JP7617673B2

JP7617673B2 - 三方弁

Info

Publication number: JP7617673B2
Application number: JP2023546614A
Authority: JP
Inventors: 大樹立道
Original assignee: Time Engineering Co Ltd
Current assignee: Time Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2025-01-20
Anticipated expiration: 2041-09-08
Also published as: WO2023037433A1; JPWO2023037433A1

Description

本願に開示の技術は、流体の流路を切換える三方弁に関する。

従来、流体の流路を切換える三方弁が特許文献１などに開示されている。

特許文献１には、３つのポートが設けられたケーシングにモータが装着され、ケーシングの内部に組み込まれたボールの回転位置をモータが制御することによって、流路の切換えが行われるボールバルブを採用した三方弁が開示されている。（特許文献１の図８参照）

特許文献１に開示された三方弁は、ケーシング内部に各ポートの流路に連通する各開口と、流路の切換えのための弁孔が形成されたボールが収容されるボール収容室が形成され、ボールの外周面に接触するようにして各開口同士の間を非連通とするシートリングが各開口の開口縁部に組込まれている。

特開２０１３－４４３５４号公報

特許文献１に開示されたボールバルブを採用した三方弁では、各ポートの流路に連通する開口毎にシートリングやＯリングが組込まれるため、構成する部品数が多くなりやすく、部品コストを抑制することが難しいという問題がある。また、各開口にシートリングやＯリングなどを組立てるため、少なくとも３つの方向から組付けることが必要となり、組付け工数も抑制することが難しいという問題もある。さらに、流路を切換える際にはボールを９０°回転させる必要がある。そのため、ボールの摺動角度が大きくなり、ボールと接触するシートリングが消耗しやすいという問題がある。

本願に開示される技術は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、部品コストの低減、組付けの容易化およびバルブの摺動角度の抑制が可能な三方弁を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る三方弁は、第１のポートと、第１のポートの軸線と直交し、かつ、同軸上に対向して設けられた２つのポート（第２および第３のポート）を有する三方弁であって、各ポートの流路と、流路に個別に連通する各開口が形成された弁室とが形成されたボディと、自軸周りに回動可能となるようボディに支持され、流路の径方向に延在するシャフトと、シャフトに組み付けられた状態で弁室に配置され、シャフトと共に回動する弁体と、第２のポートの流路に連通する開口に設けられた弁体が着座する第１の弁座と、第３のポートの流路に連通する開口に設けられた弁体が着座する第２の弁座と、通電によりシャフトを回転駆動させる駆動部とを備えてなり、弁体は、シャフトの回動軸を通る中心線に対して対称な方向に延出する第１の弁座に着座するシール部材を有する第１のシール部と第２の弁座に着座するシール部材を有する第２のシール部とを備え、ボディの弁室には、取付用開口部が設けられるとともに、取付用開口部を封鎖する弁体押えを備え、シャフトと弁体とが弁体押えに組付けられた状態で取付用開口部から挿入可能であり、第１の弁座および第２の弁座は、ボディの内周面に形成される下部弁座と弁体押えに形成される上部弁座とから形成されるようになっており、ボディの取付用開口部に弁体押えを組み付けることにより下部弁座と上部弁座とが当接して弁座として機能するようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る三方弁は、請求項１に記載の三方弁において、第１のポートの流路に連通する開口と第２のポートの流路に連通する開口とが接続する内周面は回動する弁体の外周端が移動する円弧に沿って斜面形状に形成されるとともに、第１のポートの流路に連通する開口と第３のポートの流路に連通する開口とが接続する内周面も回動する弁体の外周端が移動する円弧に沿って斜面形状に形成され、第１の弁座は、第１のポートの流路に連通する開口と第２のポートの流路に連通する開口とが接続する斜面形状の内周面に形成され、第２の弁座は、第１のポートの流路に連通する開口と第３のポートの流路に連通する開口とが接続する斜面形状の内周面に形成されることを特徴とする。

請求項３に係る三方弁は、請求項１または請求項２に記載の三方弁において、弁体の第１のシール部および第２のシール部のシール部材はＯリングであり、第１のシール部および第２のシール部のそれぞれの外周部には、Ｏリングと嵌合しＯリングが脱着可能な凹溝が設けられることを特徴とする。

請求項１に係る三方弁では、弁体押えにシール部材を有する第１のシール部と第２の弁座に着座するシール部材を有する第２のシール部とを備えた弁体とシャフトが組付けられた状態でボディの取付用開口部からボディに形成された弁室に組込みできることから、１つの方向から三方弁の組付けができる。そのため、組み付けが容易になり、組付け工数を抑制することができる。また、シール部材は弁体に有しているため、特許文献１のように弁室の開口毎にシートリングやＯリングなどを組み込むことがない。これにより、部品点数も削減することができ、部品コストを低減することができる。また、第１の弁座および第２の弁座をボディの内周面に形成される下部弁座と弁体押えに形成される上部弁座とに分割することにより、下部弁座がボディと一体成型できるとともに、上部弁座も弁体押えと一体成型できるため、弁座を加工して形成する必要がない。そのため、製造コストを低減することができる。

請求項２に係る三方弁では、弁体が着座する第１の弁座および第２の弁座が、第１のポートの流路に連通する開口と第２のポートの流路に連通する開口とが接続する斜面形状に形成された内周面、および、第１のポートの流路に連通する開口と第３のポートの流路に連通する開口とが接続する斜面形状に形成された内周面に形成することにより、弁体が第１の弁座または第２の弁座に着座するため回動移動する摺動角度を抑制することができる。これにより、シール部材の摩耗も抑制することができる。

請求項３に係る三方弁では、シール部材が摩耗した場合、Оリングを交換するだけでメンテナンスが行えることから、容易にメンテナンスをすることができ、かつ、Оリングは汎用のものが利用できることから、部品コストも低減できる。

本発明にかかる一実施形態である三方弁の外観図であり、（Ａ）上面図、（Ｂ）正面図、および、（Ｃ）正面図を右から見た側面図である。（Ａ）図１のＡ－Ａ断面図、（Ｂ）図１のＢ－Ｂ断面図である。本発明にかかるボディの（Ａ）正面図、（Ｂ）正面図を右から見た側面図、（Ｃ）図３のＡ－Ａ断面図、（Ｄ）図３のＢ－Ｂ断面図である。本発明にかかるディスク押えの（Ａ）上面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）下面図、（Ｄ）上面図を右から見た側面図である。本発明にかかるシャフトの（Ａ）上面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）下面図である。本発明にかかるディスクの（Ａ）上面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）断面図、（Ｄ）正面図を右側から見た側面図である。ディスク押えをボディに組み付けて弁座を形成する説明図である。ディスク押えにシャフトとディスクを取り付ける説明図である。シャフトとディスクを取り付けたディスク押えをボディに組み込む説明図である。シャフトとディスクを取り付けたディスク押えを組み付けたボディに駆動部（モータ）を取り付ける説明図である。ディスクを回動駆動して流路を切換える方法を説明する説明図である。

まず、本発明にかかる一実施形態である三方弁１について図面を参照して説明する。図１は、本発明にかかる一実施形態である三方弁１の外観図である。図１の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は正面図を右から見た側面図である。

図１に示すように、三方弁１は内部に流路切換のための弁体などが組み込まれたボディ２と、ステッピングモータやギアなどから構成される駆動部３とから構成されている。ボディ２には、第１ポート１０と、第１ポート１０の軸線と直交し、かつ、同軸上に対向して設けられた第２ポート１１および第３ポート１２とが設けられている。駆動部３は、ブラケット４を介して取付ネジ９、９によりボディ２に組み付けられている。尚、本実施形態の三方弁１では、第２ポート１１および第３ポート１２は水や湯水などの流体が流入する流入ポートであり、第１ポート１０は流出ポートとなっている。また、本実施形態の三方弁１の駆動部３では、上述のように、ステッピングモータを採用しているが、他のモータも採用可能である。ここで、各ポートが流入ポートか流出ポートかは任意であり、使用する目的に応じて設定される。

図２の（Ａ）は、図１のＡ－Ａ断面図であり、図２の（Ｂ）は図１のＢ－Ｂ断面図である。ボディ２の内部には、第１ポート１０の第１流路１３、第２ポート１１の第２流路１４、第３ポート１２の第３流路１５が設けられている。また、第２流路１４と第３流路１５との間には弁室１６が設けられ、シャフト６に組み付けられたディスク７が配置されている。ディスク７にはОリング１７および１８が取り付けられ、Оリング１７および１８が取り付けられたディスク７は、流路を切換える弁体として機能する。シャフト６は、同軸に配置された第２ポート１１の第２流路１４および第３ポート１２の第３流路１５の径方向に延在するように弁室１６内に配置され、自軸周りに回動可能な状態で、ボディ２と、ディスク押え５およびブラケット４とに支持されている。そして、シャフト６はОリング１９によりディスク押え５との間のシール状態が保持され、ディスク押え５はОリング２２によりボディ２との間のシール状態が保持されている。すなわち、Оリング１９およびОリング２２によりボディ２の弁室１６はディスク押え５を介して外部に対してシール状態が保持されている。シャフト６は、その一方の端部（上端部）６Ａが駆動部３に接続されるとともに相対する他方の端部（下端部）６Ｂが弁室１６の底部に回転自在に支持され、駆動部３によりディスク７と共に回動駆動する。

弁室１６には第１ポート１０の第１流路１３に対して開口する第１開口１３Ａ、第２ポート１１の第２流路１４に対して開口する第２開口１４Ａおよび第３ポート１２の第３流路１５に対して開口する第３開口１５Ａが形成され、第２開口１４Ａには、ディスク７に取り付けられたОリング１７が着座する第１弁座２０が設けられているとともに、第３開口１５Ａには、ディスク７に取り付けられたОリング１８が着座する第２弁座２１が設けられている。

駆動部３によりシャフト６とともにディスク７を回動させることにより、ディスク７に取り付けられたОリング１７を第１弁座２０に着座させて第２開口１４Ａを閉止すると第１ポート１０の第１流路１３と第３ポート１２の第３流路１５とが連通され、また、逆方向にディスク７を回動させることにより、ディスク７に取り付けられたОリング１８を第２弁座２１に着座させて第３開口１５Ａを閉止すると第１ポート１０の第１流路１３と第２ポート１１の第２流路１４とが連通されることにより、三方弁１は流路を切換えることができる。

ここで、三方弁１を構成する各部品について、図３から図６を参照して、詳述する。

図３はボディ２を示した図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は正面図を右から見た側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ－Ａ断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＢ－Ｂ断面図である。

図３の（Ａ）に示すように、ボディ２には、上述したように、第１ポート１０と、第１ポート１０の軸線と直交し、かつ、同軸上に対向して設けられた第２ポート１１および第３ポート１２とが設けられている。第１ポート１０と第２ポート１１および第３ポート１２とが交差するボディ２の内部には、上述したように弁室１６が設けられている。図３の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、弁室１６の上方（駆動部３が取り付けられる方向であり、第１ポート１０、第２ポート１１および第３ポート１２の軸線に対して垂直な方向）には、ボディ開口部２ａが設けられている。図３の（Ｄ）に示すように、ボディ開口部２ａの内部には、ディスク押え５の外周面と嵌合する第１ボディ開口２ｂと、第１ボディ開口２ｂよりやや小さい径でОリング２２が収納される円柱形状の第２ボディ開口２ｃとが連続して設けられている。第２ボディ開口２ｃの径は、下述するようにシャフト６およびディスク７が、ディスク押え５に組付けられた状態で弁室１６内に挿入可能な程度に設定されており、これにより、下述するように、ディスク押え５に組付けられたシャフト６およびディスク７が第１ボディ開口２ｂおよび第２ボディ開口２ｃを介して弁室１６内に組付けることができ、また、Оリング２２を介してディスク押え５を第１ボディ開口２ｂに組み付けることにより、第１ボディ開口２ｂは封鎖され、かつ、外部に対してシール状態を保持することができるのである。

また、ボディ開口部２ａの上端面には、駆動部３をボディ２に組み付けるための取付ネジ９、９の雄ネジと嵌合する雌ネジが加工された取付ネジ穴２ｇ、２ｇが設けられている。

図３の（Ｃ）に示すように、第１ポート１０の内部には第１流路１３、第２ポート１１の内部には第２流路１４、第３ポート１２の内部には第３流路１５が、それぞれ、設けられている。弁室１６には、第１流路１３に対して開口する第１開口１３Ａ、第２流路１４に対して開口する第２開口１４Ａ、第３流路１５に対して開口する第３開口１５Ａが形成されている。そして、第２開口１４Ａには第１弁座２０を形成する第１弁座下部２ｄ、第３開口１５Ａには第２弁座２１を形成する第２弁座下部２ｅが設けられている。図３の（Ｄ）に示すように、第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅは、ボディ開口部２ａの方向側が略半円の円弧を切り欠いた形状となっており、第１弁座下部２ｄの円弧の径は着座するОリング１７の内径に、また、第２弁座下部２ｅの円弧の径は着座するОリング１８の内径に合わせて設定されている。また、ディスク７が回動して、Оリング１７が第１弁座下部２ｄに、または、Оリング１８が第２弁座下部２ｅに、それぞれ、着座するように、第１弁座下部２ｄと第２弁座下部２ｅは、図３の（Ｃ）に示すように、第１ポート１０に向けて広がるハの字に形成されている。

また、ボディ開口部２ａと相対する反対側の弁室１６の底部にはシャフト６の下端部６Ｂを回転自在に支持するシャフト支持溝２ｆが、第１ポート１０の第１流路１３の中心軸上で、かつ、同軸にある第２ポート１１および第３ポート１２の第２流路１４および第３流路１５の中心軸よりやや第１ポート１０の反対側の位置に設けられている。

さらに、図３の（Ｃ）に示すように、弁室１６において、第１流路１３の第１開口１３Ａと第２流路１４の第２開口１４Ａとが接続する内周面、および、第１流路１３の第１開口１３Ａと第３流路１５の第３開口１５Ａとが接続する内周面が、回動するディスク７の外周端が移動する円弧に沿って斜面形状に形成され、第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅはこれらの斜面形状に形成された内周面に設けられている。そして、このように第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅを設けることにより、斜面形状に形成された内周面にОリング１７が着座する第１弁座２０およびОリング１８が着座する第２弁座２１が設けられることになり、下述するように、弁体として機能するディスク７の回動の摺動角度を小さくすることができるのである。

図４はディスク押え５を示した図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は下面図、（Ｄ）は上面図を右から見た側面図である。

図４の（Ｂ）の正面図に示すように、ディスク押え５は、図面上から、ボディ２の第１ボディ開口２ｂと嵌合する、中心に対して対象な側面の位置にディスク押え凹部５ｇ、５ｇが設けられた略円柱形状のディスク押え上部５ａ、Оリング２２が装着された状態でボディ２の第２ボディ開口２ｃに挿入される円柱形状のリング保持部５ｂ、組付けた状態で下端面がボディ２の第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅの上端面と当接して第１弁座２０および第２弁座２１を形成する、図４の（Ｄ）に示すように、図面下方が略半円の円弧を切り欠いた形状に形成した第１弁座上部５ｅ、第２弁座下部５ｆから形成されている。ディスク押え上部５ａの側面のディスク押え凹部５ｇ、５ｇはボディ２の第１ボディ開口２ｂの内側面に形成された凸部と嵌合するようになっている。これにより、ディスク押え５をボディ２に組付けた際にディスク押え５の回転移動を抑止し、下述するように、ディスク押え５をボディ２に組み付けた際に、ディスク押え５の第１弁座上部５ｅおよび第２弁座下部５ｆのそれぞれの下端面とボディ２の第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅのそれぞれの上端面とが一致した状態で当接して保持されるようになっている。

また、ディスク押え上部５ａには、下述するシャフト６のシャフトシャフト支持部６ｃに嵌合する上下方向に開口する円柱形状の支持部開口部５ｃが設けられ、ディスク押え上部５ａの中央からリング保持部５ｂに亘って、シャフト６のシャフト凹部６ｄにОリング１９を嵌め込んだ状態で収納可能にする上下方向に開口する円柱形状のリング開口部５ｄが支持部開口部５ｃと連続して設けられている。

図５は、シャフト６を示した図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は下面図である。図５の（Ｂ）に示すように、シャフト６は図面上から、円柱形状の側面をＤカットし駆動部３内とシャフト６との位置合わせを行うためのシャフト配置部６ａ、駆動部３のギアと嵌合するシャフトギア部６ｂ、円柱形状のシャフト支持部６ｃ、Оリング１９を嵌め込むためのシャフト凹部６ｄ、円柱形状のシャフト支持下部６ｆ、五角柱形状のシャフト軸部６ｇ、円柱形状で端部が円錐台形状のシャフト端部６ｈ（シャフト下端部６Ｂ）とから構成されている。ここで、駆動部３内に挿入されるシャフト配置部６ａおよびシャフトギア部６ｂは上述したシャフト上端部６Ａを形成している。

図６は、ディスク７を示した図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）の上面図のＡ－Ａ断面図、（Ｄ）は正面図を右側から見た側面図である。図６の（Ｂ）に示すように、ディスク７は、中心にディスク本体部７ａと、ディスク本体部７ａの中心線ＯＬに対して対称な方向に延出して形成され、Оリング１７を脱着可能に取り付ける凹溝を備えた第１シール部７ｂおよびОリング１８を脱着可能に取り付ける凹溝を備えた第２シール部７ｃとから形成されている。ディスク本体部７ａには、図６の（Ａ）に示すようにシャフト６のシャフト軸部６ｇと嵌合し、シャフト軸部６ｇが図面上下方向にディスク７を貫通するディスク貫通穴７ｄと、金型成形時に変形を抑止する、ディスク貫通穴７ｄと同様ディスク７を貫通する肉抜き７ｅとが形成されている。図６の（Ｄ）に示すように、第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃの側面は略円形状になっており、第１シール部７ｂの凹溝の内径は挿入するОリング１７が第１弁座２０に、第２シール部７ｃの凹溝の内径は挿入するОリング１８が第１弁座２１に、それぞれ、着座するような大きさに設定されている。また、第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃは、ディスク７が回動して、Оリング１７が第１弁座２０に、また、Оリング１８が第１弁座２１に着座する際に、Оリング１７およびОリング１８が全周に亘って、それぞれ、第１弁座２０および第１弁座２１に対して均一に当接するように、図６の（Ｂ）に示すように、ディスク７の中心線に対して対称に図面上方に向けて広がる逆ハの字に形成されている。

図７は、ディスク押え５をボディ２に組み付けて弁座を形成する説明図である。上述したように、第１弁座２０および第１弁座２１は、ボディ２に形成された第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅとディスク押え５に形成された第１弁座上部５ｅおよび第２弁座下部５ｆとから形成される。本実施形態のように、第１弁座２０および第１弁座２１を、それぞれ、分割して形成する必要は必ずしもないが、第１弁座２０および第１弁座２１を分割せず一体として、ボディ２およびディスク押え５を金型成形で製作することは困難である。そこで、本実施形態の三方弁１では、ボディ２やディスク押え５を金型成形するため、第１弁座２０および第１弁座２１を、ボディ２に形成した第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅとディスク押え５に形成した第１弁座上部５ｅおよび第２弁座下部５ｆとに分割し、図７の（Ａ）に示すように、ディスク押え５をボディ２に組み付けて、図７の（Ｂ）に示すように、ボディ２に形成した第１弁座下部２ｄおよび第２弁座下部２ｅの上端面とディスク押え５に形成した第１弁座上部５ｅおよび第２弁座下部５ｆの下端面を当接させることにより、第１弁座２０および第１弁座２１を形成するようにした。これにより、ボディ２およびディスク押え５を金型成形で製作する際に、第１弁座２０および第１弁座２１も同時に金型成形により形成することができるため、部品コストを大幅に低減することができる。

次に、三方弁１の組み付け手順について、図８から図１０を参照して説明する。

図８は、ディスク押え５にシャフト６とディスク７とを取り付ける説明図である。まず、図８の矢印（１）に示すように、シャフト凹部６ｄにОリング１９を嵌め込んだシャフト６を図面上からディスク押え５の支持部開口部５ｃおよびリング開口部５ｄに挿入し、シャフト６のシャフト軸部６ｇおよびシャフト端部６ｈをディスク押え５の支持部開口部５ｃおよびリング開口部５ｄを貫通させる。次に、図８の矢印（２）に示すように、図面下からОリング１７およびОリング１８を嵌め込んだディスク７を組み込んで、ディスク７のディスク貫通穴７ｄにディスク押え５を貫通したシャフト６のシャフト軸部６ｇおよびシャフト端部６ｈを貫通させる。これにより、ディスク押え５にシャフト６およびディスク７を組み付けられる。

図９は、シャフト６とディスク７を取り付けたディスク押え５をボディ２に組み込む説明図である。図９の矢印（１）に示すように、シャフト６とディスク７を取り付けたディスク押え５のリング保持部５ｂにОリング２２を嵌め込んで、図９の矢印（２）に示すように、ボディ２の第１ボディ開口２ｂからシャフト６およびディスク７をボディ２の弁室１６に組み込むことができる。

図１０は、シャフト６とディスク７を取り付けたディスク押え５を組み付けたボディ２に駆動部３を取り付ける説明図である。まず、ブラケット４をボディ２に設置する。ブラケット４の中央にはシャフト６のシャフト上端部６Ａを貫通するシャフト貫通穴４ａ、周辺内側には駆動部３の下端部に設けられた位置決めピン３ｃ、３ｃに嵌合するピン貫通穴４ｃ、４ｃ、その外周辺には取付ネジ９、９が貫通するブラケットネジ穴４ｂ、４ｂが設けられている。図１０の矢印（１）に示すように、ブラケット４のシャフト貫通穴４ａにシャフト６のシャフト上端部６Ａを貫通させて、ブラケットネジ穴４ｂ、４ｂとボディ２の取付ネジ穴２ｇ、２ｇとが一致するようにブラケット４をボディ２に設置する。そして、図１０の矢印（２）に示すように、その上から駆動部３を組み付ける。駆動部３にはシャフト上端部６Ａに嵌合する駆動部ギア部３ａ、上述の位置決めピン３ｃ、３ｃ、取付ネジ９、９が貫通する駆動部ネジ穴３ｂ、３ｂが設けられている。シャフト６のシャフト上端部６Ａを駆動部３の駆動部ギア部３ａに挿入後、駆動部３の位置決めピン３ｃ、３ｃをブラケット４のピン貫通穴４ｃ、４ｃに挿入して、駆動部３をボディ２に設置し、駆動部ネジ穴３ｂ、３ｂをブラケットネジ穴４ｂ、４ｂと同様、ボディ２の取付ネジ穴２ｇ、２ｇとが一致するようにしてから、図面上方から（図示しない）取付ネジ９、９を駆動部ネジ穴３ｂ、３ｂおよびブラケットネジ穴４ｂ、４ｂを貫通させてボディ２の取付ネジ穴２ｇ、２ｇに挿入後、（図示しない）ドライバーなどで駆動部３を、ブラケット４を介してボディ２に組み付けて、三方弁１が組み付けられる。

上述のように、三方弁１はすべての部品が一方向（上記説明では、図面に対して上方）からボディ２に組み付けることができるため、組み付けが容易になり、組付け工数を抑制することができる。また、ボディ２の弁室１６に配されるシール部材（Оリング）も、ディスク７に取り付けることにより、特許文献１のように各開口に設置する必要がないため、部品点数も削減することができ、これにより、部品コストを低減することができる。

次に、三方弁１の動作について、図１１を参照して説明する。

図１１は、ディスク７を回動駆動して流路を切換える方法を説明する説明図である。図１１の（Ａ）は、すべての流路が連通している状態を示している。図１１の（Ａ）のように、ディスク７の中心線が第１ポート１０の第１流路１３の軸線上にある場合は、第１ポート１０の第１流路１３と第２ポート１１の第２流路１４および第３ポート１２の第３流路１５とは連通するため、第２ポート１１から流入する流体と第３ポート１２から流入する流体とが混合して第１ポート１０から流出する。

図１１の（Ｂ）に示すように、駆動部３により、ディスク７を図面左側に回動させてディスク７に取り付けられたОリング１７が第１弁座２０に着座させると、第１ポート１０の第１流路１３と第２ポート１１の第２流路１４とは閉止し、第１ポート１０の第１流路１３と第３ポート１２の第３流路１５とが連通するため、第３ポート１２から流入する流体のみ第１ポート１０から流出する。また、図１１の（Ｃ）に示すように、駆動部３により、ディスク７を図面右側に回動させてディスク７に取り付けられたОリング１８が第２弁座２１に着座させると、第１ポート１０の第１流路１３と第３ポート１２の第３流路１５とは閉止し、第１ポート１０の第１流路１３と第２ポート１１の第２流路１４とが連通するため、第２ポート１１から流入する流体のみ第１ポート１０から流出する。このように、三方弁１は流路を切換えることができる。

また、上述のように、第１弁座２０および第２弁座２１を、それぞれ、第１流路１３の第１開口１３Ａと第２流路１４の第２開口１４Ａとが接続する斜面、および、第１流路１３の第１開口１３Ａと第３流路１５の第３開口１５Ａとが接続する斜面に配置したことにより、本実施形態の三方弁１では、図１１の（Ｂ）および図１１の（Ｃ）に示すように、ディスク７のそれぞれの摺動角度は２２度となり、最大でも摺動角度を４４度に抑えることできる。これにより、シート部材であるОリング１７およびОリング１８の（ディスク７の摺動による）摩耗を抑制することができる。さらに、シート部材にОリング１７およびОリング１８を採用したことにより、Оリング１７およびОリング１８が摩耗しても、Оリングを交換するだけでメンテナンスが行えることから、容易にメンテナンスをすることができ、かつ、Оリングは汎用のものが利用できることから、部品コストも低減できるのである。

ここで、三方弁１は三方弁の一例であり、第１ポート１０は第１のポートの一例であり、第２ポート１１は第２のポートの一例であり、第３ポート１２は第３のポートの一例であり、第１流路１３、第２流路１４、第３流路１５は各ポートの流路の一例であり、第１開口１３Ａ、第２開口１４Ａおよび第３開口１５Ａは個別に連通する各開口の一例であり、弁室１６は弁室の一例であり、ボディ２はボディの一例であり、シャフト６はシャフトの一例であり、ディスク７は弁体の一例であり、第１弁座２０は第１の弁座の一例であり、第２弁座２１は第２の弁座の一例であり、駆動部３は駆動部の一例であり、Оリング１７およびОリング１８はシール部材の一例であり、第１シール部７ｂは第１のシール部の一例であり、第２シール部７ｃは第２のシール部の一例であり、ボディ開口部２ａは取付用開口部の一例であり、ディスク押え５は弁体押えの一例である。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明はかかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理解されるべきである。

例えば、上記実施形態にかかる三方弁１では、第２流路１４の第２開口１４Ａに第１弁座２０、第３流路１５の第３開口１５Ａに第２弁座２１を設けているが、これは、シール部材であるОリング１７およびОリング１８が着座時に全周に亘って均一な力で第１弁座２０または第２弁座２１に着座させるためであり、これにより、Оリング１７およびОリング１８が隙間なく第１弁座２０または第２弁座２１に着座させることができる。しかしながら、多少の隙間があっても問題がない場合は、第１弁座２０または第２弁座２１を設ける必要はなく、例えば、第２流路１４の第２開口１４Ａおよび第３流路１５の第３開口１５Ａを弁座として利用し、各開口の内周面沿って第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃを形成してもよい。この場合、三方弁１のように別途弁座を設けることがないため、構造が簡略され、それに伴い製造コストを低減することができる。

また、上記実施形態にかかる三方弁１では、図６の（Ｂ）に示すように、ディスク７の第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃをディスク７の中心線ＯＬに対して対称に図面上方に向けて広がる逆ハの字に形成したが、これは、シール部材としてОリング１７およびОリング１８を採用したためである。Оリング１７およびОリング１８を取り付けるため、第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃはある程度の厚みが必要となり、ディスク７の中心線ＯＬが第１ポートの第１流路１３の軸線上に位置して第１ポート１０の第１流路１３と、第２ポート１１の第２流路１４および第３ポート１２の第３流路１５とを連通させるためには、ディスク７は第１ポート１０の第１流路１３に向けて狭めた形状にして、連通する流路を確保する必要がある。そのため、上述のように、ディスク７の第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃをディスク７の中心線ＯＬに対して対称に図面上方に向けて広がる逆ハの字に形成したのであって、第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃの形状はこれに限定されるものでない。例えば、第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃ全体を弾性部材で形成して第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃの厚みを抑えることができれば、第１シール部７ｂおよび第２シール部７ｃはディスク７の中心線ＯＬに対して平行に配置することも可能である。

１・・三方弁
２・・ボディ
３・・駆動部
４・・ブラケット
５・・ディスク押え
６・・シャフト
７・・ディスク
９・・取付ネジ
１０・・第１ポート
１１・・第２ポート
１２・・第３ポート
１３・・第１流路
１３Ａ・・第１開口
１４・・第２流路
１４Ａ・・第２開口
１５・・第３流路
１５Ａ・・第３開口
１６・・弁室
１７、１８、１９、２２・・Ｏリング
２０、２１・・弁座

Claims

第１のポートと、該第１のポートの軸線と直交し、かつ、同軸上に対向して設けられた２つのポート（第２および第３のポート）を有する三方弁であって、
各ポートの流路と、該流路に個別に連通する各開口が形成された弁室とが形成されたボディと、
自軸周りに回動可能となるよう前記ボディに支持され、前記流路の径方向に延在するシャフトと、
前記シャフトに組み付けられた状態で前記弁室に配置され、前記シャフトと共に回動する弁体と、
前記第２のポートの前記流路に連通する前記開口に設けられた前記弁体が着座する第１の弁座と、
前記第３のポートの前記流路に連通する前記開口に設けられた前記弁体が着座する第２の弁座と、
通電により前記シャフトを回転駆動させる駆動部とを備えてなり、
前記弁体は、前記シャフトの回動軸を通る中心線に対して対称な方向に延出する前記第１の弁座に着座するシール部材を有する第１のシール部と前記第２の弁座に着座するシール部材を有する第２のシール部とを備え、
前記ボディの前記弁室には、取付用開口部が設けられるとともに、該取付用開口部を封鎖する弁体押えを備え、
前記シャフトと前記弁体とが前記弁体押えに組付けられた状態で前記取付用開口部から挿入可能であり、
前記第１の弁座および前記第２の弁座は、前記ボディの内周面に形成される下部弁座と前記弁体押えに形成される上部弁座とから形成されるようになっており、前記ボディの前記取付用開口部に前記弁体押えを組み付けることにより前記下部弁座と前記上部弁座とが当接して弁座として機能するようにしたことを特徴とする三方弁。
前記第１のポートの前記流路に連通する前記開口と前記第２のポートの前記流路に連通する前記開口とが接続する内周面は回動する前記弁体の外周端が移動する円弧に沿って斜面形状に形成されるとともに、前記第１のポートの前記流路に連通する前記開口と前記第３のポートの前記流路に連通する前記開口とが接続する内周面も回動する前記弁体の外周端が移動する円弧に沿って斜面形状に形成され、
前記第１の弁座は、前記第１のポートの前記流路に連通する前記開口と前記第２のポートの前記流路に連通する前記開口とが接続する前記斜面形状の内周面に形成され、
前記第２の弁座は、前記第１のポートの前記流路に連通する前記開口と前記第３のポートの前記流路に連通する前記開口とが接続する前記斜面形状の内周面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の三方弁。
前記弁体の前記第１のシール部および前記第２のシール部のシール部材はＯリングであり、前記第１のシール部および前記第２のシール部のそれぞれの外周部には、前記Ｏリングと嵌合し前記Ｏリングが脱着可能な凹溝が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三方弁。