JP2015034560A - シール部材及びそれを用いた流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数や組立工数を削減しながら、弁室と各流出口との間の流体の漏洩を確実に抑制することのできるシール部材及びそれを用いた流路切換弁を提供する。
【解決手段】周方向に複数の貫通孔３ａ〜３ｄが形成された円筒体２と、各貫通孔３ａ〜３ｄの周囲に沿って円筒体２の外周面２ｂから外側へ向かって突設された外側リブ６ａ〜６ｄとを有し、外側リブ６ａ〜６ｄが弾性材料から形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール部材及びそれを用いた流路切換弁に係り、例えば弁室と各流出口との間の流体の漏洩を抑制する弁シートとしてのシール部材及びそれを用いた三方切換弁等の流路切換弁に関する。

従来、例えば自動車のエンジンルーム内等を流れる流体の流路を切り換えるためにロータリー形の切換弁（ロータリー弁）が用いられている。このような従来の切換弁として、特許文献１には、流路を有する弁本体と、回転駆動装置に連結される駆動軸と、該駆動軸に連結される弁体と、弾性材料によって円筒状に構成されるとともに、前記弁本体の流路に連通する連通孔を備え、前記弁本体内の突起及び前記弁体により支持される弁シートとを備え、前記弁体が前記弁シートに収容された状態で、前記回転駆動装置で前記駆動軸を回転させることによって、該弁体が前記弁シートの内周面を回転摺動して前記流路の開閉又は切換を行うものが開示されている。

また、特許文献２には、一本の貫通流路を有する弁体と、該弁体が回転可能に収納される弁室を有する弁ケースと、前記弁体を保持するべく前記弁室の側面開口部に螺合される押さえシートと、前記側面開口部を塞ぐ弁カバーと、前記押さえシートの側面と前記弁カバーの内側面との間に押圧介在されるシールパッキンとを備えるものが開示されている。

特開２０１２−２１５９５号公報 特開２０００−１８４０５号公報

ところで、特許文献１に開示されているバタフライバルブでは、弁室内に配置される弁シートが該弁室に連結される各導管ごとに４分割して形成されている。また、特許文献２に開示されている四方切換弁では、弁室と各流出口との間の流体の漏洩を防止するために、弁室内のボール状弁体と弁ケース及び押さえシートとの接触部分に、前記ボール状弁体に対接せしめられてそれを保持する球面受座状の一対づつ二組のパッキンが配設されている。そのため、特許文献１、２に開示されている従来の切換弁においては、部品点数や組立工数が増加して製造コストが高騰するといった問題が生じ得る。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、部品点数や組立工数を削減しながら、弁室と各流出口との間の流体の漏洩を確実に抑制することのできるシール部材及びそれを用いた流路切換弁を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係るシール部材は、周方向に複数の貫通孔が形成された円筒体と、前記貫通孔の周囲に沿って前記円筒体の外周面から外側へ向かって突設された外側リブとを有し、前記外側リブが弾性材料から形成されていることを特徴としている。

好ましい形態では、前記円筒体は弾性材料から形成され、前記円筒体と前記外側リブとが一体に成形されていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記複数の貫通孔は周方向に同一間隔で形成されていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記貫通孔は周方向に４個形成されていることを特徴としている。

更に好ましい形態では、前記円筒体の軸心方向端部には、軸心方向又は外側へ向かって突起が突設されていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記突起は周方向に同一間隔で設けられていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記突起と前記貫通孔とは周方向で同じ位置若しくは異なる位置に設けられていることを特徴としている。

更に好ましい形態では、前記円筒体の軸心方向端部には、軸心方向へ向かって窪みが形成されていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記窪みは周方向に同一間隔で設けられていることを特徴としている。更に好ましい形態では、前記窪みと前記貫通孔とは周方向で同じ位置に設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る流路切換弁は、回転駆動装置と、弁室及び該弁室に連通する流出口を有する弁本体と、前記弁本体の前記弁室内に配置される前記シール部材と、前記回転駆動装置に連結される弁軸と前記シール部材により囲まれる領域に収容される弁体部とからなる弁体と、を備え、前記弁体の前記弁体部の側部に連通孔が形成され、該連通孔の周囲に沿って前記弁体部の外周面から外側へ向かうリブが突設される流路切換弁であって、前記シール部材は、前記貫通孔と前記流出口とが連通し、該シール部材の内周面が前記弁体の前記リブに当接し、且つ前記外側リブが前記弁本体の前記弁室を形成する内周面に当接するように前記弁体と前記弁本体との間に配置され、前記回転駆動装置で前記弁軸を介して前記弁体部を回転させることによって、前記弁体部が前記シール部材の内周側を回転摺動して前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うことを特徴としている。

また、本発明に係るシール部材は、さらに前記貫通孔の周囲に沿って前記円筒体の内周面から内側へ向かって突設された内側リブを有し、前記内側リブが弾性材料から形成され、前記円筒体と前記外側リブと前記内側リブとが一体に成形されていることを特徴としている。

弁シートとしてのシール部材が上記形態を有する場合、本発明に係る流路切換弁は、回転駆動装置と、弁室及び該弁室に連通する流出口を有する弁本体と、前記弁本体の前記弁室内に配置される前記シール部材と、前記回転駆動装置に連結される弁軸と前記シール部材により囲まれる領域に収容される弁体部とからなる弁体と、を備える流路切換弁であって、前記シール部材は、前記貫通孔と前記流出口とが連通し、前記内側リブが前記弁体の前記弁体部の外周面に当接し、且つ前記外側リブが前記弁本体の前記弁室を形成する内周面に当接するように前記弁体と前記弁本体との間に配置され、前記回転駆動装置で前記弁軸を介して前記弁体部を回転させることによって、前記弁体部が前記シール部材の前記内側リブの内周側を回転摺動して前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うことを特徴としている。

なお、前記弁本体には、前記円筒体の軸心方向端部に突設された突起が嵌合される凹部あるいは前記円筒体の軸心方向端部に形成された窪みに嵌合する凸部が形成されていることが好ましい。

本発明のシール部材及びそれを用いた流路切換弁によれば、周方向に複数の貫通孔が形成された円筒体と、貫通孔の周囲に沿って円筒体の外周面から外側へ向かって突設された外側リブとを有することによって、部品点数や組立工数を削減できると共に、外側リブが弾性材料から形成されることによって、例えばシール部材が流路切換弁の弁室に収容された際に弁室と各流出口との間の流体の漏洩を確実に抑制することができる。

また、円筒体と外側リブとが一体に成形されていることによって、部品点数や製造工数を更に削減することができる。また、円筒体に形成された複数の貫通孔が周方向に同一間隔で配置されていることによって、例えばシール部材が流路切換弁の弁室に収容された際に弁室と流出口との間の流体の漏洩を周方向で均等に抑制することができる。

また、円筒体の軸心方向端部の一方若しくは両方に軸心方向又は外側へ向かって突起が突設されている、あるいは、円筒体の軸心方向端部の一方若しくは両方に軸心方向へ向かって窪みが形成されていることによって、例えばシール部材が流路切換弁の弁室に収容され、弁体がシール部材の内周側を回転摺動した際に、該シール部材が弁室内で回転することを抑止することができる。

さらに貫通孔の周囲に沿って円筒体の内周面から内側へ向かって突設された内側リブを有することによって、例えばシール部材が流路切換弁の弁室に収容された際にシール部材の内周側を回転摺動する弁体の形状を簡素化できると共に、その内側リブが弾性材料から形成され、円筒体と外側リブと内側リブとが一体に成形されていることによって、部品点数や製造工数の増加を抑制することができる。

本発明に係るシール部材の実施形態１の全体構成を示す斜視図。 本発明に係るシール部材の実施形態２の全体構成を示す斜視図。 本発明に係るシール部材の実施形態３の全体構成を示す斜視図。 本発明に係るシール部材の実施形態４の全体構成を示す斜視図。 本発明に係るシール部材の実施形態５の全体構成を示す斜視図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態１の基本構成を示す縦断面図。 図６のＡ−Ａ矢視縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態２の基本構成を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態３の基本構成を示す縦断面図。 図９の弁体を示す斜視図。

以下、本発明に係るシール部材及びそれを用いた流路切換弁の実施形態を図面を参照して説明する。

［シール部材の実施形態１］
図１は、本発明に係るシール部材の実施形態１の全体構成を示したものである。

図示するシール部材１は、主に、周方向に４個の貫通孔３ａ〜３ｄが同一間隔（９０度間隔）で形成された円筒体２と、各貫通孔３ａ〜３ｄの周囲に沿って円筒体２の内周面２ａから径方向内側へ向かって突設された内側リブ４ａ〜４ｄと、各貫通孔３ａ〜３ｄの周囲に沿って円筒体２の外周面２ｂから径方向外側へ向かって突設された外側リブ６ａ〜６ｄとを有している。

シール部材１を構成する円筒体２と内側リブ４ａ〜４ｄと外側リブ６ａ〜６ｄとは一体に成形されている。このシール部材１は、例えば、天然ゴムの他にニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）等の合成ゴム等の弾性材料から形成され、特に、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）から形成されることが好ましい。

なお、円筒体２と内側リブ４ａ〜４ｄと外側リブ６ａ〜６ｄとは別体に形成してもよいが、例えばシール部材１を流路切換弁に組み込んだ際に弁室と各流出口との間の流体の漏洩を確実に抑制するため、内側リブ４ａ〜４ｄと外側リブ６ａ〜６ｄとは弾性材料から形成することが好ましい。一方、円筒体２は、弁室内での弁体の回転駆動に伴う当該シール部材１の変形を抑制するために、内側リブ４ａ〜４ｄ及び外側リブ６ａ〜６ｄを形成する弾性材料よりも硬度の高い弾性材料もしくは弾性材料以外の樹脂材料等から形成してもよい。

また、シール部材１の円筒体２の軸心方向上端部には、その上面から軸心Ｌ方向上側へ向かって４個の上側突起５ａ〜５ｄが突設されている。また、円筒体２の軸心方向下端部には、その下面から軸心Ｌ方向下側へ向かって４個の下側突起７ａ〜７ｄが突設されている。この上側突起５ａ〜５ｄと下側突起７ａ〜７ｄとはそれぞれ凸状を呈し、円筒体２の貫通孔３ａ〜３ｄの中心と周方向で同じ位置、すなわち周方向に同一間隔（９０度間隔）で設けられている。

なお、本実施形態１では、上側突起５ａ〜５ｄの軸心Ｌ方向での高さが下側突起７ａ〜７ｄの軸心Ｌ方向での高さよりも高く形成されているが、上側突起５ａ〜５ｄの軸心Ｌ方向での高さと下側突起７ａ〜７ｄの軸心Ｌ方向での高さとを同一に形成し、シール部材１を円筒体２の中心に対して点対称に形成してもよい。

上記した実施形態１のシール部材１では、周方向に複数の貫通孔３ａ〜３ｂが形成された円筒体２と、各貫通孔３ａ〜３ｂの周囲に沿って円筒体２の内周面２ａ及び外周面２ｂから内側及び外側へ向かって突設された内側リブ４ａ〜４ｄ及び外側リブ６ａ〜６ｄとからシール部材１が形成されることにより、例えばシール部材１を流路切換弁に組み付ける際に当該シール部材１の組立工数を削減することができる。また、内側リブ４ａ〜４ｄと外側リブ６ａ〜６ｄとが弾性材料から形成されることにより、例えばシール部材１が流路切換弁に組み込まれた際に弁室と各流出口との間の流体の漏洩を確実に抑制することができる。また、円筒体２と内側リブ４ａ〜４ｄと外側リブ６ａ〜６ｄとが一体に成形されていることにより、シール部材１の部品点数や製造工数を削減することができる。さらに、円筒体２の同形状の貫通孔３ａ〜３ｂや内側リブ４ａ〜４ｄ、外側リブ６ａ〜６ｄが周方向に同一間隔で形成されることにより、例えばシール部材１が流路切換弁に組み込まれた際に弁室と各流出口との間の流体の漏洩を周方向で均等に且つ確実に抑制することができる。

また、シール部材１を構成する円筒体２の軸心方向端部に、上側突起５ａ〜５ｄや下側突起７ａ〜７ｄが軸心Ｌ方向へ向かって突設されることにより、例えばシール部材１が流路切換弁に組み込まれた際に弁体の回転駆動に伴う当該シール部材１の弁室内での回転を抑止することができる。また、上側突起５ａ〜５ｄと下側突起７ａ〜７ｄとが周方向で円筒体２の貫通孔３ａ〜３ｄと同じ位置に設けられることにより、貫通孔３ａ〜３ｄが形成された位置での円筒体２の縦断面積を増加させることができ、貫通孔３ａ〜３ｄに起因するシール部材１の剛性の低下を効果的に抑制することができる。

［シール部材の実施形態２］
図２は、本発明に係るシール部材の実施形態２の全体構成を示したものである。図２に示す実施形態２のシール部材１Ａは、図１に示す実施形態１のシール部材１に対し、円筒体の軸心方向端部に突設した突起の構成が相違しており、その他の構成は図１に示すシール部材１と同様である。したがって、図１に示す実施形態１のシール部材１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

シール部材１Ａを構成する円筒体２Ａの軸心方向上端部には、径方向外側へ向かって４個の上側突起５ａＡ〜５ｄＡが突設されている。また、円筒体２Ａの軸心方向下端部には、径方向外側へ向かって４個の下側突起７ａＡ〜７ｄＡ（下側突起７ｃＡは不図示）が突設されている。上側突起５ａＡ〜５ｄＡはそれぞれ、円筒体２Ａの上面から軸心方向下方へ延びる板状を呈し、下側突起７ａＡ〜７ｄＡはそれぞれ、円筒体２Ａの下面から軸心方向上方へ延びる板状を呈し、上側突起５ａＡ〜５ｄＡと下側突起７ａＡ〜７ｄＡとはそれぞれ周方向に同一間隔（９０度間隔）で且つ同じ位置に設けられている。また、上側突起５ａＡ〜５ｄＡと下側突起７ａＡ〜７ｄＡとはそれぞれ、円筒体２Ａの貫通孔３ａＡ〜３ｄＡと周方向で異なる位置、すなわち軸心ＬＡ方向で視た際に円筒体２Ａの隣り合う貫通孔３ａＡ〜３ｄＡの間に設けられている。

ここで、上側突起５ａＡ〜５ｄＡと下側突起７ａＡ〜７ｄＡとは、軸心ＬＡ方向での長さや周方向での幅、径方向での長さ（円筒体２Ａの外周面２ｂＡからの突出量）が同一に形成され、シール部材１Ａは円筒体２Ａの中心に対して点対称に形成されている。また、上側突起５ａＡ〜５ｄＡと下側突起７ａＡ〜７ｄＡの径方向での高さは、円筒体２Ａの貫通孔３ａＡ〜３ｄＡの周囲に沿って設けられた外側リブ６ａＡ〜６ｄＡの径方向での高さよりも高く形成されている。

上記した実施形態２のシール部材１Ａでは、上側突起５ａＡ〜５ｄＡと下側突起７ａＡ〜７ｄＡとが径方向外側へ向かって突設して形成されることにより、例えばシール部材１Ａが流路切換弁に組み込まれた際に弁体の回転駆動に伴う当該シール部材１Ａの弁室内での回転を抑止できると共に、シール部材１Ａの軸心ＬＡ方向での高さを低減して当該シール部材１Ａを小型化することができる。また、上側突起５ａＡ〜５ｄＡ及び下側突起７ａＡ〜７ｄＡが、軸心ＬＡ方向で視た際に円筒体２Ａに形成された貫通孔３ａＡ〜３ｄＡの間に設けられることにより、上側突起５ａＡ〜５ｄＡ及び下側突起７ａＡ〜７ｄＡの軸心ＬＡ方向での長さを確保することができ、上側突起５ａＡ〜５ｄＡ及び下側突起７ａＡ〜７ｄＡや円筒体２Ａの強度を確保することができる。さらに、シール部材１Ａが円筒体２Ａの中心に対して点対称に形成されることにより、例えばシール部材を上下反転した姿勢で流路切換弁に組み付けることができ、欠陥品の発生を抑止できると共にその組立工程を簡素化することができる。

［シール部材の実施形態３］
図３は、本発明に係るシール部材の実施形態３の全体構成を示したものである。図３に示す実施形態３のシール部材１Ｂは、図１に示す実施形態１のシール部材１に対し、円筒体の軸心方向上端部に突起ではなく、凹状の窪みを形成した構成が相違しており、その他の構成は図１に示すシール部材１と同様である。したがって、図１に示す実施形態１のシール部材１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

シール部材１Ｂを構成する円筒体２Ｂの軸心方向上端部には、その上面から軸心ＬＢ方向下側へ向かって４個の上側窪み５ａＢ〜５ｄＢが形成されている。また、円筒体２Ｂの軸心方向下端部には、その下面から軸心ＬＢ方向下側へ向かって４個の下側突起７ａＢ〜７ｄＢが突設されている。上側窪み５ａＢ〜５ｄＢはそれぞれ凹状を呈し、下側突起７ａＢ〜７ｄＢはそれぞれ凸状を呈し、上側窪み５ａＢ〜５ｄＢと下側突起７ａＢ〜７ｄＢとはそれぞれ円筒体２Ｂの貫通孔３ａＢ〜３ｄＢの中心と周方向で同じ位置、すなわち周方向に同一間隔（９０度間隔）で設けられている。すなわち、上側窪み５ａＢ〜５ｄＢと下側突起７ａＢ〜７ｄＢとはそれぞれ周方向に同一間隔（９０度間隔）で且つ同じ位置に設けられている。

上記した実施形態３のシール部材１Ｂでは、シール部材１Ｂを構成する円筒体２Ｂの軸心方向上端部に上側窪み５ａＢ〜５ｄＢが形成され、その軸心方向下端部に下側突起７ａＢ〜７ｄＢが軸心ＬＢ方向へ向かって突設されることにより、例えばシール部材１Ｂが流路切換弁に組み込まれた際に弁体の回転駆動に伴う当該シール部材１Ｂの弁室内での回転を抑止できると共に、シール部材１Ｂの軸心ＬＢ方向での高さの増加を抑制して当該シール部材１Ｂを小型化することができる。

なお、上記した実施形態３では、円筒体２Ｂの軸心方向上端部のみに凹状の窪みを形成したが、例えば円筒体２Ｂの軸心方向下端部に凹状の窪みを形成してもよいし、円筒体２Ｂの軸心方向上端部と下端部の双方に凹状の窪みを形成してもよい。

［シール部材の実施形態４］
図４は、本発明に係るシール部材１Ｃの実施形態４の全体構成を示したものである。図４に示す実施形態４のシール部材１Ｃは、図１に示す実施形態１のシール部材１に対し、円筒体の内周面の内側リブを省略した構成が相違しており、その他の構成は図１に示すシール部材１と同様である。したがって、図１に示す実施形態１のシール部材１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図示するシール部材１Ｃは、主に、周方向に４個の貫通孔３ａＣ〜３ｄＣが同一間隔（９０度間隔）で形成された円筒体２Ｃと、各貫通孔３ａＣ〜３ｄＣの周囲に沿って円筒体２Ｃの外周面２ｂＣから径方向外側へ向かって突設された外側リブ６ａＣ〜６ｄＣとを有している。シール部材１Ｃを構成する円筒体２Ｃと外側リブ６ａＣ〜６ｄＣとは一体に成形されている。

また、シール部材１Ｃの円筒体２Ｃの軸心方向上端部には、その上面から軸心ＬＣ方向上側へ向かって４個の上側突起５ａＣ〜５ｄＣが突設されている。また、円筒体２Ｃの軸心方向下端部には、その下面から軸心ＬＣ方向下側へ向かって４個の下側突起７ａＣ〜７ｄＣが突設されている。この上側突起５ａＣ〜５ｄＣと下側突起７ａＣ〜７ｄＣとはそれぞれ凸状を呈し、円筒体２Ｃの貫通孔３ａＣ〜３ｄＣの中心と周方向で同じ位置、すなわち周方向に同一間隔（９０度間隔）で設けられている。

上記した実施形態４のシール部材１Ｃでは、円筒体２Ｃの内周面２ａＣ側の内側リブを省略したことにより、当該シール部材１Ｃの形状を簡素化できると共に、シール部材１Ｃを成形する際の成形工程を格段に簡素化することができ、当該シール部材１Ｃの製造コストの高騰を抑制することができる。

［シール部材の実施形態５］
図５は、本発明に係るシール部材１Ｄの実施形態５の全体構成を示したものである。図５に示す実施形態５のシール部材１Ｄは、図３に示す実施形態３のシール部材１Ｂに対し、円筒体の内周面の内側リブを省略した構成が相違しており、その他の構成は図３に示すシール部材１Ｂと同様である。したがって、図３に示す実施形態３のシール部材１Ｂと同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

実施形態５のシール部材１Ｄでは、実施形態４のシール部材１Ｃと同様、円筒体２Ｄの内周面２ａＤ側の内側リブを省略したことにより、当該シール部材１Ｄの形状を簡素化できると共に、シール部材１Ｄを成形する際の成形工程を格段に簡素化することができ、当該シール部材１Ｄの製造コストの高騰を抑制することができる。また、円筒体２Ｄの軸心方向上端部に上側窪み５ａＤ〜５ｄＤを形成し、かつ円筒体２Ｄの内周面２ａＤ側の内側リブを省略したことにより、当該シール部材１Ｄを小型化かつ軽量化することができる。

［流路切換弁の実施形態１］
次に、上記した実施形態１のシール部材１が組み込まれた流路切換弁の実施形態を図６、７を参照して説明する。図示する流路切換弁１０は、例えば自動車のエンジンルーム内等を流れる流体の流路を多方向に切り換える多方切換弁として使用されるものである。

図示する流路切換弁１０は、主に、弁室１１を有する樹脂製の弁本体１２と、弁本体１２の上方に配置されたモータ（回転駆動装置）１３と、弁本体１２の弁室１１内に配置される弁シートとしてのシール部材１と、モータ１３の出力軸に連結される弁軸１４ａとシール部材１により囲まれる領域に収容される弁体部１４ｂとからなる樹脂製の弁体１４と、を備えている。

弁本体１２は段付き円筒状基体１２ａとカバー１２ｂとを有し、円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの内部に弁室１１が画成される。また、大径部１２ｃの側部には、弁室１１に開口する横向きの流出口１１ａ、１１ｂが９０度置きで２個形成されると共に、それぞれの流出口１１ａ、１１ｂに連通する流出路１５ａ、１５ｂを有する導管継手１６ａ、１６ｂが一体に形成されている（図７参照）。また、大径部１２ｃの底部には弁室１１に開口する縦向きの開口１２ｅが形成され、該開口１２ｅの内周面には段部が形成されている。また、円筒状基体１２ａの小径部１２ｄの内部には、弁室１１に連通し且つ該弁室１１よりも小径の軸心Ｌ方向へ延びる収容室１７が画成されている。

弁本体１２のカバー１２ｂは、円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの開口１２ｅと略同等の外径を有する嵌合部１２ｆを有し、嵌合部１２ｆの外周面は大径部１２ｃの開口１２ｅの内周面と相補的な形状を有している。カバー１２ｂの嵌合部１２ｆが円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの開口１２ｅに嵌合され、開口１２ｅの内周面と嵌合部１２ｆの外周面とが当接した姿勢で円筒状基体１２ａとカバー１２ｂとが超音波溶接等により溶着されて固着されることにより、円筒状基体１２ａと弁カバー１２ｂとで弁室１１が画成される。また、嵌合部１２ｆの略中心には、弁室１１に開口する縦向きの流入口１１ｃが形成されると共に、該流入口１１ｃに連通する流入路１５ｃを有する導管継手１６ｃが一体に形成されている。

弁本体１２の内周面のうち弁室１１を形成する天井面１８の外縁から僅かに内側の部分には、軸心Ｌ方向上側へ向かって４個の凹部１９ａ〜１９ｄが形成されている。この凹部１９ａ〜１９ｄは周方向に同一間隔（９０度間隔）で設けられ、この凹部１９ａ〜１９ｄのうち２個（凹部１９ａ、１９ｂ）は、大径部１２ｃの側部に形成された流出口１１ａ、１１ｂと周方向で同じ位置に配置されている。

シール部材１は、上側突起５ａ〜５ｄが前記凹部１９ａ〜１９ｄにそれぞれ嵌合され、下側突起７ａ〜７ｄがカバー１２ｂの嵌合部１２ｆの上面と当接するように弁本体１２の弁室１１内に収容される。これにより、シール部材１の隣り合う貫通孔３ａ、３ｂと円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの流出口１１ａ、１１ｂとが略同じ位置で位置決めされ、弁本体１２の弁室１１と導管継手１６ａ、１６ｂの流出路１５ａ、１５ｂとがシール部材１の円筒体２の貫通孔３ａ、３ｂ及び流出口１１ａ、１１ｂを介して連通される。なお、凹部１９ａ〜１９ｄの上面とカバー１２ｂの嵌合部１２ｆの上面との寸法は、シール部材１の上側突起５ａ〜５ｄの上面と円筒体２の下面との寸法に略一致するように設定され、天井面１８とカバー１２ｂの嵌合部１２ｆの上面との寸法は、シール部材１の円筒体２の上下方向高さと略一致するように設定されている。これにより、シール部材１は軸心Ｌ方向で圧縮された状態で弁室１１内に収容され、シール部材１の下側突起７ａ〜７ｄがカバー１２ｂの嵌合部１２ｆの上面に押圧されるため、弁室１１内での弁体部１４ｂの回転駆動に伴うシール部材１の回転が、前記凹部１９ａ〜１９ｄに嵌合された上側突起５ａ〜５ｄ及び前記嵌合部１２ｆの上面に押圧された下側突起７ａ〜７ｄの双方により抑止される。

弁体１４は、円筒状の弁体部１４ｂの天井部の上面が天井面１８と摺接し、下端部の下面がカバー１２ｂの嵌合部１２ｆの上面と摺接し、円筒状の側部の外周面がシール部材１の内側リブ４ａ〜４ｄの内周側と摺接するように配置されている。弁体１４の弁体部１４ｂの側部には、横向きの連通孔２１ａ、２１ｂが９０度置きで２個形成されている。また、弁体部１４ｂの天井部の略中心には軸心Ｌ方向上側に向かって弁軸１４ａが一体的に延設されている。弁軸１４ａは、円筒状基体１２ａの小径部１２ｄの収容室１７に回転摺動自在に配置されると共に、弁軸１４ａには、軸心Ｌ方向に２個の環状溝２２ａ、２２ｂが形成され、該環状溝２２ａ、２２ｂのそれぞれにＯリング２３ａ、２３ｂが装着され、弁室１１内の流体が上方に配置されたモータ１３側へ漏洩しないようになっている。

弁体１４の弁体部１４ｂは、モータ１３の出力軸に連結された弁軸１４ａを介してモータ１３の回転駆動に応じて軸心Ｌ周りで回転駆動され、横向きの連通孔２１ａ、２１ｂがシール部材１の円筒体２の貫通孔３ａ、３ｂ及び弁本体１２の円筒状基体１２ａの流出口１１ａ、１１ｂを介して導管継手１６ａ、１６ｂの流出路１５ａ、１５ｂと選択的に連通される。なお、弁体１４の弁体部１４ｂの下側開口２１ｃは、常時、弁本体１２のカバー１２ｂの流入口１１ｃを介して導管継手１６ｃの流入路１５ｃと連通している。

ここで、弁体１４の弁体部１４ｂの側部の外周面と円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの内周面との間隔Ｄ（図７参照）は、図１に示すシール部材１の内側リブ４ａ〜４ｄの頂部と外側リブ６ａ〜６ｄの頂部との寸法よりも小さく、シール部材１の円筒体２の径方向の厚さよりも大きく設計されている。これにより、内側リブ４ａ〜４ｄと外側リブ６ａ〜６ｄとが弁体１４の弁体部１４ｂの側部の外周面と円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの内周面とで圧縮された姿勢、且つ、円筒体２が弁体１４の弁体部１４ｂの側部の外周面と円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの内周面とから離間した姿勢で、シール部材１が弁体１４の弁体部１４ｂの側部と円筒状基体１２ａの大径部１２ｃとの間に介在配置される。よって、シール部材１に囲まれた領域に回転摺動自在に収容された弁体１４の弁体部１４ｂを弁室１１内で円滑に回転駆動できると共に、弁体１４の弁体部１４ｂの側部の外周面とシール部材１の内側リブ４ａ〜４ｄ及び円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの内周面とシール部材１の外側リブ６ａ〜６ｄが密着し、弁体１４と弁本体１２との間の流体の漏出を確実に抑止することができる。

上記した流路切換弁１０における温水や冷水等の流体の流れを概説する。例えば図７に示す状態では、弁本体１２のカバー１２ｂの導管継手１６ｃの流入路１５ｃから流入した流体は、流入口１１ｃ及び弁体部１４ｂの下側開口２１ｃを介して弁室１１に導入され、弁体部１４ｂの側部の連通孔２１ａ、２１ｂ、シール部材１の円筒体２の貫通孔３ａ、３ｂ、及び弁本体１２の円筒状基体１２ａの流出口１１ａ、１１ｂを介して導管継手１６ａ、１６ｂの流出路１５ａ、１５ｂの双方に導かれる。

モータ１３の駆動によって弁軸１４ａを介して例えば図７に示す状態から時計回りに９０度だけ弁体１４を回転させると、弁体部１４ｂの側部の連通孔２１ａがシール部材１の円筒体２の貫通孔３ｂ及び弁本体１２の円筒状基体１２ａの流出口１１ｂと略同じ位置に到達するまで、弁体部１４ｂがシール部材１の内側リブ４ａ〜４ｄの内周側と摺動しながら回転される。この状態では、弁本体１２のカバー１２ｂの導管継手１６ｃの流入路１５ｃから流入した流体は、流入口１１ｃ及び弁体部１４ｂの下側開口２１ｃを介して弁室１１に導入され、弁体部１４ｂの側部の連通孔２１ｂ、シール部材１の円筒体２の貫通孔３ｂ、及び弁本体１２の円筒状基体１２ａの流出口１１ｂを介して導管継手１６ｂの流出路１５ｂのみに導かれる。

一方、モータ１３の駆動によって弁軸１４ａを介して例えば図７に示す状態から反時計回りに９０度だけ弁体１４を回転させると、弁体部１４ｂの側部の連通孔２１ｂがシール部材１の円筒体２の貫通孔３ａ及び弁本体１２の円筒状基体１２ａの流出口１１ａと略同じ位置に到達するまで、弁体部１４ｂがシール部材１の内側リブ４ａ〜４ｄの内周側と摺動しながら回転される。この状態では、弁本体１２のカバー１２ｂの導管継手１６ｃの流入路１５ｃから流入した流体は、流入口１１ｃ及び弁体部１４ｂの下側開口２１ｃを介して弁室１１に導入され、弁体部１４ｂの側部の連通孔２１ａ、シール部材１の円筒体２の貫通孔３ａ、及び弁本体１２の円筒状基体１２ａの流出口１１ａを介して導管継手１６ａの流出路１５ａのみに導かれる。

このように実施形態１の流路切換弁１０では、モータ１３の駆動によって弁体１４の弁体部１４ｂを適宜の位置まで回転させることによって、弁本体１２のカバー１２ｂの導管継手１６ｃの流入路１５ｃから流入した流体を適宜の導管継手の流出路に円滑に且つ確実に切り換えることができる。

なお、実施形態１のシール部材１に代えて実施形態２のシール部材１Ｂを流路切換弁に組み込むことができることは当然である。その場合には、弁室１１を形成する弁本体１２の円筒状基体１２ａの大径部１２ｃの内周面のうち径方向の内周面の上端側や下端側に、シール部材１Ａの円筒体２Ａの軸心方向上端部や下端部に設けられた上側突起５ａＡ〜５ｄＡや下側突起７ａＡ〜７ｄＡが嵌合される凹部を形成すればよい。

［流路切換弁の実施形態２］
次に、上記した実施形態３のシール部材１Ｂが組み込まれた流路切換弁の実施形態を図８を参照して説明する。

図８に示す実施形態２の流路切換弁１０Ｂは、図６に示す実施形態１の流路切換弁１０に対し、主にシール部材１Ｂと弁本体１２Ｂの内周面のうち弁室１１Ｂを形成する天井面１８Ｂの構成が相違しており、その他の構成は図６に示す流路切換弁１０と同様である。したがって、図６に示す実施形態１の流路切換弁１０と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

実施形態２の流路切換弁１０Ｂでは、弁本体１２Ｂの内周面のうち弁室１１Ｂを形成する天井面１８Ｂに、軸心ＬＢ方向下側へ向かって４個の凸部１９ａＢ〜１９ｄＢが形成されている。この凸部１９ａＢ〜１９ｄＢは周方向に同一間隔（９０度間隔）で設けられ、この凸部１９ａＢ〜１９ｄＢのうち２個（凸部１９ａＢ、１９ｂＢ）は、大径部１２ｃＢの側部に形成された流出口１１ａＢ、１１ｂＢと周方向で同じ位置に配置されている。

シール部材１Ｂは、上側窪み５ａＢ〜５ｄＢに前記凸部１９ａＢ〜１９ｄＢがそれぞれ嵌合され、下側突起７ａＢ〜７ｄＢがカバー１２ｂＢの嵌合部１２ｆＢの上面と当接するように弁本体１２Ｂの弁室１１Ｂ内に収容される。

これにより、上記した実施形態１の流路切換弁１０と同様、シール部材１Ｂの隣り合う貫通孔３ａＢ、３ｂＢと円筒状基体１２ａＢの大径部１２ｃＢの流出口１１ａＢ、１１ｂＢとが略同じ位置で位置決めされ、弁本体１２Ｂの弁室１１Ｂと導管継手１６ａＢ、１６ｂＢの流出路１５ａＢ、１５ｂＢとがシール部材１Ｂの円筒体２Ｂの貫通孔３ａＢ、３ｂＢ及び流出口１１ａＢ、１１ｂＢを介して連通される。また、弁室１１Ｂ内での弁体部１４ｂＢの回転駆動に伴うシール部材１Ｂの回転が、前記凸部１９ａＢ〜１９ｄＢが嵌合された上側窪み５ａＢ〜５ｄＢや前記嵌合部１２ｆＢの上面に押圧された下側突起７ａＢ〜７ｄＢにより抑止されることとなる。

［流路切換弁の実施形態３］
次に、上記した実施形態４のシール部材１Ｃが組み込まれた流路切換弁の実施形態を図９、１０を参照して説明する。

図９に示す実施形態３の流路切換弁１０Ｃは、図６に示す実施形態１の流路切換弁１０に対し、主にシール部材１Ｃと弁体１４Ｃの構成が相違しており、その他の構成は図６に示す流路切換弁１０と同様である。したがって、図６に示す実施形態１の流路切換弁１０と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

実施形態３の流路切換弁１０Ｃでは、弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部に形成された横向きの連通孔２１ａＣ、２１ｂＣの周囲に沿ってその外周面から外側へ向かうリブ２５ａＣ、２５ｂＣが突設されると共に、弁体部１４ｂＣの中心に対して対称な位置にその外周面から外側へ向かうリブ２５ｃＣ、２５ｄＣが突設されている。すなわち、図１０に示すように、弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部の外周面に、周方向に等間隔（９０度間隔）で４個の略円形状のリブ２５ａＣ〜２５ｄＣが突設されている。

弁体１４Ｃは、図１０に示すように、弁体部１４ｂＣの天井部の上面が天井面１８Ｃと摺接し、下端部の下面がカバー１２ｂＣの嵌合部１２ｆＣの上面と摺接し、側部の外周面に設けられたリブ２５ａＣ〜２５ｄＣがシール部材１Ｃの内周側と摺接するように配置されている。

弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣは、モータ１３Ｃの出力軸に連結された弁軸１４ａＣを介してモータ１３Ｃの回転駆動に応じて軸心ＬＣ周りで回転駆動され、横向きの連通孔２１ａＣ、２１ｂＣがシール部材１Ｃの円筒体２Ｃの貫通孔３ａＣ、３ｂＣ及び弁本体１２Ｃの円筒状基体１２ａＣの流出口１１ａＣ、１１ｂＣを介して導管継手１６ａＣ、１６ｂＣの流出路１５ａＣ、１５ｂＣと選択的に連通される。

ここで、弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部の外周面に設けられたリブ２５ａＣ〜２５ｄＣの頂部と円筒状基体１２ａＣの大径部１２ｃＣの内周面との間隔は、シール部材１Ｃの円筒体２Ｃの内周面２ａＣと外側リブ６ａＣ〜６ｄＣの頂部との寸法よりも小さく、シール部材１Ｃの円筒体２Ｃの径方向の厚さよりも大きく設計されている。これにより、シール部材１Ｃの円筒体２Ｃと外側リブ６ａＣ〜６ｄＣとが、弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部に設けられたリブ２５ａＣ〜２５ｄＣと円筒状基体１２ａＣの大径部１２ｃＣの内周面とで圧縮された姿勢、且つ、円筒体２Ｃが弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部の外周面と円筒状基体１２ａＣの大径部１２ｃＣの内周面とから離間した姿勢で、シール部材１Ｃが弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部と円筒状基体１２ａＣの大径部１２ｃＣとの間に介在配置される。

よって、上記した実施形態１の流路切換弁１０と同様、シール部材１Ｃに囲まれた領域に回転摺動自在に収容された弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣを弁室１１Ｃ内で円滑に回転駆動できると共に、弁体１４Ｃの弁体部１４ｂＣの側部の外周面に設けられたリブ２５ａＣ〜２５ｄＣとシール部材１Ｃの円筒体２Ｃの内周面２ａＣ及び円筒状基体１２ａＣの大径部１２ｃＣの内周面とシール部材１Ｃの外側リブ６ａＣ〜６ｄＣが密着し、内側リブを省略したシール部材１Ｃを使用する場合であっても、弁体１４Ｃと弁本体１２Ｃとの間の摺動抵抗を減らしつつ流体の漏出を確実に抑止することができる。

なお、実施形態４のシール部材１Ｃに代えて実施形態５のシール部材１Ｄを流路切換弁に組み込むことができることは当然である。その場合には、弁本体１２Ｃの内周面のうち弁室１１Ｃを形成する天井面１８Ｃに、シール部材１Ｄの軸心方向上端部に形成された上側窪み５ａＤ〜５ｄＤに嵌合される凸部を形成すればよい。

なお、上記する実施形態１〜５のシール部材１〜１Ｄでは、円筒体の軸心方向上端部及び下端部の双方に突起や窪みが設けられるものとしたが、例えば弁体の回転に伴うシール部材の回転を防止できれば、円筒体の軸心方向上端部及び下端部の一方のみに突起や窪みを設けてもよい。

また、上記する実施形態１〜３の流路切換弁では、当該流路切換弁の組立工程を簡素化するために弁室を形成する天井面のみにシール部材の上側突起が嵌合される凹部やシール部材の上側窪みに嵌合される凸部を形成したが、例えば弁体の回転に伴うシール部材の回転をより効果的に抑止するために、カバーの嵌合部の上面に下側突起が嵌合される凹部等を形成してもよい。

上記した実施形態１〜５のシール部材１〜１Ｄは、自動車のエンジンルーム内等を流れる流体の流路を切り換える流路切換弁の他、様々な機器における流体用シール部材として採用することができる。

なお、シール部材の円筒体に形成される貫通孔の形状や数、円筒体の軸心方向端部に形成される突起や窪みの形状や数等は、必要とされる流体の流量や流路の数、流路を切り換えるためのモータの駆動力や回転速度等に応じて適宜に変更できることは当然である。

１ シール部材
２ 円筒体
２ａ 円筒体の内周面
２ｂ 円筒体の外周面
３ａ〜３ｄ 貫通孔
４ａ〜４ｄ 内側リブ
５ａ〜５ｄ 上側突起
６ａ〜６ｄ 外側リブ
７ａ〜７ｄ 下側突起
１０ 流路切換弁
１１ 弁室
１１ａ、１１ｂ 流出口
１１ｃ 流入口
１２ 弁本体
１２ａ 円筒状基体
１２ｂ カバー
１２ｃ 円筒状基体の大径部
１２ｄ 円筒状基体の小径部
１２ｅ 円筒状基体の大径部の開口
１２ｆ 嵌合部
１３ モータ（回転駆動装置）
１４ 弁体
１４ａ 弁軸
１４ｂ 弁体部
１５ａ、１５ｂ 流出路
１５ｃ 流入路
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 導管継手
１７ 収容室
１８ 天井面
１９ａ〜１９ｄ 凹部
２１ａ、２１ｂ 連通孔
２１ｃ 下側開口

Claims (18)

1. 周方向に複数の貫通孔が形成された円筒体と、前記貫通孔の周囲に沿って前記円筒体の外周面から外側へ向かって突設された外側リブとを有し、前記外側リブが弾性材料から形成されていることを特徴とするシール部材。
2. 前記円筒体は弾性材料から形成され、前記円筒体と前記外側リブとが一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
3. 前記複数の貫通孔は周方向に同一間隔で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシール部材。
4. 前記貫通孔は周方向に４個形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシール部材。
5. 前記円筒体の軸心方向端部には、軸心方向又は外側へ向かって突起が突設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシール部材。
6. 前記突起は周方向に同一間隔で設けられていることを特徴とする請求項５に記載のシール部材。
7. 前記突起と前記貫通孔とは周方向で同じ位置若しくは異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のシール部材。
8. 回転駆動装置と、弁室及び該弁室に連通する流出口を有する弁本体と、前記弁本体の前記弁室内に配置される請求項１から７のいずれか一項に記載のシール部材と、前記回転駆動装置に連結される弁軸と前記シール部材により囲まれる領域に収容される弁体部とからなる弁体と、を備え、前記弁体の前記弁体部の側部に連通孔が形成され、該連通孔の周囲に沿って前記弁体部の外周面から外側へ向かうリブが突設される流路切換弁であって、
   前記シール部材は、前記貫通孔と前記流出口とが連通し、該シール部材の内周面が前記弁体の前記リブに当接し、且つ前記外側リブが前記弁本体の前記弁室を形成する内周面に当接するように前記弁体と前記弁本体との間に配置され、
   前記回転駆動装置で前記弁軸を介して前記弁体部を回転させることによって、前記弁体部が前記シール部材の内周側を回転摺動して前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うことを特徴とする流路切換弁。
9. さらに前記貫通孔の周囲に沿って前記円筒体の内周面から内側へ向かって突設された内側リブを有し、前記内側リブが弾性材料から形成され、前記円筒体と前記外側リブと前記内側リブとが一体に成形されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のシール部材。
10. 回転駆動装置と、弁室及び該弁室に連通する流出口を有する弁本体と、前記弁本体の前記弁室内に配置される請求項９に記載のシール部材と、前記回転駆動装置に連結される弁軸と前記シール部材により囲まれる領域に収容される弁体部とからなる弁体と、を備える流路切換弁であって、
    前記シール部材は、前記貫通孔と前記流出口とが連通し、前記内側リブが前記弁体の前記弁体部の外周面に当接し、且つ前記外側リブが前記弁本体の前記弁室を形成する内周面に当接するように前記弁体と前記弁本体との間に配置され、
    前記回転駆動装置で前記弁軸を介して前記弁体部を回転させることによって、前記弁体部が前記シール部材の前記内側リブの内周側を回転摺動して前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うことを特徴とする流路切換弁。
11. 前記弁本体には、前記円筒体の軸心方向端部に突設された突起が嵌合される凹部が形成されていることを特徴とする請求項８又は１０に記載の流路切換弁。
12. 前記円筒体の軸心方向端部には、軸心方向へ向かって窪みが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシール部材。
13. 前記窪みは周方向に同一間隔で設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のシール部材。
14. 前記窪みと前記貫通孔とは周方向で同じ位置に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のシール部材。
15. 回転駆動装置と、弁室及び該弁室に連通する流出口を有する弁本体と、前記弁本体の前記弁室内に配置される請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシール部材と、前記回転駆動装置に連結される弁軸と前記シール部材により囲まれる領域に収容される弁体部とからなる弁体と、を備え、前記弁体の前記弁体部の側部に連通孔が形成され、該連通孔の周囲に沿って前記弁体部の外周面から外側へ向かうリブが突設される流路切換弁であって、
    前記シール部材は、前記貫通孔と前記流出口とが連通し、該シール部材の内周面が前記弁体の前記リブに当接し、且つ前記外側リブが前記弁本体の前記弁室を形成する内周面に当接するように前記弁体と前記弁本体との間に配置され、
    前記回転駆動装置で前記弁軸を介して前記弁体部を回転させることによって、前記弁体部が前記シール部材の内周側を回転摺動して前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うことを特徴とする流路切換弁。
16. さらに前記貫通孔の周囲に沿って前記円筒体の内周面から内側へ向かって突設された内側リブを有し、前記内側リブが弾性材料から形成され、前記円筒体と前記内側リブと前記外側リブとが一体に成形されていることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシール部材。
17. 回転駆動装置と、弁室及び該弁室に連通する流出口を有する弁本体と、前記弁本体の前記弁室内に配置される請求項１６に記載のシール部材と、前記回転駆動装置に連結される弁軸と前記シール部材により囲まれる領域に収容される弁体部とからなる弁体と、を備える流路切換弁であって、
    前記シール部材は、前記貫通孔と前記流出口とが連通し、前記内側リブが前記弁体の前記弁体部の外周面に当接し、且つ前記外側リブが前記弁本体の前記弁室を形成する内周面に当接するように前記弁体と前記弁本体との間に配置され、
    前記回転駆動装置で前記弁軸を介して前記弁体部を回転させることによって、前記弁体部が前記シール部材の前記内側リブの内周側を回転摺動して前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うことを特徴とする流路切換弁。
18. 前記弁本体には、前記円筒体の軸心方向端部に形成された窪みに嵌合する凸部が形成されていることを特徴とする請求項１５及び１７に記載の流路切換弁。

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