(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つのポート（１１，２１，３１）を有するハウジング（２）内に弁体（４）を配置し、上記弁体（４）にシールリング（２２，３２）が押し付けられ、上記弁体（４）の回転により２つのポートまたは３つのポートが連通する３方制御弁において、
上記シールリング（２２，３２）はピストン（２３，３３）を有し、上記ピストン（２３，３３）はハウジング（２）に形成したピストン室（２４，３４）に摺動自在に嵌合しており、
上記ピストン（２３，３３）にそのピストン（２３，３３）の両側の室（２６，２７；３６，３７）を連通させる絞り（２５，３５）を設けていることを特徴とする３方制御弁。
【請求項２】
請求項１の３方制御弁において、上記ピストン（２３，３３）の両側の室（２６，２７；３６，３７）の間の開閉を制御する制御弁（２８）を有することを特徴とする３方制御弁。
【請求項３】
請求項１の３方制御弁において、
上記弁体（４）が円筒形状であることを特徴とする３方制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弁体が回転して連通するポートを選択する３方制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３方制御弁としては、図５に示すようなものがある。この３方制御弁５１は、ハウジング５２内に弁室５３を形成し、この弁室５３に球状の弁体５４を軸５５周りに回転自在に嵌合している。上記弁体５４は、モーター５６で回転駆動する。この弁体５４は、図５の縦断面で示すように、鉛直方向と水平方向に延びるＬ字型の通路５７を内部に有し、この通路５７は図６の水平断面に示すように水平方向においてＶ字型に約１１０°の角度で開いて分岐している。
【０００３】
上記ハウジング５２は、上記弁体５４の下側に第１ポート６１を備え、かつ、水平方向に一直線上に第２ポート７１と第３ポート８１とを備えている。
【０００４】
上記第２ポート７１と第３ポート８１の内面には、シールリング７２と８２を夫々水平方向に進退自由に嵌めこんでいる。上記シールリング７２，８２と、ハウジング５２にネジ込んで固定した押さえリング７３，８３との間には夫々皿バネ７４，８４を配置して、各シールリング７２，８２を弁体５４に向かって押圧して、気体あるいは液体が漏れないようにしている。
【０００５】
図５の縦断面に示す弁体５４の位置において、弁体５４内の通路５７は第１ポート６１と第２ポート７１とを連通している。図６の水平断面に示す弁体５４の位置は、図５に示す位置から軸５５を時計回りに７０°回転した位置であり、上記弁体５４内の通路５７は第１ポート６１と第３ポート８１とを連通している。上記弁体５４が、この位置から軸５５を反時計回りに３５°回転すると、弁体５４内の通路５７は、第２ポート７１と第３ポート８１とを略半分の開度で連通すると共に、第１ポート６１とも連通して、全てのポート６１，７１，８１が互いに連通するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の３方制御弁は、弁体５４にシールリング７２，８２を皿バネ７４，８４のバネ力により、常に押し付けているため、弁体５４を回転させるのに大きなトルクを必要として、モーター５６が大型となる。そのため、３方制御弁５１が大型化して、高価なものになるという問題がある。
【０００７】
また、上記弁体５４にシールリング７２，８２を押し付けているため、弁体５４が磨耗しやすく、弁体５４の保守を頻繁に行う必要があるという問題もある。
【０００８】
また、上記弁体５４は球状であるため、球面加工が難しくて、３方制御弁の価格が高くなるという問題もある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、小さなトルクで弁体を回転でき、かつ、弁体の磨耗が少なく、また、弁体の加工が容易である３方制御弁を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、参考例の３方制御弁は、
３つのポートを有するハウジング内に弁体を配置し、上記弁体にシールリングが押し付けられ、上記弁体の回転により２つのポートまたは３つのポートが連通する３方制御弁において、
上記２つのポートが連通しているときには、上記シールリングを上記弁体に押し付ける一方、上記３つのポートが連通しているときおよび切り換えるときには、上記シールリングを弁体に押し付けないようにする構成を有することを特徴としている。
【００１１】
上記参考例によれば、２つのポートが連通しているとき、弁体にシールリングを押し付けると、２つのポートの間を流れる流体が弁体とシールリングの間から漏れないようにできる。３つのポートが連通しているときは、ポート間の流体の漏れを止める必要がないので、弁体にシールリングを押し付けないようにする。そして、互いに連通するポートを切り換えるために弁体を回転するとき、弁体にシールリングを押し付けないようにすると、弁体は小さなトルクで回転できる。そのため、上記弁体を駆動するためにアクチユエータを用いる場合には、そのアクチュエータを小さなものにすることができる。また、上記弁体が回転するときに弁体にシールリングを押し付けないようにできるので、弁体の磨耗が大幅に減少できる。
【００１２】
請求項１の発明の３方制御弁は、
３つのポートを有するハウジング内に弁体を配置し、上記弁体にシールリングが押し付けられ、上記弁体の回転により２つのポートまたは３つのポートが連通する３方制御弁において、
上記シールリングはピストンを有し、上記ピストンはハウジングに形成したピストン室に摺動自在に嵌合しており、上記ピストンにそのピストンの両側の室を連通させる絞りを設けていることを特徴としている。
【００１３】
請求項１の発明によれば、上記ピストンの両側の室のうち弁体から遠い側の室を圧力源に接続すると共に、上記弁体に近い側の室を開閉弁を介して低圧部に接続して、上記開閉弁を開閉するだけで、シールリングの作動を次のように制御できる。すなわち、上記開閉弁を開けて弁体に近い側の室を低圧部に連通すると、上記絞りの前後に差圧が生じて、上記弁体に遠い側の室は高圧である一方、上記弁体に近い側の室は低圧になってピストンに力がかかり、シールリングは弁体に押し付けられる。
【００１４】
一方、上記開閉弁を閉じると、上記絞りを通る流体の流れがなくなって、絞りの前後に差圧が生じなくなって、上記弁体に遠い側の室の流体の圧力と、上記弁体に近い側の室の流体の圧力とが同圧になるので、ピストンにかかる力がバランスしてシールリングは弁体に押し付けられない。したがって、上記弁体は小さいトルクで回転できる。また、弁体およびシールリングの磨耗も減少できる。
【００１５】
参考例の３方制御弁は、
請求項１の３方制御弁において、上記シールリング（２２，３２）はピストン（２３，３３）を有し、上記ピストン（２３，３３）はハウジング（２）に形成したピストン室（２４，３４）に摺動自在に嵌合していることを特徴としている。
【００１６】
上記参考例によれば、例えば油や空気、冷媒などの流体圧をピストンに作用させて、シールリングの先端を弁体に押し付けたり、流体圧をピストンに作用させないでシールリングを弁体に押し付けないようにできる。したがって、この三方制御弁では、必要なときに弁体にシールリングを押し付けてシールできる一方、切り換え時にシールリングが弁体を押し付ける力をなくして、回転トルクを減少でき、かつ、弁体の磨耗を減少できる。
【００１７】
請求項２の発明の３方制御弁は、
請求項１の３方制御弁において、上記ピストンの両側の室の間の開閉を制御する制御弁を有することを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明によれば、上記ピストンの両側の室のうち弁体から遠い側の室を圧力源に接続すると共に、上記弁体に近い側の室を開閉弁を介して低圧部に接続する。そして、上記開閉弁を開放するとともに上記制御弁を閉じると、上記ピストンは弁体側の方向に流体圧を受けてシールリングは弁体に押し付けられる。
【００１９】
一方、上記開閉弁を閉じて上記制御弁を開放すると、上記ピストンの両側の室の流体圧は同圧になって、シールリングは弁体に押し付けられない。したがって、上記弁体は小さいトルクで回転できる。また、弁体およびシールリングの磨耗も減少できる。
【００２０】
請求項３の発明の３方制御弁は、
請求項１の３方制御弁において、
上記弁体が円筒形状であることを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明によれば、弁体が円筒形なので、弁体が球状であるよりも、弁体を簡単かつ安価に製造できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、この３方制御弁１は、ハウジング２内に弁室３を形成し、この弁室３に円筒形状の弁体４を軸５周りに回転自在に嵌合している。上記弁体４は、モーター６で回転駆動する。この弁体４は内部に空洞７を有し、上記弁体４は底面に空洞７と連通する開口１０を有する。また、上記弁体４は、図２の水平断面に示すように、水平方向に図示しない軸を中心に互いに約１１０°の角度をなして位置する２個の開口８，９を有し、上記開口８，９は上記空洞７と連通している。
【００２４】
上記ハウジング２は、上記弁体４の下側に第１ポート１１を備え、かつ、水平方向に一直線上に第２ポート２１と第３ポート３１とを備える。
【００２５】
図２に示すように、上記第２ポート２１と第３ポート３１の内面には、夫々、シールリング２２と３２を水平方向に進退自在に嵌めこんでいる。上記シールリング２２，３２は外周部に夫々ピストン２３，３３を備え、上記ハウジング２中に形成したピストン室２４，３４にピストン２３，３３を夫々水平方向に摺動可能に嵌合している。
【００２６】
図１の弁体４の位置において、第１ポート１１と第３ポート３１とが上記空洞７と上記開口９，１０とを経て連通している。図２の水平断面において、上記弁体４は図１と同じ位置にあり、第１ポート１１と第３ポート３１とが上記空洞７と上記開口９，１０とを経て連通している。この位置から弁体４が反時計回りに７０°回転すると、第１ポート１１と第２ポート２１とが上記空洞７と上記開口８，１０とを経て連通する。また、図２の位置から弁体４が反時計回りに３５°回転すると、第２ポート２１と第３ポート３１とが夫々半分の開度で連通するとともに第１ポート１１とも連通して、全てのポート１１，２１，３１が互いに連通するようになっている。
【００２７】
上記３方制御弁は、ピストン２３，３３中に、ピストン２３，３３の両側の室を連通する絞り２５，３５を有する。上記ピストン２３，３３の両側の室のうち、弁体４に遠い側の室２６，３６を冷媒系内高圧部４１に接続し、弁体４に近い側の室２７，３７を、開閉弁４２を介して冷媒系内低圧部４３に接続している。
【００２８】
上記構成において、第１ポート１１と第２ポート２１または第３ポート３１とを連通しているときには、上記開閉弁４２を開けて弁体４に近い側の室２７，３７を冷媒系内低圧部４３に連通すると、上記冷媒系内高圧部４１から絞り２５，３５を通って冷媒系内低圧部４３へ流れる冷媒の流れができて、上記絞り２５，３５の前後に差圧ができて、上記弁体４に遠い側の室２６，３６は高圧である一方、上記弁体４に近い側の室２７，３７は低圧になって、ピストン２３，３３に弁体４に向けた力がかかり、シールリング２２，３２の先端は弁体４に押し付けられる。したがって、上記弁体４とシールリング２２，３２との間の漏れは殆ど生じない。
【００２９】
一方、上記三方制御弁を切り換えるとき、または３つのポート１１，２１，３１を互いに連通しているときには、上記開閉弁４２を閉じると、上記絞り２５，３５を通る冷媒の流れがなくなって、絞り２５，３５の前後に差圧が生じなくなって、上記弁体４に遠い側の室２６，３６の流体の圧力と、上記弁体４に近い側の室２７，３７の流体の圧力とが同圧になるので、ピストン２３，３３にかかる力がバランスしてシールリング２２，３２は弁体４に押し付けられない。したがって、上記弁体４は小さいトルクで回転できる。また、弁体４およびシールリング２２，３２の磨耗も減少できる。
【００３０】
また、上記弁体４は円筒形であるので、球体の弁体よりも簡単、安価に製作できる。
【００３１】
図３に示す実施の形態の３方制御弁は、ピストン２３，３３に、図１，２に示す絞り２５，３５を設けないで、制御弁２８を設けている点のみが、第１，２図に示す実施の形態と異なる。したがって、図１，２の実施の形態の構成部と同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略し、異なる構成部のみを以下に説明する。
【００３２】
上記３方制御弁１は、ピストン２３，３３の両側の室の間の開閉を夫々制御する制御弁２８を備える。開閉弁４２を開けるとともに、上記制御弁２８を閉じると、上記ピストン２３，３３は弁体４側の方向に冷媒圧を受けて、シールリング２２，３２は弁体４に押し付けられる。一方、上記開閉弁４２を閉じて上記制御弁２８を開放すると、上記ピストン２３，３３の両側の室が同圧になるので、シールリング２２，３２は弁体４に押し付けられない。したがって上記弁体４は小さいトルクで回転できる。また、弁体４およびシールリング２２，３２の磨耗も減少できる。なお、図２，図３において冷媒系内低圧部４３に開閉弁４２を設けたが、冷媒系内高圧部４１に開閉弁４２を配置してもよい。
【００３３】
図４は、図１，２に示す三方制御弁１をスクリュー圧縮機４７に直接取り付けて、配管系４８を簡素化している。
【００３４】
上記実施の形態では、弁体を電動モーターで回転させているが、人力や油圧や空気圧などの他の動力源によって弁体を回転させてもよい。
【００３５】
上記実施の形態では、シールリングを弁体に押し付ける力をピストンに作用する冷媒圧で得ているが、空気圧や油圧などの他の流体圧によるものでもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、参考例の３方制御弁によれば、２つのポートが連通しているときには、シールリングを上記弁体に押し付ける一方、３つのポートが連通しているときおよび切り換えるときには、上記シールリングを弁体に押し付けないようにする構成を有するので、弁体を駆動するのに必要とするトルクを小さくでき、かつ、弁体とシールリングの磨耗を減少できる。
【００３７】
請求項１の発明の３方制御弁によれば、シールリングのピストンに両側の室を連通する絞りを設けているので、上記絞りの前後の差圧でシールリングを弁体に押し付けたり、絞りの前後に差圧を生じないようにしてシールリングを押し付ける力をなくすることができ、したがって、弁体の回転トルクを減少でき、かつ、弁体の磨耗を減少できる。
【００３８】
参考例の３方制御弁は、シールリングにピストンを設けて、シールリングのピストンに流体圧を作用させてシールリングを弁体に押し付けたり、シールリングのピストンに流体圧を作用させないでシールリングを弁体に押し付けないようにできるので、必要なときに弁体にシールリングを押し付けてシールできる一方、切り換え時にシールリングを弁体に押し付ける力をなくして、弁体の回転トルクを減少でき、かつ、弁体の磨耗を減少できる。
【００３９】
請求項２の発明の三方制御弁によれば、シールリングのピストンの両側の室の間の開閉を制御する制御弁を備えるので、制御弁を開閉して、シールリングを弁体に押し付けたり押し付けないようにできるので、弁体の回転トルクを減少でき、かつ、弁体の磨耗を減少できる。
【００４０】
請求項３の発明の３方制御弁によれば、弁体が円筒形なので、弁体が球体であるよりも、弁体を簡単かつ安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施の形態の３方制御弁の縦断面図である。
【図２】  図１に示す実施の形態の水平断面図である。
【図３】  この発明の異なる実施の形態の３方制御弁の水平断面図である。
【図４】  図１に示す３方制御弁をスクリュー圧縮機に取り付けた例を示す図である。
【図５】  従来の３方制御弁の縦断面図である。
【図６】  上記従来の３方制御弁の水平断面図である。
【符号の説明】
１  ３方制御弁
２  ハウジング
３  弁室
４  弁体
５  軸
６  モーター
１１  第１ポート
２１  第２ポート
３１  第３ポート
２２，３２  シールリング
２３，３３  ピストン
２４，３４  ピストン室
２６，２７；３６，３７  ピストンの両側の室
２５，３５  絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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