JP5806840B2 - 混合弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気と冷水を混合室内に導入して混合することにより温水を作る混合弁装置に関するものである。

この種の一般的な混合弁装置Ａは図６に示すような構成になっている（特許文献１参照）。すなわち、装置のケース２０はボディ１の上端開口を蓋体２３で施蓋して構成されており、ボディ１の相対向する位置に蒸気入口２と冷水入口３がそれぞれ開口されている。冷水入口３には冷水配管（図示せず）を通じて矢印Ｃのように冷水が導入され、この冷水は、冷水通路１１を通じて混合室４内に流入する一方、図示しない内部通路とパイロット弁隙間を通って蓋体２３とその内側のダイヤフラム２１との間の感圧室に流入する。ボディ１と蓋体２３とは、これらの間にダイヤフラム２１の周縁部を挟持した状態で重ね合わされて固定ボルト２５で固定されており、ダイヤフラム２１の周縁部がガスケット（シール部材）として兼用されている。蒸気入口２には、蒸気配管（図示せず）を通じて矢印Ｈのように蒸気（又は高温水）が流入し、混合室４への蒸気導入量を調節する蒸気弁１４が図示のように開かれることで混合室４内に導入されて、この蒸気Ｈと冷水Ｃが混合されて温水Ｍが作られる。また、蒸気入口２と冷水入口３の近傍にはそれぞれ、混合弁装置Ａへ流入する方向には流体を通すが、その逆方向には通さない逆止弁ＣＶ１，ＣＶ２が接続されている。

このような混合弁装置Ａの下流側に連結された、すなわち、混合弁装置Ａの温水流出口２４に連結された温水配管２８に温水弁（カラン）２９を設けた場合、図７に示すように温水弁２９を急閉すると、冷水入口３から運動エネルギを持って流入する冷水Ｃの慣性力によって温水Ｍが強く圧縮されることにより、一瞬の後に、いわゆるウォーターハンマーが発生し、混合室４内の圧力（ダイヤフラム２１の下面の圧力）が上昇して、ダイヤフラム２１が押し上げられる。蒸気弁１４部においても、弁下流側の圧力が弁上流側の圧力よりも高い圧力逆転が生じるため、混合室４内の温水Ｍが蒸気弁１４を通って逆流し、蒸気流路は逆止弁ＣＶ１まで満水となる。このウォーターハンマーの衝撃圧力が、例えば１．５ＭＰａ程度を越えると、ボディ１と蓋体２３との間の隙間から温水Ｍの外部漏れが発生することがある。

特開平９−４９５８３号公報

上述の温水Ｍの外部漏れを防止するためには以下のような対策が考えられる。第１の対策として、ボディ１と蓋体２３との間を、ダイヤフラム２１とは別のシール部材によりシ−ルして、シール性能を高める。第２の対策として、固定ボルト２５を太いものに変更するとともに使用本数を増やすことにより、ボディ１と蓋体２３とのシール箇所の面圧を高める。第３の対策として、蓋体２３の厚みを大きくして、衝撃圧力による蓋体２３の変形を低減させる。

しかしながら、この第１ないし第３のいずれの対策も、混合弁装置のコストアップを招く。

本発明は、ウォーターハンマーが発生した場合の温水の外部漏れの原因を精査した結果なされたもので、この外部漏れを安価な構成で確実に防止できる混合弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る混合弁装置は、蒸気と冷水を混合室内で混合して温水を生成する混合弁装置であって、前記混合室を形成するボディとその開口部を閉止する蓋体とを有するケースと、前記混合室への蒸気導入量を調節する蒸気弁と、前記混合室への冷水導入量を調節する冷水弁と、前記蒸気弁および冷水弁を開閉移動させる弁棒と、前記混合室の圧力と冷水の圧力とに基づいて前記弁棒を作動させる弁駆動部材と、前記ボディの開口部の内面に嵌合されて前記弁棒を案内するガイド体と、前記ガイド体と前記ボディとの間に配置されて両者間の隙間を封止するシール部材とを備えている。

発明者らが鋭意検討したところ、温水配管に設けられた温水弁が急激に閉弁操作されてウォーターハンマーが発生した場合、温水がガイド体とボディの開口部の内面との間を通ってボディと蓋体との間から外部へ漏れることが判明した。本発明の混合弁装置では、シール部材が、ボディの開口部の内面とガイド体との隙間を封止するので、前記温水の外部漏れが防止される。しかも、シール部材を別途設けるだけの簡単な構成であるから、大きなコストアップを招くことがない。

本発明において、例えば、前記弁駆動部材は前記ボディと前記蓋体との間で周縁部が支持されたダイヤフラムであり、前記シール部材により、前記ガイド体と前記ボディとの間からダイヤフラムの周縁部を通って前記ケース内の流体が外部へ漏れるのを阻止する。ボディと蓋体とは、これらの間に挟持したダイヤフラムの周縁部をガスケットに兼用して相互に固定されているので、ガスケットを省略できて簡単な構造になるが、ボディと蓋体との間のシール力は不十分となり易い。このような簡単な構造において、ガイド体とボディの間に設けたシール部材により、ウォーターハンマーが発生したときに、温水がボディと蓋体との間から外部へ漏れるのを確実に防止できる。

本発明において、前記ガイド体の外周面に環状の取付け溝が形成され、この取付け溝に環状の前記シール部材が取り付けられていることが好ましい。環状の取付け溝を、ボディの内周面に形成するよりもガイド体の外周面に形成する方が加工が容易である。また、傷み易いシール部材の保守点検やメンテナンスを行う際に、ボディの内周面に形成した取付け溝にシール部材を取り付けた場合には、混合弁装置の装置本体であるボディを配管から取り外す必要があるのとは異なり、ガイド体の外周面に形成した取付け溝にシール部材を取り付けたから、ボディの内面に嵌合されているガイド体をボディから取り出すだけで済むので、シール部材の保守点検やメンテナンスが容易となる。

本発明において、前記ボディの棚部に前記ガイド体の底部が載置されており、前記底部に、前記棚部に向かって進出するジャッキ用ねじ体が螺合可能な複数のねじ孔が形成されていることが好ましい。これにより、保守点検などに際してガイド体をケースから取り出す場合に、各ねじ孔にジャッキ用ねじ体をねじ込み、ねじ体の先端がガイド体の底部からケースの棚部に当接したのちにねじ体をさらにねじ込むことにより、ねじ孔内を螺進するねじ体によってガイド体がボディから強制的に持ち上げられる。したがって、ガイド体は、ボディとの間に設けられたシール部材によって相対移動に対する摩擦抵抗が大きくなるために、ボディから取り出し難い状態になっているが、ねじ体をねじ孔にねじ込むだけの単純な作業によって、ボディから容易に取り出すことができる。

この混合弁装置によれば、シール部材が、ボディの開口部の内面に嵌合されたガイド体との間に配置されているので、ウォーターハンマーが発生した場合であっても、温水がガイド体とボディとの間を通ってボディと蓋体との間からが外部へ漏出するのが防止される。また、シール部材を別途設けるだけの簡単な構造であるから、大きなコストアップを招くことがない。

本発明の第１実施形態に係る混合弁装置を示す縦断面図である。 図１のII−II線断面図である。 同上の混合弁装置を一部切欠して示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る混合弁装置を示す要部の縦断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図４のガイド体をボディから取り外す作業の異なる例を示す要部の縦断面図である。 本発明の混合弁装置と温水弁との接続状態を示す縦断面図である 図６の混合弁装置における温水の不使用状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は本発明の第１実施形態に係る混合弁装置Ａを示す。この混合弁装置Ａは、図１に示すように、装置Ａの外体をなすケース２０がボディ１と、その上部の開口部１ａを閉止する蓋体２３とにより構成されている。ボディ１には、蒸気配管（図示せず）から第１の逆止弁ＣＶ１を通って矢印Ｈのように蒸気が供給される蒸気入口２と、冷水配管（図示せず）から第２の逆止弁ＣＶ２を通って矢印Ｃのように冷水が供給される冷水入口３とが相対向する位置にそれぞれ開口している。ボディ１の内部には温水を作るための混合室４が形成され、図２に示すように、相対向する位置で混合室４にそれぞれ連通する二つの温水流出口５０が形成されている。すなわち、混合室４で作られた温水は二つの温水流出口５０を通じて互いに逆方向に、温水配管（図示せず）を介して取り出し可能になっている。

図１に示す冷水入口３から導入された冷水Ｃは、図２に示す冷水通路１１および後述の冷水弁１８を介して混合室４内に流入する一方、蓋体２３とその下側（内側）のダイヤフラム２１との間に形成された感圧室６内に流入して、蒸気弁１４および冷水弁１８を駆動するための駆動圧力として作用する。これの詳細については後述する。ボディ１の内部中央部には、円筒状の弁座部材１０が取り付けられおり、この弁座部材１０における蒸気入口２に連通する箇所には、蒸気Ｈを混合室４内に導く導入口１０ａが形成され、この導入口１０ａは、温水流出口５０の下流に接続された温水弁２９（図２）を開かない限り、弁体スプリング１３のばね力により弁体１２で閉じられている。混合室４への蒸気導入量を調整する蒸気弁１４は、導入口１０ａを有する弁座１０、弁体１２および弁体スプリング１３により構成されている。図１は、蒸気弁１４の全閉状態を示しており、この状態からダイヤフラム２１により弁棒８を介し、図２の二点鎖線で示すように弁体１２が押し下げられることにより、蒸気弁１４が開かれる。弁棒８は上下に２分割されて互いに接続されている。

図１に示すように、蓋体２３は、ダイヤフラム２１の周縁部２１ａをボディ１の開口部端面との間で挟持した状態で、ボルト２５によりボディ１に固定されている。ダイヤフラム２１はゴムのような弾性部材により形成されており、これによって、ダイヤフラム２１の周縁部２１ａがボディ１と蓋体２３との間を封止するガスケットの機能も兼ねている。蓋体２３とダイヤフラム２１との間には感圧室６が形成されており、この感圧室６には、冷水入口３からの冷水Ｃが以下に説明する経路で流入する。

すなわち、図３に示すように、冷水入口３からの冷水Ｃは、スクリーン７を経てパイロット用第１通路Ｒ１から蒸気弁駆動用の冷水Ｃの駆動圧力を調整するパイロット弁ＰＶに入る。パイロット弁ＰＶのボールからなる弁体４０は、混合室４から温水流出口５０に向かう温水通路１６に臨んだバイメタル３３の変形に連動して軸方向Ｘ−Ｙに移動する感温制御ロッド９により、ばね５１のばね力に抗して軸方向Ｘ−Ｙに移動される。これにより、弁体４０は、弁座３８との間の隙間の大きさが調整されて、感圧室６に入る冷水の圧力、つまり駆動圧力が、温水通路１６内の温水温度に応じて調節される。その結果、蒸気弁１４の開度が調節されて、温水通路１６内、つまり混合室４内の温水が設定温度に保持される。調温ハンドル４１は、前記弁座３８の軸方向位置を調整することにより、設定温度を調節する。混合室４内で生成された温水Ｍは温水通路１６を通って一方の温水流出口５０から吐出され、他方の温水流出口５０は、この例ではプラグ１５により閉塞されて使用されない。

平面視で四角形のダイヤフラム２１には、これの中央部に弁棒８が吊り下げ状態で取り付けられている。弁棒８は、ボディ１に取り付けられたガイド体３１のガイド孔４５に挿通されて、ガイド体３１により円滑に上下動するよう案内される。ガイド体３１は、底部を形成する円盤状の底壁３１ａと周壁３１ｂとを有する短い円筒状であり、図１に示すボディ１の開口部１ａの内面に嵌合され、かつボディ１の棚部１ｂに自体の底部３１ａが載置された状態でボディ１に取り付けられている。ただし、図２に示すように、ボディ１における二つの温水流出口５０が設けられる箇所には、ガイド体３１の底部３１ａを載置するための棚部１ｂが設けられていない。このガイド体３１の底部３１ａに、ダイヤフラム２１の下側の作動室５を混合室４に連通させる連通孔４６が形成されている。ガイド体３１の周壁３１ｂの外周面には環状の取付け溝４２が形成され、この取付け溝４２に、０リングからなる環状のシール部材４３が取り付けられている。ガイド体３１の上面とダイヤフラム２１との間には、ダイヤフラム２１および弁棒８を上方に付勢する復帰用スプリング２２が設けられている。ダイヤフラム２１、弁棒８、蒸気弁１４および冷水弁１８は、弁軸心Ｃ１上に同心状に配置されている。

また、前記弁棒８の下部には円筒状の冷水弁１８が弁座部材１０の内周面に摺動する配置で放射状のステー３４を介して取り付けられおり、この冷水弁１８は、弁棒８により蒸気弁１４と一体的に上下動されて、弁座部材１０に設けられた複数の冷水流入孔１０ｂを開閉する。したがって、ダイヤフラム２１が弁棒８を押し下げたときには、弁棒８の先端面により蒸気弁１４の弁体１２が押し下げられて導入口１０ａから離間し、蒸気弁１４が開いて混合室４内への蒸気流入量が増大する一方，冷水流入孔１０ｂが冷水弁１８により開口面積が減少するように絞られて、混合室４内への冷水導入量が減少する。

つぎに、上記混合弁装置の作用について説明する。ダイヤフラム２１は、上方の感圧室６から作用する冷水の駆動圧力と下方の混合室４から作用する温水の圧力および復帰用スプリング２２のばね力との差が下向きの作動力である場合に、弁棒８を介して弁体１２を二点鎖線で示すように押し下げ、逆に上向きの作動力である場合には、弁棒８を持ち上げるとともに弁体スプリング１３が弁体１２を上昇させる。また、冷水弁１８は、弁棒８によって蒸気弁１４と一体的に作動されて、冷水流入孔１０ｂから混合室４への冷水導入量を調節する。

一方、図３のパイロット弁ＰＶは、混合室４で作られる温水Ｍの温度をバイメタル３３で常時感知して、感知した温水温度が設定温度よりも高温になったときに、感圧室６への冷水の流入量を抑制する。それにより、ダイヤフラム２１を上方に移動させ、弁棒８を介して冷水弁１８を開弁方向（上方）に作動させるとともに、弁体スプリング１３によって弁体１２が閉弁方向（上方）に移動するのを許容する。逆に、設定温度よりも低温になったときには、感圧室６への冷水の流入量を増大させて、ダイヤフラム２１を下方に移動させ、弁棒８を介して蒸気弁１４を開弁方向（下方）に、かつ冷水弁１８を閉弁方向（下方）にそれぞれ作動させる。すなわち、パイロット弁ＰＶは、感圧室６に作用する冷水Ｃの駆動圧力を温水設定温度に応じて調整し、それにより、混合室４内で設定温度の温水が作られる。

ここで、図２の温水弁２９を全開状態にして温水を使用しているときに温水弁２９を急激に全閉にすると、温水弁２９の上流側の温水Ｍや流入する冷水Ｃの持つ運動エネルギ（慣性力）により、ウォーターハンマーが発生することがある。このウォーターハンマーによる衝撃圧力が高い場合、発明者らの精査の結果、混合室４内の温水Ｍはダイヤフラム２１の下側の作動室５からボディ１と蓋体２３との間を通るのではなく、ボディ１の開口部１ａとガイド体３１の周壁３１ｂとの間を通り、ボディ１と蓋体２３との間から外部に漏出しようとすることが判明した。

そこで、実施形態の混合弁装置Ａでは、ボディ１と蓋体２３との間のシール性能を高めるのに代えて、ボディ１とガイド体３１との間にシール部材４３を配置して、ボディ１とガイド体３１の間を封止している。これにより、ウォーターハンマーによる大きな衝撃圧力が発生したときに、温水Ｍがガイド体３１とボディ１との間を通過するのが阻止される結果、ボディ１と蓋体２３の間から温水Ｍが漏出するのを防止できる。このシール部材４３の取付け箇所は、ボディ１と蓋体２３との間の温水Ｍの外部漏れが発生し易い箇所の手前付近であるから、ボディ１と蓋体２３との間に高圧の温水Ｍが侵入するのを効果的に阻止することができる。また、このシール構造は、固定ボルト２５の太さや個数を増大させたり、蓋体２３の厚みを大きくするのとは異なり、例えばＯリングからなる単純なシール部材４３を別途設けるのみの簡単な構造であるから、大きなコストアップを招くことがない。

また、前記混合弁装置では、シール部材４３が、ガイド体３１の周壁３１ｂの外周面に形成された環状の取付け溝４２に圧入して取り付けられているから、環状の取付け溝を、ボディ１の開口部１ａの内周面に形成する場合と比べて、ガイド体３１の周壁３１ｂの外周面に形成する方が加工が容易である。さらに、ボディ１の開口部１ａの内周面に形成した取付け溝にシール部材４３を取り付けた場合には、保守点検やメンテナンスを行う際に混合弁装置の装置本体であるボディ１を配管から取り外す必要があり、面倒であるのに対し、この実施形態は、ガイド体３１の周壁３１ｂに形成した取付け溝４２にシール部材４３を取り付けているから、ガイド体３１をボディ１から取り出すだけでよいので、シール部材４３の保守点検やメンテナンスが容易になる。

また、図２から明らかなように、ボディ１における二つの温水流出口５０が形成された箇所には、ガイド体３１の底部３１ｂを載置するための図１の棚部１ｂが形成されていないので、ガイド体３１はその周壁３１ｂのみでボディ１と接触することになるが、この周壁３１ｂとボディ１との間にシール部材４３が配置されているので、ボディ１と蓋体２３との間を十分封止できる。

図４は本発明の第２実施形態に係る混合弁装置を示す要部の縦断面図であり、同図において、図１ないし図３と同一もしくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この混合弁装置が第１実施形態と相違するのは、ガイド体３１の底部３１ａにおけるボディ１の棚部１ｂに載置される箇所に、棚部１ｂに向かって進出する後述のジャッキ用ねじ体が螺合可能な二つのねじ孔３７が、弁軸心Ｃ１の回りに１８０°離間した相対向する箇所において、上下方向に貫通して形成されていることのみである。

この混合弁装置では、保守点検などに際して、蓋体２３、ダイヤフラム２１、復帰用スプリング２２およびガイド体３１で構成されたダイヤフラムユニット３０がボディ１から取り外される。その際、ボディ１とシール部材４３との相対移動に対する摩擦抵抗によって、ガイド体３１をボディ１の内面から取り外すのが困難となる。また、ボディ１とガイド体３１間の隙間にスケールが付着するような場合には、この摩擦抵抗が増大する。

ところが、この第２実施形態の混合弁装置では、ガイド体３１に二つのねじ孔３７を設けているので、ガイド体３１をボディ１から取り出す際に、図５（ａ）に示すように、二つのねじ孔３７にそれぞれ、例えば六角孔付きの専用のジャッキ用ねじ体４７をねじ込んでほぼ同等に螺進させ、ねじ体４７の先端部がボディ１の棚部１ｂに当接したのち、ねじ体４７をさらにねじ込むことにより、ねじ孔３７内を螺進するねじ体４７の先端部によって、ガイド体３１がボディ１から浮き上がるように強制的に持ち上げられる。これにより、ガイド体３１は、ねじ体４７をねじ孔３７にねじ込むだけの単純な作業によって、そのジャッキ作用によりボディ１から容易に取り出すことができる。

また、図５（ｂ）に示すように、ダイヤフラムユニット３０をボディ１から取り外す際に、蓋体２３をボディ１に固定している固定ボルト２５を最初に取り外すので、この固定ボルト２５をねじ孔３７にねじ込むことにより、ジャッキ作用によってガイド体３１をボディ１から取り出すことができる。

本発明は上述した実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ ボディ
１ａ 開口部
１ｂ 棚部
４ 混合室
８ 弁棒
１４ 蒸気弁
１８ 冷水弁
２０ ケース
２１ ダイヤフラム（弁駆動部材）
２１ａ 周縁部
２３ 蓋体
２５ 固定ボルト（ジャッキ用ねじ体）
２９ 温水弁
３１ ガイド体
３１ａ 底部（底壁）
３１ｂ 周壁
３７ ねじ孔
４２ 取付け溝
４３ シール部材
４７ ジャッキ用ねじ体
Ａ 混合弁装置
Ｃ 冷水
Ｈ 蒸気
Ｍ 温水

Claims (3)

1. 蒸気と冷水を混合室内で混合して温水を生成する混合弁装置であって、
   前記混合室を形成するボディとその開口部を閉止する蓋体とを有するケースと、
   前記混合室への蒸気導入量を調節する蒸気弁と、
   前記混合室への冷水導入量を調節する冷水弁と、
   前記蒸気弁および冷水弁を開閉移動させる弁棒と、
   前記混合室の圧力と冷水の圧力とに基づいて前記弁棒を作動させる弁駆動部材と、
   前記ボディの開口部の内面に嵌合されて前記弁棒を案内するガイド体と、
   前記ガイド体と前記ボディとの間に配置されて両者間の隙間を封止するシール部材とを備え、
   前記弁駆動部材は前記ボディと前記蓋体との間で周縁部が支持されたダイヤフラムであり、
   前記シール部材により、前記ガイド体と前記ボディとの間から前記ダイヤフラムの周縁部を通って前記ケース内の流体が外部へ漏れるのを阻止する混合弁装置。
2. 請求項１において、前記ガイド体の外周面に環状の取付け溝が形成され、この取付け溝に環状の前記シール部材が取り付けられている混合弁装置。
3. 請求項１または２において、前記ボディの棚部に前記ガイド体の底部が載置されており、前記底部に、前記棚部に向かって進出するジャッキ用ねじ体が螺合可能な複数のねじ孔が形成されている混合弁装置。

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