説明

三方弁

【課題】弁体の駆動動力を低く抑えると共に、混入した異物に起因する流体漏れを効果的に防ぐことも可能な三方弁を提供する。
【解決手段】アーチ形の凸状表面を弾性体21で形成した弁体2と、弁体が回転可能に収容される弁室3aを有する弁本体3と、弁室に連通する入口ポート4a及び2つの出口ポート5a、6aとを備え、弾性体が弁室の内面3bを摺動し、2つの出口ポートのいずれか一方を閉じ、他方を開く状態と、一方の出口ポートを開き、他方の出口ポートを閉じる状態とを切り換える三方弁1であって、切り換え途中の中間開度において、弾性体の両端部の一方の端部が2つの出口ポートのいずれか一方の出口ポートに突出し、他方の端部が他方の出口ポートに突出する三方弁。弾性体をコイルばね9によって弁室の内面に付勢してもよく、弁体は、回転軸8の回転により弁室内を回転し、回転軸の軸線方向にコイルばねを複数並置してもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転式の弁体を介して水等の流体の流路を切り換える三方弁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、大容量の水等の流路を切り換える弁として、例えば、特許文献1には、流路を有するボール状の弁体を備え、この弁体が弁室内を回転することで水等の流路を切り換える切換え弁としてのボールバルブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−308165号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記特許文献に記載のボールバルブは、弁体が回転可能に収容される弁室を有する弁ケースにおいて、弁ケースに装着したパッキンに弁体を押し付けて弁ケースと弁体との間をシールしているため、弁体の回転時の摺動抵抗が大きくなり、弁体を回転させるための動力が大きくなるという問題があった。また、弁体の流体通路に異物が混入した場合には、弁体によって異物がパッキンに押し付けられ、パッキンに傷が付き、流体の漏れに繋がるおそれもあった。
【0005】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、弁体の摺動抵抗を小さくして弁体の駆動動力を低く抑えると共に、混入した異物に起因する流体漏れを効果的に防ぐことも可能な三方弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明は、アーチ形の凸状表面を弾性体で形成した弁体と、
該弁体が回転可能に収容される弁室を有する弁本体と、前記弁室に連通する入口ポート及び2つの出口ポートとを備え、前記弾性体が前記弁室の内面を摺動し、前記2つの出口ポートのいずれか一方を閉じ、他方を開く状態と、該一方の出口ポートを開き、該他方の出口ポートを閉じる状態とを切り換える三方弁であって、前記切り換え途中の中間開度において、前記弾性体の両端部の一方の端部が前記2つの出口ポートのいずれか一方の出口ポートに突出し、他方の端部が他方の出口ポートに突出することを特徴とする。
【0007】
そして、本発明によれば、中間開度において、弾性体の両端部の一方の端部が前記2つの出口ポートのいずれか一方の出口ポートに突出し、他方の端部が他方の出口ポートに突出するため、出口ポートに突出した弾性体の表面と弁室の内面との隙間から、弁室の内面に当接する弾性体の表面と該弁室の内面との間に流体が入り込み、弁体の表面の摺動抵抗が小さくなる。
【0008】
また、弁室等に異物が混入し、その異物が弁体の表面と弁室の内面との間に入り込んだ場合でも、中間開度では、弁体の表面が弁室の内面に強く押し付けられず、両面間に流体が入り込むため、異物が流出し易く、混入した異物に起因する流体漏れを効果的に防ぐこともできる。
【0009】
上記三方弁において、前記弾性体を差圧を補う程度の軽荷重のコイルばねによって前記弁室の内面に付勢することができる。これによって、弁体の表面と弁室の内面との間のシール性を高め、流体の漏れを効果的に防止することができる。
【0010】
上記三方弁において、前記弁体は、回転軸の回転により前記弁室内を回転し、該回転軸の軸線方向に前記コイルばねを複数並置することができる。これにより、回転軸の軸線方向の長さがある程度長い比較的大型の三方弁であっても、弁体の表面と弁室の内面との間のシール性を高め、流体の漏れを効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【0011】
以上のように、本発明によれば、弁体の駆動動力を低く抑えると共に、混入した異物に起因する流体漏れを効果的に防ぐことも可能な三方弁を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明にかかる三方弁の一実施の形態を示す断面図であって、(a)は縦断面図((b)のA−A線断面図)、(b)は水平断面図((a)のB−B線断面図)である。
【図2】図1の三方弁の弁体の表面に装着される弾性体を示す図であって、(a)は正面図、(b)は上面図、(c)は(b)のC−C線断面図である。
【図3】図2の弾性体を保持する保持部材を示す図であって、(a)は正面図、(b)は(a)のD−D線断面図、(c)は(b)のE−E線断面図である。
【図4】図1の三方弁の回転軸を示す図であって、(a)は正面図、(b)は上面図、(c)は底面図、(d)は(b)のF−F線断面図、(e)は(d)のG−G線断面図である。
【図5】図1の三方弁の弁体及び回転軸の組立方法を説明するための概略図であって、(a)は垂直断面図、(b)は水平断面図、(c)は組み立てた状態を示す断面図である。
【図6】図1の三方弁の動作を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】
図1は、本発明にかかる三方弁の一実施の形態を示し、この三方弁1は、アーチ形の弾性体21を装着した保持部材22を有する弁体2と、弁体2が回転可能に収容される半円筒状の弁室3aを有する弁本体3と、弁体2を弁室3a内で回転摺動させるための回転軸8と、弁体2の弾性体21を弁室3aの内面3bに付勢するためのコイルばね9(9A、9B)と、弁体2に接続された流入管4及び2本の流出管5、6等で構成される。
【0015】
弁体2の弾性体21は、ゴム、フッ素樹脂等からなり、図2に示すように、上面視アーチ形の板状に形成される。
【0016】
弁体2の保持部材22は、図3に示すように、弾性体21と略同形の収容部22aを有する保持部22bと、保持部22bの収容部22aを備える側とは反対側の面から突出する2つの円筒状の突出部22c、22dとを備える。収容部22aに、弾性体21が圧入又は接着等により固定される。
【0017】
図4に示すように、回転軸8は、第1軸部8aから第4軸部8dを備え、これらの軸部8a〜8dは、上方より下方に向かって徐々に径が大きくなる。第1軸部8a及び第2軸部8bは、モータ10(図1(a)参照)の出力部(不図示)に接続され、モータ10によって回転軸8全体が回転する。第3軸部8cは、シール部11(図1(a)参照)を貫通し、第4軸部8dには、軸線方向に2つの円筒状突起8e、8fが並置され、これらの円筒状突起8e、8fの内部には、円柱状突起8g、8hが配置される。
【0018】
上記弁体2及び回転軸8を組み立てるには、図5に示すように、回転軸8の円筒状突起8e、8fに各々コイルばね9(9A、9B)を収容し(この際回転軸8の円柱状突起8g、8hの各々に各々のコイルばね9の内部空間が挿入される)、弾性体21を保持部材22の保持部22bに固定した後、保持部材22の突出部22c、22dを各々回転軸8の円筒状突起8e、8fに収容して図5(c)に示すような弁本体3と回転軸8からなる組立体13が完成する。
【0019】
図1に示すように、弁本体3は、上記組立体13が収容される弁室3aを備え、弁室3aには、入口ポート4a及び出口ポート5a、6aが連通する。弁室3aの内面3bを回転軸8の回転により、弁体2の表面の弾性体21が摺動する。
【0020】
次に、上記構成を有する三方弁1の動作について説明する。
【0021】
図6(a)は、弁体2の弾性体21によって出口ポート5aを閉じ、出口ポート6aを開いている状態であり、入口ポート4aから流入した流体は、矢印で示すように、弁室3aを経由して、そのまま出口ポート6aに流出する。この状態では、弁体2の表面の弾性体21が、コイルばねの付勢力に加え、出口ポート5aと弁室3aに生じる差圧(出口ポート5a圧力<弁室3a圧力)により出口ポート5aを完全に塞ぐため、弁体2と流出管5の間に流体漏れが生じない。
【0022】
図6(a)の状態からモータ10によって回転軸8が右回りに回転し、図6(b)に示すように、弁体2が弁室3aの内面3bの略中央に位置する状態(この状態を「中間開度」と呼ぶ)になると、出口ポート5a及び出口ポート6aの両方が開かれた状態となり、入口ポート4aから流入した流体が、弁室3aを経由して、出口ポート5a及び出口ポート6aに流出する。
【0023】
弁体2がこのような中間開度を取ると、弾性体21の両端部が各々出口ポート5a、6aに突出し、出口ポート5a、6aに突出した弾性体21の表面との間の差圧が小さくなる乃至は均一になる。
【0024】
これに加え、出口ポート5a、6aに突出した弾性体21の表面と弁室3aの内面3bとの隙間から、弁室3aの内面3bに当接する弾性体21の表面と弁室3aの内面3bとの間に流体が入り込むため、さらに弁体2の表面の摺動抵抗が小さくなる。
【0025】
さらに、三方弁1の動作中に弁室3a等に異物が混入し、その異物が弁体2の弾性体21の表面と弁室3aの内面3bとの間に入り込んだとしても、上記中間開度では、弾性体21の表面が弁室3aの内面3bに強く押し付けられず、弾性体21の表面と弁室3aの内面3bとの間に流体が入り込んでいるため、異物が落下し易く、混入した異物に起因する流体漏れを効果的に防ぐこともできる。
【0026】
図6(b)の状態からモータ10によって回転軸8が右回りに回転し、図6(c)に示す状態となると、弁体2によって出口ポート6aが閉じられ、出口ポート5aが開かれ、入口ポート4aから流入した流体は、矢印で示すように、弁室3aを経由して、そのまま出口ポート5aに流出する。この状態では、弁体2の表面の弾性体21が、コイルばねの付勢力に加え、出口ポート6aと弁室3aに生じる差圧(出口ポート6a圧力<弁室3a圧力)により出口ポート6aを完全に塞ぐため、弁体2と流出管6の間に流体漏れが生じない。
【0027】
尚、上記実施の形態においては、弁体2の弾性体21を弁室3aの内面3bに付勢するにあたってコイルばね9を用いたが、その他の付勢部材を用いることもできる。また、コイルばね9等の付勢部材を用いなくとも、弁体2の弾性体21の弾性力のみを利用し、弾性体21の表面を弁室3aの内面3bに押圧し、弾性体21の表面と弁室3aの内面3bとの間をシールすることもできる。
【符号の説明】
【0028】
1 三方弁
2 弁体
21 弾性体
22 保持部材
22a 収容部
22b 保持部
22c、22d 突出部
3 弁本体
3a 弁室
3b (弁室の)内面
4 流入管
4a 入口ポート
5、6 流出管
5a、6a 出口ポート
8 回転軸
9(9A、9B) コイルばね
10 モータ
11 シール部
13 組立体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アーチ形の凸状表面を弾性体で形成した弁体と、
該弁体が回転可能に収容される弁室を有する弁本体と、
前記弁室に連通する入口ポート及び2つの出口ポートとを備え、
前記弾性体が前記弁室の内面を摺動し、前記2つの出口ポートのいずれか一方を閉じ、他方を開く状態と、該一方の出口ポートを開き、該他方の出口ポートを閉じる状態とを切り換える三方弁であって、
前記切り換え途中の中間開度において、前記弾性体の両端部の一方の端部が前記2つの出口ポートのいずれか一方の出口ポートに突出し、他方の端部が他方の出口ポートに突出することを特徴とする三方弁。
【請求項2】
前記弾性体は、コイルばねによって前記弁室の内面に付勢されることを特徴とする請求項1に記載の三方弁。
【請求項3】
前記弁体は、回転軸の回転により前記弁室内を回転し、該回転軸の軸線方向に前記コイルばねが複数並置されることを特徴とする請求項2に記載の三方弁。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−36509(P2013−36509A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−171802(P2011−171802)
【出願日】平成23年8月5日(2011.8.5)
【出願人】(391002166)株式会社不二工機 (451)
【Fターム(参考)】