(57)【要約】【課題】操作性、シール性及び耐久性が向上し、閉じ状態の設定が可能な多方向切換弁を提供する。【解決手段】本体２の弁室２１内に球状の弁体３を収納し、該弁体３の回転軸に直交する第１流路７１と第２流路７２とを設け、弁体３と本体２の間に空間を設けて流通部２２を形成する。そして、この流通部２２に第３流路７３を接続する。弁体３は、回転位置によって、第１流路７１又は第２流路７２のいずれかに接続される接続口３１２と、常時流通部２２に開口する開口３１１を有する。弁体３の接続口３１２が、第１流路７１又は第２流路７２のいずれにも接続されない状態で、全流路７１、７２、７３が閉じ状態となる。【選択図】図６
2004162822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
本体内に形成された弁室と、
前記弁室内に回動自在に収納された回転体形状の弁体と、
前記弁室に第１開口部を有する第１流路と、
前記弁室に第２開口部を有する第２流路と、
前記弁室に第３開口部を有する第３流路と、
前記弁体に設けられ、弁体の回転軸線に軸線が直交する接続口と、前記弁体が回転軸を中心として回転した場合に描かれる前記接続口の軌跡に対して、該軌跡から外れた位置に設けられた開口とを両端に備えた弁体流通路と
前記弁体の回転軸上に配置され、一端が弁体に接続され、他端には操作手段が接続された操作軸とを備え、
前記第１開口部と前記第２開口部は、その軸線が前記弁体の回転軸線に対してそれぞれ直交する位置に設けられ、弁体の回動位置によって、弁体流通路の接続口が前記第１開口部又は前記第２開口部のいずれかに接続される構成であって、前記弁室内の前記弁体の外側には、第３開口部と、弁体流通路の開口とを連通する流通部が形成されていることを特徴とする多方向切換弁。
【請求項２】
前記第１開口部と前記第２開口部の各軸線は、弁体の回転軸に直交する１本の直線上に位置し、第１開口部と前記第２開口部の周囲には、それぞれＯリング状のシール部材が介挿されている請求項１に記載の多方向切換弁。
【請求項３】
前記弁体は、前記第１開口部と前記第２開口部の双方を閉じる回転位置を有している請求項１又は２に記載の多方向切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は多方向切換弁に係り、詳しくは、ボール状の弁体を用いた多方向切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３方弁は、流体の出入口が３つの方向についており、円錐状のせん（ｐｌｕｇ）の回転位置によって流体を流す方向を変更する構成となっている。以下、従来の３方弁の構成について、図面に基づいて簡単に説明する。図９は、３方弁の断面平面図、図１０は、同じく断面側面図である。弁の本体９１には、テーパーを有するプラグ９２が回動自在に挿入され、プラグ９２のテーパー面９２１と本体９１のプラグ収納部９３との間は、グリスなどの潤滑剤が充填され、これによってシールされている。プラグ９２には、図９に示されているように、流路９４が形成され、それぞれの軸線が、プラグ９２の回転軸の軸線Ｏ１上で直交するように、流路９４の両端開口部９４１、９４２が設けられている。また、本体９１には、３つの流路９１１、９１２、９１３が形成されており、各流路９１１、９１２、９１３の軸線ｎ１、ｎ２、ｎ３は、プラグ９２の回転軸の軸線Ｏ１に直交する平面内に含まれ、この平面とプラグ９２の回転軸の軸線Ｏ１との交点において、相互に直交するように構成されている。
【０００３】
以上のような構成において、プラグ９２を９０度単位で回転させると、流路９４の両端開口部９４１、９４２が、流路９１１と流路９１２又は、流路９１２と流路９１３にそれぞれ接続され、流路９１１と流路９１２が連通した状態、流路９１２と流路９１３が連通した状態、或いはいずれの流路も連通していない状態（閉じ状態）に切り替えられる。
更に、このような３方弁には、以下のような従来技術がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０４０１３号公報。
【特許文献２】
特開２０００−２９１８１３号公報。
【特許文献３】
特開２００２−２２８０２３号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の３方向弁には、以下のような問題点があった。プラグは、弁本体とテーパー面において面接触をしながら回転するため、プラグを操作する際の抵抗が大きく、コック操作のために多大なトルクが必要となるとともに、弁自体の耐久性も低い。また、シール性を担保するための潤滑剤の耐用期間が短い。
さらに、３方向に設けられる流路は、それぞれプラグの回転軸の軸線に対して直交している必要があるという、設計上の制約がある。このような制約は、例えば、弁体が球体である構成の３方弁（特許文献１〜３参照）においても同様に認められるものである。
この発明の目的は、操作性、シール性及び耐久性が向上し閉じ状態の設定が可能な多方向切換弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成する本発明は以下の構成を有する。
（１）本体と、
本体内に形成された弁室と、
前記弁室内に回動自在に収納された回転体形状の弁体と、
前記弁室に第１開口部を有する第１流路と、
前記弁室に第２開口部を有する第２流路と、
前記弁室に第３開口部を有する第３流路と、
前記弁体に設けられ、弁体の回転軸線に軸線が直交する接続口と、前記弁体が回転軸を中心として回転した場合に描かれる前記接続口の軌跡に対して、該軌跡から外れた位置に設けられた開口とを両端に備えた弁体流通路と
前記弁体の回転軸上に配置され、一端が弁体に接続され、他端には操作手段が接続された操作軸とを備え、
前記第１開口部と前記第２開口部は、その軸線が前記弁体の回転軸線に対してそれぞれ直交する位置に設けられ、弁体の回動位置によって、弁体流通路の接続口が前記第１開口部又は前記第２開口部のいずれかに接続される構成であって、前記弁室内の前記弁体の外側には、第３開口部と、弁体流通路の開口とを連通する流通部が形成されていることを特徴とする多方向切換弁。
【０００７】
（２）  前記第１開口部と前記第２開口部の各軸線は、弁体の回転軸に直交する１本の直線上に位置し、第１開口部と前記第２開口部の周囲には、それぞれＯリング状のシール部材が介挿されている上記（１）に記載の多方向切換弁。
【０００８】
（３）  前記弁体は、前記第１開口部と前記第２開口部の双方を閉じる回転位置を有している上記（１）又は（２）に記載の多方向切換弁。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。以下に説明する本発明の実施形態は、３方向切換弁１である。図１は、３方向切換弁１の側面断面図、図２は、同じく全体平面図、図３は同じく全体正面図、図４は、同じく断面背面図である。
３方向切換弁１は、弁本体２と、弁本体２内に回動自在に収納された弁体３と、弁体３を回動操作する操作手段４とを備えている。弁本体２は、弁体３を収納する基体５と、基体５に螺入されて内部に弁室２１を形成する蓋体６を備えている。
【００１０】
基体５は、蓋体６が螺合される雌ネジ部５１を有する接続開口部５２を備えており、接続開口部５２の深部には、弁室２１が形成される空間５３が形成され、さらに空間５３において、接続開口部５２の反対側には、第２流路７２が第２開口部７２１を介して連通している。弁室２１には、操作手段４を構成する操作軸４１が挿通する挿通孔５３が連通している。
また、基体５には、図２又は図４に示されているように、第２流路７２に直交する方向に、第３流路７３が形成されており、この第３流路７３の一端は、弁室２１に、第３開口部７３１を介して連通している。
【００１１】
蓋体６は、筒状に形成され、中心部には、軸方向に第１流路７１が形成され、蓋体６の先端部には、第１開口部７１１が設けられている。蓋体６の先端外周部には、基体５の接続開口部５２に螺合する雄ネジ部６１が形成されている。蓋体６の先端には、凹部６２が形成され、凹部６２中央には、前述の第１開口部７１１が形成されている。
【００１２】
弁本体２は、基体５に蓋体６を螺合することによって構成される。そして、基体５の空間５３と、蓋体６の凹部６２とによって弁室２１が形成され、弁室２１内には、弁体３が収納される。
弁体３には、弁体流通路３１が形成されており、この流通路３１の一端の開口３１１は、弁体３の回転軸の軸線Ｏ０（回転軸線）上に形成されている。また、流通路３１の他端開口部は、第１開口部７１１や第２開口部７２１に接続される接続口３１２となっており、弁体３の回転軸の軸線Ｏ０に対して、直交する方向に軸線が向く位置に形成されている。弁体３において、回転軸の軸線Ｏ０上には、開口３１１の反対側に、溝３２が形成されており、この溝３２に操作軸４１の先端接合部４１１が接合される。
【００１３】
弁室２１内において、弁体３と弁室２１の内壁との間には、Ｏリング状のシール部材２１１ａ、２１１ｂが介挿されている。シール部材２１１ａ、２１１ｂは、第１開口部７１１と第２開口部７２１の周囲に沿って配置され、弁体３の接続口３１２が、第１開口部７１１や第２開口部７２１が接続された状態において、第１流路７１と流通路３１との接続部分での密閉性や、又は第２流路７２と流通路３１と接続部分での密閉性を確保するとともに、後述する流通部２２における密閉性を確保する。
【００１４】
一方、操作軸４１と挿通孔５３の内壁との間には、Ｏリング状のシール部材が介挿されている。操作軸４１は挿通孔５３で回動自在に支持されている。操作軸４１の基端部は、挿通孔５３の外側に突出し、雄ネジが形成された接続部４１２が形成されている。この接続部４１２は、互いに平行な面取部４１２ａ、４１２ｂが形成され、この面取部４１２ａ、４１２ｂには、操作手段としてのハンドル４２の一端に形成された嵌合孔４２１が嵌合される。ハンドル４２の他端には把手部４２２が設けられている。ハンドル４２は、接続部４１２に螺合されているボルト４３によって、操作軸４１に締着されている。ハンドル４２の方向は、弁体３の接続口３１２の開口方向に合致して取り付けられており、ハンドル４２の方向によって、弁体３の回動位置と、流路の接続状態が把握できる構成となっている。
【００１５】
以上のように構成された弁本体２は、第１流路７１、第２流路７２、第３流路７３の３つの流路と、弁体３を収納する弁室２１とを備えている。第１流路７１、第２流路７２、第３流路７３は、それぞれ弁室２１に連通する第１開口部７１１、第２開口部７２１、第３開口部７３１とを備えている。第１開口部７１１、第２開口部７２１、第３開口部７３１の中心を通る軸線ｍ１、ｍ２、ｍ３は、弁体３の中心で（弁体３の回転軸の軸線Ｏ０上で）交差している。第１流路７１、弁室２１、第２流路７２は、この順に同一直線上に配置されている。
【００１６】
従って、第１開口部７１１と第２開口部７２１は、同一軸線上に位置し、弁室２１内において、お互いに向き合った位置に配置されている。換言すると、第１開口部７１１と第２開口部７２１は、それぞれ開口部が含まれる平面が、相互に平行となるように構成されている。
弁本体２は、弁室２１内において、弁体３との間に形成された空間によって流通部２２が形成されている。弁体３の流通路３１の開口３１１は、流通部２２に開口しており、この流通路３１を介して、弁室２１内に開口している第３開口部７３１に連通している。
【００１７】
以上のように構成された、本発明の３方向切換弁１の作用について説明する。この３方向切換弁１の使用態様の一例として、第１流路７１と第２流路７２から、オイルなどの液体が流入し、第３流路７３へ液体を流出させる管路に配置されている状態を前提に説明する。図１、図２及び図５に示されているように、ハンドル４２を第１流路７１の方向に向けると、第１開口部７１１と弁体３の接続口３１２が接続され、液体は、第１開口部７１１から弁体３の流通路３１を通って、開口３１１から流通部２２内に流入し、流通部２２から第３開口部７３１を介して、第３流路７３へ流出される。
【００１８】
図６に示されているように、図５に示されているハンドル４の位置から、平面視で、９０度右回転させ、ハンドル４を第３流路７３の軸線ｍ３の延長線に合わせた位置に切り替えると、第１開口部７１１と第２開口部７２１は、弁体３によって塞がれ、流通路３１の両端開口である開口３１１、接続口３１２は、いずれも流通部２２内に開口した状態となり、第１流路７１、第２流路７２、第３流路７３のいずれもが、相互に連通しない閉じ状態となる。
【００１９】
さらに、図６に示されているハンドル４の位置から、平面視で、９０度右回転させ、ハンドル４を第２流路７２の軸線ｍ２に合わせた位置に切り替えると、第２開口部７２１と弁体３の接続口３１２が接続され、液体は、第２開口部７２１から弁体３の流通路３１を通って、開口３１１から流通部２２内に流入し、流通部２２から第３開口部７３１を介して、第３流路７３へ流出される。
【００２０】
以上説明した構成の他、第３流路７３は、図８に示されているように、回転軸の軸線Ｏ０と軸線ｍ１、ｍ２とを含む平面にと対して、軸線ｍ３が直交している必要はなく、軸線ｍ１、ｍ２を含む直線を中心として、放射方向に設けられていてもよい。また、複数個の流路が接続されていてもよい。また、軸線ｍ３の延長線が、必ずしも弁体３の中心を通る必要もなく、図８に示されているように、軸線ｍ３の延長線が弁体３の中心Ｐを外れていてもよい。
【００２１】
以上のように、本発明の多方向切換弁によれば、第３流路７３の設定に制約が少ないので、設計の幅が広がり、汎用性が向上する。さらに、上記のように、第１流路７１と第２流路７２の軸線ｍ１、ｍ２が、共に一直線上に位置している構成に限らない。例えば、弁体３の回転軸の軸線Ｏ０上で交差していれば、軸線ｍ１と軸線ｍ２とが１２０度の角度で交差する構成であってもよく、さらに９０度以上であれば、他の角度であってもよい。この場合には、第３流路７３を設定し得る範囲が更に広がる。
【００２２】
更に、軸線ｍ１と軸線ｍ２とが１２０度の角度で交差する構成とした場合に、軸線ｍ１と軸線ｍ２か含まれる平面内において、軸線ｍ１と軸線ｍ２に、それぞれ軸線が１２０度で交差する第４流路を設け、接続口３１２が接続する第４開口部を、弁室２１内に設けることもできる。この場合には、３方向の流入口（第１流路、第２流路、第４流路）から流入する液体を、第３流路７３へ導く切換弁として構成することができる。
【００２３】
さらに、弁体３の開口３１１の形成位置は、弁体３が回転軸を中心に回転した際に形成される接続口３１２の軌跡から外れた位置であれば、特に限定されず、必ずしも、回転軸の軸線Ｏ０上に位置していなくてもよい。
以上説明した構成においては、液体の流通方向は、逆であってもよく、特に液体の流通方向は限定されない。また、操作手段は、他の構成を採ることができる。例えば、モータ等の動力源により回動する駆動軸が操作軸４１に接続されてあってもよく、或は、カム機構等によって揺動するアームが、ハンドル４２の先端部に接続された構成であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、操作抵抗が従来も低く、シール性、耐久性が向上した多方向切換弁を提供することができる。また、第３流路の設定に制約が少なくなるので、設計の幅が広がり、汎用性が向上する。
【００２５】
請求項２に記載の本発明によれば、第１開口部と第２開口部が、弁体を挟む位置に設けられているので、シール部材によるシール作用が一層良好に発揮される。
請求項３に記載の本発明によれば、弁体の回転位置によって、第１開口部と第２開口部が同時に閉じられた状態とすることができ、いずれも流路も遮断された閉じ状態とすることが可能な多方向切換弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３方向切換弁の側面断面図である。
【図２】３方向切換弁の全体平面図である。
【図３】３方向切換弁の全体正面図である。
【図４】３方向切換弁の断面背面図である。
【図５】３方向切換弁の弁体の位置を模式的に表した平面図である。
【図６】３方向切換弁の弁体の位置を模式的に表した平面図である。
【図７】３方向切換弁の弁体の位置を模式的に表した平面図である。
【図８】３方向切換弁の他の構成例を示す断面背面図である。
【図９】従来の３方弁の断面平面図である。
【図１０】従来の３方弁の断面側面図である。
【符号の説明】
１  ３方向切換弁
２  弁本体
２１  弁室
２２  流通部
３  弁体
３１  流通路
３１２  接続口
４  操作手段
４１  操作軸
７１  第１流路
７１１  第１開口部
７２  第２流路
７２１  第２開口部
７３  第３流路
７３１  第３開口部
【図１】
2004162822.tif 000003
【図２】
2004162822.tif 000004
【図３】
2004162822.tif 000005
【図４】
2004162822.tif 000006
【図５】
2004162822.tif 000007
【図６】
2004162822.tif 000008
【図７】
2004162822.tif 000009
【図８】
2004162822.tif 000010
【図９】
2004162822.tif 000011
【図１０】
2004162822.tif 000012