JP2002286157A - 圧力調整機能付き開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力調整弁による圧力調整と開閉弁による給
水の断／続を別ユニットで行っていたので、装置全体の
大型化につながり、特に衛生洗浄装置などへ組み込む場
合、装置全体の設計の自由度が阻害されていた。 【解決手段】 主弁体１５と一体に形成され外周部に配
設されたテーパ部１１ａを持つ弁棒１１と、前記テーパ
部１１ａと隙間部９を形成する弁機構本体１０と、前記
弁棒１１端部と前記弁機構本体１０によって形成される
第２の圧力室１２と、前記第２の圧力室１２から前記隙
間部９と前記第１の圧力室４へ連通する弁棒１１の軸方
向に形成された圧力導入路１４と、前記第１の圧力室４
に前記主弁体１５を前記主弁座２９へ付勢するバネ５を
備えることで圧力調整と開閉弁を一つのユニットで構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁本体の流入路側
に作用する１次側の流体圧力が変動しても常に流出路側
に向けて一定の圧力を供給する圧力調整機能付き開閉弁
に関し、特に用便後の人体局部を洗浄する衛生洗浄装置
を始めとする各種機器に適用される圧力調整機能付き開
閉弁に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力調整機能付き開閉弁としては
図１に示されるような構造のものがあった。かかる圧力
調整機能付き開閉弁は、給水上流側に圧力を調整するべ
く圧力調整弁を、下流側に給水を断／続すべく電磁弁
を、それぞれ別ユニットで備えており、電磁弁に通電す
ることにより給水の断／続がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置で
は、圧力調整弁による圧力調整と開閉弁による給水の断
／続を別ユニットで行っていたので、装置全体の大型化
につながり、特に衛生洗浄装置などへ組み込む場合、装
置全体の設計の自由度が阻害され、材料費等のコストア
ップが招来されてしまうという問題があった。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、給水源からの給水圧の変
動に影響されることなく圧力調整が行える圧力調整機能
付き開閉弁に関するもので、小型で安価な圧力調整機能
付き開閉弁を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、主に衛生
洗浄装置などに組み込まれる圧力調整機能付き開閉弁
で、主弁座を開／閉するための閉止受圧型の主弁体と、
流入、流出流路と、前記主弁体と蓋体によって形成され
る第１の圧力室と、前記第１の圧力室と流入路側を連通
する圧力導入路と、前記第１の圧力室から外部へ連通す
る流路と、外部への流体の流出を断／続するため前記流
路を開閉する手段を備えた開閉弁において、前記主弁体
と一体に形成され外周部に配設されたテーパ部を持つ弁
棒と、前記テーパ部と前記隙間部を形成する弁機構本体
と、前記弁棒端部と前記弁機構本体によって形成される
第２の圧力室と、前記第２の圧力室から前記隙間部と前
記第１の圧力室へ連通する弁棒の軸方向に形成された圧
力導入路と、前記第１の圧力室に前記主弁体を前記主弁
座へ付勢するバネを備えることを特徴としている。

【０００６】この構成によれば、給水源からの給水圧の
変動に影響されることなく圧力調整が行うことが可能
で、小型で安価な圧力調整機能付き開閉弁を構成するこ
とができる。

【０００７】第二の発明は、主弁体がダイヤフラム弁
で、シート部が可撓性材料と剛体で構成されてなること
を特徴としている。

【０００８】この構成によれば、止水時、主弁体のシー
ト部の主弁座への当接に対して、強度的に補強され、よ
り信頼性の高い主弁体を構成することが出来る。

【０００９】第三の発明は、主弁体がダイヤフラム弁
で、コンボリューション部が可撓性材料と基布によって
構成されてなることを特徴としている。

【００１０】この構成によれば、ダイヤフラムコンボリ
ューション部への受圧に対して、強度的に補強され、よ
り信頼性の高い主弁体を構成することが出来る。

【００１１】第四の発明は、主弁体が弁棒と弁棒上部に
形成されたねじに係留されるワッシャーによって挟持さ
れて構成されてなることを特徴としている。

【００１２】この構成によれば、より確実に主弁体と弁
棒を固定することが出来る。

【００１３】第五の発明は、第１の圧力室への圧力導入
路の径より小さい径のピンが蓋体に形成されたことを特
徴としている。

【００１４】この構成によれば、ピンと圧力導入路孔を
相対的に動作させることにより、圧力導入路へ侵入した
異物等を除去し、通水路の詰まりなどに起因する不具合
を防止し、より信頼性の高い圧力調整機能付き開閉弁と
することが出来る。

【００１５】第六の発明は、蓋体に調整機構を設けて前
記バネの付勢力を可変させてなることを特徴としてい
る。

【００１６】この構成によれば、バネの付勢力を調整す
ることで、所望の調整圧に設定することができ、より使
い勝手のよい圧力調整機能付き開閉弁とすることが出来
る。

【００１７】第七の発明は、弁棒外周部に設けられた溝
部と弁棒下部の間のシール部材がＵパッキンによって構
成されてなることを特徴としている。

【００１８】この構成によれば、主弁体のストロークが
小さい位置においてはバネの付勢力の影響がないため、
低圧時に圧力損失の小さい圧力調整機能付き開閉弁とす
ることができる。

【００１９】第八の発明は、弁棒外周部に設けられた溝
部と弁棒下部の間のシール部材がＵパッキンによって構
成されてなることを特徴としている。

【００２０】この構成によれば、Ｏリングなどの部材と
比較して、流入路側と第２の圧力室側を確実に分割シー
ルし、より摺動抵抗を小さくすることで弁の応答性をよ
くすることが出来る。

【００２１】第九の発明は、主弁体のダイヤフラム弁が
二重のダイヤフラム弁によって構成されてなることを特
徴としている。

【００２２】この構成によれば、ダイヤフラムにより安
定した受圧をさせることができるため、バイブレーショ
ン等に対してより安定した圧力調整機能付き開閉弁とす
ることができる。また、一方のダイヤフラムが圧力等に
より破損しても、流入路側から流出路側へ流出すること
はなく、信頼性の高い圧力調整機能付き開閉弁とするこ
とが出来る。

【００２３】第十の発明は、第１の圧力室から外部への
流体の流出を断／続するため、連通流路を開閉する手段
として電磁弁を用いてなること特徴としている。

【００２４】この構成によれば、人体などの存在の有無
をセンサーなどの検出手段によって検出し、その検出結
果を電気的な信号を電磁弁に入力することによって給水
の断／続を行うことができる。

【発明の実施の形態】本発明の内容をより理解しやすく
する為、以下に図示の実施例に基づいて説明する。

【００２５】

【実施例】図１は従来の一般的な圧力調整機能付き開閉
弁の実施例である。圧力調整弁１と開閉弁２が別ユニッ
トとして構成されている。図２は本発明の圧力調整機能
付き開閉弁の実施例である。図３は本発明の圧力調整機
能付き開閉弁において、バネ５の付勢力を調整部３０に
よって調整可能とした場合の実施例である。図４は本発
明の圧力調整機能付き開閉弁において、圧力導入路孔１
４ａへ異物の詰まりを防止するためにピン３４を挿入し
た場合、及び、二重ダイヤフラム３５を用いた場合の実
施例である。

【００２６】まず、図２に示す実施例から述べる。図２
は本発明の一実施形態に係る圧力調整機能付き開閉弁を
示す断面図である。

【００２７】上記装置は、例えば、給水源側から逆止
弁、貯湯タンク付き熱交換器、吐水孔切替弁、吐水ノズ
ル（いずれも図示しない）の順で各部を配設した構成の
衛生洗浄装置において、上記逆止弁と熱交換器の間に介
在させ、給水源側からの給水圧力を調整して熱交換器に
与える装置として用いられる。

【００２８】図２で示される装置は、図１での圧力調整
弁１と開閉弁２の構成を１ユニットで構成したもので、
主弁体１５であるダイヤフラム弁と弁棒１１からなり、
ワッシャー３１によって固定されている。主弁体１５は
主弁体収納室３２の中央に縦方向略円筒形状に形成され
た主弁座２９に着座し、主弁体１５の外周部を弁機構本
体１０と蓋体２７の間に固定されており、図２の主弁体
シート部１５ａは縦方向に動作可能となっている。ま
た、前記主弁体１５のシート部１５ａとコンボリューシ
ョン部１５ｂには強度的に補強するためそれぞれ金属の
板１５ｃと基布がインサート成形されて構成されてい
る。

【００２９】主弁体収納室３２は図２の縦方向に沿って
略円筒状に形成されており、主弁座２９中央部には側面
左側から流入路７に連通し、主弁座２９下部で、弁棒１
１と第２の圧力室１２を形成している。また、側面右側
は流出路１６に連通し、主弁体１５上部においては蓋体
２７との間に第１圧力室４を形成している。

【００３０】第１の圧力室４は、弁棒１１の軸方向に形
成された圧力導入路１４によって第２の圧力室１２に連
通しており、圧力導入路孔１４ａが主弁体１５の上部に
開口している。前記圧力導入路１４は弁棒１１中央部に
形成されたテーパ部１１ａと弁機構本体１０の段部１０
ａによって形成された隙間部９に、流路８によって連通
している。このとき前記流路８の流路面積は圧力導入路
１４の流路面積よりも小さく構成されている。また、主
弁体１５上部のワッシャー３１と蓋体２７の間にはバネ
５が配設されている。さらに第１圧力室４には外部へ連
通する流路１７を備えており、第１圧力室４から外部へ
の給水を断／続するための手段として電磁弁２０が配設
されている。

【００３１】一方、第２の圧力室１２は、弁棒１１下部
と弁機構本体１０の主弁座２９下部において、弁棒１１
下部の外周部分に取り付けられたパッキン２８によっ
て、流入路側とを圧力的に分割して形成されている。

【００３２】第１の圧力室４から外部への給水を断／続
を行うための電磁弁２０は、ヨーク２５とコイル２４と
ポールコア２２とバネ２３とプランジャ２１の先端にシ
ート弁体１９とを備える。

【００３３】ヨーク２５は、円筒形状を呈していて、開
口部には固定用のフランジ２５ａを有しており、蓋体２
７の部位に取り付けねじなどによって固定されている。
ポールコア２２は断面が円筒形状を呈していて、中央部
にバネ２３の一端が当接されている。プランジャ２１は
円筒形を呈し、その一方に円筒形状の穴２１ａをガイド
としてバネ２３を当接し、常にプランジャ２１を弁座１
８方向に付勢しており、ポールコア２２と嵌合すること
によってポールコア２２とともに１本の円柱を形成する
ようポールコア２２の断面形状に対応した断面形状とな
っている。他端にはシート弁体１９が配設されており、
シート弁体１９は弁座１８に形成される流路孔１７ａを
塞ぐため、可撓性を有する部材であり第１圧力室４と外
部との間を遮断する。コイル２４はポールコア２２及び
プランジャ２１と同心状にヨーク２５内に配設されてお
り、通電により励磁されているとき（以下「オンの時」
と略記する）だけ、プランジャ２１をバネ２３の付勢力
に抗してポールコア２２側に引き寄せる。この結果、シ
ート弁体１９が弁座１８から離座して流路孔１７ａが開
き、流路３３を経て外部へ給水されることとなる。一
方、通電が停止したとき（以下「オフの時」と略記す
る）には、プランジャ２１はバネ２３の付勢力によりシ
ート弁体１９を弁座１８に押しつけられ、給水は止ま
る。

【００３４】次に上記構成における各部の動作を説明す
る。

【００３５】まず、任意の状態における上記圧力調整機
能付き開閉弁の主弁体１５に作用する圧力による力を式
で表す。

【００３６】流入路７側の圧力をＰ１、流出路１６側の
圧力をＰ２、第１の圧力室４の圧力をＰ３、第２の圧力
室１２の圧力をＰ４とし、第１の圧力室４での主弁体１
５の受圧面積をＡ３、主弁座２９の受圧面積をＡ２、第
２の圧力室１２の受圧面積をＡ１とし、バネ力をｆ、及
び下向きに作用する力を正とすると、主弁体に作用する
力Ｆは次式で表される。 Ｆ＝Ｐ３Ａ３−Ｐ１（Ａ２−Ａ１）−Ｐ４Ａ１−Ｐ２（Ａ３−Ａ２）＋ｆ …式 で表される。

【００３７】電磁弁２０がオフのとき、シート弁体１９
が弁座１８に着座して第１の圧力室４と外部は遮断さ
れ、圧力導入路１４と流路８との間が連通しているた
め、流入路７側からの圧力Ｐ１は圧力導入路１４から第
１の圧力室４に流入しており、第１の圧力室４の圧力Ｐ
３は流入路７側圧力Ｐ１と等しくなっている。また、第
２の圧力室１２の圧力Ｐ４は、圧力導入路１４と流路８
とが連通しているため、流入路７側からの圧力が流入し
ており、流入路７側圧力と等しくなっている。流出路１
６側圧力は０である。また、バネ５は主弁体１５に初期
撓み状態で当接しており、付勢力ｆ０が作用している。

【００３８】上記より、Ｐ２＝０、Ｐ３＝Ｐ４＝Ｐ１、
ｆ＝ｆ０、となるため、式に左記を代入すると、主弁
体１５に作用する力Ｆ＝止水力＝Ｐ１（Ａ３−Ａ２）＋
ｆ０で表される。

【００３９】この状態で、電磁弁２０がオンすると、プ
ランジャ２１がバネ２３の付勢力に抗してコイル２４の
励磁によってポールコア２２に引き寄せられて保持さ
れ、シート弁体１９が弁座１８から離座して流路孔１７
ａが開く。これにより第１の圧力室内４の水が流路孔１
７ａから流路３３を経て外部へ流出することとなり、第
１の圧力室４の圧力Ｐ３は瞬間的に外部の圧力と略等し
くなる。第２の圧力室１２の圧力Ｐ４も圧力導入路１４
があるため第１の圧力室の圧力Ｐ３に等しくなる。バネ
力ｆはｆ０が作用している。

【００４０】上記より、Ｐ２＝０、Ｐ３≒Ｐ４≒０、ｆ
＝ｆ０となるため、式に左記を代入すると主弁体１５
に作用する力Ｆ＝−Ｐ１（Ａ２−Ａ１）＋ｆ０となる。
Ａ３＞Ａ１、かつ−Ｐ１（Ａ２−Ａ１）＞ｆ０で設定さ
れているので、これは上向きの力が作用することを意味
している。これにより、主弁体１５は主弁座２９から離
座するので、流入路側７と流出路側１６は連通状態とな
り給水が始まる。

【００４１】前記の状態で、流出路１６側へ給水が始ま
ると主弁体１５が押し上げられてバネ５は押し縮められ
て、流出路１６側の圧力が予め設定された圧力Ｐ２にな
った位置でバランスするようにバネ付勢力ｆが設定され
ている。ここで、第１の圧力室４の圧力Ｐ３と第２の圧
力室１２の圧力Ｐ４は圧力導入路１４によって連通して
いるので等しくなる。また、主弁体１５が押し上げられ
た分撓んだバネ５による付勢力ｆｓが作用しており、各
部に作用する圧力による力とバランスしているので式
の右辺は０に等しくなる。

【００４２】上記より、Ｐ１＞Ｐ２≠０、Ｐ３≒Ｐ４、
ｆ＝ｆｓとなるため、式に左記を代入すると、式は Ｐ３（Ａ３−Ａ１）−Ｐ１（Ａ２−Ａ１）−Ｐ２（Ａ３
−Ａ１）＋ｆｓ＝０ となるように設定されているので、流出路１６側の圧力
は一定となる。

【００４３】次に、オンしていた電磁弁２０をオフする
と、それまでポールコア２２に保持されていたプランジ
ャ２１がバネ２３に付勢力によって弁座１８へ押しつけ
られ、これにより流路孔１７ａはシート弁体１９が弁座
１８に着座することによって完全に閉じられるので、第
１の圧力室４の圧力Ｐ３は流入路７側の圧力Ｐ１と等し
くなり、第２の圧力室１２の圧力Ｐ４も流入路７側の圧
力Ｐ１に等しくなる。

【００４４】上記より、Ｐ３＝Ｐ１、ｆ＝ｆｓとなるた
め、式に左記を代入すると主弁体１５に作用する力Ｆ
＝（Ｐ１−Ｐ２）（Ａ３−Ａ２）＋ｆｓで表される。こ
れは下向きの力が作用していることを意味しており、主
弁体１５が下方向へ押し下げられていることを表してい
る。

【００４５】したがって、主弁体１５が主弁座２９に着
座し、止水が完了するとＰ２＝０、ｆ＝ｆ０となるの
で、主弁全体１５に作用する止水力は電磁弁２０がオン
状態になる前の状態の止水力と等しく、Ｐ１（Ａ３−Ａ
２）＋ｆ０となる。

【００４６】図３は主弁体１５の動作方向に進退自在に
調整可能な調整部３０を蓋体２７に配設し第１の圧力室
４に配設されたバネ５の撓み量を調整することで流出路
１６側の圧力Ｐ２の設定値を任意に調整できるようにし
た実施例を示す。

【００４７】図４は蓋体２６にピン３４を配設し、ピン
３４の一端を圧力導入路孔１４ａに挿入し、主弁体１５
との相対動作を行わせることにより、圧力導入路１４へ
の異物等の侵入による不具合を防止した実施例を示す。
また、第１の圧力室４に配設されたバネ５の自然長を主
弁体１５の長さよりも短くし、流入路７側の圧力が低圧
で主弁体１５が十分に浮遊しない状態ではバネによる作
用力が０になるように構成された場合、及び、主弁体１
５として二重ダイヤフラム３５を用いた場合の実施例を
示す。

【００４８】図３、図４において、上記構成以外の各部
の構成及び機能については図２に示した装置各部の構成
及び機能と実質的には同一であるので、図２に示した装
置各部と同一の者には同一符号を付けてそれらの説明を
省略する。

【００４９】なお、上述した内容は、あくまで本発明の
実施形態及び、それらの変形例に関するものであって、
本発明が上記内容にのみ限定されることを意味するもの
ではない。上記各実施形態及びそれらの変形例に係る装
置は衛生洗浄装置以外にも種種の用途に適用可能であ
る。

【発明の効果】

【００５０】以上説明したように、本発明によれば給水
源からの給水圧力の変動に影響されることなく圧力調整
が行える小型で安価な圧力調整機能付き開閉弁を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の圧力調整装置の実施例である。

【図２】 本発明の圧力調整機能付き開閉弁の実施例で
ある。

【図３】 本発明の圧力調整機能付き開閉弁において、
バネの付勢力を調整部によって調整可能とした場合の実
施例である。

【図４】 本発明の圧力調整機能付き開閉弁において、
圧力導入路孔の異物詰まりを防ぐためにピンを挿入した
場合、及び、二重ダイヤフラムを用いた場合の実施例で
ある。

【符号の説明】

１…圧力調整弁 ２…開閉弁 ３…受圧体 ４…第１の圧力室 ５…バネ ６…蓋体 ７…流入路 ８…流路 ９…隙間部 １０…弁機構本体 １０ａ…段部 １１…弁棒 １１ａ…テーパ部 １２…第２の圧力室 １３…圧力導入路 １４…圧力導入路 １４ａ…圧力導入路孔 １５…主弁体 １５ａ…シート部 １５ｂ…コンボリューション部 １５ｃ…金属の板 １６…流出路 １７…流路 １７ａ…流路孔 １８…弁座 １９…シート弁体 ２０…電磁弁 ２１…プランジャ ２１ａ…ガイド穴 ２２…ポールコア ２３…バネ ２４…コイル ２５…ヨーク ２５ａ…フランジ部 ２６…蓋体 ２７…蓋体 ２８…パッキン ２９…主弁座 ３０…調整部 ３１…ワッシャー ３２…主弁収納部 ３３…流路 ３４…ピン ３５…二重ダイヤフラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松藤 能長 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） 2D038 JB05 3H055 AA05 AA22 CC03 CC12 DD22 EE05 3H056 AA07 BB32 CA08 CB03 CC12 CD01 GG05 GG11 5H316 AA07 BB08 DD11 DD12 EE02 EE10 EE12 EE20 JJ07 JJ14 KK02 LL05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主弁座を開／閉するための閉止受圧型の
   主弁体と、流入、流出流路と、前記主弁体と蓋体によっ
   て形成される第１の圧力室と、前記第１の圧力室と流入
   路側を連通する圧力導入路と、前記第１の圧力室から外
   部へ連通する流路と、外部への流体の流出を断／続する
   ため前記流路を開閉する手段を備えた開閉弁において、
   前記主弁体と一体に形成され外周部に配設されたテーパ
   部を持つ弁棒と、前記テーパ部と前記隙間部を形成する
   弁機構本体と、前記弁棒端部と前記弁機構本体によって
   形成される第２の圧力室と、前記第２の圧力室から前記
   隙間部と前記第１の圧力室へ連通する弁棒の軸方向に形
   成された圧力導入路と、前記第１の圧力室に前記主弁体
   を前記主弁座へ付勢するバネを備えることを特徴とする
   圧力調整機能付き開閉弁。
2. 【請求項２】 前記開閉弁は、主弁体がダイヤフラム弁
   で、シート部が可撓性材料と剛体で構成されてなること
   を特徴とする請求項１の圧力調整機能付き開閉弁。
3. 【請求項３】 前記開閉弁は、主弁体がダイヤフラム弁
   で、コンボリューション部が可撓性材料と基布によって
   構成されてなることを特徴とする請求項１乃至２の圧力
   調整機能付き開閉弁。
4. 【請求項４】 前記開閉弁は、主弁体が弁棒と弁棒上部
   に形成されたねじに係留されるワッシャーによって挟持
   されてなることを特徴とする請求項１乃至３の圧力調整
   機能付き開閉弁。
5. 【請求項５】 前記開閉弁は、第１の圧力室への圧力導
   入路の径より小さい径のピンが蓋体に形成されたことを
   特徴とした請求項１乃至４の圧力調整機能付き開閉弁。
6. 【請求項６】 前記開閉弁は、蓋体に調整機構を設けて
   前記バネの付勢力を可変させてなることを特徴とする請
   求項１乃至５の圧力調整機能付き開閉弁。
7. 【請求項７】 前記開閉弁は、主弁体が主弁座に着座し
   たときにバネの作用力が０になるように設定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至６の圧力調整機能付き開
   閉弁。
8. 【請求項８】 前記開閉弁は、弁棒外周部に設けられた
   溝部と弁機構本体の間にあるシール部材がＵパッキンに
   よって構成されてなることを特徴とする請求項１乃至７
   の圧力調整機能付き開閉弁。
9. 【請求項９】 前記開閉弁は、主弁体のダイヤフラム弁
   が二重のダイヤフラム弁によって構成されてなることを
   特徴とする請求項１乃至８の圧力調整機能付き開閉弁。
10. 【請求項１０】 前記開閉弁は、第１の圧力室から外部
    への給水を断／続するため、連通流路を開閉する手段と
    して電磁弁を用いてなることを特徴とする請求項１乃至
    ９の圧力調整機能付き開閉弁。