JP2011140986A - 多方切換弁及びその製造組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも１個の流出口の口径が流入口の口径より小さくされて所要の流量絞り機能が付加され、かつ、流出口の口径の設定変更を容易ならしめることのできる多方切換弁を提供する。
【解決手段】弁シート部を有すると共に流入口１１と複数個の流路６２，６３，５４が形成される弁本体６０と、前記弁シート部内に配置されると共に前記複数の流路６２，６３，６４に連通する複数の口径の異なる流出口１２，１３，１４を有する弁シート部材６５と、前記弁シート部材６５に接触すると共に前記流入口１１と連通する通路部とを有する弁体５０と、該弁体５０を駆動するアクチュエータとを備え、アクチュエータの回転により複数個の前記流出口１２，１３，１４とを選択的に連通させることにより流路の切り換えを行なう多方切換弁。
【選択図】図２

Description

本発明は、一個の流入口と複数個の流出口とを有する、三方切換弁や四方切換弁等の多方切換弁に係り、特に、弁体を弁シート部材に接触させながら回動あるいはスライドさせることにより流路の切り換えを行なう多方切換弁及びその製造組立方法に関する。

多方切換弁として、複数個の流出口が形成された弁シート部を有する弁本体と、前記弁シート部に接触しながら回動あるいはスライドせしめられる弁体と、該弁体を駆動するアクチュエータとを備え、前記弁本体もしくは前記弁体に流入口が形成されるとともに、前記弁体内に、前記流入口と前記複数個の流出口とを選択的に連通させるための通路部が設けられ、前記アクチュエータにより前記弁体を回動あるいはスライドさせて、前記流入口と前記複数個の流出口とを前記弁体内通路部を介して選択的に連通させることにより、流路の切り換えを行なうようにしたものが考えられている。

また、前記の如き多方切換弁ではないが、電磁弁の流出口と接続先との間に流量絞り具を配置した例としては、下記特許文献１（例えば図１参照）や特許文献２（例えば［０００６］参照）があげられる。

特開平７−１９３６４号公報 特許第３６６１９８７号公報

前記した如くの従前の多方切換弁では、例えば、流入口の口径と流出口の口径とは略同じに設定されており、また弁体内通路部の断面積も流入口及び流出口のそれと略同じに設定されているので、流入口→弁体内通路部→流出口→外部導管へと導出される流体はほとんど絞られない。言い換えれば、従来の多方切換弁は、その名の通り、流路切換機能のみを有し、流量絞り機能は実質的に有さないものであった。

ところが、多方切換弁を使用する環境如何によっては、例えば、切換弁の一つの流出口の接続先では流量を絞る必要はないが、他の流出口の接続先では流量を絞ることが要求される場合がある。かかる場合、他の流出口と接続先との間に別途に流量絞り具を介装せねばならず、配管・設置コスト等が嵩むことになる。

このような観点から、多方切換弁に流量絞り機能を持たせること、具体的には、流出口の口径を流入口の口径より小さくしたり、あるいは前記弁体内通路部に前記流出口及び流入口よりも断面積の小さい絞り部分を形成することが考えられる。しかしこの場合においても、接続先において要求される流量絞り度合いは様々であるので、該要求に合わせて流出口、又は前記絞り部分の口径や断面積（絞り度合い）が異なる多種類の多方切換弁を生産することが必要となる。

本発明は、前記した如くの事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、少なくとも１個の流出口に所要の流量絞り機能が付加され、かつ、流出口の口径の設定変更を容易ならしめることのできる多方切換弁、及び、流出口の口径が異なる複数種の多方切換弁を合理的かつ経済的に製作することのできる製造組立方法を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る多方切換弁は、弁シート部を有すると共に流入口と複数個の流路が形成される弁本体と、前記弁シート部内に配置されると共に前記複数の流路に連通する複数の流出口を有する弁シート部材と、前記弁シート部材に接触すると共に前記流入口と連通する通路部とを有する弁体と、該弁体を駆動するアクチュエータとを備え、該アクチュエータにより前記弁体を移動させて、前記弁シート部材の前記流出口と前記弁体の前記通路部とを介して、前記流入口と前記弁本体の複数個の前記流路とを選択的に連通させることにより流路の切り換えを行なう多方切換弁であって、前記弁シート部に配置される前記弁シート部材は、前記弁本体とは別体であり、前記弁シート部材に形成される複数個の前記流出口のうちの少なくとも一つに所定の絞り機能を設け、あるいは前記弁シート部材に形成される複数個の前記流出口のうちの少なくとも一つが、その流出口が前記流入口と連通された際の流体通路における最小流路断面積を有するように形成されたことを特徴としている。

本発明に係る多方切換弁の具体的な態様は、前記弁本体の前記弁シート部には、前記流出口の口径のみが異なる複数の前記弁シート部材を選択的に取付固定可能な形状寸法に、弁シート部材取付部が形成されている。

また、本発明に係る多方切換弁の更なる具体的な態様は、前記弁本体は、ボルト類により気密的に締結固定される上側箱状体と下側蓋状体とからなり、該上側箱状体と下側蓋状体との間に前記弁体を配置する流路切換室が画成されるとともに、該流路切換室の天井面部が前記弁シート部材が選択的に取付固定される前記弁シート部材取付部とされている。

更に、本発明の多方切換弁の製造組立方法は、複数個の前記弁シート部材取付部が形成された前記弁本体の前記上側箱状体と、複数個の前記弁本体の前記下側蓋状体と、複数個の前記弁体と、前記複数個の流出口のうちの少なくとも一つの口径が異なる複数種の弁シート部材と、を各々製造する製造工程、及び、前記異なる複数種の弁シート部材の内の一つの弁シート部材を選択して前記上側箱状体の前記弁シート部材取付部に取付固定し、その後、前記弁体を前記上側箱状体の前記流路切換室に装着配置し、更に、前記下側蓋状体を前記上側箱状体を装着して気密的に締結固定して組立する組立工程、を含むことを特徴としている。

本発明に係る多方切換弁は、弁シート部材に形成される流出口の少なくとも一つに絞り機能を設けたので、所要の流量絞り機能を簡単な構造で当該多方切換弁に付加することができ、また、弁シート部材が弁本体とは別体に製造されて後工程で弁本体に組み付けられるようにされているので、流出口の口径の設定変更を容易ならしめることができる。

さらに、弁シート部材は、弁本体とは別体に製造された後、組立工程で弁本体の弁シート部材取付部に取付固定されることから、流出口の口径が異なる複数種の多方切換弁を生産する場合には、弁シート部材のみを別途に製造し、弁本体、弁体、アクチュエータ等は共通部品として使用することができる。

そのため、本発明に係る多方切換弁の製造組立方法によれば、流出口の口径が異なる複数種の多方切換弁を合理的かつ経済的に製作することができ、その結果、生産性が向上し、所要の流量絞り機能を有する多方切換弁を低コストで提供することができる。

本発明に係る多方切換弁の一実施例を示す縦断面図。 図１のＸ−Ｘ矢視線に従う動作説明用概略図。

以下、本発明の多方切換弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る多方切換弁の一実施例を示す縦断面図、図２は、図１のＸ−Ｘ矢視線に従う動作説明用概略図である。

図示の多方切換弁１は、１個の流入口と３個の流出口とを有する、冷凍サイクル等に用いられるロータリー式の三方切換弁であり、キャン３８の内周側に配在されたロータ１６とキャン３８の外周に外嵌固定されたステータ１７とからなる流路切換用アクチュエータとしてのステッピングモータ１５と、該ステッピングモータ１５により回動せしめられる弁体５０と、この弁体５０を回動可能に保持する、上側箱状体６０Ａと下側蓋状体６０Ｂとからなる分割組付構造の弁本体６０と、該弁本体６０とは別体の弁シート部材６５とを備えている。なお、前記上側箱状体６０Ａと下側蓋状体６０Ｂとは３本のボルト９３により気密的に締結されている。また、前記モータ１５のロータ１６と弁体５０との間に、遊星歯車式減速機構４０が介装されており、ロータ１６の回転は相当減速されて弁体５０に伝達されるようになっている。

前記キャン３８の下端は下部マウント部材４７に溶接等により取り付けられており、この下部マウント部材４７が上側箱状体６０Ａの挿通穴６６に形成されためねじ部６６ａに螺合されることにより、ステッピングモータ１５が弁本体６０に取り付けられている。

前記弁本体６０を構成する上側箱状体６０Ａと下側蓋状体６０Ｂとの間には流路切換室６１が画成されるとともに、この流路切換室６１の天井面部（上側箱状体６０Ａの中央よりやや上側）が前記弁シート部材６５が取付固定される弁シート部材取付部６０ａとなっている。この弁シート部材取付部６０ａは、外形や厚み寸法が同じで後述する流出口１２、１３、１４の口径のみが異なる複数種の弁シート部材を取付固定可能とされ、弁シート部材６５は弁シート部材取付部６０ａに例えばビス止め、ろう付け、圧入等の手法で固定される。また、下側蓋状体６０Ｂの中央（回転軸線Ｏ上）には、流入口１１が設けられている。

前記弁本体６０の上側箱状体６０Ａには、各流出口１２、１３、１４に連なる、周側部に開口する接続口（継手）を持つ逆Ｌ形通路部６２、６３、６４が形成されている。

前記弁体５０は、上から順に、前記モータ１５内の遊星歯車式減速機構４０の出力軸に連結された小径軸部５１、中央軸部５２、及び逆Ｌ形軸部５３からなり、逆Ｌ形軸部５３内には、流入口１１からの流体を前記流出口１２、１３、１４に選択的に導くための逆Ｌ形ないしクランク状の軸内通路部（弁体内通路部）５５が形成されている。軸内通路部５５は、流入口１１側の通路部５５Ａと弁シート部材６５側（流出口１２、１３、１４側）の通路部５５Ｂとからなり、前記通路部５５Ａと通路部５５Ｂとの境界部５５Ｓは、後述する流出口１３、１４を除き、当該多方切換弁内に形成される流体通路の最小流量通過部（最小流路断面積部）となっている。

前記通路部５５Ｂの出口側端部には、弁シート部材６５に気密的に圧接するように、シール材としてのＯリング７４と角形リング７５とが装着されている。

なお、軽量化等を図るため、弁本体６０の材料にはアルミニウムが採用され、また、弁シート部材６５の材料には、摺動摩擦抵抗が小さく、耐摩耗性にも優れるステンレス鋼板、あるいは高強度合成樹脂板の表面にテフロンを含浸被覆させたもの等が使用されている。

前記弁体の中央軸部５２及び下端部５４は、それぞれ上側箱状体６０Ａの挿通穴６７に配置されたスリーブ状の軸受部材８１、及び下側蓋状部材６０Ｂの挿通穴６８の径大部に配置されたスリーブ状の軸受部材８２により、回動自在に支持されている。また前記通路部５５Ｂを画成する横辺部５３Ｂの下面と下側蓋状体６０Ｂとの間にはコイルばね９２が縮装されており、これにより弁体５０は上向きに付勢されている。

前記弁シート部材６５には、流出口１２、１３、１４が回動軸線を中心として６０°間隔（図２参照）で設けられている。ここでは、流入口１１Ｄａの口径と軸内通路部５５の出口側端部５５ｕの実効通路径Ｄｕ（角形リング７５の略内径に相当する）と流出口１２の口径Ｄｂとは略同じに設定されている。すなわち、前記流入口１１、出口側端部５５ｕ及び流出口１２の断面積は、前記した最小流量通過部である境界部５５Ｓの断面積よりも大きく設定されている。

一方、前記境界部５５Ｓの断面が円であるとすると、前記流出口１３の口径Ｄｃは前記境界部５５Ｓの口径Ｄｓよりも幾分小さくされ、前記流出口１４の口径Ｄｄは前記境界部５５Ｓの口径Ｄｓよりも相当小さくされている。言い換えれば（前記境界部５５Ｓの断面が円でない場合において理解しやすく述べれば）、前記流出口１３の断面積は、前記境界部５５Ｓの断面積より幾分小さくされ、前記流出口１４の断面積は、前記境界部５５Ｓの断面積より相当小さくされている。

かかる構成を有する多方切換弁１では、弁体５０がステッピングモータ１５により回動せしめられると、軸内通路部５５の出口側端部５５ｕ（角形リング７５）が弁シート部材６５の下面を摺動し、弁体５０が図２（Ａ）に示される位置に回動されると、流入口１１と流出口１２とが軸内通路部５５を介して連通し、流入口１１からの流体は流出口１２で絞られることなく流される。

また、弁体５０が図２（Ｂ）に示される位置に回動されると、流入口１１と流出口１３とが軸内通路部５５を介して連通し、流入口１１からの流体は流出口１３で幾分絞られて流され、同様に、弁体５０が図２（Ｃ）に示される位置に回動されると、流入口１１と流出口１４とが軸内通路部５５を介して連通し、流入口１１からの流体は流出口１４で相当絞られて流される。

このように、本実施形態の多方切換弁１においては、流出口１３、１４の断面積が前記境界部５５Ｓの断面積より小さくされているので、弁体５０の動作により流出口１３又は流出口１４と流入口１１とが連通された場合における当該多方切換弁内部の流体通路の最小流路断面積部分が、前記境界部５５Ｓから前記流出口１３又は流出口１４と変わり、この結果、流出口１３又は流出口１４に所要の流量絞り機能を付加することができる。

また、弁シート部材６５は、弁本体６０とは別体に製作された後、組立工程で弁本体６０のシート取付部６０ａに取付固定されるようになされているので、流出口１２、１３、１４の口径の設定変更を容易ならしめることができる。

また、弁シート部材６５が弁本体６０とは別体に製作された後の組立工程で弁本体６０に組み付けられるようにされていることから、外形寸法が同じで流出口１２、１３、１４の口径Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄが上記した例とは異なる多方切換弁（例えば、流出口１２、１３、１４の口径Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄが上記した例よりそれぞれ２０％ずつ小さいもの）を生産する場合には、弁シート部材６５のみを別途に製作し（流出口１２、１３、１４の形成に使う工具類の寸法が異なるだけである）、上記実施形態で使用されている弁本体６０、弁体５０、モータ１５等はそのまま共通部品として使用することができる。

したがって、外形寸法が同じで流出口の口径のみが異なる複数種（例えば３種）の多方切換弁を生産する場合には、各多方切換弁に共通の、前記シート取付部６０ａが設けられた弁本体６０、弁体５０、モータ１５等を製造もしくは用意する工程と、複数個の流出口１２、１３、１４のうちの少なくとも一つの口径が異なる３種の弁シート部材６５、６５’、６５’’をそれぞれ製造する工程と、各弁シート部材６５、６５’、６５’’を前記共通の弁本体６０のシート取付部６０ａにそれぞれ取付固定する前組立工程と、弁シート部材６５、６５’、６５’’が取付固定された弁本体６０、弁体５０、モータ１５等を組み上げる後組立工程と、を含むことになる。

このようにされることにより、多方切換弁と別個に絞り装置を設けることなく、また流出口の口径が異なる複数種の多方切換弁を合理的かつ経済的に製作することができ、その結果、生産性が向上し、所要の流量絞り機能を有する多方切換弁を低コストで提供することができる。

なお、上記実施例では、軸内通路部５５内の境界部５５Ｓが、流出口１３、１４を除き、当該多方切換弁内に形成される流体通路の最小流量通過部となっているものとして説明したが、流出口以外の流路はすべての部分において同一の断面積であっても良い。

また、上記実施例では、流出口の個数が３個の四方切換弁において、その弁シート部材に形成される３つの流出口のうちの２つに絞り機能を設けるものして説明したが、弁シート部材に形成される流出口のうちの少なくとも一つに絞り機能が設けられれば良い。

さらにまた、上記実施例では、四方切換弁が例示されているが、本発明の多方切換弁はこれに限られるわけではなく、流出口の個数が２個の三方切換弁でも４個以上の多方切換弁でも本発明を適用できることは勿論であり、また、多方切換弁としてロータリー式のものを例にとって説明したが、本発明はスライド式の多方切換弁にも同様に適用できる。

１ 多方切換弁（四方切換弁）
１１ 流入口
１２ 流出口
１３ 流出口
１４ 流出口
１５ モータ（アクチュエータ）
５０ 弁体
５５ 軸内通路部
６０ 弁本体
６０ａ 弁シート部材取付部
６１ 流路切換室
６５ 弁シート部材

Claims (5)

1. 弁シート部を有すると共に流入口と複数個の流路が形成される弁本体と、前記弁シート部内に配置されると共に前記複数の流路に連通する複数の流出口を有する弁シート部材と、前記弁シート部材に接触すると共に前記流入口と連通する通路部とを有する弁体と、該弁体を駆動するアクチュエータとを備え、該アクチュエータにより前記弁体を移動させて、前記弁シート部材の前記流出口と前記弁体の前記通路部とを介して、前記流入口と前記弁本体の複数個の前記流路とを選択的に連通させることにより流路の切り換えを行なう多方切換弁であって、
   前記弁シート部に配置される前記弁シート部材は、前記弁本体とは別体であり、前記弁シート部材に形成される複数個の前記流出口のうちの少なくとも一つに絞り機能が設けられたことを特徴とする多方切換弁。
2. 弁シート部を有すると共に流入口と複数個の流路が形成される弁本体と、前記弁シート部内に配置されると共に前記複数の流路に連通する複数の流出口を有する弁シート部材と、前記弁シート部材に接触すると共に前記流入口と連通する通路部とを有する弁体と、該弁体を駆動するアクチュエータとを備え、該アクチュエータにより前記弁体を移動させて、前記弁シート部材の前記流出口と前記弁体の前記通路部とを介して、前記流入口と前記弁本体の複数個の前記流路とを選択的に連通させることにより流路の切り換えを行なう多方切換弁であって、
   前記弁シート部に配置される前記弁シート部材は、前記弁本体とは別体であり、前記弁シート部材に形成される複数個の前記流出口のうちの少なくとも一つが、その流出口が前記流入口と連通された際の流体通路における最小流路断面積を有するように形成されたことを特徴とする多方切換弁。
3. 前記弁本体の前記弁シート部には、前記流出口の口径のみが異なる複数の前記弁シート部材を選択的に取付固定可能な形状寸法に、弁シート部材取付部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多方切換弁。
4. 前記弁本体は、ボルト類により気密的に締結固定される上側箱状体と下側蓋状体とからなり、該上側箱状体と下側蓋状体との間に前記弁体を配置する流路切換室が画成されるとともに、該流路切換室の天井面部が前記弁シート部材が選択的に取付固定される前記弁シート部材取付部とされていることを特徴とする請求項３に記載の多方切換弁。
5. 請求項４に記載の構成を有する多方切換弁の製造組立方法であって、
   複数個の前記弁シート部材取付部が形成された前記弁本体の前記上側箱状体と、複数個
   の前記弁本体の前記下側蓋状体と、複数個の前記弁体と、前記複数個の流出口のうちの少なくとも一つの口径が異なる複数種の弁シート部材と、を各々製造する製造工程、及び、前記異なる複数種の弁シート部材の内の一つの弁シート部材を選択して前記上側箱状体の前記弁シート部材取付部に取付固定し、その後、前記弁体を前記上側箱状体の前記流路切換室に装着配置し、更に、前記下側蓋状体を前記上側箱状体を装着して気密的に締結固定して組立する組立工程、を含むことを特徴とする多方切換弁の製造組立方法。

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