(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの入口と第１及び第２の排出口を設けた弁本体中に、両端に両排出口に対向する弁を備えた弁体を摺動自在に設け、該弁体に対して第１排出口方向を開き第２排出口を閉じるように付勢するバイアスバネを設け、該バイアスバネに対向して、所定温度以上では上記バイアスバネよりも強いバネ定数となる形状記憶合金製バネを設け、上記所定温度以上では第１排出口を閉じ第２排出口を開くようにした形状記憶合金製バネを用いた三方切換弁において、第１排出口側流路中に十字形仕切りを有する第１摺動部を設け、前記弁本体に設けた第２排出口から延び第２摺動孔内で摺動自在であり前記第２摺動孔側に十字形仕切りと第２排出口側に十字形仕切りを有する円筒弁とからなる第２摺動部を設けたことを特徴とする形状記憶合金を用いた三方切換弁。
【請求項２】
前記排水路に接続する接続管に逆止弁を設けた請求項１に記載の形状記憶合金を用いた三方切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体温度により三方弁を切り換えるに際し、形状記憶合金を用いて切り換えるようにした三方切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの弁本体に出入口を３個設け、その一つを流体の入口とし、他の２個を流体出口として、内部の弁体の作動により、一つの入口から流入する流体を、いずれかの出口に選択的に切り換えるようにした三方弁が種々の分野で用いられている。このような三方弁の使用例として例えば図５に示すようなものが存在する。
【０００３】
即ち、水道水の供給路５１を四方弁５２の第１流入口５３に接続し、第１排出口５４からの接続管路に活性炭を収容した浄水器本体５５を接続し、その流出路５６を三方切換弁５７の入口５８に接続し、この三方切換弁５７の第１排出口６０を前記四方弁５２の第２の流入口６１に接続し、これを第２排出口６２から浄水として供給するようにしている。このような浄水器を用いたものにおいては、浄水器の長期間の使用により、水中の有機物等が活性炭に付着し次第に目詰まりし、また、活性炭の機能が低下してくるので、浄水器本体５５に設けた加熱器を作動させ、活性炭に高温水を供給することによりフイルタの活性化と浄水器の洗浄を行うようにしている。このとき、浄水器本体５５から排出される温水は汚染されているので、別の排水系統から排出することが好ましく、そのため、三方切換弁５７を切り換えて、入口５８からの温水を三方切換弁５７の第２排出口６３から配水管６４に排出するようにしている。
【０００４】
このような装置に用いる三方切換弁においては、浄水器本体５５に内蔵された加熱器を作動させたときに第１排出口６０から第２排出口６３に流路を切り換える必要があるが、そのために、加熱器の作動を検出し、あるいは浄水器本体５５からの流体の温度を検出し、電磁装置により三方切換弁５７を切り換えるようにすると、多くの部品及び制御装置が必要となり、高価なものとならざるを得ない。その対策として、温度によって自動切り換えする三方弁として、形状記憶合金バネを用いた三方切換弁が注目されている。
【０００５】
一方、従来より、所定温度で自動的に三方弁を切り換えるために、上記の分野に限らず、種々の分野でその必要性があるため、形状記憶合金バネを用いた三方弁が種々提案されている。その例として例えば実開昭５９−５１２６５号公報に示されるような三方切換弁が提案されている。この三方切換弁は、円筒状の弁本体内の中央の側壁に入口を設け、弁本体の一方の端面には第１排出口を、他方の端面には第２排出口を設け、弁本体内には両端に両排出口に対向する弁を備えた弁体を、中央の支持部で支持した状態で摺動自在に設け、この弁体に対して常時一方の排出口方向に付勢するバイアスバネを設け、更に所定温度以上では上記バイアスバネよりも強いバネ定数を有する形状記憶合金製バネを対向して設けたものであり、それにより、所定温度以下ではバイアスバネにより一方の排出口は弁体で閉じられ、他方の排出口は開放しており、流体の温度が所定温度以上になると形状記憶合金製バネが強いバネ定数となることにより、バイアスバネの付勢力に抗して前記一方の排出口を開放し、他方の排出口を閉鎖することにより、流路を切り換えるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の形状記憶合金バネを用いた三方切換弁において、特に、前記のような浄水器の管路中に上記三方切換弁を設けた際には、排水モードから所定温度以下に下降して形状記憶合金バネの作動で流路を切り換え、浄水モードに切り換わる時には、最初は入口の圧力が高く、排水路の圧力が低い状態から、弁が切り換った瞬間、浄水側の弁が開くので、排水路の圧力の方が高くなるため、管内において脈動を生じ、弁体が開閉を繰り返すハンチング現象を生じ、振動、騒音が発生することとなる。これは水流が弁口に当たることにより生じるウオータハンマ現象であると解されている。
【０００７】
したがって、本発明は、形状記憶合金製ばねを用いた三方切換弁の作動時に、振動、騒音を発生することのない装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、１つの入口と第１及び第２の排出口を設けた弁本体中に、両端に両排出口に対向する弁を備えた弁体を摺動自在に設け、この弁体に対して第１の排出口方向を開き第２排出口を閉じるように付勢するバイアスバネを設け、このバイアスバネに対向して、所定温度以上では上記バイアスバネよりも強いバネ定数となる形状記憶合金製バネを設け、上記所定温度以上では第１排出口を閉じ第２排出口を開くようにした形状記憶合金製バネを用いた三方切換弁において、第１排出口側流路中に流路緩衝部を設けたものである。
【０００９】
【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、１つの入口と第１及び第２の排出口を設けた弁本体中に、両端に両排出口に対向する弁を備えた弁体を摺動自在に設け、該弁体に対して第１排出口方向を開き第２排出口を閉じるように付勢するバイアスバネを設け、該バイアスバネに対向して、所定温度以上では上記バイアスバネよりも強いバネ定数となる形状記憶合金製バネを設け、上記所定温度以上では第１排出口を閉じ第２排出口を開くようにした形状記憶合金製バネを用いた三方切換弁において、第１排出口側流路中に十字形仕切りを有する第１摺動部を設け、弁本体に設けた第２排出口から延び第２摺動孔内で摺動自在であり前記第２摺動孔側に十字形仕切りと第２排出口側に十字形仕切りを有する円筒弁とからなる第２摺動部を設けた形状記憶合金を用いた三方切換弁に構成したものである。
【００１０】
【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は本発明の第１実施例を示し、三方切換弁自体としてはその作動の原理は前記従来のものと同様であるが、これを更に改良したものを示している。即ち、円筒状の弁室１を有する弁本体２には、その側壁に流体の入口３を設け、第１端面４には第１排出口５を設けている。弁本体２の第２端面６側は開口しており、これに対して、フランジ７を設けた排出口部材８をそのフランジ７を端面に当接してねじ１０で固定している。排出口部材８にはＬ字状の排水路１１を形成しており、Ｏリング１２を設けて弁室１内に挿入した端部１３に開口した第２排出口１４が設けられている。第２排出口１４の周囲には主弁座１５が形成されている。弁室１内には、周囲に充分の流路を確保して円筒状弁室内で軸線方向に摺動する弁体１６を備えており、弁体１６の両端には先端が十字形仕切り１９を有する第１摺動部１７と第２摺動部１８が円盤部２０，２１から延びており、第１摺動部１７は弁本体２の第１端面４に形成した第１摺動孔２２内で、また、第２摺動部１８は排出口部材８の第２排出口１４部分から延びる第２摺動孔２３内で摺動可能となっている。また、各摺動部１７，１８は十字形仕切り１９を有するので、この部分には充分な流体流路が形成される。
【００１１】
第１摺動部１７の基部２４には第１シールリング２５が、また、第２摺動部１８の基部２６には第２シールリング２７が設けられている。更に、弁体１６の中央部にはバネ受け２８が設けられ、このバネ受け２８の片側面と弁室１内の第１端面４側内面との間にはバイアスバネ３０を縮設しており、バネ受け２８の他側面と弁室内に挿入された排出口部材８の端面との間には、形状記憶合金バネ３１が設けられている。
【００１２】
この形状記憶合金バネ３１は、低温状態ではそのバネ定数は小さく、したがって、バイアスバネ３０の付勢力によって押し縮められており、弁体１６は図示の状態となっている。また、流体が所定の温度以上となると、その形状記憶状態となり、バネ定数が大きくなるため、バイアスバネ３０に抗して弁体１６を逆側に摺動させる。また、排出口部材８の接続管３２内には、弁室側からの流体の流れを許容し、逆側からの流体の流れを遮断する逆止弁３３が設けられている。
【００１３】
上記のような三方切換弁３４を図５に示す流体路中の三方切換弁として用いる際には、浄水器の通常使用状態においては、前記のように水道水が四方弁５２を介して浄水器本体５５を通り、三方切換弁の弁体１６が上記のように形状記憶合金バネ３１のバネ定数が周囲の低温によって小さくなっているため、図１に示す状態となっており、三方切換弁の弁本体２の第１排出口５側を通り、更に四方弁５２内の他の流路から浄水として供給される。
【００１４】
浄水器の長期間の使用により、活性炭の機能が低下してきたときには、前記のように浄水器本体５５内に設けた加熱器を作動し、活性炭内の水は沸騰状態（１００℃）まで加熱される。三方切換弁の切り換え温度は４０℃位であるので、４０℃以上の水が流れた場合、三方切換弁が切り換わる。このとき活性炭からは流出される流体は活性炭を浄化した後のため汚染されている。この流体が三方切換弁の入り口から弁室内に入ると、弁室内の形状記憶合金バネ３１はその温度で形状記憶状態になるように設定されているので、形状記憶合金バネのバネ定数は大きくなり、その力によってバイアスバネの付勢力に抗して弁体を第１排出口５側に移動させる。
【００１５】
それにより、第１排出口５は第１シールリング２５によって閉じられ、逆にそれまで第２シールリング２７によって閉じられていた第２排出口１４は開放され、活性炭が浄化される。浄水器本体５５内の加熱器が不作動になり、形状記憶合金バネのバネ定数は小さくなり、バイアスバネの付勢力によって弁体を第２排出口５側に移動される。このとき、弁体１６の両端に設けた第１摺動部１７及び第２摺動部１８が第１摺動孔２２及び第２摺動孔２３内で摺動するとき摩擦力が発生するので、弁体の急速な移動は防止され、流体の流れの緩衝作用を生じる。
【００１６】
このような弁体の摩擦力の作用に関わらず、水道管に連通している給水管路の圧力が高く、また、配水管路が長いため排水抵抗が大きいときには、弁体の移動により管路中にウオーターハンマ現象を生じることが考えられる。このようなウオータハンマ現象が生じると、管路内の流体が脈動を生じることとなるが、排出口部材８の接続管３２内には、弁室側からの流体の流れを許容し、逆側からの流体の流れは遮断する逆止弁３３を固定しているので、管路中には一方向の流れのみを許容し、且つ流体の流れを緩衝するため、上記のウオータハンマ現象による流体の脈動の発生を防ぐことができ、弁体がその脈動により図中左右動して弁の開閉を繰り返すことによる騒音の発生も防ぐことができる。
【００１７】
図２乃至図４は本発明の他の実施例を示す。この三方切換弁においては、図３に示すように前記図１の三方切換弁における第２摺動部１８を延長し、その先端に十字形仕切り１９を有する円筒弁４０を設けている。これにより、第２シールリング２７による第２排出口１４の閉鎖時には、この円筒弁４０は、排出口部材８の第２接続管３２の開口４１をその円筒面で閉鎖している。この第２接続管３２内にも、図１の実施例と同様に逆止弁３３を設けることができる。
【００１８】
この実施例においては、図２に示す第１排出口５の閉鎖、第２排出口１４の解放の状態から、浄水器の温度低下により入口からの温水が遮断されると、形状記憶合金バネが作動して前記実施例と同様に弁体１６が左方向に移動する。このとき、第２摺動部１８に設けた円筒弁４０は、開口４１を横切る方向に開閉するので、シールリング２７部分が弁座１５に対して閉じるのと比較して充分に遅く閉じ、それにより、流体管路中に大きな圧力変化を生じるのを防ぐことができ、前記のようなウオータハンマ現象の発生を防止することができる。この三方切換弁は、弁体１６の移動により、弁体１６が左方向へ移動し、図４に示す状態となって、排水モードから浄水モードに切り換わり、浄水器本体５５からの流体を浄水側に流すことになる。
【００１９】
また、図１の実施例と同様に、この実施例においても、排出口部材８の接続管３２内に、弁室側からの流体の流れを許容し、逆側からの流体の流れは、遮断する逆止弁３３を設けることにより、更に流体に対する緩衝効果が向上する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成したので、形状記憶合金製ばねを用いた三方切換弁の作動時に、流体管路中の急激な圧力変動を防止することができ、ウオータハンマ現象を防止でき、振動、騒音を発生することを防止することができる。
【００２１】
流路緩衝部として逆止弁３３を設けることにより、弁室側からの流体の流れを許容し、逆側からの流体の流れは遮断され、更に流体に対する緩衝効果が向上する。
【００２２】
流路緩衝部が十字形仕切りを有する摺動部からなるものは、摺動孔内で摺動するとき摩擦力が発生するので、弁体の急速な移動は防止され、流体の流れの緩衝作用を生じる。これにより、流体管路中の急激な圧力変動を防止することができ、ウオータハンマ現象を防止できる。
【００２３】
流路緩衝部が十字形仕切りを有する円筒弁からなるものは、浄水器の温度低下により入口からの温水が遮断され、形状記憶合金バネが作動して弁体が充分に遅く閉じ、それにより、流体管路中に大きな圧力変化を生じるのを防ぐことができ、ウオータハンマ現象の発生を防止することができる。
【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】本発明の他の実施例の第１作動状態を示す断面図である。
【図３】同実施例の一部斜視図である。
【図４】同実施例の第２作動状態を示す断面図である。
【図５】本発明の弁を適用する流体管路の構成図である。
【符号の説明】
１  弁室
２  弁本体
３  入口
４  第１端面
５  第１排出口
６  第２端面
７  フランジ
８  排出口部材
１１  排水路
１２  Ｏリング
１４  第２排出口
１５  主弁座
１６  弁体
１７  第１摺動部
１８  第２摺動部
１９  十字形仕切り
２２  第１摺動孔
２３  第２摺動孔
２５  第１シールリング
２７  第２シールリング
３０  バイアスバネ
３１  形状記憶合金バネ
３２  接続管
３３  逆止弁
【図１】
0003738289.tif 000002
【図２】
0003738289.tif 000003
【図３】
0003738289.tif 000004
【図４】
0003738289.tif 000005
【図５】
0003738289.tif 000006