０の内周側及び外周側に堆積しにくくなる。これにより、摺動部７０での摺動性が担保され、可動シート１６の円滑な調芯機能が好適に発揮される。
【００６０】
可動シート１６とシート対向部５８とは、互いの端面の全体で摺接するのではなく、第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４の端面同士で摺接するので、可動シート１６とシート対向部５８の接触面積が小さいものとなっている。このため、可動シート１６が軸線Ｃ（図２Ａ等参照）に対して直交する方向に変位する際の摺動部７０での摺動抵抗を低減することができ、可動シート１６の調芯機能をより好適に発揮させることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、可動シート１６と環状壁部６６との間に形成されたクリアランス６８が、摺動部７０よりもガスＧの流れ方向の下流側（弁体１４側）に位置しているので、クリアランス６８を通してガスＧが内側環状空間６７に流入しても、ガスＧは流れ方向を反転しなければ摺動部７０側に流れない。このため、ガスＧが摺動部７０側へ到達しにくく、燃焼生成物７２の堆積が効果的に抑制される。
【００６２】
上述したように、可動シート１６には第１環状側部突起５２が設けられ、シート対向部５８には第２環状側部突起６４が設けられているので、第１及び第２環状側部突起５２、６４の外周側及び内周側に燃焼生成物７２が堆積したとしても、図３Ｂに示すように、可動シート１６が変位するたびに第１環状側部突起５２と第２環状側部突起６４が互いに摺動することにより、燃焼生成物７２を剪断できる。従って、燃焼生成物７２の固着化を有効に防止でき、結果として、可動シート１６の調芯機能がより好適に発揮される。
【００６３】
第１環状側部突起５２及び第２環状側部突起６４を設ける場合、可動シート１６及びシート対向部５８の位置によっては、弁体１４が可動シート１６に着座する際、可動シート１６全体が傾くことで、弁閉状態でのシール性が確保されにくくなることが懸念される。そこで、図２Ａに示したように、本実施形態では、可動シート１６とシート対向部５８との摺動部７０を、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６との接触部５１よりも外側（半径方向外側）としている。
【００６４】
この構成により、可動シート１６はシート対向部５８により安定的に支持され、弁体１４が可動シート１６に着座する際、可動シート１６はシート対向部５８に接触した状態を保持するので、可動シート１６が傾くことがない。従って、弁閉状態における弁体１４と可動シート１６とのシール性が好適に確保され、リークの発生を有効に防止することが可能となる。
【００６５】
次に、上述した流路開閉弁１０における可動シート１６及びシート対向部５８について、いくつかの変形例を説明する。
【００６６】
流路開閉弁１０では、可動シート１６及びシート対向部５８に代えて、図４Ａに示す可動シート１６ａ及びシート対向部５８ａを採用してもよい。可動シート１６ａは、図２Ａ等に示した可動シート１６における第１環状側部突起５２を、これよりも軸線方向に長い環状側部突起５２ａに置き換えた構成である。シート対向部５８ａは、シート対向部５８における第２環状側部突起６４を無くした構成である。
【００６７】
図４Ａに示す構成を採用した場合、燃焼生成物の剪断作用（図３Ｂ参照）は得られないが、図２Ａ等に示した流路開閉弁１０と同様に、燃焼生成物が摺動部７０の周辺に堆積することを防止または抑制する作用は得られる。また、図４Ａに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６ａに着座する際、可動シート１６ａが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。
【００６８】
また、流路開閉弁１０では、可動シート１６及びシート対向部５８に代えて、図４Ｂに示す可動シート１６ｂ及びシート対向部５８ｂを採用してもよい。可動シート１６ｂは、図３等に示した可動シート１６における第１環状側部突起５２を無くした構成である。シート対向部５８ｂは、シート対向部５８における第２環状側部突起６４を、これよりも軸線方向に長い環状側部突起６４ａに置き換えた構成である。
【００６９】
図４Ｂに示す構成を採用した場合、燃焼生成物の剪断作用は得られないが、図２Ａ等に示した流路開閉弁１０と同様に、燃焼生成物が摺動部７０の周辺に堆積することを防止または抑制する作用は得られる。また、図４Ｂに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６ｂに着座する際、可動シート１６ｂが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。
【００７０】
また、流路開閉弁１０における可動シート１６及びシート対向部５８に代えて、図４Ｃに示す可動シート１６ｃ及びシート対向部５８ｃを採用してもよい。可動シート１６ｃは、図２Ａ等に示した可動シート１６に対して、シート対向部５８ｃに向かって突出する環状壁部６６ａを追加した構成である。シート対向部５８ｃは、シート対向部５８における環状壁部６６を無くした構成である。すなわち、図４Ｃに示す構成は、図２Ａ等に示す構成において、環状壁部６６をシート対向部５８側から可動シート１６側に配置変更した構成である。
【００７１】
図４Ｃに示す構成を採用した場合でも、図２Ａ等に示した流路開閉弁１０とほぼ同様の作用効果が得られる。また、図４Ｃに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６ｃに着座する際、可動シート１６ｃが傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。なお、図４Ａまたは図４Ｂに示した構成において、シート対向部５８ａ、５８ｂ側に設けられた環状壁部６６を、可動シート１６側に配置変更してもよい。
【００７２】
また、流路開閉弁１０におけるシート対向部５８に代えて、図４Ｄに示すシート対向部５８ｄを採用してもよい。シート対向部５８ｄは、図２Ａ等に示したシート対向部５８における環状壁部６６を無くした構成である。シート対向部５８ｄに当接する可動シート１６は、図２Ａ等に示した可動シート１６と同じである。
【００７３】
図４Ｄに示す構成を採用した場合、環状壁部６６が無いため、摺動部７０の内周側に燃焼生成物が堆積しやすいが、上述した剪断作用（図３Ｂ参照）により燃焼生成物を剪断することができるため、燃焼生成物の固着化を有効に防止できる。また、図４Ｄに示す構成においても、摺動部７０の位置は、接触部５１よりも外側にあるので、弁体１４が可動シート１６に着座する際、可動シート１６が傾くことがなく、リークの発生を有効に防止できる。
【００７４】
なお、本発明は、ＥＧＲバルブに限定されるものではなく、燃焼生成物等の不要物を含むガスを流す流路を開閉する他の流路開閉弁に適用することができる。
【００７５】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
１０…流路開閉弁 １０Ａ…ＥＧＲバルブ
１２…ボディ本体 １４…弁体
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…可動シート
１７…連通孔 ２２…ガス流入口
２４…ガス流出口 ２６…バルブ室
３０…球面形状部 ４８…シート面
５２、５２ａ…第１環状側部突起 ５８、５８ａ〜５８ｄ…シート対向部
６４、６４ａ…第２環状側部突起 ６６、６６ａ…環状壁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを介して回動可能に設けられた弁体と、
前記弁体を収容するバルブ室を有するボディ本体と、
前記弁体が着座するシート面を有する可動シートと、を備え、
前記弁体は、弁閉状態において前記シート面に当接する球面形状部を有し、
前記シャフトは、その軸線が前記球面形状部の曲率中心から外れた位置で前記弁体に取り付けられ、
前記可動シートと、前記ボディにおける前記可動シートに対向するシート対向部の少なくとも一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して当接する環状側部突起が設けられ、
前記可動シートと前記シート対向部との摺動部は、前記弁体と前記シート面との接触部よりも外側に位置する、
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、
前記環状側部突起よりも内側の位置に、前記シート対向部と前記可動シートの一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して近接する環状壁部が設けられる、
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、
前記可動シートの外周部には、外方に突出するともに前記バルブ室の内周面に対して近接する環状外周突起が設けられる、
ことを特徴とする流路開閉弁。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか１項に記載の流路開閉弁において、
前記環状側部突起と前記環状壁部との間に、内側環状空間が形成される、
ことを特徴とする流路開閉弁。
【請求項５】
請求項３又は４のいずれか１項に記載の流路開閉弁において、
前記環状外周突起と前記シート対向部との間であって前記環状側部突起の外方に、外側環状空間が形成される、
ことを特徴とする流路開閉弁。
【請求項１】
シャフトを介して回動可能に設けられた弁体と、
前記弁体を収容するバルブ室を有するボディ本体と、
前記弁体が着座するシート面を有する可動シートと、を備え、
前記弁体は、弁閉状態において前記シート面に当接する球面形状部を有し、
前記シャフトは、その軸線が前記球面形状部の曲率中心から外れた位置で前記弁体に取り付けられ、
前記可動シートと、前記ボディにおける前記可動シートに対向するシート対向部の少なくとも一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して当接する環状側部突起が設けられ、
前記可動シートと前記シート対向部との摺動部は、前記弁体と前記シート面との接触部よりも外側に位置する、
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、
前記環状側部突起よりも内側の位置に、前記シート対向部と前記可動シートの一方に、軸線方向に突出するとともに他方に対して近接する環状壁部が設けられる、
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、
前記可動シートの外周部には、外方に突出するともに前記バルブ室の内周面に対して近接する環状外周突起が設けられる、
ことを特徴とする流路開閉弁。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか１項に記載の流路開閉弁において、
前記環状側部突起と前記環状壁部との間に、内側環状空間が形成される、
ことを特徴とする流路開閉弁。
【請求項５】
請求項３又は４のいずれか１項に記載の流路開閉弁において、
前記環状外周突起と前記シート対向部との間であって前記環状側部突起の外方に、外側環状空間が形成される、
ことを特徴とする流路開閉弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７２７８２（Ｐ２０１２−７２７８２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１６２９５（Ｐ２０１０−２１６２９５）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【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１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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