JP2017172668A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化、コストアップ等を招くことなく、耐久性に優れた流路切換弁を提供する。【解決手段】弁体２０が、弁室１１内に回転自在に配在された弁体ホルダ３０に設けられた収容部３５に該弁体ホルダ３０に対して上下動可能に配在され、その弁体ホルダ３０を弁室１１内で回転させることにより、弁体ホルダ３０の収容部３５に配在された弁体２０を弁室１１内で移動させるとともに、該弁体２０を弁本体１０に設けられた複数の入出口（流入口、流出口ｐ１、流出口ｐ２）に選択的に対接せしめて流路を切り換える。【選択図】図２

Description

本発明は、流路切換弁に係り、例えば弁体が設けられた弁体ホルダを弁室内で回転あるいは揺動させて当該弁体を弁室内で移動させることにより流路を切り換える流路切換弁に関する。

流体の流路を多方向に切り換える流路切換弁の一例として、弁軸の延長線上に位置する共通開口、前記弁軸の軸線（回転軸線）を挟んで両側に位置する第一開口及び第二開口が形成された弁本体と、前記弁軸の先端部に形成された嵌合部が挿入される貫通孔（嵌合孔）、前記弁軸の延長線上に位置する共通弁孔、前記弁軸の軸線を挟んで直角に位置する第一弁孔及び第二弁孔とが形成され、前記弁本体内に収納される弁ボール（ボール状の弁体）とを備え、前記共通弁孔、第一弁孔、第二弁孔が前記弁ボール内で互いにＬ字型流路を形成しているロータリー形のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３０４９９号公報

ところで、前記した如くの従来の流路切換弁（三方切換弁）では、通常、弁体（弁ボール）を支持するとともに流体漏れ（弁漏れ）を防ぐために、弁体と弁本体との間にシートリング（円環状のシート部材）が介装されており、前記弁体はシートリングに押し付けられた状態で回転摺動することにより、流路を切り換えるようになっている。

そのため、弁体とシートリングとの摩擦によって弁体の駆動トルク（つまり、流路切換に要するトルク）が大きくなり、大型化、コストアップ等を招くといった問題や、弁体やシートリングの摩耗による耐久劣化によって流体漏れ（弁漏れ）が発生するといった問題があった。

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、大型化、コストアップ等を招くことなく、耐久性に優れ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、本発明に係る流路切換弁は、流体が導入導出される弁室及び該弁室に開口せしめられた複数の入出口を有する弁本体と、前記弁室内に回転自在あるいは揺動自在に配在された弁体ホルダと、前記複数の入出口を開閉すべく、前記弁体ホルダに設けられた収容部に該弁体ホルダに対して移動可能に配在された弁体と、前記弁体ホルダを回転あるいは揺動させるための駆動機構と、を備え、前記駆動機構で前記弁体ホルダを前記弁室内で回転あるいは揺動させることにより、前記弁体ホルダの前記収容部に配在された前記弁体を前記弁室内で移動させるとともに、該弁体を前記複数の入出口に選択的に対接せしめて流路を切り換えるようにされていることを特徴としている。

より具体的な態様では、流体が導入導出される弁室を画成する筒状の胴部と該胴部の上端開口及び下端開口を気密的に封止する上蓋部及び下蓋部とを有し、前記弁室に、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に形成された少なくとも１つの入出口を含む複数の入出口が開口せしめられた弁本体と、前記弁室内に回転自在あるいは揺動自在に配在された弁体ホルダと、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に形成された少なくとも１つの入出口を開閉すべく、前記弁体ホルダに設けられた収容部に該弁体ホルダに対して上下動可能に配在された弁体と、前記弁体ホルダを回転あるいは揺動させるための駆動機構と、を備え、前記駆動機構で前記弁体ホルダを前記弁室内で回転あるいは揺動させることにより、前記弁体ホルダの前記収容部に配在された前記弁体を前記弁室内で移動させるとともに、該弁体を前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に形成された少なくとも１つの入出口に選択的に対接せしめて流路を切り換えるようにされていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記弁体がボールからなり、前記弁体ホルダの前記収容部に転動可能に配在される。

別の好ましい態様では、前記弁体は、前記弁体ホルダの前記収容部に周方向及び径方向に遊びをもって配在される。

別の好ましい態様では、前記収容部は、両端が開口した筒状体もしくは筒状空所で構成される。

別の好ましい態様では、前記弁体ホルダの上面及び／又は下面に、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に当接せしめられる凸部が設けられる。

別の好ましい態様では、前記弁体ホルダの外周に、前記胴部に当接せしめられるガイドリブが設けられる。

別の好ましい態様では、前記弁体ホルダにおける前記収容部の外側に、前記複数の入出口間を連通する連通空間が設けられる。

別の好ましい態様では、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に複数の入出口が設けられるとともに、該複数の入出口は、平面視で異なる位置、かつ、前記弁体ホルダの回転軸線を中心とした同一円周上に配在される。

別の好ましい態様では、前記少なくとも１つの入出口が設けられた前記上蓋部及び／又は前記下蓋部とは反対側の前記上蓋部及び／又は前記下蓋部において前記少なくとも１つの入出口に対向する位置に、前記弁体が前記入出口に対向せしめられたときに前記弁体を前記入出口側に押し付ける突起が設けられる。

更に好ましい態様では、前記突起は、前記入出口のうち前記弁室に流体を導入する流入口に対向する位置のみに設けられる。

別の好ましい態様では、前記駆動機構は、前記弁体ホルダの外周に設けられた従動ギアと、前記弁体ホルダの外側に配在された弁軸に設けられた駆動ギアとを含んで構成される。

別の好ましい態様では、前記弁体ホルダには、該弁体ホルダの外径より小径の回転軸部が設けられており、前記駆動機構は、前記回転軸部の外周に設けられた従動ギアと、前記回転軸部の外側に配在された弁軸に設けられた駆動ギアとを含んで構成される。

本発明によれば、弁体が、弁室内に回転自在あるいは揺動自在に配在された弁体ホルダに設けられた収容部に該弁体ホルダに対して移動可能に配在され、その弁体ホルダを弁室内で回転あるいは揺動させることにより、弁体ホルダの収容部に配在された弁体を弁室内で移動させるとともに、該弁体を弁本体に設けられた複数の入出口に選択的に対接せしめて流路を切り換えるようになっている。そのため、流路切換中に弁体が弁本体側に押し付けられなくなっているので、例えば、弁体をシートリング（弁本体側）に押し付けた状態で回転摺動させることにより流路を切り換える従来の流路切換弁と比べて、弁体と弁本体との摩擦を小さくでき、弁体の駆動トルク（つまり、流路切換に要するトルク）を可及的に低減できるとともに、流体漏れ（弁漏れ）を効果的に防止することができる。

また、前記弁体がボールからなり、前記弁体ホルダの前記収容部に転動可能に配在されているので、流路切換時の弁体と弁本体との摩擦を更に小さくでき、弁体の駆動トルク（つまり、流路切換に要するトルク）を更に低減できるとともに、流体漏れ（弁漏れ）をより効果的に防止することができる。

また、前記弁体は、前記弁体ホルダの前記収容部に周方向及び径方向に遊びをもって配在されているので、弁本体に設けられた複数の入出口を確実に閉塞できるといった効果もある。

さらに、前記弁本体における上蓋部及び／又は下蓋部に、前記弁体が前記入出口（特に、前記入出口のうち前記弁室に流体を導入する流入口）に対向せしめられたときに前記弁体を前記入出口側に押し付ける突起が設けられているので、弁本体に設けられた複数の入出口をより確実に閉塞することができ、そのシール性を更に高められるといった効果も得られる。

本発明に係る流路切換弁の第１実施形態を示す図であり、（Ａ）は斜め上方から視た外観斜視図、（Ｂ）は斜め下方から視た外観斜視図。 図１（Ａ）に示される流路切換弁の上蓋部を取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図。 （Ａ）は、図１（Ａ）に示される流路切換弁の上蓋部及び弁体ホルダを取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図、（Ｂ）は、弁体ホルダを斜め下方から視た斜視図、（Ｃ）は、上蓋部を斜め下方から視た斜視図。 第１実施形態の流路切換弁の第１連通状態（全閉状態）（回転角度：０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図。 第１実施形態の流路切換弁の第２連通状態（閉−開状態）（回転角度：１２０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。 第１実施形態の流路切換弁の第３連通状態（全開状態）（回転角度：１８０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図。 第１実施形態の流路切換弁の第４連通状態（開−閉状態）（回転角度：２４０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。 本発明に係る流路切換弁の第２実施形態における上蓋部を斜め下方から視た斜視図。 第２実施形態の流路切換弁の第１連通状態（全閉状態）（回転角度：０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図。 第２実施形態の流路切換弁の第２連通状態（閉−開状態）（回転角度：１２０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。 第２実施形態の流路切換弁の第３連通状態（全開状態）（回転角度：１８０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図。 第２実施形態の流路切換弁の第４連通状態（開−閉状態）（回転角度：２４０度）を示す図であり、（Ａ）は上蓋部を取り外した状態の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。 本発明に係る流路切換弁の第３実施形態の、上蓋部を取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図。 図１３に示される流路切換弁の弁本体を示す斜視図。 第３実施形態の流路切換弁の、上蓋部を取り外した状態の平面図であり、（Ａ）は第１連通状態（開−閉状態）（回転角度：０度）、（Ｂ）は第２連通状態（全開状態）（回転角度：４５度）、（Ｃ）は第３連通状態（閉−開状態）（回転角度：９０度）を示す図。 本発明に係る流路切換弁の第４実施形態の、上蓋部を取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図。 図１６に示される流路切換弁の弁本体を示す斜視図。 第４実施形態の流路切換弁の、上蓋部を取り外した状態の平面図であり、（Ａ）は第１連通状態（開−閉状態）（回転角度：０度）、（Ｂ）は第２連通状態（全開状態）（回転角度：４５度）、（Ｃ）は第３連通状態（閉−開状態）（回転角度：９０度）を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

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等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。

また、各図において、弁体ホルダ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。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る流路切換弁の第１実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は斜め上方から視た外観斜視図、図１（Ｂ）は斜め下方から視た外観斜視図である。また、図２は、図１（Ａ）に示される流路切換弁の上蓋部を取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図であり、図３（Ａ）は、図１（Ａ）に示される流路切換弁の上蓋部及び弁体ホルダを取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図、図３（Ｂ）は、弁体ホルダを斜め下方から視た斜視図、図３（Ｃ）は、上蓋部を斜め下方から視た斜視図である。

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を有する樹脂製の弁本体１０と、弁室１１内に回転自在に配在された弁体ホルダ３０と、弁体ホルダ３０内に保持された弁体２０と、弁体ホルダ３０を回転させるべく、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、モータの回転力を弁体ホルダ３０に伝達する弁軸４０と、を備えている。弁体ホルダ３０の回転軸線は、弁軸４０の中心線（回転軸線）と平行とされている。

前記弁本体１０は、前記弁体ホルダ３０が収納される平面視円形の弁室１１を画成するとともに、その弁室１１の外側（左後方部分）に弁軸４０（の下端部４１）を回動自在に支持する軸受け部１１Ａが設けられた短筒状の胴部１２を有し、その胴部１２の下端開口を気密的に封止するように、略円板状の下蓋部１５が一体的に形成されている。また、胴部１２の上端開口を気密的に封止するように、略円板状部材からなる上蓋部１６が、ねじ締結、超音波溶着等により密封接合されるとともに、その上蓋部１６（の軸受け部１１Ａに対応する部分）には、弁軸４０（の中間胴部４２）が回転摺動自在に挿通される円筒状の嵌挿部１６Ａが一体的に形成されている。

前記下蓋部１５の上面（弁室１１側の面）は、滑らかな平坦面とされており、その下蓋部１５には、前記弁室１１に開口する流入口ｐ１０と２つの流出口ｐ１、ｐ２とが設けられている。ここでは、各入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）は、同径とされ、弁本体１０（の弁室１１）の中心線Ｏ（弁体ホルダ３０の回転軸線と同軸）を中心とした同一円周上に等角度間隔（つまり、１２０度間隔）をあけて配在されている（図４〜図７も併せて参照）。また、各入出口（における弁室１１側）周りには、当該入出口に対して弁体（ボール）２０を調芯する、円錐台面からなるテーパ面が設けられている。

前記下蓋部１５の下面における後部には、流入口ｐ１０に連通する管継手からなる流入ポート＃１０が後向きに接続され、その左部には、流出口ｐ１に連通する管継手からなる流出ポート＃１が左向きに接続され、その右部には、流出口ｐ２に連通する管継手からなる流出ポート＃２が右向きに接続されている。

また、本実施形態では、図３（Ｃ）とともに図４〜図７を参照すればよく分かるように、上蓋部１６の下面（弁室１１側の面）における、流入口ｐ１０に対向する位置（言い換えれば、流入口ｐ１０と平面視同一位置）に、弁体２０が流入口ｐ１０に対向せしめられたときに当該弁体２０を流入口ｐ１０側に押し付けるべく、周方向に滑らかな傾斜面を持つ側面視略山型の突起１７が突設されている。

前記弁体ホルダ３０は、例えば合成樹脂製とされ、前記胴部１２（により画成される弁室１１）より若干小径かつ上下方向で厚みのあるリング部３１を有し、そのリング部３１に内接するようにして、弁体２０を収容するための収容部３５が設けられている。前記収容部３５は、両端（上端及び下端）が開口した断面円形（リング部３１より小径かつ弁体２０より若干大径）の筒状体で構成されており、リング部３１内で中心線Ｏから偏心した位置に設けられるとともに、前記した各入出口と同一円周上に配在されている。また、リング部３１（の内周）と収容部３５（の外周）とは、略径方向に延びる複数（図示例では、２個）の支持腕３６を介して接続されており、リング部３１と収容部３５との間の空間（言い換えれば、弁体ホルダ３０における収容部３５の外側の空間）は、前記入出口間を連通する連通空間とされている（後で詳述）。

前記リング部３１の外周には、弁体ホルダ３０を回転させるための駆動機構の一部を構成する従動ギア３２が形成されている。また、図３（Ｂ）を参照すればよく分かるように、そのリング部３１の外周下端には、弁室１１における弁体ホルダ３０（のリング部３１）の位置を規制する、言い換えれば、弁室１１内での弁体ホルダ３０の回転をガイドすべく、前記弁本体１０の胴部１２に当接（摺接）せしめられるガイドリブ３３が外向きに突設されている。なお、ここでは、ガイドリブ３３が、リング部３１の外周下端に円環状に（つまり、全周に）設けられているが、例えば、リング部３１の外周に部分的に設けてもよいことは勿論である。

また、前記リング部３１の下面には、当該リング部３１の下面を弁本体１０の下蓋部１５から離間させて（浮かせて）流路を切り換える際（弁体ホルダ３０を回転させる際）の摺動抵抗を低減すべく、下蓋部１５に当接（摺接）せしめられる凸部３４が下向きに突設されている。なお、ここでは、前記凸部３４が、等角度間隔（１２０度間隔）をあけて３個設けられているが、その形状や配置構成等は、適宜に変更できることは勿論である。

前記弁体ホルダ３０の収容部３５に収容される弁体２０は、例えば合成樹脂製とされたボールで構成されている。前記弁体２０は、前記各入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）より大径かつ前記収容部３５の内径より若干小径とされており、前記収容部３５内に、周方向及び径方向に若干の遊びをもって（言い換えれば、径方向及び周方向に若干の移動可能に）上下動可能、かつ、転動（転がり）可能に配在されている。また、当該弁体（ボール）２０の外径は、前記弁体ホルダ３０の（上下方向の）厚みより大きくされており、弁体２０の上下部分が弁体ホルダ３０（の上下端面）から突出するようになっている。

前記弁軸４０は、前記弁体ホルダ３０の外側（左後方部分）に垂設されている。前記弁軸４０は、上側から、モータ（の出力軸）に連結するセレーション軸部（上端部）４３、前記上蓋部１６の嵌挿部１６Ａに挿通される中間胴部４２、前記胴部１２の軸受け部１１Ａに設けられた軸受け室１１Ｂ（図３（Ａ）参照）に収容される下端部４１を有し、その下端部４１の外周には、駆動ギア４４が形成されている。軸受け部１１Ａの軸受け室１１Ｂは弁室１１に開口せしめられており、弁軸４０の下端部４１は、駆動ギア４４の一部を弁室１１側に突出させるようにして軸受け室１１Ｂに回転自在に収容され、軸受け室１１Ｂから弁室１１に突出した駆動ギア４４は、弁体ホルダ３０（のリング部３１）の従動ギア３２と係合（歯合）せしめられている。よって、モータを回転駆動すると、そのモータの回転力が、弁軸４０及び弁軸４０の駆動ギア４４と弁体ホルダ３０の従動ギア３２とで構成される係合機構を介して弁体ホルダ３０に伝達されて、当該弁体ホルダ３０が回転せしめられる。すなわち、ここでは、モータ、弁軸４０、弁軸４０の駆動ギア４４と弁体ホルダ３０の従動ギア３２とで構成される係合機構によって、弁体ホルダ３０を回転させるための駆動機構が構成されている。

かかる構成の流路切換弁１では、モータ等で構成される駆動機構によって弁体ホルダ３０が弁室１１内で回転されると、その弁体ホルダ３０とともにその収容部３５に設けられた弁体（ボール）２０が弁室１１内で移動され、その弁体２０が弁本体１０に設けられた流入口ｐ１０、流出口ｐ１、及び流出口ｐ２に選択的（択一的）に対接せしめられて、流路が切り換えられる。

具体的には、図４に示される回転位置（弁体ホルダ３０の回転角度が０度の位置であって、弁体２０が弁室１１の後方側に位置せしめられる位置）では、弁体２０が流入口ｐ１０上に位置するとともに、弁本体１０の上蓋部１６（における流入口ｐ１０に対向する位置）に設けられた突起１７によって弁体２０が流入口ｐ１０側に押し付けられ、弁体２０の一部が流入口ｐ１０に嵌り込んで当該流入口ｐ１０が閉塞されている（第１連通（全閉）状態）。

図４に示される回転位置（第１連通状態）から、弁体ホルダ３０を回転させ始める（図示例では、上から視て、弁軸４０を時計回りに回転させ、弁体ホルダ３０を反時計回りに回転させる）と、弁体ホルダ３０の収容部３５が周方向に移動（回転）し、これに伴って流入口ｐ１０に嵌り込んでいた弁体（ボール）２０は、流入口ｐ１０周りに形成されたテーパ面及び上蓋部１６の突起１７に設けられた傾斜面に誘導されながら流入口ｐ１０から転がり出て、当該流入口ｐ１０が開かれる。弁体ホルダ３０をさらに回転させると、それに伴って弁体（ボール）２０は弁本体１０の下蓋部１５上を転がりながら周方向に移動（回転）し、弁体ホルダ３０が１２０度回転すると、図５に示される如くに、弁体２０は流出口ｐ１上に位置せしめられる。このとき、流出口ｐ１（流出ポート＃１）内は弁室１１内より低圧となっているので、その圧力差によって弁体２０が流出口ｐ１側に押し付けられ（吸い付けられ）、弁体２０の一部が流出口ｐ１に嵌り込んで当該流出口ｐ１が閉塞される。そのため、流入口ｐ１０から弁室１１に流入した流体は、（弁体ホルダ３０のリング部３１と収容部３５との間の連通空間を通って）流出口ｐ２から流出する（第２連通（閉−開）状態）。

図５に示される回転位置（第２連通状態）から、弁体ホルダ３０をさらに６０度、つまり、図４に示される回転位置（第１連通状態）から１８０度回転させると、前記と同様にして弁体（ボール）２０が周方向に移動（回転）し、図６に示される如くに、弁体２０は流出口ｐ１と流出口ｐ２との間に位置せしめられる。このときは、流出口ｐ１と流出口ｐ２の双方が開かれており、流入口ｐ１０と流出口ｐ１と流出口ｐ２とは連通する。そのため、流入口ｐ１０から弁室１１に流入した流体は、（弁体ホルダ３０のリング部３１と収容部３５との間の連通空間を通って）流出口ｐ１及び流出口ｐ２から流出する（第３連通（全開）状態）。

図６に示される回転位置（第３連通状態）から、弁体ホルダ３０をさらに６０度、つまり、図４に示される回転位置（第１連通状態）から２４０度回転させると、前記と同様にして弁体（ボール）２０が周方向に移動（回転）し、図７に示される如くに、弁体２０は流出口ｐ２上に位置せしめられる。このときも、流出口ｐ２（流出ポート＃２）内は弁室１１内より低圧となっているので、その圧力差によって弁体２０が流出口ｐ２側に押し付けられ、弁体２０の一部が流出口ｐ２に嵌り込んで当該流出口ｐ２が閉塞される。そのため、流入口ｐ１０から弁室１１に流入した流体は、（弁体ホルダ３０のリング部３１と収容部３５との間の連通空間を通って）流出口ｐ１から流出する（第４連通（開−閉）状態）。

このように、本実施形態の流路切換弁１では、弁体２０が、弁室１１内に回転自在に配在された弁体ホルダ３０に設けられた収容部３５に該弁体ホルダ３０に対して上下動可能に配在され、その弁体ホルダ３０を弁室１１内で回転させることにより、弁体ホルダ３０の収容部３５に配在された弁体２０を弁室１１内で移動させるとともに、該弁体２０を弁本体１０に設けられた複数の入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）に選択的に対接せしめて流路を切り換えるようになっている。そのため、流路切換中に弁体２０が弁本体１０側に押し付けられなくなっているので、例えば、弁体をシートリング（弁本体側）に押し付けた状態で回転摺動させることにより流路を切り換える従来の流路切換弁と比べて、弁体２０と弁本体１０との摩擦を小さくでき、弁体２０の駆動トルク（つまり、流路切換に要するトルク）を可及的に低減できるとともに、流体漏れ（弁漏れ）を効果的に防止することができる。

また、前記弁体２０がボールからなり、前記弁体ホルダ３０の前記収容部３５に転動（転がり）可能に配在されているので、流路切換時の弁体２０と弁本体１０との摩擦を更に小さくでき、弁体２０の駆動トルク（つまり、流路切換に要するトルク）を更に低減できるとともに、流体漏れ（弁漏れ）をより効果的に防止することができる。

また、前記弁体２０は、前記弁体ホルダ３０の前記収容部３５に周方向及び径方向に遊びをもって配在（遊嵌）されているので、弁本体１０に設けられた複数の入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）を確実に閉塞できるといった効果もある。

さらに、前記弁本体１０における上蓋部１６に、前記弁体２０が前記入出口（特に、前記入出口のうち前記弁室１１に流体を導入する流入口ｐ１０）に対向せしめられたときに前記弁体２０を前記入出口側に押し付ける（ただし、流路切換中は当該弁体２０を前記入出口側に押し付けない）突起１７が設けられているので、弁本体１０に設けられた複数の入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）をより確実に閉塞することができ、そのシール性を更に高められるといった効果も得られる。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明に係る流路切換弁の第２実施形態における上蓋部を斜め下方から視た斜視図である。

本第２実施形態の流路切換弁２は、上記第１実施形態における流路切換弁１に対し、基本的に、弁本体１０の上蓋部１６の構成が相違している。したがって、第１実施形態と同様の機能を有する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し、以下では、前記した相違点のみについて詳細に説明する。

本実施形態の流路切換弁２では、弁本体１０の上蓋部１６の下面（弁室１１側の面）における、各入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）に対向する位置に、弁体２０が各入出口に対向せしめられたときに当該弁体２０を各入出口側に押し付けるべく、周方向に滑らかな傾斜面を持つ側面視略山型の突起１７が合計で３個突設されている。図示例では、３個の突起１７は、周方向で隣接する傾斜面同士が連接するように形成されている。

かかる構成の流路切換弁２において、図９に示される回転位置（第１連通（全閉）状態）では、前記した第１実施形態と同様、弁本体１０の上蓋部１６（における流入口ｐ１０に対向する位置）に設けられた突起１７によって弁体２０が流入口ｐ１０側に押し付けられ、弁体２０の一部が流入口ｐ１０に嵌り込んで当該流入口ｐ１０が閉塞される。

一方で、図１０に示される回転位置（第２連通（閉−開）状態）や図１２に示される回転位置（第４連通（開−閉）状態）では、流出口ｐ１（流出ポート＃１）又は流出口ｐ２（流出ポート＃２）と弁室１１との圧力差によって弁体２０が流出口ｐ１側又は流出口ｐ２側に押し付けられるとともに、弁本体１０の上蓋部１６（における流出口ｐ１又は流出口ｐ２に対向する位置）に設けられた突起１７によっても弁体２０が流出口ｐ１側又は流出口ｐ２側に押し付けられ、弁体２０の一部が流出口ｐ１又は流出口ｐ２に嵌り込んで当該流出口ｐ１又は流出口ｐ２が閉塞されることになる。

そのため、上記した第１実施形態と比べて、各回転位置において各入出口（流入口ｐ１０、流出口ｐ１、流出口ｐ２）を確実に閉塞でき、流体漏れ（弁漏れ）がより確実に阻止される。

なお、図１１に示される回転位置（第３連通（全開）状態）では、弁体２０は、流出口ｐ１と流出口ｐ２との間に位置せしめられるとともに、当該弁体２０（の上端部分）は、上蓋部１６における流出口ｐ１、ｐ２に対向する位置に設けられた隣接する突起１７、１７同士の間に位置せしめられることになる。

＜第３実施形態＞
図１３は、本発明に係る流路切換弁の第３実施形態の、上蓋部を取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図であり、図１４は、図１３に示される流路切換弁の弁本体を示す斜視図である。

なお、上記第１実施形態と同様の機能を有する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し、以下では、上記第１実施形態における流路切換弁１との相違点のみについて詳細に説明する。

本実施形態の流路切換弁３は、基本的に、弁室１１を有する樹脂製の弁本体１０と、弁室１１内に回転自在に配在された弁体ホルダ３０と、弁体ホルダ３０内に保持された弁体２０と、弁体ホルダ３０を回転（揺動）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、モータの回転力を弁体ホルダ３０に伝達する弁軸４０と、を備えている。弁体ホルダ３０の回転軸線は、弁軸４０の中心線（回転軸線）と平行とされている。

前記弁本体１０は、前記弁体ホルダ３０が収納される平面視扇形（図示例では、中心角が略２７０度の扇形）の弁室１１を画成するとともに、その弁室１１の外側（後方部分）に弁軸４０（の下端部４１）を回動自在に支持する軸受け部１１Ａが設けられた短筒状の胴部１２を有し、その胴部１２の下端開口を気密的に封止するように下蓋部１５が一体的に形成されている。また、胴部１２の上端開口を気密的に封止するように、弁軸４０（の中間胴部４２）が回転摺動自在に挿通される円筒状の嵌挿部が設けられた上蓋部（不図示）が密封接合されている。

前記下蓋部１５の上面（弁室１１側の面）は、滑らかな平坦面とされており、その下蓋部１５には、前記弁室１１に開口する２つの流出口ｐ１、ｐ２が横並びで設けられている。ここでは、各入出口（流出口ｐ１、流出口ｐ２）は、同径とされ、弁本体１０（の弁室１１）の中心線Ｏ（弁体ホルダ３０の回転軸線と同軸）を中心とした同一円周上に（略９０度の角度間隔をあけて）配在されている（図１５も併せて参照）。また、流出口ｐ１及び流出口ｐ２（における弁室１１側）周りには、当該流出口に対して弁体（ボール）２０を調芯する、円錐台面からなるテーパ面が設けられている。

前記下蓋部１５の下面における左後部には、流出口ｐ１に連通する管継手からなる流出ポート＃１が接続され、その右後部には、流出口ｐ２に連通する管継手からなる流出ポート＃２が接続されている。

また、本実施形態では、前記胴部１２（における流出ポート＃２の上側、言い換えれば、流出ポート＃２と平面視同一位置）に、流出口ｐ１、ｐ２と略同径の流入口ｐ１０が設けられるとともに、その胴部１２の外周に、前記流入口ｐ１０に連通する管継手からなる流入ポート＃１０が接続されている。この流出ポートｐ１０は、その一部が弁室１１内に収納される弁体ホルダ３０より上側に位置するように配置され、前記弁室１１と常時連通せしめられている。

さらに、前記胴部１２（の前部）には、弁体ホルダ３０に設けられた回転軸部３８を回動自在に支持する円弧面を持つ回転軸受け部１３が内側に向けて突設されている。

なお、本実施形態では、上蓋部の下面（弁室１１側の面）における突起（弁体２０を入出口側に押し付ける突起）は、有ってもよいし、省略してもよい。

前記弁体ホルダ３０は、例えば合成樹脂製とされ、前記胴部１２（により画成される弁室１１）より若干小径かつ上下方向で厚みのある平面視略半円形の扇状部３７と当該扇状部３７より小径の平面視略半円形の回転軸部３８とで形成されており、その中央付近に、弁体２０を収容するための収容部３５が設けられている。前記収容部３５は、両端（上端及び下端）が開口した断面円形（弁体２０より若干大径）の筒状空所で構成されており、弁室１１内で中心線Ｏから偏心した位置に設けられるとともに、前記した２つの流出口ｐ１、ｐ２と同一円周上に配在されている。また、前記扇状部３７の外周には、弁体ホルダ３０を回転させるための駆動機構の一部を構成する従動ギア３２が形成されている。

前記弁体ホルダ３０の収容部３５に収容される弁体２０は、例えば合成樹脂製とされたボールで構成されている。前記弁体２０は、前記各入出口（流出口ｐ１、流出口ｐ２）より大径かつ前記収容部３５の内径より若干小径とされるとともに、ここでは、当該弁体（ボール）２０の外径は、前記弁体ホルダ３０の（上下方向の）厚みより若干小さくされている。

また、前記弁軸４０は、前記弁体ホルダ３０の外側（後方部分）に垂設されている。本実施形態では、モータを回転駆動すると、そのモータの回転力が、弁軸４０及び弁軸４０の駆動ギア４４と弁体ホルダ３０（の扇状部３７）の従動ギア３２とで構成される係合機構を介して弁体ホルダ３０に伝達されて、当該弁体ホルダ３０が（弁本体１０の回転軸受け部１３に支持される回転軸部３８を回転中心として）回転せしめられる。

かかる構成の流路切換弁３においても、上記第１及び第２実施形態の流路切換弁１、２と同様、モータ等からなる駆動機構によって弁体ホルダ３０が弁室１１内で回転（揺動）されると、その弁体ホルダ３０とともにその収容部３５に設けられた弁体（ボール）２０が弁室１１内で移動され、その弁体２０が弁本体１０に設けられた流出口ｐ１及び流出口ｐ２に選択的（択一的）に対接せしめられて、流路が切り換えられる。

具体的には、図１５（Ａ）に示される回転位置（弁体ホルダ３０の回転角度が０度の位置であって、弁体２０が弁室１１の右後方側に位置せしめられる位置）では、弁体２０が流出口ｐ２上に位置するとともに、流出口ｐ２（流出ポート＃２）内は弁室１１内より低圧となっているので、その圧力差によって弁体２０が流出口ｐ２側に押し付けられ（吸い付けられ）、弁体２０の一部が流出口ｐ２に嵌り込んで当該流出口ｐ２が閉塞されている。そのため、（弁本体１０の胴部１２に設けられた）流入口ｐ１０から弁室１１に流入した流体は、（弁体ホルダ３０の周囲を通って）流出口ｐ１から流出する（第１連通（開−閉）状態）。

図１５（Ａ）に示される回転位置（第１連通状態）から、弁体ホルダ３０を回転（回転軸部３８を回転中心として回転）させ始める（図示例では、上から視て、弁軸４０を時計回りに回転させ、弁体ホルダ３０を反時計回りに回転させる）と、弁体ホルダ３０の収容部３５が周方向に移動（回転）し、これに伴って流出口ｐ２に嵌り込んでいた弁体（ボール）２０は、流出口ｐ２周りに形成されたテーパ面に誘導されながら流出口ｐ２から転がり出て、当該流出口ｐ２が開かれる。弁体ホルダ３０をさらに回転させると、それに伴って弁体（ボール）２０は弁本体１０の下蓋部１５上を転がりながら周方向に移動（回転）し、弁体ホルダ３０が４５度回転すると、図１５（Ｂ）に示される如くに、弁体２０は流出口ｐ２と流出口ｐ１との間に位置せしめられる。このときは、流出口ｐ１と流出口ｐ２の双方が開かれており、流入口ｐ１０と流出口ｐ１と流出口ｐ２とは連通する。そのため、流入口ｐ１０から弁室１１に流入した流体は、（弁体ホルダ３０の周囲を通って）流出口ｐ１及び流出口ｐ２から流出する（第２連通（全開）状態）。

図１５（Ｂ）に示される回転位置（第２連通状態）から、弁体ホルダ３０をさらに４５度、つまり、図１５（Ａ）に示される回転位置（第１連通状態）から９０度回転させると、前記と同様にして弁体（ボール）２０が周方向に移動（回転）し、図１５（Ｃ）に示される如くに、弁体２０は流出口ｐ１上に位置せしめられる。このときも、流出口ｐ１（流出ポート＃１）内は弁室１１内より低圧となっているので、その圧力差によって弁体２０が流出口ｐ１側に押し付けられ、弁体２０の一部が流出口ｐ１に嵌り込んで当該流出口ｐ１が閉塞される。そのため、流入口ｐ１０から弁室１１に流入した流体は、（弁体ホルダ３０の周囲を通って）流出口ｐ２から流出する（第３連通（閉−開）状態）。

＜第４実施形態＞
図１６は、本発明に係る流路切換弁の第４実施形態の、上蓋部を取り外した状態を斜め上方から視た分解斜視図であり、図１７は、図１６に示される流路切換弁の弁本体を示す斜視図である。

本第４実施形態の流路切換弁４は、上記第３実施形態における流路切換弁３に対し、基本的に、駆動機構を構成する弁軸等の位置が相違している。したがって、第３実施形態と同様の機能を有する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し、以下では、前記した相違点のみについて詳細に説明する。

本第４実施形態の流路切換弁４では、弁軸４０（の下端部）を回動自在に支持する軸受け部１１Ａが短円筒状の胴部１２の中心線Ｏ付近に設けられるとともに、弁体ホルダ３０の（扇状部３７に代えて）回転軸部３８（の外周）に、弁体ホルダ３０を回転させるための駆動機構の一部を構成する従動ギア３２が形成されており、弁軸４０の下端部４１（の外周）に設けられた駆動ギア４４は、回転軸部３８の従動ギア３２と係合（歯合）する。

本実施形態では、モータを回転駆動すると、上記第３実施形態と同様、そのモータの回転力が、弁軸４０及び弁軸４０の駆動ギア４４と弁体ホルダ３０（の回転軸部３８）の従動ギア３２とで構成される係合機構を介して弁体ホルダ３０に伝達されて、当該弁体ホルダ３０が回転（揺動）せしめられる。これにより、弁体ホルダ３０とともにその収容部３５に設けられた弁体（ボール）２０が弁室１１内で移動され、その弁体２０が弁本体１０に設けられた流出口ｐ１及び流出口ｐ２に選択的（択一的）に対接せしめられて、流路が順次切り換えられるので（図１８（Ａ）〜（Ｃ）参照）、上記第３実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、上記第１〜第４実施形態では、弁体ホルダ３０を回転あるいは揺動させるための駆動機構として、駆動ギアと従動ギアとからなるギア式のものを採用しているが、例えば駆動アームと従動アームとからなるアーム式のものを利用してもよいことは勿論である。

また、上記第１〜第４実施形態では、弁体により選択的に開閉される各入出口（流入口及び流出口）が、弁本体の下蓋部のみに設けられているが、例えば弁本体の上蓋部に設けてもよいことは当然である。

また、上記第１〜第４実施形態では、ボールからなる弁体を使用して各入出口を開閉するようにしているが、弁体ホルダの収容部に収容される弁体は、ボールあるいはボール状の弁体でなくてもよい（例えば、筒状又は柱状の弁体としてもよい）。さらに、弁体ホルダにより保持される弁体は、１個だけではなく、複数個としてもよいことは言うまでも無い。

１ 流路切換弁（第１実施形態）
２ 流路切換弁（第２実施形態）
３ 流路切換弁（第３実施形態）
４ 流路切換弁（第４実施形態）
１０ 弁本体
１１ 弁室
１２ 胴部
１５ 下蓋部
１６ 上蓋部
１７ 突起
２０ 弁体
３０ 弁体ホルダ
３１ リング部
３２ 従動ギア
３３ ガイドリブ
３４ 凸部
３５ 収容部
３７ 扇状部
３８ 回転軸部
４０ 弁軸
４４ 駆動ギア
ｐ１、ｐ２ 流出口（入出口）
ｐ１０ 流入口（入出口）

Claims (13)

1. 流体が導入導出される弁室及び該弁室に開口せしめられた複数の入出口を有する弁本体と、前記弁室内に回転自在あるいは揺動自在に配在された弁体ホルダと、前記複数の入出口を開閉すべく、前記弁体ホルダに設けられた収容部に該弁体ホルダに対して移動可能に配在された弁体と、前記弁体ホルダを回転あるいは揺動させるための駆動機構と、を備え、
   前記駆動機構で前記弁体ホルダを前記弁室内で回転あるいは揺動させることにより、前記弁体ホルダの前記収容部に配在された前記弁体を前記弁室内で移動させるとともに、該弁体を前記複数の入出口に選択的に対接せしめて流路を切り換えるようにされていることを特徴とする流路切換弁。
2. 流体が導入導出される弁室を画成する筒状の胴部と該胴部の上端開口及び下端開口を気密的に封止する上蓋部及び下蓋部とを有し、前記弁室に、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に形成された少なくとも１つの入出口を含む複数の入出口が開口せしめられた弁本体と、前記弁室内に回転自在あるいは揺動自在に配在された弁体ホルダと、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に形成された少なくとも１つの入出口を開閉すべく、前記弁体ホルダに設けられた収容部に該弁体ホルダに対して上下動可能に配在された弁体と、前記弁体ホルダを回転あるいは揺動させるための駆動機構と、を備え、
   前記駆動機構で前記弁体ホルダを前記弁室内で回転あるいは揺動させることにより、前記弁体ホルダの前記収容部に配在された前記弁体を前記弁室内で移動させるとともに、該弁体を前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に形成された少なくとも１つの入出口に選択的に対接せしめて流路を切り換えるようにされていることを特徴とする流路切換弁。
3. 前記弁体がボールからなり、前記弁体ホルダの前記収容部に転動可能に配在されていることを特徴とする請求項２に記載の流路切換弁。
4. 前記弁体は、前記弁体ホルダの前記収容部に周方向及び径方向に遊びをもって配在されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の流路切換弁。
5. 前記収容部は、両端が開口した筒状体もしくは筒状空所で構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の流路切換弁。
6. 前記弁体ホルダの上面及び／又は下面に、前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に当接せしめられる凸部が設けられていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の流路切換弁。
7. 前記弁体ホルダの外周に、前記胴部に当接せしめられるガイドリブが設けられていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の流路切換弁。
8. 前記弁体ホルダにおける前記収容部の外側に、前記複数の入出口間を連通する連通空間が設けられていることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の流路切換弁。
9. 前記上蓋部及び／又は前記下蓋部に複数の入出口が設けられるとともに、該複数の入出口は、平面視で異なる位置、かつ、前記弁体ホルダの回転軸線を中心とした同一円周上に配在されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の流路切換弁。
10. 前記少なくとも１つの入出口が設けられた前記上蓋部及び／又は前記下蓋部とは反対側の前記上蓋部及び／又は前記下蓋部において前記少なくとも１つの入出口に対向する位置に、前記弁体が前記入出口に対向せしめられたときに前記弁体を前記入出口側に押し付ける突起が設けられていることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の流路切換弁。
11. 前記突起は、前記入出口のうち前記弁室に流体を導入する流入口に対向する位置のみに設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の流路切換弁。
12. 前記駆動機構は、前記弁体ホルダの外周に設けられた従動ギアと、前記弁体ホルダの外側に配在された弁軸に設けられた駆動ギアとを含んで構成されていることを特徴とする請求項２から１１のいずれか一項に記載の流路切換弁。
13. 前記弁体ホルダには、該弁体ホルダの外径より小径の回転軸部が設けられており、
    前記駆動機構は、前記回転軸部の外周に設けられた従動ギアと、前記回転軸部の外側に配在された弁軸に設けられた駆動ギアとを含んで構成されていることを特徴とする請求項２から１１のいずれか一項に記載の流路切換弁。

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