(57)【特許請求の範囲】
【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、電動装置のスピンドルにより弁体を回動自在とした電動多方弁において、スピンドル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、スピンドル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の弁体の押圧力を解除すると共に上方に移動可能とし、上側ラチエットの上面に設けた噛み合い突起が弁体に設けた噛み合い受け部に噛み合って弁体を回転し、所定位置で下方に戻るように構成し、弁体の所定位置への回転を検出する弁体位置検出手段を設け、該弁体位置検出手段の出力により電動装置への通電を停止することを特徴とする電動多方弁。
【請求項２】
弁体位置検出手段は、弁体の外周に固定した磁石と、この磁石に対向する弁箱外周に設けたホールＩＣからなる請求項１に記載の電動多方弁。
【請求項３】
磁石を上下２段に各々２個ずつ位相をずらして設け、ホールＩＣを上下２段に配置してなる請求項２に記載の電動多方弁。
【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。
【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、電動装置のスピンドルにより弁体を回動自在とした電動多方弁において、スピンドル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、スピンドル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の弁体の押圧力を解除すると共に上方に移動可能とし、上側ラチエットの上面に設けた噛み合い突起が弁体に設けた噛み合い受け部に噛み合って弁体を回転し、所定位置で下方に戻るように構成し、弁体の所定位置への回転を検出する弁体位置検出手段を設け、該弁体位置検出手段の出力により電動装置への通電を停止するものである。
【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、スピンドル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する。それにより、弁体はスプリングによる押圧力が解除されるので自由状態となり、更に、上側ラチエットの上方への移動により上側ラチエットの上面に設けた噛み合い突起が弁体に設けた噛み合い受け部に噛み合い、電動装置は上側ラチエットと共に弁体を回転する。上側ラチエットの回転により下側ラチエットの上側の部分から下側の部分に落ち、それにより弁体は再びスプリングにより弁座に対する押圧力を受け弁を切り替えた状態において弁座をシールする。その後の弁体の回転により、弁体位置検出手段がそのときの弁体の位置を検出して電動装置への通電を停止する。以下同様の作動を繰り返す。
【０００９】
【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。図１ないし図３に示すように、下面４個の流体流路接続部１，２，３，４を備えた弁箱５は、内部に弁体収容部６を備え、その底部には、各流路接続部内の流路に連通する弁開口７，８，９，１０を、中心から等距離に且つ互いに等間隔に形成している。
【００１０】
流体の出入り口を備える下弁箱１１と、上部にモータ１２を固定する上弁箱１３からなる弁箱内に弁体１４を回転自在に設け、下弁箱１１の中心から上方に突出した固定支持部１５の上部に固定された下側ラチエット１６を設け、下側ラチエット１６の中心には、上部を上弁箱１３の軸受け部１７にＯリング１８を介して軸支されるモータ１２のスピンドル２０の下端が軸支されている。このスピンドル２０には、キー溝等により上下方向に移動可能で且つスピンドル２０と一体的に回転する上側ラチエット２１を備えている。なお、図１中において、中心線から右側は、通常作動状態を示し、左側は上側ラチエット２１が下側ラチエット１６により上方に移動している状態を示している。
【００１１】
図４に示すように、上側ラチエット２１の上面には、噛み合い突起２２が互いに９０度間隔に４個設けられており、この噛み合い突起２２の上方に対向し且つ所定の間隔を有して弁体１４の上方に設けた噛み合い受け部２３を形成している。この噛み合い突起２２と噛み合い受け部２３の噛み合いは、上記固定された下側ラチエット１６に対して上側ラチエット２１がスピンドル２０により回転されるとき、上側ラチエット２１が下側ラチエット１６の突出面に乗り上げて上方に移動するときに噛み合うように設定されている。
【００１２】
また、上側ラチエット２１の上面と上弁箱１３の上面２４との間には円筒状の圧縮スプリング２５を配しており、それにより、上側ラチエット２１を下側ラチエット１６に押し付けて噛み合い状態を保つと共に、上側ラチエット２１の最下段位置においては下側ラチエット１６底部には当接せず、弁体１４の上方に設けた噛み合い受け部２３に当接し、それにより、弁体１４はスプリング２５により下方に押し付けられ、弁体１４の下端に設けたシール２７を弁座面に押しつけてシールしている。
【００１３】
この電動多方弁の回転する弁体１４の上側外周面にマグネット３１を固定し、弁箱５の外側にはこのマグネット３１に対向する位置にホールＩＣ３３を備えた検出部材３４を固定している。このマグネットとホールＩＣによる回転検出部を実際に設けるに際しては、弁の使用形態によって種々の態様で使用することとなるが、例えば弁体の３つの位置を検出することにより弁体の作動制御を行う際には、例えば図５に示すように、弁体１４の周囲に高さ方向に二段の第１段３５と第２段３６を設定し、図中実施例においては各段に９０度の位相をずらして各々２個のマグネットを設けている。それにより、上段の第１段３５においては、第１位置に第１マグネット３１−１、この第１位置と９０度ずれた第２位置に第２マグネット３１−２を配置すると共に、下段の第２段３６においては、第２位置に第３マグネット３１−３、この第２位置と９０度ずれた第３位置に第４マグネット３１−４を配置している。
【００１４】
一方、検出部材３４には、ホールＩＣを上記マグネットの第１段３５と第２段３６の高さに対応して上段側ホールＩＣ３３−１と下段側ホールＩＣ３３−２を配置している。それにより弁体の回転位置が上記第１位置の時には第１マグネット３１−１の磁力を上段側ホールＩＣ３３−１のみが検出し、第２位置の時には第２マグネット３１−２の磁力を上段側ホールＩＣ３３−１が検出すると共に第３マグネット３１−３の磁力を下段側ホールＩＣ３３−２が検出する。更に第３位置の時には第４マグネット３１−４の磁力を下段側ホールＩＣ３３−２のみが検出する。このように、第１位置、第２位置及び第３位置により、ホールＩＣからの検出信号が異なることによって、電動多方弁の制御回路がこれを弁別し、これを位置信号として任意の制御を行うことができる。
【００１５】
上記実施例の弁の作動に際して、モータ１２が回転すると、スピンドル２０が回転して上側ラチエット２１を回転し、上側ラチエット２１は下側ラチエット１６に乗り上げて次第に上昇し、スプリング２５による弁体の閉弁力を減少し、更に上側ラチエット２１を上昇させると、その上面に設けた噛み合い突起２２が弁体に設けた噛み合い受け部２３と噛み合い、弁体１４が回転を始める。このようにして弁体１４が９０度移転すると、最初、ホールＩＣに第１位置が対向していたのが、第２位置がホールＩＣに対向することとなり、上段と下段のホールＩＣが弁体の周囲に設けた上下段のマグネットの磁力の作用を受けるのでその回転位置を検出することができ、この信号によりモータへの通電を停止する。この位置は下側ラチエットと上側ラチエットの噛み合いが行われる位置であり、それにより、前記のように再び弁体１４はスプリング２５により閉弁力を受ける。この作動を繰り返すことにより上記電動多方弁は所定の作動を行うこととなる。なお、ホールＩＣによる弁体の位置の検出により、モータを反転させる等、任意の作動を行わせることができる。
【００１６】
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。
【００１７】
【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、また、その弁構造を簡素なものとすることができる。
【００１８】
また、弁体外周にマグネットを設け、弁箱外周にこのマグネットと対向する位置にホールＩＣを設けたものにおいては、弁体の回転位置の検出を接点を設けることなく、非接触で検出することができ、ノイズの発生が無くなることによりより静粛に作動する弁とすることができるとともに、接触抵抗が無くなるのでモータの作動が安定するとともに消費電力を減少することができ、更に検出精度を向上することができるので信頼性を向上することができる。
【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】同弁の主要部の側面図である。
【図４】同弁の主要部の平面図である。
【図５】弁本体位置の検出部の作動説明図である。
【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
７，８，９，１０  弁開口
１１  下弁箱
１２  モータ
１３  上弁箱
１４  弁体
１５  固定支持部
１６  下側ラチエット
１７  軸受け部
１８  Ｏリング
２０  スピンドル
２１  上側ラチエット
２２  噛み合い突起
２３  噛み合い受け部
２４  上面
２５  スプリング
２７  シール
３１  マグネット
３３  ホールＩＣ
３４  検出部材
３５  第１段
３６  第２段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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