JP3152129B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流路開閉、
流路切換、流量調節、混合等を行う弁装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の弁装置としては、一般に
構成が簡単であるボールバルブが用いられていたが、ボ
ール弁体の加工精度が必要であり、製造コストを押し上
げていた。

【０００３】従って、弁体の加工を容易にするため、図
９に示すような円筒状の弁体を有した弁装置（例えば特
開平１−１７６８６６号公報）も一般に使用されてい
る。同図は、従来の弁装置である切換弁を組み込んだ湯
水混合装置の縦断面図である。

【０００４】湯水混合装置の本体１は、ボックスＡの内
部に収納され、浴室、キッチンなどの給湯の都合のよい
箇所に設置する。本体１の上端左右には水流入部２およ
び湯流入部３が設けられ、水流入部２には給水配管２a
および湯流入部３には給湯機等に連絡する給湯配管３a
がそれぞれ接続されている。本体１の上端および下端に
は、それぞれ混合弁４と切換弁５が同軸上に配置され、
下端の第一流出部６および第二流出部７への流路切換を
切換弁５によって行っている。

【０００５】混合弁４は、合成樹脂を素材とした筒体状
であり、水流入孔４aおよび湯流入孔４bを開設するとと
もに、上端にはスピンドル４を突き出している。また、
水流入孔４aおよび湯流入孔４bに対応するように水流入
部２および湯流入部３からの流路に連通する水流入チャ
ンバ８および湯流入チャンバ９が本体１の左右に形成さ
れる。水流入孔４aおよび湯流入孔４bの開口中心は混合
弁４の軸心に対して所定の角度離れた位置に設置されて
おり、混合弁４を回転することによって湯と水を混合す
る操作が可能となっている。

【０００６】水流入チャンバ８には、孔１０aを開けた
スリーブ１０が混合弁４の軸線と直交するように配置さ
れており、その先端には流入孔４aの周囲をシールする
パッキン１０bを取り付けている。パッキン１０bは、円
筒状の混合弁の周面をシールするために、そのシール面
が曲面状であってしかも方向性を必要とするので、スリ
ーブ１０を取り付けるときは、これを回転させない構造
としている。すなわち、スリーブ１０は外部から挿入さ
れ、ブッシュ１０ｃをねじ込み固定している。湯流入チ
ャンバにも、湯流入孔４bの周りをシールするため、同
様のスリーブやパッキンが配置されている。

【０００７】切換弁５は、合成樹脂を素材として形成さ
れた円筒体状であり、その周壁に混合水流出孔５aを開
設し、下端にはスピンドル５ｂを設けている。左右の第
一流出部６および第二流出部７にそれぞれ連通する第一
流出チャンバ６aおよび第二流出チャンバ７aが、切換弁
５を挟むように設けられている。第一、第二流出チャン
バ６a、７aには、スリーブ１０およびパッキン１０ｂを
備えたシール機構がそれぞれ配置されている。

【０００８】図１０は第二流出チャンバ７aを拡大した
断面図である。切換弁５に対するシール構造におけるス
リーブ１０は周面に周り止め用の突条１０ｄを形成して
いる。すなわち、スリーブ１０は半径方向の二カ所に突
条１０ｄを形成し、本体１には突条１０ｄがはまり込む
溝１aを設けている。従って、スリーブ１０を挿入セッ
トした後では、ブッシュ１０ｃをねじ込んでもスリーブ
１０は回転せず、パッキン１０ｂのこじれが起こらな
い。

【０００９】図１１は、スリーブ１０とパッキン１０ｂ
とを分解した図である。パッキン１０ｂは円筒状の切換
弁５の周面をシールするため一方向が湾曲している。こ
の湾曲面を補強するため、リング１０eがスリーブ１０
とパッキン１０ｂとの間に挿入されている。切換弁５と
のすべりをよくするため、パッキン１０ｂの摺動面にフ
ッ素樹脂１０ｆがコーティングされている。このフッ素
樹脂１０ｆはパッキン１０ｂを加硫製作するときに、そ
の摺動面に層状に一体成形することが可能である。フッ
素樹脂１０ｆにより、切換弁５とパッキン１０ｂとの間
の摩擦抵抗が小さくなり、切換弁５の回転動作が円滑に
行われ、電動モータ１２を駆動源とする切換弁５の応答
性が向上するというものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の弁装置では、パッキン１０ｂを補強するリ
ング１０eが必要であるとともに、第一および第二流出
部がブッシュ１０ｃとは別に構成されていたため、部品
点数が多くなり、組立工数がかかるという問題点があっ
た。

【００１１】また、スリーブ１０が回転やこじれを生じ
ないように本体１には突条１０ｄがはまり込む溝１aを
設けるなど加工工程が多いとともに正確な位置決めを行
えないという問題点があった。

【００１２】さらに、パッキン１０ｂが特殊形状である
ため、こじれや部分的な摩耗が生じ、完全なシールが困
難であった。

【００１３】また、パッキン１０ｂに、フッ素樹脂１０
ｆをコーティングしているので、パッキン１０ｂのコス
トが一般のパッキンに比べ高くなってしまうという問題
点があった。

【００１４】さらに、長期間使用することによって、フ
ッ素樹脂１０ｆが摩耗した場合、切換弁５とパッキン１
０ｂとの摩擦抵抗が大きくなり、切換弁５の回転が円滑
に行えないという問題点があった。特に電動モータ１２
等によって、切換弁５を駆動する場合、摩擦抵抗の増加
により、回転動作が行うことができない可能性があっ
た。従って、予め出力トルクの大きい電動モータ１２を
使用しなければならず、電動モータ１２の小型化および
低コスト化が実現できなかった。

【００１５】また、ダスト等が流入することにより、フ
ッ素樹脂１０ｆに傷等が入ると、フッ素樹脂１０ｆに弾
性がないため、漏れが起こる可能性があった。

【００１６】本発明は上記課題を解決するものであり、
部品点数が少なく、組立工数の削減可能であり、弾性シ
ール材が弁体の流入孔に咬み込むことのない弁装置を提
供することを第一の目的としている。

【００１７】第二の目的は、部品点数が少なく、組立工
数の削減可能であるとともに、湾曲した溝部の加工が容
易であり、弾性シール材が弁体の流入孔に咬み込むこと
のない弁装置を提供することにある。

【００１８】第三の目的は、湾曲したシール面の弾性シ
ール材に汎用のＯリングを用いることで、低コストの弁
装置を提供することにある。

【００１９】第四の目的は、圧力損失が小さいととも
に、弾性シール材が弁体の流入孔に咬み込むことのない
弁装置を提供することにある。

【００２０】

【００２１】第六の目的は、応答性に優れ、低コストお
よび小型化が可能である電気駆動の弁装置を提供するこ
とにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために本発明の弁装置は、流入路と、弁座挿入孔を有
するハウジングと、円周面にリブを設けた流出孔を有す
る円筒状の弁体と、前記流出孔と連通可能な流出路と、
前記流出路を囲む弁体側端面に設けられた溝部と、外側
端部に継ぎ手部と、前記弁座挿入孔に挿入され、前記流
出路と前記溝部と前記継ぎ手部とを有する弁座部材と、
前記溝部に設けられた弾性シール材を有し、前記溝部を
前記弾性シール材が弁体円周面に密着する形状として構
成したものである。

【００２３】また、流出路と、弁座挿入孔を有するハウ
ジングと、円周面にリブを設けた流入孔を有する円筒状
の弁体と、前記流入孔と連通可能な流入路と、前記流入
路を囲む弁体側端面に設けられた溝部と、外側端部に継
ぎ手部と、前記弁座挿入孔に挿入され、前記流入路と前
記溝部と前記継ぎ手部とを有する弁座部材と、前記溝部
に設けられた弾性シール材を有し、前記溝部を前記弾性
シール材が前記弁体の円周面に密着する形状として構成
したものである。

【００２４】上記第二の目的を達成するために本発明の
弁装置は、流出路と、湯側弁座挿入孔および水側弁座挿
入孔を有するハウジングと、円周面にリブを設けた湯流
入孔および水流入孔を有する円筒状の弁体と、前記湯お
よび水流出孔とそれぞれ連通可能な湯および水流入路
と、前記湯および水流入路を囲む弁体側端面に設けられ
た溝部と、外側端部に継ぎ手部前記湯側および水側弁座
挿入孔に挿入され、前記湯および水流水路と溝部と継ぎ
手部とを有する湯および水弁座部材と、前記溝部に設け
られた弾性シール材を有し、前記溝部を前記弾性シール
材が前記弁体の円周面に密着する形状として構成したも
のである。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】上記第三の目的を達成するために本発明の
弁装置は、弾性シール材をＯリングとして構成したもの
である。

【００２９】上記第四の目的を達成するために本発明の
弁装置は、弁体の円周面に設けた開口部を略円形とし、
開口部に設けたリブは弁体回転軸と垂直として構成した
ものである。

【００３０】

【００３１】上記第五の目的を達成するために本発明の
弁装置は、電気的に弁体を駆動する弁駆動手段を設けて
構成したものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の弁装置は上記した構成に
より、組立の際に弾性シール材を溝部にセットし、流出
部を有する弁座部材を弁座挿入孔に挿入することによ
り、同時に継ぎ手部を組み付けられる。

【００３３】また本発明の弁装置は上記した構成によ
り、組立の際に弾性シール材を溝部にセットし、流入路
を有する弁座部材を弁座挿入することにより、同時に継
ぎ手部を組み付けられる。

【００３４】さらに本発明の弁装置は上記した構成によ
り、組立の際に弾性シール材を溝部にセットし、湯およ
び水流入路を有する湯および水弁座部材を湯側および水
側弁座挿入孔に挿入することで、同時にそれぞれの継ぎ
手部を組み付けられる。

【００３５】加えて本発明の弁装置は上記した構成によ
り、弾性シール材がセットされる湾曲した溝部を設けた
弁座部を、樹脂成形加工により形成される。

【００３６】さらに本発明の弁装置は上記した構成によ
り、弾性シール材としてＯリングを使用し、特殊な形状
の弾性シール材を必要としない。

【００３７】加えて本発明の弁装置は上記した構成によ
り、弁体の開口によって弁体の開口孔が弾性シール材に
かかった場合でも、リブが弾性シール材の開口孔内側へ
の突出を抑制され、弾性シール材は弁体の回転動作によ
り咬み込むことがない。

【００３８】

【００３９】加えて本発明の弁装置は上記した構成によ
り、弁駆動手段により電気的に弁体を回転駆動し、弁の
開閉および開度調節が行われる。

【００４０】以下本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図１は本発明の第一の実施例を示す弁装置１
３の縦断面図である。同図において、１４は流体の流入
路１５および流入継ぎ手部１６を有する流入部材であ
り、ハウジング１７の流入部挿入口１８に挿入され、ね
じ止めされている。１９は円周上に略円形の開口部であ
る流出孔２０を有する樹脂製の円筒状の弁体であり、樹
脂製のスペーサー２１を介して、流入部１４により位置
決めされている。ここで、スペーサー２１は、流体圧に
よって弁体１９が流入部材１４に押しつけられて増加す
る摺動抵抗を軽減するためのものであるとともに、流体
の弁体１９外周側への漏れを防止している。また弁体１
９はジョイント２２を介して、弁駆動手段であるモータ
２３により、回転駆動されている。

【００４１】２４、２５は、流出路２６、２７および供
給管等に接続される継ぎ手部２８、２９および切換弁の
弁座部３０、３１を設けた弁座部材であり、ハウジング
１７の弁座挿入孔３２、３３に弁座部３０、３１側から
挿入され、フランジ３４、３５でねじ止めされている。
弁座部材２４、２５の弁座部３０、３１端面には、図２
に示すように、弾性シール材であるＯリング３６、３７
をセットする溝部３８、３９が設けられているととも
に、その端面および溝部形状は、円筒状の弁体１９にＯ
リング３６、３７が密着するように湾曲しており、流体
のシールが行われるように構成されている。ここで、弁
座部３０、３１端面が湾曲しているが、溝部３８、３９
の深さはＯリング３６、３７のつぶししろが均等になる
ように設けられているので、弁体１９とＯリング３６、
３７との摺動抵抗が最小限に抑制されている。挿入され
た弁座部材２４、２５のそれぞれの流出路２６、２７
は、弁体１９が回転することによって、流出孔２０と連
通可能となっている。また、弁座部材２４、２５の継ぎ
手部２８、２９は、弁装置１３の用途に応じて、適切な
ねじやジョイントになっており、簡単に弁装置１３を取
り付けられるようになっている。

【００４２】流出孔２０には、図３（ａ）に示すよう
に、弁体１９の回転軸に垂直なリブ４０がその中心に設
けられているととともに、流出孔２０の弁体１９外周面
側コーナーにはＲ面取りが行われており、Ｏリング３
６、３７が流出孔２０内にはみ出したり、弁体１９と弁
座部３０、３１の間に咬み込んだりしないように構成し
てある。

【００４３】４１はモータ２３の制御を行う制御装置で
あり、操作部４２からの入力信号に応じて、弁装置１３
の開成、閉止、流路切換、流量調節の制御を行うもので
ある。ジョイント２２には、弁体１９にカム４３が設け
てあるとともに、ハウジング側に回転範囲を機械的に規
制するストッパー（図示せず）が設けられており、弁体
１９が必要以上に回転しないようになっている。また、
制御装置４１が弁の閉止を確認できる手段として、ジョ
イント２２に磁性体（図示せず）を設けるとともに、ハ
ウジング側に弁閉止時に磁性体を検出するホール素子
（図示せず）を設けて、確実な弁制御を行うことができ
る構成としている。

【００４４】以上の構成において本実施例の動作につい
て説明する。操作部４２により流量設定を行われた後、
弁装置１３の開成が選択されると、制御装置４１は設定
された流路および流量に応じてモータ２３を駆動する。
モータ２３が回転すると、ジョイント２２を介して、弁
体１９が回転し、選択された流路が開成される。弁装置
１３が開成されると流体は、流入路１５から弁体１９の
流出孔２０を経て、流出路２７に流れるようになってい
る。

【００４５】弁装置１３が閉止状態にあるときは、流体
の流れがないため弁体１９には静圧のみがかかるので、
軸線方向への力は釣り合っており、弁体１９が軸線方向
には押しつけられない。しかし、弁装置１３が開成され
ると弁体１９内部が流路となるため弁体１９を軸線方向
の下側に押す力はほぼ動圧のみとなり、弁体１９外周面
を介して伝わる軸線方向上側に押す力よりも小さくな
る。従って、弁体１９は切換弁１３が開成されると同時
に上側へ押しつけられる。スペーサー２１はそのときの
弁体１９軸線方向上側への押しつけられることによる摺
動摩擦抵抗の増加を抑制するためのものである。また、
図４（図１のＸーＸ断面図）に示すように流出孔２０が
Ｏリング３６、３７上にある状態で開成された場合で
も、スペーサー２１は弁体１９外周側への漏れを低減し
ている。なお、スペーサー２１をフッ素樹脂、超高分子
量ポリエチレン等の高摺動性の樹脂製とすることで、摺
動摩擦をさらに低減できるとともに、弁体１９外周側へ
の漏れをさらに抑制できる。

【００４６】弁座部材２４、２５の弁座部３０、３１側
は、溝部３８、３９にセットされたＯリング３６、３７
が密着するように曲面状になっており、弁座部材２４、
２５は挿入時に方向性を有するので、弁座部材２４、２
５が回転してセットされないようにフランジ３４、３５
上でねじ止めされている。このとき、弁体１９はＯリン
グ３６、３７を介して弁座部材２４、２５により、両側
から保持されており、回転軸がぶれないようになってい
る。また弁座部３０、３１端面は弁体１９の外周面と所
定のクリアランスを保つ曲面状となっているため、弁体
１９の回転軸が一定以上にずれないようになっている。

【００４７】弁体１９が駆動時に図４に示すように流出
孔２０がＯリング３６、３７上にある位置になると、均
等なつぶししろでセットされているＯリング３６、３７
の一部が、流出孔２０中へはみ出そうとする。そのまま
の状態で駆動すると、Ｏリング３６、３７が傷ついた
り、咬み込む可能性があるため、流出孔２０には、図３
（ａ）に示すような弁体１９回転軸に垂直なリブ４０が
設けられている。流出孔２０およびリブ４０の外周面側
のコーナーはＲ面取りされており、Ｏリング３６、３７
の劣化を防止している。流出孔２０は、圧力損失を最小
限に抑制するとともに、微妙な流量調節を行うことがで
きるように略円形状となっている。なお、複数のリブ４
０を設ける（図３（ｂ）は、２つのリブを設けたもので
ある。）ことにより、Ｏリング３６、３７の劣化および
咬み込みを確実に防止できる。

【００４８】図５は作動耐久試験後の弁体１９の駆動ト
ルクを示したグラフであり、弁体１９の材質を変え比較
を行ったものである。横軸は作動回数であり、左側流出
路２６全開→右側流出路２７全開→左側流出路２６全開
を１回としており、縦軸は弁体の回転駆動トルクを示し
ている。比較した材質は、超高分子量ポリエチレン（平
均分子量２００万〜１０００万）、ポリアセタール（Ｐ
ＯＭ）、ポリフェニリンオキサイド（ＰＰＯ）、金属弁
体の外周面にフッ素樹脂をコーティングしたものであ
る。ＰＯＭおよびＰＰＯの場合、８０００回程度でグリ
スが流体によって流され脱脂状態になると、回転駆動ト
ルクが大幅に増加してしまう。また脱脂状態になると、
Ｏリング３６、３７と弁体１９がスムーズに摺動せず、
きしみ音が発生してしまう。さらに、ＰＰＯの場合２万
回程度から回転駆動トルクが減少しているが、これは、
ＰＰＯがＯリング３６、３７を摩耗しやすく、Ｏリング
３６、３７のつぶししろが減少したためであり、完全な
シールができなくなってしまう。フッ素樹脂をコーティ
ングしたものは、ＰＯＭに比べると小さいものの駆動ト
ルクが増加している。また、ＰＯＭ同様にきしみ音が発
生する。超高分子量ポリエチレンの場合、脱脂状態とな
ることによる若干の駆動トルク増加がみられるが、その
後はほとんど増加せず、低トルクで弁体１９を回転する
ことができる。これは、超高分子ポリエチレンが他樹脂
と比較し、単純な分子の重合により組成されており、摺
動摩擦抵抗が小さくなっているためである。また、摺動
摩擦抵抗が小さいため、きしみ音も発生しない。なお、
コーティング材としてではなく、フッ素樹脂製の弁体１
９とすることで、同様の特性を得られるが、超高分子ポ
リエチレンのように樹脂成形を行えないため、弁体１９
は切削加工品となり低コスト化が実現できない。

【００４９】以上述べたように本実施例によれば、弁座
部３０、３１と継ぎ手部２８、２９を設けた弁座部材２
４、２５をハウジング１７にねじ止めし、弁座部３０、
３１にＯリング３６、３７が円筒形状の弁体１９に密着
するように溝部３８、３９を設けたので、部品点数を削
減することが可能になるとともに、継ぎ手部２８、２９
の取り付けと弁座部３０、３１の取り付けおよび正確な
位置決めを一度の行程で行うことができる。また、弁座
部３０、３１の回転やこじれを防止するために、弁座部
２４、２５および弁座挿入孔３２、３３に突起や溝を設
ける必要がないとともに、弁体１９が円筒形状であるた
め、加工コストの低減できる。

【００５０】また、弁座部材２４、２５の弁座部３０、
３１端面にＯリング３６、３７が弁体１９に密着すると
ともに、Ｏリング３６、３７のつぶししろが均等になる
ように溝部３８、３９を設けているので、弾性シール材
を特殊形状とすることなく確実にシールを行うことがで
きる。従って、弾性シール材の大幅な低コスト化を図る
ことが可能である。

【００５１】さらに、流出孔２０に弁体１９の回転軸に
垂直なリブ４０を設けているとともに、流出孔２０およ
びリブ４０の外周面側のコーナーをＲ面取りしているの
で、流出孔２０が回転する際にＯリング３６、３７がは
み出さず、Ｏリング３６、３７の劣化および咬み込みを
確実に防止できる。従って、耐久性も向上するものであ
る。

【００５２】加えて、弁体１９を分子量が２００万〜１
０００万の超高分子量ポリエチレン製とし、樹脂成形品
（たとえば射出成形品）としているので、弁体１９の駆
動トルクを軽減できるとともに、弁体１９の加工コスト
を抑制することができる。また、Ｏリング３６、３７が
摩耗しにくく、シールの耐久性も向上するという効果も
ある。さらに脱脂状態でもきしみ音が発生しないという
効果も有する。

【００５３】また、弁装置１３をモータ２３により駆動
しているので、正確な流量制御を行うことができる。さ
らに、弁体１９の駆動トルクが小さいため、モータ２３
の小型化、低コスト化を図ることができるとともに、モ
ータ２３を高速で回転することが可能となり、応答性を
向上することができるという効果もある。

【００５４】なお、スペーサー２１を樹脂製としている
ので、弁体１９が軸線方向上側に押されても、摺動摩擦
抵抗が小さいため、弁体の回転トルクの増加を抑制でき
る。また、樹脂であるため弁体１９および流入部材１４
への密着性がよく、弁体１９外周側への漏れ量を抑制す
ることが可能となっている。

【００５５】図６は本発明の第二の実施例の弁装置４１
の縦断面図である。同図において、４２は流体の流入路
４３および流体の供給管等に接続される継ぎ手部４４お
よび弁装置４１の弁座部４５を設けた弁座部材であり、
ハウジング４６の弁座挿入孔４７に弁座部４５側から挿
入され、フランジ４８でねじ止めされている。弁座部材
４２の弁座部４５端面には、図２と同様に、弾性シール
材であるＯリング４９をセットする溝部５０が設けられ
ているとともに、その端面および溝部形状は、円筒状の
弁体５１にＯリング４９が密着するように湾曲してお
り、流体のシールが行われるように構成されている。弁
座部材４２において、弁座部４５は湾曲した形状である
ため樹脂成形で形成されている。また、弁座部材４２の
継ぎ手部４４は、弁装置４１の用途に応じて、適切なね
じとなっており、簡単に配管が行えるようになってい
る。しかし、配管に際して継ぎ手部４４およびフランジ
４８にかなりの力がかかるため弁座部４５を除いて弁座
部材４２は金属製となっている。

【００５６】円筒形状の弁体５１は、外周面に略円形の
開口部である流入孔５２を有しており、流入孔５２は、
弁体１９が回転することによって、流入路４３と連通可
能となっている。流入孔５２には弁体５１の回転軸に垂
直である２本のリブ５３が設けられており、流入孔５２
内へのＯリング４９のはみ出しを防止している。５４は
弁体５１の流出側端部外周面に凸状に設けられた凸部で
あり、弁体５１の下側の回転軸のずれを防止している。
また、弁体５１の上側は、手動により回転される弁駆動
手段５５に嵌合し、弁駆動手段５５の回転を弁体５１に
伝えているジョイント５６によって回転軸がずれないよ
うに保持されている。すなわち、Ｏリング４９を押しつ
けられることによって、弁体５１の回転軸がずれないよ
うに構成されている。また、凸部５４を設けているた
め、凸部を除いた弁体５１の外周面はハウジング４６の
内側に当接せず、弁体５１の回転トルクが軽減されてい
る。なお、ジョイント５６にはカム５７が設けられてお
り、ハウジング４６のストッパー（図示せず）により機
械的に弁駆動手段５５の回転範囲を規制しているので、
必要以上に弁体５１が回転されることを防止している。

【００５７】５８は流出路５９および流出継ぎ手部６０
を有する流出部材であり、ハウジング４６にねじ止めさ
れている。また、流出部材５０は弁体５１の位置決めも
兼ねている。６１は、弁体５１が流体圧によって下側に
押しつけられるために設けられた樹脂製のスペーサーで
あり、押しつけ力による弁体５１の摺動抵抗の増加を軽
減するとともに、弁体５１外周面からの流体の漏れを抑
制している。

【００５８】以上の構成において本実施例の動作および
作用について説明する。弁駆動手段５５が手動により回
転されると、ジョイント５６を介して弁体５１が回転さ
れ、弁装置４１の開成、閉止、流量調節が行われるよう
になっている。このとき流体は、流入路４３から弁体５
１の流入孔５２を経て、流出路５９に流れるようになっ
ている。

【００５９】弁装置４１が閉止状態にあるときは、流体
の流れがないため弁体５１には静圧のみがかかるので、
軸線方向への力は釣り合っており、弁体５１が軸線方向
には押しつけられない。しかし、弁装置４１が開成され
ると弁体５１内部が流路となるため弁体５１を軸線方向
の上側に押す力はほぼ動圧のみとなり、弁体外周面を介
して伝わる軸線方向下側に押す力よりも小さくなる。従
って、弁体５１は弁装置４１が開成されると同時に下側
へ押しつけられる。スペーサー６１はそのときの弁体５
１軸線方向下側への押しつけられることによる摺動摩擦
抵抗の増加を抑制するためのものである。また、スペー
サー６１は流入孔５２がＯリング４９上にある状態で開
成された場合の弁体５１外周側への漏れを低減してい
る。

【００６０】弁体５１はＯリング４９のシール圧および
流体圧によって、常時に左側へ押しつけられているが、
ジョイント６１および凸部５４により回転軸が保持され
ている。従って、Ｏリング４９のつぶししろが変化する
ことなく、確実にシールを行うことができる。また、弁
体５１外周面とハウジング４６のクリアランスが維持さ
れるので、弁体５１の摺動抵抗を軽減できるとともに、
ゴミ詰まりやスケールの付着による弁体５１のロックを
防止できる。

【００６１】弁座部材４２の弁座部４５は、金属製の継
ぎ手部４４にインサート成形されており、Ｏリング４９
が弁体５１に均等に密着するように設けられる溝部５０
の切削加工行程を必要としない。なお、弁座部４５を単
独の成形品とし、弁座部４５と継ぎ手部４４の間に弾性
シール材を設ければ、流入路４３からの漏れをより確実
に防止できる。また、寸法公差をＯリング４９との２カ
所で吸収し、Ｏリング４９のつぶししろのばらつきを抑
制している。

【００６２】弁体５１が駆動時に、流入孔５２がＯリン
グ上にある位置を通過すると、Ｏリング４９の一部が、
流入孔５２中へはみ出そうとする。特に本実施例では、
Ｏリング４９が流体圧により弁体５１側に押しつけられ
るため、はみ出しやすくなっている。そのままの状態で
駆動すると、Ｏリング４９が傷ついたり、咬み込む可能
性があるため、流入孔５２には、図３（ｂ）に示すよう
な弁体５１回転軸に垂直なリブ５３が２本設けられてい
る。すなわち、Ｏリング４９にかかる流体圧に応じて、
そのはみ出しを防止するリブ５３の数量を設定する必要
がある。流入孔５２およびリブ５３の外周面側のコーナ
ーはＲ面取りされており、Ｏリング４９の劣化を防止し
ている。流入孔５２は、圧力損失を最小限に抑制すると
ともに、微妙な流量調節を行うことができるように略円
形状となっている。

【００６３】以上述べたように本実施例によれば、弁体
５１を円筒形状とし、弁座部材４２に樹脂製の弁座部４
５と金属製の継ぎ手部４４を設けているので、弁体５１
および弁座部４５の加工コストを大幅に低減できるとと
もに、部品点数を削減することができる。また、継ぎ手
部４４およびフランジ４８を金属製としているので、配
管作業による弁座部材４２の破損を防止できる。

【００６４】加えて、弁座部材４２の弁座部端面にＯリ
ング４９が弁体５１に密着するとともに、Ｏリング４９
のつぶししろが均等になるように溝部５０を設けている
ので、弾性シール材を特殊形状とすることなく確実にシ
ールを行うことができる。従って、弾性シール材の大幅
な低コスト化を図ることが可能である。

【００６５】さらに、流入孔５２に弁体５１の回転軸に
垂直なリブ４０を２本設けているので、弁体５１側への
流体圧がＯリング４９にかかっても、Ｏリング４９がは
み出すことがなく、Ｏリング４９の劣化および咬み込み
を確実に防止できる。

【００６６】また、２本のリブ５３が設けられているに
もかかわらず、流入孔５２は略円形状となっているの
で、圧力損失が最小限に抑制されるとともに、微妙な流
量調節を行うことが可能である。

【００６７】なお、ジョイント６１および凸部５４によ
り弁体５１の回転軸が保持されることで、弁体５１外周
面とハウジング４６のクリアランスが維持されるている
ので、弁体５１の摺動抵抗を軽減できるとともに、ゴミ
詰まりやスケールの付着による弁体５１のロックを防止
できる。

【００６８】図７は本発明の第三の実施例の弁装置６２
の縦断面図であり、図８は図７のＹ−Ｙ横断面図であ
る。６３、６４は、弁座部材である湯弁座部材および水
弁座部材であり、それぞれ給湯管６５及び給水管６６に
連通している。湯弁座部材６３および水弁座部材６４に
は、それぞれ弁座部６７、６８と及び継ぎ手部６９、７
０が設けられているとともに、継ぎ手部６９、７０から
弁座部６７、６８へそれぞれ湯および水流入路７１、７
２が形成されている。弁座部６７、６８には、弾性シー
ル材であるＯリング７３、７４がセットされる溝部７
５、７６が設けてあり、溝部形状はＯリング７３、７４
が円筒状の弁体７７に密着するようになっている。ま
た、弁座部材６３、６４は、弁座部６７、６８がハウジ
ング７８の湯および水側弁座挿入孔７９、８０に挿入さ
れ、ねじ止めされているとともに、家庭用の給湯および
給水配管に接続可能となるように、継ぎ手部６９、７０
と弁座部６７、６８がＬ字状に構成されている。

【００６９】弁体７７には、中心軸が所定の角度で交差
し、それぞれ湯水流入路７１、７２に連通可能な開口部
である湯流入孔８１および水流入孔８２が設けられてお
り、弁体７７が回転することにより湯水の混合比が調節
できるようになっている。湯および水流入孔８１、８２
は、圧力損失を最小限に抑制し、微妙な混合比調節を行
えるように略円形であるとともに、Ｏリング７３、７４
が流体圧によりその内部にはみ出さないように弁体７７
の回転軸に垂直であるリブ８３、８４を有している。８
５は湯水の流れが互いの湯水流入孔８１、８２に干渉し
ないように、その流れを下向きに変更する仕切り板であ
る。また、弁体７７の回転軸は、弁体７７下側端部に設
けられた凸部８６と、弁駆動手段であるモータ８７に嵌
合されモータ８７の回転を弁体７７に伝えるジョイント
８８により軸ずれが生じないように保持されており、Ｏ
リング７３、７４のつぶししろが均一に維持される構成
となっている。

【００７０】８９は混合湯の流出路であり、流出路８９
には混合湯温を検出する湯温検出手段９０が設けられて
いる。９１は湯温設定手段９２（図示せず）によって設
定された設定湯温と、湯温検出手段９０で検出された混
合湯温の偏差を検出し、偏差が小さくなる側にモータ８
７を付勢する制御手段である。

【００７１】以上の構成において本実施例の動作および
作用について説明する。弁装置６２には、給湯管６５お
よび給水管６６から湯および水流出路７１、７２を経て
湯と水がそれぞれ供給される。供給された湯と水は、湯
および水流入孔８１、８２の開口面積に応じた混合比で
混合され、混合湯は流出路８９へ流出される。このと
き、湯温検出手段９０は混合湯温を検出し、制御手段９
１は検出された混合湯温と予め湯温設定手段９２によっ
て設定された設定温度との偏差を算出する。制御手段９
１は、混合湯温が設定温度より高い場合には水の混合比
を増加する方向へ、また、混合湯温が設定温度より低い
場合には湯の混合比を増加する方向に、偏差に応じてモ
ータ８７を付勢し、フィードバック制御を行っている。
湯温設定手段９２では、湯または水のみの設定も可能と
なっており、湯または水流入孔８１、８２のみの開成が
可能となっている。

【００７２】湯および水弁座部材６３、６４の弁座部６
７、６８端面は、円筒状の弁体７７に面しており湾曲し
た形状であるため、挿入時に方向性を伴うとともに、回
転しながらの挿入は不可能である。従って、弁座部６
７、６８を挿入した後、ハウジング７８に湯および水弁
座部材６３、６４を正確にねじ止めすることによって弁
座部６７、６８の正確な位置決めを行っている。すなわ
ち、弁座部材６３、６４をねじ止めすることにより、継
ぎ手部６９、７０の取り付けと弁座部６７、６８の取り
付けおよび位置決めが行われることになる。

【００７３】弁座部６７、６８がしっかりと固定されて
いるので、湾曲面にもかかわらずＯリング７３、７４の
つぶししろを均等にすることが可能となり、確実なシー
ル面を形成することができる。

【００７４】以上述べたように本実施例によれば、弁座
部６７、６８と継ぎ手部６９、７０を設けたＬ字状の湯
および水弁座部材６３、６４をハウジング７８にねじ止
めし、弁座部６７、６８にＯリング７３、７４が円筒形
状の弁体７７に密着するように溝部７５、７６を設けた
ので、部品点数を削減することが可能になるとともに、
継ぎ手部６９、７０の取り付けと弁座部６７、６８の取
り付けおよび正確な位置決めを行うことができる。ま
た、弁座部６７、６８の回転やこじれを防止するため
に、弁座部６７、６８および湯および水側弁座挿入孔７
９、８０に突起や溝を設ける必要がないとともに、弁体
７７が円筒形状であるため、加工コストの低減できる。

【００７５】また、Ｏリング７３、７４のつぶししろが
均等にすることが可能となる上、Ｏリング７３、７４の
太さが均一であり、かつ、所定以上のこじれが発生しな
いよう溝部７５、７６によりＯリング７３、７４を保持
しているため、特殊形状のパッキンのでは難しかった確
実なシール性を得ることができるとともに、多様な大き
さに対応する特殊形状のパッキンを作成する必要がな
い。従って、円筒形状の弁体を用いた混合弁では困難で
あった湯または水のみの開成時の閉止側で生じる漏れを
確実に防止することができる。

【００７６】また、２本のリブ８３、８４が設けられて
いるにもかかわらず、湯および水流入孔８１、８２は略
円形状となっているので、圧力損失が最小限に抑制され
るとともに、微妙な混合比調節を行うことが可能であ
る。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の弁装置は、
流入路と、弁座挿入孔を有するハウジングと、円周面に
流出孔を有する円筒状の弁体と、弁座挿入孔に挿入さ
れ、流出孔と連通可能な流出路および流出路を囲む弁体
側端面に設けられた溝部および外側端部に継ぎ手部を有
する弁座部材と、溝部に設けられた弾性シール材を有
し、溝部を弾性シール材が弁体の円周面に密着する形状
として構成しているので、部品点数を削減することが可
能になるとともに、継ぎ手部の取り付けと弁座部の取り
付けおよび正確な位置決めを一度の行程で行うことがで
きる。また、弁座部の回転やこじれを防止するために、
弁座部および弁座挿入孔に突起や溝を設ける必要がない
とともに、弁体が円筒形状であるため、加工コストの低
減できる。

【００７８】また本発明の弁装置は、流出路と、弁座挿
入孔を有するハウジングと、円周面に流入孔を有する円
筒状の弁体と、弁座挿入孔に挿入され、流入孔と連通可
能な流入路および流入路を囲む弁体側端面に設けられた
溝部および外側端部に継ぎ手部を有する弁座部材と、溝
部に設けられた弾性シール材を有し、溝部を弾性シール
材が弁体の円周面に密着する形状として構成しているの
で、円筒状の弁体にもかかわらず、部品点数を削減する
ことができるとともに、コンパクトで安価な弁装置を提
供できる。

【００７９】さらに本発明の弁装置は、流出路と、湯側
弁座挿入孔および水側弁座挿入孔を有するハウジング
と、円周面に湯流入孔および水流入孔を有する円筒状の
弁体と、湯および水弁座挿入孔に挿入され、湯および水
流出孔とそれぞれ連通可能な湯および水流入路と湯およ
び水流入路を囲む弁体側端面に設けられた溝部と外側端
部に継ぎ手部を有する湯および水弁座部材と、溝部に設
けられた弾性シール材を有し、溝部を弾性シール材が弁
体の円周面に密着する形状として構成した湯および水弁
座部材にそれぞれの弾性シール材が弁体の円周面に密着
する形状の溝部および湯水の継ぎ手部を設けているの
で、円筒状の弁体にもかかわらず、簡単な構成で湯水の
混合を行うことができるとともに、湯または水のみの開
成時の閉止側で生じる漏れを確実に防止することができ
る。

【００８０】加えて本発明の弁装置は上記した構成によ
り、弁座部材を溝部を形成した弁座部と継ぎ手部とから
構成し、少なくとも弁座部を樹脂製としたものであるの
で、湾曲した溝部を設けた弁座部の樹脂成形が可能とな
り、弁座部の加工工数を削減できるものである。また、
溝部が樹脂製であるので、弾性シール材が溝部に固着し
にくく、弁体の回転に伴う弾性シール材の無理な変形が
防止される。従って、弾性シール材の劣化を防止するこ
とができる。

【００８１】さらに本発明の弁装置は、弾性シール材と
してＯリングを使用し、Ｏリングが弁体に密着するよう
に溝部を設けているので、特殊な形状の弾性シール材が
必要なく、弾性シール材の大幅な低コスト化が可能とな
る。また、多様な種類に対応して特殊形状の弾性シール
材を新たに作成する必要がないとともに、特殊形状のパ
ッキンでは難しかった確実なシール性を得ることができ
る。

【００８２】加えて本発明の弁装置は、弁体の円周面に
設けた開口部を略円形とし、開口部に弁体回転軸と垂直
のリブを設けているので、弁体の開口部が弾性シール材
にかかっても、リブが弾性シール材の開口部内側への突
出を抑制するので、弾性シール材は弁体の回転動作によ
り咬み込むことがなく、シール性および耐久性の向上が
可能となる。また、開口孔が略円形であるので、リブを
設けたことによる圧力損失を最小限に抑制できるととも
に、微妙な流量制御を行うことができる。

【００８３】さらに、本発明の弁装置は、弁体の材質を
超高分子量ポリエチレンとして構成しているので、弾性
シール材との摩擦抵抗を軽減できるとともに、長期間の
使用によるグリス切れが生じても、弾性シール材との摩
擦抵抗が増加しないものである。また、弁体を樹脂成形
することができるので、低コスト化が可能となる。加え
て、弁体および弾性シール材が摩耗しにくく、長期間に
わたってシール性を維持できる。

【００８４】加えて本発明の弁装置は、弁体の材質を超
高分子量ポリエチレンとし、電気的に弁体を駆動する弁
駆動手段を設けているので、使い勝手および応答性を向
上することができる。また、弾性シール材との摩擦抵抗
を抑制できるので、電気的に弁体を駆動する弁駆動手段
の小型化および低コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の弁装置の縦断面図

【図２】同弁装置の弁座部材の斜視図

【図３】（ａ）同弁装置の流出孔の外観図 （ｂ）他の実施例の弁装置の流出孔の外観図

【図４】同弁装置の図１のＸ−Ｘ横断面の要部拡大図

【図５】同弁装置の作動耐久試験時における弁体回転ト
ルクの変化特性図

【図６】本発明の第二の実施例の弁装置の縦断面図

【図７】本発明の第三の実施例の湯水混合弁の縦断面図

【図８】同湯水混合装置の図７のＹ−Ｙ横断面の要部拡
大図

【図９】従来の弁装置を組み込んだ湯水混合装置の縦断
面図

【図１０】従来の弁装置の断面拡大図

【図１１】従来の弁装置のパッキンおよびスリ−ブの分
解図

【符号の説明】

１３ 弁装置 １７ ハウジング １９ 弁体 ２０ 流出孔 ２３ モ−タ（弁駆動手段） ２４、２５ 弁座部材 ２６、２７ 流出路 ２８、２９ 継ぎ手部 ３０、３１ 弁座部 ３２、３３ 弁座挿入孔 ３６、３７ Ｏリング（弾性シ−ル材） ３８、３９ 溝部 ４０ リブ ４１ 弁装置 ４２ 弁座部材 ４３ 流入路 ４４ 継ぎ手部 ４５ 弁座部 ４６ ハウジング ４７ 弁座挿入孔 ４９ Ｏリング（弾性シ−ル材） ５０ 溝部 ５１ 弁体 ５２ 流入孔 ５３ リブ ６２ 弁装置 ６３ 湯弁座部材 ６４ 水弁座部材 ６７、６８ 弁座部 ６９、７０ 継ぎ手部 ７１ 湯流入路 ７２ 水流入路 ７３、７４ Ｏリング（弾性シール材） ７５、７６ 溝部 ７７ 弁体 ７８ ハウジング ７９ 湯側弁座挿入孔 ８０ 水側弁座挿入孔 ８１ 湯流入孔 ８２ 水流入孔 ８３、８４ リブ ８７ モータ（弁駆動手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−234666（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−192679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−49736（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−2228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−256071（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−55706（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平４−10445（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 5/00 - 5/22

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流入路と、弁座挿入孔を有するハウジング
   と、円周面にリブを設けた流出孔を有する円筒状の弁体
   と、前記流出孔と連通可能な流出路と、前記流出路を囲
   む弁体側端面に設けられた溝部と、外側端部に継ぎ手部
   と、前記弁座挿入孔に挿入され、前記流出路と前記溝部
   と前記継ぎ手部とを有する弁座部材と、前記溝部に設け
   られた弾性シール材とを有し、前記溝部を前記弾性シー
   ル材が弁体円周面に密着する形状とした弁装置。
2. 【請求項２】流出路と、弁座挿入孔を有するハウジング
   と、円周面にリブを設けた流入孔を有する円筒状の弁体
   と、前記流入孔と連通可能な流入路と、前記流入路を囲
   む弁体側端面に設けられた溝部と、外側端部に継ぎ手部
   と、前記弁座挿入孔に挿入され、前記流入路と前記溝部
   と前記継ぎ手部とを有する弁座部材と、前記溝部に設け
   られた弾性シール材を有し、前記溝部を前記弾性シール
   材が前記弁体の円周面に密着する形状とした弁装置。
3. 【請求項３】流出路と、湯側弁座挿入孔および水側弁座
   挿入孔を有するハウジングと、円周面にリブを設けた湯
   流入孔および水流入孔を有する円筒状の弁体と、前記湯
   および水流出孔とそれぞれ連通可能な湯および水流入路
   と、前記湯および水流入路を囲む弁体側端面に設けられ
   た溝部と、外側端部に継ぎ手部と、前記湯側および水側
   弁座挿入孔に挿入され、前記湯および水流水路と溝部と
   継ぎ手部とを有する湯および水弁座部材と、前記溝部に
   設けられた弾性シール材を有し、前記溝部を前記弾性シ
   ール材が前記弁体の円周面に密着する形状とした弁装
   置。
4. 【請求項４】弾性シール材をＯリングとした請求項１か
   ら３のいずれか１項記載の弁装置。
5. 【請求項５】弁体の円周面に設けた開口部を略円形と
   し、前記開口部に設けたリブは弁体回転軸と垂直である
   請求項１から４のいずれか１項記載の弁装置。
6. 【請求項６】電気的に弁体を駆動する弁駆動手段を設け
   た請求項１から５のいずれか１項記載の弁装置。