JP2548598B2 - パイロット作動ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として給湯や給水の配管系を電磁コイルに
より制御するパイロット作動ダイヤフラム弁に関する。
この種のパイロット作動ダイヤフラム弁は一例として第
３図に示す如く構成されていた。即ち第３図に示すダイ
ヤフラム弁は仕切壁17の両側に入口室１と出口室２とを
形成すると共に、仕切壁17の上端部に開口した弁座18を
ゴム材よりなるダイヤフラム３の一方の面により開閉自
在に閉塞する。それと共にダイヤフラム３の他方の面即
ち、その内面側にダイヤフラム室４を形成する。そして
ダイヤフラム室４と入口室１との間を連通するブリード
孔5aをダイヤフラム３自体に穿設する。またダイヤフラ
ム３の中心を形成する剛体部に前記ブリード孔5aより大
なるパイロット孔６を穿設し、出口室２とダイヤフラム
室４との間を連通するように構成する。そして、ダイヤ
フラム室４内においてパイロット孔６の開口をプランジ
ャ12により閉塞し、それをプランジャスプリング13で押
圧しておく。このようにしてなるダイヤフラム弁は入口
室１とダイヤフラム室４内の圧力がブリード孔５を介し
て同圧に維持されている。また出口室２は、使用上実質
的に大気圧と同圧である。そこで電磁コイル11に通電す
るとプランジャ12がプランジャスプリング13に抗して上
昇し、パイロット孔６を開放する。するとダイヤフラム
室４内の液体が出口室２に流入する。このときパイロッ
ト孔６の孔径がブリード孔5aより大であるため、入口室
１よりブリード孔5aを介して流入する流体の流量よりも
ダイヤフラム室４から出口室２に流出する流体の流量の
方が大となり、結果としてダイヤフラム室４の圧力は入
口室１より小となり、ダイヤフラム３が上昇する。する
と入口室１内の流体は仕切壁17を乗り越えて直接出口室
２に流出し、給水が行われるものである。また電磁コイ
ル11を消磁するとプランジャ12が下降し、パイロット孔
６を閉塞する。するとダイヤフラム室４内に入口室１内
の水がブリード孔５を介して流入し、ダイヤフラム室４
の圧力が高まる。このとき出口室２内は大気と同圧であ
るため、ダイヤフラム３はダイヤフラム室４の内圧によ
りその弁座18に強く押圧されて給水を停止する。次に第
４図に示す他の従来例は、パイロット孔６をダイヤフラ
ム３の中心に設けることなく、別個の位置に配設したも
のであり、その他は第３図の構造と実質的に同一の構成
を有する。

〔解決しようとする問題点〕

最近、パイロット作動ダイヤフラム弁の小型化が要求
されると共に、従来作動圧力が10kg/cm²以下であったも
のが、20kg/cm²程の高水圧に耐え得る弁が望まれてい
る。ところが従来のダイヤフラム弁ではそのパイロット
孔６の孔径を同一とすれば高水圧になる程、プランジャ
12の吸着のための電磁力が大きくなり、電磁コイルが大
型化する欠点があった。即ち、プランジャスプリング13
の付勢力及びプランジャ12の自重を無視するとすれば、
ダイヤフラム室４内の圧力によりプランジャ12がパイロ
ット孔６を閉塞する押圧力はダイヤフラム室４内の圧力
Ｐとパイロット孔６の開口面積ｓとの積である。従って
ダイヤフラム室４内の内圧、即ち入口室１の圧力が大と
なればなる程、それに基づいてプランジャ12がパイロッ
ト孔６を閉塞する力が大となる。すると電磁コイル11に
よりプランジャ12を引き上げる電磁力もその分だけ余計
に必要となり、結果として弁全体が大型化する。

この問題を解決するにはパイロット孔６の断面積を可
能な限り小さくすればよいが、このパイロット孔６の開
口面積はこの弁の性質上ブリード孔5aの径よりも大でな
ければならない。従ってパイロット孔６を小とすると、
さらにブリード孔5aの直径を小としなければならず、そ
れにより次の問題が生じる。即ち、ダイヤフラム３はゴ
ム材で成形されているため、そこに極めて小なるブリー
ド孔5aを穿設することには限度がある。即ち弾性的なゴ
ム材に直径0.5mm以下の極めて小さなブリード孔5aを穿
設することは困難である。また、例えそのような小さな
ブリード孔5aを穿設したとしても、ゴム材は永年の使用
により膨潤し、そのブリード孔5aが閉塞される。また、
より小さなブリード孔5aはそこに塵等が引っ掛かり、結
果として弁機能を失う虞れがある。

即ちブリード孔5aは上記の理由で比較的大きく穿設せ
ざるを得ないが、その場合もう一つの重要な問題点とし
てウォーターハンマー現象の発生がある。ブリード孔5a
が大きいと入口室１からダイヤフラム室４への流体の流
入速度が大となりダイヤフラム室４へ流体が充満する時
間が短く、その結果ダイヤフラム３の弁座18への下降が
速まり急激に閉止が行われ、その反動としてダイヤフラ
ム室４の内圧が急激に上昇しその衝撃が入口室１を通じ
てそれに連通する入口配管21に遡及して配管系統の内圧
上昇、振動、ゆるみ、漏液、破損等の重大な損傷を与え
る場合がある。

このような損傷を防ぐためには配管系統、即ち配管
材、継手、弁、付属機器等流体に接触する部分の耐圧力
をウォーターハンマーの現象発生時の高圧力に耐えられ
るように強固に設計、設置する必要があり経済的に相当
のデメリットになる。

これをさけるためにはダイヤフラム３が弁座18を閉止
する速度を緩やかにする必要があり、これはダイヤフラ
ム室４に流入する流体の流入速度を極力緩やかにするよ
うにブリード孔5aを小さく穿設することが極めて有効で
あるが、そのような小さなブリード孔5aの製作が困難で
あった。

なお、実開昭53−30527号公報の記載の弁の図面に
は、剛体からなる弁本体にブリード孔を形成したものが
記載されている。また、実開昭53−155127号公報記載の
弁には、パイロット連通孔の開口部に入口室に開口した
フィルタを交換可能に装着したものが記載されている。

そこで、これら両公報記載の考案を組み合わせて、上
記問題点を解決することも考えられる。しかしながら、
弁本体に微小なブリード孔を設けるとすれば、その製作
が面倒であると共に、やはりそのブリード孔に目詰まり
が生じたとき、メンテナンス性に欠ける欠点があった。

また、フィルタを設けてもブリード孔に目詰まりを生
ずる虞がある。このときブリード孔の口径が極めて小さ
いと、その清掃に困難を極めることになる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者は各種実験の結果、製造容易で信頼
性が高く小型で且つブリード孔の清掃並びにその取替
え、さらにはフィルタを同時清掃または取り替えること
ができるメンテナンス性の極めてよいパイロット作動ダ
イヤフラム弁を案出した。その構成は次の通りである。

即ち、弁本体７に形成した入口室１と出口室２との間
をダイヤフラム３の一方の面で閉塞すると共に、該ダイ
ヤフラム３の他方の面側にダイヤフラム室４が設けら
れ、該ダイヤフラム室４と前記入口室１とを連通するブ
リード孔５が設けられ、該ダイヤフラム室４と前記出口
室２との間にパイロット孔６が設けられ、前記パイロッ
ト孔６の流路抵抗を前記ブリード孔５のそれよりも小と
し、該パイロット孔６が電磁コイル11で動作するプラン
ジャ12により開閉されるパイロット作動ダイヤフラム弁
において、 前記弁本体７は、第一部材7aと第二部材7bとが互いに
独立した部品からなり、それらの継目に前記ダイヤフラ
ム３が挟持されて前記両部材7a,7bが互いに分離自在に
締結固定され、前記入口室１および出口室２が第一部材
7aに配置され、前記ダイヤフラム室４および前記プラン
ジャ12が第二部材7bに配置され、 前記両部材7a,7bの前記分離に基づき開放される偏平
な凹陥した小室22が前記継目に配置され、その小室22と
前記入口室１とが連通孔８で連通されると共に、その小
室22と前記ダイヤフラム室４とが連通され、 その小室22の前記入口室１側に配置された偏平な塵埃
除去用フィルタ10と、それに平行して前記ダイヤフラム
室４側に配置された微小な前記ブリード孔５を有する薄
い剛体よりなるオリフィス板９と、が夫々その小室22の
前記開放に基づき着脱自在に取付けられ、前記ダイヤフ
ラム３は、前記第一部材7aと前記第二部材7bとの継目の
外周にほぼ整合する外周を有するゴム板からなり、それ
が前記両部材7a,7bの接合部のシールパッキンを兼用
し、前記パイロット孔６及び前記小室22の位置には開口
が形成されたことを特徴とする。

〔実 施 例〕

次に図面に基づいて本発明の実施例につき説明する。
第１図は本発明のダイヤフラム弁の縦断面図であり、第
２図はそのII部拡大図である。この実施例では弁本体７
が図において上下方向に分離する第一部材7aと第二部材
7bとの二部材からなり、それらがダイヤフラム３を兼ね
るパッキン及び図示しないボルト等により水密に締結さ
れ組立てられる。そして弁本体７は仕切壁17の両側に入
口室１及び出口室２が設けられ、該仕切壁17の上端部に
弁座18が設けられている。また、弁座18の上方を閉塞す
る弁本体７の他方の部材にはダイヤフラム室４が設けら
れ、該ダイヤフラム室４の開口部がダイヤフラム３で閉
塞される。そしてこのダイヤフラム３の一方の面が弁座
18に接離しそれにより、入口室１と出口室２との連通を
開閉するように構成している。このダイヤフラム３には
ダイヤフラムスプリング14が設けられ、それによりダイ
ヤフラム３を弁座18に押圧付勢している。また入口室１
とダイヤフラム室４との間には弁本体７に比較的孔径の
大なる連通孔８が穿設されている。即ちこの連通孔８に
より入口室１とダイヤフラム室４とを弁本体７の内部で
連通する。また、この連通孔８において、上下一対の部
材からなる弁本体７の継目には、連通孔８より孔径の大
なる偏平な拡大部である小室22が形成され、そこにフィ
ルタ10及びステンレス鋼板等の剛体からなるオリフィス
板９が順に配設されている。このフィルタ10には比較的
小さな塵を捕捉できるような金属細線フェルト・スポン
ジメタル・金網などの通水性部材を使用する。次にオリ
フィス板９はその中央に極めて小さなブリード孔５が穿
設される。このブリード孔５の孔径は0.01〜0.4mm,好ま
しくは0.02〜0.35mm程度とすることができる。なおブリ
ード孔５の外周はパッキン19により水密に閉塞される。
次に弁本体７の上部材にはプランジャ室20が設けられ、
該プランジャ室20とダイヤフラム室４とがバイパス孔15
で連通する。そしてこのプランジャ室20にパイロット孔
６が穿設され、このパイロット孔６を介してプランジャ
室20と出口室２とが連通する。そしてパイロット孔６の
上端はプランジャスプリング13により下方に付勢された
プランジャ12で閉塞される。なおプランジャ12は電磁コ
イル11の励磁により上昇し、パイロット孔６を開放する
ことができるものである。

なおパイロット孔６の孔径はブリード孔５より大であ
ればよいので一例として直径0.45〜2.0mm程とする事が
できる。また、プランジャスプリング13の付勢力はプラ
ンジャ12下端をパイロット孔６に当接するに足ればよい
から、比較的弱いものでよい。

〔作用〕

次に本ダイヤフラム弁の作用につき説明する。先ず電
磁コイル11が消磁しているときにはプランジャ12がパイ
ロット孔６を閉塞している。このときの入口室１とダイ
ヤフラム室４とはブリード孔５を介して連通しているた
めダイヤフラム室４の内圧は入口室１のそれと同圧であ
る。また出口室２は使用上実質的に大気圧と同圧である
ため、ダイヤフラム室４と出口室２との間の圧力差によ
りダイヤフラム３が弁座18に押圧されている。またダイ
ヤフラム室４とプランジャ室20とは同圧であるから、パ
イロット孔６には、その断面積とプランジャ室20内の内
圧との積に相当する押圧力が加わり、その押圧力でプラ
ンジャ12がパイロット孔６を閉塞している。次に電磁コ
イル11を励磁するとプランジャ室20内の押圧力に抗して
プランジャ12が上昇する。すると、ダイヤフラム室４内
の液体がパイロット孔６を介して出口室２に流出する。
このパイロット孔６の孔径はブリード孔５の孔径より大
に形成されているため、ダイヤフラム室４内に流入する
液体よりもダイヤフラム室４から出口室２に流出する液
体の方が多くなり、ダイヤフラム室４の内圧は急速に低
下する。するとダイヤフラム室４と入口室１との差圧に
よりダイヤフラム３はそのスプリング14に抗して上昇す
る。そして弁本体７内の液体が出口室２に仕切壁17を越
えて直接流入し、給水が開始される。この間常に入口室
１からダイヤフラム室４にはブリード孔５を介してわず
かずつ液体が流入するが、そのダイヤフラム室４内の液
体はバイパス孔15,プランジャ室20,パイロット孔６を介
して出口室２に流出し、結果としてダイヤフラム室４の
内圧は上昇しない。

次に電磁コイル11を消磁すると、プランジャ室20と出
口室２との差圧及び、プランジャスプリング13の付勢力
によりプランジャ12がパイロット孔６を閉塞する。する
と、ブリード孔５からダイヤフラム室４にわずかずつ流
入する流体により、ダイヤフラム室４の内圧は緩やかに
上昇し、ダイヤフラム３を弁座18に押圧して給水を停止
する。このときダイヤフラム３が弁座18に接触するまで
の時間はブリード孔５の孔径により決まるが、このブリ
ード孔５は極めて小であるからダイヤフラム３はゆっく
りと弁座18に接触し、ウォーターハンマーを殆ど起こす
ことがない。なお、オリフィス板９が内装された連通孔
８の上流側にはフィルタ10が配置されているため、ブリ
ード孔５を流通する流体は、塵が取り除かれたものとな
る。従って、該ブリード孔５が塵により閉塞することは
ない。実験によれば、本発明の弁は作動圧力20kg/cm²に
耐え得ると共に、ウォーターハンマーのJIS試験方法に
よる値が3kg/cm²（従来は5kg/cm²以上）であった。

〔発明の効果〕

本発明のダイヤフラム弁は以上のような構成からな
り、次の効果を有する。

本発明は、薄い剛体よりなるオリフィス板９に微小な
ブリード孔５を形成するものであるから、そのブリード
孔の形成が極めて容易で且つ精度よくそれを形成するこ
とができる。

そして、このオリフィス板９と塵埃除去用フィルタ10
とが共に小室22に着脱自在に取付けられ、その取付け及
びメンテナンス性が極めてよい。即ち、弁本体を構成す
る第一部材7aと第二部材7bとが互いに独立した部品から
なり、それらの継目に偏平な小室22が配置され且つ、両
部材7a,7bの分離に基づきその小室22が開放されるよう
に構成したから、それにより塵埃除去用フィルタ10とオ
リフィス板９とを同時に極めて容易に着脱することがで
きるものである。そのため、フィルタの機能及びブリー
ド孔の機能を保持するためのメンテナンス性が極めてよ
い。しかもダイヤフラム３は第一部材7aと前記第二部材
7bとの継目の外周にほぼ整合する外周を有するゴム板か
らなり、それが両部材7a,7bの接合部のシールパッキン
を兼用し、パイロット孔６及び小室22の位置には開口が
形成されたものであるから、部品点数が少なく、両部材
7a,7bの分解及び組立が極めて容易である。

また、小室22は両部材7a,7bの継目に凹陥した部分で
形成されているから、その製造が極めて容易であり、結
果としてパイロット作動ダイヤフラム弁を安価に提供て
きる。

しかも、継目に設けられた偏平な小室22はその継目に
凹陥して形成されたものであるから、省スペースで小型
化に寄与できる。

また、剛体からオリフィス板９のブリード孔５を微小
としたことにより、ダイヤフラム弁の開閉時に生じるウ
ォーターハンマーの現象を極めて小さくすることができ
る。即ち、ブリード孔５を微小としたので、ダイヤフラ
ム弁開閉の際にそのダイヤフラム室４内に流入する流量
を小とし、そのダイヤフラム３の閉止速度を緩やかにす
ることができるものとなる。

さらに、微小な本ブリード孔５にはその上流側となる
入口室側にフィルタ10が設けられているため、微小なブ
リード孔であっても塵埃が付着して弁機能を失う虞がな
い。また、微小なるブリード孔５としたため、パイロッ
ト孔６も同様に小さくすることができる。それにより、
プランジャ12により閉止面が小となり、その分だけ電磁
コイル11による開閉動力を小とし得る。そのため、電磁
コイル11その他を小とし、コンパクトで動力の小となる
性能のよいパイロット作動ダイヤフラム弁を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤフラム弁の要部縦断面図、第２
図は第１図のII部拡大図、第３図は従来型ダイヤフラム
弁の縦断面図、第４図は同他の従来型ダイヤフラム弁の
縦断面図。 １……入口室、２……出口室 ３……ダイヤフラム、４……ダイヤフラム室 5,5a……ブリード孔、６……パイロット孔 ７……弁本体、８……連通孔 ９……オリフィス板、10……フィルタ 11……電磁コイル、12……プランジャ 13……プランジャスプリング 14……ダイヤフラムスプリング 15……バイパス孔、16……栓 17……仕切壁、18……弁座 19……パッキン、20……プランジャ室 21……入口配管、7a……第一部材、7b……第二部材、22
……小室

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体７に形成した入口室１と出口室２と
   の間をダイヤフラム３の一方の面で閉塞すると共に、該
   ダイヤフラム３に他方の面側にダイヤフラム室４が設け
   られ、該ダイヤフラム室４と前記入口室１とを連通する
   ブリード孔５が設けられ、該ダイヤフラム室４と前記出
   口室２との間にパイロット孔６が設けられ、前記パイロ
   ット孔６の流路抵抗を前記ブリード孔５のそれよりも小
   とし、該パイロット孔６が電磁コイル11で動作するプラ
   ンジャ12により開閉されるパイロット動作ダイヤフラム
   弁において、 前記弁本体７は、第一部材7aと第二部材7bとが互いに独
   立した部分からなり、これらの継目に前記ダイヤフラム
   ３が挟持されて前記両部材7a,7bが互いに分離自在に締
   結固定され、前記入口室１および出口室２が第一部材7a
   に配置され、前記ダイヤフラム室４および前記プランジ
   ャ12が第二部材7bに配置され、 前記両部材7a,7bの前記分離に基づき開放される偏平な
   凹陥した小室22が前記継目に配置され、その小室22と前
   記入口室１とが連通孔８で連通されると共に、その小室
   22と前記ダイヤフラム室４とが連通され、 その小室22の前記入口室１側に配置された偏平な塵埃除
   去用フィルタ10と、それに平行して前記ダイヤフラム室
   ４側に配置された微小な前記ブリード孔５を有する薄い
   剛体よりなるオリフィス板９と、が夫々その小室22の前
   記開放に基づき着脱自在に取付けられ、前記ダイヤフラ
   ム３は、前記第一部材7aと前記第二部材7bとの継目の外
   周にほぼ整合する外周を有するゴム板からなり、それが
   前記両部材7a,7bの接合部のシールパッキンを兼用し、
   前記パイロット孔６及び前記小室22の位置には開口が形
   成されたことを特徴とするパイロット作動ダイヤフラム
   弁。