JPH03282084A - 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］ 本発明は、流体通路内を流れる流体の流量を制御する流
量制御装置に関し、例えば給湯器用熱交換器に供給する
水量を制御する水量制御装置、あるいはバーナに供給す
る燃料量を制御する燃料量制御装置に用いて好適な流量
制御装置にかかわる。

［従来の技術］ 従来より、流量制御装置としては、例えば給湯器用熱交
換器に供給する水量を制御する水量制御装置がある。

このような水電制御装ｗ１００は、第６図に示すように
、制御室１１１、軸方向流体通路１１２および径方向流
体通路１１３を有するハウジング１１０と、このハウジ
ング１１０に摺動自在に支持され、制御室１１１内を回
動しながら軸方向に往復変容する弁体１２０と、この弁
体１２０に連結されたねじ付き可動スリーブ１３０を回
動させて弁体１２０を軸方向に往復変移させるギヤーモ
ータ（図示せず）とから構成されている。

この水量制御装ｊ［１００は、弁体１２０をギヤーモー
タにより往復変移させることによって、制御室１１１を
介する軸方向流体通路１１２と径方向流体通路１１３と
の連通度合、つまり流体通路の開口面積を変化させて水
量を制御している。

なお、水量制御装置１００は、例えば径方向流体通路１
１３から制御室１１１内に流入した水の水量を絞って軸
方向流体通路１１２に流出さぜる際に、弁体１２０の弁
頭部１２１に軸方向に力が加わる。

径方向流体通路１１３を流れる水の水圧をＰｊ、軸方向
流体通路１１２を流れる水の水圧をＰ２、弁体１２０の
弁棒部１２２の横断面積をＳ８、弁体１２０の弁頭部１
２１の横断面積を８２とした場合、弁体１２０が停止し
ているときの弁体１２０の軸方向の荷重の式は、 Ｗ＊　＝Ｐｔ　Ｘ　（Ｓ２　Ｓｔ　）・・・図示右方向
に加わる軸方向の荷重 Ｗ２＝Ｐ２×Ｓ２　　　　　・・・図示左方向に加わる
軸方向の荷重 ［発明が解決しようとする課題］ ところが、水量制御装置１００は、水量を絞った際に、
水圧Ｐ１は水圧Ｐ２に対して著しく大きいため、弁体１
２０の弁頭部１２１の図示右方向に加わる軸方向の荷重
Ｗ１が図示左方向に加わる軸方向の荷重Ｗ２に対して著
しく大きくなり、弁体１２０が図示右方向に押された状
態となる。よって、水量制御装置ｊ　１００は、水量を
絞った状態から弁体１２０を図示左方向に変移させて水
量を増加させるときに、大きな力が必要となり容易に弁
体１２０を動かすことができないという課題があった。

本発明は、流量を絞った際に変移手段に加わる逆向きの
軸方向の荷重を釣り合わせて打ち消すことにより、変移
手段を小さな力でスムーズに動かすことができる流量制
御装置の提供を目的とする。

し課題を解決するための手ｐＨ 本発明の流量制御装置は、流体の流量制御が行われる制
御室、この制御室の径方向に隣設された第１流体通路、
および前記制御室の軸方向に隣設され、前記第１流体通
路に前記制御室を介して連通する第２流体通路を有する
ハウジングと、このハウジングに摺動自在に支持され、
前記制御室内を軸方向に往復変移する変移手段と、この
変移手段を軸方向に往復駆動する駆動手段とを備え、前
記ハウジングは、流体の流１を絞った際に、前記変移手
段に摺接して前記第１流体通路と前記第２流体通路とを
区画する第１区画部、および前記変移手段に摺接して前
記制御室の一部と前記第１流体通路とを区画する第２区
画部を有し、前記変移手段は、内部に前記第２流体通路
と前記制御室の一部とを連通ずる連通孔を有する技術手
段を採用した。

［作用］ 駆動手段によって変移手段を軸方向に変移させることに
より、制御室を介して第１流体通路と第２流体通路とが
連通ずるため、ハウジング内に流体が流れる。

流体の流量を絞った際には、ハウジングの第１区画部が
変移手段と摺接して第１流体通路と前記第２流体通路と
を区画することによって、流体がハウジング内を流れな
くなる。

このとき、第１流体通路内の圧力と第２流体通路内の圧
力とによって変移手段に軸方向の荷重が加わる。ところ
が、ハウジングの第２区画部が変移手段と摺接して第１
流体通路と区画された制御室の一部と第２流体通路とは
、変移手段の内部に形成された連通孔により連通してい
る。このため、変移手段の軸方向の両側の第２流体通路
の圧力と制御室の一部の圧力とが同一となるので、変移
手段に両側から加わる軸方向の荷重が互いに打ち消し合
い、変移手段に加わる軸方向の荷重がほとんどなくなる
。

［発明の効果］ 流量を絞った際に、変移手段に加わる逆向きの軸方向の
荷重を釣り合わせて打ち消すことにより、流量の絞り度
合を変更する場合に変移手段を駆動手段によって小さな
力でスムーズに変移させることができる、このため、駆
動手段に小型のものを使用しても容易に変移手段を往復
駆動することができる。

また、流量を絞った際に、変移手段に加わる逆向きの軸
方向の荷重を釣り合わせて打ち消すことにより、変移手
段のハウジングに対する軸方向の偏荷重を抑制できる。

このため、ハウジングと変移手段との摺動部分の磨耗を
減少させることができるので、その摺動部分の耐久性を
向上できる。

［実施例］ 本発明の流量制御装置を第１図ないし第５図に示す実施
例に基づき説明する。

第１図および第４図は本発明の第１実施例を示し、給湯
器の水量制御装置を示す図である。

この水量制御装Ｗ１は、可変絞り弁２および駆動機構５
を備える。

可変絞り弁２は、ハウジング３および弁体４を有する。

ハウジング３は、筒状を呈し、内部に制御室３０、第１
流体通路３１および第２流体通路３２を形成している。

制御室３０は、弁体４の軸方向位置により水量が最も絞
られた際に、第１流体通路３１に連通ずる第１室３０ａ
と第１流体通路３１との連通が遮断される第２室（制御
室の一部）３０ｂとに区分される。

第１流体通路３１は、制御室３０の径方向に隣設されて
いる。また、第１流体通路３１は、弁体４に対して径方
向に形成され、図示−Ｅ端が公共の水道管とハウジング
３とを接続する水配管（図示せず）との連結部３１ａと
され、図示下端が制御室３０に臨む入口ボート３１ｂと
されている。

第２流体通路３２は、制御室３０の軸方向に隣設され、
制御室３０を介して第１流体通路３１に連通している。

また、弁体４に対して同軸上に形成され、図示左端が制
御室３０に臨む出口ボート３２ａとされ、図示右端が給
湯器用熱交換器（図示せず）とハウジング３とを接続す
る給水配管（図示せず）との連結部３２ｂとされている
。

また、ハウジング３は、本体３３、第１スリーブ３４、
第２スリーブ３５および環状板３６から構成される。

本体３３の内周には、水量が最も絞られた際に、弁体４
に摺接して第１流体通路３１と第２流体通路３２とを区
画する第１弁座（第１区画部）３７が設けられている。

第１スリーブ３４は、本体３３内に配設されている。

この第１スリーブ３４の内周には、水量が最も絞られた
際に、弁体４に摺接して制御室３０を第１室３０ａと第
２室３０ｂとに区画する第２弁座（第２区画部）３８が
配設されている。

第２スリーブ３５は、弁体４および駆動機構５を摺動自
在に支持するとともに、駆動機構５に歯合する内周ねじ
３７が形成されている。

弁体４は、本発明の変移手段であって、第１弁部４１、
第２弁部４２、弁棒４３および連通孔４４を有する。

第１弁部４１は、軸方向の位置に応じて制御室３０を介
して第１流体通路３１と第２流体通路３２との連通度合
を変化させる。すなわち、第１弁部４１は、軸方向の位
置に応じて水量の絞り度合を変化させる。この第１弁部
４１の一方側の側面は第１流体通路３１に臨み、他方側
の側面は第２流体通路３２に臨む。そして、第１弁部４
１の外周面は、水量を最も絞った際に本体３３の第１弁
座３１に摺接される。

第２弁部４２は、軸方向の位置に応じて第１流体通路３
１と制御室３０の第２室３０ｂとの連通度合を変化させ
る。この第２弁部４２の一方側の側面は第１流体通路３
１に臨み、他方側の側面は第２室３０ｂに臨む、そして
、第２弁部４２の外周面は、水量を最も絞った際に第１
スリーブ３４の第２弁座３８に摺接される。

弁棒４３は、第１弁部４１および第２弁部４２と一体的
に形成され、弁棒４３の端部は第２スリーブ３５にｉｓ
自在に支持された駆動機構５に固定されている。　連通
孔４４は、弁棒４３の内部に形成され、第２流体通路３
２と第２室３０ｂとを連通して、第１弁部４１の一方側
（第２流体通路３２側）の側面と第２弁部４２の他方側
（第２室３ｏｂｆｌｌ）の側面とに互いに逆向きで同じ
大きさの水圧を加えるためのものである。

なお、弁棒４３の外周面と第２スリーブ３５の内周面と
の間には０リング４５が装着されており、本体３３の内
周面と第２スリーブ３５の外周面との間には０リング４
６が装着されている。

駆動機ｉ／ｓ５は、本発明の駆動手段であって、ギヤー
モータ５１および可動スリーブ５２を有する。

ギヤーモータ５１は、通電量に応じて可動スリーブ５２
を回動方向に所定量変移させて弁体４の軸方向の位置を
制御するものである。このギヤーモータ５１は、第２ス
リーブ３５に固定された取付板５３にモータケース５４
が締結されている。また、ギヤーモータ５１は、可動ス
リーブ５２とスプライン結合している。

可動スリーブ５２は、内部に弁棒４３の端部が嵌め込ま
れ、−右側の外周に第２スリーブ３５の内周ねじ３９と
歯合する外周ねじ５５が形成され、他方側の外周にギヤ
ーモータ５１とスプライン結合するためのスプライン５
６が形成されている。この可動スリーブ５２は、ギヤー
モータ５１により回転駆動されると、第２スリーブ３５
内を回転しながら軸方向に移動して一体的に動作する弁
棒４３を軸方向に変移させるものである。

本実施例の水量制御装置１の作用を第１図ないし第４図
に基づき説明する。

ギヤーモータ５１が通電され、可動スリーブ５２を回転
させると、可動スリーブ５２は弁体４の弁棒４３を伴っ
て第２スリーブ３５内を軸方向に変移していく、そして
、弁棒４３が所定の軸方向位置で停止し、第１流体通路
３１から制御室３０を通って第２流体通路３２への水の
水量が第１弁部４１の軸方向の位置に応じて所定の絞り
量だけ絞られる。

このため、通常、第２流体通路３２を流れる水の水圧Ｐ
２は、第１流体道路３１を流れる水の水圧Ｐ１より低く
なる。

弁体４によって水量が最も絞られた際には、ハウジング
３の第１弁座３７と弁体４の第１弁部４１とが摺接して
第１流体通路３１と第２ｆｉｉ体通路３２とを区画する
ことによって、制御室３０の第１室３０ａを介した第１
流体通路３１と第２流体通路３２との連通が遮断される
ため、水が流れ難くなる。

このとき、第１流体通路３１の内部圧力（第１流体通路
３１内の水の水圧に等しい）Ｐｌが第２流体通路３２の
内部圧力（第２流体通路３２内の水の水圧に等しい）Ｐ
ｉより大きくなる０本実施例では、第１流体通路３１の
内部圧力Ｐ、は弁体４の第１弁部４１で図示右方向に作
用し、さらに第２弁部４２で図示左方向に作用する。こ
のため互いに逆向きの同じ大きさの荷重が打ち消し合う
ので軸方向の荷重が発生しない、また、第２流体通路３
２の内部圧力Ｐ２については、第２室３０ｂと第２流体
通路３２とが弁棒４３内に形成された連通孔４４を介し
て連通しているので、弁体４の軸方向の両側に当たる第
２流体通路３２の内部圧力と第２室３０ｂの内部圧力と
が同一となる。このため、弁体４の第１弁部４１の第２
流体通路３２側の側面と第２弁部４２の第２室３０ｂ側
の側面とに加わる軸方向の荷重が互いに打ち消し合うの
で、弁体４に加わる軸方向の荷重がほとんどなくなる。

したがって、弁体４によって水量が最も絞られたときに
、弁体４に加わる軸方向の荷重をなくすことができる。

このため、水量の絞り度合を変更する目的で駆動機構５
により弁体４を図示左方向に変移させる場合でも、弁体
４の軸方向にはなんら荷重が加わっていないので、弁体
４を駆動機構４によって小さな力でスムーズに変移させ
ることができる。しかも、ハウジング２および可動スリ
ーブ５２に対して弁体４が軸方向に偏荷重を加えること
はないので、第２スリーブ３５の内周ねじ３９と可動ス
リーブ５２の外周ねし５５とが磨耗することはなく、こ
れらの摺動部分の耐久性を向上することができる。

よって、この水量制御装置１によって高水圧の水量を制
御する場合でも、弁体４の軸方向に偏った荷重が加わら
ず、しかも弁体４を小さな力でスムーズに変移させるこ
とができるので、小トルクでしかも小型のギヤーモータ
５１を使用することができる。

また、給湯器用熱交換器とハウジング３とを接続する給
水配管に設けられた止水弁を開閉することによって、流
体通路内の水圧および水量が変化し、とくに止水弁を閉
じた場合に第２流体通路３２の水圧Ｐ、が第１流体通路
３１の水圧Ｐ１より大きくなる可能性がある。

ところが、本実施例では、連通孔４４を通って、第１弁
部４１の第２流体道路３２側の側面に加わる荷重と同じ
荷重が第２弁部４２の第２室３０ｂ側の側面にも加わっ
ている。このため、第２流体通路３２の水圧Ｐ２が第１
流体通路３１の水圧Ｐ１より大きくなった場合でも、弁
体４が図示左方向に押されることはない、したがって、
弁体４が軸方向に振動しないので、共鳴音の発生を防止
できる。また、弁棒４３の外周面と第２スリーブ３５の
内周面との間に装着されたＯリング４５は、水量が最も
絞られた際に、高水圧となる第１流体通路３１の水圧Ｐ
１とは区画されるため磨耗され難い。

さらに、従来装置においては、弁頭部の外周面とハウジ
ングの内周面との一部で水量を絞っていたが、第１弁部
４１および第２弁部４２の両方で水量を絞っているので
、水の流れがスムーズになりハウジング２内を通過する
水の水流音が小さくなる。

第５図は本発明の第２実施例を示し、水量制御装置を示
す図である。

この実施例では、第２弁部４２の外周面と第１スリーブ
３４の第２弁座３８との間にＯリング４７を装着してい
る。このため、最も水量を絞ったときでも、すなわち、
最も第１流体通路３１の内部圧力が第２流体通路３２の
内部圧力より高くなるときでも、第１流体通路３１から
流入する水が制御室３０の第２室３０ｂに漏れ出すこと
はない、したがって、第２流体通路３２の内部圧力と第
２室３０ｂの内部圧力とが確実に同一となる。

（変形例） 本実施例では、本発明を給湯器用熱交換器に供給する水
量を制御する水量制御装置に用いたが、本発明をバーナ
に供給する燃料量を制御する燃料量制御装置に用いても
良い。

本実施例では、駆動手段としてギヤーモータを用いたが
、駆動手段として油圧等により変移手段を軸方向に往復
変移させるアクチュエータなどを用いても良い。

本実施例では、第１流体通路から第２流体通路に向かっ
て流体が流れる例を示したが、第２流体通路から第１流
体通路に向かって流体が流れるようにしても良い。

上流側の流体通路は、熱交換器とハウジングとを連結す
る給水配管に接続されていても良い。決な、下流側の流
体通路は、ハウジングと風呂、台所等の給湯場所とを連
結する給湯配管に接続されていても良い。

弁棒、第１弁部および第２弁部が別途形成されていても
良い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図は本発明の第１実施例を示す。第１
図は水量制御装置を示す断面図、第２図は水量制御装置
を示す側面図、第３図は水量制御装置を示す正面図、第
４図は水量制御装置を示す他の側面図である。 第５図は本発明の第２実施例を示し、水量制御装置を示
す断面図である。 第６図は従来の水量制御装置を示す断面図である。 図中 １・・・水量制御装Ｍ（流量制御装置）　　２・・・可
変絞り弁　３・・・ハウジング　４１弁体（変移手段）
５・・・駆動機構（駆動手段）　　３０・・・制御室　
３０ａ０１．第１室　３０ｂ・・・第２室（制御室の一
部）３１・・・第１流体通路　３２・・・第２流体通路
　３７・・・第１弁座（第１区画部）３８・・・第２弁
座（第２区画部）４４・・・連通孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体の流量制御が行われる制御室、この制御室の径
   方向に隣設された第１流体通路、および前記制御室の軸
   方向に隣設され、前記第１流体通路に前記制御室を介し
   て連通する第２流体通路を有するハウジングと、 このハウジングに摺動自在に支持され、前記制御室内を
   軸方向に往復変移する変移手段と、この変移手段を軸方
   向に往復駆動する駆動手段と を備え、 前記ハウジングは、流体の流量を絞った際に、前記変移
   手段に摺接して前記第１流体通路と前記第２流体通路と
   を区画する第１区画部、および前記変移手段に摺接して
   前記制御室の一部と前記第１流体通路とを区画する第２
   区画部を有し、前記変移手段は、内部に前記第２流体通
   路と前記制御室の一部とを連通する連通孔を有すること
   を特徴とする流量制御装置。