(57)【要約】【課題】流体には、水や油、空気の他に有機溶剤や血液等のように、軟質ゴムシール材を溶かすものが有るので、前記シール材を使用しない多方切替弁を提供する。また、多方切替弁を構成する弁本体や可動弁に、応力クラック等の障害発生を無くし信頼性を向上する。【解決手段】略円柱状可動弁２０と、該可動弁２０が挿入される略円形状中空部１６と肉厚部に設けた複数のスリット１７とを有する弁本体１０と、該可動弁２０と嵌合する嵌合部材３０と、からなる多方切替弁５０とし、該弁本体１０の内周壁１３の貫通孔１２の開口部周囲を環囲する小突起１４を形成し、該小突起１４の端面を該可動弁２０の円柱外周壁２２に接触させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体の略中央部の略円形状中空部に挿入されて摺動して回動し円柱外周壁に設けられた略直線的に貫通された貫通孔と所定の角度で該貫通孔に連通する円柱外周壁に設けられた連通孔と円柱軸方向の一端部に設けられた槓杆とを有する略円柱状可動弁と、略中央部に該可動弁が挿入される略円形状中空部を有し外周壁に所定の角度で設けられた突出口を三つ以上有し該突出口端部と内周壁とを略直線的に貫通する貫通孔を有する弁本体と、該可動弁を該弁本体から抜脱不能にするため該可動弁の円柱軸方向の他端部と嵌合する嵌合部材と、からなり、該可動弁の槓杆を或る原点から回動することにより得られる所定の回転角度で所要の二つの突出口間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口を閉弁して流体流路を閉塞する流体流路開閉選択を二段階以上切替えができる多方切替弁において、該可動弁の円柱外周壁に接触し摺動できるように、該弁本体の内周壁には該弁本体の内周壁の貫通孔の開口部周囲を環囲する小突起を一体形成したことを特徴とする多方切替弁。
【請求項２】
弁本体の略中央部の略円形状中空部に挿入されて摺動して回動し円柱外周壁に設けられた略直線的に貫通された貫通孔と所定の角度で該貫通孔に連通する円柱外周壁に設けられた連通孔と円柱軸方向の一端部に設けられた槓杆とを有する略円柱状可動弁と、略中央部に該可動弁が挿入される略円形状中空部を有し外周壁に所定の角度で設けられた突出口を三つ以上有し該突出口端部と内周壁とを略直線的に貫通する貫通孔を有する弁本体と、該可動弁を該弁本体から抜脱不能にするため該可動弁の円柱軸方向の他端部と嵌合する嵌合部材と、からなり、該可動弁の槓杆を或る原点から回動することにより得られる所定の回転角度で所要の二つの突出口間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口を閉弁して流体流路を閉塞する流体流路開閉選択を二段階以上切替えができる多方切替弁において、該弁本体の内周壁に接触し摺動できるように、該可動弁の円柱外周壁には該可動弁の円柱外周壁の貫通孔及び連通孔の開口部周囲を環囲する小突起を一体形成したことを特徴とする多方切替弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の孔の開口部周囲を環囲する小突起を五つ以上の格子の間を有する格子状に形成したことを特徴とする多方切替弁。
【請求項４】
請求項１または２記載の孔の開口部周囲を環囲する小突起を二つ以上の略同心の環状に形成したことを特徴とする多方切替弁。
【請求項５】
請求項１または２記載の弁本体において、弁本体に設けられた突出口と突出口の間の肉厚部の略中央部に少なくとも一本のスリットを形成したことを特徴とする多方切替弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業、化学、医療をはじめ各産業に用いられる気体、液体等の流体の流体流路を多方に切替える切替弁に係るものであり、詳しくはＸリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を用いなくても簡易的なシール性が期待でき、切替弁を構成する弁本体や可動弁に発生する応力クラック等の障害発生を無くし信頼性を向上した切替弁の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、弁本体の略中央部の略円形状中空部に挿入されて摺動して回動し円柱外周壁に設けられた略直線的に貫通された貫通孔と所定の角度で該貫通孔に連通する円柱外周壁に設けられた連通孔と円柱軸方向の一端部に設けられた槓杆（レバー、ハンドル）とを有する略円柱状可動弁と、略中央部に該可動弁が挿入される略円形状中空部を有し外周壁に所定の角度で設けられた略円筒状突出口を三つ有し該突出口端部と内周壁とを略直線的に貫通する貫通孔を有する略洋盃（コップ）状弁本体と、該可動弁を該弁本体から抜脱不能にするための固定部材と、からなり、該可動弁の槓杆を或る原点から回動することにより得られる所定の回転角度で所要の二つの突出口間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口を閉弁して流体流路を閉塞する流体流路開閉選択を二段階切替えができる三方切替弁等が知られている。
通常は略円柱状可動弁の円柱軸方向の両端部に、Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を用いてシール（気密性や液密性の保持）をしていた。
そして、このシール性を向上する改善として、さらに略円柱状可動弁の貫通孔及び連通孔にパッキン等の軟質ゴムシール材等を嵌着する技術（例えば、特許文献１参照。）等が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、流体には、水や油、空気の他に有機溶剤、血液や点滴用薬剤等のように、Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を溶かすものが有り、前記シール材が使用できない場合があるという点である。
もちろん、有機溶剤や血液等で溶解しないフッ素系ゴム等もあるが、非常に高価でありそして複数個を使用するとなると、安価な三方切替弁等には採用できないという点である。
また、長期間の弁本体と可動弁との接触や摺動、流体の熱、気温、経時変化等により発生する応力で、弁本体や可動弁に応力クラック等の障害発生があるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を使用しない多方切替弁を提供しようとするものである。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の多方切替弁は、弁本体の略中央部の略円形状中空部に挿入されて摺動して回動（右回転でも左回転でもできる。片一方の回転だけでも良い。）し円柱外周壁に設けられた略直線的に貫通された貫通孔と所定の角度で該貫通孔に連通する円柱外周壁に設けられた連通孔と円柱軸方向の一端部に設けられた槓杆（可動弁と一体形成しても別形成部品を結合しても良い。）とを有する略円柱状可動弁と、略中央部に該可動弁が挿入される略円形状中空部を有し外周壁に所定の角度で設けられた突出口（通常は略円筒状でホース・チューブ類が挿入される。その端部には挿入されるホース・チューブ類の抜止用に円錐状のつば［たけのこ］や凹凸等を設けることが多い。）を三つ以上有し該突出口端部と内周壁とを略直線的に貫通する貫通孔（丸穴でも角穴でも良い。）を有する弁本体（外観は角柱体でも円柱体でも良い。）と、該可動弁を該弁本体から抜脱不能にするため該可動弁の円柱軸方向の他端部と嵌合する嵌合部材（形状は問わない。）と、からなり、該可動弁の槓杆を或る原点から回動することにより得られる所定の回転角度（例えば、９０度、１８０度、２７０度）で所要の二つの突出口間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口を閉弁して流体流路を閉塞する流体流路開閉選択を二段階以上切替えができる多方切替弁であって、該可動弁の円柱外周壁に接触し摺動できるように、該弁本体の内周壁には該弁本体の内周壁の貫通孔の開口部周囲を環囲する小突起（リブ、ビード、障壁、仕切り）を一体形成したことを特徴とする。
小突起の形状は複数個のリング状でも格子状でも良く、この小突起で該可動弁の円柱外周壁を簡易的にシールできるので、Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を不要とすることができる。
【０００７】
或いは、該弁本体の内周壁に接触し摺動できるように、該可動弁の円柱外周壁には該可動弁の円柱外周壁の貫通孔及び連通孔の開口部周囲を環囲する小突起を一体形成したことを特徴とする。
小突起の形状は複数個のリング状でも格子状でも良く、この小突起で該弁本体の内周壁を簡易的にシールできるので、Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を不要とすることができる。
【０００８】
詳細においては、外部への流体の流出を防止するために、該弁本体の内周壁の貫通孔、または該可動弁の円柱外周壁の貫通孔及び連通孔の孔の開口部周囲を環囲する小突起を五つ以上の格子の間（目）を有する格子状（正方形、長方形、菱形等の四角形でも、蜂の巣状のような多角形でも良い。）に形成したことを特徴とする。
例えば、開口部に近い一つの格子の障壁（一段目）に欠損が生じた場合でも、その周囲に形成された格子の障壁（二段目）があれば、外部への流体の流出を防止できる。つまり、一段目の格子の四方に二段目の格子を形成すれば五つの格子の間（目）を有する格子状の小突起となる。また、一段目の格子の八方に二段目の格子を形成すれば九つの格子の間（目）を有する格子状の小突起となる。そして、三段目の格子を形成すれば二十五の格子の間（目）を有する格子状の小突起となる。
【０００９】
或いは、該弁本体の内周壁の貫通孔、または該可動弁の円柱外周壁の貫通孔及び連通孔の孔の開口部周囲を環囲する小突起を二つ以上の略同心の環状（つながっていれば、真ん円でも楕円でも四角形類形でも多角形類形でも良い。）に形成したことを特徴とする。
例えば、開口部に近い一つの円形の障壁（一段目）に欠損が生じた場合でも、その外周部に形成された円形の障壁（二段目）があれば、外部への流体の流出を防止できる。
【００１０】
弁本体においては、弁本体に設けられた突出口と突出口の間の肉厚部（弁本体の内周壁と外周壁との間の全体の厚みの部分）の略中央部に少なくとも一本のスリット（例えば、内周から外周方向に向かって並設した二本でも、円周方向に並設した二本でも、貫通丸孔を四個でも良い。）を形成したことを特徴とする。
この複数のスリットは、単に合成樹脂を射出成形する時に発生するひけマーク（sink mark ）を逃がす為ではなく、弁本体と可動弁との接触や摺動、流体の熱、気温、経時変化等により発生する応力で、弁本体や可動弁に応力クラック等の障害発生を回避する目的である。
表現を変えると、隙間を有する二重の中空円柱体（二重の中空角柱体でも、中空円柱体と中空角柱体との組合せでも良い。）を突出口の管路等で部分的に結合した弁本体と言える。つまり、このスリットは細長い穴という解釈だけでなく、二重構造上の立体的な隙間という解釈も含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
弁本体の内周壁の貫通孔の開口部周囲、或いは可動弁の円柱外周壁の貫通孔及び連通孔の開口部周囲を環囲する小突起を形成し、該小突起の端面を該可動弁の円柱外周壁、或いは該弁本体の内周壁に接触させることにより、この小突起で気密性又は液密性が確保でき、Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を不要とすることができるという効果を奏する。
この小突起は圧縮型環状封密弾性体〔例えば、Ｏリング、Ｘリング、Ｖパッキン等、シール性が確保できる部材〕と同等の効果が期待でき、また弁本体に設けられた複数のスリットにより、弁本体と可動弁との接触や摺動、流体の熱、気温、経時変化等により発生する応力で、弁本体や可動弁に応力クラック等の障害発生を回避できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
Ｘリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材を不要とするという目的を、代替の部品点数を追加せずに実現した。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第一実施例の三方切替弁５０の斜視図である。図２は、本発明の第一実施例の三方切替弁５０の分解斜視図である。図３は、弁本体１０の平面断面図である。図４は、図２における弁本体１０のＡ−Ａ断面拡大図である。図５は、図４における貫通孔１２の開口部周囲を環囲する小突起１４の要部展開拡大図である。
【００１４】
本発明の第一実施例の三方切替弁５０は、弁本体１０の略中央部の略円形状中空部１６に挿入されて摺動して回動し円柱外周壁２２に設けられた略直線的に貫通された貫通孔２３と所定の角度で該貫通孔２３に連通する円柱外周壁２２に設けられた連通孔２４と円柱軸方向の一端部に設けられた槓杆２１（レバー）とを有する略円柱状可動弁２０（例えば、ポリプロピレン樹脂）と、略中央部に該可動弁２０が挿入される略円形状中空部１６を有し外周壁に所定の角度で設けられた突出口１１を三つ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）有し該突出口１１端部と内周壁１３とを略直線的に貫通する貫通孔１２を有する弁本体１０（例えば、ポリエチレン樹脂）と、該可動弁２０を該弁本体１０から抜脱不能にするため該可動弁２０の円柱軸方向の他端部２５と嵌合する嵌合部材３０（例えば、ポリプロピレン樹脂）と、からなる。
【００１５】
該可動弁２０の槓杆２１を或る原点に合わせると、突出口１１ａと突出口１１ｃ間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口１１ｂを閉弁して流体流路を閉塞することができる。
また、該可動弁２０の槓杆２１を或る原点から左回転させ回転角度９０度で、突出口１１ａと突出口１１ｂ間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口１１ｃを閉弁して流体流路を閉塞することができる。
そして、該可動弁２０の槓杆２１を或る原点から右回転させ回転角度−９０度（２７０度）で、突出口１１ｂと突出口１１ｃ間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口１１ａを閉弁して流体流路を閉塞することができる。
このように、本発明の第一実施例の三方切替弁５０は、流体流路開閉選択を三段階（原点からの切替から観ると二段階とも言える。）に切替えができる。
本発明の一実施例においては、所定の回転角度（例えば、９０度、１８０度、２７０度）で該可動弁２０の槓杆２１が停止するように、該弁本体１０にはストッパー部１８（形状は問わない。）を、該可動弁２０にはストッパー部２７（形状は問わない。）を設けた。
もちろん、３６０度回転を可能にする場合は、ストッパー部１８、２７を設けなくても良い。
なお、該弁本体１０に設けられた二つの孔１９（貫通孔）は、三方切替弁５０等を必要としている機器や装置等に螺子等で固定するための取付孔である。また、間隔管等と一緒に連結棒等に通すことにより、複数の三方切替弁５０等を並設することができる。
【００１６】
該可動弁２０の円柱外周壁２２に接触し摺動できるように、該弁本体１０の内周壁１３には該弁本体１０の内周壁１３の貫通孔１２の開口部周囲を環囲する小突起１４を一体形成した。
該弁本体１０においては、該弁本体１０に設けられた突出口１１と突出口１１の間の肉厚部（内周壁１３と外周壁との間の厚みの部分）の略中央部に四本のスリット１７（溝穴）を形成した。
本発明の一実施例においては、小突起１４を五つ以上の格子の間１５を有する格子状に形成した。二つ以上の略同心の環状に形成しても良い。
検証の結果、該弁本体１０の該貫通孔１２の開口部に近い一つの格子の障壁（一段目）に欠損が生じていた場合、その周囲に形成された格子の障壁（二段目）で、外部への流体の流出（リーク）を防止できていた。また、各段の格子の障壁に欠損が生じていた場合、その欠損部から他の格子の間に流体が流出するが、その格子の間の内部圧力により流体が各段の格子の間を通過する毎に徐々に減圧され、限りなくゼロ（リーク仕様の許容範囲内）にすることができた。もちろん、格子の障壁（小突起１４）はＸリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材ではないので、流体（特に気体）の流出が完全なゼロにはならない。
例えば、油のように、流体が粘性のある液体の場合、格子の間１５に流体が充填され、その流体自身が潤滑油膜効果により、摺動の摩擦や摩耗を軽減してくれるが、例えば、ガスのように、流体が気体の場合、必要により、例えば、シリコーングリス、ワセリン等の潤滑剤等を小突起１４等に塗布すると良い。
【００１７】
該小突起１４は該可動弁２０の円柱外周壁２２と接触し摺動されるが、該弁本体１０の内周壁１３が受ける応力は該小突起１４や該スリット１７に吸収されて、該可動弁２０や該弁本体１０に応力クラックが入ることが無い。つまり、該小突起１４は圧縮型環状封密弾性体〔例えば、Ｏリング、Ｘリング、Ｖパッキン等、シール性が確保できる部材〕と同等の効果が期待でき、該スリット１７は応力発生を回避できるものである。
検証の結果、該弁本体１０と該可動弁２０との接触や摺動、流体の熱、周囲気温、経時変化等により発生する応力で、該弁本体１０や該可動弁２０に応力クラック等の障害発生が無いことが確認された。
【実施例２】
【００１８】
本発明の第二実施例の三方切替弁５３は、不図示ではあるが、弁本体５１の略中央部の略円形状中空部１６に挿入されて摺動して回動し円柱外周壁２２に設けられた略直線的に貫通された貫通孔２３と所定の角度で該貫通孔２３に連通する円柱外周壁２２に設けられた連通孔２４と円柱軸方向の一端部に設けられた槓杆２１とを有する略円柱状可動弁２０と、略中央部に該可動弁５２が挿入される略円形状中空部１６を有し外周壁に所定の角度で設けられた突出口１１を三つ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）有し該突出口１１端部と内周壁１３とを略直線的に貫通する貫通孔１２を有する弁本体５１と、該可動弁５２を該弁本体５１から抜脱不能にするため該可動弁５２の円柱軸方向の他端部２５と嵌合する嵌合部材３０と、からなる。
【００１９】
該可動弁５２の槓杆２１を或る原点に合わせると、突出口１１ａと突出口１１ｃ間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口１１ｂを閉弁して流体流路を閉塞することができる。
また、該可動弁５２の槓杆２１を或る原点から左回転させ回転角度９０度で、突出口１１ａと突出口１１ｂ間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口１１ｃを閉弁して流体流路を閉塞することができる。
そして、該可動弁５２の槓杆２１を或る原点から右回転させ回転角度−９０度（２７０度）で、突出口１１ｂと突出口１１ｃ間のみを開弁して流体流路を連通させ他の突出口１１ａを閉弁して流体流路を閉塞することができる。
このように、本発明の第二実施例の三方切替弁５３は、流体流路開閉選択を三段階（原点からの切替から観ると二段階とも言える。）に切替えができる。
本発明の一実施例においては、所定の回転角度（例えば、９０度、１８０度、２７０度）で該可動弁５２の槓杆２１が停止するように、該弁本体５１にはストッパー部１８を、該可動弁５２にはストッパー部２７を設けた。
もちろん、３６０度回転を可能にする場合は、ストッパー部１８、２７を設けなくても良い。
なお、該弁本体５１に設けられた二つの孔１９（貫通孔）は、三方切替弁５３等を必要としている機器や装置等に螺子等で固定するための取付孔である。また、間隔管等と一緒に連結棒等に通すことにより、複数の三方切替弁５３等を並設することができる。
【００２０】
該弁本体５１の内周壁１３に接触し摺動できるように、該可動弁５２の円柱外周壁２２には該可動弁５２の円柱外周壁２２の貫通孔２３及び連通孔２４の開口部周囲を環囲する小突起２６を一体形成した。
該弁本体５１においては、該弁本体５１に設けられた突出口１１と突出口１１の間の肉厚部（内周壁１３と外周壁との間の厚みの部分）の略中央部に四本のスリット１７（溝穴）を形成した。
本発明の一実施例においては、小突起２６を五つ以上の格子の間を有する格子状や、二つ以上の略同心の環状に形成した。
検証の結果、該可動弁５２の該貫通孔２３及び該連通孔２４のの開口部に近い一つの格子の障壁（一段目）に欠損が生じていた場合、その周囲に形成された格子の障壁（二段目）で、外部への流体の流出（リーク）を防止できていた。また、各段の格子の障壁に欠損が生じていた場合、その欠損部から他の格子の間に流体が流出するが、その格子の間の内部圧力により流体が各段の格子の間を通過する毎に徐々に減圧され、限りなくゼロ（リーク仕様の許容範囲内）にすることができた。もちろん、格子の障壁はＸリング、Ｏリング、パッキン等の軟質ゴムシール材ではないので、流体（特に気体）の流出が完全なゼロにはならない。略同心の環状の場合も同様の結果となった。
例えば、油のように、流体が粘性のある液体の場合、格子の間に流体が充填され、その流体自身が潤滑油膜効果により、摺動の摩擦や摩耗を軽減してくれるが、例えば、ガスのように、流体が気体の場合、必要により、例えば、シリコーングリス、ワセリン等の潤滑剤等を小突起２６等に塗布すると良い。
【００２１】
該小突起２６は該弁本体５１の内周壁１３と接触し摺動されるが、該弁本体５１の内周壁１３が受ける応力は該小突起２６や該スリット１７に吸収されて、該可動弁５２や該弁本体５１に応力クラックが入ることが無い。つまり、該小突起２６は圧縮型環状封密弾性体〔例えば、Ｏリング、Ｘリング、Ｖパッキン等、シール性が確保できる部材〕と同等の効果が期待でき、該スリット１７は応力発生を回避できるものである。
検証の結果、該弁本体５１と該可動弁５２との接触や摺動、流体の熱、周囲気温、経時変化等により発生する応力で、該弁本体５１や該可動弁５２に応力クラック等の障害発生が無いことが確認された。
【００２２】
以上、本発明の好適な実施の形態について種々の組合せ等を述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定されるものでなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの組合せ、改変等を施し得るのはもちろんである。
例えば、弁本体１０、可動弁２０等の流体に接触する部分の材質は、その接触する流体にあわせて変えると良い。特に、液化石油ガス（プロパン、ブタン、プチレン等）等の可燃性気体を扱う場合は、耐熱性や耐久性を鑑みて金属等の材質とすると良い。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
流体流路を開閉するだけの二方切替弁等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施例の三方切替弁の斜視図である。
【図２】本発明の第一実施例の三方切替弁の分解斜視図である。
【図３】弁本体の平面断面図である。
【図４】図２における弁本体のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図５】図４における貫通孔の開口部周囲を環囲する小突起の要部展開拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０…弁本体、１１…突出口、１２…貫通孔、１３…内周壁、１４…小突起、１５…格子の間、１６…中空部、１７…スリット、１８…ストッパー、１９…取付孔、２０…可動弁、２１…槓杆（一端部）、２２…円柱外周壁、２３…貫通孔、２４…連通孔、２５…他端部、２６…小突起、２７…ストッパー、３０…嵌合部材、５０…本発明の第一実施例の三方切替弁、５１…弁本体、５２…可動弁、５３…本発明の第二実施例の三方切替弁
【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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