WO2006118052A1

WO2006118052A1 - 切替弁

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Publication number: WO2006118052A1
Application number: PCT/JP2006/308419
Authority: WO
Inventors: Ryosuke Cho; Yoshihiro Ogawa; Kohei Fukudome
Original assignee: Eagle Industry Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2006-11-09
Also published as: JPWO2006118052A1; JP4981663B2; US7987871B2; KR20080015399A; EP1876380A4; CN101166926B; CN101166926A; EP1876380A1; EP1876380B1; KR101266120B1; US20090038697A1

Abstract

本発明の切替弁は、第１弁座と第１弁座と対向する第２弁座とを有する弁室と、弁室の第１弁座の周り内の第１弁口に連通して第１作動流体を流入させる第１流体通路と、弁室に連通して作動流体を流出または流入させる第２流体通路と、弁室の第２弁座の周り内の第２弁口に連通して作動流体を流出させる第３流体通路と、弁室に配置されて第１弁座と第２弁座とに交互に離接する弁体と、弁体と連結する軸部と、弁軸を移動自在に案内する案内孔と、案内孔の周囲に設けられたシール手段の収容室と、収容室と第１流体通路とを連通する補助通路と、軸部に連結してソレノイドロッドを作動させるソレノイド部と、を具備し、第１弁座と弁体が接合して第１作動流体の圧力を受ける第１受圧面積と軸部の収容室内の第１作動流体を受ける第３受圧面積とをほぼ同一面積にしたものである

Description

明細書

切替弁

技術分野

[0001] 本発明は、弁体の作動能力を向上した切替弁に関する。特に、ソレノイド部の作動力により直接に弁体を開閉するようにするとともに、切り替えられる流体の圧力が弁体の作動特性に影響を与えな、ようにした切替弁に係わる。

背景技術

[0002] 本発明の関連技術として、空調装置などの配管に設けた三方弁または四方弁が知られている（下記の特許文献 1参照)。なお、この空調装置における冷凍サイクルの配管内は冷媒として COなどの作動流体を流す。この COを用いた冷凍サイクルにお

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いては、一般に、使用圧力領域が従来の冷媒に比較して 10倍以上の圧力で使用されている。この使用圧力が高圧であるために、切替弁において種々の問題点が惹起する。図 4は、この空調機の冷凍サイクルを示すものである。また、図 5は、空調機の暖房サイクルを示すものである。更に、図 6は、この図 5および図 6のサイクルに用いられる三方弁の全断面図である。

[0003] 図 4および図 5において、 100は、第 1三方弁 100Aと第 2三方弁 100Bからなる弁装置である。この弁装置 100は、コンプレッサ 110からの配管に連通している。また、弁装置 100の一方の配管は、室外熱交翻 103に連通している。更に、弁装置 100 の他方の配管は、室内熱交翻105に連通している。更にまた、室外熱交翻103 と室内熱交 l05とを連通する配管 106の途中には膨張弁 104が設けられている。そして、図 4の冷房サイクルにおいて、作動流体は、時計の回る方向とは反対方向へ流れる。また、図 5の暖房サイクルにおいては、作動流体が時計が回る方向と同一方向へ流れる。従って、弁装置 100を切り替えることにより、空調装置のサイクルを冷房サイクル（図 4)と暖房サイクル（図 5)に構成できる。

[0004] 次に、図 6により、この冷房と暖房とのサイクルに用いられる一つの三方弁 100Aについて説明する。三方弁 100Aは、弁本体 200と電磁弁 250から構成されている。弁本体 200は、第 1弁部 201と第 2弁部 211と第 3弁部 221と第 4弁部 231から構成されている。

[0005] 第 1弁部 201は、球部を設けた第 1弁体 202が第 1弁体孔 203に移動自在に嵌合している。この第 1弁体 202の背面側には第 1作用空間 206が形成されている。また、第 1作用空間 206内には第 1ばね 205が配置されている。この第 1ばね 205により第 1弁体 202を図示下方へ弾発に押圧している。そして、第 1弁体 202は、作動中に第 1弁座 204と離接する。

[0006] 第 2弁部 211は、第 1弁部 201と対称に配置されている。そして、第 2弁体 212が第 2弁体孔 213に移動自在に嵌合して、る。この第 2弁体 212は第 2作用空間 216内に配置された第 2ばね 215により弹発に押圧されている。そして、第 2弁体 212は、作動中に第 2弁座 214と離接する。

[0007] 次に、第 3弁部 221は、第 2弁部 211と並列に配置されている。第 3弁体 222は第 3 弁体孔 223に移動自在に配置されている。この第 3弁体 222の背面側は第 3作用空間 226に形成されている。また、第 3弁体 222は第 3作用空間 226内に配置された第 3ばね 225により弹発に押圧されている。そして、第 3弁体 222は、第 3弁座 224と離接する。

[0008] 第 4弁部 231は、可動吸引子 251の先端に第 4弁体 232が設けられている。また、可動吸引子 251の背面側は第 4空間部に形成されているとともに、この第 4空間部に第 4ばね 255が配置されて可動吸引子 251を弹発に押圧している。この第 4弁体 23 2の周囲は、第 4弁体孔 233に形成されている。そして、第 4弁体 232は、第 4弁座 23 4と離接する。第 4弁体 232は可動吸引子 251と一体に作動する。この可動吸引子 2 51は、コイル部に流れる電流に応じて固定吸引子 252に吸引される。そして、第 4弁体 232を第 4弁座 234の弁口を開閉する。

[0009] この弁本体 200には、図示は省略されているが、第 1弁体孔 203に連通する第 1流体入孔が図 6の断面と直交する方向へ設けられている。また、図示は省略されている力第 2流体入孔も図 6の断面と直交する方向へ設けられている。さらに、第 1弁座 2 04の周りの弁口と第 2弁座 214の周りの弁口とは第 1弁間連通路 260により連通している。この第 1弁間連通路 260と直交する方向には、流体出孔 261が形成されている。さらに、弁間連通路 260と並列に第 3弁座 224の弁口と第 4弁座 234の弁口とを連通する第 2弁間連通路 263が形成されている。なお、第 2弁間連通路 263内には、ピン 227が設けられており、このピン 227の各端部が第 3弁体 222と第 4弁体 232にそれぞれ接合している。さらに、第 1弁間連通路 260と第 2弁間連通路 263とは戻り流路 262により連通している。さらにまた、第 1作用空間 206内と第 4弁体孔 233内とは第 1パイロット流路 264により連通している。また、第 2作用空間 216内と第 3弁体孔 2 23内とは第 2パイロット流路 265により連通している。

[0010] このように構成された三方弁 100Aは、電磁弁 250のコイルに電流が流れると可動吸引子 251が固定吸引子 252に吸引されるので、第 4弁座 234の弁口が開弁し、第 1作動空間 206と第 1パイロット流路 264と戻り流路 262と第 1弁間連通路 260が連通する。このために、第 1作動空間 206の圧力が低下すると、第 1弁体 202が第 1弁座 2 04から離脱して開弁する。このとき、前述の第 1流体入口から流入した冷媒は流体出孔 261へ流出する。反対に、第 4弁体 232が第 4弁座 234に閉弁しているときは、第 1弁体 202が閉弁状態になるので、冷媒は流体出孔 261への流出が防止される。また、電磁弁 250のコイルへの電流が遮断されると、可動吸引子 251が固定吸引子 25 2から図示下方へ離脱するので、可動吸引子 251に押されたピン 227が第 3弁体 22 2を押圧して第 3弁座 224から開弁させる。このとき、第 2流体入口から流入した冷媒は、流体出孔 261へ流出する。反対に、第 3弁体 222が第 3弁座 224に閉弁しているときは、第 2弁体 212が閉弁状態になるので、冷媒は流体出孔 261への流出が防止される。

[0011] この三方弁 100Aは、電磁弁 250に流れる電流により、第 3弁部 221と第 4弁部 23 1との弁口を交互に開閉して第 1作用空間 206内と第 2作用空間 216内との圧力を加減し、第 1流体入孔と第 2流体入孔力流入する作動流体の圧力により第 1弁体 202 と第 2弁体 212を開閉弁する。このため、三方弁 100Aの設定速度に対して実際の開閉速度が遅くなる問題がある。また、第 1弁部 201と第 2弁部 211の他に第 3弁部 22 1と第 4弁部 231を設けなければならないので、部品点数が多くなり、三方弁 100Aの部品コストが上昇する。この第 3弁部 221と第 4弁部 231を電磁弁 250により作動させたときの作動流体により、第 1弁部 201と第 2弁部 211を作動させるため、第 1パイロット流路 264および第 2パイロット流路 265、戻り流路 262等の細ヽ流路を設けなければならないので、この細い流路の加工が困難になる。このため、三方弁の製作コストが上昇する問題がある。

[0012] 特許文献 1 :特開 2004— 92779公報（図 4、図 5および図 4参照）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] 本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、作動させる力に応答する弁体の開閉能力を向上させることにある。また、作動流体の流体通路の流量径を大径にも、小径にも製作することが可能にする。さらに、切替弁の弁体の作動構造を簡単にして開閉弁を確実にするとともに、部品点数を少なくし、且つ、製造コストを低減することにある。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されて、る。

[0015] 本発明に係わる切替弁は、流入流体通路と流出流体通路とに連通する弁室を切り替える切替弁であって、第 1弁座と第 1弁座と対向する第 2弁座とを有する弁室と、弁室の第 1弁座の周りの第 1弁口に連通して第 1作動流体を流入させる第 1流体通路と、弁室に連通して第 1作動流体を流入させ、または第 2作動流体を流出させる第 2流体通路と、弁室の第 2弁座の周りの第 2弁口に連通して第 3作動流体を流出させる第 3流体通路と、弁室に配置されて第 1弁座と第 2弁座とに交互に離接する弁体と、弁体と連結する軸部と、軸部の移動を案内する案内孔と、案内孔の周囲に設けられたシール手段の収容室と、収容室と第 1流体通路とを連通する補助通路と、軸部に連結するソレノイドロッドを作動させて弁体を作動させるソレノイド部とを具備し、第 1弁座と弁体が接合した周りの内面で第 1作動流体の圧力を受ける第 1受圧面積と、収容室内の第 3作動流体の圧力を受ける軸部の第 3受圧面積とをほぼ同一面積にしたものである。

発明の効果

[0016] この本発明の切替弁では、第 1流体通路から流入した第 1作動流体が作用する弁体の第 1受圧面積と、補助通路から流入した第 1作動流体が作用するシール手段の収容室内の弁軸における第 3受圧面積とをほぼ同面積に構成しているから、第 1作動流体によって弁体を第 1弁座力開弁する力と、収容室内の圧力により弁体を第 1 弁座に閉弁する力とは対抗してキャンセルする。このため、ソレノイド部に流れる設定された電流の大きさにより弁体を開弁したり、閉弁したりすることが可能になるので、弁体を開閉するときの応答性に優れる。さらに、弁体が作動流体力受ける力に影響されることなく開閉することができるので、第 1流体通路の流体通路断面積と第 2流通路の流体通路断面積とを任意の断面積の大きさに設計することが可能になる。このため、類似形状の切替弁で作動流体の流量の大きい大型の切替弁に構成することも可能であり、作動流体の流量の少ない小型の切替弁に構成することも可能になる。また、第 1流体通路から第 2流体通路へ第 1作動流体を流すことができる。さらに、第 2 流体通路から第 3流体通路へ第 3作動流体を流すことが可能になる。さらにまた、弁体を弁室の中間に保持すれば第 1流体通路から第 3流体通路へと第 1作動流体を流すことも可能である。このために、小型の切替弁で多数の流通路に構成できる。図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施例に係わる切替弁の全断面図である。

[図 2]図 2は、図 1に示すシールリング収容部とシールリング収容部に配置したシールリングの拡大断面図である。

[図 3]図 3は、本発明の第 2実施例に係わる切替弁の要部断面図である。

[図 4]図 4は、本発明のまたは従来例の切替弁を取り付ける冷凍サイクルの配管図である。

[図 5]図 5は、本発明のまたは従来例の切替弁を取り付ける暖房サイクルの配管図である。

[図 6]図 6は、本発明に類似する関連技術の切替弁の全断面図である。

符号の説明

[0018] 1 切替弁

2 弁部

2A バルブハウジング（弁本体）第 1弁座第 2弁座軸受部A 案内孔B 穴周面C 接触面第 1流体通路A 第 1連通路第 2流体通路A 第 2連通路第 3流体通路A 第 3連通路0 弁体0A 第 1弁面0B 第 2弁面1 軸部1A 外周面4 弁室5 補助通路6 導入路7 収容室0 ソレノイド咅1 本体2 コイル部3 スリーブ3A 内周面4 可動吸引子4 A 外周面 25 固定吸引子

25A 案内面

26 ソレノイドロッド

26A 外周摺動面

30 シールリング（シール手段）

30A 内周面

30B 側面

42 第 1ばね (第 1ばね手段）

41 補助ばね (第 2ばね手段）

P1 第 1作動流体

P2 第 2作動流体

P2A 第 3作動流体

P3 第 4作動流体

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明に係わる実施の形態としての切替弁を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした正確な図面である。

[0020] 図 1は、本発明に係わる第 1実施例を示す切替弁 1の断面図である。また、図 2はシール手段 30を示す収容室 17の領域の部分断面図である。この切替弁は、例えば、図 4に示す冷凍サイクル又は図 5に示すような暖房サイクルなどを流れる作動流体の切替に適している。図 1および図 2に於いて、切替弁 1には、外形を形成するバルブハウジング（弁本体とも言う） 2Aを設ける。このバルブハウジング 2Aは、軸心に弁室 1 4を形成する。この弁室 14を中心にして外部力も弁室 14に第 1作動流体 P1を流入させる第 1流体通路 6を設ける。第 1流体通路 6と弁室 14との間は第 1連通路 6Aに形成する。第 1流体通路 6と周方向へ約 180度廻った位置には、弁室 14と連通する第 2流体通路 7を設ける。この弁室 14の第 1作動流体 P1は、第 2流体通路 7へ第 2作動流体 P2 (第 1作動流体 P1と同じ作動流体である）として流出する。また、第 2流体通路 7から第 3作動流体 P2A (第 2作動流体 P2が流入先で作動した後の作動流体である）として弁室 14へ流入する。さらに、第 2流体通路 7の位置から周方向へ約 145度廻った位置に弁室 14と連通する第 3流体通路 8を設ける。なお、弁室 14と第 3流体通路 8の間は第 3連通路 8 Aに形成する。そして、第 3作動流体 P2Aは、第 2流体通路 7から弁室 14に流入するとともに、弁室 14から第 3連通路 8Aを経て第 4作動流体 P3として第 3流体通路 8へ流出する。この各第 1流体通路 6と第 2流体通路 7と第 3流体通路 8のバルブノ、ウジング 2Aにおける位置関係は、上述のように角度を限定するものではなく、円周上で配管しやす!/、ような位置に間隔を置、て配置すればょ、。

[0021] さらに、バルブノ、ウジング 2Aにおける弁室 14の図示する上部の貫通孔には軸受部 5を設ける。この軸受部 5の軸心には、案内孔 5Aを形成する。この案内孔 5Aは後述する軸部 11を移動自在に案内する。この案内孔 5Aは、ゴムまたは榭脂材製のスリーブ状の薄い軸受を軸受部 5の内周面に嵌着して、軸受部 5に軸受けを複合材として形成することもできる。この軸受は、軸部 11を案内するとともに、シール手段を兼ねることができる。つまり、図示省略した上述の軸受は、第 1作動流体をシールするとともに、軸部 11も案内する。さらに、バルブハウジング 2Aの軸受部 5の図示上端部には、二段の取付穴を設ける。この取付穴にはソレノイド部 20の図示する下部を嵌着する。また、軸受部 5の図示の上面には、周面に沿って複数の溝状の切欠部を形成する。さらに、切欠部を設けた軸受部 5の外周はバルブノヽウジング 2Aとソレノイド部 2 0との結合面間に空間部を形成する。この空間部と切欠部とを導入路 16に形成する。この導入路 16は補助通路 15と通して第 1流体通路 6と連通させる。つまり、補助通路 15は一端が第 1流体通路 6に連通すると共に、他端が導入路 16を介して後述するシールリング (シール手段とも言う） 30の収容室 17と連通する。この補助通路 15は、ノレブハウジング 2Aに対して軸方向に貫通する孔に形成する。

[0022] 弁室 14には、第 1流体通路 6の軸芯と直交する第 1連通路 6Aの開口に第 1弁口を設ける。第 1弁口の周りは第 1弁座 3である。また、第 1弁座 3と対向する第 3連通路 8 Aの開口にも第 2弁口を設ける。この第 2弁口の周りは第 2弁座 4である。さらに、弁室 14には弁体 10を配置する。この弁体 10には、第 1弁座 3と離接して第 1弁口を開閉する第 1弁面 10Aを設ける。この第 1弁面 10Aの第 1弁座 3と密接する内面は第 1受圧面積 A1である。また、この弁体 10に第 2弁座 4と離接して第 2弁口を開閉する第 2 弁面 10Bを設ける。この第 2弁面 10Bの第 2弁座 4と密接する内面は第 2受圧面積 A 1である。そして、弁体 10は弁室 14の内周面と摺動自在に嵌合して第 1弁面 10Aが第 1弁座 3と着座するときは、第 2弁面 10Bが第 2弁座 4と開弁する。反対に、第 1弁面 10Aが第 1弁座 3と開弁するときは、第 2弁面 10Bが第 2弁座 4に着座する。この切替弁 1は、 3方弁として機能する。つまり、弁体 10が上下に移動すると、第 1弁口と第 2弁口とが交互に弁口を開閉する構成である。

[0023] また、弁体 10の弁室 14と摺動する下方部は、段部を成す小径部に形成して第 1連通路 6Aと第 2流体通路 7とを連通させる通路として第 1作動流体 P1を通過させる。また、この小径部の外周に第 1ばね 42 (第 1ばね手段とも言う）を同芯に配置する。この第 1ばね 42は、弁体 10を第 2弁座 4側へ弹発に押圧する。なお、弁体 10の内周面と摺動する大径部（図示する弁体 10の上部）には、軸方向へ貫通する第 2連通路 7A を周方向に沿って複数個に設ける。この第 2連通路 7Aは、第 2弁座 4の第 2弁口が開いた時に、第 3連通路 8Aと連通する。また、第 3連通路 8Aは、第 3流体通路 8と連通して外部の配管と連通する。さらに、軸受部 5は、バルブノ、ウジング 2Aとは別部品として、バルブノヽウジング 2Aの貫通孔に嵌着しているので、銅合金、焼結合金、榭脂材料を加工して製作することができる。この軸受部 5の外周に環状溝を設けて第 3 連通路 8Aの一部としている。そして、この軸受部 5の環状溝内と案内孔 5Aとを貫通孔により連通させて全体を第 3連通路 8Aに形成する。この貫通孔は軸受部 5の中心から放射状に環状溝内へ達する複数個の孔により形成する。なお、軸受部 5を設けることなく、バルブハウジング 2Aに直接カ卩ェした案内孔 5Aを設けても良い。この軸受部 5に設けた案内孔 5Aの直径寸法 (A3の直径）は、軸受部 5の内周に設けた第 3 連通路 8Aの直径 (A2の直径）と同径寸法に形成すると良い。そして、バルブハウジング 2Aは、真鍮、銅、アルミニウム、鉄等の金属、合成樹脂材等で製作する。

[0024] この軸受部 5における案内孔 5Aの図示する上部には、上述したように、シールリング 30 (シール手段ともいう）が取り付けられる収容室 17を設ける。図 2は、この収容室 17の領域を拡大して示すものである。この収容室 17は、軸受部 5の上面に案内孔 5 Aの内径寸法より大径寸法にした穴周面 5B内に凹状に形成する（図 2参照)。また、シールリング 30の収容室 17は、図 2から明らかなように、穴周面 5Bと、穴底の接触面 5Cとにより形成する。このシールリング 30の収容室 17には、ゴム材製で断面が O形のシールリング 30を装着する。シールリング 30の径方向の一側面 30Bは接触面 5C に接合させる。また、シールリング 30の内周面 30Aは、軸部 11の外周面 11Aに軽く密接させる。

[0025] 軸部 11はソレノイドロッド 26と連結する。この軸部 11の弁体 10と連結する側の軸は、小径の直径 D2に形成されてソレノイドロッド 26の直径 D3とほぼ同径にする。また、軸部 11の断面積 A3は、案内孔 5Aの断面積とほぼ同一面積にする力軸部 11の直径は案内孔 5Aの直径より 0. 05mm以内の微少な寸法にして摺動できるようにする。その上、シールリング 30により導入路 16から流入した第 1作動流体 P 1が軸部 11の外周面 11 Aと案内孔 5Aとの嵌合間から弁室 14へ漏洩するのを防止する。なお、この第 1作動流体 P1は、ソレノイドロッド 26の外周摺動面 26Aと固定吸引子 25の案内面 25Aとの間隙内に流入する。そして、第 1作動流体 P1が軸部 11に作用する。この第 1作動流体 P1が軸部 11の断面積 A3に作用して押し下げる力と、第 1作動流体 P1 が弁体 10の第 1受圧面積 A1に作用して上方へ押圧する力とを対抗させて釣り合わせる。なお、軸部 11の断面積 A3と弁体 10の第 1弁面 10Aと第 1弁座 3との接合する第 1受圧面積 A1とは、ほぼ同一面積である。このとき、シールリング 30の収容室 17 の穴周面 5Bは、シールリング 30が作動流体 P1により押圧されて弾性変形してもシールリング 30の外周面が接触しない大きさにする。このため、シールリング 30の外周面は、第 1作動流体 P1の圧力により軸方向へ圧縮されて径方向へ平面状に伸ばされても穴周面 5Bと圧接合しないから、シールリング 30の外周面側が自由に伸びることができるので内周面 30Aは軸部 11の外周面 11Aと強く圧接するのが防止できる。その結果、弁体 10が開閉弁して軸部 11が図示する上下へ移動するときに、シールリング 30との摺動抵抗は小さくなる。

[0026] ノレブハウジング 2Aの図示する上端部に設けた取付穴には、ソレノイド部 20の本体 21の端部を嵌着する。この本体 21には、有底円筒状のスリーブ 23を同心に設ける。スリーブ 23の外周側には、コイル部 22を装着する。さらに、コイル部 22の外周は、本体 21の内周面に本体 21と固定吸引子 25とが磁界の回路を形成されるように嵌着する。さらに、スリーブ 23の内周面 23Aの一端側には、可動吸引子 24の外周面 2 4Aを移動自在に嵌合する。また、スリーブ 23の内周面 23Aの他端部は、固定吸引子 25と本体 21とを結合した間に固定する。さらに、可動吸引子 24には、ソレノイド口ッド 26の一端部を結合する。さらにまた、ソレノイドロッド 26の他端面を軸部 11の端面に接面する。また、ソレノイドロッド 26の外周摺動面 26Aは、固定吸引子 25の案内面 25 Aと移動自在に嵌合する。そして、ソレノイド部 20の図示する上部に結線した配線を介して電流がコイル部 22に印加されると、電流の強さに応じて可動吸引子 24が固定吸引子 25に吸引される。また、電流が切れると可動吸引子 24は第 1ばね 42により弹発されて固定吸引子 25から離脱する。このようにして、ソレノイド部 20に流れる電流の大きさに応じて可動吸引子 24は、ソレノイドロッド 26と連結する弁体 10を移動して第 1弁座 3と第 2弁座 4に対して交互に離接し、交互に第 1弁口と第 2弁口を開閉する。なお、可動吸引子 24は、補助ばね 41 (第 2ばね手段とも言う）により弁体 10側へ弹発に押圧されている。

[0027] 上述のように構成された切替弁 1にお!/、て、ソレノイド部 20に流れる電流が無印加時には、弁部 10は F1の力により作動して開弁する。この F1は、次の式のような力になる。

[0028] F1 = P1 XA1— P1 XA3+K1— K2となる。

従って、 Al = A3であるから、 F1 =K1— K2となる。

ただし、 A1は第 1受圧面積。

P1は第 1流体通路 6から導入される第 1作動流体の圧力。

A3は軸部 11の断面積。

K1は第 1ばね 42の力。

K2は補助ばね 41の力。

また、ソレノイド部 20に電流が印加される場合には、弁部 10は F2の力により作動して閉弁する。この F2は、次の式のような力になる。

F2 = P1 XA1— P1 XA3+K1—K2 + Sとなる。

従って、 A1 =A3であるから、 F2=K1— K2 + Sとなる。

ただし、 Sはソレノイド部 20の吸引力。

このため、弁体 10は作動流体の力を受けることなく作動できる。

[0029] 図 3は本発明に係わる第 2実施例の切替弁 1の要部を拡大して示す。図 3において、切替弁 1の全体構成は、図 1とほぼ同一である。図 3が図 1と相違する点は、弁体 10 の第 2弁面 10Bと第 2弁座 4とが接触する内面の第 2受圧面積 A2と弁軸の断面積 A 3と第 1受圧面積 A1とをほぼ同一面積にしたものである。つまり、弁体 10の第 1弁面 10Aと第 1弁座 3とが接触した内面の第 1受圧面積 A1と、弁体 10の第 2弁面 10Bと第 2弁座 4とが接触する内面の第 2受圧面積 A2と、弁軸の断面積 A3とをほぼ同一面積にしたものである。なお、図 3のその他の構成は図 1とほぼ同一構成である。

[0030] 上述のように構成された切替弁 1にお!/、て、ソレノイド部 20に流れる電流が無印加時には、弁部 10は F1の力により作動して開弁する。この F1は、次の式に示す力になる。

F1 = P1 XA1— P1 XA3+K1—K2となる。

従って、 Al = A3であるから、 F1 =K1— K2となる。つまり、この項は、第 1実施例と同じである。

ただし、 A1は第 1受圧面積。

P1は第 1流体通路 6から導入される第 1作動流体の圧力。

A3は軸部 11の断面積。

K1は第 1ばね 42の力。

K2は補助ばね 41の力。

次に、ソレノイド部 20に電流が印加される場合には、弁部 10は F2の力により作動して閉弁する。この F2は、次の式に示す力になる。

F2 = P1 XA1— P2A XA2 + P3 XA2+K1— K2 + Sとなる。

従って、 A1 =A2=A3であり、 PA2 = P3であるから、 F1 =K1— K2 + Sとなる。ただし、 Sはソレノイド部 20の吸引力。

[0031] 上述のように構成された切替弁 1は、弁体 10と軸部 11とを連結するとともに、ソレノイドロッド 26と軸部 11とを接面して弁体 10を作動させる。仮に、この弁体 10の開閉時に、弁体 10に第 1作動流体 P1が作用すると、弁体 10をソレノイド部 20側へ押圧することになる。この弁体 10に第 1作動流体 P1の不釣り合いの作用力が作用するときは、ソレノイド部 20に流れる電流の大きさにより作動させる力を不正確にする恐れがある。また、設定された第 1ばね 42と補助ばね 41の力にも影響を与える恐れがある。このため、本発明では第 1作動流体 P1を弁体 10とは反対の軸部 11の端面にも作用させて第 1作動流体 P1が弁体 10に作用する力とキャンセルできるようにする。同時に、収容室 17とシールリング 30との構成により第 1作動流体 P1が軸部 11と案内孔 5Aとの嵌合間に漏洩するのを防止するとともに、シールリング 30の軸部 11との摺動抵抗も低減することができる。その結果、弁体 10の開閉は、ソレノイド部 20の吸引力、第 1 ばね 42および補助ばね 41の各ばね力によって作動することが可能になる。このため、ソレノイド部 20および各ばね 41, 42の作動力により、作動流体の不要な圧力を受けることなぐ弁体 10の開閉を設定通りに作動させることが期待できる。特に、弁体 1 0の開閉時に作動流体が弁体 10に作用して不具合にする不要な圧力や、弁部 11を作動させるときの摺動抵抗を小さくできるので、ソレノイド部 20の吸引力は、コイル部 22に流れる電流の大きさ（強さ）に比例して作動させることができる効果を奏する。

[0032] 以下、本発明に係わる他の実施態様の発明について、その構成と作用効果を説明する。

[0033] 本発明に係わる第 1発明の切替弁は、弁体の第 1受圧面積と、軸部の第 3受圧面積と、第 2弁座と弁体の第 2弁面が接合する周りの内面で第 3作動流体の圧力を受ける第 2受圧面積とをほぼ同一面積にしたものである。

[0034] この第 1発明の切替弁によれば、第 1弁座に弁体が接合して第 1作動流体の圧力を受ける第 1受圧面積と、収容室に内在する弁軸の第 3受圧面積と、第 2弁座に弁体が接合して第 3作動流体の圧力を受ける第 2受圧面積とをほぼ同一面積に構成したので、弁軸の第 3受圧面積と弁体の第 1受圧面積とに作用する作動流体の圧力による軸方向の力は対抗してキャンセルされる。また、第 2受圧面積における軸の上下方向に作用する作動流体の力は対抗してキャンセルする。つまり、弁体および軸部に作用する作動流体のすべての力は軸方向で対抗してバランスする。このため、弁体はソレノイド部の作動力または弁体を作動させるばね手段のみの力で作動させることができる。その結果、設定された作動する力により弁体の作動時の開閉の応答能力に優れる。

[0035] 本発明に係わる第 2発明の切替弁は、ソレノイド部が弁体を第 1弁座に閉弁させる吸引力に対抗して弁体を第 1弁座から開弁する第 1ばね手段と、第 1ばね手段に対向する第 2ばね手段を有するものである。

[0036] この第 2発明の切替弁によれば、ソレノイド部による作動力のみで弁体を作動すると

、この作動力が小さい範囲では、外力により弁体が振動することがある。しかし、弁体と弁軸において、第 1ばね手段と第 2ばね手段を対抗させることにより、弁体の振動や揺動が防止できる効果を奏する。このため、乗り物等における空調機や振動する装置に取り付けることを可能にする。

[0037] 本発明に係わる第 3発明の切替弁は、軸部の弁体に連結する側の外径寸法をソレノイドロッドの外径寸法とほぼ同一寸法にしたものである。

[0038] この第 3発明の切替弁によれば、弁軸の弁体に連結する外径を弁軸用の案内孔の内径寸法より細い外径寸法にして第 3流体通路と弁室との境に第 2弁口を形成したものであるから、第 2流体通路と第 3流体通路とを弁体を介して連通させることが可能になる。そして、軸部と嵌合して案内する案内孔を軸受に適した材料力もなる軸受部に設けることも可能になるので、軸受部と軸部との力じりや摩耗を防止して弁本体を安価な材料で製作することが可能になる。同時に、第 3流通路の加工が容易になるとともに、軸部の外周側に形成した連通路により第 2流体通路と第 3流体通路とを連通することが可能になる。そして、第 1弁座と第 2弁座とを弁体を介して対向した構成にできる。

[0039] 本発明に係わる第 4発明の切替弁は、収容室に設けられるシール手段が軸部と圧接しな、ようにしてシールするものである。

[0040] この第 4発明の切替弁では、収容室に設けられるシール手段が作動流体の圧力により弁軸と圧接しな、ように構成されて、るので、軸部の移動時の摺動抵抗を小さくして、ソレノイド部に流れる電流が小さいときでも、弁体を電流の強さに応じてスムーズに開閉弁することが可能になる。このため、弁体の開閉の応答性が向上する。産業上の利用可能性

[0041] 以上のように、本発明の切替弁は、空気機械、圧縮機等の流体回路の切替弁として用いられて開閉弁の応答性の向上と安価な製品として有用である。特に、作動流体の不釣り合いの圧力を受けないようにして作動する弁体に構成し、作動する弁体の応答性に優れた能力を発揮する切替弁として有用である。また、流体通路を任意の大きさに製作可能にして製作コストを低減できる大型、または小型の切替弁として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 流入流体通路と流出流体通路とに連通する弁室を切り替える切替弁であって、第 1弁座と前記第 1弁座と対向する第 2弁座とを有する弁室と、

前記弁室の前記第 1弁座の周りの第 1弁口に連通して作用流体を流入させる第 1流体通路と、

前記弁室に連通して作用流体を流出または流入させる第 2流体通路と、

前記弁室の前記第 2弁座の周りの第 2弁口に連通して作用流体を流出させる第 3流体通路と、

前記弁室に配置されて前記第 1弁座と前記第 2弁座とに交互に離接する弁体と、前記弁体と連結する軸部と、

前記軸部の移動を案内する案内孔と、

前記案内孔の周囲に設けられたシール手段の収容室と、

前記収容室と前記第 1流体通路とを連通する補助通路と、

前記軸部に連結してソレノイドロッドを作動させるソレノイド部と、を具備し、前記第 1弁座と前記弁体が接合した周りの内面で作動流体の圧力を受ける第 1受圧面積と、

前記収容室内の作動流体の圧力を受ける前記軸部の第 3受圧面積とをほぼ同一面積にした切替弁。

[2] 前記弁体の前記第 1受圧面積と、前記軸部の前記第 3受圧面積と、前記第 2弁座と前記弁体の第 2弁面が接合する周りの内面で第 2作動流体の圧力を受ける第 2受圧面積とをほぼ同一面積にしたことを特徴とする請求項 1に記載の切替弁。

[3] 前記ソレノイド部が前記弁体を前記第 1弁座に閉弁させる吸引力に対抗して前記弁体を前記第 1弁座から開弁する第 1ばね手段と、前記第 1ばね手段に対向する第 2 ばね手段を有することを特徴とする請求項 1に記載の切替弁。

[4] 前記ソレノイド部が前記弁体を前記第 1弁座に閉弁させる吸引力に対抗して前記弁体を前記第 1弁座から開弁する第 1ばね手段と、前記第 1ばね手段に対向する第 2 ばね手段を有することを特徴とする請求項 2に記載の切替弁。

[5] 前記軸部の前記弁体に連結する側の外径寸法を前記ソレノイドロッドの外径寸法とほぼ同一寸法にしたことを特徴とする請求項 1に記載の切替弁。

[6] 前記軸部の前記弁体に連結する側の外径寸法を前記ソレノイドロッドの外径寸法とほぼ同一寸法にしたことを特徴とする請求項 2に記載の切替弁。

[7] 前記軸部の前記弁体に連結する側の外径寸法を前記ソレノイドロッドの外径寸法とほぼ同一寸法にしたことを特徴とする請求項 3に記載の切替弁。

[8] 前記軸部の前記弁体に連結する側の外径寸法を前記ソレノイドロッドの外径寸法とほぼ同一寸法にしたことを特徴とする請求項 4に記載の切替弁。

[9] 前記収容室に設けられる前記シール手段が前記軸部と圧接しないようにしてシールすることを特徴とする請求項 1に記載の切替弁。