JPH0254464B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、三ポート三位置切換弁に関し、特に
弁自体の中の液溜りを防止し得る構成の切換弁に
関する。

従来技術 従来より種々の構造をもつ方向制御弁が知られ
ているが、三以上のポートを有し２以上の方向に
流体の流れ方向を切り換えるようにした方向制御
弁にあつては構造の複雑性等が原因で弁自体の中
に液溜りを生ずるのが通常である。

このような液溜りは普通何ら支障のないもので
あるが、弁の用途によつてはこの液溜りを最小に
したいという要請がある。例えば高価な医薬液や
微生物媒溶液等を取り扱う場合である。

液溜りを効果的に防止する構造の弁としては、
ダイヤフラム弁が知られている。これは二ポート
二位置切換弁であつて、各ポートに接続される水
平配管に対して弁姿勢を約40〜50゜傾斜せしめる
ことにより、弁体の堰の一端のレベルを上記ポー
トおよび水平配管の底面レベルに合わせることに
より入口側ポートに供給された液のほとんどを堰
を越えて出口側ポートに出すようにしたものであ
る。

ところが、このダイヤフラム弁においても液溜
りを防止した三ポート三位置切換式のものは知ら
れていない。

本発明の目的 したがつて、本発明の目的は、弁自体の中に液
溜りをほとんど生じることのない三ポート三位置
切換弁を提供することである。

本発明の要旨 本発明は上記目的を達成するため以下の通り構
成した。

すなわち、本発明は従来のダイヤフラム弁のダ
イヤフラムの開閉運動による変位形状、すなわち
凹凸形状をシールの固定形状として利用するとと
もに、このシール部材を弁体のシール座に対して
回動自在とすることにより弁体に構成した３つの
ポートを１つずつ選択的に閉鎖する一方他の２つ
のポートを導通せしめるように構成した。

さらに詳述すれば、弁体の底面部に、円周シー
ル座と底面部中心から円周シール座に向つてかつ
等角度間隔を有して放射状に伸びる３つの堰とを
形成するとともに、該各堰上面にはシール座を形
成し、各堰間には夫々ポートを形成し、上記底面
部中心に対する垂直軸方向に移動自在かつ該垂直
軸回りに回転自在でさらに大略円盤状のシール部
材を上記弁体内に設けるとともに、該シール部材
のシール面側に、上記円周シール座に密着する円
状シール部と、隣接する２つの堰のシール座に密
着する大略Ｖ字状の突条シール部とを形成し、か
つ該Ｖ字状シール部および上記円状シール部の一
部で囲まれる大角側部分を上記底面部に対して窪
ませるように構成した。

上記構成によれば、シール部材を弁体のシール
座より一旦離しながら弁体に対して回転させるこ
とにより、具体的には120゜づつ回転させることに
より、シール座のＶ字状シール部で各ポートを選
択的に閉鎖する一方、他の２つのポートを連結さ
せることができる。この場合、シール部材は、そ
の円状シール部の一部とＶ字状シール部とで囲ま
れる大角部分が窪んでいるためＶ字状シール部が
密着していない１つの堰のシール座と接すること
なくその間に大きな空間が形成され、よつて上記
他の２つのポートは都合よく導通するのである。

上記構成の弁は、実際使用するに当り次のよう
に配設すれば液溜りが解消される。

すなわち、２つのポート（第２、第３ポート）
が鉛直方向（上下方向）において、同レベルにな
るように配置する一方、残りのポート（第１ポー
ト）が第２、第３ポートより適度に高くなるよう
に、つまり弁体の底面部が傾斜するように、弁の
姿勢を保持する。このようにすれば、第１ポート
を入口側、第２、第３ポートを選択的に出口側と
するときには、第１ポートからの液は、第１ポー
トと第２、第３ポートとの間の堰を乗り越えて液
溜りを生ずることなく第２、第３ポート側に出る
ことができる。また、第２、第３ポートの何れか
一方を入口側、何れか他方を出口側とする際は、
従来のダイヤフラム弁と同様に、第２、第３ポー
ト間の堰の外周側端が第２、第３ポートの底面と
同レベルになるため、何れの側から何れの側へも
液溜りを生ずることなく流れる。

以上の如くして、上記構成は所期の目的を達成
できる。

実施例 以下に、図示の実施例について詳細に説明す
る。

第１図に、この三ポート三位置切換弁を実際の
取付姿勢にした状態、すなわち水平軸Ｘに対して
角度β（約40゜）程度傾斜せしめた状態、における
縦断面図を、また、第２図に第１図において矢印
−線方向に見た弁の平面図を示している。

第１、第２図において、１は弁体、２は該弁体
１に固定したボンネツト、６は該ボンネツト２内
に装着した回転軸、１３は該回転軸６の内端に固
定された弁を示し、回転軸６の外端外周に固定し
たハンドル４を軸心Ｙ回りに回転せしめることに
より弁１３を弁体１内で回転させて弁体１内に形
成した３つのポートＡ，Ｂ，Ｃ（ポートＡ，Ｂ，
Ｃは第４図，，によく示されている）を１
つずつ選択的に閉鎖するように大略構成してい
る。

上記弁体１は大略椀状に湾曲した底面部１ｊを
有し、底面部１ｊに、第４図，，によく示
される円周シール座１ｈと底面部中心１ｆ−０か
ら円周シール座１ｈに向つて放射状に伸びる３つ
の堰１ｆ−，１ｆ−，１ｆ−を形成してい
る。３の堰１ｆ−，，は互いに120゜の等間
隔を隔てて配置されており、その各上面にはシー
ル座１ｉを夫々形成している。

各堰１ｆ−，，の間には夫々ポートＡ，
Ｂ，Ｃを形成している。そして、この各ポート
Ａ，Ｂ，Ｃに対して連結する管１ａ，１ｂ，１ｃ
を設けている。今、説明の便宜上、ポートＡ，
Ｂ，Ｃを順に第１ポート、第２ポート、第３ポー
トとし、管１ａ，１ｂ，１ｃを順に第１管、第２
管、第３管とする。

第１図の状態において、前記した如く弁自体が
傾斜せしめられているので、底面部１ｊも傾斜
し、従つて、第１ポートＡおよび第１管１ａは他
の第２、第３ポートＢ，Ｃおよび第２、第３管１
ｂ，１ｃより上位に位置している。そして、この
状態において各管１ａ，１ｂ，１ｃは夫々水平に
伸びている。尚、各管１ａ，１ｂ，１ｃはその端
部周囲に外周ネジ１ｄを有し、この外周ネジ１ｄ
に接続すべき管（図示せず）をネジ係合するよう
にしている。

上記弁体１は、その底面部１ｊの周囲に立ち上
がり周壁１ｅを備えており、この周壁１ｅの外周
には外周ネジ１ｇを備えている。一方、前記ボン
ネツト２の下端部外周には肩部２ａを形成してい
る。ボンネツト２の下端部は弁体１の周壁１ｅに
ナツト３を介して固定されている。すなわち、こ
のナツト３はその上部内周にフランジ３ａを備え
るとともに該フランジ３ａの下方内面に内周ネジ
３ｂを備えており、フランジ３ａをボンネツトの
肩部２ａに係合させて円周ネジ３ａをボンネツト
の外周ネジ１ｇにネジ締めするようになつてい
る。

上記回転軸６の外周には２つの回転スリーブ
５，７を嵌め込んでいる。第１回転スリーブ５は
相対的に上位に位置しており、第３図によく示さ
れるように、止めネジ１４を介してハンドル４に
固定している。従つて、ハンドル４を回転すると
これと共に第１回転スリーブ５が回転軸６に対し
て回転する一方、第２回転スリーブ７は、第１図
および第８図によく示されるように、３つの止め
ネジ９を介して回転軸６に固定しており、従つ
て、この第２回転スリーブ７は回転軸６と共に回
転する。

第１、第２回転スリーブ５，７は、第７図によ
く示すように、対向端面に夫々歯５ａ，７ａを備
えており、これらの歯は互いに噛み合つている。
つまり、ハンドル４の回転力は、第１回転スリー
ブ５→第２回転スリーブ７→回転軸６という順序
で伝達される。

第２回転スリーブ７とボンネツト２との間には
カム手段１１を設けている。このカム手段１１
は、ボンネツト２に３つの止めネジ１２で固定し
たカムケース１１ａと該カムケース１１ａに固定
したカム蓋１１ｂとで構成しており、カムケース
１１ａとカム蓋１１ｂとの間にかつ第２回転スリ
ーブ７の周囲にカム溝１１ｃを形成している。こ
のカム溝１１ｃの形状は、第８図の展開図に明ら
かである。すなわち、カム蓋１１ｂは、等間隔毎
すなわち120゜毎に下方に突出する突出部１１ｄを
有し、一方カムケース１１ａは、上記各突出部１
１ｄに対応する位置に窪み部１１ｅを有してい
る。

一方、第２回転スリーブ７を回転軸６に固定す
るための３つの各止めネジ９の自由端にはカムフ
オロワーとしてのローラ１０を回転自在に装着し
ており、この各ローラ１０を上記カム溝１１ｃ内
に配置している。従つて、回転軸６が回転せしめ
られると、ローラ１０とカム溝１１ｃとの協働に
より回転軸６自体が第１回転スリーブ５，７に対
して軸心Ｙ沿いにかつ第２回転スリーブ７と共に
上下動することになる。この際、第２回転スリー
ブ７の歯７ａは第１回転軸回転スリーブ５の歯５
ａに対して噛み合つたままで軸心方向に摺動す
る。

上記の如くして、回転軸６はボンネツト２に対
して360゜回転せしめられるのであるが、この回転
軸６を、第８図に示した３つの位置すなわち、各
ローラ１０がカム溝１１ｅに対して下降した位
置、に位置保持するため、節度装置８を設けてい
る。すなわち、この節度装置は、ボンネツト２の
所定位置に嵌め込まれた円筒状ハウジング８ａを
有し、このハウジング８ａ内にハウジング８ａの
内端開口より内側に突出する突子８ｄと、該突子
８ｄを内方に付勢するスプリング８ｃと該スプリ
ング８ｃをハウジング８ａ内に安定させる止めネ
ジ８ｂとを備えている。一方、第２回転スリーブ
７の外周面所定位置３ケ所には、第７図によく示
されるように、上記突子８ｄが嵌合するノツチ７
ｂを形成している。従つて、この嵌合位置は３ケ
所存しかつ各位置は第８図について説明した３つ
の下降位置に一致している。

さて、回転軸６の内端には連結部材１３ｉを介
して前記弁１３を固定している。弁１３は、上方
から順にホルダ１３ａ，クツシヨンゴム１３ｂお
よびシール部材１３ｃを積層してなる。

上記シール部材１３ｃは、第５図，によく
示すように、大略円盤状で、底面部の周囲に立ち
上がり周壁１３ｈを備えており、この周壁１３ｈ
の上端をホルダー１３ａの外周面に固定してい
る。

シール部材１３ｃの上記底面部は非常に興味あ
る形状としている。すなわち、その下面すなわち
シール側面に、円状シール部１３ｊを形成すると
ともに、中心部より上記円状シール部１３ｊに向
けて放射状に伸びる大略Ｖ字状の突条シール部１
３ｆ，１３ｇを形成している。Ｖ字状シール部１
３ｇのなす角度αは120゜に設定している。そし
て、さらに、シール部材１３ｃの底面部のＶ字状
シール部１３ｆ，１３ｇおよび円周シール部１３
ｊで囲まれた大角部分、すなわち小角αに対して
大角γをなす部分、を弁体の底面部１ｊに対し
て、すなわちハンドル４側に、窪ませて、凹部１
３ｄを形成している。

尚、図中、１５ａ，１５は回転軸６と第１回転
スリーブ５間および第１回転スリーブ５とボンネ
ツト２間のＯリング、１６はハンドル４とボンネ
ツト２間のスラストシートである。

さて上記構造において、今、ハンドル４が第１
〜３図の位置にあるとすれば（ハンドル４の上面
にはハンドルの回転位置を示す矢印Ｐを付してい
る）、シール部材１３ｃは第４図および第８図
に示す位置になる。すなわち、シール部材１３ｃ
の円状シール部１３ｊおよびＶ字状シール部１３
ｆ，１３ｇが弁体１の円周シール座１ｈおよび２
つの堰１ｆ−，１ｆ−の各シール座に密着し
て、第２ポートＢを閉鎖している。この状態にお
いては、他の２つのポートＡ，Ｃは互いに連通し
ている。このことは、第１，３図を合わせて見れ
ば明らかであろう。すなわち、シール部材１３ｃ
の大角領域の凹部１３ｄはポートＡ，Ｃ間の堰１
ｆ−を十分な間隔を保持して跨いでいるのであ
る。したがつて、今第１管１ａ側から液を導入す
れば、液は第１ポートＡから第３ポートＣに流れ
て第３管１ｃに流れることになる。

そして、回転軸６が第１図矢印Ｒ方向に120゜回
転せしめられると、シール部材１３ｃのＶ字状シ
ール部１３ｆ，ｇは第４図に示した位置に変位
する。この場合、回転軸６は、その回転初期にお
いてローラ１０がカム溝１１ｃに沿つて若干押し
上げられるので、シール部材１３ｃが弁体１のシ
ール座１ｈ，１ｉより離れた状態で回転し、120゜
の回転の終り直前において、再びローラ１０がカ
ム溝１１ｃに沿つて元の状態に押し上げられるの
で、シール部材１３ｃは再び弁体１のシール座１
ｈ，１ｉに密着する。

第４図においては、Ｖ字状シール部１３ｇ，
１３ｆは堰１ｆ−，１ｆ−の各シール座に密
着して第３ポートＣを閉鎖する。従つて、他の２
つのポートＡ，Ｂは互いに連通することになる。

同様に、回転軸６をさらに矢印Ｒ方向に120゜回
転すれば、シール部材１３ｃは第４図に示す位
置を占めることになる。すなわち、この場合は、
第１ポートＡが閉鎖され、第２、第３ポートが互
いに導通する。

以上の如くして、この弁は３つの位置に切り換
えて選択的に１つのポートを閉鎖し、他の２つの
ポートを互いに導通させることができる。

ところで、第１ポートＡは第２、第３ポート
Ｂ，Ｃより高い位置にあるため、第１ポートＡよ
り液を第２又は第３ポートＢ，Ｃに流す場合は、
液は堰１ｆ−，１ｆ−を十分に乗り越えて第
２、第３ポート側に流れることができる。従つ
て、液溜りは生じない。また、第２、第３ポート
間で液を流す場合においても、第１，６図によく
示されるように、弁体１の底面部１ｊが傾斜して
いるため、堰１ｆ−の外周側端が第２、第３ポ
ートＢ，Ｃ又は第２、第３管１ｂ，１ｃの各底面
と同一レベルになり、従つて、液は第２、第３ポ
ート間を十分流れ、ここにも液溜りが生じない。

上記実施例によれば、上記の如く、弁自体の中
に液溜りを生ずることがなく、従つて本発明の所
期の目的を速成できる上、カム手段と節度装置を
採用することにより、弁１３を３位置に正確に位
置せしめるとともにシール部材１３ｃをシール座
に確実に圧着させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示し、第１図は三ポ
ート三位置切換弁の縦断面図、第２図は第１図に
おいて−線方向に見た切換弁の平面図、第３
図は第２図−線縦断面図、第４図は第２図
においてボンネツト等を取り外して示す平面図、
第４図，は第４図と同様の図でシール部材
の位置を120゜づつ変えて示す平面図、第５図，
はシート部材を下方より見た斜視図および底面
図、第６図は第１図においてボンネツト等を取り
外しかつ一部を破断して示す側面図、第７図は第
１図−線断面図、第８図は弁を軸心Ｙ回りに
展開して示す説明図である。 １……弁体、１ａ……管、１ｂ……第２管、１
ｃ……第３管、１ｄ……外周ネジ、１ｅ……立上
がり周壁、１ｆ（，，）……堰、１ｆ−０
……中心部、１ｇ……外周ネジ、１ｈ……円周シ
ール座、１ｉ……シール座、１ｊ……底面部、２
……ボンネツト、２ａ……肩部、３……ナツト、
３ａ……フランジ、３ｂ……内周ネジ、４……ハ
ンドル、５……第１回転スリーブ、５ａ……歯、
６……回転軸、７……第２回転スリーブ、７ａ…
…歯、７ｂ……ノツチ、８……節度装置、８ａ…
…ハウジング、８ｂ……ネジ、８ｃ……スプリン
グ、８ｄ……突子、９……止めネジ、１０……ロ
ーラ、１１……カム手段、１１ａ……カムケー
ス、１１ｂ……カム蓋、１１ｃ……カム溝、１１
ｄ……突出部、１１ｅ……窪み部、１２……止め
ネジ、１３……弁、１３ａ……ホルダー、１３ｂ
……クツシヨンゴム、１３ｃ……シール部材、１
３ｄ……凹部、１３ｆ，１３ｇ……突条シール
部、１３ｂ……立ち上がり周壁、１３ｉ……連結
部材、１３ｊ……円状シール、１４……止めネ
ジ、１５ａ，１５ｂ……Ｏリング、１６……スラ
ストシート、Ａ，Ｂ，Ｃ……ポート、α，β，γ
……角度、Ｐ，Ｑ……矢印。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁体の底面部に、円周シール座と底面部中心
   から円周シール座に向つてかつ等角度間隔を有し
   て放射状に伸びる３つの堰とを形成するととも
   に、該各堰上面にはシール座を形成し、各堰間に
   は夫々ポートを形成し、上記底面部中心に対する
   垂直軸方向に移動自在かつ該垂直軸回りに回転自
   在でさらに大略円盤状のシール部材を上記弁体内
   に設けるとともに、該シール部材のシール面側
   に、上記円周シール座に密着する円状シール部
   と、隣接する２つの堰のシール座に密着する大略
   Ｖ字状の突条シール部とを形成し、かつ該Ｖ字状
   シール部および上記円状シール部の一部で囲まれ
   る大角側部分を上記底面部に対して窪ませたこと
   を特徴とする三ポート三位置切換弁。