(57)【要約】【課題】シール材などを使用することなく、簡単な構成によりシール性を確保す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２１には、弁体２１の内部空間と径方向に向かって開口する複数の流出ポート１３、１４のいずれかとを連通させると共に該弁体２１の端部開口２１ａまで延びる連通口２２が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の弁体と、
前記弁体が回転自在に収容された弁室、該弁室から回転軸心方向に向かって開口する流入ポート、及び該弁室から径方向に向かって開口する複数の流出ポートが設けられた弁本体と、
前記弁室内で前記弁体を回転軸心周りで回転させるための回転駆動装置と、を備え、
前記弁体の回転により、前記弁体の内部空間を介して前記流入ポートと前記複数の流出ポートのいずれかを連通させる流路切換弁であって、
前記弁体には、前記弁体の内部空間と前記複数の流出ポートのいずれかとを連通させると共に該弁体の端部開口まで延びる連通口が設けられていることを特徴とする流路切換弁。
【請求項２】
前記連通口は、径方向で視て矩形状を有し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】
前記複数の流出ポートは、径方向で視て矩形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路切換弁。
【請求項４】
前記弁体は樹脂製であ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】
前記連通口の外形は、前記流出ポートの外形以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流路切換弁。
【請求項６】
前記弁室と前記流入ポートとは同径に形成されていることを特徴とする請求項１から５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、例えば給湯設備などに使用されるシール性に優れた流路切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水と湯の混合比率を調整して得られた所要温度の温水を必要箇所に供給する給湯システムが知られている。このような給湯システムには、例えば、寒冷地での使用に対応すべく、外気温が低下したときに動作する凍結防止機能を備えた給湯設備が適用されている。
【０００３】
上記のような給湯設備の一例としては、図６に示すように、貯湯タンクＡと、熱源部（ヒートポンプ）Ｂ及び熱交換部Ｃと、貯湯タンクＡ下部の水を熱交換部Ｃを経由して上部へ供給する循環ポンプＤ及び循環水路部Ｅと、熱交換後の温水を貯湯タンクＡの上部に接続された貯湯側水路Ｆまたは貯湯タンクＡ下部に接続されたバイパス側水路Ｇに切り替える三方弁Ｈとを備え、流体（循環水路部Ｅにおいて熱交換部Ｃと三方弁Ｈとの間を流れる湯又は水、あるいはバイパス側水路Ｇを流れる湯又は水）の温度に応じて三方弁Ｈを貯湯側水路Ｆまたはバイパス側水路Ｇに切換えるものが挙げられる。
【０００４】
ところで、この種の給湯設備に採用される三方弁などの流路切換弁としては、特許文献１に所載のように、筒状の弁ハウジングと、この弁ハウジング内に回転自在に収容された弁体と、この弁体を回転駆動するためのステッピングモータとを備え、前記弁ハウジングに、底部ポートと複数個の側部ポートが形成されるとともに、前記弁体に、その回転に伴って前記各ポート間を選択的に開通・遮断できるように１本ないし複数本の連通用流路が形成され、前記弁ハウジングと前記弁体との間にシール材が介装されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６１５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した如くの流路切換弁では、流体（温水）を弁体内及び弁ハウジング内に流すと、弁体内及び弁ハウジング内が外気よりも高圧となる一方、弁体の上方に設けられて当該弁体を駆動させるためのモータが配置されたモータケース内は外気と同等の圧力となっている。そのため、弁体は、その圧力差により、当該弁体の頂面部（上端面部）が弁ハウジングの上端部に付設された上蓋部材（上側弁体受座）に押し付けられるようにモータケース側に付勢され、弁体の下端側のシール性が低下する可能性があった。
【０００７】
特に、弁ハウジングに形成された底部ポートを流入ポートとし、複数個の側部ポートを流出ポートとして流体（温水）を弁体内及び弁ハウジング内に流すと、底部ポートから流入した高圧の流体が、円筒状の弁体の流路の天面に当たって側部ポート側へ流される。そのため、弁体は、当該弁体の頂面部（上端面部）が弁ハウジングの上端部に付設された上蓋部材（上側弁体受座）により強く押し付けられるように付勢され、弁体の下端側、特に複数個の側部ポートのうち流体が流される側部ポートとは異なる側部ポート（すなわち、流体が流されない側部ポート）における下端側のシール性が更に低下する可能性があった。
【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、シール材などを使用することなく、簡単な構成によりシール性を確保す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、円筒状の弁体と、前記弁体が回転自在に収容された弁室、該弁室から回転軸心方向に向かって開口する流入ポート、及び該弁室から径方向に向かって開口する複数の流出ポートが設けられた弁本体と、前記弁室内で前記弁体を回転軸心周りで回転させるための回転駆動装置と、を備え、前記弁体の回転により、前記弁体の内部空間を介して前記流入ポートと前記複数の流出ポートのいずれかを連通させる流路切換弁であって、前記弁体には、前記弁体の内部空間と前記複数の流出ポートのいずれかとを連通させると共に該弁体の端部開口まで延びる連通口が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
好ましい形態では、前記連通口は、径方向で視て矩形状を有している。
【００１１】
更に好ましい形態では、前記複数の流出ポートは、径方向で視て矩形状を有している。
【００１２】
更に好ましい形態では、前記弁体は樹脂製である。
【００１３】
更に好ましい形態では、前記連通口の外形は、前記流出ポートの外形以上である。
【００１４】
更に好ましい形態では、前記弁室と前記流入ポートとは同径に形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の流路切換弁によれば、円筒状の弁体に、当該弁体の内部空間と径方向に向かって開口する複数の流出ポートのいずれかとを連通させると共に該弁体の端部開口まで延びる連通口が設けられていることにより、流入ポートと複数の流出ポートのいずれかを連通させて流体を流した際に、流体の流れ方向の変化によって流体が流れる流出ポート以外の流出ポート側へ弁体が付勢されると共に、弁体の内部空間における圧力増加による弁体の拡径方向への変形によって流体が流れる流出ポート以外の流出ポート側へ弁体が押し付けられ、流体が流れる流出ポート以外の流出ポートに弁体が密着されるため、別途のシール材などを使用することなく、弁室の壁面と弁体との間のシール性を確保でき、流体流路とは異なる流出ポートへの流体漏れを効果的に抑制することができる。
【００１６】
更に、上記構成により、例えば流体流路とは異なる流出ポート側の流体の凍結等によって、その流出ポート側が流入ポート側や流体流路となる流出ポート側よりも高圧となった場合、弁体が流体流路となる流出ポート側へ変形もしくは姿勢変化して当該弁体が流体流路とは異なる流出ポートから離間するため、流体流路とは異なる流出ポート側の圧力を流入ポート側や流体流路となる流出ポート側へ逃がすことができるといった利点もある。
【００１７】
また、前記連通口の外形が前記流出ポートの外形以上であることにより、流入ポートから流出ポートへの流体の流れを円滑化しながら、弁体の内部空間における圧力増加による弁体の変形量を確保でき、弁室の壁面と弁体との間のシール性をより確実に確保でき、流体流路とは異なる流出ポートへの流体漏れをより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る流路切換弁の実施形態の一部を切断して示す斜視図であって、第１流れ状態を示す図。
【図２】図１に示す流路切換弁の縦断面図。
【図３】図１に示す流路切換弁の縦断面図であって、第２流れ状態を示す図。
【図４】ロータリー弁の斜視図。
【図５】図２に示す流路切換弁の縦断面図であって、第２流出ポート側が高圧となった状態（第３流れ状態）を示す図。
【図６】給湯設備の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る流路切換弁の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る流路切換弁の実施形態の一部を切断して示す斜視図であって、第１流れ状態を示す図であり、図２は、図１に示す流路切換弁の縦断面図である。また、図３は、図１に示す流路切換弁の縦断面図であって、第２流れ状態を示す図である。図示する流路切換弁１は、例えば加熱された給水（温水）を貯湯タンクの上部もしくは下部に供給する給湯設備において、各流路を切り換える切換弁として使用されるものである。
【００２１】
図示する流路切換弁１は、主に、弁室１１を有する弁本体１０と、弁室１１内に回転摺動自在に収容された弁体２１と回転伝達軸２５とを有する樹脂製のロータリー弁２０と、ロータリー弁２０を回転軸心周りで回転させるための回転駆動装置としてのモータ３０とを備えている。
【００２２】
弁本体１０は、縦向きの円筒状空所からなる弁室１１が内部に設けられるとともに、その周壁部１０ａには、軸心Ｌ方向（図示例では、下方）に向かって開口する流入ポート１２、並びに、軸心Ｌ（ロータリー弁２０の回転軸心と一致）に対して反対側の位置に（すなわち、１８０度の角度間隔を置いて）径方向（図示例では、左方及び右方）に向かって開口する第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４が設けられている。流入ポート１２は、弁室１１と同心上且つ同径に形成されると共に、第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４は、径方向で視て（すなわち、側面から視て）軸心Ｌ方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長の略矩形状に形成されている。なお、これらの流入ポート１２、第１流出ポート１３、及び第２流出ポート１４の外側には、それぞれ管状継手１２ａ、１３ａ、１４ａが弁本体１０と一体に設けられている。
【００２３】
また、周壁部１０ａのうち流入ポート１２とは反対側（図示例では、上側）の位置には、ロータリー弁２０の回転伝達軸２５が回転自在に挿嵌される挿通穴１５が貫設されると共に、その周壁部１０ａからモータ３０側（図示例では、上側）へ延びる突設部１６には、回転伝達軸２５を保持する保持クリップ２６が挿入される挿入口１７ａを有する略矩形状の嵌挿穴１７が形成されている。
【００２４】
前記弁室１１内に収容されるロータリー弁２０の弁体２１は、弁室１１と同径であり、且つ第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４の軸心Ｌ方向の長さよりも長い天井付き略円筒状を呈している。弁体２１の周側部には、当該弁体２１の内部空間と第１流出ポート１３又は第２流出ポート１４とを連通させると共に該弁体２１の下端側の端部開口２１ａまで延びる連通口２２が軸心Ｌ方向に亘って（図示例では、上下方向に亘って）設けられている。この連通口２２は、第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４と同様、径方向で視て（すなわち、側面から視て）軸心Ｌ方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長の略矩形状に形成されており、弁体２１は、軸心Ｌに直交する断面で視て略Ｃ字状を有している。また、この連通口２２は、流入ポート１２から各流出ポートへの流体の流れを円滑化しながら、弁体２１の内部空間における圧力増加による当該弁体２１の変形量を確保すするべく、その外形が第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４の外形以上に形成されている。
【００２５】
弁体２１の天井部（上端部）の中央には、モータ３０のロータ３１の回転を当該弁体２１に伝達する回転伝達軸２５が、モータ３０側へ向かって且つ軸心Ｌに沿って突設されている。この回転伝達軸２５は、周壁部１０ａの挿通穴１５に回転自在に挿嵌されると共に、その下端部には、回転伝達軸２５の周側面と挿通穴１５の内側面との間をシールするべくＯリング２７が装着され、その上端部には、モータ３０のロータ３１と噛み合うセレーション軸部２８（図４参照）が設けられている。さらに、回転伝達軸２５のＯリング２７とセレーション軸部２８との間の部分には、保持クリップ２６が係合される円環状の係合溝２９が形成されている。この係合溝２９の上下方向の幅は、保持クリップ２６の上下方向の厚さと同等に設計されている。
【００２６】
上記ロータリー弁２０は、回転伝達軸２５の下端部にＯリング２７が装着された状態で、軸心Ｌに沿って管状継手部１２ａ及び流入ポート１２を通して弁本体１０内に挿入し、Ｏリング２７の上面が弁室１１の天井面と当接した姿勢で、略Ｕ字状の保持クリップ２６を嵌挿穴１７に挿入して回転伝達軸２５の係合溝２９に係合させる。これにより、ロータリー弁２０は、弁本体１０に対して軸心Ｌ周りに回転自在に配置される。
【００２７】
モータ３０は、弁本体１０の突設部１６やその突設部１６から突出したロータリー弁２０のセレーション軸部２８を覆うように、かつ、モータ３０のロータ３１がセレーション軸部２８と係合するように、そのモータケース３２が例えば締結ねじ（不図示）によって弁本体１０に一体に固定され、モータ３０の駆動力が弁体２１へ伝達されるようになる。なお、モータ３０のロータ３１と回転伝達軸２５との係合は、前記セレーション軸部２８以外の方式により行われても良い。
【００２８】
このような構成の流路切換弁１では、図１及び図２に示すように、弁体２１の連通口２２及び内部空間を介して流入ポート１２と第１流出ポート１３とが連通した状態で流体を流す（第１流れ状態）と、流体の流れ方向の変化によって第１流出ポート１３とは反対側の第２流出ポート１４側（図示例では右側）へ弁体２１が付勢されると共に、弁体２１の内部空間における圧力増加による弁体２１の拡径方向への弾性変形によって第２流出ポート１４側へ弁体２１が押し付けられ、第１流出ポート１３とは反対側の第２流出ポート１４に弁体２１が密着される。そのため、弁室１１の壁面１１ａと弁体２１との間のシール性を確保でき、第２流出ポート１４への流体漏れを抑制することができる。
【００２９】
また、モータ３０によりロータリー弁２０を略１８０度だけ軸心Ｌ周りで回転させ、図３に示すように、弁体２１の連通口２２及び内部空間を介して流入ポート１２と第２流出ポート１４とが連通した状態で流体を流す（第２流れ状態）と、流体の流れ方向の変化によって第２流出ポート１４とは反対側の第１流出ポート１３側（図示例では左側）へ弁体２１が付勢されると共に、弁体２１の内部空間における圧力増加による弁体２１の拡径方向への弾性変形によって第１流出ポート１３側へ弁体２１が押し付けられ、第２流出ポート１４とは反対側の第１流出ポート１３に弁体２１が密着される。そのため、弁室１１の壁面１１ａと弁体２１との間のシール性を確保でき、第１流出ポート１３への流体漏れを抑制することができる。
【００３０】
また、上記した構成の流路切換弁１では、弁室１１の壁面１１ａと弁体２１の連通口２２との間に隙間が存在する。そのため、例えば流入ポート１２と第１流出ポート１３とが連通した状態で、第２流出ポート１４に設けられた管状継手１４ａにおける流体の凍結等によって、第２流出ポート１４側が流入ポート１２側や第１流出ポート１３側よりも高圧となった場合、図５に示すように、その圧力差によって、弁室１１内で弁体２１が第１流出ポート１３側（図示例では左側）へ弾性変形する又は弁体２１の姿勢が変化し、弁体２１が第２流出ポート１４から離間する。そのため、第２流出ポート１４側の圧力が流入ポート１２側や第２流出ポート１３側へ逃がされ（第３流れ状態）、当該流路切換弁１の損傷を抑制することができる。
【００３１】
このように、本実施形態では、円筒状の弁体２１に、当該弁体２１の内部空間と径方向に向かって開口する複数の流出ポートのいずれかとを連通させると共に該弁体２１の端部開口２１ａまで延びる連通口２２が設けられていることにより、流入ポート１２と複数の流出ポートのいずれかを連通させて流体を流した際に、流体の流れ方向の変化によって流体が流れる流出ポート以外の流出ポート側へ弁体２１が付勢されると共に、弁体２１の内部空間における圧力増加による弁体２１の拡径方向への変形によって流体が流れる流出ポート以外の流出ポート側へ弁体２１が押し付けられ、流体が流れる流出ポート以外の流出ポートに弁体２１が密着されるため、別途のシール材などを使用することなく、弁室１１の壁面１１ａと弁体２１との間のシール性を確保でき、流体流路とは異なる流出ポートへの流体漏れを効果的に抑制することができる。
【００３２】
また、上記構成により、次のような利点もある。すなわち、例えば流体流路とは異なる流出ポート側の流体の凍結等によって、その流出ポート側が流入ポート側や流体流路となる流出ポート側よりも高圧となった場合には、弁体２１が流体流路となる流出ポート側へ変形する又はその姿勢が変化して弁体２１が流体流路とは異なる流出ポートから離間するため、流体流路とは異なる流出ポート側の圧力を流入ポート側や流体流路となる流出ポート側へ逃がすことができる。また、例えばロータリー弁２０の弁体２１が設計値よりも大径に成形された場合であっても、弁体２１を弁室１１内に配置する際に当該弁体２１が縮径方向へ変形し得るため、当該弁体２１を弁室１１内の適宜の位置に確実に且つ簡便に配置できると共に、弁室１１の壁面１１ａと弁体２１との間のシール性をより確実に確保でき、流体流路とは異なる流出ポートへの流体漏れをより効果的に抑制することができる。また、弁体２１を製作する際に形成されるパーティングライン（成形型の分割線）を当該円筒状の弁体２１の周側面（弁室１１の壁面１１ａや流出ポートと接する面）から排除できるため、弁室１１の壁面１１ａと弁体２１との間のシール性をより確実に確保でき、流体流路とは異なる流出ポートへの流体漏れをより効果的に抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、弁体２１に設けられた連通口２２や第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４が、径方向で視て軸心Ｌ方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長の略矩形状を有していることにより、連通口２２や第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４を通る流体の流量を確保しながら、比較的小さい回転角度で迅速に第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４の開通・遮断を行うことができるといった利点もある。
【００３４】
なお、上記した実施形態では、構成を簡素化するべく、流出ポートが軸心Ｌに対して反対側に２個設けられているが、弁室１１の周方向に設けられる流出ポートの数や位置関係は適宜に選択できる。また、各流出ポートの形状や大きさ、流出ポートに連なる弁体の連通口の形状や大きさも適宜に変更できることは勿論である。
【００３５】
また、上記した実施形態では、ロータリー弁２０の弁体２１が樹脂製の弾性部材、より詳細には流路切換弁１の内部を流れる流体の流体圧力によって弾性変形可能な弾性部材からなるとしたが、当該弁体２１の形成素材は適宜に選択でき、例えば金属製であっても良い。
【００３６】
また、上記した実施形態では、略Ｕ字状の保持クリップ２６を用いて弁本体１０に対してロータリー弁２０を保持したが、弁本体１０に対するロータリー弁２０の保持手段は適宜に選択することができる。
【００３７】
更に、上記した実施形態では、流入ポート１２が下方に配置され、第１流出ポート１３が左方に配置され、第２流出ポート１４が右方に配置されるものとしたが、流路切換弁１の使用時の姿勢は適宜に選択することができる。例えば、流入ポート１２を右方に配置し、第１流出ポート１３及び第２流出ポート１４を上下方向に配置しても良い。
【００３８】
また、上記した形態の流路切換弁１は、上記した給湯設備の他、自動車等のエンジンルーム内を流れる流体の流路を切り換える流路切換弁等の様々な機器における流路切換装置として採用できることは当然である。
【符号の説明】
【００３９】
１      流路切換弁
１０    弁本体
１０ａ  周壁部
１１    弁室
１１ａ  壁面
１２  流入ポート
１３  第１流出ポート
１４  第２流出ポート
１５    挿通穴
１６    突設部
１７    嵌挿穴
１７ａ  挿入口
２０    ロータリー弁
２１    弁体
２１ａ  端部開口
２２    連通口
２５    回転伝達軸
２６    保持クリップ
２７    Ｏリング
２８    セレーション軸部
２９    係合溝
３０    モータ（回転駆動装置）
Ｌ      軸心
【図１】
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【図２】
2016023704.tif 000004
【図３】
2016023704.tif 000005
【図４】
2016023704.tif 000006
【図５】
2016023704.tif 000007
【図６】
2016023704.tif 000008