WO2020085127A1 - 流路切換弁 - Google Patents

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WO2020085127A1
WO2020085127A1 PCT/JP2019/040266 JP2019040266W WO2020085127A1 WO 2020085127 A1 WO2020085127 A1 WO 2020085127A1 JP 2019040266 W JP2019040266 W JP 2019040266W WO 2020085127 A1 WO2020085127 A1 WO 2020085127A1
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WO
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valve
shaft
gear
ventilation
worm
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PCT/JP2019/040266
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English (en)
French (fr)
Inventor
近藤　大介
望月　健一
原　聖一
山下　将司
Original Assignee
株式会社不二工機
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/06—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/53—Mechanical actuating means with toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a flow path switching valve, and more particularly to a flow path switching valve having a case that houses a drive unit that drives a valve body.
  • Patent Document 1 discloses an example of a conventional flow path switching valve.
  • This flow path switching valve includes a valve body having a valve chamber, a ball-shaped valve body arranged in the valve chamber, a valve shaft connected to the valve body, and a motor for rotationally driving the valve body via the valve shaft.
  • a rotary drive unit including a drive gear and the like.
  • such a flow path switching valve is provided with a ventilation hole for circulating air inside and outside the gear case, and a ventilation pipe that is continuous with the ventilation hole and extends upward.
  • the ventilation pipe is covered with a cap-shaped filter member that allows the flow of air and blocks the flow of liquid.
  • the flow path switching valve would be enlarged in the height direction.
  • the rotation position detection unit may be arranged above the rotation drive unit in an overlapping manner.
  • the flow path switching valve if the ventilation hole is arranged so as to face the rotational position detecting portion, the flow path switching valve will be further enlarged in the height direction. Therefore, it has been an obstacle to downsizing the flow path switching valve.
  • an object of the present invention is to provide a flow path switching valve that can improve the flowability of air and can effectively reduce the size in the height direction.
  • a flow path switching valve includes a valve body, a valve body rotatably housed in the valve body, a valve shaft attached to the valve body, and the valve shaft.
  • a drive unit that rotationally drives the valve body via a rotational position detection unit that detects the rotational position of the valve body, a case that is attached to the valve body and that houses the drive unit and the rotational position detection unit,
  • the drive section includes a motor, a first worm, an intermediate gear body, and a large-diameter gear
  • the case includes a motor case section, a gear case section, and
  • the gear case part has a bottom wall part integrally provided with the motor case part, an upper wall part provided with a ventilation part for circulating air inside and outside the gear case part, and the bottom wall And a peripheral wall portion connecting the upper wall portion with a portion
  • the motor is arranged in the motor case so that the drive shaft projects into the gear case through a through hole provided in the bottom wall, the first worm is attached to the
  • a second worm, the large-diameter gear is arranged in the gear case portion and is coaxially attached to the valve shaft, and the rotation position detection portion detects a rotation angle of the valve shaft.
  • a base body that supports the rotation angle sensor, and the ventilation portion is arranged so as to face the second worm of the intermediate gear body.
  • the ventilation portion includes a flat plate portion having a ventilation hole, a ventilation pipe that is continuous with the ventilation hole and extends upward, and a cap-shaped filter member that covers the ventilation pipe.
  • the base body includes a base main body part attached to the gear case part, and a sensor support part supporting the rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the valve shaft. It is preferable that a cutout portion is provided at the edge portion on the second worm side.
  • the ventilation portion provided on the upper wall portion of the gear case portion is arranged so as to face the second worm of the intermediate gear body.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2. It is a top view which shows the state which removed the upper wall part of a gear case part in the flow-path switching valve of FIG. It is a top view which shows the state which removed the upper wall part and rotation position detection part of a gear case part in the flow-path switching valve of FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 4.
  • FIG. 1 is a perspective view of a flow path switching valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view (longitudinal sectional view) taken along the axis of rotation of the ball valve element in the flow path switching valve of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 4 is a plan view showing a state in which the upper wall portion of the gear case portion is removed in the flow path switching valve of FIG. 1, and
  • FIG. 5 is a plan view showing a state in which the rotational position detecting portion is further removed.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the X-axis direction is the left-right direction
  • the Y-axis direction is the front-back direction (front-back direction)
  • the Z-axis direction is the vertical direction.
  • the X axis, Y axis, and Z axis are orthogonal to each other.
  • the flow path switching valve 1 of the present embodiment includes a valve body 10, a ball valve body 20 as a valve body, seat members 30, 30, sealing members 31, 31, a valve shaft. 40 and. Further, the flow path switching valve 1 has a case 50, a drive unit 60, a ventilation unit 70, and a rotational position detection unit 80.
  • the valve body 10 is made of, for example, a synthetic resin such as polyphenylene sulfide (PPS) and is formed into a substantially cubic box shape with an open upper end.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the left wall 10 a of the valve body 10 is provided with a substantially L-shaped first flow path 11.
  • a linear second flow path 12 is provided in the front wall portion 10b of the valve body 10.
  • a substantially L-shaped third flow path 13 that is plane-symmetrical to the first flow path 11 is provided in the right side wall portion 10c of the valve body 10.
  • the opening 11a of the first flow path 11, the opening 12a of the second flow path 12, and the opening 13a of the third flow path 13 are oriented in the same direction (front direction).
  • the first flow path 11, the second flow path 12, and the third flow path 13 communicate with a valve chamber 14 provided in the valve body 10.
  • two or more than four flow paths may be provided.
  • the ball valve body 20 is made of, for example, metal or synthetic resin, and is formed into a hollow ball shape (sphere shape).
  • the ball valve body 20 is rotatably supported by the seat members 30 and 30 and housed in the valve chamber 14. In the rotational position shown in FIG. 3, the ball valve body 20 has a first opening 21 opened toward the left side, a second opening 22 opened toward the front, and a third opening opened toward the right side. 23 are provided.
  • a switching channel 25 having a substantially T shape in a plan view is provided which connects the first opening 21, the second opening 22 and the third opening 23 to each other.
  • the ball valve body 20 has, for example, only the first opening 21 and the second opening 22, and is substantially L-shaped in plan view connecting the first opening 21 and the second opening 22 to each other at the rotation position shown in FIG. 3.
  • the switching passage 25 in the shape of a circle may be provided.
  • the ball valve element 20 is used as the valve element in the present embodiment, a columnar valve element may be used.
  • the switching flow path 25 is configured to switch the connection between the first flow path 11, the second flow path 12, and the third flow path 13 according to the rotational position. Specifically, the switching flow passage 25 connects the first flow passage 11, the second flow passage 12, and the third flow passage 13 when the ball valve body 20 is in the rotation position shown in FIG. The switching flow passage 25 connects the first flow passage 11 and the second flow passage 12 when the ball valve body 20 is in the rotation position rotated 90 degrees clockwise in a plan view from the rotation position shown in FIG. 3. . The switching flow passage 25 connects the second flow passage 12 and the third flow passage 13 when the ball valve body 20 is in the rotation position rotated 90 degrees counterclockwise in plan view from the rotation position shown in FIG. To do.
  • a valve shaft insertion hole 24 into which a valve shaft 40, which will be described later, is inserted is provided in the upper portion of the ball valve body 20.
  • the valve shaft insertion hole 24 is formed so that when the valve shaft 40 is inserted, the ball valve body 20 rotates about the axis L, which is the rotation axis, as the valve shaft 40 rotates.
  • the valve shaft insertion hole 24 is formed in a regular hexagonal shape.
  • the sheet members 30 and 30 are formed in an annular shape using a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) as a material.
  • the seat members 30, 30 form a pair, and are accommodated in the valve chamber 14 so as to face each other with a space therebetween in the left-right direction.
  • the seat members 30, 30 rotatably support the ball valve body 20 in the valve chamber 14 with the ball valve body 20 interposed therebetween.
  • the sealing members 31, 31 are, for example, O-rings made of an elastic material such as a rubber material, and are provided between the one seat member 30 and the left side wall portion 10a of the valve body 10 and the other seat member 30 and the valve. It is arranged so as to be in a compressed state with the right side wall portion 10c of the main body 10.
  • the sealing member 31 is mounted in the annular groove 30a provided in the sheet member 30, and a part thereof protrudes from the annular groove 30a.
  • the sealing members 31 and 31 together with the seat members 30 and 30 seal (seal) between the valve body 10 and the ball valve body 20.
  • the valve body 10 side can be easily molded, and the number of assembly steps can be reduced because the sealing member 31 can be assembled in the annular groove 30a.
  • the sealing members 31 and 31 may be omitted and the sheet members 30 and 30 made of an elastic material such as a rubber material and having the function of the sealing member may be adopted.
  • the valve shaft 40 is made of synthetic resin, is formed in a column shape that extends in a straight line as a whole, and has a columnar portion 41 and a prismatic portion 42 coaxially connected to the lower end of the columnar portion 41. .
  • the valve shaft 40 is arranged along the axis L.
  • a groove is provided at the lower end of the cylindrical portion 41 over the entire circumference thereof, and an O-ring 44 formed in an annular shape from a rubber material or the like is fitted into the groove.
  • the large-diameter gear 67 of the drive unit 60 is coaxially attached to the upper end of the columnar portion 41.
  • a substantially columnar mounting hole 45 along the axis L is provided at the center of the end face 41a of the columnar portion 41 facing upward.
  • the potentiometer shaft 81 of the rotational position detector 80 is press fitted into the mounting hole 45.
  • the prismatic portion 42 is formed in a columnar shape in which the cross-sectional shape (transverse cross-sectional shape) orthogonal to the axis L is the same regular hexagonal shape as the valve shaft insertion hole 24.
  • the prism portion 42 is attached to the ball valve body 20 along the axis L by being inserted into the valve shaft insertion hole 24 of the ball valve body 20.
  • the cross-sectional shape of the prismatic portion 42 is formed in the same regular hexagonal shape as the valve shaft insertion hole 24. Therefore, the valve shaft insertion hole 24 and the prismatic portion 42 are fitted to each other, and the ball valve body 20 is rotated around the axis L as the valve shaft 40 rotates.
  • the prismatic portion 42 may be, for example, a polygonal columnar shape such as a triangular columnar shape or a quadrangular columnar shape, or a columnar shape having a D-shaped cross section in which a part of the side surface of the cylindrical shape is a flat surface.
  • the valve shaft insertion hole 24 is also formed in the same shape as the cross-sectional shape of the prismatic portion 42.
  • the case 50 is made of, for example, a synthetic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), and is attached to the valve body 10.
  • the case 50 houses the drive unit 60.
  • the case 50 has a motor case portion 51 and a gear case portion 52.
  • the motor case 51 is formed in a cylindrical shape with a bottom, and houses the motor 61 of the drive unit 60.
  • the gear case 52 connects the plate-shaped bottom wall portion 53 integrally provided with the motor case portion 51, the upper wall portion 54 provided with the ventilation portion 70, and the bottom wall portion 53 and the upper wall portion 54. And a peripheral wall portion 55.
  • the bottom wall portion 53 and the peripheral wall portion 55 are integrally provided, and the upper wall portion 54 is attached to the upper end of the peripheral wall portion 55 by a screw fastening structure, a snap fit structure or the like (not shown).
  • the gear case portion 52 accommodates the first worm 62, the intermediate gear body 63, the large-diameter gear 67 of the drive portion 60, and the rotational position detection portion 80.
  • the gear case portion 52 has a cylindrical bearing portion 56 integrally formed on the bottom wall portion 53.
  • the columnar portion 41 of the valve shaft 40 is inserted into the bearing portion 56, and rotatably supports the columnar portion 41.
  • the gear case portion 52 has an inner peripheral wall portion 57 having a substantially rectangular tube shape and provided so as to project downward from the bottom wall portion 53.
  • the inner peripheral wall portion 57 is inserted inside the valve body 10 and joined to the valve body 10 by ultrasonic welding or the like.
  • the gear case 52 may be attached to the valve body 10 by a screwing structure or the like.
  • the drive unit 60 rotationally drives the ball valve body 20 via the valve shaft 40.
  • the drive unit 60 includes a motor 61, a first worm 62, an intermediate gear body 63, and a large-diameter gear 67 that form a speed reducer.
  • the motor 61 is arranged in the motor case portion 51 such that the drive shaft 61a projects into the gear case portion 52 from a through hole 53a provided in the bottom wall portion 53 of the gear case portion 52.
  • the first worm 62 is attached to the tip of the drive shaft 61a.
  • the intermediate gear body 63 is arranged inside the gear case portion 52.
  • the intermediate gear body 63 is provided on the shaft portion 64 and one end portion 64 a of the shaft portion 64, and is provided on the small diameter gear 65 (first worm wheel) that meshes with the first worm 62 and the other end portion 64 b of the shaft portion 64.
  • a second worm 66 that meshes with the large-diameter gear 67 (second worm wheel).
  • the intermediate gear body 63 is a virtual view that connects the rotation shaft (drive shaft 61a) of the first worm 62 and the rotation shaft (axis L) of the large diameter gear 67 in plan view (see FIG. 4). It is arranged so that it does not intersect the line. That is, the intermediate gear body 63 is not arranged between the first worm 62 and the large diameter gear 67.
  • This structure facilitates the assembly and removal of the intermediate gear body 63.
  • both ends of the intermediate gear body 63 are arranged in the recesses 58, 58 of the gear case 52, and the projections formed on the upper wall 54 so as not to fall off from the recesses 58, 58. It can be rotatably supported by the parts 59, 59.
  • the large-diameter gear 67 is arranged inside the gear case portion 52.
  • the large-diameter gear 67 has a columnar portion 41 of the valve shaft 40 attached by press fitting into a through hole provided in the center.
  • the drive unit 60 transmits the rotational force of the drive shaft 61 a of the motor 61 to the valve shaft 40 through the first worm 62, the intermediate gear body 63 and the large diameter gear 67 to rotate the valve shaft 40 around the axis L.
  • the ball valve element 20 is positioned at the desired rotation position.
  • the ventilation part 70 is a mechanism for circulating air inside and outside the gear case part 52.
  • the ventilation part 70 has a flat plate part 71, a ventilation pipe 72, and a filter member 73.
  • the flat plate portion 71 is a part of the upper wall portion 54, and the ventilation hole 71a is provided therethrough.
  • the ventilation pipe 72 is formed in a cylindrical shape and is provided so as to extend upward from the peripheral portion of the ventilation hole 71 a in the flat plate portion 71.
  • the inner space of the ventilation pipe 72 is continuous with the ventilation hole 71a.
  • the filter member 73 is formed in a cap shape, and has a function of allowing the flow of air and blocking the flow of liquid.
  • the ventilation hole 71a of the ventilation portion 70 is arranged so as to face the second worm 66 of the intermediate gear body 63. As a result, the rotation of the second worm 66 allows the air to actively flow in the vicinity of the vent hole 71a.
  • the rotational position detector 80 has a potentiometer shaft 81 which is a rotational angle output shaft, a potentiometer base 82 which is a base body, and a potentiometer 85 which is a rotational angle sensor.
  • the potentio shaft 81 is made of, for example, metal such as stainless steel or brass or synthetic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), and is provided separately from the valve shaft 40.
  • the potentio shaft 81 is press-fitted into the mounting hole 45 of the valve shaft 40 so as to be fixed coaxially to the valve shaft 40.
  • the D-cut fitting shaft portion 81 a provided on the upper end of the potentiometer shaft 81 is fitted to the rotor 86 of the potentiometer 85.
  • the fitting shaft portion 81a may be integrally provided on the end surface 41a of the valve shaft 40.
  • the potentio base 82 is made of synthetic resin and integrally has a base main body portion 83 and a sensor support portion 84.
  • the base main body portion 83 is formed in a substantially flat plate shape, and is fixed to the bosses 53b, 53b protruding upward from the bottom wall portion 53 of the gear case portion 52 with screws 95, 95.
  • the sensor support portion 84 is formed in a substantially disc shape having a smaller diameter than the large diameter gear 67, and a potentiometer 85 is attached to the center thereof.
  • the sensor support portion 84 is arranged in the gear case portion 52 so as to overlap above the large diameter gear 67.
  • the shape of the sensor support portion 84 may be a shape other than a disc shape, such as a square shape, but when the sensor support portion 84 is arranged so as to overlap the large diameter gear 67, the sensor support portion 84 overlaps the second worm 66 of the intermediate gear body 63.
  • the gear 67 is formed smaller than the large-diameter gear 67 so that it does not occur.
  • the sensor support portion 84 is provided with a cutout portion 84a at the edge portion on the second worm 66 side.
  • the cutout portion 84a has a shape in which the sensor support portion 84 is cut out in an arc shape. By doing so, the sensor support portion 84 can be further distanced from the second worm 66, so that the ventilation portion 70 having the ventilation hole 71a can be easily arranged at a position facing the second worm 66. .
  • the potentiometer 85 is a rotation angle sensor for detecting a rotation angle (rotation angle).
  • the potentiometer 85 has a disc-shaped rotor 86 and a meter main body 87 that is a signal output unit that rotatably supports the rotor 86 and that outputs a signal (voltage) according to the rotation angle of the rotor 86. is doing.
  • a D-shaped fitting hole in a plan view is provided in the center of the rotor 86, and the fitting shaft portion 81a of the potentiometer shaft 81 penetrates the fitting hole and the rotor 86 rotates together with the fitting shaft portion 81a. It is fitted as if it were done.
  • the rotor 86 rotates as the fitting shaft 81a rotates.
  • the potentiometer 85 detects the rotation angle of the potentiometer shaft 81 (that is, the valve shaft 40 and the ball valve body 20) about the axis L.
  • the rotational force of the drive shaft 61a of the motor 61 included in the drive unit 60 is output to the valve shaft 40 through the large diameter gear 67 and the like, and the valve shaft 40 is rotated about the axis L.
  • the ball valve body 20 is rotated around the axis L and is positioned at each rotation position.
  • the connection of the flow paths is realized according to the rotational position.
  • the potentiometer shaft 81 is rotated around the axis L together with the valve shaft 40, and a signal corresponding to the rotation angle of the potentiometer shaft 81 is output from the potentiometer 85.
  • the rotational position of the ball valve element 20 can be monitored based on the signal output from the potentiometer 85.
  • the sensor support portion 84 of the potentiometer base 82 is formed in a disk shape having a smaller diameter than the large diameter gear 67 attached to the valve shaft 40, and the potentiometer is provided. 85 is attached and arranged so as to overlap the large diameter gear 67.
  • the ventilation portion 70 provided on the upper wall portion 54 of the gear case portion 52 includes a flat plate portion 71 provided with a ventilation hole 71a, a ventilation pipe 72 that extends upward and is continuous with the ventilation hole 71a, and has a cap shape that covers the ventilation pipe 72. And a filter member 73.
  • the ventilation hole 71 a of the ventilation portion 70 is arranged so as to face the second worm 66 of the intermediate gear body 63. By doing so, it is possible to prevent the second worm 66 of the intermediate gear body 63 meshing with the large-diameter gear 67 from overlapping the sensor support portion 84 of the potentiobase 82. Therefore, since the ventilation part 70 having the ventilation hole 71a can be arranged so as to face the second worm 66 while avoiding the sensor support part 84, the size of the flow path switching valve 1 in the height direction can be effectively increased. Can be made smaller. Further, since the air flows in the vicinity of the vent hole 71a due to the rotation of the second worm 66, the air flowability inside and outside the gear case 52 can be effectively enhanced.
  • SYMBOLS 1 Flow path switching valve, 10 ... Valve main body, 10a ... Left side wall part, 10b ... Front wall part, 10c ... Right side wall part, 11 ... 1st flow path, 12 ... 2nd flow path, 13 ... 3rd flow path , 11a, 12a, 13a ... Opening, 14 ... Valve chamber, 20 ... Ball valve element, 21 ... First opening, 22 ... Second opening, 23 ... Third opening, 24 ... Valve shaft insertion hole, 25 ... Switching channel , 30 ... Sheet member, 30a ... Annular groove, 31 ... Sealing member, 40 ... Valve shaft, 41 ... Cylindrical part, 41a ... End face, 42 ...

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Abstract

【課題】空気の流通性を高めるとともに高さ方向の大きさを効果的に小さくできる流路切換弁を提供する。 【解決手段】流路切換弁１は、ポテンショベース８２のセンサー支持部８４が、弁軸４０に取り付けられる大径ギヤ６７より小さい径の円板形状に形成されており、ポテンショメーター８５が取り付けられるとともに大径ギヤ６７と重ねて配置される。ギヤケース部５２の上壁部５４に設けられる通気部７０は、通気孔７１ａが設けられた平板部７１と、通気孔７１ａに連なり上方に延びる通気管７２と、通気管７２に被せられるキャップ形状のフィルタ部材７３と、を有している。そして、通気部７０の通気孔７１ａは、中間ギヤ体６３の第２ウォーム６６に対向するように配置されている。

Description

流路切換弁
　本発明は、流路切換弁に関し、特に、弁体を駆動する駆動部を収容するケースを有する流路切換弁に関する。
　従来の流路切換弁の一例が特許文献１に開示されている。この流路切換弁は、弁室を有する弁本体と、弁室内に配置されたボール状の弁体と、弁体に連結された弁軸と、弁軸を介して弁体を回転駆動するモーター、駆動ギヤ等からなる回転駆動部と、を有している。
　このような流路切換弁は、ギヤケース内の結露を防ぐため、ギヤケースの内外で空気を流通させるための通気孔とこの通気孔に連なり上方に延びる通気管とが設けられている。そして、この通気管には、空気の流通を許容しかつ液体の流通を阻止するキャップ形状のフィルタ部材が被せられている。
特開２０１８－１１５６９０号公報
　しかしながら、ギヤケースに設けられる通気管およびフィルタ部材は所定高さを有するので、流路切換弁を高さ方向に大きくしてしまうものであった。特に、弁体の回転位置を検出する回転位置検出部を有する流路切換弁では、回転位置検出部が回転駆動部の上方に重ねて配置されることがある。このような流路切換弁において、通気孔が回転位置検出部と対向するように配置されると、流路切換弁を高さ方向にさらに大きくしてしまう。そのため、流路切換弁を小型化する上での障害となっていた。
　そこで、本発明は、空気の流通性を高めるとともに高さ方向の大きさを効果的に小さくできる流路切換弁を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る流路切換弁は、弁本体と、前記弁本体に回転可能に収容される弁体と、前記弁体に取り付けられる弁軸と、前記弁軸を介して前記弁体を回転駆動する駆動部と、前記弁体の回転位置を検出する回転位置検出部と、前記弁本体に取り付けられ、前記駆動部および前記回転位置検出部を収容するケースと、を有する流路切換弁であって、前記駆動部は、モーターと、第１ウォームと、中間ギヤ体と、大径ギヤと、を有し、前記ケースは、モーターケース部と、ギヤケース部と、を有し、前記ギヤケース部は、前記モーターケース部が一体に設けられた底壁部と、前記ギヤケース部の内外で空気を流通させるための通気部が設けられた上壁部と、前記底壁部と前記上壁部とを連結する周壁部と、を有し、前記モーターは、前記底壁部に設けられた貫通孔から前記ギヤケース部内に駆動軸が突き出るように前記モーターケース部内に配置され、前記第１ウォームは、前記駆動軸に取り付けられ、前記中間ギヤ体は、前記ギヤケース部内に配置され、軸部と、前記軸部の一端部に設けられ、前記第１ウォームと噛み合う小径ギヤと、前記軸部の他端部に設けられ、前記大径ギヤと噛み合う第２ウォームと、を有し、前記大径ギヤは、前記ギヤケース部内に配置されて前記弁軸に同軸に取り付けられ、前記回転位置検出部は、前記弁軸の回転角を検出する回転角センサーと、前記回転角センサーを支持するベース体と、を有し、前記通気部は、前記中間ギヤ体の前記第２ウォームに対向するように配置されていることを特徴とする。
　本発明において、前記通気部は、通気孔が設けられた平板部と、前記通気孔に連なり上方に延びる通気管と、前記通気管に被せられるキャップ形状のフィルタ部材と、を有することが好ましい。
　本発明において、前記ベース体は、前記ギヤケース部に取り付けられるベース本体部と、前記弁軸の回転角を検出する前記回転角センサーが支持されたセンサー支持部と、を有し、前記センサー支持部は、前記第２ウォーム側の縁部に切り欠き部が設けられていることが好ましい。
　本発明によれば、ギヤケース部の上壁部に設けられた通気部が、中間ギヤ体の第２ウォームに対向するように配置されている。このようにしたことから、大径ギヤと噛み合う中間ギヤ体の第２ウォームが、回転位置検出部と重なることを回避することができる。そのため、回転位置検出部を避けて通気部を第２ウォームと対向するように配置することができるので、流路切換弁の高さ方向の大きさを効果的に小さくすることができる。また、第２ウォームの回転により通気部の近傍で空気が流動されるので、ギヤケース部の内外での空気の流通性を効果的に高めることができる。
本発明の一実施形態に係る流路切換弁の斜視図である。 図１の流路切換弁の縦断面図である。 図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１の流路切換弁においてギヤケース部の上壁部を外した状態を示す平面図である。 図１の流路切換弁においてギヤケース部の上壁部および回転位置検出部を外した状態を示す平面図である。 図４のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る流路切換弁について、図１～図６を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る流路切換弁の斜視図である。図２は、図１の流路切換弁におけるボール弁体の回転軸線に沿う断面図（縦断面図）である。図３は、図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図４は、図１の流路切換弁においてギヤケース部の上壁部を外した状態を示す平面図であり、図５は、回転位置検出部をさらに外した状態を示す平面図である。図６は、図４のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。以下の説明において、「上下左右」は各図において各部材の相対的な位置関係を示すために用いており、絶対的な位置関係を示すものではない。各図において、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を手前－奥方向（正面－背面方向）、Ｚ軸方向を上下方向としている。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。
　各図に示すように、本実施形態の流路切換弁１は、弁本体１０と、弁体としてのボール弁体２０と、シート部材３０、３０と、封止部材３１、３１と、弁軸４０と、を有している。また、流路切換弁１は、ケース５０と、駆動部６０と、通気部７０と、回転位置検出部８０と、を有している。
　弁本体１０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂を材料として、上端が開口した略立方体箱状に形成されている。
　弁本体１０の左側壁部１０ａには、略Ｌ字状の第１流路１１が設けられている。弁本体１０の正面壁部１０ｂには、直線状の第２流路１２が設けられている。弁本体１０の右側壁部１０ｃには、第１流路１１と面対称となる略Ｌ字状の第３流路１３が設けられている。第１流路１１の開口１１ａと、第２流路１２の開口１２ａと、第３流路１３の開口１３ａとは、同一方向（正面方向）に向けられている。第１流路１１と第２流路１２と第３流路１３とは、弁本体１０内に設けられた弁室１４に通じている。弁室１４に通じる流路として、２つまたは４つ以上の複数の流路が設けられていてもよい。
　ボール弁体２０は、例えば、金属や合成樹脂などを材料として、中空ボール状（球体状）に形成されている。ボール弁体２０は、シート部材３０、３０に回転可能に支持されて弁室１４に収容されている。ボール弁体２０は、図３に示す回転位置において、左側に向けて開口された第１開口２１と、正面に向けて開口された第２開口２２と、右側に向けて開口された第３開口２３と、が設けられている。ボール弁体２０の内部には、第１開口２１と第２開口２２と第３開口２３とを互いにつなげる平面視で略Ｔ字状の切換流路２５が設けられている。なお、ボール弁体２０は、例えば、第１開口２１および第２開口２２のみ有し、図３に示す回転位置において、第１開口２１と第２開口２２とを互いにつなげる平面視で略Ｌ字状の切換流路２５が設けられていてもよい。また、本実施形態では弁体としてボール弁体２０を用いているが、柱状の弁体を用いてもよい。
　切換流路２５は、回転位置に応じて第１流路１１と第２流路１２と第３流路１３との接続を切り換えるように構成されている。具体的には、切換流路２５は、ボール弁体２０が図３に示す回転位置にあるとき、第１流路１１と第２流路１２と第３流路１３とを接続する。切換流路２５は、ボール弁体２０が図３に示す回転位置から平面視で時計回りに９０度回転された回転位置にあるとき、第１流路１１と第２流路１２とを接続する。切換流路２５は、ボール弁体２０が図３に示す回転位置から平面視で反時計回りに９０度回転された回転位置にあるとき、第２流路１２と第３流路１３とを接続する。
　ボール弁体２０の上部には、後述する弁軸４０が挿入される弁軸挿入孔２４が設けられている。弁軸挿入孔２４は、弁軸４０が挿入されることにより当該弁軸４０の回転に伴ってボール弁体２０が回転軸線である軸線Ｌ周りに回転するように形成されている。本実施形態では、弁軸挿入孔２４は正六角形状に形成されている。
　シート部材３０、３０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹脂を材料として、円環状に形成されている。シート部材３０、３０は、対をなしており、弁室１４に左右方向に互いに間隔をあけて対向して収容されている。シート部材３０、３０は、弁室１４内においてボール弁体２０を間に挟んで回転可能に支持している。
　封止部材３１、３１は、例えば、ゴム材などの弾性材料からなるＯリングであり、一方のシート部材３０と弁本体１０の左側壁部１０ａとの間、および、他方のシート部材３０と弁本体１０の右側壁部１０ｃとの間に圧縮状態となるように挟まれて配置されている。本実施形態において、封止部材３１は、シート部材３０に設けられた環状溝３０ａに装着されており、一部が環状溝３０ａから突出している。封止部材３１、３１は、シート部材３０、３０とともに弁本体１０とボール弁体２０との間をシール（封止）している。環状溝３０ａをシート部材３０に設ける構成としたことで、弁本体１０側の成形を容易にできるとともに、環状溝３０ａに封止部材３１を組み付けた状態で組立てることができるため組立工数を低減できる。なお、封止部材３１、３１を省略して、ゴム材などの弾性材料からなる、封止部材の機能を兼ね備えたシート部材３０、３０を採用した構成としてもよい。
　弁軸４０は、合成樹脂製であり、全体的に直線状に延びる柱形状に形成されており、円柱部４１と、円柱部４１の下端に同軸に連なる角柱部４２と、を有している。弁軸４０は軸線Ｌに沿うように配置される。
　円柱部４１の下端部には、全周にわたって溝が設けられており、この溝にゴム材などを材料として環状に形成されたＯリング４４がはめ込まれている。円柱部４１の上端部には、駆動部６０の大径ギヤ６７が同軸に取り付けられている。また、円柱部４１における上方を向く端面４１ａの中央には軸線Ｌに沿う略円柱状の取付穴４５が穿たれて設けられている。取付穴４５には、回転位置検出部８０のポテンショ軸８１が圧入により取り付けられる。
　角柱部４２は、軸線Ｌと直交する断面の形状（横断面形状）が弁軸挿入孔２４と同一の正六角形状となる柱状に形成されている。角柱部４２は、ボール弁体２０の弁軸挿入孔２４に挿入されることにより、軸線Ｌに沿うように当該ボール弁体２０に取り付けられる。角柱部４２の横断面形状は弁軸挿入孔２４と同一の正六角形状に形成されている。そのため、弁軸挿入孔２４と角柱部４２とが嵌まり合い、弁軸４０の回転に伴ってボール弁体２０が軸線Ｌ周りに回転される。角柱部４２は、正六角形状以外にも、例えば、三角形柱状や四角形柱状などの多角形柱状や、円柱の側面の一部を平面にした断面Ｄ字状の柱状でもよい。この場合、弁軸挿入孔２４も、角柱部４２の横断面形状と同一の形状に形成される。
　ケース５０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂を材料として構成されており、弁本体１０に取り付けられる。ケース５０は、駆動部６０を収容する。ケース５０は、モーターケース部５１と、ギヤケース部５２と、を有している。
　モーターケース部５１は、有底円筒状に形成されており、駆動部６０のモーター６１を収容する。
　ギヤケース部５２は、モーターケース部５１が一体に設けられた平板状の底壁部５３と、通気部７０が設けられた上壁部５４と、底壁部５３と上壁部５４とを連結する周壁部５５と、を有している。本実施形態において、底壁部５３と周壁部５５とは一体に設けられており、上壁部５４は図示しないねじ止め構造やスナップフィット構造などにより周壁部５５の上端に取り付けられている。ギヤケース部５２は、駆動部６０の第１ウォーム６２、中間ギヤ体６３および大径ギヤ６７と、回転位置検出部８０と、を収容する。
　ギヤケース部５２は、底壁部５３に円筒状の軸受部５６を一体に有している。軸受部５６は、弁軸４０の円柱部４１が挿入され、円柱部４１を回転可能に支持する。また、ギヤケース部５２は、底壁部５３から下方に突出して設けられた略四角筒状の内側周壁部５７を有している。内側周壁部５７は、弁本体１０の内側に挿入され、超音波溶着などにより弁本体１０に接合されている。なお、ギヤケース部５２は、ねじ止め構造などにより弁本体１０に取り付けられていてもよい。
　駆動部６０は、弁軸４０を介してボール弁体２０を回転駆動する。駆動部６０は、モーター６１と、減速機を構成する第１ウォーム６２、中間ギヤ体６３および大径ギヤ６７と、を有している。
　モーター６１は、ギヤケース部５２の底壁部５３に設けられた貫通孔５３ａからギヤケース部５２内に駆動軸６１ａが突き出るようにモーターケース部５１内に配置されている。駆動軸６１ａの先端には、第１ウォーム６２が取り付けられる。
　中間ギヤ体６３は、ギヤケース部５２内に配置されている。中間ギヤ体６３は、軸部６４と、軸部６４の一端部６４ａに設けられ、第１ウォーム６２と噛み合う小径ギヤ６５（第１ウォームホイール）と、軸部６４の他端部６４ｂに設けられ、大径ギヤ６７（第２ウォームホイール）と噛み合う第２ウォーム６６と、を有している。
　本実施形態においては、中間ギヤ体６３は、平面視（図４参照）で、第１ウォーム６２の回転軸（駆動軸６１ａ）と大径ギヤ６７の回転軸（軸線Ｌ）とを結んだ仮想線に交わらないように配置されている。すなわち、中間ギヤ体６３は第１ウォーム６２と大径ギヤ６７との間に配置されない。この構造により、中間ギヤ体６３の組み付けや取り外しが容易になる。例えば、ポテンショベース８２を組み付けた後に、中間ギヤ体６３の両端部をギヤケース部５２の凹部５８、５８に配置し、凹部５８、５８から両端部が脱落しないように上壁部５４に形成した凸部５９、５９で回転自在に支持することができる。
　大径ギヤ６７は、ギヤケース部５２内に配置されている。大径ギヤ６７は、中央に設けられた貫通孔に弁軸４０の円柱部４１が圧入により取り付けられている。
　駆動部６０は、モーター６１の駆動軸６１ａの回転力を、第１ウォーム６２、中間ギヤ体６３および大径ギヤ６７を通じて弁軸４０に伝達して弁軸４０を軸線Ｌ周りに回転させる。これにより、ボール弁体２０を所望の回転位置に位置づける。
　通気部７０は、ギヤケース部５２の内外で空気を流通させるための機構である。通気部７０は、平板部７１と、通気管７２と、フィルタ部材７３と、を有している。平板部７１は、上壁部５４の一部であり、通気孔７１ａが貫通して設けられている。通気管７２は、円筒形状に形成されて平板部７１における通気孔７１ａの周縁部から上方に延びるように設けられている。通気管７２は、その内側空間が通気孔７１ａと連なっている。フィルタ部材７３は、キャップ形状に形成されており、空気の流通を許容しかつ液体の流通を阻止する機能を有する。
　通気部７０の通気孔７１ａは、中間ギヤ体６３の第２ウォーム６６に対向するように配置されている。これにより、第２ウォーム６６の回転により通気孔７１ａの近傍で空気を積極的に流動させることができる。
　回転位置検出部８０は、回転角出力軸であるポテンショ軸８１と、ベース体であるポテンショベース８２と、回転角センサーであるポテンショメーター８５と、を有している。
　ポテンショ軸８１は、例えば、ステンレスや真ちゅうなどの金属製またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂製であり、弁軸４０と別体に設けられている。ポテンショ軸８１は、弁軸４０の取付穴４５に圧入されることにより弁軸４０に同軸に固定して取り付けられる。ポテンショ軸８１は、上端部に設けられたＤカット形状の嵌合軸部８１ａがポテンショメーター８５のローター８６と嵌め合わされる。なお、嵌合軸部８１ａが弁軸４０の端面４１ａに一体に設けられていてもよい。
　ポテンショベース８２は、合成樹脂製であり、ベース本体部８３と、センサー支持部８４と、を一体に有している。ベース本体部８３は、略平板状に形成され、ギヤケース部５２の底壁部５３から上方に突出するボス５３ｂ、５３ｂにねじ９５、９５によって固定される。センサー支持部８４は、大径ギヤ６７より小さい径の略円板状に形成され、中央にポテンショメーター８５が取り付けられている。センサー支持部８４は、ギヤケース部５２内において、大径ギヤ６７の上方に重なるように配置されている。センサー支持部８４の形状は、例えば、四角形状など、円板状以外の形状でもよいが、大径ギヤ６７の上方に重なるように配置されたときに中間ギヤ体６３の第２ウォーム６６と重ならないように、大径ギヤ６７より小さく形成する。
　また、センサー支持部８４は、第２ウォーム６６側の縁部に切り欠き部８４ａが設けられている。本実施形態では、切り欠き部８４ａは、センサー支持部８４を円弧状に切り欠く形状を有している。このようにすることで、センサー支持部８４を、第２ウォーム６６からより遠ざけることができるので、通気孔７１ａを有する通気部７０を第２ウォーム６６と対向する位置に容易に配置することができる。
　ポテンショメーター８５は、回転角（回転角度）を検出するための回転角センサーである。ポテンショメーター８５は、円板状のローター８６と、ローター８６を回転可能に支持するとともに、ローター８６の回転角に応じた信号（電圧）を出力する信号出力部であるメーター本体部８７と、を有している。ローター８６の中央には、平面視Ｄ字状の嵌合孔が設けられており、嵌合孔にはポテンショ軸８１の嵌合軸部８１ａが貫通しかつ嵌合軸部８１ａとともにローター８６が回転されるように嵌め合わされる。ローター８６は、嵌合軸部８１ａの回転に伴って回転される。これにより、ポテンショメーター８５は、ポテンショ軸８１（すなわち、弁軸４０およびボール弁体２０）の軸線Ｌ周りの回転角を検出する。
　流路切換弁１は、駆動部６０が有するモーター６１の駆動軸６１ａの回転力が大径ギヤ６７等を通じて弁軸４０に出力され、弁軸４０が軸線Ｌ周りに回転される。この弁軸４０の回転に伴ってボール弁体２０が軸線Ｌ周りに回転されて、各回転位置に位置づけられる。これにより、回転位置に応じた流路の接続が実現される。また、弁軸４０とともにポテンショ軸８１が軸線Ｌ周りに回転され、ポテンショ軸８１の回転角に応じた信号がポテンショメーター８５から出力される。ポテンショメーター８５から出力された信号に基づいて、ボール弁体２０の回転位置を監視することができる。
　以上より、本実施形態の流路切換弁１によれば、ポテンショベース８２のセンサー支持部８４が、弁軸４０に取り付けられる大径ギヤ６７より小さい径の円板形状に形成されており、ポテンショメーター８５が取り付けられるとともに大径ギヤ６７と重ねて配置される。ギヤケース部５２の上壁部５４に設けられる通気部７０は、通気孔７１ａが設けられた平板部７１と、通気孔７１ａに連なり上方に延びる通気管７２と、通気管７２に被せられるキャップ形状のフィルタ部材７３と、を有している。そして、通気部７０の通気孔７１ａは、中間ギヤ体６３の第２ウォーム６６に対向するように配置されている。このようにしたことから、大径ギヤ６７と噛み合う中間ギヤ体６３の第２ウォーム６６が、ポテンショベース８２のセンサー支持部８４と重なることを回避することができる。そのため、センサー支持部８４を避けて通気孔７１ａを有する通気部７０を第２ウォーム６６と対向するように配置することができるので、流路切換弁１の高さ方向の大きさを効果的に小さくすることができる。また、第２ウォーム６６の回転により通気孔７１ａの近傍で空気が流動されるので、ギヤケース部５２の内外での空気の流通性を効果的に高めることができる。
　上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。
　１…流路切換弁、１０…弁本体、１０ａ…左側壁部、１０ｂ…正面壁部、１０ｃ…右側壁部、１１…第１流路、１２…第２流路、１３…第３流路、１１ａ、１２ａ、１３ａ…開口、１４…弁室、２０…ボール弁体、２１…第１開口、２２…第２開口、２３…第３開口、２４…弁軸挿入孔、２５…切換流路、３０…シート部材、３０ａ…環状溝、３１…封止部材、４０…弁軸、４１…円柱部、４１ａ…端面、４２…角柱部、４４…Ｏリング、４５…取付穴、５０…ケース、５１…モーターケース部、５２…ギヤケース部、５３…底壁部、５４…上壁部、５５…周壁部、５６…軸受部、５７…内側周壁部、５８…凹部、５９…凸部、６０…駆動部、６１…モーター、６１ａ…駆動軸、６２…第１ウォーム、６３…中間ギヤ体、６４…軸部、６４ａ…一端部、６４ｂ…他端部、６５…小径ギヤ、６６…第２ウォーム、６７…大径ギヤ、７０…通気部、７１…平板部、７１ａ…通気孔、７２…通気管、７３…フィルタ部材、８０…回転位置検出部、８１…ポテンショ軸、８１ａ…嵌合軸部、８２…ポテンショベース、８３…ベース本体部、８４…センサー支持部、８４ａ…切り欠き部、８５…ポテンショメーター、８６…ローター、８７…メーター本体部、９５…ねじ
 
 

Claims (3)

  1. 　弁本体と、前記弁本体に回転可能に収容される弁体と、前記弁体に取り付けられる弁軸と、前記弁軸を介して前記弁体を回転駆動する駆動部と、前記弁体の回転位置を検出する回転位置検出部と、前記弁本体に取り付けられ、前記駆動部および前記回転位置検出部を収容するケースと、を有する流路切換弁であって、
    　前記駆動部は、モーターと、第１ウォームと、中間ギヤ体と、大径ギヤと、を有し、
    　前記ケースは、モーターケース部と、ギヤケース部と、を有し、
    　前記ギヤケース部は、前記モーターケース部が一体に設けられた底壁部と、前記ギヤケース部の内外で空気を流通させるための通気部が設けられた上壁部と、前記底壁部と前記上壁部とを連結する周壁部と、を有し、
    　前記モーターは、前記底壁部に設けられた貫通孔から前記ギヤケース部内に駆動軸が突き出るように前記モーターケース部内に配置され、
    　前記第１ウォームは、前記駆動軸に取り付けられ、
    　前記中間ギヤ体は、前記ギヤケース部内に配置され、軸部と、前記軸部の一端部に設けられ、前記第１ウォームと噛み合う小径ギヤと、前記軸部の他端部に設けられ、前記大径ギヤと噛み合う第２ウォームと、を有し、
    　前記大径ギヤは、前記ギヤケース部内に配置されて前記弁軸に同軸に取り付けられ、
    　前記回転位置検出部は、前記弁軸の回転角を検出する回転角センサーと、前記回転角センサーを支持するベース体と、を有し、
    　前記通気部は、前記第２ウォームに対向するように配置されていることを特徴とする流路切換弁。
  2. 　前記通気部は、通気孔が設けられた平板部と、前記通気孔に連なり上方に延びる通気管と、前記通気管に被せられるキャップ形状のフィルタ部材と、を有する、請求項１に記載の流路切換弁。
  3. 　前記ベース体は、前記ギヤケース部に取り付けられるベース本体部と、前記弁軸の回転角を検出する前記回転角センサーが支持されたセンサー支持部と、を有し、
    　前記センサー支持部は、前記第２ウォーム側の縁部に切り欠き部が設けられている、請求項１または請求項２に記載の流路切換弁。
     
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