WO2025215880A1 - 流路切換弁 - Google Patents

流路切換弁

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WO2025215880A1
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WO
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valve
valve body
flow path
support member
path switching
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大介 近藤
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Fujikoki Corp
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Fujikoki Corp
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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
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/072—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members
    • F16K11/076—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • 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
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/08—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks
    • F16K11/087—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with spherical plug

Definitions

  • This disclosure relates to a flow path switching valve that switches flow paths by rotating and sliding a valve element within a valve chamber.
  • a type of flow path switching valve that switches flow paths by rotating a valve element is known (see, for example, JP 2017-223303 A).
  • valve element is rotated using a rotary drive unit that includes a motor.
  • a pair of annular seat members are arranged in the valve chamber to correspond to a pair of opposing outlet ports, and a ball-shaped valve element is positioned between the pair of seat members so that it can rotate and slide freely.
  • a compression coil spring is placed in a compressed state on the side of the seat member opposite the valve body, and the compression coil spring constantly presses the seat member against the valve body. This creates friction between the seat member and the valve body, and a large rotational force, i.e., a large torque, is required to rotate the valve body when switching flow paths, leaving room for improvement.
  • the present disclosure aims to provide a flow path switching valve that allows the valve element to be rotated with a small torque.
  • the flow path switching valve of the first aspect comprises a valve body having a valve chamber formed therein and having a plurality of inlets and outlets opening into the valve chamber; a valve disc rotatably disposed within the valve chamber and having a flow path formed therein; an annular seat member disposed between the valve disc and the wall surface of the valve chamber in which the inlet and outlet are formed, and having an inner seal surface on the valve disc side that can be closely fitted to the outer peripheral seal surface of the valve disc; an annular support member disposed between the seat member and the wall surface in which the inlet and outlet are formed; and a cam member disposed between the support member and the wall surface in which the inlet and outlet are formed, and movable separately from the valve disc between a first position in which the support member is pressed against the valve disc and a second position in which the support member is released from pressing against the valve disc.
  • the communication state of the multiple inlets and outlets of the valve chamber can be selectively switched through the flow paths of the valve body by rotating the valve body.
  • the cam member When one inlet/outlet is connected to another inlet/outlet through the flow path of the valve body and fluid is to flow between the one inlet/outlet and the other inlet/outlet, the cam member is moved to the first position and the cam member presses the support member toward the valve body, causing the inner sealing surface of the seat member to tightly contact the outer sealing surface of the valve body. This prevents fluid from leaking between the seat member and the valve body.
  • the cam member When switching the communication state of the inlet and outlet, before rotating the valve disc, the cam member is moved to the second position to release the cam member from pressing against the support member. This prevents the inner sealing surface of the seat member from pressing against the outer sealing surface of the valve disc, allowing the valve disc to be rotated with a small torque.
  • the flow path switching valve of the second aspect is the flow path switching valve of the first aspect, wherein the cam member is movable in a first direction and a direction opposite to the first direction, and when the cam member moves in the first direction, it presses the support member toward the valve body.
  • the support member can be pressed against the valve body by moving the cam member in a first direction. Furthermore, the support member's pressing against the valve body can be released by moving the cam member in the direction opposite to the first direction.
  • the support member can be easily pressed against the seat member and released from the pressing force by the simple action of moving the cam member in a first direction and then in the direction opposite to the first direction.
  • the flow path switching valve of the third aspect is the flow path switching valve of the second aspect, but further comprises a rotary shaft that rotates the valve element, a cylindrical shaft portion provided on the cam member and fitted onto the outside of the rotary shaft, a male thread formed on the shaft portion, and a rotary nut having a female thread that screws onto the male thread, and the cam member moves in the first direction and the direction opposite to the first direction by forward and reverse rotation of the rotary nut.
  • valve element can be rotated by rotating the rotary shaft.
  • a cam member having a shaft portion formed with a male thread that screws into the female thread of the rotary nut can be moved linearly.
  • the cam member can be moved in a first direction and a direction opposite to the first direction.
  • the flow path switching valve disclosed herein makes it possible to rotate the valve element with a small torque.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a flow path switching valve according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a cross-sectional view of the flow path switching valve shown in FIG. 1 taken along line 2-2.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing the flow path switching valve with the cam member moved to an upper limit position.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing the flow path switching valve in which the orientation of the valve element is switched.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing the flow path switching valve with the cam member moved to a lower limit position.
  • 6 is a cross-sectional view of the flow path switching valve shown in FIG. 5 taken along line 6-6.
  • Figure 1 is a vertical cross-sectional view showing a flow path switching valve 10 according to one embodiment of the present disclosure
  • Figure 2 is a horizontal cross-sectional view (cross-sectional view taken along line 2-2) of the flow path switching valve 10 shown in Figure 1.
  • the flow path switching valve 10 of this embodiment is used as a rotary three-way switching valve that switches the flow path of a fluid flowing in multiple directions, for example, in the engine compartment of an automobile.
  • the flow path switching valve 10 includes a cubic valve body 14 having a valve chamber 12 .
  • the box member 16, first lid member 18, and second lid member 20 are made of, for example, synthetic resin or metal.
  • a valve chamber 12 is formed inside the valve body 14, and the box member 16 is provided with a horizontal inlet port 22, a first outlet port 24, and a second outlet port 26 that open into the valve chamber 12 on the horizontal sides indicated by arrows F, L, and R in the drawing.
  • the box member 16 houses a valve body 28, a rotating nut 30, a cam member 32, a seat member 34, and a support member 36, which will be described later.
  • the valve element 28 is formed in a ball shape from, for example, synthetic resin or metal, and has an L-shaped flow path (internal flow path) 38 formed inside to selectively connect the inlet 22, first outlet 24, and second outlet 26 provided in the valve body 14; in other words, to selectively switch the connection state of the inlet 22, first outlet 24, and second outlet 26.
  • a rotating shaft 28A which is an example of a rotating shaft extending in the vertical direction, is integrally provided at the center of the upper part of the valve body 28.
  • the rotating shaft 28A is connected to a first rotation drive device 40 which includes a motor (not shown) and other components, and the rotational force of the first rotation drive device 40 is transmitted to the valve body 28 via the rotating shaft 28A, causing the valve body 28 to rotate.
  • annular seat members 34 made of synthetic resin (e.g., Teflon (registered trademark), etc.) are arranged, each with openings corresponding to the first outlet 24 and the second outlet 26.
  • the valve body 28 is arranged between (inside) the seat members 34.
  • the portion of the seat member 34 around the opening on the inner periphery (surface) on the valve body 28 side is configured as a curved surface (specifically, part of a concave spherical surface), and serves as an inner periphery seal surface 34F that can slide against the outer periphery seal surface (curved surface) 28F of the valve body 28.
  • An O-ring groove 42 is formed on the outside of the opening on the side of the seat member 34 opposite the valve body 28 side.
  • An O-ring 44 made of an elastic material is fitted into the O-ring groove 42.
  • a portion of the O-ring 44 fitted into the O-ring groove 42 protrudes from the side of the seat member 34.
  • a ring-shaped, plate-like support member 36 is arranged on the side of the seat member 34 opposite the valve body 14.
  • the support member 36 is formed to a constant thickness overall, but has a tapered surface 36T at the top of the side opposite the sheet member 34, which is formed so that the thickness gradually decreases upward.
  • a cam member 32 that can move separately from the valve element 28 is provided inside the valve chamber 12 above the valve body 14, seat member 34, and support member 36.
  • the cam member 32 has a plate-shaped base 46 that is arranged horizontally above the valve body 14, seat member 34, and support member 36.
  • a cylindrical portion 48 which serves as an example of a shaft, is integrally formed at the center of the top of the base 46.
  • the cam member 32 has a through-hole 50 that passes through the cylindrical portion 48 and base 46, and the rotary shaft 28A passes through this through-hole 50.
  • the through-hole 50 gives the cylindrical portion 48 a cylindrical shape.
  • a male thread 52 is formed on the outer periphery of the cylindrical portion 48, and a rotating nut 30 is threaded onto this male thread 52.
  • a wedge-shaped tapered cam 49 is formed so that the thickness gradually decreases downward.
  • the tapered cam 49 of this cam member 32 is formed on the underside of the base 46 so as to face the tapered surface 36T of the support member 36.
  • the rotary shaft 28A of the valve body 28 receives a driving force from a first rotary drive device 40, which includes a motor and the like, and is rotated in forward and reverse directions (i.e., clockwise (CW) and counterclockwise (CCW) in Figure 2).
  • a first rotary drive device 40 which includes a motor and the like, and is rotated in forward and reverse directions (i.e., clockwise (CW) and counterclockwise (CCW) in Figure 2).
  • the rotating nut 30 receives driving force from a second rotation drive unit 54, which includes a motor and other components, and is rotated in forward and reverse directions (i.e., clockwise (CW) and counterclockwise (CCW) in Figure 2).
  • the second rotation drive unit 54 applies driving force to the rotating nut 30 separately from the first rotation drive unit 40. In other words, the rotating nut 30 is driven to rotate separately from the rotary shaft 28A of the valve body 28.
  • FIG. 1 and 2 show the flow path switching valve 10 in a state (first state) in which the inlet 22 and the first outlet 24 are in communication with each other through the flow path 38 of the valve body 28.
  • the inner peripheral seal surface 34F of the seat member 34 comes into close contact with the outer peripheral seal surface 28F of the valve body 28, and the gap between the seat member 34 and the support member 36 is sealed by the O-ring 44.
  • the second rotation drive device 54 rotates the rotary nut 30 in the forward direction, raising the cam member 32 to its upper limit position as shown in Figure 3.
  • the tapered surface 36T of the support member 36 slides against the inclined surface of the tapered cam 49 of the cam member 32.
  • the support member 36 subjected to the elastic force of the O-ring 44, moves in a direction away from the seat member 34, and the seat member 34 is no longer biased toward the valve body 28 by the O-ring 44 (note that the O-ring 44 may also move away from the side surface of the support member 36).
  • the first rotary drive device 40 rotates the rotary shaft 28A so that the flow path 38 of the valve element 28 connects the inlet 22 and the second outlet 26 (second state). During this rotation, the seat member 34 does not press against the valve element 28, so the first rotary drive device 40 can rotate the valve element 28 with a small torque.
  • the second rotation drive device 54 rotates the rotating nut 30 in the reverse direction, lowering the cam member 32 to its lowest position.
  • the gap between the seat member 34 and the support member 36 is sealed by the O-ring 44, and the inner peripheral seal surface 34F of the seat member 34 is brought into close contact with the outer peripheral seal surface 28F of the valve body 28, allowing the inlet 22 and the second outlet 26 to communicate (establishing the second state).
  • the inner peripheral seal surface 34F of the seat member 34 is pressed tightly against the outer peripheral seal surface 28F of the valve body 28, thereby suppressing leakage (valve leakage) between the valve body 28 and the first outlet 24, and between the valve body 28 and the second outlet 26.
  • the seat member 34 can be easily pressed against and released from the valve element 28 by simply moving the cam member 32 up and down, and the valve element 28 can be rotated with a light torque when switching the flow path.
  • the O-ring 44 is attached to the O-ring groove 42 formed in the seat member 34, but the present disclosure is not limited to this.
  • the O-ring groove 42 may be formed in the support member 36, and the O-ring 44 may be attached to the O-ring groove 42 formed in the support member 36.
  • a ball-shaped valve element (ball valve element) is used as the valve element 28, but as long as the flow path can be switched in response to rotation, a cylindrical valve element (cylindrical valve), for example, may be used instead of the ball-shaped valve element 28, and the shape of the internal flow path formed therein may of course be changed depending on the intended use, etc.
  • valve body 28 and the rotating shaft 28A were molded as a single unit, but the valve body 28 and the rotating shaft 28A may also be configured as separate parts (i.e., as separate bodies).
  • the rotary shaft 28A was rotated by the first rotary drive unit 40, and the rotary nut 30 was rotated by the second rotary drive unit 54.
  • valve body 14 can be changed as appropriate depending on the application location of the flow path switching valve 10.
  • a three-way valve was used as an example of the flow path switching valve 10, but it goes without saying that it may also be a two-way valve or a switching valve with four or more ways, for example.
  • flow path switching valve 10 in the above embodiment is intended to be used for flow path switching within the engine compartment of a vehicle (for example, an engine cooling circuit or an electronic equipment cooling circuit), its use is not limited to this, and it can of course also be used for flow path switching in hot water supply equipment, for example.

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Abstract

流路切換弁は、内部に弁室が形成されると共に、弁室に開口した複数の入出口が設けられた弁本体と、弁室内に回転自在に配置され、かつ内部に流路が形成された弁体と、弁体と入出口が形成された弁室の壁面との間に配置され、弁体側に弁体の外周シール面と密着可能な内側シール面を有する環状のシート部材と、シート部材と入出口の形成された壁面との間に配置される環状のサポート部材と、サポート部材と入出口の形成された壁面との間に配置され、サポート部材を弁体側へ押し付け可能な第１の位置とサポート部材の弁体側への押し付けを解除する第２の位置との間を移動可能なカム部材とを有する。

Description

流路切換弁
　本開示は、流路切換弁に係り、弁体を弁室内で回転摺動させることにより流路を切り換える流路切換弁に関する。
　弁体の回転動作によって、流路を切り換えるタイプの流路切替弁が知られている（例えば、特開２０１７－２２３３０３号公報参照）。
　この種の流路切換弁では、モータを含む回転駆動部を用いて弁体を回転駆動している。
　特開２０１７－２２３３０３号公報の流路切換弁では、弁室に、互いに対向した一対の流出口に対応して環状に形成された一対のシート部材が配置され、この一対のシート部材の間にボール状の弁体が回転摺動自在に配置されている。
　この流路切換弁では、シート部材の弁体側とは反対側に圧縮コイルばねが圧縮状態で配置されており、圧縮コイルばねがシート部材を弁体に常に押し付けている。このため、シート部材と弁体との間に摩擦が生じており、流路切換時に弁体を回転させるには大きな回転力、即ち、大きなトルクを必要とし、改善の余地がある。
　本開示は上記事実を考慮し、小さなトルクで弁体を回転可能とする流路切換弁の提供を目的とする。
　第１の態様に係る流路切換弁は、内部に弁室が形成されると共に、前記弁室に開口した複数の入出口が設けられた弁本体と、前記弁室内に回転自在に配置され、かつ内部に流路が形成された弁体と、前記弁体と前記入出口が形成された前記弁室の壁面との間に配置され、前記弁体側に前記弁体の外周シール面と密着可能な内側シール面を有する環状のシート部材と、前記シート部材と前記入出口の形成された前記壁面との間に配置される環状のサポート部材と、前記サポート部材と前記入出口の形成された前記壁面との間に配置され、前記サポート部材を前記弁体側へ押し付ける第１の位置と前記サポート部材の前記弁体側への押し付けを解除する第２の位置との間を前記弁体とは別個に移動可能なカム部材と、を有する。
　第１の態様に係る流路切換弁では、弁体を回転させることで、弁室の複数の入出口の連通状態を、弁体の流路を通じて選択的に切り替えることができる。
　一の入出口と他の入出口とを弁体の流路を通じて連通させ、一の入出口と他の入出口との間で流体を流す場合には、カム部材を第１の位置に移動してカム部材でサポート部材を弁体側へ押し付け、シート部材の内側シール面を弁体の外周シール面に密着させる。これにより、シート部材と弁体との間からの流体の漏れが抑制される。
　入出口の連通状態を切り替える場合には、弁体を回転させる前に、カム部材を第２の位置に移動してカム部材によるサポート部材の押し付けを解除する。これにより、シート部材の内側シール面が弁体の外周シール面に押し付けられなくなり、小さなトルクで弁体を回転させることができる。
　第２の態様に係る流路切換弁は、第１の態様に係る流路切換弁において、前記カム部材は、第１の方向、及び第１の方向とは反対方向へ移動可能に設けられ、前記カム部材が前記第１の方向へ移動した際には、前記サポート部材を前記弁体側へ押し付ける。
　第２の態様に係る流路切換弁では、カム部材を第１の方向へ移動させることで、サポート部材を弁体側へ押し付けることができる。また、カム部材を第１の方向とは反対方向へ移動させることで、サポート部材による弁体側への押し付けを解除することができる。
　第２の態様に係る流路切換弁では、カム部材の第１の方向への移動、及び第１の方向とは反対方向への移動という簡単な動作で、サポート部材によるシート部材への押し付け、及び押し付けの解除を容易に行うことができる。
　第３の態様に係る流路切換弁は、第２の態様に係る流路切換弁において、前記弁体を回転させる回転軸と、前記カム部材に設けられ、前記回転軸の外側に外挿される筒状の軸部と、前記軸部に形成される雄ネジと、前記雄ネジに螺合する雌ネジを有する回転ナットと、を備え、前記カム部材は、前記回転ナットの正逆回転により前記第１の方向、及び前記第１の方向とは反対方向に移動する。
　第３の態様に係る流路切換弁では、回転軸を回転させることで、弁体を回転させることができる。
　また、回転ナットを回転させると、回転ナットの雌ネジに螺合する雄ネジが形成された軸部を有したカム部材を、直線的に移動させることができる。言い換えると、回転ナットを正逆回転させることで、カム部材を第１の方向、及び第１の方向とは反対方向に移動させることができる。
　以上説明したように本開示の流路切換弁によれば、小さなトルクで弁体を回転させることが可能となる。
本開示の一実施形態に係る流路切換弁を示す縦断面図である。 図１に示す流路切換弁の２-２線断面図である。 カム部材を上限位置に移動した流路切換弁を示す縦断面図である。 弁体の向きを切り換えた流路切換弁を示す縦断面図である。 カム部材を下限位置に移動した流路切換弁を示す縦断面図である。 図５に示す流路切換弁の６-６線断面図である。
以下、本開示の一実施形態に係る流路切換弁１０を図面を参照して説明する。
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、本開示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、図面の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。なお、一例として、矢印Ｕ方向は上方向、矢印Ｄ方向は下方向を示す。
図１は、本開示の一実施形態に係る流路切換弁１０を示す縦断面図であり、図２は、図１に示す流路切換弁１０の水平断面図（２－２線断面図）である。
　図１、及び図２に示すように、本実施形態の流路切換弁１０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を多方向に切り換えるロータリー形の三方切換弁として使用されるものである。
　流路切換弁１０は、弁室１２を有する立方体形状の弁本体１４を備えている。
　本実施形態の弁本体１４は、上部が開口した箱部材１６と、箱部材１６の上部開口を塞ぐ第１蓋部材１８と、第１蓋部材１８の中央に形成された円筒部１８Ａの上部開口に取り付けられる環状の第２蓋部材２０とを備えている。
　箱部材１６、第１蓋部材１８、及び第２蓋部材２０は、例えば合成樹脂製や金属製とされている。弁本体１４の内部には弁室１２が形成され、箱部材１６には、水平方向である図面矢印Ｆ方向側、矢印Ｌ方向側、及び矢印Ｒ方向側に、弁室１２に開口する横向きの流入口２２、第１流出口２４、及び第２流出口２６が設けられている。
　箱部材１６には、後述する弁体２８、回転ナット３０、カム部材３２、シート部材３４、及びサポート部材３６が収容されている。
弁体２８は、例えば合成樹脂や金属等からボール状に形成され、前記弁本体１４に設けられた流入口２２、及び第１流出口２４、及び第２流出口２６を選択的に連通させるべく、言い換えれば、流入口２２、及び第１流出口２４、及び第２流出口２６の連通状態を選択的に切り換えるべく、内部にＬ字状に形成された流路（内部流路）３８が設けられている。
　弁体２８の上部に中央には上下方向に延びる回転軸の一例としての回転軸２８Ａが一体的に設けられている。回転軸２８Ａは、モータ（図示省略）等を含んで構成される第１回転駆動装置４０に連結され、第１回転駆動装置４０の回転力が回転軸２８Ａを介して弁体２８に伝達されて、当該弁体２８が回転する。
　弁本体１４の第１流出口２４側、及び第２流出口２６側には、合成樹脂（例えば、テフロン（登録商標）等）で形成され、第１流出口２４、及び第２流出口２６に対応する開口を持つ環状のシート部材３４が配置されている。弁体２８は、シート部材３４とシート部材３４との間（内側）に配置されている。
　シート部材３４において、弁体２８側の内周（面）における開口周りの部分は、曲面（具体的には、凹状の球面の一部）で構成され、弁体２８の外周シール面（曲面）２８Ｆと摺動可能となる内周シール面３４Ｆとされている。
　シート部材３４には、弁体２８側とは反対側の側面に、開口の外側にＯリング溝４２が形成されている。Ｏリング溝４２には、弾性体からなるＯリング４４が嵌め込まれている。Ｏリング溝４２に嵌め込まれたＯリング４４は、一部分がシート部材３４の側面から突出している。
　シート部材３４の弁本体１４側とは反対側には、環状に形成された板状のサポート部材３６が配置されている。
　サポート部材３６は、全体的に一定厚さに形成されているが、シート部材３４とは反対側の側面上部に、上方に向けて板厚が徐々に漸減するように形成されたテーパー面３６Ｔが設けられている。
　弁室１２の内部には、弁本体１４、シート部材３４、及びサポート部材３６の上側に、弁体２８とは別個に移動可能なカム部材３２が設けられている。
　カム部材３２は、弁本体１４、シート部材３４、及びサポート部材３６の上側に、水平方向に配置される板状の基部４６を備えている。基部４６の上部中央には軸部の一例としての円柱部４８が一体的に形成されている。カム部材３２には、円柱部４８、及び基部４６を貫通する貫通孔５０が形成されており、この貫通孔５０に、回転軸２８Ａが貫通している。なお、円柱部４８は、貫通孔５０が形成されることで、筒状となっている。
　円柱部４８の外周には、雄ネジ５２が形成されており、この雄ネジ５２に回転ナット３０が螺合している。
　基部４６の下面には、矢印Ｌ方向側、及び矢印Ｒ方向側の端部分に、下方に向けて板厚が漸減するように形成された楔状のテーパーカム４９が形成されている。このカム部材３２のテーパーカム４９は、サポート部材３６のテーパー面３６Ｔと対向するように基部４６の下面に形成されている。
　ここで、弁体２８の回転軸２８Ａは、モータ等を含んで構成された第１回転駆動装置４０から駆動力を得て、正逆方向（すなわち、図２の時計回り方向（ＣＷ）、及び反時計回り方向（ＣＣＷ））に回転される。
　回転ナット３０は、モータ等を含んで構成された第２回転駆動装置５４から駆動力を得て、正逆方向（すなわち、図２の時計回り方向（ＣＷ）、及び反時計回り方向（ＣＣＷ））に回転される。なお、第２回転駆動装置５４は、第１回転駆動装置４０とは別個に駆動力を回転ナット３０に与える。すなわち、回転ナット３０は、弁体２８の回転軸２８Ａとは別個に回転駆動する。
　一例として、回転ナット３０が正転（すなわち、図２の時計回り方向に回転）すると、カム部材３２は回転せずに箱部材１６の内壁に案内されて上方に移動し、回転ナット３０が逆転（すなわち、図２の反時計回り方向に回転）すると、カム部材３２は回転せずに下方に移動する。
　なお、図１では、カム部材３２が下限位置（第１の位置）に移動された状態が示され、図３では、カム部材３２が上限位置（第２の位置）に移動された状態が示されている。
（作用、効果）
　次に、本実施形態の流路切換弁１０の作用、効果を説明する。
　図１、及び図２には、流入口２２と第１流出口２４とを弁体２８の流路３８で連通させた状態（第１の状態）の流路切換弁１０が示されている。
　流入口２２と第１流出口２４とを連通させた流路切換弁１０では、図１、及び図２に示すように、カム部材３２が下限位置に移動されており、この状態では、サポート部材３６がシート部材３４に接近してＯリング４４が圧縮され、Ｏリング４４の弾発力によってシート部材３４が弁体２８に向けて付勢されている。
　これにより、シート部材３４の内周シール面３４Ｆが、弁体２８の外周シール面２８Ｆに密着し、シート部材３４とサポート部材３６との間の隙間がＯリング４４でシールされる。
　次に、流入口２２と第１流出口２４とを連通させた状態（第１の状態）から、流入口２２と第２流出口２６とを連通させる状態（第２の状態）に切り替える際の順番を説明する。
　先ず、第２回転駆動装置５４で回転ナット３０を正転させ、図３に示すように、カム部材３２を上限位置まで上昇させる。カム部材３２を上限位置まで上昇させることで、サポート部材３６のテーパー面３６Ｔとカム部材３２のテーパーカム４９の傾斜面とが摺動する。Ｏリング４４の弾発力を受けたサポート部材３６はシート部材３４から離間する方向に移動し、シート部材３４がＯリング４４で弁体２８側へ付勢されなくなる（なお、Ｏリング４４が、サポート部材３６の側面から離間する場合もある。）。
　このようにカム部材３２を上限位置まで上昇させると、シート部材３４が弁体２８を押し付けなくなるので、小さいトルクで弁体２８を回転させることができる状態となる。言い換えれば、第１回転駆動装置４０に、発生するトルクが小さいものを用いることができる。
　図４に示すように、弁体２８の流路３８で、流入口２２と第２流出口２６と連通（第２の状態）させるように、第１回転駆動装置４０で回転軸２８Ａを回転させる。この回転時では、シート部材３４が弁体２８を押し付けないので、第１回転駆動装置４０は、小さいトルクで弁体２８を回転させることができる。
　次に、図４の状態から、第２回転駆動装置５４で回転ナット３０を逆転させ、カム部材３２を下限位置まで下降させる。
　カム部材３２を下限位置まで下降させると、サポート部材３６がシート部材３４へ接近する方向に移動し、Ｏリング４４がサポート部材３６で圧縮され、シート部材３４が弁体２８側へ付勢される。
　これにより、シート部材３４とサポート部材３６との間の隙間がＯリング４４でシールされ、シート部材３４の内周シール面３４Ｆが弁体２８の外周シール面２８Ｆに密着し、流入口２２と第２流出口２６とを連通（第２の状態）させることができる。
　なお、Ｏリング４４がシート部材３４とサポート部材３６との間で圧縮されている状態では、シート部材３４の内周シール面３４Ｆが弁体２８の外周シール面２８Ｆに密着するように押し付けられ、弁体２８と第１流出口２４、弁体２８と第２流出口２６との間の漏れ（弁漏れ）が抑制される。
　このように、本実施形態の流路切換弁１０では、カム部材３２の上下方向の移動という簡単な操作で、シート部材３４による弁体２８への押し付け、及び押し付けの解除を容易に行うことができ、流路を切り換える際には、軽いトルクで弁体２８を回転させることができる。
［その他の実施形態］
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
　上記実施形態では、Ｏリング４４を、シート部材３４に形成したＯリング溝４２に取り付けたが、本開示はこれに限らず、サポート部材３６にＯリング溝４２を形成し、サポート部材３６に形成したＯリング溝４２にＯリング４４を取り付ける構成としてもよい。
上記実施形態では、弁体２８としてボール状の弁体（ボール弁体）を採用しているが、回転に応じて流路を切り換えられれば、ボール状の弁体２８に替えて、例えば円筒状の弁体（円筒弁）を使用してもよいし、使用用途等に応じてその内部に形成される内部流路の形状等を変更してもよいことは勿論である。
また、上記実施形態では、弁体２８と回転軸２８Ａとを一体に成形されていたが、弁体２８と回転軸２８Ａとが別部品で（すなわち、別体として）構成されていてもよい。
　上記実施形態では、回転軸２８Ａを第１回転駆動装置４０で回転させ、回転ナット３０を第２回転駆動装置５４で回転させたが、内側回転軸と外側回転軸とを備えた１台の二軸同軸モータ（２軸一体型モーターとも呼ばれる）を用いて回転軸２８Ａと回転ナット３０とを個別に回転させることもできる。
　弁本体１４に形成される入出口（すなわち、流入口、流出口）の数や配置構成は、当該流路切換弁１０の適用箇所等に応じて、適宜に変更できることは言うまでも無い。上記実施形態では、流路切換弁１０として三方弁を例にとって説明したが、例えば、二方弁や、四方以上の切換弁としてもよいことは言うまでも無い。
　また、上記実施形態の流路切換弁１０は、車両におけるエンジンルーム内等（例えばエンジン冷却用回路や電子機器冷却用回路等）の流路切換用に使用されるものとしているが、用途はこれに限らず、例えば給湯設備における流路切換用に使用してもよいことは勿論である。
　２０２４年４月１１日に出願された日本国特許出願２０２４－０６４１９６号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (3)

  1. 　内部に弁室が形成されると共に、前記弁室に開口した複数の入出口が設けられた弁本体と、
    　前記弁室内に回転自在に配置され、かつ内部に流路が形成された弁体と、
    　前記弁体と前記入出口が形成された前記弁室の壁面との間に配置され、前記弁体側に前記弁体の外周シール面と密着可能な内側シール面を有する環状のシート部材と、
    　前記シート部材と前記入出口の形成された前記壁面との間に配置される環状のサポート部材と、
    　前記サポート部材と前記入出口の形成された前記壁面との間に配置され、前記サポート部材を前記弁体側へ押し付ける第１の位置と前記サポート部材の前記弁体側への押し付けを解除する第２の位置との間を前記弁体とは別個に移動可能なカム部材と、
    　を有する流路切換弁。
  2. 　前記カム部材は、第１の方向、及び第１の方向とは反対方向へ移動可能に設けられ、
    　前記カム部材が前記第１の方向へ移動した際には、前記サポート部材を前記弁体側へ押し付ける、
    　請求項１に記載の流路切換弁。
  3. 　前記弁体を回転させる回転軸と、
    　前記カム部材に設けられ、前記回転軸の外側に外挿される筒状の軸部と、
    　前記軸部に形成される雄ネジと、
    　前記雄ネジに螺合する雌ネジを有する回転ナットと、
    　を備え、
    　前記カム部材は、前記回転ナットの正逆回転により前記第１の方向、及び前記第１の方向とは反対方向に移動する、
    　請求項２に記載の流路切換弁。
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US20030193036A1 (en) * 2002-04-12 2003-10-16 Jeff Mike Top-entry ball valve assembly having camming surfaces
JP2017223303A (ja) 2016-06-16 2017-12-21 株式会社不二工機 流路切換弁
JP2024064196A (ja) 2022-10-27 2024-05-14 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及びその製造方法

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