JP2003294168A - 熱動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感温素子を収容するケース内部に発生した熱
を素早く放熱することで、弁の開閉時の応答性を向上さ
せることができる熱動弁を提供する。 【解決手段】 熱動弁Ａは、流入口２と流出口３を連通
する弁口９に形成された弁座１０を開閉する弁体１１
と、該弁体１１に連繋しケース２６に収容される感温素
子３５と、通電により発熱して感温素子３５を加熱する
ことで伸縮させる発熱体２０とを備え、前記感温素子３
５を収容するケース２６は放熱性の高い材料により形成
し、該発熱体２０の発熱により感温素子３５を伸縮さ
せ、該感温素子３５と連繋した弁体１１の移動により弁
座を開閉するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体への通電に
より感温素子を加熱し、その感温素子の伸縮で弁体を移
動して弁座の開閉を行なう熱動弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、弁箱内に設けた弁機構に、温度変
化により伸縮する感温素子を連繋し、その感温素子に、
通電により作動する発熱体を当接させ、発熱体への通電
のオン、オフにより感温素子を収縮させて弁機構の開閉
を行なう熱動弁が知られているが、このような熱動弁と
して公知のものに、特開昭６２−２７８３９１号公報の
図２（本願図面の図５）のものがある。この図５につい
て簡単に説明すると、熱動弁５０は、流入口５２と流出
口５３とを備えた弁箱５１内に、その流入口５２と流出
口５３との連通を開閉する弁座５５と、弁体５６と、弁
体５６を弁座５５に向けて付勢するバネ５７とよりなる
弁機構５４を収納している。該弁機構５４は弁杆５８に
連繋させたピストン５９にシリンダ６０及び形状記憶合
金からなるコイル状の感温素子６１を組合せ、感温素子
６１の一端側に、ヒーターである発熱体６２を接触させ
ている。発熱体６２は、上下両面を極板６３，６３でサ
ンドイッチ状に挟持した状態で、シリンダ６０の底面に
平行する平面に沿う姿勢として組付け保持している。

【０００３】この熱動弁５０は、発熱体６２の回路に設
けてあるスイッチをオフからオンに作動させて発熱体６
２に通電すると、該発熱体６２が所定の温度になるまで
発熱し、その熱が極板６３，６３を介して前記形状記憶
合金よりなる感温素子６１に伝導し、その感温素子６１
が加熱される。そして、感温素子６１の温度が記憶温度
に達することで、記憶されていた状態に変化する。これ
により感温素子６１はピストン５９を押し上げ、そのピ
ストン５９に連繋している弁杆５８及び弁体５６を押し
上げて開弁状態とするものである。

【０００４】上記のものにおいては、感温素子はコイル
状であるため、ヒーターである発熱体と形状記憶合金よ
りなる感温素子との接触面積が少なく、発熱体から感温
素子への熱伝導が悪く、弁が開弁状態から閉弁状態に切
り替わるまでに時間のかかる応答性の悪いものであっ
た。

【０００５】このような問題を解決したものが同公報の
図３及び図４（本願図面の図６（ａ），（ｂ））であ
る。この図６（ａ），（ｂ）の熱動弁５０ａでは、弁機
構５４は弁杆５８及びつなぎ部材５８ａにより、形状記
憶合金よりなる感温素子６１ａと連繋し、該感温素子６
１ａは平板状の板からなる。弁箱５１の外面には合成樹
脂材などの絶縁材よりなる箱状のホルダー５１ａを一体
的に装着し、該ホルダー５１ａの底面に装着される、ヒ
ーターである発熱体６２は板状で、上下両面を極板６
３，６３でサンドイッチ状に挟持した状態で、ホルダー
５１ａの底面に平行する平面に沿う姿勢として組付け保
持している。

【０００６】この熱動弁５０ａは、発熱体６２の回路に
設けてあるスイッチ６４をオフからオンに作動させて発
熱体６２に通電すると、該発熱体６２が所定の温度にな
るまで発熱し、その熱が極板６３，６３を介して前記形
状記憶合金よりなる感温素子６１ａに伝導し、その感温
素子６１ａが加熱される。そして、感温素子６１ａの温
度が記憶温度に達することで、記憶されていた状態に変
化する。これにより、形状記憶合金よりなる感温素子６
１ａは図６（ｂ）に示すように、つなぎ部材５８ａを押
し上げ、そのつなぎ部材５８ａに連繋している弁杆５８
及び弁体５６を押し上げて開弁状態とするものである。

【０００７】上記の熱動弁においては、熱動弁の感温素
子はホルダーにより覆われているが、このホルダーは合
成樹脂などの絶縁材よりなるので放熱性が悪く、スイッ
チがオフとなり発熱体への通電が停止しても応答性が悪
く、熱動弁で発熱した熱はホルダーの内部に篭もり、素
早く放熱させることができず、弁機構が開弁状態から閉
弁状態に切り替わるまでには時間のかかるものであっ
た。また、この熱がホルダーから放熱しないことによ
り、ホルダーが過熱して変形したり破損してしまうこと
があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、感温素子を収容するケース内部に発生した
熱を素早く放熱することで、弁の開閉時の応答性を向上
させることのできる熱動弁を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１では、
熱動弁は、流入口と流出口を連通する弁口に形成した弁
座を開閉する弁体と、該弁体に連繋しケースに収容され
る感温素子と、通電により発熱して感温素子を加熱する
ことで伸縮させる発熱体とを備え、前記感温素子を収容
するケースは放熱性の高い材料により形成し、該発熱体
の発熱により感温素子を伸縮させ、該感温素子と連繋し
た弁体の移動により弁座を開閉するものである。

【００１０】請求項２では、前記ケースは放熱性が高
く、かつ熱伝導率が高い材料により形成したものであ
る。

【００１１】請求項３では、前記ケースの材質は黒鉛と
したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳細に説明する。図１乃至図４に示すように、
熱動弁Ａは弁体１１が収容される弁箱１と、支持部材３
１，感温素子３５及びスプリング３６等が収容されるケ
ース２６、通電により発熱する発熱体２０、電極板２１
等が収容されるホルダー１６とから構成されている。

【００１３】前記弁箱１は外側面の一側に流体の流入口
２が、下部底面には流体の流出口３が穿設され、流入口
２から流出口３へ湯水等の流体が通過するように上下に
形成された円筒部４の上面には、開口孔５が穿設されて
おり、円筒部４の外周面側部には突部６が上下方向に等
間隔で複数個形成され、該筒部６には前記ホルダー１６
を結合するための雌ねじ部６ａが形成されている。前記
円筒部４の内部には流入口２と流出口３とを連通する弁
室７が形成され、該弁室７内には流入口２と流出口３を
仕切るように隔壁８が形成されており、該隔壁８には上
下方向に弁口９を穿設し、該弁口９の上面側の周縁に弁
座１０が形成されている。

【００１４】前記弁体１１は弁室７の上下方向に収容さ
れ、弁座１０に対して進退するパッキン１２と、該パッ
キン１２の上部に連結する弁軸１４とを備え、弁座１０
に対して上下に進退して弁座１０を開閉するものであ
る。

【００１５】前記パッキン１２は弁座１０の上面に着座
可能な円板状で、下方に螺着されたナット１３により弁
体１１に固定されている。該ナット１３は図３に示すよ
うに、前記弁口９の周縁に上下摺動自在とした所要本数
の脚部１３ａを同時成型により突設して、この脚部１３
ａにより弁体１１は振動を起こすことなく安定した姿勢
で弁口９内を上下に進退するようにしている。

【００１６】前記弁軸１４の上部には、拡径された筒部
１４ａと該筒部１４ａより小径の雄ねじ部１４ｄとが一
体に連続して形成され、筒部１４ａは軸方向に環状の溝
孔１４ｂが複数個並列して形成されており、該溝孔１４
ｂには流体をシールするためのシール部材１４ｃが装着
され、この弁軸１４は、円筒形のプラグ１５の軸方向中
心に穿設した挿孔１５ａに上下摺動自在に挿通され、プ
ラグ１５は前記円筒部４の開口孔５に嵌合されるもので
ある。

【００１７】前記ホルダー１６は図３に示すように、一
方の側面及び底面を開口し発熱体２０を収容可能な略円
筒形の保持部１９と、温度変化により伸縮する感温素子
３５及びスプリング３６等を収容するケース２６と、ビ
ス１８により弁箱１に固定するための円柱形に形成した
複数個の筒体１７とを備えている。

【００１８】前記保持部１９に収容されるヒーターであ
る発熱体２０は、一般にはＰＴＣヒーターと呼ばれる正
特性サーミスタが使用され、通電により発熱するもので
あり、保持部１９に収容可能な略円盤形で、上下両面の
全面に電極板２１，２１が密着している。該電極板２１
にはコード２２が接続され、該コード２２の他端はスイ
ッチ２３に接続しており、該スイッチ２３の操作により
電極板２１への通電状態をオン・オフに切り替えるもの
である。

【００１９】ホルダー１６は保持部１９の一方の側面に
挿通孔２４を開口しており、該挿通孔２４にはゴム等の
弾性体からなるキャップ２５を装着し、該キャップ２５
にコード２２を挿通させることで、コード２２が不用意
に外れないようにするとともに、保持部１９に外部から
水等が浸入し、この水が発熱体２０に付着しないように
している。

【００２０】ホルダー１６の保持部１９に結合されるケ
ース２６は中空の略円筒形である。ケース２６の材質
は、放熱性及び熱伝導性の高い材料である例えば黒鉛，
真鍮，アルミニウム，銅等又はその他の材料が考えられ
るが、特に放熱性及び熱伝導性の効果が高く、しかも安
価に販売され容易に入手することのできる黒鉛を用いる
ことが好ましい。円筒部２７の上下両端には該円筒部２
７より外径をやや大径としたフランジ部２８，２９がそ
れぞれ形成されており、一方の第１フランジ部２８は他
方の第２フランジ部２９より縦長で、外周面に環状に形
成した凹部２８ａにシール部材２８ｂが装着され、この
第１フランジ部２８の上面を保持部１９に収容された電
極板２１に密着させた状態で、ホルダー１６の保持部１
９に結合している。

【００２１】前記ケース２６の内部に形成された収容室
３０には、支持部材３１と感温素子３５とスプリング３
６とが収容されている。前記支持部材３１はケース２６
の収容室３０より小径の略円筒状で、一端に環状の鍔部
３２が形成され、該鍔部３２はケース２６の内周面に摺
接し、この支持部材３１の外周面を覆うようにして、ケ
ース２６の内周面との間に感温素子３５が収容される。

【００２２】前記感温素子３５は周囲の温度変化に応じ
て弾性力が変化し、温度が所定の温度以下の場合は比較
的小さな弾性力を生じる短縮状態となり、所定の温度以
上に上昇した場合には大きな弾性力を生じ伸張状態とな
り、支持部材３１を引き上げる形状記憶合金製のスプリ
ングから形成され、支持部材３１の鍔部３２と前記プラ
グ１５の上端面の間に保持される。支持部材３１の鍔部
３２から開口した第１開口孔３３と前記第１フランジ部
２８の内周側の間にはスプリング３６が収容され、この
スプリング３６は支持部材３１を介して前記弁体１１を
弁座１０に着座する方向に付勢している。また、支持部
材３１の底面に開口した第２開口孔３４には、前記弁体
１１の雄ねじ部１４ｄと螺合するための雌ねじ部３４ａ
が形成されている。なお、本実施例では感温素子として
形状記憶合金製のスプリングを使用した例を説明した
が、感温素子はワックスサーモスタットやバイメタルで
あってもよい。

【００２３】以上のように構成された熱動弁Ａは、発熱
体２０に通電されていない場合は図１に示すように、ケ
ース２６の内部で支持部材３１は感温素子３５とスプリ
ング３６との間で互いの反対方向からの弾性力により付
勢されており、感温素子３５の弾性力はスプリング３６
の弾性力よりも充分に小さく、弁体１１はスプリング３
６の弾性力により下方向へ付勢されて、弁体１１のパッ
キン１２が弁座１０に着座するので、流体の流入口２か
ら流出口３への通水は遮断され、止水状態となってい
る。

【００２４】次にスイッチ２３の操作で発熱体２０に通
電された場合は、発熱体２０は発熱し、その熱量は発熱
体２０に密着している電極板２１を介して保持部１９の
収容室３０に結合しているケース２６を加熱して、この
ケース２６は熱伝導性の良好な材料で形成されているの
で、発熱体２０の熱は速やかに内部の感温素子３５に伝
達して該感温素子３５を伸張させ、図２に示すようにス
プリング３６の弾性力に抗して支持部材３１を上昇さ
せ、該支持部材３１と連携した弁体１１が引き上げられ
るので、弁体１１は弁座１０から離れる方向に移動し、
流体は流入口２から弁口９を介して流出口３へ供給され
る。

【００２５】そしてスイッチ２３をオフとし、発熱体２
０からの発熱が停止すると、収容室３０内の温度は速や
かに下降し、感温スプリング３５を収縮させてスプリン
グ３６の付勢力により弁体１１を弁座１０に着座させる
ことができる。この場合、ケース２６は放熱性の高い材
料であるので、収容室３０内の温度は速やかに下降し、
感温スプリング３５を収縮させてスプリング３６の付勢
力により弁体１１を弁座１０に着座させ、流入口２から
流出口３への通水を遮断することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、熱動弁は、流入口と流出口
を連通する弁口に形成した弁座を開閉する弁体と、該弁
体に連繋しケースに収容される感温素子と、通電により
発熱して感温素子を加熱することで伸縮させる発熱体と
を備え、前記感温素子を収容するケースは放熱性の高い
材料により形成し、該発熱体の発熱により感温素子を伸
縮させ、該感温素子と連繋した弁体の移動により弁座を
開閉するようにした。従ってケースに収容された感温素
子の放熱及び加熱を速やかに行なうことができ、熱動弁
の応答性を著しく改善することができる。

【００２７】また、感温素子を収容するケースは放熱性
の高い材料であるので、従来のように、ケースが過熱し
て変形したり破損してしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱動弁の閉弁状態を示す縦断面図である。

【図２】熱動弁の開弁状態を示す縦断面図である。

【図３】熱動弁の分解斜視図である。

【図４】熱動弁の全体斜視図である。

【図５】従来技術の説明図で、熱動弁の閉弁状態を示す
説明図である。

【図６】別の従来技術の説明図で、（ａ）は、熱動弁の
閉弁状態を示す説明図。（ｂ）は、熱動弁の開弁状態を
示す説明図である。

【符号の説明】

２ 流入口 ３ 流出口 ９ 弁口 １０ 弁座 １１ 弁体 ２０ 発熱体 ２６ ケース ３５ 感温素子 Ａ 熱動弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H057 AA05 BB02 BB04 BB06 BB34 CC03 DD13 FA24 FB16 FC04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口と流出口を連通する弁口に形成し
   た弁座を開閉する弁体と、該弁体に連繋しケースに収容
   される感温素子と、通電により発熱して感温素子を加熱
   することで伸縮させる発熱体とを備え、前記感温素子を
   収容するケースは放熱性の高い材料により形成し、該発
   熱体の発熱により感温素子を伸縮させ、該感温素子と連
   繋した弁体の移動により弁座を開閉することを特徴とす
   る熱動弁。
2. 【請求項２】 前記ケースは放熱性が高く、かつ熱伝導
   率が高い材料により形成したことを特徴とする請求項１
   記載の熱動弁。
3. 【請求項３】 前記ケースの材質は黒鉛であることを特
   徴とする請求項１又は２記載の熱動弁。