JP2844950B2 - 定流量電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、定流量電磁弁に関
し、さらに詳しくはダイヤフラム弁を構成する弁体のパ
イロット孔をソレノイドのプランジャによって開閉して
上記主弁の開閉を行う電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における電磁弁の中には、図３によ
って示す如きものがある。

【０００３】この電磁弁は、ダイヤフラム弁を構成する
弁体１０１を弁座１０２に対して一次側から着座させて
ある。上記した弁体１０１の背面側にはブリート孔１０
４を介して一次側流路１１０に連絡する背圧室１０３を
形成すると共に、弁体１０１のパイロット弁座１０７に
対してパイロット弁となるプランジャ１０６を着座さ
せ、このプランジャ１０６をソレノイド１０５によって
進退自在に支持している。

【０００４】従って、上記した様に構成した電磁弁のプ
ランジャを退動させてパイロット弁を開弁させると、背
圧室１０３を満たしていた水がパイロット孔１１２から
二次側流路１１１に流れ出し、これにより背圧室１０３
が収縮して弁体１０１が開弁して給水が開始される。

【０００５】

【発明が解決しょうとする課題】ところで、上記した様
に構成される電磁弁は、プランジャ１０６が退動してパ
イロット孔１１２が開いている間は常に弁体１０１が開
弁し、給水が連続して行なわれるが、その流量は一次側
流路１１０の水圧が変化するのに伴って増減することに
なる。従って、従来において上記した電磁弁を介して供
給される給水の流量を一定に保つ必要がある場合には、
この電磁弁の他に定流量弁が必要であった。

【０００６】本願は、上記した様に構成される電磁弁に
対し、一次側流路の圧力変動に伴って生じる流量の増減
を自動調節して一定化する機能を、簡素な構造にて具備
させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
為に本願の定流量電磁弁は、一次側流路と二次側流路と
の間にダイヤフラム弁を構成する主弁体と該主弁体を一
次側から着座させる主弁座とを設けて主弁を構成し、上
記主弁体には主弁座口内を貫通して主弁二次側に至る連
結体を取り付けて一体化し、上記主弁座口の内周と連結
体との間の流路に絞り部を形成し、この絞り部二次側の
流路拡開部に定流量弁座を形成すると共に、該定流量弁
座に対して上記連結体の二次側端に設けた定流量弁体を
二次側から着座させて、上記主弁が閉弁状態にあるとき
に全開する定流量弁を構成し、上記定流量弁体のシート
面積と主弁体の受圧面積とを略一致させ、その主弁体の
背面に小通路を介して一次側流路に連絡する背圧室を形
成し、該背圧室に主弁体を主弁座に対して所定の圧力で
付勢するバランスばねを弾装し、且つ、主弁体を貫通し
て背圧室と二次流路とを連絡するパイロット孔をソレノ
イドにより進退自在に支持したプランジャによって開閉
自在に構成したものである。

【０００８】

【作用】以上の手段によれば、主弁の主弁体と定流量弁
の定流量弁体とは連結体を介して一体化し、ダイヤフラ
ム弁を構成する上記主弁体が閉弁すると、定流量弁体が
全開し、逆に、主弁体が開弁方向に移動すると、定流量
弁体は閉弁方向に移動する。また、上記した主弁体の受
圧面積と定流量弁体のシート面積とは略一致している。
さらに、上記した主弁体の背面には背圧室が形成され、
この背圧室に弾装されるバランスばねによって上記主弁
体は主弁座に向けて所定の圧力により付勢される。

【０００９】閉弁時において、一次側流路に加わる水圧
は小通路を介して主弁体背後の背圧室にも同じ大きさで
加わり、この背圧室の水圧によって主弁体は閉弁し、該
主弁体と一体化する定流量弁体は全開位置にある。

【００１０】ソレノイドの作動により、プランジャを後
退させてパイロット孔を開けると、上記した背圧室を満
たしていた水がパイロット孔を通過して二次側流路に流
出し、これによって、背圧室が収縮して主弁が開弁さ
れ、給水が開始される。また、開弁した主弁体は、主弁
を通過する給水の流れから受ける動圧によって開弁方向
に押し上げられる。

【００１１】主弁座口に流入した給水は、絞り部を通過
して流路拡開部の定流量弁座口から二次側流路に流れ込
むが、流路を絞って形成した絞り部を通過して拡開部に
至るとその流速が低下するので、定流量弁体を開く方向
に作用する動圧は、上記した様に主弁体を押し上げる方
向に作用する動圧より小さくなる。

【００１２】上記した様に、開弁状態において主弁体を
開弁させる方向に加わる動圧は、定流量弁体を開弁させ
る方向に加わる動圧を上回る。従って、このままでは主
弁が常時全開状態を維持することになるが、主弁体を背
後から付勢するバランスばねは、上記したように主弁体
を開弁方向に押し上げようとする圧力を相殺する。よっ
て、主弁体は一次側流路内の水圧が所定の大きさである
時、所定の開度にてバランスし、主弁体と一体化する定
流流量弁体も所定の開度を維持し、これにより所定の流
量が保たれる。

【００１３】ところで、上記した定流量弁体の開度は主
弁体のそれよりも十分に小さく、そのため、通過流量は
定流量弁体の開度により支配される。

【００１４】通常、一次側流路の水圧が低下すると二次
側流路に流れる流量も低下することになるが、上記した
状態において、一次側流路の水圧が低下すると、主弁体
に加わる動圧及び定流量弁体に加わる動圧の双方が減少
する。そして、双方の弁体に加わる動圧の差、すなわち
主弁体を押し上げる方向に加わる圧力も上記した定流量
の場合より小さくなる。よって、バランスばねの付勢力
が主弁体を押し上げようとする圧力に相対して上回わ
り、定流量弁体を全開方向に移動させて、水圧低下によ
り減少しようとする流量を所定の流量に保つ。

【００１５】また、上記した場合とは逆に一次側流路内
の水圧が高くなると、主弁体を押し上げる方向に働く圧
力がバランスばねの付勢力を上回って定流量弁体が閉弁
方向に移動し、水圧上昇により増大しようとする流量を
押える。これにより、定流量弁を通過して二次側流路に
流れ出る給水は所定の流量に保たれる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上の様に、主弁体と定流量弁
体とに加わる動圧の差から生じる主弁を押し上げようと
する圧力と、主弁体の背後に設けたバランスばねの付勢
力とのバランスにより、一次側流路内の圧力変動に反比
例させて定流量弁体の開度調節を行なうものであるか
ら、一次側流路の水圧変動に伴って生じる流量の変化を
自動的に調節し、開弁時における給水の流量を常時定流
量に維持することができる。

【００１７】したがって、従来のように新たに定流量弁
を設ける必要がなくなり、また、給水を定流量に維持す
る機能を具備するも、その構造は極めて簡素で、且つ小
型にすることができる。

【００１８】

【実施例】以下，本発明の一実施を図面に基づいて説明
する。

【００１９】図１にて示す定流量電磁弁は弁本体２０の
内部に主弁ｂ１と定流量弁ｂ２とを内設し、主弁ｂ１に
よって弁自体の開閉を行うと共に、定流量弁ｂ２により
開弁時の流量を所定の流量に保つように構成している。

【００２０】弁本体２０は周面の一端と他端とに一次側
接続口２０ａと二次側接続口２０ｂを突出形成すると共
に、弁本体２０の内部には上記両接続口２０ａ，２０ｂ
に連絡する一次側流路２１と二次側流路２２とを形成
し、それらの流路２１，２２を仕切る隔壁部２３には主
弁ｂ１の主弁座１１が形成してある。

【００２１】主弁ｂ１は、一次側流路２１の空間内にて
上方に突出した形で形成される主弁座１１に対して主弁
体１を着座させて構成する。

【００２２】上記した主弁体１はダイヤフラム式の弁体
であり、同弁周囲に形成される弾性鍔部を弁本体２０上
部に開設した開口２４の底部に嵌合させると共に、上記
開口２４を塞ぐように嵌合される蓋部材２５の先端縁で
もって上記弾性鍔部を挟持することにより、主弁座１１
に対して上方から着座する様に支持している。

【００２３】主弁体１の背後には背圧室５が形成してあ
る。この背圧室５は同室５側部に設けられる小通路６を
介して一次側流路２１に連絡し、一次側流路２１内の給
水が少量ずつ背圧に５内に流れ込むようになっている。
上記小通路６の中間には小さな部屋６ａを設け、この部
屋６ａの内部に給水よりも若干比重の大きいボール６ｂ
を収納してある。ボール６ｂは小さな隙間を介して小通
路６を塞ぐようにしてある。

【００２４】このように小通路６を構成することによれ
ば、小通路６を通過して背圧室５内に流れ込む給水の量
を適度に制限して、主弁ｂ１がウォータハンマーを発生
するのを防止することができ、また、小通路６自体の径
を比較的大きく保つことができるので、塵詰まり等によ
る作動不良のトラブルを効果的に防止することができ
る。

【００２５】背圧室５内における主弁体１背面と蓋部材
２５の間にはコイルスプリングからなるバランスばね４
を弾装し、この弾発力により主弁体１を主弁座１１に対
して所定の圧力でもつて付勢している。その所定の圧力
については後述する。

【００２６】主弁体１に取り付け固定する連結体３は、
主弁体１と定流量弁体２とを連結する部材であって、そ
の一端部を主弁体の中心部に嵌合固定することにより、
一体的に接続してある。連結体３は主弁座１１口内を貫
通して主弁ｂ１の二次側に至り、二次側に突出する他端
部には定流量弁体２が一体に形成してある。また、連結
体３の軸芯部には主弁体１のパイロット孔３なる小孔を
開設し、このパイロット孔３を介して背圧室５内を満た
す給水が二次側流路２２に流れ出るようになっている。

【００２７】そして、背圧室５の上部にはソレノイド７
を設け、このソレノイド７により上下摺動自在に支持す
るプランジャ９を上記したパイロット孔８の直上に位置
させ、該プランジャ９の上下作動に伴ってパイロット孔
８を開閉するように構成してある。

【００２８】連結体３の外周と主弁座１１口の内周面と
の間には流路面積を絞った絞り部１３を形成すると共
に、この絞り部１３の直後には拡開部１４を形成し、こ
の拡開部１４に定流量弁ｂ２の定流量弁座１２を設けて
ある。

【００２９】定流量弁座１２は二次側流路２２の空間内
にて下方へ向けて形成し、この定流量弁座１２に対して
上記した様に連結体３の他端に一体形成した定流量弁体
２を着座させることにより定流量弁ｂ２を構成してあ
る。

【００３０】定流量弁体２はタペット形に形成してあ
り、定流量弁座２３に閉弁させた時のシート径Ｓ２が上
記した主弁体１の受圧径Ｓ１と同径にすることにより、
主弁体１の受圧面積と定流量弁体２のシート面積とを一
致させてある。上記した定流量弁体２は、連結体３を介
して主弁体１に支持されることにより、主弁体１と共に
所定の範囲内で上下に移動する。また、定流量弁体２は
主弁体１が閉弁している状態において降下して全開位置
にあり、そして、主弁体１が開弁方向に移動するに連れ
て、その開度が小さくなるように両弁体１，２の間隔設
定がなされている。尚、上記した定流量弁体２は連結体
３に対して別体に取り付けてもよい。

【００３１】また、弁本体２０の底部に螺嵌されるねじ
蓋２６は、組み付け時において定流量弁体２を出し入れ
する開口を開閉自在に塞ぐ為のものである。

【００３２】次ぎに、上記したように構成した定流量電
磁弁の作動について説明する。

【００３３】上記した定流量電磁弁は、閉弁時におい
て、ソレノイド７によりプランジャ９が降下位置にて保
持され、このプランジャ９によってパイロット孔８を塞
いだ状態にある。この状態にあっては、小通路６を介し
て流れ込んだ給水によって背圧室５内が満たされ、この
背圧室５内に加わる一次側圧力によって主弁体１が背後
から押されて閉弁している（図１）。

【００３４】開弁に際して、ソレノイド７を作動させて
プランジャ９を上昇させると、背圧室５を満たしていた
給水がパイロット孔８から二次側に流れ出て背圧室５が
収縮し、これにより主弁体１が開弁して給水が開始され
る。そして、開弁した主弁体１は、主弁ｂ１を通過する
給水の流れから受ける動圧ｐ１によって押し上げられ
る。

【００３５】また、主弁座口１１内に流入した給水は、
絞り部１３を通過して流路拡開部１４の定流量弁座口１
２から二次側流路２２に流れ込む。この時、給水の流れ
は、流路を絞って形成した絞り部１３を通過して拡開部
１４に至ると流速が低下する。この為に、給水が定流量
弁座１２口を通過する時、定流量弁体２を開く方向に作
用する動圧ｐ２が、上記した様に主弁体１を押し上げる
方向に作用する動圧ｐ２より小さくなる。

【００３６】上記したように、開弁状態において、主弁
体１を開弁させる方向に作用する動圧ｐ１は定流量弁体
２を開弁させる方向に作用する動圧ｐ２を上回るとにな
る。従って、このままでは上記した両動圧ｐ１−ｐ２の
差、即ち差圧ｐにより、主弁１が常時全開状態を維持す
ることになる。しかし、主弁体１を背後から付勢するバ
ランスばね４は、所定の付勢力Ｋにより、上記したよう
に主弁体１を開弁方向に押し上げようとする差圧ｐ（ｐ
１−ｐ２）を相殺する。

【００３７】これにより、主弁体１は一次側流路２１内
の水圧が所定の大きさＰ１である時、所定の開度にてバ
ランスし、主弁体１と一体化する定流流量弁体２も所定
の開度を維持し、所定の流量Ｑが保たれる（図２）。

【００３８】さらに、上記した定流量弁体２の開度は主
弁体１のそれよりも十分に小さく設定しておき、これに
より、通過流量が定流量弁体２の開度により支配される
ようにしてある。

【００３９】したがって、上記したバランスばね４によ
り発する付勢力Ｋは、一次側流路２１内が所定の水圧Ｐ
１に保たれている条件下において、主弁体１と定流量弁
２とが上記した開度を維持する程度の大きさに設定して
お必要がある。

【００４０】上記したように主弁ｂ１が開弁する状態に
おいては、一次側流路２１内の水圧Ｐ１が変化しない限
り、その開弁状態でバランスを保ち、これにより、二次
側流路２に流出する給水も所定の流量Ｑに維持される。

【００４１】次ぎに、上記開弁状態において、一次側流
路２１内の水圧が変動して所定の水圧Ｐ１を下回わる
と、主弁体１に加わる動圧ｐ１及び定流量弁体２に加わ
る動圧ｐ２の双方が減少する。そして、主弁体１と定流
量弁２に加わる動圧ｐ１，ｐ２の差、すなわち主弁体を
押し上げる方向に加わる差圧ｐも上記した所定水圧Ｐ１
の場合より小さくなる。

【００４２】この時、バランスばね４による付勢力Ｋが
主弁体１を押し上げようとする減小した差圧ｐに相対し
て上回わり、これにより、定流量弁体２が下方に移動し
て弁の開度を増し、一次側流路２１の水圧低下により減
小しようとする流量を所定流量Ｑに保つ。

【００４３】上記した場合とは逆に、一次側流路２１内
の水圧が所定の水圧Ｐ１よりも高くなると、今度は主弁
体１を押し上げる方向に働く差圧ｐがバランスばね４の
付勢力Ｋを上回って定流量弁体２が弁の開度を減小する
方向に移動し、一次側流路２１内の水圧上昇により増大
しようとする流量を押えて所定の流量Ｑに保たれる。

【００４４】そして、主弁体１が開弁されて給水が行わ
れている間中、主弁体１と一体化する定流量弁２は一次
側水路２１の水圧変動に伴って上下移動を微小に繰り返
し、これにより、所定の流量Ｑが常時維持される。

【００４５】閉弁に際して、ソレノイド７の作動により
プランジャ９を降下させてパイロット孔８を塞ぐと、一
次側流路２１から小通路６を介して流れ込む給水によっ
て背圧室５が徐々に満たされ、これにより主弁体１が背
後から押されて閉弁する。

【００４６】本実施例の定流量電磁弁によれば、上記し
た様に給水の流量を常時定流量に維持することが出来る
ので、新たに定流量弁を設ける必要はない。また、給水
を定流量に自動調節する機能を備えるも、弁自体の構造
は簡素で且つ小型なものにすることが出来るので、低コ
スト、省スペース化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願を実施した定流量電磁弁を示す縦断正面
図である。

【図２】 同定流量電磁弁の開弁状態を示す縦断正面図
である。

【図３】 従来のダイヤフラム式電磁弁を示す縦断正面
図である。

【符号の説明】

ｂ１ 主弁 ｂ２ 定流量弁 １ 主弁体 ２ 定流量弁体 ３ 連結体 ４ バランスばね ５ 背圧室 ６ 小通路 ７ ソレノイド ８ パイロット孔 ９ プランジャ １１ 主弁座 １２ 定流量弁座 １３ 絞り部 １４ 拡開部 ２１ 一次側流路 ２２ 二次側流路

───────────────────────────────────────────────────── 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57−85104（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−133713（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭63−501827（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 7/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側流路と二次側流路との間にダイヤ
   フラム弁を構成する主弁体と該主弁体を一次側から着座
   させる主弁座とを設けて主弁を構成し、上記主弁体には
   主弁座口内を貫通して主弁二次側に至る連結体を取り付
   けて一体化し、上記主弁座口の内周と連結体との間の流
   路に絞り部を形成し、この絞り部二次側の流路拡開部に
   定流量弁座を形成すると共に、該定流量弁座に対して上
   記連結体の二次側端に設けた定流量弁体を二次側から着
   座させて、上記主弁が閉弁状態にあるときに全開する定
   流量弁を構成し、上記定流量弁体のシート面積と主弁体
   の受圧面積とを略一致させ、その主弁体の背面に小通路
   を介して一次側流路に連絡する背圧室を形成し、該背圧
   室に主弁体を主弁座に対して所定の圧力で付勢するバラ
   ンスばねを弾装し、且つ、主弁体を貫通して背圧室と二
   次流路とを連絡するパイロット孔をソレノイドにより進
   退自在に支持したプランジャによって開閉自在に構成し
   た定流量電磁弁。