JP2000257746A - 水位調整弁 - Google Patents

水位調整弁

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JP2000257746A
JP2000257746A JP11062084A JP6208499A JP2000257746A JP 2000257746 A JP2000257746 A JP 2000257746A JP 11062084 A JP11062084 A JP 11062084A JP 6208499 A JP6208499 A JP 6208499A JP 2000257746 A JP2000257746 A JP 2000257746A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォーターハンマーをなくし、小型化及びコ
ストダウンを図る。 【解決手段】 筒状弁箱11内に筒状弁体17を同一軸
上に摺動自在に設け、弁体17を弁座18に密着させて
閉弁する。この閉弁作用時、弁体17の下流側端面を同
上流側端面より広くする。これにより、閉方向への力は
開方向への力に相殺されてウォーターハンマーが防止さ
れる。このとき、下流側端部内面を傾斜面とすれば、垂
直面より水圧を受け易く、前記開方向の力が確実に作用
する。また、上流側端部内面も傾斜面とすれば、端面に
作用する水の流れ圧が減少し、ウォーターハンマー現象
のより軽減化を図り得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、貯水槽や貯水タ
ンク等の水位を所定の水位に調整する水位調整弁に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】この種の水位調整弁Vは、図7に示すよ
うに、貯水槽Sの給水管Cなどに取付けられて、水位に
基づき水を供給して水位を調整するものであり、従来か
ら多数のものが提案され、その中において、弁体の開閉
動作が円滑なものとして、実公平7−12784号公報
記載の水位調整弁がある。
【0003】この水位調整弁Vは、図8に示すように、
筒状弁箱1内に筒状弁体2を同一軸上に摺動自在に設
け、前記弁箱1の一端面を流入口3とするとともに、弁
箱他端面に弁座4を形成してその弁座4の周囲に流出口
5を設け、水位の変動により昇降するフロート6をリン
ク機構7を介して前記弁体2に連結したものであり、フ
ロート6の上昇により、弁体2を実線から鎖線のごとく
前進させ弁座4に密接させて前記流出口5を閉じ、フロ
ート6の下降により、弁体2を鎖線から実線のごとく後
退させて弁座4から離して前記流出口5を開く(詳細は
後述の実施形態参照)。
【0004】この水位調整弁Vにおいて、弁体後面2a
には、常時水圧が加わっており、その水圧が閉弁時(弁
体2が弁座4に密接する時)の水撃(ウォーターハンマ
ー)を生じさせる。このウォーターハンマーを解消すべ
く、上記従来例では、弁が閉じる直前に、上流側の鍔2
bが弾性シール8に当たって、その弾性シール8のクッ
ション作用(緩衝作用)により、緩やかな閉弁動作をし
てウォーターハンマーが生じないようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記弾性シール8によ
る緩衝作用はそれなりにウォーターハンマーの防止を行
い得るが、経時とともに、その弾性シール8の硬度が低
くなって、緩衝作用が劣化すると、ウォーターハンマー
が発生したり、逆に、硬度が高くなると、弾性シール8
が十分に撓まずに全閉不能となる恐れがある。
【0006】この発明は、上記実情の下、弾性シール8
などの物理的な緩衝作用以外の手段によってウォーター
ハンマーを防止することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、弁体に働く水圧自身によってウォータ
ーハンマーを防ぐべく、まず、弁体が弁座に当接する直
前においては、弁体の下流側端面にも水圧が加わり、そ
の水圧が上流側端面に加わる水圧を相殺すると考えた。
つぎに、その相殺は、従来の水位調整弁でも行われてお
り、それらに比べて作用がより優れていることが必要で
ある。このため、この発明は、上記弁体を弁座に密接さ
せて流出口を閉じる直前において、前記弁体のその軸方
向における下流側から見た端面積(投影面積)を同上流
側から見た端面積(投影面積)と同じかそれより広くな
るようにしたのである。
【0008】弁体の軸方向において働く水圧力は、下流
側から見た端面と同上流側から見た端面とに働き、その
前者の端面積が後者の端面積と同じかそれより広けれ
ば、流速圧を無視すると、前者への水圧が後者の水圧と
同じかそれより大きいこととなる。このため、後者の水
圧は相殺されてその水圧による弁体の移動はなく、弁体
の弁座への当接速度が和らげられて、ウォーターハンマ
ーの解消に役立つこととなる。
【0009】因みに、弾性体によるクッションの場合、
硬度の精度、硬度の経年変化、寸法精度、圧力値による
荷重の変化、等により、緩衝効果に大きなバラツキを生
じる可能性が高い。これに対し、面積差による水圧力の
場合は非常に安定した荷重が得られるので、信頼性が高
い。
【0010】
【発明の実施の形態】上記課題を解決する発明の実施の
形態としては、筒状弁箱内に筒状弁体を同一軸上に摺動
自在に設け、前記弁箱の一端面を流入口とするととも
に、弁箱他端面に弁座を形成してその弁座の周囲に流出
口を設け、水位の変動により昇降するフロートをリンク
機構を介して前記弁体に連結し、フロートの上昇によ
り、弁体を前進させ弁座に密接させて前記流出口を閉
じ、フロートの下降により、弁体を後退させて弁座から
離して前記流出口を開く上述の水位調整弁において、前
記弁体の下流側端面を同上流側端面より広くする等によ
り、下流側から見た端面積を同上流側から見た端面積と
同じかそれより広くなるようにした構成を採用し得る。
【0011】すなわち、その構成の具体的態様として
は、図6(a)乃至(c)に示すもの等が考えられ、そ
の図(a)において、弁体2の内径:d1 、同外径:d
2 、流出口側の外径:d3 、閉弁直前の水圧:P、P’
とすると、閉方向の力(右方向):F1 =(d2 2
1 2)π/4×P、開方向の力(左方向):F2 =(d
3 2−d1 2)π/4×P’=(d3 −d2 2 π/4×
P’+(d2 2−d1 2)π/4×P’≒(d2 2−d1 2)π
/4×P+(d3 2−d2 2)π/4×P’(同図b、c)
となる。ここで、流出口側において、PとP’は、傾面
と垂直面に働く水圧であり、閉弁直前においては、P’
はPより少し小さい。その流出口においては、水が垂直
方向(弁体2の径方向)に流れ、かつ、弁体2が弁座に
当接しても、傾面には水圧が加わるからである。
【0012】しかし、P≒P’とすると、F2 −F1
(d3 2−d2 2)π/4×P’となり、F2 >F1 から、
弁体2に働く力は開き勝手となる。この開き勝手は、弁
体2の弁座への当接速度を弛め、ウォーターハンマーの
発生を防止する。図中、白抜き矢印は水の流れを示す。
【0013】この構成において、上記弁体の下流側端部
内面をその端面に連続する外広がりの傾斜面とすれば
(同図b)、その傾面に水圧P(>P’)が常に加わる
ため、ウォーターハンマーの防止作用はより確実とな
る。この点から、傾面の外縁の径d4 はd2 より大きく
することが好ましい。すなわち、d2 ≦d4 として、前
記下流側端部内面傾斜面の弁体軸方向における下流側か
ら見た端面積を上記上流側から見た端面積と同じかそれ
より広くすることが好ましい。
【0014】一方、上記弁体の上流側端部内面もその端
面に連続する外広がりの傾斜面とすれば、垂直面に比べ
て、その傾斜面の方が、水の流れによる圧力を受けにく
く、その流れ圧によるウォーターハンマー現象を軽減す
る。この傾斜面は、同図(a)のものにおいても、又、
図8の従来のものにおいても採用し得る。
【0015】
【実施例】一実施例を図1乃至図5に示し、弁箱11
は、筒12とその両側のフランジ13a、13bとから
成り、一方のフランジ13aは筒12の一端外周に一体
に形成されて、給水管Cのフランジにボルト止めされ、
給水管Cから流入口14を通って弁箱11内に流水が流
入する。他方のフランジ13bはボルト15等により一
定間隔で一方のフランジ13aに一体化されており、前
記筒12はその他方のフランジ13bに至らず、その間
隙が流出口16となる。
【0016】弁箱11内には筒状弁体17が同一軸上に
摺動自在に設けられており、この弁体17が他方のフラ
ンジ13b内面の弾性材からなる環状弁座18に密接し
て、流出口16を閉じる。すなわち、閉弁する。この弁
座18は円錐状の弁座押え19をフランジ13bにボル
ト止めすることにより取付けられ、その弁座押え19の
円錐面によって、流出口16から水がスムースに放射方
向に流れ出る。上側への流れはカバー21により阻止さ
れて下向きの流れとなる。これにより、上方への噴流が
阻止される。
【0017】弁体17はリンク機構30を介してフロー
ト20に連結されている。そのリンク機構30は、上側
のボルト15に揺動自在に支持された右側面下向きコ字
状の挺子板31と、その挺子板31の作用点(支軸)3
1aと弁体17を連結するリンク32と、挺子板31の
上面にボルト止めされた支持板33と、その支持板33
に挟まれて、挺子板31に取付けられた前記フロート2
0のレバー34とから成る。
【0018】挺子板31は、図1、図2に示すように、
両上側ボルト15間にブロック30aを介して設けたシ
ャフト30bが貫通して揺動自在になっている。弁体1
7の連結リンク32は他方のフランジ13bを通り抜け
て、その両端が支軸31aと32aを介して挺子板31
及び弁体17に回転自在に連結されており、挺子板31
が揺動すると、リンク32を介して弁体17が弁箱11
(筒12)内を移動して弁を開閉する。
【0019】弁体17は、図3に示すように、その流入
口14側が薄肉となっているとともに、外側に拡径して
その内面が傾斜面17aとなっている。一方、流出口1
6側は厚肉となって、その内面も同様に傾斜面17bと
なっている。この傾斜面17a、17bの傾斜度及び長
さ並びに肉厚度は、実験等により、開き勝手となってウ
ォーターハンマーを有効に防止し得るように適宜に設定
する。その内外径d1、d2 、d3 、d4 には図6の関
係がある。
【0020】この実施例は以上の構成であり、図4に示
すように、いま、水位が低く、給水状態では、フロート
20が下降していて、リンク機構30により、弁体17
が弁座18から後退し、流出口16が開放されて、図示
矢印のごとく、水が流れ出る。このとき、弁体17の流
入口側端部外面は流出口16側に向かって縮径している
ので、通水状態ではパッキン40と弁体17との間に隙
間ができ、弁体17に対して働く推力は流速による力だ
けである。また、弁体17の流入口端面17cも微小か
つ、内面も傾斜面17aとなっているため、その推力も
微小となり、この推力はレバー34、フロート20等の
重量とてこ作用によって完全に相殺・吸収される。さら
に、弁体17と弁箱11との摺動部の隙間が小さく、一
様のため、この付近での差圧の発生は極めて小さく考慮
外とすることが出来る。このため、後述の開き勝手の力
が作用しても、水位調整弁Vとしての作動には殆ど影響
しない。
【0021】この給水がつづき、図5に示すように、水
位が設定水位WL0 の近くになると、弁体17の両端面
に内圧(水圧)P、P’が加わり、弁体17下流側のそ
の軸方向における下流側から見た端面積が、上側のその
軸方向における上流側から見た端面積と等しく又は大き
くしてあるので、閉方向への力は開方向への力に相殺さ
れて、水撃圧の発生が無い。このとき、その端面積差に
より、水圧力が開き勝手に作用することとなるが、この
力による閉止力の不足については、フロート20の浮力
が「てこ」を介して付与されているので、完全閉止のた
めの面圧は問題ない。従って、水撃圧の発生の要因は皆
無といえる。
【0022】
【発明の効果】この発明は、以上のように、弁体に作用
する水圧を利用してウォーターハンマーを防止するよう
にしたので、長期に亘って止水性能が安定するうえに、
弁全体の小型化を図るとともに、コストダウンを図り得
る。また、弁の小型化は、この弁を取付ける(据える)
水槽(タンク)も小さいものでよく、経済的となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示し、(a)は正面図、
(b)は右側面図
【図2】同実施例の切断平面図
【図3】同実施例の弁体の断面図
【図4】同実施例の作用説明図
【図5】同実施例の作用説明図
【図6】この発明の各実施形態の要部切断正面図
【図7】水位調整弁の設置例図
【図8】従来例の切断正面図
【符号の説明】
1、11 弁箱 2、17 弁体 3、14 流入口 4、18 弁座 5、16 流出口 6、20 フロート 7、30 リンク機構 13a、13b フランジ 15 締付ボルト 17a、17b 傾斜面 19 弁座押え 31 挺子板 40 パッキング P 給水管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状弁箱11内に筒状弁体17を同一軸
    上に摺動自在に設け、前記弁箱11の一端面を流入口1
    4とするとともに、弁箱11他端面に弁座18を形成し
    てその弁座18の周囲に流出口16を設け、水位の変動
    により昇降するフロート20をリンク機構30を介して
    前記弁体17に連結し、フロート20の上昇により、弁
    体17を前進させ弁座18に密接させて前記流出口16
    を閉じ、フロート20の下降により、弁体17を後退さ
    せて弁座18から離して前記流出口16を開く水位調整
    弁であって、 上記弁体17を弁座18に密接させて流出口16を閉じ
    る直前において、前記弁体17のその軸方向における下
    流側から見た端面積を同上流側から見た端面積と同じか
    それより広くなるようにしたことを特徴とする水位調整
    弁。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の水位調整弁Vにおい
    て、上記弁体17の下流側端部内面をその端面に連続す
    る外広がりの傾斜面17bとしたことを特徴とする水位
    調整弁。
  3. 【請求項3】 上記弁体17の上流側端部内面をその端
    面に連続する外広がりの傾斜面17aとしたことを特徴
    とする請求項1又は2に記載の水位調整弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105972300A (zh) * 2016-06-24 2016-09-28 戴文平 可调节单门同向限流阀
CN105972299A (zh) * 2016-04-26 2016-09-28 英诺威阀业有限公司 一种复合式排气阀

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105972299A (zh) * 2016-04-26 2016-09-28 英诺威阀业有限公司 一种复合式排气阀
CN105972299B (zh) * 2016-04-26 2018-06-26 英诺威阀业有限公司 一种复合式排气阀
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