JP5124358B2 - 流量調整弁 - Google Patents

Description

本発明は、流量調整弁に係り、例えば、水と湯を混合して所望温度の温水を得るための給湯装置等に使用するのに好適な流量調整弁に関する。

この種の流量調整弁として、従来、例えば、図６に示される如くのものが考えられている。以下、図示例の流量調整弁２について簡単に説明する。

給湯装置等の流量調整弁２は、水と湯を混合して所望温度の温水を得るための給湯装置等に使用されるもので、天井部付き円筒状の弁室１４を有し、該弁室１４の周壁部に開口する側部ポート１１、１２が設けられるとともに、弁室１４と同軸に開口する底部ポート１３が設けられた弁本体１０’と、該弁本体１０’の弁室１４内に回動可能に挿置されて回転軸線Ｏ回りに回転せしめられる弁体２０’と、該弁体２０’を回動させる駆動手段としてのステッピングモータ１５を備えている。

前記弁本体１０’の側部ポート１１と側部ポート１２は、１８０度の角度間隔をあけて配在されている。

前記弁体２０’は、下端開口の円筒状部２２を有する樹脂成形品であって、その円筒状部（周壁部）２２が、前記側部ポート１１、１２を閉塞するシール面部として機能するようにされ、かつ、この円筒状部２２に、側部ポート１１、１２の開口面積を弁体２０’の回転に伴って連続的に変化させる所定形状（ここでは、両端が半円形の長円形）の開口部３０が設けられている（実施形態の弁体２０を示す図２も参照）。この開口部３０は、弁体２０’の回転角度で見て１８０度分程度開口せしめられている。

弁体２０’の天井部２３の上面中央には、回転軸２５が突設されている。この回転軸２５の下部には、Ｏリング２９、２９が装着される、３段の鍔状部２８からなる装着溝が設けられ、その上部には、ステッピングモータのロータ（の軸）と一体回転可能に連結するためのセレーション軸部２６及び非円形断面（Ｄカット形状等）の凸部２７が設けられている。

一方、前記弁本体１０’における弁室１４の上部には装着穴３９が設けられ、この装着穴３９に、弁体２０’の天井部２３と回転軸２５の下部（Ｏリング２９、２９が装着されている部分）を回転自在に支持する軸受１６が圧入等の手法で固定され、この軸受１６上に取付板１７を介して前記ステッピングモータ１５がボルトナット類で取り付けられている。なお、装着穴３９と軸受１６との間にもＯリング等のシール部材１９が装着されている。また、弁本体１０’の弁室１４の下端には、弁体２０’（の下端面）を受け止める弁体受座１４ａが設けられている。

上記した従来の流量調整弁２では、次のような改善すべき課題がある。

すなわち、弁体２０’が樹脂成形品であって、その円筒状部（周壁部）２２に開口部３０が設けられているので、該開口部３０が存在することに起因して弁体２０’に変形（ねじれ、曲がり、歪み等）が生じやすいという問題があった。かかる変形が生じると、弁本体１０’と弁体２０’に所要の同軸度が得られなくなって、弁体２０’と弁本体１０’とが偏接触して摩擦抵抗・摩耗が大きくなり、さらに、弁本体１０’と弁体２０’との間のシール性も低下してしまう等の問題を生じる。

このような問題を解消するための一つの方策として、下記特許文献１には、前記開口部３０（に相当する貫通穴）に仕切状補強リブを設けることが提案されている。

特開2006−009958号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のように開口部３０に仕切状補強リブを設けると、前記変形を抑えることができるものの、仕切状補強リブが開口部３０を部分的に塞いでいるので、所望の流量特性、混合特性が得られなくなるという問題がある。

また、前記弁体２０’のような、開口部３０付き円筒状部品の樹脂成形では、ゲート（通常、回転軸２５の上部に設けられる）から最も遠い部位（円筒状部２２の下端部）にウエルドライン（成形時に溶融樹脂がぶつかる点で発生する）等と呼ばれる成形不良が生じやすいといった問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、弁体に開口部が存在することに起因した変形（ねじれ、曲がり、歪み等）やウエルドライン等の成形不良を生じ難くして、弁体と弁本体とに所要の同軸度及びシール性を確保でき、低コストで薄型化・軽量化及び強度・耐久性の向上等を図り得る信頼性の高い流量調整弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る流量調整弁は、基本的には、円筒状の弁室、該弁室に開口する少なくとも一つの側部ポートを有する弁本体と、該弁本体の前記弁室に回動可能に挿置され、かつ前記側部ポートの開口面積を回転に伴って変化させる所定形状の開口部が周壁部に設けられた天井部付き円筒状の弁体とを備える。

そして、前記円筒状の弁体は樹脂成形品とされ、該弁体の円筒状部内に、前記天井部から下方及び内周壁面から径方向に伸び、平面視で前記円筒状部内及び前記開口部を左右に二分割している仕切状補強リブが設けられている。

さらに、前記仕切状補強リブに、前記開口部を介して前記円筒状部内に流入する流体の流れを阻害しないように、前記開口部側から径方向に凹む切欠部が設けられていることを特徴としている。

他の好ましい態様では、前記切欠部と前記開口部の側面視形状が同じにされる。

別の好ましい態様では、前記側部ポートが２個備わっており、その一方に第１流体が、他方に第２流体が導入され、前記弁体の回転に伴って前記第１流体と第２流体の混合比率が変化し、混合流体が前記弁体の下端開口から流出するようにされる。

この場合、好ましい態様では、前記第１流体が湯であり、前記第２流体が水とされる。

本発明に係る流量調整弁の好ましい態様では、弁体の円筒状部を左右に二分割する仕切状補強リブが設けられるので、弁体の強度・剛性が向上し、弁体に開口部が存在することに起因した変形（ねじれ、曲がり、歪み等）が生じ難くなる。また、この仕切状補強リブが樹脂成形時においてランナーの役割を果たすので、ウエルドライン等の成形不良も生じ難くなる。

また、仕切状補強リブに、前記開口部を介して前記円筒状部内に流入する流体の流れを阻害しないように、前記開口部側から径方向に凹む切欠部が設けられるので、前記特許文献１に記載のように開口部に仕切状補強リブを設ける場合（開口部を部分的に塞いでいるもの）に比して、より適正に流量調整、混合比率調整を行うことができる。

以上のことから、本発明によれば、弁体と弁本体とに所要の同軸度及びシール性を確保できるとともに、低コストで薄型化・軽量化及び強度・耐久性の向上等を図り得る信頼性の高い流量調整弁を提供することが可能となる。

以下、本発明の流量調整弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る流量調整弁の一実施形態を示す部分切欠正面図、図２は本実施形態の弁体の斜視図、図３は弁体の底面図、図４は弁体の側面図、図５は弁体の中央縦断面図（図１のＸ−Ｘ矢視断面図）である。図１において、前述した図６に示される流量調整弁２の各部に対応する部分には共通の符号を付して詳細な説明を省略し、以下においては、相異点を重点的に説明する。

本実施形態の流量調整弁１は、弁本体１０、弁体２０、及びステッピングモータ１５を有し、弁本体１０に弁体２０を下側から挿入して組み付ける構造となっており、弁本体１０や弁体２０は合成樹脂成形品（例えば、ＰＯＭ製等）である。弁本体１０には、比較的厚めの天井部３５付き円筒状の弁室１４、この弁室１４の周壁部に１８０度の角度間隔をあけて開口する側部ポート１１、１２、及び弁室１４と同軸に開口する底部ポート１３が設けられている。

また、弁本体１０の上部（天井部３５）における平面視で側部ポート１１、１２とは９０度回転した位置には、図示されていないが、モータ１５を弁本体１０に取り付けるための取付台座が上方及び左右に張り出すように突設されている。

弁体２０は、円筒状部２２と回転軸２５を有する樹脂成形品とされており、図２〜図４に示される如くに、弁本体１０の弁室１４に回動可能に挿置され、その天井部２３が弁本体１０の天井部３５の下面に対接せしめられている。弁体２０の円筒状部（周壁部）２２には、側部ポート１１及び側部ポート１２の開口面積を回転に伴って連続的に変化させるべく所定形状（ここでは、両端が半円形の長円形）の開口部３０が設けられている。前記開口部３０は、弁体２０の回転角度で見て１８０度分程度開口せしめられている。

弁体２０の天井部２３上には回転軸２５が突設され、弁本体１０における天井部３５に弁体２０の回転軸２５が下側から貫挿される軸受穴３６が形成されている。前記回転軸２５の下部には、Ｏリング２９、２９が装着される、３段の鍔状部２８からなる装着溝が設けられ、その上部には、ステッピングモータのロータ（の軸）と一体回転可能に連結するためのセレーション軸部２６及び非円形断面（Ｄカット形状等）の凸部２７が設けられている。

さらに、回転軸２５における前記セレーション軸部２６の下端と前記鍔状部２８の最上段のものとの間（前記軸受穴３６の上端面より若干上方）の部位には鍔状部２８と同径の大径部３７が形成され、この大径部３７と鍔状部２８の最上段のものとの間の部位（装着部３８）の外周に、弁体２０の回転は許容するが下方への抜けを阻止する弁体係止具としてのクリップ４０が装着されている。

かかる構成に加えて、弁体２０の円筒状部２２内に、天井部２３から下方及び内周壁面から径方向に伸びる仕切状補強リブ５０が設けられている。

この仕切状補強リブ５０は、板状とされ、平面視で円筒状部２２内及び開口部３０を左右に二分割している（回転軸線Ｏ上を通る）。また、この仕切状補強リブには、開口部３０を介して円筒状部２２内に流入する流体の流れを阻害しないように、開口部３０側から径方向に凹む切欠部５０ａが設けられている。なお、切欠部５０ａと開口部３０の側面視形状は、図３、図４を参照すればよくわかるように、同じ寸法形状（半長円形）となっている。

このような構成とされた本実施形態の流量調整弁１では、弁体２０の円筒状部２２を左右に二分割する仕切状補強リブ５０が設けられるので、弁体２０（の円筒状部２２）の強度・剛性が向上し、弁体２０に開口部３０が存在することに起因した変形（ねじれ、曲がり、歪み等）が生じ難くなる。また、この仕切状補強リブ５０が樹脂成形時においてランナーの役割を果たすので、ウエルドライン等の成形不良も生じ難くなる。

また、仕切状補強リブ５０に、前記開口部３０を介して円筒状部２２内に流入する流体の流れを阻害しないように、前記開口部３０側から径方向に凹む切欠部５０ａが設けられているので、前記特許文献１に記載のように開口部に仕切状補強リブを設ける場合（開口部を部分的に塞いでいるもの）に比して、より適正に流量調整、混合比率調整を行うことができる。

以上のことから、弁体２０と弁本体１０とに所要の同軸度及びシール性を確保できるとともに、低コストで薄型化・軽量化及び強度・耐久性の向上等を図り得る信頼性の高い流量調整弁を提供することが可能となる。

なお、上記実施形態においては、仕切状補強リブ５０が回転軸線Ｏを通る位置に一つだけ設けられているが、仕切状補強リブを複数設けてもよく、また、その配設位置や切欠形状や寸法形状等も任意に設定することができる。

また、上記実施形態においては、湯と水を混合する比率を調整して所望の温度の温水を得るようにした流量調整弁に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、水や湯以外の複数種類の流体を混合する流量調整弁にも適用可能である。

また、上記実施形態では、弁室の周壁部に２個の側部ポートを設け、弁室と同軸に開口する底部ポートを設けたアングル弁に本発明を適用した場合について説明したが、弁室の周壁部に１個の側部ポートを設け、弁室と同軸に開口する底部ポートを設けたアングル弁にも適用可能である。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明に係る流量調整弁の一実施形態を示す部分切欠正面図。 図１に示される流量調整弁の弁体を示す斜視図。 図１に示される流量調整弁の弁体を示す底面。 図１に示される流量調整弁の弁体を示す側面図。 図１に示される流量調整弁の弁体を示す中央縦断面図（図１のＸ−Ｘ矢視断面図）。 従来例の流量調整弁を示す部分切欠正面図。

符号の説明

１ 流量調整弁
１０ 弁本体
１１ 側部ポート
１２ 側部ポート
１３ 底部ポート
１４ 弁室
１５ ステッピングモータ
２０ 弁体
２２ 円筒状部
３０ 開口部
３５ 天井部
３６ 軸受穴
３７ 大径部
３８ 装着部
４０ クリップ（弁体係止具）
５０ 仕切状補強リブ
５０ａ 切欠部

Claims (4)

1. 円筒状の弁室、該弁室に開口する少なくとも一つの側部ポートを有する弁本体と、該弁本体の前記弁室に回動可能に挿置され、かつ前記側部ポートの開口面積を回転に伴って変化させる所定形状の開口部が周壁部に設けられた天井部付き円筒状の弁体とを備えた流量調整弁であって、
   前記円筒状の弁体は、樹脂成形品とされ、該弁体の円筒状部内に、前記天井部から下方及び内周壁面から径方向に伸び、平面視で前記円筒状部内及び前記開口部を左右に二分割している仕切状補強リブが設けられており、
   前記仕切状補強リブに、前記開口部を介して前記円筒状部内に流入する流体の流れを阻害しないように、前記開口部側から径方向に凹む切欠部が設けられていることを特徴とする流量調整弁。
2. 前記切欠部と前記開口部の側面視形状が同じにされていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。
3. 前記側部ポートが２個備わっており、その一方に第１流体が、他方に第２流体が導入され、前記弁体の回転に伴って前記第１流体と第２流体の混合比率が変化し、混合流体が前記弁体の下端開口から流出するようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整弁。
4. 前記第１流体が湯であり、前記第２流体が水であることを特徴とする請求項３に記載の流量調整弁。

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