JP2020200950A - 切換バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】シール性を確保しつつ耐久性を向上させて切換バルブを提供する。【解決手段】切換バルブ２００は、ボディ１２の内部にロータ２０８が回転自在に設けられ、ロータ２０８のテーブル部２１０に臨むようにカバー部材２０２がボディ１２に設けられる。また、ロータ２０８には、カバー部材２０２側に向かって付勢する弁体２０６が設けられる。そして、ロータ２０８が回転して弁体２０６の弁部２２２が液体によって付勢されてカバー部材２０２へと当接することで、ロータ２０８の連通ポート２２０及び連通路２１４を通じて液体が導入ポート９６から複数の導出ポート２０４のいずれか１つへと供給される。【選択図】図１８

Description

本発明は、駆動部の駆動作用下に回転体を回転させ複数のポートの連通状態を切り換えることが可能な切換バルブに関する。

従来から、複数の流路を切換可能な切換バルブが知られており、この切換バルブは、例えば、特開２００１−１４１０９３号公報及び特開２０１４−１１４８６５号公報に開示されるように、弁ケースの内部に弁体が回転自在に設けられ、その端部が円盤状の弁座に摺接している。この弁座には複数の切換ポートが開口し、弁体の下部には２つの切換ポートを連通する連通孔が形成されている。そして、駆動部の駆動作用下に弁体が回転することで、連通孔が２つの切換ポートに臨む位置となり、一方の切換ポートから導入される流体が連通孔を通じて他方の切換ポートへと流通する。

しかしながら、上述した特開２００１−１４１０９３号公報に係る切換バルブでは、弁体の端部と弁座とを摺接させる関係で、その間にグリス等の潤滑剤を塗布することがあるが、例えば、この切換バルブを液体の供給状態を切り換えるために用いる場合には、弁ケース内に流入する液体が潤滑剤に触れることで汚染されてしまうという問題がある。

また、特開２０１４−１１４８６５号公報に係る切換バルブでも同様に、弁体が回転動作する際、その端面が弁座面に対して摺動する構成としているため、例えば、弁体の端面及び弁座面にそれぞれ面精度が要求され、該面精度を満たすために加工等を行うことで製造コストの増加を招くと共に、接触に伴って弁体の温度が上昇し膨張した場合に弁座面との接触抵抗が増加し、異音や摩耗の発生が生じて耐久性の低下を招き、さらには、両者の間のシール性が低下して流体の漏出が生じてしまう。

本発明の一般的な目的は、シール性を確保しつつ耐久性の向上を図ることができ、しかも、製造コストの削減を図りつつ液体の汚染を防止することが可能な切換バルブを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、液体の導入される導入ポートと液体が導出される複数の導出ポートとを有するカバー部材を備えたボディと、ボディの内部に回転自在に設けられた回転体とを有し、駆動部の駆動作用下に回転体が回転することで、回転体に形成された連通路を介して複数の導出ポートのいずれか１つと導入ポートとを連通させ、一つの導出ポートへの液体の供給状態を切り換える切換バルブであって、
カバー部材と回転体との間には間隙が設けられ、
回転体には、導入ポートと一つの導出ポートを連通可能な連通路と共に弁体収納部が設けられ、さらに弁体収納部に外縁部の保持された弁体が設けられ、回転体には弁体の弁部が臨み、且つ、連通路と連通する連通ポートが設けられる。

本発明によれば、駆動部の駆動作用下に回転体を回転させ、導入ポートへ供給された液体を、回転体の連通ポート及び連通路を通じて複数の導出ポートのうちの所望の一つの導出ポートのみから導出し、しかも、導出ポートに弁体の弁部が当接することで所望の導出ポート以外から液体が漏出してしまうことがなくシール性を確実に確保することができる。

上記の目的、特徴及び利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施の形態の説明から容易に諒解されるであろう。

図１は、本発明に関連する切換バルブの外観斜視図である。 図２は、図１に示す切換バルブの分解斜視図である。 図３は、図１に示す切換バルブの平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、図３の切換バルブからカバー部材を取り外した状態を示す一部省略平面図である。 図７は、本発明に関連する他の切換バルブの外観斜視図である。 図８は、図７に示す切換バルブの分解斜視図である。 図９は、図７に示す切換バルブの平面図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。 図１２は、図１０における導出ポート近傍を示す拡大断面図である。 図１３は、本発明の実施の形態に係る切換バルブの外観斜視図である。 図１４は、図１３に示す切換バルブの分解斜視図である。 図１５は、図１３に示す切換バルブの平面図である。 図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。 図１７は、図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。 図１８Ａは、図１６における弁体近傍を示す拡大断面図であり、図１８Ｂは、図１８Ａの弁体が弁開状態となった場合を示す拡大断面図である。 図１９は、変形例に係る弁体の用いられた切換バルブの拡大断面図である。

先ず、本発明の実施の形態に関連する切換バルブ１０について添付の図面を参照して説明する。切換バルブ１０は、図１〜図６に示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２の側部に設けられる駆動部１４と、前記ボディ１２の内部に回転自在に設けられるロータ（回転体）１６と、前記ロータ１６の上面に臨み前記ボディ１２の開口部を閉塞するカバー部材（ボディ）１８とを含む。

ボディ１２は、例えば、樹脂製材料から形成され、ベース部２０と、該ベース部２０の上部に形成された本体部２２と、該本体部２２の上部に形成され径方向外側へと拡径した中空状の収納部２４とからなる。なお、収納部２４はベース部２０から離間する方向（矢印Ａ１方向）に向かって開口している。

このベース部２０は、例えば、断面矩形状に形成され、その一側部に開口して水平方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に内部まで延在した空間部２６が形成される。そして、空間部２６には、図２及び図４に示されるように、駆動部１４の一部や後述する制御基板６２が収納される。

一方、図１〜図３に示されるように、ベース部２０の外側には、切換バルブ１０を固定するための取付部２８が形成され、図示しないボルトを介して他の部材等に固定される。

本体部２２には、その中央に鉛直方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通しロータ１６の一部が収納される第１ロータ収納孔（収納孔）３０が形成され、その上部が収納部２４と連通し、下部は空間部２６と貫通せずに底部を有している。また、本体部２２には、図２及び図５に示されるように、一側部に開口し水平方向（矢印Ｂ２方向）に延在したシャフト孔３２が形成され、後述する駆動部１４の駆動軸５４及びウォームギア５６が収納される。このシャフト孔３２は、空間部２６と略平行に形成されると共に、第１ロータ収納孔３０と略直交するように延在し、且つ、該第１ロータ収納孔３０の中心に対して所定距離だけオフセットしている。

換言すれば、第１ロータ収納孔３０の側方にシャフト孔３２の一部が貫通し、該シャフト孔３２と前記第１ロータ収納孔３０とが連通している。

また、本体部２２の一側部は、図２に示されるように、ベース部２０の一側部と略同一平面となる平面状に形成され、その外縁部近傍には複数の爪部３４が突出すると共に、シャフト孔３２の周縁部には後述する駆動部１４を保持するための駆動源保持部３６が突出している。

そして、ベース部２０及び本体部２２の一側部を覆うように箱状の収納ケース３８が装着され、該収納ケース３８の内部には後述する駆動部１４の回転駆動源５２が収納されると共に、空間部２６及びシャフト孔３２の開口部位が塞がれる。この収納ケース３８は、ボディ１２に対して側方（矢印Ｂ１方向）に突出するように装着され、本体部２２及びベース部２０の一側部から突出した複数の爪部３４が前記収納ケース３８の内壁面に形成された凹部４０（図４及び図５参照）へと係合されることで固定される。すなわち、収納ケース３８はボディ１２に対して着脱自在に設けられている。

一方、本体部２２の一側部と反対側となる他側部には、図４に示されるように、該本体部２２から離間する方向（矢印Ｂ２方向）に突出し内部に通路を有したドレンポート４２が形成される。このドレンポート４２は略水平方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に延在し、その通路が第１ロータ収納孔３０の底部と連通している。

収納部２４は、図１〜図６に示されるように、例えば、円筒状に形成され、その内部にはロータ１６の一部が収納される第２ロータ収納孔４４と、該第２ロータ収納孔４４より拡径したカバー収納孔４６とを有する。この第２ロータ収納孔４４は、断面円形状で第１ロータ収納孔３０と連通し、且つ、同軸上に形成されている。

カバー収納孔４６は、略円形状で第２ロータ収納孔４４の上部に形成され、図３及び図６に示されるように、その外周部位には径方向外側へと断面三角形状に突出した位置決め溝４８が形成される。また、カバー収納孔４６の底部には、図４及び図６に示されるように、環状溝を介してシールリング５０が装着され、カバー部材１８が収納された際に当接する。

駆動部１４は、図２及び図５に示されるように、例えば、ボディ１２の側部に連結される収納ケース３８内に収納され、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて駆動する回転駆動源５２と、該回転駆動源５２の駆動軸５４に設けられるウォームギア５６とから構成される。

この回転駆動源５２は、例えば、ＤＣモータからなり、空間部２６に収納された制御基板６２に対して電気的に接続されると共に、駆動源保持部３６によってボディ１２の側部に保持された状態で収納ケース３８の内部に収納され、その駆動軸５４が水平方向（矢印Ｂ２方向）に延在し、その先端に装着されたウォームギア５６と共にボディ１２のシャフト孔３２へと挿入される。

また、回転駆動源５２の端部は、シャフト孔３２の開口部位に装着されるホルダ５８によって保持される。

なお、上述した回転駆動源５２は、ＤＣモータに限らず、ステッピングモータやその他のモータであってもよい。

ウォームギア５６は、軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に沿って所定長さを有した軸状に形成され、その先端がボディ１２の孔部に対して挿入されることで回転自在に支持されると共に、先端近傍の外周面には螺旋状のギア歯を有した駆動ギア６０が設けられ、該駆動ギア６０がシャフト孔３２において第１ロータ収納孔３０に臨む部位に設けられる。

そして、駆動部１４は、図示しないコントローラからの制御信号が制御基板６２を通じて入力されることで回転駆動源５２の駆動軸５４が回転し、該駆動軸５４と共にウォームギア５６がシャフト孔３２の内部で回転する。

ロータ１６は、例えば、断面略Ｔ字状に形成され、ボディ１２の第１ロータ収納孔３０に挿通される軸部６４と、該軸部６４の上部に形成され径方向外側へと拡径して第２ロータ収納孔４４へ収納されるテーブル部（端部）６６とを有し、前記軸部６４が第１ロータ収納孔３０に挿通された状態で回転自在に支持される。

この軸部６４の外周面には、その周面に沿って従動ギア６８（図４参照）が形成され、該従動ギア６８にはシャフト孔３２の貫通部位から露呈したウォームギア５６の駆動ギア６０（図５参照）が噛合される。すなわち、従動ギア６８は、第１ロータ収納孔３０においてシャフト孔３２に臨む位置に設けられる。これにより、駆動部１４の回転駆動力がウォームギア５６の駆動ギア６０と従動ギア６８との噛合作用下にロータ１６へと伝達され、該ロータ１６が第１及び第２ロータ収納孔３０、４４の内部で回転する。

また、軸部６４の外周面には、図４及び図５に示されるように、従動ギア６８とテーブル部６６との間となる位置に環状溝を介してパッキン（シール部材）７０が装着されると共に、該パッキン７０に隣接した一対の環状溝にはグリス等の潤滑剤７２がそれぞれ充填されている。そして、軸部６４が第１ロータ収納孔３０内で回転する際、パッキン７０によってロータ１６とボディ１２との間を通じた液体の流通が防止されると共に、潤滑剤７２によって前記軸部６４の摺動抵抗が低減され摩耗等が防止される。

一方、軸部６４の下端部中央には、図４に示されるように、例えば、マグネット等の検出体７４が設けられ、該検出体７４に臨むように検出センサ７６が制御基板６２に設けられる。この検出センサ７６は、例えば、検出体７４の磁気を検出可能な磁気センサであり、ロータ１６が回転した際に前記検出体７４の磁気を検出することで回転角度が確認される。なお、このロータ１６の回転角度は、マグネットを用いた磁気検出方式で検出される場合に限定されるものではなく、他の検出方式を用いて検出するようにしてもよい。

テーブル部６６は、所定厚さを有した円盤状に形成され、図２〜図４に示されるように、その上面には中心から径方向外側に向かって延在する連通溝（連通路）７８が形成されると共に、前記中心から径方向外側となる位置に円周上に複数のガイドボール（ガイド体）８０が設けられ、該ガイドボール８０よりさらに径方向外側となる円周上に複数の弁体８２が設けられる（図６参照）。

この連通溝７８は、テーブル部６６の上面に対して所定深さで窪み、径方向に沿って一直線状に形成される。また、テーブル部６６の上面には、該テーブル部６６の中心側となる連通溝７８の一端部を囲うように断面円弧状のガイド部８４が突出し、後述するカバー部材１８のガイド溝８６へと挿入される。

ガイドボール８０は、例えば、金属製材料で形成された鋼球からなり、図４及び図６に示されるように、テーブル部６６の上面に所定深さで形成された第１ボール溝８８にそれぞれ回転自在に挿入され、その一部が前記上面より所定高さだけ突出している。

弁体８２は、例えば、金属製材料で形成された鋼球からなり、図４〜図６に示されるように、第１ボール溝８８よりも外周側に形成された第２ボール溝９０にそれぞれ挿入され、該第２ボール溝９０の底部と前記弁体８２との間にはスプリング（弾発部材）９２がそれぞれ介装されている。また、弁体８２は、後述するカバー部材１８における導出ポート９８の管路９８ａよりも大きな直径で形成される（図４及び図５参照）。

スプリング９２は、例えば、コイルスプリングからなり弁体８２を第２ボール溝９０から離間させる方向（矢印Ａ１方向）、すなわち、カバー部材１８側へと付勢している。換言すれば、スプリング９２の弾発力はロータ１６の軸方向（矢印Ａ１方向）に沿って付勢される。

カバー部材１８は、例えば、ボディ１２における収納部２４のカバー収納孔４６に収納され、円盤状のプレート部９４と、該プレート部９４の中心に設けられる導入ポート９６と、該導入ポート９６に対して径方向外側となる位置に設けられる複数（例えば、８本）の導出ポート９８とからなる。

プレート部９４は、所定厚さを有した略円形状に形成され、図４及び図５に示されるように、カバー収納孔４６へと挿入されることで収納部２４の端面と同一平面となると共に、その底面（内壁面）がロータ１６におけるテーブル部６６の上面に臨み、且つ、複数のガイドボール８０に接触して隙間Ｓ（図４及び図５参照）を有した状態で配置される。

このように、ガイドボール８０がカバー部材１８の底面に当接することで、ロータ１６のテーブル部６６とカバー部材１８の底面とが直接接触することが回避され、前記ロータ１６が回転自在に設けられたガイドボール８０との接触作用下にカバー部材１８に対して円滑且つ安定して回転する。

また、プレート部９４は、図３に示されるように、その外周面から径方向外側へと突出した位置決め部１００を有し、プレート部９４をカバー収納孔４６へと挿入した際に、位置決め部１００が位置決め溝４８へと係合されることで、カバー部材１８のボディ１２に対する回転が規制される。

さらに、プレート部９４の底面には、図４に示されるように、導入ポート９６に対して径方向外側となる位置に環状のガイド溝８６が形成され、ロータ１６のガイド部８４が挿入される。これにより、ロータ１６がボディ１２の内部で回転する際、ガイド部８４がガイド溝８６に沿って回転することで常に前記カバー部材１８の中心と同軸上に維持された状態となる。換言すれば、ロータ１６がカバー部材１８に対して常に径方向に位置決めされた状態で回転することとなる。

導入ポート９６は、図１〜図４に示されるように、プレート部９４に対して直立した管体からなり、その内部の管路９６ａが前記プレート部９４の底面まで貫通すると共に、その先端側から導入用配管（図示しない）が接続される。なお、この導入用配管は、例えば、図示しない液体供給源に接続されている。そして、導入ポート９６は、カバー部材１８がボディ１２へと装着された際、ロータ１６における連通溝７８の一端部に臨むように配置される（図３参照）。

導出ポート９８は、導入ポート９６と同様に、プレート部９４に対して直立した管体からなり、図３に示されるように前記導入ポート９６を中心とした所定直径となる円周上に配置され、各導出ポート９８が円周上に沿って互いに等間隔離間するように設けられる。この導出ポート９８は、内部に形成された管路９８ａがプレート部９４の底面まで貫通し、図４及び図５に示されるように、その底面の開口部位には弁体８２の当接するシート部１０１が設けられると共に、導出ポート９８の外側には先端側から図示しない導出用配管が接続される。

なお、この導出用配管は、導入ポート９６からの液体を選択的に供給すべき各装置や各部位等とそれぞれ接続されている。

また、導出ポート９８は、図１〜図３に示されるように、導入ポート９６と略同一の管径で形成された２本の第１ポート１０２と、該第１ポート１０２よりも小径に形成された６本の第２ポート１０４とからなる。この２本の第１ポート１０２は、導入ポート９６を挟んで一直線状となるように配置され、第２ポート１０４は一方の第１ポート１０２と他方の第１ポート１０２との間となるように３本ずつ設けられる。

なお、上述したような第１及び第２ポート１０２、１０４からなる導出ポート９８の管径は、図示しない導出用配管を介して接続された各装置等へ導出される液体の流量に応じて適宜設定されるものであり、例えば、複数の導出ポート９８の管径が全て同一であってもよいし、全ての導出ポート９８の管径がそれぞれ異なっていてもよい。さらに、導出ポート９８の本数も同様に必要に応じた数量で適宜設定すればよい。

さらに、導出ポート９８は、ロータ１６における弁体８２と同一直径の円周上、且つ、周方向に沿った同一ピッチとなるように設けられ、複数の導出ポート９８のうち、１つの導出ポート９８がロータ１６の連通溝７８に臨む位置となった状態で、残りの全ての導出ポート９８が弁体８２に臨むように配置される。すなわち、図３に示されるように８本の導出ポート９８のうち、１本が連通溝７８を介して導入ポート９６と連通し、残りの７本の導出ポート９８が弁体８２に臨んでいる。

そして、弁体８２がそれぞれスプリング９２によってカバー部材１８側（矢印Ａ１方向）へと付勢されているため、導出ポート９８のシート部１０１に弁体８２が当接して押圧されることで閉塞された弁閉状態となる。

上述したカバー部材１８は、プレート部９４の底面がロータ１６のテーブル部６６に臨み、導入ポート９６及び導出ポート９８がボディ１２から離間する方向（矢印Ａ１方向）へと突出した状態で、ボディ１２のカバー収納孔４６へと収納され、例えば、溶着等によって一体的に固定されると共に、前記底面にカバー収納孔４６のシールリング５０が当接することで前記カバー部材１８と前記ボディ１２との間を通じた液体の外部への漏れが防止されると共に、外部から前記ボディ１２の内部への塵埃等の進入も防止される。

なお、ボディ１２に対するカバー部材１８の固定方法は、上述した溶着に限定されるものではなく、例えば、接着剤を用いて接着するようにしてもよいし、特に固定方法は限定されるものではない。

本発明の実施の形態に関連する切換バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図３に示されるように、ロータ１６の連通溝７８が矢印Ｂ１、Ｂ２方向に延在し、該連通溝７８を介して導出ポート９８の第１ポート１０２と導入ポート９６とが連通した状態を初期状態とすると共に、例えば、供給される液体が車両用ウィンドウ等の洗浄に用いられるウォッシャー液であり、その供給状態を切り換える場合について説明する。

また、この場合、導入ポート９６は導入用配管（図示せず）を介してウォッシャー液の蓄えられたタンクと接続され、複数の導出ポート９８はそれぞれ導出用配管（図示せず）を介してフロントウィンドウ等の各部位へウォッシャー液を噴射するための各ウォッシャーノズルと接続されている。

先ず、複数の導出ポート９８のうち、ウォッシャー液（液体）を供給すべき導出ポート９８が選択され、それに基づいた制御信号が図示しないコントローラから制御基板６２を通じて駆動部１４の回転駆動源５２へと入力される。そして、この制御信号に基づいて回転駆動源５２が駆動することで駆動軸５４及びウォームギア５６が所定方向に所定量だけ回転し、駆動ギア６０と従動ギア６８との噛合作用下にロータ１６がボディ１２の内部で時計回り（図３中、矢印Ｃ方向）に所定角度だけ回動する。

これにより、ロータ１６の回転に伴って、複数の弁体８２が着座していた各導出ポート９８のシート部１０１からそれぞれ離脱し、プレート部９４の底面によってスプリング９２の弾発力に抗して下方（矢印Ａ２方向）へと押圧され移動する。なお、この場合、導入ポート９６へ供給されているウォッシャー液は加圧されていないため、該ウォッシャー液がロータ１６とカバー部材１８との間の隙間Ｓを満たしている状態であっても弁体８２が離脱して開口状態にある各導出ポート９８から導出されることはない。

そして、ロータ１６のさらなる回転によって連通溝７８の他端部が所望の導出ポート９８に臨む位置となり、導入ポート９６と連通された位置（図３中、二点鎖線形状参照）となったことが、ロータ１６の検出体７４を検出センサ７６によって検出することで確認され、図示しないコントローラから駆動部１４への制御信号の出力を停止する。これにより、導入ポート９６と新たな導出ポート９８とが連通溝７８によって連通した状態でロータ１６の回転が停止する。

また同時に、弁体８２がそれぞれ初期状態とは異なる別の導出ポート９８にそれぞれ臨む位置となり、スプリング９２の弾発力によってシート部１０１へと押圧されることで前記導出ポート９８の管路９８ａがそれぞれ閉塞される。

これにより、ウォッシャー液の導出される導出ポート９８以外となる他の導出ポート９８が閉塞された弁閉状態（非連通状態）となる。

このように導出ポート９８が切り換えられた状態において、図示しないタンクから導入用配管を介してウォッシャー液が加圧された状態で導入ポート９６へと供給され、連通溝７８を通じて切り換えられた新たな導出ポート９８を経て導出用配管を通じて所望のウォッシャーノズルへと供給される。これにより、切換バルブ１０の初期状態とは異なる別の導出ポート９８を通じてウォッシャー液がウォッシャーノズルへと供給された後、車両における所望の部位へと噴射され洗浄される。

また、この上述した導出ポート９８以外の残りの導出ポート９８には、それぞれシート部１０１に弁体８２がスプリング９２の弾発作用下に当接して押圧されているため、ロータ１６とカバー部材１８との間の隙間Ｓに介在しているウォッシャー液が漏出することがない。

なお、ロータ１６は上述したような時計回り（図３中、矢印Ｃ方向）で回転する場合に限定されず、例えば、切り換えられる導出ポート９８の位置に応じて駆動部１４への制御信号を制御することで、該駆動部１４の回転方向を変化させ時計周り、反時計回りのいずれの方向にも回転させることが可能である。

また、ロータ１６のテーブル部６６とカバー部材１８との間に流入した液体が、万が一、前記ロータ１６の軸部６４に設けられたパッキン７０を通過して第１ロータ収納孔３０の底部へと浸入した場合でも、前記底部と連通したドレンポート４２を通じて外部へと排出できるため、前記第１ロータ収納孔３０より下部に設けられた駆動部１４や制御基板６２側へと前記液体が浸入してしまうことが確実に防止される。

さらに、弁体８２を導出ポート９８のシート部１０１へと付勢するスプリング９２を設ける代わりに、ロータ１６とカバー部材１８との間の隙間Ｓに流入する液体の圧力によって前記シート部１０１側へと押圧して着座させるようにしてもよい。このような構成とすることでスプリング９２を不要とすることができるため、部品点数の削減を図ることが可能となる。

さらにまた、弁体８２は上述したような金属製材料から形成される場合に限定されるものではなく、例えば、ゴム等の弾性材料、樹脂製材料、又は、ゴムによってライニングされた鋼球を用いるようにしてもよい。このように、弾性材料等からなる弁体を用いることで、例えば、粘度の低く漏れやすい液体を取り扱う場合に、導出ポート９８に着座させた際のシール性をより一層高めることが可能となる。

さらに、弁体８２は球体から形成される場合に限定されるものではなく、例えば、導出ポート９８のシート部１０１を閉塞する部位のみが球状に形成されていれば特に形状は限定されるものではない。

またさらに、導出ポート９８のシート部１０１にゴム等の弾性体をライニングすることで、弁体８２が当接した際のシール性をより一層高めることが可能となり効果的である。

また、導出ポート９８の数量を減らす場合には、該導出ポート９８の数量が異なる新たなカバー部材１８を交換するだけで対応することが可能となるため、切換バルブ全体を交換する必要がなく設備投資を抑制することが可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態に関連する切換バルブ１０では、該切換バルブ１０を構成するボディ１２の内部に回転自在に設けられたロータ１６と、該ボディ１２の収納部２４を閉塞するカバー部材１８の底面との間に所定間隔の隙間Ｓを設け、前記ロータ１６のテーブル部６６に前記カバー部材１８に当接するガイドボール８０を設けることで、前記ロータ１６が回転する際に前記カバー部材１８に対して直接摺動することがないため、従来の切換バルブのように前記ロータ１６及び前記カバー部材１８にグリス等の潤滑剤を塗布する必要がない。

その結果、導入ポート９６から導入された液体がカバー部材１８とロータ１６との間に流入した場合でも潤滑剤に触れることがないため、潤滑剤による前記液体の汚染が防止され、前記導入ポート９６から導入された状態のままで液体を導出ポート９８から各部位へと供給することが可能となる。

また、カバー部材１８に対するロータ１６の摺動を回避することで、異音や摩耗の発生を防止することができ、しかも、液体中に異物等が混入していた場合に、該異物が前記カバー部材１８と前記ロータ１６に対して挟まれて引きずられ傷が生じてしまうことが回避される。その結果、ロータ１６及びカバー部材１８の耐久性を向上させることができ、それに伴って、切換バルブ１０の耐久性向上を図ることが可能となる。なお、隙間Ｓは、液体内に混入の想定される異物よりも大きな値となるように設定される。

さらに、ロータ１６におけるテーブル部６６の端面において、連通溝７８に臨み液体の導出される導出ポート９８を除く他の導出ポート９８に臨み閉塞する複数の弁体８２を設けると共に、前記弁体８２を前記導出ポート９８側へと付勢するスプリング９２を設け、前記スプリング９２の弾発作用下に前記弁体８２によって前記他の導出ポート９８を閉塞することで、液体の導出される導出ポート９８以外から液体が漏出してしまうことが確実に防止される。また、弁体を弁座面に当接させてシールを行っていた従来の切換バルブと比較し、摩耗等に起因したシール性の低下がないため長期間にわたって安定したシール性を得ることが可能となり、結果として前記シール性の向上を図ることができる。

さらにまた、ロータ１６のテーブル部６６とカバー部材１８との間に隙間Ｓを設ける構造とすることで、弁体と弁座面とを互いに接触させていた従来の切換バルブと比較し、それぞれ高い面精度を確保する必要がないため、例えば、面精度を出すための加工等が不要となり、製造コストの削減並びに製造時間の短縮を図ることが可能となる。

またさらに、カバー部材１８に対してロータ１６を摺動させることなく複数のガイドボール８０によって円滑に回転させることができるため、前記ロータ１６を回転させる際に大きな駆動力を必要とせず、従来の切換バルブと比較して駆動部１４の小型化を図ることができると共に省電力化を図ることが可能となる。

また、ロータ１６に設けられるガイドボール８０は、上述したようにテーブル部６６の上面に設けられる場合に限定されるものではなく、例えば、ガイドボール８０を前記テーブル部６６の下面に設け第２ロータ収納孔４４の底部へと接触させるようにしてもよいし、軸部６４の下端部に設けて第１ロータ収納孔３０の底部へと接触させるようにしてもよい。すなわち、ロータ１６においてボディ１２と接触するようにガイドボール８０が設けられていれば特にその部位は限定されるものではない。

次に、前記切換バルブ１０と共に本発明の実施の形態に関連する他の切換バルブ１５０を図７〜図１２に示す。なお、上述した切換バルブ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この切換バルブ１５０では、球体からなる弁体８２の代わりに複数のポペット弁１５２からなる弁体１５４を備え、ロータ（回転体）１５６のテーブル部１５８に設けられた突起部１６０によって前記ポペット弁１５２を選択的に押圧することで開動作させている点で、前記切換バルブ１０と相違している。

この切換バルブ１５０は、図７〜図１２に示されるように、そのボディ１６２の収納部１６４にロータ１５６、第１及び第２ホルダプレート１６６、１６８、カバー部材（ボディ）１７０が収納され、前記第１及び第２ホルダプレート１６６、１６８及びカバー部材１７０が、収納孔１７２に対する回転が規制された状態で固定される。

このロータ１５６のテーブル部１５８には、その外縁部近傍において上方（矢印Ａ１方向）に向かって突出するように複数のガイドボール（ガイド体）１７４が設けられると共に、前記外縁部より所定半径だけ内側となる位置に突起部１６０が設けられる。ガイドボール１７４は、例えば、ロータ１５６の周方向に沿って互いに等間隔離間するように３個設けられる。突起部１６０は、例えば、テーブル部１５８に約半分だけ埋め込まれた球体からなり、隣接する２つのガイドボール１７４の間となるように設けられる。

そして、ロータ１５６のテーブル部１５８と第１ホルダプレート１６６の底面との間に所定間隔の隙間Ｓ（図１０参照）が設けられると共に、前記底面にはガイドボール１７４が当接している。

第１ホルダプレート１６６は、例えば、円盤状に形成されロータ１５６のテーブル部１５８を覆うように上方（矢印Ａ１方向）に設けられ、その中央に形成された凹部１７６にはロータ１５６の凸部１７８が挿入される。

一方、凹部１７６を中心とした第１ホルダプレート１６６の径方向外側には、ポペット弁１５２の一部が収納される第１弁孔１８０が形成される。この第１弁孔１８０は、凹部１７６を中心とした所定直径上に設けられ、周方向に沿って互いに等間隔離間するように複数設けられる。そして、第１弁孔１８０は、ロータ１５６の回転時において突起部１６０に臨むように形成されている。なお、第１弁孔１８０は周方向に沿って等間隔でなくてもよい。

第２ホルダプレート１６８は、第１ホルダプレート１６６の上方（矢印Ａ１方向）となるように設けられ、第１ホルダプレート１６６の第１弁孔１８０に臨む複数の第２弁孔１８２を有し、前記第２弁孔１８２は前記第２ホルダプレート１６８の厚さ方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って貫通している。第２弁孔１８２は、第１ホルダプレート１６６側（矢印Ａ２方向）が最も大径に形成され、該第１ホルダプレート１６６から離間する方向（矢印Ａ１方向）に向かって徐々に縮径するように形成されると共に、カバー部材１７０側（矢印Ａ１方向）に向かって一定径で延在して開口している。

また、第２ホルダプレート１６８の上面には、略中央部が窪んだ連通室（連通路）１８４が形成され、前記連通室１８４は、カバー部材１７０に設けられた導入ポート９６と連通すると共に第２弁孔１８２の端部とそれぞれ連通している。

さらに、第２ホルダプレート１６８には、連通室１８４よりも径方向外側に形成され、カバー部材１７０の導出ポート９８に臨むように形成された複数の連通孔（連通路）１８６が形成され、前記連通孔１８６は、カバー部材１７０に向かって直線状に形成されると共に、径方向内側に向かって折曲するように延在し、第２弁孔１８２と連通している。すなわち、連通孔１８６は、第２弁孔１８２及び導出ポート９８と同数となるように設けられている。

ポペット弁１５２は、図１０及び図１２に示されるように、第１弁孔１８０に収納される本体部１８８と、該本体部１８８に対して径方向外側へと拡径し第２弁孔１８２の端部を閉塞するダイヤフラム部１９０と、前記ダイヤフラム部１９０の中心から軸方向（矢印Ａ１方向）に延在し第２弁孔１８２に挿通されるピン部１９２とからなり、前記ピン部１９２の端部には弾性材料からなる弁部１９４が設けられる。

また、ポペット弁１５２は、本体部１８８とピン部１９２とが一直線状に形成されると共に、ダイヤフラム部１９０の外縁部が第１ホルダプレート１６６と第２ホルダプレート１６８との間に挟持される（図１２参照）。

そして、ポペット弁１５２は、本体部１８８の端部と第１弁孔１８０の端部との間に介装されたスプリング１９６によって第１ホルダプレート１６６側（矢印Ａ２方向）に向かって付勢され、その弁部１９４が第２弁孔１８２の端部に形成された弁座１９８へと着座することで第２弁孔１８２と連通室１８４との連通が遮断された弁閉状態となる。

また、ポペット弁１５２は、本体部１８８の端部が第１弁孔１８０から下方（矢印Ａ２方向）へと所定長さだけ突出し、図１２に示されるように、ロータ１５６の回転作用下に突起部１６０が前記ポペット弁１５２に臨む位置となることで上方（矢印Ａ１方向）に向かって押圧され、弁部１９４が弁座１９８から離間することで連通室１８４と第２弁孔１８２とが連通した弁開状態となる。

次に、上述した切換バルブ１５０の動作について説明する。

先ず、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて回転駆動源５２が回転し、ロータ１５６がボディ１６２の内部にて所定角度だけ回転した状態で停止することにより、図１０及び図１２に示されるように、突起部１６０が複数のポペット弁１５２のうちの１つと対向し、前記ポペット弁１５２をスプリング１９６の弾発力に抗して上方（矢印Ａ１方向）へと押圧する。

これにより、ポペット弁１５２は、本体部１８８及びピン部１９２が上方へと移動し弁部１９４が弁座１９８から離間することで、連通室１８４と第２弁孔１８２とが連通した弁開状態となる。この際、残りのポペット弁１５２は、スプリング１９６の弾発作用下に弁部１９４が第２弁孔１８２の弁座１９８に当接して前記第２弁孔１８２を閉塞しているため、連通室１８４との連通状態が遮断された弁閉状態にある。

そして、このようにポペット弁１５２が移動することで連通室１８４、第２弁孔１８２及び連通孔１８６を介して１つの導出ポート９８と導入ポート９６とが連通し、図示しないタンクから導入用配管を介してウォッシャー液が加圧された状態で導入ポート９６へと供給されることで、連通室１８４、開放された第２弁孔１８２及び連通孔１８６を通じて導出ポート９８から前記ウォッシャー液が所望のウォッシャーノズルへと供給される。

また、ボディ１６２における収納部１６４の内部へ浸入したウォッシャー液は、前記収納部１６４の底部と連通したドレンポート１９９を通じて外部へと排出される。

以上のように、切換バルブ１５０を構成するロータ１５６のテーブル部１５８に、第１ホルダプレート１６６の底面に当接するガイドボール１７４を設けることで、前記ロータ１５６が回転する際に前記第１ホルダプレート１６６に対し全面的に接触して摺動することがないため、従来の切換バルブのように前記ロータ１５６及び前記第１ホルダプレート１６６の接触面に対してグリス等の潤滑剤を塗布する必要がない。

また、ロータ１５６を回転させる際、第１ホルダプレート１６６に対する摺動抵抗が小さいため、大きな駆動力を必要とせずに駆動させることが可能となり、回転駆動源５２を小型化することができ、それに伴って、切換バルブ１５０の小型化を図ることが可能となる。

さらに、第１ホルダプレート１６６に対するロータ１５６の摺動抵抗を低減することで、前記ロータ１５６の回転時における異音や摩耗の発生を防止することができる。その結果、ロータ１５６及び第１ホルダプレート１６６の耐久性を向上でき、それに伴って、切換バルブ１５０の耐久性向上を図ることが可能となる。

さらにまた、複数のポペット弁１５２は、スプリング１９６の弾発作用下に弁部１９４が弁座１９８に対して着座するように付勢されているため、液体の導出される導出ポート９８と連通した第２弁孔１８２以外から液体が漏出してしまうことが確実に防止される。

次に、本発明の実施の形態に係る切換バルブ２００を図１３〜図１８Ｂに示す。なお、上述した切換バルブ１０、１５０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この切換バルブ２００では、カバー部材（ボディ）２０２において複数の導出ポート２０４が導入ポート９６から離間する方向に向かってそれぞれ傾斜するように設けられると共に、前記導出ポート２０４へのウォッシャー液の流通状態を切り換える環状の弁体２０６が設けられている点で、前記切換バルブ１０、１５０と相違している。

この切換バルブ２００は、図１３〜図１８Ｂに示されるように、ロータ（回転体）２０８におけるテーブル部２１０の上面には、中央部に形成され上方（矢印Ａ１方向）に向かって突出した筒部２１２と、前記筒部２１２の中心に開口し軸方向に沿って延在した後、径方向外側に向かって延在した連通路２１４と、前記連通路２１４における径方向外側端部に臨むように形成された弁体収納部２１６とを有する。

この筒部２１２は、その外周面に環状溝を介してОリングが装着され、カバー部材２０２における導入ポート９６の下部に形成された挿入部２１８へと挿入される。これにより、ロータ２０８とカバー部材２０２とが同軸上となるように位置決めされると共に、前記筒部２１２内に形成された連通路２１４と導入ポート９６とが連通する。

連通路２１４は、例えば、断面Ｌ字状に形成され、その一端部が筒部２１２の内部に形成され開口し、他端部に向かって直角に折曲した後に径方向外側に向かって一直線状に延在している。

弁体収納部２１６は、例えば、テーブル部２１０の上面に対して断面円形状に窪んで形成され（図１４参照）、その内部には、連通路２１４と連通した一対の連通ポート２２０が形成されると共に、前記連通ポート２２０の上部となるように弁体２０６が収納される。そして、弁体収納部２１６は、ロータ２０８が回転した際に複数の導出ポート２０４のいずれか１つと対向する位置に形成されている。すなわち、弁体収納部２１６は、導出ポート２０４の配置される円周上に臨む位置に形成される。なお、弁体収納部２１６は、内部に収納される弁体２０６の断面形状に対応した断面形状で形成される。

連通ポート２２０は、例えば、断面円弧状で導入ポート９６と略平行となるように鉛直方向に貫通すると共に、同一円周上となるように形成された連通路２１４の端部と連通している。

弁体２０６は、例えば、ゴム等の弾性材料から形成され、環状に形成された弁部２２２と、該弁部２２２から径方向外側に延在したスカート部２２４とからなり、前記スカート部２２４の外縁部が弁体収納部２１６内に形成された環状溝に挿入されると共に、弁体収納部２１６に挿入されたリング体２２６によって押えられることで保持される。そして、弁体２０６は、スカート部２２４の外縁部を支点として撓曲自在に設けられ、弁部２２２が連通ポート２２０の開口部を覆うように設けられる。なお、弁体２０６は、上述したように断面円形状であってもよいし、断面楕円形状であってもよい。

また、ロータ２０８のテーブル部２１０とカバー部材２０２の底面との間に所定間隔の隙間Ｓが設けられている。

次に、上述した切換バルブ２００の動作について説明する。

先ず、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて回転駆動源５２が回転し、ロータ２０８がボディ１２の内部にて所定角度だけ回転し、連通路２１４の径方向外側端部が所望の導出ポート２０４及び弁体収納部２１６に臨む位置となった状態で前記ロータ２０８の回転を停止させる（図１８Ａ参照）。

次に、この図１８Ａに示される状態から図示しないタンクから導入用配管を介して加圧されたウォッシャー液が導入ポート９６へと供給され、図１８Ｂに示されるように、断面Ｌ字状の連通路２１４を通じて径方向外側へと流れ、一対の連通ポート２２０へと流入することで弁体２０６の弁部２２２が液圧によって上方（矢印Ａ１方向）へと押圧される。

これにより、弁体２０６の弁部２２２がスカート部２２４を介して上方（矢印Ａ１方向）へと移動し、連通ポート２２０が開放された弁開状態となることで、ウォッシャー液が前記連通ポート２２０から弁体収納部２１６へと流れた後、弁体２０６の中央部を通じて導出ポート２０４から所望のウォッシャーノズルへと供給される。

この際、弁体２０６の弁部２２２は、その上部がカバー部材２０２の底面に対して当接し、しかも、ウォッシャー液の液圧によって前記カバー部材２０２側（矢印Ａ１方向）へと押し付けられているため、前記弁部２２２と前記カバー部材２０２との間がシールされており、連通路２１４を流れるウォッシャー液が外部へと漏出してしまうことがない。すなわち、弁体２０６の弁部２２２は、ウォッシャー液の流通状態を切り換える弁機能に加え、前記ウォッシャー液の外部への漏出を防止するシール機能も兼ね備えている。

また、ボディ１２における第１ロータ収納孔３０の内部へ浸入したウォッシャー液は、前記第１ロータ収納孔３０の底部と連通したドレンポート２３４を通じて外部へと排出される。

以上のように、切換バルブ２００では、ロータ２０８を構成するテーブル部２１０の上面に一対の連通ポート２２０を開閉する弁体２０６を設け、前記弁体２０６を連通路２１４を通じて供給されるウォッシャー液の液圧によって押圧して開かせると共に、前記ロータ２０８の上面とカバー部材２０２の底面との間に隙間Ｓを設ける構成とすることで、前記ロータ２０８が回転する際にカバー部材２０２に対して摺動することがないため、前記ロータ２０８の回転抵抗を低減させることができ、しかも、従来の切換バルブのように前記ロータ２０８及び前記カバー部材２０２に対してグリス等の潤滑剤を塗布する必要がない。

その結果、カバー部材２０２に対するロータ２０８の摺動抵抗を低減させることで、ロータ２０８の回転時における異音や摩耗の発生を防止して耐久性の向上を図ると共に、導入ポート９６から導入された液体がカバー部材２０２とロータ２０８の上面との間に流入した場合でも潤滑剤に触れることがないため、潤滑剤による前記液体の汚染が防止される。

また、ロータ２０８を回転させる際、カバー部材２０２に対する摺動抵抗が小さいため、大きな駆動力を必要とせずに駆動させることが可能となり、回転駆動源５２を小型化することができ、それに伴って、切換バルブ２００の小型化を図ることが可能となる。

さらに、液体中に異物等が混入していた場合に、カバー部材２０２とロータ２０８との間に設けられた隙間Ｓによって前記異物等が前記カバー部材２０２と前記ロータ２０８との間に挟まれて傷が生じてしまうことが回避される。その結果、ロータ２０８及びカバー部材２０２の耐久性を向上させることができ、それに伴って、切換バルブ２００の耐久性向上を図ることが可能となる。

またさらに、ロータ２０８に設けられた弁体２０６がウォッシャー液の供給作用下に液圧によってカバー部材２０２の底面に当接した状態で押圧されることで、ロータ２０８の上面とカバー部材２０２の底面との間が弁体２０６によって確実にシールされるため、液体の導出される導出ポート２０４以外から液体が漏出してしまうことが確実に防止される。

また、弁体２０６は、上述したようにウォッシャー液の供給されていない状態において一対の連通ポート２２０を閉塞するようにロータ２０８側（矢印Ａ２方向）に配置される構成に限定されるものではなく、例えば、図１９に示される切換バルブ２３０の弁体２３２のように、前記ウォッシャー液の供給されていない状態においても、カバー部材２０２側（矢印Ａ１方向）に配置する構成としてもよい。

この構成では、上述した切換バルブ２００と比較し、弁体２３２が予めカバー部材２０２に近接するように配置されているため、例えば、連通路２１４から弁体収納部２１６内に供給されるウォッシャー液の液圧が低い場合でも前記弁体２３２をカバー部材２０２側（矢印Ａ１方向）へと容易且つ確実に移動させ、前記カバー部材２０２側（矢印Ａ１方向）へと押圧してシールすることが可能となる。

すなわち、ウォッシャー液からの押圧力が低圧の場合でも弁体２３２によって確実にシールすることができる。

なお、本発明に係る切換バルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (5)

1. 液体の導入される導入ポート（９６）と該液体が導出される複数の導出ポート（２０４）とを有するカバー部材（２０２）を備えたボディ（１２）と、前記ボディ（１２）の内部に回転自在に設けられた回転体（２０８）とを有し、駆動部（１４）の駆動作用下に前記回転体（２０８）が回転することで、該回転体（２０８）に形成された連通路（２１４）を介して複数の導出ポート（２０４）のいずれか１つと前記導入ポート（９６）とを連通させ、前記一つの導出ポート（２０４）への液体の供給状態を切り換える切換バルブ（２００、２３０）であって、
   前記カバー部材（２０２）と前記回転体（２０８）との間には間隙（Ｓ）が設けられ、
   前記回転体（２０８）には、前記導入ポート（９６）と前記一つの導出ポート（２０４）を連通可能な前記連通路（２１４）と共に弁体収納部（２１６）が設けられ、さらに前記弁体収納部（２１６）に外縁部の保持された弁体（２０６、２３２）が設けられ、前記回転体（２０８）には、前記弁体（２０６、２３２）の弁部（２２２）が臨み、且つ、前記連通路（２１４）と連通する連通ポート（２２０）が設けられる切換バルブ。
2. 請求項１記載の切換バルブにおいて、
   前記弁体（２０６）は、その外縁部近傍にスカート部（２２４）を有し、前記導入ポート（９６）と前記導出ポート（２０４）とが連通する際、該導入ポート（９６）から前記連通路（２１４）に導入される前記液体の圧力によって前記連通ポート（２２０）を開成する弁部（２２２）を有する切換バルブ。
3. 請求項１記載の切換バルブにおいて、
   前記弁体（２３２）は、その外縁部近傍にスカート部（２２４）を有し、前記スカート部（２２４）はその弾発力に応じて前記弁体（２３２）を構成する前記弁部（２２２）を前記連通ポート（２２０）から離脱させる切換バルブ。
4. 請求項２記載の切換バルブにおいて、
   前記弁体（２０６）の弁部（２２２）は、前記液体の圧力によって前記連通ポート（２２０）を開成した後、前記導出ポート（２０４）の周囲に押圧される切換バルブ。
5. 請求項３記載の切換バルブにおいて、
   前記弁体（２３２）の弁部（２２２）は、前記液体の圧力の有無に拘わらず常時前記導出ポート（２０４）の周囲に接している切換バルブ。

Images