JP7068866B2

JP7068866B2 - 三方弁

Info

Publication number: JP7068866B2
Application number: JP2018041219A
Authority: JP
Inventors: 和輝松枝
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: JP2019157898A

Description

本発明は、弁室に連通する２つの対向ポートおよび１つの非対向ポートを備え、２つの対向ポートの開閉状態を変更することによって、対向ポートが弁室を介して非対向ポートに連通する状態を変更することが可能な三方弁に関する。

弁室と、互いに向き合う位置で弁室に連通する２つの対向ポートと、２つの対向ポートとは異なる位置で弁室に連通する１つの非対向ポートと、それぞれの対向ポートを開閉する２つの弁体とを備え、カム機構を用いて２つの弁体を駆動するようにした三方弁が知られている（特許文献１）。

この三方弁では、対向ポートを閉状態とするために弁座に弁体を当接させる際には、カム機構を用いて弁体を駆動し、逆に、対向ポートを開状態とするために弁座から弁体を離間させる際にも、カム機構を用いて弁体を駆動している。そして、一方の対向ポートを開状態とするときには他方の対向ポートを閉状態とし、他方の対向ポートを開状態とするときには一方の対向ポートを閉状態とすることによって、簡単な構造の三方弁を実現している。

特開２０１３－０４４４１０号公報

しかし、上述した三方弁は、対向ポートを閉状態とする際に、カム機構を用いて弁体を弁座に当接させているため、対向ポートを確実に閉状態とすることが難しいという問題があった。すなわち、カム機構による弁体に移動量が大きすぎると、弁体を弁座に当接させる力が過大となって、弁体や弁座などを破損させる虞が生じる。このような事態を避けるために、カム機構による弁体の移動量を小さくし過ぎると、弁体を弁座に当接させることが出来ずに、対向ポートを閉状態にすることが出来なくなる。このように、上述した三方弁は、構造が簡単ではあるものの、対向ポートを確実に閉状態とすることが難しいという問題があった。

この発明は、従来の技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造でありながら、対向ポートを確実に閉状態とすることが可能な三方弁を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の三方弁は次の構成を採用した。すなわち、
流体が流入する弁室内の互いに向き合う位置で、前記弁室に連通する２つの対向ポートと、該２つの対向ポートの何れとも異なる位置で前記弁室に連通する非対向ポートと、前記２つの対向ポートの中の一方の第１対向ポートを開閉する第１弁体と、前記２つの対向ポートの中の他方の第２対向ポートを開閉する第２弁体とを備える三方弁において、
前記第１対向ポート内には、前記第１弁体と、該第１弁体が押し付けられる第１弁座と、前記第１弁体を前記弁室の方向に付勢して前記第１弁座に押し付けることによって、前記第１対向ポートを閉状態とする第１付勢部材とが設けられており、
前記第２対向ポート内には、前記第２弁体と、該第２弁体が押し付けられる第２弁座と、前記第２弁体を前記弁室の方向に付勢して前記第２弁座に押し付けることによって、前記第２対向ポートを閉状態とする第２付勢部材とが設けられており、
前記弁室内には、
前記第１対向ポートが前記弁室に連通する方向と、前記第２対向ポートが前記弁室に連通する方向とに直交する回転軸を有するカム軸と、
前記カム軸に取り付けられて、該カム軸を回転させると前記回転軸を中心に回転する回転板と
が設けられると共に、
前記カム軸は、前記弁室の一部を形成する軸受部で一端側が軸支されることによって、前記流体が流入する前記弁室内に前記カム軸および前記回転板が配置されており、
前記回転板の一端側には、前記第１弁体を、前記第１付勢部材が付勢する力に抗して前記第１弁座から離間させることによって、前記第１対向ポートを開状態とする第１カム山が形成されており、
前記回転板の他端側には、前記第２弁体を、前記第２付勢部材が付勢する力に抗して前記第２弁座から離間させることによって、前記第２対向ポートを開状態とする第２カム山が形成されており、
前記カム軸の他端側は、前記非対向ポート内に設けられた支持板の端面が当接することによって、回転可能に支持されている
ことを特徴とする。

かかる本発明の三方弁においては、第１対向ポートと第２対向ポートとが互いに向き合う位置で弁室に連通している。第１対向ポート内には第１弁体が設けられており、第１弁体は、第１付勢部材に付勢されて第１弁座に押し付けられることによって第１対向ポートを閉状態としている。また、第２対向ポート内に設けられた第２弁体も、第２付勢部材に付勢されて第２弁座に押し付けられることによって第２対向ポートを閉状態としている。更に、弁室内には、回転板が取り付けられたカム軸が設けられており、回転板の一端側には、第１弁体を押し上げて第１弁座から離間させることによって、第１対向ポートを開状態とするための第１カム山が形成され、回転板の他端側には、第２弁体を押し上げて第２弁座から離間させることによって、第２対向ポートを開状態とするための第２カム山が形成されている。更に、カム軸は、弁室の一部を形成する軸受部で一端側が軸支されることによって、流体が流入する弁室内にカム軸および回転板が配置されており、カム軸の他端側は、非対向ポート内に設けられた支持板の端面が当接することによって、回転可能に支持されている。

こうすれば、一端側に第１カム山を形成し、他端側に第２カム山を形成した回転板をカム軸に取り付けて、そのカム軸を弁室内で回転させることによって、第１弁体あるいは第２弁体の一方を第１弁座あるいは第２弁座から離間させるという簡単な構造で、三方弁を実現することが可能となる。また、カム軸の一端側を軸支する軸受部は弁室の一部を形成しており、カム軸および回転板が弁室内に配置されている。更に、カム軸の他端側は、非対向ポート内に設けられた支持板の端面が当接することによって、回転可能に支持されており、これらの点からも三方弁が簡単な構造となっている。加えて、第１弁体は第１付勢部材の付勢力によって第１弁座に向かって付勢され、第２弁体は第２付勢部材の付勢力によって第２弁座に向かって付勢されている。このため、第１カム山が第１弁体を第１弁座から離間させていない場合、あるいは、第２カム山が第２弁体を第２弁座から離間させていない場合は、第１付勢部材あるいは第２付勢部材が第１弁体あるいは第２弁体を付勢する力によって、第１対向ポートあるいは第２対向ポートを確実に閉状態としておくことも可能となる。

また、上述した本発明の三方弁においては、３つの支持板の端面を三方向からカム軸の他端側に当接させてカム軸を支えるようにして、これら３つの支持板を次のような位置に設けるようにしても良い。先ず、第１対向ポートが弁室に開口する位置からカム軸に到る直線と、カム軸から第２対向ポートが弁室に開口する位置に到る直線とによって、カム軸を中心とする全周の範囲を２つの角度範囲に分割する。そして、３つの支持板のうちの１つは次のような位置、すなわち、第１カム山が第１弁体を第１弁座から離間させようとする時に第１カム山が存在する側とは反対側の角度範囲内に設ける。また、３つの支持板の残りの２つについては、第１カム山が第１弁体を第１弁座から離間させようとする時に、第１カム山が存在する側の角度範囲内に設けるようにしても良い。

こうすれば、３つの支持板の端面を三方向から当接させるという簡単な構造で、カム軸の他端側を支えることが可能となる。加えて、詳細なメカニズムについては後述するが、３つの支持板を上記のような位置に設けておけば、第１カム山が第１弁体を押し上げようとする時、あるいは第２カム山が第２弁体を押し上げようとする時に、カム軸が受ける大きな反力を、２つの支持板で分担して支えることができる。その結果、３つの支持板の端面を三方向から当接させるという簡単な構造でも、カム軸を確実に支えることが可能となる。

本実施例の三方弁１の内部構造を示した分解組立図である。本実施例のカム軸３０の下端側（非対向ポート１３側）を３つの支持板１５ａ～１５ｃで支える支持構造についての説明図である。３つの支持板１５ａ～１５ｃと、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐとの位置関係についての説明図である。本実施例の三方弁１が流路を切り換える動作を示した説明図である。３つの支持板１５ａ～１５ｃが効率よく荷重を支えることが可能な理由についての説明図である。

Ａ．装置構成：
図１は、本実施例の三方弁１の内部構造を示した分解組立図である。図１（ａ）には、本実施例の三方弁１の外観形状が示されている。図示したように、弁本体１０は、太径の円管と細径の円管とを十字に組み合わせたような形状をしており、太径の円管の一端には、円形断面の軸受部２０が挿入され、軸受部２０の中心にはカム軸３０が挿通されている。また、弁本体１０の太径の円管に交差する左右の円管の内側には、それぞれ第１対向ポート１１および第２対向ポート１２が形成されている。更に、弁本体１０の太径の円管の内側で、軸受部２０が挿入されていない側には、非対向ポート１３が形成されている。

図１（ｂ）には、本実施例の三方弁１の分解組立図が示されている。図示されるように、弁本体１０の太径の円管の上端部分は、内径が拡径したインロー部１０ａが形成されており、このインロー部１０ａに軸受部２０が挿入されて組み付けられる。そして、軸受部２０の下方の円柱形状の空間が弁室１４となり、弁室１４の下方はそのまま円柱形状の非対向ポート１３に接続されている。

第１対向ポート１１は円形断面となっており、弁室１４に連通している。第１対向ポート１１が弁室１４に連通する手前側には、円環形状の第１弁座１１ａが形成されており、第１弁座１１ａの中心には円形の第１弁孔１１ｂが形成されている。また、第２対向ポート１２も円形断面となっており、弁室１４に連通すると共に、弁室１４に連通する手前側に円環形状の第２弁座１２ａが形成されており、第２弁座１２ａの中心には円形の第２弁孔１２ｂが形成されている。更に、第１対向ポート１１と第２対向ポート１２とは、互いに同軸の位置に配置されており、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐは、円柱形状の弁室１４の中心軸と直交している。このため、第１対向ポート１１が弁室１４に連通する位置と、第２対向ポート１２が弁室１４に連通する位置とは、互いに向かい合わせの位置となっている。

尚、本実施例では、第１対向ポート１１と第２対向ポート１２とは、互いに同径で形成され、且つ同軸に設けられているものとしているが、必ずしも同径でなくても良い。例えば、内径あるいは外径の少なくとも一方が異なっていても良い。また、第１対向ポート１１が弁室１４に開口する位置と、第２対向ポート１２が弁室１４に開口する位置とが互いに向かい合わせの位置となる範囲であれば、第１対向ポート１１と第２対向ポート１２とが異なる高さで弁室１４に連通していても良い。あるいは、第１対向ポート１１と第２対向ポート１２とが弁室１４内の向かい合わせの位置で連通する範囲内であれば、弁室１４の中心軸方向から見た時に、第１対向ポート１１と第２対向ポート１２とが直線にならずに、折れ曲がった状態となっていても良い。

第１対向ポート１１には、第１弁座１１ａに向かって第１弁体１１ｖが挿入され、続いて、第１スプリング１１ｓが挿入され、最後に第１スプリング受部１１ｔが挿入されて、第１スプリング受部１１ｔは図示しないスナップリングで第１対向ポート１１内に固定される。この結果、第１弁体１１ｖは第１スプリング１１ｓによって適度な力で付勢されて第１弁座１１ａに当接して、第１対向ポート１１を閉状態とする。尚、第１弁体１１ｖが第１弁座１１ａに当接する部分には、ゴム製のシール部材１１ｖｓが取り付けられている。第２対向ポート１２についても同様に、第２弁座１２ａに向かって、第２弁体１２ｖ、第２スプリング１２ｓ、および第２スプリング受部１２ｔが挿入されて、図示しないスナップリングで第２スプリング受部１２ｔが第２対向ポート１２内に固定される。この結果、第２弁体１２ｖも、第２スプリング１２ｓによって適度な力で付勢されて第２弁座１２ａに当接して、第２対向ポート１２を閉状態とする。尚、第２弁体１２ｖが第２弁座１２ａに当接する部分にも、ゴム製のシール部材１２ｖｓが取り付けられている。また、本実施例の第１スプリング１１ｓは本発明における「第１付勢部材」に対応し、本実施例の第２スプリング１２ｓは本発明における「第２付勢部材」に対応する。

軸受部２０には、外周側面にＯリング２１が装着されており、軸受部２０を弁本体１０のインロー部１０ａに挿入することで、軸受部２０を弁本体１０に気密（あるいは液密）に組み付けることができる。また、軸受部２０には、円柱形状の弁室１４と同軸となる位置に、細長い円柱形状のカム軸３０が挿通されている。前述したように、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐは、円周形状の弁室１４の中心軸と直交するから、カム軸３０の回転軸Ｌｃも、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐに対して直交していることになる。そして、カム軸３０は、回転軸Ｌｃ周りに回転させることが可能となっている。

また、カム軸３０には、回転板４０が取り付けられている。この回転板４０がカム軸３０に取り付けられている位置は、（カム軸３０を取り付けた状態で）軸受部２０を弁本体１０に組み付けると、回転板４０が、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐ上に来るような位置となっている。更に、回転板４０には、第１対向ポート１１に面する側に第１カム山４１が形成され、第２対向ポート１２に面する側には第２カム山４２が形成されている。このため、カム軸３０を回転軸Ｌｃ周りに回転させると、第１カム山４１で第１弁体１１ｖを第１弁座１１ａから離間させ、あるいは第２カム山４２で第２弁体１２ｖを第２弁座１２ａから離間させることができる。この点については、後ほど詳しく説明する。また、カム軸３０の一端側は軸受部２０によって軸支されているが、回転板４０を挟んでカム軸３０の他端側は、弁本体１０の非対向ポート１３内に設けられた支持板（図１では図示を省略）によって支持されている。

図２は、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２よりも下方の位置で弁本体１０を破断することによって、弁本体１０の非対向ポート１３内に設けられた３つの支持板１５ａ、１５ｂ、１５ｃを示した説明図である。図示されるように、３つの支持板１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、非対向ポート１３の内周面から中心に向かって等間隔に立設されている。そして、３つの支持板１５ａ、１５ｂ、１５ｃの端面は凹面形状に形成されており、カム軸３０を取り付けた軸受部２０を弁本体１０に組み付けると、カム軸３０の他端側が、３つの支持板１５ａ、１５ｂ、１５ｃの端面によって、三方向から支持された状態となる。このように、本実施例の三方弁１では、カム軸３０の一端側は軸受部２０で軸支されているが、カム軸３０の他端側は、３つの支持板１５ａ～１５ｃの端面で三方向から支えるという単純な構造となっている。カム軸３０の他端側を、このように単純な構造で支えることができるのは、これら３つの支持板１５ａ～１５ｃを特別な位置に設けているためである。この点については後ほど詳しく説明する。

また、図２に示されるように、第１カム山４１および第２カム山４２は、略扇形形状となっており、扇形の一端側の小さな半径Ｒｏｓから他端側の大きな半径Ｒｆｏまで、単調に半径が大きくなる形状となっており、扇形の一端側から他端側までの角度は７５度前後の角度となっている。このような形状の第１カム山４１と第２カム山４２とが、互いに線対称となる位置に設けられている。そして、非対向ポート１３の３つの支持板１５ａ～１５ｃは、このような第１カム山４１および第２カム山４２に対して、以下のような位置に立設されている。

図３は、非対向ポート１３から立設された３つの支持板１５ａ～１５ｃと、第１カム山４１および第２カム山４２との位置関係を示した説明図である。先ず、図示されるように、第１カム山４１が第１対向ポート１１に正対し、第２カム山４２が第２対向ポート１２に正対する位置となるように、カム軸３０を回転させる。すると、扇形形状をした第１カム山４１の短径側（半径Ｒｏｓの側）の端点Ｐｏｓと、および第２カム山４２の短径側（半径Ｒｏｓの側）の端点Ｐｏｓとが、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐに対して同じ側にくる。そこで、２つの端点Ｐｏｓがある側から、カム軸３０に向かって支持板１５ｃを立設させる。そして、支持板１５ｃを基準として、左右方向にそれぞれ１２０度の位置から、支持板１５ａおよび支持板１５ｂをカム軸３０に向かって立設させる。３つの支持板１５ａ～１５ｃが、このような位置に設けられている理由については、後ほど詳しく説明する。

Ｂ．本実施例の三方弁１の動作：
図４は、図１（ａ）中のＱ－Ｑ位置で断面を取ることによって、本実施例の三方弁１の動作を示した説明図である。図４（ａ）は、第１対向ポート１１が最大開度の開状態で、且つ、第２対向ポート１２が閉状態の場合を表しており、図４（ｂ）は第１対向ポート１１および第２対向ポート１２が何れも小開度の開状態の場合を表している。また、図４（ｃ）は、第１対向ポート１１が閉状態で、且つ、第２対向ポート１２が最大開度の開状態の場合を表している。尚、以下では、最大開度の開状態になることを、単に「全開状態になる」と称し、小開度の開状態になることを、単に「小開状態になる」と称するものとする。

また、本実施例の三方弁１は、第１対向ポート１１あるいは第２対向ポート１２から弁室１４に流入した流体を、非対向ポート１３から流出させる使い方と、非対向ポート１３から弁室１４に流入した流体を、第１対向ポート１１あるいは第２対向ポート１２から流出させる使い方とが可能であるが、何れの使い方でも三方弁１は同じように動作する。そこで、説明の便宜上、以下では、前者の場合、すなわち、第１対向ポート１１あるいは第２対向ポート１２から弁室１４に流入した流体を、非対向ポート１３から流出させる場合を例に用いて、三方弁１の動作を説明する。

図４（ａ）に示されるように、第１対向ポート１１が全開状態（第２対向ポート１２は閉状態）では、第１カム山４１が、第１スプリング１１ｓの付勢力に抗して第１弁体１１ｖを全開位置まで押し上げることによって、第１弁体１１ｖを第１弁座１１ａから離間させている。また、第２カム山４２は第２弁体１２ｖから外れており、このため第２弁体１２ｖは、第２スプリング１２ｓの付勢力で第２弁座１２ａに押し付けられる結果、第２対向ポート１２は閉状態となっている。

図４（ａ）に示した状態から、カム軸３０を時計方向に回転させると、第１弁体１１ｖを押し上げている第１カム山４１の高さが次第に低くなって、第１対向ポート１１が全開状態から次第に小開状態に変化する。その一方で、第２カム山４２は、第２弁座１２ａに押し付けられていた第２弁体１２ｖに当接した後、カム軸３０の回転と共に、次第に第２弁座１２ａから第２弁体１２ｖを離間させ、それに伴って第２対向ポート１２は閉状態から次第に小開状態に変化する。その結果、図４（ｂ）に示したように、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の何れも小開状態となる。

そして、更にカム軸３０を時計方向に回転させると、図４（ｃ）に示すように、第２カム山４２は更に第２弁体１２ｖを押し上げて、全開位置まで第２弁体１２ｖを第２弁座１２ａから離間させ、その一方で、第１カム山４１は第１弁体１１ｖから外れて、第１弁体１１ｖが第１スプリング１１ｓの付勢力で第１弁座１１ａに押し付けられた状態となる。その結果、図４（ａ）の場合とは逆に、第２対向ポート１２が全開状態で、第１対向ポート１１が閉状態となる。また、図４（ｃ）に示した状態から、カム軸３０を反時計方向に回転させると、図４（ｂ）に示した状態（第１対向ポート１１および第２対向ポート１２が何れも小開状態）を経て、図４（ａ）に示した状態（第１対向ポート１１が全開状態で、第２対向ポート１２が閉状態）にすることができる。

このように本実施例の三方弁１では、弁室１４内でカム軸３０を回転させて、第１対向ポート１１内の第１弁体１１ｖを押し上げることによって第１対向ポート１１を開状態とし、第２対向ポート１２内の第２弁体１２ｖを押し上げることによって第２対向ポート１２を開状態とすることができる。また、第１弁体１１ｖは、第１カム山４１が第１弁体１１ｖから外れて、第１カム山４１から押し上げられなくなると、第１スプリング１１ｓの付勢力によって第１弁座１１ａに押し付けられる。このため、第１対向ポート１１を確実に閉状態とすることができる。同様に、第２弁体１２ｖについても、第２カム山４２が第２弁体１２ｖから外れて、第２カム山４２で押し上げられなくなると、第２スプリング１２ｓの付勢力で第２弁座１２ａに押し付けられる。このため、第２対向ポート１２も確実に閉状態とすることができる。

更に、本実施例の三方弁１では、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２を、弁室１４内の互いに向き合う位置で連通させている。このため、第１対向ポート１１の第１弁体１１ｖを押し上げるための第１カム山４１と、第２対向ポート１２の第２弁体１２ｖを押し上げるための第２カム山４２とを、１枚の回転板４０の両端側に形成することができる。その結果、カム軸３０に１枚の回転板４０を取り付けておけば、第１弁体１１ｖおよび第２弁体１２ｖを押し上げることができるので、三方弁１の構造を簡単にすることができる。このように、本実施例の三方弁１では、簡単な構造でありながら、第１対向ポート１１あるいは第２対向ポート１２を確実に閉状態とすることが可能となる。

加えて、図４（ｂ）に示したように、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２が何れも小開状態となっている場合は、カム軸３０を時計方向に回転させるに従って、第１対向ポート１１は開度が連続的に小さくなり、第２対向ポート１２は開度が連続的に大きくなる。また、カム軸３０を反時計方向に回転させるに従って、第１対向ポート１１は開度が連続的に大きくなり、第２対向ポート１２は開度が連続的に小さくなる。このため、カム軸３０の角度位置によって、第１対向ポート１１からの流入量と、第２対向ポート１２からの流入量との比率を調整可能な混合弁として利用することも可能となる。加えて、第１カム山４１および第２カム山４２の形状を変更すれば、カム軸３０の角度位置に応じて、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の流入量の比率も容易に調整することが可能となる。

Ｃ．支持板１５ａ～１５ｃによるカム軸３０の支持構造：
図２を用いて前述したように、本実施例の三方弁１は、カム軸３０の下端側（非対向ポート１３の側）を３つの支持板１５ａ～１５ｃによって三方向から支持する構造となっている。また、図３を用いて前述したように、３つの支持板１５ａ～１５ｃの中の１つ（本実施例では支持板１５ｃ）は、次のような位置、すなわち、第１カム山４１を第１対向ポート１１に正対させ、第２カム山４２を第２対向ポート１２に正対させたときに、第１対向ポート１１および第２対向ポート１２の中心軸Ｌｐに対して、第１カム山４１および第２カム山４２の短径側の端点Ｐｏｓが来る側から、カム軸３０に向かって立設されている。そして、残りの２つ（本実施例では支持板１５ａおよび支持板１５ｂ）は、支持板１５ｃを基準として左右方向にそれぞれ１２０度の位置から、カム軸３０に向かって立設されている。３つの支持板１５ａ～１５ｃがこのような位置に設けられているのは、次のような理由による。

図５は、第１弁体１１ｖおよび第２弁体１２ｖを押し上げる際に、第１カム山４１および第２カム山４２が、それぞれ第１弁体１１ｖおよび第２弁体１２ｖに対して及ぼす力についての説明図である。図５（ａ）は、カム軸３０を反時計方向に回転させることによって、第１弁座１１ａに当接した状態の第１弁体１１ｖを第１カム山４１で押し上げようとしている様子を表している。第１弁座１１ａに当接している第１弁体１１ｖを押し上げるためにカム軸３０を反時計方向に回転させると、先ず始めに、第１カム山４１の短径側の端点Ｐｏｓが第１弁体１１ｖに接触する。そして、その状態から更にカム軸３０を反時計方向に回転させることによって、第１カム山４１で第１弁体１１ｖを次第に押し上げる。このとき、第１カム山４１は、第１スプリング１１ｓの付勢力に抗する力に加えて、第１対向ポート１１内の流体の圧力に抗する力（図５（ａ）中で白抜きの矢印で示した力）で、第１弁体１１ｖを押し上げている。その結果として、第１カム山４１は、同じ大きさで逆方向（カム軸３０に向かう方向）の力を第１弁体１１ｖから受けることになる。

また、第１カム山４１は、端点Ｐｏｓで第１弁体１１ｖに接触した後、カム軸３０と共に反時計方向に回転することによって第１弁体１１ｖを次第に押し上げるから、回転方向（第１弁体１１ｖにとっては横方向）の強い力（図５（ａ）中で粗い斜線付の矢印で示した力）を第１弁体１１ｖに加えている。その結果として、第１カム山４１は、同じ大きさで逆方向の横向きの力を第１弁体１１ｖから受けることになる。一方、第１弁座１１ａに当接した第１弁体１１ｖを押し上げようとしている状態では、第２弁体１２ｖは第２カム山４２によって全開状態近くまで押し上げられており、従って、第２カム山４２は、第２スプリング１２ｓを圧縮するための大きな力（図５（ａ）中で黒塗りの矢印で示した力）で第２弁体１２ｖを押し上げている。その結果として、第２カム山４２も、同じ大きさで逆方向（カム軸３０に向かう方向）の力を第２弁体１２ｖから受けることになる。

このように、第１弁体１１ｖを第１弁座１１ａに当接した状態から押し上げようとする際には、第１カム山４１および第２カム山４２の何れも、カム軸３０に向かう方向の力を受けている。ここで、第１スプリング１１ｓが第１カム山４１に及ぼす力は、第２スプリング１２ｓが第２カム山４２に及ぼす力よりも小さいが、第１カム山４１には第１対向ポート１１内の流体の圧力による力も掛かっている。このため、第１カム山４１がカム軸３０方向に受ける力と、第２カム山４２がカム軸３０方向に受ける力とは、大まかには相殺する。その結果、カム軸３０には、主に、図５（ａ）中で粗い斜線付きの矢印で示した力（すなわち、第１カム山４１の端点Ｐｏｓが第１弁体１１ｖを横から押す力）の反力が加わることになる。図５（ａ）中では、この反力を、細かい斜線付きの矢印で表している。

図５（ａ）から明らかなように、カム軸３０が主に受ける反力は、支持板１５ａと支持板１５ｂとで分担して支える構造となっている。もちろん、カム軸３０が主に受ける反力の方向は、カム軸３０の回転に伴って変化するが、支持板１５ａと支持板１５ｂとの間の角度（本実施例では１２０°）に比べれば、反力の方向が変化する角度は小さいので、カム軸３０が受ける反力を２つの支持板１５ａ，１５ｂで分担して支える状況が変わることはない。

図５（ｂ）は、第１弁体１１ｖおよび第２弁体１２ｖの何れも、第１弁座１１ａおよび第２弁座１２ａから離間した状態を表している。この状態では、第１スプリング１１ｓが第１カム山４１に及ぼす力も、第２スプリング１２ｓが第２カム山４２に及ぼす力も小さく、更に、大まかには互いに相殺するので、カム軸３０に大きな力が加わることはない。

図５（ｃ）は、カム軸３０を時計方向に回転させることによって、第２弁座１２ａに当接した状態の第２弁体１２ｖを第２カム山４２で押し上げようとしている様子を表している。第２弁座１２ａに当接している第２弁体１２ｖを押し上げるために、カム軸３０を時計方向に回転させた場合にも、先ず始めに、第２カム山４２の短径側の端点Ｐｏｓが第２弁体１２ｖに接触する。そして、その状態からカム軸３０を回転させることによって第２弁体１２ｖを次第に押し上げる。このとき、第２カム山４２は、第２スプリング１２ｓの付勢力に抗する力と、第２対向ポート１２内の流体の圧力に抗する力とを加えた力（図５（ｃ）中で白抜きの矢印で示した力）で、第２弁体１２ｖを押し上げる。更に、第２カム山４２は、回転方向に第２弁体１２ｖを横から押す力（図５（ｃ）中で粗い斜線付の矢印で示した力）も第２弁体１２ｖに加えている。その結果、第１カム山４１は、それらの力（図５（ｃ）中で白抜きの矢印で示した力と、粗い斜線付の矢印で示した力の２つの力）の反力を、第２弁体１２ｖから受けることになる。また、第２弁座１２ａに当接した第２弁体１２ｖを押し上げようとしている状態では、第１弁体１１ｖは第１カム山４１によって全開状態近くまで押し上げられている。このため、第１カム山４１は、第１スプリング１１ｓを圧縮するための大きな力（図５（ｃ）中で黒塗りの矢印で示した力）を第１弁体１１ｖに加えており、その反力を第１弁体１１ｖから受けている。

このため、図５（ａ）を用いて前述した状態、すなわち、第１弁体１１ｖを第１弁座１１ａに当接した状態から押し上げようとする場合と同様に、第２弁座１２ａに当接した第２弁体１２ｖを押し上げようとする場合でも、カム軸３０に向かう方向については、第１カム山４１が受ける力と、第２カム山４２が受ける力とが大まかには相殺する。その結果、カム軸３０には、図５（ｃ）中で粗い斜線付きの矢印で示した力の反力（図５（ｃ）中で細かい斜線付きの矢印で示した力）が加わることになる。そして、第２弁座１２ａに当接した第２弁体１２ｖを押し上げようとする場合でも、カム軸３０が主に受ける反力は、支持板１５ａと支持板１５ｂとで分担して支える構造となっている。

このように、本実施例の三方弁１では、第１弁体１１ｖあるいは第２弁体１２ｖを第１弁座１１ａあるいは第２弁座１２ａから押し上げようとする際に、カム軸３０に加わる大きな力を、２つの支持板１５ａおよび支持板１５ｂで分担して支えることが可能となっている。このため、３つの支持板１５ａ～１５ｃの端面をカム軸３０に当接させるという簡単な構造でも、カム軸３０を確実に支えることが可能となる。

以上、本実施例の三方弁１について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

１…三方弁、１０…弁本体、１０ａ…インロー部、
１１…第１対向ポート、１１ａ…第１弁座、１１ｓ…第１スプリング、
１１ｖ…第１弁体、１２…第２対向ポート、１２ａ…第２弁座、
１２ｓ…第２スプリング、１２ｖ…第２弁体、１３…非対向ポート、
１４…弁室、１５ａ～１５ｃ…支持板、２０…軸受部、
３０…カム軸、４０…回転板、４１…第１カム山、
４２…第２カム山、Ｌｃ…回転軸。

Claims

流体が流入する弁室内の互いに向き合う位置で、前記弁室に連通する２つの対向ポートと、該２つの対向ポートの何れとも異なる位置で前記弁室に連通する非対向ポートと、前記２つの対向ポートの中の一方の第１対向ポートを開閉する第１弁体と、前記２つの対向ポートの中の他方の第２対向ポートを開閉する第２弁体とを備える三方弁において、
前記第１対向ポート内には、前記第１弁体と、該第１弁体が押し付けられる第１弁座と、前記第１弁体を前記弁室の方向に付勢して前記第１弁座に押し付けることによって、前記第１対向ポートを閉状態とする第１付勢部材とが設けられており、
前記第２対向ポート内には、前記第２弁体と、該第２弁体が押し付けられる第２弁座と、前記第２弁体を前記弁室の方向に付勢して前記第２弁座に押し付けることによって、前記第２対向ポートを閉状態とする第２付勢部材とが設けられており、
前記弁室内には、
前記第１対向ポートが前記弁室に連通する方向と、前記第２対向ポートが前記弁室に連通する方向とに直交する回転軸を有するカム軸と、
前記カム軸に取り付けられて、該カム軸を回転させると前記回転軸を中心に回転する回転板と
が設けられると共に、
前記カム軸は、前記弁室の一部を形成する軸受部で一端側が軸支されることによって、前記流体が流入する前記弁室内に前記カム軸および前記回転板が配置されており、
前記回転板の一端側には、前記第１弁体を、前記第１付勢部材が付勢する力に抗して前記第１弁座から離間させることによって、前記第１対向ポートを開状態とする第１カム山が形成されており、
前記回転板の他端側には、前記第２弁体を、前記第２付勢部材が付勢する力に抗して前記第２弁座から離間させることによって、前記第２対向ポートを開状態とする第２カム山が形成されており、
前記カム軸の他端側は、前記非対向ポート内に設けられた支持板の端面が当接することによって、回転可能に支持されている
ことを特徴とする三方弁。
請求項１に記載の三方弁において、
前記カム軸の他端側には、３つの前記支持板の端面が三方向から当接しており、
前記第１対向ポートが前記弁室に開口する位置から前記カム軸に到る直線と、前記カム軸から前記第２対向ポートが前記弁室に開口する位置に到る直線とによって、前記カム軸を中心とする全周の範囲を２つの角度範囲に分割した場合に、
前記３つの支持板のうちの１つは、前記第１カム山が前記第１弁体を前記第１弁座から離間させようとする時に前記第１カム山が存在する側とは反対側の前記角度範囲内に設けられており、
前記３つの支持板の残りの２つは、前記第１カム山が前記第１弁体を前記第１弁座から離間させようとする時に前記第１カム山が存在する側の前記角度範囲内に設けられている
ことを特徴とする三方弁。