JP6250529B2 - 三方弁 - Google Patents

Description

本発明は、一つの流入口と二つの流出口とを持つ三方弁に係り、特に、給湯設備における流路の切り換え等に使用するのに好適な三方弁に関する。

図１８に、一つの流入口と二つの流出口とを持つ三方弁が使用された従来の給湯設備の一例の主要部を示す（特許文献１も参照）。図示例の給湯設備２００は、基本的には、その下部に給水、その上部から給湯が行われる貯湯タンク２１０と、圧縮機２３１、湯水熱交換器（湯水加熱器）２３２、膨張弁２３３、及び空気熱交換器２３４等を有するヒートポンプ式湯水加熱源２３０と、貯湯タンク２１０と加熱源２３０との間で湯水を循環させるための沸き上げポンプ２２０と、一つの流入口２６０と二つの流出口２６１、２６２とを持つ三方弁２５０と、を備える。

三方弁２５０は、例えば、所要箇所に設けられた温度センサにより検出される湯水の温度等に基づいて制御部によりその流路切換動作等が制御される電子制御式電動弁で構成され、該三方弁２５０においては、湯水を流入口２６０から第１流出口２６１へ流す第１の流通状態と、湯水を流入口２６０から第２流出口２６２へ流す第２の流通状態とを選択的にとり得るようにされており、通常、加熱源２３０からの湯水が高温の場合には、第２の流通状態がとられて、高温の湯は貯留タンク２１０の上部に戻され、加熱源２３０からの湯水が低温の場合には、第１の流通状態がとられて、低温の湯水は貯留タンク２１０の下部に戻され、再び、沸き上げポンプ２２０により加熱源２３０へ送られる。

特開２００４−２５７５８３号公報

前記した如くの従来の給湯設備等に使用される三方弁においては、流入口→第１流出口のときに流体が第２流出口側へ漏れないようにするため、また、流入口→第２流出口のときに流体が第１流出口側へ漏れないようにするため、少なくとも第１流出口と第２流出口との間にＯリング等のシール材を設けているが、Ｏリング等のシール材を設けるには弁体等に円環状の装着溝等を設ける必要があり、部品コスト、加工組立コスト、ひいては製品コストが高くなる嫌いがあった。

また、給湯設備等に使用される三方弁においては、流出口に接続された配管内の流体圧力が凍結等の理由で不意に高くなり、三方弁に通常の流れ方向とは逆向きの高い圧力（逆圧）が掛かることがあり、このような逆圧により三方弁が故障するおそれがあった。

これを避けるには、例えば、三方弁をバイパスする流路を設け、該流路に所定圧以上で開くリリーフ弁を介装する方策が考えられるが、かかる方策では、配管や継手類などの部品の点数が増大するとともに、配管接続作業にも多大な手間と時間がかかり、設備のコストアップを招くという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、第１流出口と第２流出口との間をシールするためのＯリング等のシール材を不要にでき、加工組立コスト、製品コストを低く抑えることができるとともに、逆圧を効果的に逃がすリリーフ機能を持たせることのできる三方弁を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る三方弁は、基本的には、弁軸と、該弁軸を回転駆動するための駆動源と、流入口、第１流出口、第２流出口、前記弁軸が回動可能かつ軸方向に移動可能に水密的に嵌挿される弁軸嵌挿部、及び、該弁軸嵌挿部の下部外周に設けられた弁体受け座を有する弁本体と、を備え、前記弁体受け座に、前記流入口の終端部となる流入開口及び前記第２流出口の始端部となる流出開口が形成され、前記弁軸における前記弁体受け座より下方に突出した下端部に、該弁軸と一体的に回動可能、前記弁軸により引き上げ可能、かつ、前記弁軸の軸方向に摺動可能に、厚肉円板状ないし円筒状の弁体が外挿され、前記弁体受け座の下側に、前記弁軸に外挿された弁体が回動可能かつ上下方向に摺動可能に嵌挿される円筒状の弁体内挿部が設けられるとともに、該弁体内挿部の下側に前記第１流出口が連設され、前記弁体は、前記流入口と前記第１流出口とを連通させる縦貫通路及び前記流入口と前記第２流出口とを連通させる上面が開口した溝状通路を持ち、その上面を前記弁体受け座の下面に押し付けられながら回動可能とされ、前記弁体の上面が前記弁体受け座の下面に押し付けられることにより、前記縦貫通路と前記溝状通路との間が水密的にシールされるとともに、該弁体押し付け状態で前記弁軸を回動させることにより、流体が前記流入口から前記縦貫通路を介して前記第１流出口へと流れる第１の流通状態と、流体が前記流入口から前記溝状通路を介して前記第２流出口へと流れる第２の流通状態とを選択的にとり得るようにされる。

前記弁軸は、好ましくは、前記弁本体内の流体圧力と大気圧との差圧により前記弁体を伴って上側に引き上げられ、これによって前記弁体の上面が前記弁体受け座の下面に押し付けられるようにされる。

好ましい態様においては、前記第１の流通状態がとられているときにおいて、前記第２流出口側の圧力が所定圧以上高まると、前記弁体が前記弁軸を伴って押し下げられて前記弁体受け座との間に隙間が形成され、これによって、前記第２流出口側の圧力が前記第１流出口側あるいは前記流入口側に逃がされるようにされる。

他の好ましい態様では、前記弁軸嵌挿部の中心線上に前記弁体内挿部と前記第１流出口が配在され、前記流入口と第２流出口は前記弁軸嵌挿部の中心線に直交する共通の中心線上に配在される。

前記弁軸嵌挿部は、好ましくは、前記弁軸の上部がシール材を介して水密的に嵌挿される大径穴部と、前記弁軸における下部軸部が緩く嵌挿される小径挿通穴部とを有し、前記弁軸における前記シール材の装着部より下側で前記下部軸部の上部と前記下部軸部の下端部とにそれぞれ半径方向外方に突出する上側凸部と下側凸部が突設されるとともに、前記弁軸嵌挿部の小径挿通穴部に前記下側凸部と前記上側凸部とを上下方向に通し得る縦溝が形成され、前記弁体には、前記下部軸部が緩く嵌挿される挿通穴と、前記下側凸部を上下方向に通し得る縦溝と、該縦溝とは所定角度間隔をあけて、前記下側凸部が下側から緩く嵌合せしめられる下側及び内周側が開口した嵌合凹部とが形成される。

前記弁体は、好ましくは、前記弁軸の下部軸部が緩く嵌挿される内筒部と、前記弁体内挿部に嵌挿される外筒部とを有する二重円筒構造とされ、前記内筒部と前記外筒部との間に前記縦貫通路と前記溝状通路とが設けられる。

他の好ましい態様では、前記弁体における前記縦貫通路と前記溝状通路との間は、二つの隔壁部により仕切られており、前記内筒部、前記外筒部、及び、前記二つの隔壁部の各上面は面一とされて、それら各上面が前記弁体受け座の下面に偏り無く密着するようにされる。

他の好ましい態様では、前記弁軸嵌挿部における大径穴部と小径挿通穴部との段差部分である中間段丘部は、前記弁軸及び前記弁体が過度に下降するのを阻止するストッパとして機能するようにされる。

本発明に係る三方弁では、弁軸は、弁本体内の流体（湯水）圧力と大気圧との差圧により弁体を伴って上側に引き上げられ、これによって弁体の上面が弁体受け座の下面に押し付けられて縦貫通路と溝状通路との間が水密的にシールされ、この弁体押し付け状態で弁軸を回動させることにより、流体が流入口から縦貫通路を介して第１流出口へと流れる第１の流通状態と、流体が流入口から溝状通路を介して第２流出口へと流れる第２の流通状態とを選択的にとり得るようされる。

この場合、縦貫通路と溝状通路との間が水密的にシールされるので、第１流出口と第２流出口との間をシールするためのＯリング等のシール材を不要にでき、加工組立コスト、製品コストを低く抑えることができる。

また、前記第１の流通状態（流入口→縦貫通路→第１流出口）がとられているときにおいては、第２流出口と第１流出口及び流入口との間がシールされている関係上、第２流出口側の圧力が所定圧以上高まると、弁体に逆圧が掛かって、弁体が弁軸を伴って押し下げられ、弁体と弁体受け座との間に隙間が形成され、これによって、第２流出口側の圧力が前記隙間を介して第１流出口側あるいは流入口側に逃がされるので、本発明の三方弁にリリーフ機能を持たせることができ、その結果、逆圧による当該三方弁や配管系の破壊・故障を効果的に回避することができ、また、別途に流路にリリーフ弁を設けなくて済むので、設備のコストアップを抑えることができる。

また、弁体は、弁軸とは別体とされて、弁軸の下部、下側凸部及び弁体内挿部にそれぞれ摺動可能に外挿、嵌合、内挿されている関係上、それらの摺動面間には多少の間隙が形成され、そのため、弁軸が多少傾いても、その傾きを摺動面間の間隙により吸収することができるので、弁体の上面全体が弁体受け座の下面に偏り無く密着し、縦貫通路と溝状通路との間のシール性を確保することができる。

本発明に係る三方弁の第一実施例の第１の流通状態を示す部分切欠断面図。 図１に示される三方弁の要部拡大図。 上記第一実施例の第１の流通状態を示す半断面斜視図。 上記第一実施例の第２の流通状態を示す部分切欠断面図。 上記第一実施例の第２の流通状態を示す半断面斜視図。 上記第一実施例の逆圧発生時の説明に供される部分切欠断面図。 （Ａ）図１のＵ−Ｕ断面図、（Ｂ）図４のＶ−Ｖ断面図。 （Ａ）上記第一実施例の弁体を示す斜視図、（Ｂ）上記第一実施例の弁軸を半断面がとられた弁体と共に示す斜視図、（Ｃ）図１のＪ−Ｊ断面図。 上記第一実施例における弁軸の下端部への弁体の組付方法の一例の説明に供される図。 本発明に係る三方弁の第二実施例の第１の流通状態を示す部分切欠断面図。 図１０に示される三方弁の要部拡大図。 上記第二実施例の第１の流通状態を示す半断面斜視図。 上記第二実施例の第２の流通状態を示す部分切欠断面図。 上記第二実施例の第２の流通状態を示す半断面斜視図。 上記第二実施例の弁体を示す斜視図であり、（Ａ）は上方斜視図、（Ｂ）は下方斜視図。 上記第二実施例の弁体を示す断面斜視図であり、（Ａ）は半断面斜視図、（Ｂ）、（Ｃ）は部分切欠断面斜視図。 上記第二実施例の弁軸を弁体と共に示す斜視図であり、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は組付斜視図。 一つの流入口と二つの流出口とを持つ三方弁が使用された従来の給湯設備の一例の主要部を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

＜第一実施例＞
図１、図２、図３は、本発明に係る三方弁の第一実施例の第１の流通状態を示す部分切欠断面図、要部拡大断面図、半断面斜視図、図４、図５は、上記第一実施例の第２の流通状態を示す部分切欠断面図、半断面斜視図である。なお、図１ないし図５において、本発明の理解にさほど必要とはしない部分（モータ５の内部等）は、その図示やハッチングを省略している（図６も同様）。また、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。

さらに、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ないし図７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。

図示実施例の三方弁１は、前述した図１８に示される如くの給湯設備に使用されるもの（図１８の符号２５０に相当）で、基本的には、弁軸３０と、該弁軸３０を回転駆動するための駆動源としてのモータ５と、このモータ５がその上部に設けられた前後一対の受台１３（図３）にねじ止め固定される弁本体１０とを備える。

弁本体１０には、後で詳述するように、流入口２０、第１流出口２１、及び第２流出口２２が設けられるとともに、弁軸３０がＯリング３５、３５を介して回動可能かつ軸方向に移動可能に水密的に嵌挿される弁軸嵌挿部１２が設けられ、さらに、この弁軸嵌挿部１２の下部外周に弁体受け座１５が設けられている（詳細は後述）。

弁本体１０において、弁軸嵌挿部１２の中心線（弁軸３０の回転軸線）Ｏ上における弁体受け座１５より下側には円筒状部１７が設けられ、この円筒状部１７の上部が後述する円筒状の弁体４０が回動可能かつ上下方向に摺動可能に嵌挿される弁体内挿部１８とされ、この弁体内挿部１８の下側に連設されている部分が第１流出口２１とされ、また、流入口２０と第２流出口２２は前記中心線Ｏに直交する共通の中心線Ｃ上に配在されている。

前記弁体受け座１５は、図１ないし図５に加えて図７を参照すればよくわかるように、前記円筒状部１７（弁体内挿部１８）の上面を覆うように設けられるとともに、その左右には、前記流入口２０の終端部となる、中心角が７０°ないし１００°の扇形状の流入開口２３及び前記第２流出口２２の始端部となる、前記流入開口２３と左右対称の流出開口２４が形成されている。詳細には、弁体受け座１５は、前記流入開口２３と流出開口２４の内周端縁部及び外周端縁部を画成する小径円環状の内周部１５ａ及び大径円環状の外周部１５ｂと、前記流入開口２３と流出開口２４の前後端縁部を画成する、中心角が８０°ないし１１０°の前後の扇形状部１５ｃ、１５ｃとからなっており、この弁体受け座１５の下面全体は、前記中心線Ｏに直交する平坦な平滑面とされている。

弁軸３０は、その最上部に、モータ５のロータの回転駆動力が減速歯車機構等を介して伝達されるセレーション軸部３２及び周方向位置決め用のＤカット凸部３１が設けられ、セレーション軸部３２の下部には、Ｏリング３５、３５が装着される、３段の鍔状部３４からなる装着溝が設けられている。この装着溝部分を弁軸３０におけるＯリング装着部３３と称す。なお、この弁軸３０は、弁本体１０及びモータ５に対して軸方向に若干ではあるが摺動可能となっている。

弁軸３０における弁体受け座１５より下方に突出した下端部には、該弁軸３０と一体的に回動可能、弁軸３０により引き上げ可能、かつ、弁軸３０の軸方向に摺動可能に、円筒状の弁体４０が外挿されている（詳細は後述）。

また、図１ないし図５に加えて、図８（Ｂ）、図９を参照すればよくわかるように、弁軸３０におけるＯリング装着部３３より下側の下部軸部３６の上部（最下段の鍔状部３４の直下）には、半径方向外方に突出する左右一対の上側凸部３７、３７が突設され、弁軸３０における下部軸部３６の下端部にも、上側凸部３７、３７と平面視で同一位置、同一幅、及び同一突出長の、半径方向外方に突出する左右一対の下側凸部３８、３８が突設されている。下側凸部３８、３８の高さ（軸方向に沿う長さ）は上側凸部３７、３７より長くされているが、上側凸部３７、３７を下側凸部３８、３８よりも長くしてもよいし、同じ長さにしてもよい。

一方、弁軸嵌挿部１２は、弁軸３０のＯリング装着部３３が水密的に嵌挿される大径穴部１２Ａと、弁軸３０における下部軸部３６が緩く嵌挿される小径挿通穴部１２Ｂとを有し、この弁軸嵌挿部１２における大径穴部１２Ａと小径挿通穴部１２Ｂとの段差部分である中間段丘部１２Ｃは、後述するように弁軸３０及び弁体４０が過度に下降するのを阻止するストッパとして機能するようになっている。

また、弁軸嵌挿部１２の小径挿通穴部１２Ｂには、図８（Ｃ）に示される如くに、下側凸部３８、３８と上側凸部３７、３７とを上下方向に通し得る縦溝１６、１６が形成されている。

そして、前記弁体４０は、図１ないし図５に加えて、図８（Ａ）、（Ｂ）、及び図９を参照すればよくわかるように、弁軸３０の下部軸部３６が緩く嵌挿される内筒部４１と、前記弁体内挿部１８に嵌挿される外筒部４２とを有する二重円筒構造とされ、内筒部４１と外筒部４２との間に、高さ（上下）方向に貫通する縦貫通路５１と上面が開口した溝状通路５２とが設けられている。この縦貫通路５１と溝状通路５２との間は、二つの隔壁部４３、４３により仕切られている。前記内筒部４１、前記外筒部４２、及び、前記二つの隔壁部４３、４３の各上面は面一とされて、それら各上面が前記弁体受け座１５の下面に偏り無く密着するようにされている。より具体的には、前記内筒部４１、前記外筒部４２、及び、前記二つの隔壁部４３、４３の各上面は、それぞれ前記弁体受け座１５における内周部１５ａ、外周部１５ｂ、扇形状部１５ｃ、１５ｃの下面に密着するようにされている（図３、図５、図７（Ａ）、（Ｂ）参照）。

また、弁体４０の内筒部４１には、弁軸３０の下部軸部３６が緩く嵌挿される挿通穴４５と、前記下側凸部３８、３８を上下方向に通し得る縦溝４６と、この縦溝４６とは所定角度間隔（ここでは９０°）をあけて、前記下側凸部３８、３８が下側から緩く嵌合せしめられる下側及び内周側が開口した嵌合凹部４８、４８とが形成されている。

次に、前記弁軸３０の下端部への弁体４０の組付方法について、図９を参照しながら説明する。

まず、Ｏリング３５、３５を装着した状態（図９にはＯリング３５、３５が省略されている）の弁軸３０を弁軸嵌挿部１２の大径穴部１２Ａに上から挿入し、その下側凸部３８、３８を小径挿通穴部１２Ｂに形成された縦溝１６、１６に嵌め込むようにして弁軸３０を下降させ、さらに、弁体４０に形成された縦溝４６、４６の平面視位置を前記縦溝１６、１６に合わせた状態で、弁体４０の上面を弁体受け座１５の下面に当接させ、下側凸部３８、３８を前記縦溝４６、４６に嵌め込むとともに、上側凸部３７、３７を縦溝１６、１６に嵌め込んで、最下段の鍔状部３４が中間段丘部１２Ｃに当接するまで下降させる。これにより、図９（Ａ）に示される如くに、下側凸部３８、３８が弁体４０の縦溝４６、４６及び嵌合凹部４８、４８の下端（下面）より下側に抜ける。

次に、図９（Ｂ）に示される如くに、弁体４０を時計回り又は反時計回りに９０°回転させる。これにより、下側凸部３８、３８が弁体４０の嵌合凹部４８、４８の真下に位置せしめられる。

続いて、図９（Ｃ）に示される如くに、弁軸３０を引き上げると、上側凸部３７、３７が縦溝１６、１６から抜けるとともに、下側凸部３８、３８が弁体４０の嵌合凹部４８、４８にしっかりと嵌合する。

かかる状態で、弁軸３０を例えば時計回りに９０°回転させると、弁体４０も弁軸３０と共に９０°回転するとともに、図８（Ｃ）に示される如くに、上側凸部３７、３７が平面視で縦溝１６、１６から外れる。

この状態で、弁軸３０を解放すると、弁軸３０は、上側凸部３７、３７が中間段丘部１２Ｃに当接するまで下降し、それに伴って弁体４０も下降し、弁体４０の上面と弁体受け座１５の下面との間に隙間Ｋ（図６参照）が形成される。この場合、弁軸３０の下側凸部３８、３８と弁体４０の嵌合凹部４８、４８との軸方向の嵌合長（嵌合高さ）は、弁軸３０の最大下降量（＝前記隙間Ｋ）より相当長いので、例え弁体４０が弁体受け座１５の下面に押し付けられても、弁軸３０の下側凸部３８、３８と弁体４０の嵌合凹部４８、４８との嵌合状態が解かれることはなく、弁体４０が弁軸３０に吊られる状態が維持され、また弁体４０は、弁軸３０と一体的に回動し得るものとなり、これにより、弁軸３０の下端部への弁体４０の組み付けが完了する。

上記した如くの構成を有する本実施例の三方弁１を、前述した図１８に示される如くの給湯設備に、符号２５０で示される三方弁として組み込んだ場合には、弁軸３０は、弁本体１０内の流体（湯水）圧力と大気圧との差圧により弁体４０を伴って上側に引き上げられ、これによって弁体４０の上面が弁体受け座１５の下面に押し付けられる。

このように、弁体４０の上面が弁体受け座１５の下面に押し付けられることにより、縦貫通路５１と溝状通路５２との間が水密的にシールされる。

この弁体押し付け状態で弁軸３０を回動させることにより、図１、図２、図３、図７（Ａ）に示される如くの、流体が流入口２０→流入開口２３→縦貫通路５１→第１流出口２１へと流れる第１の流通状態と、図４、図５、図７（Ｂ）に示される如くの、流体が流入口２０→流入開口２３→溝状通路５２→流出開口２４→第２流出口２２へと流れる第２の流通状態とを選択的にとり得る。

より詳細には、第１の流通状態では、図７（Ａ）に示される如くに、流入開口２３の真下に縦貫通路５１が位置し、弁体４０の内筒部４１は弁体受け座１５の内周部１５ａに、外筒部４２は弁体受け座１５の外周部１５ｂに、二つの隔壁部４３、４３は弁体受け座１５の二つの扇形状部１５ｃ、１５ｃの端部に押し当てられているので、縦貫通路５１と溝状通路５２との間が水密的にシールされる。

一方、上記第１の流通状態から弁軸３０及び弁体４０を時計回りに９０°回転させると、図７（Ｂ）に示される如くに、弁体４０の縦貫通路５１部分が弁体受け座１５の片方の扇形状部１５ｃの真下に位置せしめられ、溝状通路５２の一端側が流入開口２３の真下に、また、他端側が流出開口２４の真下に位置せしめられるので、流入口２０からの流体は、流入開口２３から弁体受け座１５の扇形状部１５ｃの下側をくぐるようにして流出開口２４に流れ出てくる。この場合も、弁体４０の内筒部４１は弁体受け座１５の内周部１５ａに、外筒部４２は弁体受け座１５の外周部１５ｂに、二つの隔壁部４３、４３は弁体受け座１５の片方の扇形状部１５ｃの一端部と他端部近くに押し当てられているので、縦貫通路５１と溝状通路５２との間が水密的にシールされる。

このように、弁本体１０内の流体圧力と大気圧との差圧により弁体４０の上面を弁体受け座１５の下面に押し付けて縦貫通路５１と溝状通路５２との間をシールすることにより、第１流出口と第２流出口との間をシールするためのＯリング等のシール材を不要にでき、加工組立コスト、製品コストを低く抑えることができる。

また、図６に示される如くに、前記第１の流通状態（流入口２０→縦貫通路５１→第１流出口２１）がとられているときにおいては、第２流出口２２と第１流出口２１及び流入口２０との間がシールされている関係上、第２流出口２２側の圧力が所定圧以上高まると、弁体４０に逆圧が掛かって、弁体４０が弁軸３０を伴って押し下げられる。この際、弁軸３０は、上側凸部３７、３７が弁軸嵌挿部１２における大径穴部１２Ａと小径挿通穴部１２Ｂとの段差部分である中間段丘部１２Ｃに接当するまで下降し、それ以上の下降は阻止される（中間段丘部１２Ｃは、弁軸３０及び弁体４０が過度に下降するのを阻止するストッパとして機能する）。この状態では、弁体４０と弁体受け座１５との間に隙間Ｋが形成され、これによって、第２流出口２２側の圧力が前記隙間Ｋを介して第１流出口２１側あるいは流入口２０側に逃がされる。

このように本実施例の三方弁１には、逆圧を効果的に逃がすリリーフ機能を持たせることができるので、逆圧による当該三方弁や配管系の破壊・故障を効果的に回避することができ、また、別途に流路にリリーフ弁を設けなくて済むので、設備のコストアップを抑えることができる。

また、弁体４０は、弁軸３０とは別体とされて、弁軸３０の下部、下側凸部３８、３８、及び弁体内挿部１８にそれぞれ摺動可能に外挿、嵌合、内挿されている関係上、それらの摺動面間には多少の間隙が形成され、そのため、弁軸３０が多少傾いても、その傾きを摺動面間の間隙により吸収することができるので、弁体４０の上面全体を弁体受け座１５の下面に偏り無く密着させることができ、このため、縦貫通路５１と溝状通路５２との間の所要のシール性を確実に得ることができる。

なお、上記実施例では、弁体４０を二重円筒構造として、内筒部４１と外筒部４２との間に縦貫通路５１と溝状通路５２を設けるとともに、縦貫通路５１と溝状通路５２との間を二つの隔壁部４３、４３により仕切る構成としているが、弁体は、必ずしも上記のような構成とする必要はなく、例えば、厚肉円板に適宜の形状の縦貫通路（貫通穴）と溝状通路を形成した構成としてもよく、また、弁軸３０も、上記実施例のような上側凸部３７、３７や下側凸部３８、３８の配置や数、形状以外のものでもよいことは勿論である。

＜第二実施例＞
図１０、図１１、図１２は、本発明に係る三方弁の第二実施例の第１の流通状態を示す部分切欠断面図、要部拡大断面図、半断面斜視図、図１３、図１４は、上記第二実施例の第２の流通状態を示す部分切欠断面図、半断面斜視図である。なお、本第二実施例の三方弁１０１において、上記第一実施例の三方弁１と同様の機能及び作用を有する構成については同様の符号（１００を足した符号）を付してその詳細な説明は省略する。

図示する第二実施例の三方弁１０１の基本構成は、上記第一実施例の三方弁１と同様であるが、流体が流入口１２０→流入開口１２３→縦貫通路１５１→第１流出口１２１へと流れる第１の流通状態と、流体が流入口１２０→流入開口１２３→溝状通路１５２→流出開口１２４→第２流出口１２２へと流れる第２の流通状態とにおける流量を確保する（増大させる）べく、次のような方策が採られている。

すなわち、流入口１２０から流入開口１２３に流体を円滑に流す（流路抵抗を低減する）べく、流入口１２０の内周面及び弁軸嵌挿部１１２の周側面における角部ないしは段差部を排除するように、言い換えれば、流入口１２０から流入開口１２３までの流路断面積が連続的に変化（減少）するように、当該流入口１２０の内周面や弁軸嵌挿部１１２の周側面が設計されている。また、流出開口１２４から第２流出口１２２に流体を円滑に流す（流路抵抗を低減する）べく、弁軸嵌挿部１１２の周側面及び第２流出口１２２の内周面における角部ないしは段差部を排除するように、言い換えれば、流出開口１２４から第２流出口１２２に続く流路の流路断面積が次第に変化（増加）するように、当該弁軸嵌挿部１１２の周側面や第２流出口１２２の内周面が設計されている。

また、上記第一実施例の三方弁１では、弁軸３０における下部軸部３６に、上側凸部３７、３７及び下側凸部３８、３８が左右一対で設けられているが、第二実施例の三方弁１０１では、図１０ないし図１４に加えて、図１７を参照すればよくわかるように、弁軸１３０における下部軸部１３６の上部（最下段の鍔状部１３４の直下）に一つの上側凸部１３７が突設され、弁軸１３０における下部軸部１３６の下端部に、上側凸部１３７と平面視で所定角度間隔（ここでは１８０°）をあけた位置、同一幅、及び同一突出長の、一つの下側凸部１３８が突設されている。

それに伴い、弁軸１３０の下端部に外挿された弁体１４０の内筒部１４１には、図１５ないし図１７を参照すればよくわかるように、前記下側凸部１３８を上下方向に通し得る縦溝１４６が一つ形成されると共に、この縦溝１４６とは所定角度間隔（ここでは９０°）をあけて、前記下側凸部１３８が下側から緩く嵌合せしめられる嵌合凹部１４８が一つ形成されている。このように縦溝１４６及び嵌合凹部１４８をそれぞれ一つのみとすることで、弁体１４０における縦貫通路１５１及び溝状通路１５２の通路断面積（具体的には、半径方向における通路幅であって内筒部１４１と外筒部１４２との間隔）が大きくされ、第１の流通状態での縦貫通路１５１における流路抵抗及び第２の流通状態での溝状通路１５２における流路抵抗が低減される。

また、弁軸１３０の下部軸部１３６における下側凸部１３８、弁体１４０の内筒部１４１における縦溝１４６及び嵌合凹部１４８をそれぞれ一つのみとすることで、弁軸１３０の下端部への弁体１４０の組付ミス（組付角度のミス）を確実に抑止できるといった効果もある。

なお、前記弁軸１３０の下端部への弁体１４０の組付は、上記第一実施例の三方弁１において図９に基づき説明したのと同様の方法により行うことができる。

さらに、上記第一実施例の三方弁１では、縦貫通路５１と溝状通路５２との間を仕切る二つの隔壁部４３、４３が上下方向に沿って（すなわち、弁軸嵌挿部１２の中心線Ｏと平行に）配設されているが、第二実施例の三方弁１０１では、図１０ないし図１４に加えて、図１５及び図１６を参照すればよくわかるように、二つの隔壁部１４３、１４３が上下方向に対して（すなわち、弁軸嵌挿部１１２の中心線Ｏに対して）傾斜している。より詳細には、上端側で約９０°の角度間隔をあけて設けられた二つの隔壁部１４３、１４３（図示例では、一方の隔壁部１４３が平面視で下側凸部１３８と同一位置に設けられ、他方の隔壁部１４３が平面視で縦溝１４６と同一位置に設けられている）が、下方に行くに従ってその角度間隔が拡がるように傾斜して設けられている。

そのため、弁体１４０における縦貫通路１５１の通路断面積（具体的には、周方向における通路幅）が下方に行くに従って大きくなり、第１の流通状態での縦貫通路１５１における流路抵抗が更に低減される。

また、本実施例の三方弁１０１では、前記縦貫通路１５１を構成する弁体１４０の内筒部１４１の下端側の部分（図示例では、高さ方向で下端から略半分までの部分である下半部分）に切欠き１４９が設けられ、前記縦貫通路１５１が第１流出口１２１へとスムースに連なる、言い換えれば前記縦貫通路１５１を流れた流体が下方の第１流出口１２１へスムースに拡散されることとなり、これによっても、第１の流通状態での縦貫通路１５１における流路抵抗が一層低減される。

また、上記したように、二つの隔壁部１４３、１４３が上下方向に対して傾斜することにより、一方（第２の流通状態で流入口１２０もしくは流入開口１２３側）の隔壁部１４３に、第２の流通状態がとられているときにおいて流入口１２０から第２流出口１２２に行くに従って下方に傾斜する第１のスロープ面１４３ａが形成され、他方（第２の流通状態で第２流出口１２２もしくは流出開口１２４側）の隔壁部１４３に、第２の流通状態がとられているときにおいて流入口１２０から第２流出口１２２に行くに従って上方に傾斜する第２のスロープ面１４３ｂが形成され、第１のスロープ面１４３ａと第２のスロープ面１４３ｂとの間には、上下方向の高さが一定の平坦面（弁軸嵌挿部１１２の中心線０に直交する平坦面）１４３ｃが形成される。より詳細には、一方の隔壁部１４３の溝状通路１５２側の面が第１のスロープ面１４３ａとされ、他方の隔壁部１４３の溝状通路１５２側の面が第２のスロープ面１４３ｂとされている。

そのため、前記第２の流通状態において、流入開口１２３を介して溝状通路１５２に下方へ向かって流入した流体が、第１のスロープ面１４３ａによって横方向（周方向）に誘導されて平坦面１４３ｃ上に流され、平坦面１４３ｃ上を流れた流体が第２のスロープ面１４３ｂによって上方に誘導されて流出開口１２４に流れ出てくる。すなわち、流入開口１２３を介して溝状通路１５２に流入した流体が、第１のスロープ面１４３ａ、平坦面１４３ｃ、及び第２のスロープ面１４３ｂにより、弁体受け座１１５の扇形状部１１５ｃの下側をくぐるようにして流出開口１２４まで滑らかに流されることとなり、第２の流通状態での溝状通路１５２における流路抵抗が更に低減される。

このように本実施例の三方弁１０１では、上記第一実施例の三方弁１と同様の作用効果を有すると共に、流体が流入口１２０→流入開口１２３→縦貫通路１５１→第１流出口１２１へと流れる第１の流通状態と、流体が流入口１２０→流入開口１２３→溝状通路１５２→流出開口１２４→第２流出口１２２へと流れる第２の流通状態とで、各所における流路抵抗（圧損）が低減されるので、双方の流通状態における流量を増大させることができる。

具体的には、本第二実施例の三方弁１０１では、上記第一実施例の三方弁１と比較して、溝状通路１５２を介した第２の流通状態において、流量が約3.3%増加し、縦貫通路１５１を介した第１の流通状態において、流量が約0.6%増加することが確認された。

なお、上記実施例では、縦貫通路１５１と溝状通路１５２との間を仕切る二つの隔壁部１４３、１４３を上下方向に対して傾斜させ、傾斜した二つの隔壁部１４３、１４３の溝状通路１５２側の面を第１のスロープ面１４３ａ及び第２のスロープ面１４３ｂとしているが、第２の流通状態がとられているときにおいて流入口１２０から第２流出口１２２に行くに従って下方又は上方に傾斜する第１のスロープ面１４３ａ又は第２のスロープ面１４３ｂは、必ずしも上記のように形成する必要はなく、例えば、隔壁部に連接するような第１のスロープ面又は第２のスロープ面を備えたスロープ部材を当該隔壁部とは別個に設けてもよく、その場合、前記スロープ部材は、弁体１４０（の隔壁部１４３、１４３）と一体構成としてもよいし、別体構成としてもよいことは勿論である。

また、上記の第一実施例及び第二実施例の三方弁１、１００においては、当該三方弁１、１００を、モータ５、１０５により弁軸３０、１３０及び弁体４０、１４０を時計回りに９０°回転させて第１の流通状態から第２の流通状態に切り換える、いわゆる切換弁として機能させているが、切換弁だけではなく流量制御弁としても機能させることができる。流量制御弁として機能させる場合には、例えば第１の流通状態からモータ５、１０５により弁軸３０、１３０及び弁体４０、１４０を９０°以下の任意の角度だけ回転させ、流入開口２３、１２３と縦貫通路５１、１５１とが重なる面積を適宜に調整することにより、縦貫通路５１、１５１に流れる流体の流量を制御することができる。同様に、流入開口２３、１２３と溝状通路５２、１５２とが重なる面積も適宜に調整することで、溝状通路５２、１５２に流れる流体の流量を制御することができる。

１ 三方弁
１０ 弁本体
１５ 弁体受け座
１８ 弁体内挿部
２０ 流入口
２１ 第１流出口
２２ 第２流出口
２３ 流入開口
２４ 流出開口
３０ 弁軸
３３ Ｏリング装着部
３８ 下側凸部
４０ 弁体
４１ 内筒部
４２ 外筒部
４３ 隔壁部
５１ 縦貫通路
５２ 溝状通路

Claims (13)

1. 弁軸と、該弁軸を回転駆動するための駆動源と、流入口、第１流出口、第２流出口、前記弁軸が回動可能かつ軸方向に移動可能に水密的に嵌挿される弁軸嵌挿部、及び、該弁軸嵌挿部の下部外周に設けられた弁体受け座を有する弁本体と、を備え、
   前記弁体受け座に、前記流入口の終端部となる流入開口及び前記第２流出口の始端部となる流出開口が形成され、
   前記弁軸における前記弁体受け座より下方に突出した下端部に、該弁軸と一体的に回動可能、前記弁軸により引き上げ可能、かつ、前記弁軸の軸方向に摺動可能に、厚肉円板状ないし円筒状の弁体が外挿され、
   前記弁体受け座の下側に、前記弁軸に外挿された弁体が回動可能かつ上下方向に摺動可能に嵌挿される円筒状の弁体内挿部が設けられるとともに、該弁体内挿部の下側に前記第１流出口が連設され、
   前記弁体は、前記流入口と前記第１流出口とを連通させる縦貫通路及び前記流入口と前記第２流出口とを連通させる上面が開口した溝状通路を持ち、その上面を前記弁体受け座の下面に押し付けられながら回動可能とされ、
   前記弁体の上面が前記弁体受け座の下面に押し付けられることにより、前記縦貫通路と前記溝状通路との間が水密的にシールされるとともに、該弁体押し付け状態で前記弁軸を回動させることにより、流体が前記流入口から前記縦貫通路を介して前記第１流出口へと流れる第１の流通状態と、流体が前記流入口から前記溝状通路を介して前記第２流出口へと流れる第２の流通状態とを選択的にとり得るようにされていることを特徴とする三方弁。
2. 前記弁軸は、前記弁本体内の流体圧力と大気圧との差圧により前記弁体を伴って上側に引き上げられ、これによって前記弁体の上面が前記弁体受け座の下面に押し付けられるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の三方弁。
3. 前記第１の流通状態がとられているときにおいて、前記第２流出口側の圧力が所定圧以上高まると、前記弁体が前記弁軸を伴って押し下げられて前記弁体受け座との間に隙間が形成され、これによって、前記第２流出口側の圧力が前記第１流出口側あるいは前記流入口側に逃がされるようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の三方弁。
4. 前記弁軸嵌挿部の中心線上に前記弁体内挿部と前記第１流出口が配在され、前記流入口と第２流出口は前記弁軸嵌挿部の中心線に直交する共通の中心線上に配在されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の三方弁。
5. 前記弁軸嵌挿部は、前記弁軸の上部がシール材を介して水密的に嵌挿される大径穴部と、前記弁軸における下部軸部が緩く嵌挿される小径挿通穴部とを有し、前記弁軸における前記シール材の装着部より下側で前記下部軸部の上部と前記下部軸部の下端部とにそれぞれ半径方向外方に突出する上側凸部と下側凸部が突設されるとともに、前記弁軸嵌挿部の小径挿通穴部に前記下側凸部と前記上側凸部とを上下方向に通し得る縦溝が形成され、前記弁体には、前記下部軸部が緩く嵌挿される挿通穴と、前記下側凸部を上下方向に通し得る縦溝と、該縦溝とは所定角度間隔をあけて、前記下側凸部が下側から緩く嵌合せしめられる下側及び内周側が開口した嵌合凹部とが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の三方弁。
6. 前記弁体は、前記弁軸の下部軸部が緩く嵌挿される内筒部と、前記弁体内挿部に嵌挿される外筒部とを有する二重円筒構造とされ、前記内筒部と前記外筒部との間に前記縦貫通路と前記溝状通路とが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の三方弁。
7. 前記弁体における前記縦貫通路と前記溝状通路との間は、二つの隔壁部により仕切られており、前記内筒部、前記外筒部、及び、前記二つの隔壁部の各上面は面一とされて、それら各上面が前記弁体受け座の下面に偏り無く密着するようにされていることを特徴とする請求項６に記載の三方弁。
8. 前記弁軸嵌挿部における大径穴部と小径挿通穴部との段差部分である中間段丘部は、前記弁軸及び前記弁体が過度に下降するのを阻止するストッパとして機能するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の三方弁。
9. 前記第２の流通状態がとられているときにおいて、前記流入口側の前記隔壁部に、前記流入口から前記第２流出口に行くに従って下方に傾斜する第１のスロープ面が設けられ、前記第２流出口側の前記隔壁部に、前記流入口から前記第２流出口に行くに従って上方に傾斜する第２のスロープ面が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の三方弁。
10. 前記第１のスロープ面と前記第２のスロープ面との間には、前記弁軸嵌挿部の中心線に直交する平坦面が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の三方弁。
11. 前記二つの隔壁部が上下方向に対して傾斜しており、傾斜した前記二つの隔壁部の前記溝状通路側の面が前記第１のスロープ面及び前記第２のスロープ面とされていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の三方弁。
12. 前記縦貫通路は、前記流入口から前記第１流出口に行くに従って通路断面積が大きくなることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の三方弁。
13. 前記縦貫通路を形成する前記弁体の前記内筒部の下端側に切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の三方弁。

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