(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体内の両側に配置した２個の流入口間に、弁本体の側部に設けた支軸に固定されたアームに支持されている弾性体からなる弁体を配置し、モータにより支軸を回動することにより弁体内へ前記流入口からの流体を流出口に選択的に導入してなる電動三方スイング弁において、弁体における流入口対向面に、球面の一部として形成された第１当接部と第２当接部とが設けられ、該第１当接部と第２当接部には弁シートの径より小径で且つ弁シートの径に比較的近い径の大きさをなす第１凹部と第２凹部が設けられ、前記第１当接部と第２当接部は前記弁シートと当接する部分にたわみが生じるように変形させてなる電動三方スイング弁。
【請求項２】
前記凹部は、断面台形に形成した請求項１記載の電動三方スイング弁。
【請求項３】
前記凹部は、断面逆台形に形成した請求項１記載の電動三方スイング弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷温水回路の開閉や切り替えに用いる電動三方スイング弁に関し、特に、ごみや砂などの多い条件の、循環式風呂の給湯器において確実に作動するようにした電動三方スイング弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
循環式風呂の給湯器等の冷温水回路の開閉や切り替えに用いる電動三方スイング弁は、直流リバーシブルモータを用い、モータの出力軸に設けたカムによって弁体の側部に設けた支軸を支点に揺動するレバーを左右に揺動し、それにより支軸を時計方向あるいは反時計方向に回動し、支軸に固定した別のレバーに設けている略球形の弁体を左右方向に揺動することにより、弁体の両側部に対向して設けた湯の供給口と水の供給口のいずれかの弁シートを弁体で閉塞し、湯あるいは水を弁体内に導入し、弁体内で合流させ下方の排出口に導き、それにより湯を浴槽に入れ、また、満槽になった際にはシャワーに切り替える等の操作を行っている。また、カムの揺動位置を検出して弁体が所定位置に達したことを検出し、モータの駆動を停止している。
【０００３】
このような電動三方スイング弁において、その弁体は通常シリコンゴム等のゴム製であり、このゴム製の弁体を、弁本体内においてその両側部に設けた湯の供給口と水の供給口のいずれかの弁シートにその球面部をモータの力で押圧し、シール作用をなしている。このようにボール弁を揺動式とすることにより、シートとボール間にごみや砂等が入り込んだ場合に双方共に傷が付き弁漏れを生じることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のスイング弁においては、そのゴム製の弁体は球形としているので、弁体がシート部に圧接する部分において弁体のゴムの反発力が高くなり、弁の押さえ力が高くなり過ぎ、モータ等のアクチュエータ部分に高い負荷がかかることとなる。また、弁体と弁シートの位置のばらつきや弁シートの形状歪を吸収するのが難しく、弁漏りを生じ易い欠点もあった。しかも、弁と弁シートの位置のばらつきや弁シートの形状歪を吸収することが難しいという欠点もあった。
【０００５】
【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、弁本体内の両側に配置した２個の流入口間に、弁本体の側部に設けた支軸に固定されたアームに支持されている弾性体からなる弁体を配置し、モータにより支軸を回動することにより弁体内へ前記流入口からの流体を流出口に選択的に導入してなる電動三方スイング弁において、弁体における流入口対向面に、球面の一部として形成された第１当接部と第２当接部とが設けられ、該第１当接部と第２当接部には弁シートの径より小径で且つ弁シートの径に比較的近い径の大きさをなす第１凹部と第２凹部が設けられ、前記第１当接部と第２当接部は前記弁シートと当接する部分にたわみが生じるように変形させてなる電動三方スイング弁に構成したものである。
【０００６】
したがって、本発明は、弁体が所定の堅さを有することにより、弁体が弁シートに食い込むことを防止してモータの確実な所定位置での停止が行え、また、弁体と弁シートの接触部を柔軟にすることにより、弁押さえ力を軽減すると共に弁体駆動用モータの出力を小さなものとし、かつ、弁の閉鎖効果を向上させ、また、弁体駆動用モータ及び弁体作動用レバー等への負荷トルクを軽減できる電動三方スイング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、弁本体内の両側に配置した２個の流入口間に、弁本体の側部に設けた支軸に固定されたアームに支持されている弾性体からなる弁体を配置し、モータにより支軸を回動することにより弁体内へ前記流入口からの流体を流出口に選択的に導入してなる電動三方スイング弁において、弁体における流入口対向面に、弁シートより小径で弁シートの内周に近接して凹部を設けたものである。
【０００８】
本発明は、上記のように構成したので、モータによって支軸をいずれかの方向に回動することにより弁体を２個の流入口のいずれかに当接させると、弁体における流入口対向面が弁シートが圧接する。その際、弁体の流入口対向面に弁シートの内周面に近接して凹部が設けられているので、弁体が流入口の弁シートと当接する部分は変形し易くなっており、それにより、弁体は弁シートに確実に圧接する。また、弁体が弁シートに食い込むことを防止してモータの確実な所定位置で停止され、しかも弁押さえ力が軽減され弁体駆動用モータを小型でき、かつ、弁体駆動用モータ及び弁体作動用レバー等への負荷トルクも軽減される。
【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。弁本体１には、下方には流出口２を、側方にはお互いに対向する位置に第１流入口３と第２流入口４を備えている。弁本体１内の弁室５には、弁本体１の一側部に回動自在に設けた支軸６に固定されたアーム７に固定された略球形の弁体８を有している。弁体８は、後述するように支軸６が時計方向あるいは反時計方向に回動するとき、弁体の側部が第１流入口３と第２流入口４のいずれかの方向に揺動自在とされている。
【００１０】
弁体８の側部における第１流入口３に形成された第１弁シート１０と、第２流入口に形成された第２弁シート１１に対向する部分は、球面の一部として形成された第１当接部１２と第２当接部１３とが設けられており、しかも、両当接部には、両弁シートの径よりも小さく且つその径に比較的近い径の大きさをなす第１凹部１４と第２凹部１５が各々設けられている。各凹部の深さは、後述するように、弁体の前記各平面部が弁シートと当接する際、弁体の弾性より大きな弾性を有するように、しかも弁シート部のシール時に十分なシール力を有する程度に設定される。
【００１１】
弁本体１の上方には、弁体を駆動する駆動ユニットのケース１６がシール１７を挟みネジ１８により固定され、支軸６は上方に延び、ケース１６の上部にはモータ２０が固定されている。弁体８を備えるアーム７を固定している支軸６は上方に延び、ケース１６内に設けたカム２１の第１突起１９と第２突起２２の２個の突起間に形成された作動溝２３に延びるレバー２４を固定している。カム２１は有底状をなし、その上方に設けたモータ２０の出力軸と連結している。それにより、モータ２０が回動すると、突起１９，２２間に形成された作動溝２３に挟まれるレバー２４はカム２１の回動により支軸６を中心に揺動し、支軸の揺動により支軸の下方に固定されたアーム７が揺動し、アームに固定された弁体８の第１当接部１２あるいは第２当接部１３が、第１弁シート１０あるいは第２弁シート１１に当接する。それと連動して、図示されないレバー位置検出部がレバーが所定位置まで移動したことを検出し、モータの駆動を止める。
【００１２】
上記弁体の作動を図４ないし図８に基づいて説明する。最初カム２１が図４の位置で停止しているとき、レバー２４はカム２１の作動溝２３における第１突起１９に当接した状態で挟まれて図示位置に存在し、それにより支軸６も図示位置に回転しており、アーム７は図示位置となっている。そのため、弁体８の第２当接部１３が第２流入口４の第２弁シート１１に圧接した状態で当接しており、第２流入口４を閉じ、反対側の第１流入口３を解放するため、第１流入口３にお湯の配管が連結されているとき弁本体内にはお湯が導入され、流出口２からお湯が流出する。
【００１３】
次にモータが図中時計方向に回転し、図５に示すように、カム２１が同方向に回転して第２突起２２がレバー２４と当接するとき、カム２１は第２突起２２によりレバー２４を時計方向に揺動し、支軸６は時計方向に揺動する。それによりアーム７は時計方向に揺動し、弁体を第２流入口の第２弁シート１１から離す方向に作用し、弁シートへの圧接状態を解放する。
【００１４】
その後、モータが更に図中時計方向に回転すると、図６，図７に示すようにカム２１が更に同方向に回転し、上記と同様の作動により弁体を第２流入口の第２弁シート１１から離すと同時に、第１弁シート１０に第１当接部１２を近づける。そして、弁体の第１当接部１２が第１弁シート１０に所定の圧力で当接するとき、弁体の第１当接部１２の部分には第１凹部１４が形成されているので、弁体が比較的硬質のシリコンゴム等で形成されている場合でもこの部分は変形し易く、所定の変形が行われ、また、その力でレバーやアームも変形し、弁体は第１シート１０に圧接しシールする。この状態はレバー２４の位置を検出する位置センサによって検出され、モータを停止し、図８の状態で全ては停止する。その結果、第１流入口１０は閉じられ、第２流入口１１は解放されるので、弁本体内には第２流入口からの水が導入され、流出口２からは水が流出し、それによりお湯から水に切り替えが行われる。
【００１５】
この状態から、モータを逆方向に回転すると、上記作動と全く逆の作動が行われ、図８から図４の状態に移行するが、その作動の説明は省略する。この作動の最後においても、前記と同様に、第２流入口４の第２弁シート１１に弁体の第２当接部１３が当接するとき、この部分には第２凹部１５が形成されているので、弁体が比較的硬質のシリコンゴム等で形成されている場合でもこの部分は変形し易く、所定の変形が行われて第２弁シート１１に圧接しシールする。この状態はレバー２４の位置を検出する位置センサによって検出され、モータを停止し、図４の状態で全ては停止する。
【００１６】
上記における弁体に設けた第１凹部１４と第２凹部１５の作動の状況は、図９に示すように、弁体が第２弁シート１１に所定の力で当接して停止している状態においては、図中鎖線で示す設計理論上の位置に対して、図中実線で示すように橈んでおり、特に第２弁シート１１と当接する部分において所定のたわみが得られていることがわかる。このように弁体が回転しない角度分は弁体の変形歪とレバー等の変形により力として吸収される。このとき、従来のものは、弁シートとの当接部にくさび状の局部変形を生じるため、この状態が長期にわたるとこの部分に亀裂を生じることとなる。更に、この部分においては変形が小さいので、大きな力で弁座に押しつけないと確実な弁シールを行うことができないが、上記したように、本発明においてはそのようなことがない。更に、従来のものは弁体の芯ずれがある場合には、弾性力が高い分ずれの修正作用、すなわち求芯作用にかける欠点があるが、本発明によるものはこのようなことがなくなる。
【００１７】
また、この状態を弁体にかける荷重と弁体の変位について、本発明によるものと従来のものである弁体を単に球形としたものとを比較した図１０のグラフから明らかなように、本発明によるものは、従来のものよりも荷重の小さい範囲でその変位が大きいことがわかる。
【００１８】
なお、上記実施例において、第１凹部１４、第２凹部１５は、断面台形に形成してあるが、これを断面逆台形に形成し弁体８の凹部１４，１５入口を薄肉にさせて弁体における弁シートとの当接部がより弾性を有するようにし、弁体と弁シートの接触部がより柔軟となるようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、弁体を所定の堅さを有するように形成して弁体が弁シートに食い込むことを防止し、モータの確実な所定位置での停止が行えるようにしても、弁体における弁シートとの当接部に凹部を形成しこの部分に弾性を有するようにしたので、弁体と弁シートの接触部が柔軟となり、弁押さえ力を軽減すると共に弁体駆動用モータの出力を小さなものとすることができる。また、弁の閉鎖効果を向上させることができるとともに、弁体駆動用モータ及び弁体作動用レバー等への負荷トルクを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部分断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図４】同弁の作動説明図であり、（イ）はカム回転角度０゜、（ロ）は弁回転角度１２．５゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図５】同弁の作動説明図であり、（イ）はカム回転角度１３゜、（ロ）は弁回転角度１２．５゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図６】同弁の作動説明図であり、（イ）はカム回転角度５３．５゜、（ロ）は弁回転角度０゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図７】同弁の作動説明図であり、（イ）はカム回転角度８２．５゜、（ロ）は弁回転角度−１０．０１３゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図８】同弁の作動説明図であり、（イ）はカム回転角度９０゜、（ロ）は弁回転角度−１２．５゜の理論作動位置を示す説明図である。
【図９】同弁の弁体の変形状態を示す断面図である。
【図１０】本発明と従来の弁の荷重と変位の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
１  弁本体
２  流出口
３  第１流入口
４  第２流入口
５  弁室
６  支軸
７  アーム
８  弁体
１０  第１弁シート
１１  第２弁シート
１２  第１当接部
１３  第２当接部
１４  第１凹部
１５  第２凹部
１６  ケース
１７  シール
１８  ネジ
１９  第１突起
２０  モータ
２１  カム
２２  第２突起
２３  作動溝
２４  レバー
【図１】
0003687016.tif 000002
【図２】
0003687016.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003687016.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003687016.tif 000008
【図８】
0003687016.tif 000009
【図９】
0003687016.tif 000010
【図１０】
0003687016.tif 000011