説明

定流量弁

【課題】要求流量の大きい給水設備や、設置スペースに制約のある供給設備に対しても設置できるように、小型化の可能な定流量弁を提供する。
【解決手段】 この定流量弁は、弁体をなす円錐形状のコイル状バネと、流体の流路を形成し、コイル状バネの小径端部側が流路の上流側を向くように当該コイル状バネを流路内に収容する筐体と、コイル状バネの各巻線間を通過する流体とは別個に流体を流すバイパスとを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、定流量弁に係り、特に、水を代表とする流体を、その供給圧力の変動に拘わらず一定流量で装置へ供給することができる定流量弁に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、給湯用温水器等の給水設備には、水道水の供給圧力にバラツキがあっても一定流量で水道水を給水設備に供給できるように定流量弁が備え付けられている。従来の定流量弁では、流体の流路内に円錐形状のコイル状バネからなる弁体が設置されており、この弁体が流体の圧力変動に伴って伸縮動作することで、コイル状バネの各巻線間の隙間が変動し、当該隙間を通過する流体を一定流量とするようになっている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平6−235470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、近年においては、定流量弁自体の小型化が望まれている。特に、従来の定流量弁であると、要求流量によってはコイル状バネを大型にしなければ吐水できるだけの各巻線間の隙間を確保できない。このため、要求流量の大きい給水設備に対しては定流量弁が大型になってしまう。さらには、設置スペースに制約がある給水設備であると定流量弁を適用することができないという問題もある。
このため、本発明の課題は、要求流量の大きい給水設備や、設置スペースに制約のある供給設備に対しても設置できるように、小型化の可能な定流量弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1記載の発明に係る定流量弁は、
弁体をなす円錐形状のコイル状バネと、
流体の流路を形成し、前記コイル状バネの小径端部側が前記流路の上流側を向くように当該コイル状バネを前記流路内に収容する筐体と、
前記コイル状バネの各巻線間を通過する流体とは別個に流体を流すバイパスとを備えることを特徴としている。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の定流量弁において、
前記筐体には、前記コイル状バネの大径端部における最外周部分の少なくとも一部を固定する固定部が設けられていることを特徴としている。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の定流量弁において、
前記コイル状バネの小径端部には、当該小径端部を閉塞する閉塞部材が取り付けられており、
前記バイパスは、前記筐体の外壁内に形成されていることを特徴としている。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項2記載の定流量弁において、
前記コイル状バネの小径端部には、前記バイパスとなる通過孔が形成されていることを特徴としている。
【0009】
請求項5記載の発明は、請求項1記載の定流量弁において、
前記流路内で前記コイル状バネを支持して、当該コイル状バネの伸縮動作をガイドするガイド軸を備え、
前記ガイド軸には、前記バイパスとなる貫通孔が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、コイル状バネの各巻線間を通過する流体とは別個に流体を流すバイパスが設けられているので、コイル状バネ側の流量以外にもバイパスによって流量を確保することができる。これにより、要求流量の大きな給水設備であっても、大型とせずに定流量弁を適用することが可能となる。
そして、コイル状バネを小型にしたとしても一般的な要求流量は確保することはできる。このようにコイル状バネの小型化が図られると、定流量弁自体の小型化も可能となり、設置スペースに制約のある給水設備等に対しても定流量弁を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態の定流量弁の概略構成を示す上面図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図2の定流量弁の通水状態を示す断面図である。
【図4】本実施形態の定流量弁の第一の変形例を示す上面図である。
【図5】図4のV−V断面図である。
【図6】本実施形態の定流量弁の第二の変形例を示す断面図である。
【図7】本実施形態の定流量弁の第三の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図1は、本実施形態の定流量弁の概略構成を示す上面図であり、図2は図1におけるII−II断面図である。
【0013】
図1及び図2に示すように定流量弁1は、弁体2と、流体の流路3を形成し、流路3内に弁体2を収容する筐体4とを有する。
【0014】
弁体2は、金属製の円錐形状のコイル状バネであり、その小径端部21側が流路3の上流側を向くように流路3内に配置されている。この弁体2は、その変位量に対する通過孔面積の変化状況の特性が、収縮するにしたがって減少する右下がりの非線形特性である。また、弁体2の小径端部21には、当該小径端部21の内側空間を閉塞する閉塞部材としてのバネ受け部23が組み付けられている。このバネ受け部23の外周部には緩衝部材24が支持されている。
【0015】
緩衝部材24は、柔軟性のある合成ゴムや合成樹脂製でプロペラ形状のものである。緩衝部材24は、中央部に貫通孔を有する円板状の座板25と、座板25の周囲から放射方向(例えば座板25の直径方向に対向する2本)に延びた羽26とによって構成されていて、弁体2のサージングを防止する機能を備えたものである。
【0016】
筐体4は、図示しない給水管路内に配置される筒状を成す合成樹脂製のもので、給水管路に当接してゴムパッキンにより気密に嵌合している。なお、筐体4は金属製やゴム製であってもよい。なお、設計条件によってはゴムパッキンを省略することも可能である。そして、この筐体4は、筒状の筐体本体41と、筐体本体41の内側に配置された筒状のホルダー42とを備えている。
【0017】
筐体本体41の内側下部には、弁体2が載置される台座43が設けられている。台座43は内側に向かって突出しており、この台座43の上面には、弁体2の大径端部27が接触し、さらに大径端部22を介してホルダー42も載置される。この際、図2に示すように弁体2の大径端部27の最外周部分の一部が、ホルダー42と台座43とによって上下方向で挟持され、弁体2が固定される。つまり、台座43及びホルダー42が本発明に係る固定部である。
また、筐体本体41の壁部の前後左右には、上下方向に沿った溝44が形成されている。ホルダー42が筐体本体41に嵌合すると、ホルダー42と溝44のそれぞれの内部空間が仕切られる。ホルダー42の内部空間が上記の流路3となり、溝44の内部空間が流路3とは別個に流体を流すバイパスとなる。これにより、バイパスは筐体4の外壁内に形成されることになり、このバイパスによって弁体2の各巻線間を通過する流体とは別個に流体を流すことが可能となる。
【0018】
次に、本実施形態の作用について説明する。
使用開始前の状態(図2参照)で給水管路から定流量弁1に流体が流れ込むと、ほとんどの流体が流路3を通過し、一部の流体がバイパスを通過する。ここで、流路3内を流れる流体から水圧を受けると、弁体2は、受圧面積で圧を感知して、バネ力に抗しながら下流側に向かって応動する。例えば水圧が最小のときは、図2に示すように使用開始直後のときであり、弁体2は最も伸張した状態となっている。弁体2の各巻線の間隔は最も大きいために小さい水圧でも一定の流量が確保される。一方、水圧が最大のときには図3に示すように、弁体2が最も収縮した状態となっている。この際、弁体2の各巻線間の間隔も最も小さくなって流量が増加することなく一定の流量が確保される。通水中、水圧が変動した場合においても、その水圧変動に応動して弁体2が伸縮して各巻線の間隔も変動するため、一定の流量が確保される。このようなことで流量コントロールが安定する。
【0019】
以上のように、本実施形態によれば、弁体2の各巻線間を通過する流体とは別個に流体を流すバイパスが設けられているので、弁体2側の流量以外にもバイパスによって流量を確保することができる。これにより、要求流量の大きな給水設備であっても、大型とせずに定流量弁を適用することが可能となる。
そして、弁体2を小型にしたとしても一般的な要求流量は確保することはできる。このように弁体2の小型化が図られると、定流量弁1自体の小型化も可能となり、設置スペースに制約のあって適用できなかった給水設備(例えばフラッシュバルブ式トイレ)等に対しても定流量弁1を適用することが可能となる。特にフラッシュバルブ式トイレの場合、従来では流量調整機構が必要であったが、定流量弁1を適用することにより、流量調整機構も省略することができる。これにより、流量調整機構の設置時に必要であった調節作業も削減でき、施工時間の短縮も可能となる。
【0020】
ここで、従来の定流量弁のように、ガイド軸により弁体を支持している場合、弁体を摺動しながら伸縮するので、摺動による摩耗や、コイル状バネとガイド軸との間に異物が介在することによって、コイル状バネの伸縮動作が変化し、流量特性が不安定となってしまうおそれがあった。しかしながら、本実施形態の定流量弁1のように、弁体2の大径端部27の最外周部分が固定部により固定されていると、従来必要であったガイド軸を省略することができる。ガイド軸を省略できれば、ガイド軸に基づく不具合を防止することができ、定流量弁1の流量特性を安定化することができるだけでなく、部品点数の削減や省スペース化も図ることが可能となる。
【0021】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、弁体2をなす円錐形状のコイル状バネを金属製としたが、SMA(Shape Memory Alloy:形状記憶合金)製や合成樹脂製でもよい。
【0022】
また定流量弁1の具体的な配置の仕方や流量制御すべき流体の種類等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態では、固定部(ホルダー42及び台座43)によって、弁体2の大径端部27の最外周部の一部が上下方向で挟持されることで、弁体2を固定した場合を例示しているが、固定方法はこれに限定されるものではない。例えば、大径端部27の最外周部の一部を横方向で挟持する方法や、接着剤によって接着固定する方法、インサート成型による固定方法、モールドによる固定方法などが挙げられる。
【0023】
また、本実施形態では、筐体本体41の溝44とホルダー42とがなす内部空間がバイパスである場合を例示して説明したが、図4及び図5に示す定流量弁1Aのように、台座43aにおける、上から見て弁体2から露出した部分に複数の貫通溝6を形成して、その貫通溝6をバイパスとすることも可能である。貫通溝6は、弁体2の下流側で流路3と合流しているために、給水管路から定流量弁1Aに流体が流れ込むと、ほとんどの流体が弁体2の各巻線間を通過するものの(図5中矢印Y1参照)、一部の流体が貫通溝6を通過し(図5中矢印Y2参照)、弁体2の下流側で合流することになる。
【0024】
また、本実施形態では、バネ受け部23が弁体2の小径端部21の内部空間を閉塞している場合を例示して説明したが、図6に示す定流量弁1Bのように、バネ受け部23bに弁体2の伸縮方向に沿う通過孔29を形成してもよい。この場合、給水管路から定流量弁1Bに流体が流れ込むと、ほとんどの流体が弁体2の各巻線間を通過するものの(図6中矢印Y3参照)、一部の流体が通過孔29を通過し(図6中矢印Y4参照)、弁体2の下流側で合流することになる。このように、通過孔29がバイパスとして作用することになるので、溝のない筐体本体41bを用いることが可能となる。なお、バネ受け部23bを弁体2から取り外して小径端部21の内部空間を開放し、その内部空間を通過孔とすることも可能である。
【0025】
また、図7に示す定流量弁1Cのように、流路3内で弁体2を支持して、弁体2の伸縮動作をガイドするガイド軸10を備える場合には、当該ガイド軸10にバイパスとなる貫通孔11を形成することも可能である。この場合、ガイド軸10はバネ受け部23cの通過孔29に係合されることで、ガイド軸10に沿って弁体2が摺動して伸縮動作するようになっている。そして、給水管路から定流量弁1Cに流体が流れ込むと、ほとんどの流体が弁体2の各巻線間を通過するものの(図7中矢印Y5参照)、一部の流体がガイド軸10の貫通孔11を通過し(図7中矢印Y6参照)、弁体2の下流側で合流することになる。
なお、図7の定流量弁1Cでは、弁体2がガイド軸10を摺動する場合を例示して説明したが、弁体2のバネ受け部23cがガイド軸10に固定されていて、ガイド軸10自体が図示しないガイド軸受けに沿って摺動することで、弁体2が伸縮動作するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0026】
1 定流量弁
2 弁体(コイル状バネ)
3 流路
4 筐体
6 貫通溝
10 ガイド軸
11 貫通孔(バイパス)
21 小径端部
22 大径端部
23 バネ受け部(閉塞部材)
24 緩衝部材
25 座板
26 羽
27 大径端部
29 通過孔(バイパス)
41 筐体本体
42 ホルダー(固定部)
43 台座(固定部)
44 溝

【特許請求の範囲】
【請求項1】
弁体をなす円錐形状のコイル状バネと、
流体の流路を形成し、前記コイル状バネの小径端部側が前記流路の上流側を向くように当該コイル状バネを前記流路内に収容する筐体と、
前記コイル状バネの各巻線間を通過する流体とは別個に流体を流すバイパスとを備えることを特徴とする定流量弁。
【請求項2】
請求項1記載の定流量弁において、
前記筐体には、前記コイル状バネの大径端部における最外周部分の少なくとも一部を固定する固定部が設けられていることを特徴とする定流量弁。
【請求項3】
請求項2記載の定流量弁において、
前記コイル状バネの小径端部には、当該小径端部を閉塞する閉塞部材が取り付けられており、
前記バイパスは、前記筐体の外壁内に形成されていることを特徴とする定流量弁。
【請求項4】
請求項2記載の定流量弁において、
前記コイル状バネの小径端部には、前記バイパスとなる通過孔が形成されていることを特徴とする定流量弁。
【請求項5】
請求項1記載の定流量弁において、
前記流路内で前記コイル状バネを支持して、当該コイル状バネの伸縮動作をガイドするガイド軸を備え、
前記ガイド軸には、前記バイパスとなる貫通孔が形成されていることを特徴とする定流量弁。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−175017(P2010−175017A)
【公開日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−20052(P2009−20052)
【出願日】平成21年1月30日(2009.1.30)
【出願人】(391026287)富士精工株式会社 (25)
【Fターム(参考)】