二方弁
【課題】弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図る。
【解決手段】円筒状の弁体収容空間２、及び、半径方向に連通する複数の連通口１８を具備するバルブボディ１と、バルブボディ１の複数の連通口１８にそれぞれ連通可能な複数の弁口２２を具備し、バルブボディ１の弁体収容空間２に収容された状態で駆動手段により回動され、バルブボディ１の複数の連通口１８と複数の弁口２２とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体３と、流体流入口１６及び流体流出口１７を具備し、バルブボディ１を収容するケース４とを備え、バルブボディ１の外周面とケース４の内周面との間には全周にわたり均圧通路２１が形成され、均圧通路２１は流体流入口１６又は流体流出口１７と連通している。
【解決手段】円筒状の弁体収容空間２、及び、半径方向に連通する複数の連通口１８を具備するバルブボディ１と、バルブボディ１の複数の連通口１８にそれぞれ連通可能な複数の弁口２２を具備し、バルブボディ１の弁体収容空間２に収容された状態で駆動手段により回動され、バルブボディ１の複数の連通口１８と複数の弁口２２とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体３と、流体流入口１６及び流体流出口１７を具備し、バルブボディ１を収容するケース４とを備え、バルブボディ１の外周面とケース４の内周面との間には全周にわたり均圧通路２１が形成され、均圧通路２１は流体流入口１６又は流体流出口１７と連通している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の弁体をもつ弁において、弁体を作動させる際の作動力を低減させた二方弁に関するものである。本発明の二方弁は、特に、車載用冷却水循環回路の冷却流体循環制御用封止弁に適しているが、その他、半導体事業、プラント事業、上下水道事業及び食品製造事業にも利用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、形状が円筒、円錐の弁体をもつプラグ弁において、弁体の開閉時、弁体に作用する流体圧力は流体の流出入ポートの反対側に向かって押し付ける形で作用するため、弁体に加わる半径方向の流体圧力がアンバランスとなり、弁体と弁座との摩擦力が大きくなるという現象があった。特に、管内の圧力が大きくなるにつれて、弁体の開閉時、弁体を駆動する力が大きくなり、消費電力の増大やバルブサイズの大型化などの問題があった。例えば、駆動にソレノイドを使用する場合はソレノイドに高い駆動力が求められるため、ソレノイドは大型となり作動に必要な操作電力も増大する傾向があり、非効率的で大型となるという問題があった。
【０００３】
図１２は、車載用冷却水循環回路の冷却流体循環制御用封止弁において、弁体を駆動する力を小さくするため、弁体を回転させる際の摩擦を低減させるように工夫されたプラグ弁を示したものである（以下、「従来技術」という。特許文献１参照。）。
この従来技術においては、流入する流体を切頭円筒形の弁体１００を回転させて複数の流出口に選択的に流出させるものであって、弁体１００とケーシング１０２との間には、弁体１００と一体的に回転し、流体のシールを行うためのシールリング１０１が弁体に装着されている。シールリング１０１には入口管１０３から流入する流体の半径方向外側へ向けた圧力が作用し、シールリング１０１はケーシング１０２内面に押し付けられる。シールリング１０１の外周面には、シールリング１０１とケーシング１０２との摩擦を低減させるため、ディンプル１０４が多数設けられ、従来の平滑面を持つシールリングの摩擦トルクに比べて、約１／３に減少させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術においては、摩擦トルクが減少され、ある程度、弁体を駆動する力を小さくすることができるが、弁体が半径方向外側へ片寄って押し付けられる構造であるため、例えば、管内の圧力が高圧（１〜１０ＭＰａ）になると、相当程度の駆動トルクが要求されるもので、基本的な解決を得るには至っていない。
【０００６】
本発明は、円筒状の弁体をもつ弁において、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図った二方弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の二方弁は、第１に、円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴としている。
【０００８】
第１の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
また、均圧通路をバルブボディの外周面とケースの内周面との間隙を利用して全周に形成することができるから、連通口及び弁口の円周方向の位置及び数を柔軟に設定することができる。
【０００９】
また、本発明の二方弁は、第２に、第１の特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
第２の特徴により、連通口、及び、弁口の数を設計条件に応じて最適なものに選択することができる。
【００１０】
また、本発明の二方弁は、第３に、第１又は第２の特徴において、前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
第３の特徴により、カップ型弁体の内面に作用する流体の圧力を圧力抜き口を通して底辺部の外側に導き、底辺部の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させることができる。
【００１１】
また、本発明の二方弁は、第４に、円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、及び、流体流入口及び流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
前記バルブボディの連通口の１つは前記流体流入口又は流体流出口と直結し、他の連通口はバルブボディ内に形成された均圧通路により前記流体流入口又は流体流出口と連通され、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴としている。
第４の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる
【００１２】
また、本発明の二方弁は、第５に、第４の特徴において、前記均圧通路は、前記バルブボディの上面又は下面に沿って円弧状に設けられた深溝と、該深溝と前記流体流入口又は流体流出口とを結ぶ垂直孔及び該深溝と前記連通口とを結ぶ垂直孔により形成され、前記深溝は前記バルブボディの上面及び下面に装着されるフランジにより覆われる
ことを特徴としている。
第５の特徴により、均圧通路をバルブボディに比較的簡単に形成することができる。
【００１３】
また、本発明の二方弁は、第６に、第４の特徴において、前記バルブボディを合成樹脂製とするとともに、前記弁体の外周面と接する部分に金属製の弁座を設けることを特徴としている。
第６の特徴により、二方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
また、本発明の二方弁は、第７に、第４又は６の特徴において、前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記バルブボディの複数の連通口のうち、対向する連通口を連通させる前記均圧通路が、円筒状の弁体収容空間の周囲を円弧状に迂回するようにバルブボディ内に設けられるトンネル孔により形成されることを特徴としている。
第７の特徴により、均圧通路をＯリング等によりシールすることが不要になる。
【００１４】
また、本発明の二方弁は、第８に、第４ないし第７のいずれかの特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
また、本発明の二方弁は、第９に、第４ないし第８のいずれかの特徴において、前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向又は回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の二方弁は、第１０に、円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により上下動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴としている。
第９の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
また、均圧通路をバルブボディの外周面とケースの内周面との間隙を利用して全周に形成することができるから、連通口及び弁口の円周方向の位置及び数を柔軟に設定することができる。
さらに、弁体を上下にわずかな距離だけ移動させることで弁体の開閉を切り替えることができるため、ソレノイドとして直動型を採用することができるとともに、駆動力も回転型に比較して小さくするできる。
【００１６】
また、本発明の二方弁は、第１１に、第１０の特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
また、本発明の二方弁は、第１２に、第１０又は第１１の特徴において、前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）第１、第４及び第１０の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
（２）第１及び第１０の特徴により、均圧通路をバルブボディの外周面とケースの内周面との間隙を利用して全周に形成することができるから、連通口及び弁口の円周方向の位置及び数を柔軟に設定することができる。
【００１８】
（３）第２、第８及び第１１の特徴により、連通口、及び、弁口の数を設計条件に応じて最適なものに選択することができる。
（４）第３、第９及び第１２の特徴により、カップ型弁体の内面に作用する流体の圧力を圧力抜き口を通して底辺部の外側に導き、底辺部の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させることができる。
（５）第５の特徴より、均圧通路をバルブボディに比較的簡単に形成することができる。
（６）第６の特徴より、二方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
（７）第７の特徴より、均圧通路をＯリング等によりシールすることが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る二方弁の要部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図である。
【図３】（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例を示す平面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る二方弁の要部を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２の変形例を示す平面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２の他の変形例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は弁体が回転した閉時の状態を示す図である。
【図８】（ａ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２の他の変形例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る二方弁の要部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図である。
【図１２】従来技術を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る二方弁を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
【００２１】
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１に係る二方弁の要部を示す斜視図であり、図２は、実施の形態１に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図であり、また、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
【００２２】
まず、図１及び２に基づいて全体の構成を説明する。
二方弁は、主として、バルブボディ１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間２内に配置されるカップ型の弁体３と、バルブボディ１を密封状態に収容支持するケース４と、弁体３を回動するソレノイド５から構成されている。バルブボディ１とケース４との上側の当接面にはＯリング６が、また、下側の当接面にはＯリング７が配設され、両部材の間での流体の漏れを防止している。カップ型の弁体３は、底辺部８が上側に、開口部９が下側になるように倒立状に配置され、底辺部８には回転軸１０が一体的に設けられ、該回転軸１０はソレノイド５の駆動軸１１とピン１２及ノブ１３を介して連結される。回転軸１０とバルブボディ１との間にはＯリング１４が配設され、両部材の間をシールしている。また、弁体３の底辺部８とバルブボディ１との間には摺動リング１５が配設され、弁体３のスラスト荷重を受けるようになっている。
なお、弁体３の回転駆動をマグネットカップリング方式あるいはラックアンドピニオンで行うことも可能である。
【００２３】
図１及び２において、ケース４の右側に流体流入口１６が、また、下側に流体流出口１７が設けられ、バルブボディ１には、図３に示すように、弁体収容空間２に半径方向に連通する４つの連通口１８が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。連通口１８の断面形状は特に限定されないが、実施の形態１においては、図１に示されるように、上下に長い長方形をし、すべて同一開口面積に形成されている。この４つの連通口１８のうち、１つは、ケース４の流体流入口１６に直結する位置に配置されている。バルブボディ１の外周面１９とケース４の内周面２０との間には全周にわたり断面形状が上下に長い長方形の均圧通路２１が形成され、該均圧通路２１はすべての連通口１８を覆うようにして前記流体流入口１６と連通している。
【００２４】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する４つの弁口２２が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。弁口２２の断面形状は特に限定されないが、実施の形態１においては、図１に示されるように、上下に長い長方形をし、すべて同一開口面積に形成されている。弁口２２の開口面積は、バルブボディ１の連通口１８の開口面積と同じである必要はないが、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３の開口部９はケース４の流体流出口１７に臨んだ状態になっている。
図３（ａ）は、バルブボディの複数の連通口１８と複数の弁口２２とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体が流体流入口１６から均圧通路２１、複数の連通口１８及び弁口２２を介して流体流出口１７に流れる。図３（ｂ）は、バルブボディの複数の連通口１８と複数の弁口２２とがそれぞれ非連通の閉の状態にあり、流体流入口１６から均圧通路２１及び複数の連通口１８に流れ込んだ流体は、弁体３の外周面に均等に圧力をかける。この際、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００２５】
このように、バルブボディの複数の連通口１８は、開時には流体の通路となり、閉時には流体の圧力を弁体３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路２１は、流体流入口１６と複数の連通口１８とを連結し、開時には流体の通路となり、閉時には流体流入口の圧力を複数の連通口１８に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、４つの連通口１８のうち、流体流入口１６に直結する連通口１８−１は流体の流入口として必須のものであり、他の３つは、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用させている。
【００２６】
カップ型弁体３の底辺部８には、底辺部８を軸心方向に貫通する圧力抜き口２３が円周方向に適宜の数設けられている。弁体３の内面に作用する流体の圧力は、圧力抜き口２３を通して底辺部８の外側に導かれ、底辺部８の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体３に作用する流体のスラスト荷重を減殺させる。
【００２７】
上記した例では、バルブボディ１の４つの連通口１８及び弁体３の４つの弁口２２を、それぞれ、すべて同一の開口面積にし、円周方向に９０°間隔に設けているが、４つに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは２以上の整数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口１８は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３の回転中心に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、連通孔１８及び弁口２２の軸方向（上下方向）の位置について同じ高さにしているが、異なってもよい。
さらにまた、本発明は、流体流入口１６と流体流出口１７が逆でもよく、また、流体流入口１６及び流体流出口１７の双方が弁体３の回転中心に直交する方向に設けられても適用できる。
【００２８】
図４は、実施の形態１の変形例を示す平面断面図であり、図１ないし３に示した二方弁と相違するのは、バルブボディ１の４つの連通口１８が円周方向に４５°ずれて配設されている点である。
図４の例では、流体流入口１６に近い左右の連通口１８でも、流体流入口１６から円周方向に４５°ずれているため、流体流入口１６からストレートに連通口１８に流れ込む成分はなく、少なくとも４５°の円周長さ分だけ均圧通路２１を回り込んで流れ込むようになっている。
このため、特に、開時における流体の動圧による弁体に作用する力は入り口近傍で局所的に高くなるようなことはなく、全周において均一化されたものとなる。これに伴い、弁体の開から閉への駆動力も低減される。
【００２９】
〔実施の形態２〕
図５は、実施の形態２に係る二方弁の要部を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、図５（ｂ）の弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
実施の形態２に係る二方弁は、主として、バルブボディ３１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間３２内に配置されるカップ型の弁体３３と、バルブボディ３１の上面に装着される上方フランジ３４、弁体３を回動するソレノイド（図示せず）から構成されている。カップ型の弁体３３は、底辺部３６が上側に、開口部３７が下側になるように配置され、底辺部３６には回転軸３８が一体的に設けられ、ソレノイドにより回動駆動される。回転軸３８と上方フランジ３４との間にはＯリング３９が配設され、両部材の間をシールしている。また、弁体３３の底辺部３６とバルブボディ３１との間には摺動リング４０が配設され、弁体３３の回転軸方向のスラスト荷重を受けるようになっている。
【００３０】
図５において、バルブボディ３１の右側に流体流入口４１が、また、下側に流体流出口４２が設けられ、さらに、弁体収容空間３２に半径方向に連通する２つの連通口４３−１、４３−２が円周方向に１８０゜間隔で設けられている。連通口４３の断面形状は特に限定されないが、実施の形態２においては、円形をなし、開口面積は同一に形成されている。この２つの連通口のうち、第１連通口４３−１は、バルブボディ３１の流体流入口４１に直結する位置に配置されている。そして、バルブボディ３１の流体流入口４１と第２連通口４３−２とを連通させるため、均圧通路４４が設けられる。この均圧通路４４は、バルブボディ３１の上面に沿って円弧状に設けられた深溝４５と、流体流入口４１と深溝４５とを結ぶ垂直孔４６と、第２連通口４３−２と深溝４５とを結ぶ垂直孔４７とにより形成され、前記深溝４５は上方フランジ３４により覆われる。本例では、深溝４５は全周にわたって設けられているが、これに限らず、半円であってもよく、要は、流体流入口４１と第２連通口４３−２とが連通される構成であればよい。深溝４５の両側には、Ｏリング４８、４９が配設され、深溝４５を流れる流体をシールしている。
【００３１】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する２つの弁口５０が円周方向に１８０゜の間隔で設けられている。弁口５０の断面形状は特に限定されないが、実施の形態２においては、円形をなし、同一開口面積に形成されている。弁口５０の開口面積は、バルブボディ３１の連通口４３の開口面積と同じである必要はなく、例えば、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３３の開口部３７はバルブボディ３１の流体流出口４２に臨んだ状態になっている。
図５（ａ）（ｂ）は、バルブボディ３１の２つの連通口４３と２つの弁口５０とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体は、流体流入口４１から第１連通口４３−１及び弁口５０を介して流体流出口４２に流れるルートと、流体流入口４１から垂直孔４６、両側の円弧状の深溝４５、垂直孔４７、第２連通口４３−２及び弁口５０を介して流体流出口４２に流れるルートとの２つのルートで流れる。
図５（ｃ）は、バルブボディ３１の２つの連通口４３と２つの弁口５０とがそれぞれ非連通の閉の状態にあり、流体流入口４１から第１及び第２の連通口４３−１、４３−２に流れ込んだ流体は、弁体３３の外周面に圧力をかける。この際、弁体３３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３３の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００３２】
このように、バルブボディ３１の２つの連通口４３は、開時には流体の通路となり、閉時には流体の圧力を弁体３３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路４４は、流体流入口４１と第２連通口４３−２とを連結し、開時には流体の通路となり、閉時には流体流入口４１の圧力を第２連通口４３−２に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、２つの連通口のうち、流体流入口４１に直結する第１連通口４３−１は流体の流入口として必須のものであり、第２連通口は、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用している。
【００３３】
カップ型弁体３３の底辺部３６には、底片部３６を軸心方向に貫通する圧力抜き口５１が円周方向に適宜の数設けられている。弁体３３の内面に作用する流体の圧力は、圧力抜き口５１を通して底辺部３６の外側に導かれ、底辺部３６の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体３３に作用する流体のスラスト荷重を減殺させる。
【００３４】
上記した例では、バルブボディ３１の２つの連通口４３−１、４３−２及び弁体３３の２つの弁口５０を、それぞれ、同一の開口面積にし、円周方向に１８０°間隔に設けているが、２つに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは２以上の整数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口４３は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３３の回転中心に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、連通孔１８及び弁口２２の軸方向（上下方向）の位置について同じ高さにしているが、異なってもよい。
さらにまた、図４の例と同様に、バルブボディ１の２つの連通口４３−１、４３−２を円周方向に、例えば９０°ずらして配設し、流体流入口４１から９０°の円周長さ分だけ均圧通路４４を回り込んで流れ込むようにすると、弁体の駆動力をさらに低減できる。
また、垂直孔４６及び垂直孔４７のそれぞれを複数設けたり、あるいは、１つの開口面積を大きくすることにより、弁体に対する圧力バランスの応答性をよくすることもできる。
【００３５】
図６は、実施の形態２の変形例を示す平面断面図であり、図５に示した二方弁と相違するのは、バルブボディ３１の連通口４３及び弁口５０を３つにし、円周方向に１２０゜の等間隔で配設した点である。
図６の例では、均圧通路４４の深溝４５は、全周に設けられ、第２及び第３の連通口４３−２、４３−３はそれぞれ垂直孔４７、４７を介して、深溝４５に連通される。
連通口４３が円周方向に１２０゜の等間隔で配設されているため、弁体３３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３３の回転中心に対して一層バランスよく作用する。
【００３６】
図７及び図８は、実施の形態２の他の変形例を示す図であって、図７（ａ）は正面断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、図７（ｃ）は弁体の閉時を示す図であり、図５に示した二方弁と相違するのは、流体流出口４２が流体流入口４１と同じく、弁体の回転軸に対して直交する面に配設されている点である。図８（ａ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図８（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図７及び図８において、図５と同じ符号は図５と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００３７】
図７（ａ）において、バルブボディ３１’の右側に流体流入口４１が、また、奥側に流体流出口４２が設けられ、さらに、弁体収容空間３２に半径方向に連通する４つの連通口４３−１、４３−２、４３−３、４３−４が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。これら４つの連通口４３の断面形状は特に限定されないが、本例においては、円形をなし、開口面積は同一に形成されている。この４つの連通口のうち、第１の連通口４３−１は、バルブボディ３１’の流体流入口４１に直結する位置に、また、第２の連通口４３−２は、バルブボディ３１’の流体流出口４２に直結する位置に配置されている。本例では、第３及び第４の連通口４３−３、４３−４は、バルブボディ３１’の外周面から半径方向に穿設された穴を連通口４３−３、４３−４を残してメクラ栓５２で閉塞する形で形成されているが、図５の場合と同様に、内側から円形の穴を穿設して形成してもよい。
【００３８】
図７（ａ）及び図８に示すように、流体流入口４１と第３の連通口４３−３、及び、流体流出口４２と第４の連通口４３−４とを連通させるため、それぞれ、バルブボディ３１’の上面に上側均圧通路４４−１が、また、バルブボディ３１’の下面に下側均圧通路４４−２の２つの均圧通路４４が独立して設けられる。上側均圧通路４４−１は、バルブボディ３１’の上面に沿って円弧状に設けられた深溝４５−１、該深溝４５−１と流体流入口４１を結ぶ垂直孔４６−１及び深溝４５−１と第３の連通口４３−３とを結ぶ垂直孔４７−１により形成され、また、下側均圧通路４４−２は、バルブボディ３１’の下面に沿って円弧状に設けられた深溝４５−２、該深溝４５−２と流体流出口４２とを結ぶ垂直孔４６−２及び深溝４５−２と第４の連通口４３−４とを結ぶ垂直孔４７−２により形成され、前記深溝４５−１は上方フランジ３４により、深溝４５−２は下方フランジ３５により覆われる。本例では、深溝４５−１及び４５−２は、それぞれ、全周にわたって設けられているが、これに限らず、半円であってもよく、要は、流体流入口４１と第３の連通口４３−３、流体流出口４２と第４の連通口４３−４とが連通されればよい。深溝４５−１及び４５−２の両側には、Ｏリング４８、４９が配設され、深溝を流れる流体をシールしている。
【００３９】
カップ型の弁体３３’の側壁には、半径方向に貫通する２つの弁口５０が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。弁口５０の断面形状は特に限定されないが、本例においては、円形をなし、同一開口面積に形成されている。弁口５０の開口面積は、バルブボディ３１の連通口４３の開口面積と同じである必要はなく、例えば、ほぼ同一かやや小さめに設定される。
図７（ａ）（ｂ）は、バルブボディ３１’の第１及び第２の連通口４３−１、４３−２と２つの弁口５０とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体は、流体流入口４１から第１の連通口４３−１、弁口５０及び第２の連通口４３−２を介して流体流出口４２に流れる。また、流体流入口４１から第３の連通口４３−３、あるいは、流体流出口４２から第４の連通口４３−４に流れた流体が弁体３３’外周面に圧力をかける。
図７（ｃ）は、バルブボディ３１’の第１及び第２の連通口４３−１、４３−２と２つの弁口４６とがそれぞれ非連通の閉の状態にあり、流体流入口４１から第１の連通口４３−１及び第３の連通口４３−３、あるいは、流体流出口４２から第２の連通口４３−２及び第４の連通口４３−４に流れた流体が弁体３３’外周面に圧力をかける。
この際、弁体３３’の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３３’の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００４０】
図９は、実施の形態２の他の変形例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図９において、図５と同じ符号は図５と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００４１】
図９の例では、バルブボディ３１を合成樹脂製とするとともに、前記弁体３３の外周面と接する部分に金属製の弁座５３を設けている。
また、図９において、弁体収容空間３２に半径方向に連通する２つの連通口４３−１、４３−２とを連通させるための均圧通路４４は、バルブボディ３１内に設けられるものであって、円筒状の弁体収容空間３２の周囲を円弧状に迂回するように第１連通口４３−１と第２連通口４３−２とを左右から連通させる２つのトンネル孔５７、５７により形成される。
なお、トンネル孔は、２つのうちのいずれか一方でもよい。
本例においては、バルブボディ３１を合成樹脂製とすることにより、二方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、対向する連通口４３−１及び４３−２を連通させる均圧通路４４をトンネル孔方式により形成することにより、Ｏリング等のシール手段が不要になる。
【００４２】
〔実施の形態３〕
図１０は、実施の形態３に係る二方弁の要部を示す斜視図であり、図１１は、実施の形態３に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図である。
実施の形態１に係る二方弁は弁体が回動することにより流路を開閉する構成であるのに対し、実施の形態３に係る二方弁では、弁体が上下動することにより流路を開閉する構成としている点で実施の形態１と相違する。図１０及び１１において、図１乃至３と同じ符号は図１乃至３と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００４３】
まず、図１０及び１１に基づいて全体の構成を説明する。
実施の形態３に係る二方弁は、主として、バルブボディ１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間２内に配置されるカップ型の弁体３と、バルブボディ１を密封状態に収容支持するケース４と、弁体３を上下動するソレノイド５’から構成されている。バルブボディ１とケース４との上側の当接面にはＯリング６が、また、下側の当接面にはＯリング７が配設され、両部材の間での流体の漏れを防止している。カップ型の弁体３は、底辺部８が上側に、開口部９が下側になるように配置され、底辺部８には上下動軸１０’が一体的に設けられ、ソレノイド５’の駆動軸１１’とはピン１２、１２及ノブ１３を介して連結されている。上下動軸１０’とバルブボディ１との間にはＯリング１４が配設され、両部材の間をシールしている。
【００４４】
図１０及び１１において、ケース４の右側に流体流入口１６が、また、下側に流体流出口１７が設けられ、バルブボディ１には、弁体収容空間２に半径方向に連通する８列の連通口５５が円周方向に４５゜の等間隔で設けられている。各列の連通口５５は、例えば、上下方向に複数、本例では３個、間隔を置いて設けられる。連通口５５の断面形状は特に限定されないが、本例においては、上下方向に間隔を設ける都合上、横に長い長方形をなし、すべて同一開口面積に形成されている。これら８列の連通口５５のうち、１つは、ケース４の流体流入口１６に直結する位置に配置されている。図１１に示されるように、バルブボディ１の外周面１９とケース４の内周面２０との間には全周にわたり断面形状が縦長の均圧通路２１が形成され、前記均圧通路２１は前記流体流入口１６と連通している。
【００４５】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する８列の弁口５６が円周方向に４５゜の等間隔で設けられている。弁口５６の断面形状は特に限定されないが、本例においては、連通口５５と同様に、横に長い長方形をなし、すべて同一開口面積に形成されている。弁口５６の開口面積は、バルブボディ１の連通口５５の開口面積と同じである必要はないが、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３の開口部９はケース４の流体流出口１７に臨んだ状態になっている。
図１１では、バルブボディ１の各列の連通口５５と各列の弁口５６とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体が流体流入口１６から均圧通路２１、連通口５５及び弁口５６を介して流体流出口１７に流れる。
図１１において、弁体３がソレノイド５’により所定距離下方に移動されると、各列の連通口５５と各列の弁口５６とがそれぞれ非連通の閉の状態になり、流体流入口１６から均圧通路２１及び各列の連通口５５に流れ込んだ流体は、弁体３の外周面に圧力をかける。この際、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の軸芯に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３を上下に駆動する駆動力を最小化することができる。
【００４６】
このように、バルブボディ１の各列の連通口５５は、開時には流体の通路となり、閉時には流体の圧力を弁体３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路２１は、流体流入口１６と連通口５５とを連結し、開時には流体の通路となり、閉時には流体流入口１６の圧力を連通口５５に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、８列の連通口５５のうち、流体流入口１６に直結する連通口５５−１は流体の流入口として必須のものであり、他の７列は、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用している。
【００４７】
上記した例では、バルブボディ１の８列の連通口５５及び弁体３の８列の弁口５６を、それぞれ、すべて同一の開口面積にし、円周方向に４５°の間隔に設けているが、８列にに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは２以上の整数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口５５は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３の軸芯に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、連通孔１８及び弁口２２の軸方向（上下方向）の位置について同じ高さにしているが、異なってもよい。
さらにまた、本発明は、流体流入口１６と流体流出口１７が逆でもよく、また、流体流入口１６及び流体流出口１７の双方が弁体３の軸芯に直交する方向に設けられても適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１ バルブボディ
２ 弁体収容空間
３ 弁体
４ ケース
５、５’ ソレノイド
６ Ｏリング
７ Ｏリング
８ 底辺部
９ 開口部
１０、１０’ 回転軸
１１、１１’ 駆動軸
１２ ピン
１３ ノブ
１４ Ｏリング
１５ 摺動リング
１６ 流体流入口
１７ 流体流出口
１８ 連通口
１９ バルブボディの外周面
２０ バルブボディの内周面
２１ 均圧通路
２２ 弁口
２３ 圧力抜き口
３１、３１’ バルブボディ
３２ 弁体収容空間
３３、３３’ 弁体
３４ 上方フランジ
３５ 下方フランジ
３６ 底辺部
３７ 開口部
３８ 回転軸
３９ Ｏリング
４０ 摺動リング
４１ 流体流入口
４２ 流体流出口
４３ 連通口
４４ 均圧通路
４５ 深溝
４６ 垂直孔
４７ 垂直孔
４８ Ｏリング
４９ Ｏリング
５０ 弁口
５１ 圧力抜き口
５２ メクラ栓
５３ 弁座
５５ 連通口
５６ 弁口
５７ トンネル孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の弁体をもつ弁において、弁体を作動させる際の作動力を低減させた二方弁に関するものである。本発明の二方弁は、特に、車載用冷却水循環回路の冷却流体循環制御用封止弁に適しているが、その他、半導体事業、プラント事業、上下水道事業及び食品製造事業にも利用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、形状が円筒、円錐の弁体をもつプラグ弁において、弁体の開閉時、弁体に作用する流体圧力は流体の流出入ポートの反対側に向かって押し付ける形で作用するため、弁体に加わる半径方向の流体圧力がアンバランスとなり、弁体と弁座との摩擦力が大きくなるという現象があった。特に、管内の圧力が大きくなるにつれて、弁体の開閉時、弁体を駆動する力が大きくなり、消費電力の増大やバルブサイズの大型化などの問題があった。例えば、駆動にソレノイドを使用する場合はソレノイドに高い駆動力が求められるため、ソレノイドは大型となり作動に必要な操作電力も増大する傾向があり、非効率的で大型となるという問題があった。
【０００３】
図１２は、車載用冷却水循環回路の冷却流体循環制御用封止弁において、弁体を駆動する力を小さくするため、弁体を回転させる際の摩擦を低減させるように工夫されたプラグ弁を示したものである（以下、「従来技術」という。特許文献１参照。）。
この従来技術においては、流入する流体を切頭円筒形の弁体１００を回転させて複数の流出口に選択的に流出させるものであって、弁体１００とケーシング１０２との間には、弁体１００と一体的に回転し、流体のシールを行うためのシールリング１０１が弁体に装着されている。シールリング１０１には入口管１０３から流入する流体の半径方向外側へ向けた圧力が作用し、シールリング１０１はケーシング１０２内面に押し付けられる。シールリング１０１の外周面には、シールリング１０１とケーシング１０２との摩擦を低減させるため、ディンプル１０４が多数設けられ、従来の平滑面を持つシールリングの摩擦トルクに比べて、約１／３に減少させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術においては、摩擦トルクが減少され、ある程度、弁体を駆動する力を小さくすることができるが、弁体が半径方向外側へ片寄って押し付けられる構造であるため、例えば、管内の圧力が高圧（１〜１０ＭＰａ）になると、相当程度の駆動トルクが要求されるもので、基本的な解決を得るには至っていない。
【０００６】
本発明は、円筒状の弁体をもつ弁において、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図った二方弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の二方弁は、第１に、円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴としている。
【０００８】
第１の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
また、均圧通路をバルブボディの外周面とケースの内周面との間隙を利用して全周に形成することができるから、連通口及び弁口の円周方向の位置及び数を柔軟に設定することができる。
【０００９】
また、本発明の二方弁は、第２に、第１の特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
第２の特徴により、連通口、及び、弁口の数を設計条件に応じて最適なものに選択することができる。
【００１０】
また、本発明の二方弁は、第３に、第１又は第２の特徴において、前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
第３の特徴により、カップ型弁体の内面に作用する流体の圧力を圧力抜き口を通して底辺部の外側に導き、底辺部の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させることができる。
【００１１】
また、本発明の二方弁は、第４に、円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、及び、流体流入口及び流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
前記バルブボディの連通口の１つは前記流体流入口又は流体流出口と直結し、他の連通口はバルブボディ内に形成された均圧通路により前記流体流入口又は流体流出口と連通され、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴としている。
第４の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる
【００１２】
また、本発明の二方弁は、第５に、第４の特徴において、前記均圧通路は、前記バルブボディの上面又は下面に沿って円弧状に設けられた深溝と、該深溝と前記流体流入口又は流体流出口とを結ぶ垂直孔及び該深溝と前記連通口とを結ぶ垂直孔により形成され、前記深溝は前記バルブボディの上面及び下面に装着されるフランジにより覆われる
ことを特徴としている。
第５の特徴により、均圧通路をバルブボディに比較的簡単に形成することができる。
【００１３】
また、本発明の二方弁は、第６に、第４の特徴において、前記バルブボディを合成樹脂製とするとともに、前記弁体の外周面と接する部分に金属製の弁座を設けることを特徴としている。
第６の特徴により、二方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
また、本発明の二方弁は、第７に、第４又は６の特徴において、前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記バルブボディの複数の連通口のうち、対向する連通口を連通させる前記均圧通路が、円筒状の弁体収容空間の周囲を円弧状に迂回するようにバルブボディ内に設けられるトンネル孔により形成されることを特徴としている。
第７の特徴により、均圧通路をＯリング等によりシールすることが不要になる。
【００１４】
また、本発明の二方弁は、第８に、第４ないし第７のいずれかの特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
また、本発明の二方弁は、第９に、第４ないし第８のいずれかの特徴において、前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向又は回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の二方弁は、第１０に、円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により上下動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴としている。
第９の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
また、均圧通路をバルブボディの外周面とケースの内周面との間隙を利用して全周に形成することができるから、連通口及び弁口の円周方向の位置及び数を柔軟に設定することができる。
さらに、弁体を上下にわずかな距離だけ移動させることで弁体の開閉を切り替えることができるため、ソレノイドとして直動型を採用することができるとともに、駆動力も回転型に比較して小さくするできる。
【００１６】
また、本発明の二方弁は、第１１に、第１０の特徴において、前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴としている。
また、本発明の二方弁は、第１２に、第１０又は第１１の特徴において、前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）第１、第４及び第１０の特徴により、弁体に加わる半径方向の流体圧力を弁体の回転中心に対してバランスさせ、弁体と弁座との摩擦力を最小限に保持することにより、弁体を駆動するための消費電力及びバルブサイズの極小化を図ることができる。
（２）第１及び第１０の特徴により、均圧通路をバルブボディの外周面とケースの内周面との間隙を利用して全周に形成することができるから、連通口及び弁口の円周方向の位置及び数を柔軟に設定することができる。
【００１８】
（３）第２、第８及び第１１の特徴により、連通口、及び、弁口の数を設計条件に応じて最適なものに選択することができる。
（４）第３、第９及び第１２の特徴により、カップ型弁体の内面に作用する流体の圧力を圧力抜き口を通して底辺部の外側に導き、底辺部の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体に作用する流体のスラスト荷重を減殺させることができる。
（５）第５の特徴より、均圧通路をバルブボディに比較的簡単に形成することができる。
（６）第６の特徴より、二方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
（７）第７の特徴より、均圧通路をＯリング等によりシールすることが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る二方弁の要部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図である。
【図３】（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例を示す平面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る二方弁の要部を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２の変形例を示す平面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２の他の変形例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は弁体が回転した閉時の状態を示す図である。
【図８】（ａ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２の他の変形例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る二方弁の要部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図である。
【図１２】従来技術を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る二方弁を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
【００２１】
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１に係る二方弁の要部を示す斜視図であり、図２は、実施の形態１に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図であり、また、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
【００２２】
まず、図１及び２に基づいて全体の構成を説明する。
二方弁は、主として、バルブボディ１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間２内に配置されるカップ型の弁体３と、バルブボディ１を密封状態に収容支持するケース４と、弁体３を回動するソレノイド５から構成されている。バルブボディ１とケース４との上側の当接面にはＯリング６が、また、下側の当接面にはＯリング７が配設され、両部材の間での流体の漏れを防止している。カップ型の弁体３は、底辺部８が上側に、開口部９が下側になるように倒立状に配置され、底辺部８には回転軸１０が一体的に設けられ、該回転軸１０はソレノイド５の駆動軸１１とピン１２及ノブ１３を介して連結される。回転軸１０とバルブボディ１との間にはＯリング１４が配設され、両部材の間をシールしている。また、弁体３の底辺部８とバルブボディ１との間には摺動リング１５が配設され、弁体３のスラスト荷重を受けるようになっている。
なお、弁体３の回転駆動をマグネットカップリング方式あるいはラックアンドピニオンで行うことも可能である。
【００２３】
図１及び２において、ケース４の右側に流体流入口１６が、また、下側に流体流出口１７が設けられ、バルブボディ１には、図３に示すように、弁体収容空間２に半径方向に連通する４つの連通口１８が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。連通口１８の断面形状は特に限定されないが、実施の形態１においては、図１に示されるように、上下に長い長方形をし、すべて同一開口面積に形成されている。この４つの連通口１８のうち、１つは、ケース４の流体流入口１６に直結する位置に配置されている。バルブボディ１の外周面１９とケース４の内周面２０との間には全周にわたり断面形状が上下に長い長方形の均圧通路２１が形成され、該均圧通路２１はすべての連通口１８を覆うようにして前記流体流入口１６と連通している。
【００２４】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する４つの弁口２２が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。弁口２２の断面形状は特に限定されないが、実施の形態１においては、図１に示されるように、上下に長い長方形をし、すべて同一開口面積に形成されている。弁口２２の開口面積は、バルブボディ１の連通口１８の開口面積と同じである必要はないが、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３の開口部９はケース４の流体流出口１７に臨んだ状態になっている。
図３（ａ）は、バルブボディの複数の連通口１８と複数の弁口２２とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体が流体流入口１６から均圧通路２１、複数の連通口１８及び弁口２２を介して流体流出口１７に流れる。図３（ｂ）は、バルブボディの複数の連通口１８と複数の弁口２２とがそれぞれ非連通の閉の状態にあり、流体流入口１６から均圧通路２１及び複数の連通口１８に流れ込んだ流体は、弁体３の外周面に均等に圧力をかける。この際、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００２５】
このように、バルブボディの複数の連通口１８は、開時には流体の通路となり、閉時には流体の圧力を弁体３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路２１は、流体流入口１６と複数の連通口１８とを連結し、開時には流体の通路となり、閉時には流体流入口の圧力を複数の連通口１８に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、４つの連通口１８のうち、流体流入口１６に直結する連通口１８−１は流体の流入口として必須のものであり、他の３つは、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用させている。
【００２６】
カップ型弁体３の底辺部８には、底辺部８を軸心方向に貫通する圧力抜き口２３が円周方向に適宜の数設けられている。弁体３の内面に作用する流体の圧力は、圧力抜き口２３を通して底辺部８の外側に導かれ、底辺部８の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体３に作用する流体のスラスト荷重を減殺させる。
【００２７】
上記した例では、バルブボディ１の４つの連通口１８及び弁体３の４つの弁口２２を、それぞれ、すべて同一の開口面積にし、円周方向に９０°間隔に設けているが、４つに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは２以上の整数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口１８は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３の回転中心に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、連通孔１８及び弁口２２の軸方向（上下方向）の位置について同じ高さにしているが、異なってもよい。
さらにまた、本発明は、流体流入口１６と流体流出口１７が逆でもよく、また、流体流入口１６及び流体流出口１７の双方が弁体３の回転中心に直交する方向に設けられても適用できる。
【００２８】
図４は、実施の形態１の変形例を示す平面断面図であり、図１ないし３に示した二方弁と相違するのは、バルブボディ１の４つの連通口１８が円周方向に４５°ずれて配設されている点である。
図４の例では、流体流入口１６に近い左右の連通口１８でも、流体流入口１６から円周方向に４５°ずれているため、流体流入口１６からストレートに連通口１８に流れ込む成分はなく、少なくとも４５°の円周長さ分だけ均圧通路２１を回り込んで流れ込むようになっている。
このため、特に、開時における流体の動圧による弁体に作用する力は入り口近傍で局所的に高くなるようなことはなく、全周において均一化されたものとなる。これに伴い、弁体の開から閉への駆動力も低減される。
【００２９】
〔実施の形態２〕
図５は、実施の形態２に係る二方弁の要部を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、図５（ｂ）の弁体の閉時の状態を示す平面断面図である。
実施の形態２に係る二方弁は、主として、バルブボディ３１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間３２内に配置されるカップ型の弁体３３と、バルブボディ３１の上面に装着される上方フランジ３４、弁体３を回動するソレノイド（図示せず）から構成されている。カップ型の弁体３３は、底辺部３６が上側に、開口部３７が下側になるように配置され、底辺部３６には回転軸３８が一体的に設けられ、ソレノイドにより回動駆動される。回転軸３８と上方フランジ３４との間にはＯリング３９が配設され、両部材の間をシールしている。また、弁体３３の底辺部３６とバルブボディ３１との間には摺動リング４０が配設され、弁体３３の回転軸方向のスラスト荷重を受けるようになっている。
【００３０】
図５において、バルブボディ３１の右側に流体流入口４１が、また、下側に流体流出口４２が設けられ、さらに、弁体収容空間３２に半径方向に連通する２つの連通口４３−１、４３−２が円周方向に１８０゜間隔で設けられている。連通口４３の断面形状は特に限定されないが、実施の形態２においては、円形をなし、開口面積は同一に形成されている。この２つの連通口のうち、第１連通口４３−１は、バルブボディ３１の流体流入口４１に直結する位置に配置されている。そして、バルブボディ３１の流体流入口４１と第２連通口４３−２とを連通させるため、均圧通路４４が設けられる。この均圧通路４４は、バルブボディ３１の上面に沿って円弧状に設けられた深溝４５と、流体流入口４１と深溝４５とを結ぶ垂直孔４６と、第２連通口４３−２と深溝４５とを結ぶ垂直孔４７とにより形成され、前記深溝４５は上方フランジ３４により覆われる。本例では、深溝４５は全周にわたって設けられているが、これに限らず、半円であってもよく、要は、流体流入口４１と第２連通口４３−２とが連通される構成であればよい。深溝４５の両側には、Ｏリング４８、４９が配設され、深溝４５を流れる流体をシールしている。
【００３１】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する２つの弁口５０が円周方向に１８０゜の間隔で設けられている。弁口５０の断面形状は特に限定されないが、実施の形態２においては、円形をなし、同一開口面積に形成されている。弁口５０の開口面積は、バルブボディ３１の連通口４３の開口面積と同じである必要はなく、例えば、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３３の開口部３７はバルブボディ３１の流体流出口４２に臨んだ状態になっている。
図５（ａ）（ｂ）は、バルブボディ３１の２つの連通口４３と２つの弁口５０とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体は、流体流入口４１から第１連通口４３−１及び弁口５０を介して流体流出口４２に流れるルートと、流体流入口４１から垂直孔４６、両側の円弧状の深溝４５、垂直孔４７、第２連通口４３−２及び弁口５０を介して流体流出口４２に流れるルートとの２つのルートで流れる。
図５（ｃ）は、バルブボディ３１の２つの連通口４３と２つの弁口５０とがそれぞれ非連通の閉の状態にあり、流体流入口４１から第１及び第２の連通口４３−１、４３−２に流れ込んだ流体は、弁体３３の外周面に圧力をかける。この際、弁体３３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３３の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００３２】
このように、バルブボディ３１の２つの連通口４３は、開時には流体の通路となり、閉時には流体の圧力を弁体３３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路４４は、流体流入口４１と第２連通口４３−２とを連結し、開時には流体の通路となり、閉時には流体流入口４１の圧力を第２連通口４３−２に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、２つの連通口のうち、流体流入口４１に直結する第１連通口４３−１は流体の流入口として必須のものであり、第２連通口は、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用している。
【００３３】
カップ型弁体３３の底辺部３６には、底片部３６を軸心方向に貫通する圧力抜き口５１が円周方向に適宜の数設けられている。弁体３３の内面に作用する流体の圧力は、圧力抜き口５１を通して底辺部３６の外側に導かれ、底辺部３６の外側から下方に向かう圧力を発生させて、弁体３３に作用する流体のスラスト荷重を減殺させる。
【００３４】
上記した例では、バルブボディ３１の２つの連通口４３−１、４３−２及び弁体３３の２つの弁口５０を、それぞれ、同一の開口面積にし、円周方向に１８０°間隔に設けているが、２つに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは２以上の整数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口４３は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３３の回転中心に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、連通孔１８及び弁口２２の軸方向（上下方向）の位置について同じ高さにしているが、異なってもよい。
さらにまた、図４の例と同様に、バルブボディ１の２つの連通口４３−１、４３−２を円周方向に、例えば９０°ずらして配設し、流体流入口４１から９０°の円周長さ分だけ均圧通路４４を回り込んで流れ込むようにすると、弁体の駆動力をさらに低減できる。
また、垂直孔４６及び垂直孔４７のそれぞれを複数設けたり、あるいは、１つの開口面積を大きくすることにより、弁体に対する圧力バランスの応答性をよくすることもできる。
【００３５】
図６は、実施の形態２の変形例を示す平面断面図であり、図５に示した二方弁と相違するのは、バルブボディ３１の連通口４３及び弁口５０を３つにし、円周方向に１２０゜の等間隔で配設した点である。
図６の例では、均圧通路４４の深溝４５は、全周に設けられ、第２及び第３の連通口４３−２、４３−３はそれぞれ垂直孔４７、４７を介して、深溝４５に連通される。
連通口４３が円周方向に１２０゜の等間隔で配設されているため、弁体３３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３３の回転中心に対して一層バランスよく作用する。
【００３６】
図７及び図８は、実施の形態２の他の変形例を示す図であって、図７（ａ）は正面断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、図７（ｃ）は弁体の閉時を示す図であり、図５に示した二方弁と相違するのは、流体流出口４２が流体流入口４１と同じく、弁体の回転軸に対して直交する面に配設されている点である。図８（ａ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図８（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図７及び図８において、図５と同じ符号は図５と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００３７】
図７（ａ）において、バルブボディ３１’の右側に流体流入口４１が、また、奥側に流体流出口４２が設けられ、さらに、弁体収容空間３２に半径方向に連通する４つの連通口４３−１、４３−２、４３−３、４３−４が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。これら４つの連通口４３の断面形状は特に限定されないが、本例においては、円形をなし、開口面積は同一に形成されている。この４つの連通口のうち、第１の連通口４３−１は、バルブボディ３１’の流体流入口４１に直結する位置に、また、第２の連通口４３−２は、バルブボディ３１’の流体流出口４２に直結する位置に配置されている。本例では、第３及び第４の連通口４３−３、４３−４は、バルブボディ３１’の外周面から半径方向に穿設された穴を連通口４３−３、４３−４を残してメクラ栓５２で閉塞する形で形成されているが、図５の場合と同様に、内側から円形の穴を穿設して形成してもよい。
【００３８】
図７（ａ）及び図８に示すように、流体流入口４１と第３の連通口４３−３、及び、流体流出口４２と第４の連通口４３−４とを連通させるため、それぞれ、バルブボディ３１’の上面に上側均圧通路４４−１が、また、バルブボディ３１’の下面に下側均圧通路４４−２の２つの均圧通路４４が独立して設けられる。上側均圧通路４４−１は、バルブボディ３１’の上面に沿って円弧状に設けられた深溝４５−１、該深溝４５−１と流体流入口４１を結ぶ垂直孔４６−１及び深溝４５−１と第３の連通口４３−３とを結ぶ垂直孔４７−１により形成され、また、下側均圧通路４４−２は、バルブボディ３１’の下面に沿って円弧状に設けられた深溝４５−２、該深溝４５−２と流体流出口４２とを結ぶ垂直孔４６−２及び深溝４５−２と第４の連通口４３−４とを結ぶ垂直孔４７−２により形成され、前記深溝４５−１は上方フランジ３４により、深溝４５−２は下方フランジ３５により覆われる。本例では、深溝４５−１及び４５−２は、それぞれ、全周にわたって設けられているが、これに限らず、半円であってもよく、要は、流体流入口４１と第３の連通口４３−３、流体流出口４２と第４の連通口４３−４とが連通されればよい。深溝４５−１及び４５−２の両側には、Ｏリング４８、４９が配設され、深溝を流れる流体をシールしている。
【００３９】
カップ型の弁体３３’の側壁には、半径方向に貫通する２つの弁口５０が円周方向に９０゜の等間隔で設けられている。弁口５０の断面形状は特に限定されないが、本例においては、円形をなし、同一開口面積に形成されている。弁口５０の開口面積は、バルブボディ３１の連通口４３の開口面積と同じである必要はなく、例えば、ほぼ同一かやや小さめに設定される。
図７（ａ）（ｂ）は、バルブボディ３１’の第１及び第２の連通口４３−１、４３−２と２つの弁口５０とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体は、流体流入口４１から第１の連通口４３−１、弁口５０及び第２の連通口４３−２を介して流体流出口４２に流れる。また、流体流入口４１から第３の連通口４３−３、あるいは、流体流出口４２から第４の連通口４３−４に流れた流体が弁体３３’外周面に圧力をかける。
図７（ｃ）は、バルブボディ３１’の第１及び第２の連通口４３−１、４３−２と２つの弁口４６とがそれぞれ非連通の閉の状態にあり、流体流入口４１から第１の連通口４３−１及び第３の連通口４３−３、あるいは、流体流出口４２から第２の連通口４３−２及び第４の連通口４３−４に流れた流体が弁体３３’外周面に圧力をかける。
この際、弁体３３’の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３３’の回転中心に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３３を回転駆動する駆動力を最小化することができる。
【００４０】
図９は、実施の形態２の他の変形例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図９において、図５と同じ符号は図５と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００４１】
図９の例では、バルブボディ３１を合成樹脂製とするとともに、前記弁体３３の外周面と接する部分に金属製の弁座５３を設けている。
また、図９において、弁体収容空間３２に半径方向に連通する２つの連通口４３−１、４３−２とを連通させるための均圧通路４４は、バルブボディ３１内に設けられるものであって、円筒状の弁体収容空間３２の周囲を円弧状に迂回するように第１連通口４３−１と第２連通口４３−２とを左右から連通させる２つのトンネル孔５７、５７により形成される。
なお、トンネル孔は、２つのうちのいずれか一方でもよい。
本例においては、バルブボディ３１を合成樹脂製とすることにより、二方弁の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、対向する連通口４３−１及び４３−２を連通させる均圧通路４４をトンネル孔方式により形成することにより、Ｏリング等のシール手段が不要になる。
【００４２】
〔実施の形態３〕
図１０は、実施の形態３に係る二方弁の要部を示す斜視図であり、図１１は、実施の形態３に係る二方弁の全体構成を示す正面断面図である。
実施の形態１に係る二方弁は弁体が回動することにより流路を開閉する構成であるのに対し、実施の形態３に係る二方弁では、弁体が上下動することにより流路を開閉する構成としている点で実施の形態１と相違する。図１０及び１１において、図１乃至３と同じ符号は図１乃至３と同じ部材を示しており、詳しい説明は省略する。
【００４３】
まず、図１０及び１１に基づいて全体の構成を説明する。
実施の形態３に係る二方弁は、主として、バルブボディ１と、該バルブボディ１内の円筒状の弁体収容空間２内に配置されるカップ型の弁体３と、バルブボディ１を密封状態に収容支持するケース４と、弁体３を上下動するソレノイド５’から構成されている。バルブボディ１とケース４との上側の当接面にはＯリング６が、また、下側の当接面にはＯリング７が配設され、両部材の間での流体の漏れを防止している。カップ型の弁体３は、底辺部８が上側に、開口部９が下側になるように配置され、底辺部８には上下動軸１０’が一体的に設けられ、ソレノイド５’の駆動軸１１’とはピン１２、１２及ノブ１３を介して連結されている。上下動軸１０’とバルブボディ１との間にはＯリング１４が配設され、両部材の間をシールしている。
【００４４】
図１０及び１１において、ケース４の右側に流体流入口１６が、また、下側に流体流出口１７が設けられ、バルブボディ１には、弁体収容空間２に半径方向に連通する８列の連通口５５が円周方向に４５゜の等間隔で設けられている。各列の連通口５５は、例えば、上下方向に複数、本例では３個、間隔を置いて設けられる。連通口５５の断面形状は特に限定されないが、本例においては、上下方向に間隔を設ける都合上、横に長い長方形をなし、すべて同一開口面積に形成されている。これら８列の連通口５５のうち、１つは、ケース４の流体流入口１６に直結する位置に配置されている。図１１に示されるように、バルブボディ１の外周面１９とケース４の内周面２０との間には全周にわたり断面形状が縦長の均圧通路２１が形成され、前記均圧通路２１は前記流体流入口１６と連通している。
【００４５】
カップ型の弁体３の側壁には、半径方向に貫通する８列の弁口５６が円周方向に４５゜の等間隔で設けられている。弁口５６の断面形状は特に限定されないが、本例においては、連通口５５と同様に、横に長い長方形をなし、すべて同一開口面積に形成されている。弁口５６の開口面積は、バルブボディ１の連通口５５の開口面積と同じである必要はないが、ほぼ同一かやや小さめに設定される。弁体３の開口部９はケース４の流体流出口１７に臨んだ状態になっている。
図１１では、バルブボディ１の各列の連通口５５と各列の弁口５６とがそれぞれ連通した開の状態にあり、流体が流体流入口１６から均圧通路２１、連通口５５及び弁口５６を介して流体流出口１７に流れる。
図１１において、弁体３がソレノイド５’により所定距離下方に移動されると、各列の連通口５５と各列の弁口５６とがそれぞれ非連通の閉の状態になり、流体流入口１６から均圧通路２１及び各列の連通口５５に流れ込んだ流体は、弁体３の外周面に圧力をかける。この際、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力は、弁体３の軸芯に対してバランスし、従来の弁装置におけるような片当たりではないため、弁体３を上下に駆動する駆動力を最小化することができる。
【００４６】
このように、バルブボディ１の各列の連通口５５は、開時には流体の通路となり、閉時には流体の圧力を弁体３の外周面に均等にかける均圧口としての役割を果たすものある。また、同様に、均圧通路２１は、流体流入口１６と連通口５５とを連結し、開時には流体の通路となり、閉時には流体流入口１６の圧力を連通口５５に伝搬する役割を果たすものである。すなわち、８列の連通口５５のうち、流体流入口１６に直結する連通口５５−１は流体の流入口として必須のものであり、他の７列は、本来的には均圧口としての役割のため設けられるが、それのみにとどまらず、流体の流入口としての役割も兼用している。
【００４７】
上記した例では、バルブボディ１の８列の連通口５５及び弁体３の８列の弁口５６を、それぞれ、すべて同一の開口面積にし、円周方向に４５°の間隔に設けているが、８列にに限らず、任意の数Ｎ（Ｎは２以上の整数）個とし、３６０°／Ｎの角度で設ければよい。
また、連通口５５は、同一の開口面積にしたり、又は、円周方向に等間隔に設ける必要はなく、要するに、弁体３の外周面に作用する半径方向の流体圧力が、弁体３の軸芯に対してバランスするものであればよい。
さらに、上記した例では、連通孔１８及び弁口２２の軸方向（上下方向）の位置について同じ高さにしているが、異なってもよい。
さらにまた、本発明は、流体流入口１６と流体流出口１７が逆でもよく、また、流体流入口１６及び流体流出口１７の双方が弁体３の軸芯に直交する方向に設けられても適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１ バルブボディ
２ 弁体収容空間
３ 弁体
４ ケース
５、５’ ソレノイド
６ Ｏリング
７ Ｏリング
８ 底辺部
９ 開口部
１０、１０’ 回転軸
１１、１１’ 駆動軸
１２ ピン
１３ ノブ
１４ Ｏリング
１５ 摺動リング
１６ 流体流入口
１７ 流体流出口
１８ 連通口
１９ バルブボディの外周面
２０ バルブボディの内周面
２１ 均圧通路
２２ 弁口
２３ 圧力抜き口
３１、３１’ バルブボディ
３２ 弁体収容空間
３３、３３’ 弁体
３４ 上方フランジ
３５ 下方フランジ
３６ 底辺部
３７ 開口部
３８ 回転軸
３９ Ｏリング
４０ 摺動リング
４１ 流体流入口
４２ 流体流出口
４３ 連通口
４４ 均圧通路
４５ 深溝
４６ 垂直孔
４７ 垂直孔
４８ Ｏリング
４９ Ｏリング
５０ 弁口
５１ 圧力抜き口
５２ メクラ栓
５３ 弁座
５５ 連通口
５６ 弁口
５７ トンネル孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴とする二方弁。
【請求項２】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項１記載の二方弁。
【請求項３】
前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の二方弁。
【請求項４】
円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、及び、流体流入口及び流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
前記バルブボディの連通口の１つは前記流体流入口又は流体流出口と直結し、他の連通口はバルブボディ内に形成された均圧通路により前記流体流入口又は流体流出口と連通され、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴とする二方弁。
【請求項５】
前記均圧通路は、前記バルブボディの上面又は下面に沿って円弧状に設けられた深溝と、該深溝と前記流体流入口又は流体流出口とを結ぶ垂直孔及び該深溝と前記連通口とを結ぶ垂直孔により形成され、前記深溝は前記バルブボディの上面及び下面に装着されるフランジにより覆われることを特徴とする請求項４記載の二方弁。
【請求項６】
前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記弁体の外周面と接する部分に金属製の弁座を設けることを特徴とする請求項４記載の二方弁。
【請求項７】
前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記バルブボディの複数の連通口のうち、対向する連通口を連通させる前記均圧通路が、円筒状の弁体収容空間の周囲を円弧状に迂回するようにバルブボディ内に設けられるトンネル孔により形成されることを特徴とする請求項４又は６記載の二方弁。
【請求項８】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の二方弁。
【請求項９】
前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向又は回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の二方弁。
【請求項１０】
円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により上下動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴とする二方弁。
【請求項１１】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項１０記載の二方弁。
【請求項１２】
前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項１０又は１１記載の二方弁。
【請求項１】
円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴とする二方弁。
【請求項２】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項１記載の二方弁。
【請求項３】
前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の二方弁。
【請求項４】
円筒状の弁体収容空間、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口、及び、流体流入口及び流体流出口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により回動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
前記バルブボディの連通口の１つは前記流体流入口又は流体流出口と直結し、他の連通口はバルブボディ内に形成された均圧通路により前記流体流入口又は流体流出口と連通され、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴とする二方弁。
【請求項５】
前記均圧通路は、前記バルブボディの上面又は下面に沿って円弧状に設けられた深溝と、該深溝と前記流体流入口又は流体流出口とを結ぶ垂直孔及び該深溝と前記連通口とを結ぶ垂直孔により形成され、前記深溝は前記バルブボディの上面及び下面に装着されるフランジにより覆われることを特徴とする請求項４記載の二方弁。
【請求項６】
前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記弁体の外周面と接する部分に金属製の弁座を設けることを特徴とする請求項４記載の二方弁。
【請求項７】
前記バルブボディを合成樹脂製とし、前記バルブボディの複数の連通口のうち、対向する連通口を連通させる前記均圧通路が、円筒状の弁体収容空間の周囲を円弧状に迂回するようにバルブボディ内に設けられるトンネル孔により形成されることを特徴とする請求項４又は６記載の二方弁。
【請求項８】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の二方弁。
【請求項９】
前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向又は回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の二方弁。
【請求項１０】
円筒状の弁体収容空間、及び、前記弁体収容空間に半径方向に連通する複数の連通口を具備するバルブボディと、
前記バルブボディの複数の連通口にそれぞれ連通可能な複数の弁口を具備し、前記バルブボディの弁体収容空間に収容された状態で駆動手段により上下動され、前記バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通、または、非連通のいずれかに切り替えられる円筒状の弁体と、
流体流入口及び流体流出口を具備し、前記バルブボディを収容するケースとを備え、
前記バルブボディの外周面とケースの内周面との間には全周にわたり均圧通路が形成され、前記均圧通路は前記流体流入口又は流体流出口と連通しており、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ連通した状態では、流体が流体流入口から流体流出口に流れ、
バルブボディの複数の連通口と複数の弁口とがそれぞれ非連通の状態では、流体の圧力がバルブボディの複数の連通口を介して弁体の外周面に作用することを特徴とする二方弁。
【請求項１１】
前記バルブボディの複数の連通口、及び、前記弁体の複数の弁口のそれぞれの開口面積を一定、円周方向の開口数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、前記連通口及び弁口は、３６０゜／Ｎの角度で設けられることを特徴とする請求項１０記載の二方弁。
【請求項１２】
前記弁体がカップ型であり、前記ケースの半径方向及び回転軸芯方向に流体の流入口又は流出口が設けられ、該カップ型弁体の底辺部に駆動軸が設けられるとともに該底辺部が前記バルブボディに支持されてスラスト荷重を受けるように配置され、該底辺部を貫通するように圧力抜き口が設けられることを特徴とする請求項１０又は１１記載の二方弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３６９２５（Ｐ２０１２−３６９２５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５０６９（Ｐ２０１０−１７５０６９）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（０００１０１８７９）イーグル工業株式会社 (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（０００１０１８７９）イーグル工業株式会社 (119)
【Ｆターム（参考）】
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