阀装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种具有多个管状的流路的阀装置及其组装方法。

背景技术

在专利文献1中公开了作为以往的阀装置的流路切换阀的一例。此流路切换阀具有：具有阀室的阀主体、配置在阀室内的球状的阀芯、与阀芯连结的阀轴、借助阀轴对阀芯进行旋转驱动的电动机、以及由驱动齿轮等构成的旋转驱动部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-115690号公报

发明要解决的课题

这样的流路切换阀，为了适应组装该流路切换阀的系统，有时要变更成设于阀主体的管状的流路的形状。在专利文献1中，作为流路的三个圆管状的端口分别从阀主体呈直线状延伸地形成，但是，例如有时因与流路连接的软管的朝向而采用折曲成L字状的流路。

L字状的流路具有从阀主体呈直线状延伸的第一部分，和与第一部分正交地连接的成为软管接头的第二部分。而且，在通过注塑成形制作L字状的流路的情况下，为了拔出金属模具的型芯，第一部分的顶端开口，堵塞此开口的盖部件与第一部分的顶端接合。

通过将盖部件重叠在第一部分的顶端，由夹具对第一部分侧进行支承，而且对盖部件施加超声波振动使其熔接，由此进行盖部件的接合。而且，超声波熔接，需要通过夹具支承朝向施加超声波振动的方向的平面(即，朝向与第一部分的顶端相反的一侧的平面)。但是，这样的平面仅存在于阀主体上，为此，担心通过夹具进行支承的部位与进行熔接的部位离开太远，超声波熔接的效率降低。并且，当在第二部分安装软管时，担心对第一部分与第二部分的连接部位施加力而产生破损、变形。

发明内容

于是，本发明的目的是，提供一种能够有效抑制流路中的超声波熔接的效率的下降，而且能够提高流路的刚性的阀装置及阀装置的组装方法。

用于解决课题的技术手段

为了达成上述目的，本发明的一个模式涉及的阀装置具有：阀主体，该阀主体具有阀室；多个流路，该多个流路呈管状且与所述阀室相通地设于所述阀主体；以及阀芯，该阀芯收容于所述阀室，对所述多个流路的连接进行切换，其特征为，所述多个流路中的至少一个流路具有：第一部分，该第一部分与所述阀主体连接且呈直线状；第二部分，该第二部分以与所述第一部分交叉的方式连接且呈直线状；盖部件，该盖部件以堵塞所述第一部分的顶端的开口的方式接合；以及一对凸部，该一对凸部以沿径向夹住所述第一部分的方式彼此相对地配置，并从所述第一部分的外周面延伸到所述第二部分的外周面。

在本发明中，优选为，所述一对凸部设有朝向所述阀主体侧的平面部。

在本发明中，优选为，还具有连结部，该连结部以连结所述一对凸部的方式在所述第一部分的外周面沿周向延伸。

在本发明中，优选为，当从所述第一部分的轴向观察时，所述一对凸部从所述第一部分向所述第二部分的顶端侧突出地配置。

为了达成上述目的，本发明的另一个模式涉及的阀装置的组装方法为，所述阀装置具有：阀主体，该阀主体具有阀室；多个流路，该多个流路呈管状且与所述阀室相通地设于所述阀主体；以及阀芯，该阀芯收容于所述阀室，对所述多个流路的连接进行切换，所述多个流路中的至少一个流路具有：第一部分，该第一部分与所述阀主体连接且呈直线状；以及第二部分，该第二部分以与所述第一部分交叉的方式连接且呈直线状，其特征为，对设于一对凸部的朝向所述阀主体侧的平面部进行支承，该一对凸部以沿径向夹住所述第一部分的方式彼此相对地配置且从所述第一部分的外周面延伸到所述第二部分的外周面，将盖部件重叠于所述第一部分的顶端的开口，通过对该盖部件赋予超声波振动而使所述盖部件与所述第一部分熔接。

发明效果

根据本发明，多个管状的流路中的至少一个流路具有：与阀主体连接的直线状的第一部分、以与第一部分交叉的方式连接的直线状的第二部分、以堵塞第一部分的顶端的开口的方式接合的盖部件，以及以沿径向夹住第一部分的方式彼此相对地配置且从第一部分的外周面延伸到第二部分的外周面的一对凸部。由此，由于能够对一对凸部进行支承，对盖部件进行超声波熔接，因此，由于一对凸部与熔接部位比较近，所以能够抑制超声波熔接的效率降低。并且，由于一对凸部从第一部分的外周面延伸到第二部分的外周面，因此设有凸部的部位的壁厚比其它的部位的壁厚厚，可以进一步提高第一部分与第二部分的连接部位的刚性。因此，能够有效抑制流路中的超声波熔接的效率的下降而且能够提高流路的刚性。并且，通过在一对凸部设有朝向阀主体侧的平面部，从而能够稳定地支承一对凸部。

并且，通过进一步具有以连结一对凸部的方式在第一部分的外周面沿周向延伸的连结部，从而能够进一步提高第一部分与第二部分的连接部位的刚性。

并且，通过从第一部分的轴向观察时一对凸部从第一部分向第二部分的顶端侧突出地配置，从而能够使软管与一对凸部中的第二部分的顶端侧的端面抵接，将这些凸部作为软管的定位挡块。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式涉及的流路切换阀的立体图。

图2是图1的流路切换阀的左侧面图。

图3是表示在图1的流路切换阀中将齿轮壳体部的上壁部拆下的状态的俯视图。

图4是图1的流路切换阀的纵截面图。

图5是图4的A-A线截面图。

图6是表示图1的流路切换阀的变形例的结构的左侧面图。

图7是说明图1的流路切换阀的组装方法的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图7对作为本发明的一个实施方式涉及的阀装置的流路切换阀进行说明。

图1是本发明的一个实施方式涉及的流路切换阀的立体图。图2是图1的流路切换阀的左侧面图。图3是表示在图1的流路切换阀中将齿轮壳体部的上壁部拆下的状态的俯视图。图4是图1的流路切换阀的沿阀芯的旋转轴线的截面图(纵截面图)。图5是图4的A-A线截面图。图6是表示图1的流路切换阀的变形例的结构的左侧面图。图7是对图1的流路切换阀的组装方法进行说明的图，是表示由夹具对一体地具有阀主体和流路的成形体进行支承的状态的图。图7(a)是从侧方观察的图，图7(b)是从上方观察的图。在以下的说明中，“上下左右”用来表示各图中各部件的相对的位置关系，而并非用来表示绝对的位置关系。在图1～图6中，将X轴方向作为左右方向、将Y轴方向作为面前-进深方向(正面-背面方向)、将Z轴方向作为上下方向。X轴、Y轴、Z轴彼此正交。

如各图所示，本实施方式的流路切换阀1具有阀主体10、圆管状的第一流路11、第二流路12和第三流路13、作为阀芯的球阀芯20、座部件30、30、封闭部件31、31以及阀轴40。并且，流路切换阀1具有壳体50、驱动部60以及旋转位置检测部80。

阀主体10的材料例如为聚苯硫醚(PPS)等合成树脂，形成为上端开口的大致立方体箱状。

在阀主体10的左侧壁部10a设有大致L字状的第一流路11。在阀主体10的正面壁部10b设有直线状的第二流路12。在阀主体10的右侧壁部10c设有与第一流路11呈面对称的大致L字状的第三流路13。第一流路11、第二流路12和第三流路13与设置在阀主体10内的阀室14相通。作为与阀室14相通的流路，也可以设置两个或四个以上的多个流路。

第一流路11具有第一部分11a、第二部分11b、盖部件11c、一对凸部11d、11d以及连结部11e。第一部分11a形成为直线状，与阀主体10的左侧壁部10a连接。第一部分11a的顶端11a1为了拔出金属模具的型芯而开口。第二部分11b形成为直线状，以与第一部分11a的中途正交(呈直角交叉)的方式连接。第二部分11b为连接软管的接头。第一部分11a与第二部分11b也可以交叉成直角以外的角度。盖部件11c以堵塞第一部分11a的顶端11a1的开口的方式通过超声波熔接进行接合。

凸部11d、11d形成为呈直线状延伸的四棱柱状。一对凸部11d、11d沿第二部分11b的轴向(Y轴方向)从第一部分11a的外周面延伸到第二部分11b的外周面地进行配置。换言之，一对凸部11d、11d跨第一部分11a的外周面与第二部分11b的外周面地配置。连结部11e形成为圆弧形的四棱柱状，以连结成对的凸部11d、11d的方式在第一部分11a的外周面沿周向延伸地配置。一对凸部11d、11d以及连结部11e遍及长度方向整体具有相同的矩形截面形状。一对凸部11d、11d以及连结部11e与第一部分11a和第二部分11b设置成一体。为此，在第一部分11a和第二部分11b中，设有一对凸部11d、11d和连结部11e的部分的壁厚比其它的部分的壁厚厚。一对凸部11d、11d和连结部11e在从第一部分11a的轴向(X轴方向)观察时以成为大致U字状的方式相连。并且，一对凸部11d、11d在从第一部分11a的轴向观察时正面侧的端部(与连结部11e相反的一侧的端部)比第一部分11a更向第二部分11b的顶端侧突出地配置着。由此，一对凸部11d、11d，当在第二部分11b安装了软管时与该软管碰上，而起到定位挡块的作用。

一对凸部11d、11d以及连结部11e设有朝向阀主体10侧(与第一部分11a的顶端11a1相反的一侧)的平面部11f。此外，一对凸部11d、11d以及连结部11e的形状、宽度(X轴方向的大小)只要不与本发明的目的相反则是任意的。例如，一对凸部11d、11d可以为三棱柱形状(截面形状为直角三角形)等，并且，也可以具有从第二部分11b到第一部分11a的顶端11a1的宽度。一对凸部11d、11d以及连结部11e只要是能由后述的夹具200支承的形状即可。优选为，一对凸部11d、11d以及连结部11e设有朝向阀主体10侧的平面部11f。也可以如图6所示的本实施方式的变形例的流路切换阀1A那样，为省略了连结部11e的结构。

第三流路13与第一流路11同样地具有第一部分13a、第二部分13b、盖部件13c、一对凸部13d、13d，以及连结部13e。盖部件13c以堵塞第一部分13a的顶端13a1的开口的方式通过超声波熔接接合。一对凸部13d、13d以及连结部13e设有朝向阀主体10侧(与第一部分13a的顶端13a1相反的一侧)的平面部13f。对于第三流路13，由于除了与第一流路11呈面对称以外结构相同，因此省略详细说明。

在本实施方式中，第一流路11具有的第二部分11b的顶端11b1的开口、第二流路12的顶端12a的开口，以及第三流路13具有的第二部分13b的顶端13b1的开口朝向相同方向(正面方向)。

球阀芯20的材料例如为金属、合成树脂等，形成为中空球状(球体状)。球阀芯20被座部件30、30能旋转地支承并收容于阀室14。在图5所示的旋转位置中，球阀芯20具有朝向左侧开口的第一开口21、朝向正面开口的第二开口22以及朝向右侧开口的第三开口23。在球阀芯20的内部设有将第一开口21、第二开口22、第三开口23彼此连接的俯视观察时为大致T字状的切换流路25。此外，球阀芯20例如也可以仅具有第一开口21和第二开口22，在图5所示的旋转位置中，设有将第一开口21与第二开口22彼此连接的俯视观察时为大致L字状的切换流路25。并且，在本实施方式作为阀芯使用了球阀芯20，但是也可以使用柱状的阀芯。

切换流路25以根据旋转位置对第一流路11、第二流路12、第三流路13的连接进行切换的方式构成。具体而言，当球阀芯20处于图5所示的旋转位置时，切换流路25将第一流路11、第二流路12和第三流路13连接。当球阀芯20处于从图5所示的旋转位置在俯视时顺时针旋转90度的旋转位置时，切换流路25将第一流路11与第二流路12连接。当球阀芯20处于从图5所示的旋转位置在俯视时逆时针旋转90度的旋转位置时，切换流路25将第二流路12与第三流路13连接。

在球阀芯20的上部设有插入后述的阀轴40的阀轴插入孔24。阀轴插入孔24被形成为，通过插入阀轴40，随着该阀轴40的旋转，球阀芯20绕作为旋转轴线的轴线L旋转。在本实施方式中，阀轴插入孔24被形成为正六边形。

座部件30、30的材料例如为聚四氟乙烯(PTFE)等合成树脂，形成为圆环状。座部件30、30形成一对，在左右方向上彼此空开间隔相对地收容在阀室14中。座部件30、30在阀室14内将球阀芯20夹在中间并将球阀芯20支承为能够旋转。

封闭部件31、31例如是由橡胶材料等的弹性材料构成的O型圈，呈压缩状态被夹在一方的座部件30与阀主体10的左侧壁部10a之间以及另一方的座部件30与阀主体10的右侧壁部10c之间进行配置。在本实施方式中，封闭部件31被安装在设于座部件30的环状槽30a，一部分从环状槽30a突出。封闭部件31、31与座部件30、30一起对阀主体10与球阀芯20之间进行密封(封闭)。此外，也可以省略封闭部件31、31，成为采用由橡胶材料等弹性材料构成的兼具封闭部件的功能的座部件30、30的结构。

阀轴40由合成树脂制，形成为整体呈直线状延伸的柱形状，具有圆柱部41，和与圆柱部41的下端同轴连接的棱柱部42。阀轴40沿轴线L配置。

在圆柱部41的下端部遍及整周地设有槽，在此槽中嵌入以橡胶材料等作为材料并被形成为环状的O型圈44。在圆柱部41的上端部同轴地安装有驱动部60的大径齿轮67。并且，在圆柱部41中的朝向上方的端面41a的中央穿设了沿轴线L的大致圆柱状的安装孔45。在安装孔45中通过压入而安装旋转位置检测部80的电位器(日文：ポテンショ)轴81。

棱柱部42被形成为柱状，其与轴线L正交的截面的形状(横截面形状)为与阀轴插入孔24相同的正六边形。棱柱部42通过被插入球阀芯20的阀轴插入孔24而沿轴线L安装于该球阀芯20。棱柱部42的横截面形状形成为与阀轴插入孔24相同的正六边形。为此，阀轴插入孔24与棱柱部42嵌合，伴随阀轴40的旋转，球阀芯20绕轴线L旋转。棱柱部42除了正六边形以外例如也可以形成为三棱柱状、四棱柱状等多棱柱状，或使圆柱的侧面的一部分成为平面的截面为D字状的柱状。在此情况下，阀轴插入孔24也形成为与棱柱部42的横截面形状相同的形状。

壳体50的材料例如为聚苯硫醚(PPS)等合成树脂，安装于阀主体10。壳体50收容驱动部60。壳体50具有电动机壳体部51和齿轮壳体部52。

电动机壳体部51形成为有底圆筒状，收容驱动部60的电动机61。

齿轮壳体部52具有一体设有电动机壳体部51的平板状的底壁部53、设有通气部70的上壁部54、以及连结底壁部53与上壁部54的周壁部55。在本实施方式中，底壁部53与周壁部55一体地设置，上壁部54通过未图示的螺钉止动构造、弹性配合构造等被安装在周壁部55的上端。齿轮壳体部52收容驱动部60的第一蜗杆62、中间齿轮体63和大径齿轮67、以及旋转位置检测部80。

齿轮壳体部52在底壁部53一体地具有圆筒状的轴承部56。轴承部56被插入阀轴40的圆柱部41，将圆柱部41支承为能够旋转。并且，齿轮壳体部52具有从底壁部53向下方突出地设置的大致四棱筒状的内侧周壁部57。内侧周壁部57被插入阀主体10的内侧，通过超声波熔接等与阀主体10接合。此外，齿轮壳体部52也可以通过螺钉止动构造等安装于阀主体10。

驱动部60借助阀轴40驱动球阀芯20旋转。驱动部60具有电动机61，和构成减速器的第一蜗杆62、中间齿轮体63及大径齿轮67。

电动机61以使驱动轴61a从设于齿轮壳体部52的底壁部53的贯通孔突出到齿轮壳体部52内的方式配置在电动机壳体部51内。在驱动轴61a的顶端安装第一蜗杆62。

中间齿轮体63配置在齿轮壳体部52内。中间齿轮体63具有轴部64、设于轴部64的一端部64a且与第一蜗杆62啮合的小径齿轮65(第一蜗轮)、以及设于轴部64的另一端部64b且与大径齿轮67(第二蜗轮)啮合的第二蜗杆66。

大径齿轮67配置在齿轮壳体部52内。大径齿轮67通过在设于中央的贯通孔中压入阀轴40的圆柱部41来安装。

驱动部60将电动机61的驱动轴61a的旋转力通过第一蜗杆62、中间齿轮体63和大径齿轮67传递到阀轴40而使阀轴40绕轴线L旋转。由此，使球阀芯20处于所要求的旋转位置。

旋转位置检测部80具有作为旋转角输出轴的电位器轴81、作为底座体的电位器底座82、以及作为旋转角传感器的电位器85。

电位器轴81例如由不锈钢、黄铜等金属制或聚苯硫醚(PPS)等合成树脂制，与阀轴40分体地设置。电位器轴81通过压入阀轴40的安装孔45而与阀轴40同轴地固定安装。电位器轴81的设于上端部的D切口形状的嵌合轴部81a与电位器85的转动体86嵌合。此外，嵌合轴部81a也可以与阀轴40的端面41a一体地设置。

电位器底座82为合成树脂制，一体地具有底座主体部83和传感器支承部84。底座主体部83形成为大致平板状，通过螺钉95、95与从齿轮壳体部52的底壁部53向上方突出的未图示的凸起部固定。传感器支承部84形成为直径比大径齿轮67小的大致圆板状，在中央安装电位器85。传感器支承部84在齿轮壳体部52内以重叠在大径齿轮67的上方的方式配置。

电位器85是用来检测旋转角的旋转角传感器。电位器85具有圆板状的转动体86，和将转动体86支承为能够旋旋转并且作为输出与转动体86的旋转角相应的信号(电压)的信号输出部的电位器主体部87。在转动体86的中央设有俯视观察为D字状的嵌合孔，电位器轴81的嵌合轴部81a贯通嵌合孔并以使转动体86与嵌合轴部81a一起旋转的方式与嵌合孔嵌合。转动体86伴随嵌合轴部81a的旋转而旋转。由此，电位器85对绕电位器轴81(即，阀轴40和球阀芯20)的轴线L的旋转角进行检测。

流路切换阀1的驱动部60具有的电动机61的驱动轴61a的旋转力通过大径齿轮67等输出到阀轴40，阀轴40绕轴线L旋转。伴随此阀轴40的旋转，球阀芯20绕轴线L旋转而处于各旋转位置。由此，实现了与旋转位置对应的流路的连接。并且，电位器轴81与阀轴40一起绕轴线L旋转，与电位器轴81的旋转角对应的信号从电位器85被输出。根据从电位器85输出的信号，能够监视球阀芯20的旋转位置。

接着，参照图7对上述本实施方式的流路切换阀1的组装方法进行说明。

首先，通过注塑成形得到成形体5，该成形体5一体地具有阀主体10、第一流路11(除了盖部件11c)、第二流路12、以及第三流路13(除了盖部件13c)。

接着，将成形体5安装于夹具200。如图7所示，夹具200具有矩形平板状的基座201、从基座201向上方竖立设置的支承柱202、以及以使上表面203a为水平的方式安装于支承柱202的平板状的支承板203。支承板203设有沿第一流路11的第一部分11a的外周面形状的切口(未图示)，形成为从上方观察时呈大致U字状。将第一流路11在第一部分11a的顶端11a1朝向上方的状态下插入此支承板203的切口，使第一流路11的平面部11f重叠在支承板203的上表面203a。而且，将未图示的防脱部件安装于支承板203而将第一流路11固定于夹具200。由此，通过夹具200支承成形体5的第一流路11的平面部11f。

接着，以堵塞第一部分11a的顶端11a1的开口的方式重叠盖部件11c，如图7中粗箭头示意性地表示的那样，从上方对盖部件11c赋予超声波振动。由此，盖部件11c通过超声波熔接与第一部分11a的顶端11a1接合。对于第三流路13，也与第一流路11同样地通过夹具200支承平面部13f来接合盖部件13c。

而且，在接合了盖部件11c、13c的成形体5的阀主体10收容球阀芯20、座部件30、30、以及封闭部件31、31。在球阀芯20安装阀轴40，将壳体50安装于阀主体10。而且，将驱动部60和旋转位置检测部80收容于壳体50，完成流路切换阀1。

如上所述，根据本实施方式的流路切换阀1，第一流路11具有与阀主体10连接的直线状的第一部分11a、以与第一部分11a正交的方式连接的直线状的第二部分11b、以堵塞第一部分11a的顶端11a1的开口的方式接合的盖部件11c、以及以沿径向夹住第一部分11a的方式彼此相对地配置且从第一部分11a的外周面延伸到第二部分11b的外周面的一对凸部11d、11d。由此一来，能够支承一对凸部11d、11d，对盖部件11c进行超声波熔接，因此，由于一对凸部11d、11d的熔接部位比较近，因而能够抑制超声波熔接的效率降低。并且，由于一对凸部11d、11d从第一部分11a的外周面延伸到第二部分11b的外周面，因此设有凸部11d、11d的部位的壁厚比其它的部位的壁厚厚，能够进一步提高第一部分11a与第二部分11b的连接部位的刚性。因此，不仅能提高第一流路11的刚性而且能够有效抑制第一流路11中的超声波熔接的效率的下降。并且，由于一对凸部11d、11d设有朝向阀主体10侧的平面部11f，因此能够稳定地支承一对凸部11d、11d。

并且，还具有以连结一对凸部11d、11d的方式在第一部分11a的外周面沿周向延伸的圆弧状的连结部11e。这样一来，能够进一步提高第一部分11a与第二部分11b的连接部位的刚性。

并且，一对凸部11d、11d在从第一部分11a的轴向(X轴方向)观察时从第一部分11a向第二部分11b的顶端侧突出地配置。这样一来，能够使软管与一对凸部11d、11d中的第二部分11b的顶端侧的端面抵接，将这些凸部11d、11d当做软管的定位挡块。

由于第三流路13具有与第一流路11相同的结构，因此第三流路13也能取得相同的效果。

上述实施方式的流路切换阀1是通过球阀芯20对第一流路11、第二流路12以及第三流路13的连接进行切换的阀，但是，只要不与本发明的目的相反就可以使用其它种类的阀装置。例如，本发明也可以适用于在阀主体设置两个管状的流路，通过收容于阀主体的阀芯对两个流路进行连接和切断的开闭阀等阀装置。

上述对本发明的实施方式进行了说明，但是不限于这些实施例。本领域人员对上述实施方式适当地进行构成要素的追加、删除、设计变更而得到的技术，或将实施方式的特征适当组合而得到的技术，只要不与本发明的主旨相反，也包含在本发明的范围。

符号说明

1、1A…流路切换阀、10…阀主体、10a…左侧壁部、10b…正面壁部、10c…右侧壁部、11…第一流路、11a…第一部分、11a1…顶端、11b…第二部分、11b1…顶端、11c…盖部件、11d…凸部、11e…连结部、11f…平面部、12…第二流路、12a…顶端、13…第三流路、13a…第一部分、13a1…顶端、13b…第二部分、13b1…顶端、13c…盖部件、13d…凸部、13e…连结部、13f…平面部、14…阀室、20…球阀芯、21…第一开口、22…第二开口、23…第三开口、24…阀轴插入孔、25…切换流路、30…座部件、30a…环状槽、31…封闭部件、40…阀轴、41…圆柱部、41a…端面、42…棱柱部、44…O型圈、45…安装孔、50…壳体、51…电动机壳体部、52…齿轮壳体部、53…底壁部、54…上壁部、55…周壁部、56…轴承部、57…内侧周壁部、60…驱动部、61…电动机、61a…驱动轴、62…第一蜗杆、63…中间齿轮体、64…轴部、64a…一端部、64b…另一端部、65…小径齿轮、66…第二蜗杆、67…大径齿轮、70…通气部、80…旋转位置检测部、81…电位器轴、81a…嵌合轴部、82…电位器底座、83…底座主体部、84…传感器支承部、85…电位器、86…转动体、87…电位器主体部、95…螺钉