JP5104897B2 - 流量調整弁及びそれを備えた給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、流量調整弁及びそれを備えた給湯機に関するものである。

従来この種の流量調整弁は、以下に記載されているようなものが一般的であった。

図８に示すように、円筒状の弁室１と前記弁室１に開口する側部ポート２、３を有する弁本体４と、前記弁本体４の前記弁室１に回転可能に挿置されかつ前記側部ポート２、３の開口面積を回転に伴って連続的に変化させる所定形状の開口部５が円筒状部（周壁部）６に設けられた天井部７付き円筒状の弁体８とを備え、前記円筒状の弁体８は樹脂成形品とされ、前記弁体８の円筒状部６内に、前記天井部７から下方及び内周壁面から径方向に伸びる仕切形状補強リブ９が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１９２５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、流量を減少させていくと入水の水圧により弁体が弁ボディの内壁に押し付けられ、弁体の回転トルクが増大するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流量を減少させた場合でも、弁体の回転トルクの増大を抑え、駆動ユニットの小型化、省電力化を実現する流量調整弁を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流量調整弁は、入出水口を有する弁本体と
、前記弁本体内に配設され、回転することで前記出水口からの出水量を変化させる第一開口部を有する弁体とを備え、前記弁体を所定角度以上回転させたときに、少なくとも、前記第一開口部か、前記第一開口部とは別の第二開口部かのどちらかが、前記入水口と連通するように、前記第二開口部を前記弁体に配設することで、連続的に前記出水口から出水される構成としたことを特徴とするもので、流量を減少させていき、第一開口部の開口面積が小さくなっても、第一開口部とは別に圧力逃し用の第二開口部によって圧力が逃げるため、水圧によって弁体が弁ボディの内壁に押し付けられて、弁体の回転トルクが増大するのを防ぐことができる。

本発明によれば、流量を減少させた場合でも、弁体の回転トルクの増大を抑え、駆動ユニットの小型化、省電力化を実現する流量調整弁を提供できる。

本発明の実施の形態１における流量調整弁の断面図 （ａ）本発明の実施の形態１における流量調整弁の弁体の回転角度が０°のときの構成図（ｂ）同弁体の回転角度が９０°のときの構成図（ｃ）同弁体の回転角度が１８０°のときの構成図 本発明の実施の形態１における流量調整弁の弁体を構成する円筒状部の構成図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の実施の形態１における流量調整弁の弁体を回転させたときの開口部の位置関係を示す図 従来の技術の流量調整弁の弁体の回転角度と出湯口１からの流量及び弁体の回転トルクとの関係を示した図 本発明の実施の形態１における流量調整弁の弁体の回転角度と出湯口からの流量及び弁体の回転トルクとの関係を示した図 本発明の実施の形態１における給湯機の回路構成図 従来の流量調整弁の図

第１の発明は、入出水口を有する弁本体と、前記弁本体内に配設され、回転することで前記出水口からの出水量を変化させる第一開口部を有する弁体とを備え、前記弁体を所定角度以上回転させたときに、少なくとも、前記第一開口部か、前記第一開口部とは別の第二開口部かのどちらかが、前記入水口と連通するように、前記第二開口部を前記弁体に配設することで、連続的に前記出水口から出水される構成としたことを特徴とする流量調整弁で、流量を減少させていき、第一開口部の開口面積が小さくなっても、第一開口部とは別に圧力逃し用の第二開口部によって圧力が逃げるため、水圧によって弁体が弁ボディの内壁に押し付けられて、弁体の回転トルクが増大するのを防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の流量調整弁を給湯機に搭載することにより、流量を減少させた場合でもトルクが増大しないようになり、弁体を駆動させる駆動ユニットの出力を低下させることが可能となり、給湯機の小型化及び省電力化が可能となる。また、入水圧の増大による弁体の回転トルクの増大が押さえられるので、より高水圧でも動作可能な給湯機を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流量調整弁の断面図を示すものである。

図１において、円筒状の弁室１と前記弁室１に開口する側部ポート２を有する弁本体４と、前記弁本体４の前記弁室１に回転可能に挿置されかつ前記側部ポート２の開口面積を回転に伴って連続的に変化させる所定形状の開口部５が円筒状部（周壁部）６に設けられた円筒状の弁体８とを備え、前記開口部から１８０°回転した部分に第二の開口として、圧力逃がし用のスリット１０が設けられている。

前記弁体８には弁体８を回転させるための回転軸１１が形成されており、前記回転軸１１には回転軸Ｏリング１２が２個取り付けられており、弁体８と弁本体４との間の水漏れを防ぐ構成となっている。

弁体８が弁本体４から抜けるのを防止するために、弁押さえ１３が弁本体４に挿置されており、前記弁押さえ１３は弁本体から抜けないようにピン１４によって止められている。前記弁押さえ１３と弁本体４の間に弁押さえＯリング１５が挿置されており、押さえ１３と弁本体４の間からの水漏れを防いでいる。

弁体８を回転摺動させるために、弁本体４に駆動ユニット１６が弁本体４に取り付けられている。駆動ユニット１６と回転軸１１は嵌め合いにより連結されており、駆動ユニット１６によって発生した回転動力を弁体８に伝えて、弁体８が回転摺動する。

側部ポート２から流入した流体は、入水口である側部ポートの開口１８に流入し、前記開口部５を通り、弁本体４の下部に開けられている出水口である出湯口１７から流出する。

ここで、前記弁体８を回転すると、前記開口部５と側部ポートの開口１８とのオーバーラップした面積が変化し、出湯口１７に流出する流量を連続的に変化させることができる。

以上のように構成された流量調整弁について、以下その動作、作用を説明する。

図２（ａ）〜図２（ｃ）に前記弁体８を９０°毎に回転させた図面を示す。図に示すように、第一の開口として開口部５が弁体８を構成する円筒状部６に開けられており、前記第一の開口部５から１８０°回転した部分、すなわち、第一の開口部５が形成されている同一面である円筒状部６で、第一の開口部５の対向面に、第二の開口として圧力逃がし用のスリット１０が設けられている。

また、図３に前記円筒状部６の展開図を示す。第一の開口部５は長方形をしており、その長手方向の軸線上に第二の開口としてスリット１０が形成されている。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に、円筒状部６に開けられた第一の開口部５と第二の開口部であるスリット１０及び側部ポート２の開口１８との位置関係を示したものである。

図４（ａ）は開口部５と入水口である側部ポートの開口１８とが、完全にオーバーラップした状態であり、出湯口からの流出流量は最大となる。なお、入水口である側部ポートの開口１８と第二の開口部であるスリット１０とは完全にオーバーラップしていない。

図４（ｂ）は図４（ａ）に示した位置から弁体８を所定角度回転させた状態で、第一の開口部５と入水口である側部ポートの開口１８のオーバーラップしている面積は小さくなり、前記面積と比例して出湯口からの流出流量も少なくなる。なお、入水口である側部ポートの開口１８と第二の開口部であるスリット１０とは、まだ、完全にオーバーラップしていない。

図４（ｃ）は図４（ｂ）よりさらに弁体８を所定角度回転させた状態で、開口部５と入水口である側部ポートの開口１８とのオーバーラップ面積がなくなる前に、第二の開口部であるスリット１０と入水口である側部ポートの開口１８とがオーバーラップするようにスリット１０が形成されている。

以上のように本実施の形態においては、側部ポート２を有する弁本体４と、前記弁本体４内に配設され、回転することで、前記側部ポート２からの出水量を変化させる第一の開口部５を有する弁体８とを備え、前記第一開口部５とは別に圧力逃し用の第二開口部としてスリット１０を有することにより、流量を減少させていき、第一の開口部５の面積が小さくなり、圧力が上昇していくと圧力逃し用のスリット１０が側部ポートの開口１８とオーバーラップし始め、前記スリット１０から圧力が逃げるため、水圧によって弁体が弁ボディの内壁に押し付けられて弁体の回転トルクが増大するのを防ぐことができる。

図５は、従来の技術の流量調整弁の弁体５の回転角度と出湯口１６からの流量及び弁体の回転トルクとの関係を示したもので、図６は、本発明における流量調整弁の弁体５の回転角度と出湯口１６からの流量及び弁体の回転トルクとの関係を示したものである。

従来の流量調整弁では、弁体の回転とともに流量が低下していき、流量が極端に少なくなると回転トルクが急激に上昇してしまうが、本発明の構成では、弁体の回転とともに流量が低下していき、流量が最小となる付近で回転トルクは上昇するものの、第二の開口であるスリットから圧力が逃げるために圧力上昇は低く抑えることが可能となる。

これにより、より高水圧での使用が可能であり、また、弁体８を駆動させるのに必要な回転トルクも小さくてすむため、駆動ユニット１５のパワーを落とし、消費電力を抑えられ、駆動ユニット１５を小型化することが可能となる。

また、弁体８にかかる横方向の負荷が小さくなり、弁体８が弁室１に押し付けられる力が小さくなるので、弁体が摺れを押さえることが可能で、結果高寿命化が図れる。

図７は、本発明の給湯機のシステム図を示すものである。図７において、貯湯槽１９とヒートポンプ熱源２０を備え、給水源から供給された水は給水管２１を通り、減圧弁２２により減圧された後、貯湯槽１９の下部と給湯混合弁２３に分岐され、貯湯槽１９の下部から入水された水は貯湯槽１９に貯まる。

貯湯槽１９の下部とヒートポンプ熱源２０とは沸き上げポンプ２４を介してヒートポンプ往き配管２５で接続されている。ヒートポンプ熱源２０内にはコンプレッサー２６が内蔵され、ヒートポンプ熱源２０に入水された湯水を熱交換器２７で熱交換して温度を上げてヒートポンプ戻り配管２８とタンク下戻り配管２９を通って、貯湯槽１９の下部に戻るようになっている。

ヒートポンプ戻り配管２８とタンク下戻り配管２９の間には三方弁３０が設けられており、沸き上げ初期にはヒートポンプ熱源２０から戻ってくる湯温は低く、その場合には三方弁３０の流路は沸き上げた湯をタンク下戻り配管２９を通り、貯湯槽２０の下部に供給するようになっており、ヒートポンプ熱源２０から戻ってくる湯温が高くなった場合、三方弁３０の流路は、タンク上戻り配管３１を通り、貯湯槽２０の上部に戻すようになっている。

貯湯槽２０の上部に貯えられた湯と給水管２１から分岐された水は給湯混合弁２３で混合され、流量調整弁３２と流量センサー３３を通り蛇口３４から出湯される。流量調整弁
３２は給湯混合弁２３からの出湯される湯量を流量センサー３３からの流量情報に基づきコントロールされ、給湯開始時などに蛇口３４から急激に湯が流れないように開度を絞り、その後徐々に流量が全開になるように流量調整弁３２の開度を連続的に変化させることが可能である。

以上のように本実施の形態においては、給湯混合弁２３からの出湯される湯量を流量調整弁３２によって減少させるときに、弁体の回転トルクが増大するのを防ぐことができるため、より高圧でも流量調整弁３２の駆動が可能であり、減圧弁２２の設定圧力を上げることができるため、より高水量の確保または、より高い箇所への出湯が可能となり、よりユーザーの使い勝手が向上する。また、流量調整弁３２を駆動させるための動力が小さくてすむので、省電力化も図ることができる。

以上のように、本発明にかかる流量調整弁及びそれを備えた給湯機は、流量を減少させて場合でもトルクが増大しないようになり、弁体を駆動させる駆動ユニットの出力を低下させることが可能となり、前記駆動ユニットの小型化、省電力化が可能となる。また、入水圧の増大による弁体の回転トルクの増大が押さえられるので、より高水圧でも駆動可能な流量調整弁を提供することが可能なので、給水、給湯の流量調整弁や給湯機等への用途に適用できる。

１ 弁室
２ 側部ポート
４ 弁本体
５ 第一開口部
６ 円筒状部（周壁部）
７ 天井部
８ 弁体
９ 仕切形状補強リブ
１０ 第二開口部（スリット）
１１ 回転軸
１２ 回転軸Ｏリング
１３ 弁押え
１４ ピン
１５ 弁押えＯリング
１６ 駆動ユニット
１７ 出水口（出湯口）
１８ 入水口（側部ポートの開口）

Claims (2)

1. 入出水口を有する弁本体と、前記弁本体内に配設され、回転することで前記出水口からの出水量を変化させる第一開口部を有する弁体とを備え、前記弁体を所定角度以上回転させたときに、少なくとも、前記第一開口部か、前記第一開口部とは別の第二開口部かのどちらかが、前記入水口と連通するように、前記第二開口部を前記弁体に配設することで、連続的に前記出水口から出水される構成としたことを特徴とする流量調整弁。
2. 請求項１に記載の流量調整弁を備えた給湯機。