JPH06174120A - 流体弁のシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明に係る切換え／止水弁は、断面中心に
対して片寄った配置の複数の流路を有するが、この流路
間に高いシール性を実現する。 【構成】 切換え／止水弁では、大径固定ディスクが端
面保持部材２００に合わさって固定され、両部材の断面
中心に対して片寄って配置された第１固定側接続流路，
第１吐水流路２０４または第２固定側接続流路，第２吐
水流路２０６から混合湯水が流れる。これらの流路間に
は、シートパッキン２１６，２１８でシールされている
が、断面中心に対して点対称とする部位に、仮想パッキ
ン２２２が設けられている。この仮想パッキン２２２
は、両部材を固定した際に、シートパッキン２１６，２
１８と同一の変形をし、シートパッキン２１６等に均一
の荷重を加えるよう作用する。よって、シートパッキン
２１６等は、全外周にわたって均一にシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断面中心に対して片寄
った位置にある複数の流路をシール部材を介在させて接
続する流体弁のシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のシール構造を有する流体
弁として、例えば図９に示す三方切換弁３００がある。
図９において、三方切換弁３００は、嵌合孔３０４およ
び該嵌合孔３０４に連通する一次側流路３０６を形成し
たケース３０２を備えており、上記嵌合孔３０４内に
は、固定ディスク３１０、回転ディスク３２０が収納さ
れると共に蓋体３３０が取り付けられている。固定ディ
スク３１０は、第１接続流路３１２および第２接続流路
３１４を有しており、蓋体３３０の第１分岐流路３３２
および第２分岐流路３３４にそれぞれ接続されている。
また、上記回転ディスク３２０は、その中央部にモータ
３４０の駆動軸３４２を取り付けるための取付凹所３２
２を有すると共に、その回転位置に応じて、上記第１接
続流路３１２または第２接続流路３１４に接続される３
２４を有している。

【０００３】また、蓋体３３０の第１分岐流路３３２お
よび第２分岐流路３３４の開口周縁部には、第１シート
パッキン３３６および第２シートパッキン３３８がそれ
ぞれ装着されており、固定ディスク３１０の第１接続流
路３１２および第２接続流路３１４に対してそれぞれシ
ールしている。また、モータ３４０の駆動軸３４２の外
周には、一次側流路３０６の流体に対してシールするた
めのＯリング３４４が装着されている。

【０００４】この三方切換弁３００の構成により、モー
タ３４０を駆動すると、回転ディスク３２０が回転す
る。この回転ディスク３２０の回転位置に応じて、第３
接続流路３２４が固定ディスク３１０の第１接続流路３
１２または第２接続流路３１４に接続されることによ
り、一次側流路３０６からの湯水は、第１分岐流路３３
２または第２分岐流路３３４のいずれかに流れることに
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の三方切換弁３０
０では、固定ディスク３１０の第１接続流路３１２およ
び第２接続流路３１４を蓋体３３０の第１分岐流路３３
２および第２分岐流路３３４に対してシールするため
に、第１シートパッキン３３６および第２シートパッキ
ン３３８を設けている。しかし、三方切換弁３００の配
置構造から、図１０に示すように、第１分岐流路３３２
および第１分岐流路３３２がその断面中心に対して片寄
って設けられている場合には、第１シートパッキン３３
６および第２シートパッキン３３８に対して加えられる
押圧力が部分的に異なるため、両パッキン３３６，３３
８が局部的に変形し、この傾いたパッキン３３６，３３
８によって固定ディスク３１０が傾いて嵌合孔３０４に
取り付けられる。このため、この間から漏れが生じやす
いという問題があった。また、固定ディスク３１０が傾
くと、回転ディスク３２０が固定ディスク３１０に対し
て均一に面接触しなくなり、その摺動抵抗が高くなり、
スムーズな回転への支障となっていた。特に、モータ３
４０を電池で駆動する場合には、摺動抵抗の増大が電池
の消耗を速め、電池化への支障となっているという問題
もあった。

【０００６】本発明は上記従来の技術の問題を解決する
ものであり、片寄った配置の流路間に高いシール性を確
保する流体弁のシール構造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】上記課題を解決するため
になされた本発明は、複数の流路を備えた流体弁のシー
ル構造において、複数の上流側流路を有し、該上流側流
路の流出口に面した合わせ端面を有する上流側流路形成
部材と、上流側流路形成部材の合わせ端面に合わされて
固定され、かつ上流側流路にそれぞれ接続される複数の
下流側流路を有する下流側流路形成部材と、上流側流路
と下流側流路との間にそれぞれ介在し、該流路の全外周
部をシールするシール部材と、を備え、上流側流路およ
び下流側流路は、上流側流路形成部材および下流側流路
形成部材の断面中心に対して、片寄った位置に配置し、
上記上流側部材または下流側部材の合わせ端面の上記流
路のない部位でありかつ上記断面中心に対してほぼ点対
称とする部位に、上記シール部材とほぼ同一形状の仮想
パッキンを設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の流体弁のシール構造では、上流側部材
が下流側部材にその合わせ端面で合わさって固定され、
両部材の断面中心に対して片寄った位置に配置された上
流側流路から下流側流路を経て流体が流れる。上流側流
路と下流側流路との間には、シール部材が介在してお
り、それぞれの全外周部がシールされる。上記流路は、
断面中心に片寄った位置に形成され、それをシール部材
でシールされているが、断面中心に対して点対称とする
部位に、仮想パッキンが設けられている。この仮想パッ
キンは、両部材を固定した際に、シール部材とほぼ同一
形状であるから両部材の押圧によりシール部材と同一の
変形をし、各シール部材に均一の荷重を加えるよう作用
する。よって、シール部材は、各パッキンの全外周にわ
たって均一にシールする。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】上記切換え／止水弁１３０は、図３に示す
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１３２、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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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（図
４参照）。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２
１４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１８
６と、僅かに凹所の止水端面１８９とを備えており、そ
れらは周方向へ１２０゜で等角度で配置されている。よ
って、第１接続流路１８４と第２接続流路１８６とは、
大径固定ディスク１８０の断面中心に対して片寄った配
置となっている。さらに、大径固定ディスク１８０は、
回転ディスク１６０側の端面が側端面１８８に、その他
端面が側端面１８７になっている。

【００２４】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も、図５に示すよう
に、第１接続流路１８４および第２接続流路１８６と同
様に、断面中心に対して片寄って配置されている。

【００２５】また、第１吐水流路２０４および第２吐水
流路２０６の開口部は、図６に示すように、段部２１６
ａ，２１８ａを有し、該段部２１６ａ，２１８ａにシー
トパッキン２１６およびシートパッキン２１８を保持す
ることにより、第１接続流路１８４と第１吐水流路２０
４および第２接続流路１８６と第２吐水流路２０６との
間をシールしている。さらに、シートパッキン２１６と
シートパッキン２１８に対して、周方向へ１２０゜の位
置に、仮想パッキン２２２が設けられている。この仮想
パッキン２２２は、シートパッキン２１６，２１８と同
じ形状および材料から形成され、凹所２２２ａに保持さ
れている。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】上記切換え／止水弁１３０において、端面
保持部材２００がハウジング６１の端面に固定されて、
両部材の断面中心に対して片寄った位置に配置された第
１接続流路１８４または第２接続流路１８６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。これらの流路の間は、シートパッキン２１６お
よびシートパッキン２１８が介在してシールされてい
る。このとき、シートパッキン２１６およびシートパッ
キン２１８だけであると、端面保持部材２００をハウジ
ング６１に対して固定すると、大径固定ディスク１８０
を傾かせたりして十分なシールが得られないが、端面保
持部材２００の断面中心に対して点対称とする部位に、
仮想パッキン２２２が設けられている。この仮想パッキ
ン２２２は、シートパッキン２１６，２１８と同一の形
状であるから、端面保持部材２００をハウジング６１に
固定した際に、両部材の押圧により同一の変形をし、シ
ートパッキン２１６，２１８に均一の荷重を加えるよう
に作用する。よって、シートパッキン２１６，２１８
は、各々全外周にわたって均一にシールし、止水性が向
上する。

【００３２】また、仮想パッキン２２２により大径固定
ディスク１８０が傾いて固定されないから、回転ディス
ク１６０が大径固定ディスク１８０に対して面一に摺動
する。したがって、回転ディスク１６０の摺動抵抗が小
さく、切換え／止水モータ１９０を軽負荷で駆動するこ
とができる。また、切換え／止水モータ１９０を電池で
駆動する場合において、その負荷が小さくなるので、電
池の長寿命化を図れる。

【００３３】なお、上記実施例では、仮想パッキンとし
て、１個の例について説明したが、これに限らず、複数
個であってもよく、また、流路の数についても特に限定
されない。すなわち、例えば、図８に示すように、断面
が長方形の部材２５０の一方の側に流路２５２，２５４
を設けた場合には、該流路２５２，２５４の内周部にパ
ッキン２６２，２６４を設け、さらにこれらに対して点
対称とする２箇所の位置に仮想パッキン２７０，２７２
を設置してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体弁の
シール構造によれば、上流側部材または下流側部材の合
わせ端面の上記流路のない部位でありかつ上記断面中心
に対してほぼ点対称とする部位に、上記シール部材とほ
ぼ同一形状の仮想パッキンを設けることにより、該仮想
パッキンが、両部材を固定した際に、両部材の断面中心
に片寄って配置された流路の全外周部に設けられたシー
ル部材と同一の荷重を受けて、各シール部材に均一の荷
重を加えるよう作用する。よって、シール部材は、各パ
ッキンの全外周にわたって均一にシールし、流体の漏れ
をなくすことができる。

【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】大径固定ディスク１８０を示す平面図。

【図５】端面保持部材およびシートパッキンの配置を説
明する説明図。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図。

【図７】図５のＶＩ−ＶＩＩに沿った断面図。

【図８】他の実施例に係る流路およびパッキンの配置構
造を説明する説明図。

【図９】従来の三方切換弁を示す断面図。

【図１０】従来の三方切換弁のパッキンの配置を説明す
る説明図。

【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 １８７…側端面 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 ２１６，２１８…シートパッキン ２１６ａ，２１８ａ…段部 ２２２…仮想パッキン ２２２ａ…凹所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の流路を備えた流体弁のシール構造
   において、 複数の上流側流路を有し、該上流側流路の流出口に面し
   た合わせ端面を有する上流側流路形成部材と、 上流側流路形成部材の合わせ端面に合わされて固定さ
   れ、かつ上流側流路にそれぞれ接続される複数の下流側
   流路を有する下流側流路形成部材と、 上流側流路と下流側流路との間にそれぞれ介在し、該流
   路の全外周部をシールするシール部材と、 を備え、 上流側流路および下流側流路は、上流側流路形成部材お
   よび下流側流路形成部材の断面中心に対して、片寄った
   位置に配置し、 上記上流側部材または下流側部材の合わせ端面の上記流
   路のない部位でありかつ上記断面中心に対してほぼ点対
   称とする部位に、上記シール部材とほぼ同一形状の仮想
   パッキンを設けたことを特徴とする流体弁のシール構
   造。