(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する流体の圧力損失が生じる熱交換器に流体を流すために上記熱交換器の上流側と下流側とに接続された流体管路の流量を、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流体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流体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流体管路のうち他方の管路内の流体圧と上記調圧室内の流体圧との差圧を電磁力によって任意の一定圧に制御するための定差圧制御弁と
を設けたことを特徴とするパイロット作動流量制御弁。
【請求項２】
上記定差圧制御弁が、上記熱交換器より上流側と下流側の流体管路のうち上記主弁が設けられていない方の管路と上記調圧室との間に直列に接続されていて、上記リーク路が上記可動受圧部材に形成されている請求項１記載のパイロット作動流量制御弁。
【請求項３】
上記調圧室が、上記熱交換器より上流側と下流側の流体管路のうち上記主弁が設けられていない方の管路と上記リーク路を介して連通していて、上記定差圧制御弁が、上記主弁付近の流体管路と上記調圧室との間に接続されている請求項１記載のパイロット作動流量制御弁。
【請求項４】
上記熱交換器と同程度の圧力損失が生じる流路を上記熱交換器に代えて配置した第２のパイロット作動流量制御弁が、上記パイロット作動流量制御弁と並列に接続配置されている請求項１又は２記載のパイロット作動流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弁の前後差圧を任意の一定圧力に保って流体の流量を調整するようにしたパイロット作動流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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流量が制御されるようになっており、小さな駆動力で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、主弁に連結された可動受圧部材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流体圧が作用しないので、補助的に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、主弁を開くためにはスプリングの付勢力より大きな作動差圧を流体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流体圧が失われる（圧力損失）ことになり、流体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、流体の圧力損失が発生しない圧力効率のよいパイロット作動流量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、本発明のパイロット作動流量制御弁は、通過する流体の圧力損失が生じる熱交換器に流体を流すために上記熱交換器の上流側と下流側とに接続された流体管路の流量を、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流体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流体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流体管路のうち他方の管路内の流体圧と上記調圧室内の流体圧との差圧を任意の一定圧に制御するための定差圧制御弁とを設けたことを特徴とし、上記定差圧制御弁が、電磁力によって上記差圧を任意の一定圧力に制御するものであってもよい。
【０００８】
なお、上記定差圧制御弁が、上記熱交換器より上流側と下流側の流体管路のうち上記主弁が設けられていない方の管路と上記調圧室との間に直列に接続されていて、上記リーク路が上記可動受圧部材に形成されていてもよい。
【０００９】
或いは、上記調圧室が、上記熱交換器より上流側と下流側の流体管路のうち上記主弁が設けられていない方の管路と上記リーク路を介して連通していて、上記定差圧制御弁が、上記主弁付近の流体管路と上記調圧室との間に接続されていてもよい。
【００１０】
また、上記熱交換器と同程度の圧力損失が生じる流路を上記熱交換器に代えて配置した第２のパイロット作動流量制御弁が、上記パイロット作動流量制御弁と並列に接続配置されていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、例えば水（湯）が流される給湯装置の流体管路１の途中には、図示されていない熱源により加熱される熱交換器２が介挿接続されている。
【００１２】
流体管路１内を通る流体の圧力は、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内の流体圧は上流側管路１ａ内の流体圧より例えば０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ2 程度低下する。
【００１３】
この実施の形態では、そのような下流側管路１ｂに流量調整弁１０が介挿接続されており、弁座１２に向かって上流側から対向する主弁１１が流体管路１を開閉するように配置されている。なお、主弁１１のすぐ上流側の流体管路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】
主弁下流部１ｑとダイアフラム１５によって仕切られた調圧室１３が形成されており、主弁下流部１ｑと調圧室１３とは細い断面積のリーク路１７によってのみ連通している。ダイアフラム１５は柔軟な材料によって形成されているが、そのダイアフラム１５に一体的に取り付けられた可動受圧部材１４は硬質の円盤状に形成されている。
【００１５】
可動受圧部材１４は弁座１２と中心軸を一致させて配置されており、その軸線位置に配置された連結部材１８によって、主弁１１と可動受圧部材１４とが一体的に連結されている。
【００１６】
また、弁座１２と可動受圧部材１４との間に配置された閉弁用圧縮コイルスプリング１６によって、主弁１１を弁座１２に当接させる方向に可動受圧部材１４が常に付勢されている。
【００１７】
したがって主弁１１を閉じる方向には下流側管路１ｂ（１ｐ，１ｑ）内の流体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内の流体圧が作用し、それらが釣り合う位置で主弁１１が静止する。
【００１８】
調圧室１３は、パイロット流路３によって上流側管路１ａ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。
【００１９】
固定鉄芯２２と可動鉄芯２３との間には差圧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、調圧室１３側から上流側管路１ａ側）に付勢している。
【００２０】
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、差圧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。
【００２１】
したがって流量調整弁１０側では、調圧室１３内はリーク路１７を通じて下流側管路１ｂの主弁下流部１ｑと等圧になり、主弁１１が閉弁用圧縮コイルスプリング１６の付勢力のみによって弁座１２に押し付けられて閉じた状態になっている。
【００２２】
電磁コイル２１に通電されると、電流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、上流側管路１ａ側の流体圧と調圧室１３側の流体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。
【００２３】
そのような状態においては、上流側管路１ａ側の流体圧と調圧室１３側の流体圧との差圧が、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差圧が一定に維持される。具体的には、電流値が大きくなるのに伴って、調圧室１３内の圧力が上流側管路１ａ内の圧力に近づく。
【００２４】
すると、下流側管路１ｂ側の流体圧は熱交換器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、定差圧制御弁２０の差圧制御に対応して可動受圧部材１４が移動し、主弁１１が弁座１２から押し離されて流量調整弁１０が開弁状態になり、流体管路１を通る流体の流量が一定に制御される。
【００２５】
このように、熱交換器２より下流側に流量調整弁１０を設け、熱交換器２より上流側の流体圧と調圧室１３内の流体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。
【００２６】
その結果、流量調整弁１０を作動させるための圧力損失が発生しないので、流体管路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る。
【００２７】
図２は、本発明の第２の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、上述の第１の実施の形態とは逆に、熱交換器２の上流側の上流側管路１ａに流量調整弁１０を接続し、熱交換器２の下流側の下流側管路１ｂと調圧室１３内との間に定差圧制御弁２０を直列に接続したものである。
【００２８】
圧力方向が第１の実施の形態と逆になっている関係から、閉弁用圧縮コイルスプリング１６は調圧室１３内に配置され、パイロット弁体２５は下流側管路１ｂ側から調圧室１３側に向けて弁座２６に対向している。その他の構成は第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態と同様に動作して同様の作用効果が得られる。
【００２９】
図３は、本発明の第３の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、流量調整弁１０は熱交換器２の下流に接続されている。そして上流側管路１ａと調圧室１３との間にリーク路１７が設けられ、調圧室１３と下流側管路１ｂの主弁下流部１ｑとの間に定差圧制御弁２０が接続されている。
【００３０】
また、流量調整弁１０の主弁１１が下流側から弁座１２に対向するように配置され、開弁用圧縮コイルスプリング１６′が主弁１１を開き方向に付勢するように配置されている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３１】
その結果、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、調圧室１３内が下流側管路１ｂ側より高圧の上流側管路１ａ内と等圧になって、可動受圧部材１４が両面から受ける差圧により主弁１１が弁座１２に押し付けられて閉弁状態になっている。
【００３２】
電磁コイル２１に通電されて、パイロット弁体２５に対する可動鉄芯２３からの付勢力が小さくなると、調圧室１３内が主弁下流部１ｑ内と一定の差圧に維持されて、可動受圧部材１４の両面にかかる差圧と開弁用圧縮コイルスプリング１６′の釣り合いにより主弁１１が開き、流量調整弁１０を通る流体の流量が一定に制御される。
【００３３】
このように、第３の実施の形態においては、熱交換器２によって必然的に生じる流体管路１内の圧力損失を利用して主弁１１の全閉力を得るようにしたことにより、流量調整弁１０を作動させるための圧力損失が発生しないので、流体管路１の上流側の元圧が低いような環境においても確実に作動させることができる。
【００３４】
図４は、本発明の第４の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、上述の第３の実施の形態と逆に、熱交換器２の上流側の上流側管路１ａに流量調整弁１０を接続し、熱交換器２の下流側の下流側管路１ｂと調圧室１３内との間にリーク路１７を形成して、定差圧制御弁２０を流体管路１の最上流側（主弁上流部１ｐ）と調圧室１３との間に接続したものである。
【００３５】
圧力方向が第３の実施の形態と逆になっている関係から、開弁用圧縮コイルスプリング１６′は調圧室１３内に配置され、定差圧制御弁２０のパイロット弁体２５は調圧室１３側から弁座２６に対向している。その他の構成は第３の実施の形態と同様であり、第３の実施の形態と同様に動作して同様の作用効果が得られる。
【００３６】
図５は、本発明の第５の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、第３の実施の形態のパイロット作動流量制御弁Ａと並列に全く同じ構成の第２のパイロット作動流量制御弁Ｂを配置したものである。
【００３７】
ただし第２のパイロット作動流量制御弁Ｂは、冷水の流量制御を行うよう、熱交換器２を通らないバイパス管路５０に接続されており、熱交換器２に相当する位置には、熱交換器２と同じ圧力損失を生じる絞り流路５１がバイパス管路５０に形成されている。
【００３８】
このように構成することにより、給湯装置の湯と水の両系統に本発明のパイロット作動流量制御弁を適用して、湯と水の混合比と流量を制御することができる。なお、このように二組のパイロット作動流量制御弁Ａ，Ｂを組み合わせる場合、第３の実施の形態のパイロット作動流量制御弁に限らず、どのタイプのものを適用してもよい。
【００３９】
図６は、本発明の第６の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、第２の実施の形態のパイロット作動流量制御弁と似ているが、主弁上流部１ｐと主弁下流部１ｑを逆に配置し（主弁１１が下流側から弁座１２に対向）、それに対応して連結部材１８を軸線方向に貫通する位置にリーク路１７を形成してある。そして、可動受圧部材１４が調圧室１３内に嵌合するピストン状に形成されて、ダイアフラム１５は設けられていない点が第２の実施の形態と相違する。
【００４０】
図７は、本発明の第７の実施の形態のパイロット作動流量制御弁を示しており、第６の実施の形態と比較して主弁１１の開閉方向を逆にしたものである。その結果、この実施の形態のパイロット作動流量制御弁においては、定差圧制御弁２０が閉じているときに主弁１１が開き、定差圧制御弁２０が開かれると主弁１１の開度が次第に小さくなる。
【００４１】
このように、本発明のパイロット作動流量制御弁は多様な態様をとることができ、上記の実施の形態以外の態様であってもよい。また、本発明の適用は、給湯器に限らず、冷凍サイクルにおける冷媒の流量制御その他各種の装置に適用することができる。
【００４２】
【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定差圧制御弁を接続したことにより、熱交換器によって必然的に生じる圧力損失を流量制御弁の作動に利用することができる。したがって、流量制御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確実に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態のパイロット作動流量制御弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１  流体管路
１ａ  上流側管路
１ｂ  下流側管路
２  熱交換器
３  パイロット流路
１０  流量調整弁
１１  主弁
１２  弁座
１３  調圧室
１４  可動受圧部材
１５  ダイアフラム
１６  閉弁用圧縮コイルスプリング
１６′  開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
２４  差圧用圧縮コイルスプリング
２５  パイロット弁体
２６  弁座
【図１】
0003768709.tif 000002
【図２】
0003768709.tif 000003
【図３】
0003768709.tif 000004
【図４】
0003768709.tif 000005
【図５】
0003768709.tif 000006
【図６】
0003768709.tif 000007
【図７】
0003768709.tif 000008