JP3592123B2 - 回転式4ポート2位置切換弁 - Google Patents

回転式4ポート2位置切換弁 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転式4ポート2位置切換弁のインペラ(回転弁体)の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
回転式4ポート2位置切換弁の一つとして、従来、図1及び図2に示したものがあり、この切換弁においては、ケーシング1内に回転可能に組付けられたインペラ2がモータ3によって回転駆動されて、ケーシング1に設けた4個のポート1a,1b,1c,1d間の連通を切り換えるようになっている。
【0003】
インペラ2は、ハブ部材2Aとブレード部材2Bにより図3及び図4に示した形状に形成されていて、軸方向の両端面S2a,S2b(ブレード部材2Bの軸方向両端面)にて図2に破線にて示したケーシング1の両側端面S1a,S1bにそれぞれ摺接する(摺動可能に接する)とともに、径方向の両先端部2a,2bの各先端面S2c,S2d(ブレード部材2Bの径方向先端面)にて図1に破線にて示したケーシング1の円筒内周壁面S1cにそれぞれ摺接して、ケーシング1内の円筒空間Rを二つの略半円筒空間R1,R2に区画するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のインペラ2においては、径方向の両先端部2a,2bが略I字状に形成されているため、両先端部2a,2bの各先端面S2c,S2dとケーシング1の円筒内周壁面S1cとの摺接部におけるシール性を十分に確保するためには、両先端部2a,2bの剛性を十分に確保した上で、上記した摺接部の接触面積を大きくするか、上記した摺接部での接触圧を高くする必要がある。しかしながら、かかる場合には、上記した摺接部での摺動抵抗が大きくなるため、インペラ2を回転駆動するモータ3として駆動トルクの大きなモータ(安価ではあるが設置性の悪い大型のモータ或いは設置性はよいが高価なモータ)が必要となるばかりか、インペラ2が早期に摩耗し耐久性が低下するおそれがある。
【0005】
本発明は、上記の問題に対処するため、周方向に等間隔に位置する4個のポートが開口する一方の内側端面に対向して他方の内側端面をその内部に形成したケーシングと、該ケーシング内に回転可能に軸支されその軸方向の両端面にて前記ケーシングの両内側端面に摺接しその半径方向に形成した両先端部の各先端面にて前記ケーシングの円筒内周壁面に摺接し同ケーシング内の円筒空間を二つの略半円筒空間に区画してモータにより回転駆動されることにより前記各ポート間の連通を切換えるインペラを備えた回転式4ポート2位置切換弁において、前記インペラとして、前記ケーシングの内部にて軸支されるハブ部材から半径方向に延出する一対のゴム製ブレード部材の各先端部に軸方向からみて略V字状に形成されてその各先端面にて前記ケーシングの円筒内周壁面に摺接する一対の突片を設けたインペラを採用し、前記略半円筒空間に流体が供給されたときその流体圧により前記インペラの各突片がその先端面にて前記ケーシングの円筒内周壁面に圧接するようにしたことを特徴とする回転式4ポート 2 位置切換弁を提供するものである。
【0006】
【発明の作用・効果】
本発明による回転式4ポート 2 位置切換弁においては、ケーシングの略半円筒空間内に流体が供給されていないとき、各突片がその先端面にてケーシングの円筒内周壁面に単に接する構成(接触面積が小さく接触圧が低い構成)と設定しても、ケーシングの略半円筒空間内に流体が供給されているとき、各突片が略半円筒空間内の流体圧を受けて基端を中心として傾動し、その先端がケーシングの円筒内周壁面に圧接するため、各突片の先端面とケーシングの円筒内周壁面との摺接部における接触面積が大きくなるとともに接触圧が高くなって、各突片の先端面とケーシングの円筒内周壁面との摺接部におけるシール性を十分に確保することができる。
【0007】
したがって、本発明による回転式4ポート 2 位置切換弁においては、ケーシングの略半円筒空間内に流体が供給されていないとき、各突片がその先端面にてケーシングの円筒内周壁面に単に接する構成(接触面積が小さく接触圧が低い構成)と設定して、このときにモータによって回転駆動されるように設定すれば、各突片の先端面とケーシングの円筒内周壁面との摺動部での摺動抵抗が小さくて小さな駆動トルクにてインペラを回転駆動することができて、当該回転式4ポート2位置切換弁にて駆動トルクの小さなモータ(小型かつ安価なモータ)を採用することができるとともに、インペラの摺動に伴う摩耗を少なくすることができて、インペラの耐久性を向上させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図5及び図6は本発明によるインペラを用いて構成した回転式4ポート2位置切換弁を示していて、この切換弁は電解水生成装置において生成される酸性水とアルカリ性水の各流水路を切り換えるために使用されるものであり、ケーシング10に組付けられたインペラ20の構成(形状)を除いて図1及び図2に示した従来の切換弁の構成と同一である。
【0009】
インペラ20は、ケーシング10内に回転可能に組付けられていて、モータ30によって回転駆動されて、周方向に等間隔に位置してケーシング10の一方の内側端面に開口する4個のポート11,12,13,14間の連通を切換えるようになっている。なお、インペラ20は、ケーシング10に液密的かつ回転自在に組付けた駆動軸40(図5の破線参照)上に一体回転可能に組付けられていて、駆動軸40がモータ30によって減速機50を介して回転駆動されるようになっている。また、駆動軸40には、マイクロスイッチ61と協働してインペラ20の位置を確認するためのカム(図示省略)と、マイクロスイッチ62と協働してモータ30の停止タイミングを確認するためのカム(図示省略)が一体的に設けられている。
【0010】
また、インペラ20は、ポリフェニレンサルファイド製(PPS)のハブ部材21とプロピレン/テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム製(例えば、旭硝子の商品名;アフラス)のブレード部材22により図7及び図8に示した形状に形成されていて、ブレード部材22の軸方向両端面S20a,S20bにて図6に破線にて示したケーシング10の両側端面S10a,S10bにそれぞれ摺接するとともに、ブレード部材22における径方向の両先端部22a,22bの各先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2にて図5に破線にて示したケーシング10の円筒内周壁面S10cにそれぞれ摺接して、図5にて示したようにケーシング10内の円筒空間Rを二つの略半円筒空間Ra,Rbに区画している。
【0011】
ところで、本実施形態においては、インペラ20のブレード部材22における各先端部22a,22bが、図7に示したように軸方向からみて略V字形状で基端22ao,22boを回転中心Oより所定量径外方とした突片22a1・22a2,22b1・22b2にて構成されていて、これら各突片22a1・22a2,22b1・22b2の先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2にて図5に破線にて示したケーシング10の円筒内周壁面S10cにそれぞれ摺接するようになっている。
【0012】
このため、本実施形態によるインペラ20においては、ケーシング10の略半円筒空間Ra,Rb内に電解生成水(酸性水とアルカリ性水)が供給されていないとき、各突片22a1・22a2,22b1・22b2がその先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2にてケーシング10の円筒内周壁面S10cに単に接する構成(接触面積が小さく接触圧が低い構成)と設定しても、ケーシング10の略半円筒空間Ra,Rb内に電解生成水(酸性水とアルカリ性水)が供給されているとき、各突片22a1・22a2,22b1・22b2が略半円筒空間Ra,Rb内の水圧を受けて基端22ao,22boを中心として傾動し、その先端がケーシング10の円筒内周壁面S10cに圧接するため、各突片22a1・22a2,22b1・22b2の先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2とケーシング10の円筒内周壁面S10cとの摺接部における接触面積が大きくなるとともに接触圧が高くなって、各突片22a1・22a2,22b1・22b2の先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2とケーシング10の円筒内周壁面S10cとの摺接部におけるシール性を十分に確保することができる。
【0013】
したがって、本実施形態によるインペラ20においては、ケーシング10の略半円筒空間Ra,Rb内に電解生成水が供給されていないとき、各突片22a1・22a2,22b1・22b2がその先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2にてケーシング10の円筒内周壁面S10cに単に接する構成(接触面積が小さく接触圧が低い構成)と設定して、このときにモータ30によって減速機50と駆動軸40を介してインペラ20が回転駆動されるように設定すれば、各突片22a1・22a2,22b1・22b2の先端面S20c1・S20c2,S20d1・S20d2とケーシング10の円筒内周壁面S10cとの摺接部での摺動抵抗が小さくて小さな駆動トルクにてインペラ20を回転駆動することができて、当該回転式4ポート2位置切換弁にて駆動トルクの小さなモータ30(小型かつ安価なモータ)を採用することができるとともに、インペラ20の摺動に伴う摩耗を少なくすることができて、インペラ20の耐久性を向上させることができる。
【0014】
上記実施形態においては、インペラ20のブレード部材22における各先端部22a,22bが、図7に示したように軸方向からみて略V字形状で基端22ao,22boを回転中心Oより所定量径外方とした突片22a1・22a2,22b1・22b2にて構成されるようにして本発明を実施したが、本発明は図3及び図4に示した従来のインペラ2の各先端部2a,2bの回転方向両側に上記実施形態の突片22a1・22a2,22b1・22b2と同等の機能を有する突片(各突片の形状は上記実施形態の形状と同一である必要はない)を付加的に設けて実施すること、或いは上記実施形態の各突片22a1・22a2,22b1・22b2間に適宜形状の突片を設けて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の回転式4ポート2位置切換弁の正面図である。
【図2】図1に示した切換弁の平面図である。
【図3】図1に示したインペラ単体の正面図である。
【図4】図1に示したインペラ単体の中央縦断側面図である。
【図5】本発明によるインペラを採用した回転式4ポート2位置切換弁の正面図である。
【図6】図5に示した切換弁の平面図である。
【図7】図5に示したインペラ単体の正面図である。
【図8】図5に示したインペラ単体の中央縦断側面図である。
【符号の説明】
10…ケーシング、11,12,13,14…ポート、20…インペラ、21…ハブ部材、22…ブレード部材、22a,22b…先端部、22ao,22bo…基端、22a1・22a2,22b1・22b2…突片、30…モータ、40…駆動軸、50…減速機、O…インペラの回転中心、S20a,S20b…インペラの軸方向両端面、S20c1・S20c2,S20d1・S20d2…インペラにおける突片の先端面、S10a,S10b…ケーシングの両側端面、S10c…ケーシングの円筒内周壁面、R…ケーシング内の円筒空間、Ra,Rb…略半円筒空間。

Claims (1)

  1. 周方向に等間隔に位置する4個のポートが開口する一方の内側端面に対向して他方の内側端面をその内部に形成したケーシングと、該ケーシング内に回転可能に軸支されその軸方向の両端面にて前記ケーシングの両内側端面に摺接しその半径方向に形成した両先端部の各先端面にて前記ケーシングの円筒内周壁面に摺接し同ケーシング内の円筒空間を二つの略半円筒空間に区画してモータにより回転駆動されることにより前記各ポート間の連通を切換えるインペラを備えた回転式4ポート2位置切換弁において、
    前記インペラとして、前記ケーシングの内部にて軸支されるハブ部材から半径方向に延出する一対のゴム製ブレード部材の各先端部に軸方向からみて略V字状に形成されてその各先端面にて前記ケーシングの円筒内周壁面に摺接する一対の突片を設けたインペラを採用し、前記略半円筒空間に流体が供給されたときその流体圧により前記インペラの各突片がその先端面にて前記ケーシングの円筒内周壁面に圧接するようにしたことを特徴とする回転式4ポート 2 位置切換弁。
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