JP7032848B2 - 流路切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、流路切換弁に関するものである。

楕円筒形周側壁と楕円筒の両端を閉鎖する一対の端壁とを有するケーシングと、楕円長径部のケーシング周側壁に形成された流入口と、楕円短径部のケーシング周側壁に対向して形成された一対の流出口と、ケーシング内に配設されて流出口を開閉する弁体と弁体が取り付けられると共に一端がケーシング端壁の一方に形成された軸挿通穴に挿通され他端がケーシング端壁の他方によって回転可能に支持された回転軸とを有する弁組立体とを備え、弁体は一本のカムロッドを有し、ケーシングの一方の端壁はカム溝を有し、カム溝は曲率半径が一定の円弧を形成し、カム溝の両端部の一方は流出口の一方に対峙し、両端部の他方は流出口の他方に対峙することを特徴とする流路切換弁が、特許文献１に開示されている。
特許文献１の流路切換弁においては、回転軸が回転すると、弁体はカム溝に沿って移動し、カム溝の何れか一方の端部まで移動した時に当該端部に対峙する流出口を閉鎖する。
特許文献１の流路切換弁には、楕円短径部のケーシング周側壁に対向して一対の流出口が形成される一方、カム溝は一定の曲率半径を有する円弧を形成するので、弁体は、楕円短径部に形成された流出口に当接でき、楕円長径部を通過して対向する他方の流出口へ移動する際には、周側壁から離隔できるという利点がある。

特許第５８６４１７１号公報

特許文献１の流路切換弁には、弁体が流出口近傍を移動する際に比較的大きな角度領域に亙ってケーシング周壁に大きな面圧で摺接するので弁体表面が経時的に磨耗劣化し易いという問題があり、また、楕円筒体は円筒体に比べて流路切換弁の大型化を招くという問題があり、更に楕円筒体のケーシングの製造に工数が掛かり製造コストが上昇するという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、弁体の経時磨耗劣化と大型化と製造コストの上昇とが抑制された流路切換弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、円筒形周側壁と円筒の両端を閉鎖する一対の端壁とを有するケーシングと、ケーシング囲壁に形成された流入口と、周方向に間隔を隔ててケーシング周側壁に形成された一対の流出口と、ケーシング内に配設されて流出口を開閉する弁体と弁体が取り付けられると共に一端部がケーシング端壁の一方に形成された軸挿通穴に挿通され他端部がケーシング端壁の他方によって回転可能に支持された真直の回転軸とを有する弁組立体とを備え、弁体はカムロッドを有し、ケーシングの端壁はカム溝を有し、カム溝は曲率半径が一定の円弧を形成する中央部と、中央部の両端から径方向外方へ湾曲する両端部とを有し、両端部の一方は流出口の一方に対峙し、両端部の他方は流出口の他方に対峙し、弁体は径方向に摺動可能に回転軸に取り付けられており、カム溝中央部では弁体は径方向中心側に移動したまま周方向に移動し、カム溝両端部では弁体は周方向と径方向とに移動することを特徴とする流路切換弁を提供する。
カム溝は曲率半径が一定の円弧を形成する中央部と、中央部の両端から径方向外方へ湾曲する両端部とを有し、両端部の一方は流出口の一方に対峙し、両端部の他方は流出口の他方に対峙するので、弁体はカム溝の両端部まで移動すると径方向外方へ押し出され、ケーシング周側壁内面の流出口周囲の部位が形成する弁座に大きな付勢力で押しつけられて、流出口を閉鎖する。カム溝の中央部を弁体が移動する際には、流出口を閉鎖していた時よりも径方向内方を移動するので、ケーシング周側壁内面に摺接せず、摺接する場合でも面圧は小さい。流入口はケーシングの端壁、周側壁の何れに形成しても良い。
弁体は曲率半径が一定の円弧軌道を通って流出口に接近し、流出口の近傍で径方向外方へ押し出されて流出口に当接するので、弁体がケーシング周側壁に大きな面圧で摺接する角度領域は微少である。この結果、弁体表面の経時磨耗劣化が抑制される。ケーシングは円筒体なので流路切換弁の大型化を招かず、製造コストの上昇を招かない。カム溝の両端を僅かに変形させることによる製造コストの上昇は微少である。
弁体を径方向に摺動可能に回転軸に取り付けることにより、カム溝中央部と両端部の径方向位置の相違に弁体はスムーズに追従できる。

本発明の好ましい態様においては、ケーシングの一対の端壁のそれぞれがカム溝を有し、弁体は前記一対のカム溝に係合する一対のカムロッドを有する。
一対のカムロッドと一対のカム溝とで弁体を案内するので、弁体の移動が安定する。

本発明の実施例に係る流路切換弁のケーシングの一部、より具体的には流入口が形成された底壁と一対の流出口が形成された周側壁の構造図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のｃ－ｃ矢視図である。 本発明の実施例に係る流路切換弁のケーシングの一部、より具体的には頂壁の構造図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ矢視図であり、（ｃ）は下面図である。 本発明の実施例に係る流路切換弁の構造図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は弁体の正面図であり、（ｃ）は（ｂ）のｃ－ｃ矢視図であり、（ｄ）は（ｂ）のｄ－ｄ矢視図であり、（ｅ）は弁体の上面図であり、（ｆ）は弁体の下面図であり、（ｇ）は回転軸のみに着目した（ａ）のｇ－ｇ矢視図であり、（ｈ）は（ｇ）のｈ－ｈ矢視図であり、（ｉ）は回転軸の上面図であり、（ｊ）は回転軸の下面図である。

図１～３に示すように、流路切換弁１は、円筒形周側壁２ａと円筒の両端を閉鎖する一対の端壁である頂壁２ｂと底壁２ｃとを有するケーシング２を備えている。底壁２ｃは周側壁２ａと一体形成され、頂壁２ｂは周側壁２ｂとは別体で形成され周側壁２ｂに組付けられている。
周方向に間隔を隔ててケーシング周側壁２ａに一対の流出口３ａ_１、３ａ_２が形成され、頂壁２ｂに軸挿通穴３ｂが形成され、底壁２ｃに流入口３ｃが形成されている。
頂壁２ｂ下面にカム溝４ｂが形成されている。カム溝４ｂは曲率半径が一定の円弧を形成する中央部４ｂ_１と、中央部４ｂ_１の両端から径方向外方へ湾曲する両端部４ｂ_２、４ｂ_３とを有している。端部４ｂ_２は流出口３ａ_１に対峙し、端部４ｂ_３は流出口３ａ_２に対峙している。
頂壁２ｂ下面のカム溝４ｂに正対して、底壁２ｃ上面にカム溝４ｃが形成されている。カム溝４ｃは曲率半径が一定の円弧を形成する中央部４ｃ_１と、中央部４ｃ_１の両端から径方向外方へ湾曲する両端部４ｃ_２、４ｃ_３とを有している。端部４ｃ_２は流出口３ａ_１に対峙し、端部４ｃ_３は流出口３ａ_２に対峙している。
図３に示すように、流路切換弁１は、ケーシング２内に配設されて流出口３ａ_１、３ａ_２を開閉する弁体５と弁体５が取り付けられると共に上端がケーシング頂壁２ｂに形成された軸挿通穴３ｂに挿通され他端がケーシング底壁２ｃによって回転可能に支持された回転軸６とを有する弁組立体７を備えている。
弁体５は、正面形状が略正方形で円弧断面の面板５ａと、面板５ａに埋め込まれた合成ゴム製で正面形状が円形の弁ディスク５ｂと、面板５ａの上下端から面外方向へ延びる一対の脚部５ｃと、一対の脚部５ｃから上下に延びる一対のカムロッド５ｄとを有している。脚部５ｃは厚肉中央部５ｃ_１と一対の薄肉両縁部５ｃ_２とを有している。
回転軸６は、頂壁２ｂの軸挿通穴３ｂに挿通された上端部６ａと、底壁２ｃに回転可能に支持された下端部６ｂと、上端部６ａ近傍と下端部６ｂ近傍から径方向外方へ延びる一対の脚受部６ｃとを有している。脚受部６ｃは径方向外方へ延びる溝部６ｃ_１を有している。
弁体５は、一対の脚部５ｃの厚肉中央部５ｃ_１が一対の脚受部６ｃの溝部６ｃ_１に嵌合することにより、径方向に摺動可能に回転軸６に取り付けられている。

流路切換弁１の作動を説明する。
図１～３に示すように、弁体５の一対のカムロッド５ｄが一対のカム溝４ｂ、４ｃの一方の端部４ｂ_２、４ｃ_２に係合し、カムロッド５ｄを介してカム溝４ｂ_２、４ｃ_２の内壁から径方向外方へ付勢された面板５ａが弁ディスク５ｂを流出口３ａ_１周囲のケーシング周側壁内面が形成する弁座に押し当てて流出口３ａ_１を閉鎖している。この結果、流入口３ｃと流出口３ａ_２とが連通している。
図示しないモータが回転軸６を回転させると、一対のカムロッド５ｄとカム溝４ｂ、４ｃの係合位置が一方の端部４ｂ_２、４ｃ_２から中央部４ｂ_１、４ｃ_１へ移動し、中央部４ｂ_１、４ｃ_１を経由して他方の端部４ｂ_３、４ｃ_３へ移動する。その際、カムロッド５ｄ、ひいては弁体５の径方向位置が変化するが、弁体５は径方向に摺動可能に回転軸６に取り付けられているので、径方向位置の変化に支障を来さない。弁体５の一対のカムロッド５ｄが一対のカム溝４ｂ、４ｂの他方の端部４ｂ_３、４ｃ_３に係合し、カムロッド５ｄを介してカム溝４ｂ_３、４ｃ_３の内壁から径方外方へ付勢された面板５ａが弁ディスク５ｂを流出口３ａ_２周囲のケーシング周側壁内面が形成する弁座に押し当てて流出口３ａ_２を閉鎖する。この結果、流入口３ｃと流出口３ａ_１とが連通する。

流路切換弁１に於いては、カム溝４ｂ、４ｃは曲率半径が一定の円弧を形成する中央部４ｂ_１、４ｃ_１と、中央部４ｂ_１、４ｃ_１の一端から径方向外方へ湾曲する端部４ｂ_２、４ｃ_２と、中央部４ｂ_１、４ｃ_１の他端から径方向外方へ湾曲する端部４ｂ_３、４ｃ_３とを有し、端部４ｂ_２、４ｃ_２は流出口３ａ_１に対峙し、端部４ｂ_３、４ｃ_３は流出口３ａ_２に対峙するので、弁体５はカム溝の端部４ｂ_２、４ｃ_２、４ｂ_３、４ｃ_３まで移動すると径方向外方へ押し出され、ケーシング周側壁内面の流出口３ａ_１、３ａ_２周囲の部位が形成する弁座に大きな付勢力で押しつけられて、流出口３ａ_１、３ａ_２を閉鎖する。弁体５がカム溝の中央部４ｂ_１、４ｃ_１を移動する際には、流出口３ａ_１、３ａ_２を閉鎖していた時よりも径方向内方を移動するので、ケーシング周側壁２ａ内面に摺接せず、摺接する場合でも面圧は小さく摺動抵抗は小さい。
弁体５は曲率半径が一定の円弧軌道を通って流出口３ａ_１、３ａ_２に接近し、流出口３ａ_１、３ａ_２の近傍で径方向外方へ押し出されて流出口３ａ_１、３ａ_２に当接するので、弁体５がケーシング周側壁２ａに大きな面圧で摺接する角度領域は微少である。この結果弁体５表面、より具体的には弁ディスク５ｂ表面の経時磨耗劣化が抑制される。ケーシング２は円筒体なので流路切換弁１の大型化を招かず、製造コストの上昇を招かない。カム溝４ｂ、４ｃの両端を僅かに変形させることによる製造コストの上昇は微少である。
流路切換弁１に於いては、弁体５は径方向に摺動可能に回転軸６に取り付けられているので、カム溝中央部と両端部の径方向位置の相違に弁体５はスムーズに追従できる。
弁体５を回転軸６に固定しても良いが、その場合は、回転軸６の弾性変形により前記径方向位置の相違に追従することになる。
流路切換弁１に於いては、一対のカムロッド５ｄと一対のカム溝４ｂ、４ｃとで弁体５を案内するので、弁体５の移動が安定している。
単独のカムロッドと単独のカム溝とで弁体５を案内しても良いが、弁体５の移動の安定性は低下する。
上記実施例では流入口をケーシング底壁２ｃに形成したが、ケーシング周側壁２ａに流入口を形成しても良い。

本発明は、流路切換弁に広く利用可能である。

１ 流路切換弁
２ ケーシング
２ａ 周側壁
２ｂ 頂壁
２ｃ 底壁
３ｃ 流入口
３ａ_１、３ａ_２ 流出口
４ｂ、４ｃ カム溝
４ｂ_１、４ｃ_１ 中央部
４ｂ_２、４ｃ_２、４ｂ_３、４ｃ_３ 両端部
５ 弁体
５ｂ 弁ディスク
５ｃ 脚部
５ｄ カムロッド
６ 回転軸
６ｃ 脚受部

Claims (2)

1. 円筒形周側壁と円筒の両端を閉鎖する一対の端壁とを有するケーシングと、ケーシング囲壁に形成された流入口と、周方向に間隔を隔ててケーシング周側壁に形成された一対の流出口と、ケーシング内に配設されて流出口を開閉する弁体と弁体が取り付けられると共に一端部がケーシング端壁の一方に形成された軸挿通穴に挿通され他端部がケーシング端壁の他方によって回転可能に支持された真直の回転軸とを有する弁組立体とを備え、弁体はカムロッドを有し、ケーシングの端壁はカム溝を有し、カム溝は曲率半径が一定の円弧を形成する中央部と、中央部の両端から径方向外方へ湾曲する両端部とを有し、両端部の一方は流出口の一方に対峙し、両端部の他方は流出口の他方に対峙し、弁体は径方向に摺動可能に回転軸に取り付けられており、カム溝中央部では弁体は径方向中心側に移動したまま周方向に移動し、カム溝両端部では弁体は周方向と径方向とに移動することを特徴とする流路切換弁。
2. ケーシングの一対の端壁のそれぞれがカム溝を有し、弁体は前記一対のカム溝に係合する一対のカムロッドを有することを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。

Images