JPH0435645Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、温水製造装置の混合弁に関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に工場等においては、生産及び冷暖房用の
ボイラ設備があるので、これから出る過剰の蒸気
を熱源として利用した簡易型の温水製造装置が相
当数使用されている。この温水製造装置は、例え
ば第１図に示した如く、図示しない蒸気源と接続
された蒸気導入管１と途中にドレントラツプ２が
設けられたドレン排出管３と図示しない冷水源に
接続された冷水導入管４と蒸気により加熱された
熱水を給送するための熱水給送管５とが取付けら
れた熱交換器６と、該冷水導入管４からの分岐管
４ａと熱水給送管５と図示しない急湯栓等に接続
された温水給送管７とが取付けられた混合弁８と
から構成され、該混合弁８において温水流量の変
化で生じた温水出口側の圧力変化をダイアフラム
で瞬間的に検出して弁体の機械的な動きに変え、
これにより、予め調節レバー５７で位置設定され
た弁体に基づき、熱と冷水を適当な比率で混合せ
しめて、一定温度の温水を作るように構成されて
いた。尚、冷水導入管４と温水給送管５には夫々
冷水圧力P_Wと温水出口圧P_Hを計測する圧力計９
が取り付けられている。

そして、この種従来の混合弁は、例えば第２図
Ａ及びＢに示した如く、弁箱４１と、弁箱４１に
螺着されたガイド４２と、軸部がガイド４２にＯ
リング４３を介して支持されるようにして弁箱４
１内に上下摺動可能に挿入された弁体４４と、弁
箱４１の上部に固定された枠４５と、枠４５の頂
部に固定されたダイアフラム室本体４６と、ダイ
アフラム室本体４６との間にダイアフラム４７の
周縁部を挟持するようにして該本体４６上に固着
されたダイアフラム室蓋４８と、ダイアフラム４
７の作動圧を受けるごとく配置されたダイアフラ
ム受け４９と、上端がダイアフラム受け４９に螺
着され且つ上端近傍がＯリング５０を介してダイ
アフラム室本体４６に上下摺動可能に支持され下
端部が垂下せしめられたダイアフラム受棒５１
と、枠４５の中間部に固着され且つダイアフラム
受棒５１の下端近傍を摺動可能に支持する下部ば
ね受５２と、ダイアフラム受棒の中間部に螺着さ
れた上部ばね受５３と、両ばね受け５２及び５３
の間に介置されたばね５４と、上端がダイアフラ
ム受棒５１の下端に螺着されていると共に下端が
弁体４４の軸部の上端に嵌挿され且つロツクボル
ト５５により固定された継手５６と、弁体４４の
軸部に直交して固定された調節レバー５７と、調
節時にロツクボルト５５を緩めた時に弁体４４の
軸部が継手５６から抜け落ちないようにするため
支持ばね５８と、リフトを調節し固定するための
ロツクナツト５９と、温水出口圧をダイアフラム
下室に導くための導管６０と、冷水入口圧をダイ
アフラム上室に導くための導管６１とから構成さ
れていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、上記混合弁は、ダイアフラム受棒５
１や弁体４４の軸部等の摺動軸部をＯリング５
０，４３等でシールする構造となつていたため、
これらの軸部の摺動運動により短期間にＯリング
５０，４３が摩耗し、その結果外部への温水の漏
れが生じ易いという問題があつた。そのため、短
期間でＯリング５０，４３を交換する必要がある
が、その際混合弁全体を配管から外した上で弁体
４４やダイアフラム受棒５１を混合弁本体から外
さなければならないため分解組立が面倒であり、
更にダイアフラム受棒５１と弁体４４の軸部とを
継手５６で接続していることから弁リフトの調整
も必要となり、これらの作業は熟練を要し保守コ
ストが高くつくという問題があつた。又、摺動軸
部をシールしているＯリング５０，４３等にはか
なりの摺動抵抗があり、この抵抗に抗して弁体４
４をスムーズに作動させるためにはダイアフラム
４７の作動圧即ち温水と冷水との差圧を大きめに
設定しなければならず、それでもなおかつＯリン
グ５０，４３の抵抗により大きなヒステリシスが
生じ（第８図参照）、弁体４４の動きにスムーズ
さを欠き温水温度にばらつきが生じてしまうとい
う問題があつた。又、温水出口圧が長い導管６０
を介してダイアフラム下室に導かれるように構成
されていたため、温水流量の変化即ち温水出口圧
の変化がダイアフラム下室に伝わるまでに時間的
な遅れが生じ、これにより給湯栓等を開けてもす
ぐに温水が出ないという問題があつた。又、ダイ
アフラム受棒５１と弁体４４の軸部とを接続する
ための継手５６が必要になるので、部品点数が多
くなつて製造コストが高くなると共に混合弁全体
の高さが高くなつて大型化してしまうという問題
があつた。

〔目的〕

本考案は、上記問題点に鑑み、外部への温水の
漏れが生じ難く、保守コストが安く、温水温度の
ばらつきがなくなり、製造コストが安く、小型化
できる混合弁を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本考案による混合弁は、シリンダー室と該シリ
ンダー室に連通する熱水入口、冷水入口及び温水
出口とを有する弁箱と、該弁箱上にＯリングを介
して固定されたダイアフラム室本体と、該ダイア
フラム室本体に固定されて該本体とでダイアフラ
ム室を形成するダイアフラム室蓋と、前記シリン
ダー室に摺動可能に嵌挿され且つ熱水入口及び冷
水入口に夫々重なり得る開口と温水出口に連通す
る開口を設け軸部にシリンダー室及びダイアフラ
ム室の下室を連通する中空部を設けると共に頂部
に形成された二面取り部を有する弁体と、前記二
面取り部に嵌合しガイドリング内で回動可能な調
節プラグと、前記弁体の軸部にＯリングを介して
固定されたダイアフラム受けと、内縁部が前記ダ
イアフラム受けに固定され且つ外縁部が前記ダイ
アフラム室本体と前記ダイアフラム室蓋との間に
挟持されていて前記ダイアフラム室を上下二室に
区分するダイアフラムと、弁箱の冷水入口とダイ
アフラムの上室とを連通する冷水圧導入管とから
構成したことにより、Ｏリングを相対移動しない
接触面間又は調整時のみ相対回動する接触面間に
だけ介在せしめて摺動軸部には何ら装着しないよ
うにし、弁体の軸部をダイアフラムと直結して弁
リフトの調整を不要にし且つ部品点数を減らすと
共に混合弁全体の高さが低くなるようにし、弁体
内に温水出口とダイアフラム室とを連通する中空
部を設けて温水出口圧の変化が遅れることなくダ
イアフラム室に伝わるようにし、各構成部材を同
芯構造にし且つ一方向から順次組付ける構造にし
てＯリング交換の際に混合弁全体を配管から外す
必要をなくしたものである。

〔実施例〕

以下、第３図乃至第６図に示した一実施例に基
づき本考案を詳細に説明すれば、１１は上下に貫
通するシリンダー室１１ａと該シリンダー室１１
ａの内周壁に開口していて熱水給送管５と接続さ
れる熱水入口１１ｂ（第４図Ａ）及び冷水導入管
４からの分岐管４ａと接続される冷水入口１１ｃ
（第４図Ｂ）と底部に設けられていて温水給送管
７と接続される温水出口１１ｄとを有する弁箱、
１２はボルト１３により弁箱１１の頂面に固定さ
れていて底部に設けられ且つシリンダー室１１ａ
と連通する中心孔１２ａと中間部内壁に設けられ
たストツパー部材１２ｂと頂部周壁に設けられた
空気抜き孔１２ｃとを有するダイアフラム室本
体、１４は弁箱１１の頂面とダイアフラム室本体
１２の底面との間に介在せしめられたＯリング、
１５は中心孔１２ａに嵌着せしめられたガイドリ
ング、１６はシリンダー室１１ａ内に上下動可能
に嵌挿されたピストン部１６ａとガイドリング１
５内に上下動可能に支持された軸部１６ｂとから
成り且つピストン部１６ａから軸部１６ｂの中間
位置にかけて中空に形成されていてピストン部１
６ａの周壁に開口する開口１６ｃ（第４図Ａ）及
び１６ｄ（第４図Ｂ）とピストン部１６ａの底部
に開口する開口１６ｅと軸部１６ｂの中間位置周
壁に設けられ且つ軸部１６ｂ内とダイアフラム室
本体１２内とを連通する連通孔１６ｆと軸部１６
ｂの頂部に形成され二面取り部１６ｇ（第５図）
とを有している弁体、１７及び１８はシリンダー
室１１ａの内周面とピストン部１６ａの外周面に
介在せしめられたステンレスリング、１９は軸部
１６ｂに嵌装されていると共に該軸部１６ｂに螺
着されたダブルナツト２０の作用により下端部１
９ａ（第６図）と軸部１６ｂの段部１６b′（第６
図）との間に若干の間隙δ（第６図）が存在する
ようにして回動可能とされ且つ上方への抜けが防
止されたダイアフラム受け、２１は軸部１６ｂの
外周面とダイアフラム受け１９の内周面との間に
介在せしめられたＯリング、２２はダイアフラム
受け１９に上方への移動習性を付与することで後
述のダイアフラムに作用する上下差圧ΔPと釣り
合うよう弾性が設定されたスプリング、２３はダ
イアフラム受け１９の上端の筒部１９ｂに嵌装さ
れたダイアフラム押え、２４は筒部１９ｂに螺着
された締付板、２５は締付板２４に螺着されてい
て締め込んだ時にダイアフラム押え２３をダイア
フラム受け１９に圧接せしめるように作用するボ
ルト、２６はボルト２７によりダイアフラム室本
体１２に固定されていて頂部に設けられた中心孔
２６ａを有しているダイアフラム室蓋、２８は内
縁部がダイアフラム受け１９とダイアフラム押え
２３との間に挟持され且つ外縁部がダイアフラム
室本体１２とダイアフラム室蓋２６の両外縁部間
に挟持されていてダイアフラム室を上室２９と下
室３０とに区分しているダイアフラム、３１は中
心孔２６ａに嵌着されたガイドリング、３２はす
り割り部３２ａと軸部３２ｂとフランジ部３２ｃ
と二面取り部３２ｄとから成つていてすり割り部
３２ａが二面取り部１６ｇと嵌合する（第５図）
ようにして軸部３２ｂがガイドリング３１内に回
動可能に嵌挿され且つフランジ部３２ｃがガスケ
ツト３３を介してダイアフラム室蓋２６の頂部端
面に密着せしめられた調節プラグ、３４はガイド
リング３１の内周面と調節プラグ３２の軸部３２
ｂの外周面との間に介在せしめられたＯリング、
３５はダイアフラム室蓋２６の頂部に螺着されて
いて締め込んだ時に調節プラグ３２のフランジ部
３２ｃをガスケツト３３を介してダイアフラム室
蓋２６の頂部端面に圧着せしめるように作用する
ロツクナツト、３６は調節プラグ３２の頂面に固
定された指示矢、３７はダイアフラム室蓋２６の
頂部外周面の所定位置に固着された設定温度の調
整方向を示す矢印銘板、３８はダイアフラム室蓋
２６の頂部側壁に螺着せしめられていて初期運転
時に緩めることにより上室２９内の空気抜きを行
うように構成された管継手、３９は冷水入口１１
ｃの近傍と管継手３８との間に接続された冷水圧
導入管、４０は空気抜孔１２ｃの出口に螺着せし
められていて初期運転時に緩めることにより下室
３０内の空気抜きを行うように構成された空気抜
き弁体である。尚、上記ストツパー１２ｂは弁体
１６のピストン部１６ａの下端が弁箱１１のシリ
ンダー室１１ａの底面に達する前にダイアフラム
受け１９に当接し得る位置に設けられているもの
とする。

本考案による混合弁は上述の如く構成されてい
るから、通常運転時においては熱水入口１１ｂと
開口１６ｃの重なり合う部分（第４図Ａの斜線部
分）から流入した熱水と冷水入口１１ｃと開口１
６ｄの重なり合う部分（第４図Ｂの斜線部分）か
ら流入した冷水とがピストン部１６ａ内で混り合
つて温水となり、該温水が開口１６ｅ、温水出口
１１ｄを通つて温水給送管７（第１図）に供給さ
れる。そして、この時の温水の温度は熱水及び冷
水の各温度を一定とすれば一定時間内に流れ込む
熱水の量と冷水の量の比率によつて変化する。
又、この時の冷水導入管４の冷水入口圧P_Wは冷
水圧導入管３９、管継手３８内を介して上室２９
内に導かれ、温水給送管７の温水出口圧P_Hは弁
体１６内、連通孔１６ｆを介して下室３０内に導
かれるから、ダイアフラム２８には差圧ΔP（＝
P_W−P_H）が作用する。尚、冷水導入管４の冷水
は、図示しない給水ポンプや高架水槽からのほぼ
一定圧力の水を冷水源としているので、冷水入口
圧P_Wは一般的にほぼ一定の圧力に保たれている。

さて、この状態において、図示しない給湯栓を
開閉して温水流量Ｗを変化させる。例えば流量Ｗ
が増加（又は減少）したとすれば、これがそのま
ま温水出口圧P_Hの低下（上昇）となつて表れる。
すると、下室３０内の圧力が低下（上昇）して差
圧ΔPが変化する結果、ダイアフラム２８が下方
（上方）へ変位し（弁リフトが変化する）、これ
により弁体１６が下降（上昇）するので、熱水入
口１１ｂと開口１６ｃの重なり合う部分（第４図
Ａの斜線部分）の面積と冷水入口１１ｃと開口１
６ｄの重なり合う部分（第４図Ｂの斜線部分）の
面積が同一比率のまま増加（又は減少）する。

従つて、温水流量Ｗが変化すると、一定時間内
に弁体１６のピストン部１６ａ内に流れ込む熱水
の量W_Aと冷水の量W_Bがいずれも変化するが、両
者の比率W_A／W_Bは変化しない（第７図参照）の
で、温水の温度は一定に保たれる。

又、温水の設定温度を変更する場合には、下記
の如く操作をすれば良い。即ち、設定温度を変更
するときだけ、一時的にロツクナツト３５をゆる
めてから、指示矢３６と矢印銘板３７の重なり位
置を確認しつつ所望方向に調節ブラグを回す。す
ると、調節プラグ３２のすり割り部３２ａと弁体
１６の二面取り部１６ｇが嵌合していることによ
り、弁リフトがから′に若干変化しながら弁
体１６も同方向に回転する。そのため、熱水入口
１１ｂ及び開口１６ｃの重なり合う部分と、冷水
入口１１ｃと開口１６ｄの重なり合う部分の各面
積が、第４図Ａ及びＢに示すものから例えば同図
Ｃ及びＤに示すものに変化する。

従つて、一定時間内に流れ込む熱水の量と冷水
の量の比率がW_A／W_BからW_A′／W_B′に変化する
（第７図参照）ので、温水の設定温度が変化する。
そして、最後に、ロツクナツト３５を締め込めば
調節プラグ３２が固定され、その結果弁体１６の
回転方向の位置も固定され、その後の弁体１６の
動きは上下動のみとなり、その後の温水の温度は
設定し直された温度で一定となる。尚、温水流量
が大の時は温水出口圧P_Hが著しく低下して冷水
入口圧P_Wとの差が大になるため上記原理により
弁体１６が著しく降下するが、本混合弁の場合弁
体１６のピストン部１６ａの下端が弁箱１１のシ
リンダー室１１ａの底面に達する前にダイアフラ
ム受け１９がストツパー１２ｂにより受け止めら
れるように構成されているので、ピストン部１６
ａの下端がシリンダー室１１ａの底面に圧接せし
められるようなことはない。従つて、温水流量が
大の時でも設定温度の調整が可能である。

尚、図示しない給湯栓からの温水流量Ｗが一定
の状態で、使用中に冷水入口圧P_Wが一時的に上
昇（又は低下）すると、冷水圧導入管３９によつ
て上室２９の圧力が上昇（低下）して差圧ΔPが
変化する結果、弁体１６が下降（上昇）しようと
して若干動き始め、熱水の量W_Aと冷水の量W_Bが
比率一定のまま増加（減少）しようとする。しか
し、混合弁から温水給送管７への温水流出量が若
干増加すると、給湯栓からの温水流量Ｗが一定の
ために温水出口圧力P_Hが上昇することになる。
その結果、今度は弁体１６が上昇（下降）して温
水給送管７への流出量が給湯栓からの温水流出量
Ｗに等しくなる位置へ戻る。この位置は冷水入口
圧P_Wが一時的に上昇（低下）する前の位置であ
り、弁体１６はダイアフラムの差圧ΔPとスプリ
ング２２の弾性が釣り合いながら上下動する。

そのため、温水流量Ｗと差圧ΔPとの間には第
８図のような関係が成立すると共に、冷水入口圧
P_Wが変化しても即座に弁リフトを修正して温
水温度を一定に保ことができる。

その点従来の混合弁では、冷水入口圧P_Wが一
時的に変化すると、応答遅れが発生することとヒ
ステリシスが大きいことにより、混合弁から温水
給送管７への流出量が変動し、結果的に給湯栓か
らの温水流量が変動していた。

上記説明において熱水温度を一定としたが、熱
水温度が流量と共にある一定の関係（熱交特性）
で変化する場合においては、その熱交特性に合わ
せて熱水入口１１ｂと開口１６ｃの重なり合う部
分の面積と冷水入口１１ｃと開口１６ｄの重なり
合う部分の面積の比率を第４図Ａ，Ｂの如く弁リ
フトと共に変化させることにより、適当な比率の
混合を行わせて一定温度の温水をつくることがで
きる。

以上、本考案による混合弁の作動原理及び温水
の設定温度の調整方法について説明したが、本混
合弁は上記構造から明らかなように、Ｏリングが
互いに全く相対移動しない接触面間又は設定温度
調整時という極めて短い時間のみ相対回動する接
触面間にだけ介在せしめられていて摺動軸部には
何ら装着されていないので、Ｏリングは殆ど摩耗
せず、その結果外部への温水の漏れが生じ難い。
又、短期間でＯリングを交換する必要もない。
又、各構成部材が同芯構造を有し且つ一方向から
順次組付けられる構成となつていることから、各
Ｏリングを交換する際も、対応する各ナツトやボ
ルトを緩めることにより各構成部材を同一方向
（第３図上方）へ分離せしめることが可能なので
混合弁全体を配管から外す必要がなくそのため分
解組立が容易であり、更に弁体１６の軸部１６ｂ
を直接ダイアフラム受け１９と接続するようにし
ていることから弁リフトの調整の必要もなく、従
つてこれらの作業に熟練を要さず保守コストが安
くなる。又、摺動軸部にはＯリングが存在しない
ので摺動抵抗が小さく、弁体１６の移動にヒステ
リシスがほとんど生じないのでその結果ダイアフ
ラム２８の作動即ち温水と冷水の差圧を小さめに
設定し得ると共に弁体の動きがスムーズになり、
温水温度のばらつきをなくすことが出来る。又、
温水出口圧が弁体１６の内部を介してダイアフラ
ム室に導かれるようになつているので、温水流量
の変化即ち温水出口圧の変化は遅れることなくダ
イアフラム室に伝わり、その結果給湯栓等を開け
るとスムーズに温水が流出する。又、弁体１６の
軸部１６ｂをダイアフラム受け１９と直結してい
るので、従来の混合弁に較べて部品点数が大幅に
減少して製造コストが安くなると共に混合弁全体
の高さが低くなつて小型化出来る。

〔考案の効果〕

上述の如く、本考案による温水製造装置の混合
弁は、外部への温水の漏れが生じ難く、保守コス
トが安く、温水温度のばらつきがなくなり、製造
コストが安く、小型化出来るという実用上重要な
利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は温水製造装置の概略図、第２図Ａ及び
Ｂは夫々従来の混合弁の断面図及び側面図、第３
図は本考案による混合弁の一実施例の縦断面図
（第４図Ａ及びＢは夫々設定温度変更前における
第３図矢印Ａ及びＢ方向の矢視図、Ｃ及びＤは
夫々設定温度変更後における同様な矢視図、第５
図は第３図Ｖ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は弁体
の軸部に対するダイアフラム受けの取り付け構造
を示す要部拡大断面図、第７図は本考案による混
合弁の、温水流量に対する熱水の量、冷水の量及
び両者の比率を示す図、第８図は本考案と従来例
について、ダイアフラムの上下差圧と温水流量と
の関係を示す図である。 １１……弁箱、１２……ダイアフラム室本体、
１３……ボルト、１４……Ｏリング、１５……ガ
イドリング、１６……弁体、１７，１８……ステ
ンレスリング、１９……ダイアフラム受け、２０
……ダブルナツト、２１……Ｏリング、２２……
スプリング、２３……ダイアフラム押え、２４…
…締付板、２５……ボルト、２６……ダイアフラ
ム室蓋、２７……ボルト、２８……ダイアフラ
ム、２９……上室、３０……下室、３１……ガイ
ドリング、３２……調節プラグ、３３……ガスケ
ツト、３４……Ｏリング、３５……ロツクナツ
ト、３６……指示矢、３７……矢印銘板、３８…
…管継手、３９……冷水圧導入管、４０……空気
抜き弁体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 温水流量の変化で生じた温水出口側の圧力変化
   をダイアフラムで瞬間的に検出して弁体の機械的
   な動きに変え、これにより熱水と冷水を適当な比
   率で混合せしめて一定温度の温水を作るようにし
   た温水製造装置の混合弁において、 シリンダー室と該シリンダー室に連通する熱水
   入口、冷水入口及び温水出口とを有する弁箱と、
   該弁箱上にＯリングを介して固定されたダイアフ
   ラム室本体と、該ダイアフラム室本体に固定され
   て該本体とダイアフラム室を形成するダイアフラ
   ム室蓋と、外縁部が前記ダイアフラム室本体とダ
   イアフラム室蓋とに挟持されて前記ダイアフラム
   室を上室と下室とに仕切るダイアフラムと、前記
   シリンダー室に上下動可能及び回転可能に嵌挿さ
   れていてピストン部の周壁に形成されて前記熱水
   入口及び冷水入口に夫々重なり得る開口とピスト
   ン部の底部に形成されて温水出口に連通する開口
   と軸部に形成されて前記シリンダー室及び下室を
   連通させる中空部とを設けると共に頂部に二面取
   り部が形成された弁体と、該二面取り部に嵌合し
   ていてガイドリング内で前記弁体を回転させ得る
   調節プラグと、該調節プラグを任意の位置で固定
   するロツクナツトと、前記ダイアフラム室内でダ
   イアフラムの周縁部を固定し且つ前記弁体の軸部
   にＯリングを介して固定されたダイアフラム受け
   と、前記弁箱の冷水入口及びダイアフラム室の上
   室を連通する冷水圧導入管とを備えたことを特徴
   とする混合弁。