JP5344610B2

JP5344610B2 - 減圧弁

Info

Publication number: JP5344610B2
Application number: JP2009206597A
Authority: JP
Inventors: 真規杉田; 弘宣若林
Original assignee: 株式会社ダンレイ
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-09-08
Also published as: JP2011059838A

Description

本発明は、缶体を有する給湯器に使用される減圧弁に関するものである。

本発明の出願人は、特許文献１において、一次側通路と、二次側通路と、シリンダとシリンダに摺動可能に挿通されたピストンとピストンの一端に固定された弁体とピストンの他端に固定されて二次圧を受圧するダイヤフラムとダイヤフラムを弁体の開弁方向へ付勢するバネとを有し、一次側通路と二次側通路との間の連通部の流路面積を可変調整する弁機構とを備えた減圧弁と、流体の流れに関して減圧弁の上流に配設された排水弁と、排水弁の上流に配設された逆止弁とを備える減圧弁組立を開示した。
上記減圧弁組立体においては、減圧弁の閉弁時にウォーターハンマー等により減圧弁の一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、排水弁を介して減圧弁の一次側通路から直接減圧弁外へ高圧の水道水を排水することにより、一次側通路の耐圧性能、一次側通路と二次側通路とを形成する弁ボディーと弁機構との係合部の止水性能、弁体の連通部開度調整性能等の集合である減圧弁の性能を良好に維持している。

特開２００６−０４８５４９号

特許文献１に開示した減圧弁組立体は、缶体を有する給湯器の構成部品として使用される。缶体を有する給湯器は、減圧弁よりも下流側に配設された貯湯タンクの内圧が適正値を超えて増大した時に、貯湯タンク内の高圧の蒸気や湯を給湯器へ排出するための逃し弁を備えている。従って、缶体を有する給湯器の構成部品として特許文献１に開示した減圧弁組立体を使用すると、逃がし弁と給湯器の設置場所の排水口とを接続する排水管に加えて、減圧弁組立体の排水弁と給湯器の設置場所の排水口とを接続する排水管をも配設する必要を生ずる。この結果、排水弁を備えない従来の減圧弁組立体を使用する場合に比べて、排水管数が増加するという問題を生ずる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、一次側通路と、二次側通路と、シリンダとシリンダに摺動可能に挿通されたピストンとピストンの一端に固定された弁体とピストンの他端に固定されて二次圧を受圧するダイヤフラムとダイヤフラムを弁体の開弁方向へ付勢するバネとを有し、一次側通路と二次側通路との間の連通部の流路面積を可変調整する弁機構とを備えた減圧弁であって、減圧弁の閉弁時に一次圧が適正範囲を超えて上昇した場合に、一次側通路から直接減圧弁外へ排水することなく前記一次圧を低減できる減圧弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、一次側通路と、二次側通路と、シリンダとシリンダに摺動可能に挿通されたピストンとピストンの一端に固定された第一弁体とピストンの他端に固定されて二次圧を受圧するダイヤフラムとダイヤフラムを第一弁体の開弁方向へ付勢する第一バネとを有し、一次側通路と二次側通路との間の第一連通部の流路面積を可変調整する第一弁機構とを備える減圧弁であって、第二弁体と第二弁体を閉弁方向に付勢する第二バネとを有し一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開閉する第二弁機構を備え、第二弁機構は第一弁機構のピストン内に収容されており、前記第一弁機構が一次側通路と二次側通路との間の第一連通部を閉じている時に、前記第二弁機構は所定の一次圧で一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開くことを特徴とする減圧弁を提供する。
本発明に係る減圧弁においては、第一弁機構が一次側通路と二次側通路との間の第一連通部を閉じている時に一次圧が上昇すると、一次圧が減圧弁の性能維持に適正な上限値を超える前に、第２弁機構が一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開くので、一次圧は二次圧により希釈されて減圧する。この結果、減圧弁の性能が良好に維持される。本発明に係る減圧弁においては、閉弁時に一次圧が上昇した場合に、一次側通路から直接減圧弁外へ排水することなく、一次圧が減圧弁の性能維持に適正な上限値を超える前に前記一次圧を減圧できる。
本発明に係る減圧弁は、缶体を有する給湯器の構成部品として使用されるので、第２弁機構が一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開いた後、一次圧の印加により二次圧が適正範囲を超えて上昇すると、給湯器の逃し弁が開弁して、二次圧を外部環境へ開放する。この結果、第２弁機構が第二連通部を開いた後に、一次圧が減圧弁の性能維持に適正な上限値を超えて上昇する事態の発生が防止される。
一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開閉する第二弁機構を第一弁機構のピストン内に収容することにより、第二弁機構を減圧弁のボディの外側に配設する必要が無くなり、第二弁機構を設けることによる減圧弁の大型化が抑制される。

本発明の好ましい態様においては、ダイヤフラムは二次側通路に連通する感圧室の囲壁の一部を形成しており、第二連通部は一次側通路と感圧室との間の連通部である。
第一弁機構のピストンのダイヤフラム寄りの部位は一般にシリンダに摺接する大径のピストンヘッドを形成し、第一弁機構のピストンの第１弁体寄りの部位は一般に小径のピストンロッドを形成する。従って、工作容易性の観点から、第２弁機構は、大径のピストンヘッドを形成する第一弁機構のピストンのダイヤフラム寄りの部位に収容するのが望ましい。この場合、第二連通部は一次側通路と感圧室との間の連通部になる。

本発明の実施例に係る減圧弁を備える缶体を有する給湯器の回路図である。本発明の実施例に係る減圧弁の構造図である。

本発明の実施例に係る減圧弁を説明する。
図１に示すように、缶体を有する給湯器Ａは、給湯時に水又は湯が流れる第１配管１と、給湯時に第１配管１を流れる水流に関して上流から下流へ向けて順次配設され第１配管に接続された逆止弁２ａと、減圧弁３と、加熱器を有する貯湯タンク４と、負圧作動機能を有する逃し弁５と、逆止弁２ｂと、湯水混合弁６とを備え、第１配管１の減圧弁３から延びる部分は貯湯タンク４の下端に接続し、第１配管１の貯湯タンク４から延びる部分は貯湯タンク４の頂部から延び、第１配管１の貯湯タンク４下端近傍で延在する部位に排水弁７が接続され、更に第１配管１の減圧弁３と貯湯タンク４との間で延在する部位から分岐して湯水混合弁６の冷水流入口に接続し給湯時に水が流れる第２配管８と、給湯時に第２配管８を流れる水流に関して前記湯水混合弁６よりも上流側に配設され第２配管８に接続された逆止弁２ｃとを備えている。第１配管１は湯水混合弁６から更に下流へ延びてシャワーヘッドや浴槽吐水口等の吐水装置２００に接続している。湯水混合弁６から浴槽へ延びる第１配管１の途上に、電磁弁９と、逆止弁２ｄ、２ｄと、縁切り弁１０とが配設されている。逃し弁５は排水ホース１’を介して、排水弁７の排水口に接続されている。排水弁７の下方に図示しない給湯器設置場所の排水口が配設されている。

上記給湯器Ａにおいては、給湯時には、水道水が第１配管１と逆止弁２ａと減圧弁３とを通って貯湯タンク４の下部へ流入し、湯が貯湯タンク４の頂部から流出し第１配管１と逆止弁２ｂとを通って湯水混合弁６の湯流入口へ流入する。水道水が第２配管８と逆止弁２ｃとを通って湯水混合弁６の冷水流入口へ流入する。湯水混合弁６内で湯と冷水とが混合され適温の温水が湯水混合弁６から流出し、第１配管１を通って吐水装置２００から吐水する。
貯湯タンク４内の圧力が適正値を超えると、逃し弁５が開き排水ホース１’を介して高圧の水蒸気や湯を給湯器Ａ外へ放出して、貯湯タンク４内の圧力を適正値まで低下させる。
逆止弁２ａは、上記給湯器Ａから上流側水道配管への湯水の逆流を防止し、逆止弁２ｂ、２ｃ、２ｄは、吐水装置２００側から貯湯タンク４や、貯湯タンク４よりも上流側の第１配管１への湯水の逆流を防止する。
縁切り弁１０は、貯湯タンク４に負圧が発生した場合に、縁切り弁１０よりも下流側の第１配管１を大気開放して、仮に逆止弁２ｂ、２ｃ、２ｄが壊れても、浴槽内の湯水が貯湯タンク４へ逆流するのを防止する。
長期に亙って上記給湯器Ａを使用しない時には、排水弁７を開き、貯湯タンク４内の水を、排水弁７の排水口から排水ホース１’と負圧作動機能を有する逃し弁５と第１配管１とを通って貯湯タンク４へ流入する空気に置換しつつ、貯湯タンク４、貯湯タンク４と逆止弁２ｂとの間で延在する第１配管１、第１配管１からの分岐点と逆止弁２ｃとの間で延在する第２配管８、第２配管８の分岐点と貯湯タンク４との間で延在する第１配管１から排水する。

図２に示すように、減圧弁３は、減圧弁カセット３１０と、減圧弁ボディ３３０とを有している。
減圧弁カセット３１０は、シリンダ３１１と、シリンダ３１１に摺動可能に嵌合するピストンヘッド３１２と、ピスンヘッド３１２の一方の端面から延びてシリンダ３１１の一端からシリンダ３１１外へ突出する第１ピストンロッド３１３と、シリンダ３１１の前記一端の内周縁部から延びる筒状の弁座３１４と、第１ピストンロッド３１３のシリンダ３１１外へ突出した一端に固定されて弁座３１４と対峙する第一弁体３１５と、シリンダ３１１周壁の第１ピストンロッド３１３に対峙する部位の外面に形成された周溝３１１ａの底部に形成された一対の弁流入口３１６と、ピストンヘッド３１２の他方の端面に螺着してシリンダ３１１の他端からシリンダ３１１外へ突出する第２ピストンロッド３１７と、第２ピストンロッド３１７のシリンダ３１１他端から突出した一端に中心部が固定されたダイヤフラム３１８と、ダイヤフラム３１８に対峙しダイヤフラム３１８とシリンダ３１１とピストンヘッド３１２と協働して感圧室３１９を形成するダイヤフラムケース３２０と、シリンダ３１１の周壁に形成され、シリンダ３１１の前記一端から前記他端まで延在して感圧室３１９に減圧弁３の二次圧を導く一対の導圧穴３２１と、ダイヤフラム３１８を感圧室３１９側へ押圧する第一バネ３２２と、第一バネ３２２を収容すると共にダイヤフラムケース３２０と協働してダイヤフラム３１８の周縁部を挟持するバネケース３２３と、ピストンヘッド３１２の周溝に収容されてピストンヘッド３１２とシリンダ３１１内周面との摺接部をシールするＯリング３２４と、シリンダ３１１の外周面に形成された周溝に収容されたＯリング３２５、３２６とを有している。
ピストンヘッド３１２の受圧面積は、第一弁体３１５の受圧面積よりも大きな値に設定されている。

シリンダ３１１とダイヤフラムケース３２０とは樹脂で一体形成されている。
ダイヤフラムケース３２０とプレス加工された金属板製のバネケース３２３とは螺子とかしめとにより結合されている。
一対の導圧穴３２１は、長円形断面を有し、シリンダ中心軸線Ｘを間に挟んで互いに正対するように配設されている。一対の弁流入口３１６は、導圧穴３２１近傍部を扇形断面の柱状に残して、周溝３１１ａの底壁を形成するシリンダ３１１の周壁が所定周長に亙って切り欠かれて、形成されており、シリンダ中心軸線Ｘを間に挟んで互いに正対している。
シリンダ３１１周壁の、ピストンヘッド摺動領域に、シリンダ３１１の他端側端面から長手方向中央部まで達する環状溝３１１ｂが形成され、ピストンヘッド摺動領域のシリンダ３１１の周壁が、内管３１１ｃと外管３１１ｄとからなる二重管を形成している。環状溝３１１ｂは導圧穴３２１に連通し、導圧穴３２１の一部を形成している。

減圧弁ボディ３３０は樹脂で形成されている。減圧弁ボディ３３０は、減圧弁カセット３１０のシリンダ３１１が挿入固定される筒部３３１と、弁流入口３１６に対峙して筒部３３１に形成された一次側開口３３２と、一次側開口３３２に連通する入口筒部３３３と、第一弁体３１５に対峙して筒部３３１に形成された二次側開口３３４と、二次側開口３３４に連通する出口筒部３３５とを有している。筒部３３１の内周面はシリンダ３１１の外周面に形成された周溝３１１ａと協働して、弁流入口３１６の外側に環状通路３３６を形成している。

減圧弁カセット３１０のシリンダ３１１が減圧弁ボディ３３０の筒部３３１に挿入されピン３４０により抜け止めされ、シリンダ３１１と筒部３３１の当接部がＯリング３２５、３２６によりシールされ、減圧弁カセット３１０と減圧弁ボディ３３０とが一体に組付けられて、減圧弁３が構成されている。
入口筒部３３３から一次側開口３３２、環状通路３３６、弁流入口３１６、シリンダ３１１の内部空間を経て、弁座３１４の端部に至る通路が減圧弁３の一次側通路を形成し、筒部３３１の弁体３１５を収容する部位から二次側開口３３４を経て出口筒部３３３に至る通路が減圧弁３の二次側通路を形成している。導圧穴３２１は感圧室３１９を二次側通路に連通させている。
弁座３１４と弁体３１５との間に形成される環状隙間が、一次側通路と二次側通路との間の第一連通部Ｓを形成している。
シリンダ３１１と、ピストンヘッド３１２と第１ピストンロッド３１３と第２ピストンロッド３１７とを有しシリンダ３１１に摺動可能に挿通されたピストンと、前記ピストンの一端に固定された第一弁体３１５と、前記ピストンの他端に固定されて二次圧を受圧するダイヤフラム３１８と、ダイヤフラム３１８を第一弁体３１５の開弁方向へ付勢する第一バネ３２２とにより、第一連通部Ｓの流路面積を可変調整する第一弁機構が形成されている。

減圧弁３は、ピストンヘッド３１２と第２ピストンロッド３１７とを通って延在しシリンダ３１１の内部空間を感圧室３１９に連通させる一次側通路と二次側通路との間の第二連通部Ｓ’と、第二連通部Ｓ’の大径部内に配設され、大径部の上流端に形成された弁座に当接し或いは弁座から離隔して第二連通部Ｓ’を開閉する第二弁体３２７と、前記大径部内に配設され、第２ピストンロッド３１７と第二弁体３２７とに当接して第二弁体３２７を閉弁方向に付勢する第二バネ３２８とを有する第２弁機構を備えている。第２ピストンロッド３１７の螺入深さを調整することにより、第二バネ３２８の付勢力を調整し、第二弁体３２７の開弁圧、ひいては第二弁機構の開弁圧を調整することができる。

減圧弁３の入口筒部３３３は第１配管１を介して給湯器Ａの逆止弁２ａに接続し、減圧弁３の出口筒部３３５は第１配管１を介して給湯器Ａの貯湯タンク４に接続している。

給湯器Ａの吐水装置２００が閉鎖され、第１配管１内の水と湯とが停止している時は、減圧弁３の第一弁機構は閉弁しており、一次側通路内の水圧である減圧弁３の一次圧が適正範囲にある限り第二弁機構も閉弁している。
給湯器Ａの吐水装置２００が開放されると、減圧弁３の二次側通路内の水圧である減圧弁３の二次圧が低下する。この結果、ダイヤフラム３１８に印加される二次圧による閉弁方向の付勢力が減少し、第一バネ３２２の付勢力を受けたダイヤフラムが弁座３１４に接近する方向へ変位し、ダイヤフラム３１８に固定された第２ピストンロッド３１７が、ひいてはピストンヘッド３１２、第１ピストンロッド３１３がダイヤフラム３８に追随して弁座３１４に接近する方向へ移動し、弁体３１５が弁座３１４から離れ、減圧弁３は開弁する。第一連通部Ｓを通って一次側通路から二次側通路へ水道水が流入する際に圧力損失が発生し、水道水は減圧される。
二次側通路と感圧室３１９とは連通しているので、二次側通路内の水道水圧である減圧弁３の二次圧がダイヤフラム３１８に印加される。ピストンヘッド３１２の周溝に収容されたＯリング３２４がピストンヘッド３１２とシリンダ３１１１の摺接部をシールし、且つ一次圧が適正範囲にある限り第二弁機構は閉弁しているので、一次側通路内の水道水圧である減圧弁３の一次圧は感圧室３１９には伝達されず、ダイヤフラム３１８には印加されない。
何らかの原因で二次圧が上昇すると第一バネ３２２の付勢力に抗してダイヤフラム３１８が弁座３１４から遠ざかる方向へ変位し、ダイヤフラム３１８に固定された第２ピストンロッド３１７が、ひいてはピストンヘッド３１２、第１ピストンロッド３１３がダイヤフラム３１８に追随してダイヤフラム３１８側へ移動し、第一弁体３１５が弁座３１４に接近する。この結果、第一連通部Ｓが狭まり、第一連通部Ｓを水道水が通過する際の圧力損失が増加する。この結果、二次圧が下降する。従って、減圧弁３においては、二次圧は所定値以下に維持される。

給湯器Ａの吐水装置２００が閉鎖されて、第１配管１内の水と湯の流れが止まり、ひいては減圧弁３内の水道水の流れが止まると、ダイヤフラム３１８に印加される二次圧が一次圧まで上昇し、ダイヤフラム３１８が弁座３１４から遠ざかる方向へ変位し、弁体３１５が弁座３１４に当接して第一連通部Ｓを閉鎖する。この結果、減圧弁３は閉弁する。

減圧弁３が閉弁している時に、ウォーターハンマーや、給湯器Ａよりも上流側の水道配管の凍結等により、一次圧が上昇すると、ピストンヘッド３１２と第一弁体３１５とに印加される一次圧による付勢力の和は閉弁方向に働くので第一弁体３１５は第一連通部Ｓを開かないが、第２弁機構の第二弁体３２７には開弁方向の付勢力が働き、樹脂製一次側通路の耐圧性能、Ｏリング３２５、３２６の止水性能、第一弁体３１５の第一連通部開度調整性能（弁座３１４から第一弁体３１５に過大な圧縮力が印加されると第一弁体３１５が塑性変形して、第一連通部Ｓの開度を調整する性能が低下する可能性がある）等の集合である減圧弁３の性能の維持に適正な上限値に一次圧が達すると、第二弁体３２７に働く一次圧による開弁方向の付勢力が第２バネ３２８の閉弁方向の付勢に打ち勝って、第２弁機構が第二連通部Ｓ’を開く。一次側通路が感圧室３１９に連通し、ひいては一次側通路が二次側通路に連通して、一次圧は二次圧により希釈され減圧する。この結果、減圧弁３の性能が良好に維持される。
第２弁機構が開弁して一次側通路と二次側通路とが連通した後、一次圧の印加により二次圧が適正範囲を超えて上昇すると、給湯器Ａの逃し弁５が開弁して、二次圧を外部環境へ開放する。この結果、第２弁機構が第二連通部を開いた後に、一次圧が減圧弁３の性能維持に適正な上限値を超えて上昇する事態の発生が防止される。
減圧弁３においては、閉弁時に一次圧が所定値まで上昇すると、一次側通路から直接減圧弁３外へ排水することなく前記一次圧を減圧するので、給湯器Ａの逃し弁５に接続した排水ホース１’に加えて、排水ホースを新たに配設する必要がない。

減圧弁３においては、一次側通路と二次側通路との間の第二連通部Ｓ’を開閉する第二弁機構を第一弁機構のピストン内に収容することにより、第二弁機構を減圧弁のボディの外側に配設する必要が無くなり、第二弁機構を設けることによる減圧弁の大型化が抑制される。
第一弁機構のピストンのダイヤフラム３１８寄りの部位はシリンダ３１１に摺接する大径のピストンヘッド３１２を形成し、第一弁機構のピストンの第一弁体３１５寄りの部位は小径のピストンロッド３１３を形成する。従って、工作容易性の観点から、第２弁機構は、大径のピストンヘッド３１２を形成する第一弁機構のピストンのダイヤフラム３１８寄りの部位に収容するのが望ましい。この場合、第二連通部Ｓ’は一次側通路と感圧室３１９との間の連通部になる。

上記実施例では、減圧弁ボディ３３０を樹脂で形成したが、減圧弁ボディ３３０の材質には特に制限はない。
第２弁機構を、ピストンロッド３１３に収容しても良い。

本発明は、減圧弁に広く利用可能である。

Ａ缶体を有する給湯器
１第１配管
３減圧弁
４貯湯タンク
５逃し弁
３１０減圧弁カセット
３３０減圧弁ボディ
３１５第一弁体
３２７第二弁体
３１８ダイヤフラム
Ｓ第一連通部
Ｓ’ 第二連通部

Claims

一次側通路と、二次側通路と、シリンダとシリンダに摺動可能に挿通されたピストンとピストンの一端に固定された第一弁体とピストンの他端に固定されて二次圧を受圧するダイヤフラムとダイヤフラムを第一弁体の開弁方向へ付勢する第一バネとを有し、一次側通路と二次側通路との間の第一連通部の流路面積を可変調整する第一弁機構とを備える減圧弁であって、第二弁体と第二弁体を閉弁方向に付勢する第二バネとを有し一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開閉する第二弁機構を備え、第二弁機構は第一弁機構のピストン内に収容されており、前記第一弁機構が一次側通路と二次側通路との間の第一連通部を閉じている時に、前記第二弁機構は所定の一次圧で一次側通路と二次側通路との間の第二連通部を開くことを特徴とする減圧弁。
ダイヤフラムは二次側通路に連通する感圧室の囲壁の一部を形成しており、第二連通部は一次側通路と感圧室との間の連通部であることを特徴とする請求項１に記載の減圧弁。