JP2012149751A

JP2012149751A - 弁装置

Info

Publication number: JP2012149751A
Application number: JP2011010845A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Ito; 良泰伊藤; Tomohiro Akita; 朋弘穐田; Noriyuki Kitachi; 範行北地; Hisanori Shibata; 尚紀柴田; Hitoshi Kitamura; 仁史北村; Yasunari Maeda; 康成前田; Kyoko Tsutsumi; 恭子堤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP5592282B2

Abstract

【課題】一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも一つの弁で対応可能な弁装置を提供する。
【解決手段】円筒状の外筒３およびこの外筒３に内装される円筒状の内筒１０を有し、外筒３の側面部には内外に貫通する外筒側開口４が形成され、この外筒側開口４は外部流路３１と接続可能であり、内筒１０の内側には流体が流通する内部流路１１が形成され側面部には内外に貫通する内筒側開口１３が周方向に複数形成され、これら内筒側開口１３はそれぞれ開口面積が異なり、内筒１０の周方向の回転により複数ある内筒側開口１３の一つが外筒側開口４に重なり内部流路１１と外部流路３１が連通して流体が流通可能な流体流路３３が形成され、内筒側開口１３各々において流体流路３３の形成が可能であり、それら流体流路３３の切り替えが可能とされている弁２と、内筒１０を回転させる回転制御部２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量を制御する弁装置に関する。

従来より、円筒状の外筒とこれに内装される円筒状の内筒を備え、外筒と内筒とが相対回転することにより流量を調整する回転式の流量調整弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流量調整弁は、外筒および内筒のうち、一方の外周部には多数の小孔を有する流量調節部と面積の大きい開口部を有する開放部とが周方向に設けられ、他方の外周部には流量調節部および開放部と重なる大きさの開口部が設けられている。そして、流量調節部および開放部と開口部との重なり度合いによって流量が調整される。

特開２００３−４２３１２号公報

しかしながら、この流量調整弁は、それが配置される管路を流れる流体の圧力変化を考慮したものではなかった。一般的に地域による水道の水圧には大きなバラツキがあり、水道の供給弁において同一の弁構造で対応しようとした場合、例えば低水圧側に合わせて設計すると弁の開口度が大きくなり、高水圧地域での使用時に流量変化が大きくなる。このため流量、温度の混合調整がしにくくなるなどの問題があった。一方、高水圧側に合わせて設計すると弁の開口度は小さくなり、低水圧地域での使用時に流量が小さくなりすぎるなどの問題があった。水圧に応じて弁を個別に準備して対応することが考えられるが、品種増による製造および管理コストがアップするなどの問題がある。したがって、中水圧側に合わせて弁の開口度を設計することが一般的であるが、低水圧地域および高水圧地域での使用時の問題は完全に解消されない。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも一つの弁で対応可能な弁装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の弁装置は、円筒状の外筒およびこの外筒に内装される円筒状の内筒を有し、前記外筒の側面部には内外に貫通する外筒側開口が形成され、この外筒側開口は外部流路と接続可能であり、前記内筒の内側には流体が流通する内部流路が形成され側面部には内外に貫通する内筒側開口が周方向に複数形成され、これら内筒側開口はそれぞれ開口面積が異なり、前記内筒の周方向の回転により複数ある前記内筒側開口の一つが前記外筒側開口に重なり前記内部流路と前記外部流路が連通して流体が流通可能な流体流路が形成され、前記内筒側開口各々において前記流体流路の形成が可能であり、それら流体流路の切り替えが可能とされている弁と、前記内筒を回転させる回転制御部とを備え、前記回転制御部は、前記弁の一次側の流体圧力に関する情報に基づいて、複数ある前記内筒側開口において形成される前記流体流路のいずれかに切り替えて前記流体の流通を可能にしていることを特徴とする。

この弁装置においては、さらに、前記回転制御部に電気的に接続される、前記弁の一次側の流体圧力に関する情報に基づいて前記内筒の回転の指示を入力するコントローラを備えており、前記回転制御部は、前記コントローラに入力された指示により前記内筒を回転させて複数ある前記内筒側開口において形成される前記流体流路のいずれかに切り替えることが好ましい。

また、この弁装置においては、さらに、前記弁の一次側の流路に設けられる、圧力センサおよび流量センサのうち少なくともいずれか一方を備えており、前記弁の一次側の流体圧力に関する情報が、前記圧力センサ、前記流量センサまたはこれら両者によって検知され、前記回転制御部は、前記検知結果に基づいて前記内筒を回転させて複数ある前記内筒側開口において形成される前記流体流路のいずれかに切り替えることが好ましい。

本発明の弁装置によれば、一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも一つの弁で対応可能である。

、本発明の弁装置の一実施形態を概略的に示した構成図である。図１の弁装置において内筒を周方向に１８０°回転させた弁の断面図である。図１の弁装置における弁の斜視図である。本発明の弁装置の別の一実施形態を概略的に示した構成図である。

本発明の弁装置を図面に沿って説明する。図１は、本発明の弁装置の一実施形態を概略的に示した構成図であり、図２は、図１の弁装置において内筒を周方向に１８０°回転させた弁の断面図であり、図３は、図１の弁装置における弁の斜視図である。

弁装置１は、外筒３および内筒１０を有する弁２と回転制御部２０とで構成されており、例えば、上水道の配管３０の管路などに配設され、管路内を流れる水道などの流体の流量を増減制御するのに用いることができる。

弁２の外筒３は、円筒状に形成されており、側面部には内外に貫通する外筒側開口４が形成され、この外筒側開口４は外部流路３１と接続可能とされている。外筒側開口４の個数は特に制限されるものではなく、例えば、一つでもよいし、二つ以上であってもよい。外筒側開口４が複数ある場合、各々の位置は周方向に形成されていれば特に制限されない。外筒側開口４の開口面積は外部流路３１を形成する配管３０の管路の大きさに応じたものとすることができる。本実施形態では、二つの外筒側開口４ａ、４ｂがそれぞれ外筒３の側面部に周方向に形成されており、これら外筒側開口４ａ、４ｂは対向しており、また、それぞれ開口面積が異なっている。

外筒３の筒軸方向の一端部には、外筒３の内径と同径である、内筒１０を挿入する挿入孔５が形成されている。他端部には、外筒３の内径よりも小さい径である貫通孔６が形成されており、この貫通孔６は、後述する内筒１０の回転軸部１４が挿通可能にこの回転軸部１４の外径よりも若干大きい径とされている。

弁２の内筒１０は、円筒状に形成されており、外径が外筒３の内径よりも若干小さい径とされ、回転可能に外筒３に内装されている。内筒１０の内側には流体が流通する内部流路１１が形成されており、筒軸方向の一端部には開口１２が形成され、この開口１２は外部流路３２と接続可能とされ、内部流路１１と外部流路３２が連通可能とされている。

内筒１０の側面部には内外に貫通する内筒側開口１３が周方向に複数形成されている。複数ある内筒側開口１３はそれぞれ開口面積が異なっており、これら内筒側開口１３の開口面積は外部流路３１に接続される外筒側開口４の開口面積以下とすることができる。内筒側開口１３は三つ以上形成されていてもよい。これら内筒側開口１３の位置は、各々が周方向に形成され、隣接する複数の内筒側開口１３が一つの外筒側開口４と重ならないように離間されていることが考慮される。

本実施形態では、二つの内筒側開口１３ａ、１３ｂが形成されており、これら内筒側開口１３ａ、１３ｂは対向している。内筒側開口１３ａ、１３ｂはそれぞれ開口面積が異なっており、内筒側開口１３ａの開口面積は外筒側開口４ａの開口面積と略同面積とされており、内筒側開口１３ｂの開口面積は外筒側開口４ａの開口面積よりも小さい面積とされている。

内筒１０の筒軸方向の他端部には回転軸部１４が形成されている。内筒１０の回転軸部１４を外筒３の挿入孔５および貫通孔６に順次挿通させることにより内筒１０が外筒３に内装される。

内筒１０が周方向に回転すると、内筒側開口１３の一つが外筒側開口４と重なり内部流路１１と外部流路３１が連通して流体が流通可能な流体流路３３が形成される。図１では開口面積が大きい内筒側開口１３ａと、外部流路３１に接続されている外筒側開口４ａとが重なって流体流路３３が形成されている。また、開口１２と外部流路３２とが接続されており、流体は、外部流路３２、内部流路１１、外部流路３１の順に経由して流通するようになっている。もちろん、外部流路３１、内部流路１１、外部流路３２の順に流体を流通させることもできる。

図１において内筒１０を周方向に１８０°回転させると、図２−３に示すように、開口面積が小さい内筒側開口１３ｂと、外部流路３１に接続されている外筒側開口４ａとが重なって流体流路３３が形成されている。この例においても、開口１２と外部流路３２とが接続されており、流体は、外部流路３２、内部流路１１、外部流路３１の順に経由して流通可能になっている。

このように、弁２は、内筒側開口１３ａ、１３ｂ各々において流体流路３３の形成が可能である。また、内筒側開口１３ａを介する流体流路３３に流体を流通させるか、内筒側開口１３ｂを介する流体流路３３に流体を流通させるか、流体流路３３の切り替えが可能とされている。

回転制御部２０は、弁２の内筒１０を回転させており、弁２の一次側の流体圧力に関する情報に基づいて、複数ある内筒側開口１３において形成される流体流路３３のいずれかに切り替えて、その流体流路３３への流体の流通を可能にしている。

回転制御部２０は、例えば、図１に示すようにモータ２１と制御部２２で構成することができる。モータ２１は、弁２の内筒１０の回転軸部１４に連結され、モータ２１の回転駆動により内筒１０を周方向に回転可能にしている。制御部２２は、例えば、マイクロコンピュータなどを内蔵する電気回路などを収納した制御ボックスなどで構成されており、モータ２１と電気的に接続されている。この制御部２２は、複数ある内筒側開口１３において形成されるいずれの流体流路３３に流体を流通させるか、その流体流路３３の切り替えのためのモータ２１の回転駆動を制御するものであり、内筒側開口１３が所定の位置に配置されるように制御するものである。

低水圧地域など弁２の一次側の流体圧力が低い地域での使用時には、図１に示すように、開口面積が大きい内筒側開口１３ａが外部流路３１に接続されている外筒側開口４ａに重なる位置に配置されるようにモータ２１を回転駆動させ、流体流路３３を切り替える。内筒側開口１３ａが配置される位置は、外筒側開口４ａに完全に重なるような位置でなくてもよく、その一部が重なるような位置に配置することもできる。また、内筒側開口１３ａを介する流体流路３３に切り替えた後、内筒１０の回転によりその流体流路３３に流体を流通させることができれば、流体流路３３切り替え時に内筒側開口１３ａが外筒側開口４ａに重ならない位置に配置することもできる。

例えば、内筒側開口１３ａを介する流体流路３３に切り替えた後も内筒側開口１３ａと外筒側開口４ａとの重なり度合いを変化させて流体の流量を変化させたり止水したりするなど内筒１０を周方向に一定の範囲内で回転させる場合がある。この場合には、内筒側開口１３ａを介する流体流路３３切り替え時に内筒側開口１３ａが、外筒側開口４ａの付近（内外に貫通していない箇所）に重なるように配置されるなど外筒側開口４ａおよびその付近を含めて一定の範囲内で配置されることも許容される。

一方、高水圧地域など弁２の一次側の流体圧力が高い地域での使用時には、図２に示すように、開口面積が小さい内筒側開口１３ｂが外部流路３１に接続されている外筒側開口４ａに重なる位置に配置されるようにモータを回転駆動させ、流体流路３３を切り替える。この場合においても、内筒側開口１３ｂが配置される位置は、外筒側開口４ａに完全に重なるような位置でなくてもよく、その一部が重なるような位置に配置することもできる。また、内筒側開口１３ｂを介する流体流路３３に切り替えた後、内筒１０の回転によりその流体流路３３に流体を流通させることができれば、流体流路３３切り替え時に内筒側開口１３ｂが外筒側開口４ａと重ならない位置に内筒側開口１３ｂを配置することもできる。

以上の弁装置１は、弁２の一次側の流体圧力が低い地域での使用時には開口度が大きな流体流路３３に流体を流通させることができる。この場合、圧力損失が低減するため、流体の流量が小さくなりすぎるなどの問題を低減することができる。また、弁２の一次側の流体圧力が高い地域での使用時には開口度が小さな流体流路３３に流体を流通させることができる。この場合、流量変化を緩やかにすることができ、流量、温度の混合調整がしにくくなるなどの問題を低減することができる。このように弁２の一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも、一つの弁装置１で一定以上の流量を確保することが可能である。しかも、流量変化を緩やかにすることができるので温度、流量の微調整が容易であり、ユーザの利便性を大きく向上できる。よって、弁２の一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも一つの弁装置１で対応可能である。

弁装置１は、図１に示すように、さらに、内筒１０の回転の指示を入力するコントローラ２３を設けることもできる。このコントローラ２３は、例えば、流体流路３３切り替えのためのボタンを有する。図１の例では、低水圧地域用に流体流路３３を切り替えるための低水圧ボタン２４と、高水圧地域用に流体流路３３を切り替えるための高水圧ボタン２５を有する。

このコントローラ２３において低水圧ボタン２４または高水圧ボタン２５を押すなどの操作を行うと、内筒１０の回転の指示が入力される。コントローラ２３は、回転制御部２０の制御部２２と電気的に接続されており、その入力情報は入力信号として制御部２２に伝えられるようになっている。

低水圧ボタン２４を押した場合、図１に示すように、開口面積が大きい内筒側開口１３ａが外筒側開口４ａに重なる位置に配置されるようにモータ２１が回転駆動し、内筒側開口１３ａを介する流体流路３３に流体が流通可能に流体流路３３が切り替えられる。高水圧ボタン２５を押した場合、図２−３に示すように、開口面積が小さい内筒側開口１３ｂが外筒側開口４ａに重なる位置に配置されるようにモータが回転駆動し、内筒側開口１３ｂを介する流体流路３３に流体が流通可能に流体流路３３が切り替えられる。

低水圧ボタン２４および高水圧ボタン２５のうちいずれのボタンを選択して押すかは、あらかじめ計測した、弁２の一次側の流体圧力（水圧）に基づいて決定される。例えば、水圧が０．４ＭＰａ未満の場合には低水圧ボタン２４を押し、水圧が０．４ＭＰａ以上の場合には高水圧ボタン２５を押す。

このような弁装置１は、弁２の一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも、弁２の一次側の流体圧力に関する情報に基づいて、ボタン一つで流体流路３３を切り替えて対応させることができるため、ユーザの利便性をより大きく向上できる。

図４は、本発明の弁装置の別の一実施形態を概略的に示した構成図である。図１−図３に示した弁装置および弁と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

弁装置１は、図４に示すように、流体圧力を検知する圧力センサ２６および流体流量を検知する流量センサ２７のうち少なくともいずれか一方を設けることができる。これら圧力センサ２６および流量センサ２７は弁２の一次側の流路に設けられ、弁２の一次側の流体圧力に関する情報は、圧力センサ２６、流量センサ２７またはこれら両者によって検知され取得される。

回転制御部２０では、取得された情報に基づいてモータ２１を回転駆動させ、複数ある内筒側開口１３において形成される流体流路３３のいずれかに切り替える。モータ２１の回転駆動の制御は、制御部２２のマイクロコンピュータなどに格納されたプログラムに沿って行われる。例えば、弁２の一次側の流体圧力に関する情報としての水圧が０．４ＭＰａ未満の場合には、開口面積が大きい内筒側開口１３ａが外筒側開口４ａに重なる位置に配置されるようにモータ２１が回転駆動し、内筒側開口１３ａを介する流体流路３３に切り替えられる。水圧が０．４ＭＰａ以上の場合には、開口面積が小さい内筒側開口１３ｂが外筒側開口４ａに重なる位置に配置されるようにモータ２１が回転駆動し、内筒側開口１３ｂを介する流体流路３３に切り替えられる。

このような弁装置１は、弁２の一次側の流体圧力の変動が大きい場合でも、圧力センサ２６や流量センサ２７の検知結果に基づいて自動で最適な流体流路３３に切り替えて対応させることができる。このため、ユーザの操作が不要となり、利便性をさらに一層向上させることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、図１の例ではコントローラ２３が設けられ、図４の例では圧力センサ２６および流量センサ２７が設けられているが、コントローラとともに、圧力センサおよび流量センサのうち少なくともいずれか一方が設けられていてもよい。このような弁装置では、ユーザの選択により、コントローラによって流体流路を切り替えたり、自動で流体流路を切り替えたりすることができるなどユーザの利便性を向上できる。

１弁装置
２弁
３外筒
４、４ａ、４ｂ外筒側開口
１０内筒
１１内部流路
１３、１３ａ、１３ｂ内筒側開口
２０回転制御部
２３コントローラ
２６圧力センサ
２７流量センサ
３１外部流路
３３流体流路

Claims

円筒状の外筒およびこの外筒に内装される円筒状の内筒を有し、前記外筒の側面部には内外に貫通する外筒側開口が形成され、この外筒側開口は外部流路と接続可能であり、前記内筒の内側には流体が流通する内部流路が形成され側面部には内外に貫通する内筒側開口が周方向に複数形成され、これら内筒側開口はそれぞれ開口面積が異なり、前記内筒の周方向の回転により複数ある前記内筒側開口の一つが前記外筒側開口に重なり前記内部流路と前記外部流路が連通して流体が流通可能な流体流路が形成され、前記内筒側開口各々において前記流体流路の形成が可能であり、それら流体流路の切り替えが可能とされている弁と、前記内筒を回転させる回転制御部とを備え、前記回転制御部は、前記弁の一次側の流体圧力に関する情報に基づいて、複数ある前記内筒側開口において形成される前記流体流路のいずれかに切り替えて前記流体の流通を可能にしていることを特徴とする弁装置。
さらに、前記回転制御部に電気的に接続される、前記弁の一次側の流体圧力に関する情報に基づいて前記内筒の回転の指示を入力するコントローラを備えており、前記回転制御部は、前記コントローラに入力された指示により前記内筒を回転させて複数ある前記内筒側開口において形成される前記流体流路のいずれかに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
さらに、前記弁の一次側の流路に設けられる、圧力センサおよび流量センサのうち少なくともいずれか一方を備えており、前記弁の一次側の流体圧力に関する情報が、前記圧力センサ、前記流量センサまたはこれら両者によって検知され、前記回転制御部は、前記検知結果に基づいて前記内筒を回転させて複数ある前記内筒側開口において形成される前記流体流路のいずれかに切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。