JPH11141706A - ロータリーディスク弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流路切り替え時における弁回転時において、
小さな負荷で弁を回転することができ、弁座を損傷する
ことなく長期間安定して作動することができるロータリ
ーディスク弁を提供する。 【解決手段】 弁押圧カム６と弁上昇カム１１とを備え
たディスク弁５を、複数の弁孔を設けた弁箱３内に下端
が当接するように回転自在に設け、弁押圧カム６と弁上
昇カム１１との間に、上側カム１２と下側カム８とを形
成したモータ２１により駆動されるスライドカム７を設
け、スライドカム７の上部にスプリング３０を配設する
とともにスライドカム７の所定位置への回転を検出する
位置検出手段３４を設けたロータリーディスク弁を構成
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水回路や循環
水回路の水路切り換え等に用いる電動式の五方弁あるい
は四方弁等のロータリーディスク弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】温水や冷水を用いる冷暖房装置や、風
呂、給湯装置の水回路において、この水の循環方向を切
り換えるために用いる電動式多方弁は、複数個の流路に
連通している複数個の開口を有する弁座に対して、任意
の開口を選択的に連通するための流路を内部に形成し、
複数個の開口を有する椀状の弁体を、接触状態で回動自
在とし、電磁装置あるいはモータ等により弁体を回動す
ることにより、弁体の内部流路の開口を弁座の開口に任
意に連通させ、水回路の反転切り換え等を行っている。
また、この弁体内の流路を任意に設定することにより四
方弁等各種の弁の形成が可能であり、弁体に前記弁座に
対向する開口の他に他の流路を連通して五方弁とするこ
ともある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電動式多
方弁においては、複数の開口を有する弁座に対向して、
複数の開口を有する弁体を、水漏れの生じないように密
着状態で保持しておかなければならない。一方、このよ
うに密着状態に保持されている弁体は、その流路切り換
えに際しては、弁座上を摺動して回転しなければなら
ず、水漏れを防止するための上記密着力が大きければ大
きいほど、回転させる際には、弁座と弁体の接触表面間
で大きな摩擦力及び粘着力が生じることとなる。

【０００４】この摩擦力及び粘着力により弁体が回転す
る際には、両者は大きな摩耗を生じるほか、弁座と弁体
に複数の開口を有しているため、弁体の回転の際に、両
者の開口の縁部分で引っかかりを生じ、特にこの部分で
は大きな摩耗や損傷を生じる。このような摩耗や損傷に
より、弁座と弁体間では水漏れを生じ、弁の機能不良を
生じる。特に、内部に流路を形成する弁体をセラミック
等で製作し、この弁体に当接する弁座側をシール性の良
好なゴム等の弾性体で製作することが多いが、このよう
な場合には、水漏れを防止するため弁体を弁座に大きな
力で押圧すると、弁体が弁座のゴムに喰い込み、この喰
い込み状態で弁体を回転すると、ゴムの弁座はセラミッ
クの弁体により短期間で摩耗し、頻繁に弁座等を交換し
なければならない。

【０００５】また、弁座と弁体間に、配管の錆やごみ、
あるいは砂等を噛み込んだ場合には、弁体の回転により
これらが弁座等に喰い込み、上記摩耗が更に生じ易くな
る。更に、弁体を弁座に対して強力に押圧しシール性を
向上しようとすると、弁体の回動時に強い摩擦力及びゴ
ムの粘着力を生じるので、電動装置には大きな負荷がか
かり、電動弁の作動不良を生じ、その対策として強力な
電動装置を用いると弁が高価なものとならざるをえな
い。

【０００６】したがって、本発明は、流路切り替え時に
おける弁回転時において、小さな負荷で弁を回転するこ
とができ、弁座を損傷することなく長期間安定して作動
することができるロータリーディスク弁を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【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、弁押圧カムと弁上昇カムとを備えたディス
ク弁を、複数の弁孔を設けた弁箱内に下端が当接するよ
うに回転自在に設け、弁押圧カムと弁上昇カムとの間
に、上側カムと下側カムとを形成したモータにより駆動
されるスライドカムを設け、スライドカムの上部にスプ
リングを配設するとともにスライドカムの所定位置への
回転を検出する位置検出手段を設けたロータリーディス
ク弁を構成したものである。

【０００８】本発明は上記のように構成したので、弁の
通常作動時には、弁押圧カムに設けた高部にスライドカ
ムの下側カムが当接しており、スプリングによりスライ
ドカムを介してディスク弁を弁座側に押圧し、弁孔部分
の確実なシールを行う。流路の切り替えに際してモータ
に通電すると、スライドカムが回転して下側カムが弁押
圧カムの高部から外れ、スプリングによるディスク弁の
押圧力がなくなる。その後、上側カムが弁上昇カムに当
接して相互の傾斜面での当接により弁上昇力を発生し、
弁を持ち上げるので、ディスク弁と弁座との摩擦力はほ
とんどなくなり、且つ両者の係合によりディスク弁をス
ライドカムと共に回転移動する。ディスク弁が所定位置
まで回転するとディスク弁の回転が停止され、その後ス
ライドカムのみが回転するので下側カムが弁押圧カムの
高部に乗り上げ、スプリングによるディスク弁の下方へ
の押圧力を発生する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に添って説
明する。下弁箱１と、この下弁箱１の上部にＯリングを
介して液密にシールされた上弁箱２からなる固定された
弁箱３内には、内部に連通流路４を形成した椀状のディ
スク弁５が往復回転可能に設けられ、下弁箱２の下面に
設けた４個の弁孔に対する連通流路４の位置を切り替え
ることにより、種々の接続の切り替えを可能としてい
る。

【００１０】ディスク弁５の上面の中央には弁押圧カム
６を備え、その上部にこれに対向してスライドカム７の
下面の下側カム８が配置されている。ディスク弁５の上
面には、互いに１８０度離れた位置に支持アーム１０を
立設し、その先端には下方に向けて弁上昇カム１１を形
成している。スライドカム７の上面には、スライドカム
の回転時に各弁上昇カム１１に当接する上側カム１２を
互いに１８０度離れた位置に形成している。弁押圧カム
６は図に示すように、中央に凹部１３を有すると共にそ
の両側に第１高部１４と第２高部１５を備え、それらの
部分の接続部分は傾斜面となっている。スライドカム７
の下側カム８は両側が傾斜面とし、中央が平坦面となっ
た突起状となっており、また、スライドカム７の上側カ
ム１２は断面三角形の突起状となっている。弁上昇カム
１１は前記上側カム１２と対称的に逆三角形に下方の突
出している。

【００１１】ディスク弁５の側部には突出部１６を備
え、後述するようにディスク弁５が回転するとき、この
突出部は下弁箱１の側方に固定されるモータ支持用の支
柱１７と当接し、ディスク弁５の回転が停止される。し
たがって、この支柱１７は、ディスク弁５の回転を止め
るストッパとしての機能をなす。スライドカム７の側方
には相互の所定の間隔を有して２個の突起１８，１９を
備え、この突起１８，１９はディスク弁５の上面に立接
した支持アーム１０の側部と当接し、スライドカム７の
回転が停止される。したがって、この支持アーム１０は
スライドカム７のストッパとしての機能をなす。

【００１２】上弁箱２の中央部には軸受部２０が形成さ
れ、この軸受部２０には、上端においてモータ２１の駆
動軸２２と連結するスピンドル２３が回転自在に軸止さ
れている。スピンドル２３の中央部にはスライドカム７
の中央に形成した四角形の嵌合穴２４と嵌合する四角形
の係合部２５を備え、スピンドル２３の下端には下弁箱
１の上面中央に設けた孔５１に回転自在に嵌合する端部
２７を備えている。上弁箱２の軸受け部２０の周囲には
スプリング受け２８を備え、このスプリング受け２８内
にはスプリング３０を収納しており、スプリング３０は
一方の端部がスライドカム７の上面に当接し、それによ
り、スライドカム７を図中下方に押圧し、後述するよう
にスライドカム７の下側カム８が弁押圧カム６上に位置
するとき、スプリング３０はスライドカム７を介してデ
ィスク弁５を図中下方に押圧して弁をシール状態に保つ
作用をなしている。なお、ディスク弁５の上面とスライ
ドカム７の下面との間にはディスク弁５の浮上を防止す
る弱いバネ４０が設けられている。また、下弁箱１の底
面においてディスク弁５の下端と接触する部分において
は、ゴム等の弾性シート２９を固定しており、スプリン
グ３０により下弁箱が下方に押圧されるとき、下弁箱１
の下面は弾性シート２９に密着し、強いシール作用を行
っており、弾性シート２９に形成した流路との連通孔が
弁座となっている。

【００１３】下弁箱１の側部に立設した支持用の支柱１
７に支持されたモータ２１は往復動可能な双方向回転シ
ンクロナスモータを使用しており、外部からの切り替え
信号によって往復動の制御がなされる。モータ２１の駆
動軸２２の下端には先端の下方にマグネット３１を内蔵
したアーム３２が固定され、一方、モータの駆動軸２２
の所定の回転位置でのアーム３２の位置に対向するよう
に、上弁箱２の上端周囲にホールＩＣ３３を備えた検出
部３４を設けている。それにより、駆動軸２２が回転し
てアーム３２が検出部３４に対向する位置まで回転する
と、検出部３４のホールＩＣがアーム３２先端のマグネ
ット３１の磁力を検出して駆動軸２１が所定の位置まで
回転したことを検出し、モータ２１の回転を停止させ
る。また、モータ２１が逆転してアーム３２が第２の検
出部３５に対向する位置まで回転すると、第２検出部３
５のホールＩＣ３３がアーム先端のマグネット３１の磁
力を検出して駆動軸２２が第２の所定位置まで回転した
ことを検出し、モータ２１の回転を停止させる。

【００１４】上記構成からなるロータリーディスク弁に
おいて、その作動について、ディスク弁５とそのディス
ク弁５に設けた弁押圧カム６と弁上昇カム１１、及びス
ライドカム７に設けた上側カム１２と下側カム８との関
係を模式的に描いた図５と共に説明する。最初、図１に
示す状態は図５（イ）の状態にあり、モータに通電され
ていない状態であり、ディスク弁５の上面に設けた弁押
圧カム６の第１高部１４上にスライドカム７の下側カム
８が載っており、この状態では、スライドカム７が弁押
圧カム６により持ち上げられている状態であるので、ス
ライドカム７はスプリング３０を圧縮し、その結果、ス
プリング３０はスライドカム７を介してディスク弁５を
押圧し、ディスク弁５の下端は下弁箱に固定した弾性シ
ート２９に強く当接し、強いシール状態で第１の流路を
形成し保持している。

【００１５】図５（イ）の状態からモータ２１に、例え
ば反時計方向の回転を与えるように通電すると、駆動軸
２２を介してスピンドル２３が回転され、このスピンド
ル２３と一体的にスライドカム７が回転し、このときデ
ィスク弁５は弾性シート２９との強い摩擦接触により回
転しないので、図５（ロ）に示すように、スライドカム
７の下側カム８は弁押圧カム６の第１高部１４から凹部
１３部分に落ち込み、スライドカム７の位置が降下し、
下弁箱１の軸受５０に接触してディスク弁５への押圧力
はなくなる。このときバネ４０はディスク弁５の浮上を
防止する。したがって、ディスク弁５の下端と弾性シー
トとの接触圧がなくなる。この状態からスライドカム７
がもう少し回転すると、スライドカム７の上側カム１２
が弁上昇カム１１に当接し、この部分をその回転方向に
強く押圧する。その結果、ディスク弁５が弾性シート２
９に当接する強さに応じて、上側カム１２の傾斜面と弁
上昇カム１１の傾斜面との押圧力の分力として弁上昇カ
ム１１を持ち上げる力、即ちディスク弁５を持ち上げる
力を生じ、ディスク弁５は確実に持ち上げられ、ディス
ク弁５と弾性シート２９の摩擦力はほとんどなくなる。
それにより、図５（ハ）に示す状態でスライドカム７の
回転はディスク弁５に伝達され、したがって、モータ２
１の駆動軸２２の回転によってディスク弁５は反時計方
向に回転する。

【００１６】ディスク弁５が所定の流路切り替え位置ま
で回転すると、その位置に支柱１７のストッパが設けら
れているので、ディスク弁５はそれ以上回転することが
なく、スライドカム７のみが回転する。そのためスライ
ドカム７の上側カム１２は弁上昇カム１１の突起を越え
て回転する。更に回転すると、図５（ニ）に示すように
スライドカム７の下側カム８がディスク弁５の弁押圧カ
ム６の第２高部１５に乗り上げる。この時、図４に示す
ようにスライドカム７の側方に設けた第２突起１９は弁
上昇カム１１を支持する支持アーム１０の側方に当接し
てその回動は停止する。この状態は、図５においては
（ニ）に鎖線で示すように、突起１８が弁上昇カム１１
に当接するように図示している。この時、モータ２１の
駆動軸２２に設けたアーム３２がホールＩＣ３３の位置
まで回転するので、ホールＩＣ３３はアーム３２先端の
マグネット３１の磁力を検出し、その信号によりモータ
２１の駆動を停止する。したがって、ディスク弁５は新
たな流路の切り替え位置であるこの位置で停止する。こ
の時は、スプリング３０によりスライドカム７を介して
ディスク弁５が下方に強く押圧されているので、ディス
ク弁５の下端と弾性シート２９とは強く接触し、シール
を確実に行う。

【００１７】この切り替え位置から、元の切り替え位置
に戻す際には、モータ２１に対して先とは逆方向の例え
ば時計方向に回転するように通電する。それによりスラ
イドカム７は図５（ホ）に示すように左方に移動し、ス
ライドカム７の下側カム８はディスク弁５の弁押圧カム
６における第２高部１５から凹部１３に落ち込み、スプ
リング３０によるディスク弁５の下方への押圧力を解除
する。その後、更にスライドカム７が回転すると、図５
（ホ）に示すように、スライドカム７の上側カム１２と
弁上昇カム１１の傾斜面が当接する。その結果、先の作
動と同様に、相互の斜面の接触による分力によってスラ
イドカム７の回転力は弁上昇カム１１に対して上昇する
力を生じ、ディスク弁５の下端と弾性シート２９との摩
擦力は解除され、スライドカム７の回転力は弁上昇カム
１１を介してディスク弁５に伝達され、ディスク弁５は
モータ２１の回転と共に回転する。ディスク弁５が所定
の流路切り替え位置まで回転すると、ディスク弁５はス
トッパ１７に当接し、その回転を阻止されるので、スラ
イドカム７のみ回転し、スライドカム７の下側カム８が
ディスク弁５の弁押圧カム６の第１高部１４に乗り上げ
る。その後、スライドカム７のストッパ１７が支持アー
ム１０に当接して回転が阻止され、この時、モータ２１
の駆動軸２２に設けたアーム３２の先端のマグネット３
１が他のホールＩＣと近接するので、そのホールＩＣに
よって前記と同様にこれを検出し、モータ２１への通電
を停止する。この時はスプリング３０によりスライドカ
ム７を介してディスク弁５が下方に強く押圧されている
ので、ディスク弁５の下端と弾性シート２９とは強く接
触し、シールを確実に行う。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
流路切り替え時における弁回転時において、小さな負荷
で弁を回転することができ、弁座を損傷することなく長
期間安定して作動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のロータリーディスク弁の断面
図である。

【図２】同ロータリーディスク弁の上側平面図である。

【図３】同ロータリーディスク弁の下側平面図である。

【図４】同ロータリーディスク弁の要部の分解斜視図で
ある。

【図５】同ロータリーディスク弁の作動説明図である。

【符号の説明】

１ 下弁箱 ２ 上弁箱 ３ 弁箱 ４ 連通流路 ５ ディスク弁 ６ 弁押圧カム ７ スライドカム ８ 下側カム １０ 支持アーム １１ 弁上昇カム １２ 上側カム １３ 凹部 １４ 第１高部 １５ 第２高部 １６ 突出部 １７ 支柱 １８，１９ 突起 ２０ 軸受部 ２１ モータ ２２ 駆動軸 ２３ スピンドル ２４ 嵌合穴 ２５ 係合部 ２６ 孔 ２７ 端部 ２８ スプリング受け ３０ スプリング ３１ マグネット ３２ アーム ３３ ホールＩＣ ３４ 検出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁押圧カムと弁上昇カムとを備えたディ
   スク弁を、複数の弁孔を設けた弁箱内に下端が当接する
   ように回転自在に設け、弁押圧カムと弁上昇カムとの間
   に、上側カムと下側カムとを形成したモータにより駆動
   されるスライドカムを設け、スライドカムの上部にスプ
   リングを配設するとともにスライドカムの所定位置への
   回転を検出する位置検出手段を設けたことを特徴とする
   ロータリーディスク弁。
2. 【請求項２】 上側カムは弁上昇カムと対向する位置に
   設け、下側カムは弁押圧カムと対向する位置に設け、弁
   押圧カムに設けた高部に下側カムが当接するときスプリ
   ングによりスライドカムを介してディスク弁を弁座側に
   押圧し、スライドカムが回転して下側カムが弁押圧カム
   の高部から外れるときスプリングによるディスク弁の押
   圧力をなくし、その後上側カムが弁上昇カムに当接して
   相互の傾斜面での当接により弁上昇力を発生し、且つ両
   者の係合によりディスク弁をスライド弁と共に所定位置
   まで回転し、次いで下側カムが弁押圧カムの高部に乗り
   上げることによりスプリングによるディスク弁の下方へ
   の押圧力を発生するように構成した請求項１記載のロー
   タリーディスク弁。
3. 【請求項３】 位置検出手段は、駆動軸に設けたマグネ
   ットとマグネットに対向して弁箱に設けたホールＩＣか
   らなる請求項１又は請求項２記載のロータリーディスク
   弁。