JP7120618B2 - spool valve - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクルに使用されるスプール弁に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spool valve used in refrigerating cycles such as air conditioners and refrigerators.
空気調和機、冷凍機等においては、目的とする機能に応じて内部を流れる冷媒の向きや流量を変化させるための多方弁として、スプール弁が使用される。スプール弁は、円筒状の弁室の壁面に複数のポートを設けると共に、弁室の内部に弁室と同軸の弁体を軸方向にスライド自在に組み込んだものである。弁室の内壁面と弁体の外周面との間には冷媒の流路となる隙間が設けられ、この流路が各ポートに連通する。 2. Description of the Related Art In air conditioners, refrigerators, and the like, spool valves are used as multi-way valves for changing the direction and flow rate of refrigerant flowing therein according to the intended function. A spool valve has a plurality of ports provided on the wall surface of a cylindrical valve chamber, and a valve element coaxial with the valve chamber is incorporated in the valve chamber so as to be slidable in the axial direction. Between the inner wall surface of the valve chamber and the outer peripheral surface of the valve body, there is provided a gap that serves as a coolant flow path, and this flow path communicates with each port.
スプール弁では、弁体をスライドさせることにより、弁体の外周に設けられたリング状の凸部の位置を変化させ、弁室の壁面に設けられた複数のポートの中から所定のポートを選択して流路に連通させることにより、流路の切り替えを行う。この際、弁体と弁室との密封性を確保するために、弁室の内面にシール部材を設け、弁体が移動した際にこのシール部材と弁体外周の凸部とを密着させている。 In the spool valve, by sliding the valve body, the position of the ring-shaped projection provided on the outer circumference of the valve body is changed, and a predetermined port is selected from among the multiple ports provided on the wall surface of the valve chamber. The flow path is switched by connecting to the flow path. At this time, in order to ensure the sealing performance between the valve disc and the valve chamber, a seal member is provided on the inner surface of the valve chamber, and when the valve disc moves, this seal member and the convex portion on the outer periphery of the valve disc are brought into close contact with each other. there is
このようなスプール弁では、弁体が移動するごとにその凸部がシール部材に接触して乗り上げ、シール部材が凸部表面に押圧されて変形する。その場合、凸部のシール部材に対する接触部分に角があると、シール部材に負担がかかるので、特許文献1、2に示すように、凸部のシール部材との初期接触位置にテーパ加工、面取りあるいは曲面加工などを実施し、シール部材に傷や変形が発生しないように考慮する必要がある。 In such a spool valve, each time the valve body moves, the protrusion contacts and rides on the seal member, and the seal member is pressed against the surface of the protrusion and deformed. In that case, if the contact portion of the projection with the seal member has an angle, the seal member will be burdened. Alternatively, it is necessary to carry out curved surface processing or the like so as not to damage or deform the sealing member.
しかしながら、従来技術の弁体は、円柱状の金属棒を切削加工して、その外周面や内部に冷媒が流通する流路を形成すると共に、シール部材と接触して流路を塞ぐ凸部を弁体の外周面にリング状に形成している。そのため、弁体のシール部材との初期接触位置、すなわちシール部材と接触する凸部のコーナー部分に対して、前記のようなテーパ加工や曲面加工を実施することは、弁体の製造工数を増加させることになり、コスト高となっていた。 However, the valve body of the prior art is formed by cutting a cylindrical metal rod to form a flow path through which the coolant flows on the outer peripheral surface and inside thereof, and a convex portion that contacts the sealing member to block the flow path. It is formed in a ring shape on the outer peripheral surface of the valve body. Therefore, performing tapering or curved surface processing as described above on the initial contact position of the valve body with the seal member, that is, the corner portion of the convex portion that contacts the seal member increases the man-hours for manufacturing the valve body. Therefore, the cost was high.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、製造が簡単で、シール部材の損耗が少ないスプール弁を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spool valve which is easy to manufacture and less wear and tear of the sealing member.
上記の目的を達成するために、本発明に係るスプール弁は、次のような構成を有する。
(1)円筒状の弁室を有する弁本体。
(2)前記弁室の端部に設けられたピストン室。
(3)前記弁室の軸線方向の異なる位置の壁面に設けられた複数のポート。
(4)前記弁室の内部に前記軸線方向にスライド自在且つ前記軸線と同軸に配置された金属管を有する弁体。
(5)前記弁体側に連結されたピストン部。
(6)前記弁体の外周と前記弁室の内壁面との間に形成され、前記ポートに連通する第1流路。
(7)前記弁室の周方向の内面に周方向に沿ってリング状に設けられ、前記弁体の外周面と前記弁室間の隙間をシールするシール部材。
(8)前記弁体の前記金属管は、前記弁体と前記弁室内周面との間に前記第1流路を形成する小径部。
(9)前記シール部材と接離して前記第1流路を開閉する大径部。
(10)前記小径部と前記大径部とを滑らかな曲面で連結する拡開部。
In order to achieve the above objects, a spool valve according to the present invention has the following configuration.
(1) A valve body having a cylindrical valve chamber.
(2) A piston chamber provided at the end of the valve chamber.
(3) A plurality of ports provided on wall surfaces at different positions in the axial direction of the valve chamber.
(4) A valve body having a metal tube slidable in the axial direction and arranged coaxially with the axial line inside the valve chamber.
(5) A piston portion connected to the valve body side.
(6) A first flow path formed between the outer periphery of the valve body and the inner wall surface of the valve chamber and communicating with the port.
(7) A seal member provided in a ring shape along the circumferential direction on the inner surface of the valve chamber to seal a gap between the outer peripheral surface of the valve body and the valve chamber.
(8) The metal pipe of the valve body has a small diameter portion that forms the first flow path between the valve body and the peripheral surface of the valve chamber.
(9) A large-diameter portion that contacts and separates from the seal member to open and close the first flow path.
(10) A widened portion connecting the small diameter portion and the large diameter portion with a smooth curved surface.
本発明において、次のような構成を採用することができる。
(1)前記弁室の両端に前記ピストン室がそれぞれ設けられ前記弁体の両端に、前記各ピストン室内をスライドする前記ピストン部がそれぞれ設けられている。
(2)前記弁室の一端に前記ピストン室が設けられ、前記弁体の一端に前記ピストン室内をスライドする前記ピストン部が設けられ、前記弁室の他端にスプリング保持部が設けられ、前記弁体の他端と前記スプリング保持部の間に前記弁体をその軸方向に付勢するスプリングが配置されている。
(3)前記弁体における前記小径部に、前記金属管の壁面を貫通し、前記第1流路と連通する複数の開口部が形成され、前記弁体の内部に前記第1流路と連通する第2流路が設けられていることを特徴とする。
(4)前記弁体の端部に前記小径部と同径の開口部が形成され、前記開口部が前記ピストン部によって密封されていることを特徴とする。
(5)前記弁体の一方の端部に前記小径部の端部から前記弁体の内周側に屈曲形成された端面部が設けられ、前記端面部に弁体と同軸に伸びる連結部材が固定され、前記連結部材に前記ピストン部材が連結されていることを特徴とする。
(6)前記ピストン室が1本の管状部材から構成され、前記ピストン室における前記弁体と反対側の端部に位置する開口部が、蓋板によって閉鎖されている。
(7)前記ピストン室が、一端に底部を有する1本の管状部材から構成され、前記ピストン室の一方においては、前記弁体と反対側の端部に位置する開口部が蓋板によって閉鎖され、前記ピストン室の他方においては、前記管状部材底部によって閉鎖されている。
(8)前記弁体の一端が前記ピストン部によって閉鎖され、前記弁体の他端が開口し、前記弁体の開口部から前記スプリングの前記弁体側の端部が前記弁体内に挿入され、前記ピストン部に当接している。
(9)前記弁体の一端が前記ピストン部によって閉鎖され、前記弁体の他端が開口し、前記弁体の開口部と前記ピストン部との間に前記弁体内部を軸方向に閉鎖する密閉板が設けられ、前記ピストン部と前記密閉板の間に前記第1流路と連通する第2流路となる間隙が設けられ、前記スプリングの前記弁体側の端部が前記弁体内に挿入され、前記密閉板に当接している。
In the present invention, the following configuration can be adopted.
(1) The piston chambers are provided at both ends of the valve chamber, and the piston portions that slide in the piston chambers are provided at both ends of the valve body.
(2) The piston chamber is provided at one end of the valve chamber, the piston portion that slides in the piston chamber is provided at one end of the valve body, and the spring holding portion is provided at the other end of the valve chamber. A spring is arranged between the other end of the valve body and the spring holding portion to bias the valve body in its axial direction.
(3) A plurality of openings penetrating the wall surface of the metal pipe and communicating with the first flow path are formed in the small diameter portion of the valve body, and the inside of the valve body communicates with the first flow path. It is characterized in that a second flow path is provided for performing.
(4) An opening having the same diameter as the small diameter portion is formed at the end of the valve body, and the opening is sealed by the piston portion.
(5) One end of the valve body is provided with an end surface portion that is bent from the end of the small diameter portion to the inner peripheral side of the valve body, and a connecting member that extends coaxially with the valve body is provided on the end surface portion. It is fixed, and the piston member is connected to the connecting member.
(6) The piston chamber is composed of a single tubular member, and an opening located at the end of the piston chamber opposite to the valve body is closed by a cover plate.
(7) The piston chamber is composed of a single tubular member having a bottom at one end, and one end of the piston chamber has an opening located at the end opposite to the valve body and closed by a cover plate. , on the other side of the piston chamber, is closed by the tubular member bottom.
(8) one end of the valve body is closed by the piston part, the other end of the valve body is opened, and the end of the spring on the side of the valve body is inserted into the valve body from the opening of the valve body; It is in contact with the piston portion.
(9) One end of the valve body is closed by the piston part, the other end of the valve body is opened, and the inside of the valve body is axially closed between the opening of the valve body and the piston part. A sealing plate is provided, a gap is provided between the piston portion and the sealing plate to form a second flow path communicating with the first flow path, and an end of the spring on the valve body side is inserted into the valve body, It is in contact with the sealing plate.
本発明によれば、弁体を弁室と同軸で、肉厚が均等である円筒状の金属管から構成したので、金属管をハイドロフォーミング加工することで、大径部、小径部、及び拡開部を有する弁体を簡単に製造することができる。また、金属管の拡開によって、小径部と拡開部及び拡開部と大径部の境界部分が湾曲するように形成することができ、この湾曲した部分が弁室内面に突出しているシール部材と接触し、シール部材を変形させるので、シール部材の損耗が防止され、シール機能及びその耐久性に優れたスプール弁を得ることができる。 According to the present invention, the valve body is coaxial with the valve chamber and is composed of a cylindrical metal tube having a uniform wall thickness. A valve body having an opening can be easily manufactured. Further, the expansion of the metal pipe can be formed so that the boundary portions between the small-diameter portion and the expanded portion and between the expanded portion and the large-diameter portion are curved. Since the seal member is deformed by contact with the member, wear of the seal member is prevented, and a spool valve excellent in sealing function and durability can be obtained.
[1.第1の実施形態]
[1-1.構成]
以下、本発明に係るスプール弁1の第1の実施形態について図1及び図2を参照して説明する。このスプール弁1は、実際の使用に当たっては様々な方向に配置されるが、本明細書では、図1に示す方向、すなわち、スプール弁を構成する弁室2と弁体11の軸線Lを図中左右方向に配置した方向に従って、各部材の位置関係を説明する。
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
A first embodiment of a
本実施形態のスプール弁1は、両端が開口し、内周面が円形になった筒状の弁室2と、弁室2の両端部に設けられた2つのピストン室3a,3bを有する。弁室2は、ブロック状の金属材料を切削加工あるいは鋳造することにより構成される。弁室2の周方向の壁面に所定の間隔を保って3つのポートが設けられる。第1ポート4(図中左側)と第3ポート6(図中右側)は、弁室2の端部の近くにおいて、同方向(図中上方)に向けて設けられる。第2ポート5は、弁室2の中央部において、第1ポート4及び第3ポート6とは反対方向(図中下方)に向けて設けられる。なお、3つのポートの向きは全て同方向でもよいし、3つとも異なる方向でもよいことはもちろんである。
The
弁室2の内壁面にはリング状の2つの溝7が設けられ、各溝7の内部に第1シール部材8(図中左側)と第2シール部材9(図中右側)がそれぞれ嵌め込まれる。第1シール部材8は第1ポート4と第2ポート5の間に設けられ、第2シール部材9は第2ポート5と第3ポート6との間に設けられる。第1シール部材8と第2シール部材9の内周面は、弁室2の内壁面よりも突出している。
Two ring-
各ピストン室3a,3bは、円筒状の金属管によって構成される。第1ピストン室3aは弁室2の軸方向に向かって開いた開口部の一方(図中左側)に固定される。また、第2ピストン室3bは弁室2の軸方向に向かって開いた開口部の他方(図中右側)に固定される。ピストン室3a,3bの一端は弁室2の端部に設けられた開口部内に挿入された状態で、溶接などの手段により密封固定される。各ピストン室3a,3bの弁室2とは反対側の端部は、平板状の蓋板10によって密封される。蓋板10には、弁体11を駆動するための高圧流体をピストン室3a,3b内部に流入又は排出させる配管10aが連結される。
Each
弁室2の内部には、弁室2の軸方向にスライド自在に円筒状の弁体11が挿入される。弁体11は、弁室2と同軸で、肉厚が均等である円筒状の金属管から構成される。弁体11は、弁室2の内径よりも小径で、弁体11と弁室2内周面との間に第1流路を形成する小径部12と、第1シール部材8又は第2シール部材9と接触して第1流路を閉鎖する大径部13を有する。弁体11は、小径部12から大径部13に掛けて広がった拡開部14を有し、小径部12と拡開部14の境界部分及び拡開部14と大径部13の境界部分が湾曲している。
A
本実施例では、拡開部14を円錐台形状とし、拡開部14の両側(軸方向の両側)を湾曲させた(滑らかな曲面)構造としたが、小径部12と大径部13との境界部分(拡開部14を含んだ領域)を連続的に湾曲させてもよいことはもちろんである。すなわち、本発明における「小径部12と大径部13とを、滑らかな曲面を有する拡開部で連結した構造」とは、直線状の拡開部14の両側のみを滑らかな曲線としたものや、拡開部14全体が滑らかな曲線になっていて大径部13にかけて滑かに繋がっている構造を含む。更に、小径部12及び大径部13を曲面(軸正方向の断面が曲面)で構成しても良いことはもちろんである。この場合、小径部12は内側に凸の曲面となり、大径部13は外側に凸の曲面であると望ましい。また、大径部13を曲面で構成する場合は軸線Lに直交する断面が円形状である必要がある。
In this embodiment, the expanded
大径部13は、弁体11の軸方向のほぼ中央に設けられる。すなわち、大径部13は、図1のように弁体11が第2ピストン室3b側(図中右側)に移動した位置において第2シール部材9と接触し、図2のように弁体11が第1ピストン室3a側(図中左側)に移動した位置において第1シール部材8と接触する位置に設けられる。
The
本実施形態の弁体11は円筒状の金属管から構成され、その内部は中空である。弁体11における小径部12に、金属管の壁面を貫通し、第1流路と連通する2組の冷媒出入口15a,15bが開口している。これにより、弁体11の内部には、一方の冷媒出入口を起点とし、他方の冷媒出入口を終点とする第2流路が形成される。
The
すなわち、小径部12における大径部13よりも第1ピストン室3a側の位置には、間隔を保って2組の冷媒出入口15a,15bが設けられる。各組の冷媒出入口15a,15bは、1個から数個の開口部から構成されるもので、本実施形態では弁体11の周向に沿って等間隔で4個設けられる。第1組の冷媒出入口15aは、図1のように大径部13が第2シール部材9に接触した状態において第1ポート4に対向し、図2のように大径部13が第1シール部材8に接触した状態において第1ピストン室3a内に挿入される位置に設けられる。第2組の冷媒出入口15bは、図1のように大径部13が第2シール部材9に接触した状態において第2ポート5に対向する位置に設けられる。
That is, two sets of refrigerant inlets/
弁体11の両端にはピストン部16が設けられる。すなわち、本実施形態の弁体11は円筒状の金属管から構成されるが、その両端には小径部12と同径の開口部が設けられ、この開口部がピストン部16によって密閉されている。ピストン部16は、弁体11の開口部を塞ぐ栓体17と、ピストン室3a,3bの内周面に気密状態でスライド自在に接触するピストンリング18と、ピストンリング18を栓体17に固定する支持部材19を備える。
A
[1-2.作用]
以上のような構成を有するスプール弁は、弁体11をその軸方向にスライドさせることにより、弁体11の外周にリング状に設けられた大径部13の位置を変化させ、大径部13を第1シール部材8又は第2シール部材9のいずれかに接触させる。これにより、弁室2の壁面に設けられた複数のポート4~6の中から所定のポートを選択して第1流路及び第2流路に連通させることにより、流路の切り替えを行う。以下では、図1~2を参照して本実施形態における流路の切り替えについての説明を行う。
[1-2. action]
In the spool valve having the above structure, by sliding the
図1では、第1ポート4と第2ポート5が連通している。この場合、第1ピストン室3a内には、配管10aから高圧流体、例えば高圧空気や油圧が流入すると共に、第2ピストン室3b内には高圧流体の圧力が加わっていないため、第1ピストン室3a側の高圧流体にそのピストン部16が押圧されて、弁体11はその大径部13が第2シール部材9に接触する位置にまで図中右側に移動する。この弁体11の移動の際に、大径部13と拡開部14との境界部分は湾曲しているため、弁室2の内壁面から突出している第2シール部材9に拡開部14が接触した後、傾斜した拡開部14及び湾曲した境界部分と第2シール部材9とは滑らかに接触しながら、第2シール部材9を押圧し圧縮させる。その結果、弁体11の移動が完了し、大径部13が第2シール部材9の位置に達した状態では、第2シール部材9は大径部13の表面によって溝7内に押し込まれ、大径部13と第2シール部材9との密封性が確保される。
In FIG. 1, the
このように大径部13が第2シール部材9の位置に達すると、第1ポート4の位置に第1の冷媒出入口15aが対向し、第2ポート5の位置に第2の冷媒出入口15bが対向する。その結果、第2ポート5から弁室2に流入した流体の一部は、第1流路である弁体11と弁室2内周面との間を経由し、第1ポート4へと流れると共に、流体の他の一部は、第2の冷媒出入口15bから弁体11内部を経由して第1の冷媒出入口15aに至る第2流路を通って、第1ポート4へと流れる。これにより、第1ポート4と第2ポート5が連通する。
When the large-
図1の状態から第3ポート6と第2ポート5が連通する図2の状態に切り換えるには、第1ピストン室3a内から高圧流体を排出し加圧状態を解除すると共に、第2ピストン室3b内に高圧流体を流入させることでそのピストン部16を図中左側に加圧する。その結果、弁体11は高圧流体の圧力で図中左側に移動し、大径部13が第1シール部材8に接触する位置にまで移動する。この際、拡開部14が傾斜面となっており、しかも拡開部14と大径部13の境界部分が湾曲しているので、大径部13が第1シール部材8を傷付けることなく、第1シール部材8が円滑に圧縮され、大径部13と第1シール部材8との密着性が確保される。
In order to switch from the state of FIG. 1 to the state of FIG. 2 in which the
このようにして大径部13が第1シール部材8に接触した位置では、第1ポート4に冷媒出入口15bが対向し、第2ポート5には冷媒出入口15a,15bが存在しない小径部12が対向する。その結果、第3ポート6から弁室2内に流入した冷媒は、弁体11内部の第2流路に流入することなく、弁室2の内壁面と小径部12との隙間に形成された第1流路のみを通過して、第2ポート5に流れる。この場合、第1流路の第1ポート4側は、大径部13と第1シール部材8によって密封されているので、第1ポート4には冷媒が流れない。
At the position where the
[1-3.効果]
本実施形態のスプール弁は、以下の効果を奏することができる。
(1)弁体11を弁室2と同軸で、肉厚が均等である円筒状の金属管から構成したので、金属管をハイドロフォーミング加工することで、大径部13、小径部12、及び拡開部14を有する弁体11を簡単に製造することができる。
[1-3. effect]
The spool valve of this embodiment can have the following effects.
(1) Since the
(2)金属管の拡開によって、小径部12と拡開部14及び拡開部14と大径部13の境界部分が湾曲するように形成することができ、この湾曲した部分が弁室2内面に突出しているシール部材8,9と接触し、シール部材8,9を徐々に変形させるので、シール部材8,9の損耗が防止され、シール機能及びその耐久性に優れたスプール弁を得ることができる。
(2) By widening the metal pipe, the boundary portions between the
(3)内部が中空の金属管から弁体11を構成することにより、弁体11に冷媒出入口15a,15bを設けることで弁体11内部を冷媒の第2流路として利用することが可能になる。その結果、第2ポート5と第3ポート6のように流量が比較的少ない管路では、弁体11の外周に形成された第1流路のみを使用し、第1ポート4と第2ポート5のようにポートの口径が大きく流量が大きい管路の場合には、弁体11内部の第2流路も利用して冷媒を流すことができる。
(3) The inside of the
[2.第2の実施形態]
図3及び図4に従って、第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態に対して、弁体11の内部に密閉板20を設けたものである。これにより、弁体11内部において、使用していなかったスペースを活用し、第3ポート6と第2ポート5が連通する場合にも、第2流路に流体を流し、流量の増大を図ったものである。以下、本発明に係るスプール弁の実施形態について図面を参照して説明する。なお、弁体11が金属管から構成され、小径部12、大径部13、拡開部14及び湾曲した境界部分を有することは、本発明のすべての実施形態において共通である。また、第1実施形態と同様な構成については、同一部号を付し、説明は省略する。
[2. Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 2nd Embodiment provides the sealing
本実施形態のスプール弁では、弁体11における大径部13よりも第3ポート6側に位置する小径部12には、弁体11内部をその軸方向と直交する方向に区画する密閉板20が設けられる。密閉板20は、円盤状の部材であり、弁体11の内周面に対して溶接などにより固定されている。弁体11の内部に設けられる第2流路は、密閉板20により第1ポート4側と第3ポート6側の2つの領域に仕切られ、それぞれの領域の間は密封性が保たれている。第1ポート4側の領域には第1実施形態と同様に、2組の冷媒出入口15a,15bが設けられ、第3ポート側の領域には1組の冷媒出入口15c,15dが設けられる。この場合、第3ポート側の領域に設けられた冷媒出入口15c,15dは、弁体11が第3ポート側、すなわち図中右側に移動した場合に、第2ポート5及び第3ポート6に対向する位置に設けられる。
In the spool valve of this embodiment, the small-
このような構成を有する第2実施形態では、図3のように弁体11が図中左側に移動し、第1ポート4と第2ポート5が連通している状態では、第1実施形態と同様に、弁体11外周の第1流路と弁体内部の第2流路の両方を経由して、冷媒が流れる。このとき、弁体11内部は密閉板20によって区画されているので、弁体11内部に流入した冷媒は密閉板20に遮られて冷媒出入口15c側に移動することはないので、第3ポート6に冷媒が流れることはない。一方、図4のように弁体11が図中右側に移動し、第2ポート5と第3ポート6が連通している状態では、第1実施形態と同様に、大径部13と第1シール部材8が接触しているため、第3ポート6から第2ポート5に冷媒が流れる。この場合、弁体11に設けられた冷媒出入口15c,15dが第2ポート5及び第3ポート6に対向するので、第3ポート6から流入した冷媒は、弁体11外周の第1流路と共に、冷媒出入口15c,15dを通過して弁体11内部の第2流路にも流れる。
In the second embodiment having such a configuration, as shown in FIG. 3, when the
以上のように第2の実施形態においては、第1実施形態と同様な作用効果が発揮されると共に、第3ポート6と第2ポート5が連通する場合にも、第2流路に流体を流すことが可能であるため、第1実施形態に比較して第3ポート6と第2ポート5の流量を増加させることが可能になる。
As described above, in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are exhibited, and even when the
[3.第3の実施形態]
図5及び図6に従って、第3の実施形態を説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態に対して、弁の一部をステム化することで、バルジ成形の難易度を落とすと共に、流量の増大を図ったものである。本実施形態において、ステムとは、円柱等の柱状や腕木状の部材を言う。
[3. Third Embodiment]
A third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. In the third embodiment, a portion of the valve is formed into a stem to reduce the difficulty of forming the bulge and to increase the flow rate. In this embodiment, the stem refers to a columnar or bracket-like member such as a cylinder.
本実施形態では、弁体11を第1ポート4側が封鎖された有底の円筒状の金属管から構成する。弁体11の一方の端部に小径部12の端部から弁体11の内周側に屈曲形成された端面部11aが設けられる。この端面部11aは、図5のように大径部13と第1シール部材8が接触している状態において、第1ポート4に対向する位置に設けられる。端面部11aの第1ピストン室3a側には、弁体11と同軸で弁体11の外径よりも細い円柱状の連結部材21の一端が固定されている。連結部材21の他端は第1ピストン室3a内に挿入され、挿入部分の先端にピストン部16が連結されている。なお、弁体11の内部空間を密閉しないように、端面部11aに挿通孔11bが設けられている。
In the present embodiment, the
円柱状の連結部材21は、その内部に空間部が存在せず、弁体11の外径よりも細いことから、その周囲には第1実施形態に比較して大幅に広い第1流路が形成されるが、弁体11内に設けられる第2流路は存在しない。一方、大径部13の第3ポート6側に位置する小径部12の外周に設けられる第2ポート5と第3ポート6側の第1流路は、第1実施形態と同様な広さである。
Since the
第3実施形態では、第1ピントン室3a又は第2ピストン室3bに高圧流体を導入すると、弁体11と連結部材21とは一体に固定されているため、弁体11及び連結部材21は弁室2内を左右に移動する。両者の移動に伴い、図5のように大径部13が第1シール部材8に接触すると、第1ポート4と第2ポート5が連通して、冷媒が連結部材21の周囲に設けられた第1流路を流れる。一方、図6のように大径部13が第2シール部材9に接触すると、第2ポート5と第3ポート6が連通して、弁体11外周の第1流路を通って冷媒が流れる。
In the third embodiment, when high-pressure fluid is introduced into the
このような構成を有する第2の実施形態においては、弁体11の一部をステム化することで、弁体11を構成する金属管の軸方向の長さが短くなり、バルジ成形の難易度を落とすことができる。また、弁体11を構成する金属管に比較して外径の小さな連結部材21を使用することにより、その周囲に形成される第1流路の断面積を大きくすることができ、冷媒流量の増大を図ることが可能である。
In the second embodiment having such a configuration, by forming a part of the
[4.第4の実施形態]
図7に従って、第4の実施形態を説明する。第4の実施形態は、第3の実施形態に対して、使用していなかった弁体11の内部スペースを活用することで、流量の増大を図ったものである。
[4. Fourth Embodiment]
A fourth embodiment will be described according to FIG. The fourth embodiment aims to increase the flow rate by utilizing the internal space of the
本実施形態では、弁体11における小径部12に、金属管の壁面を貫通し、第1流路と連通する2組の冷媒出入口15c,15dが形成される。大径部13が第1シール部材8に接触した状態において、冷媒出入口15cは第2ポート5に対向し、冷媒出入口15dは第3ポート6に対向する位置に設けられる。これにより、弁体11が図中右側に移動し、第3ポート6と第2ポート5とが連通する状態において、弁体11の内部に第1流路と連通する第2流路が形成される。その結果、第4の実施形態においては、第3の実施形態の効果に加えて、第3ポート6と第2ポート5が連通する場合にも、第1流路に加えて第2流路に冷媒が流れることになり、より大流量の冷媒を通過させることが可能である。
In this embodiment, the
[5.第5の実施形態]
図8及び図9に従って、第5の実施形態を説明する。第5の実施形態は、第1の実施形態に対して、弁室2及びピストン室3a,3bの外郭を1つの管状部材とすることで、加工の簡素化、内部熱ロスの低減、軽量化を図ったものである。
[5. Fifth Embodiment]
A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. In contrast to the first embodiment, the fifth embodiment simplifies processing, reduces internal heat loss, and reduces weight by forming the outer shells of the
本実施形態では、弁体11とピストン室3a,3bが1本の金属製の管状部材22から構成される。管状部材22の両端は、ピストン室3a,3bの端部壁面を構成する蓋板10によって閉鎖されている。管状部材22における第1ポート4と第2ポート5との間、及び第2ポート5と第3ポート6の間には、第1実施形態と同様に第1シール部材8と第2シール部材9が設けられる。本実施形態では、このシール部材8,9を管状部材22の内面に固定するため、管状部材22の内部に円筒状のスペーサ23が溶接や圧入などの手段で固定され、そのスペーサ23の内面にシール部材嵌め込み用の溝7が設けられる。スペーサ23は第1ポート4や第3ポート6を避けて設けられ、スペーサ23の第2ポート5に対向する部分にはポートの形状に合わせた開口が形成され、スペーサ23が冷媒の流通を妨げることがない。
In the present embodiment, the
なお、スペーサ23を使用することなく、管状部材22をハイドロフォーミング等の手法で変形させて溝7を形成させたり、管状部材22を切削加工や鋳造することで溝7を一体に形成することも可能である。
Without using the
このような構成を有する第5の実施形態においては、前記各実施形態において発揮されたシール部材8,9の損傷防止などの効果に加えて、弁室2及び左右のピストン室3a,3bの外郭を1つの筒状部品とすることで、弁室2及びピストン室3a,3bの加工の簡素化、内部熱ロスの低減、軽量化を図ることが可能である。また、弁室2及びピストン室3a,3bの接合個所も削減されることから、冷媒の漏洩の可能性が低減する効果もある。
In the fifth embodiment having such a configuration, in addition to the effect of preventing damage to the
[6.第6の実施形態]
図10及び図11に従って、第6の実施形態を説明する。第6の実施形態は、第1の実施形態に対して、片側のピストンをコイルスプリングに置き換えることで、部品点数の削減、組立性向上、小型化を図ったものである。
[6. Sixth Embodiment]
A sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. In the sixth embodiment, the piston on one side is replaced with a coil spring to reduce the number of parts, improve the ease of assembly, and reduce the size of the first embodiment.
本実施形態では、弁室2の第3ポート側の端部にピストン室3bが設けられ、弁室2の第1ポート側の端部にスプリング保持部24が設けられる。弁体11とスプリング保持部24の間に、弁体11をその軸方向に付勢するスプリング25が配置される。つまり、円筒状の弁体11の第3ポート6側の開口部はピストン部16によって閉鎖され、弁体11の第1ポート4側の端部が開口し、この開口部からスプリング25の一端が弁体11内に挿入され、ピストン部16に当接している。
In this embodiment, the
スプリング保持部24は、スプリング25を弁体11と同軸に保持するものであり、本実施形態ではスプリング25の端部が嵌まり込む円形の凹部である。スプリング保持部24の形状は図示のものに限定されるものではなく、コイル状のスプリング25の内側に入り込む突起など、他の形状でもよい。
The
弁体11の第1ポート4側の端部は、図10のように弁体11が第3ポート6側に移動した状態においては第2ポート5に対向し、図11のように弁体11が第1ポート4側に移動した状態においては第1ポート4に対向する位置に設けられる。すなわち、本実施形態では大径部13の第1ポート4側には拡開部14のみが形成され、小径部12は設けられていない。そのため、弁体11が第3ポート6側に移動すると、第1ポート4と第2ポート5の間には弁体11が存在せず、2つのポート4,5は弁室2を経由して連通する。
The end of the
このような構成を有する第4の実施形態においては、図10のようにピストン室3b内に圧力が加わっていない状態では、スプリング25の弾力性により弁体11は第3ポート6側に押圧され、大径部13が第2シール部材9に接触する位置で停止する。この状態では、第1ポート4と第2ポート5の間には弁体11が存在しないことから、第2ポート5から流入した冷媒は弁室2の内部を通り第1ポート4に流れる。
In the fourth embodiment having such a configuration, the elasticity of the
弁を切り換えるためにピストン室3b内に高圧流体を導入して、ピストン部16を第1ポート4側、すなわち図11中左側に押圧すると、弁体11はスプリング25を圧縮しながら移動し、大径部13が第1シール部材8に接触する位置で停止する。すると、弁体11の小径部12が第2ポート5と第3ポート6に対向するので、小径部12の外周と弁室2の内壁面との間の第1流路を通って冷媒が流れる。
In order to switch the valve, high-pressure fluid is introduced into the
第6の実施形態は、前記各実施形態と共通の効果に加えて、さらに、第1から第5の実施形態において2つ設けられていたピストンの一方をスプリング25に置き換えることで、部品点数の削減、組立性向上、小型化を図ることが可能である。また、弁体11の移動を制御する高圧流体の配管も1ヶ所で済むので、弁の切換制御も容易になる。特に、ピストン室は弁体11の外部に設けられ、弁体11の移動ストロークに相当するピストン部16の移動ストロークが必要であることから、弁全体の軸方向の長さが大きくなるが、本実施形態では一端が弁体11の内部に挿入されたスプリング25を使用した結果、スプリング25の圧縮ストロークは弁体11の内部で吸収されることになる。その結果、全体の軸方向の長さの大幅な短縮が可能となる。
In the sixth embodiment, in addition to the effects common to each of the above embodiments, one of the two pistons provided in the first to fifth embodiments is replaced with a
[7.第7の実施形態]
図12及び図13に従って、第7の実施形態を説明する。第7の実施形態は、第6の実施形態に対して、内部に密閉板20を設け、使用していなかった弁体11内部のスペースを活用することで、流量の増大を図ったものである。
[7. Seventh Embodiment]
A seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. In contrast to the sixth embodiment, the seventh embodiment is intended to increase the flow rate by providing a sealing
本実施形態では、円筒状の弁体11の第3ポート6側の開口部はピストン部16によって閉鎖され、弁体11の第1ポート4側の端部が開口している。この弁体11の開口部分とピストン部16との間に、弁体11内部を軸方向に閉鎖する密閉板20が設けられる。弁体11の第1ポート4側の開口部分からは、スプリング25の弁体11側の端部が弁体11内に挿入され、密閉板20に当接している。
In this embodiment, the opening of the
弁体11における小径部12に、金属管の壁面を貫通し、第1流路と連通する2組の冷媒出入口15c,15dが形成される。大径部13が第1シール部材8に接触した状態において、冷媒出入口15cは第2ポート5に対向し、冷媒出入口15dは第3ポート6に対向する位置に設けられる。これにより、弁体11内部におけるピストン部16と密閉板20の間に、第2流路となる間隙が設けられる。その結果、第7の実施形態においては、第6の実施形態の効果に加えて、第3ポート6と第2ポート5が連通する場合にも、第1流路に加えて弁体11内部の第2流路に冷媒が流れることになり、より大流量の冷媒を通過させることが可能である。
Two pairs of refrigerant inlets/
[8.第8の実施形態]
図14及び図15に従って、第8の実施形態を説明する。第8の実施形態は、第6の実施形態の変形例で、弁室2、ピストン室3b及びスプリング25の保持部24の外郭を1つの有底の深絞り形状にすることで、加工の簡素化、内部熱ロスの低減、軽量化を図ったものである。
[8. Eighth Embodiment]
An eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. The eighth embodiment is a modified example of the sixth embodiment, in which the
本実施形態では、第1ポート4側の端部が底板によって塞がれた1本の円筒状の管状部材22から構成される。管状部材22の第3ポート6側の端部は、ピストン室3bの端部壁面を構成する蓋板10によって閉鎖されている。管状部材22内にはスペーサ23が固定され、スペーサ23に設けられた2本の溝7内に第1シール部材8と第2シール部材9が設けられる。
In this embodiment, it is composed of a single
スプリング25の第1ポート4側の端部は管状部材22の底板部分の内面に当接して保持される。図では、スプリング25は底板部分に対して圧接状態で保持されているが、底板に凹部や突起を一体に形成したり、別部材を溶接するなどして、スプリング25の端部の移動を阻止することも可能である。一方、スプリング25の第3ポート側の端部は、第6の実施形態と同様にピストン部16の背面に当接される。なお、第7の実施形態と同様に、弁体11内部に密閉板20を設けて、スプリング25の端部を密閉板20に当接させてもよい。
The end of the
このような構成を有する第8実施形態においては、第6の実施形態や第7の実施形態の効果に加えて、弁室2及びピストン室3bを1本の深絞り成形した金属管によって構成されているので、スプール弁の構成並びに製造作業を簡略化することができると共に、継ぎ目のない弁室2及びピストン室3bによる冷媒の漏洩防止の効果も発揮される。
In the eighth embodiment having such a configuration, in addition to the effects of the sixth and seventh embodiments, the
[9.他の実施形態]
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、実施するスプール弁の用途に応じて、本明細書に記載した実施形態に採用されている各部の構成を適宜選択して組み合わせることができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[9. Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described as above, various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. For example, depending on the use of the spool valve to be implemented, the configuration of each part employed in the embodiments described herein can be appropriately selected and combined. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
また、図示の実施形態はいずれも三方弁を対象としたが、本発明の要点は金属管を拡開して小径部、大径部及び拡開部を形成し、拡開部と大径部の境界部分を湾曲させることで、シール部材の円滑な変形を可能とすることにあり、そのような構成並びに作用効果を奏するスプール弁であれば、三方弁に限らず、他の多方弁についても適用可能である。 Further, although the illustrated embodiments are directed to a three-way valve, the main point of the present invention is to expand a metal tube to form a small diameter portion, a large diameter portion and an expanded portion, and to form the expanded portion and the large diameter portion. It is possible to smoothly deform the seal member by curving the boundary part of the three-way valve, and other multi-way valves as long as the spool valve has such a configuration and effect. Applicable.
1…スプール弁
2…弁室
3a,3b…ピストン室
4…第1ポート
5…第2ポート
6…第3ポート
7…溝
8…第1シール部材
9…第2シール部材
10…蓋板
10a…配管
11…弁体
12…小径部
13…大径部
14…拡開部
15a~15d…冷媒出入口
20…密閉板
21…連結部材
22…金属製の管状部材
23…スペーサ
24…スプリング保持部
25…スプリング
Claims (10)
前記弁室の端部に設けられたピストン室と、
前記弁室の軸線方向の異なる位置の壁面に設けられた複数のポートと、
前記弁室の内部に前記軸線方向にスライド自在且つ前記軸線と同軸に配置された金属管を有する弁体と、
前記弁体側に連結されたピストン部と、
前記弁体の外周と前記弁室の内壁面との間に形成され、前記ポートに連通する第1流路と、
前記弁室の周方向の内面に周方向に沿ってリング状に設けられ、前記弁体の外周面と前記弁室間の隙間をシールするシール部材と、
を備えたスプール弁において、
前記弁体の前記金属管は、前記弁体と前記弁室内周面との間に前記第1流路を形成する小径部と、
前記シール部材と接離して前記第1流路を開閉する大径部と、
前記小径部と前記大径部とを滑らかな曲面で連結する拡開部と、
を備える
ことを特徴とするスプール弁。 a valve body having a cylindrical valve chamber;
a piston chamber provided at the end of the valve chamber;
a plurality of ports provided on wall surfaces at different positions in the axial direction of the valve chamber;
a valve body having a metal tube slidable in the axial direction inside the valve chamber and arranged coaxially with the axial line;
a piston portion connected to the valve body;
a first flow path formed between an outer periphery of the valve body and an inner wall surface of the valve chamber and communicating with the port;
a ring-shaped sealing member provided along the circumferential inner surface of the valve chamber along the circumferential direction to seal a gap between the outer circumferential surface of the valve body and the valve chamber;
In a spool valve comprising
The metal pipe of the valve body has a small diameter portion forming the first flow path between the valve body and the peripheral surface of the valve chamber;
a large-diameter portion that contacts and separates from the seal member to open and close the first flow path;
a widened portion connecting the small diameter portion and the large diameter portion with a smooth curved surface;
A spool valve comprising:
前記弁体の両端に、前記各ピストン室内をスライドする前記ピストン部がそれぞれ設けられている請求項1に記載のスプール弁。 The piston chambers are provided at both ends of the valve chamber,
2. The spool valve according to claim 1, wherein the piston portions that slide in the respective piston chambers are provided at both ends of the valve body.
前記弁体の一端に、前記各ピストン室内をスライドする前記ピストン部が設けられ、前記弁体と前記スプリング保持部の間に前記弁体をその軸方向に付勢するスプリングが配置されている請求項1に記載のスプール弁。 The piston chamber is provided at one end of the valve chamber, and a spring holding portion is provided at the other end of the valve chamber,
The piston portion that slides in each of the piston chambers is provided at one end of the valve body, and a spring that biases the valve body in its axial direction is arranged between the valve body and the spring holding portion. Item 2. The spool valve according to item 1.
前記弁体の内部に前記第1流路と連通する第2流路が設けられていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のスプール弁。 A plurality of openings penetrating the wall surface of the metal pipe and communicating with the first flow path are formed in the small diameter portion of the valve body,
4. The spool valve according to claim 2, wherein a second flow path communicating with the first flow path is provided inside the valve body.
前記ピストン室の一方においては、前記弁体と反対側の端部に位置する開口部が蓋板によって閉鎖され、
前記ピストン室の他方においては、前記管状部材底部によって閉鎖されている請求項2から請求項6のいずれか1項に記載のスプール弁。 wherein the piston chamber is composed of a single tubular member having a bottom at one end;
In one of the piston chambers, an opening located at the end opposite to the valve body is closed by a cover plate,
7. A spool valve as claimed in any one of claims 2 to 6, wherein the other side of the piston chamber is closed by the tubular member bottom.
前記スプリングの前記弁体側の端部が前記弁体内に挿入され、前記密閉板に当接している請求項3に記載のスプール弁。
One end of the valve body is closed by the piston part, the other end of the valve body is open, and a sealing plate axially closing the inside of the valve body is provided between the opening of the valve body and the piston part. A gap is provided between the piston portion and the sealing plate to form a second flow path that communicates with the first flow path,
4. The spool valve according to claim 3 , wherein the end of the spring on the side of the valve body is inserted into the valve body and abuts against the sealing plate.
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