JP7714971B2 - ロータリバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ロータリバルブに関する。

ロータリバルブとして、特許文献１には、５つのポートに連通する５つの弁室が形成された弁箱と、この弁箱に重ね合わせて配置される弁体を備え、弁体を回転させることにより、弁体に形成された複数の連通路を弁室に接続させ、ポートでの流体の流れを制御する５ポート４位置切換弁が記載されている。

また、ロータリバルブとして特許文献２には、５つのポートを有するバルブハウジングの内部に、回転自在にステムシェルを収容し、ステムシェルの回転により５つのポートのうち予め設定されたものを選択的に結合させ、結合したポートの間で流体の流れを可能にする構成が記載されている。

実開平６－０２２６７２号公報 特表２０１８－５３６１２８号公報

特許文献１は、弁箱と弁体とを、回転軸を中心に相対回転自在に重ね合わせ、弁箱の５つの弁室が弁箱と弁体との境界に開放し、この弁室が開放する部位で固定側弁座を形成した構成を有している。弁体は回転軸を中心として９０°間隔で４つの開口を弁箱と弁体との境界に開放し、この開放する部位で可動側弁座が形成されている。この切換弁は、隣接する２つの開口を第１連通路で接続し、残りの２つの開口を第２連通路で接続している。

これにより、弁体を回転操作した場合には５つのポートのうち、２組の２つのポートの間に流体を流す制御を可能にしている。

特許文献２は、円筒状のバルブハウジングに対し、ステムシェルの回転軸芯を中心に放射状の姿勢で筒状となる５つのポートが形成され、ステムシェルには流体の流れを決める２つチャネルを備えたロータリバルブ（特許文献２ではマルチポート・マルチモードバルブ）が記載されている。

この特許文献２では、当該文献の図８に示されるようにポートＡからポートＣに流体を流すモードを基準にステムシェルを回転させ、当該文献の図９に示されるようにポートＢからの流体をポートＣに流すモードのへの切り換えを可能にしている。

このような切り換えを実現するため、特許文献２のロータリバルブではステムシェルの流路の端部に対応するポートＣの開口面積を充分に大きくし、ポートＡとポートＢとがステムシェルに対向する部位の開口面積をポートＣより縮小している。しかしながら、ポートの開口面積を縮小する構成では、流路抵抗を増大させ流体の流れの抑制に繋がるものであった。

また、特許文献２に記載されるようにバルブハウジングの内部に収容したステムシェルによって各ポートにおける流体の流れを制御するものでは、バルブハウジングに接続する流路の姿勢は、特許文献２の図８～図１３等に記載されるようにバルブハウジングの中心に対して放射状に設定することによりポートとバルブロータとの境界部位での流路抵抗の増大を抑制している。

しかしながら、ロータリバルブが備えられる機器の構造や、流路の配置が可能な空間を考慮すると、バルブハウジングに接続される流路の姿勢は、特許文献２に示されるように放射状に形成することが困難であることも多く、例えば、流路がバルブハウジングの外面に対し接線に近い角度で接続される構成も想像できた。このような角度で流路が接続するものでは、ポートとバルブロータ（特許文献２ではステムシェル）との境界の流路抵抗を増大させる懸念もあった。

このような理由から、バルブロータの回転によりポートに流れる流体を制御する構成でありながら、ポートでの流路抵抗を抑制した状態で流体を送り出すロータリバルブが求められる。

本発明に係るロータリバルブの特徴構成は、回転軸芯を中心とする円筒状の壁部に、周方向に並ぶ開口として少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポートの少なくとも３つのポートを、この順序で配置したバルブ室と、前記バルブ室の外部に配置され、少なくとも前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートの３つの前記ポートに各別に連通する少なくとも３つの外部流路と、前記バルブ室に対し、前記回転軸芯を中心に回転自在に収容され、回転作動により複数の前記ポートの間での流体の流れを切り換えるバルブロータとを備えると共に、前記バルブロータが、第１回転ポジションに設定された状態で前記第１ポートと前記第２ポートとの間での流体の流れを可能にするバルブ流路を有し、前記バルブロータを前記第１回転ポジションから所定角度だけ回転させた第２回転ポジションに設定された状態で前記バルブ流路を介して前記第１ポートと前記第３ポートとの間での流体の流れを可能にするため前記第１ポートが、前記所定角度に対応して前記壁部の周方向に沿って延びており、前記第１ポートに対応する前記外部流路と前記第１ポートとの間に、前記第１ポートの全体を覆い、前記バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、前記第１緩衝部が、前記壁部に近接する領域ほど、流路断面積を拡大する拡大領域である点にある。

この特徴構成によると、第１ポートがバルブ室の壁部の周方向に延びる領域に形成されるため、バルブロータが第１回転ポジションから第２回転ポジションに切り換られた場合でも第１ポートからバルブロータのバルブ流路に流体を供給することが可能となる。また、この構成では、特許文献２に記載されるポートＡ、あるいは、ポートＢのように、第２ポートと第３ポートとの流路面積を絞る構成を採用する必要がないため、第２ポートと第３ポートにおける流路抵抗の増大を招くこともない。更に、壁部のうち第１ポートを覆い、バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、この第１緩衝部に対して外部流路の流体が流れるため、例えば、外部流路が第１ポートに対して壁部の接線に沿う姿勢で配置されていても、外部流路と第１ポートとの間で流れる流体を第１緩衝部の内部において第１ポートの開口に対して直交する姿勢（バルブ室の中心を通過する仮想直線に沿う姿勢）で流し、流路が急角度で折れ曲がる不都合を解消して、この部位での流路抵抗の増大を抑制できる。

これによると、外部流路のうち、壁部に近接する領域ほど流路断面積が拡大するように外部流路を成形することにより、バルブ室の外部に部材を付加する構成を採用しなくとも、第１ポートに連通する第１緩衝部を形成できる。また、この構成では外部流路の端部の構造を変更するだけで済み、構成の複雑化を抑制できる。従って、バルブロータの回転によりポートに流れる流体を制御する構成でありながら、ポートでの流路抵抗を抑制した状態で流体を送り出すロータリバルブが構成された。

上記構成に加えた構成として、前記バルブ流路の流路断面積は、前記第１緩衝部と前記第１ポートとの境界の流路断面積よりも大きくしても良い。

これによると、第１ポートとバルブ流路との境界に流体に作用する流路抵抗より、バルブロータのバルブ流路における流路抵抗を小さくでき、流量の低下を招くことなく良好な流体の流れを現出する。

上記構成に加えた構成として、前記バルブ室は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートに加えて第４ポートと、第５ポートとを、この順序で更に備えており、前記バルブロータは、前記バルブロータが前記第１回転ポジション、及び、前記第２回転ポジションの何れにある場合でも、前記第４ポートと前記第５ポートとを連通させる連通流路を有しても良い。

これによると、第４ポートと第５ポートとの間において連通流路により流体を流す状態を維持したまま、バルブロータの回転ポジションの設定により第１ポート、第２ポートと、第３ポートとにおける流体の流れの制御が可能となる。

本発明に係るロータリバルブの特徴構成は、回転軸芯を中心とする円筒状の壁部に、周方向に並ぶ開口として少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポートの少なくとも３つのポートを、この順序で配置したバルブ室と、前記バルブ室の外部に配置され、少なくとも前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートの３つの前記ポートに各別に連通する少なくとも３つの外部流路と、前記バルブ室に対し、前記回転軸芯を中心に回転自在に収容され、回転作動により複数の前記ポートの間での流体の流れを切り換えるバルブロータとを備えると共に、前記バルブロータが、第１回転ポジションに設定された状態で前記第１ポートと前記第２ポートとの間での流体の流れを可能にするバルブ流路を有し、前記バルブロータを前記第１回転ポジションから所定角度だけ回転させた第２回転ポジションに設定された状態で前記バルブ流路を介して前記第１ポートと前記第３ポートとの間での流体の流れを可能にするため前記第１ポートが、前記所定角度に対応して前記壁部の周方向に沿って延びており、前記第１ポートに対応する前記外部流路と前記第１ポートとの間に、前記第１ポートの全体を覆い、前記バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、前記バルブ流路の流路断面積は、前記第１緩衝部と前記第１ポートとの境界の流路断面積よりも大きい点にある。

この特徴構成によると、第１ポートがバルブ室の壁部の周方向に延びる領域に形成されるため、バルブロータが第１回転ポジションから第２回転ポジションに切り換られた場合でも第１ポートからバルブロータのバルブ流路に流体を供給することが可能となる。また、この構成では、特許文献２に記載されるポートＡ、あるいは、ポートＢのように、第２ポートと第３ポートとの流路面積を絞る構成を採用する必要がないため、第２ポートと第３ポートにおける流路抵抗の増大を招くこともない。更に、壁部のうち第１ポートを覆い、バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、この第１緩衝部に対して外部流路の流体が流れるため、例えば、外部流路が第１ポートに対して壁部の接線に沿う姿勢で配置されていても、外部流路と第１ポートとの間で流れる流体を第１緩衝部の内部において第１ポートの開口に対して直交する姿勢（バルブ室の中心を通過する仮想直線に沿う姿勢）で流し、流路が急角度で折れ曲がる不都合を解消して、この部位での流路抵抗の増大を抑制できる。

これによると、第１ポートとバルブ流路との境界に流体に作用する流路抵抗より、バルブロータのバルブ流路における流路抵抗を小さくでき、流量の低下を招くことなく良好な流体の流れを現出する。従って、バルブロータの回転によりポートに流れる流体を制御する構成でありながら、ポートでの流路抵抗を抑制した状態で流体を送り出すロータリバルブが構成された。

上記構成に加えた構成として、前記バルブ室は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートに加えて第４ポートと、第５ポートとを、この順序で更に備えており、
前記バルブロータは、前記バルブロータが前記第１回転ポジション、及び、前記第２回転ポジションの何れにある場合でも、前記第４ポートと前記第５ポートとを連通させる連通流路を有しても良い。

これによると、第４ポートと第５ポートとの間において連通流路により流体を流す状態を維持したまま、バルブロータの回転ポジションの設定により第１ポート、第２ポートと、第３ポートとにおける流体の流れの制御が可能となる。

本発明に係るロータリバルブの特徴構成は、回転軸芯を中心とする円筒状の壁部に、周方向に並ぶ開口として少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポートの少なくとも３つのポートを、この順序で配置したバルブ室と、前記バルブ室の外部に配置され、少なくとも前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートの３つの前記ポートに各別に連通する少なくとも３つの外部流路と、前記バルブ室に対し、前記回転軸芯を中心に回転自在に収容され、回転作動により複数の前記ポートの間での流体の流れを切り換えるバルブロータとを備えると共に、前記バルブロータが、第１回転ポジションに設定された状態で前記第１ポートと前記第２ポートとの間での流体の流れを可能にするバルブ流路を有し、前記バルブロータを前記第１回転ポジションから所定角度だけ回転させた第２回転ポジションに設定された状態で前記バルブ流路を介して前記第１ポートと前記第３ポートとの間での流体の流れを可能にするため前記第１ポートが、前記所定角度に対応して前記壁部の周方向に沿って延びており、前記第１ポートに対応する前記外部流路と前記第１ポートとの間に、前記第１ポートの全体を覆い、前記バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、前記バルブ室は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートに加えて第４ポートと、第５ポートとを、この順序で更に備えており、前記バルブロータは、前記バルブロータが前記第１回転ポジション、及び、前記第２回転ポジションの何れにある場合でも、前記第４ポートと前記第５ポートとを連通させる連通流路を有している点にある。

この特徴構成によると、第１ポートがバルブ室の壁部の周方向に延びる領域に形成されるため、バルブロータが第１回転ポジションから第２回転ポジションに切り換られた場合でも第１ポートからバルブロータのバルブ流路に流体を供給することが可能となる。また、この構成では、特許文献２に記載されるポートＡ、あるいは、ポートＢのように、第２ポートと第３ポートとの流路面積を絞る構成を採用する必要がないため、第２ポートと第３ポートにおける流路抵抗の増大を招くこともない。更に、壁部のうち第１ポートを覆い、バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、この第１緩衝部に対して外部流路の流体が流れるため、例えば、外部流路が第１ポートに対して壁部の接線に沿う姿勢で配置されていても、外部流路と第１ポートとの間で流れる流体を第１緩衝部の内部において第１ポートの開口に対して直交する姿勢（バルブ室の中心を通過する仮想直線に沿う姿勢）で流し、流路が急角度で折れ曲がる不都合を解消して、この部位での流路抵抗の増大を抑制できる。

これによると、第４ポートと第５ポートとの間において連通流路により流体を流す状態を維持したまま、バルブロータの回転ポジションの設定により第１ポート、第２ポートと、第３ポートとにおける流体の流れの制御が可能となる。従って、バルブロータの回転によりポートに流れる流体を制御する構成でありながら、ポートでの流路抵抗を抑制した状態で流体を送り出すロータリバルブが構成された。

上記構成に加えた構成として、前記第４ポートと前記第５ポートのうち、少なくとも何れか一方のポートと当該ポートに対応する前記外部流路との間に、当該ポートの全体を覆う緩衝部が形成されても良い。

これによると、第４ポートと第５ポートとのうち少なくとも何れか一方のポートからの流体を、緩衝部を介して外部流路に連通するため、例えば、外部流路が壁部の接線に沿う姿勢で配置されていても、第４ポート、第５ポートと外部流路との間で流れる流体を、緩衝部の内部においてポートの開口に対して直交する姿勢（バルブ室の中心を通過する仮想直線に沿う姿勢）で流し、流路が急角度で折れ曲がる不都合を解消して、この部位での流路抵抗の増大を抑制できる。

上記構成に加えた構成として、前記バルブロータの前記連通流路が、前記バルブ室の前記壁部の内側で、前記回転軸芯の方向に窪む制御面で形成されても良い。

これによると、例えば、バルブロータに貫通する構造の流路を形成しなくとも、バルブロータに形成された制御面で、流体の流れを制御できる。

上記構成に加えた構成として、前記第１緩衝部が、前記壁部の外面から外方に突出した外壁面を有する空間であっても良い。

これによると、第１緩衝部を、第１ポートの外部でバルブ室の壁部の外側に張り出すように形成することが可能となる。また、第１緩衝部がバルブ室の壁部の外側に張り出す構造であるため、第１ポートとの間で流体を流す外部流路を配置する場合でも、外部流路が外壁部に接続する角度を任意に設定することも可能となる。

ロータリバルブの平面図である。 第１、第２ポートが連通するバルブハウジングの断面図である。 第１、第３ポートが連通するバルブハウジングの断面図である バルブロータの斜視図である。 バルブロータの斜視図である。 図３のVI－VI線断面図である。 図３のVII－VII線断面図である。 変形例の第１、第２ポートが連通するバルブハウジングの断面図である。 変形例の第１、第３ポートが連通するバルブハウジングの断面図である。 図９のＸ－Ｘ線断面図である。 別実施形態（ａ）の第１、第２ポートが連通するバルブハウジングの断面図である。 別実施形態（ａ）の第１、第３ポートが連通するバルブハウジングの断面図である。 別実施形態（ｂ）の第１緩衝部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１～図３、図６に示すように、バルブハウジング１のバルブ室２に対し、回転軸芯Ｘを中心とする円筒状の壁部３を形成し、この壁部３の内部に回転軸芯Ｘを中心に回転自在にバルブロータＲを収容し、バルブ室２の壁部３に対して開口として複数のポートＰを形成し、複数のポートＰに各別に連通する外部流路Ｌを備え、バルブロータＲを回転操作する電動アクチュエータ６を備えてロータリバルブＶが構成されている。

図６に示すように、ロータリバルブＶは、バルブ室２の壁部３の内周に筒状のシール材４を備え、このシール材４の内周側にバルブロータＲを収容し、バルブ室２の開放部分がプレート状の蓋体５で閉塞されている。バルブロータＲに形成した駆動シャフトＲａ（図４、図５を参照）を、蓋体５の貫通孔５ａに挿通する状態で配置し、この駆動シャフトＲａに対して電動アクチュエータ６の出力軸が連結されている。なお、駆動シャフトＲａは、バルブロータＲとは別部品で形成されて、バルブロータＲに取り付けられるように構成されていても良い。

このロータリバルブＶは、バルブハウジング１と、蓋体５と、バルブロータＲとが樹脂材で形成され、シール材４は、バルブロータＲの外周と、壁部３の内周との間での流体のリークを抑制するようにゴムや柔軟に変形し得る樹脂材等で構成されている。

このロータリバルブＶは、例えば、自動車等の車両において、クーラントや冷却水等の流体の流れの制御に用いられるものであり、バルブロータＲの回転作動により、複数の外部流路Ｌのうち供給源側からの流体を、複数の外部流路Ｌのうち供給対象側に送り出す制御を実現する。

図２、図３に示すように、ポートＰは、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第４ポートＰ４の総称である。また、外部流路Ｌは、第１外部流路Ｌ１、第２外部流路Ｌ２、第３外部流路Ｌ３、第４外部流路Ｌ４、第５外部流路Ｌ５の総称である。

このロータリバルブＶは、任意の姿勢で用いることが可能であるが、図６に示すように回転軸芯Ｘが縦向き姿勢にあることに準じて上下関係を説明する。回転軸芯Ｘは円筒状の壁部３の中心位置を示すものであるが、図２～図４に示すように、バルブロータＲの回転中心を示すためにも用いている。

〔バルブハウジング／バルブ室〕
図２、図３、図６に示すように、バルブ室２は回転軸芯Ｘを中心とする壁部３の内側に柱状の空間として形成され、バルブロータＲが回転自在に収容されている。また、図６に示すようにバルブ室２の下側にバルブ室２より小径の連通空間７が形成されている。この実施形態ではバルブ室２の下端と、連通空間７の上端との境界にバルブロータＲの外周より僅かに小径で、回転軸芯Ｘを中心とする環状の底壁２ａが形成されている。

このため、バルブ室２にバルブロータＲを収容し、バルブ室２の上部の開口を蓋体５で閉塞することにより、バルブロータＲの下端の外周部がバルブ室２の環状の底壁２ａに当接し、バルブロータＲの上面が蓋体５の下面に当接することにより、バルブロータＲの上下方向の位置を決めている。

バルブ室２の壁部３には、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３と、第４ポートＰ４とが、壁部３の肉厚方向（径方向）に貫通する開口として、この順序で周方向に並んで形成されている。シール材４は、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３と、第４ポートＰ４とに対応して、これらと同形状の開口が形成されている。

図１～図３に示すように、バルブハウジング１には、第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第３管路部Ｍ３と、第４管路部Ｍ４とが形成され、図６に示すように、バルブハウジング１には連通空間７に連通する第５管路部Ｍ５が形成されている。

第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第３管路部Ｍ３と、第４管路部Ｍ４と、第５管路部Ｍ５とは、車両の冷却対象や放熱部等にクーラントや冷却水等の流体の給排を行うチューブやホースが接続する接続ポートとして形成されている。尚、第１管路部Ｍ１は第１外部流路Ｌ１の端部であり、第２管路部Ｍ２、第３管路部Ｍ３、第４管路部Ｍ４、及び、第５管路部Ｍ５の各々は、第２外部流路Ｌ２、第３外部流路Ｌ３、第４外部流路Ｌ４、及び第５外部流路Ｌ５の端部である。図２、図３に示すように、ロータリバルブＶは、第１管路部Ｍ１から供給される流体を第２管路部Ｍ２又は第３管路部Ｍ３に流し、第５管路部Ｍ５から供給される流体を第４管路部Ｍ４に流すように構成されている。

図２、図７に示すように、バルブハウジング１には、第１管路部Ｍ１から供給される流体を、第１緩衝部Ｓａ（緩衝部Ｓ）を通過させた後に、第１ポートＰ１に導く第１外部流路Ｌ１が形成されている。また、バルブハウジング１は、第４ポートＰ４からの流体を第２緩衝部Ｓｂ（緩衝部Ｓ）を介して第４管路部Ｍ４に導く第４外部流路Ｌ４が形成されている。特に、第１外部流路Ｌ１は、第１管路部Ｍ１の内部空間から第１緩衝部Ｓａの内部を介して第１ポートＰ１に達する領域に形成されている。第１緩衝部Ｓａ（緩衝部Ｓ）は、バルブ流路１４の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間として形成されている。

この第１緩衝部Ｓａと、後述する第２緩衝部Ｓｂと、後述する第３緩衝部Ｓｃとは、共通する構成を有しており、これらを緩衝部Ｓと総称する。

図１～図３に示すように、バルブハウジング１は、第２ポートＰ２からの流体を第２管路部Ｍ２に導く第２外部流路Ｌ２と、第３ポートＰ３からの流体を第３管路部Ｍ３に導く第３外部流路Ｌ３とが形成されている。特に、第２外部流路Ｌ２のうち第２ポートＰ２からの流体を直線的に送る領域と、第３外部流路Ｌ３のうち第３ポートＰ３からの流体を直線的に送る領域とは互いに平行する姿勢で形成されている。尚、第２外部流路Ｌ２のうち第２ポートＰ２からの流体を直線的に送る領域と、第３外部流路Ｌ３のうち第３ポートＰ３からの流体を直線的に送る領域とは平行姿勢に限るものではなく、非平行で並列的な位置関係で形成されても良い。

第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第３管路部Ｍ３と、第４管路部Ｍ４と、第１外部流路Ｌ１と、第２外部流路Ｌ２と、第３外部流路Ｌ３と、第４管路部Ｍ４と、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３と、第４ポートＰ４とは、回転軸芯Ｘに直交する姿勢の仮想平面に重なり合う位置に配置されている。尚、連通空間７に連通する第５管路部Ｍ５は、前述した仮想平面から外れた位置に配置されている。

〔バルブロータ／バルブ室〕
図４、図５に示すように、バルブロータＲは、円板状の上部壁１１と、不完全な円形（一部が欠けた円形）の下部壁１２とが一体形成されたバルブ本体１３を有している。バルブ本体１３は、回転軸芯Ｘに沿う方向視において回転軸芯Ｘの近傍位置で折れ曲がる形状のバルブ流路１４を内部に形成し、このバルブ流路１４に対し回転軸芯Ｘを挟んで対向する位置に開放部１５（連通流路の一例）が形成されている。

バルブ流路１４は、バルブ本体１３の円形の外周に形成された上流側の導入口１４ａと排出側の排出口１４ｂとを結ぶ領域に貫通孔状に形成されている。また、開放部１５（連通流路）は、図６に示す連通空間７の流体を、バルブ本体１３の下端位置から上部壁１１の下面に達する位置まで流すことが可能であり、平面視において、バルブ室２の壁部３の内側で、回転軸芯Ｘの方向に窪む一対の制御面１５ａで構成されている。すなわち、開放部１５（連通流路）は、下部壁１２の円形の一部が欠けた箇所に形成されている。

一対の制御面１５ａは、図２、図３に示すように、回転軸芯Ｘに沿う方向視においてバルブ流路１４が屈曲する角度と等しい角度で、回転軸芯Ｘの近傍位置で折れ曲がる位置関係で配置され、バルブロータＲの回転ポジションの設定により、一対の制御面１５ａが、第４ポートＰ４に流れる流体の流量を制御する。

バルブロータＲは、電動アクチュエータ６から駆動シャフトＲａに伝えられる回転力により回転軸芯Ｘを中心に回転する。この実施形態では、バルブロータＲを図２に示す第１回転ポジションＱ１に設定した場合に、バルブ流路１４の導入口１４ａが、第１ポートＰ１に連通し、バルブ流路１４の排出口１４ｂが第２ポートＰ２に連通する位置に配置され、第１ポートＰ１から第２ポートＰ２への流体の流れを実現する。

更に、バルブロータＲを、第１回転ポジションＱ１から所定角度だけ回転させ図３に示す第２回転ポジションＱ２に設定した場合でも、バルブ流路１４の導入口１４ａが第１ポートＰ１に連通する状態のまま、バルブ流路１４の排出口１４ｂが第３ポートＰ３に連通する位置に達し、第１ポートＰ１から第３ポートＰ３への流体の流れを実現する。

このように、バルブ流路１４の導入口１４ａが第１ポートＰ１に連通する状態を維持するため、図２、図３に示すように第１ポートＰ１がバルブ室２の壁部３の周方向に延びる領域に長円状または長方形の開口として形成されている。

特に、このロータリバルブＶでは、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２との何れに設定した場合でも、第１ポートＰ１とバルブ流路１４との境界における流路断面積より、バルブ流路１４の流路断面積を大きく設定している。具体的な構造として、第１ポートＰ１の開口は長円状であるため、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２とにおいて、第１ポートＰ１の開口の一部が円形となるものであるが、バルブ流路１４の流路断面積は、第１ポートＰ１の開口より流路断面積が大きい矩形であるため、このような流路断面積の大小関係を作り出している。また、バルブ流路１４の流路断面積は、バルブロータＲが、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２との何れにある場合でも、第１緩衝部Ｓａと第１ポートとＰ１との境界の流路断面積よりも大きくなるように構成されている。

更に、バルブロータＲが、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２との何れの回転ポジションにある場合でも、連通空間７の流体を第４ポートＰ４から第４外部流路Ｌ４に導くように、第４ポートＰ４が、第１ポートＰ１と同様に、バルブ室２の壁部３の周方向に延びる領域に長円状または長方形の開口として形成されている。

〔第１緩衝部／第２緩衝部〕
この実施形態のロータリバルブＶでは、第１管路部Ｍ１が、第１ポートＰ１の開口の中央部から離れた位置に流体を供給する姿勢で形成されているため、例えば、第１管路部Ｍ１を、この姿勢のまま第１ポートＰ１に接続する構成を想像すると、第１管路部Ｍ１から第１ポートＰ１を介してバルブ流路１４に流れる際に、流路が急角度で折れ曲がる形態となり、流路抵抗の増大を招くものであった。

このような流路抵抗の増大を抑制するため、図２、図３に示すように、第１ポートＰ１が形成された壁部３の外部で、第１ポートＰ１を覆う位置にバルブ流路１４の周方向幅より大きい周方向幅を有し、第１ポートＰ１から外方に張り出す空間として第１緩衝部Ｓａ（緩衝部Ｓ）が形成されている。この第１緩衝部Ｓａは、壁部３の外面に沿って、壁部３から離間する位置に形成された供給側外壁面８と壁部３との間に形成されている。

これにより、第１管路部Ｍ１に供給された流体は、この第１管路部Ｍ１の内部空間から第１緩衝部Ｓａの内部に供給された後に、この第１緩衝部Ｓａから第１ポートＰ１が形成された部位の壁部３の壁面に直交する姿勢（回転軸芯Ｘを中心とする半径方向に沿う姿勢）で流れることも可能となり、第１ポートＰ１での流路抵抗を低減している。

第２緩衝部Ｓｂ（緩衝部Ｓ）は、第１緩衝部Ｓａと同様に、第４ポートＰ４の外部に壁部３の外部で、第４ポートＰ４を覆う位置に第４ポートＰ４から外方に張り出す空間として形成されている。この第２緩衝部Ｓｂは、壁部３から離間する位置に形成された排出側外壁面９と壁部３との間に形成されている。これにより、第４ポートＰ４から流体が送り出される際には、壁部３の壁面に直交する姿勢（回転軸芯Ｘを中心とする半径方向に沿う姿勢）に流体が流れることが可能となり、第４ポートＰ４において第４外部流路Ｌ４が急角度で折れ曲がる不都合を解消し、流路抵抗を低減している。

〔流体の制御〕
図２に示すように、バルブロータＲが第１回転ポジションＱ１に設定されることで第１管路部Ｍ１に供給された流体は、第１管路部Ｍ１と、第１緩衝部Ｓａと、第１ポートＰ１とに、この順序で流れ、バルブロータＲの導入口１４ａからバルブ流路１４に流れ、排出口１４ｂから第２ポートＰ２に流れる。この第２ポートＰ２に流れた流体は第２外部流路Ｌ２の終端位置の第２管路部Ｍ２から送り出される。

また、バルブロータＲが第１回転ポジションＱ１に設定された場合には、第５管路部Ｍ５に供給された流体が、図６に示す連通空間７からバルブロータＲの開放部１５に流れ、第４ポートＰ４と、第２緩衝部Ｓｂとに、この順序で流れ、第４管路部Ｍ４から送り出される。

図３に示すように、バルブロータＲが第２回転ポジションＱ２に設定されることで第１管路部Ｍ１に供給された流体は、第１管路部Ｍ１と、第１緩衝部Ｓａと、第１ポートＰ１とを、この順序で流れ、バルブロータＲの導入口１４ａからバルブ流路１４に流れ、排出口１４ｂから第３ポートＰ３に流れる。この第３ポートＰ３に流れた流体は第３外部流路Ｌ３の終端位置の第３管路部Ｍ３から送り出される。

また、バルブロータＲが第２回転ポジションＱ２に設定された場合には、第５管路部Ｍ５に供給された流体が、図６に示す連通空間７からバルブロータＲの開放部１５に流れ、第４ポートＰ４と、第２緩衝部Ｓｂとに、この順序で流れ、第４管路部Ｍ４から送り出される。つまり、バルブロータＲが第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２との何れに設定された場合でも、第５管路部Ｍ５に供給された流体は第４管路部Ｍ４から送り出される。

〔第４ポート／第５ポートの配置の変形例〕
図８～図１０に示すように、回転軸芯Ｘに沿う方向視において、バルブ室２の壁部３に対し、第４ポートＰ４と、第１ポートＰ１との間に、第５ポートＰ５を形成し、この第５ポートＰ５より外側に第３緩衝部Ｓｃを形成している。

この変形例では、バルブロータＲを、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２とに設定することにより、第１ポートＰ１からの流体を第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３とに切り換えて送り出すと共に、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２の何れのポジションにおいても第５ポートＰ５が、バルブロータＲの開放部１５を介して第４ポートＰ４に連通するように構成されている。

つまり、実施形態と同様に、バルブロータＲが第１回転ポジションＱ１にある場合には、第１外部流路Ｌ１の始端の第１管路部Ｍ１からの流体が、第１緩衝部Ｓａ、第１ポートＰ１、バルブロータＲのバルブ流路１４、第２ポートＰ２、第２外部流路Ｌ２の終端位置に、この順序で流れ第２管路部Ｍ２から送り出される。尚、この構成では、図１０に示すように、実施形態に示した連通空間７を備えないでロータリバルブＶを構成している。

また、バルブロータＲが第２回転ポジションＱ２にある場合には、第１外部流路Ｌ１の始端の第１管路部Ｍ１からの流体が、第１緩衝部Ｓａ、第１ポートＰ１、バルブ流路１４、第３ポートＰ３、第３外部流路Ｌ３の終端位置に、この順序で流れの第３管路部Ｍ３から送り出される。

更に、バルブロータＲが、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２との何れにある場合でも、第５外部流路Ｌ５の始端の第５管路部Ｍ５からの流体が、第３緩衝部Ｓｃ、第５ポートＰ５、開放部１５の制御面１５ａ、第４ポートＰ４、第４外部流路Ｌ４の終端位置に、この順序で流れ第４管路部Ｍ４から送り出される。

また、この変形例では、実施形態と同様に壁部３より外方に供給側外壁面８を配置することで第１ポートＰ１を覆い、バルブ流路１４の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部Ｓａを形成し、壁部３より外方に排出側外壁面９を配置することで第４ポートＰ４を覆い、前記第４ポートから外方に張り出す空間となる第２緩衝部Ｓｂを形成している。

さらに、壁部３より外方に別の連通側外壁面１０を配置することで、第５ポートＰ５を覆う第３緩衝部Ｓｃを形成している。このように、当該変形例では、図１０に示すように、バルブ室２に平坦な底壁部を形成することにより、第５ポートＰ５からの流体を第４ポートＰ４に送ることになる。

特に、この変形例では、第１ポートＰ１に対応する第１緩衝部Ｓａに連通する第１管路部Ｍ１と、第４ポートＰ４に対応する第２緩衝部Ｓｂに連通する第４管路部Ｍ４と、第５ポートＰ５に対応する第３緩衝部Ｓｃに連通する第５管路部Ｍ５とが互いに平行する姿勢で形成されている。尚、第１管路部Ｍ１と、第４管路部Ｍ４と、第５管路部Ｍ５とは、平行姿勢に限るものではなく、非平行となる並列的な位置関係で形成されても良い。

〔実施形態／変形例の作用効果〕
ロータリバルブＶは、バルブロータＲの回転ポジションの切り換えによって流路の切り換えを可能にする構成であるにも拘わらず、第１ポートＰ１を、第２ポートＰ２や第３ポートＰ３と比較してバルブ室２の壁部３の周方向に延びる領域に長円状または長方形の開口として形成しているため、バルブ流路１４と、第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３との何れの流路面積も縮小する必要がなく、圧損により流体の流量や圧力を低下させる不都合を招くことがない。

また、ロータリバルブＶは、第１緩衝部Ｓａを備えたことにより、第１管路部Ｍ１、あるいは、第１外部流路Ｌ１を介して供給される流体の流れの方向が、第１ポートＰ１が形成された部位の壁部３の壁面に直交しない姿勢（回転軸芯Ｘを中心にする半径方向から外れた姿勢）であっても、流体を第１ポートＰ１の開口が形成された部位の壁部３の壁面に直交する姿勢で供給し、流路抵抗の低減を実現する。

このように、第１緩衝部Ｓａを備える構成では、第１ポートＰ１に流体を供給する方向を考慮することなく第１管路部Ｍ１、あるいは、第１外部流路Ｌ１の姿勢を決めることが可能となりロータリバルブＶの設計を容易に行える。

更に、第２緩衝部Ｓｂを備えたことにより、第４ポートＰ４から流体が送り出される際に第４ポートＰ４が形成された部位の壁部３の壁面に直交しない姿勢（回転軸芯Ｘを中心にする半径方向から外れる姿勢）であっても、流体を第４ポートＰ４の開口が形成された部位の壁部３の壁面に直交する姿勢で送り出し、流路抵抗の低減を実現する。

また、バルブロータＲが第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２との何れにある場合でも、第５外部流路Ｌ５の始端の第５管路部Ｍ５からの流体を、バルブロータＲにおいて回転軸芯Ｘの方向に窪む一対の制御面１５ａで形成された開放部１５で制御して第４外部流路Ｌ４の終端位置から第４管路部Ｍ４から送り出すことを可能にしている。

変形例に示すように、第１管路部Ｍ１と、第４管路部Ｍ４と、第５管路部Ｍ５とを互いに平行する姿勢に設定することにより、これらに接続するホース類の取り扱いを容易にする。

また、このように第１管路部Ｍ１と、第４管路部Ｍ４と、第５管路部Ｍ５を平行姿勢に設定すると共に、これらに対応して、第１緩衝部Ｓａと第２緩衝部Ｓｂと第３緩衝部Ｓｃとを備えることにより、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４と第５ポートＰ５に流れる流体が急角度で折れ曲がる状態で流れる現象を解消して、流路抵抗の増大を抑制している。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図１１、図１２に示すように、バルブハウジング１のバルブ室２に回転軸芯Ｘを中心に回転自在にバルブロータＲを収容し、バルブ室２の壁部３に対して第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第４ポートＰ４を形成し、バルブハウジング１に対し第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第３管路部Ｍ３と、第４管路部Ｍ４とを備えている。

図面には示していないが、この別実施形態（ａ）では、実施形態に記載したものと共通する構成のバルブロータＲ（図４、図５を参照）を備えており、実施形態に記載したものと同様に、回転軸芯Ｘの沿う方向視においてバルブ室２と重なる位置にバルブ室２より小径の有底で、回転軸芯Ｘを中心とする連通空間７（図６を参照）が形成されている。

この別実施形態（ａ）では、バルブロータＲを、第１回転ポジションＱ１と第２回転ポジションＱ２とに設定することにより、第１ポートＰ１からの流体を第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３とに切り換えて送り出すと共に、連通空間７を、バルブロータＲの開放部１５を介して第４ポートＰ４に連通させるように構成されている。

この別実施形態（ａ）の構成では、第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第３管路部Ｍ３と、第４管路部Ｍ４との姿勢が実施形態と異なっている。つまり、第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第４管路部Ｍ４とは互いに平行で、第１管路部Ｍ１と第２管路部Ｍ２と同じ方向に開口を形成し、第４管路部Ｍ４は逆方向に開口を形成している。更に、第３管路部Ｍ３は、回転軸芯Ｘを中心に半径方向に延びる方向に姿勢が設定されている。尚、第１管路部Ｍ１と、第２管路部Ｍ２と、第４管路部Ｍ４とは平行姿勢に限るものではなく、非平行の位置関係で形成されても良い。

このように複数の管路部Ｍの姿勢が設定されても、圧損を抑制しつつ流体の流れの制御を実現する。

（ｂ）図１３に示すように、第１緩衝部Ｓａ（緩衝部Ｓの一例）が、ポートＰに連通する外部流路Ｌのうち、壁部３に近接する領域ほど、流路断面積を拡大する拡大領域２０によって形成されている。この別実施形態（ｂ）では、外部流路Ｌの端部に拡大領域２０を一体的に形成し、このように形成した拡大領域２０を、第１ポートＰ１を覆う位置に配置するように、外部流路Ｌを壁部３の外部に取り付けるように構成される。

この別実施形態（ｂ）は、第２緩衝部Ｓｂ（緩衝部Ｓの一例）を、図１３に示した構成と同様に構成することが可能である。

特に、外部流路Ｌが樹脂で形成されるものでは、外部流路Ｌの成形時に拡大領域２０を一体的に形成して良く、決まった内径の外部流路Ｌの端部に、壁部３に近接する領域ほど流路断面積を拡大する部材を取り付けて形成することも可能である。

（ｃ）実施形態で説明したようにバルブロータＲに開放部１５が形成され、下部壁１２が、一部が欠けた形状の円形に成形されるものであったが、これに代えて、下部壁１２の一部が欠けた領域に対し回転軸芯Ｘを中心とする円弧状の帯状部材を備えても良い。

このように帯状部材を備えることにより、バルブ室２の円筒状の壁部３にバルブロータＲを収容した場合に、円弧状の帯状部材が壁部３の内壁に接触することにより、バルブロータＲの安定的な回転を可能にする。

（ｄ）バルブロータＲに形成されるバルブ流路１４の形状は、実施形態で示した折れ曲がった形状に限るものでなく、直線的な形状や、湾曲する形状であっても良い。また、バルブロータＲは、バルブ流路１４を複数形成したものであっても良い。

（ｅ） ロータリバルブＶが、５つ以上のポートＰを形成した構成であっても良い。

（ｆ）実施形態、変形例、別実施形態では、壁部３に対して開口として形成された複数のポートＰのうち特定の位置のものを第１ポートＰ１と決め、この他のポートＰを、第１ポートＰ１を基準にして第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第４ポートＰ４として位置を決めていたが、これらのポートＰの位置関係は図面に示すものに限るものでなく、任意の位置関係に配置することが可能である。

また、これらのポートＰに関連する外部流路Ｌの位置の、対応するポートＰに対応する複数の外部流路Ｌ（第１外部流路Ｌ１、第２外部流路Ｌ２、第３外部流路Ｌ３、第４外部流路Ｌ４）も任意の位置に配置することが可能である。更に、バルブハウジング１に対するこれらの外部流路Ｌの配置も任意に設定することが可能である。

この別実施形態（ｆ）では、流体の流動方向は、実施形態に記載した方向と逆向きであっても良い。これと同様に、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間での流体の流れも実施形態に記載した方向と逆向きであっても良い。

本発明は、バルブ室にバルブロータを収容し、バルブ室の円筒状の壁部に複数のポートが形成されたロータリバルブに利用することができる。

２ バルブ室
３ 壁部
８ 外壁面
１４ バルブ流路
１５ 開放部（連通流路）
１５ａ 制御面
２０ 拡大領域
Ｌ 外部流路
Ｌ１ 第１外部流路（外部流路）
Ｌ２ 第２外部流路（外部流路）
Ｌ３ 第３外部流路（外部流路）
Ｌ４ 第４外部流路（外部流路）
Ｌ５ 第５外部流路（外部流路）
Ｐ ポート
Ｐ１ 第１ポート（ポート）
Ｐ２ 第２ポート（ポート）
Ｐ３ 第３ポート（ポート）
Ｐ４ 第４ポート（ポート）
Ｐ５ 第５ポート（ポート）
Ｑ１ 第１回転ポジション
Ｑ２ 第２回転ポジション
Ｒ バルブロータ
Ｓ 緩衝部
Ｓａ 第１緩衝部
Ｓｂ 第２緩衝部
Ｓｃ 第３緩衝部
Ｘ 回転軸芯

Claims (9)

1. 回転軸芯を中心とする円筒状の壁部に、周方向に並ぶ開口として少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポートの少なくとも３つのポートを、この順序で配置したバルブ室と、
   前記バルブ室の外部に配置され、少なくとも前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートの３つの前記ポートに各別に連通する少なくとも３つの外部流路と、
   前記バルブ室に対し、前記回転軸芯を中心に回転自在に収容され、回転作動により複数の前記ポートの間での流体の流れを切り換えるバルブロータとを備えると共に、
   前記バルブロータが、第１回転ポジションに設定された状態で前記第１ポートと前記第２ポートとの間での流体の流れを可能にするバルブ流路を有し、前記バルブロータを前記第１回転ポジションから所定角度だけ回転させた第２回転ポジションに設定された状態で前記バルブ流路を介して前記第１ポートと前記第３ポートとの間での流体の流れを可能にするため前記第１ポートが、前記所定角度に対応して前記壁部の周方向に沿って延びており、
   前記第１ポートに対応する前記外部流路と前記第１ポートとの間に、前記第１ポートの全体を覆い、前記バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、
   前記第１緩衝部が、前記壁部に近接する領域ほど、流路断面積を拡大する拡大領域であるロータリバルブ。
2. 前記バルブ流路の流路断面積は、前記第１緩衝部と前記第１ポートとの境界の流路断面積よりも大きい請求項１に記載のロータリバルブ。
3. 前記バルブ室は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートに加えて第４ポートと、第５ポートとを、この順序で更に備えており、
   前記バルブロータは、前記バルブロータが前記第１回転ポジション、及び、前記第２回転ポジションの何れにある場合でも、前記第４ポートと前記第５ポートとを連通させる連通流路を有している請求項１又は２に記載のロータリバルブ。
4. 回転軸芯を中心とする円筒状の壁部に、周方向に並ぶ開口として少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポートの少なくとも３つのポートを、この順序で配置したバルブ室と、
   前記バルブ室の外部に配置され、少なくとも前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートの３つの前記ポートに各別に連通する少なくとも３つの外部流路と、
   前記バルブ室に対し、前記回転軸芯を中心に回転自在に収容され、回転作動により複数の前記ポートの間での流体の流れを切り換えるバルブロータとを備えると共に、
   前記バルブロータが、第１回転ポジションに設定された状態で前記第１ポートと前記第２ポートとの間での流体の流れを可能にするバルブ流路を有し、前記バルブロータを前記第１回転ポジションから所定角度だけ回転させた第２回転ポジションに設定された状態で前記バルブ流路を介して前記第１ポートと前記第３ポートとの間での流体の流れを可能にするため前記第１ポートが、前記所定角度に対応して前記壁部の周方向に沿って延びており、
   前記第１ポートに対応する前記外部流路と前記第１ポートとの間に、前記第１ポートの全体を覆い、前記バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、
   前記バルブ流路の流路断面積は、前記第１緩衝部と前記第１ポートとの境界の流路断面積よりも大きいロータリバルブ。
5. 前記バルブ室は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートに加えて第４ポートと、第５ポートとを、この順序で更に備えており、
   前記バルブロータは、前記バルブロータが前記第１回転ポジション、及び、前記第２回転ポジションの何れにある場合でも、前記第４ポートと前記第５ポートとを連通させる連通流路を有している請求項４に記載のロータリバルブ。
6. 回転軸芯を中心とする円筒状の壁部に、周方向に並ぶ開口として少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポートの少なくとも３つのポートを、この順序で配置したバルブ室と、
   前記バルブ室の外部に配置され、少なくとも前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートの３つの前記ポートに各別に連通する少なくとも３つの外部流路と、
   前記バルブ室に対し、前記回転軸芯を中心に回転自在に収容され、回転作動により複数の前記ポートの間での流体の流れを切り換えるバルブロータとを備えると共に、
   前記バルブロータが、第１回転ポジションに設定された状態で前記第１ポートと前記第２ポートとの間での流体の流れを可能にするバルブ流路を有し、前記バルブロータを前記第１回転ポジションから所定角度だけ回転させた第２回転ポジションに設定された状態で前記バルブ流路を介して前記第１ポートと前記第３ポートとの間での流体の流れを可能にするため前記第１ポートが、前記所定角度に対応して前記壁部の周方向に沿って延びており、
   前記第１ポートに対応する前記外部流路と前記第１ポートとの間に、前記第１ポートの全体を覆い、前記バルブ流路の周方向幅より大きい周方向幅を有する空間となる第１緩衝部が形成され、
   前記バルブ室は、前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポートに加えて第４ポートと、第５ポートとを、この順序で更に備えており、
   前記バルブロータは、前記バルブロータが前記第１回転ポジション、及び、前記第２回転ポジションの何れにある場合でも、前記第４ポートと前記第５ポートとを連通させる連通流路を有しているロータリバルブ。
7. 前記第４ポートと前記第５ポートのうち、少なくとも何れか一方のポートと当該ポートに対応する前記外部流路との間に、当該ポートの全体を覆う緩衝部が形成されている請求項３、５、６のいずれか一項に記載のロータリバルブ。
8. 前記バルブロータの前記連通流路が、前記バルブ室の前記壁部の内側で、前記回転軸芯の方向に窪む制御面で形成されている請求項３、５、６、７のいずれか一項に記載のロータリバルブ。
9. 前記第１緩衝部が、前記壁部の外面から外方に突出した外壁面を有する空間である請求項１～８のいずれか一項に記載のロータリバルブ。