JP2016023788A - Flow channel switching valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路切換弁に係り、例えば給湯設備などに使用されるシール性に優れた流路切換弁に関する。 The present invention relates to a flow path switching valve, and relates to a flow path switching valve excellent in sealing performance used for, for example, hot water supply equipment.
従来、水と湯の混合比率を調整して得られた所要温度の温水を必要箇所に供給する給湯システムが知られている。このような給湯システムには、例えば、寒冷地での使用に対応すべく、外気温が低下したときに動作する凍結防止機能を備えた給湯設備が適用されている。 Conventionally, a hot water supply system that supplies hot water at a required temperature obtained by adjusting the mixing ratio of water and hot water to a necessary location is known. In such a hot water supply system, for example, a hot water supply facility having a freeze prevention function that operates when the outside air temperature decreases is applied in order to cope with use in a cold region.
上記のような給湯設備の一例としては、図8に示すように、貯湯タンクAと、熱源部(ヒートポンプ)B及び熱交換部Cと、貯湯タンクA下部の水を熱交換部Cを経由して上部へ供給する循環ポンプD及び循環水路部Eと、熱交換後の温水を貯湯タンクAの上部に接続された貯湯側水路Fまたは貯湯タンクA下部に接続されたバイパス側水路Gに切り替える三方弁Hとを備え、流体(循環水路部Eにおいて熱交換部Cと三方弁Hとの間を流れる湯又は水、あるいはバイパス側水路Gを流れる湯又は水)の温度に応じて三方弁Hを貯湯側水路Fまたはバイパス側水路Gに切換えるものが挙げられる。 As an example of the hot water supply equipment as described above, as shown in FIG. 8, the hot water storage tank A, the heat source part (heat pump) B and the heat exchange part C, and the water in the lower part of the hot water storage tank A are passed through the heat exchange part C. Three-way switching to the circulation pump D and the circulation water channel E that supply to the upper part and the hot water after heat exchange to the hot water storage side water channel F connected to the upper part of the hot water storage tank A or the bypass side water channel G connected to the lower part of the hot water storage tank A And a three-way valve H according to the temperature of the fluid (hot water or water flowing between the heat exchanging part C and the three-way valve H in the circulating water channel E or hot water or water flowing through the bypass-side water channel G). What switches to the hot water storage side water channel F or the bypass side water channel G is mentioned.
ところで、この種の給湯設備に採用される三方弁などの流路切換弁としては、特許文献1に所載のように、筒状の弁ハウジングと、この弁ハウジング内に回転自在に収容された弁体と、この弁体を回転駆動するためのステッピングモータとを備え、前記弁ハウジングに、底部ポートと複数個の側部ポートが形成されるとともに、前記弁体に、その回転に伴って前記各ポート間を選択的に開通・遮断できるように1本ないし複数本の連通用流路が形成され、前記弁ハウジングと前記弁体との間にシール材が介装されたものが知られている。
By the way, as described in
しかしながら、前記した如くの流路切換弁では、流体(温水)を弁体内及び弁ハウジング内に流すと、弁体内及び弁ハウジング内が外気よりも高圧となる一方、弁体の上方に設けられて当該弁体を駆動させるためのモータが配置されたモータケース内は外気と同等の圧力となっている。そのため、弁体は、その圧力差により、当該弁体の頂面部(上端面部)が弁ハウジングの上端部に付設された上蓋部材(上側弁体受座)に押し付けられるようにモータケース側に付勢され、弁体の頂面部以外のシール性が低下する可能性があった。 However, in the flow path switching valve as described above, when fluid (warm water) is flowed into the valve body and the valve housing, the pressure in the valve body and the valve housing becomes higher than the outside air, whereas the flow path switching valve is provided above the valve body. The inside of the motor case in which the motor for driving the valve body is arranged has a pressure equivalent to that of the outside air. Therefore, the valve body is attached to the motor case side so that the pressure difference causes the top surface portion (upper surface portion) of the valve body to be pressed against the upper lid member (upper valve body seat) attached to the upper end portion of the valve housing. Therefore, there is a possibility that the sealing performance other than the top surface portion of the valve body may be deteriorated.
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、シール材などを使用することなく、簡単な構成によりシール性を確保することのできる流路切換弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a flow path switching valve that can ensure sealing performance with a simple configuration without using a sealing material or the like. There is to do.
上記する課題を解決するために、本発明に係る流路切換弁は、第1流路及び第2流路が設けられた弁体と、前記弁体が回転自在に収容された弁室、該弁室から径方向に向かって開口する流入ポート及び第1流出ポート、並びに該弁室から回転軸心方向に向かって開口する第2流出ポートが設けられた弁本体と、前記弁室内で前記弁体を回転軸心周りで回転させるための回転駆動装置と、を備え、前記弁体の回転により、前記第1流路を介して前記流入ポートと前記第1流出ポートとの間及び前記第2流路を介して前記流入ポートと前記第2流出ポートとの間を選択的に連通させる流路切換弁であって、前記第2流路は、回転軸心に対して傾斜した傾斜面を有していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a flow path switching valve according to the present invention includes a valve body provided with a first flow path and a second flow path, a valve chamber in which the valve body is rotatably accommodated, A valve body provided with an inflow port and a first outflow port that open in a radial direction from the valve chamber; a second outflow port that opens from the valve chamber in a direction of a rotation axis; and the valve in the valve chamber A rotation drive device for rotating the body around a rotation axis, and the rotation of the valve body between the inflow port and the first outflow port and the second through the first flow path. A flow path switching valve for selectively communicating between the inflow port and the second outflow port via a flow path, wherein the second flow path has an inclined surface inclined with respect to the rotation axis. It is characterized by that.
好ましい形態では、前記弁体の周側面における前記第2流路の開口の回転軸心方向の幅は、前記流入ポートの口径以上である。 In a preferred embodiment, the width of the opening of the second flow path on the peripheral side surface of the valve body in the rotational axis direction is equal to or larger than the diameter of the inflow port.
更に好ましい形態では、前記流入ポートと前記第1流出ポートとは回転軸心に対して反対側に設けられ、前記第1流路は直線状である。 In a more preferred form, the inflow port and the first outflow port are provided on opposite sides with respect to the rotation axis, and the first flow path is linear.
更に好ましい形態では、前記第1流路の流路断面は、三角形状もしくは円形状である。 In a more preferred embodiment, the channel cross section of the first channel is triangular or circular.
更に好ましい形態では、前記第1流路の流路断面は円形状であり、且つ前記第1流路の流路径は前記流入ポートもしくは前記第1流出ポートの口径以上である。 In a further preferred form, the cross section of the first flow path is circular, and the flow path diameter of the first flow path is equal to or larger than the diameter of the inflow port or the first outflow port.
更に好ましい形態では、前記回転駆動装置は、前記弁本体の前記第2流出ポート側とは反対側に配設されている。 In a further preferred form, the rotation drive device is disposed on the opposite side of the valve body from the second outflow port side.
本発明の流路切換弁によれば、流入ポートと第2流出ポートとの間を連通させる前記第2流路が、回転軸心に対して傾斜した傾斜面を有していることにより、流入ポートと第2流出ポートとの間を連通させた際に、流入ポートから第2流出ポートへ流体を円滑に流しながら、傾斜面に対する流体の押圧力によって弁体が径方向に向かって開口する第1流出ポートに密着されるため、別途のシール材などを使用することなく、弁体周囲のシール性を確保でき、第1流出ポートへの流体漏れを効果的に抑制することができる。 According to the flow path switching valve of the present invention, the second flow path that communicates between the inflow port and the second outflow port has an inclined surface that is inclined with respect to the rotation axis. When the port and the second outflow port communicate with each other, the fluid flows smoothly from the inflow port to the second outflow port, and the valve body opens in the radial direction by the pressing force of the fluid against the inclined surface. Since it adheres closely to 1 outflow port, the sealing performance around the valve body can be secured without using a separate sealing material, and fluid leakage to the first outflow port can be effectively suppressed.
また、前記弁体の周側面における前記第2流路の開口の回転軸心方向の幅が前記流入ポートの口径以上であることにより、前記第2流路の流路断面を確保することができ、第2流路を介して流入ポートと第2流出ポートとの間を連通させた際の流体の流れを円滑化することができる。 Further, when the width of the opening of the second flow path on the peripheral side surface of the valve body is equal to or larger than the diameter of the inflow port, a cross section of the second flow path can be secured. The fluid flow when the inflow port and the second outflow port are communicated with each other via the second flow path can be smoothed.
更に、前記第1流路の流路断面は円形状であり、且つ前記第1流路の流路径は前記流入ポートもしくは前記第1流出ポートの口径以上であることにより、第1流路を介して流入ポートと第1流出ポートとの間を連通させた際の流体の流れを円滑化することができる。 Furthermore, the flow passage cross section of the first flow passage is circular, and the flow passage diameter of the first flow passage is equal to or larger than the diameter of the inflow port or the first outflow port. Thus, the fluid flow when the inflow port and the first outflow port communicate with each other can be smoothed.
以下、本発明に係る流路切換弁の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a flow path switching valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図3は、本発明に係る流路切換弁の実施形態の一部を切断して示す斜視図であって、それぞれ第1流れ状態及び第2流れ状態を示す図であり、図2及び図4は、図1及び図3に示す流路切換弁の縦断面図である。図示する流路切換弁1は、例えば加熱された給水(温水)を貯湯タンクの上部もしくは下部に供給する給湯設備において、各流路を切り換える切換弁として使用されるものである。なお、本明細書において、上下、左右、前後の方向を表す記述は、図1〜図4、図6に示す方向矢印表示を基準としており、必ずしも、実際の使用状態での位置や方向を指すものではない。
1 and 3 are perspective views showing a part of the embodiment of the flow path switching valve according to the present invention by cutting and showing a first flow state and a second flow state, respectively. 4 is a longitudinal sectional view of the flow path switching valve shown in FIGS. The illustrated flow
図示する流路切換弁1は、主に、弁室11を有する弁本体10と、弁室11内に回転摺動自在に収容された弁体21と回転伝達軸25とを有する樹脂製のロータリー弁20と、ロータリー弁20を回転軸心周りで回転させるための回転駆動装置としてのモータ30とを備えている。
The flow
弁本体10は、横向き(図示例では、左右)の円筒状空所からなる弁室11が内部に設けられるとともに、その周壁部10aには、軸心L(ロータリー弁20の回転軸心と一致)に対して反対側の位置に(すなわち、180度の角度間隔を置いて)径方向(図示例では、下方及び上方)に向かって開口する流入ポート12及び第1流出ポート13、並びに、軸心L方向(図示例では、右方)に向かって開口する第2流出ポート14が設けられている。なお、これらの流入ポート12、第1流出ポート13、及び第2流出ポート14の外側には、それぞれ管状継手12A、13A、14Aが弁本体10と一体に設けられている。
The
また、周壁部10aのうち第2流出ポート14とは反対側(図示例では、左側)の位置には、ロータリー弁20の回転伝達軸25が回転自在に挿嵌される段付き穴15が貫設されると共に、その周壁部10aからモータ30側(図示例では、左側)へ延びる突設部16には、回転伝達軸25を保持する保持クリップ26が挿入される挿入口17aを有する略矩形状の嵌挿穴17が形成されている。
Further, a
さらに、第2流出ポート14の壁面14a(の流入ポート12や第1流出ポート13に近い部分)には、径方向外側へ向かって拡径するように円環状の段差部18が設けられている。前記第2流出ポート14の壁面14aのうち左端側の小径部分14aaは、弁室11内に収容された弁体21と同径に設計されて当該弁体21の周側面と摺接するようになっている。
Further, an
前記弁室11内に収容されるロータリー弁20の弁体21は、流入ポート12と第1流出ポート13との距離と同径である略円柱状を呈すると共に、その端部(図示例では、右端部)は、第2流出ポート14の壁面14aに設けられた段差部18まで軸心L方向で延びており、その端部の周側面には、径方向へ向かって張り出す円環状のフランジ部22が突設されている。このフランジ部22の外径は、第2流出ポート14の口径よりも小さく設計され、フランジ部22の外周面と第2流出ポート14の壁面14aのうち大径部分14abとは離間して配置されている。また、フランジ部22の左側面と弁体21の左側面との距離は、弁室11の左側面と段差部18の段差面である右側面との距離よりも小さく設計されており、当該弁体21が弁室11内に配置された際に、弁体21の左側面が弁室11の左側面から離間した状態でフランジ部22の左側面が段差部18の右側面(段差面)と当接するようになっている。
The
また、弁体21の内部には、流入ポート12と第1流出ポート13との間を連通させる第1流路23と、流入ポート12と第2流出ポート14との間を連通させる第2流路24とが設けられている。第1流路23は、その流路断面が略直角二等辺三角形状(図4参照)を有するように、径方向(すなわち、軸心Lに直交する方向)へ直線状に貫設されている。また、第2流路24は、その流路断面が略矩形状を有するように、軸心Lに対して略45度だけ傾斜した方向へ貫設され、それにより、軸心Lに対して傾斜した平面からなる傾斜面24aを有すると共に、弁体21の周側面および右端面における開口24b、24cが略矩形状を呈している。ここで、第1流路23の貫設方向と第2流路24の貫設方向とはねじれの位置関係で直交しており、第2流路24の弁体21の周側面における開口24bは、第1流路23の弁体21の周側面における開口から90度の角度間隔を置いて設けられ、ロータリー弁20を略90度だけ軸心L周りで回転させた際に、第1流路23と第2流路24とが切換わるようになっている。また、第2流路24の流路断面を確保するべく、第2流路24の弁体21の周側面における開口24bの左右方向(軸心L方向)の幅は、流入ポート12及び第1流出ポート13の口径と略同じに設計されている(図4参照)。なお、この左右方向(軸心L方向)の幅を、流入ポート12及び第1流出ポート13の口径よりも大きくすれば、第2流路24を介して流入ポート12と第2流出ポート14との間を連通させた際の流体の流れをより円滑化することができる。
In addition, in the
弁体21の左端部の中央には、モータ30のロータ31の回転を当該弁体21に伝達する回転伝達軸25が、モータ30側へ向かって且つ軸心Lに沿って突設されている。この回転伝達軸25は、周壁部10aの段付き穴15に回転自在に挿嵌されると共に、その右端部には、回転伝達軸25の周側面と段付き穴15の内側面との間をシールするべくOリング27が装着され、その左端部には、モータ30のロータ31と噛み合うセレーション軸部28(図5参照)が設けられている。
A
さらに、回転伝達軸25のOリング27とセレーション軸部28との間の部分には、保持クリップ26が係合される円環状の係合溝29が形成されている。この係合溝29の左右方向の幅は、保持クリップ26の左右方向の厚さよりも大きく設計され、保持クリップ26が係合溝29に遊びを有して嵌められるようになっており、これにより、ロータリー弁20は、弁本体10に対して軸心L方向に移動自在となっている。すなわち、ロータリー弁20を構成する前記弁体21や前記回転伝達軸25は、弁本体10の弁室11や段付き穴15内で軸心L方向に移動自在となっている。
Further, an
上記ロータリー弁20は、回転伝達軸25の右端部にOリング27が装着された状態で、軸心Lに沿って管状継手14A及び第2流出ポート14を通して弁本体10内に挿入し、弁体21に設けられたフランジ部22の左側面が弁本体10に設けられた段差部18の右側面と当接した姿勢で、略U字状の保持クリップ26を嵌挿穴17に挿入して回転伝達軸25の係合溝29に係合させる。これにより、ロータリー弁20は、弁本体10に対して軸心L周りに回転自在に配置されると共に、軸心L方向に移動自在に配置される。
The
モータ30は、弁本体10の突設部16やその突設部16から突出したロータリー弁20のセレーション軸部28を覆うように、かつ、モータ30のロータ31がセレーション軸部28と係合するように、そのモータケース32が例えば締結ねじ(不図示)によって弁本体10に一体に固定され、モータ30の駆動力が弁体21へ伝達されるようになる。なお、モータ30のロータ31と回転伝達軸25との係合は、前記セレーション軸部28以外の方式により行われても良い。
The
このような構成の流路切換弁1では、図1及び図2に示すように、弁体21の第1流路23を介して流入ポート12と第1流出ポート13とが連通した状態で流体を流す(第1流れ状態)と、弁体21内及び弁本体10内が外気よりも高圧となると共に、第2流出ポート14側が弁体21内と同圧以上となるため、弁体21内及び弁本体10内とモータケース32内の圧力差及び第2流出ポート14側と弁体21内の圧力差によって、弁体21がモータケース32側(図示例では左側)に付勢され、弁体21のフランジ部22の左側面が弁本体10の段差部18の右側面に密着される。そのため、第2流出ポート14側のシール性を確保でき、第2流出ポート14への流体漏れを抑制することができる。
In the flow
また、モータ30によりロータリー弁20を(左方から視て時計回りに)略90度だけ軸心L周りで回転させ、図3及び図4に示すように、第2流路24を介して流入ポート12と第2流出ポート14とが連通した状態で流体を流す(第2流れ状態)と、弁体21内及び弁本体10内が外気よりも高圧となると共に、流体が第2流路24の流入ポート12側に向いた傾斜面24aに衝接して第2流出ポート14側へ誘導されるため、弁体21内及び弁本体10内とモータケース32内の圧力差及び傾斜面24aに対する流体の押圧力によって、弁体21がモータケース32側(図示例では左側)に付勢され、弁体21のフランジ部22の左側面が弁本体10の段差部18の右側面に密着される。また、この第2流れ状態では、前記した傾斜面24aに対する流体の押圧力によって、弁体21が第1流出ポート13側(図示例では上側)に押し付けられ、弁体21の周側面が第1流出ポート13に密着される。そのため、第2流出ポート14側及び第1流出ポート13側のシール性を確保でき、第1流出ポート13への流体漏れを抑制することができる。
Further, the
また、上記した構成の流路切換弁1では、第1流出ポート13に設けられた管状継手13A側における流体の凍結等によって、第1流出ポート13側が第2流出ポート14側よりも高圧となる、特に流入ポート12と第1流出ポート13とが連通した状態で流体を流して第1流出ポート13側が第2流出ポート14側よりも高圧となった場合、図6に示すように、その圧力差によって、弁体21が第2流出ポート14側(図示例では右側)に付勢され、弁体21のフランジ部22の左側面が弁本体10の段差部18の右側面から離間する。そのため、フランジ部22と段差部18との間に形成された隙間Sを介して第2流出ポート13側の圧力が第1流出ポート14側へ逃がされ(第3流れ状態)、当該流路切換弁1の損傷を抑制することができる。
Further, in the flow
このように、本実施形態では、流入ポート12と第2流出ポート14との間を連通させる第2流路24が軸心Lに対して傾斜した方向で形成され、且つ軸心Lに対して傾斜した傾斜面24aを有していることにより、第2流路24を介して流入ポート12と第2流出ポート14との間を連通させた際に、流入ポート12から第2流出ポート14へ流体を円滑に流しながら、傾斜面24aに対する流体の押圧力によって弁体21が径方向に向かって開口する第1流出ポート13に密着されるため、弁体21周囲のシール性を確保でき、第1流出ポート13への流体漏れを効果的に抑制することができる。
Thus, in the present embodiment, the
なお、上記した実施形態では、弁体21内の第2流路24の流路断面を確保するべく、第1流路23の流路断面を略三角形状としたが、この第1流路23の流路断面は、四角形状などの多角形状、円形状や楕円形状などであっても良い。例えば、図7に示すように、第1流路23Aの流路断面が円形状である場合には、第2流路24Aは、前記第1流路23Aとの干渉を回避するために、内側に窪んだ凹部を構成する軸心Lに平行な水平面24bAと軸心Lに対して傾斜した傾斜面24aAなどから構成すれば良い。軸心Lに平行な水平面24bAを有することにより、前記した第2流れ状態において、その水平面24bAが流入ポート12から流入する流体の流れ方向に対して略垂直に配置され、水平面24bAに対する流体の押圧力によって、弁体21Aが第1流出ポート13側により強く押し付けられ、弁体21Aの周側面が第1流出ポート13により緊密に密着される。また、第1流路23Aの流路断面が円形状である場合、その流路径を流入ポートや第1流出ポートの口径と同径もしくはそれ以上に設計することで、上記した第1流れ状態における流れを円滑化することができる。
In the embodiment described above, the flow passage cross section of the
また、上記した実施形態では、構成を簡素化するべく、流入ポート12と第1流出ポート13とが軸心Lに対して反対側に設けられ、第1流路23が直線状であるとしたが、流入ポート12及び第1流出ポート13が弁室11の周方向に設けられていれば、流入ポート12と第1流出ポート13との位置関係は適宜に変更することができる。
In the above embodiment, in order to simplify the configuration, the
また、上記した実施形態では、シール性を高めるべく、第2流出ポート14の壁面14aに径方向外側へ向かって拡がる段差部18を設け、弁体21をその第2流出ポート14の段差部18まで延設し、弁体21の周側面にその段差部18と当接するフランジ部22を突設させたが、当該段差部18やフランジ部22は省略しても良い。また、流路切換弁1の大きさを小型化したり部品点数や組立工数を削減するべく、弁体21の周側面のうち第2流出ポート14側の端部にフランジ部22が一体に設けられているが、第2流出ポート14側の端部以外の箇所にフランジ部22を形成しても良く、また、当該フランジ部22を弁体21と別体に形成しても良い。
Further, in the above-described embodiment, the stepped
また、上記した実施形態では、ロータリー弁20の弁体21が樹脂製であるとしたが、当該弁体21の形成素材は適宜に選択でき、例えば金属製であっても良い。
In the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、略U字状の保持クリップ26を用いて弁本体10に対してロータリー弁20を保持したが、弁本体10に対するロータリー弁20の保持手段は適宜に選択することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、流入ポート12が下方に配置され、第1流出ポート13が上方に配置され、第2流出ポート14が右方に配置されるものとしたが、流路切換弁1の使用時の姿勢は適宜に選択することができる。例えば、流入ポート12及び第1流出ポート13を左右方向に配置し、第2流出ポート14を下方に配置しても良い。
In the above-described embodiment, the
また、上記した形態の流路切換弁1は、上記した給湯設備の他、自動車等のエンジンルーム内を流れる流体の流路を切り換える流路切換弁等の様々な機器における流路切換装置として採用できることは当然である。
Moreover, the flow
1 流路切換弁
10 弁本体
10a 周壁部
11 弁室
12 流入ポート
13 第1流出ポート
14 第2流出ポート
14a 第2流出ポートの壁面
14aa 壁面の小径部分
14ab 壁面の大径部分
15 段付き穴
17 嵌挿穴
17a 挿入口
18 段差部
20 ロータリー弁
21 弁体
22 フランジ部
23 第1流路
24 第2流路
24a 傾斜面
25 回転伝達軸
26 保持クリップ
27 Oリング
28 セレーション軸部
29 係合溝
30 モータ(回転駆動装置)
L 軸心(回転軸心)
DESCRIPTION OF
L axis (rotation axis)
Claims (6)
前記弁体が回転自在に収容された弁室、該弁室から径方向に向かって開口する流入ポート及び第1流出ポート、並びに該弁室から回転軸心方向に向かって開口する第2流出ポートが設けられた弁本体と、
前記弁室内で前記弁体を回転軸心周りで回転させるための回転駆動装置と、を備え、
前記弁体の回転により、前記第1流路を介して前記流入ポートと前記第1流出ポートとの間及び前記第2流路を介して前記流入ポートと前記第2流出ポートとの間を選択的に連通させる流路切換弁であって、
前記第2流路は、回転軸心に対して傾斜した傾斜面を有していることを特徴とする流路切換弁。 A valve body provided with a first flow path and a second flow path;
A valve chamber in which the valve body is rotatably accommodated, an inflow port and a first outflow port that open in the radial direction from the valve chamber, and a second outflow port that opens in the direction of the rotation axis from the valve chamber A valve body provided with
A rotation drive device for rotating the valve body around a rotation axis in the valve chamber,
Selection of between the inflow port and the first outflow port through the first flow path and between the inflow port and the second outflow port through the second flow path by the rotation of the valve body A flow path switching valve that communicates with each other,
The flow path switching valve, wherein the second flow path has an inclined surface inclined with respect to the rotation axis.
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