特表 2022-519138 流体交差防止可能な切り替え弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-22

(54)【発明の名称】流体交差防止可能な切り替え弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/078 20060101AFI20220314BHJP

【ＦＩ】

F16K11/078 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021517853

(86)(22)【出願日】2020-09-03

(85)【翻訳文提出日】2021-03-25

(86)【国際出願番号】 CN2020113169

(87)【国際公開番号】W WO2021128928

(87)【国際公開日】2021-07-01

(31)【優先権主張番号】201911359137.5

(32)【優先日】2019-12-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521126232

【氏名又は名称】南京潤澤流体控制設備有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＪＩＮＧ ＲＵＮＺＥ ＦＬＵＩＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．９ Ｔｉａｎｘｉｎｇ Ｒｏａｄ，Ｄｏｎｇｓｈａｎ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｊｉａｎｇｎｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｃｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ２１１１００，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】任 大鵬

【テーマコード（参考）】

3H067

【Ｆターム（参考）】

3H067AA19

3H067CC02

3H067DD08

3H067DD13

3H067DD32

3H067DD45

3H067EA12

3H067EA16

3H067EB07

3H067EB12

3H067FF17

3H067GG12

3H067GG26

(57)【要約】

本発明は、流体交差防止可能な切り替え弁を開示し、前記切り替え弁は、弁体、第１の駆動ユニット及び第２の駆動ユニットを含み、弁体は、弁ヘッド、弁芯受け及び回転子弁芯を含み、弁芯受けが弁ヘッドに対して回転可能であり、回転子弁芯が弁芯受けに摺動可能に取り付けられ、回転子弁芯が弁ヘッドに密着しており、弁ヘッドには少なくとも３つの方向変更インターフェースが開けられ、回転子弁芯にはスロットが開けられ、スロットが回転子弁芯と弁ヘッドとの密着面で方向変更インターフェースに連通し、前記第１の駆動ユニットは、前記弁芯受けを回転駆動し、前記第２の駆動ユニットは前記回転子弁芯を摺動駆動することができる。本発明の流体交差防止可能な切り替え弁は、対象方向変更インターフェースに切り替える過程において、他の方向変更インターフェースと交差することにより流体が汚染されることを回避する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体交差防止可能な切り替え弁であって、
弁体、第１の駆動ユニット及び第２の駆動ユニットを含み、
前記弁体は、弁ヘッド、弁芯受け及び回転子弁芯を含み、前記弁芯受けが前記弁ヘッドに対して回転可能であり、前記回転子弁芯が前記弁芯受けに摺動可能に取り付けられ、前記回転子弁芯が前記弁ヘッドに密着しており、前記弁ヘッドには少なくとも３つの方向変更インターフェースが開けられ、前記回転子弁芯にはスロットが開けられ、前記スロットが、前記回転子弁芯と前記弁ヘッドとの密着平面で前記方向変更インターフェースに連通し、
前記第１の駆動ユニットは、前記弁芯受けを回転駆動し、前記第２の駆動ユニットは前記回転子弁芯を摺動駆動することができる、ことを特徴とする流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項2】

前記弁芯受けにはスライド溝が開けられ、前記回転子弁芯は前記スライド溝に摺動可能に接続され、前記弁ヘッドから離れた前記回転子弁芯の端面には案内溝が開けられ、前記案内溝の長手方向と前記スライド溝の長手方向とが互いに垂直であり、前記弁体は、前記弁芯受け内に回転可能に挿通され、一端が前記案内溝内に可動に収容される偏心軸をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項3】

前記偏心軸は駆動軸と接続柱を含み、前記接続柱が前記駆動軸の端部に凸設され、前記接続柱の中軸線と前記駆動軸の中軸線がずれて設置され、前記接続柱には軸受けが取り付けられ、前記軸受けが前記案内溝内に収容されている、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項4】

前記スライド溝の長手方向が前記弁芯受けの径方向に沿って設定され、前記スロットの長手方向と前記スライド溝の長手方向とが互いに平行であり、前記スロットは前記弁芯受けの径方向に設置されている、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項5】

前記弁体は、回転子摩耗部材をさらに含み、前記回転子摩耗部材は、前記スライド溝内に嵌合して取り付けられ、前記回転子弁芯は前記回転子摩耗部材に密着している、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項6】

前記方向変更インターフェースは、前記弁ヘッドの周方向に均等に分布しており、前記弁ヘッドの中心において流体が流入する共通インターフェースが前記弁ヘッドの軸方向に沿って開けられ、前記共通インターフェースは前記スロットに連通可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項7】

前記弁体は弁座をさらに含み、前記弁ヘッドが前記弁座の一端に取り付けられ、前記弁座が前記弁芯受けの外部に套設され、前記弁芯受けが前記弁座に対して回転可能である、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項8】

前記弁体は平面軸受けと弾性部材をさらに含み、前記弁芯受けには当接面が形成され、前記平面軸受けが前記弁芯受けの外部に套設され、前記弾性部材が前記平面軸受けと前記当接面との間に伸縮可能に設置され、前記平面軸受けの一端面が前記弁座の一端の内側壁に当接する、ことを特徴とする請求項７に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項9】

ハウジングをさらに含み、前記弁体は前記ハウジングの一端に取り付けられ、前記第１の駆動ユニット及び前記第２の駆動ユニットはともに前記ハウジング内に取り付けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項10】

前記第１の駆動ユニットは、第１の駆動モータと第１の減速機構を含み、前記第１の駆動モータが前記第１の減速機構の動力入力端子に接続され、前記第１の減速機構の動力出力端子が前記弁芯受けに接続され、前記第２の駆動ユニットは、第２の駆動モータと第２の減速機構を含み、前記第２の駆動モータが前記第２の減速機構の動力出力端子に接続され、前記第２の減速機構の動力出力端子が前記第１の駆動ユニットを回転可能に貫通して前記偏心軸に接続される、ことを特徴とする請求項９に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体制御設備の技術分野に関し、特に流体交差防止可能な切り替え弁に関する。

【背景技術】

【0002】

サンプラーは、医薬品分析、環境モニタリング、検査と検疫などの多くの分野に広く使用されており、分析対象サンプルや試薬の種類が多い場合、サンプラーは、通常、方向変更弁と組み合わせて使用する必要があるが、従来の方向変更弁は、インターフェースを切り替える過程において、非対象インターフェースと接触する場合が多く、その結果、非対象インターフェースに残留された流体が検出対象サンプルと接触してサンプルを汚染し、試験分析の正確性に悪影響を与えてしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

以上を鑑み、給液口を切り替えるときに他の給液口の流体による汚染を受けない流体交差防止可能な切り替え弁を提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明では、その技術的課題を解決するために使用される技術案は以下のとおりである。流体交差防止可能な切り替え弁であって、
弁体、第１の駆動ユニット及び第２の駆動ユニットを含み、
前記弁体は、弁ヘッド、弁芯受け及び回転子弁芯を含み、前記弁芯受けが前記弁ヘッドに対して回転可能であり、前記回転子弁芯が前記弁芯受けに摺動可能に取り付けられ、前記回転子弁芯が前記弁ヘッドに密着しており、前記弁ヘッドには少なくとも３つの方向変更インターフェースが開けられ、前記回転子弁芯にはスロットが開けられ、前記スロットが、前記回転子弁芯と前記弁ヘッドとの密着平面で前記方向変更インターフェースに連通し、
前記第１の駆動ユニットは、前記弁芯受けを回転駆動し、前記第２の駆動ユニットは前記回転子弁芯を摺動駆動することができる。

【0005】

さらに、前記弁芯受けにはスライド溝が開けられ、前記回転子弁芯は前記スライド溝に摺動可能に接続され、前記弁ヘッドから離れた前記回転子弁芯の端面には案内溝が開けられ、前記案内溝の長手方向と前記スライド溝の長手方向とが互いに垂直であり、前記弁体は、前記弁芯受け内に回転可能に挿通され、一端が前記案内溝内に可動に収容される偏心軸をさらに含む。

【0006】

さらに、前記偏心軸は駆動軸と接続柱を含み、前記接続柱が前記駆動軸の端部に凸設され、前記接続柱の中軸線と前記駆動軸の中軸線がずれて設置され、前記接続柱には軸受けが取り付けられ、前記軸受けが前記案内溝内に収容されている。

【0007】

さらに、前記スライド溝の長手方向が前記弁芯受けの径方向に沿って設定され、前記スロットの長手方向と前記スライド溝の長手方向とが互いに平行であり、前記スロットは前記弁芯受けの径方向に設置されている。

【0008】

さらに、前記弁体は、回転子摩耗部材をさらに含み、前記回転子摩耗部材は、前記スライド溝内に嵌合して取り付けられ、前記回転子弁芯は前記回転子摩耗部材に密着している。

【0009】

さらに、前記方向変更インターフェースは、前記弁ヘッドの周方向に均等に分布しており、前記弁ヘッドの中心において流体が流入する共通インターフェースが前記弁ヘッドの軸方向に沿って開けられ、前記共通インターフェースは前記スロットに連通可能である。

【0010】

さらに、前記弁体は弁座をさらに含み、前記弁ヘッドが前記弁座の一端に取り付けられ、前記弁座が前記弁芯受けの外部に套設され、前記弁芯受けが前記弁座に対して回転可能である。

【0011】

さらに、前記弁体は平面軸受けと弾性部材をさらに含み、前記弁芯受けには当接面が形成され、前記平面軸受けが前記弁芯受けの外部に套設され、前記弾性部材が前記平面軸受けと前記当接面との間に伸縮可能に設置され、前記平面軸受けの一端面が前記弁座の一端の内側壁に当接する。

【0012】

さらに、前記流体交差防止可能な切り替え弁は、ハウジングをさらに含み、前記弁体は前記ハウジングの一端に取り付けられ、前記第１の駆動ユニット及び前記第２の駆動ユニットはともに前記ハウジング内に取り付けられる。

【0013】

さらに、前記第１の駆動ユニットは、第１の駆動モータと第１の減速機構を含み、前記第１の駆動モータが前記第１の減速機構の動力入力端子に接続され、前記第１の減速機構の動力出力端子が前記弁芯受けに接続され、前記第２の駆動ユニットは、第２の駆動モータと第２の減速機構を含み、前記第２の駆動モータが前記第２の減速機構の動力出力端子に接続され、前記第２の減速機構の動力出力端子が前記第１の駆動ユニットを回転可能に貫通して前記偏心軸に接続される。

【発明の効果】

【0014】

本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明による流体交差防止可能な切り替え弁では、回転子弁芯を摺動させることにより、スロットと現在の方向変更インターフェースとの連通を遮断し、次に、弁芯受けを回転させることにより、スロットが他の方向変更インターフェースを迂回し、さらに、回転子弁芯を摺動させることにより、スロットが対象方向変更インターフェースに連通し、このように、対象方向変更インターフェースを切り替える過程において、他の方向変更インターフェースと交差して流体が汚染されることを回避できる。

【0015】

以下、図面及び実施例を参照しながら本発明をさらに説明する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の流体交差防止可能な切り替え弁の斜視図である。

【図2】図１に示す流体交差防止可能な切り替え弁の別の斜視図（ハウジングを省略）である。

【図3】図１に示す流体交差防止可能な切り替え弁の弁体の部分分解図である。

【図4】図１に示す流体交差防止可能な切り替え弁の弁体の別の視点からの部分分解図である。

【図5】図３に示す弁体の駆動軸の斜視図である。

【図6】図３に示す弁体の駆動軸と回転子弁芯との接続構造の模式図である。

【図7】図２に示す流体交差防止可能な切り替え弁の第１の駆動手段の分解図である。

【図8】図２に示す流体交差防止可能な切り替え弁の第２の駆動手段の部分分解図（接続軸を省略）である。

【図9】図１に示す流体交差防止可能な切り替え弁の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。これらの図は簡素化された模式図であり、本発明の基本構造を模式的に説明するものに過ぎず、したがって、本発明に関連する構成だけを示す。

【0018】

図１、図２に示すように、本発明は、流体流路の切り替え及び流体流量の制御用の流体交差防止可能な切り替え弁を提供し、この流体交差防止可能な切り替え弁は、ハウジング１０、ハウジング１０の一端に取り付けられた弁体２０、及びハウジング１０の内部に取り付けられた第１の駆動ユニット３０と第２の駆動ユニット４０を含む。前記流体は、液体又は気体であってもよいし、気液混合物であってもよく、ここでは限定しない。

【0019】

図３、図４に示すように、弁体２０は、弁ヘッド２１、弁ヘッド２１に対して回転可能な弁芯受け２２、及び弁芯受け２２に摺動可能に取り付けられた回転子弁芯２３を含み、弁ヘッド２１には、複数の方向変更インターフェース２１１が開けられ、回転子弁芯２３にはスロット２３１が開けられる。使用する際に、弁ヘッド２１に対して弁芯受け２２を回転させることにより、回転子弁芯２３は同期して回転させられ、さらにスロット２３１がいずれかの方向変更インターフェース２１１に連通し、それにより、流体流路切り替えの機能が実現され、回転子弁芯２３を摺動させることにより、スロット２３１と方向変更インターフェース２１１との連通面積を変えることができ、それにより、流体流量を制御する機能が実現され、さまざまな場合の使用に対応でき、広く使用されている。

【0020】

弁ヘッド２１は略円柱状構造をしており、弁ヘッド２１の中心において共通インターフェース２１２が弁ヘッド２１の軸方向に沿って開けられ、複数の方向変更インターフェース２１１は、弁ヘッド２１の周方向において弁ヘッド２１に均等に分布しており、方向変更インターフェース２１１及び共通インターフェース２１２はともに弁ヘッド２１の対向する両端面を貫通し、且つ方向変更インターフェース２１１の、弁芯受け２２に近い弁ヘッド２１の端面を貫通する開口と、共通インターフェース２１２の、弁芯受け２２に近い弁ヘッド２１の端面を貫通する開口との間の距離が等しい。使用する際に、流体が共通インターフェース２１２を介して流入し、スロット２３１を流れた後、方向変更インターフェース２１１を介して流出する。また、図９に示すように、方向変更インターフェース２１１はすべて傾斜して設置され、方向変更インターフェース２１１の中軸線と共通インターフェース２１２の中軸線とが夾角αをなし、ここで、３０°≦α≦６０°であり、本実施形態では、α＝４５°である。

【0021】

弁芯受け２２は略円柱状構造をしており、弁ヘッド２１に近い弁芯受け２２の端面にはスライド溝２２１が開けられ、スライド溝２２１は長円形構造であり、スライド溝２２１の長手方向が弁芯受け２２の径方向に沿って設定される。回転子弁芯２３は長円形構造をしており、回転子弁芯２３がスライド溝２２１と嵌合し、回転子弁芯２３の長さがスライド溝２２１の長さ未満であり、それにより、回転子弁芯２３はスライド溝２２１の長手方向に沿って摺動できるが、弁芯受け２２に対して回転不能である。スロット２３１は弁ヘッド２１に近い回転子弁芯２３の端面に開けられ、スロット２３１の長手方向とスライド溝２２１の長手方向とが互いに平行であり、スロット２３１が弁芯受け２２の径方向に沿って設定される。

【0022】

一特定実施形態では、弁体２０は固定子２４と回転子摩耗部材２５をさらに含む。固定子２４はディスク状構造をしており、弁ヘッド２１の一端に取り外し可能に固定して取り付けられ、回転子弁芯２３と固定子２４が密着して密着平面が形成され、回転子弁芯２３は固定子２４に対して回転可能であり、固定子２４では、貫通孔が方向変更インターフェース２１１及び共通インターフェース２１２の両方に対応して開けられ、前記貫通孔は対応する方向変更インターフェース２１１又は共通インターフェース２１２に連通し、即ち、方向変更インターフェース２１１及び共通インターフェース２１２はいずれも前記密着平面を貫通する。使用する際に、スロット２３１は、固定子２４の貫通孔を介して、方向変更インターフェース２１１及び共通インターフェース２１２との連通を実現する。回転子摩耗部材２５は長円形構造をしており、且つスライド溝２２１内に嵌合して取り付けられ、回転子弁芯２３は回転子摩耗部材２５に密着しており、且つ回転子摩耗部材２５に対して回転可能である。固定子２４及び回転子摩耗部材２５はともに耐摩耗材料で製造され、それにより、回転子弁芯２３が動くときに上記の両方が深刻に摩損されることを回避し、流体のシール性を確保し、漏れを防止する。本実施形態では、固定子２４及び回転子摩耗部材２５の材料はともにサファイアである。弁ヘッド２１には固定子２４が取り付けられるため、固定子２４が優れた耐摩耗性を有することを確保すればよく、このため、弁ヘッド２１の生産コストを効果的に削減できる。また、固定子２４が深刻に摩損された場合、固定子２４だけを交換すればよく、生産コストをさらに節約する。さらに、固定子２４と回転子弁芯２３との密着面が平面であり、球形接触面に比べて、平面がより加工されやすく、しかも、固定子２４と回転子弁芯２３との密着性を確保し、流体の方向を変更するときの流体の漏れを防止する。

【0023】

また、固定子２４と回転子弁芯２３との密着平面が、弁ヘッド２１と弁芯受け２２との対向する両端面の間に位置し、即ち、固定子２４の下端面が弁ヘッド２１の下端面に凸設され、回転子弁芯２３の上端面が弁芯受け２２の上端面に凸設され、このように、固定子２４と回転子弁芯２３が常に接触し、両方の密着が不十分であることによりシール性の低下を招くことを回避する。なお、示されていない他の実施形態では、固定子２４及び回転子摩耗部材２５はともに省略してもよく、このような場合、回転子弁芯２３の両端面はそれぞれ弁ヘッド２１の端面及びスライド溝２２１の溝底壁に密着する。

【0024】

図５、図６に示すように、一特定実施形態では、弁体２０は、弁芯受け２２内に回転可能に挿通され、中軸線が弁芯受け２２の中軸線と同軸に設置され、一端がスライド溝２２１内に延在している駆動軸２６をさらに含む。また、弁ヘッド２１から離れた回転子弁芯２３の端面には案内溝２３２が開けられ、案内溝２３２は長円形構造をしており、案内溝２３２の長手方向とスライド溝２２１の長手方向とが互いに垂直である。駆動軸２６の端部では、駆動軸２６の軸方向に沿って接続柱２６１が凸設され、接続柱２６１の中軸線と駆動軸２６の中軸線とがずれて設置され、接続柱２６１には軸受け２６２が取り付けられ、軸受け２６２は案内溝２３２内に可動に収容される。ここで、駆動軸２６及び接続柱２６１は共同で偏心軸を構成する。

【0025】

駆動軸２６が弁芯受け２２に対してスムーズに回転できるように、駆動軸２６と弁芯受け２２との間には弁芯軸受け２６３が取り付けられる。

【0026】

使用する際に、駆動軸２６が弁芯受け２２に対して回転し、軸受け２６２を駆動軸２６の中軸線周りに回転駆動し、軸受け２６２が案内溝２３２のうち距離が小さい２つの対向溝壁のうちのいずれかの一方に当接するまで回転すると、軸受け２６２は、回転子弁芯２３をスライド溝２２１の長手方向に押動して摺動させ、それにより、スロット２３１の径方向位置が調整され、一方、弁芯受け２２を回転させると、回転子弁芯２３は同期して回転させられ、それにより、スロット２３１の周方向位置が調整される。

【0027】

本実施形態では、接続柱２６１には軸受け２６２が取り付けられることにより、回転子弁芯２３が軸受け２６２による押動作用を受けてスライド溝２２１に沿って摺動するときに、軸受け２６２の外輪が案内溝２３２の溝壁上を転動し、それにより、接続柱２６１と回転子弁芯２３との間の摩擦力が減少し、回転子弁芯２３を押動して移動させることに有利である。なお、示されていない他の実施形態では、軸受け２６２は省略してもよく、このような場合、回転子弁芯２３が接続柱２６１による案内溝２３２の溝壁への押動作用により摺動する。

【0028】

一特定実施形態では、弁体２０は弁座２７をさらに含み、弁座２７は、両端が開口した略スリーブ状構造をしており、弁ヘッド２１が弁座２７の一端に固定して取り付けられ、弁座２７が弁芯受け２２の外部に套設され、弁芯受け２２が弁座２７に対して回転可能であり、弁座２７の他端がハウジング１０に固定して接続される。弁ヘッド２１と弁座２７はボルト２７１を介して固定して接続され、シール性を高めるために、弁芯受け２２の外側壁と弁座２７の内側壁との間にはシール部材２７２が介在しており、なお、シール部材２７２はシリコーンやゴムなどのシール材料で製造される。

【0029】

一特定実施形態では、弁体２０は、平面軸受け２８と弾性部材２９をさらに含み、平面軸受け２８及び弾性部材２９はともに弁座２７の内部に収容されている。具体的には、弁芯受け２２は、互いに接続されたベース２２２と連結棒２２３を含み、ベース２２２及び連結棒２２３はともに円柱状構造であり、且つベース２２２の直径が連結棒２２３の直径よりも大きく、スライド溝２２１は、連結棒２２３から離れたベース２２２の端面に開けられ、ベース２２２において当接面（未図示）がスライド溝２２１の端面に対向して形成される。平面軸受け２８は連結棒２２３の外部に套設され、弾性部材２９は平面軸受け２８と前記当接面との間に伸縮可能に設置され、このように、弾性部材２９の一端は平面軸受けに弾性的に当接し、弾性部材２９の他端は平面軸受け２８の一端面に弾性的に当接し、さらに平面軸受け２８の他端面は弾性部材２９による弾性作用により弁座２７の一端の内側壁に当接する。弾性部材２９は、所定の位置に取り付けられると圧縮され、弁芯受け２２に付勢し、回転子弁芯２３と固定子２４との当接面を互いに密着させ、シールの作用をさらに果たし、また、平面軸受け２８を設置することにより、弁芯受け２２が弁座２７に対してスムーズに回転できることを確保する。

【0030】

本実施形態では、弾性部材２９は連結棒２２３の外部に套設された皿ばねであり、なお、弾性部材２９は、たとえばステンレス鋼シートや銅シートなど、剛性及び弾性を有する素子であってもよく、ここでは限定しない。

【0031】

一特定実施形態では、方向変更インターフェース２１１は１２個あり、上記２つの方向変更インターフェース２１１の間のほかのインターフェース２１１と交差することなく、現在スロット２３１に連通している方向変更インターフェース２１１を対象方向変更インターフェース２１１に切り替える必要がある場合、まず、回転子弁芯２３を摺動させてスロット２３１と方向変更インターフェース２１１との連通を遮断し、次に、弁芯受け２２を回転させて、スロット２３１を対象方向変更インターフェース２１１に対応するように回転させ、最後に、回転子弁芯２３を再度摺動させて、スロット２３１と対象方向変更インターフェース２１１とを連通させればよく、交差することなく切り替えて連通させることができ、それにより、方向変更インターフェース２１１を切り替えるときに、非対象方向変更インターフェース２１１がスロット２３１と交差することにより流体が汚染されることを回避する。また、回転子弁芯２３のスライド溝２２１における摺動距離を調整することにより、スロット２３１と方向変更インターフェース２１１との連通面積を制御し、さらに流体流量を制御することができる。なお、方向変更インターフェース２１１を切り替える機能を達成させるために、方向変更インターフェース２１１は少なくとも３つである。

【0032】

本実施形態では、スロット２３１は、毎回１つの方向変更インターフェース２１１にのみ連通でき、なお、示されていない他の実施形態では、スロット２３１は、毎回複数の方向変更インターフェース２１１に同時に連通してもよく、且つスロット２３１に連通している複数の方向変更インターフェース２１１は互いに隣接してもよく、他の方向変更インターフェース２１１により離間されてもよく、具体的な連通の形態は、スロット２３１の形状に応じて決まり、ここでは限定しない。

【0033】

図７～図９に示すように、第１の駆動ユニット３０は、弁芯受け２２を弁ヘッド２１に対して回転駆動し、第２の駆動ユニット４０は、回転子弁芯２３を弁芯受け２２に対して摺動駆動する。

【0034】

第１の駆動ユニット３０は、第１の駆動モータ３１と第１の減速機構３２を含み、第１の減速機構３２は、第１のギアボックス３２１、第１のリングギア３２２、第１の主遊星ギア３２３、第１の主遊星キャリア３２４、第１の副遊星ギア３２５及び第１の副遊星キャリア３２６を含み、第１のギアボックス３２１が、ハウジング１０内に固定して取り付けられ、第１のリングギア３２２が第１のギアボックス３２１内に固定して取り付けられ、第１の主遊星ギア３２３が第１の主遊星キャリア３２４に取り付けられ、第１の主遊星ギア３２３が第１のリングギア３２２と第１の駆動モータ３１の出力軸との間に位置し、第１の主遊星ギア３２３が、第１のリングギア３２２及び第１の駆動モータ３１の出力軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第１の副遊星ギア３２５が第１の副遊星キャリア３２６に取り付けられ、第１の副遊星ギア３２５が第１のリングギア３２２と第１の副遊星キャリア３２６の中心軸との間に位置し、第１の副遊星ギア３２５が、第１のリングギア３２２及び第１の副遊星キャリア３２６の中心軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第１の副遊星キャリア３２６の中心軸が弁芯受け２２に接続される。具体的には、第１の副遊星キャリア３２６の中心軸は連結棒２２３の外部に套設され、第１の副遊星キャリア３２６は連結棒２２３に摺動可能に係合接続され、つまり、第１の副遊星キャリア３２６は連結棒２２３を回転駆動することができ、連結棒２２３は第１の副遊星キャリア３２６に対して弁芯受け２２の軸方向に摺動可能であり、このように、固定子２４が摩損されると、弁芯受け２２は、弾性部材２９による弾力作用により軸方向に移動して、固定子２４と回転子弁芯２３とを緊密に密着させることができる。

【0035】

作動する際に、第１の駆動モータ３１が回転して、第１の主遊星ギア３２３を回転駆動し、さらに第１の主遊星キャリア３２４を回転駆動し、第１の副遊星ギア３２５が第１の主遊星キャリア３２４により回転駆動され、第１の副遊星キャリア３２６を回転駆動し、さらに弁芯受け２２を回転駆動し、それにより、二段減速が実現される。なお、第１の主遊星ギア３２３は第１の駆動ユニット３０の動力入力端子、第１の副遊星キャリア３２６は第１の駆動ユニット３０の動力出力端子として機能する。

【0036】

第２の駆動ユニット４０は、弁体２０から離れた第１の駆動ユニット３０の一方側に位置し、第２の駆動ユニット４０は、第２の駆動モータ４１と第２の減速機構４２を含み、第２の減速機構４２は第２のギアボックス４２１、第２のリングギア４２２、第２の主遊星ギア４２３、第２の主遊星キャリア４２４、第２の副遊星ギア４２５及び第２の副遊星キャリア４２６を含み、第２のギアボックス４２１がハウジング１０内に固定して取り付けられ、第２のリングギア４２２が第２のギアボックス４２１内に固定して取り付けられ、第２の主遊星ギア４２３が第２の主遊星キャリア４２４に取り付けられ、第２の主遊星ギア４２３が第２のリングギア４２２と第２の駆動モータ４２２の出力軸との間に位置し、第２の主遊星ギア４２３が、第２のリングギア４２２及び第２の駆動モータ４１の出力軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第２の副遊星ギア４２５が第２の副遊星キャリア４２６に取り付けられ、第２の副遊星ギア４２５が第２のリングギア４２２、及び第２の副遊星キャリア４２６の中心軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第２の副遊星キャリア４２６の中心軸には、第１の駆動ユニット３０を回転可能に挿通して駆動軸２６に接続する接続軸４２７が接続される。また、弁芯受け２２が軸方向に沿って移動することと連携するために、接続軸４２７と駆動軸２６は同様に摺動可能に係合接続され、つまり、接続軸４２７は駆動軸２６を回転駆動することができ、駆動軸２６は接続軸４２７に対して軸方向に沿って移動可能である。

【0037】

作動する際に、第２の駆動モータ４１が回転して、第２の主遊星ギア４２３を回転駆動し、さらに第２の主遊星キャリア４２４を回転駆動し、第２の副遊星ギア４２５が第２の主遊星キャリア４２４により回転駆動され、第２の副遊星キャリア４２６を回転駆動し、さらに駆動軸２６を接続軸４２７により回転駆動し、最後に回転子弁芯２３を摺動させ、そして、二段減速が実現される。なお、第２の主遊星ギア４２３は第２の駆動ユニット４０の動力入力端子、接続軸４２７は第２の駆動ユニット４０の動力出力端子として機能する。

【0038】

なお、示されていない他の実施形態では、弁芯受け２２を回転駆動する第１の駆動ユニット３０はギア駆動ユニットであってもよく、具体的には、前記ギア駆動ユニットはギアを含み、前記ギアが弁芯受け２２の一方側に設置され、弁芯受け２２の外周面と噛み合うか、又は、第１の駆動ユニット３０はベルト駆動ユニットであってもよく、前記ベルト駆動ユニットはベルトを含み、前記ベルトが弁芯受け２２の外部に套設されて弁芯受け２２を回転駆動する。また、回転子弁芯２３を摺動駆動する第２の駆動ユニット４０はシリンダにより実現されてもよく、具体的には、シリンダは弁芯受け２２に取り付けられ、回転子弁芯２３は前記シリンダの延出端に接続され、前記シリンダの伸縮動作により回転子弁芯２３が摺動駆動される。

【0039】

本発明による流体交差防止可能な切り替え弁では、弁ヘッド２１に対して弁芯受け２２を回転させると、流体流路を切り替える機能を達成し、弁芯受け２２に対して回転子弁芯２３を摺動させると、流体流量を制御する機能を達成し、弁芯受け２２と回転子弁芯２３との共同作動により、交差することなく切り替えて連通させる機能を実現でき、このように、構造をコンパクトにするとともに、流体汚染の発生を回避する。

【0040】

以上の本発明の好適実施例であり、上述で説明した内容に基づいて、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更及び修正を行うことができる。本発明の技術的範囲は、明細書の内容に制限されず、特許請求の範囲により定められるものとする。

【0041】

図中のパーツの名称及び番号はそれぞれ以下のとおりである。

【符号の説明】

【0042】

１０ ハウジング
２０ 弁体
２１ 弁ヘッド
２１１ 方向変更インターフェース
２１２ 共通インターフェース
２２ 弁芯受け
２２１ スライド溝
２２２ ベース
２２３ 連結棒
２３ 回転子弁芯
２３１ スロット
２３２ 案内溝
２４ 固定子
２５ 回転子摩耗部材
２６ 駆動軸
２６１ 接続柱
２６２ 軸受け
２６３ 弁芯軸受け
２７ 弁座
２７１ ボルト
２７２ シール部材
２８ 平面軸受け
２９ 弾性部材
３０ 第１の駆動ユニット
３１ 第１の駆動モータ
３２ 第１の減速機構
３２１ 第１のギアボックス
３２２ 第１のリングギア
３２３ 第１の主遊星ギア
３２４ 第１の主遊星キャリア
３２５ 第１の副遊星ギア
３２６ 第１の副遊星キャリア
４０ 第２の駆動ユニット
４１ 第２の駆動モータ
４２ 第２の減速機構
４２１ 第２のギアボックス
４２２ 第２のリングギア
４２３ 第２の主遊星ギア
４２４ 第２の主遊星キャリア
４２５ 第２の副遊星ギア
４２６ 第２の副遊星キャリア
４２７ 接続軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2021-03-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0013】

さらに、前記第１の駆動ユニットは、第１の駆動モータと第１の減速機構を含み、前記第１の駆動モータが前記第１の減速機構の動力入力端子に接続され、前記第１の減速機構の動力出力端子が前記弁芯受けに接続され、前記第２の駆動ユニットは、第２の駆動モータと第２の減速機構を含み、前記第２の駆動モータが前記第２の減速機構の動力入力端子に接続され、前記第２の減速機構の動力出力端子が前記第１の駆動ユニットを回転可能に貫通して前記偏心軸に接続される。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0029】

一特定実施形態では、弁体２０は、平面軸受け２８と弾性部材２９をさらに含み、平面軸受け２８及び弾性部材２９はともに弁座２７の内部に収容されている。具体的には、弁芯受け２２は、互いに接続されたベース２２２と連結棒２２３を含み、ベース２２２及び連結棒２２３はともに円柱状構造であり、且つベース２２２の直径が連結棒２２３の直径よりも大きく、スライド溝２２１は、連結棒２２３から離れたベース２２２の端面に開けられ、ベース２２２において当接面（未図示）がスライド溝２２１の端面に対向して形成される。平面軸受け２８は連結棒２２３の外部に套設され、弾性部材２９は平面軸受け２８と前記当接面との間に伸縮可能に設置され、このように、弾性部材２９の一端は当接面に弾性的に当接し、弾性部材２９の他端は平面軸受け２８の一端面に弾性的に当接し、さらに平面軸受け２８の他端面は弾性部材２９による弾性作用により弁座２７の一端の内側壁に当接する。弾性部材２９は、所定の位置に取り付けられると圧縮され、弁芯受け２２に付勢し、回転子弁芯２３と固定子２４との当接面を互いに密着させ、シールの作用をさらに果たし、また、平面軸受け２８を設置することにより、弁芯受け２２が弁座２７に対してスムーズに回転できることを確保する。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0034】

第１の駆動ユニット３０は、第１の駆動モータ３１と第１の減速機構３２を含み、第１の減速機構３２は、第１のギアボックス３２１、第１のリングギア３２２、第１の主遊星ギア３２３、第１の主遊星キャリア３２４、第１の副遊星ギア３２５及び第１の副遊星キャリア３２６を含み、第１のギアボックス３２１が、ハウジング１０内に固定して取り付けられ、第１のリングギア３２２が第１のギアボックス３２１内に固定して取り付けられ、第１の主遊星ギア３２３が第１の主遊星キャリア３２４に取り付けられ、第１の主遊星ギア３２３が第１のリングギア３２２と第１の駆動モータ３１の出力軸との間に位置し、第１の主遊星ギア３２３が、第１のリングギア３２２及び第１の駆動モータ３１の出力軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第１の副遊星ギア３２５が第１の副遊星キャリア３２６に取り付けられ、第１の副遊星ギア３２５が第１のリングギア３２２と第１の主遊星キャリア３２４の中心軸との間に位置し、第１の副遊星ギア３２５が、第１のリングギア３２２及び第１の主遊星キャリア３２４の中心軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第１の副遊星キャリア３２６の中心軸が弁芯受け２２に接続される。具体的には、第１の副遊星キャリア３２６の中心軸は連結棒２２３の外部に套設され、第１の副遊星キャリア３２６は連結棒２２３に摺動可能に係合接続され、つまり、第１の副遊星キャリア３２６は連結棒２２３を回転駆動することができ、連結棒２２３は第１の副遊星キャリア３２６に対して弁芯受け２２の軸方向に摺動可能であり、このように、固定子２４が摩損されると、弁芯受け２２は、弾性部材２９による弾力作用により軸方向に移動して、固定子２４と回転子弁芯２３とを緊密に密着させることができる。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

第２の駆動ユニット４０は、弁体２０から離れた第１の駆動ユニット３０の一方側に位置し、第２の駆動ユニット４０は、第２の駆動モータ４１と第２の減速機構４２を含み、第２の減速機構４２は第２のギアボックス４２１、第２のリングギア４２２、第２の主遊星ギア４２３、第２の主遊星キャリア４２４、第２の副遊星ギア４２５及び第２の副遊星キャリア４２６を含み、第２のギアボックス４２１がハウジング１０内に固定して取り付けられ、第２のリングギア４２２が第２のギアボックス４２１内に固定して取り付けられ、第２の主遊星ギア４２３が第２の主遊星キャリア４２４に取り付けられ、第２の主遊星ギア４２３が第２のリングギア４２２と第２の駆動モータ４１の出力軸との間に位置し、第２の主遊星ギア４２３が、第２のリングギア４２２及び第２の駆動モータ４１の出力軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第２の副遊星ギア４２５が第２の副遊星キャリア４２６に取り付けられ、第２の副遊星ギア４２５が第２のリングギア４２２、及び第２の主遊星キャリア４２４の中心軸の外部に套設されたギアのすべてと噛み合い、第２の副遊星キャリア４２６の中心軸には、第１の駆動ユニット３０を回転可能に挿通して駆動軸２６に接続する接続軸４２７が接続される。また、弁芯受け２２が軸方向に沿って移動することと連携するために、接続軸４２７と駆動軸２６は同様に摺動可能に係合接続され、つまり、接続軸４２７は駆動軸２６を回転駆動することができ、駆動軸２６は接続軸４２７に対して軸方向に沿って移動可能である。

【手続補正5】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体交差防止可能な切り替え弁であって、
弁体、第１の駆動ユニット及び第２の駆動ユニットを含み、
前記弁体は、弁ヘッド、弁芯受け及び回転子弁芯を含み、前記弁芯受けが前記弁ヘッドに対して回転可能であり、前記回転子弁芯が前記弁芯受けに摺動可能に取り付けられ、前記回転子弁芯が前記弁ヘッドに密着しており、前記弁ヘッドには少なくとも３つの方向変更インターフェースが開けられ、前記回転子弁芯にはスロットが開けられ、前記スロットが、前記回転子弁芯と前記弁ヘッドとの密着平面で前記方向変更インターフェースに連通し、
前記第１の駆動ユニットは、前記弁芯受けを回転駆動し、前記第２の駆動ユニットは前記回転子弁芯を摺動駆動することができる、ことを特徴とする流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項2】

前記弁芯受けにはスライド溝が開けられ、前記回転子弁芯は前記スライド溝に摺動可能に接続され、前記弁ヘッドから離れた前記回転子弁芯の端面には案内溝が開けられ、前記案内溝の長手方向と前記スライド溝の長手方向とが互いに垂直であり、前記弁体は、前記弁芯受け内に回転可能に挿通され、一端が前記案内溝内に可動に収容される偏心軸をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項3】

前記偏心軸は駆動軸と接続柱を含み、前記接続柱が前記駆動軸の端部に凸設され、前記接続柱の中軸線と前記駆動軸の中軸線がずれて設置され、前記接続柱には軸受けが取り付けられ、前記軸受けが前記案内溝内に収容されている、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項4】

前記スライド溝の長手方向が前記弁芯受けの径方向に沿って設定され、前記スロットの長手方向と前記スライド溝の長手方向とが互いに平行であり、前記スロットは前記弁芯受けの径方向に設置されている、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項5】

前記弁体は、回転子摩耗部材をさらに含み、前記回転子摩耗部材は、前記スライド溝内に嵌合して取り付けられ、前記回転子弁芯は前記回転子摩耗部材に密着している、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項6】

前記方向変更インターフェースは、前記弁ヘッドの周方向に均等に分布しており、前記弁ヘッドの中心において流体が流入する共通インターフェースが前記弁ヘッドの軸方向に沿って開けられ、前記共通インターフェースは前記スロットに連通可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項7】

前記弁体は弁座をさらに含み、前記弁ヘッドが前記弁座の一端に取り付けられ、前記弁座が前記弁芯受けの外部に套設され、前記弁芯受けが前記弁座に対して回転可能である、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項8】

前記弁体は平面軸受けと弾性部材をさらに含み、前記弁芯受けには当接面が形成され、前記平面軸受けが前記弁芯受けの外部に套設され、前記弾性部材が前記平面軸受けと前記当接面との間に伸縮可能に設置され、前記平面軸受けの一端面が前記弁座の一端の内側壁に当接する、ことを特徴とする請求項７に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項9】

ハウジングをさらに含み、前記弁体は前記ハウジングの一端に取り付けられ、前記第１の駆動ユニット及び前記第２の駆動ユニットはともに前記ハウジング内に取り付けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【請求項10】

前記第１の駆動ユニットは、第１の駆動モータと第１の減速機構を含み、前記第１の駆動モータが前記第１の減速機構の動力入力端子に接続され、前記第１の減速機構の動力出力端子が前記弁芯受けに接続され、前記第２の駆動ユニットは、第２の駆動モータと第２の減速機構を含み、前記第２の駆動モータが前記第２の減速機構の動力入力端子に接続され、前記第２の減速機構の動力出力端子が前記第１の駆動ユニットを回転可能に貫通して前記偏心軸に接続される、ことを特徴とする請求項９に記載の流体交差防止可能な切り替え弁。

【国際調査報告】