JPH0473472A - 流体制御弁 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、小さい駆動力で流量の調節が可能な流体制御
弁に関するものである。

従来の技術 従来この種の自動調圧弁には第３図に示すようなものが
あった。（例えば特開平１−３１２２７９号公劃 湯の１次側流路１と水の１次側流路２より流入した湯と
水は、弁ボデイ３内に設けられた自動調圧弁体４の湯側
弁体５、水側弁体６と、弁ボデイ３内に設けた湯側弁座
７、水側弁座８により減圧される。湯側弁体５と水側弁
体６及び中央部に設けたピストン９は、受圧面積がほぼ
等しく構成されて軸１０で連結されており、湯と水の１
次圧が相殺され、自動調圧弁体４は２次圧を等しくする
ように動作する。軸１０へは、外部に設けた駆動手段１
１によりパイアスカが付与される。駆動手段１１は、ボ
ビン１２の上に巻かれたコイル１３に通電されることに
より、周囲に設けた永久磁石１４との関係でバイアス力
を生じ軸を押引する。コイル１３へは電流の調節手段１
５により流れる電流が調節される。そしてコイル１３へ
の電流を調節し、自動調圧弁体４にかかるバイアス力を
変え、２次圧のバランスを多少崩して差をつけることに
より、湯、水の混合比率が変えられる。

発明が解決しようとする課題 従来の自動調圧弁は上記のように構成されていたため、
次のような課題を有していた。

（１）　　ピストン９と弁ボデイ３の内側とは微少な間
隙を有しているが、湯、水中に配管の鉄錆の微粉や雨後
の泥水、また細い砂粒が混入して流れて来ると、この間
隙にこれらの細粒が噛み込みロックを起こして動作不能
に落ち入ることが多かった。

特に、湯と水の差圧が大きくなると、ピストン９の左右
で大きな圧力差がつくため、間隙を通って高圧側から低
圧側への洩れが急増し、細粒の数が増すとともに圧力差
によって間隙に強く押し込まれるため、ロックの確率は
非常に高くなっていた。

また、湯側弁体５と水側弁体６も、湯あるいは水を絞り
込んで行くと、ピストン９と同様に弁ボデイの内側に入
り込んで行く構造であるため、細粒を噛んでロックを起
こすことがあった。

ロックを起こした場合、この従来例の１１磁力駆動のよ
うに小さな力でしか駆動ができないと解除のしようがな
く、例えば他の水栓が使用されて水圧が下がると熱湯が
出て危険を生じていた。

（２）細粒が噛まないようにピストル９部や湯側弁体５
、水側弁体６部の間隙を増すと今度は、高圧側から低圧
側への洩れが増したり、湯あるいは水を絞り込んでも限
界が生じ、制御が不能になる頭載が拡大して使用上不都
合や危険を生じる場合があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
間隙への細粒の噛み込みがなく、絞り込んだ場合の洩れ
がない安全性と信較性に優れた流量制御弁を提供するこ
とを目的としている。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するために本発明の流量制御弁は、流
体の１次側流路から分流されて２次側流路に合流される
第１流路と第２流路と、これらの流路にそれぞれ設けら
れた第１弁座と第２弁座と、これらの弁座に接離関係に
連動して動作し、かつ圧力に対して略バランスを取った
第１弁体と第２弁体と、第２流路に設けた抵抗手段を備
えて構成するものである。

また、第１弁体と第２弁体を力の伝達関係に連結する連
結手段と、第１弁体と第２弁体にバイアス力を付与する
電気的バイアス付与手段とを備えて構成するものである
。

作用 上記した構成により本発明の流量制御弁は、第１弁体と
第１弁座、第２弁体と第２弁座が接離関係に構成されて
いるため、細粒の噛み込みがなく、また第２流路に抵抗
手段を有しているため、第２流路の通過流量を少なくで
き、通路面積の縮少や流速の影響による弁バランスの狂
いを少なくできるものである。

また、電気的バイアス付与手段によって第１弁体あるい
は第２弁体あるいは連結手段にハイアスカを加えること
により、流量の任意な調整が可能になる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すものである。第１
図において、湯配管１６と水配管１７を通って供給され
て来る湯と水は、ストレーナ−１８，１９、逆止弁２０
．２１を通って弁ボデイ２２に入る。弁ボデイ２２内に
は、湯の１次側流路２３、水の１次側流路２４が設けら
れており、ここから分流して第１湯流路２５と第２渦流
路２６および第１水流路２７と第２水流路２８が設けら
れている。そして各々の第１湯流路ト第２渦流路は、再
び合流される構成となっている。

第１湯流路２５には、第１湯側弁座２９とガイド羽根３
０を有した第１湯側弁体３１が設けられ、第２湯流路２
６には第２湯側弁座３２と第２湯側弁体３３が設けられ
ている。これらの第１湯側弁体３１と第２湯側弁体３３
は、直径がほぼ同一に構成されており、湯の１次圧に対
し力が相殺され大よそバランスが取れるようになってい
る。また、第２湯側弁体３３は第１図に示されているよ
うに、第２湯流路２６の内径とわずかな隙間を持つよう
に構成されており、第２湯側弁体３３自身が抵抗手段と
して機能している。第２渦流路２６と第２湯側弁体３３
の間の隙間は、湯の中に混入した細粒が噛まないように
適度な寸法に設定されている。抵抗手段の案としては、
第２湯側弁体３３以外で流路をせばめたりオリフィスを
入れる案等があるが、第２湯側弁体３３に作用する力が
微少に変わって来て弁バランスが崩れるため、この実施
例のように第２湯側弁体３３の外径部で絞る案は、より
高い弁バランスを取る上から有効な方法である。同様に
、第１水流路２７には、第１水側弁座３４とガイド羽根
３５を有した第１水側弁体３６が設けられ、第２水流路
２８には第２水側弁座３７と第２水側弁体３８が設けら
れている。第１水側弁体３６と第２水側弁体３８も、直
径がほぼ同一に構成されている。第２湯流路２６の２次
側部３９と第２水流路２８の２次側部４０の間には、ピ
ストン４１が設けられており、湯水が混じらないように
、また２次圧が差がついた場合に力を受ける受圧体の役
目を果たしている。これら第１湯側弁体３１、第２湯側
弁体３３、第１水側弁体３６、第２水側弁体３８および
ピストン４１は、連結手段である軸４２により力の伝達
関係に連結されて自動調圧弁体４３を構成しており、ば
ね４４により図において右方向に付勢されている。自動
調圧弁体４３は、外部に設けたソレノイド４５により、
プランジャー４６を介して駆動される。自動調圧弁体４
３を通過した以降の湯と水は、湯と水に抵抗をつけかつ
流量に対する圧力損失の関係をほぼ比例関係にする等差
圧弁４７．４８に至る。

等差圧弁４７．４８を通過して合流した湯と水は、オリ
フィス４９を通って混合が促進され、サーミスタ５０で
混合湯温か検出される。そして流量調節弁５１にて流量
の調節と、給湯の開始、停止が制御され、使用対象に供
給される。混合ゆおの調節や流量の調節等は、設定器５
２の指示により、制御器５３を介して行われる。

次にこの実施例の動作について説明する。

設定器５２で給湯の開始を指示すると、流量調節弁５１
が開成され、予め設定された流量が得られる開度に調節
される。混合湯温は、設定器５２で予め設定された湯温
が得られるよう、サーミスタ５０の信号と設定値が制御
器５３で検出され、ソレノイド４５への電流が制御され
て温度ｌ！節が行われる。設定値に比べ混合湯温が低い
と、電流値を増し、自動調圧弁体４３を図において左方
向に付勢し、湯を増し水を減らす方向に動作させる。高
い場合は電流値を減らし、自動調圧弁体４３を逆方向に
動作させる。給湯中に湯あるいは水の１次圧が変わると
、１次圧に対して第１湯側弁体３１と第２湯側弁体３３
、また第１水側弁体３６と第２水側弁体３８は、大よそ
バランスが取れているため、調圧弁体４３は、ピストン
４１にかかる２次圧の変化を受け、２次圧が変化前の状
態に等しくなる位置にまで瞬時に移動して混合湯温に狂
いを生じることを防ぐ。また、流量調節弁５１により流
量が変化させられた場合も、結果的に湯、水の２次圧が
変化するため、自動調圧弁体４３が調圧を行い、等差圧
弁４７．４８の機能と協動して混合湯温か大きく変動す
ることを防いでいる。

また、混合湯温か設定値から偏差を生じた場合は、ソレ
ノイド４５への電流を増減して修正を行う。

供給されて来る湯、水中に細粒が混入して流れて来た場
合、第１湯側弁体３１、第２′１＆側弁体３３および第
１水側弁体３６、第２水側弁体３８は、各々の弁座に対
し接離関係に構成され、摺動関係に構成されていないた
め、小さな間隙にこれらの細粒が挟まってロックを生し
ることがない。弁体止弁座間に万が一細粒が挟まっても
、弁体が多少左右に動くことによって直ちに回復ができ
る。このような場合は、制御的にｉｉｉ！ｉｉに微少な
変化をつけるいわゆるデイザ信号の作用と、−旦電流値
を減らして再び増すといった方法等により直ちに解除が
できる。ピストン４１の左右においては、湯、水とも２
次圧となっているため、ピストン４１の左右で大きな差
圧が生じないので、細粒が摺動部に噛み込むおそれがな
い。また基本的に２次圧どうしがピストン４１には作用
するので、ピストン４１部の間隙は細粒が噛み込まない
程度の寸法に設定しても、洩れが極く微少である点が特
長である。したがってピストン４１部は摺動関係に構成
されているが、間隙が大きく取ってあって細粒の噛み込
みがなく、かつ２次圧どうしが作用する構成のため洩れ
も極く少なくて済み、双方の課題が一挙に解決できてい
る。

第２湯側弁体３３と第２水側弁体３８部も一見摺動関係
に構成されているように見えるが、前述のようにここの
間隙も細粒が噛み込まない程度に十分大きく設定されて
いる。なぜ、第１弁体と第２弁体を同一の構造にしてい
ないかというと、第１流路を主流路とし、第２流路を副
流路として流量の比率を変えたいがためである。流量の
比率を変えることにより、第２流路側は経路を弁バラン
スを崩すことなく細かくでき、かつ弁に働く流量による
流体力も低く押えられる等の利点があるからである。流
体力とは、流体の流動により全圧の内の静圧が減り動圧
が増すことにより、バランスを取った弁が流れ方向と逆
方向に力を受けることを指すが、本発明のように流路が
２つに分かれると、流体力も１つの場合に比べてより多
く受けることになり、弁のバランス上不利であり、設計
上の対応策も難しくなる。この点、第２流路側の流量を
減らすことにより、流体力の低減、経路径の縮少、流速
が低くできることから材料選定の容易化等の上で利点が
ある。

自動調圧弁体４３は細粒の噛まない構造となっていて、
安全性と信幀性が飛躍的に向上しているが、万が−の故
障時に備え、制御しているにもかかわらず設定温度を上
回った温度が一定時間以上続いた場合は、流量調節弁５
１を自動的に止める制御が、サーミスタ５０の信号を利
用して行われる。また、電源を直接落とすハイリミット
スイッチ（図示せず）にて流量調節弁５１を止めたり、
非通電時にソレノイド４５への通電を断つことにより、
ばね４４の作用により湯側を止め、水側をあける等安全
面では各種の工夫がなされている。

なお、第１湯側弁体３１、第２湯側弁体３３、第１水側
弁体３６、第２水側弁体３８およびピストン４１を軸４
２で連結しているが、第１湯側弁体３１と第２湯側弁体
３３、第１水側弁体３６と第２水側弁体３８の間はワイ
ヤー等での連結も可能であるが、軸４２の方がソレノイ
ド４５等の外部力により駆動する場合、力が直接伝達で
き有利である。

第２図に本発明の第２の実施例を示す。

この実施例は、単一の流量を調節する流量制御弁を示す
ものであるが、弁ボデイ５４内に流体の１次側流路５５
から分流され２次側流路５６に合流される第１流路５７
と第２流路５８が設けられている。各々の流路には、第
１弁座５９、第２弁座６０とこれらの弁座に接離関係に
連動して動作し、圧力に対して略バランスを取った第１
弁体６１と第２弁体６２が設けられている。第１弁体６
１と第２弁体６２は軸６３により連結されており、全体
はばね６４により付勢されている。軸６３内には連通孔
６５が設けられていて、第２流路５日の一部を成してい
る。第１弁体６１は、ねし部６６により組立時に弁位置
調節ができるように構成されている。外部にはソレノイ
ド６７が設けられており、プランジャー６８を介して軸
６３が押圧される。

この実施例の作用については、第１の実施例と基本部分
は同一であるので割愛するが、第２弁体６２は第１の実
施例と異なりテーパーがついており、第１弁体６１の流
体力を打ち消すように作用してい発明の効果 以上で述べたように本発明の流体制御弁は、流体の１次
側流路から分流されて２次側流路に合流される第ｘｉ路
と第２流路と、これらの流路に設けた第１弁座と第２弁
座と、これらの弁座に接離関係に連動して動作し、かつ
圧力に対して略バランスを取った第１弁体と第２弁体と
、第２流路に設けた抵抗手段とを備え構成しているもの
であり、また、第１弁体と第２弁体を力の伝達関係に連
結する連結手段と、第１弁体と第２弁体にバイアス力を
付与する電気的バイアス力付与手段とを備えて構成する
ものであるため、次のような効果を有している。

（１）弁座に対して弁体が接離関係に動作するため、細
粒の噛み込みがなく、万が一弁座と弁座間に細粒が挟ま
っても解除が容易であり、駆動力も小さくて済む。また
、第１、第２流路とも弁座に対して弁体が当接関係に設
けられているため、流体を絞り切った状態で洩れがほと
んど無く、制御可能な領域を大きく拡大することが可能
となる。更に、抵抗手段により第２流路の流量を減らす
ことができるため、流体力の低減、経路径の短縮、第２
弁体、弁座の材料選定の容易化等が図れるものである。

（２）パイアスカの増減により任意に流量制御が可能と
なるとともに、細粒の噛み込みにくい構造であるため電
気要領の低減が図れ、かつ細粒の噛み込み時に制御的に
対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における流体制御弁の断
面図、第２図は同第２の実施例の断面図、第３図は従来
の流体制御弁の断面図である。 ２３・・・・・・湯の１次側流路（１次側流路）、２４
・・・・・・水の１次側流路（１次側流路）、２９・・
・・・・第１湯側弁座（第１弁座）、３１・・・・・・
第１湯側弁体（第１弁体）、３２・・・・・・第２湯側
弁座（第２弁座）、３３・・・・・・第２湯側弁体（第
２弁体、抵抗体）、３４・・・・・・第１水側弁座（第
１弁座）３６・・・・・・第１水側弁体（第１弁体）、
３７・・・・・・第２水側弁座（第２弁座）、３８・・
・・・・第２水側弁体（第２弁体、抵抗体）、４２・・
・・・・軸（連結手段）、４５・・・・・・ソレノイド
（電気的バイアス力付与手段）、５５・・・・・・１次
側流路、５６・・・・・・２次側流路、５７・・・・・
・第１流路、５８・・・・・・第２流路、５９・・・・
・・第１弁座、６０・・・・・・第２弁座、６１・・・
・・・第１弁体、６２・・・・・・第２弁体、６３・・
・・・・軸（連結体）。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体の１次側流路から分流され２次側流路に合流
   される第１流路と第２流路と、これら第１流路と第２流
   路にそれぞれ設けた第１弁座と第２弁座と、これらの弁
   座に接離関係に連動して動作し、かつ圧力に対して略バ
   ランスを取った第１弁体と第２弁体と、前記第２流路を
   通過する流量を前記第１流路を通過する流量よりも少な
   くする目的で第２流路に設けた抵抗手段とを備えた流体
   制御弁。
2. （２）第１弁体と第２弁体を力の伝達関係に連結する連
   結手段と、第１弁体と第２弁体にバイアス力を付与する
   電気的バイアス力付与手段とを備えた流体制御弁。