JP2002071046A - 電磁式給水弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のパイロット弁方式の電磁式給水弁装置
では、該給水弁装置外形を変更することなく維持しなが
ら、流量検出を可能とする流量検出装置付装型とするこ
とができない。 【解決手段】 流入口１１、流入管路１２、流入室１
３、流出管路１４、流出口１６を一体成形した弁本体１
７に、略リップパッキン状に形成された主弁座１５を該
流出管路１４に嵌合させて固着し、該主弁座１５を軸と
し磁石２２を有する羽根車２３を該流入室１３に設け、
該弁本体１７の外周部に磁気検出装置２４を設けたパイ
ロット弁方式の電磁式給水弁装置とする。

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
ンジャに連結されたパイロット弁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流量検出装置（例えば、羽根車式流
量センサ）を設けた電磁式給水弁装置に係るものであ
り、詳しくはパイロット弁方式の電磁式給水弁の外形を
変更することなく、流入室に流量検出装置の羽根車部
を、弁本体の外周部に該流量検出装置の磁気検出装置部
を設置することにより、給水時の流量検出を可能とする
流量検出装置付装型パイロット弁方式の電磁式給水弁装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、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）
に搭載されている常閉型パイロット弁方式の電磁式給水
弁（以下、従来弁という。）は、流入口、流入管路、流
入室、主弁座、流出管路、流出口を合成樹脂成形部材
（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軟質ダイヤフラム弁（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合成樹脂成形部材（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）の軟質パイロット弁（弁
体）が固定された硬質磁性部材（例えば、ステンレス鋼
棒）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、ステンレス鋼線）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（電線）に接続したソレノイド（コイル）を設置し
て構成されたものが知られている。

【０００３】流入口の外周部には、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。

【０００４】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おいては、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、上流側に合成樹脂成形部
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［メガパ
スカル］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、０．５０〜０．７５Ｍ
Ｐａ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。

【０００５】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おいては、
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、無くても良いが合
成樹脂成形部材（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。

【０００６】従来弁においては、前記のように該流入口
に流量調節部品を配設する場合が一般的だが、例えば、
実開昭５６−１３６６８５号公報、登録実用新案第３０
２１４８８号公報等で開示されているように、流出口側
に流量調節部品を配設する場合もある。

【０００７】流入管路は、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。

【０００８】流入室は、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。

【０００９】主弁座は、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。

【００１０】流出口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。

【００１１】ダイヤフラム弁は、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、合成樹脂成形部
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良い。）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・オリフィスが該流入管路の出口に来るように
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、該流入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。

【００１２】さて、該ソレノイドに電流を流す（通常は
交流１００Ｖの電圧を印加し励磁する。）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
を閉鎖していた該パイロット弁が離れる。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。

【００１３】次に、該ソレノイドに電流を流すのを止め
る（通常は交流１００Ｖの電圧を停電し消磁する。）
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、該パイロット弁が該パイロット・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。

【００１４】さて、従来弁等に流量検出装置（例えば、
羽根車式流量センサ）を搭載（付装又は一体化）させた
ものには、例えば、特開平５−１８１５３９号公報、特
開平７−２８９７８２号公報等で開示されているよう
に、流入口に流量検出装置（例えば、羽根車式流量セン
サ、熱式流量センサ、フロースイッチ）を配設する技術
がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、家庭用
電気機器に搭載されている既存の従来弁と置換するに
は、従来弁の外形的制約と、家庭用電気機器内の空きス
ペースと、の兼ね合いから新規採用ができないという問
題点がある。

【００１６】又従来弁においては、流入口側には既に流
量調節部品が配設されている為に、流量検出装置が配設
（組み込み）しにくいという問題点がある。

【００１７】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、既存の従来弁の外形を変更することなく維持し
ながら、流量検出を可能とする流量検出装置付装型パイ
ロット弁方式の電磁式給水弁装置を提供しようとするも
のである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のパイロット弁方式の電磁式給水弁装置は、
水が流入する流入口、流入管路、ダイヤフラム弁に水の
圧力を伝播させる流入室、流出管路、水が流出する流出
口を一体成形した弁本体に、略リップパッキン状に形成
された主弁座を該流出管路に嵌合させて固着し、該主弁
座を閉鎖するようにダイヤフラム弁を設置し、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
ガイドケースを押止め、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、パイロット弁が固定されたプランジャと、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を収納
し、該ガイドケースの外周にはソレノイドを設置して構
成されたパイロット弁方式の電磁式給水弁において、該
主弁座を軸とし磁石を有する羽根車を該流入室に設け、
該弁本体の外周部に磁気検出装置を設けたことを特徴と
する。

【００１９】細部においては、主弁座及び／又は羽根車
を水中摩耗に耐久性の良い炭素繊維入り合成樹脂で形成
し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は本発明の一実施例の単体式の
常閉型パイロット弁方式の電磁式給水弁装置１０（以
下、本装置１０）の正面縦断面図である。図２は本装置
１０の弁本体１７の平面図である。本装置１０において
は、水が流入する流入口１１、流入管路１２、ダイヤフ
ラム弁３０に水の圧力を伝播させる流入室１３、流出管
路１４、水が流出する流出口１６を一体成形した弁本体
１７（合成樹脂製でも真鍮製でも良い。）に、略リップ
パッキン（例えば、Ｕパッキン、Ｖパッキン）状に形成
された主弁座１５（本実施例では、水中摩耗に耐久性の
良い炭素繊維入りポリアセタール樹脂で形成したが、炭
素繊維入りポリプロピレン樹脂、炭素繊維入りナイロン
樹脂、炭素繊維入りポリエーテル・エーテル・ケトン樹
脂でも良い。）を該弁本体１７の該流出管路１４に嵌合
させて固着（例えば、挿入、圧入、超音波溶着）し、該
主弁座１５を閉鎖するようにダイヤフラム弁３０を設置
し、該弁本体１７に該ダイヤフラム弁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３１が閉鎖されるように、パイ
ロット弁４１が固定されたプランジャ４２と、該プラン
ジャ４２を常時弾発付勢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４５に巻
いて端子片４６に接続したソレノイド（コイル）４７を
設置したものである。

【００２１】本装置１０においては、流量検出装置２１
を羽根車式流量センサとした。流量検出装置２１は、該
流入室１３（該弁本体１７の内壁２０と主弁座１５との
間の室）に設けられ該主弁座１５を軸とし磁石２２（不
図示、希土類系磁石が良い。）を有する羽根車２３（本
実施例では、水中摩耗に耐久性の良い炭素繊維入りポリ
アセタール樹脂で形成した。）部と、該弁本体１７の外
周部に設けられた電気的信号出力が可能な磁気検出装置
（磁性感動素子）２４部と、からなるものである。

【００２２】本実施例では、図２のような螺旋形捻りを
有しない回転羽根形状の羽根車２３としたが、不図示で
はあるが、螺旋形捻りを有する回転羽根形状の羽根車２
３としても良い。

【００２３】図１において、該弁本体１７の該流入室１
３外周部側に設けられた場合が磁気検出装置２４−１で
ある。又該弁本体１７の流出口１６側に設けられた場合
が磁気検出装置２４−２である。該磁気検出装置２４に
は、例えば、リードスイッチ、ホールＩＣ、磁気抵抗、
コイル等があり、通常はガラス管封入形リードコンタク
ト式の常時開路接点（ａ接点又はメーク接点ともい
う。）のリードスイッチが多用されている。コスト的に
はホールＩＣ（Ｓ極又はＮ極の片極検出型、Ｓ極及びＮ
極の両極検出型、無検出時省エネ待機型等）が有利な場
合もある。該磁気検出装置２４は印刷配線基板等に半田
付け（電気的接続及び／又は機械的固定）して該弁本体
１７外周部に配設（取付け）しやすいように工夫すると
良い。本実施例では、ホールＩＣを印刷配線基板上に配
線材と共に半田付けで固着して印刷配線基板カバー部内
に入れて、ポッティング材（例えば、ウレタン樹脂、ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の電
気絶縁材、接着シール材等で、他の材質の防水対策材、
防湿対策材、結露対策材用等のものも含む。）で封止し
たものである。

【００２４】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。本発明のパイロット弁方式の電磁式給水弁装置
においては、常閉型としたが常開型としても良い。又、
磁石（希土類系磁石が良い。）とソレノイド（コイル）
とを組合せた自己保持（ラッチ）型としても良い。流量
検出装置の羽根車部においては、例えば、２連式又は３
連式等の多連式の常閉型パイロット弁方式の電磁式給水
弁装置の各々の流入室（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
各々羽根車を設けても良い。又、直動弁方式の電磁式給
水弁等の弁本体の流入室に羽根車を設けても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明のパイロット弁方式の電磁式給水
弁装置においては、既存の従来弁の外形を変更すること
なく維持しながら、流量検出を可能とすることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の単体式の常閉型パイロット
弁方式の電磁式給水弁装置の正面縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例の単体式の常閉型パイロット
弁方式の電磁式給水弁装置の弁本体の平面図である。

【符号の説明】

１０…本装置、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…弁本体、２０…内壁、２１…流量検出装置、
２２…磁石、２３…羽根車、２４…磁気検出装置、３０
…ダイヤフラム弁、３１…パイロット・オリフィス、３
３…液密パッキン部、４０…ガイドケース、４１…パイ
ロット弁、４２…プランジャ、４３…コイルスプリン
グ、４４…銅線、４５…円筒状のボビン、４６…端子
片、４７…ソレノイド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水が流入する流入口、流入管路、ダイヤ
   フラム弁に水の圧力を伝播させる流入室、流出管路、水
   が流出する流出口を一体成形した弁本体に、略リップパ
   ッキン状に形成された主弁座を該流出管路に嵌合させて
   固着し、該主弁座を閉鎖するようにダイヤフラム弁を設
   置し、該弁本体に該ダイヤフラム弁の液密パッキン部を
   押圧するようにガイドケースを押止め、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、パイロット弁が固定されたプラン
   ジャと、該プランジャを常時弾発付勢しているコイルス
   プリングを収納し、該ガイドケースの外周にはソレノイ
   ドを設置して構成されたパイロット弁方式の電磁式給水
   弁において、該主弁座を軸とし磁石を有する羽根車を該
   流入室に設け、該弁本体の外周部に磁気検出装置を設け
   たことを特徴とするパイロット弁方式の電磁式給水弁装
   置。
2. 【請求項２】 主弁座及び／又は羽根車を水中摩耗に耐
   久性の良い炭素繊維入り合成樹脂で形成したことを特徴
   とする請求項１記載のパイロット弁方式の電磁式給水弁
   装置。