CN112815115B - 流路切换阀 - Google Patents

Abstract

提供一种具有能够容易地对熔焊时的壳体的倾斜度进行管理的结构的流路切换阀。在流路切换阀(1)中，安装于球阀芯(20)的阀轴(40)跨越阀主体(10)和齿轮箱(52)地配置。经由阀轴(40)而驱动球阀芯(20)旋转的驱动部(60)具有在阀轴(40)的圆柱部(41)安装的大径齿轮(67)。并且，齿轮箱(52)具有：配置为对阀主体(10)的开口进行堵塞的底壁部(53)；设置在底壁部(53)且将阀轴(40)支承为能够旋转的轴承部(56)；以及与阀主体(10)的周壁部(16)对应地设置在底壁部(53)的内表面(53b)的平面部(58a)。

Description

流路切换阀

技术领域

本发明涉及一种流路切换阀。尤其是，本发明涉及一种通过熔焊将收容有阀芯的阀主体和收容有对阀芯进行驱动的驱动部的壳体进行接合的流路切换阀。

背景技术

专利文献1公开了以往的流路切换阀的一例。该流路切换阀具有：具有阀室的阀主体、配置于阀室的球状的阀芯以及连结于阀芯的阀轴。流路切换阀具有：具备电机及驱动齿轮的旋转驱动部、对旋转驱动部进行收容的壳体。旋转驱动部经由阀轴而使阀芯旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-115691号公报

发明所要解决的技术问题

这样的流路切换阀例如具有一面开口的形成为箱状的阀主体和以堵塞阀主体的开口的方式配置的壳体。并且，阀主体和壳体通过熔焊被接合。然而，由于壳体将阀轴支承为能够旋转，并且收容旋转驱动部，所以壳体具有复杂的形状。因此，以往的流路切换阀难以管理熔焊时的壳体的倾斜度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够容易地对熔焊时的壳体的倾斜度进行管理的流路切换阀。

用于解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明所涉及的流路切换阀具有：一面开口的合成树脂制的箱状的阀主体；阀芯，该阀芯能够旋转地收容于所述阀主体；阀轴，该阀轴安装于所述阀芯；驱动部，该驱动部经由所述阀轴而驱动所述阀芯旋转；以及合成树脂制的壳体，该壳体与所述阀主体接合，并且收容所述驱动部，所述阀轴跨越所述阀主体和所述壳体地配置，所述驱动部具有驱动齿轮，该驱动齿轮与所述阀轴同轴地安装于该阀轴中的所述壳体侧的端部，所述壳体具有：底壁部，该底壁部配置为对所述阀主体的开口进行堵塞；轴承部，该轴承部设置在所述底壁部，并且将所述阀轴支承为能够旋转；接合部，该接合部设置在所述底壁部的外表面，并且与所述阀主体的周壁部接合；以及平面部，该平面部与所述接合部对应地设置在所述底壁部的内表面。

在本发明中，优选的是，在所述底壁部的内表面设置有环状的凸部，该凸部具有所述平面部。

在本发明中，优选的是，在所述底壁部的外表面设置有环状壁部作为所述接合部，该环状壁部配置在所述阀主体的周壁部的内侧，并且与该阀主体的周壁部接合。

在本发明中，优选的是，所述阀主体具有从所述周壁部向正面侧延伸的管状的流路，在所述底壁部的外表面，在相比于所述轴承部靠背面侧的位置设置有电机壳体，该电机壳体收容所述驱动部所具有的电机。

发明的效果

根据本发明，在流路切换阀中，安装于阀芯的阀轴跨越阀主体和壳体地配置。经由阀轴驱动阀芯旋转的驱动部具有与阀轴同轴地安装在该阀轴的壳体侧的端部的驱动齿轮。并且，收容驱动部的壳体具有：被配置为堵塞阀主体的开口的底壁部；设置于底壁部，并且将阀轴支承为能够旋转的轴承部；设置于底壁部的外表面，并且接合于阀主体的周壁部的接合部；以及与接合部对应地设置于底壁部的内表面的平面部。由此，在本发明所涉及的流路切换阀中，能够仅通过平面部对红外线熔焊时或超声波熔焊时的壳体的倾斜度进行管理，因此倾斜度的管理(即，熔焊面的面压的管理)能够变得容易。在进行红外线熔焊的情况下，通过设置具有平面部的环状的凸部，能够增大壳体的与接合部对应的部分的热容量。因此，流路切换阀能够抑制红外线熔焊时的温度不均。或者，在进行超声波熔焊的情况下，通过向平面部施加超声波振动，能够使振动能量高效地作用于与阀主体的周壁部接合的接合部。因此，流路切换阀能够有效地提高阀主体与壳体的超声波熔焊的效率。另外，流路切换阀能够采用到平面部的外缘为止的大小(径)的驱动齿轮，从而能够实现较大的减速比。

附图说明

图1是本发明的一实施例所涉及的流路切换阀的立体图。

图2是图1的流路切换阀的左侧视图。

图3是图1的流路切换阀的纵剖视图。

图4是图1的流路切换阀具有的阀主体的俯视图。

图5是表示图1的流路切换阀的去除了齿轮箱的上壁部的状态的俯视图。

图6是表示图1的流路切换阀的去除了齿轮箱的上壁部和旋转位置检测部的状态的俯视图。

图7是表示图1的流路切换阀的去除了齿轮箱的上壁部、旋转位置检测部、中间齿轮体以及大径齿轮的状态的俯视图。

图8是表示图1的流路切换阀的变形例(采用红外线熔焊代替超声波熔焊)的结构的纵剖视图。

符号说明

1、2…流路切换阀、10…阀主体、10a…左侧壁部、10b…正面壁部、10c…右侧壁部、10d…背面壁部、11…第一流路、12…第二流路、13…第三流路、14…阀室、15…底壁部、16…周壁部、20…球阀芯、24…阀轴插入孔、30…阀座部件、40…阀轴、41…圆柱部、41a…端面、42…棱柱部、44…O型圈、45…安装孔、50…壳体、51…电机壳体、52…齿轮箱、53…底壁部、53a…外表面、53b…内表面、53c…凸起、54…上壁部、55…周壁部、56…轴承部、57…内侧周壁部、58…凸部、58a…平面部、60…驱动部、61…电机、61a…驱动轴、62…第一蜗杆、63…中间齿轮体、64…轴部、64a…一端部、64b…另一端部、65…小径齿轮、66…第二蜗杆、67…大径齿轮、70…通气部、80…旋转位置检测部、81…电位计轴、81a…嵌合轴部、82…电位计基座、83…基座主体部、84…传感器支承部、85…电位计、86…转子、87…电位计主体部、95…螺纹件、100a、100b…接合部

具体实施方式

以下，参照图1～图8对本发明的一实施例所涉及的流路切换阀进行说明。

图1是本发明的一实施例所涉及的流路切换阀的立体图。图2是图1的流路切换阀的左侧视图。图3是图1的流路切换阀中沿球阀芯的旋转轴线的剖视图(纵剖视图)。图4是图1的流路切换阀具有的阀主体的俯视图。在图4中，在阀主体的阀室配置有球阀芯和阀座部件。图5是表示图1的流路切换阀的去除了齿轮箱的上壁部的状态的俯视图。图6是表示进一步去除了旋转位置检测部的状态的俯视图。图7是表示进一步去除了中间齿轮体和大径齿轮的状态的俯视图。图8是表示图1的流路切换阀的变形例的结构的纵剖视图。图8表示在图1的流路切换阀中采用红外线熔焊代替超声波熔焊的结构。在以下的说明中，“上下左右”用于表示各图中的各部件的相对位置关系，并不是表示绝对的位置关系。在各图中，将X轴方向设为左右方向，将Y轴方向设为跟前-里侧方向(正面-背面方向)，将Z轴方向设为上下方向。X轴、Y轴以及Z轴彼此正交。

如各图所示，本实施例的流路切换阀1具有阀主体10、作为阀芯的球阀芯20、阀座部件30、30以及阀轴40。另外，流路切换阀1具有壳体50、驱动部60、通气部70以及旋转位置检测部80。

阀主体10例如为聚苯硫醚(PPS)等合成树脂制成。阀主体10形成为上端开口的大致立方体箱状。阀主体10具有底壁部15和连续设置在底壁部15的周缘的四方筒状的周壁部16。周壁部16具有左侧壁部10a、正面壁部10b、右侧壁部10c以及背面壁部10d。

在阀主体10的左侧壁部10a设置有大致L字形的第一流路11。在阀主体10的正面壁部10b设置有向正面侧延伸的直线状的第二流路12。在阀主体10的右侧壁部10c设置有与第一流路11面对称的大致L字形的第三流路13。第一流路11、第二流路12以及第三流路13与设置于阀主体10内的阀室14相通。合成树脂制的圆环状的阀座部件30、30以在左右方向上彼此隔开间隔且相对的方式配置于阀室14。

球阀芯20例如以金属、合成树脂等作为材料，形成为中空球状(球体状)。球阀芯20被阀座部件30、30支承为能够旋转并被收容于阀室14。本实施例中使用球阀芯20作为阀芯，但是也可以使用柱状的阀芯。

在球阀芯20的上部设置有阀轴插入孔24。在阀轴插入孔24插入有阀轴40。阀轴插入孔24形成为球阀芯20伴随着阀轴40的旋转而绕着作为旋转轴线的轴线L进行旋转。球阀芯20通过绕轴线L进行旋转而切换第一流路11、第二流路12以及第三流路13的连接。在本实施例中，阀轴插入孔24形成为正六边形。

阀轴40为合成树脂制成。阀轴40形成为整体呈直线状延伸的柱形状。阀轴40具有圆柱部41和棱柱部42，棱柱部42与圆柱部41的下端同轴地相连。阀轴40沿轴线L配置。

在圆柱部41的下端部遍及整周地设置有槽。O型圈44嵌入该槽。O型圈44以橡胶件等弹性部件作为材料而形成为环状。在圆柱部41的上端部同轴地安装有驱动部60的大径齿轮67。另外，在圆柱部41中的朝向上方的端面41a的中央设置有沿着轴线L的大致圆柱状的安装孔45。旋转位置检测部80的电位计轴81被压入于安装孔45。

棱柱部42形成为其与轴线L正交的截面形状(横截面形状)是与阀轴插入孔24相同的正六边形的柱状。棱柱部42插入球阀芯20的阀轴插入孔24。阀轴40以沿着轴线L的方式安装于该球阀芯20。棱柱部42的横截面形状形成为与阀轴插入孔24相同的正六边形，且棱柱部42与阀轴插入孔24嵌合。球阀芯20伴随着阀轴40的旋转而绕轴线L进行旋转。

壳体50例如为聚苯硫醚(PPS)等合成树脂制成。壳体50安装于阀主体10。壳体50收容驱动部60。壳体50具有电机壳体51和齿轮箱52。

电机壳体51形成为有底的圆筒状。电机壳体51收容驱动部60的电机61。

齿轮箱52具有底壁部53、上壁部54以及周壁部55。底壁部53形成为平板状。电机壳体51与底壁部53一体设置。上壁部54设置有通气部70。周壁部55连结底壁部53与上壁部54。在本实施例中，底壁部53与周壁部55一体设置。上壁部54通过未图示的螺纹固定构造、卡扣构造等而被安装于周壁部55的上端。齿轮箱52收容驱动部60的第一蜗杆62、中间齿轮体63以及大径齿轮67。齿轮箱52也收容旋转位置检测部80。

齿轮箱52具有圆筒状的轴承部56。轴承部56与底壁部53一体地设置。阀轴40的圆柱部41插入轴承部56。轴承部56将圆柱部41支承为能够旋转。阀轴40跨越阀主体10和齿轮箱52地配置。另外，齿轮箱52具有作为环状壁部的四方筒状的内侧周壁部57。内侧周壁部57设置为从底壁部53的外表面53a向下方突出。在本实施例中，内侧周壁部57插入阀主体10的内侧并通过超声波熔焊而与阀主体10的周壁部16接合。即，内侧周壁部57是与周壁部16接合的接合部。另外，在底壁部53的外表面53a，在内侧周壁部57的背面侧的位置配置有电机壳体51。电机壳体51以与阀主体10的背面壁部10d在正面-背面方向上相对的方式配置。

此外，如图8所示的流路切换阀2也可以是通过红外线熔焊而将阀主体10与齿轮箱52接合的结构。在流路切换阀2中，在齿轮箱52的底壁部53设置有向下方突出的四方筒状的接合部100b。在阀主体10的周壁部16设置有向上方突出的四方筒状的接合部100a。并且，接合部100a与接合部100b通过红外线熔焊而接合。在图8中，对与本实施例的流路切换阀1相同的结构标注有相同的符号。

在底壁部53的内表面53b设置有向上方突出的四方环状的凸部58。凸部58以包围轴承部56的方式配置。另外，凸部58配置成，在从上下方向(即，阀主体10与齿轮箱52的接合方向)观察时，与内侧周壁部57和阀主体10的周壁部16重合。在凸部58设置有朝向上方的环状的平面部58a。

在进行超声波熔焊的情况下，阀主体10和齿轮箱52在阀主体10的周壁部16的内侧配置有内侧周壁部57的状态下，通过向平面部58a施加超声波振动而彼此接合。此外，也可以省略凸部58而在内表面53b上设置平面部58a。平面部58a配置成，从上下方向观察时，至少与内侧周壁部57重合即可。

在进行红外线熔焊的情况下，阀主体10和齿轮箱52在对各自的接合部100a、100b(图8)进行加热后，以一边在上下方向上按压彼此，一边抵接的方式进行接合。优选的是，平面部58a配置为，在从上下方向观察时，至少与内侧周壁部57重合。或者，优选的是，凸部58及平面部58a配置成从上下方向观察时与接合部100b同轴，以均匀地向接合部100b施加负荷。

驱动部60经由阀轴40而驱动球阀芯20进行旋转。驱动部60具有电机61、第一蜗杆62、中间齿轮体63以及作为驱动齿轮的大径齿轮67。第一蜗杆62、中间齿轮体63以及作为驱动齿轮的大径齿轮67构成减速器。

电机61配置在电机壳体51内。电机61的驱动轴61a从设置在齿轮箱52的底壁部53的贯通孔向齿轮箱52内突出。在驱动轴61a的顶端安装有第一蜗杆62。

中间齿轮体63配置在齿轮箱52内。中间齿轮体63具有轴部64、小径齿轮65(第一涡轮)以及第二蜗杆66。小径齿轮65设置于轴部64的一端部64a，并且与第一蜗杆62啮合。第二蜗杆66设置在轴部64的另一端部64b，并且与大径齿轮67(第二涡轮)啮合。

大径齿轮67配置在齿轮箱52内。大径齿轮67形成为圆板状。在大径齿轮67的中央设置有贯通孔。阀轴40的圆柱部41压入大径齿轮67的贯通孔。大径齿轮67安装在阀轴40中的齿轮箱52侧的端部。

驱动部60通过第一蜗杆62、中间齿轮体63以及大径齿轮67而将电机61的驱动轴61a的旋转力传递至阀轴40，从而使阀轴40绕轴线L旋转。由此，驱动部60使球阀芯20定位于所希望的旋转位置。

旋转位置检测部80具有作为旋转角输出轴的电位计轴81、作为基体的电位计基座82、以及作为旋转角传感器的电位计85。

电位计轴81例如为不锈钢、黄铜等金属制成或者聚苯硫醚(PPS)等合成树脂制成。电位计轴81与阀轴40分体设置。电位计轴81被压入于阀轴40的安装孔45。电位计轴81同轴地固定于阀轴40。在电位计轴81的上端部设置有D切割形状的嵌合轴部81a。嵌合轴部81a与电位计85的转子86嵌合。此外，也可以将嵌合轴部81a一体地设置于阀轴40的端面41a。

电位计基座82为合成树脂制成。电位计基座82一体地具有基座主体部83和传感器支承部84。基座主体部83形成为大致平板状。圆柱状的凸起53c、53c从齿轮箱52的底壁部53的内表面53b向上方突出。电位计基座82通过螺纹件95、95而被固定于圆柱状的凸起53c、53c。传感器支承部84形成为比大径齿轮67小径的大致圆板状。在传感器支承部84的中央安装有电位计85。传感器支承部84在齿轮箱52内配置成重合于大径齿轮67的上方。

电位计85是用于检测旋转角(旋转角度)的旋转角传感器。电位计85具有圆板状的转子86和作为信号输出部的电位计主体部87。电位计主体部87将转子86支承为能够旋转，并且输出与转子86的旋转角对应的信号(电压)。在转子86的中央设置有俯视观察时为D字形的嵌合孔。在转子86的嵌合孔嵌合有电位计轴81的嵌合部轴81a。嵌合轴部81a贯通转子86的嵌合孔。转子86伴随着嵌合轴部81a的旋转而旋转。由此，电位计85检测电位计轴81(即，阀轴40以及球阀芯20)绕轴线L的旋转角。

在流路切换阀1中，驱动部60所具有的电机61的驱动轴61a的旋转力经由大径齿轮67等而向阀轴40输出，从而阀轴40绕轴线L旋转。球阀芯20伴随着该阀轴40的旋转而绕轴线L进行旋转，并定位于各旋转位置。由此，实现与旋转位置对应的流路连接。另外，电位计轴81与阀轴40一同绕轴线L旋转，并从电位计85输出与电位计轴81的旋转角对应的信号。根据从电位计85输出的信号，能够对球阀芯20的旋转位置进行监视。

接着，参照图7对上述流路切换阀1所具有的阀主体10与壳体50的接合方法进行说明。

将球阀芯20和阀座部件30、30配置在阀主体10的阀室14。将阀轴40的棱柱部42插入球阀芯20的阀轴插入孔24。并且，使齿轮箱52的底壁部53靠近阀主体10，将阀轴40的圆柱部41插入齿轮箱52的轴承部56，并且将内侧周壁部57插入阀主体10的周壁部16的内侧。由此，底壁部53被配置为对阀主体10的开口进行堵塞。

并且，在进行超声波熔焊的情况下，使超声波熔焊装置的喇叭与平面部58a接触，并且施加超声波振动。平面部58a与周壁部16和内侧周壁部57对应配置。即，以从上下方向观察时，平面部58a和周壁部16及内侧周壁部57重合的方式配置。因此，振动能量高效地作用于内侧周壁部57和周壁部16，并且能够在短时间内对周壁部16和内侧周壁部57进行熔焊。另外，通过对平面部58a的倾斜度进行检测，能够容易地对超声波熔焊时的齿轮箱52的倾斜度进行管理。

或者，在进行红外线熔焊的情况下，在通过红外线加热器进行加热之后使阀主体10的接合部100a和齿轮箱52的接合部100b彼此抵接。此时，通过夹具对阀主体10进行固定，并且通过以规定荷重将齿轮箱52的平面部58a向下方按压，能够使倾斜度的管理(即，熔焊面的面压的管理)变得容易。另外，通过设置凸部58，底壁部53中的与接合部100b对应的部分相比其周围的部分壁厚，因此能够增大齿轮箱52的接合部100b的热容量。由此，能够抑制因接合部100b的周围的形状的不同而产生的温度不均，而能够使接合部100b的温度变得均匀。因此，能够实现熔焊强度的提高，并且实现高的气密性及耐久性。

通过上述，在本实施例的流路切换阀1中，安装于球阀芯20的阀轴40跨越阀主体10和齿轮箱52地配置。经由阀轴40驱动球阀芯20进行旋转的驱动部60具有与阀轴40的圆柱部41同轴地安装的大径齿轮67。并且，齿轮箱52具有：配置为对阀主体10的开口进行堵塞的底壁部53；设置在底壁部53且将阀轴40支承为能够旋转的轴承部56；设置在底壁部53的外表面53a且与阀主体10的周壁部16接合的内侧周壁部57；以及与周壁部16和内侧周壁部57对应地设置在底壁部53的内表面53b的平面部58a。这样，在流量切换阀1中，由于能够仅通过平面部58a对超声波熔焊时或红外线熔焊时的齿轮箱52的倾斜度进行管理，因此倾斜度的管理(即，熔焊面的面压的管理)能够变得容易。在进行超声波熔焊的情况下，通过向平面部58a施加超声波振动，能够使振动能量高效地作用于与阀主体10的周壁部16接合的内侧周壁部57。因此，能够有效地提高阀主体10与齿轮箱52的超声波熔焊的效率。另外，流路切换阀1能够采用到平面部58a的外缘为止的大小(径)的大径齿轮67，从而能够实现较大的减速比。

另外，具有平面部58a的四方环状的凸部58设置在底壁部53的内表面53b。由此，在通过注塑成形得到壳体50的情况下，设置与凸部58对应的模具模型(日文：金型コマ)，能够仅提高模具模型的尺寸精度来较容易地提高平面部58a的平面精度。因此，能够更高精度地管理熔焊时的齿轮箱52的倾斜度。尤其是，在进行红外线熔焊的情况下，通过设置具有平面部58a的环状的凸部58，能够增大齿轮箱52的底壁部53中的与接合部100b对应的部分的热容量。因此，能够抑制红外线熔焊时的温度不均。

另外，阀主体10具有从周壁部16向正面侧延伸的管状的第二流路12。并且，在齿轮箱52的底壁部53的外表面53a，在相比于轴承部56靠背面侧的位置设置有电机壳体51，电机壳体51收容驱动部60所具有的电机61。这样，如果颠倒正面侧和背面侧来安装壳体50，则电机壳体51与第二流路12接触，从而不能够对阀主体10和壳体50进行组装。因此，能够防止以错误的朝向将壳体50组装到阀主体10。

上述对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不限定于这些例子。只要不违反本发明的主旨，本领域技术人员对上述的实施例适当进行构成要素的追加、删除、设计变更、将实施例的特征进行适当的组合，都包含在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种流路切换阀，具备：一面开口的合成树脂制的箱状的阀主体；阀芯，该阀芯能够旋转地收容于所述阀主体；阀轴，该阀轴安装于所述阀芯；驱动部，该驱动部经由所述阀轴而驱动所述阀芯旋转；以及合成树脂制的壳体，该壳体与所述阀主体接合，并且收容所述驱动部，该流路切换阀的特征在于，

所述阀轴跨越所述阀主体和所述壳体地配置，

所述驱动部具有驱动齿轮，该驱动齿轮与所述阀轴同轴地安装于该阀轴中的所述壳体侧的端部，

所述壳体具有：

底壁部，该底壁部配置为对所述阀主体的开口进行堵塞；

轴承部，该轴承部设置在所述底壁部，并且将所述阀轴支承为能够旋转；

接合部，该接合部设置在所述底壁部的外表面，并且与所述阀主体的周壁部接合；以及

平面部，该平面部与所述接合部对应地设置在所述底壁部的内表面，

在所述底壁部的内表面设置有包围所述轴承部的环状的凸部，该凸部具有所述平面部。

2.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

在所述底壁部的外表面设置有环状壁部作为所述接合部，该环状壁部配置在所述阀主体的周壁部的内侧，并且与该阀主体的周壁部接合。

3.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

所述阀主体具有从所述周壁部向正面侧延伸的管状的流路，

在所述底壁部的外表面，在相比于所述轴承部靠背面侧的位置设置有电机壳体，该电机壳体收容所述驱动部所具有的电机。

4.根据权利要求2所述的流路切换阀，其特征在于，

所述阀主体具有从所述周壁部向正面侧延伸的管状的流路，

在所述底壁部的外表面，在相比于所述轴承部靠背面侧的位置设置有电机壳体，该电机壳体收容所述驱动部所具有的电机。

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