JPH1122840A - 方向切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２つの入口ポートと２つの出口ポートとの間に
４種類の流路を切り換え形成する。 【解決手段】弁本体１の弁室７内に、弁本体１の２つの
入口ポート８，９及び２つの出口ポート１０，１１にそ
れぞれ通じる２つの流出口１６，２０及び流入口１７，
１８を有するステータ２と、このステータ２と対向する
面に凹部からなる連絡流路を有するロータ３とを納め、
ロータ３の回転角位置を切り換えて流出口１６，２０及
び流入口１７，１８に対する連絡流路の位置関係を変え
ることにより、入口ポート８，９と出口ポート１０，１
１とを結ぶ流路を切り換え形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主としてイオン
水生成器に用いられる４位置・４ポート形式の方向切換
弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン水生成器は、２枚の電極を対向し
て設置した電解槽に通水し、電極間に直流電圧を印加す
ることにより、正負の電極の近傍にＨ⁺ イオンリッチな
酸性水及びＨ^- イオンリッチなアルカリ性水をそれぞれ
生成させ、それらを別々に取り出せるようにしたもので
ある。

【０００３】このようなイオン水生成器において、電解
槽内の電極は長時間同一極性にしておくと、水中に溶存
するカルシウムイオンなどが負極表面に析出し、電解を
阻害するようになる。そのため、周期的に一定時間電極
の極性を逆転させて、析出物を除去するいわゆる電極洗
浄が行われているが、その間に生成したイオン水は利用
することができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、酸性水とアル
カリ性水との生成比率を１：１とし、同じ時間ごとに電
極の極性を逆転させることで、電極洗浄をしないでイオ
ン水を連続的に生成することが考えられているが、その
場合に酸性水及びアルカリ性水をイオン水生成器の決ま
った取出口から取り出すためには、図８に示すように、
４個の二方弁を組み合わせた複雑な配管接続をする必要
がある。

【０００５】すなわち、図８において、電解槽３０の出
口３１及び３２からは、極性の逆転ごとに酸性水とアル
カリ性水とが交互に吐出される。このイオン水を決まっ
た酸性水取出口３３及びアルカリ性水取出口３４に導く
ためには、４個の二方弁３５〜３８を用いて図示の通り
配管し、出口３１から酸性水が吐出される際は二方弁３
５，３８を開、二方弁３６，３７を閉とし、出口３１か
らアルカリ性水が吐出される際は二方弁３５，３８を
閉、二方弁３６，３７を開とする。また、電解を停止し
た状態で原水のみを取り出したり、電解開始直後のイオ
ン水をすべて排出したりする必要がある場合には、二方
弁３５，３７を開、二方弁３６，３８を閉として出口３
１及び３２からの水をすべて取出口３３に導き、あるい
は二方弁３５，３７を閉、二方弁３６，３８を開として
出口３１及び３２からの水をすべて取出口３４に導くよ
うにする。この発明の課題は、図８の配管構成に代わる
コンパクトな方向切換弁を構成することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、弁本体の２
つの入口ポートと２つの出口ポートとの間の接続流路を
回転弁体の回転角位置により切り換えるようにして、上
記課題を解決するものとする。すなわち、請求項１に係
るこの発明の方向切換弁は、平坦面同士で互いに摺動接
触する回転弁体及び弁座体と、第１及び第２の２つの入
口ポート並びに第１及び第２の２つの出口ポートを有す
る弁本体とを備え、前記弁座体は前記回転弁体と対向す
る面に、この回転弁体の回転軸を中心とする円弧に沿っ
て、前記第１及び第２の入口ポートにそれぞれ通じる第
１及び第２の２つの流出口と、前記第１及び第２の出口
ポートにそれぞれ通じる第１及び第２の２つの流入口と
が設けられる一方、前記回転弁体の前記弁座体との対向
面には、凹部からなる互いに区画された２つの連絡流路
が設けられ、これらの連絡流路は、前記回転弁体の第１
の回転角位置で一方の連絡流路が前記第１の流出口と前
記第２の流入口とに跨がるとともに、他方の連絡流路が
前記第２の流出口と前記第１の流入口とに跨がり、第２
の回転角位置で一方の連絡流路が前記第１及び第２の流
出口と前記第１の流入口とに跨がり、第３の回転角位置
で一方の連絡流路が前記第１の流出口と前記第１の流入
口とに跨がるとともに、他方の連絡流路が前記第２の流
出口と前記第２の流入口とに跨がり、第４の回転角位置
で一方の連絡流路が前記第１及び第２の流出口と前記第
２の流入口とに跨がるように形成されているものとす
る。

【０００７】上記方向切換弁において、各２つの入口ポ
ート及び出口ポートは、それぞれが互いに隣接配置され
ていれば、それらに接続される部品の構造や配置が簡単
になる。そこで、請求項２に係るこの発明においては、
第１及び第２の入口ポート並びに第１及び第２の出口ポ
ートはそれぞれ互いに隣接して配置されるとともに、第
１及び第２の流出口並びに第１及び第２の流入口は、前
記第１及び第２の流出口同士を結ぶ線と、前記第１及び
第２の流入口同士を結ぶ線とが互いに交差するように配
置されるものとする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７に基づいて、こ
の発明の実施の形態を説明する。まず、図１は方向切換
弁の全体構成を示す分解斜視図である。図１において、
方向切換弁は弁本体１、弁座体としてのステータ２、回
転弁体としてのロータ３及び蓋板４を組み合わせて構成
され、これらはいずれも合成樹脂成形により形成されて
いる。ロータ３は後述するように４つの回転角位置の間
で切り換えられるが、このロータ３はステップ回転する
モータ５により、シャフト６を介して回転駆動される。

【０００９】図２は弁本体１の平面図である。図１及び
図２において、図示形状の弁本体１は、平面形状が正方
形の本体部分とその一部から張り出すフランジ部とから
なり、本体部分には上面から垂直に形成された底付円筒
空間からなる弁室７が設けられている。一方、フランジ
部には上面から垂直にあけられた底付円筒穴からなる第
１及び第２の入口ポート８及び９が互いに隣接して配置
され、また本体部分の一方の側面には、水平に突出する
管体からなる第１及び第２の出口ポート１０及び１１が
互いに隣接して配置されている。

【００１０】図２に示すように、弁室７の平坦な底部に
は上方に開口する底付円筒穴からなる４つの接続口１２
〜１５がロータ３の回転軸を中心とする円弧に沿って設
けられており、接続口１２及び１３は弁本体１内にその
裏面に沿って設けられた管状空間からなる流路（破線で
示す）により、入口ポート８及び９にそれぞれ連通さ
れ、また接続口１４及び１５は同様に出口ポート１０及
び１１にそれぞれ連通されている。各接続口１２〜１５
の周囲には、図２に示す形状の凹部１２ａ〜１５ａがそ
れぞれ座ぐり形成されている。これらの凹部１２ａ〜１
５ａには、ステータ２との間に挿入される図示しないパ
ッキンが収容される。

【００１１】図３はステータ２の平面図で、図４及び図
５はそれぞれ図３のIV−IV線及びＶ−Ｖ線に沿う断面図
である。図１及び図３〜図５において、ステータ２は弁
本体１の弁室７内に緊密に挿入される上下面が平坦な円
板として形成され、弁本体１に比べて摩擦が小さく、か
つ耐磨耗性の大きい材質で構成されている。ステータ２
は弁室７内において、外周面の一部に形成された切欠２
ａが弁室７の内周壁の一部に形成された突部１ａと噛み
合い、周方向に位置決めされる。ステータ２には、弁本
体１の接続口１２，１４及び１５に対応する位置に、そ
れらと同径の軸方向に貫通する円筒穴からなる第１の流
出口１６、第１の流入口１７及び第２の流入口１８が設
けられ、中心にシャフト６が回転可能に通る貫通穴２ｂ
が設けられている。

【００１２】これに対して、ステータ２における弁本体
１の接続口１３に対応する位置には、接続口１３と同径
の下方に開口する天井付円筒穴からなる接続口１９が設
けられ、また第１の流入口１７と第２の流入口１８とを
結ぶ線に関して接続口１９と反対側で、かつステータ２
の中心から流出口１６、流入口１７及び１８と半径方向
に同一距離の位置に、接続口１９と同径の上方に開口す
る底付円筒穴からなる第２の流出口２０が設けられてい
る。そして、接続口１９と第２の流出口２０との間は、
それらと同径でステータ２の板面と平行な管状空間から
なる流路２１により連通されている。ステータ２の下面
には、流出口１６、接続口１９、流入口１７及び１８を
囲んで、弁本体１の凹部１２ａ〜１５ａと同形の凹部１
６ａ，１９ａ，１７ａ及び１８ａがそれぞれ座ぐり形成
され、また流出口２０近くに同様の凹部２０ａが座ぐり
形成されている。

【００１３】図７はロータ３の裏面を示した斜視図であ
る。図１及び図６において、ロータ３は上面がボス状に
盛り上がり、下面が平坦な円板として形成されている。
ロータ３は弁室７内でその内壁に案内されて中心軸の回
りに自在に回転するように、ステータ２と同様の材質で
それよりも僅かに小径に構成されている。ロータ３の中
心にはシャフト６と密に嵌合する貫通穴３ａが設けら
れ、また裏面には図６に示すように、扇形凹部からなる
２つの連絡流路２２及び２３が互いに区画されて形成さ
れている。連絡流路２２及び２３の扇形円弧面の半径
は、ステータ２の流出口１６，２０及び流入口１７，１
８の外側を包絡する円の半径よりも大きくされている。

【００１４】図１において、蓋板４は正方形の板体とし
て形成され、中心にシャフト６が回転可能に挿通する貫
通穴４ａがあけられ、四隅に締付ねじ２４が通る貫通穴
４ｂがあけられている。シャフト６はステンレスからな
り、ロータ３の上面に貫通穴３ａと交差して形成された
溝３ｂと嵌合して回転力を伝えるピン６ａが胴部に直交
して固定されている。モータ５は直流モータが用いら
れ、パルス入力によりステップ回転するように制御され
る。

【００１５】図１の各部は次の通り組み立てる。すなわ
ち、弁室７の底部の凹部１２ａ〜１５ａ（図２）に図示
しないパッキンを嵌め込んだ後、ステータ２を切欠２ａ
を突部１ａに合わせて弁室７内に底部まで挿入し、次い
でロータ３を挿入してステータ２上に載せ、その上に蓋
板４を載せて４本の締付ねじ２４を弁本体１のねじ穴１
ｂにねじ込んで締め付ける。シャフト６はピン６ａがな
い状態で蓋板４の貫通穴４ａに挿入し、その後にピン６
ａを横から差し込んで取り付ける。このシャフト６は、
蓋板４の装着時にロータ３及びステータ２の貫通穴３ａ
及び２ｂを貫通させ、先端の小径部を弁室７の底面中心
の底付円筒穴からなる軸受穴１ｃに回転可能に支承させ
る。その際同時に、ピン６ａをロータ３の溝３ｂに嵌め
込む。なお、図示しないがロータ３と蓋板４との間には
Ｏリングを介挿してシールを図る。最後に、シャフト６
の頭部とモータ５の図示しない駆動軸の先端を連結し、
モータ５を取付ねじ２５を蓋板４のねじ穴４ｃにねじ込
んで固定する。

【００１６】上述した方向切換弁はパルス入力によりス
テップ回転するモータ５に駆動されて、ロータ３が定め
られた４つの回転角位置の間で切り換えられ、各位置に
応じた接続関係で第１及び第２の入口ポート８，９と第
１及び第２の出口ポート１０，１１との間を結ぶ流路を
形成する。図６の（Ａ）〜（Ｄ）は各切換位置における
ステータ２とロータ３のとの位置関係を示す平面図であ
る。

【００１７】まず、図６（Ａ）では、ロータ３の連絡流
路２２はステータ２の第１の流出口１６と第２の流入口
１８とに跨がり、連絡流路２３は第２の流出口２０と第
１の流入口１７とに跨がっている。この状態において、
弁本体１の第１の入口ポート８から流入した流体は接続
口１２を経て、ステータ２の第１の流出口１６から連絡
流路２２内に流出する。この流体は連絡流路２２を介し
てステータ２の第２の流入口１８に流入し、弁本体１の
接続口１５を経て第２の出口ポート１１に至る。一方、
第２の入口ポート９から流入した流体は、弁本体１の接
続口１３を経てステータ２の第２の流出口２０から連絡
流路２３内に流出する。この流体は連絡流路２３を介し
てステータ２の第１の流入口１７に流入し、弁本体１の
接続口１４を経て第１の出口ポート１０に至る。つま
り、図６（Ａ）の切換位置において、第１の入口ポート
８→第２の出口ポート１１，第２の入口ポート９→第１
の出口ポート１０の流路が成立する。

【００１８】次に、図６（Ｂ）では、ロータ３は図６
（Ａ）から時計方向に所定角度だけ回転した位置にあ
り、ロータ３の連絡流路２２は第１及び第２の流出口１
６，２０と第２の流入口１８とに跨がり、連絡流路２３
は第１の流入口１７に被さっている。この状態で、第１
及び第２の入口ポート８，９から流入した流体は、接続
口１２及び接続口１３を経てそれぞれ第１及び第２の流
出口１６，２０から連絡流路２２内に流出する。この流
体はいずれも第２の流入口１８に流入し、接続口１５を
経て第２の出口ポート１１に至る。一方、連絡流路２３
には流体は流入せず、従って第１の出口ポート１０には
流れない。つまり、図６（Ｂ）の切換位置において、第
１の入口ポート８，第２の入口ポート９→第２の出口ポ
ート１１の流路が成立する。

【００１９】次に、図６（Ｃ）では、ロータ３は図６
（Ｂ）から更に時計方向に回転した位置にあり、ロータ
３の連絡流路２２は第２の流出口２０と第２の流入口１
８とに跨がり、連絡流路２３は第１の流出口１６と第１
の流入口１７とに跨がっている。この状態において、第
１の入口ポート８から流入した流体は、接続口１２を経
て第１の流出口１６から連絡流路２３内に流出する。こ
の流体は第１の流入口１７に流入し、接続口１４を経て
第１の出口ポート１０に至る。一方、第２の入口ポート
９から流入した流体は、接続口１３を経て第２の流出口
２０から連絡流路２２内に流出する。この流体は第２の
流入口１８に流入し、接続口１５を経て第２の出口ポー
ト１１に至る。つまり、図６（Ｃ）の切換位置におい
て、第１の入口ポート８→第１の出口ポート１０，第２
の入口ポート９→第２の出口ポート１１の流路が成立す
る。

【００２０】最後に、図６（Ｄ）では、ロータ３は図６
（Ｃ）から更に時計方向に回転した位置にあり、ロータ
３の連絡流路２２は第１及び第２の流出口１６，２０と
第１の流入口１７とに跨がり、連絡流路２３は第２の流
入口１８に被さっている。この状態で、第１及び第２の
入口ポート８及び９から流入した流体は、接続口１２及
び１３を経てそれぞれ第１及び第２の流出口１６及び２
０から連絡流路２２内に流出する。この流体はいずれも
第１の流入口１７に流入し、接続口１４を経て第１の出
口ポート１０に至る。一方、連絡流路２２には流体は流
入せず、従って第２の出口ポート１１には流れない。つ
まり、図６（Ｄ）の切換位置において、第１の入口ポー
ト８，第２の入口ポート９→第１の出口ポート１０の流
路が成立する。

【００２１】ここで、図２において、第１及び第２の入
口ポート８，９並びに第１及び第２の出口ポート１０，
１１はそれぞれ互いに隣接して配置されている。これに
より、方向切換弁の上・下流に接続される部品、例えば
イオン水生成器についていえば電解槽やイオン水取出口
の構造や配置が簡単になる。そこで、図３において、ス
テータ２の第１及び第２の流出口１６，２０並びに第１
及び第２の流入口１７，１８は、第２の流出口２０を接
続口１９及び流路２１を介して、弁本体１の接続口１３
から変位させることにより、点線矢印で示すように、第
１及び第２の流出口１６，２０同士を結ぶ線と、第１及
び第２の流入口１７，１８同士を結ぶ線とが互いに交差
するように配置している。

【００２２】これにより、ロータ３の連絡流路２２，２
３を互いに交差させることなく、上述したように流出口
１６，２０及び流入口１７，１８に跨がらせることがで
き、ロータ３の構成が簡単となる（図３において、仮に
第２の流出口２０の位置を接続口１３と同じにして、一
方の連絡流路を第１の流入口１７と第２の流出口２０と
に跨がらせ、他方の連絡流路を第２の流入口１８と第１
の流出口１６とに跨がらせようとすると、２つの連絡流
路が交差しロータ３の構造が複雑となる。）。

【００２３】図示実施の形態において、弁座体としての
ステータ２は弁本体１と材質を変えるために弁本体１と
は別体としたが、弁本体１と一体構成することも可能で
ある。また、ロータ２はモータ５で回転角位置を切り換
えることとしたが、シャフト６にハンドルを設けて、手
動操作により切り換えることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、２つの入口ポートと
２つの出口ポートとの間の流路をロータの回転角位置で
切り換える構成とすることにより、複雑な配管接続を行
うことなく、例えばイオン水生成器において、電極の極
性を逆転させても酸性水とアルカリ性水とを常に決まっ
た取出口から取り出すことが可能となる。その場合、第
１及び第２の流出口同士を結ぶ線と第１及び第２の流入
口同士を結ぶ線とを互いに交差させ、第１及び第２の入
口ポート並びに第１及び第２の出口ポートをそれぞれ互
いに隣接して配置することにより、方向切換弁の上流側
及び下流側に接続される部品の構造や配置が簡単にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す方向切換弁の分解
斜視図である。

【図２】図１における弁本体の平面図である。

【図３】図１におけるステータの平面図である。

【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】ロータの連絡流路とステータの流出口及び流入
口との関係を示す平面図で、（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ
ロータの異なる回転角位置を示す。

【図７】図１におけるロータの裏面を示す斜視図であ
る。

【図８】従来例を示すイオン水生成器の配管構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 弁本体 ２ ステータ ３ ロータ ４ 蓋板 ５ モータ ６ シャフト ８ 第１の入口ポート ９ 第２の入口ポート １０ 第１の出口ポート １１ 第２の出口ポート １６ 第１の流出口 １７ 第１の流入口 １８ 第２の流入口 ２０ 第２の流出口 ２２ 連絡流路 ２３ 連絡流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻畠 公宏 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 黄川田 栄 神奈川県藤沢市辻堂新町４丁目３番１号 エヌ・オー・ケー・エフテック株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平坦面同士で互いに摺動接触する回転弁体
   及び弁座体と、第１及び第２の２つの入口ポート並びに
   第１及び第２の２つの出口ポートを有する弁本体とを備
   え、 前記弁座体は前記回転弁体と対向する面に、この回転弁
   体の回転軸を中心とする円弧に沿って、前記第１及び第
   ２の入口ポートにそれぞれ通じる第１及び第２の２つの
   流出口と、前記第１及び第２の出口ポートにそれぞれ通
   じる第１及び第２の２つの流入口とが設けられる一方、 前記回転弁体の前記弁座体との対向面には、凹部からな
   る互いに区画された２つの連絡流路が設けられ、 これらの連絡流路は、前記回転弁体の第１の回転角位置
   で一方の連絡流路が前記第１の流出口と前記第２の流入
   口とに跨がるとともに、他方の連絡流路が前記第２の流
   出口と前記第１の流入口とに跨がり、第２の回転角位置
   で一方の連絡流路が前記第１及び第２の流出口と前記第
   １の流入口とに跨がり、第３の回転角位置で一方の連絡
   流路が前記第１の流出口と前記第１の流入口とに跨がる
   とともに、他方の連絡流路が前記第２の流出口と前記第
   ２の流入口とに跨がり、第４の回転角位置で一方の連絡
   流路が前記第１及び第２の流出口と前記第２の流入口と
   に跨がるように形成されていることを特徴とする方向切
   換弁。
2. 【請求項２】第１及び第２の入口ポート並びに第１及び
   第２の出口ポートはそれぞれ互いに隣接して配置される
   とともに、第１及び第２の流出口並びに第１及び第２の
   流入口は、前記第１及び第２の流出口同士を結ぶ線と、
   前記第１及び第２の流入口同士を結ぶ線とが互いに交差
   するように配置されたことを特徴とする請求項１記載の
   方向切換弁。