JP2008057666A

JP2008057666A - 混合弁

Info

Publication number: JP2008057666A
Application number: JP2006235703A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nomura; 健一野村
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13
Also published as: CN101135395A; CN101135395B

Abstract

【課題】混合弁と流量制御弁の機能を簡単な構成で且つ１つの装置で行うことができる弁装置を提供する。
【解決手段】第１導入口１１、第２導入口１２、及び導出口１３が設けられた弁本体１０と、該弁本体１０内に回動可能に嵌挿された概略円筒状の弁体２０と、該弁体２０を回動させる駆動手段１５とを備え、前記弁体２０の周壁部２２が、前記第１導入口１１及び第２導入口１２を閉塞するシール面部として機能するようにされ、かつ、前記周壁部２２に、前記第１導入口１１及び第２導入口１２の開口面積を前記弁体２０の回転角度に従って連続的に変化させるべく第１開口部３１及び第２開口部３２が設けられるとともに、前記第１導入口が全閉の状態で、前記第２導入口３２の開口面積を前記弁体２０の回転角度に従いつつ最大から最小まで連続的に変化させ得る第３開口部３３が設けられてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、混合弁に係り、特に、二つの流体（例えば、水と湯）を混合して所望の混合比率の流体を得るための給湯装置等に使用するのに好適な混合弁に関する。

この種の混合弁として、例えば、下記特許文献１には、弁本体と、該弁本体内に回動可能に嵌挿された概略円筒状の弁体と、該弁体を回動させる駆動手段とを備え、前記弁本体に水導入口及び湯導入口をそれぞれ流体の流れ方向（上下方向）に沿って段違いとなるように設けるとともに、前記弁体の周壁部に、前記水導入口及び湯導入口の開口面積を連続的に変化させるべく特定形状の水用開口部及び湯用開口部を設け、もって、前記弁体を回動させることにより水と湯の混合比率を調整するようにした混合弁が提案されている。

このような混合弁が用いられる給湯装置においては、通常、水道水等を分岐させて一方をそのまま水導入口へ、他方を熱交換器（加熱器）で加熱して、つまり水から湯に変えて湯導入口に導くようにされるが、その構成上、次のような考慮すべき課題がある。

すなわち、例えば、使用される水が極めて低温である寒冷時においては、湯導入口を全開、水導入口を全閉として、熱交換器により加熱された湯のみを導出するようにしても、熱交換器による加熱力に限界があることから、得られる温水が所望温度にならないことがある。また、それとは別に、例えば、深夜電力を利用して加熱した温水をタンク内に貯留しておくようにされた給湯システムにおいて、タンク内に温水が残っていないとき等には、瞬間湯沸かし器のように水を迅速に昇温させたい場合がある。

かかる場合、所望温度の温水を得るには、熱交換器を通る水量を少なくすればよいが、これには熱交換器を通る水量調整用の流量調整弁等が必要となり、装置コストが上昇する等の問題がある。

そこで、下記特許文献２には、前記した如くの、水と湯の混合比率を調整する混合弁に
、水導入口を全閉状態にしたもとで、湯の流量（混合弁から導出される湯量）を調整できるように、弁座や弁体部を追加して湯量調整機能を持たせたものが提案されている。

特開2002−22039号公報特開平11−287337号公報

しかしながら、前記特許文献２に所載の混合弁は、弁本体及び弁体に弁座や弁体部等を増設する必要があるので、混合弁（弁本体や弁体）の構造が複雑なものとなり、加工組立等に手間がかかり、装置コストが上昇する等の問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、二つの流体（例えば、水と湯）を混合して迅速かつ正確に所望の混合比率の流体（例えば、温水）を得ることができるとともに、一方の流体の導入口を全閉状態にしたもとで、他方の流体の流量を合理的に調整できるようにされた、加工組立が容易でコンパクトに纏められた混合弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る混合弁は、基本的には、第１導入口、第２導入口、及び導出口が設けられた弁本体と、該弁本体内に回動可能に嵌挿された概略円筒状の弁体と、該弁体を回動させる駆動手段とを備え、前記弁体の周壁部が、前記第１導入口及び第２導入口を閉塞するシール面部として機能するようにされ、かつ、前記周壁部に、前記第１導入口及び第２導入口の開口面積を前記弁体の回転角度に従って連続的に変化させるべく第１開口部及び第２開口部が設けられるとともに、前記第１導入口が全閉の状態で、前記第２導入口の開口面積を前記弁体の回転角度に従いつつ最大から最小まで連続的に変化させ得る第３開口部が設けられていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記第１導入口からは水が、また、前記第２導入口からは湯が導入されるように構成される。

他の好ましい態様では、前記第１導入口及び第２導入口は、断面円形とされ、前記第１開口部及び第２開口部は、側面視が概略三角形ないし半楕円形状とされ、前記第３開口部は、側面視が矩形とされる。

より具体的な好ましい態様では、前記第１導入口の開口面積が最大、かつ、前記第２導入口の開口面積が最小となる前記弁体の位置を初期位置として、該初期位置から前記弁体を一方向に所定角度Ｒｂ回転させると、前記第１導入口の開口面積が漸減して最小となるとともに、前記第２の導入口の開口面積が漸増して最大となり、前記弁体を前記所定角度Ｒｂを越えて所定角度Ｒｃまでさらに回転させると、前記第２の導入口の開口面積が漸減して最小となるように各部の寸法形状等が設定される。

この場合、好ましくは、前記所定角度Ｒｂが約８０度〜１００度、前記所定角度Ｒｃが約１８０度〜２５０度に設定される。

他の好ましい態様では、前記第１導入口と第２導入口並びに前記第１開口部と第２開口部は、それぞれ流体の流れ方向に沿って段違いとなるように配置される。

本発明に係る混合弁では、第２開口部（湯用開口部）に連なって、第２導入口（湯導入口）の開口面積を弁体の回転角度に従いつつ最大から最小まで連続的に変化させ得る第３開口部（湯量調整用開口部）が設けられているので、例えば、第１導入口（水導入口）の開口面積が最大、かつ、第２導入口（湯導入口）の開口面積が最小（０）となる弁体の位置を初期位置として、該初期位置から弁体を所定角度Ｒｂ〜所定角度Ｒｃの範囲内で回動させることにより、水導入口を全閉状態にしたもとで、湯導入口の開口面積を増減することができる。

そのため、水と湯を混合して迅速かつ正確に所望温度の温水を得ることができるとともに、水導入口を全閉状態にしたもとで、湯の流量を合理的に調整できる。

この場合、本発明の混合弁では、第１開口部（水用開口部）及び第２開口部（湯用開口部）に加えて第３開口部（湯量調整用開口部）を設けるだけでよいので、従来のものに比して、加工組立が容易でコストアップをさほど招くことがなく、さらに、シンプルでコンパクトに纏めることが可能となる。

以下、本発明の混合弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る混合弁の一実施形態を示す部分切欠正面図である。
図示実施形態の混合弁１は、例えば、水と湯を混合して所望温度の温水を得るための給湯装置等に使用されるもので、断面円形の弁室１４を有し、該弁室１４の側部に連なる水導入口１１、湯導入口１２、及び底部に連なる導出口１３が設けられた弁本体１０と、該弁本体１０の弁室１４内に回動可能に嵌挿された弁体２０と、該弁体２０を回動させる駆動手段としてのステッピングモータ１５を備えている。

前記水導入口１１と湯導入口１２は、約１８０度の角度間隔をあけた状態で流体の流れ方向（上下方向）に沿って段違いとなるように配在されている。

前記弁体２０は、図２、図３に示される如くに、概略円筒状とされ、その周壁部２２が、前記水導入口１１及び湯導入口１２を閉塞するシール面部として機能するようにされ、かつ、前記周壁部２２に、水導入口１１及び湯導入口１２の開口面積を弁体２０の回転角度に従って連続的に変化させるべく側面視半楕円状ないし三角形状の水用開口部３１及び湯用開口部３２が設けられるとともに、湯用開口部３２に連なって（水用開口部３１と湯用開口部３２との間に）、湯導入口１２の開口面積を弁体２０の回転角度に従いつつ最大から最小まで連続的に変化させ得る矩形の湯量調整用開口部３３（図１、図２において二点鎖線で示されている）が設けられ、さらに、弁体２０内部に、水導入口１１及び湯導入口１２からの水と湯を混合して導出口１３に導くための内部流路２４が設けられている。なお、水用開口部３１及び湯用開口部３２は、前記水導入口１１と湯導入口１２と同様に、約１８０度の角度間隔をあけた状態で流体の流れ方向（上下方向）に沿って段違いとなるように配在されている。

詳細には、弁体２０は、周壁部が、断面半月ないし三日月状の基体部２１と、該基体部から前方（図１、図２の手前側）に突出する嘴状の周壁上部２２Ａ、２２Ａ及び天井部２３と、円環状の周壁底部２２Ｂとからなり、周壁上部２２Ａ、２２Ａと天井部２３との間に水用開口部３１及び湯用開口部３２が設けられており、これら水用開口部３１と湯用開口部３２との間に跨るように湯量調整用開口部３３が連設されている。

弁体２０の天井部２３の上面中央には、回転連結軸２５が突設されている。この回転連結軸２５の下部には、Ｏリング２９、２９が装着される、３段の鍔状部２８からなる装着溝が設けられ、その上部には、ステッピングモータ１５と一体回転可能に連結するためのスプライン軸部２６及び非円形断面（Ｄカット形状等）の凸部２７が設けられている。

弁本体１０の胴部１０Ａの上部には、凹穴１０ａが設けられ、この凹穴１０ａに、弁体２０の天井部２３と回転連結軸２５の下部（Ｏリング２９、２９が装着されている部分）を回転自在に支持する軸受１６が固定され、この軸受１６上に取付板１７を介して前記ステッピングモータ１５が取り付けられている。

なお、前記Ｏリング２９、２９は、素材として、摺動性を向上させるべく、フッ素ゴムにテフロンパウダー又はＥＰＤＭにポリエチレンバウダーを混入して練り上げたものが使用されている。かかるＯリング２９、２９は、高温の湯に接触しても表面（コーティング部分）が剥離したり、摺動性が低下したりすることはなく、従来より存在する、潤滑油が滲み出てくるタイプのＯリング、あるいは、例えばフッ素ゴムの表面にテフロンをコーティングしたＯリング等に比して、摺動性、耐久性の点で優れているものである。

また、弁体２０には、水導入口１１と湯導入口１２からの水と湯の混合を促進すべく、それらに乱流を生じさせるべく下側水平突起３６が設けられている。この下側水平突起３６は、水導入口１１と湯導入口１２から導入された水と湯が流下する方向（上下方向）に対して直交する方向（前後方向）に突出せしめられた断面細長方形で平面視矩形（上辺が円弧）の板状体であり、周壁上部２２Ａ、２２Ａと周壁底部２２Ｂとの間に配在されており、周壁底部２２Ｂの内周側に形成されている円形穴（内部流路２４の出口２４ｂ）を上から覆うようになっている。

上記に加えて、図１のＡ部詳細を示す図４を参照すればよくわかるように、前記弁室１４の内周面１４Ａの下端部１４ａと前記弁体２０の周壁部外面２０Ａの下端部２０ａが、他の部分より小径とされるとともに、他の部分より寸法ないし加工精度が高くされた高精度摺接面となっている。

かかる構成のもとで、ステッピングモータ１５により、水導入口１１の開口面積が最大、かつ、湯導入口１２の開口面積が最小（０＝全閉）となる前記弁体２０の位置（例えば、図３に示される如くに、水導入口１１に水用開口部３１が重なり、湯導入口１２が周壁部２２により閉塞されている位置）を初期位置として、該初期位置から前記弁体２０を一方向に回転させた場合、図５に示される如くに、その回転角度に従って、水導入口１１の開口面積（流量）が減少するとともに、湯導入口１２の開口面積（流量）が増大し、回転角度が所定角度Ｒａになると水と湯の流量が同じとなって混合比率が５０％：５０％となり、さらに、弁体２０を所定角度Ｒｂ（例えば、９０度）まで回転させると、水導入口１１の開口面積（流量）が漸減して０（全閉）となるとともに、湯導入口１２の開口面積（流量）が漸増して最大となる。

この状態から、さらに、前記弁体２０を前記所定角度Ｒｂを越えて所定角度Ｒｃ（例えば２２０度）まで回転させると、このときは、湯導入口１２を湯量調整用開口部３３（周壁部２２）の端縁部３３ａ（図２参照）が通過するので、湯導入口１２の開口面積（流量）が漸減して０となる。

このように、本実施形態の混合弁１では、湯用開口部３２に連なって、湯導入口１２の開口面積を弁体２０の回転角度に従いつつ最大から最小まで連続的に変化させ得る湯量調整用開口部３３が設けられているので、例えば、水導入口１１の開口面積が最大、かつ、湯導入口１２の開口面積が０となる弁体２０の位置を初期位置として、弁体２０を所定角度Ｒｂ〜所定角度Ｒｃの範囲内で回動させることにより、水導入口１１を全閉状態にしたもとで、湯導入口１２の開口面積を増減することができる。

この場合、本実施形態の混合弁１では、水用開口部３１及び湯用開口部３２に加えて湯量調整用開口部３３を設けるだけでよいので、従来のものに比して、加工組立が容易でコストアップをさほど招くことがなく、さらに、シンプルでコンパクトに纏めることが可能となる。

本発明に係る混合弁の一実施形態を示す部分切欠正面図。図１に示される混合弁の弁体を示す斜視図。図１に示される混合弁の弁体を示す左側面図。図１に示されるＡ部付近（弁室の内周面の下端部付近と弁体の周壁外面の下端部付近）を示す拡大図。本発明に係る混合弁の流量特性（混合特性）を示すグラフ。

符号の説明

１混合弁
１０弁本体
１１水導入口
１２湯導入口
１３導出口
１４弁室
１５ステッピングモータ
２０弁体
２２周壁部
２２Ａ周壁上部
２２Ｂ周壁底部
２４内部流路
２５回転連結軸
３１水用開口部
３２湯用開口部
３３湯量調整用開口部

Claims

第１導入口、第２導入口、及び導出口が設けられた弁本体と、該弁本体内に回動可能に嵌挿された概略円筒状の弁体と、該弁体を回動させる駆動手段とを備えた混合弁であって、
前記弁体の周壁部が、前記第１導入口及び第２導入口を閉塞するシール面部として機能するようにされ、かつ、前記周壁部に、前記第１導入口及び第２導入口の開口面積を前記弁体の回転角度に従って連続的に変化させるべく第１開口部及び第２開口部が設けられるとともに、前記第１導入口が全閉の状態で、前記第２導入口の開口面積を前記弁体の回転角度に従いつつ最大から最小まで連続的に変化させ得る第３開口部が設けられていることを特徴とする混合弁。
前記第１導入口からは水が、また、前記第２導入口からは湯が導入されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の混合弁。
前記第１導入口及び第２導入口は、断面円形とされ、前記第１開口部及び第２開口部は、側面視が概略三角形ないし半楕円形状とされ、前記第３開口部は、側面視が矩形とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混合弁。
前記第１導入口の開口面積が最大、かつ、前記第２導入口の開口面積が最小となる前記弁体の位置を初期位置として、該初期位置から前記弁体を一方向に所定角度Ｒｂ回転させると、前記第１導入口の開口面積が漸減して最小となるとともに、前記第２の導入口の開口面積が漸増して最大となり、前記弁体を前記所定角度Ｒｂを越えて所定角度Ｒｃまでさらに回転させると、前記第２の導入口の開口面積が漸減して最小となるように各部の寸法形状等が設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の混合弁。
前記所定角度Ｒｂが約８０度〜１００度、前記所定角度Ｒｃが約１８０度〜２５０度に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の混合弁。
前記第１導入口と第２導入口並びに前記第１開口部と第２開口部は、それぞれ流体の流れ方向に沿って段違いとなるように配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の混合弁。