JPH10122405A - 電動多方弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁体の回動時には、弁座に対する弁体の押圧
力を減少することにより、弁座等の摩耗を減少する、ま
た弁座を非粘着ゴムにすることにより弁座から弁体を上
方に移動する際の粘着力を減少すると共に電動装置の負
荷を軽減し、弁体としての通常使用時には、弁体を弁座
に対して強く押圧してシール性を向上させるようにし
た、電動多方弁を提供する。 【解決手段】 内部に流路１３を形成した弁体１６をス
プリング１８により弁座１２に押圧してシール可能と
し、電動装置２１のモータシャフト２２により弁体１６
を回動自在とした電動多方弁において、弁体１６のスピ
ンドル２７にねじりバネ４２を介設すると共に、モータ
シャフト２２には弁箱５に固定した下側ラチエット２８
と噛み合う上側ラチエット２４を設け、モータシャフト
２２の回転による上側ラチエット２４の回転開始時に、
両ラチエット２４，２８相互の摺動により上側ラチエッ
ト２４がスプリング１８に抗して弁体１６と共に上方に
移動可能とし、所定位置で下方に戻るように構成したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却水回路や循環水回
路の水路切り換え等に用いる電動式の五方弁あるいは四
方弁等の多方弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】温水や冷水を用いる冷暖房装置や、風
呂、給湯装置の水回路において、この水の循環方向を切
り換えるために用いる電動式多方弁は、複数個の流路に
連通している複数個の開口を有する弁座に対して、任意
の開口を選択的に連通するための流路を内部に形成し、
複数個の開口を有する椀状の弁体を、密着状態で回動自
在とし、電磁装置あるいはモータ等により弁体を回動す
ることにより、弁体の内部流路の開口を弁座の開口に任
意に連通させ、水回路の反転切り換え等を行っている。
また、この弁体内の流路を任意に設定することにより四
方弁等各種の弁の形成が可能であり、弁体に前記弁座に
対向する開口の他に他の流路を連通して五方弁とする事
もある。このような五方弁とすることにより、循環風呂
において、ジエット流として風呂に供給する循環等を行
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電動式多
方弁においては、複数の開口を有する弁座に対向して、
複数の開口を有する弁体を、水漏れの生じないように密
着状態で保持しておかなければならない。一方、このよ
うに密着状態に保持されている弁体は、その流路切り換
えに際しては、弁座上を摺動して回転しなければなら
ず、水漏れを防止するための上記密着力が大きければ大
きいほど、回転させる際には、弁座と弁体の接触表面間
で大きな摩擦力及び粘着力が生じることとなる。

【０００４】この摩擦力及び粘着力により弁体が回転す
る際には、両者は大きな摩耗を生じるほか、弁座と弁体
に複数の開口を有しているため、弁体の回転の際に、両
者の開口の縁部分で引っかかりを生じ、特にこの部分で
は大きな摩耗や損傷を生じる。このような摩耗や損傷に
より、弁座と弁体間では水漏れを生じ、弁の機能不良を
生じる。特に、内部に流路を形成する弁体をセラミック
等で製作し、この弁体に当接する弁座側をシール性の良
好なゴム等の弾性体で製作することが多いが、このよう
な場合には、水漏れを防止するため弁体を弁座に大きな
力で押圧すると、弁体が弁座のゴムに喰い込み、この喰
い込み状態で弁体を回転すると、ゴムの弁座はセラミッ
クの弁体により短期間で摩耗し、頻繁に弁座等を交換し
なければならない。

【０００５】また、弁座と弁体間に、配管の錆やごみ、
あるいは砂等を噛み込んだ場合には、弁体の回転により
これらが弁座等に喰い込み、上記摩耗が更に生じ易くな
る。更に、弁体を弁座に対して強力に押圧しシール性を
向上しようとすると、弁体の回動時に強い摩擦力及びゴ
ムの粘着力を生じるので、電動装置には大きな負荷がか
かり、電動弁の作動不良を生じ、その対策として強力な
電動装置を用いると弁が高価なものとならざるをえな
い。

【０００６】したがって、本発明は、弁体の回動時に
は、弁座に対する弁体の押圧力を減少することにより、
弁座等の摩耗を減少する、また弁座を非粘着ゴムにする
ことにより弁座から弁体を上方に移動する際の粘着力を
減少すると共に電動装置の負荷を軽減し、弁体としての
通常使用時には、弁体を弁座に対して強く押圧してシー
ル性を向上させるようにした、電動多方弁を提供するこ
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、内部に流路を形成した弁体をスプリングに
より弁座に押圧してシール可能とし、電動装置のモータ
シャフトにより弁体を回動自在とした電動多方弁におい
て、弁体のスピンドルにねじりバネを介設すると共に、
モータシャフトには弁箱に固定した下側ラチエットと噛
み合う上側ラチエットを設け、モータシャフトの回転に
よる上側ラチエットの回転開始時に、両ラチエット相互
の摺動により上側ラチエットが前記スプリングに抗して
弁体と共に上方に移動可能とし、所定位置で下方に戻る
ように構成したものである。

【０００８】本発明は、上記のように構成したので、こ
の電動多方弁の通常使用時には、電動装置には通電され
ておらず、弁体は所定位置で停止状態にあり、この時、
下側ラチエットと上側ラチエットの噛み合いは、上側ラ
チエットが下方に戻っている位置にあるので、弁体はス
プリングにより非粘着ゴム弁座に対して押しつけられ、
確実なシールがなされる。電動装置に通電を開始する
と、モータシャフトの回転により上側ラチエットも回転
し、上側ラチエットは、下側ラチエットとの相互の摺動
によりスプリングに抗して上方に移動しようとする。こ
の時、未だ非粘着ゴム弁座と弁体間にスプリング押圧力
等による摩擦力があるので、モータシャフトは、弁体を
回転せずにスピンドルに設けたねじりバネをねじる。

【０００９】回転軸が更に回転すると、回転軸に設けた
上側ラチエットが、下側ラチエットとの摺動により更に
上方に移動することにより、モータシャフトとスピンド
ルを貫通したピンは嵌合孔で遊動し、モータシャフトと
スピンドルは、ピンを介して上側ラチエットと共に弁体
を上方に移動させ、弁体を押圧するスプリングの力を弱
め、弁体と弁座間の摩擦力を軽減する。この時、同時に
ねじりバネを更にねじるので、弁体に対する回転力が強
くなり、弁体は回転を開始する。この回転の過程におい
ては、弁体と弁座間は摺接することなく、摩擦力なしで
回転する。

【００１０】回転軸が更に回転して弁体の所定位置に至
ると、上側ラチエットは下側ラチエットとの噛み合いに
より下方に移動可能となる。それにより、弁体はスプリ
ングにより下方に押圧され、この所定位置で非粘着弁座
に密着し、確実なシール状態で停止する。以降、この作
動が繰り返され、弁体の開口と非粘着弁座の開口を任意
に組み合わせて対向させ、所定の多方弁としての作用が
行われる。

【００１１】

【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。下面４個の流体流路接続部１，２，３，４を備
えた弁箱５は、上下２分割可能とされ、内部に弁体収容
部６を備え、その底部７には、各流路接続部内の流路に
連通する弁開口８，９，１０，１１を、中心から等距離
に且つ互いに等間隔に形成している。収容部６の底部に
は弁座を形成する非粘着ゴムシート１２を固定してお
り、非粘着ゴムシート１２には各弁ポートに一致する弁
開口が形成されている。

【００１２】弁座からなる非粘着ゴムシート１２上に
は、内部に流路１３と開孔１４を形成し、底面全体が非
粘着ゴムシート１２に密接するシール板１５を有する弁
体１６を配置しており、弁体１６は弁箱５の上壁１７と
弁体１６の上部間に縮設したスプリング１８により非粘
着ゴムシート１２に密着可能とされている。弁箱の上壁
１７の上部には支持板１９が固定され、この支持板１９
上には支柱２０により電動装置２１が固定されている。
電動装置２１から下方に延びるモータシャフト２２には
回転作動部材２３が固定され、回転作動部材２３の下面
に上側ラチエット２４を形成し、周縁部に一部にスリッ
ト２５を形成し回転検出部としている。モータシャフト
２２にはスピンドル２７が同心状に嵌合し、モータシャ
フト２２と上側ラチエット２４とスピンドル２７にピン
２６を遊嵌する孔（図示しない）を設け、モータシャフ
ト２２に対してスピンドル２７がピンを介して上下動可
能に結合されている。

【００１３】支持板１９の中央上面には、上記上側ラチ
エット２４に対向して上側ラチエット２４と噛み合う下
側ラチエット２８を形成している。下側ラチエット２８
は、電動装置２１への通電時にモータシャフト２２が回
転するとき、その回転方向に次第に上方に至る傾斜面３
０を形成しており、その傾斜面３０の最上部から垂直面
３１が形成され、垂直面３１の下端から再び傾斜面が形
成されている。上側ラチエット２４もこの下側ラチエッ
ト２８と密接しうる面として、傾斜面３２と垂直面３３
を形成している。

【００１４】この上側ラチエット２４を形成した回転作
動部材２３の周縁に設けた回転検出部２５には、図７に
示すように、この回転作動部材２３を覆うケース３４内
にピン２６と上側ラチエット２４を囲繞して切り換えモ
ードと同数のスイッチ３５を作動する操作部３６を備
え、上側ラチエット２４と下側ラチエット２８とが、図
１に示すような噛み合い状態の時、カムとして構成した
操作部３６が回転検出スイッチ３５を作動し、モータへ
の通電を停止するように構成している。この回転検出ス
イッチ３５は、弁体を停止したい任意の位置に設けるこ
とができ、例えば図７に示すように配置し、モード切替
スイッチ３９と共に使用すると、たとえば給湯モード、
ジェットモード等の各モードに対応した位置に弁体を停
止することができる。これらの電動装置２１及び回転作
動部材２３等は、蓋３７によって覆われている。

【００１５】図８に示すように、ケース３４の内周には
ピン２６と上側ラチエット２４を囲繞してスイッチ固定
板５０とスイッチ基板５１とが設けられている。スイッ
チ固定板５０には固定スイッチ５２が固定されている。
また、スイッチ固定板５０に一端が固定され他端は自由
端となっている板バネ５３が設けられ、板バネ５３の中
間部に固定スイッチ５２に対設して可動スイッチ５４が
設けられている。

【００１６】回転作動部材２３と連結し下方に延びるス
ピンドル２７は、上側ラチエット２４、下側ラチエット
２８を貫通し、弁箱５の上壁１７に設けた軸支部３８を
貫通して支持され、弁体１６の中央部を貫通してその下
端は、弁箱５の中央部の支持部４０に回転自在に支持さ
れている。回転軸２７は、弁体１６内において、弁体１
６に形成した収容室４１内に収容したねじりバネ４２の
一端４３が係止され、ねじりバネ４２の他端は、弁体１
６の収容室４１の内壁に固定されている。また、スピン
ドル２７にはピン４４を固定し、このピン４４は収容室
４１の内壁に形成した溝４５内に回転方向に摺動自在に
嵌合している。溝４５は、スピンドル２７に突設したピ
ン４４を回転方向の所定範囲内で遊動させ、上方向には
係合する形状をなしている。この弁体１６を収容する弁
箱５の上側部には流体流路接続部４６を備え、ここから
導入される流体は、弁体収容部６内に流入し、開口１１
からこの開口連通する流体流路に流出させている。

【００１７】上記電動多方弁の作動時には、図３乃至図
６に示すように作動する。これらの図において（イ）は
弁体１６の作動機構部を示しており、（ロ）は弁体の位
置と弁箱５の開口の位置関係を弁体の上方から見た平面
図を示しており、（ハ）は弁体１６及び戻しバネ４２の
状態を弁体の下方から見た底面図を示しており、（ニ）
は弁体１６及び回転軸のピンと弁体の溝の関係を弁体の
下方から見た底面図として示している。

【００１８】この電動多方弁は、図１に示す状態と同じ
弁作動状態を示す図３（イ）の状態では弁体は停止して
いる。この時、弁体１６の流路１３は、図３（ロ）に示
すように、弁箱５の開口Ａと開口Ｂとを連通し、弁体１
６の開孔１４は弁箱の開口Ｄと連通し、また、弁体１６
のシール板１５により弁箱５の開口Ｃは閉鎖されてお
り、このとき、スプリング１８により、弁体１６がゴム
シート１２に押しつけられて、各開口の連通及び閉鎖が
確実なシール状態で保持されている。また、この時の回
転軸のピン４４は、図３（ニ）に示すように、溝４５内
で、ねじりバネ４２の力により溝４５の第１端面４７側
に当接している。また、ねじりバネ４２は図３（ハ）に
示す状態にある。

【００１９】このとき、図９に示すように、板バネ５３
の自由端は上側ラチェット２４のスリット２５に契合し
て、固定スイッチ５２と可動スイッチ５４は離れてお
り、設定モードにおいて設定位置に停止している。一
方、図１０に示すように、設定外モードではスイッチは
接触している。

【００２０】この状態から電動装置に通電すると、モー
タシャフト２２が回転し、回転作動部材２３を介してス
ピンドル２７が回転する。この時、弁体１６はスプリン
グ１８により非粘着ゴムシート１２に強く押しつけら
れ、大きな摩擦力があるので回転することができず、ス
ピンドル２７は、図４（ハ）に示すようにねじりバネ４
２を巻き込む。この時、スピンドル２７のピン４４は図
４（ニ）に示すように、溝４５内で自由に回転する。こ
の時、上側ラチエット２４の傾斜面は、下側ラチエット
２８の傾斜面３０に上側ラチエット２４の傾斜面３２が
少し乗り上げており、それにより、スピンドル２７のピ
ン４４により溝４５の上面を引き上げ、弁体１６をスプ
リング１８に抗して少し引き上げることにより、弁体１
６と非粘着ゴムシート１２との摩擦力を軽減し、しかも
上記のように、ねじりバネ４２の力が回転方向に作用す
ることにより弁体１６を回転しやすくするが、未だその
摩擦力が強く、弁体は回転しない。この時の弁体作動機
構の状態は図４（イ）に示され、この時の弁体１６の位
置は、図４（ロ）に示すように、図３（ロ）に示す状態
と変化はない。

【００２１】ここから電動装置が更に回転し、スピンド
ル２７が回転すると、上側ラチエット２４の傾斜面は、
図５（イ）に示すように、下側ラチエット２８の傾斜面
３０に上側ラチエット２４の傾斜面３２が更に大きく乗
り上げ、それによりスピンドル２７のピン４４により溝
４５の上面を引き上げ、弁体１６をスプリング１８に抗
して大きく引き上げることにより、弁体１６は非粘着ゴ
ムシート１２から離れ、両者間の摩擦力はほとんどなく
なり、しかもスピンドル２７の更なる回転により、弁体
１６を回転方向に作動するねじりバネ４２の力が更に大
きくなり、弁体１６は回転を開始する。この時、弁体１
６はねじりバネ４２により、ピン４４が溝４５の第１端
面４７に当接するまで急速に回転方向に回転される。こ
の時の弁体１６と開口の状態は図５（ロ）に示され、弁
体とねじりバネの状態は図５（ハ）に示され、ピンの状
態は図５（ニ）に示される。このときは、図１１に示す
ように、設定外モードのスイッチは接触し、また図１２
に示すように、設定モードのスイッチも接触し、電動装
置は回転作動を続ける。

【００２２】以降は、電動装置の回転によるスピンドル
２７の回転と共に、弁体１６は回転し、下側ラチエット
２８の傾斜面３０に上側ラチエット２４の傾斜面３２が
更に大きく乗り上げ、最終的には図６（イ）に示すよう
に、上側ラチエット２８の傾斜面３２と垂直面３３との
境界部が、下側ラチエット２８の傾斜面３０と垂直面３
１との境界部に至る部分まで回転する。その間、スピン
ドル２７のピン４４により弁体１６をスプリング１８に
抗して大きく引き上げることにより、弁体１６は非粘着
ゴムシート１２から離れ、両者間の摩擦力はない状態で
回転を行う。この時の弁体１６、ねじりバネ４２、ピン
４４及び溝の関係は、図６（ロ）、（ハ）、（ニ）に示
す。

【００２３】このような回転の後、上記のように、最終
的に上側ラチエット２８の傾斜面３２と垂直面３３との
境界部が、下側ラチエット２８の傾斜面３０と垂直面３
１との境界部に至る部分まで回転すると、両傾斜面３
０，３２の係合が外れ、両垂直面３１，３３に沿って上
側ラチエット２８がスプリング１８の押圧力によって下
方に押し下げられる。このとき、回転作動部材２３の周
縁に設けた回転検出部２５には、操作部３６によりケー
ス３４内に設けたスイッチ３５を作動し、モータへの通
電を停止する。その結果、弁体１６は、図６（ロ）に示
すように、流路１３により弁箱５の開口Ａと開口Ｄとを
連通し、開孔１４は開口Ｃと連通し、開口Ｂはシール板
１５により塞がれる状態を保持する。

【００２４】上記実施例では、電動多方弁を五方弁とし
て使用した例を示したが、上記構成の五方弁の他、弁体
内の流路や開口を変形して他の構成の五方弁とすること
も可能であり、更に、四方弁や開口の数等を変えて各種
の多方弁に適用可能であることはいうまでもない。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、弁
体の回動時には弁座に対する弁体の押圧力を減少するこ
とにより、弁座等の摩耗を減少することができるので、
弁体や弁座の摩耗を減少させることができ、弁体と弁座
との間に配管の錆やごみ等を噛み込ませることがなくな
り、また、弁体を駆動する電動装置の負荷を軽減するこ
とができる。さらに、弁体としての使用時には弁体を弁
座に対して強く押圧してシール性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】同底面側からみた平面図である。

【図３】同弁の第１の作動状態を示す断面図である。

【図４】同弁の第２の作動状態を示す断面図である。

【図５】同弁の第３の作動状態を示す断面図である。

【図６】同弁の第４の作動状態を示す断面図である。

【図７】同弁の回転検出スイッチを用いた回路構成を示
す回路図である。

【図８】本発明の実施例を示すスイッチ部分を示す拡大
断面図である。

【図９】本発明の実施例を示す弁着地状態の設定モード
のスイッチ部分を示す拡大側面図である。

【図１０】本発明の実施例を示す弁着地状態の設定外モ
ードのスイッチ部分を示す拡大側面図である。

【図１１】本発明の実施例を示す弁浮上状態の設定外モ
ードのスイッチ部分を示す拡大側面図である。

【図１２】本発明の実施例を示す弁浮上状態の設定モー
ドのスイッチ部分を示す拡大側面図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ 流体流路接続部 ５ 弁箱 ６ 弁体収容部 ７ 底部 ８，９，１０，１１ 弁開口 １２ 非粘着ゴムシート １３ 流路 １４ 開孔 １５ シール板 １６ 弁体 １７ 上壁 １８ スプリング ２０ 支柱 ２１ 電動装置 ２２ モータシャフト ２３ 回転作動部材 ２４ 上側ラチエット ２５ 回転検出部 ２６ ピン ２７ スピンドル ２８ 下側ラチエット ３０ 傾斜面 ３１ 垂直面 ３２ 傾斜面 ３３ 垂直面 ３４ ケース ３５ スイッチ ３６ 操作部 ３７ 蓋 ３８ 軸支部 ４１ 収容室 ４２ ねじりバネ ４３ 一端 ４４ ピン ４５ 溝 ４６ 流体流路接続部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に流路を形成した弁体をスプリング
   により弁座に押圧してシール可能とし、電動装置のモー
   タシャフトにより弁体を回動自在とした電動多方弁にお
   いて、弁体のスピンドルにねじりバネを介設すると共
   に、モータシャフトには弁箱に固定した下側ラチエット
   と噛み合う上側ラチエットを設け、モータシャフトの回
   転による上側ラチエットの回転開始時に、両ラチエット
   相互の摺動により上側ラチエットが前記スプリングに抗
   して弁体と共に上方に移動可能とし、所定位置で下方に
   戻るように構成したことを特徴とする電動多方弁。
2. 【請求項２】 電動装置のモータシャフトとスピンドル
   にピンを遊嵌する孔を設け、モータシャフトに対してス
   ピンドルがピンを介して上下動可能に結合されている請
   求項１記載の電動多方弁。
3. 【請求項３】 ピンと上側ラチエットを囲繞して切り換
   えモードと同数のスイッチが設けられてなる請求項１ま
   たは請求項２記載の電動多方弁。
4. 【請求項４】 ピンと上側ラチエットを囲繞してスイッ
   チ固定板に固定された固定スイッチとスイッチ基板に一
   端を固定し他端を自由端とする板バネに固定スイッチに
   対設して可動スイッチを設けてなる請求項３に記載の記
   載の電動多方弁。