JP2005308165A

JP2005308165A - ボールバルブ

Info

Publication number: JP2005308165A
Application number: JP2004129083A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nomura; 健一野村
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】パッキンの弁体への摺接部分を漏れ防止作用が大きく且つ摺動抵抗が少ない構成とすることで、シール性及び摺動性が共に優れたボールバルブを提供する。
【解決手段】流路１１、１２を有する弁体１０と、弁体１０が回転可能に収納される弁室２１を有する弁ケース２０と、弁ケース２０に形成された流入口２２及び複数の流出口２４、２５とからなる。弁体１０の回転により、流入口２２といずれかの流出口２４、２５とを流路によって連通させる。弁ケース２０に装着したパッキン４１により弁ケース２０と弁体１０との間をシールさせる。弁体１０の表面にカニフロンＡ（登録商標）を素材とする弁皮膜層１０ａを形成させ、パッキン４１の摺接部（弾接部）４１ａを薄肉部とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、弁体が回転可能に収納される弁室を有するボールバルブに関する。

従来、ボールバルブの一例として知られる切換弁として、例えば、下記の特許文献１にユニットバス用のものとしての四方切換弁が開示されている。
特開２０００−１８４０５号公報

図５は、前記公報記載の追い焚き機能付きユニットバスの給湯系の概略図であり、通常、該ユニットバスは、給湯ユニットＡ、浴槽Ｂ、四方切換弁Ｖ、及び、フィルタＣ等の機器を備え、該各機器を管路で接続した構造を有している。ユニットバスは、通常の運転においては、浴槽Ｂの湯水を、給湯ユニットＡ、フィルタＣ、四方切換弁Ｖを介して前記浴槽Ｂに戻すメイン循環路（湯水の流れを矢印（Ｉ）で示す）を用いて循環させ、前記給湯ユニットＡで湯温を調節して、浴槽Ｂ内の湯温を入浴適温に保持している。

前記フィルタＣは、該メイン循環路（Ｉ）を循環する湯水を濾過するためのものであるが、湯水を循環しているとフィルタＣに湯垢や塵挨等が付着してしまい、不衛生になるおそれがある。このため定期的にフィルタＣを洗浄する必要があり、その場合は、四方切換弁Ｖを切換え、湯水を浴槽Ｂに戻すことなく、四方切換弁Ｖから給湯ユニットＡに導き、該給湯ユニットＡで湯水を昇温させながら前記フィルタＣを介して前記四方切換弁Ｖに導くように循環させる。

これにより、フィルタＣは高温の湯水を所要時間循環させることで洗浄され、洗浄が終了すると前記四方切換弁Ｖを切換えて、前記フィルタＣからの洗浄湯水を四方切換弁Ｖを介して外部に排出する。

前記四方切換弁Ｖは、ユニットバスの湯水をメイン循環路、洗浄用循環路及び外部排出の三ルートに切換変更ができるように構成されており、一つの流入口１０１と三つの流出口、即ち、洗浄用流出口１０２、戻り用流出口１０３、排出用流出口１０４を備えている。

図６は、前記四方切換弁Ｖの一例を縦断面図で示したものであり、該四方切換弁Ｖは、弁ケース１１２と、前記弁ケース１１２の上部に配置されたギャードモーター１２０、前記弁ケース１１２内の弁室１１５に配置されたボール状弁体１３０と、該ボール状弁体１３０を前記弁室１１５内に保持するために、前記弁ケース１１２の左側面開口部１１５ａにその螺合部１３６ａで螺入される押さえシート１３６と、前記左側面開口部１１５ａを閉鎖する弁カバー１１３を備えている。前記弁ケース１１２は、下部に一つの流入口１０１と側部に二つの流出口１０４，１０２を形成しており、流出口（洗浄用流出口）１０２と流出口（排出用流出口）１０４とは９０度位相を異にして配置されている。さらに、前記弁カバー１１３にも、一つの流出口（戻り用流出口）１０３が形成されている。

ボール状弁体１３０は、その中心部付近で合流する断面円形の流入路１３１と流出路１３２とが穿設されており、流入路１３１は、常時、流入口１０１に接続していると共に、流出路１３２は三つの流出口１０２，１０３，１０４に択一的に接続するように配置されている。

ボール状弁体１３０は、ギァードモーター１２０により弁軸１２５を介して回転駆動され、ユニットバスがメイン循環路（Ｉ）、洗浄用循環路（II）、及び、外部排出（III）の三ルートに択一的切換変更できるように、その回転位置を設定できるようになっている。弁ケース１１２の流入口１０１から流入した湯水は、ボール状弁体１３０の流入路１３１から流出路１３２へと導かれ、ボール状弁体１３０を回転して切換変更した所定の位置により、前記三つの流出口１０２，１０３，１０４に択一的に接続されて、メイン循環路（Ｉ）、洗浄用循環路（II）、若しくは、外部排出（III）の三ルートのいずれかのルートに流れるようになっており、四方切換弁Ｖは、ユニットバスの前記各循環路の切換手段として機能する。

さらに、四方切換弁Ｖは、弁室１１５内のボール状弁体１３０と、弁ケース１１２及び押さえシート１３６との接触部分に、複数のパッキン１４１，１４２が介在されており、上記接触部分で弁室１１５から三つの流出口１０２，１０３，１０４の各々、あるいは該三つの流出口１０２，１０３，１０４の各々から弁室１１５への湯水の漏洩を防止している。

このような従来技術においては、上記のように弁体のシール材としてパッキンを用いるが、パッキンは弾性体で構成されており、しかも、流体には、異物が混入している場合があることから、長期間の使用によってパッキンが損傷し、シール機能が低下するばかりでなく、弁体の支持機能が低下する場合があった。
そこで、弁体のシール機能を向上させるために、例えば、図７に示すように、パッキンを用いず、弁ケース２０における弁体１０との少なくとも摺接部分２０ａをシール可能な弾性材とする手段も考えられる。しかし、この手段もシール性は向上するものの、弁体の支持機能を低下させることがある。
また、他の手段として、図８に示すように、パッキン１４１，１４２のボール状弁体の摺接側全面に、樹脂皮膜、例えばテフロン膜１４３を一体成形する手段も考えられるが、この手段によると、ボール状弁体に対する摺動性は向上するものの、シール性が低下することがある。

そこで、本出願人は、上記問題点を同時に解決する手段として、先に特願２００３−０２３６２３号（平成１５年１月３１日出願）を提案した。この発明の基本的概念は、図９に示すように、流路を有する弁体１０と、弁体１０が回転可能に収納される弁室２１を有する弁ケース２０と、弁ケース２０に形成された流入口及び流出口とからなり、弁体１０の回転により、流入口と流出口とを流路によって連通させると共に、弁ケース１０に装着したパッキン４１により弁ケース２０と弁体１０との間をシールさせるボールバルブであって、パッキン４１における弁体１０との摺接部の一部４１ｂにテフロンを素材とする皮膜層４２を形成させ、皮膜層４２に弁体１０の支持機能をもたせ、且つ、皮膜層４２を形成しない摺接部４１ａにシール機能をもたせるようにしたものである。

しかしながら、この先願発明は、皮膜層を形成しない摺接部４１ａ部分が変形し難く、弁体１０に対する回転抵抗が大きくなる場合がある。

本発明は、かかる点に鑑みて発明されたもので、その課題とするところは、パッキンの弁体への摺接部分を、摺接部における漏れ防止作用が大きく且つ摺動抵抗が少ない構成とすることで、シール性及び摺動性が共に優れたボールバルブを提供することにある。

前記課題を達成すべく、本発明に係るボールバルブは、下記の手段を講じた。
請求項１記載のボールバルブは、流路を有する弁体と、該弁体が回転可能に収納される弁室を有する弁ケースと、該弁ケースに形成された流入口及び少なくとも１つの流出口とからなり、上記弁体の回転により、上記流入口と上記流出口とを上記流路によって連通させると共に、弁ケースに装着したパッキンにより弁ケースと弁体との間をシールさせるボールバルブにおいて、パッキンにおける弁体との摺接部の一部に合成樹脂を素材とするパッキン皮膜層を形成させ、且つ、上記摺接部の他部を易変形形状の弾接部とすると共に、上記弁体表面に弁皮膜層を形成させたことを特徴とする。

請求項２記載のボールバルブは、請求項１記載のボールバルブにおいて、上記摺接部を２箇所とし、その内の１箇所にパッキン皮膜層を形成させ、その他の個所の摺接部を薄肉部として上記弾接部を形成したことを特徴とする。

請求項３記載のボールバルブは、請求項２記載のボールバルブにおいて、上記パッキン皮膜層は、テフロン（登録商標）を素材として形成されていることを特徴とする。
請求項４記載のボールバルブは、請求項１乃至３記載のいずれかのボールバルブにおいて、上記弁皮膜層がカニフロンＡ（登録商標）を素材として形成されていることを特徴とする。

本発明は上記構成により、上記パッキン皮膜層を形成する一方の摺接部に弁体の支持機能をもたせ、他方の摺接部を弾接部としてシール機能をもたせ、支持機能、シール機能共に満たすことができる。

また、上記弾接部を薄肉部として形成したことで、摺接部の圧縮応力が分散され、弾接部が変形し易くなって、シール機能が一層向上し、且つ、弁体に対する回転抵抗を低減させることができ、また、弁体表面に弁皮膜層、特にカニフロンＡ層を形成したことで、駆動に必要なモータの電力量を大幅に低減する（約４０％減）ことができ、モータの寿命を長くすることができて、耐久性・信頼性・加工性を共に高くすることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るボールバルブの一例としての切換弁におけるパッキンの一部詳細図（図２のＡ部拡大図）、図２は同切換弁の縦断面図、図３は同切換弁の水平断面図、図４は同パッキンの縦断面図である。なお、図１乃至図４において、図５，６記載の構成と同一構成部分については、同一符号を付すことでその説明を省略する。

本実施例における切換弁は、図２，３に示すように、球体状の弁体１０に流入路１１と流出路１２とからなる流路が形成されること、弁体１０が回転可能に収納される弁室２１を有すること、弁ケース２０には流入口２２及び３つの流出口２３，２４，２５が形成されること、弁体１０は弁ケース２０に設けられたパッキン４１により支持・シールされていること、及び、流入口２２と流出口２３，２４，２５とは流路１１，１２によって選択的に連通可能なこと、などは従来技術と基本的に変わるものではない。

本実施例における切換弁の構成は、弁ケース２０に装着したパッキン４１により弁ケース２０と弁体１０との間をシールするに当って、リング状のパッキン４１における弁体１０との２つ摺接部４１ａ，４１ｂの内、図４に示すリング状の一方の摺接部４１ａを易変形形状（弾性的に変形し易い形状）とし、他方の摺接部４１ｂを硬質のパッキン皮膜層（テフロン層）４２で形成させ、且つ、上記弁体１０表面に弁皮膜層（カニフロンＡ層）１０ａを形成させたものである。

図１，４を用いて、パッキン４１の形状の詳細を説明する。図１において、符号４１はパッキンであり、全体としてリング状であり、断面が方形状で周部に凸部が形成される。符号１０はパッキン４１に当接するボール弁であり、パッキン４１は、その２個所の凸部により形成される摺接部４１ａ、４１ｂにおいて該ボール弁１０と摺接する。即ち、摺接部４１ａは、主としてシール性を確保する弾接部であり、摺接部４１ｂは、主としてボール弁１０の支持と該ボール弁１０との摺動性を確保する摺動部である。

上記ボール弁１０の表面には、カニフロンＡ（登録商標：日本カニゼン株式会社）を素材とする樹脂被膜層１０ａが鍍金等の手段で形成されている。なお、カニフロンとは、カニゼンメッキ皮膜中にフッ素樹脂（四フッ化エチレン）の微粒子を均一に分散共析させたメッキ技術であり、カニフロンＡは、日本カニゼン株式会社製のものをいう。

また、前記パッキン４１の摺接部４１ａは、図１に示すように、第１の凸部４３と直角方向で隣接する第２の凸部４４の下面角部にて構成される。また、第２の凸部４４の摺接部４１ａの上方（外周部）には、切欠き部４７が形成され、結果として、第２の凸部４４は小さな厚みの薄肉部が形成される。この形状により、第２の凸部４４は弾性的に変形し易くなる。また、図１及び図４において、符号４５は弁ケース２０との間のシール性を保持するための突起である。

上記樹脂被膜層としてのテフロン層４２は、ゴム（例えば、ＥＰＤＭ）からなるパッキン４１の摺接部４１ｂの表面に形成している。そして、上記テフロン層４２を形成しない摺接部４１ａを弾接部として、また、テフロン層４２を形成した摺接部４１ｂを弁体１０の支持部として構成するものである。
なお、パッキン４１の断面形状、カニフロンＡ層１０ａのカバー範囲、層の厚み等は種々変更できることはいうまでもない。また、上記実施例において、パッキン４１の素材は、ゴムに限らず弾性を有する合成樹脂材料であっても、本発明の課題が達成される。

また、本発明の実施形態は切換弁に関するものであるが、流出口が一つの止水弁等のボールバルブ一般に適用が可能であることは言うまでもない。

本発明に係るボールバルブの一種である切換弁の詳細図。同切換弁の縦断面図。同切換弁の水平断面図。同切換弁のパッキンの縦断面図。

切換弁が使用される追い焚き機能付きユニットバスの給湯系の概略図。従来の切換弁の縦断面図。切換弁の弁体支持部における他のシール手段を示す断面図。切換弁のパッキンにおける他の形状を示す断面図。

切換弁のパッキンにおける先願発明を示す断面図。

符号の説明

Ａ・・給湯ユニットＢ・・浴槽Ｃ・・フィルタＶ・・・（四方）切換弁
１０・・弁体・ボール弁（本発明）１０ａ・・弁皮膜層１１，１２・・流路
２０・・弁ケース２０ａ・・摺接部２１・・弁室２２・・流入口
２３・・（第１）流出口２４・・（第２）流出口２５・・（第３）流出口
４１・・パッキン４１ａ・・摺接部（弾接部）４１ｂ・・摺接部（摺動部）
４２・・（パッキン）皮膜層４３・・第１の凸部４３ａ・・平坦部
４３ｂ・・立上り部４４・・薄肉部４７・・切欠き部

１０１・・流入口１０２・・第１（洗浄用）流出口
１０３・・第２（戻り用）流出口１０４・・第３（排出用）流出口
１１２・・弁ケース１１３・・弁カバー１１５・・弁室
１１５ａ・・左側面開口部１２０・・ギャードモーター１２５・・弁軸
１３０・・ボール状弁体１３１・・流入路１３２・・流出路
１３６・・押さえシート１３６ａ・・螺合部１４１，１４２・・パッキン
１４３・・テフロン層

Claims

流路を有する弁体と、該弁体が回転可能に収納される弁室を有する弁ケースと、該弁ケースに形成された流入口及び少なくとも１つの流出口とからなり、上記弁体の回転により、上記流入口と上記流出口とを上記流路によって連通させると共に、弁ケースに装着したパッキンにより弁ケースと弁体との間をシールさせるボールバルブであって、パッキンにおける弁体との摺接部の一部に合成樹脂を素材とするパッキン皮膜層を形成させ、且つ、上記摺接部の他部を易変形形状の弾接部とすると共に、上記弁体表面に弁皮膜層を形成させたことを特徴とするボールバルブ。
上記摺接部を２箇所とし、その内の１箇所にパッキン皮膜層を形成させ、その他の個所の摺接部を薄肉部として上記弾接部を形成したことを特徴とする請求項１記載のボールバルブ。
上記パッキン皮膜層は、テフロンを素材として形成されていることを特徴とする請求項２記載のボールバルブ。
上記弁皮膜層は、カニフロンＡを素材として形成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかのボールバルブ。