JP2017101831A

JP2017101831A - 切替弁および切替弁の使用方法

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Publication number: JP2017101831A
Application number: JP2017009304A
Authority: JP
Inventors: 智也入口; Tomoya Iriguchi; 裕史大西; Yasushi Onishi
Original assignee: TPR Co Ltd; TPR Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: TPR Co Ltd; TPR Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: JP6356841B2

Abstract

【課題】外部物体の温度に応じて流路を切替可能な切替弁を提供する。
【解決手段】ワックスエレメント本体１５内の温度検知部を弁本体の外部に配置された切替弁において、ワックスエレメント本体１５は、ワックスが封入されている温度検知部と、弁本体１の内部にワックスエレメント本体１５を固定する固定部１５ａと、固定部の内側に固定されるアクチュエータ部１４とが一体で構成され、アクチュエータ部１４内部に摺動するピストン１６とを有し、弁本体１の内部は、一つの円柱状の弁体９とリターンスプリング２０とを配設し、弁本体１の三つの流出入口３，４，５において、二つの流出入口４，５のいずれか一方を選択的に閉塞する弁体９は、リターンスプリング２０を収納する弁体と同心状の円柱状凹部１２が形成され、かつ、円柱状凹部１２の底面からまたは端面から弁体の他の端面に貫通する連通孔１３が周方向に間隔をおいて複数本形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、弁本体が３つの流出入口を有し、弁体が外部流体の温度に応じて弁本体内を摺動して２つの流出入口のいずれか一方を選択的に閉塞する切替弁および切替弁の使用方法に関する。

特許文献１によれば、ワックスエレメントを使用した三方弁は、弁本体がＴ字型に配列された３つの流出入口を有し、対峙する弁体および弁座により流出入する２つの流出入口が同一直線上に配置され、それらの弁体が弁本体内を温度に応じて変位して２つの流出口のいずれか一方を選択的に閉塞する弁であって、弁本体の内部にワックスエレメント本体を有し、かつ、温度を検知するワックスエレメントがワックスエレメント本体の内部に封入されており、前記ワックスエレメントは温度に応じて膨張・収縮するワックスと、ワックスの膨張・収縮により進退動するピストンとを有し、前記ピストンの進退動によりリターンスプリングで付勢されている前記弁体が移動して前記流出口の開閉を行なう切替弁が開示されている。

特許文献２によれば、温度検出部が弁本体の外部に露出している切替弁が開示されている。バルブ本体は１つで球状であり、２つの弁座を有し、３つの通路の内、中央に位置する通路に対して、バルブ本体の移動により他の２つの通路からの流体の流入を切り替えている。

特開平１１−０９４１０１号公報実開昭４８−０１３８２４号公報

したがって、特許文献１、２の温度調整弁では、弁座部材を必要としている。

本発明は、弁体が一つで弁本体が弁座の機能を果たし、外部物体の温度に応じて二つの流体を、切替可能であり、また、一つの流体の流路切替可能な三方弁を提供することを目的とする。

本発明は、弁本体の内部にワックスエレメント本体が固定されており、ワックスエレメント本体内の温度検知部を弁本体の外部に配置された切替弁において、弁本体が外側に突出する３つの流出入口を有し、ワックスエレメント本体は、検知した弁本体の外部の温度に応じて膨張・収縮するワックスが封入されている温度検知部と、弁本体の内部にワックスエレメント本体を固定する固定部と、固定部の内側に固定されるアクチュエータ部とが一体で構成され、アクチュエータ部内部にワックスの膨張に伴う押圧により摺動するピストンを有し、弁本体の内部は、ピストンの端面に押圧されて摺動する１つの円柱状の弁体と弁体とピストンとを常時押圧しているリターンスプリングとが配設され、３つの流出入口は、弁体が摺動する領域において摺動方向に弁体の長さと同じ距離に離間して位置する２つの流出入口と、弁体が摺動する領域外にあって２つの流出入口に対して温度検知部から離れる側に位置する他の流出入口とであり、２つの流出入口のいずれか一方を選択的に閉塞する弁体は、温度検知部から離れる側の端面側にリターンスプリングを収納する弁体と同心状の円柱状凹部が形成され、かつ、円柱状凹部の底面からまたは弁体の端面から弁体の他の端面に貫通する連通孔が周方向に間隔をおいて複数本形成されていることを特徴とする。

また、切替弁において、ピストンの端面が弁体を押圧する部位が弁体の内部に位置し、ピストンはアクチュエータ部から弁体側に向かって突出して形成される円筒状のピストン収納筒の内部を摺動し、ピストン収納筒は弁体の温度検知部側の端面側に弁体と同心状に形成される円柱状凹部の内部に挿入され、弁体の円柱状凹部の外側には、温度検知部側の端面から他の端面または他の円柱状凹部の底面に貫通する連通孔が周方向に間隔をおいて複数本形成されていることを特徴とする。

切替弁において、弁本体の３つの流出入口において、２つの流出入口が流体の流入部であり、いずれか一方の流出入口から選択的に流入した流体が他の流出入口から流出する、または、他の流出入口が流体の流入部であり、２つの流出入口のいずれか一方の流出入口から選択的に流体が流出することが好ましい。

切替弁の弁本体を外部物体に取り付けるための取り付け部材の使用により外部物体に取り付けることができる。

本発明によれば、弁体が一つで弁本体が弁座の機能を果たし、外部物体の温度に応じて二つの流体を、切替可能であり、また、一つの流体の流路切替可能な三方弁を提供することができる。

本発明の第１の実施形態を示し、ワックス収縮時の切替弁の弁本体の縦断面図である。図１の状態からワックスが膨張したときの切替弁の弁本体の縦断面図である。図２の状態からワックスが更に膨張したときの切替弁の弁本体の縦断面図である。取付板部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。本発明の第２の実施形態を示し、ワックス収縮時の切替弁の弁本体の縦断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１に示されているように、切替弁の弁本体１は、内部を透視できる透明または半透明で流出入流路口以外の部分の横断面が矩形であり、ケーシング２の内部に断面円形の中空部を有し、一方の端面に一つの円管部（本実施形態では出口流路口３として使用される。）が突出し、前記出口流路口３寄りの一側面に２つの円管部（本実施形態では入口流路口４，５として使用される。）が突出している。出口流路口３はケーシング２壁部を貫通する連通孔a６でケーシング２内に連通し、入口流路口４，５はケーシング２壁部をそれぞれ貫通する連通孔a７，８でケーシング２内に連通している。

弁本体１の内部に弁体９が収納されている。弁体９は弁本体１のケーシング２の中空部と略同径の円柱部材で、弁本体１内を摺動可能である。弁体９の外周面には軸方向に間隔をおいて２つの環状溝が形成されており、これらの溝にそれぞれシールリングa１０，１１が装着され、弁体９の外周面と弁本体１の内周面との間のシールが行なわれる。

弁体９の出口流路口３側の端面には弁体９と同心状に円柱状凹部a１２が形成されており、円柱状凹部a１２の底面から弁体９の他方の端面に貫通する連通孔b１３が周方向に間隔をおいて複数本形成されている。

ワックスエレメント本体１５は、頭部１５ａと胴部１５ｂとワックスエレメント１４が一体で構成され、温度に応じて膨張・収縮するワックスを胴部１５ｂの一部に収納し、ワックスエレメント１４の内部にワックスの膨張・収縮に伴う圧力により進退動するピストン１６を有し、ピストン１６の端面が弁体９の端面に接触し、押圧する。

ワックスエレメント本体１５の頭部１５ａは弁本体１のケーシング２内に配置され、弁本体１のケーシング２の内周面に形成されている環状溝に装着されているシールリングb１７によって、弁本体１の内周面とワックスエレメント本体１５の頭部１５ａ外周面との間のシールが行なわれるとともに、ワックスエレメント本体１５が弁本体１に対して固定される。ワックスエレメント本体１５の胴部１５ｂは弁本体１の開口端面に取り付けられた取付板部材１８に形成されている貫通孔１９を挿通して弁本体１から外部に突出し、露出している。ワックスエレメント本体１５の胴部１５ｂの先端側の略半分にワックスが収納され、外部の温度を検出する温度検知部を構成している。

弁本体１のケーシング２の内部の出口流路口３側の端面中央部に円筒状凸部が形成されており、リターンスプリング２０は前記円筒状凸部の外周に一端部が挿入され、他端部が弁体９の円柱状凹部a１２に挿入され、弁本体１のケーシング２の内部の出口流路口３側の端面と弁体９の円柱状凹部a１２の底面との間に、常時圧縮状態で装着されている。弁体９はこのリターンスプリング２０によってワックスエレメント本体１５側に付勢され、ピストンを押圧している。

弁本体１の出口流路口３と反対側の開口端面に取付板部材１８（図４参照）が取り付けられている。取付板部材１８は弁本体１を外部物体に取り付けるための部材である。取付板部材１８は貫通孔１９を中央部に有している四角い固定板部１８ａの対向する二辺から一対の側板部１８ｂが直角に外側に突出し、側板部１８ｂの先端から更に取付板部１８ｃが直角に外側に曲がって延び、取付板部１８ｃに外部物体に取り付けるための貫通孔２１を有している。取付板部材１８は弁本体１の開口端面に固定板部１８ａが配置し、ボルト２２で弁本体１に固定されている。

以下、上記切替弁の作用を図１〜図３により説明する。

切替弁は取付板部材１８が図示外の外部物体に取り付けられ、ワックスエレメント本体１５の胴部１５ｂの先端面が外部物体に接触している。

図１の状態は、ワックスエレメント本体１５の胴部１５ｂが外部物体の温度を検知してワックスが収縮状態にある場合を示す。

この場合、弁体９は、弁本体１の出口流路口３から遠い方の入口流路口５に連通している連通孔a８を閉塞している。したがって、流体Ａが出口流路口３から近い方の入口流路口４から流入して弁本体１の内部に流入し、出口流路口３から流出する。

次に、外部物体の温度が上昇し、ワックスエレメント本体１５の胴部１５ｂが外部物体の温度を検知すると、ワックスが膨張し、ピストン１６が前進し、リターンスプリング２０の付勢力に抗して弁体９を移動させ、図１の状態から、図２の状態に、更に図３の状態に移動させる。

図３の状態は、ワックスエレメント本体１５の胴部１５ｂが外部物体の温度を検知してワックスが膨張状態にある場合を示す。

この場合、弁体９は、弁本体１の出口流路口３に近い方の入口流路口４に連通している連通孔a７を閉塞している。したがって、流体Ｂが出口流路口３から遠い方の入口流路口５から流入して弁本体１の内部に流入し、弁体９の連通孔b１３を通って出口流路口３から流出する。
このように、弁本体１のケーシング２の内周面が弁座の機能を有しており、別部材として弁座部材を必要としない切替弁となっている。

上記のようにして、２種類の異なる流体Ａ，Ｂのいずれかを外部物体の温度に応じて出口流路口３から選択的に流出させることができる。したがって、切替弁を例えば小型発電機等の汎用エンジンのシリンダブロック壁部に取り付け、シリンダブロック壁部の温度が低い場合は流体Ａ（ガソリン）を出口流路口３から流出させてガソリンを燃料として使用し、シリンダブロック壁部の温度が高い場合は流体Ｂ（エタノール）を出口流路口３から流出させてエタノールを燃料として使用するように構成することが可能になる。

図５は本発明の第２の実施形態を示している。以下、上記実施形態の切替弁と相違する点を説明する。

本実施形態では、上記実施形態で出口流路口３が形成されていた弁本体１の端部は閉塞されており、円管部（本実施形態で出口流路口３として使用される。）は弁本体１のケーシング２における入口流路口４，５と反対側のケーシング２外周面から突出している例を示し、出口流路口３はケーシング２壁部を貫通する連通孔a６でケーシング２内に連通している。

弁体９の胴部１５側の端面には弁体９と同心状に円柱状凹部b２３が形成されており、この円柱状凹部b２３に、ワックスエレメント１４から突出しピストン１６を収納したピストン収納筒２４が挿入され、ピストン１６の端面が円柱状凹部b２３の底面に接触している。弁体９の円柱状凹部b２３の内周面には環状溝が形成されており、この溝にシールリングｃ２５が装着され、弁体９の円柱状凹部b２３の内周面とピストン収納筒２４の外周面との間のシールが行なわれる。弁体９は、ピストン１６の進退動およびリターンスプリング２０の付勢力に伴い、外周面がケーシング２の内周面を摺動する。また、第１の実施形態における弁体９内の貫通孔b１３は、胴部１５側の端面から他の端面または他の端面側に形成されている円柱状凹部ａ１２の底面に貫通する貫通孔b１３となっている。

シールリングc２５は、ピストン収納筒２４とピストン１６との間に流体が流入することを防止することができる。

本発明の第１、第２の実施形態では、２種類の異なる流体を外部物体の温度に応じて出口流路口３から流出させる使用方法を示したが、これに限ることはない。出口流路口３を入口流路口とし、他の２つの入口流路口４，５を出口流路口とし、入口流路口から流入した流体を２つの出口流路口のいずれか一方から選択的に流出させるように使用することもできる。切替弁の動作は、第１、第２の実施形態と同じである。

１・・弁本体、２・・ケーシング、３・・出口流路口、４，５・・入口流路口、６，７，８・・連通孔ａ、９・・弁体、１０，１１・・シールリングａ、１２・・円柱状凹部a、１３・・連通孔ｂ、１４・・ワックスエレメント（アクチュエータ部）、１５・・ワックスエレメント本体、１５ａ・・頭部、１５ｂ・・胴部(温度検知部)、１６・・ピストン、１７・・シールリングｂ、１８・・取付板部材、１８ａ・・固定板部、１８ｂ・・側板部、１８ｃ・・取付板部、１９・・貫通孔、２０・・リターンスプリング、２１・・貫通孔、２２・・ボルト、２３・・円柱状凹部b ２４・・ピストン収納筒、２５・・シールリングｃ、Ａ，Ｂ・・流体。

Claims

弁本体の内部にワックスエレメント本体が固定されており、前記ワックスエレメント本体内の温度検知部を弁本体の外部に配置された切替弁において、
前記弁本体は外側に突出する三つの流出入口を有し、
前記ワックスエレメント本体は、検知した前記弁本体の外部の温度に応じて膨張・収縮するワックスが封入されている前記温度検知部と、前記弁本体の内部にワックスエレメント本体を固定する固定部と、前記固定部の内側に固定されるアクチュエータ部とが一体で構成され、前記アクチュエータ部内部に前記ワックスの膨張に伴う押圧により摺動するピストンと、を有し、
前記弁本体の内部は、前記ピストンの端面に押圧されて摺動する一つの円柱状の弁体と前記弁体と前記ピストンとを常時押圧しているリターンスプリングが配設され、
前記三つの流出入口は、前記弁体が摺動する領域において摺動方向に弁体の長さと同じ距離に離間して位置する二つの流出入口と、前記弁体が摺動する領域外にあって前記二つの流出入口に対して前記温度検知部から離れる側に位置する他の流出入口とであり、
前記二つの流出入口のいずれか一方を選択的に閉塞する前記弁体は、前記温度検知部から離れる側の端面側に前記リターンスプリングを収納する前記弁体と同心状の円柱状凹部が形成され、かつ、前記円柱状凹部の底面からまたは前記端面から前記弁体の他の端面に貫通する連通孔が周方向に間隔をおいて複数本形成されている、
ことを特徴とする切替弁。
請求項１記載の切替弁において、
前記ピストンの端面が前記弁体を押圧する部位が前記弁体の内部に位置し、前記ピストンは前記アクチュエータ部から前記弁体側に向かって突出して形成される円筒状のピストン収納筒の内部を摺動し、前記ピストン収納筒は前記弁体の前記温度検知部側の端面側に前記弁体と同心状に形成される円柱状凹部の内部に挿入され、前記弁体の前記円柱状凹部の外側には、前記温度検知部側の端面から他の端面または他の円柱状凹部の底面に貫通する連通孔が周方向に間隔をおいて複数本形成されている、
ことを特徴とする切替弁。
請求項１または２に記載の切替弁において、
前記弁本体の三つの流出入口において、前記二つの流出入口が流体の流入部であり、いずれか一方の流出入口から選択的に流入した流体が前記他の流出入口から流出する、または、前記他の流出入口が流体の流入部であり、前記二つの流出入口のいずれか一方の流出入口から選択的に流体が流出する
ことを特徴とする切替弁。
請求項１から３のいずれかに記載の前記切替弁の前記弁本体を外部物体に取り付けるための取り付け部材の使用により外部物体に取り付けることを特徴とする切替弁の使用方法。