(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室が設けられた弁本体、
前記弁室に弁口を通じて繋がるように前記弁本体に接続された流入管と流出管、
その回転中心軸が前記弁本体の中心から前記流出管寄りに設けられた作動軸、及び
前記作動軸に対して取り付けられていて前記作動軸の回転により前記弁口の周りに形成されている弁座に押し付けられて前記弁口を開閉する弁体、
を備えており、
前記弁体は、その一端部において前記作動軸の弁室側端部に対してクランク状に取り付けられているとともに、その他端部において突起を備えており、かつ前記作動軸の回転により、前記弁室内において揺動可能に配置されており、
前記弁室の壁部には、前記作動軸の回転中心軸を中心とする円弧状溝が形成されており、
前記弁体は、前記作動軸の回転により揺動されるときに、前記突起が前記円弧状溝にガイドされること
を特徴とする切換弁。
【請求項２】
前記弁本体は、前記弁室を形成する本体部と、前記弁室を閉塞するホルダとより成り、前記作動軸の前記弁室側端部の少なくとも一部は、前記ホルダが嵌合する前記本体部の上面に載置又はその上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の切換弁。
【請求項３】
前記円弧状溝の端部は、前記突起が突き当たることによって、前記弁体の揺動を制限して前記弁体が前記弁口に押し付け過ぎを防止するストッパを構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の切換弁。
【請求項４】
前記弁室の前記壁部には、前記円弧状溝に繋がる少なくとも１つの傾斜溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の切換弁。
【請求項５】
前記弁体は、前記作動軸の回転により前記弁座に対して当該回転の方向に押し当てられることで、前記弁座をシールする平弁体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の切換弁。
【請求項６】
前記弁体は、前記弁座に対して押し当てられる環状凸部を備える弁体本体、及び弁体本体を貫通してその両端部が該弁体本体から突出するようにされた貫通軸から成っていることを特徴とする請求項５に記載の切換弁。
【請求項７】
前記貫通軸は金属製又は樹脂製であり、前記作動軸に対して非回転の状態に固定されていることを特徴とする請求項６に記載の切換弁。
【請求項８】
前記切換弁は、前記流入管と前記流出管との間における流路の開閉に用いられる二方弁として適用されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の切換弁。
【請求項９】
前記切換弁は、前記流入管と二つの前記流出管との間で流路を切り換える三方弁に適用されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の切換弁。
【請求項１０】
前記流入管と前記二つの流出管の一方は対向しており、前記二つの流出管の他方は前記一方の流出管と管軸線に対して直交していることを特徴とする請求項９記載の切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流入管を通じて流入された流体を流出管に切り換えて供給する切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弁室内に流体の供給管と二つの出口管との管端部を接続し、密封板（弁体）を弁室内に回動可能に設けておき、当該密封板の一方及び他方の回動位置に応じて、当該密封板を一方の出口管の端部又は他方の出口管の端部に択一的に当接させ、当該当接した出口管の端部を密封封鎖することで、供給管を通じて供給された流体を、一方の出口管又は他方の出口管に切り換えて供給する三方弁が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、弁体の側面に弁軸（作動軸）を固定し、この弁軸の上下を弁室の上下面で軸受によって支持する構造となっている。この結果、弁室内に弁体と弁軸の双方を収容する必要が有り、当該構造は当該三方弁が大型化する要因の一つになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平０３ー１２４０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、弁体のみならず、当該弁体を作動させる作動軸としての弁軸をも弁室内に収容する構造が切換弁の小型化を妨げていたことに着目して、弁体を弁軸の中心軸寄りに配置することで、上記課題を解決することであり、小型化を図りつつ、弁体が安定して動作させることができる切換弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、この発明による切換弁は、弁室が設けられた弁本体、前記弁室に弁口を通じて繋がるように前記弁本体に接続された流入管と流出管、その回転中心軸が前記弁本体の中心から前記流出管寄りに設けられた作動軸、及び前記作動軸に対して取り付けられていて前記作動軸の回転により前記弁口の周りに形成されている弁座に押し付けられて前記弁口を開閉する弁体を備えており、前記弁体は、その一端部において前記作動軸の弁室側端部に対してクランク状に取り付けられているとともに、その他端部において突起を備えており、かつ前記作動軸の回転により、前記弁室内において揺動可能に配置されており、前記弁室の壁部には、前記作動軸の回転中心軸を中心とする円弧状溝が形成されており、  前記弁体は、前記作動軸の回転により揺動されるときに、前記突起が前記円弧状溝にガイドされることを特徴としている。
【０００７】
この切換弁によれば、弁体を開閉するために作動させる作動軸は、その回転中心軸が弁本体の中心から流出管寄りに設けられており、また、弁体は、作動軸の弁室側端部に対してクランク状に設けられていて弁室内において揺動可能に配置されているので、この結果、弁体を作動軸寄りに配置することができ、作動軸が回転するときには、弁体は、弁室内において揺動半径の小さい小回り状態で揺動し、流出管が弁室に弁口を通じて繋がっている当該弁口の周りに形成されている弁座に押し付けられて、弁口を開閉する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による切換弁は、上記のように、作動軸をクランク状とし、弁体を作動軸の回転軸寄りに位置させるという構成を採用しているので、弁体は揺動半径が可及的に小さい小回り状態で揺動する。したがって、弁室を小型化し、延いては切換弁の小型化を図ることができ、更に揺動する弁体を弁座に対して平行に当接させることが可能となり、シール性が低下することもない。
【０００９】
また、弁体の下部に突起を設け、この突起を弁室下面に設けられた円弧状の溝部内にガイドさせる場合には、弁体を安定して駆動させることができる。
更に、円弧状溝から放射状に傾斜溝を設ける場合には、当該切換弁を通過する水などに含まれる異物（水垢）が円弧状に溜まっても、弁体下部の突起が円弧状溝を通過する際に掻きだされ、異物を傾斜溝を通じて吐き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による切換弁の一実施例に用いられる弁本体を示す図である。
【図２】本発明による切換弁に用いられる弁ホルダの一例を示す図である。
【図３】本発明による切換弁に用いられる弁体の一例を示す図である。
【図４】図１に示す弁本体に図３に示す弁体を組み込んだ状態を示す図である。
【図５】図４の（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による切換弁の実施例を説明する。図１は本発明による切換弁の一実施例に用いられる弁本体を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２は本発明による切換弁に用いられる弁ホルダを示す図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその下面図である。図３は本発明による切換弁に用いられる弁体を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面図である。
【００１２】
図１に示す弁本体は、図５に示された弁体３０と当該弁体３０を保持する弁ホルダ２０とを取り除いた状態で示されている。切換弁１（図４、図５）の弁本体２は、内部に弁室４を形成する本体部３を備えている。本体部３は、下底部８を有する有底の略円筒形状を有しており、本体部３の開口した段付きの上底部９に、弁体３０（図３）と当該弁体３０を保持する弁ホルダ２０（図２）とを組み付けることにより、切換弁１が構成される。本体部３がホルダ２０で閉塞されたときに、その円筒内部に弁室４が画定される。
【００１３】
本体部３には、一つの流入管５と二つの流出管６，７とが、本体部３に対して同じ高さで側方から交差するように弁室４に接続されており、各管５〜７は弁室４に対して弁口１０〜１２を通じて繋がっている。流入管５の弁口１０は円筒内面に開いた口であるが、流出管６，７の弁口１１，１２は、それぞれ本体部３に貫入する管の平面端部に開いた口であり、その開口周囲に環状の弁座１３，１４が形成されている。
【００１４】
流入管５と流出管６とは互いに対向しており、好ましくはそれらの管軸線が一致している。流出管７の管軸は、流出管６の管軸線に対して直交している。これらの管軸線は、弁室４内で交差しているが、その交点は弁室４の中心軸からオフセットした位置にある。この切換弁は、流入管５と二つの流出管６，７との間で流路を切り換える三方弁に適用されており、図４及び図５を参照して後述するように、弁体３０の位置を切り換えることで、流入管５から流入した流れの流路が、流出管６，７のいずれかに切り換えられる。
【００１５】
弁室４の底壁部、即ち、本体部３の下底部８には、作動軸（後述する弁体３０のステム）の回転中心軸を中心とする円弧状溝１５と、円弧状溝１５に繋がる少なくとも一つの傾斜溝１６が形成されている。傾斜溝１６は、円弧状溝１５から径方向外側に放射状に延びており、深さが円弧状溝１５と接続する部分で最も深く且つ径方向外側に至るに従って次第に浅くなるように傾斜して形成されている。本実施例では、三本の傾斜溝１６が等間隔の角度で離れて形成されている。
【００１６】
図２には、図１に示される弁本体２の上底部９に装着される弁ホルダ２０が示されている。弁ホルダ２０は、ホルダ本体部分２１と、ホルダ本体部分２１と一体で且つ大径のフランジ部分２２とを備えている。ホルダ本体部分２１は、弁本体２の開口した段付きの上底部９に嵌入され、その底面は、流出管６と流出管７との隣り合うコーナに形成されている棚状の段部分１７に当接又は近接される。段部分１７は、弁室４の中心軸に対して、上記流出管６，７が位置する側に形成されている。段部分１７は、この例では、本体部３の内周面から張出した角状棚の更に角部を内側に切り込んだ形状とされているが、これに限らず、角部を丸めるなどの形状にしてもよい。
【００１７】
ホルダ本体部分２１の底面が段部分１７に当接又は近接した状態で、フランジ部分２２が弁本体２の環状の端面に当接され、その後、ねじ止め、溶着等の適宜の手法によりホルダ本体部分２１が弁本体２に取り付けられる。ホルダ本体部分２１の周面２１ａと上底部９の内周面９ａとの間、及び／或いはフランジ部分２２の環状底面２２ａと上底部９の環状端面９ｂとの間がシール部材の介装又は樹脂の溶着によって密封されるので、弁室４内の流体の漏れが防止される。
【００１８】
弁ホルダ２０には、弁体作動用のステム３１が挿通される貫通孔２３と、組み立てたときに弁室４側となる面側において、貫通孔２３を要として扇形に広がるように窪ませた凹部２４が形成されている。扇形の開く角度は、流出管６，７の配置角度（この例では直交するように配置されているので９０度）よりも広く、弁体３０の切換えに伴う揺動と干渉しないように設定されている。
【００１９】
図３には、弁ホルダ２０に保持される弁体３０が示されている。弁体３０は、ステム（作動軸）３１の弁室側端部３２から径方向に延びるアーム部３３の幅よりも僅かに狭い厚みを有する円板状の平弁体であり、その両面に弁座１３，１４に対して押し当てられる環状凸部３６を備え、ゴム等の弾性材料により成形された弁体本体３４と、弁体本体３４を貫通してその両端部３８，３９が弁体本体３４から突出するようにされた金属製の貫通軸３７とから成っている。環状凸部３６は、弁体本体３４の両面において、周縁部を残して内側を窪ませることによって、その残された周縁部として形成される。また、貫通軸３７は、弁体本体３４にインサート成形することで一体化するのが好ましい。もちろん、貫通軸３７は樹脂製等、金属以外の材料で構成されても良い。
【００２０】
弁体３０は、回転作動軸であるステム３１に対してクランク状に取り付けられている。即ち、弁体３０は、アーム部３３の中央付近において、弁体３０の断面矩形の貫通軸３７の一端部（矩形状の上端部）３８が嵌入して固定されることで、ステム３１に対してクランク状に取り付けられている。こうした構造により、貫通軸３７はステム３１に対して非回転の状態に固定されている。ステム３１が弁ホルダ２０に取り付けられた図示しない駆動用のモータの出力によって回転するとき、アーム部３３は弁ホルダ２０に形成されている凹部２４内を揺動可能である。また、弁体３０は、一端部３８と反対側の他端部３９において突起４０を備えており、ステム３１が回転するとき、突起４０は弁本体２に形成された円弧状溝１５内を摺動案内される。
【００２１】
ステム３１が回転するとき、円板状の弁体本体３４の各側に設けられているゴムシールとなる環状凸部３６が、流出管６，７の弁口１１，１２の周りに形成されている弁座１３，１４に対して当該回動方向に押し当てられる。環状凸部３６が弁座１３（１４）に押し当てられることで、弁口１１（１２）の周りをシールして閉弁し、環状凸部３６が押し付けられていない弁口１２（１１）が開いて、流入管５と連通する。
【００２２】
図４に、弁本体２の本体部３に弁体３０を組み込んだ状態が示されている。また図４の（ａ）のＢ−Ｂ断面図が図５に示されている。弁体３０は弁ホルダ２０に組み込まれた状態で本体部３に取り付けられるが、図４においては弁ホルダ２０については図示の都合上、省いてある。作動軸であるステム３１は、その回転中心軸が弁本体の中心から流出管６，７寄りに配置される。具体的には、上面図で見て、回転中心軸が円弧状溝１５の内側で且つ段部分１７の外側に配置される。弁体３０は、ステム３１の回転により、弁室４内において揺動可能である。
【００２３】
図４の（ａ）には、弁体３０は反時計方向に揺動して流入管７の弁口１２を閉じる位置を占めていて、流入管５は流出管６と連通した状態（一方の切換動作状態）が示されている。図４の（ｂ）には、弁体３０は（ａ）に示す状態から時計方向に９０度揺動して、流出管６の弁口１１を閉じる位置を占めていて、流入管５は流出管７と連通した状態（他方の切換動作状態）が示されている。このようにステム３１の回動によって、アーム３３に取り付けられた弁体３０が揺動することによって、流入管５は、流出管６又は流出管７と連通するように切り換えられる。
【００２４】
このようにこの実施例では、ステム３１にその半径方向に延びるアーム部３３を設け、該アーム部３３に弁体３０を取り付けることにより当該切換弁の小型化できる。すなわち、ステムにアーム部３３に設けずに１本の棒状体として構成し、該棒状体に弁体を設けようとすると、該弁体は必然的に前記棒状体の外周に配置せざるを得ないが、この実施例のようにステム３１にその半径方向に延びるアーム部３３を設け、該アーム部３３に弁体３０を取り付けることにより、該弁体３０はステム３１の外周仮想延長部（ステム３１の外周面をその弁室側端部３２からさらに延長したと仮定した場合の該延長部）から内側に入り込むことが出来、その分、弁体３０を収容する弁室４を小型化することが出来る。
【００２５】
作動軸であるステム３１の弁室側端部３２の少なくとも一部は、本体部３の段部分１７の上面に載置あるいはその上方に配置されている。即ち、図４（ｂ）に示すように、ステム３１は、その弁室側端部３２の底面の一部であって、段部分１７との重なる弓形状部分３２ａ，３２ａが本体部３の段部分１７に載置又はその上方に近接される状態で組み付けられている。ステム３１のこうした支持構造によって、ステム３１の弁室４内側での支持が得られ、弁体３０をステム３１に対してクランク状に設けることができ、且つステム３１の回転の際に、弁体３０を安定して動作させることができる。また、平弁体が厚みを有することとも相まって、ステム３１が回動するときに弁体３０を全体としても揺動半径の小さい小回りな状態で揺動させることができ、切換弁１の小型化に寄与することができる。
すなわち、前記弓形状部分３２a、３２aを弁室からその外側に配置することが出来るので、当該切換弁をさらに小型化できる。
【００２６】
弁体３０は、ステム３１の回転により揺動されるときに、貫通軸３７の突起４０が弁室４の下底部８に形成されている円弧状溝１５にガイドされるので、弁体３０の揺動動作は円弧状溝１５によって規制されつつ案内されて安定したものとなる。円弧状溝１５は、弁体３０の揺動で弁座１３，１４に押し付けされる状態でも突起４０と衝突することがないように余裕を以て形成されているので、弁体３０の通常の揺動を制限することはない。しかしながら、弁体３０が過大な揺動動作をするときには、突起４０が円弧状溝１５の端部１５ａ（図１（ａ））に突き当たることによって、弁体３０の押付け過ぎを防止するストッパの役割を果たして、弁体３０を保護することができる。
【００２７】
円弧状溝１５には、径方向外側に、三本の傾斜溝１６が接続して形成されている。傾斜溝１６は、円弧状溝１５との接続位置で円弧状溝１５の深さと同じ深さで最も深くなっていて、径方向外側に向うに従って次第に深さが浅くなる傾斜溝に形成されている。したがって、当該切換弁を水や湯などの切換弁として用いた場合、円弧状溝１５に水垢等の異物が蓄積するようなことがあっても、弁体３０の揺動動作の際に、突起４０が円弧状溝１５を通過することで、傾斜溝１６を通じて掃き出すことができる。
【００２８】
本実施例によれば、次のような格別の効果を奏することができる。即ち、弁体３０は、弁体本体３４の環状突部３６が押し付けられることによるシール（ゴムシール）でのみ閉鎖されるので、他のシール部材を必要としておらず、部品点数が少なくて済む。また、弁の開閉構造は、ゴムシールを押し付ける構造であって、シール面が摺動する型式の構造ではないため、弁の切換の際にゴムシールが摺動で摩耗する懸念はなく、耐久性の向上が期待される。また、弁の切換の際に摺動する部分が少ないので、弁を駆動するモータの負荷を低減することができ、またモータの耐久性の向上も期待できる。更に、弁体本体３４が金属製等の貫通軸３７にインサート成形等によって固定されているので、その環状凸部３６が弁座１３，１４に正対して押し付けられ、閉じるべき弁口を確実にシールして閉鎖することができる。更に、弁室４内で大きな流路断面積を確保することができるので、大流量を切り換えて流すことができる。
【００２９】
以上、本切換弁は、一つの流入管と二つの流出管との間で流路を切り換える三方弁として説明したが、一つの流入管と一つの流出管との間における流路の開閉に用いられる二方弁として適用することもできることは明らかである。
また前述の説明では、弁体本体３４は、ゴム等の弾性材料により成形されたものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されることはなく、金属や樹脂等で弁体本体の芯となる部品を形成し、該部品の表面にゴム等を固着することにより当該弁体本体を形成しても良いことは当然である。
【符号の説明】
【００３０】
１  切換弁              ２  弁本体
３  本体部              ４  弁室
５  流入管              ６，７  流出管
８  下底部              ９  上底部
９ａ  内周面            ９ｂ  環状端面
１０〜１２  弁口        １３，１４  弁座
１５  円弧状溝          １５ａ  溝端
１６  傾斜溝            １７  段部分
２０  弁ホルダ
２１  ホルダ本体部分    ２１ａ  周面
２２  フランジ部分      ２２ａ  環状底面
２３  貫通孔            ２４  凹部
３０  弁体              ３１  ステム
３２  弁室側端部        ３２ａ，３２ａ  弓形状部分
３３  アーム部          ３４  弁体本体
３６  環状凸部
３７  貫通軸
３８  一端部（上端部）  ３９  他端部
４０  突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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