JP2024073868A - Flow Switching Device - Google Patents
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Abstract
【課題】シール部材によるシール性を確保できる流路切替装置を提供すること。【解決手段】本開示の一態様は、流路切替装置1において、回転ディスク連通路60の周囲にて、固定ディスク50側に突出するようにして設けられ、回転ディスク40と固定ディスク50との間をシールするためのシール部材81を有し、シール部材81は、回転ディスク40の回転方向に沿って形成される円周摺動部位91と、回転ディスク40の回転方向と直交する方向に配置される2つの円周摺動部位91を繋ぐせん断摺動部位92と、により形成されており、円周摺動部位91の先端91aが、せん断摺動部位92の先端92aよりも変位し難くなっている。【選択図】図11[Problem] To provide a flow path switching device capable of ensuring sealing by a seal member. [Solution] In one aspect of the present disclosure, a flow path switching device 1 has a seal member 81 that is provided around a rotating disk communication passage 60 so as to protrude toward a fixed disk 50 and seals between the rotating disk 40 and the fixed disk 50, the seal member 81 being formed of a circumferential sliding portion 91 formed along the rotation direction of the rotating disk 40 and a shear sliding portion 92 connecting two circumferential sliding portions 91 arranged in a direction perpendicular to the rotation direction of the rotating disk 40, and a tip 91a of the circumferential sliding portion 91 is less likely to be displaced than a tip 92a of the shear sliding portion 92. [Selected Figure] FIG.
Description
本開示は、流体が流れる流路を切り替える流路切替装置に関する。 The present disclosure relates to a flow path switching device that switches a flow path through which a fluid flows.
特許文献1には、ロータが回転するときに、ロータに備わるロータシールがステータに摺動する流路切替バルブが開示されている。
特許文献1に開示される流路切替バルブにおいて、ロータシールがステータ流路を過るときに、ロータシールにて、ステータ流路内に解放されてステータに接触しない非接触部と、ステータに接触する接触部とが生じる。そのため、ロータシールにおける非接触部がステータ流路内からステータの面に乗り上げるときに、ロータシールにおける非接触部と接触部との境界部分にて、引っ掛かりが生じて、応力集中が発生する。したがって、ロータシールが摩耗して、ロータシールによるシール性が低下するおそれがある。
In the flow path switching valve disclosed in
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、シール部材によるシール性を確保できる流路切替装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a flow path switching device that can ensure sealing by the sealing member.
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、固定部材と、駆動部材と、を有し、前記駆動部材が駆動して、前記固定部材のポートと前記駆動部材の連通路とを連通させる組み合わせを切り替えることにより、流体が流れる流路を切り替える流路切替装置において、前記駆動部材は、当該駆動部材の連通路の周囲にて、前記固定部材側に突出するようにして設けられ、前記駆動部材と前記固定部材との間をシールするためのシール部材を備え、前記シール部材は、前記駆動部材の駆動方向に沿って形成される第1部位と、前記駆動部材の駆動方向と直交する方向に配置される2つの前記第1部位を繋ぐ第2部位と、により形成されており、前記第1部位の断面形状先端が、前記第2部位の断面形状先端よりも変位し難くなっていること、を特徴とする。 One embodiment of the present disclosure made to solve the above problem is a flow path switching device having a fixed member and a drive member, which is driven by the drive member to switch the combination of ports of the fixed member and the communication passages of the drive member to communicate with each other, thereby switching the flow path through which a fluid flows. The drive member is provided around the communication passage of the drive member so as to protrude toward the fixed member, and is provided with a seal member for sealing between the drive member and the fixed member, and the seal member is formed of a first portion formed along the drive direction of the drive member and a second portion connecting two of the first portions arranged in a direction perpendicular to the drive direction of the drive member, and the cross-sectional shape tip of the first portion is less likely to be displaced than the cross-sectional shape tip of the second portion.
この態様によれば、シール部材の第1部位の断面形状先端は変位し難くなっている。そのため、駆動部材が駆動してシール部材の第2部位の断面形状先端が固定部材のポートを過るときに、第1部位の断面形状先端の変位量を抑制できる。したがって、固定部材のポート内に解放されている第2部位の断面形状先端のポート内への突き出し量を抑制できる。ゆえに、駆動部材がさらに駆動してシール部材の第2部位の断面形状先端がポート内から固定部材の面上に乗り上げるときの乗り上げ角を抑制できるので、シール部材における応力集中を緩和できる。 According to this aspect, the cross-sectional tip of the first portion of the seal member is less likely to displace. Therefore, when the drive member is driven and the cross-sectional tip of the second portion of the seal member passes the port of the fixed member, the amount of displacement of the cross-sectional tip of the first portion can be suppressed. Therefore, the amount of protrusion of the cross-sectional tip of the second portion released in the port of the fixed member into the port can be suppressed. Therefore, when the drive member is further driven and the cross-sectional tip of the second portion of the seal member rides up from inside the port onto the surface of the fixed member, the ride-up angle can be suppressed, and stress concentration in the seal member can be alleviated.
また、シール部材の第2部位の断面形状先端は変位し易いので、前記の乗り上げ角をより効果的に抑制できる。そのため、シール部材における応力集中をより効果的に緩和できる。 In addition, because the tip of the cross-sectional shape of the second portion of the sealing member is easily deformed, the ride-on angle can be more effectively suppressed. As a result, stress concentration in the sealing member can be more effectively alleviated.
このようにして、シール部材における応力集中を緩和することにより、シール部材の切れや摩耗を抑制できるので、シール部材のシール性を確保できる。 In this way, stress concentration in the sealing member can be alleviated, preventing breakage and wear of the sealing member, thereby ensuring the sealing performance of the sealing member.
上記の態様においては、前記第1部位の断面形状先端には、平面部が形成され、前記第2部位の断面形状先端は、その全体がR形状により形成されていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the tip of the cross-sectional shape of the first portion is formed with a flat portion, and the tip of the cross-sectional shape of the second portion is entirely formed with an R-shape.
この態様によれば、第1部位の断面形状先端には平面部が形成されているので第1部位の断面形状先端は変位し難い一方で、第2部位の断面形状先端はその全体がR形状により形成されているので変位し易い。そのため、より確実に、第1部位の断面形状先端が、第2部位の断面形状先端よりも変位し難くなっている。 According to this aspect, the tip of the cross-sectional shape of the first part is less likely to be displaced because a flat portion is formed at the tip of the cross-sectional shape of the first part, while the tip of the cross-sectional shape of the second part is more likely to be displaced because the entire tip of the cross-sectional shape is formed in an R shape. Therefore, it is more reliably possible for the tip of the cross-sectional shape of the first part to be less likely to be displaced than the tip of the cross-sectional shape of the second part.
上記の態様においては、前記平面部に溝部が形成されていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that a groove is formed in the flat surface.
この態様によれば、流体が液体の場合に、溝部に液体が流れて第1部位の断面形状先端の平面部と固定部材との間に液体の膜を形成し易くなり、第1部位の断面形状先端と固定部材との間の摺動抵抗を低減できる。 According to this aspect, when the fluid is liquid, the liquid flows into the groove, making it easier to form a liquid film between the flat portion of the tip of the cross-sectional shape of the first portion and the fixed member, thereby reducing the sliding resistance between the tip of the cross-sectional shape of the first portion and the fixed member.
上記の態様においては、前記溝部の開口側の縁に凸部を設けること、が好ましい。 In the above embodiment, it is preferable to provide a convex portion on the edge of the opening side of the groove.
この態様によれば、凸部によりシール部材の第1部位の断面形状先端の固定部材の面への追従性が向上するので、シール部材の第1部位におけるシール性を維持できる。 According to this aspect, the convex portion improves the ability of the tip of the cross-sectional shape of the first portion of the sealing member to conform to the surface of the fixed member, so that the sealing performance of the first portion of the sealing member can be maintained.
上記の態様においては、前記平面部、および/または、前記固定部材における前記平面部との接触部分に、微細凹凸を設けること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable to provide fine irregularities on the flat surface and/or on the contact portion of the fixing member with the flat surface.
この態様によれば、流体が液体の場合に、第1部位の断面形状先端と固定部材の面との間に液体の膜を形成し易くなり、第1部位の断面形状先端と固定部材の面との間に生じる摺動抵抗を低減できる。 According to this aspect, when the fluid is liquid, it becomes easier to form a liquid film between the tip of the cross-sectional shape of the first portion and the surface of the fixed member, and the sliding resistance generated between the tip of the cross-sectional shape of the first portion and the surface of the fixed member can be reduced.
上記の態様においては、前記平面部の幅は、前記第2部位に近づくに連れて徐々に小さくなっていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the width of the planar portion gradually decreases as it approaches the second portion.
この態様によれば、第1部位において、第2部位に向かうに連れて、第1部位の断面形状先端の平面部と固定部材との接触幅が徐々に小さくなる。そのため、第1部位と固定部材との間の摺動抵抗を低減できる。 According to this aspect, in the first section, the contact width between the flat portion of the tip of the cross-sectional shape of the first section and the fixed member gradually decreases toward the second section. This reduces the sliding resistance between the first section and the fixed member.
上記の態様においては、前記シール部材を自由状態にしたときに、前記第2部位の断面形状先端は、前記第1部位の断面形状先端よりも突出するように形成されていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that when the sealing member is in a free state, the cross-sectional shape tip of the second portion is formed to protrude beyond the cross-sectional shape tip of the first portion.
この態様によれば、第2部位の断面形状先端にて固定部材に対して一定以上の面圧を作用させることができる。そのため、第2部位におけるシール性を向上させることができる。 According to this aspect, a certain level of surface pressure can be applied to the fixing member at the tip of the cross-sectional shape of the second portion. This improves the sealing performance at the second portion.
上記の態様においては、前記シール部材は前記駆動部材と一体成形されており、前記固定部材における前記シール部材との対向面に、前記シール部材と接触する弾性部材が設けられていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the seal member is integrally molded with the driving member, and an elastic member that comes into contact with the seal member is provided on the surface of the fixed member that faces the seal member.
この態様によれば、シール部材を出来るだけ駆動部材の連通路の縁に近づけるようにしてシール部材を駆動部材と一体成形することにより、駆動部材の外径を縮小させることができる。そのため、固定部材の外径も縮小させることができるので、流路切替装置を小型化できる。 According to this aspect, the outer diameter of the drive member can be reduced by integrally molding the seal member with the drive member so that the seal member is as close as possible to the edge of the communication passage of the drive member. This allows the outer diameter of the fixed member to be reduced, making it possible to miniaturize the flow path switching device.
上記の態様においては、前記駆動部材の停止位置を所定の条件下にて変更すること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable to change the stop position of the driving member under predetermined conditions.
この態様によれば、駆動部材が長時間停止する場合であっても、弾性部材にてシール部材からの押圧によるへたりが発生することを回避できる。 According to this aspect, even if the driving member is stopped for a long period of time, it is possible to prevent the elastic member from becoming worn due to pressure from the sealing member.
本開示の流路切替装置によれば、シール部材によるシール性を確保できる。 The flow path switching device disclosed herein ensures sealing performance using the sealing member.
本開示の実施形態の一例である流路切替装置1について説明する。
We will now explain the flow
<流路切替装置の全体の概要説明>
まず、本実施形態の流路切替装置1の全体の概要について説明する。
<Overall Overview of Flow Path Switching Device>
First, an overview of the flow
図1~図3に示すように、流路切替装置1は、ハウジング11と、弁体部12と、駆動部13と、制御部14を有する。
As shown in Figures 1 to 3, the flow
ハウジング11は、流体が流入する流入流路20と、流体が流出する流出流路30と、を備えている。ここでは、流路切替装置1は、一例として六方弁であり、ハウジング11は、3つの流入流路20と3つの流出流路30とを備えている。そして、3つの流入流路20として、第1流入流路21と第2流入流路22と第3流入流路23とが設けられている。また、3つの流出流路30として、第1流出流路31と第2流出流路32と第3流出流路33とが設けられている。
The
なお、ハウジング11は、例えば樹脂により形成されている。また、ハウジング11は本開示の「固定部材」の一例であり、流入流路20(すなわち、第1流入流路21と第2流入流路22と第3流入流路23)は本開示の「ポート」の一例である。
The
弁体部12は、ハウジング11の内部に設けられている。この弁体部12は、図2と図3に示すように、回転する板状の回転ディスク40と、板状の固定ディスク50と、を備えている。そして、回転ディスク40と固定ディスク50は、後述する回転ディスク40の円板部41や固定ディスク50の円板部51の中心軸L方向(以下、単に「軸方向」という。)に積層して配置されている。
The
なお、回転ディスク40と固定ディスク50は、例えば樹脂により形成されている。また、回転ディスク40は本開示の「駆動部材」の一例であり、固定ディスク50は本開示の「固定部材」の一例である。
The
図2~図4に示すように、回転ディスク40は、ハウジング11と固定ディスク50の間に配置されており、固定ディスク50と後述するシール部材81とを介して、後述するディスク保持スプリング82の押圧力による応力が作用する状態で、ハウジング11と固定ディスク50とにより挟持されている。そして、このような回転ディスク40は、円板部41と回転軸部42を備えている。
As shown in Figures 2 to 4, the
円板部41は、円板状に形成されており、回転ディスク連通路60を備えている。この回転ディスク連通路60は、円板部41を軸方向に貫通し、流入流路20や後述する固定ディスク連通路70と連通可能である。ここでは、円板部41は、3つの回転ディスク連通路60を備えている。そして、図2や図4に示すように、3つの回転ディスク連通路60として、第1回転ディスク連通路61と第2回転ディスク連通路62と第3回転ディスク連通路63を備えている。なお、回転ディスク連通路60(すなわち、第1回転ディスク連通路61と第2回転ディスク連通路62と第3回転ディスク連通路63)は、本開示の「連通路」の一例である。
The
回転軸部42は、その中心軸方向について、一端側にて円板部41と接続しており、他端側にて駆動部13に接続している。この回転軸部42は、その中心軸が円板部41の中心軸Lと一致するようにして、円板部41の中央の位置に設けられている。そして、駆動部13から回転する動力を得て回転軸部42がその中心軸を中心に回転することにより、回転軸部42に接続する円板部41がその中心軸Lを中心に回転する。このようにして、回転ディスク40は、駆動部13から回転する動力を得ることにより、中心軸Lを中心に回転する。
The
図2と図3と図5に示すように、固定ディスク50は、円板部51と円筒部52とを備えている。
As shown in Figures 2, 3, and 5, the fixed
円板部51は、円板状に形成されており、軸方向に貫通する固定ディスク連通路70を備えている。ここでは、円板部51は、3つの固定ディスク連通路70を備えている。そして、図2や図5に示すように、3つの固定ディスク連通路70として、第1固定ディスク連通路71と第2固定ディスク連通路72と第3固定ディスク連通路73を備えている。なお、固定ディスク連通路70(すなわち、第1固定ディスク連通路71と第2固定ディスク連通路72と第3固定ディスク連通路73)は、本開示の「ポート」の一例である。
The
円筒部52は、円板部51に接続しており、固定ディスク連通路70を囲うようにして円板部51から軸方向に延びるようにして形成されている。ここでは、円筒部52は、3つの固定ディスク連通路70のそれぞれに対応するようにして、3つ形成されている。
The
駆動部13は、回転ディスク40の回転軸部42に回転する動力を与えるためのモータ(不図示)を備えている。
The
制御部14は、例えば、CPUとROM,RAM等のメモリを備え、メモリに予め格納されているプログラムに応じて、流路切替装置1を制御する。
The
以上のような構成の流路切替装置1は、流入流路20と回転ディスク連通路60と固定ディスク連通路70(流出流路30)とを連通させることで、流体が流れる流路を形成する。そして、流路切替装置1は、駆動部13により回転ディスク40を回転駆動させて、連通させる流入流路20や固定ディスク連通路70と回転ディスク連通路60との組み合わせを切り替えることにより、流体が流れる流路のパターンを切り替える。
The flow
例えば、図6に示すように、第1の流路パターンとして、3つの回転ディスク連通路60(すなわち、第1回転ディスク連通路61と第2回転ディスク連通路62と第3回転ディスク連通路63)により、第1流入流路21と第1固定ディスク連通路71(第1流出流路31)とを連通させ、第2流入流路22と第2固定ディスク連通路72(第2流出流路32)とを連通させ、第3流入流路23と第3固定ディスク連通路73(第3流出流路33)とを連通させる。
For example, as shown in FIG. 6, as a first flow path pattern, three rotating disk communication paths 60 (i.e., a first rotating
そして、図6に示す第1の流路パターンの状態から、駆動部13により回転ディスク40を反時計回りに回転させて、図7に示す第2の流路パターンに切り替えることができる。
Then, the
すなわち、図7に示すように、第2の流路パターンとして、3つの回転ディスク連通路60により、第1流入流路21と第3固定ディスク連通路73(第3流出流路33)とを連通させ、第2流入流路22と第1固定ディスク連通路71(第1流出流路31)とを連通させ、第3流入流路23と第2固定ディスク連通路72(第2流出流路32)とを連通させる。
That is, as shown in FIG. 7, in the second flow path pattern, three rotating
なお、図7に示す第2の流路パターンの状態から、駆動部13により回転ディスク40を時計回りに回転させて、図6に示す第1の流路パターンに切り替えることもできる。また、流路切替装置1は、六方弁に限らず、三方弁や四方弁などのその他の多方弁にすることもできる。
The flow path pattern shown in FIG. 7 can be switched to the first flow path pattern shown in FIG. 6 by rotating the
また、本実施形態では、軸方向について、ハウジング11と回転ディスク40との間、および、回転ディスク40と固定ディスク50との間、および、固定ディスク50とハウジング11との間に、それぞれ、弾性部材を設けている。
In addition, in this embodiment, elastic members are provided in the axial direction between the
具体的には、図3に示すように、ハウジング11と回転ディスク40との間、および、回転ディスク40と固定ディスク50との間には、それぞれ、弾性部材として、ハウジング11と回転ディスク40との間、および、回転ディスク40と固定ディスク50との間をシールするためのシール部材81が設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 3, between the
このシール部材81は、図2~図4などに示すように、回転ディスク40における円板部41の上面41aと下面41bにて、長孔状に形成される回転ディスク連通路60の周囲を囲むようにして周状に設けられている。そして、円板部41の上面41aに設けられるシール部材81は、ハウジング11側に突出するようにして設けられ、ハウジング11に接触して、流入流路20と当該流入流路20に連通する回転ディスク連通路60との間に形成される流路を、外部から封止(シール)する。また、円板部41の下面41bに設けられるシール部材81は、固定ディスク50に接触して、固定ディスク連通路70と当該固定ディスク連通路70に連通する回転ディスク連通路60との間に形成される流路を、外部から封止する。
As shown in Figures 2 to 4, the
なお、シール部材81は、例えばフッ素樹脂(例えば、テフロン(登録商標))により形成されている。また、シール部材81は、フッ素樹脂を貼付したゴムにより形成されていてもよい。さらに、シール部材81は、フッ素樹脂やゴム以外の材料により形成されていてもよい。
The sealing
また、固定ディスク50の円板部51とハウジング11との間に、弾性部材としてディスク保持スプリング82が設けられている。そして、このディスク保持スプリング82の押圧力による応力が、固定ディスク50の円板部51に作用している。このようなディスク保持スプリング82は、固定ディスク50の3つの円筒部52のそれぞれに配置されるようにして、合計3つ設けられている。なお、3つのディスク保持スプリング82は、互いに等間隔空けて設けられている。
A
また、固定ディスク50の円筒部52とハウジング11との間に、固定ディスク連通路70のシール性を確保するためのリップシール83が設けられている。
A
<シール部材に関して>
次に、シール部材81に関して説明する。なお、本実施形態では、シール部材81は、回転ディスク40の上面41aと下面41bの両方に設けられているが、以下の説明では下面41bに設けられているシール部材81を代表して説明する。そのため、以下の説明は、上面41aに設けられているシール部材81、すなわち、ハウジング11の面11aを摺動するシール部材81についても適用できるものとする。
<Regarding sealing materials>
Next, the
図8と図9に示すように、流路を切り替えるために回転ディスク40がその円周方向に回転するときにおいて、シール部材81の一部が固定ディスク50のポートである固定ディスク連通路70を過る。そのため、シール部材81において、固定ディスク連通路70を過らずに常に固定ディスク50の(円板部51の)上面51aを摺動する部位と、固定ディスク50の上面51aを摺動しつつ固定ディスク連通路70を過る部位とが存在する。
As shown in Figures 8 and 9, when the
そこで、ここでは、図10に示すように、シール部材81は、円周摺動部位91とせん断摺動部位92とにより形成される、と考える。すなわち、シール部材81は、トラック状に形成されており、2つの円周摺動部位91と2つのせん断摺動部位92とにより形成されている、と考える。
Here, as shown in FIG. 10, it is considered that the sealing
そして、円周摺動部位91は、固定ディスク連通路70を過らずに常に固定ディスク50の上面51aを摺動する部位であるとし、回転ディスク40の円周方向(すなわち、回転方向)に沿って形成される部位(すなわち、図10にて領域αの部位)とする。この円周摺動部位91は、回転ディスク40が回転するときに、回転ディスク40の回転方向に沿って、固定ディスク50の上面51aを摺動する。また、円周摺動部位91は、本開示の「第1部位」の一例である。
The circumferential sliding
また、せん断摺動部位92は、固定ディスク50の上面51aを摺動しつつ、固定ディスク連通路70を過って固定ディスク連通路70内に解放される部位であるとし、回転ディスク40の回転方向と直交する方向に配置される2つの円周摺動部位91を繋ぐ部位(すなわち、図10にて領域βの部位)とする。このせん断摺動部位92には、回転ディスク40が回転するときに、固定ディスク50の上面51aを摺動してせん断応力が生じる。また、せん断摺動部位92は、本開示の「第2部位」の一例である。
The
なお、図9や図10は、説明上、回転ディスク40の回転方向(円周方向)を図面の左右方向に直線状にして表している。また、図9において、回転ディスク40が回転することにより、シール部材81に対して相対的に固定ディスク連通路70が移動しうる軌跡の範囲をTRとして示している。
9 and 10, for the sake of explanation, the rotational direction (circumferential direction) of the
ここで、せん断摺動部位92は、固定ディスク連通路70を過るときに、固定ディスク連通路70内に解放される状態になる。そのため、せん断摺動部位92の(固定ディスク50側の)先端92aは、固定ディスク連通路70内に突き出た状態になる。そして、その後、回転ディスク40がさらに回転すると、固定ディスク連通路70内に突き出たせん断摺動部位92の先端92aは、やがて、固定ディスク連通路70内から固定ディスク50の上面51aに乗り上げることになる。そして、このとき、せん断摺動部位92が固定ディスク連通路70の縁に引っ掛かり、せん断摺動部位92に大きな応力集中が生じるおそれがある。そして、せん断摺動部位92に大きな応力集中が生じると、シール部材81が摩耗し易くなり、シール部材81のシール性が低下するおそれがある。
Here, when the
(実施例1)
そこで、本実施例では、シール部材81の固定ディスク50側の先端について、その形状を工夫して、シール部材81の部位ごとにその変位量を変えるようにする。具体的には、図11に示すように、シール部材81の円周摺動部位91の(固定ディスク50側の)先端91aは、平面部101と、平面部101の両側に形成される小さなR形状の小R部102と、により形成されている。また、図12に示すように、シール部材81のせん断摺動部位92の先端92aは、その全体が大きなR形状の大R部103により形成されている。なお、先端91aや先端92aは本開示の「断面形状先端」の一例であり、小R部102は本開示の「R形状部」の一例である。
Example 1
Therefore, in this embodiment, the shape of the tip of the
そして、このようにして、円周摺動部位91の先端91aを、せん断摺動部位92の先端92aよりも変位し難くなるようにしている。すなわち、円周摺動部位91の先端91aのヤング率を大きくする一方で、せん断摺動部位92の先端92aのヤング率を小さくしている。
In this way, the
そのため、円周摺動部位91とせん断摺動部位92に同じ大きさの荷重を加えたときに、図13に示す円周摺動部位91の先端91aの変位量δ1が、図14に示すせん断摺動部位92の先端92aの変位量δ2よりも小さくなる。
Therefore, when the same load is applied to the
そして、このようにして、変位量δ1を抑制することにより、図15に示すように、せん断摺動部位92の突き出し量tを小さくすることができる。
In this way, by suppressing the displacement amount δ1, the protrusion amount t of the
すなわち、比較例として、仮に、円周摺動部位91の先端91aを、せん断摺動部位92の先端92aと同様に、その全体が大きなR形状の大R部103により形成し、変位し易くなっているとした場合には、図16に示すように、せん断摺動部位92の突き出し量t0は大きくなる。しかしながら、本実施例では、突き出し量tをこの突き出し量t0よりも小さくすることができるので、せん断摺動部位92の乗り上げ角θも小さくすることができる。
In other words, as a comparative example, if the
ここで、突き出し量とは、せん断摺動部位92の先端92aが固定ディスク連通路70内に突き出る量である。また、乗り上げ角とは、せん断摺動部位92の先端92aが固定ディスク連通路70内から固定ディスク50の上面51aに乗り上げるときの角度である。
The protrusion amount is the amount by which the
また、せん断摺動部位92の先端92aは、そのヤング率を小さくして変位し易くしているので、図17に示すように、せん断摺動部位92の先端92aが固定ディスク連通路70内から固定ディスク50の上面51aに乗り上げるときに、図17にて点線で示すように変位して、乗り上げ角θをより効果的に小さくすることができる。
In addition, the
すなわち、比較例として、仮に、せん断摺動部位92の先端92aを、円周摺動部位91の先端91aと同様に、平面部101と2つの小R部102とにより形成し、変位し難くなっているとした場合には、乗り上げ角θ0は、図18に示すように大きくなる。しかしながら、本実施例では、せん断摺動部位92の先端92aは変位し易いので、乗り上げ角θをより効果的に小さくすることができる。
In other words, as a comparative example, if the
本実施例によれば、シール部材81において、円周摺動部位91の先端91aは、せん断摺動部位92の先端92aよりも変位し難くなっている。
According to this embodiment, in the
このようにして、円周摺動部位91の先端91aは変位し難くなっている。そのため、回転ディスク40が回転してせん断摺動部位92の先端92aが固定ディスク連通路70を過るときに、円周摺動部位91の先端91aの変位量δ1を抑制できる。したがって、固定ディスク連通路70内に解放されているせん断摺動部位92の先端92aの固定ディスク連通路70内への突き出し量tを抑制できる。ゆえに、回転ディスク40がさらに回転してせん断摺動部位92の先端92aが固定ディスク連通路70内から固定ディスク50の上面51aに乗り上げるときの乗り上げ角θを抑制できるので、シール部材81における応力集中を緩和できる。
In this way, the
また、シール部材81のせん断摺動部位92の先端92aは変位し易いので、前記の乗り上げ角θをより効果的に抑制できる。そのため、シール部材81における応力集中をより効果的に緩和できる。
In addition, since the
このようにして、シール部材81における応力集中を緩和することにより、シール部材81の切れや摩耗を抑制できるので、シール部材81のシール性を確保できる。
In this way, stress concentration in the sealing
以下、第2実施例~第8実施例について説明するが、それぞれ、他の実施例と異なる点を中心に説明する。 The second to eighth examples will be explained below, focusing on the differences between each example and the other examples.
(第2実施例)
前記のように、円周摺動部位91の先端91aに平面部101を設けることにより、円周摺動部位91の先端91aと固定ディスク50の上面51aとの接触幅が拡大する。そのため、円周摺動部位91の先端91aと固定ディスク50の上面51aとの接触面にて水膜切れが発生し易くなるおそれがある。
Second Example
As described above, by providing the
ここで、水幕切れとは、図19に示すように、流路切替装置1において流路に流体として例えば冷却水などの液体を流す場合に、円周摺動部位91における回転ディスク40の回転方向の後方では円周摺動部位91と固定ディスク50の上面51aとの間に冷却水が給水され難くなって水膜が形成され難くなる現象である。
Here, water curtain cut-off refers to a phenomenon in which, as shown in FIG. 19, when a liquid such as cooling water is flowed as a fluid through the flow path in the flow
そこで、本実施例では、図20に示すように、平面部101に溝部111が形成されている。この溝部111は、円周摺動部位91の長手方向(すなわち、図20の手前側と奥行側に亘って形成される方向)に沿って形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 20, a
これにより、流体が例えば冷却水(またはその他の液体)の場合に、溝部111に冷却水が流れて平面部101と固定ディスク50の上面51aとの間に水膜を形成し易くなり、円周摺動部位91の先端91aと固定ディスク50の上面51aとの間の摺動抵抗を低減できる。
As a result, when the fluid is, for example, cooling water (or other liquid), the cooling water flows into the
(第3実施例)
本実施例では、図21に示すように、溝部111の開口側(図21の下側)の縁に微少な凸部112を設ける。なお、図21に示す例では凸部112を2つ設けているが、凸部112を1つだけ設けてもよい。
(Third Example)
In this embodiment, as shown in Fig. 21, a
このようにして、凸部112により円周摺動部位91の先端91aの固定ディスク50の上面51aへの追従性が向上するので、円周摺動部位91におけるシール性を維持できる。
In this way, the
(第4実施例)
本実施例では、図22に示すように、シール部材81を自由状態(荷重を加えない状態)にしたときに、せん断摺動部位92の先端92aは、円周摺動部位91の先端91aよりも、突出量Δの分、突出するように形成されている。
(Fourth Example)
In this embodiment, as shown in FIG. 22 , when the sealing
これにより、せん断摺動部位92の先端92aにて固定ディスク50の上面51aに対して一定以上の面圧を作用させることができる。そのため、せん断摺動部位92におけるシール性を向上させることができる。
This allows a certain level of surface pressure to be applied to the
(第5実施例)
本実施例では、前記の水膜切れの対策として、図23に示すように、円周摺動部位91の先端91aの平面部101に微細凹凸を設ける。一方、せん断摺動部位92の先端92aを鏡面仕上げに形成する。
Fifth Example
In this embodiment, as a countermeasure against the water film shortage, as shown in Fig. 23, fine irregularities are provided on the
なお、平面部101に微細凹凸を設けるとともに、あるいは、設ける代わりに、図24に示すように、固定ディスク50の上面51aにおける平面部101との接触部分に、微細凹凸を設けてもよい。また、せん断摺動部位92の先端92aを鏡面仕上げに形成するとともに、あるいは、形成する代わりに、図24に示すように、固定ディスク50の上面51aにおけるせん断摺動部位92の先端92aとの接触部分を、鏡面仕上げに形成してもよい。
In addition to or instead of providing fine irregularities on the
これにより、流体が例えば冷却水(またはその他の液体)の場合に、微細凹凸に冷却水が流れて平面部101と固定ディスク50の上面51aとの間に水膜を形成し易くなり、円周摺動部位91の先端91aと固定ディスク50の上面51aとの間の摺動抵抗を低減できる。
As a result, when the fluid is, for example, cooling water (or other liquid), the cooling water flows through the fine irregularities, making it easier to form a water film between the
また、せん断摺動部位92の先端92aと固定ディスク50の上面51aとの間における摺動抵抗も低減できる。
In addition, the sliding resistance between the
(第6実施例)
本実施例では、図25の(a)に示すように、シール部材81は、回転ディスク40と一体成形されており、樹脂により形成されている。また、固定ディスク50の上面51aにおけるシール部材81との対向面に、シール部材81と接触するゴムシート113(シート状の弾性部材)が設けられている。そして、回転ディスク40が回転するときに、円周摺動部位91の先端91aとせん断摺動部位92の先端92aは、ゴムシート113を摺動する。
(Sixth Example)
25A, in this embodiment, the
これにより、図25の(a)に示すように、シール部材81を出来るだけ回転ディスク連通路60の縁に近づけるようにしてシール部材81を回転ディスク40と一体成形することにより、回転ディスク40の外径を縮小させることができる。そのため、ハウジング11の外径も、図25の(a)と(b)にて示す縮小幅Wの分、縮小させることができるので、流路切替装置1を小型化できる。
As a result, as shown in FIG. 25(a), the outer diameter of the
そして、流路切替装置1を小型化することにより、流路切替装置1の搭載性を向上でき、流路切替装置1の重量や材料を低減でき、回転ディスク40の回転トルクを低減できるので、駆動部13のモータを小型化でき、コストを低減できる。また、シール部材81の摺動距離を短縮して、シール部材81の摩耗を抑制できる。また、シール部材81で囲まれた連通路60,70の周囲の隙間(段差)を小さくでき、流体の淀みを低減して、圧損を低減できる。また、図25(a)にて回転ディスク40とハウジング11の外径を図25の(b)の例と同じにすれば、連通路60,70の流路面積を拡大することもできる。
By miniaturizing the flow
また、本実施例においても、円周摺動部位91の先端91aが、せん断摺動部位92の先端92aよりも変位し難くなっている。すなわち、円周摺動部位91の先端91aは、平面部101と小R部102とにより形成されているので、ゴムシート113に沈み込み難くなっており、変位し難い。一方、せん断摺動部位92の先端92aは、その全体が大R部103により形成されているので、ゴムシート113に沈み込み易くなっており、変位し易い。
Also in this embodiment, the
(第7実施例)
本実施例では、すなわち、図26と図27に示すように、平面部101の幅は、せん断摺動部位92に近づくに連れて徐々に小さくなっている。なお、図27では、右側から左側に向かって、図26のA-A断面、B-B断面、C-C断面、D-D断面を示している。
Seventh Example
In this embodiment, that is, as shown in Figures 26 and 27, the width of the
これにより、円周摺動部位91において、せん断摺動部位92に向かうに連れて、平面部101と固定ディスク50の上面51aとの接触幅が徐々に小さくなる。そのため、円周摺動部位91の先端91aと固定ディスク50の上面51aとの間の摺動抵抗を低減できる。
As a result, in the
(第8実施例)
前記の第6実施例において、回転ディスク40が長時間停止していると、シール部材81が、ディスク保持スプリング82の押圧力による応力が作用する状態で、ゴムシート113の同じ箇所に長時間接触した状態になるので、例えば、ゴムシート113におけるシール部材81との接触部分に、図28に示すようなヘタリが生じるおそれがある。そして、このようにして、ゴムシート113における特定の箇所に集中してヘタリが生じると、回転ディスク40が回転してシール部材81が移動するときに、ヘタリが生じた部分をシール部材81が摺動すると、シール部材81によるシール性が確保できないおそれがある。
Eighth Example
In the sixth embodiment, if the
そこで、本実施例では、回転ディスク40の切り替え停止位置を所定の条件下にて変更する。
Therefore, in this embodiment, the switching stop position of the
具体的には、制御部14は、図29のフローチャートに示す内容の制御を行う。
Specifically, the
図29に示すように、制御部14は、切替え弁位置tdegを取込み(ステップS1)、流路の切替え要求があるか否かを判断する(ステップS2)。なお、切替え弁位置tdegは、図6に示すように、回転ディスク40の回転角度であって、回転ディスク40の円周方向の位置を示すものである。
As shown in FIG. 29, the
そして、流路の切替え要求がある場合(ステップS2:YES)には、制御部14は、流路パターンの切り替えがパターンAからパターンBへの切り替えであるか否かを判断する(ステップS3)。ここで、パターンAは図6に示す第1の流路パターンであり、パターンBは図7に示す第2の流路パターンである。
If there is a request to switch the flow path (step S2: YES), the
そして、流路パターンの切り替えがパターンAからパターンBへの切り替えである場合(ステップS3:YES)には、制御部14は、カウンタ値n(i―1)に1を加算する(ステップS4)。ステップS4では、n(i)=n(i-1)+1の数式の計算が行われる。なお、iは、正の整数である。
If the flow path pattern is switched from pattern A to pattern B (step S3: YES), the
次に、制御部14は、回転ディスク40について反時計回りに切替え駆動を実行し(ステップS5)、すなわち、回転ディスク40を反時計回りに回転させて、カウンタ値n(i)が1であるか否かを判断する(ステップS6)。
Next, the
そして、カウンタ値n(i)が1である場合(ステップS6:YES)には、制御部14は、切替え弁位置tdegが60deg以上であるか否かを判断する(ステップS7)。
If the counter value n(i) is 1 (step S6: YES), the
そして、切替え弁位置tdegが60deg以上である場合(ステップS7:YES)には、制御部14は、切替え駆動を停止して、パターンBへの切り替えを完了させる(ステップS8)。
If the switching valve position tdeg is equal to or greater than 60deg (step S7: YES), the
一方、切替え弁位置tdegが60deg未満である場合(ステップS7:NO)には、制御部14は、反時計回りに切替え駆動を実行することを継続する(ステップS9)、すなわち、回転ディスク40を反時計回りに回転させることを継続する。
On the other hand, if the switching valve position tdeg is less than 60deg (step S7: NO), the
また、ステップS6において、カウンタ値n(i)が1でない場合(ステップS6:NO)には、制御部14は、カウンタ値n(i)が2であるか否かを判断する(ステップS10)。
Also, in step S6, if the counter value n(i) is not 1 (step S6: NO), the
そして、カウンタ値n(i)が2である場合(ステップS10:YES)には、制御部14は、切替え弁位置tdegが61deg以上であるか否かを判断する(ステップS11)。
If the counter value n(i) is 2 (step S10: YES), the
そして、切替え弁位置tdegが61deg以上である場合(ステップS11:YES)には、制御部14は、切替え駆動を停止して、パターンBへの切り替えを完了させる(ステップS8)。
If the switching valve position tdeg is equal to or greater than 61deg (step S11: YES), the
一方、切替え弁位置tdegが61deg未満である場合(ステップS11:NO)には、制御部14は、反時計回りに切替え駆動を実行することを継続する(ステップS9)。
On the other hand, if the switching valve position tdeg is less than 61deg (step S11: NO), the
また、ステップS10において、カウンタ値n(i)が2でない場合(ステップS10:NO)には、制御部14は、切替え弁位置tdegが62deg以上であるか否かを判断する(ステップS12)。
Also, in step S10, if the counter value n(i) is not 2 (step S10: NO), the
そして、切替え弁位置tdegが62deg以上である場合(ステップS12:YES)には、制御部14は、カウンタ値n(i)を0にして(ステップS13)、切替え駆動を停止して、パターンBへの切り替えを完了させる(ステップS8)。
If the switching valve position tdeg is equal to or greater than 62deg (step S12: YES), the
一方、切替え弁位置tdegが62deg未満である場合(ステップS12:NO)には、制御部14は、反時計回りに切替え駆動を実行することを継続する(ステップS9)。
On the other hand, if the switching valve position tdeg is less than 62deg (step S12: NO), the
また、ステップS3において、流路パターンがパターンBからパターンAへの切り替えである場合(ステップS3:NO)には、制御部14は、カウンタ値m(i-1)に1を加算する(ステップS14)。ステップS14では、m(i)=m(i-1)+1の数式の計算が行われる。
In addition, in step S3, if the flow path pattern is switched from pattern B to pattern A (step S3: NO), the
次に、制御部14は、回転ディスク40について時計回りに切替え駆動を実行し(ステップS15)、すなわち、回転ディスク40を時計回りに回転させて、カウンタ値m(i)が1であるか否かを判断する(ステップS16)。
Next, the
そして、カウンタ値m(i)が1である場合(ステップS16:YES)には、制御部14は、切替え弁位置tdegが0deg未満であるか否かを判断する(ステップS17)。
If the counter value m(i) is 1 (step S16: YES), the
そして、切替え弁位置tdegが0deg未満である場合(ステップS17:YES)には、制御部14は、切替え駆動を停止して、パターンAへの切り替えを完了させる(ステップS18)。
If the switching valve position tdeg is less than 0deg (step S17: YES), the
一方、切替え弁位置tdegが0deg以上である場合(ステップS17:NO)には、制御部14は、時計回りに切替え駆動を実行することを継続する(ステップS19)、すなわち、回転ディスク40を時計回りに回転させることを継続する。
On the other hand, if the switching valve position tdeg is equal to or greater than 0deg (step S17: NO), the
また、ステップS16において、カウンタ値m(i)が1でない場合(ステップS16:NO)には、制御部14は、カウンタ値m(i)が2であるか否かを判断する(ステップS20)。
Also, in step S16, if the counter value m(i) is not 1 (step S16: NO), the
そして、カウンタ値m(i)が2である場合(ステップS20:YES)には、制御部14は、切替え弁位置tdegが-1deg未満であるか否かを判断する(ステップS21)。
If the counter value m(i) is 2 (step S20: YES), the
そして、切替え弁位置tdegが-1deg未満である場合(ステップS21:YES)には、制御部14は、切替え駆動を停止して、パターンAへの切り替えを完了させる(ステップS18)。
If the switching valve position tdeg is less than -1deg (step S21: YES), the
一方、切替え弁位置tdegが-1deg以上である場合(ステップS21:NO)には、制御部14は、時計回りに切替え駆動を実行することを継続する(ステップS19)。
On the other hand, if the switching valve position tdeg is -1deg or greater (step S21: NO), the
また、ステップS20において、カウンタ値m(i)が2でない場合(ステップS20:NO)には、制御部14は、切替え弁位置tdegが-2deg未満であるか否かを判断する(ステップS22)。
Also, in step S20, if the counter value m(i) is not 2 (step S20: NO), the
そして、切替え弁位置tdegが-2deg未満である場合(ステップS22:YES)には、制御部14は、カウンタ値m(i)を0にして(ステップS23)、切替え駆動を停止して、パターンAへの切り替えを完了させる(ステップS18)。
If the switching valve position tdeg is less than -2deg (step S22: YES), the
一方、切替え弁位置tdegが-2deg以上である場合(ステップS22:NO)には、制御部14は、時計回りに切替え駆動を実行することを継続する(ステップS19)。
On the other hand, if the switching valve position tdeg is -2deg or greater (step S22: NO), the
以上のように、本実施例によれば、回転ディスク40の切り替え停止位置を所定の条件下にて変更する。ここで、所定の条件下とは、例えば、パターンAからパターンBの切り替えが行われ、次に、パターンBからパターンAの切り替えが行われた後、再びパターンAからパターンBの切り替えが行われるとの条件下、および、パターンBからパターンAの切り替えが行われ、次に、パターンAからパターンBの切り替えが行われた後、再びパターンBからパターンAの切り替えが行われるとの条件下である。そして、このようにして、同じ流路パターンの切り替えが行われる毎に、回転ディスク40の切り替え停止位置が変更される。
As described above, according to this embodiment, the switching stop position of the
これにより、回転ディスク40が長時間停止する場合であっても、ゴムシート113にてシール部材81からの押圧によるヘタリが発生することを回避できる。
This prevents the
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。 The above-described embodiments are merely examples and do not limit the present disclosure in any way. Needless to say, various improvements and modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
例えば、上記の本開示の内容は、駆動軸によりスライドバルブを駆動軸の軸方向にスライドさせて、ハウジングの流路口とスライドバルブの連通路とを連通させる組み合わせを変えることにより、流路パターンを切り替えるスライドバルブにも適用できる。 For example, the contents of the present disclosure above can also be applied to a slide valve that switches flow path patterns by sliding the slide valve in the axial direction of the drive shaft using the drive shaft to change the combination of communication between the flow path port of the housing and the communication passage of the slide valve.
1 流路切替装置
11 ハウジング
12 弁体部
14 制御部
20 流入流路
21 第1流入流路
22 第2流入流路
23 第3流入流路
30 流出流路
31 第1流出流路
32 第2流出流路
33 第3流出流路
40 回転ディスク
41 円板部
50 固定ディスク
51 円板部
51a 上面
60 回転ディスク連通路
61 第1回転ディスク連通路
62 第2回転ディスク連通路
63 第3回転ディスク連通路
70 固定ディスク連通路
71 第1固定ディスク連通路
72 第2固定ディスク連通路
73 第3固定ディスク連通路
81 シール部材
91 円周摺動部位
91a 先端
92 せん断摺動部位
92a 先端
101 平面部
102 小R部
103 大R部
111 溝部
112 凸部
113 ゴムシート
δ1 変位量
δ2 変位量
t 突き出し量
θ 乗り上げ角
1 Flow
Claims (9)
駆動部材と、を有し、
前記駆動部材が駆動して、前記固定部材のポートと前記駆動部材の連通路とを連通させる組み合わせを切り替えることにより、流体が流れる流路を切り替える流路切替装置において、
前記駆動部材は、当該駆動部材の連通路の周囲にて、前記固定部材側に突出するようにして設けられ、前記駆動部材と前記固定部材との間をシールするためのシール部材を備え、
前記シール部材は、
前記駆動部材の駆動方向に沿って形成される第1部位と、
前記駆動部材の駆動方向と直交する方向に配置される2つの前記第1部位を繋ぐ第2部位と、
により形成されており、
前記第1部位の断面形状先端が、前記第2部位の断面形状先端よりも変位し難くなっていること、
を特徴とする流路切替装置。 A fixing member;
A drive member,
a flow path switching device for switching a combination of ports of the fixed member and communication paths of the drive member by being driven by the drive member, the flow path switching device comprising:
the drive member includes a seal member provided around the communication passage of the drive member so as to protrude toward the fixed member and for sealing between the drive member and the fixed member;
The sealing member is
A first portion formed along a driving direction of the driving member;
a second portion connecting two of the first portions arranged in a direction perpendicular to the driving direction of the driving member;
It is formed by
A tip end of the cross-sectional shape of the first portion is less likely to be displaced than a tip end of the cross-sectional shape of the second portion;
A flow path switching device characterized by the above.
前記第1部位の断面形状先端には、平面部が形成され、
前記第2部位の断面形状先端は、その全体がR形状により形成されていること、
を特徴とする流路切替装置。 2. The flow path switching device according to claim 1,
A flat portion is formed at a tip of the cross-sectional shape of the first portion,
The cross-sectional shape of the tip of the second portion is entirely formed in an R shape;
A flow path switching device characterized by the above.
前記平面部に溝部が形成されていること、
を特徴とする流路切替装置。 In the flow path switching device of claim 2,
A groove is formed in the flat surface.
A flow path switching device characterized by the above.
前記溝部の開口側の縁に凸部を設けること、
を特徴とする流路切替装置。 In the flow path switching device of claim 3,
Providing a convex portion on an edge of the opening side of the groove portion;
A flow path switching device characterized by the above.
前記平面部、および/または、前記固定部材における前記平面部との接触部分に、微細凹凸を設けること、
を特徴とする流路切替装置。 In the flow path switching device of claim 2,
providing fine irregularities on the flat surface and/or on a contact portion of the fixing member with the flat surface;
A flow path switching device characterized by the above.
前記平面部の幅は、前記第2部位に近づくに連れて徐々に小さくなっていること、
を特徴とする流路切替装置。 6. The flow path switching device according to claim 2,
The width of the planar portion gradually decreases toward the second region.
A flow path switching device characterized by the above.
前記シール部材を自由状態にしたときに、前記第2部位の断面形状先端は、前記第1部位の断面形状先端よりも突出するように形成されていること、
を特徴とする流路切替装置。 6. The flow path switching device according to claim 1,
When the seal member is in a free state, a tip end of the cross-sectional shape of the second portion is formed to protrude further than a tip end of the cross-sectional shape of the first portion;
A flow path switching device characterized by the above.
前記シール部材は前記駆動部材と一体成形されており、
前記固定部材における前記シール部材との対向面に、前記シール部材と接触する弾性部材が設けられていること、
を特徴とする流路切替装置。 6. The flow path switching device according to claim 1,
The seal member is integrally formed with the drive member,
an elastic member that comes into contact with the seal member is provided on a surface of the fixing member that faces the seal member;
A flow path switching device characterized by the above.
前記駆動部材の停止位置を所定の条件下にて変更すること、
を特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 8,
Changing the stop position of the drive member under a predetermined condition;
A flow path switching device characterized by the above.
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