CN105736748A - 流路切换阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流路切换阀，将用于防止多个流出口之间的泄漏的O型圈等密封部件不再需要，并且使严格的尺寸管理或高精度的加工成形技术也没有必要，就能够可靠地防止流出口之间的泄漏，能够降低加工组装成本、产品成本。阀体(40)一体地设在阀轴(30)的下端部，阀体(40)具有用于将流入口(20)和各个流出口(21)、(22)选择开通的至少一个的开口状通路(41)、(42)，通过阀主体(6)内的流体压力阀体(40)的上表面被按压到阀座(15A)、(15B)，在该状态下通过附带阀体(40)的阀轴(30)转动，能够有选择地处于流体从流入口(20)通过开口状通路(41)流向流出口(21)的第一流通状态、及流体从流入口(20)通过开口状通路(42)流向流出口(22)的第二流通状态。

Description

流路切换阀

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个流入口和两个流出口的三通阀或四通阀等的流路切换阀，特别涉及热水供给设备中适合流路切换等使用的流路切换阀。

背景技术

在图10表示作为现有热水供给设备一个例子中的主要部分，该热水供给设备使用具有一个流入口和两个流出口的流路切换阀之一的三通阀(也参照专利文献1)。图示例子的热水供给设备100基本上具备：从下部供给冷水并从上部供给热水的贮水箱110；具有压缩机131、热交换器(加热器)132、膨胀阀133以及空气热交换器134等的热泵式加热源130；用于使冷热水在贮水箱110与加热源130之间循环的加热泵120；以及作为流路切换阀的具有一个流入口160和两个流出口161、162的三通阀150。

三通阀150例如由电子控制式电动阀构成，该电子控制式电动阀根据设置在所需位置的温度传感器检测出的冷热水的温度等来控制其流路切换的动作等，在该三通阀150中能够有选择地处于第一流通状态和第二流通状态，该第一流通状态为冷热水从流入口160流向第一流出口161，该第二流通状态为冷热水从流入口160流向第二流出口162，通常，来自加热源130的冷热水为高温的情况下，处于第一流通状态，高温的热水返回到贮水箱110的上部，从加热源130的冷热水为低温的情况下，处于第二流通状态，低温的冷热水返回到贮水箱110的下部，重新被加热泵120送到加热源130。

专利文献1：日本特开2004-257583号公报

发明内容

在如前面所述的现有热水供给设备等之中所使用的三通阀等的流路切换阀中，在第一流通状态(流入口→第一流出口)时为使流体不向第二流出口侧泄漏，另外在第二流通状态(流入口→第二流出口)时为使流体不向第一流出口侧泄漏，至少在第一流出口和第二流出口之间设置O型圈等的密封部件，为了设置O型圈等的密封部件有必要在阀体等设置圆环状的装入槽等，存在零件成本、加工组装成本进而产品成本变高的麻烦。

另外，在热水供给设备等所使用流路切换阀中，与流出口连接的管道内的流体压力由于冻结等原因会意外变高，与通常流动方向相反方向的高压(反向压力)会作用在流路切换阀，像这样的反向压力有引起流路切换阀或管道等发生故障的忧虑。

为了避免这种情况，例如考虑设置迂回流路切换阀的流路，在该流路装设达到预定压力以上时开启的安全阀的对策，但是，在这样的对策中，管道或接头类等零件的数量增多，并且管道连接作业花费大量的劳力和时间，带来设备成本变高的问题。

本发明鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种流路切换阀，能够使用于防止多个流出口之间的泄漏的O型圈等密封部件不再需要，并且使严格的尺寸管理或高精度的加工成形技术也没有必要，而能够可靠地防止流出口之间的泄漏，另外，能够使其具有将反向压力有效释放的安全阀的功能，能够使加工组装成本、产品成本降低。

为到达上述目的，本发明所涉及的流路切换阀，基本上具备：阀轴；用于转动该阀轴的驱动源；以及阀主体，该阀主体具有流入口、多个流出口、能够转动地嵌插有所述阀轴的阀轴嵌插部、和设在该阀轴嵌插部的下部外周的阀座，在所述阀座分别设有成为各个所述流出口的始端部的流出开口，在所述阀轴的比所述阀座向下方突出的下端部一体地设有较厚圆板形状或短圆筒形状的阀体，并且该附带阀体的阀轴形成为将所述阀轴嵌插部在轴方向上的预定范围内能够滑动，在所述阀座的下侧设有收容所述阀体的阀体收容部，并且在该阀体收容部的下侧设有所述流入口，所述阀体具有将所述流入口和各个所述流出口进行选择开通的至少一个的开口状通路，通过转动所述附带阀体的阀轴，至少能够有选择地处于第一流通状态和第二流通状态，该第一流通状态为流体从所述流入口通过所述开口状通路流向所述流出口的一个，该第二流通状态为流体从所述流入口通过所述开口状通路流向所述流出口的其他一个。

在优选的具体实施方式中，所述附带阀体的阀轴被流入到所述流入口的流体的压力上推，以此使所述阀体的上表面被按压到所述阀座。

在其他优选的具体实施方式中，若各个所述流出口的任何一个的压力提高至预定压力以上，所述附带阀体的阀轴则被下按而在所述阀座和所述阀体的上表面之间形成间隙，以此使所述流出口侧的压力向所述流入口侧释放。

优选所述阀体，为将各个所述流出口之间进行水密性地密封，所述阀体形成为所述开口状通路以外的上表面能够与所述阀座紧密接触的形式。

在该情况下，在优选的具体实施方式中，所述阀体的所述开口状通路以外的上表面形成为平坦的平滑面。

优选所述阀主体被分割构成为主体部件和流入口部件，该主体部件具有多个所述流出口设于其外周部的圆筒状部，该流入口部件具有所述流入口且其上部内嵌固定在所述主体部件的圆筒状部的下部。

在该情况下，在优选的具体实施方式中，所述阀体收容部由所述主体部件的圆筒状部的下部和阀座、以及所述流入口部件的上端部分划形成。

优选所述流入口部件的上端部作为阻止所述阀体从所述阀座的下表面下降一定距离以上的阻止部件而发挥作用。

在本发明所涉及的流路切换阀中，利用阀主体内流体的压力将阀体的上表面按压到阀座而将各个流出口之间密封，所以不再需要用于密封各个流出口之间的O型圈等密封部件，能够使加工组装成本、产品成本降低。

另外，附带阀体的阀轴能够为比较简单的结构，通过阀主体内的流体压力上推使阀体的上表面与阀座紧密接触，所以不需要严格的尺寸管理或高精度的加工成形技术，就能够容易地确保各个流出口之间所需要的密封性，以此也能够使加工组装成本、产品成本降低。

另外，若任何一个流出口侧的压力高于预定压力之上，则反向压力作用在阀体，阀体被下按，阀体和阀座之间形成间隙，以此，流出口侧的反向压力通过所述间隙释放到流入口侧。像这样的本发明的流路切换阀，能够具有将反向压力有效释放的安全阀的功能，所以能够有效地避免由于反向压力引起的该流路切换阀或管道系统的故障，另外，不需在流路上另行设置安全阀即可，所以能够抑制设备成本的上升。

附图说明

图1表示本发明所涉及的流路切换阀的一实施例的外观的立体图。

图2表示上述一实施例的第一流通状态的局部欠缺剖面图。

图3表示上述一实施例的第一流通状态的半剖面立体图。

图4表示上述一实施例的第二流通状态的局部欠缺剖面图。

图5表示上述一实施例的第二流通状态的半剖面立体图。

图6A是图2的U-U剖面图。

图6B是图4的V-V剖面图。

图7是用于说明上述一实施例反向压力发生时的局部欠缺剖面图。

图8表示上述一实施例的附带阀体的阀轴的立体图。

图9表示上述一实施例的主体部件的立体图。

图10表示使用具有一个流入口和两个流出口的流路切换阀的、现有热水供给设备一个例子的主要部分的概要结构图。

标号说明

1：流路切换阀；5：马达；6：阀主体；7：主体部件；8：基体部；9：流入口部件；12：阀轴嵌插部；14：阀体收容部；15A、15B：阀座；20：流入口；21：第一流出口；22：第二流出口；23：第一流出开口；24：第二流出开口；30：阀轴；40：阀体；41、42：开口状通路。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1表示本发明所涉及的流路切换阀的一实施例的外观的立体图，图2、图3表示上述一实施例的第一流通状态的局部欠缺剖面图、半剖面立体图，图4、图5表示上述一实施例的第二流通状态的局部欠缺剖面图、半剖面立体图。另外，图1至图5中，对于本发明理解并不太必要的部分(马达5的内部等)省略其图示和阴影线。另外，在各图中，为了容易理解本发明，另外为了便于绘图，有将部件之间形成的间隙或部件之间的间隔距离进行夸张描绘的情况。

另外，在本说明书中，上下、左右、前后等位置和方向的表述是为了避免说明变得烦琐而根据附图进行附加的，并不是指实际使用状态时的位置和方向。

图示实施例的流路切换阀1，是如前面图10所示的热水供给设备中所使用的切换阀(相当于图10的标号150)，基本上具备：阀轴30；作为用于转动该阀轴30的驱动源的马达5；其上侧安装固定有该马达5的阀主体6。

阀主体6以合成树脂为材料，为便于其成型，分割构成为主体部件7和流入口部件9。

参照图1至图5再加上图9可以更清楚地知道，主体部件7具有基体部8，该基体部8具有上部短圆柱状部8A和下部圆筒状部8B，在该基体部8的外周部(左右侧部)相对设有附带台阶的圆筒形状的第一流出口(接头)21和第二流出口(接头)22。

另外，在上部短圆柱状部8A上部的前后设有安装承受台部7f、7f，在将马达5安装固定在主体部件7时，将设在马达5下部前后的螺丝固定部5f、5f安放在安装承受台部7f、7f上，将马达5和主体部件7通过前后两个螺丝15拧紧固定。

在基体部8的上部短圆柱状部8A，以纵贯该上部短圆柱状部8A中央的形式设有阀轴嵌插部12，并且以隔开角度180度而左右对称地形成有第一流出开口23和第二流出开口24，该第一流出开口23为具有向第一流出口21侧开口的周面开口和下面开口的倒L字形状，该第二流出开口24为具有向第二流出口22侧开口的周面开口和下面开口的倒L字形状。

更详细地来说，第一流出开口23和第二流出开口24的下面开口部分呈两端为半圆形状的弯曲长槽状或中心角为100度以上的扇形，其下端部从上部短圆柱状部8A的下端面8a(参照图9)向下方突出，该第一流出开口23和第二流出开口24的下端部成为将后述的阀体40的上表面按压而紧密接触的阀座15A、15B。换而言之，阀座15A、15B由框状凸部构成，该框状凸部具有与分划形成第一流出开口23和第二流出开口24的端缘部相同外形且具有预定的宽度，阀座15A、15B的下表面(阀座面)形成为与阀轴嵌插部12中心线(阀轴30的转动轴线)O垂直的平坦的平滑面。第一流出开口23和第二流出开口24的下面开口部分的宽度比后述的形成在阀体40的开口状通路41、42的宽度若干大，其长度(中心角)比上述开口状通路41、42的长度(中心角)长出两端半圆形状部分的程度(也参照图6)。

另一方面，上述流入口部件9具有锷状部9a和突出内插部9b，该锷状部9a在内周侧具有成为流入口20的漏斗状的插通孔，并且在外周侧载有主体部件7的基体部8的下部圆筒状部8B，该突出内插部9b从该锷状部9a向上方突出且内插在下部圆筒状部8B的下部，锷状部9a和下部圆筒状部8B通过超声波焊接等被固定接合。

另外，将后述的摇动自如地收容阀体40的阀体收容部14由下部圆筒状部8B的下部、基体部8的下表面8a、流入口部件9的突出内插部9b(的上端面)分划形成。另外，流入口部件9的突出内插部9b作为阻止阀体40从阀座15A、15B的下表面(阀座面)下降一定距离以上的阻止部件而发挥作用(参照图7)。

在阀主体6中，在阀轴嵌插部12中心线O上设置有上述阀体收容部14和流入口20，在与上述中心线O垂直的共同的中心线C上设置有第一流出口21和第二流出口22。

参照图1至图5再加上图8可以更清楚地知道，阀轴30在其最上部设有用于周方向定位的D切口凸部31、渐开线花键(involuteserration)轴部32，该渐开线花键轴部32是通过减速齿轮结构传达马达5转子的转动驱动力，在该花键轴部32的下侧设有安装槽，该安装槽安装有O型圈35、35且由三段的锷状部34构成(将阀轴30的安装有O型圈35、35的部分称为O型圈安装部33)，在最下部一体地设有较厚圆板形状的阀体40(阀轴30和阀体40为一体)。该附带阀体40的阀轴30能够将阀轴嵌插部12在轴方向(上下方向)上的预定范围内滑动。

详细来说，在马达5内设有将上述减速齿轮结构的输出齿轮51转动自如地支持的支持部57，在上述输出齿轮51的突起部52设有花键嵌合孔53，上述花键轴部32在轴方向上滑动自如地嵌插在该花键嵌合孔53，并且在该花键嵌合孔53的上侧连续设置有与上述D切口凸部31嵌合的D型嵌合孔54。在该情况下，以附带阀体40的阀轴30能够处于最上升位置和最下降位置(从最上升位置下降距离K)的形式，在附带阀体40的阀轴30处于最下降位置状态(图7)，在花键轴部32的上端和花键嵌合孔53的上侧台地面53a之间、以及D切口凸部31的上端和D型嵌合孔54的上表面54a之间，分别设有比上述K更长距离L的空间，该最上升位置为如图1至图5所示的阀体40被按压至阀座15A、15B的位置，该最下降位置为图7所示的阀体40与流入口部件9的突出内插部9b上表面抵接的位置。

在上述阀体40以隔开角度90度设有两个开口状通路41、42(第一开口状通路41、第二开口状通路42)，该开口状通路41、42是用于将流入口20和第一流出口21或流入口20和第二流出口22选择开通的。各个开口状通路41、42呈中心角为70度至80度的扇形，如上所述，其宽度和长度(中心角)形成为比第一流出开口23和第二流出开口24的下面开口部分的该部要小。

另外，为将上述各个流出口21、22之间进行水密性地密封，阀体40的开口状通路41、42以外的上表面以能够与上述阀座15A、15B的下表面(阀座面)紧密接触的形式形成为平坦的平滑面。

另外，相对于阀座15A、15B的阀体40的转动方向的位置，在此如图2、图3及图6A所示的、将开口状通路41位于阀座15A(第一流出开口23)的正下方位置的状态作为基准(第一流通状态)，将从该第一流通状态反时针转动90度的状态，也就是如图4、图5及图6B所示的、将开口状通路42位于阀座15B(第二流出开口24)的正下方位置的状态作为第二流通状态。

在将具有上述结构的本实施例的流路切换阀1组装到上述图10所示的热水供给设备中标号150所表示的三通阀的情况时，通过阀主体6内的流体(冷热水)压力(作用在阀轴30的O型圈安装部33下侧的压力)和大气压(作用在阀轴30的O型圈安装部33上侧的压力)的压差、以及流入到流入口20并向第一流出口21或第二流出口22流动的流体(冷热水)的压力，附带阀体40的阀轴30被上推，阀体40的上表面被按压到阀座15A、15B，并且一边其上表面被按压到阀座15A、15B一边能够转动。

在该情况下，附带阀体40的阀轴30被上推，通过阀体40的上表面被按压到阀座15A、15B，各个流出口21、22之间被水密性地密封，并且在该阀体40被上推的状态下通过使阀轴30转动，能够有选择地处于第一流通状态和第二流通状态，该第一流通状态为流体从流入口20通过第一开口状通路41流向第一流出口21，该第二流通状态为流体从流入口20通过第二开口状通路42流向第二流出口22。

也就是，如图2、图3所示，第一开口状通路41位于作为第一流出开口23下端部的阀座15A的正下方位置时，处于流体按照流入口20→第一开口状通路41→第一流出开口23→第一流出口21流动的第一流通状态。

另一方面，若从上述第一流通状态将阀体40反时针转动大约90度，如图4、图5所示，第二开口状通路42则位于作为第二流出开口24下端部的阀座15B的正下方位置，所以这时处于流体按照流入口20→第二开口状通路42→第二流出开口24→第二流出口22流动的第二流通状态。

像这样，在本实施方式的流路切换阀1中，利用阀主体6内流体的压力将附带阀体40的阀轴30上推，将阀体40的上表面按压到阀座15A、15B而将第一流出口21和第二流出口22之间密封，所以不再需要用于密封第一流出口21和第二流出口22之间的O型圈等密封部件，能够使加工组装成本、产品成本降低。

另外，附带阀体40的阀轴30能够为比较简单的结构，通过阀主体6内的流体压力上推而使阀体40的上表面与阀座15A、15B紧密接触，所以不需要严格的尺寸管理或高精度的加工成形技术，就能够容易地确保第一流出口21和第二流出口22之间所需要的密封性。

另外，如图7所示，例如在处于第一流通状态(流入口20→第一流出口21)时，第二流出口22侧的压力若高于预定压力以上，则反向压力作用在阀体40(的上表面)，附带阀体40的阀轴30会有若干倾斜或被下按，阀座15A、15B的下表面(阀座面)和阀体40的上表面之间形成微小间隙，伴随此，第二流出口22侧的压力释放到流入口20侧。此时，阀体40以最大下降到与流入口部件9的突出内插部9b的上端相抵接，超出其以上的下降被阻止(突出内插部9b作为阻止阀体40下降一定距离以上的阻止部件而发挥作用)。

像这样的本实施例的流路切换阀1，能够具有将反向压力有效释放的安全阀的功能，所以能够有效地防止由于冻结等发生的反向压力所引起的该流路切换阀1或管道系统的故障，另外，不需在流路上另行设置安全阀即可，所以能够抑制设备成本的上升。

另外，在上述实施例中，作为流路切换阀列举了具有两个流出口的三通阀，但并不局限于此，也可以是具有三个或四个流出口的四通阀或五通阀。另外，阀体的构成并不局限于上述实施例，也可以采用各种形式样态。具体来说，例如在同一平面上以90度间隔设置第一至第四流出口，并且在阀体设置一个开口状通路，将阀体每转动90度、180度、270度来进行流入口和各个流出口的选择开通也可以。

另外，在上述实施例中，阀轴30和阀体40是作为一体而制作的，将它们分别制作之后进行一体组装也是当然可以的。

Claims (8)

1.一种流路切换阀，其特征在于，具备：阀轴；用于转动该阀轴的驱动源；以及阀主体，该阀主体具有流入口、多个流出口、能够转动地嵌插有所述阀轴的阀轴嵌插部、和设在该阀轴嵌插部的下部外周的阀座，

在所述阀座分别设有成为各个所述流出口的始端部的流出开口，

在所述阀轴的比所述阀座向下方突出的下端部一体地设有较厚圆板形状或短圆筒形状的阀体，并且附带该阀体的阀轴形成为将所述阀轴嵌插部在轴方向上的预定范围内能够滑动，

在所述阀座的下侧设有收容所述阀体的阀体收容部，并且在该阀体收容部的下侧设有所述流入口，

所述阀体具有将所述流入口和各个所述流出口进行选择开通的至少一个的开口状通路，

通过转动附带所述阀体的阀轴，至少能够有选择地处于第一流通状态和第二流通状态，该第一流通状态为流体从所述流入口通过所述开口状通路流向所述流出口的一个，该第二流通状态为流体从所述流入口通过所述开口状通路流向所述流出口的其他一个。

2.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

附带所述阀体的阀轴被流入到所述流入口的流体的压力上推，以此使所述阀体的上表面被按压到所述阀座。

3.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

若各个所述流出口的任何一个的压力提高至预定压力以上，附带所述阀体的阀轴则被下按而在所述阀座和所述阀体的上表面之间形成间隙，以此使所述流出口侧的压力向所述流入口侧释放。

4.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

为将各个所述流出口之间进行水密性地密封，所述阀体形成为所述开口状通路以外的上表面能够与所述阀座紧密接触的形式。

5.根据权利要求4所述的流路切换阀，其特征在于，

所述阀体的所述开口状通路以外的上表面形成为平坦的平滑面。

6.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

所述阀主体被分割构成为主体部件和流入口部件，该主体部件具有多个所述流出口设于其外周部的圆筒状部，该流入口部件具有所述流入口且其上部内嵌固定在所述主体部件的圆筒状部的下部。

7.根据权利要求6所述的流路切换阀，其特征在于，

所述阀体收容部由所述主体部件的圆筒状部的下部和阀座、以及所述流入口部件的上端部分划形成。

8.根据权利要求7所述的流路切换阀，其特征在于，

所述流入口部件的上端部作为阻止所述阀体从所述阀座的下表面下降一定距离以上的阻止部件而发挥作用。