説明

熱動弁

【課題】流入口と流出口とを結ぶ弁室と、弁室内に設けられた弁座とを有するバルブケーシングと、弁座に接近する閉じ側と弁座から離隔する開き側とに変位自在な弁体と、弁体を閉じ側又は開き側に付勢する形状記憶合金バネと、形状記憶合金バネを加熱するヒータとを備える熱動弁において、ヒータへの通電停止後の開閉切換えの応答性を向上できるようにする。
【解決手段】形状記憶合金バネ5及びヒータ6の配置部を弁室23に対し液密に仕切る筒状のケース7の周囲に、弁室23に連通する冷却ジャケット部26を設ける。また、形状記憶合金バネ5をケース7の周壁部寄りに配置し、ヒータ6を形状記憶合金バネ5の内周側に配置する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、形状記憶合金バネを用いた熱動弁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の熱動弁として、流入口と流出口とを結ぶ弁室と、弁室内に設けられた弁座とを有するバルブケーシングと、弁座に接近する閉じ側と弁座から離隔する開き側とに変位自在な弁体と、弁体を閉じ側又は開き側に付勢する形状記憶合金バネと、形状記憶合金バネを加熱するヒータとを備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。ここで、ヒータで形状記憶合金バネを加熱するとその付勢力が変化して、常閉型の熱動弁では閉弁から開弁への切換えが行われ、常開型の熱動弁では開弁から閉弁への切換えが行われる。
【0003】
尚、形状記憶合金バネに電流を流して加熱することも可能であるが、これでは、形状記憶合金バネの材質が限定され、耐久性の確保が困難になることがある。そのため、上記従来例では、形状記憶合金バネの長手方向端部に隣接させてヒータを配置し、ヒータへの通電によって形状記憶合金バネを加熱するようにしている。
【0004】
ところで、上記従来例の熱動弁では、バルブケーシングの外面に取り付けたケース内に形状記憶合金バネとヒータとを配置している。このものでは、ヒータへの通電停止後、形状記憶合金バネからケースを介して大気中に徐々に放熱されることになり、形状記憶合金バネの冷却に時間がかかる。そのため、ヒータへの通電停止後の熱動弁の開閉切換えの応答性が悪くなる不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−294166号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、以上の点に鑑み、ヒータへの通電停止後の開閉切換えの応答性を向上できるようにした熱動弁を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は、流入口と流出口とを結ぶ弁室と、弁室内に設けられた弁座とを有するバルブケーシングと、弁座に接近する閉じ側と弁座から離隔する開き側とに変位自在な弁体と、弁体を閉じ側又は開き側に付勢する形状記憶合金バネと、形状記憶合金バネを加熱するヒータとを備える熱動弁において、形状記憶合金バネ及びヒータの配置部を弁室に対し液密に仕切る筒状のケースを備え、ケースの周囲に、弁室に連通する冷却ジャケット部が設けられることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、弁室内の流体がケースの周囲の冷却ジャケット部に流れる。そのため、ヒータへの通電停止後、形状記憶合金バネが冷却ジャケット部に流れる流体で速やかに冷却される。従って、ヒータへの通電停止後の開閉切換えの応答性を向上できる。
【0009】
ところで、上記従来例の熱動弁では、ヒータを形状記憶合金バネの長手方向端部に隣接させて配置しているが、これでは、形状記憶合金バネの加熱に時間がかかって、ヒータへの通電開始後の開閉切換えの応答性が悪くなる。これに対し、ヒータを形状記憶合金バネの外周側や内周側に配置すれば、ヒータからの熱を直接受ける形状記憶合金バネの部分の長さが増して、ヒータへの通電開始後の形状記憶合金バネの昇温速度が速くなり、開閉切換えの応答性が向上する。
【0010】
然し、ヒータを形状記憶合金バネの外周側、即ち、ケースの周壁部寄りに配置した場合には、冷却ジャケット部と形状記憶合金バネとの間にヒータが存在することになって、ヒータへの通電停止後の形状記憶合金バネの冷却速度アップ効果が十分には得られず、また、ヒータから冷却ジャケット部への放熱ロスを生じて、ヒータへの通電開始後の形状記憶合金バネの昇温速度アップ効果も十分には得られなくなる。
【0011】
そのため、本発明においては、形状記憶合金バネをケースの周壁部寄りに配置し、ヒータを形状記憶合金バネの内周側に配置することが望ましい。これによれば、ヒータへの通電停止後の形状記憶合金バネの冷却速度を可及的に速くすることができ、更に、ヒータから冷却ジャケット部への放熱ロスを生ずることなく形状記憶合金バネを加熱でき、ヒータへの通電開始後の形状記憶合金バネの昇温速度も可及的に速くすることができる。従って、ヒータへの通電停止後と通電開始後の開閉切換えの応答性を可及的に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第1実施形態の熱動弁の断面図。
【図2】本発明の第2実施形態の熱動弁の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図1を参照して、1は本発明の実施形態の常開型熱動弁を示している。この熱動弁1は、図示省略した貯湯タンクに連なる出湯路aからの高温の湯と給水路bからの冷水とを混合して適温の温水を給湯路cに供給する湯水混合弁dと並列に給水路bと給湯路cとを接続するバイパス水路eに介設されている。湯水混合弁dの故障で給湯路cに供給される温水の温度が異常に上昇したときや停電時に、熱動弁1を開弁させ、給湯路cにバイパス水路eを介して冷水を供給する。
【0014】
熱動弁1は、上部の流入口21と、下部の流出口22と、流入口21と流出口22とを結ぶ弁室23と、弁室23を流入口21に連なる上半部と流出口22に連なる下半部とに区画するように弁室23内に設けられた弁座24とを有するバルブケーシング2と、弁室23の上半部に配置され、弁座24に接近する下方の閉じ側と弁座24から離隔する上方の開き側とに変位自在な弁体3と、弁室23の下半部に配置され、弁体3を開き側(上方)に付勢するバイアスバネ4と、弁体3を閉じ側(下方)に付勢する形状記憶合金バネ5と、形状記憶合金バネ5を加熱するヒータ6と、形状記憶合金バネ5及びヒータ6の配置部を弁室23に対し液密に仕切る筒状のケース7とを備えている。尚、弁体3には、弁座24に開設した弁孔24aに挿入される花弁状の芯決めガイド31が突設されている。
【0015】
バルブケーシング2には、弁室23から上方にのびる筒部25が設けられており、この筒部25に、ケース7が周囲に隙間を生ずるように挿入されている。ケース7の上部には拡径段差部71が形成されており、この拡径段差部71から上方にのびるケース7上端の拡径部を筒部25の上端部にOリング72を介して液密に嵌合させている。そして、ケース7の周囲に、ケース7の拡径段差部71より下の周壁部と筒部25との間の隙間によって、弁室23に連通する冷却ジャケット部26が画成されるようにしている。
【0016】
ケース7の底部には、弁体3から上方にのびる弁軸32が液密に貫通するガイド部材73が装着されている。ガイド部材73の上方に突出する弁軸32の部分には受け板33が固定されている。形状記憶合金バネ5は、その下端が受け板33に当接するように、ケース7の周壁部寄りに配置されている。そして、形状記憶合金バネ5により受け板33を介して弁体3が下方に付勢されるようにしている。
【0017】
ヒータ6は、形状記憶合金バネ5の内周側に配置されており、受け板33から上方にのびる弁軸32の部分がヒータ6に摺動自在に挿通されている。また、ヒータ6の上端には、形状記憶合金バネ5の上端が当接するフランジ部61が形成されている。そして、筒部25の上端に取付ける蓋板74の下面にヒータ押え75を配置し、このヒータ押え75とケース7の拡径段差部71との間にフランジ部61を挟み込むことにより、ヒータ6をケース7内に固定している。
【0018】
ここで、形状記憶合金バネ5は、加熱されたときに伸張するものであり、非加熱時は、形状記憶合金バネ5の付勢力と給水圧とによる弁体3の閉じ側への押圧力がバイアスバネ4の付勢力による弁体3の開き側への押圧力よりも小さくなる。そのため、図1に示す如く、弁体3が弁座24から離隔して、熱動弁1は開弁する。一方、ヒータ6に通電して形状記憶合金バネ5を加熱すると、形状記憶合金バネ5の付勢力が増加して、弁体3の閉じ側への押圧力がバイアスバネ4の付勢力による弁体3の開き側への押圧力よりも大きくなり、弁体3が弁座24に着座して、熱動弁1は閉弁する。
【0019】
ところで、ヒータ6への通電停止後の熱動弁1の閉から開への切換えの応答性を向上させるには、ヒータ6への通電停止後の形状記憶合金バネ5の冷却速度を速めることが必要になる。本実施形態では、形状記憶合金バネ5を収納したケース7の周囲に弁室23に連通する冷却ジャケット部26が設けられているため、ヒータ6への通電停止後、形状記憶合金バネ5が弁室23から冷却ジャケット部26に流れる冷水で速やかに冷却され、熱動弁1の閉から開への切換えの応答性が向上する。
【0020】
尚、本実施形態では、形状記憶合金バネ5の内周側にヒータ6を配置しているが、形状記憶合金バネ5の長手方向一端部(上端部)に隣接させてヒータを配置することも考えられる。然し、これでは、形状記憶合金バネ5の加熱に時間がかかって、ヒータへの通電開始後の開閉切換えの応答性が悪くなる。
【0021】
これに対し、ヒータ6を形状記憶合金バネ5の外周側や内周側に配置すれば、ヒータ6からの熱を直接受ける形状記憶合金バネ5の部分の長さが増して、ヒータ6への通電開始後の形状記憶合金バネ5の昇温速度が速くなる。然し、形状記憶合金バネ5の外周側にヒータを配置した場合には、冷却ジャケット部26と形状記憶合金バネ5との間にヒータが存在することになって、ヒータへの通電停止後の形状記憶合金バネ5の冷却速度アップ効果が十分には得られなくなる。また、ヒータから冷却ジャケット部26への放熱ロスを生じて、ヒータへの通電開始後の形状記憶合金バネ5の昇温速度アップ効果も十分には得られなくなる。
【0022】
一方、本実施形態の如く、形状記憶合金バネ5をケース7の周壁部寄りに配置し、ヒータ6を形状記憶合金バネ5の内周側に配置すれば、形状記憶合金バネ5から冷却ジャケット部26にヒータ6を介さずに放熱されるため、ヒータ6への通電停止後の形状記憶合金バネ5の冷却速度を可及的に速くすることができる。更に、ヒータ6から冷却ジャケット部26への放熱ロスを生ずることなく形状記憶合金バネ5を加熱でき、ヒータ6への通電開始後の形状記憶合金バネ5の昇温速度も可及的に速くすることができる。従って、ヒータ6への通電停止後と通電開始後の開閉切換えの応答性を可及的に向上できる。
【0023】
次に、図2に示す第2実施形態について説明する。第2実施形態の基本的な構造は上記第1実施形態と異ならず、第1実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。
【0024】
第2実施形態の第1実施形態との相違点は、弁体3を弁室23の下半部に配置したことである。この場合、弁体3は、バイアスバネ4で弁座24に接近する上方の閉じ側に付勢され、形状記憶合金バネ5で弁座24から離隔する下方の開き側に付勢されることになり、常閉型の熱動弁1が構成される。
【0025】
第2実施形態においても、ケース7の周囲に冷却ジャケット部26を設けると共に、ケース7の周壁部寄りに形状記憶合金バネ5を配置して、その内周側にヒータ6を配置しているため、第1実施形態と同様に、ヒータ6への通電停止後の形状記憶合金バネ5の冷却速度及びヒータ6への通電開始後の形状記憶合金バネ5の昇温速度を可及的に速くすることができる。従って、ヒータ6への通電停止後と通電開始後の開閉切換えの応答性を可及的に向上できる。
【0026】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態は、湯水混合弁dに並列のバイパス水路eに介設する熱動弁1に本発明を適用したものであるが、他の用途で使用する熱動弁にも同様に本発明を適用できる。また、上記実施形態の熱動弁1は、弁体3の変位方向が上下方向となる姿勢で配置されているが、弁体3の変位方向が水平方向となる姿勢で配置したり、図1、図2に示すものと上下反転した姿勢で配置することも可能である。
【符号の説明】
【0027】
1…熱動弁、2…バルブケーシング、21…流入口、22…流出口、23…弁室、24…弁座、26…冷却ジャケット部、3…弁体、5…形状記憶合金バネ、6…ヒータ、7…ケース。














【特許請求の範囲】
【請求項1】
流入口と流出口とを結ぶ弁室と、弁室内に設けられた弁座とを有するバルブケーシングと、弁座に接近する閉じ側と弁座から離隔する開き側とに変位自在な弁体と、弁体を閉じ側又は開き側に付勢する形状記憶合金バネと、形状記憶合金バネを加熱するヒータとを備える熱動弁において、
形状記憶合金バネ及びヒータの配置部を弁室に対し液密に仕切る筒状のケースを備え、ケースの周囲に、弁室に連通する冷却ジャケット部が設けられることを特徴とする熱動弁。
【請求項2】
前記形状記憶合金バネは、前記ケースの周壁部寄りに配置され、前記ヒータは、形状記憶合金バネの内周側に配置されることを特徴とする請求項1記載の熱動弁。































【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−79660(P2013−79660A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−218849(P2011−218849)
【出願日】平成23年10月3日(2011.10.3)
【出願人】(000115854)リンナイ株式会社 (1,534)
【Fターム(参考)】