JP2017172651A - Flow passage selector valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路切換弁に係り、例えば弁室内で弁体を回転摺動させることにより流路を切り換えるロータリー形の流路切換弁に関する。 The present invention relates to a flow path switching valve, for example, a rotary flow path switching valve that switches a flow path by rotating and sliding a valve element in a valve chamber.
この種の従来例を図8に示す。図示従来例の流路切換弁1'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切り換えるロータリー形の切換弁(ロータリー弁)として使用されるもので、回転駆動部としてのモータ50と、弁室11並びに該弁室11に開口する流入口p10及び流出口p1、p2を有する弁本体10と、前記弁本体10の前記弁室11内に配置されるシール部材30であって、周方向に複数の開口31〜34が形成された円筒体35及び前記開口31〜34の周囲に沿って前記円筒体35の内周面及び外周面から内側及び外側へ向けて突設された内側リブ31a〜34a及び外側リブ31b〜34bを有するシール部材30と、前記モータ50に連結される弁軸26を有し、前記シール部材30により囲まれる領域に収容される円筒状の弁体20と、を備え、前記モータ50で前記弁軸26を介して前記弁体20を前記弁室11内で回転させることにより、前記弁体20が前記シール部材30の前記内側リブ31a〜34aの内周側を回転摺動して前記弁本体10の前記流出口p1、p2の開閉又は切換を行うようにされている(例えば、特許文献1参照)。
A conventional example of this type is shown in FIG. The flow path switching valve 1 'of the illustrated conventional example is used as a rotary type switching valve (rotary valve) that switches the flow path of a fluid flowing in, for example, an engine room of an automobile, and a
また、上記従来例の流路切換弁1'では、前記弁室11と各流出口p1、p2との間の流体漏れ(弁漏れ)を防止するために、弁体20と弁本体10との間で、シール部材30が常時圧縮された状態で介装されている。
Further, in the above-described conventional
また、この種の流路切換弁としては、弁体の回転トルク(つまり、流路切換に要するトルク)、具体的には、弁体と弁本体との間の摩擦抵抗(摺動抵抗)を低減するために、当該弁体と弁本体との間に配在されるシール部材を排除したものも知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, as this type of flow path switching valve, the rotational torque of the valve body (that is, the torque required for switching the flow path), specifically, the frictional resistance (sliding resistance) between the valve body and the valve body. In order to reduce this, there is also known one that eliminates a seal member disposed between the valve body and the valve body (see, for example, Patent Document 2).
ところで、上記従来の流路切換弁、特に、シール部材を持たない流路切換弁においては、弁体によって弁室の側部に設けられた流出口を閉塞する際の流体の漏れ量を少なくしたり、流量調整を精緻に行うために、弁体(の外周)と弁本体(の内周)との間のクリアランス(間隙)をなるべく小さくすることが求められている。しかしながら、弁室を流れる流体の圧力(流体圧)等により、弁体と弁本体との間の流体漏れ(弁漏れ)を完全に防止することは難しく、例えば、弁室の側部に設けられた流出口を全て閉塞するモードを実現することは極めて困難である。 By the way, in the conventional flow path switching valve described above, in particular, the flow path switching valve having no seal member, the amount of fluid leakage is reduced when the valve body closes the outlet provided in the side portion of the valve chamber. In order to precisely adjust the flow rate, it is required to make the clearance (gap) between the valve body (outer circumference) and the valve body (inner circumference) as small as possible. However, it is difficult to completely prevent fluid leakage (valve leakage) between the valve body and the valve body due to the pressure of the fluid flowing through the valve chamber (fluid pressure). It is extremely difficult to realize a mode in which all the outlets are closed.
また、弁体と弁本体との間のクリアランス(間隙)を小さくし過ぎると、弁体と弁本体との間の摩擦抵抗(摺動抵抗)が大きくなり、弁体が円滑に回転しなくなるおそれもある。 Also, if the clearance (gap) between the valve body and the valve body is too small, the frictional resistance (sliding resistance) between the valve body and the valve body increases, and the valve body may not rotate smoothly. There is also.
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、流路切換に要するトルクを増加させることなく、弁体と弁本体との間の流体漏れ(弁漏れ)を確実に防止して、様々な開閉モードを実現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-mentioned problems, and the object of the present invention is to prevent fluid leakage (valve leakage) between the valve body and the valve body without increasing the torque required for switching the flow path. It is an object of the present invention to provide a flow path switching valve capable of preventing various problems and realizing various open / close modes.
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、円筒状空所からなる弁室、前記弁室の底部に開口せしめられた流入口、及び前記弁室の側部に開口せしめられた少なくとも一つの流出口を有する弁本体と、前記弁室内に回転自在に配在されるとともに、側部に少なくとも一つの連通口が設けられた円筒状の弁体と、前記弁体を回転させるための回転駆動部と、を備え、前記回転駆動部によって前記弁室内で前記弁体を回転させることにより、前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うようにされた流路切換弁であって、前記弁体の下方に、前記弁体の回転に応じて前記流入口に対して上下動して該流入口を開閉する開閉弁が設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a flow path switching valve according to the present invention includes a valve chamber formed of a cylindrical space, an inflow opening opened at a bottom portion of the valve chamber, and an opening at a side portion of the valve chamber. A valve main body having at least one outlet port, a cylindrical valve body rotatably disposed in the valve chamber and provided with at least one communication port on a side, and the valve body. A flow drive switching unit configured to open, close, or switch the outlet of the valve body by rotating the valve body in the valve chamber by the rotation drive unit. It is a valve, Comprising: The opening-closing valve which moves up and down with respect to the said inflow port according to rotation of the said valve body and opens and closes this inflow port is provided below the said valve body.
好ましい態様では、前記開閉弁は、前記流入口に対して回転が阻止された状態で上下動するようにされる。 In a preferred aspect, the on-off valve moves up and down in a state where rotation is prevented with respect to the inlet.
更に好ましい態様では、前記弁本体の底部に支柱が立設されるとともに、前記開閉弁に前記支柱が摺動自在に嵌合される嵌合部が設けられる。 In a further preferred aspect, a support column is erected on the bottom of the valve body, and a fitting portion is provided in which the support column is slidably fitted to the on-off valve.
更なる好ましい態様では、前記嵌合部は、前記開閉弁の外周に設けられた凹部で構成される。 In a further preferred aspect, the fitting portion is constituted by a recess provided on the outer periphery of the on-off valve.
他の好ましい態様では、前記弁体の底部に下向きの弁体側凸部が設けられるとともに、前記開閉弁に上向きの開閉弁側凸部が設けられ、前記弁体の回転に応じて前記弁体側凸部と前記開閉弁側凸部とが接離して前記開閉弁が前記流入口に対して上下動するようにされる。 In another preferred embodiment, a downward valve body-side convex portion is provided at the bottom of the valve body, and an upward on-off valve-side convex portion is provided on the on-off valve, and the valve body-side convex portion is provided according to the rotation of the valve body. And the on-off valve side convex portion are brought into contact with and separated from each other so that the on-off valve moves up and down with respect to the inflow port.
本発明によれば、弁体の下方に、弁体の回転に応じて流入口に対して上下動して該流入口を開閉する開閉弁が設けられているので、流路切換に要するトルクを増加させることなく、弁体と弁本体との間の流体漏れ(弁漏れ)を確実に防止して、様々な開閉モード(特に、弁室の側部に設けられた流出口を全て閉塞するモード)を実現することができる。 According to the present invention, an on-off valve is provided below the valve body to open and close the inlet by moving up and down with respect to the inlet according to the rotation of the valve body. Without increasing, fluid leakage (valve leakage) between the valve body and the valve body is surely prevented, and various open / close modes (especially, all outlets provided on the side of the valve chamber are closed) ) Can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、誇張して描かれている場合がある。また、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、図1(A)の方向矢印表示を基準としており、実際の使用状態での位置、方向を指すものではない。 In each drawing, gaps formed between members, separation distances between members, etc. may be exaggerated for easy understanding of the invention and for convenience of drawing. is there. Further, in this specification, descriptions representing positions and directions such as up and down, left and right, and front and rear are based on the direction arrow display in FIG. 1A and do not indicate the position and direction in the actual use state. .
また、各図において、弁体を回転駆動するための回転駆動部としてのモータは省略されている。 Moreover, in each figure, the motor as a rotational drive part for rotationally driving a valve body is abbreviate | omitted.
図1は、本発明に係る流路切換弁の一実施形態の主要構成を示す図であり、図1(A)は斜視図、図1(B)は部分切欠(平面視で中心角90度部分が切欠)斜視図である。また、図2及び図3は、図1に示される流路切換弁の縦断面図であり、それぞれ、流入口が開かれた状態、流入口が閉じられた状態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of an embodiment of a flow path switching valve according to the present invention, FIG. 1 (A) is a perspective view, and FIG. 1 (B) is a partial cutout (center angle 90 ° in plan view). FIG. FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional views of the flow path switching valve shown in FIG. 1, respectively, showing a state where the inlet is opened and a state where the inlet is closed.
図示実施形態の流路切換弁1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ロータリー形の三方切換弁として使用されるもので、基本的に、弁室11を有する合成樹脂製の弁本体10と、弁室11内に回転自在に配在された天井部20A付き円筒状の弁体20と、弁体20を回転軸線O回りで回転させるべく、弁本体10の上部に配置されたモータ(回転駆動部)(不図示)と、を備えるとともに、前記弁室11における前記弁体20の下方に、略円板状の開閉弁30が回転不能且つ上下動可能に配在されている。
The flow
前記弁本体10は、天井部12A付き円筒状の基体部材12と下部ポート部材15とで構成されており、前記基体部材12は、内部に段付きの円筒状空所からなる弁室11が形成されるとともに、側部に前記弁室11(の上側小径部分)に開口する2つの流出口p1、p2が所定角度間隔(図示例では、90度の角度間隔)をあけて設けられている。前記基体部材12の外周には、各流出口p1、p2に連通するように管継手からなる流出ポート#1、#2が一体的に連結されている。また、基体部材12の天井部12Aには、弁体20(の天井部20A)に連結される弁軸26(の胴部26B)が挿通される嵌挿穴13が形成されている。基体部材12の下端開口には、前記弁室11(の下側大径部分)に開口する縦向きの流入口p10が設けられた管継手からなる流入ポート#10を持つ下部ポート部材15が、超音波溶着、圧入、かしめ等により内嵌固定されている。
The
また、本実施形態では、前記下部ポート部材15の上面(弁室11側の面)における流入口p10周りに、図1〜図3と共に図4及び図7を参照すればよく分かるように、円柱状の支柱16が所定角度間隔をあけて複数個(図示例では、90度の等角度間隔をあけて4個)立設されている。
Further, in this embodiment, as can be understood by referring to FIGS. 4 and 7 together with FIGS. 1 to 3 around the inlet p10 on the upper surface (surface on the
前記弁体20は、例えば合成樹脂製あるいは金属製とされ、図1〜図3と共に図5を参照すればよく分かるように、側部に2つの長円形の連通口21、22が所定角度間隔(図示例では、90度の角度間隔)をあけて設けられるとともに、上部開口を閉塞する天井部20Aには、前記モータの回転力を当該弁体20に伝達する弁軸26が一体的に連結されている。
The
前記弁軸26は、前記嵌挿穴13に回動自在に嵌挿される、弁体20より小径の胴部26Bと、該胴部26B上に突設され、前記モータの出力軸に連結される、平面視小判形の上部連結部26Aとから構成され、前記胴部26B(の外周に形成された環状溝)には、シール部材としてのOリング27が二段介装されている。
The
また、本実施形態では、前記円筒状の弁体20の底部(詳細には、前記下部ポート部材15に対面する弁体20の底面)に、後述する開閉弁30に設けられた凸部34に対接せしめられる、周方向で滑らかな傾斜面を持つ側面視略山型状の凸部24が突設されている。本例では、この凸部24は、中心線(回転軸線)Oに対して反対側に2個(言い換えれば、180度の角度間隔をあけて)設けられている。また、本例では、前記弁体20の外径は、弁室11の上側小径部分の内径と同径とされており、当該弁体20は、前記弁室11の上側小径部分で回転摺動するようになっている。
Further, in the present embodiment, the
前記開閉弁30は、例えば合成樹脂製とされ、図1〜図3と共に図6及び図7を参照すればよく分かるように、流入口p10より若干大径の薄肉円板状の弁体部31と、該弁体部31より大径であって前記弁本体10(の下部ポート部材15)の支柱16に(回転が阻止された状態で)上下動可能に支持される逆立円錐台状の基体部32とで構成されている。この開閉弁30は、弁体部31の下面(流入口p10に当接する面)が露出するように当該弁体部31が基体部32の下面側に一体に成形(例えば、二色成形(ダブルインジェクション成形))されて作製されている。弁体部31は、H-NBR、EPDM、FKM等の弾性の高いゴム材を使用して作製されることが好ましいが、この材料のみには限定されない。また、弁体部31と基体部32とは、ねじ止め、かしめ等の固定手法により連結されても良い。
The on-off
前記基体部32は、弁体20の外径と略同径とされ、その外周に、前記弁本体10(の下部ポート部材15)の支柱16が摺動自在に嵌合される平面視半円形の凹部からなる嵌合部33が設けられるとともに、当該基体部32の上面の外周部分には、前記弁体20の底部に設けられた凸部24に対接せしめられる、周方向で滑らかな傾斜面を持つ側面視略山型状の凸部34が突設されている。前記嵌合部33は、前記支柱16と同様、所定角度間隔をあけて複数個(図示例では、90度の等角度間隔をあけて4個)設けられている。また、前記凸部34は、前記凸部24と同様、中心線(回転軸線)Oに対して反対側に2個(言い換えれば、180度の角度間隔をあけて)設けられるとともに、平面視で前記凸部24と同一円周上に配在されている。弁本体10(の下部ポート部材15)の各支柱16が開閉弁30(の基体部32)の各嵌合部33に嵌挿されることで、当該開閉弁30が弁体20の下方で(すなわち、前記弁室11の下側大径部分で)弁本体10(の下部ポート部材15)に対して上下動可能となっており、それにより、当該開閉弁30の下面側に設けられた弁体部31が流入口p10(の上端部分)に接離するようになっている。
The
また、図示例では、弁体20の天井部20A(の上面)と弁本体10の基体部材12の天井部12A(の下面)との間(言い換えれば、弁体20の天井部20Aの上面における弁軸26の周り)に、流路切換時(弁体20回転時)における弁本体10に対する弁体20の摺動抵抗を低減すべく、テフロン(登録商標)等から作製された滑り用の円環状のシート部材23が介装されている。
Further, in the illustrated example, between the
かかる構成の流路切換弁1では、モータの駆動によって弁体20を回転させることにより、弁体20が弁室11(の上側小径部分)の内周側を回転摺動して弁本体10の流出口p1、p2の開閉又は切換を行うようになっている。具体的には、弁本体10に形成された各流出口p1、p2が(弁体20の各連通口21、22を介して)弁室11に連通する開−開モードと、各流出口p1、p2が(弁体20により)閉じられる閉−閉モードと、流出口p1が(弁体20の連通口22を介して)弁室11に連通し、流出口p2が(弁体20により)閉じられる開−閉モードと、流出口p1が(弁体20により)閉じられ、流出口p2が(弁体20の連通口21を介して)弁室11に連通する閉−開モードの、4つの開閉モードが選択的にとられるようになっている。
In the flow
ここで、上記構成とされた流路切換弁1においては、開−開モード、開−閉モード、閉−開モードの3つのモードでは、弁体20の底部に設けられた凸部24と開閉弁30に設けられた凸部34とが対接しておらず(つまり、周方向で離間しており)、流入口p10(流入ポート#10)を流れる流体の圧力(流体圧)によって、開閉弁30が(支柱16に案内されながら)弁本体10(の下部ポート部材15の流入口p10)に対して持ち上げられる。具体的には、前記弁体20の凸部24の下端が開閉弁30(の基体部32)の上面と衝接し、前記開閉弁30の凸部34の上端が弁体20の底面に衝接するまで、上昇せしめられる。そのため、弁本体10に形成された流入口p10は、弁室11における開閉弁30の外側の空間(詳細には、弁室11の下側大径部分における上側小径部分より拡幅した部分)、開閉弁30と弁体20との間隙(詳細には、開閉弁30の凸部34と弁体20の凸部24との間隙)、弁体20の下端開口を介して、弁室11に連通している(図2に示される状態)。
Here, in the flow
一方で、上記3つの開閉モードから弁体20を回転して、閉−閉モードがとられるときには、その回転(回転角)に応じて、弁体20の底部に設けられた凸部24と開閉弁30に設けられた凸部34とが対接せしめられ、前記した流体圧に抗して、開閉弁30が(支柱16に案内されながら)弁本体10(の下部ポート部材15の流入口p10)に対して押し下げられる。そのため、開閉弁30の下面側に露出する弁体部31が、弁本体10の流入口p10に押し付けられ、当該流入口p10が閉じられる(図3に示される状態)。
On the other hand, when the
このように、本実施形態の流路切換弁1では、弁室11における弁体20の下方に、弁体20の回転(回転角)に応じて流入口p10に対して上下動して該流入口p10を開閉する開閉弁30が設けられているので、流路切換に要するトルクを増加させることなく、弁体20と弁本体10との間の流体漏れ(弁漏れ)を確実に防止して、様々な開閉モード(特に、弁室11の側部に設けられた流出口p1、p2を全て閉塞するモード)を実現することができる。
Thus, in the flow
また、前記開閉弁30は、流入口p10に対して回転が阻止された状態で上下動するようにされているので、当該流入口p10を精緻に開閉でき、弁体20と弁本体10との間の流体漏れ(弁漏れ)をより確実に防止できる。
Further, since the on-off
なお、弁体20に形成された連通口、弁本体10に形成された流出口の数や配置構成は、当該流路切換弁1の適用箇所等に応じて、適宜に変更できることは言うまでも無い。
In addition, it cannot be overemphasized that the number and arrangement | positioning structure of the communicating port formed in the
1 流路切換弁
10 弁本体
11 弁室
12 基体部材
13 嵌挿穴
15 下部ポート部材
16 支柱
20 弁体
21、22 連通口
23 シート部材
24 弁体側凸部
26 弁軸
30 開閉弁
31 弁体部
32 基体部
33 嵌合部
34 開閉弁側凸部
p1、p2 流出口
p10 流入口
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記弁室内に回転自在に配在されるとともに、側部に少なくとも一つの連通口が設けられた円筒状の弁体と、
前記弁体を回転させるための回転駆動部と、を備え、
前記回転駆動部によって前記弁室内で前記弁体を回転させることにより、前記弁本体の前記流出口の開閉又は切換を行うようにされた流路切換弁であって、
前記弁体の下方に、前記弁体の回転に応じて前記流入口に対して上下動して該流入口を開閉する開閉弁が設けられていることを特徴とする流路切換弁。 A valve body comprising a valve chamber formed of a cylindrical cavity, an inflow opening opened at the bottom of the valve chamber, and at least one outflow opening opened at a side of the valve chamber;
A cylindrical valve body that is rotatably disposed in the valve chamber and has at least one communication port on a side portion thereof;
A rotation drive unit for rotating the valve body,
A flow path switching valve adapted to open and close or switch the outlet of the valve body by rotating the valve body in the valve chamber by the rotation drive unit;
A flow path switching valve, wherein an opening / closing valve is provided below the valve body to move up and down relative to the inlet according to the rotation of the valve body to open and close the inlet.
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