JPS63318382A - 流量制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は流量制御装置に関し、さらに詳細にいえば、
２本の通路を有し、各通路を流れる流体のうち、一方の
流体の温度を自動的に感知して、各通路を流れる流体の
流量を調節する流量制御装置に関する。

〈従来の技術〉 家庭用等に用いられる小型の瞬間湯沸器は、水道から供
給される水を熱交換器に通して熱水に変換し、給湯口か
ら供給するものである。給湯口がら出る湯の温度は、熱
交換器のバーナーに供給されるガス量と水の供給量とを
一定にした場合、瞬間湯沸器に供給される水の温度によ
って異なってくる。夏場では一般に水温が高いため、２
Ｈの温度も高くなり、冬場では水温が低いため、湯の温
度は低くなる。しかし、使用者の側から見れば、例えば
炊事用の湯の温度が高すぎたり低すぎたりすると都合が
悪＜、湯の温度は一定の範囲内に保たれていることが望
ましい。

そこで、従来より、湯の温度を一定の範囲に保つため、
湯の温度が高い場合は、瞬間湯沸器に設けられた水栓を
操作して水量を増やしたり、ガス栓を操作してガス量を
減らしたりして湯の温度を下げ、場の温度が低い場合は
、水栓を操作して水量を減らしたり、ガス栓を操作して
ガス量を増やしたりして湯の温度を上げることによって
、湯の温度を適正な範囲に調節している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、夏場のように、水道水から供給される水の温
度が高い場合、水栓を操作して水量を極端に増やすか、
ガス量を極端に絞らねばならないが、水量の上限は、湯
沸器の水量処理能力によって制約されてしまう。そこで
、ガス量を絞る必要があるが、ガス栓を手動で調節する
ので正確に所望量に調節しに＜＜、絞り過ぎてガスを止
めてしまうこともある。逆に、冬場のように、水道水か
ら供給される水の温度が低い場合には、水栓を操作して
水量を極端に減らすか、ガス量を極端に増やさねばなら
ないが、ガス量の上限は、湯沸器のガス量処理能力によ
って制約されてしまう。そこで水量を適当に絞る必要が
あるが、手動では、上記と同様、正確に所望量に減らす
ことができない。

この欠点を克服するために、水量やガス量を予め一定段
階に絞る流量調節バルブを設け、しかもこのバルブの動
作を水温に応じて自動化することが望ましい。そこで、
ワックスベレットを利用して、水温の変化に応じて水量
を自動的に加減する装置を採用したものも提案されてい
るが、水量のみを自動調節できるにすぎない。しかも、
例えば夏場等水温の高いときに、水を限度一杯まで出し
ても湯の温度が充分下がらないので、やはりガス量の絞
りを手動で行わねばならず、正しく所望量まで絞ること
は困難である。

上記の瞬間湯沸器の例に限らず、例えば、一定温度の熱
水に、夏場、冬場で温度の異なる水（例えば水道水）を
混合して一定温度の温水を得る場合にも、水と熱水の混
合比を手動で調節していたのでは、正確な調節ができな
いという問題がある。

このような場合、水の温度または得られた温水のｌ８度
を温度センサで検知し、この検知結果に基づいて各流量
をサーボ機構を用いて調節することも考えられるが、こ
れでは装置の構成が複雑化し価格が高価になってしまう
。

く目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡
単な構造により、２つの通路を流れる流体の各流量を、
何れか一方の流体の温度に基づいて、自動的に調節する
ことのできる流量制御装置を提１共することを目的とす
る。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明の流量制御装置は
、流体通過用の２本の通路と、各通路の途中部に設けら
れ、弁体の移動によって流量を調整する一対の流量調整
手段と、両弁体間に連結され、両流量調整手段の流量調
整動作が互いに逆動作となるように両弁体を連動させる
弁体連結部材と、一方の通路を流れる流体の温度に感応
して形状が変形する形状記憶合金の変形作用によって、
当該通路側の弁体を移動させる弁体移動手段とを具備す
るものである。

く作用〉 上記の構成の流量制御装置によれば、一方の通路を流れ
る流体の温度が形状記憶合金の変形温度を境に変化する
と形状記憶合金が変形し、これによって当該通路に配置
された流量調整手段の弁体が動作して通路を全開状態ま
たは絞り状態の何れかに設定する。この弁体の動作は弁
体連結部材を介して他方の弁体に伝達され、当該他方の
弁体を、流量調整動作が上記と逆動作となるように移動
させ、通路を絞り状態または全開状態の何れかに設定す
る。すなわち、上記一方の弁体が流量を絞る方向に移動
すれば、他の弁体は流量を増す方向に移動し、一方の弁
体が流量を増す方向に移動すれば、他の弁体は流量を絞
る方向に移動する。

このようにして、両方の弁体を弁体連結部材で連結し、
一方の通路に形状記憶合金で作動する弁体移動手段を設
けただけの簡単な構成で、一方の通路を流れる流体の温
度に基づいて、各通路を流れる流体の流量を自動調節す
ることができる。

〈実施例〉 次いで、この発明の実施例について図を参照しながら以
下に説明する。

第１図（ａ）は、流量制御装置（１）の断面を示し、流
体通過用の２つの通路（Ａ）　（Ｂ）が形成され、両道
路（Ａ）　（Ｂ）は仕切り壁（■２）で仕切られている
。

一方の通路（Ａ）の途中には、弁座（３Ｃ）、および０
リング（３ｂ）を介して弁座（３ｃ）に当接可能な弁体
（３ａ）から構成される通路開閉用の開閉バルブ（３）
が配置され、他方の通路（Ｂ）の途中には、弁座（４Ｃ
）、およびＯリング（４ｂ）を介して弁座（４ｃ）に密
着可能な弁体（４ａ）から構成される通路開閉用の開閉
バルブ（４）が配置されている。また、開閉バルブ（３
）とは別に、開閉バルブ（３）の上流および下流にそれ
ぞれ開口端を有するバイパス通路（ｌＯ）が形成され、
開閉バルブ（４）とは別に、開閉バルブ（４）の上流お
よび下流にそれぞれ開口端を有するバイパス通路（１１
）が形成されている。この開閉バルブ（３）およびバイ
パス通路（１０）によって通路（Ａ）側の流量調整手段
を構成し、開閉バルブ（４）およびバイパス通路（１１
）によって通路（Ｂ）側の流量調整手段を構成する。

弁体（３ａ）および弁体（４ａ）の間には、仕切り壁（
１２）に貫通形成されたシール孔（１３）を挿通ずる連
結棒（６）が介在され、連結棒（６）の両端はそれぞれ
弁体（３ａ）および弁体（４ａ）に装着されている。こ
の連結棒（６）は、開閉バルブ（３）　（４）の開閉動
作が互いに逆動作となるように、両弁体（３ａ）　（４
ａ）を連動させる連結部材として機能する。すなわち、
連結棒（６）は、開閉バルブ（３）を閉じる方向（図中
左矢印Ｆ方向）への弁体（３ａ）の移動を弁体（４ａ）
に伝えて、開閉バルブ（４）を開く方向に弁体（４ａ）
を移動させ、また、開閉バルブ（３）を開く方向（図中
右矢印Ｇ方向）への弁体（３ａ）の移動を弁体（４ａ）
に伝えて、開閉バルブ（４）を閉じる方向へ弁体（４ａ
）を移動させる。

（５）は弁体移動手段としての形状記憶合金製スプリン
グであり、その両端は、弁体（３ａ）の背後（弁座（３
ｃ）と反対側）、および流量制御装置（１）の端板（８
）にそれぞれ係止されている。（７）はバイアススプリ
ングであり、その両端は、弁体（４ａ）の背後、および
流量制御装置（１）の端板（９）に係止され、弁体（４
ａ）を矢印Ｆ方向に引き付けている。端板（８）、端板
（９）は流量制御装置（１）に螺着されたものであって
、前後の微調整が可能となっている。この微調整によっ
て、形状記憶合金製スプリング（５）およびバイアスス
プリング（７）の圧力調節をすることができる。

形状記憶合金として、Ｎｉ−Ｔｌ系合金、Ｃｕ−Ａ　Ｉ
　−Ｚｎ系合金等を例示できる。

第１図（ａ）は、所定温度（例えば２２℃）以上におい
てマルテンサイト変態を起こして柔軟性を帯びる形状記
憶合金を使用した例を示し、図示のように、形状記憶合
金製スプリング（５）は、所定温度以上において、バイ
アススプリング（７）の伸長力によって、弁体（４ａ）
は矢印Ｇ方向に移動して弁座（４ｃ）に圧接され、それ
と同時に弁体（３ａ）は弁座（３ｃ）から引き離される
。また、所定温度以下になれば記憶形状を維持し、第１
図（ｂ）に示すように、バイアススプリング（７）の伸
長力に孔して弁体（３ａ）は弁座（３ｃ）に圧接され、
それと同時に弁体（４ａ）は弁座（４ｃ）から引き離さ
れる。

以上の動作により、通路（Ａ）を流れる流体の温度が所
定温度以上になれば、第１図（ａ）に示すように、開閉
バルブ（４）は閉じられ、通路（Ｂ）を流れる流体はバ
イパス通路（１１）のみを流れるようになり、その流量
は制限される。それと同時に開閉バルブ（３）は開き、
流体は大きな抵抗を受けることなく通路（Ａ）を流れる
ことができる。

逆に、通路（Ａ）を流れる流体の温度が所定温度以下に
なれば、第１図（ｂ）に示すように、開閉バルブ（３）
は閉じられ、通路（Ａ）を流れる流体はバイパス通路（
１０）のみを流れるようになり、その流量は制限される
。それと同時に弁体（４ａ）は弁座（４ｃ）から引き離
され、流体は大きな抵抗を受けることなく通路（Ｂ）を
流れることができる。

このように形状記憶合金製のスプリング（５）と連結棒
（６）を付加した簡単な構成で、通路（Ａ）を流れる流
体の温度に基づいて各通路（Ａ）　（Ｂ）を流れる流体
の流量を調節できる。

また、形状記憶合金は金属の一種であり、その熱伝導率
は大きく、流体の温度変化にすばやく追随することがで
きる。したがって、流；制御装置としての応答速度も速
く、迅速に流量調節を行うことができる。

第２図は流量制御装置（１）の変更例を示し、上記実施
例と相違するところは、所定温度以下で柔軟性を帯びて
塑性変形可能となり、所定温度以上で硬くなって記憶形
状に戻る形状記憶合金を使用したことと、形状記憶合金
製スプリング（５）は、弁体（３ａ）と仕切り壁（１２
）との間に介在され、バイアススプリング（７）は、弁
体（４ａ）と仕切り壁（１２）との間に介在されている
ことである。形状記憶合金製スプリング（５）は伸長状
態で形状が記憶されており、その伸長状′態の長さは、
同図（ａ）に示すように、弁体（３ａ）が弁座（３ｃ）
から最も離れた状態で、弁体（３ａ）と仕切り壁（１２
）との間に無理なく介在されるように設定されている。

（７）はバイアススプリングであり、弁体（４ａ）を弁
座（４ｂ）から離す方向（矢印Ｆ方向）に押圧付勢して
いる。形状記憶合金製スプリング（５）は、所定温度（
例えば２２℃）以上になると記憶形状に戻り、同図（ａ
）に示すように、弁体（３ａ）を弁座（３ｂ）から引き
離し、開閉バルブ（３）を開く。また、連結棒（６）を
介して連結された弁体（４ａ）は同方向に移動し弁座（
４ｃ）に圧接される。所定２Ｈ度以下になればマルテン
サイト変態を起こして柔軟性を帯び、第２図（ｂ）に示
すように、バイアススプリング（７）によって押し戻さ
れて、弁体（４ａ〉は弁座（４ｃ）から引き離され、そ
れと同時に、弁体（３ａ）は弁座（３ｃ）に圧接される
。

以上の動作により、第１図に示す実施例と同様、通路（
Ａ）を流れる流体の温度により、各通路（Ａ）（Ｂ）を
流れる流体の量を同時に調節することができる。

第３図は、流量制御装置の他の変更例を示す。

この流量制御装置（１）は通路（Ｂ）の流量調整手段と
してガスガバナ（２０）を採用したものである。ガスガ
バナ（２０）は、弁体（２ａ）および弁座（２ｂ）から
構成された通路開閉用の弁（２１）と連結棒（２３）を
介して開閉バルブ（２１）に連結されたダイヤフラム（
２４）を何している。ダイヤフラム（２４）は緩衝用ス
プリング（２５）を介してスプリング圧調節部（２Ｂ）
に接続され、スプリング圧調節部（２６）は連結棒（６
）に固定されている。ガスガバナ（２０）は、緩衝用ス
プリング（２７）を介して流量制御装置（１）の固定壁
に固定されている。通路（Ａ）側では、バイアススプリ
ング（７）か弁体　（３ａ）と当接して、弁体（３ａ）
を連結棒（６）を介さずに直接付勢している点を除けば
、第１図の実施例と同じ構成をとる。

上記実施例では、形状記憶合金製スプリング（５）の移
動動作は、弁体（３ａ）に伝えられるとともに、連結棒
（６）を介してスプリング圧調節部（２Ｇ）、緩衝用ス
プリング（２５）、ダイヤフラム（２４）、連結棒（２
３）を介して弁体（２ａ）に伝えられ、通路（Ｂ）を開
閉する。この実施例では、通路（Ｂ）側には、見かけ上
バイパス通路は形成されていないが、ダイヤフラム（２
４）固有の弾性力および緩衝用スプリング（２５＞（２
７）の作用により開閉バルブ（２１）は完全に閉鎖され
るには至らず、常に少ユの流れが維持されるようになっ
ている。したがって、第１図の実施例のようにバイパス
通路（１１）を設けることなく、通路（Ｂ）を流れる流
体の’ａ、ｆａを調節することができる。

次に、前記第１図に示す流量制御装置（１）を元止式の
瞬間湯沸器（２）に適用した例を第４図に示す。

水通路（Ａ）から供給された水は水ガバナ（３２）を通
して流量制御装置（１）に入り、流量制御装置（１）か
ら出た後、熱交換５（３Ｂ＞を通過して、カラン（３７
）から供給される。一方、ガス通路（Ｂ）から供給され
たガスは水圧連動開放弁（３４〉を通して流量制御装置
（１）に入り、流量制御装置（１）から出た後、バーナ
ー（３５）に供給される。（３３）は水量を手動調節す
る水ユ手動調節バルブである。

上記の瞬間湯沸器（２）であれば、夏場の水温の高いと
きには、流量制御装置（１）の通路（Ａ）側に配置され
た形状記憶合金製スプリング（５）の温度が上がり、形
状記憶合金が変形し、これによって当該通路（Ａ）に配
置された弁体（３ａ）が移動して開閉バルブ（３）を全
開し、当該通路（Ａ）を流れる水量は水量手動調節バル
ブ（３３）によって規定される流量に維持される。この
弁体（３ａ）の移動動作は連結棒（６）を介して他方の
弁体（４ａ）に伝達され、開閉バルブ（４）を閉じる方
向に当該他方の弁体（４ａ）を移動させる。

このため、通路（Ｂ）を流れるガスの量は減少するが、
バイパス通路（１１）が形成されているため、開閉バル
ブ（４）が完全に閉鎖されても所定量のガスは供給され
る。このようにして、水量を維持すると同時にガス量を
自動的に減らすので、手動によるガス量の調整を不要に
できる。もし、ガス量の手動調整バルブが装備されてい
る瞬間湯沸器にあっては、ガス量の微調整が容易になる
。次に、冬場の水温の低いときは、形状記憶合金製スプ
リング（５）の温度が下がり、これによって当該通路（
Ａ）に配置された弁体（３ａ）は開閉バルブ（３）を閉
じる方向に移動するが、バイパス通路（ｌＯ）が形成さ
れているため、開閉バルブ（３）が完全に閉鎖されても
所定量の水は供給される。この弁体（３ａ）の移動動作
は連結棒（６）を介して他方の弁体（４ａ）に伝達され
、当該他方の弁体（４ａ）を弁を開く方向に移動させ、
開閉バルブ（４）を全開する。このため、ガス通路を流
れるガスの量は最大に維持される。このようにして、水
量を減らすと同時にガス量を維持するので、水量手動調
節バルブ（３３）による水量の微調整が容易になる。こ
のように、水量またはガス量を細かく調節することがで
きるので、水温の高低にかかわらず一定範囲の水量、一
定範囲の温度の湯を供給することができる。　第５図は
、流量制御装置（１）を備えた瞬間湯沸器（２）、およ
び流量制御装置（１）を備えていない瞬間湯沸器による
給湯能力図の測定データを示し、上記水量手動調節バル
ブ（３３）の開きは一定とし、水量は毎分５１としてい
る。図の縦軸はカラン（３７）から出る湯の温度（出湯
温度）溝軸は水道から供給される水の温度を示す。第５
図（ａ）は流量制御装置（１）を備えていない瞬間湯沸
器の給湯能力を示し、水温が１０℃から３０℃まで変化
するに連れて出湯温度にはそのまま３０℃の温度差が生
じている。第５図（ｂ）の実線は、流量制御装置（１）
を備えた瞬間湯沸器（２）のグラフを示し、形状記憶合
金の作動温度（２２℃）よりも低温では、水はバイパス
通路（１０）のみを流れ水量が制限されるため、水温が
低くとも出湯温度はあまり低くならず、グラフの傾きは
、第５図（ａ）の場合と比べて小さく押さえられている
。そして、上記作動温度を超えると、弁体（３ａ）　（
４ａ）の移動により、水量か増えガス量が減るので、出
湯温度はいったん下がり、その後水温の上昇とともに出
湯温度は上昇していく。この場合、ガス量がバイパス通
路（１１）で制限されるので、水温が高くなっても出湯
温度はそれほど上昇しない。すなわち、グラフの傾きは
、第５図（Ａ）の場合と比べて、小さく押さえられる。

したがって、グラフ全体として見れば、第５図（八）の
場合と比べて、水温の変動に対する出湯温度の変動は、
１０℃以内と小さく押さえられることになる。このよう
に、水温の変動にかかわらず、比較的狭い範囲の温度で
給湯することができる。

なお、参考として、第１図の通路（Ｂ）の流量、すなわ
ちガス量を一定とし、°通路（Ａ）の流量、すなわち水
量のみを変化した場合を第５図（ｂ）の破線のグラフに
示す。出湯温度の変化量は２０℃となり、上記実線の場
合と比べて大きいが、第５図（ａ）の場合と比べて出湯
温度の変化量は小さくなる。

以上、流量制御装置（１）を瞬間湯沸′ｒｉ（２）に適
用した例を説明してきたが、この発明の流量制御バルブ
の用途は、上記実施例に限定されるものでなく、例えば
、流量制御装置（１）の通路（Ａ）に水を、通路（Ｂ）
に熱水を流し、水の温度に応じて開閉バルブを調節する
用途にも適用できる。これによって、例えば夏場等に水
の温度が高いときに通路（Ｂ）の流量を絞って熱水の割
合を低下させ、冬場等に水の温度が低いときに通路（Ａ
）の流量を絞って水の割合を低下させることができ、何
れの場合も一定温度の温水を得ることができる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の流量制御装置によれば、２本
の通路の途中にそれぞれ配置された流量調整手段の弁体
を弁体連結部＋１によって互いに連結し、一方の通路内
に配置された形状記憶合金の変形によって当該通路側の
弁体を移動させることによって、両通路を流れる流量を
同時に調節することができる。このように、形状記憶合
金と弁連結部÷オを付加した簡単な構成で、２種の流体
の流はを同時かつ自動的に制御する流量制御装置として
簡便に適用することができるという持合の効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は流量制御装置の一実施例を示す断面図、第２図
、第３図は一部を変更した実施例を示す１折面図、 第４図は流量制御装置を瞬間湯沸器に適用した場合の瞬
間湯沸器の構造を示す概略図、第５図（ａ）は流量制御
装置を装備していない従来の瞬間湯沸器による、入水温
度と出湯温度との関係を示すグラフ、第５図（ｂ）は第
１図の流量制御装置を装備した瞬間湯沸器による、入水
温度と出湯温度との関係を示すグラフである。 （１）・・・流量制御装置、（２）・・・瞬間湯沸器、
（３）、（４）・・・流量調整手段としての開閉バルブ
、（３ａ）　（４ａ）・・・弁体、 （５）・・・弁体移動手段としての形状記憶合金製スプ
リング、 （６）・・・弁体連結部材としての連結棒、（１０）、
（１１）・・・流量調整手段としてのバイパス通路、（
Ａ）　（１３）・・・通路 特許出願人　　マルホ発條工業ト朱式会社／ｌ　　　三
洋電機株式会社 〃　　　　鳥取三洋電機株式会社 第１図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体通過用の２本の通路と、各通路の 途中部に設けられ、弁体の移動によって 流量を調整する一対の流量調整手段と、 両弁体間に連結され、両流量調整手段の 流量調整動作が互いに逆動作となるよう に両弁体を連動させる弁体連結部材と、 一方の通路を流れる流体の温度に感応し て形状が変形する形状記憶合金の変形作 用によって、当該通路側の弁体を移動さ せる弁体移動手段とを具備することを特 徴とする流量制御装置。 ２、流量調整手段が、弁体および弁座から 構成された開閉バルブと、流体を常時通 過させるバイパス通路とからなる上記特 許請求の範囲第１項記載の流量制御装置。 ３、流量調整手段が、弁体および弁体の接 近により通路を絞る絞り口とから構成さ れたものである上記特許請求の範囲第１ 項記載の流量制御装置。 ４、通路を流れる流体が瞬間湯沸器に送り 込まれるガスおよび水であり、弁体移動 上記特許請求の範囲第１項記載の流量制 御装置。