JP4933855B2

JP4933855B2 - 混合弁

Info

Publication number: JP4933855B2
Application number: JP2006207842A
Authority: JP
Inventors: 仁志梅澤; 健一野村
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP2008032154A

Description

本発明は、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するのに好適な混合弁に係り、特に、二つの流体の混合を促進して迅速かつ正確に所望温度の混合流体を得ることができる混合弁に関する。

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。

また、下記特許文献２には、水導入口、湯導入口、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弁体と、該弁体を回動させる駆動手段とを備え、前記弁体を回動させることにより、前記水導入口と湯導入口の開口面積（開口比）を変化させて水と湯の混合比率を調整するようになし、かつ、水と湯の混合を促進すべく、前記弁本体における前記弁体より下流側の、湯水混合部となる流路部分をクランク状とした混合弁が提案されている。
特開2002−22039号公報特開2000−304142号公報

しかしながら、前記特許文献１に所載の混合弁では、水導入口及び湯導入口並びに水用開口部及び湯用開口部をそれぞれ流体の流れ方向（上下方向）に沿って段違いに設けただけであるので、水と湯とが充分には混ざらず、得られる温水の温度がばらついて所望温度になりにくいという問題があった。

また、前記特許文献２に所載の混合弁では、弁本体における弁体より下流側の、湯水混合部となる流路部分をクランク状としているので、このクランク状の流路部分に流れ込んだ水と湯は流路内壁に何度か衝突してその衝突の度に乱流を生じ、これによってそれらの混合が促進され、比較的迅速かつ正確に所望温度の温水を得ることができる。

しかしながら、かかる混合弁では、湯水混合促進のために、弁本体にクランク状の流路部分を設けているので、弁全体のサイズが大きくなり、設置上の制約が課せられるとともに、コストアップ等を招くという問題があった。

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）の混合を促進して迅速かつ正確に所望混合比率の混合流体（例えば、温水）を得ることのできる、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、その周壁部に、前記第１導入口及び前記第２導入口の開口面積を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、その内部に、前記第１導入口及び前記第２導入口からの流体を混合して前記導出口に導くための内部流路が設けられた弁体と、該弁体を回動させる駆動手段とを備える。

そして、前記弁体に、前記第１導入口及び前記第２導入口からの流体の混合を促進すべく、それらの流体に乱流を生じさせる乱流生成手段が設けられ、前記乱流生成手段は、前記周壁部内周側に突設され、前記第１導入口及び前記第２導入口からの流体の導入方向に対して直交する方向に突出せしめられた上側垂直突起、及び流体の流下方向に対して直交する方向に突出せしめられた下側水平突起であることを特徴としている。

前記弁体及び乱流生成手段は、好ましくは、一体成形されたものとされる。

他の好ましい態様では、前記第１導入口と前記第２導入口並びに前記第１開口部と前記第２開口部は、それぞれ弁体の回転方向に１８０度の角度間隔をあけて対向配置される。

本発明に係る混合弁では、弁体に、混合すべき流体（例えば、水と湯）に乱流を生じさせる乱流生成手段としての、例えば、周壁部内周側に突設された突起やクランク状ないし迷路状等の周壁流路が設けられるので、第１導入口及び第２導入口から導入された二つの流体（例えば、水と湯）は前記突起や周壁に何度か衝突してその衝突の度に乱流を生じ、これによってそれらの混合が促進される。このため、比較的迅速かつ正確に所望の混合比率の混合流体を得ることができる。

また、乱流生成手段を弁体に（好ましくは一体成形で）設けているので、弁本体にクランク状の流路等を設ける場合に比して、コスト低減化、コンパクト化等を図ることができる。

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、水導入口１１、湯導入口１２、及び導出口１３が設けられた弁本体１０と、該弁本体１０の円筒状胴部１０Ａ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。なお、前記水導入口１１と湯導入口１２は、弁体の回転方向に１８０度の角度間隔をあけて対向配置されている。

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、その周壁部に、前記水導入口１１及び湯導入口１２の開口面積を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、その内部に、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。

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が設けられている。この水用開口部３１及び湯用開口部３２は、前記水導入口１１及び湯導入口１２と同様に、弁体２０の回転方向に１８０度の角度間隔をあけて対向配置されている。

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のロータ（の軸）１５ａ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、弁体２０の天井部２３と回転連結軸２５の下部を回転自在に支持する軸受１６が圧入等で固定され、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。

以上の構成に加えて、本実施形態では、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乱流生成手段としての上側垂直突起３５と下側水平突起３６が設けられている。

上側垂直突起３５は、図２、図３を参照すればよくわかるように、水導入口１１と湯導入口１２からの水と湯の導入方向（左右方向）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側面視矩形の板状体であり、水用開口部３１と湯用開口部３２（周壁上部２２Ａ、２２Ａ）の中間位置、つまり、弁体２０の回転軸線Ｏがその中央部を通るように配在されており、その上端が水用開口部３１及び湯用開口部３２並びに水導入口１１と湯導入口１２の上下方向中央部（中心付近）に位置し、その下端は水導入口１１と湯導入口１２の下端付近に位置し、その突出端（先端）は水導入口１１と湯導入口１２の中心付近に位置している。

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。

なお、前記弁体１０と乱流生成手段を構成する上側垂直突起３５及び下側水平突起３６は、合成樹脂材料を素材として一体成形されたものである。このようにすることで、弁体１０と突起３５，３６とを別体にする場合に比べて部品点数や製造工数が低減し、コストの低減を図ることができる。

かかる構成のもとで、ステッピングモータ１５により弁体２０を初期位置（例えば、嘴状の周壁上部２２Ａ、２２Ａ間に形成される概略矩形状の正面開口部分（基体部２１とは反対側部分）が水導入口１１に対向する位置＝水導入口１１が全開）から右回り（時計回り）に回転させると、その回転角度に応じて、図７に示される如くに、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を回転させると、水導入口１１の開口面積（流量）が０（全閉）となるとともに、湯導入口１２の開口面積（流量）が最大となる（嘴状の周壁上部２２Ａ、２２Ａ間に形成される概略矩形状の正面開口部分が湯導入口１２に対向する位置となり、湯水導入口１２が全開）。

このような構成とされた本実施形態の混合弁１０では、弁体２０に、混合すべき水と湯に乱流を生じさせる乱流生成手段としての上側垂直突起３５及び下側水平突起３６が設けられているので、水導入口１１と湯導入口１２から導入された水と湯は、周壁底部２２Ｂの出口２４ｂを介して導出口１３に出るまでの間に、前記上側垂直突起３５、周壁上部２２Ａ、２２Ａ、下側水平突起３６、及び周壁底部２２Ｂ等に衝突してその衝突の度に乱流を生じ、これによって水と湯の混合が促進される。このため、比較的迅速かつ正確に所望温度の温水を得ることができる。

また、乱流生成手段である上側垂直突起３５及び下側水平突起３６等を弁体に（好ましくは一体成形で）設けているので、弁本体にクランク状の流路等を設ける場合に比して、コスト低減化、コンパクト化等を図ることができる。

なお、上側垂直突起３５の断面形状は、上記実施形態では細長方形（図４（Ａ））とされているが、これに代えて、断面形状を図４（Ｂ）〜（Ｆ）に示される如くにしてもよい。すなわち、図４（Ｂ）は両側面にＲをとって先細り形状（ペン先形状）にしたもの、（Ｃ）は二等辺三角形（刃先形状）、（Ｄ）は菱形、（Ｅ）は断面矩形の柱状体を複数個（ここでは３個）所定の間隔をあけて上下に配列したもの、（Ｆ）は楕円形としたものである。また、図４（Ｇ）のように、上側垂直突起３５を天井部２３側に移動して天井部２３との結合部分をＲ状の曲面にしてもよい。また、上記実施形態では、下側水平突起３６には下面中央にリブ３６ａが設けられているが（図４（Ａ））、下側水平突起３６の上面中央にリブ状の垂直突起３６ｂを突設すれば、より混合度合いを上げることができる。

図５は、本発明に係る混合弁の他の実施形態を示す部分切欠正面図、図６は図５の混合弁の弁体の斜視図である。本実施形態において、前述した図１〜図４に示される実施形態の各部と同一構成ないし同一機能部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては相違点を重点的に説明する。

図示実施形態の混合弁１’は、水導入口１１’と湯導入口１２’並びに側面視半楕円形の水用開口部３１’と湯用開口部３２’が、それぞれ弁体２０’の回転方向に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、前記実施形態の上側垂直突起３５が省かれて、前記水用開口部３１’と湯用開口部３２’とを連通するように周壁部２２’の正面よりやや右寄りに断面矩形の上側切欠部４１が設けられるとともに、湯用開口部３２’とその下側の内部流路２４’の下部とを連通するように周壁部２２’の正面よりやや左寄りに断面矩形の下側切欠部４２が設けられ、前記水用開口部３１’と湯用開口部３２’及び上側切欠部４１と下側切欠部４２等で形成されるクランク状ないし迷路状の周壁流路４０と下側水平突起３６とで乱流生成手段が構成されている。

このように、弁体２０’に、乱流生成手段としての、クランク状ないし迷路状の周壁流路４０が設けられるので、水導入口１１’と湯導入口１２’から導入された水と湯は周壁２２’に何度か衝突してその衝突の度に乱流を生じ、これによってそれらの混合が促進される。このため、本実施形態においても前記実施形態と同様に、比較的迅速かつ正確に所望温度の混合流体を得ることができ、さらに、乱流生成手段４０、３６を弁体２０’に一体成形で設けているので、弁本体にクランク状の流路等を設ける場合に比して、コスト低減化、コンパクト化等を図ることができる。

なお、上記の各実施形態では、水と湯を混合する混合弁に本発明を適用した場合について説明したが、水と湯以外の二種類の流体を混合する混合弁にも本発明を適用可能である。

また、弁体に設ける周壁流路はクランク状ないし迷路状に限られるものではなく、乱流生成に適した形状であれば、いかなる形状でもよい。その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施形態に種々の改変を施すことができる。

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に示される混合弁に設けられた乱流生成手段の変形例を示す図。本発明に係る混合弁の他の実施形態を示す部分切欠正面図。図５に示される混合弁の弁体を示す斜視図。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
１５ステッピングモータ
２０弁体
２２周壁
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
３５上側垂直突起
３６下側水平突起
４０周壁流路
４１上側切欠部
４２下側切欠部

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、その周壁部に、前記第１導入口及び前記第２導入口の開口面積を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、その内部に、前記第１導入口及び前記第２導入口からの流体を混合して前記導出口に導くための内部流路が設けられた弁体と、
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、
前記弁体には、前記第１導入口及び前記第２導入口からの流体の混合を促進すべく、それらの流体に乱流を生じさせる乱流生成手段が設けられ、
前記乱流生成手段は、前記周壁部内周側に突設され、前記第１導入口及び前記第２導入口からの流体の導入方向に対して直交する方向に突出せしめられた上側垂直突起、及び流体の流下方向に対して直交する方向に突出せしめられた下側水平突起であることを特徴とする混合弁。
前記弁体及び前記乱流生成手段は、一体成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の混合弁。
前記第１導入口と前記第２導入口、並びに前記第１開口部と前記第２開口部は、それぞれ弁体の回転方向に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又は２に記載の混合弁。