(57)【要約】【課題】構造・組立が極めて容易で、かつ、弁漏れを確実に抑えることのできる流路切換弁を提供する。【解決手段】円筒状の弁体２０が、弁室１１の側部から所定の隙間をあけて該弁室１１内に配在されるとともに、その弁体２０の内部空間が流入口ｐ１１と常時連通せしめられ、弁体２０の側部に、貫通口２４及び該貫通口２４周りから外向きに延びる筒状部２５が設けられ、筒状部２５に、弁体２０回転時に弁室１１の側部に摺接するとともに筒状部２５と流出口ｐ１３、ｐ１４のいずれかとの間をシールする円環状のシート材２６が装着される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室、該弁室の底部に開口せしめられた底部開口、及び、該弁室の側部に開口せしめられた少なくとも３個の側部開口を有する弁本体と、前記弁室内に回転自在に配在された筒状の弁体とを備え、前記弁体を回転させることにより、前記側部開口及び前記少なくとも３個の側部開口の連通状態を選択的に切り換えるようにされた流路切換弁であって、
前記弁体は、前記弁室の側部から所定の隙間をあけて該弁室内に配在されるとともに、前記弁体の回転に応じて前記底部開口と前記少なくとも３個の側部開口のいずれかとを択一的に連通させるべく、前記弁体の内部空間が前記底部開口と常時連通せしめられ、前記弁体の側部に、貫通口及び該貫通口周りから外向きに延びる筒状部が設けられ、該筒状部に、前記弁体回転時に前記弁室の側部に摺接するとともに該筒状部と前記少なくとも３個の側部開口のいずれかとの間をシールする環状のシート材が装着されていることを特徴とする流路切換弁。
【請求項２】
前記筒状部と前記シート材との間に、該シート材を前記弁室の側部に付勢する弾性部材が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
【請求項３】
前記シート材の外周部分を突出させるようにして、前記筒状部に設けられた凹部内に、前記弾性部材及び前記シート材がその順で収容されていることを特徴とする請求項２に記載の流路切換弁。
【請求項４】
前記弁体の天井部から突設された弁軸が前記弁室の天井部に設けられた嵌挿穴に摺動回転可能に内挿されるとともに、前記弁体の下部が前記弁室の底部に設けられた嵌合穴に摺動回転可能に内挿されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流路切換弁。
【請求項５】
前記弁本体は、前記弁室の側部を形成して前記側部開口が設けられた基体部材と、前記弁室の底部を形成して前記底部開口が設けられた下部ポート部材とを有していることを特徴とする請求項４に記載の流路切換弁。
【請求項６】
前記下部ポート部材における前記底部開口の上側に前記嵌合穴が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の流路切換弁。
【請求項７】
前記底部開口が流入口とされ、前記少なくとも３個の側部開口が、少なくとも１個の流入口と少なくとも２個の流出口とを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の流路切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路切換弁に係り、例えば円筒状の弁体（円筒弁）を弁室内で回転摺動させることにより流路を切り換えるロータリー形の流路切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流路切換弁の一種である四方弁として、電磁弁を使用し、高圧側と低圧側の圧力差を利用して弁体を移動（スライド）させることにより流路切換えを行うスライド式のものや、モータ等によって弁体（バタフライバルブ）を回動させることにより流路切換えを行うバタフライ式のものが知られている。
【０００３】
また、モータ等によってアーチ形の凸状表面を弾性体で形成した弁体を弁室内で回転させ、その弾性体を弁室の内面に摺動させるとともに、その弾性体をコイルばねによって弁室の内面に付勢するようにした三方弁等も知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述したスライド式の四方弁においては、別途電磁弁が必要となり、構造が複雑で大型化するという問題があるとともに、弁漏れ量が多くなる嫌いがある。
【０００６】
また、前述したバタフライ式の四方弁においては、円筒状のシールゴムと弁体（バラフライバルブ）が常時摺接するため、ゴム劣化が促進され、流路切換え完了時のトルクが弱いと弁体先端部のシールが甘くなり、弁漏れが発生する恐れがある。また、ゴムを圧縮し続けるために常時トルクを維持しておく必要があるとともに、構造が複雑で組立が難しいという難点もある。
【０００７】
また、上記特許文献１に所載の三方弁においては、弁体先端部の弾性体が弁室の内面を摺接するとともに、コイルばねによってその弾性体を弁室の内面に付勢する必要があるため、前述のバタフライ式の四方弁等と同様に、構造・組立が煩雑化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、構造・組立が極めて容易で、かつ、弁漏れを確実に抑えることのできる流路切換弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記する課題を解決するために、本発明に係る流路切換弁は、弁室、該弁室の底部に開口せしめられた底部開口、及び、該弁室の側部に開口せしめられた少なくとも３個の側部開口を有する弁本体と、前記弁室内に回転自在に配在された筒状の弁体とを備え、前記弁体を回転させることにより、前記側部開口及び前記少なくとも３個の側部開口の連通状態を選択的に切り換えるようにされた流路切換弁であって、前記弁体は、前記弁室の側部から所定の隙間をあけて該弁室内に配在されるとともに、前記弁体の回転に応じて前記底部開口と前記少なくとも３個の側部開口のいずれかとを択一的に連通させるべく、前記弁体の内部空間が前記底部開口と常時連通せしめられ、前記弁体の側部に、貫通口及び該貫通口周りから外向きに延びる筒状部が設けられ、該筒状部に、前記弁体回転時に前記弁室の側部に摺接するとともに該筒状部と前記少なくとも３個の側部開口のいずれかとの間をシールする環状のシート材が装着されていることを特徴としている。
【００１０】
好ましい態様では、前記筒状部と前記シート材との間に、該シート材を前記弁室の側部に付勢する弾性部材が介装される。
【００１１】
更に好ましい態様では、前記シート材の外周部分を突出させるようにして、前記筒状部に設けられた凹部内に、前記弾性部材及び前記シート材がその順で収容される。
【００１２】
別の好ましい態様では、前記弁体の天井部から突設された弁軸が前記弁室の天井部に設けられた嵌挿穴に摺動回転可能に内挿されるとともに、前記弁体の下部が前記弁室の底部に設けられた嵌合穴に摺動回転可能に内挿される。
【００１３】
更に好ましい態様では、前記弁本体は、前記弁室の側部を形成して前記側部開口が設けられた基体部材と、前記弁室の底部を形成して前記底部開口が設けられた下部ポート部材とを有する。
【００１４】
更に好ましい態様では、前記下部ポート部材における前記底部開口の上側に前記嵌合穴が設けられる。
【００１５】
他の好ましい態様では、前記底部開口が流入口とされ、前記少なくとも３個の側部開口が、少なくとも１個の流入口と少なくとも２個の流出口とを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、筒状の弁体が、弁室の側部から所定の隙間をあけて該弁室内に配在されるとともに、その弁体の内部空間が底部開口と常時連通せしめられ、弁体の側部に、貫通口及び該貫通口周りから外向きに延びる筒状部が設けられ、筒状部に、弁体回転時に弁室の側部に摺接するとともに筒状部と少なくとも３個の側部開口のいずれかとの間をシールする環状のシート材が装着され、当該弁体を弁室内で回転させることにより、弁室の底部に設けられた底部開口と弁室の側部に設けられた少なくとも３個の側部開口のいずれかとが弁体の内部空間並びに貫通口及び筒状部内を介して連通せしめられ、少なくとも３個の側部開口のうちの少なくとも２つの側部開口同士が弁体と弁室の側部との間に設けられた隙間（弁室における弁体の外側）を介して連通せしめられるようにされる。そのため、シンプルな構造で、シール性を確保しながら、弁本体に設けられた各開口間の流路切換えを行うことができる。
【００１７】
また、弁体の天井部から突設された弁軸が弁室の天井部に設けられた嵌挿穴に摺動回転可能に内挿されるとともに、弁体の下部が弁室の底部に設けられた嵌合穴に摺動回転可能に内挿されるので、弁室内での弁体の位置ずれ（がたつき）が抑制され、弁漏れをより効果的に抑えることができる。
【００１８】
また、弁本体は、弁室の側部を形成する基体部材と、弁室の底部を形成する下部ポート部材とで構成され、筒状の弁体を下側（下部ポート部材側）から弁室内に挿入して組み付けられるので、組立が極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る流路切換弁（四方弁）の一実施形態の全体構成を示す外観斜視図。
【図２】図１に示される流路切換弁の分解斜視図。
【図３】図１に示される流路切換弁の第１連通状態を示す部分切欠（平面視で中心角９０°部分が切欠）斜視図。
【図４】（Ａ）は図３のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は図３のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。
【図５】図１に示される流路切換弁の第２連通状態を示す部分切欠（平面視で中心角９０°部分が切欠）斜視図。
【図６】（Ａ）は図５のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は図５のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
なお、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、誇張して描かれている場合がある。また、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、図１の方向矢印表示を基準としており、実際の使用状態での位置、方向を指すものではない。
【００２２】
図１は、本発明に係る流路切換弁（四方弁）の一実施形態の全体構成を示す外観斜視図である。また、図２は、図１に示される流路切換弁の分解斜視図である。なお、図１以外の各図においては、弁体を回転駆動するための回転駆動部としてのモータは省略されている。
【００２３】
図示実施形態の流路切換弁１は、例えば自動車のエンジンルーム内等を流れる流体の流路を多方向に切り換えるロータリー形の四方弁として使用されるもので、基本的に、弁室１１を有する樹脂製、金属製等の弁本体１０と、弁室１１内に回転自在に配在された天井部２０ａ付き円筒状の弁体（円筒弁ともいう）２０と、弁体２０を回転軸線Ｏ回りで回転させるべく、弁本体１０の上部に配置されたモータ（回転駆動部）９と、を備えている。なお、弁体２０の回転軸線（上下方向に延びる軸線）Ｏは、後述する流入口ｐ１１や弁軸２８の中心線と同軸とされている。
【００２４】
前記弁本体１０は、天井部１２ａ付き角筒状の基体部材１２と下部ポート部材１５とで構成されており、前記基体部材１２は、内部に円筒状空所からなる弁室１１が形成されるとともに、左部中央、前部中央、及び右部中央にそれぞれ、前記弁室１１に開口する流入口（側部開口）ｐ１２、流出口（側部開口）ｐ１３、及び流出口（側部開口）ｐ１４が（９０°の角度間隔をあけて）設けられている。前記基体部材１２の外周には、流入口ｐ１２、流出口ｐ１３、及び流出口ｐ１４に連通するように管継手からなるポート＃１２、＃１３、＃１４が一体的に連結されている。また、前記基体部材１２の天井部１２ａには、弁体２０（の天井部２０ａ）に連結される弁軸２８（の胴部２８ａ）が挿通される嵌挿穴１３が設けられている。基体部材１２の下端開口には、前記弁室１１に開口する縦向きの流入口（底部開口）ｐ１１が設けられた管継手からなるポート＃１１を持つ下部ポート部材１５が、ねじ止め、超音波溶着、圧入、かしめ等（図示例では、ねじ止め）により固定されている。
【００２５】
前記下部ポート部材１５の上面（弁室１１側の面）には、前記流入口ｐ１１より大径の嵌合穴１６が（流入口ｐ１１の上側に連設するように）貫設され、かつ、基体部材１２の下端開口に内嵌される大きさの（すなわち、基体部材１２の下端開口と略同じ外径の）円筒状の嵌合筒部１７が一体的に突設されている。前記嵌合筒部１７の外周（に設けられた管状溝）には、基体部材１２の下端開口と下部ポート部材１５との間をシールするシール部材としてのＯリング１９が装着されている。
【００２６】
すなわち、弁本体１０には、弁室１１の底部に開口せしめられた流入口ｐ１１が設けられるとともに、弁室１１の側部に開口せしめられた流入口ｐ１２と流出口ｐ１３と流出口ｐ１４が弁体２０の回転軸線Ｏ周りで９０°の角度間隔をあけて設けられている。
【００２７】
前記弁体２０は、例えば合成樹脂製あるいは金属製の段付き円筒体で構成されており、図１、２と併せて図３〜図６を参照すればよく分かるように、その内径は、流入口ｐ１１の口径（内径）と略同じ、その外径は、弁室１１の内径より小径とされ、弁体２０の側部（外周部）と弁室１１の側部（内周面）との間には、所定の隙間が形成されている。すなわち、弁体２０は、弁室１１の側部から所定の隙間をあけて該弁室１１内に回転自在に配在されており、当該弁体２０の外側（つまり、弁体２０の側部と弁室１１の側部との間の隙間）は、前記弁本体１０の側部に設けられた流入口ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４のうちの２つを選択的に連通する流路（外周流路）３２とされる（後で詳述）。
【００２８】
また、前記弁体２０の下部（の外径）は大径とされ（下部大径部２１）、その下部大径部２１の上部外周に鍔状係止部２２が突設されている。前記弁本体１０における下部ポート部材１５の嵌合筒部１７の内周上端（つまり、嵌合穴１６の上端部分）には内周段差１８が形成されており、前記鍔状係止部２２が内周段差１８に係止された状態で、前記下部大径部２１が前記嵌合穴１６に回転摺動自在に内挿されている。下部ポート部材１５の嵌合穴１６と下部大径部２１との間（具体的には、下部大径部２１の外周に設けられた環状溝）には、シール部材としてのＯリング２３が装着されている。このように弁体２０の下部大径部２１が流入口ｐ１１の上側に設けられた嵌合穴１６に嵌挿されることにより、弁体２０の内部空間（の下端開口）は、下部ポート部材１５の流入口ｐ１１と常時連通せしめられる。
【００２９】
一方、前記弁体２０の側部には、前記流入口ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４と略同じ口径の貫通口２４が開設されるとともに、その貫通口２４周りから外向きに円筒状の筒状部２５が突設されている。筒状部２５の内周には、外向きに開口する凹部２５ａが形成されており、その凹部２５ａに、流路切換え時（弁体２０回転時）に弁室１１の側部に摺接するとともに流路切換え完了時に筒状部２５と前記流入口ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４との間をシール（封止）する円環状のシート材２６が（若干の摺動自在に）嵌装されている。このシート材２６は、流路切換え時（弁体２０回転時）における弁本体１０に対する弁体２０の摺動抵抗を低減すべく、テフロン（登録商標）等から作製され、その内径は、前記流入口ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４の口径と略同じ、その外径は、前記凹部２５ａの内径と略同じとされている。また、弁体２０における筒状部２５とシート材２６の間、具体的には、凹部２５ａの底面に設けられた環状溝２５ｂには、前記シート材２６を弁本体１０（弁室１１）の側部に押し付ける（付勢する）ゴム等の弾性材料により作製されたＯリング（弾性部材）２７が（圧縮状態で）介装されている。つまり、シート材２６の外周部分を突出させるようにして、前記凹部２５ａ内に、Ｏリング２７及びシート材２６がその順で収容されている。
【００３０】
前記した弁体２０の内部空間、貫通口２４、及び筒状部２５（の内部）によって、前記弁本体１０に設けられた２つの流入口ｐ１１、ｐ１２及び２つの流出口ｐ１３、ｐ１４の連通状態を選択的に切り換えるべく、弁体２０の回転に応じて流入口ｐ１１と流入口ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４のいずれかとを択一的に連通させる、前記流入口ｐ１１、ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４と略同径かつ側面視逆Ｌ字状の流路（内部流路）３１が形成されることになる。
【００３１】
弁体２０の上部開口を閉塞する天井部２０ａには、前記モータ９の回転力を当該弁体２０に伝達する弁軸２８が一体的に連結されている。前記弁軸２８は、前記嵌挿穴１３に回動自在に嵌挿（内挿）される、弁体２０より若干小径の胴部２８ａと、該胴部２８ａ上に突設され、前記モータ９の出力軸に連結される平面視六角形状の係合部２８ｃ及び周方向位置決め用のＤカット凸部２８ｄを持つ上部連結部２８ｂとから構成され、前記胴部２８ａ（の外周に形成された環状溝）には、シール部材としてのＯリング２９が二段介装されている。
【００３２】
かかる構成の流路切換弁１では、モータ９によって弁体２０を弁室１１内で回転させることにより、弁体２０の内部に設けられた内部流路３１及び外部に設けられた外周流路３２を通じて、弁本体１０に設けられた４つの開口（２つの流入口ｐ１１、ｐ１２及び２つの流出口ｐ１３、ｐ１４）の連通状態が選択的に切り換えられる。詳細には、弁体２０の約９０°の回転により、弁体２０の筒状部２５（に設けられたシート材２６）が弁室１１の内周側を回転摺動して前記弁本体１０の底部（下部ポート部材１５）に設けられた流入口ｐ１１と前記弁本体１０（の基体部材１２）の側部に設けられた流入口ｐ１２及び流出口ｐ１３、ｐ１４のいずれかとが択一的に連通され、これにより、流入口ｐ１１と流出口ｐ１３とが（内部流路３１を介して）連通し、流入口ｐ１２と流出口ｐ１４とが（外周流路３２を介して）連通するモード（第１連通状態）と、流入口ｐ１１と流出口ｐ１４とが（内部流路３１を介して）連通し、流入口ｐ１２と流出口ｐ１３とが（外周流路３２を介して）連通するモード（第２連通状態）の２つのモードが選択的にとられるようになっている。
【００３３】
より詳しくは、図３、４（Ａ）、４（Ｂ）に示される回転位置（第１連通状態）では、弁本体１０の前部に設けられた流出口ｐ１３の真上に弁体２０の筒状部２５（のシート材２６）が位置し、弁体２０（の内部空間）の下端開口が流入口ｐ１１と連通するとともに、筒状部２５（のシート材２６）の先端（外端）開口が流出口ｐ１３と連通する。また、弁本体１０の左部及び右部に設けられた流入口ｐ１２と流出口ｐ１４は、弁室１１における弁体２０の外側の隙間と連通する。そのため、流入口ｐ１１から上向きに流入した流体は、弁体２０の内部の内部流路３１内を通って前側の流出口ｐ１３から流出するとともに、流入口ｐ１２から横向きに流入した流体は、弁体２０の外部の外周流路３２を（約１８０°分だけ）通って右側の流出口ｐ１４から流出する。
【００３４】
図３、４（Ａ）、４（Ｂ）に示される回転位置から、モータ９によって弁体２０を９０°（下から視て時計回りに９０°）回転させると、図５、６（Ａ）、６（Ｂ）に示される如くに、弁本体１０の右部に設けられた流出口ｐ１４の真上に弁体２０の筒状部２５（のシート材２６）が位置し、弁体２０（の内部空間）の下端開口が流入口ｐ１１と連通するとともに、筒状部２５（のシート材２６）の先端（外端）開口が流出口ｐ１４と連通する。また、弁本体１０の左部及び前部に設けられた流入口ｐ１２と流出口ｐ１３は、弁室１１における弁体２０の外側の隙間と連通する。そのため、流入口ｐ１１から上向きに流入した流体は、弁体２０の内部の内部流路３１を通って右側の流出口ｐ１４から流出するとともに、流入口ｐ１２から横向きに流入した流体は、弁体２０の外部の外周流路３２を（約９０°分だけ）通って前側の流出口ｐ１３から流出する（第２連通状態）。
【００３５】
このように、本実施形態の流路切換弁（四方弁）１では、円筒状の弁体２０が、弁室１１の側部から所定の隙間をあけて該弁室１１内に配在されるとともに、その弁体２０の内部空間が流入口ｐ１１と常時連通せしめられ、弁体２０の側部に、貫通口２４及び該貫通口２４周りから外向きに延びる筒状部２５が設けられ、筒状部２５に、流路切換え時（弁体２０回転時）に弁室１１の側部に摺接するとともに流路切換え完了時に筒状部２５と流出口ｐ１３、ｐ１４のいずれかとの間をシールする円環状のシート材２６が装着され、当該弁体２０を弁室１１内で回転させることにより、弁室１１の底部に設けられた流入口ｐ１１と弁室１１の側部に設けられた流出口ｐ１３、ｐ１４のいずれかとが弁体２０の内部空間並びに貫通口２４及び筒状部２５内からなる内部流路３１を介して連通せしめられ、流入口ｐ１２と流出口ｐ１３、ｐ１４のいずれかが弁体２０と弁室１１の側部との間に設けられた隙間（弁室１１における弁体２０の外側）で形成される外周流路３２を介して連通せしめられるようにされる。そのため、シンプルな構造で、シール性を確保しながら、弁本体１０に設けられた各開口間の流路切換えを行うことができる。
【００３６】
また、弁体２０の天井部２０ａから一体的に突設された弁軸２８が弁室１１の天井部に設けられた嵌挿穴１３に摺動回転可能に内挿されるとともに、弁体２０の下部大径部２１が弁室１１の底部に設けられた嵌合穴１６に摺動回転可能に内挿されるので、弁室１１内での弁体２０の位置ずれ（がたつき）が抑制され、弁漏れをより効果的に抑えることができる。
【００３７】
また、弁本体１０は、弁室１１の側部を形成する基体部材１２と、弁室１１の底部を形成する下部ポート部材１５とで構成され、円筒状の弁体２０を下側（下部ポート部材１５側）から弁室１１内に挿入して組み付けられるので、組立が極めて容易となる。
【００３８】
なお、弁本体１０の側部に形成される開口（流入口、流出口）の数や配置構成は、当該流路切換弁１の適用箇所等に応じて、適宜に変更できることは言うまでも無い。
【００３９】
また、上記実施形態では、底部開口および左部開口を流入口ｐ１１、ｐ１２とし、前部開口および右部開口を流出口ｐ１３、ｐ１４とし、弁体２０を約９０°回転させることにより流路切換えを行うものとしたが、例えば、底部開口および前部開口を流入口、左部開口および右部開口を流出口とし、弁体の１８０°回転によって流路切換えを行うようにしても良いことは詳述するまでも無い。
【００４０】
また、上記実施形態の流路切換弁１は、車両におけるエンジンルーム内等（エンジン冷却用回路や電子機器冷却用回路等）の流路切換用に使用されるものとしているが、例えば給湯設備における流路切換用に使用しても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１    流路切換弁
９    モータ
１０    弁本体
１１    弁室
１２    基体部材
１３    嵌挿穴
１５    下部ポート部材
１６    嵌合穴
１７    嵌合筒部
１８    内周段差
２０    弁体
２１    下部大径部
２２    鍔状係止部
２３    Ｏリング
２４    貫通口
２５    筒状部
２５ａ  凹部
２５ｂ  環状溝
２６    シート材
２７    Ｏリング（弾性部材）
２８    弁軸
２８ａ  胴部
２８ｂ  上部連結部
３１    内部流路
３２    外周流路
ｐ１１  流入口（底部開口）
ｐ１２  流入口（側部開口）
ｐ１３  流出口（側部開口）
ｐ１４  流出口（側部開口）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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