JP2022539280A - 三方弁 - Google Patents

Abstract

三方弁（１００）は、弁座（１０）と、弁座（１０）内に設けられた弁芯（２０）と、弁座（１０）を覆うように設けられた弁蓋（３０）とを含み、ここで、弁蓋（３０）には、アクチュエータ（４０）が固定されており、アクチュエータ（４０）は、弁芯（２０）を駆動して弁座（１０）内で回動させることができ、アクチュエータ（４０）の駆動部（４２）には、回転軸（４１）が回動可能に接続されており、回転軸（４１）の一端と弁芯（２０）とは一体に接続され、駆動部（４２）は回転軸（４１）に対して周方向への移行を制限することができる。【選択図】 図７

Description

[001] 本出願は、２０１９年６月２４日に出願された、出願番号が２０１９２０９５７５２０．Ｘであり、発明の名称が「三方弁」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が引用によって本出願に組み込まれる。

[002] 本出願は、流量制御の技術分野に関し、特に三方弁に関する。

[003] 三方弁の弁座は、３つの接続口を有し、それらのうちの１つは入口であり、他の２つは出口であり、且つ三方弁内の弁芯が弁座内で回動する際に、弁芯は弁座における入口と２つの出口との間の通路を選択的に切り替えることができ、これにより、この三方弁の作動時に、流量に対する制御を実現する。

[004] 従来の三方弁において、弁芯を駆動して弁座内で回動させるための回転軸と弁芯とは、一般的に別体式構造として設置され、具体的には、弁芯に溝を穿設して、回転軸を弁芯の溝内まで対応して挿入し、弁芯と周方向で制限することにより、三方弁の作動時に、アクチュエータが回転軸により弁芯を駆動して弁座内で回動させる。

[005] 上記の三方弁の作動時に、弁座における入口と２つの出口との間の通路の切り替えを実現できるが、回転軸が弁芯の溝に挿入され且つ弁芯と嵌合されることにより、弁芯の弁座内での回動を実現し、つまり、回転軸と弁芯との間は隙間嵌めであるため、回転軸と弁芯との間の接続強度が相対的に弱く、且つ長期使用中に、回転軸と弁芯との接続部位に摩耗が発生しやすく、これによって弁芯の回転精度を低下させる。

[006] 本出願の様々な実施例によれば、弁座、弁芯、弁蓋、及びアクチュエータを含む三方弁が提供される。

[007] 弁芯は弁座内に設けられ、弁蓋は弁座を覆うように設けられ、アクチュエータは弁蓋に固定され、弁芯の一端には回転軸が設けられており、回転軸と弁芯とは一体に設置され、回転軸の他端は駆動部に回動接続され、且つ駆動部は回転軸に対して周方向への移動を制限することができる。

[008] 上記の三方弁は、回転軸と弁芯とを一体に設置することにより、回転軸と弁芯との接続強度を補強して、回転軸と弁芯との別体設置の際に両者の接続部位に摩耗が発生して弁芯の回転精度に影響を与えることを回避すると共に、一体設置により、弁芯が回転軸に従って同時に回転できることを確保でき、これにより弁芯の回転精度を向上させる。

[009] 一実施形態では、回転軸に制限部が設置されており、駆動部には制限嵌合部が設けられており、回転軸と駆動部とが組立接続される際に、制限部と制限嵌合部とが嵌合できる。このように、制限部と制限嵌合部との嵌合により、駆動部の回転軸に対する周方向での制限を実現する。

[010] 一実施形態では、回転軸の外側壁には、位置決め凸部が設置されて制限部を形成し、駆動部には、位置決め溝が穿設されて制限嵌合部を形成する。これにより、構造がシンプルになる。

[011] 一実施形態では、弁芯と弁座との間並びに弁芯と弁蓋との間には、ガイド構造部材がそれぞれ設置されており、弁芯には、ガイド構造部材に嵌合されるガイド部が設置されている。これにより、弁芯が回転する際に、ガイド構造部材とガイド部との嵌合で、弁芯の回転に対してガイド作用を果たし、弁芯が回転する際に発生する摩擦力を減少させ、弁芯の使用寿命を延長させることができる。

[012] 一実施形態では、ガイド構造部材は、弁芯に摺動接続されたシールリングである。

[013] 一実施形態では、ガイド構造部材は、軸受である。

[014] 一実施形態では、弁芯の底面に第１の接続口が穿設されており、弁芯の側面に第２の接続口が穿設されており、第１の接続口は、第２の接続口に連通される。

[015] 一実施形態では、第２の接続口の横断面は四角形をなし、弁座には第１の弁口及び第２の弁口が穿設されており、弁芯は、第２の接続口を介して第１の弁口及び第２の弁口と同時に連通可能とされている。これにより、弁芯の横断面は四角形をなし、第２の接続口の横断面と弁芯の横断面とが同じであるため、弁芯の内チャンバの流通面積を十分に利用して流通量を増大させる。

[016] 一実施形態では、第１の弁口及び第２の弁口には、何れも弁芯と弁座との間がシール組立となるための第１のシール部材及び第２のシール部材が設けられている。これにより、弁芯と弁座との間のシール性を補強する。

[017] 一実施形態では、第１のシール部材はガスケットであり、第２のシール部材はＯリングであり、ガスケットは弁座に設けられ、Ｏリングはガスケットの弁座に当接される一側の端面に嵌装され、ガスケットのＯリングと離れた一側の端面は、弁芯に当接される。これにより、構造がシンプルになる。

[018] 一実施形態では、第１のシール部材は弁芯に近接して設置され、第１のシール部材の第１の弁口又は第２の弁口に近接する一端には、第１のシール凸部が設けられており、第１のシール凸部は、弁芯に当接することができる。このように設置することで、弁芯に対する第１のシール部材の作用力を補強して、シール効果を更に補強する。

[019] 本明細書で開示されるそれらの発明の実施例及び／又は例示をより分かりやすく説明するために、１つ又は複数の図面を参照することができる。図面を説明するための追加の詳細や例示は、開示された発明、現在説明されている実施例及び／又は例示、及び現在理解されているこれらの発明の最適な態様の何れかの範囲を制限するものではない。

[020] 本出願で提供される三方弁の構造分解図である。 [021] 本出願で提供される三方弁の断面図である。 [022] 本出願で提供される三方弁の第１の接続パイプが第２の接続パイプに連通される場合の構造概念図である。 [023] 本出願で提供される三方弁の第１の接続パイプが第２の接続パイプ及び第３の接続パイプと同時に連通される場合の構造概念図である。 [024] 本出願で提供される三方弁の第１の接続パイプが第３の接続パイプに連通される場合の構造概念図である。 [025] 本出願で提供される三方弁の弁座の構造概念図である。 [026] 本出願で提供される三方弁の弁芯と回転軸との組立概念図である。 [027] 本出願で提供される一実施例における第１のシール部材及び第２のシール部材の組立概念図である。

[028] 図面の符号の意味は以下の通りである。
[029] １００ 三方弁、１０ 弁座、１１ 第１の接続パイプ、１２ 第２の接続パイプ、１３ 第３の接続パイプ、１４ 第１の弁口、１５ 第２の弁口、２０ 弁芯、２１ 第１の接続口、２２ 第２の接続口、２３ ガイド部、３０ 弁蓋、４０ アクチュエータ、４１ 回転軸、４１１ 制限部、４１２ 位置決め凸部、４２ 駆動部、４２１ 制限嵌合部、４２２ 位置決め溝、１０２ ガスケット、１０３ Ｏリング、１０４ ガイド構造部材、１０５ シール溝、２０１ 第１のシール部材、２０２ 第２のシール部材、２０３ 第１のシール凸部、２０４ 第１のシール溝、２０５ 第２のシール凸部。

[030] 本出願の理解を容易にするために、以下では本出願について、より全面的に説明する。ただし、本出願は多くの様々な形式で実現することができ、本文で説明する実施例に限定されるものではない。むしろ、本出願の開示内容に対する理解を徹底的且つ完全にするために、これらの実施例を提供する。

[031] なお、要素が他の要素に「固定される」とされる場合、他の要素の上に直接置かれていてもよく、又は間に置かれている要素が存在してもよい。要素が他の要素に「接続される」とみなされる場合、他の要素に直接接続されていてもよく、又は間に接続されている要素が同時に存在してもよい。

[032] 特に定義しない限り、本文で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本出願に属する技術分野の当業者が一般的に理解している意味と同じである。本出願の明細書で使用される本文の用語は、単に具体的な実施例を説明するためのものであり、本出願を制限するものではない。

[033] 図１から図８を参照すると、本出願で提供される三方弁１００は、管路システムにおいて管路の切り替えを実現するために用いられる。本実施例では、三方弁１００は自動車熱管理システムに適用され、他の実施例では、三方弁１００は、熱供給、給排水等の管路システムにも適用できる。

[034] 図１及び図２を参照すると、三方通水弁１００は、弁座１０と、弁座１０内に設けられた弁芯２０と、弁座１０を覆うように設けられた弁蓋３０と、弁蓋３０に固定されたアクチュエータ４０とを含む。ここで、アクチュエータ４０は、弁芯２０を駆動して弁座１０内で回動させることができ、これにより、この三方弁１００の作動時の流量制御を実現する。

[035] 具体的には、弁芯２０の底面に第１の接続口２１が穿設されており、弁芯２０の側面に第２の接続口２２が穿設されており、第１の接続口２１は第２の接続口２２に連通される。

[036] これに応じて、弁座１０の底部には第１の接続パイプ１１が接続されており、弁座１０の側壁には第２の接続パイプ１２及び第３の接続パイプ１３が接続されており、且つ第１の接続パイプ１１は常に弁芯２０の第１の接続口２１に連通され、第２の接続パイプ１２及び／又は第３の接続パイプ１３は弁芯２０の第２の接続口２２に連通できる。本実施例では、第１の接続パイプ１１を入口とし、第２の接続パイプ１２と第３の接続パイプ１３を出口としているが、他の実施例では、異なる設計によって、第１の接続パイプ１１を出口とし、第２の接続パイプ１２と第３の接続パイプ１３の何れかを入口としてもよい。

[037] 図３から図５を参照すると、アクチュエータ４０が弁芯２０を駆動して弁座１０内で回動させる際に、本出願の三方弁は、以下の３つの通路の状況を実現できる。第１の接続パイプ１１が、弁芯２０の第１の接続口２１、第２の接続口２２を介して第２の接続パイプ１２に連通される状況、第２の接続パイプ１２が、弁芯２０の第１の接続口２１、第２の接続口２２を介して第３の接続パイプ１３に連通される状況、第１の接続パイプ１１が、弁芯２０の第１の接続口２１、第２の接続口２２を介して第２の接続パイプ１２及び第３の接続パイプ１３に連通される状況、即ち、第１の接続パイプ１１と、第２の接続パイプ１２及び第３の接続パイプ１３が何れも連通されるため、この三方弁１００の作動時に、この三方弁１００における通路を切り替えることによって、流量の制御を実現することができる。

[038] 図７を参照すると、本実施例では、弁芯２０の第２の接続口２２の横断面は四角形をなし、弁芯２０の横断面が四角形をなすため、第２の接続口２２の横断面と弁芯２０の横断面とが同じであり、弁芯２０における第２の接続口２２の口径を最大に設定することができ、弁芯２０の内チャンバの流通面積を十分に利用して流通量を増大させる。他の実施例では、第２の接続口２２の横断面は、弁芯２０の横断面に応じて他の形状とすることができる。

[039] 弁座１０には、第１の弁口１４及び第２の弁口１５が穿設されており、第２の接続パイプ１２は、第１の弁口１４に接続され、第３の接続パイプ１３は、第２の弁口１５に接続され、且つ弁芯２０は、第２の接続口２２を介して第１の弁口１４及び第２の弁口１５と同時に連通可能とされており、これにより弁座１０における第１の接続パイプ１１が第２の接続パイプ１２及び第３の接続パイプ１３に同時に連通される際に、第２の接続パイプ１２及び第３の接続パイプ１３が十分に大きい流量を有して外部に導出することを確保し、これによりこの弁座１０における３つの接続パイプの全ての流通を実現すると共に、弁芯２０における第２の接続口２２の設置により、射出成形時に射出成形品を十分に充填させることができ、この弁芯２０全体の射出成形プロセスが改善される。

[040] 第１の弁口１４及び第２の弁口１５には、何れも弁芯２０と弁座１０との間がシール接続となるための第１のシール部材２０１及び第２のシール部材２０２が設けられており、これによって、三方弁１００の全体の内漏れ防止シールを実現する。

[041] 一実施形態では、第１のシール部材２０１はガスケット１０２であり、第２のシール部材２０２はＯリング１０３であり、ガスケット１０２は弁座１０に設けられ、ガスケット１０２の弁芯２０から離れた一端の端面にはシール溝１０５が穿設されており、Ｏリング１０３はシール溝１０５内に嵌設され、ガスケット１０２のＯリング１０３から離れた一側の端面はシール面として弁座１０に当接され、弁座１０と弁芯２０との間のシール組立を実現する。

[042] 弁座１０と弁芯２０との間のシール組立に用いられるものは、上記のガスケット１０２及びＯリング１０３に限定されず、当業者は、使用の必要に応じて、互いに嵌合される他の第１のシール部材２０１と第２のシール部材２０２を使用してもよく、例えば、第１のシール部材２０１は、他の硬さの低いシール材で作製され、弁座１０に設けられるが、第１のシール部材２０１は、他の耐摩耗性及び低摩擦係数を有する材料で作製され、第１のシール部材２０１に貼り合わせて設置されることが理解できる。

[043] 図８を参照すると、一実施形態では、更に、第１のシール部材２０１は、第２のシール部材２０２に対して弁芯２０に近接して設置され、第１のシール部材２０１の第１の弁口１４又は第２の弁口１５に近接した一端には、第１のシール凸部２０３が設けられており、第１のシール凸部２０３は、弁芯２０に当接することができる。第１のシール凸部２０３は、第１のシール部材２０１と弁芯２０とが当接して嵌合される際の相互作用力を向上させ、更に、第１のシール部材２０１と第２のシール部材２０２とにより弁芯２０と弁座１０とがシール組立となるシール効果を確保することができることが理解できる。

[044] 第２のシール部材２０２には第２のシール凸部２０５が設けられており、第２のシール凸部２０５は、第１のシール凸部２０３と嵌合される第１のシール溝２０４を有し、第１のシール溝２０４は、第２のシール凸部２０５の内側に位置し、第２のシール凸部２０５は、第１のシール部材２０１と弁芯２０との当接する際の作用力を更に向上させることができ、且つ第１のシール凸部２０３は第１のシール溝２０４内に設けられ、第１のシール部材２０１と第２のシール部材２０２を貼り合わせて設置させることができ、これによって、シール性を補強する。

[045] 弁芯２０の一端には回転軸４１が設けられており、回転軸４１は弁芯２０に接続され且つ一体に設置され、アクチュエータ４０に駆動部４２が設けられており、駆動部４２と回転軸４１の弁芯２０から離れた一端は回動接続され、駆動部４２は回転軸４１に対して周方向への移動を制限することができる。つまり、本実施形態の三方弁１００は、弁芯２０を駆動して弁座１０内で回転させるための回転軸４１と、弁芯２０とを一体構造とする。なお、回転軸４１と弁芯２０とは溶接の方法で一体に接続されてもよいし、弁芯２０と回転軸４１とを一体成形する方法で作製してもよい。

[046] 以上から分かるように、弁芯２０と回転軸４１は一体に接続されており、これにより回転軸４１と弁芯２０との間の接続強度を向上させ、アクチュエータ４０の作動時に弁芯２０が回転できるように確保し、且つ弁芯２０が弁座１０内で回転する際に、回転軸４１は弁芯２０と同時に回転し、両者の回動角度は常に一致を保持し、回転軸４１と弁芯２０との間に組立誤差があったり、或いは使用中の摩損により、回転軸４１と弁コア２０とが回転する際に両者の回動角度に差が生じたりすることを回避し、これによりアクチュエータ４０の弁芯２０を駆動する際の回転精度を向上させ、更にこの三方弁１００の流量制御に対する精度を確保する。

[047] 更に、回転軸４１には制限部４１１が設置されており、アクチュエータ４０の駆動部４２には制限嵌合部４２１が設置されており、回転軸４１とアクチュエータ４０の駆動部４２とが組立接続される際に、制限部４１１と制限嵌合部４２１とが嵌合される。つまり、本実施形態の回転軸４１とアクチュエータ４０の駆動部４２とが互いに組み立てられる際に、回転軸４１のアクチュエータ４０での組立位置は決定されており、更に、アクチュエータ４０が、回転軸４１によって弁芯２０を駆動して弁座１０内で回動させる際に、アクチュエータ４０の弁芯２０に対する回転駆動の制御を容易にする。

[048] なお、他の実際例では、三方弁１００は、アクチュエータ４０と回転軸４１とが互いに嵌合される位置に角度センサ（図示せず）を設置してもよく、アクチュエータ４０が回転軸４１によって弁芯２０を回転駆動する際に、角度センサが信号をフィードバックできるようにし、更に、弁芯２０が弁座１０内で回転する際の回動角度の精密な制御を向上させる。

[049] 具体的には、回転軸４１は、その外側壁に位置決め凸部４１２が設置されて制限部４１１を形成し、駆動部４２には、位置決め溝４２２が穿設されて制限嵌合部４２１を形成し、位置決め凸部４１２は、位置決め溝４２２に嵌合して回転軸４１の周方向への移動の制限を実現することができる。なお、本出願の回転軸４１におけるアクチュエータ４０の駆動部４２と嵌合されるための部位の設置は単一ではなく、駆動部４２の別の部位に設置されてもよく、位置決め凸部４１２は、具体的には回転軸４１のうちの１つの側壁に設置されてもよい。

[050] 弁芯２０と弁座１０との間並びに弁芯２０と弁蓋３０との間には、ガイド構造部材１０４がそれぞれ設置されており、弁芯２０には、弁芯２０の回転をカイドするための、ガイド構造部材１０４に嵌合されるガイド部２３が設置されている。これにより、本出願の三方弁１００の弁芯２０の弁座１０及び弁蓋３０内での位置決め精度を向上させ、弁芯２０の使用寿命を延長させ、弁芯２０の回動する際に受ける摩擦力の作用を減らすことができる。

[051] 具体的には、ガイド構造部材１０４は、弁芯２０に摺動接続されたシールリングである。つまり、本実施形態の弁芯２０は、シールリングによって弁座１０と弁蓋３０内に組立及び位置決めされ、且つアクチュエータ４０が弁芯２０を駆動して回転させる際に、弁芯２０はシールリングに対して回転することができる。

[052] 他の実施例では、ガイド構造部材１０４は、軸受であり、これにより弁座１０及び弁蓋３０に対する弁芯２０の回動接続を実現する。本出願では、ガイド構造部材１０４は、上記の２つの構造に制限されず、弁芯２０の回動時に発生する摩擦力を低減することを実現できれば、ガイド構造体１０４は他の構造であってもよい。

[053] 本出願で提供される三方弁１００は、回転軸４１と弁芯２０とを一体に設置することにより、回転軸４１と弁芯２０との接続強度を補強して、弁芯２０の使用寿命を高めると共に、弁芯２０と回転軸４１とを一体に設置することにより、弁芯２０と回転軸４１とが同時に回転することを確保することができ、これによりアクチュエータ４０の弁芯２０を回動駆動する際の回転精度を向上させる。

[054] 以上に述べた実施例の各技術的特徴は、任意に組み合わせることができ、説明を簡潔にするために、上述の実施例における各技術的特徴の可能な組み合わせについて全て説明していないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、全て本明細書に記載された範囲と考えるべきである。

[055] 以上に述べた実施例は、単に本出願のいくつかの実施形態を示すものであり、その説明は比較的に具体的且つ詳細であるが、これにより本出願の特許請求の範囲を制限するものと理解されてはならない。なお、当業者にとっては、本出願の思想を逸脱しない限り、いくつかの変形や改良が可能であり、これらは全て本出願の保護範囲に属する。従って、本出願の特許の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に準ずるものとする。

Claims (11)

1. 弁座と、前記弁座内に設けられた弁芯と、前記弁座を覆うように設けられた弁蓋と、アクチュエータとを含む、三方弁であって、
   前記アクチュエータは前記弁蓋に固定され、前記アクチュエータは前記弁芯を駆動して前記弁座内で回動させることができ、前記アクチュエータに駆動部が設けられており、
   前記弁芯の一端には回転軸が設けられており、前記回転軸と前記弁芯とは一体に設置され、前記回転軸の他端は前記駆動部に回動接続され、且つ前記駆動部は前記回転軸に対して周方向への移動を制限することができる、三方弁。
2. 前記回転軸に制限部が設けられており、前記駆動部には制限嵌合部が設けられており、前記回転軸と前記アクチュエータの駆動部とが組立接続される際に、前記制限部が前記制限嵌合部に嵌合される、請求項１に記載の三方弁。
3. 前記回転軸の外側壁には、前記制限部を形成するように位置決め突起が設けられており、前記駆動部には、前記制限嵌合部を形成するように位置決め溝が穿設されている、請求項２に記載の三方弁。
4. 前記弁芯と前記弁座との間並びに前記弁芯と前記弁蓋との間には、ガイド構造部材がそれぞれ設置されており、前記弁芯には、ガイド構造部材に嵌合されるガイド部が設置されている、請求項１に記載の三方弁。
5. 前記ガイド構造部材は、前記弁芯に摺動接続されたシールリングである、請求項４に記載の三方弁。
6. 前記ガイド構造部材は、軸受である、請求項４に記載の三方弁。
7. 前記弁芯の底面に第１の接続口が穿設されており、前記弁芯の側面に第２の接続口が穿設されており、前記第１の接続口は、前記第２の接続口に連通される、請求項１に記載の三方弁。
8. 前記第２の接続口の横断面は四角形をなし、前記弁座には第１の弁口及び第２の弁口が穿設されており、前記弁芯は、前記第２の接続口を介して前記第１の弁口及び前記第２の弁口と同時に連通可能とされている、請求項７に記載の三方弁。
9. 前記第１の弁口及び前記第２の弁口には、何れも前記弁芯と前記弁座との間がシール組立となるための第１のシール部材及び第２のシール部材が設けられている、請求項８に記載の三方弁。
10. 前記第１のシール部材はガスケットであり、前記第２のシール部材はＯリングであり、前記ガスケットは前記弁座に設けられ、前記Ｏリングは前記ガスケットの前記弁座に当接される一側の端面に嵌装され、前記ガスケットの前記Ｏリングと離れた一側の端面は前記弁芯に当接される、請求項９に記載の三方弁。
11. 前記第１のシール部材は前記弁芯に近接して設置され、前記第１のシール部材の前記第１の弁口又は前記第２の弁口に近接する一端には、第１のシール凸部が設けられており、前記第１のシール凸部は、前記弁芯に当接することができる、請求項９に記載の三方弁。

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