JP6689118B2 - Flow path switching valve - Google Patents
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Description
本発明は、流路切換弁に関し、特に流体の流れ方向(流路)を切り換えるための三方弁等の流路切換弁に関する。 The present invention relates to a flow path switching valve, and more particularly to a flow path switching valve such as a three-way valve for switching the flow direction (flow path) of a fluid.
この種の流路切換弁として、下記特許文献1には、一対の流出口が90度の角度間隔で設けられた弁本体と、それぞれの流出口の弁座を開閉する弾性材料からなる2つの弁体と、これらの弁体を開閉駆動する回動軸を備えたものが開示されている。このように構成された流路切換弁では、弁体の前面側に凹部を有するように椀状部を形成し、該椀状部の弾性変形を利用して流出口の弁座に密着させることで、弁体と弁座との間のシール性を確保している。
As a flow path switching valve of this type,
上記特許文献に記載の流路切換弁では、弁体と弁座との間のシール性をある程度確保することができるが、シール性を更に向上する余地があった。 In the flow path switching valve described in the above-mentioned patent document, the sealing property between the valve body and the valve seat can be secured to some extent, but there is room for further improving the sealing property.
本発明は、弁体と弁座との間のシール性を向上することができる流路切換弁を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a flow path switching valve capable of improving the sealing property between the valve body and the valve seat.
上記目的を達成するために、本発明に係る流路切換弁は、弁室及び該弁室に開口すると共に弁座を有する複数の入出口が設けられた弁本体と、前記入出口を選択的に開閉すべく前記弁室内に回動自在に配置された弁体と、前記弁体を前記入出口の弁座に対して開閉駆動するための回動軸と、前記回動軸に固定されると共に、該回動軸の径方向に沿って延出するアーム部と、前記弁体が固定されたシャフトと、を備える流路切換弁であって、前記アーム部は、前記回動軸の軸方向に沿って離れて配置された上側アームと下側アームとを有し、前記上側アームの延出端部には、前記シャフトの上端部が遊挿される上側貫通穴が設けられ、前記下側アームの延出端部には、前記シャフトの下端部が遊挿される下側貫通穴が設けられ、前記シャフトは、前記アーム部に前記回動軸の軸方向及び径方向に自由度を持つように取り付けられ、前記弁体は、前記回動軸の軸方向及び径方向に自由度を持つように前記回動軸に取り付けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above-mentioned object, a flow path switching valve according to the present invention has a valve body, a valve main body provided with a plurality of inlets and outlets having a valve seat and opening into the valve chamber, and the inlet and outlet selectively. A valve body rotatably arranged in the valve chamber for opening and closing, a rotary shaft for driving the valve body to open and close with respect to a valve seat of the inlet and outlet, and fixed to the rotary shaft. A flow path switching valve including an arm portion extending along the radial direction of the rotating shaft and a shaft to which the valve body is fixed , wherein the arm portion is an axis of the rotating shaft. An upper arm and a lower arm that are spaced apart in the direction, and an upper end of the upper arm is provided with an upper through hole into which the upper end of the shaft is loosely inserted. The extended end of the arm is provided with a lower through hole into which the lower end of the shaft is loosely inserted, and the shaft is It mounted to have freedom in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft to the arm portion, the valve body, the pivot shaft to have a degree of freedom in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft It is characterized by being attached to.
他の好ましい形態では、前記上側貫通穴及び前記下側貫通穴は、それぞれ前記アーム部の延出方向に延びる長円形状を呈している。 In another preferred embodiment, the upper through hole and the lower through hole each have an elliptical shape extending in the extending direction of the arm portion.
他の好ましい形態では、前記弁本体には、平面視で所定の角度間隔をあけて第1入出口と第2入出口とが設けられ、前記弁室の内部において、前記第1入出口を開閉するための第1弁体と前記第2入出口を開閉するための第2弁体とが背中を向けた状態で前記シャフトに固定されている。 In another preferred embodiment, the valve body is provided with a first inlet / outlet and a second inlet / outlet at predetermined angular intervals in a plan view, and the first inlet / outlet is opened / closed inside the valve chamber. A first valve body for opening and a second valve body for opening and closing the second inlet / outlet are fixed to the shaft with their backs facing.
本発明に係る流路切換弁によれば、弁体は回動軸の軸方向及び径方向に自由度を持つように回動軸に取り付けられているので、弁体で入出口を閉じる際に、該弁体が流体の流れ、弁座の形状に合わせて上下、左右、回動方向に自動調整することができる。その結果、弁体の中心軸と入出口の中心軸とが一致しやすくなり、弁体を弁座に確実に密着させることができるので、弁体と弁座との間のシール性を向上することが可能になる。 According to the flow path switching valve of the present invention, since the valve body is attached to the rotary shaft so as to have the degree of freedom in the axial direction and the radial direction of the rotary shaft, when closing the inlet / outlet with the valve body. The valve element can be automatically adjusted in the vertical, horizontal, and rotational directions according to the flow of fluid and the shape of the valve seat. As a result, the center axis of the valve body and the center axis of the inlet / outlet are easily aligned, and the valve body can be surely brought into close contact with the valve seat, so that the sealing property between the valve body and the valve seat is improved. It will be possible.
以下、図面を参照して本発明に係る流路切換弁の実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。 Embodiments of a flow path switching valve according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
図1及び図2は実施形態に係る流路切換弁を示す斜視図である。本実施形態の流路切換弁1は、流体の流れ方向を切り換えるための三方弁である。この流路切換弁1は、略扇状の箱型に形成された弁本体2と、弁本体2の隅部に配置されると共に、上端部が外部に露出し他の部分が弁本体2の内部に挿入された回動軸3とを備えている。
1 and 2 are perspective views showing a flow path switching valve according to an embodiment. The flow
弁本体2は、上面が開口した有底筒体21と、筒体21の開口を塞ぐように装着固定された蓋体22とを有する。筒体21及び蓋体22によって、弁本体2の内部には弁室4が形成されている(図3参照)。筒体21は、扇状の底部21aと、底部21aの半径部分から起立すると共に、中心角が略90度になる一対の側壁部21b,21cと、底部21aの円弧部分から起立する円周部21dとからなる。蓋体22の上面には、後述の回動軸3の中間部32を収容する円筒状の収容部26が更に設けられている。この収容部26は、弁室4と連通している。
The
弁本体2の底面と左右の側面には、それぞれ弁室4に開口する入出口7、8、9が設けられている。ここでは、底面に設けられた入出口が流入口7とされ、左右の側面に設けられた入出口が第1流出口8と第2流出口9とされている。そして、第1流出口8と第2流出口9とは平面視で90度の角度間隔をあけて配置されている。
On the bottom surface and the left and right side surfaces of the
図3は蓋体を取り外した状態の流路切換弁を上から見た斜視図である。図3に示すように、弁室4の内部には、第1流出口8を開閉するための第1弁体10及び第2流出口9を開閉するための第2弁体11が、互いに背中を向けながら所定の距離で離れた状態で配置されている。そして、側壁部21bの中央には、第1弁体10で第1流出口8を閉じる際に、該第1弁体10に密着する弁座24が形成されている。側壁部21cの中央には、第2弁体11で第2流出口9を閉じる際に、該第2弁体11に密着する弁座25が設けられている。
FIG. 3 is a perspective view of the flow path switching valve with the lid removed, as seen from above. As shown in FIG. 3, inside the
回動軸3は、第1弁体10を第1流出口8の弁座24に対して開閉駆動したり、第2弁体11を第2流出口9の弁座25に対して開閉駆動したりできるように、弁本体2に回動自在に設けられている。この回動軸3は、図示されない駆動装置の出力軸と連結する上端部31と、後述のアーム部5を固定するための下端部33と、上端部31と下端部33の間の中間部32に分けられている。上端部31は弁本体2の外部に露出しており、その外周には、駆動装置の出力軸と噛み合う歯が複数形成されている。一方、中間部32及び下端部33は弁本体2の内部に挿入されている。
The rotating
図4は回動軸、アーム部、シャフト及び第1、第2弁体の組立状態を示す斜視図であり、図5はこれらの分解斜視図である。弁室4内のシール性を確保するために、中間部32にはOリングを装着するための環状溝34,35が設けられている。下端部33には、該下端部33に固定されると共に、回動軸3の径方向に沿って延出するアーム部5が形成されている。このアーム部5は、C字状に形成され、回動軸3の軸方向に沿って所定の間隔で離れて配置された上側アーム51と下側アーム52と、回動軸3の軸方向に沿って延在すると共に上側アーム51及び下側アーム52を連結する連結部53とからなる。
FIG. 4 is a perspective view showing an assembled state of the rotary shaft, the arm portion, the shaft, and the first and second valve bodies, and FIG. 5 is an exploded perspective view of these. In order to secure the sealing property inside the
上側アーム51の延出端部51aには、後述するシャフト6の上端部61aが遊挿される上側貫通穴51bが設けられている。これに対応して、下側アーム52の延出端部52aには、後述するシャフト6の下端部61bが遊挿される下側貫通穴52bが設けられている。上側貫通穴51b及び下側貫通穴52b、それぞれ平面視でアーム部5の延出方向に延びる長円形状を呈している。両貫通穴51b,52bを長円形状とすることでシャフト6を回動軸3の方向に自由度を持たせることができる。
The extended
また、シャフト6を上側貫通穴51bと下側貫通穴52bに挿入しやすくするため、延出端部51aの下面及び延出端部52aの上面は、その間の距離が徐々に拡がるようにテーパ状に加工されている。なお、連結部53は、上側アーム51及び下側アーム52を補強する役割を果たすものである。
Further, in order to make it easier to insert the
シャフト6は、樹脂材料からなり、円柱状に形成された本体部61と、本体部61の中央位置から左右両側に突出し、第1弁体10を取り付ける円柱状の取付部62と、第2弁体11を取り付ける円柱状の取付部63とを有する。本体部61は、更に、直径が比較的に小さく形成された上端部61a及び下端部61bと、直径が比較的に大きく形成された中間部61cとからなる。
The
上端部61aの直径は延出端部51aに設けられた上側貫通穴51bの直径より若干小さくなっており、下端部61bの直径は延出端部52aに設けられた下側貫通穴52bの直径より若干小さくなっている。一方、中間部61cの直径は、上側貫通穴51b及び下側貫通穴52bのいずれの直径より大きくなっている。このように上端部61a、下端部61b及び中間部61cの直径の違いによって、上端部61aと中間部61cの間には上側段差面64、下端部61bと中間部61cの間には下側段差面65がそれぞれ形成されている。
The diameter of the
図6は、第1弁体を外した場合における回動軸、アーム部、シャフト及び第2弁体の組立状態を示す斜視図である。図6に示すように、シャフト6の取付部62の先端部62aは、周囲に拡がるように円板状に形成されている。取付部62に第1弁体10を取り付けた場合に、該先端部62aは第1弁体10の内部に入り込み、第1弁体10が取付部62から抜けることを防止する効果を奏する。なお、取付部63の先端部も取付部62の先端部62aと同様な構造を有するように形成されている。
FIG. 6 is a perspective view showing an assembled state of the rotating shaft, the arm portion, the shaft, and the second valve body when the first valve body is removed. As shown in FIG. 6, the
第1弁体10及び第2弁体11は、ゴム等の弾性材料によって円板状に形成されている。弁座24又は弁座25に好適に密着するために、これらの弁体は内側から外側(シャフト6に近い側から遠い側)に向かって徐々に縮径されている。なお、本実施形態において、シャフト6及び第1弁体10、第2弁体11は、例えば二色成形によって一体的に形成されている。すなわち、先に一次側となるシャフト6を樹脂材料で成形し、その後、二次側となる第1弁体10及び第2弁体11をゴム材料でシャフト6と一体で成形させる。このようにすることで、弁体とシャフト6の接合強度を高めることができる。なお、両弁体10,11は、弾性材料によりカップ状、吸盤状、半球状等に形成されてもよい。
The
シャフト6をアーム部5に取り付ける際に、例えばシャフト6を斜めに持ちながら、先に上端部61aを上側アーム51の延出端部51aに設けられた上側貫通穴51bに挿入し、次に下端部61bを下側アーム52の延出端部52aに設けられた下側貫通穴52bに上側アーム51と下側アーム52を上下方向に弾性変形させて挿入する。そして、シャフト6の下端部61bの直径が下側貫通穴52bの直径より小さく、中間部61cの直径が下側貫通穴52bの直径より大きいため、アーム部5に取り付けられた状態では、シャフト6の下側段差面65が下側アーム52の延出端部52aの上面と当接する。これによって、シャフト6は、その長手方向が回動軸3の軸方向に平行するようにアーム部5に取り付けられる。
When attaching the
図7は第1弁体を外した場合における回動軸、アーム部、シャフト及び第2弁体の組立状態を示す側面図である。図7に示すように、シャフト6がアーム部5に取り付けられた状態では、シャフト6の上側段差面64から上側アーム51の延出端部51aの下面までの距離t(t>0)を有するように設定されている。すなわち、シャフト6は回動軸3の軸方向に一定の自由度を持つようにアーム部5に取り付けられている。
FIG. 7 is a side view showing an assembled state of the rotating shaft, the arm portion, the shaft, and the second valve body when the first valve body is removed. As shown in FIG. 7, when the
また、シャフト6の上端部61aの直径が上側貫通穴51bの直径より小さいため、上側貫通穴51bに挿入された上端部61aは、該上側貫通穴51bに制限された範囲において回動軸3の径方向に自由に動くことができる。同様に、下端部61bの直径が下側貫通穴52bの直径より小さいため、下側貫通穴52bに挿入された下端部61bも、該下側貫通穴52bに制限された範囲において回動軸3の径方向に自由に動くことができる(図3参照)。すなわち、シャフト6は回動軸3の径方向にも自由度を持つようにアーム部5に取り付けられている。
Further, since the diameter of the
更に、シャフト6の上端部61aの直径が上側貫通穴51bの直径より小さく、下端部61bの直径が下側貫通穴52bの直径より小さいため、アーム部5に取り付けられた状態では、シャフト6は所定の範囲において回動自在になっている。
Further, since the diameter of the
図8は第1弁体とアーム部との当接状態を下方から見た斜視図である。シャフト6の回動に伴って第1弁体10及び第2弁体11も回動するが、第1弁体10の外縁部が上側アーム51又は下側アーム52と当接した場合、或いは第2弁体11の外縁部が上側アーム51又は下側アーム52と当接した場合には、シャフト6の回動が制限され、それ以上の回動ができなくなる。すなわち、第1弁体10及び第2弁体11の回動範囲は、第1弁体10の外縁部が上側アーム51、下側アーム52に当接する位置から、第2弁体11の外縁部が上側アーム51、下側アーム52に当接する位置までの範囲である。
FIG. 8 is a perspective view of the contact state between the first valve body and the arm portion as viewed from below. The
このように構成された流路切換弁1において、例えば図3に示す状態から回動軸3を時計回りに回すと、該回動軸3に固定されたアーム部5が回動し、アーム部5に取り付けられたシャフト6はアーム部5によって時計回り方向に付勢される。このため、シャフト6に固定された第1弁体10は、第1流出口8に接近し、該第1流出口8の弁座24に密着して該第1流出口8を閉塞する(図9参照)。このとき、流入口7からの流体は、弁室4を経由して第2流出口9に流れる。
In the flow
一方、回動軸3を反時計回りに回動すると、アーム部5に取り付けられたシャフト6がアーム部5によって反時計回り方向に付勢されるので、第2弁体11は、第2流出口9の弁座25に接近し密着することで、該第2流出口9を閉塞する。このとき、第1弁体10が第1流出口8の弁座24から離れるので、第1流出口8は全開する。従って、流入口7からの流体は、弁室4を経由して第1流出口8に流れる。
On the other hand, when the
なお、図3に示すように、第1弁体10及び第2弁体11が第1流出口8と第2流出口9との間に配置された場合には、第1流出口8及び第2流出口9はともに全開するので、流入口7からの流体は、一部が弁室4を経由して第1流出口8に流れ、一部が弁室4を経由して第2流出口9に流れる。すなわち、流入口7からの流体は、第1流出口8及び第2流出口9の双方に流れる。
In addition, as shown in FIG. 3, when the
本実施形態に係る流路切換弁1によれば、シャフト6が回動軸3の軸方向及び径方向に自由度を持つようにアーム部5に取り付けられているので、該アーム部5に固定された第1弁体10及び第2弁体11は、回動軸3の軸方向及び径方向に自由度を有すると共に、シャフト6の回動に伴って回動することが可能になる。
According to the flow
従って、例えば第1弁体10で第1流出口8を閉じる際に、第1弁体10がシャフト6に支持されながら、流体の流れ、第1流出口8の弁座24の形状に合わせて上下、左右、回動方向に自動調整することができ、第1弁体10の中心軸と第1流出口8の中心軸とが一致しやすくなる。すなわち、該第1弁体10は自動調心機能を有するようにされている。このため、仮に第1流出口8との位置ずれ等があっても、第1弁体10は、位置ずれ等を解消するように自動調整を行い、第1流出口8の中心軸と一致して該第1流出口8の弁座24に密着することができる。その結果、第1弁体10と弁座24との間のシール性を確実に向上することができる。なお、第2弁体11で第2流出口9を閉じる場合も、同様な作用効果を得られる。
Therefore, for example, when the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態では、上側貫通穴51b及び下側貫通穴52bについて平面視で長円形状を呈す例を挙げて説明したが、これらの貫通穴の形状を円、楕円としてもよい。また、上記の実施形態において、三方弁を挙げて説明したが、本発明は二方弁にも適用される。二方弁の場合には第1弁体10及び第2弁体11の一方を省略すればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. You can make changes. For example, in the above-described embodiment, the upper through
1 流路切換弁
2 弁本体
3 回動軸
4 弁室
5 アーム部
6 シャフト
7 流入口
8 第1流出口
9 第2流出口
10 第1弁体
11 第2弁体
21 筒体
21a 底部
21b,21c 側壁部
21d 円周部
22 蓋体
24,25 弁座
26 収容部
51 上側アーム
51a 延出端部
51b 上側貫通穴
52 下側アーム
52a 延出端部
52b 下側貫通穴
61 本体部
61a 上端部
61b 下端部
62,63 取付部
1 flow
Claims (3)
前記入出口を選択的に開閉すべく前記弁室内に回動自在に配置された弁体と、
前記弁体を前記入出口の弁座に対して開閉駆動するための回動軸と、
前記回動軸に固定されると共に、該回動軸の径方向に沿って延出するアーム部と、
前記弁体が固定されたシャフトと、を備える流路切換弁であって、
前記アーム部は、前記回動軸の軸方向に沿って離れて配置された上側アームと下側アームとを有し、
前記上側アームの延出端部には、前記シャフトの上端部が遊挿される上側貫通穴が設けられ、
前記下側アームの延出端部には、前記シャフトの下端部が遊挿される下側貫通穴が設けられ、
前記シャフトは、前記アーム部に前記回動軸の軸方向及び径方向に自由度を持つように取り付けられ、
前記弁体は、前記回動軸の軸方向及び径方向に自由度を持つように前記回動軸に取り付けられていることを特徴とする流路切換弁。 A valve chamber and a valve body provided with a plurality of inlets and outlets having a valve seat and opening into the valve chamber;
A valve body rotatably arranged in the valve chamber to selectively open and close the inlet and outlet,
A rotary shaft for driving the valve body to open and close with respect to the valve seat of the inlet and outlet ,
An arm portion fixed to the rotation shaft and extending along the radial direction of the rotation shaft;
A shaft to which the valve element is fixed, and a flow path switching valve,
The arm portion has an upper arm and a lower arm that are arranged apart from each other along the axial direction of the rotating shaft,
An upper through hole into which the upper end of the shaft is loosely inserted is provided at the extended end of the upper arm,
The extended end of the lower arm is provided with a lower through hole into which the lower end of the shaft is loosely inserted,
The shaft is attached to the arm portion so as to have a degree of freedom in an axial direction and a radial direction of the rotating shaft,
The flow path switching valve, wherein the valve body is attached to the rotating shaft so as to have a degree of freedom in an axial direction and a radial direction of the rotating shaft.
前記弁室の内部において、前記第1入出口を開閉するための第1弁体と前記第2入出口を開閉するための第2弁体とが背中を向けた状態で前記シャフトに固定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の流路切換弁。 The valve body is provided with a first inlet / outlet and a second inlet / outlet at predetermined angular intervals in plan view,
Inside the valve chamber, a first valve body for opening / closing the first inlet / outlet and a second valve body for opening / closing the second inlet / outlet are fixed to the shaft with their backs facing each other. The flow path switching valve according to claim 1 , wherein the flow path switching valve is provided.
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