(57)【要約】【課題】開弁に必要な駆動力を低減させることができるバルブを実現する。【解決手段】バルブハウジング２内の流体入口４と流体出口５との間における流体流路３の途中に、弁孔６を有する弁座７が設けられて、前記弁座７を境にして前記流体入口４側に形成された一次側室８に、前記弁座７と当接または離反する弁体１１が配置され、この弁体１１は前記一次側室８に作用する流体圧とスプリング１２による弾性圧とにより閉弁方向へ付勢されて前記弁座７に当接され、また前記弁体１１は、この弁体１１を開弁方向へ操作する操作軸１５により離反される構造のバルブ１であって、前記操作軸１５は前記弁体１１の片側を支点２３として、この支点２３の反対側の前記弁体１１における操作位置２７を開弁方向へ操作する構造になっていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブハウジング内の流体入口と流体出口との間における流体流路の途中に、弁孔を有する弁座が設けられて、前記弁座を境にして前記流体入口側には一次側室が形成されるとともに、前記流体出口側には二次側室が形成され、前記一次側室には前記弁座と当接または離反する弁体が配置され、この弁体は前記一次側室に作用する流体圧とスプリングによる弾性圧とにより閉弁方向へ付勢されて前記弁座に当接され、また前記弁体は、この弁体を開弁方向へ操作する操作軸により前記弁座から離反される構造のバルブであって、
前記操作軸は前記弁体の片側を支点として、この支点の反対側の前記弁体における操作位置を開弁方向へ操作する構造になっていることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記弁体の操作位置には、前記操作軸の先端が嵌る凹部が設けられ、この凹部に隣接した前記弁体の表面には、開弁操作時に前記弁座から離反するときの前記弁体の傾斜姿勢の傾きを前記操作軸と当接して抑制する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記一次側室内には、前記弁体の移動をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記弁体は、前記支点側が底辺で，かつ前記操作位置側が頂点となる正三角形をなしていることを特徴とする請求項１，２または３に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば水処理機器の流路切換などに使用されるバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
軟水装置や濾過装置に代表される水処理機器は、通水工程や洗浄工程などの処理工程に応じて流体流路を切り換えるために、複数のバルブを組み込んだコントロールバルブユニットを備えている。このコントロールバルブユニットに使用されるバルブは、たとえば特許文献１に開示されているように、ダイレクトカム駆動方式のバルブであり、構成部材の大半を合成樹脂で形成することによって大量生産を可能とし、前記水処理機器の低コスト化に寄与している。
【０００３】
このダイレクトカム駆動方式のバルブ１の構成を、図５を参照して説明する。図５は、従来のバルブを示す縦断面図である。この図５に示すバルブ１は、バルブハウジング２内に流体流路３がＵターンして上下に形成されている。前記バルブハウジング２の下側には、前記流体流路３へ流体を供給する流体入口４が形成されている。また、前記バルブハウジング２の上側には、前記流体流路３から流体を排出させる流体出口５が形成されている。前記流体入口４と前記流体出口５との間における前記流体流路３の途中には、弁孔６を有する弁座７が設けられている。前記バルブハウジング２内には、前記弁座７を境にして前記流体入口４側に一次側室８が形成され、また前記流体出口５側に二次側室９が形成されている。前記弁孔６と前記弁座７とは、前記バルブハウジング２の中間に介在させたプレートパッキンよりなる仕切板１０に形成されている。
【０００４】
前記一次側室８には、前記弁座７と当接または離反する弁体１１が配置されている。前記弁体１１は、前記一次側室８に作用する流体圧と前記一次側室８内のスプリング１２（後述）による弾性圧とにより、閉弁方向へ付勢されて前記弁座７に当接されている。
【０００５】
前記弁孔６とは反対側の前記弁体１１の裏面中央には、弁体支持軸１３が突設されている。この弁体支持軸１３と対向する前記バルブハウジング２の内面には、前記弁体支持軸１３を摺動自在に嵌めて前記弁体１１の開閉移動時に前記弁体支持軸１３をガイドする軸スリーブ１４が突設されている。前記弁体支持軸１３と前記軸スリーブ１４との外周にはコイル状のスプリング１２が嵌められており、このスプリング１２の一端を前記バルブハウジング２の内面と当接させるとともに、他端を前記弁体１１の裏面と当接させて、弾発力によって前記弁体１１が前記弁座７と当接するようにしている。
【０００６】
前記弁体１１は、この弁体１１を開弁方向へ操作する操作軸１５によって前記弁座７から離反されるようになっている。図５では、前記操作軸１５は、前記弁体１１の表面中央に突設されている。そして、前記操作軸１５は、前記二次側室９を通って前記バルブハウジング２の貫通孔１６を摺動自在に通り、外部へ導出されている。前記貫通孔１６内には、Ｘリング１７が嵌着されており、このＸリング１７は、プラグ１８でその位置に固定されている。これにより、前記貫通孔１６を通る前記操作軸１５は、前記Ｘリング１７でシールされている。
【０００７】
外部へ出た前記操作軸１５の先端部には、バケット１９が、その平面２０を前記操作軸１５と直交する向きにして嵌めて固定されている。前記バケット１９は、前記平面２０と当接する偏心カム２１を備えたカム機構２２によって、押圧と押圧解除がなされるようになっている。
【０００８】
前記バルブ１は、前記一次側室８が高圧の室として、前記二次側室９が低圧の室として使用される。したがって、閉弁状態では、前記弁体１１は裏面側へ作用する一次側圧力と、前記コイルスプリング１２の弾発力とにより、前記弁座７へ押し付けられている。このとき、前記弁体１１に作用している閉弁力は、前記弁座７で囲まれた部分の面積と一次側圧力との積で求められる力および前記コイルスプリング１２の弾発力の合計となる。前記弁体１１を開弁状態へ移行させるときには、前記偏心カム２１により前記バケット１９を介して前記操作軸１５を下方へ押下するが、開弁に必要な駆動力は、前記弁体１１に作用している閉弁力よりも大きくなくてはならない。すなわち、ダイレクトカム駆動方式のバルブにおいては、大流量の流体制御に対応するために、前記弁孔６の開口面積を大きくすればするほど、また複数の流体流路を切り換えるために、バルブを連設すればするほど、開弁に必要な駆動力も大きくなるという特性を有する。
【特許文献１】特許第２９９３４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このため、前述した構造で複数の大口径のバルブを組み込んだコントロールバルブユニットを製作しようとすると、前記カム機構２２の駆動源として安価な低出力モータを使用することができず、水処理機器のコスト低減に限界があった。
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、開弁に必要な駆動力を低減させることができるバルブを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、バルブハウジング内の流体入口と流体出口との間における流体流路の途中に、弁孔を有する弁座が設けられて、前記弁座を境にして前記流体入口側には一次側室が形成されるとともに、前記流体出口側には二次側室が形成され、前記一次側室には前記弁座と当接または離反する弁体が配置され、この弁体は前記一次側室に作用する流体圧とスプリングによる弾性圧とにより閉弁方向へ付勢されて前記弁座に当接され、また前記弁体は、この弁体を開弁方向へ操作する操作軸により前記弁座から離反される構造のバルブであって、前記操作軸は前記弁体の片側を支点として、この支点の反対側の前記弁体における操作位置を開弁方向へ操作する構造になっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、前記弁体の片側を支点として、この支点の反対側の前記操作位置を前記操作軸によって開弁方向へ操作することによって前記弁体の開弁操作がなされる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記弁体の操作位置には、前記操作軸の先端が嵌る凹部が設けられ、この凹部に隣接した前記弁体の表面には、開弁操作時に前記弁座から離反するときの前記弁体の傾斜姿勢の傾きを前記操作軸と当接して抑制する凸部が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、前記凹部に前記操作軸の先端が嵌っているので、前記弁体の開弁操作時に前記操作軸が前記弁体から外れることが防止される。また、開弁操作時に傾斜姿勢になる前記弁体の表面に設けられた前記凸部に、前記操作軸が当接することによって、前記弁体の傾斜姿勢の傾きが抑制される。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記一次側室内には、前記弁体の移動をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、開弁操作時に、前記一次側室内で前記弁体が前記ガイド部材によってガイドされながら移動する。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１，２または３に記載の前記弁体は、前記支点側が底辺で，かつ前記操作位置側が頂点となる正三角形をなしていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、正三角形をなしている前記弁体の底辺側を支点として、頂点側の前記操作位置を前記操作軸によって開弁方向へ操作して、前記弁体の開弁操作がなされる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、前記操作軸は、前記弁体の片側を支点として、この支点の反対側の前記操作位置を開弁方向へ操作する構造になっているので、てこの原理により、開弁時に前記操作軸に加える力を低減しても開弁することができ、前記操作軸に加える操作力を従来に比べて低減できる。したがって、前記バルブの低開弁力化によるコストダウンを図ることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、前記弁体の操作位置に、前記操作軸の先端が嵌る前記凹部を設けているので、前記操作軸による前記弁体の開弁操作時に前記操作軸が前記弁体から外れず、確実に開弁操作を行うことができる。また、前記凹部に隣接した前記弁体の表面に、開弁操作時に前記弁座から離反するときの前記弁体の傾斜姿勢の傾きを前記操作軸と当接して抑制する凸部を設けているので、開弁操作時における前記弁体の傾斜姿勢が極端に傾斜しないバルブを得ることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、前記一次側室内に、前記弁体の移動をガイドする前記ガイド部材を設けているので、前記弁体の移動時に前記弁座に対向した向きから外れないバルブを得ることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、開弁操作時には正三角形をなしている前記弁体の底辺側が支点となるので、開弁操作時に前記支点にかかる力を分散させることができるとともに、前記弁体は正三角形をなしているので、前記スプリングによる弾性圧が均等に前記弁体にかかり、閉弁時の面圧を均一にすることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係るバルブの実施の形態の一例において閉弁状態を示す縦断面図、図２は、図１のII−II線断面図、図３は、図１に示すバルブの開弁時の縦断面図、図４は、図１に示すバルブの開弁時における押下過程の縦断面図である。これらの図１〜図４において、前述した図５と対応する部分には、同一符号を付けて示しており、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
この実施形態のバルブ１において、前記仕切板１０は、前記バルブハウジング２と一体に形成されており、このように形成された仕切板１０に、前記弁孔６を有する弁座７が形成されている。
【００２５】
前記弁孔６は、正三角形状に形成されており、前記流体入口４と前記流体出口５との側が底辺で、前記流体流路３の折り返し側が頂点となる向きで形成されている。そして、前記弁孔６を開閉する前記弁体１１も、前記流体入口４と前記流体出口５との側が底辺で、前記流体流路３の折り返し側が頂点となる正三角形状をなしている。前記弁体１１は、底辺側を支点２３として開弁動作が行われるようになっている。
【００２６】
前記弁体１１は、弾性材料で形成されており、この実施形態では弾性を有する合成樹脂で形成されている。この弁体１１の表面には、周縁に突条部２４が形成されており、この突条部２４が前記弁座７に圧接してシールされるようになっている。そして、前記弁体１１の底辺側における前記突条部２４が、前記支点２３になっている。
【００２７】
この実施形態では、前記弁体１１が傾斜して移動する関係で、図５で用いられていた前記弁体支持軸１３と前記軸スリーブ１４が省略されており、前記スプリング１２によって前記弁体１１が支持されている。
【００２８】
具体的には、前記スプリング１２は、その一端側が、前記弁体１１の裏面に突設された弁体側被嵌合部２５と嵌合し、他端側が、前記バルブハウジング２の内面に突設されたハウジング側被嵌合部２６と嵌合しており、前記スプリング１２により、前記弁体１１が前記一次側室８内に支持されている。
【００２９】
前記操作軸１５は、前記弁体１１の片側を前記支点２３として、この支点２３の反対側の操作位置２７を開弁方向へ操作する構造になっている。すなわち、正三角形をなす前記弁体１１は、前記支点２３側が底辺で前記操作位置２７側が頂点となっており、前記操作軸１５により、底辺側を前記支点２３として頂点側の前記操作位置２７を開弁方向へ操作することで、前記弁座７から離反して開弁されるようになっている。
【００３０】
ここで、前記操作位置２７が前記支点２３から離れるほど、後述するように、てこの原理により、開弁操作時に前記操作軸１５へ加える力が小さくなる。したがって、前記操作位置２７は、前記弁体１１の表面において、前記支点２３からの距離ができるだけ長くなるような位置に形成されていることが望ましい。
【００３１】
前記操作位置２７には、前記操作軸１５の先端が嵌る凹部２８が設けられている。前記凹部２８に隣接した前記弁体１１の表面には、開弁操作時に前記弁座７から離反するときの前記弁体１１の傾斜姿勢の傾きを、図３および図４に示すように、前記操作軸１５と当接して抑制する凸部２９が設けられている。
【００３２】
前記一次側室８内には、前記弁体１１と当接する複数本のガイド部材３０，３１，３２，３３，３４（図１，図３および図４ではガイド部材３２，３４は図示省略）が縦向きに設けられている。前記各ガイド部材３０，３１，３２，３３，３４は、前記弁体１１が前記弁座７に対して垂直方向へ移動できるようにガイドする部材であり、これにより開弁操作時に前記弁体１１が前記弁座７と対向する向きへ移動するようになっている。
【００３３】
さて、前記バルブ１では、開弁時には、前記偏心カム２１によって前記バケット１９を介して押し下げられた前記操作軸１５が、前記弁体１１の片側を前記支点２３として、この支点２３の反対側の前記操作位置２７を開弁方向へ，すなわち下向きへ操作する。これにより、図３に示すように、正三角形をなしている前記弁体１１が、その底辺側の前記支点２３を中心として回転して、前記操作位置２７側が前記弁座７から離反して開弁される。このとき、前記弁体１１は傾斜姿勢となるが、前記凸部２９と前記操作軸１５が当接して、前記弁体１１の傾斜姿勢が極端に傾斜することが防止される。
【００３４】
そして、図４に示すように、前記偏心カム２１によってさらに前記操作軸１５を下降させることにより、傾斜姿勢にある前記弁体１１が、その姿勢の状態で前記各ガイド部材３０，３１，３２，３３，３４によってガイドされて前記弁座７に対して垂直方向へ下降し、全体的に前記弁座７から離反して全開状態になる。このようにして前記弁体１１が開弁すると、流体は前記流体入口４から前記一次側室８と前記二次側室９とを経て、前記流体出口５から流出される。
【００３５】
つぎに、前記バルブ１の閉弁操作について説明する。前記バルブ１では、前記弁体１１が最も下降した位置にある状態から前記偏心カム２１が回転して前記操作軸１５による前記弁体１１の押圧が解除されると、前記スプリング１２による弾発力によって前記弁体１１が押し上げられる。そして、押し上げられた前記弁体１１は、まず前記支点２３が前記弁座７と当接し、その後前記支点２３と反対側が前記弁座７と当接して閉状態になる。
【００３６】
前記バルブ１によれば、前記操作軸１５は、前記弁体１１の片側を前記支点２３として、この支点２３の反対側の前記操作位置２７を開弁方向へ操作する構造になっているので、てこの原理により、開弁時に前記操作軸１５へ加える力を低減しても開弁することができ、前記操作軸１５へ加える操作力を従来に比べて低減することができる。したがって、前記カム機構２２の駆動源（図示省略）として安価な低出力モータを使用することができ、コストダウンを図ることができる。
【００３７】
また、前記弁体１１の操作位置２７には、前記操作軸１５の先端が嵌る凹部２８が設けられているので、前記操作軸１５による前記弁体１１の開弁操作時に前記操作軸１５が前記弁体１１から外れず、確実に開弁操作を行うことができる。また、前記凹部２８に隣接した弁体１１の表面に、開弁時に弁座７から離反するときの弁体１１の傾斜姿勢の傾きを操作軸１５と当接して抑制する前記凸部２９が設けられているので、開弁時の弁体１１の傾斜姿勢が極端に傾斜することを防止することができる。
【００３８】
また、前記各ガイド部材３０，３１，３２，３３，３４により、開弁操作時に前記弁体１１を前記弁座７に対して垂直方向へ下降させることができるので、前記弁体１１が前記弁座７と対向した向きから外れることを防止することができる。
【００３９】
さらに、開弁操作時には正三角形をなしている前記弁体１１の底辺側が前記支点２３となるので、開弁操作時に前記支点２３にかかる力を分散させることができるとともに、前記弁体１１は正三角形をなしているので、前記スプリング１２による弾性圧が均等に前記弁体１１にかかり、閉弁時の面圧を均一にすることができる。
【００４０】
以上この発明に係るバルブの実施形態について説明したが、この発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明に係るバルブの実施の形態の一例において閉弁状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１に示すバルブの開弁時の縦断面図である。
【図４】図１に示すバルブの開弁時における押下過程の縦断面図である。
【図５】従来のバルブを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  バルブ
２  バルブハウジング
３  流体流路
４  流体入口
５  流体出口
６  弁孔
７  弁座
８  一次側室
９  二次側室
１１  弁体
１２  スプリング
１５  操作軸
２３  支点
２７  操作位置
２８  凹部
２９  凸部
３０，３１，３２，３３，３４  ガイド部材
【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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