JP2827557B2 - ボールタップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボールタップに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にボールタップでは１次給水圧が高
いほど、瞬間流量が増し、給水音が大きくなるばかりで
なく、他、止水間際の絞り音が発生するので、別途静音
用ブッシュの装着が必要となる。また、１次給水圧が高
いほど止水に必要な浮力が大きくなり、貯水タンク内止
水が高くなるため、現場での止水位調整が必要になる。
そこで、本発明の発明者等は、上記問題を解消するた
め、定流量機能を有するボールタップを開発した。

【０００３】このボールタップは図３記載の構造、即
ち、本体１に内設する流路２途中に水平に設けた主弁座
３と、その１次側から該弁座３に対応して主弁ａを構成
するダイヤフラムからなる主弁体４と、主弁体４により
その背後に画成され小通路５を介して主弁ａ１次側に連
絡する背圧室６と、主弁体４を閉弁方向に付勢するバネ
７と、主弁ａ２次側にその弁座３と同心に配設され、か
つ主弁体４の受圧面径と同径のシート径を有する定流量
弁座８と、その２次側から該弁座８に対応して定流量弁
ｂを構成し、かつ主弁体に連結棒９を介して連結される
定流量弁体１０と、連結棒９及び定流量弁体１０を貫通
して背圧室６を主弁ａ２次側に連絡するパイロット通路
１１と、パイロット通路に設けられたパイロット弁座１
２と、該パイロット弁座１２に２次側から対応してパイ
ロット弁ｃを構成し、かつロッド１４を介して浮子１５
に連絡されて水位の昇降に伴う浮子の上下動に連動して
上記パイロット弁を開閉するパイロット弁体１３と、主
弁ａと定流量弁ｂとの間において流路２に設けた絞り部
１６とを備える構造のボールタップであり、１次給水圧
Ｐ1 と絞り部通過後の圧力Ｐ2 との差圧とバネの力との
バランスにより定流量弁を作動させ１次給水圧Ｐ1 が高
い場合でもバネ力に見合った定流量に調節するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、発明者等
のその後の研究により上記のような定流量機能を有する
ボールタップでは、ハンチング現象が起こり易いことが
判明した。即ち、上記のボールタップでは、浮子の上昇
が水位の上昇に伴なって行なわれるため、パイロット弁
はゆっくりと閉弁する。そして、この時の一次給水圧Ｐ
1と背圧室圧力Ｐ1 と背圧室圧力Ｐ1 ′のバランス変化
がゆっくりなため主弁もゆっくりと閉弁する。この場合
一次給水圧Ｐ1が高いときには主弁が閉方向に動くと、
定流量弁は開方向に動いて二次給水圧Ｐ3 が上昇し、ロ
ッドを押し下げるため、再びパイロット弁が開き、主弁
は開弁方向に動く。そして二次給水圧Ｐ3 は低下し、浮
子が上昇してロッドがパイロット弁体を突き上げパイロ
ット弁を閉弁し再び主弁が閉弁する。このような作動の
繰り返しによりハンチング現象となる。

【０００５】本発明はこのような現況に鑑みてなされた
もので、その目的とする処は、定流量機能を有し、しか
もハンチング現象発生の恐れもないボールタップを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記、目的を達成するた
めに、本発明のボールタップでは、本発明者等が先に開
発した定流量機能を有する前記構造のボールタップのパ
イロット弁体と、このパイロット弁体を浮子に連係せし
めるロッドとを別部材により構成して両者を接離可能に
衝合状に連係せしめて上記ロッドに定流量弁の２次側に
配備されて上面に２次給水圧Ｐ3 を受ける受圧部を拡大
頭部状に一体に設けると共にロッドが下がった位置にあ
る状態において上記２次給水圧Ｐ3 の受圧部下面側への
回り込みを防止するシール部を設けるものである。

【０００７】

【作用】以上のように構成したボールタップにあって
は、流体の絞り部通過により一次側給水圧Ｐ1 と絞り部
通過後の圧力Ｐ2 との間に圧力差ができる。一方、定流
量弁座のシート径とダイヤフラムの受圧面径が同径であ
るため、定流量弁の位置は単純に一次側給水圧力Ｐ1 と
絞り部通過後の圧力Ｐ2 との差圧と、主弁、連結棒を介
して定流量弁体を開弁方向に付勢するバネの力との関係
により定まる。

【０００８】従って一次圧が高圧のときにはその圧力に
応じて定流量弁が絞られ、供給水量は略定流量に自動調
節される。また水位の上昇に伴い上昇する浮子の浮力Ｆ
は最初ロッドの受圧部上面にかかる二次給水圧Ｐ3 より
小さく、水位がかなり上昇した時点で初めて受圧部上面
にかかる二次給水圧力Ｐ3 に打ち勝つ。従って、このＰ
3 に打ち勝った時点で浮子が急上昇しパイロット弁を素
速く閉弁する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１において１はボールタップの本体、１９はそ
の流入口、２０は流出口で、これら両口１９，２０が流
路２で連絡されている。

【００１０】流路２には主弁座３と定流量弁座８が前者
を上流側にして形成され、更にこれら両弁座３，８間に
絞り部１６が形成される。主弁座３は水平に形成され、
その一次側からは主弁体４が対応する。

【００１１】主弁体４はダイヤフラムよりなり、周縁部
を主弁座３上方において本体１に開設した開口部２１に
装着される蓋２２と上記開口部２１に形成される段部２
３とに挾持されて主弁座３上方に水平状に配備されて主
弁ａを構成すると共に、その背面と蓋２２天井面との間
に背圧室６を形成する。

【００１２】この背圧室６は小通路５を介して主弁ａ１
次側の流路２に連絡すると共にパイロット弁ｃを介して
主弁ａ２次側の流路２に連絡する。また背圧室６には主
弁体４と蓋２２との間にバネ７が単装され、このバネ７
により主弁体４が閉弁方向に付勢される。

【００１３】上記小通路５は前述の本体開口部２１の段
部２３及び蓋２２を貫通して形成されており、その中途
部には球弁２４を収容する弁室２５を有している。この
弁室２５はその上面部に球弁２４の着座部が形成されて
おり、図示されてはいないがこの着座部は球弁２４の着
座によっても若干の通水間隙が残るように形成されてい
る。

【００１４】上記球弁２４は比重が１より僅かに大き
く、通常は弁室２５底部に沈んでいるが小通路５の弁室
２５に上向きの流れが生じると上方へ流動して着座部に
着座し、小通路５の通水面積を小面積に保つ。これによ
り小通路５の径をゴミ等により詰まり難い大きさにまで
拡げることが可能となる。尚パイロット弁ｃについては
後述する。

【００１５】一方、前規定流量弁座８は主弁座３と同心
に設けられると共にそのシート径を主弁体４を構成する
ダイヤフラムの受圧面と同径に形成されており、その２
次側からは定流量弁体１０が対応して定流量弁ｂを構成
する。

【００１６】定流量弁体１０は着座面側をその中央に向
かって上向き傾斜するテーパー面に形成すると共にその
中央には上方に延びる連結棒９を一体に突出しており該
連結棒９が定流量弁座８、絞り部１６、主弁座３を挿通
して主弁ａの１次側に延び、主弁体４中央部に連結固定
される。

【００１７】また定流量弁体１０には連結棒９を軸方向
に貫通して背圧室６を定流量弁ｂ下流側において流路２
次側に連絡するパイロット通路１１が形成される。上記
パイロット通路１１の途中にはパイロット弁座１２が水
平に形成され、該弁座１２にはその２次側からパイロッ
ト弁体１３が対応してパイロット弁ｃを構成する。

【００１８】パイロット弁体１３は尖頭を有するポペッ
トタイプの弁体で、パイロット通路１１に上下進退摺動
自在に配備され、その後端は浮子１５に連結したロッド
１４に接離可能に当接する。上記パイロット弁体１３は
その周面に軸方向の溝を設けたり、段面を三角形に形成
してパイロット通路１１内周面との間に通水間隙を設け
てある。

【００１９】ロッド１４は本体１底部に主弁座３と同心
に開設した孔２６を垂直状に設けられ、その上部は本体
１内の定流量弁ｂ下流において流路２次側に位置して上
端面をパイロット弁体１３下面に当接し、下部は本体１
下方に延びて浮子１５を取着する。

【００２０】ロッド１４の本体１内に位置する上部には
２次給水圧を受ける拡大頭部状の受圧部１７が一体に形
成される。受圧部１７は十分に大きく形成されて平面円
形を呈し、その下面周縁部にはロッド１６が挿通する孔
２６周囲の平らな部分に密接して該部をシールするシー
ル部１８が突出形成される。このシール部１８は本体１
側に突出形成してもよい。

【００２１】浮子１５は円筒状に形成され、その軸芯部
分には雌ネジを設けたロッド取着孔２７が開設されてお
り、ロッド５下部に設けたネジ部１４ａに螺着される。
従ってこの浮子１５は取付け高さの調節が可能である。
而して、斯るボールタップは貯水層２８側壁に固定し
て、流入口１９に給水管２９を接続して使用され、貯水
層２８内水位が所定の満水位置にあるときには、パイロ
ット弁体１３がロッド１４に押し上げられてパイロット
弁ｃが閉弁しており、主弁ａも閉弁している。

【００２２】今貯水層２８の水が使用され、その水位が
下がるとそれに伴なって浮子１５の位置も下がるため、
ロッド１４によるパイロット弁体１３の押し上げ力が解
除され、パイロット弁体１３がパイロット弁座１２から
離脱しパイロット弁ｃが開き、背圧室６の水が排出され
る。

【００２３】これにより１次給水圧Ｐ1 と背圧室内圧力
Ｐ1 ′のバランスが崩れ１次給水圧Ｐ1 によりダイヤフ
ラムが押し上げられて主弁ａが開弁し流入口１９から流
入する水は流出口２０へと流れ、流出口２０から貯水層
２８内に吐出される。この際流路２を流れる水の圧力は
絞り部１６を通過することにより、その下流の圧力Ｐ2
が低下し、１次給水圧Ｐ1 と絞り部１６下流の流水圧Ｐ
2 との間に差圧が発生する。

【００２４】そして、主弁ａのダイヤフラムの受圧面の
径と、定流量弁座８のシート径は同径であるので、ダイ
ヤフラム４にはこれを上方に持ち上げようとする力とし
て上記Ｐ1 とＰ2 の差圧分がかかることになり、その力
とバネ７の力との関係により主弁体４の位置及びこれと
連結棒９を介して連結された定流量弁体１０の位置が決
定される。

【００２５】従って１次給水圧Ｐ1 が大きくなる程定流
量弁ｂは上方に位置し、定流量弁ｂは弁開度を絞られる
ので、２次給水圧Ｐ3 は略一定に維持される。尚、主弁
ａの弁開口面積は定流量弁ｂの弁開口面積より大幅に大
きく上記主弁体４の位置の変動は主弁ａの開度にほとん
ど影響を及ぼさない。

【００２６】一方、ボールタップからの給水により貯水
層２８内の水位は徐々に回復し、それに伴なって浮子１
５の浮力Ｆが徐々に上昇するがロッド１４の受圧部１７
上面には２次給水圧Ｐ3 がかかっているため受圧部１７
の径をＡとするとＦ＜Ｐ3 ×Ａの間は浮子１５の上昇は
抑さえられることになり、ロッド１４は動かず、パイロ
ット弁ｃは全開している。

【００２７】貯水層２８内水位が上昇し、Ｆ＞Ｐ3 ×Ａ
となり浮子１５が僅かに上昇した瞬間、即ちロッド１４
が僅かに上動した瞬間、シール部１８のシールが無くな
ってＰ3 は受圧部１７下面にも廻り込むので、ロッド１
６を上動させる力、即ちパイロット弁体１３を閉弁方向
に付勢する力はロッド１６の径をＢとするとＦ＝Ｐ3×
（Ａ−Ｂ）が加算され、浮子１５が急上昇することにな
り、パイロット弁ｃを急閉する。

【００２８】従って、主弁体４は主弁ａ閉まり際の２次
圧増加に関係なく閉方向へのみ動くことになる。尚、主
弁ａは小通路５から背圧室６に流入する水による背圧室
６の容積増により閉弁するが、背圧室６は１次給水圧Ｐ
1 と同じ圧力Ｐ1 ′となるため１次給水圧Ｐ1 が主弁の
止水力となることになり、１次給水圧Ｐ1 が高ければ高
い程その止水は確実になる。

【００２９】

【効果】本考案は以上のように構成したから下記の如き
効果を奏する。 （１）定流量機能を有するので、１次給水圧が高い場合
でも、所定の給水量に絞って給水音や止水間際の絞り音
を小さくすることができ、静音用ブッシュ等を装着せず
に静音化を果すことができる。

【００３０】（２）パイロット式として主弁をダイヤフ
ラム弁となしたので、止水力に１次給水圧の影響を受け
難く、しかもダイヤフラム弁背後の背圧室に１次給水圧
を導くので、１次給水圧が止水力として作用し止水が確
実になる。

【００３１】（３）浮子の浮力をパイロット弁体に作用
させるロッドをパイロット弁体とは別部材として両者を
接離自在とし、ロッドに受圧部を設けて２次圧を受ける
ようになすと共にシール部を設けて浮子が下降位置にあ
る状態での２次圧の受圧部下面への回り込みを防止した
ので、浮子の上動を２次圧で抑えておき、浮力が２次圧
に勝った時点で（水位がかなり上昇した時点）で急上昇
させてパイロット弁を急閉することができる。従って主
弁閉弁間際の２次圧増加に関係なく主弁体を閉方向への
み動かしてハンチングを防止することができる。

【００３２】（４）上記する如く水位がかなり上昇して
からパイロット弁を急閉させて主弁体を閉弁方向にのみ
動かすので、液面のゆれによる吐水も防止できる。 （５）ハンチングが防止され、弁の頻繁な開閉がなくな
るので、耐久性が向上する。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すボールタップの断面
図。

【図２】要部の作動状態を示す拡大断面図。

【図３】本願発明者等が本発明に致る過程で開発したボ
ールタップの断面図。

【符号の説明】

１：本体 ２：流路 ３：主弁座 ４：主弁体 ５：小通路 ６：背圧室 ７：バネ ８：定流量弁座 ９：連結棒 １０：定流量弁
体 １１：パイロット通路 １２：パイロッ
ト弁座 １３：パイロット弁体 １４：ロッド １５：浮子 １６：絞り部 １７：受圧部 １８：シール部 ａ：主弁 ｂ：定流量弁 ｃ：パイロット弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 順治 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東陶機器株式会社 茅ケ崎工場内 (72)発明者 大嶋 隆文 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東陶機器株式会社 茅ケ崎工場内 (56)参考文献 特開 昭62−177386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−129485（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−219580（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−152180（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−4975（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−160280（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 31/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に内設する流路途中に設けた主弁座
   と、その１次側から該弁座に対応して主弁を構成するダ
   イヤフラムからなる主弁体と、主弁体によりその背後に
   画成され小通路を介して主弁１次側に連絡する背圧室
   と、主弁体を閉弁方向に付勢するバネと、主弁２次側に
   その弁座と同心に配設され、かつ主弁体の受圧面径と同
   径のシート径を有する定流量弁座と、その２次側から該
   弁座に対応して定流量弁を構成し、かつ主弁体に連結棒
   を介して連結される定流量弁体と、連結棒及び定流量弁
   体を貫通して背圧室を主弁２次側に連絡するパイロット
   通路と、パイロット通路に設けられたパイロット弁座
   と、該パイロット弁座に２次側から対応してパイロット
   弁を構成し、かつロッドを介して浮子に連絡されて水位
   の昇降に伴う浮子の上下動に連動して上記パイロット弁
   を開閉するパイロット弁体と、主弁と定流量弁との間に
   おいて流路に設けた絞り部とを備え、上記パイロット弁
   体とロッドとを相互に衝合状に連絡しかつ接離可能な別
   部材で構成し、ロッドに２次給水圧をロッド押し下げ方
   向に受圧するための受圧部を設けると共に浮子が下降位
   置にある状態において上記２次給水圧の受圧部下面側へ
   の回り込みを防止するシール部を設けることを特徴とす
   るボールタップ。