JP6639983B2 - 流路切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体を弁室内で回転させることにより流路切換を行うロータリー式の流路切換弁に係り、特に、弁室を二室に仕切る板状の弁体を備えた流路切換弁に関する。

この種の流路切換弁は従来よりよく知られており、例えば特許文献１には、弁本体の胴部（弁室）に４個の継手からなるポート（第１〜第４ポート）が平面視十字状に設けられるとともに、弁室における各ポートの開口部分及び弁軸嵌挿穴の開口部分を除く内面全体を覆うようにゴム等で作製された弾力性を有するシール部材が内装され、弁室内に該弁室を二室に仕切るように円板状（バタフライ型）の弁体が配在され、この弁体を弁軸を介して外部の回転駆動源（ステッピングモータ等）で所定角度回転させて第１回転位置と第２回転位置とを選択的にとらせることにより、流路切換を行うようにされた四方切換弁が開示されている。

かかる四方切換弁では、流路切換時には、弁体の外周端縁部の相当部分がシール部材に若干食い込むように押し付けられた状態で回転せしめられ、例えば、前記弁体が第１回転位置をとるとき、第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、第３ポートと第４ポートとが連通し、前記弁体が第２回転位置をとるとき、第１ポートと第３ポートとが連通するとともに、第２ポートと第４ポートとが連通するようにされる。

特開２０１５−２２４７０９号公報

前記した如くの従来の流路切換弁においては、次のような解決すべき課題がある。

すなわち、特許文献１に所載の流路切換弁では、４個のポート（第１〜第４ポート）が平面視十字状（回転軸線に直交する同一平面上）に設けられるので、配管の取り回しが厄介であるとともに、流路切換弁全体の体格や占有スペースが大きくなる嫌いがあり、設置場所が制限される上、流路切換弁の製造コスト、設置コスト等が高くなるという問題がある。

また、流路切換時には、弁体の外周端縁部の相当部分がシール部材に若干食い込むように押し付けられた状態で回転せしめられるので、シール部材と弁体との間の摺動摩擦が大きくなり、弁体を回転させるためには大きなトルクが必要となり、回転駆動源として比較的出力トルクの大きなものを使用する必要があるとともに、シール部材や弁体が摩耗しやすくなり、シール性、耐久性、流路切換の確実性等に問題を生じるおそれがある。

本発明は、上記事情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、全体の体格や占有スペースを小さくすることができるとともに、流路切換時におけるシール部材と弁体との間の摺動摩擦を低減し得、シール部材や弁体が摩耗し難くできて、シール性、耐久性、流路切換の確実性等を向上でき、さらに、回転駆動源として出力トルクの小さなものを採用可能とされた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、３個以上のポートが設けられた有底円筒状の胴部を有する弁本体と、該弁本体に内挿されて回転しながら上下動するようにされた弁軸と、前記弁軸の回転軸線に対して傾斜した状態で前記胴部内に形成された弁室に配在されて前記弁室の内周面にその外周端縁部が押し付けられるとともに、連通するポート間を切り換えるべく前記弁軸に連動して回転しながら上下動するようにされた楕円板状の弁体とを備え、前記３個以上のポートが前記弁軸の回転軸線を含む同一平面又は該平面に平行な同一平面上に設けられるとともに、連通するポート間が切り換えられる流路切換時に、前記弁体の前記回転軸線に対する傾斜角度が流路切換前後より小さくな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、３個以上のポートが設けられた有底円筒状の胴部を有する弁本体と、該弁本体に内挿されて回転しながら上下動するようにされた弁軸と、前記胴部内に形成された弁室における前記ポートの開口部分以外の内周面を覆うように内装された円筒状のシール部材と、前記弁軸の回転軸線に対して傾斜した状態で前記弁室に配在されて前記シール部材にその外周端縁部が押し付けられるとともに、連通するポート間を切り換えるべく前記弁軸に連動して回転しながら上下動するようにされた楕円板状の弁体とを備え、前記３個以上のポートが前記弁軸の回転軸線を含む同一平面又は該平面に平行な同一平面上に設けられるとともに、連通するポート間が切り換えられる流路切換時に、前記弁体の前記回転軸線に対する傾斜角度が流路切換前後より小さくな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、前記弁軸の上動時に、前記弁体が引き上げられるとともに、前記傾斜角度が小さくなって前記弁体の外周端縁部と前記シール部材との接触面積が減少し、前記弁軸の下動時に、前記弁体が押し下げられるとともに、前記傾斜角度が大きくなって前記弁体の外周端縁部全体が前記シール部材に押し付けられるようにされる。

他の好ましい態様では、前記弁軸が回転しながら上下動するように、前記弁本体に設けられた弁軸挿通穴に半径方向内方に突出する突部が設けられるとともに、前記弁軸の外周に、前記突部が嵌め込まれる、巻き方向が逆の二つの螺旋溝が連続して形成される。

別の好ましい態様では、前記弁体を前記弁軸に連動させるべく、前記弁体と前記弁軸に連れ回し手段が設けられる。

本発明に係る流路切換弁では、弁本体に設けられた３個以上のポートが弁軸の回転軸線を含む同一平面（又は該平面と平行な同一平面）上に設けられるので、弁本体の胴部から前後方向か左右方向のいずれかに突出するポートを無くすことができ、そのため、例えば４個のポートが平面視十字状に設けられた従来の流路切換弁と比べて、全体の体格や占有スペースを小さくすることができ、その結果、設置場所の制約を緩くすることができ、製造コスト、設置コスト等を抑えることができる。

また、弁体が楕円板状とされて、通常時（流路切換の前後）には、弁体の外周端縁部全体がシール部材（弁室におけるポートの開口部分以外の内周面を覆うように内装されたシール部材）に若干食い込むように押し付けられ、流路切換時には、弁軸が回転しながら上下動せしめられ、これに伴って弁体は弁軸に連れ回されるように回転しながら上下動するとともに、弁体の回転軸線に対する傾斜角度が流路切換前後より小さくされて、弁体の外周端縁部とシール部材との接触面積を減少させるようにされるので、流路切換時におけるシール部材と弁体との間の摺動摩擦を低減し得、そのため、シール部材や弁体を摩耗し難くできて、シール性、耐久性、流路切換の確実性等を向上でき、さらに、回転駆動源として出力トルクの小さな小型で低価格のものを採用できるという利点も得られる。

本発明に係る流路切換弁の一実施形態の外観を示す概略斜視図。 図１に示される流路切換弁における、弁体が第１回転位置をとる状態を示す縦断面図。 図１に示される流路切換弁における、弁体が第２回転位置をとる状態を示す縦断面図。 図１に示される流路切換弁における、流路切換時（途中）の状態を示し、（Ａ）は弁本体部分を切欠した右側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 図１に示される流路切換弁の構成部材を示し、（Ａ）は弁本体の蓋部を示す斜視図、（Ｂ）は弁本体の胴部を示す斜視図、（Ｃ）はシール部材を示す斜視図。 図１に示される流路切換弁の弁軸を示し、（Ａ）は側方斜視図、（Ｂ）は上方斜視図。 図１に示される流路切換弁の弁体を示し、（Ａ）は上方斜視図、（Ｂ）は下方斜視図。 図１に示される流路切換弁の弁軸の四側面図であり、（Ａ）は前側面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は後側面図、（Ｄ）は右側面図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る流路切換弁の一実施形態の外観を示す概略斜視図、図２は、弁体が第１回転位置をとる状態を示す縦断面図、図３は、弁体が第２回転位置をとる状態を示す縦断面図、図４は、流路切換時（途中）の状態を示し、図４（Ａ）は弁本体部分を切欠した右側面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図である。

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、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の使用状態での位置、方向を指すとは限らない。

また、各図において、弁軸を回転駆動するための回転駆動源としてのモータは省略されている。

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切換に使用される四方切換弁、あるいは、ヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換に使用される四方切換弁であり、基本的には、管継手からなる４個のポートｐ１〜ｐ４が設けられた有底円筒状の胴部１１を有する弁本体１０（図５（Ａ）、（Ｂ））と、この弁本体１０に内挿されて回転しながら上下動するようにされた弁軸２０（図６、図８）と、胴部１１内に形成された弁室１５における各ポートｐ１〜ｐ４の開口部分以外の内周面を覆うように内装された円筒状のシール部材１７（図５（Ｃ））と、弁軸２０の回転軸線Ｏに対して傾斜した状態で弁室１５に配在されてシール部材１７にその外周端縁部が押し付けられるとともに、連通するポート間を切り換える（流路を切り換える）べく弁軸２０に連動するようにされた楕円板状の弁体３０（図７）と、弁軸２０を回転させるべく、弁本体１０の上部に配置されたモータ（回転駆動源）（不図示）と、を備える。

詳細には、弁本体１０は、有底円筒状の胴部１１と該胴部１１の上面開口を気密的に封止するように適宜の手段により被着固定された蓋部１２とで構成され、その胴部１１と蓋部１２とで弁室１５が画成されている。

前記４個のポートｐ１〜ｐ４は、胴部１１における、回転軸線Ｏを含む同一平面（又はそれに平行な同一平面）上に設けられている。すなわち、胴部１１の底部１１ｂ中央に第１ポートｐ１が設けられるとともに、胴部１１の一側部（左側部）及び他側部（右側部）にそれぞれ第２ポートｐ２と第３ポートｐ３が対向して設けられ、さらに、第３ポートｐ３の真上に第４ポートｐ４が設けられている。なお、例えば、第４ポートｐ４を、第２ポートｐ２の真上等に設けてもよいし、胴部１１の前側部や後側部等の適宜の位置に設けてもよいことは言うまでも無い。

本例では、第１ポートｐ１と第４ポートｐ４が流入口、第２ポートｐ２と第３ポートｐ３が流出口となっており、弁体３０を回転させることにより、第１ポートｐ１と第２ポートｐ２とが連通するとともに、第３ポートｐ３と第４ポートｐ４とが連通する第１連通状態（図２）と、第１ポートｐ１と第３ポートｐ３とが連通するとともに、第２ポートｐ２と第４ポートｐ４とが連通する第２連通状態（図３）との切り換え（流路切換）が行われるようになっている。

弁室１５に内装されるシール部材１７は、例えばゴム等の弾性素材から作製されたもので、弁室１５の高さ、室径と略同高、同外径を持ち、肉厚方向に弾力性を有する円筒状部１７Ａには、第２ポートｐ２、第３ポートｐ３、及び第４ポートｐ４に対応した開口ｋ２、ｋ３、及びｋ４が形成されている。また、円筒状部１７Ａの外周（図示例では、等角度間隔に４箇所）には、その上端から下端に至るまで概略Ｔ字状断面の突条１７ｔが設けられている。この突条１７ｔは、弁本体１０の胴部１１に対する位置決め固定兼円筒状部１７Ａの補強に供されるもので、胴部１１に設けられた同形断面を有する縦溝１１ｔに差し込まれるようになっている。

胴部１１に被着固定された蓋部１２は、その下端面が胴部１１の上端面に密着し、その外周の両側面（前後側面）には、下端面から下方に突出して胴部１１の上部外周に設けられた嵌合部１１ｅ、１１ｅに嵌合する側面視矩形の位置決め片部１２ｅ、１２ｅが設けられている。

また、蓋部１２の中央には、弁軸２０が摺動自在に嵌挿される弁軸挿通穴１４が設けられており、この弁軸挿通穴１４における上端から所定距離下方の左側部分には、弁軸２０が回転しながら上下動するように（後で詳述）、半径方向内方に突出する半球状の突部１８が設けられている。

加えて、蓋部１２の下部中央には、後述する弁軸２０の柱状連係部２３の上部が挿入される、柱状連係部２３より若干大径の凹所１３が設けられている。

前記弁軸２０は、上から順に、モータ（回転駆動源）に連結される、詳細構造は省略された頭部２１、弁軸挿通穴１４に摺動自在に嵌挿される嵌挿部２２、及び当該弁軸２０に弁体３０を連動させるための、嵌挿部２２より大きい（大径の）柱状連係部２３を有する。この弁軸２０は、当該流路切換弁１を組み立てる際には、蓋部１２を胴部１１に取り付ける前に、蓋部１２の下側から頭部２１を上にして蓋部１２の弁軸挿通穴１４に嵌挿部２２を挿入するようになっている。

嵌挿部２２の上部外周には、弁軸挿通穴１４に設けられた半球状の突部１８が摺動自在に嵌め込まれる断面半円形の、縦溝２５Ｃと巻き方向が逆の二つの螺旋溝（右巻き螺旋溝、左巻き螺旋溝）２５Ｒ、２５Ｌとが連続して形成されている。

詳しくは、図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に、それぞれ弁軸２０の前側面図、左側面図、後側面図、右側面図が示されているように、嵌挿部２２の前側面上部中央に、その上端から真っ直ぐに下方に向けて、弁軸２０を弁軸挿通穴１４に下側から通す際に突部１８を最初に嵌め込む縦溝２５Ｃが形成されるとともに、弁軸２０が回転駆動される際に、該弁軸２０を上下動させるべく、前記縦溝２５Ｃの下端部に続いて、右巻き（右肩上がり）の螺旋溝２５Ｒが回転角度で見て約１８０°分形成され、該右巻き螺旋溝２５Ｒの終端部（下端部）に続いて、左巻き（左肩上がり）の螺旋溝２５Ｌが回転角度で見て約１００°分形成されている。

また、嵌挿部２２における螺旋溝２５Ｒ、２５Ｌより下側には、弁軸挿通穴１４の内周面と嵌挿部２２の外周面との摺動面間を封止するためのシール材としてのＯリング１６が装着される環状装着溝２４が形成されている。

弁軸２０の柱状連係部２３は、嵌挿部２２より大径の半円柱状部２３Ａと、該半円柱状部２３Ａに、その前後の両側面２３ｃ、２３ｃが面一で連設された断面矩形の角柱状部２３Ｂとで構成されている。

かかる弁軸２０に前記楕円板状の弁体３０を連動させるべく、弁軸２０と弁体３０には連れ回し手段（後で詳述）が設けられるとともに、弁軸２０（の柱状連係部２３）の下面には、回転軸線Ｏに対する傾斜角度が大きく半円柱状部２３Ａの下面全部と角柱状部２３Ｂの下面の半分程度の広さを持つ下側傾斜面２８Ａと、前記傾斜角度が下側傾斜面２８Ａより小さく角柱状部２３Ｂの下面の半分程度の広さを持つ上側傾斜面２８Ｂとが形成されている。

一方、弁体３０は、例えばテフロン（登録商標）等の滑りやすい材料で作製され、流路切換時以外は、前記した円筒状のシール部材１７にその外周端縁部が押し付けられて若干食い込むようにその短径及び長径が設定された楕円板部３１を有し、該楕円板部３１における側面視で上部側（つまり、弁体３０の重心から偏心した位置）に、前記連れ回し手段として、丸棒状の上辺３３ａと角棒状の前後の両縦辺３３ｂ、３３ｂとからなる門形アーム３３が立設されている。

それに対し、弁軸２０（の柱状連係部２３）には、前記連れ回し手段として、その左右方向一側（左側）に、前記門形アーム３３の上辺３３ａが前後方向に通されて左右方向に摺動自在とされる、角柱状部２３Ｂの横幅（半円柱状部２３Ａの半径）に相当する深さを有する（言い換えれば、柱状連係部２３の側面から中心付近まで延びる）横溝２６が形成され、門形アーム３３の両縦辺３３ｂ、３３ｂが前記角柱状部２３Ｂの平行に形成された両側面２３ｃ、２３ｃに摺動自在に対接するようにされている（図６（Ｂ）参照）。したがって、弁軸２０が回転しながら上下動する際には、弁体３０がそれに伴って回転しながら上下動する。なお、前記横溝２６は、前記門形アーム３３をその奥底（内端側）に誘導しやすくするために、その底部側は若干下方に傾斜せしめられている。

また、弁体３０（の楕円板部３１）の上面中央には、位置規制用の半球状の凹部３９が設けられるとともに、弁軸２０における前記傾斜角度が大きい方の下側傾斜面２８Ａ（の回転軸線Ｏ上）に、前記凹部３９に嵌合する位置規制用の凸部２９が設けられている。さらに、弁体３０の下方側端部には、弁体３０が押し下げられた際に胴部１１の底部１１ｂ（弁室１５の底面）に着接して弁体３０の傾斜角度を規定するためのひずめ状の傾斜角度規定部３４が設けられている。なお、弁体３０の上面中央に位置規制用の凸部を設け、弁軸２０の下側傾斜面２８Ａに前記凸部に嵌合する位置規制用の凹部を設けてもよいことは勿論である。

このような構成とされた本実施形態の流路切換弁１では、弁体３０を伴う弁軸２０は、図２に示される如くの第１回転位置と、該第１回転位置から反時計回りに１８０°回転した図３に示される如くの第２回転位置とを選択的にとり得るようにされている。

第１回転位置では、弁軸挿通穴１４に設けられた突部１８に右巻き螺旋溝２５Ｒの中間部位（半分位置）が嵌め込まれ、弁体３０の凹部３９に弁軸２０の凸部２９が嵌り込むとともに、弁軸２０の下側傾斜面２８Ａが弁体３０の楕円板部３１の上面に押し当てられ、また、門形アーム３３の上辺３３ａが横溝２６の中央付近に位置し、弁体３０の外周端縁部は、その上半分がシール部材１７の左半分に、また、その下半分がシール部材１７の右半分にそれぞれ若干食い込むように押し付けられるとともに、弁体３０に設けられた傾斜角度規定部３４が胴部１１の底部１１ｂ（の右側部分）に着接せしめられる。

したがって、このときには、第１ポートｐ１と第２ポートｐ２とが連通するとともに、第３ポートｐ３と第４ポートｐ４とが連通する第１連通状態となり、第１ポートｐ１から流入する流体は、弁室１５における弁体３０の下面側を通って第２ポートｐ２から流出するとともに、第４ポートｐ４から流入する流体は、弁室１５における弁体３０の上面側を通って第３ポートｐ３から流出する。

それに対し、第２回転位置では、弁軸挿通穴１４に設けられた突部１８に左巻き螺旋溝２５Ｌの終端近くの部位が嵌め込まれ、弁体３０の凹部３９に弁軸２０の凸部２９が嵌り込むとともに、弁軸２０の下側傾斜面２８Ａが弁体３０の楕円板部３１の上面に押し当てられ、また、門形アーム３３の上辺３３ａが横溝２６の中央付近に位置し、弁体３０の外周端縁部は、その上半分がシール部材１７の右半分に、また、その下半分がシール部材１７の左半分にそれぞれ若干食い込むように押し付けられるとともに、弁体３０に設けられた傾斜角度規定部３４が胴部１１の底部１１ｂ（の左側部分）に着接せしめられる。

したがって、このときには、第１ポートｐ１と第３ポートｐ３とが連通するとともに、第２ポートｐ２と第４ポートｐ４とが連通する第２連通状態となり、第１ポートｐ１から流入する流体は、弁室１５における弁体３０の下面側を通って第３ポートｐ３から流出するとともに、第４ポートｐ４から流入する流体は、弁室１５における弁体３０の上面側を通って第２ポートｐ２から流出する。

上記第１連通状態から第２連通状態への切り換え（流路切換）を行う際には、不図示のモータ（回転駆動源）により弁軸２０を上から視て反時計回りに回転させる。そうすると、突部１８に右巻き螺旋溝２５Ｒが嵌め込まれていることにより、弁軸２０は、右ねじを弛める方向に回したときと同様に上方へ押し上げられ、これに伴い、弁体３０は、門形アーム３３を介して弁軸２０に連れ回されるように回転しながら引き上げられる。

この場合、門形アーム３３（の上辺３３ａ）は回転軸線Ｏから半径方向外周側に位置しているとともに、弁体３０の下方側端部に比較的重量のある傾斜角度規定部３４が設けられているので、弁体３０は、（シール部材１７の反発力により）下側傾斜面２８Ａと上側傾斜面２８Ｂとの境目部分を支点にして正面視で時計回りに回転しながら引き上げられる。これにより、弁体３０の外周端縁部のうちの上端部及び下端部がシール部材１７から離れ始め、弁軸２０の回転角度が増すにつれ、弁体３０の回転軸線Ｏに対する傾斜角度が次第に小さくなって、弁体３０の外周端縁部とシール部材１７との接触面積が減少する。

そして、弁軸２０が図２に示される状態から反時計回りに９０°回転した状態では、図４に示される如くに、突部１８に右巻き螺旋溝２５Ｒの終端部（左巻き螺旋溝２５Ｌの始端部）が位置し、柱状連係部２３の上端面が蓋部１２の凹所１３の上面に接当係止され、門形アーム３３の上辺３３ａが横溝２６の底部（内端）まで摺動するとともに、弁体３０（の楕円板部３１）の上面が上側傾斜面２８Ｂに押し当てられ、凸部２９から凹部３９が離れ、傾斜角度規定部３４が胴部１１の底部１１ｂから離れるとともに、弁体３０の外周端縁部全体がシール部材１７から離れる。この場合、図４（Ｂ）に示される如くに、弁体３０（の楕円板部３１）の外周端縁部のうちの上下方向中央部付近は、本来なら、シール部材１７に食い込むように押し付けられるが、本例の流路切換弁１では、該中央部付近は対向して設けられた開口ｋ２（第２ポートｐ２）部分及び開口ｋ３（第３ポートｐ３）部分に位置するので、シール部材１７には全く接触しないようになっている（すなわち、弁体３０は、門形アーム３３により弁軸２０に吊り下げられるようにされている）。

上記のように弁軸２０を９０°回転させた後、さらに反時計回りに回転させると、今度は、突部１８に左巻き螺旋溝２５Ｌが嵌め込まれ、弁軸２０は、右ねじを締め付ける方向に回したときと同様に下方へ押し下げられ、これに伴い、弁体３０は、門形アーム３３を介して弁軸２０に連れ回されるように回転しながら押し下げられる。

この場合、門形アーム３３（の上辺３３ａ）は回転軸線Ｏ近くの横溝２６の底部に位置しており、弁体３０の回転軸線Ｏに対する傾斜角度は前記のように小さくされているので、弁体３０が回転しながら押し下げられると、まず、弁体３０の下端（傾斜角度規定部３４の外周端縁部）が胴部１１の底部１１ｂに接当し、弁体３０は、下側傾斜面２８Ａと上側傾斜面２８Ｂとの境目部分を支点にして正面視で反時計回りに回転しながら押し下げられる。これにより、弁体３０の外周端縁部のうちの上下方向中央部付近がシール部材１７に接触し始めるとともに、弁体３０（の楕円板部３１）の上面に下側傾斜面２８Ａが押し当てられ、弁軸２０の回転角度が増すにつれ、弁体３０の回転軸線Ｏに対する傾斜角度が次第に大きくなって、弁体３０の外周端縁部とシール部材１７との接触面積が増大する。

そして、弁軸２０が図４に示される状態から反時計回りに９０°回転した状態（つまり、図２に示される状態から反時計回りに１８０°回転した状態）では、図３に示される如くに、門形アーム３３の上辺３３ａが横溝２６の中央付近まで摺動するとともに、弁体３０（の楕円板部３１）の上面に下側傾斜面２８Ａが強く押し付けられ、凸部２９が凹部３９に嵌り込み、傾斜角度規定部３４が胴部１１の底部１１ｂに着接するとともに、弁体３０の外周端縁部全体がシール部材１７に（シール部材１７の反発力に抗して）食い込むように押し付けられる。これにより、第１連通状態から第２連通状態への切り換え（流路切換）が完了する。

第２連通状態から第１連通状態への切り換え（流路切換）を行う際には、弁軸２０を上から視て時計回りに回転させる。そうすると、上記とは逆回りで弁体３０が弁軸２０に連れ回されながら上下動し、上記と同様に流路切換が行われる。

このように、本実施形態の流路切換弁１では、弁本体１０に設けられた全ポートｐ１〜ｐ４が弁軸２０の回転軸線Ｏを含む同一平面上に設けられるので、弁本体１０の胴部１１から前後方向か左右方向のいずれかに突出するポートを無くすことができ、そのため、例えば４個のポートが平面視十字状に設けられた従来の流路切換弁と比べて、全体の体格や占有スペースを小さくすることができ、その結果、設置場所の制約を緩くすることができ、製造コスト、設置コスト等を抑えることができる。

また、弁体３０が楕円板状とされて、通常時（弁軸２０の回転停止時＝流路切換の前後）には、弁体３０の外周端縁部全体がシール部材１７（弁室１５におけるポートの開口部分以外の内周面を覆うように内装されたシール部材１７）に若干食い込むように押し付けられ、流路切換時には、弁軸２０が回転しながら上下動せしめられ、これに伴って弁体３０は門形アーム３３を介して弁軸２０に連れ回されるように回転しながら上下動するとともに、弁体３０の回転軸線Ｏに対する傾斜角度が流路切換前後より小さくされて、弁体３０の外周端縁部とシール部材１７との接触面積を減少させるようにされるので、流路切換時におけるシール部材１７と弁体３０との間の摺動摩擦を低減し得、そのため、シール部材１７や弁体３０を摩耗し難くできて、シール性、耐久性、流路切換の確実性等を向上でき、さらに、回転駆動源として出力トルクの小さな小型で低価格のものを採用できるという利点も得られる。

なお、上記実施形態においては、本発明を四方切換弁に適用した場合を説明したが、本発明は、四方切換弁以外の多方切換弁にも適用できるものであり、例えば、上記実施形態の流路切換弁（四方切換弁）１から第４ポートｐ４を取り去るだけで三方切換弁となる。

また、本実施形態の流路切換弁１は、上記ヒートポンプ式冷暖房システム等のみならず、他のシステム、装置、機器類にも組み込めることは勿論である。

１ 流路切換弁
１０ 弁本体
１１ 胴部
１２ 蓋部
１４ 弁軸挿通穴
１５ 弁室
１６ Ｏリング
１７ シール部材
１８ 突部
２０ 弁軸
２２ 嵌挿部
２３ 柱状連係部
２３Ａ 半円柱状部
２３Ｂ 角柱状部
２３ｃ 角柱状部の側面
２５Ｃ 縦溝
２５Ｒ 右巻き螺旋溝
２５Ｌ 左巻き螺旋溝
２６ 横溝
２８Ａ 下側傾斜面
２８Ｂ 上側傾斜面
２９ 凸部
３０ 弁体
３１ 楕円板部
３３ 門形アーム
３３ａ 上辺
３３ｂ 縦辺
３４ 傾斜角度規定部
３９ 凹部
ｐ１ 第１ポート
ｐ２ 第２ポート
ｐ３ 第３ポート
ｐ４ 第４ポート

Claims (13)

1. ３個以上のポートが設けられた有底円筒状の胴部を有する弁本体と、該弁本体に内挿されて回転しながら上下動するようにされた弁軸と、前記弁軸の回転軸線に対して傾斜した状態で前記胴部内に形成された弁室に配在されて前記弁室の内周面にその外周端縁部が押し付けられるとともに、連通するポート間を切り換えるべく前記弁軸に連動して回転しながら上下動するようにされた楕円板状の弁体とを備え、
   前記３個以上のポートが前記弁軸の回転軸線を含む同一平面又は該平面に平行な同一平面上に設けられるとともに、連通するポート間が切り換えられる流路切換時に、前記弁体の前記回転軸線に対する傾斜角度が流路切換前後より小さくなるようにされていることを特徴とする流路切換弁。
2. ３個以上のポートが設けられた有底円筒状の胴部を有する弁本体と、該弁本体に内挿されて回転しながら上下動するようにされた弁軸と、前記胴部内に形成された弁室における前記ポートの開口部分以外の内周面を覆うように内装された円筒状のシール部材と、前記弁軸の回転軸線に対して傾斜した状態で前記弁室に配在されて前記シール部材にその外周端縁部が押し付けられるとともに、連通するポート間を切り換えるべく前記弁軸に連動して回転しながら上下動するようにされた楕円板状の弁体とを備え、
   前記３個以上のポートが前記弁軸の回転軸線を含む同一平面又は該平面に平行な同一平面上に設けられるとともに、連通するポート間が切り換えられる流路切換時に、前記弁体の前記回転軸線に対する傾斜角度が流路切換前後より小さくなるようにされていることを特徴とする流路切換弁。
3. 前記弁軸の上動時に、前記弁体が引き上げられるとともに、前記傾斜角度が小さくなって前記弁体の外周端縁部と前記シール部材との接触面積が減少し、前記弁軸の下動時に、前記弁体が押し下げられるとともに、前記傾斜角度が大きくなって前記弁体の外周端縁部全体が前記シール部材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２に記載の流路切換弁。
4. 前記弁軸が回転しながら上下動するように、前記弁本体に設けられた弁軸挿通穴に半径方向内方に突出する突部が設けられるとともに、前記弁軸の外周に、前記突部が嵌め込まれる、巻き方向が逆の二つの螺旋溝が連続して形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流路切換弁。
5. 前記弁体を前記弁軸に連動させるべく、前記弁体と前記弁軸に連れ回し手段が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流路切換弁。
6. 前記連れ回し手段として、前記弁体における側面視で上部側に門形アームが立設されるとともに、前記弁軸の左右方向一側に前記門形アームの上辺が前後方向に通されて左右方向に摺動自在とされる横溝が形成され、前記門形アームの両縦辺が前記弁軸に平行に形成された前後の両側面に対接するようにされていることを特徴とする請求項５に記載の流路切換弁。
7. 前記門形アームは、前記弁体の重心から偏心した位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の流路切換弁。
8. 前記弁軸の下面に、前記回転軸線に対する傾斜角度が異なる二つの傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の流路切換弁。
9. 前記弁体の上面に位置規制用の凸部又は凹部が設けられるとともに、前記弁軸における前記傾斜角度が大きい方の傾斜面に前記凸部又は凹部に嵌合する位置規制用の凹部又は凸部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の流路切換弁。
10. 前記弁体の下方側端部に、前記弁体が押し下げられた際に前記弁室の底面に着接して前記弁体の前記傾斜角度を規定するための傾斜角度規定部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流路切換弁。
11. 前記弁本体における胴部の底部に第１ポートが設けられるとともに、前記胴部の一側部及び他側部にそれぞれ第２ポートと第３ポートが対向して設けられ、さらに、前記第２ポート又は第３ポートの真上に第４ポートが設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の流路切換弁。
12. 前記弁軸が第１回転位置をとるとき、第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、第３ポートと第４ポートとが連通し、前記弁体が第２回転位置をとるとき、第１ポートと第３ポートとが連通するとともに、第２ポートと第４ポートとが連通するようにされていることを特徴とする請求項１１に記載の流路切換弁。
13. 前記弁軸により前記弁体が引き上げられた状態における前記弁体の上下方向中央部は、対向する第２ポートと第３ポートとの間に位置せしめられるようにされていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の流路切換弁。

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