JP2006185266A - 自己調圧機能を有する止水弁 - Google Patents

Abstract

【課題】止水機能および自己調圧機能を併せ持つ常時閉弁式の止水弁であって、複数の部品が調圧作動をなし、弁自らが開弁作動をなす止水弁１を提供する。
【解決手段】ハウジング２に設けた入力部６および出力部７間にストローク自在に配置され前記両部６，７を連通させる連通路１３を設けた調圧シャフト１１と、調圧シャフト１１の入力部側端部に設けられた弁座１４と、入力部６を圧力室２２と背圧室２３に仕切るよう配置されるとともに弁座１４に接離する弁体２４を備えたダイアフラム２１と、弁体２４を弁座１４へ向けて付勢する止水スプリング２５と、圧力室２２と背圧室２３を連通させるとともに１次圧を背圧室２３に導入するパイロット孔２８と、背圧室２３と出力部７を連通させるバイパス流路３９と、バイパス流路３９を開閉する電磁弁３１と、２次圧力と対抗するよう配置され調圧シャフト１１を均衡位置にて停止させる調圧スプリング１２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水（液体）の流通制御に係る止水弁に関し、更に詳しくは、止水機能とともに自己調圧機能を有する止水弁に関するものである。本発明の止水弁は例えば、温水洗浄便座設備における流量制御部位などに好適に用いられる。

従来から、止水機能（流路開閉機能）とともに出力側２次圧力についての自己調圧機能を有する止水弁して、実公平８−７４５６号公報（特許文献１）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温水洗浄便座設備弁等としては、これをそのまま利用することができない不都合がある。

また、特開２００２−２８６１５７号公報（特許文献２）には、止水機能および自己調圧機能を併せ持った常時閉弁式の止水弁が掲載されているが、この従来技術では、自己調圧機能がもっぱらダイアフラム弁体のリフト量のみによって制御される構造となっている。したがって、調圧作動する部品が１つに過ぎず、複数でない点で本発明とは構造が相違している。

また、特開２００２−２８７８３０号公報（特許文献３）に掲載された本願出願人らによる先行技術に係る止水弁では、その開弁作動が外部開弁力に依存する構造となっている。したがって、弁自らが開弁作動しない点で本発明とは構造が相違している。

実公平８−７４５６号公報 特開２００２−２８６１５７号公報 特開２００２−２８７８３０号公報

本発明は以上の点に鑑みて、止水機能および自己調圧機能を併せ持ち、しかも常時閉弁式の止水弁を提供することを目的とし、これに加えて、複数の部品が調圧作動をなす構造であり、もって優れた自己調圧機能を発揮することが可能な止水弁を提供することを目的とする。また、弁自らが開弁作動する機能ないし能力を持ち、もって自己完結的に作動することが可能な止水弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の止水弁は、ハウジングに設けた入力部および出力部間にストローク自在に配置されるとともに前記入力部および出力部を連通させる連通路を設けた調圧シャフトと、前記調圧シャフトの入力部側端部に設けられた弁座と、前記入力部を弁座側の圧力室と反対側の背圧室とに仕切るように配置されるとともに前記弁座に接離する弁体を備えたダイアフラムと、前記ダイアフラムに設けた弁体を前記弁座へ向けて付勢する止水スプリングと、前記入力部の圧力室と背圧室とを連通させるとともに入力側１次圧を前記背圧室に導入するパイロット孔と、前記背圧室と出力部とを連通させるバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉する電磁弁と、出力側２次圧力と対抗するように配置され、前記調圧シャフトを均衡位置にて停止させる調圧スプリングと、を有することを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明の止水弁は、以下のように作動する。

（１）すなわち先ず、当該止水弁の初動姿勢においては、入力部の圧力室に印加される１次圧力がパイロット孔を介してダイアフラムの背圧室に導入されることから、ダイアフラムの背圧側に、弁座内径面積分に加わる圧力が付与され、この付与圧力が止水スプリングのバネ力とともにダイアフラムを押圧する。したがって、ダイアフラムは圧力室側に変位して調圧シャフトをストローク一端限まで押圧するとともに弁体を弁座に押し付け、よって弁が閉じた状態にある。

（２）上記の弁閉状態から、電磁弁に通電して電磁弁を開弁させてバイパス流路を開くと、背圧室の１次圧力がバイパス流路を介して出力部側へ流出して背圧室の圧力が低下することから、圧力室の１次圧力が閉弁力を上回り、よってダイアフラムがリフトして弁体が弁座から離れ、開弁する。流体は、入力部の圧力室から調圧シャフトの連通路を通って出力部側へと流れることになり、この流路が流体主流路とされる。

（３）上記の弁開状態において、主流路が通水状態となると、出力部側に２次圧力が発生し、この２次圧力が調圧シャフトをダイアフラム側へストロークさせる方向に作用する。したがってこの２次圧力と、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および調圧シャフトに作用する１次圧力とが均衡する位置まで調圧シャフトがストロークし、調圧シャフト先端の弁座とダイアフラム側の弁体間の間隔（開弁距離）を適切に調整する。したがってこれにより、２次圧力が適切に調圧される。

（４）また、上記の弁開状態において、電磁弁への通電を停止して電磁弁を閉弁させてバイパス流路を閉じると、１次圧力が背圧室に蓄圧されるので、上記閉弁力が圧力室の１次圧力を上回った時点でダイアフラムが復帰動し、調圧シャフトをストローク一端限まで押圧し、弁体を弁座に押し付け、閉弁する。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の止水弁においては、上記（２）および（４）の作動により当該止水弁の止水機能が発揮され、上記（３）の作動により当該止水弁の自己調圧機能が発揮される。したがって所期の目的どおり、止水機能および自己調圧機能を併せ持ち、かつ常時閉弁式の止水弁を提供することができる。また、ダイアフラムのみならず調圧シャフトが調圧作動をなすことから、該作動ないし機能をダイアフラムのリフトのみに依存することなく、よって優れた自己調圧機能を発揮する止水弁を提供することができ、特に、開弁または閉弁動作するときも調圧作動しながら開閉するので、ウォーターハンマー現象を有効に抑えることができる。更にまた、上記（４）の作動により弁自らが閉弁する機能ないし能力を持つことから、自己完結的に作動する止水弁を提供することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る止水弁１の断面を示しており、図中に描いた中心軸線０の右側は弁閉状態、左側は弁開状態をそれぞれ示している。当該実施例に係る止水弁１は、温水洗浄便座設備における流量制御部位に用いられるものであって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、ボディ３、出力ボディ４およびカバー５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、洗浄水の入力部６および出力部７が１箇所ずつ設けられている。入力部６は、給水配管側に接続される入力ポート８と、このポート８に繋がる空間９とを有しており、出力部７は、便座設備側配管に接続される出力ポート１０を有している。

上記ハウジング２の内部において、入力部６および出力部７間には、調圧シャフト（調圧ピストンとも称する）１１が軸方向（図上上下方向）摺動自在に配置されている。この調圧シャフト１１は、出力側の２次圧力とこれに対抗するように設置された調圧スプリング１２のバネ力とのバランス点を求めてハウジング２内でストロークするものであって、筒状に形成され、その内径部に、入力部６および出力部７を連通させる貫通孔状の連通路１３が設けられている。また、調圧シャフト１１の入力部側端部（図上上端部）には、弁座１４が一体に設けられている。調圧スプリング１２は、調圧シャフト１１の外周側において、調圧シャフト１１に設けたフランジ部１１ａおよびボディ３間に介装されており、調圧シャフト１１を出力部７側（図上下方）へ向けて弾性付勢する。調圧シャフト１１およびボディ３間はパッキン等のシール部材１５によってシールされるとともに調圧シャフト１１および出力ボディ４間はベローズ等のシール部材１６によってシールされており、両シール部材１５，１６間の、調圧スプリング１２を設置した空間１７は、ボディ３に設けた通気孔１８を介して大気開放されている。

上記ハウジング２の内部において、入力部６の空間９内にはダイアフラム２１が架設されており、このダイアフラム２１によって空間９が弁座１４ないし入力ポート８側（図上下側）の圧力室２２と、反対側（図上上側）の背圧室２３とに仕切られている。ダイアフラム２１は、その可動部に、弁座１４に接離自在に着座する弁体２４を一体に有しており、背圧室２３には、このダイアフラム２１ないし弁体２４を弁座１４に向けて弾性付勢する止水スプリング２５が設置されている。また、ダイアフラム２１にはスプリングリテーナ２６およびガイド２７が組み付けられており、スプリングリテーナ２６には、圧力室２２および背圧室２３を連通させるパイロット孔２８が設けられている。ガイド２７は、図２に示すように、組付け用のネジ部２７ａの一端に、調圧シャフト１１の内径部すなわち連通路１３内に摺動自在に挿入されるガイド部２７ｂを一体成形したものであって、このガイド部２７ｂが調圧シャフト１１の内径に差し込まれることによって調圧シャフト１１とダイアフラム２１とが常に同軸上に保持される。ガイド部２７ｂは、弁開時における洗浄水の流れを阻害しないよう、複数（図では４片）のリブ２７ｃが放射状に組み合わされた形状をなしている。

上記ハウジング２の外部においてその一面には、電磁弁３１が組み付けられており、この電磁弁３１はその構成要素として、弁ハウジング３２、この弁ハウジング３２に保持されたコイル（電磁コイル）３３、ポスト（固定鉄芯）３４、ヨーク３５、プランジャ（可動鉄芯）３６およびスプリング３７ならびにプランジャ３６の一端に設けられた弁体３８を有している。このうち、弁ハウジング３２は、上記ハウジング２に組み付けられてその一部をなしており、この弁ハウジング３２を含むハウジング２の内部に、上記連通路１３とは別に、上記背圧室２３と出力部７とを連通させるバイパス流路（パイロット流路とも称する）３９が設けられている。すなわち、このバイバス流路３９は、上記背圧室２３に開口する開口部を始点として第一オリフィス４０、電磁弁３１の弁室４１および第二オリフィス４２を経由して出力部７の出力ポート１０に通じるものであって、弁室４１には、弁体３８が接離自在に着座する弁座４３がボディ３の一部として設けられており、電磁弁３１がその作動によってバイパス流路３９の開閉を切り換えるように構成されている。すなわち、電磁弁３１に通電していないときは、プランジャ３６がスプリング３７に押圧されて弁体３８を弁座４３に着座させており、よってバイパス流路３９を閉じている。通電してコイル３３を励磁すると、プランジャ３６がスプリング３７の弾性に抗してポスト３４側に吸引され、弁体３８を弁座４３から引き離し、よってバイパス流路３９を開放し連通させる。通電を停止すると、プランジャ３６がスプリング３７の弾性により復帰動し、弁体３８を弁座４３に着座させ、よってバイパス流路３９を閉塞し遮断する。

つぎに上記構成の止水弁１の作動について説明する。

（１）初動姿勢
当該止水弁１が初動姿勢にあるときは、入力部６の圧力室２２に印加される洗浄水の１次圧力が、スプリングリテーナ２６に設けたパイロット孔２８を介してダイアフラム２１の背圧室２３に導入されることから、ダイアフラム２１の背圧側（図上上面側）に、弁座１４内径面積分に加わる圧力が付与され、この付与圧力が止水スプリング２５のバネ力とともにダイアフラム２１を図上下方へ押圧する。したがって、ダイアフラム２１は圧力室２２側（図上下方）に変位して調圧シャフト１１をストロークの一端限（図上下端限）まで押圧するとともに弁体２４を弁座１４に押し付けており、よって当該止水弁１は閉じた状態とされている。したがって洗浄水は、便座設備側へ供給されない。調圧シャフト１１のストローク一端限は、調圧シャフト１１が出力ボディ４に当接することによって規制される。尚、このとき電磁弁３１には通電されておらず、よってバイパス流路３９は閉じている。

（２）開弁作動
上記（１）の初動姿勢である弁閉状態から、電磁弁３１に通電して電磁弁３１を開弁させ、バイパス流路３９を開くと、背圧室２３の１次圧力がバイパス流路３９を介して出力部７側へ流出して背圧室２３の圧力が低下することから、圧力室２２の１次圧力が閉弁力を上回り、ダイアフラム２１がリフトして弁体２４が弁座１４から離れ、よって当該止水弁１が開弁する。洗浄水は、入力部６の圧力室２２から調圧シャフト１１の連通路１３を通って出力部７側へと当該止水弁１の主流路を流れ、便座設備側へと供給される。尚、背圧室２３の１次圧力をバイパス流路３９を介して出力部７側へ円滑に流出させるためには、その流れの上流側に位置するパイロット孔２８の開口断面積よりも下流側に位置する第一および第二オリフィス４０，４２の開口断面積を大きく設定しておくことが必要である。

（３）調圧作動
上記（２）の開弁作動後の弁開状態において、主流路が通水状態となると、出力部１０側に洗浄水の２次圧力が発生し、この２次圧力が調圧シャフト１１をダイアフラム２１側（図上上方）へストロークさせる方向に作用する。したがってこの２次圧力と、これに対抗するように設置された調圧スプリング１２のバネ力および調圧シャフトに作用する１次圧力とが均衡する位置まで調圧シャフト１１が図上上方へストロークし、調圧シャフト１１先端の弁座１４とダイアフラム２１に設けた弁体２４間の間隔（開弁距離）を適切な大きさとなるように自動調整する。したがってこれにより、出力側の２次圧力が適切な大きさに自動調整されることになる。圧力の大きさが変わると、これに伴って調圧シャフト１１は上下方向に変位する。

（４）閉弁作動
また、上記（３）の弁開状態において、電磁弁３１への通電を停止して電磁弁３１を閉弁させ、バイパス流路３９を閉じると、圧力室２２の１次圧力がパイロット孔２８を介してダイアフラム２１の背圧室２３に導入されることから、１次圧力が背圧室２３に再度蓄圧される。したがって、この蓄圧と止水スプリング２５のバネ力との和よりなる閉弁力が圧力室２２の１次圧力を上回ると、ダイアフラム２１が図上下方へ向けて復帰動し、調圧シャフト１１をストローク一端限まで押圧し、弁体２４を弁座１４に押し付け、よって当該止水弁１が閉弁する。

上記構成の止水弁１によれば、上記（２）および（４）の作動によって当該止水弁１の止水機能が発揮されるとともに、上記（３）の作動によって当該止水弁１の自己調圧機能が発揮されることから、所期の目的どおり、止水機能および自己調圧機能を併せ持つ常時閉弁式の止水弁１を提供することができる。

また、ハウジング２の内部において、ダイアフラム２１のみならず調圧シャフト１１が調圧作動することから、この調圧作動ないし調圧機能をダイアフラム２１のリフトのみに依存することがなく、よって優れた自己調圧機能を発揮する止水弁１を提供することができ、特に、調圧作動しながら開閉弁するので、ウォーターハンマー現象を有効に抑えることができる。

また、上記（４）の弁閉作動によって弁自らが閉弁することから、この閉弁作動ないし閉弁機能を外部閉弁力に依存することがなく、よって自己完結的に作動する止水弁１を提供することができる。

またこれに加えて、上記構成の止水弁１によれば、止水機能のみを有する開閉弁と、調圧機能のみを有する調圧弁とを併設する場合と比較して、部品点数が少なくて済むことから、弁装置全体を小型化することができる利点もある。

尚、上記実施例において、圧力室２２から背圧室２３へと１次圧力を導入するパイロット孔２８は、ダイアフラム２１を貫通するようにしてスプリングリテーナ２６に設けられているが、これに代えて図３に示すように、圧力室２２の側面に開口するようにハウジング２のボディ３に設けても良い。この場合、パイロット孔２８は、その一端を圧力室２２に開口するとともにその他端をバイパス流路３９における第一オリフィス４０の中途部位に開口するように設けられ、第一オリフィス４０の一部（パイロット孔２８の開口部位から背圧室２３までの間の部位）４０ａを介して１次圧力を背圧室２３に導入する。

また、上記実施例においては、調圧シャフト１１および出力ボディ４間をシールするシール部材１６としてベローズを用いたが、これに代えて図３に示すように、パッキンを用いたり、あるいは図４に示すように、ダイアフラムを用いたりしても良く、このように本発明には、諸種の設計変更が考えられる。

本発明の実施例に係る止水弁の断面図 ガイドの単品斜視図 本発明の他の実施例に係る止水弁の弁閉状態を示す断面図 本発明の更に他の実施例に係る止水弁の弁開状態を示す断面図

符号の説明

１ 止水弁
２ ハウジング
３ ボディ
４ 出力ボディ
５ カバー
６ 入力部
７ 出力部
８ 入力ポート
９，１７ 空間
１０ 出力ポート
１１ 調圧シャフト
１１ａ フランジ部
１２ 調圧スプリング
１３ 連通路
１４，４３ 弁座
１５，１６ シール部材
１８ 通気孔
２１ ダイアフラム
２２ 圧力室
２３ 背圧室
２４，３８ 弁体
２５ 止水スプリング
２６ スプリングリテーナ
２７ ガイド
２７ａ ネジ部
２７ｂ ガイド部
２７ｃ リブ
２８ パイロット孔
３１ 電磁弁
３２ 弁ハウジング
３３ コイル
３４ ポスト
３５ ヨーク
３６ プランジャ
３７ スプリング
３９ バイパス流路
４０ 第一オリフィス
４０ａ 一部
４１ 弁室
４２ 第二オリフィス
０ 中心軸線

Claims (1)

1. ハウジング（２）に設けた入力部（６）および出力部（７）間にストローク自在に配置されるとともに前記入力部（６）および出力部（７）を連通させる連通路（１３）を設けた調圧シャフト（１１）と、
   前記調圧シャフト（１１）の入力部側端部に設けられた弁座（１４）と、
   前記入力部（６）を弁座（１４）側の圧力室（２２）と反対側の背圧室（２３）とに仕切るように配置されるとともに前記弁座（１４）に接離する弁体（２４）を備えたダイアフラム（２１）と、
   前記ダイアフラム（２１）に設けた弁体（２４）を前記弁座（１４）へ向けて付勢する止水スプリング（２５）と、
   前記入力部（６）の圧力室（２２）と背圧室（２３）とを連通させるとともに入力側１次圧を前記背圧室（２３）に導入するパイロット孔（２８）と、
   前記背圧室（２３）と出力部（７）とを連通させるバイパス流路（３９）と、
   前記バイパス流路（３９）を開閉する電磁弁（３１）と、
   出力側２次圧力と対抗するように配置され、前記調圧シャフト（１１）を均衡位置にて停止させる調圧スプリング（１２）と、を有することを特徴とする止水弁。

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