(57)【要約】【課題】給湯システムに適用した場合に、浴槽への注湯時に十分に温められた湯を供給できる流量制御装置を提供する。【解決手段】流量制御装置では、パイロット弁３４の開閉駆動により主弁３２を開閉させる。その主弁３２が開閉する際には、絞り弁３６がオリフィスを形成して背圧室９４へ給排する湯量の変化を緩やかにする。また、主弁３２の弁部を構成するスリット８９の形状が開弁するにつれて大きくなるように構成されているため、主弁３２の開閉時にはその開度が徐々に変化する。【選択図】図３
2009133354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後差圧を受けて一次圧側と二次圧側とをつなぐ流体通路を開閉する主弁と、
前記主弁の前後差圧を変化させて前記主弁を開閉制御する電磁駆動のパイロット弁と、
前記主弁の背圧室と前記パイロット弁との間に配置され、少なくとも前記背圧室からの流体の排出時にその流動抵抗を作用させることにより、前記パイロット弁の作動による前記主弁の前後差圧の変化を緩やかにする絞り部と、
を備えたことを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記絞り部は、少なくとも前記背圧室からの流体の排出時にその流動抵抗を大きく作用させる可変オリフィスからなることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記主弁は、
一次圧側通路と二次圧側通路との接続部に設けられた主弁座と、
前記一次圧側通路および前記二次圧側通路と前記背圧室とを隔離させるとともに、一次圧と背圧との差圧を受けて前記主弁座に接離して前記接続部を開閉する主弁体と、を含み、
前記パイロット弁は、
前記一次圧側通路に連通する第１連通路と前記二次圧側通路に連通する第２連通路との連通部に設けられたパイロット弁座と、
前記パイロット弁座に接離して前記連通部を開閉するパイロット弁体と、
通電により前記パイロット弁体に開閉方向の付勢力を付与するソレノイドと、を含み、
前記絞り部は、
前記第１連通路と前記背圧室とを連通させる感圧室と、
前記感圧室に配置され、前記第１連通路の中間圧と前記背圧との差圧を受けて動作し、少なくとも前記主弁の開弁時に前記流動抵抗を作用させるオリフィスを形成する感圧部材と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記一次圧側通路と前記第１連通路との間に減圧部が設けられ、
前記一次圧側通路の一次圧が前記減圧部にて減圧されて前記第１連通路に供給されることを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記感圧部材は、
一方で前記感圧室の前記背圧室側に形成された第１摺動通路に摺動可能に支持されるとともに、他方で前記感圧室の前記第１連通路側に形成された第２摺動通路に摺動可能に支持される長尺状の本体と、
前記本体の軸線方向中間部に周設されて、前記感圧室を前記背圧室側の第１感圧室と前記第１連通路側の第２感圧室とに区画するフランジ部と、
前記第１感圧室と前記第２感圧室とを連通させる絞り通路を形成する絞り通路形成部と、を含み、
前記感圧室は、前記中間圧と前記背圧との差圧により前記感圧部材が変位したときに、その感圧部材との間に前記オリフィスを形成するオリフィス形成部を含んで構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の流量制御装置。
【請求項６】
前記オリフィス形成部は、前記第１摺動通路の前記背圧室側に形成された第１の弁座と、前記第２摺動通路の前記第１連通路側に形成された第２の弁座とを含み、
前記感圧部材は、前記第１の弁座に接離して第１の可変オリフィスを形成する第１の弁体と、前記第２の弁座に接離して第２の可変オリフィスを形成する第２の弁体とを含んで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の流量制御装置。
【請求項７】
前記絞り部は、前記背圧室に給排する流体の流量を一定にする定流量弁として構成されていることを特徴とする請求項６に記載の流量制御装置。
【請求項８】
前記主弁座が、前記二次圧側通路から前記一次圧側通路に突出した筒状部の先端部により構成され、
前記主弁体は、前記主弁座に着脱する本体部と、前記本体部に連設されて前記筒状部にガイドされるように挿通される筒状のガイド部と、を含み、
前記ガイド部には、前記主弁体が前記主弁座から離間するにつれて内外を連通する開口部を大きくする通路断面形成部が設けられ、前記主弁の開閉時にその弁開度を徐々に変化させるように構成されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の流量制御装置。
【請求項９】
前記通路断面形成部は、前記ガイド部の側部に形成され、その先端開口部側に向かって幅広となるスリットまたは孔からなることを特徴とする請求項８に記載の流量制御装置。
【請求項１０】
給湯管から浴槽への配管の途中に設けられて、前記給湯管から前記浴槽へ流す湯水の流量を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次圧側から二次圧側へ流す流体の流量を制御する流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯システムにおいては一般に、上水道の給水管が分岐してその一方が熱交換器に接続され、他方がバイパス弁に接続されている。給水管を流れる水の一部は熱交換器を経由する過程で加熱され、バイパス弁を経由した水と下流側で合流する。このバイパス弁の開度を制御することにより湯水の混合比が調整される。このようにして適温に調整された湯は、給湯管を介して各種給湯設備に供給される。給湯管内の湯の一部は配管を介して浴槽にも供給される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
給湯管から浴槽につながる配管の途中には、浴槽へ供給する湯量を制御する制御弁が配置されている。この制御弁は、一次圧側から二次圧側へ流れる湯水の通路を開閉する機械式の主弁と、この主弁を開閉制御するソレノイド式のパイロット弁とを含んで構成されることがある。湯水の主通路に主弁を配置し、これを小さなパイロット弁にて駆動することにより、その駆動部となるソレノイドを小さく構成できるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００５−１４７１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような給湯システムにおいて浴槽に湯張りが行われた後、必要に応じて追加の注湯が行われることがある。その場合、注湯当初においては湯水の温度が十分に高まっておらず、その浴槽の注湯口から一時的に冷水が導入されることがある。このため、湯水が適温に上昇するまでの間、浴槽に浸かっている人に不快感を与えることがあった。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、例えば給湯システムに適用した場合に、浴槽への注湯時に十分に温められた湯を供給できる流量制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流量制御装置は、前後差圧を受けて一次圧側と二次圧側とをつなぐ流体通路を開閉する主弁と、主弁の前後差圧を変化させて主弁を開閉制御する電磁駆動のパイロット弁と、主弁の背圧室とパイロット弁との間に配置され、少なくとも背圧室からの流体の排出時にその流動抵抗を作用させることにより、パイロット弁の作動による主弁の前後差圧の変化を緩やかにする絞り部と、を備える。
【０００７】
ここで、「前後差圧」とは、主弁に作用する一次圧と背圧との差圧であってよく、さらに加えて背圧と二次圧との差圧であってもよい。「絞り部」は、背圧室からの流体の排出時のみならず、背圧室への流体の供給時にもその流動抵抗を作用させるものであってもよい。「絞り部」は、流路断面が一定の固定オリフィスであってもよいし、流路断面が変化する「可変オリフィス」であってもよい。後者の場合、絞り部は、少なくとも背圧室からの流体の排出時にその流動抵抗を大きく作用させるものであればよい。
【０００８】
この態様では、パイロット弁の作動により主弁の背圧室内の流体が給排されて主弁の前後差圧が変化する。その結果、主弁が開閉して流体通路の開度が制御される。この態様によれば、主弁を開弁させるためにその前後差圧を変化させる際、主弁の背圧室から排出される流体に流動抵抗が付与されるため、その流体の流量の変化が緩やかになる。その結果、主弁が徐々に開弁するため、その開度が大きくなるまでの時間をある程度確保することができる。したがって、このような流量制御装置を給湯システムに適用した場合、浴槽への注湯時に冷水が流れ込むことを抑制でき、十分に温められた湯を供給することができる。その結果、浴槽に浸かっている人に不快感を与えることも少ない。
【０００９】
具体的には、主弁は、一次圧側通路と二次圧側通路との接続部に設けられた主弁座と、一次圧側通路および二次圧側通路と背圧室とを隔離させるとともに、一次圧と背圧との差圧を受けて主弁座に接離して接続部を開閉する主弁体と、を含んでもよい。パイロット弁は、一次圧側通路に連通する第１連通路と二次圧側通路に連通する第２連通路との連通部に設けられたパイロット弁座と、パイロット弁座に接離して連通部を開閉するパイロット弁体と、通電によりパイロット弁体に開閉方向の付勢力を付与するソレノイドと、を含んでもよい。さらに、絞り部は、第１連通路と背圧室とを連通させる感圧室と、感圧室に配置され、第１連通路の中間圧と背圧との差圧を受けて動作し、少なくとも主弁の開弁時に流動抵抗を作用させるオリフィスを形成する感圧部材と、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流量制御装置によれば、流体の供給時の流量を緩やかに変化させることができ、例えば給湯システムに適用した場合には、浴槽への注湯時に十分に温められた湯を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、実施の形態の流量制御装置が適用される給湯システムの構成を表す図である。  本実施の形態の給湯システムにおいては、上水道の給水管１が流量センサ２の下流側で分岐し、その一方が熱交換器３に接続され、他方がバイパス弁４に接続されている。給水管１から供給された水の一部は熱交換器３を経由する過程で加熱され、バイパス弁４を経由した水と下流側で合流して混合される。バイパス弁４の開度を制御することにより、その湯水の混合比が調整される。このようにして適温に調整された湯は、さらに調整弁５により出湯流量が制御され、給湯管６を介して給湯される。給湯管６は、その下流側でさらに配管７と配管８とに分岐している。配管７は浴槽１２に接続され、配管８は台所その他の給湯設備に接続されている。そして、配管７の途中には、浴槽１２へ供給する湯量を制御する流量制御装置１０が配設されている。流量制御装置１０は、浴槽１２から上水道への逆流を防止する逆流防止装置としても機能する。
【００１２】
流量制御装置１０は、上流側から流量センサ１４、制御弁１５、逆止弁１６，１７を直列に配設して構成されている。逆止弁１６と逆止弁１７との間には、導出路９を介して大気開放弁１８が接続されている。浴槽１２へ供給される湯量は、制御弁１５の開度により調整される。また、逆止弁１６，１７および大気開放弁１８が、逆流防止装置を構成している。本実施の形態において、浴槽１２は、例えば住宅の２階以上など上水道よりも高い位置に設置されている。
【００１３】
図２は、流量制御装置の構成を表す断面図である。  
流量制御装置１０は、流量センサ１４、制御弁１５、逆止弁１６，１７および大気開放弁１８を一体に設けた流量制御ユニットとして構成されている。すなわち、流量制御装置１０は、給湯管６側に開口する円筒状の導入部２０と、浴槽１２側に開口する円筒状の導出部２２とがその端部で連結されるように一体成形されたＬ字状のボディ２４を有する。本実施の形態において、導入部２０が「一次圧側通路」を構成し、導出部２２が「二次圧側通路」を構成する。導入部２０には流量センサ１４が配置され、導出部２２には逆止弁１６，１７を含む逆止弁ユニットが配置されている。導出部２２の開口端部には、配管２６がＯリング２８を介して接続されている。配管２６は、浴槽１２につながる配管７の一部を構成する。導入部２０と導出部２２との連結部には制御弁１５が設けられている。
【００１４】
流量センサ１４は、着磁された複数枚の羽根を有する羽根車３０と、この羽根車３０に近接してボディ内に埋設された磁気センサ（図示せず）とを含んで構成されるが、このようなセンサ自体は公知であるため、その詳細な説明については省略する。
【００１５】
制御弁１５は、主弁３２、パイロット弁３４および絞り弁３６（「絞り部」に該当する）を含む制御弁ユニットとして構成されている。主弁３２は、導出部２２の軸線上において逆止弁１６に対向配置された機械式の弁からなり、その開閉により導入部２０から導出部２２へ流す湯量を調整する。ボディ２４には、主弁３２を外部から気密に覆うカバー３７が装着されている。パイロット弁３４は、導出部２２の側部において導入部２０に対向配置された電磁弁からなり、主弁３２の前後差圧を変化させてこれを開閉制御する。絞り弁３６は、主弁３２とパイロット弁３４との間に配置された可変オリフィスを構成し、主弁３２の背圧室への湯水の給排量を調整することにより主弁３２の開閉状態を調整する。制御弁１５の構成および動作については後に詳述する。
【００１６】
逆止弁ユニットは、円筒状のボディ４０に第１弁体４１及び第２弁体４２を同軸状に組み付けて構成されている。ボディ４０は、導出部２２にＯリング３８を介して内挿され、導出部２２に設けられた段部と配管２６の端面との間に挟まれるように配設されている。ボディ４０の上流側開口端部と下流側開口端部には、ボス状の軸受け部材４３，４４がそれぞれ圧入されている。第１弁体４１は、長尺状の本体の一端部に円板状のゴムからなる弁部材４５を装着して構成されている。導出部２２の上流側に設けられた段部の開口端縁により弁座４６が形成されており、第１弁体４１が下流側から対向配置されている。第１弁体４１は、軸受け部材４３に摺動可能に支持されている。第１弁体４１と軸受け部材４３との間には、第１弁体４１を閉弁方向に付勢するスプリング４７が介装されており、弁部材４５が弁座４６に着脱することにより、大気開放弁１８の上流側に設けられた第１の弁部を開閉する。すなわち、第１弁体４１と弁座４６とが逆止弁１６を構成する。軸受け部材４３には、その上流側と下流側とを連通させる連通孔４８が設けられている。
【００１７】
第２弁体４２は、第１弁体４１と同様の構成を有する。ボディ４０の内周面には下流側に突出した弁座５０が形成されており、第２弁体４２がボディ４０に内挿されて下流側から対向配置されている。第２弁体４２は、軸受け部材４４に摺動可能に支持されている。第２弁体４２と軸受け部材４４との間には、第２弁体４２を閉弁方向に付勢するスプリング５１が介装されており、弁部材４５が弁座５０に着脱することにより、大気開放弁１８の下流側に設けられた第２の弁部を開閉する。すなわち、第２弁体４２と弁座５０とが逆止弁１７を構成する。軸受け部材４４には、その上流側と下流側とを連通させる連通孔５２が設けられている。なお、通常の流量制御時における不要な圧力損失を抑制するために、各スプリング４７，５１のばね荷重は小さく設定されている。
【００１８】
大気開放弁１８は、導出部２２に接続されるボディ５８と、ボディ５８内で弁部として機能するピストン６４を含んで構成されている。ボディ５８は、第１ボディ６０と第２ボディ７６とを接続部材７４を介して接続して構成されている。第１ボディ６０は、導出部２２の側部開口部５５に接続される接続部６１と、大気に開放される開放部６２を一体に備えている。第２ボディ７６は、検圧管１９に接続される接続部７８を一体に備えている。ピストン６４は二重構造をなし、環状の弁体６６が嵌着されている。ピストン６４が軸線方向に進退することにより、弁体６６が接続部６１の開口部に着脱し、ピストン６４の接続部６１と開放部６２との間の通路を開閉するよう構成されている。
【００１９】
ピストン６４の接続部６１とは反対側には、ダイヤフラム６８が配設されている。ダイヤフラム６８は、円形の薄膜状可撓性部材からなり、その中央部がリテーナ７０及びネジ７２によってピストン６４に固定されている。このダイヤフラム６８は、その中央部より外側にピストン６４の外周面に沿った深い折り返し部を有し、その有効受圧面積を一定に保ちながら長いストロークを作動できるように構成されている。ダイヤフラム６８の外周縁は、接続部材７４と第２ボディ７６とによって挾持固定されている。第２ボディ７６の接続部７８が検圧管１９を介して給水管１に接続されており、ダイヤフラム６８と第２ボディ７６とによって形成される空間は、給水管１の元圧（一次圧Ｐ１）を受ける圧力室を構成している。ピストン６４は、スプリング８０によって開弁方向に付勢されている。
【００２０】
次に、制御弁１５の構成について詳細に説明する。図３は、制御弁周辺の部分拡大断面図である。図４は、制御弁を構成する絞り弁周辺のさらなる部分拡大断面図である。  
図３に示すように、制御弁１５は、流量制御装置１０のボディ２４およびカバー３７の一部がそのボディ８１を兼ねている。
【００２１】
主弁３２は、ボディ２４の導出部２２の端部からなる筒状の弁座８２（「主弁座」に該当する）と、可撓性を有するダイヤフラム８４に支持された弁体８６（「主弁体」に該当する）と、弁体８６とカバー３７との間に介装されて弁体８６を閉弁方向に付勢するスプリング８８とを含んで構成される。弁体８６は有底円筒状をなし、導出部２２に内挿される筒状の本体（「ガイド部」として機能する）と、その本体から半径方向外向きに延出した底部との間に、ダイヤフラム８４の中央部が挟まれるように装着されている。本体の側部の数カ所には三角形状のスリット８９（「通路断面形成部」に該当する）が設けられている。スリット８９は、その周方向の幅が導出部２２の内方に向かうほど大きく形成されている。このため、主弁３２が開弁するにつれて本体の内外を連通する開口部、つまり弁部の開度が徐々に大きくなるようになっている。
【００２２】
ダイヤフラム８４は、その周縁部がボディ２４とカバー３７とに挟まれるようにして固定されており、ボディ８１内を導入部２０に連通する圧力室９０、導出部２２に連通する圧力室９２、およびカバー３７との間の空間からなる背圧室９４に仕切っている。圧力室９０には一次圧Ｐ１が導入され、主弁３２を経由して減圧された二次圧Ｐ２が圧力室９２に導出される。弁体８６は、一次圧Ｐ１と背圧室９４の圧力（「背圧」という）Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）による開弁方向の力と、背圧Ｐｐと二次圧Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）による閉弁方向の力と、スプリング８８による閉弁方向の力とがバランスするように弁部の開閉方向に動作する。
【００２３】
パイロット弁３４は、Ｏリング１０２，１０４を介してボディ８１に組み付けられたボディ１０６と、ボディ１０６内に配置された弁体１０８（「パイロット弁体」に該当する）と、弁体１０８を弁部の開閉方向に駆動するソレノイド１１０とを含んで構成されている。ボディ１０６は、その中央先端部にボス状に突設された内外連通部１１２を備える。この内外連通部１１２は、パイロット弁３４の弁孔を形成し、ボディ８１に形成された連通路１１４（「第２連通路」に該当する）を介して圧力室９２に連通している。一方、内外連通部１１２の内部側端部によって弁座１１６（「パイロット弁座」に該当する）が形成されている。ボディ１０６にはさらに内外を連通する連通孔１１８が設けられており、その内部はボディ８１に形成された連通路１２０（「第１連通路」に該当する）およびオリフィス１２２（「減圧部」に該当する）を介して圧力室９０に連通している。したがって、ボディ１０６内の弁室には、一次圧Ｐ１がオリフィス１２２にて減圧されて得られた中間圧Ｐｓｖが導入される。
【００２４】
ソレノイド１１０は、ボディ１０６に連設されたスリーブ１２４内に固定されたコア１２８と、スリーブ１２４内でコア１２８に軸線方向に対向配置されたプランジャ１３０と、スリーブ１２４の外周部に巻回された電磁コイル１３２と、電磁コイル１３２を外部から覆うようにコア１２８に組み付けられたケース１３４とを含んで構成されている。弁体１０８は、プランジャ１３０に嵌合されてこれと一体的に動作する。コア１２８とプランジャ１３０との間には、プランジャ１３０を介して弁体１０８を閉弁方向に付勢するスプリング１３６が介装されている。
【００２５】
絞り弁３６は、ボディ８１における連通路１２０と背圧室９４との間に形成された感圧室１４０と、その感圧室１４０に配置された感圧部材１４２とを含んで構成されている。感圧室１４０は、一方で小径の摺動通路１４４（「第１摺動通路」に該当する）を介して背圧室９４につながり、他方で小径の摺動通路１４６（「第２摺動通路」に該当する）を介して連通路１２０につながっている。各通路は、感圧部材１４２の両端部をそれぞれ摺動可能に挿通する軸受け部も兼ねている。
【００２６】
図４に示すように、摺動通路１４４の背圧室９４側の開口端部はさらに縮径されており、その段部により弁座１６２（「第１の弁座」に該当する）が形成されている。同様に、摺動通路１４６の連通路１２０側の開口端部も縮径されており、その段部により弁座１６４（「第２の弁座」に該当する）が形成されている。一方、感圧部材１４２は長尺段付円柱状の本体を有し、その一端部が摺動通路１４４に摺動可能に挿通され、その先端面に突設された凸部により弁体１６６（「第１の弁体」に該当する）が構成されている。この弁体１６６は、感圧室１４０側から弁座１６２に接離して摺動通路１４４と背圧室９４とを連通する通路の開度を変化させる第１の可変オリフィスを形成する。また、感圧部材１４２の他端部も摺動通路１４６に摺動可能に挿通され、その先端面に突設された凸部により弁体１６８（「第２の弁体」に該当する）が構成されている。この弁体１６８は、感圧室１４０側から弁座１６４に接離して摺動通路１４６と連通路１２０とを連通する通路の開度を変化させる第２の可変オリフィスを形成する。
【００２７】
感圧部材１４２の各摺動面には、軸線に平行な溝部１５１が設けられており、各摺動通路１４４，１４６と溝部１５１との間に形成される間隙により小通路が形成される。また、感圧部材１４２の軸線方向中央には、半径方向外向きに延設された段付円板状のフランジ部１５２が設けられている。このフランジ部１５２は、感圧室１４０を背圧室９４側の第１圧力室１５４と、連通路１２０側の第２圧力室１５６とに区画しており、軸線方向に動作することにより、その第１圧力室１５４側および第２圧力室１５６側のいずれかに変位可能となっている。フランジ部１５２には、第１圧力室１５４と第２圧力室１５６とを連通させる小径のオリフィス１７０が形成されている。なお、本実施の形態では、オリフィス１７０が「絞り通路」および「絞り通路形成部」に該当するが、フランジ部１５２と感圧室１４０の内周面との間隙により「絞り通路」を形成してもよい。その場合、フランジ部１５２の外周面が「絞り通路形成部」に該当する。
【００２８】
第１圧力室１５４には、フランジ部１５２を介して感圧部材１４２を連通路１２０側に付勢するスプリング１５８が配設されている。一方、第２圧力室１５６には、フランジ部１５２を介して感圧部材１４２を背圧室９４側に付勢するスプリング１６０が配設されている。本実施の形態において、スプリング１５８および１６０は同じばね定数を有し、背圧Ｐｐと中間圧Ｐｓｖとの間に差圧がないときには、感圧部材１４２は、感圧室１４０の中央に位置するようになっている。このとき、弁体１６６および弁体１６８がともに全開状態にあるため、両弁体は実質的にオリフィスを形成せず、背圧室９４と連通路１２０とが感圧部材１４２のオリフィス１７０および各小通路を介して連通状態となる。
【００２９】
一方、背圧Ｐｐと中間圧Ｐｓｖとの間に差圧があるとき、感圧部材１４２は、その差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）の大きさに応じて第１圧力室１５４側および第２圧力室１５６側のいずれかに変位する。背圧Ｐｐが中間圧Ｐｓｖよりも高い場合には、感圧部材１４２が第２圧力室１５６側に変位し、弁体１６８が弁座１６４に近接して第２の可変オリフィスを形成する。この差圧によって背圧室９４内の湯水が連通路１２０側へ導出されることになるが、後述のように、背圧室９４側から連通路１２０側へ定流量の湯水が流れるようにその第２の可変オリフィスの開度が変化する。逆に、中間圧Ｐｓｖが背圧Ｐｐよりも高い場合には、感圧部材１４２が第１圧力室１５４側に変位し、弁体１６６が弁座１６２に近接して第１の可変オリフィスを形成する。この差圧によって連通路１２０側から背圧室９４内へ湯水が導入されることになるが、連通路１２０側から背圧室９４側へ定流量の湯水が流れるようにその第１の可変オリフィスの開度が変化する。
【００３０】
次に、制御弁１５の動作について詳細に説明する。図５は、制御弁の動作の一例を表すタイミングチャートである。同図の縦軸は、上段からパイロット弁３４のソレノイド１１０の通電状態、各圧力または差圧、絞り弁３６の感圧部材１４２の位置、絞り弁３６のオリフィスを通過する湯水の流量、主弁３２の開度をそれぞれ表している。上段から２段目においては、太い実線が一次圧Ｐ１、太い破線が二次圧Ｐ２、細い破線が背圧Ｐｐ、細い一点鎖線が中間圧Ｐｓｖ、細い二点鎖線が背圧Ｐｐと中間圧Ｐｓｖとの差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）をそれぞれ表している。同図の横軸は、時間の経過を表している。一方、図６〜図８は、制御弁の動作状態を表す部分拡大断面図である。図６は、パイロット弁３４のソレノイド１１０がオンにされた直後の状態を表している。図７は、ソレノイド１１０がオンにされた定常状態を表している。図８は、ソレノイド１１０がオフにされた直後の状態を表している。なお、既に説明した図３は、ソレノイド１１０がオフにされた定常状態を表している。以下、図５に基づき、図３，図６〜図８を適宜参照しながら説明する。
【００３１】
時刻ｔ０〜ｔ１においては、パイロット弁３４のソレノイド１１０がオフにされてからある程度時間が経過し、安定した定常状態となっている。この状態が図３に示されている。このとき、ソレノイド１１０による開弁方向のソレノイド力が作用しないため、スプリング１３６の付勢力によって弁体１０８が弁座１１６に着座し、パイロット弁３４は閉弁状態となる。このため、連通路１１４を介した圧力室９２への湯水の流出はなく、背圧室９４、感圧室１４０および連通路１２０をつなぐ空間が実質的に閉状態となり、その圧力は上流側から供給される一次圧Ｐ１でほぼ均一となる。
【００３２】
すなわち、第１圧力室１５４と第２圧力室１５６の内部圧力が等しくなり、感圧部材１４２に作用する前後差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）は実質的にゼロになる。その結果、感圧部材１４２が感圧室１４０の中央に保持される状態となる。この流体通路による導通状態により一次圧Ｐ１と背圧Ｐｐとが実質的に等しくなる状態が保持される。このとき、背圧Ｐｐと二次圧Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）による力と、スプリング８８の付勢力により弁体８６が弁座８２に着座し、主弁３２は閉弁状態となる。その結果、導入部２０から導出部２２へ湯水が流れるのが阻止される。
【００３３】
時刻ｔ１においてソレノイド１１０がオンにされると、図６に示すように、ソレノイド力が作用して弁体１０８が弁座１１６から離間し、パイロット弁３４が開弁状態となる。その結果、連通路１２０から連通路１１４を介した圧力室９２への湯水の流出が発生し、中間圧Ｐｓｖが低下する。これに伴い、感圧部材１４２に正の差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が発生するため、感圧部材１４２が第２圧力室１５６側に変位し、弁体１６８と弁座１６４との間に第２の可変オリフィスが形成される。このとき、背圧室９４内の湯水は、第１圧力室１５４、オリフィス１７０、第２圧力室１５６および第２の可変オリフィスを介して連通路１２０へ導出されるが、その流量はほぼ一定に規制される。
【００３４】
すなわち、正の差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が大きくなって第２の可変オリフィスが小さくなると、第２圧力室１５６と連通路１２０との間に差圧が生じ、背圧室９４から流出する湯水の流量は、この差圧と第２のオリフィスの開度により決まる。このとき、その差圧が大きくなると、弁体１６８が第２のオリフィスを小さくする方向に動作するため、流量の増加が規制される。一方、差圧が小さくなると、スプリング１６０の付勢力により弁体１６８が第２のオリフィスを大きくする方向に動作するため、流量の減少が規制される。その結果、背圧室９４から流出する湯水は、第２の可変オリフィスによって定流量でゆっくりと導出され、連通路１２０、連通路１１４を経由して圧力室９２に導出される。このとき、パイロット弁３４は全開状態であるが、プランジャ１３０がコア１２８に係止されてその開度は比較的小さく保持される。
【００３５】
一方、連通路１２０には圧力室９０の湯水がオリフィス１２２を介して供給されるため、中間圧Ｐｓｖは所定値まで低下した後、その圧力を保持するようになる。このため、主弁３２が全開状態となる時刻ｔ２に到るまでの間、感圧部材１４２は、差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が徐々に小さくなりつつも、ほぼ一定となる状態を保つように動作する。その結果、背圧Ｐｐもほぼ一定に保持される。その間、一次圧Ｐ１と背圧Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）により、弁体８６がスプリング８８の付勢力に抗して弁座８２から徐々に離間する。このとき、弁体８６が背圧室９４内の湯水の流出にともなって徐々に開弁方向に動作する一方、スリット８９による三角形状の開口部が徐々に大きくなるため、主弁３２の開度も徐々に大きくなる。
【００３６】
時刻ｔ２において主弁３２が全開状態となると、図７に示すように、圧力室９０に到達した湯水が主弁３２を介して積極的に圧力室９２側へ導出され、その負圧によって連通路１１４から湯水が引き出されるようになる。このため、背圧室９４の湯水が速やかに導出され、背圧Ｐｐが急激に低下して中間圧Ｐｓｖと等しくなる。その結果、差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が実質的にゼロとなり、感圧部材１４２は元の中立位置に戻る。差圧がないために各オリフィスを流れる流量もゼロになる。
【００３７】
このような状態から時刻ｔ３においてソレノイド１１０がオフにされると、図８に示すように連通路１１４が遮断され、圧力室９０からオリフィス１２２を介して連通路１２０に導入された湯水が、感圧室１４０を介して背圧室９４へ流入する。このとき、中間圧Ｐｓｖが一次圧Ｐ１に等しくなり、背圧Ｐｐも速やかに上昇する。また、感圧部材１４２に負の差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が発生するため、感圧部材１４２が第１圧力室１５４側に変位し、弁体１６６と弁座１６２との間に第１の可変オリフィスが形成される。このとき、連通路１２０側からの湯水が第２圧力室１５６、オリフィス１７０、第１圧力室１５４および第１の可変オリフィスを介して背圧室９４に導入されるが、その流量はほぼ一定に規制される。
【００３８】
すなわち、負の差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が大きくなって第１の可変オリフィスが小さくなると、第１圧力室１５４と背圧室９４との間に差圧が生じ、背圧室９４へ導入される湯水の流量は、この差圧と第１のオリフィスの開度により決まる。このとき、その差圧が大きくなると、弁体１６６が第１のオリフィスを小さくする方向に動作するため、流量の増加が規制される。一方、差圧が小さくなると、スプリング１５８の付勢力により弁体１６６が第１のオリフィスを大きくする方向に動作するため、流量の減少が規制される。その結果、湯水は第１の可変オリフィスによって定流量でゆっくりと背圧室９４に導入される。
【００３９】
このとき、パイロット弁３４は閉弁状態であるため、中間圧Ｐｓｖが低下することはなく、主弁３２が閉じるまで背圧Ｐｐよりも高い状態を保つ。一方、この背圧Ｐｐが上昇して差圧（Ｐ１−Ｐｐ）が小さくなるため、スプリング８８の付勢力により弁体８６が閉弁方向に動作する。その結果、スリット８９による開口部が徐々に小さくなり、主弁３２の開度も徐々に小さくなる。このようにして主弁３２が閉弁状態になると、再び図３に示した状態に戻る。以上のように、本実施の形態の絞り弁３６は、定流量弁として機能する。
【００４０】
図１に戻り、以上のように構成された流量制御装置１０において、浴槽１２に湯張りやその後の注湯を行う際には、調整弁５を通過した湯が、流量センサ１４、制御弁１５及び逆止弁１６，１７を介して浴槽１２へ供給される。このとき、パイロット弁３４を開弁して主弁３２の開度を徐々に開度を大きくしていく。注湯開始時の正の差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）は、注湯停止移行時の負の差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）よりも大きく、特に注湯が開始される際には感圧部材１４２が直ちに変位して第２の可変オリフィスを形成し、湯量を緩やかに供給できるようになっている。その結果、加熱が不十分で湯温が低い状態での注湯が抑制され、十分に温められた湯が注がれることになる。このため、特に人が浴槽に浸かった状態で追加的な注湯が行われても、冷水が導入されて不快感を覚えることもなくなる。
【００４１】
このように浴槽１２に湯が供給された状態において、大気開放弁１８には、検圧管１９を介して上水道の元圧（一次圧Ｐ１）が導入されている。この一次圧Ｐ１は通常、制御弁１５から逆止弁１６，１７を経て浴槽１２に到る配管７内の通水圧（二次圧Ｐ２）より大きいため、大気開放弁１８は閉弁状態を保持する。しかし、停電により上水を汲み上げているポンプが停止したり、断水が発生するなどして給水管１内に負圧が発生すると、大気開放弁１８がその一次圧Ｐ１の低下を感知して開弁し、配管７内の水を大気に放出する。このとき、仮に逆止弁１７が異物の噛み込み等、何らかの要因で水密不良となっていた場合、浴槽１２内の汚水がその水頭圧により逆止弁１７を介して大気開放弁１８まで逆流してくる。しかし、その汚水は大気開放弁１８により大気に放出されるため、給湯管６まで逆流することはない。
【００４２】
以上に説明したように、本実施の形態の流量制御装置１０によれば、パイロット弁３４の開閉駆動により主弁３２を開閉させる。その主弁３２が開閉する際には、絞り弁３６がオリフィスを形成して背圧室９４へ給排する湯量の変化を緩やかにするとともに、スリット８９の形状により、主弁３２の開度が徐々に変化するように構成されている。このため、主弁３２をゆっくりと徐々に開閉させることができる。その結果、特に浴槽１２への注湯時に十分に温められた湯を供給することができ、浴槽に浸かっている人の快適感を保持することができる。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００４４】
図９は、第１の変形例における絞り弁周辺の部分拡大断面図である。図示のように、感圧室２４０の中央部にやや拡径された所定長さの凹部２５０を設けてもよい。このような構成によれば、感圧部材１４２に差圧（Ｐｐ−Ｐｓｖ）が作用しないときに、フランジ部１５２が凹部２５０に位置することで、フランジ部１５２と感圧室２４０との間に比較的大きな間隙が形成される。それにより、感圧部材１４２が動作したときに感圧室２４０との間にゴミが挟まった場合には、そのゴミを凹部２５０に掃き出すことができる。これにより、絞り弁３６のゴミ詰まりによる作動不良を防止することができる。
【００４５】
図１０は、第２の変形例における絞り弁周辺の部分拡大断面図である。図示のように、感圧部材３４２において背圧室９４側の弁体をなくし、連通路１２０側の第２の可変オリフィスのみ形成可能な構成としてもよい。これに伴い、図示のようにボディ３８１における背圧室９４側の摺動通路３４４を長くして、第１圧力室１５４を小さくしてもよい。感圧部材３４２は、この小さくなった第１圧力室１５４の壁面に係止されることにより、その摺動通路３４４側への変位が規制される。ただし、湯水の流通を可能にするため、第１圧力室１５４には、摺動通路３４４側の溝部１５１と、感圧部材３４２に形成されるオリフィス１７０とを連通させることができるだけの空間は確保される。このような構成により、上記実施の形態よりも簡素な構造にすることができ、また、第１圧力室１５４側のスプリングをなくすことができる。一方、浴槽１２への注湯時に第２の可変オリフィスは形成されるため、主弁３２をゆっくりと徐々に開弁させることができる。
【００４６】
上記実施の形態においては、絞り弁３６を、感圧室１４０内の感圧部材１４２の動作により主弁３２の開閉時にオリフィスが形成される可変オリフィスとして構成した例を示した。変形例においては、常に一定の流路断面にて所定の流動抵抗を作用させる固定オリフィスとして構成してもよい。
【００４７】
上記実施の形態においては、主弁３２の本体側部の数カ所に設けた三角形状のスリット８９により湯水の通路断面を形成したが、スリットの形状は、主弁３２の開閉時にその弁開度を徐々に変化させる形状であればよい。スリットではなく、孔であってもよい。
【００４８】
上記実施の形態においては、検圧管１９を給水管１に接続した例を示したが、配管７に接続してもよい。その場合、検圧管１９も流量制御ユニットの一部としてボディ２４に一体に設けられてもよい。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、流量制御装置１０を給湯システムに適用した例を示したが、主弁とパイロット弁とを用いて一次圧側から二次圧側へ流れる流体の流量を制御するシステムであれば、同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態の流量制御装置が適用される給湯システムの構成を表す図である。
【図２】流量制御装置の構成を表す断面図である。
【図３】制御弁周辺の部分拡大断面図である。
【図４】制御弁を構成する絞り弁周辺のさらなる部分拡大断面図である。
【図５】制御弁の動作の一例を表すタイミングチャートである。
【図６】制御弁の動作状態を表す部分拡大断面図である。
【図７】制御弁の動作状態を表す部分拡大断面図である。
【図８】制御弁の動作状態を表す部分拡大断面図である。
【図９】第１の変形例における絞り弁周辺の部分拡大断面図である。
【図１０】第２の変形例における絞り弁周辺の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  給水管、  ２  流量センサ、  ３  熱交換器、  ４  バイパス弁、  ５  調整弁、  ６  給湯管、  ７  配管、  ８  配管、  １０  流量制御装置、  １２  浴槽、  １４  流量センサ、  １５  制御弁、  １６  逆止弁、  １７  逆止弁、  １８  大気開放弁、  １９  検圧管、  ２０  導入部、  ２２  導出部、  ２４  ボディ、  ３２  主弁、  ３４  パイロット弁、  ３６  絞り弁、  ８１  ボディ、  ８２  弁座、  ８４  ダイヤフラム、  ８６  弁体、  ８８  スプリング、  ８９  スリット、  ９０  圧力室、  ９２  圧力室、  ９４  背圧室、  １０６  ボディ、  １０８  弁体、  １１０  ソレノイド、  １１２  内外連通部、  １１４  連通路、  １１６  弁座、  １１８  連通孔、  １２０  連通路、  １２２  オリフィス、  １４０  感圧室、  １４２  感圧部材、  １４４  摺動通路、  １４６  摺動通路、  １５１  溝部、  １５２  フランジ部、  １５４  第１圧力室、  １５６  第２圧力室、  １５８  スプリング、  １６０  スプリング、  １６２  弁座、  １６４  弁座、  １６６  弁体、  １６８  弁体、  １７０  オリフィス、  ２４０  感圧室、  ２５０  凹部、  ３４２  感圧部材、  ３４４  摺動通路、  ３８１  ボディ。
【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】
2009133354.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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