JP2015028364A

JP2015028364A - モータ駆動制御弁

Info

Publication number: JP2015028364A
Application number: JP2013157984A
Authority: JP
Inventors: 充宮田; Mitsuru Miyata
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: JP5936076B2

Abstract

【課題】全水量の制御とバイパス流量の制御を行う小型のモータ駆動制御弁を提供する。
【解決手段】内部空間に連通する１個の入水口２２と、この内部空間に連通する２個の出水口２３，２４とを有するハウジング２内に、モータによって進退され入水口から内部空間に流入する流量を増減する主弁３を備え、上記２個の出水口の一方と上記内部空間との間に、この出水口側から内部空間側に付勢された副弁５を設け、上記主弁の閉弁方向の移動に連動して副弁を内部空間側から押して開弁させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば給湯装置に組み込まれ、熱交換器に流れる水量を調節するモータ駆動制御弁に関する。

給湯装置は熱交換器を備えており、この熱交換器に流れる水の流量と熱交換器を加熱するガスバーナの火力との双方を調節することにより所望する温度の湯を所望の水量で給湯するように構成されている。ただし、給湯温度が所定の温度以下になると、熱交換器自体の温度が低下し、そのため、ガスバーナの燃焼により生じた水蒸気が熱交換器内で結露してドレンが生じるという不具合が発生する。そのため、熱交換器から流出する湯温を所定温度以下にできない。

ところが、使用者がその所定温度より低い温度の湯を要求する場合がある。このような場合には、熱交換器に供給する水の一部をバイパスして、熱交換器に通さずに、熱交換器から流出する高温の湯に混合することによって、ドレンの発生を防止しながら給湯温度を下げることが行われている。

このような構成を採用する場合には、全体の水量を調節するためのモータ駆動制御弁と、バイパスする水量を調節するためのモータ駆動制御弁との２個のモータ駆動制御弁を必要とすることになる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−３６５１７号公報（図１、図２）

上記従来のものでは、上述のように２個のモータ駆動制御弁を必要とするため、モータ駆動制御弁が占める容積が大きくなると共にコストが高くなるという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、１個のモータで全水量の他にバイパス流量を必要に応じて変更することのできるモータ駆動制御弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるモータ駆動制御弁は、内部空間に連通する１個の入水口と、この内部空間に連通する２個の出水口とを有するハウジング内に、モータによって進退され入水口から内部空間に流入する流量を増減する主弁を備えたモータ駆動制御弁において、上記２個の出水口の一方と上記内部空間との間に、この出水口側から内部空間側に付勢された副弁を設け、上記主弁の閉弁方向の移動に連動して副弁を内部空間側から押して開弁させることを特徴とする。

上記構成では、主弁の開度を絞って全体の総流量を減少させるに伴って副弁の開度を上げ、副弁が設けられている方の出水口への流量を増加させる。例えば、この出水口をバイパス路に連結しておけば、全体の総流量が減少して給湯量が少なくなるほど、バイパス路側の流量比率を大きくして給湯温度を更に下げることができる。

主弁が閉弁すれば副弁は全開状態になるが、上記副弁の全開状態から上記モータにより主弁の開度を増加させる途中で、副弁を閉弁方向に付勢する付勢力に抗して上記内部空間内の水圧により副弁が開弁方向に押されて、開弁状態を維持するように構成すれば、全体の総流量が増加した状態でバイパス路にある程度の水流を確保することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、１個のモータで主弁を駆動すると共に、主弁の開度の変化に伴って副弁の開度を変えることができるようにした。

主弁が閉弁している状態を示す断面図主弁が開弁した状態を示す断面図両出水口の流量変化を示す図両出水口の流量比と全水量との変化を示す図副弁の他の構成を示す部分断面図

図１を参照して、１は本発明によるモータ駆動制御弁の一例である。本モータ駆動制御弁１は樹脂製である中空のハウジング２を有している。このハウジング２の内部には空間２１が形成されており、この空間２１には１個の入水口２２と２個の出水口として主出水口２３及び副出水口２４との３系統の通水口が連結されている。なお、１０は入水口２２から流入する水の総流量を検知する流量計部である。

入水口２２と空間２１と間には主弁３が設けられている。この主弁３はステッピングモータ４によって進退駆動される。ステッピングモータ４の出力軸４１はステッピングモータ４内で図示しないスプラインによって連結されており、従って、回転すると共に軸線方向（スラスト方向）に自由に移動することができる。そしてこの出力軸４１は固定ブラケット１１に対して台形ネジを介して螺合しており、出力軸４１が１回転する毎に台形ネジのピッチに相当する距離だけ前進または後退することになる。なお、図１に示す状態では主弁３は前進端位置である閉弁位置に有り、従って、入水口２２と空間２１とは、この主弁３によって隔絶されている。従って，外部からの水は空間２１内に流れ込むことはない。

主出水口２３は給湯装置の熱交換器６に連結されており、上記主弁３が開弁して入水口２２から空間２１に水が流入すると、その水を主出水口２３から熱交換器６へと流すことになる。熱交換器６の下方には図示しないガスバーナが設けられており、熱交換器６内を流れる水をガスバーナの燃焼ガスで加熱して湯として流出させる。

副出水口２４は熱交換器６の出湯側に連結されている。そして、副出水口２４と空間２１との間には副弁５が配置されている。従って、この副弁５が開弁すると空間２１内の水が熱交換器６をバイパスして、熱交換器６で加熱された湯と副出水口２４からの水とが混合されて、台所のカランなどへ給湯されるように構成されている。

副弁５は複数本の樹脂製の支持体５１で支持され、かつ支持体５１の弾性力によって弁座５２に近づく方向へ付勢されている。この弾性力は空間２１内の水圧に抗して副弁５を弁座５２方向、すなわち閉弁方向に移動させるだけの大きさの付勢力となるように設定した。

上記主弁３の中央を貫通してロッド３１が設けられている。図１に示す状態では上述のように、主弁３は閉弁しているが、その状態ではロッド３１も前進端位置に有り、ロッド３１の先端で副弁５を開弁方向に押して強制的に開弁させるようにした。従って、図１に示す状態では副弁５は最大開度で開弁しているが、主弁３が閉弁しているため空間２１内の水は主出水口２３及び副出水口２４のいずれからも出水されない状態にある。

図２を参照して、ステッピングモータ４を駆動して主弁３を開弁させると、入水口２２から空間２１内に水が流入する。主弁３の開度が小さい状態では、副弁５は開度は減少しているが開弁状態であるので、空間２１内の水は主出水口２３及び副出水口２４の双方から流出する。主弁３の開度をさらに大きくして全開状態にすると、ロッド３１が後退して副弁５から離れるので、副弁５は支持体５１の付勢力によって閉弁する。すると、空間２１内に流れ込んだ水は全て主出水口２３から熱交換器６へと流れることになる。

この流量の変化を図３を参照して詳述する。主弁３の開度が図１に示す全閉状態、すなわち開度０の状態では、上述のように主出水口２３および副出水口２４のいずれからも出水されない。図３ではＡ１は主出水口２３からの出水の流量を表し、Ａ２は副出水口２４からの出水の流量を表している。

主弁３が開弁し出すと主弁３の開度の増加に伴って主出水口２３および副出水口２４からの出水流量が増加する。副出水口２４からの出水流量は、当所は主弁３の開度の増加に伴って増加するが、副弁５の開度は主弁３の開度の増加に連動して減少するので、副弁５の開度がある程度まで減少すると、それ以降の減少に伴って副出水口２４からの出水流量は減少して、最終的に副弁５が閉弁すると出水流量は０になる。ただし、副弁５を閉弁方向に付勢している付勢力を調節して、空間２１内の水圧が副弁５を押圧する力より小さな付勢力で副弁５を付勢しておけば、破線のＡ２１に示すように副弁５は完全に閉弁せず、途中から空間２１内の水圧によって徐々に開度を広げて副出水口２４からの出水流量が増加に転じることになる。

さらに、図４を参照して、本図では主弁３を通過する水量、すなわち全水量をＢで示し、Ｃは主出水口２３および副出水口２４からの各々の出水流量の比を表している。具体的には、（副出水口２４からの出水流量）／（主出水口２３からの出水流量）である。

主弁３の開度が増加するのに伴って全水量も増加するが、途中で副弁５が閉弁するので全水量の増加速度は鈍る。また、主弁３が開弁を開始した時点では副出水口２４からの出水流量と主出水口２３からの出水流量とはほぼ１：１であるが、その後、副出水口２４からの出水流量は減少し、主出水口２３からの出水流量は増加するので、分配比は主弁３の開度の増加に伴って減少する。なお、上記図３でのＡ２１と同様に副弁５に対する付勢力を調節することにより、分配比は０に収束せず、Ｃ１に示すように増加に転じさせることができる。

上記構成であるので、例えば低温の湯を小流量で給湯する場合、主弁３の開度を小さくしてガスバーナの燃焼量を小さくするが、ガスバーナの燃焼量をあまり小さくすると熱交換器６でドレンが生じる。そのため、熱交換器６から送り出される湯温をある程度以下に下げることができないので、副弁５の開度を大きくして副出水口２４から流出する水量を多くする。また、主弁３の開度を大きくすると熱交換器６に流れる流量が増加して熱交換器６が冷却されるので、やはりガスバーナの火力をある程度以上にしなければならない。その場合には副弁５を完全に閉弁させるのではなく、上記のように副弁５に対する付勢力を弱めておき、主弁３が全開時にも副弁５がある程度の開度を維持することが望ましい。

ただし、副弁５に対する付勢力は上記の支持体５１の本数や形状によって調節することになるが、その構造では付勢力の調節が比較的難しい場合には、図５に示すように、副弁５をバネ３２で付勢するように構成してもよい。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１モータ駆動制御弁
２ハウジング
３主弁
４ステッピングモータ
５副弁
６熱交換器
２１空間
２２入水口
２３主出水口
２４副出水口
３１ロッド
３２バネ
５１支持体

Claims

内部空間に連通する１個の入水口と、この内部空間に連通する２個の出水口とを有するハウジング内に、モータによって進退され入水口から内部空間に流入する流量を増減する主弁を備えたモータ駆動制御弁において、上記２個の出水口の一方と上記内部空間との間に、この出水口側から内部空間側に付勢された副弁を設け、上記主弁の閉弁方向の移動に連動して副弁を内部空間側から押して開弁させることを特徴とするモータ駆動制御弁。
上記副弁の全開状態から上記モータにより主弁の開度を増加させる途中で、副弁を閉弁方向に付勢する付勢力に抗して上記内部空間内の水圧により副弁が開弁方向に押されて、開弁状態を維持することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御弁。