JP4290200B2 - 減圧弁 - Google Patents

Description

本発明は、缶体を有する給湯器に使用される減圧弁に関するものである。

本発明の出願人は、特許文献１において、一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部の流路面積を可変調整する止水機能を有する弁体とを備え、一次側通路が樹脂で形成された減圧弁と、流体の流れに関して減圧弁の上流に配設された排水弁と、排水弁の上流に配設された逆止弁とを備える、一次側流路が金属で形成された減圧弁を備える従来の減圧弁組立体に比べて軽量の減圧弁組立を開示した。
上記減圧弁組立体においては、減圧弁の閉弁時にウォーターハンマー等により減圧弁の一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、排水弁を介して減圧弁の一次側通路から直接減圧弁外へ高圧の水道水を排水することにより、一次側通路を樹脂で形成したために耐圧性能が従来に比べて低下した減圧弁を保護している。
特開２００６−０４８５４９号公報

特許文献１に開示した減圧弁組立体は、缶体を有する給湯器の構成部品として使用される。缶体を有する給湯器は、減圧弁よりも下流側に配設された貯湯タンクの内圧が適正値を超えて増大した時に、貯湯タンク内の高圧の蒸気や湯を給湯器へ排出するための逃し弁を備えている。従って、缶体を有する給湯器の構成部品として特許文献１に開示した減圧弁組立体を使用すると、逃がし弁と給湯器の設置場所の排水口とを接続する排水管に加えて、減圧弁組立体の排水弁と給湯器の設置場所の排水口とを接続する排水管をも配設する必要を生ずる。この結果、減圧弁の一次側通路が金属で形成され、排水弁を備えない従来の減圧弁組立体を使用する場合に比べて、排水管数が増加するという問題を生ずる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部の流路面積を可変調整する止水機能を有する弁体とを備え、一次側通路が樹脂で形成された減圧弁であって、減圧弁の閉弁時に一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、一次側通路から直接減圧弁外へ排水することなく前記一次圧を低減できる減圧弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部の流路面積を可変調整する止水機能を有する第１弁体とを備え、一次側通路が樹脂で形成された減圧弁であって、一次側通路と二次側通路とを連通させる第２弁機構を備え、第二弁機構は一次側通路の弁流入口とシリンダ周壁の開口との間の部位と感圧室との間の連通路と当該連通路を開閉する第２弁体と第２弁体を閉弁方向へ付勢するバネとを有し、前記連通路は絞りを有さず、第１弁体が一次側通路と二次側通路との境界部を閉じている時に一次圧が上昇すると、一次圧が樹脂製の一次側通路の耐圧値に達する前に、一次圧の上昇による第２弁体に働く開弁方向の付勢力がバネによる閉弁方向の付勢力に打ち勝って第２弁機構が開弁することを特徴とする減圧弁を提供する。
本発明に係る減圧弁においては、第１弁体が一次側通路と二次側通路との境界部を閉じている時に一次圧が適正範囲を超えて上昇すると、一次圧が樹脂製の一次側通路の耐圧値に達する前に、第２弁機構が開弁して一次側通路と二次側通路とを連通させるので、一次圧は二次圧により希釈されて減圧する。この結果、一次側通路を樹脂で形成したために耐圧性能が従来に比べて低下した減圧弁が保護される。本発明に係る減圧弁においては、閉弁時に一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、一次側通路から直接減圧弁外へ排水することなく前記一次圧を減圧できる。
本発明に係る減圧弁は、缶体を有する給湯器の構成部品として使用されるので、第２弁機構が開弁して一次側通路と二次側通路とが連通した後、一次圧の印加により二次圧が適正範囲を超えて上昇すると、給湯器の逃し弁が開弁して、二次圧を外部環境へ開放する。この結果、一次圧が一次側通路の耐圧値を超えて上昇する事態の発生が防止される。

本発明の好ましい態様においては、減圧弁は、樹脂で形成されたボディと、ボディの一部が形成するシリンダと、シリンダ内で往復摺動するピストンヘッドと、ピスンヘッドの一方の端面から延びてシリンダの一端からシリンダ外へ突出する第１ピストンロッドと、シリンダの前記一端が形成する筒状の弁座と、第１ピストンロッドのシリンダ外へ突出した一端に固定されて弁座と対峙する第１弁体と、シリンダ周壁の第１ピストンロッドに対峙する部位に形成された開口と、ピストンヘッドの他方の端面から延びてシリンダの他端からシリンダ外へ突出する第２ピストンロッドと、第２ピストンロッドのシリンダ他端から突出した一端に中心部が固定されたダイヤフラムと、ボディの一部により形成され、ダイヤフラムに対峙しダイヤフラムとシリンダとピストンヘッドと協働して感圧室を形成するダイヤフラムケースと、ダイヤフラムを感圧室側へ押圧するバネと、バネを収容すると共にダイヤフラムケースと協働してダイヤフラムの周縁部を挟持するバネケースと、ピストンヘッドの周溝に収容されてピストンヘッドとシリンダ内周面との摺接部をシールするシール部材とを備え、ボディは、シリンダ周壁の前記開口に連通する弁流入口と、弁座と弁体との間に形成される環状隙間に連通する弁流出口とを有し、弁流入口と前記環状隙間との間の流路が一次側通路を形成し、前記環状隙間と弁流出口との間の流路が二次側通路を形成し、感圧室は二次側通路に連通し、第２弁機構の第２弁体は一次圧と二次圧との差圧を感知して連通路を開閉する。
上記構成によれば、減圧弁の閉弁時に一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、一次側通路から直接減圧弁外へ排水することなく前記一次圧を減圧できる。

本発明により、一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部の流路面積を可変調整する止水機能を有する弁体とを備え、一次側通路が樹脂で形成された減圧弁であって、減圧弁の閉弁時に一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、一次側通路から直接減圧弁外へ排水することなく前記一次圧を低減できる減圧弁が提供される。

本発明の実施例に係る減圧弁を説明する。

図１に示すように、缶体を有する給湯器Ａは、給湯時に水又は湯が流れる第１配管１と、給湯時に第１配管１を流れる水流に関して上流から下流へ向けて順次配設され第１配管に接続された逆止弁２ａと、減圧弁３と、加熱器を有する貯湯タンク４と、負圧作動機能を有する逃し弁５と、逆止弁２ｂと、湯水混合弁６とを備え、第１配管１の減圧弁３から延びる部分は貯湯タンク４の下端に接続し、第１配管１の貯湯タンク４から延びる部分は貯湯タンク４の頂部から延び、第１配管１の貯湯タンク４下端近傍で延在する部位に排水弁７が接続され、更に第１配管１の減圧弁３と貯湯タンク４との間で延在する部位から分岐して湯水混合弁６の冷水流入口に接続し給湯時に水が流れる第２配管８と、給湯時に第２配管８を流れる水流に関して前記湯水混合弁６よりも上流側に配設され第２配管８に接続された逆止弁２ｃとを備えている。第１配管１は湯水混合弁６から更に下流へ延びてシャワーヘッドや浴槽吐水口等の吐水装置２００に接続している。湯水混合弁６から浴槽へ延びる第１配管１の途上に、電磁弁９と、逆止弁２ｄ、２ｄと、縁切り弁１０とが配設されている。逃し弁５は排水ホース１’を介して、排水弁７の排水口に接続されている。排水弁７の下方に図示しない給湯器設置場所の排水口が配設されている。

上記給湯器Ａにおいては、給湯時には、水道水が第１配管１と逆止弁２ａと減圧弁３とを通って貯湯タンク４の下部へ流入し、湯が貯湯タンク４の頂部から流出し第１配管１と逆止弁２ｂとを通って湯水混合弁６の湯流入口へ流入する。水道水が第２配管８と逆止弁２ｃとを通って湯水混合弁６の冷水流入口へ流入する。湯水混合弁６内で湯と冷水とが混合され適温の温水が湯水混合弁６から流出し、第１配管１を通って吐水装置２００から吐水する。
貯湯タンク４内の圧力が適正値を超えると、逃し弁５が開き排水ホース１’を介して高圧の水蒸気や湯を給湯器Ａ外へ放出して、貯湯タンク４内の圧力を適正値まで低下させる。
逆止弁２ａは、上記給湯器Ａから上流側水道配管への湯水の逆流を防止し、逆止弁２ｂ、２ｃ、２ｄは、吐水装置２００側から貯湯タンク４や、貯湯タンク４よりも上流側の第１配管１への湯水の逆流を防止する。
縁切り弁１０は、貯湯タンク４に負圧が発生した場合に、縁切り弁１０よりも下流側の第１配管１を大気開放して、仮に逆止弁２ｂ、２ｃ、２ｄが壊れても、浴槽内の湯水が貯湯タンク４へ逆流するのを防止する。
長期に亙って上記給湯器Ａを使用しない時には、排水弁７を開き、貯湯タンク４内の水を、排水弁７の排水口から排水ホース１’と負圧作動機能を有する逃し弁５と第１配管１とを通って貯湯タンク４へ流入する空気に置換しつつ、貯湯タンク４、貯湯タンク４と逆止弁２ｂとの間で延在する第１配管１、第１配管１からの分岐点と逆止弁２ｃとの間で延在する第２配管８、第２配管８の分岐点と貯湯タンク４との間で延在する第１配管１から排水する。

図２に示すように、減圧弁３は、樹脂で形成されたボディ３０を備えている。ボディ３０の一部がシリンダ３１を形成している。減圧弁３は、シリンダ３１内で往復摺動するピストンヘッド３２と、ピスンヘッド３２の一方の端面から延びてシリンダ３１の一端からシリンダ３１外へ突出する第１ピストンロッド３３と、シリンダ３１の前記一端が形成する筒状の弁座３４と、第１ピストンロッド３３のシリンダ３１外へ突出した一端に固定されて弁座３４と対峙する弁体３５と、シリンダ３１周壁の第１ピストンロッド３３に対峙する部位に形成された開口３６と、ピストンヘッド３２の他方の端面から延びてシリンダ３１の他端からシリンダ３１外へ突出する第２ピストンロッド３７と、第２ピストンロッド３７のシリンダ３１他端から突出した一端に中心部が固定されたダイヤフラム３８と、ボディ３０の一部により形成され、ダイヤフラム３８に対峙しダイヤフラム３８とシリンダ３１とピストンヘッド３２と協働して感圧室３９を形成するダイヤフラムケース４０と、ダイヤフラム３８を感圧室３９側へ押圧するバネ４１と、バネ４１を収容すると共にダイヤフラムケース４０と協働してダイヤフラム３８の周縁部を挟持するバネケース４２と、ピストンヘッド３２の周溝に収容されてピストンヘッド３２とシリンダ３１内周面との摺接部をシールするＯリング４３とを備えている。
ピストンヘッド３２の受圧面積は、弁体３５の受圧面積よりも大きな値に設定されている。
ボディ３０は、シリンダ３１の周壁の開口３６とシリンダ３１の内部空間とを介して弁座３４と弁体３５との間に形成される環状隙間Ｓに連通する弁流入口４４と、弁座３４と弁体３５との間に形成される環状隙間Ｓに連通する弁流出口４５とを有している。
弁流入口４４と前記環状隙間Ｓとの間の流路が一次側通路４６を形成し、前記環状隙間Ｓと弁流出口４５との間の流路が二次側通路４７を形成し、感圧室３９は二次側通路４７に連通している。
減圧弁３は、一次側通路４６の弁流入口４４とシリンダ３１の周壁の開口３６との間の部位と感圧室３９との間の連通路４８と、感圧室３９内に配設されて連通路４８を開閉する第２弁体４９と、感圧室３９内に配設されて第２弁体４９を閉弁方向へ付勢する第２バネ５０と、感圧室３９の囲壁に螺合して第２バネ５０の付勢力を調整するバネ押え５１とを有する第２弁機構５２を備えている。
減圧弁３の弁流入口４４は、第１配管１を介して給湯器Ａの逆止弁２ａに接続し、減圧弁３の弁流出口４５は、第１配管１を介して給湯器Ａの貯湯タンク４に接続している。

給湯器Ａの吐水装置２００が閉鎖され、第１配管１内の水と湯とが停止している時は、減圧弁３は閉弁している。
給湯器Ａの吐水装置２００が開放されると、減圧弁３の二次圧（二次側通路４７内の水圧）が低下する。この結果、ピストンヘッド３２と弁体３５とに印加される水圧による付勢力の和は閉弁方向に働くが、ダイヤフラム３８に印加される水圧による閉弁方向の付勢力の減少量が、ピストンヘッド３２と弁体３５とに印加される水圧による閉弁方向の付勢力よりも大きくなり、弁体３５が弁座３４から離れ、減圧弁３は開弁する。弁体３５と弁座３４との間に形成された環状隙間Ｓを水道水が流れる際に圧力損失が発生し、水道水は減圧される。
二次側通路４７と感圧室３９とは連通しているので、二次側通路４７内の水道水圧である減圧弁３の二次圧がダイヤフラム３８に印加される。一次側通路４６内の水道水圧である減圧弁３の一次圧はピストンヘッド３２の周溝に収容されたＯリング４３がピストンヘッド３２とシリンダ３１の摺接部をシールすることにより、感圧室３９には伝達されず、ダイヤフラム３８には印加されない。
何らかの原因で二次圧が上昇するとバネ４１の付勢力に抗してダイヤフラム３８が弁座３４から遠ざかる方向へ弾性変形し、ダイヤフラム３８に固定された第２ピストンロッド３７が、ひいてはピストンヘッド３２、第１ピストンロッド３３がダイヤフラム３８に追随してダイヤフラム３８側へ移動し、弁体３５が弁座３４に接近する。この結果、弁座３４と弁体３５との間の環状隙間Ｓが狭まり、前記環状隙間Ｓを水道水が通過する際の圧力損失が増加する。この結果、二次圧が下降する。従って、減圧弁３においては、二次圧は所定値以下に維持される。
尚、第２弁機構５２は、減圧弁３が作動している時の一次圧と二次圧との差圧では開弁しない。

給湯器Ａの吐水装置２００が閉鎖されて、第１配管１内の水と湯の流れが止まり、ひいては減圧弁３内の水道水の流れが止まると、一次圧（一次側通路４６内の水圧）と二次圧（二次側通路４７内の水圧）との差圧が零になり、ピストンヘッド３２、弁体３５に印加される水圧による開弁方向の付勢力と閉弁方向の付勢力とはバランスする。この時、ダイヤフラム３８に印加される水圧による閉弁方向の付勢力がバネ４１の開弁方向の付勢力よりも大きくなり、弁体３５が弁座３４に当接して環状隙間Ｓを閉鎖する。この結果、減圧弁３は閉弁する。
減圧弁３が閉弁している時に、ウォーターハンマーや、給湯器Ａよりも上流側の水道配管の凍結等により、一次圧が適正範囲を超えて上昇すると、ピストンヘッド３２と弁体３５とに印加される水圧による付勢力の和は閉弁方向に働くので弁体３５は開弁しないが、第２弁機構５２の弁体４９には開弁方向の付勢力が働き、一次圧が樹脂製の一次側通路４６の耐圧値に達する前に、弁体４９に働く開弁方向の付勢力が第２バネ５０の閉弁方向の付勢に打ち勝って、第２弁機構５２が開弁する。一次側通路４６と感圧室３９との間の連通路４８が開放され、ひいては一次側通路４６と二次側通路４７とが連通するので、一次圧は二次圧により希釈されて減圧する。この結果、一次側通路４６を樹脂で形成したために、一次側通路を金属で形成した従来の減圧弁に比べて耐圧性能が低下した減圧弁３が保護される。
第２弁機構５２が開弁して一次側通路４６と二次側通路４７とが連通した後、一次圧の印加により二次圧が適正範囲を超えて上昇すると、給湯器Ａの逃し弁５が開弁して、二次圧を外部環境へ開放する。この結果、一次圧が一次側通路４６の耐圧値を超えて上昇する事態の発生が防止される。
減圧弁３においては、閉弁時に一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、一次側通路４６から直接減圧弁３外へ排水することなく前記一次圧を減圧するので、給湯器Ａの逃し弁５に接続した排水ホース１’に加えて、排水ホースを新たに配設する必要がない。

図３に示すように、減圧弁１００は、減圧弁カセット１１０と、減圧弁ボディ１３０とを備えている。
減圧弁カセット１１０は、シリンダ１１１と、シリンダ１１１内で往復摺動するピストンヘッド１１２と、ピスンヘッド１１２の一方の端面から延びてシリンダ１１１の一端からシリンダ１１１外へ突出する第１ピストンロッド１１３と、シリンダ１１１の前記一端に取り付けられ第１ピストンロッド１１３が挿通された筒状の弁座１１４と、第１ピストンロッド１１３のシリンダ１１１外へ突出した一端に固定されて弁座１１４と対峙する弁体１１５と、シリンダ１１１周壁の第１ピストンロッド１１３に対峙する部位の外面に形成された周溝１１１ａの底部に形成された一対の開口１１６と、ピストンヘッド１１２の他方の端面から延びてシリンダ１１１の他端からシリンダ１１１外へ突出する第２ピストンロッド１１７と、第２ピストンロッド１１７のシリンダ１１１他端から突出した一端に中心部が固定されたダイヤフラム１１８と、ダイヤフラム１１８に対峙しダイヤフラム１１８とシリンダ１１１とピストンヘッド１１２と協働して感圧室１１９を形成するダイヤフラムケース１２０と、シリンダ１１１の周壁に形成され、シリンダ１１１の前記一端から前記他端まで延在して感圧室１１９に減圧弁１００の二次圧を導く一対の導圧穴１２１と、ダイヤフラム１１８を感圧室１１９側へ押圧するバネ１２２と、バネ１２２を収容すると共にダイヤフラムケース１２０と協働してダイヤフラム１１８の周縁部を挟持するバネケース１２３と、ピストンヘッド１１２の周溝に収容されてピストンヘッド１１２とシリンダ１１１内周面との摺接部をシールするＯリング１２４と、シリンダ１１１の外周面に形成された周溝に収容されたＯリング１２５、１２６とを有している。
ピストンヘッド１１２の受圧面積は、弁体１１５の受圧面積よりも大きな値に設定されている。

シリンダ１１１とダイヤフラムケース１２０とは樹脂で一体形成されている。
ダイヤフラムケース１２０とプレス加工された金属板製のバネケース１２３とは螺子とかしめとにより結合されている。
一対の導圧穴１２１は、長円形断面を有し、シリンダ中心軸線Ｘを間に挟んで互いに正対するように配設されている。一対の開口１１６は、導圧穴１２１近傍部を扇形断面の柱状に残して、周溝１１１ａの底壁を形成するシリンダ１１１の周壁が所定周長に亙って切り欠かれて、形成されており、シリンダ中心軸線Ｘを間に挟んで互いに正対している。
シリンダ１１１周壁の、ピストンヘッド摺動領域に、シリンダ１１１の他端側端面から長手方向中央部まで達する環状溝１１１ｂが形成され、ピストンヘッド摺動領域のシリンダ１１１の周壁が、内管１１１ｃと外管１１１ｄとからなる二重管を形成している。環状溝１１１ｂは導圧穴１２１に連通している。

減圧弁ボディ１３０は樹脂で形成されている。減圧弁ボディ１３０は、減圧弁カセット１１０のシリンダ１１１が挿入固定される筒部１３１と、開口１１６に対峙して筒部１３１に形成された一次側開口１３２と、弁体１１５に対峙して筒部１３１に形成された二次側開口１３３とを有している。筒部１３１の内周面はシリンダ１１１の外周面に形成された周溝１１１ａと協働して、開口１１６の外側に環状通路１３４を形成している。
減圧弁ボディ１３０は、筒部１３１の一次側開口１３２とシリンダ１１１の開口１１６とシリンダ１１１の内部空間とを介して弁座１１４と弁体１１５との間に形成される環状隙間Ｓ’に連通する弁流入口１３５と、筒部１３１の二次側開口１３３を介して弁座１１４と弁体１１５との間に形成される環状隙間Ｓ’に連通する弁流出口１３６とを有している。
弁流入口１３５と前記環状隙間Ｓ’との間の流路が一次側通路１３７を形成し、前記環状隙間Ｓ’と弁流出口１３６との間の流路が二次側通路１３８を形成している。感圧室１１９は二次側通路１３８に連通している。

減圧弁１００は、一次側通路１３７の弁流入口１３５と筒部１３１の一次側開口１３２との間の部位と二次側通路１３８との間の連通路１３９と、連通路１３９を開閉する弁１４０とから成る第２弁機構１４１を備えている。第２弁機構１４１は、弁体１１５が弁座１１４に当接して，一次側通路１３７と二次側通路１３８との境界部である環状隙間Ｓ’を閉じている時に、樹脂製の一次側通路１３７の耐圧値よりも低い一次圧で開弁するように構成されている。

減圧弁３に代えて減圧弁１００を、給湯器Ａに組み込んでも良い。減圧弁１００は減圧弁３と同様の作用効果を奏する。

本発明の実施例に係る減圧弁を備える缶体を有する給湯器の回路図である。 本発明の第１実施例に係る減圧弁の構造図である。 本発明の第２実施例に係る減圧弁の構造図である。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。

符号の説明

Ａ 缶体を有する給湯器
１ 第１配管
３、１００ 減圧弁
４ 貯湯タンク
５ 逃し弁
３０、１３０ 減圧弁ボディ
３４、１１４ 弁座
３５、１１５ 弁体
３８、１１８ ダイヤフラム
Ｓ、Ｓ’ 環状隙間
４６、１３７ 一次側通路
４７、１３８ 二次側通路
５２、１４１ 第２弁機構

Claims (2)

1. 一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部の流路面積を可変調整する止水機能を有する第１弁体とを備え、一次側通路が樹脂で形成された減圧弁であって、一次側通路と二次側通路とを連通させる第２弁機構を備え、第二弁機構は一次側通路の弁流入口とシリンダ周壁の開口との間の部位と感圧室との間の連通路と当該連通路を開閉する第２弁体と第２弁体を閉弁方向へ付勢するバネとを有し、前記連通路は絞りを有さず、第１弁体が一次側通路と二次側通路との境界部を閉じている時に一次圧が上昇すると、一次圧が樹脂製の一次側通路の耐圧値に達する前に、一次圧の上昇による第２弁体に働く開弁方向の付勢力がバネによる閉弁方向の付勢力に打ち勝って第２弁機構が開弁することを特徴とする減圧弁。
2. 樹脂で形成されたボディと、ボディの一部が形成するシリンダと、シリンダ内で往復摺動するピストンヘッドと、ピスンヘッドの一方の端面から延びてシリンダの一端からシリンダ外へ突出する第１ピストンロッドと、シリンダの前記一端が形成する筒状の弁座と、第１ピストンロッドのシリンダ外へ突出した一端に固定されて弁座と対峙する第１弁体と、シリンダ周壁の第１ピストンロッドに対峙する部位に形成された開口と、ピストンヘッドの他方の端面から延びてシリンダの他端からシリンダ外へ突出する第２ピストンロッドと、第２ピストンロッドのシリンダ他端から突出した一端に中心部が固定されたダイヤフラムと、ボディの一部により形成され、ダイヤフラムに対峙しダイヤフラムとシリンダとピストンヘッドと協働して感圧室を形成するダイヤフラムケースと、ダイヤフラムを感圧室側へ押圧するバネと、バネを収容すると共にダイヤフラムケースと協働してダイヤフラムの周縁部を挟持するバネケースと、ピストンヘッドの周溝に収容されてピストンヘッドとシリンダ内周面との摺接部をシールするシール部材とを備え、ボディは、シリンダ周壁の前記開口に連通する弁流入口と、弁座と弁体との間に形成される環状隙間に連通する弁流出口とを有し、弁流入口と前記環状隙間との間の流路が一次側通路を形成し、前記環状隙間と弁流出口との間の流路が二次側通路を形成し、感圧室は二次側通路に連通し、第２弁機構の第２弁体は一次圧と二次圧との差圧を感知して連通路を開閉することを特徴とする請求項１に記載の減圧弁。

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