(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
流量調整装置においては、弁軸に高い同軸度が要求される。弁軸が金属材料製である場合、弁軸を切削加工により形成することができる。切削加工は、高い寸法精度を達成しやすい。そのため、金属材料製の弁軸においては、高い同軸度の要求を満たすことが可能である。
【0006】
しかしながら、弁軸が樹脂製である場合、弁軸は、金型に樹脂を流し込むことにより形成される。金型に樹脂を流し込む方法では、切削加工と比較して高い寸法精度を得ることが困難である。そのため、弁軸が樹脂製である場合、高い同軸度の要求を満たすことは困難である。
【0007】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、樹脂製の弁軸の同軸度を改善することができる流量調整装置及び温水装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る流量調整装置は、入水流路を有する本体部と、本体部の内部に配置され、入水流路の延在方向に沿う第1貫通穴が設けられるカラー部と、第1貫通穴の延在方向に沿って移動可能に第1貫通穴に挿入され、かつ、第1貫通穴の内周面と摺動する摺動部分を有する樹脂製の弁軸と、弁軸に取り付けられる充填部材とを備える。摺動部分は、第1大径部と、第2大径部と、第1大径部及び第2大径部に挟み込まれ、かつ第1大径部及び第2大径部よりも外径が小さい第1小径部とを含む。充填部材は、第1小径部に位置する弁軸の外周面上に取り付けられる。充填部材の少なくとも一部は、弁軸が入水流路側に近づいた際に、カラー部の外部に位置する。
【0009】
本発明の一態様に係る流量調整装置によると、樹脂製の弁軸の同軸度を改善することができる。また、本発明の一態様に係る流量調整装置によると、通水音、配管等のエロージョンを抑制することができる。
【0010】
上記の流量調整装置においては、充填部材は、弁軸よりも可撓性が高くてもよい。上記の流量調整装置において、充填部材を構成する材料は、ゴムであってもよい。これらの場合には、充填部材の弁軸への取り付けが容易になる。
【0011】
上記の流量調整装置において、充填部材の外径は、第1大径部及び第2大径部の外径の0.99倍以上1.01倍以下であってもよい。この場合には、通水音、配管等のエロージョンを抑制しつつ、充填部材が弁軸と第1貫通穴の内周面との摺動の障害となることを抑制できる。
【0012】
上記の流量調整装置において、充填部材の外周面は、第1大径部及び第2大径部に位置する弁軸の外周面と面一となっていてもよい。この場合には、通水音、配管等のエロージョンを抑制しつつ、充填部材が弁軸と第1貫通穴の内周面との摺動の障害となることを抑制できる。
【0013】
本発明の一態様に係る温水装置は、上記の流量調整装置と、給湯流路と、注湯流路とを備える。上記の流量調整装置の本体部は、入水流路から分岐し、かつ給湯流路に接続される第1出水流路と、入水流路から分岐し、かつ注湯経路に接続される第2出水流路とをさらに有する。
【発明の効果】
【0014】
本発明の一態様に係る流量調整装置によると、樹脂製の弁軸の同軸度を改善することが可能となる。また、本発明の一態様に係る流量調整装置によると、通水音、配管等のエロージョンを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(実施形態に係る流量調整装置の構成)
以下に、実施形態に係る流量調整装置の構成について、
図1〜7を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。さらに、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は、図面の明瞭化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
【0017】
図1に示すように、実施形態に係る流量調整装置は、本体部1と、カラー部2と、弁軸3と、駆動部4と、弁体5とを有している。実施形態に係る流量調整装置は、充填部材34をさらに有している。本体部1は、入水流路11と、第1出水流路12と、第2出水流路13とを有している。
【0018】
入水流路11、第1出水流路12及び第2出水流路13は、本体部1の内部に設けられている。第1出水流路12及び第2出水流路13は、本体部1の内部において、入水流路11から分岐している。入水流路11は、実施形態に係る流量調整装置に流入する湯水が流れる流路である。第1出水流路12及び第2出水流路13は、実施形態に係る流量調整装置から流出する湯水が流れる流路である。
【0019】
本体部1は、ガイド部14をさらに有している。ガイド部14は、入水流路11の内部に設けられている。
図2に示すように、ガイド部14は、ガイド本体14aと、第2貫通穴14bと、リブ14cとを有している。
【0020】
ガイド本体14aは、入水流路11の内部に配置されている。ガイド本体14aは、例えば円筒形状を有している。このことを別の観点からいえば、ガイド本体14aには、第2貫通穴14bが設けられている。第2貫通穴14bは、入水流路11の延在方向に沿って設けられている。第2貫通穴14bには、弁軸3が挿入されている。すなわち、弁軸3は、第2貫通穴14bによりガイドされる。
【0021】
ガイド本体14aは、リブ14cによって入水流路11の内部に配置されている。リブ14cは、入水流路11の内周面と、ガイド本体14aの外周面とを連結している。リブ14cは、入水流路11の内周面から入水流路11の中心に向かう方向に延在している。
【0022】
本体部1は、弁座15をさらに有している。弁座15は、入水流路11の内周面に設けられている。弁座15は、弁体5と対向する位置に配置される。より具体的には、弁座15は、入水流路11の内周面から入水流路11の中心に向かう方向に延在している。弁座15は、ガイド部14よりも湯水の通水方向における下流側に配置されている。
【0023】
カラー部2は、本体部1の内部に配置されている。カラー部2は、第1端2aと、第2端2bとを有している。カラー部2は、第1端2aが入水流路11側を向くように配置されている。第2端2bは、第1端2aの反対側の端である。すなわち、カラー部2は、第2端2bが駆動部4側を向くように配置されている。第1端2aから第2端2bに向かう方向は、入水流路11の延在方向に沿っている。
【0024】
カラー部2には、第1貫通穴21が設けられている。第1貫通穴21は、第1端2aから第2端2bに向かって延在し、カラー部2を貫通している。このことを別の観点からいえば、第1貫通穴21は、入水流路11の延在方向に沿って設けられている。第1貫通穴21の内周面には、ネジ山22が形成されている。ネジ山22が形成されている第1貫通穴21の部分は、第2端2b側に位置している。
【0025】
弁軸3は、樹脂により形成されている。弁軸3に用いられる樹脂は、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)等である。弁軸3は、第1端3aと、第2端3bとを有している。第2端3bは、第1端3aの反対側の端である。以下においては、第1端3aから第2端3bに向かう方向を、弁軸3の中心軸方向ということがある。
【0026】
弁軸3は、第1貫通穴21に挿入されている。弁軸3は、第2貫通穴14bに挿入されている。弁軸3は、第1端3aが入水流路11側を向くように、第1貫通穴21及び第2貫通穴14bに挿入されている。弁軸3は、第2端3bにおいて、駆動部4に取り付けられている。弁軸3の外周面には、第2端3b側において、ネジ山30が形成されている。ネジ山30は、ネジ山22と螺合している。
【0027】
弁軸3は、摺動部分3cを有している。摺動部分3cは、第1貫通穴21の内周面と摺動する弁軸3の部分である。
図3に示すように、摺動部分3cは、大径部31a(第1大径部)と、大径部31b(第2大径部)と、小径部32aとを有している。小径部32aは、中心軸方向において、大径部31a及び大径部31bにより挟み込まれている。すなわち、小径部32aは、中心軸方向において、大径部31a及び大径部31bの間に配置されている。
【0028】
弁軸3は、大径部31a及び大径部31bにおいて外径D1を有している。弁軸3は、小径部32aにおいて外径D2を有している。外径D1は、外径D2よりも大きい。
【0029】
弁軸3は、テーパ部33aとテーパ部33bとをさらに有していてもよい。テーパ部33aは、大径部31aと小径部32aとの間に配置されている。テーパ部33aは、大径部31bと小径部32aとの間に配置されている。
図4に示されるように、テーパ部33aのみが設けられ、テーパ部33bが設けられていなくてもよい。すなわち、大径部31bと小径部32aが接して配置されていてもよい。図示されていないが、テーパ部33bのみが設けられ、テーパ部33aが設けられていなくてもよい。すなわち、大径部31aは小径部32aと接して配置されており、小径部32aと大径部31bとの間にテーパ部33bが配置されていてもよい。
【0030】
テーパ部33aにおける弁軸3の外径は、小径部32a側から大径部31a側に向かうにしたがって大きくなっている。小径部32a側の端に位置するテーパ部33aにおける弁軸3の外径は、外径D2に等しい。大径部31a側の端に位置するテーパ部33aにおける弁軸3の外径は、外径D1に等しい。テーパ部33bにおける弁軸3の外径は、小径部32a側から大径部31b側に向かうにしたがって大きくなっている。小径部32a側の端に位置するテーパ部33bにおける弁軸3の外径は、外径D2に等しい。大径部31b側の端に位置するテーパ部33bにおける弁軸3の外径は、外径D1に等しい。
【0031】
なお、
図5に示すように、摺動部分3cは、大径部31c(第3大径部)と、小径部32b(第2小径部)とをさらに有していてもよい。すなわち、弁軸3が有する小径部の数は、複数であってもよい。
【0032】
図1に示すように、弁軸3は、Oリング溝3dが設けられている。Oリング溝3dは、複数配置されていてもよい。Oリング溝3dには、Oリング3eが配置されている。Oリング3eにより、弁軸3と第1貫通穴21の内周面との間の水密性が確保される。なお、摺動部分3cに、Oリング溝3dは含まれない。
【0033】
駆動部4は、弁軸3を、中心軸方向に沿って移動させる。駆動部4は、例えばステッピングモータ等である。より具体的には、駆動部4は、弁軸3を弁軸3の中心軸回りに回転させる。上記のとおり、第1貫通穴21はネジ山22を有しており、弁軸3はネジ山22と螺合するネジ山30を有している。そのため、駆動部4が弁軸3を中心軸回りに回転させることにより、弁軸3は、中心軸に沿って移動する。
【0034】
なお、以下においては、カラー部2の第1端2a側からの露出が大きくなる方向に弁軸3を移動させることを前進といい、カラー部2の第1端2a側からの露出が小さくなる方向に弁軸3を移動させることを後退ということがある。
【0035】
上記のとおり、弁軸3は、第1貫通穴21の内周面と摺動する摺動部分3cを有している。そのため、弁軸3の中心軸方向に沿った移動は、第1貫通穴21によりガイドされることになる。
【0036】
弁体5は、弁軸3に取り付けられている。具体的には、弁体5は、穴を有している。弁体5は、弁軸3を穴に挿入することにより、弁軸3に取り付けられている。弁体5は、弁座15と対向するように弁軸3に取り付けられている。弁体5は、駆動部4が弁軸3を前進させることにより、弁座15との間の流路を狭めるように取り付けられている。
【0037】
弁体5と弁座15との間の流路が狭まっている状態においては、入水流路11の側から第1出水流路12及び第2出水流路13の側には湯水が実質的に通水していない。以下においては、弁体5と弁座15との間の流路が狭まり、入水流路11の側から第1出水流路12及び第2出水流路13の側に湯水が実質的に通水していない状態を、閉状態ということがある。
【0038】
閉状態から弁軸3を後退させていくにしたがい、弁体5と弁座15との間隔が大きくなっていく。弁体5と弁座15との間隔が大きくなっていくことにより、入水流路11の側から第1出水流路12及び第2出水流路13の側に流れる湯水の流量が増加する。
【0039】
このように、実施形態に係る流量調整装置においては、駆動部4が弁軸3に取り付けられた弁体5の位置を調整して弁体5と弁座15との間隔を変化させることにより、入水流路11の側から第1出水流路12及び第2出水流路13の側に流れる湯水の流量が調整される。
【0040】
充填部材34は、弁軸3に取り付けられている。充填部材34は、大径部31aと大径部31bとの間に位置する弁軸3の外周面上に配置されている。より具体的には、充填部材34は、小径部32aに位置する弁軸3の外周面上に配置されている。なお、摺動部分3cがテーパ部33a、テーパ部33bを有している場合、充填部材34は、テーパ部33a、テーパ部33bに位置する弁軸3の外周面上にも配置されている。また、摺動部分3cが大径部31cと小径部32bとをさらに有している場合は、充填部材34は、大径部31bと大径部31cとの間に位置する弁軸3の外周面上にも配置されている(すなわち、充填部材34は、小径部32bに位置する弁軸3の外周面上にも配置されている)。
【0041】
充填部材34は、弁軸3よりも可撓性が高いことが好ましい。このことを別の観点からいえば、充填部材34は、弁軸3を構成する樹脂よりも弾性率が低い材料により構成されていることが好ましい。充填部材34を構成する材料は、好ましくはゴムである。
【0042】
充填部材34は、外径D3を有している。外径D3は、外径D2よりも大きい。外径D3は、外径D1の0.99倍以上1.01倍以下であることが好ましい。外径D3は、外径D1と一致していることがさらに好ましい。すなわち、充填部材34の外周面は、大径部31a及び大径部31bに位置する弁軸3の外周面と面一となっていることがさらに好ましい。
【0043】
図6及び7に示すように、充填部材34の少なくとも一部は、弁軸3が前進した際に、カラー部2の外部に位置している。すなわち、充填部材34の少なくとも一部は、弁軸3が前進した際に、カラー部2の第1端2aから露出する。
【0044】
図示していないが、充填部材34には、切り込みが設けられていてもよい。この切り込みは、例えば充填部材34の径方向に沿って設けられている。充填部材34は、例えば、この切り込みを押し開くとともに、この切り込みから弁軸3を充填部材34に通すことにより、弁軸3に取り付けられる。また、充填部材34は、焼付け加工で形成することもできる。
【0045】
以下に、実施形態に係る流量調整装置の弁軸3の製造方法について
図8を参照して説明する。弁軸3は、金型6に弁軸3を構成する樹脂を流し込み、硬化させることにより形成される。金型6の内壁面は、弁軸3の形状に合わせてかたどられている。
【0046】
金型6は、複数の部分に分割されている。分割された金型6の部分の各々は、相互に位置を調整することが可能となっている。例えば
図8に示すように、金型6は、弁軸3の大径部31a、大径部31b、小径部32a、テーパ部33a及びテーパ部33bを含む部分を形成するために、第1部分6a、第2部分6b及び第3部分6cに分割されている。
【0047】
第1部分6aは、大径部31a及びテーパ部33aを形成するための部分である。第2部分6bは、小径部32aを形成するための部分である。第3部分6cは、大径部31b及びテーパ部33bを形成するための部分である。
【0048】
以下に、実施形態に係る流量調整装置の効果を説明する。弁軸3が大径部31a、大径部31b及び小径部32aを有しない場合には、同一の外径を有する弁軸3の部分が、中心軸方向において長くなる。弁軸3を成型する際に弁軸3の外周面側に作用する残留応力に起因して、弁軸3に反りが生じる場合がある。この反りは、同一の外径を有する弁軸3の部分が長くなるほど、大きくなる。その結果、弁軸3が大径部31a、大径部31b及び小径部32aを有しない場合、要求される同軸度を得ることが困難である。
【0049】
他方で、弁軸3が大径部31a、大径部31b及び小径部32aを有している場合、小径部32aにおいて弁軸3の外径が小さくなっているため、弁軸3を成型する際に弁軸3の外周面側に作用する残留応力が、小径部32aにおいて解放されやすい。すなわち、大径部31aの外周面側に作用する残留応力は、大径部31bに伝播しがたい。その結果、弁軸3が樹脂で形成されていたとしても、弁軸3に反りが生じにくくなる。
【0050】
弁軸3の同軸度が要求される数値を満たしているかは、弁軸3の外周面上における測定点において同軸度を測定することにより判断される。この測定の結果、当該測定点において要求される同軸度を満たしていない場合、当該測定点を含む弁軸3の部分に対応する金型の修正が行われる。
【0051】
実施形態に係る流量調整装置の弁軸3においては、大径部31aと大径部31bとの間に、大径部31a及び大径部31bよりも外径が小さい小径部32aが配置されているため、大径部31a及び大径部31bの一方について金型の調整を行ったとしても、大径部31a及び大径部31bの他方に対してその影響が及びにくい。すなわち、実施形態に係る流量調整装置の弁軸3においては、大径部31aにおける同軸度と大径部31bにおける同軸度とを独立して調整しやすい。
【0052】
このように、実施形態に係る流量調整装置の弁軸3は、樹脂製であっても反りが生じにくく、同軸度の調整が行いやすいため、同軸度を改善することが可能となる。その結果、実施形態に係る流量調整装置によると、弁軸3を第1貫通穴21でより確実にガイドすることが可能となる。
【0053】
充填部材34が弁軸3に取り付けられていない場合、小径部32aに位置する弁軸3の外周面と第1貫通穴21の内周面との間に、空間が存在する。弁軸3が前進することで当該空間がカラー部2の外部と接続することにより、当該空間に入水流路11からの湯水が流れ込む場合がある。
【0054】
当該空間を流れる湯水は周囲を流れる湯水よりも相対的に圧力が低い。そのため、当該空間を通水する湯水には、気泡が発生する。この気泡が第1出水流路12及び第2出水流路13を流れる湯水に混入すると、この気泡は、第1出水流路12及び第2出水流路13を流れる湯水の相対的に高い圧力により、圧縮されて消滅する。この気泡の消滅には、衝撃が伴う。そのため、この気泡は、通水音の原因となる。また、気泡の消滅が配管の壁面近傍で生じる場合、配管壁面に対するエロージョンの原因ともなる。
【0055】
他方、充填部材34が弁軸3に取り付けられている場合、小径部32aに位置する弁軸3の外周面と第1貫通穴21の内周面との間の空間が減少する。そのため、入水流路11からの湯水が当該空間に流れ込みにくくなる。したがって、実施形態に係る流量調整装置によると、通水音及び配管のエロージョンを抑制することができる。
【0056】
実施形態に係る流量調整装置において弁軸3がテーパ部33a及びテーパ部33bをさらに有している場合、大径部31a及び大径部31bと小径部32aとの間で外径が急峻に変化しない。そのため、この場合、金型を調整して弁軸3の同軸度を改善した際に、弁軸3の外周面に段差が形成されにくい。
【0057】
実施形態に係る流量調整装置において、弁軸3がテーパ部33a及びテーパ部33bのいずれか一方のみを有している場合、弁軸3を成型する際の金型の個数を減らすことができる。そのため、この場合、弁軸3の製造コストを減少させることが可能となる。
【0058】
実施形態に係る流量調整装置において、弁軸3が大径部31c及び小径部32bをさらに有している場合、弁軸3の同軸調整をより細かく行うことが可能となる。
【0059】
実施形態に係る流量調整装置において、充填部材34がゴム等の弁軸3を構成する樹脂よりも可撓性の高い材料により構成されている場合、充填部材34を変形させることにより容易に弁軸3に取り付けることができる。また、この場合、外径D3が外径D1よりも大きかったとしても、充填部材34が第1貫通穴21の内周面との接触により相対的に容易に変形し、充填部材34が弁軸3と第1貫通穴21との摺動の妨げとなりにくい。
【0060】
実施形態に係る流量調整装置において、外径D3が外径D1の0.99倍以上である場合、充填部材34の外周面と第1貫通穴21の内周面との間の空間が小さくなるため、入水流路11からの湯水の当該空間への通水を抑制することができる。また、外径D3が外径D1の1.01倍以下である場合、外径D3と外径D1との差を、第1貫通穴21の内周面との接触による充填部材34の変形によって吸収することができる。そのため、この場合には、通水音、配管等のエロージョンを抑制しつつ、充填部材34が弁軸3と第1貫通穴21の内周面との摺動の妨げとなることを抑制できる。
【0061】
実施形態に係る流量調整装置において、充填部材34の外周面と大径部31a及び大径部31bに位置する弁軸3の外周面とが面一となっている場合、通水音、配管等のエロージョンを抑制しつつ、充填部材34が弁軸3と第1貫通穴21の内周面との摺動の妨げとなることを抑制できる。
【0062】
(実施形態に係る温水装置の構成)
以下に、実施形態に係る温水装置100の構成について、
図9を参照して説明する。
図9に示されるように、実施形態に係る温水装置100は、流量調整装置7と、給湯流路8と、注湯流路9とを有している。
【0063】
流量調整装置7は、上記の実施形態に係る流量調整装置である。給湯流路8は、加熱された上水をカラン等に供給する流路である。注湯流路9は、加熱された上水を浴槽10に供給する流路である。
【0064】
給湯流路8は、配管81と、配管82と、配管83と、熱交換器84とを有している。配管81の一方端には、上水道が接続されている。配管81の他方端には、熱交換器84の一方端が接続されている。熱交換器84の他方端には、配管82の一方端が接続されている。配管82の他方端には、流量調整装置7の入水流路11が接続されている。配管83の一方端には、流量調整装置7の第1出水流路12が接続されている。
【0065】
熱交換器84の近傍には、バーナ85が配置されている。熱交換器84は、バーナ85から発せられる燃焼ガスとの熱交換により、配管81から供給される上水を加熱する。配管82を流れる加熱された上水は、流量調整装置7及び配管83を介して、配管83の他方端に接続されたカラン等に供給される。
【0066】
注湯流路9は、配管91と、配管92と、注湯電磁弁93とを有している。配管91の一方端には、流量調整装置7の第2出水流路13が接続されている。配管91の他方端には、注湯電磁弁93の一方端が接続されている。配管92の一方端には、注湯電磁弁93の他方端が接続されている。配管92の他方端には、浴槽10が接続されている。配管82を流れる加熱された上水は、流量調整装置7、配管91、配管92及び注湯電磁弁93を介して浴槽10に供給される。
【0067】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。