JP2001336666A - 給水弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給水弁のウオーターハンマーを抑制しつ
つ、ブリード孔にゴミ等が詰まることで生じる動作不良
を防止する。 【解決手段】 パイロット弁２２を備えた背圧部１９
に連通するブリード孔１６を備えたダイヤフラム弁５を
備えた給水弁において、ブリード孔１６の中間部に、ブ
リード孔１６の内径より大きな内径を有する円柱状空間
２５からなる渦流室１８が設けられ、渦流室１８とその
両側のブリード孔１６に渡ってクリーニングピン２０が
挿入されていることを特徴とする給水弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウオーターハンマ
ーの軽減を図りつつ、ゴミ、異物、水垢等によりブリー
ド孔が目詰まりしない給水弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】給水弁において、ダイヤフラム弁の閉弁
時にブリード孔から急速に水が流入して背圧部を満杯に
することで水撃圧力が発生する。このため該水撃圧力に
よりバルブ、便器、便座および配管が共振する等のいわ
ゆるウオーターハンマーと呼ばれる現象が発生する。ウ
オーターハンマーは、管路、計器、制御装置等の故障の
原因となるばかりではなく、集合住宅では騒音の原因と
なるため、ウオーターハンマーの抑止を図る方法が従来
から提案されている。

【０００３】一般的に、ブリード孔に屈曲部を設けるこ
とで渦を発生させたり、ブリード孔を細長くすることで
水の流体抵抗を増大させることにより、背圧部を満杯に
する時間を長くすることでウオーターハンマーの抑制を
図ることが可能である。

【０００４】ここで特開平５−１８７５７５号公報で
は、ダイヤフラム板に設けられたブリード孔の断面形状
を変化させる減勢手段により、ウオーターハンマーを抑
制する技術が開示されている。

【０００５】また特開平１−２１６１８４号公報では、
ダイヤフラム弁に設けられたブリード孔を上流側に向か
って突出させ、該突出部にブリード孔径以下の口径の入
口を有するキャップを設け、そのキャップ内部には円筒
形の空間を設けて、ウオーターハンマー及び異物詰まり
による動作不良を抑制する技術が開示されている。

【０００６】更に特開昭５６−５２６７３号公報および
特開平４−１０７３７３号公報では、ブリード孔にクリ
ーニングピンを挿入することによりウオーターハンマー
及び異物詰まりによる動作不良を抑制する技術が開示さ
れている。

【０００７】しかし、ブリード孔を細長くすると、水道
水のゴミ・異物・水垢等によりブリード孔が目詰まりし
易くなり、動作不良を引き起こす原因となる。この点で
前記特開平５−１８７５７５号公報においては、ブリー
ド孔の目詰まりの問題には何ら言及していない。

【０００８】また前記特開平１−２１６１８４号公報で
は、減勢流路にキャップを取付けてブリード孔の目詰ま
りを解消しようとするが、キャップ入口の口径が小さけ
ればキャップ入口にゴミ・異物等が詰まるため、結局は
動作不良を起こす確率が高くなる。一方でキャップ入口
の口径が大きければ、ウオーターハンマーの抑制を十分
にすることができない。

【０００９】更に前記特開昭５６−５２６７３号公報お
よび特開平４−１０７３７３号公報では、クリーニング
ピンの挿入によりブリード孔の目詰まりによる動作不良
を抑制できるが、ダイヤフラム弁がクリーニングピンと
の摩擦により磨耗して、ブリード孔の口径とクリーニン
グピンの軸径の差（ギャップ）が拡大する。そのためウ
オーターハンマー抑制効果を長期間維持するのが困難で
ある点で改善の余地がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来技
術の欠点を除くためになされたものであり、その目的は
給水弁のウオーターハンマーを抑制しつつ、ブリード孔
にゴミ等が詰まることで生じる動作不良を防止すること
である。

【００１１】また他の目的は、クリーニングピンを挿入
したときに、クリーニングピンとダイヤフラム弁の磨耗
によりブリード孔径とクリーニングピン軸径のギャップ
が拡大することを防止し、ウオーターハンマー抑制効果
を長期間持続させ、給水弁の耐久性を向上させることを
目的とする。

【００１２】更に長期間ウオーターハンマー抑制効果を
維持し、かつブリード孔のゴミ詰まりによる動作不良も
生じないことにより、給水弁の保守性を向上させること
も目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に開示した第一
の発明は、パイロット弁２２を備えた背圧部１９に連通
するブリード孔１６を備えたダイヤフラム弁５を備えた
給水弁において、ブリード孔１６の中間部に、ブリード
孔１６の内径より大きな内径を有する円柱状空間２５か
らなる渦流室１８が設けられ、渦流室１８とその両側の
ブリード孔１６に渡ってクリーニングピン２０が挿入さ
れていることを特徴とするものである。

【００１４】また請求項２に開示した第二の発明は、第
一の発明において、ダイヤフラム弁５のクリーニングピ
ン２０と接触する部分、すなわちブリード孔１６が設け
られるダイヤフラム板１１および蓋部材１７の材質が、
耐摩耗性を有する、カーボンおよび／またはフッ素を含
有した樹脂、ポリオレフィン系樹脂、テフロン（登録商
標）樹脂、または含油性樹脂である高摺動性発揮樹脂の
いずれか一つであることを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の給水弁を図１、２
に示す一実施形態に基づき説明する。図１は本発明の給
水弁の概要図であり、図２は図１に示したダイヤフラム
弁５のブリード孔１６付近の拡大図である。

【００１６】給水弁は、上流側流路１、下流側流路２お
よび円筒形の弁室３を備えた弁本体４とダイヤフラム弁
５、プランジャ７等から構成される。

【００１７】弁本体４は、上流側流路１と下流側流路２
が設けられ、かつ弁室３を構成する円筒形の弁本体４ａ
と、電磁コイル（ソレノイド）６を内臓するケース付き
フランジ４ｂに二分割される。弁本体４ａをケース付き
フランジ４ｂが塞ぐように配設され、ボルト（図示を省
略した）により水密状態で固定されることで弁本体４を
構成する。弁本体４ａの材質は特に限定するものではな
いが、一般に合成樹脂、ステンレス材、アルミニウム等
が用いられる。またケース付きフランジ４ｂは、電磁コ
イル６により生じる磁界の磁束密度の高い通路を形成す
るフランジの役割も果たすことから、一般に鉄などが材
料として用いられる。

【００１８】弁本体４ａの中間部には内向き環状フラン
ジ８が設けられており、内向き環状フランジ８と大径筒
状の基部と小径筒状の有底凸部を備えるケーシング１０
でダイヤフラム弁５の外周部を挾持する。内向き環状フ
ランジ８の下側には弁室３およびこれに接続する上流側
流路１が設けられている。

【００１９】上流側流路１にはストレーナ（フィルタ
ー）９が嵌合されており、流体（水）が弁室３に到達す
る前にストレーナ９により、一定以上の大きさの異物・
ゴミ等が除去される。ストレーナ９の目を極細とすると
水の通過抵抗が極めて大きくなり圧力損失も大きくな
る。そのため一般的に給水弁に用いられるストレーナに
は、圧力損失が比較的に少ないとされるナイロン製また
はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製の網（ＮＢ
Ｃ工業、６０メッシュ）、網目０．２５８ｍｍ角孔を設
けたものが使用される。従って、本発明では弁室３内に
流入する異物・ゴミ等の大きさは約０．２５８ｍｍ以下
のものとなる。

【００２０】弁室３内には、外周部を弁本体４の内向き
環状フランジ８およびケーシング１０に挾持された状態
で弁室３内に保持された環状のダイヤフラム弁５が設け
られている。ダイヤフラム弁５は、ダイヤフラム板１１
の係止凸部をダイヤフラム１２の透孔に嵌合係止するこ
とにより一体となって構成される。そしてダイヤフラム
弁５は、閉状態では下流側流路２の環状弁座１３に着座
して下流側流路２を塞ぐようになっている。

【００２１】ダイヤフラム板１１の中央部には、その下
部に係止フランジを備えたフランジ付き凸部１４が一体
に設けられ、フランジ付き凸部１４及びダイヤフラム板
１１の中央を貫通する縦穴１５が設けられている。

【００２２】またダイヤフラム板１１には、ダイヤフラ
ム板１１の下部に下向きに突出した有底の筒状凸部２４
が一体に形成され、筒状凸部２４内とダイヤフラム板１
１に渡って円柱状空間２５が設けられている。また円柱
状空間２５の上部のダイヤフラム板１１には、円柱状空
間２５に接続し、その内径よりも大内径の内周面を有す
る上部が開口された段部２６が同一中心線上に設けられ
ている。円柱状空間２５の底部には、縦穴１５よりも水
の通過面積を少なくしたブリード孔１６が穿設されてい
る。そして円柱状空間２５はブリード孔１６の内径以上
の内径を有している。

【００２３】円柱状空間２５の開口部側の段部２６に、
ブリード孔１６を有する蓋部材１７を嵌合するととも
に、２つのブリード孔１６が同一中心線上に並ぶように
超音波溶着または接着によって蓋部材１７を固定するこ
とで渦流室１８が形成される。

【００２４】また、円柱状空間２５の内部を更に蓋部材
１７で仕切る等の手段により、２以上の渦流室１８を形
成することも可能である（図示を省略した）。渦流室１
８の数を増やした場合にはその分流体抵抗が増加するた
め、より大きなウオーターハンマー抑制効果が享受でき
る。

【００２５】ダイヤフラム板１１の材質は、耐摩耗性を
有する、カーボンおよび／またはフッ素を含有した樹
脂、ポリオレフィン系樹脂、テフロン樹脂、または含油
性樹脂等の高摺動性発揮樹脂である。また蓋部材１７は
ダイヤフラム板１１と同じく高摺動性発揮樹脂で成形さ
れる。

【００２６】尚、図１、２中ではダイヤフラム弁５の上
面にあたる背圧部１９側に蓋部材１７が固着されている
が、ダイヤフラム弁５中に渦流室１８が形成されればこ
れに限定するものではなく、蓋部材１７がダイヤフラム
弁５の下面にあたる弁室３側にあってもよい（図示を省
略した）。またダイヤフラム板１１に円柱状空間２５を
構成するように開孔し、両面に蓋部材１７を定着して渦
流室１８を形成してもよい（図示を省略した）。

【００２７】ダイヤフラム１２は、ダイヤフラム板１１
の下面にあるフランジ付き凸部１４及び渦流室１８を形
成する筒状凸部２４を嵌入できるように開孔されてい
る。既に述べた通り、ダイヤフラム１２の複数の開孔部
に、これに対応するダイヤフラム板１１の下部に設けら
れた凸部を挿入して嵌合することでダイヤフラム弁５が
構成される。ダイヤフラム１２の材料は特に限定するも
のではないが、一般にゴム等の弾性材料が用いられる。

【００２８】そして２つのブリード孔１６を貫通するよ
うにクリーニングピン２０が挿入される。クリーニング
ピン２０の軸径は特に限定はないが、一般に直径０．５
〜１．２φｍｍ程度とされる。またクリーニングピン２
０の材質は特に限定するものではないが、一般にステン
レス材が用いられる。前記高摺動性発揮樹脂に対してス
テンレス製クリーニングピンを使用した場合には、両部
材の磨耗を著しく軽減できる。

【００２９】下流側流路２を形成する弁室３内に立ち上
がる排水管には、筒状凸部２４に間隔を置いて対向する
ように支持アームが一体に設けられ、該支持アームの対
向面側には、ブリード孔１６と同一中心線上に、断面が
逆截頭円錐状のクリーニングピン受け凹部２１が設けら
れている。クリーニングピン受け凹部２１の底部はクリ
ーニングピンが遊動できるようにブリード孔１６の口径
以上の径を有する。そしてクリーニングピン受け凹部２
１の底部とケーシング１０内面との間の寸法よりもクリ
ーニングピン２０の長さ寸法は小さく設定される。

【００３０】クリーニングピン２０の端部は、弁室３ま
たは背圧部１９において固定されていてもよいが、弁室
３または背圧部１９にクリーニングピン受け凹部２１を
設け、渦流室１８内における乱流状態の水の流れに従っ
て全方向に遊動できるように、クリーニングピン２０の
端部を固定しない状態でクリーニングピン受け凹部２１
に挿入するのが好適である（図１、２では、クリーニン
グピン受け凹部２１を弁室３側に設けた場合のみ図示
し、背圧部１９側に設けた場合については図示を省略し
た）。

【００３１】これはクリーニングピン２０の端部が固定
されている場合には、ブリード孔１６においてゴミ・異
物等が通過できる隙間は一定の狭い空間であるが、クリ
ーニングピン２０の端部を固定しない場合には、ブリー
ド孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギ
ャップ）がゴミ・異物等が通過できる空間となる。従っ
て、ブリード孔１６を同径としたときは、クリーニング
ピン２０の端部を固定した場合よりも比較的大きなゴミ
等がブリード孔１６を通過できる点で有利となる。また
クリーニングピン２０は全方向に遊動することから、ブ
リード孔１６を小径にしても比較的に大きなゴミが通過
可能である。また、クリーニングピン２０の端部を固定
した場合のように、一定箇所のみが急激に磨耗して、ブ
リード孔１６の内径とクリーニングピン２０の軸径の差
（ギャップ）が拡大し、ウオーターハンマー抑制効果が
著しく低減することがない点でも有利となる。

【００３２】弁室３内には、ダイヤフラム弁５により仕
切られた背圧部１９が構成される。弁室３と背圧部１９
には、ダイヤフラム弁５に設けられたブリード孔１６に
より流路が形成される。

【００３３】また背圧部１９内にはプランジャ７の先端
部が配設されている。プランジャ７の背圧部１９に対向
側の先端部には、パイロット弁２２が焼き付け、圧入、
接着等の手段で固定されている。プランジャ７の背後に
は圧縮バネ２３が設けられている。プランジャ７は弁本
体４内に設けられた電磁コイル６の電源の入切により上
下動し、下動時にはパイロット弁２２がダイヤフラム弁
５に設けられた縦穴１５を塞ぐようになっている。プラ
ンジャ７と背圧部１９の境界はＯリングシール等で封止
されておらず、プランジャ７の背後まで水が流れこむよ
うになっている。尚、図１においては、プランジャ７と
電磁コイル（ソレノイド）６とにより、パイロット弁２
２を上下動させる電動式としているが、レバーによりパ
イロット弁２２を上下動する手動式によるものとしても
よい。

【００３４】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。ダイヤフラム弁５の閉
弁状態では、環状弁座１３の外径より内側の面積を除い
たダイヤフラム弁５の下面部は背圧部方向へ押圧される
が、ブリード孔１６の流路をへて背圧部１９に回り込ん
だ水はダイヤフラム弁５の上面部全体に背圧をかけるた
め、受圧面積差に応じた押圧力の差によりダイヤフラム
弁５が開弁することはない。

【００３５】ダイヤフラム弁５の閉弁状態において、電
磁コイル６に通電されるとプランジャ７が上動してパイ
ロット弁２２が引き上げられ、ダイヤフラム弁５の縦穴
１５を開放する。そして背圧部１９内の水は、ダイヤフ
ラム弁５の縦穴１５をへて下流側流路２へ流れる。この
とき縦穴１５の水の通過面積はブリード孔１６の水の通
過面積より大きいため、背圧部１９へ流れこむ水より縦
穴１５から流れ出す水の方が多くなる。そのため弁室３
側の水による押圧力の方が大きくなり、ダイヤフラム弁
５が上動して開弁状態となり環状弁座１３が開放され
る。その結果、上流側流路１から下流側流路２へ向かっ
て直接に水が流れこむようになる。

【００３６】ダイヤフラム弁５の開弁状態でコイル６の
電源が切られると、プランジャ７は圧縮バネ２３の復元
力により下動して、パイロット弁２２がダイヤフラム弁
５の縦穴１５を塞いだ状態で静止する。この段階では、
ダイヤフラム弁５は環状弁座１３に着座しておらず、上
流側流路１から下流側流路２へ向かって水が流れ込んで
いる。そして、縦穴１５が塞がっていることから、ブリ
ード孔１６から背圧部１９へ流入する水が背圧部１９を
徐々に満たして満杯にする。これにより再び弁室３側と
背圧部１９側の受圧面積差に応じて背圧部１９側の押圧
力が強くなることから、ダイヤフラム弁５が下動して環
状弁座１３に着座することで閉弁状態となる。

【００３７】従来のダイヤフラム弁の閉弁動作時におい
ては、背圧部内が急激に水で満たされて急激にダイアフ
ラム弁が閉弁するため、水撃圧力によるウオーターハン
マーが発生し易かった。しかし本発明では、ブリード孔
１６間に設けられた渦流室１８内で渦が発生して乱流状
態となり、大きな流体抵抗が生じて水の流速が減殺され
る。そのため背圧部１９が水で満たされるまでの時間が
長くなることからウオーターハンマーが抑制される。

【００３８】また２つのブリード孔１６を貫通するよう
に挿入されたクリーニングピン２０が遊動することか
ら、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸
径の差（ギャップ）の空間（クリーニングピンの軸径が
０．６φｍｍの場合には、０．２７ｍｍ〜０．２９ｍ
ｍ）がゴミ・異物等が通過できる最大空間となる。スト
レーナ９を通過してブリード孔１６に流れこむ異物・ゴ
ミ等の大きさは上記の通り約０．２５８ｍｍ以下であ
り、ゴミ・異物等はブリード孔１６を通過して背圧部１
９からブリード孔１６とクリーニングピン２０のギャッ
プ以上の縦穴１５へ流れるため、目詰まりが生じること
もない。またクリーニングピン２０の遊動によりブリー
ド孔１６内壁面に水垢等が付着することも防止できる。

【００３９】ここでブリード孔間に渦流室１８を設けな
い場合では、本発明と同等のウオーターハンマー抑制効
果を得ようとすると、クリーニングピンの軸径が０．６
φｍｍの場合には、ブリード孔口径とクリーニングピン
軸径の差（ギャップ）を０．２ｍｍに設定する必要があ
る。この場合には、０．２ｍｍのギャップを通過できな
い異物・ゴミ等によってブリード孔の目詰まりが生じる
こととなる。

【００４０】更に、ブリード孔１６が設けられるダイヤ
フラム板１１及び蓋部材１７の材質が高摺動性発揮樹脂
であるため、クリーニングピン２０によるダイヤフラム
弁５の磨耗は最小限に抑えられ、ウオーターハンマー抑
制効果を長期間維持することができ、給水弁の耐久性・
保守性が向上する。例えば図１、２に示すように、クリ
ーニングピン２０を固定せずに遊動できるようにした場
合には、特にクリーニングピン２０の取付け位置に誤差
がある場合等において一定箇所のみが急激に磨耗してウ
オーターハンマー抑制効果が著しく低減するようなこと
がない点で更に有利となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明では、上記のように給水弁のウオ
ーターハンマーを抑制しつつ、ブリード孔にゴミ等が詰
まることで生じる動作不良を防止できる効果を享受でき
る。

【００４２】また、ダイヤフラム弁のクリーニングピン
との接触部が高摺動性発揮樹脂で成型されているため、
クリーニングピンとダイヤフラム弁の摩耗によりブリー
ド孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）
が拡大することを防止し、ウオーターハンマー抑制効果
を長期間持続させ、給水弁の耐久性が向上する効果を享
受できる。

【００４３】更に長期間ウオーターハンマー抑制効果を
維持し、かつブリード孔のゴミ詰まりによる動作不良も
生じないため、給水弁の保守性が高いという効果も享受
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の給水弁の縦断正面図であ
る。

【図２】図１に示したダイヤフラム弁のブリード孔付近
の拡大図である。

【符号の説明】

１ 上流側流路 ２ 下流側流路 ３ 弁室 ４ 弁本体 ４ａ 弁本体 ４ｂ ケース付きフランジ ５ ダイヤフラム弁 ６ 電磁コイル（ソレノイド） ７ プランジャ ８ 内向き環状フランジ ９ ストレーナ（フィルター） １０ ケーシング １１ ダイヤフラム板 １２ ダイヤフラム １３ 環状弁座 １４ フランジ付き凸部 １５ 縦穴 １６ ブリード孔 １７ 蓋部材 １８ 過流室 １９ 背圧部 ２０ クリーニングピン ２１ クリーニングピン受け凹部 ２２ パイロット弁 ２３ 圧縮バネ ２４ 筒状凸部 ２５ 円柱状空間 ２６ 段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 貴信 神奈川県大和市深見東１丁目６番８号 富 士精工株式会社内 (72)発明者 押田 正洋 神奈川県大和市深見東１丁目６番８号 富 士精工株式会社内 (72)発明者 鈴木 淳 神奈川県大和市深見東１丁目６番８号 富 士精工株式会社内 (72)発明者 飯浦 忠洋 神奈川県大和市深見東１丁目６番８号 富 士精工株式会社内 (72)発明者 太田 吉喜 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 城戸 勉 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 3H056 AA02 AA07 BB12 BB41 CA07 CB03 CB06 CC12 DD04 GG05 3H066 AA01 BA05 EA11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロット弁を備えた背圧部に連通する
   ブリード孔を備えたダイヤフラム弁を有する給水弁にお
   いて、前記ブリード孔の中間部に、前記ブリード孔の内
   径より大きな内径を有する円柱状空間からなる渦流室が
   設けられ、前記渦流室とその両側のブリード孔に渡って
   クリーニングピンが挿入されていることを特徴とする給
   水弁。
2. 【請求項２】 ダイヤフラム弁のクリーニングピンと接
   触する部分の材質が高摺動性発揮樹脂であることを特徴
   とする請求項１記載の給水弁。