JPS5817903B2 - 温調弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の対象、産業上の利用分野 本発明は、サーモワックスあるいはバイメタル板を複数
枚重ねて構成したものの様な自己復帰能力のない熱応動
素子を、復帰ばねに抗して伸長させて弁を閉弁させ、所
定温度以下の流体を自動的に排出する温調弁に関し、特
に、着座後の加熱によって熱応動素子に生じる内部応力
の異常な増大を吸収する手段に関する。

本発明は、流体の温度による流量制御、特に蒸気や温水
系から所定温度以下の流体を系外に自動的に排出する制
御の分野で利用される。

従来技術及びその問題と技術的分析 サーモワックスやバイメタル板を重ねた熱応動素子は自
己復帰能力がないので、復帰ばねを必要とする。

この様な熱応動素子を用いた温調弁の一つの基本的構造
は、弁ケーシングに固定された隔壁の孔に、弁口を開閉
する弁体を結合した弁棒を摺動自在に嵌合して配置し、
弁棒の周りで該弁棒の両端の係止部と隔壁の両側の間に
熱応動素子と復帰ばねを配置したものである。

この一例が特開昭４８−５９４２７号公報に示されてい
る。

すなわち、弁ケーシングの弁室を形成する壁に有端円筒
状部材を外側から螺合し、その内側の弁室に面した開口
端部に、フランジ状の隔壁部材が固定しである。

隔壁部材の中央に形成した孔に弁棒が摺動自在に嵌合し
である。

弁棒の上記円筒状部材の中に差込まれた側の端部にピス
トン状の係止部材が固定され、コイル状の復帰ばねをそ
の両端を該係止部材と隔壁部材に当てて弁棒の周りに配
置しである。

弁棒の他端部に弁口に対面して弁体が固定しである。

弁棒の周りで弁体と隔壁部材の間に熱応動素子が配置し
である。

熱応動素子はバイメタル板を複数枚重ねた積層体で、そ
の両端が弁体と隔壁部材に当接している。

弁体は弁棒の一端の係止部材を兼ねている。

熱応動素子は周囲の流体の温度が上昇すると、弁棒を介
して復帰ばねを圧縮しながら伸長する。

隔壁部材は弁ケーシングに対して不動であるから、弁棒
が弁口側に変位し、これに結合された弁体が変位し、弁
座に当って弁口を塞ぐ。

周囲の流体の温度が低下すると、熱応動素子は伸長力が
弱まるから、弁棒を介してｍａｘねで押し戻される。

これに応じて弁体が弁座から離れて、弁口を開く。

しかし、上記の温調弁の熱応動素子は性能が早期に衰え
、寿命が短い問題があった。

これは、弁体の着座後は、弁棒がそれ以上は弁口方向に
変位できず、熱応動素子もそれ以上は伸長できないから
、例えば、弁口から流体が漏れて弁室内がさらに高温に
なると、熱応動素子の内部応力が異常に増大するからで
ある。

第４図は熱応動素子の伸長量ぐ横軸）に対する内部応力
（縦軸）の関係を示すものである。

弁体の着座点を符号Ｃで示す。

実線Ａで示すように、熱応動素子は、弁体の着座までは
伸長量と内部応力が共に緩かに増加するが、着座以後は
伸長が止まり内部応力だけが異常に増加する。

自己復帰能力のない熱応動素子にとっては復帰ばねは必
要不可欠であるから、弁体の着座後も、破線Ｂで示すよ
うに、復帰ばねの圧縮反力だけが作用するようにすれば
、熱応動素子の内部応力が最小になる。

本発明の技術的課題 本発明の技術的課題は、弁体の着座後の熱応動素子の伸
長も復帰はねて吸収させることができるようにすること
である。

技術的手段 上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は
次の通りである。

（イ）隔壁の孔と弁棒の間に隔壁の厚みよりも長く、上
端にフランジを有するスリーブを摺動自在に嵌合して配
置する。

（ロ）該スリーブの下端を熱応動素子の上端に当接させ
１該スリーブの上端を復帰ばねの下端に当接させる。

技術的手段の作用 上記技術的手段は次のように作用する。

すなわち、熱応動素子は周囲の流体の温度に応じて、復
帰ばねを圧縮しながら伸びる。

それに伴って、弁棒が変位する。

弁棒に取付けた弁体は弁口に近付き、弁座に当って弁口
を塞ぐ。

熱応動素子は、弁体の着座後に更に加熱されても、スリ
ーブを介して復帰ばねを圧縮しながら更に伸長する。

従って、熱応動素子には復帰ばねの圧縮反力が作用する
だけで、過大な負荷は掛からない。

本発明の特有の効果 本発明は次の特有の効果を生じる。

先に引用した特開昭４８−５９４２７号公報に示されて
いるものに於いて、弁棒の先端部に固定した弁体と熱応
動素子の間に、応力吸収ばねを介在させる方法では、弁
体の着座後、熱応動素子には、応力吸収ばねの圧縮反力
が作用する。

応力吸収ばねは復帰ばねよりもばね力を強くしなければ
ならない。

本発明では、弁体の着座後も、熱応動素子には復帰ばね
の圧縮反力が作用する。

従って、本発明の方が熱応動素子に生じる内部応力が小
さい。

英国特許第１−３０８１０７号明細書に示されているよ
うに、復帰ばねの他に、弁棒の先端部に弁体を摺動自在
に嵌合して弁棒の弁体と熱応動素子の間にばね受は部材
を固定し、弁体とばね受は部材の間に他の応力吸収ばね
を介在させることによっても、弁体の着座後の熱応動素
子の伸長を応力吸収ばねによって吸収させることはでき
るが、このものに於いては、弁棒と弁体の間の摺動面を
気密的にシールする手段を必要とし、弁体の結合構造が
複雑になり、上記シールのシール材の摩耗により摺動面
から流体が漏れることがある。

本発明では、弁棒に弁体を固定できるので、この様なシ
ール手段が不要で、結合構造が複雑になることを避ける
ことができる。

実施例 次に、上記技術的手段の一具体例を示す図示の実施例を
説明する。

第１図ないし第３図は本発明による温調弁の断面を示し
、第１図は開弁状態を、第２図は弁体が着座した状態を
、そして第３図は熱応動素子が着座後に伸長した状態を
示す。

はぼ円筒状の本体３６に蓋１０をガスケット１２を介し
て螺着して、はぼ円柱状の弁室２０を形成する。

本体３６には側壁に入口１４を、端部に出口２４を形成
しである。

本体３６の弁室２０の奥壁に弁座部材２６をガスケット
２２を介在して螺着する。

弁座部材２６の中央には弁室２０と出口２４を連通ずる
弁口２８が形成しである。

弁口２８と蓋１０は同軸上に配置する。

弁室２０の内壁に沿って円筒状ストレーナ３２を配置す
る。

蓋１０の中央に孔を形成する。

その孔は内端部を小径雌ねじとし、中央部を円筒面とし
、外端部を大径雌ねじとする。

調節棒６を、その内端部に雄ねじを形成して、蓋１０の
孔の小径雌ねじに螺合する。

調節棒６の外周の円筒面部と蓋１０の孔の中央部の円筒
面の間に座金４４とバッキング４６を配置し、プラグ４
を蓋１０の外端部の大径雌ねじに螺合して、蓋１０の孔
と調節棒６の間を気密的にシールする。

調節棒６の外端面に工具掛は用の一文字溝を形成する。

調節棒６の突出部を覆って保護キャップ２を蓋１０の外
周に形成した雄ねじに螺着する。

調節郷６の内端部に形成した雄ねじは、調節棒６の行程
の最外位置にて、バッキング４６の内側に配置した座金
４４に当るので、バッキング４６に食い込むことはない
。

調節棒６には軸に沿って内端から案内孔８を形成してお
く。

調節棒６の内端部の雄ねじに袋ナツト４０を螺着する。

袋ナツト４０は弁ケーシングに対して不動の隔壁を成す
。

袋ナツト４０の中央には案内孔８よりも小径の貫通孔を
形成しておく。

該貫通孔に、一端にフランジを有するス、リー゛ブ３８
を、フランジを案内孔８側にして、゛・摺動自在に嵌合
する。

゛１１弁棒１６をスリーブ３
８の孔に摺、動ｉ′１在゛に嵌合する。

弁棒１６の案内孔８内に位置す４側の端部にばね受はフ
ランジ４８を形成する。

ばね受はフランジ４８は弁棒１６よりも大径で、゛案内
孔らの内壁に摺接する。

コイル状の復帰ばね４２を、その両端を弁棒１６のばね
受はフランジ４８の下端面と、スリーブ３８の上端部に
形成したフランジの上端面に当接して、弁棒１６と案内
子、Ｌ８の間に配置する。

弁棒１６に形成したばね受はフランジ４８の上端面と、
案内孔８の奥壁の間に、補助はね５０を介在する。

補助ばね５０のばね力は復帰ばね４２よりも弱いもので
ある。

弁棒１６の弁口２８に対面する端部に弁体３０を形成す
る。

弁棒１６の周りの、スリーブ３８の下端面と弁体３０の
間に熱応動素子３４を配置する。

熱応動素子３４は、ディスＺ状バイメタル板を、膨張率
の低い側の面を向かい合せて重ねた対を、複数対重ねた
もので、各バイメタル板の中央に形成した孔に弁棒１６
を通して積層体とし、両端に座金を介在し、上端面をス
リーブ３８の下端面に当接させ、下端面を弁棒１６の下
端部に止め付けたスナップリング１８に当接させて配置
する。

上記温調弁は次のように作動する。

弁室２０に流入する流体の温度が低いときは、第１図に
示す様に、バイメタル板は偏平で、熱応動素子３４の伸
長力が小さいから、弁棒１６が復帰ばね４２の作用で、
復帰ばね４２の側に変位し、弁体３０が弁口２８から引
き離された開弁位置にある。

流体は入口１４からストレーナ３２を通って弁室２０に
入り、熱応動素子３４の周りを流れ、弁口２８を通って
出口２４に流出する。

弁室２０に流入する流体の温度が上昇すれば、第２図に
示す様に、バイメタル板が加熱されて湾曲する。

熱応動素子３４は伸長力が増大し、スリーブ３゛苧を介
しく復帰ばね４２を圧縮する。

これに伴って、弁棒−１６が弁口２８の側に変位し、図
示の閉弁位置にて弁体３０が弁座に当接して弁口２８を
塞ぐ。

弁体３０の着座後も、バイメタル板が更に高温に加熱さ
れるならば、熱応動素子３４の伸長力は引き続き増大す
るので、スリーブ３８が復帰ばね４２を圧縮しながら、
復帰ばね４２の方向に変位する。

このとき、熱応動素子３４には復帰ばね４２の圧縮反力
に応じた内部応力が生じている。

尚、復帰ばね４２の圧縮反力は弁体３０を弁座部材２６
に押付ける力としては作用しない。

弁体３０には流体圧力と補助ばね５０のばね力が作用す
るだシである。

補助ばね５０は弁口２８が上方に位置した場合でも、弁
棒１６及びこれに一体的に取り付けられた部品を支え、
弁体３０を弁口２８に導くために用いたもので、図示の
様に弁口２８が下方に位置する状態で、温調弁を配管す
るときには、省略してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る温調弁の実施例の断
面図で、第１図は開弁状態、第２図は弁体が着座した閉
弁状態、第３図は弁体の着座後に熱応動素子が更に伸長
した状態を示す。 第４図は本発明の詳細な説明する参考図である。 ６：調節棒、８：案内孔、１６：、弁棒、１８ニスナツ
プリング、２０：弁室、２８：弁口、３４：熱応動素子
、３８ニスリーブ、４０：袋ナツト（隔壁）、４２：復
帰ばね、４８：ばね受はフランジ、５０：補助ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁ケーシングに固定された隔壁の孔に、弁口を開閉
   する弁体を固定した弁棒を摺動自在に嵌合して配置し、
   弁棒の周りで該弁棒の両端の係止部と隔壁の両側の間に
   熱応動素子と復帰ばねを配置したものに於いて、隔壁の
   孔と弁棒の間に該隔壁の厚みよりも長く上端にフランジ
   を有するスリーブを摺動自在に配置し、該スリーブの下
   端を熱応動素子の上端に当接させ該スリーブの上端を復
   帰ばねの下端に当接させた温調弁。