(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ケース内に設けられた流体流通用の流路の途中箇所に設けられた弁開口部の周囲に形成され、かつ環状のシール用凸状部を有する弁座と、
この弁座に対向して往復動可能であり、かつ先端部に貫通孔を有するリング状の弁ゴムを保持するとともに、この弁ゴムの周囲を囲む筒状壁部および前記貫通孔に挿通する弁ゴム挿通部を有している弁体と、
を備えており、
弁閉状態においては、前記弁体の前記筒状壁部の先端が前記弁座の前記シール用凸状部とは異なる箇所に当接するとともに、前記弁ゴムの前面部が前記シール用凸状部に当接するように構成されている、弁装置であって、
前記弁体と前記弁ゴムとの間には、前記流路を流れる流体の一部が進入可能とされ、かつその流体圧を前記弁ゴムの前面部とは異なる部分に作用させることが可能な空隙部が設けられており、
前記空隙部として、第１および第２の空隙部を有しており、
前記第１の空隙部は、前記筒状壁部の内周面および前記弁ゴムの外周面の少なくとも一方に設けられた複数の凹部のそれぞれの内側であり、かつ前記弁座のうち、前記シール用凸状部の外周囲領域に対向して開口しており、
前記第２の空隙部は、前記弁ゴム挿通部の外周面および前記弁ゴムの内周面の少なくとも一方に設けられた複数の凹部のそれぞれの内側であり、かつ前記弁開口部に対向して開口しており、
前記第１および第２の空隙部は、前記弁ゴムの周方向において互いに位置ずれしていることを特徴とする、弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の弁装置であって、
前記空隙部として、前記弁ゴムの背面部に設けられ、かつ前記弁体に設けられた孔部を介して流体流入が可能とされた空隙部を備えている、弁装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の弁装置であって、
前記筒状壁部の先端部には、少なくとも１つの切欠き凹部が設けられている、弁装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の弁装置が、湯水流通経路に設けられていることを特徴とする、給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量調整弁あるいは開閉弁などの弁装置、およびこれを備えた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯装置によく用いられる弁装置の具体例として、図８に示すようなものがある（たとえば、特許文献１〜３を参照）。
図８に示す弁装置Ｖｅは、流量調整弁であり、図示されていないモータにより昇降可能な弁体２の先端部（下端部）には、弁ゴム３およびその周囲を囲む筒状壁部２０が設けられている。弁閉時には、弁体２が下降し、弁座１３に設けられた上向きのシール用凸状部１３ａに弁ゴム３が当接するが、その際には、筒状壁部２０の先端部が弁座１３の他の部分に当接し、弁体２がそれ以上のストロークで下降することが防止される構成とされている。
このような構成によれば、弁閉時において、弁ゴム３がシール用凸状部１３ａによって押し込まれる量の一定化が図られる。その結果、弁ゴム３の変形量が過大となって塑性変形を生じ易くなるといった不具合を抑制しつつ、好ましい止水性能を得ることが可能となる。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。
【０００４】
すなわち、前記した弁装置Ｖｅにおいては、弁閉時に弁ゴム３がシール用凸状部１３ａによって押し込まれる量が一定化されているため、弁閉時における止水性能は、弁ゴム３の弾性力に依存する。弁ゴム３の弾性力が強いほど止水性能は優れたものとなる。これに対し、弁装置Ｖｅにおいては、既述したように、弁ゴム３の過大な変形を阻止してその塑性変形を抑制し得る効果が得られるものの、弁装置Ｖｅを長期間にわたって使用した場合には、弁ゴム３のうち、シール用凸状部１３ａに当接する箇所に塑性変形を生じる場合がある。このような現象を生じた場合には、止水性能が悪化するため、このようなことを好適に防止することが望まれる。
また、弁装置Ｖｅとしては、止水性能が弁ゴム３の弾性力のみに依存しないようにし、弁ゴム３に塑性変形が生じているか否かには関係なく、止水性能をさらに高め得るようにすることが好ましい。
【０００５】
なお、従来においては、次のような不具合もあった。
すなわち、弁閉時のシール径Ｄａは、本来的には、シール用凸状部１３ａの直径に一致する。ところが、弁ゴム３の経年変化、あるいは異物の噛み込みなどに起因して、シール用凸状部１３ａの位置での止水シールが不良状態になった場合には、筒状壁部２０と弁座１３との当接箇所が、実質的な止水シール部分となる。その際のシール径Ｄｂは、前記したシール径Ｄａよりも大きくなる。このようなシール径Ｄａ，Ｄｂの変化があると、弁閉時における弁体２の流体圧受圧面積も変化することとなって、弁開動作を行なう際に必要な駆動力が増加するなどの事態を招く。比較的小さなモータ駆動力によって、弁開閉動作を円滑に行なわせる上では、このようなことを解消することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７５３２２８号公報
【特許文献２】特許第３９６００１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、止水性能を従来よりも高めることができ、かつ長期使用にも適したものとすることが可能な弁装置、およびこれを備えた給湯装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明の第１の側面により提供される弁装置は、弁ケース内に設けられた流体流通用の流路の途中箇所に設けられた弁開口部の周囲に形成され、かつ環状のシール用凸状部を有する弁座と、この弁座に対向して往復動可能であり、かつ先端部に貫通孔を有するリング状の弁ゴムを保持するとともに、この弁ゴムの周囲を囲む筒状壁部および前記貫通孔に挿通する弁ゴム挿通部を有している弁体と、を備えており、弁閉状態においては、前記弁体の前記筒状壁部の先端が前記弁座の前記シール用凸状部とは異なる箇所に当接するとともに、前記弁ゴムの前面部が前記シール用凸状部に当接するように構成されている、弁装置であって、前記弁体と前記弁ゴムとの間には、前記流路を流れる流体の一部が進入可能とされ、かつその流体圧を前記弁ゴムの前面部とは異なる部分に作用させることが可能な空隙部が設けられており、前記空隙部として、第１および第２の空隙部を有しており、前記第１の空隙部は、前記筒状壁部の内周面および前記弁ゴムの外周面の少なくとも一方に設けられた複数の凹部のそれぞれの内側であり、かつ前記弁座のうち、前記シール用凸状部の外周囲領域に対向して開口しており、前記第２の空隙部は、前記弁ゴム挿通部の外周面および前記弁ゴムの内周面の少なくとも一方に設けられた複数の凹部のそれぞれの内側であり、かつ前記弁開口部に対向して開口しており、前記第１および第２の空隙部は、前記弁ゴムの周方向において互いに位置ずれしていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、弁ゴムの前面部と弁座のシール用凸状部とが当接している弁閉時には、流路を流れる流体が前記空隙部に流入し、その流体圧が弁ゴムの前面部とは異なる箇所に作用する。弁ゴムが、そのような流体圧を受けると、弁ゴムの弾性体としての性質（弾性体を一定箇所に固定させた状態でその一部分に圧縮力を加えると、弾性体の各部の弾性力が増加する性質）に基づき、弁ゴムとシール用凸状部との当接力が大きくなる。したがって、ただ単に弁ゴム本来の弾性力のみに基づいて止水を図る場合よりも、止水性能を高めることができる。弁装置の長期間の使用などに起因し、弁ゴムの一部に塑性変形を生じたとしても、前記した流体圧を利用して弁ゴムとシール用凸状部との当接力を大きくすることに基づき、止水性能が大幅に低下しないようにすることが可能である。
さらに、前記構成によれば、弁体が、１次側流路および２次側流路のいずれに位置する場合であっても、高圧側の１次圧を弁ゴムに適切に作用させることが可能となる。すなわち、弁体が１次側流路に配されている場合には、１次側流路の流体を前記第１の空隙部に流入させ、１次圧を弁体に作用させることができる。これとは異なり、弁体が２次側流路に配されている場合には、１次側流路の流体を前記第２の空隙部に流入させ、やはり１次圧を弁体に作用させることができることとなる。
なお、前記構成とは異なり、たとえば弁ゴムの内周側と外周側との双方に環状の隙間を形成した場合には、弁ゴムが１次圧を受けた際に不当に位置ずれし、適切に圧縮されないが、前記構成によれば、そのようなことはなく、弁ゴムの位置決め固定を適切に図ることができる。したがって、前記した１次圧によって弁ゴムとシール用凸状部との当接力が大きくなる作用を適切に得ることが可能である。
【００１７】
本発明において、好ましくは、前記空隙部として、前記弁ゴムの背面部に設けられ、かつ前記弁体に設けられた孔部を介して流体流入が可能とされた空隙部を備えている。
【００１８】
このような構成によれば、弁ゴムの背面部に流体圧を作用させ、本発明が意図する効果が得られる。前記空隙部には、弁体が配されている側の流路の流体が流入するため、弁体が高圧側の１次側流路に位置する態様で弁装置が用いられる場合に好適である。
【００１９】
本発明において、好ましくは、前記筒状壁部の先端部には、少なくとも１つの切欠き凹部が設けられている。
【００２０】
このような構成によれば、弁体の筒状壁部と弁座との当接箇所において止水シールが図られるようなことはない。このため、弁ゴムの経年変化、あるいは異物の噛み込みなどに起因して、シール用凸状部の位置での止水シール性能が仮に低下したとしても、従来技術とは異なり、シール径（シール面積）が実質的に変化することはない。したがって、弁閉時における弁体の流体圧受圧面積が変化して弁開閉動作の円滑性が損なわれるなどの不具合を生じないようにすることが可能である。
【００２１】
本発明の第２の側面により提供される給湯装置は、本発明の第１の側面により提供される弁装置が、湯水流通経路に設けられていることを特徴としている。
【００２２】
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される弁装置について述べたのと同様な効果が得られる。
【００２３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は、弁装置の一例を示す要部断面概略説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のIc−Ic断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す弁装置の作用を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図である。
【図３】図１に示す弁装置を備えた給湯装置の一例を示す概略説明図である。
【図４】（ａ）は、弁装置の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の一例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のVc−Vc断面図である。
【図６】（ａ）は、弁装置の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図である。
【図７】弁装置の他の例を示す要部断面概略説明図である。
【図８】従来技術の一例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
なお、理解の容易のため、図８に示した従来技術と同一または類似の要素については、図８と同一の符号を付すこととする。また、上下などの方向については、図面に則したものとする。
【００２６】
図１に示す弁装置Ｖは、流量調整弁であり、弁ケース１の内部には、流体流通用の流路１１，１２、およびこれらの境界部分となる弁開口部１０が形成されている。この弁開口部１０の周囲には、上向きに突出した平面視円環状のシール用凸状部１３ａを有する弁座１３が設けられている。弁開口部１０を開閉するための弁体２は、弁軸２９により支持されて流路１１内に配され、かつモータＭの駆動力によって弁座１３に対向して昇降可能である。
【００２７】
弁体２の下端部には、下向き状に突出した筒状壁部２０、およびこの筒状壁部２０の内側に嵌入された弁ゴム３が設けられている。弁ゴム３は、その名称から明らかなとおり、弾性変形可能なゴム製（天然あるいは合成のゴム製）である。弁ゴム３は、中央部に貫通孔３０を有する円形リング状であり、この貫通孔３０には、弁体２の弁ゴム挿通部２１が挿通している。図面では省略しているが、弁体２には、この弁体２から弁ゴム３が脱落することを阻止するための適当な部材が設けられている。弁ゴム３の外径は、筒状壁部２０の内径よりも適度に小さくされており、弁ゴム３の外周面と筒状壁部２０の内周面との間には、下向き開口状の平面視環状の空隙部４が設けられている。
【００２８】
図２に示す弁閉時には、弁ゴム３および筒状壁部２０は、弁座１３のシール用凸状部１３ａおよびその外周囲にそれぞれ対向接触するように構成されている。筒状壁部２０の先端部には、筒状壁部２０の周囲から筒状壁部２０の内側への流体の流入を促進する切欠き凹部２０ａが設けられている。図１（ｃ）においては、切欠き凹部２０ａが計３箇所設けられているが、少なくとも１箇所設けられていればよい。
【００２９】
前記した弁装置Ｖは、たとえば図３に示すような給湯装置ＷＨに組み込まれて使用される。同図に示す給湯装置ＷＨは、入水口６０ａに供給された湯水が、入水路６０を介して熱交換器６に送り込まれ、かつガスバーナなどのバーナ７によって加熱されるように構成されている。加熱後の湯水は、出湯路６１を介して出湯口６１ａに到達する。一方、入水
路６０と出湯路６１とは、バイパス流路６２を介して接続されており、出湯路６１を流れる加熱湯水に、パイパス流路６２を通過した非加熱の湯水が混合され、この混合比が調整されることにより、出湯口６１ａに到達する湯水温度が調整可能となっている。入水路６０およびバイパス路６２には、それぞれ弁装置Ｖ（Ｖ１，Ｖ２）が設けられ、流量調整が可能となっている。
【００３０】
次に、前記した弁装置Ｖの作用について説明する。
【００３１】
まず、図１に示すように、弁装置Ｖは、弁ケース１を他の配管部と接続する場合、流路１１が１次側流路、流路１２が２次側流路となるように設定する（弁閉時の１次圧Ｐ１、２次圧Ｐ２は、Ｐ１＞Ｐ２の関係にあり、以下同様）。このような設定状態において、弁閉動作を行なった際には、図２に示すように、弁ゴム３にシール用凸状部１３ａが当接して止水シールが図られるが、その際には筒状壁部２０の先端部が弁座１３の他の部分に当接するため、弁ゴム３に対するシール用凸状部１３ａの押し込み量が規制される。その結果、弁ゴム３に大きなダメージが生じないようにし、塑性変形なども生じ難くすることができる。
【００３２】
前記した弁閉時には、空隙部４内に流路１１の湯水が流入し、弁ゴム３の外周面には１次圧Ｐ１が作用する。弁ゴム３が１次圧Ｐ１による半径方向の圧縮力を受けると、弾性部材としての性質に基づき、弁ゴム３とシール用凸状部１３ａとの当接力が増大する。したがって、その分だけ止水性能が高まる。弁装置Ｖが長期使用された場合には、弁ゴム３のうち、シール用凸状部１３ａとの当接箇所に、塑性変形を生じる虞があるが、前記したように、１次圧Ｐ１を利用して止水性能を高めることができれば、弁ゴム３に部分的な塑性変形を多少生じた場合であっても、そのシール性能が大きく低下しないようにすることが可能となり、弁装置Ｖの寿命を長くすることができる。
【００３３】
一方、筒状壁部２０の先端部には、切欠き凹部２０ａが設けられているため、たとえば長期間の使用による弁ゴム３の経年変化、あるいは異物の噛み込みなどに起因して、仮に、シール用凸状部１３ａの位置におけるシール性能が低下したとしても、図８に示した従来技術とは異なり、筒状壁部２０と弁座１３との当接部位が実質的なシール部となることはない。したがって、弁ゴム３の経年変化時、あるいは異物の噛み込み時に、弁閉時におけるシール径（シール面積）が変化する現象も好適に防止される。図２に示す弁閉時において、仮に、シール径がシール用凸状部１３ａの直径から筒状壁部２０の直径に拡大したとすると、１次圧Ｐ１による弁体２の押さえ付け力が増大し、弁開動作に必要なモータＭの駆動力が大きくなるが、本実施形態では、そのようなことを適切に解消し、モータＭの小型化を図りつつ、円滑な弁開閉動作を実現することが可能である。
【００３４】
図４〜図７（図５を除く）は、弁装置の他の実施形態を示している。図５は、本発明の一実施形態を示している。以降の説明において、前記実施形態と同一または類似の部位については、前記実施形態と同一の符号を用いることとし、重複説明は省略する。
【００３５】
図４に示す実施形態においては、弁ゴム３の内径が、弁ゴム挿通部２１の外径よりも適度な寸法だけ大径とされており、弁ゴム３の内周面と弁ゴム挿通部２１の外周面との間に、平面視環状の空隙部４Ａが設けられている。この空隙部４Ａの下部は、弁開口部１０に対向して開口している。本実施形態においては、図１および図２に示した実施形態とは異なり、流路１１が２次側流路、流路１２が１次側流路となるように設定される。
【００３６】
本実施形態においては、弁閉時に流路１２内の湯水が空隙部４Ａに流入し、弁ゴム３は、１次圧Ｐ１による半径方向の圧縮力を受ける。このため、前記実施形態と同様に、弁ゴム３とシール用凸状部１３ａとの当接力が高まり、止水性能をよくする効果が得られる。
【００３７】
図５に示す実施形態においては、弁ゴム３に流体圧を作用させるための空隙部として、第１および第２の空隙部４Ｂ，４Ｃが設けられている。第１の空隙部４Ｂは、弁ゴム３の外周面に適当な間隔で複数設けられた凹部４９ｂのそれぞれの内側である。この第１の空隙部４Ｂの下部は、シール用凸状部１３ａの外周囲領域に対向して開口している。第２の空隙部４Ｃは、弁ゴム３の内周面に適当な間隔で複数設けられた凹部４９ｃのそれぞれの内側である。この第２の空隙部４Ｃの下部は、弁開口部１０に対向して開口している。
【００３８】
本実施形態においては、流路１１が１次側流路とされた場合には、第１の空隙部４Ｂが１次圧Ｐ１となり、この１次圧Ｐ１を利用して弁ゴム３に圧縮力を加えることができる。弁ゴム３の内周面側には第２の空隙部４Ｃが設けられているものの、弁ゴム３は、基本的には弁ゴム挿通部２１に対して遊びの少ない状態で外嵌しており、前記圧縮力によって不当に位置ずれすることはない。したがって、前記した１次圧Ｐ１の圧縮力により、弁ゴム３とシール用凸状部１３ａとの当接力を高める作用を得ることが可能である。
これとは異なり、流路１２が１次側流路とされた場合には、第２の空隙部４Ｃが１次圧Ｐ１’となり、やはりこの１次圧Ｐ１’を利用して弁ゴム３に圧縮力を加えることができる。弁ゴム３は、基本的には筒状壁部２０の内側に遊びの少ない状態で嵌入しているため、前記圧縮力によって不当に位置ずれすることはない。したがって、この場合においても、１次圧Ｐ１’を利用して弁ゴム３とシール用凸状部１３ａとの当接力を高める作用が得られる。
【００３９】
このようなことから、本実施形態の場合には、弁装置Ｖを湯水流通経路に組み付ける場合に、流路１１，１２のいずれが１次側または２次側とされていても、高圧側の１次圧を利用して止水性能を高めることができる。
なお、第１の空隙部４Ｂは、弁ゴム３の外周面に凹部４９ｂを形成することに代えて、または加えて、筒状壁部２０の内周面に凹部を形成することによって設けることも可能である。第２の空隙部４Ｃは、弁ゴム３の内周面に凹部４９ｃを形成することに代えて、または加えて、弁ゴム挿通部２１の外周面に凹部を形成することによって設けることも可能である。
【００４０】
図６に示す実施形態においては、弁ゴム３の背面部に平面視環状の空隙部４Ｄが設けられ、かつこの空隙部４Ｄを流路１１に連通させる孔部２８が弁体２に設けられている。空隙部４Ｄは、弁ゴム３の背面部自体に環状の凹部を形成すること、あるいは弁体２のうち、弁ゴム３の背面部に対面する部分に環状の凹部を形成することにより設けられている。
本実施形態によれば、流路１１が１次側流路となるように用いられる場合に、１次圧Ｐ１を弁ゴム３の背面部に作用させ、このことによって弁ゴム３とシール用凸状部１３ａとの当接力を大きくすることが可能である。
【００４１】
図７に示す弁装置Ｖａは、弁閉時において、弁体２が１次圧Ｐ１によって弁座１３側に押し付けられる力を小さくし、弁開動作を小さい力で可能とするように構成されている。具体的には、弁体２は、流路１１に取り付けられたシリンダ部材８８内にスライド可能に嵌入しており、シリンダ部材８８および弁体２の内部には、２次側流路としての流路１２に連通する圧力室８７が一連に形成されている。
このような構成によれば、弁閉時に圧力室８７内が２次圧Ｐ２となるため、その分だけ１次圧Ｐ１によって弁体２が弁座１３側に押し付けられる力が軽減する。したがって、弁開動作に必要なモータＭの駆動力を小さくすることが可能となる。このような構成の弁装置Ｖは、弁開閉動作の故障を防止する上で有益であり、本発明を適用する上で、好ましい構成である。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る弁装置および給湯装
置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【００４３】
本発明に係る弁装置は、流量調整弁に代えて、開閉弁として構成することも可能であり、弁装置の具体的な種類、用途は限定されない。弁ケース内を流通する流体は、給湯用の湯水に限定されない。
【符号の説明】
【００４４】
Ｖ，Ｖａ  弁装置
ＷＨ  給湯装置
１  弁ケース
１０  弁開口部
１１，１２  流路
１３  弁座
１３ａ  シール用凸状部
２  弁体
２０  筒状壁部
２０ａ  切欠き凹部
２１  弁ゴム挿通部
２８  孔部
３  弁ゴム
４，４Ａ〜４Ｄ  空隙部
４０ｂ，４９ｃ  凹部
【図１】
0006678938.tif 000002
【図２】
0006678938.tif 000003
【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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