JP4136686B2 - 切換弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切換弁に係り、特に、弁体が回転可能に収納される弁室を有する流路の切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、切換弁として、例えば、下記の特許文献１にユニットバス用のものとしての四方切換弁が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８４０５号公報
【０００４】
図５は、前記公報記載のユニットバスの一例を概略的に図示したものであり、通常、該ユニットバスは、給湯ユニットＡ、浴槽Ｂ、四方切換弁Ｖ、及び、フィルタＣ等の機器を備え、該各機器を管路で接続した構造を有している。ユニットバスは、通常の運転においては、浴槽Ｂの湯水を、給湯ユニットＡ、フィルタＣ、四方切換弁Ｖを介して前記浴槽Ｂに戻すメイン循環路（湯水の流れを矢印（Ｉ）で示す）を用いて循環させ、前記給湯ユニットＡで湯温を調節して、浴槽Ｂ内の湯温を入浴適温に保持している。
【０００５】
前記フィルタＣは、該メイン循環路（Ｉ）を循環する湯水を濾過するためのものであるが、湯水を循環しているとフィルタＣに湯垢や塵挨等が付着してしまい、不衛生になるおそれがある。このため定期的にフィルタＣを洗浄する必要があり、その場合は、四方切換弁Ｖを切換え、湯水を浴槽Ｂに戻すことなく、四方切換弁Ｖから給湯ユニットＡに導き、該給湯ユニットＡで湯水を昇温させながら前記フィルタＣを介して前記四方切換弁Ｖに導くように循環させる。
これにより、フィルタＣは高温の湯水を所要時間循環させることで洗浄され、洗浄が終了すると前記四方切換弁Ｖを切換えて、前記フィルタＣからの洗浄湯水を四方切換弁Ｖを介して外部に排出する。
【０００６】
前記四方切換弁Ｖは、ユニットバスの湯水をメイン循環路、洗浄用循環路及び外部排出の三ルートに切換変更ができるように構成されており、一つの流入口１０１と三つの流出口、即ち、洗浄用流出口１０２、戻り用流出口１０３、排出用流出口１０４を備えている。
【０００７】
図６は、前記四方切換弁Ｖの一例を縦断面図で示したものであり、該四方切換弁Ｖは、弁ケース１１２と、前記弁ケース１１２の上部に配置されたギャードモーター１２０、前記弁ケース１１２内の弁室１１５に配置されたボール状弁体１３０と、該ボール状弁体１３０を前記弁室１１５内に保持するために、前記弁ケース１１２の左側面開口部１１５ａにその螺合部１３６ａで螺入される押さえシート１３６と、前記左側面開口部１１５ａを閉鎖する弁カバー１１３を備えている。前記弁ケース１１２は、下部に一つの流入口１０１と側部に二つの流出口１０４，１０２を形成しており、流出口（洗浄用流出口）１０２と流出口（排出用流出口）１０４とは９０度位相を異にして配置されている。さらに、前記弁カバー１１３にも、一つの流出口（戻り用流出口）１０３が形成されている。
【０００８】
ボール状弁体１３０は、その中心部付近で合流する断面円形の流入路１３１と流出路１３２とが穿設されており、流入路１３１は、常時、流入口１０１に接続していると共に、流出路１３２は三つの流出口１０２，１０３，１０４に択一的に接続するように配置されている。
【０００９】
ボール状弁体１３０は、ギァードモーター１２０により弁軸１２５を介して回転駆動され、ユニットバスがメイン循環路（Ｉ）、洗浄用循環路（II）、及び、外部排出（III）の三ルートに択一的切換変更できるように、その回転位置を設定できるようになっている。弁ケース１１２の流入口１０１から流入した湯水は、ボール状弁体１３０の流入路１３１から流出路１３２へと導かれ、ボール状弁体１３０を回転して切換変更した所定の位置により、前記三つの流出口１０２，１０３，１０４に択一的に接続されて、メイン循環路（Ｉ）、洗浄用循環路（II）、若しくは、外部排出（III）の三ルートのいずれかのルートに流れるようになっており、四方切換弁Ｖは、ユニットバスの前記各循環路の切換手段として機能する。
【００１０】
さらに、四方切換弁Ｖは、弁室１１５内のボール状弁体１３０と、弁ケース１１２及び押さえシート１３６との接触部分に、複数のパッキン１４１，１４２が介在されており、上記接触部分で弁室１１５から三つの流出口１０２，１０３，１０４の各々、あるいは該三つの流出口１０２，１０３，１０４の各々から弁室１１５への湯水の漏洩を防止している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術に於いては、上記のように弁体のシール材としてパッキンを用いるが、パッキンは弾性体で構成されており、しかも、流体には、異物が混入している場合があることから、長期間の使用によってパッキンが損傷し、シール機能が低下するばかりでなく、弁体の支持機能が低下する場合があった。
そこで、弁体のシール機能を向上させるために、例えば、図７に示すように、パッキンを用いず、弁ケース２０における弁体１０との少なくとも摺接部分２０ａをシール可能な弾性材とする手段も考えられる。しかし、この手段もシール性は向上するものの、弁体の支持機能を低下させることがある。
また、他の手段として、図８に示すように、パッキン１４１，１４２側のボール状弁体の摺接側全面に、樹脂皮膜、例えばテフロン膜１４３を一体成形する手段も考えられるが、この手段によると、ボール状弁体に対する摺動性は向上するものの、シール性が低下することがある。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みて発明されたもので、その目的とするところは、パッキンの弁体への摺接部分に、摺動抵抗が少ない摺接部と漏れ防止作用を行わせるシール部とを構成することで、シール性及び摺動性が共に優れた切換弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成すべく、本発明に係る切換弁は、下記の手段を講じた。
請求項１記載の切換弁は、流路を有するボール状弁体と、該ボール状弁体が回転可能に収納される弁室を有する弁ケースと、該弁ケースに形成された流入口及び複数の流出口とからなり、上記ボール状弁体の回転により、上記流入口と上記いずれかの流出口とを上記流路によって連通させると共に、弁ケースに装着した複数のリング状のパッキンにより弁ケースとボール状弁体との間をシールさせる切換弁において、上記パッキンは、上記ボール状弁体の両側に配設し、上記ボール状弁体との摺接部を２箇所とし、その内の１箇所に皮膜層を形成し摺動部とし、その他の個所の摺接部をシール部とし、上記リング状のパッキンの断面は、全体としてブロック状に形成され、該パッキンの内径側には第１の凸部を有し、該第１の凸部の平坦部と立上り部に皮膜層を形成し、上記摺接部は、第１の凸部の皮膜層が形成される角部と、段部を経て第１の凸部と連続する第２の凸部の角部にて構成されることを特徴とする。
かかる特徴により、上記皮膜層に弁体の支持機能をもたせ、上記皮膜層を形成しない摺接部に、シール機能をもたせ、パッキンに弁体に対するシール性と摺動性の両方を具備させることができる。そして、構成・加工が簡単なパッキン層を具備する切換弁とすることができる。
【００１４】
請求項２記載の切換弁は、請求項１記載の切換弁において、上記摺動部は、合成樹脂による皮膜層が形成されていることを特徴とする。
かかる特徴により、上記皮膜層に弁体の支持機能をもたせることができる。
請求項３記載の切換弁は、請求項１記載の切換弁において、上記皮膜層がテフロンであることを特徴とする。
かかる特徴により、皮膜加工が容易で、耐久性のある皮膜層とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の切換弁の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る切換弁のパッキンの一部詳細図（図２のＡ部拡大図）、図２は同切換弁の縦断面図、図３は同切換弁の水平断面図、図４は同パッキンの縦断面図である。なお、図１乃至図３において、図４，５と同一部分には同一符号を付して説明は省略している。
【００１７】
本実施例における切換弁は、図２，３に示すように、球体状の弁体１０に流入路１１と流出路１２とからなる流路が形成されること、弁体１０が回転可能に収納される弁室２１を有すること、弁ケース２０には流入口２２及び３つの流出口２３，２４，２５が形成されること、弁体１０は弁ケース２０に設けられたパッキン４１により支持・シールされていること、及び、流入口２２と流出口２３，２４，２５とは流路１１，１２によって選択的に連通可能なこと、などは従来技術と基本的に変わるものではない。
【００１８】
本実施例における切換弁の構成は、弁ケース２０に装着したパッキン４１により弁ケース２０と弁体１０との間をシールするに当たって、リング状のパッキン４１における弁体１０との２つ摺接部４１ａ，４１ｂの内、図４に示すリング状の一方の摺接部４１ｂに硬質合成樹脂層、例えば、テフロンを素材とするテフロン（ＰＴＦＥ）層４２を形成させた点にある。
図１，４を用いて、本発明に係る切換弁におけるパッキン４１の形状の一実施形態を説明する。図１はその実施形態を示すパッキンの詳細図、図４は同パッキンの縦断面図である。
図１において、符号４１はパッキンであり、全体としてブロック状に形成される。符号１０はパッキン４１に当接するボール弁であり、パッキン４１は、その２個所の摺接部４１ａ、４１ｂにおいて該ボール弁１０と摺接する。即ち、摺接部４１ａは、主としてシール性を確保するシール部であり、摺接部４１ｂは、主としてボール弁１０との摺動性を確保する摺動部である。
前記摺接部４１ｂはパッキン４１の第１の凸部４３の平坦部４３ａと立上り部４３ｂにテフロン等の樹脂被膜層４２が形成され、その平坦部４３ａと立上り部４３ｂとで形成される角部にて構成される。
また、摺接部４１ａは、第１の凸部４３と段部を経て第１の凸部４３と連続する第２の凸部４４の角部にて構成される。なお、図１及び図４において、符号４５は弁ケース２０との間のシール性を保持するための突起である。
【００１９】
上記樹脂被膜層としてのテフロン層４２は、ゴム（例えば、ＥＰＤＭ）からなるパッキン４１に焼き付けにより一体成形している。そして、上記テフロン層４２を形成しない摺接部４１ａをシール部として、また、テフロン層４２を形成した摺接部４１ｂを弁体１０の支持部として構成するものである。なお、パッキン４１の断面形状、テフロン層４２のカバー範囲、層の厚み等は種々変更できることはいうまでもない。
【００２０】
また、本発明の実施形態は切換弁に関するものであるが、その他の弁ボールにも適用が可能であることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る切換弁は、上記構成により、パッキンの摺接部の一部に形成させた硬質構成樹脂、特にテフロンの皮膜層に弁体の支持機能をもたせ、皮膜層を形成しない摺接部にシール機能をもたせることで、耐久性・信頼性・加工性の高い切換弁とすることができる。
また、パッキンの摺接部を２箇所とし、その内の１箇所に皮膜層を形成させ、その他の個所の摺接部をシール部としたことで、構成・加工が簡単なパッキン層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切換弁の実施形態を示す要部（パッキン）の詳細図。
【図２】同切換弁の縦断面図。
【図３】同切換弁の水平断面図。
【図４】同切換弁のパッキンの縦断面図。
【図５】切換弁が使用される追い焚き機能付きユニットバスの給湯系の概略図。
【図６】従来の切換弁の縦断面図。
【図７】切換弁の弁体支持部における他のシール手段を示す断面図。
【図８】切換弁のパッキンにおける他の形状を示す断面図。
【符号の説明】
Ａ・・給湯ユニット Ｂ・・浴槽 Ｃ・・フィルタ
Ｖ・・・（四方）切換弁 １０・・弁体・ボール弁（本発明）
１１，１２・・流路
２０・・弁ケース ２０ａ・・摺接部
２１・・弁室 ２２・・流入口
２３・・（第１）流出口 ２４・・（第２）流出口 ２５・・（第３）流出口
４１・・パッキン
４１ａ・・摺接部（シール部） ４１ｂ・・摺接部（摺動部）
４２・・合成樹脂皮膜（テフロン）層
４３・・第１の凸部 ４３ａ・・平坦部 ４３ｂ・・立上り部
４４・・第２の凸部
１０１・・流入口 １０２・・第１（洗浄用）流出口
１０３・・第２（戻り用）流出口 １０４・・第３（排出用）流出口
１１２・・弁ケース １１３・・弁カバー
１１５・・弁室 １１５ａ・・左側面開口部
１２０・・ギャードモーター １２５・・弁軸
１３０・・ボール状弁体 １３１・・流入路
１３２・・流出路 １３６・・押さえシート
１３６ａ・・螺合部 １４１，１４２・・パッキン １４３・・テフロン層

Claims (3)

1. 流路を有するボール状弁体と、該ボール状弁体が回転可能に収納される弁室を有する弁ケースと、該弁ケースに形成された流入口及び複数の流出口とからなり、上記ボール状弁体の回転により、上記流入口と上記いずれかの流出口とを上記流路によって連通させると共に、弁ケースに装着した複数のリング状のパッキンにより弁ケースとボール状弁体との間をシールさせる切換弁において、
   上記パッキンは、上記ボール状弁体の両側に配設し、上記ボール状弁体との摺接部を２箇所とし、その内の１箇所に皮膜層を形成し摺動部とし、その他の個所の摺接部をシール部とし、
   上記リング状のパッキンの断面は、全体としてブロック状に形成され、該パッキンの内径側には第１の凸部を有し、該第１の凸部の平坦部と立上り部に皮膜層を形成し、上記摺接部は、第１の凸部の皮膜層が形成される角部と、段部を経て第１の凸部と連続する第２の凸部の角部にて構成されることを特徴とする切換弁。
2. 上記摺動部は、合成樹脂による皮膜層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の切換弁。
3. 上記皮膜層がテフロン（登録商標・以下同じ）であることを特徴とする請求項２記載の切換弁。

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