JP2565815Y2 - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ダイヤフラム弁、特に
主弁のウオータハンマを緩和するために使用されるダイ
ヤフラム弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、主弁の急閉鎖によって生ずる
ウオータハンマを緩和するためのダイヤフラム弁とし
て、例えば特公昭６０−４１２６８号公報に記載されて
いるものが知られている。この弁は、入口ポートと出口
ポートとの間の主弁座を閉鎖する弁体の背後に圧力作用
室を区画形成し、この圧力作用室に入口オリフィスから
流入したパイロット流体を、パイロット弁で開閉する出
口オリフィスを通して出口ポートに流出させ、その出口
オリフィスの開閉に伴う圧力作用室の流体圧力で弁体を
開閉するパイロット作動の電磁弁において、入口オリフ
ィスに弾性材料の流れ制御要素を設けて構成されてい
て、流体圧力による流れ制御要素の変形により弁体の両
側の圧力差の大小に拘わらず、パイロット流体を予め設
定した一定の小流量で圧力作用室に流入させ、それによ
って主弁座をゆっくり閉鎖してウオータハンマを緩和す
るものである。

【０００３】しかしながら、この公知のダイヤフラム弁
は、主弁座の開度が大きいときは主弁座を急速に閉鎖し
てもウオータハンマが発生しないにも拘わらず、流れ制
御要素を介して圧力作用室に流入するパイロット流体の
流入速度を全体的に遅くしたものであるから、主弁座の
閉鎖時間が比較的長くなるという欠点がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、主弁座の開
度が大きいときは多量のパイロット流体を入口オリフィ
スから圧力作用室に流入させることによって、ウオータ
ハンマ緩和用ダイヤフラム弁の主弁の閉鎖時間を短縮す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本考案は、入口ポート及び出口ポートの間の主弁座を
開閉する弁体の背後に圧力作用室をダイヤフラムで画成
し、前記圧力作用室と前記入口ポートとを入口オリフィ
スで連通し、前記圧力作用室に前記入口オリフィスから
流入したパイロット流体を、パイロット弁で開閉される
出口オリフィスを介して流出可能とし、前記圧力作用室
に流入したパイロット流体の圧力で主弁の弁座を開閉さ
せる形式のダイヤフラム弁において、前記入口オリフィ
スを、常に開放した状態にある小流量の第１の入口オリ
フィスと、これよりも流量が多くかつ前記ダイヤフラム
で開閉可能な第２の入口オリフィスとで構成し、前記ダ
イヤフラム弁の弁本体には、前記ダイヤフラムの周縁部
に沿って環状の隆起部を設け、前記第２の入口オリフィ
スを前記環状の隆起部の前記入口ポート側であって前記
ダイヤフラム周縁部に近接した位置に設け、かつ前記第
１の入口オリフィスを前記弁本体の前記入口ポート側に
設け、前記主弁の開度が全開から比較的小さくなるまで
前記第２のオリフィスを開放状態に保ち、主弁の開度が
比較的小さくなったとき前記ダイヤフラムで前記第２の
オリフィスを閉鎖するように構成されている。

【０００６】

【作用】パイロット弁により出口オリフィスが閉鎖され
て、圧力作用室に流入した流体圧によって弁体が主弁座
を閉鎖している状態において、出口オリフィスを開放す
ると、圧力作用室内のパイロット流体が出口オリフィス
を介して流出し、入口ポートからの流体圧により主弁が
開放して入口ポートの圧力流体が出口ポートから流出す
る。この場合、弁体が開放を開始して第２の入口オリフ
ィスが開放するまでの間は入口ポートの圧力流体が小流
量の第１の入口オリフィスのみを通じて圧力作用室に流
入することになるため、圧力作用室の圧力が急速に低下
し弁体は急速に開放される。

【０００７】次に、パイロット弁で出口オリフィスを閉
鎖することにより、入口オリフィスから圧力作用室に流
入するパイロット流体によって圧力作用室の流体圧が上
昇し、弁体が主弁座を閉鎖する方向に移動する。この場
合、パイロット弁が出口オリフィスを閉鎖した当初は第
２の入口オリフィスはダイヤフラムにより閉鎖されず開
放しており、パイロット流体は小流量の第１の入口オリ
フィスをも流れるものの、主としてそれよりも流量の多
い第２の入口オリフィスを介して圧力作用室に流入す
る。従って、圧力作用室の流体圧が速やかに上昇して弁
体は急速に主弁座の閉鎖方向に移動するが、主弁の開度
が大きい間はウオータハンマが発生することはない。

【０００８】主弁の開度が次第に小さくなるにつれて第
２の入口オリフィスは徐々にダイヤフラムにより閉鎖さ
れるので、パイロット流体は小流量の第１の入口オリフ
ィスを介して圧力作用室に流入し、圧力作用室に流入す
るパイロット流体が急速に減少する。それにより主弁の
閉鎖速度が大幅に低下するため、主弁の閉鎖に伴って生
ずるウオータハンマが緩和される。この場合、主弁は閉
鎖過程の大半において急速に閉鎖するので閉鎖時間が短
縮される。

【０００９】

【実施例】以下、本考案について図面を参照しながら説
明する。図１は図４のＡ−Ａ線に関する本考案の断面図
を、図２及び図３は図４のＢ−Ｂ線に関する断面図を、
図４は本考案のダイヤフラム弁の平面図を、それぞれ示
している。図１及び図２を参照すると、このダイヤフラ
ム弁１は、主弁２と主弁２の開閉を制御するためのパイ
ロット弁３とで構成されている。

【００１０】主弁２を収容する弁本体４には、入口ポー
ト４１、出口ポート４２及び両ポート４１、４２を貫通
させる流路間の主弁座４３が形成されている。主弁座４
３を開閉する弁体５は、弁本体４とこれを覆うカバー６
との間で周縁部が挟持されたダイヤフラム形式として構
成されており、ダイヤフラム５１で区画された弁体５の
背後のカバー６内に圧力作用室７が形成されている。弁
本体４には、更に、ダイヤフラム５１の下側でかつダイ
ヤフラム５１の周縁部において凸状の隆起部４４が形成
されており、この隆起部４４には、入口ポート内におい
て、ダイヤフラム５１とは反対方向に開口している小径
の第１の入口オリフィス８と、ダイヤフラム５１に向か
う方向に開口していて第１の入口オリフィス８よりも流
量の多い第２の入口オリフィス９が形成されている。両
入口オリフィス８、９は流路１１によって圧力作用室７
と連通している。

【００１１】ダイヤフラム５１は、圧力作用室７側にリ
テーナ５２を、主弁座４３側に弾性シール材５３を一体
成型し、センタシャフト５４のかしめによって一体化さ
れており、弁体５はこれらダイヤフラム５１、リテーナ
５２、弾性シール材５３及びセンタシャフト５４によっ
て構成される。ダイヤフラム５１は、後述するように、
主弁２の開度が大きいときは第２の入口オリフィス９を
開放状態に保ち（図３参照）、主弁２の開度が次第に小
さくなるにつれてダイヤフラム５１の下側が隆起部４４
と当接することにより第２の入口オリフィス９を閉鎖す
るように形成されている（図２参照）。

【００１２】弁体５とカバー６との間には、弁体５を主
弁座４３に押圧するばね１０が設けられている。

【００１３】図１において、圧力作用室７と出口ポート
とを連通させる流路１２には、出口オリフィス１３が設
けられている。この出口オリフィス１３は上記パイロッ
ト弁３のパイロット弁体３１により開閉可能であり、出
口オリフィス１３の開口面積は第１の入口オリフィス８
及び第２の入口オリフィス９の開口面積の和よりも大き
く形成されている。

【００１４】パイロット弁３は、ソレノイド３２の励磁
によって可動鉄心３３が吸引されることによりパイロッ
ト弁体３１が出口オリフィス１３から離間して、出口オ
リフィス１３を開放し、また、ソレノイド３２の励磁解
除によって可動鉄心３３が復帰することによりパイロッ
ト弁体３１が出口オリフィス１３を塞ぐように構成され
た周知の電磁弁である。しかしながら、パイロット弁体
３１の開閉はかかる電磁弁のみに限定されるものではな
く、モータ、空気圧等の他の周知の方法で作動させても
よい。

【００１５】本考案の上記構成において、以下その作用
を説明する。

【００１６】図１及び図２は、パイロット弁３のソレノ
イド３２が非励磁の状態を示し、出口オリフィス１３は
パイロット弁体３１により閉鎖されており、圧力作用室
７には入口ポート４１から第１の入口オリフィス８を通
ってパイロット流体が供給されている。従って、このパ
イロット流体圧とばね１０の付勢力とにより弁体５は主
弁座４３を閉鎖している。

【００１７】この状態でパイロット弁３のソレノイド３
２を励磁すると、パイロット弁体３１が出口オリフィス
１３を開放することにより、圧力作用室７のパイロット
流体が出口オリフィス１３を介して出口ポート４２に流
出するため、圧力作用室７の流体圧が低下し、図３に示
すように、弁体５は入口ポート４１からの流体圧により
主弁座４３を開放する。この場合、弁体５が開放を開始
した当初は、ダイヤフラム５１は隆起部４４と当接して
いて第２の入口オリフィス９はまだダイヤフラム５１に
より閉鎖されているため、第２の入口オリフィス９が開
放するまでの間は、入口ポート４１の圧力流体は小流量
の第１の入口オリフィス８のみを通じて圧力作用室７に
流入する。そのため、圧力作用室７の圧力は急速に低下
し、弁体５は主弁座４３を開放する方向に急速に移動さ
れる。

【００１８】主弁座４３の開放により、ダイヤフラム５
１が隆起部４４から離間して当接状態が解除され第２の
入口オリフィス９が開放されるが、出口オリフィス１３
の開口面積は第１の入口オリフィス８及び第２の入口オ
リフィス９の開口面積の和よりも大きく形成されている
ので、圧力作用室７における流体圧が上昇することはな
い。また、第２の入口オリフィス９の流量が第１の入口
オリフィス８の流量よりも多く、パイロット流体の殆ど
が第２の入口オリフィス９を介して圧力作用室７に流入
するので、小径の第１の入口オリフィス８における異物
の詰まりを防止できる。

【００１９】次に、パイロット弁３のソレノイド３２の
励磁を解除すると、パイロット弁体３１が出口オリフィ
ス１３を塞ぐため、パイロット流体が第１の入口オリフ
ィス８及び第２の入口オリフィス９から圧力作用室７に
流入し、圧力作用室７の流体圧が上昇して弁体５を主弁
座４３に向けて押圧する。この場合、主弁２の開度が全
開から比較的小さくなるまではダイヤフラム５１が第２
の入口オリフィス９から離間した状態にあり、圧力作用
室の流体圧は速やかに上昇して主弁２を急速に閉鎖しよ
うとするが、主弁２の開度が比較的大きいのでウオータ
ハンマが発生することはない。

【００２０】主弁２の開度が比較的小さくなるにつれ
て、ダイヤフラム５１が隆起部４４と当接するようにな
り、第２の入口オリフィス９がダイヤフラム５１により
閉鎖されるので、パイロット流体は第１の入口オリフィ
ス８のみから圧力作用室７に流入する。この場合、第１
の入口オリフィス８の流量は第２の入口オリフィス９よ
りも少ないので圧力作用室７に流入するパイロット流体
の流量が急激に減少し主弁２の閉鎖速度が大幅に低下す
る。従って、主弁の急激な閉鎖によるウオータハンマが
緩和される。

【００２１】このように、主弁は閉鎖過程の大半におい
て急速に閉鎖するので、ウオータハンマを緩和させる弁
でありながら閉鎖時間を短縮することが可能である。

【００２２】

【考案の効果】本考案は、上述のように、圧力作用室に
パイロット流体を流入させる入口オリフィスを小流量の
第１の入口オリフィスと、それよりも流量の多い第２の
入口オリフィスとで構成し、主弁の開度がある程度小さ
くなるまで両オリフィスを開放させ、パイロット弁が出
口オリフィスを閉鎖した場合の圧力作用室の急速な圧力
上昇により主弁を速やかに閉鎖方向に移動させるように
したため、主弁の閉鎖時間を短縮させることができる。
また、主弁の開度がウオータハンマを発生させやすい程
度にまで小さくなったとき、ダイヤフラムが第２の入口
オリフィスを閉鎖して圧力作用室に流入するパイロット
流体を減少させるので、主弁の閉鎖時間を短縮させるも
のであるにも拘わらず、主弁の閉鎖によるウオータハン
マを緩和することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のダイヤフラム弁を図４のＡ−Ａ線に沿
って切断した縦断面図であり、主弁の閉弁状態を示す図
である。

【図２】図４のＢ−Ｂ線に沿って切断した本考案の縦断
面図であり、主弁の閉弁状態を示す図である。

【図３】図２と同様に図４のＢ−Ｂ線に関する縦断面図
であり、主弁の開弁状態を示す図である。

【図４】本考案のダイヤフラム弁の平面図である。

【符号の説明】

１：ダイヤフラム弁 ２：主弁 ３：パイロット弁 ５：弁体 ７：圧力作用室 ８：第１の入口
オリフィス ９：第２の入口オリフィス １３：出口オリフ
ィス ４１：入口ポート ４２：出口ポー
ト ４３：主弁座 ４４：隆起部

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口ポート及び出口ポートの間の主弁座
   を開閉する弁体の背後に圧力作用室をダイヤフラムで画
   成し、前記圧力作用室と前記入口ポートとを入口オリフ
   ィスで連通し、前記圧力作用室に前記入口オリフィスか
   ら流入したパイロット流体を、パイロット弁で開閉され
   る出口オリフィスを介して流出可能とし、前記圧力作用
   室に流入したパイロット流体の圧力で主弁の弁座を開閉
   させる形式のダイヤフラム弁において、 前記入口オリフィスを、常に開放した状態にある小流量
   の第１の入口オリフィスと、これよりも流量が多くかつ
   前記ダイヤフラムで開閉可能な第２の入口オリフィスと
   で構成し、前記ダイヤフラム弁の弁本体には、前記ダイ
   ヤフラムの周縁部に沿って環状の隆起部を設け、前記第
   ２の入口オリフィスを前記環状の隆起部の前記入口ポー
   ト側であって前記ダイヤフラム周縁部に近接した位置に
   設け、かつ前記第１の入口オリフィスを前記弁本体の前
   記入口ポート側に設け、前記主弁の開度が全開から比較
   的小さくなるまで前記第２の入口オリフィスを開放状態
   に保ち、主弁の開度が比較的小さくなったとき前記ダイ
   ヤフラムで前記第２の入口オリフィスを閉鎖するように
   形成したことを特徴とするダイヤフラム弁。
2. 【請求項２】 前記第２の入口オリフィスは前記環状の
   隆起部において前記ダイヤフラムの方に向かって入口ポ
   ート内に開口し、前記ダイヤフラムは、前記主弁の開度
   が全開から比較的小さくなるまで前記第２の入口オリフ
   ィスを開放状態に保ち、主弁の開度が比較的小さくなっ
   たとき前記ダイヤフラムと前記環状の隆起部とが当接し
   て、前記第２の入口オリフィスの開口を閉鎖するように
   形成したことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラ
   ム弁。
3. 【請求項３】 前記第１の入口オリフィスを、入口ポー
   ト側のダイヤフラム周縁部に隣接しかつ前記第２の入口
   オリフィスに隣接した位置に設けたことを特徴とする請
   求項１又は２に記載のダイヤフラム弁。