JP3435740B2 - 流体減圧システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体経路に設けられ
る減圧装置を使用するシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の透湿膜式自然蒸発加湿
器の実施例を示すスケルトン図である。１は一次給水
管、２は給水用バルブ、３は連結管Ａ、４は電磁弁、５
は連結管Ｂであり、前記１から５が一次給水経路とな
る。７は給水タンクで、前記給水タンク７内に設けられ
たフロートスイッチ６の液面検知にて直列に接続された
電磁弁がＯＮ／ＯＦＦ制御されて、常時一定の水位を確
保している。８は二次給水管であり、透湿膜式自然蒸発
加湿器９と給水タンク７を連結している。

【０００３】次に従来例の動作について説明する。図１
３、図１４は従来装置を組み込んだ空気調和装置の側面
図と断面図である。前記透湿膜式自然蒸発加湿器９は、
熱交換器１４の二次風路側に抱き合わされる構成で、前
記熱交換器１４が熱媒体で加熱されるとファンケーシン
グ１７とシロッコファン１３からなる送風機により風が
送り込まれて透湿膜式自然蒸発加湿器９の表面が暖めら
れて、自然蒸発して加湿作用を行う。前記の動作を連続
することにより、前記給水タンク７内部の液面が低下す
ると、フロートスイッチ６がＯＮし電磁弁４がＯＮし
て、給水補給する動作となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来装置
において図１３に示すように、透湿膜式自然蒸発加湿器
９への給水圧力を１／１００ｋｇｆ／ｃｍ² 以下に保
ち、前記透湿膜式自然蒸発加湿器９の破れによる水漏れ
を防止する必要から一次給水圧力を給水タンク７で一旦
開放状態として、前記給水タンク７と透湿膜式自然蒸発
加湿器９の自然落差（２００〜３００ｍｍ程度で圧力換
算で０．０３ｋｇｆ／ｃｍ² 前後）にて供給する方式と
なる。以上から給水タンク７が自然落差を確保する必要
から、室内機１０の製品高さにプラスして給水タンク７
の高さを必要とすることから現在の建築コスト面から天
井面１１から内部の天井ふところ高さが低くなる傾向に
相反する方式が据付け上問題を持つ結果となっていた。

【０００５】また、従来装置においては給水タンク７と
一次・二次を接続する部分が外部取付となることから、
接続部の不良などによる水漏れを起こす要因を抱える装
置であった。

【０００６】さらに二次圧力が１／１００の微圧調整の
ために、給水タンク７の高さ調整が難しい欠点も合わせ
持っていた。

【０００７】この発明は、係る問題点を解決するために
なされたものであり、従来の欠点を排除して、常に良い
条件で加湿器等のスローリーク機器を使用できるように
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る流体減圧
システムは、流体のスローリークを利用する加湿器等の
スローリーク機器と、このスローリーク機器に流体を供
給する供給装置に接続する一次流体経路とスローリーク
機器に接続する二次流体経路の間に配置され、この二次
流体経路を流れる流体圧力を、減圧弁を用いて一次流体
経路の流体圧力より減圧してほぼ一定の圧力に調整する
減圧装置を有し、この減圧弁のオリフィス流路におい
て、減圧弁の主軸とオリフィス流路外壁から構成される
二重円筒状の流路断面積が１．７ｍｍ ^２ 程度であり、か
つオリフェス流路の一端となる弁体接触先端に０．２程
度のＲを設けたものである。

【０００９】この減圧装置は並列給水可能としたもので
ある。

【００１０】この流体減圧システムは、供給された流体
圧力を遮断する開閉弁と一次圧力が変わっても二次圧力
の一定な減圧装置を同一給水系等に使用する。

【００１１】この流体圧縮システムは、給水装置と、こ
の給水装置に接続された一次流体経路を開閉する開閉弁
と、この開閉弁を介して一次流体経路に接続され二次流
体経路の流体圧力を、減圧弁を用いて一次流体経路の流
体圧力より減圧する減圧装置と、減圧装置に二次流体経
路を介して接続され給水装置からの給水が供給される複
数の透湿膜式自然蒸発加湿器とを備え、減圧弁のオリフ
ィス流路において、減圧弁の主軸とオリフィス流路外壁
から構成される二重円筒状の流路断面積が１．７ｍｍ ^２
程度であり、かつオリフェス流路の一端となる弁体接触
先端に０．２程度のＲを設けたものである。

【００１２】この流体減圧システムの二次経路に排水弁
を設ける。

【００１３】

【作用】この流体減圧システムは、スローリーク機器に
一定圧力の流体を供給する。

【００１４】この流体減圧システムは、複数の機器に一
定圧力の流体を供給する。

【００１５】この流体減圧システムは一次圧力開閉時の
液圧によるバックラッシュを防止できる。

【００１６】この流体減圧システムは、多くの加湿器に
安定した給水が行える。

【００１７】また、この発明は排水弁により二次圧力の
上昇を規定値以下に抑えることができ、透湿膜式自然蒸
発加湿器の圧力破壊を防止できる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の実施例である透湿膜式自然蒸
発加湿器の給水側に減圧装置を設けたもので、１は一次
給水管、２は給水用バルブ、５０は減圧装置、８は二次
給水管である。

【００１９】図２は本発明の減圧弁の断面図である。１
８はボディ本体、１９は一次流入接続口、２０は一次流
入孔、２３は減圧弁弁体サポートで上部に弾性体の弁体
Ａを保持しサポート孔２２に挿入されている。３３はダ
イヤフラム２８を座３７とナット３１でプレートをサン
ドイッチ状に上下から締め付ける主軸である。２１はサ
ポートスプリングで調圧スプリング２９との相互作用で
減圧圧力を自動制御する構成である。減圧圧力の調整は
ボディ本体１８の上部より覆う本体カバー３２と調圧ス
プリング２９の上部に位置する調圧カバー３０のねじ込
み量により調整が可能である。３４は弁体接触突起部で
ある。また２６は二次流出接続口であり二次流出孔２５
によりダイヤフラム２８と連通している。２４は減圧弁
本体、２３は減圧スプリング受板である。

【００２０】図３は減圧弁のダイヤフラム部の拡大図で
ある。弁体接触突起部３４の先端微小曲面部３５は全周
に（例えばＲ０．２）曲面を施している。３６は二重円
筒連通孔で、主軸３３とボディ本体１８からなる外壁か
らなる。（例えば実施例での断面積は１．７ｍｍ² ）

【００２１】図４は前記減圧弁に開閉弁を設けた実施例
の断面図である。４０はボビンであり外周に電磁コイル
４２を巻き付けている。３８はポストでありスプリング
４１のストッパと直流プランジャの吸引時の衝撃を緩和
するダンパーゴム３９を支持している。４３は水密シー
ルのためのＯリングである。４５は前記直流プランジャ
４４の先端に保持された弁体である。４８は一次流入孔
２０の先端突起部である。４７は開閉弁へ一次液体を流
入させるための一次接続口であり、４６は前記一次接続
口４７と先端突起部４８を連通する構成となっている。

【００２２】図５は、減圧弁に二次流出接続口２６の間
に排水弁を設けた断面図である。前記２５の二次流出孔
を二分し一方は二次流出接続口２６と第二流出接続口６
７に接続されている。前記二分した他方は、５９の排水
流路から排水用ダイヤフラム５７に流入し調整スプリン
グ５６の設定圧力より液圧力が高くなると前記排水用ダ
イヤフラム５７が押し上げられて排水孔６０から排水口
１６に接続構成とされている。５８は前記排水用ダイヤ
フラム５７と接触する排水突起部である。５５は前記調
整スプリング５６の上部に配置された排水調圧カバーで
ある。

【００２３】図６は開閉弁・減圧弁・排水弁を一体成形
した減圧装置６２と透湿膜式自然蒸発加湿器９の配置関
係を現したスケルトン図である。一次側給水バルブ２か
ら開閉弁４９を通り減圧弁５０を通り５３の二次連通管
５３を経由して透湿膜式自然蒸発加湿器９に接続されて
いる。前記二次連通管５３は分岐して、排水弁５１を経
由して排水口１６に至る構成となっている。

【００２４】図７は本発明の実施例である前記減圧装置
６２から複数個の透湿膜式自然蒸発加湿器９を連結した
接続スケルトン図である。実施例では二次流出接続口２
６と第二流出接続口６７にそれぞれ前記透湿膜式自然蒸
発加湿器９を接続したスケルトン図となっているが、二
次吐出流量の制御範囲であれば、２個以上の接続も可能
である。

【００２５】図８，９は本発明の実施例の特性を示す説
明図である。

【００２６】図１０，１１は本発明の減圧装置６２を組
み込んだ室内機の取付図と室内機を設置したビルのスケ
ルトン図である。１２は室内機１０内部に設けられたド
レンパンであり、前記減圧装置６２及び透湿膜式自然蒸
発加湿器９は、前記ドレンパン１２上に設置されてお
り、室内機１０の外形寸法変えない構成である。６３は
シスターンタンクであり、市水配管６４からボールタン
プ６５を経由して一次給水管１から分岐配管６７により
各室内機へ供給する経路となる。その一つを例にとると
天井ふところ６６内部で、前記室内機１０に給水用バル
ブ２を経由して接続されている。また、７０は水抜き
弁、７２はバルブ７６、逆止弁７１を介して給水されヒ
ータ７３により加熱される温水器、７４，７５は給湯を
使用する蛇口である。

【００２７】次に減圧装置である減圧弁の動作について
説明する。先端突起部に減圧弁体がダイヤフラム２８の
内圧力が２９のスプリングのバネ圧力と一致した状態で
減圧弁体が先端突起部に密着し水の流れを停止させる位
置関係になるように調整する。常時圧力は微妙に変動し
ているので、減圧弁部の設定圧力と一次流入圧力の差に
より先端突起部と減圧弁体の隙間を変化させながら連続
運動しており、設定圧力以下の場合は常時開いているの
で、密着する動作は瞬間的な動作のみとなる。サポート
スプリングは先端突起部に密着させるための機能で圧力
調整には直接関係はない。

【００２８】先端突起部はジュラコン製であり、弾性体
である弁体はＥＰＤＭ（合成ゴム）のような材料を使用
し先端突起部と弁体との当接状態では若干食い込む程度
である。一方、主軸と減圧弁体との状態について、この
実施例は当接しているが、ただし一体成形も可能であ
る。この構造によりスプリング２９のバネ圧力と流入口
１９からの一次流入圧力によるダイヤフラム弁を押し上
げる圧力との関係で自動調節している。なお、この実施
例でのバネ圧比率は調圧スプリング２９：サポートスプ
リング２１＝１．７５：１程度である。

【００２９】図８に一次圧力と二次圧力の関係を示す。
オリフィス断面積が大きく（例えば３．５ｍ² 以上）あ
るいは、弁体接触面先端がシャープエッジでなく先端Ｒ
でかつＲが大きい（Ｒ０．５以上）場合は、二重円筒の
オリフィス断面積が大きくなると流路圧損が低下して流
れ易くなる。また弁体接触面先端のＲが大きくなると表
面が親水化してくるとリーク量が多くなり一次圧力の変
動に二次圧力が変動しやすく全体として、バラツキの大
きい二次圧力となる。以上からオリフィス断面積を絞り
（例えば１．７ｍｍ² ）一次高圧力域での流路圧損を増
加させ、かつ弁体接触面先端Ｒを小さく（例えばＲ０．
２）することで一次低圧力域でのスローリーク量を抑制
する作用により、一次水道圧範囲とされる０．５ｋｇｆ
／ｃｍ² 〜７．０ｋｇｆ／ｃｍ² の広範囲において、二
次圧力を一定範囲内に抑えることが可能となっている。

【００３０】図９は本発明の減圧弁の主軸とオリフィス
流路外壁から構成される二重円筒状の流路断面積と弁体
接触部の微小曲面のＲを変化させた場合の流量特性線図
である。この流量特性から、主軸とオリフィス流路外壁
から構成される二重円筒状の流路断面積が大きい場合
は、一次圧力の変化による流量の最大値の変化が大きく
且つ二次圧力が大きく変化する傾向にある。また弁体接
触部の微小曲面のＲが大きくなると低流量域では二次圧
力の安定しない傾向にあり、且つ一次圧力の変化による
二次圧力の変化バラツキも大きい傾向である。以上の傾
向を組み合わせて減圧弁の主軸とオリフィス流路外壁か
ら構成される二重円筒状の流路断面積を１．７ｍｍ² と
し弁体接触部の微小曲面のＲを０．２程度にして組み合
わせることにより、二次流量が０〜２００ｃｃ／ｍｉｎ
程度の範囲で安定した流量特性を確保することができ、
且つ二次圧力を基準値に対して±０．０１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²程度の精度が確保できる減圧弁となる。

【００３１】このように減圧装置は流量変化、例えばこ
の実施例では０〜３００ｃｃ／ｍｉｎ程度に関係なく二
次圧力の変化量が最小限となるヒステリシス特性を得る
ことができる。これによって例えば１台２０ｃｃ／ｍｉ
ｎの加湿器を複数、この減圧装置に接続しても、どの加
湿器にも一定の安定した給水が可能となる。

【００３２】電磁弁等のように電磁コイルへの通電を繰
り返して急速な開閉により給水のＯＮ，ＯＦＦを行う場
合の流路の仕切部はシャープをエッジにより完全なＯ
Ｎ，ＯＦＦを行うのに対し、上述のようなＲ形状の突起
を使用し、圧力を自動調節することにより一定のスロー
リークが可能となるものである。

【００３３】また、ダイヤフラムの内圧力にも関係する
二重円筒状の流路断面積は流量に応じて選択すればよい
が、上記のように面積を小さくすることが特性の安定に
有効である。しかしながら、狭すぎる場合はごみづまり
の問題が発生する。本実施例では常にスローリークが存
在するため０．３ｍｍ² まではごみづまりがなく良好で
あった。

【００３４】図１０，１１の如く天井ふところ６０内に
設けた空気調和機の室内機１０の高さは天井面１１から
余計な寸法が加わることがなくなる。

【００３５】室内機１０への給水は、通常開放形の給水
タンクで建屋の最上部に位置したシスターンタンク６３
より落差圧力（落差１０ｍで１ｋｇｆ／ｃｍ² ）により
水の流れを起こしている。このために電磁弁等の開閉弁
を急激に閉路することにより、開閉弁部にバックラッシ
ュを発生させて、弁シールを変形させるなどの悪影響を
与えて、完全に閉路できなくなる不具合を発生させるこ
とがある。以上の影響度合いは、前記シスターンタンク
６３と給水の末端である室内機などとの高低差が大きい
ほど影響があり、ビルの高層化が進む現状では急務な改
善課題である。本発明では、電磁弁による急激な開閉制
御を避けて、減圧弁による制御を実施することにより、
ダイヤフラム弁での常時微小の水を流しながら制御する
ことにより、急激な閉路による圧力の逃げ道がなくなる
ことを防止できる動作を繰り返す。また以上により近傍
に設けられた他の給水経路の水抜き弁あるいは温水器な
どの末端に設けられた蛇口部分のウォーターハンマー現
象もスローリークを発生する回路が存在するため、やは
り同様に防止し得る効果がある。

【００３６】なお、この実施例ではシスターンタンク６
３、すなわち外部から給水された水を一時的に貯えると
ともに、パイプ内の空気を逃がすエア抜きが可能な開放
形給水タンクの例を説明したが、ウォーターハンマー現
象は圧力のある給水を急速に開閉させることにより発生
するものであり、他の外部給水系統であっても同様な効
果がある。

【００３７】また、加湿器の例を取り上げたが常にスロ
ーリークが必要な、例えば植物散水のような機器を使用
してもよいことや、使用水量の異なる機器を組み合わせ
て使用してもよいことは当然である。

【００３８】上記のように構成されているために、一定
範囲内の流量変化（０〜３００ｃｃ／ｍｉｎ程度）に関
係なく二次圧力の変化量が最小限となるヒステリシス特
性となるために、安定した二次出力を供給できる。また
減圧弁内のダイヤフラム弁は、常時スローリーク状態で
作動しているために、一次側を開閉した場合に一時液力
により発生するバックラッシュを緩和し、開閉弁部など
のシール不良を防止する効果がある。さらに排水弁によ
り二次圧力の上昇を規定値、例えば３ｋｇｆ／ｃｍ² 以
下に抑えることができ、透湿膜式自然蒸発加湿器のシー
ル不良や圧力破壊を防止し、室内機の水漏れ不良を防止
できる。

【００３９】さらに透湿膜式自然蒸発加湿器の給水用と
して減圧装置を使用するために、タンク方式のように流
入圧力を確保するためのヘッドを必要とせず、室内機内
部に設置できることから、水漏れ等の不良発生要因を削
除して、据付時制約条件を緩和する効果がある。

【００４０】また、例えば、左右２個からなる分離型の
熱交換器からなる室内空気調和装置において、加湿器の
容量変更に対応して片側あるいは両側の熱交換器面に透
湿膜式加湿器を設けられる構成を特徴とした空気調和機
の加湿ユニットも可能であり、これによって加湿量変更
が容易となるし、１台の減圧装置を設けておくだけで多
数のスローリーク機器の追設も容易となり、しかも機器
内の圧力も一定に保つことができ最適条件で使用が可能
となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、ス
ローリーク機器は常によい条件での使用が可能となる。
また、この発明は給水経路のウォーターハンマー現象を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例である透湿膜式自然蒸発
加湿器の一次側に減圧装置を設けた流体減圧システムの
スケルトン図。

【図２】図２は本発明の実施例の減圧弁の断面図。

【図３】図３は減圧弁のダイヤフラム部の拡大図。

【図４】図４は減圧弁に開閉弁を設けた実施例の断面
図。

【図５】図５は、減圧弁の二次流出接続口の間に排水弁
を設けた断面図。

【図６】図６は開閉弁・減圧弁・排水弁を一体成形した
減圧装置と透湿膜式自然蒸発加湿器の配置関係を現した
スケルトン図。

【図７】図７は本発明の実施例である。前記減圧装置か
ら複数個の透湿膜式自然蒸発加湿器を連結した接続スケ
ルトン図。

【図８】図８は本発明の実施例における特性を示す図
面。

【図９】図９は本発明の実施例における流量特性線図。

【図１０】図１０は本発明の減圧装置を組み込んだ室内
機の取付図。

【図１１】図１１は本発明の流体減圧システムを設置し
たビルのスケルトン図。

【図１２】図１２は従来の透湿膜式自然蒸発加湿器を使
用したスケルトン図。

【図１３】図１３は従来装置を組み込んだ空気調和装置
の側面図。

【図１４】図１４は従来装置を組み込んだ空気調和装置
の図１３のＡ−Ａ断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−136641（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−7733（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−28210（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭50−21133（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 16/06 F24F 6/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体のスローリークを利用する加湿器等
   のスローリーク機器と、このスローリーク機器に流体を
   供給する供給装置に接続する一次流体経路と前記スロー
   リーク機器に接続する二次流体経路の間に配置され、こ
   の二次流体経路を流れる流体圧力を、減圧弁を用いて一
   次流体経路の流体圧力より減圧する減圧装置を有し、 前記減圧弁のオリフィス流路において、前記減圧弁の主
   軸と前記オリフィス流路外壁から構成される二重円筒状
   の流路断面積が１．７ｍｍ ^２ 程度であり、かつ前記オリ
   フェス流路の一端となる弁体接触先端に０．２程度のＲ
   を設けたことを特徴とする流体減圧システム。
2. 【請求項２】 前記減圧装置は、複数のスローリーク機
   器に並列給水可能に設けられたことを特徴とする請求項
   １記載の流体減圧システム。
3. 【請求項３】 前記供給装置は、流路を急速に開閉可能
   な開閉弁を介して他の流体機器に流体を供給するととも
   に、この開閉弁により流体圧力を遮断するシステムであ
   ることを特徴とする請求項１記載の流体減圧システム。
4. 【請求項４】 給水装置と、この給水装置に接続された
   一次流体経路を開閉する開閉弁と、この開閉弁を介して
   一次流体経路に接続され二次流体経路の流体圧力を、減
   圧弁を用いて前記一次流体経路の流体圧力より減圧する
   減圧装置と、前記減圧装置に前記二次流体経路を介して
   接続され前記給水装置からの給水が供給される複数の透
   湿膜式自然蒸発加湿器とを備え、 前記減圧弁のオリフィス流路において、前記減圧弁の主
   軸と前記オリフィス流路外壁から構成される二重円筒状
   の流路断面積が１．７ｍｍ ^２ 程度であり、かつ前記オリ
   フェス流路の一端となる弁体接触先端に０．２程度のＲ
   を設けたことを特徴とする流体減圧システム。
5. 【請求項５】 二次流体経路に一定圧力以上に流体圧力
   が上昇した場合に開放されて排水する排水弁を設けたこ
   とを特徴とする請求項４記載の流体減圧システム。