JPH06174117A - 流体弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本切換え／止水弁１３０は、回転ディスク１
６０を駆動する切換え／止水モータ１９０の負荷を低減
する。 【構成】 回転ディスク１６０を回転させると、その扇
形流路１６６が固定ディスク１８０の第１固定側接続流
路１８４または第２固定側接続流路１８６に接続または
遮断され、一次側流路である弁連結流路１３２から第１
吐水流路２０４または第２吐水流路２０６へ混合湯水が
流れる。上記切換え／止水モータ１９０の駆動軸１９２
は、大径固定ディスク１８０の貫通孔１８２を貫通して
設けられており、貫通孔１８２は、回転ディスク１６０
と大径固定ディスク１８０との接合面でシールされてい
る。よって、駆動軸１９２の外周部にＯリング等のシー
ル部材を設ける必要がなく、駆動軸１９２の摺動抵抗が
小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータによって弁体を
駆動することにより吐水口または流量を変える流体弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流体弁として、例えば図
４に示す三方切換弁がある。図４において、三方切換弁
３００は、ケース３０２を備え、このケース３０２内に
一次側流路３１２、弁室３１８、第１分岐流路３１４お
よび第２分岐流路３１６を設けている。上記弁室３１８
には、接続流路３２４を有しかつシール部材３２２を介
して回転自在に支持された弁体３２０が設けられてい
る。この弁体３２０は、モータ３３０により駆動軸３３
２を介して回転駆動される。また、この駆動軸３３２の
外周部は、一次側流路３１２や弁室３１８等の液体から
シールするためのＯリング３３４でシールされている。

【０００３】上記三方切換弁３００の構成により、モー
タ３３０を駆動すると、駆動軸３３２を介して弁体３２
０が回転する。このとき弁体３２０の接続流路３２４が
第１分岐流路３１４または第２分岐流路３１６のいずれ
かに接続されると、一次側流路３１２からの流体が第１
分岐流路３１４または接続流路３２４に流れ、一方、オ
フセット位置になると止水する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記三方切換弁３００
では、モータ３３０に対してシールするために、Ｏリン
グ３３４を設けているが、このＯリング３３４は、モー
タ３３０の駆動時に駆動軸３３２と摺動し、この摺動抵
抗がモータ３３０に対する負荷となる。こうしたモータ
３３０に対する負荷は、弁体３２０のスムーズな回転の
支障となるだけでなく、モータ３３０の電源として電池
を用いた場合には、電池の消耗を速め、電池化への支障
となっているという問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の技術の問題を解決す
るものであり、弁体をモータで切換駆動する流体弁であ
って、駆動時におけるモータの負荷を低減した流体弁を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、一次側流路から二次側流路へ流れ
る液体の流量および流路を変える流体弁において、嵌合
孔を有するケースと、上記嵌合孔に回転自在に支持さ
れ、一次側流路に接続される第１接続流路を有する回転
ディスクと、上記嵌合孔に固定されかつ上記回転ディス
クと面接触でシールした状態で回転摺動させるように該
回転ディスクと同軸上に配置されると共に、その中心軸
に貫通孔を有し、回転ディスクの回転位置に応じて、上
記第１接続流路と二次側流路とを接続または遮断する第
２接続流路を有する固定ディスクと、その駆動軸が上記
固定ディスクの貫通孔を貫通すると共に上記回転ディス
クの中心軸に固定され、該回転ディスクを回転すること
で第１接続流路と第２接続流路とを切換駆動するモータ
と、を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の流体弁では、モータを回転すると、固
定ディスクの貫通孔を貫通して設けられた駆動軸が回転
ディスクを回転させる。回転ディスクには、一次側流路
に接続される第１接続流路が設けられており、該第１接
続流路が固定ディスクに設けた第２接続流路に、その回
転ディスクの回転位置に応じて接続又は遮断される。こ
れにより、一次側流路は、回転ディスクの第１接続流
路、第２接続流路を通じて、二次側流路に接続又は遮断
される。こうした構造におけるモータの駆動軸は、固定
ディスクの貫通孔を貫通して設けられており、該貫通孔
は、回転ディスクと固定ディスクの接触面でシールされ
ている。よって、駆動軸の外周部にＯリング等のシール
部材を設ける必要がなく、駆動軸の摺動抵抗が小さくな
り、モータの負荷を低減する。

【０００８】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例に係る流体弁１５
の断面図であり、浴室等の給湯装置に用いられ、湯と水
とを混合して所望の温度に調節して吐水すると共に、シ
ャワーやバスカランへの切換を行なうものである。

【００１０】同図に示すように、流体弁１５は、ハウジ
ング６１を有し、これに、湯水混合弁６０、予荷重調節
機構１００、温度センサ１１０および切換え／止水弁１
３０が組み込まれている。ハウジング６１には、水入口
８５と湯入口９５が形成されており、水入口８５には水
側水栓が接続され、湯入口９５には給湯機の出湯水栓が
接続される。

【００１１】湯水混合弁６０は、水入口８５および湯入
口９５にそれぞれ連通する環状流路８６，９６と、可動
弁体７０を軸方向摺動自在に収容する弁室６３と、湯水
混合室６４とを有する。弁室６３は、湯水混合弁６０の
軸線に垂直な水側弁座８７および湯側弁座９７と、軸方
向のボア６２によって画定されている。可動弁体７０
は、円筒部７１と半径方向のウェブ７２とを有する。

【００１２】円筒部７１の外径とボア６２の内径との間
には微小なクリアランスが設けてある。可動弁体７０の
ウェブ７２には複数の開口７３が設けてあり、湯入口９
５から弁室６３内に流入した湯は、開口７３を通って湯
水混合室６４に流れ込み、水と混合される。水と湯との
混合の割合は、可動弁体７０が軸方向に変位することに
よって変化する。なお、可動弁体７０が水側弁座８７と
係合する位置まで変位して水を遮断すれば湯のみが流れ
出ることになり、可動弁体７０が湯側弁座９７と係合す
る位置まで変位して湯を遮断すれば水のみが流れ出るこ
とになる。

【００１３】可動弁体７０は、湯水混合室６４内に配置
された感温コイルスプリング８０と弁室６３内に配置さ
れた第２コイルスプリング９０の力の釣り合いによって
位置決めされる構造となっている。このため、感温コイ
ルスプリング８０の一端は止め輪７４によりハウジング
６１に固定された第１ばね受け７５に支承され、他端は
可動弁体７０に固定された第２ばね受け７６に支承され
ている。また、第２コイルスプリング９０の一端は可動
弁体７０と連動する第３ばね受け７７に支承され、他端
は予荷重調節機構１００の可動ばね受け１０２に支承さ
れている。組立の便宜のため、第２ばね受け７６はウェ
ブ７２を貫通し、第３ばね受け７７と螺合する構造にな
っている。

【００１４】感温コイルスプリング８０は温度に応じて
ばね定数が変化する金属によって形成されており、第２
コイルスプリング９０は温度に関して一定のばね定数を
有する通常のばね材料によって形成されている。温度に
応じてばね定数が変化する金属材料としては、ニッケル
・チタン合金からなる形状記憶合金（ＳＭＡ）の範疇に
属する合金が知られている。この種のＳＭＡは温度に応
じて弾性係数が変化し、その結果、ＳＭＡからなる感温
コイルスプリング８０のばね定数が温度に応じて変化す
る。ＳＭＡからなる所望の温度特性を有する温度応答性
の感温コイルスプリング８０は、種々の供給者から入手
することができる。例えば、関東特殊製鋼株式会社の
「ＫＴＳ−ＳＭアロイ」がある。

【００１５】また、予荷重調節機構１００に消費される
電池のエネルギを節減するために、感温コイルスプリン
グ８０のばね定数と予荷重は、そのばね力（発生荷重）
が充分小さくなるように設定する必要がある。一方、感
温コイルスプリング８０は、水のみを吐出すべき低温条
件下（この時には、第２コイルスプリング９０に加える
予荷重はゼロにすることができ、可動弁体７０は感温コ
イルスプリング８０のばね力のみによって湯側弁座９７
に押圧される）においては、湯の流入を遮断するに充分
な力で可動弁体７０を湯側弁座９７に押圧するばね力を
発生する必要がある。このため、感温コイルスプリング
８０のばね定数と予荷重は、低温時（例えば、給水温度
が５℃の時）に発生するばね力が５００ｇ以下、好まし
くは３００ｇ以下になるように設定する。

【００１６】予荷重調節機構１００は、予荷重調節モー
タ１０５をいずれかの方向に回転させることにより、第
２コイルスプリング９０の予荷重を可変可能に構成され
ている。このため、ハウジング６１に液密に締結された
端部部材１０１には、可動ばね受け１０２が軸方向変位
自在、かつ回転不能にスプライン嵌合してあり、この可
動ばね受け１０２の内ねじには予荷重調節モータ１０５
の出力軸１０３に形成されたウォーム１０４が噛み合っ
ている。また、予荷重調節モータ１０５の出力軸１０３
はＯリング１０６によって軸封されている。

【００１７】こうして構成された予荷重調節機構１００
は、予荷重調節モータ１０５を所定方向に回転させて、
可動ばね受け１０２を図の右方に変位させることによ
り、第２コイルスプリング９０の予荷重を増大させ、一
方、予荷重調節モータ１０５を反対方向に回転させて、
可動ばね受け１０２を図の左方に変位させることによ
り、第２コイルスプリング９０の予荷重を減少させる。

【００１８】上記温度センサ１１０は、その感温部が湯
水混合弁６０から流出する混合湯水が直接接触するよう
に、湯水混合弁６０の出口である第１ばね受け７５の下
流側に配置され、ハウジング６１に液密に締結されてい
る。

【００１９】上記切換え／止水弁１３０は、図３に拡大
して示すように、温度センサ１１０の下流側に配置され
ており、ハウジング６１内に形成された弁連結流路１３
２、環状段部１３４および嵌合孔１３６を備えている。
上記環状段部１３４には、Ｏリング用環状溝１４４が形
成され、嵌合孔１３６には、Ｏリング用環状溝１４６が
形成されている。

【００２０】上記環状段部１３４には、小径固定ディス
ク１５０が嵌合されており、この小径固定ディスク１５
０は、その外周部でＯリング用環状溝１４４に収納され
たＯリング２１２によりシールされている。この小径固
定ディスク１５０は、その中心軸に連結流路１５２を有
すると共に、その外面が受圧面１５４、外周面１５６お
よび側端面１５８となっている。

【００２１】また、嵌合孔１３６には、底面１３８およ
び側面１４２に対して回転自在に回転ディスク１６０
（図２参照）が支持されている。回転ディスク１６０
は、中央端面部に有底孔である保持孔１６２を有すると
共に、上記連結流路１５２に連通する中央流路１６４お
よびこの中央流路１６４に接続される扇形流路１６６を
備えており、その外周部が側端面１６８、側端面１７２
および外周面１７４となっている。

【００２２】さらに、嵌合孔１３６には、回転ディスク
１６０に接するように収納されかつハウジング６１に固
定された大径固定ディスク１８０が設けられている。上
記大径固定ディスク１８０は、その外周部で上記Ｏリン
グ用環状溝１４６に収納されたＯリング２１４によりシ
ールされている。また、大径固定ディスク１８０は、そ
の中央部に貫通孔１８２を備えると共に、断面扇形の第
１接続流路１８４および第２接続流路１８６と、僅かに
凹所の止水端面１８９とを備えており、その回転ディス
ク１６０側の端面が側端面１８８になっている。

【００２３】また、ハウジング６１の嵌合孔１３６の開
口部には、端面保持部材２００が封止するよう固定され
ている。端面保持部材２００は、その中央部に貫通孔２
０２を備え、さらに、第１接続流路１８４に連通してい
る第１吐水流路２０４および第２接続流路１８６に連通
している第２吐水流路２０６を有している。第１吐水流
路２０４および第２吐水流路２０６は、その内周部でシ
ートパッキン２１６によりシールされている。

【００２４】端面保持部材２００の端面には、切換え／
止水モータ１９０が取り付けられており、この切換え／
止水モータ１９０の駆動軸１９２が上記貫通孔２０２を
貫通し、回転ディスク１６０の保持孔１６２に固定され
ており、切換え／止水モータ１９０の駆動で回転ディス
ク１６０を回転するように構成されている。

【００２５】次に、切換え／止水弁１３０の切換動作に
ついて説明する。切換え／止水弁１３０の切換動作は、
切換え／止水モータ１９０を駆動して駆動軸１９２を介
して回転ディスク１６０を所定位置まで回転することに
より行なう。このとき、回転ディスク１６０の扇形流路
１６６を大径固定ディスク１８０の第１接続流路１８４
に整合すると、湯水混合弁６０の弁連結流路１３２側か
らの混合湯水は、小径固定ディスク１５０の連結流路１
５２から回転ディスク１６０の中央流路１６４および扇
形流路１６６を通り、大径固定ディスク１８０の第１接
続流路１８４に流れ、さらに端面保持部材２００の第１
吐水流路２０４を経てシャワーに供給される。

【００２６】一方、回転ディスク１６０の扇形流路１６
６を大径固定ディスク１８０の第２接続流路１８６に整
合すると、湯水混合弁６０の弁連結流路１３２側からの
混合湯水は、小径固定ディスク１５０の連結流路１５２
から回転ディスク１６０の中央流路１６４および扇形流
路１６６を通り、大径固定ディスク１８０の第２接続流
路１８６に流れ、さらに端面保持部材２００の第２吐水
流路２０６を経てカランに供給される。

【００２７】また、回転ディスク１６０の扇形流路１６
６を大径固定ディスク１８０の第１接続流路１８４また
は第２接続流路１８６のいずれにも接続されないオフセ
ットにすると、つまり、止水端面１８９に整合すると止
水する。

【００２８】すなわち、回転ディスク１６０の回転によ
って、その側端面１７２と大径固定ディスク１８０の側
端面１８８との間で摺動させながら、扇形流路１６６を
第１接続流路１８４、第２接続流路１８６または止水端
面１８９とに切り換えることにより、混合湯水の供給先
およびその流量を変更したり止水する。

【００２９】こうした回転ディスク１６０の切換動作に
おいて、切換え／止水モータ１９０の駆動軸１９２は、
大径固定ディスク１８０の貫通孔１８２内で回転する
が、この貫通孔１８２は、扇形流路１６６等の流路に対
して、側端面１７２と大径固定ディスク１８０の側端面
１８８との摺動部分でシールされている。この側端面１
７２および側端面１８８は、セラミックからなる両ディ
スク１６０，１８０の平滑な面であり、その間で高いシ
ール性を有しているから、貫通孔１８２に扇形流路１６
６からの混合湯水が漏れ入ることがない。よって、貫通
孔１８２を貫通している駆動軸１９２の外周をＯリング
等でシールする必要がなく、駆動軸１９２の摺動抵抗が
小さくなる。したがって、切換え／止水モータ１９０が
軽負荷になり、電源としての電池を長寿命化することが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の流体弁によ
れば、モータを二次側流路側に配置すると共に、モータ
の駆動軸を固定ディスクの貫通孔を貫通して回転ディス
クを回転させるよう構成することにより、該貫通孔が回
転ディスクと固定ディスクの接触面でシールされるの
で、駆動軸の外周部にＯリング等のシール部材を設ける
必要がなく、駆動軸の摺動抵抗が小さくなり、モータの
負荷を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流体弁を示す概略断面
図。

【図２】同実施例に係る回転ディスクおよび固定ディス
クを示す斜視図。

【図３】図１の要部である切換え／止水弁を示す断面
図。

【図４】従来の三方切換弁を示す断面図。

【符号の説明】

１５…流体弁 ６０…湯水混合弁 １００…予荷重調節機構 １１０…温度センサ １３０…切換え／止水弁 １３２…弁連結流路 １３４…環状段部 １３６…嵌合孔 １３８…底面 １４２…側面 １４４…Ｏリング用環状溝 １４６…Ｏリング用環状溝 １５０…小径固定ディスク １５２…連結流路 １５４…受圧面 １５６…外周面 １５８…側端面 １６０…回転ディスク １６２…保持孔 １６４…中央流路 １６６…扇形流路 １６８…側端面 １７２…側端面 １７４…外周面 １８０…大径固定ディスク １８２…貫通孔 １８４…第１接続流路 １８６…第２接続流路 １８８…側端面 １８９…止水端面 １９０…切換え／止水モータ １９２…駆動軸 ２００…端面保持部材 ２０２…貫通孔 ２０４…第１吐水流路 ２０６…第２吐水流路 ２１２…Ｏリング ２１４…Ｏリング ２１６…シートパッキン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側流路から二次側流路へ流れる液体
   の流量および流路を変える流体弁において、 嵌合孔を有するケースと、 上記嵌合孔に回転自在に支持され、一次側流路に接続さ
   れる第１接続流路を有する回転ディスクと、 上記嵌合孔に固定されかつ上記回転ディスクと面接触で
   シールした状態で回転摺動させるように該回転ディスク
   と同軸上に配置されると共に、その中心軸に貫通孔を有
   し、回転ディスクの回転位置に応じて、上記第１接続流
   路と二次側流路とを接続または遮断する第２接続流路を
   有する固定ディスクと、 その駆動軸が上記固定ディスクの貫通孔を貫通すると共
   に上記回転ディスクの中心軸に固定され、該回転ディス
   クを回転することで第１接続流路と第２接続流路とを切
   換駆動するモータと、 を備えたことを特徴とする流体弁。