(57)【要約】【課題】弁開放時に流れる流体で冷却されて弁が閉じることの抑制、及び、チャタリング発生の抑制が可能な感熱バルブを提供する。【解決手段】感熱バルブ１は、水が流入される流入口ＩＰから主排出口ＭＯＰへとつながる主通路ＭＷと、主通路ＭＷから分岐して副排出口ＳＯＰへとつながる副通路ＳＷと、主通路ＭＷを開放・閉塞する親弁１０と、副通路ＳＷを開放・閉塞する子弁２０と、を備える。親弁１０は、副水路ＳＷの開放・閉塞に伴って主通路ＭＷを開放・閉塞する親弁開閉部材１４を有する。子弁２０は、気体や液体から受熱する受熱部材３０と、受熱部材３０から伝達される熱で体積が増加・減少可能な熱膨張部材２５と、熱膨張部材２５の体積の増加・減少により駆動して副水路を開放・閉鎖する子弁開閉部材２２と、を有する。【選択図】  図１
2015165146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入される流入口から主排出口へとつながる主通路と、
前記主通路から分岐して副排出口へとつながる副通路と、
前記主通路を開放・閉塞する親弁と、
前記副通路を開放・閉塞する子弁と、を備え
前記親弁は、前記副通路の開放・閉塞に伴って前記主通路を開放・閉塞する親弁開閉部材を有し、
前記子弁は、熱源から受熱する受熱部材と、前記受熱部材から伝達される熱で体積が増加・減少可能な熱膨張部材と、前記熱膨張部材の体積の増加・減少により駆動して前記副通路を開放・閉塞する子弁開閉部材と、を有し
前記子弁による前記副通路の閉鎖に追従して前記親弁開閉部材が前記主通路を閉鎖し、  前記主排出口からの流体の排出が停止され、
前記子弁による前記副通路の開放に追従して前記親弁開閉部材が前記主通路を開放し、前記主排出口から流体が排出される感熱バルブにおいて、
前記熱膨張部材の体積が増加すると、前記副排出口へつながる副通路が閉塞し、体積が減少すると、前記副排出口へつながる副通路が開放するよう構成した
ことを特徴とする感熱バルブ。
【請求項２】
前記親弁は、前記副通路に配置される圧力室を備え、
前記子弁が前記副通路を閉塞することで前記圧力室の圧力が増加し、前記親弁開閉部材が前記主通路を閉塞し、
前記子弁が前記副通路を開放することで前記圧力室の圧力が減少し、前記親弁開閉部材が前記主通路を開放する、
ことを特徴とする請求項１記載の感熱バルブ。
【請求項３】
主通路に流入される流体と、副通路に流入される流体とが、別の流体であることを特徴とする請求項１または２記載の感熱バルブ。
【請求項４】
流体が、蒸気等の気体、水、熱湯、あるいは電解水生成装置から得られた酸性水等の水であることを特徴とする請求項１または３記載の感熱バルブ。
【請求項５】
前記主通路を開放・閉塞する親弁が、定水位ダイヤフラム弁、水オペレート２方弁から選ばれた弁である
ことを特徴とする請求項１または２記載の感熱バルブ。
【請求項６】
受熱部材で受熱する熱源が、外気温・室内温度等の気温、蒸気等の気体や、水、熱湯等の液体である
ことを特徴とする請求項１記載の感熱バルブ。
【請求項７】
受熱部材で受熱する熱源が、容器内あるいは缶内の蒸気等の気体、水、熱湯等の液体である
ことを特徴とする請求項１または４記載の感熱バルブ。
【請求項８】
前記親弁は、連結管を介して長距離離れた位置に前記子弁を設けたことを特徴とする請求項１または２または３記載の感熱バルブ。
【請求項９】
受熱部材が、有蓋筒状体に被冠する受熱キャップ、あるいは前記容器あるいは缶と螺着するネジを有する有蓋筒状体である
ことを特徴とする請求項１または６または７記載の感熱バルブ。
【請求項１０】
受熱キャップの周囲には、フィンを複数条形成した
ことを特徴とする請求項９記載の感熱バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、感熱バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば，ビニールハウス栽培や温室栽培において、夕方や夜間あるいは雨天・曇天等により外部の温度が降下し、それに伴い、ハウス内や温室内の室温が下がって来た場合、室温を上げるための給湯配管の開閉制御において、電気に拠らず上限室温を規制したり、自動温度制御を、サーモスタット等の温度センサと電磁弁が一般的に利用されている。
【０００３】
電磁弁は電気により駆動するが、電気が不要な自動制御が望まれており、例えば、太陽光発電による感熱弁の自動制御が提案されている。（例えば、特許文献１）。感熱弁は、内包されるワックス等の熱膨張部材の熱膨張を利用して散水の開始、停止を制御している。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された感熱弁では、感熱弁本体を噴霧する水が流れていることから、弁開放時に流れる水量が多い場合では、流れる水によって熱膨張部材が冷却され、弁が閉じてしまい、十分に散水ができなくなるおそれがある。また、流れる水の圧力により、弁の可動部分の振動（チャタリング）が生じ、散水が不均一になるおそれを解消した発明であった。
【０００５】
この発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、弁開放時に流れる水で冷却されて弁の可動部分の振動（チャタリング）が生じ、散水が不均一になる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２５６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、前記の特許文献１の技術を基礎に応用する感熱バルブであるが、設定温度より下がると子弁が開放されるよう構成されたもので、子弁は常時開放されており、温度設定（例えば、３５°Ｃ）まで受熱部（受熱筒）が上昇すると閉塞する。また、設定温度（例えば、３０°Ｃ）まで下がると開放するよう構成された感熱バルブを開発・提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の感熱バルブは、
流体が流入される流入口から主排出口へとつながる主通路と、
前記主通路から分岐して副排出口へとつながる副通路と、
前記主通路を開放・閉塞する親弁と、
前記副通路を開放・閉塞する子弁と、を備え
前記親弁は、前記副通路の開放・閉塞に伴って前記主通路を開放・閉塞する親弁開閉部材を有し、
前記子弁は、熱源から受熱する受熱部材と、前記受熱部材から伝達される熱で体積が増加・減少可能な熱膨張部材と、前記熱膨張部材の体積の増加・減少により駆動して前記副通路を開放・閉塞する子弁開閉部材と、を有し
前記子弁による前記副通路の閉鎖に追従して前記親弁開閉部材が前記主通路を閉鎖し、  前記主排出口からの流体の排出が停止され、
前記子弁による前記副通路の開放に追従して前記親弁開閉部材が前記主通路を開放し、前記主排出口から流体が排出される感熱バルブにおいて、
前記熱膨張部材の体積が増加すると、前記副排出口へつながる副通路が閉塞し、体積が減少すると、前記副排出口へつながる副通路が開放するよう構成した
ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記親弁は、前記副通路に配置される圧力室を備え、
前記子弁が前記副通路を閉塞することで前記圧力室の圧力が増加し、前記親弁開閉部材が前記主通路を閉塞し、
前記子弁が前記副通路を開放することで前記圧力室の圧力が減少し、前記親弁開閉部材が前記主通路を開放することが好ましい。
【００１０】
また、主通路に流入される流体と、副通路に流入される流体とが、別の流体であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、流体が、蒸気等の気体、水、熱湯、あるいは電解水生成装置から得られた酸性水等の水であることが好ましい。
【００１２】
また、前記主通路を開放・閉塞する親弁が、定水位ダイヤフラム弁、水オペレート２方弁から選ばれた弁であってもよい。
【００１３】
そして、受熱部材で受熱する熱源が、外気温・室内温度等の気温、蒸気等の気体や、水、熱湯等の液体であることを特徴とする。
【００１４】
また、受熱部材で受熱する熱源が、容器内あるいは缶内の蒸気等の気体、水、熱湯等の液体であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記親弁は、連結管を介して長距離離れた位置に前記子弁を設けたものでもよい。
【００１６】
そして、受熱部材が、有蓋筒状体に被冠する受熱キャップ、あるいは前記容器あるいは缶と螺着するネジを有する有蓋筒状体である
ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る感熱バルブでは、主通路の開閉を行なう親弁の稼働を子弁が制御している。子弁が開いている際、子弁を流れる流体の流量が少量であることから、子弁の開閉を司る熱膨張部材が流れる流体により冷却されることが抑えられる。これにより、不用意に子弁が閉じてしまうことが抑えられる。また、流れる流量が少量であることから、弁の可動部分に振動（チャタリング）が生じるおそれも低い。
【００１８】
また、例えば、温室内の温度を上げるための給湯配管の開閉制御に、この発明を使用すれば、電気に頼らず、容器内・配管内の蒸気、湯など大きな熱的エネルギーによって感熱バルブを制御できたり、上限室温を規制する自動温度制御を可能としたり、温水槽の湯温制御、冷水の低温制御等に用いることができる等の効果を奏する。
【００１９】
この発明に係る感熱バルブでは、主通路を流れる流体と、副水路を流れる流体が別の流体とすることにより、この感熱バルブを用いて制御する機器の応用範囲が拡がる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例を示す感熱バルブの内部構造図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′方向を見た感熱バルブの内部構造図である。
【図３】この発明の作動状態を示す一実施例を示し、子弁の開放状態、親弁の開放状態における感熱バルブの内部構造図である。
【図４】この発明の作動状態を示す他の実施例を示し、子弁の閉鎖状態、親弁の閉塞状態における感熱バルブの内部構造図である。
【図５】この発明の他の実施例を示す感熱バルブの内部構造図である。
【図６】この発明に使用する親弁の他の実施例を示す内部構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の感熱バルブは、設定温度より下がると開放されるよう構成されたもので、子弁は常時開放されており、温度設定（例えば、３５°Ｃ）まで受熱部（受熱筒）が上昇すると閉鎖する。また、設定温度（例えば、３０°Ｃ）まで下がると開放するものである。
【００２２】
以下、この発明の実施に係る感熱バルブについて、図面を基に説明すると、感熱バルブは、気温等の熱源で駆動を開始させる機能を有する。感熱バルブ１は、図１，図２に示すように、親弁１０と子弁２０とを備える。親弁１０と子弁２０とは、連結管４０を介して連結されている。そして、感熱バルブ１内には、主通路ＭＷ及び副通路ＳＷが形成されている。
【００２３】
主通路ＭＷは、親弁１０に開口される流入口ＩＰから親弁１０内部を通り、親弁１０に開口される主排出口ＭＯＰへとつながる通路である。流入口ＩＰには、流体（例えば、水）を供給する流体（水）供給手段が接続される。また、主排出口ＭＯＰには、前記流体が排出されて駆動手段に接続されている。
【００２４】
一方、副通路ＳＷは、主通路ＭＷから分岐して、親弁１０内部、連結管４０、子弁２０内部を通り、子弁２０に開口される副排出口ＳＯＰへとつながる通路である。
【００２５】
副通路ＳＷの一部は、圧力室ＰＲとして機能する。圧力室ＰＲは、親弁本体上部１１と親弁開放部材１４で囲まれる空間である。
【００２６】
親弁１０は、親弁本体上部１１、親弁本体下部１２、隔壁１３、親弁開閉部材１４、スプリング１５、流量調節部材１６を備える。
【００２７】
親弁開閉部材１４は、隔壁１３と圧力室ＰＲとの間に配置されており、隔壁１３とともに、主通路ＭＷの開放・閉鎖を行なう機能を有する。また、親弁開閉部材１４は、縁部分が親弁本体上部１１及び親弁本体下部１２に挟持されており、主通路ＭＷと副通路ＳＷとを隔てる機能を有している。
【００２８】
さらに、親弁開閉部材１４は、主通路ＭＷを流れる水の水力と副通路ＳＷに配置される圧力室ＰＲの圧力及びスプリング１５の付勢力との関係により、圧力室ＰＲ側或いは隔壁１３側へと移動可能に構成された部材である。親弁開閉部材１４は、主通路ＭＷの閉鎖時に、隔壁１３と密着し、隔壁１３内への流体の流入を抑制すべく、ゴム等の弾性素材から構成されているとよい。
【００２９】
親弁１０と子弁２０は、銅やアルミニウムなど熱伝導性の高く管によって接続されており、銅やアルミ管の放熱作用によって、子弁２０に親弁１０から供給される流体（水，湯）からの熱的影響を減ずることができる。銅やアルミ管の一部にフィンなどの放熱部材を設けてもよい。
【００３０】
また、流体に、熱湯や蒸気を用いて昇温する場合、親弁１０はダイヤフラム弁でなく、水による外部オペレイト弁１０′を用いる。
【００３１】
また、スプリング１５は、親弁開閉部材１４を隔壁１３の方へと付勢している。また、流量調節部材１６は、回転されることで長手方向に移動し、スプリング１５の付勢力を調節して主水路ＭＷを流れる流体の流量を調節する部材である。
【００３２】
子弁２０は、子弁本体２１、子弁開閉部材２２、スプリング２３、子弁開閉部材２１に形成した孔２４、熱膨張部材２５、ダイヤフラム２６、流動体２７、シール２８、ピストン２９、受熱部材３０から構成されている。また、子弁２０は、図１に示すように日差しや雨を避け風通しのよい百葉箱のような通風ケース内に収納しておいてもよい。
【００３３】
子弁本体２１には、貫通する流路３１が形成されており、副水路ＳＷの一部として機能する。この流路の上流側に連結管４０が接続され、親弁１０と接続されている。
【００３４】
この流路３１の一部を開放・閉鎖可能な子弁開閉部材２２が設置されている。子弁開閉部材２２はスプリング２３及びピストン２９の作用により往復動可能に設置されている。  子弁開閉部材２２には、流路３１の一部として機能する孔２４が形成されており、この孔２４が流路３１と重なっている状態では、副通路ＳＷが開放され、重なっていない状態では副水路ＳＷが閉鎖されるよう構成されている。
【００３５】
受熱部材３０の一例としては、熱膨張部材２５を収納したケースを兼ねた受熱筒のことであり、熱源の熱を受ける部材である。受熱筒が受けた熱は、受熱する受熱筒の内壁を介して、具体的には、ワックス・サーモ・エレメント（アセイ工業株式会社製）に伝達される。しかし、受熱筒は、ワックス・サーモ・エレメント以外の部分と直接触れ合わない方法で接合されており、また、ワックス・サーモ・エレメントと子弁本体の間に断熱部３３を設け、これによって子弁本体からの熱影響を最小にとどめる。
【００３６】
受熱部材３０の一例である受熱筒は、気温等の熱源から受ける熱を効率的に吸収すべく、銅等、熱容量が大きい素材から構成されることが好ましい。
また、受熱筒の材質は、気温等の熱を吸収しやすく、銅をはじめ熱伝導率に優れたアルミニウム、真鍮等で形成されてもよい。また、受熱筒の形状は、有蓋筒状体であり、さらに受熱筒に被冠する受熱キャップ３０ａを設けてもよく、該キャップの周囲に複数条のフィンを形成したものであってもよい。
【００３７】
またさらに、受熱部材３０の一例である受熱筒は、前述のように有蓋筒状体である円筒状体、多角筒状体等、種々の形状の筒体であってもよく、表面積が大きい受熱筒であることが好ましい。
さらに、受熱筒は、ワックス・サーモ・エレメント（アセイ工業株式会社製）部の外周部のほぼ全面を覆うよう被せる部品であり、材質（真鍮）より熱伝導性に優れた素材を採用を採用し、ワックス・サーモ・エレメント部は、黄銅などを用いる。因みに
銅・普通商品（比重：８．９、比熱：  ４１９Ｊ／kg°Ｃ）
黄        銅（比重：８．７、比熱：  ３８５Ｊ／kg°Ｃ）
アルミニウム（比重：２．７、比熱：  ９００Ｊ／kg°Ｃ）
銅は熱容量（質量×比熱）が大きい素材である。
【００３８】
熱膨張部材２５は、低温時に比べて高温時に体積が増加する部材が用いられる。例えば、熱膨張部材２５として、低温時には固体状であり、高温時に液状となって固体状態に比べ体積が増加する性質を有するワックスが挙げられる。
【００３９】
続いて、図３、４に基づいて、感熱バルブ１の動作について説明する。なお、以下の説明は、流入口ＩＰ及び主排出口ＭＯＰにそれぞれ配管等が接続され、流入口ＩＰから流体（水等）が常時供給されているものとしての説明である。
【００４０】
主通路ＭＷが開放され、主排出口ＭＯＰからの流体の排出が行なわれている状態を図３に示している。受熱部材３０、受熱部材３０である受熱筒の内壁を介して伝わる熱で熱くなり、熱膨張部材２５は溶解しておらず、固形状態にある。
この状態では、ダイアフラム２６、流動体２７、シール２８を介してピストン２９が孔２４方向に向けて押し出そうとするが、ピストン２９はスプリング２３の弾力を圧縮できず、子弁開閉部材２２に形成した孔２４が、流路３１と重なり、これにより、子弁開閉部材２２で堰き止められていた流体は副排出口ＳＯＰへと流れ、副通路ＳＷが開放される。即ち，白抜き矢印にて示すように副通路ＳＷを流れる。
【００４１】
このように、副通路ＳＷを流れる水は子弁開閉部材２２によって開放されるため、副通路ＳＷに形成されている圧力室ＰＲの流体圧が降下する。この圧力室ＰＲの流体圧の低下により、親弁開閉部材１４が隔壁１３から離れる。これにより、主通路ＭＷが開放され、主排出口ＭＯＰから流体の排出が始動される。
【００４２】
それに対して、受熱部材３０が熱源から受熱し、その熱が受熱筒の内壁を介して熱膨張部材２５を溶かした状態となり、それにより受熱部材３０の体積が増加すると、主通路ＭＷが閉鎖され、主排出口ＭＯＰから流体が閉鎖される。主通路ＭＷが閉鎖された状態を図４に示す。
【００４３】
即ち，主通路ＭＷが閉鎖され、主排出口ＭＯＰからの流体の排出が行なわれている状態を図４に示している。この状態では、受熱部材３０、受熱部材３０である受熱筒の内壁を介して伝わる熱では弱く、熱膨張部材２５は溶解しておらず、固形状態にある。
そのため、ピストン２９が押し出され、子弁開閉部材２２はスプリング２３の伸張力に抗してピストン２９側に押されている。子弁開閉部材２２に形成されている孔２４が子弁本体２１の流路３１と重ならず、子弁開閉部材２２が流路３１を塞いで、水の排出が閉塞されるものである。
【００４４】
上記のように、副通路ＳＷが開放され、副通路ＳＷを流体が流れる状態では、圧力室ＰＲの流体圧が減少する。主通路ＭＷの流体圧が、圧力室ＰＲの流体圧及びスプリング１５の付勢力よりも大きくなり、親弁開閉部材１４が圧力室ＰＲ側へ移動する。これにより、親弁開閉部材１４が隔壁１３から離間するので、親弁開閉部材１４及び隔壁１３で堰き止められていた流体が親弁開閉部材１４と隔壁１３との間を通過する。即ち，黒矢印にて示すように、主通路ＭＷを流体が流れ、主排出口ＭＯＰから排出される。
【００４５】
以上のように、子弁２０の開閉に追従して、親弁１０が開閉し、主排出口ＭＯＰからの流体の排出、停止が制御される。
【００４６】
副通路ＳＷの流路径が主通路ＭＷの流路径に比べて小さく形成されていることから、主通路ＭＷ及び副通路ＳＷが開放されている状態においては、主通路ＭＷを流れる流体の量に比べ、副通路ＳＷを流れる流体の量は非常に少ない。即ち，副通路ＳＷを流れる流体による熱膨張部材２５の冷却が抑えられる。このため、不用意に子弁２０が閉じてしまい、主通路ＭＷを通り主排出口ＭＯＰからの流体の排出が停止されることが抑えられる。
【００４７】
また、上記同様に、副通路ＳＷを流れる流体の量が非常に少ないので、子弁２０におけるチャタリングの発生も抑えられる。
【００４８】
なお、親弁１０は、子弁２０による副通路ＳＷの閉塞・開放に伴って主通路ＭＷを閉鎖・開放可能である弁機構であれば、どのような機構が用いられてもよい。たとえば、親弁１０として、市販されている定水位弁やエアオペレート水用２方弁、エア駆動ポペット弁などが用いられてもよい。また、子弁２０として、市販の感熱弁が用いられてもよい。
【００４９】
また、連結管４０あるいは４０ａの材質は、親弁１０との断熱性を高めるため樹脂チューブなどを用いてもよく、また、感熱パルブ１の設置場所、例えば、親弁は屋内、子弁は屋外に分離して設けてもよく、さらに用途等に応じ、前記連結管４０，４０ａは長く形成されていてもよい。
【００５０】
また、熱湯や蒸気を用いて昇温する場合、図６に示すように、親弁１０はダイヤフラム弁ではなく、水による外部オペレイト弁を用いる。この親弁１０′の構造を簡単に述べると、親弁本体上部１１′と親弁本体下部１２′から構成され、親弁本体上部１１′と連結される連結管４０と子弁２０との中途を分岐し、絞り弁を設け、水道水を圧入し、親弁本体下部１２′には、熱湯や蒸気を流体とし、親弁本体上部１１′には水道水を流体とするものであり、絞り弁を制御することにより、親弁開閉部材を開口・閉鎖する。
【００５１】
上記では、缶・配管等の容器７０内の蒸気、熱湯など大きな熱的エネルギーによって感熱バルブを制御する場合、図５に示しているように、子弁２０の一部に前記ワックス・サーモ・エレメントを収納した受熱部材３０の一部、好ましくは下部に、管用ネジ２０ａを設け、缶・配管等の容器７０内に受熱部材３０が挿入固定されるよう構成し、前記容器７０内の流体から熱源を受熱するよう構成する。
【００５２】
この発明の感熱バルブは、前述のようにビニールハウス栽培や温室栽培におけるハウス内や温室内の室温が管理や、畜舎等のあらゆる室温の自動管理等に利用でき、電気に拠らず上限・下限室温を規制することができ、種々の用途に用いることができる。
【００５３】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれば同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明の感熱バルブの技術を確立し、実施することにより産業上利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００５５】
１  感熱バルブ
１０，１０′親弁
１１，１１′  親弁本体上部
１２，１２′親弁本体下部
１３  隔壁
１４  親弁開閉部材
１５  スプリング
１６  流量調節部材
２０  子弁
２０ａ  管用ネジ
２１  子弁本体
２２  子弁開閉部材
２３  スプリング
２４  孔
２５  熱膨張部材
２６  ダイアフラム
２７  流動体
２８  シール
２９  ピストン
３０  受熱部材
３０ａ  受熱キャップ
３１  流路
３２  子弁冷却管
３３  断熱部
４０  連結管
４０ａ  連結管
７０  缶・配管等の容器
ＭＷ  主通路
ＳＷ  副通路
ＩＰ  流入口
ＭＯＰ  主排出口
ＳＯＰ  副排出口
ＰＲ  圧力室
【図１】
2015165146.tif 000003
【図２】
2015165146.tif 000004
【図３】
2015165146.tif 000005
【図４】
2015165146.tif 000006
【図５】
2015165146.tif 000007
【図６】
2015165146.tif 000008