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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022146862
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】制御バルブ
(51)【国際特許分類】
F16K 5/04 20060101AFI20220928BHJP
【ＦＩ】
F16K5/04 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021199313
(22)【出願日】2021-12-08
(31)【優先権主張番号】P 2021047369
(32)【優先日】2021-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000144810
【氏名又は名称】株式会社山田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(72)【発明者】
【氏名】三村 哲哉
(72)【発明者】
【氏名】大関 哲史
【テーマコード（参考）】
3H054
【Ｆターム（参考）】
3H054AA02
3H054BB02
3H054BB16
3H054BB22
3H054CA06
3H054CA07
3H054CA32
3H054CB09
3H054CB16
3H054GG02
(57)【要約】
【課題】本発明は、ロータと摺動リングとの間のシール性の向上と、ロータと摺動リングとの間の摺動性の確保とを両立させた制御バルブを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る制御バルブ８は、液体の流出口が形成されるとともに、液体が収容されるケーシング２１と、前記ケーシング２１内に回転可能に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたロータ２２と、前記流出口内に配置された状態で前記ロータの外表面に摺動する摺動面１４１ａを有し、前記ロータ２２の回転位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リング１３１と、を備え、前記ロータ２２の外表面には、前記摺動面１４１ａとの間で液体を保持する液体保持部が設けられており、前記液体保持部は、液体を収容する凹部を有することを特徴とする。
【選択図】図５
【解決手段】本発明に係る制御バルブ８は、液体の流出口が形成されるとともに、液体が収容されるケーシング２１と、前記ケーシング２１内に回転可能に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたロータ２２と、前記流出口内に配置された状態で前記ロータの外表面に摺動する摺動面１４１ａを有し、前記ロータ２２の回転位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リング１３１と、を備え、前記ロータ２２の外表面には、前記摺動面１４１ａとの間で液体を保持する液体保持部が設けられており、前記液体保持部は、液体を収容する凹部を有することを特徴とする。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体の流出口が形成されるとともに、液体が収容されるケーシングと、
前記ケーシング内に回転可能に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたロータと、
前記流出口内に配置された状態で前記ロータの外表面に摺動する摺動面を有し、前記ロータの回転位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、
を備え、
前記ロータの外表面には、前記摺動面との間で液体を保持する液体保持部が設けられており、
前記液体保持部は、液体を収容する凹部を有する制御バルブ。
前記ケーシング内に回転可能に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたロータと、
前記流出口内に配置された状態で前記ロータの外表面に摺動する摺動面を有し、前記ロータの回転位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、
を備え、
前記ロータの外表面には、前記摺動面との間で液体を保持する液体保持部が設けられており、
前記液体保持部は、液体を収容する凹部を有する制御バルブ。
【請求項2】
前記凹部は、前記ロータの回転軸線回りの周方向に延びている請求項１に記載の制御バルブ。
【請求項3】
前記ロータは、前記回転軸線と同軸に延びる筒状に形成され、
前記ロータの外周面には、前記周方向の一方側に延びるに従い、前記回転軸線に沿う軸方向に螺旋状に延びる溝が形成され、
前記溝は、前記軸方向に沿う断面視において、前記凹部が前記軸方向に複数並んで構成されている請求項２に記載の制御バルブ。
前記ロータの外周面には、前記周方向の一方側に延びるに従い、前記回転軸線に沿う軸方向に螺旋状に延びる溝が形成され、
前記溝は、前記軸方向に沿う断面視において、前記凹部が前記軸方向に複数並んで構成されている請求項２に記載の制御バルブ。
【請求項4】
前記外表面の表面粗さをロータ表面粗さとし、前記摺動面の表面粗さをリング表面粗さとすると、
前記ロータ表面粗さは、前記リング表面粗さよりも大きい請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御バルブ。
前記ロータ表面粗さは、前記リング表面粗さよりも大きい請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御バルブ。
【請求項5】
前記ロータ表面粗さは、十点平均粗さＲｚで１１μｍ＜Ｘ≦４５μｍの範囲である請求項４に記載の制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御バルブに関する。
【背景技術】
【0002】
冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムでは、各流路（ラジエータ流路等）への分岐部に、各流路への冷却水の流通を制御する制御バルブが設けられている。
【0003】
制御バルブは、冷却水の流出口が形成されたケーシングと、流出口に連通可能な連通口を有し、ケーシング内に回転可能に収容されたロータと、流出口内に配置され、ロータの外周面に摺動する摺動リングと、を備えている（例えば、下記特許文献１参照）。
この構成によれば、ロータを回転させることで、摺動リングを通じた流出口と連通口との連通及び遮断が切り替えられる。連通口と流出口とが連通すると、ロータ内を流れる冷却液が連通口、摺動リング及び流出口を通じて制御バルブから流出する。これにより、冷却水が、ロータの回転に応じて１つ又は複数の流路に分配される。
この構成によれば、ロータを回転させることで、摺動リングを通じた流出口と連通口との連通及び遮断が切り替えられる。連通口と流出口とが連通すると、ロータ内を流れる冷却液が連通口、摺動リング及び流出口を通じて制御バルブから流出する。これにより、冷却水が、ロータの回転に応じて１つ又は複数の流路に分配される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１１４１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、エンジンの早期暖機のためには、エンジンの始動開始から暖機終了までの間、冷却システム内をゼロフロー状態にすることが好ましい。ゼロフロー状態とは、少なくともエンジン流路内で冷却水が滞留している状態（ラジエータ流路内に冷却水が流出しない、又はラジエータ流路内の冷却水の流れが少ない状態）である。したがって、早期暖機を実現させるためには、ロータと摺動リングとの間のシール性を向上させる必要がある。
【0006】
しかしながら、シール性確保のために、ロータの表面粗さを小さくする等して、摺動リングとロータとの密着性を向上させると、ロータを回転させる際のロータと摺動リングとの間に発生する摺動抵抗が増加する。その結果、ロータを回転させるために必要なトルク（定格トルク）が大きくなり、アクチュエータの大型化や消費電力の増加等に繋がる。
【0007】
上記事情に鑑み、本発明は、ロータと摺動リングとの間のシール性の向上と、ロータと摺動リングとの間の摺動性の確保とを両立させた制御バルブ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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
本発明の一態様に係る制御バルブは、液体の流出口が形成されるとともに、液体が収容されるケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたロータと、前記流出口内に配置された状態で前記ロータの外表面に摺動する摺動面を有し、前記ロータの回転位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、を備え、前記ロータの外表面には、前記摺動面との間で液体を保持する液体保持部が設けられており、前記液体保持部は、液体を収容する凹部を有することを特徴とする。
本発明の一態様に係る制御バルブは、液体の流出口が形成されるとともに、液体が収容されるケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に収容され、前記流出口に連通可能な連通口が形成されたロータと、前記流出口内に配置された状態で前記ロータの外表面に摺動する摺動面を有し、前記ロータの回転位置に応じて前記流出口と前記連通口とを連通させる摺動リングと、を備え、前記ロータの外表面には、前記摺動面との間で液体を保持する液体保持部が設けられており、前記液体保持部は、液体を収容する凹部を有することを特徴とする。
【0009】
上記構成では、弁筒部の外周面に、摺動リングの摺動面との間で液体を保持する液体保持部が設けられている構成とした。
この構成によれば、ロータの外表面と摺動リングの摺動面との微小隙間に進入した液体が凹部内で収容される。これにより、ロータの外表面と摺動リングの摺動面との間には、液体保持部と摺動面との間に作用する表面張力等の影響によって液体膜が形成され易い。その結果、液体膜によってロータと摺動リングとの間をシールすることができる。これにより、ロータと摺動リングとの間を通じて摺動リングの内側に液体が漏れにくい。そのため、上記構成によれば、冷却システムのゼロフロー状態を維持し易くなり、車両の早期暖機を実現することができる。
この構成によれば、ロータの外表面と摺動リングの摺動面との微小隙間に進入した液体が凹部内で収容される。これにより、ロータの外表面と摺動リングの摺動面との間には、液体保持部と摺動面との間に作用する表面張力等の影響によって液体膜が形成され易い。その結果、液体膜によってロータと摺動リングとの間をシールすることができる。これにより、ロータと摺動リングとの間を通じて摺動リングの内側に液体が漏れにくい。そのため、上記構成によれば、冷却システムのゼロフロー状態を維持し易くなり、車両の早期暖機を実現することができる。
【0010】
また、上記構成によれば、ロータと摺動リングとの間に形成される液体膜によって、ロータと摺動リングとが直接接触する面積を低減することができる。これにより、また、液体保持部の凹部によって、ロータと摺動リングとの密着性を軽減することができる。そのため、ロータの回転時の摺動抵抗を軽減して、回転トルクの低減を図ることができる。よって、アクチュエータの大型化や消費電力の増加を抑制できる。
【0011】
したがって、上記構成によれば、ロータと摺動リングとの間のシール性の向上と、ロータと摺動リングとの間の摺動性の確保とを両立させた制御バルブを提供することができる。
しかも、上記構成では、ロータの外表面に凹部を加工することでシール性及び摺動性を確保できるため、例えばロータの外周面に摺動被膜を形成するような従来の構成に比べ、耐久性を向上させることができる。よって、シール性及び摺動性を長期に亘って確保できる。
しかも、上記構成では、ロータの外表面に凹部を加工することでシール性及び摺動性を確保できるため、例えばロータの外周面に摺動被膜を形成するような従来の構成に比べ、耐久性を向上させることができる。よって、シール性及び摺動性を長期に亘って確保できる。
【0012】
上記態様の制御バルブにおいて、前記凹部は、前記ロータの回転軸線回りの周方向に延びていてもよい。
【0013】
上記構成において、凹部がロータの回転方向に沿って延びているため、ロータが回転する際に、ロータの外周面のうち隣り合う凹部の間に位置する頂部が、ロータの回転方向に沿って移動していく。すなわち、摺動リングの摺動面の任意の位置において、ロータの回転に伴い、凹部と、２つの凹部の間に位置する頂部とが交互に通過するのを抑制できる。そのため、摺動リングの摺動面の異常摩耗を抑制できる。
【0014】
上記態様の制御バルブにおいて、前記ロータは、前記回転軸線と同軸に延びる筒状に形成され、前記ロータの外周面には、前記周方向の一方側に延びるに従い、前記回転軸線に沿う軸方向に螺旋状に延びる溝が形成され、前記溝は、前記軸方向に沿う断面視において、前記凹部が前記軸方向に複数並んで構成されてもよい。
【0015】
上記構成において、凹部は、ロータの外周面において、周方向の一方側に延びるに従い、回転軸線に沿う軸方向に、螺旋状に延びる溝により構成されている。
この構成によれば、射出成型後のロータに対して旋盤加工等を行うことで、ロータの外表面に簡単に凹部を形成することができる。特に、上記構成では、ロータの外表面を従来に比べて粗いまま加工を終了することができるので、シール性を高めるためにロータの外表面の表面粗さを小さくする場合に比べ、切削時間を短縮できる。その結果、製造効率の向上や製造コストを低減させることができる。
この構成によれば、射出成型後のロータに対して旋盤加工等を行うことで、ロータの外表面に簡単に凹部を形成することができる。特に、上記構成では、ロータの外表面を従来に比べて粗いまま加工を終了することができるので、シール性を高めるためにロータの外表面の表面粗さを小さくする場合に比べ、切削時間を短縮できる。その結果、製造効率の向上や製造コストを低減させることができる。
【0016】
上記態様の制御バルブにおいて、前記外表面の表面粗さをロータ表面粗さとし、前記摺動面の表面粗さをリング表面粗さとすると、前記ロータ表面粗さは、前記リング表面粗さよりも大きくてもよい。
【0017】
上記構成において、ロータのロータ表面粗さを、リング表面粗さよりも大きくさせることで、液体保持部において、液体をより確実に保持することができる。
【0018】
上記態様の制御バルブにおいて、前記ロータ表面粗さは、十点平均粗さＲｚで１１μｍ＜Ｘ≦４５μｍの範囲でもよい。
【0019】
ロータ表面粗さは、十点平均粗さＲｚで１１μｍ＜Ｘ≦４５μｍの範囲であるため、シール性能とトルク低減の両立を図ることができる。
具体的に、ロータ表面粗さが上記下限値よりも大きいため、ロータと摺動リングとの間に作用する摺動抵抗を軽減し、回転トルクを低減することができる。また、ロータ表面粗さが上記上限値以下であるため、特に、ゼロフロー状態（暖機完了までの間）において、ロータと摺動リングとの間のシール性を確保することができる。
具体的に、ロータ表面粗さが上記下限値よりも大きいため、ロータと摺動リングとの間に作用する摺動抵抗を軽減し、回転トルクを低減することができる。また、ロータ表面粗さが上記上限値以下であるため、特に、ゼロフロー状態（暖機完了までの間）において、ロータと摺動リングとの間のシール性を確保することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、ロータと摺動リングとの間のシール性の向上と、ロータと摺動リングとの間の摩耗の抑制とを両立させた制御バルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施形態に係る冷却システムのブロック図である。
【図2】実施形態に係る制御バルブの斜視図である。
【図3】実施形態に係る制御バルブの分解斜視図である。
【図7】実施形態に係る制御バルブの一部拡大図である。
【図8】ロータ表面粗さを変化させた際の「漏れ量」及び「回転トルク」の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムに、本実施形態の制御バルブを採用した場合について説明する。
【0023】
［冷却システム１］
図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、車両駆動源に少なくともエンジンを具備する車両に搭載される。なお、車両としては、エンジンのみを有する車両の他に、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であっても構わない。
図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、車両駆動源に少なくともエンジンを具備する車両に搭載される。なお、車両としては、エンジンのみを有する車両の他に、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であっても構わない。
【0024】
冷却システム１は、エンジン２（ＥＮＧ）、ウォータポンプ３（Ｗ／Ｐ）、ラジエータ４（ＲＡＤ）、ヒートエクスチェンジャ５（Ｈ／ＥＸ）、ヒータコア６（ＨＴＲ）、ＥＧＲクーラ７（ＥＧＲ）及び制御バルブ８（ＥＷＶ）が各流路１０～１４により接続されて構成されている。
ウォータポンプ３、エンジン２及び制御バルブ８は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ３の動作により冷却水がエンジン２及び制御バルブ８を順に通過する。
ウォータポンプ３、エンジン２及び制御バルブ８は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ３の動作により冷却水がエンジン２及び制御バルブ８を順に通過する。
【0025】
メイン流路１０には、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４がそれぞれ接続されている。ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４は、メイン流路１０のうちウォータポンプ３の上流部分と制御バルブ８とを接続している。
【0026】
ラジエータ流路１１には、ラジエータ４が接続されている。ラジエータ流路１１では、ラジエータ４において、冷却水と外気との熱交換が行われる。
暖機流路１２には、ヒートエクスチェンジャ５が接続されている。ヒートエクスチェンジャ５とエンジン２との間には、オイル流路１８を通してエンジンオイルが循環している。暖機流路１２では、ヒートエクスチェンジャ５において、冷却水とエンジンオイルとの熱交換が行われる。すなわち、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも高い場合にオイルウォーマとして機能し、エンジンオイルを加熱する。一方、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも低い場合にオイルクーラとして機能し、エンジンオイルを冷却する。
暖機流路１２には、ヒートエクスチェンジャ５が接続されている。ヒートエクスチェンジャ５とエンジン２との間には、オイル流路１８を通してエンジンオイルが循環している。暖機流路１２では、ヒートエクスチェンジャ５において、冷却水とエンジンオイルとの熱交換が行われる。すなわち、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも高い場合にオイルウォーマとして機能し、エンジンオイルを加熱する。一方、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも低い場合にオイルクーラとして機能し、エンジンオイルを冷却する。
【0027】
空調流路１３には、ヒータコア６が接続されている。ヒータコア６は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。空調流路１３では、ヒータコア６において、冷却水とダクト内を流通する空調空気との熱交換が行われる。
ＥＧＲ流路１４には、ＥＧＲクーラ７が接続されている。ＥＧＲ流路１４では、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われる。
ＥＧＲ流路１４には、ＥＧＲクーラ７が接続されている。ＥＧＲ流路１４では、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われる。
【0028】
上述した冷却システム１では、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水が、制御バルブ８内に流入した後、制御バルブ８の動作によって各流路１１～１３に選択的に分配される。
【0029】
＜制御バルブ８＞
図２は、制御バルブ８の斜視図である。図３は、制御バルブ８の分解斜視図である。 図２、図３に示すように、制御バルブ８は、ケーシング２１と、ロータ２２（図３参照）と、駆動ユニット２３と、を備えている。
図２は、制御バルブ８の斜視図である。図３は、制御バルブ８の分解斜視図である。 図２、図３に示すように、制御バルブ８は、ケーシング２１と、ロータ２２（図３参照）と、駆動ユニット２３と、を備えている。
【0030】
（ケーシング２１）
ケーシング２１は、有底筒状のケーシング本体２５と、ケーシング本体２５の開口部を閉塞する蓋体２６と、を有している。なお、以下の説明では、ケーシング２１の軸線Ｏ１に沿う方向を単にケース軸方向という。ケース軸方向において、ケーシング本体２５の周壁部３１に対してケーシング本体２５の底壁部３２に向かう方向を第１側といい、ケーシング本体２５の周壁部３１に対して蓋体２６に向かう方向を第２側という。さらに、軸線Ｏ１に直交する方向をケース径方向といい、軸線Ｏ１回りの方向をケース周方向という。
ケーシング２１は、有底筒状のケーシング本体２５と、ケーシング本体２５の開口部を閉塞する蓋体２６と、を有している。なお、以下の説明では、ケーシング２１の軸線Ｏ１に沿う方向を単にケース軸方向という。ケース軸方向において、ケーシング本体２５の周壁部３１に対してケーシング本体２５の底壁部３２に向かう方向を第１側といい、ケーシング本体２５の周壁部３１に対して蓋体２６に向かう方向を第２側という。さらに、軸線Ｏ１に直交する方向をケース径方向といい、軸線Ｏ１回りの方向をケース周方向という。
【0031】
ケーシング本体２５の周壁部３１には、複数の取付片３３が形成されている。各取付片３３は、周壁部３１からケース径方向の外側に突出している。制御バルブ８は、例えば各取付片３３を介してエンジンルーム内に固定される。なお、各取付片３３の位置や数等は、適宜変更が可能である。
【0032】
図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。
図３、図４に示すように、周壁部３１のうちケース軸方向の第２側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する流入ポート３７が形成されている。流入ポート３７には、流入ポート３７をケース径方向に貫通する流入口３７ａ（図４参照）が形成されている。流入口３７ａは、ケーシング２１内外を連通している。流入ポート３７の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、メイン流路１０（図１参照）が接続される。
図３、図４に示すように、周壁部３１のうちケース軸方向の第２側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する流入ポート３７が形成されている。流入ポート３７には、流入ポート３７をケース径方向に貫通する流入口３７ａ（図４参照）が形成されている。流入口３７ａは、ケーシング２１内外を連通している。流入ポート３７の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、メイン流路１０（図１参照）が接続される。
【0033】
図４に示すように、周壁部３１において、軸線Ｏ１を間に挟んで流入ポート３７にケース径方向で対向する位置には、ケース径方向の外側に膨出するラジエータポート４１が形成されている。ラジエータポート４１には、フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂがケース軸方向に並んで形成されている。フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂは、ラジエータポート４１をそれぞれケース径方向に貫通している。本実施形態において、フェール開口４１ａは、流入口３７ａにケース径方向で対向している。ラジエータ流出口４１ｂは、フェール開口４１ａに対してケース軸方向の第１側に位置している。
【0034】
ラジエータポート４１の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、ラジエータジョイント４２が接続されている。ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１とラジエータ流路１１（図１参照）の上流端部との間を接続している。なお、ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。
【0035】
フェール開口４１ａには、サーモスタット４５が設けられている。すなわち、サーモスタット４５は、流入口３７ａにケース径方向で対向している。サーモスタット４５は、ケーシング２１内を流れる冷却水の温度に応じてフェール開口４１ａを開閉する。
【0036】
蓋体２６において、ＥＧＲ流出口５１の開口縁には、ＥＧＲジョイント５２が形成されている。ＥＧＲジョイント５２は、ケース軸方向の第２側に向かうに従いケース径方向の外側に延びる管状に形成され、ＥＧＲ流出口５１とＥＧＲ流路１４（図１参照）の上流端部との間を接続している。本実施形態において、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６に一体に形成されている。但し、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６と別に形成されていてもよい。また、ＥＧＲ流出口５１やＥＧＲジョイント５２は、周壁部３１等に設けられていても構わない。
【0037】
図３に示すように、周壁部３１において、ラジエータポート４１よりもケース軸方向の第１側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する暖機ポート５６が形成されている。暖機ポート５６には、暖機ポート５６をケース径方向に貫通する暖機流出口５６ａが形成されている。暖機ポート５６の開口端面には、暖機ジョイント６２が接続されている。暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６と上述した暖機流路１２（図１参照）の上流端部とを接続している。なお、暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。
【0038】
図２に示すように、周壁部３１のうち、ケース軸方向におけるラジエータポート４１と暖機ポート５６との間であって、かつ暖機ポート５６に対してケース周方向で１８０°程度ずれた位置には、空調ポート６６が形成されている。空調ポート６６には、空調ポート６６をケース径方向に貫通する空調流出口６６ａが形成されている。空調ポート６６の開口端面には、空調ジョイント６８が接続されている。空調ジョイント６８は、空調ポート６６と空調流路１３（図１参照）の上流端部とを接続している。なお、空調ジョイント６８は、空調ポート６６の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。
【0039】
（駆動ユニット２３）
図２に示すように、駆動ユニット２３は、ケーシング本体２５の底壁部３２に取り付けられている。駆動ユニット２３は、図示しないモータや減速機構、制御基板等が収納されて構成されている。
図２に示すように、駆動ユニット２３は、ケーシング本体２５の底壁部３２に取り付けられている。駆動ユニット２３は、図示しないモータや減速機構、制御基板等が収納されて構成されている。
【0040】
（ロータ２２）
図３、図４に示すように、ロータ２２は、ケーシング２１内に収容されている。ロータ２２は、ケーシング２１の軸線Ｏ１と同軸に配置された円筒状に形成されている。ロータ２２は、軸線Ｏ１回りに回転することで、各流出口（ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ）を開閉する。
図３、図４に示すように、ロータ２２は、ケーシング２１内に収容されている。ロータ２２は、ケーシング２１の軸線Ｏ１と同軸に配置された円筒状に形成されている。ロータ２２は、軸線Ｏ１回りに回転することで、各流出口（ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ）を開閉する。
【0041】
図４に示すように、ロータ２２は、ロータ本体７２の内側に内側軸部７３がインサート成形されて構成されている。
内側軸部７３は、ロータ本体７２（例えば、樹脂材料）よりも剛性が高い材料（例えば、金属材料）により形成されている。内側軸部７３は、軸線Ｏ１と同軸で延在している。 ロータ２２は、例えば、樹脂材料または金属材料等により一体形成されていてもよい。
内側軸部７３は、ロータ本体７２（例えば、樹脂材料）よりも剛性が高い材料（例えば、金属材料）により形成されている。内側軸部７３は、軸線Ｏ１と同軸で延在している。 ロータ２２は、例えば、樹脂材料または金属材料等により一体形成されていてもよい。
【0042】
内側軸部７３の第１側端部は、底壁部３２に形成された貫通孔３２ａを通して底壁部３２をケース軸方向に貫通している。内側軸部７３の第１側端部は、底壁部３２に設けられた第１ブッシュ７８に回転可能に支持されている。具体的に、底壁部３２には、ケース軸方向の第２側に向けて第１軸収容壁７９が形成されている。第１軸収容壁７９は、上述した貫通孔３２ａを取り囲んでいる。第１ブッシュ７８は、第１軸収容壁７９の内側に嵌め込まれている。
【0043】
内側軸部７３のうち、第１ブッシュ７８よりもケース軸方向の第１側に位置する部分は、底壁部３２よりも外側に位置する部分において、駆動ユニット２３に連結されている。これにより、駆動ユニット２３の動力が内側軸部７３に伝達される。
内側軸部７３の第２側端部は、蓋体２６に設けられた第２ブッシュ８４に回転可能に支持されている。具体的に、蓋体２６には、ケース軸方向の第１側に向けて第２軸収容壁８６が形成されている。第２軸収容壁８６は、上述したＥＧＲ流出口５１よりもケース径方向の内側で、軸線Ｏ１を取り囲んでいる。第２ブッシュ８４は、第２軸収容壁８６の内側に嵌め込まれている。
内側軸部７３の第２側端部は、蓋体２６に設けられた第２ブッシュ８４に回転可能に支持されている。具体的に、蓋体２６には、ケース軸方向の第１側に向けて第２軸収容壁８６が形成されている。第２軸収容壁８６は、上述したＥＧＲ流出口５１よりもケース径方向の内側で、軸線Ｏ１を取り囲んでいる。第２ブッシュ８４は、第２軸収容壁８６の内側に嵌め込まれている。
【0044】
ロータ本体７２は、内側軸部７３の周囲を取り囲んでいる。ロータ本体７２は、内側軸部７３に接続された外側軸部８１と、外側軸部８１の周囲を取り囲む弁筒部８２と、外側軸部８１及び弁筒部８２同士を連結するスポーク部８３と、を有している。ロータ本体７２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、ＰＥＥＫ（芳香族ポリエーテルケトン）及びＰＡ（ポリアミド）からなる群から選ばれる樹脂を主成分として形成されていることが好ましい。
【0045】
外側軸部８１は、内側軸部７３におけるケース軸方向の両端部を露出させた状態で、内側軸部７３の周囲を全周に亘って取り囲んでいる。本実施形態では、外側軸部８１及び内側軸部７３によってロータ２２の回転軸８５を構成している。
【0046】
第１軸収容壁７９内において、第１ブッシュ７８に対してケース軸方向の第２側に位置する部分には、第１リップシール８７が設けられている。第１リップシール８７は、第１軸収容壁７９の内周面と回転軸８５（外側軸部８１）の外周面との間をシールする。
【0047】
一方、上述した第２軸収容壁８６内において、第２ブッシュ８４に対してケース軸方向の第１側に位置する部分には、第２リップシール８８が設けられている。第２リップシール８８は、第２軸収容壁８６の内周面と回転軸８５（外側軸部８１）の外周面との間をシールする。
【0048】
弁筒部８２は、軸線Ｏ１と同軸に配置されている。弁筒部８２は、ケーシング２１内において、流入口３７ａよりもケース軸方向の第１側に位置する部分に配置されている。具体的に、弁筒部８２は、ケース軸方向において、フェール開口４１ａを回避し、かつラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａに跨る位置に配置されている。弁筒部８２の内側は、流入口３７ａを通してケーシング２１内に流入した冷却水がケース軸方向に流通する流通路９１を構成している。一方、ケーシング２１内において、弁筒部８２よりもケース軸方向の第２側に位置する部分は、流通路９１に連通する接続流路９２を構成している。
【0049】
弁筒部８２において、上述したラジエータ流出口４１ｂとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通するラジエータ連通口９５が形成されている。ラジエータ連通口９５は、ケース径方向から見てラジエータ流出口４１ｂに挿入された摺動リング１３１と少なくとも一部が重なり合う場合に、ラジエータ連通口９５を通じてラジエータ流出口４１ｂと流通路９１内とを連通させる。
【0050】
弁筒部８２において、上述した暖機流出口５６ａとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通する暖機連通口９６が形成されている。暖機連通口９６は、ケース径方向から見て暖機流出口５６ａに挿入された摺動リング１３１と少なくとも一部が重なり合う場合に、暖機連通口９６を通じて暖機流出口５６ａと流通路９１内とを連通させる。
【0051】
弁筒部８２において、上述した空調流出口６６ａとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通する空調連通口９７が形成されている。空調連通口９７は、ケース径方向から見て空調流出口６６ａに挿入された摺動リング１３１と少なくとも一部が重なり合う場合に、空調連通口９７を通じて空調流出口６６ａと流通路９１内とを連通させる。
【0052】
ロータ２２は、軸線Ｏ１回りの回転に伴い、流通路９１内と各流出口４１ｂ，５６ａ，６６ａとの連通及び遮断を切り替える。なお、流出口と連通口との連通パターンは、適宜設定が可能である。そして、流出口と連通口とのレイアウトは、設定した連通パターンに応じて切り替えることができる。なお、対応する流出口及び連通口同士は、少なくとも一部がケース軸方向に重なる位置に配置されていれば構わない。
【0053】
続いて、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の接続部分の詳細について説明する。なお、ラジエータポート４１とラジエータジョイント４２との接続部分、及び空調ポート６６と空調ジョイント６８との接続部分については、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２の接続部分と同等の構成であるため、説明を省略する。
【0054】
図５は、図２のＶ―Ｖ線に相当する拡大断面図である。以下の説明では、暖機流出口５６ａの軸線Ｏ２に沿う方向をポート軸方向という場合がある。この場合、ポート軸方向において、暖機ポート５６に対して軸線Ｏ１に向かう方向を内側といい、暖機ポート５６に対して軸線Ｏ１から離間する方向を外側という。また、軸線Ｏ２に直交する方向をポート径方向といい、軸線Ｏ２回りの方向をポート周方向という場合がある。
【0055】
図５に示すように、暖機ポート５６は、ポート軸方向に延びるシール筒部１０１と、シール筒部１０１からポート径方向の外側に張り出すポートフランジ部１０２と、を有している。シール筒部１０１の内側は、上述した暖機流出口５６ａを構成している。
【0056】
暖機ジョイント６２は、軸線Ｏ２と同軸に配置されたジョイント筒部１１０と、ジョイント筒部１１０におけるポート軸方向の内側端部からポート径方向の外側に張り出すジョイントフランジ部１１１と、を有している。
【0057】
ジョイントフランジ部１１１は、外径がポートフランジ部１０２と同等で、かつ内径がシール筒部１０１の外径よりも大きい環状に形成されている。ジョイントフランジ部１１１は、ポートフランジ部１０２に振動溶着等によって接合されている。
【0058】
本実施形態において、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２で囲まれた部分には、シール機構１３０が設けられている。シール機構１３０は、摺動リング１３１と、付勢部材１３２と、シールリング１３３と、ホルダ１３４と、を有している。図３に示すように、上述したラジエータポート４１内及び空調ポート６６内にも、暖機ポート５６内に設けられたシール機構１３０と同様の構成からなるシール機構１３０が設けられている。本実施形態では、ラジエータポート４１内及び空調ポート６６内に設けられたシール機構１３０は、暖機ポート５６内に設けられたシール機構１３０と同様の符号を付して説明を省略する。
【0059】
図５に示すように、摺動リング１３１は、暖機流出口５６ａ内に挿入されている。摺動リング１３１は、軸線Ｏ２と同軸に延びるとともに、ポート軸方向の外側に向かうに従い外径が段々と縮径する多段筒状に形成されている。具体的に、ポート軸方向の内側に位置する大径部１４１と、大径部１４１に対してポート軸方向の外側に連なる小径部１４２と、を有している。
【0060】
大径部１４１の外周面は、シール筒部１０１の内周面に摺動可能に構成されている。すなわち、大径部１４１は、暖機ポート５６に対するポート径方向への移動がシール筒部１０１により規制されている。大径部１４１におけるポート軸方向の内側端面は、弁筒部８２の外周面に摺動する摺動面１４１ａを構成している。なお、本実施形態において、摺動面１４１ａは、弁筒部８２の曲率半径に倣って形成された湾曲面とされている。
【0061】
小径部１４２の外周面は、大径部１４１の外周面に対して段差面１４３を介して連なっている。段差面１４３は、ポート軸方向の内側に向かうに従いポート径方向の外側に傾斜した後、ポート径方向の外側にさらに延びている。したがって、小径部１４２の外周面と、シール筒部１０１の内周面と、の間には、ポート径方向にシール隙間Ｑが設けられている。
一方、小径部１４２の内周面は、大径部１４１の内周面に滑らかに連なっている。小径部１４２におけるポート軸方向の外側端面（以下、「座面１４２ａ」という。）は、ポート軸方向に直交する平坦面に形成されている。小径部１４２の座面１４２ａは、ポート軸方向においてシール筒部１０１の外側端面と同等の位置に配置されている。なお、摺動リング１３１は、暖機ジョイント６２に対してポート径方向及びポート軸方向で離間している。
一方、小径部１４２の内周面は、大径部１４１の内周面に滑らかに連なっている。小径部１４２におけるポート軸方向の外側端面（以下、「座面１４２ａ」という。）は、ポート軸方向に直交する平坦面に形成されている。小径部１４２の座面１４２ａは、ポート軸方向においてシール筒部１０１の外側端面と同等の位置に配置されている。なお、摺動リング１３１は、暖機ジョイント６２に対してポート径方向及びポート軸方向で離間している。
【0062】
付勢部材１３２は、摺動リング１３１の座面１４２ａと、暖機ジョイント６２と、の間に配置されている。付勢部材１３２は、例えばウェーブスプリングである。付勢部材１３２は、摺動リング１３１をポート軸方向の内側に向けて（弁筒部８２に向けて）付勢している。
【0063】
シールリング１３３は、例えばＹパッキンである。シールリング１３３は、開口部（二股部）をポート軸方向の内側に向けた状態で、摺動リング１３１（小径部１４２）を取り囲んでいる。具体的に、シールリング１３３は、上述したシール隙間Ｑ内に配置された状態で、二股部の各先端部が小径部１４２の外周面及びシール筒部１０１の内周面にそれぞれ摺動可能に密接している。なお、シール隙間Ｑ内において、シールリング１３３に対してポート軸方向の内側領域は、シール筒部１０１の内周面と摺動リング１３１との間を通じてケーシング２１の液圧が導入される。この場合、段差面１４３は、摺動リング１３１上で摺動面１４１ａとポート軸方向で対向し、ケーシング２１内の冷却水の液圧を受けてポート軸方向の内側に押圧される受圧面を構成している。
【0064】
ホルダ１３４は、シール隙間Ｑ内において、暖機ポート５６及び暖機ジョイント６２に対してポート軸方向に移動可能に構成されている。ホルダ１３４は、ホルダ筒部１５１、ホルダフランジ部１５２と、を有している。
【0065】
ホルダ筒部１５１は、ポート軸方向に延在している。ホルダ筒部１５１は、シール隙間Ｑ内にポート軸方向の外側から挿入されている。ホルダ筒部１５１は、シールリング１３３の底部が当接することで、シールリング１３３のポート軸方向の外側への移動を規制する。
ホルダ筒部１５１は、ポート軸方向において小径部１４２及び付勢部材１３２に跨った状態で、小径部１４２及び付勢部材１３２の周囲を取り囲んでいる。
ホルダ筒部１５１は、ポート軸方向において小径部１４２及び付勢部材１３２に跨った状態で、小径部１４２及び付勢部材１３２の周囲を取り囲んでいる。
【0066】
ホルダフランジ部１５２は、ホルダ筒部１５１におけるポート軸方向の外側端部からポート径方向の外側に突設されている。ホルダフランジ部１５２は、シール筒部１０１とジョイント筒部１１０と、の間に配置されている。
【0067】
ここで、摺動リング１３１において、段差面１４３の面積Ｓ１と、摺動面１４１ａの面積Ｓ２とは、以下の式（１），（２）を満たすように設定されている。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：摺動面１４１ａと弁筒部８２との間の微少隙間を流れる冷却水の圧力減少定数
α：冷却水の物性によって決まる圧力減少定数の下限値
なお、段差面１４３の面積Ｓ１と摺動面１４１ａの面積Ｓ２は、ポート軸方向に投影したときの面積を意味する。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：摺動面１４１ａと弁筒部８２との間の微少隙間を流れる冷却水の圧力減少定数
α：冷却水の物性によって決まる圧力減少定数の下限値
なお、段差面１４３の面積Ｓ１と摺動面１４１ａの面積Ｓ２は、ポート軸方向に投影したときの面積を意味する。
【0068】
式（２）におけるαは、冷却水の種類や、使用環境（例えば、温度）等によって決まる圧力減少定数の標準値である。例えば、通常使用条件下において、水の場合にはα＝１／２となる。使用する冷却水の物性が変化した場合には、α＝１／３等に変化する。
また、式（２）における圧力減少定数ｋは、摺動面１４１ａがポート径方向の外側端縁から内側端縁にかけて均一に弁筒部８２に接しているときには、圧力減少定数の標準値であるα（例えば、１／２）となる。但し、摺動リング１３１の製造誤差や組付け誤差等によって、摺動面１４１ａの外周部分と弁筒部８２との間の隙間が摺動面１４１ａの内周部分に対して僅かに増大することがある。この場合、式（２）における圧力減少定数ｋは、次第にｋ=１に近づくことになる。
また、式（２）における圧力減少定数ｋは、摺動面１４１ａがポート径方向の外側端縁から内側端縁にかけて均一に弁筒部８２に接しているときには、圧力減少定数の標準値であるα（例えば、１／２）となる。但し、摺動リング１３１の製造誤差や組付け誤差等によって、摺動面１４１ａの外周部分と弁筒部８２との間の隙間が摺動面１４１ａの内周部分に対して僅かに増大することがある。この場合、式（２）における圧力減少定数ｋは、次第にｋ=１に近づくことになる。
【0069】
本実施形態では、摺動リング１３１の摺動面１４１ａと弁筒部８２の外周面との間に、摺動を許容するための微小な隙間があることを前提として、段差面１４３と摺動面１４１ａの各面積Ｓ１，Ｓ２の関係が式（１），（２）によって決められている。
すなわち、摺動リング１３１の段差面１４３には、ケーシング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用する。一方で、摺動面１４１ａには、ケーシング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用しない。具体的に、冷却水の圧力は、摺動面１４１ａと弁筒部８２の間の微小な隙間を冷却水がポート径方向の外側端縁から内側端縁に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつ作用する。このとき、冷却水の圧力は、ポート径方向の内側に向かって漸減しつつ、摺動リング１３１をポート軸方向の外側に押し上げようとする。
すなわち、摺動リング１３１の段差面１４３には、ケーシング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用する。一方で、摺動面１４１ａには、ケーシング２１内の冷却水の圧力がそのまま作用しない。具体的に、冷却水の圧力は、摺動面１４１ａと弁筒部８２の間の微小な隙間を冷却水がポート径方向の外側端縁から内側端縁に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつ作用する。このとき、冷却水の圧力は、ポート径方向の内側に向かって漸減しつつ、摺動リング１３１をポート軸方向の外側に押し上げようとする。
【0070】
その結果、摺動リング１３１の段差面１４３には、段差面１４３の面積Ｓ１にケーシング２１内の圧力Ｐを乗じた力がそのまま作用する。一方、摺動リング１３１の摺動面１４１ａには、摺動面１４１ａの面積Ｓ２にケーシング２１内の圧力Ｐと圧力減少定数ｋとを乗じた力が作用する。
【0071】
本実施形態の制御バルブ８は、式（１）からも明らかなようにｋ×Ｓ２≦Ｓ１が成り立つように面積Ｓ１，Ｓ２が設定されている。このため、Ｐ×ｋ×Ｓ２≦Ｐ×Ｓ１の関係も成り立つ。
したがって、摺動リング１３１の段差面１４３に作用する押し付け方向の力Ｆ１（Ｆ１＝Ｐ×Ｓ１）は、摺動リング１３１の摺動面１４１ａに作用する浮き上がり方向の力Ｆ２（Ｆ２＝Ｐ×ｋ×Ｓ２）以上に大きくなる。よって、本実施形態の制御バルブ８においては、ケーシング２１内の冷却水の圧力の関係のみによっても、摺動リング１３１と弁筒部８２との間をシールすることができる。
したがって、摺動リング１３１の段差面１４３に作用する押し付け方向の力Ｆ１（Ｆ１＝Ｐ×Ｓ１）は、摺動リング１３１の摺動面１４１ａに作用する浮き上がり方向の力Ｆ２（Ｆ２＝Ｐ×ｋ×Ｓ２）以上に大きくなる。よって、本実施形態の制御バルブ８においては、ケーシング２１内の冷却水の圧力の関係のみによっても、摺動リング１３１と弁筒部８２との間をシールすることができる。
【0072】
一方、本実施形態では、上述したように摺動リング１３１の段差面１４３の面積Ｓ１が摺動面１４１ａの面積Ｓ２よりも小さい。そのため、ケーシング２１内の冷却水の圧力が大きくなっても、摺動リング１３１の摺動面１４１ａが過剰な力で弁筒部８２に押し付けられるのを抑制できる。したがって、本実施形態の制御バルブ８を採用した場合には、ロータ２２を回転駆動する駆動ユニット２３の大型化及び高出力化を回避することができる上、摺動リング１３１や各ブッシュ７８，８４（図４参照）の早期摩耗を抑制できる。
【0073】
このように、本実施形態では、摺動リング１３１に作用するポート軸方向の内側への押し付け力が、摺動リング１３１に作用するポート軸方向の外側への浮き上がり力を下回らない範囲で、摺動面１４１ａの面積Ｓ２が段差面１４３の面積Ｓ１よりも大きく設定されている。そのため、弁筒部８２に対する摺動リング１３１の過剰な力での押し付けを抑制しつつ、摺動リング１３１と弁筒部８２との間をシールできる。
【0074】
図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面の拡大図である。図７は、実施形態に係る制御バルブ８が備えるロータ２２（弁筒部８２）の外周面を示す一部拡大図である。
図６および図７に示すように、ロータ２２が備える弁筒部８２の外周面（外表面）には、摺動リング１３１の摺動面１４１ａとの間で冷却水を保持する液体保持部１６０が設けられている。
図６および図７に示すように、ロータ２２が備える弁筒部８２の外周面（外表面）には、摺動リング１３１の摺動面１４１ａとの間で冷却水を保持する液体保持部１６０が設けられている。
【0075】
液体保持部１６０は、冷却水を収容する凹部１６１と、冷却水が介在する液体介在部１６２と、を有する。液体保持部１６０は、弁筒部８２の外周面のうち、ロータ２２が回転する際に、ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａを通過する面（ケース径方向から見て重なり合う部分）に少なくとも設けられていればよい。
【0076】
凹部１６１は、弁筒部８２の外周面に対してケース径方向の内側に向かって凹んでいる。本実施形態において、凹部１６１は、弁筒部８２の外周面上で螺旋状に延びる溝１７０により構成されている。溝１７０は、弁筒部８２の外周面に対して旋盤加工等を行うことによって形成される。溝１７０は、ケース周方向の一方側に向かうに従い、ケース軸方向の第１側に延びている。
【0077】
凹部１６１は、弁筒部８２をケース軸方向に沿って切断した際に、溝１７０の開口部のうち同一断面上に現れる部分である。すなわち、凹部１６１は、ケース軸方向に沿う断面視において、ケース軸方向に複数並んでいる。各凹部１６１は、ケース軸方向に沿う断面視で例えば三角形状に形成されている。凹部１６１におけるケース軸方向の寸法は、摺動面１４１ａよりも十分に小さい。凹部１６１において、ケース軸方向の寸法と、ケース径方向の寸法と、の比率は適宜変更が可能である。
【0078】
液体介在部１６２は、弁筒部８２において、ケース軸方向で隣り合う凹部１６１間に位置する部分である。本実施形態において、液体介在部１６２は、弁筒部８２の外周面を構成する。図示の例において、液体介在部１６２は、隣り合う凹部１６１同士がケース軸方向に隙間なく並ぶことで、ケース周方向に沿って延びる稜線状に形成されている。但し、液体介在部１６２は、隣り合う凹部１６１同士が隙間をあけて並ぶことで帯状に形成されていてもよい。
【0079】
弁筒部８２の外周面のうち、液体保持部１６０の表面粗さをロータ表面粗さＲｚ１とし、摺動面１４１ａの表面粗さをリング表面粗さＲｚ２とすると、ロータ表面粗さＲｚ１は、リング表面粗さＲｚ２よりも大きい（Ｒｚ１＞Ｒｚ２）。ロータ表面粗さＲｚ１は、リング表面粗さＲｚ２よりも大きいため、ロータ２２のロータ表面粗さＲｚ１でシール性をコントロールすることができる。
【0080】
ロータ２２（特に弁筒部８２の外周面）は、摺動リング１３１（特に摺動面１４１ａ）よりも硬い方が好ましい。一般的に、ロータ２２が摩耗するとシール性がダウンするが、当該構成を有することにより、ロータ２２の摩耗を抑制してシール性を維持することができ、ロータ２２の粗さを維持してトルクを一定に保つことができる。
摺動リング１３１は、少なくともＣＦ（フッ化炭素）を含まないものが好ましい。摺動リング１３１にＣＦが含まれていると、ロータ２２の摩耗が促進してしまうためである。
摺動リング１３１は、少なくともＣＦ（フッ化炭素）を含まないものが好ましい。摺動リング１３１にＣＦが含まれていると、ロータ２２の摩耗が促進してしまうためである。
【0081】
ロータ表面粗さＲｚ１やリング表面粗さＲｚ２は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規格化されている十点平均粗さＲｚである。
ロータ表面粗さＲｚ１は、ロータ２２の外周面のケース軸方向の表面粗さをいい、例えば、表面粗さ・輪郭測定器（型式：ＳＶ－Ｃ３２００Ｈ８、株式会社ミツトヨ製）で測定することができる。ロータ表面粗さＲｚ１は、十点平均粗さＲｚ（Ｘ）で１１μｍより大きく４５μｍ以下（１１μｍ＜Ｘ≦４５μｍ）の範囲に設定されている。
ロータ表面粗さＲｚ１は、ロータ２２の外周面のケース軸方向の表面粗さをいい、例えば、表面粗さ・輪郭測定器（型式：ＳＶ－Ｃ３２００Ｈ８、株式会社ミツトヨ製）で測定することができる。ロータ表面粗さＲｚ１は、十点平均粗さＲｚ（Ｘ）で１１μｍより大きく４５μｍ以下（１１μｍ＜Ｘ≦４５μｍ）の範囲に設定されている。
【0082】
リング表面粗さＲｚ２は、摺動リング１３１の摺動面１４１ａの表面粗さをいい、例えば、表面粗さ・輪郭測定器（型式：ＳＶ－Ｃ３２００Ｈ８、株式会社ミツトヨ製）で測定することができる。リング表面粗さＲｚ２は、ロータ表面粗さＲｚ１の値に関わらず、十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下に設定されることが好ましい。リング表面粗さＲｚ２は、１μｍより大きく５μｍ以下（１μｍ＜Ｘ≦５μｍ）の範囲に設定されることがより好ましい。
【0083】
［制御バルブ８の動作方法］
次に、上述した制御バルブ８の動作方法を説明する。
＜通常動作＞
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ３により送出される冷却水は、エンジン２で熱交換された後、制御バルブ８に向けて流通する。図４に示すように、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水は、流入口３７ａを通してケーシング２１内の接続流路９２内に流入する。
次に、上述した制御バルブ８の動作方法を説明する。
＜通常動作＞
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ３により送出される冷却水は、エンジン２で熱交換された後、制御バルブ８に向けて流通する。図４に示すように、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水は、流入口３７ａを通してケーシング２１内の接続流路９２内に流入する。
【0084】
接続流路９２内に流入した冷却水のうち、一部の冷却水はＥＧＲ流出口５１内に流入する。ＥＧＲ流出口５１内に流入した冷却水は、ＥＧＲジョイント５２を通ってＥＧＲ流路１４内に供給される。ＥＧＲ流路１４内に供給された冷却水は、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われた後、メイン流路１０に戻される。
【0085】
一方、接続流路９２内に流入した冷却水のうち、ＥＧＲ流出口５１内に流入しなかった冷却水は、ケース軸方向の第２側から流通路９１内に流入する。流通路９１内に流入した冷却水は、流通路９１内をケース軸方向に流通する過程で各流出口に分配される。すなわち、流通路９１内に流入する冷却水は、各流出口のうち連通口に連通している流出口を通して各流路１１～１３に分配される。
【0086】
制御バルブ８において、流出口と連通口との連通パターンを切り替えるには、ロータ２２を軸線Ｏ１回りに回転させる。そして、設定したい連通パターンに対応する位置でロータ２２の回転を停止させることで、ロータ２２の停止位置に応じた連通パターンで流出口と連通口とが連通する。
【0087】
＜ゼロフロー状態＞
続いて、ゼロフロー状態での冷却システム１の動作を説明する。本実施形態の冷却システム１では、エンジンの始動開始から暖機が完了するまでの間、冷却システム１をゼロフロー状態に維持する。ゼロフロー状態とは、少なくともラジエータ流出口４１ｂとラジエータ連通口９５との連通を遮断して（ラジエータ流出口４１ｂの開度を０％にして）、ラジエータ流路１１内で冷却水が滞留している状態である。本実施形態では、ゼロフロー状態において、ウォータポンプ３を駆動させた状態で、接続流路９２内とＥＧＲ流出口５１内のみが連通している。
続いて、ゼロフロー状態での冷却システム１の動作を説明する。本実施形態の冷却システム１では、エンジンの始動開始から暖機が完了するまでの間、冷却システム１をゼロフロー状態に維持する。ゼロフロー状態とは、少なくともラジエータ流出口４１ｂとラジエータ連通口９５との連通を遮断して（ラジエータ流出口４１ｂの開度を０％にして）、ラジエータ流路１１内で冷却水が滞留している状態である。本実施形態では、ゼロフロー状態において、ウォータポンプ３を駆動させた状態で、接続流路９２内とＥＧＲ流出口５１内のみが連通している。
【0088】
ゼロフロー状態において、接続流路９２内に流入した冷却水はＥＧＲ流出口５１内に流入する。ＥＧＲ流出口５１内に流入した冷却水は、ＥＧＲジョイント５２を通ってＥＧＲ流路１４内に供給される。
【0089】
一方、ゼロフロー状態において、ＥＧＲ流出口５１以外の流出口（ラジエータ流出口４１ｂや暖機流出口５６ａ、空調流出口６６ａ）の開度は０％になっている。したがって、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３内では、冷却水が滞留した状態となる。そのため、エンジンから放出された熱と、ラジエータ流出口４１ｂ内の冷却水と、の熱交換効率を抑え、早期暖機を実現することができる。
【0090】
ウォータポンプ３から送り出される冷却水温度（流入ポート３７内へ流入する冷却水温度）が所定の温度に達すると、エンジンの暖機が完了したことを判断できる。これにより、冷却システム１は、ゼロフロー状態を解除させ、エンジンの状態や車両の走行状態に応じて上述したように冷却水を各流路１１～１３に分配する。
【0091】
ところで、早期暖機を実現させるためには、ロータ２２（弁筒部８２）と摺動リング１３１（摺動面１４１ａ）との間のシール性を向上させる必要がある。
【0092】
そこで、本実施形態では、弁筒部８２の外周面に、摺動面１４１ａとの間で冷却水を保持する液体保持部１６０が設けられている構成とした。
この構成によれば、弁筒部８２の外周面と摺動面１４１ａとの微小隙間に進入した冷却水が凹部１６１内で収容される。これにより、弁筒部８２の外周面と摺動面１４１ａとの間には、液体保持部１６０と摺動面１４１ａとの間に作用する表面張力等の影響によって液体膜１６３が形成され易い。その結果、液体膜１６３によってロータ２２と摺動リング１３１との間をシールすることができる。これにより、ロータ２２と摺動リング１３１との間を通じて摺動リング１３１の内側に冷却水が漏れにくい。そのため、上記実施形態によれば、冷却システム１のゼロフロー状態を維持し易くなり、車両の早期暖機を実現することができる。
この構成によれば、弁筒部８２の外周面と摺動面１４１ａとの微小隙間に進入した冷却水が凹部１６１内で収容される。これにより、弁筒部８２の外周面と摺動面１４１ａとの間には、液体保持部１６０と摺動面１４１ａとの間に作用する表面張力等の影響によって液体膜１６３が形成され易い。その結果、液体膜１６３によってロータ２２と摺動リング１３１との間をシールすることができる。これにより、ロータ２２と摺動リング１３１との間を通じて摺動リング１３１の内側に冷却水が漏れにくい。そのため、上記実施形態によれば、冷却システム１のゼロフロー状態を維持し易くなり、車両の早期暖機を実現することができる。
【0093】
また、ロータ２２と摺動リング１３１との間に形成される液体膜１６３によって、ロータ２２（弁筒部８２）と摺動リング１３１とが直接接触する面積を低減することができる。これにより、液体保持部１６０の凹部１６１によって、ロータ２２と摺動リング１３１との密着性を軽減することができる。そのため、ロータ２２の回転時の摺動抵抗を軽減して、回転トルクの低減を図ることができる。よって、アクチュエータの大型化や消費電力の増加を抑制できる。
【0094】
したがって、上記実施形態によれば、ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性の向上と、ロータ２２と摺動リング１３１との間の摺動性の確保とを両立させた制御バルブ８を提供することができる。
しかも、本実施形態では、弁筒部８２の外周面に凹部１６１を加工することでシール性及び摺動性を確保できるため、例えばロータの外周面に摺動被膜を形成するような従来の構成に比べ、耐久性を向上させることができる。よって、シール性及び摺動性を長期に亘って確保できる。
しかも、本実施形態では、弁筒部８２の外周面に凹部１６１を加工することでシール性及び摺動性を確保できるため、例えばロータの外周面に摺動被膜を形成するような従来の構成に比べ、耐久性を向上させることができる。よって、シール性及び摺動性を長期に亘って確保できる。
【0095】
上記実施形態において、凹部１６１がロータ２２の回転方向（ケース周方向）に沿って延びているため、ロータ２２が回転する際に、ロータ２２の外周面のうち隣り合う凹部１６１の間に位置する頂部（液体介在部１６２）が、ケース周方向に沿って移動していく。すなわち、摺動面１４１ａの任意の位置において、ロータ２２の回転に伴い、凹部１６１と、液体介在部１６２とが交互に通過するのを抑制できる。そのため、摺動面１４１ａの異常摩耗を抑制できる。
【0096】
上記実施形態において、凹部１６１は、弁筒部８２の外周面において、ケース周方向の一方側に延びるに従い、ケース軸方向の第１側に延びる螺旋状に延びる溝１７０により構成されている。
この構成によれば、射出成型後の弁筒部８２に対して旋盤加工等を行うことで、弁筒部８２の外周面に簡単に凹部１６１を形成することができる。特に、本実施形態では、弁筒部８２の外周面を従来に比べて粗いまま加工を終了することができるので、シール性を高めるために弁筒部８２の外周面の表面粗さを小さくする場合に比べ、切削時間を短縮できる。その結果、製造効率の向上や製造コストを低減させることができる。
この構成によれば、射出成型後の弁筒部８２に対して旋盤加工等を行うことで、弁筒部８２の外周面に簡単に凹部１６１を形成することができる。特に、本実施形態では、弁筒部８２の外周面を従来に比べて粗いまま加工を終了することができるので、シール性を高めるために弁筒部８２の外周面の表面粗さを小さくする場合に比べ、切削時間を短縮できる。その結果、製造効率の向上や製造コストを低減させることができる。
【0097】
上記実施形態において、ロータ２２のロータ表面粗さＲｚ１を、リング表面粗さＲｚ２よりも大きくさせることで、液体保持部１６０において、冷却水をより確実に保持することができる。
【0098】
上記実施形態において、ロータ表面粗さＲｚ１は、十点平均粗さＲｚで１１＜Ｘ≦４５の範囲であるため、シール性能とトルク低減の両立を図ることができる。
具体的に、ロータ表面粗さＲｚ１が上記下限値よりも大きいため、ロータ２２と摺動リング１３１との間に作用する摺動抵抗を軽減し、回転トルクを低減することができる。また、ロータ表面粗さＲｚ１が上記上限値以下であるため、特に、ゼロフロー状態（暖機完了までの間）において、ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性を確保することができる。
具体的に、ロータ表面粗さＲｚ１が上記下限値よりも大きいため、ロータ２２と摺動リング１３１との間に作用する摺動抵抗を軽減し、回転トルクを低減することができる。また、ロータ表面粗さＲｚ１が上記上限値以下であるため、特に、ゼロフロー状態（暖機完了までの間）において、ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性を確保することができる。
【0099】
上記実施形態において、リング表面粗さＲｚ２は、十点平均粗さＲｚで６．３μｍ以下に設定される構成とした。
この構成によれば、ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性の向上と、ロータ２２と摺動リング１３１との間の摩耗の抑制とを両立させることができる。特に、リング表面粗さＲｚ２がロータ表面粗さＲｚ１に比べて十分に小さい値とすることで、ロータ２２の外周面の摩耗を抑制できる。その結果、ロータ表面粗さＲｚ１を長期に亘って所望の範囲に維持することができ、シール性を確保し易い。
この構成によれば、ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性の向上と、ロータ２２と摺動リング１３１との間の摩耗の抑制とを両立させることができる。特に、リング表面粗さＲｚ２がロータ表面粗さＲｚ１に比べて十分に小さい値とすることで、ロータ２２の外周面の摩耗を抑制できる。その結果、ロータ表面粗さＲｚ１を長期に亘って所望の範囲に維持することができ、シール性を確保し易い。
【0100】
図８は、標準圧力におけるロータ表面粗さＲｚ１を変化させた際の「漏れ量」及び「回転トルク」の推移を示すグラフである。本願発明者は、ロータ表面粗さＲｚ１の違いによる、ロータ２２（弁筒部８２）と摺動リング１３１（摺動面１４１ａ）との間のシール性、摺動性について検証する試験を行った。
グラフの横軸の「ロータ表面粗さＲｚ１」は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規格化されている十点平均粗さＲｚであり、表面粗さ・輪郭測定器（型式：ＳＶ－Ｃ３２００Ｈ８、株式会社ミツトヨ製）で測定した値である。本試験において、リング表面粗さＲｚ２は、ロータ２２の摩耗に影響のない範囲として、例えば６．３μｍ以下とした。
グラフの横軸の「ロータ表面粗さＲｚ１」は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規格化されている十点平均粗さＲｚであり、表面粗さ・輪郭測定器（型式：ＳＶ－Ｃ３２００Ｈ８、株式会社ミツトヨ製）で測定した値である。本試験において、リング表面粗さＲｚ２は、ロータ２２の摩耗に影響のない範囲として、例えば６．３μｍ以下とした。
【0101】
グラフの左縦軸に示す「漏れ量」は、冷却水の温度を－３０℃（低温）、２５℃（常温）、８０℃（一般的な暖機完了温度）に設定した際の測定値である。メモリハイコーダ（型式：８６０－５０、日置電機株式会社製）および１６ｃｈスキャナユニット（形名：８９５８、日置電機株式会社製）を使用して測定している。
グラフの右縦軸に示す「回転トルク」は、標準圧力のときのロータ２２の回転トルクである。回転トルクメータ（型式：ＵＴＭＩＩ－２Ｎｍ、ユニパルス株式会社製）を使用して測定している。
上記「標準圧力」とは、燃費測定用の走行パターンで行った、走行試験での最高圧力であって、ウォータポンプ３から送り出される冷却水の吐出圧（流入ポート３７内へ流入する冷却水の圧力）を示している。
グラフの右縦軸に示す「回転トルク」は、標準圧力のときのロータ２２の回転トルクである。回転トルクメータ（型式：ＵＴＭＩＩ－２Ｎｍ、ユニパルス株式会社製）を使用して測定している。
上記「標準圧力」とは、燃費測定用の走行パターンで行った、走行試験での最高圧力であって、ウォータポンプ３から送り出される冷却水の吐出圧（流入ポート３７内へ流入する冷却水の圧力）を示している。
【0102】
ロータ表面粗さＲｚ１及び漏れ量の関係は、ロータ表面粗さＲｚ１が大きくなるほど、漏れ量が増加傾向にある。つまり、ロータ２２の表面が粗くなるほど、漏れ量がより増える。これは、弁筒部８２の外周面と摺動面１４１ａとの間に隙間が生じやすくなるためであると考えられる。図８に示す通り、冷却水が８０℃のとき、冷却水の粘度が低下することで流動しやすくなり、ロータ表面粗さＲｚ１が４５μｍよりも大きくなると、漏れ量が所定の規定値Ｃ以上に増えてしまい、ゼロフロー状態を効果的に保つことが難しくなった。
【0103】
ロータ表面粗さＲｚ１及び回転トルクの関係は、ロータ表面粗さＲｚ１の値が小さくなるほど、回転トルクが増加傾向にある。これは、ロータ２２の表面が滑らかになるほど、ロータ２２と摺動リング１３１との間が密着して摩擦力が大きくなるため、ロータ２２が回転する際のトルクが増加することが考えられる。トルクは、ロータ表面粗さＲｚ１が１１μｍ以下になると、所望のトルクに抑えることができず、消費電力等が増加してしまう結果となった。
【0104】
ロータ表面粗さＲｚ１の違いによるシール性及び摺動性の傾向は、冷却水の測定温度によって絶対値は異なるものの、測定温度に関わらず同様の傾向が得られた。すなわち、冷却水の温度が低下すると、冷却水の粘度が高くなる。そのため、図８に示すグラフにおいて、冷却水のそれぞれの温度（－３０℃、２５℃、及び８０℃）を比較すると、冷却水の温度が低くなるに従い、漏れ量が減少する傾向にある。
【0105】
ロータ表面粗さＲｚ１の違いによるシール性及び摺動性の傾向は、冷却水の圧力（ウォータポンプ３の吐出圧）によって絶対値は異なるものの、測定圧力に関わらず同様の傾向が得られた。すなわち、冷却水の圧力が大きくなると、弁筒部８２の外周面と摺動面１４１ａとの間に作用する作用する圧力が大きくなることから、漏れ量は大きくなる傾向にある。また、冷却水の圧力が大きくなると、摺動リング１３１の段差面１４３に作用する押し付け方向の力Ｆ１が大きくなることから、弁筒部８２の外周面と摺動リング１３１の摺動面１４１ａとの間に作用する摩擦力が大きくなり、摺動抵抗が大きくなる。
【0106】
上記結果により、本実施形態において、ロータ表面粗さＲｚ１（Ｘ）は、十点平均粗さＲｚで１１μｍ＜Ｘ≦４５μｍの範囲であることが好ましい。ロータ表面粗さＲｚ１のが、上記範囲であると、ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性の向上と、ロータ２２と摺動リング１３１との間の摩耗の抑制とを両立させることができる。
【0107】
ロータ２２と摺動リング１３１との間のシール性の向上と、ロータ２２と摺動リング１３１との間の摩耗の抑制とを、冷却水の様々な温度域、圧力域で効果的に発揮させるためには、ロータ表面粗さＲｚ１（Ｘ）は、２５μｍより大きく４４μｍ以下（２５μｍ＜Ｘ≦４４μｍ）の範囲であることがより好ましく、２５μｍより大きく３８μｍ以下（２５μｍ＜Ｘ≦３８μｍ）の範囲であることがさらに好ましい。特に、ロータ表面粗さＲｚ１を３８μｍ以下に設定することで、シール性をより一層確保し、所望のタイミングで所望の流路のみに冷却水を供給することができ、燃費低減を図ることができる。
【0108】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【0109】
上述した実施形態では、液体として冷却水を用いたが、これに限られない。例えば液体として、水や、溶液等を用いてもよい。
【0110】
本実施形態において、凹部１６１は、弁筒部８２の外周面上で螺旋状に延びる溝１７０により構成されている場合について説明したが、これに限られない。凹部１６１は、弁筒部８２の外周面上でケース周方向に直線状に延びる溝により構成されてもよい。凹部１６１は、弁筒部８２の外周面上で波状に延びる溝により構成されてもよい。凹部１６１は、弁筒部８２の外周面に設けられた連続しない凹みでもよい。すなわち、凹部１６１は、ケース軸方向やケース周方向に間隔をあけて島状に配列されていてもよい。
上述した実施形態では、弁筒部８２の外周面に対して旋盤加工等の切削により、凹部１６１を形成した場合について説明したが、この構成に限られない。凹部１６１は、サンドブラストやエッチング等、切削加工以外の方法により形成してもよい。
上述した実施形態では、弁筒部８２の外周面に対して旋盤加工等の切削により、凹部１６１を形成した場合について説明したが、この構成に限られない。凹部１６１は、サンドブラストやエッチング等、切削加工以外の方法により形成してもよい。
【0111】
上述した実施形態では、凹部１６１は、ケース軸方向に沿う断面視で例えば三角形状に形成されている構成について説明したが、これに限られない。凹部１６１は、ケース軸方向に沿う断面視で、半円状や矩形状等に形成されていてもよい。
【0112】
上述した実施形態では、制御バルブ８に流入した冷却水を、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４に分配する構成について説明したが、この構成のみに限られない。制御バルブ８は、制御バルブ８内に流入する冷却水を少なくとも２つの流路に分配する構成であれば構わない。
また、各連通口や流出口のレイアウトや種類、形状等についても適宜変更が可能である。
また、各連通口や流出口のレイアウトや種類、形状等についても適宜変更が可能である。
【0113】
上述した実施形態では、ロータ２２の弁筒部８２がケース軸方向の両側に開口している構成について説明したが、この構成のみに限られない。ロータ２２は、弁筒部８２内に冷却水が進入可能であれば適宜設計変更が可能である。例えばロータ２２が、弁筒部８２におけるケース軸方向の両端開口部を閉塞する閉塞部を有する構成でもよい。この場合には、閉塞部にロータ２２の内外をケース軸方向に連通させる連通口等を形成してもよい。この場合においても、閉塞部のうち摺動面１４１ａと向かい合う面（ロータ２２の外表面）に液体保持部１６０を設けてもよい。
【0114】
上述した実施形態では、ロータ２２（弁筒部８２）及びケーシング２１（周壁部３１）をそれぞれ円筒状（ケース軸方向の全体に亘って一様な径）に形成した場合について説明したが、この構成に限られない。すなわち、弁筒部８２が周壁部３１内を回転可能な構成であれば、弁筒部８２の外径及び周壁部３１の内径をケース軸方向で変化させてもよい。この場合、弁筒部８２及び周壁部３１は、例えば球状（ケース軸方向の中央部から両端部に向かうに従い径が縮小する形状）や、球状がケース軸方向に複数連なった形状、テーパ状（ケース軸方向の第１側から第２側にかけて漸次径が変化する形状）、階段状（ケース軸方向の第１側から第２側にかけて段々と径が変化する形状）等、種々の形状を採用することが可能である。
【符号の説明】
【0115】
８…制御バルブ
２１…ケーシング
２２…ロータ
８５…回転軸
１３１…摺動リング
１４１ａ…摺動面
１６０…液体保持部
１６１…凹部
１６２…液体介在部
２１…ケーシング
２２…ロータ
８５…回転軸
１３１…摺動リング
１４１ａ…摺動面
１６０…液体保持部
１６１…凹部
１６２…液体介在部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】