JP2696665B2 - 熱動弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電により発熱体を発
熱させ、その熱量で、温度変化により作動部が伸縮作動
する熱応動素子を駆動し、その作動部の伸縮作動によっ
て弁機構の開閉作動を行なわすようにした熱動弁につい
ての改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従前の熱動弁Ａは、通常、図１に示して
いる如く、弁機構１を収蔵した弁箱ａに、その弁機構１
を作動させる駆動部として、温度変化により作動部２０
が伸縮（出入）するワックスサーモエレメント等の熱応
動素子２を組付け、この熱応動素子２に、通電により発
熱する正特性サーミスタＰＴＣ等の発熱体３を、伝熱的
に接触させて設け、かつ、弁機構１と熱応動素子２と
は、熱応動素子２が放冷により作動部２０を収縮（没
入）させている状態のときに弁機構１が閉弁した状態
（または開弁した状態）に保持され、熱応動素子２が発
熱体３から与えられる熱により作動部２０を伸長（突
出）させている状態のときに弁機構１が開弁する状態
（または閉弁した状態）となるように連繋させておくこ
とで構成してある。

【０００３】そして、これにより、発熱体３の電極３ａ
・３ｂに通電して発熱体３を発熱させると、熱応動素子
２が駆動されて弁機構１を閉弁（または開弁）させ、通
電を遮断すると発熱体３の発熱が無くなり、熱応動素子
２の駆動が解除されて、冷えてくることで、作動部２０
が収縮して弁機構１を開弁（または閉弁）させる制御を
行なうようにしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く構成される
熱動弁Ａは、それの弁機構１の開弁・閉弁の作動が、通
電により発熱体３を発熱させて、その熱により、ワック
スサーモエレメント等の熱応動素子２を駆動すること
で、その熱応動素子２の作動を介して行なわれるように
なることで、その弁機構の開閉作動が緩やかなものとな
ることから、流体の流れのオン・オフの制御に用いたと
きに、ウオータハンマー現象の発生を無くすことができ
るので、暖房施設の湯等の熱媒体の流れを制御する制御
バルブなどに、広く利用されている。

【０００５】しかし、この熱動弁Ａは、弁機構１の開閉
制御が、その弁機構１に連繋した熱応動素子２の駆動に
よってしか行なえない構成となることで、該熱動弁Ａに
より制御させる流体の流れを、手動操作によりオン・オ
フさせようとする場合には、熱動弁Ａを設けた流体の管
路に、この熱動弁Ａを跨ぐようにバイパス状の回路を、
分岐管を介して接続しておき、熱動弁Ａよりも上流側の
分岐部に、手動操作により開閉する手動開閉弁を設ける
必要があり、このための設備費が嵩み、また、管路の構
成を複雑にするため、配管作業を厄介なものとする問題
がある。

【０００６】

【目的】本発明は、従前の熱動弁に生じている上述の問
題を解消せしめるためになされたものであって、熱動弁
Ａを、それの弁箱ａ内に組み込まれた弁機構１が、通電
により発熱する発熱体３の熱により駆動される熱応動素
子２の作動によって開閉制御されるようにしながら、手
動開閉弁の機能を具備する構成として、別にバイパス回
路や手動開閉弁を別に設けることなく、熱動弁Ａ自体を
もって、手動操作による流路のオン・オフが行なえるよ
うにする手段を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、上述
の問題を解決するための手段として、弁機構を収蔵する
バルブ部のボディと、熱応動素子および通電により発熱
する発熱体を収蔵せる駆動部のボディとを、それぞれ別
体に形成して、それらを、弁機構の弁軸と熱応動素子の
作動部とを突き合わせた状態として、その弁軸および作
動部の作動方向に一定範囲を可動に接続してなる熱動弁
を提起するものである。

【０００８】

【実施例】次に実施例を図面に従い詳述する。なお、図
面符号は、従前手段のものと同効の構成部材について
は、同一の符号を用いるものとする。

【０００９】図２は、本発明を実施せる熱動弁Ａの縦断
正面図で、ａは弁箱、１はその弁箱ａ内に組込んだ弁機
構、２は弁箱ａに組付けた熱応動素子、３は熱応動素子
２を通電により駆動させるようその熱応動素子２に伝熱
的に接触させて組付けた発熱体を示す。

【００１０】弁箱ａは、弁機構１を収蔵するバルブ部４
と、弁機構１を作動させる熱応動素子２とそれを駆動す
る発熱体３を収蔵する駆動部５とよりなる。そして、こ
のバルブ部４のボディ４ａと駆動部５のボディ５ａと
は、それぞれ別体に形成されていて、バルブ部４のボデ
ィ４ａの外面に、内部の弁機構１の弁体１０の作動方向
と直交する面に沿わせて形設した接続部ｗと、駆動部５
のボディ５ａの外面に、内部に収蔵した熱応動素子２の
作動部２０の作動方向と直交する面に沿わせて形設した
接続部ｙとを、互いに対向させて突き合わせ、接続金具
６により一体的に結合するように接続させて、弁箱ａを
組立てるようにしているが、その接続部ｗと接続部ｙと
の接続は、駆動部５がバルブ部４に対して、前記弁機構
１の弁体１０および熱応動素子２の作動部２０の作動方
向に、一定の距離Ｌに規制された範囲を自在に動くよう
にしてある。そして、接続部ｗと接続部ｙ間に設けるバ
ネ７により、駆動部５が前記距離Ｌの上端側のエンドに
押し上げられるようにしてある。

【００１１】前記バルブ部４は、内部に弁機構１の弁体
１０およびこれと対向する弁座１１を収蔵する弁室４０
が形成され、その弁室４０の底壁となる下端側の端壁４
１に流出口４２が開放し、胴部の側面で前記弁室４０よ
り上方に流入口４３が開放していて、その流入口４３と
前記流出口４２との弁室４０を介しての連通が、弁室４
０内に収蔵する弁機構１の作動によりオン・オフ制御さ
れる二方弁となっている。

【００１２】このバルブ部４に収蔵される前記弁機構１
は、それの弁体１０が、弁室４０の底壁との間に張設せ
るバネ１２により押し上げられて、弁座１１に圧接し、
閉弁した状態に保持されている。そして、弁機構１の弁
体１０には、前記バネ１２の付勢の方向となる上下方向
に沿う弁軸１３の下端側が一体に連結し、その弁軸１３
は、バルブ部４に上下方向に自在に動くよう支持され、
かつ、上端側が、バルブ部４の外面に形設した前述の接
続部ｗの中心部位から、その接続部ｗの外方に水密を保
持せしめて突出させてある。

【００１３】そして、この弁軸１３の上方への突出端部
は、図２にあるように、駆動部５内に収蔵した熱応動素
子２の作動部２０の突出端部に衝合していて、これによ
り、熱応動素子２の作動部２０が押し出されてくると、
弁軸１３が前述のバネ１２の付勢に抗して押し下げられ
て、弁体１０を弁座１１から引き離し、弁機構１を開弁
させるようにしてある。

【００１４】弁機構１は、弁体１０と弁座１１とを上下
に逆に構成して、前述の弁軸１３のバネ１２の付勢に抗
する下降作動で閉弁していくようにする場合がある。

【００１５】駆動部５内に収蔵される熱応動素子２は、
この例においては、熱伝導性の良い金属材よりなるケー
ス２ａ内にワックス類を充填し、そのケース２ａにガイ
ド筒部２ｂを接続し、そのガイド筒部２ｂに前記ワック
ス類の熱変化による体積変化で、出入り作動するようロ
ッドよりなる作動部２０を保持せしめて構成する通常の
ワックスサーモエレメントであり、感温部たるケース２
ａが上方に位置して作動部２０となる出入するロッドを
保持するガイド筒部２ｂが下方に向う姿勢として、その
ケース２ａおよびガイド筒部２ｂを駆動部５のボディ５
ａに一体的に組付けてあって、これによりケース２ａ内
のワックス類が熱変化により体積変化してくると、駆動
部５のボディ５ａに対し作動部２０が出入するようにし
てある。

【００１６】この熱応動素子２を駆動させる通電により
発熱する発熱体３は、この例においては、セラミックの
正特性サーミスタＰＴＣであり、それのサーミスタ素子
３０を裸の状態として前記熱応動素子２のケース２ａの
外端側に接触させ、外面側には極板３１を接合し、金属
材よりなるケース２ａを通電体に利用してそのケース２
ａのガイド筒部２ｂに接続するくびれ部に環状に形成し
たもう一つの極板３２を嵌合して接続し、この極板３２
と前述の極板３１とにそれぞれ引出線３３・３４の端部
を接続して、この引出線３３・３４を介して通電するこ
とで、ＰＴＣよりなる発熱体３に通電し、その発熱体３
をＰＴＣの素材により設定される所定の温度に昇温させ
て、熱応動素子２に所定の作動を与えるようにしてあ
る。

【００１７】そして、駆動部５とバルブ部４とは、それ
らの接続部ｗ・ｙを突き合わせて接続金具６により接続
することで、図２にあるように、駆動部５がバネ７によ
り押し上げられて、可動範囲の上限に位置し、また、駆
動部５のボディ５ａ内に収蔵せしめた熱応動素子２の作
動部２０の突出端部とバルブ部４のボディ４ａ内に収蔵
せしめた弁機構１の弁体１０に連結する弁軸１３の上端
部とが衝合し、かつ、その状態において、発熱体３に対
する通電がなく、従って、熱応動素子２の作動部２０を
押し出す圧力が弱くなっているときには、弁機構１の弁
体１０がバネ１２により押し上げられて弁座１１に圧接
して弁機構１を閉弁させた状態を保持するようにしてあ
る。

【００１８】そして、これにより、発熱体３の極板３１
・３２に引出線３３・３４を介して通電し、発熱体３を
発熱させると、熱応動素子２内の圧力の上昇で作動部２
０が押し出されて弁軸１３をバネ１２の付勢に抗して下
方に動かし、弁機構１を開弁状態とし、通電のオフによ
り、バネ１２の圧力で再び閉弁状態としていくようにな
るようにしてある。

【００１９】８は、駆動部５のボディ５ａ内に収蔵する
熱応動素子２を、ボディ５ａに対し通電が遮断された状
態として保持せしめるためのホルダーで、絶縁材で成形
してある。また、１３ａは、熱応動素子２の作動部２０
と弁軸１３との間の通電を遮断するために介装した絶縁
材よりなるスペーサーである。なお、熱応動素子２の作
動部２０と弁機構１の弁軸１３との間の電気的な絶縁
は、弁軸１３を非導電性のセラミック材などで形成して
おいて、図６の如く、直接作動部２０に突き合わせるよ
うにする場合がある。また、６ａは接続金具６をバルブ
部４のボディ４ａに閉じ合わせるねじである。

【００２０】しかして、バルブ部４の接続部ｗと駆動部
５の接続部ｙとを継ぎ合わせる接続金具６は、それの上
縁部に内周側に向け突出するよう形成する押え鍔部６０
の下面側に、図３および図４に示している如く、浅い切
欠凹部６１を深い切欠凹部６２とが、周方向に交互に位
置するように形設してある。そして、それら切欠凹部６
１・６２は、周方向にそれぞれ三等配または四等配した
個所に配設してある。

【００２１】また、駆動部５の接続部ｙの周縁部には、
前記接続金具６の押え鍔部６０の下面に形設した切欠凹
部６１・６２に対して選択して嵌入していく突起部５０
が、周方向に三等配または四等配した位置に、放射方向
に突出していくように形成されている。そして、この突
起部５０は、前述の図３に示している如く、深い切欠凹
部６２の深さＤ１に対応する厚さに形成してあって、こ
の切欠凹部６２に位置することで駆動部５を図２に示し
ている如く可動範囲の上限に位置させる状態とする。ま
た、この突起部５０が、浅い切欠凹部６１内に位置した
ときには、前記深い切欠凹部６２の深さＤ１からこの浅
い切欠凹部６１の深さＤ２分を差し引いたＤ１−Ｄ２の
寸法だけ、駆動部５をバルブ部４側に押し込むようにし
てある。

【００２２】そして、これにより、突起部５０が深い切
欠凹部６２内に位置していて、熱応動素子２が冷えてい
るときには、図２の如く弁機構１が閉弁した状態を保持
し、この状態から、駆動部５をバネ７の付勢に抗してバ
ルブ部４側に押し込み、その状態で駆動部５を回転させ
て、突起部５０が浅い切欠凹部６１内に嵌入した状態と
することで、駆動部５が前述のＤ１−Ｄ２の寸法分だけ
バルブ部４側に押し込まれて、その駆動部５に一体的に
保持せしめてある熱応動素子２の作動部２０が、弁軸１
３を前記Ｄ１−Ｄ２の寸法分だけ下方に押し込んで、図
５に示す如く、弁機構１を開弁させ、また、この開弁状
態から、駆動部５をバネ７の付勢に抗して押し込みなが
ら逆に回動させて、突起部５０が深い切欠凹部６２内に
位置するようにすることで、再び図２の状態に復元し、
弁機構１を閉弁させるようにしてある。

【００２３】即ち、図２の如く閉弁状態にある熱動弁Ａ
を、通電によりそれの熱応動素子２を作動させないで
も、手動操作により駆動部５を回動させることで、弁機
構１の開閉作動が得られるようにしてある。

【００２４】図３において、６３は、接続金具６の押え
鍔部６０に、駆動部５のボディ５ａの下縁に放射方向に
突出させて設ける前述の突起部５０…が、上下方向に通
過するように設けた切欠部で、ボディ５ａの下縁に設け
る突起部５０の数に対応させて複数設けてあり、かつ、
各突起部５０…と対応する位置に配位してある。そし
て、これにより、接続金具６をバルブ部４に組付けた状
態において、駆動部５のボディ５ａを回動させて、突起
部５０…が各切欠部６３…と対応するよう位置合わせを
行なうことで、駆動部５の脱着が、接続金具６を組付け
た状態のままで行なえるようにしてある。しかし、この
切欠部６３…は省略して、駆動部５の脱着が接続金具６
の脱着によって行なわれるようにする場合もある。

【００２５】次に図７は、バルブ部４の別の実施例を示
している。この実施例は、上述の図２に示す例のバルブ
部４が二方弁となっているのに対して、三方弁に形成し
てある例である。

【００２６】この例のバルブ部４は、それの内部に形成
した弁室４０の底壁となる下方の端壁４１に、流入口３
が開設され、胴部の一側面で、前記弁室４０の上半側と
接続する部位に第１流出口４２ａが開設され、他側面で
前記弁室４０の下半側と接続する部位に第２流出口４２
ｂが開設してある。

【００２７】そして、弁室４０内に設ける弁機構１の弁
体１０は、上縁と下縁とにそれぞれ弁部１０ａ・１０ｂ
を、具備する筒状弁に形成してある。また、この弁体１
０に対向する弁座１１は、弁室４０の天井部に設ける第
１弁座１１ａと底壁に設ける第２弁座１１ｂとの２つに
なっている。そして、また、弁室４０は、前述の第１流
出口４２ａと接続する上半側と、第２流出口４２ｂと接
続する下半側とが、弁室４０の上下の中間に設けた環状
の隔壁４４とそれの内周側に水密に保持されて上下に摺
動自在に嵌合する前記筒状の弁体１０の外周壁とで、区
画されて、弁体１０が下降して下縁の弁部１０ｂが第２
弁座１１ｂに衝合しているときには、流入口４３が筒状
の弁体１０の内腔および弁室４０の上半側を介して第１
流出口４２ａにだけ連通する状態となる。また、筒状の
弁体１０が上昇して、それの上縁の弁部１０ａが第１弁
座１１ａに衝合している状態のときには、流入口４３が
弁室４０の下半側を介して第２流出口４２ｂとだけ連通
する状態に切り換わるようになり、これにより三方弁を
構成するようになっている。

【００２８】この三方弁の形態に形成したバルブ部４
も、それの弁室４０内に上下に動くよう収蔵せる筒状の
弁体１０に下端側が連結する弁軸１３の上端側は、バル
ブ部４のボディ４ａの上面側の隔壁を貫通して、その隔
壁の上面側に形設してある接続部ｗの中心部位から上方
に突出させてあり、また弁体１０は弁室４０内に設けた
バネ１２により上昇する側に付勢してある。

【００２９】そして、これにより、図２の二方弁のバル
ブ部４と同様に、この図７のバルブ部４を、それの接続
部ｗと駆動部５の接続部ｙとを突き合わせて接続金具６
により接続することで、駆動部５と一体的に連結して組
合わせられるようになる。

【００３０】この実施例では、駆動部５の熱応動素子２
の作動で、弁機構１は、流入口４３からバルブ部４の弁
室４０内に流入してくる流体の流れを、第１流出口４２
ａから流出していく状態と第２流出口４２ｂから流出し
ていく状態とに切換える切換弁として作用するようにな
る。また、駆動部５を手動操作により回転させること
で、突起部５０を深い切欠凹部６２と浅い切欠凹部６１
とに切換えて嵌合させることにより、熱応動素子２を通
電により作動させることなく、手動で流れを切換えられ
るようになる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明による熱動弁
Ａは、弁機構１を収蔵するバルブ部４のボディ４ａと、
熱応動素子２および通電により発熱する発熱体３を収蔵
せる駆動部５のボディ５ａとを、それぞれ別体に形成し
て、それらを、弁機構１の弁軸１３と熱応動素子２の作
動部２０とを突き合わせた状態として、その弁軸１３お
よび作動部２０の作動方向に一定範囲を可動に接続して
いるのだから、通電により熱応動素子２を駆動すること
で弁機構１が、開弁閉弁の作動または流路の切換え作動
を行なうようにしながら、バイパス回路や手動開閉弁を
別に設けることなく、駆動部５を押し込む手動操作で弁
機構１の開閉作動または流路の切換え作動が行なえるよ
うになる。

【００３２】また、バルブ部４のボディ４ａと駆動部５
のボディ５ａとの接合部位に、ボディ５ａの可動方向に
切込まれる深い切欠凹部６２と浅い切欠凹部６１とを、
周方向に並列させて設けるとともに、これに嵌合してボ
ディ５ａの可動範囲を多段に切換える突起部５０とを設
けることで、駆動部５のボディ５ａをバルブ部４のボデ
ィ４ａに対し手動操作により回動させることで、弁機構
１の開閉または切換作動が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従前の熱動弁の縦断正面図である。

【図２】本発明を実施せる熱動弁の縦断正面図である。

【図３】同上の要部の縦断面図である。

【図４】同上の接続金具の斜視図である。

【図５】同上の作用の説明図である。

【図６】同上の別の実施例の要部の一部破断した正面図
である。

【図７】同上のバルブ部の別の実施例の縦断正面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ…熱動弁、ａ…弁箱、ＰＴＣ…正特性サーミスタ、ｗ
・ｙ…接続部、Ｌ…距離、Ｄ１・Ｄ２…深さ、１…弁機
構、１０…弁体、１０ａ・１０ｂ…弁部、１１…弁座、
１１ａ…第１弁座、１１ｂ…第２弁座、１２…バネ、１
３…弁軸、１３ａ…スペーサー、２…熱応動素子、２ａ
…ケース、２ｂ…ガイド筒部、２０…作動部、３…発熱
体、３ａ・３ｂ…電極、３０…サーミスタ素子、３１・
３２…極板、３３・３４…引出線、４…バルブ部、４ａ
…ボディ、４０…弁室、４１…端壁、４２…流出口、４
２ａ…第１流出口、４２ｂ…第２流出口、４３…流入
口、４４…隔壁、５…駆動部、５ａ…ボディ、５０…突
起部、６…接続金具、６ａ…ねじ、６０…押え鍔部、６
１・６２…切欠凹部、６３…切欠部、７…バネ、８…ホ
ルダー。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁機構１を収蔵するバルブ部４のボディ
   ４ａと、熱応動素子２および通電により発熱する発熱体
   ３を収蔵せる駆動部５のボディ５ａとを、それぞれ別体
   に形成して、それらを、弁機構１の弁軸１３と熱応動素
   子２の作動部２０とを突き合わせた状態として、その弁
   軸１３および作動部２０の作動方向に一定範囲を可動に
   接続してなる熱動弁。
2. 【請求項２】 弁機構１を収蔵するバルブ部４のボディ
   ４ａと、熱応動素子２および通電により発熱する発熱体
   ３を収蔵せる駆動部５のボディ５ａとを、それぞれ別体
   に形成して、それらを、弁機構１の弁軸１３と熱応動素
   子２の作動部２０とを突き合わせた状態として、その弁
   軸１３および作動部２０の作動方向に一定範囲を可動に
   接続し、かつ、バルブ部４のボディ４ａと駆動部５のボ
   ディ５ａとの接合部位に、ボディ５ａの可動方向に切込
   まれる深い切欠凹部６２と浅い切欠凹部６１とを、周方
   向に並列させて設けるとともに、これに嵌合してボディ
   ５ａの可動範囲を多段に切換える突起部５０とを設けて
   なる熱動弁。