CN113348318B - 流路切换阀 - Google Patents

Abstract

提供一种能够有效地抑制阀芯的梁部分的刚性的降低的流路切换阀。流路切换阀(1)的球阀芯(20)设置有：与设置于该球阀芯的内部的切换流路(25)相通的第一开口(21)、第二开口(22)以及第三开口(23)；供阀轴(50)插入的阀轴插入孔(24)。并且，阀轴插入孔(24)具有向外侧凸出的角部(24a)，并且该角部(24a)从第一开口(21)与阀轴插入孔(24)之间的梁部分(26a)、第二开口(22)与阀轴插入孔(24)之间的梁部分(26b)以及第三开口(23)与阀轴插入孔(24)之间的梁部分(26c)偏离地配置。

Description

流路切换阀

技术领域

本发明涉及一种通过使阀芯旋转来切换流路的连接的流路切换阀。

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：阀主体，该阀主体具有阀室；阀芯，该阀芯配置于阀室内；阀轴，该阀轴与阀芯连结；电机，该电机经由阀轴对阀芯旋转驱动；以及旋转驱动部，该旋转驱动部由驱动齿轮等构成。

在该流路切换阀的阀芯设置有六边形的纵贯通孔，剖面六边形的阀轴插入该纵贯通孔的上部。由此，阀芯与阀轴被连结，从而阀芯随着阀轴的旋转而旋转。另外，在阀芯设置有圆形的横孔，该横孔与设置于阀主体的两个流出口择一地连通。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-115690号公报

发明所要解决的技术问题

然而，在上述流路切换阀的阀芯中，由于纵贯通孔的六边形的角部配置于纵贯通孔与横孔之间的梁部分，因此梁部分变得更细。因此，在通过注塑成型而制作阀芯时，有树脂在梁部分合流而产生熔合纹从而梁部分的刚性降低的担忧。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够有效地抑制阀芯的梁部分的刚性的降低的流路切换阀。

用于解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明的流路切换阀，具有：阀主体，该阀主体设置有阀室和与该阀室相通的多个流路；阀芯，该阀芯能够旋转地收容于所述阀室内，并且与旋转位置相应地切换所述流路的连接；阀轴，该阀轴以沿着所述阀芯的旋转轴线的方式安装于该阀芯；以及驱动部，该驱动部经由所述阀轴使所述阀芯旋转，该流路切换阀的特征在于，所述阀芯设置有与设置于所述阀芯的内部的切换流路相通的横孔和供所述阀轴插入的纵孔，从所述旋转轴线方向观察，所述纵孔具有向外侧凸出的角部，并且该角部从所述横孔与所述纵孔之间的梁部分偏离地配置。

在本发明中，优选的是，所述纵孔与所述切换流路连通。

在本发明中，优选的是，所述纵孔形成为多边形。

在本发明中，优选的是，从所述旋转轴线方向观察，所述横孔形成为中心线与所述多边形的边的部分正交。

在本发明中，优选的是，所述纵孔形成为边数为3或者4的倍数的多边形。

在本发明中，优选的是，所述纵孔形成为四边形。

在本发明中，优选的是，所述纵孔形成为三角形。

在本发明中，优选的是，所述阀芯被树脂成形为球体状，并且仅在与所述纵孔相对的壁部分的外侧表面具有浇口痕。

发明的效果

根据本发明，安装有阀轴的阀芯设置有与设置于内部的切换流路相通的横孔和供阀轴插入的纵孔。并且，从阀芯的旋转轴线方向观察，纵孔具有向外侧凸出的角部，并且该角部从横孔与纵孔之间的梁部分偏离地配置。由此，能够避免阀芯的梁部分变得更细，从而有效地抑制阀芯的梁部分的刚性的降低。另外，阀轴插入孔形成为三角形、四边形、六边形、八边形等多边形，从而阀芯成为较简单的结构，能够容易制作。

附图说明

图1是包括本发明的一实施方式所涉及的流路切换阀的一部分剖面的立体图。

图2是沿图1的A-A线的剖视图。

图3是图1的流路切换阀所具有的球阀芯和阀轴的立体图。

图4是球阀芯的俯视图。

图5是表示球阀芯的变形例的俯视图。

具体实施方式

以下，参照图1～图5对本发明的一实施方式所涉及的流路切换阀的结构进行说明。

图1是包括本发明的第一实施方式所涉及的流路切换阀的一部分剖面的立体图。图2是沿图1的A-A线的剖视图。图3是图1的流路切换阀所具有的球阀芯和阀轴的立体图。图4是本实施方式的流路切换阀所具有的球阀芯的俯视图。图5(a)～(e)是表示球阀芯的变形例的俯视图。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的位置关系，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。另外，将沿着阀芯的旋转轴线的方向(旋转轴线方向)设为纵方向，将与旋转轴线正交的方向设为横方向。

如图1、图2所示，本实施方式的流路切换阀1具有阀主体10、球阀芯20、阀座部件30、30、密封部件31、31、驱动部40以及阀轴50。另外，流路切换阀1还具有作为旋转角输出轴的电位计轴60、作为基座体的电位计基座70以及作为旋转角检测部的电位计80。

阀主体10以合成树脂为材料且形成为大致立方体箱状。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的开口11a、第二流路12的开口12a以及第三流路13的开口13a朝向相同方向(正面方向)。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。也可以设置两个或四个以上的多个流路作为与阀室14相通的流路。

球阀芯20例如以合成树脂等作为材料且形成为中空球状(球体状)。球阀芯20被后述的阀座部件30、30支承为能够旋转并被收容于阀室14。球阀芯20在图2所示的旋转位置设置有作为朝向左侧开口的横孔的第一开口21、作为朝向正面开口的横孔的第二开口22以及作为朝向右侧开口的横孔的第三开口23。在球阀芯20的内部设置有将第一开口21、第二开口22以及第三开口23彼此连接的俯视观察时为大致T字形的切换流路25。即，第一开口21、第二开口22以及第三开口22与切换流路25相连。此外，也可以是，球阀芯20例如仅具有第一开口21和第二开口22，并且在图2所示的旋转位置设置有将第一开口21和第二开口22彼此连接的俯视观察时为大致L字形的切换流路25。另外，虽然在本实施方式中使用球阀芯20作为阀芯，但是也可以使用柱状的阀芯。

切换流路25构成为与旋转位置对应地切换第一流路11、第二流路12以及第三流路13的连接。具体而言，当球阀芯20位于图2所示的旋转位置时，切换流路25将第一流路11、第二流路12以及第三流路13连接。当球阀芯20位于从图2所示的旋转位置在俯视观察时顺时针旋转了90度的旋转位置时，切换流路25将第一流路11和第二流路12连接。当球阀芯20位于从图2所示的旋转位置在俯视观察时逆时针旋转了90度的旋转位置时，切换流路25将第二流路12和第三流路13连接。

在球阀芯20的上部设置有作为供后述的阀轴50插入的纵孔的阀轴插入孔24。阀轴插入孔24与切换流路25连通。阀轴插入孔24形成为通过被插入阀轴50，球阀芯20伴随着该阀轴50的旋转而绕着作为旋转轴线的轴线L进行旋转。具体而言，阀轴插入孔24与阀轴50的棱柱部52的与轴向正交的方向剖面形状(横截面形状)形成为相同的形状。在本实施方式中，如图4所示，从沿着轴线L的方向(旋转轴线方向)观察，阀轴插入孔24形成为正方形。

阀轴插入孔24为正方形，从而具有四个向外侧凸出的角部24a。并且，四个角部24a从第一开口21与阀轴插入孔24之间的梁部分26a、第二开口22与阀轴插入孔24之间的梁部分26b以及第三开口23与阀轴插入孔24之间的梁部分26c偏离地配置。换而言之，阀轴插入孔24的四个角部24a被配置为朝向第一开口21与第二开口22之间的周壁部分27a、第二开口22与第三开口23之间的周壁部分27b以及第三开口23与第一开口21之间的周壁部分27c。另外，阀轴插入孔24与作为球阀芯20的下部的壁部分的底壁部分28在沿着轴线L的方向上相对。

图5的(a)～(c)表示能够代替阀轴插入孔24而采用的变形例。图5的(a)是形成为使正方形的各边向内侧弯曲的形状的阀轴插入孔24A。图5的(b)是形成为十字形的阀轴插入孔24B。图5的(c)是形成为八边形的阀轴插入孔24C。在阀轴插入孔24A、24B、24C中，也与本实施方式的阀轴插入孔24相同，各角部24a从梁部分26a、26b、26c偏离地配置。即，各角部24a被配置为朝向周壁部分27a、27b、27c。

此外，图5的(d)和图5的(e)表示球阀芯20D、20E，作为两个横孔的第一开口21和第二开口22绕轴线L设置于该球阀芯20D、20E。图5的(d)表示设置有形成为三角形的阀轴插入孔24D的变形例。图5的(e)表示设置有形成为六边形的阀轴插入孔24E的变形例。在阀轴插入孔24D、24E中，也与本实施方式的阀轴插入孔24相同，各角部24a从梁部分26a、26b偏离地配置。即，各角部24a被配置为朝向周壁部分27a、27b。在采用了球阀芯20D、20E的结构中，以与图5的(d)、(e)所示的第一开口21和第二开口22对应的方式配置阀主体10的各流路。此外，图4及图5的(a)～(e)中的虚线表示各阀芯内的包含横孔的流路的剖面形状。

在图5所示的任一个球阀芯中，阀轴插入孔的各角部24a从横孔与纵孔(阀轴插入孔)之间的梁部分26a、26b、26c偏离地配置。即，各角部24a被配置为朝向周壁部分27a、27b、27c。另外，设置有三角形、四边形、六边形、八边形等多边形状的阀轴插入孔的球阀芯，从沿着轴线L的方向(旋转轴线方向)观察，横孔的中心线(轴线)与阀轴插入孔的多边形的边的部分正交。在本实施例中，从沿着轴线L的方向观察，作为横孔的第一开口21、第二开口22以及第三开口23的中心线与阀轴插入孔24的四边形的边的部分正交。

阀座部件30、30例如以聚四氟乙烯(PTFE)等合成树脂为材料，并且形成为圆环状。阀座部件30、30成对且沿着X轴方向上彼此隔开间隔而相对地被收容于阀室14。阀座部件30、30在阀室14内将球阀芯20夹在之间并将该球阀芯20支承为能够旋转。

密封部件31、31例如是由橡胶材料等弹性材料构成的O型圈，以成为压缩状态的方式被夹持配置在一侧的阀座部件30与阀主体10的左侧壁部10a之间以及另一侧的阀座部件30与阀主体10的右侧壁部10c之间。在本实施方式中，密封部件31装配于在阀座部件30设置的环状槽30a，并且密封部件31的一部分从环状槽30a突出。密封部件31、31与阀座部件30、30一同将阀主体10与球阀芯20之间密封(封闭)。此外，也可以是，省略密封部件31、31而采用了由橡胶材料等弹性材料构成且兼具密封部件的功能的阀座部件30、30的结构。

驱动部40具有组合了未图示的电机和包括齿轮41的减速器的驱动机构、收容该驱动机构的树脂制成的下壳体43以及未图示的上壳体。上壳体通过螺纹固定结构、卡扣装配结构等安装结构而安装于下壳体43。驱动部40经由后述的阀轴50而使球阀芯20绕轴线L旋转。

下壳体43在底壁43a的中央一体地具有圆筒形的轴承部45。轴承部45插入有阀轴50，并且将阀轴50支承为能够旋转。设置于下壳体43的底壁43a的大致四边筒形的内侧周壁部43b与阀主体10的上端部组合而彼此接合(在本实施方式中，为超声波焊接)。此外，下壳体43和阀主体10也可以通过螺纹固定结构等而彼此组装。

阀轴50为合成树脂制成，形成为整体以直线状延伸的柱形，并且具有圆柱部51和与圆柱部51的下端同轴地相连的棱柱部52。阀轴50以沿着轴线L的方式配置。

在圆柱部51的下端部设置有向径向外侧突出的环状的止动部53。止动部53形成为外径比轴承部45的内径大。

另外，在圆柱部51的下端部，在止动部53的上方的位置遍及整周地设置有槽，在该槽嵌入有以橡胶材料等作为材料而形成为环状的O型圈54。圆柱部51插入于轴承部45，能够旋转地支承于轴承部45。圆柱部51的外径比轴承部45的内径略小，当圆柱部51插入于轴承部45时，O型圈54将阀轴50与轴承部45的间隙封闭。由此，防止阀室14内的流体向外部泄漏。

驱动部40的驱动机构所具有的齿轮41通过压入安装于圆柱部51的上端部。另外，在圆柱部51的上端部设置有抑制被压入的齿轮41的空转的平面部51a。齿轮41也可以通过压入以外的方法而安装于阀轴50。

棱柱部52形成为横断面形状为正方形的柱状。棱柱部52通过插入于球阀芯20的阀轴插入孔24而以沿着轴线L的方式安装于该球阀芯20。由此，球阀芯20的轴线L成为阀轴50的旋转轴，从而阀轴50伴随着齿轮41的旋转而绕着轴线L旋转。由于阀轴插入孔24形成为与棱柱部52的横断面形状相同的正方形，因此阀轴插入孔24与棱柱部52嵌合，从而球阀芯20伴随阀轴50的旋转而绕着轴线L旋转。棱柱部52的外径形成为比止动部53小。

另外，在圆柱部51中的朝向上方的端面51b的中央设置有沿着轴线L的大致圆柱状的安装孔55。后述的电位计轴60被压入于安装孔55。

电位计轴60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，并且与阀轴50分体设置。通过将电位计轴60压入于阀轴50的安装孔55，电位计轴60同轴地固定于阀轴50。在电位计轴60的上端部设置的D切割形状的嵌合轴部61与后述的电位计80的转子81嵌合。

电位计基座70为合成树脂制成，并且一体地具有基座主体部71和电位计安装部72。基座主体部71形成为大致平板状，并且通过螺钉78、78而被固定于从下壳体43的底壁43a向上方突出的凸起(未图示)。电位计安装部72形成为大致圆板状，并且在电位计安装部72的中央安装有后述的电位计80。

电位计80是用于检测旋转角的旋转角传感器。电位计80具有圆板状的转子81和作为信号输出部的电位计主体部82，该电位计主体部82将转子81支承为能够旋转，并且输出与转子81的旋转角对应的信号(电压)。在转子81的中央设置有俯视观察时为D字形的嵌合孔。在该嵌合孔贯通嵌合有电位计轴60的嵌合轴部61。转子81伴随着嵌合轴部61的旋转而旋转。由此，电位计80检测电位计轴60(即，阀轴50以及球阀芯20)绕轴线L的旋转角。

流路切换阀1的驱动部40的电机的旋转通过齿轮41向阀轴50输出，从而阀轴50绕轴线L旋转。球阀芯20伴随着该阀轴50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的连接。另外，电位计轴60与阀轴50一同绕轴线L旋转，并从电位计80输出与电位计轴60的旋转角对应的信号。根据从电位计80输出的信号，能够对球阀芯20的旋转位置进行监视。

如上所述，根据本实施方式的流路切换阀1，安装有阀轴50的球阀芯20具有作为与设置于该球阀芯20的内部的切换流路25相通的横孔的第一开口21、第二开口22以及第三开口23；以及作为供阀轴50插入的纵孔的阀轴插入孔24。并且，阀轴插入孔24具有向外侧凸出的角部24a，并且该角部24a从第一开口21与阀轴插入孔24之间的梁部分26a、第二开口22与阀轴插入孔24之间的梁部分26b以及第三开口23与阀轴插入孔24之间的梁部分26c偏离地配置。由此，能够避免球阀芯20的梁部分26a、26b、26c变得更细，从而有效地抑制球阀芯20的梁部分26a、26b、26c的刚性的降低。另外，阀轴插入孔24形成为四边形，从而球阀芯20是较简单的结构，从而能够容易地制作。

另外，球阀芯20是向模具的腔体注塑填充熔融树脂而成形(即，树脂成形)的。在该模具中，用于向腔体注入树脂的浇口(树脂注入口)设置于与作为纵孔的阀轴插入孔24相对的底壁部分28的外侧面相对应的部位。尤其是，优选的是，浇口设置于底壁部分28的外侧面中的轴线L通过的部分或者该部分附近相对应的部位。由此，仅在底壁部分28的外侧面形成作为浇口的痕迹的凹凸(浇口痕)，从而能够避免在球阀芯20的外侧面中的与阀座部件30、30接触的梁部分26a、26b、26c、周壁部分27a、27b、27c形成浇口痕。因此，能够防止该浇口痕与阀座部件30、30接触，从而能够提高密封性并且使球阀芯20平滑地滑动。

上述对本发明的实施方式进行了说明，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方式适当进行构成要素的追加、删除、设计变更、将实施方式的特征进行适当的组合，都包含在本发明的范围内。

在上述的实施方式中，虽然对采用了球阀芯作为阀芯的例子进行了说明，但是本发明并不限定于采用了球阀芯的结构。例如，也可以采用圆筒状的阀芯，并且在该阀芯设置上述的阀轴插入孔24(纵孔)而代替球阀芯。另外，也可以在阀轴插入孔24(纵孔)的角部设置倒角、R形状。

符号说明

1…流路切换阀、10…阀主体、10a…左侧壁部、10b…正面壁部、10c…右侧壁部、11…第一流路、12…第二流路、13…第三流路、11a、12a、13a…开口、14…阀室、20…球阀芯、21…第一开口、22…第二开口、23…第三开口、24…阀轴插入孔、25…切换流路、26a、26b、26c…梁部分、27a、27b、27c…周壁部分、30…阀座部件、30a…环状槽、31…密封部件、40…驱动部、41…齿轮、43…下壳体、43a…底壁、43b…内侧周壁部、45…轴承部、50…阀轴、51…圆柱部、51a…平面部、51b…端面、52…棱柱部、53…止动部、54…O型圈、55…安装孔、60…电位计轴、61…嵌合轴部、70…电位计基座、71…基座主体部、72…电位计安装部、80…电位计、81…转子、82…电位计主体部。

Claims (8)

1.一种流路切换阀，具有：阀主体，该阀主体设置有阀室和与该阀室相通的多个流路；阀芯，该阀芯能够旋转地收容于所述阀室内，并且与旋转位置相应地切换所述流路的连接；阀轴，该阀轴以沿着所述阀芯的旋转轴线的方式安装于该阀芯；以及驱动部，该驱动部经由所述阀轴使所述阀芯旋转，该流路切换阀的特征在于，

所述阀芯设置有与设置于所述阀芯的内部的切换流路相通的三个横孔和供所述阀轴插入的纵孔，

从所述旋转轴线方向观察，所述纵孔具有的向外侧凸出的角部都从所述横孔与所述纵孔之间的梁部分偏离地配置。

2.如权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

所述纵孔与所述切换流路连通。

3.如权利要求1或2所述的流路切换阀，其特征在于，

所述纵孔形成为多边形。

4.如权利要求3所述的流路切换阀，其特征在于，

从所述旋转轴线方向观察，所述横孔形成为中心线与所述多边形的边的部分正交。

5.如权利要求3所述的流路切换阀，其特征在于，

所述纵孔形成为边数为3或者4的倍数的多边形。

6.如权利要求5所述的流路切换阀，其特征在于，

所述纵孔形成为四边形。

7.如权利要求5所述的流路切换阀，其特征在于，

所述纵孔形成为三角形。

8.如权利要求1或2所述的流路切换阀，其特征在于，

所述阀芯被树脂成形为球体状，并且仅在与所述纵孔相对的壁部分的外侧表面具有浇口痕。