JP2008057667A

JP2008057667A - 混合弁

Info

Publication number: JP2008057667A
Application number: JP2006235742A
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

Abstract

【課題】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（例えば、温水）を得ることができるとともに、加工コストの上昇等を招くことのなく、摺動安定性の向上、振れの抑制、液漏れ量の安定化、流量・混合比率調整精度の向上等を図ることのできる混合弁を提供する。
【解決手段】断面円形の弁室１４と、弁本体１０と、該弁本体１０の前記弁室１４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１及び第２開口部３２が設けられ、かつ、前記弁室１４の内周面１４Ａの一部と前記弁体２０の周壁部外面２０Ａの一部が、他の部分より小径又は大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されてなる。
【選択図】図１

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、断面円形の弁室を有し、該弁室の側部に連なる第１導入口、第２導入口、及び前記弁室の下部に連なる導出口が設けられた弁本体と、該弁本体の弁室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。

特開2002−22039号公報

前記特許文献１等に所載の従来の混合弁においては、弁室の内周面と弁体の周壁部外面は相互に摺接することから、摺動安定性の向上、振れの抑制、液漏れ量の安定化、流量・混合比率調整精度の向上等を図るためには、それらの摺接面、つまり、弁室の内周面全体と弁体の周壁部外面全体の寸法ないし加工精度（真円度等）を高くすることが必要とされる。

しかしながら、弁室の内周面全体と弁体の周壁部外面全体の寸法ないし加工精度を高くするには、加工コスト等が嵩み、当該混合弁が高価なものとなるという問題がある。

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、加工コストの上昇等を招くことのなく、摺動安定性の向上、振れの抑制、液漏れ量の安定化、流量・混合比率調整精度の向上等を図ることのできる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、断面円形の弁室を有し、該弁室に連なる第１導入口、第２導入口、及び導出口が設けられた弁本体と、該弁本体の前記弁室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。

そして、前記弁室の内周面の一部と前記弁体の周壁部外面の一部が、他の部分より小径又は大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ことを特徴としている。

好ましい態様では、前記弁室の内周面の下端部と前記弁体の周壁外面の下端部が、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される。

さらに好ましい態様では、前記弁室の内周面の下端部と前記弁体の周壁部外面の下端部が、逆円錐面とされる。

他の好ましい態様では、前記弁室の内周面の上端部と前記弁体の周壁部外面の上端部が、他の部分より大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される。

より好ましい態様では、前記弁本体及び／又は弁体は、金型成形あるいは切削加工により作製され、前記弁室の内周面の一部と前記弁体の周壁部外面の一部が、精密仕上げされているのに対し、他の部分はラフ仕上げされる。

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１８０度の角度間隔をあけて対向配置される。

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、弁室の内周面の一部と弁体の周壁部外面の一部が、他の部分より小径又は大径とされて、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されるので、弁室の内周面全体と弁体の周壁部外面全体の寸法ないし加工精度を高くする場合に比して、加工コストを低く抑えることができるとともに、摺接面部分が高精度に加工されていることから、摺動安定性の向上、振れの抑制、液漏れ量の安定化、流量・混合比率調整精度の向上等を効果的に図ることができる。

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。

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（周壁底部２２Ｂの外面）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。すなわち、本実施形態では、弁本体１０及び／又は弁体２０は、金型成形あるいは切削加工により作製され、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（周壁底部２２Ｂの外面）が、精密仕上げされているのに対し、他の部分はラフ仕上げされている。

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。

このような構成とされた本実施形態に係る混合弁１では、弁室１４の内周面１４Ａの下端部１４ａと弁体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て、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されるので、弁室１４の内周面１４Ａ全体と弁体２０の周壁部外面２０Ａ全体の寸法ないし加工精度を高くする場合に比して、加工コストを低く抑えることができるとともに、摺接面１４ａ、２０ａ部分が高精度に加工されていることから、摺動安定性の向上、振れの抑制、液漏れ量の安定化、流量・混合比率調整精度の向上等を効果的に図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限られることはなく、種々の変形が可能である。例えば、図６に示される如くに、上記作用効果に加えて、調芯作用（芯出し）を得るべく、前記弁室１４の内周面１４Ａの下端部１４ｂと前記弁体２０の周壁部外面２０Ａの下端部２０ａを、逆円錐面としてもよい。

また、図７に示される如くに、前記弁室１４の内周面１４Ａの上端部１４ｃと前記弁体２０の周壁部外面２０Ａの上端部２０ｃ（天井部２３）を、他の部分より大径として、他の部分より寸法ないし加工精度を高くした高精度摺接面としてもよい。

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部の詳細を示す拡大図。本発明に係る混合弁の流量特性（混合特性）を示すグラフ。本発明に係る混合弁の一変形例を示す部分拡大図。本発明に係る混合弁の他の変形例を示す部分拡大図。

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
１４Ａ内周面
１４ａ下端部（摺接面）
１５ステッピングモータ
２０弁体
２０Ａ周壁部外面
２０ａ下端部（摺接面）
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

断面円形の弁室を有し、該弁室に連なる第１導入口、第２導入口、及び導出口が設けられた弁本体と、該弁本体の前記弁室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開口部が設けられている混合弁であって、
前記弁室の内周面の一部と前記弁体の周壁部外面の一部が、他の部分より小径又は大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ことを特徴とする混合弁。
前記弁室の内周面の下端部と前記弁体の周壁外面の下端部が、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ことを特徴とする請求項１に記載の混合弁。
前記弁室の内周面の下端部と前記弁体の周壁部外面の下端部が、逆円錐面となっ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。
前記弁室の内周面の上端部と前記弁体の周壁部外面の上端部が、他の部分より大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ことを特徴とする請求項１に記載の混合弁。
前記弁本体及び／又は弁体は、金型成形あるいは切削加工により作製され、前記弁室の内周面の一部と前記弁体の周壁部外面の一部が、精密仕上げされているのに対し、他の部分はラフ仕上げされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の混合弁。
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１８０度の角度間隔をあけて対向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。
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。