JP2009108970A

JP2009108970A - ２水混合弁

Info

Publication number: JP2009108970A
Application number: JP2007283735A
Authority: JP
Inventors: Shinji Matsui; 伸次松井
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】弁筐１０と、弁筐内に回転自在に設けられる、軸方向一端が開放されると共に周壁部に流入口１２が開設された筒状の弁体１１とを備え、弁筐に、弁体を挟んで弁体の径方向に対向する第１と第２の一対の入水ポート１５，１６と、弁体の軸方向一端に連通する出水ポートとが設けられた２水混合弁において、第１入水ポートから流入する水と第２入水ポートから流入する水との混合比率が弁体の回転角度に応じて直線的に変化するようにして、且つ、弁の大型化も回避できるようにする。
【解決手段】弁体１１内に、弁体１１の軸方向に延在する邪魔板１８が、邪魔板１８の板幅方向両側の各側縁と弁体１１の周壁部の内周面との間に隙間１８ａを生ずるように設けられる。また、邪魔板１８は、第１と第２の両入水ポート１５，１６の対向方向に直交する位相で弁筐１０に固定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷水と温水といった２種類の水を混合して出水する２水混合弁に関する。

従来、この種の２水混合弁は、弁筐と、弁筐内に回転自在に設けられる、軸方向一端が開放されると共に周壁部に流入口が開設された筒状の弁体とを備え、弁筐に、弁体を挟んで弁体の径方向に対向する第１と第２の一対の入水ポートと、弁体の軸方向一端に連通する出水ポートとが設けられ、弁体の回転により流入口の第１入水ポートに対する連通開度と第２入水ポートに対する連通開度との比率が変化し、第１入水ポートに供給される水と第２入水ポートに供給される水とが弁体の回転角度に応じた比率で混合されて出水ポートから流出するように構成されている。

ここで、第１入水ポートに供給される水が水道管から供給される冷水であり、第２入水ポートに供給される水が水道管から熱源機を経由して供給される温水である場合、熱源機での圧力損失により第２入水ポートへの給水圧は第１入水ポートへの給水圧より低くなる。そのため、流入口が第２入水ポートのみに連通して、第２入水ポートからの温水のみを出水させる状態から弁体を回転させて、流入口が第１入水ポートにも連通し始めると、第１入水ポートから弁体内に流入する冷水の動圧で第２入水ポートから弁体内への温水の流入が妨げられて、温水の流量が急に減少する。その結果、冷水と温水の混合比率を弁体の回転角度に応じて直線的に変化させることができなくなる。

そこで、従来、弁体に、弁体の軸方向に延在して、弁体の内部空間を第１入水ポートからの水が流入する室と第２入水ポートからの水が流入する室との２室に仕切る仕切り壁を一体に形成した２水混合弁も知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、第１入水ポートと第２入水ポートとから流入する水流の相互干渉が仕切り壁により防止される。従って、一方の入水ポートから流入する水の動圧によって他方の入水ポートからの水の流入が妨げられることを防止でき、第１入水ポートから流入する水と第２入水ポートから流入する水との混合比率が弁体回転角度に応じて直線的に変化する。

然し、上記従来例のものでは、弁体の内部空間が仕切り壁により２室に仕切られるため、第１入水ポートと第２入水ポートの一方のみからの水を出水する状態では、水の通過断面積が弁体の横断面積の半分に制限され、通過抵抗が増加してしまう。その結果、所要の流量の水を出水するには、弁体の径を大きくせざるを得なくなり、混合弁が大型化する。
特許第２９５０１６１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、第１入水ポートから流入する水と第２入水ポートから流入する水との混合比率が弁体回転角度に応じて直線的に変化するようにして、且つ、弁の大型化も回避できるようにした２水混合弁を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、弁筐と、弁筐内に回転自在に設けられる、軸方向一端が開放されると共に周壁部に流入口が開設された筒状の弁体とを備え、弁筐に、弁体を挟んで弁体の径方向に対向する第１と第２の一対の入水ポートと、弁体の軸方向一端に連通する出水ポートとが設けられ、弁体の回転により流入口の第１入水ポートに対する連通開度と第２入水ポートに対する連通開度との比率が変化するようにした２水混合弁において、弁体内に、弁体の軸方向に延在する邪魔板が、邪魔板の板幅方向両側の各側縁と弁体の周壁部の内周面との間に隙間を生ずるように設けられることを特徴とする。

本発明によれば、第１入水ポートと第２入水ポートとから流入する水流の直接的な相互干渉が邪魔板により抑制される。従って、第１入水ポートへの給水圧と第２入水ポートへの給水圧とが異なっていても、給水圧の高い側の入水ポートから流入する水の動圧によって給水圧が低い側の入水ポートからの水の流入が妨げられることを防止でき、第１入水ポートから流入する水と第２入水ポートから流入する水との混合比率が弁体の回転角度に応じて直線的に変化する。

更に、本発明では、邪魔板の側縁と弁体の周壁部の内周面との間に隙間を生ずるため、第１入水ポートと第２入水ポートとの一方の入水ポートのみからの水を流入させる状態において、当該一方の入水ポートと邪魔板との間の弁体内空間に流入した水は邪魔板の側縁と弁体の周壁部内周面との間の隙間を介して邪魔板の反対側の弁体内空間にも回り込み、弁体の横断面全体に水が流れる。従って、水の通過断面積の減少による通過抵抗の増加が防止され、弁体の径を大きくしなくても所要の流量の水を出水できるようになり、混合弁の大型化を回避できる。

尚、邪魔板を弁体に一体に形成することも可能であるが、これでは第１と第２の両入水ポートの対向方向に対する邪魔板の角度が弁体の回転に伴い変化してしまう。そして、両入水ポートの対向方向に対し邪魔板が斜交する位相になると、給水圧の高い側の入水ポートから流入する水流が邪魔板の側縁と弁体の周壁部内周面との間の隙間を介して給水圧の低い側の入水ポート側に及びやすくなり、給水圧の低い側の入水ポートからの水の流入が妨げられてしまう。

従って、本発明において、邪魔板は、第１と第２の両入水ポートの対向方向に直交する位相で前記弁筐に固定されることが望ましい。これによれば、弁体を回転させても、邪魔板は第１入水ポートと第２入水ポートとから流入する水流の相互干渉を防止するのに最適な位相、即ち、両入水ポートの対向方向に直交する位相に維持されるため、第１入水ポートから流入する水と第２入水ポートから流入する水との混合比率を弁体回転角度に応じて広い角度範囲に亘り直線的に変化させることができる。

図１を参照して、１は、バーナ２を熱源とする熱交換器３を備える熱源機を示している。熱交換器３には、上流側の給水路４と下流側の出湯路５とが接続されており、水道管から給水路４を介して供給される冷水が熱交換器３で加熱されて、所定の高温（例えば、８０℃）の温水が出湯路５に出湯される。

また、給水路４からはバイパス路６が分岐している。そして、バイパス路６からの冷水と出湯路５からの温水とを本発明の実施形態の２水混合弁Ａで混合し、設定湯温の温水が２水混合弁Ａの下流側の給湯路７に供給されるようにしている。

２水混合弁Ａは、図２、図３に示す如く、弁筐１０と、弁筐１０内に回転自在に設けられる弁体１１とを備えている。弁体１１は、軸方向一端（下端）が開放された筒状に形成されている。弁体１１の周壁部には、周方向に半周強の長さに亘って延在する流入口１２が開設されている。また、弁体１１の軸方向他端（上端）には軸部１３が突設され、この軸部１３に連結されるステッピングモータ１４により弁体１１が回転駆動される。

弁筐１０には、弁体１１を挟んで弁体１１の径方向に対向する第１と第２の一対の入水ポート１５，１６と、弁体１１の軸方向一端に連通する出水ポート１７とが設けられている。第１入水ポート１５にはバイパス路６が接続され、第２入水ポート１６には出湯路５が接続され、出水ポート１７には給湯路７が接続される。

弁体１１を回転すると、流入口１２の第１入水ポート１５に対する連通開度と第２入水ポート１６に対する連通開度との比率が変化する。そのため、バイパス路６から第１入水ポート１５に供給される冷水と出湯路５から第２入水ポート１６に供給される温水とが弁体１１の回転角度に応じた比率で混合され、出水ポート１７を介して給湯路７に供給される。給湯路７には湯温センサ８が設けられており、湯温センサ８の検出温度が設定湯温になるようにステッピングモータ１４により弁体１１を回転させて、冷水と温水の混合比率を可変する。尚、弁体１１は、流入口１２が第２入水ポート１６のみに連通する図２に示す回転位置（０°位置）と、この回転位置から１８０°回転した、流入口１２が第１入水ポート１５のみに連通する回転位置（１８０°位置）との間で正逆転される。

ところで、第２入水ポート１６に対する温水の給水圧は、熱交換器３での圧力損失分だけ第１入水ポート１５に対する冷水の給水圧より低くなる。従って、このままでは、弁体１１を０°位置から回転させて、流入口１２が第１入水ポート１５にも連通し始めると、第１入水ポート１５から弁体１１内に流入する冷水の動圧で第２入水ポート１６から弁体１１内への温水の流入が妨げられて、温水流量が急に減少する。その結果、冷水と温水の混合比率を弁体１１の回転角度に応じて直線的に変化させることができなくなる。

そこで、本実施形態では、弁体１１内に、弁体１１の軸方向（上下方向）に延在する邪魔板１８を設けている。邪魔板１８の板幅は弁体１１の内径より小さく、邪魔板１８の板幅方向両側の各側縁と弁体１１の周壁部内周面との間に隙間１８ａを生ずる。

また、邪魔板１８には、図４に示す如く、邪魔板１８の下端から板幅方向両側に張り出す張出し部１８ｂを介して邪魔板１８に結合される、内径と外径が夫々弁体１１の内径と外径に等しいリング１８ｃが一体的に設けられている。リング１８ｃの外周には、周方向の間隔を存して複数の突起１８ｄが突設されている。

一方、弁筐１０には、弁体１１の収納部１０ａからリング１８ｃの板厚より若干短い長さ下方にのびる、弁体収納部１０ａと同径の穴部１０ｂと、この穴部１０ｂから弁筐１０の下端までのびる、突起１８ｄに外接する円より大径の穴部１０ｃとが形成されると共に、穴部１０ｂの周壁面に、突起１８ｄに対応する複数の溝部１０ｄが形成されている。そして、邪魔板１８を弁筐１０の下端から穴部１０ｃを通して挿入して、各突起１８ｄを各溝部１０ｄに嵌め込むことにより、邪魔板１８が第１と第２の両入水ポート１５，１６の対向方向に直交する位相に回り止めされるようにしている。

また、出水ポート１７を構成するジョイント管１７ａを穴部１０ｃに嵌合させた状態で弁筐１０の下端に取付けると共に、ジョイント管１７ａの上端とリング１８ｃとの間にカラー１７ｂを介設して、邪魔板１８を抜け止めしている。かくして、邪魔板１８は、第１と第２の両入水ポート１５，１６の対向方向に直交する位相で弁筐１０に固定される。

本実施形態によれば、第１入水ポート１５と第２入水ポート１６とから流入する水流の直接的な相互干渉が邪魔板１８により抑制される。従って、給水圧が比較的高い第１入水ポート１５から流入する冷水の動圧によって給水圧が比較的低い第２入水ポート１６からの温水の流入が妨げられることを防止できる。その結果、冷水と温水との混合比率が弁体１１の回転角度に応じて直線的に変化するようになる。

また、本実施形態では、邪魔板１８の各側縁と弁体１１の周壁部内周面との間に隙間１８ａを生ずるため、第１入水ポート１５と第２入水ポート１６との一方の入水ポートのみから水を流入させる状態において、当該一方の入水ポートと邪魔板１８との間の弁体内空間に流入した水は邪魔板１８の側縁と弁体１１の周壁部内周面との間の隙間１８ａを介して邪魔板１８の反対側の弁体内空間にも回り込み、弁体１１の横断面全体に水が流れる。従って、水の通過断面積の減少による通過抵抗の増加が防止され、弁体１１の径を大きくしなくても所要の流量の水を出水できるようになり、２水混合弁Ａの大型化を回避できる。

尚、邪魔板１８の板幅が第１と第２の各入水ポート１５，１６の口径以下になると、第１入水ポート１５と第２入水ポート１６とから流入する水流の直接的な相互干渉の抑制機能が得にくくなる。また、邪魔板１８の各側縁と弁体１１の周壁部内周面との間の隙間１８ａの幅が２ｍｍより狭くなると、第１入水ポート１５と第２入水ポート１６との一方の入水ポートのみからの水を流入させる状態において、当該一方の入水ポートと邪魔板１８との間の弁体内空間に流入した水が邪魔板の反対側の弁体内空間に回り込みにくくなり、水の通過抵抗が増加してしまう。従って、邪魔板１８の板幅は、第１と第２の各入水ポート１５，１６の口径より大きく、且つ、邪魔板１８の各側縁と弁体１１の周壁部内周面との間の隙間１８ａの幅が２ｍｍ以上になるように設定されることが望ましい。

ところで、邪魔板１８を弁体１１に一体に形成することも可能であるが、これでは第１と第２の両入水ポート１５，１６の対向方向に対する邪魔板１８の角度が弁体１１の回転に伴い変化してしまう。そして、両入水ポート１５，１６の対向方向に対し邪魔板１８が斜交する位相になると、給水圧の高い第１入水ポート１５から流入する水流が邪魔板１８の側縁と弁体１１の周壁部内周面との間の隙間１８ａを介して給水圧の低い第２入水ポート１６側に及びやすくなり、第２入水ポート１６からの水の流入が妨げられてしまう。

これに対し、本実施形態では、弁体１１を回転させても、邪魔板１８は両入水ポート１５，１６の対向方向に直交する位相に維持される。この位相は、第１入水ポート１５と第２入水ポート１６とから流入する水流の相互干渉を防止するのに最適な位相である。そのため、第１入水ポート１５から流入する冷水と第２入水ポート１６から流入する温水との混合比率を弁体１１の回転角度に応じて広い角度範囲に亘り直線的に変化させることができる。

次に、第１と第２の各入水ポート１５，１６の口径を１２ｍｍ、弁体１１の内径を１８ｍｍ、弁体１１の軸方向長さを２０ｍｍ、邪魔板１８の板幅を１４ｍｍ、邪魔板１８の各側縁と弁体１１の周壁部内周面との間の隙間を２ｍｍに設定した上記実施形態の２水混合弁（発明品）と、発明品から邪魔板１８を取外した比較品とを用いて行った試験について説明する。試験では、第１入水ポート１５への給水圧を１００ｋＰａ、第２入水ポート１６への給水圧を４５ｋＰａにして、弁体１１を０°位置から１８０°位置まで回転させたときの各入水ポート１５，１６からの水の流量の変化を測定した。

図５、図６は試験結果を示している。ここで、図５のａ１線は発明品の第１入水ポート１５からの水の流量変化、ａ２線は発明品の第２入水ポート１６からの水の流量変化、図６のｂ１線は比較品の第１入水ポート１５からの水の流量変化、ｂ２線は比較品の第２入水ポート１６からの水の流量変化である。

比較品では、弁体１１が０°位置から回転して第１入水ポート１５から水が流入し始めると、第２入水ポート１６からの水の流量が２次曲線的に急に減少する。これに対し、発明品における第２入水ポート１６からの水の流量は、第１入水ポート１５から水が流入し始めても急には減少せず、弁体１１の回転角度に応じて広い角度範囲に亘りほぼ直線的に変化している。従って、発明品によれば、第１入水ポート１５から流入する水と第２入水ポート１６から流入する水との混合比率が弁体１１の回転角度に応じて広い角度範囲に亘り直線的に変化することになり、制御性が良好になる。

また、流入口１２が第１入水ポート１５と第２入水ポート１６との一方の入水ポートのみに連通している状態での水の流量は比較品と発明品とで差が無い。従って、邪魔板１８が存在しても、邪魔板１８の側縁と弁体１１の周壁部内周面との間に隙間１８ａを確保することにより、水の通過抵抗は増加しないことが分かる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の邪魔板１８とカラー１７ｂとを一体に形成しても良く、更には、邪魔板１８とカラー１７ｂとジョイント管１７ａとを一体に形成しても良い。また、上記実施形態は、熱源機１の熱交換器３で加熱された温水と冷水とを混合する熱源機用の２水混合弁に本発明を適用したものであるが、他の用途の２水混合弁にも同様に本発明を適用できる。

本発明の実施形態の２水混合弁を具備する熱源機の概略構成を示す説明図。実施形態の２水混合弁の縦断面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した横断面図。実施形態の２水混合弁に設けられる邪魔板の斜視図。実施形態の２水混合弁の第１と第２の各入水ポートからの水の流量変化を示すグラフ。比較品の第１と第２の各入水ポートからの水の流量変化を示すグラフ。

符号の説明

Ａ…２水混合弁、１０…弁筐、１１…弁体、１２…流入口、１５…第１入水ポート、１６…第２入水ポート、１７…出水ポート、１８…邪魔板、１８ａ…隙間。

Claims

弁筐と、弁筐内に回転自在に設けられる、軸方向一端が開放されると共に周壁部に流入口が開設された筒状の弁体とを備え、弁筐に、弁体を挟んで弁体の径方向に対向する第１と第２の一対の入水ポートと、弁体の軸方向一端に連通する出水ポートとが設けられ、弁体の回転により流入口の第１入水ポートに対する連通開度と第２入水ポートに対する連通開度との比率が変化するようにした２水混合弁において、
弁体内に、弁体の軸方向に延在する邪魔板が、邪魔板の板幅方向両側の各側縁と弁体の周壁部の内周面との間に隙間を生ずるように設けられることを特徴とする２水混合弁。
前記邪魔板は、前記第１と第２の両入水ポートの対向方向に直交する位相で前記弁筐に固定されることを特徴とする請求項１記載の２水混合弁。