JP5677775B2 - バタフライバルブ - Google Patents

Description

本発明は、温水と冷水とを切り換える際等に用いられるバタフライバルブに関する。

従来、流路を四方向に切り換えるため、ロータリー形の四方向切換弁が用いられている。一例として、特許文献１に記載の切換弁は、四方向に接続口を有する弁本体内に、弁体を９０°正逆方向に回転可能に設け、弁体の弁本体との当接部にフッ素樹脂加工を施してなるシール部材を設け、弁体の内部に、このシール部材を弁本体方向に付勢するコイルばねを設ける。

特開平９−１６６２２９号公報

しかし、上記特許文献１に記載のロータリー形の切換弁は、シール部材やコイルばねを備えるため、構造が複雑になり、製造コストが上昇するという問題があった。また、流路を四方向に切り換える弁としてバタフライバルブも用いられるが、弁漏れ量が多いという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で製造コストを低く抑えることができるとともに、弁漏れ量の少ないバタフライバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のバタフライバルブは、流路を有する弁本体と、回転駆動装置に連結される駆動軸と、該駆動軸に連結される弁体と、弾性材料からなり、前記弁本体の流路に連通する連通孔を備える弁シートを複数備え、該弁シートの各々は前記弁本体内に形成された突起の間に配置され、その配置された状態において該複数の弁シートは全体的に円筒状に構成され、前記弁体が複数の前記弁シートにより囲まれた領域に収容された状態で、前記回転駆動装置で前記駆動軸を回転させることによって、該弁体が前記複数の弁シートの各々の内周面を回転摺動して前記流路の開閉又は切換を行うことを特徴とする。

そして、本発明によれば、各々の弁シートを弾性材料で形成し、弁体が複数の弁シートの各々の内周面を回転摺動して流路の開閉又は切換を行うように構成したため、従来のロータリー形の切換弁が備えるようなシール部材やコイルばねが不要となり、構造が簡単で製造コストを低く抑えることができる。また、弁体が弁シートに密着した状態で回転摺動するため、弁漏れ量を少なくすることもできる。さらに、弁シートを弁本体内の突起の間に配置するだけであるため、弁本体に対する弁シートの取付が容易であり、また弁シートを弁本体に固定するための接着剤等を不要とすることもできる。さらにまた、弁本体内への弁シートの装着を、弁体の軸芯方向からの挿入で行うことができるため、当該バタフライバルブの組立が容易である。

上記バタフライバルブにおいて、前記駆動軸と弁体を一体に形成することができる。これにより部品点数が少なくなり、さらに製造コストを低減することができるとともに、駆動軸と弁体との締結部が存在しないため、バタフライバルブの耐久性を向上させることもできる。

また、上記バタフライバルブにおいて、前記弁体は、前記複数の弁シートの軸線方向の両端部に当接する鍔部を備えることができる。これにより、弁体と複数の弁シートとの間のシール性を向上させ、さらに弁漏れ量を少なくすることができる。

上記バタフライバルブにおいて、前記弁シートの各々の内周面にフッ素樹脂加工を施すことができ、弁体の摺動性をさらに向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、構造が簡単で製造コストを低く抑えることができるとともに、弁漏れ量の少ないバタフライバルブを提供することができる。

本発明にかかるバタフライバルブの一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１のバタフライバルブの弁体及び駆動軸を示す全体斜視図である。 図１のバタフライバルブの弁シートを示す全体斜視図である。 本発明にかかるバタフライバルブの動作を説明するための断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかるバタフライバルブを四方切換弁に適用した場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかるバタフライバルブの一実施の形態を示し、このバタフライバルブ１は、弁本体２と、弁本体２の上方に位置するモータ３と、モータ３の出力軸３ａに連結された駆動軸４と、弁本体２の弁室２ａ内に配置される弁シート５（５Ｂ〜５Ｅ）と、弁シート５により囲まれた領域に収容される弁体６等で構成される。

弁本体２は、下方が開口する円筒状に形成された弁室２ａと、弁室２ａに連結される４本の導管２ｂ〜２ｅと、その内面に縦方向に延びるように設けられた突起２ｈ〜２ｋを備える。弁室２ａ内に突起２ｈ〜２ｋを介して弁シート５が固定されるとともに、弁シート５の内側に弁体６が収容される。弁体６の回転位置に応じて導管２ｂ〜２ｅ内を流れる流体の流路が切り換えられる。

モータ３は、その出力軸３ａに駆動軸４が螺合して連結され、モータ３の回転に応じて駆動軸４を介して弁体６が回転する。このモータ３には、パルスモータ等を用いることができる。

駆動軸４及び弁体６は、図２に示すように、樹脂等で一体成形され、駆動軸４は、パッキン９、１０が装着される凹部４ａ、４ｂと、モータ３の出力軸３ａに連結される連結部４ｃを備える。また、弁体６は、平板状の本体６ａの上下に鍔部６ｂ、６ｃを備える。

弁シート５（５Ｂ〜５Ｅ）は、この例においては各導管２ｂ〜２ｅごとに配置され、例えば、弁シート５Ｂは、図１（ｂ）に示すように、弁本体２の弁室２ａの内部において、２つの突起２ｈ、２ｉの間に位置決めされる。弁シート５Ｂは、図３に明示するように、ゴムなどの弾性材料で若干湾曲した平板状に形成され、弁体６が摺動する内周面５ａと、弁本体２の導管２ｂ（図１参照）の内部に連通する連通孔５ｂを備える。弁シート５Ｃ〜５Ｅも各々弁シート５Ｂと同一形状に形成され、弁体６が摺動する内周面５ａと、弁本体２の導管２ｃ〜２ｅの内部に連通する連通孔５ｃ〜５ｅを備える。尚、内周面５ａの摺動性を良好に維持する観点から内周面５ａにフッ素樹脂加工等のコーティング５ｚを施すことが好ましい。

図１に戻り、駆動軸４と駆動軸収容部７の内面との間には、パッキン９及び１０が配置され、また、駆動軸収容部７と弁本体２の内面との間には、パッキン１１が配置される。また、弁本体２の弁室２ａの下部開口部が蓋１２によって塞がれる。

次に、上記構成を有するバタフライバルブ１の組立方法の一例について、図１及び図２を中心に参照しながら説明する。

まず、駆動軸４と弁体６とを金型を用いて樹脂で一体成形する。一方、弁本体２の弁室２ａの内面の突起２ｈ〜２ｋの間に弁シート５（５Ｂ〜５Ｅ）を弁体６の軸芯方向から挿入して配置する。

そして、駆動軸４の凹部４ａ、４ｂにパッキン９、１０を装着した後、一体化された駆動軸４及び弁体６を、弁本体２の弁室２ａの下方開口から弁シート５内へ、駆動軸４側からその軸芯方向に収容する。

これにより、弁体６の鍔部６ｂ、６ｃ及び本体６ａの側面が弁室２ａの内側から弁シート５Ｂ〜５Ｅに当接又は弁シート５Ｂ〜５Ｅを押圧し、該弁シート５Ｂ〜５Ｅは、突起２ｈ〜２ｋ及び弁体６により支持され、弁本体２内に固定される。したがって、弁シート５Ｂ〜５Ｅを弁室２ａの内壁に配置する際、接着剤等を用いて該内壁に固定してもよいが、このような固定を行わなくとも、弁シート５Ｂ〜５Ｅを弁本体６内に固定することができる。

また、各弁シート５Ｂ〜５Ｅの端面を各突起２ｈ〜２ｋに当接させるようにすれば、上記の固定はさらに堅固に行われ、また、当該バタフライバルブ１内を通過する湯水等の流体の温度により弁シート５Ｂ〜５Ｅが膨張した場合においても、その膨張による弁シート５Ｂ〜５Ｅの変形は、弁シート５が一体化されている場合に比較して均一化され、当該バタフライバルブ１の性能劣化を招くことがない。また、上記した弁シート５Ｂ〜５Ｅの膨張を考慮して、各弁シート５Ｂ〜５Ｅの端面と各突起２ｈ〜２ｋとの間に予め若干の隙間を設けるようにしてもよい。

以上により、図１に示すように、弁本体２の上方開口部から駆動軸４が上方に向かって突出した状態で、駆動軸４及び弁体６が弁本体２の弁室２ａ内に収容、位置決めされる。

次に、パッキン１１を装着した駆動軸収容部７を弁室２ａの上部開口部に装着し、駆動軸４とモータ３の出力軸３ａとを係合させて両者を連結する。その後、蓋１２によって弁本体２の弁室２ａの下方開口を塞ぎ、蓋１２と弁本体２とを溶接（溶接部１３）して組立が完了する。

次に、上記構成を有するバタフライバルブ１の動作について、図４を中心に参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、導管２ｂが冷水供給部（不図示）に、導管２ｄが温水供給部（不図示）に接続され、導管２ｂ及び導管２ｄを介して冷水Ｃ及び温水Ｈが各々弁室２ａに導入され、弁室２ａに導入された冷水Ｃ及び温水Ｈは、その一方が導管２ｃから流出して下流側で利用され、他方は、導管２ｄから排出されて冷水供給部又は温水供給部に戻されるものとする。

図１（ｂ）の状態から、モータ３の駆動によって駆動軸４を介して例えば時計回りに回転させると、弁体６が弁シート５の内周面５ａ上を摺動し、モータ３の回転量を予め設定することにより、弁体６が図４（ａ）に示す位置で停止する。この状態では、導管２ｄから流入した温水Ｈが弁シート５Ｄの連通孔５ｄを経て弁シート５の内側を通過した後、弁シート５Ｃの連通孔５ｃを経て導管２ｃから流出して下流側で利用され、導管２ｂから流入した冷水Ｃが弁シート５Ｂの連通孔５ｂを経て弁シート５の内部を通過した後、弁シート５Ｅの連通孔５ｅを経て導管２ｅから流出して冷水供給部に戻される。

一方、図４（ａ）に示す状態から、モータ３の駆動によって駆動軸４を介して例えば反時計回りに回転させると、弁体６が弁シート５の内周面５ａ上を摺動し、モータ３の回転量を予め設定することにより、図４（ｂ）に示す位置で停止する。この状態では、導管２ｂから流入した冷水Ｃが弁シート５Ｂの連通孔５ｂを経て弁シート５の内側を通過した後、弁シート５Ｃの連通孔５ｃを経て導管２ｃから流出して下流側で利用され、導管２ｄから流入した温水Ｈが弁シート５Ｄの連通孔５ｄを経て弁シート５の内部を通過した後、弁シート５Ｅの連通孔５ｅを経て導管２ｅから流出して温水供給部に戻される。このようにして、温水と冷水とを切り換えることができる。

尚、上記実施の形態においては、弁シート５（５Ｂ〜５Ｅ）を４つ設けたが、これに限らず、２以上であれば数は問わない。

また、駆動軸４及び弁体６の接合部の強度低下を防止したり、部品点数が少なくなるなどの理由で駆動軸４及び弁体６を一体に形成することが好ましいが、駆動軸４と弁体６とは必ずしも一体形成する必要はなく、各々別体として形成した後一体化してもよい。

さらに、上記実施の形態においては、本発明にかかるバタフライバルブを四方切換弁に適用した場合を例示したが、流路を開閉する開閉弁や、三方切換弁等に適用することも可能である。

また、上記実施の形態では、駆動軸４を回転させる回転駆動装置としてモータ３を例示したが、油圧式アクチュエータであってもよく、駆動軸４を回転させることができれば、その構成は問わない。

１ バタフライバルブ
２ 弁本体
２ａ 弁室
２ｂ〜２ｅ 導管
２ｈ〜２ｋ 突起
３ モータ
３ａ 出力軸
４ 駆動軸
４ａ、４ｂ 凹部
４ｃ 連結部
５（５Ｂ〜５Ｅ） 弁シート
５ａ 内周面
５ｂ〜５ｅ 連通孔
５ｚ コーティング
６ 弁体
６ａ 本体
６ｂ、６ｃ 鍔部
７ 駆動軸収容部
９〜１１ パッキン
１２ 蓋
１３ 溶接部
Ｃ 冷水
Ｈ 温水

Claims (4)

1. 流路を有する弁本体と、
   回転駆動装置に連結される駆動軸と、
   該駆動軸に連結される弁体と、
   弾性材料からなり、前記弁本体の流路に連通する連通孔を備える弁シートを複数備え、
   該弁シートの各々は前記弁本体内に形成された突起の間に配置され、その配置された状態において該複数の弁シートは全体的に円筒状に構成され、
   前記弁体が前記複数の弁シートにより囲まれた領域に収容された状態で、前記回転駆動装置で前記駆動軸を回転させることによって、該弁体が前記複数の弁シートの各々の内周面を回転摺動して前記流路の開閉又は切換を行うことを特徴とするバタフライバルブ。
2. 前記駆動軸と弁体は、一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
3. 前記弁体は、前記複数の弁シートの軸線方向の両端部に当接する鍔部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライバルブ。
4. 前記弁シートの各々の内周面にフッ素樹脂加工が施されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバタフライバルブ。