JP7792927B2 - Flow path switching device - Google Patents
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Description
この明細書に開示される技術は、流体回路において流体の流路を切り替える流路切替装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a flow path switching device that switches fluid flow paths in a fluid circuit.
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1に記載される流路切替装置が知られている。特許文献1の段落[0156]~[0166]及び図10に記載されるように、この装置は、ハウジング71と、ハウジング71の内部に配置された弁体部73とを備える。弁体部73は、固定ディスク75と、回転駆動する駆動ディスク74とを含む。固定ディスク75は、ハウジング71の内部を分断するように配置されると共に、複数の連通路75a,75bを有する。駆動ディスク74は、連通路75a,75bを閉塞可能なサイズの板状に形成される。 One example of this type of technology is the flow path switching device described in Patent Document 1 below. As described in paragraphs [0156] to [0166] and Figure 10 of Patent Document 1, this device comprises a housing 71 and a valve body portion 73 disposed inside the housing 71. The valve body portion 73 includes a fixed disk 75 and a drive disk 74 that is driven to rotate. The fixed disk 75 is disposed so as to divide the interior of the housing 71, and has multiple communication passages 75a, 75b. The drive disk 74 is formed in the shape of a plate sized to be able to block the communication passages 75a, 75b.
ところで、特許文献1に記載の装置では、固定ディスク75と駆動ディスク74との間にて連通路75a,75bの周囲にシール部材を設けることが考えられる。この場合、駆動ディスク74を回転駆動して連通路75a,75bを切り替えた際、連通路75a,75bの縁又は駆動ディスク74の縁がシール部材を高面圧で横切ることになり、シール部材に摺動摩耗が生じたり、引き掛かりによりシール部材が外れたりするおそれがある。 In the device described in Patent Document 1, it is conceivable to provide sealing members around the communication passages 75a and 75b between the fixed disk 75 and the drive disk 74. In this case, when the drive disk 74 is rotated to switch between the communication passages 75a and 75b, the edges of the communication passages 75a and 75b or the edges of the drive disk 74 cross the sealing members with high surface pressure, which could cause sliding wear on the sealing members or cause them to become caught and become dislodged.
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、少なくとも固定ディスクと駆動ディスクとの間にシール部材が設けられた流路切替装置において、駆動ディスクが回転するときに、シール部材につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制することにある。 This disclosed technology was developed in light of the above circumstances, and its purpose is to prevent the seal member from coming loose due to sliding wear or snagging when the drive disk rotates in a flow path switching device in which a seal member is provided at least between the fixed disk and drive disk.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の技術は、ハウジングと、ハウジングの内部に配置された弁体部とを備え、弁体部は、固定ディスクと、固定ディスクに積層配置され、固定ディスクに対し回転する駆動ディスクと、駆動ディスクを回転させるための回転軸とを含み、ハウジング、固定ディスク及び駆動ディスクは、それぞれ複数の連通路を有し、それら連通路が駆動ディスクの回転に伴って接続されることで流体の流路が形成されるように構成され、流路には、少なくとも固定ディスクと駆動ディスクとの間にて流体の漏れを抑制するためにシール部材が設けられる流路切替装置において、回転軸の先端部は、固定ディスクと当接及び係合可能に設けられ、固定ディスクは、回転軸の先端部がその回転に伴い当接及び係合することで軸方向に往復移動可能に構成されることを趣旨とする。 To achieve the above object, the technology described in claim 1 is a flow path switching device comprising a housing and a valve body portion disposed inside the housing, the valve body portion including a fixed disk, a drive disk stacked on the fixed disk and rotating relative to the fixed disk, and a rotating shaft for rotating the drive disk, the housing, fixed disk, and drive disk each having a plurality of communication passages which are configured to connect as the drive disk rotates to form a fluid flow path, and a sealing member provided in the flow path to prevent fluid leakage at least between the fixed disk and the drive disk, wherein the tip of the rotating shaft is configured to be able to abut and engage with the fixed disk, and the fixed disk is configured to be able to move back and forth in the axial direction by abutting and engaging with the tip of the rotating shaft as it rotates.
上記技術の構成において、駆動ディスクは、回転軸が回転することで固定ディスクに対し回転する。このとき、少なくとも固定ディスクと駆動ディスクとの間にてシール部材では、駆動ディスクの回転に伴う摺動抵抗が低減する。すなわち、上記構成によれば、回転軸の先端部が、固定ディスクと当接及び係合可能に設けられ、固定ディスクは、回転軸の先端部がその回転に伴い当接及び係合することで軸方向に往復移動可能に構成される。従って、回転軸の回転に伴い駆動ディスクが回転するときに、固定ディスクが軸方向に往復移動することでハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔が広がり、ハウジングと駆動ディスクの間及び固定ディスクと駆動ディスクの間でシール部材に掛かる面圧が低減し、各シール部材17,18の摺動抵抗が低減する。 In the configuration of the above technology, the drive disk rotates relative to the fixed disk as the rotating shaft rotates. At this time, the sliding resistance associated with the rotation of the drive disk is reduced at least in the seal member between the fixed disk and drive disk. That is, with the above configuration, the tip of the rotating shaft is arranged to be able to abut and engage with the fixed disk, and the fixed disk is configured to be able to move back and forth in the axial direction as the tip of the rotating shaft abuts and engages with it as it rotates. Therefore, when the drive disk rotates in conjunction with the rotation of the rotating shaft, the fixed disk moves back and forth in the axial direction, widening the gap between the housing and drive disk and the gap between the fixed disk and drive disk. This reduces the surface pressure applied to the seal members between the housing and drive disk and between the fixed disk and drive disk, and reduces the sliding resistance of each seal member 17, 18.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の技術は、請求項1に記載の技術において、回転軸の先端部は、円周方向に並ぶ軸凸部及び軸凹部を含み、固定ディスクは、軸凸部及び軸凹部に当接及び係合可能なディスク凹部及びディスク凸部を含み、軸凸部及び軸凹部並びにディスク凹部及びディスク凸部は、周方向に傾斜する側面部を含むことを趣旨とする。 To achieve the above object, the technology described in claim 2 is the technology described in claim 1, wherein the tip of the rotating shaft includes shaft convex portions and shaft concave portions aligned in the circumferential direction, the fixed disk includes disc concave portions and disc convex portions that can abut and engage with the shaft convex portions and shaft concave portions, and the shaft convex portions and shaft concave portions as well as the disc concave portions and disc convex portions include side portions that are inclined in the circumferential direction.
上記技術の構成によれば、請求項1に記載の技術の作用に加え、回転軸を回転させることにより、軸凸部とディスク凸部とが当接する状態(凸部凸部当接状態)と、軸凸部及び軸凹部とディスク凹部及びディスク凸部とが係合する状態(凸部凹部係合状態)とが得られる。ここで、凸部凸部当接状態では、固定ディスクが軸方向に移動することでハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔が広がり、ハウジングと駆動ディスクの間及び固定ディスクと駆動ディスクの間でシール部材に掛かる面圧が低減する。これに対し、凸部凹部係合状態では、固定ディスクが軸方向に移動することでハウジングと駆動ディスク及び固定ディスクと駆動ディスクが元の間隔に戻り、ハウジングと駆動ディスクの間及び固定ディスクと駆動ディスクの間でシール部材に掛かる面圧が元の状態に復帰する。凸部凸部当接状態と凸部凹部係合状態とを切り替えるときは、軸凸部及び軸凹部とディスク凹部及びディスク凸部の傾斜するそれぞれの側面部が接触し合う状態を経由する。 In addition to the effects of the technology described in claim 1, the configuration of the above technology allows for two states to be achieved by rotating the rotating shaft: a state in which the shaft convex portion and the disk convex portion abut (convex-convex abutment state), and a state in which the shaft convex portion and shaft concave portion engage with the disk concave portion and disk convex portion (convex-concave engagement state). In the convex-convex abutment state, the fixed disk moves axially, widening the gap between the housing and the drive disk and the gap between the fixed disk and the drive disk, reducing the surface pressure applied to the sealing members between the housing and the drive disk and between the fixed disk and the drive disk. In contrast, in the convex-concave engagement state, the fixed disk moves axially, returning the gap between the housing and the drive disk and between the fixed disk and the drive disk to their original values, restoring the surface pressure applied to the sealing members between the housing and the drive disk and between the fixed disk and the drive disk to their original states. Switching between the convex-convex abutment state and the convex-concave engagement state involves a state in which the shaft convex portion and shaft concave portion come into contact with the inclined side surfaces of the disk concave portion and the disk convex portion.
上記目的を達成するために、請求項3に記載の技術は、請求項2に記載の技術において、軸凸部及びディスク凸部の少なくとも一方の頂部を平坦面又は凸湾曲面に形成し、ディスク凹部及び軸凹部の少なくとも一方の底部を平坦面又は凹湾曲面に形成することを趣旨とする。 To achieve the above objective, the technology described in claim 3 is the technology described in claim 2, in which the top of at least one of the shaft convex portion and the disc convex portion is formed as a flat surface or a convex curved surface, and the bottom of at least one of the disc concave portion and the shaft concave portion is formed as a flat surface or a concave curved surface.
上記技術の構成によれば、請求項2に記載の技術の作用に加え、軸凸部とディスク凸部とが当接した状態では、軸凸部及びディスク凸部の少なくとも一方の頂部が平坦面又は凸湾曲面に形成されるので、この状態から回転軸を回転させたときに回転軸の軸方向の位置が急変することがない。また、ディスク凹部及び軸凹部の少なくとも一方の底部が平坦面又は凹湾曲面に形成されるので、軸凸部及び軸凹部とディスク凹部及びディスク凸部とが係合した状態で回転軸を回転させたときに回転軸の軸方向の位置が急変することがない。 With the configuration of the above technology, in addition to the effect of the technology described in claim 2, when the shaft protrusion and disc protrusion are in contact, the top of at least one of the shaft protrusion and disc protrusion is formed into a flat surface or a convex curved surface, so when the rotating shaft is rotated from this state, the axial position of the rotating shaft does not change suddenly. Furthermore, because the bottom of at least one of the disc recess and shaft recess is formed into a flat surface or a concave curved surface, when the rotating shaft is rotated with the shaft protrusion and shaft recess engaged with the disc recess and disc protrusion, the axial position of the rotating shaft does not change suddenly.
上記目的を達成するために、請求項4に記載の技術は、請求項2に記載の技術において、ディスク凹部は、その底部にV字状の凹緩傾斜面を有し、凹緩傾斜面からディスク凸部へ連続しディスク凸部の側面部を形成する急傾斜面を有し、軸凸部は、その頂部に凹緩傾斜面と整合しV字状をなす凸緩傾斜面を有し、凸緩傾斜面から連続する軸凸部の側面部は、ディスク凸部の側面部の急傾斜面と整合する急傾斜面を有することを趣旨とする。 To achieve the above object, the technology described in claim 4 is the technology described in claim 2, wherein the disk recess has a V-shaped gently sloping concave surface at its bottom and a steeply sloping surface that continues from the gently sloping concave surface to the disk protrusion and forms the side of the disk protrusion; the shaft protrusion has a V-shaped gently sloping convex surface at its top that matches the gently sloping concave surface; and the side of the shaft protrusion that continues from the gently sloping convex surface has a steeply sloping surface that matches the steeply sloping surface of the side of the disk protrusion.
上記技術の構成によれば、請求項2に記載の技術の作用に加え、回転軸の軸凸部が固定ディスクのディスク凹部に係合し、ディスク凹部の凹緩傾斜面に軸凸部の凸緩傾斜面が接地した状態から、回転軸が回転し始めるときは、ディスク凹部に対する軸凸部の摺動が緩傾斜で摺動し始め、凸緩傾斜面と凹緩傾斜面との面接地により摺動することになる。また、回転軸の回転が進むと、ディスク凹部と軸凸部とが、凹緩傾斜面と凸緩傾斜面との接地から、急傾斜面同士の接地に移行し、面接地により摺動することになる。 According to the configuration of the above technology, in addition to the effect of the technology described in claim 2, when the shaft protrusion of the rotating shaft engages with the disk recess of the fixed disk and the convex, gently inclined surface of the shaft protrusion makes contact with the gently inclined concave surface of the disk recess, when the rotating shaft begins to rotate, the shaft protrusion begins to slide against the disk recess at a gentle slope, sliding due to the contact surface between the convex, gently inclined surface and the concave, gently inclined surface. Furthermore, as the rotation of the rotating shaft progresses, the contact surface between the disk recess and the shaft protrusion transitions from the contact surface between the gently inclined concave surface and the gently inclined convex surface to the contact surface between the steeply inclined surfaces, and they begin to slide due to the contact surface.
上記目的を達成するために、請求項5に記載の技術は、請求項1乃至4のいずれかに記載の技術において、駆動ディスクと回転軸とは、回転方向及び軸方向に相対移動可能に接続されることを趣旨とする。 To achieve the above objective, the technology described in claim 5 is a technology described in any one of claims 1 to 4, in which the drive disk and the rotating shaft are connected so as to be capable of relative movement in the rotational and axial directions.
上記技術の構成によれば、請求項1乃至4のいずれかに記載の技術の作用に加え、駆動ディスクと回転軸とが、回転方向及び軸方向に相対移動可能に接続される。従って、駆動ディスクが回転してシール部材に面圧がかかるときは、駆動ディスクが、ハウジングと固定ディスクとの間隔内で回転方向及び軸方向に移動し、シール部材の反力とのバランスが取れた位置に配置される。 With the configuration of the above technology, in addition to the effects of the technology described in any one of claims 1 to 4, the drive disk and rotating shaft are connected so that they can move relative to each other in the rotational and axial directions. Therefore, when the drive disk rotates and applies surface pressure to the seal member, the drive disk moves in the rotational and axial directions within the gap between the housing and the fixed disk, and is positioned in a position that balances the reaction force of the seal member.
上記目的を達成するために、請求項6に記載の技術は、請求項5に記載の技術において、回転軸と駆動ディスクとの接続部は、回転方向に隙間を有することを趣旨とする。 To achieve the above objective, the technology described in claim 6 is the technology described in claim 5, in which the connection between the rotating shaft and the drive disk has a gap in the rotational direction.
上記技術の構成によれば、請求項5に記載の技術の作用に加え、回転軸と駆動ディスクとの接続部は、回転方向に隙間を有するので、回転軸を回転させたとき、接続部の隙間の分だけ回転軸が空転する。 With the configuration of the above technology, in addition to the effect of the technology described in claim 5, the connection between the rotating shaft and the drive disk has a gap in the rotational direction, so when the rotating shaft is rotated, the rotating shaft rotates freely by the amount of the gap at the connection.
上記目的を達成するために、請求項7に記載の技術は、請求項6に記載の技術において、回転軸の先端部が固定ディスクに係合する状態から当接する状態に移るときに回転軸が隙間を空転する空転角度と、流路を切り替えるために駆動ディスクを回転させる切替角度とが同じ角度に設定されることを趣旨とする。 To achieve the above objective, the technology described in claim 7 is the technology described in claim 6, in which the idling angle at which the rotating shaft idles through the gap when the tip of the rotating shaft transitions from a state in which it engages with the fixed disk to a state in which it abuts, and the switching angle at which the drive disk rotates to switch the flow path are set to the same angle.
上記技術の構成によれば、請求項6に記載の技術の作用に加え、回転軸の先端部が固定ディスクに係合する状態から当接する状態に移るとき、すなわち、固定ディスクが軸方向に移動することでハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔が広がるときの回転軸の空転角度と、流路を切り替えるときの駆動ディスクの切替角度とが同じ角度に設定される。従って、回転軸を反対方向へ切替角度及び空転角度だけ回転させることで、回転軸の回転位置と駆動ディスクの回転位置を元の状態に戻すことが可能となる。 With the configuration of the above technology, in addition to the effect of the technology described in claim 6, when the tip of the rotating shaft transitions from an engaged state with the fixed disk to an abutting state, i.e., when the fixed disk moves axially and the gap between the housing and the drive disk and the gap between the fixed disk and the drive disk widens, the idling angle of the rotating shaft and the switching angle of the drive disk when switching the flow path are set to the same angle. Therefore, by rotating the rotating shaft in the opposite direction by the switching angle and idling angle, it is possible to return the rotational positions of the rotating shaft and the drive disk to their original states.
上記目的を達成するために、請求項8に記載の技術は、請求項7に記載の技術において、回転軸を回転駆動するための駆動手段と、駆動手段を制御するための制御手段とを更に備え、制御手段は、駆動手段を制御することにより、回転軸を回転させて回転軸の先端部が固定ディスクに当接した状態で流路を切り替えた後、回転軸を逆方向に回転させ、回転軸の先端部が固定ディスクに係合した状態で回転軸の回転を停止することを趣旨とする。 To achieve the above object, the technology described in claim 8 is the technology described in claim 7, further comprising a drive means for driving the rotating shaft to rotate and a control means for controlling the drive means, and the control means controls the drive means to rotate the rotating shaft and switch the flow path with the tip of the rotating shaft abutting the fixed disk, then rotate the rotating shaft in the opposite direction and stop the rotation of the rotating shaft with the tip of the rotating shaft engaged with the fixed disk.
上記技術の構成によれば、請求項7に記載の技術の作用に加え、制御手段が駆動手段を制御することで、回転軸を回転させ、回転軸の先端部が固定ディスクに当接した状態(ハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔を広げた状態)で流路を切り替えた後、回転軸を逆方向に回転させ、回転軸の先端部が固定ディスクに係合した状態(ハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔を元に戻した状態)で回転軸の回転が停止する。これにより、流路を切り替えた後にハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔を確実に元の状態に戻すことが可能となる。 With the configuration of the above technology, in addition to the effect of the technology described in claim 7, the control means controls the drive means to rotate the rotating shaft, switch the flow path when the tip of the rotating shaft abuts the fixed disk (widening the gap between the housing and the drive disk and the gap between the fixed disk and the drive disk), then rotate the rotating shaft in the opposite direction and stop rotation when the tip of the rotating shaft engages with the fixed disk (returning the gap between the housing and the drive disk and the gap between the fixed disk and the drive disk to their original state). This makes it possible to reliably return the gap between the housing and the drive disk and the gap between the fixed disk and the drive disk to their original state after switching the flow path.
請求項1に記載の技術によれば、駆動ディスクが回転するときに、シール部材につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制することができる。 The technology described in claim 1 can prevent the seal member from coming loose due to sliding wear or snagging when the drive disk rotates.
請求項2に記載の技術によれば、請求項1に記載の技術の効果に加え、凸部凸部当接状態と凸部凹部係合状態とを切り替えるときに滑らかに切り替えることができる。 The technology described in claim 2 not only achieves the effect of the technology described in claim 1, but also allows for smooth switching between the convex-convex abutment state and the convex-concave engagement state.
請求項3に記載の技術によれば、請求項2に記載の技術の効果に加え、シール部材につき摺動摩耗をより抑制することができる。 The technology described in claim 3 not only achieves the effect of the technology described in claim 2, but also further reduces sliding wear on the sealing member.
請求項4に記載の技術によれば、請求項2に記載の技術の効果に加え、軸凸部がディスク凹部に係合した状態から回転軸が回転し始めるときに、回転軸を回転させるために要する駆動トルクを低減することができ、軸凸部とディスク凹部の摩耗を抑制することができる。 In addition to the effects of the technology described in claim 2, the technology described in claim 4 can reduce the drive torque required to rotate the rotating shaft when the rotating shaft begins to rotate from a state in which the shaft protrusion is engaged with the disk recess, thereby suppressing wear on the shaft protrusion and disk recess.
請求項5に記載の技術によれば、請求項1乃至4のいずれかに記載の技術の効果に加え、駆動ディスクが回転するときのシール部材に掛かる面圧を更に低減することができ、シール部材の耐久性を向上させることができる。 The technology described in claim 5, in addition to the effects of the technology described in any one of claims 1 to 4, can further reduce the surface pressure applied to the seal member when the drive disk rotates, thereby improving the durability of the seal member.
請求項6に記載の技術によれば、請求項5に記載の技術の効果に加え、回転軸を回転させても、駆動ディスクを回転させずハウジングと駆動ディスクとの間隔及び固定ディスクと駆動ディスクとの間隔を広げた状態に設定することができる。 The technology described in claim 6 achieves the same effect as the technology described in claim 5, but it also makes it possible to rotate the rotating shaft without rotating the drive disk, thereby widening the gap between the housing and the drive disk and the gap between the fixed disk and the drive disk.
請求項7に記載の技術によれば、請求項6に記載の技術の効果に加え、回転軸を一方向へ回転させたときの流路の切り替え動作と、回転軸を反対方向へ回転させたときの流路の切り替え動作とを一致させることができる。 The technology described in claim 7 achieves the same effect as the technology described in claim 6, and also makes it possible to match the flow path switching operation when the rotating shaft is rotated in one direction with the flow path switching operation when the rotating shaft is rotated in the opposite direction.
請求項8に記載の技術によれば、請求項7に記載の技術の効果に加え、シール部材のシール性を確保することができる。 The technology described in claim 8 not only achieves the effect of the technology described in claim 7, but also ensures the sealing properties of the sealing member.
以下、流路切替装置を具体化したいくつかの実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 Below, several embodiments of the flow path switching device will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
先ず、第1実施形態について図1~図20を参照して詳細に説明する。
First Embodiment
First, the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[流路切替装置の概要]
図1に、この実施形態の流路切替装置1を斜視図により示す。図2に、流路切替装置1を正面図により示す。図3に、流路切替装置1を平面図により示す。図4に、流路切替装置1を底面図により示す。図5に、流路切替装置1を分解斜視図により示す。図6に、流路切替装置1を図3のA-A線断面図により示す。図1~図6に示すように、流路切替装置1は、ハウジング2と、ハウジング2の内部に配置された弁体部3と、弁体部3を駆動する駆動部4とを備える。
[Outline of flow path switching device]
FIG. 1 shows a perspective view of the flow path switching device 1 of this embodiment. FIG. 2 shows a front view of the flow path switching device 1. FIG. 3 shows a plan view of the flow path switching device 1. FIG. 4 shows a bottom view of the flow path switching device 1. FIG. 5 shows an exploded perspective view of the flow path switching device 1. FIG. 6 shows a cross-sectional view of the flow path switching device 1 taken along line A-A in FIG. 3. As shown in FIGS. 1 to 6, the flow path switching device 1 includes a housing 2, a valve body portion 3 arranged inside the housing 2, and a drive portion 4 that drives the valve body portion 3.
[ハウジングについて]
ハウジング2は、上ハウジング11と下ハウジング12を複数のネジ6で締結することで構成される。ハウジング2は、流体が流入する流入流路20と、流体が流出する流出流路30とを含む。ここで、流路切替装置1は、一例として八方弁として構成され、ハウジング2は、4つの流入流路20と4つの流出流路30とを有する。4つの流入流路20として、上ハウジング11には、第1流入流路21、第2流入流路22、第3流入流路23及び第4流入流路24が設けられる。また、下ハウジング12には、4つの流出流路30として、第1流出流路31、第2流出流路32、第3流出流路33及び第4流出流路34が設けられる。なお、流入流路20及び流出流路30は、この開示技術の「ハウジング」に設けられる「連通路」の一例に相当する。この実施形態で、ハウジング2は、例えば樹脂により形成される。
[About housing]
The housing 2 is formed by fastening an upper housing 11 and a lower housing 12 with a plurality of screws 6. The housing 2 includes an inlet flow path 20 through which a fluid flows in and an outlet flow path 30 through which the fluid flows out. Here, the flow path switching device 1 is configured as an eight-way valve, for example, and the housing 2 has four inlet flow paths 20 and four outlet flow paths 30. The four inlet flow paths 20 are provided in the upper housing 11 with a first inlet flow path 21, a second inlet flow path 22, a third inlet flow path 23, and a fourth inlet flow path 24. The lower housing 12 is provided with four outlet flow paths 30, including a first outlet flow path 31, a second outlet flow path 32, a third outlet flow path 33, and a fourth outlet flow path 34. The inlet flow paths 20 and the outlet flow paths 30 correspond to an example of a "communication path" provided in a "housing" of the disclosed technology. In this embodiment, the housing 2 is formed, for example, from resin.
[弁体部について]
弁体部3は、図5と図6に示すように、ハウジング2にて回転しない固定ディスク13と、固定ディスク13に積層配置され、固定ディスク13に対し回転する回転ディスク14と、回転ディスク14を回転させるための回転軸15とを含む。回転ディスク14と固定ディスク13は、軸方向Xに積層して配置される。回転ディスク14は、この開示技術の「駆動ディスク」の一例に相当する。回転ディスク14と固定ディスク13は、例えば、樹脂により形成される。
[About the valve body]
5 and 6 , the valve body 3 includes a fixed disk 13 that does not rotate in the housing 2, a rotating disk 14 that is stacked on the fixed disk 13 and rotates relative to the fixed disk 13, and a rotating shaft 15 for rotating the rotating disk 14. The rotating disk 14 and the fixed disk 13 are stacked in the axial direction X. The rotating disk 14 corresponds to an example of a "drive disk" in the technology disclosed herein. The rotating disk 14 and the fixed disk 13 are formed, for example, from resin.
[回転ディスクについて]
図7に、回転ディスク14を平面図により示す。図6、図7に示すように、回転ディスク14は、ハウジング2の内部に収容される。回転ディスク14は、厚みのある円板状に形成され、軸方向Xに貫通する4つの回転連通路40を含む。4つの回転連通路40として、第1回転連通路41、第2回転連通路42、第3回転連通路43及び第4回転連通路44が設けられる。この回転連通路40は、平面視でやや湾曲した長孔状に形成される。この回転連通路40は、この開示技術の「駆動ディスク」に設けられる「連通路」の一例に相当する。回転ディスク14の中心には、回転軸15が貫通する貫通孔14aが形成される。この貫通孔14aは、回転軸15の外径よりも大きい断面二面幅形状(小判形状)を有する。
[About the rotating disc]
FIG. 7 shows a plan view of the rotating disk 14. As shown in FIGS. 6 and 7 , the rotating disk 14 is housed inside the housing 2. The rotating disk 14 is formed in a thick, circular plate shape and includes four rotation communication passages 40 that penetrate in the axial direction X. The four rotation communication passages 40 include a first rotation communication passage 41, a second rotation communication passage 42, a third rotation communication passage 43, and a fourth rotation communication passage 44. These rotation communication passages 40 are formed as slightly curved elongated holes in a plan view. These rotation communication passages 40 correspond to an example of a "communication passage" provided in a "drive disk" of the technology disclosed herein. A through hole 14a, through which the rotating shaft 15 penetrates, is formed in the center of the rotating disk 14. This through hole 14a has a cross-sectional shape (oval shape) larger than the outer diameter of the rotating shaft 15.
[回転軸について]
図8に、上ハウジング11と回転軸15を分解斜視図により示す。この実施形態で、回転軸15は、樹脂により形成される。回転軸15は、上ハウジング11と回転ディスク14を貫通して設けられ、その軸方向Xにおける一端側(図5、図6の下端側)にて固定ディスク13と回転ディスク14に接続され、その軸方向Xにおける他端側(図5、図6の上端側)にて駆動部4に接続される。図8に示すように、回転軸15の他端側は、上ハウジング11に形成された貫通孔11aを貫通して上方へ延び、駆動部4に接続される。図6に示すように、上ハウジング11と回転軸15との間には、リップシール26が設けられる。なお、回転軸15は、金属により形成してもよい。
[About the rotation axis]
FIG. 8 shows an exploded perspective view of the upper housing 11 and the rotating shaft 15. In this embodiment, the rotating shaft 15 is made of resin. The rotating shaft 15 penetrates the upper housing 11 and the rotating disk 14, and is connected to the fixed disk 13 and the rotating disk 14 at one end in the axial direction X (the lower end in FIGS. 5 and 6 ). The other end in the axial direction X (the upper end in FIGS. 5 and 6 ) is connected to the drive unit 4. As shown in FIG. 8 , the other end of the rotating shaft 15 extends upward through a through-hole 11 a formed in the upper housing 11 and is connected to the drive unit 4. As shown in FIG. 6 , a lip seal 26 is provided between the upper housing 11 and the rotating shaft 15. The rotating shaft 15 may also be made of metal.
この実施形態では、回転ディスク14と回転軸15とが、回転方向及び軸方向に相対移動可能に接続される。すなわち、図5~図8に示すように、回転軸15の一端側(図5、図6の下端側)は、回転ディスク14の貫通孔14aと同様に断面二面幅形状(小判形)を有し、貫通孔14aよりも小さい断面形状を有する。すなわち、回転軸15と回転ディスク14との接続部(貫通孔14aとそこに対応する回転軸15の下側部分)は、回転方向に隙間28(後述する図13~図20を参照)を有する。そして、回転軸15が貫通孔14aに対し、回転方向及び軸方向に相対移動可能に接続される。この回転軸15は、その中心軸が回転ディスク14の中心軸と一致するようにして、同ディスク14の貫通孔14aに組み付けられる。回転軸15は、駆動部4から駆動力を得て回転することにより、貫通孔14aにて隙間28の分だけ空転し、更に貫通孔14aの内壁に係合して回転ディスク14と一体に回転するようになっている。 In this embodiment, the rotating disk 14 and the rotating shaft 15 are connected so as to be movable relative to each other in the rotational direction and the axial direction. That is, as shown in Figures 5 to 8, one end of the rotating shaft 15 (the lower end side in Figures 5 and 6) has a cross-sectional shape (oval) similar to the through-hole 14a of the rotating disk 14, but has a smaller cross-sectional shape than the through-hole 14a. That is, the connection between the rotating shaft 15 and the rotating disk 14 (the through-hole 14a and the corresponding lower portion of the rotating shaft 15) has a gap 28 in the rotational direction (see Figures 13 to 20 described below). The rotating shaft 15 is connected to the through-hole 14a so as to be movable relative to each other in the rotational direction and the axial direction. The rotating shaft 15 is assembled into the through-hole 14a of the rotating disk 14 so that its central axis coincides with the central axis of the disk 14. When the rotating shaft 15 receives driving force from the drive unit 4 and rotates, it spins freely in the through-hole 14a by the gap 28, and then engages with the inner wall of the through-hole 14a, rotating integrally with the rotating disk 14.
[固定ディスクについて]
図9に、固定ディスク13を斜視図により示す。図6に示すように、固定ディスク13は、下ハウジング12の内部に収容される。図5、図6及び図9に示すように、固定ディスク13は、円板部13aと、円板部13aから下方へ延びる複数の筒部13bとを含む。円板部13aは、円板状に形成され、軸方向に貫通する4つの固定連通路50を含む。図5、図8に示すように、4つの固定連通路50として、第1固定連通路51、第2固定連通路52、第3固定連通路53及び第4固定連通路54が設けられる。なお、固定連通路50は、この開示技術の「固定ディスク」に設けられる「連通路」の一例に相当する。
[About fixed disks]
FIG. 9 shows a perspective view of the fixed disk 13. As shown in FIG. 6, the fixed disk 13 is housed inside the lower housing 12. As shown in FIGS. 5, 6, and 9, the fixed disk 13 includes a disk portion 13a and a plurality of tubular portions 13b extending downward from the disk portion 13a. The disk portion 13a is formed in a disk shape and includes four fixed communication passages 50 that penetrate in the axial direction. As shown in FIGS. 5 and 8, the four fixed communication passages 50 include a first fixed communication passage 51, a second fixed communication passage 52, a third fixed communication passage 53, and a fourth fixed communication passage 54. The fixed communication passages 50 correspond to an example of a "communication passage" provided in a "fixed disk" of the technology disclosed herein.
固定ディスク13の4つの筒部13bは、円板部13aと一体に形成され、その内部が固定連通路50となっている。各筒部13bは、それぞれ各流出流路30に通じるように配置される。固定ディスク13と下ハウジング12との間には、固定ディスク13を回転ディスク14の方へ付勢するためのスプリング16が設けられる。スプリング16は、固定ディスク13の下面13cの中央にて、複数の筒部13bに囲まれるように配置される。また、各筒部13bと下ハウジング12との間には、固定連通路50のシール性を確保するためのリップシール36が設けられる。 The four cylindrical portions 13b of the fixed disk 13 are formed integrally with the disc portion 13a, and their interiors form fixed communication passages 50. Each cylindrical portion 13b is arranged to communicate with one of the outflow passages 30. A spring 16 is provided between the fixed disk 13 and the lower housing 12 to urge the fixed disk 13 toward the rotating disk 14. The spring 16 is arranged in the center of the lower surface 13c of the fixed disk 13 so as to be surrounded by the multiple cylindrical portions 13b. In addition, a lip seal 36 is provided between each cylindrical portion 13b and the lower housing 12 to ensure the sealing of the fixed communication passages 50.
[駆動部について]
駆動部4は、回転軸15に回転する駆動力を与えるためのモータ及び減速機構(図示略)を含む。流路切替装置1は、駆動部4により回転軸15を介して回転ディスク14を回転駆動させ、4つの回転連通路40と4つの流入流路20と4つの固定連通路50との連通の組み合わせを変えることにより、流体の流路をいくつかのパターンに切り替えるようになっている。ここでは、流路パターンの切り替えについての説明は省略する。
[About the drive unit]
The drive unit 4 includes a motor and a speed reducer (not shown) for applying a rotational driving force to the rotary shaft 15. The flow path switching device 1 rotates the rotary disk 14 via the rotary shaft 15 using the drive unit 4, and switches the fluid flow path among several patterns by changing the combination of communication between the four rotary communication paths 40, the four inflow paths 20, and the four fixed communication paths 50. Here, a description of switching the flow path patterns will be omitted.
[シール部材について]
この実施形態で、流路には、ハウジング2、固定ディスク13及び回転ディスク14の間で流体の漏れを抑制するためにシール部材17,18が設けられる。図5~図7に示すように、この実施形態で、シール部材17,18は、回転ディスク14に設けられる。すなわち、回転ディスク14の上下両端面14b,14cには、その回転連通路40の開口周囲を囲むように、シール部材17,18が上下両端面14b,14cから突出するように設けられる。図6において、回転ディスク14の上端面14bには、4つの回転連通路40に対応して4つの上シール部材17が設けられ、回転ディスク14の下端面14cには、4つの回転連通路40に対応して4つの下シール部材18が設けられる。上下両シール部材17,18は、フッ素樹脂(例えば、テフロン(登録商標))により形成される。また、上下両シール部材17,18は、フッ素樹脂を貼付したゴムにより形成することもできる。なお、上下両シール部材17,18は、ゴムのみにより形成してもよい。
[Regarding sealing materials]
In this embodiment, seal members 17 and 18 are provided in the flow paths to prevent fluid leakage between the housing 2, the fixed disk 13, and the rotating disk 14. As shown in FIGS. 5 to 7 , the seal members 17 and 18 are provided on the rotating disk 14. That is, the seal members 17 and 18 are provided on the upper and lower end faces 14b and 14c of the rotating disk 14 so as to protrude from the upper and lower end faces 14b and 14c and surround the openings of the rotation communicating passages 40. In FIG. 6 , four upper seal members 17 are provided on the upper end face 14b of the rotating disk 14 corresponding to the four rotation communicating passages 40, and four lower seal members 18 are provided on the lower end face 14c of the rotating disk 14 corresponding to the four rotation communicating passages 40. Both the upper and lower seal members 17 and 18 are made of fluororesin (e.g., Teflon (registered trademark)). Alternatively, the upper and lower seal members 17 and 18 may be made of rubber to which a fluororesin is attached. The upper and lower seal members 17 and 18 may be made of rubber only.
この実施形態において、回転ディスク14の上下両端面14b,14cに突出して設けられる各シール部材17,18が、上ハウジング11の内面及び固定ディスク13の上面13dに接する。このため、回転ディスク14が回転するとき、各シール部材17,18と上ハウジング11及び固定ディスク13との間で大きな摺動抵抗が発生する。特に、回転ディスク14が回転し始めるときの摺動抵抗は大きくなる。この摺動抵抗に打ち勝つために、駆動部4の出力を増大することが考えられる。しかし、この場合は、駆動部4が大型化したり、駆動部4の製造コストが増大したりする。そこで、この実施形態では、上記課題を解決するために、流路切替装置1には、各シール部材17,18の摺動抵抗を緩和する摺動抵抗緩和構造が設けられる。 In this embodiment, the seal members 17, 18 protruding from the upper and lower end faces 14b, 14c of the rotating disk 14 contact the inner surface of the upper housing 11 and the upper surface 13d of the fixed disk 13. Therefore, when the rotating disk 14 rotates, a large sliding resistance occurs between the seal members 17, 18 and the upper housing 11 and fixed disk 13. The sliding resistance is particularly large when the rotating disk 14 begins to rotate. To overcome this sliding resistance, it is possible to increase the output of the drive unit 4. However, this would increase the size of the drive unit 4 and its manufacturing costs. Therefore, in this embodiment, to solve the above problem, the flow path switching device 1 is provided with a sliding resistance reduction structure that reduces the sliding resistance of the seal members 17, 18.
[摺動抵抗緩和構造について]
すなわち、この実施形態では、図5、図6及び図8に示すように、回転軸15の先端部(図の下端部)15aは、固定ディスク13と当接及び係合可能に設けられる。先端部15aには、固定ディスク13に対する係合構造K1(図8参照)が設けられる。固定ディスク13は、回転軸15の先端部15aがその回転に伴い当接及び係合することで軸方向Xに往復移動可能に構成される。固定ディスク13の上面中央には、回転軸15の係合構造K1が係合する被係合構造K2(図9参照)が設けられる。摺動抵抗緩和構造は、これら係合構造K1及び被係合構造K2により構成される。
[Sliding resistance reduction structure]
That is, in this embodiment, as shown in Figures 5, 6 and 8, the tip end portion 15a (lower end portion in the figures) of the rotating shaft 15 is provided so as to be able to abut and engage with the fixed disk 13. The tip end portion 15a is provided with an engagement structure K1 (see Figure 8) for the fixed disk 13. The fixed disk 13 is configured so as to be able to move back and forth in the axial direction X by the tip end portion 15a of the rotating shaft 15 abutting and engaging with it as it rotates. An engaged structure K2 (see Figure 9) with which the engaging structure K1 of the rotating shaft 15 engages is provided in the center of the upper surface of the fixed disk 13. The sliding resistance reducing structure is made up of the engaging structure K1 and the engaged structure K2.
図10に、図9に示す固定ディスク13の被係合構造K2を拡大図により示す。図11に、回転軸15を正面図により示す。図12に、図11の1点鎖線円で囲んだ係合構造K1の部分(先端部15a)を斜視図により示す。図11、図12に示すように、回転軸15の先端部15aの先端面(下端面)には、その外周縁に沿って円周方向に並び、下方へ突出した山形状をなす複数(この実施形態では4つ)の突起(軸凸部)15bが形成される。これら軸凸部15bは、交互に等角度間隔で配置される。各軸凸部15bは頂部へ向けて収束する形状を有する。これら隣り合う軸凸部15bの間には、複数(この実施形態では4つ)の軸凹部15cが等角度間隔に配置される。これら複数の軸凸部15bと軸凹部15cにより、回転軸15の係合構造K1が構成される。 Figure 10 shows an enlarged view of the engagement structure K2 of the fixed disk 13 shown in Figure 9. Figure 11 shows a front view of the rotating shaft 15. Figure 12 shows a perspective view of the engagement structure K1 (tip portion 15a) surrounded by the dashed-dotted circle in Figure 11. As shown in Figures 11 and 12, the tip surface (lower end surface) of the tip portion 15a of the rotating shaft 15 has multiple (four in this embodiment) protrusions (shaft convex portions) 15b arranged circumferentially along the outer periphery and forming a downwardly protruding mountain shape. These shaft convex portions 15b are alternately arranged at equal angular intervals. Each shaft convex portion 15b has a shape that converges toward its apex. Between adjacent shaft convex portions 15b, multiple (four in this embodiment) shaft concave portions 15c are arranged at equal angular intervals. These multiple shaft convex portions 15b and shaft concave portions 15c form the engagement structure K1 of the rotating shaft 15.
一方、回転軸15の先端部15aが当接及び係合する、固定ディスク13の上面13dの中央には、図10に示すように、回転軸15の回転に伴いその軸凸部15bが当接及び係合する円環状かつ放射状に、等角度間隔に配置された複数の溝(ディスク凹部)13eが形成される。これら隣り合うディスク凹部13eの間には、ディスク凸部13gが等角度間隔に配置される。これら複数のディスク凹部13e及びディスク凸部13gは、固定ディスク13の上面13dの中央に形成された平面視で円形状をなす凹部13fに配置される。これら複数のディスク凹部13eとディスク凸部13gにより、固定ディスク13の被係合構造K2が構成される。 On the other hand, at the center of the upper surface 13d of the fixed disk 13, where the tip 15a of the rotating shaft 15 abuts and engages, as shown in FIG. 10, multiple grooves (disk recesses) 13e are formed in an annular, radial pattern at equal angular intervals. The shaft protrusions 15b abut and engage with the grooves as the rotating shaft 15 rotates. Disk protrusions 13g are arranged at equal angular intervals between adjacent disk recesses 13e. These multiple disk recesses 13e and disk protrusions 13g are arranged in a recess 13f that is circular in plan view and formed at the center of the upper surface 13d of the fixed disk 13. The engaged structure K2 of the fixed disk 13 is formed by these multiple disk recesses 13e and disk protrusions 13g.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成によれば、ハウジング2の内部に設けられる弁体部3は、上下に積層配置された固定ディスク13及び回転ディスク14と、回転軸15とを含む。このように、弁体部3は、上下に積層配置されたディスク構造を有するので、少ない構成部品で複雑な流路の切り替えが可能になる。そして、回転ディスク14を回転させて回転連通路40の位置を変えるだけで流路が切り替えられるので、流路の切り替えを行うための部材を更に設ける必要がない。このため、流路切替装置1の小 型化を図りながら、容易に様々な流路の切り替えを行うことができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
According to the configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above, the valve body portion 3 provided inside the housing 2 includes a vertically stacked fixed disk 13 and rotary disk 14, and a rotary shaft 15. Because the valve body portion 3 has a vertically stacked disk structure, complex flow path switching is possible with a small number of components. Furthermore, since flow paths can be switched simply by rotating the rotary disk 14 to change the position of the rotary communicating passage 40, there is no need to provide additional components for switching flow paths. Therefore, various flow path switching can be easily performed while miniaturizing the flow path switching device 1.
この実施形態の構成によれば、回転軸15の先端部15aの各軸凸部15bが、その回転に伴い固定ディスク13の複数のディスク凹部13eに係合及びディスク凹部13eから離脱するようになっている。ここで、固定ディスク13は、スプリング16により回転軸15の先端部15aに近付く方向へ付勢される。このため、各軸凸部15bが各ディスク凹部13eに整合しない状態から整合することで、各軸凸部15bが各ディスク凹部13eに係合するので、固定ディスク13がスプリング16の付勢力によって回転ディスク14へ近付く方向へ押し上げられ、固定ディスク13が下シール部材18に接する。一方、各軸凸部15bが対応するディスク凹部13eから離脱し、ディスク凹部13eとディスク凹部13eとの間のディスク凸部13gに乗り上げることで、固定ディスク13がスプリング16の付勢力に抗して回転ディスク14から離れる方向へ押し下げられ、固定ディスク13が下シール部材18から離れる。 In this embodiment, the shaft protrusions 15b on the tip 15a of the rotating shaft 15 engage with and disengage from the multiple disk recesses 13e of the fixed disk 13 as the rotating shaft 15 rotates. The fixed disk 13 is biased by the spring 16 toward the tip 15a of the rotating shaft 15. As a result, when each shaft protrusion 15b moves from a misaligned state to a disk recess 13e, it engages with the corresponding disk recess 13e, causing the fixed disk 13 to be pushed upward toward the rotating disk 14 by the biasing force of the spring 16, and the fixed disk 13 contacts the lower seal member 18. Meanwhile, each shaft protrusion 15b disengages from the corresponding disk recess 13e and rides onto the disk protrusion 13g between the disk recesses 13e. This pushes the fixed disk 13 downward away from the rotating disk 14 against the biasing force of the spring 16, causing the fixed disk 13 to separate from the lower seal member 18.
ここで、図13~図20には、流路切替装置1につき、ある流路の切り替え状態から別の切り替え状態へ移行するときの摺動抵抗緩和構造の作動と、回転軸15が回転して回転ディスク14が回転するときの回転軸15、回転ディスク14及び固定ディスク13の作動を段階的に示す。 Here, Figures 13 to 20 show, in stages, the operation of the sliding resistance reduction structure when the flow path switching device 1 transitions from one flow path switching state to another, and the operation of the rotating shaft 15, rotating disk 14, and fixed disk 13 when the rotating shaft 15 rotates and the rotating disk 14 rotates.
図13は、上ハウジング11、回転ディスク14、固定ディスク13及び回転軸15等の作動前の状態を簡略的に示す断面図である。図14に、回転ディスク14と回転軸15を図13のB-B線断面図により示す。図13、図14には、回転ディスク14も回転軸15も停止し、上下両シール部材17,18がそれぞれ上ハウジング11と固定ディスク13に当接した状態を示す。 Figure 13 is a simplified cross-sectional view showing the upper housing 11, rotating disk 14, fixed disk 13, rotating shaft 15, etc. in a state before operation. Figure 14 shows the rotating disk 14 and rotating shaft 15 in a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 13. Figures 13 and 14 show a state in which both the rotating disk 14 and rotating shaft 15 are stationary, with the upper and lower seal members 17, 18 abutting against the upper housing 11 and fixed disk 13, respectively.
図15は、回転軸15のみが回転し始めた上ハウジング11、回転ディスク14、固定ディスク13及び回転軸15等の作動開始の状態を簡略的に示す断面図である。図16に、回転ディスク14と回転軸15を図15のC-C線断面図により示す。図15、図16には、回転軸15のみが貫通孔14aの中で所定角度だけ回転することで、その軸凸部15bとディスク凹部13eとの当接関係から、回転軸15の先端部15aが固定ディスク13を押し下げた状態を示す。このとき、軸凸部15bがディスク凹部13eから離脱してディスク凹部13eとディスク凹部13eとの間のディスク凸部13gに乗り上げることで、固定ディスク13がスプリング16の付勢力に抗して押し下げられ、上シール部材17が上ハウジング11から離れ、下シール部材18が固定ディスク13から離れる。 Figure 15 is a simplified cross-sectional view showing the initial state of operation of the upper housing 11, rotating disk 14, fixed disk 13, and rotating shaft 15, with only the rotating shaft 15 starting to rotate. Figure 16 is a cross-sectional view of the rotating disk 14 and rotating shaft 15 taken along line C-C in Figure 15. Figures 15 and 16 show the state in which only the rotating shaft 15 rotates a predetermined angle within the through-hole 14a, causing the tip 15a of the rotating shaft 15 to press down on the fixed disk 13 due to the abutment between the shaft protrusion 15b and the disk recess 13e. At this time, the shaft protrusion 15b disengages from the disk recess 13e and rides onto the disk protrusion 13g between the disk recesses 13e, pushing down the fixed disk 13 against the biasing force of the spring 16, causing the upper seal member 17 to separate from the upper housing 11, and the lower seal member 18 to separate from the fixed disk 13.
図17は、回転軸15が更に回転したときの上ハウジング11、回転ディスク14、固定ディスク13及び回転軸15等の作動状態を簡略的に示す断面図である。図18に、回転ディスク14と回転軸15を図17のD-D線断面図により示す。図17、図18には、回転軸15が更に所定角度回転することで、回転ディスク14が回転連通路40と共に回転する。このとき、回転ディスク14は、固定ディスク13が押し下げられてから回転することになる。そして、上ハウジング11と固定ディスク13との間隔及び回転ディスク14と固定ディスク13との間隔がそれぞれ広がっているので、回転ディスク14の回転時の上シール部材17及び下シール部材18の摺動抵抗が低減し、上下両シール部材17,18の摺動摩耗も減少する。 Figure 17 is a cross-sectional view showing the operating state of the upper housing 11, rotating disk 14, fixed disk 13, and rotating shaft 15 when the rotating shaft 15 rotates further. Figure 18 is a cross-sectional view of the rotating disk 14 and rotating shaft 15 taken along line D-D in Figure 17. In Figures 17 and 18, the rotating shaft 15 rotates a predetermined angle further, causing the rotating disk 14 to rotate together with the rotation communication passage 40. At this time, the rotating disk 14 rotates after the fixed disk 13 is pressed down. Furthermore, because the gap between the upper housing 11 and fixed disk 13 and the gap between the rotating disk 14 and fixed disk 13 are both widened, the sliding resistance of the upper seal member 17 and lower seal member 18 when the rotating disk 14 rotates is reduced, and sliding wear of both the upper and lower seal members 17, 18 is also reduced.
図19は、回転軸15と回転ディスク14が更に回転した後の上ハウジング11、回転ディスク14、固定ディスク13及び回転軸15等の作動終了の状態を簡略的に示す断面図である。図20に、回転ディスク14と回転軸15を図19のE-E線断面図により示す。図19、図20には、回転軸15が更に所定角度回転することで、回転ディスク14が回転連通路40と共に更に所定角度回転する。このとき、回転軸15の各軸凸部15bが固定ディスク13の各ディスク凹部13eに入り込むことで、固定ディスク13がスプリング16の付勢力によって押し上げられ、上シール部材17が上ハウジング11に接し、下シール部材18が回転ディスク14に接する。 Figure 19 is a simplified cross-sectional view showing the state of the upper housing 11, rotating disk 14, fixed disk 13, rotating shaft 15, etc., after the rotating shaft 15 and rotating disk 14 have further rotated. Figure 20 is a cross-sectional view of the rotating disk 14 and rotating shaft 15 taken along line E-E in Figure 19. In Figures 19 and 20, the rotating shaft 15 rotates a further predetermined angle, causing the rotating disk 14 to rotate a further predetermined angle together with the rotation communication passage 40. At this time, the shaft protrusions 15b of the rotating shaft 15 fit into the disk recesses 13e of the fixed disk 13, pushing the fixed disk 13 up by the biasing force of the spring 16, causing the upper seal member 17 to contact the upper housing 11 and the lower seal member 18 to contact the rotating disk 14.
この実施形態の構成によれば、上記したように、回転ディスク14は、回転軸15が回転することで固定ディスク13に対し回転する。このとき、固定ディスク13と回転ディスク14との間にて下シール部材18では、回転ディスク14の回転に伴う摺動抵抗が低減する。すなわち、上記構成によれば、回転軸15の先端部15aが、固定ディスク13と当接及び係合可能に設けられ、固定ディスク13は、回転軸15の先端部15aがその回転に伴い当接及び係合することで軸方向に往復移動可能に構成される。従って、回転軸15の回転に伴い回転ディスク14が回転するときに、固定ディスク13が軸方向Xに往復移動することで上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔が広がり、上ハウジング11と回転ディスク14の間及び固定ディスク13と回転ディスク14の間で上シール部材17及び下シール部材18に掛かる面圧が低減し、各シール部材17,18の摺動抵抗が低減する。このため、回転ディスク14が回転するときに、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制することができる。 According to the configuration of this embodiment, as described above, the rotating disk 14 rotates relative to the fixed disk 13 as the rotating shaft 15 rotates. At this time, the sliding resistance of the lower seal member 18 between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 is reduced due to the rotation of the rotating disk 14. That is, according to the configuration described above, the tip 15a of the rotating shaft 15 is configured to be able to abut and engage with the fixed disk 13, and the fixed disk 13 is configured to be able to move back and forth in the axial direction as the tip 15a of the rotating shaft 15 abuts and engages with it as it rotates. Therefore, when the rotating disk 14 rotates due to the rotation of the rotating shaft 15, the fixed disk 13 moves back and forth in the axial direction X, widening the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14. This reduces the surface pressure applied to the upper seal member 17 and the lower seal member 18 between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and between the fixed disk 13 and the rotating disk 14, thereby reducing the sliding resistance of each seal member 17, 18. This prevents the seal members 17 and 18 from coming loose due to sliding wear or snagging when the rotating disk 14 rotates.
また、この実施形態の構成によれば、回転ディスク14と回転軸15とが、回転方向及び軸方向Xに相対移動可能に接続される。従って、回転ディスク14が回転して各シール部材17,18に面圧が掛かるときは、回転ディスク14が、ハウジング2と固定ディスク13との間隔内で回転方向及び軸方向Xに移動し、各シール部材17,18の反力とのバランスが取れた位置に配置される。このため、回転ディスク14が回転するときの各シール部材17,18に掛かる面圧を更に低減することができ、各シール部材17,18の耐久性を向上させることができる。 Furthermore, according to the configuration of this embodiment, the rotating disk 14 and the rotating shaft 15 are connected so as to be able to move relative to each other in the rotational direction and the axial direction X. Therefore, when the rotating disk 14 rotates and surface pressure is applied to each of the seal members 17, 18, the rotating disk 14 moves in the rotational direction and the axial direction X within the gap between the housing 2 and the fixed disk 13, and is positioned in a position that balances the reaction force of each of the seal members 17, 18. This further reduces the surface pressure applied to each of the seal members 17, 18 when the rotating disk 14 rotates, improving the durability of each of the seal members 17, 18.
この実施形態の構成によれば、流路切替装置1の軸方向Xについて、ハウジング2(上ハウジング11)と回転ディスク14との間、回転ディスク14と固定ディスク13との間に、それぞれ、シール部材17,18が設けられる。そして、軸方向Xにおいては、上ハウジング11と回転ディスク14との間、及び回転ディスク14と固定ディスク13との間に弾性性を有する各シール部材17,18が設けられるので、回転ディスク14が上下両シール部材17,18によりフローティング状態で支持されることになる。そのため、回転ディスク14が回転するときに、フローティング効果により、流体圧印加による摺動抵抗を抑制することができ、回転連通路40や固定連通路50のシール性を確保する各シール部材17,18として、それらの偏摩耗を防止することができる。これにより、各シール部材17,18により、回転連通路40や固定連通路50からの流体の漏れを確実に防止することができる。このため、流入流路20と回転連通路40と固定連通路50により形成される流路のシール性を確保することができる。 In this embodiment, seal members 17, 18 are provided between the housing 2 (upper housing 11) and the rotating disk 14, and between the rotating disk 14 and the fixed disk 13 in the axial direction X of the flow path switching device 1. Elastic seal members 17, 18 are provided between the upper housing 11 and the rotating disk 14, and between the rotating disk 14 and the fixed disk 13 in the axial direction X. This allows the rotating disk 14 to be supported in a floating state by the upper and lower seal members 17, 18. As a result, when the rotating disk 14 rotates, the floating effect reduces sliding resistance due to the application of fluid pressure. This prevents uneven wear of the seal members 17, 18, which ensure the sealing of the rotary communication passage 40 and the fixed communication passage 50. This ensures that the seal members 17, 18 reliably prevent fluid leakage from the rotary communication passage 40 and the fixed communication passage 50. This ensures the sealing of the flow paths formed by the inlet flow path 20, the rotary communication passage 40, and the fixed communication passage 50.
また、この実施形態の構成によれば、各シール部材17,18を、固定ディスク13と回転ディスク14との姿勢を保つための弾性部材として兼用することができる。そのため、別途に弾性部材を設ける必要がなく、部品点数の増加を抑えることができ、流路切替装置1の小型化も図ることができる。更に、固定ディスク13や回転ディスク14の軸方向Xと各シール部材17,18のシール方向が同じであるため、回転ディスク14が回転駆動する際に仮に中心軸ずれが生じても、シール性を確保することができる。 Furthermore, with the configuration of this embodiment, the sealing members 17, 18 can also be used as elastic members to maintain the orientation of the fixed disk 13 and the rotating disk 14. This eliminates the need for a separate elastic member, suppresses an increase in the number of parts, and also enables the flow path switching device 1 to be made more compact. Furthermore, because the axial direction X of the fixed disk 13 and the rotating disk 14 and the sealing direction of the sealing members 17, 18 are the same, sealing performance can be ensured even if a misalignment of the central axis occurs when the rotating disk 14 is rotated.
また、この実施形態の構成によれば、上ハウジング11と回転ディスク14との間に設けられる上シール部材17と、回転ディスク14と固定ディスク13との間に設けられる下シール部材18は、回転ディスク14の径方向において同じ位置に配置される。従って、回転連通路40が、回転ディスク14の上端面14bと下端面14cの両方で同じ位置にて各シール部材17,18によりシールされ、回転ディスク14の上下両端面14b,14cにて、流体圧の作用する面積が同じになる。このため、上端面14bや下端面14cに作用する流体圧がキャンセルされ、回転ディスク14に対してスプリング16の付勢力のみが作用し、回転ディスク14の姿勢が保持される。これにより、回転ディスク14が回転するときの回転ディスク14と固定ディスク13との間の摺動抵抗が低くなる。この結果、回転ディスク14を回転駆動させる駆動部4の動力を抑えて駆動部4の消費電力を小さくすることができる。また、回転ディスク14から各シール部材17,18に与える負荷が軽減されるので、各シール部材17,18のシール性の信頼性を向上させることができる。 Furthermore, according to the configuration of this embodiment, the upper seal member 17, provided between the upper housing 11 and the rotating disk 14, and the lower seal member 18, provided between the rotating disk 14 and the fixed disk 13, are positioned at the same radial position on the rotating disk 14. Therefore, the rotation communication passage 40 is sealed by the seal members 17, 18 at the same position on both the upper end surface 14b and the lower end surface 14c of the rotating disk 14, and the area on which fluid pressure acts is the same at both the upper and lower end surfaces 14b, 14c of the rotating disk 14. As a result, the fluid pressure acting on the upper end surface 14b and the lower end surface 14c is canceled, and only the biasing force of the spring 16 acts on the rotating disk 14, maintaining the orientation of the rotating disk 14. This reduces the sliding resistance between the rotating disk 14 and the fixed disk 13 when the rotating disk 14 rotates. As a result, the power of the drive unit 4, which drives the rotating disk 14, can be reduced, thereby reducing the power consumption of the drive unit 4. In addition, the load applied from the rotating disk 14 to each seal member 17, 18 is reduced, improving the reliability of the sealing performance of each seal member 17, 18.
更に、この実施形態の構成によれば、固定ディスク13の筒部13bの少なくとも一部が、流出流路30の内側に挿入されている。このため、回転ディスク14の回転駆動に伴う固定ディスク13の周方向の位置ズレを防止することができる。また、回転ディスク14が軸ズレし得る方向(すなわち、軸方向Xに交差する左右方向)と、各シール部材17,18のシール方向(すなわち、軸方向X)とが異なるので、仮に回転ディスク14の軸ズレが生じても、各シール部材17,18のシール性が維持される。 Furthermore, with the configuration of this embodiment, at least a portion of the cylindrical portion 13b of the fixed disk 13 is inserted inside the outflow passage 30. This prevents circumferential displacement of the fixed disk 13 due to the rotational drive of the rotating disk 14. Furthermore, because the direction in which the rotating disk 14 may become misaligned (i.e., the left-right direction intersecting the axial direction X) differs from the sealing direction of each sealing member 17, 18 (i.e., the axial direction X), the sealing performance of each sealing member 17, 18 is maintained even if the rotating disk 14 becomes misaligned.
この実施形態の構成によれば、上ハウジング11と回転ディスク14との間に設けられる上シール部材17と、回転ディスク14と固定ディスク13との間に設けられる下シール部材18は、回転ディスク14の径方向において同じ位置に配置される。このため、仮に流体圧などにより回転ディスク14が傾いたとしても、各シール部材17,18の反発力で回転ディスク14を水平に戻すことができる。また、各シール部材17,18は、上ハウジング11及び固定ディスク13に対し、その円周方向においてシールしながら、水平方向において均一に面圧を作用させる。そのため、各シール部材17,18の摺動抵抗が小さくなり、かつ、均一に摩耗する。そのため、経年後も回転ディスク14を水平な状態に維持することができる。 In this embodiment, the upper seal member 17, located between the upper housing 11 and the rotating disk 14, and the lower seal member 18, located between the rotating disk 14 and the fixed disk 13, are positioned at the same radial position on the rotating disk 14. Therefore, even if the rotating disk 14 tilts due to fluid pressure or the like, the repulsive force of each seal member 17, 18 can return the rotating disk 14 to a horizontal position. Furthermore, each seal member 17, 18 applies uniform surface pressure to the upper housing 11 and the fixed disk 13 in the circumferential direction while sealing them. This reduces the sliding resistance of each seal member 17, 18 and causes uniform wear. As a result, the rotating disk 14 can be maintained in a horizontal position even after years of use.
この実施形態の構成によれば、回転軸15と回転ディスク14との接続部(回転軸15と貫通孔14aが対応する部分)は、回転方向に隙間28を有するので、回転軸15を回転させたとき、接続部の隙間28の分だけ回転軸15が空転する。このため、回転軸15を回転させても、回転ディスク14を回転させず上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔を広げた状態に設定することができる。この結果、回転軸15を回転駆動させる前に上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔を広げる区間を設けることができる。 In this embodiment, the connection between the rotating shaft 15 and the rotating disk 14 (the portion where the rotating shaft 15 and the through-hole 14a correspond) has a gap 28 in the rotational direction. Therefore, when the rotating shaft 15 is rotated, the rotating shaft 15 rotates freely by the gap 28 at the connection. Therefore, even when the rotating shaft 15 is rotated, the rotating disk 14 does not rotate, and the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 can be set to a widened state. As a result, a section can be set in which the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 is widened before the rotating shaft 15 is driven to rotate.
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について図21~図39(D)を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明おいて、第1実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
Second Embodiment
Next, the second embodiment will be described in detail with reference to Figures 21 to 39(D). In the following description, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and will not be described again, and the following description will focus on the differences.
[摺動抵抗緩和構造について]
この実施形態の流路切替装置1は、その外観と内部の基本構造は第1実施形態のそれと同じであるが、上記した「摺動抵抗緩和構造」の構成の点で第1実施形態と異なる。図21に、この実施形態の流路切替装置1から上ハウジング11と駆動部4を取り外した状態を平面図により示す。図22に、図21の貫通孔14aと回転軸15の部分(1点鎖線で囲った部分)を拡大した平面図により示す。図23に、この実施形態の回転軸15を斜視図により示す。図24に、図23に示す回転軸15の先端部の係合構造K1を拡大した斜視図により示す。図25に、この実施形態の固定ディスク13を平面図により示す。図26に、図25に示す固定ディスク13の被係合構造K2を拡大した斜視図により示す。
[Sliding resistance reduction structure]
The flow path switching device 1 of this embodiment has the same external appearance and internal basic structure as the first embodiment, but differs from the first embodiment in the configuration of the above-mentioned "sliding resistance reduction structure." Figure 21 is a plan view of the flow path switching device 1 of this embodiment with the upper housing 11 and drive unit 4 removed. Figure 22 is an enlarged plan view of the through hole 14a and the rotating shaft 15 (encircled by the dashed line) in Figure 21. Figure 23 is a perspective view of the rotating shaft 15 of this embodiment. Figure 24 is an enlarged perspective view of the engagement structure K1 at the tip of the rotating shaft 15 shown in Figure 23. Figure 25 is a plan view of the fixed disk 13 of this embodiment. Figure 26 is an enlarged perspective view of the engaged structure K2 of the fixed disk 13 shown in Figure 25.
この実施形態では、固定ディスク13、回転ディスク14、回転軸15、上シール部材17及び下シール部材18の基本構成は第1実施形態のそれと同じであるが、図21~図26に示すように、回転ディスク14の貫通孔14aの断面形状、回転軸15の、貫通孔14aに係合する部分の形状、回転軸15の係合構造K1及び固定ディスク13の被係合構造K2の構成の点で第1実施形態と異なる。 In this embodiment, the basic configuration of the fixed disk 13, rotating disk 14, rotating shaft 15, upper seal member 17, and lower seal member 18 is the same as that of the first embodiment, but as shown in Figures 21 to 26, it differs from the first embodiment in the cross-sectional shape of the through hole 14a of the rotating disk 14, the shape of the portion of the rotating shaft 15 that engages with the through hole 14a, and the configuration of the engaging structure K1 of the rotating shaft 15 and the engaged structure K2 of the fixed disk 13.
すなわち、貫通孔14aの断面形状は、図22に示すように、その軸線を中心に二つの扇形を回転対称に配置した蝶羽形をなしている。回転軸15の、貫通孔14aに係合する部分の断面形状、貫通孔14aの中で回動可能な二面幅形状(小判形)をなす。この実施形態では、回転軸15と回転ディスク14との接続部(回転軸15と貫通孔14aが対応する部分)は、回転軸15と貫通孔14aの内壁との間に所定の隙間28を有する。そして、回転軸15は、駆動部4から駆動力を得て回転することにより、貫通孔14aにて隙間28の分だけ空転し、更に貫通孔14aの内壁に係合して回転ディスク14と共に一体に回転するようになっている。 That is, as shown in Figure 22, the cross-sectional shape of the through hole 14a is a butterfly shape with two sectors arranged rotationally symmetrically around the axis. The cross-sectional shape of the portion of the rotating shaft 15 that engages with the through hole 14a is a two-sided shape (oval) that allows it to rotate within the through hole 14a. In this embodiment, the connection portion between the rotating shaft 15 and the rotating disk 14 (the portion where the rotating shaft 15 and through hole 14a correspond) has a predetermined gap 28 between the rotating shaft 15 and the inner wall of the through hole 14a. When the rotating shaft 15 receives driving force from the drive unit 4 and rotates, it rotates freely in the through hole 14a by the amount of the gap 28, and then engages with the inner wall of the through hole 14a to rotate integrally with the rotating disk 14.
図23、図24に示すように、回転軸15の先端部に設けられる係合構造K1は、第1実施形態とほぼ同等の形状を有し、円周方向に並ぶ四つの凹部(軸凹部)15c及び四つの凸部(軸凸部)15bを含む。各軸凸部15bは等角度(90°)間隔に配置され、それら軸凸部15bの間が軸凹部15cとなっている。各軸凹部15c及び各軸凸部15bは、それらの周方向(配列方向)に傾斜する側面部15dを含む。この実施形態で、各軸凸部15bの頂部15eは外側へ凸な凸湾曲面に形成され、その頂部15eを境にその両側へ傾斜する側面部15dを含む。これら両側面部15dの傾斜角度は同じ角度に設定される。これら両側面部15dは、軸凹部15cの側面部でもある。また、各軸凹部15cは、その底部が平坦面となっている。 As shown in Figures 23 and 24, the engagement structure K1 provided at the tip of the rotating shaft 15 has a shape substantially identical to that of the first embodiment, and includes four recesses (shaft recesses) 15c and four protrusions (shaft protrusions) 15b aligned in the circumferential direction. The shaft protrusions 15b are spaced at equal angular intervals (90°), with the shaft recesses 15c formed between the shaft protrusions 15b. Each shaft recess 15c and each shaft protrusion 15b includes a side surface 15d that slopes in the circumferential direction (arrangement direction). In this embodiment, the apex 15e of each shaft protrusion 15b is formed as a convex curved surface that protrudes outward, and includes side surfaces 15d that slope to both sides of the apex 15e. The inclination angles of both side surfaces 15d are set to the same angle. These side surfaces 15d are also the side surfaces of the shaft recess 15c. Furthermore, the bottom of each shaft recess 15c is flat.
一方、図25、図26に示すように、固定ディスク13の上面13dの中央に設けられる被係合構造K2は、回転軸15の回転に伴い軸凹部15c及び軸凸部15bに当接及び係合可能な四つの凸部(ディスク凸部)13g及び四つの凹部(ディスク凹部)13eを含む。各ディスク凸部13gは等角度(90°)間隔に配置され、それらディスク凸部13gの間がディスク凹部13eとなっている。この実施形態で、各ディスク凸部13gは、その頂部13hを境に頂部13hの両側周方向(配列方向)へ傾斜する側面部13iを含む。これら両側面部13iの傾斜角度は同じ角度に設定される。これら両側面部13iは、ディスク凹部13eの側面部でもある。また、各ディスク凹部13eは、その底部が平坦面となっている。 On the other hand, as shown in Figures 25 and 26, the engagement structure K2 provided in the center of the upper surface 13d of the fixed disk 13 includes four convex portions (disk convex portions) 13g and four concave portions (disk concave portions) 13e that can abut and engage with the shaft concave portions 15c and shaft convex portions 15b as the rotating shaft 15 rotates. The disk convex portions 13g are spaced at equal angular intervals (90°), and the spaces between the disk convex portions 13g form disk concave portions 13e. In this embodiment, each disk convex portion 13g includes side portions 13i that slope circumferentially (in the arrangement direction) on both sides of the top portion 13h. The inclination angles of both side portions 13i are set to the same angle. These side portions 13i are also side portions of the disk concave portion 13e. Furthermore, the bottom of each disk concave portion 13e is flat.
[流路のパターン切り替えについて]
この実施形態の流路切替装置1は、上記のような構成を有することにより、流体の流路が4つのパターンに切り替え可能となっている。図27(A)~図39(D)に、流路のパターン切り替えに関連した動作図を示す。
[Switching flow path patterns]
The flow path switching device 1 of this embodiment has the above-described configuration, and is therefore capable of switching the flow path of the fluid among four patterns. Figures 27(A) to 39(D) show operational diagrams related to the switching of the flow path patterns.
先ず、図27(A)~図27(D)は、この実施形態の流路切替装置1の「イニシャル状態」を示し、図27(A)は、回転ディスク14の貫通孔14aと回転軸15との係合関係を示すイメージ図である。後述する図28~図39の各(A)は、図27(A)に準ずるイメージ図である。図27(B)は、回転軸15の回転角度(回転軸角度)に対する回転軸15のリフト(押し上げ)の変化を示すイメージ図である。図27(B)において、太線の山と谷はそれぞれディスク凸部13gとディスク凹部13eに対応し、黒丸は軸凸部15bの位置に対応する(後述する類似する図において同様。)。後述する図28~図39の各(B)は、図27(B)に準ずるイメージ図である。図27(C)は、貫通孔14aと回転軸15の回転位置と、ディスク凸部13g及びディスク凹部13eと軸凸部15bとの位置関係を示す平面図である。後述する図28~図39の各(C)は、図27(C)に準ずる平面図である。図27(D)は、回転ディスク14及び回転連通路40の回転位置を示す図21に準ずる平面図である。図27(D)において、太い1点鎖線で示す基準線L1は、回転ディスク14における基準位置を示す(後述する類似する図において同様。)。後述する図28~図39の各(D)は、図27(D)に準ずる平面図である。 First, Figures 27(A) to 27(D) show the "initial state" of the flow path switching device 1 of this embodiment, with Figure 27(A) being an illustration showing the engagement relationship between the through-hole 14a of the rotating disk 14 and the rotating shaft 15. Each of Figures 28 to 39 (A), described below, is an illustration similar to Figure 27(A). Figure 27(B) is an illustration showing the change in lift (push-up) of the rotating shaft 15 relative to the rotation angle (rotation shaft angle) of the rotating shaft 15. In Figure 27(B), the thick peaks and valleys correspond to the disk convex portion 13g and the disk concave portion 13e, respectively, and the black dots correspond to the position of the shaft convex portion 15b (the same applies to similar figures described below). Each of Figures 28 to 39 (B), described below, is an illustration similar to Figure 27(B). Figure 27(C) is a plan view showing the rotational position of the through-hole 14a and the rotating shaft 15, and the positional relationship between the disk protrusion 13g, disk recess 13e, and shaft protrusion 15b. Each of Figures 28 to 39 (C), which will be described later, is a plan view equivalent to Figure 27(C). Figure 27(D) is a plan view equivalent to Figure 21, showing the rotational position of the rotating disk 14 and rotation communicating passage 40. In Figure 27(D), the reference line L1, shown by a thick dashed line, indicates the reference position on the rotating disk 14 (the same applies to similar figures described later). Each of Figures 28 to 39 (D), which will be described later, is a plan view equivalent to Figure 27(D).
この「イニシャル状態」では、図27(A)に示すように、回転軸15が貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図27(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図27(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、回転ディスク14と回転連通路40が、図27(D)に示す状態に配置されている。このとき、第1回転連通路41が第2流入流路22と第2固定連通路52に連通し、第2回転連通路42が第3流入流路23と第3固定連通路53に連通し、第3回転連通路43が第4流入流路24と第4固定連通路54に連通し、第4回転連通路44が第1流入流路21と第1固定連通路51に連通している。このときの回転ディスク14の回転角度(ディスク回転角度)を「0°」と規定し、この流路の切り替え状態を「パターンA」と規定する。 In this "initial state," as shown in Figure 27(A), the rotating shaft 15 engages with one inner wall of the through-hole 14a, and as shown in Figure 27(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 27(C), the shaft protrusion 15b rests on the disk recess 13e. Furthermore, the rotating disk 14 and rotation communicating passage 40 are positioned as shown in Figure 27(D). At this time, the first rotation communicating passage 41 communicates with the second inlet flow path 22 and the second fixed communicating passage 52, the second rotation communicating passage 42 communicates with the third inlet flow path 23 and the third fixed communicating passage 53, the third rotation communicating passage 43 communicates with the fourth inlet flow path 24 and the fourth fixed communicating passage 54, and the fourth rotation communicating passage 44 communicates with the first inlet flow path 21 and the first fixed communicating passage 51. The rotation angle of the rotating disk 14 (disk rotation angle) at this time is defined as "0°," and this flow path switching state is defined as "Pattern A."
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図28(A)~図28(D)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「45°回転状態」を示す。この状態では、図28(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、図28(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図28(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図28(D)に示すように、ディスク回転角度は「0°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」となっている。 Next, we will explain the changes from the "initial state" one by one. Figures 28(A) to 28(D) show the "45° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated "45°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 28(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise from the "initial state" and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and as shown in Figure 28(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 28(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 28(D), the disk rotation angle remains at "0°," and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as the "initial state."
上記したように、この実施形態では、回転軸15の先端部が固定ディスク13に係合する状態から当接する状態に移るとき、すなわち、軸凸部15bがディスク凹部13eからディスク凸部13gへ乗り上げるときに回転軸15を時計回りに空転させる「空転角度」が「45°」に設定される。また、この実施形態では、図27(A)に示す「イニシャル状態」において、回転軸15が時計回りにのみ空転可能な「片側のみ空転タイプ」となっている。 As described above, in this embodiment, when the tip of the rotating shaft 15 transitions from an engaged state to an abutting state with the fixed disk 13, i.e., when the shaft protrusion 15b moves from the disk recess 13e onto the disk protrusion 13g, the "idling angle" at which the rotating shaft 15 rotates idly in the clockwise direction is set to "45°." Also, in this embodiment, in the "initial state" shown in Figure 27(A), the rotating shaft 15 is a "one-side idling type" that can only rotate idly in the clockwise direction.
次に、図29(A)~図29(D)は、「45°回転状態」から回転軸15が更に「45°」時計回りに回転した「90°回転状態」を示す。この状態では、図29(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、図29(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図29(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図29(D)に示すように、回転連通路40が「45°」時計回りに回転している。この「90°回転状態」では、第1回転連通路41が第2流入流路22と第3固定連通路53に連通し、第2回転連通路42が第3流入流路23と第4固定連通路54に連通し、第3回転連通路43が第4流入流路24と第1固定連通路51に連通し、第4回転連通路44が第1流入流路21と第2固定連通路52に連通している。このときのディスク回転角度は「45°」であり、この流路切り替え状態を「パターンB」と規定する。すなわち、「45°回転状態」と「90°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 29(A) to 29(D) show the "90° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° clockwise from the "45° rotated state." In this state, as shown in Figure 29(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise together with the rotating disc 14, and as shown in Figure 29(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 29(C), the shaft protrusion 15b rests on the disc recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 29(D), the rotation communicating passage 40 has rotated 45° clockwise. In this "90° rotation state," the first rotation communication passage 41 communicates with the second inflow passage 22 and the third fixed communication passage 53, the second rotation communication passage 42 communicates with the third inflow passage 23 and the fourth fixed communication passage 54, the third rotation communication passage 43 communicates with the fourth inflow passage 24 and the first fixed communication passage 51, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the first inflow passage 21 and the second fixed communication passage 52. The disc rotation angle at this time is "45°," and this flow passage switching state is defined as "Pattern B." In other words, between the "45° rotation state" and the "90° rotation state," the rotation shaft 15 is lifted down and the flow passages are switched simultaneously.
上記したように、この実施形態では、流路切替装置1の流路を切り替えるために回転ディスク14を回転させる「切替角度」が「45°」に設定される。すなわち、この実施形態では、回転軸15の時計回りの「空転角度」と、流路を切り替えるための回転ディスク14の「切替角度」が同じ「45°」に設定される。 As described above, in this embodiment, the "switching angle" at which the rotary disk 14 is rotated to switch the flow paths of the flow path switching device 1 is set to "45°." In other words, in this embodiment, the clockwise "idle rotation angle" of the rotating shaft 15 and the "switching angle" of the rotary disk 14 for switching the flow paths are set to the same "45°."
次に、図30(A)~図30(D)は、「90°回転状態」から回転軸15が更に「45°」時計回りに回転した「135°回転状態」を示す。この状態では、図30(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、図30(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図30(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図30(D)に示すように、回転連通路40が「45°」時計回りに回転している。この「135°回転状態」では、第1回転連通路41が第3流入流路23と第3固定連通路53に連通し、第2回転連通路42が第4流入流路24と第4固定連通路54に連通し、第3回転連通路43が第1流入流路21と第1固定連通路51に連通し、第4回転連通路44が第2流入流路22と第2固定連通路52に連通する。このときのディスク回転角度は「90°」であり、この流路の切り替え状態を「パターンC」と規定する。すなわち、「90°回転状態」と「135°回転状態」との間では、回転軸15のリフトアップと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 30(A) to 30(D) show the "135° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° clockwise from the "90° rotation state." In this state, as shown in Figure 30(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 30(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 30(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 30(D), the rotation communicating passage 40 has rotated 45° clockwise. In this "135° rotation state," the first rotation communication passage 41 communicates with the third inflow passage 23 and the third fixed communication passage 53, the second rotation communication passage 42 communicates with the fourth inflow passage 24 and the fourth fixed communication passage 54, the third rotation communication passage 43 communicates with the first inflow passage 21 and the first fixed communication passage 51, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the second inflow passage 22 and the second fixed communication passage 52. The disc rotation angle at this time is "90°," and this flow path switching state is defined as "Pattern C." In other words, between the "90° rotation state" and the "135° rotation state," the rotation shaft 15 lifts up and the flow paths switch simultaneously.
次に、図31(A)~図31(D)は、「135°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し90°回転状態」を示す。この状態では、図31(A)に示すように、回転軸15が「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図31(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図31(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図31(D)に示すように、回転連通路40が「135°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「90°」のままとなっている。このときの流路の切り替え状態は「135°回転状態」と同じ「パターンC」である。 Next, Figures 31(A) to 31(D) show the "return 90° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "135° rotation state." In this state, as shown in Figure 31(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and as shown in Figure 31(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 31(C), the shaft protrusion 15b rests on the disc recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 31(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "135° rotation state," and the disc rotation angle remains at 90°. The flow path switching state at this time is "Pattern C," the same as in the "135° rotation state."
上記したように、この実施形態では、軸凸部15bがディスク凸部13gからディスク凹部13eへ乗り下げるときに回転軸15を反時計回りに空転させる「空転角度」も「45°」に設定される。すなわち、この実施形態では、回転軸15の反時計回りへの「空転角度」と、流路を切り替えるための回転ディスク14の「切替角度」も同じ「45°」に設定される。 As described above, in this embodiment, the "idle rotation angle" at which the rotating shaft 15 rotates counterclockwise when the shaft protrusion 15b moves from the disk protrusion 13g onto the disk recess 13e is also set to "45°." In other words, in this embodiment, the "idle rotation angle" of the rotating shaft 15 in the counterclockwise direction and the "switching angle" of the rotating disk 14 for switching the flow path are also set to the same "45°."
次に、図32(A)~図32(D)は、「戻し90°回転状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「再135°回転状態」を示す。この状態では、図32(A)に示すように、回転軸15が「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、図32(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図32(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図32(D)に示すように、回転連通路40が、「戻し90°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「90°」のままとなっている。このときの流路の切り替え状態は「パターンC」である。 Next, Figures 32(A) to 32(D) show the "135° re-rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° clockwise from the "90° return rotation state." In this state, as shown in Figure 32(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and as shown in Figure 32(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 32(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 32(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "90° return rotation state," and the disk rotation angle remains at 90°. The flow path switching state at this time is "Pattern C."
次に、図33(A)~図33(D)は、「再135°回転状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「180°回転状態」を示す。この状態では、図33(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、図33(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図33(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図33(D)に示すように、回転連通路40が更に「45°」時計回りに回転している。この「180°回転状態」では、第1回転連通路41が第3流入流路23と第4固定連通路54に連通し、第2回転連通路42が第4流入流路24と第1固定連通路51に連通し、第3回転連通路43が第1流入流路21と第2固定連通路52に連通し、第4回転連通路44が第2流入流路22と第3固定連通路53に連通する。このときのディスク回転角度は「135°」であり、この流路の切り替え状態を「パターンD」と規定する。すなわち、「再135°回転状態」と「180°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 33(A) to 33(D) show the "180° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated "45°" clockwise from the "135° re-rotated state." In this state, as shown in Figure 33(A), the rotating shaft 15 rotates "45°" clockwise together with the rotating disc 14, and as shown in Figure 33(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 33(C), the shaft protrusion 15b rides down on the disc recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 33(D), the rotation communicating passage 40 has rotated another "45°" clockwise. In this "180° rotation state," the first rotation communication passage 41 communicates with the third inflow passage 23 and the fourth fixed communication passage 54, the second rotation communication passage 42 communicates with the fourth inflow passage 24 and the first fixed communication passage 51, the third rotation communication passage 43 communicates with the first inflow passage 21 and the second fixed communication passage 52, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the second inflow passage 22 and the third fixed communication passage 53. The disc rotation angle at this time is "135°," and this flow path switching state is defined as "Pattern D." In other words, between the "135° rotation state" and the "180° rotation state," the rotation shaft 15 is lifted down and the flow paths are switched simultaneously.
次に、図34(A)~図34(D)は、「180°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し135°回転状態」を示す。この状態では、図34(A)に示すように、回転軸15が「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図34(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図34(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図34(D)に示すように、回転連通路40が「180°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「135°」のままとなっている。このときの流路の切り替え状態は「180°回転状態」と同じ「パターンD」である。 Next, Figures 34(A) to 34(D) show the "return 135° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "180° rotation state." In this state, as shown in Figure 34(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and as shown in Figure 34(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 34(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 34(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "180° rotation state," and the disk rotation angle remains at 135°. The flow path switching state at this time is "Pattern D," the same as in the "180° rotation state."
次に、図35(A)~図35(D)は、「戻し135°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し90°回転状態」を示す。この状態では、図35(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、図35(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図35(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図35(D)に示すように、回転連通路40が「再135°回転状態」と同じ位置となり、ディスク回転角度が「90°」となっている。このときの流路の切り替え状態は「再135°回転状態」と同じ「パターンC」である。すなわち、「戻し135°回転状態」と「戻し90°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 35(A) to 35(D) show the "90° Return Rotation State" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "135° Return Rotation State." In this state, as shown in Figure 35(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 35(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 35(C), the shaft protrusion 15b rests on the disk recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 35(D), the rotation communication passage 40 is in the same position as in the "135° Re-Rotation State," and the disk rotation angle is 90°. The flow path switching state at this time is "Pattern C," the same as the "135° Re-Rotation State." In other words, between the "135° Return Rotation State" and the "90° Return Rotation State," the rotating shaft 15 is lifted down and the flow path is switched simultaneously.
次に、図36(A)~図36(D)は、「戻し90°回転状態」から回転軸15が更に「45°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図36(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、図36(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図36(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図36(D)に示すように、回転連通路40が「90°回転状態」と同じ位置となり、ディスク回転角度が「45°」となっている。このときの流路の切り替え状態は「90°回転状態」と同じ「パターンB」である。すなわち、「戻し90°回転状態」と「戻し45°回転状態」との間では、回転軸15のリフトアップと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 36(A) to 36(D) show the "45° Return Rotation State" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° counterclockwise from the "90° Return Rotation State." In this state, as shown in Figure 36(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 36(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 36(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 36(D), the rotation communication passage 40 is in the same position as in the "90° Rotation State," and the disk rotation angle is 45°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as in the "90° Rotation State." In other words, between the "90° Return Rotation State" and the "45° Return Rotation State," the lifting up of the rotating shaft 15 and the flow path switching occur simultaneously.
次に、図37(A)~図37(D)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「再90°回転状態」を示す。この状態では、図37(A)に示すように、回転軸15が「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、図37(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図37(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図37(D)に示すように、回転連通路40が「戻し45°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「45°」のままとなっている。このときの流路の切り替え状態は「戻し45°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 37(A) to 37(D) show the "re-90° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° clockwise from the "45° return rotation state." In this state, as shown in Figure 37(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and as shown in Figure 37(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 37(C), the shaft protrusion 15b rests on the disc recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 37(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "45° return rotation state," and the disc rotation angle remains at 45°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as in the "45° return rotation state."
次に、図38(A)~図38(D)は、「再90°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図38(A)に示すように、回転軸15が「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図38(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図38(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図38(D)に示すように、回転連通路40が「再90°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度は「45°」のままとなっている。このときの流路の切り替え状態は「パターンB」である。 Next, Figures 38(A) to 38(D) show the "return 45° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "re-rotated 90° state." In this state, as shown in Figure 38(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and as shown in Figure 38(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 38(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 38(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "re-rotated 90° state," and the disk rotation angle remains at 45°. The flow path switching state at this time is "pattern B."
そして、図39(A)~図39(D)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図39(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、図39(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図39(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図39(D)に示すように、回転連通路40が「イニシャル状態」と同じ位置に戻り、ディスク回転角度が「0°」となっている。このときの流路の切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。すなわち、「戻し45°回転状態」と「戻しイニシャル状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Figures 39(A) to 39(D) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "return 45° rotation state." In this state, as shown in Figure 39(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 39(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 39(C), the shaft protrusion 15b rests on the disk recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 39(D), the rotation communication passage 40 has returned to the same position as in the "initial state," and the disk rotation angle is 0°. The flow path switching state at this time is "pattern A," the same as the "initial state." In other words, between the "return 45° rotation state" and the "return initial state," the lifting down of the rotating shaft 15 and the flow path switching occur simultaneously.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成によれば、第1実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、この流路切替装置1の構成によれば、回転軸15を回転させることにより、軸凸部15bとディスク凸部13gとが当接する状態(凸部凸部当接状態)と、軸凸部15b及び軸凹部15cとディスク凹部13e及びディスク凸部13gとが係合する状態(凸部凹部係合状態)とが得られる。ここで、凸部凸部当接状態では、固定ディスク13が軸方向に移動することで上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔が広がり、上ハウジング11と回転ディスク14の間及び固定ディスク13と回転ディスク14の間で上シール部材17及び下シール部材18に掛かる面圧が低減する。これに対し、凸部凹部係合状態では、固定ディスク13が軸方向に移動することで上ハウジング11と回転ディスク14及び固定ディスク13と回転ディスク14が元の間隔に戻り、上ハウジング11と回転ディスク14の間及び固定ディスク13と回転ディスク14の間で上シール部材17及び下シール部材18に掛かる面圧が元の状態に復帰する。凸部凸部当接状態と凸部凹部係合状態とを切り替えるときは、軸凸部15b及び軸凹部15cとディスク凹部13e及びディスク凸部13gの傾斜するそれぞれの側面部13i,15dが接触し合う状態を経由する。このため、凸部凸部当接状態と凸部凹部係合状態とを切り替えるときに滑らかに切り替えることができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
The configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above provides the following functions and effects in addition to the functions and effects of the first embodiment. That is, with the configuration of this flow path switching device 1, rotating the rotating shaft 15 provides two states: a state in which the shaft convex portion 15b abuts against the disk convex portion 13g (a convex-convex abutment state), and a state in which the shaft convex portion 15b and the shaft concave portion 15c engage with the disk concave portion 13e and the disk convex portion 13g (a convex-concave engagement state). In this convex-convex abutment state, the fixed disk 13 moves axially, widening the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14, thereby reducing the surface pressure applied to the upper seal member 17 and the lower seal member 18 between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and between the fixed disk 13 and the rotating disk 14. In contrast, in the convex-concave engagement state, the fixed disk 13 moves axially, returning the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the fixed disk 13 and the rotating disk 14 to their original gaps, and the surface pressure applied to the upper seal member 17 and the lower seal member 18 between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 returns to its original state. When switching between the convex-concave abutment state and the convex-concave engagement state, the shaft convex portion 15b and the shaft concave portion 15c come into contact with the inclined side portions 13i, 15d of the disk concave portion 13e and the disk convex portion 13g, respectively. This allows for smooth switching between the convex-convex abutment state and the convex-concave engagement state.
この実施形態の構成によれば、軸凸部15bとディスク凸部13gとが当接した状態では、軸凸部15bの頂部15eが凸湾曲面に形成されるので、この状態から回転軸15を回転させたときに回転軸15の軸方向の位置が急変することがない。また、ディスク凹部13e及び軸凹部15cそれぞれの底部が平坦面に形成されるので、軸凸部15b及び軸凹部15cとディスク凹部13e及びディスク凸部13gとが係合した状態で回転軸15を回転させたときに回転軸15の軸方向の位置が急変することがない。このため、下シール部材18につき摺動摩耗をより抑制することができる。 According to the configuration of this embodiment, when the shaft protrusion 15b and the disk protrusion 13g are in contact, the top 15e of the shaft protrusion 15b is formed into a convex curved surface. Therefore, when the rotating shaft 15 is rotated from this state, the axial position of the rotating shaft 15 does not change suddenly. Furthermore, because the bottoms of the disk recess 13e and the shaft recess 15c are formed into a flat surface, the axial position of the rotating shaft 15 does not change suddenly when the rotating shaft 15 is rotated with the shaft protrusion 15b and the shaft recess 15c engaged with the disk recess 13e and the disk protrusion 13g. This further reduces sliding wear on the lower seal member 18.
この実施形態の構成によれば、軸凸部15bがディスク凹部13eからディスク凸部13gを乗り上げるとき、すなわち、固定ディスク13が軸方向に移動することで上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔が広がるときの回転軸15の空転角度と、流路を切り替えるときの回転ディスク14の切替角度とが同じ角度(45°)に設定される。従って、回転軸15を反時計回り(反対方向)に切替角度及び空転角度(45°)だけ回転させることで、回転軸15の回転位置と回転ディスク14の回転位置を元の状態に戻すことが可能となる。このため、回転軸15を時計回りに(一方向)へ回転させたときの流路の切り替え動作と、回転軸15を反時計回りに回転させたときの流路の切り替え動作とを一致させることができる。 According to the configuration of this embodiment, when the shaft protrusion 15b moves from the disk recess 13e onto the disk protrusion 13g, i.e., when the fixed disk 13 moves axially and the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 widens, the idle angle of the rotating shaft 15 and the switching angle of the rotating disk 14 when switching flow paths are set to the same angle (45°). Therefore, by rotating the rotating shaft 15 counterclockwise (in the opposite direction) through the switching angle and idle angle (45°), the rotational positions of the rotating shaft 15 and the rotating disk 14 can be returned to their original states. This allows the flow path switching operation when the rotating shaft 15 is rotated clockwise (in one direction) to coincide with the flow path switching operation when the rotating shaft 15 is rotated counterclockwise.
この実施形態では、図29(A)~図29(D)、図33(A)~図33(D)、図35(A)~図35(D)及び図39(A)~図39(D)に示すように、回転ディスク14が回転するときに、回転軸15がリフトダウンする(固定ディスク13と回転ディスク14が元の間隔に戻る)。このため、流路が切り替わるときに、上ハウジング11と回転ディスク14の間及び固定ディスク13と回転ディスク14の間で各シール部材17,18に掛かる面圧が低減し、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制することができる。図30(A)~図30(D)及び図36(A)~図36(D)に示すように、回転ディスク14が回転するときに、回転軸15がリフトアップする(固定ディスク13と回転ディスク14の間隔が広がる)ときも同様である。 In this embodiment, as shown in Figures 29(A) to 29(D), 33(A) to 33(D), 35(A) to 35(D), and 39(A) to 39(D), when the rotating disk 14 rotates, the rotating shaft 15 lifts down (the fixed disk 13 and rotating disk 14 return to their original spacing). Therefore, when the flow path switches, the surface pressure applied to the seal members 17, 18 between the upper housing 11 and rotating disk 14 and between the fixed disk 13 and rotating disk 14 is reduced, preventing the seal members 17, 18 from coming off due to sliding wear or snagging. The same is true when the rotating shaft 15 lifts up (the spacing between the fixed disk 13 and rotating disk 14 widens) when the rotating disk 14 rotates, as shown in Figures 30(A) to 30(D) and 36(A) to 36(D).
この実施形態では、「片側のみ空転タイプ」かつ流路が2つのパターンに切り替え可能な構成において、回転軸15の時計回りへの「空転角度」と流路の「切替角度」が同じ「45°」に設定される。従って、図29(A)~図29(D)、図33(A)~図33(D)、図35(A)~図35(D)及び図39(A)~図39(D)に示すように、流路を切り替えるときに、回転軸15をリフトアップさせた後、流路の切り替えと回転軸15のリフトダウンを同時に行う構成にできる。このため、回転軸15の駆動トルク(駆動部4の駆動トルク)を低減することができ、駆動部4(モータ)の小型化を図ることができる。 In this embodiment, in a configuration where the flow path is "idle-spin type only" and can be switched between two patterns, the clockwise "idle angle" of the rotating shaft 15 and the flow path "switching angle" are set to the same "45°." Therefore, as shown in Figures 29(A) to 29(D), 33(A) to 33(D), 35(A) to 35(D), and 39(A) to 39(D), when switching the flow path, the rotating shaft 15 is lifted up, and then the flow path is switched and the rotating shaft 15 is lifted down simultaneously. This allows for a reduction in the drive torque of the rotating shaft 15 (drive torque of the drive unit 4), enabling the drive unit 4 (motor) to be made more compact.
この実施形態では、第1実施形態と同様、回転軸15と回転ディスク14との接続部(回転軸15と貫通孔14aの内壁との間)に、所定の隙間28を有する。そして、回転軸15は、駆動部4から駆動力を得て回転することにより、貫通孔14aにて隙間28の分だけ空転し、更に貫通孔14aの内壁に係合して回転ディスク14と共に一体に回転するようになっている。このため、回転軸15を回転させても、回転ディスク14を回転させず上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔を広げた状態に設定することができる。この結果、回転ディスク14を回転させずにリフトアップ又はリフトダウンさせることができる。 In this embodiment, as in the first embodiment, a predetermined gap 28 is provided at the connection between the rotating shaft 15 and the rotating disk 14 (between the rotating shaft 15 and the inner wall of the through-hole 14a). When the rotating shaft 15 receives driving force from the drive unit 4 and rotates, it rotates freely in the through-hole 14a by the gap 28, and then engages with the inner wall of the through-hole 14a to rotate integrally with the rotating disk 14. Therefore, even when the rotating shaft 15 is rotated, the rotating disk 14 does not rotate, and the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 can be widened. As a result, the rotating disk 14 can be lifted up or down without rotating.
ここで、回転軸と回転ディスクとの接続部に、回転方向に隙間がない場合を想定する。例えば、流路を切り替えるために回転ディスクを「45°」回転させるように構成したとする。この場合、流路切り替え時に、回転ディスクを「45°」回転させる間に回転軸をリフトアップ及びリフトダウンさせる必要がある。この場合、回転軸をリフトアップさせるために回転軸を「22.5°」回転させることになるが、そのときの回転軸のリフト量を増大させるためには、回転軸の駆動トルクを増大させる必要がある。すなわち、回転軸の駆動トルクを増大させない場合は、回転軸のリフト量を増やすことができない。このため、流路切り替え時に、シール部材の面圧低下代が少なくなってしまう。これに対し、本実施形態では、回転軸15の回転方向に隙間28があることで、すなわち、回転軸15を空転できることで、回転軸15の駆動トルク(駆動部4の駆動トルク)を特に増大させることなく、回転軸15のリフト量(固定ディスク13と回転ディスク14との間隔拡大代)を増大させることができる。 Let's now consider a case where there is no gap in the rotational direction at the connection between the rotating shaft and the rotating disk. For example, suppose the rotating disk is configured to rotate 45° to switch flow paths. In this case, when switching flow paths, the rotating shaft needs to be lifted up and down while the rotating disk is rotated 45°. In this case, the rotating shaft is rotated 22.5° to lift up the rotating shaft, and to increase the lift amount of the rotating shaft at that time, the driving torque of the rotating shaft needs to be increased. In other words, if the driving torque of the rotating shaft is not increased, the lift amount of the rotating shaft cannot be increased. As a result, the reduction in surface pressure of the sealing member during flow path switching is reduced. In contrast, in this embodiment, by providing a gap 28 in the rotational direction of the rotating shaft 15, i.e., by allowing the rotating shaft 15 to rotate freely, the lift amount of the rotating shaft 15 (the increase in the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14) can be increased without significantly increasing the driving torque of the rotating shaft 15 (the driving torque of the drive unit 4).
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について図40(A)~図44(C)を参照して詳細に説明する。
Third Embodiment
Next, the third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 40(A) to 44(C).
この実施形態の流路切替装置1は、その外観と内部構造は第1実施形態のそれと基本的に同じであるが、上記した「摺動抵抗緩和構造」の構成の点、すなわち係合構造K1及び被係合構造K2について第2実施形態と異なる。 The flow path switching device 1 of this embodiment is basically the same in appearance and internal structure as that of the first embodiment, but differs from the second embodiment in the configuration of the "sliding resistance reduction structure" described above, i.e., the engaging structure K1 and the engaged structure K2.
[流路のパターン切り替えについて]
この実施形態の流路切替装置1は、上記のような構成の違いから、流体の流路が2つのパターンに切り替え可能となっている。図40(A)~図44(C)は、流路のパターン切り替えに関連した動作図を示す。この実施形態の流路切替装置1は、第2実施形態と同じ「片側のみ空転タイプ」となっている。
[Switching flow path patterns]
Due to the differences in configuration described above, the flow path switching device 1 of this embodiment is capable of switching the fluid flow path between two patterns. Figures 40(A) to 44(C) show operational diagrams related to switching the flow path pattern. The flow path switching device 1 of this embodiment is the same "one-side idling type" as the second embodiment.
先ず、図40(A)~図40(C)は、この実施形態の流路切替装置1の「イニシャル状態」を示し、図40(A)は、回転ディスク14の貫通孔14aと回転軸15との係合関係を示すイメージ図である。後述する図41~図44の各(A)は、図40(A)に準ずるイメージ図である。図40(B)は、回転軸角度に対する回転軸15のリフトの変化を示すイメージ図である。後述する図41~図44の各(B)は、図40(B)に準ずるイメージ図である。図40(C)は、回転ディスク14及び回転連通路40の回転位置を示す図21に準ずる平面図である。後述する図41~図44の各(C)は、図40(C)に準ずる平面図である。 First, Figures 40(A) to 40(C) show the "initial state" of the flow path switching device 1 of this embodiment, with Figure 40(A) being an image showing the engagement relationship between the through-hole 14a of the rotating disk 14 and the rotating shaft 15. Each of Figures 41 to 44 (A), which will be described later, is an image similar to Figure 40(A). Figure 40(B) is an image showing the change in lift of the rotating shaft 15 relative to the rotating shaft angle. Each of Figures 41 to 44 (B), which will be described later, is an image similar to Figure 40(B). Figure 40(C) is a plan view similar to Figure 21, showing the rotational positions of the rotating disk 14 and the rotation communicating passage 40. Each of Figures 41 to 44 (C), which will be described later, is a plan view similar to Figure 40(C).
この「イニシャル状態」では、図40(A)に示すように、回転軸15が貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図40(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、回転ディスク14と回転連通路40が、図40(C)に示す状態に配置されている。このときのディスク回転角度は「0°」であり、流路の切り替え状態は、第2実施形態の「パターンA」と同じである。 In this "initial state," as shown in Figure 40(A), the rotating shaft 15 engages with one inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 40(B). The rotating disk 14 and rotation communication passage 40 are positioned as shown in Figure 40(C). The disk rotation angle at this time is "0°," and the flow path switching state is the same as "Pattern A" in the second embodiment.
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図41(A)~図41(C)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「45°回転状態」を示す。この状態では、図41(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げることで、図41(B)に示すように回転軸15がリフトアップしている。また、図41(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」となっている。 Next, we will explain the changes from the "initial state" one by one. Figures 41(A) to 41(C) show the "45° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated "45°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 41(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise from the "initial state" and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides up onto the disk protrusion 13g, lifting the rotating shaft 15 up as shown in Figure 41(B). Also, as shown in Figure 41(C), the disk rotation angle remains at "0°," and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as in the "initial state."
上記したように、この実施形態でも、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げるときに回転軸15を時計回りに空転させる「空転角度」を「45°」に設定している。 As mentioned above, in this embodiment, the "idling angle" at which the rotating shaft 15 rotates clockwise when the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g is set to 45°.
次に、図42(A)~図42(C)は、「45°回転状態」から回転軸15が更に「45°」時計回りに回転した「90°回転状態」を示す。この状態では、図42(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図42(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図42(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は、第2実施形態の「パターンB」と同じである。すなわち、「45°回転状態」と「90°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 42(A) to 42(C) show the "90° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° clockwise from the "45° rotation state." In this state, as shown in Figure 42(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise together with the rotating disc 14, and the shaft protrusion 15b rides down into the disc recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 42(B). Also, as shown in Figure 42(C), the disc rotation angle is 45°, and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is the same as "Pattern B" in the second embodiment. In other words, between the "45° rotation state" and the "90° rotation state," the rotating shaft 15 is lifted down and the flow path is switched simultaneously.
上記したように、この実施形態でも、回転軸15の時計回りへの「空転角度」と流路を切り替えるための「切替角度」が同じ「45°」に設定される。 As mentioned above, in this embodiment, the clockwise "idle angle" of the rotating shaft 15 and the "switching angle" for switching the flow path are set to the same value of "45°."
次に、図43(A)~図43(C)は、「90°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図43(A)に示すように、回転軸15が「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げることで、図43(B)に示すように回転軸15がリフトアップしている。また、図43(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は「90°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 43(A) to 43(C) show the "return 45° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "90° rotation state." In this state, as shown in Figure 43(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, causing the shaft protrusion 15b to ride up onto the disk protrusion 13g, lifting the rotating shaft 15 up as shown in Figure 43(B). Also, as shown in Figure 43(C), the disk rotation angle is 45°, and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern B," the same as in the "90° rotation state."
そして、図44(A)~図44(C)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が更に「45°」反時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図44(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図44(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図44(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。 Figures 44(A) to 44(C) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° counterclockwise from the "return 45° rotated state." In this state, as shown in Figure 44(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise together with the rotating disk 14, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 44(B). Also, as shown in Figure 44(C), the disk rotation angle is 0°, and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as the "initial state."
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1では、流体の流路を2つのパターンに切り替え可能とした構成の点で、4つのパターンに切り替え可能とした第2実施形態と構成が異なるが、第2実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
The flow path switching device 1 of this embodiment described above differs in configuration from the second embodiment, which can switch the fluid flow path between four patterns, in that it can switch between two patterns, but it can achieve the same functions and effects as the second embodiment.
この実施形態では、図42(A)~図42(C)及び図44(A)~図44(C)に示すように、回転ディスク14が回転するとき(流路が切り替わるとき)に、回転軸15がリフトダウンする(固定ディスク13と上ハウジング11とが元の間隔に戻る)。このため、回転ディスク14が回転するときに、固定ディスク13と上ハウジング11との間で各シール部材17,18にかかる面圧が低減しており、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制できることがわかる。 In this embodiment, as shown in Figures 42(A) to 42(C) and 44(A) to 44(C), when the rotating disk 14 rotates (when the flow path switches), the rotating shaft 15 lifts down (the fixed disk 13 and the upper housing 11 return to their original spacing). As a result, when the rotating disk 14 rotates, the surface pressure applied to each seal member 17, 18 between the fixed disk 13 and the upper housing 11 is reduced, which means that the seal members 17, 18 can be prevented from coming loose due to sliding wear or snagging.
この実施形態では、「片側のみ空転タイプ」かつ流路が2つのパターンに切り替え可能な構成において、回転軸15の時計回りへの「空転角度」と流路の「切替角度」が同じ「45°」に設定される。従って、図42(A)~図42(C)及び図44(A)~図44(C)に示すように、流路を切り替えるときに、回転軸15をリフトアップさせた後、流路の切り替えと回転軸15のリフトダウンを同時に行う構成にできる。このため、回転軸15の駆動トルク(駆動部4の駆動トルク)を低減することができ、駆動部4(モータ)の小型化を図ることができる。 In this embodiment, in a configuration where the flow path is "idle-spin type only" and can be switched between two patterns, the clockwise "idle angle" of the rotating shaft 15 and the flow path "switching angle" are set to the same "45°". Therefore, as shown in Figures 42(A) to 42(C) and 44(A) to 44(C), when switching the flow path, the rotating shaft 15 is lifted up, and then the flow path is switched and the rotating shaft 15 is lifted down simultaneously. This allows the drive torque of the rotating shaft 15 (drive torque of the drive unit 4) to be reduced, enabling the drive unit 4 (motor) to be made more compact.
<第4実施形態>
次に、第4実施形態について図45(A)~図49(C)を参照して詳細に説明する。
Fourth Embodiment
Next, the fourth embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 45(A) to 49(C).
この実施形態の流路切替装置1は、上記した「摺動抵抗緩和構造」の構成の点、すなわち係合構造K1及び被係合構造K2について第3実施形態と異なる。 The flow path switching device 1 of this embodiment differs from the third embodiment in the configuration of the "sliding resistance reduction structure" described above, i.e., the engaging structure K1 and the engaged structure K2.
[流路のパターン切り替えについて]
この実施形態の流路切替装置1は、第3実施形態と同様、流体の流路を2つのパターンに切り替え可能となっている。図45(A)~図49(C)は、流路のパターン切り替えに関連した動作図を示す。この実施形態の流路切替装置1は、第3実施形態と同じ「片側のみ空転タイプ」となっている。
[Switching flow path patterns]
The flow path switching device 1 of this embodiment, like the third embodiment, is capable of switching the fluid flow path between two patterns. Figures 45(A) to 49(C) show operation diagrams related to switching the flow path pattern. The flow path switching device 1 of this embodiment is of the "one-side idling type" as in the third embodiment.
先ず、図45(A)~図45(C)は、この実施形態の流路切替装置1の「イニシャル状態」を示し、図45(A)は、回転ディスク14の貫通孔14aと回転軸15との係合関係を示すイメージ図である。後述する図46~図49の各(A)は、図45(A)に準ずるイメージ図である。図45(B)は、回転軸角度に対する回転軸15のリフトの変化を示すイメージ図である。後述する図46~図49の各(B)は、図45(B)に準ずるイメージ図である。図45(C)は、回転ディスク14及び回転連通路40の回転位置を示す図21に準ずる平面図である。後述する図46~図49の各(C)は、図45(C)に準ずる平面図である。 First, Figures 45(A) to 45(C) show the "initial state" of the flow path switching device 1 of this embodiment, with Figure 45(A) being an illustration showing the engagement relationship between the through-hole 14a of the rotating disk 14 and the rotating shaft 15. Each of Figures 46 to 49 (A), described later, is an illustration similar to Figure 45(A). Figure 45(B) is an illustration showing the change in lift of the rotating shaft 15 relative to the rotating shaft angle. Each of Figures 46 to 49 (B), described later, is an illustration similar to Figure 45(B). Figure 45(C) is a plan view similar to Figure 21, showing the rotational positions of the rotating disk 14 and the rotation communicating passage 40. Each of Figures 46 to 49 (C), described later, is a plan view similar to Figure 45(C).
この「イニシャル状態」では、図45(A)に示すように、回転軸15が貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図45(B)に示すように、回転軸15はリフトダウンしている。また、回転ディスク14と回転連通路40が、図45(C)に示す状態に配置されている。このときのディスク回転角度は「0°」であり、流路の切り替え状態は、第3実施形態の「パターンA」と同じである。 In this "initial state," as shown in Figure 45(A), the rotating shaft 15 engages with one inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to be lifted down as shown in Figure 45(B). The rotating disk 14 and rotation communication passage 40 are positioned as shown in Figure 45(C). The disk rotation angle at this time is "0°," and the flow path switching state is the same as "Pattern A" in the third embodiment.
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図46(A)~図46(C)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「22.5°」時計回りに回転した「22.5°回転状態」を示す。この状態では、図46(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「22.5°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げることで、図46(B)に示すように回転軸15がリフトアップしている。また、図46(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」となっている。 Next, we will explain the changes from the "initial state" one by one. Figures 46(A) to 46(C) show the "22.5° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated "22.5°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 46(A), the rotating shaft 15 rotates idly "22.5°" clockwise from the "initial state" and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides up onto the disk protrusion 13g, lifting the rotating shaft 15 up as shown in Figure 46(B). Also, as shown in Figure 46(C), the disk rotation angle is "0°," and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as the "initial state."
上記したように、この実施形態では、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げるときに回転軸15を時計回りに空転させる「空転角度」が「22.5°」に設定される。 As described above, in this embodiment, the "idling angle" at which the rotating shaft 15 rotates clockwise when the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g is set to 22.5°.
次に、図47(A)~図47(C)は、「22.5°回転状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「67.5°回転状態」を示す。この状態では、図47(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凹部13eへ乗り下げることで、図47(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図47(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は、第3実施形態の「パターンB」と同じである。すなわち、「22.5°回転状態」と「67.5°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 47(A) to 47(C) show the "67.5° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated "45°" clockwise from the "22.5° rotation state." In this state, as shown in Figure 47(A), the rotating shaft 15 rotates "45°" clockwise together with the rotating disc 14, and the shaft protrusion 15b rides down into the disc recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 47(B). Also, as shown in Figure 47(C), the disc rotation angle is "45°," and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is the same as "Pattern B" in the third embodiment. In other words, between the "22.5° rotation state" and the "67.5° rotation state," the rotating shaft 15 is lifted down and the flow path is switched simultaneously.
この実施形態では、流路を切り替えるために回転ディスク14を回転させる「切替角度」が「45°」に設定される。すなわち、この実施形態では、流路を切り替えるための「切替角度」が回転軸15の時計回りへの「空転角度」より大きい角度に設定される。 In this embodiment, the "switching angle" at which the rotary disk 14 is rotated to switch the flow path is set to "45°." In other words, in this embodiment, the "switching angle" for switching the flow path is set to an angle greater than the "idling angle" of the rotating shaft 15 in the clockwise direction.
次に、図48(A)~図48(C)は、「67.5°回転状態」から回転軸15が「22.5°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図48(A)に示すように、回転軸15が「22.5°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gへ向けて移動し始めることで、図48(B)に示すように回転軸15が途中までリフトアップしている。また、図48(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「67.5°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 48(A) to 48(C) show the "45° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated counterclockwise by 22.5° from the "67.5° rotation state." In this state, as shown in Figure 48(A), the rotating shaft 15 rotates counterclockwise by 22.5° and engages with one inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b begins to move toward the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to lift up partway as shown in Figure 48(B). Furthermore, as shown in Figure 48(C), the disk rotation angle remains at 45°, and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern B," the same as in the "67.5° rotation state."
そして、図49(A)~図49(C)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図49(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凸部13gを乗り越え、ディスク凹部13eに乗り下げることで、図49(B)に示すように回転軸15がリフトアップ及びリフトダウンしている。また、図49(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。すなわち、「戻し45°回転状態」と「戻しイニシャル状態」との間では、回転軸15のリフトアップ及びリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Figures 49(A) to 49(C) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45 degrees counterclockwise from the "return 45° rotation state." In this state, as shown in Figure 49(A), the rotating shaft 15 rotates 45 degrees counterclockwise together with the rotating disk 14, and the shaft protrusion 15b climbs over the disk protrusion 13g and slides down onto the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift up and down as shown in Figure 49(B). Also, as shown in Figure 49(C), the disk rotation angle is 0°, and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is "Pattern A," the same as the "initial state." In other words, between the "return 45° rotation state" and the "return initial state," the lift-up and lift-down of the rotating shaft 15 and the flow path switching occur simultaneously.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成によれば、第3実施形態と同様、流体の流路が2つのパターンに切り替え可能に構成され、回転軸15が「片側のみ空転タイプ」となっており、実施第3実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。ただし、この実施形態では、流路の「切替角度」が回転軸15の「空転角度」と異なるので、流路を切り替えるときの回転ディスク14と回転軸15の動作が3実施形態と異なる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
According to the configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above, the flow path of the fluid is configured to be switchable between two patterns, as in the third embodiment, and the rotating shaft 15 is of the "one-side idling type," so that it is possible to obtain the same functions and effects as the third embodiment. However, in this embodiment, the "switching angle" of the flow path is different from the "idling angle" of the rotating shaft 15, and therefore the operation of the rotating disk 14 and the rotating shaft 15 when switching the flow path is different from that of the third embodiment.
この実施形態では、図47(A)~図47(C)に示すように、回転ディスク14が回転するときに、回転軸15がリフトダウンし(固定ディスク13と上ハウジング11との間隔が元の状態に戻る)、図49(A)~図49(C)に示すように、回転軸15がリフトアップ及びリフトダウンする(固定ディスク13と上ハウジング11との間隔が一旦広がり、元の状態に戻る)。このことから、回転ディスク14が回転するときに、固定ディスク13と回転ディスク14との間で各シール部材17,18に掛かる面圧が低減し、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制することができる。 In this embodiment, as shown in Figures 47(A) to 47(C), when the rotating disk 14 rotates, the rotating shaft 15 lifts down (the gap between the fixed disk 13 and the upper housing 11 returns to its original state), and as shown in Figures 49(A) to 49(C), the rotating shaft 15 lifts up and down (the gap between the fixed disk 13 and the upper housing 11 temporarily widens and then returns to its original state). As a result, when the rotating disk 14 rotates, the surface pressure applied to the seal members 17, 18 between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 is reduced, preventing the seal members 17, 18 from coming loose due to sliding wear or snagging.
<第5実施形態>
次に、第5実施形態について図50(A)~図58(C)を参照して詳細に説明する。
Fifth Embodiment
Next, the fifth embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 50(A) to 58(C).
[流路のパターン切り替えについて]
この実施形態の流路切替装置1は、流体の流路の切り替えパターンの点で第2実施態と異なり、流体の流路を3つのパターンに切り替え可能となっている。図50(A)~図58(C)は、流路のパターン切り替えに関連した動作図を示す。この実施形態の流路切替装置1は、第2実施形態と同じ「片側のみ空転タイプ」となっている。
[Switching flow path patterns]
The flow path switching device 1 of this embodiment differs from the second embodiment in that the flow path switching pattern of the fluid can be switched between three patterns. Figures 50(A) to 58(C) show operation diagrams related to flow path pattern switching. The flow path switching device 1 of this embodiment is the same "one-side idling type" as the second embodiment.
先ず、図50(A)~図50(C)は、この実施形態の流路切替装置1の「イニシャル状態」を示し、図50(A)は、回転ディスク14の貫通孔14aと回転軸15との係合関係を示すイメージ図である。後述する図51~図58の各(A)は、図50(A)に準ずるイメージ図である。図50(B)は、回転軸角度に対する回転軸15のリフトの変化を示すイメージ図である。後述する図51~図58の各(B)は、図50(B)に準ずるイメージ図である。図50(C)は、回転ディスク14及び回転連通路40の回転位置を示す図21に準ずる平面図である。後述する図51~図58の各(C)は、図50(C)に準ずる平面図である。 First, Figures 50(A) to 50(C) show the "initial state" of the flow path switching device 1 of this embodiment, with Figure 50(A) being an image showing the engagement relationship between the through-hole 14a of the rotating disk 14 and the rotating shaft 15. Each of Figures 51 to 58 (A), described later, is an image similar to Figure 50(A). Figure 50(B) is an image showing changes in the lift of the rotating shaft 15 relative to the rotating shaft angle. Each of Figures 51 to 58 (B), described later, is an image similar to Figure 50(B). Figure 50(C) is a plan view similar to Figure 21, showing the rotational positions of the rotating disk 14 and the rotation communicating passage 40. Each of Figures 51 to 58 (C), described later, is a plan view similar to Figure 50(C).
この「イニシャル状態」では、図50(A)に示すように回転軸15が貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図50(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、回転ディスク14と回転連通路40が、図50(C)に示す状態に配置されている。このときのディスク回転角度は「0°」であり、流路の切り替え状態は、第3実施形態の「パターンA」と同じである。 In this "initial state," as shown in Figure 50(A), the rotating shaft 15 engages with one inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 50(B). The rotating disk 14 and rotation communication passage 40 are positioned as shown in Figure 50(C). The disk rotation angle at this time is "0°," and the flow path switching state is the same as "Pattern A" in the third embodiment.
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図51(A)~図51(C)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「45°回転状態」を示す。この状態では、図51(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げることで、図51(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図51(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」となっている。 Next, we will explain the changes from the "initial state" in order. Figures 51(A) to 51(C) show the "45° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated "45°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 51(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise from the "initial state" and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides up on the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to lift up as shown in Figure 51(B). Furthermore, as shown in Figure 51(C), the disk rotation angle remains at "0°," and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as in the "initial state."
次に、図52(A)~図52(C)は、「45°回転状態」から回転軸15が更に「45°」時計回りに回転した「90°回転状態」を示す。この状態では、図52(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図52(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図52(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は、第2実施形態の「パターンB」と同じである。すなわち、「45°回転状態」と「90°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 52(A) to 52(C) show the "90° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° clockwise from the "45° rotation state." In this state, as shown in Figure 52(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise together with the rotating disc 14, and the shaft protrusion 15b rides down into the disc recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 52(B). Also, as shown in Figure 52(C), the disc rotation angle is 45°, and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is the same as "Pattern B" in the second embodiment. In other words, between the "45° rotation state" and the "90° rotation state," the rotating shaft 15 is lifted down and the flow path is switched simultaneously.
上記のように、この実施形態では、流路を切り替えるための「切替角度」と回転軸15の時計回りへの「空転角度」が「45°」で同じとなっている。 As mentioned above, in this embodiment, the "switching angle" for switching the flow path and the "idling angle" of the rotating shaft 15 clockwise are the same, at 45°.
次に、図53(A)~図53(C)は、「90°回転状態」から回転軸15が更に「45°」時計回りに回転した「135°回転状態」を示す。この状態では、図53(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凸部13gへ乗り上げることで、図53(B)に示すように回転軸15がリフトアップしている。また、図53(C)に示すように、ディスク回転角度は「90°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は第2実施形態の「パターンC」と同じである。すなわち、「90°回転状態」と「135°回転状態」との間では、回転軸15のリフトアップと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 53(A) to 53(C) show the "135° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° clockwise from the "90° rotation state." In this state, as shown in Figure 53(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise together with the rotating disc 14, and the shaft protrusion 15b rides up onto the disc protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to lift up as shown in Figure 53(B). Also, as shown in Figure 53(C), the disc rotation angle is 90°, and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is the same as "Pattern C" in the second embodiment. In other words, between the "90° rotation state" and the "135° rotation state," the rotating shaft 15 is lifted up and the flow path is switched simultaneously.
次に、図54(A)~図54(C)は、「135°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し90°回転状態」を示す。この状態では、図54(A)に示すように、回転軸15が「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凹部13eへ乗り下げることで、図54(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図54(C)に示すように、ディスク回転角度は「90°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「パターンC」である。 Next, Figures 54(A) to 54(C) show the "90° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "135° rotation state." In this state, as shown in Figure 54(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 54(B). Also, as shown in Figure 54(C), the disk rotation angle remains at 90°, and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern C."
次に、図55(A)~図55(C)は、「戻し90°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図55(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凸部13gへ乗り上げることで、図55(B)に示すように回転軸15がリフトアップしている。また、図55(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」であり、回転連通路40の流路切り替え状態は「パターンB」である。すなわち、「戻し90°回転状態」と「戻し45°回転状態」との間では、回転軸15のリフトアップと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 55(A) to 55(C) show the "45° back rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "90° back rotation state." In this state, as shown in Figure 55(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise together with the rotating disk 14, and the shaft protrusion 15b rides up onto the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to lift up as shown in Figure 55(B). Also, as shown in Figure 55(C), the disk rotation angle is 45°, and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is "Pattern B." In other words, between the "90° back rotation state" and the "45° back rotation state," the rotating shaft 15 is lifted up and the flow path is switched simultaneously.
次に、図56(A)~図56(C)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「再90°回転状態」を示す。この状態では、図56(A)に示すように、回転軸15が「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凹部13eへ乗り下げることで、図56(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図56(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「パターンB」のままである。 Next, Figures 56(A) to 56(C) show the "re-rotated 90° state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° clockwise from the "returned 45° state." In this state, as shown in Figure 56(A), the rotating shaft 15 idles 45° clockwise and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 56(B). Also, as shown in Figure 56(C), the disk rotation angle remains at 45°, and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 remains in "pattern B."
次に、図57(A)~図57(C)は、「再90°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図57(A)に示すように、回転軸15が「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gへ乗り上げることで、図57(B)に示すように回転軸15がリフトアップしている。また、図57(C)に示すように、ディスク回転角度は「45°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「パターンB」のままである。 Next, Figures 57(A) to 57(C) show the "return 45° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "re-rotated 90° state." In this state, as shown in Figure 57(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides up onto the disk protrusion 13g, lifting the rotating shaft 15 up as shown in Figure 57(B). Also, as shown in Figure 57(C), the disk rotation angle remains at 45°, and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 remains in "pattern B."
そして、図58(A)~図58(C)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図58(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°」反時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凹部13eへ乗り下げることで、図58(B)に示すように回転軸15がリフトダウンしている。また、図58(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」に戻り、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。すなわち、「戻し45°回転状態」と「戻しイニシャル状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Figures 58(A) to 58(C) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45 degrees counterclockwise from the "return 45° rotation state." In this state, as shown in Figure 58(A), the rotating shaft 15 rotates 45 degrees counterclockwise together with the rotating disk 14, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 58(B). Also, as shown in Figure 58(C), the disk rotation angle returns to 0°, and the flow path switching state of the rotation communication passage 40 is "pattern A," the same as the "initial state." In other words, between the "return 45° rotation state" and the "return initial state," the rotating shaft 15 is lifted down and the flow path is switched simultaneously.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成は、第2実施形態と異なり、流体の流路が3つのパターンに切り替えることができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
The configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above differs from that of the second embodiment in that the flow path of the fluid can be switched between three patterns.
この実施形態では、図52(A)~図52(C)及び図58(A)~図58(C)に示すように、回転ディスク14が回転するときに、回転軸15がリフトダウンする(固定ディスク13と上ハウジング11が元の間隔に戻る)。このため、回転ディスク14が回転するときに、固定ディスク13と上ハウジング11との間で各シール部材17,18に掛かる面圧が低減しており、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制できることがわかる。 In this embodiment, as shown in Figures 52(A) to 52(C) and 58(A) to 58(C), when the rotating disk 14 rotates, the rotating shaft 15 lifts down (the fixed disk 13 and the upper housing 11 return to their original spacing). As a result, when the rotating disk 14 rotates, the surface pressure applied to each seal member 17, 18 between the fixed disk 13 and the upper housing 11 is reduced, which means that the seal members 17, 18 can be prevented from coming loose due to sliding wear or snagging.
この実施形態では、「片側のみ空転タイプ」かつ流路が3つのパターンに切り替え可能な構成において、回転軸15の時計回りへの「空転角度」と流路の「切替角度」が同じ「45°」に設定される。従って、図52(A)~図52(C)及び図58(A)~図58(C)に示すように、流路を切り替えるときに、回転軸15をリフトアップさせた後、流路の切り替えと回転軸15のリフトダウンを同時に行う構成にできる。このため、回転軸15の駆動トルク(駆動部4の駆動トルク)を低減することができ、駆動部4(モータ)の小型化を図ることができる。 In this embodiment, in a configuration where only one side is idling and the flow path can be switched between three patterns, the clockwise "idling angle" of the rotating shaft 15 and the flow path "switching angle" are set to the same "45°". Therefore, as shown in Figures 52(A) to 52(C) and 58(A) to 58(C), when switching the flow path, the rotating shaft 15 is lifted up, and then the flow path is switched and the rotating shaft 15 is lifted down simultaneously. This allows the drive torque of the rotating shaft 15 (drive torque of the drive unit 4) to be reduced, enabling the drive unit 4 (motor) to be made more compact.
<第6実施形態>
次に、第6実施形態について図59~図83を参照して詳細に説明する。
Sixth Embodiment
Next, the sixth embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[流路切替装置の外観について]
図59に、この実施形態の流路切替装置8の上面側を斜視図により示す。図60に、流路切替装置8の底面側を斜視図により示す。図61に、流路切替装置8を平面図により示す。図62に、流路切替装置8から上ハウジング11と駆動部4を取り外した状態を平面図により示す。この実施形態では、上ハウジング11における流入流路20の配置、下ハウジング12における流出流路30の配置、回転ディスク14における回転連通路40の形状及び配置、並びに固定ディスク13における固定連通路50の配置の点で前記各実施形態と異なる。
[Appearance of the flow path switching device]
Figure 59 is a perspective view of the top side of the flow path switching device 8 of this embodiment. Figure 60 is a perspective view of the bottom side of the flow path switching device 8. Figure 61 is a plan view of the flow path switching device 8. Figure 62 is a plan view of the flow path switching device 8 with the upper housing 11 and drive unit 4 removed. This embodiment differs from the previous embodiments in the arrangement of the inflow flow paths 20 in the upper housing 11, the arrangement of the outflow flow paths 30 in the lower housing 12, the shape and arrangement of the rotary communicating passages 40 in the rotary disk 14, and the arrangement of the fixed communicating passages 50 in the fixed disk 13.
すなわち、図59、図61に示すように、この実施形態では、4つの流入流路20(21~24)が、上ハウジング11の上面のほぼ片側半分に偏って配置され、近接する隣同士の流入流路20(21~24)が等角度(60°)間隔に配置される。また、図60に示すように、この実施形態では、4つの流出流路30(31~34)が、4つの流入流路20(21~24)に対応して、下ハウジング12の上面のほぼ片側半分に偏って配置され、近接する隣同士が等角度(60°)間隔に配置される。 That is, as shown in Figures 59 and 61, in this embodiment, the four inflow passages 20 (21-24) are arranged biasedly on approximately one half of the top surface of the upper housing 11, with adjacent inflow passages 20 (21-24) spaced at equal angular intervals (60°). Also, as shown in Figure 60, in this embodiment, the four outflow passages 30 (31-34) are arranged biasedly on approximately one half of the top surface of the lower housing 12, corresponding to the four inflow passages 20 (21-24), with adjacent adjacent passages spaced at equal angular intervals (60°).
また、図62に示すように、回転ディスク14に設けられる回転連通路40は、その第1回転連通路41~第3回転連通路43が同じ短い湾曲形状をなし、第4回転連通路44のみが長い湾曲形状をなしている。各回転連通路40の周囲に設けられる上シール部材17は、それぞれ対応する回転連通路40(41~44)の形状に合わせた形状を有する。下シール部材18についても上シール部材17と同様である。 As shown in Figure 62, the rotation communication passages 40 provided in the rotary disk 14 have the same short curved shape for the first rotation communication passage 41 to the third rotation communication passage 43, with only the fourth rotation communication passage 44 having a long curved shape. The upper seal members 17 provided around each rotation communication passage 40 have a shape that matches the shape of the corresponding rotation communication passage 40 (41 to 44). The lower seal member 18 is similar to the upper seal member 17.
なお、この実施形態では、流路切替装置8は、図59に示すように、流体の流路を切り替えるために駆動部4を制御する制御部5を更に備える。この制御部5は、所定の制御プログラムを格納しており、後述する「流路切替制御」を実行するために、駆動部4を制御するようになっている。 In this embodiment, the flow path switching device 8 further includes a control unit 5 that controls the drive unit 4 to switch the fluid flow path, as shown in FIG. 59. This control unit 5 stores a predetermined control program and controls the drive unit 4 to execute the "flow path switching control" described below.
[摺動抵抗緩和構造について]
この実施形態の流路切替装置8は、「摺動抵抗緩和構造」の構成の点でも前記各実施形態と異なる。図63に、図62の貫通孔14aと回転軸15の部分を拡大した平面図により示す。図64に、この実施形態の回転軸15を斜視図により示す。図65に、図64に示す回転軸15の先端部の係合構造K1を拡大した斜視図により示す。図66に、この実施形態の固定ディスク13を平面図により示す。図67に、図66に示す固定ディスク13の被係合構造K2を拡大した斜視図により示す。
[Sliding resistance reduction structure]
The flow path switching device 8 of this embodiment also differs from the previous embodiments in the configuration of the "sliding resistance reducing structure." Figure 63 shows an enlarged plan view of the through hole 14a and the rotating shaft 15 of Figure 62. Figure 64 shows a perspective view of the rotating shaft 15 of this embodiment. Figure 65 shows an enlarged perspective view of the engaging structure K1 at the tip of the rotating shaft 15 shown in Figure 64. Figure 66 shows a plan view of the fixed disk 13 of this embodiment. Figure 67 shows an enlarged perspective view of the engaged structure K2 of the fixed disk 13 shown in Figure 66.
この実施形態では、固定ディスク13、回転ディスク14、回転軸15、上シール部材17及び下シール部材18の基本構成は、流入流路20、流出流路30及び回転連通路40の配置や形状を除いて前記各実施形態のそれと近似するが、次の点で構成が異なる。すなわち、図66に示すように、固定ディスク13の固定連通路50(51~54)の配置は、下ハウジング12の流出流路30の配置に整合するように、固定ディスク13の上面のほぼ片側半分に偏って配置され、近接する隣同士が等角度(60°)間隔に配置される。 In this embodiment, the basic configuration of the fixed disk 13, rotating disk 14, rotating shaft 15, upper seal member 17, and lower seal member 18 is similar to that of the previous embodiments, except for the arrangement and shape of the inlet flow path 20, outlet flow path 30, and rotary communication path 40. However, the configuration differs in the following respects. That is, as shown in Figure 66, the fixed communication paths 50 (51-54) of the fixed disk 13 are arranged biased toward approximately one half of the upper surface of the fixed disk 13 to match the arrangement of the outlet flow path 30 of the lower housing 12, and adjacent paths are spaced at equal angular intervals (60°).
また、この実施形態では、回転軸15の先端部の係合構造K1及び固定ディスク13の被係合構造K2の構成の点で前記各実施形態と異なる。すなわち、図64、図65に示すように、回転軸15の先端部に設けられる係合構造K1は、前記各実施形態とは異なり、円周方向に並ぶ二つの軸凸部15b及び二つの軸凹部15cを含む。二つの軸凸部15bは等角度(180°)間隔に配置され、それら軸凸部15bの間が軸凹部15cとなっている。各軸凸部15bは、前記各実施形態のそれと同じ形状を有し、各軸凹部15cの底部の周方向の長さは、前記各実施形態のそれより大きくなっている。 This embodiment also differs from the previous embodiments in the configuration of the engagement structure K1 at the tip of the rotating shaft 15 and the engaged structure K2 of the fixed disk 13. That is, as shown in Figures 64 and 65, the engagement structure K1 provided at the tip of the rotating shaft 15, unlike the previous embodiments, includes two shaft protrusions 15b and two shaft recesses 15c aligned in the circumferential direction. The two shaft protrusions 15b are spaced apart at equal angles (180°), with a shaft recess 15c between them. Each shaft protrusion 15b has the same shape as in the previous embodiments, and the circumferential length of the bottom of each shaft recess 15c is greater than that in the previous embodiments.
一方、図66、図67に示すように、固定ディスク13の被係合構造K2を構成する各ディスク凸部13g及び各ディスク凹部13eは、等角度(90°)間隔に配置される。各ディスク凸部13gは、それらの周方向(配列方向)に傾斜する側面部13iを含む。これら両側面部13iの傾斜角度は同じに設定される。これら両側面部13iは、ディスク凹部13eの側面部でもある。この実施形態で、各ディスク凸部13gは、その頂部13hが平坦面をなし、その頂部13hの両側が傾斜する側面部13iとなっている。また、各ディスク凹部13eは、その底部が平坦面となっている。 On the other hand, as shown in Figures 66 and 67, the disk protrusions 13g and disk recesses 13e that make up the engaged structure K2 of the fixed disk 13 are arranged at equal angular intervals (90°). Each disk protrusion 13g includes a side surface 13i that slopes in the circumferential direction (arrangement direction). The slope angles of both side surfaces 13i are set to the same. These side surfaces 13i also form the side surfaces of the disk recesses 13e. In this embodiment, the top surface 13h of each disk protrusion 13g is flat, and both sides of the top surface 13h form sloped side surfaces 13i. Furthermore, the bottom of each disk recess 13e is flat.
[流路のパターン切り替えについて]
この実施形態の流路切替装置8は、上記のような構成を有することにより、流体の流路を3つのパターンに切り替え可能となっている。図68(A)~図80(D)は、流路のパターン切り替えに関連した動作図を示す。
[Switching flow path patterns]
The flow path switching device 8 of this embodiment has the above-described configuration, and is therefore capable of switching the flow path of the fluid between three patterns. Figures 68(A) to 80(D) show operational diagrams related to the switching of the flow path patterns.
先ず、図68(A)~図68(D)は、この実施形態の流路切替装置8の「イニシャル状態」を示し、図68(A)は、回転ディスク14の貫通孔14aと回転軸15との係合関係を示すイメージ図である。後述する図69~図80の各(A)は、図68Aに準ずるイメージ図である。図68(B)は、回転軸角度に対する回転軸15のリフトの変化を示すイメージ図である。後述する図69~図80の各(B)は、図68(B)に準ずるイメージ図である。図68(C)は、貫通孔14aと回転軸15の回転位置と、ディスク凸部13g及びディスク凹部13eと軸凸部15bとの位置関係を示す平面図である。後述する図69~図80の各(C)は、図68(C)に準ずる平面図である。図68(D)は、回転ディスク14及び回転連通路40の回転位置を示す図62に準ずる平面図である。後述する図69~図80の各(D)は、図68(D)に準ずる平面図である。 First, Figures 68(A) to 68(D) show the "initial state" of the flow path switching device 8 of this embodiment, with Figure 68(A) being an image showing the engagement relationship between the through-hole 14a of the rotating disk 14 and the rotating shaft 15. (A) in Figures 69 to 80, which will be described later, is an image similar to Figure 68(A). Figure 68(B) is an image showing the change in lift of the rotating shaft 15 relative to the rotating shaft angle. (B) in Figures 69 to 80, which will be described later, is an image similar to Figure 68(B). Figure 68(C) is a plan view showing the rotational position of the through-hole 14a and the rotating shaft 15, and the positional relationship between the disk convex portion 13g, the disk concave portion 13e, and the shaft convex portion 15b. (C) in Figures 69 to 80, which will be described later, is a plan view similar to Figure 68(C). Figure 68(D) is a plan view similar to Figure 62, showing the rotational positions of the rotary disc 14 and the rotation communication passage 40. Each of Figures 69 to 80 (D), described below, is a plan view similar to Figure 68(D).
この「イニシャル状態」では、図68(A)に示すように、回転軸15が貫通孔14aにて回転方向両側に隙間28を有する状態に位置し、図68(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図68(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、回転ディスク14と回転連通路40が、図68(D)に示す状態に配置されている。このとき、第1回転連通路41が第1流入流路21と第1固定連通路51に連通し、第2回転連通路42が第2流入流路22と第2固定連通路52に連通し、第3回転連通路43が第3流入流路23と第3固定連通路53に連通し、第4回転連通路44が第4流入流路24と第4固定連通路54に連通している。このときのディスク回転角度を「0°」と規定し、この流路の切り替え状態を「パターンA」と規定する。 In this "initial state," as shown in Figure 68(A), the rotating shaft 15 is positioned in a state in which there are gaps 28 on both sides of the through-hole 14a in the direction of rotation. As shown in Figure 68(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 68(C), the shaft protrusion 15b rests on the disk recess 13e. Furthermore, the rotating disk 14 and rotation communication passage 40 are positioned as shown in Figure 68(D). At this time, the first rotation communication passage 41 communicates with the first inflow passage 21 and the first fixed communication passage 51, the second rotation communication passage 42 communicates with the second inflow passage 22 and the second fixed communication passage 52, the third rotation communication passage 43 communicates with the third inflow passage 23 and the third fixed communication passage 53, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the fourth inflow passage 24 and the fourth fixed communication passage 54. The disk rotation angle at this time is defined as "0°," and this flow path switching state is defined as "Pattern A."
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図69(A)~図69(D)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「30°回転状態」を示す。この状態では、図69(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「30°」時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図69(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図69(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの一側縁に乗り上げている。更に、図69(D)に示すように、ディスク回転角度は「0°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」となっている。 Next, we will explain the changes from the "initial state." Figures 69(A) to 69(D) show the "30° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 69(A), the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "initial state" and is engaged with one inner wall of the through-hole 14a, and as shown in Figure 69(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 69(C), the shaft protrusion 15b rides on one side edge of the apex 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 69(D), the disk rotation angle remains "0°," and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as in the "initial state."
上記したように、この実施形態では、軸凸部15bがディスク凹部13eからディスク凸部13gへ乗り上げるときに回転軸15を時計回りに空転させる「空転角度」が「30°」に設定される。また、この実施形態では、図68(A)に示す「イニシャル状態」において、回転軸15が貫通孔14aにて回転方向両側に隙間28を有する状態に位置することから、回転軸15が時計回りと反時計回りに空転可能な「両側空転タイプ」となっている。 As described above, in this embodiment, the "idling angle" at which the rotating shaft 15 rotates clockwise when the shaft protrusion 15b moves from the disk recess 13e onto the disk protrusion 13g is set to "30°." Also, in this embodiment, in the "initial state" shown in Figure 68(A), the rotating shaft 15 is positioned in the through-hole 14a with gaps 28 on both sides of the rotational direction, making the rotating shaft 15 a "double-sided idling type" that can rotate clockwise and counterclockwise.
次に、図70(A)~図70(D)は、「30°回転状態」から回転軸15が更に「30°」時計回りに回転した「60°回転状態」を示す。この状態では、図70(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「30°」時計回りに回転し、図70(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま時計回りに回転している。また、図70(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの他側縁に乗り上げている。更に、図70(D)に示すように、回転連通路40が「30°」時計回りに回転している。この「60°回転状態」では、第1回転連通路41が第2流入流路22と第1固定連通路51に連通し、第2回転連通路42が第3流入流路23と第2固定連通路52に連通し、第3回転連通路43が第4流入流路24と第3固定連通路53に連通し、第4回転連通路44が第1流入流路21と第4固定連通路54に連通している。このときのディスク回転角度は「30°」であり、この流路切り替え状態を「パターンB」と規定する。すなわち、「30°回転状態」と「60°回転状態」との間では、回転軸15のリフトアップ保持と流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 70(A) to 70(D) show the "60° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 30° clockwise from the "30° rotation state." In this state, as shown in Figure 70(A), the rotating shaft 15 rotates 30° clockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 70(B), the rotating shaft 15 rotates clockwise while remaining lifted up. Also, as shown in Figure 70(C), the shaft protrusion 15b rides on the other side edge of the top 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 70(D), the rotation communicating passage 40 has rotated 30° clockwise. In this "60° rotation state," the first rotation communication passage 41 communicates with the second inflow passage 22 and the first fixed communication passage 51, the second rotation communication passage 42 communicates with the third inflow passage 23 and the second fixed communication passage 52, the third rotation communication passage 43 communicates with the fourth inflow passage 24 and the third fixed communication passage 53, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the first inflow passage 21 and the fourth fixed communication passage 54. The disc rotation angle at this time is "30°," and this flow passage switching state is defined as "Pattern B." In other words, between the "30° rotation state" and the "60° rotation state," the rotation shaft 15 is lifted up and the flow passages are switched simultaneously.
上記したように、この実施形態では、流路切替装置8の流路を切り替えるために回転ディスク14を回転させる「切替角度」が「30°」に設定される。すなわち、この実施形態では、回転軸15の時計回りへの「空転角度」と、流路を切り替えるための回転ディスク14の「切替角度」が同じ「30°」に設定される。 As described above, in this embodiment, the "switching angle" at which the rotary disk 14 is rotated to switch the flow paths of the flow path switching device 8 is set to "30°." In other words, in this embodiment, the "idling angle" of the rotating shaft 15 clockwise and the "switching angle" of the rotary disk 14 for switching the flow paths are set to the same value of "30°."
次に、図71(A)~図71(D)は、「60°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「戻し30°回転状態」を示す。この状態では、図71(A)に示すように、回転軸15が「30°」反時計回りに空転し、図71(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま反時計回りに回転している。また、図71(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの一側縁に乗り上げている。更に、図71(D)に示すように。回転連通路40が「60°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「30°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「60°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 71(A) to 71(D) show the "30° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "60° rotation state." In this state, as shown in Figure 71(A), the rotating shaft 15 idles 30° counterclockwise, and as shown in Figure 71(B), the rotating shaft 15 rotates counterclockwise while remaining lifted. Also, as shown in Figure 71(C), the shaft protrusion 15b rides on one side edge of the top 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 71(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "60° rotation state," and the disk rotation angle remains at 30°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as in the "60° rotation state."
次に、図72(A)~図72(D)は、「戻し30°回転状態」から回転軸15が更に「30°」反時計回りに回転した「戻し0°回転状態」を示す。この状態では、図72(A)に示すように、回転軸15が「30°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図72(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図72(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図72(D)に示すように。回転連通路40が「戻し30°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「30°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「60°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 72(A) to 72(D) show the "0° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 30° counterclockwise from the "30° return rotation state." In this state, as shown in Figure 72(A), the rotating shaft 15 rotates idly counterclockwise by 30° and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and as shown in Figure 72(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 72(C), the shaft protrusion 15b rests on the disc recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 72(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "30° return rotation state," and the disc rotation angle remains at 30°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as the "60° rotation state."
次に、図73(A)~図73(D)は、「戻し0°回転状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「再30°回転状態」を示す。この状態では、図73(A)に示すように、回転軸15が「戻し0°回転状態」から「30°」時計回りに空転し、図73(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図73(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの一側縁に乗り上げている。更に、図73(D)に示すように。回転連通路40が「戻し0°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「30°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「戻し0°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 73(A) to 73(D) show the "30° re-rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° clockwise from the "0° return rotation state." In this state, as shown in Figure 73(A), the rotating shaft 15 idles 30° clockwise from the "0° return rotation state," and as shown in Figure 73(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 73(C), the shaft protrusion 15b rides on one side edge of the apex 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 73(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "0° return rotation state," and the disk rotation angle remains at 30°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as the "0° return rotation state."
次に、図74(A)~図74(D)は、「再30°回転状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「再60°回転状態」を示す。この状態では、図74(A)に示すように、回転軸15が「30°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、図74(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま時計回りに回転している。また、図74(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの他側縁に乗り上げている。更に、図74(D)に示すように、回転連通路40が「再30°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「30°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「再30°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 74(A) to 74(D) show the "60° re-rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° clockwise from the "30° re-rotation state." In this state, as shown in Figure 74(A), the rotating shaft 15 rotates 30° clockwise and engages with the other inner wall of the through-hole 14a. As shown in Figure 74(B), the rotating shaft 15 rotates clockwise while remaining lifted up. Also, as shown in Figure 74(C), the shaft protrusion 15b rides on the other side edge of the top 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 74(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "30° re-rotation state," and the disk rotation angle remains at 30°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as in the "30° re-rotation state."
次に、図75(A)~図75(D)は、「再60°回転状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「90°回転状態」を示す。この状態では、図75(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「30°」時計回りに回転し、図75(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図75(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hからディスク凹部13eへ乗り下げている。更に、図74(D)に示すように、回転連通路40が「30°」時計回りに回転している。この「90°回転状態」では、第1回転連通路41が第2流入流路22と第2固定連通路52に連通し、第2回転連通路42が第3流入流路23と第3固定連通路53に連通し、第3回転連通路43が第4流入流路24と第4固定連通路54に連通し、第4回転連通路44が第1流入流路21と第1固定連通路51に連通する。このときのディスク回転角度は「60°」であり、このときの流路切り替え状態を「パターンC」と規定する。すなわち、「再60°回転状態」と「90°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 75(A) to 75(D) show the "90° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "60° re-rotation state." In this state, as shown in Figure 75(A), the rotating shaft 15 rotates "30°" clockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 75(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 75(C), the shaft protrusion 15b rides down from the top 13h of the disk protrusion 13g onto the disk recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 74(D), the rotation communicating passage 40 has rotated "30°" clockwise. In this "90° rotation state," the first rotation communication passage 41 communicates with the second inflow passage 22 and the second fixed communication passage 52, the second rotation communication passage 42 communicates with the third inflow passage 23 and the third fixed communication passage 53, the third rotation communication passage 43 communicates with the fourth inflow passage 24 and the fourth fixed communication passage 54, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the first inflow passage 21 and the first fixed communication passage 51. The disc rotation angle at this time is "60°," and the passage switching state at this time is defined as "Pattern C." In other words, between the "re-60° rotation state" and the "90° rotation state," the rotation shaft 15 is lifted down and the passages are switched simultaneously.
次に、図76(A)~図76(D)は、「90°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「戻し60°回転状態」を示す。この状態では、図76(A)に示すように、回転軸15が「30°」反時計回りに空転し、図76(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図76(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの他側縁に乗り上げている。更に、図76(D)に示すように、回転連通路40が「90°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「60°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「90°回転状態」と同じ「パターンC」である。 Next, Figures 76(A) to 76(D) show the "60° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "90° rotation state." In this state, as shown in Figure 76(A), the rotating shaft 15 rotates 30° counterclockwise, and as shown in Figure 76(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 76(C), the shaft protrusion 15b rides on the other side edge of the top 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 76(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "90° rotation state," and the disk rotation angle remains at 60°. The flow path switching state at this time is "Pattern C," the same as in the "90° rotation state."
次に、図77(A)~図77(D)は、「戻し60°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「戻し30°回転状態」を示す。この状態では、図77(A)に示すように、回転軸15が「30°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図77(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま反時計回りに回転している。また、図77(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの一側縁に乗り上げている。更に、図77(D)に示すように、回転連通路40が「戻し60°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「60°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「戻し60°回転状態」と同じ「パターンC」である。 Next, Figures 77(A) to 77(D) show the "30° Return Rotation State" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "60° Return Rotation State." In this state, as shown in Figure 77(A), the rotating shaft 15 rotates 30° counterclockwise and engages with one inner wall of the through-hole 14a. As shown in Figure 77(B), the rotating shaft 15 rotates counterclockwise while remaining lifted up. Also, as shown in Figure 77(C), the shaft protrusion 15b rides on one side edge of the apex 13h of the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 77(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "60° Return Rotation State," and the disk rotation angle remains at 60°. The flow path switching state at this time is "Pattern C," the same as the "60° Return Rotation State."
次に、図78(A)~図78(D)は、「戻し30°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「戻し0°回転状態」を示す。この状態では、図78(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「30°」反時計回りに回転し、図78(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図78(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図78(D)に示すように、回転連通路40が「30°」反時計回りに回転している。このときのディスク回転角度は「30°」であり、流路切り替え状態は「パターンB」である。すなわち、「戻し30°回転状態」と「戻し0°回転状態」との間では、回転軸15のリフトダウンと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 78(A) to 78(D) show the "0° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "30° return rotation state." In this state, as shown in Figure 78(A), the rotating shaft 15 rotates 30° counterclockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 78(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 78(C), the shaft protrusion 15b rests on the disk recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 78(D), the rotation communication passage 40 has rotated 30° counterclockwise. The disk rotation angle at this time is 30°, and the flow path switching state is "Pattern B." In other words, between the "30° return rotation state" and the "0° return rotation state," the rotating shaft 15 is lifted down and the flow path is switched simultaneously.
次に、図79(A)~図79(D)は、「戻し0°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「-30°回転状態」を示す。この状態では、図79(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「30°」反時計回りに回転し、図79(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図79(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げている。更に、図79(D)に示すように、回転連通路40が「30°」反時計回りに回転している。このときのディスク回転角度は「0°」であり、流路切り替え状態は「パターンA」である。すなわち、「戻し0°回転状態」と「-30°回転状態」との間では、回転軸15のリフトアップと流路の切り替えが同時に行われる。 Next, Figures 79(A) to 79(D) show the "-30° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "return 0° rotation state." In this state, as shown in Figure 79(A), the rotating shaft 15 rotates 30° counterclockwise together with the rotating disk 14, and as shown in Figure 79(B), the rotating shaft 15 is lifted up. Also, as shown in Figure 79(C), the shaft protrusion 15b rides on the disk protrusion 13g. Furthermore, as shown in Figure 79(D), the rotation communication passage 40 has rotated 30° counterclockwise. The disk rotation angle at this time is 0°, and the flow path switching state is "pattern A." In other words, between the "return 0° rotation state" and the "-30° rotation state," the lifting up of the rotating shaft 15 and the flow path switching occur simultaneously.
そして、図80(A)~図80(D)は、「-30°回転状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図80(A)に示すように、回転軸15が「30°」時計回りに空転し、図80(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図80(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている。更に、図80(D)に示すように、回転連通路40は「イニシャル状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度は「0°」である。このときの流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。 Figures 80(A) to 80(D) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "-30° rotation state." In this state, as shown in Figure 80(A), the rotating shaft 15 rotates idly "30°" clockwise, and as shown in Figure 80(B), the rotating shaft 15 is lifted down. Also, as shown in Figure 80(C), the shaft protrusion 15b rests on the disc recess 13e. Furthermore, as shown in Figure 80(D), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "initial state," and the disc rotation angle is "0°." The flow path switching state at this time is "Pattern A," the same as the "initial state."
[流路切替制御について]
次に、この実施形態の流路切替装置8につき、制御部5が実行する「流路切替制御」について説明する。図81~図83は、その制御内容の一例をフローチャートにより示す。
[Regarding flow path switching control]
Next, a description will be given of the "flow path switching control" executed by the control unit 5 in the flow path switching device 8 of this embodiment. Figures 81 to 83 show an example of the control content in the form of a flowchart.
処理がこの制御ルーチンへ移行すると、制御部5は、ステップ100で、回転軸15の回転角度(回転軸角度)Sdegを取り込む。ここで、流路切替装置8のハウジング2には、回転軸角度Sdegを検出する第1角度センサ(図示略)が設けられ、制御部5は、その角度センサの検出値に基づき回転軸角度Sdegを取り込むようになっている。 When processing transitions to this control routine, the control unit 5 acquires the rotation angle (rotation shaft angle) Sdeg of the rotation shaft 15 in step 100. Here, a first angle sensor (not shown) that detects the rotation shaft angle Sdeg is provided in the housing 2 of the flow path switching device 8, and the control unit 5 acquires the rotation shaft angle Sdeg based on the detection value of that angle sensor.
次に、ステップ110で、制御部5は、流路の切り替え要求が有るか否かを判断する。この切り替え要求は、例えば、流路切替装置8が設けられる流体回路を制御する制御装置が発信することを想定することができる。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ120へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ220へ移行する。 Next, in step 110, the control unit 5 determines whether there is a request to switch the flow path. This switch request can be assumed to be issued, for example, by a control device that controls the fluid circuit in which the flow path switching device 8 is installed. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 120, and if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 220.
ステップ220では、制御部5は、流路切替装置8の切り替え位置を保持し、処理をステップ100へ戻す。 In step 220, the control unit 5 maintains the switching position of the flow path switching device 8 and returns the process to step 100.
ステップ120では、制御部5は、切り替え前の回転ディスク14の停止角度(切替前ディスク停止角度)TSTAを取り込む。ここで、流路切替装置8のハウジング2には、ディスク回転角度を検出する第2角度センサ(図示略)が設けられ、制御部5は、その角度センサの検出値に基づき切替前ディスク停止角度TSTAを取り込むようになっている。 In step 120, the control unit 5 acquires the stop angle (pre-switching disk stop angle) TSTA of the rotating disk 14 before switching. Here, a second angle sensor (not shown) that detects the disk rotation angle is provided in the housing 2 of the flow path switching device 8, and the control unit 5 acquires the pre-switching disk stop angle TSTA based on the detection value of that angle sensor.
ステップ130では、制御部5は、切り替え要求されている回転ディスク14の停止角度(切替要求ディスク停止角度)TSTOを取り込む。この切替要求ディスク停止角度TSTOは、例えば、流路切替装置8が設けられる流体回路を制御する制御装置が発信することを想定することができる。 In step 130, the control unit 5 acquires the stop angle (switching request disk stop angle) TSTO of the rotating disk 14 for which switching is requested. This switching request disk stop angle TSTO can be assumed to be transmitted, for example, by a control device that controls the fluid circuit in which the flow path switching device 8 is installed.
次に、ステップ140は、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAが「0deg」、すなわち「0°」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ150へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ320へ移行する。 Next, in step 140, the control unit 5 determines whether the pre-switching disc stop angle TSTA is "0 deg," i.e., "0°." If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 150; if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 320.
ステップ150では、制御部5は、切替要求ディスク停止角度TSTOが「30deg」、すなわち「30°」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ160へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ280へ移行する。 In step 150, the control unit 5 determines whether the switching request disc stop angle TSTO is "30 deg," i.e., "30°." If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 160; if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 280.
ステップ160では、制御部5は、反転制御フラグXRCが「0」か否かを判断する。後述するように、制御部5は、このフラグXRCを、回転軸15を反時計回りに回転させた場合に「1」に、回転軸15を時計回りに回転させた場合に「0」に設定するようになっている。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ170へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ230へ移行する。 In step 160, the control unit 5 determines whether the reversal control flag XRC is "0." As described below, the control unit 5 sets this flag XRC to "1" when the rotating shaft 15 is rotated counterclockwise, and to "0" when the rotating shaft 15 is rotated clockwise. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 170; if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 230.
ステップ170では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を時計回りに回転駆動する。 In step 170, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate clockwise.
次に、ステップ180で、制御部5は、回転軸角度Sdegが「60deg」、すなわち「60°」以上か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ190へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 180, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is equal to or greater than 60deg, i.e., 60°. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 190; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ190では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の時計回り駆動を停止する。 In step 190, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the clockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ200では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を反時計回りに回転駆動する。 Next, in step 200, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate counterclockwise.
次に、ステップ210で、制御部5は、反転制御フラグXRCを「1」に設定する。 Next, in step 210, the control unit 5 sets the reversal control flag XRC to "1."
一方、ステップ160から移行してステップ230では、制御部5は、回転軸角度Sdegが「0deg」、すなわち「0°」以下か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ240へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 On the other hand, moving from step 160 to step 230, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is "0deg," i.e., "0°" or less. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 240; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
次に、ステップ240で、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の反時計回り駆動を停止する。 Next, in step 240, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the counterclockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ250で、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAを「30deg」、すなわち「30°」に設定する。 Next, in step 250, the control unit 5 sets the pre-switching disc stop angle TSTA to "30 deg", i.e., "30°".
次に、ステップ260で、制御部5は、反転制御フラグXRCを「0」に設定する。 Next, in step 260, the control unit 5 sets the reversal control flag XRC to "0."
次に、ステップ270で、制御部5は、流路の切り替えを完了する。すなわち、切り替え要求を解除し、処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 270, the control unit 5 completes the flow path switching. That is, it cancels the switching request and returns processing to step 100.
一方、ステップ150から移行してステップ280では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を時計回りに回転駆動する。 On the other hand, moving from step 150 to step 280, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate clockwise.
次に、ステップ290では、制御部5は、回転軸角度Sdegが「90deg」、すなわち「90°」以上か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ300へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 290, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is "90deg," i.e., "90°" or greater. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 300; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ300では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の時計回り駆動を停止する。 In step 300, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the clockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ310で、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAを「60deg」、すなわち「60°」に設定し、処理をステップ260へ移行する。 Next, in step 310, the control unit 5 sets the pre-switching disc stop angle TSTA to "60 deg", i.e., "60°", and proceeds to step 260.
一方、ステップ140から移行してステップ320では、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAが「30deg」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ330へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ470へ移行する。 On the other hand, moving from step 140 to step 320, the control unit 5 determines whether the pre-switching disc stop angle TSTA is "30 degrees." If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 330, and if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 470.
そして、ステップ320から移行してステップ330では、制御部5は、切替要求ディスク停止角度TSTOが「0deg」、すなわち「0°」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ340へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ400へ移行する。 Then, moving from step 320 to step 330, the control unit 5 determines whether the switching request disc stop angle TSTO is "0 deg," i.e., "0°." If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 340; if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 400.
ステップ340では、制御部5は、反転制御フラグXRCが「0」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ350へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ440へ移行する。 In step 340, the control unit 5 determines whether the reversal control flag XRC is "0." If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 350; if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 440.
ステップ350では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を反時計回りに回転駆動する。 In step 350, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate counterclockwise.
次に、ステップ360で、制御部5は、回転軸角度Sdegが「-30deg」、すなわち「-30°」以下か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ370へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 360, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is "-30deg," i.e., "-30°" or less. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 370; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ370では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の反時計回り駆動を停止する。 In step 370, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the counterclockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ380では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を時計回りに回転駆動する。 Next, in step 380, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate clockwise.
次に、ステップ390で、制御部5は、反転制御フラグXRCを「1」に設定し、処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 390, the control unit 5 sets the reversal control flag XRC to "1" and returns the process to step 100.
一方、ステップ330から移行してステップ400では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を時計回りに回転駆動する。 On the other hand, moving from step 330 to step 400, the control unit 5 controls the drive unit 4 to rotate the rotation shaft 15 clockwise.
次に、ステップ410では、制御部5は、回転軸角度Sdegが「90deg」以上か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ420へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 410, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is equal to or greater than 90deg. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 420; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ420では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の時計回り駆動を停止する。 In step 420, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the clockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ430で、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAを「60deg」に設定し、処理をステップ260へ移行する。 Next, in step 430, the control unit 5 sets the pre-switching disc stop angle TSTA to "60 degrees" and proceeds to step 260.
一方、ステップ340から移行してステップ440では、制御部5は、回転軸角度Sdegが「0deg」以上か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ450へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 On the other hand, moving from step 340 to step 440, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is equal to or greater than 0deg. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 450, and if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ450では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の時計回り駆動を停止する。 In step 450, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the clockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ460で、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAを「0deg」に設定し、処理をステップ260へ移行する。 Next, in step 460, the control unit 5 sets the pre-switching disc stop angle TSTA to "0 degrees" and proceeds to step 260.
一方、ステップ320から移行してステップ470では、制御部5は、切替要求ディスク停止角度TSTOが「0deg」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ480へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ540へ移行する。 On the other hand, moving from step 320 to step 470, the control unit 5 determines whether the switching request disc stop angle TSTO is "0 degrees." If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 480, and if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 540.
ステップ480では、制御部5は、反転制御フラグXRCが「0」か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ490へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ580へ移行する。 In step 480, the control unit 5 determines whether the reversal control flag XRC is "0". If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 490; if the result of this determination is negative, the control unit 5 proceeds to step 580.
ステップ490では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を反時計回りに回転駆動する。 In step 490, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate counterclockwise.
次に、ステップ500で、制御部5は、回転軸角度Sdegが「-30deg」以下か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ510へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 500, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is less than or equal to -30deg. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 510; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ510では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の反時計回り駆動を停止する。 In step 510, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the counterclockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ520では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を時計回りに回転駆動する。 Next, in step 520, the control unit 5 controls the drive unit 4 to drive the rotation shaft 15 to rotate clockwise.
次に、ステップ530で、制御部5は、反転制御フラグXRCを「1」に設定し、処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 530, the control unit 5 sets the reversal control flag XRC to "1" and returns the process to step 100.
一方、ステップ470から移行してステップ540では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15を反時計回りに回転駆動する。 On the other hand, moving from step 470 to step 540, the control unit 5 controls the drive unit 4 to rotate the rotation shaft 15 counterclockwise.
次に、ステップ550では、制御部5は、回転軸角度Sdegが「0deg」以下か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ560へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 550, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is equal to or less than 0deg. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 560; if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ560では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の反時計回り駆動を停止する。 In step 560, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the counterclockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ570で、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAを「30deg」に設定し、処理をステップ260へ移行する。 Next, in step 570, the control unit 5 sets the pre-switching disc stop angle TSTA to "30 degrees" and proceeds to step 260.
一方、ステップ480から移行してステップ580では、制御部5は、回転軸角度Sdegが「0deg」以上か否かを判断する。制御部5は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ590へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ100へ戻す。 On the other hand, moving from step 480 to step 580, the control unit 5 determines whether the rotation axis angle Sdeg is equal to or greater than 0deg. If the result of this determination is positive, the control unit 5 proceeds to step 590, and if the result of this determination is negative, the control unit 5 returns to step 100.
ステップ590では、制御部5は、駆動部4を制御することにより回転軸15の時計回り駆動を停止する。 In step 590, the control unit 5 controls the drive unit 4 to stop the clockwise drive of the rotation shaft 15.
次に、ステップ600で、制御部5は、切替前ディスク停止角度TSTAを「0deg」に設定し、処理をステップ260へ移行する。 Next, in step 600, the control unit 5 sets the pre-switching disc stop angle TSTA to "0 degrees" and proceeds to step 260.
この実施形態において、駆動部4はこの開示技術の「駆動手段」の一例に相当し、制御部5はこの開示技術の「制御手段」の一例に相当する。そして、制御部5は、駆動部4を制御することにより、回転軸15を時計回りに回転させ、回転軸15の先端部が固定ディスク13に当接する状態、すなわち、軸凸部15bの頂部15eとディスク凸部13gの頂部13hが当接する状態で流路を切り替えた後、回転軸15を反時計回り(逆方向)に回転させ、回転軸15の先端部が固定ディスク13に係合する状態、すなわち、軸凹部15c及び軸凸部15bとディスク凸部13g及びディスク凹部13eが係合する状態で回転軸15の回転を停止するようになっている。 In this embodiment, the drive unit 4 corresponds to an example of the "drive means" of the disclosed technology, and the control unit 5 corresponds to an example of the "control means" of the disclosed technology. The control unit 5 controls the drive unit 4 to rotate the rotating shaft 15 clockwise, switching the flow path when the tip of the rotating shaft 15 abuts the fixed disk 13, i.e., when the apex 15e of the shaft protrusion 15b abuts the apex 13h of the disk protrusion 13g, and then rotates the rotating shaft 15 counterclockwise (in the reverse direction), stopping the rotation of the rotating shaft 15 when the tip of the rotating shaft 15 engages with the fixed disk 13, i.e., when the shaft recess 15c and shaft protrusion 15b engage with the disk protrusion 13g and disk recess 13e.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置8の構成によれば、制御部5が駆動部4を制御することで、回転軸15を回転させ、軸凸部15bの頂部15eとディスク凸部13gの頂部13hが当接した状態(上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔を広げた状態)で流路を切り替えた後、回転軸15を反時計回り(逆方向)に回転させ、軸凸部15b及び軸凹部15cとディスク凹部13e及びディスク凸部13gが係合した状態(上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔を元に戻した状態)で回転軸15の回転を停止する。これにより、流路を切り替えた後に上ハウジング11と回転ディスク14との間隔及び固定ディスク13と回転ディスク14との間隔を確実に元の状態に戻すことが可能となる。このため、上シール部材17及び下シール部材18のシール性を確保することができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
According to the configuration of the flow path switching device 8 of this embodiment described above, the control unit 5 controls the drive unit 4 to rotate the rotating shaft 15, switching the flow path when the top 15e of the shaft protrusion 15b abuts against the top 13h of the disk protrusion 13g (widening the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14), and then rotate the rotating shaft 15 counterclockwise (in the reverse direction) to stop the rotation of the rotating shaft 15 when the shaft protrusion 15b and the shaft recess 15c engage with the disk recess 13e and the disk protrusion 13g (returning the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 to their original states). This ensures that the gap between the upper housing 11 and the rotating disk 14 and the gap between the fixed disk 13 and the rotating disk 14 are reliably returned to their original states after switching the flow path. This ensures the sealing performance of the upper seal member 17 and the lower seal member 18.
この実施形態では、図75(A)~図75(D)及び図78(A)~図78(D)に示すように、回転ディスク14が回転するときに、回転軸15がリフトダウンする(固定ディスク13と上ハウジング11を元の間隔に戻す)。このため、流路が切り替わるときに、固定ディスク13と上ハウジング11との間で各シール部材17,18に掛かる面圧が低減し、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制できることがわかる。加えて、この実施形態では、前記各実施形態と異なり、図70(A)~図70(D)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま(固定ディスク13と上ハウジング11との間隔を広げたまま)回転ディスク14が回転する。このため、流路が切り替わるときに、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れをより確実に抑制できる。 In this embodiment, as shown in Figures 75(A) to 75(D) and 78(A) to 78(D), when the rotating disk 14 rotates, the rotating shaft 15 lifts down (returning the fixed disk 13 and upper housing 11 to their original spacing). This reduces the surface pressure on the seal members 17, 18 between the fixed disk 13 and upper housing 11 when the flow path switches, preventing the seal members 17, 18 from coming loose due to sliding wear or snagging. Additionally, unlike the previous embodiments, in this embodiment, as shown in Figures 70(A) to 70(D), the rotating disk 14 rotates while the rotating shaft 15 remains lifted up (keeping the gap between the fixed disk 13 and upper housing 11 wide). This more reliably prevents the seal members 17, 18 from coming loose due to sliding wear or snagging when the flow path switches.
この実施形態では、「両側空転タイプ」かつ流路が3つのパターンに切り替え可能な構成において、回転軸15の「空転角度」と流路の「切替角度」が同じ「30°」に設定される。従って、図70(A)~図70(D)、図75(A)~図75(D)及び図78(A)~図78(D)に示すように、流路を切り替えるときに、回転軸15をリフトアップさせた後、流路の切り替えと回転軸15のリフトアップ保持又はリフトダウンを同時に行う構成にできる。このため、回転軸15の駆動トルク(駆動部4の駆動トルク)を低減することができ、駆動部4(モータ)の小型化を図ることができる。 In this embodiment, in a "double-sided idling type" configuration where the flow path can be switched between three patterns, the "idling angle" of the rotating shaft 15 and the "switching angle" of the flow path are set to the same value of 30°. Therefore, as shown in Figures 70(A) to 70(D), 75(A) to 75(D), and 78(A) to 78(D), when switching the flow path, the rotating shaft 15 is lifted up, and then the flow path is switched and the rotating shaft 15 is either lifted up or lifted down simultaneously. This allows for a reduction in the drive torque of the rotating shaft 15 (drive torque of the drive unit 4), enabling the drive unit 4 (motor) to be made more compact.
<第7実施形態>
次に、第7実施形態について図84(A)~図90(C)を参照して詳細に説明する。
Seventh Embodiment
Next, the seventh embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 84(A) to 90(C).
[流路のパターン切り替えについて]
この実施形態の流路切替装置8は、流体の流路の切り替えパターンの点で第6実施形態と異なる。すなわち、この実施形態では、第6実施形態と同じ「両側空転タイプ」において、流体の流路が2つのパターンに切り替え可能となっている。図84(A)~図90(C)は、流路のパターン切り替えに関連した動作図を示す。
[Switching flow path patterns]
The flow path switching device 8 of this embodiment differs from that of the sixth embodiment in the switching pattern of the fluid flow path. That is, in this embodiment, the fluid flow path can be switched between two patterns in the same "double-side idle type" as in the sixth embodiment. Figures 84(A) to 90(C) show operational diagrams related to the switching of the flow path pattern.
先ず、図84(A)~図84(C)は、この実施形態の流路切替装置8の「イニシャル状態」を示し、図84(A)は、回転ディスク14の貫通孔14aと回転軸15との係合関係を示すイメージ図である。後述する図85~図90の各(A)は、図84(A)に準ずるイメージ図である。図84(B)は、回転軸角度に対する回転軸15のリフトの変化を示すイメージ図である。後述する図85~図90の各(B)は、図84(B)に準ずるイメージ図である。図84(C)は、回転ディスク14と回転連通路40の回転位置を示す図62に準ずる平面図である。後述する図85~図90の各(C)は、図84(C)に準ずる平面図である。 First, Figures 84(A) to 84(C) show the "initial state" of the flow path switching device 8 of this embodiment, with Figure 84(A) being an image showing the engagement relationship between the through-hole 14a of the rotary disk 14 and the rotary shaft 15. Each of Figures 85 to 90 (A), which will be described later, is an image similar to Figure 84(A). Figure 84(B) is an image showing the change in lift of the rotary shaft 15 relative to the rotary shaft angle. Each of Figures 85 to 90 (B), which will be described later, is an image similar to Figure 84(B). Figure 84(C) is a plan view similar to Figure 62, showing the rotational positions of the rotary disk 14 and the rotary communication passage 40. Each of Figures 85 to 90 (C), which will be described later, is a plan view similar to Figure 84(C).
この「イニシャル状態」では、図84(A)に示すように、回転軸15が貫通孔14aにて回転方向両側に隙間28を有する状態に位置し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図84(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、回転ディスク14と回転連通路40は、図84(C)に示す状態に配置されている。このとき、第1回転連通路41が第1流入流路21と第1固定連通路51に連通し、第2回転連通路42が第2流入流路22と第2固定連通路52に連通し、第3回転連通路43が第3流入流路23と第3固定連通路53に連通し、第4回転連通路44が第4流入流路24と第4固定連通路54に連通する。このときのディスク回転角度を「0°」と規定し、この流路切り替え状態を「パターンA」と規定する。 In this "initial state," as shown in FIG. 84(A), the rotating shaft 15 is positioned in the through-hole 14a with gaps 28 on both sides in the rotational direction. The shaft protrusion 15b rides down on the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in FIG. 84(B). The rotating disk 14 and rotation communication passage 40 are positioned as shown in FIG. 84(C). At this time, the first rotation communication passage 41 communicates with the first inflow passage 21 and the first fixed communication passage 51, the second rotation communication passage 42 communicates with the second inflow passage 22 and the second fixed communication passage 52, the third rotation communication passage 43 communicates with the third inflow passage 23 and the third fixed communication passage 53, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the fourth inflow passage 24 and the fourth fixed communication passage 54. The disk rotation angle at this time is defined as "0°," and this flow path switching state is defined as "Pattern A."
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図85(A)~図85(C)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「30°回転状態」を示す。この状態では、図85(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「30°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの一側縁に乗り上げることで、図85(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図85(C)に示すように、ディスク回転角度は「0°」のままであり、回転連通路40の流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。 Next, we will explain the changes from the "initial state" one by one. Figures 85(A) to 85(C) show the "30° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 85(A), the rotating shaft 15 rotates 30° clockwise from the "initial state" and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides up onto one side edge of the apex 13h of the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to lift up as shown in Figure 85(B). Furthermore, as shown in Figure 85(C), the disk rotation angle remains "0°," and the flow path switching state of the rotation communicating passage 40 is "Pattern A," the same as in the "initial state."
次に、図86(A)~図86(C)は、「30°回転状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「60°回転状態」を示す。この状態では、図85(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「30°」時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの他側縁に乗り上げることで、図86(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま時計回りに回転している。また、図86(C)に示すように、回転連通路40が「30°」時計回りに回転している。この「30°回転状態」では、第1回転連通路41が第2流入流路22と第1固定連通路51に連通し、第2回転連通路42が第3流入流路23と第2固定連通路52に連通し、第3回転連通路43が第4流入流路24と第3固定連通路53に連通し、第4回転連通路44が第1流入流路21と第4固定連通路54に連通している。このときのディスク回転角度は「30°」であり、この流路切り替え状態を「パターンB」と規定する。 Next, Figures 86(A) to 86(C) show the "60° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "30° rotation state." In this state, as shown in Figure 85(A), the rotating shaft 15 rotates "30°" clockwise together with the rotating disk 14, and the shaft protrusion 15b rides on the other side edge of the top 13h of the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to rotate clockwise while remaining lifted up, as shown in Figure 86(B). Also, as shown in Figure 86(C), the rotation communicating passage 40 rotates "30°" clockwise. In this "30° rotation state," the first rotation communication passage 41 communicates with the second inflow passage 22 and the first fixed communication passage 51, the second rotation communication passage 42 communicates with the third inflow passage 23 and the second fixed communication passage 52, the third rotation communication passage 43 communicates with the fourth inflow passage 24 and the third fixed communication passage 53, and the fourth rotation communication passage 44 communicates with the first inflow passage 21 and the fourth fixed communication passage 54. The disc rotation angle at this time is "30°," and this flow passage switching state is defined as "Pattern B."
上記したように、この実施形態では、流路切替装置8の流路を切り替えるために回転ディスク14を回転させる「切替角度」が「30°」に設定される。すなわち、この実施形態では、回転軸15の時計回りへの「空転角度」と、流路を切り替えるための回転ディスク14の「切替角度」が同じ「30°」に設定される。 As described above, in this embodiment, the "switching angle" at which the rotary disk 14 is rotated to switch the flow paths of the flow path switching device 8 is set to "30°." In other words, in this embodiment, the "idling angle" of the rotating shaft 15 clockwise and the "switching angle" of the rotary disk 14 for switching the flow paths are set to the same value of "30°."
次に、図87(A)~図87(C)は、「60°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「戻し30°回転状態」を示す。この状態では、図87(A)に示すように、回転軸15が「30°」反時計回りに空転し、軸凸部15bがディスク凸部13gの頂部13hの一側縁に乗り上げることで、図87(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま反時計回りに回転する。また、図87(C)に示すように、回転連通路40が「60°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「30°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「60°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 87(A) to 87(C) show the "30° return rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "60° rotation state." In this state, as shown in Figure 87(A), the rotating shaft 15 idles 30° counterclockwise, and the shaft protrusion 15b rides onto one side edge of the apex 13h of the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to rotate counterclockwise while remaining lifted up, as shown in Figure 87(B). Also, as shown in Figure 87(C), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "60° rotation state," and the disk rotation angle remains at 30°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as in the "60° rotation state."
次に、図88(A)~図88(C)は、「戻し30°回転状態」から回転軸15が更に「30°」反時計回りに回転した「戻し0°回転状態」を示す。この状態では、図88(A)に示すように、回転軸15が「30°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図88(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図88(C)に示すように、回転連通路40が「戻し30°回転状態」と同じ位置に止まり、ディスク回転角度が「30°」のままとなっている。このときの流路切り替え状態は「戻し30°回転状態」と同じ「パターンB」である。 Next, Figures 88(A) to 88(C) show the "0° Return Rotation State" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 30° counterclockwise from the "30° Return Rotation State." In this state, as shown in Figure 88(A), the rotating shaft 15 rotates idly counterclockwise by 30° and engages with one inner wall of the through-hole 14a, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 88(B). Also, as shown in Figure 88(C), the rotation communicating passage 40 remains in the same position as in the "30° Return Rotation State," and the disk rotation angle remains at 30°. The flow path switching state at this time is "Pattern B," the same as in the "30° Return Rotation State."
次に、図89(A)~図89(C)は、「戻し0°回転状態」から回転軸15が「30°」反時計回りに回転した「-30°回転状態」を示す。この状態では、図89(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「30°」反時計回りに回転し、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げることで、図89(B)に示すように、回転軸15がリフトアップしている。また、図89(C)に示すように、回転ディスク14と回転連通路40が「30°」反時計回りに回転している。このときの流路切り替え状態は「イニシャル状態」と同じ「パターンA」である。 Next, Figures 89(A) to 89(C) show the "-30° rotation state" in which the rotating shaft 15 has rotated 30° counterclockwise from the "return 0° rotation state." In this state, as shown in Figure 89(A), the rotating shaft 15 rotates 30° counterclockwise together with the rotating disk 14, and the shaft protrusion 15b rides up on the disk protrusion 13g, causing the rotating shaft 15 to lift up as shown in Figure 89(B). Also, as shown in Figure 89(C), the rotating disk 14 and the rotation communication passage 40 have rotated 30° counterclockwise. The flow path switching state at this time is "Pattern A," the same as the "initial state."
そして、図90(A)~図90(C)は、「-30°回転状態」から回転軸15が「30°」時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図90(A)に示すように、回転軸15が「30°」時計回りに空転し、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げることで、図90(B)に示すように、回転軸15がリフトダウンしている。また、図90(C)に示すように、回転連通路40は「イニシャル状態」と同じ位置に戻り、ディスク回転角度は「0°」となっている。このときの流路切り替え状態は「パターンA」である。 Figures 90(A) to 90(C) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated "30°" clockwise from the "-30° rotation state." In this state, as shown in Figure 90(A), the rotating shaft 15 idles "30°" clockwise, and the shaft protrusion 15b rides down into the disk recess 13e, causing the rotating shaft 15 to lift down as shown in Figure 90(B). Also, as shown in Figure 90(C), the rotation communicating passage 40 has returned to the same position as in the "initial state," and the disk rotation angle is "0°." The flow path switching state at this time is "Pattern A."
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置8の構成によれば、「イニシャル状態」から回転軸15を回転方向における両側へ空転可能な「両側空転タイプ」かつ流路が2つのパターンに切り替え可能な構成となっている。そして、回転軸15がリフトダウンと同時に流路を切り替えるモードと、リフトアップした状態で流路を切り替えるモードとが混在するものの、回転軸15がリフトアップしたまま流路を切り替えるモードを一部加えることができる。すなわち、図86(A)~図86(C)に示すように、回転軸15がリフトアップしたまま(固定ディスク13と上ハウジング11との間隔を広げたまま)回転ディスク14が回転する。このため、流路を切り替えるときに、各シール部材17,18につき摺動摩耗や引き掛かりによる外れを抑制できることがわかる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
The configuration of the flow path switching device 8 of this embodiment described above is a "double-sided idling type" in which the rotating shaft 15 can idly rotate in both directions in the rotational direction from the "initial state," and the flow path can be switched between two patterns. Although a mode in which the flow path is switched simultaneously with the lift-down of the rotating shaft 15 and a mode in which the flow path is switched while the rotating shaft 15 is lifted up are mixed, a mode in which the flow path is switched while the rotating shaft 15 is lifted up can be added. That is, as shown in Figures 86(A) to 86(C), the rotating disk 14 rotates while the rotating shaft 15 is lifted up (while widening the gap between the fixed disk 13 and the upper housing 11). Therefore, it can be seen that the sliding wear and disconnection of the seal members 17 and 18 due to snagging can be suppressed when switching the flow paths.
<第8実施形態>
次に、第8実施形態について図91(A)~図95(C)を参照して詳細に説明する。
Eighth Embodiment
Next, the eighth embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 91(A) to 95(C).
[係合構造及び被係合構造について]
この実施形態は、第3実施形態の変形例であり、係合構造K1及び被係合構造K2の構成の点で第3実施形態と異なる。この実施形態では、第3実施形態と同様、流体の流路が2つのパターンに切り替え可能に構成され、かつ、「イニシャル状態」における回転軸15が時計回りのみ空転可能な「片側のみ空転タイプ」となっている。
[Regarding engaging and engaged structures]
This embodiment is a modification of the third embodiment, and differs from the third embodiment in the configurations of the engaging structure K1 and the engaged structure K2. In this embodiment, similar to the third embodiment, the fluid flow path is configured to be switchable between two patterns, and the rotating shaft 15 in the "initial state" is a "one-side free-spin type" that can only spin clockwise.
図91(A)~図91(C)は、この実施形態の流路切替装置1の「イニシャル状態」を示し、図91(A)は、図40(A)と同じイメージ図である。後述する図92~図95の各(A)は、図91(A)に準ずるイメージ図である。図91(B)は、この実施形態の係合構造K1(軸凸部15b及び軸凹部15c)と被係合構造K2(ディスク凹部13e及びディスク凸部13g)との関係を示すイメージ図である。後述する図92~図95の各(B)は、図91(B)に準ずるイメージ図である。図91(B)~図95(B)に示すように、この実施形態において、軸凸部15bの頂部15eとディスク凸部13gの頂部13hが、それぞれ凸湾曲面をなしている。この実施形態では、軸凸部15bの側面部15dの傾斜角度とディスク凸部13g及びディスク凹部13eの側面部13iの傾斜角度が同じに設定されている。図91(C)は、図40(B)と同じイメージ図である。後述する図92~図95の各(C)は、図91(C)に準ずるイメージ図である。 Figures 91(A) to 91(C) show the "initial state" of the flow path switching device 1 of this embodiment, and Figure 91(A) is the same conceptual diagram as Figure 40(A). Each of Figures 92 to 95 (A), which will be described later, is a conceptual diagram similar to Figure 91(A). Figure 91(B) is a conceptual diagram showing the relationship between the engaging structure K1 (shaft convex portion 15b and shaft concave portion 15c) and the engaged structure K2 (disk concave portion 13e and disk convex portion 13g) of this embodiment. Each of Figures 92 to 95 (B), which will be described later, is a conceptual diagram similar to Figure 91(B). As shown in Figures 91(B) to 95(B), in this embodiment, the apex 15e of the shaft convex portion 15b and the apex 13h of the disk convex portion 13g each form a convex curved surface. In this embodiment, the angle of inclination of the side surface 15d of the shaft protrusion 15b is set to be the same as the angle of inclination of the side surface 13i of the disk protrusion 13g and the disk recess 13e. Figure 91(C) is the same conceptual diagram as Figure 40(B). Each of Figures 92 to 95 (C), described below, is a conceptual diagram similar to Figure 91(C).
図91(A)~図91(C)に示す「イニシャル状態」では、図91(A)に示すように、回転軸15が貫通孔14aにて時計方向にのみ隙間28を有する状態に位置し、図91(B)及び図91(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げており、回転軸15がリフトダウンしている。この状態では、図91(B)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに嵌まり込んで係合している。 In the "initial state" shown in Figures 91(A) to 91(C), as shown in Figure 91(A), the rotating shaft 15 is positioned in the through-hole 14a with a gap 28 only in the clockwise direction, and as shown in Figures 91(B) and 91(C), the shaft protrusion 15b rests on the disc recess 13e, and the rotating shaft 15 is lifted down. In this state, as shown in Figure 91(B), the shaft protrusion 15b fits into and engages with the disc recess 13e.
次に、「イニシャル状態」からの変化を順次説明する。図92(A)~図92(C)は、「イニシャル状態」から回転軸15が「45°」時計回りに回転した「45°回転状態」を示す。この状態では、図92(A)に示すように、回転軸15が「イニシャル状態」から「45°」時計回りに空転して貫通孔14aの他方の内壁に係合し、図92(B)及び図92(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げ、回転軸15がリフトアップしている。この状態では、図92(B)に示すように、軸凸部15bの頂部15eがディスク凸部13gの頂部13hに乗り上げて当接している。 Next, we will explain the changes from the "initial state" one by one. Figures 92(A) to 92(C) show the "45° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated "45°" clockwise from the "initial state." In this state, as shown in Figure 92(A), the rotating shaft 15 rotates 45° clockwise from the "initial state" and engages with the other inner wall of the through-hole 14a, and as shown in Figures 92(B) and 92(C), the shaft protrusion 15b rides up on the disk protrusion 13g, lifting the rotating shaft 15. In this state, as shown in Figure 92(B), the top 15e of the shaft protrusion 15b rides up and abuts against the top 13h of the disk protrusion 13g.
次に、図93(A)~図93(C)は、「45°回転状態」から回転軸15が更に「45°」時計回りに回転した「90°回転状態」を示す。この状態では、図93(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「45°回転状態」から「45°」時計回りに回転し、図93(B)及び図93(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げ、回転軸15がリフトダウンしている。この状態では、図93(B)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに嵌まり込んで係合している。 Next, Figures 93(A) to 93(C) show the "90° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated a further 45° clockwise from the "45° rotated state." In this state, as shown in Figure 93(A), the rotating shaft 15 has rotated 45° clockwise together with the rotating disc 14 from the "45° rotated state," and as shown in Figures 93(B) and 93(C), the shaft protrusion 15b rides down into the disc recess 13e, lifting the rotating shaft 15 down. In this state, as shown in Figure 93(B), the shaft protrusion 15b fits into and engages with the disc recess 13e.
次に、図94(A)~図94(C)は、「90°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻し45°回転状態」を示す。この状態では、図94(A)に示すように、回転軸15が「90°回転状態」から「45°」反時計回りに空転して貫通孔14aの一方の内壁に係合し、図94(B)及び図94(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凸部13gに乗り上げ、回転軸15がリフトアップしている。この状態では、図94(B)に示すように、軸凸部15bの頂部15eがディスク凸部13gの頂部13hに乗り上げて当接している。 Next, Figures 94(A) to 94(C) show the "return 45° rotated state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45° counterclockwise from the "90° rotated state." In this state, as shown in Figure 94(A), the rotating shaft 15 rotates 45° counterclockwise from the "90° rotated state" and engages with one of the inner walls of the through-hole 14a, and as shown in Figures 94(B) and 94(C), the shaft protrusion 15b rides up on the disk protrusion 13g, lifting the rotating shaft 15 up. In this state, as shown in Figure 94(B), the top 15e of the shaft protrusion 15b rides up and abuts against the top 13h of the disk protrusion 13g.
次に、図95(A)~図95(C)は、「戻し45°回転状態」から回転軸15が「45°」反時計回りに回転した「戻しイニシャル状態」を示す。この状態では、図95(A)に示すように、回転軸15が回転ディスク14と共に「戻し45°回転状態」から「45°」反時計回りに回転し、図95(B)及び図95(C)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げており、回転軸15がリフトダウンしている。この状態では、図95(B)に示すように、軸凸部15bがディスク凹部13eに嵌まり込んで係合している。 Next, Figures 95(A) to 95(C) show the "return initial state" in which the rotating shaft 15 has rotated 45 degrees counterclockwise from the "45° return rotation state." In this state, as shown in Figure 95(A), the rotating shaft 15 has rotated 45 degrees counterclockwise together with the rotating disk 14 from the "45° return rotation state," and as shown in Figures 95(B) and 95(C), the shaft protrusion 15b has lowered into the disk recess 13e, lifting the rotating shaft 15 down. In this state, as shown in Figure 95(B), the shaft protrusion 15b fits into and engages with the disk recess 13e.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成によれば、軸凸部15bの頂部15eとディスク凸部13gの頂部13hがそれぞれ凸湾曲面をなすので、図92(B)及び図94(B)に示すように、回転軸15がリフトアップして軸凸部15bの頂部15eがディスク凸部13gの頂部13hに乗り上げたときに、それらが安定的に係合することから、軸凸部15bの上昇及び降下の急変を回避することができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
According to the configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above, the top 15e of the shaft convex portion 15b and the top 13h of the disk convex portion 13g each form a convex curved surface, so that when the rotating shaft 15 lifts up and the top 15e of the shaft convex portion 15b rides on the top 13h of the disk convex portion 13g, as shown in Figures 92 (B) and 94 (B), they engage stably, thereby avoiding sudden changes in the rise and fall of the shaft convex portion 15b.
<第9実施形態>
次に、第9実施形態について図96~図102を参照して詳細に説明する。
Ninth Embodiment
Next, the ninth embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[係合構造及び被係合構造について]
この実施形態は、第8実施形態の変形例であり、係合構造K1及び被係合構造K2の構成の点で前記第8実施形態と異なる。
[Regarding engaging and engaged structures]
This embodiment is a modification of the eighth embodiment, and differs from the eighth embodiment in the configurations of the engaging structure K1 and the engaged structure K2.
図96~図98は、この実施形態の流路切替装置1に係り、図96は、流路切り替え前に回転軸15がリフトダウンしたときの係合構造と被係合構造との関係を示すイメージ図であり、図97は、流路切り替え時に回転軸15がリフトアップする途中の係合構造と被係合構造との関係を示すイメージ図であり、図98は、流路切り替え時に回転軸15がリフトアップしたときの係合構造と被係合構造との関係を示すイメージ図である。図96~図98に示すように、この実施形態では、軸凸部15bの頂部15eとディスク凸部13gの頂部13hが、それぞれ凸湾曲面をなし、ディスク凹部13eの底部が凹湾曲面をなしている。そして、この実施形態では、軸凸部15bの頂部15eの凸湾曲面の半径が、ディスク凹部13eの底部の凹湾曲面の半径よりも小さくなっている。 Figures 96 to 98 relate to the flow path switching device 1 of this embodiment. Figure 96 is an image diagram showing the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted down before flow path switching. Figure 97 is an image diagram showing the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted up during flow path switching. Figure 98 is an image diagram showing the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted up during flow path switching. As shown in Figures 96 to 98, in this embodiment, the apex 15e of the shaft protrusion 15b and the apex 13h of the disk protrusion 13g each form a convex curved surface, and the bottom of the disk recess 13e forms a concave curved surface. In this embodiment, the radius of the convex curved surface of the apex 15e of the shaft protrusion 15b is smaller than the radius of the concave curved surface of the bottom of the disk recess 13e.
これに対し、図99~図101は、対比例(第8実施形態)に係り、図99は、流路切り替え前に回転軸15がリフトダウンしたときの係合構造と被係合構造との関係を示すイメージ図であり、図100は、流路切り替え時に回転軸15がリフトアップする途中の係合構造と被係合構造との関係を示すイメージ図であり、図101は、流路切り替え時に回転軸15がリフトアップしたときの係合構造と被係合構造との関係を示すイメージ図である。 In contrast, Figures 99 to 101 relate to a comparative example (eighth embodiment), where Figure 99 is an image diagram showing the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted down before switching the flow path, Figure 100 is an image diagram showing the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted up during flow path switching, and Figure 101 is an image diagram showing the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted up during flow path switching.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成によれば、図96~図98に示すように、軸凸部15bの凸湾曲面の半径が、ディスク凹部13eの凹湾曲面の半径よりも小さいので、図96の状態から、回転軸15がリフトアップし始めるとき、すなわち流路を切り替えるために回転軸15が回転し始める流路切り替え初期に、図99に示す対比例と比べて軸凸部15bのディスク凹部13eに対する摺動抵抗が小さくなる。図97に示す場合と図100に示す場合とを比較すると、両者の摺動抵抗はほぼ同じとなる。また、図98に示す場合と図101に示す場合とを比較すると、この場合も両者の摺動抵抗はほぼ同じとなる。このため、流路切り替え初期に回転軸15の駆動トルクを低減することができ、回転軸15がリフトアップし始めるときの上昇角度を低減することができる。また、回転軸15のリフトアップ開始時の上昇角度を低減できるので、回転軸15の駆動トルクを抑制することができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
According to the configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above, as shown in FIGS. 96 to 98 , the radius of the convex curved surface of the shaft protrusion 15b is smaller than the radius of the concave curved surface of the disk recess 13e. Therefore, when the rotating shaft 15 begins to lift up from the state shown in FIG. 96 , i.e., at the beginning of flow path switching when the rotating shaft 15 begins to rotate to switch the flow path, the sliding resistance of the shaft protrusion 15b against the disk recess 13e is smaller than that of the comparative example shown in FIG. 99 . Comparing the case shown in FIG. 97 with the case shown in FIG. 100 , the sliding resistance is approximately the same in both cases. Furthermore, comparing the case shown in FIG. 98 with the case shown in FIG. 101 , the sliding resistance is also approximately the same in both cases. Therefore, the driving torque of the rotating shaft 15 can be reduced at the beginning of flow path switching, and the lift angle when the rotating shaft 15 begins to lift up can be reduced. Furthermore, since the lift angle when the rotating shaft 15 starts to lift up can be reduced, the driving torque of the rotating shaft 15 can be suppressed.
図102に、回転軸角度の変化と駆動トルクの変化の関係をグラフにより示す。図102において、太線BLは本実施形態を示し、破線DLは対比例(第8実施形態)を示す。図102に示すように、この実施形態では、回転軸角度が「0°」のときの駆動トルクは、対比例のそれに比べて低く、回転軸角度が「45°」のときの駆動トルクは、対比例に比べて高くなることがわかる。 Figure 102 shows a graph of the relationship between changes in rotation shaft angle and changes in drive torque. In Figure 102, the thick line BL represents this embodiment, and the dashed line DL represents the comparative example (eighth embodiment). As shown in Figure 102, in this embodiment, the drive torque when the rotation shaft angle is "0°" is lower than that of the comparative example, and the drive torque when the rotation shaft angle is "45°" is higher than that of the comparative example.
<第10実施形態>
次に、第10実施形態について図103~図113を参照して詳細に説明する。
Tenth Embodiment
Next, the tenth embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[第9実施形態の課題について]
前記第9実施形態では、軸凸部15bの頂部15eとディスク凸部13gの頂部13hが、それぞれ凸湾曲面をなし、ディスク凹部13eの底部が凹湾曲面をなしている。また、軸凸部15bの頂部15eの凸湾曲面の半径が、ディスク凹部13eの底部の凹湾曲面の半径よりも小さくなっている。このため、回転軸15がリフトダウンして軸凸部15bがディスク凹部13eに乗り下げている状態では、軸凸部15bの頂部15eとディスク凹部13eの底部とが1点集中で接触することになる。この状態では、上ハウジング11及び固定ディスク13に対する各シール部材17,18の接触面圧が最大となるので、軸凸部15bの頂部15eとディスク凹部13eの底部との接点には高い応力が作用することになる。
[Regarding the problem of the ninth embodiment]
In the ninth embodiment, the top 15e of the shaft protrusion 15b and the top 13h of the disk protrusion 13g each have a convex curved surface, and the bottom of the disk recess 13e has a concave curved surface. Furthermore, the radius of the convex curved surface of the top 15e of the shaft protrusion 15b is smaller than the radius of the concave curved surface of the bottom of the disk recess 13e. Therefore, when the rotating shaft 15 is lifted down and the shaft protrusion 15b rests on the disk recess 13e, the top 15e of the shaft protrusion 15b and the bottom of the disk recess 13e come into contact at a single point. In this state, the contact pressure of each seal member 17, 18 with the upper housing 11 and fixed disk 13 is maximized, resulting in high stress acting at the contact point between the top 15e of the shaft protrusion 15b and the bottom of the disk recess 13e.
このため、回転軸15をリフトダウン状態からリフトアップさせるために回転軸15が回転し始めるときには、軸凸部15bの頂部15eとディスク凹部13eの底部とが1点集中で摺動し始め、摺動抵抗が大きくなり、両者15b,13eの間の摩耗が促進される懸念がある。軸凸部15bの頂部又はディスク凹部13eの底部の摩耗が進むと、回転ディスク14と固定ディスク13の間の隙間が狭くなり、各シール部材17,18の接触面圧が更に上昇し、摺動抵抗が更に大きくなってしまう。その結果、回転軸15をリフトアップさせるために回転軸15が回転し始めるときに要する駆動トルクが大きくなり、駆動部4を高出力にすることが必要になる。そこで、この実施形態では、回転軸15をリフトダウン状態からリフトアップするときに要する駆動トルクを低減するために、係合構造及び被係合構造(軸凸部15bとディスク凹部13e)の形状を次のように改良した。 Therefore, when the rotating shaft 15 begins to rotate in order to lift it up from a lift-down state, the top 15e of the shaft protrusion 15b and the bottom of the disk recess 13e begin to slide against each other at a single point, increasing sliding resistance and raising concerns about accelerated wear between the two 15b and 13e. As wear progresses at the top of the shaft protrusion 15b or the bottom of the disk recess 13e, the gap between the rotating disk 14 and the fixed disk 13 narrows, further increasing the contact surface pressure of each seal member 17, 18 and further increasing sliding resistance. As a result, the drive torque required to lift the rotating shaft 15 up when it begins to rotate increases, necessitating a high output from the drive unit 4. Therefore, in this embodiment, the shapes of the engaging structure and engaged structure (shaft protrusion 15b and disk recess 13e) have been improved as follows to reduce the drive torque required to lift the rotating shaft 15 up from a lift-down state.
[係合構造及び被係合構造について]
図103~図113には、この実施形態の流路切替装置1に係り、流路切り替え時に回転軸15がリフトダウン状態からリフトアップし、更にリフトダウンするときの係合構造と被係合構造の関係の変化をイメージ図により示す。
[Regarding engaging and engaged structures]
Figures 103 to 113 show, in an image diagram, the change in the relationship between the engaging structure and the engaged structure when the rotating shaft 15 is lifted up from a lift-down state and then lifted down again during flow path switching in the flow path switching device 1 of this embodiment.
図103は、流路切り替え前におけるリフトダウン状態の係合構造と被係合構造の関係を示し、図104は、図103の接地部分を拡大して示す。図103、図104に示すように、この実施形態のディスク凹部13eは、その底部にV字状の緩い凹傾斜面(凹緩傾斜面)13eaを有し、その凹緩傾斜面13eaからディスク凸部13gへ連続し、ディスク凸部13gの側面部13iを形成する急傾斜面13iaを有する。この実施形態では、ディスク凸部13gの頂部13hが凸湾曲面をなしている。また、軸凸部15bは、その頂部15eに、凹緩傾斜面13eaと整合し面接触可能なV字状をなす緩い凸傾斜面(凸緩傾斜面)15eaを有し、その凸緩傾斜面15eaから連続する軸凸部15bの側面部15dは、ディスク凸部13gの側面部13iの急傾斜面13iaと面接触可能に整合する急傾斜面15daを有する。 Figure 103 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure in the lift-down state before flow path switching, and Figure 104 shows an enlarged view of the ground contact portion of Figure 103. As shown in Figures 103 and 104, the disk recess 13e in this embodiment has a V-shaped gently inclined concave surface (gentle concave inclined surface) 13ea at its bottom, and a steeply inclined surface 13ia that continues from the gentle inclined concave surface 13ea to the disk protrusion 13g and forms the side surface 13i of the disk protrusion 13g. In this embodiment, the top 13h of the disk protrusion 13g forms a convex curved surface. Furthermore, the shaft protrusion 15b has a V-shaped gently inclined convex surface (convex gently inclined surface) 15ea at its top 15e that matches and can come into surface contact with the gently inclined concave surface 13ea, and the side surface 15d of the shaft protrusion 15b that continues from the gently inclined convex surface 15ea has a steeply inclined surface 15da that matches and can come into surface contact with the steeply inclined surface 13ia of the side surface 13i of the disk protrusion 13g.
この流路切り替え前の状態では、上ハウジング11と固定ディスク13に対する各シール部材17,18の接触面圧は高くなり、軸凸部15bとディスク凹部13eの接地面圧は高くなるが、凹緩傾斜面13eaと凸緩傾斜面15eaとが面接地しているので、高い接地面圧の応力は1点集中せず分散することになる。 In this state before the flow path is switched, the contact surface pressure of each seal member 17, 18 against the upper housing 11 and fixed disk 13 is high, and the contact surface pressure between the shaft convex portion 15b and the disk concave portion 13e is also high. However, because the concave gently inclined surface 13ea and the convex gently inclined surface 15ea are in contact with each other, the stress of the high contact surface pressure is dispersed rather than being concentrated at one point.
次に、図105は、流路切り替え始め(リフトアップし始めの初期駆動時)の係合構造と被係合構造の関係を示す。この初期駆動時には、凸緩傾斜面15eaが凹緩傾斜面13eaに接地し、軸凸部15bの急傾斜面15daがディスク凸部13gの急傾斜面13iaに接地した状態で摺動する。このとき、各シール部材17,18は高面圧となり、軸凸部15bとディスク凹部13eの接地面圧は高くなるが、凹緩傾斜面13eaと凸緩傾斜面15eaとが面接地し、急傾斜面13iaと急傾斜面15daが接地しているので、高い接地面圧の応力は分散することになる。 Next, Figure 105 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure at the start of flow path switching (initial drive when lift-up begins). During this initial drive, the convex gently inclined surface 15ea contacts the concave gently inclined surface 13ea, and the steeply inclined surface 15da of the shaft convex portion 15b contacts the steeply inclined surface 13ia of the disk convex portion 13g, sliding together. At this time, each seal member 17, 18 is subjected to high surface pressure, and the contact surface pressure between the shaft convex portion 15b and the disk concave portion 13e increases. However, because the concave gently inclined surface 13ea and the convex gently inclined surface 15ea are in contact with each other, and the steeply inclined surface 13ia and the steeply inclined surface 15da are in contact with each other, the stress of the high contact surface pressure is dispersed.
次に、図106は、流路切り替え途中(リフトアップ途中)の係合構造と被係合構造の関係を示す。このリフトアップ途中では、軸凸部15bの急傾斜面15daがディスク凹部13eの急傾斜面13iaに接地した状態で摺動する。このとき、回転軸15がリフトアップし始め(固定ディスク13が降下し始め)、回転ディスク14に対する上ハウジング11と固定ディスク13の隙間が増すので、各シール部材17,18の接触面圧が低減し、中程度の面圧となる。 Next, Figure 106 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure during flow path switching (during lift-up). During this lift-up, the steeply inclined surface 15da of the shaft protrusion 15b slides against the steeply inclined surface 13ia of the disk recess 13e while in contact with it. At this time, the rotating shaft 15 begins to lift up (the fixed disk 13 begins to descend), and the gap between the upper housing 11 and fixed disk 13 relative to the rotating disk 14 increases, reducing the contact surface pressure of each seal member 17, 18 to a moderate level.
次に、図107は、同じく流路切り替え途中(リフトアップ途中)の係合構造と被係合構造の関係を示す。このリフトアップ途中では、軸凸部15bの凸緩傾斜面15eaがディスク凸部13gの凸湾曲面をなす頂部13hに接地した状態で摺動する。図108は、図107における接地部分を拡大して示す。このとき、回転軸15がリフトアップし(固定ディスク13が降下し)、回転ディスク14に対する上ハウジング11と固定ディスク13の隙間が更に増すので、各シール部材17,18の接触面圧は更に低減し、低い面圧となる。これにより、ディスク凸部13gの頂部13hの負荷が低減するので、ディスク凸部13gの頂部13hに対する軸凸部15bの接地応力は集中するものの、その応力は低減することになる。 Next, Figure 107 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure during flow path switching (during lift-up). During this lift-up, the gently sloping convex surface 15ea of the shaft convex portion 15b slides against the convex curved apex 13h of the disk convex portion 13g while in contact with it. Figure 108 shows an enlarged view of the contact area in Figure 107. At this time, the rotating shaft 15 lifts up (the fixed disk 13 descends), further increasing the gap between the upper housing 11 and fixed disk 13 relative to the rotating disk 14, further reducing the contact surface pressure of each seal member 17, 18 to a low surface pressure. This reduces the load on the apex 13h of the disk convex portion 13g, and although the contact stress of the shaft convex portion 15b against the apex 13h of the disk convex portion 13g is concentrated, the stress is reduced.
次に、図109は、流路切り替え途中であって、軸凸部15bの頂部15eがディスク凸部13gの頂部13hを乗り越えた直後(リフトダウンし始め)の係合構造と被係合構造の関係を示す。図110は、図109の接地部分を拡大して示す。このリフトダウンし始めでは、図107、図108の場合と同様、軸凸部15bの凸緩傾斜面15eaがディスク凸部13gの頂部13hの湾曲面に接地した状態で摺動する。このとき、回転軸15がリフトダウンし始める(固定ディスク13が上昇し始める)が、回転ディスク14に対する上ハウジング11と固定ディスク13の隙間が広がっているので、各シール部材17,18の接触面圧は低減し、低い面圧となる。このため、図107、図108の場合と同様、ディスク凸部13gの頂部13hに対する軸凸部15bの接地応力は集中するものの、その応力は低減することになる。 Next, Figure 109 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure during flow path switching, immediately after the apex 15e of the shaft protrusion 15b passes over the apex 13h of the disk protrusion 13g (when lift-down begins). Figure 110 shows an enlarged view of the contact area in Figure 109. At the beginning of this lift-down, as in Figures 107 and 108, the gently sloping convex surface 15ea of the shaft protrusion 15b slides against the curved surface of the apex 13h of the disk protrusion 13g while in contact with it. At this time, the rotating shaft 15 begins to lift down (the fixed disk 13 begins to rise). However, because the gap between the upper housing 11 and the fixed disk 13 relative to the rotating disk 14 has widened, the contact surface pressure of each seal member 17, 18 is reduced to a low surface pressure. Therefore, as in Figures 107 and 108, although the contact stress of the shaft protrusion 15b against the apex 13h of the disk protrusion 13g is concentrated, this stress is reduced.
次に、図111は、流路切り替え途中(リフトダウン途中)の係合構造と被係合構造の関係を示す。このリフトダウン途中では、軸凸部15bの急傾斜面15daがディスク凹部13eの急傾斜面13iaに接地した状態で摺動する。このとき、回転軸15はリフトダウン途中(固定ディスク13の上昇途中)であり、回転ディスク14に対する上ハウジング11と固定ディスク13の隙間が減りつつあるので、各シール部材17,18の接触面圧は増え始め、中程度の面圧となる。 Next, Figure 111 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure during flow path switching (during lift-down). During this lift-down, the steeply inclined surface 15da of the shaft protrusion 15b slides against the steeply inclined surface 13ia of the disk recess 13e while in contact with it. At this time, the rotating shaft 15 is in the middle of lift-down (while the fixed disk 13 is rising), and the gap between the upper housing 11 and fixed disk 13 relative to the rotating disk 14 is decreasing, so the contact surface pressure of each seal member 17, 18 begins to increase and becomes moderate.
次に、図112は、流路切り替え完了前(リフトダウンの完了前)の係合構造と被係合構造の関係を示す。このリフトダウン完了前では、凸緩傾斜面15eaが凹緩傾斜面13eaに接地し、軸凸部15bの急傾斜面15daがディスク凸部13gの急傾斜面13iaに接地した状態で摺動する。このとき、各シール部材17,18は高面圧となり、軸凸部15bとディスク凹部13eとの接地面圧は高くなるが、凹緩傾斜面13eaと凸緩傾斜面15eaとが面接地し、急傾斜面13iaと急傾斜面15daが接地するので、高い接地面圧の応力は分散することになる。 Next, Figure 112 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure before the flow path switching is complete (before lift-down is complete). Before lift-down is complete, the convex gently inclined surface 15ea contacts the concave gently inclined surface 13ea, and the steeply inclined surface 15da of the shaft convex portion 15b contacts the steeply inclined surface 13ia of the disk convex portion 13g, sliding together. At this time, each seal member 17, 18 is subjected to high surface pressure, and the contact surface pressure between the shaft convex portion 15b and the disk concave portion 13e increases. However, because the concave gently inclined surface 13ea and the convex gently inclined surface 15ea come into contact with each other, and the steeply inclined surface 13ia and the steeply inclined surface 15da come into contact with each other, the stress of the high contact surface pressure is dispersed.
次に、図113は、流路切り替え完了時(リフトダウン完了相)の係合構造と被係合構造の関係を示す。このリフトダウン完了時では、各シール部材17,18の面圧は更に高くなり、軸凸部15bとディスク凹部13eの接地面圧は高くなるが、凹緩傾斜面13eaと凸緩傾斜面15eaが面接地するので、高い接地面圧の応力は分散することになる。 Next, Figure 113 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure when flow path switching is complete (lift-down completion phase). When lift-down is complete, the surface pressure of each seal member 17, 18 increases further, and the contact surface pressure between the shaft convex portion 15b and the disc concave portion 13e also increases. However, since the concave gently inclined surface 13ea and the convex gently inclined surface 15ea come into contact with each other, the stress of the high contact surface pressure is dispersed.
[流路切替装置の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態の流路切替装置1の構成によれば、流路切り替え前に回転軸15がリフトダウンしているときは、回転軸15の軸凸部15bが固定ディスク13のディスク凹部13eに係合し、ディスク凹部13eの凹緩傾斜面13eaに軸凸部15bの凸緩傾斜面15eaが接地した状態となる。この状態から、流路を切り替えるために回転軸15が回転し始めるときは、ディスク凹部13eに対する軸凸部15bの摺動が凹緩傾斜面13eaと凸緩傾斜面15eaとの接地により緩傾斜で摺動し始め、凸緩傾斜面15eaと凹緩傾斜面13eaとの面接地により摺動することになる。また、回転軸15の回転が進むと、ディスク凹部13eと軸凸部15bとが、凹緩傾斜面13eaと凸緩傾斜面15eaとの接地から、急傾斜面13ia,15da同士の接地に移行し、面接地により摺動することになる。このため、軸凸部15bがディスク凹部13eに係合した状態から回転軸15が回転し始めるときに、回転軸15を回転させるために要する駆動トルクを低減することができ、軸凸部15bとディスク凹部13eの摩耗を抑制することができる。また、駆動トルクの低減により、駆動部4の小型化を図ることができる。
[Operation and effect of the flow path switching device]
According to the configuration of the flow path switching device 1 of this embodiment described above, when the rotating shaft 15 is lifted down before flow path switching, the shaft protrusion 15b of the rotating shaft 15 engages with the disk recess 13e of the fixed disk 13, and the convex gently inclined surface 15ea of the shaft protrusion 15b comes into contact with the concave gently inclined surface 13ea of the disk recess 13e. When the rotating shaft 15 starts to rotate from this state to switch the flow path, the shaft protrusion 15b starts to slide against the disk recess 13e at a gentle slope due to the contact between the concave gently inclined surface 13ea and the convex gently inclined surface 15ea, and then slides due to the contact between the convex gently inclined surface 15ea and the concave gently inclined surface 13ea. Furthermore, as the rotation of the rotating shaft 15 progresses, the disk recess 13e and the shaft protrusion 15b transition from contacting the gently concave and gently inclined surfaces 13ea and 15ea to contacting the steeply inclined surfaces 13ia and 15da, causing them to slide against each other due to their surface contact. Therefore, when the rotating shaft 15 begins to rotate from a state in which the shaft protrusion 15b is engaged with the disk recess 13e, the drive torque required to rotate the rotating shaft 15 can be reduced, thereby suppressing wear on the shaft protrusion 15b and the disk recess 13e. Furthermore, the reduction in drive torque allows the drive unit 4 to be made more compact.
<第11実施形態>
次に、第11実施形態について図114、図115を参照して詳細に説明する。
Eleventh Embodiment
Next, the eleventh embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 114 and 115.
[係合構造及び被係合構造について]
この実施形態は、第10実施形態の変形例であり、係合構造及び被係合構造の構成の点で第10実施形態と異なる。図114には、この実施形態の流路切替装置1に係り、流路切り替え途中(回転軸15のリフトアップ途中)の係合構造と被係合構造の関係を図107に準ずるイメージ図により示す。図115には、図114における接地部分を拡大したイメージ図により示す。
[Regarding engaging and engaged structures]
This embodiment is a modification of the tenth embodiment, and differs from the tenth embodiment in the configuration of the engaging structure and the engaged structure. Fig. 114 shows the relationship between the engaging structure and the engaged structure during flow path switching (during lift-up of the rotating shaft 15) in the flow path switching device 1 of this embodiment, in an image similar to Fig. 107. Fig. 115 shows an enlarged image of the ground contact portion in Fig. 114.
図114、図115に示すように、この実施形態のディスク凸部13gの頂部13hは、凸湾曲面ではなく、軸凸部15bの頂部15eと同様、V字状をなす凸緩傾斜面13haとなっている。従って、このリフトアップ途中では、軸凸部15bの凸緩傾斜面15eaがディスク凸部13gの頂部13hの凸緩傾斜面13haに面接地した状態で摺動することになる。このため、第10実施形態に対し、軸凸部15bとディスク凸部13gとの接地応力を緩和することができ、両者15b,13gの摩耗を抑制することができる。 As shown in Figures 114 and 115, the top 13h of the disk protrusion 13g in this embodiment is not a convex curved surface, but rather a V-shaped convex gently sloping surface 13ha, similar to the top 15e of the shaft protrusion 15b. Therefore, during this lift-up, the convex gently sloping surface 15ea of the shaft protrusion 15b slides against the convex gently sloping surface 13ha of the top 13h of the disk protrusion 13g in a face-to-face contact state. Therefore, compared to the tenth embodiment, the contact stress between the shaft protrusion 15b and the disk protrusion 13g can be alleviated, suppressing wear on both 15b and 13g.
<別の実施形態>
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
<Another embodiment>
The disclosed technology is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately modifying part of the configuration within the scope of the disclosed technology.
(1)前記第1実施形態では、流路切替装置1を八方弁として構成したが、これに限らず、三方弁、四方弁及び六方弁などその他の多方弁にすることもできる。そのため、回転ディスク14は回転連通路40を少なくとも1つ備えていればよく、固定ディスク13は固定連通路50を複数備えていればよい。 (1) In the first embodiment, the flow path switching device 1 is configured as an eight-way valve, but it is not limited to this and can also be configured as other multi-way valves such as a three-way valve, a four-way valve, or a six-way valve. Therefore, it is sufficient for the rotating disk 14 to have at least one rotating communication passage 40, and for the fixed disk 13 to have multiple fixed communication passages 50.
(2)前記第1実施形態における「摺動抵抗緩和構造」は一例であり、上記した係合構造K1及び被係合構造K2に限定されるものではない。 (2) The "sliding resistance reduction structure" in the first embodiment is an example and is not limited to the engaging structure K1 and engaged structure K2 described above.
(3)前記第2実施形態では、軸凸部15bの頂部15eのみを凸湾曲面に形成したが、ディスク凸部13gの頂部13hのみを凸湾曲面に形成したり、軸凸部15bの頂部15e及びディスク凸部13gの頂部13hの両方を凸湾曲面に形成したりすることもできる。 (3) In the second embodiment, only the top 15e of the shaft protrusion 15b is formed into a convex curved surface. However, it is also possible to form only the top 13h of the disk protrusion 13g into a convex curved surface, or to form both the top 15e of the shaft protrusion 15b and the top 13h of the disk protrusion 13g into a convex curved surface.
(4)前記第2実施形態では、軸凸部15bの頂部15eを凸湾曲面に形成したが、この頂部を平坦面に形成することもできる。 (4) In the second embodiment, the top 15e of the shaft protrusion 15b is formed as a convex curved surface, but this top can also be formed as a flat surface.
この開示技術は、例えば、冷媒等の流体が流れる流体回路において流体の流路を切り替えるために利用することができる。 This disclosed technology can be used, for example, to switch the flow path of a fluid in a fluid circuit through which a fluid such as a refrigerant flows.
1 流路切替装置
2 ハウジング
3 弁体部
4 駆動部(駆動手段)
5 制御部(制御手段)
8 流路切替装置
13 固定ディスク
13e ディスク凹部
13ea 凹緩傾斜面
13g ディスク凸部
13h 頂部
13ha 凸緩傾斜面
13i 側面部
13ia 急傾斜面
14 回転ディスク(駆動ディスク)
15 回転軸
15a 先端部
15b 軸凸部
15c 軸凹部
15d 側面部
15da 急傾斜面
15e 頂部
15ea 凸緩傾斜面
17 上シール部材
18 下シール部材
20 流入流路(連通路)
28 隙間
30 流出流路(連通路)
40 回転連通路(連通路)
50 固定連通路(連通路)
X 軸方向
1 Flow path switching device 2 Housing 3 Valve body portion 4 Drive portion (drive means)
5. Control unit (control means)
8 Flow path switching device 13 Fixed disk 13e Disk recess 13ea Recessed gently inclined surface 13g Disk protrusion 13h Top 13ha Convex gently inclined surface 13i Side surface 13ia Steeply inclined surface 14 Rotating disk (drive disk)
15 Rotating shaft 15a Tip portion 15b Shaft convex portion 15c Shaft concave portion 15d Side portion 15da Steep inclined surface 15e Top portion 15ea Convex gently inclined surface 17 Upper seal member 18 Lower seal member 20 Inflow passage (communication passage)
28 Gap 30 Outlet flow path (communication path)
40 Rotational communication passage (communication passage)
50 Fixed communication path (communication path)
X-axis direction
Claims (8)
前記ハウジングの内部に配置された弁体部と
を備え、
前記弁体部は、固定ディスクと、前記固定ディスクに積層配置され、前記固定ディスクに対し回転する駆動ディスクと、前記駆動ディスクを回転させるための回転軸とを含み、
前記ハウジング、前記固定ディスク及び前記駆動ディスクは、それぞれ複数の連通路を有し、それら連通路が前記駆動ディスクの回転に伴って接続されることで流体の流路が形成されるように構成され、
前記流路には、少なくとも前記固定ディスクと前記駆動ディスクとの間にて前記流体の漏れを抑制するためにシール部材が設けられる
流路切替装置において、
前記回転軸の先端部は、前記固定ディスクと当接及び係合可能に設けられ、
前記固定ディスクは、前記回転軸の前記先端部がその回転に伴い当接及び係合することで軸方向に往復移動可能に構成される
ことを特徴とする流路切替装置。 Housing and
a valve body portion disposed inside the housing,
the valve body portion includes a fixed disk, a drive disk stacked on the fixed disk and rotating relative to the fixed disk, and a rotation shaft for rotating the drive disk,
the housing, the fixed disk, and the drive disk each have a plurality of communication passages, and the communication passages are connected as the drive disk rotates to form a fluid flow path;
In the flow path switching device, a seal member is provided in the flow path to suppress leakage of the fluid at least between the fixed disk and the drive disk,
a tip end of the rotary shaft is provided so as to be able to come into contact with and engage with the fixed disk,
The flow path switching device is characterized in that the fixed disk is configured to be able to move back and forth in the axial direction by abutting and engaging with the tip of the rotating shaft as it rotates.
前記回転軸の前記先端部は、円周方向に並ぶ軸凸部及び軸凹部を含み、
前記固定ディスクは、前記軸凸部及び前記軸凹部に当接及び係合可能なディスク凹部及びディスク凸部を含み、
前記軸凸部及び前記軸凹部並びに前記ディスク凹部及び前記ディスク凸部は、周方向に傾斜する側面部を含む
ことを特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 1,
the tip end of the rotating shaft includes a shaft protrusion and a shaft recess that are arranged in a circumferential direction,
the fixed disk includes a disk recess and a disk protrusion that can come into contact with and engage with the shaft protrusion and the shaft recess,
The flow path switching device, wherein the shaft protrusions, the shaft recesses, the disk recesses, and the disk protrusions each include a side surface that is inclined in a circumferential direction.
前記軸凸部及び前記ディスク凸部の少なくとも一方の頂部を平坦面又は凸湾曲面に形成し、前記ディスク凹部及び前記軸凹部の少なくとも一方の底部を平坦面又は凹湾曲面に形成する
ことを特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 2,
A flow path switching device characterized in that the top of at least one of the shaft convex portion and the disk convex portion is formed as a flat surface or a convex curved surface, and the bottom of at least one of the disk concave portion and the shaft concave portion is formed as a flat surface or a concave curved surface.
前記ディスク凹部は、その底部にV字状の凹緩傾斜面を有し、前記凹緩傾斜面から前記ディスク凸部へ連続し前記ディスク凸部の前記側面部を形成する急傾斜面を有し、
前記軸凸部は、その頂部に前記凹緩傾斜面と整合しV字状をなす凸緩傾斜面を有し、前記凸緩傾斜面から連続する前記軸凸部の前記側面部は、前記ディスク凸部の前記側面部の前記急傾斜面と整合する急傾斜面を有する
ことを特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 2,
the disk recess has a V-shaped gently inclined concave surface at its bottom, and a steeply inclined surface that continues from the gently inclined concave surface to the disk protrusion and forms the side surface of the disk protrusion,
A flow path switching device characterized in that the shaft convex portion has a convex gently inclined surface at its top that aligns with the concave gently inclined surface and forms a V shape, and the side portion of the shaft convex portion that continues from the convex gently inclined surface has a steeply inclined surface that aligns with the steeply inclined surface of the side portion of the disk convex portion.
前記駆動ディスクと前記回転軸とは、回転方向及び軸方向に相対移動可能に接続されることを特徴とする流路切替装置。 5. The flow path switching device according to claim 1,
The flow path switching device is characterized in that the drive disk and the rotary shaft are connected to each other so as to be relatively movable in the rotational direction and the axial direction.
前記回転軸と前記駆動ディスクとの接続部は、回転方向に隙間を有する
ことを特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 5,
The flow path switching device is characterized in that a connection portion between the rotary shaft and the drive disk has a gap in the rotation direction.
前記回転軸の前記先端部が前記固定ディスクに前記係合する状態から前記当接する状態に移るときに前記回転軸が前記隙間を空転する空転角度と、前記流路を切り替えるために前記駆動ディスクを回転させる切替角度とが同じ角度に設定される
ことを特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 6,
a switching angle at which the drive disk is rotated to switch the flow paths, the switching angle being set to the same angle as the rotation angle at which the rotating shaft rotates in the gap when the tip of the rotating shaft moves from the state in which it is engaged with the fixed disk to the state in which it is abutting the fixed disk.
前記回転軸を回転駆動するための駆動手段と、
前記駆動手段を制御するための制御手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記駆動手段を制御することにより、前記回転軸を回転させて前記回転軸の前記先端部が前記固定ディスクに前記当接した状態で前記流路を切り替えた後、前記回転軸を逆方向に回転させ、前記回転軸の前記先端部が前記固定ディスクに前記係合した状態で前記回転軸の回転を停止する
ことを特徴とする流路切替装置。 The flow path switching device according to claim 7,
a driving means for driving the rotation shaft;
a control means for controlling the driving means,
The control means controls the drive means to rotate the rotating shaft, switching the flow path with the tip of the rotating shaft abutting the fixed disk, and then rotate the rotating shaft in the opposite direction, stopping the rotation of the rotating shaft with the tip of the rotating shaft engaged with the fixed disk.
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