JP7710239B2 - Flow path switching valve - Google Patents
Flow path switching valveInfo
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- JP7710239B2 JP7710239B2 JP2022091537A JP2022091537A JP7710239B2 JP 7710239 B2 JP7710239 B2 JP 7710239B2 JP 2022091537 A JP2022091537 A JP 2022091537A JP 2022091537 A JP2022091537 A JP 2022091537A JP 7710239 B2 JP7710239 B2 JP 7710239B2
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Description
本発明は、流路切換弁に関する。 The present invention relates to a flow path switching valve.
流路切換弁の一例として、特許文献1には、流路切換時に弁体に作用する荷重を小さくして、弁体の駆動トルクを低減でき、小型化、大容量化、省電力化等を図ることのできる流路切換弁が開示されている。 As an example of a flow path switching valve, Patent Document 1 discloses a flow path switching valve that can reduce the load acting on the valve body when switching the flow path, thereby reducing the drive torque of the valve body, thereby enabling miniaturization, large capacity, power saving, etc.
特許文献1の流路切換弁によれば、連結軸を軸線方向に貫通する貫通孔によって、上部弁体の上側に画成される背圧室と、下部弁体の下側に形成される下部空間とを連通する均圧通路が形成される。かかる均圧通路により、背圧室の内圧と下部空間の内圧とを等しくすることができ、それにより背圧室の内圧に応じて上部弁体に付与される力と、下部空間の内圧に応じて下部弁体に付与される力とを釣り合わせることができる。 According to the flow path switching valve of Patent Document 1, a through hole that passes through the connecting shaft in the axial direction forms a pressure equalization passage that connects the back pressure chamber defined above the upper valve body with the lower space formed below the lower valve body. This pressure equalization passage makes it possible to equalize the internal pressure of the back pressure chamber and the internal pressure of the lower space, thereby making it possible to balance the force applied to the upper valve body according to the internal pressure of the back pressure chamber and the force applied to the lower valve body according to the internal pressure of the lower space.
しかしながら、特許文献1の構成において弁開度が大きい場合に、弁体駆動が不安定になるという現象が生じた。これに対し、本発明者らは鋭意研究を行った結果、流路切換弁の流入口から、第1流出口または第2流出口に向かう流体の流れに起因して、弁室内における上部弁体の近傍と下部弁体の近傍とで圧力差が生じ、その圧力差により上部弁体と下部弁体に付与される軸線方向力が変化して、上部弁体と下部弁体に付与される軸線方向力のバランスが崩れることを見出した。 However, in the configuration of Patent Document 1, when the valve opening is large, the valve body drive becomes unstable. In response to this, the inventors conducted extensive research and discovered that a pressure difference occurs between the vicinity of the upper valve body and the vicinity of the lower valve body in the valve chamber due to the flow of fluid from the inlet of the flow path switching valve toward the first outlet or the second outlet, and that this pressure difference changes the axial force applied to the upper valve body and the lower valve body, causing the balance of the axial forces applied to the upper valve body and the lower valve body to be lost.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、弁開度にかかわらず、安定した弁体駆動を確保できる流路切換弁を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a flow path switching valve that can ensure stable valve body operation regardless of the valve opening degree.
本発明の流路切換弁は、
弁室に連通する第1流路、前記弁室に連通する第2流路及び第3流路、前記弁室と前記第2流路との間に形成された第1弁座、前記弁室と前記第3流路との間に形成された第2弁座、を備えた弁本体と、
前記弁本体内において、前記弁本体の軸線方向に移動可能に収容された弁軸と、
前記弁軸に取り付けられ、前記第1弁座に当接可能な第1弁体を備えた第1弁体ユニットと、
前記弁軸に取り付けられ、前記第2弁座に当接可能な第2弁体を備えた第2弁体ユニットと、を有し、
前記弁本体には、前記第1弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第1均圧室が形成され、また前記第2弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第2均圧室が形成されており、
前記第1弁体ユニットには、前記第1均圧室と前記弁室とを連通する第1連通開口が形成され、
前記第2弁体ユニットには、前記第2均圧室と前記弁室とを連通する第2連通開口が形成され、
前記弁本体の軸線方向の一端に取り付けられた中空円筒状の第1閉鎖部材と、前記弁本体の軸線方向の他端に取り付けられた中空円筒状の第2閉鎖部材とを有し、前記第1閉鎖部材の内側に前記第1均圧室が形成され、前記第2閉鎖部材の内側に前記第2均圧室が形成され、
前記第1弁体ユニットは、前記第1閉鎖部材の内周に当接してシールする第1シール部を有し、
前記第2弁体ユニットは、前記第2閉鎖部材の内周に当接してシールする第2シール部を有し、
前記第1弁体が前記第1弁座から離間したときに、前記第1シール部が前記第1閉鎖部材に当接する位置の内径は、前記第1弁体が前記第1弁座に着座したときに、前記第1シール部が前記第1閉鎖部材に当接する位置の内径より大きく、
前記第2弁体が前記第2弁座から離間したときに、前記第2シール部が前記第2閉鎖部材に当接する位置の内径は、前記第2弁体が前記第2弁座に着座したときに、前記第2シール部が前記第2閉鎖部材に当接する位置の内径より大きい、ことを特徴とする。
本発明の流路切換弁は、
弁室に連通する第1流路、前記弁室に連通する第2流路及び第3流路、前記弁室と前記第2流路との間に形成された第1弁座、前記弁室と前記第3流路との間に形成された第2弁座、を備えた弁本体と、
前記弁本体内において、前記弁本体の軸線方向に移動可能に収容された弁軸と、
前記弁軸に取り付けられ、前記第1弁座に当接可能な第1弁体を備えた第1弁体ユニットと、
前記弁軸に取り付けられ、前記第2弁座に当接可能な第2弁体を備えた第2弁体ユニットと、を有し、
前記弁本体には、前記第1弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第1均圧室が形成され、また前記第2弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第2均圧室が形成されており、
前記第1弁体ユニットには、前記第1均圧室と前記弁室とを連通する第1連通開口が形成され、
前記第2弁体ユニットには、前記第2均圧室と前記弁室とを連通する第2連通開口が形成され、
前記弁本体の軸線方向の一端に取り付けられた中空円筒状の第1閉鎖部材と、前記弁本体の軸線方向の他端に取り付けられた中空円筒状の第2閉鎖部材とを有し、前記第1閉鎖部材の内側に前記第1均圧室が形成され、前記第2閉鎖部材の内側に前記第2均圧室が形成され、
前記第1弁体ユニットは、前記第1閉鎖部材の内周に当接してシールする第1シール部を有し、
前記第2弁体ユニットは、前記第2閉鎖部材の内周に当接してシールする第2シール部を有し、
前記第1シール部は前記第1連通開口に対応して連通穴を有し、前記第2シール部は、前記第2連通開口に対応して連通穴を有する、ことを特徴とする。
The flow path switching valve of the present invention comprises:
a valve body including: a first flow passage communicating with a valve chest, a second flow passage and a third flow passage communicating with the valve chest, a first valve seat formed between the valve chest and the second flow passage, and a second valve seat formed between the valve chest and the third flow passage;
a valve stem accommodated within the valve body so as to be movable in an axial direction of the valve body;
a first valve body unit including a first valve body attached to the valve shaft and capable of abutting against the first valve seat;
a second valve body unit attached to the valve shaft and including a second valve body capable of abutting against the second valve seat,
a first pressure equalizing chamber is formed in the valve body on the opposite side to the valve chest across the first valve body unit, and a second pressure equalizing chamber is formed on the opposite side to the valve chest across the second valve body unit,
The first valve body unit is formed with a first communication opening that communicates between the first pressure equalizing chamber and the valve chamber,
a second communication opening that communicates between the second pressure equalizing chamber and the valve chamber is formed in the second valve body unit ;
a hollow cylindrical first closing member attached to one axial end of the valve body, and a hollow cylindrical second closing member attached to the other axial end of the valve body, the first pressure equalizing chamber being formed inside the first closing member, and the second pressure equalizing chamber being formed inside the second closing member,
The first valve body unit has a first seal portion that abuts against an inner periphery of the first closing member to form a seal,
the second valve body unit has a second seal portion that abuts against an inner periphery of the second closing member to form a seal;
an inner diameter at a position where the first seal portion abuts against the first closing member when the first valve body is separated from the first valve seat is larger than an inner diameter at a position where the first seal portion abuts against the first closing member when the first valve body is seated on the first valve seat,
The present invention is characterized in that when the second valve body is separated from the second valve seat, the inner diameter at a position where the second seal portion abuts against the second closing member is larger than the inner diameter at a position where the second seal portion abuts against the second closing member when the second valve body is seated on the second valve seat .
The flow path switching valve of the present invention comprises:
a valve body including: a first flow passage communicating with a valve chest, a second flow passage and a third flow passage communicating with the valve chest, a first valve seat formed between the valve chest and the second flow passage, and a second valve seat formed between the valve chest and the third flow passage;
a valve stem accommodated within the valve body so as to be movable in an axial direction of the valve body;
a first valve body unit including a first valve body attached to the valve shaft and capable of abutting against the first valve seat;
a second valve body unit attached to the valve shaft and including a second valve body capable of abutting against the second valve seat,
a first pressure equalizing chamber is formed in the valve body on the opposite side to the valve chest across the first valve body unit, and a second pressure equalizing chamber is formed on the opposite side to the valve chest across the second valve body unit,
The first valve body unit is formed with a first communication opening that communicates between the first pressure equalizing chamber and the valve chamber,
a second communication opening that communicates between the second pressure equalizing chamber and the valve chamber is formed in the second valve body unit;
a hollow cylindrical first closing member attached to one axial end of the valve body, and a hollow cylindrical second closing member attached to the other axial end of the valve body, the first pressure equalizing chamber being formed inside the first closing member, and the second pressure equalizing chamber being formed inside the second closing member,
The first valve body unit has a first seal portion that abuts against an inner periphery of the first closing member to form a seal,
the second valve body unit has a second seal portion that abuts against an inner periphery of the second closing member to form a seal;
The first seal portion has a communication hole corresponding to the first communication opening, and the second seal portion has a communication hole corresponding to the second communication opening.
本発明により、弁開度にかかわらず、安定した弁体駆動を確保できる流路切換弁を提供することができる。 The present invention provides a flow path switching valve that ensures stable valve body operation regardless of the valve opening degree.
以下、本発明の実施形態に係る流路切換弁について、図面を参照して説明する。なお、本明細書において、駆動装置側を上方とし、その反対側を下方とする。 The flow path switching valve according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification, the drive device side is referred to as the upper side, and the opposite side is referred to as the lower side.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る流路切換弁1の縦断面図であり、入口流路(第1流路)と第1出口流路(第2流路)とが連通した状態を示し、また図2は、第1の実施形態に係る流路切換弁1の縦断面図であり、入口流路と第2出口流路(第3流路)とが連通した状態を示す。流路切換弁1の軸線をLとする。なお、本実施形態では、第1流路から流入する流体を流路切換弁1により切り換えて、第2流路または第3流路から排出しているが、これとは逆の流れで、第2流路と第3流路から流入する流体のいずれかを、流路切換弁1の切り換えにより第1流路から排出するようにしてもよい。
(First embodiment)
Fig. 1 is a longitudinal sectional view of the flow path switching valve 1 according to the first embodiment, showing a state in which an inlet flow path (first flow path) and a first outlet flow path (second flow path) are in communication with each other, and Fig. 2 is a longitudinal sectional view of the flow path switching valve 1 according to the first embodiment, showing a state in which an inlet flow path and a second outlet flow path (third flow path) are in communication with each other. The axis of the flow path switching valve 1 is designated as L. In this embodiment, the fluid flowing in from the first flow path is switched by the flow path switching valve 1 to be discharged from the second flow path or the third flow path, but in the opposite flow, either the fluid flowing in from the second flow path or the third flow path may be discharged from the first flow path by switching the flow path switching valve 1.
図に示すように、本実施形態の流路切換弁1は、三方切換弁であって、弁本体10と、弁軸20と、第1弁体ユニット30と、第2弁体ユニット40と、駆動装置50と、を有している。 As shown in the figure, the flow path switching valve 1 of this embodiment is a three-way switching valve and has a valve body 10, a valve shaft 20, a first valve body unit 30, a second valve body unit 40, and a drive unit 50.
弁本体10は、弁ハウジング11と、第1閉鎖部材12と、第2閉鎖部材13と、蓋部材14と、を有する。 The valve body 10 has a valve housing 11, a first closing member 12, a second closing member 13, and a cover member 14.
弁ハウジング11は、それぞれ円筒状である、本体11aと、入口管状部11bと、第1出口管状部11cと、第2出口管状部11dとを連設してなる。 The valve housing 11 is made up of a main body 11a, an inlet tubular portion 11b, a first outlet tubular portion 11c, and a second outlet tubular portion 11d, each of which is cylindrical.
本体11aは、上端が開口した上部円筒部11eと、下端が開口した下部円筒部11fと、上部円筒部11e及び下部円筒部11fより径が小さく、これらを同軸に連結する中間円筒部11gとを連結してなる。 The main body 11a is made up of an upper cylindrical portion 11e with an open top end, a lower cylindrical portion 11f with an open bottom end, and an intermediate cylindrical portion 11g that has a smaller diameter than the upper cylindrical portion 11e and the lower cylindrical portion 11f and connects them coaxially.
中間円筒部11gと上部円筒部11eとの接合部において、中間円筒部11gの内縁が上部円筒部11e側に突出するようにして上部短円管部11hが形成されている。上部短円管部11hの先端が第1弁座11iを構成する。中間円筒部11g内が弁室VCを構成する。第1弁座11iは、弁室VCと第1出口流路との間に形成される。 At the joint between the intermediate cylindrical portion 11g and the upper cylindrical portion 11e, the inner edge of the intermediate cylindrical portion 11g protrudes toward the upper cylindrical portion 11e to form the upper short circular pipe portion 11h. The tip of the upper short circular pipe portion 11h forms the first valve seat 11i. The interior of the intermediate cylindrical portion 11g forms the valve chamber VC. The first valve seat 11i is formed between the valve chamber VC and the first outlet flow path.
中間円筒部11gと下部円筒部11fとの接合部において、中間円筒部11gの内縁が下部円筒部11f側に突出するようにして下部短円管部11jが形成されている。下部短円管部11jの先端が第2弁座11kを構成する。第2弁座11kは、弁室VCと第2出口流路との間に形成される。 At the joint between the intermediate cylindrical section 11g and the lower cylindrical section 11f, the inner edge of the intermediate cylindrical section 11g protrudes toward the lower cylindrical section 11f to form the lower short circular pipe section 11j. The tip of the lower short circular pipe section 11j forms the second valve seat 11k. The second valve seat 11k is formed between the valve chamber VC and the second outlet flow path.
入口管状部11bは、中間円筒部11gから軸線Lに直交する方向に延在し、その内部に形成された入口流路が弁室VCに連通している。 The inlet tubular portion 11b extends from the intermediate cylindrical portion 11g in a direction perpendicular to the axis L, and an inlet flow passage formed therein communicates with the valve chamber VC.
第1出口管状部11cは、上部円筒部11eから入口管状部11bとは弁本体10の軸線Lを挟んで反対側において軸線Lに直交する方向に延在し、その内部に形成された第1出口流路が弁室VCに連通している。 The first outlet tubular portion 11c extends from the upper cylindrical portion 11e in a direction perpendicular to the axis L of the valve body 10 on the opposite side of the axis L from the inlet tubular portion 11b, and the first outlet flow passage formed therein communicates with the valve chamber VC.
第2出口管状部11dは、下部円筒部11fから入口管状部11bとは弁本体10の軸線Lを挟んで反対側において軸線Lに直交する方向に延在し、その内部に形成された第2出口流路が弁室VCに連通している。入口管状部11bの軸線と第1出口管状部11cの軸線との距離は、入口管状部11bの軸線と第2出口管状部11dの軸線との距離に等しいと好ましい。 The second outlet tubular portion 11d extends from the lower cylindrical portion 11f in a direction perpendicular to the axis L of the valve body 10 on the opposite side of the axis L of the valve body 10 from the inlet tubular portion 11b, and a second outlet flow passage formed therein communicates with the valve chamber VC. It is preferable that the distance between the axis of the inlet tubular portion 11b and the axis of the first outlet tubular portion 11c is equal to the distance between the axis of the inlet tubular portion 11b and the axis of the second outlet tubular portion 11d.
中実円筒状の弁軸20は、上部軸21と、中間軸22と、下部軸23と、を同軸に連設してなる。弁軸20は、その両端に第1弁体ユニット30と第2弁体ユニット40を取り付けており、これらは一体で軸線方向に移動可能となっている。 The solid cylindrical valve shaft 20 is made up of an upper shaft 21, an intermediate shaft 22, and a lower shaft 23, all connected coaxially. The valve shaft 20 has a first valve body unit 30 and a second valve body unit 40 attached to both ends, which are integrally movable in the axial direction.
中空円筒状の第1閉鎖部材12は、拡径部12aと、拡径部12aより小径の中間部12bと、中間部12bの下端から下方に向かって突出する環状部12cとを連設してなる。本実施形態では、後述する第1シール部32のシール体32aが常時当接する、拡径部12aと、中間部12bと、環状部12cの上半部の内径(円筒内周)は、等しくなっている。 The hollow cylindrical first closing member 12 is made up of an expanded diameter section 12a, an intermediate section 12b having a smaller diameter than the expanded diameter section 12a, and an annular section 12c protruding downward from the lower end of the intermediate section 12b. In this embodiment, the inner diameters (cylindrical inner circumference) of the expanded diameter section 12a, the intermediate section 12b, and the upper half of the annular section 12c, which are constantly in contact with the sealing body 32a of the first sealing section 32 described below, are equal.
一方、環状部12cの下半部の内径は、下方に向かうに従って拡径するようにテーパ状になっている。第1閉鎖部材12は、弁ハウジング11の上部円筒部11e内に上方から挿入され、拡径部12aと中間部12bとの間の段差部を、弁ハウジング11の上部円筒部11eの上端開口の段差に突き当てつつ嵌合により、弁ハウジング11の上端に取り付けられている。 On the other hand, the inner diameter of the lower half of the annular portion 12c is tapered so that the diameter increases toward the bottom. The first closure member 12 is inserted from above into the upper cylindrical portion 11e of the valve housing 11, and is attached to the upper end of the valve housing 11 by fitting the stepped portion between the expanded diameter portion 12a and the middle portion 12b against the stepped portion at the upper end opening of the upper cylindrical portion 11e of the valve housing 11.
図3Aは、第1弁体ユニット30の周辺を拡大して示す断面図であり、第1弁座11iに着座した状態で示す。第1弁体ユニット30は、円筒状の第1本体31と、第1シール部32と、第1シール押さえ33と、第1弁体34と、第1間座35とを有する。 Figure 3A is an enlarged cross-sectional view of the first valve body unit 30 and its periphery, showing it seated on the first valve seat 11i. The first valve body unit 30 has a cylindrical first main body 31, a first seal portion 32, a first seal retainer 33, a first valve body 34, and a first spacer 35.
第1本体31は、第1閉鎖部材12の内周に嵌合して軸線方向に摺動可能な小径部31aと、小径部31aより大径であり小径部31aの下端に連設された大径部31bと、大径部31bの下端に連設された薄肉円筒状のカシメ部31cとを有する。 The first body 31 has a small diameter portion 31a that fits around the inner circumference of the first closing member 12 and is axially slidable, a large diameter portion 31b that is larger in diameter than the small diameter portion 31a and is connected to the lower end of the small diameter portion 31a, and a thin-walled cylindrical crimped portion 31c that is connected to the lower end of the large diameter portion 31b.
環状の第1弁体34は、それより小径の環状である第1間座35とともに、カシメる前には円筒状であるカシメ部31cに下方から挿通される。その後、カシメ部31cの下端をカシメて拡径するように塑性変形させることにより、第1弁体34は第1間座35を介して第1本体31に固定される。このとき、第1弁体34の径方向外側が第1間座35より露出しており、その下面が弁ハウジング11の第1弁座11iに対向した状態となる。 The annular first valve body 34, together with the smaller-diameter annular first spacer 35, is inserted from below into the crimped portion 31c, which is cylindrical before being crimped. The lower end of the crimped portion 31c is then crimped and plastically deformed to expand its diameter, thereby fixing the first valve body 34 to the first body 31 via the first spacer 35. At this time, the radial outer side of the first valve body 34 is exposed from the first spacer 35, and its lower surface faces the first valve seat 11i of the valve housing 11.
小径部31a及び大径部31bは、カシメ部31cの最小内径と等しい内径の大径開口31dと、大径開口31dに連通する小径開口31eとを同軸に有する。また、小径開口31eと平行に、大径開口31dの上端から第1本体31の上端に向かって延在する第1均圧孔31fが形成されている。 The small diameter portion 31a and the large diameter portion 31b have a large diameter opening 31d with an inner diameter equal to the minimum inner diameter of the crimped portion 31c, and a small diameter opening 31e that communicates with the large diameter opening 31d, which are coaxial with each other. In addition, a first pressure equalizing hole 31f is formed in parallel with the small diameter opening 31e, extending from the upper end of the large diameter opening 31d toward the upper end of the first body 31.
第1本体31の上端に設置された第1シール部32は、樹脂製の可撓性を有するシール体32aと、金属性の板ばね32bとを有する。シール体32aと板ばね32bは、小径開口31eに対応した中央穴32c、32dと、第1均圧孔31fに対応した連通穴32e、32fとを有する。 The first seal part 32 installed at the upper end of the first body 31 has a flexible resin seal body 32a and a metal leaf spring 32b. The seal body 32a and the leaf spring 32b have central holes 32c and 32d corresponding to the small diameter opening 31e, and communication holes 32e and 32f corresponding to the first pressure equalizing hole 31f.
第1本体31より小径である環状の第1シール押さえ33は、小径開口31eに対応した中央穴33aと、第1均圧孔31fに対応した連通穴33bとを有する。 The first annular seal holder 33, which has a smaller diameter than the first body 31, has a central hole 33a corresponding to the small diameter opening 31e and a communication hole 33b corresponding to the first pressure equalizing hole 31f.
第1シール部32が第1本体31の上端に設置され、さらに第1シール部32の上面に当接するようにして第1シール押さえ33が設置される。 The first seal portion 32 is installed at the upper end of the first body 31, and the first seal retainer 33 is installed so as to abut against the upper surface of the first seal portion 32.
第1本体31の大径開口31dには、弁軸20の中間軸22が挿通されて、その上端が小径開口31eと大径開口31dとの段部に突き当てられる。また、上部軸21が小径開口31eと、シール体32aと板ばね32bの中央穴32c、32dと、第1シール押さえ33の中央穴33aと、を貫通して第1弁体ユニット30の上方に突出している。大径開口31dと中間軸22との間を第1バッファ室BF1とする。 The intermediate shaft 22 of the valve shaft 20 is inserted into the large diameter opening 31d of the first body 31, and its upper end abuts against the step between the small diameter opening 31e and the large diameter opening 31d. The upper shaft 21 also protrudes above the first valve body unit 30, penetrating the small diameter opening 31e, the central holes 32c and 32d of the seal body 32a and the leaf spring 32b, and the central hole 33a of the first seal retainer 33. The space between the large diameter opening 31d and the intermediate shaft 22 is the first buffer chamber BF1.
上部軸21の突出した上端には、薄肉円筒状のカシメ部21aが形成されており、カシメ部21aの上端をカシメて拡径するように塑性変形させることにより、第1シール部32は第1シール押さえ33を介して第1本体31に固定される。なお、第1シール部32を第1閉鎖部材12に対して組み付ける際に相対的に挿入しやすくするために、環状部12cの下半部はテーパ状となっている。 A thin-walled cylindrical crimped portion 21a is formed at the protruding upper end of the upper shaft 21, and the first seal portion 32 is fixed to the first body 31 via the first seal retainer 33 by crimping the upper end of the crimped portion 21a and plastically deforming it so as to expand its diameter. The lower half of the annular portion 12c is tapered to make it relatively easier to insert the first seal portion 32 when assembling it to the first closing member 12.
図3Aに示すように、第1弁体ユニット30が第1閉鎖部材12に対して取り付けられたとき、シール体32aの外縁が上方に折れ曲がった状態で、全周で第1閉鎖部材12の内周に当接し、流体漏れを抑制する。また、板ばね32bの上方に折れ曲がった径方向外方端部は、シール体32aの折れ曲がった外縁の径方向内側に当接して、シール体32aを第1閉鎖部材12の内周に向かって付勢するように作用する。本実施形態では、第1弁体ユニット30とともに移動する第1シール部32のシール体32aが当接可能な範囲において、第1閉鎖部材12の内径は等しくなっている。なお、第1シール部32としては、例えば特開2017-223293号公報に開示されたものを使用することができるため、その詳細な説明は省略する。 As shown in FIG. 3A, when the first valve body unit 30 is attached to the first closing member 12, the outer edge of the seal body 32a is bent upward and contacts the inner circumference of the first closing member 12 over the entire circumference, suppressing fluid leakage. In addition, the radially outer end of the leaf spring 32b bent upward contacts the radially inner side of the bent outer edge of the seal body 32a, and acts to urge the seal body 32a toward the inner circumference of the first closing member 12. In this embodiment, the inner diameter of the first closing member 12 is equal within the range where the seal body 32a of the first seal part 32 that moves with the first valve body unit 30 can contact. Note that, as the first seal part 32, for example, one disclosed in JP 2017-223293 A can be used, and detailed description thereof will be omitted.
第1シール部32により密封される第1閉鎖部材12内の空間を第1均圧室EC1という。第1弁体ユニット30を挟んで弁室VCと反対側に形成される第1均圧室EC1の上部は、後述する駆動装置50により遮蔽される。第1均圧室EC1は、第1均圧孔31fと、連通穴32e、32fと、連通穴33bとを介して弁室VCに連通している。第1均圧孔31fと、連通穴32e、32fと、連通穴33bとを、第1連通開口という。 The space within the first closing member 12 sealed by the first seal portion 32 is referred to as the first pressure equalizing chamber EC1. The upper part of the first pressure equalizing chamber EC1, which is formed on the opposite side of the first valve body unit 30 from the valve chamber VC, is shielded by the drive device 50 described below. The first pressure equalizing chamber EC1 communicates with the valve chamber VC via the first pressure equalizing hole 31f, communication holes 32e, 32f, and communication hole 33b. The first pressure equalizing hole 31f, communication holes 32e, 32f, and communication hole 33b are referred to as the first communication opening.
ここで、第1閉鎖部材12の内径をAとし、上部短円管部11hの内周である第1弁口の内径をCとする。第1閉鎖部材12の内径Aは、第1弁口の内径Cに等しい。したがって、第1均圧室EC1の軸線直交方向断面積は、第1弁口の軸線直交方向断面積に等しい。また、第1弁体34が第1弁座11iに着座したときに、第1弁座11iから大径開口31dの上端までの軸線方向距離をBとする。すなわち、第1連通開口と第1弁座11iとは、第1バッファ室BF1を挟んで距離Bだけ離間している。 Here, the inner diameter of the first closing member 12 is A, and the inner diameter of the first valve port, which is the inner circumference of the upper short circular tube portion 11h, is C. The inner diameter A of the first closing member 12 is equal to the inner diameter C of the first valve port. Therefore, the cross-sectional area of the first pressure equalizing chamber EC1 in the direction perpendicular to the axis is equal to the cross-sectional area of the first valve port in the direction perpendicular to the axis. In addition, when the first valve body 34 is seated on the first valve seat 11i, the axial distance from the first valve seat 11i to the upper end of the large diameter opening 31d is B. In other words, the first communication opening and the first valve seat 11i are separated by a distance B across the first buffer chamber BF1.
図1において、中空円筒状の第2閉鎖部材13は、弁ハウジング11の下部円筒部11f内に下方から挿入され、その上端を、下部円筒部11fの中間位置に形成された内周段差11mに当接させて、弁ハウジング11の下端に取り付けられている。第2閉鎖部材13は、環状溝13aを下面に同軸に有しており、下部円筒部11fに取り付けられた状態で、第2閉鎖部材13の下端と下部円筒部11fの下端とは軸線方向位置が一致する。 In FIG. 1, the hollow cylindrical second closing member 13 is inserted from below into the lower cylindrical portion 11f of the valve housing 11, and its upper end is attached to the lower end of the valve housing 11 with the upper end abutting against an inner peripheral step 11m formed at the middle position of the lower cylindrical portion 11f. The second closing member 13 has an annular groove 13a coaxially on its lower surface, and when attached to the lower cylindrical portion 11f, the lower end of the second closing member 13 and the lower end of the lower cylindrical portion 11f are in the same axial position.
蓋部材14は、環状板部14aと、環状板部14aの内縁に連結された有底円筒部14bと、環状板部14aの上面に同軸に形成された薄肉円筒部14cとを有する。 The lid member 14 has an annular plate portion 14a, a bottomed cylindrical portion 14b connected to the inner edge of the annular plate portion 14a, and a thin-walled cylindrical portion 14c formed coaxially on the upper surface of the annular plate portion 14a.
図3Bは、第2弁体ユニット40の周辺を拡大して示す断面図であり、第2弁座11kから離間した状態で示す。第2弁体ユニット40は、円筒状の第2本体41と、第2シール部42と、第2シール押さえ43と、第2弁体44と、第2間座45とを有し、第1弁体ユニット30に対して上下逆の関係となることを除き、ほぼ同様な構成を有するため、重複説明を省略する。 Figure 3B is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the second valve body unit 40, showing it separated from the second valve seat 11k. The second valve body unit 40 has a cylindrical second main body 41, a second seal portion 42, a second seal retainer 43, a second valve body 44, and a second spacer 45, and has a configuration similar to that of the first valve body unit 30, except that it is in an upside-down relationship, so a duplicated description will be omitted.
第2弁体ユニット40が第1弁体ユニット30と異なる点は、第2本体41の下端中央にカシメ円筒部41gを連設している点である。カシメ円筒部41gが貫通するように第2シール部42及び第2シール押さえ43を第2本体41に取り付けたのち、カシメ円筒部41gの下端をカシメて拡径するように塑性変形させることにより、第2シール部42は第2シール押さえ43を介して第2本体41に固定される。弁軸20の下部軸23が第2弁体ユニット40内に挿通されている。第2本体41の大径開口41dと中間軸22との間を第2バッファ室BF2とする。 The second valve body unit 40 differs from the first valve body unit 30 in that a crimped cylindrical portion 41g is connected to the center of the lower end of the second body 41. After the second seal portion 42 and the second seal presser 43 are attached to the second body 41 so that the crimped cylindrical portion 41g penetrates, the lower end of the crimped cylindrical portion 41g is crimped and plastically deformed to expand the diameter, so that the second seal portion 42 is fixed to the second body 41 via the second seal presser 43. The lower shaft 23 of the valve shaft 20 is inserted into the second valve body unit 40. The space between the large diameter opening 41d of the second body 41 and the intermediate shaft 22 is the second buffer chamber BF2.
組付けられた状態で、第2シール部42は第2閉鎖部材13の内周との間をシールする。第2弁体ユニット40とともに移動する第2シール部42のシール体が当接可能な範囲において、第2閉鎖部材13の内径は等しくなっている。第2本体41は、第2閉鎖部材13の内周と軸線方向に摺動可能に嵌合する。薄肉円筒部14cを環状溝13aに嵌合させつつ、蓋部材14は第2閉鎖部材13の下端に取り付けられる。このとき、コイルバネ15が蓋部材14と第2弁体ユニット40の第2シール押さえ43との間に配置され、蓋部材14に対して第2弁体ユニット40を上方に付勢している。 When assembled, the second seal portion 42 seals against the inner circumference of the second closing member 13. The inner diameter of the second closing member 13 is equal within the range where the seal body of the second seal portion 42, which moves with the second valve body unit 40, can abut. The second body 41 fits axially slidably against the inner circumference of the second closing member 13. The cover member 14 is attached to the lower end of the second closing member 13 while the thin-walled cylindrical portion 14c is fitted into the annular groove 13a. At this time, the coil spring 15 is disposed between the cover member 14 and the second seal retainer 43 of the second valve body unit 40, and biases the second valve body unit 40 upward against the cover member 14.
第2弁体ユニット40と、中空円筒状の第2閉鎖部材13と、蓋部材14とで囲われた空間を第2均圧室EC2という。第2弁体ユニット40を挟んで弁室VCと反対側に形成される第2均圧室EC2は、第2本体41の第2均圧孔41fと、第2シール部42の連通穴と、第2シール押さえ43の連通穴43bとを介して弁室VCに連通している。第2均圧孔41fと、第2シール部42の連通穴と、連通穴43bとを、第2連通開口という。 The space surrounded by the second valve body unit 40, the hollow cylindrical second closing member 13, and the cover member 14 is called the second pressure equalizing chamber EC2. The second pressure equalizing chamber EC2, which is formed on the opposite side of the second valve body unit 40 from the valve chamber VC, is connected to the valve chamber VC via the second pressure equalizing hole 41f of the second main body 41, the communication hole of the second seal portion 42, and the communication hole 43b of the second seal retainer 43. The second pressure equalizing hole 41f, the communication hole of the second seal portion 42, and the communication hole 43b are called the second communication opening.
第2弁体ユニット40の第2弁体44の径方向外側が第2間座45より露出しており、その上面が弁ハウジング11の第2弁座11kに対向した状態となる。第2閉鎖部材13の内径は、第2弁座11kの内周である第2弁口の内径に等しい。すなわち、第2均圧室EC2の軸線直交方向断面積は、第2弁口の軸線直交方向断面積に等しい。第2シール部42のシール部が常時当接する範囲を含む第2閉鎖部材13の全体において、その内径は等しくなっている。 The radial outer side of the second valve body 44 of the second valve body unit 40 is exposed from the second spacer 45, and its upper surface faces the second valve seat 11k of the valve housing 11. The inner diameter of the second closing member 13 is equal to the inner diameter of the second valve port, which is the inner circumference of the second valve seat 11k. In other words, the cross-sectional area of the second pressure equalizing chamber EC2 in the direction perpendicular to the axis is equal to the cross-sectional area of the second valve port in the direction perpendicular to the axis. The inner diameter is equal throughout the entire second closing member 13, including the range with which the seal portion of the second seal portion 42 is constantly in contact.
駆動装置(駆動部)50は、電磁式アクチュエータであり、弁本体10の上方に配置され、第1均圧室EC1の上端を閉止している。駆動装置50は、キャン51(有底の円筒部材)と、吸引子52と、プランジャ53と、コイル54と、圧縮コイルばね55と、これらを収容する樹脂製のケース56とを有している。なお、駆動装置50は、電動モータやソレノイドを用いて、弁軸20を軸線L方向に駆動するものであってもよい。 The drive device (drive unit) 50 is an electromagnetic actuator, and is disposed above the valve body 10, closing the upper end of the first pressure equalizing chamber EC1. The drive device 50 has a can 51 (a cylindrical member with a bottom), an attractor 52, a plunger 53, a coil 54, a compression coil spring 55, and a resin case 56 that houses these. The drive device 50 may also be one that drives the valve shaft 20 in the axial direction L using an electric motor or a solenoid.
有頂円筒状に形成されたキャン51の下端部は、吸引子52の上端近傍に取り付けられている。下部開口52aを有する吸引子52は、第1閉鎖部材12の上端に取り付けられている。 The lower end of the can 51, which is formed into a cylindrical shape with a top, is attached near the upper end of the suction element 52. The suction element 52, which has a lower opening 52a, is attached to the upper end of the first closing member 12.
キャン51内で摺動可能に配置されたプランジャ53は、上部開口53aを有する。上端が上部開口53aに嵌合して固定された駆動軸57が、下部開口52aを貫通するようにして配置され、プランジャ53と一体で移動するように構成されている。駆動軸57の下端は拡径しており、吸引子52から下方に突出して、第1弁体ユニット30の第1シール押さえ33の上面に当接可能となっている。 The plunger 53, which is slidably arranged within the can 51, has an upper opening 53a. The drive shaft 57, whose upper end is fitted and fixed in the upper opening 53a, is arranged to pass through the lower opening 52a and is configured to move integrally with the plunger 53. The lower end of the drive shaft 57 has an expanded diameter and protrudes downward from the suction element 52 so that it can abut against the upper surface of the first seal retainer 33 of the first valve body unit 30.
吸引子52とプランジャ53との間には、圧縮コイルばね55が配置されている。圧縮コイルばね55は、吸引子52とプランジャ53とに対して、離間方向に付勢力を付与している。コイル54は、内側にキャン51が挿通された状態で配置されている。 A compression coil spring 55 is disposed between the attractor 52 and the plunger 53. The compression coil spring 55 exerts a biasing force on the attractor 52 and the plunger 53 in the direction separating them. The coil 54 is disposed with the can 51 inserted inside.
(流路切換弁の動作)
次に、流路切換弁1の動作について説明する。
駆動装置50のコイル54に通電していない状態において、圧縮コイルばね55の付勢力によってプランジャ53及び駆動軸57が上昇させられる。このため、コイルバネ15の付勢力により、図1に示すように、第1弁体ユニット30と、弁軸20と、第2弁体ユニット40は一体的に上昇する。
(Operation of flow path switching valve)
Next, the operation of the flow path switching valve 1 will be described.
When the coil 54 of the drive unit 50 is not energized, the plunger 53 and the drive shaft 57 are raised by the biasing force of the compression coil spring 55. Therefore, the first valve body unit 30, the valve shaft 20, and the second valve body unit 40 are raised together by the biasing force of the coil spring 15, as shown in FIG.
第1弁体ユニット30の上昇により、第1弁体34が第1弁座11iから離間する。これにより、入口管状部11b内の入口流路を介して弁室VC内に進入した流体は、第1弁体34と第1弁座11iとの隙間を通過し、上部円筒部11eの内部を通って第1出口管状部11c内の第1出口流路を介して排出される。 As the first valve body unit 30 rises, the first valve body 34 moves away from the first valve seat 11i. As a result, the fluid that has entered the valve chamber VC through the inlet flow passage in the inlet tubular portion 11b passes through the gap between the first valve body 34 and the first valve seat 11i, passes through the inside of the upper cylindrical portion 11e, and is discharged through the first outlet flow passage in the first outlet tubular portion 11c.
一方、第2弁体ユニット40の上昇により、第2弁体44が第2弁座11kに着座するため、弁室VC内に進入した流体は、第2出口管状部11d内の第2口流路を介して排出されることがない。したがって、流体は、流路切換弁1を介して入口流路から第1出口流路のみへと流れることとなる。 On the other hand, as the second valve body unit 40 rises, the second valve body 44 is seated on the second valve seat 11k, and the fluid that has entered the valve chamber VC is not discharged through the second outlet flow path in the second outlet tubular portion 11d. Therefore, the fluid flows only from the inlet flow path to the first outlet flow path through the flow path switching valve 1.
これに対し、駆動装置50のコイル54に通電すると、発生した磁力により圧縮コイルばね55の付勢力に抗してプランジャ53及び駆動軸57が下降する。このため、コイルバネ15の付勢力に抗して、図2に示すように、第1弁体ユニット30と、弁軸20と、第2弁体ユニット40は一体的に下降する。 In response to this, when electricity is applied to the coil 54 of the drive unit 50, the generated magnetic force causes the plunger 53 and drive shaft 57 to descend against the biasing force of the compression coil spring 55. As a result, as shown in FIG. 2, the first valve body unit 30, the valve shaft 20, and the second valve body unit 40 descend together against the biasing force of the coil spring 15.
第2弁体ユニット40の下降により、第2弁体44が第2弁座11kから離間する。これにより、入口管状部11b内の入口流路を介して弁室VC内に進入した流体は、第2弁体44と第2弁座11kとの隙間を通過し、下部円筒部11fの内部を通って第2出口管状部11d内の第2出口流路を介して排出される。 As the second valve body unit 40 descends, the second valve body 44 moves away from the second valve seat 11k. As a result, the fluid that entered the valve chamber VC through the inlet flow path in the inlet tubular portion 11b passes through the gap between the second valve body 44 and the second valve seat 11k, passes through the inside of the lower cylindrical portion 11f, and is discharged through the second outlet flow path in the second outlet tubular portion 11d.
一方、第1弁体ユニット30の第1弁体34が第1弁座11iに着座するため、弁室VC内に進入した流体は、第1出口管状部11c内の第1口流路を介して排出されることがない。したがって、流体は、流路切換弁1を介して入口流路から第2出口流路のみへと流れることとなる。 On the other hand, because the first valve body 34 of the first valve body unit 30 is seated on the first valve seat 11i, the fluid that has entered the valve chamber VC is not discharged through the first outlet flow path in the first outlet tubular portion 11c. Therefore, the fluid flows only from the inlet flow path to the second outlet flow path through the flow path switching valve 1.
(比較例との比較)
ここで、特許文献1に示す構成のように、例えば第1弁体ユニット30が第1連通開口を有しておらず、また第2弁体ユニット40が第2連通開口を有しておらず、弁軸20が第1均圧室EC1と第2均圧室EC2とに連通する開口を有していたものを比較例とする。この比較例では、例えば第2弁体44が第2弁座11kに着座しているときに、第1均圧室EC1と第2均圧室EC2とは等しい流体圧を有することとなる。
(Comparison with Comparative Example)
Here, a comparative example will be taken as an example in which the first valve body unit 30 does not have a first communication opening, the second valve body unit 40 does not have a second communication opening, and the valve shaft 20 has openings that communicate with the first and second pressure equalizing chambers EC1 and EC2, as in the configuration shown in Patent Document 1. In this comparative example, for example, when the second valve body 44 is seated on the second valve seat 11k, the first and second pressure equalizing chambers EC1 and EC2 have equal fluid pressures.
比較例においても、本実施形態と同様に、第2弁体44が第2弁座11kに着座しているときは、流体は、流路切換弁1を介して入口流路から第1出口流路のみへと流れる。このため、第1弁体ユニット30の下端近傍では第1出口流路へ向かって流れる流体により流体圧が低くなる一方、弁室VCにおける第2弁体ユニット40の上端近傍(第2弁口内)では流体の流れが滞るため流体圧が高くなる。 In the comparative example, as in the present embodiment, when the second valve body 44 is seated on the second valve seat 11k, the fluid flows only from the inlet flow path to the first outlet flow path via the flow path switching valve 1. Therefore, near the lower end of the first valve body unit 30, the fluid pressure is low due to the fluid flowing toward the first outlet flow path, while near the upper end of the second valve body unit 40 in the valve chamber VC (inside the second valve port), the fluid flow is stagnated, and the fluid pressure is high.
上述したように、比較例では、第2弁体44が第2弁座11kに着座しているときに、第1均圧室EC1と第2均圧室EC2とは等しい流体圧を有することとなるが、流れの滞りにより第2弁口内の流体圧が高くなると、第2弁体ユニット40を挟んで第2均圧室EC2の流体圧が相対的に低くなる。これにより、圧力バランスが崩れるため、駆動装置50による弁軸20の駆動に影響が及ぶおそれがある。同様の問題は、第1弁体34が第1弁座11iに着座しているときにも生じうる。 As described above, in the comparative example, when the second valve body 44 is seated on the second valve seat 11k, the first pressure equalizing chamber EC1 and the second pressure equalizing chamber EC2 have equal fluid pressures. However, if the fluid pressure in the second valve port increases due to flow stagnation, the fluid pressure in the second pressure equalizing chamber EC2 becomes relatively low across the second valve body unit 40. This causes the pressure balance to be lost, which may affect the drive of the valve shaft 20 by the drive unit 50. A similar problem may occur when the first valve body 34 is seated on the first valve seat 11i.
これに対し本実施形態によれば、第1弁体ユニット30が第1連通開口を有し、かつ第1均圧室EC1の軸線直交方向断面積は、第1弁口の軸線直交方向断面積に等しくなっており、また第2弁体ユニット40が第2連通開口を有し、かつ第2均圧室EC2の軸線直交方向断面積は、第2弁口の軸線直交方向断面積に等しくなっている。 In contrast, according to this embodiment, the first valve body unit 30 has a first communication opening, and the cross-sectional area of the first pressure equalizing chamber EC1 in the direction perpendicular to the axis is equal to the cross-sectional area of the first valve port in the direction perpendicular to the axis, and the second valve body unit 40 has a second communication opening, and the cross-sectional area of the second pressure equalizing chamber EC2 in the direction perpendicular to the axis is equal to the cross-sectional area of the second valve port in the direction perpendicular to the axis.
このため、たとえ第2弁体44が第2弁座11kに着座していても、第2弁体ユニット40を挟んで、第2均圧室EC2の内部圧力は、第2弁口の内部圧力と等しくなる。また、たとえ第1弁体34が第1弁座11iに着座していても、第1弁体ユニット30を挟んで、第1均圧室EC1の内部圧力は、第1弁口の内部圧力と等しくなる。このため、弁軸20の軸線方向位置にかかわらず、第2弁体ユニット40を挟んだ圧力差をキャンセルすることにより、駆動装置50は安定して弁軸20を駆動することができる。同様に、第1弁体34が第1弁座11iに着座しているときに、第1均圧室EC1の内部圧力は、第1弁口の内部圧力と等しくなるので、第1弁体ユニット30を挟んだ圧力差をキャンセルすることができる。 Therefore, even if the second valve body 44 is seated on the second valve seat 11k, the internal pressure of the second pressure equalizing chamber EC2 is equal to the internal pressure of the second valve port across the second valve body unit 40. Also, even if the first valve body 34 is seated on the first valve seat 11i, the internal pressure of the first pressure equalizing chamber EC1 is equal to the internal pressure of the first valve port across the first valve body unit 30. Therefore, regardless of the axial position of the valve shaft 20, the drive unit 50 can stably drive the valve shaft 20 by canceling the pressure difference across the second valve body unit 40. Similarly, when the first valve body 34 is seated on the first valve seat 11i, the internal pressure of the first pressure equalizing chamber EC1 is equal to the internal pressure of the first valve port, so the pressure difference across the first valve body unit 30 can be canceled.
図4は、本発明者らが行った実験結果を示す図であり、縦軸に、一方の弁体ユニットが受ける軸線方向荷重をとり、横軸に、弁軸の軸線方向位置(弁リフト量)をとり、本実施形態のグラフXと、上述した比較例のグラフYとを比較して示す。ここでは弁リフト量0mmのときに、第1弁体34が第1弁座11iに着座し、弁リフト量5mmのときに、第2弁体44が第2弁座11kに着座するものとする。また、第1弁体ユニット30と第2弁体ユニット40とは、弁リフト量に応じて逆方向の荷重を受ける。 Figure 4 shows the results of an experiment conducted by the inventors, with the vertical axis representing the axial load received by one of the valve body units and the horizontal axis representing the axial position of the valve stem (valve lift amount), and shows a comparison between graph X of this embodiment and graph Y of the comparative example described above. Here, when the valve lift amount is 0 mm, the first valve body 34 seats on the first valve seat 11i, and when the valve lift amount is 5 mm, the second valve body 44 seats on the second valve seat 11k. In addition, the first valve body unit 30 and the second valve body unit 40 receive loads in opposite directions depending on the valve lift amount.
図4に示すように、比較例のグラフYは弁リフト量2.5mm(中間位置)を挟んで弁体ユニットが受ける荷重が大きく変動している。これに対し、本実施形態のグラフXは、比較例のグラフYに対して弁リフト量の全域で、弁体ユニットが受ける荷重が低下しており、荷重変動も少ない。具体的には、弁リフト量5mm、0mmの状態で、比較例のグラフYにおいては弁体ユニットが最大荷重を受けるのに対し、本実施形態のグラフXの弁体ユニットが受ける荷重は、比較例の最大荷重に対し1/20以下に低下することから、本実施形態の効果が有効であることが明らかである。また、弁体ユニットが受ける最大荷重も低下するので、弁軸20の駆動に必要な力も少なくて足り、駆動装置50の小型化や省電力を図れ、その選定の自由度も向上する。 As shown in FIG. 4, in graph Y of the comparative example, the load received by the valve body unit fluctuates greatly around the valve lift amount of 2.5 mm (middle position). In contrast, in graph X of the present embodiment, the load received by the valve body unit is lower across the entire range of valve lift amounts compared to graph Y of the comparative example, and the load fluctuation is also small. Specifically, in the state of valve lift amounts of 5 mm and 0 mm, the valve body unit receives the maximum load in graph Y of the comparative example, whereas the load received by the valve body unit in graph X of the present embodiment is reduced to 1/20 or less of the maximum load in the comparative example, so that the effect of the present embodiment is clearly effective. In addition, since the maximum load received by the valve body unit is also reduced, less force is required to drive the valve shaft 20, which allows the drive device 50 to be made smaller and more energy-efficient, and improves the freedom of selection.
さらに本実施形態によれば、第1弁体ユニット30の第1連通開口と第1弁座11iとは、軸線方向に距離Bだけ離間し、両者間にバッファ室BF1が存在する。このため、第1弁体34が第1弁座11iから離間して流体が通過する際に圧力変動が生じても、第1バッファ室BF1により圧力変動が平均化されて、第1連通開口を介して第1均圧室EC1に伝わるため、圧力変動の影響を極力抑えることができる。第2弁体ユニット40の第2バッファ室BF2も、同様な機能を有する。なお距離Bの値としては、例えば第1弁体ユニット30の軸線方向長の1/3以上、2/3以下であると好ましい。 Furthermore, according to this embodiment, the first communication opening of the first valve body unit 30 and the first valve seat 11i are separated by a distance B in the axial direction, and a buffer chamber BF1 exists between them. Therefore, even if pressure fluctuations occur when the first valve body 34 separates from the first valve seat 11i and fluid passes through, the pressure fluctuations are averaged by the first buffer chamber BF1 and transmitted to the first pressure equalizing chamber EC1 via the first communication opening, so that the effects of the pressure fluctuations can be minimized. The second buffer chamber BF2 of the second valve body unit 40 has a similar function. Note that the value of the distance B is preferably, for example, 1/3 or more and 2/3 or less of the axial length of the first valve body unit 30.
(変形例)
図3Cは、変形例にかかる第1弁体ユニット30’の周辺を拡大して示す断面図であり、第1弁座11iに着座した状態で示す。図3Dは、第2弁体ユニット40’の周辺を拡大して示す断面図であり、第2弁座11kから離間した状態で示す。上述した実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。
(Modification)
Fig. 3C is an enlarged cross-sectional view of the first valve body unit 30' according to the modified example, seated on the first valve seat 11i. Fig. 3D is an enlarged cross-sectional view of the second valve body unit 40', spaced apart from the second valve seat 11k. The same reference numerals are used to designate components common to the above-described embodiment, and redundant description will be omitted.
本変形例においては、第1弁体ユニット30’及び第2弁体ユニット40’に連通開口を形成することなく、弁軸20’に第1連通開口及び第2連通開口を設けている。具体的に、図3Cに示すように、第1弁体ユニット30’は第1連通開口を有しておらず、弁軸20’は、上端から弁本体10の軸線Lに沿って延在する第1縦穴25と、第1縦穴25に交差し第1バッファ室BF1内で開口する第1横穴26とを有する。第1縦穴25と第1横穴26とで第1連通開口を構成する。 In this modified example, the first and second communication openings are provided in the valve shaft 20' without forming communication openings in the first valve body unit 30' and the second valve body unit 40'. Specifically, as shown in FIG. 3C, the first valve body unit 30' does not have a first communication opening, and the valve shaft 20' has a first vertical hole 25 that extends from the upper end along the axis L of the valve body 10, and a first horizontal hole 26 that intersects with the first vertical hole 25 and opens into the first buffer chamber BF1. The first vertical hole 25 and the first horizontal hole 26 form the first communication opening.
また、図3Dに示すように、第2弁体ユニット40’は第2連通開口を有しておらず、弁軸20’は、下端から弁本体10の軸線Lに沿って延在する第2縦穴27と、第2縦穴27に交差し第2バッファ室BF2内で開口する第2横穴28とを有する。第2縦穴27と第2横穴28とで第2連通開口を構成する。なお、第1弁体ユニット30’と第2弁体ユニット40’のうち一方に連通開口を設け、他方に対応する弁軸20’に連通開口を設けてもよい。 As shown in FIG. 3D, the second valve body unit 40' does not have a second communication opening, and the valve shaft 20' has a second vertical hole 27 that extends from the lower end along the axis L of the valve body 10, and a second horizontal hole 28 that intersects with the second vertical hole 27 and opens into the second buffer chamber BF2. The second vertical hole 27 and the second horizontal hole 28 form a second communication opening. Note that a communication opening may be provided in one of the first valve body unit 30' and the second valve body unit 40', and a communication opening may be provided in the valve shaft 20' corresponding to the other.
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係る流路切換弁1Aの縦断面図であり、入口流路と第1出口流路とが連通した状態を示し、また図6は、第2の実施形態に係る流路切換弁1Aの縦断面図であり、入口流路と第2出口流路とが連通した状態を示す。
Second Embodiment
FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of a flow path switching valve 1A according to a second embodiment, showing a state in which the inlet flow path and the first outlet flow path are connected, and FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a flow path switching valve 1A according to the second embodiment, showing a state in which the inlet flow path and the second outlet flow path are connected.
本実施形態の流路切換弁1Aが、上述した実施形態に対し、第1閉鎖部材12A及び第2閉鎖部材13Aが異なる。それ以外の構成は、上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。 The flow path switching valve 1A of this embodiment differs from the above-described embodiment in the first closing member 12A and the second closing member 13A. The rest of the configuration is the same as the above-described embodiment, so the same reference numerals are used and repeated explanations are omitted.
図7(a)は、本実施形態の第1弁体ユニット30の周辺を拡大して示す断面図であり、第1弁体34が第1弁座11iから離間した状態で示し、図7(b)は、本実施形態の第1弁体ユニット30の周辺を拡大して示す断面図であり、第1弁体34が第1弁座11iに着座した状態で示す。 Figure 7(a) is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first valve body unit 30 of this embodiment, with the first valve body 34 spaced apart from the first valve seat 11i, and Figure 7(b) is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first valve body unit 30 of this embodiment, with the first valve body 34 seated on the first valve seat 11i.
第1閉鎖部材12Aは、上端側内周に、上方に向かうにしたがって拡径するテーパ部12Adを、中央部の円筒部12Aeに接続して有する。図7(a)に示すように、第1弁体34が第1弁座11iから離間した状態では、第1シール部32のシール体32aが円筒部12Aeから、より大径であるテーパ部12Adへと移動する。このため第1閉鎖部材12Aに対する第1シール部32の摺動抵抗が減少するため、駆動装置50の駆動力をより低減できる。また、第1弁体34が第1弁座11iから離間した状態では、第1本体31の下端近傍の流体圧力が低くなるので、第1均圧室EC内からの流体漏れは特に考慮する必要がない。 The first closing member 12A has a tapered portion 12Ad on the inner circumference of the upper end side, which increases in diameter as it goes upward, connected to the cylindrical portion 12Ae in the center. As shown in FIG. 7(a), when the first valve body 34 is separated from the first valve seat 11i, the seal body 32a of the first seal portion 32 moves from the cylindrical portion 12Ae to the tapered portion 12Ad, which has a larger diameter. This reduces the sliding resistance of the first seal portion 32 against the first closing member 12A, thereby further reducing the driving force of the drive unit 50. In addition, when the first valve body 34 is separated from the first valve seat 11i, the fluid pressure near the lower end of the first body 31 is low, so there is no need to take fluid leakage from the first pressure equalizing chamber EC into consideration.
これに対し、図7(b)に示すように、第1弁体34が第1弁座11iに着座したときに、第1シール部32のシール体32aがテーパ部12Adから、より小径である円筒部12Aeへと移動する。このため第1閉鎖部材12Aに対する第1シール部32の密着力を高めることで、第1均圧室EC内からの流体漏れを抑制し、第1連通開口を介して第1本体31の下端近傍の流体圧力と、第1均圧室ECの内圧とを均一化させることができる。 In response to this, as shown in FIG. 7(b), when the first valve body 34 is seated on the first valve seat 11i, the seal body 32a of the first seal portion 32 moves from the tapered portion 12Ad to the cylindrical portion 12Ae, which has a smaller diameter. This increases the adhesion of the first seal portion 32 to the first closing member 12A, thereby suppressing fluid leakage from within the first pressure equalizing chamber EC and equalizing the fluid pressure near the lower end of the first body 31 and the internal pressure of the first pressure equalizing chamber EC via the first communication opening.
換言すれば、第1弁体34が第1弁座11iから離間したときに、第1シール部32のシール体32aが第1閉鎖部材12Aに当接する位置の内径は、第1弁体34が第1弁座11iに着座したときに、第1シール部32のシール体32aが第1閉鎖部材12Aに当接する位置の内径より大きい。 In other words, when the first valve body 34 is separated from the first valve seat 11i, the inner diameter of the position where the seal body 32a of the first seal portion 32 abuts against the first closing member 12A is larger than the inner diameter of the position where the seal body 32a of the first seal portion 32 abuts against the first closing member 12A when the first valve body 34 is seated on the first valve seat 11i.
同様に、図5,6に示すように、第2閉鎖部材13も、下端側内周に、下方に向かうにしたがって拡径するテーパ部13Adを、中央部の円筒部13Aeに接続して有する。このため、第2弁体44が第2弁座11kから離間したときに、第2シール部42のシール体が第2閉鎖部材13に当接する位置の内径は、第2弁体44が第2弁座11kに着座したときに、第2シール部42のシール体が第2閉鎖部材13に当接する位置の内径より大きい。このため、第2閉鎖部材13Aに対する第2シール部42の摺動抵抗を減少させることができる。 Similarly, as shown in Figures 5 and 6, the second closing member 13 also has a tapered section 13Ad on the inner circumference of the lower end side, which increases in diameter as it goes downward, connected to the central cylindrical section 13Ae. Therefore, when the second valve body 44 is separated from the second valve seat 11k, the inner diameter at the position where the seal body of the second seal part 42 abuts against the second closing member 13 is larger than the inner diameter at the position where the seal body of the second seal part 42 abuts against the second closing member 13 when the second valve body 44 is seated on the second valve seat 11k. Therefore, the sliding resistance of the second seal part 42 against the second closing member 13A can be reduced.
本発明は、電磁弁に限られず、電磁コイルに給電を行うことで弁体を駆動するすべての流路切換弁に適用可能である。 The present invention is not limited to solenoid valves, but can be applied to all flow path switching valves that drive a valve body by supplying power to an electromagnetic coil.
1、1A 流路切換弁
10 弁本体
11b 入口管状部
11c 第1出口管状部
11d 第2出口管状部
11i 第1弁座
11k 第2弁座
12 第1閉鎖部材
13 第2閉鎖部材
20、20’ 弁軸
25 第1縦穴
26 第1横穴
27 第2縦穴
28 第2横穴
30、30’ 第1弁体ユニット
31 第1本体
31f 第1均圧孔
32 第1シール部
32e、32f 連通穴
33 第1シール押さえ
33b 連通穴
34 第1弁体
40、40’ 第2弁体ユニット
41 第2本体
41f 第2均圧孔
42 第2シール部
43 第2シール押さえ
44 第2弁体
50 駆動装置
BF1 第1バッファ室
BF2 第2バッファ室
EC1 第1均圧室
EC2 第2均圧室
VC 弁室
1, 1A Flow path switching valve 10 Valve body 11b Inlet tubular portion 11c First outlet tubular portion 11d Second outlet tubular portion 11i First valve seat 11k Second valve seat 12 First closing member 13 Second closing member 20, 20' Valve shaft 25 First vertical hole 26 First horizontal hole 27 Second vertical hole 28 Second horizontal hole 30, 30' First valve body unit 31 First body 31f First pressure equalizing hole 32 First seal portion 32e, 32f Communication hole 33 First seal holder 33b Communication hole 34 First valve body 40, 40' Second valve body unit 41 Second body 41f Second pressure equalizing hole 42 Second seal portion 43 Second seal holder 44 Second valve body 50 Drive device BF1 First buffer chamber BF2 Second buffer chamber EC1 First pressure equalizing chamber EC2 Second pressure equalizing chamber VC Valve chamber
Claims (3)
前記弁本体内において、前記弁本体の軸線方向に移動可能に収容された弁軸と、
前記弁軸に取り付けられ、前記第1弁座に当接可能な第1弁体を備えた第1弁体ユニットと、
前記弁軸に取り付けられ、前記第2弁座に当接可能な第2弁体を備えた第2弁体ユニットと、を有し、
前記弁本体には、前記第1弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第1均圧室が形成され、また前記第2弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第2均圧室が形成されており、
前記第1弁体ユニットには、前記第1均圧室と前記弁室とを連通する第1連通開口が形成され、
前記第2弁体ユニットには、前記第2均圧室と前記弁室とを連通する第2連通開口が形成され、
前記弁本体の軸線方向の一端に取り付けられた中空円筒状の第1閉鎖部材と、前記弁本体の軸線方向の他端に取り付けられた中空円筒状の第2閉鎖部材とを有し、前記第1閉鎖部材の内側に前記第1均圧室が形成され、前記第2閉鎖部材の内側に前記第2均圧室が形成され、
前記第1弁体ユニットは、前記第1閉鎖部材の内周に当接してシールする第1シール部を有し、
前記第2弁体ユニットは、前記第2閉鎖部材の内周に当接してシールする第2シール部を有し、
前記第1弁体が前記第1弁座から離間したときに、前記第1シール部が前記第1閉鎖部材に当接する位置の内径は、前記第1弁体が前記第1弁座に着座したときに、前記第1シール部が前記第1閉鎖部材に当接する位置の内径より大きく、
前記第2弁体が前記第2弁座から離間したときに、前記第2シール部が前記第2閉鎖部材に当接する位置の内径は、前記第2弁体が前記第2弁座に着座したときに、前記第2シール部が前記第2閉鎖部材に当接する位置の内径より大きい、
ことを特徴とする流路切換弁。 a valve body including: a first flow passage communicating with a valve chest, a second flow passage and a third flow passage communicating with the valve chest, a first valve seat formed between the valve chest and the second flow passage, and a second valve seat formed between the valve chest and the third flow passage;
a valve stem accommodated within the valve body so as to be movable in an axial direction of the valve body;
a first valve body unit including a first valve body attached to the valve shaft and capable of abutting against the first valve seat;
a second valve body unit attached to the valve shaft and including a second valve body capable of abutting against the second valve seat,
a first pressure equalizing chamber is formed in the valve body on the opposite side to the valve chest across the first valve body unit, and a second pressure equalizing chamber is formed on the opposite side to the valve chest across the second valve body unit,
The first valve body unit is formed with a first communication opening that communicates between the first pressure equalizing chamber and the valve chamber,
a second communication opening that communicates between the second pressure equalizing chamber and the valve chamber is formed in the second valve body unit ;
a hollow cylindrical first closing member attached to one axial end of the valve body, and a hollow cylindrical second closing member attached to the other axial end of the valve body, the first pressure equalizing chamber being formed inside the first closing member, and the second pressure equalizing chamber being formed inside the second closing member,
The first valve body unit has a first seal portion that abuts against an inner periphery of the first closing member to form a seal,
the second valve body unit has a second seal portion that abuts against an inner periphery of the second closing member to form a seal;
an inner diameter at a position where the first seal portion abuts against the first closing member when the first valve body is separated from the first valve seat is larger than an inner diameter at a position where the first seal portion abuts against the first closing member when the first valve body is seated on the first valve seat,
an inner diameter at a position where the second seal portion abuts against the second closing member when the second valve body is separated from the second valve seat is larger than an inner diameter at a position where the second seal portion abuts against the second closing member when the second valve body is seated on the second valve seat;
A flow path switching valve.
前記弁本体内において、前記弁本体の軸線方向に移動可能に収容された弁軸と、
前記弁軸に取り付けられ、前記第1弁座に当接可能な第1弁体を備えた第1弁体ユニットと、
前記弁軸に取り付けられ、前記第2弁座に当接可能な第2弁体を備えた第2弁体ユニットと、を有し、
前記弁本体には、前記第1弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第1均圧室が形成され、また前記第2弁体ユニットを挟んで前記弁室とは反対側に、第2均圧室が形成されており、
前記第1弁体ユニットには、前記第1均圧室と前記弁室とを連通する第1連通開口が形成され、
前記第2弁体ユニットには、前記第2均圧室と前記弁室とを連通する第2連通開口が形成され、
前記弁本体の軸線方向の一端に取り付けられた中空円筒状の第1閉鎖部材と、前記弁本体の軸線方向の他端に取り付けられた中空円筒状の第2閉鎖部材とを有し、前記第1閉鎖部材の内側に前記第1均圧室が形成され、前記第2閉鎖部材の内側に前記第2均圧室が形成され、
前記第1弁体ユニットは、前記第1閉鎖部材の内周に当接してシールする第1シール部を有し、
前記第2弁体ユニットは、前記第2閉鎖部材の内周に当接してシールする第2シール部を有し、
前記第1シール部は前記第1連通開口に対応して連通穴を有し、前記第2シール部は、前記第2連通開口に対応して連通穴を有する、
ことを特徴とする流路切換弁。 a valve body including: a first flow passage communicating with a valve chest, a second flow passage and a third flow passage communicating with the valve chest, a first valve seat formed between the valve chest and the second flow passage, and a second valve seat formed between the valve chest and the third flow passage;
a valve stem accommodated within the valve body so as to be movable in an axial direction of the valve body;
a first valve body unit including a first valve body attached to the valve shaft and capable of abutting against the first valve seat;
a second valve body unit attached to the valve shaft and including a second valve body capable of abutting against the second valve seat,
a first pressure equalizing chamber is formed in the valve body on the opposite side to the valve chest across the first valve body unit, and a second pressure equalizing chamber is formed on the opposite side to the valve chest across the second valve body unit,
The first valve body unit is formed with a first communication opening that communicates between the first pressure equalizing chamber and the valve chamber,
a second communication opening that communicates between the second pressure equalizing chamber and the valve chamber is formed in the second valve body unit;
a hollow cylindrical first closing member attached to one axial end of the valve body, and a hollow cylindrical second closing member attached to the other axial end of the valve body, the first pressure equalizing chamber being formed inside the first closing member, and the second pressure equalizing chamber being formed inside the second closing member,
The first valve body unit has a first seal portion that abuts against an inner periphery of the first closing member to form a seal,
the second valve body unit has a second seal portion that abuts against an inner periphery of the second closing member to form a seal;
The first seal portion has a communication hole corresponding to the first communication opening, and the second seal portion has a communication hole corresponding to the second communication opening.
A flow path switching valve .
ことを特徴とする請求項1または2に記載の流路切換弁。 A drive unit that drives the valve shaft in an axial direction.
3. The flow path switching valve according to claim 1 or 2 .
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