JP2013204725A5

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Publication number: JP2013204725A5
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Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-03-28

Description

流量調節バルブのダイヤフラム弁体

この発明は流量調節バルブのダイヤフラム弁体に関する。

従来、弾性体から成るダイヤフラム膜及びこれを保持するリテーナを含んだダイヤフラム弁体、詳しくは、(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)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)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、可撓膜部の可撓変形に基づいて弁シート部を上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)弁シート部を保持し、弁シート部と一体に軸線方向に移動するリテーナを含んだダイヤフラム弁体が各種バルブの主弁体として広く用いられている。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。

図１９はその具体例を示している。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。

３１０は、背圧室３０８と、水路３０２における主弁座３００の下流側の２次側水路３０２Ｂとを連通させる状態に、ダイヤフラム弁体３０６を貫通して設けられたパイロット水路で、３１２はダイヤフラム弁体３０６に設けられたパイロット弁座であり、シール部材としてのＯリング３１６を保持している。

３１４は、パイロット水路３１０の開度を大小変化させる方向に、詳しくはパイロット弁座３１２に向けて接近離間する方向の上下方向に移動するパイロット弁体であり、上記の主弁体をなすダイヤフラム弁体３０６は、このパイロット弁体３１４の上下方向の移動に追従して図中上下方向に移動し、水路３０２の開度を大小変化させる。これにより主弁座３００よりも上流側の１次側水路３０２Ａから２次側水路３０２Ｂに流れ込む水流量を大小変化させる。

主弁体をなす上記ダイヤフラム弁体３０６は、ゴム等の弾性体から成るダイヤフラム膜３１８とリテーナ３２０とで構成されており、またダイヤフラム膜３１８は、外周部の固定部３２１と、径方向中央部の弁シート部３２２と、それらの間の可撓膜部３２４とを有しており、そして外周部の固定部３２１においてバルブボデー３０４に固定され、また径方向中央部の弁シート部３２２がリテーナ３２０の溝３２６に嵌め込まれて、リテーナ３２０に非接着で固定されている。

ところでこの流量調節バルブにあっては、高圧条件下で、即ち高圧地域で且つ小流量で流量調節を行う際に、流量調節が安定しないといった問題を生ずる。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。

その対策として、リテーナ３２０に対する弁シート部３２２の接触面を接着剤でリテーナ３２０に接着し、固着するといったことが考えられる。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。

この特許文献１に開示のものは、図２０（Ａ）に示すように電磁開閉弁においてプランジャ（パイロット弁体）３２８にてパイロット水路３３０を閉鎖すると、背圧室の１次圧がダイヤフラム膜３１８とリテーナ３２０との間に回り込み、ダイヤフラム膜３１８が変形して間隙Ｇを形成し、次の瞬間圧力が抜け、元に戻るといったことを繰り返すことで、異常音を発生する問題を解決することを目的として、図２０（Ｂ）に示しているようにダイヤフラム膜３１８の弁シート部３２２とリテーナ３２０とを接着剤３３２で接着するようになしたもので、その目的とするところはダイヤフラム膜３１８の弁シート部３２２の震えにより流量調節が不安定化する問題の解決とは異なったものであるが、このようにダイヤフラム膜３１８とリテーナ３２０とを接着することで、弁シート部３２２がリテーナ３２０から離れることに起因して震えを生じ、流量調節が安定しないといった問題を解決できると考えられる。

しかしながら、弁シート部３２２とリテーナ３２０とを接着すべく、弁シート部３２２のリテーナ３２０への接触面に接着剤を塗布して弁シート部３２２をリテーナ３２０に押し付けると、流動状態の接着剤が可撓膜部３２４の側にまで回り込んでしまって、可撓膜部３２４がリテーナ３２０に貼り付いてしまい、そのことによって可撓膜部３２４の十分な可撓性が失われ、結果としてダイヤフラム弁体の流量調節特性が著しく損われてしまうといった問題が生じてしまう。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。

弁シート部３２２を接着剤でリテーナ３２０に接着し固着する際に、接着剤が可撓膜部３２４の側に回り込んで可撓膜部３２４がリテーナ３２０に貼り付いてしまうのを防ぐ手段として、弁シート部３２２と可撓膜部３２４とを別体に分離して構成しておくといったことが考えられる。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。

しかしながらこのように弁シート部３２２の外周部と可撓膜部３２４の内周部とを、第１挟持部３２０-１と第２挟持部３２０-２とで挟み込んで、それらをリテーナ３２０に同時に固定する場合、必然的に可撓膜部３２４の内周部を弁シート部３２２よりも外周側の位置に配置しなければならず、この場合にはダイヤフラム膜３１８が必然的に大径化し、ひいてはダイヤフラム弁体が径方向において大型化してしまう問題を生ずる。

特開平１−１３５９８０号公報特開２００４−３０１３２３号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、ダイヤフラム膜の弁シート部がリテーナから離れ、震えることによって流量調節が不安定化する問題を解決し、流量調節を安定して行い得る流量調節バルブのダイヤフラム弁体を提供することを目的としてなされたものである。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。

而して請求項１のものは、(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)該水路を形成する流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。

請求項２
のものは、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。

請求項３のものは、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。

請求項４のものは、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。

請求項５のものは、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。

請求項６のものは、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。

請求項７のものは、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。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、ダイヤフラム膜の弁シート部と可撓膜部とを別体に分離して設け、弁シート部をリテーナに接着固定する一方、可撓膜部の内周部をリテーナにて軸線方向に弾性圧縮させる状態に挟み込み、リテーナに固定するようになしたものである。

本発明によれば、弁シート部がリテーナに接着固定してあることから、流量調節バルブにおいて高圧条件で且つ小流量で水を流す場合においても、弁シート部がリテーナから離れたり戻ったりすることを繰り返すことで震えを生じて流量調節が不安定化する問題を解決し得、高圧及び小流量条件の下でも流量調節を安定に行うことが可能となる。

また本発明では、ダイヤフラム膜の弁シート部と可撓膜部とを別体に分離して設けているため、弁シート部をリテーナに接着するための接着剤が可撓膜部の側まで回り込んで、可撓膜部がリテーナに貼り付いてしまうのを防ぐことができ、接着剤による接着に起因して可撓膜部の可撓変形性能が損なわれてしまい、そのことによってダイヤフラム弁体による流量調節が不安定化してしまう問題も併せて解決することができる。

本発明では、可撓膜部の内周部を弁シート部に対し弁座とは軸線方向の反対側の位置で弁シート部と軸線方向に重複させる状態に配置し、その内周部をリテーナにて挟み込み、固定するようになすことができる（請求項２）。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。

本発明ではまた、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、別体をなす第１挟持部と第２挟持部とで可撓膜部の内周部を軸線方向に挟み込んで固定するようになすことができる（請求項３）。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。

詳しくは、リテーナに溝を設けて、そこにダイヤフラム膜の内周部を嵌め込むことで、その内周部を軸線方向に挟み込む場合、作業性の点で内周部に対する圧縮幅や圧縮量を大とすることが難しいが、請求項３に従ってリテーナを第１挟持部と第２挟持部とに分割して、それらによりダイヤフラム膜の内周部を軸線方向に挟み込むようにすれば、内周部に対する圧縮幅や圧縮量を容易に大とすることができる。

この場合において、可撓膜部の内周部を挟み込んだ第１挟持部と第２挟持部とを固定具にて固定しておくことができる（請求項４）。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。

この場合において、第１挟持部と第２挟持部との一方には固定用の挿通穴部を、他方には挿通穴部を軸線方向に挿通して先端部を挿通穴部から突出させる固定用の突出部を設け、突出部の先端部に設けた溝に弾性を有するＥリング等の止め輪を軸線方向と直角方向に嵌め込んで第１挟持部と第２挟持部とを固定するようになしておくことができる。

一方本発明では、第１挟持部と第２挟持部との一方に係合爪を、他方に対応した係合凹部を設け、可撓膜部の内周部を挟み込んだ第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軸線方向に弾性係合させることで固定しておくことができる（請求項５）。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。

ところで、請求項１に従って弁シート部をリテーナに接着固定した場合、弁座と弁シート部との間の微小な隙間を水流が速い流れで流れたとき、弁座側に吸引する力及び押し戻す力がリテーナ自体に加わり、ダイヤフラム弁体が傾きを生じるといったことが危惧される。

そこで本発明では、請求項６に従いリテーナにおける上記弁座よりも上流側の部分であって、可撓膜部と弁座との間に位置する部分を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、流路形成部材の内面に対し軸線方向に摺動し、流調調節動作時のガイドを行うガイド部を設けておくことができる（請求項６）。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。

この場合において上記ガイド部は、周方向に沿って凸部と凹部とを交互に有する凹凸形状となし、その凸部において流路形成部材の内面に摺動させるようになしておくことができる（請求項７）。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。

本発明の一実施形態のダイヤフラム弁体を有する水栓を示した図である。図１の流量調節バルブの断面図である。図２のダイヤフラム弁体と周辺部を拡大して示した図である。同ダイヤフラム弁体を分解して示した図である。図４のリテーナを示した図である。図２の弁部の作用説明図である。本発明の他の実施形態の図である。本発明の更に他の実施形態の図である。同実施形態のダイヤフラム弁体を組付状態で示した図である。図９のダイヤフラム弁体の分解斜視図である。図１０の第1挟持部を示した図である。図１０の第２挟持部を示した図である。図１０の第1挟持部及び第２挟持部の組付手順を示した図である。本発明の更に他の実施形態の図である。図１４の第1挟持部と第２挟持部を分解して示した図である。本発明の更に他の実施形態の図である。本発明の更に他の実施形態の図である。本発明の更に他の実施形態の図である。従来のダイヤフラム弁体の図である。図１９とは異なる従来公知のダイヤフラム弁体の図である。図１９，図２０とは異なる従来公知のダイヤフラム弁体の図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。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。

カウンタ１２の下方には、給水路１８と給湯路２０とのそれぞれに本実施形態の流量調節バルブ２２Ｃ，２２Ｈ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。

これら水側の流量調節バルブ２２Ｃ，湯側の流量調節バルブ２２Ｈは、それぞれ操作部１４における流調操作部１４-２，温調操作部１４-３の操作に基づいて水，湯の流出流量を調節する。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、流量調節バルブ２２Ｃ，２２Ｈのそれぞれの駆動部としてのモータ（ここではステッピングモータ）３２が電気的に接続されている。流量調節バルブ２２Ｃ，２２Ｈの各モータ３２は制御部３０にて動作制御される。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。

上記水側の流量調節バルブ２２Ｃ，湯側の流量調節バルブ２２Ｈは同じ構成のもので、その構成が図２に具体的に示してある。ここで水側の流量調節バルブ２２Ｃ，湯側の流量調節バルブ２２Ｈは同一の構成のものであるので、図２では単に流量調節バルブ２２として示してある。

図２において、３４は流量調節バルブ２２のボデーで、内部に水路３６が形成されており、その水路３６上に主弁体としてのダイヤフラム弁体３８が設けられている。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。

このダイヤフラム弁体３８の図中上側、即ちダイヤフラム弁体３８に対し２次側水路３６Ｂと反対側に背圧室４８が設けられている。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。

ダイヤフラム弁体３８にはまた、これを貫通して背圧室４８と２次側水路３６Ｂとを連通させる、水抜路としてのパイロット水路５２が設けられている。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。

５４はパイロット弁ケースで、ボデー３４に形成されたガイド孔５６に摺動可能に嵌合され、ガイド孔５６によって図中上下方向に移動ガイドされる。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。

パイロット弁ケース５４は、図３中下端部にＬ字状に折れ曲がった形態の係合突部６４を有しており、この係合突部６４を、ダイヤフラム弁体３８の係合孔６６に係合させることによって、ダイヤフラム弁体３８と一体移動する状態にダイヤフラム弁体３８に固定されている。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。

図２において、７６はパイロット弁体６０を移動操作する操作軸で、くびれ部１４０を除いてその全体が断面円形且つ外径が軸方向の一端から他端に到るまで一様な棒状をなしている。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。

ここで操作軸７６とボデー３４との間は、図２に示すようにＯリング（シールリング）７８によって水密にシールされている。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。

ダイヤフラム弁体３８には、その中心部に貫通孔が形成されており、この貫通孔の内周面と上記のくびれ部１４０との間に、上記のパイロット水路５２が狭小幅で環状に形成されている。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。

この実施形態においては、操作軸７６が図中上下方向に移動すると、パイロット弁体６０がこれと一体に上下方向に移動する。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はその際の弁部の作用を表している。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。

すると背圧室４８の圧力と１次側水路３６Ａの圧力とをバランスさせるようにして、ダイヤフラム弁体３８がパイロット弁体６０の図中上向きの後退移動に追従して上向きに後退移動し、水路３６を開いて１次側水路３６Ａから２次側水路３６Ｂに水を流通させる。

ダイヤフラム弁体３８は、図６（III）に示すようにパイロット弁座１４２とパイロット弁体６０との間に微小な一定の追従隙間ｄを維持しつつ、パイロット弁体６０の更なる後退移動に追従して同方向に移動し、水路３６の開度を更に広くして、水路３６を流れる水の流量を増大変化させる。

また逆にパイロット弁体６０が図中下向きに前進移動すると、背圧室４８の圧力と１次側水路３６Ａの圧力とをバランスさせるようにして、ダイヤフラム弁体３８がパイロット弁体６０の前進移動に追従して図中下向きに移動し、水路３６の開度を減少変化させて、水路３６を流れる水の流量を減少させる。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。

図２に示す流量調節バルブ２２において、ボデー３４の外面（図中下面）には、駆動部としての上記のモータ３２が取り付けられている。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は有底円筒状をなしていて、その底部にモータ３２からの出力軸である回転軸９８が結合され、雌ねじ部材８６がモータ３２によって回転軸９８と一体に回転するようになっている。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。

この実施形態では、モータ３２の駆動力によって回転軸９８が回転すると、これと一体に雌ねじ部材８６が回転運動し、そしてその回転運動が、雌ねじ部と雄ねじ部との螺合に基づいて雄ねじ部材８８及び操作軸７６の直進運動に変換されて、それらが図中上下方向にねじ送りで進退移動せしめられる。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。

尚、雄ねじ部材８８は図中上部にフランジ部を有していて、そのフランジ部に一対の切欠部が、周方向に１８０°隔たった２個所に設けられており、それら切欠部が、図２に示すようにボデー３４の係合突部１１４に係合していて、それらの係合作用によって雄ねじ部材８８が回転阻止されている。

上記雄ねじ部材８８には、挿込孔１０６周りに円環状の溝１０８が設けられていて、そこにスプリング１１０の図中下部が挿入されている。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。

上記ダイヤフラム膜４２は、図４に示しているように上記主弁座４４に対して軸線方向（ダイヤフラム弁体３８の軸線方向）に対峙する径方向中央部の平板状の弁シート部１１２と、外周部の厚肉の固定部１１５と、固定部１１５から径方向内方に向って延びる可撓膜部１１６とを有している。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。

可撓膜部１１６は、断面逆Ｕ字形状で図中上方に向って突曲した曲げ返し形状の可撓部１１６Ａと、可撓部１１６Ａに比べて厚肉をなす平板状の内周部１１６Ｂとを有している。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。

一方リテーナ４０は、ダイヤフラム膜４２よりも硬質の樹脂製のもので、図４及び図５に示しているように平面視形状が円形状をなしている。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。

ここで弁シート部１１２は、溝１２０の外周面，内周面及び溝底面のそれぞれに接触せしめられており、そしてそれらに対する接触面の全面に亘って接着剤により溝１２０の外周面，内周面及び溝底面に対して、即ちリテーナ４０に対して接着固定されている。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。

リテーナ４０にはまた、環状溝１２０よりも軸線方向の図中上側位置に、外周面で開口し、その開口から径方向内方に向って延びる円環状の溝１２２が設けられており、そこに可撓膜部１１６における上記の内周部１１６Ｂが嵌め込まれ、保持されている。

ここで内周部１１６Ｂは、溝１２２の上下方向の溝幅よりも厚肉に形成されており、溝１２２への嵌込みによって、内周部１１６Ｂがリテーナ４０によって図中上下方向、即ち軸線方向に所定圧縮量で挟み込まれている。そしてその挟み込みによって内周部１１６Ｂがリテーナ４０に固定されている。

以上のような本実施形態では、弁シート部１１２がリテーナ４０に接着固定してあることから、流量調節バルブ２２において高圧条件で且つ小流量で水を流す場合においても、弁シート部１１２がリテーナ４０から離れたり戻ったりすることを繰り返すことで震えを生じて流量調節が不安定化するといったことがなく、高圧及び小流量条件の下でも流量調節を安定して行うことができる。

また本実施形態では、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ているため、弁シート部１１２をリテーナ４０に接着するための接着剤が可撓膜部１１６の側まで回り込んで、可撓膜部１１６がリテーナ４０に貼り付いてしまうのを防ぐことができ、接着剤による接着に起因して可撓膜部１１６の可撓変形性能が損なわれてしまい、そのことによってダイヤフラム弁体３８による流量調節が不安定化してしまう問題も解決することができる。

図７は本発明の他の実施形態を示している。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。

パイロット弁体６０は、上記のパイロット水路５２を挿通して下
向きに突出する細径の軸部１３４を有しており、この実施形態では、操作軸７６によってその軸部１３４を上記のスプリング１３２による付勢力に抗して上向きに押し上げることで、パイロット弁体６０が図中上方に後退移動する。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。

図８〜図１２は、本発明の更に他の実施形態を示している。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。

図中下側の第１挟持部４０-１には、上記実施形態と同様に主弁座４４側の下面にドーナツ環状の溝１２０が形成されており、そこにダイヤフラム膜４２における中央部の弁シート部１１２が、嵌込状態に接着剤にて接着固定されている。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。

溝１２２及びダイヤフラム膜４２における可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂは、リテーナ４０の外周位置から径方向内方に深く入り込んでおり、かかる内周部１１６Ｂが、弁シート部１１２に対して軸線方向の上下方向に重複（オーバーラップ）せしめられている。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。

ここで溝１２２及び可撓膜部１１６における内周部１１６Ｂは、その内周端の位置が、溝１２０の内周端の位置、即ち中央部の弁シート部１１２の内周端と同じ位置に位置せしめられている。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。

図１０に示しているように、ダイヤフラム膜４２における中央部の弁シート部１１２は、外周部に肉厚の薄いフランジ部１５０を有している。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。

図１１に示しているように、第１挟持部４０-１は図中下側の基部１５３と、基部１５３から立ち上る小径円筒部１５４と、これから更に図中上向きに立ち上る、外径が小径円筒部１５４よりも大径の大径円筒部１５６とを有しており、それら基部１５３と小径円筒部１５４と大径円筒部１５６とによって、上記の溝１２２の一部を形成している。

大径円筒部１５６には、周方向に１２０°ごと隔たった３個所に、軸線方向の上向きに起立する突出部１５８が一体に構成されており、それら３個所の突出部１５８の外周面に、円弧状の係止溝１６０がそれぞれ形成されている。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。

図１０において、１６８は第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とを固定するための固定具としてのＥリング（止め輪）で、周方向に１２０°ごと異なった３個所に内向きに突出する爪部１７０を有している。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。

図１３はダイヤフラム膜４２，第１挟持部４０-１，第２挟持部４０-２の組付けの手順を示している。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。

その状態で、図１３（Ｂ）に示すように第１挟持部４０-１の突出部１５８を、第２挟持部４０-２の挿通穴部１６６に軸線方向に挿通させるようにして、第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とを図中上下方向に組み合せ、第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とのそれぞれの基部１５３と１６２とで、可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂを上下方向に圧縮し、挟み付ける。

そして第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とで可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂを軸線方向に圧縮し、挟み込んだ状態で、挿通穴部１１６を挿通して上向きに突き抜けた突出部１５８の先端部の係止溝１６０に、固定具としてのＥリング１６８を軸直角方向から弾性的に嵌め込み、Ｅリング１６８の爪部１７０を係止溝１６０に係止させることで、第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とを固定状態とする。

このとき、可撓膜部１１６における内周部１１６Ｂの突条部１７２が、第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とで局部的に強く圧縮される。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１０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。

本実施形態では、可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂを、弁シート部１１２に対し主弁座４４とは軸線方向（図中上下方向）の反対側の位置で弁シート部１１２と軸線方向に重複させる状態に配置し、その内周部をリテーナにて挟み込み、固定していることから、ダイヤフラム膜４２を小径化することができ、従ってダイヤフラム弁体３８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。

本実施形態ではまた、リテーナ４０を第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とに軸線方向に分割し、別体をなす第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とで可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂを軸線方向に挟み込んで固定しているため、可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂに対する圧縮幅や圧縮量を容易に大とすることができ、可撓膜部１１６の内周部１１６Ｂとリテーナ４０との接触部のシール性を高めることができる。

図１４及び図１５は本発明の更に他の実施形態を示している。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。

この実施形態では、第１挟持部４０-１の突出部１５８を、第２挟持部４０-２の挿通穴部１６６に挿通するようにして、第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とを軸線方向の上下方向に組み合せると、第２挟持部４０-２の弾性片１８２に設けた係合爪１８４が、弾性片１８２の弾性変形を伴って第１挟持部４０-１の係合凹部１８０に弾性係合した状態となり、そしてそれら係合爪１８４と係合凹部１８０との弾性係合に基づいて、第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とが上下方向に結合され、固定される。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。

この実施形態によれば、図１０のＥリング１６８等の固定具を用いることなく第１挟持部４０-１と第２挟持部４０-２とを固定でき、所要部品点数を少なくすることができる。

図１６（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の更に他の実施形態を示している。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。

弁シート部１１２がリテーナ４０の溝１２０の内部に完全に嵌り込む状態でリテーナ４０に取り付けられていると、弁シート部１１２を取り囲んだ溝１２０による拘束作用によって弁シート部１１２が弾性変形し難く、そのことにより弁シート部１１２が硬くなってしまう。

しかるに図１６（Ａ）の実施形態によれば、弁シート部１１２が全体的にリテーナ４０から外部に突き出す状態で設けられているため、弁シート部１１２が弾性変形し易く、従って弁シート部１１２の十分な弾性変形を伴って、弁シート部１１２を主弁座４４に対して軟らかく着座させることができる。

一方図１６（Ｂ）の例は、弁シート部１１２を溝１２０の内部に全体的に嵌め込むとともに、この溝１２０に連続して穴部１８６を設けたもので、このようにしておけば、弁シート部１１２を構成するゴム材が、変形時に穴部１８６に逃げ込むことができるため、弁シート部１１２を軟らかくでき、弁シート部１１２の主弁座４４への着座時に、弁シート部１１２の十分な変形を伴って、これを軟らかく着座させることができる。

図１７は本発明の更に他の実施形態を示している。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。

図１８は本発明の更に他の実施形態を示している
。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。

弁シート部１１２をリテーナ４０に接着固定した場合、主弁座４４と弁シート部１１２との間の微小な隙間を水流が速い速度で流れたとき、主弁座４４側に吸引する力及び押し戻す力がリテーナ４０自体に加わり、ダイヤフラム弁体３８が傾きを生じることが危惧される。

そこで本実施形態では、リテーナ４０に上記のガイド部１９４を設けたもので、このようにすれば、主弁座４４に可及的に近いところでガイド部１９４により流量調節動作時のダイヤフラム弁体３８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。

またガイド部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、その凸部１９６において流路形成部材の内面に摺動させるようになしているため、ガイド部１９４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１９８において水の出入を容易とし、ダイヤフラム弁体３８の流量調節動作がガイド部１９４により妨げられないようにすることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

２２流量調節バルブ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１６８Ｅ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

(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)該水路を形成する流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。