(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱用の熱交換器の上流側と下流側とに接続された温水管路の流路断面積を上記熱交換器の上流側又は下流側のいずれかにおいて調整するための主弁と、
上記主弁に連結された可動受圧部材によって上記主弁付近において上記温水管路と仕切られた調圧室と、
上記熱交換器より上流側と下流側の温水管路のうち一方の管路と上記調圧室内とを細い断面積で連通させるリーク路と、
上記熱交換器より上流側と下流側の温水管路のうち他方の管路内と上記調圧室内とを上記リーク路より大きな断面積で連通させるパイロット流路と、
上記パイロット流路の流路断面積を調整するための電磁弁とが設けられて、
上記パイロット流路に上記リーク路より断面積の大きな絞り部が形成され、上記電磁弁が上記パイロット流路を開閉することによって上記温水管路が上記主弁により開閉されることを特徴とする温水暖房装置の温水管路制御弁。
【請求項２】
上記電磁弁が、電磁力の大きさに対応して上記他方の管路内の温水圧と上記調圧室内の温水圧との差圧を任意の一定圧力に制御し、それによって上記温水管路を通過する温水流量が上記主弁により制御される請求項１記載の温水暖房装置の温水管路制御弁。
【請求項３】
上記可動受圧部材が硬質のピストン状部材である請求項１又は２記載の温水暖房装置の温水管路制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温水暖房を行うための放熱用熱交換器を通る温水流量を制御するための温水暖房装置の温水管路制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる床暖房装置等に用いられる温水暖房装置の流量制御弁は、一般に、電磁ソレノイドで弁の前後差圧を調整して、その設定差圧に対応して温水流量が制御されるようになっており、小さな駆動力で弁を作動させるためにはパイロット作動の流量制御弁が用いられる。
【０００３】
そのようなパイロット作動の流量制御弁は、一般に、主弁に連結されたダイアフラム等によって主弁の下流側に位置する流路との間が仕切られた調圧室を設け、ソレノイドで付勢される定差圧制御弁で調圧室内の圧力を制御して流量制御を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなパイロット作動の流量制御弁においては、主弁が完全に閉じた全閉状態では主弁を開閉する方向に温水圧が作用しないので、補助的に閉弁用スプリングを設けて全閉状態を保持している。
【０００５】
しかしその結果として、主弁を開くためには閉弁用スプリングの付勢力より大きな作動差圧を温水管路で作る必要があるので、その分だけ流量制御弁のために温水圧が失われる（圧力損失）ことになり、温水の元圧がそれだけ高い条件下でないと作動しない欠点があった。
【０００６】
そこで本発明は、温水の圧力損失が発生しない圧力効率のよい温水暖房装置の温水管路制御弁を提供することを目的とする。
また本発明は、流路断面積を変化させたときにウォーターハンマーが発生しない温水暖房装置の温水管路制御弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の温水暖房装置の温水管路制御弁は、放熱用の熱交換器の上流側と下流側とに接続された温水管路の流路断面積を熱交換器の上流側又は下流側のいずれかにおいて調整するための主弁と、主弁に連結された可動受圧部材によって主弁付近において温水管路と仕切られた調圧室と、熱交換器より上流側と下流側の温水管路のうち一方の管路と調圧室内とを細い断面積で連通させるリーク路と、熱交換器より上流側と下流側の温水管路のうち他方の管路内と調圧室内とをリーク路より大きな断面積で連通させるパイロット流路と、パイロット流路の流路断面積を調整するための電磁弁とを設けたものである。
【０００８】
なお、電磁弁が、電磁力の大きさに対応して他方の管路内の温水圧と調圧室内の温水圧との差圧を任意の一定圧力に制御し、それによって温水管路を通過する温水流量が主弁により制御されるようにしてもよく、その場合、電磁弁への通電電流値を変化させる際に、ほぼ１秒ないし数秒の時間がかけられるようにするとよい。
【０００９】
また、電磁弁がパイロット流路を開閉し、それによって温水管路が主弁により開閉されるようにしてもよく、その場合、パイロット流路に、リーク路より断面積の大きな絞り部が形成されているとよい。なお、可動受圧部材が硬質のピストン状部材であるとよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の第１の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁を示している。
【００１１】
図示されていないガスバーナー等の熱源によって加熱された湯が流される温水管路１の途中に、放熱用の熱交換器２が介挿接続されている。この熱交換器２は、例えば居室の床下に沿って配置され、或いは居室内において送風ファンによる空気流路中に配置される。
【００１２】
温水管路１内を通る温水の圧力は、細くて長い熱交換器２内の流路を通過することによる圧力損失により低下し、熱交換器２の下流側管路１ｂ内の温水圧は上流側管路１ａ内の温水圧より例えば０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ2 程度低下する。
【００１３】
この参考例では、そのような上流側管路１ａに弁機構１０が取り付けられており、弁座１２に向かって上流側から対向する主弁１１が温水管路１を開閉するように配置されている。なお、主弁１１のすぐ上流側の温水管路１を主弁上流部１ｐ、下流側を主弁下流部１ｑと称することにする。
【００１４】
軸線方向に可動な金属又は硬質のプラスチック材等からなるピストン１５（可動受圧部材）によって主弁下流部１ｑと仕切られた調圧室１３が形成されており、主弁上流部１ｐと調圧室１３とが細い断面積のリーク路１７によって連通している。
【００１５】
ピストン１５は、主弁下流部１ｑから分岐して弁座１２の断面積より大きな断面積の円筒状に形成されたシリンダ部１４内に、軸線方向に進退自在に嵌挿されている。
【００１６】
したがって、調圧室１３の受圧面積は主弁１１の受圧面積より大きい。シリンダ部１４の内周面に接するピストン１５の外周面には、シール用のＯリング１６が装着されている。
【００１７】
シリンダ部１４と弁座１２とは中心軸が一致する位置関係に配置されており、主弁１１から突設された連結部材１８によって、主弁１１とピストン１５とが一体的に連結されている。リーク路１７は、連結部材１８の軸線位置に貫通形成された孔の端部に形成されている。
【００１８】
主弁１１は、閉弁用圧縮コイルスプリング１６によって上流側から弁座１２側に向けて閉じ方向に付勢されていて、ピストン１５が調圧室１３から受ける力が主弁１１を開く方向に作用している。
【００１９】
したがって主弁１１を閉じる方向には上流側管路１ａ（１ｐ，１ｑ）内の温水圧と閉弁用圧縮コイルスプリング１６の付勢力とが作用して、主弁１１を開く方向には調圧室１３内の温水圧が作用し、それらが釣り合う位置で主弁１１が静止する。
【００２０】
調圧室１３は、パイロット流路３によって下流側管路１ｂと接続されており、そのパイロット流路３の途中に電磁駆動の定差圧制御弁２０が直列に介挿接続されている。２１は電磁コイル、２２は固定鉄芯、２３は可動鉄芯である。なお、パイロット流路３は、リーク路１７より遙かに大きな断面積に形成されている。
【００２１】
固定鉄芯２２と可動鉄芯２３との間には定差圧弁用圧縮コイルスプリング２４が配置されており、球状のパイロット弁体２５を弁座２６に向かって低圧側から高圧側（即ち、下流側管路１ｂ側から調圧室１３側）に付勢している。
【００２２】
そのような構成により、定差圧制御弁２０において電磁コイル２１に通電されていない状態では、定差圧弁用圧縮コイルスプリング２４の付勢力によりパイロット弁体２５が弁座２６に強く押し付けられてパイロット流路３が閉じている。
【００２３】
その結果、弁機構１０側では、調圧室１３内がリーク路１７を通じて上流側管路１ａの主弁上流部１ｐと等圧になって主弁１１に最も大きな力を作用させ、主弁１１が開いた状態になる。
【００２４】
そして、電磁コイル２１に通電されると、図１に示されるように、電流値が大きくなるのにしたがって、可動鉄芯２３からパイロット弁体２５に与えられる付勢力が減少し、熱交換器２より下流の低圧側管路１ｂ側の温水圧と調圧室１３側の温水圧との差圧によってパイロット弁体２５が弁座２６から離れる状態になる。
【００２５】
そのような状態においては、下流側管路１ｂ側の温水圧と調圧室１３側の温水圧との差圧が、可動鉄芯２３からパイロット弁体２５に加えられる付勢力と釣り合い、電磁コイル２１に流される電流値に対応して（言い換えれば、発生する電磁力に対応して）差圧が一定に維持される。具体的には、通電電流値が大きくなるのに伴って、調圧室１３内の圧力が下流側管路１ｂ内の圧力に近づく。
【００２６】
すると、下流側管路１ｂ側の温水圧は熱交換器２を通過していることによって上流側管路１ａ側より一定圧だけ低いので、調圧室１３内の圧力が低下することによってピストン１５と主弁１１が移動し、主弁１１が弁座１２から押し離されて閉弁状態になり、温水管路１を通る温水の流量が定差圧制御弁２０への通電電流の大きさに対応して一定に制御される。
【００２７】
このように、熱交換器２より上流側に弁機構１０を設け、熱交換器２より下流側の温水圧と調圧室１３内の温水圧との差圧を定差圧制御弁２０で制御するように構成したことにより、熱交換器２によって必然的に生じる圧力損失を主弁１１の作動に利用することができる。
【００２８】
その結果、弁機構１０を作動させるだけのために圧力損失が発生しないので、温水管路１の上流側の元圧が低いような環境においても確実に温水の流量制御を行うことができる。
【００２９】
なお、定差圧制御弁２０への通電電流値を急激に変化させると、温水管路１内を流れる温水流量の急激な変化によっていわゆるウォーターハンマー現象が発生し、水路に大きな衝撃が生じる場合がある。
【００３０】
そこで、定差圧制御弁２０の電磁コイル２１への通電電流値は例えばほぼ１秒ないし数秒程度の時間をかけてゆっくり変化させ、それによってウォーターハンマー現象の発生を防止することができる。
【００３１】
その場合、可動受圧部材としてダイアフラム等のようにフレキシブルなものではなく硬質部材であるピストン１５が用いられていることから、調圧室１３内の圧力変化に対して可動受圧部材（ピストン）１５とそれに連結されている主弁１１が急激に移動せず、ウォーターハンマー現象の抑制に寄与する。
【００３２】
図２は、複数の熱交換器２を温水管路１に接続して、各熱交換器２毎に上記参考例の弁機構１０と定差圧制御弁２０を併設して温水流量制御を行うようにした配管を示しており、床暖房装置等への実際の適用に際しては、適宜このような接続が行われる。これは、以下の各実施例及び参考例においても同様である。
【００３３】
なお、以下の各実施例及び参考例においても、上述の第１の参考例と同様に、弁機構１０を作動させるだけのために圧力損失が発生しないので、温水管路１の上流側の元圧が低いような環境においても確実に流量制御を行うことができ効果が得られるが、第１の参考例と同様の構成部分には、第１の参考例と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３は、本発明の実施例の温水暖房装置の温水管路制御弁を示しており、調圧室１３と下流側管路１ｂとの間を連通するパイロット流路３を電磁開閉弁１２０で単に開閉させることにより調圧室１３内の圧力を制御し、それによって温水管路１が主弁１１により開閉されるようにしたものである。
【００３５】
この実施例の電磁開閉弁１２０においては、弁座１２６への当接端面が平面状に形成されたパイロット弁体１２５が弁座１２６に対して調圧室１３側から下流側管路１ｂに向かって当接し、パイロット流路３を開閉するようになっている。１２４は、閉弁用の圧縮コイルスプリングである。
【００３６】
１００は、パイロット流路３の途中に形成された絞り部であり、パイロット流路３の流路断面積を絞ることにより、電磁開閉弁１２０が開閉動作した時に調圧室１３内の圧力をゆっくりと変化させ、それによってウォーターハンマー現象の発生を防止するようにしている。ただし、絞り部１００はリーク路１７に比べれば相当に大きな断面積を有している。
【００３７】
図４と図５は、本発明の第２と第３の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁を示しており、調圧室１３を、軸線方向に可動なピストン１５によって主弁上流部１ｐと仕切って形成したものであり、閉弁用圧縮コイルスプリング１６が調圧室１３内に配置され、調圧室１３と主弁上流部１ｐとを連通させるリーク路１７がピストン１５に形成されている。
【００３８】
その他の構成は、図４に示される第２の参考例は図１に示される第１の参考例と同様であり、図５に示される第３の参考例は図３に示される実施例と同様である。
【００３９】
その結果、第２と第３の参考例においては、パイロット流路３に介挿された定差圧制御弁２０又は電磁開閉弁１２０が閉じた状態のときは、調圧室１３内の圧力の作用で主弁１１が閉じられ、定差圧制御弁２０又は電磁開閉弁１２０が開くことによって主弁１１が開かれる。
【００４０】
図６と図７は、本発明の第４と第５の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁を示しており、調圧室１３及びピストン１５の配置は図１及び図３に示される第１の参考例及び実施例と同じである。
【００４１】
ただし、調圧室１３と下流側管路１ｂとの間にリーク路１７が形成され、調圧室１３と主弁上流部１ｐとの間にパイロット流路３が形成されてその途中に定差圧制御弁２０又は電磁開閉弁１２０が配置されている。
【００４２】
その他の構成は、図６に示される第４の参考例は図１に示される第１の参考例と同様であり、図７に示される第５の参考例は図３に示される実施例と同様である。
【００４３】
その結果、第４と第５の参考例においては、定差圧制御弁２０又は電磁開閉弁１２０が閉じた状態になると調圧室１３内の圧力が低くなる作用により主弁１１が閉じられ、定差圧制御弁２０又は電磁開閉弁１２０が開くことによって主弁１１が開かれる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えばリーク路１７を、熱交換器２に接続された上流側と下流側の流体管路１ａ，１ｂのうち一方の管路と調圧室内１３との間に接続し、他方の管路と調圧室１３との間にパイロット流路３を設けたものであればよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、リーク路を、熱交換器に接続された上流側と下流側の流体管路のうち一方の管路と調圧室内との間に接続し、他方の管路と調圧室との間に設けられたパイロット流路に電磁弁を設けたことにより、熱交換器によって必然的に生じる圧力損失を弁作動に利用することができるので、弁を作動させるための圧力損失が発生せず、流体に与えられている上流側の元圧が低いような環境においても圧力ロスなく確実に弁を作動させることができる。
【００４６】
また、調圧室内の圧力をゆっくりと変化させ、調圧室の可動受圧部材として硬質のピストン状部材を用いることにより、ウォーターハンマーの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁の縦断面図である。
【図２】  本発明の第１の参考例の温水暖房装置の熱交換器が複数接続された装置の配管図である。
【図３】  本発明の実施例の温水暖房装置の温水管路制御弁の縦断面図である。
【図４】  本発明の第２の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁の縦断面図である。
【図５】  本発明の第３の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁の縦断面図である。
【図６】  本発明の第４の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁の縦断面図である。
【図７】  本発明の第５の参考例の温水暖房装置の温水管路制御弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１  温水管路
１ａ  上流側管路
１ｂ  下流側管路
１ｐ  主弁上流部
１ｑ  主弁下流部
２  熱交換器
３  パイロット流路
１０  弁機構
１１  主弁
１２  弁座
１３  調圧室
１５  ピストン（可動受圧部材）
１６  閉弁用圧縮コイルスプリング
１７  リーク路
１８  連結部材
２０  定差圧制御弁
２３  可動鉄芯
１００  絞り部
２５，１２５  パイロット弁体
２６，１２６  弁座
１２０  電磁開閉弁
【図１】
0004101444.tif 000002
【図２】
0004101444.tif 000003
【図３】
0004101444.tif 000004
【図４】
0004101444.tif 000005
【図５】
0004101444.tif 000006
【図６】
0004101444.tif 000007
【図７】
0004101444.tif 000008