(57)【要約】【課題】切換弁において、弁体３を回転するのに必要なトルクを小さくして切り換え動作を円滑にする。駆動部の出力を小さくして小型化を可能にする。【解決手段】弁本体１に貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃを形成する。弁座２に弁座ポート２ａ，２ｂ、２ｃを形成する。弁本体１と弁座２を重ねて取り付ける。貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃに管継手１１，１２，１３の端部を嵌め込むようにして取り付ける。弁体（３）の弁シート部３１により、弁座ポート２ｂまたは２ｃを閉とする。継手１１，１２，１３の端部の部分にて内径を広くする。テーパ形状部（１１ａ，１２ａ，１３ａ）により内径を広くする。または、段差形状部（１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ）により内径を広くする。広くした内径の軸線Ｌ側の端部縁まで弁座ポート２ａ，２ｂ，２ｃの軸線Ｌ側の端部縁を移動するように、弁座ポート２ａ，２ｂ，２ｃの位置を軸線Ｌ側に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された弁室側に第１の弁座ポートと第２の弁座ポートと第３の弁座ポートとが形成されるとともに、前記第１乃至第３の弁座ポートに対応する位置にて該弁座ポートと連通する貫通孔が形成された弁座部材と、
前記弁座部材の前記貫通孔に端部を挿入された管継手であって前記第１乃至第３の弁座ポートにそれぞれ接続される管継手と、
前記弁座部材の弁座面上を回転摺動する弁体と、
前記弁体を回転駆動する駆動部とを備え、
少なくとも前記第２及び第３の弁座ポートが前記弁体の回転中心から等距離に形成され、前記弁体を回転移動して前記弁体により前記第２及び第３の弁座ポートの一方を閉、他方を開とし、前記弁室を介して前記第１の弁座ポートに対して第２及び第３の弁座ポートを択一的に連通するようにした切換弁において、
前記第２及び第３の弁座ポートに接続される前記管継手の前記弁座部材の貫通孔に挿入された端部の部分の内径を、当該端部の部分以外の内径より広くするようにしたことを特徴とする切換弁。
【請求項２】
前記管継手の端部の部分に、当該管継手の先端にかけて広くなるテーパ形状部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の切換弁。
【請求項３】
前記管継手の端部の部分に、当該管継手の端部の部分以外の内径より内径の広い段差形状部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータにより弁室内の弁体を回転して、一方の弁座ポートを閉、他方の弁座ポートを開として流体の流路を切り換える三方切換弁等の切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切換弁として、例えば特開２００４−３３２８１８号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この従来の切換弁は弁座部材、蓋部材の３ケ所に貫通孔を形成してこの貫通孔にそれぞれ管継手を取り付け、蓋部材の弁座面に密着して配置した弁体をステッピングモータで回転することにより、弁座面の一方の弁座ポートを閉、他方の弁座ポートを開として、管継手の連通先を切り換えるものである。
【０００３】
また、上記同様な従来の切換弁として例えば図５及び図６に示すものがある。図５は従来の切換弁の縦断面図（図５(A) ）及び要部底面図（図５(B) ）、図６は図５(A) のＡ−Ａ断面図である。なお、図６において、後述の弁シート部３１′の断面を示す斜線は省略してある。この切換弁は、円筒状のケース１０と蓋部材に対応する円盤板状の本体部１とを有しており、ケース１０は端部は本体部１の周囲にて溶接等により固着されている。そして、ケース１０内は弁室及びロータ室となっている。本体部１上には円盤板状の弁座２′が取り付けられ、この弁座２′上には弁体３′が配設されている。なお、本体部１と弁座２′とにより「弁座部材」が構成されている。
【０００４】
ケース１０内にはマグネットロータ４が配設されており、このマグネットロータ４は中心軸５によって回転中心が設定されている。中心軸５は下端部を弁座２′と本体部１の中心に固定されるとともに、上端部をケース１０内天井部の固定部６に固定されている。そして、マグネットロータ４は中心軸５の軸線Ｌ周りに回転可能となっている。ケース１０の外周にはステータコイル７が配設されており、マグネットロータ４とステータコイル７は「駆動部」としてのステッピングモータを構成している。そして、ステータコイル７にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ４が回転される。
【０００５】
本体部１には軸線Ｌを中心とする円周上の所定角度離間した３ケ所に貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃが形成され、この貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃにそれぞれ管継手１１′，１２′，１３′がその端部を嵌め込むようにして取り付けられている。弁座２′には、貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃに対応するように、軸線Ｌを中心とする円周上の所定角度離間した３ケ所に弁座ポート２ａ′，２ｂ′，２ｃ′が形成されている。弁体３′は弁座２′側に弁シート部３１′を有しており、この弁シート部３１′は、軸線Ｌから半径方向を長手方向とする長円形をしている。また、弁体３′の中心部には中心軸５が貫通されるとともに、弁体３′は係合部３２′によってマグネットロータ４とトルク伝達関係に連結されている。さらに、弁体３′とマグネットロータ４との間に圧縮ばね８が配設されている。これにより、弁体３′は、中心軸５に対して軸線Ｌ方向に摺動可能で、圧縮ばね８の付勢力により弁シート部３１′のシート面３１Ａ′を弁座２′の弁座面２Ａ′に密着させた状態となっている。また、弁体３′は係合部３２′のトルク伝達関係により、マグネットロータ４と共に軸線Ｌ周りに回転する。
【０００６】
以上の構成により、弁体３′の回転位置が切り換えられ、図５及び図６に示す第１の回転位置では、弁シート部３１′のシート面３１Ａ′が弁座ポート２ｂ′を閉とし、このとき弁座ポート２ｃ′は弁室内を介して弁座ポート２ａ′に導通される。また、第２の回転位置では、弁シート部３１′のシート面３１Ａ′が弁座ポート２ｃ′を閉とし、このとき弁座ポート２ｂ′は弁室内を介して弁座ポート２ａ′に導通される。これにより、管継手１１′の導通先が管継手１３′と管継手１２′とで切り換えられる。
【０００７】
管継手１１′，１２′，１３′は外周面と内周面とが円筒状のストレートな管であり、この管継手１１′，１２′，１３′に対する弁座ポート２ａ′，２ｂ′，２ｃ′の位置は以下のように設定されている。図６に示すように、管継手１１′の内面の軸線Ｌ側の端部と弁座ポート２ａ′の軸線Ｌ側の縁とが一致し、管継手１２′の内面の軸線Ｌ側の端部と弁座ポート２ｂ′の軸線Ｌ側の縁とが一致し、管継手１３′の内面の軸線Ｌ側の端部と弁座ポート２ｃ′の軸線Ｌ側の縁とが一致するよう、弁座２′が形成されている。なお、弁座ポート２ｃ′を例に図６に図示したように、このときの軸線Ｌから弁座ポート２ａ′，２ｂ′，２ｃ′の中心までの距離をＸとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記従来の切換弁は、弁体が弁座ポートを閉としているとき、弁室内の流体の高圧とその弁座ポート内の流体の低圧との差圧により、弁体が重くなる問題がある。このため、弁座ポートの位置をなるべく弁体の回転中心側（内側）にし、前記距離Ｘを小さくして弁体を回転させるための必要トルクを小さくする工夫が必要である。しかしながら、切換弁の用途や製作上の理由から管継手の位置が制限される。このため、弁座部材（蓋部材）に形成される弁座ポートを継手の位置に合わせて形成しなければならなくなり、この弁座ポートの位置が回転中心から外側に配置され、弁体を回転させるための必要トルクを小さくするのが困難であり、円滑な切り換え動作に支障を来すこともあった。また、必要トルクを小さくできないとステッピングモータを小さくできず、切換弁の小型化が困難であった。
【００１０】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、弁座ポートの位置をできるだけ弁体の回転中心側に配置できるようにし、弁体を回転させる必要トルクを小さくして切り換え動作の円滑な切換弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の切換弁は、密閉された弁室側に第１の弁座ポートと第２の弁座ポートと第３の弁座ポートとが形成されるとともに、前記第１乃至第３の弁座ポートに対応する位置にて該弁座ポートと連通する貫通孔が形成された弁座部材と、
前記弁座部材の前記貫通孔に端部を挿入された管継手であって前記第１乃至第３の弁座ポートにそれぞれ接続される管継手と、
前記弁座部材の弁座面上を回転摺動する弁体と、
前記弁体を回転駆動する駆動部とを備え、
少なくとも前記第２及び第３の弁座ポートが前記弁体の回転中心から等距離に形成され、前記弁体を回転移動して前記弁体により前記第２及び第３の弁座ポートの一方を閉、他方を開とし、前記弁室を介して前記第１の弁座ポートに対して第２及び第３の弁座ポートを択一的に連通するようにした切換弁において、
前記第２及び第３の弁座ポートに接続される前記管継手の前記弁座部材の貫通孔に挿入された端部の部分の内径を、当該端部の部分以外の内径より広くするようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の切換弁は、請求項１に記載の切換弁であって、前記管継手の端部の部分に、当該管継手の先端にかけて広くなるテーパ形状部を形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の切換弁は、請求項１に記載の切換弁であって、前記管継手の端部の部分に、当該管継手の端部の部分以外の内径より内径の広い段差形状部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の切換弁によれば、管継手内径が端部の部分も端部の部分以外も同じ内径となっている場合に比して、管継手の端部の部分の内径と端部の部分以外の内径との差の半分だけ、第２の弁座ポートと第３の弁座ポートの位置を弁体の回転中心側に配置することができるので、弁体の回転に必要なトルクを前者の場合に比して小さくすることができ、切り換え動作が円滑になる。また、弁体を回転する駆動部の出力を小さくでき、切換弁自体の小型化が可能となる。
【００１５】
請求項２の切換弁によれば、請求項１の効果に加えて、管継手の端部の部分の加工が容易になる。
【００１６】
請求項３の切換弁によれば、請求項１の効果に加えて、管継手の端部の部分の加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の切換弁の縦断面図及び要部底面図である。
【図２】図１(A) のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施形態における管継手の形状と弁座ポートの位置を示す図である。
【図４】実施形態における管継手の他の形状と弁座ポートの位置を示す図である。
【図５】従来の切換弁の縦断面図及び要部底面図である。
【図６】図５(A) のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の切換弁の実施形態を説明する。図１は実施形態の切換弁の縦断面図（図１(A) ）及び要部底面図（図１(B) ）、図２は図１(A) のＡ−Ａ断面図である。なお、図２において、後述の弁シート部３１の断面を示す斜線は省略してある。以下の実施形態において、前掲の図５及び図６で説明した従来の切換弁の要素と同じ要素には図５及び図６と同符号を付記して詳細な説明は省略する。また、従来の切換弁の要素と対応する要素には「′」を取った同符号を付記してある。
【００１９】
管継手１１，１２，１３は、その端部を嵌め込むようにして本体部１の貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃにそれぞれ取り付けられている。弁座２には、貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃに対応するように、軸線Ｌを中心とする円周上の所定角度離間した３ケ所に弁座ポート２ａ（第１の弁座ポート）、弁座ポート２ｂ（第２の弁座ポート）及び弁座ポート２ｃ（第３の弁座ポート）が形成されている。弁体３は弁座２側に弁シート部３１を有しており、この弁シート部３１は、軸線Ｌから半径方向を長手方向とする長円形をしている。また、弁体３の中心部には中心軸５が貫通されるとともに、弁体３は係合部３２によってマグネットロータケース４とトルク伝達関係に連結されている。これにより、弁体３は圧縮ばね８の付勢力により弁シート部３１のシート面３１Ａを弁座２の弁座面２Ａに密着させた状態となり、係合部３２のトルク伝達関係により、マグネットロータ４と共に軸線Ｌ周りに回転する。
【００２０】
以上の構成により、弁体３の回転位置が切り換えられ、図１及び図２に示す第１の回転位置では、弁シート部３１のシート面３１Ａが弁座ポート２ｂを閉とし、このとき弁座ポート２ｃは弁室内を介して弁座ポート２ａに導通される。また、第２の回転位置では、弁シート部３１のシート面３１Ａが弁座ポート２ｃを閉とし、このとき弁座ポート２ｂは弁室内を介して弁座ポート２ａに導通される。これにより、管継手１１の導通先が管継手１３と管継手１２とで切り換えられる。
【００２１】
この実施形態の切換弁において前記従来の切換弁と異なる部分は、管継手１１，１２，１３、弁座２及び弁体３にある。図３は管継手１１，１２，１３の形状及び弁座ポート２ａ，２ｂ，２ｃの位置を示す図である。なお、この図は一つの図面で管継手１１，１２，１３に対応する３箇所の断面を示しているが、その各切断面は、軸線Ｌと各管継手１１，１２，１３の中心線とを含む３つの面である。
【００２２】
図示のように、管継手１１，１２，１３は、内周面の弁座２側の端部で貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃの長さ以内の長さのテーパ面（円錐台の側面）からなるテーパ形状部１１ａ，１２ａ，１３ａを有している。すなわち、管継手１１，１２，１３の外周面は従来と同様なストレートな円筒形状であるが、内周面の端部は弁座２側に向けて広がるような形状となっている。そして、管継手１１のテーパ形状部１１ａの軸線Ｌ側の端部と弁座ポート２ａの軸線Ｌ側の縁とが一致し、管継手１２テーパ形状部１２ａの軸線Ｌ側の端部と弁座ポート２ｂの軸線Ｌ側の縁とが一致し、管継手１３のテーパ形状部１３ａの軸線Ｌ側の端部と弁座ポート２ｃの軸線Ｌ側の縁とが一致するよう、弁座２が形成されている。
【００２３】
すなわち、弁座２において弁座ポート２ａ，２ｂ，２ｃは、従来の弁座２′における弁座ポート２ａ′，２ｂ′，２ｃ′に比べて、図３に示す距離αの分だけ軸線Ｌ側に位置しており、図２に例えば弁座ポート２ｃを例に図示したように、軸線Ｌから弁座ポート２ａ，２ｂ，２ｃの中心までの距離はＸ−αとなる。なお、距離αは、管継手の端部の部分の内径と端部の部分以外の内径との差の半分である。したがって、弁体３の弁シート部３１の半径方向の長さも従来の弁シート部３１′よりも短くなっている。これにより、弁体３を回転させるのに必要なトルクは、従来の弁体３′を回転させるのに必要なトルクよりも小さくなる。したがって、従来よりも切り換え動作が円滑になる。
【００２４】
上記の実施形態では管継手１１，１２，１３にテーパ形状部１１ａ，１２ａ，１３ａを形成するようにしたが、図４に示すように、テーパ形状部１１ａ，１２ａ，１３ａの代わりに、管継手１１，１２，１３の内周面の端部に内径を大きくした段差形状部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを形成するようにしてもよい。この場合も、弁座ポート２ａ，２ｂ，２ｃは、従来の弁座２′における弁座ポート２ａ′，２ｂ′，２ｃ′に比べて、図４に示す距離αの分だけ軸線Ｌ側に位置する。これにより、前記同様に弁体３を回転させるのに必要なトルクを従来よりも小さくできる。
【００２５】
なお、テーパ形状部１１ａ，１２ａ，１３ａや段差形状部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの部分は肉薄になるが、これらの部分は本体部１の貫通孔１ａ，１ｂ，１ｃによって、外周面を囲うようにして固定されているので、強度的に問題はない。
【００２６】
実施形態では、弁座部材を本体部１と弁座２という別部材で構成した例を示したが、この弁座部材は本体部１と弁座２とを一体形成したものでもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１      本体部（弁座部材）
１ａ    貫通孔
１ｂ    貫通孔
１ｃ    貫通孔
２      弁座（弁座部材）
２Ａ    弁座面
２ａ    弁座ポート（第１の弁座ポート）
２ｂ    弁座ポート（第２の弁座ポート）
２ｃ    弁座ポート（第３の弁座ポート）
３      弁体
３１    弁シート部
４      マグネットロータ（駆動部）
７      ステータコイル（駆動部）
１１    管継手
１２    管継手
１３    管継手
１１ａ  テーパ形状部
１２ａ  テーパ形状部
１３ａ  テーパ形状部
１１ｂ  段差形状部
１２ｂ  段差形状部
１３ｂ  段差形状部
Ｌ      軸線
【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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