JPS6353379A - Fluid mixing valve - Google Patents
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- JPS6353379A JPS6353379A JP19629986A JP19629986A JPS6353379A JP S6353379 A JPS6353379 A JP S6353379A JP 19629986 A JP19629986 A JP 19629986A JP 19629986 A JP19629986 A JP 19629986A JP S6353379 A JPS6353379 A JP S6353379A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は流体混合弁に関し、更に詳細には、高温流体
と低温流体との混合比を、形状記憶合金を材質とする駆
動素子により自動的に調節し、予じめ設定した所定温度
の混合流体が常に供給されるようにした流体混合弁に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a fluid mixing valve, and more particularly, the mixing ratio of high temperature fluid and low temperature fluid is automatically adjusted by a drive element made of a shape memory alloy. The present invention relates to a fluid mixing valve that always supplies mixed fluid at a predetermined temperature.
従来技術
比較的最近にその存在が確められ、コスト的に量産化も
可能となった新たな機能性素材の1つとして、形状記憶
合金が知られている。この形状記憶合金は、例えばニッ
ケルとチタンとの合金からなり、該合金に所要の形状を
付与した後に、オーステナイト変態終了温度(Af湿温
度以上に加熱する形状記憶処理を施すことにより、その
熱処理前に与えられた形状を金属組織的に記憶する特異
な性質を有する金属材料である。このため所定の応力範
囲内で変形が与えられても、その変形時の温度より僅か
に高い温度に加熱するだけで、元の形状に瞬時に回復す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION Shape memory alloys are known as one of the new functional materials whose existence has been confirmed relatively recently and whose mass production has become possible in terms of cost. This shape memory alloy is made of, for example, an alloy of nickel and titanium, and after imparting a desired shape to the alloy, a shape memory treatment is performed to heat the alloy to a temperature higher than the austenite transformation end temperature (Af humidity temperature). It is a metallic material that has the unique property of remembering the shape given to it metallographically.For this reason, even if it is deformed within a predetermined stress range, it will be heated to a temperature slightly higher than the temperature at the time of deformation. It instantly recovers to its original shape.
この元の形状を記憶する特異な性質に鑑み、産業上の各
分野における諸種の応用が提案されている。例えば航空
機の油圧パイプのシール継手がこれであって、形状記憶
合金により室温でパイプ径より僅かに小さい継手を製作
し、この継手の直径を零度以下で拡開した後、結合すべ
きパイプに嵌挿し、次いで室温に放置して元の形状を回
復させることにより、極めて緊密なパイプ接続がなされ
る。また温度変化に応答して形状が変わることから、ク
ーラー等の冷気吹出し口のダンパの開閉付勢用の駆動源
として使用する等の応用例もある。In view of this unique property of remembering the original shape, various applications in various industrial fields have been proposed. For example, seal joints for hydraulic pipes in aircraft are made using a shape memory alloy that is slightly smaller than the pipe diameter at room temperature, and after expanding the diameter of this joint at temperatures below zero, it is fitted onto the pipes to be joined. A very tight pipe connection is made by inserting the tube and then leaving it at room temperature to recover its original shape. Furthermore, since the shape changes in response to temperature changes, there are applications such as use as a drive source for opening and closing a damper of a cold air outlet of a cooler or the like.
更に形状記憶合金の別の有効な利用分野として。Furthermore, this is another effective field of use for shape memory alloys.
前述したもの以外に、例えば熱水と冷水との混合比を形
状記憶合金からなる駆動素子を使用して、常に一定に保
つように構成した混合弁が、既に幾つか提案されている
。In addition to the ones described above, several mixing valves have already been proposed in which, for example, a driving element made of a shape memory alloy is used to keep the mixing ratio of hot water and cold water constant at all times.
例えば第10図に示す混合弁10では、所要形状の管路
系を内部に構成するケーシング11に高温水流入路12
と冷水流入路13とが画成され、この高温水流入路12
と冷水流入路13とは、ケーシング11の内部に設けた
弁座14により上下に分割されている。前記ケーシング
11の内部には、弁座14を挟んで中空の円筒状制御弁
15が上下に摺動可能に介挿され、この制御弁15に穿
設した通孔16を介して高温水と冷水とが、当該制御弁
15の中空部15a内に流入し得るよう構成されている
。前記制御弁15の中空部15aにはばね座17が設け
られ、このばね座17の上方に圧縮状態での形状を記憶
している形状記憶合金材質のコイルバネ18が配設され
ている。また下方には通常の弾性金属材料からなる引張
りばね19が配設されている。なお前記コイルバネ18
および引張りばね19は、適宜の係止手段によって、夫
々引張り状態で取付けられているものとする。For example, in the mixing valve 10 shown in FIG.
and a cold water inflow path 13 are defined, and this high temperature water inflow path 12
and the cold water inlet passage 13 are divided into upper and lower parts by a valve seat 14 provided inside the casing 11. A hollow cylindrical control valve 15 is inserted into the casing 11 so as to be slidable up and down with the valve seat 14 in between, and hot water and cold water are supplied through a through hole 16 formed in the control valve 15. is configured such that it can flow into the hollow portion 15a of the control valve 15. A spring seat 17 is provided in the hollow portion 15a of the control valve 15, and a coil spring 18 made of a shape memory alloy material that remembers its shape in a compressed state is disposed above the spring seat 17. Further, a tension spring 19 made of a normal elastic metal material is disposed below. Note that the coil spring 18
It is assumed that the tension springs 19 and 19 are each attached in a tensioned state by appropriate locking means.
このように構成した混合弁10では、高温水の温度が高
くなれば、引張り状態でセットされた形状記憶合金から
なるコイルバネ18は、その形状回復応力により圧縮さ
れた状態に復元し、制御弁15は前記引張りはね19の
弾力に抗して上方へ移動する。これによって、冷水流入
路13に臨む通孔16aの開口面積が広くなって制御弁
15に流入する冷水量が増大すると共に、高温水流入路
12に臨む通孔16bの開口面積が挟くなって制御弁1
5に流入する高温水量が減少し、従って制御弁15を経
て温水送出路20から供給される混合温水の温度を略一
定に保つようになっている。In the mixing valve 10 configured in this manner, when the temperature of the high-temperature water increases, the coil spring 18 made of a shape memory alloy set in a tensioned state returns to a compressed state due to its shape recovery stress, and the control valve 15 moves upward against the elasticity of the tension spring 19. As a result, the opening area of the through hole 16a facing the cold water inflow path 13 is widened, increasing the amount of cold water flowing into the control valve 15, and the opening area of the through hole 16b facing the high temperature water inflow path 12 is narrowed. Control valve 1
The amount of high-temperature water flowing into the control valve 15 is reduced, so that the temperature of the mixed hot water supplied from the hot water delivery path 20 via the control valve 15 is kept approximately constant.
また供給される高温水の温度が低下すれば、形状記憶合
金からなるコイルバネ18の剛性が失われ、引張りばね
19の引張り応力が優勢になって制御弁15は下方へ移
動し、高温水量が増大すると共に冷水量が減少して、混
合水の温度を略一定に保つものである。Furthermore, if the temperature of the supplied high-temperature water decreases, the rigidity of the coil spring 18 made of a shape memory alloy is lost, and the tensile stress of the tension spring 19 becomes dominant, causing the control valve 15 to move downward, increasing the amount of high-temperature water. At the same time, the amount of cold water decreases to keep the temperature of the mixed water approximately constant.
発明が解決しようとする間ス点
第12図に示す如く、形状記憶合金は熱弾性形マルテン
サイト変態に伴って生起する現象であって、ある特定の
温度、すなわちAsからAfの温度範囲で変位量の急増
が現われる。前記形状記憶合金の逆変態が始まるAsか
ら、逆変態が完了するAfまでの温度差は約10℃あり
、第10図に関連して説明した公知の混合弁の駆動素子
として使用した場合、弁動作が一定せず、混合水の温度
を正確に調節することは困難であった。Points to be Solved by the Invention As shown in Figure 12, shape memory alloys are a phenomenon that occurs along with thermoelastic martensitic transformation, and are subject to displacement at a certain temperature, that is, in the temperature range from As to Af. A sudden increase in volume appears. There is a temperature difference of about 10°C from As where the reverse transformation of the shape memory alloy begins to Af where the reverse transformation is completed, and when used as a driving element of the known mixing valve described in connection with FIG. 10, the valve Operation was inconsistent and it was difficult to accurately adjust the temperature of the mixed water.
また一般に形状記憶合金は、その成分割合が微量変化し
ただけで変態温度が著しく異なる欠点を有し、例えばX
℃で変態する形状記憶合金を製造した場合、第11図に
示す如く、その変態温度に所定幅のばらつきを必然的に
生ずる。この場合はAの範囲の製品だけを選別使用する
ことになり、コスト的に極めて製造歩留りの悪いもので
あった。In general, shape memory alloys have the disadvantage that even a slight change in the proportion of their components results in significantly different transformation temperatures; for example,
When a shape memory alloy that transforms at .degree. C. is manufactured, as shown in FIG. 11, the transformation temperature inevitably varies within a predetermined range. In this case, only products within the range A were selected and used, resulting in an extremely poor manufacturing yield in terms of cost.
しかも高温水と冷水との混合温度を正確に調節するため
には、製造した形状記憶合金の駆動素子から更に選別し
たものを使用する必要があった。Moreover, in order to accurately adjust the mixing temperature of high temperature water and cold water, it was necessary to use a further selected drive element from the manufactured shape memory alloy drive elements.
発明の目的
本発明は従来技術に内在している前記欠点に鑑み、これ
を好適に解決するべく提案されたものであって、形状記
憶合金を材質とする変態温度の異なる複数の駆動素子を
使用することにより、正確な温度調節を行ない得る流体
混合弁を提供することを目的とする。Purpose of the Invention The present invention has been proposed in view of the above-mentioned shortcomings inherent in the prior art, and uses a plurality of drive elements made of a shape memory alloy and having different transformation temperatures. It is an object of the present invention to provide a fluid mixing valve that allows accurate temperature control.
問題点を解決するための手段
前記問題点を克服し、所期の目的を好適に達成するため
本発明は、高温流体流入路と低温流体流入路とをケーシ
ングに連通接続し、この高温流体流入路から流入する高
@流体と低温流体流入路から流入する低温流体との混合
比を、ケーシング内に配設した弁体を軸方向に摺動させ
ることにより調節するよう構成した流体混合弁において
、前記ケーシングに内挿される弁体の一端部と、ケーシ
ングの軸方向一端部との間に、形状記憶合金からなる変
態温度の異なる複数の駆動素子を介挿し、前記弁体を挟
んで前記駆動素子とは反対側に弾性体を弾力的に介挿し
たことを特徴とする。Means for Solving the Problems In order to overcome the above-mentioned problems and suitably achieve the intended purpose, the present invention connects a high-temperature fluid inflow path and a low-temperature fluid inflow path to the casing, and the high-temperature fluid inflow path A fluid mixing valve configured to adjust the mixing ratio of the high temperature fluid flowing in from the channel and the low temperature fluid flowing in from the low temperature fluid inflow channel by sliding a valve body disposed in the casing in the axial direction, A plurality of driving elements made of a shape memory alloy and having different transformation temperatures are inserted between one end of the valve body inserted into the casing and one axial end of the casing, and the driving elements are inserted with the valve body in between. The feature is that an elastic body is elastically inserted on the opposite side.
実施例
次に本発明に係る流体混合弁につき、好適な実施例を挙
げて、添付図面を参照しながら以下説明する。第1図は
、本発明に係る流体混合弁の好適な一実施例を示す概略
斜視図であって、流体混合弁21は、ケーシング22内
に摺動可能に配設される弁体23を、所定形状に記憶さ
せた形状記憶合金を材質とする複数の駆動素子24によ
り駆動して、熱水と冷水との混合比を一定に保つよう構
成したものである。すなわち円筒状のケーシング22に
は、熱水管25と冷水管26とが連通接続されると共に
、ケーシング22内で混合された混合水を外部に供給す
る吐出管27が接続されている。前記ケーシング22の
内部には、軸方向に摺動自在にスプール弁23が配設さ
れ、このスプール弁23によってケーシング22内は3
つの室空間に分割されている。例えばスプール弁23は
、ケーシング22の内周面と内接しかつ所要間隔で離間
したフランジ28.29と、このフランジ28゜29と
の間に介在するパルブロンド30とから構成され、雨フ
ランジ28.29とケーシング内壁面との間に混合室3
1が画成される。また前記熱水管25の開口25aと冷
水管26の開口26aとは、夫々混合室31に臨むよう
に開口位置の設定がなされるものである。Embodiments Next, preferred embodiments of the fluid mixing valve according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a preferred embodiment of the fluid mixing valve according to the present invention. It is configured to be driven by a plurality of driving elements 24 made of a shape memory alloy that has been memorized in a predetermined shape to maintain a constant mixing ratio of hot water and cold water. That is, a hot water pipe 25 and a cold water pipe 26 are connected to the cylindrical casing 22, and a discharge pipe 27 is connected to the cylindrical casing 22 for supplying the mixed water mixed inside the casing 22 to the outside. A spool valve 23 is disposed inside the casing 22 so as to be slidable in the axial direction.
It is divided into two room spaces. For example, the spool valve 23 is composed of flanges 28 and 29 that are inscribed in the inner peripheral surface of the casing 22 and spaced apart at a required interval, and a pallbrond 30 that is interposed between the flanges 28 and 29. Mixing chamber 3 between 29 and the casing inner wall surface
1 is defined. Further, the opening 25a of the hot water pipe 25 and the opening 26a of the cold water pipe 26 are set at opening positions so as to face the mixing chamber 31, respectively.
第2図および第3図に示す如く、ケーシング22の一端
部にはノブ36が回動により軸方向への進退可能に螺着
され、このノブ36と前記スプール弁23の一端部との
間(図においてスプール弁23の右方)には、形状記憶
合金を材質とする所要形状の駆動素子24が複数(本実
施例では3個)介挿されている。前記複数の駆動素子2
4は、夫々変態温度が異なるものであって、第4図に示
す如く、スプール弁23の一端部において仮想三角形の
各頂点位置に配置される。すなわちこの駆動素子24は
、前記形状記憶合金からなる線材をスパイラル状に巻回
した部材であって、各ターンの間が開いた伸長状態と、
各ターンの間隔が詰まった圧縮状態との如く、軸方向の
長さが大きく変動する状態をとり得るようになっている
。本実施例では、このコイル状駆動素子24は、各ター
ンの間隔が開いた伸長状態での形状を記憶しているもの
とする。なお前記ノブ36はケーシング22に着脱自在
に螺着されているので、外気温の変化や個人の好みによ
って設定温度を大幅に変える場合、このノブ36を外す
ことにより前記駆動素子24を容易に交換することがで
きる。As shown in FIGS. 2 and 3, a knob 36 is screwed onto one end of the casing 22 so that it can move forward and backward in the axial direction by rotation, and between this knob 36 and one end of the spool valve 23 ( On the right side of the spool valve 23 in the figure, a plurality (three in this embodiment) of drive elements 24 of a desired shape and made of a shape memory alloy are inserted. The plurality of driving elements 2
4 have different transformation temperatures, and are arranged at each vertex of a virtual triangle at one end of the spool valve 23, as shown in FIG. That is, this driving element 24 is a member made of a wire made of the shape memory alloy wound in a spiral shape, and is in an extended state with gaps between each turn;
The length in the axial direction can be in a state where the length in the axial direction fluctuates greatly, such as a compressed state in which the intervals between each turn are tight. In this embodiment, it is assumed that the coil-shaped drive element 24 memorizes a shape in an extended state in which each turn is spaced apart. Note that the knob 36 is removably screwed onto the casing 22, so if the set temperature is to be significantly changed due to changes in outside temperature or personal preference, the driving element 24 can be easily replaced by removing the knob 36. can do.
スプール弁23の両フランジ28.29により画成され
る前記混合室31と、スプール弁23の右方に画成され
前記吐出管27が連通接続されると共に駆動素子24が
介挿される吐出室37とは、連通管38を介して流体的
に連通されている。従って前記混合室31で混合された
混合水は、連通管38を介して吐出室37に供給され、
この吐出室37に連通接続した吐出管27を介して混合
弁21の外部に供給されるものである。The mixing chamber 31 defined by both flanges 28 and 29 of the spool valve 23 and the discharge chamber 37 defined on the right side of the spool valve 23 to which the discharge pipe 27 is connected and in which the drive element 24 is inserted. are in fluid communication with each other via a communication pipe 38. Therefore, the mixed water mixed in the mixing chamber 31 is supplied to the discharge chamber 37 via the communication pipe 38,
It is supplied to the outside of the mixing valve 21 via a discharge pipe 27 that is connected to the discharge chamber 37 .
前記ケーシング22の他端部には調節ノブ32が螺着さ
れ、この調節ノブ32と前記スプール弁23の一端部と
の間(図においてスプール弁23の左方)に、弾性体と
して作用するバイアスバネ33が介挿されている。この
バイアスバネ33の応力は、実施例において前記3個配
設した駆動素子24の内2個の駆動素子24が変態時に
発生する応力と同一になるよう予じめ設定されている。An adjustment knob 32 is screwed onto the other end of the casing 22, and a bias acting as an elastic body is provided between the adjustment knob 32 and one end of the spool valve 23 (to the left of the spool valve 23 in the figure). A spring 33 is inserted. The stress of the bias spring 33 is set in advance to be the same as the stress generated when two of the three drive elements 24 are transformed in the embodiment.
そして前記調節ノブ32をケーシング22の軸方向に進
退移動させることにより、該ノブ32とスプール弁23
との間隔を調節して、前記混合室31に流入する熱水の
量と冷水の量とを調節し得るように構成される。すなわ
ち前記スプール弁23のフランジ28.29が、ケーシ
ング22の混合室31に臨む熱水管25の開口25aお
よび冷水管26の開口26bの各開口面積を調節するも
のである。なお前記バイアスバネ33が当接するスプー
ル弁23の端部には、ケーシング22の外部に突出して
軸方向に延在するインジケータ34が配設固定され、ケ
ーシング22に配設した目盛り板35と協動して、当該
混合弁21により得られる混合水の設定温度を表示し得
るよう構成されている。By moving the adjustment knob 32 forward and backward in the axial direction of the casing 22, the knob 32 and the spool valve 23
The amount of hot water and cold water flowing into the mixing chamber 31 can be adjusted by adjusting the distance between the mixing chamber 31 and the mixing chamber 31. That is, the flanges 28 and 29 of the spool valve 23 adjust the opening areas of the opening 25a of the hot water pipe 25 and the opening 26b of the cold water pipe 26 facing the mixing chamber 31 of the casing 22. An indicator 34 that protrudes outside the casing 22 and extends in the axial direction is fixed to the end of the spool valve 23 that the bias spring 33 comes into contact with, and cooperates with a scale plate 35 provided on the casing 22. The setting temperature of the mixed water obtained by the mixing valve 21 can be displayed.
第5図〜第7図は、本発明の別実施例を示すものであっ
て、基本的な構成は第1図〜第4図に示す実施例と同一
であるが、熱水管25と冷水管26との配置位置が左右
逆になっており、スプール弁23のフランジ28により
、熱水管25の開口25aの開口面積が調節されると共
に、冷水管26の開口26aの開口面積がフランジ29
により調節されるようになっている。この実施例では。5 to 7 show another embodiment of the present invention, the basic configuration is the same as the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, but a hot water pipe 25 and a cold water pipe The opening area of the opening 25a of the hot water pipe 25 is adjusted by the flange 28 of the spool valve 23, and the opening area of the opening 26a of the cold water pipe 26 is adjusted by the flange 28 of the spool valve 23.
It is adjusted by. In this example.
前記バイアスバネ33の応力を、1個の駆動素子24が
変態する時に発生する応力よりも小さく設定し、段階的
に温度調節を行ない得るよう構成したものである。すな
わち第5図〜第7図に示す如く、駆動素子24が変態す
る毎に、前記スプール弁23をケーシング22の左方向
に摺動させて、熱水と冷水との混合比を調節するもので
ある。The stress of the bias spring 33 is set to be smaller than the stress generated when one driving element 24 transforms, and the temperature can be adjusted in stages. That is, as shown in FIGS. 5 to 7, the spool valve 23 is slid to the left of the casing 22 each time the drive element 24 is transformed to adjust the mixing ratio of hot water and cold water. be.
第8図および第9図は、本発明の更に別の実施例を示す
ものであって、吐出管27に供給された混合水の一部を
バイメタル48を駆動素子とする調節装置40に導びき
、前記ケーシング22に流入する熱水と冷水との量をケ
ーシング22の直前で調節するようになっている。バイ
メタル48は。FIGS. 8 and 9 show still another embodiment of the present invention, in which a part of the mixed water supplied to the discharge pipe 27 is guided to a regulating device 40 having a bimetal 48 as a driving element. The amount of hot water and cold water flowing into the casing 22 is adjusted immediately before the casing 22. Bimetal 48.
2種の合金の熱膨張係数の差によって変位するので、温
度変化に伴う変形量は小さいものの、温度変化に対する
応答が正確であるため精度を高めることができる。前記
調節装[40の枠体44はケーシング22に配設固定さ
れ、この枠体44と吐出管27とがバイパス管41によ
り連通されている。またケーシング22と熱水管25お
よび冷水管26との間に、通孔42a、42bを穿設し
たパイロットバルブ42が摺動自在に配設され、この通
孔42a、42bを介して前記熱水管25と冷水管26
とが、ケーシング22に連通するようになっている。Since the displacement is caused by the difference in the thermal expansion coefficients of the two alloys, the amount of deformation due to temperature changes is small, but the accuracy can be improved because the response to temperature changes is accurate. A frame 44 of the adjustment device [40] is arranged and fixed to the casing 22, and the frame 44 and the discharge pipe 27 are communicated through a bypass pipe 41. Further, a pilot valve 42 having through holes 42a and 42b is slidably disposed between the casing 22 and the hot water pipe 25 and the cold water pipe 26, and the hot water pipe 25 and cold water pipe 26
and communicate with the casing 22.
前記パイロットバルブ42の一端部(図において左方)
には、前記枠体44に摺動自在に挿通したロッド43が
固定されている。枠体44は画壁45により2つの室4
4a、44bに画成され、一方の室44 aに延在する
ロッド43の端部に当接板46が固定されている。また
この当接板46と画壁45との間に、バイアスバネ47
が弾力的に介挿されて、前記ロッド43を常に左方に付
勢している。前記画壁45により画成される他方の室4
4bには、前記ロッド43に皿ばね形状に形成したバイ
メタル48の内径部が挿通されている。One end of the pilot valve 42 (left side in the figure)
A rod 43 that is slidably inserted into the frame 44 is fixed to the frame body 44 . The frame body 44 is divided into two chambers 4 by a picture wall 45.
An abutment plate 46 is fixed to an end of a rod 43 defined by chambers 4a and 44b and extending into one chamber 44a. Also, a bias spring 47 is installed between this contact plate 46 and the drawing wall 45.
is elastically inserted to constantly urge the rod 43 to the left. The other chamber 4 defined by the picture wall 45
An inner diameter portion of a bimetal 48 formed in the shape of a disc spring on the rod 43 is inserted through the rod 4b.
バイパス管41は、前記のバイメタル48が配設される
室44bに連通接続される。The bypass pipe 41 is connected to the chamber 44b in which the bimetal 48 is arranged.
バイメタル48の右方には、前記ロッド43に大径のス
リーブ49が嵌合されて、該スリーブ49の一端部にバ
イメタル48の内周縁部が当接するようになっている。A large-diameter sleeve 49 is fitted onto the rod 43 on the right side of the bimetal 48 so that the inner peripheral edge of the bimetal 48 comes into contact with one end of the sleeve 49.
またバイメタル48の外周縁部は、画壁45に当接する
よう配設されて、当該バイメタル48が、画壁45とス
リーブ49とにより挟持されるように構成される。なお
皿ばね形状のバイメタル48は、温度変化に伴ってその
外周半径が小さくなるよう設定されている。従ってバイ
パス管41を介して供給される混合水の温度により、バ
イメタル48が変形し、前記バイアスバネ47の弾性力
に抗してロッド43を左右に移動させる6そして前記パ
イロットバルブ42に設けた通孔42a、42bにより
熱水管25の開口25aの面積と、冷水管26の開口2
6aの面精とを調節して、混合水の温度を一定に保つよ
う構成される。Further, the outer peripheral edge of the bimetal 48 is disposed so as to come into contact with the partition wall 45, and the bimetal 48 is configured to be held between the partition wall 45 and the sleeve 49. Note that the disc spring-shaped bimetal 48 is set so that its outer circumferential radius becomes smaller as the temperature changes. Therefore, due to the temperature of the mixed water supplied through the bypass pipe 41, the bimetal 48 is deformed, and the rod 43 is moved left and right against the elastic force of the bias spring 47. The holes 42a and 42b reduce the area of the opening 25a of the hot water pipe 25 and the opening 2 of the cold water pipe 26.
6a is adjusted to keep the temperature of the mixed water constant.
(実施例の動作)
次に、このように構成した流体混合弁の動作につき説明
する。前述した如く3個の駆動素子24は、何れもその
伸長した状態での形状を記憶しているものとする。また
3個の駆動素子24の変態温度は夫々異なるものであっ
て、例えば前記駆動素子の変態温度を夫々a =(t
−α)”C,b =t ’c。(Operation of Example) Next, the operation of the fluid mixing valve configured as described above will be explained. As mentioned above, it is assumed that each of the three drive elements 24 remembers its shape in the expanded state. Further, the transformation temperatures of the three driving elements 24 are different from each other, and for example, the transformation temperature of each of the driving elements 24 is set to a = (t
−α)”C, b = t′c.
c=(t+α)℃と仮定した場合につき説明する。そし
てこの弁21によりt℃の混合水を供給するものとする
。第2図に示す如く、予め実験等により割り出した数値
に基づいて、熱水と冷水との混合水がt℃となるように
スプール弁23をケーシング22の軸方向に摺動させて
、熱水管25の開口25aと冷水管26の開口26aと
の開口面積を調節する。すなわちバイアスバネ33の応
力と2個の駆動素子24の応力とが釣り合う位置に、ス
プール弁23を移動させる。The case will be explained assuming that c=(t+α)°C. It is assumed that mixed water at t° C. is supplied by this valve 21. As shown in FIG. 2, the spool valve 23 is slid in the axial direction of the casing 22 so that the temperature of the mixed water of hot water and cold water is t°C, based on the numerical value determined in advance through experiments etc. The opening areas of the opening 25a of the pipe 25 and the opening 26a of the cold water pipe 26 are adjusted. That is, the spool valve 23 is moved to a position where the stress of the bias spring 33 and the stress of the two driving elements 24 are balanced.
そしてこの混合弁21に熱水および冷水を供給すれば、
スプール弁23のフランジ28.29により・画成され
る混合室31で熱水と冷水とが混合され、この混合水は
連通管38を介して駆動素子24が配設される吐出室3
7に流入し、吐出室37から吐出管27を介して外部に
供給される。If hot water and cold water are supplied to this mixing valve 21,
Hot water and cold water are mixed in a mixing chamber 31 defined by the flanges 28, 29 of the spool valve 23, and this mixed water is transferred via a communication pipe 38 to the discharge chamber 31 in which the drive element 24 is arranged.
7 and is supplied to the outside from the discharge chamber 37 via the discharge pipe 27.
この場合に前記a、bの駆動素子24.24は、混合水
により伸長状態に変態して、バイアスバネ33の応力と
均衡を保っている。In this case, the drive elements 24, 24 of a and b are transformed into an elongated state by the mixed water, and maintain a balance with the stress of the bias spring 33.
前述した状態で熱水が多くなり、混合水の温度がt℃以
上、例えば(t+α)℃まで上昇した場合、駆動素子2
4の残りの1個Cが伸長状態に変態する。前記バイアス
バネ33の応力は、2個の駆動素子24の応力と均衡を
保っているので、Cの駆動素子24が伸長状態となるこ
とにより、第3図に示すようにスプール弁23は左方に
移動させられる。そしてスプール弁23のフランジ29
が熱水管25の開口25aを狭めると共に、スプール弁
23のフランジ28により狭められていた冷水管26の
開口26aが広がって、冷水の流入量が多くなり、混合
水の温度を低くして温度を一定に保つ。When the amount of hot water increases in the above-mentioned state and the temperature of the mixed water rises to t°C or higher, for example to (t+α)°C, the drive element 2
The remaining one C of 4 transforms into an extended state. Since the stress of the bias spring 33 is balanced with the stress of the two driving elements 24, when the driving element 24 of C is in an extended state, the spool valve 23 is moved to the left as shown in FIG. be moved to. and the flange 29 of the spool valve 23
narrows the opening 25a of the hot water pipe 25, and the opening 26a of the cold water pipe 26, which had been narrowed by the flange 28 of the spool valve 23, widens, increasing the amount of cold water flowing in and lowering the temperature of the mixed water. Keep it constant.
次に混合水の温度が低くなって、例えばbとCとの駆動
素子24の変態温度より低くなった場合には、2個の駆
動素子24の剛性が喪失させられて圧縮可能な状態にな
り、バイアスバネ33の応力により圧縮される。従って
スプール弁23が右方に移動して、冷水管26の開口2
6aの面積を狭めると共に、熱水管25の開口25aの
面積を広くして、混合水の温度を上昇させて温度を一定
に保つ。Next, when the temperature of the mixed water becomes lower, for example lower than the transformation temperature of the drive elements 24 of b and c, the two drive elements 24 lose their rigidity and become compressible. , are compressed by the stress of the bias spring 33. Therefore, the spool valve 23 moves to the right, opening 2 of the cold water pipe 26.
6a is narrowed and the area of the opening 25a of the hot water pipe 25 is widened to raise the temperature of the mixed water and keep it constant.
このように常にはバイアスバネ33と2個の駆動素子2
4により、均衡が保たれているので、温度変化が起った
場合、3個目の駆動素子24により温度調節を行うこと
ができる。すなわち混合水の温度をバイアスバネ33の
応力と、複数の駆動素子24の応力とにより調節して常
に一定の混合水を外部に供給する。In this way, the bias spring 33 and the two drive elements 2 are always connected.
4, the balance is maintained, so that if a temperature change occurs, the temperature can be adjusted by the third driving element 24. That is, the temperature of the mixed water is adjusted by the stress of the bias spring 33 and the stress of the plurality of driving elements 24, and a constant amount of mixed water is always supplied to the outside.
本発明の別の実施例では、バイアスバネ33の応力を、
1個の駆動素子24が変態時に発生する応力よりも小さ
く設定するものであって、予め混合水の温度が定設温度
よりも低くなるように、スプール弁23の最適位置をバ
イアスバネ33の調節ノブ34で調節しておくものとす
る。従ってこの混合弁21に熱水と冷水とを供給すると
、第5図に示すように、1個の駆動素子24が伸長状態
での記憶を回復して、前記スプール弁23を左方へ摺動
させる。そしてスプール弁23のフランジ29により冷
水管26の開口26aの開口面積を挟くすると共に、熱
水管25の開口25aの開口面積を広くして、混合水の
温度を高くする。混合水の温度が高くなると、2個目の
駆動素子24が伸長状態での記憶を回復させて、スプー
ル弁23を更に左方に移動させて冷水の量を少なくする
と共に、熱水の量を多くして混合水の温度を高くする。In another embodiment of the invention, the stress in the bias spring 33 is
One driving element 24 is set to be smaller than the stress that occurs during transformation, and the bias spring 33 is adjusted to the optimum position of the spool valve 23 so that the temperature of the mixed water is lower than the set temperature. It shall be adjusted using the knob 34. Therefore, when hot water and cold water are supplied to this mixing valve 21, as shown in FIG. let Then, the opening area of the opening 26a of the cold water pipe 26 is sandwiched between the flange 29 of the spool valve 23, and the opening area of the opening 25a of the hot water pipe 25 is widened to increase the temperature of the mixed water. When the temperature of the mixed water increases, the second drive element 24 recovers its memory of being in the extended state and moves the spool valve 23 further to the left to reduce the amount of cold water and reduce the amount of hot water. Increase the temperature of the mixed water.
第7図に示すように、3個の駆動素子24が全て伸長状
態に回復した時に、混合水が所要の設定温度になるよう
に設定しておけば、混合水の温度を常に一定に保つこと
ができる。As shown in FIG. 7, the temperature of the mixed water can be kept constant by setting the temperature so that the mixed water reaches the desired set temperature when all three drive elements 24 are restored to their extended states. Can be done.
また第8図および第9図に示す更に別の実施例では、−
層細かな温度調節を行なうために、バイメタル48によ
る温度調節装置?!40を設け、このバイメタル48の
変形により正確な温度調節を達成するものである。前記
ケーシング22に熱水と冷水とを流入させると、混合室
31で混合された混合水が連通管38を介して吐出室3
7に供給され、この吐出室37から吐出管27を介して
弁21の外部に混合水が供給される。この場合、前記吐
出管27に連通接続されるバイパス管41を介して前記
調節装置4oに、混合水が導かれて皿ばね形状のバイメ
タル48が混合水中に浸漬される。この調節装置40に
導びかれた混合水の温度が高くなった場合、第9図に示
す如く、バイメタル48は、当該バイメタル48の外周
半径が小さくなるように変形する。そしてバイメタル4
8の内周縁部が当接しているロッド43を、右方向に押
圧してパイロットバルブ42を右方向に押圧付勢する。In still another embodiment shown in FIGS. 8 and 9, -
Bimetal 48 temperature control device for fine temperature control. ! 40, and the deformation of this bimetal 48 achieves accurate temperature control. When hot water and cold water flow into the casing 22, the mixed water mixed in the mixing chamber 31 flows through the communication pipe 38 into the discharge chamber 3.
7, and mixed water is supplied from this discharge chamber 37 to the outside of the valve 21 via the discharge pipe 27. In this case, the mixed water is introduced to the adjusting device 4o via the bypass pipe 41 connected to the discharge pipe 27, and the disc spring-shaped bimetal 48 is immersed in the mixed water. When the temperature of the mixed water introduced into the adjusting device 40 increases, the bimetal 48 deforms so that the outer radius of the bimetal 48 becomes smaller, as shown in FIG. and bimetal 4
The rod 43 with which the inner circumferential edge of the pilot valve 8 is in contact is pressed rightward to press and bias the pilot valve 42 rightward.
この時、前記熱水管25の開口25aが挟められて、熱
水管25からケーシング22に流入する熱水の量が少な
くなり、混合室31に流入する混合水の温度が低下して
混合水の温度が一定に保たれる。At this time, the opening 25a of the hot water pipe 25 is pinched, the amount of hot water flowing from the hot water pipe 25 into the casing 22 decreases, and the temperature of the mixed water flowing into the mixing chamber 31 decreases. is kept constant.
また混合水の温度が低くなると、第8図に示す如く、バ
イメタル48の剛性が失われ、バイアスバネ47の応力
により、パイロットバルブ42が左方向に摺動されて熱
水管25の開口25aを広げ、前記混合室31に流入す
る混合水の温度を一定に保つ。Furthermore, when the temperature of the mixed water becomes low, the rigidity of the bimetal 48 is lost as shown in FIG. , the temperature of the mixed water flowing into the mixing chamber 31 is kept constant.
なお本実施例では、液体を混合する弁につき説明したが
1本発明はこの実施例に限られるものではなく、その他
の流体、例えば熱風と冷風とを混合して適度の温風を供
給する空調設備用混合弁としても使用し得るものである
。Although this embodiment describes a valve for mixing liquids, the present invention is not limited to this embodiment, and can be applied to other fluids, such as an air conditioner that mixes hot air and cold air to supply moderately hot air. It can also be used as a mixing valve for equipment.
発明の効果
以上のように構成した流体混合弁によれば、ケーシング
内で混合される混合流体の温度を、個々の形状記憶合金
を構成する駆動素子の変態温度にばらつきがあっても、
全体として正確な温度調節が可能となり、しかも多数の
形状記憶合金の素子から選別する割合を低下させ得るの
で、歩留りを小さくすることができ、併せて製造コスト
を低減し得るものである。Effects of the Invention According to the fluid mixing valve configured as described above, the temperature of the mixed fluid mixed within the casing can be controlled even if there are variations in the transformation temperatures of the driving elements constituting the individual shape memory alloys.
Accurate temperature control as a whole becomes possible, and the ratio of selection from a large number of shape memory alloy elements can be reduced, so yields can be reduced and manufacturing costs can be reduced.
図面は本発明に係る流体混合弁の好適な実施例を示すも
のであって、第1図は本発明の実施例に係る流体混合弁
を示す概略斜視図、第2図および第3図は本発明の実施
例に係る流体混合弁の概略構成を示す縦断面説明図、第
4図は第1図に示す流体混合弁の横断面図、第5図〜第
7図は本発明の別実施例に係る流体混合弁の経時的な動
作を示す縦断面説明図、第8図および第9図は本発明の
更に別実施例に係る流体混合弁の概略構成を示す縦断説
明図、第10図は従来技術に係る混合弁の概略構成を示
す縦断説明図、第11図は形状記憶合金の製造時の管理
図、第12図は形状記憶合金の温度変化に伴なう変位量
(たわみ)を示す図表である。
21・・・流体混合弁 22・・・ケーシング2
3・・・スプール弁 24・・・駆動素子25・
・・熱水管 26・・・冷水管33・・・バ
イアスバネ
J5
FIG、3
FIo、4
FIo、5
FIG、7
FIG、10
FIo、11
FIG、12
51戊 /”c
;ム度/にThe drawings show a preferred embodiment of the fluid mixing valve according to the present invention, and FIG. 1 is a schematic perspective view showing the fluid mixing valve according to the embodiment of the present invention, and FIGS. A vertical cross-sectional explanatory diagram showing a schematic configuration of a fluid mixing valve according to an embodiment of the invention, FIG. 4 is a cross-sectional view of the fluid mixing valve shown in FIG. 1, and FIGS. FIGS. 8 and 9 are longitudinal cross-sectional explanatory views showing the operation over time of a fluid mixing valve according to another embodiment of the present invention, and FIG. A vertical cross-sectional explanatory diagram showing a schematic configuration of a mixing valve according to the prior art, Fig. 11 is a control chart during the manufacture of a shape memory alloy, and Fig. 12 shows the amount of displacement (deflection) of the shape memory alloy due to temperature changes. This is a diagram. 21... Fluid mixing valve 22... Casing 2
3... Spool valve 24... Drive element 25.
...Hot water pipe 26...Cold water pipe 33...Bias spring J5 FIG, 3 FIo, 4 FIo, 5 FIG, 7 FIG, 10 FIo, 11 FIG, 12 51 戊 /”c;
Claims (3)
に連通接続し、この高温流体流入路から流入する高温流
体と低温流体流入路から流入する低温流体との混合比を
、ケーシング内に配設した弁体を軸方向に摺動させるこ
とにより調節するよう構成した流体混合弁において、 前記ケーシングに内挿される弁体の一端部と、ケーシン
グの軸方向一端部との間に、形状記憶合金からなる変態
温度の異なる複数の駆動素子を介挿し、前記弁体を挟ん
で前記駆動素子と反対側に弾性体を弾力的に介挿した ことを特徴とする流体混合弁。(1) A high-temperature fluid inflow path and a low-temperature fluid inflow path are connected to the casing, and the mixing ratio of the high-temperature fluid flowing in from the high-temperature fluid inflow path and the low-temperature fluid flowing in from the low-temperature fluid inflow path is determined within the casing. In the fluid mixing valve configured to be adjusted by sliding a valve body provided in the casing in the axial direction, a shape memory alloy is disposed between one end of the valve body inserted into the casing and one axial end of the casing. A fluid mixing valve characterized in that a plurality of driving elements having different transformation temperatures are inserted, and an elastic body is elastically inserted on the opposite side of the driving element with the valve body in between.
に発生する1個の駆動素子の発生応力よりも大きく、前
記複数の駆動素子の合計の応力よりも小さいことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の流体混合弁。(2) A patent claim characterized in that the stress of the elastic body is larger than the stress generated in one driving element when the driving element transforms, and smaller than the total stress of the plurality of driving elements. The fluid mixing valve according to item 1.
素子が変態する時に発生する応力よりも小さいことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の流体混合弁。(3) The fluid mixing valve according to claim 1, wherein the stress of the elastic body is smaller than the stress generated when one of the drive elements transforms.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19629986A JPS6353379A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Fluid mixing valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19629986A JPS6353379A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Fluid mixing valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6353379A true JPS6353379A (en) | 1988-03-07 |
Family
ID=16355496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19629986A Pending JPS6353379A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Fluid mixing valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6353379A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994015129A1 (en) * | 1992-12-25 | 1994-07-07 | Toto Ltd. | Hot and cold water mixing apparatus |
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KR200468680Y1 (en) * | 2011-06-08 | 2013-09-03 | 주식회사 신한세라믹 | Thermostat cartridge using SMA |
JP2015017707A (en) * | 2014-10-16 | 2015-01-29 | Toto株式会社 | Hot water/water mixing device |
-
1986
- 1986-08-21 JP JP19629986A patent/JPS6353379A/en active Pending
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