JP7148449B2

JP7148449B2 - 三方弁

Info

Publication number: JP7148449B2
Application number: JP2019058542A
Authority: JP
Inventors: 鎮基梅村; 和輝松枝
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020159441A

Description

本発明は、円筒状の周面を持つ弁室と、弁室の軸方向一端に連通する軸方向ポートと、弁室の周面の周方向２箇所に開口する第１と第２の一対の径方向ポートとを有する弁筐と、弁室内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部を持つ弁体とを備え、弁体の軸方向一端は、弁体の内部空間と軸方向ポートとを常時連通するように開放され、弁体の周壁部に、弁体の回転で弁体の内部空間と第１と第２の各径方向ポートとを連通可能な単一の弁開口が形成された三方弁に関する。

この種の三方弁においては、弁開口が存在しない周方向部分の周壁部が第１と第２の各径方向ポートに対向してこれら各径方向ポートを閉鎖したときに、各径方向ポートに対向する周壁部の部分が各径方向ポートの流体圧に押されて径方向内方に撓み、各径方向ポートのシール不良を生ずる可能性がある。

そこで、従来、弁体に、弁開口の周方向中間部を通る弁体の直径方向に沿って軸方向に延在する補強リブを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、各径方向ポートに対向する周壁部の部分の撓みを補強リブにより阻止し、各径方向ポートのシール不良を防止することができる。

ところで、最近は、三方弁の小型化のため、弁体を小径化することが望まれている。然し、弁体を小径化すると、弁体での通路抵抗が大きくなってしまう。従って、弁体の小径化のためには、弁体での通路抵抗の増加を抑制することが必要になる。

特開２０１０－１９２５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、弁体の小径化による弁体での通路抵抗の増加を抑制することができるようにした三方弁を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、円筒状の周面を持つ弁室と、弁室の軸方向一端に連通する軸方向ポートと、弁室の周面の周方向２箇所に開口する第１と第２の一対の径方向ポートとを有する弁筐と、弁室内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部を持つ弁体とを備え、弁体の軸方向一端は、弁体の内部空間と軸方向ポートとを常時連通するように開放され、弁体の周壁部に、弁体の回転で弁体の内部空間と第１と第２の各径方向ポートとを連通可能な単一の弁開口が形成された三方弁において、弁体に、弁開口の周方向中間部を通る弁体の直径方向に沿って軸方向に延在する補強リブが設けられると共に、弁開口の軸方向一端側に隣接する弁体の周壁部の部分が、弁開口の周方向範囲よりも狭い、補強リブを中心とした所定の周方向範囲の周壁部分を除いて切り欠かれていることを特徴とする。

本発明によれば、弁体の弁開口の軸方向一端側（即ち、軸方向ポート側）に隣接する周壁部を切り欠いた部分において、周壁部の厚み分だけ軸方向ポートとの間の通路面積が大きくなる。そのため、弁体の小径化による弁体での通路抵抗の増加を抑制することができる。尚、弁開口が存在しない周方向部分の周壁部が第１と第２の各径方向ポートに対向したときに、この周壁部の部分に作用する各径方向ポートの流体圧は、補強リブを介して当該補強リブを中心とした所定の周方向範囲に残された周壁部分で受けることができる。そのため、弁体の弁開口の軸方向一端側に隣接する周壁部を上記周方向範囲を除いて切り欠いても、各径方向ポートに対向する周壁部の部分の撓みを生ずることはなく、各径方向ポートのシール不良を防止できる。

本発明の実施形態の三方弁の切断側面図。図１のＩＩ－ＩＩで切断した切断平面図。実施形態の三方弁に設けられるパッキン及びパッキン装着部材の斜視図。実施形態の三方弁に設けられる弁筐の上半部を切除した状態の斜視図。実施形態の三方弁に設けられる弁体の斜視図。

図１、図２に示す本発明の実施形態の三方弁は、円筒状の周面を持つ弁室１１と、弁室１１の軸方向一端（図１の下端）に連通する軸方向ポート１２と、弁室１１の周面の周方向２箇所に開口する第１と第２の一対の径方向ポート１３_１，１３_２とを有する弁筐１を備えている。尚、この三方弁は、第１径方向ポート１３_１から軸方向ポート１２に流す第１の流体と第２径方向ポート１３_２から軸方向ポート１２に流す第２の流体との混合割合を切換える混合弁、或いは、軸方向ポート１２に流入する流体の第１径方向ポート１３_１と第２径方向ポート１３_２とへの分配割合を切換える分配弁として用いるものである。

三方弁は、更に、弁室１１内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部２１を持つ弁体２を備えている。弁体２の軸方向一端は、弁体２の内部空間と軸方向ポート１２とを常時連通するように開放されている。また、弁体２の周壁部２１には、弁体２の回転で弁体２の内部空間と第１と第２の各径方向ポート１３_１，１３_２とを連通可能な単一の弁開口２２が形成されている。弁体２の軸方向他端の端壁には、弁軸２３が立設されている。そして、弁軸２３を弁筐１の外面に搭載したモータ３に連結して、モータ３により弁体２を回転させるようにしている。

また、図５に示す如く、弁体２の軸方向他端の端壁の外周部の１箇所には、弁室１１の軸方向他端面に形成した円弧状溝１４に挿入されるストッパ突起２４が突設されている。そして、円弧状溝１４の両端にストッパ突起２４が当接することで、弁体２の回転範囲が制限されるようにしている。

第１と第２の各径方向ポート１３_１，１３_２の弁室１１に対する開口端の周囲には、環状のパッキン装着溝４が設けられている。そして、各パッキン装着溝４に、弁体２の周壁部２１の外周面に接する環状の各パッキン５が装着されている。尚、各パッキン装着溝４及び各パッキン５は、弁室１１側から見た形状がほぼ方形の環状になっている。

また、本実施形態において、各パッキン装着溝４の外周側溝壁４１は、弁筐１に一体に形成されている。一方、各径方向ポート１３_１，１３_２の弁室１１に対する開口端を囲う各パッキン装着溝４の内周側溝壁４２と、各パッキン５の弁室１１側と反対の基端部５１を受ける各パッキン装着溝４の底壁４３とは、弁筐１とは別体で、各径方向ポート１３_１，１３_２において弁筐１に嵌合固定される環状の各パッキン装着部材６に形成されている。

図３を参照して、各パッキン装着部材６の上記底壁４３となる部分から外方にのびる筒部６１の周方向４箇所には、筒部６１の径方向に弾性変形可能な爪部６２が設けられている。また、図４に示す如く、各径方向ポート１３_１，１３_２の周面には、各爪部６２に対応する凹溝１３１が形成されている。そして、各パッキン装着部材６に形成した内周側溝壁４２に各パッキン５を外嵌させた状態で、各パッキン装着部材６を各径方向ポート１３_１，１３_２に外方から挿入したときに、各パッキン装着部材６が所定のセット位置に到達したところで、各爪部６２が凹溝１３１に弾性的に入り込んで係合し、各パッキン装着部材６が各径方向ポート１３_１，１３_２において弁筐１に嵌合固定されるようにしている。

尚、各パッキン５の基端部５１は、外周側に屈曲するフランジ状に形成されている。また、各径方向ポート１３_１，１３_２の周面に、各パッキン装着溝４の外周側溝壁４１となる部分の基端に位置させて、外方を向く段差１３２を形成している。そして、各パッキン装着部材６が上記セット位置に到達したとき、各パッキン５のフランジ状基端部５１が段差１３２と底壁４３との間に挟まれるようにしている。

また、各パッキン装着部材６の筒部６１の先端部外面の対角位置には、突条６３が突設されている。一方、各径方向ポート１３_１，１３_２の周面の対角位置には、突条６３が係合可能な各径方向ポート１３_１，１３_２の長手方向にのびる溝部１３３が形成されている。そして、溝部１３３への突条６３の係合で各パッキン装着部材６が位相決めされるようにしている。

ところで、弁体２の弁開口２２が存在しない周方向部分の周壁部２１が第１と第２の各径方向ポート１３_１，１３_２に対向して各径方向ポート１３_１，１３_２を閉鎖したときに、各径方向ポート１３_１，１３_２に対向する周壁部２１の部分が各径方向ポート１３_１，１３_２の流体圧に押されて径方向内方に撓み、各径方向ポート１３_１，１３_２のシール不良を生ずる可能性がある。また、弁小型化のため、弁体２の径を小さくすると、弁体２での通路抵抗が大きくなる。

そこで、本実施形態では、図５に明示する如く、弁体２に、弁開口２２の周方向中間部を通る弁体２の直径方向に沿って軸方向に延在する補強リブ２５を設けている。更に、弁開口２２の軸方向一端側（図１、図５の下端側、即ち、軸方向ポート１２側）に隣接する弁体２の周壁部２１の部分を、弁開口２２の周方向範囲よりも狭い、補強リブ２５を中心とした所定の周方向範囲の周壁部分２１ａを除いて切り欠いている。周壁部２１を切り欠いた部分は、図５に２点鎖線で示されている。

ここで、弁開口２２の軸方向一端側に隣接する周壁部２１を切り欠いた部分では、周壁部２１の厚み分だけ軸方向ポート１２との間の通路面積が大きくなる。そのため、弁体２の小径化による弁体２での通路抵抗の増加を抑制することができる。また、弁開口２２が存在しない周方向部分の周壁部２１が第１と第２の各径方向ポート１３_１，１３_２に対向したときに、この周壁部２１の部分に作用する各径方向ポート１３_１，１３_２の流体圧は、補強リブ２５を介して当該補強リブ２５を中心とした所定の周方向範囲に存する上記周壁部分２１ａで受けることができる。そのため、弁開口２２の軸方向一端側に隣接する弁体２の周壁部２１の部分を上記周壁部分２１ａを除いて切り欠いても、各径方向ポート１３_１，１３_２に対向する周壁部２１の部分の撓みを生ずることはなく、各径方向ポート１３_１，１３_２のシール不良を防止できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の三方弁は、モータ３により弁体２を回転させる電動式であるが、手動式のものであってもよい。

１…弁筐、１１…弁室、１２…軸方向ポート、１３_１…第１径方向ポート、１３_２…第２径方向ポート、２…弁体、２１…周壁部、２１ａ…補強リブを中心とした所定の周方向範囲の周壁部分、２２…弁開口、２５…補強リブ。

Claims

円筒状の周面を持つ弁室と、弁室の軸方向一端に連通する軸方向ポートと、弁室の周面の周方向２箇所に開口する第１と第２の一対の径方向ポートとを有する弁筐と、弁室内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部を持つ弁体とを備え、弁体の軸方向一端は、弁体の内部空間と軸方向ポートとを常時連通するように開放され、弁体の周壁部に、弁体の回転で弁体の内部空間と第１と第２の各径方向ポートとを連通可能な単一の弁開口が形成された三方弁において、
弁体に、弁開口の周方向中間部を通る弁体の直径方向に沿って軸方向に延在する補強リブが設けられると共に、
弁開口の軸方向一端側に隣接する弁体の周壁部の部分が、弁開口の周方向範囲よりも狭い、補強リブを中心とした所定の周方向範囲の周壁部分を除いて切り欠かれていることを特徴とする三方弁。