JP2013204725A - 流量調節バルブのダイヤフラム弁体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弁座44に対峙する径方向中央部の環状の弁シート部112と、外周部の環状の固定部115と、可撓膜部116とを有するダイヤフラム膜42、及び弁シート部112を保持するリテーナ40を含み、弁シート部112の弁座44からの離間量に応じて水路36の水流量を変化させる流量調節バルブのダイヤフラム弁体38において、ダイヤフラム膜42の弁シート部112と可撓膜部116とを別体に分離して設け、弁シート部112をリテーナ40に接着固定する一方、可撓膜部116の内周部116Bをリテーナ40にて挟み込むことでリテーナ40に固定する。
【選択図】 図3
Description
従来において、この種ダイヤフラム弁体は、径方向中央部の弁シート部,外周部の固定部及びそれらの間の可撓膜部が一体に成形され、そして弁シート部がリテーナに非接着で組み付けられただけの形態とされている。
この例は、パイロット式流量調節バルブに用いられているダイヤフラム弁体の例で、図中300は水路302に設けられた主弁座、304は水路形成部材としてのバルブボデー、306は主弁体を成すダイヤフラム弁体、308は内部の圧力をダイヤフラム弁体306に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室である。
高圧条件下で且つ小流量で流量調節を行う際、主弁座300と弁シート部322との間の隙間は例えば0.01mm程度と微小な隙間となり、このときその隙間を通じて1次側水路302Aから2次側水路302Bへと流れる水の流れは速く、その速い流れによって弁シート部322が主弁座300側に吸引されてリテーナ320から離れ、その後に今度はその速い流れに押されてリテーナ320側に押し戻され、その繰り返しによって弁シート部322が震える現象を生じる。そしてそのことによって流量調節を安定して行えないといった問題が生ずるのである。
ダイヤフラム弁体において、このようにして弁シート部をリテーナに接着固定する点については、下記特許文献1に開示されている。
またそのような現象を避けるように弁シート部322だけをリテーナ320に接着するといったことは製造上多大な困難を伴う。
この点に関し、下記特許文献2にはダイヤフラム弁体において、図21に示しているようにダイヤフラム膜318の弁シート部322と、可撓膜部324及び固定部321とを別体に分離して構成するとともに、リテーナ320を第1挟持部320-1と第2挟持部320-2とに軸線方向に分割し、そして第1挟持部320-1と第2挟持部320-2とで、可撓膜部324の内周部及び弁シート部322の外周部を軸線方向に挟み込んで、ダイヤフラム膜318をリテーナ320に固定するようになした点が開示されている。
また他の目的として、ダイヤフラム弁体を径方向に小型化すること、更にダイヤフラム弁体の傾きを抑制して流量調節をより安定して行い得るようにすることを目的としている。
このようにすることでダイヤフラム膜を小径化することができ、従ってダイヤフラム弁体を径方向において小型化することができる効果が得られる。
このようにすれば、ダイヤフラム膜の内周部を挟み込む際の幅即ち内周部に対する圧縮幅や軸線方向の圧縮量を容易に大とすることができ、可撓膜部の内周部とリテーナとの接触部のシール性を高めることができる。
このようにすれば、第1挟持部と第2挟持部とで可撓膜部の内周部を大きな圧縮幅で、また大きな圧縮量で圧縮した状態を良好に維持することができる。
この請求項5によれば、請求項4のように別途の固定具を用いる場合に比べて、所要部品点数を少なくできる利点が得られる。
このようにすれば、軸線方向において弁座に可及的に近いところでガイド部により流量調節動作時のダイヤフラム弁体の傾きを良好に抑制し得、高圧条件下且つ小流量の下での流量調節をより安定して行うことが可能となる。
このようにガイド部を周方向に沿って凹凸形状となしておくことにより、ガイド部によるゴミ等の異物の噛込みを防止できるとともに、凹部において水の出入を容易とし、ダイヤフラム弁体の流量調節動作がガイド部により妨げられないようにすることができる。
図1において、10は水栓で、カウンタ12上に設けられた操作部14と、カウンタ12から起立する吐水管15とを有している。
吐水管15はグースネック形状をなしており、先端に吐水口16を備えている。
また操作部14には、吐水口16からの吐水と止水とを行うための吐止水操作部14-1,吐水の流量を調節する流調操作部14-2及び吐水の温度を調節する温調操作部14-3等が設けられている。
給水路18上の水側の流量調節バルブ22C及び給湯路20上の湯側の流量調節バルブ22Hは、それぞれ水の流量,湯の流量を調節し、そしてそれらによって水と湯との混合比を変化させて、吐水口16からの混合水の温度を変化させる。
また給水路18上の水側の流量調節バルブ22Cからの水の流量、及び給湯路20上の湯側の流量調節バルブ22Hからの湯の流量を合せた総流量によって、吐水口16からの吐水の流量を決定する。
これら流量調節バルブ22C,22Hから流出した水と湯とは合流部24で合流して混合水となり、混合水路26を通じて吐水管15へと送られ、吐水口16から外部に吐水される。
尚28は止水栓であり、また30は水栓10に備えられた制御部である。
この制御部30にはまた、操作部14が電気的に接続され、そこから制御部30に信号入力される。
36Aは水路36におけるダイヤフラム弁体38の上流側の1次側水路を、36Bは下流側の2次側水路を表している。
主弁体を成すダイヤフラム弁体38は、図3にも示しているように硬質のリテーナ40と、これに保持された、シール部材を兼ねたゴム製のダイヤフラム膜42とから成っている。
ダイヤフラム弁体38は、主弁座(弁座)44に向けて進退移動して水路36を開閉し、また開度を変化させる。
詳しくは、ダイヤフラム弁体38は主弁座44への着座によって水路36を遮断し、また主弁座44から図中上向きに離間することによって水路36を開放する。
また主弁座44からの離間量に応じて水路36の開度を大小変化させ、水路36を流れる水の流量を調節する。
尚、主弁座44はボデー34に形成された円筒部46の上端部にて構成されている。
背圧室48は、内部の圧力をダイヤフラム弁体38に対し図中下向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
図3に示しているようにダイヤフラム弁体38には、これを貫通して1次側水路36Aと背圧室48とを連通させる導入小孔50が設けられている。
導入小孔50は、1次側水路36Aからの水を背圧室48に導いて背圧室48の圧力を増大させる。
このパイロット水路52は、背圧室48内の水を2次側水路36Bに抜いて背圧室48の圧力を減少させる。
パイロット弁ケース54は、中心部に後述のパイロット弁体60のためのガイド孔58を有しており、そこにパイロット弁体60が摺動可能に嵌合されている。
パイロット弁体60は、このガイド孔58によって図中上下方向の移動時に移動ガイドされる。
尚、パイロット弁ケース54には切欠部(図示せず)が設けられており、この切欠部によって、背圧室48と上記のガイド孔56及び58とが互いに連通状態とされている。
ダイヤフラム弁体38は、パイロット弁ケース54とガイド孔56とによるガイド作用によって、図中上下方向に移動案内される。
上記パイロット弁体60は、操作軸76の、くびれ部140よりも図中上側の先端側の一部にて構成されている。
ここでパイロット弁体60には、図6に示しているようにくびれ部140側の図中下側の端部に全周に亘って傾斜面146が形成されている。
操作軸76の、くびれ部140より図中下側且つくびれ部140側の端部においても同様に傾斜面146が全周に亘り形成されている。
またOリング78は、Oリング押え80によって図中下側から上向きに押えられ、支持されている。
このOリング押え80は中心部に挿通孔を有しており、操作軸76はこの挿通孔を挿通して、下端側がボデー34の凹所82内に突き出している。
この例において、ダイヤフラム弁体38には中心の貫通孔の内周面に沿って軸線周りに環状をなすパイロット弁座142が設けられている。
このパイロット弁座142は、シール部としてのOリング(シールリング)144を保持している。
そしてこのパイロット弁体60の上下方向の移動に伴って、ダイヤフラム弁体38がこれに追従して同方向に移動する。
図6(I)は止水状態を表しており、このときパイロット弁体60はパイロット弁座142のOリング144に全周に亘り弾性嵌合しており、パイロット水路52は閉鎖された状態にある。
この状態から、操作軸76の図中上向きの移動に伴ってパイロット弁体60がこれと一体に上向きに移動すると、図6(II)に示すようにパイロット弁体60がパイロット弁座142のOリング144から図中上向きに離間する。即ちパイロット弁体60における傾斜面146と、Oリング144との間に隙間を生ぜしめる。
ここにおいてパイロット水路52が開いて、背圧室48内の水がパイロット水路52を通じて2次側水路36Bに抜け、背圧室48の圧力が低下する。
そして最終的にパイロット弁体60がパイロット弁座142のOリング144に水密に弾性嵌合して閉弁し、またダイヤフラム弁体38が主弁座44に着座して閉弁状態となる。
またボデー34の内部の収容室84には、雌ねじ部材86,雄ねじ部材88が収容されている。
雌ねじ部材86の円筒状の筒壁100には、内周面に雌ねじ部が設けられている。
一方雄ねじ部材88には円形の外周面に雄ねじ部が設けられ、この雄ねじ部が雌ねじ部に螺合されている。
この雄ねじ部材88は、中心部に挿込孔106を有しており、そこに操作軸76の図中下端部が圧入状態に差し込まれ、雄ねじ部材88に結合されている。
そして操作軸76が図中上下方向に進退移動することで、パイロット弁体60が一体に移動し、これによってダイヤフラム弁体38が開閉方向に動作せしめられる。
スプリング110は、この雄ねじ部材88と上記のOリング押え80との間に介在して、軸方向の各端を雄ねじ部材88の溝108の底面と、Oリング押え80の下面とに当接させ、それらを互いに逆方向に弾発している。
ここで弁シート部112は平面視形状が円環状、詳しくはドーナツ環状をなしている。外周部の固定部115及び可撓膜部116もまた平面視形状が円環状をなしている。
この実施形態において、ダイヤフラム膜42は、中央部の弁シート部112と、外周部の固定部115及び可撓膜部116とが別体に分離して構成されている。
リテーナ40は、上端で開口した凹所124を有しており、その凹所124の底部からパイロット弁座142を構成する円筒部126が立ち上っており、その内部にOリング144を保持するようになっている。
このリテーナ40には、図中下面に円環状(ドーナツ環状)の溝120が設けられており、そこに弁シート部112が図中上向きに嵌め込まれて保持されている。
ダイヤフラム弁体38は、図3に示しているように溝120への弁シート部112の組付状態で、図中下面が平坦な面一面をなしている。
上記実施形態では、操作軸76の先端側の一部にてパイロット弁体60を構成しているが、ここではプランジャ128とその先端部(図中下端部)のシール部材130とでパイロット弁体60を構成し、そしてシール部材130をダイヤフラム弁体38、詳しくはリテーナ40に設けたパイロット弁座138に向けて進退移動させ、パイロット水路52の開度を変化させるようにしている。
尚この例では、パイロット弁体60のためのガイド孔58を有するパイロット弁ケース54がダイヤフラム弁体38に、詳しくはリテーナ40に一体に構成されており、そのパイロット弁ケース54が、ガイド孔56に図中上下方向に摺動可能に嵌合されている。
この実施形態では、ガイド孔56内にスプリング132が設けられており、そのスプリング132によってパイロット弁体60が図中下向き、即ち閉弁方向に付勢されている。
ここでスプリング132は、図中下側の一部がプランジャ128に設けられた凹所136内に収容されている。
そしてその後退移動に追従して主弁体をなすダイヤフラム弁体38が図中上方に移動せしめられる。
尚ここでは、リテーナ40の一部を部分的に図中上向きに環状に突出させることで、パイロット弁座138が形成されている。
これらの図に示しているように、本実施形態ではリテーナ40が主弁座44側の図中下側の第1挟持部40-1と、図中上側の第2挟持部40-2とに軸線方向の上下方向に2分割されている。
図中上側の第2挟持部40-2には、内側にパイロット弁体60のためのガイド孔58を有するパイロット弁ケース54が、図中上向きに突出する形態で一体に構成されており、そのパイロット弁ケース54が、ガイド孔56内に図中上下方向に摺動可能に嵌入されている。
尚このパイロット弁ケース54には、図9に示しているように周方向に120°ごと異なった3個所にスリット状の切欠部148が形成されており、この切欠部148を介して背圧室48とガイド孔58及び56とが連通状態とされている。
この実施形態では、弁シート部112に対して主弁座44とは軸線方向の反対側の上側位置に、リテーナ40の外周面で開口し、その開口から径方向内方に延びる円環状の溝122が、第1挟持部40-1と第2挟持部40-2とによって形成されており、その溝122において、ダイヤフラム膜42における可撓膜部116の内周部116Bが、第1挟持部40-1と第2挟持部40-2とで軸線方向の上下方向に圧縮状態に挟み込まれている。
尚溝122の一部、詳しくは径方向内方の奥部の一部は、第1挟持部40-1自身にて形成されている。
可撓膜部116の内周部116Bは、その重複状態で第1挟持部40-1と第2挟持部40-2とで軸線方向の上下方向に圧縮状態に挟み込まれ、リテーナ40に固定されている。
尚第1挟持部40-1と第2挟持部40-2とには、平面視において同一位置に上下方向の貫通孔が設けられており、それら貫通孔によって、背圧室48と1次側水路36Aとに連通した導入小孔50が形成されている。
一方第1挟持部40-1の図中下面には、図11に示しているように最外周部に対して段付きの凹形状をなす、溝深さの浅い浅溝部152が設けられており、この浅溝部152に、弁シート部112のフランジ部150が嵌め込まれている。
このフランジ部150もまた、第1挟持部40-1に対して接着固定されている。
一方第2挟持部40-2もまた、図12に示しているように図中下側に基部162を有しており、この基部162から上記のパイロット弁ケース54が立ち上っている。
ここで基部162には、上端側の外周部に鍔状部164が設けられている。
また基部162には、第1挟持部40-1の上記の3つの突出部158に対応した位置に且つ対応した形状で、それら突出部158を挿通するための貫通の挿通穴部166が設けられている。
尚、図10に示しているようにダイヤフラム膜42における可撓膜部116の内周部116Bの図中上面には、上向きに突出する環状の突条部172が設けられている。
内周部116Bには、更に周方向の所定個所に導入小孔50のための貫通孔174が設けられている。
一方、図12に示しているように第2挟持部40-2には、ダイヤフラム膜42における可撓膜部116の内周部116Bを下向きに押圧する環状の突条部176が、図中下向きに突出する状態で設けられている。
この実施形態では、予めダイヤフラム膜42における中央部の弁シート部112を、第1挟持部40-1の溝120内に埋込状態に接着固定しておき、また可撓膜部116における内周部116Bの内周端側の一部を第1挟持部40-1の溝に嵌め込む状態に、ダイヤフラム膜42の外周側の固定部115及び可撓膜部116を第1挟持部40-1に取り付けておく。
また第2挟持部40-2の下向きの突条部176が内周部116Bに食い込んで、内周部116Bを局部的に強く圧縮状態に押圧する。
これら内周部116Bの突条部172と、第2挟持部40-2の突条部176とは、内周部116Bとリテーナ40との接触部分のシール性を高め、圧力漏れを効果高く抑制する働きをする。
尚、第2挟持部40-2には図9及び図中に示すように、Eリング168の開口部に入り込んで、Eリング168の押込方向を規定する位置決部178が段付形状で設けられている。
この例では、図15に示しているように第1挟持部40-1の突出部158の径方向の外面に係合凹部180を設ける一方、第2挟持部40-2には対応する挿通穴部166と、挿通穴部166の径方向外側位置において弾性片182を設け、その弾性片182に係合爪184を設けている。
即ち、第1挟持部40-1と第2挟持部40-2とが、ダイヤフラム膜42における可撓膜部116の内周部116Bを図中上下方向に圧縮し、挟み込んだ状態に固定される。
上記の実施形態では、何れもダイヤフラム膜42における中央部の弁シート部112が、リテーナ40の溝120の内部に全体的に嵌め込まれ、接着固定により保持されているが、図16(A)の実施形態では、弁シート部112がリテーナ40の主弁座44側の下面から全体的に突出する状態で、図中その上面がリテーナ40に対し接着剤にて接着固定されている。
この例は、背圧室48と2次側水路36Bとを連通させる連通路190を、主弁体をなすダイヤフラム弁体38をバイパスする形で設けて、その連通路190の一部をパイロット水路52となし、そしてそのパイロット水路52を、操作軸188の先端部に設けたパイロット弁体60にて開度制御し、ダイヤフラム弁体38をパイロット弁体60の移動に追従して移動させ、水流量を調節するようになした例である。
この例は、リテーナ40における主弁座44よりも上流側の部分であって、軸線方向において可撓膜部116、詳しくは曲げ返し形状の可撓部116Aと主弁座44との間に位置する部分を、流路形成部材としてのボデー34の内面192に向けて径方向外方に延出させ、その延出部の外周部に沿って、内面192に対して軸線方向の上下方向に摺動し、流量調節動作時のガイドを行うガイド部194を設けた例である。
ここでガイド部194は、周方向に沿って凸部196と凹部198とを交互に有する凹凸形状となしてある。
ガイド部194は、その凸部196においてボデー34の内面192に摺動し、ガイド作用を行う。
36 水路
38 ダイヤフラム弁体
40 リテーナ
40-1 第1挟持部
40-2 第2挟持部
42 ダイヤフラム膜
44 主弁座(弁座)
112 弁シート部
115 固定部
116 可撓膜部
116B 内周部
160 係止溝
166 挿通穴部
168 Eリング(固定具)
180 係合凹部
184 係合爪
194 ガイド部
196 凸部
198 凹部
Claims (7)
- (A)(a)水路に設けた弁座に対峙する径方向中央部の環状の弁シート部と、(b)該水路を形成する水路形成部材に固定される外周部の環状の固定部と、(c)該固定部から径方向内方に延びる環状の可撓膜部と、を有し、該可撓膜部の可撓変形に基づいて前記弁シート部を前記径方向と直交する軸線方向に移動させる弾性体から成るダイヤフラム膜、及び(B)該弁シート部を保持し、該弁シート部と一体に該軸線方向に移動するリテーナ、を含み、該弁シート部の前記弁座からの離間量に応じて水路の水流量を変化させる流量調節バルブのダイヤフラム弁体において、
前記ダイヤフラム膜の前記弁シート部と前記可撓膜部とを別体に分離して設け、該弁シート部を前記リテーナに接着固定する一方、該可撓膜部の内周部を該リテーナにて前記軸線方向に弾性圧縮させる状態に挟み込み、該リテーナに固定してあることを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。 - 請求項1において、前記可撓膜部の内周部を、前記弁シート部に対し前記弁座とは前記軸線方向の反対側の位置で該弁シート部と該軸線方向に重複させる状態に配置して、該内周部を前記リテーナにて挟み込んであることを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記リテーナを第1挟持部と第2挟持部とに軸線方向に分割し、それら別体をなす第1挟持部と第2挟持部とで前記可撓膜部の内周部を前記軸線方向に挟み込んであることを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。
- 請求項3において、前記可撓膜部の内周部を挟み込んだ前記第1挟持部と第2挟持部とを固定具にて固定してあることを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。
- 請求項3において、前記第1挟持部と第2挟持部との一方には係合爪を、他方には対応した係合凹部を設け、前記可撓膜部の内周部を挟み込んだ該第1挟持部と第2挟持部とを、それら係合爪と係合凹部とを前記軸線方向に弾性係合させることで固定してあることを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。
- 請求項1〜5の何れかにおいて、前記リテーナにおける前記弁座よりも上流側の部分であって、前記軸線方向において前記可撓膜部と該弁座との間に位置する部分を、前記流路形成部材の内面に向けて径方向外方に延出させ、その延出部の外周部に沿って、該流路形成部材の内面に対して前記軸線方向に摺動し、流量調節動作時のガイドを行うガイド部を設けたことを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。
- 請求項6において、前記ガイド部は、周方向に沿って凸部と凹部とを交互に有する凹凸形状をなし、該凸部において前記流路形成部材の内面に摺動するものとなしてあることを特徴とする流量調節バルブのダイヤフラム弁体。
Priority Applications (2)
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