JPH11287356A

JPH11287356A - 形状記憶合金を用いた三方切換弁

Info

Publication number: JPH11287356A
Application number: JP10418098A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yajima; 勉矢島; Koichi Takagi; 幸一高木
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: JP3738289B2

Abstract

(57)【要約】【課題】形状記憶合金製バネ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。【解決手段】１つの入口３と第１及び第２の排出口
５，１４を設けた弁本体２中に、両端に両排出口に対向
する弁を備えた弁体１６を摺動自在に設け、弁体１６に
対して第１排出口５方向を開き第２排出口１４を閉じる
ように付勢するバイアスバネ３０を設け、バイアスバネ
３０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３１を設
け、上記所定温度以上では第１排出口５を閉じ第２排出
口１４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１
７，１８を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
を閉じ第２排出口を開く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排出口を開
き第２排出口を閉じる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】本発明は、上記のように構成したので、流
体の温度が形状記憶合金製バネの作動温度より低いとき
には、形状記憶合金製バネのバネ定数が小さいので、弁
体はバイアスバネの付勢力によって浄水側の浄水口を開
いて排水側の排出口を閉じている。流体の温度が形状記
憶合金製バネの作動温度より高くなると、形状記憶合金
製バネのバネ定数が大きくなるので、弁体は形状記憶合
金製バネによって、排水側の排出口を開き浄水側の排出
口を閉じる。ついで、流体の温度が形状記憶合金製バネ
の作動温度より低くなるときには、形状記憶合金製バネ
のバネ定数が小さいので、弁体はバイアスバネの付勢力
によって浄水側の浄水口を開いて排水側の排出口を閉じ
る。このとき、形状記憶合金の作動により弁体が排水側
の排出口を閉じるとき、流路中にウオーターハンマ現象
が生じて脈動を生ずるが、排水側の排出口側流路中に設
けた流路緩衝部によりその圧力変動が緩衝され、ウオー
タハンマ現象が防止される。

【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１
９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２
８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３
０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５
２を介して浄水器本体５５を通り、三方切換弁の弁体１
６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５
５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３
３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１
６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１２Ｏ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

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

Claims

【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
を閉じ第２排出口を開く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排出口を開き
第２排出口を閉じる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】該流路緩衝部は、弁体に設けた出口絞り
部からなる請求項１記載の形状記憶合金を用いた三方切
換弁。
【請求項３】該流路緩衝部は、逆止弁からなる請求項
１または請求項２記載の形状記憶合金を用いた三方切換
弁。
【請求項４】該流路緩衝部は、十字形仕切りを有する
摺動部からなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の形状記憶合金を用いた三方切換弁。
【請求項５】該流路緩衝部は、十字形仕切りを有する
円筒弁からなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の形状記憶合金を用いた三方切換弁。