JP3314108B2 - 定圧弁の流量調整装置 - 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、貯水槽内の水を並列
交互、又は単独交互で運転を制御される二台のポンプに
よって直接に蛇口等の給水栓に所定の圧力で給水する直
圧式給水装置に必要な定圧弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】定圧弁は従来から周知であって、開かれ
て水を出す給水栓の数の増減に応じて給水管への送水量
を増減する流量調整装置と、流量調整装置の背圧室に連
通し、送水量が増減しても開かれたどの給水栓から出る
水の圧力を所定に保つ圧力調整装置とを一体に備えてい
る。本出願人は、貯水槽の側壁下部に水中ポンプの出入
口を開設し、水中ポンプの吐出側に上記出入口を外から
塞ぐことができる鍔蓋を取付け、水中ポンプを上記出入
口を通じ槽底上に横向きに挿入し、鍔蓋を出入口の回り
に当接して取外し可能に固定して水中ポンプを設置する
に際し、上記鍔蓋に流量調整装置と、圧力調整装置を組
込み、鍔蓋から突出する吐出口に貯水槽の外で定圧弁を
配管を介して接続する場合の配管作業を無くすると共
に、定圧弁の設置スペースを不要にすることを特願平４
−３０７９９３号で提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に貯水槽内の水を
蛇口等の給水栓に直接に給水する直圧式給水装置は、並
列交互、又は単独交互に運転を制御される二台のポンプ
によって給水を行う。そして、使用する二台のポンプは
水中ポンプの場合と、陸上ポンプの場合とがある。上記
先行提案は、使用する二台のポンプが水中ポンプの場合
にしか実施することができず、陸上ポンプの場合には実
施できない。そして、鍔蓋には流量調整装置と、圧力調
整装置とが組込んであるためコストが高い。従って、水
中ポンプに実施するにしても、コストの高い２枚の鍔蓋
を必要とし、コストが嵩む。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、使用す
る二台のポンプが水中ポンプであっても、陸上ポンプで
あっても、２台のポンプに対し共用でき、しかも、構造
が簡単で、修理作業やメンテナンス作業が容易に行える
ようにした定圧弁の流量調整装置に関するもので、周側
面に相対向した液の流入口を有し、下方内部を定圧流出
口とする外筒と、上端に鍔、周側面に複数の通水口、下
端に下向きの弁座を夫々有し、上記鍔で前記外筒の上端
を塞いで外筒の内部に同心状に垂下して外筒との間に環
状断面の筒形水路を形成すると共に、下端部外周が定圧
流出口の上で外筒の内周に嵌合して上記筒形水路の下端
を塞ぐ内筒と、内筒の開放した上端を塞ぐ蓋体と、上下
方向の貫通孔を有し、前記内筒の内周に嵌合するピスト
ン、前記内筒の下端の弁座を下から塞ぐことができる押
圧弁、及び前記ピストンと押圧弁とを一体に連結する連
結杆からなり、前記ピストンを内筒の内周に嵌合して上
下方向に摺動自在になっていると共に、内筒の内周の、
ピストンから上の部分を圧力調整装置と連通する背圧室
にする弁体とからなることを特徴とする。

【０００５】

【実施例】定圧弁は、流量調整装置１０と、該流量調整
装置の背圧室Ｂに連通する圧力調整装置４０とからな
り、流量調整装置は下端部が定圧流出口１２になった外
筒１１と、上端に鍔１４を有し、この鍔により外筒の内
周を上から塞いで外筒中に同心状に垂下し、下端部の拡
径部１３´が外筒の内周に定圧流出口１２の上で嵌合し
た内筒１３と、外筒の上端に固定されて内筒の内周を上
から塞ぐほゞ凸形の蓋体１５とを備え、外筒の内周と、
内筒の外周との間には環状断面の筒形水路１７が形成さ
れている。そして、外筒１１には筒形水路１７と連通す
る相対向した２つの流入口１８，１８が開設してある。
又、内筒１３の回りには円周方向に離して、こゝでは四
つの通水口１９…が開設してある。

【０００６】２０は流量調整用の弁体で、内筒の内周上
部を上下に摺動するピストン２１と、内筒の内周下端か
ら突出する弁座２３を下から塞ぐことができる押圧弁２
４と、上記ピストン２１を上端部に、押圧弁２４を下端
部に固定した連結杆２６とからなり、押圧弁２４の上面
には下端の大径部が内筒の内周に嵌合する円錐形のテー
パ絞り２５が設けてある。ピストン２１の直径Ｄ₁ と、
弁座２３の直径Ｄ₂ は同じであってもよいが、直径Ｄ₁
がＤ₂ よりも少し大きい方が鋭敏に作動するので好まし
い。これによって、一方、或いは双方の流入口１８から
筒形水路１７に入った水は、内筒の通水口１９…を通っ
て弁体２０のピストン２１と押圧弁２４との間の空間
（弁室Ｘ）に流入できる。

【０００７】二台のポンプの運転が並列交互に制御され
ている場合は両方の流入口１８，１８から同時に筒形水
路１７に水が入ることもある。この各流入口１８，１８
から水が筒形水路１７に同時にスムースに入るようにす
るため、図２に示すように各流入口１８の向きと通水口
１９の向きを喰違わせ、各流入口から入る水は内筒の、
通水口１９を有さない弧状壁面１３″に衝突し、該壁面
沿いに二つに分流して隣接した二つの通水口１９，１９
から弁室Ｘに入るようにすることが好ましい。

【０００８】尚、弁体２０を振れ動くことなくスムース
に上下動させるため、内筒の内部には直径方向の横梁２
７を設け、連結杆２６を横梁に貫通させてある。又、弁
体２０の最大下降位置を決めるためピストン２１が上か
ら当接するストッパ２８が内筒の内周に設けてある。

【０００９】この流量調整装置を組立てるには、内筒１
３中に、上下の各端部に雄ねじを有する連結杆２６を貫
通し、該杆の上端部にピストン２１、下端部に押圧弁２
４を夫々ナットで固定してピストンを内筒の内周上部に
嵌合し、こうして弁体を取付けた内筒を外筒１１中に上
から挿入し、内筒の鍔１４を外筒の上端部の四角形の鍔
の上面に形成した同心状の円形凹部１１´に嵌めて受止
め、外筒の上端の鍔と同じ大きさの蓋体１５の四隅から
ボルト２９を外筒中にねじ込み、これにより内筒の鍔１
４を外筒に押圧して固定する。メンテナンスや修理は上
記とは逆に作業して容易に分解できる。尚、外筒の内周
に定圧流出口１２の上で嵌合する内筒の下端部の拡径部
１３´の外周にはＯリング３０を嵌め、シールを行う。

【００１０】ピストン２１には上下方向の貫通孔２２が
開設してある。又、蓋体１５は上向き凹部１６を有し、
この上向き凹部１６と、ピストン２２から上の内筒の内
周上部とで背圧室Ｙを形成してある。そして、上向き凹
部１６の側面には上記貫通孔２２よりも直径が大きい通
水孔３１を設け、背圧室Ｙを圧力調整弁４０に連通させ
る。

【００１１】圧力調整弁４０は、背圧室Ｙの水圧を通水
孔３１を経て受けるダイアフラム４１と、このダイアフ
ラム４１によって入口が開閉される戻し通路４２と、戻
し通路の入口を閉じるようにダイアフラムを付勢するバ
ネ４３と、このバネのバネ力を加減する調節ネジ４４と
からなり、戻し通路４２は直径が前記ピストンの貫通孔
２２よりも大きく、蓋体１５の上向き凹部１６上に一体
に横向きに形成してある。

【００１２】蓋体１５は戻し通路の入口を囲んで軸方向
に突出する環状突出部４５を有し、ダイアフラム４１
は、戻し通路４２の入口に当接してこれを塞ぐ弁４６を
中央に有し、外径は上記環状突出部４５と同径になって
いる。そして、開放端部が環状突出部と同径の有底筒体
４７内にコイルスプリングとしての前記バネ４３と、こ
のバネをダイアフラムに向かって押すためのプッシャ４
８とを収め、有底筒体の開放端部と、蓋体の環状突出部
４５とでダイアフラム４１の周縁部を挟み、ダイアフラ
ムの周縁部を貫通して有底筒体の開放端部から蓋体にね
じ込んだねじにより有底筒体とダイアフラムとを蓋体に
対して固定する。尚、調節ネジ４４は有底筒体の底をね
じ係合して貫通し、その内端に前記プッシャ４８を固定
している。従って、調節ネジ３６を回して有底筒体内で
プッシャ４８を図面で左右に動かし、これによりダイア
フラムの中央の弁４６が戻し通路４２の入口を塞ぐため
のバネ４３の弾力を調節できる。調節ネジ４４には有底
筒体の外でナット４９を螺装し、調節ネジによってバネ
４３の弾力を所定に調節したら、このナット４９を有底
筒体の底に締付け、調節したバネ４３の弾力がいつの間
にか変化するのを防止する。

【００１３】次に、この定圧弁の使用状態を図５，６を
参照して説明する。図５は貯水槽の底部に、二台の水中
ポンプＡ，Ｂを横にして外に引出し可能に設置した場合
の使用例で、貯水槽の側壁のポンプ出入口を取外し可能
に塞ぐ鍔蓋１Ａ，１Ｂを貫いて外に突出する各水中ポン
プの吐出管２Ａ，２Ｂを夫々開閉弁３Ａ，３Ｂを介して
一つの定圧弁４の相対向した流入口に接続し、上記定圧
弁４の定圧流出口に逆止弁５を介して給水栓に至る給水
管７を接続する。尚、水中ポンプを外に引き出すため、
吐出管２Ａ，２Ｂの途中にはフランジ接合２´で切離せ
る立ち上がり部を設けてある。

【００１４】図６は貯水槽の外に二台の陸上ポンプＡ，
Ｂを設置した場合の実施例で、各ポンプの吸込口と貯水
槽の底部とを夫々開閉弁３Ａ，３Ｂを有する排水管８
Ａ，８Ｂで接続し、各ポンプの吐出管２Ａ，２Ｂを一つ
の定圧弁４の相対向した流入口に接続し、あとは水中ポ
ンプの場合と同様にこの定圧弁の定圧流出口に逆止弁５
を介して給水管７を接続する。いずれの場合も、定圧弁
４の戻し通路４２の出口は一本の戻し管９で貯水槽と接
続する。又、給水管７には圧力スイッチ７´を設ける。

【００１５】図１は給水管７に接続した総ての蛇口が閉
じ、圧力スイッチ７´がオフになってポンプＡ，Ｂの運
転が中断しているときの状態で、ダイアフラム４１は弁
体４６によって戻し通路４２の入口を閉じ、弁体２０の
押圧弁２４は下から弁座２３を閉じている。尚、圧力調
整弁４０は給水管７に圧送する水の水圧を例えば３気圧
に調整する。ポンプＡ，Ｂの吐出圧は上記３気圧よりも
高い例えば５気圧とし、圧力スイッチがオフになる圧力
は圧力調整弁の設定圧力より少し高い例えば３．５気圧
とする。これによって低圧流出口１２内の低圧室２から
給水管７内には３．１気圧の水が充満し、ポンプＡ，Ｂ
から吐出管２Ａ，２Ｂ、筒形水路１７、弁室Ｘ、背圧室
Ｙには３気圧の水が充満している。

【００１６】又、ポンプＡ，Ｂは、最初の送水はポンプ
Ａが行い、ポンプＡが停止して次の送水はポンプＢが行
うという、ＡとＢが交互に送水する単独交互運転で制御
しても、最初の送水はポンプＡが主に行うが、送水量が
或る程度以上に多くなるとポンプＢも追随して送水を行
い、この送水が停止して次の送水はポンプＢが主に行
い、送水量が或る程度以上に多くなるとポンプＡも追随
して送水を行う並列交互運転で制御してもよい。

【００１７】前記のポンプ停止状態で給水管７に接続し
た蛇口が１つでも開いて水が使用されると、給水管及び
定圧室Ｚ内の水圧が一瞬下がるので圧力スイッチはオン
になり、例えばポンプＡが運転を開始し、筒形水路１
７、通水口１９を通って弁室Ｘ内に５気圧の水が圧送さ
れ、弁室内の水圧は高まる。この弁室Ｘ内の水圧と、定
圧流出口内の定圧室Ｚの水圧の差圧で弁体２０は下向き
に移動し、押圧弁２４は弁座２３から下に離れ、その間
が開いて隙間Ｓが生じるので（図５参照）、水は弁室か
ら定圧室を経て給水管７に流れ、開いた蛇口から出る水
を補給する。尚、押圧弁が弁座２３から下に離れる当
初、押圧弁上にはテーパ絞り２５が設けてあるので、水
は弁室Ｘから定圧室Ｚに徐々に流れ込む。そして、給水
管に接続した蛇口の開く数が多くなれば、給水管内の一
瞬の水圧低下で弁体２０は更に下向きに移動し、押圧弁
と弁座との間の隙間Ｓは大きくなり、給水管への送水量
は増加する。

【００１８】弁体の下向きの移動によって背圧室Ｙは広
くなるので弁室Ｘ内の水は貫通孔２２を通って背圧室に
流れ込み、背圧室内の水圧がバネ３３の弾圧力を越える
と、ダイアフラム４１は水圧に押されて戻し通路４２の
入口を開き、背圧室内の水を戻し管９で貯水槽に戻し、
背圧室の水圧が３気圧になると、ダイアフラムは戻し通
路の入口を再び閉じる。従って、弁室Ａ、定圧室Ｚ、給
水管７の水圧は圧力調整弁４０の設定水圧に保たれ、開
いた各蛇口からはその設定水圧の水が流れ出、蛇口の開
く数が増加しても、水量、水勢が弱まることはない。

【００１９】開いている蛇口の数が減少すると、給水
管、定圧室Ｚ内の水圧が弁室Ａ内の水圧より一瞬高くな
る。この圧力差により図６に示すように弁体２０は上向
きに移動し、弁座３３と押圧弁３４との間の隙間Ｓをそ
れまでよりも小さくし、給水管への送水量を減らし、開
いている蛇口から出る水の量が過剰になるのを防止す
る。そして、送水量が減少した分の水はピストン２１の
貫通孔２２から背圧室Ｙに流入し、背圧室の水圧が３気
圧を越えると水は、３気圧になるまで貯水槽に戻され
る。従って、開いている残りの蛇口からは水量、水勢が
安定した水が出る。

【００２０】給水管に接続した全部の蛇口が閉じてもポ
ンプＡの運転が続き、弁室Ｘ、定圧室Ｚを経て給水管７
に水が送水される。これにより給水管内の水圧が上昇
し、３．５気圧に高まると圧力スイッチ７´がオフにな
り、ポンプの運転が停止し、定圧室Ｚと、ピストンの貫
通孔により背圧室と連通した弁室Ｘとの差圧により弁体
２０は上昇し、押圧弁２４は弁座２３を下から塞ぎ、給
水管、定圧室の水圧は３．５気圧に保たれる。

【００２１】次に給水管に接続した蛇口のどれかが開く
と、今度はポンプＢが運転される。ポンプＡ，Ｂの運転
が並列交互に制御されていると、送水量が一定以上に多
くなった場合、主のポンプ以外に従のポンプも追随す
る。この場合、図２に示すように、両方のポンプの吐出
管が外筒１１にある流入口１８，１８に接続し、この流
入口１８，１８と内筒の通水口１９，１９とは喰違って
いるので、両方のポンプが吐出する水は各流入口から、
内筒の、通水口１９が開設されていない弧状壁面１３″
に衝突して筒形水路１７内に飛散し、それから内筒の通
水口１９を経て弁室Ｘに流入する。従って、各流入口か
ら噴出する水は直接衝突せず、筒形水路を通って通水口
からスムースに弁室に流入する。

【００２２】

【発明の効果】以上で明らかなように、本発明により二
台のポンプによって直圧式で給水する場合、二台のポン
プの各吐出管を外筒の流入口に夫々接続し、ポンプが水
中ポンプであっても、陸上ポンプであっても、両方のポ
ンプに共用できる定圧弁が得られる。そして、蓋体を外
すことにより簡単に分解できるので、修理作業や、メン
テナンス作業が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】定圧弁の閉状態の縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。

【図３】定圧弁が大きく開いた状態の縦断面図である。

【図４】定圧弁の開きが大から小に変化した状態の縦断
面図である。

【図５】水中ポンプに使用した給水装置の斜視図であ
る。

【図６】陸上ポンプに使用した給水装置の斜視図であ
る。

【図７】水中ポンプを使用した従来の給水装置の斜視図
である。

【図８】陸上ポンプを使用した従来の給水装置の斜視図
である。

【符号の説明】

１１ 外筒 １２ 定圧流出口 １３ 内筒 １３´ 内筒の下端部外周 １４ 鍔 １５ 蓋体 １８ 流入口 １９ 通水口 ２０ 流量調整用弁体 ２１ ピストン ２２ 貫通孔 ２３ 弁座 ２４ 押圧弁 ２６ 連結杆 ４０ 圧力調整装置 Ｘ 弁室 Ｙ 背圧室 Ｚ 定圧室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/12 E03C 1/00 F04D 15/00 G05D 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周側面に相対向した液の流入口を有し、
   下方内部を定圧流出口とする外筒と、上端に鍔、周側面
   に複数の通水口、下端に下向きの弁座を夫々有し、上記
   鍔で前記外筒の上端を塞いで外筒の内部に同心状に垂下
   して外筒との間に環状断面の筒形水路を形成すると共
   に、下端部外周が定圧流出口の上で外筒の内周に嵌合し
   て上記筒形水路の下端を塞ぐ内筒と、内筒の開放した上
   端を塞ぐ蓋体と、上下方向の貫通孔を有し、前記内筒の
   内周に嵌合するピストン、前記内筒の下端の弁座を下か
   ら塞ぐことができる押圧弁、及び前記ピストンと押圧弁
   とを一体に連結する連結杆からなり、前記ピストンを内
   筒の内周に嵌合して上下方向に摺動自在になっていると
   共に、内筒の内周の、ピストンから上の部分を圧力調整
   装置と連通する背圧室にする弁体とからなることを特徴
   とする定圧弁の流量調整装置。