JPH01280136A - 温水器の減圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、温水器の減圧装置に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、温水器への給水圧力を一定に保持するために、同
温水器への給水管に、機械的に作動する減圧弁を設け、
同減圧弁で高圧水を一定圧力まで減圧するようにしてい
る。

また、安全上の見地から温水器への給水圧力を調整する
減圧弁の設定圧力は、日本水道協会によって上限が０．
６５±０．０５ｋＯｆ／−に定められており、公的な上
水道に接続するには、温水器への給水圧力を上記の０．
６５±０．０５ｋｏｆ／−以下にする必要がある。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 ところが、上記のような機械的に作動する減圧弁は、摩
擦抵抗などが原因で、減圧後の調整圧力の定常面差が大
きく、その為、上記圧力を超えないようにするためには
、減圧弁の調整圧力を、例えば、０．６０±０．０５ｋ
ｇｆ／ａａというように低めに設定する必要があって、
温水器の能力を充分に発揮させることができず、また、
機械的な減圧弁には、流量を大きくして行くと、次第に
調整圧力が低下すると言う特性があるにもかかわらず、
同減圧弁の制御動作が流量に依存する自刃制御であり、
小流量のときには制御エネルギーが不足して動作が不安
定になるため、大口径の減圧弁を用いることが出来ず、
その為、同温水器から、流し、シャワー、洗面台など複
数個所に給湯すると、シャワーなどからの湯の出が悪く
なるとなどの不具合があった。

（ニ）　課題を解決するための手段 この発明では、温水器の給水管の中途に電気的に駆動さ
れる減圧弁を設け、同減圧弁と温水器との間に、圧力セ
ンサを配設して、同センサの検出値にもとづき同減圧弁
を制御すべく構成してなる温水器の減圧装置を提供せん
とするものである。

（ホ）　作用・効果 本発明で用いる減圧弁は、電気的に駆動されているので
、機械的な減圧弁に比べ、はるかに小さな定常偏差で精
密な作動を行うことができ、また、減圧弁と温水器との
間の圧力は、圧力センサで精密に検出され、同検出値に
もとづいて減圧弁を作動させることにより、減圧後の調
整圧力を精密に制御することができる。

従って、上限の０．７に！ｊｆ／−まで給水圧力を高め
ることができ、温水器の能力を充分に発揮させることが
できる。

また、電気的に駆動される減圧弁では、流量に依存せず
に作動するので、大口径の減圧弁を用いて充分な流量を
確保することが可能であり、複数個所に充分な量の給湯
をすることができる。

（へ）　実施例 本発明の実施例を図面にらとづき詳説すれば、第１図は
、本発明に係わる減圧装置（Ｒ）を備えた温水器（Ｂ）
を示しており、同温水器（８）は、機体の内部に、バー
ナーまたは電熱線などの熱源と、フィンチューブなどの
熱交換器とを内蔵しており、同然交換器の入口には給水
管（１）、同出口には出湯管（０）がそれぞれ接続して
いる。

給水管（１）の中途には電気的に駆動される減圧弁（Ａ
）が配設されており、同減圧弁（Ａ）は第２図で示すよ
うに、圧電アクチュエータ（Ｄ）と弁体（１）とで構成
されている。

すなわち、本体（１）の−側方に流入管（２）を、他方
に流出管（３）を形成し、流出管（３）を流入管（２）
との交差部の内部に延出させて、開管（３）の端面に主
弁座（４）を形成し、同主弁座（４）の外周を囲繞した
流入管（２）の上端面にダイヤフラム（５）を張設し、
同ダイヤフラム（５）の中央にパイロット弁座（６）、
同周縁部にオリフィス（７）を設けて、それぞれ流出管
（３）と流入管（２）とに連通させ、ダイヤプラム（５
）の上方をアクチュエータ取付基台（８）で閉塞して、
同基台（８）とダイヤフラム（５）との間に圧力室（９
）を形成している。

アクチュエータ取付基台【８）の上面には、後述の微小
距離無段階駆動式アクチュエータ（０）が配設されてお
り、同アクチュエータ（Ｄ）のプランジャ（Ｐ）から延
出した弁体（１１）と、前記パイロット弁座（６）との
接離によりダイヤフラム（５）を作動させることで、主
弁座（４）とダイヤフラム（５）下面とを接離させて減
圧弁（Ａ）の開閉を行うように構成している。

微小距離無段階駆動式アクチュエータ（０１）（０２）
は、同アクチュエータの一形態をなす圧電アクチュエー
タ（０）であり、第２図で示すように、同アクチュエー
タは、前後壁（ａ）（ｂ）を具備する筒状ゲージング（
ｄ）内に、同心円的にかつ軸線に沿って進退自在にプラ
ンジャ（Ｐ）を取付け、さらに、プランジャ（Ｐ）の外
周面上に同心円的に、４個の圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｇ
）（ｈ）からなる圧電組織組立体を配設することによっ
て構成している。

そして、圧電素子（（Ｊ）　（ｈ）は保持具（Ｃ）の先
端に取付けられている。

また、（ｉＮｊ）はその基端を圧電素子（ｃ＋）（ｈ）
に固着するとともにその先端を前後壁（ａ）　（ｂ）に
向けて伸延する片持ち梁状の弾性ブリッジである。

そして、同弾性ブリッジ（ｉ）（ｊ）の先端は、その外
周面に圧電素子（ｅ）（ｆ）を取付けるとともに、その
内周面に、ブレーキシュー（ｋＨｌ）を固着している。

そして、この圧電素子（ｅ）（ｆＨｇ）（ｈ）のうち圧
電素子（ｅ）（ｆ）はクランプ部材として機能するもの
であり、圧電素子（Ｑ）（ｈ）はストローク部材として
機能するものであり、両方ともＯＮした際に伸長するよ
うに構成されている。

即ち、圧電素子（ｅ）（ｆ）は、通電状態では伸長して
その内径が拡径する方向に作動して１ランジヤ（Ｐ）の
クランプ力を弱めるとともに、通電していない状態では
収縮して内径を縮径してプランジャ（Ｐ）をクランプす
る。一方、圧電素子（ｕ）（ｈ）は、通電していない状
態では１ランジヤ（Ｐ）上を軸線方向に縮んだ状態にあ
り、通電状態では、グランジャ（Ｐ）上を伸び、その軸
線方向の全長を長くすることになる。

そして、プランジャ（Ｐ）は、かかる４つの圧電素子（
ｅ）　（ｆ）（ｇ）（ｈ）を後述する制御装置（Ｃ）に
よって制御することにより、軸線方向に移動することが
できる。

圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）は、第３図及び第４
図に示すように多数の圧電素子片を１ランジヤ（Ｐ）の
軸線方向に積層して形成した円筒状の素子で、円筒の両
端に電極が設けられており、この両端に電圧を印加する
ことにより、沖びるように構成されている。

なお、圧電素子片は、例えば、圧電セラミックスを用い
ることができ、かかる圧電セラミックスとしては、ＡＢ
Ｏ３ペロブスカイト形の結晶構造をもつ強誘電材料であ
ってＰＺＴ　［Ｐｂ　（Ｚｒ。

Ｔｉ）Ｏａ］系、やＰＬＺＴ　［Ｐｂ　（Ｚｒ、Ｔｉ　
）Ｏａ］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯａ＞系、あるいはｐｚＴを
基にしな３成分系のものを用いることができる。

また、圧電素子（ｅ）　（ｆ）（ｇ）（ｈ）は、第４図
に示すように、多数の薄肉リング状の圧電素子片をプラ
ンジャ（Ｐ）の軸芯廻りにラジアル方向に積１１シて形
成することもできる。この場合、電圧の印加方向を９０
度変えることになる。

なお、上記構成において、圧電素子（ｅ）（ｆ）（９）
（ｈ）は円形断面のみでなく、例えば、矩形断面等とす
ることもでき、また、第５図及び第６図に示す如く、分
割片から形成することもできる。

また、１ランジヤ（Ｐ）は、ブレーキシュー（ｋ）（１
）によって多数回クランプされるものであるため、線膨
張係数が小さく、硬度、強度、耐クリープ性及び耐摩耗
性が大きく、さらに、加工精度が高いものが望ましく、
例えば、セラミック素材としてものが考えられる。

次に、かかる構成を有するアクチュエータによるプラン
ジャ（Ｐ）及びそれに一部挿入付勢された弁体（１１）
の移動について、第７図〜第９図を参照して説明する。

後述する制御装置ｆｃ）から、駆動プログラムに従って
、圧電素子（ｆ３）への電圧を解除すると、第６図に示
すように、縮径方向に作動してプランジャ（Ｐ）を強く
クランプするとともに、圧電素子（ｆ）に電圧を印加し
て拡径方向に作動させ圧電素子け）によるプランジャ（
Ｐ）のクランプ力を弱くする。

次に、第７図に示すように、圧電素子（ｇ）（ｈ）に電
圧を印加して伸長せしめると、圧電素子（ｅｌｆ）が矢
印方向に移動し、これに伴って圧電素子（ｅ）がクラン
プしたプランジャ（Ｐ）も矢印方向に移動する。

その後第９図に示すように、圧電素子（ｆ）への電圧を
解除して１ランジヤ（Ｐ）をクランプさせ、ついで圧電
素子（ｅ）に電圧を印加して拡径方向に作動させて、プ
ランジャ（Ｐ）のクランプを解除すると共に、圧電素子
（ｇ）（ｈ）の印加電圧を解除すると、圧電素子（ｇ）
（ｈ）は矢印方向に短縮し、プランジャ（４）はさらに
矢印方向に移動する。

その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャ（
Ｐ）をμｍオーダ或はサブμｍオーダのストロークで尺
とり虫状に移動することができ、プランジャ（Ｐ）先端
の弁体（１１）に連結、接続した各種作動装置を精密に
動作させることができることになる。

このように精密に作動するプランジャ（Ｐ）と−体の弁
体（１１）の作動により減圧弁（Ａ）が作動するので減
圧後の二次圧を極めて精密に調整することができる。

また、弁体（１）が、ダイヤフラム弁であり、かつ、制
御動作が流量に依存しないことから、流量調整範囲か広
く、また、小流量の場合でも正確な流量調整を行うこと
ができる事から、広い流量範囲で正確な減圧を行うこと
ができ、安全性を確保しながら大口径の減圧弁を用いて
、複数個所に給湯しても流量の不足が生じないようにす
ることができる。

（Ｓ）は圧力センサであり、同センサ（Ｓ）で温水器（
Ｂ）入口の給水管（１）の圧力を検出して制御装置（Ｃ
）に入力し、同検出値にもとすき制御装置（Ｃ）に予め
記憶させておいた制御プログラムに従って、制御信号を
圧電アクチュエータ（０）に出力して減圧弁（Ａ）の開
度を調整することで温水器（Ｂ）への給水圧力を一定に
制御するように構成している。

なお、図中（Ｓ−１）は安全弁を示す。

また、第１０図で示すものは、上記減圧弁（Ａ）の別形
態として、圧電アクチュエータ（Ｄ）のかわりに、モー
タ（Ｈ）と回転運動を直線運動に変換する装置（Ｈｌ）
とで、別体（Ｈ２）を作動させるように構成したもので
あり、前述の実施例と同様の作用を有するものである。

本発明の実施例は上記のように構成されており、温水器
の減圧装置を、給水管に電気的に駆動される減圧弁を設
け、同減圧弁と温水器との間に、圧力センサを配設して
、同センサの検出値にもとすき同減圧弁を制御すべく制
御した事で、調整圧力を精密に制御して定められた調整
圧力の上限まで給水圧力を高めることにより、温水器の
能力を充分に発揮させることができ、また、大口径の減
圧弁を用いて流量を確保して、複数個所に充分な量の給
湯をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる減圧装置を有する温水器の構
成を示す模式図。 第２図は、減圧弁の縦断面図。 第３図〜第６図は、圧電素子の他の具体例の説明図。 第７図〜第９図は、圧電アクチュエータの作動説明図。 第１０図は、減圧弁の他実施例の縦断面図。 （Ｒ）：減圧装置 （Ｂ）：温水器 （Ｉ）：給水管 （Ａ）：減圧弁 （Ｓ）：圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）温水器（Ｂ）の給水管（Ｉ）の中途に電気的に駆動
   される減圧弁（Ａ）を設け、同減圧弁（Ａ）と温水器（
   Ｂ）との間に、圧力センサ（Ｓ）を配設して、同センサ
   （Ｓ）の検出値にもとづき同減圧弁（Ａ）を制御すべく
   構成してなる温水器の減圧装置。