JP2006234130A

JP2006234130A - 弁装置

Info

Publication number: JP2006234130A
Application number: JP2005052571A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kano; 忍加納
Original assignee: Kitamura Alloy Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kitamura Alloy Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】弁体の開閉動作を行なう際に高雰囲気温度での使用であっても通路の閉塞状態を良好に保持することのできる弁装置を提供する。
【解決手段】通路３，３ａを開閉するための弁体８６を含む作動軸８４と、この作動軸８４と連繋し温度に応じて変形することで弁体８６を開閉動作させる熱応動素子１２１と、前記通路３，３ａに設けられ弁体８６が接離するシート部材４１とを備え、シート部材４１に対し弁体８６が接離することで通路３，３ａを開閉する弁装置１において、前記シート部材４１を移動自在とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば床暖房装置等において温水等の熱媒体の流れを制御するために、熱媒体の流路に設けられる弁装置に関するものである。

形状記憶合金よりなる直線状の熱応動素子と、弁体を含む作動軸とが連繋され、熱応動素子を加熱収縮させることにより作動軸を移動させて弁体の弁座に対する開閉動作が行われるように構成された弁装置として、本出願人が出願した特許文献１のものがある。
特願２００３−２８５９６９号

この特許文献１に記載の弁装置では、高雰囲気温度（例えば６０℃）で使用すると、その熱の影響により熱応動素子は歪みが生じる。すると、この歪みによって、熱応動素子と連繋した作動軸が移動してしまう。すなわち弁体が弁座から離れる方向に移動してしまうことにより、弁体による通路の閉塞状態を保持することができなかった。この対策として熱応動素子の応力を強くすることが考えられるが、この方法では熱応動素子の耐久性が落ちることから実用的ではなかった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、弁体の開閉動作を行なう際に高雰囲気温度での使用であっても通路の閉塞状態を良好に保持することのできる弁装置を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、通路を開閉するための弁体を含む作動軸と、この作動軸と連繋し温度に応じて変形することで弁体を開閉動作させる熱応動素子と、前記通路に設けられ弁体が接離するシート部材とを備え、シート部材に対し弁体が接離することで通路を開閉する弁装置において、前記シート部材を移動自在としたものである。

請求項２に記載の発明においては、請求項１において、前記シート部材の一端には、弁体に向けて付勢する押バネが設けられたものである。

本発明の請求項１記載の発明では、シート部材を移動可能としたことから、高雰囲気温度での使用であっても、通路の閉塞状態を良好に保持することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１において、シート部材は押バネにより作動軸に向かって付勢されているので、止水時にシート部材は常に作動軸と当接した状態となるため、通路の閉塞状態が良好に保持され、確実に止水することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の弁装置１は、温水等の熱媒体の通路３，３ａが形成されている本体２を有しており、その下部には熱媒体が吐出される吐出口６が形成されている。また、通路３，３ａはその途中に、一次側通路３と二次側通路３ａとを仕切る環状の隔壁４が形成されることにより屈曲されており、隔壁４の先端には弁座５が形成されている。そして、この弁座５と接離可能に対応するように弁機構１０が配設されている。

前記弁機構１０は、図３に示すように、弁座５に接離可能なダイヤフラムよりなる弁部材１１と、弁部材１１を上下に貫通するように取り付けられた取付部材２１と、取付部材２１に螺着されるとともに弁部材１１の一面に密着するように形成された受部材３１と、取付部材２１に対して挿通支持されたシート部材４１とを有している。また、取付部材２１とシート部材４１との間には押バネ２７が介在されており、図１中の上側方向にシート部材４１を常に付勢している。

前記取付部材２１は合成樹脂からなる円筒形状で、外周に雄ねじ部２３が形成された大径筒体２２と、この大径筒体２２より小径の小径筒体２５とが形成されており、この小径筒体２５の外周には外方へ突出した突起２６が形成されている。そして、小径筒体２５を弁部材１１に挿通させると、取付部材２１は弁部材１１に対して上下に貫通するとともに、突起２６によって弁部材１１から容易に抜けないように取り付けられる。また、取付部材２１の中心にはパッキン２１ａを介して後述するシート部材４１を挿通支持する挿通孔２４が形成され、この挿通孔２４にはシート部材４１を付勢するための押バネ２７が設けられている。なお、挿通孔２４は上下に貫通して形成されている。

前記受部材３１は合成樹脂からなり、前記取付部材２１の雄ねじ部２３と螺合する雌ねじ部３３が形成された円筒形状の被覆体３２と、被覆体３２より大径で薄板形状のリング３４とを備え、被覆体３２とリング３４とは薄板形状の架橋体３５により結合した形状である。また、架橋体３５には上下に貫通した通孔３６が形成され、この通孔３６により一次側通路３と圧力室３６ａとが連通している。なお、被覆体３２の上部には環状の筒体３７が形成されており、その周面には複数個（本実施例では４個）の横孔３８が形成されている。

前記シート部材４１は合成樹脂からなる円筒形状であり、その一端には上下に貫通した小孔４３を有するフランジ４２が形成されるとともに、他端には前記押バネ２７が嵌装される段差４４が形成されている。また、シート部材４１の中心には上下に貫通した貫通孔４５が形成されている。

図１に示すように、本体２の上流側には、シールリング５３を介して供給管５２を含む供給管ユニット５１が接続されている。供給管ユニット５１は一次側通路３との接続部付近に、第１軸支部材６１がシールリング６５を介して嵌合固定されている。

前記第１軸支部材６１には挿通孔６１ａが形成され、この挿通孔６１ａにはシールリング６６を介して弁軸６２が挿通支持されており、第１軸支部材６１と弁軸６２とはネジ部６３により螺合されている。この弁軸６２の一端には供給管５２と一次側通路３とを連通する流路を開閉するための弁体６７が結合され、他端には調節つまみ６４が設けられている。そして、調節つまみ６４を回転操作することによって、弁軸６２がその軸線方向に進退移動されて、一次側通路３への流路を閉塞または開放するように構成されている。

また本体２の下流側には、排水管７１がその外周面に形成された雄ねじ部７１ａとシールリング７２を介して接続されており、その先端には一次側通路３内の熱媒体を閉塞または開放する弁体７３が設けられている。この排水管７１は、弁装置１のメンテナンス時等において一次側通路３内の熱媒体の排出に使用される。

さらに本体２の上部には、第２軸支部材８１及び第３軸支部材１４１を介してケース体１０１が固定されている。第２軸支部材８１は本体２に形成された弁座５を覆うように装着されており、第２軸支部材８１と弁座５とにより形成された空間に、前記弁機構１０が収容されている。また、第２軸支部材８１の内部には、前記弁機構１０のシート部材４１が当接可能な当接面８２が環状に突出して形成されている。

前記第２軸支部材８１には、ワッシャ８３を介して作動軸８４が自身の軸線方向へ移動可能に挿通支持され、作動軸８４の一端には弁体８６が装着されている。この作動軸８４には、保持手段としての保持機構８８の一部を構成する保持部材８９が回転可能に外嵌支持されている。また、作動軸８４のほぼ中間位置には大径部８５が形成されており、この大径部８５とケース体１０１の内壁との間には、コイル状のバイアスバネ８７が介在されている。そして、このバイアスバネ８７により保持部材８９を第２軸支部材８１に向けて付勢している。

図２に示すように、ケース体１０１には支持部材１０２が立設され、その先端部には軸１１２を支点に回動自在となるように梃子部材１１１が支持されている。この梃子部材１１１は、一対の板を間隔をおいて互いに向かい合うように結合した形態で、その一端には滑車１１３が形成されている。

前記作動軸８４の先端部は、梃子部材１１１に連結されており、梃子部材１１１に設けられたピン１１４が作動軸８４に穿設された貫通孔８４ａに結合することで、作動軸８４と梃子部材１１１とが連結されている。

梃子部材１１１の滑車１１３には、熱応動素子として形状記憶合金よりなる直線状の線材１２１がＵ字状に曲折された状態で係合されるとともに、図４に示すように、前記線材１２１の両端部はそれぞれ導電部材よりなる第１接続端子１３１にカシメ固定されている。また、第１接続端子１３１と同形状の第２接続端子１３２には、給電部材としての陰陽の給電線１３３がそれぞれカシメ固定されている。そして、前記両接続端子１３１，１３２は、ケース体１０１に形成された固定部材１０３に、それぞれネジ１３４によって螺着されている。これにより線材１２１は、前記両接続端子１３１，１３２を介して前記両給電線１３３，１３３と電気的に接続されている。このとき、前記両給電線１３３，１３３は、直流（交流またはパルス等でもよい）の電源１３６とスイッチ１３５との直列回路１３７に接続されている。なお、固定部材１０３は、熱媒体の一次側通路３が形成された本体２との間に空気層１３８が設けられており、この空気層１３８によって、一次側通路３を流れる熱媒体から受ける熱伝導の線材１２１に対する影響を最小限としている。

そして、図６に示すように、スイッチ１３５を閉じると線材１２１に通電が行われる。すると、線材１２１自体の電気抵抗により発熱して、すなわち線材１２１が加熱されて収縮変形する。この線材１２１の収縮変形による力が、梃子の原理を利用して、軸１１２を支点として梃子部材１１１を回動する。これに伴い、梃子部材１１１と連繋する作動軸８４が上方へ移動すると、一次側通路３の弁機構１０に対する一次圧がシート部材４１の貫通孔４５を介して二次側通路３ａに抜けるようになる。よって、弁部材１１の弁座５方向への圧力が低下して、弁部材１１が一次側通路３の圧力によって弁座５から離間する位置に移動され、本体２の一次側通路３と二次側通路３ａとが連通する。なお、弁装置１０には、線材，梃子部材等が覆われるようにカバーＣＶが設けられている。

前記第３軸支部材１４１内には、図７及び図８に示すように、その内周壁に沿うように４つの鋸歯状の係止突起１４２が形成されている。各係止突起１４２の傾斜した上面の一端部には、軸線方向位置の異なった係止面１４３及び係止溝１４４が交互に形成されている。また、保持部材８９の外周には、各係止突起１４２の係止面１４３及び係止溝１４４と係合する複数個の係合片９０（本実施例では４個）が等間隔おきに形成されている。

なお、図８は、保持部材８９，第３軸支部材１４１及びケース体１０１を展開して示した図である。そして、ケース体１０１には、前記係止突起１４２と対向するように、傾斜面１０４を含む鋸歯状の誘導突起１０５が形成されている。係合片９０には、保持部材８９が軸線方向に移動したときに、誘導突起１０５の傾斜面１０４に対応するように傾斜部９１が形成されている。

そして、前記保持部材８９が軸線方向上方へ移動すると、係合片９０の傾斜部９１が、誘導突起１０５の傾斜面１０４に突き当たることによって、傾斜部９１が傾斜面１０４の傾斜方向に沿って移動されて、保持部材８９が円周方向に回転される。この保持部材８９の軸線方向への移動及び円周方向への回転に伴って、係合片９０が前記係止突起１４２の傾斜面上に乗り上げて、この傾斜面上を傾斜方向へ移動する。そして、この移動により、図８中の実線で示すように、各係合片９０が係止突起１４２の係止面１４３に当接する位置に配置されたときには、作動軸８４が上方位置に保持される。また、図８中の破線で示すように、各係合片９０が係止突起１４２の係止溝１４４に係入する位置に配置されたときには、作動軸８４が下方位置に保持される。なお、保持部材８９は作動軸８４に対して単独で回転可能とすることで、梃子部材１１１と作動軸８４とを直接取り付けた構成としている。

さて、図１に示すように弁装置１の不使用状態において、供給管５２から一次側通路３への流路は、弁体６７によって閉塞されており、排水管７１内の通路は、弁体７３によって閉塞されている。そして、弁装置１の使用状態においては、供給管５２内を流れる熱媒体を吐出口６から吐出させて所要箇所に供給するために、調節つまみ６４を回転させると、弁軸６２が進退移動して弁体６７が開放される。これにより、供給管５２内を流れる熱媒体が一次側通路３内に流れ込む状態となる。

図１は弁装置１の使用状態において、前記線材１２１に対する通電が断たれた状態であるとともに、図８中の破線で示すように、保持部材８９の各係合片９０が係止突起１４２の係合溝１４４に係入した位置に配置されている。このとき、押バネ２７の付勢力によりシート部材４１と作動軸８４の弁体８６とが当接した状態となる。そして、一次側通路３に供給された熱媒体は受部材３１の通孔３６を介して圧力室３６ａへ流入し、この圧力によって弁機構１０が弁座５に当接することにより閉塞状態に保持されている。この状態で、スイッチ１３５が閉じられて線材１２１に通電が行われると、線材１２１が加熱して収縮変形され、梃子部材１１１がバイアスバネ８７の付勢力に抗して、軸１１２を支点として線材１２１側に傾く。

この梃子部材１１１の傾きに伴って作動軸８４が軸線方向の上方へ移動すると、保持部材８９が上方へ移動するとともに係合片９０の傾斜部９１が誘導突起１０５の傾斜面１０４に当接し、保持部材８９がバイアスバネ８７の付勢力により下方へ移動され、係合片９０より下方へ移動され、係合片９０が係合突起１４２の傾斜面上を移動して係止面１４３に当接した位置に配置される。このため、図６に示すように、作動軸８４が上方位置に機械的に保持される。

このとき、押バネ２７の付勢力によってシート部材４１が第２支持部材８１の当接面８２に当接しており、作動軸８４とシート部材４１との間に隙間が生じた状態となっている。このため、弁機構１０に対する一次圧が受部材３１の横孔３８，シート部材４１の小孔４３及び貫通孔４５を介して本体２の二次側通路３ａに抜けるようになる。よって、弁部材１１の弁座５方向への圧力が低下して、弁部材１１が一次側通路３の圧力によって弁座５から離間する、すなわち弁機構１０が上方へ移動することによって本体２の流路が開かれ、一次側通路３内を流れる熱媒体が吐出口６から吐出される。

その後、前記線材１２１に再び通電が行われると、前述の場合と同様に、線材１２１が加熱して収縮変形され、作動軸８４が図６中の軸線方向に移動される。すると、図８に示すように、保持部材８９が上方へ移動され、係合片９０の傾斜部９１が誘導突起１０５の傾斜面１０４に当接し、保持部材８９が円周方向に回転される。この状態で、前記線材１２１に対する通電を停止すると、バイアスバネ８７の付勢力によって保持部材８９が下方へ移動される。このため、係合片９０が係止突起１４２の傾斜面上を移動して係止面１４３に当接した位置から、隣接する係止突起１４２の係止溝１４４に係入した位置に配置される。このため、図２に示すように、作動軸８４が下方位置に機械的に保持される。

このとき、押バネ２７の付勢力によって作動軸８４とシート部材４１とが当接した状態となる。そして、一次側通路３に供給された熱媒体は受部材３１の通孔３６を介して流入し、この圧力によって弁機構１０が弁座５に当接することにより閉塞状態へ切り替わる。

上記の実施例によれば、次のような効果が発揮できる。
高雰囲気温度（例えば６０℃）で使用された場合における線材１２１の歪みによって作動軸８４が移動しても、シート部材４１は押バネ２７の付勢力によって常に作動軸８４と当接した状態となるため、一次側通路３の閉塞状態が良好に保持され、確実に止水することができる。

本発明の弁装置において、閉塞状態を示す正面断面図である。図１の側面断面図である。弁機構の半断面の分解斜視図である。線材の固定構造を示す要部拡大斜視図である。梃子部材の構造を示す要部拡大分解斜視図である。弁装置の弁体の開放状態を示す正面断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。弁装置の保持機構を説明する展開図である。

符号の説明

１：弁装置
３：一次側流路
３ａ：二次側流路
２７：押バネ
４１：シート部材
８４：作動軸
８６：弁体
１２１：線材

Claims

通路を開閉するための弁体を含む作動軸と、この作動軸と連繋し温度に応じて変形することで弁体を開閉動作させる熱応動素子と、前記通路に設けられ弁体が接離するシート部材とを備え、シート部材に対し弁体が接離することで通路を開閉する弁装置において、前記シート部材を移動自在としたことを特徴とする弁装置。
前記シート部材の一端には、弁体に向けて付勢する押バネが設けられたことを特徴とする請求項１記載の弁装置。