特開 2024-128854 流路切換弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128854

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】流路切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/08 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

F16K11/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038112

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北林 勇人

(72)【発明者】

【氏名】原 聖一

(72)【発明者】

【氏名】望月 健一

【テーマコード（参考）】

3H067

【Ｆターム（参考）】

3H067AA24

3H067AA32

3H067BB08

3H067CC32

3H067DD03

3H067DD12

3H067DD32

3H067EA02

3H067EA05

3H067FF11

3H067GG13

(57)【要約】

【課題】様々な仕様の流路切換弁を容易に実現できるようにする。
【解決手段】流路切換弁１０は、弁室１２を形成する壁面に第一入出口３１及び第二入出口３２が形成され、弁室１２の底面に第三入出口３３が形成された弁本体１４と、弁室１２内に回転自在に配置された弁体１６と、第一入出口３１と連通する第一流路２１と、弁本体１４を挟んで第一流路２１に並設され第二入出口３２と連通する第二流路２２と、第三入出口３３と連通し第三入出口３３と反対側が開口した第三流路２３と、を備えた弁ユニット２０と、弁体１６を回転させる回転駆動部１８と、を有し、一の弁ユニット２０の回転駆動部１８と反対側に、他の弁ユニット２０を重ねて連結され、一方の弁ユニット２０の弁体１６の第一入出口３１及び第二入出口３２に対応する開口の範囲が、他方の弁ユニット２０の弁体１６の第一入出口３１及び第二入出口３２に対応する開口の範囲と異なる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に弁室が形成されると共に、前記弁室を形成する壁面に流体が出入りする第一入出口及び第二入出口が形成され、前記弁室の底面に第三入出口が形成された弁本体と、前記弁室内に回転自在に配置され、かつ流路が形成された弁体と、前記第一入出口と連通する第一流路と、前記弁本体を挟んで前記第一流路に並設され、前記第二入出口と連通する第二流路と、前記第三入出口と連通し、前記第三入出口と反対側が開口した第三流路と、を備えた弁ユニットと、
前記弁ユニットに連結され、前記第一入出口、前記第二入出口及び前記第三入出口の連通状態が前記弁体の前記流路を通じて選択的に切り換わるように前記弁体を回転させる回転駆動部と、
を有し、
一の前記弁ユニットの前記回転駆動部と反対側に他の前記弁ユニットが重ねて連結され、２つの前記弁ユニットにおける２つの前記弁体が１つの前記回転駆動部により回転駆動され、
一方の前記弁ユニットの前記弁体の前記第一入出口及び前記第二入出口に対応する開口の範囲が、他方の前記弁ユニットの前記弁体の前記第一入出口及び前記第二入出口に対応する開口の範囲と異なる、流路切換弁。

【請求項2】

前記回転駆動部により２つの前記弁体を回転駆動することにより、
一方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第一入出口と連通している間に、他方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第一入出口に連通する状態と前記第二入出口に連通する状態とを切り換え可能であり、
一方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第二入出口と連通している間に、他方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第一入出口に連通する状態と前記第二入出口に連通する状態とを切り換え可能である、請求項１に記載の流路切換弁。

【請求項3】

前記弁ユニットには、前記弁体の回転範囲の上限及び下限の少なくとも一方において前記弁体のそれ以上の回転を制限するストッパが設けられている、請求項１又は請求項２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、流路切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の冷却水の循環回路に設けられる弁（流路切換弁）が開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－６７３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記した従来例では、仕様に応じて接続ポートの数や流路の組合せが固定されているため自由度がなく、仕様が変われば設計からやり直す必要が生じると考えられる。

【0005】

本発明は、流路切換のバリエーションを増加させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様に係る流路切換弁は、内部に弁室が形成されると共に、前記弁室を形成する壁面に流体が出入りする第一入出口及び第二入出口が形成され、前記弁室の底面に第三入出口が形成された弁本体と、前記弁室内に回転自在に配置され、かつ流路が形成された弁体と、前記第一入出口と連通する第一流路と、前記弁本体を挟んで前記第一流路に並設され、前記第二入出口と連通する第二流路と、前記第三入出口と連通し、前記第三入出口と反対側が開口した第三流路と、を備えた弁ユニットと、前記弁ユニットに連結され、前記第一入出口、前記第二入出口及び前記第三入出口の連通状態が前記弁体の前記流路を通じて選択的に切り換わるように前記弁体を回転させる回転駆動部と、を有し、一の前記弁ユニットの前記回転駆動部と反対側に他の前記弁ユニットが重ねて連結され、２つの前記弁ユニットにおける２つの前記弁体が１つの前記回転駆動部により回転駆動され、一方の前記弁ユニットの前記弁体の前記第一入出口及び前記第二入出口に対応する開口の範囲が、他方の前記弁ユニットの前記弁体の前記第一入出口及び前記第二入出口に対応する開口の範囲と異なる。

【0007】

この流路切換弁では、一の弁ユニットの回転駆動部と反対側に、他の弁ユニットを重ねて連結することで、弁ユニットの組合せの自由度を高めることができる。また、重ねられた２つの弁ユニットにおける２つの弁体を１つの回転駆動部により回転駆動するので、２つの弁ユニットにそれぞれ回転駆動部を設ける場合と比較して、部品点数の削減とコストの低減を図ることができる。更に、一方の弁ユニットの弁体の第一入出口及び第二入出口に対応する開口の範囲が、他方の弁ユニットの弁体の第一入出口及び第二入出口に対応する開口の範囲と異なる。一方の弁ユニットにおける流路の連通状態を、他方の弁ユニットにおける流路の連通状態と同じにしたり、異ならせたりすることができる。

【0008】

第２の態様は、第１の態様に係る流路切換弁において、前記回転駆動部により２つの前記弁体を回転駆動することにより、一方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第一入出口と連通している間に、他方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第一入出口に連通する状態と前記第二入出口に連通する状態とを切り換え可能であり、一方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第二入出口と連通している間に、他方の前記弁ユニットにおいて前記弁体の前記開口が前記第一入出口に連通する状態と前記第二入出口に連通する状態とを切り換え可能である。

【0009】

この流路切換弁では、一方の弁ユニットにおいて弁体の開口が第一入出口と連通した状態で、他方の弁ユニットの流路（弁体の開口が第一入出口に連通する状態と第二入出口に連通する状態）を切り換えることができる。また、一方の弁ユニットにおいて弁体の開口が第二入出口と連通した状態で、他方の弁ユニットの流路を切り換えることができる。

【0010】

第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に係る流路切換弁において、前記弁ユニットには、前記弁体の回転範囲の上限及び下限の少なくとも一方において前記弁体のそれ以上の回転を制限するストッパが設けられている。

【0011】

この流路切換弁では、弁本体に設けられたストッパにより、弁体回転範囲の上限及び下限の少なくとも一方において、弁体のそれ以上の回転を制限することができる。回転駆動部は、弁体の角度位置を検出可能であるため、ストッパにより弁体の回転が止められた位置を、弁体回転範囲の上限又は下限として検出し、弁体回転範囲のキャリブレーションを行うことができる。上限と下限の角度差がわかっている場合には、検出した上限から下限を求めることができ、同様に下限から上限を求めることができる。このため、キャリブレーションに絶対角センサを用いる場合と比較して、コスト増を抑制しつつ、回転駆動部における弁体回転範囲のキャリブレーションを行うことができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、流路切換のバリエーションを増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る流路切換弁の全体構成を示す斜視図である。

【図2】弁ユニットを示す断面図である。

【図3】２つの弁ユニットが重ねられ、２つの弁体を１つの回転駆動部により回転させる流路切換弁を示す部分破断斜視図である。

【図4】弁ユニットを示す部分破断斜視図である。

【図5】弁ユニットを示す部分破断斜視図である。

【図6】弁ユニットを第一流路の雄継手側から見た状態を示す正面図である。

【図7】弁ユニットを第三流路の開口側から見ると共に、第二流路を径方向に切断した状態を示す部分断面図である。

【図8】上側の弁体を示す斜視図である。

【図9】上側の弁体を示す断面図である。

【図10】下側の弁体を示す斜視図である。

【図11】下側の弁体を示す断面図である。

【図12】第一流路の途中に設けられた開口部が蓋部材で閉塞された状態を示す拡大断面図である。

【図13】２つの弁ユニットが重ねられた流路切換弁において、一の弁ユニットのうち別の弁ユニットと重ねられる部位が、他の弁ユニットの弁室を閉塞する蓋とされている構成を示す断面図である。

【図14】（Ａ）は、流路切換弁における第１モードでの流体の流れを示す断面図である。（Ｂ）は、第１モードでの上側の弁体の角度位置を示す断面図である。（Ｃ）は、第１モードでの下側の弁体の角度位置を示す断面図である。

【図15】（Ａ）は、流路切換弁における第２モードでの流体の流れを示す断面図である。（Ｂ）は、第２モードでの上側の弁体の角度位置を示す断面図である。（Ｃ）は、第２モードでの下側の弁体の角度位置を示す断面図である。

【図16】（Ａ）は、流路切換弁における第３モードでの流体の流れを示す断面図である。（Ｂ）は、第３モードでの上側の弁体の角度位置を示す断面図である。（Ｃ）は、第３モードでの下側の弁体の角度位置を示す断面図である。

【図17】（Ａ）は、流路切換弁における第４モードでの流体の流れを示す断面図である。（Ｂ）は、第４モードでの上側の弁体の角度位置を示す断面図である。（Ｃ）は、第４モードでの下側の弁体の角度位置を示す断面図である。

【図18】（Ａ）から（Ｅ）は、図１５から図１７に示される角度位置以外における、ステム、上側の弁体及び下側の弁体の角度位置の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。なお、以下に説明する実施形態において重複する説明及び符号については、省略する場合がある。また、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0015】

また、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、図１の方向矢印表示を基準としており、実際の使用状態での位置、方向を指すものではない。図１において、「Ｕ」は上方向（上側）、「Ｄ」は下方向（下側）、「ＬＨ」は左方向（左側）、「ＲＨ」は右方向（右側）、「Ｆ」は前方向（前側）、「Ｒ」は後方向（後側）を示している。「上下方向」とは、矢印Ｕ方向及び矢印Ｄ方向を意味する。「左右方向」とは、矢印ＬＨ方向及び矢印ＲＨ方向を意味する。そして、「前後方向」とは、矢印Ｆ方向及び矢印Ｒ方向を意味する。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態に係る流路切換弁１０の全体構成を示す斜視図である。この流路切換弁１０では、左右方向に３つの弁ユニット２０が連結され、各々の弁ユニット２０の下側に他の弁ユニット２０がそれぞれ重ねられている。つまり６つの弁ユニット２０が組み合わされている。図３は、２つの弁ユニット２０が重ねられ、２つの弁体を１つの回転駆動部により回転させる流路切換弁を示す部分破断斜視図である。この図３は、図１から上下２つの弁ユニット２０を抜き出したものに相当する。図４、図５は、１つの弁ユニット２０を示す部分破断斜視図である。

【0017】

流路切換弁１０は、例えば自動車のエンジンルーム内等を流れる流体の流路を切り換えるロータリー形の三方弁（図４）として使用されるものである。図３から図７に示されるように、流路切換弁１０は、弁ユニット２０と、回転駆動部１８とを有している。

【0018】

［弁ユニット］
弁ユニット２０は、弁本体１４と、弁体１６と、第一流路２１と、第二流路２２と、第三流路２３とを備えている。図４に示される例では、弁ユニット２０は、例えば、第一流路２１と第三流路２３が連通する状態と、第二流路２２と第三流路２３が連通する状態と、第一流路２１と第二流路２２と第三流路２３とが互いに非連通の状態とを切り換える三方弁である。

【0019】

（弁本体）
図５において、弁本体１４は、例えば合成樹脂製とされ、内部に弁室１２が形成されている。弁室１２の上方向は開口しており、上方向から後述する弁体１６及び封止部３８が挿入されている。弁室１２を形成する壁面には、例えば互いに対向し流体が出入りする第一入出口３１及び第二入出口３２が形成されている。この壁面は、弁室１２を形成する壁のうち、後述する弁体１６が回転したときに該弁体１６の横穴３６Ａと対向し得る位置にある部位である。一例として、第一入出口３１は弁室１２の後方向の壁面に形成され、第二入出口３２は弁室１２の前方向の壁面に形成されている。つまり、第一入出口３１と第二入出口３２は、弁室１２の前後方向に対向している。また、弁室１２の底面には、第三入出口３３が形成されている。この底面は、弁室１２を形成する壁のうち、後述する弁体１６の下穴３６Ｃと対向する位置にある部位である。

【0020】

（弁体）
図３、図４、図８から図１２において、弁体の一例としての上側の弁体１６は、例えば合成樹脂から作製されたボール状の部材であり、一方（例えば図３の上側）の弁ユニット２０の弁室１２内に回転自在に配置されている。弁体１６の上部には、回転駆動部１８における弁軸２８が差し込まれる差込み穴１６Ａが形成されている。弁軸２８と差込み穴１６Ａとは、弁軸２８の軸方向回りに互いに係合しており、弁軸２８の回転が弁体１６に伝達されるようになっている。差込み穴１６Ａは、例えば弁体１６の流路３６まで貫通している。

【0021】

弁本体１４の第一入出口３１、第二入出口３２及び第三入出口３３を選択的に連通させるべく、言い換えれば、第一入出口３１、第二入出口３２及び第三入出口３３の連通状態を選択的に切り換えるべく、弁体１６の内部には流路（内部流路）３６が設けられている。詳細には、図８に示されるように、弁体１６には、その外周（側部）から流路３６に通じる横穴３６Ａが形成されている。また、弁体１６には、その外周（下部）から流路３６に通じる下穴３６Ｃが形成されている。流路３６は、横穴３６Ａから下穴３６Ｃまで連通している。弁体１６の状態に応じて、横穴３６Ａは、第一入出口３１又は第二入出口３２と対向可能となっている。何れの入出口も、横穴３６Ａが対向していない状態では、弁体１６が後述するシート部材４０に密着して閉じられた状態となる。

【0022】

図２に示されるように、弁体１６の流路３６には、第三入出口３３に向かう方向（上下方向）に延びるリブ１６Ｂが形成されていてもよい。このリブ１６Ｂは、例えば薄板状の突起であり、例えば弁体１６の流路３６における横穴３６Ａの奥側の内壁に形成されている。

【0023】

図３、図４において、弁体１６と第一入出口３１，第二入出口３２との間には、各々の間を封止する封止部３８がそれぞれ設けられている。封止部３８は、例えばシート部材４０とＯリング４２とを有している。シート部材４０は、例えば合成樹脂から作製され、第一入出口３１、第二入出口３２に対応する開口を持つ円環状に形成されている。このシート部材４０は、弁本体１４の内壁面（弁室１２の前後の壁面）における第一入出口３１，第二入出口３２周りにそれぞれ配置されている。弁体１６は、２つのシート部材４０に挟まれており、各々のシート部材４０に接触しながら回転摺動自在に配置されている。

【0024】

シート部材４０と弁本体１４との間は、それぞれＯリング４２により例えば気密的、水密的にシールされている。Ｏリング４２は、例えばシート部材４０に形成されたＯリング溝（図示せず）に取り付けられている。

【0025】

一例として、弁本体１４、及び弁体１６にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用し、シート部材４０にＰＴＦＥ（フッ素樹脂）を使用し、Ｏリング４２に合成ゴムを使用することができる。

【0026】

（回転駆動部）
図３において、回転駆動部１８は、弁ユニット２０に連結され、第一入出口３１、第二入出口３２及び第三入出口３３の連通状態が弁体１６の流路を通じて選択的に切り換わるように弁体１６を回転させる装置である。回転駆動部１８は、上側の弁ユニット２０における弁本体１４の上方に配置されている。具体的には、上側の弁本体１４の上には、例えばブラケット２４が固定され、該ブラケット２４の上に回転駆動部１８が例えばねじ２６（図１）を用いて固定されている。上側の弁本体１４の弁室１２における上方向の開口（図４）は、例えばブラケット２４により閉塞されている（図１３）。換言すれば、ブラケット２４が、弁室１２の開口を塞ぐ形状を有している。ブラケット２４は、弁室１２の開口の内側にインロー嵌合した状態で溶着される。ブラケット２４には、凸部３０が設けられている。この凸部３０は、弁本体１４における弁室１２の周囲の縁に対向又は当接する。凸部３０は、溶融代であってもよい。また凸部３０は、ブラケット２４ではなく弁本体１４に設けられていてもよい。

【0027】

回転駆動部１８は、例えばギヤードモータである。この回転駆動部１８には、例えば制御部との通信及び電力供給のための配線が接続されるコネクタ５０が設けられている。回転駆動部１８には、出力軸としての弁軸２８が結合されている。弁軸２８は、ブラケット２４に形成された貫通孔２４Ａに挿通されている。弁軸２８には、Ｏリング２９が取り付けられている。このＯリング２９により、弁軸２８と貫通孔２４Ａとの間の水密性が確保されている。また、弁軸２８の下端は、弁体１６の差込み穴１６Ａ（図４）に差し込まれている。

【0028】

（第一流路、第二流路、第三流路）

【0029】

図３から図５において、第一流路２１、第二流路２２、第三流路２３は、例えば弁本体１４と一体的に構成された管部である。第一流路２１を第一ポート、第二流路２２を第二ポート、第三流路２３を第三ポートと言い換えることもできる。

【0030】

第一流路２１は、例えば両端が開口し、弁室１２の第一入出口３１と連通している。この第一流路２１は、例えば左右方向に直線的に延びている。第一入出口３１は、第一流路２１の途中に接続されている。これにより、第一流路２１と第一入出口３１は、平面視で略Ｔ字形に形成されている（図２参照）。

【0031】

第二流路２２は、弁本体１４を挟んで第一流路２１に並設され、例えば両端が開口し、第二入出口３２と連通している。第二流路２２は、例えば左右方向に直線的に延びている。第二入出口３２は、第二流路２２の途中に接続されている。これにより、第二流路２２と第二入出口３２は、平面視で略Ｔ字形に形成されている（図２参照）。

【0032】

図１に示されるように、第一流路２１及び第二流路２２の一端には、雌継手５１，５２がそれぞれ設けられている。図２、図４、図５に示されるように、第一流路２１及び第二流路２２の他端には、雄継手６１，６２がそれぞれ設けられている。雄継手６１，６２は、雌継手５１，５２と接続可能な構造とされている。雄継手６１，６２の外周には、環状の溝６１Ａ，６２Ａが形成されている。また、雌継手５１，５２には、例えば一対の弧状のスリット５１Ａ，５２Ａが形成されている。図２に示されるように、雄継手６１，６２は、雌継手５１，５２にそれぞれ嵌入され、クリップ３４をスリット５１Ａ，５２Ａを通じて溝６１Ａ，６２Ａに嵌めることで、抜け止めがなされる構造となっている。各継手の接続部分の止水は、例えばＯリング６６により行われる。このような継手構造を有することにより、一の弁ユニット２０の第一流路２１及び第二流路２２に、別の弁ユニット２０の第一流路２１及び第二流路２２をそれぞれ接続して連結可能とされている。なお、この継手構造は一例であり、他の任意の継手構造を用いることが可能である。

【0033】

図５から図７に示されるように、第一流路２１における第一入出口３１との接続部に、第一入出口３１側から第一流路２１の内部に向かって突出する第一突起部７１が設けられていてもよい。この第一突起部７１は、例えば第一流路２１に対する第一入出口３１の開口に沿って形成された弧状の突条である。第一突起部７１の範囲は、例えば第一流路２１の内周面における第一入出口３１側の半周未満とされている。左右方向における第一突起部７１の片面は、第一流路２１の内壁の一部を延長した凹面とされている。図示の例では、第一突起部７１は第一入出口３１の左側に設けられている。なお、第一突起部７１が第一入出口３１の右側に設けられていてもよく、第一突起部７１の左右両側に設けられていてもよい。

【0034】

また、第二流路２２における第二入出口３２との接続部に、第二入出口３２側から第二流路２２の内部に向かって突出する第二突起部７２が設けられていてもよい。この第二突起部７２は、例えば第二流路２２に対する第二入出口３２の開口に沿って形成された弧状の突条である。第二突起部７２の範囲は、例えば第二流路２２の内周面における第二入出口３２側の半周未満とされている。左右方向における第二突起部７２の片面は、第二流路２２の内壁の一部を延長した凹面とされている。図示の例では、第二突起部７２は第二入出口３２の左側に設けられている。なお、第二突起部７２が第二入出口３２の右側に設けられていてもよく、第二突起部７２の左右両側に設けられていてもよい。

【0035】

図１、図３に示されるように、第一流路２１における例えば第一入出口３１と対向する位置には、蓋体４４で閉塞された副流路４６が設けられていてもよい。蓋体４４と副流路４６の端部との間は、溶着により封止され、またはＯリング４８等のシール部材により止水されている。蓋体４４を取り外すことで、副流路４６を利用することも可能である。副流路４６には、例えば貯留タンク５４を接続することが可能である。弁ユニット２０を上下に重ねた場合には、副流路４６が上下に２つ存在する。この２つの副流路４６を、２つの接続口が設けられた貯留タンクに接続することも可能である（図示せず）。この場合、貯留タンクは、各々の接続口に対応し、互いに仕切られた２つの貯留室を有していてもよい。これにより、同じ流体でも温度の異なる流体を別々に貯留できる。

【0036】

また、流路切換弁１０における末端の第一流路２１の雌継手５１又は雄継手６１と、末端の第二流路２２の雌継手５２又は雌継手６２には、それぞれポンプ（図示せず）を取り付けることができる。第一流路２１に取り付けられたポンプは、他の機器からの流体を第一流路２１に供給したり、第一流路２１の流体を他の機器に供給したりすることができる。また、第二流路２２に取り付けられたポンプは、他の機器からの流体を第二流路２２に供給したり、第二流路２２の流体を他の機器に供給したりすることができる。

【0037】

図３、図４、図６において、第三流路２３は、第三入出口３３と連通し、第三入出口３３と反対側が開口している。具体的には、第三流路２３は屈曲部２３Ａを有している。第三入出口３３は、屈曲部２３Ａの上方に位置する。第三流路２３の開口側の末端は、例えば屈曲部２３Ａの前方に位置し、例えば第二流路２２より前方に突出している。第三流路２３の開口側の末端には、他の機器への配管に接続可能な例えば雄継手６４が設けられている。

【0038】

図３、図４に示されるように、第三流路２３の屈曲部２３Ａにおける第三入出口３３と対向する部位、つまり第三入出口３３の下方には、例えば球面状の凹部２３Ｂが設けられている。凹部２３Ｂは、略半球面状に形成されている。凹部２３Ｂは、屈曲部２３Ａより前方側の横流路の底２３Ｃよりも下方に窪んでいる。これにより、第三入出口３３から第三流路２３に入った流体の一部は、一度凹部２３Ｂまで落ち込んでから第三流路２３の横流路に入るようになっている。

【0039】

図４に示される例では、凹部２３Ｂの底に貫通孔２３Ｄが形成されている。貫通孔２３Ｄには弁軸５８を通すことが可能となっている（図３）。弁軸５８と貫通孔２３Ｄとの間は、Ｏリング６０により止水されている。下方に他の弁ユニットが重ねられない場合、図３の下側の弁ユニット２０のように、例えば凹部２３Ｂの底に貫通孔２３Ｄのない構造とされる。なお、貫通孔２３Ｄを設けられていても、これを別部材（例えば閉塞部８６とする）で閉塞する構成であってもよい。例えば、閉塞部８６は、温度センサ８４を備えていてもよい。温度センサ８４は、例えば閉塞部８６に支持されており、先端が第三流路２３内に位置するように配置される。閉塞部８６には例えばＯリング８８が取り付けられている。このＯリング８８により、閉塞部８６と貫通孔２３Ｄとの間の水密性が確保されている。温度センサ８４を用いることにより、第三流路２３内の温度を正確に測定できる。

【0040】

［弁ユニットの重ね合せ］
図１、図３において、本実施形態では、一の弁ユニット２０の回転駆動部１８と反対側に、他の弁ユニット２０を重ねて連結可能とされている。上側の弁ユニット２０のうち下側の弁ユニット２０と重ねられる部位は、下側の弁ユニット２０の弁室１２を閉塞する蓋６８とされている。この閉塞構造は、図１２におけるブラケット２４による弁室１２の閉塞構造と概ね同様であり、上側の弁本体１４の底部が、下側の弁本体１４における弁室１２の開口の内側にインロー嵌合した状態で溶着される。

【0041】

また、図３に示されるように、一の弁ユニット２０に他の弁ユニット２０を重ねて連結し、２つの弁ユニット２０における２つの弁体１６を１つの回転駆動部１８により回転させる構造であってもよい。この例では、上側の弁ユニット２０の弁軸２８と、下側の弁ユニット２０の弁軸５８とが、連結軸５６により連結されている。連結軸５６は、上側の弁体１６の内部と第三流路２３の縦流路を通って、上下の弁軸２８，５８を連結している。回転駆動部１８で上側の弁軸２８を回転駆動すると、その回転が連結軸５６を介して下側の弁軸５８に伝達され、上下の弁体１６が同期して回転するようになっている。

【0042】

なお、上下の弁ユニット２０に回転駆動部１８をそれぞれ設け、弁体１６の回転制御を別々に行うようにしてもよい。

【0043】

図１において、一の弁ユニット２０における第一流路２１の端部と第二流路２２の端部の中心間距離Ｗが、一の弁ユニット２０に他の弁ユニット２０を重ねて連結した状態における重なり方向での第一流路２１の端部同士の中心間距離Ｈと等しくてもよい。つまり、Ｗ＝Ｈであってもよい。

【0044】

（上側の弁ユニットと下側の弁ユニットでの弁体の違い）
図３、図１４から図１８において、一方（例えば上側）の弁ユニット２０の弁体１６の第一入出口３１及び第二入出口３２に対応する開口（横穴３６Ａ）の範囲は、他方（例えば下側）の弁ユニット２０の弁体１６の第一入出口３１及び第二入出口３２に対応する開口（横穴３６Ａ，３６Ｄ）の範囲と異なっている。

【0045】

図８、図９に示される弁体１６は、上側の弁ユニット２０に使用される。この弁体１６には、１つの横穴３６Ａが形成されている。この横穴３６Ａは、例えば角丸の四角形とされている。図１０、図１１に示される弁体１６は、下側の弁ユニット２０に使用される。この弁体１６には、２つの横穴３６Ａ，３６Ｄが形成されている（図１１）。各々の横穴３６Ａ，３６Ｄは、例えば差込み穴１６Ａの軸方向に長い長円形とされている。図１１において、中心Ｏ１を基準とした横穴３６Ａ，３６Ｄの中心線同士がなす角度θは、例えば１４５°である。

【0046】

上側の弁体１６における開口（横穴３６Ａ）と、下側の弁体１６における開口（横穴３６Ａ，３６Ｄ）の配置は、一方（上側）の弁ユニット２０において弁体１６の開口が第一入出口３１と連通している間に、他方（下側）の弁ユニット２０において弁体１６の開口が第一入出口３１に連通する状態と第二入出口３２に連通する状態とを切り換え可能となるように設定されている。

【0047】

また、これらの開口（横穴３６Ａ，３６Ｄ）の配置は、一方（上側）の弁ユニット２０において弁体１６の開口が第二入出口３２と連通している間に、他方（下側）の弁ユニット２０において弁体１６の開口が第一入出口３１に連通する状態と第二入出口３２に連通する状態とを切り換え可能となるように設定されている。

【0048】

一例として、図１４、図１５に示されるように、上側の弁体１６の横穴３６Ａが第一入出口３１に通じる角度範囲内で、下側の弁体１６の横穴３６Ｄが第二入出口３２に通じた状態と、下側の弁体１６の横穴３６Ａが第一入出口３１に通じた状態が切り換わるように、各弁体１６の開口の範囲が設定されている。この開口の範囲には、開口（横穴３６Ａ，３６Ｄ）の範囲と、上側の弁体１６と下側の弁体１６との間での開口の位相（開口の位置の違い）が含まれる。第一入出口３１と第二入出口３２は相対しているので、図１６、図１７に示されるように、上側の弁体１６の横穴３６Ａが第二入出口３２に通じる角度範囲内では、下側の弁体１６の横穴３６Ｄが第一入出口３１に通じた状態と、下側の弁体１６の横穴３６Ａが第二入出口３２に通じた状態とが切り換わるようになる。

【0049】

（ストッパ）
図１８に示されるように、弁ユニット２０には、弁体１６の回転範囲の上限及び下限の少なくとも一方において弁体１６のそれ以上の回転を制限するストッパ７０が設けられている。ストッパ７０は、例えば弁本体１４に設けられている。一例として弁軸２８と共に回転するステム２８Ａには、ストッパ７０と当接する突出部２８Ｂが設けられている。ストッパ７０と突出部２８Ｂは、弁体１６が例えば約３３０°回転できるように設定されている。この角度は、図１８（Ｃ）の角度位置を基準とすると、±約１６５°である。

【0050】

弁体１６の回転範囲のうち、通常時の使用範囲は図１８（Ｂ）～（Ｄ）の範囲である。この範囲には、図１４から図１７に示される角度位置も含まれる。角度位置を順に並べるとすると、図１４及び図１５の角度位置は図１８（Ｂ）と図１８（Ｃ）の間に位置し、図１６及び図１７の角度位置は図１８（Ｃ）と図１８（Ｄ）の間に位置する。このため、図１８において、（Ｂ）と（Ｃ）の間と、（Ｃ）と（Ｄ）の間は、それぞれ比較的距離を空けて描いてある。

【0051】

図１８（Ａ）の角度位置と、図１８（Ｅ）の角度位置では、それぞれ弁体回転範囲の上限と下限を定めるキャリブレーションを行うことができる。なお、キャリブレーションは、図１８（Ａ）の角度位置又は図１８（Ｅ）の角度位置の何れかで行ってもよく、また他のキャリブレーション手段を用いることができる場合やキャリブレーションが不要の場合には、ストッパ７０と突出部２８Ｂを設けなくてもよい。

【0052】

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図３において、本実施形態に係る流路切換弁１０では、回転駆動部１８により弁体１６を回転させることで、弁室１２の第一入出口３１、第二入出口３２及び第三入出口３３の連通状態を、弁体１６の流路３６を通じて選択的に切り換えることができる。第一入出口３１と第二入出口３２が弁室１２を挟んで対向している。上側の弁ユニット２０においては、弁体１６に横穴３６Ａが１つ形成されているので（図９）、流路の切り換えは、弁体１６を１８０°回転させることで行うことができる。具体的には、第一入出口３１と第三入出口３３とが連通する状態と、第二入出口３２と第三入出口３３とが連通する状態とを切り換えることができる。

【0053】

下側の弁ユニット２０においては、弁体１６に２つの横穴３６Ａ，３６Ｄが形成されているので（図１１）、流路の切り換えは、弁体１６を回転させることで行うことができる。具体的には、横穴３６Ａ，３６Ｄの何れかが第一入出口３１に通じて第一入出口３１と第三入出口３３とが連通する状態と、横穴３６Ａ，３６Ｄの何れかが第二流路２２に通じて第二入出口３２と第三入出口３３とが連通する状態とを切り換えることができる。

【0054】

上側の弁ユニット２０及び下側の弁ユニット２０の何れにおいても、弁体１６の角度位置に応じて、第一入出口３１及び第三入出口３３を閉塞することができる。

【0055】

ここで、流路切換えの一例について詳細に説明する。上側の弁体１６と下側の弁体１６は、１つの回転駆動部１８により回転駆動され、互いに同じ角度ずつ回転する。図１４に示される角度位置では、上側の弁体１６の横穴３６Ａが第一入出口３１に通じるため、第三流路２３は第一流路２１と連通する。また、下側の弁体１６の横穴３６Ｄが第二入出口３２に通じるため、第三流路２３は第二流路２２と連通する。つまり、上側の弁ユニット２０では第一流路２１が第三流路２３と連通し、下側の弁ユニット２０では第二流路２２が第三流路２３と連通する。

【0056】

この状態から図１５に示される角度位置まで弁体１６が平面視で右回りに回転したとき、上側の弁体１６の横穴３６Ａはまだ第一入出口３１に通じており、第三流路２３と第一流路２１との連通状態は維持されている。一方、下側の弁体１６の横穴３６Ｄは第二入出口３２から外れ、横穴３６Ａが第一入出口３１に通じるため、第三流路２３は第一流路２１と連通する。つまり、上側の弁ユニット２０及び下側の弁ユニット２０の何れにおいても、第一流路２１が第三流路２３と連通する。第一流路２１に温水が流れ、第二流路２２に冷水が流れているとすると、図１４、図１５に示されるように流路を切り換えることで、上側の弁ユニット２０の第三流路２３に温水を流しつつ、下側の弁ユニット２０の第三流路２３に温水を流したり、冷水を流したりすることができる。

【0057】

図１６に示される角度位置では、上側の弁体１６の横穴３６Ａが第二入出口３２に通じるため、第三流路２３は第二流路２２と連通する。また、下側の弁体１６の横穴３６Ｄが第一入出口３１に通じるため、第三流路２３は第一流路２１と連通する。つまり、上側の弁ユニット２０では第二流路２２が第三流路２３と連通し、下側の弁ユニット２０では第一流路２が第三流路２３と連通する。

【0058】

この状態から図１７に示される角度位置まで弁体１６が平面視で時計回りに回転したとき、上側の弁体１６の横穴３６Ｄはまだ第二入出口３２に通じており、第三流路２３と第二流路２２との連通状態は維持されている。一方、下側の弁体１６の横穴３６Ｄは第一入出口３１から外れ、横穴３６Ａが第二入出口３２に通じるため、第三流路２３は第二流路２２と連通する。つまり、上側の弁ユニット２０及び下側の弁ユニット２０の何れにおいても、第二流路２２が第三流路２３と連通する。図１６、図１７に示されるように流路を切り換えることで、上側の弁ユニット２０の第三流路２３に冷水を流しつつ、下側の弁ユニット２０の第三流路２３に温水を流したり、冷水を流したりすることができる。

【0059】

このように、本実施形態によれば、上側の弁ユニット２０における流路の連通状態を、他方の弁ユニット２０における流路の連通状態と同じにしたり、異ならせたりすることができる。

【0060】

また、上側の弁ユニット２０において弁体１６の開口が第一入出口３１と連通した状態で、下側の弁ユニット２０の流路を切り換えることができる。また、上側の弁ユニット２０において弁体１６の開口が第二入出口３２と連通した状態で、下側の弁ユニット２０の流路を切り換えることができる。具体的には、下側の弁ユニット２０において、弁体１６の開口が第一入出口３１に連通する状態と第二入出口３２に連通する状態とを切り換えることができる。

【0061】

なお、これは流路切換の一例であり、弁ユニット２０における弁体１６、第一入出口３１及び第二入出口３２の位置関係を調整することで、他のパターンの流路切換を行うことも可能である。

【0062】

図１８（Ａ），（Ｅ）において、弁本体１４に設けられたストッパ７０により、弁体回転範囲の上限及び下限の少なくとも一方において、弁体１６のそれ以上の回転を制限することができる。図１８（Ａ）に示される角度位置は弁体回転範囲の下限を示し、図１８（Ｅ）に示される角度位置は弁体回転範囲の上限を示している。図１８（Ａ），（Ｅ）の何れの角度位置でも、弁軸２８と共に回転する突出部２８Ｂがストッパ７０に当接している

【0063】

図１８（Ｂ）に示される角度位置は、図１８（Ａ）の角度位置から弁体１６がわずかに平面視で右回りに回転し、突出部２８Ｂがストッパ７０から離れた状態を示している。また、図１８（Ｄ）に示される角度位置は、図１８（Ｅ）の角度位置から弁体１６がわずかに平面視で左回りに回転し、突出部２８Ｂがストッパ７０から離れた状態を示している。

【0064】

図１８（Ｃ）に示される角度位置は、弁体回転範囲の中央である。なお、図１８に示される角度位置では、上側の弁ユニット２０及び下側の弁ユニット２０の何れにおいても、第一入出口３１及び第二入出口３２は閉塞される。

【0065】

回転駆動部１８は、弁体１６の角度位置を検出可能であるため、ストッパ７０により弁体１６の回転が止められた位置を、弁体回転範囲の上限又は下限として検出し、弁体回転範囲のキャリブレーションを行うことができる。上限と下限の角度差がわかっている場合には、検出した上限から下限を求めることができ、同様に下限から上限を求めることができる。このため、キャリブレーションに絶対角センサを用いる場合と比較して、コスト増を抑制しつつ、回転駆動部１８における弁体回転範囲のキャリブレーションを行うことができる。

【0066】

一の弁ユニット２０の第一流路２１及び第二流路２２には、他の弁ユニット２０の第一流路２１及び第二流路２２をそれぞれ接続して連結可能とされているので、弁ユニット２０の組合せにより様々な仕様の流路切換弁を容易に実現できる。具体的には、第一流路２１及び第二流路２２の一端に雌継手５１，５２がそれぞれ設けられ、第一流路２１及び第二流路２２の他端に雄継手６１，６２がそれぞれ設けられている。雄継手６１，６２は、雌継手５１，５２とそれぞれ接続可能である。したがって、例えば一の弁ユニット２０と他の弁ユニット２０の第一流路２１同士、第二流路２２同士を容易に接続することができる。

【0067】

図１において、例えばＷ＝Ｈであると、重ねられた２つの弁ユニット２０の第一流路２１及び第二流路２２の方向に、他の重ねられた２つの弁ユニット２０を接続して連結する場合に、第一流路２１同士、第二流路２２同士を接続するだけでなく、第一流路２１と第二流路２２を接続することも可能となる。つまり、２つの弁ユニット２０を互いに９０°回転させて接続することができる。このため、弁ユニット２０の組合せの自由度を更に高めることができる。なお、本実施形態では、２つの弁ユニット２０を互いに９０°回転させて接続する構成としたが例えば１８０°回転させて接続する構成でもよい。

【0068】

また、弁室１２から第三入出口３３を通じて第三流路２３に流入した流体は、屈曲部２３Ａを通過する。第三流路２３の屈曲部２３Ａにおける第三入出口３３と対向する部位に球面状の凹部２３Ｂが設けられている場合、当該部位に凹部２３Ｂがなく単に屈曲している構成と比較して、流体の抵抗が低減する。このため、第三流路２３における圧力損失を抑制できる。

【0069】

更に、図２に示されるように、弁体１６の流路３６に、第三入出口３３に向かう方向に延びるリブ１６Ｂが形成されている場合、弁体１６内を流れる流体を整流することができる。弁室１２内への弁体１６の組付け時には、リブ１６Ｂに力を作用させることで、弁体１６の向きを容易に調整することができる。

【0070】

また、図５から図７に示されるように、第一流路２１における弁室１２の第一入出口３１との接続部に第一突起部７１が設けられている場合、第一突起部７１で第一流路２１での流体の流れが乱される。これにより、第一流路２１を流れる流体を第一入出口３１へ導くことができる。また、第二流路２２における弁室１２の第二入出口３２との接続部に第二突起部７２が設けられている場合、第二突起部７２で第二流路２２での流体の流れを乱すことで、第二流路２２を流れる流体を第二入出口３２へ導くことができる。このようにして、第一流路２１及び第二流路２２から弁室１２への流体の流入を促進できる。

【0071】

更に、図１、図３に示されるように、一の弁ユニット２０の回転駆動部１８と反対側に、他の弁ユニット２０を重ねて連結可能とすることで、弁ユニット２０の組合せの自由度を高めることができる。

【0072】

一の弁ユニット２０のうち別の弁ユニット２０と重ねられる部位が、他の弁ユニット２０の弁室１２を閉塞する蓋６８とされている場合、一の弁ユニット２０と別の弁ユニット２０を重ねる際に、他の弁ユニット２０の弁室１２を閉塞するための別部品が不要となる。このため、部品点数の増加を抑制すると共に、弁ユニット２０を重ねて連結する際の作業性を高めることができる。

【0073】

重ねられた２つの弁ユニット２０における２つの弁体１６を１つの回転駆動部１８により回転させる場合、２つの弁ユニット２０にそれぞれ回転駆動部１８を設ける場合と比較して、部品点数の削減とコストの低減を図ることができる。

【0074】

このように、本実施形態によれば、様々な仕様の流路切換弁を容易に実現できる。

【0075】

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【0076】

第一流路２１及び第二流路２２の一端に雌継手５１，５２がそれぞれ設けられ、第一流路２１及び第二流路２２の他端に、雌継手５１，５２と接続可能な構造の雄継手６１，６２がそれぞれ設けられるものとしたが、このような継手構造を有しない構成であってもよい。

【0077】

第三流路２３の屈曲部２３Ａに凹部２３Ｂが設けられるものとしたが、このような凹部２３Ｂを設けない構成であってもよい。弁体１６の流路３６にリブ１６Ｂが形成されるものとしたが、このようなリブ１６Ｂのない構成であってもよい。

【0078】

第一流路２１における第一入出口３１との接続部に第一突起部７１が設けられ、第二流路２２における第二入出口３２との接続部に第二突起部７２が設けられるものとしたが、第一突起部７１又は第二突起部７２の何れかが設けられていてもよく、第一突起部７１及び第二突起部７２が設けられていなくてもよい。

【0079】

一の弁ユニット２０の回転駆動部１８と反対側に、他の弁ユニット２０を重ねて連結可能であるものとしたが、２つの弁ユニット２０の間に他の部材が介在していてもよい。また、このような連結が可能でなくてもよい。

【0080】

一の弁ユニット２０における第一流路２１の端部と第二流路２２の端部の中心間距離Ｗが、一の弁ユニット２０に他の弁ユニット２０を重ねて連結した状態における重なり方向での第一流路２１の端部同士の中心間距離Ｈと等しいものとした（Ｗ＝Ｈ）が、中心間距離Ｗが中心間距離Ｈと異なっていてもよい。また、上記の流路切換弁では弁ユニット２０を２段に重ねた構成としたが、３段以上重ねてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１０ 流路切換弁
１２ 弁室
１４ 弁本体
１６ 弁体
１８ 回転駆動部
２０ 弁ユニット
２１ 第一流路
２２ 第二流路
２３ 第三流路
３１ 第一入出口
３２ 第二入出口
３３ 第三入出口
３６ 流路
７０ ストッパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】