CN108204468A - 流路切换阀 - Google Patents

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CN108204468A CN201711097009.9A CN201711097009A CN108204468A CN 108204468 A CN108204468 A CN 108204468A CN 201711097009 A CN201711097009 A CN 201711097009A CN 108204468 A CN108204468 A CN 108204468A
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Abstract

一种流路切换阀，其结构/组装极为容易，且能够可靠地抑制阀泄漏。圆筒状的阀芯(20)从阀室(11)的侧部空开规定间隙地配置在该阀室(11)内，并且，该阀芯(20)的内部空间与流入口(p11)一直连通，在阀芯(20)的侧部设置有贯通口(24)及从该贯通口(24)周围向外延伸的筒状部(25)，在筒状部(25)安装有圆环状的密封件(26)，该密封件(26)在阀芯旋转时与所述阀室的侧部滑动接触并将所述筒状部与所述至少三个侧部开口的任一个之间密封。

Description

流路切换阀
技术领域
本发明涉及一种流路切换阀，涉及一种例如通过使圆筒状的阀芯(圆筒阀)在阀室内旋转滑动而切换流路的旋转式的流路切换阀。
背景技术
作为这种流路切换阀的一种的四通阀，已知一种使用电磁阀并利用高压侧与低压侧的压力差来使阀芯移动(滑动)从而进行流路切换的滑动式的结构和一种通过电动机等使阀芯(蝶形阀)转动从而进行流路切换的蝶式结构。
并且，已知一种三通阀等(参照下述专利文献1)，通过电动机等使由弹性体形成拱形的凸状表面的阀芯在阀室内旋转，使该弹性体在阀室的内表面滑动，并且通过螺旋弹簧使该弹性体向阀室的内表面施力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-36509号公报
发明所要解决的问题
但是，在上述滑动式的四通阀中，需要单独的电磁阀，产生结构复杂且大型化的问题，并且有阀泄漏量增多的倾向。
并且，在上述蝶式四通阀中，圆筒状的密封橡胶与阀芯(蝶形阀)一直滑动接触，因此促进橡胶劣化，且当流路切换结束时的转矩弱时阀芯顶端部的密封变得不严密，有产生阀泄漏的担忧。并且，由于持续压缩橡胶，因此产生需要一直维持转矩且结构复杂而难以组装的问题。
并且，在上述专利文献1所记载的三通阀中，阀芯顶端部的弹性体需要与阀室的内表面滑动接触，并且需要通过螺旋弹簧来使该弹性体向阀室的内表面施力，因此与上述的蝶式的四通阀等相同，产生结构/组装变得复杂化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种流路切换阀，结构/组装极为容易且能够可靠地抑制阀泄漏。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明所涉及的流路切换阀具备具备阀主体和阀芯，所述阀主体具有阀室、在该阀室的底部开口的底部开口以及在该阀室的侧部开口的至少三个侧部开口，所述阀芯为筒状且旋转自如地配置在所述阀室内，通过使所述阀芯旋转来选择性地切换所述底部开口及所述至少三个侧部开口的连通状态，其中，所述阀芯从所述阀室的侧部空开规定间隙地配置在该阀室内，并且，所述阀芯的内部空间与所述底部开口一直连通，以根据所述阀芯的旋转来使所述底部开口择一地与所述至少三个侧部开口中的任一个连通，在所述阀芯的侧部设置有贯通口及从该贯通口周围向外延伸的筒状部，在该筒状部安装有环状的密封件，该密封件在所述阀芯旋转时与所述阀室的侧部滑动接触并将该筒状部与所述至少三个侧部开口中的任一个之间密封。
在优选的方式中，在所述筒状部与所述密封件之间插装有对该密封件向所述阀室的侧部施力的弹性部件。
在更优选的方式中，使所述密封件的外周部分突出，并且在设置于所述筒状部的凹部内依次收容所述弹性部件及所述密封件。
在其他优选的方式中，从所述阀芯的顶部突出设置的阀轴可滑动旋转地内插于设置在所述阀室的顶部的插嵌孔，并且，所述阀芯的下部可滑动旋转地内插于设置在所述阀室的底部的嵌合孔。
在更优选的方式中，所述阀主体具有基体部件和下部端口部件，所述基体部件形成所述阀室的侧部且设置有所述侧部开口，所述下部端口部件形成所述阀室的底部且设置有所述底部开口。
在更优选的方式中，在所述下部端口部件中的所述底部开口的上侧设置有所述嵌合孔。
在其他优选的方式中，所述底部开口为流入口，所述至少三个侧部开口包含至少一个流入口和至少两个流出口。
发明效果
根据本发明，筒状的阀芯从阀室的侧部空开规定间隙地配置于该阀室内，并且该阀芯的内部空间与底部开口一直连通，在阀芯的侧部设置有贯通口及从该贯通口周围向外延伸的筒状部，在筒状部安装有环状的密封件，该密封件在阀芯旋转时与阀室的侧部滑动接触并且将筒状部与至少三个侧部开口的任一个之间密封，通过使该阀芯在阀室内旋转，设置于阀室的底部的底部开口与设置于阀室的侧部的至少三个侧部开口的任一个经由阀芯的内部空间和贯通口以及筒状部内连通，至少三个侧部开口中的至少两个侧部开口彼此之间经由设置于阀芯与阀室的侧部之间的间隙(阀室中的阀芯的外侧)连通。因此，能够以简单的结构来确保密封性并进行设置于阀主体的各开口间的流路切换。
并且，从阀芯的顶部突出设置的阀轴可滑动旋转地内插于设置在阀室的顶部的插嵌孔，并且，阀芯的下部可滑动旋转地内插于设置在阀室的底部的嵌合孔，因此，能够抑制阀室内的阀芯的位置偏差(松动)，能够更有效地抑制阀泄漏。
并且，阀主体由基体部件与下部端口部件构成，基体部件形成阀室的侧部，下部端口部件形成阀室的底部，且是将筒状的阀芯从下侧(下部端口部件侧)插入阀室内而组装的，因此组装变得极为容易。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的流路切换阀(四通阀)的一实施方式的整体结构的外观立体图。
图2是图1所示的流路切换阀的分解立体图。
图3是表示图1所示的流路切换阀的第一连通状态的局部剖切(在俯视下剖切中心角90°部分)立体图。
图4(A)是沿图3的U-U箭头线剖切的剖面图，图4(B)是沿图3的X-X箭头线剖切的剖面图。
图5是表示图1所示的流路切换阀的第二连通状态的局部剖切(在俯视下剖切中心角90°部分)立体图。
图6(A)是沿图5的V-V箭头线剖切的剖面图，图6(B)是沿图5的X-X箭头线剖切的剖面图。
符号说明
1 流路切换阀
9 电动机
10 阀主体
11 阀室
12 基体部件
13 插嵌孔
15 下部端口部件
16 嵌合孔
17 嵌合筒部
18 内周台阶
20 阀芯
21 下部大径部
22 凸缘状卡定部
23 O型圈
24 贯通口
25 筒状部
25a 凹部
25b 环状槽
26 密封件
27 O型圈(弹性部件)
28 阀轴
28a 主体部
28b 上部连结部
31 内周流路
32 外周流路
p11 流入口(底部开口)
p12 流入口(侧部开口)
p13 流出口(侧部开口)
p14 流出口(侧部开口)
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
另外，在各图中，为了便于对本发明的理解及为了制图上的方便，有时将形成于部件间的间隙、部件间的隔离距离等夸张地描绘。并且，在本说明书中，上下、左右、前后等的表示位置、方向的记载是以图1的方向箭头所表示的为基准，并不是指在实际使用状态下的位置、方向。
图1是本发明所涉及的流路切换阀(四通阀)的一实施方式的整体结构的外观立体图。并且，图2是图1所示的流路切换阀的分解立体图。另外，在图1以外的各图中，省略作为用于驱动阀芯旋转的旋转驱动部的电动机。
图示实施方式的流路切换阀1被作为使流经例如汽车的发动机室内等的流体的流路多方向地切换的旋转式的四通阀来使用，基本上具备阀主体10、具有顶部20a的圆筒状的阀芯(也称为圆筒阀)20以及电动机(旋转驱动部)9。阀主体10具有阀室11且为树脂制、金属制等。阀芯20旋转自如地配置于阀室11内。电动机9配置于阀主体10的上部并使阀芯20绕旋转轴线O旋转。另外，阀芯20的旋转轴线(沿上下方向延伸的轴线)O与后述的流入口p11、阀轴28的中心线同轴。
所述阀主体10由具有顶部12a的方筒状的基体部件12和下部端口部件15构成，所述基体部件12在内部形成有由圆筒状空间构成的阀室11，并且所述基体部件12在左部中央、前部中央及右部中央分别(空开90°角度间隔地)设置有向所述阀室11开口的流入口(侧部开口)p12、流出口(侧部开口)p13以及流出口(侧部开口)p14。在所述基体部件12的外周，以与流入口p12、流出口p13以及流出口p14连通的方式一体地连结有由管接头构成的端口#12、#13、#14。并且，在所述基体部件12的顶部12a设置有插嵌孔13，该插嵌孔13供与阀芯20(的顶部20a)连结的阀轴28(的主体部28a)插通。在基体部件12的下端开口通过螺纹固定、超声波焊接、压入、铆接等(在图示例中为螺纹固定)固定有下部端口部件15，该下部端口部件15具有由管接头构成的端口#11，端口#11设置有向所述阀室11开口的纵向的流入口(底部开口)p11。
在所述下部端口部件15的上表面(阀室11侧的面)，(以与流入口p11的上侧连接设置的方式)贯通设置有内径大于所述流入口p11的嵌合孔16，并且，一体地突出设置有内嵌于基体部件12的下端开口的大小的(即，外径与基体部件12的下端开口大致相同的)圆筒状的嵌合筒部17。在所述嵌合筒部17的外周(所设置有的管状槽)，安装有O型圈19，该O型圈19作为将基体部件12的下端开口与下部端口部件15之间密封的密封部件。
即，在阀主体10设置有在阀室11的底部开口的流入口p11，并且绕阀芯20的旋转轴线O空开90°角度间隔地设置有在阀室11的侧部开口的流入口p12、流出口p13及流出口p14。
所述阀芯20由例如合成树脂制或金属制的带台阶的圆筒体构成，参照图1、2及图3～图6而可以更清楚地了解到，阀芯20的内径与流入口p11的口径(内径)大致相同而其外径小于阀室11的内径，在阀芯20的侧部(外周部)与阀室11的侧部(内周面)之间形成有规定的间隙。即，阀芯20从阀室11的侧部空开规定间隙而旋转自如地配置在该阀室11内，该阀芯20的外侧(即，阀芯20的侧部与阀室11的侧部之间的间隙)形成流路(外周流路)32，该流路32选择性地连通设置于所述阀主体10的侧部的流入口p12及流出口p13、p14中的两个(之后进行详细叙述)。
并且，所述阀芯20的下部(的外径)为大径(下部大径部21)，在该下部大径部21的上部外周突出设置有凸缘状卡定部22。在所述阀主体10中的下部端口部件15的嵌合筒部17的内周上端(即，嵌合孔16的上端部分)形成有内周台阶18，在所述凸缘状卡定部22卡定于内周台阶18的状态下，所述下部大径部21自由旋转滑动地内插于所述嵌合孔16。在下部端口部件15的嵌合孔16与下部大径部21之间(具体而言，在设置于下部大径部21的外周的环状槽)，安装有作为密封部件的O型圈23。通过像这样阀芯20的下部大径部21插嵌到设置于流入口p11的上侧的嵌合孔16，阀芯20的内部空间(的下端开口)与下部端口部件15的流入口p11一直连通。
另一方面，在所述阀芯20的侧部，开设有口径与所述流入口p12及流出口p13、p14大致相同的贯通口24，并且从该贯通口24周围向外突出设置有圆筒状的筒状部25。在筒状部25的内周形成有向外开口的凹部25a，在该凹部25a(稍许滑动自如地)嵌装有圆环状的密封件26，该密封件26在流路切换时(阀芯20旋转时)与阀室11的侧部滑动接触，并且在流路切换结束时将筒状部25与所述流入口p12及流出口p13、p14之间密封(封闭)。该密封件26降低在流路切换时(阀芯20旋转时)的阀芯20相对于阀主体10的滑动阻力，由特氟隆(注册商标)等制作，且其内径与所述流入口p12及流出口p13、p14的口径大致相同，其外径与所述凹部25a的内径大致相同。并且，在阀芯20的筒状部25与密封件26之间，具体而言，在设置于凹部25a的底面的环状槽25b，(以压缩状态)插装有O型圈(弹性部件)27，该O型圈27将所述密封件26向阀主体10(阀室11)的侧部按压(施力)，且由橡胶等的弹性材料制作。即，使密封件26的外周部分突出，从而在所述凹部25a内依次收容O型圈27及密封件26。
通过所述阀芯20的内部空间、贯通口24及筒状部25(的内部)而形成流路(内部流路)31，该流路31可选择性地切换设置于所述阀主体10的两个流入口p11、p12及两个流出口p13、p14的连通状态，根据阀芯20的旋转而使流入口p11择一地与流入口p12及流出口p13、p14的任一个连通，并且该流路31与所述流入口p11、p12及流出口p13、p14的内径大致相同且侧视为倒L字状。
在将阀芯20的上部开口封闭的顶部20a，一体地连结有将所述电动机9的旋转力传递到该阀芯20的阀轴28。所述阀轴28由主体部28a和上部连结部28b构成，主体部28a的外径稍小于阀芯20且转动自如地插嵌(内插)于所述插嵌孔13，上部连结部28b突出设置于该主体部28a上并具有连结于所述电动机9的输出轴的俯视为六边形的卡合部28c及周向定位用的D形切割凸部28d，在所述主体部28a(的外周形成的环状槽)插装有两段作为密封部件的O型圈29。
在这样构成的流路切换阀1中，由电动机9使阀芯20在阀室11内旋转，从而通过设置于阀芯20的内部的内部流路31及设置于外部的外周流路32来选择性地切换设置于阀主体10的四个开口(两个流入口p11、p12及两个流出口p13、p14)的连通状态。详细而言，通过阀芯20的约90°的旋转，阀芯20的筒状部25(所设置有的密封件26)在阀室11的内周侧旋转滑动，从而将设置于所述阀主体10的底部(下部端口部件15)的流入口p11择一地与设置于所述阀主体10(的基体部件12)的侧部的流入口p12及流出口p13、p14的任一个连通，由此，能够选择如下两种模式：流入口p11与流出口p13(经由内部流路31)连通而流入口p12与流出口p14(经由外周流路32)连通的模式(第一连通状态)；以及流入口p11与流出口p14(经由内部流路31)连通而流入口p12与流出口p13(经由外周流路32)连通的模式(第二连通状态)。
更详细而言，在图3、4(A)、4(B)所示的旋转位置(第一连通状态)中，阀芯20的筒状部25(的密封件26)位于设置在阀主体10的前部的流出口p13的正上方，阀芯20(的内部空间)的下端开口与流入口p11连通并且筒状部25(的密封件26)的顶端(外端)开口与流出口p13连通。并且，设置于阀主体10的左部及右部的流入口p12和流出口p14与阀室11中的阀芯20的外侧的间隙连通。因此，从流入口p11朝上流入的流体通过阀芯20的内部的内部流路31而从前侧的流出口p13流出，并且，从流入口p12横向流入的流体通过阀芯20的外部的外周流路32(约为180°的量)而从右侧的流出口p14流出。
当通过电动机9而使阀芯20从图3、4(A)、4(B)所示的旋转位置旋转90°(从下方看顺时针旋转90°)时，如图5、6(A)、6(B)所示，阀芯20的筒状部25(的密封件26)位于设置在阀主体10的右部的流出口p14的正上方，阀芯20(的内部空间)的下端开口与流入口p11连通，并且筒状部25(的密封件26)的顶端(外端)开口与流出口p14连通。并且，设置于阀主体10的左部及前部的流入口p12与流出口p13与阀室11中的阀芯20的外侧的间隙连通。因此，从流入口p11朝上流入的流体通过阀芯20的内部的内部流路31而从右侧的流出口p14流出，并且，从流入口p12横向流入的流体通过阀芯20的外部的外周流路32(约90°的量)而从前侧的流出口p13流出(第二连通状态)。
如此，在本实施方式的流路切换阀(四通阀)1中，圆筒状的阀芯20从阀室11的侧部空开规定间隙地配置于该阀室11内，并且该阀芯20的内部空间与流入口p11一直连通，在阀芯20的侧部设置有贯通口24以及从该贯通口24周围向外延伸的筒状部25，在筒状部25安装有圆环状的密封件26，该密封件26在流路切换时(阀芯旋转时)与阀室11的侧部滑动接触并且在流路切换结束时将筒状部25与流出口p13、p14的任一个之间密封，通过使该阀芯20在阀室11内旋转，设置于阀室11的底部的流入口p11与设置于阀室11的侧部的流出口p13、p14的任一个经由内部流路31连通，该内部流路31由阀芯20的内部空间和贯通口24以及筒状部25内构成，流入口p12与流出口p13、p14的任一个经由外周流路32连通，该外周流路32由设置于阀芯20与阀室11的侧部之间的间隙(阀室11中的阀芯20的外侧)形成。因此，能够以简单的结构来确保密封性并进行设置于阀主体10的各开口间的流路切换。
并且，从阀芯20的顶部一体地突出设置的阀轴28可滑动旋转地内插于设置在阀室11的顶部的插嵌孔13，且阀芯20的下部大径部21可滑动旋转地内插于设置在阀室11的底部的嵌合孔16，因此能够抑制阀室11内的阀芯20的位置偏差(松动)，能够更有效地抑制阀泄漏。
并且，阀主体10由形成阀室11的侧部的基体部件12和形成阀室11的底部的下部端口部件15构成，且是将圆筒状的阀芯20从下侧(下部端口部件15侧)插入阀室11内而组装的，因此组装变得极为容易。
另外，显而易见，形成于阀主体10的侧部的开口(流入口、流出口)的个数、配置结构能够根据该流路切换阀1的应用场所等进行适当地变更。
并且，在上述实施方式中，将底部开口及左部开口作为流入口p11、p12，将前部开口及右部开口作为流出口p13、p14，并通过使阀芯20旋转约90°来进行流路切换，但显而易见，也可以例如将底部开口及前部开口作为流入口，将左部开口及右部开口作为流出口，并通过阀芯的180°旋转来进行流路切换。
并且，上述实施方式的流路切换阀1作为在车辆中的发动机室内等(发动机冷却用回路、电子设备冷却用回路等)的流路切换用中使用的装置，但显而易见，也可以作为在例如热水供给设备中的流路切换用中使用的装置。

Claims (7)

1.一种流路切换阀，具备阀主体和阀芯，所述阀主体具有阀室、在该阀室的底部开口的底部开口以及在该阀室的侧部开口的至少三个侧部开口，所述阀芯为筒状且旋转自如地配置在所述阀室内，通过使所述阀芯旋转来选择性地切换所述底部开口及所述至少三个侧部开口的连通状态，所述流路切换阀的特征在于，
所述阀芯从所述阀室的侧部空开规定间隙地配置在该阀室内，并且，所述阀芯的内部空间与所述底部开口一直连通，以根据所述阀芯的旋转来使所述底部开口择一地与所述至少三个侧部开口中的任一个连通，在所述阀芯的侧部设置有贯通口及从该贯通口周围向外延伸的筒状部，在该筒状部安装有环状的密封件，该密封件在所述阀芯旋转时与所述阀室的侧部滑动接触并将该筒状部与所述至少三个侧部开口中的任一个之间密封。
2.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，
在所述筒状部与所述密封件之间插装有对该密封件向所述阀室的侧部施力的弹性部件。
3.根据权利要求2所述的流路切换阀，其特征在于，
使所述密封件的外周部分突出，并且在设置于所述筒状部的凹部内依次收容所述弹性部件及所述密封件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的流路切换阀，其特征在于，
从所述阀芯的顶部突出设置的阀轴可滑动旋转地内插于设置在所述阀室的顶部的插嵌孔，并且，所述阀芯的下部可滑动旋转地内插于设置在所述阀室的底部的嵌合孔。
5.根据权利要求4所述的流路切换阀，其特征在于，
所述阀主体具有基体部件和下部端口部件，所述基体部件形成所述阀室的侧部且设置有所述侧部开口，所述下部端口部件形成所述阀室的底部且设置有所述底部开口。
6.根据权利要求5所述的流路切换阀，其特征在于，
在所述下部端口部件中的所述底部开口的上侧设置有所述嵌合孔。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的流路切换阀，其特征在于，
所述底部开口为流入口，所述至少三个侧部开口包含至少一个流入口和至少两个流出口。
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