JP3048192B2 - 流量調節弁 - 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、流量調節弁に関し、
特に、ビル給水などに用いられる流量調節弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビルの給水を行なう方式として、
自然水圧による高架タンクによる方式と加圧ポンプによ
る方式との二方式が採用されている。自然水圧による高
架タンクを用いる方式では、１ｍの落差で約０．１ｋｇ
ｆ／ｃｍ² の水圧が加わる。したがって、落差が大きく
なるとそれに応じて吐水量が増加する。すなわち、たと
えば２０階建のビルでは最上階の水圧と１階の水圧とで
はかなりの相違があり、このためそれぞれの階での吐水
量が著しく相違する。また加圧ポンプを用いる方式で
は、減圧によるポンプ作動が一般的であるため、吐水量
が不安定である。

【０００３】ここで、水栓の吐水量は、その水栓のハン
ドルを回す人の手に委ねられる。すなわち、手洗い、シ
ャワー、洗濯または洗い物などの役割や用途に応じて水
栓のハンドルを回す量を人が変化させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来で
は、水栓の吐水量は、水栓のハンドルを回す人の手によ
って委ねられていた。しかしながら、通常水栓のハンド
ルは、１２０度回転させるだけで、全開時（７２０度）
の約６〜７割の吐水量が排出するという特性がある。し
たがって、ほとんどの場合適切な吐水量よりも多い吐水
量が出ているという問題点があった。この傾向は、上記
したビルの給水などで、自然水圧の場合水圧の高い１階
においては特に著しいという問題点があった。すなわ
ち、水圧の高いビルの１階では、水圧の低い２０階と同
じ量だけ水栓のハンドルを回したとしても、２０階の吐
水量に比べてかなり多くの吐水量が排出する。このよう
に、従来では、水栓の役割や用途に応じた適切な水量よ
りも多くの水量が排出されていたため、節水を図ること
が困難であった。

【０００５】また、最近では、湯と水の混合水栓が増え
ているが、設備の関係で水圧差が生じ、この結果逆流が
生じるという問題点もある。

【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、請求項１および２に記載の発明
の目的は、水栓のハンドルの回転量および水圧の変化に
かかわらず一定の吐水量を得ることが可能な流量調節弁
を提供することである。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る流量調節
弁は、流体入口と流体出口とを有するケースと、流体入
口から流体出口に至るケースの流路内で流体入口側に向
かって延びるように設けられた錐状の仕切り壁とを備え
ている。また、仕切り壁は、ケースに弾性的に支持され
た複数の板材によって形成されている。さらに、複数の
板材は、隣り合う板材の縁部を重なり合わせて載頭錐形
の形態を形作るように配置されている。そして、仕切り
壁の上流側の開口面積は、流体入口から流入する流体の
流体圧の増加に応じて減少する。請求項２に記載の流量
調節弁は、請求項１に記載の流量調節弁において、さら
に、仕切り壁の上流側の先端部には、仕切り壁が広がり
すぎないように規制するための規制部材が設けられてい
る。

【０００９】

【００１０】

【作用】請求項１に記載の流量調節弁は、流体入口側に
向かって延びるように設けられた錐状の仕切り壁が、ケ
ースに弾性的に支持された複数の板材によって形成され
ており、複数の板材が、隣り合う板材の縁部を重なり合
わせて載頭錐形の形態を形作るように配置されている。
そして、仕切り壁の上流側の開口面積が、流体入口から
流入する流体の流体圧の増加に応じて減少する。このよ
うに構成することによって、流入する流体の流体圧の増
加に応じて、複数の板材が中央へ倒れ込むように変形
し、上部開口面積を減少させ、流体の通過流量を一定に
する。また、複数の板材の縁部を重なり合わせて載頭錐
形の形態を形作るように配置されており、複数の板材が
中央に向かって倒れ込むことによつて上部開口面積を減
ずるので、隙間がない仕切り壁は流体圧を有効に受け止
めることができ、面積の減少量（調節範囲）を大きくで
きる。そのため、流入する流体の流体圧の大きな変化に
対しても容易に対応して流量を一定に調節することがで
きる。また、さらに、縁部を重なり合わせた板材の上端
によって上部開口を形成するので、開口形状は相似的に
変化する。それにより、流体圧に応じてほぼ直線的に通
過流量は減少し、流体圧に比例した流量調節が可能とな
る。また、請求項２に記載の流量調節弁は、仕切り壁の
上流側に仕切り壁が広がりすぎないように規制するため
の規制部材が設けられているので、本来外側に広がろう
とする力が働いている仕切り壁の流体圧がかかっていな
いときの開口面積を容易に制御することが可能である。
なお、載頭錐形は、上部に開口を有する円錐形または角
錐形であってもよい。また、複数の板材は、弾性力を有
する板ばねであってもよいし、弾性力を有しないが、ば
ね等の弾性部材を介して弾性的に支持されたものであっ
てもよい。

【００１１】

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例による流量調節
弁を示した平面図である。図２は、図１に示た流量調節
弁の断面構造図である。図３は図２に示した流量調節弁
の正面図である。図４は図３の底面図である。

【００１４】図１〜図４を参照して、この第１実施例の
流量調節弁は、上部にフランジ１ｂを有し下部にねじ部
１ａを有する上ケース１と、上ケース１のねじ部１ａと
係合するねじ部２ｃを有し、上ケース１の下方の取付け
られた下ケース２とを備えている。上ケース１内には、
上方から流入する水の水圧によってその開口径が変化す
る（Ｄ₁ 〜Ｄ₄ ）仕切り壁５が設けられている。その仕
切り壁５は固定リング６によって固定されている。下ケ
ース２には、ホール２ａおよび２ｂが設けられている。
また、下ケース２内には、逆流が生じた場合に逆止弁と
して働く抵抗体（流動子）４がバネ３を介して浮動可能
に設けられている。

【００１５】図５は、図１ないし図４に示した流量調節
弁１００が実際に水道パイプに取付けられた場合を説明
するための概略図である。図５を参照して、流量調節弁
１００は、水道パイプ１０１と水道パイプ１０３との接
続部分に配置することにより、容易に取付けることがで
きる。

【００１６】図６は、図２に示した仕切り壁５の詳細を
説明するための平面図であり、図７は図６のＸ−Ｘにお
ける断面図である。図６および図７を参照して、仕切り
壁５は、複数枚の板バネ５ａを重ね合わせることによっ
て形成されている。すなわち、仕切り壁５の外周部分に
おいて複数枚の板バネ５ａが溶接などによってそれぞれ
接続されており、板バネ５ａの先端部分は、その板バネ
５にかかる水圧に応じた量だけ撓むように構成されてい
る。これにより、仕切り壁５を構成する板バネ５ａの先
端部分によって囲まれる開口面積が水圧によって変化す
ることになる。なお、板バネ５ａの先端部分には板バネ
５ａが広がりすぎないように規制するための規制リング
７が設けられている。

【００１７】図８および図９は、図２に示した流量調節
弁１００の動作を説明するための断面構造図である。図
２、図８および図９を参照して、この実施例の流量調節
弁の動作について説明する。

【００１８】まず、図２の状態から、図８に示すように
上ケース１の流入口２００に流入する水量が増加する
と、仕切り壁５の板バネ５ａに加わる水圧によって板バ
ネ５ａが下方向に押し下げられる。これにより、板バネ
５ａの先端によって囲まれる開口径が減少し（Ｄ₃ ）、
その結果板バネ５ａによって囲まれる開口面積も減少す
る。このように、仕切り壁５を構成する板ばね５ａにか
かる水圧によって板ばね５ａによって囲まれる開口面積
が変化するので、水圧の高い場合には開口面積が小さく
なり、水圧が低い場合には開口面積が大きくなる。すな
わち、水圧が高い場合には水の流速が速くなるのでその
分開口面積を小さくし、水圧が低い場合には水の流速も
遅くなるのでその分開口面積を大きくすることにより、
仕切り壁５を通過する水量が水圧の変化にかかわらず常
に一定化される。仕切り壁５を経て下ケース２内の流路
制御部３００に入った水は、抵抗体（流動子）４によっ
てその流路が制御され、ホール２ａより噴出される。水
の流路は、抵抗体４の形状を抵抗体４ａのように変化さ
せるかまたはホール２ａの位置を変化させることによっ
て、容易に制御可能であり、きめ細かな流路制御が可能
である。流路制御部３００に入る水の量が少量の場合
は、バネ３によって抵抗体４が浮いた状態であり、ホー
ル２ａのみならずホール２ｂからも水が排出される。し
かし、流量制御部３００に入る水量が増加するに従って
抵抗体４が水圧によって押し下げられ抵抗体４によって
ホール２ｂが封鎖される。したがって、この場合にはホ
ール２ｂからは水が排出されなくなる。

【００１９】次に、図９に示すように、ホール２ａおよ
び２ｂから水が逆流する場合または、ホール２ａおよび
２ｂから入る水が仕切り壁５を通過する水の量より多い
場合には、抵抗体４が浮上して流路制御部３００への流
入口を封鎖する。これにより逆流が防止される。なおバ
ネ３は、逆流水がホール２ａおよび２ｂから流入すると
きに抵抗体４を敏感に浮かせて反応させるために有効で
ある。ただしこのバネ３の有無は水量コントロールには
影響しない。ホール２ｂは、下方向からの逆流水を受入
れやすくするために有効であるが、ホール２ａをホール
２ｂに近づけるような配置にすることにより、ホール２
ｂをなすくように構成してもよい。

【００２０】なお、本実施例の流量調節弁では、水道の
スケールがある場合、流量制御部３００に流入する水量
が少量のときは抵抗体４が浮いているのでそのスケール
がホール２ｂより排出され、バネ３に絡まるようなスケ
ールは、バネ３の上下動によって砕かれホール２ｂより
排出される。これにより目詰まりを起こすことが極力防
止され、メインテナンスがほとんど不要になるという効
果がある。

【００２１】上記のように、本実施例では、水圧が高い
場合には水の流速が速いことから同じ開口面積であって
も吐水量が増加し、逆に水圧が低い場合には流速が遅い
ことから同じ開口面積であってもその吐水量が減少する
ということに着眼し、水圧が高い場合には開口面積を小
さくし、水圧が低い場合には開口面積を大きくするよう
に仕切り弁を構成する。これにより、水圧の変化にかか
わらず仕切り弁を通過する水の量が一定化され、完全な
定流量弁が得られる。この結果、役割や用途に応じた適
切な水量に本実施例の流量調節弁の吐水量を設定するこ
とにより、水圧、水量に関係なくその適切な水量が確保
され、その適切な水量よりも多くの水が出るのが有効に
防止される。これにより、節水を図ることが可能であ
る。

【００２２】図１０は、本発明の第２の実施例による仕
切り壁を示した平面図であり、図１１は図１０に示した
仕切り壁のＸ−Ｘにおける断面図である。図１０および
図１１を参照して、この第２の実施例の仕切り壁１５
は、２枚の対向する仕切りプレート１７ａと２枚の対向
する仕切りプレート１７ｂとによって構成される。そし
て、仕切りプレート１７ａおよび１７ｂはちょうつがい
１８によって回動可能に設置されている。仕切りプレー
ト１７ａおよび１７ｂの下方にはスプリング１９が配置
されており、仕切りプレート１７ａおよび１７ｂにかか
る水圧に応じて撓むように構成されている。仕切りプレ
ート１７ａおよび１７ｂが取付けられる外枠１６の中央
部分には、開口部１６ａが設けられている。

【００２３】このように、４枚の仕切りプレート１７ａ
および１７ｂによって仕切り壁１５を構成することによ
っても水圧に応じて仕切りプレート１７ａおよび１７ｂ
によって形成される開口部の開口面積を変化させること
ができる。これにより、第１実施例の流量調節弁と同様
の効果を得ることができる。

【００２４】図１２は、本発明の第３の実施例による仕
切り壁を示した断面構造図であり、図１３は図１２に示
した仕切り壁の動作を説明するための断面図である。図
１２および図１３を参照して、この第３の実施例の仕切
り壁２５は、外枠部２６と、外枠部２６の下面にねじ３
０によって取付けられた固定仕切り壁２７と、固定仕切
り壁２７に固定的に取付けられたピン３１と、ピン３１
に移動可能に取付けられた可動仕切り壁２８と、同じく
ピン３１に移動可能に取付けられた可動仕切り壁２９と
を備えている。可動仕切り壁２８および２９は通常はバ
ネなどによって上方向に引張られている。

【００２５】この第３の実施例では外枠部２６の開口部
２６ａから水が流入すると、その水の水圧が可動仕切り
壁２８の水圧受け部２８ａと可動仕切り壁２９の水圧受
け部２９ａとにかかる。そして、その水圧に応じて可動
仕切り壁２８および可動仕切り壁２９が下方向に移動し
て図１３に示すような状態となる。これにより、可動仕
切り壁２９の水圧受け部２９ａの先端部によって形成さ
れる開口部の面積が水圧によって変化する。この結果、
水圧が高い場合には水圧受け部２９ａによって形成され
る開口部の開口面積が小さくなり、水圧が低い場合には
開口面積が大きくなる。これにより、第１の実施例およ
び第２の実施例と同様、水圧の変化にかかわらず、水圧
受け部２９ａによって構成される開口部を通過する水の
量を一定化することができる。この結果、完全な定流量
弁を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の流量調節弁は、流体入
口側に向かって延びるように設けられた錐状の仕切り壁
が、ケースに弾性的に支持された複数の板材によって形
成されており、複数の板材が、隣り合う板材の縁部を重
なり合わせて載頭錐形の形態を形作るように配置されて
いる。そして、仕切り壁の上流側の開口面積が、流体入
口から流入する流体の流体圧の増加に応じて減少する。
このように構成することによって、流入する流体の流体
圧の増加に応じて、複数の板材が中央へ倒れ込むように
変形し、上部開口面積を減少させ、流体の通過流量を一
定にする。また、複数の板材の縁部を重なり合わせて載
頭錐形の形態を形作るように配置されており、複数の板
材が中央に向かって倒れ込むことによって上部開口面積
を減ずるので、隙間がない仕切り壁は流体圧を有効に受
け止めることができ、面積の減少量（調節範囲）を大き
くできる。そのため、流入する流体の流体圧の大きな変
化に対しても容易に対応して流量を一定に調節すること
ができる。また、さらに、縁部を重なり合わせた板材の
上端によって上部開口を形成するので、開口形状は相似
的に変化する。それにより、流体圧に応じてほぼ直線的
に通過流量は減少し、流体圧に比例した流量調節が可能
となる。その結果、本発明の流量調節弁は、流体の流体
圧の増加に対応した開口を形成し、流量を正確にかつ流
体圧に対して比例的に調節することができ、流体の節約
がより正確に行なえる。また、請求項２に記載の流量調
節弁は、仕切り壁が上流側に広がりすぎないように規制
するための規制部材が設けられているので、広がる方向
に力が働いている仕切り壁の最大開口面積を正確に調節
し、流量調節機能が不能となることを防止できる。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による流量調節弁を示した平
面図である。

【図２】図１に示した流量調節弁の断面構造図である。

【図３】図２に示した流量調節弁の正面図である。

【図４】図３に示した流量調節弁の底面図である。

【図５】図２に示した流量調節弁が水道パイプに組込ま
れた状態を示した概略図である。

【図６】図２に示した仕切り壁の詳細構造を説明するた
めの平面図である。

【図７】図６に示した仕切り壁のＸ−Ｘにおける断面図
である。

【図８】図２に示した流量調節弁の動作を説明するため
の断面構造図である。

【図９】図２に示した流量調節弁の動作を説明するため
の断面構造図である。

【図１０】本発明の第２の実施例による仕切り壁を示し
た平面図である。

【図１１】図１０に示した第２の実施例の仕切り壁のＸ
−Ｘにおける断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施例による仕切り壁を示し
た断面図である。

【図１３】図１２に示した第３の実施例の仕切り壁の動
作を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１：上ケース ２：下ケース ３：バネ ４：流動子（抵抗体） ５：仕切り壁 ５ａ：板バネ ６：固定リング なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−118170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−124620（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−102663（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−123259（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−23842（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭45−16812（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体入口と流体出口とを有するケース
   と、 前記流体入口から前記流体出口に至る前記ケースの流路
   内で前記流体入口側に向かって延びるように設けられた
   錐状の仕切り壁とを備え、 前記仕切り壁は、前記ケースに弾性的に支持された複数
   の板材によって形成され、 前記複数の板材は、隣り合う板材の縁部を重なり合わせ
   て載頭錐形の形態を形作るように配置されており、 前記仕切り壁の上流側の開口面積は、前記流体入口から
   流入する流体の流体圧の増加に応じて減少する、流量調
   節弁。
2. 【請求項２】 前記仕切り壁の上流側の先端部には、前
   記仕切り壁が広がりすぎないように規制するための規制
   部材が設けられている、請求項１に記載の流量調節弁。