WO2021220397A1 - 三方弁 - Google Patents

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WO2021220397A1
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port
ring
shaft
forming portion
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泰永 近藤
良弘 近藤
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タイム技研株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/052Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves

Definitions

  • the technique disclosed in the present application relates to a three-way valve having one inflow port and two outflow ports.
  • Patent Document 1 Conventionally, a three-way valve having one inflow port and two outflow ports is disclosed in Patent Document 1 and the like.
  • Patent Document 1 describes a drive shaft located on a peripheral edge opposite to the inlet of a valve body provided with an inlet on one side of a cylindrical outer box and two outlets facing the inlet at a distance of approximately 90 °.
  • an electric three-way valve in which a valve body that is mounted on the above-mentioned two outlets and rotates between the two outlets to close one of the outlets is housed.
  • valve seats for seating the valve body are provided at each of the two outlets of the valve body. Since the valve seats provided at each of the two outlets need to be formed by processing, there is a problem that it is difficult to integrally mold the valve body to reduce the manufacturing cost.
  • valve body since the valve body is brought into contact with the valve seat each time the flow path is switched, it is necessary to periodically replace the valve body due to wear of the valve body. There is also a problem that the valve body itself is replaced, the replacement work becomes complicated, and maintenance cannot be easily performed.
  • the technique disclosed in the present application has been proposed in view of the above problems, and provides a three-way valve that can integrally mold the valve body by eliminating the need for processing of the valve seat and has excellent maintainability.
  • the purpose is.
  • the three-way valve according to claim 1 is a three-way valve having one inflow port and two outflow ports, and has a body having a passage for passing a fluid and a rotation around its own axis.
  • a shaft that is supported by the body so that it can move and extends in the radial direction of the passage, a valve body that is arranged in the passage in a state of being assembled to the shaft and rotates together with the shaft, and a drive that drives the shaft to rotate by energization.
  • the valve body includes a first valve forming portion and a second valve forming portion extending in a direction symmetric with respect to the center line passing through the rotation axis of the valve body, and the first valve forming portion.
  • the outer peripheral portion is formed along the inner peripheral surface of one of the two outflow ports, and is fitted with an ⁇ ring to provide a concave groove that allows the ⁇ ring to be attached and detached to form a second valve.
  • the outer peripheral portion of the portion is formed along the inner peripheral surface of the other port of the two outflow ports, and is provided with a concave groove that fits with the ⁇ ring and allows the ⁇ ring to be attached and detached.
  • the ⁇ ring of the first valve forming portion seals the inner peripheral surface of one port. It is characterized in that one port is closed and two outflow ports can be switched.
  • the three-way valve according to claim 2 is the three-way valve according to claim 1, wherein at least one of the two outflow ports is arranged substantially parallel to one inflow port. ..
  • the first valve forming portion equipped with the ⁇ ring along the inner peripheral surface of one outflow port and the other outflow port along the inner peripheral surface of the other outflow port.
  • each outflow port functions as a valve seat, it is not necessary to form a valve seat as disclosed in Patent Document 1. Therefore, the body of the three-way valve can be integrally molded, and the manufacturing cost can be reduced. Further, when the valve body is worn, maintenance can be performed simply by replacing the ⁇ ring, so that maintenance can be easily performed, and since a general-purpose ⁇ ring can be used, the cost of parts can be reduced.
  • the three-way valve can be made compact by arranging at least one of the two outflow ports and the inflow port substantially in parallel. As a result, it can be installed even in a narrow space, and the space of the entire device can be saved.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (A).
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1, illustrating (A) a state in which one outflow port is closed, and (B) a state in which the other outflow port is closed.
  • It is (A) front view, (B) side view, (C) left side view seen from the left, and (D) right side view seen from the right of the shaft to which a valve body is assembled.
  • FIG. 1 is an external view of a three-way valve 1 according to an embodiment of the present invention.
  • 1A is a front view
  • FIG. 1B is a side view of the front view of (A) viewed from the right
  • FIG. 1C is a top view of the side view of (B) viewed from above.
  • the three-way valve 1 is composed of a body 10 and a drive unit 30 composed of a stepping motor, gears, and the like.
  • the body 10 is provided with an inflow port 11 and two outflow ports 12 and 13.
  • the stepping motor is used in the three-way valve 1 of the present embodiment as described above, other motors can also be used.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (A).
  • a disc 14 assembled to the shaft 17 is arranged between the outflow port 12 and the outflow port 13. Rings 15 and 16 (shown in FIG. 3) are attached to the disc 14, and the disc 14 to which the rings 15 and 16 are attached functions as a valve body for switching the flow path.
  • the shaft 17 is supported by the body 10 so as to be rotatable around its own axis, and is arranged so as to extend in the radial direction of the outflow passage 20 connecting the outflow port 12 and the outflow port 13.
  • a sealed state is maintained between the shaft 17 and the body 10 by an ⁇ ring 18.
  • One end 17A of the shaft 17 is connected to the drive unit 30, and the drive unit 30 rotates and drives the shaft 17 together with the disc 14.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1 (B).
  • FIG. 3A is a diagram showing a state in which the outflow port 12 is closed
  • FIG. 3B is a diagram showing a state in which the outflow port 13 is closed.
  • the inflow passage 21 of the inflow port 11 communicates with the outflow passage 20 via the valve chamber 22.
  • the disc 14 is supported by the shaft 17 and is rotatably arranged. Rings 15 and 16 are attached to the disc 14 in a direction symmetrical with respect to the center line OA passing through the rotation axis on which the disc 14 rotates.
  • FIG. 4A and 4B are views showing the shaft 17, where FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a side view, FIG. 4C is a left side view of the side view from the left, and FIG. 4D is a side view from the right. It is a right side view as seen.
  • the shaft 17 has a shaft gear portion 17a (17A) fitted with a gear in the drive portion 30, a cylindrical shaft support portion 17b, and an ⁇ ring 18 from the left side of the drawing. It is composed of a shaft recess 17c for fitting, a pentagonal prism-shaped shaft shaft portion 17d, and a cylindrical-shaped shaft end portion 17e having a truncated cone-shaped end.
  • FIG. 5A and 5B are views showing a disc 14, where FIG. 5A is a top view, FIG. 5B is a front view, FIG. 5C is a bottom view, and FIG. E) is a cross-sectional view taken along the line CC of (B).
  • the disc 14 has a pentagonal prism-shaped through hole 14b centered on the disc main body portion 14a and the rotation shaft center OC and fitted with the shaft shaft portion 17d of the shaft 17.
  • the first disc recess 14c is on the outflow port 12 side of the valve chamber 22 when the outflow port 12 is closed in FIG. 3A.
  • the ⁇ ring 15 is formed so as to be seated along the inner peripheral surface of the valve chamber, and the second disc recess 14d is on the outflow port 13 side of the valve chamber 22 when the outflow port 13 is closed in FIG. 3B.
  • the ⁇ ring 16 is formed so as to be seated along the inner peripheral surface.
  • the shaft 17 and the disc 14 are incorporated into the body 10 by inserting the shaft shaft portion 17d of the shaft 17 into the through hole 14b of the disc 14 (see (B) of FIG. 6). Is done.
  • FIG. 3A is a diagram showing a state in which the outflow port 12 is closed
  • FIG. 3B is a diagram showing a state in which the outflow port 13 is closed.
  • the ⁇ ring 15 fitted in the disc 14 is placed on the inner peripheral surface of the valve chamber 22 on the outflow port 12 side. Further, since the ⁇ ring 16 is seated and sealed on the inner peripheral surface of the valve chamber 22 on the outflow port 13 side, it is not necessary to provide the valve seat on the body 10 as disclosed in Patent Document 1. Therefore, the body 10 can be manufactured by integral molding, and the manufacturing cost can be reduced.
  • one of the two outflow ports, the outflow port 12 and the inflow port 11, are arranged so as to be substantially parallel to each other. Therefore, it can be installed even in a narrow space, and the space of the entire device using the three-way valve 1 can be saved.
  • the three-way valve 1 is an example of a three-way valve
  • the body 10 is an example of the body
  • the inflow port 11 is an example of one inflow port
  • the outflow port 12 and the outflow port 13 are examples of two outflow ports.
  • the disc 14 is an example of a valve body
  • the shaft 17 is an example of a shaft
  • the drive unit 30 is an example of a drive unit
  • the first disc recess 14c is an example of a first valve forming unit.
  • the 2 disc recess 14d is an example of the second valve forming portion
  • the ⁇ rings 15 and 16 are an example of the ⁇ ring.
  • the outflow port 12 and the inflow port 11 are arranged so as to be substantially parallel to each other, but as in the three-way valve 100 which is another embodiment of FIG. 7, the two outflow ports 120 and 130 May be arranged substantially parallel to the inflow port 110. Compared to the case of the three-way valve 1, it is more compact and can save more space.

Abstract

弁本体を一体成型可能するとともに、メンテナンス性に優れた三方弁を提供する。ジスク14が回動する回動軸を通る中心線OAに対して対称な方向に延出する、弁室22の流出ポート12側の内周面に沿ってОリングが嵌め込み可能な凹溝が設けられた第1ジスク凹部14cと、弁室22の流出ポート13側の内周面に沿ってОリングが嵌め込み可能な凹溝が設けられた第2ジスク凹部14dとを設け、ジスク14を回動させて、第1ジスク凹部14cのОリング15が弁室22の流出ポート12側の内周面をシールして流出ポート12を閉鎖し、或いは、第2ジスク凹部14dのОリング16が弁室22の流出ポート13側の内周面をシールして流出ポート13を閉鎖して2つの流出ポート12と13とを切換え可能にした。

Description

三方弁
 本願に開示の技術は、1つの流入ポートと2つの流出ポートとを有する三方弁に関する。
 従来、1つの流入ポートと2つの流出ポートとを有する三方弁が特許文献1などに開示されている。特許文献1には、円筒状外箱の一側に入口と該入口に略90°離れ且つ対向して2個の出口とを設けた弁本体に、上記入口と反対側周縁に位置した駆動軸に装着され且つ上記2個の出口間を回動して何れか一方の出口を閉鎖する弁体が収納された電動式三方弁の開示がある。
実公昭54-34253号公報
 特許文献1に開示された電動式三方弁では、弁本体の2個の出口には、各々、弁体が着座するための弁座が設けられている。この2個の出口に各々設けられる弁座は加工により形成する必要があるため、弁本体を一体成型して製造コストを低減することが難しいという問題がある。
 また、流通路を切換える度に弁体を弁座に当接させるため、弁体の摩耗による弁体の交換を定期的に行う必要があるが、特許文献1などに開示された三方弁では、弁体そのものを交換することになり、交換作業が煩雑となり、メンテナンスが容易にできないという問題もある。
 本願に開示される技術は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、弁座の加工を不要とすることで弁本体を一体成型可能するとともに、メンテナンス性に優れた三方弁を提供することを目的とする。
 前記目的を達成するため請求項1に係る三方弁は、1つの流入ポートと2つの流出ポートとを有する三方弁であって、流体を通過させるための通路を有するボディと、自軸周りに回動可能となるようボディに支持され、通路の径方向に延在するシャフトと、シャフトに組み付けられた状態で通路に配置され、シャフトと共に回動する弁体と、通電によりシャフトを回転駆動させる駆動部と、を備え、弁体は、弁体の回動軸を通る中心線に対して対称な方向に延出する第1弁形成部および第2弁形成部を備え、第1弁形成部の外周部は、2つの流出ポートの内、一方のポートの内周面に沿って形成されるとともに、Оリングと嵌合し、該Оリングを脱着可能にする凹溝を設け、第2弁形成部の外周部は、2つの流出ポートの内、他方のポートの内周面に沿って形成されるとともに、Оリングと嵌合し、該Оリングを脱着可能にする凹溝を設け、第1弁形成部および第2弁形成部に、それぞれОリングを装着した状態で弁体を回動させて、流入ポートと一方のポートとが連通する際は、第2弁形成部のОリングが他方のポートの内周面をシールして他方の流出ポートを閉鎖し、流入ポートと他方のポートとが連通する際は、第1弁形成部のОリングが一方のポートの内周面をシールして一方のポートを閉鎖して、2つの流出ポートを切換え可能にしたことを特徴とする。
 請求項2に係る三方弁は、請求項1に記載された三方弁において、2つの流出ポートの少なくともいずれか一方の流出ポートは、1つの流入ポートと略平行に配置されることを特徴とする。
 請求項1に係る三方弁では、2つの流出ポートの内、一方の流出ポートの内周面に沿ってОリングを装着した第1弁形成部と他方の流出ポートの内周面に沿ってОリングを装着した第2弁形成部形成を備えた弁体とすることにより、流入ポートと一方の流出ポートを連通させる場合は、他方の流出ポートの内周面にОリングが着座して、他方の流出ポートを閉鎖し、流入ポートと他方の流出ポートを連通させる場合は、一方の流出ポートの内周面にОリングが着座して、一方の流出ポートを閉鎖する。つまり、各流出ポートの内周面が弁座として機能することから、特許文献1に開示されたような弁座を形成する必要がない。そのため、三方弁のボディを一体成型にて成形することが可能になり、製造コストを低減することができる。また、弁体が摩耗した場合、Оリングを交換するだけでメンテナンスが行えることから、容易にメンテナンスをすることができ、かつ、Оリングは汎用のものが利用できることから、部品コストも低減できる。
 請求項2に係る三方弁では、2つの流出ポートの少なくともいずれか一方の流出ポートと流入ポートとを略平行に配置することにより、三方弁をコンパクト化することができる。これにより、狭いスペースにも設置でき、装置全体の省スペース化を行うことができる。
本発明にかかる一実施形態である三方弁の外観図であり、(A)正面図、(B)側面図、および、(C)側面図を上から見た上面図である。 図1の(A)のA-A断面図である。 図1の(B)のB-B断面図であり、(A)一方の流出ポートを閉鎖した状態、(B)他方の流出ポートを閉鎖した状態を説明する図である。 弁体が組み付けられるシャフトの(A)正面図、(B)側面図、(C)側面図を左から見た左面図、(D)側面図を右から見た右面図である。 弁体であるジスクの(A)上面図、(B)正面図、(C)下面図、(D)正面図を右から見た右面図、(E)(B)のC-C断面図である。 ジスクとシャフトとの組み付けを説明する図であり、(A)組み付け方法、(B)組み付け状態をそれぞれ示した図である。 本発明にかかる別の実施形態である三方弁の断面図である。
 まず、本発明にかかる一実施形態である三方弁1について図面を参照して説明する。図1は、本発明にかかる一実施形態である三方弁1の外観図である。図1の(A)は正面図、(B)は(A)の正面図を右から見た側面図、(C)は(B)の側面図を上から見た上面図である。
 図1に示すように、三方弁1はボディ10とステッピングモータやギアなどから構成される駆動部30とから構成されている。ボディ10には、流入ポート11と、2つの流出ポート12と13とが設けられている。尚、本実施形態の三方弁1では、上述のように、ステッピングモータを採用しているが、他のモータも採用可能である。
 図2は、図1の(A)のA-A断面図である。流出ポート12と流出ポート13との間にはシャフト17に組み付けられたジスク14が配置されている。ジスク14にはОリング15および16(図3に示す)が取り付けられ、Оリング15および16が取り付けられたジスク14は、流路を切換える弁体として機能する。シャフト17は、自軸周りに回動可能となるようボディ10に支持され、流出ポート12と流出ポート13との間を接続する流出通路20の径方向に延在するように配置されている。シャフト17とボディ10との間はОリング18によりシール状態が保持されている。シャフト17は、その一方の端部17Aが駆動部30に接続され、駆動部30によりジスク14と共に回動駆動する。
 図3は、図1の(B)のB-B断面図である。図3の(A)は、流出ポート12を閉鎖した状態を、図3の(B)は、流出ポート13を閉鎖した状態を示した図である。
 図3に示すように、流入ポート11の流入通路21は、弁室22を介して流出通路20と連通している。弁室22にはジスク14がシャフト17に支持されて回動可能に配置されている。ジスク14には、ジスク14が回動する回動軸を通る中心線OAに対して対称な方向にОリング15および16が取り付けられている。
 ここで、本発明の特徴であるジスク14とシャフト17について図4から図6を参照して、詳述する。
 図4は、シャフト17を示した図であり、(A)は正面図、(B)は側面図、(C)は側面図を左から見た左面図、(D)は側面図を右から見た右面図である。図4の(A)に示すように、シャフト17は図面左から、駆動部30内のギアと嵌合するシャフトギア部17a(17A)と、円柱形状のシャフト支持部17bと、Оリング18を嵌め込むためのシャフト凹部17cと、五角柱形状のシャフト軸部17dと、円柱形状で端部が円錐台形状のシャフト端部17eとから構成されている。
 図5は、ジスク14を示した図であり、(A)は上面図、(B)は正面図、(C)は下面図、(D)は、正面図を右から見た右面図、(E)は、(B)のC-C断面図である。図5の(A)に示すように、ジスク14は、ジスク本体部14aと、回動軸中心OCを中心とし、シャフト17のシャフト軸部17dと嵌合する、五角柱形状の貫通穴14bと、回動軸中心OCを通る中心線OAに対して対称な方向に延出する、Оリング15を嵌め込むための第1ジスク凹部14cとОリング16を嵌め込むための第2ジスク凹部14dとから構成される。ここで、図5の(A)や(B)などに示すように、第1ジスク凹部14cは、図3の(A)において流出ポート12を閉鎖する場合に、弁室22の流出ポート12側の内周面に沿ってОリング15が着座するように形成され、第2ジスク凹部14dは、図3の(B)において流出ポート13を閉鎖する場合に、弁室22の流出ポート13側の内周面に沿ってОリング16が着座するような形状に形成されている。
 シャフト17とジスク14は、図6の(A)に示すように、ジスク14の貫通穴14bにシャフト17のシャフト軸部17dを挿入して(図6の(B)参照)、ボディ10に組み込まれる。
 次に、三方弁1の動作について、図3を参照して説明する。上述したように、図3の(A)は、流出ポート12を閉鎖した状態を、図3の(B)は、流出ポート13を閉鎖した状態を示した図である。流出ポート12を閉鎖する場合は、図3の(A)に示すように、ジスク14を流出ポート12の方向に回動する。すると、ジスク14の第1ジスク凹部14cに嵌め込まれたОリング15が弁室22の流出ポート12側の内周面に沿って着座して、流出ポート12を閉鎖し、流入ポート11と流出ポート13とが連通し、流体は図3の(A)に示す矢印(1)および矢印(2)に沿って流れるようになる。逆に、流出ポート13を閉鎖する場合は、図3の(A)の矢印(4)に示すように、ジスク14を流出ポート13の方向に回動する。すると、図3の(B)に示すように、ジスク14の第2ジスク凹部14dに嵌め込まれたОリング16が弁室22の流出ポート13側の内周面に沿って着座して、流出ポート13を閉鎖し、流入ポート11と流出ポート13とが連通し、流体は図3の(B)に示す矢印(1)および矢印(3)に沿って流れるようになる。
 このように、本発明にかかる三方弁1では、流出ポート12と流出ポート13との切換える際には、ジスク14に嵌め込まれたОリング15が弁室22の流出ポート12側の内周面に、また、Оリング16が弁室22の流出ポート13側の内周面に着座してシールされるため、特許文献1に開示されたような弁座をボディ10に設ける必要がない。そのため、ボディ10は一体成型にて製造することが可能となり、製造コストを低減することができる。また、流出ポート12および13の閉鎖/開放の繰り返し動作によってОリング15および16が摩耗しても、Оリング15および16のみ交換すればよく、よって、メンテナンス性にも優れた三方弁を供給できる。さらに、Оリング15および16は汎用のОリングを採用できることから、部品コストを低減することができる。
 また、本発明にかかる三方弁1では、2つの流出ポートの内、一方の流出ポート12と流入ポート11とが略並行になるように配置される。そのため、狭いスペースにも設置でき、三方弁1を用いる装置全体の省スペース化を行うことができる。
 ここで、三方弁1は三方弁の一例であり、ボディ10はボディの一例であり、流入ポート11は1つの流入ポートの一例であり、流出ポート12および流出ポート13は2つの流出ポートの一例であり、ジスク14は弁体の一例であり、シャフト17はシャフトの一例であり、駆動部30は駆動部の一例であり、第1ジスク凹部14cは第1弁形成部の一例であり、第2ジスク凹部14dは第2弁形成部の一例であり、Оリング15および16はОリングの一例である。
 以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明はかかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理解されるべきである。
 例えば、上記三方弁1では、流出ポート12と流入ポート11とを略並行になるように配置したが、図7の別の実施形態である三方弁100のように、2つの流出ポート120および130とを共に流入ポート110と略平行に配置してもよい。三方弁1の場合より、よりコンパクトになり、より一段の省スペース化ができる。
1・・三方弁
10・・ボディ
11・・流入ポート
12、13・・流出ポート
14・・ジスク
14c・・第1ジスク凹部
14d・・第2ジスク凹部
15、16、18・・Оリング
17・・シャフト28・・
30・・駆動部

Claims (2)

  1.  1つの流入ポートと2つの流出ポートとを有する三方弁であって、
     流体を通過させるための通路を有するボディと、
     自軸周りに回動可能となるよう前記ボディに支持され、前記通路の径方向に延在するシャフトと、
     前記シャフトに組み付けられた状態で前記通路に配置され、前記シャフトと共に回動する弁体と、
     通電により前記シャフトを回転駆動させる駆動部と、を備え、
     前記弁体は、前記弁体の回動軸を通る中心線に対して対称な方向に延出する第1弁形成部および第2弁形成部を備え、
     前記第1弁形成部の外周部は、前記2つの流出ポートの内、一方のポートの内周面に沿って形成されるとともに、Оリングと嵌合し、該Оリングを脱着可能にする凹溝を設け、
     前記第2弁形成部の外周部は、前記2つの流出ポートの内、他方のポートの内周面に沿って形成されるとともに、Оリングと嵌合し、該Оリングを脱着可能にする凹溝を設け、
     前記第1弁形成部および前記第2弁形成部に、それぞれОリングを装着した状態で前記弁体を回動させて、
     前記流入ポートと前記一方のポートとが連通する際は、前記第2弁形成部のОリングが前記他方のポートの内周面をシールして前記他方の流出ポートを閉鎖し、
     前記流入ポートと前記他方のポートとが連通する際は、前記第1弁形成部のОリングが前記一方のポートの内周面をシールして前記一方のポートを閉鎖して、
     前記2つの流出ポートを切換え可能にしたことを特徴とする三方弁。
  2.  前記2つの流出ポートの少なくともいずれか一方の流出ポートは、前記1つの流入ポートと略平行に配置されることを特徴とする請求項1に記載の三方弁。
PCT/JP2020/018100 2020-04-28 2020-04-28 三方弁 WO2021220397A1 (ja)

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