JP5881335B2

JP5881335B2 - 流路切換弁

Info

Publication number: JP5881335B2
Application number: JP2011183989A
Authority: JP
Inventors: 忠志杉浦; 葉子田村
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: JP2013044415A

Description

本発明は、流体の流れ方向(流路）を切り換えるための三方弁等の流路切換弁に係り、特に、入出口を開閉するための円筒状（平面視円弧状）の弁体を備えた流路切換弁に関する。

流体の流れ方向(流路）を切り換えるための三方弁等の流路切換弁としては、円筒状弁体あるいはボール弁体に開口ないし断面Ｌ形等の流路を設け、弁体を回動軸を介してモータ等の回転駆動源で回動させることにより入出口を選択的に開閉するようにしたものが一般的である（例えば特許文献１参照）。

特開2005−308165号公報

しかしながら、従来の流路切換弁では、弁体駆動時（入出口開閉時）において摺動部が多いので、摩擦抵抗が大きく、大きな駆動トルクが必要であり、また、弁体駆動時にはシール面（弁体外周面）が摺動する構成なので、シール面に摩耗が生じやすいとともに、シール面を弁座（パッキン）に強く押し付けられず、シール性がさほど良いとは言えなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、弁体駆動時における摺動部を少なくして摩擦抵抗を可及的に低減し得るとともに、シール面の摩耗抑制、耐久性やシール性の向上等をも図ることのできる流路切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る流路切換弁は、基本的には、弁室及び該弁室の左右に開口する第１入出口と第２入出口を有する弁本体と、該弁本体に回動自在に支持された回動軸及び前記第１入出口と第２入出口を開閉するための平面視円弧状の円筒状弾性シール部を有するフラップ弁体と、を備え、前記円筒状弾性シール部は、上下方向幅が回転方向先端側ほど狭くなるようにその上下面に左右方向に所定角度傾斜せしめられる傾斜上下面が形成されるとともに、回転方向後端に半径方向外方に突出する後端シール用突部が設けられ、前記弁室における前記第１入出口と第２入出口の開口部には、前記円筒状弾性シール部の回転方向先端面部が押し付けられる先端受け面部が設けられるとともに、該先端受け面部に前記回転方向先端面部が押し付けられたとき、それと同時に、前記傾斜上下面が押し付けられる上下傾斜受け面部、並びに、前記後端シール用突部が押し付けられる後端受け用突部が設けられており、前記円筒状弾性シール部は、その周方向中央部に前記後端シール用突部が設けられ、該後端シール用突部を含むその左半分で前記第１入出口を開閉するようにされ、前記後端シール用突部を含むその右半分で前記第２入出口を開閉するようにされていることを特徴としている。

本発明に係る流路切換弁では、フラップ弁体駆動時において摺動部となるのは実質的に回動軸と弁本体との接触部分だけであり、シール面となる円筒状弾性シール部にはほとんど摺接部が存在しないので、従来のものに比して摩擦抵抗が小さくなり、そのため、必要駆動トルクが小さくて済むとともに、シール面（円筒状弾性シール部）に摩耗が生じ難くなるので、耐久性が向上する。

さらに、入出口の閉時には、円筒状弾性シール部の４辺（回転方向先端面部、傾斜上面部、傾斜下面部、及び後端シール用突部）が弁座形成部分（先端受け面部、傾斜上面部、傾斜下面部、後端受け用突部）に押し付けられるので、十分なシール性が得られ、従来のものに比して漏れを低減することができる。

本発明に係る流路切換弁の一実施形態（第１実施例）を示す正面図。第１実施例で使用されているフラップ弁体を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図。第１実施例で使用されている弁本体（の弁箱部）を示す平面図。図３のＸ-Ｘ矢視線に従う、弁箱部と蓋状ホルダとからなる弁本体の断面図。第１実施例の動作説明（第１、第２流出口：開）に供される図であり、（Ａ）は蓋状ホルダを取り除いた平面図、（Ｂ）は弁室内壁部及び円筒状弾性シール部の展開図。第１実施例の動作説明（第１流出口：閉、第２流出口：開）に供される図。第１実施例の動作説明（第１流出口：開、第２流出口：閉）に供される図。第２実施例の構成及び動作説明（第１流出口：開）に供される図であり、（Ａ）は蓋状ホルダを取り除いた平面図、（Ｂ）は弁室内壁部及び円筒状弾性シール部の展開図。第２実施例の構成及び動作説明（第１流出口：閉）に供される図。

以下、本発明の流路切換弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る流路切換弁の一実施形態（第１実施例）を示す正面図、図２は第１実施例で使用されているフラップ弁体を示し（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、図３は第１実施例で使用されている弁本体（の弁箱部）を示す平面図、図４は図３のＸ-Ｘ矢視線に従う、弁箱部と蓋状ホルダとからなる弁本体の断面図、図５から図７は第１実施例の動作説明に供される図である。

図示第１実施例の流路切換弁１は、三方弁の形態をとるもので、上面が開口した有底円筒状の弁箱部５Ａとこの弁箱部５Ａの上面開口部５ａに装着固定された蓋状ホルダ７とからなる弁本体５と回動軸１５を有するフラップ弁体１４を備えている。

弁本体５内には、蓋状ホルダ７を天井部とする弁室６が画成され、弁本体５の正面（前面）と左右の側面には、それぞれ前記弁室６に開口する入出口１０、１１、１２が設けられている。ここでは、前面に設けられた入出口が流入口１０とされ、左右の側面に設けられた入出口が第１流出口１１と第２流出口１２となっており、第１流出口１１と第２流出口１２は平面視で１８０度の角度間隔をあけて対向配置され、それらに等角度（９０度）間隔で流入口１０が配置されている。

前記フラップ弁体１４は、図２に示される如くに、上部軸部１５ａ、中間大径部１５ｂ、及び下部小径軸部１５ｃからなる回動軸１５と、下部小径軸部１５ｃから半径方向に突出する連結アーム部１６と、この連結アーム部１６の先端に設けられた平面視円弧状（ここでは中心角が概略９０度から１００度程度）の円筒状部１８と、該円筒状部１８の内周面以外（外周面、上下端面、及び左右端面）を覆うように被着固定されたゴム製の円筒状弾性シール部３０とを備えている。

蓋状ホルダ７の中央に設けられた嵌挿穴７ａには、前記フラップ弁体１４の回動軸１５の上部軸部１５ａが回動自在に支持され、フラップ弁体１４の中間大径部１５ｂは蓋状ホルダ７の嵌挿穴７ａ下部に設けられた大径穴部７ｂに嵌挿され、下部小径軸部１５ｃの下端部は、弁室６の底部５ｂに設けられた軸受穴５ｃに嵌挿されている。このフラップ弁体１４（の回動軸１５）は、図示されていないステッピングモータ等の回転駆動源により正逆両方向に任意に回転せしめられるようになっている。

前記フラップ弁体１４の円筒状弾性シール部３０は、半径方向内方に突出する突出部（回転方向先端面部３１、３１）を有し、その周方向中央部に、円筒状の他の部分より半径方向外方に突出する断面矩形の後端シール用突部３５が設けられ、該後端シール用突部３５を含むその左半分で第１流出口１１を開閉するようにされ、後端シール用突部３５を含むその右半分で第２流出口１２を開閉するようにされている。

より詳細には、円筒状弾性シール部３０は、図２（Ｂ）に示される如くに、上下方向幅Ｈが回転方向先端側ほど狭くなるように、言い換えれば、前記中央部に設けられている後端シール用突部３５から回転方向（反時計回り、及び、時計回りの両方）先端側にかけてその上下面３２、３３がそれぞれ回転軸線Ｏに直交する平面に対して所定角度αだけ傾斜せしめられている。したがって、後端シール用突部３５は、反時計回り時及び時計回り時の両方においてそれぞれ後端に位置し、その軸方向の長さ（上下方向幅Ｈ）は最も長くなっており、左右の回転方向先端面部３１、３１は、上下方向幅Ｈが最も短くなっている。

前記弁室６における流出口１１、１２の開口部（の流入口１０側）には、前記フラップ弁体１４の円筒状弾性シール部３０の回転方向先端面部３１、３１が押し付けられる先端受け面部２１、２１が設けられている。また、蓋状ホルダ７の下面部と弁本体５の底部５ｂとには、前記先端受け面部２１に前記回転方向先端面部３１が押し付けられたとき、それと同時に、傾斜上面部３２及び傾斜下面部３３がそれぞれ押し付けられる上側傾斜受け面部２２及び下側傾斜受け面部２３が設けられ、さらに、弁本体５（の弁箱部５Ａ）における反流入口１０側の左右には、それぞれ前記後端シール用突部３５の上角部が押し付けられる断面三角形状の後端受け用突部２５、２５が設けられている。

このような構成の本実施例の流路切換弁１では、フラップ弁体１４が図５に示される如くの中立位置にあるとき、すなわち、左右の回転方向先端面部３１が左右の先端受け面部２１から大きく離間（略同角度離間）し、同様に傾斜上面部３２及び傾斜下面部３３がそれぞれ上側傾斜受け面部２２及び下側傾斜受け面部２３から大きく離れるとともに、後端シール用突部３５が後端受け用突部２５、２５から大きく離れているときは、第１、第２流出口１１、１２が共に開状態とされ、このときは、流入口１０からの流体は第１流出口１１及び第２流出口１２の両方に流れる。

一方、フラップ弁体１４が図５に示される中立位置から反時計回りに所定角度回転せしめられて、図６に示される如くに、左側の先端受け面部２１に回転方向先端面部３１が押し付けられると、それと同時に、傾斜上面部３２及び傾斜下面部３３がそれぞれ上側傾斜受け面部２２及び下側傾斜受け面部２３に押し付けられるとともに、後端シール用突部３５が図６の左側に描かれている後端受け用突部２５に押し付けられ、これにより、第１流出口１１が全閉され、円筒状弾性シール部３０により完璧にシールされる。

逆に、フラップ弁体１４が図５に示される中立位置から時計回りに所定角度回転せしめられて、図７に示される如くに、右側の先端受け面部２１に回転方向先端面部３１が押し付けられると、それと同時に、傾斜上面部３２及び傾斜下面部３３がそれぞれ上側傾斜受け面部２２及び下側傾斜受け面部２３に押し付けられるとともに、後端シール用突部３５が図７の右側に描かれている後端受け用突部２５に押し付けられ、これにより、第２流出口１２が全閉され、円筒状弾性シール部３０により完璧にシールされる。

このように本実施例の流路切換弁１では、フラップ弁体１４の駆動時（＝回動時＝流出口１１、１２開閉時）において摺動部となるのは実質的に回動軸１５と弁本体５との接触部分だけであり、シール面となる円筒状弾性シール部３０にはほとんど摺接部が存在しないので、従来のものに比して摩擦抵抗が小さくなり、そのため、必要駆動トルクが小さくて済むとともに、シール面（円筒状弾性シール部３０）に摩耗が生じ難くなるので、耐久性が向上する。

さらに、流出口１１、１２の閉時には、ゴム製の円筒状弾性シール部３０の４辺（回転方向先端面部３１、傾斜上面部３２、傾斜下面部３３、及び後端シール用突部３５）が弁座形成部分（先端受け面部２１、上側傾斜受け面部２２、下側傾斜受け面部２３、後端受け用突部２５）に押し付けられるので、十分なシール性が得られ、従来のものに比して漏れを低減することができる。

また、上記実施例では、一つの流入口１０と二つの流出口１１、１２を有する三方弁に本発明を適用した場合を例示したが、本発明は他の形態の三方弁や図８、図９に示される如くの二方弁にも適用可能である。

図８、図９に示される二方弁の形態をとる流路切換弁２（第２実施例）は、上記した三方弁の形態をとる第１実施例の流路切換弁１の弁本体５から第２流出口１２を取り除くとともに、フラップ弁体１４の円筒状弾性シール部３０から第２流出口１２の開閉に関与する部分を取り除いて、第１実施例の約半分となった円筒状弾性シール部３０’を有するフラップ弁体１４’で、第１流出口１１の開閉のみを行うようにしたものである。

かかる構成の流路切換弁２でも、第１実施例と同様に、弁体駆動時における摩擦抵抗を可及的に低減し得るとともに、シール面の摩耗抑制、耐久性やシール性の向上等を図ることができる。

１流路切換弁
５弁本体
６弁室
７蓋状ホルダ
１０流入口
１１第１流出口
１２第２流出口
１４フラップ弁体
１５回動軸
２１先端受け面部
２２上側傾斜受け面部
２３下側傾斜受け面部
２５後端受け用突部
３０円筒状弾性シール部
３１回転方向先端面部
３２傾斜上面部
３３傾斜下面部
３５後端シール用突部

Claims

弁室及び該弁室の左右に開口する第１入出口と第２入出口を有する弁本体と、該弁本体に回動自在に支持された回動軸及び前記第１入出口と第２入出口を開閉するための平面視円弧状の円筒状弾性シール部を有するフラップ弁体と、を備えた流路切換弁であって、
前記円筒状弾性シール部は、上下方向幅が回転方向先端側ほど狭くなるようにその上下面に左右方向に所定角度傾斜せしめられる傾斜上下面が形成されるとともに、回転方向後端に半径方向外方に突出する後端シール用突部が設けられ、前記弁室における前記第１入出口と第２入出口の開口部には、前記円筒状弾性シール部の回転方向先端面部が押し付けられる先端受け面部が設けられるとともに、該先端受け面部に前記回転方向先端面部が押し付けられたとき、それと同時に、前記傾斜上下面が押し付けられる上下傾斜受け面部、並びに、前記後端シール用突部が押し付けられる後端受け用突部が設けられており、
前記円筒状弾性シール部は、その周方向中央部に前記後端シール用突部が設けられ、該後端シール用突部を含むその左半分で前記第１入出口を開閉するようにされ、前記後端シール用突部を含むその右半分で前記第２入出口を開閉するようにされていることを特徴とする流路切換弁。