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JP6351352B2 - 流路切換弁 - Google Patents

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Description

本発明は、流路切換弁に係り、例えば複数の流路を簡便に切換えることのできる流路切換弁に関する。
従来、弁室内に配された弁を回動させて弁の開閉と弁開度の制御を行う従来技術として、特許文献１に所載の技術が知られている。
特許文献１に所載のボールバルブは、両側に流体の流入・流出口を有する弁本体の弁箱内にカセット式のバルブ要素体を着脱自在に嵌合固定し、このバルブ要素体の筒体内に組込まれたボール弁を前記弁箱及び前記筒体を貫通してボール頂端部に係合する弁棒によって開閉作動させるように構成したものである。また、前記筒体の一端開口部側及び他端開口部側の内部位置において前記ボール弁を回動自在に支承し該ボール弁と前記筒体間の流体流れをシールする一対のシール部材が設けられたものである。
特開平８−１４５２０６号公報
ところで、例えば、ヒートポンプユニット等の加熱手段により給水（水道水）を所定温度に加熱してタンクに貯留しておき（所定温度に保つべく循環させる）、このタンクの湯を配管を介して、風呂（浴室）用、給湯（キッチン）、ルーム暖房用等の各混合弁の湯導入口に分配するとともに、給水（水道水）を配管を介して各混合弁の水導入口に分配し、各混合弁において所要温度の温水が得られるように水と湯の混合比率を調整し、その導出口から配管を介して必要部所に供給する給湯システムが知られており、このような給湯システムでは、例えば加熱された給水が流通する流路や加熱されない給水が流通する流路等の各流路を個別に制御することが望まれている。具体的には、図１７に示すように、加熱されない給水（水道水）が流通する流路を遮断して加熱された給水（水道水）のみを流したり（モード１）、加熱された給水（水道水）が流通する流路を遮断して加熱されない給水（水道水）のみを流したり（モード２）、双方の流路を遮断したりして（モード３）、各流路を個別に制御することが要望されている。
しかしながら、かかる流路が複数設けられた給湯システムにおいて、例えば上記従来のボールバルブを用いて各流路の流れ制御を個別に行う場合、図１７に示すように、そのボールバルブを各流路に個別に設置する必要があり、部品点数が多くなるといった問題があった。
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、部品点数を削減しながら、流路が複数設けられたシステムにおける各流路の流れ制御を個別に行うことのできる流路切換弁を提供することにある。
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、内部に弁室が設けられると共に外周部に前記弁室に連なる第１及び第２流入口と第１及び第２流出口とが周方向で設けられた弁本体と、前記弁室内に回転自在に収容されると共に外周部に第１〜第４の連通孔が周方向で設けられた円筒状弁体部を有する弁体と、前記弁体を軸心周りで回転させるための回転駆動装置と、を備えた流路切換弁であって、前記第１〜第４の連通孔は、周方向で隣り合う連通孔同士の角度間隔が異なり、前記第１及び第２の連通孔を介して連なる前記第１流入口と前記第１流出口とにより第１流路が形成され、前記第３及び第４の連通孔を介して連なる前記第２流入口と前記第２流出口とにより第２流路が形成され、前記第１流路と前記第２流路とは、前記弁体の回転位置の変化に応じて切換えられることを特徴としている。
好ましい形態では、前記第１の連通孔と前記第２の連通孔の周方向の角度間隔、及び前記第３の連通孔と前記第４の連通孔の周方向の角度間隔は、いずれも９０度もしくは１８０度である。
他の好ましい形態では、前記第１流路と前記第２流路とは直交しており、前記第１及び第２の連通孔は、前記第３及び第４の連通孔に対して周方向に６０度もしくは１２０度の角度間隔を置いて設けられている。
他の好ましい形態では、前記第１〜第４の連通孔、並びに／又は、前記第１及び第２流入口と前記第１及び第２流出口は、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されている。
他の好ましい形態では、前記円筒状弁体部と前記弁本体との間にシール部材が配設されている。
更に好ましい形態では、前記シール部材は、前記第１及び第２流入口と前記第１及び第２流出口に対応する位置に貫通孔が設けられた環状の一部材から構成される。
更に好ましい形態では、前記シール部材に、前記貫通孔の周囲に沿って該シール部材の外周面から外側へ向かって外側リブが設けられ、前記弁本体の内壁面に、前記外側リブと当接する突起が設けられている。
本発明の流路切換弁によれば、回転駆動装置により回転駆動される弁体の回転位置の変化に応じて、弁本体に設けられた第１流入口と第１流出口とが弁体の連通孔を介して連なる第１流路と、第２流入口と第２流出口とが弁体の連通孔を介して連なる第２流路との切換を行うことにより、簡便な構成でもって、流路が複数設けられたシステムにおける各流路の流れ制御を個別に行うことができる。
また、弁体の円筒状弁体部に設けられた連通孔や弁本体に設けられた第１及び第２流入口や第１及び第２流出口が、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されることにより、第１流路と第２流路との切換を行う場合であっても、第１流路の第１流入口と第１流出口、第２流路の第２流入口と第２流出口のそれぞれを確実に連通させることができ、各流路の流れ制御を確実に行うことができる。
また、円筒状弁体部と弁本体との間に配設されるシール部材が、第１及び第２流入口と第１及び第２流出口に対応する位置に貫通孔が設けられた環状の一部材から構成されることにより、当該流路切換弁の部品点数や組立工数を格段に削減することができる。
本発明に係る流路切換弁の実施形態１の全体構成を示す斜視図。 図１に示す流路切換弁の縦断面図。 図１に示す流路切換弁の正面図。 図２に示す弁体の斜視図。 図１に示す流路切換弁による流路切換方法を説明した横断面図であり、第１流れ状態を示す図。 図１に示す流路切換弁による流路切換方法を説明した横断面図であり、第２流れ状態を示す図。 図１に示す流路切換弁による流路切換方法を説明した横断面図であり、両流路が閉じられた状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態２による流路切換方法を説明した横断面図であり、第１流れ状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態２による流路切換方法を説明した横断面図であり、第２流れ状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態２による流路切換方法を説明した横断面図であり、両流路が閉じられた状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態３による流路切換方法を説明した横断面図であり、第１流れ状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態３による流路切換方法を説明した横断面図であり、両流路が閉じられた状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態３による流路切換方法を説明した横断面図であり、第２流れ状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態４による流路切換方法を説明した横断面図であり、第１流れ状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態４による流路切換方法を説明した横断面図であり、両流路が閉じられた状態を示す図。 本発明に係る流路切換弁の実施形態４による流路切換方法を説明した横断面図であり、第２流れ状態を示す図。 流路が複数設けられた従来の給湯システムを説明した説明図。
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。
［実施形態１］
図１は、本発明に係る流路切換弁の実施形態１の全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す流路切換弁の縦断面図であり、図３は、図１に示す流路切換弁の正面図であり、図４は、図２に示す弁体の斜視図である。また、図５〜図７は、図１に示す流路切換弁による流路切換方法を説明した横断面図であり、それぞれ、第１流れ状態、第２流れ状態、両流路が閉じられた状態を示す図である。なお、図２及び図３では、回転駆動装置としてのモータを省略して示している。図示する流路切換弁１は、例えば加熱された給水（水道水）が流通する流路や加熱されない給水（水道水）が流通する流路等の複数の流路が設けられた給湯システムにおいて、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。
図示する流路切換弁１は、主に、弁室１１を有する樹脂製の弁本体１０と、弁本体１０の上方に配置されたモータ（回転駆動装置）２０と、弁本体１０の弁室１１内に配置される弁シートとしてのシール部材３０と、モータ２０の出力軸に連結される弁軸４１とシール部材３０により囲まれる領域に収容される円筒状弁体部４２とからなる樹脂製の弁体４０と、を備えている。
樹脂製の弁本体１０は、主に、有底円筒状基体１２と上側カバー１７とを有する。
有底円筒状基体１２は、内部に円筒状空所からなる弁室１１が設けられるとともに、上面が弁室１１に連なるように開口し、外周部に弁室１１に連なる４つの開口が設けられている。外周部に設けられた横向きの４つの開口は、周方向に等間隔（９０度置き）で形成され、対向する位置に（１８０度の角度間隔を置いて）設けられた２つの開口がそれぞれ、第１及び第２流入口１２ａ、１２ｂ、第１及び第２流出口１２ｃ、１２ｄとされる（図５参照）。また、有底円筒状基体１２の外周部には、各流入口１２ａ、１２ｂ及び流出口１２ｃ、１２ｄに連通する流入路１３ａ、１３ｂ及び流出路１３ｃ、１３ｄを有する導管継手１４ａ〜１４ｄが一体に形成されている。各流入路１３ａ、１３ｂと流出路１３ｃ、１３ｄとは、流路断面が略円形状を呈するように形成されると共に、各流入口１２ａ、１２ｂと流出口１２ｃ、１２ｄとは、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されている（図３参照）。
上側カバー１７は、弁体４０の弁軸４１を保持するホルダとして機能するものであり、有底円筒状基体１２の上面開口１２ｅは段付きで形成されると共に、その上側カバー１７は上面開口１２ｅの上側の大径部分と同径に形成され、その上端には、雌ねじ部１７ｂが形成された取付部１７ａが左右外側へ向かって突設されている。また、上側カバー１７の略中心には、弁体４０の弁軸４１（の下部大径部４１ａ）が回転自在に挿嵌される縦方向の挿通孔１７ｃが形成されている。上面開口１２ｅとの間に形成される隙間をシールするべく上側カバー１７の外周に設けられた環状溝１７ｄにＯリング１５を装着すると共に、上側カバー１７の下面外縁が上面開口１２ｅの段差部１２ｆと当接し、かつ上側カバー１７の取付部１７ａの下面が有底円筒状基体１２の上面と当接するように上側カバー１７を上面開口１２ｅに嵌挿し、取付部１７ａの雌ねじ部１７ｂ及び有底円筒状基体１２の上面に設けられた雌ねじ部１２ｇに締結ボルト１６を螺合し、上側カバー１７の取付部１７ａを複数本（図示例では左右２本）の締結ボルト１６で有底円筒状基体１２に締付固定する。これにより、上側カバー１７が有底円筒状基体１２に組み付けられ、上側カバー１７の下方に前記弁室１１が画成される。
シール部材３０は、弁体４０の円筒状弁体部４２を支承し且つ円筒状弁体部４２と弁本体１０との間の隙間をシールするべく、前記弁室１１内に収容されている。このシール部材３０は、円環状の樹脂部材から構成され、弁本体１０の第１及び第２流入口１２ａ、１２ｂと第１及び第２流出口１２ｃ、１２ｄに対応する位置に（周方向に等間隔（９０度置き）で）、各流入口１２ａ、１２ｂや各流出口１２ｃ、１２ｄよりも外形の大きな貫通孔３１ａ〜３１ｄが設けられている。また、このシール部材３０には、各貫通孔３１ａ〜３１ｄの周囲に沿って内周面から径方向内側へ向かって内側リブ３２ａ〜３２ｄが突設され、外周面から径方向外側へ向かって外側リブ３３ａ〜３３ｄが突設されている。シール部材３０は、内側リブ３２ａ〜３２ｄが円筒状弁体部４２と接触し、外側リブ３３ａ〜３３ｄが弁本体１０の内壁面と接触するように弁室１１内の筒状弁体部４２と弁本体１０との間に配設されている。なお、シール部材３０の縦方向の高さ（上下方向高さ）は、弁室１１の下面と天井面（上側カバー１７の下面）との距離と略一致するように設計されている。
また、弁本体１０の弁室１１を画成する内壁面には、前記シール部材３０を弁本体１０の弁室１１内に位置決めすると共に、弁体４０の回転駆動に伴う当該シール部材３０の回転を防止するべく、縦方向に延びる複数の突起（図示例では８箇所）１１ａが設けられている。前記シール部材３０は、各外側リブ３３ａ〜３３ｄの外周側が弁室１１の内壁面に設けられた各突起１１ａと当接するように、弁室１１内の筒状弁体部４２と弁本体１０との間に配設される（図５参照）。
なお、シール部材３０は、例えば、天然ゴムの他にニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）等の合成ゴム等の弾性材料から形成され、特に、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）から形成されることが好ましい。
樹脂製の弁体４０は、前記シール部材３０により囲まれる領域に収容される天井付き円筒状弁体部４２と、円筒状弁体部４２の天井部４２ｂの略中央から上方へ向かって延びて上側カバー１７の挿通孔１７ｃに挿嵌される弁軸４１とを有する。
円筒状弁体部４２は、その外周面が前記シール部材３０の内側リブ３２ａ〜３２ｄと接するように弁室１１内に軸心周りで回転自在に収容されると共に、その外周部４２ａには４つの連通孔４３ａ〜４３ｄが周方向で設けられている。横向きの各連通孔４３ａ〜４３ｄは、シール部材３０の各貫通孔３１ａ〜３１ｄよりも小さい外形を有し、かつ各流入口１２ａ、１２ｂ及び流入口１２ｃ、１２ｄと同様、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されている。また、各連通孔４３ａ〜４３ｄは、隣り合う連通孔同士の角度間隔が不等となる（異なる）ように（図示例では、一方の連通孔とは９０度の角度間隔を置き、他方の連通孔とは６０度もしくは１２０度の角度間隔を置いて）設けられている（図５参照）。
弁軸４１は、下から順に縮径するように形成され、上側カバー１７の挿通孔１７ｃに回転摺動自在に挿嵌される下部大径部４１ａ、上側カバー１７から突出してモータ２０内に回転自在に挿通される中間小径部４１ｂ、欠損部４８が形成されてモータ２０の出力軸と係合する上部係合部４１ｃを有する。下部大径部４１ａの外周に縦方向に並んで設けられた二つの環状溝４４、４５には、挿通孔１７ｃとの間に形成される摺動面隙間をシールするべくＯリング４６、４７が装着されている。
モータ２０は、その前後に設けられた取付部２１を締結ボルト１９で弁本体１０の前後に設けられた取付部１８に締結固定することにより、弁本体１０の上方に組み付けられ、その出力軸が弁軸４１の上部係合部４１ｃ（特にその欠損部４８）に係合され、モータの２０の駆動力が弁体４０へ伝達されるようになる。なお、モータ２０の出力軸と弁軸４１との係合は、前記欠損部４８に寄らず、セレーション等の如何なる方式により行われても良い。
このような構成の流路切換弁１では、図５に示すように、弁室１１内の円筒状弁体部４２が所定の角度位置（回転位置）にあるときに、弁体４０の９０度間隔で設けられた連通孔４３ａ及び連通孔４３ｃを介して第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａと第１流出口１２ｃとが連通し、第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｂと第２流出口１２ｄとは、弁体４０により閉じられる。導管継手１４ａの流入路１３ａから流入した流体（例えば加熱された給水（水道水））は、流入口１２ａ、シール部材３０の貫通孔３１ａ、及び円筒状弁体部４２の連通孔４３ａを介して円筒状弁体部４２の内部空間に導入され、円筒状弁体部４２の連通孔４３ｃ、シール部材３０の貫通孔３１ｃ、及び流出口１２ｃを介して導管継手１４ｃの流出路１３ｃに導かれる（第１流れ状態）。なお、このときの弁体４０の回転位置を０度とし、このような第１流入口１２ａと第１流出口１２ｃとが連通孔を介して連なる流路を第１流路とする。
次いで、図６に示すように、モータ２０を駆動して弁体４０を軸心周り（上側から視て反時計回り）に３０度回転させると、上記した円筒状弁体部４２の連通孔４３ａ、４３ｃとは異なる連通孔４３ｂ、４３ｄがそれぞれ、第１流入口１２ａと第１流出口１２ｃとは異なる第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｂと第２流出口１２ｄと略同じ位置に到達し、９０度間隔で設けられた連通孔４３ｂ及び連通孔４３ｄを介して第２流入口１２ｂと第２流出口１２ｄとが連通する。その際、第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａと第１流出口１２ｃとは、弁体４０により閉じられる。導管継手１４ｂの流入路１３ｂから流入した流体（例えば加熱されない給水（水道水））は、流入口１２ｂ、シール部材３０の貫通孔３１ｂ、及び円筒状弁体部４２の連通孔４３ｂを介して円筒状弁体部４２の内部空間に導入され、円筒状弁体部４２の連通孔４３ｄ、シール部材３０の貫通孔３１ｄ、及び流出口１２ｄを介して導管継手１４ｄの流出路１３ｄに導かれる（第２流れ状態）。このような第２流入口１２ｂと第２流出口１２ｄとが連通孔を介して連なる流路を第２流路とする。
また、図７に示すように、モータ２０を駆動して弁体４０を軸心周り（上側から視て反時計回り）で更に３０度（すなわち図５に示す回転位置から６０度）回転させると、円筒状弁体部４２の各連通孔４３ａ〜４３ｄが第１及び第２流入口１２ａ、１２ｂや第１及び第２流出口１２ｃ、１２ｄと異なる位置に到達し、第１及び第２流入口１２ａ、１２ｂと第１及び第２流出口１２ｃ、１２ｄの全ての開口が弁体４０により閉じられ、前記第１流路と第２流路が遮断される。
［実施形態２］
図８〜図１０は、本発明に係る流路切換弁の実施形態２による流路切換方法を説明した横断面図であり、それぞれ、第１流れ状態、第２流れ状態、両流路が閉じられた状態を示す図である。
図８〜図１０に示す実施形態２の流路切換弁１Ａは、図１〜図７に示す実施形態１の流路切換弁１に対し、主に弁本体の流路構成とそれに応じた弁体の円筒状弁体部の構成が相違しており、その他の構成は実施形態１の流路切換弁１と同様である。したがって、実施形態１の流路切換弁１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
この実施形態２の流路切換弁１Ａでは、弁本体１０Ａの外周部に設けられた横向きの４つの開口のうち、隣り合う位置（９０度の角度間隔を置いて）に設けられた２つの開口がそれぞれ、第１及び第２流入口１２ａＡ、１２ｄＡ、第１及び第２流出口１２ｂＡ、１２ｃＡとされる。言い換えれば、対向する位置に（１８０度の角度間隔を置いて）設けられた２つの開口がそれぞれ、第１流路を構成する第１流入口１２ａＡ及び第１流出口１２ｂＡ、第２流路を構成する第２流入口１２ｄＡ及び第２流入口１２ｃＡとされる。
また、弁体４０Ａの円筒状弁体部４２Ａの外周部４２ａＡに設けられた４つの連通孔４３ａＡ〜４３ｄＡは、隣り合う連通孔同士の角度間隔が不等となるように、より詳細には、一方の連通孔とは６０度の角度間隔を置き、他方の連通孔とは１２０度の角度間隔を置いて設けられ、対向する貫通孔４３ａＡ、４３ｂＡ同士と貫通孔４３ｄＡ、４３ｃＡ同士は１８０度間隔を置いて設けられている。
このような構成の流路切換弁１Ａでは、図８に示すように、弁室１１Ａ内の円筒状弁体部４２Ａが所定の角度位置にあるときに、弁体４０Ａの１８０度間隔で設けられた連通孔４３ａＡ及び連通孔４３ｂＡを介して第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａＡと第１流出口１２ｂＡとが連通し、第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｄＡと第２流出口１２ｃＡとは、弁体４０Ａにより閉じられる。導管継手１４ａＡの流入路１３ａＡから流入した流体（例えば加熱された給水（水道水））は、流入口１２ａＡ、シール部材３０Ａの貫通孔３１ａＡ、及び円筒状弁体部４２Ａの連通孔４３ａＡを介して円筒状弁体部４２Ａの内部空間に導入され、円筒状弁体部４２Ａの連通孔４３ｂＡ、シール部材３０Ａの貫通孔３１ｂＡ、及び流出口１２ｂＡを介して導管継手１４ｂＡの流出路１３ｂＡに導かれる（第１流れ状態）。なお、このときの弁体４０Ａの回動位置を０度とし、このような第１流入口１２ａＡと第１流出口１２ｂＡとが連通孔を介して連なる流路を第１流路とする。
次いで、図９に示すように、モータ２０Ａを駆動して弁体４０Ａを軸心周り（上側から視て反時計回り）に３０度回転させると、上記した円筒状弁体部４２Ａの連通孔４３ａＡ、４３ｂＡとは異なる連通孔４３ｄＡ、４３ｃＡがそれぞれ、第１流入口１２ａＡと第１流出口１２ｂＡとは異なる第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｄＡと第２流出口１２ｃＡと略同じ位置に到達し、１８０度間隔で設けられた連通孔４３ｄＡ及び連通孔４３ｃＡを介して第２流入口１２ｄＡと第２流出口１２ｃＡとが連通する。その際、第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａＡと第１流出口１２ｂＡとは、弁体４０Ａにより閉じられる。導管継手１４ｄＡの流入路１３ｄＡから流入した流体（例えば加熱されない給水（水道水））は、流入口１２ｄＡ、シール部材３０Ａの貫通孔３１ｄＡ、及び円筒状弁体部４２Ａの連通孔４３ｄＡを介して円筒状弁体部４２Ａの内部空間に導入され、円筒状弁体部４２Ａの連通孔４３ｃＡ、シール部材３０Ａの貫通孔３１ｃＡ、及び流出口１２ｃＡを介して導管継手１４ｃＡの流出路１３ｃＡに導かれる（第２流れ状態）。このような第２流入口１２ｄＡと第２流出口１２ｃＡとが連通孔を介して連なる流路を第２流路とする。
また、図１０に示すように、モータ２０Ａを駆動して弁体４０Ａを軸心周り（上側から視て反時計回り）で更に３０度（すなわち図８に示す回転位置から６０度）回転させると、円筒状弁体部４２Ａの各連通孔４３ａＡ〜４３ｄＡが第１及び第２流入口１２ａＡ、１２ｄＡや第１及び第２流出口１２ｂＡ、１２ｃＡと異なる位置に到達し、第１及び第２流入口１２ａＡ、１２ｄＡと第１及び第２流出口１２ｂＡ、１２ｃＡの全ての開口が弁体４０Ａにより閉じられ、前記第１流路と第２流路が遮断される。
［実施形態３］
図１１〜図１３は、本発明に係る流路切換弁の実施形態３による流路切換方法を説明した横断面図であり、それぞれ、第１流れ状態、両流路が閉じられた状態、第２流れ状態を示す図である。
図１１〜図１３に示す実施形態３の流路切換弁１Ｂは、図８〜図１０に示す実施形態２の流路切換弁１Ａに対し、主に弁体の円筒状弁体部の構成が相違しており、その他の構成は実施形態２の流路切換弁１Ａと同様である。したがって、実施形態２の流路切換弁１Ａと同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
この実施形態３の流路切換弁１Ｂでは、弁体４０Ｂの円筒状弁体部４２Ｂの外周部４２ａＢに２つの連通孔４３ａＢ、４３ｂＢが設けられている。横向きの各連通孔４３ａＢ、４３ｂＢは、シール部材３０Ｂの各貫通孔３１ａＢ〜３１ｄＢよりも小さい外形を有し、かつ各流入口１２ａＢ、１２ｄＢと流出口１２ｂＢ、１２ｃＢと同様、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されている。また、各連通孔４３ａＢ、４３ｂＢは、軸心に対して対向する位置、すなわち１８０度の角度間隔を置いて設けられている。
このような構成の流路切換弁１Ｂでは、図１１に示すように、弁室１１Ｂ内の円筒状弁体部４２Ｂが所定の角度位置にあるときに、弁体４０Ｂの１８０度間隔で設けられた連通孔４３ａＢ及び連通孔４３ｂＢを介して第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａＢと第１流出口１２ｂＢとが連通し、第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｄＢと第２流出口１２ｃＢとは、弁体４０Ｂにより閉じられる。導管継手１４ａＢの流入路１３ａＢから流入した流体（例えば加熱された給水（水道水））は、流入口１２ａＢ、シール部材３０Ｂの貫通孔３１ａＢ、及び円筒状弁体部４２Ｂの連通孔４３ａＢを介して円筒状弁体部４２Ｂの内部空間に導入され、円筒状弁体部４２Ｂの連通孔４３ｂＢ、シール部材３０Ｂの貫通孔３１ｂＢ、及び流出口１２ｂＢを介して導管継手１４ｂＢの流出路１３ｂＢに導かれる（第１流れ状態）。なお、このときの弁体４０Ｂの回動位置を０度とし、このような第１流入口１２ａＢと第１流出口１２ｂＢとが連通孔を介して連なる流路を第１流路とする。
次いで、図１２に示すように、モータ２０Ｂを駆動して弁体４０Ｂを軸心周り（上側から視て時計回り）に例えば４５度回転させると、円筒状弁体部４２Ｂの各連通孔４３ａＢ、４３ｂＢが第１及び第２流入口１２ａＢ、１２ｄＢや第１及び第２流出口１２ｂＢ、１２ｃＢと異なる位置に到達し、第１及び第２流入口１２ａＢ、１２ｄＢと第１及び第２流出口１２ｂＢ、１２ｃＢの全ての開口が弁体４０Ｂにより閉じられる。
次に、図１３に示すように、モータ２０Ｂを駆動して弁体４０Ｂを軸心周り（上側から視て時計回り）で更に４５度（すなわち図１１に示す回転位置から９０度）回転させると、上記した円筒状弁体部４２Ｂの連通孔４３ａＢ、４３ｂＢがそれぞれ、第１流入口１２ａＢと第１流出口１２ｂＢとは異なる第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｄＢと第２流出口１２ｃＢと略同じ位置に到達し、連通孔４３ａＢ及び連通孔４３ｂＢを介して第２流入口１２ｄＢと第２流出口１２ｃＢとが連通する。その際、第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａＢと第１流出口１２ｂＢとは、弁体４０Ｂにより閉じられる。導管継手１４ｄＢの流入路１３ｄＢから流入した流体（例えば加熱されない給水（水道水））は、流入口１２ｄＢ、シール部材３０Ｂの貫通孔３１ｄＢ、及び円筒状弁体部４２Ｂの連通孔４３ａＢを介して円筒状弁体部４２Ｂの内部空間に導入され、円筒状弁体部４２Ｂの連通孔４３ｂＢ、シール部材３０Ｂの貫通孔３１ｃＢ、及び流出口１２ｃＢを介して導管継手１４ｃＢの流出路１３ｃＢに導かれる（第２流れ状態）。このような第２流入口１２ｄＢと第２流出口１２ｃＢとが連通孔を介して連なる流路を第２流路とする。
［実施形態４］
図１４〜図１６は、本発明に係る流路切換弁の実施形態４による流路切換方法を説明した横断面図であり、それぞれ、第１流れ状態、両流路が閉じられた状態、第２流れ状態を示す図である。
図１４〜図１６に示す実施形態４の流路切換弁１Ｃは、図１〜図７に示す実施形態１の流路切換弁１に対し、主に弁体の円筒状弁体部の構成が相違しており、その他の構成は実施形態１の流路切換弁１と同様である。したがって、実施形態１の流路切換弁１と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
この実施形態４の流路切換弁１Ｃでは、弁体４０Ｃの円筒状弁体部４２Ｃの外周部に２つの連通孔４３ａＣ、４３ｃＣが設けられている。横向きの各連通孔４３ａＣ、４３ｃＣは、シール部材３０Ｃの各貫通孔３１ａＣ〜３１ｄＣよりも小さい外形を有し、かつ各流入口１２ａＣ、１２ｂＣと流出口１２ｃＣ、１２ｄＣと同様、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されている。また、各連通孔４３ａＣ、４３ｃＣは、９０度の角度間隔を置いて設けられている。
このような構成の流路切換弁１Ｃでは、図１４に示すように、弁室１１Ｃ内の円筒状弁体部４２Ｃが所定の角度位置にあるときに、弁体４０Ｃの９０度間隔で設けられた連通孔４３ａＣ及び連通孔４３ｃＣを介して第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａＣと第１流出口１２ｃＣとが連通し、第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｂＣと第２流出口１２ｄＣとは、弁体４０Ｃにより閉じられる。導管継手１４ａＣの流入路１３ａＣから流入した流体（例えば加熱された給水（水道水））は、流入口１２ａＣ、シール部材３０Ｃの貫通孔３１ａＣ、及び円筒状弁体部４２Ｃの連通孔４３ａＣを介して円筒状弁体部４２Ｃの内部空間に導入され、円筒状弁体部４２Ｃの連通孔４３ｃＣ、シール部材３０Ｃの貫通孔３１ｃＣ、及び流出口１２ｃＣを介して導管継手１４ｃＣの流出路１３ｃＣに導かれる（第１流れ状態）。なお、このときの弁体４０Ｃの回動位置を０度とし、このような第１流入口１２ａＣと第１流出口１２ｃＣとが連通孔を介して連なる流路を第１流路とする。
次いで、図１５に示すように、モータ２０Ｃを駆動して弁体４０Ｃを軸心周り（上側から視て時計回り）に例えば４５度回転させると、円筒状弁体部４２Ｃの各連通孔４３ａＣ、４３ｃＣが第１及び第２流入口１２ａＣ、１２ｂＣや第１及び第２流出口１２ｃＣ、１２ｄＣと異なる位置に到達し、第１及び第２流入口１２ａＣ、１２ｂＣと第１及び第２流出口１２ｃＣ、１２ｄＣの全ての開口が弁体４０Ｃにより閉じられる。
次に、図１６に示すように、モータ２０Ｃを駆動して弁体４０Ｃを軸心周り（上側から視て時計回り）で更に１３５度（すなわち図１４に示す回転位置から１８０度）回転させると、上記した円筒状弁体部４２Ｃの連通孔４３ａＣ、４３ｃＣがそれぞれ、第１流入口１２ａＣと第１流出口１２ｃＣとは異なる第２流入口（例えば加熱されない給水（水道水）が流入する開口）１２ｂＣと第２流出口１２ｄＣと略同じ位置に到達し、連通孔４３ａＣ及び連通孔４３ｃＣを介して第２流入口１２ｂＣと第２流出口１２ｄＣとが連通する。その際、第１流入口（例えば加熱された給水（水道水）が流入する開口）１２ａＣと第１流出口１２ｃＣとは、弁体４０Ｃにより閉じられる。導管継手１４ｂＣの流入路１３ｂＣから流入した流体（例えば加熱されない給水（水道水））は、流入口１２ｂＣ、シール部材３０Ｃの貫通孔３１ｂＣ、及び円筒状弁体部４２Ｃの連通孔４３ａＣを介して円筒状弁体部４２Ｃの内部空間に導入され、円筒状弁体部４２Ｃの連通孔４３ｃＣ、シール部材３０Ｃの貫通孔３１ｄＣ、及び流出口１２ｄＣを介して導管継手１４ｄＣの流出路１３ｄＣに導かれる（第２流れ状態）。このような第２流入口１２ｄＢと第２流出口１２ｄＢとが連通孔を介して連なる流路を第２流路とする。
このように、本実施形態１〜４の流路切換弁１〜１Ｃでは、モータの駆動によって弁体を適宜の位置まで回転させることにより、弁体の回転位置の変化に応じて、弁本体に設けられた第１流入口と第１流出口とが弁体の連通孔を介して連なる第１流路と、第２流入口と第２流出口とが弁体の連通孔を介して連なる第２流路との切換を行うことができ、簡便な構成でもって、給湯システム等といった流路が複数設けられたシステムにおける各流路の流れ制御を個別に行うことができる。
より詳細には、第１流入口と第１流出口及び複数の連通孔から選択される二つの連通孔、並びに、第２流入口と第２流出口及び複数の連通孔から選択され且つ前記二つの連通孔と同一もしくは異なる連通孔から構成される二つの連通孔が、周方向に等しい角度間隔を置いて設けられ、第１流入口と第１流出口が前記二つの連通孔を介して連通している際に、第２流入口と第２流出口が弁体の円筒状弁体部により閉じられ、弁体を所定の回転位置まで回動させると、前記第１流入口と前記第１流出口が弁体の円筒状弁体部により閉じられ、前記第１流入口と前記第１流出口とは異なる前記第２流入口と前記第２流出口が前記二つの連通孔と同一もしくは異なる連通孔から構成される二つの連通孔を介して連通することとなる。これにより、簡便な構成でもって、給湯システム等といった流路が複数設けられたシステムにおける各流路の切換を確実に行うことができる。
また、弁体の円筒状弁体部に設けられた連通孔や弁本体に設けられた第１及び第２流入口や第１及び第２流出口が、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成されていることにより、第１流路と第２流路との切換を行う場合であっても、第１流路の第１流入口と第１流出口、第２流路の第２流入口と第２流出口のそれぞれを確実に連通させることができ、各流路の流れ制御を確実に行うことができる。
また、例えば実施形態１、２のように、比較的小さい回転角度（例えば３０度）で第１流路と第２流路との切換を行うことにより、給湯システム等の流路が複数設けられたシステムにおける各流路の流れ制御を迅速に行うことができるといった利点もある。
なお、上記した実施形態１〜４では、弁本体の外周部に４つの開口（第１及び第２流入口、第１及び第２流出口）が等間隔で設けられる形態について説明したが、当該開口は必ずしも等間隔である必要はない。また、当該弁本体の外周部には、少なくとも第１流路を構成する第１流入口と第１流出口及び第２流路を構成する第２流入口と第２流出口が設けられていれば良く、すなわち、流入口と流出口とから構成される流路が二対以上設けられていれば良い。
また、弁体の円筒状弁体部に設けられる連通孔の位置や数、各連通孔の大きさ等は、弁体の回転位置の変化に応じて各流路を適宜に切換えられれば、適宜に選択できることは勿論である。例えば、上記した実施形態１〜４では、連通孔が二つ若しくは四つ設けられているが、当該連通孔は、六つ以上の偶数個であっても良いし、三つ以上の奇数個であっても良い。例えば、連通孔が三つ設けられている場合には、第１流入口と第１流出口が前記三つの連通孔から選択される二つの連通孔を介して連通している際に、第２流入口と第２流出口が弁体の円筒状弁体部により閉じられ、弁体を所定の回転位置まで回動させると、前記第１流入口と前記第１流出口が弁体の円筒状弁体部により閉じられると共に、前記第２流入口と前記第２流出口が前記二つの連通孔のうちの一つの連通孔と前記二つの連通孔以外の連通孔から構成される二つの連通孔を介して連通するようにすれば良い。
また、上記した実施形態１〜４では、部品点数や製造工数を更に削減するべく、環状の一部材から構成されると共に内側リブと外側リブとが一体に形成されたシール部材を採用したが、弁室と各流入口及び流出口との間の流体の漏洩を抑止できれば、任意のシール部材（例えば、複数の構成部品から作製されるシール部材）を採用することができる。
また、上記した実施形態１〜４では、弁体の回転に伴うシール部材の回転を防止するために、弁本体の内壁面に突起を形成し、その突起とシール部材の各外側リブの外周側とを当接させたが、シール部材の回転防止構造は適宜の構造を採用し得る。例えば、シール部材に凸状の突起または凹状の窪みを形成し、弁室を形成する内壁面にその凸状の突起や凹状の窪みに対応する凹部や凸部を形成してストッパとしても良い。
また、上記した実施形態１〜４の流路切換弁は、上記した給湯システムの他、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。
１ 流路切換弁
１０ 弁本体
１１ 弁室
１２ 有底円筒状基体
１２ａ 第１流入口
１２ｂ 第２流入口
１２ｃ 第１流出口
１２ｄ 第２流出口
１２ｅ 上面開口
１３ａ、１３ｂ 流入路
１３ｃ、１３ｄ 流出路
１４ａ〜１４ｄ 導管継手
１５ Ｏリング
１６ 締結ねじ
１７ 上側カバー
１７ａ 取付部
２０ モータ（回転駆動装置）
２１ 取付部
３０ シール部材
３１ａ〜３１ｄ 貫通孔
３２ａ〜３３ｄ 内側リブ
３３ａ〜３３ｄ 外側リブ
４０ 弁体
４１ 弁軸
４２ 円筒状弁体部
４２ａ 円筒状弁体部の外周部
４２ｂ 円筒状弁体部の天井部
４３ａ〜４３ｄ 連通孔
４４、４５ 環状溝
４６、４７ Ｏリング
４８ 欠損部

Claims (7)

  1. 内部に弁室が設けられると共に外周部に前記弁室に連なる第１及び第２流入口と第１及び第２流出口とが周方向で設けられた弁本体と、前記弁室内に回転自在に収容されると共に外周部に第１〜第４の連通孔が周方向で設けられた円筒状弁体部を有する弁体と、前記弁体を軸心周りで回転させるための回転駆動装置と、を備えた流路切換弁であって、
    前記第１〜第４の連通孔は、周方向で隣り合う連通孔同士の角度間隔が異なり、
    前記第１及び第２の連通孔を介して連なる前記第１流入口と前記第１流出口とにより第１流路が形成され、
    前記第３及び第４の連通孔を介して連なる前記第２流入口と前記第２流出口とにより第２流路が形成され、
    前記第１流路と前記第２流路とは、前記弁体の回転位置の変化に応じて切換えられることを特徴とする流路切換弁。
  2. 前記第１の連通孔と前記第２の連通孔の周方向の角度間隔、及び前記第３の連通孔と前記第４の連通孔の周方向の角度間隔は、いずれも９０度もしくは１８０度であることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
  3. 前記第１流路と前記第２流路とは直交しており、
    前記第１及び第２の連通孔は、前記第３及び第４の連通孔に対して周方向に６０度もしくは１２０度の角度間隔を置いて設けられ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。
  4. 前記第１〜第４の連通孔、並びに／又は、前記第１及び第２流入口と前記第１及び第２流出口は、軸心方向の長さが周方向の長さよりも長い縦長形状に形成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。
  5. 前記円筒状弁体部と前記弁本体との間にシール部材が配設されてい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。
  6. 前記シール部材は、前記第１及び第２流入口と前記第１及び第２流出口に対応する位置に貫通孔が設けられた環状の一部材から構成されることを特徴とする請求項５に記載の流路切換弁。
  7. 前記シール部材に、前記貫通孔の周囲に沿って該シール部材の外周面から外側へ向かって外側リブが設けられ、前記弁本体の内壁面に、前記外側リブと当接する突起が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の流路切換弁。
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