JP2021127782A - バルブ装置及びバルブ装置の組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップの増大を抑制可能なバルブ装置を提供する。
【解決手段】バルブ装置１は、円筒状の内周壁１２を有するハウジング１０と、内周壁１２において空間１１と連通する流体導入路２０と、内周壁１２において空間１１と連通する流体排出路３０と、流体導入路２０と流体排出路３０とを連通させる連通路４５を有すると共に、ハウジング１０の内周壁１２の内半径に応じた所定の第１内半径で形成された大半径部４１、第２内半径で形成された小半径部４２、及び大半径部４１と小半径部４２とをつなぐように形成された中間部４３を有する弁体４０と、弁体４０を空間１１内で回転させる弁体回転機構と、空間１１内において回転する弁体４０と当接可能なシール部材６０と、ハウジング１０に形成された貫通孔を貫通して空間１１に挿入されたシャフト７０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の流通を制御可能なバルブ装置と、当該バルブ装置の組み立て方法に関する。

従来、様々な装置で流体が利用されている。このような流体の流通を制御すべく装置内には各種のバルブが備えられている。この種のバルブとして、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１には、複数の動作モードを伴うマルチポート・マルチモードバルブが開示されている。このマルチポート・マルチモードバルブは、少なくとも第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート、第５ポートを有し、第４ポートと第５ポートとを連通状態とした場合において、第１ポート及び第２ポートの一方を第３ポートに連通させることができるように構成されている。また、マルチポート・マルチモードバルブは、ハウジング内にアクチュエータにより回転可能なステムシェルが設けられ、当該ステムシェルと上記ポートとの間をシールするために、ポートシールが利用される。

特表２０１８−５３６１２８号公報

特許文献１に記載の技術のようなポートシールを用いてシールをする場合には、ポートシールをステムシェルに押し当てることによりシール性が確保される。このようなポートシールの組み付けにあってはポートシールをハウジングに押圧しながら行われるが、押圧し易くするために例えばハウジングとポートとを分割する構成をとることがある。係る場合、ガスケットや締結固定する部材（締結ねじ）等が用いられることから部品点数が増加し、コストアップの要因となる。

そこで、コストアップの増大を抑制可能なバルブ装置、及びこのようなバルブ装置の組み立て方法が求められる。

本発明に係るバルブ装置の特徴構成は、内部に円柱状の空間が形成される円筒状の内周壁を有するハウジングと、前記ハウジングに形成され、前記内周壁において前記空間と連通する流体導入路と、前記ハウジングに形成され、前記内周壁において前記空間と連通する流体排出路と、前記流体導入路と前記流体排出路とを連通させる連通路を内部に有すると共に、前記空間に収容された状態で前記空間の軸心に沿って見たときに、前記ハウジングの内周壁の内半径に応じた所定の第１内半径で形成された大半径部、前記第１内半径よりも小さい第２内半径で形成された小半径部、及び前記第１内半径以下であって前記第２内半径以上の内半径で前記大半径部と前記小半径部とをつなぐように形成された中間部を有する弁体と、前記軸心を回転軸心とし、前記弁体を前記空間内で回転させる弁体回転機構と、前記内周壁に設けられ、前記空間内において回転する前記弁体と当接可能なシール部材と、前記シール部材と前記弁体の内半径とに応じて、前記回転軸心に対してずれた状態で前記空間に収容された前記弁体の軸心を、前記回転軸心に一致させるように前記ハウジングに形成された貫通孔を貫通して前記空間に挿入されたシャフトと、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、弁体の軸心が回転軸心に対してずれた状態で、弁体を空間に収容した後、シャフトを挿入するので、弁体をハウジングに組み付ける際にシール部材を圧縮せず（押圧せず）に組み付けることが可能となる。また、このような構成でシール部材を組み付けることで、ハウジングと流体導入路及び流体排出路の夫々とを分割して構成することがないので、シール部材を組み付けるために部品点数が増大することを防止できる。したがって、コストアップの増大を抑制することが可能となる。

また、前記弁体は、前記空間に前記弁体が収容された状態における前記貫通孔が形成された側に、前記貫通孔から離間するにつれて次第に内径が小さくなり、前記シャフトの進入を案内する案内部と、前記案内部に連通し、所定の第１内径で形成された第１内径部と、前記第１内径部に連通し、前記第１内径よりも小さい第２内径で形成された第２内径部とを有する弁体側貫通孔が前記弁体の軸心と同軸心に設けられ、前記シャフトは、前記第１内径に応じた第１外径で形成された第１外径部と、前記第１外径部と連結し、前記第２内径に応じた第２外径で形成された第２外径部とを有し、前記第２外径部の軸方向長さが、前記第１内径部の軸方向長さと前記第２内径部の軸方向長さとの和よりも長く構成されていると好適である。

このような構成とすれば、第１外径部が第１内径部に進入する前に、弁体の軸心とシャフトの回転軸心との位置ずれを所定の範囲内に収め、更にシャフトの弁体側貫通孔への進入に伴い、弁体の軸心を回転軸心に一致させることが可能となる。

また、前記弁体を前記弁体の軸心に沿って見た場合における、前記弁体の外縁部に対する前記小半径部の外縁部及び前記中間部の外縁部が占める範囲が１８０度であると好適である。

このような構成とすれば、弁体の摺動抵抗を低減できる。また、少なくとも大半径部と中間部との境界部分である、互いに対向する２点でシール性を向上することが可能となる。

また、前記大半径部に対する前記小半径部の縮径量が、前記シャフトにより前記弁体の軸心が前記回転軸心に一致された状態において前記大半径部が前記シール部材に当接した状態における前記シール部材のつぶれ量以上であると好適である。

このような構成とすれば、大半径部が確実にシール部材を押圧することが可能となる一方、小半径部はシール部材を押圧しない。したがって、大半径部のシール性を向上させることが可能となると共に、小半径部におけるシール部材の摩耗を抑制することができる。

また、前記空間の径方向及び前記シール部材の径方向の双方に平行な方向に沿って、前記シール部材を見た場合に、前記シール部材は、前記空間の軸心に対して傾斜した状態で設けられていると好適である。

このような構成とすれば、シール部材のハウジングへの組み付けを容易に行うことができる。また、寸法管理（公差管理）が楽になり、弁体の縮径量を小さくできる。更には、ハウジングにおいてシール部材が当接する面（シール面）とシール部材とを空間の軸心に対して傾斜させることで、シール部材を圧縮することなく組み付けることが可能となる。また、ハウジングの内周壁と弁体との間にシール部材が挟まれる状態となるので、弁体のがたつきの発生を防止できる。

また、本発明に係るバルブ装置の組み立て方法の特徴構成は、平面視において、ベースハウジングの内周壁の内半径に応じた所定の第１内半径で形成された大半径部、前記第１内半径よりも小さい第２内半径で形成された小半径部、及び前記第１内半径以下であって前記第２内半径以上の内半径で前記大半径部と前記小半径部とをつなぐように形成された中間部を有する弁体を前記ベースハウジングの内部に形成された円柱状の空間に載置する弁体載置ステップと、前記空間の軸心と前記弁体の軸心とが互いに一致しない状態で、前記空間の内周壁と前記弁体との間にシール部材を嵌め込むシール部材嵌め込みステップと、前記ベースハウジングに、締結部材を用いて前記ベースハウジングの開口部分を閉じる蓋ハウジングを締結固定する締結固定ステップと、前記蓋ハウジングに形成された貫通孔を貫通し、前記弁体における前記貫通孔側に設けられた前記貫通孔から離間するにつれて次第に内径が小さくなる案内部に案内されながら前記弁体の軸心と前記空間の軸心とを一致させるように前記弁体の軸心に沿って設けられた弁体側貫通孔にシャフトを挿入する挿入ステップと、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、上述したバルブ装置を容易に組み立てることが可能となる。

バルブ装置の分解斜視図である。 図１におけるバルブ装置のII−II線の矢視断面図である。 図２におけるバルブ装置のIII−III線の矢視断面図である。 ハウジングにおけるシール部材の装着面を示す図である。 シャフトの挿入途中の状態を示す図である。 弁体が回転した場合のシール部材の状態を示す図である。 ポート位置を変更した場合の例を示す図である。 ポート数を変更した場合の例を示す図である。 ポート数を変更した場合の例を示す図である。

本発明に係るバルブ装置は、流体の流通状態を切り換え可能に構成される。以下、本実施形態のバルブ装置１について説明する。

図１はバルブ装置１の展開図である。図２にはバルブ装置１の組み立て後の図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図が示される。図３にはバルブ装置１の図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図が示される。図１−図３に示されるように、バルブ装置１は、ハウジング１０、流体導入路２０、流体排出路３０、弁体４０、弁体回転機構５０、シール部材６０、シャフト７０を備えて構成される。

ここで、理解を容易にするために、本実施形態では、特に断りがない限り、「上」は図３に示す状態でバルブ装置１の鉛直方向（垂直方向）に沿った矢印Ｕの方向を意味し、「下」は図３に示す状態でバルブ装置１の鉛直方向（垂直方向）に沿った矢印Ｄの方向を意味するものとする。

ハウジング１０は内部に円柱状の空間１１が形成される円筒状の内周壁１２を有する。本実施形態ではハウジング１０は、ベースハウジング１０Ａ及び蓋ハウジング１０Ｂからなり、樹脂を用いて形成される。このため、内周壁１２による円柱状の空間１１はベースハウジング１０Ａに形成される。ベースハウジング１０Ａの内周壁１２には開口部分１４及び開口部分１５が設けられるが、本実施形態では開口部分１４及び開口部分１５以外の部分による空間１１は、空間１１の軸心Ｘを中心とした均一の内径で形成される。空間１１は、このような内周壁１２と底面１３とで囲まれる。したがって、空間１１は、椀形状の壁に囲まれて構成される。ベースハウジング１０Ａは、底面１３に対向する部分が開口しており、蓋ハウジング１０Ｂは、この開口している部分（開口部分１６）を閉じるように設けられる。蓋ハウジング１０Ｂには、後述するシャフト７０が貫通される貫通孔１９が形成される。

流体導入路２０は、ハウジング１０に一体的に形成され、内周壁１２の開口部分１４において円柱状の空間１１と連通する。流体導入路２０は、バルブ装置１により流量が制御される流体の、バルブ装置１への導入路となる。本実施形態ではベースハウジング１０Ａの内周壁１２に開口部分１４が設けられ、この開口部分１４を介して流体導入路２０が空間１１と連通する。本実施形態では、ベースハウジング１０Ａには、２つの流体導入路２０が設けられる。なお、以下では２つの流体導入路２０の夫々を区別する場合には、第１流体導入路２１と第２流体導入路２２として説明する。

流体排出路３０は、ハウジング１０に一体的に形成され、内周壁１２の開口部分１５において円柱状の空間１１と連通する。流体排出路３０は、バルブ装置１により流量が制御される流体の、バルブ装置１からの排出路となる。本実施形態ではベースハウジング１０Ａの内周壁１２に、上述した開口部分１４とは異なる別の開口部分１５が設けられ、この開口部分１５を介して流体排出路３０が空間１１と連通する。本実施形態では、ベースハウジング１０Ａには、２つの流体排出路３０が設けられる。なお、以下では２つの流体排出路３０の夫々を区別する場合には、第１流体排出路３１と第２流体排出路３２として説明する。

ここで、特に限定されるものではないが、本実施形態では開口部分１４及び開口部分１５は、夫々同じ内径の円形状に形成される。

弁体４０は、本実施形態では、図１、図３に示されるように、球状体の上側及び下側が弁体４０の軸心Ｙに直交する面でカットされた形状で構成されるが、特にカットせずに構成することも可能である。また、本実施形態では、弁体４０はハウジング１０と同様に樹脂を用いて形成され、上述したハウジング１０の円柱状の空間１１に収容される。

弁体４０は、図２に示されるように、平面視（軸心Ｙに沿う方向視）が単一の内半径からなる円弧を有するのではなく（真円ではなく）、複数の内半径からなる曲線や直線を有して構成される。具体的には、弁体４０は、大半径部４１、小半径部４２、中間部４３を有する。

大半径部４１は、弁体４０が空間１１に収容された状態で空間１１の軸心Ｘに沿って見たときに、ハウジング１０の内周壁１２の内半径に応じた所定の第１内半径で形成される。「弁体４０が空間１１に収容された状態で空間１１の軸心Ｘに沿って見たとき」とは、空間１１に収容された状態における弁体４０の平面視にあたる。上述したように、ハウジング１０の内周壁１２は、開口部分１４及び開口部分１５以外の部分は、軸心Ｘを中心とした均一の内径からなる。大半径部４１は、軸心Ｘを回転軸として弁体４０が回転した際に内周壁１２に接しないように、内周壁１２の内半径よりも小さい内半径である第１内半径で形成される。詳細は後述するが、バルブ装置１の作動時には、弁体４０は軸心Ｘを回転軸心として回転される。特に限定されるものではないが、内周壁１２の内半径と第１内半径との差異は、弁体４０が軸心Ｘを回転軸心として回転した際に内周壁１２に接しないように（摺動抵抗が生じないように）少なくとも隙間が形成される程度で良い。

本実施形態では、大半径部４１は図２に示されるように、弁体４０の平面視における、１８０度の範囲に亘って設けられる。本実施形態では、大半径部４１は、弁体４０の平面視において、後述する弁体４０の内部に設けられる２つの連通路４５のうちの一方を含むように形成される。このため、大半径部４１は、３つの部分に区分けして設けられる。したがって、大半径部４１は、連通路４５の位置に応じて周方向の位置が設定される。

小半径部４２は、第１内半径よりも小さい第２内半径で形成される。第１内半径とは大半径部４１の内半径である。したがって、小半径部４２は、図２に示されるように大半径部４１よりも小さい内半径を有して構成される。上述したように、大半径部４１は、弁体４０が軸心Ｘを回転軸心として回転した際に内周壁１２に接しないように、内周壁１２との間で隙間が形成される。小半径部４２と内周壁１２との間には、大半径部４１と内周壁１２との間の隙間よりも径方向長さが長い隙間が形成される。

本実施形態では、小半径部４２は図２に示されるように、弁体４０の平面視において、後述する中間部４３と小半径部４２とが１８０度の範囲となるように設けられる。本実施形態では、小半径部４２は、弁体４０の平面視において、後述する弁体４０の内部に設けられる２つの連通路４５のうちの他方を含むように形成される。このため、小半径部４２は、３つの部分に区分けして設けられる。したがって、小半径部４２は、連通路４５の位置に応じて周方向の位置が設定される。

中間部４３は、第１内半径以下であって第２内半径以上の内半径で大半径部４１と小半径部４２とをつなぐように形成される。「第１内半径以下であって第２内半径以上の内半径」とは、中間部４３の内半径が、大半径部４１の第１内半径と小半径部４２の第２内半径との間の内半径で形成されることを言う。ここで、大半径部４１の第１内半径と小半径部４２の第２内半径との間の内半径とは、単一の内半径でなく、大半径部４１の第１内半径と小半径部４２の第２内半径との範囲内で長さが変化する内半径である。中間部４３は、平面視が滑らかな弧状で形成しても良い。すなわち、中間部４３は、内半径が滑らかに除変される（徐々に変化する）ように構成しても良い。また、平面視で鋭角である鋭角部分を有するように形成しても良い。

また、「大半径部４１と小半径部４２とをつなぐように形成され」とは、弁体４０の平面視において大半径部４１と小半径部４２とに亘って設けられることを意味する。本実施形態では、図２に示されるように大半径部４１と小半径部４２とが互いに近接する位置が２箇所ある。したがって、中間部４３は、夫々の大半径部４１と小半径部４２とをつなぐように２箇所に設けられる。

本実施形態では、小半径部４２及び中間部４３は、弁体４０を弁体４０の軸心Ｙに沿って見た場合における、弁体４０の外縁部に対する小半径部４２の外縁部及び中間部４３の外縁部が占める範囲が１８０度で構成される。したがって、弁体４０を弁体４０の軸心Ｙに沿って見た場合に、軸心Ｙに対する大半径部４１の外縁部が占める角度と、軸心Ｙに対する小半径部４２の外縁部及び中間部４３の外縁部が占める角度とが互いに等しくなるように構成される。

弁体４０は、流体導入路２０と流体排出路３０とを連通させる連通路４５を内部に有する。本実施形態では、図２に示されるように、大半径部４１において開口する開口部分４４が弁体４０の周方向に沿って２箇所に設けられる。また、これらの開口部分４４は、図３に示されるように、空間１１に収容された状態の弁体４０における側面に設けられる。この２つの開口部分４４に連通するように、連通路４５が設けられる。

また、本実施形態では、小半径部４２においても開口部分４４が弁体４０の周方向に沿って２箇所に設けられる。また、これらの開口部分４４も、空間１１に収容された状態の弁体４０における側面に設けられる。この２つの開口部分４４に連通するように、連通路４５が設けられる。したがって、弁体４０には、２つの連通路４５が設けられる。なお、以下では２つの連通路４５の夫々を区別する場合には、大半径部４１に設けられた連通路４５を第１連通路４６として、小半径部４２に設けられた連通路４５を第２連通路４７として説明する。

第１連通路４６及び第２連通路４７は夫々、弁体４０を径方向に沿って貫通している。第１連通路４６と第２連通路４７とは連通していない。本実施形態では、弁体４０の回転を制御することにより、第１連通路４６を介して第１流体導入路２１と第１流体排出路３１とを連通させると共に、第２連通路４７を介して第２流体導入路２２と第２流体排出路３２とを連通させる第１連通状態（図２の状態）と、第１連通路４６を介して第１流体導入路２１と第２流体排出路３２とを連通させると共に、第２連通路４７を介して第２流体導入路２２と第１流体排出路３１とを連通させる第２連通状態（図６の状態）とに切り換え可能に構成される。もちろん、これら以外の状態に切り換え可能に構成することも可能である。

なお、図２の第１連通状態にあっては、３つのシール部材６０のうち、第１流体導入路２１に設けられるシール部材６０（後述する第１シール部６１）だけが弁体４０の大半径部４１に押圧されて押しつぶされているが、第２流体導入路２２と第１流体排出路３１に設けられたシール部材６０（第１シール部６１）は弁体４０の小半径部４２と対向しているため押しつぶされていない。そのため、第１連通状態で第１連通路４６を介して第１流体導入路２１と第１流体排出路３１との間に流体を流通させたときには、当該流体は第２流体導入路２２に設けられたシール部材６０から第２流体導入路２２と第１流体排出路３１とに漏出するので、第１連通状態で流体を流通させることは好ましくない。第１連通状態における弁体４０の大半径部４１と小半径部４２との位置は、後述するバルブ装置１の組み立て時に効果的な位置である。

ただし、第１連通状態から弁体４０を、軸心Ｙを回転軸として１８０度回転させると、３つのシール部材６０のうち、第２流体導入路２２に設けられるシール部材６０（後述する第１シール部６１）及び第２流体排出路３２に設けられるシール部材６０（後述する第１シール部６１）を、弁体４０の大半径部４１で押圧して押しつぶすことが可能である。この状態では、第２連通路４７を介して第１流体導入路２１と第１流体排出路３１との間に流体を流通させることができると同時に、第１連通路４６を介して第２流体導入路２２と第２流体排出路３２との間に流体を流通させることができる。

図６の第２連通状態にあっては、３つのシール部材６０のうち、第１流体導入路２１に設けられるシール部材６０（後述する第１シール部６１）及び第２流体排出路３２に設けられるシール部材６０（後述する第１シール部６１）が弁体４０の大半径部４１に押圧されて押しつぶされている。これにより、第２連通状態では、第１連通路４６を介して第１流体導入路２１と第２流体排出路３２との間に流体を流通させることができると同時に、第２連通路４７を介して第２流体導入路２２と第１流体排出路３１との間に流体を流通させることができる。

図３に示されるように、弁体４０は、弁体４０の軸心Ｙと同軸心に弁体側貫通孔４９が設けられる。本実施形態では、弁体側貫通孔４９は、案内部８１、第１内径部８２、第２内径部８３、第３内径部８４を有する。

案内部８１は、空間１１に弁体４０が収容された状態における貫通孔１９が形成された側に、貫通孔１９から離間するにつれて次第に内径が小さくなるように形成され、シャフト７０の進入を案内する。空間１１に弁体４０が収容された状態における貫通孔１９が形成された側とは、空間１１に弁体４０が収容された状態における蓋ハウジング１０Ｂ側である。このため、案内部８１は、蓋ハウジング１０Ｂ側の内径が蓋ハウジング１０Ｂから離間する側の内径よりも広く形成され、図３に示される断面においてテーパー状に形成される。これにより、蓋ハウジング１０Ｂ側から挿入されたシャフト７０の進入を案内することが可能となる。

第１内径部８２は、案内部８１と連通し、所定の第１内径で形成される。すなわち、第１内径部８２は案内部８１における蓋ハウジング１０Ｂから離間する側の端部と連続して設けられる。本実施形態では、第１内径部８２の内径である第１内径は、案内部８１における蓋ハウジング１０Ｂから離間する側の端部の内径と同じ内径で設けられる。

第２内径部８３は、第１内径部８２に連通し、第１内径よりも小さい第２内径で形成される。すなわち、第２内径部８３は第２内径部８３における案内部８１から離間する側の端部と連続して設けられる。更に、第２内径部８３の内径である第２内径は、第１内径部８２の第１内径よりも小さい内径で設けられる。本実施形態では、図３に示されるように、第１内径部８２と第２内径部８３とは、互いの内周面が弁体４０の軸心方向に対して交差する交差面８５により接続される。

第３内径部８４は、第２内径部８３に連通し、第３内径で形成される。ここで、ハウジング１０の底面１３には、開口部分１６側に向かって突出する突出部１７が形成される。第３内径は、弁体４０が空間１１に収容された際に、突出部１７が、第３内径部８４の内周面から離間した状態で収容されるように設定される。すなわち、突出部１７は第３内径部８４の内周面に対して隙間を有する状態で覆われる。本実施形態では、図３に示されるように、第２内径部８３と第３内径部８４とは、互いの内周面が弁体４０の軸心方向に対して交差する交差面８６により接続される。

空間１１の上側は、シャフト７０が貫通された蓋ハウジング１０Ｂにより液密的に閉じられる。本実施形態では、シャフト７０の先端側は突出部１７の径方向中央部に設けられた穴部１８に挿入され、基端側はシール部材９２を介して蓋ハウジング１０Ｂに支持される。また、蓋ハウジング１０Ｂは、ベースハウジング１０Ａに対して締結部材９３により締結固定される。

弁体回転機構５０は、軸心Ｘを回転軸心Ｚとし、シャフト７０を介して弁体４０を円柱状の空間１１内で回転させる。弁体回転機構５０はモータを有して構成され、上位システムからの指示に応じてシャフト７０を回転させる。この指示に応じて、弁体４０が回転し、弁体４０が上述した第１連通状態と第２連通状態とに切り換えられる。

シール部材６０は、内周壁１２に設けられ、空間１１内において回転する弁体４０と当接可能に設けられる。本実施形態では、シール部材６０は弾性部材を用いて形成された第１シール部（例えばＯリング）６１と、樹脂を用いて形成される第２シール部（例えば樹脂リング）６２とから構成される。図３に示されるように、シール部材６０は、第２シール部６２に第１シール部６１が組み付けられ、第２シール部６２が空間１１の軸心Ｘ側に位置するように内周壁１２と弁体４０との間に設けられる。したがって、弁体４０は、シール部材６０の第２シール部６２に対して摺動するように回転する。本実施形態では、図２に示されるように第１流体導入路２１の開口部分１４、第２流体導入路２２の開口部分１４、及び第２流体排出路３２の開口部分１５にシール部材６０が設けられ、第１流体排出路３１の開口部分１５にはシール部材６０は設けられない。

また、本実施形態では、空間１１の径方向及びシール部材６０の径方向の双方に平行な方向に沿って、シール部材６０を見た場合に、シール部材６０は、空間１１の軸心Ｘに対して傾斜した状態で設けられている。空間１１の径方向及びシール部材６０の径方向の双方に平行な方向に沿って、シール部材６０を見た場合とは、シール部材６０を当該シール部材６０の軸方向に沿って見た場合ではなく、例えば図３に示されるようにシール部材６０を当該シール部材６０の軸方向に直交する方向から見た場合である。係る場合、図３に示されるように、シール部材６０は、当該シール部材６０の軸方向端面と軸心Ｘとが互いに平行でない状態で設けられる。本実施形態では、軸心Ｘとシール部材６０との間隔が、蓋ハウジング１０Ｂ側程広く、底面１３側程狭くなるように設けられる。例えば、空間１１の軸心Ｘに対する傾きは、１０度程度とすると好適である。もちろん、５度から２０度程度で設定することも可能であるし、１０度から１５度程度で設定することも可能である。

また、本実施形態では、シール部材６０を適切な位置に配置できるように、内周壁１２におけるシール部材６０が設けられる部位に図４に示されるようなシール部材保持機構６５が設けられる。シール部材保持機構６５は、上述したように空間１１の軸心Ｘに対してシール部材６０を傾斜した状態で維持する受面６６を有し、受面６６における底面１３側は図４に示されるように円弧状部６７に形成されている。円弧状部６７は正面視が半円状であって、円弧状部６７の上側は直線状部６８が形成されている。円弧状部６７と直線状部６８とは、受面６６に対して所定の長さ（図４における紙面奥側方向への奥行き）を有している。すなわち、受面６６は、内周壁１２に対して凹んだ状態で構成されており、円弧状部６７と直線状部６８とは内周壁１２から受面６６に至る上述した所定の長さで形成されている。この所定の長さは、シール部材６０の軸方向長さに応じて設定すると好適である。ここで、円弧状部６７の内半径中心は、開口部分１４,１５の軸心と一致すると良い。これにより、シール部材６０を開口部分１４,１５と同軸心上に容易に配置することが可能となる。したがって、組み付け性を向上することができる。なお、図４にあっては、開口部分１４のみを示しているが、シール部材６０が設けられる開口部分１５についてもシール部材保持機構６５が設けられる。

シャフト７０は、シール部材６０と弁体４０の内半径とに応じて、回転軸心Ｚに対してずれた状態で空間１１に収容された弁体４０の軸心Ｙを、回転軸心Ｚに一致させるようハウジング１０に形成された貫通孔１９を貫通して空間１１に挿入される。ここで、上述したように弁体４０は第１内半径で形成された大半径部４１と第２内半径で形成された小半径部４２とを有する。このため、弁体４０の内半径は一様ではない。このような弁体４０と内周壁１２との間にシール部材６０が設けられることから、ベースハウジング１０Ａの空間１１に弁体４０が載置され、且つ、シャフト７０が挿入される前は、空間１１の軸心Ｘと弁体４０の軸心Ｙとは互いに一致しない状態となる。そこで、シャフト７０は、これらの軸心Ｘと軸心Ｙとを弁体回転機構５０による回転軸心Ｚに一致させるように、蓋ハウジング１０Ｂに設けられた貫通孔１９を介して弁体４０に設けられた弁体側貫通孔４９に挿入される。これにより、空間１１の軸心Ｘと弁体４０の軸心Ｙとを回転軸心Ｚに一致させることが可能となる。

図５は、シャフト７０をハウジング１０に挿入している途中の状態を示す側方断面図である。本実施形態では、シャフト７０は、第１外径部７１と第２外径部７２と接続部７３とを有する。第１外径部７１は、第１内径部８２の第１内径に応じた第１外径で形成される。第１内径に応じた第１外径とは、少なくとも第１外径部７１が第１内径部８２に貫通が可能な外径である。具体的には、第１外径部７１の外径は、第１内径部８２に第１外径部７１が貫通挿入された状態において第１内径部８２との間にわずかな隙間ができる「すきまばめ」となる外径とすると良い。

第２外径部７２は、第２内径部８３の第２内径に応じた第２外径で形成される。第２内径に応じた第２外径とは、第２外径部７２が第２内径部８３に貫通が可能な外径である。上述したように弁体４０の軸心Ｙと空間１１の軸心Ｘとはシャフト７０が挿入される前にあっては互いにずれているが、軸心Ｘと軸心Ｙとが互いにずれている状態であっても、第２外径部７２が第２内径部８３に貫通できるように、第２外径は第２内径に対して隙間が大きくなるように設定すると良い。

なお、シャフト７０の回転に応じて弁体４０が回転するように、シャフト７０の外周面（本実施形態では第１外径部７１の外周面）に切欠部７４（図１を参照）を設け、この切欠部７４が弁体４０の弁体側貫通孔４９の内周面（本実施形態では第１内径部８２の内周面）に嵌合するように構成すると良い。このため、弁体４０の第１内径部８２に、切欠部７４と嵌合する受け部（図示しない）を設けると良い。なお、切欠部７４は、シャフト７０の外周面に、シャフト７０の回転軸心Ｚと平行な面を有するように切り欠いて設けると良い。

接続部７３は、第１外径部７１と第２外径部７２との間に設けられる。接続部７３の外径は、第１外径部７１側から第２外径部７２側に近づくにつれて次第に小さくなるように構成される。具体的には、接続部７３の第１外径部７１側の端部は、第１外径部７１の外径で構成され、接続部７３の第２外径部７２側の端部は、第２外径部７２の外径で構成される。特に、接続部７３における第１外径部７１側は、図５に示されるように、回転軸心Ｚに直交する方向視が、テーパー状に形成される。このテーパー状の部分が案内部８１に当接しながらシャフト７０が進入することで、弁体４０の軸心Ｙが空間１１の軸心Ｘ及びシャフト７０の回転軸心Ｚと一致することが可能となる。

また、本実施形態では、第２外径部７２の軸方向長さＳが、第１内径部８２の軸方向長さＴと第２内径部８３の軸方向長さＵとの和よりも長く構成されている。すなわち、以下の（１）式が成立するように構成される。
Ｓ＞Ｔ＋Ｕ ・・・（１）

これにより、第１外径部７１が第１内径部８２に進入する前に、第２外径部７２が底面１３から突出する突出部１７の穴部１８に挿入されることで、まずは、蓋ハウジング１０Ｂの貫通孔１９と穴部１８とによりシャフト７０の回転軸心Ｚを軸心Ｘに一致するようにシャフト７０の位置を定め、更にシャフト７０の弁体側貫通孔４９への進入に伴い、シャフト７０と弁体４０とが互いに当接する部位において接続部７３が案内部８１を押圧して第１外径部７１を第１内径部８２に進入させることで、弁体４０の軸心Ｙを回転軸心Ｚ（軸心Ｘ）に一致させることが可能となる。

この時、弁体４０は、大半径部４１に対する小半径部４２の縮径量が、シャフト７０により弁体４０の軸心Ｙが回転軸心Ｚに一致された状態において大半径部４１がシール部材６０に当接した状態におけるシール部材６０のつぶれ量以上であると好適である。大半径部４１に対する小半径部４２の縮径量とは、大半径部４１の第１内半径と小半径部４２の第２内半径との差である。上述したように、シール部材６０は、弁体４０の軸心Ｙと空間１１の軸心Ｘとが互いに一致した際に押しつぶされる。この時、シール部材６０の第１シール部６１が第２シール部６２よりも押しつぶされ、この第１シール部６１の押しつぶされる量が「つぶれ量」に相当し、大半径部４１の第１内半径と小半径部４２の第２内半径との差を、この「つぶれ量」以上とすることで、大半径部４１により確実に第１シール部６１を押しつぶすことが可能となる一方、小半径部４２はシール部材６０（第１シール部６１）を押圧しない。したがって、大半径部４１のシール部材６０によるシール性を高めることが可能となると共に、小半径部４２におけるシール部材６０の摩耗を抑制することができる。

次に、バルブ装置１の組み立て方法について説明する。まず、初めに、ベースハウジング１０Ａの内部に形成された円柱状の空間１１に弁体４０を載置する。この時、弁体４０の第３内径部８４に突出部１７が挿入されるように載置すると良い。また、大半径部４１と小半径部４２とが図２に示される第１連通状態となる位置で弁体４０を載置すると良い。これにより、後工程で、第１シール部６１のつぶれ量を最小にして３つのシール部材６０を嵌め込むことができる。この工程は、組み立て方法に係る弁体載置ステップに相当する。なお、この時、空間１１の軸心Ｘと弁体４０の軸心Ｙとは互いに一致していなくても良い。

次に、空間１１の内周壁１２と弁体４０との間にシール部材６０を嵌め込む。上述したように、弁体４０は大半径部４１と小半径部４２とが設けられている。シール部材６０を嵌め込むにあたり、予め第１シール部６１を第２シール部６２に組み付けておくと良い。また、シール部材６０の嵌め込み易くするために、第１連通状態となる位置で、空間１１の軸心Ｘと弁体４０の軸心Ｙとが互いに一致しない状態になるように、弁体４０を空間１１内で移動させると良い。この工程は、組み立て方法に係るシール部材嵌め込みステップに相当する。

次に、ベースハウジング１０Ａに、締結部材９３を用いてベースハウジング１０Ａの開口部分を閉じる蓋ハウジング１０Ｂを締結固定する。この工程は、組み立て方法に係る締結固定ステップに相当する。なお、この状態にあっても、空間１１の軸心Ｘと弁体４０の軸心Ｙとが互いに一致しない状態であって良い。

更に、蓋ハウジング１０Ｂに形成された貫通孔１９を貫通し、弁体４０における貫通孔１９側に設けられた貫通孔１９から離間するにつれて次第に内径が小さくなる案内部８１に案内されながら弁体４０の軸心Ｙと空間１１の軸心Ｘとを一致させるように弁体４０の軸心Ｙに沿って設けられた弁体側貫通孔４９にシャフト７０を挿入する。これにより、弁体４０の軸心Ｙと空間１１の軸心Ｘとが互いに一致し、更にシャフト７０の回転軸心Ｚと一致させることが可能となる。この工程は、組み立て方法に係る挿入ステップに相当する。

最後に、シャフト７０が弁体回転機構５０のモータにより回転可能に、弁体回転機構５０のケース５１を蓋ハウジング１０Ｂに締結部材５２を用いて締結固定する。この工程は、組み立て方法に係る弁体回転機構取付ステップに相当する。以上のような組み立て方法によりバルブ装置１を組み立てることが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、第２外径部７２の軸方向長さＳが、第１内径部８２の軸方向長さＴと第２内径部８３の軸方向長さＵとの和よりも長く構成されているとして説明したが、第２外径部７２の軸方向長さＳは、第１内径部８２の軸方向長さＴと第２内径部８３の軸方向長さＵとの和と等しくても良いし、短くても良い。

上記実施形態では、弁体４０を弁体４０の軸心Ｙに沿って見た場合における、弁体４０の外縁部に対する小半径部４２の外縁部及び中間部４３の外縁部が占める範囲が１８０度であるとして説明したが、弁体４０の外縁部に対する小半径部４２の外縁部及び中間部４３の外縁部が占める範囲が１８０度より大きくても良いし、小さくても良い。１８０度より大きい場合には、図２に示される第１連通状態においても、弁体４０の大半径部４１が第２流体導入路２２に設けられたシール部材６０の第１シール部６１を押圧して、第２流体導入路２２と第１流体排出路３１との間の流体の漏出を防ぐことができる。これにより、第１連通状態において、第１連通路４６を介して第１流体導入路２１と第１流体排出路３１との間に流体を流通させることができると同時に、第２連通路４７を介して第２流体導入路２２と第２流体排出路３２との間に流体を流通させることができる。

上記実施形態では、大半径部４１に対する小半径部４２の縮径量が、シャフト７０により弁体４０の軸心Ｙが回転軸心Ｚに一致された状態において大半径部４１がシール部材６０に当接した状態におけるシール部材６０のつぶれ量以上であるとして説明したが、大半径部４１に対する小半径部４２の縮径量は、シャフト７０により弁体４０の軸心Ｙが回転軸心Ｚに一致された状態において大半径部４１がシール部材６０に当接した状態におけるシール部材６０のつぶれ量より小さくすることも可能である。

上記実施形態では、空間１１の径方向及びシール部材６０の径方向の双方に平行な方向に沿って、シール部材６０を見た場合に、シール部材６０は、空間１１の軸心Ｘに対して傾斜した状態で設けられているとして説明したが、空間１１の径方向及びシール部材６０の径方向の双方に平行な方向に沿って、シール部材６０を見た場合に、シール部材６０は、空間１１の軸心Ｘと平行な状態で設けることも可能である。

上記実施形態では、図２において第１流体導入路２１、第２流体導入路２２、第１流体排出路３１、第２流体排出路３２が夫々、平面視において９０度毎に設けられているように図示した。例えば、第１流体導入路２１、第２流体導入路２２、第１流体排出路３１、第２流体排出路３２のうち、互いに対向する２つが直線上に並んで配置しないように構成することも可能である。すなわち、例えば図７に示されるように、平面視において、第１流体導入路２１と第１流体排出路３１との間の角度、及び、第２流体導入路２２と第１流体排出路３１との間の角度を鋭角とし、第１流体導入路２１と第２流体排出路３２との間の角度、及び、第２流体導入路２２と第２流体排出路３２との間の角度を鈍角となるように構成することも可能である。このような構成とすれば、弁体４０を小型化することができるので、摺動トルクを低減でき、バルブ装置１を小型化することが可能となる。

上記実施形態では、ハウジング１０に第１流体導入路２１、第２流体導入路２２、第１流体排出路３１、第２流体排出路３２が設けられる四方弁の例を挙げて説明した。しかしながら、図８に示すような三方弁や図９に示す五方弁に適用することも可能である。

上記実施形態では、弁体４０の２つの連通路４５の流路断面積が同様に図示したが、２つの連通路４５の流路断面積は互いに異なるように構成しても良い。これにより、流路断面積を大きくした連通路４５における圧損を低減することが可能となる。すなわち、圧損をより小さくしたい側の連通路４５の流路断面積を大きく設定すると良い。

本発明は、流体の流通を制御可能なバルブ装置と、当該バルブ装置の組み立てに用いることが可能である。

１：バルブ装置
１０：ハウジング
１０Ａ：ベースハウジング
１０Ｂ：蓋ハウジング
１１：空間
１２：内周壁
１９：貫通孔
２０：流体導入路
３０：流体排出路
４０：弁体
４１：大半径部
４２：小半径部
４３：中間部
４５：連通路
４９：弁体側貫通孔
５０：弁体回転機構
６０：シール部材
７０：シャフト
７１：第１外径部
７２：第２外径部
８１：案内部
８２：第１内径部
８３：第２内径部
Ｓ：軸方向長さ
Ｔ：軸方向長さ
Ｕ：軸方向長さ
Ｘ：軸心
Ｙ：軸心
Ｚ：回転軸心

Claims (6)

1. 内部に円柱状の空間が形成される円筒状の内周壁を有するハウジングと、
   前記ハウジングに形成され、前記内周壁において前記空間と連通する流体導入路と、
   前記ハウジングに形成され、前記内周壁において前記空間と連通する流体排出路と、
   前記流体導入路と前記流体排出路とを連通させる連通路を内部に有すると共に、前記空間に収容された状態で前記空間の軸心に沿って見たときに、前記ハウジングの内周壁の内半径に応じた所定の第１内半径で形成された大半径部、前記第１内半径よりも小さい第２内半径で形成された小半径部、及び前記第１内半径以下であって前記第２内半径以上の内半径で前記大半径部と前記小半径部とをつなぐように形成された中間部を有する弁体と、
   前記軸心を回転軸心とし、前記弁体を前記空間内で回転させる弁体回転機構と、
   前記内周壁に設けられ、前記空間内において回転する前記弁体と当接可能なシール部材と、
   前記シール部材と前記弁体の内半径とに応じて、前記回転軸心に対してずれた状態で前記空間に収容された前記弁体の軸心を、前記回転軸心に一致させるように前記ハウジングに形成された貫通孔を貫通して前記空間に挿入されたシャフトと、
   を備えるバルブ装置。
2. 前記弁体は、前記空間に前記弁体が収容された状態における前記貫通孔が形成された側に、前記貫通孔から離間するにつれて次第に内径が小さくなり、前記シャフトの進入を案内する案内部と、前記案内部に連通し、所定の第１内径で形成された第１内径部と、前記第１内径部に連通し、前記第１内径よりも小さい第２内径で形成された第２内径部とを有する弁体側貫通孔が前記弁体の軸心と同軸心に設けられ、
   前記シャフトは、前記第１内径に応じた第１外径で形成された第１外径部と、前記第１外径部と連結し、前記第２内径に応じた第２外径で形成された第２外径部とを有し、
   前記第２外径部の軸方向長さが、前記第１内径部の軸方向長さと前記第２内径部の軸方向長さとの和よりも長く構成されている請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記弁体を前記弁体の軸心に沿って見た場合における、前記弁体の外縁部に対する前記小半径部の外縁部及び前記中間部の外縁部が占める範囲が１８０度である請求項１又は２に記載のバルブ装置。
4. 前記大半径部に対する前記小半径部の縮径量が、前記シャフトにより前記弁体の軸心が前記回転軸心に一致された状態において前記大半径部が前記シール部材に当接した状態における前記シール部材のつぶれ量以上である請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブ装置。
5. 前記空間の径方向及び前記シール部材の径方向の双方に平行な方向に沿って、前記シール部材を見た場合に、前記シール部材は、前記空間の軸心に対して傾斜した状態で設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブ装置。
6. 平面視において、ベースハウジングの内周壁の内半径に応じた所定の第１内半径で形成された大半径部、前記第１内半径よりも小さい第２内半径で形成された小半径部、及び前記第１内半径以下であって前記第２内半径以上の内半径で前記大半径部と前記小半径部とをつなぐように形成された中間部を有する弁体を前記ベースハウジングの内部に形成された円柱状の空間に載置する弁体載置ステップと、
   前記空間の軸心と前記弁体の軸心とが互いに一致しない状態で、前記空間の内周壁と前記弁体との間にシール部材を嵌め込むシール部材嵌め込みステップと、
   前記ベースハウジングに、締結部材を用いて前記ベースハウジングの開口部分を閉じる蓋ハウジングを締結固定する締結固定ステップと、
   前記蓋ハウジングに形成された貫通孔を貫通し、前記弁体における前記貫通孔側に設けられた前記貫通孔から離間するにつれて次第に内径が小さくなる案内部に案内されながら前記弁体の軸心と前記空間の軸心とを一致させるように前記弁体の軸心に沿って設けられた弁体側貫通孔にシャフトを挿入する挿入ステップと、
   を備えるバルブ装置の組み立て方法。

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