JP2006125451A - 多方弁 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な製造コストによるコスト削減を実現するとともに、部品交換をほとんど必要とせず、さらには、弁本体以外の部品共通化を可能にした多方弁の提供を図る。
【解決手段】一または二以上の流入口と一の流出口を有する弁本体と、該弁本体に装着される回転シャフトと、導入口を備え弁本体の流入口に接続されるカップリングからなる多方弁において、回転シャフトの所定部位には凸状のカムが設けられ、かつ、カップリング内から弁本体の流入口を介して回転シャフトまでの中空部内には、湾曲した形状を有する弁と、該弁の湾曲した外側面に接触する状態で嵌合可能な形状を有する弁保持部材と、弁と弁保持部材とを嵌合した状態で密着させる機能を有するバネと、一端が弁に固定され他端に設けられたカム接触部に回転シャフトに設けられたカムからの押圧が加わることで弁と弁保持部材とが密着状態から離される機能を有する弁シャフトと、を具備する弁組品が配置される構成からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は多方弁に関し、詳しくは、シャフトの回転角によって流出口の閉鎖あるいは選択された流入口側の弁の開放・閉鎖を行う機能を備えた多方弁に関するものである。

従来より、水や空気等の流体の配管系においては、通常、流体の流入及び遮断を行うための弁が設置される。かかる弁の構造として、回転シャフトを回転することによって該シャフトの先端に備えられた円筒状あるいは略球状等のボールを所定の位置まで回転させ、流入口と流出口とを連通させて流体を流入させたり、あるいは、その逆に流入口と流出口との連通を遮断させて流体の流入を遮断する構造のものが広く採用されている。

かかる従来の弁構造によると、弁本体におけるボールを収容する空間とボールのテーパー部を高精度に加工しなければならないという問題があった。しかも、該ボールの製造には切削加工が用いられており、製造コストの高騰を招いていた。また、ボールを配置・支持するためのシートパッキンがボールの摺動によって磨耗するため、頻繁に部品交換をする必要があった。さらには、流路の切り替え方向の数によって主要部品であるボールや弁本体をはじめ種々の部品が異なってしまうため、部品の共通化が図れず、切り替え方向の数に従った各専用の部品作成が必要であるといった問題があった。
特開平６−２１３３３８号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、安価な製造コストによるコスト削減を実現するとともに、部品交換をほとんど必要とせず、さらには、弁本体以外の部品共通化を可能にした多方弁を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、一または二以上の流入口と一の流出口を有する弁本体と、該弁本体に装着される回転シャフトと、導入口を備え弁本体の流入口に接続されるカップリングからなる多方弁において、回転シャフトの所定部位には凸状のカムが設けられ、かつ、カップリング内から弁本体の流入口を介して回転シャフトまでの中空部内には、湾曲した形状を有する弁と、該弁の湾曲した外側面に接触する状態で嵌合可能な形状を有する弁保持部材と、弁と弁保持部材とを嵌合した状態で密着させる機能を有するバネと、一端が弁に固定され他端に設けられたカム接触部に回転シャフトに設けられたカムからの押圧が加わることで弁と弁保持部材とが密着状態から離される機能を有する弁シャフトと、を具備する弁組品が配置されることで、回転シャフトの回転角によって流出口の閉鎖あるいは選択された弁の開放・閉鎖を行う機能を備えた構成を採用する。

また、本発明は、前記カップリング及び弁組品に替えて閉鎖用封止パッキンを配置することが可能な構造を有する構成とすることができる。

本発明にかかる多方弁によれば、従来の弁構造において必要であった高価な切削加工により製造されるボールを必要とせず、安価な成型加工により製造される部品及び汎用部品によって構成されていることにより、製造コストの削減を実現することが可能となる。

また、本発明にかかる多方弁によれば、従来のボールのような摺動部品を使用しないため、該摺動部品に接触している部品の磨耗といった問題は生じず、部品交換の回数低減を実現するとともに、コスト削減に資するといった効果も奏する。

さらに、本発明にかかる多方弁によれば、弁本体以外の部品の共通化を実現したことにより、流路の切り替え方向の数が増減した場合であっても、弁本体のみ部品が異なるだけであって専用の部品を必要としないため、各専用部品をそろえる必要がなくなり、コストの削減及び取付・メンテナンス作業の効率化に資するといった効果もある。

本発明にかかる多方弁１は、安価な成型加工による部品と汎用部品によって弁組品４を構成させるとともに、弁本体２に装着される回転シャフト３の所定部位に凸状のカム３ｂを設けることで、回転シャフト３の回転角によりカム３ｂからの弁組品６の一部品を構成する弁シャフト１０におけるカム接触部１０ｂへの押圧を加減して、流出口の閉鎖あるいは選択された弁の開放・閉鎖を行うようにしたことを最大の特徴とする。以下、本発明にかかる多方弁１の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明にかかる多方弁１の実施形態を示しており、図１は部品構成を示す分解斜視図であり、図２は本発明にかかる多方弁１の実施形態を示す側断面図である。該多方弁１は、一または二以上の流入口２ａと一の流出口２ｂを有する弁本体２と、該弁本体２に装着される回転シャフト３と、導入口４ａを備え弁本体２の流入口２ａに接続されるカップリング４と、内部に配置される弁組品６とから構成されている。

弁本体２の内部は中空となっており、流入口２ａから流入した流体が流出口２ｂへ流出されるための流路並びに回転シャフト３及び弁組品６が配置される空間を形成する。弁本体２における流出口２ｂの反対側には回転シャフト挿入孔２ｃが設けられ、回転シャフト３は該回転シャフト挿入孔２ｃから流入口２ｂへ向けて装着される。

回転シャフト３は、上端に操作部３ａ及び下端に位置決め用突起３ｃを設けた構造となっている。該操作部３ａは回転シャフト３を回転させる際の操作摘みとして機能し、また、位置決め用突起３ｃは弁本体２の流出口２ｂ内に挿入されて回転シャフト３の位置決めを行い横からの流体圧による中心軸のブレを防止する機能として働く。さらに、回転シャフト３における弁本体２の回転シャフト挿入孔２ｃ内に位置する所定の箇所にＯリング溝３ｄが形成され、該Ｏリング溝３ｄには回転シャフト挿入孔２ｃからの流体漏れを防止するためのＯリングＲが装着される。そしてまた、回転シャフト３には、弁本体２に装着された状態で該弁本体２の中空部に位置する箇所の所定部位に凸状のカム３ｂが設けられている。図３は、かかる回転シャフトの形状の一例を示す斜視図である。

カップリング４には、流体を弁本体２へ流入させるための導入口４ａが備えられるとともに、後述の弁保持部材８をカップリング４内に嵌合させる際の位置決め溝４ｂが形成され、弁本体２の流入口２ａを閉塞するように接続される。このとき、図面ではカップリングナット５によってカップリング４が流入口２ａに接続される構成を示しているが、かかる構成に限定するものではなく、例えばカップリング４自体が流入口２ａへの接続機構を備える構成も考えられる。また、カップリング４に備えられる導入口４ａの位置・形状については特に限定はなく、図面で示されているような位置・形状に限られない。

尚、カップリング４を弁本体２の流入口２ａに接続する場合に、該カップリング４と流入口２ａとの間に流体漏れを防止するためのパッキンＰが配置される。

カップリング４内から弁本体２の流入口２ａを介して回転シャフト３までの中空部内には、湾曲した形状を有する弁７と、該弁７の湾曲した外側面に接触する状態で嵌合可能な形状を有する弁保持部材８と、弁７と弁保持部材８とを嵌合した状態で密着させる機能を有するバネ９と、一端が弁７に固定され他端に設けられたカム接触部１０ｂに回転シャフト３に設けられたカム３ｂからの押圧が加わることで弁７と弁保持部材８とが密着状態から離される機能を有する弁シャフト１０と、を具備する弁組品６が配置される。図４は、かかる弁組品６の部品構成を示す分解斜視図であり、図４（ａ）は弁７側から見た斜視図を示し、図４（ｂ）は弁シャフト１０側から見た斜視図を示している。

弁７は、その材質としてゴムや樹脂等の不透水性の弾性部材からなり、該弁７の中心には弁シャフト挿入孔７ａが形成されている。そしてまた、弁７は湾曲した形状に成型されるとともに、該弁７を保持する弁保持部材８は弁７の湾曲した外側面に接触する状態で嵌合可能な形状に成型されている。かかる形状とすることで、弁７側から流体圧が掛かった場合に、外側面を弁保持部材８で支持された弁７の湾曲した内側面でその圧力を受けて、弁７と弁保持部材８とが接触する湾曲面で密着し、流体漏れを生じる恐れはない。

弁保持部材８は、その中心に弁シャフト挿入孔８ａが形成されるとともに、該弁シャフト挿入孔８ａの周りに流体の流路８ｂが形成されている。また、弁保持部材８を前記カップリング４内に嵌合させる際の位置決め用凸部８ｃが形成されている。

弁シャフト１０は、弁７に形成された弁シャフト挿入孔７ａ及び弁保持部材８に形成された弁シャフト挿入孔８ａに挿入される側の先端付近に弁固定溝１０ａが設けられ、その他端には回転シャフト３に設けられたカム３ｂと接触するカム接触部１０ｂが設けられている。また、中心部付近には、バネ９を保持し又弁保持部材８を保持してスライドさせるための弁シャフト軸１０ｃを有し、該弁シャフト軸１０ｃとカム接触部１０ｂとの間には、弁シャフト１０を流入口２ａから弁本体２内に挿入した際の位置決めを行って流体圧やカム３ｂからの押圧による中心軸のブレを防止する機能を有する位置決め用突起１０ｄが設けられている構造となっている。

尚、該カム接触部１０ｂは、弁シャフト１０がどの回転角度にあってもカム３ｂに連動して該弁シャフト１０に動作を伝えられるよう、半球面構造とすることが望ましい。

上記構造からなる弁シャフト１０の一端から、まずバネ９が弁シャフト軸１０ｃに挿入され、位置決め用突起１０ｄの位置まで到達される。すなわち、該位置決め用突起１０ｄは、バネ９の位置止めを行う機能をも有する。次に、弁保持部材８が同様に弁シャフト軸１０ｃまで挿入され、先に挿入したバネ９と接触することとなる。最後に、弁７を挿入して弁固定溝１０ａに嵌めることによって位置が固定される。このようにして一組の弁組品６が完成する

上記の通り構成される多方弁１について、カップリング４、カップリングナット５、バネ９、パッキンＰ、ＯリングＲは汎用部品を転用すればよく、本発明にかかる多方弁１にとって独自の構成部品は、弁本体２、回転シャフト３、弁６、弁保持部材７、弁シャフト１０だけである。しかしながら、かかる独自の構成部品についても一般的な成型部品であって、安価に成型できるとともに特殊な加工処理や高精度成型を必要とするものではなく、また、流入口２ａの数が増減しても全く同じ部品を使用することが可能であるため、製造コストの削減に資する。

次に、上記構成からなる多方弁１の動作状態について説明する。図５は、本発明にかかる多方弁１の動作状態を示す平断面図である。カップリング４内から弁本体２の流入口２ａを介して回転シャフト３までの中空部内に配置されている弁組品６は、通常、バネ９の押す力の働きによって、弁７と弁保持部材８とが密着している状態にある。これが、カム接触部１０ｂからの押圧が加えられることによってバネ９が縮んで、弁７と弁保持部材８とが密着状態から離されることとなる。すなわち、弁保持部材８は、カップリング４内に嵌合される際に、位置決め用凸部８ｃとカップリング４に形成された位置決め溝４ｂとが合わさることによって位置が固定される。したがって、カム接触部１０ｂからの押圧が加えられた場合に、該弁保持部材８は固定されたまま移動せず、弁シャフト１０が弁保持部材８に形成された弁シャフト挿入孔８ａ内をスライドしてカップリング４方向へ移動する。このとき、弁固定溝１０ａに固定された弁７も移動することとなって、弁７と弁保持部材８とが密着状態から離される。

上記弁シャフト１０をスライドさせる働きが、回転シャフト３の機能である。すなわち、該回転シャフト３には凸状のカム３ｂが設けられており、操作部３ａを回転させて回転シャフト３の位置を合わせることにより、該カム３ｂがカム接触部１０ｂに対する押圧を加減して、弁シャフト１０のスライドを行う。

このようにして、回転シャフト３を操作して一方の弁７を開放することにより、カップリング４に備えられた導入口４ａから該カップリング４内に流入した流体は、密着状態が離された弁７と弁保持部材８との隙間を通って流入口２ａから弁本体２内に入り込み、流出口２ｂへと流れ出ることとなる。逆に、他方の弁７は閉鎖されており、導入口４ａからカップリング４内に流入した流体は、密着状態にある弁７と弁保持部材８によって弁本体２内に入り込むことはない。このとき、弁７は湾曲形状であって、その湾曲面に対して流体圧が略垂直に掛かることとなるため、弁７と弁保持部材８とは完全に密着状態にある。

以上、図面においては、弁本体２における流入口２ａを二箇所とした場合を示しているが、該流入口２ａの数に限定はない。複数の流入口２ａを設ける場合には、回転シャフト３の周囲において、その中心軸から放射状に弁組品６を配置することによって可能となる。その際、流入口２ａの数に合わせた弁本体２をそろえる必要があるが、その他の構成部品は同じものを使用することができる。

また、弁本体２に複数の流入口２ａを設けた場合に、使用しない流入口２ａにおいて、カップリング４及び弁組品６に替えて閉鎖用封止パッキン１１を配置することにより、実際に使用する流入口２ａの数を減らす態様も考え得る。図６は、かかる実施形態を示す分解斜視図である。かかる構造を採用することにより、流入口２ａの数に合わせた弁本体２を作成することなく、あらかじめ複数の流入口２ａを持つ弁本体２を用意し、そのうち使用する流入口２ａにのみカップリング４及び弁組品６を装着して、使用しない流入口２ａには前記閉鎖用封止パッキン１１を配置することによって、一の弁本体２で流入口２ａの必要数に応じた対応ができ、弁本体２自体の汎用化を図ることが可能となる。

尚、図面では、前記閉鎖用封止パッキン１１をカップリングナット５によって配置・装着する態様を示しているが、かかる態様には限定されず、例えば上記カップリング４自体が流入口２ａへの接続機構を備える場合には、該カップリング４によって閉鎖用封止パッキン１１を流入口２ａに配置・装着したり、該閉鎖用封止パッキン１１自体に流入口２ａへの接続機構を備えさせる態様も考え得る。

本発明は、浄水器や浴水循環濾過装置等、液体や気体といった流体の配管系に使用される多方弁であって、該配管を必要とする様々な用途に利用することが可能である。

本発明かかる多方弁の部品構成を示す分解斜視図である。 本発明にかかる多方弁の実施形態を示す側断面図である。 本発明にかかる多方弁に装着される回転シャフトの形状を示す斜視図である。 本発明の多方弁における弁組品の部品構成を示す分解斜視図である。 本発明にかかる多方弁の動作状態を示す平断面図である。 本発明にかかる多方弁の第二の実施形態を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 多方弁
２ 弁本体
２ａ 流入口
２ｂ 流出口
２ｃ 回転シャフト挿入孔
３ 回転シャフト
３ａ 操作部
３ｂ カム
３ｃ 位置決め用突起
３ｄ Ｏリング溝
４ カップリング
４ａ 導入口
４ｂ 位置決め溝
５ カップリングナット
６ 弁組品
７ 弁
７ａ 弁シャフト取付孔
８ 弁保持部材
８ａ 弁シャフト挿入孔
８ｂ 流路
８ｃ 位置決め用凸部
９ バネ
１０ 弁シャフト
１０ａ 弁固定溝
１０ｂ カム接触部
１０ｃ 弁シャフト軸
１０ｄ 位置決め用突起
１１ 閉鎖用封止パッキン
Ｐ パッキン
Ｒ Ｏリング

Claims (2)

1. 一または二以上の流入口と一の流出口を有する弁本体と、該弁本体に装着される回転シャフトと、導入口を備え流入口に接続されるカップリングからなる多方弁において、回転シャフトの所定部位には凸状のカムが設けられ、かつ、カップリング内から弁本体の流入口を介して回転シャフトまでの中空部内には、湾曲した形状を有する弁と、該弁の湾曲した外側面に接触する状態で嵌合可能な形状を有する弁保持部材と、弁と弁保持部材とを嵌合した状態で密着させる機能を有するバネと、一端が弁に固定され他端に設けられたカム接触部に回転シャフトに設けられたカムからの押圧が加わることで弁と弁保持部材とが密着状態から離される機能を有する弁シャフトと、を具備する弁組品が配置されることで、回転シャフトの回転角によって流出口の閉鎖あるいは選択された弁の開放・閉鎖を行う機能を備えたことを特徴とする多方弁。
2. 前記カップリング及び弁組品に替えて閉鎖用封止パッキンを配置することが可能な構造を有することを特徴とする請求項１に記載の多方弁。