JPH08320079A

JPH08320079A - 流量制御弁

Info

Publication number: JPH08320079A
Application number: JP14956995A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kato; 勉加藤; Makoto Kawajiri; 誠川尻
Original assignee: Piolax Inc
Current assignee: Piolax Inc
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】給水圧力及び給水温度が変化しても、給湯器
等から常に所定の温度の水が流出するように供給水量を
調整することができ、製品毎の流量調整のばらつきが少
なく、構造が簡単で製造コストも安い流量制御弁を提供
する。【構成】ケーシング１１内に、基部１６、筒部１７を
有する弁座１８を設置する。弁座１８の筒部１７の外周
に遊嵌する有底筒部２０と、有底筒部２０の閉塞端面か
ら筒部１７内に挿入されるボス部２１を有する弁体１９
を、ケーシング１１内で移動可能に配置する。弁体１９
をケーシング１１の入水口側１２に向けて付勢する形状
記憶合金ばねを含む第１押しばね２６と、弁体１９をケ
ーシング１１の出水口側１４に向けて付勢する第２押し
ばね２７とを設けて、流量制御弁を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば給湯器等への供
給管に取付けられ、給水圧力及び給水温度に応じて給湯
器等への供給水量を自動的に変化させることにより、給
湯器等から常に所定の温度の水が流出するようにした流
量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器を用いて温水を得る場合、給湯器
への供給水の圧力によって流量が変化するため、給湯器
での加熱力が一定の場合には、供給水の圧力が高く流量
が多いほど流出水の温度は低くなり、供給水の圧力が低
く流量が少ないほど流出水の温度は高くなる傾向があ
る。このため、供給水の圧力変動によって温度が変動す
るという不便があった。

【０００３】また、給湯器での加熱力が一定の場合に
は、夏季などで供給水自体の温度が高い場合には、その
分だけ流出水の温度が高くなり、冬期などで供給水自体
の温度が低い場合には、その分だけ流出水の温度が低く
なる。したがって、供給水の温度によっても流出水の温
度が変化するという不便があった。

【０００４】このような問題を解決するため、例えば実
公平５−３５２５３号には、給湯器等に対する入水温度
の変化に応じて流量を自動的に変化させ、かつ入水圧力
に関係なく流量を一定に保つように制御する流量制御弁
が開示されている。

【０００５】この流量制御弁は、図７に示すように、中
間部に入水口３１を有するケーシング３２を有し、その
内周には円環状の第１弁座３３及び第２弁座３４が間隔
をおいて一体に設けられている。また、ケーシング３２
の内部には、第１弁座３３の下流側に対向するように配
置された円環状の第１弁体３５、及び第２弁座３４の下
流側に対向するように配置された円環状の第２弁体３６
を有する中空２重弁体３７が配置され、中空２重弁体３
７上端の大径環状部５２はケーシング３２の上部内周に
摺動可能に嵌合している。そして、中空２重弁体３７の
外周に装着されたダイヤフラム５３が、ケーシング２の
入水口３１より上方の内周に水密状態で固定されてい
る。

【０００６】そして、ケーシング３２の上端部に出水口
３８が設けられ、かつケーシング３２の上端部と中空２
重弁体３７との間に、使用温度範囲において温度に比例
して伸縮する形状記憶合金製コイルばねからなる開弁用
ばね３９が圧縮状態で取付けられ、この開弁用ばね３９
によって中空２重弁体３７の下端がケーシング３２の下
端部に設けられた弁体ストッパ５４に向かって押圧され
ている。弁体ストッパ５４には、通水溝５５が設けられ
ている。また、ケーシング３２の外周には、シール用Ｏ
リング５６が嵌着されている。

【０００７】更に、ケーシング３２の下部に、水抜孔５
７とその水抜孔５７の下部に連通する排水弁室５８とが
設けられ、その排水弁室５８内に、ケーシング外部水圧
により閉弁位置に移動される球状の開閉弁体５９が収容
され、排水弁室５８の下端には開閉弁体５９の支承部材
６０が係止されている。

【０００８】この流量制御弁によると、給水管路６１か
ら上向きに給水すると、ケーシング３２の下部における
給水管路６１内の水圧により、開閉弁体５９が押し上げ
られて水抜き孔５７が閉じられる。そして、入水口３１
を通ってケーシング３２内に導入された水は、第１弁座
３３と第１弁体３５の間隙、及び第２弁座３４と第２弁
体３６の間隙を通り、中空２重弁体３７の内部を通過し
て出水口３８から流出する。この場合、給水管路６１の
水圧に応じて中空２重弁体３７が押し上げられ、上記間
隙が変化することにより、水圧が変化しても流量を一定
にすることができる。

【０００９】また、給水温度が高くなると、その温度に
応じて形状記憶合金製コイルばねからなる開弁用ばね３
９が伸長するので、中空２重弁体３７が押し下げられて
上記間隙が広がり、出水口３８からの流出水量を増大さ
せるので、給水温度が変化しても一定の温度の水を供給
することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
公平５−３５２５３号に開示された流量制御弁では、中
空２重弁体３７を摺動自在に支持する手段として、ダイ
ヤフラム５３を用いているため、ダイヤフラム５３によ
る抵抗があって、しかもその抵抗はダイヤフラム５３の
膜厚によって大きく変動する。ところが、工業的に大量
生産しようとすると、ダイヤフラム５３の膜厚を一定に
することは難しいため、流量制御弁によって調整される
流量が製品毎に変わってしまうという問題があった。

【００１１】また、上記流量制御弁では、ケーシング３
２の内周に第１弁座３３、第２弁座３４を設けている
が、このような構造のものを樹脂で一体成形することは
難しく、例えば２部品を組み付けるなどの方法を採用せ
ざるを得ず、部品点数が増えて製造コストが高くなると
いう問題があった。

【００１２】更に、上記流量制御弁では、給水を停止し
たとき、流量制御弁内に残留した水を抜き出すために、
開閉弁体５９と支承部材６０とを設ける必要があり、し
かも開閉弁体５９と支承部材６０とが下端に位置するよ
うに、流量制御弁の方向を決めなければならず、流量制
御弁を自由な方向に配置することができなかった。

【００１３】したがって、本発明の目的は、給水圧力及
び給水温度に応じて給湯器等への供給水量を変化させ
て、給湯器等から常に所定の温度の水が流出するように
調整することができ、しかも製品毎の流量調整のばらつ
きが少なく、構造が簡単で製造コストも安い流量制御弁
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の流量制御弁は、一端に入水口、他端に出水
口を有する筒状のケーシングと、このケーシングの出水
口側の端部内周に固着された基部と、この基部から前記
ケーシングの入水口側に向けて、前記ケーシングの中間
部まで延出された筒部とを有する弁座と、前記弁座の筒
部外周に遊嵌し、前記ケーシングの入水口側が閉塞さ
れ、出水口側が開口された有底筒部と、この有底筒部の
閉塞端面から前記弁座の筒部内に挿入されたボス部とを
有する弁体と、この弁体を前記ケーシングの入水口側に
向けて付勢する形状記憶合金ばねを含む第１押しばね
と、この弁体を前記ケーシングの出水口側に向けて付勢
する第２押しばねとを備えていることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の好ましい態様においては、
前記弁体には、前記有底筒部の基部外周にフランジ部が
設けられ、前記有底筒部又は前記フランジ部に透孔が設
けられている。

【００１６】

【作用】本発明の流量制御弁によれば、ケーシングの入
水口から導入された水は、弁体の筒部内周と弁座の筒部
外周との隙間を通って、弁体の筒部の内端部に流入し、
更に弁体のボス部外周と弁座の筒部内周との隙間を通っ
て、弁座の筒部内周を通過し、ケーシングの出水口から
流出する。このため、弁体の筒部内周と弁座の筒部外周
との隙間を通る際、及び弁体のボス部外周と弁座の筒部
内周との隙間を通る際に水圧が減少し、出水口からの水
の流出量が調整される。

【００１７】上記において、弁体は、入水口側の水圧が
ないときには、第１押しばねと第２押しばねとがバラン
スしたところに位置するが、入水口から水が流入して水
圧がかかると、その水圧に応じて第１押しばねを圧縮さ
せて出水口側に移動する。その結果、入水口側の水圧が
大きいほど、弁体の筒部内周と弁座の筒部外周との隙間
を通る距離、及び弁体のボス部外周と弁座の筒部内周と
の隙間を通る距離が長くなり、上記隙間を通るときの減
圧作用が大きくなって、結果的に流量を一定に保つこと
ができる。

【００１８】また、入水口から導入される水の温度が高
くなると、その水温に応じて形状記憶合金ばねを含む第
１押しばねが伸長し、弁体を入水口側に移動させる。そ
の結果、入水口から導入される水の温度が高くなるほ
ど、弁体の筒部内周と弁座の筒部外周との隙間を通る距
離、及び弁体のボス部外周と弁座の筒部内周との隙間を
通る距離が短くなり、上記隙間を通るときの減圧作用を
減少させて、結果的に流量を多くすることができる。

【００１９】上記のように、入水口から流入する水圧が
変化しても、出水口から流出する水量を一定にできるの
で、この流量制御弁を介して給湯器等に水を供給する
と、給水圧が変動しても一定の流量で水を給湯器等に供
給することができ、その結果、給湯器等から取り出され
る水の温度を一定に保つことができる。

【００２０】また、入水口から流入する水温が変化した
場合には、水温が高くなるほど出水口からの流出量が多
くなるので、給湯器等から取り出される水量は変動する
ものの、水温は一定に保つことができる。

【００２１】したがって、給水される水の圧力や温度が
変化しても、給湯器等の加熱力（出力）に応じた一定の
温度の水を給湯器等から取出すことができ、給湯器等か
ら取り出される水の温度が思いがけず変動して、火傷を
したり冷たい思いをしたりするという不都合が解消され
る。

【００２２】また、本発明の流量制御弁は、弁座に設け
られた筒部も、弁体に設けられた有底筒部も、比較的単
純な筒形状をなし、これらを軸方向に相対移動させるだ
けで流量制御を行うので、全体的な構造も簡略化され
る。その結果、製品毎の流量調整のばらつきも少なくな
り、製造コストも低減させることができる。

【００２３】更に、減圧作用をなす部分が、弁体の筒部
内周と弁座の筒部外周との隙間、及び弁体のボス部外周
と弁座の筒部内周との隙間であって、これらがケーシン
グの半径方向に重なって二重構造をなしているので、ケ
ーシングの軸方向長さが比較的短くても十分な減圧作用
をもたらすことができ、ひいては弁全体をコンパクト化
することができる。

【００２４】更にまた、一端に入水口、他端に出水口を
有する筒状のケーシングを用いたことにより、流量制御
弁がどのような方向に配置されていようとも、給水を停
止したときには、残留した水を入水口又は出水口から排
出させることができ、流量制御弁の方向を自由に定める
ことができる。

【００２５】

【実施例】図１〜３には、本発明による流量制御弁の一
実施例が示されている。この流量制御弁は、全体として
円筒状のケーシング１１を有する。ケーシング１１は、
入水口１２を有する本体１３と、出水口１４を有する蓋
体１５とで構成され、本体１３と蓋体１５とは、図示し
ない螺合構造によって、着脱自在に螺着されるようにな
っている。

【００２６】このケーシング１１内には、フランジ状の
基部１６と、この基部１６から入水口１２側に向けてケ
ーシング１１の中間部まで延出された円筒部１７とを有
する弁座１８が配置されている。弁座１８の基部１６の
外周は、ケーシング１１の本体１３と蓋体１５との螺着
部に挟まれて、ケーシング１１の内周に水密に固着され
ている。なお、弁座１８の円筒部１７は、両端が開口さ
れている。

【００２７】また、ケーシング１１内には、弁体１９が
ケーシング１１の筒軸方向に移動可能に配置されてい
る。弁体１９は、上記弁座１８の円筒部１７の外周に遊
嵌し、入水口１２側が閉塞され、出水口１４側が開口さ
れた有底円筒部２０と、この有底円筒部２０の閉塞端面
から弁座１８の円筒部１７に挿入されたボス部２１と、
上記有底円筒部２０の開口端部外周に形成されたフラン
ジ部２２とで構成されている。このフランジ部２２の外
周は、弁体１９がケーシング１１内を移動するときの摺
動面をなしている。

【００２８】更に、有底円筒部２０の基部には、透孔２
３が設けられている。この実施例の場合、透孔２３は、
丸孔となっているが、軸方向に細長く伸びるスリットで
あってもよい。また、透孔２３がフランジ部２２に形成
されていてもよく、更には透孔２３の代わりにフランジ
部２２に切り欠きを設けてもよい。

【００２９】弁座１８の基部１６と、弁体１９のフラン
ジ部２２との間には、通常のばね材料からなる圧縮コイ
ルばね２４と、形状記憶合金からなる圧縮コイルばね
（以下形状記憶合金ばねとする）２５とで構成される第
１押しばね２６が介装され、弁体１９を入水口１２側に
向けてばね付勢している。また、ケーシング１１の入水
口１２側の端部と、弁体１９のフランジ部との間には、
通常のばね材料からなる圧縮コイルバネで構成された第
２押しばね２７が介装され、弁体１９を出水口１４側に
向けてばね付勢している。したがって、弁体１９は、水
圧がかからない状体では、第１押しばね２６と第２押し
ばね２７とがバランスしたところで停止するようになっ
ている。

【００３０】形状合金コイルバネ２５は、所定の変態温
度で所定長さに伸長した状態で形状記憶されており、そ
れを圧縮させて装着されているので、給水温度が高くな
って変態温度に近づき、あるいは変態温度を超えると弾
発力が強くなるようにされている。なお、上記変態温度
は、給水温度の変動を考慮して５〜２５℃の範囲に設定
することが好ましい。

【００３１】次に、この流量制御弁の作用について説明
する。まず、この流量制御弁の取付けに際しては、入水
口１２に図示しない給水管を接続し、出水口１４に例え
ば図示しない給湯器への供給管を接続する。そして、給
水管からの水を流量制御弁を通して給湯器へ供給する。

【００３２】給水管からの水の供給がないときは、弁体
１９は、第１押しばね２６と第２押しばね２７とがバラ
ンスしたところで停止し、例えば第３図に示したような
位置にある。ところが、給水管から水が供給されると、
入水口１２から導入された水圧によって弁体１９が第１
押しばね２６に抗して出水口１４方向に移動し、例えば
図１、図２に示した状態となる。

【００３３】この場合、図１は水圧が高い状態で、弁体
１９が出水口１４方向に大きく移動し、弁体１９のボス
部２１と、弁座１８の円筒部１７とが重なる部分の長さ
ａが長くなっている。図２は水圧が比較的低い状態で、
弁体１９が出水口１４方向に少し移動し、弁体１９のボ
ス部２１と、弁座１８の円筒部１７とが重なる部分の長
さｂが長くなっている。

【００３４】また、例えば図１に示す状態で、給水温度
が高くなって、形状記憶合金ばね２５の変態温度に近づ
き、あるいは変態温度を超えると、形状記憶合金ばね２
５のの弾発力が強くなるので、第１押しばね２６の弾発
力が強くなり、例えば図２に示すように弁体１９を入水
口１２方向に移動させる。

【００３５】入水口１２から導入された水は、弁体１９
の透孔２３から弁体１９の有底円筒部２０と弁座１８の
円筒部１７との隙間に入り、この隙間を通って有底円筒
部２０の内端に達し、更にボス部２１と円筒部１７との
隙間を通って円筒部１７内に抜け、出水口１４から流出
する。

【００３６】この場合、弁体１９の有底円筒部２０と弁
座１８の円筒部１７との隙間を通るとき、弁体１９のボ
ス部２１と弁座１８の円筒部１７との隙間を通るとき
に、減圧作用がなされて流量が制御される。このため、
上記隙間を通る長さａが長い図１の場合は、上記隙間を
通る長さｂが短い図２の場合に比べて、減圧作用が大き
く働く。

【００３７】したがって、給水圧が高い場合には、図１
のように弁体１９が出水口１４方向に大きく移動して減
圧作用が大きくなり、給水圧が低い場合には、図２のよ
うに弁体１９が出水口１４方向に少ししか移動せず、減
圧作用が小さくなる。このため、給水圧が変動しても、
出水口１４からの水の流出量をほぼ一定にすることがで
き、給湯器に供給される水量の変動によって給湯器から
取り出される水温が変動することを防止できる。

【００３８】また、例えば図１の状態で給水温度が高く
なると、形状記憶合金ばね２５の弾発力が増加して、弁
体１９が例えば図２に示すように入水口１２方向へ移動
するので、減圧作用が小さくなり、出水口１４からの流
出量が増大する。その結果、給湯器に供給される水の温
度の変動によって給湯器から取り出される水温が変動す
ることを防止できる。

【００３９】図４には、本発明による流量制御弁の他の
実施例が示されている。なお、図１〜３と実質的に同一
部分には同符号を付してその説明を省略することにす
る。

【００４０】この流量制御弁は、基本的に図１〜３に示
した実施例と同じ構造をなすが、弁体１９のボス部２１
の先端外周にリブ２１ａが設けられ、そこで減圧作用を
大きくしている点が異なっている。なお、これとは逆
に、ボス部２１の先端部を図中想像線で示す如く先細テ
ーパ状に形成し、減圧作用を小さくすることもできる。
このように、目的とする減圧度に応じてボス部１９等の
形状は適宜変更することが可能である。

【００４１】試験例１図１〜３に示す流量制御弁であって、ケーシング１１の
内径１８mm、内側の軸方向長さ５０mm、弁座１８の円筒
部１７の外径８．５mm、内径６mm、長さ３０mm、弁体１
９の有底円筒部２０の外径１１mm、内径９mm、長さ３０
mm、ボス部２１の外径５．５mm、長さ２０mmであって、
第１押しばね２６のコイルばね２４の弾性係数０．１５
kgf/mm、自由長２６．３mm、形状記憶合金ばね２５の変
態温度１５℃、変態温度以上での弾性係数０．０２７、
自由長２４．８mm、第２押しばね２７の弾性係数０．０
８７、自由長２６．３mmのものを作成した。

【００４２】この流量制御弁を用い、入水口１２に導入
される給水圧を０〜３kg/cm²の間で変化させ、かつ、給
水温度を５℃と２５℃とで変えて、出水口１４から流出
する水の流量を測定した。この結果を図５に示す。

【００４３】このように、給水温度が一定の場合には、
給水圧が約1.5kg/cm² を超えると、出水口１４から流出
する水の流量は一定になることがわかる。また、水温が
高いほど、出水口１４から流出する水の流量は多くなる
ことがわかる。

【００４４】試験例２試験例１と同じ流量制御弁を用い、第１押しばね２６を
取り外してその部分にスペーサを挟むことにより、図１
におけるｃの長さを種々変化させ、かつ、入水口１２に
導入される給水圧も変化させて、出水口１４からの水の
流量の変化を測定した。

【００４５】この結果を図６に示す。図６において、１
は給水圧が１kg/cm²の場合、３は給水圧が３kg/cm²の場
合、５は給水圧が５kg/cm²の場合、７は給水圧が７kg/c
m²の場合、９は給水圧が９kg/cm²の場合を表している。

【００４６】このように、同じ給水圧の場合には、弁体
１９が入水口１２側に移動する距離にほぼ比例して流量
が増大することがわかる。したがって、例えば流量を８
Ｌ/minにしたい場合には、図１のｃの長さが、給水圧が
１kg/cm²のときに約34mm、給水圧が３kg/cm²のときに約
20mm、給水圧が５kg/cm²のときに約10mm、給水圧が７kg
/cm²のときに約３mm、給水圧が９kg/cm²のときに約０mm
となるように、第１押しばね２６及び第２押しばね２７
の弾発力を調整すればよいことがわかる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量制御
弁によれば、給水圧力及び給水温度に応じて給湯器等へ
の供給水量を変化させて、給湯器等から常に所定の温度
の水が流出するように調整することができる。

【００４８】また、ダイヤフラムなどのゴム製品を用い
ることなく、筒部を有する弁座と、この弁座の筒部に遊
嵌する有底筒部及びボス部を有する弁体との組合せによ
って流量を制御するので、製品毎の流量調整のばらつき
が少なく、構造が簡単で製造コストも安い流量制御弁を
提供することができる。

【００４９】更に、減圧作用をなす部分が、弁体の筒部
内周と弁座の筒部外周との隙間、及び弁体のボス部外周
と弁座の筒部内周との隙間であって、これらがケーシン
グの半径方向に重なって二重構造をなしているので、ケ
ーシングの軸方向長さが比較的短くても十分な減圧作用
をもたらすことができ、弁全体をコンパクト化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流量制御弁の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】図１において弁体が入水口側へやや移動した状
態を示す断面図である。

【図３】図１において弁体が入水口側へ大きく移動した
状態を示す断面図である。

【図４】本発明の流量制御弁の他の実施例を示す断面図
である。

【図５】本発明の流量制御弁を用い、給水温度を５℃又
は２５℃として、給水圧を変動させたときの給水圧と流
量との関係を示す図表である。

【図６】本発明の流量制御弁を用い、給水圧をいくつか
に設定し、弁体の移動量を変化させたときの弁体の移動
量と流量との関係を示す図表である。

【符号の説明】

１１ケーシング１２入水口１３本体１４出水口１５蓋体１６基部１７円筒部１８弁座１９弁体２０有底円筒部２１ボス部２２フランジ部２３透孔２４コイルばね２５形状記憶合金ばね２６第１押しばね２７第２押しばね

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２】゛図１において弁体
が入水口側へやや移動した状態を示す断面図である。

【図７】従来の流量制御弁の一例を示す断面図である。

【符号の説明】１１ケーシング１２入水口１３本体１４出水口１５蓋体１６基部１７円筒部１８弁座１９弁体２０有底円筒部２１ボス部２２フランジ部２３透孔２４コイルばね２５形状記憶合金ばね２６第１押しばね２７第２押しばね

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端に入水口、他端に出水口を有する筒状
のケーシングと、このケーシングの出水口側の端部内周に固着された環状
の基部と、この基部から前記ケーシングの入水口側に向
けて、前記ケーシングの中間部まで延出された筒部とを
有する弁座と、前記弁座の筒部外周に遊嵌し、前記ケーシングの入水口
側が閉塞され、出水口側が開口された有底円筒部と、こ
の有底円筒部の閉塞端面から前記弁座の筒部内に挿入さ
れたボス部とを有する弁体と、この弁体を前記ケーシングの入水口側に向けて付勢する
形状記憶合金ばねを含む第１押しばねと、この弁体を前記ケーシングの出水口側に向けて付勢する
第２押しばねとを備えていることを特徴とする流量制御
弁。
【請求項２】前記弁体には、前記有底円筒部の基部外周
に環状部が設けられ、前記有底円筒部又は前記環状部に
透孔が設けられている請求項１記載の流量制御弁。