JP3267040B2 - 流路切り換え装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシャワー、カラン等へ温
水を供給する際の流路切換え装置及び、その制御に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の流路切換え装置は図６に示すよう
な構成となっている。

【０００３】図６において、一つの流入口８と第一の流
出路１０と第二の流出路９を有する弁筐体１１があり、
第一の流出路１０を開閉する第一の弁体１８と、第二の
流出路９を開閉する第二の弁体１７とは駆動軸１６で連
結固定されており、鉄心２０と永久磁石２２の極性が異
なるようにソレノイド１９に電流を流すと、駆動軸１６
に固定された永久磁石２２はスプリング２３の付勢力に
打ち勝って鉄心２０に吸着され、第一の弁体１８が第一
の流出路１０を開成し、第二の弁体１７は第二の流出路
９を閉成し、第一の流出路１０から流体が流出する。こ
の状態でソレノイド１９の通電を切っても永久磁石２２
と鉄心２０の保持力で弁体１７の位置は変わらない。ま
た、鉄心２０と永久磁石２２の極性が同極になるように
ソレノイド１９に電流を流すと、永久磁石２２と鉄心２
０は反発し、永久磁石２０と連動する第一の弁体１８と
第二の弁体１７は、それぞれ第一の流出路１０を閉成す
ると共に第二の流出路９を開成し、第二の流出路９から
流出する。この状態でソレノイド１９への通電を切って
も、スプリング２３の付勢力で第一の弁体１８と第二の
弁体１７の位置はそのまま保持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、二つの流出路９、１０に圧力差があり弁体
１７、１８の受ける力がバランスせず一方向から大きな
圧力を受けた場合、弁体１７、１８の一方向から受ける
荷重が過大となり、ソレノイド１９と永久磁石２２の吸
着力や反発力だけでは弁体１７、１８が受ける荷重に打
ち勝って弁体１７、１８を駆動させることができないた
め、流出路９、１０が切り換わらず思いがけない流出路
から流出することがあった。そのため切換え可能な条件
が極めて限定されるだけでなく、切り換え性能の確実性
に欠けるため、どこから流出するか不安感があり使い勝
手が悪かった。

【０００５】本発明は上記欠点を解決するもので、二つ
の流出路の圧力差により弁体の受ける荷重が大きくなっ
た場合でも、受圧面積が少なく駆動負荷の少ない駆動軸
のみを僅かな駆動力で駆動することによって流出路間の
圧力差を解消した後、受圧面積が大きく駆動負荷の大き
くなる弁体を駆動させることによって、駆動力の大小や
弁体の受ける負荷荷重の大小等の使用条件に限定され
ず、切換え性能が高く、使い勝手のよい流路切換え装置
を提供することを第一の目的としたものである。

【０００６】第二の目的は、ソレノイドを用いた低消費
電力型の流路切換え装置において、二つの流出路の圧力
差により弁体の受ける荷重が如何なる方向が大きくなっ
た場合でも、必ず受圧面積の少ない駆動軸のみを少ない
駆動力で駆動することによって流出路間の圧力差を解消
し、その後負荷荷重のない状態で弁体を駆動させること
によって切換え性能が高く、使い勝手のよい流路切換え
装置を提供することを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、ソレノイドと、鉄心と、流入口及び第一の流
出口と第二の流出口を有する弁筐体と、前記第一の流出
路と前記第二の流出路のどちらか一方の流出路を開放し
他方を閉止する弁体と、前記弁体に前記ソレノイドと前
記鉄心により発生する駆動力を伝達するための駆動軸
と、前記弁体を一方向に付勢する付勢手段と、前記駆動
軸に固定され前記ソレノイドへの通電方向により前記鉄
心に吸着または反発する永久磁石と、前記ソレノイドへ
の通電信号を制御する制御器とを有し、前記駆動軸を前
記弁体に設けた貫通孔を通して、前記弁体が前記駆動軸
の駆動方向と直角、軸方向のどちらにも自由に動けるだ
けの隙間をもって遊嵌連結し、前記制御器は、前記弁体
を前記鉄心に吸着方向への駆動時は、前記永久磁石と前
記鉄心が反発するように通電初期に前記ソレノイドに通
電した後、再度吸着方向に駆動力を発生するように前記
ソレノイドに通電し、また、反発方向への駆動時は、反
発方向に駆動力を発生するように前記ソレノイドに通電
して前記弁体と前記駆動軸の動作を制御する構成とした
ものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【作用】本発明は上記構成によって、弁体と駆動軸の間
に隙間を設けているため、弁体に過大な荷重がかかった
場合、弁体の切換え動作の瞬間に、受圧面積の大きい弁
体より先に受圧面積が少なく負荷荷重の小さい駆動軸が
駆動することにより、弁体と駆動軸の隙間を通じて高圧
側から低圧側へ圧力が逃げ、二つの流出路間の圧力差が
解消されるため、その後、受圧面積の大きい弁体が少な
い駆動力で切換えられるようになる。

【００１１】

【００１２】また、弁体の位置に関係なく、駆動軸は常
に永久磁石と鉄心の吸着力により鉄心側に吸引されてお
り、駆動軸は常に弁体を鉄心側に付勢しているため、弁
体を一方向に付勢する付勢手段と、弁体と駆動軸の間に
隙間を設け、ソレノイドに通電制御する制御器の制御に
より、弁体を鉄心に吸着方向に駆動する際は一旦、反発
方向に駆動軸を駆動し、二つの流出路間に圧力差がある
場合は、弁体と駆動軸の隙間を通じて高圧側から低圧側
へ圧力が逃げ、二つの流路間の圧力差を解消する。その
後、再度吸着方向に駆動するため、受圧面積の大きい弁
体が少ない駆動力でも切換えられるようになる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

【００１４】図１において、ソレノイド１と鉄心２とか
らなる駆動力発生手段としての電磁石３を有し、一つの
流入口４と、この流入口４を挟む形で第一の弁座５を有
する第一の流出路６と第二の弁座７を有する第二の流出
路８からなる弁筐体１４があり、第一の弁座５と第二の
弁座７を開閉し隙間を有して遊嵌する貫通孔１０を有す
る閉止手段としての弁体９がある。弁体９に電磁石３の
駆動力を伝達する駆動力伝達手段として駆動軸１１があ
り、弁体９は駆動軸１１との間に貫通孔１０を介して駆
動軸１１の駆動方向と直角、軸方向に自由度をもって連
結され、一方の弁座（５または７）が開成している時は
他方の弁座（５または７）は閉成する。

【００１５】駆動軸１１に固定された永久磁石１２は、
電磁石３の極性により吸着または反発し、付勢手段とし
てのスプリング１３により駆動軸１１が電磁石３から離
れる方向に付勢され、電磁石３の駆動力を駆動軸１１を
介して弁体９に伝達する構成になっている。弁体９はゴ
ムシート１６を有し、少ない力でも閉止力を高めてい
る。また、駆動軸１１も弁体９との当接部にゴムパッキ
ン１７を有し閉止力を高めている。

【００１６】上記構成により、図１、図２に詳細を示す
ように開放路を第一の流出路６から第二の流出路８に切
り換える場合、鉄心２と永久磁石１２が吸着状態にある
ため、鉄心２と永久磁石１２が同極となるようにソレノ
イド１に通電すると、永久磁石１２と鉄心２の反発力に
より駆動軸１１が反発方向に移動する。この時、ヘッド
圧や温度膨脹・収縮による圧力変化によって弁体９の駆
動方向から荷重がかかっていると、受圧面積の小さい駆
動軸１１が反発方向に移動する時、受圧面積の大きい弁
体９は動作せず弁体９と駆動軸１１の間に生じる隙間の
貫通孔１０から最初に圧力を逃がし、弁体９にかかる負
荷を解消した後、駆動軸１１が弁体９に当接した時点で
永久磁石１２と鉄心２の反発力とスプリング１３の付勢
力によって弁体９が第二の流出路８の閉止位置から反発
方向に移動し、第一の流出路６を閉止すると同時に第二
の流出路８を開放する。一方、駆動方向と反対方向から
荷重がかかっていると、駆動軸１１と弁体９は当接した
まま動作し第二の流出路８を開放する。

【００１７】また、開放路を第二の流出路８から第一の
流出路６に切り換える場合、スプリング１３の付勢力が
鉄心２と永久磁石１２の吸引力に打ち勝って保持されて
いるため、鉄心２と永久磁石１２が異極となるようにソ
レノイド１に通電すると、永久磁石１２と鉄心２の吸着
力により駆動軸１１が吸着方向に移動する。この時、ヘ
ッド圧や温度膨脹・収縮による圧力変化によって弁体９
の駆動方向から荷重がかかっていると、駆動軸１１が吸
着方向に移動する時、受圧面積の大きい弁体９は動作せ
ず弁体９と駆動軸１１の間に生じる隙間から圧力を逃が
し、弁体９にかかる負荷を解消した後、駆動軸１１が弁
体９に当接した時点で永久磁石１２と鉄心２の吸着力に
よって弁体９が第一の流出路６の閉止位置から吸着方向
に移動し、第二の流出路８を閉止すると同時に第一の流
出路６を開放する。一方、駆動方向と反対方向から荷重
がかかっていると、駆動軸１１と弁体９は当接したまま
動作し第一の流出路６を開放する。

【００１８】以上の構成により、弁体と駆動軸１１に自
由度をもたせて連結することにより、弁体の切り換え時
に、弁体にかかる荷重を除去することができるため、弁
体にかかる圧力に関係なく確実に切り換え動作ができ
る。

【００１９】なお、実施例では駆動力発生手段として電
磁石３を用いた場合を説明したが、モータを用いても同
様の効果が得られる。

【００２０】また、図３において、ソレノイド１と鉄心
２とからなる駆動力発生手段としての電磁石３を有し、
一つの流入口４と、この流入口４を挟む形で第一の弁座
５を有する第一の流出路６と第二の弁座７を有する第二
の流出路８からなる弁筐体１４があり、第一の弁座５と
第二の弁座７を開閉し隙間を有して遊嵌した貫通孔１０
を有する閉止手段としての弁体９がある。弁体９に電磁
石３の駆動力を伝達する駆動力伝達手段として駆動軸１
１があり、弁体９は駆動軸１１との間に貫通孔１０を介
して駆動軸１１の駆動方向と直角、軸方向に自由度をも
って連結され、一方の弁座（５または７）が開成してい
る時は他方の弁座（５または７）は閉成する。駆動軸１
１に固定された永久磁石１２は、電磁石３の極性により
吸着または反発し、付勢手段としてのスプリング１３に
より弁体９が電磁石３から離れる方向に付勢され、電磁
石３の駆動力を駆動軸１１を介して弁体９に伝達する構
成になっており、制御器１５によってソレノイドへの通
電信号を制御するよう構成されている。弁体９はゴムシ
ート１６を有し、少ない力で閉止力を高めている。ま
た、駆動軸１１も弁体９との当接部片側にゴムパッキン
１７を有し閉止力を高めている。

【００２１】上記構成において、第一の流出路６と第二
の流出路８のどちらが開放状態にある場合でも、ソレノ
イド１への非通電時は鉄心２と永久磁石１２間には吸引
力があり、弁体９と駆動軸１１の接触状態は、図３に示
すように常に弁体９の片面に駆動軸１１が当接する状態
となっている。

【００２２】したがって、図４に詳細を示し、図５にソ
レノイド１の通電制御信号を示すように、第二の流出路
８を開放状態に切り換える場合は、第一の実施例と同様
に動作し、また、第一の流出路６を開放状態に切り換え
る場合は、制御器１５により永久磁石１２と鉄心２が同
極になるように一瞬ソレノイド１に通電制御すると、弁
体９はそのままで駆動軸１１のみ反発方向に移動する。
この時、ヘッド圧や温度膨脹・収縮による圧力変化によ
って弁体９に荷重がかかっていると、弁体９と駆動軸１
１の間に生じる隙間即ち貫通孔１０から圧力を逃がし、
弁体９にかかる負荷を解消した後、再度永久磁石１２と
鉄心２が異極になるようにソレノイド１に通電制御する
と、駆動軸１１が吸着方向に移動し駆動軸１１が弁体９
に当接した時点で永久磁石１２と鉄心２の吸着力がスプ
リング１３の付勢力に打ち勝って、弁体９が第一の流出
路６の閉止位置から開放方向に移動し、第二の流出路８
を閉止すると同時に第一の流出路６を開放する。

【００２３】以上の構成により、弁体に過大な荷重が掛
かった場合でも、弁体より先に受圧面積が小さく弱い駆
動力で駆動できる駆動軸を最初に動かすことにより弁体
にかかる荷重を除去し、弁体を確実に切換えることがで
き、更に駆動力発生手段の小型化もできる。

【００２４】以上説明したように本発明の流路切換え装
置によれば、ヘッド圧や温度膨張・収縮による弁体への
荷重増大を生じた場合でも、間接的に弱い駆動力でこの
荷重を除去し、弁体を確実に切り換えることができ、信
頼性が向上する。また、必要駆動力が弱くてもよい駆動
力発生手段が小型化でき、さらに使い勝手が向上する。

【００２５】また、低消費電力型でありながら、弁体の
受ける荷重の方向性や大小に関係なく、確実に切り換え
動作が可能で、使い勝手が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における流路切り換え装置の
構成図

【図２】同弁体部における駆動時の流体の流れと弁体に
かかる圧力の経時変化を示す詳細図

【図３】本発明の他の実施例における流路切り換え装置
の構成図

【図４】同弁体部における駆動時の燃焼の流れと弁体に
かかる圧力の経時変化を示す詳細図

【図５】制御器から切り換え動作信号入力時のソレノイ
ドに入力される通電制御信号を示す図

【図６】従来の流路切り換え装置の構成図

【符号の説明】

１ ソレノイド ２ 鉄心 ３ 電磁石 ４ 流入口 ５ 第一の弁座 ６ 第一の流出路 ７ 第二の弁座 ８ 第二の流出路 ９ 弁体 １０ 貫通孔 １１ 駆動軸 １２ 永久磁石 １３ スプリング １４ 弁筐体 １５ 制御器 １６ ゴムシート １７ ゴムパッキン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 31/06 305

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドと、鉄心と、流入口及び第一
   の流出口と第二の流出口を有する弁筐体と、前記第一の
   流出路と前記第二の流出路のどちらか一方の流出路を開
   放し他方を閉止する弁体と、前記弁体に前記ソレノイド
   と前記鉄心により発生する駆動力を伝達するための駆動
   軸と、前記弁体を一方向に付勢する付勢手段と、前記駆
   動軸に固定され前記ソレノイドへの通電方向により前記
   鉄心に吸着または反発する永久磁石と、前記ソレノイド
   への通電信号を制御する制御器とを有し、前記駆動軸を
   前記弁体に設けた貫通孔を通して、前記弁体が前記駆動
   軸の駆動方向と直角、軸方向のどちらにも自由に動ける
   だけの隙間をもって遊嵌連結し、前記制御器は、前記弁
   体を前記鉄心に吸着方向への駆動時は、前記永久磁石と
   前記鉄心が反発するように通電初期に前記ソレノイドに
   通電した後、再度吸着方向に駆動力を発生するように前
   記ソレノイドに通電し、また、反発方向への駆動時は、
   反発方向に駆動力を発生するように前記ソレノイドに通
   電して前記弁体と前記駆動軸の動作を制御する流路切換
   え装置。