(57)【要約】【課題】簡単な構造のオリフィス部材を組み込むことで通水音を確実に低減可能な流量調整弁を提供する。【解決手段】流体導入口(8)と流体導出口(9)と弁座(11)とを備えた弁ケース(2)と、この弁ケース(2)内で移動可能な弁体(5)とを有し、前記弁体(5)と前記弁座(11)との間の隙間を可変とすることで流量を調整する流量調整弁(1)であって、前記弁座(11)と前記流体導出口(9)との間にオリフィス部材(30)を有する流量調整弁(1)において、前記オリフィス部材(30)は、前記弁ケース(2)内の通路面積を絞るためのオリフィス本体部(31)と、このオリフィス本体部(31)から上流側に向って突出する１又は複数の突出部(32)を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体導入口と流体導出口と弁座とを備えた弁ケースと、この弁ケース内で移動可能な弁体とを有し、前記弁体と前記弁座との間の隙間を可変とすることで流量を調整する流量調整弁であって、前記弁座と前記流体導出口との間にオリフィス部材を有する流量調整弁において、
前記オリフィス部材は、前記弁ケース内の通路面積を絞るためのオリフィス本体部と、このオリフィス本体部から上流側に向って突出する１又は複数の突出部とを有することを特徴とする流量調整弁。
【請求項２】
前記弁ケースはほぼ円筒状に形成され、前記流体導入口は前記弁ケースの中心軸と直交し、前記流体導出口は前記弁ケースの中心軸と平行に形成されており、前記弁体を前記弁ケース内部で軸方向に進退駆動する駆動手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。
【請求項３】
前記弁座より下流側において前記弁ケースには前記弁体の弁座側軸部を支持する支持部が設けられ、この支持部は複数のリブで弁ケースと接続されており、前記オリフィス部材の突出部は複数のリブの間に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の流量調整弁。
【請求項４】
前記突出部は、周方向幅が所定幅の矩形板部と、この矩形板部の内周面から前記中心軸側に突出する突起部とを有することを特徴とする請求項３に記載の流量調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量調整弁に関し、通水音を低減可能な特殊な構造のオリフィス部材を設けたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯給湯装置等の温水装置における流体の流量を調整する流量調整弁として、種々の構造の流量調整弁が実用に供されている。一般的な流量調整弁は、流体導入口と流体導出口と弁座とを備えた弁ケースと、この弁ケース内で移動可能な弁体とを有し、前記弁体と前記弁座との間の隙間を可変とすることで流量を調整可能に構成され、前記弁座と前記流体導出口との間にオリフィス部材が設けられる場合が多い。
【０００３】
例えば、特許文献１の図８に記載の流量調整弁においては、流体導入口に第１オリフィス部材が設けられ、流体導出口に第２オリフィス部材が設けられている。この流量調整弁では、流量の大小にかかわらず、第１，第２オリフィス部材の通路面積が一定であるため、流量調整弁通過前後の圧力差に起因する通水騒音を低減することが難しい。
【０００４】
そこで、特許文献１の実施例には、流量調整部よりも上流側の弁室に連通する流入通路の開口量を変更する開口量変更部材であって弁体と連動して進退する開口量変更部材を設け、この開口量変更部材により流量の減少に応じて上記の開口量を減少させ、通水騒音を低減させるようにした流量調整弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６２６８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の流量調整弁のように、開口量変更部材を設ける場合、弁体の構造に影響が出るため、流量調整弁の弁体として通常の弁体を適用できなくなるので、流量調整弁の製作費が高価になるという問題がある。上記の開口量変更部材を設けない場合には、弁体と弁座からなる流量調整部の付近における流体の流れに含まれる周方向の流れに起因する圧力損失が大きくなり、通水音を低減することが容易ではない。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構造のオリフィス部材を組み込むことで通水音を確実に低減可能な流量調整弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の流量調整弁は、流体導入口と流体導出口と弁座とを備えた弁ケースと、この弁ケース内で移動可能な弁体とを有し、前記弁体と前記弁座との間の隙間を可変とすることで流量を調整する流量調整弁であって、前記弁座と前記流体導出口との間にオリフィス部材を有する流量調整弁において、前記オリフィス部材は、前記弁ケース内の通路面積を絞るためのオリフィス本体部と、このオリフィス本体部から上流側に向って突出する１又は複数の突出部とを有することを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、前記オリフィス部材は、前記弁ケース内の通路面積を絞るためのオリフィス本体部と、このオリフィス本体部から上流側に向って突出する１又は複数の突出部とを有するため、流体は１又は複数の突出部により周方向の流動が抑制されて弁体と弁座からなる流体調整部の中心軸と平行方向の流れに整流された状態で、オリフィス本体部を通過するため、流体の圧力損失が低減し、通水音が低減する。
【００１０】
請求項２の流量調整弁は、請求項１の発明において、前記弁ケースはほぼ円筒状に形成され、前記流体導入口は前記弁ケースの中心軸と直交し、前記流体導出口は前記弁ケースの中心軸と平行に形成されており、前記弁体を前記弁ケース内部で軸方向に進退駆動する駆動手段が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、前記弁ケースの中心軸と直交する流体導入口から流体が流入し、約９０度方向変換されて弁体と弁座からなる流量調整部に流れるとき、流量調整部における流体の圧力が周方向に不均一となるため、流体の周方向の流動が生じ易くなるけれども、その周方向の流動をオリフィス部材により抑制することができる。
【００１２】
請求項３の流量調整弁は、請求項２の発明において、前記弁座より下流側において前記弁ケースには前記弁体の弁座側軸部を支持する支持部が設けられ、この支持部は複数のリブで弁ケースと接続されており、前記オリフィス部材の突出部は複数のリブの間に配設されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、複数のリブの間の流速の大きな流体流の中にオリフィス部材の突出部を配置するため、突出部材の整流作用を高め、通水音低減作用を高めることができる。
【００１３】
請求項４の流量調整弁は、請求項３の発明において、前記突出部は、周方向幅が所定幅の矩形板部と、この矩形板部の内周面から前記中心軸側に突出する突起部とを有することを特徴としている。
上記の構成によれば、前記突出部の矩形板部により周方向の流動と径方向の流動を抑制して整流可能であり、前記矩形板部の内周面から中心軸側に突出する突起部により周方向の流動を抑制して整流することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記のような種々の作用、効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る流量調整弁の側面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】オリフィス部材の斜視図である。
【図４】現行品と本発明の流量調整弁についての騒音測定結果を示す線図である。
【図５】現行品の流量調整弁において、（ａ）は図６の位置Ａの流体圧力分布、（ｂ）は図６の位置Ｂの流体圧力分布、（ｃ）は図６の位置Ｃの流体圧力分布、（ｄ）は図６の位置Ｄの流体圧力分布を示す図である。
【図６】現行品の流量調整弁の要部の断面図である。
【図７】本発明の流量調整弁において、（ａ）は図８の位置Ａの流体圧力分布、（ｂ）は図８の位置Ｂの流体圧力分布、（ｃ）は図８の位置Ｃの流体圧力分布、（ｄ）は図８の位置Ｄの流体圧力分布を示す図である。
【図８】本発明の流量調整弁の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、流量調整弁１は、貯湯給湯装置に組み込まれるものであり、
この流量調整弁１は、弁ケース２と、この弁ケース２の内部に夫々収容された弁体５と保持筒６と圧縮スプリング７と、弁体５を軸心Ｘを中心として回転駆動する駆動モータＭ（ステッピングモータ）とを備えている。尚、弁体５は弁体部材３とスピンドル４とからなる。
【００１７】
弁ケース２は、金属製又は合成樹脂製のもので、上記の軸心Ｘと同心状の中心軸を有するほぼ円筒状に形成され、弁ケース２の左端寄り部位の下部には、弁ケース２の中心軸と直交状の流体導入口８が一体形成され、弁ケース２の左端部分には上記の中心軸と平行な流体導出口９が形成されている。弁ケース２の内部に弁室１０が形成され、この弁室１０に弁体５が左右方向に移動可能に組み込まれている。
弁ケース２のうちの弁室１０の左端に対応する部位に環状の弁座１１が形成されている。
【００１８】
スピンドル４は、右端部分に形成されたセレーション軸部４ａと、このセレーション軸部４ａの左側部位に形成されたネジ軸部４ｂと、このネジ軸部４ｂの左側部位に形成されたシール軸部４ｃと、このシール軸部４ｃの左側部位に形成されたピストン部４ｄと、このピストン部４ｄから左方へ延びて弁体部材３に挿通された挿通軸部４ｅと、この挿通軸部４ｅの左端から左方へ延びる弁座側軸部４ｆとを有する。本実施例において、弁体部材３は金属製のものであり、スピンドル４は例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の合成樹脂材料で構成されているが、金属材料で構成してもよい。
【００１９】
弁座１１より下流側において弁ケース２にはスピンドル４の弁座側軸部４ｆを支持する環状の支持部１２が設けられ、この支持部１２は円周３等分位置の３つのリブ１２ａで弁ケース２と接続されている。
【００２０】
前記セレーション軸部４ａは、駆動モータＭ側の駆動ネジ部材１３のセレーション軸孔１３ａに回転伝達可能に連結されている。ネジ軸部４ｂは、保持筒６のネジ孔６ａに螺合されており、駆動モータＭによりセレーション軸部４ａを回転駆動することで、ネジ軸部４ｂつまりスピンドル４を保持筒６に対して左右方向に移動駆動することができ、弁体５を弁ケース２内部で軸方向に進退駆動することができる。尚、駆動モータＭを駆動制御する制御ユニット（図示略）が設けられ、この制御ユニットにより駆動モータＭのステップ数制御を介して、弁体５の左右方向位置を精密に制御し、流量を精密に調整することができる。
【００２１】
シール軸部４ｃは保持筒６の筒部６ｂに内嵌されてシール部材１４によりシールされている。ピストン部４ｄは弁体部材３のシリンダ孔３ａに装着され、ピストン部４ｄの外周部にはシール部材１５が装着されている。保持筒６は、リング部材１６で位置規制されている。
【００２２】
弁体部材３は、その弁面部１７の環状溝に装着されたシール部材１７ａと、この弁面部１７から左方へ僅かに延びる軸部３ｂを有し、軸部３ｂの左端部は挿通軸部４ｅに装着されたストップリング１８で係止されている。上記の弁面部１７と弁座１１との間の隙間を可変とすることで流量を調整するように構成されている。
【００２３】
弁体部材３の右端においてスピンドル４にはバネ受け１９が外嵌装着され、シール軸部４ｃと保持筒６の筒部６ｂにはバネ保持筒２０が外装され、このバネ保持筒２０の右端にはバネ受け部２０ａが形成され、このバネ保持筒２０には圧縮スプリング７が外装され、この圧縮スプリング７の左端がバネ受け１９で係止され、圧縮スプリング７の右端がバネ受け部２０ａで係止されている。
【００２４】
こうして、弁体部材３はスピンドル４に対して左方へ弾性的に付勢されており、弁体部材３はストップリング１０で受け止められている。
【００２５】
次に、弁座１１と流体導出口９との間に装着されるオリフィス部材３０とその他のオリフィス部材について説明する。
図１〜図３に示すように、オリフィス部材３０は、弁ケース２内の通路面積を絞るオリフィス穴３０ａを有するオリフィス本体部３１と、このオリフィス本体部３１から上流側に向って突出する３つの突出部３２とを有し、このオリフィス部材３０は流量導出口９の奥端部に固く内嵌して固定されている。
【００２６】
オリフィス部材の３つの突出部３２は円周３等分位置に形成され、これら３つの突出部３２は３つのリブ１２ａの間に夫々配設されている。各突出部３２は、周方向に隣接する１対のリブ１２ａの間の円弧状通路３３の中央部に対応する部位に配設されている。
【００２７】
突出部３２は、円弧状通路３３の周方向幅の約１／３程度の周方向幅を有し且つ図２における断面が楔形の矩形板部３２ａと、この矩形板部３２ａの内周面から中心軸側に突出する２つの突起部３２ｂであって周方向に離間した２つの突起部３２ｂとを有する。突起部３２ｂは、矩形板部３２ａの上流側半分の内周面から突出しており、周方向から視て台形状に形成されている。
【００２８】
矩形板部３２ａは、オリフィス本体部３１のオリフィス穴３０ａの内周面よりも内周側に部分的に突出する状態に形成され、２つの突起部３２ｂは矩形板部３２ａに対して直交するリブ状に形成され、矩形板部３２ａと突起部３２ｂの径方向幅は、円弧状通路３３の約２／３程度に形成されている。
尚、流体導入口８の途中部には、オリフィス部材３０よりも大径のオリフィス穴を有するオリフィス部材３４であって、環状で平板状のオリフィス部材３４が装着されている。
【００２９】
次に、以上説明した流量調整弁１の作用、効果について説明する。
図４は、流量調整弁の騒音値の測定結果を示すもので、流量調整弁を容器内に収容し、水を流通させながら１ｍ離れた位置で通水音を測定した結果を示すものである。
図４には、現行品（比較例）の騒音値と本発明の流量調整弁１の騒音値とが記載されている。現行品（比較例）とは、図６に示すように、一般的なリング状で平板状のオリフィス部材３０Ａを装備した流量調整弁１Ａである。尚、図６では流量調整弁１と同じ構成要素に同じ符号を付している。この図４から分かるように、本発明の流量調整弁１の騒音値は、小流量から大流量に亙って、現行品の流量調整弁１Ａの騒音値よりも約２〜３ｄＢ低くなっており、通水音が明らかに低減していることが分かる。
【００３０】
図５は、上記の現行品の流量調整弁１Ａの弁体と弁座からなる流量調整部の付近における流体圧力分布を示すもので、濃度が濃い部位ほど圧力が高いことを示す。図６の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける流体圧力分布を図５（a），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す。
図７は、本発明の流量調整弁１の流量調整部の付近における流体圧力分布を示すもので、濃度が濃い部位ほど圧力が高いことを示す。図８の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける流体圧力分布を図７（a），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す。
【００３１】
図５と図７を対比すれば、本発明の流量調整弁１の方が、現行品の流量調整弁１Ａよりも、全体的に圧力が高くなっていることが分かる。特に、オリフィス部材３０の突出部３２の位置（位置Ｂ）とその下流側において本発明の流量調整弁１の圧力が明らかに高くなっている。オリフィス部材３０通過中及び通過後まで圧力が高いということは、オリフィス部材３０の整流作用で整流された結果、僅かの圧力損失しか発生せずに円滑に流れ、その結果通水音も低減したものと推定される。
【００３２】
次に、オリフィス部材３０の整流作用について考察する。
流量調整部を通過後の流体は、３つのリブ１２ａの間の円弧状通路３３に向って流動するが、その円弧状通路３３の中央部の流速の大きな流体流の中に上流側に向ってオリフィス部材３０の突出部３２が突出しているため、３つの突出部３２により周方向の流動が抑制されて流量調整部の中心軸と平行方向の流れに整流された状態で、オリフィス穴３０ａを通過するため、流体の圧力損失が低減し、通水音が低減する。
【００３３】
特に、流体導入口８の軸心は弁ケース２の中心軸と直交している関係上、流量調整部の付近において流体圧力は周方向に不均一となるため、周方向の流動が生じる傾向が強くなる。しかし、オリフィス部材３０の３つの突出部３２により、周方向の流動が抑制されて上記のように整流されるため、流体の圧力損失が低減し、通水音が低減する。
しかも、突出部３２は、矩形板部３２ａと、この矩形板部３２ａの内周面から中心軸側へ突出する突起部３２ｂを有するため、流体の周方向の流動が効果的に抑制される。
【００３４】
次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
１）前記支持部１２を弁ケース２に接続するリブ１２ａの数は、３に限らず、１でもよく、４以上でもよい。同様に、オリフィス部材３０に形成する突出部３２の数は、３に限らず、１でもよく、４以上でもよい。また、オリフィス部材３０の突出部３２において、矩形板部３２ａに形成する突起部３２ｂの数は、２に限らず、１でもよく、３以上でもよい。
【００３５】
２）前記オリフィス部材３０において、２つの突起部３２ｂを省略し、その代わりに矩形板部３２ａの上流側半分の板厚を大きくしてもよい。また、突起部３２ｂは、矩形板部３２ａの上流側半分だけに形成されているが、矩形板部３２ａの全長に亙って形成してもよい。
３）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。
【符号の説明】
【００３６】
１      流量調整弁
２      弁ケース
３      弁体部材
４      スピンドル
４ｆ      弁座側軸部
５      弁体
８      流体導入口
９      流体導出口
１１    弁座
１２    支持部
１２ａ    リブ
３０      オリフィス部材
３１      オリフィス本体部
３２      突出部
３２ａ    矩形板部
３２ｂ    突起部
Ｍ        駆動モータ
【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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【図８】
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