JP3844836B2

JP3844836B2 - 水温補正機能付き定流量弁

Info

Publication number: JP3844836B2
Application number: JP04161397A
Authority: JP
Inventors: 文紀木村; 晃裕三浦
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: JPH10220609A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯器の定流量弁に関し、詳しくは水温補正機能を備えた給湯器の定流量弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水温補正機能を備えた定流量弁が知られている。
例えば、特開昭６３−３０３２８１号公報に示す給湯器では、供給水圧の変動があっても通水量を変化させないガバナ機能と、水温変化に応じて通水量を増減する水温補正機能とを併せもつ定流量弁を給水路へ組み込み、供給水圧および入水温度の変動による出湯温度への影響を防いでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定流量弁は、一般的に、閉弁させる方向の流れによって、供給水圧が高圧になるにつれて、通水量が低下する傾向にある。
これは、高水圧によって弁の開度が小さくなるほど、弁を通過する水の流速が大きくなり、流れによる影響が大きくなるからである。
そこで、高水圧になったとしても水量低下が起こらないように補完し、高水圧時のガバナ機能を向上させることを第１の課題とする。
【０００４】
従来、定流量弁Ｖは、図３に示すように、シート部（下段シート部２ａ、上弁シート部２ｂ）を円筒内面に有する固定弁体Ｖ３１が設けられ、それらのシート部に進退自在に接離する可動弁体Ｖ３２が設けられる。
この可動弁体Ｖ３２には流路を仕切る差圧板４が設けられ、差圧板４には給水が通過する流路孔１２ａ、１２ｂが設けられる。
また、この差圧板４と固定弁体Ｖ３１との間には、可動弁体Ｖ３２を開弁方向に付勢するガバナばね３２が設けられ、ガバナばね３２は、水温変化に応じてばね定数が変化する感熱応動部材（形状記憶合金）で形成される。
定流量弁Ｖは、ガバナばね３２の荷重と差圧板４に働く差圧力とが均衡して、水温に応じた流量に制御すると共に、給水圧の変動に対して流量を一定に制御している。
しかしながら、このガバナばね３２は、高価な形状記憶合金の材料を使用しなければならず、ばねの有効径が大きいと材料コストを要する問題があった。
また、ガバナばね３２の傾きがあると固定弁体Ｖ３１に対する可動弁体Ｖ３２の傾きが起こって流量がバラツクため、ガバナばね３２の傾きに対する精度が要求され、更に、ガバナばね３２が高価なものになる。
そこで、可動弁体Ｖ３２と固定弁体Ｖ３１との同軸を保ちつつ、ガバナばね３２の有効径を小さくし、ガバナばね３２を安価に作製できるようにすることを第２の課題とする。
【０００５】
また、可動弁体Ｖ３２には、固定弁体Ｖ３１の内側に設けられる下段シート部２ａ、および上弁シート部２ｂにそれぞれ接離する下弁部９ａ、および上弁部９ｂが上下に設けられる。
この可動弁体Ｖ３２に一体に設けられる差圧板４の外周には、固定弁体Ｖ３１の内壁１０に摺動するＯリング３１が装着される。
しかし、このＯリング３１は、水垢等、水中の異物の付着等が有ると、Ｏリング３１の摺動抵抗が大きくなって、可動弁体Ｖ３２の応答性が悪くなり、ガバナ機能におけるヒステリシスが大きくなってしまう問題がある。
そこで、Ｏリング３１を改善し、径方向の変形代を大きくして弱い力で摺動面とシールすることにより、摺動抵抗を小さくしてヒステリシスを小さくし、ガバナ機能を向上させることを第３の課題とする。
【０００６】
以上から、本発明の定流量弁は、水温補正機能付きの定流量弁を安価に製作できるようにすると共に、入水温度および供給水圧の変動があったとしても安定したガバナ機能が得られる水温補正機能付きの定流量弁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】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の水温補正機能付き定流量弁は、給水路に固定され、上弁シート部と下段シート部とを円筒内面に有する固定弁体と、上記固定弁体内と同軸上に進退自在に挿入され、上記固定弁体の上記上弁シート部と下段シート部とに各々接離する上弁および下弁を有すると共に、給水が通過する孔が開けられ、上記孔前後の差圧力を受圧する差圧板を備えた可動弁体と、水温変化に応じてばね定数が変化する感熱応動部材で形成され、上記可動弁体を開弁方向に付勢するガバナばねとを備え、上記ガバナばねの荷重と上記差圧板に働く差圧力とが均衡して、流量を一定に制御する水温補正機能付き定流量弁において、上記上弁と上記上弁シート部との当接位置を調節し、上記下弁と上記下段シート部との開度を調節する調節部を設けたことを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２記載の水温補正機能付き定流量弁は、請求項１記載の定流量弁において、
上記固定弁体と上記可動弁体間で、かつ、上記可動弁の内部に上記ガバナばねを設けたことを要旨とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３記載の水温補正機能付き定流量弁は、請求項１または請求項２記載の定流量弁において、
弾性体で断面Ｕ字形状に形成し、上記差圧板の外周部に装着して上記固定弁体内壁の摺動面と上記差圧板の外周部とをシールするシールリングを設けたことを要旨とする。
【００１０】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の水温補正機能付き定流量弁は、調節部により、可動弁体の上弁と固定弁体の上弁シート部との当接位置を調節して、可動弁体の下弁と固定弁体の下段シート部との開度を調節することができる。従って、高水圧によって、上弁と上弁シート部とが閉じた場合であっても、下弁と下段シート部との隙間が確保され、水量を補完する。即ち、高水圧時の水量の低下を防ぐことができる。更に、通水量が異なる給湯器に対しても、差圧板における給水が通過する孔の孔径を変える程度の変更で通水量を定め、調節部で下弁と下段シート部との隙間を調節することにより、高水圧時の水量の低下を補完することができる。従って、定流量弁を通水量が異なる給湯器に適用することができる。
【００１１】
上記構成を有する本発明の請求項２記載の水温補正機能付き定流量弁は、ガバナばねを固定弁体と可動弁体間で、かつ、可動弁の内部に設けることによって、固定弁体と可動弁体との同軸度を保つと共に、ガバナばねの有効径を小さくして材料を節約する。
従って、ガバナばねを安価にすることができる。
【００１２】
上記構成を有する本発明の請求項３記載の水温補正機能付き定流量弁は、弾性体で断面Ｕ字形状のシールリングをＵ字の開口を上流に向けて差圧板の外周部に装着し、固定弁体内壁の摺動面と差圧板の外周部とをシールして摺動抵抗の低減をする。
シールリングは、弾性体で断面Ｕ字形状のために、弾性の変形しろを大きく、かつ、弾性力を弱く設定することができ、可動弁体が作動する際の摺動抵抗を低減することができる。
従って、ガバナ性能におけるヒステリシスを小さくして応答性を良くすることができる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の定流量弁の好適な実施例について説明する。
図１は一実施例としての定流量弁Ｖの概略図である。
Ｖ１は、円筒状の固定弁体で、内側には中心軸に対して傾斜するシート面を形成する下段シート部２ａを備える。
また、固定弁体Ｖ１の上部には、同様に、中心軸に対して傾斜するシート面である上弁シート部２ｂを形成する調節弁５が上述の下段シート部２ａと同軸となってねじ部６に固定される。
従って、調節弁５は、ねじ込み程度を調節されることにより、上弁シート部２ｂの位置を軸方向に調節する。
また、固定弁体Ｖ１における円筒外周面には、上弁シート部２ｂと下段シート部２ａとの間に、複数の通孔３が設けられ、後述する可動弁体Ｖ２の下弁部９ａおよび上弁部９ｂを通過した通水を下流側に導いている。
この固定弁体Ｖ１の外周溝部１７には、流路の内壁面２１に当接してシールするＯリング７が装着され、流路の段部１８と止め輪８とに挟まれて固定弁体Ｖ１が流路に固定される。
【００１４】
固定弁体Ｖ１内に挿入されるＶ２は可動弁体で、固定弁体Ｖ１に設けられる下段シート部２ａ、および上弁シート部２ｂにそれぞれ接離する下弁部９ａ、および上弁部９ｂが上下に設けられ、上流部にはＵリングシール１１を外周に装着して固定弁体の内壁１０に摺動し、流路を上流側と下流側に仕切る差圧板４が一体に設けられる。
また、差圧板４には、軸中心を貫通する流路孔１２ａと、その周囲に複数の流路孔１２ｂが設けられ、差圧板４の上流側と固定弁体Ｖ１内の上部空間とを連通している。
また、差圧板４と下弁部９ａ間における可動弁体Ｖ２の外周側面には、複数の横孔１３が軸と直交して開けられ、流路孔１２ａに通じている。
【００１５】
Ｕリングシール１１は、ゴム材質の弾性体で作製され、容易に圧縮できるＵリング状に形成され、Ｕリング状の開口部を上流側に向けて差圧板４の外周に装着され、Ｕリング状の一辺の端部側面が内壁１０に当接してシールしつつ、摺動抵抗を少なくしている。
また、Ｕリングシール１１におけるＵリング状のカーリング部が上流方向に向くことにより、供給水圧が上昇する際の摺動抵抗が半減される効果を生じる。
従って、Ｕリングシール１１は、供給水圧の変動があった場合に、ガバナ性能におけるヒステリシスを最小にし、応答性を良くする。
【００１６】
また、固定弁体Ｖ１に設けた調節弁５と可動弁体Ｖ２間に、ガバナばね１４を同軸上に配設し、可動弁体Ｖ２が調節弁５に対して離反する方向に付勢される。そして、ガバナばね１４と差圧板４の前後に発生する差圧とガバナばね１４力とが均衡することによって、下弁部９ａと上弁部９ｂとを通過する流量が一定に制御される。
尚、固定弁体Ｖ１の上流側には挿入した可動弁体Ｖ２の突出を受け止める受止めリング１５が設けられる。
また、ガバナばね１４は、水温変化に応じてばね定数が変化する感熱応動部材である形状記憶合金を用い、温度に対するばね荷重特性が実際の給湯温度と適切な比例関係となるように選定される。
【００１７】
ガバナばね１４が調節弁５と可動弁体Ｖ２との間に設けられる理由は、ガバナ特性上、下段シート部２ａ、上弁シート部２ｂと下弁部９ａ、上弁部９ｂとの同軸性を確保するためである。
例えば、図３に示す従来例のように、固定弁体Ｖ１と差圧板４との間に設けた場合には、径の大きなガバナばね１４によって固定弁体Ｖ１に対する可動弁体Ｖ２の傾きが決定されるため、ガバナばね１４の精度および組み込み精度が特に要求される。
一方、本実施例では、有効径の小さいガバナばね１４を上弁部９ｂの内周部で、かつ、可動弁体Ｖ２の内部に設けるので、上弁部９ｂを上弁シート部２ｂの中心に導き易い。
従って、可動弁体Ｖ２の同軸性をむしろ高めることができると共に、ガバナばね１４における傾きに対する精度はある程度ラフでも許容される。
その結果、定流量弁の機能を損ねることなく、ガバナばねの有効径を小さくし、高価な形状記憶合金ばねの材料を節約して、ガバナばねを安価にすることができる。
【００１８】
また、一般的に、単一のガバナばね１４を設けた場合には、供給水圧に対する通水量が高水圧時に低下する傾向にある。
そこで、固定弁体Ｖ１の上部に設けられる調節弁５を、ねじ部６で上下に位置調節し、上弁部９ｂが閉じた場合の下段シート部２ａと下弁部９ａとの隙間を調節する。
つまり、調節弁５をねじ込んで上弁シート部２ｂの位置をセットし、高水圧時に、上弁部９ｂと上弁シート部２ｂとが先に当接した場合に、下弁部９ａと下段シート部２ａとの隙間が確保されるようにする。
これによって、上弁部９ｂが閉弁しても下弁部９ａの開度が確保されることとなり、高水圧時における通水量の低下が防止される。
更に、給湯器の能力号数が異なる場合においても、必要水量に応じて流路孔１２の大きさを変える程度の変更で流量を設定し、かつ、調節弁５で下段シート部２ａと下弁部９ａとの隙間を調節すれば、高水圧時のガバナ特性を適切にすることができる。
従って、出湯量の異なる給湯器に対しても、定流量弁Ｖにおける主要部品を共通に適用することができる。
【００１９】
次に、水温補正機能について説明を加える。
この定流量弁Ｖは、入水温度の変化に応じてばね力が増減し、固定弁体Ｖ１と可動弁体Ｖ２とによる弁間隙を比例的に増減するので、入水温度の高低の変化により通水量が比例的に増減する。
例えば、夏期と冬季による入水温度の変化に対しては、ガバナばねが１４が入水温度を感知してそのばね定数が変化し、固定弁体Ｖ１の下段シート部２ａおよび上弁シート部２ｂと可動弁体Ｖ２の弁間隔を広狭に自動制御することによって入水温度に見合った通水量が確保される。
即ち、夏期のように入水温度が高い場合はガバナばね１４がこれを感知してばね定数を高めその弾発力を強くする。
そして、下段シート部２ａと下弁部９ａによる弁間隔は広く保たれ通水量は増大し、また、冬季のように入水温度が低い場合はガバナばね１４がこれを感知してばね定数を下げその弾発力を弱くするため、下段シート部２ａと下弁部９ａによる弁間隔は狭く保たれ通水量は減少する。
従って、ガス量調整にて給湯温度を制御するにあたり、入水温度が変化しても給湯器の最大能力限度を越えない。
また、供給水圧の変動に対してはガバナばね１４と差圧板４前後の差圧力が均衡して、固定弁体Ｖ１の下段シート部２ａと可動弁体Ｖ２の下弁部９ａによる弁開度を流量が一定となるよう自動制御するガバナ機能を備えている。
従って、供給水圧の変動があったとしても、通水量は一定に保たれる。
【００２０】
そして、上述した水温補正付き定流量弁Ｖは、図２に示すように、熱交換器２２への給水路２３に組み込まれる。
給湯の際して給湯栓２４を開放すると、水流センサＳ１が通水を感知し、ガス供給路に設けた元電磁弁ＭＶ１とメイン電磁弁ＭＶ２とが開弁し、燃料ガスは、電磁比例弁ＭＶ３の作動によって、目標設定温度に見合うガス量がバーナ２５に供給される。
その結果、給湯器は、常時、設定された温度の給湯を維持する。
尚、Ｆは強制給気用ファン、２６は燃焼室、２７は排気筒、２８は出湯温センサ、２９はコントローラを示している。
【００２１】
上述したように、本実施例の定流量弁Ｖは、Ｕリングシール１１でヒステリシスを改善し、調節弁５によって高水圧時の水量の低下を防止し、ガバナばね１４の設定を同軸に保ち易い位置に設定して、ガバナ性能を改善することができる。また、調節弁５で調節することによって流量の異なる給湯器に共通使用すると共に、ガバナばね１４の有効径を小さくして形状記憶合金ばねの材料を節約し、定流量弁Ｖの生産性を向上することができる。
【００２２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、本実施例では、調節弁５が上弁シート部２ｂと上弁部９ｂによる弁間隔を調節した後に流路に組み込む構成としたが、流路に組み込み後に流路の外から調節できる構成としても良い。
また、上弁部９ｂと上弁シート部２ｂとの当接位置を調節する調節弁５は、実施例では、固定弁体Ｖ１に設けたが、可動弁体Ｖ２に調節弁５を設け、上弁部９ｂまたは下弁部９ａのいずれかの位置を調節する構成としても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の水温補正機能付き定流量弁によれば、高水圧時のガバナ性能を改善できるという優れた効果を奏する。
【００２４】
また、請求項２記載の水温補正機能付き定流量弁によれば、請求項１による効果に加え、水温補正機能付き定流量弁におけるガバナばねを安価にすることができる。
【００２５】
また、請求項３記載の水温補正機能付き定流量弁によれば、請求項１または請求項２による効果に加え、ガバナ性能におけるヒステリシスを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての水温補正機能付き定流量弁の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る給湯器の概略図である。
【図３】従来の水温補正機能付き定流量弁の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｖ定流量弁
Ｖ１固定弁体
Ｖ２可動弁体
２ａ下段シート部
２ｂ上弁シート部
３通孔
４差圧板
５調節弁
６ねじ部
７Ｏリング
８止め輪
９ａ下弁部
９ｂ上弁部
１０内壁
１１Ｕリングシール
１２流路孔
１３横孔
１４ガバナばね
１５受止めリング
１７外周溝部
１８段部
ＭＶ１元電磁弁
ＭＶ２メイン電磁弁
ＭＶ３電磁比例弁
Ｆ強制給気用ファン
Ｓ１水流センサ
２１内壁面
２４給湯栓
２５バーナ
２６燃焼室
２７排気筒
２８出湯温センサ
２９コントローラ

Claims

給水路に固定され、上弁シート部と下段シート部とを円筒内面に有する固定弁体と、
上記固定弁体内と同軸上に進退自在に挿入され、上記固定弁体の上記上弁シート部と下段シート部とに各々接離する上弁および下弁を有すると共に、給水が通過する孔が開けられ、上記孔前後の差圧力を受圧する差圧板を備えた可動弁体と、
水温変化に応じてばね定数が変化する感熱応動部材で形成され、上記可動弁体を開弁方向に付勢するガバナばねとを備え、
上記ガバナばねの荷重と上記差圧板に働く差圧力とが均衡して、流量を一定に制御する水温補正機能付き定流量弁において、
上記上弁と上記上弁シート部との当接位置を調節し、上記下弁と上記下段シート部との開度を調節する調節部を設けたことを特徴とする水温補正機能付き定流量弁。
上記固定弁体と上記可動弁体間で、かつ、上記可動弁の内部に上記ガバナばねを設けたことを特徴とする請求項１記載の水温補正機能付き定流量弁。
弾性体で断面Ｕ字形状に形成し、上記差圧板の外周部に装着して上記固定弁体内壁の摺動面と上記差圧板の外周部とをシールするシールリングを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の水温補正機能付き定流量弁。