JP3812614B2 - 混合比例弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器の熱交換器から出た湯と水とを混合し、また、流量も制御することができるようにした混合比例弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器の熱交換器から出た湯と水とを混合し、適温にして供給する際には、２個の流入口と１個の出口を備えた弁本体を有する三方弁を用い、弁本体内に設けた前記２つの流入口に連通し互いに対向する弁座に対して、各弁座にそれぞれ当接する弁を備えた弁体を弁本体内で摺動自在に設け、この弁体の摺動により片側の弁座の開口が減少すると他側の弁座の開口が増加するようにし、この弁体を手動のレバーやコック等により作動することによって、所定の温度の湯を供給する混合弁が用いられている。
【０００３】
上記のような混合弁を用いて、手動でその温度を調節することは、湯の温度変化、水量の変化等により困難なため、これを自動的に調節することも行われており、弁本体から出る湯の温度を検出して駆動制御されるモータを用い、モータの回転によって上記弁体を弁体内で摺動させたものも用いられている。
【０００４】
一方、給湯器の熱交換器には能力の限界が存在し、熱交換器は、あまり大きなものを用いることができないときには、冬において流入する水道水の温度が低温となっているときには、混合弁の湯供給側の弁を最大に解放し、混合する水の量をゼロとしても、なお所定の温度にならないことがある。このとき、所定の温度まで上昇させるには、熱交換器を通る水の量を減少することにより、熱交換器から出る湯の温度を上昇させることができるので、上記の対策として、給湯器側の流路中に比例弁を設け、温度に応じて水量を変えるようにしている。また、他の対策として、混合弁の弁として特殊な穴角度のボール弁を用い、湯側の水量調整を可能としたものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置において、給湯器側の流路中に比例弁を設け、温度に応じて水量を変えるようにしたものにおいては、流路中に混合弁と比例弁の２個のバルブを使用することになるため、設備費が高価なものとならざるを得ない。また、混合弁の弁として上記のような特殊な穴角度のボール弁を用い、湯側の流量調整を可能としたものにおいては、このボール弁で絞られる流体の音が大きく、騒音を発生すると共に、湯と水の混合特性や水量特性を変更したいとき、その調整がきわめて困難であるという欠点を有していた。上記欠点を解消するため、流体の管路を並列に複数設けて流量を大きくすることも考えられるが、その際には機構が複雑になり、その設備費も高価なものとなる。
【０００６】
したがって、本発明は、混合弁と流量制御弁の機能を１つの装置により行うことができるようにし、簡単な構成で安価な装置とすることができる混合比例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】
本発明は、上記課題を解決するために、湯側入口と水側入口と１個の出口を備えた弁本体内に、前記２個の入口に各々連通し互いに対向するように配置した湯側第１弁座と水側第２弁座を設け、前記各弁座にそれぞれ当接する湯側第１弁と水側第２弁を備えた弁体をモータにより回動かつ移動自在とし、前記湯側第１弁座と水側第２弁座の弁開度を逆比例に設定した混合比例弁において、前記湯側第１弁座と水側第２弁座間に第３弁座を設け、前記湯側第１弁をモータにより駆動されるスピンドルに固定し、前記水側第２弁は前記スピンドルに対して摺動自在に作動できると共に前記湯側第１弁と前記水側第２弁との間に設けたスプリングと前記スピンドルの摺動部下端に固定した止め輪を設けることにより常時湯側第１弁に離反する方向に付勢し、前記スピンドルの移動により前記湯側第１弁に対して前記湯側第１弁座を開放すると共に前記水側第２弁により前記水側第２弁座を閉塞し、その後の前記スピンドルの摺動により、前記水側第２弁座を前記水側第２弁で閉塞した状態で前記湯側第１弁に対向した前記第３弁座の弁開口面積を減少するようにして湯側のみの水量を比例調整してなる混合比例弁を構成したものである。
【０００８】
本発明は、上記のように構成したので、弁本体の出口からの流体温度等によりモータが駆動され、スピンドルが移動すると、スピンドルの最初の移動区間では、第１弁は第１弁座に対して、また、第２弁は第２弁座に対して互いに反比例方向に移動するため、弁体の２つの入口から流入する流体の混合量が調整される。第２弁が第２弁座を閉塞し、第１弁が第１弁座を全解放状態とした後、更にスピンドルが移動すると、第２弁は第２弁座に当接したまま第１弁はスピンドルと共に移動し、第３弁座を閉じる方向に移動する。それにより第１入口からの流体は次第に絞られ、モータの駆動に応じてその流量は比例制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１に示すように、弁本体１の側部には、第１入口２と出口３を備え、下端部には第２入口４を備えると共に、弁本体内には、第１入口２と連通する第１弁座５を下向きに、また、第２入口４と連通する第２弁座６を上向きに形成しており、更に第１弁座５と出口３との間の流路中に第１弁座に近接して第３弁座７を上向きに形成している。
【００１０】
弁本体内にはスピンドル８が弁本体１の軸線方向に摺動自在に設けており、スピンドル８の上端部は、弁本体１の上端部に固定したモータ１０の駆動軸１１と連結している。スピンドル８は、弁本体１の上部ガイド１２と下部ガイド１３により回転自在にガイドされ、上端部に形成した雄ねじ１４は上部ガイド１２に形成した雌ねじ１５と螺合している。
【００１１】
スピンドル８には第１弁座５に対向して第１弁１６を固定し、その下方の摺動部１７には第２弁１８を摺動自在に設け、第１弁１６の下端にその一端が支持されるスプリング２０により常時下方に押圧されており、スピンドル８の摺動部１７下端に固定した止め輪２１に当接して係止している。
【００１２】
上記各弁及び弁座の配置は、弁体が次のような作動を行う位置とされている。すなわち、図１に示すように、第１弁１６が第１弁座５を閉じているとき、第２弁１８は止め輪２１にスプリング２０により係止した状態で第２弁座６を開放している。次いでモータ１０の駆動によりスピンドル８が降下し、図２に示すように、第２弁１８が第２弁座６を閉じているとき、第１弁１６の上側は第１弁座５から離れ、且つ第１弁１６の下側は第３弁座７から離れている。更にモータ１０が駆動されて図３に示すようにスピンドル８が降下すると、第２弁１８はスプリング２０により第２弁座６に当接した状態で止め輪２１から離れ、第１弁１６は第３弁座７に次第に近づき、第３弁座７の開口を閉じていき、最終的に第１弁１６は第３弁座７を完全に閉鎖する。
【００１３】
上記構造の混合比例弁を、図４に示すように、熱交換器２２を通った湯とこれを通さない水とを弁２３で調整する際に、この弁２３の部分に用いたときの混合比例弁の作動を説明する。図１に示す混合比例弁を上記弁２３として用いる際には、第１入口２は熱交換器２２からの管路２４に接続し、第２入口４は熱交換器２２を通さない管路２５に接続し、また、混合湯水を供給する管路２６は出口３に接続する。
【００１４】
このような接続が行われているとき、図１に示すように、スピンドル８が最も上昇しているようにモータが駆動されて停止している状態から、所定の温度の混合湯水を供給するときには、モータが駆動され、スピンドルを下降させる。それにより、スピンドルは回転しながら下降し、第１弁１６は次第に第１弁座５から離れ、第２弁１８は第２弁座６に次第に近づき、第１入口２から熱交換器を通った湯が第１弁座５の開度に応じて流れ、また、開放されている第３弁座７を通り出口に流れる。一方、第２弁座６からの水は第２入口４から第２弁座６の開度に応じて流れ、前記湯と共に混合して出口から混合湯水として供給される。このときの状態は、図５に示すように、水１００％、湯０％から、水の量が減少し、それと反比例して湯の量が増加する。
【００１５】
更に、モータが回転してスピンドル８が降下すると、第２弁１８は第２弁座６に当接するので、結局、第１弁１６は第１弁座５に対して全開状態となり、第２弁１８は第２弁座６に対して全閉状態となるため、熱交換器からの湯量は最大となり、水は原則として停止される。この状態は図２に示される。この状態から更にモータが同じ方向に回転し、スピンドル８が降下すると、第２弁１８は第２弁座６に当接しているため下がることはできないので、第２弁１８はスピンドル８の摺動部で摺動し、スプリング２０は圧縮され、止め輪２１のみ降下する。このとき、第１弁１６は第１弁座５の全開位置から更に下がるため、第３弁座７に近づき、第３弁座７の開口を閉じ始める。それにより、湯の量が低下し、熱交換器を流れる水量が低下するので、熱交換器から出てくる湯の温度は上昇し、混合弁に供給される水は停止されているため、混合比例弁から出る湯の温度は次第に上昇する。スピンドル８の降下量と第３弁座７を流れる湯の量は比例するので、ここでは比例弁として作用している。このように、第１弁１６はスピンドル８の降下と共に第３弁座７を閉鎖し、第１弁が第３弁座７に当接したとき湯の供給も停止される。この状態は図３に示され、その直前の状態が混合比例弁から出る湯の温度が最も高温となっている。この範囲内で出口３から出る湯の温度を一定に保つようにモータの正逆転の制御が行われる。上記の図３の状態からモータを逆転すると、上記とは逆の作動をおこなう。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成したので、混合弁と流量制御弁の機能を１つの装置により行うことができるようになり、簡単な構成で安価な混合比例弁とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の第１の状態を示す断面図である。
【図２】同第２の状態を示す断面図である。
【図３】同第３の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の混合比例弁を適用する例の流体回路図である。
【図５】図４に適用した際の作動特性図である。
【符号の説明】
１ 弁本体
２ 第１入口
３ 出口
４ 第２入口
５ 第１弁座
６ 第２弁座
７ 第３弁座
８ スピンドル
１０ モータ
１６ 第１弁
１８ 第２弁
２０ スプリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器の熱交換器から出た湯と水とを混合し、また、流量も制御することができるようにした混合比例弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器の熱交換器から出た湯と水とを混合し、適温にして供給する際には、２個の流入口と１個の出口を備えた弁本体を有する三方弁を用い、弁本体内に設けた前記２つの流入口に連通し互いに対向する弁座に対して、各弁座にそれぞれ当接する弁を備えた弁体を弁本体内で摺動自在に設け、この弁体の摺動により片側の弁座の開口が減少すると他側の弁座の開口が増加するようにし、この弁体を手動のレバーやコック等により作動することによって、所定の温度の湯を供給する混合弁が用いられている。
【０００３】
上記のような混合弁を用いて、手動でその温度を調節することは、湯の温度変化、水量の変化等により困難なため、これを自動的に調節することも行われており、弁本体から出る湯の温度を検出して駆動制御されるモータを用い、モータの回転によって上記弁体を弁体内で摺動させたものも用いられている。
【０００４】
一方、給湯器の熱交換器には能力の限界が存在し、熱交換器は、あまり大きなものを用いることができないときには、冬において流入する水道水の温度が低温となっているときには、混合弁の湯供給側の弁を最大に解放し、混合する水の量をゼロとしても、なお所定の温度にならないことがある。このとき、所定の温度まで上昇させるには、熱交換器を通る水の量を減少することにより、熱交換器から出る湯の温度を上昇させることができるので、上記の対策として、給湯器側の流路中に比例弁を設け、温度に応じて水量を変えるようにしている。また、他の対策として、混合弁の弁として特殊な穴角度のボール弁を用い、湯側の水量調整を可能としたものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置において、給湯器側の流路中に比例弁を設け、温度に応じて水量を変えるようにしたものにおいては、流路中に混合弁と比例弁の２個のバルブを使用することになるため、設備費が高価なものとならざるを得ない。また、混合弁の弁として上記のような特殊な穴角度のボール弁を用い、湯側の流量調整を可能としたものにおいては、このボール弁で絞られる流体の音が大きく、騒音を発生すると共に、湯と水の混合特性や水量特性を変更したいとき、その調整がきわめて困難であるという欠点を有していた。上記欠点を解消するため、流体の管路を並列に複数設けて流量を大きくすることも考えられるが、その際には機構が複雑になり、その設備費も高価なものとなる。
【０００６】
したがって、本発明は、混合弁と流量制御弁の機能を１つの装置により行うことができるようにし、簡単な構成で安価な装置とすることができる混合比例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】
本発明は、上記課題を解決するために、湯側入口と水側入口と１個の出口を備えた弁本体内に、前記２個の入口に各々連通し互いに対向するように配置した湯側第１弁座と水側第２弁座を設け、前記各弁座にそれぞれ当接する湯側第１弁と水側第２弁を備えた弁体をモータにより回動かつ移動自在とし、前記湯側第１弁座と水側第２弁座の弁開度を逆比例に設定した混合比例弁において、前記湯側第１弁座と水側第２弁座間に第３弁座を設け、前記湯側第１弁をモータにより駆動されるスピンドルに固定し、前記水側第２弁は前記スピンドルに対して摺動自在に作動できると共に前記湯側第１弁と前記水側第２弁との間に設けたスプリングと前記スピンドルの摺動部下端に固定した止め輪を設けることにより常時湯側第１弁に離反する方向に付勢し、前記スピンドルの移動により前記湯側第１弁に対して前記湯側第１弁座を開放すると共に前記水側第２弁により前記水側第２弁座を閉塞し、その後の前記スピンドルの摺動により、前記水側第２弁座を前記水側第２弁で閉塞した状態で前記湯側第１弁に対向した前記第３弁座の弁開口面積を減少するようにして湯側のみの水量を比例調整してなる混合比例弁を構成したものである。
【０００８】
本発明は、上記のように構成したので、弁本体の出口からの流体温度等によりモータが駆動され、スピンドルが移動すると、スピンドルの最初の移動区間では、第１弁は第１弁座に対して、また、第２弁は第２弁座に対して互いに反比例方向に移動するため、弁体の２つの入口から流入する流体の混合量が調整される。第２弁が第２弁座を閉塞し、第１弁が第１弁座を全解放状態とした後、更にスピンドルが移動すると、第２弁は第２弁座に当接したまま第１弁はスピンドルと共に移動し、第３弁座を閉じる方向に移動する。それにより第１入口からの流体は次第に絞られ、モータの駆動に応じてその流量は比例制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１に示すように、弁本体１の側部には、第１入口２と出口３を備え、下端部には第２入口４を備えると共に、弁本体内には、第１入口２と連通する第１弁座５を下向きに、また、第２入口４と連通する第２弁座６を上向きに形成しており、更に第１弁座５と出口３との間の流路中に第１弁座に近接して第３弁座７を上向きに形成している。
【００１０】
弁本体内にはスピンドル８が弁本体１の軸線方向に摺動自在に設けており、スピンドル８の上端部は、弁本体１の上端部に固定したモータ１０の駆動軸１１と連結している。スピンドル８は、弁本体１の上部ガイド１２と下部ガイド１３により回転自在にガイドされ、上端部に形成した雄ねじ１４は上部ガイド１２に形成した雌ねじ１５と螺合している。
【００１１】
スピンドル８には第１弁座５に対向して第１弁１６を固定し、その下方の摺動部１７には第２弁１８を摺動自在に設け、第１弁１６の下端にその一端が支持されるスプリング２０により常時下方に押圧されており、スピンドル８の摺動部１７下端に固定した止め輪２１に当接して係止している。
【００１２】
上記各弁及び弁座の配置は、弁体が次のような作動を行う位置とされている。すなわち、図１に示すように、第１弁１６が第１弁座５を閉じているとき、第２弁１８は止め輪２１にスプリング２０により係止した状態で第２弁座６を開放している。次いでモータ１０の駆動によりスピンドル８が降下し、図２に示すように、第２弁１８が第２弁座６を閉じているとき、第１弁１６の上側は第１弁座５から離れ、且つ第１弁１６の下側は第３弁座７から離れている。更にモータ１０が駆動されて図３に示すようにスピンドル８が降下すると、第２弁１８はスプリング２０により第２弁座６に当接した状態で止め輪２１から離れ、第１弁１６は第３弁座７に次第に近づき、第３弁座７の開口を閉じていき、最終的に第１弁１６は第３弁座７を完全に閉鎖する。
【００１３】
上記構造の混合比例弁を、図４に示すように、熱交換器２２を通った湯とこれを通さない水とを弁２３で調整する際に、この弁２３の部分に用いたときの混合比例弁の作動を説明する。図１に示す混合比例弁を上記弁２３として用いる際には、第１入口２は熱交換器２２からの管路２４に接続し、第２入口４は熱交換器２２を通さない管路２５に接続し、また、混合湯水を供給する管路２６は出口３に接続する。
【００１４】
このような接続が行われているとき、図１に示すように、スピンドル８が最も上昇しているようにモータが駆動されて停止している状態から、所定の温度の混合湯水を供給するときには、モータが駆動され、スピンドルを下降させる。それにより、スピンドルは回転しながら下降し、第１弁１６は次第に第１弁座５から離れ、第２弁１８は第２弁座６に次第に近づき、第１入口２から熱交換器を通った湯が第１弁座５の開度に応じて流れ、また、開放されている第３弁座７を通り出口に流れる。一方、第２弁座６からの水は第２入口４から第２弁座６の開度に応じて流れ、前記湯と共に混合して出口から混合湯水として供給される。このときの状態は、図５に示すように、水１００％、湯０％から、水の量が減少し、それと反比例して湯の量が増加する。
【００１５】
更に、モータが回転してスピンドル８が降下すると、第２弁１８は第２弁座６に当接するので、結局、第１弁１６は第１弁座５に対して全開状態となり、第２弁１８は第２弁座６に対して全閉状態となるため、熱交換器からの湯量は最大となり、水は原則として停止される。この状態は図２に示される。この状態から更にモータが同じ方向に回転し、スピンドル８が降下すると、第２弁１８は第２弁座６に当接しているため下がることはできないので、第２弁１８はスピンドル８の摺動部で摺動し、スプリング２０は圧縮され、止め輪２１のみ降下する。このとき、第１弁１６は第１弁座５の全開位置から更に下がるため、第３弁座７に近づき、第３弁座７の開口を閉じ始める。それにより、湯の量が低下し、熱交換器を流れる水量が低下するので、熱交換器から出てくる湯の温度は上昇し、混合弁に供給される水は停止されているため、混合比例弁から出る湯の温度は次第に上昇する。スピンドル８の降下量と第３弁座７を流れる湯の量は比例するので、ここでは比例弁として作用している。このように、第１弁１６はスピンドル８の降下と共に第３弁座７を閉鎖し、第１弁が第３弁座７に当接したとき湯の供給も停止される。この状態は図３に示され、その直前の状態が混合比例弁から出る湯の温度が最も高温となっている。この範囲内で出口３から出る湯の温度を一定に保つようにモータの正逆転の制御が行われる。上記の図３の状態からモータを逆転すると、上記とは逆の作動をおこなう。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成したので、混合弁と流量制御弁の機能を１つの装置により行うことができるようになり、簡単な構成で安価な混合比例弁とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の第１の状態を示す断面図である。
【図２】同第２の状態を示す断面図である。
【図３】同第３の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の混合比例弁を適用する例の流体回路図である。
【図５】図４に適用した際の作動特性図である。
【符号の説明】
１ 弁本体
２ 第１入口
３ 出口
４ 第２入口
５ 第１弁座
６ 第２弁座
７ 第３弁座
８ スピンドル
１０ モータ
１６ 第１弁
１８ 第２弁
２０ スプリング
Claims (1)
- 湯側入口と水側入口と１個の出口を備えた弁本体内に、前記２個の入口に各々連通し互いに対向するように配置した湯側第１弁座と水側第２弁座を設け、前記各弁座にそれぞれ当接する湯側第１弁と水側第２弁を備えた弁体をモータにより回動かつ移動自在とし、前記湯側第１弁座と水側第２弁座の弁開度を逆比例に設定した混合比例弁において、前記湯側第１弁座と水側第２弁座間に第３弁座を設け、前記湯側第１弁をモータにより駆動されるスピンドルに固定し、前記水側第２弁は前記スピンドルに対して摺動自在に作動できると共に前記湯側第１弁と前記水側第２弁との間に設けたスプリングと前記スピンドルの摺動部下端に固定した止め輪を設けることにより常時湯側第１弁に離反する方向に付勢し、前記スピンドルの移動により前記湯側第１弁に対して前記湯側第１弁座を開放すると共に前記水側第２弁により前記水側第２弁座を閉塞し、その後の前記スピンドルの摺動により、前記水側第２弁座を前記水側第２弁で閉塞した状態で前記湯側第１弁に対向した前記第３弁座の弁開口面積を減少するようにして湯側のみの水量を比例調整してなることを特徴とする混合比例弁。
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1998
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