特許 6354322 制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6354322

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】制御弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/076 20060101AFI20180702BHJP

   F16K 5/04 20060101ALI20180702BHJP

   F16K 3/22 20060101ALI20180702BHJP

   F16K 3/26 20060101ALI20180702BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20180702BHJP

   F16K 27/04 20060101ALN20180702BHJP

【ＦＩ】

   F16K11/076 Z

   F16K5/04 E

   F16K3/22 Z

   F16K3/26 Z

   F01P7/16 A

   !F16K27/04

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-104424(P2014-104424)

(22)【出願日】2014年5月20日

(65)【公開番号】特開2015-218853(P2015-218853A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2017年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】弓指 直人

(72)【発明者】

【氏名】松坂 正宣

(72)【発明者】

【氏名】丸山 浩一

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２４１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公平０６−０２３８０３（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開２００３−３４３７４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４

Ｆ１６Ｋ ３／００− ５／２２

Ｆ０１Ｐ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のハウジングと、
前記ハウジングの軸方向一方の端面に設けられ、ポンプと連通するポンプ連通孔と、
前記ハウジングの内周壁に設けられる第１連通孔と、
前記第１連通孔と前記ハウジングにおける周方向において一致し、前記軸方向に異なる位置の前記内周壁に設けられる第２連通孔と、
前記ハウジング内に前記ハウジングと同軸上に収容され、拡径方向に広がり特性を有する筒状のロータと、
前記ロータの軸心を回転中心として前記ロータを前記ハウジングの内周壁に沿って回転させるロータ回転機構と、
前記ロータに形成され、前記ロータの回転に応じて前記第１連通孔と前記ロータの径方向内側の中央空間との連通状態を切り換える第１開口部と、
前記ロータに形成され、前記ロータの回転に応じて前記第２連通孔と前記中央空間との連通状態を切り換える第２開口部と、
前記ハウジングの内周壁のうち、前記ロータが回転した場合でも前記第１開口部及び前記第２開口部が対向しない領域に、少なくとも前記ロータの軸方向の長さに亘って形成された複数の溝部と、を備え、
前記ハウジングの内周壁のうち、前記ロータが回転した場合に前記第１開口部及び前記第２開口部が対向する領域に、前記ロータに当接し流体の浸入を防止するシール面が形成されている制御弁。

【請求項2】

前記溝部の断面形状が三角形である請求項１に記載の制御弁。

【請求項3】

前記溝部は、前記ハウジングの内周壁に沿って流通する流体の流通方向下流側ほど断面積が狭く形成されている請求項１又は２に記載の制御弁。

【請求項4】

前記溝部は、前記ハウジングの軸心と平行に形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の制御弁。

【請求項5】

前記ロータは、高温時に前記拡径方向への広がり特性が低減するよう構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の制御弁。

【請求項6】

前記ロータは、内周面側と外周面側とに夫々異なる熱膨張率を有する材料を貼り合わせて構成される請求項５に記載の制御弁。

【請求項7】

前記ロータは、前記ロータが予め規定されている使用温度範囲より高温の状態となった場合に、前記ハウジングの内周壁から離間状態に変形するよう構成されている請求項５又は６に記載の制御弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体の流通を制御する制御弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流体の流通を制御するために制御弁が利用されてきた。このような制御弁の一例として下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

【0003】

特許文献１には、流体入口と、少なくとも２つの流体出口とを備えた本体を含む流体循環回路用の制御弁に関して記載されている。この制御弁は、摩擦係数の低い材料で構成された環状のシールリングを回転させて流体出口を通る流体の分配を行う。シールリングの表面には、ハウジングの側壁との接触面積を減少させる互いに離間した複数の穴が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００６−５１２５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の技術を例えば車両に搭載されたエンジンの冷却通路に用いたとすると、例えばエンジンがアイドル回転のような低回転の状態ではウォータポンプの回転速度が低下して流体の圧力が低くなり、シールリングとハウジングとの間に流体がリークすることが考えられる。また、シールリングの表面に形成された穴とハウジングの側壁との間に形成される隙間から流体がリークすることも考えられる。この結果、例えばエンジン始動時にあってはエンジンの暖機が遅れ、燃費が悪化する可能性がある。

【0006】

本発明の目的は、上記問題に鑑み、ハウジング内におけるリークを低減しつつ、円滑に作動することが可能な制御弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための本発明に係る制御弁の特徴構成は、筒状のハウジングと、前記ハウジングの軸方向一方の端面に設けられ、ポンプと連通するポンプ連通孔と、前記ハウジングの内周壁に設けられる第１連通孔と、前記第１連通孔と前記ハウジングにおける周方向において一致し、前記軸方向に異なる位置の前記内周壁に設けられる第２連通孔と、前記ハウジング内に前記ハウジングと同軸上に収容され、拡径方向に広がり特性を有する筒状のロータと、前記ロータの軸心を回転中心として前記ロータを前記ハウジングの内周壁に沿って回転させるロータ回転機構と、前記ロータに形成され、前記ロータの回転に応じて前記第１連通孔と前記ロータの径方向内側の中央空間との連通状態を切り換える第１開口部と、前記ロータに形成され、前記ロータの回転に応じて前記第２連通孔と前記中央空間との連通状態を切り換える第２開口部と、前記ハウジングの内周壁のうち、前記ロータが回転した場合でも前記第１開口部及び前記第２開口部が対向しない領域に、少なくとも前記ロータの軸方向の長さに亘って形成された複数の溝部と、を備え、前記ハウジングの内周壁のうち、前記ロータが回転した場合に前記第１開口部及び前記第２開口部が対向する領域に、前記ロータに当接し流体の浸入を防止するシール面が形成されている点にある。

【0008】

このようにハウジングの内周壁に複数の壁部を設けることにより、ハウジングの内周壁のうち、ロータが回転された際に第１開口部及び第２開口部が対向しない領域におけるロータとハウジングの内周壁との接触面積を少なくすることができる。したがって、ロータをハウジングの内周壁に沿って摺動回転させ易くできる。一方、ハウジングの内周壁のうち、第１連通孔及び第２連通孔の近傍は、第１開口部及び第２開口部がロータの回転に応じて対向する領域であるので、溝部が形成されない。したがって、第１連通孔及び第２連通孔の近傍においては、ロータの広がり特性によりロータとハウジングの内周壁との密着性を高めることができるので、ロータとハウジングとの間に流体がリークすることを防止できる。したがって、ハウジング内における流体のリークを低減することが可能となる。
また、このような構成とすれば、第１開口部及び第２開口部の移動範囲内において、ロータの外周面とハウジングの内周壁との間における流体のリーク（浸入）を防止することができる。

【0009】

また、前記溝部の断面形状が三角形であると好適である。

【0010】

一般に、２枚の平板が平行な状態から僅かに傾いて狭い隙間を有して配置され、この隙間が流体で満たされている場合、２枚の平板が相対移動すると、それにつられて流体が狭い隙間に引きずり込まれ、隙間における圧力が高くなることが知られている。上記構成とすれば、このような圧力を利用してハウジングからロータを浮かせて、摩擦力を減らすことができる。したがって、ロータの回転時にロータとハウジングの内周壁とを非接触にすることができるので、ロータの回転時に摺動抵抗を低減し、ロータを回転し易くできる。

【0011】

また、前記溝部は、前記ハウジングの内周壁に沿って流通する流体の流通方向下流側ほど断面積が狭く形成されていると好適である。

【0012】

流体が溝部に流通された場合には、溝部の幅が広い程、圧力が高くなり、溝部の幅が狭い程、圧力が低くなる。したがって、流体の流通方向に沿って溝部の溝幅を徐々に狭くすることで圧力差により溝部内に流体の流れが形成され、仮に流体に異物が混入している場合であっても、溝部に異物が詰まることを防止できる。

【0013】

また、前記溝部は、前記ハウジングの軸心と平行に形成されていると好適である。

【0014】

このような構成とすれば、溝部がロータの軸方向一方の端部から他方の端部に達するまでの長さを最短にすることができる。したがって、流体に混入していた異物が溝部に進入した場合でも、当該異物を溝部から排出し易くできる。

【0015】

【0016】

【0017】

また、前記ロータは、高温時に前記拡径方向への広がり特性が低減するよう構成されていると好適である。

【0018】

例えば、ロータの回転はモータを用いて行うことが考えられる。このようなモータは、高温時にはモータが有するコイルの巻線抵抗が増加し、電流が流せなくなるので、モータの出力トルクが低下する。このため、モータを使用する環境温度が変化する場合には、一般的に、高温時に必要な出力トルクを考慮して定格出力の大きいモータを選定することになり、コストアップの要因となる。本構成によれば、高温時には、ロータの広がり特性が低減されるので、ロータのハウジングの内周壁に対する摺動抵抗を低減することができ、定格出力の小さい安価なモータを用いることが可能となる。

【0019】

また、前記ロータは、内周面側と外周面側とに夫々異なる熱膨張率を有する材料を貼り合わせて構成されると好適である。

【0020】

このような構成とすれば、高温時に外周面側の材料が周方向に膨張することで、内周面側の材料が縮径方向に荷重を受け、ロータを縮径させることができる。このため、高温時のロータの変形を促進することができるので、ロータのハウジングの内周壁に対する摺動抵抗を低減することができる。したがって、ロータを回転させ易くすることが可能となる。

【0021】

また、前記ロータは、前記ロータが予め規定されている使用温度範囲より高温の状態となった場合に、前記ハウジングの内周壁から離間状態に変形するよう構成されていると好適である。

【0022】

このような構成とすれば、ロータが過度に温められた場合には、ロータが縮径し、ハウジングの内周壁に対するロータの押圧力がゼロとなる。この場合、ロータに流体の圧力が作用してロータがハウジングの内周壁から離間する。したがって、第１開口部及び第２開口部の位置に拘らず、第１連通孔及び第２連通孔と中央空間とを連通状態にすることができるので、制御弁で流体が遮断されることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】制御弁を備えた冷却回路の一例である。

【図2】制御弁の斜視図である。

【図3】ロータの斜視図である。

【図4】図３に示されるロータを平板状に延ばした状態を示す図である。

【図5】図２のV−V線における断面図である。

【図6】図５のVI−VI線における断面図である。

【図7】隙間の圧力分布の説明に用いる図である。

【図8】ロータの温度依存性及び所定の温度による制御弁の状態を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明に係る制御弁は、ハウジング内における流体のリークを低減しつつ、流体の流通を制御可能に構成される。以下、本実施形態の制御弁１について説明する。図１には車両のエンジンを冷却する冷却回路１００に制御弁１を採用した例が示され、図２には、制御弁１の斜視図が示される。

【0025】

図１に示される車両の冷却回路１００では第１経路２と第２経路３とを有する。第１経路２は、エンジン４からの冷媒（流体）がラジエータ５を介して循環する経路であり、第２経路３は、エンジン４からの冷媒がヒータコア６を介して循環する経路である。いずれの経路も、冷媒はポンプ７により循環される。ポンプ７の上流側には制御弁１が設けられ、当該制御弁１にはラジエータ５及びヒータコア６の夫々から冷媒が流通可能に構成される。

【0026】

図２に示されるように、制御弁１は、ハウジング１０、ポンプ連通孔２０、第１連通孔３０、第２連通孔４０、ロータ５０、ロータ回転機構６０、第１開口部７０、第２開口部８０、溝部９０（図５参照）を備えて構成される。ハウジング１０は筒状に構成される。本実施形態では、ハウジング１０は円筒状に構成される。詳細は後述するが、ハウジング１０の天面１１にはポンプ連通孔２０が付設され、底面１４にはロータ回転機構６０が付設される。ハウジング１０は、金属を用いて構成することも可能であるし、樹脂を用いて構成することも可能である。

【0027】

ポンプ連通孔２０は、ハウジング１０の軸方向一方の端面に設けられ、ポンプ７と連通する。ハウジング１０の軸方向一方の端面とは、筒状のハウジング１０が有する面のうち、筒の軸心方向に直交する２つの面（天面１１及び底面１４）の一方である。図２の例では、天面１１が相当する。ポンプ連通孔２０は、図１に示されるように、第１経路２及び第２経路３として用いられ、ポンプ７に接続される。

【0028】

第１連通孔３０及び第２連通孔４０は、ハウジング１０の内周壁１２に設けられる。ハウジング１０の内周壁１２とは、筒状のハウジング１０が有する内壁のうち、筒状のハウジング１０の軸心に平行な内壁である。本実施形態では、図２に示されるように、第１連通孔３０と第２連通孔４０とは、ハウジング１０における周方向において一致し、軸方向に異なる位置に設けられる。すなわち、ハウジング１０を軸方向外側から見た場合には、第１連通孔３０と第２連通孔４０とが軸方向に重複し、ハウジング１０を径方向外側から見た場合には、第１連通孔３０と第２連通孔４０とが互いに離間しているように設けられる。なお、理解を容易にするために、図２では第１連通孔３０が天面１１の側に設けられ、第２連通孔４０が底面１４の側に設けられているとして説明する。

【0029】

ロータ５０は、ハウジング１０内に当該ハウジング１０と同軸上に収容される。ロータ５０は、ハウジング１０の径方向内側に形成される筒状空間の形状に合わせて構成される。筒状空間とは、筒状のハウジング１０の内周壁１２で囲まれた空間である。本実施形態では、ハウジング１０は円筒状に形成されることから、ロータ５０も円筒状に形成される。このようなロータ５０は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の摺動性に優れたグレード（摺動グレード）の板状の樹脂を円筒状に丸めて形成され、ロータ５０の軸心をハウジング１０の軸心に一致させて、ハウジング１０がロータ５０を内包するよう筒状空間に収容される。

【0030】

また、ロータ５０は、拡径方向に広がり特性を有する筒状で構成される。このような筒状のロータ５０が図３に示される。拡径方向とは、円筒状のロータ５０の内径が大きくなる方向をいう。このため、拡径方向に広がり特性を有するとは、円筒状のロータ５０の内径が大きくなるような特性を有することを意味する。

【0031】

このような広がり特性を有するロータ５０は、軸方向一方の端部から他方の端部に亘って開口する軸方向開口部５３を有して構成すると好適である。軸方向一方の端部から他方の端部に亘って開口するとは、ロータ５０が軸方向に沿って一様にギャップを有することを意味する。すなわち、ロータ５０は、軸方向に交差するロータ５０の断面が「Ｃ字状」で構成されていることを意味する。したがって、軸方向開口部５３は、ロータ５０の軸方向の長さと同一の長さを有して構成される。これにより、板状の材料を筒状に丸めることで、広がり特性を有するロータ５０を構成し易くできる。

【0032】

ロータ５０には、第１開口部７０及び第２開口部８０が形成される。第１開口部７０はロータ５０の回転に応じて第１連通孔３０と中央空間１３とを連通状態に切り替え、第２開口部８０はロータ５０の回転に応じて第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態に切り替える。第１開口部７０は、ロータ５０に形成された孔部が相当し、中央空間１３とはロータ５０の径方向内側の空間が相当する。第１開口部７０は、ロータ５０の回転に応じて第１連通孔３０と中央空間１３とを連通状態又は遮断状態に切り替える。また、第２開口部８０は、ロータ５０に形成された孔部が相当し、ロータ５０の回転に応じて第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態又は遮断状態に切り替える。

【0033】

本実施形態では、第１開口部７０及び第２開口部８０により３つの状態が設定できるよう構成されている。図４には、このような３つの状態を理解し易いよう、ロータ５０を平板状にした状態の図が示される。３つの状態とは、第１連通孔３０と中央空間１３とを連通状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態する状態Ａと、第１連通孔３０と中央空間１３とを遮断状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態する状態Ｂと、第１連通孔３０と中央空間１３とを遮断状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを遮断状態する状態Ｃとのいずれかに切り替え可能に構成されている。

【0034】

したがって、図４に示されるように状態Ａでは第１開口部７０及び第２開口部８０が共に開口する状態となり、状態Ｂでは第２開口部８０のみが開口する状態となる。また、状態Ｃでは第１開口部７０及び第２開口部８０が共に開口しない状態となる。このため、ロータ５０は、当該ロータ５０を軸方向に見て、第１開口部７０及び第２開口部８０が重複する部分と、第２開口部８０のみが設けられた部分と、第１開口部７０及び第２開口部８０の双方が設けられていない部分と、を有して構成される。これにより、ロータ５０を回転させて、第１経路２及び第２経路３の夫々における流体の流通を制御することが可能となる。

【0035】

ロータ回転機構６０は、ロータ５０の軸心を回転中心としてロータ５０をハウジング１０の内周壁１２に沿って回転させる。図５には、図２のV−V線における断面図が示される。本実施形態では、ロータ回転機構６０は、ロータ支持部６１とモータ６２とを備えて構成される。ロータ支持部６１はロータ５０を支持する。本実施形態では、上述したロータ支持部６１は、ロータ５０のうち軸方向開口部５３に対向する部分を支持する。モータ６２は、ロータ支持部６１をロータ５０の軸心を回転中心として回転させる。また、上述のように、ロータ５０はハウジング１０と同軸上に設けられ、拡径方向に広がる特性を有している。したがって、ロータ５０は、ロータ回転機構６０によりロータ５０の外周面がハウジング１０の内周壁１２を摺動回転する。

【0036】

ここで、図５に示されるように、ハウジング１０の内周壁１２のうち、ロータ５０が回転した場合でも第１開口部７０及び第２開口部８０が対向しない領域には、少なくともロータ５０の軸方向の長さに亘って複数の溝部９０が形成されている。上述したように、制御弁１は、ロータ回転機構６０がロータ５０をハウジング１０の内周壁１２に沿って摺動回転させることにより中央空間１３と第１連通孔３０及び第２連通孔４０との連通状態を切り換える。このため、ロータ５０はロータ５０の軸心を基準として所定の角度でしか回転しない。このような所定の角度でロータ５０をハウジング１０の内周壁１２に沿って摺動回転させた際、ハウジング１０の内周壁１２のうち、第１開口部７０及び第２開口部８０と全く対向しない部分が、上述のハウジング１０の内周壁１２のうち、ロータ５０が回転した場合でも第１開口部７０及び第２開口部８０が対向しない領域にあたる。このような領域は、図５における符号Ｒを付した領域が相当する。

【0037】

このような領域Ｒには、ロータ５０の軸方向一方の端部から他方の端部に亘って、溝部９０が周方向に亘って複数、形成される。ロータ５０の軸方向一方の端部から他方の端部に亘って形成されるとは、溝部９０がロータ５０の軸方向長さ以上の長さで設けられることを意味する。

【0038】

本実施形態では、図５に示されるように溝部９０は、ロータ５０の軸方向に直交する断面形状が三角形で形成される。図５の一点鎖線で囲んだ領域には、溝部９０とロータ５０とが径方向に重複している状態を拡大した図が示される。ここで、２枚の平板が平行な状態から僅かに傾いて狭い隙間を有して配置され、この隙間が流体で満たされている場合、２枚の平板が相対移動すると、それにつられて流体が狭い隙間に引きずり込まれ当該隙間の圧力が高くなる。この圧力で２枚の平板を互いに浮かせて、摩擦力を減らすことができることが知られている。このような効果は「くさび効果」と称される。上述したように、溝部９０の断面形状を三角形とすることで、ロータ５０の回転時にくさび効果によりロータ５０とハウジング１０の内周壁１２とを非接触にすることができる。したがって、ロータ５０の回転時に摺動抵抗を低減し、ロータ５０を回転し易くできる。

【0039】

また、溝部９０は、ハウジング１０の内周壁１２に沿って流通する流体の流通方向下流側ほど断面積が狭く形成すると良い。ハウジング１０の内周壁１２に沿って流通する流体とは、第１連通孔３０及び第２連通孔４０を介して中央空間１３に導入された流体である。図６には、図５のVI−VI線における断面図が示される。ただし、ロータ５０は省略している。図１に示されるように、本実施形態では、流体は制御弁１からポンプ７に向って流通する。したがって、中央空間１３に導入された流体は、図６において下から上に向って流通する。

【0040】

ここで、図７に示されるようなくさび状の隙間の圧力分布は、（１）式で示される。

【0041】

【数1】

ただし、Ｕはロータ５０の回転速度、Ｂは溝部９０の周方向に沿った幅の１／２、ｈはハウジング１０とロータ５０との距離、μは流体の粘度、Ｐは流体の圧力、Ｐ０はｘ＝０における圧力である。

【0042】

(１)式に示されるように、溝部９０の幅が広い程、圧力が高くなり、溝部９０の幅が狭い程、圧力が低くなる。したがって、流体の流通方向に沿って溝部９０の溝幅を徐々に狭くすることで圧力差により溝部９０内に流体の流れが形成され、仮に流体に異物が混入している場合であっても、溝部９０に詰まることを防止できる。

【0043】

また、図６に示されるように、溝部９０はハウジング１０の軸心と平行に形成されるので、溝部９０がロータ５０の軸方向一方の端部から他方の端部に達するまでの長さを最短にすることができる。したがって、流体に混入していた異物が溝部９０に進入した場合でも、当該異物を溝部９０から排出し易くできる。

【0044】

ハウジング１０の内周壁１２のうち、ロータ５０が回転した場合に第１開口部７０及び第２開口部８０が対向する領域に、ロータ５０と液密的に当接するシール面１５が形成される。ハウジング１０の内周壁１２のうち、ロータ５０が回転した場合に第１開口部７０及び第２開口部８０が対向する領域とは、図５において領域Ｒを除く符号Ｓが付された領域である。シール面１５とは、ロータ５０の外周面がハウジング１０の内周壁１２に対して密着するように処理が施された面である。ハウジング１０の内周壁１２は、このような領域Ｓに亘ってシール面１５が設けられることにより、第１開口部７０及び第２開口部８０において、ロータ５０の外周面とハウジング１０の内周壁１２との間における流体のリーク（浸入）を防止することができる。

【0045】

ここで、本実施形態では制御弁１は車両の冷却回路１００に設けられる。このような用途において、制御弁１により流体の流通を制御してエンジン４に流体を循環させて、エンジン４を冷却するが、エンジン４からの熱を受けて制御弁１の温度も上昇する。一方、高温時にはモータが有するコイルの巻線抵抗が増加し、電流が流せなくなるので、モータの出力トルクが低下する。このため、一般的には、高温時に必要な出力トルクを考慮してモータを選定する必要があるので、定格出力の大きいモータを用いる必要があり、コストアップの要因となる。

【0046】

そこで、本実施形態に係るロータ５０は、高温時に拡径方向への広がり特性が低減するよう構成されている。上述したように、ロータ５０は、拡径方向に広がり特性を有し、ハウジング１０の内周壁１２と密着するよう構成されている。ロータ回転機構６０がロータ５０を回転させようとしているにも拘らず、ロータ５０が回転しなくなった場合には、エンジン４からの熱量が増加し、制御弁１が温められる。ロータ５０は、この熱により、拡径方向への広がりを緩和する。このような特性は、低温時よりも高温時の方が収縮する特性を有する材料を用いてロータ５０を構成することにより実現できる。このように構成することにより、高温時には、ロータ５０の広がり特性が低減されるので、ロータ５０のハウジング１０の内周壁１２に対する摺動抵抗を低減することができ、定格出力の小さい安価なモータを用いることが可能となる。

【0047】

更に、何らかの理由でロータ５０がハウジング１０内で相対回転することができなくなった場合、第１連通孔３０及び第２連通孔４０の少なくとも一方が中央空間１３と連通状態にあればエンジン４に流体を循環させることができるのでエンジン４を冷却することができるが、第１連通孔３０及び第２連通孔４０の双方が中央空間１３と遮断状態にあればエンジン４がオーバーヒートする可能性がある。

【0048】

そこで、ロータ５０は、ロータ５０が予め規定されている使用温度範囲より高温の状態となった場合に、ハウジング１０の内周壁１２から離間状態に変形するよう構成されている。これにより、ロータ５０が過度に温められた場合には、ロータ５０が縮径し、ハウジング１０の内周壁１２に対するロータ５０の押圧力がゼロとなる。この場合、ロータ５０に流体の圧力が作用してロータ５０がハウジング１０の内周壁１２から離間する。したがって、第１開口部７０及び第２開口部８０の位置に拘らず、第１連通孔３０及び第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態にすることができるので、エンジン４に流体を循環させることが可能となる。

【0049】

このようなロータ５０の温度特性が図７に示される。図８（ａ）の縦軸にはロータ５０が径方向外側に広がろうとする力Ｆが示され、横軸にはロータ５０の温度Ｔが示される。図８（ａ）に示されるように、温度がＴ１未満であれば、ロータ５０の広がり特性は大きく変化しない。したがって、図８（ｂ）に示されるように、ロータ５０はハウジング１０の内周壁１２に密着した状態で回転される。なお、図８（ｂ）−図８（ｄ）においては、理解を容易にするために、力Ｆを矢印で示し、力Ｆの強度を矢印の数で示している。また、破線の矢印は流体の流れを示している。

【0050】

ロータ５０の温度が次第に高くなれば（例えば温度がＴ１以上Ｔ２未満となれば）、図８（ｃ）に示されるように、ロータ５０の力Ｆは温度がＴ１未満の場合に比べて小さくなる（すなわち、図８（ｂ）よりも矢印の数が減っている）。このため、ロータ５０とハウジング１０の内周壁１２との密着性は上記温度がＴ１未満の場合に比べて弱くなるが、ロータ５０とハウジング１０との間に流体がリークするほどでもない。これより、ロータ５０を回転させるのに必要なモータ６２のトルクは小さくなる。したがって、温度が上昇し、巻線抵抗が大きくなっても、巻線抵抗に流す電流は小さくできるので、適切にロータ５０を回転させることができる。

【0051】

更に、図８（ａ）に示されるように、ロータ５０の温度が高くなれば（例えば温度がＴ２以上となれば）、ロータ５０の力Ｆは温度がＴ２未満の場合に比べて小さくなる。この場合には図８（ｄ）に示されるように、ロータ５０が縮径し、第１連通孔３０及び第２連通孔４０からの流体によりロータ５０が押圧され、ロータ５０とハウジング１０の内周壁１２との間に隙間が形成される。破線の矢印で示したように、この隙間に流体が流れ込み、第１開口部７０や第２開口部８０を介して中央空間１３に流体を流通するので、流体を循環させることが可能となる。

【0052】

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、ロータ５０が板状の材料を筒状に丸め、高温時に拡径方向への広がり特性が低減するよう構成されているとして説明したが、例えばロータ５０の内周面側と外周面側とに夫々異なる熱膨張率を有する材料を貼り合わせて構成することも可能である。具体的には、異なる熱膨張率を有する材料を重ねてバイメタルのように構成することが可能である。このような構造は、例えば、異なる熱膨張率を有する２枚の板状部材を積層した後、筒状に丸めることにより構成することが可能である。もちろん、予め筒状に丸めておいた２つの筒状部材の一方を他方の外周面又は内周面に装着して構成することも可能である。このようなロータ５０によれば、外周面側の材料が高温時に周方向に膨張することで、内周面側の材料が縮径方向に荷重を受け、高温時のロータ５０の変形を促進することができる。したがって、ロータ５０のハウジング１０の内周壁１２に対する摺動抵抗を低減することができるので、ロータ５０を回転させ易くすることが可能となる。

【0053】

上記実施形態では、溝部９０の断面形状が三角形であるとして説明したが、溝部９０の断面形状を四角形やその他の多角形で構成することも可能であるし、Ｕ字形で形成することも可能である。もちろん、他の形状で構成することも可能である。

【0054】

上記実施形態では、溝部９０は、ハウジング１０の内周壁１２に沿って流通する流体の流通方向下流側ほど断面積が狭く形成されているとして説明したが、溝部９０は、ハウジング１０の内周壁１２に沿って流通する流体の流通方向上流側ほど断面積が狭く形成することも可能であるし、流体の流通方向に拘らず、断面積を一様に形成することも可能である。

【0055】

上記実施形態では、溝部９０は、ハウジング１０の軸心と平行に形成されているとして説明したが、溝部９０をハウジング１０の内周壁１２において螺旋状に形成することも可能である。

【0056】

上記実施形態では、ロータ５０は、高温時に拡径方向への広がり特性が低減するよう構成されているとして説明したが、ロータ５０は温度に拘らず拡径方向への広がり特性が変化しないように構成することも可能である。

【0057】

上記実施形態では、ロータ５０は、ロータ５０が予め規定されている使用温度範囲より高温の状態となった場合に、ハウジング１０の内周壁１２から離間状態に変形するよう構成されているとして説明したが、ロータ５０は使用温度範囲より高温となった場合であっても、ハウジング１０の内周壁１２から離間しないように構成することも可能である。

【0058】

上記実施形態では、第１連通孔３０が天面１１の側に設けられ、第２連通孔４０が底面１４の側に設けられているとして説明したが、第１連通孔３０が底面１４の側に設けられ、第２連通孔４０が天面１１の側に設けられていても良い。

【0059】

上記実施形態では、制御弁１は、第１開口部７０及び第２開口部８０により、第１連通孔３０と中央空間１３とを連通状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態する状態Ａと、第１連通孔３０と中央空間１３とを遮断状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを連通状態する状態Ｂと、第１連通孔３０と中央空間１３とを遮断状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを遮断状態する状態Ｃとのいずれかに切り替え可能に構成されているとして説明した。しかしながら、所定の２つの状態に切り替え可能に構成することも可能であるし、上記３つの状態と、第１連通孔３０と中央空間１３とを連通状態にすると共に、第２連通孔４０と中央空間１３とを遮断状態にする状態とからなる４つの状態に切り替え可能に構成することも可能である。

【0060】

上記実施形態では、制御弁１は、ラジエータ５及びヒータコア６を介して流体が流入してくるとして説明したが、制御弁１からラジエータ５及びヒータコア６に向けて流体が流通するように構成することも可能である。

【0061】

本発明は、流体の流通を制御する制御弁に用いることが可能である。

【符号の説明】

【0062】

１：制御弁
７：ポンプ
１０：ハウジング
１２：内周壁
１３：中央空間
１５：シール面
２０：ポンプ連通孔
３０：第１連通孔
４０：第２連通孔
５０：ロータ
６０：ロータ回転機構
７０：第１開口部
８０：第２開口部
９０：溝部
Ｒ：領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】