JP2002287830A - 液体制御弁 - Google Patents
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Abstract
持ち、しかも常時閉弁式の液体制御弁1を提供する。 【解決手段】 流出側圧力およびこれに対抗するように
設置された調圧スプリング12のバネ力のバランス点を
求めてハウジング2内で移動する調圧ピストン11と、
調圧ピストン11に設けられて調圧ピストン11と共に
移動する可動式の弁座16と、流入側圧力および止水ス
プリング26のバネ力による閉弁力によって弁座16に
着座して閉弁するとともに上記閉弁力よりも大きな外部
開弁力が作用したときに弁座16から離れて開弁する弁
体17とを有し、調圧ピストン11の移動による流出側
圧力自動調整機能と、閉弁による止水機能とを発揮する
液体制御弁1。
Description
する液体制御弁に係り、特に、流出側圧力自動調整機能
と止水機能とを併せ持った液体制御弁に関するものであ
る。この液体制御弁は例えば、水洗便器に洗浄水を供給
するための水洗便器洗浄弁として用いられる。
水機能とを併せ持った液体制御弁として、実公平8−7
456号公報に掲載されたものが知られているが、この
従来技術は、常態において開弁しており、必要に応じて
閉弁する常時開弁式の弁装置である。したがって、反対
に常態において閉弁しており、必要に応じて開弁して洗
浄水を供給する常時閉弁式の水洗便器洗浄弁等として
は、これをそのまま利用することができない不都合があ
る。
みて、流出側圧力自動調整機能と止水機能とを併せ持ち
しかも常時閉弁式の液体制御弁を提供することを目的と
する。
み、もって優れた開弁作動性を発揮することが可能な液
体制御弁を提供することを目的とし、また、閉弁時に絞
り機能を発揮し、もってウォーターハンマーの発生を低
減させることが可能な液体制御弁を提供することを目的
とする。
め、本発明の請求項1による液体制御弁は、流出側圧力
およびこれに対抗するように設置された調圧スプリング
のバネ力のバランス点を求めてハウジング内で移動する
調圧ピストンと、前記調圧ピストンに設けられて前記調
圧ピストンと共に移動する可動式の弁座と、流入側圧力
および止水スプリングのバネ力による閉弁力によって前
記弁座に着座して閉弁するとともに前記閉弁力よりも大
きな外部開弁力が作用したときに前記弁座から離れて開
弁する弁体とを有し、前記調圧ピストンの移動による流
出側圧力自動調整機能と、前記閉弁による止水機能とを
発揮することを特徴とするものである。
は、上記した請求項1の液体制御弁において、弁体の背
面側に背圧室を設けてこの背圧室に流出側圧力を導入す
るとともに、前記弁体に開弁方向受圧面部を設けてこの
開弁方向受圧面部の外径寸法を弁座の外径寸法よりも僅
かに小さく設定したことを特徴とするものである。
は、上記した請求項1または2の液体制御弁において、
調圧ピストンの一端に設けた可動式の弁座の外周側にオ
ーバーラップ配置されて絞り作用を奏する絞りを弁体側
に設けたことを特徴とするものである。
液体制御弁においては、弁体が流入側圧力および止水ス
プリングのバネ力による閉弁力によって弁座に着座して
閉弁するとともに、この閉弁力よりも大きな外部開弁力
が作用したときに弁座から離れて開弁するために、常態
において閉弁しており、必要に応じて開弁する常時閉弁
式の弁装置が構成される。また、弁開時、調圧ピストン
が流出側圧力および調圧スプリングのバネ力のバランス
点を求めて移動し、これに伴って可動式の弁座が移動す
るために、弁座および弁体間の開弁距離が流出側圧力の
大きさに応じて自動調整される。したがって、流量が流
出側圧力の大きさに応じて自動調整され、流出側圧力が
一定に保たれる。
明の請求項2による液体制御弁においては、弁体の背面
側に背圧室が設けられてこの背圧室に流出側圧力が導入
されるとともに、弁体に開弁方向受圧面部が設けられて
この開弁方向受圧面部の外径寸法が弁座の外径寸法より
も僅かに小さく設定されるために、弁閉時における流入
側圧力による閉弁力の大きさが比較的小さく設定され
る。したがってこれに応じて、外部開弁力の大きさを比
較的小さく設定することが可能となる。
による液体制御弁においては、調圧ピストンの一端に設
けた可動式の弁座の外周側にオーバーラップ配置されて
絞り作用を奏する絞りが弁体側に設けられるために、閉
弁時に絞りが弁座にオーバーラップすることによって、
流量が徐々に絞られる。したがって、流量や圧力が急激
に変化することがなく、よってウォーターハンマーの発
生を抑えることが可能となる。
まれる。
願発明者らが提案する一の液体制御弁(止水装置付減圧
弁)は、流入口と流出口を各1箇所備えた液体制御弁に
おいて、調圧ピストンがハウジング内で摺動し、流出側
圧力によって調圧ピストンおよびハウジングの間に介在
する調圧スプリングが作用し、調圧ピストンを作動さ
せ、流出側圧力が一定になるように自己調整し、かつバ
ルブピストンにかかる軸方向の流体受圧面積を開弁方向
の受圧面積で閉弁方向の受圧面積よりも少々小さく設定
し(受圧面積差は0.5cm2以下が好ましい)、シャ
フトによる開弁力を低減したことを特徴とするものであ
る。
圧弁)は、流入口と流出口を各1箇所備え、調圧ピスト
ンがハウジング内で摺動し、流出側圧力によって調圧ピ
ストンおよびハウジングの間に介在する調圧スプリング
が作用し、調圧ピストンを作動させ、流出側圧力が一定
になるように自己調整し、かつ中腹がくびれた鼓型構造
のバルブピストンにかかる作動(軸)方向の流体圧によ
ってシャフトによる開弁力を低減したことを特徴とする
ものであり、また、このような液体制御弁において、バ
ルブピストンに構成された絞り(この絞りは、バルブピ
ストンとは別部品で構成されており、外周に形成されて
いる固定穴と、バルブピストンの外周部に形成されてい
る爪等の固定方法で一体化される構造でも可とする)
と、調圧ピストンに構成されたリップ部が弁閉状態でオ
ーバーラップし、径方向にあるクリアランスをもって配
置されており、絞りは調圧ピストンのリップ部に対して
ラッパ状に開いた形状になっており、調圧ピストンに構
成されたリップ部は外周径部に沿って先端がエッジ形状
に構成されたことを特徴とするものである。
たがって説明する。
1の断面を示しており、この制御弁1は以下のように構
成されている。
4、カバー5およびエンドカバー6が水密的に組み合わ
されて、これらの部品群よりなるハウジング2が設けら
れており、このハウジング2に液体の流入口7および流
出口8が1箇所ずつ設けられている。流入口7はボディ
4の側面に設けられて、ボディ4内側の流入側圧力室9
に連通しており、流出口8はエンドカバー6の側面に設
けられて、エンドカバー6内側の流出側圧力室10に連
通している。
3の内周側に調圧ピストン11が軸方向(図上上下方
向)摺動自在に配置されている。この調圧ピストン11
は、流出側圧力(二次圧力)およびこれに対抗するよう
に設置された調圧スプリング12のバネ力のバランス点
を求めてハウジング2内を移動するものであって、筒状
に形成されており、同じく筒状に形成されたハウジング
本体3の内周面に沿って軸方向に移動する。調圧スプリ
ング12は、調圧ピストン11の外周側において調圧ピ
ストン11およびハウジング本体3間に配置されてお
り、調圧ピストン11を流出方向(図上上方向)に向け
て弾性付勢する。
ン11およびハウジング本体3間の収容空間13は、ハ
ウジング本体3およびボディ4に設けた通気孔14を介
して大気開放されており、またハウジング2内を流れる
液体がこの空間13に漏れることのないように、調圧ピ
ストン11およびハウジング本体3間はパッキン15に
よってシールされている。
側端部(図上下端部)は、常にハウジング本体3から流
入側(図上下方)に突出して流入側圧力室9内に配置さ
れており、この調圧ピストン11の流入側端部に環状を
呈する可動式の弁座16が一体成形されている。
入側圧力室9に弁体17が軸方向摺動自在に配置されて
いる。この弁体17は、図2および図3に示すように、
バルブピストン18、バルブシート19、絞り20、リ
テーナ21、パッキン22および組立ネジ23の組み合
わせによって構成されており、バルブピストン18およ
びリテーナ21間にバルブシート19を挟んだ状態でバ
ルブピストン18およびリテーナ21が組立ネジ23に
よって締結されるとともに、バルブピストン18に設け
た爪状の突起18aが、絞り20に設けた固定穴20a
に係合することによってバルブピストン18に絞り20
が固定されている。また、これらの部品群よりなるこの
弁体17には、その内部を軸方向に貫通するように貫通
穴状の連通部24が設けられている。
21は調圧ピストン11の内周側に摺動自在に挿入され
ており、バルブピストン18はその下端部がハウジング
2におけるカバー5の内周側に摺動自在に挿入されてい
る。したがって、弁体17は全体として軸方向に移動可
能であり、そのストロークの一端においてバルブシート
19が弁座16に当接することにより閉弁する。
を摺動自在に内挿したカバー5内の空間は背圧室25と
されており、この背圧室25に、弁体17を閉弁方向に
弾性付勢する止水スプリング26が配置されている。ま
た、この背圧室25は上記パッキン22によって流入側
圧力室9と仕切られており、上記したように弁体17に
連通部24が設けられているために、この背圧室25に
は常に流出側圧力が導入される。
6に着座させる閉弁力は、流入口7から流入側圧力室9
に導入される流入側圧力(一次圧力)による閉弁力と、
止水スプリング26のバネ力による閉弁力との和によっ
て構成され、このうち流入側圧力による閉弁力の大きさ
が以下のようにして比較的小さく設定されている。
れた弁体17のバルブピストン18に、その外周面の軸
方向略中央に位置して、その径寸法を縮小するような形
状のくびれ部18bが設けられており、このくびれ部1
8bの流出側(図上上側)に閉弁方向受圧面部18cが
設けられるとともに、反対の流入側(図上下側)に開弁
方向受圧面部18dが設けられている。前者の閉弁方向
受圧面部18cは、これに流入側圧力が作用したときに
弁体17を閉弁方向に向けて付勢するものであり、後者
の開弁方向受圧面部18dは、これに流入側圧力が作用
したときに弁体17を開弁方向に向けて付勢するもので
あって、後者の開弁方向受圧面部18dの受圧面積が前
者の閉弁方向受圧面部18cの受圧面積よりも小さく設
定されるともに、この開弁方向受圧面部18dの外径寸
法φAが弁座16の外径寸法φBよりも僅かに小さく設
定されている。したがって、弁閉時における流入側圧力
による閉弁力Fが F=(SB−SA)×P・・・(1)式 但し、SB:弁閉時における弁体17の実質的閉弁方向
受圧面積 SA:弁閉時における弁体17の実質的開弁方向受圧面
積 P:流入側圧力 として比較的小さく設定されており、これに伴って流入
側圧力と止水スプリング26のバネ力との和によって構
成される全体的な閉弁力の大きさも比較的小さく設定さ
れている(尚、図では、バルブピストン18の外周面に
設けられた補強リブで断面が切られているため(補強リ
ブが実線で描かれて断面表示用のハッチングが入れられ
ているため)、くびれ部18b、閉弁方向受圧面部18
cおよび開弁方向受圧面部18dはその全部または一部
が点線で描かれている)。
す開弁力は、図示しない外部駆動源からシャフト(ロッ
ド)27を介して弁体17に作用する軸方向押圧力によ
って構成されており、この外部開弁力の大きさが上記閉
弁力の大きさを上回ると、弁体17が開弁作動する。シ
ャフト27は、ハウジング2におけるエンドカバー6に
軸方向摺動自在に保持されており、弁閉状態でこのシャ
フト27が流入方向(図上下方向)に移動すると、弁体
17を押圧して開弁動作させる。また、弁開状態でこの
シャフト27が流出方向(図上上方向)に移動すると、
上記閉弁力によって弁体17が閉弁動作する。
して図7に示すように、軸方向反対側の背圧室25側で
あっても良く、この場合には、シャフト27が開弁時に
弁体17を引っ張ることになる。
に一体成形された環状の弁座16はその外周面が軸方向
ストレート面であるのに対して、その内周面はテーパー
状に形成されており、よってこの弁座16はその断面形
状が先細のエッジ形状をなすリップ状に形成されてい
る。また、上記弁体17にその一部として設けられた環
状の絞り20は、この弁座16の外周側に軸方向オーバ
ーラップ配置されて閉弁時に圧力に対する絞り作用をな
すためのものであって、その内径寸法が、調圧ピストン
11のリップ形成した弁座16の外径寸法に対して0.
1mm以下のクリアランスを持つように形成されるとと
もに、その長さは0.5mm以上に形成されている。ま
た、その先(内周面先端部)はテーパー状に形成され
て、ラッパ状に広がるように形成されている。
その要部を拡大して示すように、弁体17が流入側圧力
および止水スプリング26のバネ力による閉弁力によっ
て弁座16に着座して閉弁するとともに、図5に示すよ
うに、上記閉弁力よりも大きな外部開弁力が作用したと
きのみ弁座16から離れて開弁するために、常時閉弁式
の弁装置とされている。また図6に示すように、弁開
時、調圧ピストン11が流出側圧力および調圧スプリン
グ12のバネ力のバランス点を求めて軸方向に移動し、
これに伴ってこの調圧ピストン12の一端に一体成形さ
れた可動式の弁座16が軸方向に移動するために、弁座
16および弁体17間の開弁距離Lが、流出側圧力が高
いときには大きく開き、流出側圧力が低いときには小さ
く開くと云うように流出側圧力の大きさに応じて自動調
整される。したがって、流量が流出側圧力の大きさに応
じて自動調整され、その結果として流出側圧力が一定に
保たれるために、これにより流出側圧力の大きさを自動
的に一定の大きさに保つ流出側圧力自動調整機能が発揮
される。したがって、この調圧ピストン12の移動によ
る流出側圧力自動調整機能と、上記閉弁による止水機能
とを併せ持ち、しかも常時閉弁式の流体制御弁1を提供
することができる。
は、弁体17の背面側に背圧室25が設けられてこの背
圧室25に弁体17に設けた連通部24を介して流出側
圧力が導入されるとともに、弁体17に開弁方向受圧面
部18dが設けられてこの開弁方向受圧面部18dの外
径寸法φAが弁座16の外径寸法φBよりも僅かに小さ
く設定されているために、弁閉時における閉弁力の大き
さが比較的小さく設定されている。したがってこれに応
じて、弁外部から入力する外部開弁力の大きさも比較的
小さく設定することが可能となるために、優れた開弁作
動性を発揮する流体制御弁1を提供することができる。
当該制御弁1が水洗便器洗浄弁として用いられる場合、
この開弁作動性は特に応答特性として発揮され、節水効
果や省電力効果等が大きいものである。また、外部駆動
源に低出力で小型のものを用いることが可能となるため
に、全体的に製品の省スペース化ないしコンパクト化を
実現することができる。また、このように当該制御弁1
が水洗便器洗浄弁として用いられる場合、上記(1)式
における受圧面積差(SB−SA)は、0.5cm2以
下の大きさに設定するのが好適である。
にその一部として絞り20が設けられて、弁が閉まって
いく過程でこの絞り20が弁座16の外周側にオーバー
ラップするために、その絞り作用によって、流量を徐々
に絞ることが可能である。したがって、流量や圧力が急
激に変化することがなく、よってウォーターハンマーの
発生を抑えることができる。また、流入側圧力が高圧の
場合でも、振動することなく、スムーズに弁を閉じるこ
とができる。また、この絞り20において流量が絞られ
ることにより、弁座16よりも大きな径の部分で閉弁力
が発生し、絞りがない場合よりも大きな閉弁力が発生す
る。したがって、閉弁特性を向上させることもでき、安
定した閉弁動作を得ることができる。
で流入側圧力が異常に上昇した場合この異常圧力が流出
側にリリーフするために、異常圧に対する流入側ハウジ
ング2の耐圧性をそれほど必要としない。したがって、
ハウジング2の材質を従来の金属から比較的脆弱な樹脂
等に変更することが可能となり、よって製品の軽量化や
低コスト化等を実現することができる。尚、このリリー
フ機構は、上記したように上記(1)式における受圧面
積差(SB−SA)が微小に設定されるために流入側圧
力が上昇してもシール面圧(弁体17および弁座16の
接触圧)の上昇が少なく、よって或る圧力値を境に異常
圧が弁体17および弁座16間から洩れることにより発
生する。
時に弁体17が着座する弁座16が調圧ピストン11の
一端部に可動式の弁座16として設けられているため
に、ハウジング2の内部に固定弁座を別途設ける必要が
ない。したがってこの分、ハウジング2の形状を簡素化
し、ハウジング2を小型化することができる。
請求項1による液体制御弁においては、弁体が流入側圧
力および止水スプリングのバネ力による閉弁力によって
弁座に着座して閉弁するとともに、この閉弁力よりも大
きな外部開弁力が作用したときに弁座から離れて開弁す
るために、常態において閉弁しており、必要に応じて開
弁する常時閉弁式の弁装置が構成される。また、弁開
時、調圧ピストンが流出側圧力および調圧スプリングの
バネ力のバランス点を求めて移動し、これに伴って可動
式の弁座が移動するために、弁座および弁体間の開弁距
離が流出側圧力の大きさに応じて自動調整される。した
がって、流量が流出側圧力の大きさに応じて自動調整さ
れ、その結果として流出側圧力が一定に保たれるため
に、これにより流出側圧力の大きさを自動的に一定の大
きさに保つ流出側圧力自動調整機能が発揮される。した
がって、この調圧ピストンの移動による流出側圧力自動
調整機能と、上記閉弁による止水機能とを併せ持ち、し
かも常時閉弁式の流体制御弁を提供することができる。
に弁体が着座する弁座が調圧ピストンの一端に可動式の
弁座として設けられているために、ハウジングの内部に
固定弁座を別途設ける必要がない。したがってこの分、
ハウジングの形状を簡素化しハウジングを小型化するこ
とができる。
明の請求項2による液体制御弁においては、弁体の背面
側に背圧室が設けられてこの背圧室に流出側圧力が導入
されるとともに、弁体に開弁方向受圧面部が設けられて
この開弁方向受圧面部の外径寸法が弁座の外径寸法より
も僅かに小さく設定されているために、弁閉時における
流入側圧力による閉弁力の大きさが比較的小さく設定さ
れる。したがって、これに応じて、弁外部から入力する
外部開弁力の大きさを比較的小さく設定することが可能
となるために、優れた開弁作動性を発揮する流体制御弁
を提供することができる。当該制御弁を水洗便器洗浄弁
等として用いる場合、開弁作動性は特に応答特性として
発揮され、節水効果や省電力効果等が大きい。また外部
駆動源に低出力で小型のものを用いることが可能となる
ために、製品の省スペース化やコンパクト化等を実現す
ることができる。
による液体制御弁においては、弁体にその一部として絞
りが設けられて、弁が閉まっていく過程でこの絞りが弁
座の外周側にオーバーラップするために、その絞り作用
によって、流量を徐々に絞ることが可能である。したが
って、圧力の急激な変化に起因するウォーターハンマー
の発生を低減させることができ、また流入側圧力が高圧
の場合でも、振動することなく、スムーズに弁を閉じる
ことができる。また、この絞りにおいて流量が絞られる
ことによって弁座よりも大きな径の部分で閉弁力が発生
し、絞りがない場合よりも大きな閉弁力が発生する。し
たがって、閉弁特性を向上させることもでき、安定した
閉弁動作を得ることができる。
図
Claims (3)
- 【請求項1】 流出側圧力およびこれに対抗するように
設置された調圧スプリング(12)のバネ力のバランス
点を求めてハウジング(2)内で移動する調圧ピストン
(11)と、前記調圧ピストン(11)に設けられて前
記調圧ピストン(11)と共に移動する可動式の弁座
(16)と、流入側圧力および止水スプリング(26)
のバネ力による閉弁力によって前記弁座(16)に着座
して閉弁するとともに前記閉弁力よりも大きな外部開弁
力が作用したときに前記弁座(16)から離れて開弁す
る弁体(17)とを有し、前記調圧ピストン(11)の
移動による流出側圧力自動調整機能と、前記閉弁による
止水機能とを発揮することを特徴とする液体制御弁。 - 【請求項2】 請求項1の液体制御弁において、弁体
(17)の背面側に背圧室(25)を設けてこの背圧室
(25)に流出側圧力を導入するとともに、前記弁体
(17)に開弁方向受圧面部(18d)を設けてこの開
弁方向受圧面部(18d)の外径寸法(φA)を弁座
(16)の外径寸法(φB)よりも僅かに小さく設定し
たことを特徴とする液体制御弁。 - 【請求項3】 請求項1または2の液体制御弁におい
て、調圧ピストン(11)の一端に設けた可動式の弁座
(16)の外周側にオーバーラップ配置されて絞り作用
を奏する絞り(20)を弁体(17)側に設けたことを
特徴とする液体制御弁。
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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