JP2018028363A

JP2018028363A - 三方弁

Info

Publication number: JP2018028363A
Application number: JP2016161008A
Authority: JP
Inventors: 雄岡野; Yu Okano
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2036-08-19
Also published as: JP6773483B2

Abstract

【課題】弁軸方向寸法を短縮した小型の三方弁を提供する。【解決手段】第１弁座１５は、弁室１４のＹ軸方向一方の端部にＹ軸方向に直交するように設けられる。第１弁体２は、Ｙ軸方向に長手の操作軸４に連結されて、第１弁座１５に接した状態で操作軸４の軸線回りに回転する板材で構成される。第２弁座１６は、弁室１４のＹ軸方向と同等方向に沿う周面の一部分に設けられる。第２弁体３は、第１弁体２の外周の一部からＹ軸方向と同等方向にのびて、第２弁座１６に接した状態で操作軸４の軸線回りに旋回する板材で構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、分配弁や混合弁として用いられる三方弁、より詳細には、第１と第２と第３の３個のポートと、第１ポートの軸線方向に隣接し、第１ポートに常時連通する弁室とを有するバルブケーシング内に、弁室と第２ポートとを連通する第１開口部を有する第１弁座に対し移動して第１開口部の開度を可変する第１弁体と、弁室と第３ポートとを連通する第２開口部を有する第２弁座に対し移動して第２開口部の開度を可変する第２弁体とが配置された三方弁に関する。

従来の三方弁では、一般的に、第１ポートの軸線方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として、第１弁座と第２弁座を弁室のＹ軸方向一方の端部と他方の端部にＹ軸方向に直交するように設け、Ｙ軸方向に長手の操作軸をＹ軸方向に進退自在として、第１弁体と第２弁体を、弁室内で夫々第１弁座と第２弁座に対しＹ軸方向に対向するように操作軸に連結している（例えば、特許文献１参照）。この場合、操作軸のＹ軸方向一方への移動で、第１弁体が第１弁座に接近、第２弁体が第２弁座から離隔して、第１開口部の開度が増加すると共に第２開口部の開度が減少し、また、操作軸のＹ軸方向他方への移動で、第１弁体が第１弁座から離隔、第２弁体が第２弁座に接近して、第１開口部の開度が減少すると共に第２開口部の開度が増加する。

然し、このものでは、操作軸の駆動源たる電動モータの回転運動を操作軸の直線運動に変換する送りねじ機構が必要になり、コストアップを招く不具合がある。そこで、送りネジ機構を不要とした三方弁も従来知られている（例えば、特許文献２参照）。

この三方弁は、旧来の三方弁と同様に、第１弁座と第２弁座を弁室のＹ軸方向一方の端部と他方の端部にＹ軸方向に直交するように設けるが、Ｙ軸方向に長手の操作軸はその軸線回りに回転自在とし、第１と第２の各弁体を、夫々操作軸に連結されて、第１と第２の各弁座に接した状態で操作軸の軸線回りに回転する板材で構成している。そして、操作軸の正逆一方への回転に伴う第１と第２の両弁体の回転で第１開口部の開度が増加すると共に第２開口部の開度が減少し、操作軸の正逆他方への回転に伴う第１と第２の両弁体の回転で第１開口部の開度が減少すると共に第２開口部の開度が増加するようにしている。

然し、このものでは、送りねじ機構が不要になるものの、旧来の三方弁と同様に、第１ポートとＹ軸方向同一位置に存する弁室に対しＹ軸方向一方に離れた部分に第２ポートを配置すると共に、弁室に対しＹ軸方向他方に離れた部分に第３ポートを配置することが必要になる。そのため、三方弁のＹ軸方向寸法が大きくなってしまう。

特開２０１０−３８３３６号公報特開２０１３−８３３４５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、Ｙ軸方向寸法を短縮した小型の三方弁を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１と第２と第３の３個のポートと、第１ポートの軸線方向に隣接し、第１ポートに常時連通する弁室とを有するバルブケーシング内に、弁室と第２ポートとを連通する第１開口部を有する第１弁座に対し移動して第１開口部の開度を可変する第１弁体と、弁室と第３ポートとを連通する第２開口部を有する第２弁座に対し移動して第２開口部の開度を可変する第２弁体とが配置された三方弁であって、第１弁体と第２弁体は、共通の操作軸の正逆一方への回転に伴う第１と第２の両弁体の移動で第１開口部の開度が増加すると共に第２開口部の開度が減少し、操作軸の正逆他方への回転に伴う第１と第２の両弁体の移動で第１開口部の開度が減少すると共に第２開口部の開度が増加するように構成されるものにおいて、第１ポートの軸線方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として、第１弁座は、弁室のＹ軸方向一方の端部にＹ軸方向に直交するように設けられ、操作軸はＹ軸方向に長手であり、第１弁体は、操作軸に連結されて、第１弁座に接した状態で操作軸の軸線回りに回転する板材で構成され、第２弁座は、弁室のＹ軸方向と同等方向に沿う周面の一部分に設けられ、第２弁体は、第１弁体の外周の一部からＹ軸方向と同等方向にのびて、第２弁座に接した状態で操作軸の軸線回りに旋回する板材で構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第２弁座が弁室のＹ軸方向と同等方向に沿う周面部分に設けられるため、第２弁座に形成する第２開口部を介して弁室に連通する第３ポートをその少なくとも一部が弁室に対しＹ軸方向にオーバーラップするように配置することが可能になる。そのため、弁室に対しＹ軸方向他方に離れた部分に第３ポートを配置せざるを得ない従来例の三方弁に比し、Ｙ軸方向寸法を短縮して、三方弁の小型化を図ることができる。

特に、第３ポートを、第１ポートとＹ軸方向同等位置に、第３ポートの軸線がＹ軸方向と同等方向に直交するように設ければ、三方弁のＹ軸方向寸法を可及的に短縮できる。

本発明の実施形態の三方弁の切断側面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。実施形態の三方弁の要部の分解状態の斜視図。

図１を参照して、本発明の実施形態の三方弁Ａは、熱交換器ａを有する給湯器において、給水路ｂからの水を熱交換器ａに並列のバイパス水路ｃと熱交換器ａに連なる熱交水路ｄとに分配する分配弁として用いられるものである。この三方弁Ａは、給水路ｂを接続する第１ポート１１と、バイパス水路ｃを接続する第２ポート１２と、熱交水路ｄを接続する第３ポート１３と、第１ポート１１の軸線方向に隣接し、第１ポート１１に常時連通する弁室１４とを有するバルブケーシング１を備えている。

バルブケーシング１内には、弁室１４と第２ポート１２とを連通する第１開口部１５ａ（図２、図３参照）を有する第１弁座１５に対し移動して第１開口部１５ａの開度を可変する第１弁体２と、弁室１４と第３ポート１３とを連通する第２開口部１６ａを有する第２弁座１６に対し移動して第２開口部１６ａの開度を可変する第２弁体３と、第１と第２の両弁体２，３を移動させる共通の操作軸４とが配置されている。

以下、第１ポート１１の軸線方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として、第１と第２の各弁座１５，１６と、第１と第２の各弁体２，３と、操作軸４とについて図２、図３も参照して詳述する。

第１弁座１５は、弁室１４のＹ軸方向一方（図１で右方）の端部にＹ軸方向に直交するように設けられている。本実施形態では、第１弁座１５を、バルブケーシング１と別体の部材で構成している。そして、弁室１４のＹ軸方向他方の端部に装着される栓体１７に突設したＹ軸方向一方にのびる支持筒１７１に、第１弁座１５に突設したＹ軸方向他方にのびる軸部１５１を挿入して、第１弁座１５をバルブケーシング１内に支持している。軸部１５１の周面の一部には、第１弁座１５を支持筒１７１に対し回り止めするため、径方向外方に膨出するＹ軸方向に長手の突条１５１ａが設けられている。また、第１弁座１５を支持筒１７１内のバネ１５２でＹ軸方向一方に付勢すると共に、突条１５１ａのＹ軸方向他方の端部に設けた爪部１５１ｂを支持筒１７１に形成したスリット１７１ａに挿入し、スリット１７１ａのＹ軸方向一方の端縁に爪部１５１ｂが係合することで第１弁座１５が支持筒１７１に対し抜け止めされるようにしている。

操作軸４は、Ｙ軸方向に長手であって、バルブケーシング１のＹ軸方向一方の端部に配置した電動モータ５により回転駆動される。第１弁体２は、操作軸４のＹ軸方向他方の端部に連結されて、第１弁座１５に接した状態で操作軸４の軸線回りに回転する板材で構成される。尚、本実施形態では、第１弁体２を操作軸４に一体成形している。第１弁座１５には、第１開口部１５ａが操作軸４の軸線に対して点対称となるように一対に開設され、第１弁体２には、第１開口部１５ａ以上の大きさの弁開口２ａが操作軸４の軸線に対して点対称となるように一対に開設されている。そして、第１弁体２が、各弁開口２ａ内に各第１開口部１５ａ全体が収まる図２に示す第１開口部１５ａの全開状態と、各弁開口２ａが各第１開口部１５ａから完全に外れる、全開状態から時計方向に９０°回転した第１開口部１５ａの全閉状態との間で回転するようにしている。

尚、第１弁座１５の外径は、弁室１４の径よりも小さく、第１弁体２の外周部に、第１弁座１５の外周面と弁室１４の周壁面との間の隙間に入り込む環状突起部２１が設けられている。また、バルブケーシング１に、弁室１４のＹ軸方向一方の端に位置させて、径方向内方に張出す環状の段部１８を形成し、第１弁体２のＹ軸方向一方を向く面の外周に設けた肩部２２をシールリング２３を介して段部１８に当接させている。この当接により、第１弁体２を介して第１弁座１５がＹ軸方向他方に押され、バネ１５２が圧縮されて、バネ１５２の圧縮反力により第１弁座１５と第１弁体２とが圧接状態に維持されるようにしている。

また、第２弁座１６は、弁室１４のＹ軸方向と同等方向に沿う周面の一部分に設けられている。第２弁座１６には、第１ポート１１とＹ軸方向同等位置に第２開口部１６ａが開設されている。そして、第３ポート１３を、第１ポート１１とＹ軸方向同等位置に、第３ポート１３の軸線がＹ軸方向と同等方向に直交するように設けている。ここで、上記「Ｙ軸方向と同等方向」には、Ｙ軸方向に完全に合致する方向だけでなく、Ｙ軸方向に対し若干傾斜した方向も含まれる。尚、本実施形態では、第３ポート１３をその軸線がＸ軸方向に沿うように設けているが、軸線がＸ軸方向に対し交差した方向、例えば、図１の紙面直交方向に沿うように第３ポート１３を設けることも可能である。

第２弁体３は、第１弁体２の外周の一部、即ち、環状突起部２１の一部からＹ軸方向と同等方向にのびて、第２弁座１６に接した状態で操作軸４の軸線回りに旋回する、第１弁体２と一体の舌片状の板材で構成されている。そして、図２に示す第１開口部１５ａの全開状態では、第２弁体３が第２開口部１６ａに正対して第２開口部１６ａの開度が最小となり、この状態から時計方向に９０°回転して第１開口部１５ａが全閉状態になると、第２弁体３が第２開口部１６ａから完全に外れて第２開口部１６ａが全開状態になるようにしている。

これにより、図２に示す第１開口部１５ａの全開状態から操作軸４を時計方向に回転させると、第１と第２の両弁体２，３の時計方向への回転で第１開口部１５ａの開度が減少すると共に第２開口部１６ａの開度が増加して、バイパス水路ｃへの分配比が減少し、第１開口部１５ａの全閉状態から操作軸４を反時計方向に回転させると、第１と第２の両弁体３，３の時計方向への回転で第１開口部１５ａの開度が増加すると共に第２開口部１６ａの開度が減少して、バイパス水路ｃへの分配比が増加する。尚、第２弁体３の大きさを第２開口部１６ａの大きさよりも小さくして、第２開口部１６ａの最小開度状態で第２開口部１６ａが完全に閉塞されないようにしているが、これは熱交水路ｄに僅かでも通水して、バイパス水路ｃへの分配比の急激な上昇を抑えるためである。第１開口部１５ａの全開状態で第２開口部１６ａを全閉状態にすることも勿論可能である。

上記の如く第２弁座１６を弁室１４のＹ軸方向と同等方向に沿う周面部分に設ければ、第２弁座１６に形成する第２開口部１６ａを介して弁室１４に連通する第３ポート１３をその少なくとも一部が弁室１４に対しＹ軸方向にオーバーラップするように配置することが可能になる。そのため、弁室１４に対しＹ軸方向他方に離れた部分に第３ポート１３を配置せざるを得ない従来例の三方弁に比し、Ｙ軸方向寸法を短縮して、三方弁の小型化を図ることができる。

特に、本実施形態の如く、第３ポート１３を、第１ポート１１とＹ軸方向同等位置に、第３ポート１３の軸線がＹ軸方向と同等方向に直交するように設ければ、三方弁のＹ軸方向寸法を可及的に短縮できる。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の三方弁Ａは分配弁として用いられるものであるが、第２ポート１２と第３ポート１３から２種類の流体を流入させ、第１ポート１１から混合流体を流出させる混合弁として用いる三方弁にも同様に本発明を適用できる。

１…バルブケーシング、１１…第１ポート、１２…第２ポート、１３…第３ポート、１４…弁室、１５…第１弁座、１５ａ…第１開口部、１６…第２弁座、１６ａ…第２開口部、２…第１弁体、３…第２弁体、４…操作軸。

Claims

第１と第２と第３の３個のポートと、第１ポートの軸線方向に隣接し、第１ポートに常時連通する弁室とを有するバルブケーシング内に、弁室と第２ポートとを連通する第１開口部を有する第１弁座に対し移動して第１開口部の開度を可変する第１弁体と、弁室と第３ポートとを連通する第２開口部を有する第２弁座に対し移動して第２開口部の開度を可変する第２弁体とが配置された三方弁であって、
第１弁体と第２弁体は、共通の操作軸の正逆一方への回転に伴う第１と第２の両弁体の移動で第１開口部の開度が増加すると共に第２開口部の開度が減少し、操作軸の正逆他方への回転に伴う第１と第２の両弁体の移動で第１開口部の開度が減少すると共に第２開口部の開度が増加するように構成されるものにおいて、
第１ポートの軸線方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として、第１弁座は、弁室のＹ軸方向一方の端部にＹ軸方向に直交するように設けられ、操作軸はＹ軸方向に長手であり、第１弁体は、操作軸に連結されて、第１弁座に接した状態で操作軸の軸線回りに回転する板材で構成され、第２弁座は、弁室のＹ軸方向と同等方向に沿う周面の一部分に設けられ、第２弁体は、第１弁体の外周の一部からＹ軸方向と同等方向にのびて、第２弁座に接した状態で操作軸の軸線回りに旋回する板材で構成されることを特徴とする三方弁。
前記第３ポートは、前記第１ポートとＹ軸方向同等位置に、第３ポートの軸線がＹ軸方向と同等方向に直交するように設けられることを特徴とする請求項１記載の三方弁。