(57)【要約】【課題】部品点数および組み立て工数を低減した三方弁を提供する。【解決手段】第１の主弁をスプリング８により閉弁方向に付勢するピストン３および第２の主弁をスプリング１３の付勢力に抗して開弁方向に付勢するピストン１６の圧力室をパイロット弁と圧力通路２５を介して中圧ポートＢに接続する。パイロット弁の開弁時は、高圧ポートＡからの高圧の流体がオリフィス６を介して導入される圧力室の圧力を中圧ポートＢに逃がすことで、高圧がピストン３を押し上げて第１の主弁を開弁し、スプリング１３がプラグ１０を付勢して第２の主弁が閉弁する。パイロット弁の閉弁時は、圧力室が高圧になるため、スプリング８がピストン３を押し下げて第１の主弁を閉弁し、高圧がピストン１６を押し下げて第２の主弁を開弁する。パイロット弁を二方電磁弁とし、圧力通路２５をボディ１内に形成したことで部品点数を減らすことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポートから中圧ポートへ流体を流す第１の状態と中圧ポートから低圧ポートへ流体を流す第２の状態とに切り換える三方弁において、
前記高圧ポートと前記中圧ポートとの間の通路に形成された第１の弁座に対して上流側から接離自在に配置された第１の弁体、前記第１の弁体と結合されている側と反対の側に前記高圧ポートからの流体をオリフィスを介して導入される第１の圧力室を有する第１のピストン、および前記第１の弁体を閉弁方向に付勢する第１のスプリングを有する第１の主弁と、
前記中圧ポートと前記低圧ポートとの間の通路に形成された第２の弁座に対して上流側から接離自在に配置された第２の弁体、前記第２の弁座の弁孔を介して前記第２の弁体に当接されている側と反対の側に前記第１の圧力室と連通する第２の圧力室を有する第２のピストン、および前記第２の弁体を閉弁方向に付勢する第２のスプリングを有する第２の主弁と、
前記第１および第２の主弁を収容するボディ内に前記第１の圧力室と前記中圧ポートとを連通させるよう形成された圧力通路をソレノイド力により連通または閉塞の制御を行うパイロット弁と、
を備えていることを特徴とする三方弁。
【請求項２】
前記第１の弁体および前記第２の弁体は、前記第１の弁座および前記第２の弁座に着座する部分に弾性材料で形成されたバルブシートが固定されていることを特徴とする請求項１記載の三方弁。
【請求項３】
前記第１のピストンおよび前記第２のピストンは、それぞれ摺動部がシール部材によってシールされていることを特徴とする請求項１記載の三方弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三方弁に関し、特に高圧・中圧・低圧用の３つのポートを有し、高圧ポートから中圧ポートまたは中圧ポートから低圧ポートへ流体を流すように通路の切り換えを行う三方弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三方弁には、導入される流体の圧力を利用して主弁の切り換えを行うものがある。この種の三方弁は、３つのポートのうちの第１のポートと第２のポートとの間の通路と第２のポートと第３のポートとの間の通路を選択的に開閉する弁体と、この弁体を開および閉方向にそれぞれ駆動するピストンとを有し、それらのピストンの一方の圧力室に上流側流体の圧力を導入するとともに他方のピストンの圧力室から圧力を抜くようにすることによってピストンが弁体を開閉駆動するようにしている。このピストンの圧力室を高圧側に接続するか低圧側に接続するかの切り換えには、ソレノイド作動のパイロット弁が用いられている。パイロット弁は、三方弁構造を有し、ソレノイドの通電・非通電によりピストンの圧力室に対する圧力導入または圧力開放を行うようにしている。この三方弁に設けられているパイロット弁は、三方弁の上流部、ピストンの圧力室および三方弁の低圧部との間をそれぞれ接続する圧力通路をキャピラリチューブなどによって構成している（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平５−６４５８２号公報（図１のドレン路２９，３０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の三方弁は、ピストンの圧力室の圧力切り換えを行うための圧力通路をキャピラリチューブなどで構成する必要があり、さらに、パイロット弁が三方弁構造であるため、部品点数および組み立て工数が増加するという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、部品点数および組み立て工数を低減した三方弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、高圧ポートから中圧ポートへ流体を流す第１の状態と中圧ポートから低圧ポートへ流体を流す第２の状態とに切り換える三方弁において、前記高圧ポートと前記中圧ポートとの間の通路に形成された第１の弁座に対して上流側から接離自在に配置された第１の弁体、前記第１の弁体と結合されている側と反対の側に前記高圧ポートからの流体をオリフィスを介して導入される第１の圧力室を有する第１のピストン、および前記第１の弁体を閉弁方向に付勢する第１のスプリングを有する第１の主弁と、前記中圧ポートと前記低圧ポートとの間の通路に形成された第２の弁座に対して上流側から接離自在に配置された第２の弁体、前記第２の弁座の弁孔を介して前記第２の弁体に当接されている側と反対の側に前記第１の圧力室と連通する第２の圧力室を有する第２のピストン、および前記第２の弁体を閉弁方向に付勢する第２のスプリングを有する第２の主弁と、前記第１および第２の主弁を収容するボディ内に前記第１の圧力室と前記中圧ポートとを連通させるよう形成された圧力通路をソレノイド力により連通または閉塞の制御を行うパイロット弁と、を備えていることを特徴とする三方弁が提供される。
【０００７】
このような三方弁によれば、第１および第２のピストンの圧力室の圧力を逃がす圧力通路をボディ内に設けたことで、外付けのキャピラリチューブが不要になって、部品点数および組み立て工数を低減することができ、より小型の三方弁を構成することができる。また、パイロット弁を圧力通路が連通または閉塞される二方電磁弁の構成にしたことで、これによっても部品点数および組み立て工数を低減することができ、より低コストの三方弁を構成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオフの状態で示す中央縦断面図、図２は第１の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオンの状態で示す中央縦断面図である。
【０００９】
この三方弁は、ボディ１に高圧の流体が流入される高圧ポートＡと、三方弁が切り換えられることによって中圧の流体として流出または中圧の流体が流入される中圧ポートＢと、低圧の流体として流出される低圧ポートＣとを備えている。ボディ１には、図の上方から穿設されて側方から穿設された高圧ポートＡと連通するシリンダを有し、その中には、一体に形成されたプラグ２およびピストン３が図の上下方向に進退自在に配置されている。プラグ２の図の下端部には、弾性材料で形成された弁体を構成する環状のバルブシート４が固定され、これに対向して中圧ポートＢに連通する通路に弁座５がボディ１と一体に形成されている。プラグ２に固定されたバルブシート４とボディ１に形成された弁座５とは、この三方弁の第１の主弁を構成している。ピストン３は、圧力室を構成するために図の上側の中央部が凹設され、その圧力室と高圧ポートＡとが連通するようオリフィス６が形成され、さらに外周には溝が周設されていて、摺動部の流体漏れを防止するためのＶパッキン７が嵌め込まれている。また、ピストン３の圧力室には、バルブシート４を弁座５に着座させる方向に図の上方からプラグ２およびピストン３を付勢するスプリング８が収容されている。
【００１０】
ボディ１は、また、図の下方から穿設されて側方から穿設された中圧ポートＢおよび低圧ポートＣと連通するシリンダを有している。中圧ポートＢと低圧ポートＣとの間には、弁座９がボディ１と一体に形成され、その弁座９に対向して中圧ポートＢの側から接離自在にプラグ１０が配置されている。プラグ１０は、弾性材料で形成された弁体を構成する環状のバルブシート１１を保持しており、そのバルブシート１１とボディ１に形成された弁座９とは、この三方弁の第２の主弁を構成している。プラグ１０は、シリンダ内に配置されたガイド１２がバルブシート１１を保持するように結合され、そのガイド１２によって図の上下方向に進退自在に案内される。プラグ１０は、また、スプリング１３によってバルブシート１１を弁座９に着座させる方向に図の下方から付勢されている。プラグ１０と反対側のスプリング１３の端部は、シリンダの開口部を閉止している閉止部材１４によって受けられ、その閉止部材１４は、シリンダの開口部に螺着されたねじ１５によりガスケットを介してボディ１に押し付けられており、シリンダの開口部を流体密に閉止している。そして、シリンダの図の上部には、ピストン１６が図の上下方向に進退自在に配置されている。ピストン１６は、その外周には摺動部の流体漏れを防止するためのＶパッキン１７が配置され、かつ、その中央軸線に沿ってガイド１２の方へ延びるシャフト１８が一体に形成されている。ピストン１６の図の上部の圧力室は、通路１９を介して第１の主弁のピストン３の圧力室と連通している。
【００１１】
ボディ１の上部に開口するシリンダには、二方電磁弁構成のパイロット弁が設けられている。このパイロット弁は、図の上側に開口した中空部を有し、図の下側中央に二方電磁弁の入口ポートを構成する弁孔が開設された弁座構成部材２０を有している。この弁座構成部材２０は、ピストン３の図の上部にてシリンダ内に嵌合され、ピストン３側の面には第１の主弁を閉弁方向に付勢するスプリング８を受けている。弁座構成部材２０の中空部には、ホルダ２１が図の上下方向に進退自在に配置されている、このホルダ２１は、弁座構成部材２０の弁孔に対向する側に弁体２２を保持し、スプリング２３によって弁体２２が弁孔から離れる方向に付勢されている。弁座構成部材２０は、また、二方電磁弁の出口ポートを構成する通路２４が側壁に設けられている。この通路２４は、ボディ１内に形成された圧力通路２５を介して中圧ポートＢに連通している。
【００１２】
パイロット弁は、図の下方の端部が弁座構成部材２０の外周部に螺着されたコア２６を有し、その上端部はスリーブ２７に嵌着されている。スリーブ２７内には、プランジャ２８が図の上下方向に進退可能に配置されている。このプランジャ２８は、スリーブ２７の上部開口を閉止しているプラグ２９との間に配置されたスプリング３０によって図の下方へ付勢されている。プランジャ２８とホルダ２１との間には、コア２６を貫通してシャフト３１が配置されている。そして、スリーブ２７の外側には、コイル３２が周設され、さらにヨークを構成するケース３３によって囲繞され、ケース３３の下端部はボディ１に螺着されている。なお、ホルダ２１をコア２６の側へ付勢するスプリング２３は、プランジャ２８をコア２６の側へ付勢するスプリング３０よりも強いばね力に設定してあるので、コイル３２への通電がないときには、ホルダ２１はコア２６に当接され、プランジャ２８はシャフト３１を介してコア２６から離れた状態にある。
【００１３】
以上のように構成された三方弁において、パイロット弁が通電されていない、すなわちソレノイドオフ時の状態では、パイロット弁は、プランジャ２８とコア２６との間には吸引力が発生しないので、図１に示したように、開弁状態にあって、第１の主弁のピストン３の圧力室は、パイロット弁および圧力通路２５を介して中圧ポートＢに開放している。
【００１４】
ここで、高圧ポートＡから流体が導入されると、流体がピストン３を押し上げ、第１の主弁は開弁する。このとき、高圧の冷媒は、オリフィス６を介して圧力室に導入されるが、圧力室は中圧ポートＢに連通しているため、ピストン３の図の下側は常に高圧、図の上側は流体が第１の主弁を通過することによる圧力損失によって常に高圧より低い中圧を維持するので、第１の主弁は開弁状態を維持する。一方、第２の主弁は、中圧ポートＢが高圧に近い中圧、低圧ポートＣは中圧よりも十分に低い低圧であることから、それらの差圧によって閉弁する。このとき、第２の主弁と同一軸線上にあるピストン１６は、その図の上側の圧力室が中圧、下側が低圧であって押し下げられようとするが、プラグ１０よりも有効受圧面積が小さいのとスプリング１３による上向きの付勢力があるため、プラグ１０によって押し上げられる力の方が大きい。このようにして、矢印で示したように、高圧ポートＡに流入された流体は、第１の主弁を通って中圧ポートＢから流出することになる。
【００１５】
次に、コイル３２が通電されてソレノイドオンになると、図２に示したように、パイロット弁は、そのプランジャ２８が弁座構成部材２０内のスプリング２３の付勢力に抗してコア２６に吸引されるため、プランジャ２８がシャフト３１を介してホルダ２１を押し下げ、弁体２２が弁座構成部材２０の弁孔を閉塞する。これにより、ピストン３の圧力室は高圧になって、ピストン３の図の下側と同圧になる。このため、ピストン３は、スプリング８の付勢力によって図の下方へ押し下げられ、これに伴ってバルブシート４が弁座５に着座して、第１の主弁は閉弁する。このとき、ピストン１６の上部の圧力室は、通路１９を介してピストン３の圧力室と同じ高圧になるため、ピストン１６は、スプリング１３の付勢力に打ち勝ってガイド１２およびプラグ１０を押し下げる。これにより、プラグ１０に保持されたバルブシート１１が弁座９から離れ、第２の主弁は開弁することになる。したがって、中圧ポートＢに流入した流体は、矢印で示したように、第２の主弁を通って低圧ポートＣから流出することになる。
【００１６】
図３は第２の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオフの状態で示す中央縦断面図、図４は第２の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオンの状態で示す中央縦断面図である。なお、図３および図４において、図１および図２に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素は、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１７】
この第２の実施の形態に係る三方弁は、第１の実施の形態に係る三方弁がソレノイドオフ時に高圧ポートＡと中圧ポートＢとを連通し、中圧ポートＢと低圧ポートＣとを閉塞させているのに対し、ソレノイドオフ時に高圧ポートＡと中圧ポートＢとを閉塞し、中圧ポートＢと低圧ポートＣとを連通させるようにしたものである。このため、第２の実施の形態に係る三方弁は、第１および第２の主弁の構造については、第１の実施の形態に係る三方弁のものと同じであり、パイロット弁のみ違う構造を有している。
【００１８】
すなわち、パイロット弁は、プランジャ２８を、弁座構成部材２０の側に配置するようにしてコア２６との位置を逆にしてある。コア２６とプランジャ２８との間には、スプリング３４が配置され、プランジャ２８は、その弁座構成部材２０の弁孔に対向する下端部に弁体２２を保持している。また、このプランジャ２８には、コア２６との間の隙間と圧力通路２５とを連通する均圧孔が設けられている。
【００１９】
以上のように構成された三方弁において、パイロット弁が通電されていない、すなわちソレノイドオフ時の状態では、パイロット弁は、プランジャ２８がコア２６から離れる方向にスプリング３４によって付勢されているので、図３に示したように、閉弁状態にあって、第１の主弁のピストン３の圧力室は、パイロット弁によって閉塞されている。
【００２０】
ここで、高圧ポートＡから流体が導入されると、ピストン３の圧力室およびピストン１６の圧力室は、パイロット弁によって閉じられているため、ピストン３のオリフィス６を介して導入される高圧によって満たされる。これにより、ピストン３は、その上側と下側が同圧になるため、スプリング８の付勢力によって押し下げられ、第１の主弁は閉弁する。このとき、高圧が第１の主弁によって遮断され、ピストン１６の圧力室が高圧になることによってピストン１６が押し下げられるため、ガイド１２およびプラグ１０も押し下げられて、第２の主弁は開弁する。したがって、中圧ポートＢに流入した流体は、第２の主弁を通って低圧ポートＣから流出することになる。
【００２１】
次に、ソレノイドオンになると、図４に示したように、パイロット弁は、そのプランジャ２８がスプリング３４の付勢力に抗してコア２６に吸引されるため、プランジャ２８に保持されていた弁体２２が弁座構成部材２０の弁孔から離れて開弁する。これにより、ピストン３およびピストン１６の圧力室は、パイロット弁および圧力通路２５を介して中圧ポートＢに連通するので、ピストン３は高圧により押し上げられて第１の主弁を開弁し、中圧ポートＢが高圧に近い中圧になることで、プラグ１０が押し上げられて、第２の主弁が閉弁する。したがって、高圧ポートＡに流入した流体は、第１の主弁を通って中圧ポートＢから流出することになる。
【００２２】
以上、本発明を、パイロット弁が、非通電時に圧力通路２５を閉塞し、通電時に圧力通路２５を連通させる三方弁と、通電時に圧力通路２５を閉塞し、非通電時に圧力通路２５を連通させる三方弁とについて説明したが、これらは、組み込まれるシステムに応じて適宜選択されるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、高圧の流体を導入するオリフィスが形成されていて第１の主弁を閉弁方向に付勢するピストンの圧力室と第２の主弁を開弁方向に付勢するピストンの圧力室とを二方電磁弁構成のパイロット弁およびボディ内に形成された圧力通路を介して中圧ポートに接続し、パイロット弁の開閉によって、高圧ポートから第１の主弁を介して中圧ポートへ流体を流す第１の状態と、中圧ポートから第２の主弁を介して低圧ポートへ流体を流す第２の状態とを有する構成にした。これにより、ピストンの圧力室の圧力を逃がす圧力通路をボディ内に設けたことで、外付けのキャピラリチューブが不要になって、部品点数および組み立て工数を低減することができ、より小型の三方弁を構成することができる。また、パイロット弁を二方電磁弁構成にしたことで、これによっても部品点数および組み立て工数を低減することができ、より低コストの三方弁を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオフの状態で示す中央縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオンの状態で示す中央縦断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオフの状態で示す中央縦断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る三方弁をソレノイドオンの状態で示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
１  ボディ
２  プラグ
３  ピストン
４  バルブシート
５  弁座
６  オリフィス
７  Ｖパッキン
８  スプリング
９  弁座
１０  プラグ
１１  バルブシート
１２  ガイド
１３  スプリング
１４  閉止部材
１５  ねじ
１６  ピストン
１７  Ｖパッキン
１８  シャフト
１９  通路
２０  弁座構成部材
２１  ホルダ
２２  弁体
２３  スプリング
２４  通路
２５  圧力通路
２６  コア
２７  スリーブ
２８  プランジャ
２９  プラグ
３０  スプリング
３１  シャフト
３２  コイル
３３  ケース
３４  スプリング
Ａ  高圧ポート
Ｂ  中圧ポート
Ｃ  低圧ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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