JP5707055B2 - 三方切換弁 - Google Patents

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本発明は、自動販売機のヒートポンプユニット等において流体の流路を切り換えるために用いられる三方切換弁に関する。
従来、上記三方切換弁として、例えば、特許文献１には、図３に示すように、弁本体５１と、上下２段にわたって配置される第１及び第２流入配管５２、５３と、流出配管５４と、コイル装置６０と、プランジャ６１と、２つの弁体６３、６５と、２つのパイロット弁体６２、６６と、これらのパイロット弁体６２、６６を両端部に有する駆動ピン６９とを備えた電磁ソレノイド方式の三方切換弁５０が記載されている。
この三方切換弁５０によれば、コイル装置６０への通電・非通電によりプランジャ６１を上下方向に移動させ、パイロット弁体６２、６６によるピストン内室６３ａ、６５ａの開放、閉鎖を介して２つの弁体６３、６５を弁座５７、５８に接離させ、第１及び第２流入配管５２、５３に流入した流体のいずれか一方を選択的に流出配管５４へ流出させる。
特開平５−１８０３６９号公報
しかし、上記三方切換弁５０においては、第１及び第２流入配管５２、５３が上下方向に２段にわたって配置されているため、駆動ピン６９を長く形成する必要があり、製造コストの上昇に繋がるとともに、三方切換弁５０全体が大型になるいう問題があった。また、駆動ピン６９と弁体６３及び弁体６５との間、並びに弁体６３及び弁体６５と弁本体５１との間に隙間が存在するため、駆動ピン６９が傾斜してがたつき、三方切替弁５０の安定運転を阻害する虞があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストが低く、小型化が可能で、安定運転を維持することも可能な三方切換弁を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、第１及び第２流入配管に流入した流体のいずれか一方を選択的に流出配管へ流出させる三方切換弁であって、前記第１流入配管に連通する第１弁室と、前記第２流入配管に連通する第２弁室とを有する弁本体と、該弁本体の内部に、前記第１弁室及び第２弁室を前記弁本体の軸線方向に区分するように固定される弁座部材と、該弁座部材の前記第１弁室側に開口する第１弁口と、該第１弁口に連続するように前記弁座部材内に形成され、前記第１弁室を前記流出配管に連通させる第１連通路と、前記弁座部材の前記第２弁室側に開口する第２弁口と、該第２弁口に連続するように前記弁座部材内に形成され、前記第２弁室を前記流出配管に連通させる第２連通路と、前記第１弁室に配置され、電磁アクチュエーターのプランジャの移動によって前記第１弁口を開閉する第１弁体と、前記第２弁室に配置され、前記第２弁口を開閉する第２弁体を保持するとともに、前記第２連通路に向けて往復移動するピストンと、前記第１弁体と前記第２弁体との間に介装され、前記第１及び第２弁口を貫通するとともに、中間部が前記弁座部材に案内される作動棒とを備え、前記第１及び第２流入配管と前記流出配管とは、前記第１及び第２弁体の移動方向から視て互いに重なり合わず、前記第１及び第２連通路は、側面部分が前記弁本体の軸線に対して傾斜する傾斜面を有し、前記流出配管の入り口部に近接するに従って両者間の距離が短くなるように合流することを特徴とする。
そして、本発明によれば、第１及び第２流入配管と流出配管とを、第１及び第２弁体の移動方向から視て互いに重なり合わないように配置するため、作動棒を短く形成することができて製造コストを低く抑えることができるとともに、三方切換弁の上下方向を小型化できる。これに加え、弁本体に固定された弁座部材によって作動棒を案内しているため、作動棒ががたつくことがなく、三方切替弁の安定運転を維持することができる。尚、三方切換弁全体を最も小型にできる構成としては、第１及び第２流入配管と流出配管とを、第１及び第２弁体の移動方向に対して垂直な同一面内（第１及び第２弁体の移動方向を上下方向とした場合には、同一水平面内）に配置した場合である。
以上のように、本発明によれば、製造コストが低く、小型で、安定運転を維持することも可能な三方切換弁を提供することができる。
本発明にかかる三方切換弁の一実施の形態を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は（ａ）の一部拡大断面図である。 図１の三方切換弁の全体斜視図である。 従来の三方切替弁の一例を示す断面図である。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明にかかる三方切換弁の一実施の形態を示し、この三方切換弁１は、第１流入配管１３及び第２流入配管１４に流入した流体のいずれか一方を選択的に流出配管１５へ流出させるために用いられ、コイル装置２と、一部がコイル装置２に内嵌される弁本体（ケーシング）３と、弁本体３内の上部に設けられるプランジャ４と、弁本体３内に固定される弁座部材７と、プランジャ４の下端部に固定されるボール状の第１弁体５と、ピストン８の上端部に固定されるボール状の第２弁体１０と、これら第１弁体５及び第２弁体１０との間に介装されるとともに、弁座部材７を貫通する作動棒１２と、弁本体３内の下部に配置されるピストン８等を備える。
第１及び第２流入配管１３、１４並びに流出配管１５は、弁本体３に、例えば、青銅を用いた炉中ろう付けなどにより接合される（ろう付け部１６）。
弁本体３は、円筒状に形成され、内部にプランジャ４、弁座部材７、作動棒１２、ピストン８等を備える。弁本体３の上端部には吸引子１７が固定され、下端部は下蓋９で閉じられている。プランジャ４と弁座部材７の上面との間に第１弁室３ａが形成され、弁座部材７の下面とピストン８の上面との間に第２弁室３ｂが形成される。
プランジャ４は、その下端に第１弁体５がかしめ加工により固定され、プランジャ４とコイル装置２の吸引子１７との間に介装される第１コイルばね６により下方に付勢される。
弁座部材７は、第１弁室３ａを流出配管１５に連通させる第１連通路７ａと、第２弁室３ｂを流出配管１５に連通させる第２連通路７ｂとを有し、第１弁室３ａ側に第１弁口７ｃが開口し、第２弁室３ｂ側に第２弁口７ｄが開口する。また、弁座部材７の第１連通路７ａと第２連通路７ｂとの間には、作動棒１２の中間部を案内する案内部７ｅが穿設される。
ピストン８は、その上端に第２弁体１０がかしめ加工により固定され、ピストン８と下蓋９との間に介装される第２コイルばね１１によって上方に付勢される。また、ピストン８内のピストン内室８ａに連通する複数の流通孔（不図示）を備え、これにより、ピストン８の内側からも圧力を付与し、内外の均圧を図って摺動時の抵抗を低減する。尚、第２コイルばね１１のばね荷重は、プランジャ４側の第１コイルばね６より小さく設定される。これは、コイル装置２に通電していないときに、プランジャ４側の第１コイルばね６の弾性力を作動棒１２を介してピストン８に伝達し、ピストン８を押し下げて第２弁口７ｄを開くためである。
作動棒１２は、第１弁体５の変位に追随させてピストン８を移動させるため、プランジャ４とピストン８との間に介装され、その中間部が弁座部材７の案内部７ｅによって案内される。
次に、上記構成を有する三方切換弁１の動作について図面を参照しながら説明する。
コイル装置２に通電しない状態では、図１に示すように、プランジャ４が第１コイルばね６によって下方に付勢されて弁本体３内を下方に摺動し、第１弁体５によって第１弁口７ｃが閉じられる。また、このプランジャ４の摺動に伴い、作動棒１２が下方に移動して第２弁体１０及びピストン８を下方に移動させ、第２弁体１０を第２弁口７ｄから離間させて第２弁口７ｄを開く。これによって、第２流入配管１４から流入した流体が、第２弁室３ｂ、第２弁口７ｄ、第２連通路７ｂの順に通過して流出配管１５に流出する。
一方、コイル装置２に通電すると、磁力によってプランジャ４が吸引子１７に吸引されて弁本体３内を上方に摺動し、第１弁体５を第１弁口７ｃから離間させて第１弁口７ｃを開く。また、このプランジャ４の摺動による第１弁体５の移動に伴って、作動棒１２によって第２弁体１０及びピストン８を押し下げる力が作用しなくなり、第２コイルばね１１の弾性力によりピストン８が上方に摺動し、第２弁体１０によって第２弁口７ｄを閉じる。これによって、第１流入配管１３から流入した流体が、第１弁室３ａ、第１弁口７ｃ、第１連通路７ａの順に通過して流出配管１５に流出する。
以上のように、上記構成を備える三方切替弁１は、第１及び第２流入配管１３、１４と流出配管１５とを上下方向（第１弁体５及び第２弁体１０の移動方向）から視て重なり合わないように配置するため、作動棒１２を短く形成することができて製造コストを低く抑えることができるとともに、三方切換弁１全体を小型化できる。これに加え、弁本体３に固定された弁座部材７の案内部７ｅによって作動棒１２を案内しているため、作動棒１２ががたつくことがなく、三方切替弁１の安定運転を維持することができる。
尚、上述した実施形態においては、電磁アクチュエーターとして電磁ソレノイドを用い、その構成要素であるプランジャ４に第１弁体５を設けることにより、三方切換弁１を電磁弁で実現した場合について説明したが、電磁アクチュエーターとして電動モータを採用することにより、三方切換弁１を電動モータ方式で実現することも可能である。
１ 三方切換弁
２ コイル装置
３ 弁本体
３ａ 第１弁室
３ｂ 第２弁室
４ プランジャ
５ 第１弁体
６ 第１コイルばね
７ 弁座部材
７ａ 第１連通路
７ｂ 第２連通路
７ｃ 第１弁口
７ｄ 第２弁口
７ｅ 案内部
８ ピストン
８ａ ピストン内室
９ 下蓋
１０ 第２弁体
１１ 第２コイルばね
１２ 作動棒
１３ 第１流入配管
１４ 第２流入配管
１５ 流出配管
１６ ろう付け部
１７ 吸引子

Claims (2)

  1. 第１及び第２流入配管に流入した流体のいずれか一方を選択的に流出配管へ流出させる三方切換弁であって、
    前記第１流入配管に連通する第１弁室と、前記第２流入配管に連通する第２弁室とを有する弁本体と、
    該弁本体の内部に、前記第１弁室及び第２弁室を前記弁本体の軸線方向に区分するように固定される弁座部材と、
    該弁座部材の前記第１弁室側に開口する第１弁口と、
    該第１弁口に連続するように前記弁座部材内に形成され、前記第１弁室を前記流出配管に連通させる第１連通路と、
    前記弁座部材の前記第２弁室側に開口する第２弁口と、
    該第２弁口に連続するように前記弁座部材内に形成され、前記第２弁室を前記流出配管に連通させる第２連通路と、
    前記第１弁室に配置され、電磁アクチュエーターのプランジャの移動によって前記第１弁口を開閉する第１弁体と、
    前記第２弁室に配置され、前記第２弁口を開閉する第２弁体を保持するとともに、前記第２連通路に向けて往復移動するピストンと、
    前記第１弁体と前記第２弁体との間に介装され、前記第１及び第２弁口を貫通するとともに、中間部が前記弁座部材に案内される作動棒とを備え、
    前記第１及び第２流入配管と前記流出配管とは、前記第１及び第２弁体の移動方向から視て互いに重なり合わず、
    前記第１及び第２連通路は、側面部分が前記弁本体の軸線に対して傾斜する傾斜面を有し、前記流出配管の入り口部に近接するに従って両者間の距離が短くなるように合流することを特徴とする三方切換弁。
  2. 前記第１及び第２流入配管と前記流出配管とを、前記第１及び第２弁体の移動方向に対して垂直な同一面内に配置したことを特徴とする請求項１に記載の三方切換弁。
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