JP6103198B2 - Valve device - Google Patents
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Description
本発明は、流体の流量及び温度を制御する弁装置に関する。 The present invention relates to a valve device for controlling the flow rate and temperature of a fluid.
本出願人は、特許文献1において混合水栓から湯水の吐出及び停止を行う水栓装置を提案している。特許文献1記載の水栓装置は、湯水を吐出する混合水栓と、湯水の温度及び流量を調節する水栓本体と、人体を検知する人体検知手段とを備えている。この水栓装置では、混合水栓と水栓本体とが湯水供給配管により接続され、水栓本体には給湯配管及び給水配管が接続され、給湯配管の管路途中に給湯側電磁弁が設けられ、給水配管の管路途中に給水側電磁弁が設けられている。
The present applicant has proposed a faucet device that discharges and stops hot water from a mixed faucet in
上記水栓装置は、さらに、制御手段を備えており、前記人体検知手段からの情報に基づいて給湯側電磁弁及び給水側電磁弁の開閉動作が前記制御手段で制御される。給湯側電磁弁及び給水側電磁弁の開閉によって、給湯配管からの水栓本体への給湯及び給水配管からの水栓本体への給水がそれぞれ行われ、この水栓本体に湯水供給配管により接続された混合水栓からの湯水の吐出とその停止が行われる。 The water faucet device further includes control means, and the control means controls the opening and closing operations of the hot water supply side electromagnetic valve and the water supply side electromagnetic valve based on information from the human body detection means. The hot water supply side solenoid valve and the water supply side solenoid valve are opened and closed to supply hot water from the hot water supply pipe to the faucet body and from the water supply pipe to the faucet body, respectively. The hot water is discharged from the mixing tap and stopped.
特許文献1記載の水栓装置は、給湯配管に給湯側電磁弁が設けられ、給水配管に給水側電磁弁が設けられているので、それぞれの電磁弁の開閉によって、給湯配管からの水栓本体への給湯の流量と給水配管からの水栓本体への給水の流量を調整することができる。このように、上記水栓装置では、給湯配管からの水栓本体への給湯の流量と給水配管からの水栓本体への給水の流量とを独立して調整できるので、混合水栓から吐出される湯水の温度や流量を調整することができる。
In the faucet device described in
その一方で上記水栓装置は、給湯配管及び給水配管の両方に電磁弁を有していることから、部品点数が多く、コスト高という課題がある。また、給湯配管と給水配管のそれぞれに電磁弁を有して水栓装置が構成されることから、水栓装置の小型化が難しいという課題もある。 On the other hand, since the water faucet device has electromagnetic valves in both the hot water supply pipe and the water supply pipe, there is a problem that the number of parts is large and the cost is high. In addition, since the faucet device is configured by having an electromagnetic valve in each of the hot water supply pipe and the water supply pipe, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the faucet device.
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、混合水栓から吐出される湯水の温度や流量を調整することができ、しかも水栓装置の低コスト化及び小型化が可能な弁装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and can adjust the temperature and flow rate of hot water discharged from the mixing faucet, and can reduce the cost and size of the faucet device. It is an object to provide a simple valve device.
上記の課題を解決するために、本発明の弁装置は、筒状の外筒と、この外筒に周方向に回転可能に内装される円筒状の内筒とを備え、外筒は、第1流体が流入する第1流体側流入口と、第2流体が流入する第2流体側流入口と、第1流体と第2流体との混合流体が流出する混合流体側流出口とを有し、第1流体側流入口と第2流体側流入口は、外筒の側壁部に、軸方向に互いに離れて設けられ、内筒は、側壁部に、第1流体側流入口に対応する第1流体側開口と、第2流体側流入口に対応する第2流体側開口とを有し、内筒の周方向の回転によって、第1流体側流入口と第1流体側開口とが重なって第1流体側流路が形成されるとともに、第2流体側流入口と第2流体側開口とが重なって第2流体側流路が形成され、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積はそれぞれ、内筒の周方向の回転に従って変化し、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積との合計が一定に、又は第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積との断面積比率が一定に形成され、内筒は、第1流体側開口と第2流体側開口とからなる組を複数有し、第1流体側開口と第2流体側開口の開口断面積が組毎に異なることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a valve device of the present invention includes a cylindrical outer cylinder and a cylindrical inner cylinder that is rotatably mounted in the outer cylinder in a circumferential direction. A first fluid side inlet into which one fluid flows; a second fluid side inlet into which the second fluid flows; and a mixed fluid side outlet from which a mixed fluid of the first fluid and the second fluid flows out. The first fluid side inlet and the second fluid side inlet are axially separated from each other in the side wall portion of the outer cylinder, and the inner cylinder corresponds to the first fluid side inlet corresponding to the first fluid side inlet. 1 fluid side opening and the 2nd fluid side opening corresponding to the 2nd fluid side inflow port, and the 1st fluid side inflow port and the 1st fluid side opening overlap by rotation of the peripheral direction of an inner cylinder A first fluid side channel is formed, and the second fluid side inlet and the second fluid side opening overlap to form a second fluid side channel, and a cross-sectional area of the first fluid side channel The cross-sectional area of the second fluid-side flow path changes according to the rotation of the inner cylinder in the circumferential direction, and the rotation of the inner cylinder changes in the cross-sectional area of the first fluid-side flow path and the cross-sectional area of the second fluid-side flow path. Within the range, the sum of the sectional area of the first fluid side channel and the sectional area of the second fluid side channel is constant, or the sectional area of the first fluid side channel and the sectional area of the second fluid side channel. The inner cylinder has a plurality of sets of first fluid side openings and second fluid side openings, and the opening cross sectional area of the first fluid side opening and the second fluid side opening is formed. Is different for each group .
この弁装置においては、内筒は、さらに軸方向にも移動可能に形成されていることが好ましい。 In this valve device, the inner cylinder is preferably formed so as to be movable in the axial direction.
本発明の弁装置によれば、混合水栓から吐出される湯水の温度や流量を調整することができる。しかも水栓装置の低コスト化及び小型化も可能である。 According to the valve device of the present invention, the temperature and flow rate of hot water discharged from the mixing faucet can be adjusted. Moreover, the cost and size of the faucet device can be reduced.
本発明の弁装置を図面に沿って説明する。図1は本発明の弁装置の一実施形態を示す断面図である。 The valve device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the valve device of the present invention.
弁装置1は、図1に示されるように、円筒状の外筒2と、この外筒2に周方向に回転可能に内装される円筒状の内筒10とを備え、外筒2と内筒10が筒状のケーシング7に水密に収納されている。
As shown in FIG. 1, the
外筒2は、弁装置本体として構成される。外筒2は、第1流体(例えば、水)が流入する第1流体側流入口3と、第2流体(例えば、湯)が流入する第2流体側流入口4と、第1流体と第2流体との混合流体(例えば、湯水混合流体)が流出する混合流体側流出口5とを有する。これら第1流体側流入口3と第2流体側流入口4は、外筒2の主体を構成する円筒状の側壁部6に、軸方向に互いに離れて設けられている。「軸方向に互いに離れて設けられている」とは、第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の両方が側壁部6の周方向の一の位置において軸方向にずれて設けられていることのみを意図しない。第1流体側流入口3と第2流体側流入口4それぞれが側壁部6の周方向の異なる位置において軸方向にずれて設けられていることも含むことを意図する。図1の弁装置1では、第2流体側流入口4は側壁部6の第1流体側流入口3の周方向180°の位置に設けられており、第1流体側流入口3と第2流体側流入口4それぞれが側壁部6の周方向の異なる位置に設けられている。第1流体側流入口3は、紙面において側壁部6の上側部分に形成され、第2流体側流入口4は、側壁部6の下側部分に形成されている。このように、第1流体側流入口3と第2流体側流入口4は、外筒2の側壁部6に軸方向に互いに離れて設けられている。
The
第1流体側流入口3と第2流体側流入口4はともに側壁部6に内外に貫通する開口部として形成されている。側壁部6の軸方向一端部が開口しており、この開口部分に混合流体側流出口5が形成されている。
Both the first fluid
ケーシング7は、外筒2の第1流体側流入口3に対応した開口40と、外筒2の第2流体側流入口4に対応した開口41を有する。ケーシング7は、第1流体を供給する第1流体供給配管が接続可能に形成されており、第1流体を開口40に供給する。また、第2流体を供給する第2流体供給配管が接続可能に形成されており、第2流体を開口41に供給する。さらにまた、ケーシング7は、外筒2の混合流体側流出口5に対応した開口42も有しており、また混合流体供給配管が接続可能に形成され、開口42から混合流体供給配管に混合流体を供給する。第1流体は、第1流体供給配管を通じて第1流体側流入口3から外筒2内の内筒10に導入される。第2流体は、第2流体供給配管を通じて第2流体側流入口4から外筒2内の内筒10に導入される。内筒10に導入された流体は、混合流体として混合流体側流出口5から吐出され、混合流体供給配管を通じて所望の箇所に供給される。
The
内筒10は、弁体として構成される。内筒10は、内筒10の主体を構成する円筒状の側壁部11に、第1流体側流入口3に対応する第1流体側開口12と、第2流体側流入口4に対応する第2流体側開口13とを有する。「第1流体側流入口3に対応する第1流体側開口12」とは、内筒10の周方向の回転によって第1流体側流入口3に重なる第1流体側開口12を意図する。また、「第2流体側流入口4に対応する第2流体側開口13」とは、内筒10の周方向の回転によって第2流体側流入口4に重なる第2流体側開口13を意図する。このため、第1流体側開口12と第2流体側開口13は、第1流体側流入口3と第2流体側流入口4と同様、内筒10の側壁部11に軸方向にずれて設けられている。
The
内筒10の側壁部11の内部には第1流体及び第2流体が流通する内部流路16が形成されている。この内部流路16は、内筒10の側壁部11の軸方向一端部に形成されている開口17を介して外筒2の混合流体側流出口5に連通している。したがって、内筒10内に導入された流体は、内部流路16を通じて外筒2の混合流体側流出口5から吐出することができる。
An
内筒10の軸方向他端部には、側壁部11の中心軸と一致するように回転軸18が形成されている。回転軸18は、ステッピングモータなどのモータに連結可能とされ、モータの回転駆動によって内筒10を周方向に回転させることができる。
A rotating
内筒10の周方向の回転によって、第1流体側流入口3と第1流体側開口12とが重なり第1流体側流路14が形成される。また、第2流体側流入口4と第2流体側開口13とが重なり第2流体側流路15が形成される。
Due to the rotation of the
第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積はそれぞれ、内筒10の周方向の回転に従って変化する。すなわち、内筒10の周方向の回転に従って第1流体側流入口3に対する第1流体側開口12の重なり度合いが変わり、第1流体側開口12の開口度が変わる。第1流体側開口12の開口部分の開口断面積(周面方向の断面積)が第1流体側流路14の断面積に相当する。ここで、「第1流体側開口12の開口部分」とは、第1流体側流入口3に対して第1流体側開口12が重なっている部分を意図する。第2流体側流路15の断面積の変化についても同様である。内筒10の周方向の回転に従って第2流体側流入口4に対する第2流体側開口13の重なり度合いが変わり、第2流体側開口13の開口度が変わる。第2流体側開口13の開口部分の開口断面積が第2流体側流路15の断面積に相当する。ここで、「第2流体側開口13の開口部分」とは、第2流体側流入口4に対して第2流体側開口13が重なっている部分を意図する。
The cross-sectional area of the first fluid-
弁装置1は、第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積が変化する内筒10の回転の範囲内において、第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積との合計が一定となる関係を有して形成されている。
The
このような弁装置の一例を挙げると、第1流体側開口12と第2流体側開口13はともに、同一の形状で同一の大きさの開口を有している。ここで、「大きさ」とは、開口断面積を指す(以下、同じ)。これら第1流体側開口12と第2流体側開口13の大きさはそれぞれ、対応する第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の開口の大きさよりも小さい。さらに、第1流体側開口12と第2流体側開口13は内筒10の側壁部の所定の位置に形成されている。
As an example of such a valve device, both the first
図1の弁装置1では、第1流体側開口12と第2流体側開口13はともに、略三角形状で同一の大きさの開口を有している。これら第1流体側開口12と第2流体側開口13の大きさは、対応する第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の開口の大きさよりも小さくなっている。第1流体側開口12は、内筒10の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第1流体側流入口3に重なるように形成されている。第2流体側開口13も、内筒10の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第2流体側流入口4に重なるように形成されている。こうすることで、後述する図2(a)の状態から内筒10の回転を開始した際、小流量の流体が内筒10に導入され、混合流体側流出口5から小流量の流体を吐出することができる。したがって、大流量の流体の急激な吐出を抑えることができる。
In the
第1流体側開口12と第2流体側開口13は、第1流体側開口12の開口度が全開(又は全閉)となる位置にあるときに、第2流体側開口13の開口度が全閉(又は全開)となる位置に形成される。さらに、第1流体側開口12の全開(又は全閉)の開口度が内筒10の回転に従って減少(又は増加)し、第2流体側開口13の全閉(又は全開)の開口度が内筒10の回転に従って増加(又は減少)する位置に形成される。つまり、第1流体側開口12が第1流体側流入口3と整合する位置に配置されているとき、第2流体側開口13は、第2流体側流入口4と整合する位置から第1流体側開口12の周方向の長さの分だけ内筒10の回転方向とは逆の回転方向にずれて配置されている。
When the first
この弁装置1の内筒10の回転動作を図2に基づいて説明する。なお、図1に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
The rotation operation of the
図2の上段は、図1の弁装置1のA−A線断面図であり、内筒10を順次回転させている。下段は、図1の弁装置1のB−B線断面図であり、内筒10を順次回転させている。
2 is a cross-sectional view taken along line AA of the
図2(a)は、第1流体側流入口3と第1流体側開口12が重なっていない状態であり、また、第2流体側流入口4と第2流体側開口13が重なっていない状態を示す。つまり、第1流体側開口12の開口度と第2流体側開口13の開口度がともに全閉の状態である。図2(a)の状態では、第1流体と第2流体はともに内筒10内に導入されない。図2(a)の状態から内筒10を周方向(矢印で示す方向)に回転させていくと、第1流体側開口12の開口度が内筒10の回転に従って増加する。
FIG. 2A shows a state where the first
図2(b)は、内筒10の回転によって第1流体側開口12の開口度が全開となった状態を示す。一方、第2流体側開口13の開口度は、依然として全閉した状態である。図2(b)の状態では、第1流体のみが内筒10内に導入され、内筒10の内部流路16に流通し、外筒2の混合流体側流出口から吐出される。図2(b)の状態から内筒10をさらに周方向に回転させていくと、第1流体側開口12の全開の開口度が内筒10の回転に従って減少する。一方、第2流体側開口13の全閉の開口度は、内筒10の回転に従って増加する。
FIG. 2B shows a state in which the opening degree of the first
図2(c)は、内筒10の回転によって、第1流体側開口12の開口度が半分になった状態を示す。このとき、第2流体側開口13の開口度も半分になっている。図2(c)の状態では、第1流体と第2流体が内筒10内に導入され、内筒10の内部流路16に流通し、混合流体として外筒2の混合流体側流出口から吐出される。図2(c)の状態から内筒10をさらに周方向に回転させていくと、第1流体側開口12の開口度は内筒10の回転に従ってさらに減少し、全閉の状態となる。一方、第2流体側開口13の開口度は内筒10の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。
FIG. 2C shows a state in which the opening degree of the first
図2(d)は、内筒10の回転によって、第1流体側開口12の開口度が全閉になり、第2流体側開口13の開口度が全開になった状態を示す。図2(d)の状態では、第2流体のみが内筒10内に導入され、内筒10の内部流路16に流通し、外筒2の混合流体側流出口から吐出される。
FIG. 2D shows a state in which the opening degree of the first
図2(b)の状態から図2(d)の状態に至るまで、第1流体側開口12の開口度と第2流体側開口13の開口度はともに内筒10の回転に従って変化する。第1流体側開口12と第2流体側開口13はともに、略三角形状で同一の大きさの開口を有し、略三角形状の開口の頂部が同様な位置に配置されている。このため、図2(b)の状態から図2(d)の状態に至るまでの内筒10の回転の範囲内では、第1流体側開口12の開口部分の開口断面積と第2流体側開口13の開口部分の開口断面積との合計が一定となっている。
From the state of FIG. 2B to the state of FIG. 2D, both the opening degree of the first
図3は、第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との合計が一定であることを説明するための模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining that the sum of the opening sectional area of the opening portion of the first fluid side opening and the opening sectional area of the opening portion of the second fluid side opening is constant.
図3(a)は、図2(b)の状態の弁装置1をケーシング7の開口40から見た外筒2の模式図である。この図は、第1流体側開口12の開口度が全開となった状態を示している。
FIG. 3A is a schematic diagram of the
図3(b)は、上段の図が、図2(c)の状態の弁装置1をケーシング7の開口40から見た外筒2の模式図であり、下段の図が、図2(c)の状態の弁装置1をケーシング7の開口41から見た外筒2の模式図である。この図は、第1流体側開口12の開口度が半分になった状態を示している。また、第2流体側開口13の開口度も半分になった状態を示している。この図において、第1流体側開口12の開口部分の開口断面積と第2流体側開口13の開口部分の開口断面積との合計は、図3(a)の第1流体側開口12の開口部分の開口断面積と等しい。
3B is a schematic diagram of the
図3(c)は、図2(c)の状態の弁装置1をケーシング7の開口41から見た外筒2の模式図である。この図は、第2流体側開口13の開口度が全開となった状態を示している。この図の第2流体側開口13の開口部分の開口断面積は、図3(a)の第1流体側開口12の開口部分の開口断面積と等しく、また、図3(b)の第1流体側開口12の開口部分の開口断面積と第2流体側開口13の開口部分の開口断面積との合計とも等しい。
FIG. 3C is a schematic view of the
このように第1流体側開口12の開口度と第2流体側開口13の開口度が変化する内筒10の回転の範囲内では、第1流体側開口12の開口部分の開口断面積と第2流体側開口13の開口部分の開口断面積との合計が一定となっている。
Thus, within the range of rotation of the
第1流体側開口12の開口部分の開口断面積は第1流体側流路14の断面積に相当し、第2流体側開口13の開口部分の開口断面積は第2流体側流路15の断面積に相当する。このため、弁装置1は、第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積が変化する内筒10の回転の範囲内において、第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積との合計が一定となっている。
The opening sectional area of the opening portion of the first
このような弁装置は、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第1流体と第2流体の混合比が異なる流量の一定の混合流体を混合流体側流出口から吐出することができる。したがって、例えば、第1流体として水(又は湯)、第2流体として湯(又は水)を採用した場合には、内筒を所定の範囲内で回転させることで温度の異なる一定量の湯水を吐出することができる。このため、背景技術で説明した水栓装置では湯配管及び給水配管の両方に電磁弁を有しているが、本発明の弁装置を用いることによって、電磁弁を一つ減らすことができる。これによって、混合水栓から吐出される湯水の温度を調整することができ、水栓装置の低コスト化及び小型化を図ることができる。 In such a valve device, the mixing ratio of the first fluid and the second fluid is different within the range of rotation of the inner cylinder in which the cross-sectional area of the first fluid-side channel and the cross-sectional area of the second fluid-side channel change. A mixed fluid having a constant flow rate can be discharged from the mixed fluid side outlet. Therefore, for example, when water (or hot water) is adopted as the first fluid and hot water (or water) is adopted as the second fluid, a certain amount of hot water having different temperatures can be obtained by rotating the inner cylinder within a predetermined range. It can be discharged. For this reason, although the faucet device described in the background art has electromagnetic valves in both the hot water pipe and the water supply pipe, the number of electromagnetic valves can be reduced by using the valve device of the present invention. Thereby, the temperature of the hot water discharged from the mixing faucet can be adjusted, and the cost and size of the faucet device can be reduced.
上記の弁装置は、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積との合計が一定となる関係を有して形成されている。 In the valve device described above, the cross-sectional area of the first fluid-side channel and the second fluid are within the range of rotation of the inner cylinder in which the cross-sectional area of the first fluid-side channel and the cross-sectional area of the second fluid-side channel change. It is formed so as to have a constant relationship with the total cross-sectional area of the side channel.
本発明は、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積との断面積比率が一定となる関係を有して形成されている弁装置も提供する。 The present invention also provides a valve device that is formed so that the cross-sectional area ratio between the cross-sectional area of the first fluid-side channel and the cross-sectional area of the second fluid-side channel is constant.
このような弁装置の一例と挙げると、第1流体側開口と第2流体側開口は、周方向長さが同一で軸方向長さも同一の同一形状の開口、または周方向長さが同一で軸方向長さが異なる軸方向に引き伸ばした相似形状の開口を有する。これら第1流体側開口と第2流体側開口は、第1流体と第2流体の混合比に応じた断面積比率を有する。これら第1流体側開口と第2流体側開口の大きさは、対応する第1流体側流入口と第2流体側流入口の開口の大きさよりも小さい。さらに、これら第1流体側開口と第2流体側開口は内筒の側壁部の所定の位置に配置される。 As an example of such a valve device, the first fluid side opening and the second fluid side opening have the same circumferential length and the same axial length, or the same circumferential length. An opening having a similar shape and extending in the axial direction has a different axial length. The first fluid side opening and the second fluid side opening have a cross-sectional area ratio corresponding to the mixing ratio of the first fluid and the second fluid. The sizes of the first fluid side opening and the second fluid side opening are smaller than the sizes of the corresponding first fluid side inlet and second fluid side inlet. Further, the first fluid side opening and the second fluid side opening are disposed at predetermined positions on the side wall portion of the inner cylinder.
以下、この弁装置について説明する。内筒以外の構成は上記の弁装置の構成と同じなので説明を省略する。 Hereinafter, this valve device will be described. Since the configuration other than the inner cylinder is the same as the configuration of the valve device described above, the description thereof is omitted.
図4は、図1の弁装置とは別の実施形態である弁装置の内筒を周方向に展開した模式図である。この図には、第1流体側流入口に対応する第1流体側開口と、第2流体側流入口に対応する第2流体側開口を付している。図4では、図1−図3に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic view in which an inner cylinder of a valve device which is an embodiment different from the valve device of FIG. 1 is developed in the circumferential direction. This figure includes a first fluid side opening corresponding to the first fluid side inlet and a second fluid side opening corresponding to the second fluid side inlet. 4, the same parts as those in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
内筒20の第1流体側開口22と第2流体側開口23はともに、周方向長さが同一で略三角形状の開口を有している。この開口は、軸方向に対称な形状である。すなわち、紙面において上下対称な形状となっている。第2流体側開口23は、その開口の軸方向長さが第1流体側開口22よりも長くなっており、第2流体側開口23の大きさは第1流体側開口22の大きさよりも大きい。これら第1流体側開口22と第2流体側開口23の大きさは、対応する第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の開口の大きさよりも小さい。第1流体側開口22は、内筒20の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に外筒の第1流体側流入口に重なるように形成されている。第2流体側開口23も、内筒20の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に外筒の第2流体側流入口に重なるように形成されている。こうすることで、後述する図5(a)の状態から内筒20の回転を開始した際、小流量の流体が内筒20に導入され、混合流体側流出口から小流量の流体を吐出することができる。これによって、大流量の流体の急激な吐出を抑えることができる。
Both of the first
第1流体側開口22と第2流体側開口23は、第1流体側開口22の開口度が全閉(又は全開)となる位置にあるときに、第2流体側開口23の開口度も全閉(又は全開)となる位置に形成される。さらに、第1流体側開口22の全閉(又は全開)の開口度が内筒20の回転に従って増加(又は減少)し、第2流体側開口23の全閉(又は全開)の開口度も内筒20の回転に従って増加(又は減少)する位置に形成される。つまり、外筒の側壁部の周方向での、第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の相互の位置関係と同じ位置関係となるように、第1流体側開口22と第2流体側開口23は側壁部11に互いに周方向にずれて形成される。この実施形態は、第2流体側流入口4が外筒の側壁部の第1流体側流入口3の周方向180°の位置に形成されている例であり、第2流体側開口23は側壁部11の第1流体側開口22の周方向180°の位置に形成される。
When the first
この弁装置の内筒の回転動作を図5に基づいて説明する。 The rotation operation of the inner cylinder of this valve device will be described with reference to FIG.
図5の上段は、図1の弁装置のA−A線断面図であるが、図4の内筒20を適用した弁装置50であり、内筒20を順次回転させている。下段も、図1の弁装置のB−B線断面図であるが、図4の内筒20を適用した弁装置50であり、内筒20を順次回転させている。なお、図1−図4に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
5 is a cross-sectional view taken along line AA of the valve device of FIG. 1, and is a
図5(a)は、第1流体側流入口3と第1流体側開口22が重なっていない状態であり、また、第2流体側流入口4と第2流体側開口23が重なっていない状態を示す。つまり、第1流体側開口22の開口度と第2流体側開口23の開口度がともに全閉の状態である。図5(a)の状態では、第1流体と第2流体はともに内筒20内に導入されない。図5(a)の状態から内筒20を周方向(矢印で示す方向)に回転させていくと、第1流体側開口22の開口度が内筒20の回転に従って増加する。第2流体側開口23の開口度も、内筒20の回転に従って増加する。
FIG. 5A shows a state where the first
図5(b)は、内筒20の回転によって、第1流体側開口22の開口度が全開状態の1/3程度になった状態を示す。このとき、第2流体側開口23の開口度も全開状態の1/3程度になっている。図5(b)の状態では、第1流体と第2流体が内筒20内に導入され、内筒20の内部流路16に流通し、混合流体として外筒2の混合流体側流出口から吐出される。図5(b)の状態から内筒20をさらに周方向に回転させていくと、第1流体側開口22の開口度は内筒20の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。第2流体側開口23の開口度も内筒20の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。
FIG. 5B shows a state in which the opening degree of the first
図5(c)は、内筒20の回転によって、第1流体側開口22の開口度と第2流体側開口23の開口度がともに全開になった状態を示す。図5(c)の状態も図5(b)の状態と同様に、混合流体側流出口から混合流体が吐出されるが、図5(c)の状態の方が吐出される混合流体の流量は多い。図5(c)の状態から内筒20をさらに周方向に回転させていくと、第1流体側開口22の開口度は内筒20の回転に従って減少し、全閉の状態となる。第2流体側開口23の開口度も内筒20の回転に従って減少し、全閉の状態となる。
FIG. 5C shows a state in which the opening degree of the first
図5(d)は、内筒20の回転によって、第1流体側開口22の開口度と第2流体側開口23の開口度がともに全閉になった状態を示す。この状態では、第1流体と第2流体はともに内筒20内に導入されない。
FIG. 5D shows a state where the opening degree of the first
図5(a)の状態から図5(d)の状態に至るまで、第1流体側開口22の開口度と第2流体側開口23の開口度はともに内筒20の回転に従って変化する。第1流体側開口22と第2流体側開口23はそれぞれ、周方向長さが同一で軸方向に対称な形状の開口を有し、しかも大きさの異なる開口を有する。このため、図5(a)の状態から図5(d)の状態に至るまでの内筒20の回転の範囲内では、第1流体側開口22の開口部分の開口断面積と第2流体側開口23の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定となっている。
From the state of FIG. 5A to the state of FIG. 5D, both the opening degree of the first
図6は、第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定であることを説明するための模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining that the cross-sectional area ratio between the opening cross-sectional area of the opening portion of the first fluid-side opening and the opening cross-sectional area of the opening portion of the second fluid-side opening is constant.
図6(a)は、上段の図が、図5(b)の状態の弁装置50をケーシング7の開口40から見た外筒2の模式図であり、下段の図が、図5(b)の状態の弁装置50をケーシング7の開口41から見た外筒2の模式図である。この図は、第1流体側開口22の開口度が全開状態の1/3程度になった状態を示している。また、第2流体側開口13の開口度も全開状態の1/3程度になった状態を示している。
6A is a schematic diagram of the
図6(b)は、上段の図が、図5(c)の状態の弁装置50をケーシング7の開口40から見た外筒2の模式図であり、下段の図が、図5(c)の状態の弁装置50をケーシング7の開口41から見た外筒2の模式図である。この図は、第1流体側開口22の開口度が全開になった状態を示している。また、第2流体側開口23の開口度も全開になった状態を示している。この図において、第1流体側開口22の開口部分の開口断面積と第2流体側開口23の開口部分の開口断面積との断面積比率は、図6(a)の第1流体側開口22の開口部分の開口断面積と第2流体側開口23の開口部分の開口断面積との断面積比率と等しい。
6B is a schematic diagram of the
このように第1流体側開口22の開口度と第2流体側開口23の開口度が変化する内筒20の回転の範囲内では、第1流体側開口22の開口部分の開口断面積と第2流体側開口23の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定となっている。
Thus, within the range of rotation of the
第1流体側開口22の開口部分の開口断面積は第1流体側流路14の断面積に相当し、第2流体側開口23の開口部分の開口断面積は第2流体側流路15の断面積に相当する。このため、弁装置50は、第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積が変化する内筒20の回転の範囲内において、第1流体側流路14の断面積と第2流体側流路15の断面積との断面積比率が一定となっている。
The opening sectional area of the opening portion of the first
このような弁装置は、第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第1流体と第2流体の混合比が一定であり、流量の異なる混合流体を混合流体側流出口から吐出することができる。したがって、例えば、第1流体として水(又は湯)、第2流体として湯(又は水)を採用した場合には、内筒を所定の範囲内で回転させることで、温度が一定で流量の異なる湯水を吐出することができる。このため、背景技術で説明した水栓装置では湯配管及び給水配管の両方に電磁弁を有しているが、本発明の弁装置を用いることによって、電磁弁を一つ減らすことができる。これによって、混合水栓から吐出される湯水の流量を調整することができ、水栓装置の低コスト化及び小型化を図ることができる。 In such a valve device, the mixing ratio of the first fluid and the second fluid is constant within the range of rotation of the inner cylinder in which the sectional area of the first fluid side channel and the sectional area of the second fluid side channel change. The mixed fluids having different flow rates can be discharged from the mixed fluid side outlet. Therefore, for example, when water (or hot water) is adopted as the first fluid and hot water (or water) is adopted as the second fluid, the temperature is constant and the flow rate is different by rotating the inner cylinder within a predetermined range. Hot water can be discharged. For this reason, although the faucet device described in the background art has electromagnetic valves in both the hot water pipe and the water supply pipe, the number of electromagnetic valves can be reduced by using the valve device of the present invention. Thereby, the flow rate of the hot water discharged from the mixing faucet can be adjusted, and the cost and size of the faucet device can be reduced.
上記実施形態では、内筒の第1流体側開口と第2流体側開口はともに略三角形の形状の開口を有しているが、これに限定されず、各々同一又は別異に、かまぼこ状、矩形状、楕円状、三角形状、十字状又はこれらを組み合わせた形状等の開口とすることができる。 In the above embodiment, both the first fluid side opening and the second fluid side opening of the inner cylinder have substantially triangular shaped openings, but are not limited to this, and each is the same or different, The opening may have a rectangular shape, an elliptical shape, a triangular shape, a cross shape, or a combination thereof.
また、上記実施形態の弁装置はいずれも第1流体側開口と第2流体側開口とからなる組を一組有しているが、複数有していてもよい。この場合、第1流体側開口と第2流体側開口の開口断面積が組毎に異なることが好ましい。これによって、各組の開口断面積に応じた流量で混合流体の流量や第1流体と第2流体との混合比を変えることができ、混合流体の段階的な流量調整や混合比の調整を行うことができる。 Moreover, although all the valve apparatuses of the said embodiment have one set which consists of a 1st fluid side opening and a 2nd fluid side opening, you may have more than one. In this case, it is preferable that the opening cross-sectional areas of the first fluid side opening and the second fluid side opening are different for each group. As a result, the flow rate of the mixed fluid and the mixing ratio of the first fluid and the second fluid can be changed at a flow rate corresponding to the opening cross-sectional area of each set, and the stepwise flow rate adjustment of the mixed fluid and the adjustment of the mixing ratio can be performed. It can be carried out.
図7は、図1の弁装置の内筒に、第1流体側開口と第2流体側開口とからなる組をさらに二組追加した内筒を周方向に展開した模式図である。この図には、第1流体側流入口に対応する第1流体側開口と、第2流体側流入口に対応する第2流体側開口を付している。図7では、図1−図6に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 7 is a schematic diagram in which an inner cylinder in which two sets of a first fluid side opening and a second fluid side opening are further added to the inner cylinder of the valve device of FIG. 1 is developed in the circumferential direction. This figure includes a first fluid side opening corresponding to the first fluid side inlet and a second fluid side opening corresponding to the second fluid side inlet. In FIG. 7, the same parts as those in the embodiment shown in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
この図の内筒30は、第1流体側開口12と第2流体側開口13とからなる組に加え、さらに、第1流体側開口32と第2流体側開口33とからなる組と、第1流体側開口52と第2流体側開口53とからなる組とを有している。
The
第1流体側開口32と第2流体側開口33はともに、略三角形状で同一の大きさの開口を有している。これら第1流体側開口32と第2流体側開口33の大きさは、第1流体側開口12と第2流体側開口13の大きさよりも大きく、対応する第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の開口の大きさよりも小さくなっている。第1流体側開口32は、内筒30の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第1流体側流入口3に重なるように形成されている。第2流体側開口33も、内筒30の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第2流体側流入口4に重なるように形成されている。こうすることで、混合流体側流出口から大流量の流体が急激に吐出されることを抑えることができる。
Both the first
第1流体側開口52と第2流体側開口53はともに、2つの台形を軸方向に対称に組み合わせ、かつ、この組み合わせた図形の内筒30の周方向一端部に半円を組み合わせた形状の開口を有している。第1流体側開口52と第2流体側開口53はともに、同一形状で同一の大きさの開口を有している。これら第1流体側開口52と第2流体側開口53の大きさは、第1流体側開口32と第2流体側開口33の大きさよりも大きく、対応する第1流体側流入口3と第2流体側流入口4の開口の大きさよりも小さくなっている。第1流体側開口52は、内筒30の回転によって、半円状に形成された部分が最先に第1流体側流入口3に重なるように形成されている。第2流体側開口53も、内筒30の回転によって、半円状に形成された部分が最先に第2流体側流入口4に重なるように形成されている。こうすることで、混合流体側流出口から大流量の流体が急激に吐出されることを抑えることができる。
Each of the first
第1流体側開口12,32,52と第2流体側開口13,33,53とからなる組は、組毎に、側壁部11に周方向にずれて形成されている。側壁部11の周方向での、各組における第1流体側開口と第2流体側開口の相互の位置関係は、各組ともに同じである。
A set of the first
内筒30を有する弁装置は、各組の第1流体側開口の開口度と第2流体側開口の開口度が変化する内筒30の回転の範囲内において、各組の第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との合計が一定となっている。このため、各組の第1流体側流路の断面積と第2流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第1流体と第2流体の混合比が異なる流量の一定の混合流体を混合流体側流出口から吐出することができる。更に、第1流体側開口と第2流体側開口とからなる組は、組毎に開口の大きさが異なっているので、各組の開口断面積に応じた、例えば「大」「中」「小」の流量で混合流体を吐出することができる。したがって、本実施形態の弁装置は、開口断面積に応じた流量で第1流体と第2流体の混合比を変えることが可能となり、各組間で混合流体の段階的な流量調整が可能となる。
The valve device having the
上記実施形態では、第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との合計が一定であり組毎に開口断面積が異なる組を図1の弁装置の内筒に二組追加しているが、これに限定されない。第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定であり組毎に開口断面積が異なる組を図4の内筒に追加することもできる。この場合、開口断面積比率に応じた混合比で第1流体と第2流体との混合流体の流量を変えることが可能となり、各組間で混合流体の段階的な混合比の調整が可能となる。また、第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定となる組と、第1流体側開口の開口部分の開口断面積と第2流体側開口の開口部分の開口断面積との合計が一定となる組とを組み合わせた構成でもよい。さらにまた、第1流体側開口と第2流体側開口とからなる組が二組もしくは四組以上有した内筒とすることもできる。いずれの場合も、各組の開口断面積に応じた流量で混合流体の流量や第1流体と第2流体との混合比を変えることができ、混合流体の段階的な流量調整や混合比の調整を行うことができる。 In the above embodiment, a set in which the sum of the opening cross-sectional area of the opening portion of the first fluid side opening and the opening cross-sectional area of the opening portion of the second fluid side opening is constant and the opening cross-sectional area is different for each set is shown in FIG. Two sets are added to the inner cylinder of the valve device, but the present invention is not limited to this. A set in which the cross-sectional area ratio between the opening cross-sectional area of the opening portion of the first fluid-side opening and the opening cross-sectional area of the opening portion of the second fluid-side opening is constant and the opening cross-sectional area differs for each set is shown in FIG. It can also be added. In this case, it is possible to change the flow rate of the mixed fluid of the first fluid and the second fluid at a mixing ratio according to the opening cross-sectional area ratio, and it is possible to adjust the mixing ratio of the mixed fluid step by step between each set. Become. In addition, a set in which the ratio of the cross-sectional area between the opening cross-sectional area of the opening portion of the first fluid-side opening and the opening cross-sectional area of the opening portion of the second fluid-side opening is constant, and the opening break of the opening portion of the first fluid-side opening A combination of a combination in which the sum of the area and the opening cross-sectional area of the opening portion of the second fluid side opening is constant may be used. Furthermore, an inner cylinder having two sets or four sets or more of the first fluid side opening and the second fluid side opening may be used. In either case, the flow rate of the mixed fluid and the mixing ratio of the first fluid and the second fluid can be changed at a flow rate corresponding to the opening cross-sectional area of each set. Adjustments can be made.
上記実施形態の弁装置は、周方向に内筒が回転可能に構成されているが、さらに軸方向にも内筒が移動可能に構成することができる。この場合、第1流体側開口と第2流体側開口とからなる組を軸方向に増やすことができ、混合流体の混合比を調整する流量の選択肢を増やすことができる。また、混合流体の流量を調整する混合比の選択肢を増やすことができる。軸方向の移動量を多くすればするほど流量を細かく設定することができ、第1流体と第2流体との混合比の調整及び、混合流体の流量調整の両方をアナログ的に調整することが可能となる。 Although the inner cylinder is configured to be rotatable in the circumferential direction, the valve device according to the above embodiment can be configured to be movable in the axial direction. In this case, the number of pairs of the first fluid side opening and the second fluid side opening can be increased in the axial direction, and the flow rate options for adjusting the mixing ratio of the mixed fluid can be increased. Moreover, the choice of the mixing ratio which adjusts the flow volume of mixed fluid can be increased. The larger the amount of movement in the axial direction, the finer the flow rate can be set, and both the adjustment of the mixing ratio of the first fluid and the second fluid and the adjustment of the flow rate of the mixed fluid can be adjusted in an analog manner. It becomes possible.
内筒の軸方向の移動は、例えば、ネジ機構等が採用される。ネジ機構は、内筒の周方向の回転を軸方向の動きに変える機構である。例えば、内筒の回転軸をネジ軸とすることで、内筒を周方向に回転させながら軸方向へも移動させることができる。 For example, a screw mechanism or the like is employed for the axial movement of the inner cylinder. The screw mechanism is a mechanism that changes the circumferential rotation of the inner cylinder into an axial movement. For example, by using the rotating shaft of the inner cylinder as a screw shaft, the inner cylinder can be moved in the axial direction while rotating in the circumferential direction.
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、第1流体及び第2流体として水及び湯以外の組み合わせ以外に、他の異なる2種の流体を用いてもよい。また、上記した弁装置は水栓装置に適用可能であるが、このような水栓装置は洗面化粧台をはじめ、流し台などの様々な水回り装置に組み込むことができる。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, two different kinds of fluids may be used as the first fluid and the second fluid in addition to combinations other than water and hot water. The valve device described above can be applied to a faucet device, but such a faucet device can be incorporated in various watering devices such as a vanity and a sink.
1,50 弁装置
2 外筒
3 第1流体側流入口
4 第2流体側流入口
5 混合流体側流出口
6 側壁部
10,20,30 内筒
11 側壁部
12,22,32,52 第1流体側開口
13,23,33,53 第2流体側開口
14 第1流体側流路
15 第2流体側流路
1, 50
Claims (2)
前記外筒は、第1流体が流入する第1流体側流入口と、第2流体が流入する第2流体側流入口と、前記第1流体と前記第2流体との混合流体が流出する混合流体側流出口とを有し、前記第1流体側流入口と前記第2流体側流入口は、前記外筒の側壁部に、軸方向に互いに離れて設けられ、
前記内筒は、側壁部に、前記第1流体側流入口に対応する第1流体側開口と、前記第2流体側流入口に対応する第2流体側開口とを有し、
前記内筒の周方向の回転によって、前記第1流体側流入口と前記第1流体側開口とが重なって第1流体側流路が形成されるとともに、前記第2流体側流入口と前記第2流体側開口とが重なって第2流体側流路が形成され、
前記第1流体側流路の断面積と前記第2流体側流路の断面積はそれぞれ、前記内筒の周方向の回転に従って変化し、前記第1流体側流路の断面積と前記第2流体側流路の断面積が変化する前記内筒の回転の範囲内において、前記第1流体側流路の断面積と前記第2流体側流路の断面積との合計が一定に、又は前記第1流体側流路の断面積と前記第2流体側流路の断面積との断面積比率が一定に形成され、
前記内筒は、前記第1流体側開口と前記第2流体側開口とからなる組を複数有し、前記第1流体側開口と前記第2流体側開口の開口断面積が組毎に異なることを特徴とする弁装置。 A cylindrical outer cylinder, and a cylindrical inner cylinder that is rotatably mounted in the outer cylinder in the circumferential direction,
The outer cylinder includes a first fluid side inlet into which the first fluid flows, a second fluid side inlet into which the second fluid flows, and a mixed fluid of the first fluid and the second fluid flowing out. A fluid side outlet, and the first fluid side inlet and the second fluid side inlet are provided apart from each other in the axial direction on a side wall portion of the outer cylinder,
The inner cylinder has a first fluid side opening corresponding to the first fluid side inlet and a second fluid side opening corresponding to the second fluid side inlet on the side wall,
The rotation of the inner cylinder in the circumferential direction causes the first fluid side inlet and the first fluid side opening to overlap to form a first fluid side flow path, and the second fluid side inlet and the first fluid side inlet. The second fluid side flow path is formed by overlapping the two fluid side openings,
The cross-sectional area of the first fluid-side channel and the cross-sectional area of the second fluid-side channel change according to the rotation of the inner cylinder in the circumferential direction, respectively, and the cross-sectional area of the first fluid-side channel and the second The total of the cross-sectional area of the first fluid-side flow path and the cross-sectional area of the second fluid-side flow path is constant within the range of rotation of the inner cylinder in which the cross-sectional area of the fluid-side flow path changes, or The cross-sectional area ratio between the cross-sectional area of the first fluid-side channel and the cross-sectional area of the second fluid-side channel is formed constant ,
The inner cylinder has a plurality of sets each including the first fluid side opening and the second fluid side opening, and an opening cross-sectional area of the first fluid side opening and the second fluid side opening is different for each set. A valve device characterized by.
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