JP3687016B2 - 電動三方スイング弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷温水回路の開閉や切り替えに用いる電動三方スイング弁に関し、特に、ごみや砂などの多い条件の、循環式風呂の給湯器において確実に作動するようにした電動三方スイング弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
循環式風呂の給湯器等の冷温水回路の開閉や切り替えに用いる電動三方スイング弁は、直流リバーシブルモータを用い、モータの出力軸に設けたカムによって弁体の側部に設けた支軸を支点に揺動するレバーを左右に揺動し、それにより支軸を時計方向あるいは反時計方向に回動し、支軸に固定した別のレバーに設けている略球形の弁体を左右方向に揺動することにより、弁体の両側部に対向して設けた湯の供給口と水の供給口のいずれかの弁シートを弁体で閉塞し、湯あるいは水を弁体内に導入し、弁体内で合流させ下方の排出口に導き、それにより湯を浴槽に入れ、また、満槽になった際にはシャワーに切り替える等の操作を行っている。また、カムの揺動位置を検出して弁体が所定位置に達したことを検出し、モータの駆動を停止している。
【0003】
このような電動三方スイング弁において、その弁体は通常シリコンゴム等のゴム製であり、このゴム製の弁体を、弁本体内においてその両側部に設けた湯の供給口と水の供給口のいずれかの弁シートにその球面部をモータの力で押圧し、シール作用をなしている。このようにボール弁を揺動式とすることにより、シートとボール間にごみや砂等が入り込んだ場合に双方共に傷が付き弁漏れを生じることを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のスイング弁においては、そのゴム製の弁体は球形としているので、弁体がシート部に圧接する部分において弁体のゴムの反発力が高くなり、弁の押さえ力が高くなり過ぎ、モータ等のアクチュエータ部分に高い負荷がかかることとなる。また、弁体と弁シートの位置のばらつきや弁シートの形状歪を吸収するのが難しく、弁漏りを生じ易い欠点もあった。しかも、弁と弁シートの位置のばらつきや弁シートの形状歪を吸収することが難しいという欠点もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、弁本体内の両側に配置した2個の流入口間に、弁本体の側部に設けた支軸に固定されたアームに支持されている弾性体からなる弁体を配置し、モータにより支軸を回動することにより弁体内へ前記流入口からの流体を流出口に選択的に導入してなる電動三方スイング弁において、弁体における流入口対向面に、球面の一部として形成された第1当接部と第2当接部とが設けられ、該第1当接部と第2当接部には弁シートの径より小径で且つ弁シートの径に比較的近い径の大きさをなす第1凹部と第2凹部が設けられ、前記第1当接部と第2当接部は前記弁シートと当接する部分にたわみが生じるように変形させてなる電動三方スイング弁に構成したものである。
【0006】
したがって、本発明は、弁体が所定の堅さを有することにより、弁体が弁シートに食い込むことを防止してモータの確実な所定位置での停止が行え、また、弁体と弁シートの接触部を柔軟にすることにより、弁押さえ力を軽減すると共に弁体駆動用モータの出力を小さなものとし、かつ、弁の閉鎖効果を向上させ、また、弁体駆動用モータ及び弁体作動用レバー等への負荷トルクを軽減できる電動三方スイング弁を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、弁本体内の両側に配置した2個の流入口間に、弁本体の側部に設けた支軸に固定されたアームに支持されている弾性体からなる弁体を配置し、モータにより支軸を回動することにより弁体内へ前記流入口からの流体を流出口に選択的に導入してなる電動三方スイング弁において、弁体における流入口対向面に、弁シートより小径で弁シートの内周に近接して凹部を設けたものである。
【0008】
本発明は、上記のように構成したので、モータによって支軸をいずれかの方向に回動することにより弁体を2個の流入口のいずれかに当接させると、弁体における流入口対向面が弁シートが圧接する。その際、弁体の流入口対向面に弁シートの内周面に近接して凹部が設けられているので、弁体が流入口の弁シートと当接する部分は変形し易くなっており、それにより、弁体は弁シートに確実に圧接する。また、弁体が弁シートに食い込むことを防止してモータの確実な所定位置で停止され、しかも弁押さえ力が軽減され弁体駆動用モータを小型でき、かつ、弁体駆動用モータ及び弁体作動用レバー等への負荷トルクも軽減される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。弁本体1には、下方には流出口2を、側方にはお互いに対向する位置に第1流入口3と第2流入口4を備えている。弁本体1内の弁室5には、弁本体1の一側部に回動自在に設けた支軸6に固定されたアーム7に固定された略球形の弁体8を有している。弁体8は、後述するように支軸6が時計方向あるいは反時計方向に回動するとき、弁体の側部が第1流入口3と第2流入口4のいずれかの方向に揺動自在とされている。
【0010】
弁体8の側部における第1流入口3に形成された第1弁シート10と、第2流入口に形成された第2弁シート11に対向する部分は、球面の一部として形成された第1当接部12と第2当接部13とが設けられており、しかも、両当接部には、両弁シートの径よりも小さく且つその径に比較的近い径の大きさをなす第1凹部14と第2凹部15が各々設けられている。各凹部の深さは、後述するように、弁体の前記各平面部が弁シートと当接する際、弁体の弾性より大きな弾性を有するように、しかも弁シート部のシール時に十分なシール力を有する程度に設定される。
【0011】
弁本体1の上方には、弁体を駆動する駆動ユニットのケース16がシール17を挟みネジ18により固定され、支軸6は上方に延び、ケース16の上部にはモータ20が固定されている。弁体8を備えるアーム7を固定している支軸6は上方に延び、ケース16内に設けたカム21の第1突起19と第2突起22の2個の突起間に形成された作動溝23に延びるレバー24を固定している。カム21は有底状をなし、その上方に設けたモータ20の出力軸と連結している。それにより、モータ20が回動すると、突起19,22間に形成された作動溝23に挟まれるレバー24はカム21の回動により支軸6を中心に揺動し、支軸の揺動により支軸の下方に固定されたアーム7が揺動し、アームに固定された弁体8の第1当接部12あるいは第2当接部13が、第1弁シート10あるいは第2弁シート11に当接する。それと連動して、図示されないレバー位置検出部がレバーが所定位置まで移動したことを検出し、モータの駆動を止める。
【0012】
上記弁体の作動を図4ないし図8に基づいて説明する。最初カム21が図4の位置で停止しているとき、レバー24はカム21の作動溝23における第1突起19に当接した状態で挟まれて図示位置に存在し、それにより支軸6も図示位置に回転しており、アーム7は図示位置となっている。そのため、弁体8の第2当接部13が第2流入口4の第2弁シート11に圧接した状態で当接しており、第2流入口4を閉じ、反対側の第1流入口3を解放するため、第1流入口3にお湯の配管が連結されているとき弁本体内にはお湯が導入され、流出口2からお湯が流出する。
【0013】
次にモータが図中時計方向に回転し、図5に示すように、カム21が同方向に回転して第2突起22がレバー24と当接するとき、カム21は第2突起22によりレバー24を時計方向に揺動し、支軸6は時計方向に揺動する。それによりアーム7は時計方向に揺動し、弁体を第2流入口の第2弁シート11から離す方向に作用し、弁シートへの圧接状態を解放する。
【0014】
その後、モータが更に図中時計方向に回転すると、図6,図7に示すようにカム21が更に同方向に回転し、上記と同様の作動により弁体を第2流入口の第2弁シート11から離すと同時に、第1弁シート10に第1当接部12を近づける。そして、弁体の第1当接部12が第1弁シート10に所定の圧力で当接するとき、弁体の第1当接部12の部分には第1凹部14が形成されているので、弁体が比較的硬質のシリコンゴム等で形成されている場合でもこの部分は変形し易く、所定の変形が行われ、また、その力でレバーやアームも変形し、弁体は第1シート10に圧接しシールする。この状態はレバー24の位置を検出する位置センサによって検出され、モータを停止し、図8の状態で全ては停止する。その結果、第1流入口10は閉じられ、第2流入口11は解放されるので、弁本体内には第2流入口からの水が導入され、流出口2からは水が流出し、それによりお湯から水に切り替えが行われる。
【0015】
この状態から、モータを逆方向に回転すると、上記作動と全く逆の作動が行われ、図8から図4の状態に移行するが、その作動の説明は省略する。この作動の最後においても、前記と同様に、第2流入口4の第2弁シート11に弁体の第2当接部13が当接するとき、この部分には第2凹部15が形成されているので、弁体が比較的硬質のシリコンゴム等で形成されている場合でもこの部分は変形し易く、所定の変形が行われて第2弁シート11に圧接しシールする。この状態はレバー24の位置を検出する位置センサによって検出され、モータを停止し、図4の状態で全ては停止する。
【0016】
上記における弁体に設けた第1凹部14と第2凹部15の作動の状況は、図9に示すように、弁体が第2弁シート11に所定の力で当接して停止している状態においては、図中鎖線で示す設計理論上の位置に対して、図中実線で示すように橈んでおり、特に第2弁シート11と当接する部分において所定のたわみが得られていることがわかる。このように弁体が回転しない角度分は弁体の変形歪とレバー等の変形により力として吸収される。このとき、従来のものは、弁シートとの当接部にくさび状の局部変形を生じるため、この状態が長期にわたるとこの部分に亀裂を生じることとなる。更に、この部分においては変形が小さいので、大きな力で弁座に押しつけないと確実な弁シールを行うことができないが、上記したように、本発明においてはそのようなことがない。更に、従来のものは弁体の芯ずれがある場合には、弾性力が高い分ずれの修正作用、すなわち求芯作用にかける欠点があるが、本発明によるものはこのようなことがなくなる。
【0017】
また、この状態を弁体にかける荷重と弁体の変位について、本発明によるものと従来のものである弁体を単に球形としたものとを比較した図10のグラフから明らかなように、本発明によるものは、従来のものよりも荷重の小さい範囲でその変位が大きいことがわかる。
【0018】
なお、上記実施例において、第1凹部14、第2凹部15は、断面台形に形成してあるが、これを断面逆台形に形成し弁体8の凹部14,15入口を薄肉にさせて弁体における弁シートとの当接部がより弾性を有するようにし、弁体と弁シートの接触部がより柔軟となるようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、弁体を所定の堅さを有するように形成して弁体が弁シートに食い込むことを防止し、モータの確実な所定位置での停止が行えるようにしても、弁体における弁シートとの当接部に凹部を形成しこの部分に弾性を有するようにしたので、弁体と弁シートの接触部が柔軟となり、弁押さえ力を軽減すると共に弁体駆動用モータの出力を小さなものとすることができる。また、弁の閉鎖効果を向上させることができるとともに、弁体駆動用モータ及び弁体作動用レバー等への負荷トルクを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の断面図である。
【図2】図1のA−A部分断面図である。
【図3】図1のB−B部分断面図である。
【図4】同弁の作動説明図であり、(イ)はカム回転角度0゜、(ロ)は弁回転角度12.5゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図5】同弁の作動説明図であり、(イ)はカム回転角度13゜、(ロ)は弁回転角度12.5゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図6】同弁の作動説明図であり、(イ)はカム回転角度53.5゜、(ロ)は弁回転角度0゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図7】同弁の作動説明図であり、(イ)はカム回転角度82.5゜、(ロ)は弁回転角度−10.013゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図8】同弁の作動説明図であり、(イ)はカム回転角度90゜、(ロ)は弁回転角度−12.5゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図9】同弁の弁体の変形状態を示す断面図である。
【図10】本発明と従来の弁の荷重と変位の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
1 弁本体
2 流出口
3 第1流入口
4 第2流入口
5 弁室
6 支軸
7 アーム
8 弁体
10 第1弁シート
11 第2弁シート
12 第1当接部
13 第2当接部
14 第1凹部
15 第2凹部
16 ケース
17 シール
18 ネジ
19 第1突起
20 モータ
21 カム
22 第2突起
23 作動溝
24 レバー
Claims (3)
- 弁本体内の両側に配置した2個の流入口間に、弁本体の側部に設けた支軸に固定されたアームに支持されている弾性体からなる弁体を配置し、モータにより支軸を回動することにより弁体内へ前記流入口からの流体を流出口に選択的に導入してなる電動三方スイング弁において、弁体における流入口対向面に、球面の一部として形成された第1当接部と第2当接部とが設けられ、該第1当接部と第2当接部には弁シートの径より小径で且つ弁シートの径に比較的近い径の大きさをなす第1凹部と第2凹部が設けられ、前記第1当接部と第2当接部は前記弁シートと当接する部分にたわみが生じるように変形させてなる電動三方スイング弁。
- 前記凹部は、断面台形に形成した請求項1記載の電動三方スイング弁。
- 前記凹部は、断面逆台形に形成した請求項1記載の電動三方スイング弁。
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- 1996-06-24 JP JP18165496A patent/JP3687016B2/ja not_active Expired - Fee Related
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