JPH10220609A

JPH10220609A - 水温補正機能付き定流量弁

Info

Publication number: JPH10220609A
Application number: JP4161397A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Kimura; 文紀木村; Akihiro Miura; 晃裕三浦
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-08-21
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: JP3844836B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水温補正機能付き定流量弁のガバナ性能を改
善すると共に、生産性を向上させることを目的とする。【解決手段】水温変化に応じてばね定数を変化させる
形状記憶合金のガバナばね１４荷重と差圧板４に働く差
圧力とが均衡して、上弁部９ｂおよび下弁部９ａで流量
を一定に制御する水温補正機能付き定流量弁Ｖに、上弁
部９ｂと上段シート部２ｂとの当接位置を調節する調節
部５を設け、上弁部９ｂが当接する際の下弁部９ａと下
段シート部２ａ間の間隙を調整して、高水圧時の水量の
低下を防ぎ、ガバナばね１４の一端を可動本体Ｖ２内に
装着し、他端を固定本体Ｖ１の上方の上段シート部２ｂ
内側に装着して、固定本体Ｖ１に対する可動本体Ｖ２の
同軸性を高め、弾性体で断面Ｕ字形状のシールリング１
１を差圧板４の外周部に装着して摺動抵抗の低減を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器の定流量弁に関
し、詳しくは水温補正機能を備えた給湯器の定流量弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水温補正機能を備えた定流量
弁が知られている。例えば、特開昭６３−３０３２８１
号公報に示す給湯器では、供給水圧の変動があっても通
水量を変化させないガバナ機能と、水温変化に応じて通
水量を増減する水温補正機能とを併せもつ定流量弁を給
水路へ組み込み、供給水圧および入水温度の変動による
出湯温度への影響を防いでいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定流量
弁は、一般的に、閉弁させる方向の流れによって、供給
水圧が高圧になるにつれて、通水量が低下する傾向にあ
る。これは、高水圧によって弁の開度が小さくなるほ
ど、弁を通過する水の流速が大きくなり、流れによる影
響が大きくなるからである。そこで、高水圧になったと
しても水量低下が起こらないように補完し、高水圧時の
ガバナ機能を向上させることを第１の課題とする。

【０００４】従来、定流量弁Ｖは、図３に示すように、
シート部（下段シート部２ａ、上弁シート部２ｂ）を円
筒内面に有する固定弁体Ｖ３１が設けられ、それらのシ
ート部に進退自在に接離する可動弁体Ｖ３２が設けられ
る。この可動弁体Ｖ３２には流路を仕切る差圧板４が設
けられ、差圧板４には給水が通過する流路孔１２ａ、１
２ｂが設けられる。また、この差圧板４と固定弁体Ｖ３
１との間には、可動弁体Ｖ３２を開弁方向に付勢するガ
バナばね３２が設けられ、ガバナばね３２は、水温変化
に応じてばね定数が変化する感熱応動部材（形状記憶合
金）で形成される。定流量弁Ｖは、ガバナばね３２の荷
重と差圧板４に働く差圧力とが均衡して、水温に応じた
流量に制御すると共に、給水圧の変動に対して流量を一
定に制御している。しかしながら、このガバナばね３２
は、高価な形状記憶合金の材料を使用しなければなら
ず、ばねの有効径が大きいと材料コストを要する問題が
あった。また、ガバナばね３２の傾きがあると固定弁体
Ｖ３１に対する可動弁体Ｖ３２の傾きが起こって流量が
バラツクため、ガバナばね３２の傾きに対する精度が要
求され、更に、ガバナばね３２が高価なものになる。そ
こで、可動弁体Ｖ３２と固定弁体Ｖ３１との同軸を保ち
つつ、ガバナばね３２の有効径を小さくし、ガバナばね
３２を安価に作製できるようにすることを第２の課題と
する。

【０００５】また、可動弁体Ｖ３２には、固定弁体Ｖ３
１の内側に設けられる下段シート部２ａ、および上弁シ
ート部２ｂにそれぞれ接離する下弁部９ａ、および上弁
部９ｂが上下に設けられる。この可動弁体Ｖ３２に一体
に設けられる差圧板４の外周には、固定弁体Ｖ３１の内
壁１０に摺動するＯリング３１が装着される。しかし、
このＯリング３１は、水垢等、水中の異物の付着等が有
ると、Ｏリング３１の摺動抵抗が大きくなって、可動弁
体Ｖ３２の応答性が悪くなり、ガバナ機能におけるヒス
テリシスが大きくなってしまう問題がある。そこで、Ｏ
リング３１を改善し、径方向の変形代を大きくして弱い
力で摺動面とシールすることにより、摺動抵抗を小さく
してヒステリシスを小さくし、ガバナ機能を向上させる
ことを第３の課題とする。

【０００６】以上から、本発明の定流量弁は、水温補正
機能付きの定流量弁を安価に製作できるようにすると共
に、入水温度および供給水圧の変動があったとしても安
定したガバナ機能が得られる水温補正機能付きの定流量
弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の水温補正機能付き定流量弁は、給水
路に固定され、上段シート部と下段シート部とを円筒内
面に有する固定弁体と、上記固定弁体内と同軸上に進退
自在に挿入され、上記固定弁体の上記上段シート部と下
段シート部とに各々接離する上弁および下弁を有すると
共に、給水が通過する孔が開けられ、上記孔前後の差圧
力を受圧する差圧板を備えた可動弁体と、水温変化に応
じてばね定数が変化する感熱応動部材で形成され、上記
可動弁体を開弁方向に付勢するガバナばねとを備え、上
記ガバナばねの荷重と上記差圧板に働く差圧力とが均衡
して、流量を一定に制御する水温補正機能付き定流量弁
において、上記上弁と上記上段シート部との当接位置を
調節し、上記下弁と上記下段シート部との開度を調節す
る調節部を設けたことを要旨とする。

【０００８】また、本発明の請求項２記載の水温補正機
能付き定流量弁は、請求項１記載の定流量弁において、
上記固定弁体と上記可動弁体間で、かつ、上記可動弁の
内部に上記ガバナばねを設けたことを要旨とする。

【０００９】また、本発明の請求項３記載の水温補正機
能付き定流量弁は、請求項１または請求項２記載の定流
量弁において、弾性体で断面Ｕ字形状に形成し、上記差
圧板の外周部に装着して上記固定弁体内壁の摺動面と上
記差圧板の外周部とをシールするシールリングを設けた
ことを要旨とする。

【００１０】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
水温補正機能付き定流量弁は、調節部により、可動弁体
の上弁と固定弁体の上段シート部との当接位置を調節し
て、可動弁体の下弁と固定弁体の下段シート部との開度
を調節することができる。従って、高水圧によって、上
弁と上段シート部とが閉じた場合であっても、下弁と下
段シート部との隙間が確保され、水量を補完する。即
ち、高水圧時の水量の低下を防ぐことができる。更に、
通水量が異なる給湯器に対しても、差圧板における給水
が通過する孔の孔径を変える程度の変更で通水量を定
め、調節部で下弁と下段シート部との隙間を調節するこ
とにより、高水圧時の水量の低下を補完することができ
る。従って、定流量弁を通水量が異なる給湯器に適用す
ることができる。

【００１１】上記構成を有する本発明の請求項２記載の
水温補正機能付き定流量弁は、ガバナばねを固定弁体と
可動弁体間で、かつ、可動弁の内部に設けることによっ
て、固定弁体と可動弁体との同軸度を保つと共に、ガバ
ナばねの有効径を小さくして材料を節約する。従って、
ガバナばねを安価にすることができる。

【００１２】上記構成を有する本発明の請求項３記載の
水温補正機能付き定流量弁は、弾性体で断面Ｕ字形状の
シールリングをＵ字の開口を上流に向けて差圧板の外周
部に装着し、固定弁体内壁の摺動面と差圧板の外周部と
をシールして摺動抵抗の低減をする。シールリングは、
弾性体で断面Ｕ字形状のために、弾性の変形しろを大き
く、かつ、弾性力を弱く設定することができ、可動弁体
が作動する際の摺動抵抗を低減することができる。従っ
て、ガバナ性能におけるヒステリシスを小さくして応答
性を良くすることができる。

【００１３】

【発明の実施形態】以上説明した本発明の構成・作用を
一層明らかにするために、以下本発明の定流量弁の好適
な実施例について説明する。図１は一実施例としての定
流量弁Ｖの概略図である。Ｖ１は、円筒状の固定弁体
で、内側には中心軸に対して傾斜するシート面を形成す
る下段シート部２ａを備える。また、固定弁体Ｖ１の上
部には、同様に、中心軸に対して傾斜するシート面であ
る上弁シート部２ｂを形成する調節弁５が上述の下段シ
ート部２ａと同軸となってねじ部６に固定される。従っ
て、調節弁５は、ねじ込み程度を調節されることによ
り、上弁シート部２ｂの位置を軸方向に調節する。ま
た、固定弁体Ｖ１における円筒外周面には、上弁シート
部２ｂと下段シート部２ａとの間に、複数の通孔３が設
けられ、後述する可動弁体Ｖ２の下弁部９ａおよび上弁
部９ｂを通過した通水を下流側に導いている。この固定
弁体Ｖ１の外周溝部１７には、流路の内壁面２１に当接
してシールするＯリング７が装着され、流路の段部１８
と止め輪８とに挟まれて固定弁体Ｖ１が流路に固定され
る。

【００１４】固定弁体Ｖ１内に挿入されるＶ２は可動弁
体で、固定弁体Ｖ１に設けられる下段シート部２ａ、お
よび上弁シート部２ｂにそれぞれ接離する下弁部９ａ、
および上弁部９ｂが上下に設けられ、上流部にはＵリン
グシール１１を外周に装着して固定弁体の内壁１０に摺
動し、流路を上流側と下流側に仕切る差圧板４が一体に
設けられる。また、差圧板４には、軸中心を貫通する流
路孔１２ａと、その周囲に複数の流路孔１２ｂが設けら
れ、差圧板４の上流側と固定弁体Ｖ１内の上部空間とを
連通している。また、差圧板４と下弁部９ａ間における
可動弁体Ｖ２の外周側面には、複数の横孔１３が軸と直
交して開けられ、流路孔１２ａに通じている。

【００１５】Ｕリングシール１１は、ゴム材質の弾性体
で作製され、容易に圧縮できるＵリング状に形成され、
Ｕリング状の開口部を上流側に向けて差圧板４の外周に
装着され、Ｕリング状の一辺の端部側面が内壁１０に当
接してシールしつつ、摺動抵抗を少なくしている。ま
た、Ｕリングシール１１におけるＵリング状のカーリン
グ部が上流方向に向くことにより、供給水圧が上昇する
際の摺動抵抗が半減される効果を生じる。従って、Ｕリ
ングシール１１は、供給水圧の変動があった場合に、ガ
バナ性能におけるヒステリシスを最小にし、応答性を良
くする。

【００１６】また、固定弁体Ｖ１に設けた調節弁５と可
動弁体Ｖ２間に、ガバナばね１４を同軸上に配設し、可
動弁体Ｖ２が調節弁５に対して離反する方向に付勢され
る。そして、ガバナばね１４と差圧板４の前後に発生す
る差圧とガバナばね１４力とが均衡することによって、
下弁部９ａと上弁部９ｂとを通過する流量が一定に制御
される。尚、固定弁体Ｖ１の上流側には挿入した可動弁
体Ｖ２の突出を受け止める受止めリング１５が設けられ
る。また、ガバナばね１４は、水温変化に応じてばね定
数が変化する感熱応動部材である形状記憶合金を用い、
温度に対するばね荷重特性が実際の給湯温度と適切な比
例関係となるように選定される。

【００１７】ガバナばね１４が調節弁５と可動弁体Ｖ２
との間に設けられる理由は、ガバナ特性上、下段シート
部２ａ、上弁シート部２ｂと下弁部９ａ、上弁部９ｂと
の同軸性を確保するためである。例えば、図３に示す従
来例のように、固定弁体Ｖ１と差圧板４との間に設けた
場合には、径の大きなガバナばね１４によって固定弁体
Ｖ１に対する可動弁体Ｖ２の傾きが決定されるため、ガ
バナばね１４の精度および組み込み精度が特に要求され
る。一方、本実施例では、有効径の小さいガバナばね１
４を上弁部９ｂの内周部で、かつ、可動弁体Ｖ２の内部
に設けるので、上弁部９ｂを上弁シート部２ｂの中心に
導き易い。従って、可動弁体Ｖ２の同軸性をむしろ高め
ることができると共に、ガバナばね１４における傾きに
対する精度はある程度ラフでも許容される。その結果、
定流量弁の機能を損ねることなく、ガバナばねの有効径
を小さくし、高価な形状記憶合金ばねの材料を節約し
て、ガバナばねを安価にすることができる。

【００１８】また、一般的に、単一のガバナばね１４を
設けた場合には、供給水圧に対する通水量が高水圧時に
低下する傾向にある。そこで、固定弁体Ｖ１の上部に設
けられる調節弁５を、ねじ部６で上下に位置調節し、上
弁部９ｂが閉じた場合の下段シート部２ａと下弁部９ａ
との隙間を調節する。つまり、調節弁５をねじ込んで上
弁シート部２ｂの位置をセットし、高水圧時に、上弁部
９ｂと上弁シート部２ｂとが先に当接した場合に、下弁
部９ａと下段シート部２ａとの隙間が確保されるように
する。これによって、上弁部９ｂが閉弁しても下弁部９
ａの開度が確保されることとなり、高水圧時における通
水量の低下が防止される。更に、給湯器の能力号数が異
なる場合においても、必要水量に応じて流路孔１２の大
きさを変える程度の変更で流量を設定し、かつ、調節弁
５で下段シート部２ａと下弁部９ａとの隙間を調節すれ
ば、高水圧時のガバナ特性を適切にすることができる。
従って、出湯量の異なる給湯器に対しても、定流量弁Ｖ
における主要部品を共通に適用することができる。

【００１９】次に、水温補正機能について説明を加え
る。この定流量弁Ｖは、入水温度の変化に応じてばね力
が増減し、固定弁体Ｖ１と可動弁体Ｖ２とによる弁間隙
を比例的に増減するので、入水温度の高低の変化により
通水量が比例的に増減する。例えば、夏期と冬季による
入水温度の変化に対しては、ガバナばねが１４が入水温
度を感知してそのばね定数が変化し、固定弁体Ｖ１の下
段シート部２ａおよび上弁シート部２ｂと可動弁体Ｖ２
の弁間隔を広狭に自動制御することによって入水温度に
見合った通水量が確保される。即ち、夏期のように入水
温度が高い場合はガバナばね１４がこれを感知してばね
定数を高めその弾発力を強くする。そして、下段シート
部２ａと下弁部９ａによる弁間隔は広く保たれ通水量は
増大し、また、冬季のように入水温度が低い場合はガバ
ナばね１４がこれを感知してばね定数を下げその弾発力
を弱くするため、下段シート部２ａと下弁部９ａによる
弁間隔は狭く保たれ通水量は減少する。従って、ガス量
調整にて給湯温度を制御するにあたり、入水温度が変化
しても給湯器の最大能力限度を越えない。また、供給水
圧の変動に対してはガバナばね１４と差圧板４前後の差
圧力が均衡して、固定弁体Ｖ１の下段シート部２ａと可
動弁体Ｖ２の下弁部９ａによる弁開度を流量が一定とな
るよう自動制御するガバナ機能を備えている。従って、
供給水圧の変動があったとしても、通水量は一定に保た
れる。

【００２０】そして、上述した水温補正付き定流量弁Ｖ
は、図２に示すように、熱交換器２２への給水路２３に
組み込まれる。給湯の際して給湯栓２４を開放すると、
水流センサＳ１が通水を感知し、ガス供給路に設けた元
電磁弁ＭＶ１とメイン電磁弁ＭＶ２とが開弁し、燃料ガ
スは、電磁比例弁ＭＶ３の作動によって、目標設定温度
に見合うガス量がバーナ２５に供給される。その結果、
給湯器は、常時、設定された温度の給湯を維持する。
尚、Ｆは強制給気用ファン、２６は燃焼室、２７は排気
筒、２８は出湯温センサ、２９はコントローラを示して
いる。

【００２１】上述したように、本実施例の定流量弁Ｖ
は、Ｕリングシール１１でヒステリシスを改善し、調節
弁５によって高水圧時の水量の低下を防止し、ガバナば
ね１４の設定を同軸に保ち易い位置に設定して、ガバナ
性能を改善することができる。また、調節弁５で調節す
ることによって流量の異なる給湯器に共通使用すると共
に、ガバナばね１４の有効径を小さくして形状記憶合金
ばねの材料を節約し、定流量弁Ｖの生産性を向上するこ
とができる。

【００２２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこうした実施例に何等限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施
例では、調節弁５が上弁シート部２ｂと上弁部９ｂによ
る弁間隔を調節した後に流路に組み込む構成としたが、
流路に組み込み後に流路の外から調節できる構成として
も良い。また、上弁部９ｂと上弁シート部２ｂとの当接
位置を調節する調節弁５は、実施例では、固定弁体Ｖ１
に設けたが、可動弁体Ｖ２に調節弁５を設け、上弁部９
ｂまたは下弁部９ａのいずれかの位置を調節する構成と
しても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の水温補正機能付き定流量弁によれば、高水圧時の
ガバナ性能を改善できるという優れた効果を奏する。

【００２４】また、請求項２記載の水温補正機能付き定
流量弁によれば、請求項１による効果に加え、水温補正
機能付き定流量弁におけるガバナばねを安価にすること
ができる。

【００２５】また、請求項３記載の水温補正機能付き定
流量弁によれば、請求項１または請求項２による効果に
加え、ガバナ性能におけるヒステリシスを改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての水温補正機能付き定流量弁の
概略構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る給湯器の概略図である。

【図３】従来の水温補正機能付き定流量弁の概略構成図
である。

【符号の説明】

Ｖ定流量弁Ｖ１固定弁体Ｖ２可動弁体２ａ下段シート部２ｂ上弁シート部３通孔４差圧板５調節弁６ねじ部７Ｏリング８止め輪９ａ下弁部９ｂ上弁部１０内壁１１Ｕリングシール１２流路孔１３横孔１４ガバナばね１５受止めリング１７外周溝部１８段部ＭＶ１元電磁弁ＭＶ２メイン電磁弁ＭＶ３電磁比例弁Ｆ強制給気用ファンＳ１水流センサ２１内壁面２４給湯栓２５バーナ２６燃焼室２７排気筒２８出湯温センサ２９コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給水路に固定され、上段シート部と下段
シート部とを円筒内面に有する固定弁体と、上記固定弁体内と同軸上に進退自在に挿入され、上記固
定弁体の上記上段シート部と下段シート部とに各々接離
する上弁および下弁を有すると共に、給水が通過する孔
が開けられ、上記孔前後の差圧力を受圧する差圧板を備
えた可動弁体と、水温変化に応じてばね定数が変化する感熱応動部材で形
成され、上記可動弁体を開弁方向に付勢するガバナばね
とを備え、上記ガバナばねの荷重と上記差圧板に働く差圧力とが均
衡して、流量を一定に制御する水温補正機能付き定流量
弁において、上記上弁と上記上段シート部との当接位置を調節し、上
記下弁と上記下段シート部との開度を調節する調節部を
設けたことを特徴とする水温補正機能付き定流量弁。
【請求項２】上記固定弁体と上記可動弁体間で、か
つ、上記可動弁の内部に上記ガバナばねを設けたことを
特徴とする請求項１記載の水温補正機能付き定流量弁。
【請求項３】弾性体で断面Ｕ字形状に形成し、上記差
圧板の外周部に装着して上記固定弁体内壁の摺動面と上
記差圧板の外周部とをシールするシールリングを設けた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の水温補
正機能付き定流量弁。