JP2001173833A - 電磁式給水弁の弁本体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 家庭用電気機器（例えば、全自動洗濯機、食
器洗い乾燥機）等に搭載されている従来のパイロット方
式の電磁式給水弁では、給水配管ライン等から伝搬して
くる水撃所謂もらい圧に対して、弁本体が破裂される可
能性が高い。 【解決手段】 流入口、流入管路、流入室、主弁座、流
出管路、流出口を一体成形した弁本体において、該弁本
体の内壁と流出管路の外周部とに囲まれた流入室に、仕
切壁を三ケ所以上設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水等の給水配
管ライン等（以下、ラインという。）に設置して、プラ
ンジャでダイヤフラム弁のパイロット・オリフィスを開
閉することにより、ダイヤフラム弁を連動させて主弁座
の開閉を行うパイロット弁方式の電磁式給水弁に係るも
のであり、詳しくは給水器具（給水用具ともいう。例え
ば、水栓、洗浄弁、電磁式給水弁、ボールタップ）等が
発生させる水撃作用（ラインに生じる圧力の急激な変動
作用をいう。水撃作用等で上昇した圧力を水撃圧とい
う。）でも十分耐え、水漏れ、変形、破損その他の異常
が生じないようにした、樹脂成形部材（例えば、ポリプ
ロピレン樹脂）で成形した弁本体の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近は、ラインに逆止弁をいれている地
域が多くなってきている。これにより、ラインの水の流
れを給水器具等で急閉させると起こる水撃作用は、ライ
ンの逆止弁により水の供給元には行かず、供給元のライ
ンの静水圧を越える異常水圧（水撃圧の略最大値となっ
ている場合が多い。例えば、ラインの静水圧で２．００
ＭＰａ〜６．００ＭＰａ）となって、給水器具付近のラ
インで圧籠もりしている場合が多い。その異常水圧が、
家庭用電気機器（例えば、全自動洗濯機、食器洗い乾燥
機、局部洗浄装置）等に搭載されている、例えば、ライ
ンの静水圧で５．００ＭＰａ程度の耐水圧破壊強度を有
するパイロット弁方式の電磁式給水弁（以下、従来弁と
いう。従来弁の弁本体は、真鍮等の金属部材で形成され
ているものは少なく、例えば、ポリプロピレン樹脂等の
樹脂成形部材で形成されているものが多い。）等をも破
裂させる。

【０００３】参考ではあるが、因みに、本発明の出願日
時点での水道法（昭和３２年６月１５日法律第１７７
号）の規定に基づく水道法施行令（昭和３２年１２月１
２日政令第３３６号）第４条（給水装置の構造及び材質
の基準）に係わる給水装置の構造及び材質の基準に関す
る省令（平成９年３月１９日厚生省令第１４号）の耐圧
に関する基準においては、静水圧で１．７５ＭＰａの水
を１分間加えたとき、水漏れ、変形、破損その他の異常
を生じないことという基準があるが、従来弁（の弁本
体）では最低でも８．００ＭＰａ以上の耐水圧破壊強度
を要望される場合が多い。

【０００４】単体式の従来弁は、流入口、流入管路、流
入室、主弁座、流出管路、流出口を樹脂成形部材（例え
ば、ポリプロピレン樹脂）で一体成形した弁本体に、主
弁座を閉鎖するようにダイヤフラム弁（弁体）を設置
し、該弁本体に該ダイヤフラム弁の液密パッキン部を押
圧するように樹脂成形部材（例えば、ナイロン樹脂）の
ガイドケース（内部を背圧室という。）を押止め、該ガ
イドケースの内周には該ダイヤフラム弁のパイロット・
オリフィスが閉鎖されるように、弾性部材（例えば、シ
リコンゴム）の軟質プランジャシート（弁体）が固定さ
れた磁性部材（例えば、ステンレススチール）のプラン
ジャと、該プランジャを常時弾発付勢しているコイルス
プリング（例えば、ステンレススチール線）を収納し、
該ガイドケースの外周には銅線（例えば、エナメル線）
を円筒状のボビン（例えば、ナイロン樹脂）に巻いて端
子片（例えば、ファストン端子＃２５０）やリード線に
接続したソレノイドを設置して構成されたものが知られ
ている。又家庭用電気機器等に搭載されている従来弁に
は、前記単体式の他に、前記単体式を組み合わせた（一
体にした）２連式又は３連式等の多連式のものも知られ
ていて、細部については下記による。

【０００５】流入口（単体式、多連式の従来弁の場合で
も一つ）の外周部には、例えば、ねじ継手の呼びＰＴ３
／４、口径の呼び２０というように、業界では給水ホー
ス等のねじ接続や口径等を規格化していて、業界規定の
螺刻（例えば、１０山）がある。該流入口の内周部（流
入する水の圧力を一次圧又は高圧側という。）には、異
物（例えば、虫、砂、鉄屑等）混入防止の６０メッシュ
程度の金属フィルタや、一次圧（ラインの動水圧）に係
わらず略流量が一定になるように流量調整部品等を組み
込む場合が多い。

【０００６】例外もあるが、所定の通水量が毎分１０Ｌ
未満の場合の流量調節部品に於いては、例えば、実公昭
５９−２８７９６号公報、実公昭６２−１８７８７号公
報等で開示されているように、上流側に樹脂成形部材
（例えば、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニ
レンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂）の硬質カップ
と、下流側に弾性部材（例えば、ニトリルゴム）の軟質
環状ディスク（以下、フロコンといい、略中央の貫通孔
に面取りを施したような円錐状傾斜凹形状が成形されて
いないものをいう。）とを備えている流量調節部品を設
置するのが一般的である。該流量調節部品に、一次圧が
低水圧（例えば、０．０５〜０．１０ＭＰａ又はそれ以
下）で供給される場合は、水圧により該硬質カップは該
フロコンを少し押圧する程度なので、該硬質カップに設
けられた流水通路（例えば、周設の場合はＶ溝、階段状
凹溝、その他。略中央部設の場合は貫通孔、その他。）
はそのまま確保されていて、所定の通水量以下の水が通
過する。又、一次圧が中水圧（例えば、０．１０〜０．
５０ＭＰａ程度）で供給される場合は、水圧により該硬
質カップは低水圧時よりも該フロコンを強く押圧し、該
硬質カップに設けられた該流水通路に該フロコンが食い
込んで該流水通路が狭まれて、所定の通水量又はそれ以
下の水が通過することになる。さらに、一次圧が高水圧
（例えば、０．５０〜０．７５ＭＰａ又はそれ以上）で
供給される場合は、水圧により該硬質カップはほとんど
該フロコンに食い込んでいて該流水通路がほとんど閉塞
されて、所定の通水量又はそれ以下の水が通過すること
になる。

【０００７】例外もあるが、所定の通水量が毎分１０Ｌ
から毎分３５Ｌ程度の場合の流量調節部品に於いては、
例えば、実開平２−１０２７４４号公報の図６及び図７
等で開示されているように、両側の端面の略中央の貫通
孔（オリフィスともいい、流水管路である。）に、水圧
又は流体の流量の変化により撓み、流水管路断面積が変
化しやすいように円錐状傾斜凹形状が成形されている弾
性部材（例えば、ニトリルゴム）の軟質環状ディスク
（以下、フローシートという。）と、無くてもよいが樹
脂成形部材（例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタ
ール樹脂）の硬質カラー（逆流時の飛出防止用のフロー
シート支えである。）とで構成された流量調節部品を設
置するのが一般的である。該流量調節部品については、
水圧又は流体の流量の変化によりフローシートが撓み変
形して該略中央の貫通孔である流水管路が狭まれて、所
定の通水量又はそれ以下の水が通過することになる。

【０００８】流入管路（単体式、多連式の従来弁の場合
でも一つ）は、該流入口の水を流入室に誘導する通路で
あるが、流入管路内でキャビテーションを発生しやすく
する（ダイヤフラム弁を主弁座から浮遊させる水撃圧を
確保する）ために、管路を長くすることが多い。又、該
流量調整部品で水の流れが乱流になってしまうので、キ
ャビテーションをより発生しやすくするためには一度整
流させることが必要であり、流入管路内に整流羽根（例
えば、＊字状）を設ける場合が多い。

【０００９】流入室（単体式の従来弁の場合は一つ、２
連式の従来弁の場合は二つ、同様に３連式の従来弁の場
合は三つ存在する。）は、弁本体の内壁と流出管路の外
周部とに囲まれた室をいい、ダイヤフラム弁に水の圧力
を伝播させる機能がある。通常、該流入管路内で発生し
たキャビテーションは該流入室で消失されているが、流
量が少ない時の止水性能を向上させるために、流入室全
体にキャビテーションが行かないように、該流入管路の
略出口近辺の両側には、弁本体１７の内壁２０と流出管
路１４の外周部との間を仕切壁（リブ）１８にて仕切る
場合が多い。該仕切壁１８二枚で仕切られた流入室１３
の一部を小室１９という。（図４を参照する。）

【００１０】主弁座（単体式の従来弁の場合は一つ、２
連式の従来弁の場合は二つ、同様に３連式の従来弁の場
合は三つ存在する。）は、流出管路の端面部である。止
水性能の向上のために、ダイヤフラム弁が食い込みやす
くなる形状になっている。

【００１１】流出口（単体式の従来弁の場合は一つ、２
連式の従来弁の場合は二つ、同様に３連式の従来弁の場
合は三つ存在する。又流出する水の圧力を二次圧又は低
圧側という。）は流出管路の出口である。該流出口の外
周部には、給水ホース等の抜け止め用に、環状の凸部
（リブ）等がある。

【００１２】ダイヤフラム弁（単体式の従来弁の場合は
一つ、２連式の従来弁の場合は二つ、同様に３連式の従
来弁の場合は三つ必要とする。）は、例えば、弾性部材
（例えば、シリコンゴム）の軟質ダイヤフラムに設けら
れた少なくとも一個の小穴と一個の中穴に、樹脂成形部
材（例えば、ポリアセタール樹脂）の硬質ディスクの片
面に設けられた少なくとも一個の小突起と一個の中突起
を嵌挿することにより結合（例えば、登録実用新案第３
０１０８０６号公報等で開示されているように、複数の
小穴と小突起を設けて嵌挿結合させてもよい。）してい
て、該ダイヤフラム弁の外周部には該小突起が飛び出て
いて、該流入室と背圧室（ガイドケース内部）を貫通す
るサイド・オリフィス（小孔、ブリード孔ともいう。）
を備え、該ダイヤフラム弁の中央部には該中突起が飛び
出ていて、該背圧室と背圧室流出口を貫通するパイロッ
ト・オリフィス（中孔）を備えている。該主弁座を閉鎖
するように該ダイヤフラム弁を弁本体に設置する時は、
該サイド・オリフィスが該小室の略中間部に来るように
する。何故ならば、該流入管路内で発生したキャビテー
ションは、該小室で極めて急激に圧縮されて消失し、急
激な圧力上昇（水撃圧）を起こし、該ダイヤフラム弁を
該主弁座から浮遊させたり、流入室の水を圧力差（＝水
撃圧−背圧室圧）により該サイド・オリフィスから該背
圧室に流入させる原動力になっていると推定されるため
である。

【００１３】さて、該ソレノイド（単体式の従来弁の場
合は一つ、２連式の従来弁の場合は二つ、同様に３連式
の従来弁の場合は三つ必要とする。）に電流を流す（通
常は交流１００Ｖの電圧を印加する）と、該ソレノイド
の内側に設置された該ガイドケース内の略中央部に該プ
ランジャが吸引されて、該パイロット・オリフィスを閉
鎖していた該プランジャシートが離れる。すると、流入
室の水は該サイド・オリフィスから該背圧室に流入し、
該パイロット・オリフィス、該背圧室流出口を通り、該
流出管路、該流出口に流出する。この通路が開通される
と、該背圧室の水の圧力の下降と流入室の水の圧力とで
該ダイヤフラム弁が該主弁座から若干浮遊する。該サイ
ド・オリフィスから該背圧室に流入する水は、該サイド
・オリフィスで一端収縮することから圧力が低下しキャ
ビテーションが起こしている。該背圧室の水は、キャビ
テーションの消失により急激な圧力上昇（水撃圧）が起
こっていて、該主弁座から浮遊される該ダイヤフラム弁
を常に押圧しながら、該流出管路、該流出口に流出して
いるものと推定される。そして、流入室の大部分の水は
該主弁座、該流出管路、該流出口に流出しているので、
ラインの静水圧の水は、動水圧まで下がり流水状態とな
る。該流入口に組み込まれた流量制御用の流量調整部品
により、水は一端収縮することから圧力が低下し該流入
管路内でキャビテーションが起こり、該流入室で消失
し、急激な圧力上昇（水撃圧）を起こし、該ダイヤフラ
ム弁を該主弁座から浮遊させているものと推定される。
又、急激な圧力上昇に伴い発生する圧力波等は、水の流
れが、該流入口から該流出口の流路を通り流出されてい
るので、ライン側には伝搬されない（又は伝搬量が少な
い）ものと推定される。よって、従来弁の開弁動作中
は、ラインの動水圧（流量が多いと下がる）は安定して
いる。参考ではあるが、該流量調整部品が設置されてい
ない場合、ラインの動水圧での従来弁の圧力損失（＝一
次圧−二次圧）は０．０１ＭＰａ〜０．０２ＭＰａであ
るので、キャビテーション消失後は、殆ど一次圧まで回
復することが判る。

【００１４】次に、該ソレノイドに電流を流すのを止め
ると、該コイルスプリングにより該プランジャが定位に
復旧し、該プランジャシートが該パイロット・オリフィ
スを閉鎖する。すると、該サイド・オリフィスから該背
圧室に流入している水は行き場を無くすが、前記のよう
に該背圧室では、キャビテーションの消失により急激な
圧力上昇（水撃圧）が起こっているので、該主弁座から
浮遊していた該ダイヤフラム弁を該主弁座に押圧するよ
うになる。そして、該主弁座が該ダイヤフラム弁で急閉
鎖されて止水され、流入室の水は該サイド・オリフィス
から該背圧室に流入することができなくなって、従来弁
の閉弁動作が完了する。

【００１５】止水と同時に、該流入室内のキャビテーシ
ョンの消失による急激な圧力上昇（水撃圧）に伴い発生
する圧力波等は、反射されてライン側には伝搬されるも
のと推定される。ラインに逆止弁が無い場合は、水撃圧
の圧力波はライン内を往復し、次第に減衰する（この現
象を水撃という。）ので、従来弁は水漏れ、変形、破損
その他の異常を生じることは少ない。（但し、ラインに
影響を及ぼす可能性はある。）ラインに逆止弁が有る場
合は、逃げ道が無いので水撃圧が減衰しないまま、従来
弁の内部に圧籠もりしてしまうので、従来弁は水漏れ、
変形、破損その他の異常を生じてしまう。

【００１６】さて、止水時の水撃圧や、ラインから伝搬
して来て減衰しない水撃圧等を下げる為に、水の一部を
流入室から流出口に流出させるリリーフ弁機構を、弁本
体に設置したものが提案されている。例えば、特開昭５
８−１６３７８４号、特開平５−１５４２８４号、特開
平８−１７８１２５号等に開示されている技術がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リリー
フ弁機構の作動圧力設定は、コイルスプリング（例え
ば、ステンレススチール線）のバネ定数で固定（例え
ば、１．２０ＭＰａ）されているので、例えば、ライン
の静水圧が高い（例えば、１．２０ＭＰａ）地域では、
止水時の水撃圧や、ラインから伝搬して来て減衰しない
水撃圧等が無くても、リリーフ弁機構の作動バラツキ
（コイルスプリングのバネ定数等のバラツキ）により、
リリーフ弁機構が作動して、止水不良と間違われるよう
な放水状態が有り得るという問題点がある。

【００１８】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、水の一部を流入室から流出口に流出させるリリ
ーフ弁機構を弁本体に設置しなくても、水撃作用に十分
耐え、水漏れ、変形、破損その他の異常が生じないパイ
ロット弁方式の電磁式給水弁を提供しようとするもので
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、パイロット弁方式の電磁式給水弁用の本発明の弁本
体は、流入口、流入管路、流入室、主弁座、流出管路、
流出口を一体成形した弁本体であって、該弁本体の内壁
と流出管路の外周部とに囲まれた流入室に、仕切壁を三
ケ所以上設けたことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図１は従来の単体式のパイロット弁
方式の電磁式給水弁１０の縦断面図である。単体式のパ
イロット弁方式の電磁式給水弁１０においては、流入口
１１と、流入管路１２と、流入室１３と、流出管路１４
端面に設けられた主弁座１５と、内壁２０と流出管路１
４の外周部との間を仕切壁１８にて仕切り、該仕切壁１
８二枚で仕切られた流入室１３の一部である小室１９
と、流出口１６とを有する弁本体１７に、主弁座１５を
閉塞するように、流入する水圧で変位可能なダイヤフラ
ム弁３０を設置し、弁本体１７にダイヤフラム弁３０の
液密パッキン部３３を押圧するようにガイドケース４０
を押止め、該ガイドケース４０の内周には、該ダイヤフ
ラム弁３０のパイロット・オリフィス２７を閉塞するよ
うにプランジャシート４１が固定されたプランジャ４２
と、該プランジャ４２を押圧しているコイルスプリング
４３を収納し、該ガイドケース４０の外周には、マグネ
ット・ワイヤーと呼ばれる銅線４４を円筒状のボビン４
５に巻いて端子片４６に接続したソレノイド４７を設置
したものである。

【００２１】図２は従来の単体式のパイロット弁方式の
電磁式給水弁１０用の弁本体１７に、仕切壁１８を追加
した本発明の弁本体２１の平面図である。同様に、図３
は仕切壁１８を十四枚追加した本発明の弁本体２１の平
面図である。第一実施例は図２（ａ）のように、該弁本
体１７の内壁と流出管路１４の外周部とに囲まれた流入
室１３に、さらに該仕切壁１８を一枚追加したものであ
る。つまり、合計で該仕切壁１８を三ケ所設けたもので
ある。但し、該仕切壁１８二枚で仕切られた流入室１３
の一部である小室１９は、従来通りの位置に存在させて
おくものであり、追加分の該仕切壁１８について、小室
１９を除く流入室１３を略均等割りになるように配設す
るものである。第二実施例は図２（ｂ）のように、同様
に該流入室１３に、さらに該仕切壁１８を二枚追加した
ものである。つまり、合計で該仕切壁１８を四ケ所設け
たものである。第三実施例は図２（ｃ）のように、同様
に該流入室１３に、さらに該仕切壁１８を三枚追加した
ものである。つまり、合計で該仕切壁１８を五ケ所設け
たものである。第四実施例は図２（ｄ）のように、同様
に該流入室１３に、さらに該仕切壁１８を四枚追加した
ものである。つまり、合計で該仕切壁１８を六ケ所設け
たものである。他実施例は図３のように、同様に該流入
室１３に、さらに該仕切壁１８を十五枚追加したもので
ある。つまり、合計で該仕切壁１８を十七ケ所設けたも
のである。このように、水撃作用の強度や仕様により、
該仕切壁１８の枚数を（合計で三ケ所以上になるよう
に）選択すると良い。

【００２２】以上、本発明の好適な実施の形態について
種々の組合せ等を述べてきたが、本発明は上述する実施
の形態に限定されるものでなく、発明の精神を逸脱しな
い範囲で多くの組合せ、改変等を施し得るのはもちろん
である。例えば、２連式又は３連式等の多連式のパイロ
ット弁方式の電磁式給水弁等の各々の流入室（単体式の
場合は一つ、２連式の場合は二つ、同様に３連式の場合
は三つ存在する。）に、各々仕切壁を三ケ所以上設ける
と良い。又、直動弁方式の電磁式給水弁等の弁本体の流
入室にも仕切壁を三ケ所以上設けても良い。

【００２３】

【発明の効果】パイロット弁方式の電磁式給水弁用の本
発明の弁本体においては、弁本体内の各々の流入室（単
体式の場合は一つ、２連式の場合は二つ、同様に３連式
の場合は三つ存在する。）に、各々仕切壁を三ケ所以上
設けることにより、水の一部を流入室から流出口に流出
させるリリーフ弁機構を弁本体に設置しなくても、水撃
作用に十分耐え、水漏れ、変形、破損その他の異常が生
じないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の単体式のパイロット弁方式の電磁式給水
弁の縦断面図である。

【図２】従来の単体式のパイロット弁方式の電磁式給水
弁用の弁本体に、仕切壁を追加した本発明の弁本体の平
面図である。

【図３】本発明の弁本体の平面図である。

【図４】従来の単体式のパイロット弁方式の電磁式給水
弁用の弁本体の平面図である。

【符号の説明】

１０…電磁式給水弁、１１…流入口、１２…流入管路、
１３…流入室、１４…流出管路、１５…主弁座、１６…
流出口、１７…従来の弁本体、１８…仕切壁、１９…小
室、２０…内壁、２１…本発明の弁本体（従来の弁本体
に仕切壁を追加したもの）、２７…パイロット・オリフ
ィス、３０…ダイヤフラム弁、３３…液密パッキン部、
４０…ガイドケース、４１…プランジャシート、４２…
プランジャ、４３…コイルスプリング、４４…銅線、４
５…円筒状のボビン、４６…端子片、４７…ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H051 AA01 BB05 CC16 DD07 FF02 3H056 AA03 BB04 BB12 BB45 CA07 CB02 CB07 CD06 DD10 GG05 3H066 AA01 BA05 BA16 BA31 BA33 EA36 3H106 DA07 DA13 DA23 DA35 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DC17 DD03 EE20 EE33 EE37 EE45 GB01 KK05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プランジャでダイヤフラム弁のパイロッ
   ト・オリフィスを開閉することにより、ダイヤフラム弁
   を連動させて主弁座の開閉を行うパイロット弁方式の電
   磁式給水弁に使用し、流入口、流入管路、流入室、主弁
   座、流出管路、流出口を一体成形した弁本体であって、
   該弁本体の内壁と流出管路の外周部とに囲まれた流入室
   に、仕切壁を三ケ所以上設けたことを特徴とするパイロ
   ット弁方式の電磁式給水弁の弁本体。