JP2003042334A - 熱動式開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＴＣヒータを備えた従来の熱動式開閉弁１
では、流体通路２３を流れる流体の温度（例えば、６０
度）が高いと、その流体の熱がバルブケーシング２、３
を介してコイルばね３６に伝達される。このため、ヒー
タの電源をＯＦＦにしても、バルブケーシングからの熱
がばね収容室３１にこもることと相俟ってコイルばね自
体の温度低下速度が遅くなり、コイルばねが収縮せずに
開弁状態に保持するという誤動作が発生する。 【解決手段】 バルブケーシング２、３に、ばね収容室
３１と外気との通気を可能とする通気孔３１ａを開設
し、ＰＴＣヒータ５の電源をＯＦＦにするとコイルばね
の温度が低下し易いようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ウォータ
ハンマー現象の発生を防止するために流体通路に介設さ
れる熱動式開閉弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の熱動式開閉弁は、例えば、床に
敷設した温水マットに熱源で加熱された温水を循環させ
て床暖房を行う温水循環式床暖房装置において各温水マ
ットへの温水の供給を制御するために、温水マットへの
往路管の経路の途中に介設される。

【０００３】その一例として、内部にワックスエレメン
トとヒータとを設け、ワックスエレメントをヒータで加
熱して膨張させることでピストンを摺動させ、ピストン
に連結した弁体を移動させることで開弁する熱動式開閉
弁が知られている。このものは、ワックスエレメントの
熱容量が大きいためその応答性が悪いという問題があっ
た。

【０００４】このため、小さな熱で反応するように形状
記憶合金製のコイルばねを使用し、熱動式開閉弁を応答
性よく構成することが提案されている（特開昭６２−２
７８３９１号公報参照）。

【０００５】この場合、熱動式開閉弁はバルブケーシン
グを備え、該バルブケーシングには、流体通路を有する
弁室と、２枚の極板間に発熱部を挟んだヒータ（以下、
「ＰＴＣヒータ」という）を備えた形状記憶合金製のコ
イルばね及び該コイルばねの付勢力で移動するピストン
を収容したばね収容室とが設けられている。該弁室内に
は弁座が形成され、該弁座には、閉弁状態において流体
通路を遮断するように弁体が着座している。該弁体には
弁杆が連結され、弁杆の一端は、ばね収容室まで延出し
てピストンに連結されている。そして、ＰＴＣヒータの
電源をＯＮにすると、コイルばねに熱が伝達されて該コ
イルばねの付勢力が大きくなり、ピストンが移動されて
弁体が弁座から離れることで、熱動式開閉弁が開弁され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このも
のでは、流体通路を流れる流体の温度（例えば、６０
度）が高い場合に、その流体の熱がバルブケーシングに
伝達され、ばね収容室内のコイルばねに伝達される。こ
のため、熱動式開閉弁を閉弁するためヒータの電源をＯ
ＦＦにしても、バルブケーシングからの熱がばね収容室
にこもることと相俟ってコイルばね自体の温度低下速度
が遅くなり、コイルばねが収縮せず、熱動式開閉弁を開
弁状態に保持してしまうという不具合が発生する場合が
あった。

【０００７】そこで、本発明は、上記問題的に鑑み、熱
源の電源をＯＦＦした場合に確実に閉弁するように熱動
式開閉弁を構成することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の熱動式開閉弁は、熱源を有し、該熱源から
熱を受けると付勢力が変化する形状記憶合金製のばねを
収容したばね収容室と流体通路を有する弁室とを設けた
バルブケーシングを備え、該形状記憶合金製のばねの付
勢力を変化させて弁室に設けた弁本体を移動させること
で流体通路を開閉する熱動式開閉弁において、前記バル
ブケーシングに、前記ばね収容室と外気との通気を可能
とする通気孔を開設したことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、弁室内の流体通路内を流
れる流体の温度が高い場合でも、ばね収容室に通気孔が
開設されているので、該通気孔から導入される新鮮空気
の空冷作用によってばね収容室に熱がこもらず、形状記
憶合金製のばねの温度は上昇し難い。このため、該ばね
に余計な熱が加わることが防止されるので、熱源をＯＦ
Ｆにすると、ばね自体の温度は直ちに所定の温度以下に
低下する。

【００１０】また、ばね収容室に通気孔を設けておけ
ば、万一弁室から流体がばね収容室に流入したとしても
該通気孔から流体が排出されるので、漏れた流体が熱源
まで達することはなく、熱源に悪影響を及ぼすことが防
止される。

【００１１】ここで、前記バルブケーシングは、ばね収
容室と弁室とをそれぞれ設けた２個の合成樹脂製の部分
を連結して構成され、前記通気孔を、ばね収容室を設け
た一方のバルブケーシングの弁室側の端部に切欠きとし
て形成するのがよい。バルブケーシングを熱伝導率の低
い合成樹脂製とすればばね収容室内の温度上昇をさらに
低下できる。また、通気孔を切欠きとして形成する場
合、バルブケーシングに通気孔を穴開け加工するのに比
べてその加工作業が容易になる。

【００１２】前記熱源は、例えば、２枚の極板間に発熱
部を挟んだヒータとすればよく、前記弁本体は、例え
ば、複弁構造とすればよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して、１は、
本発明に係る熱動式開閉弁である。該熱動式開閉弁１
は、第１及び第２の２個の部分２，３をボルト１０によ
り連結して構成されるバルブケーシングを有する。弁室
を構成するバルブケーシングの第１部分２には、流体流
入部２１及び流体流出部２２が形成され、該流体流入部
２１及び流体流出部２２は略Ｌ字状の流体通路２３を介
して連通する。流体通路２３には弁座２５が形成され、
該弁座２５には、略円筒形状の弁本体４の一端の外周面
に設けた第１シール材４１が着座する。

【００１４】第２部分３には、一端を開口したばね収容
室３１が形成されている。該ばね収容室３１には、開口
側からガイド部材３２と保持部材３３とが挿設され、該
ガイド部材３２と保持部材３３との間にはばね３４が縮
設されている。

【００１５】該ガイド部材３２の内孔には、一端側に弁
杆３５ａを装着したピストン３５が挿設されている。弁
杆３５ａの他端は、シール材４３を介して流体通路２３
内に延出して弁本体４内に挿入されている。金属製の保
持部材３３には、ばね収容室３１内で第１部分２方向に
延出する金属製の芯部３３ａが形成されている。そし
て、ピストン３５と保持部材３３との間であって芯部３
３ａの外周には、後述の熱源からの熱を受けると、ばね
定数が大きくなってピストン３５を熱動式開閉弁１の開
弁方向、即ち流体流出部２２方向（図１の右側）に付勢
する形状記憶合金製のコイルばね３６が設けられてい
る。

【００１６】該コイルばね３６は、通常状態（非加熱状
態）では、ピストン３５を第１部分２方向に押圧せず、
この場合、弁本体４と流体通路２３の内壁との間に縮設
したばね４５の付勢力により、弁本体４は第１シール材
４１が弁座２５に着座した状態に保持される。

【００１７】保持部材３３の底面３３ｂには、熱源であ
るＰＴＣヒータ５が面接触させて配設されている。該Ｐ
ＴＣヒータ５は、発熱部であるセラミックス製の板材５
１の両面を２枚の極板５２、５３で挟んで構成したもの
である。

【００１８】熱動式開閉弁１を開弁する場合には、図示
しないスイッチをＯＮにして両極板５２、５３に通電す
ると、板材５１が所定の温度まで加熱される（本実施の
形態では、約８０度）。そして、コイルばね３６がＰＴ
Ｃヒータ５からの熱を受け、所定の温度を超えると、該
コイルばね３６のばね定数が大きくなって付勢力が大き
くなり、ばね４５の付勢力に抗してピストン３５を介し
て弁本体４を流体流出部２２方向に移動させ、熱動式開
閉弁１が開弁する。

【００１９】ここで、形状記憶合金製のコイルばね３６
のばね定数が大きくなってピストン３５を熱動式開閉弁
１の開弁方向に付勢する付勢力は、従来の熱動式開閉弁
に使用されていたワックスエレメントの膨張による押圧
力と比較して小さい。このため、閉弁状態に保持するば
ね４５の付勢力を大きく設定すると熱動式開閉弁を開弁
できない一方で、従来技術と同様に熱動式開閉弁１を単
弁構造にしたのでは、ばね４５の付勢力を小さく設定す
ると流体通路２３を流れる流体の水圧で開弁する不具合
がある

【００２０】本実施形態では、熱動式開閉弁１に対する
水圧の影響を小さくして開閉動作を確実にするため該弁
本体４を複弁構造に形成した。即ち、第１部分２には、
弁座２５側に対向して収容孔２６が形成され、該収容孔
２６には第２シール材４２を装着した略円筒形状の弁本
体４の他端が挿入されている。そして、弁本体４が移動
する際、該シール材４２が収容孔２６の内を摺動する。

【００２１】また、流体通路２３を流れる流体の温度が
高く、その流体の熱がバルブケーシングの第１部分２、
第２部分３を介してばね収容室３１内のコイルばね３６
に伝達されたのでは、電源をＯＦＦにしても熱がばね収
容室３１にこもることと相俟ってコイルばね３６の温度
が低下し難い。このため、コイルばね３６の付勢力が小
さくならず、熱動式開閉弁１を開弁状態に保持してしま
うという不具合が発生する場合がある。

【００２２】本実施の形態では、バルブケーシングを構
成する第１部分２及び第２部分３を、熱伝導率の小さい
合成樹脂から形成すると共に、ばね収容室３１と外気と
の連通を許容するように相互に対向した位置に２個の通
気孔３１ａを開設した。この場合、通気孔３１ａをバル
ブケーシングの第２部分３の第１部分２への連結側の端
部に切欠きとして形成した。このため、特に加工作業を
要せず、通気孔３１ａの開設が容易になる。

【００２３】これにより、通気孔３１ａから導入される
新鮮な空気の空冷作用によってばね収容室３１及びコイ
ルばね３６の温度は流体通路２３を流れる流体からの熱
伝導によって上昇することはなく、ＰＴＣヒータ５がＯ
ＦＦされると確実に付勢力が低下して熱動式開閉弁１を
閉弁させることができる。

【００２４】さらに、ガイド部材３２には通気孔３１ａ
に一致するように孔３２ａが開設されている。これによ
り、例えば、シール材４２またはシール材４３のシール
不良により流体通路２３から流体がばね収容室３１に流
入したとしても、該流体が通気孔３１ａを介して外部に
排出され、漏れた流体がＰＴＣヒータ５まで達すること
はない。このため、ＰＴＣヒータ５の極板５２、５３を
腐食させたりするなどの悪影響を及ぼすことが防止され
る。

【００２５】尚、上記実施の形態では、形状記憶合金製
のコイルばね３６は、加熱されるとばね定数が変化して
その付勢力を変化させるものであるが、加熱されると自
由長を変化させてその付勢力を変化させる形状記憶合金
製のばねとしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱動式開
閉弁では、熱源をＯＦＦにすると、形状記憶合金製のコ
イルばね自体の温度が低下して確実に閉弁する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱動式開閉弁の縦断面図

【図２】本発明の熱動式開閉弁の横断面図

【符号の説明】

１ 熱動式開閉弁 ２、３ バルブケーシング ２４ 流体通路 ３１ ばね収容室 ３１ａ 通気孔 ３６ 形状記憶合金製のコイルばね ４ 弁本体 ５ ＰＴＣヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨宮 一幸 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H057 AA05 BB02 BB06 CC01 CC03 DD13 EE01 FA24 FC04 HH03 HH18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源を有し、該熱源から熱を受けると付
   勢力が変化する形状記憶合金製のばねを収容したばね収
   容室と流体通路を有する弁室とを設けたバルブケーシン
   グを備え、該形状記憶合金製のばねの付勢力を変化させ
   て弁室に設けた弁本体を移動させることで流体通路を開
   閉する熱動式開閉弁において、 前記バルブケーシングに、前記ばね収容室と外気との通
   気を可能とする通気孔を開設したことを特徴とする熱動
   式開閉弁。
2. 【請求項２】 前記バルブケーシングは、ばね収容室と
   弁室とをそれぞれ設けた２個の合成樹脂製の部分を連結
   して構成され、前記通気孔を、ばね収容室を設けた一方
   のバルブケーシングの弁室側の端部に切欠きとして形成
   したことを特徴とする請求項１記載の熱動式開閉弁。
3. 【請求項３】 前記熱源は、２枚の極板間に発熱部を挟
   んだヒータであることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の熱動式開閉弁。
4. 【請求項４】 前記弁本体を複弁構造としたことを特徴
   とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の熱
   動式開閉弁。