JP3418153B2

JP3418153B2 - 定流量機能付き止水弁

Info

Publication number: JP3418153B2
Application number: JP2000135977A
Authority: JP
Inventors: 慎一池田; 豊森下
Original assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Current assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2001317651A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供給圧力が常に変
動する水道栓部から直接給水し、一定流量にして下流側
へ供給する流量制御バルブに関し、特に、定流量機能を
持ちながら下流側への止水機能を併せ持つ定流量機能付
き止水弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】供給圧力が常に変動する水道水を下流側
に向かって一定流量で供給する方法としては次の二つが
考えられる。一つは定圧制御弁を使用した場合であり、
もう一つは定流量制御弁を使用した場合である。前者の
代表的な開示例としては、特公平４−１８１６号公報
「衛生洗浄装置におけるバルブユニット構造」が挙げら
れ、その公報中、減圧弁部Ａが定圧制御弁に相当する。
後者の開示例としては、目的は異なるが形態的に合致す
る近似例として、特開平７−３１０８３９号公報「バル
ブユニット構造」が挙げられ、その公報中、定量弁Ｂが
定流量制御弁に相当する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら従来品において
は、それぞれの制御弁（減圧弁部Ａ、定量弁Ｂ）に続い
てその下流側にフラッシュタイプの電磁弁（前者の特公
平４−１８１６号公報では電磁弁部Ｂ、後者の特開平７
−３１０８３９号公報では電磁弁Ｃ）が止水弁として設
けられている。このため、設置場所が広くなって弁筐体
が大きくなるばかりでなく、構成部品の点数が多く、管
理工数、組付工数も増加するものとなっていた。なお、
止水機能を一つの筐体内に持って流量制御もできるもの
の開示例としては、特開平４−３０２７８９号公報「流
量比例弁」が挙げられるが、これは常に変動する供給圧
力に対応したものではない。

【０００４】本発明の課題は、一つの弁に定流量機能と
止水機能を併せ持たせることにより、コンパクト化、構
成部品の削減、管理工数、組付工数の削減を図り、小型
で安価に提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、定流量機能付き止水弁であ
って、例えば、図１に示すように、弁筐体１内をダイヤ
フラム６により、入口ポート４に通じる一次側圧室７と
出口ポート５に通じる二次側圧室８とに分割し、一次側
圧室７と二次側圧室８とをオリフィス１１で導通させ、
前記一次側圧室７側に前記オリフィス１１に対する止水
弁機能手段（１２、１７、１７ｄ）を備える一方、前記
二次側圧室８側に前記出口ポート５に対する定流量機能
手段（６、１５、１１、１３）を備えることを特徴とす
る。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、弁筐体内で
ダイヤフラムにより分割され、入口ポートに通じる一次
側圧室と出口ポートに通じる二次側圧室とをオリフィス
で導通させ、一次側圧室側にオリフィスに対する止水弁
機能手段を備える一方、二次側圧室側に出口ポートに対
する定流量機能手段を備えるので、一つの弁でありなが
ら、定流量機能と止水機能を併せ持ったものとなる。従
って、弁のコンパクト化、構成部品の削減、管理工数、
組付工数の削減を達成でき、小型で安価に提供できる。

【０００７】ここで、定流量機能と止水機能を併せ持つ
定流量機能付き止水弁であることから、例えば、便座等
の局部洗浄装置、人体洗浄装置、ペットへの給餌用自動
給水装置、観賞植物用自動給水装置等への適用が挙げら
れる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の定
流量機能付き止水弁であって、例えば、図１に示すよう
に、止水弁機能手段は、オリフィス１１が開口する弁座
１２と、同弁座１２を開閉制御するソレノイド１７と、
同ソレノイド１７に設けられ、前記弁座１２側に常時付
勢されたプランジャ１７ａの先端部による弁体１７ｄと
で構成され、定流量機能手段は、ダイヤフラム６と、同
ダイヤフラム６を一次側圧室７側に付勢するコイル状ス
プリング１５と、オリフィス１１と、同オリフィス１１
から二次側圧室８への連通孔１３ａを有し、出口ポート
５を開閉する定量用弁体１３とで構成されることを特徴
とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の定
流量機能付き止水弁であって、例えば、図２に示すよう
に、定量用弁体１３０は、ダイヤフラム６と一体化され
た弁保持部材９に対し出没動作可能であり、二次側圧室
８には、一次側圧室７での圧力によるダイヤフラム６の
発生力を受け止めるストッパ３ｃを設けたことを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。

【００１１】〔第１の実施の形態〕図１は、本発明を適
用した第１の実施形態の弁の構成を示すもので、止水状
態の動作状況を示した縦断面図である。図１において、
１は入口ポート４と出口ポート５を有する弁筐体であ
る。弁筐体１の内室は、ほぼ中央部を横断するように設
けられたダイヤフラム６によって、入口ポート４のある
一次側圧室７と出口ポート５のある二次側圧室８とに二
分割される。そして、弁筐体１は、一次側圧室７を形成
する上部筐体２と、二次側圧室８を形成する下部筐体３
により構成され、これら上部筐体２と下部筐体３は複数
のボルト（図示せず）で気密的に結合一体化される。

【００１２】ダイヤフラム６は、その外周縁部６ａが上
部筐体２と下部筐体３との間に気密的に挟持されてい
る。ダイヤフラム６の中心部の内周縁部６ｂは、その断
面形状がハンガー形態の弁保持部材９の肩部にあって、
環状の押さえ板１０で保持して気密的にされる。弁保持
部材９の断面ハンガー形態の首部に当たる天板９ａの中
心部には、定流量機能要件であるオリフィス１１が形成
されて、その上部が弁座１２となっており、その下流側
の同軸上には連通孔１３ａを有する軸状の定量用弁体１
３が一体で設けられる。なお、連通孔１３ａは、定量用
弁体１３の中心部に必ずしも設ける必要はなく、オリフ
ィス１１から二次側圧室８へ連通するものであれば良
く、設置ルートについては任意である。例えば、弁保持
部材９そのものに孔と溝によって構成しても、更には、
定量用弁体１３の外表面部に溝を付けて連通させても良
い。

【００１３】また、弁保持部材９の断面ハンガー形態の
肩の垂れ下がり部に当たる環状のガイド部９ｂは、下部
筐体３の立ち上がり壁面３ａの内面に対し摺動状態に嵌
合していて、定量用弁体１３の傾きを防止する。ガイド
部９ｂの外周面に形成された軸方向溝９ｃは、摺動時に
おける流体出入りの逃げ孔である。よって、定量用弁体
１３は、これと同軸下流側である出口ポート５の弁座５
ａを確実に捉え、開閉できるものとなっている。なお、
環状のガイド部９ｂは、ダイヤフラム６の動作ストロー
クが小さく（例えば、１ｍｍ以下）計画される場合であ
って、比較的弁座５ａを的確に捉えることができる場合
は設けられないこともある。

【００１４】二次側圧室８において、弁保持部材９と下
部筐体３の底面３ｂとの間には、定流量機能要件である
ばね力を得るコイル状スプリング１５が、ダイヤフラム
６を押し下げ、弁座５ａから定量用弁体１３を引き離す
ように作用する。従って、一次側圧室７に水圧が作用し
ていない場合は、ダイヤフラム６と定量用弁体１３を含
めた全体がコイル状スプリング１５のばね力によって押
し上げられ、上部筐体２の天板２ａに設けられた複数個
のストッパ２ｂへ弁保持部材９の断面ハンガー形態の首
部に当たる天板９ａを突き当てて止まる。

【００１５】上部筐体２の天板２ａの上面大気側であっ
て、オリフィス１１の同軸延長上には、ソレノイド１７
が複数のボルト（図示せず）によって取り付けられてい
る。ソレノイド１７のコアの中心部に摺動自在に設けら
れたプランジャ１７ａは、一次側圧室７へ伸び出て、そ
の下端弁部１７ｄでオリフィス１１の弁座１２を開閉で
きるように設けられている。この下端弁部１７ｄは、止
水機能を有する弁体（止水弁）であり、止水性向上のた
め、弾性材のパッキン１７ｅが埋め込まれたものとなっ
ている。

【００１６】また、プランジャ１７ａは、シールケース
１７ｂ内にあって、その動作は一次側圧室７の環境下に
あり、大気とは遮断された状態にある。そして、プラン
ジャ１７ａは、常態では、プランジャ１７ａ上端に設け
られた小径のコイル状スプリング１７ｃのばね力と自重
力、更には一次側圧室７に水圧が作用した場合はオリフ
ィス１１面積相当分の発生力等が働き、弁閉の状態にあ
る。また、プランジャ１７ａは、信号を受けてソレノイ
ド１７へ通電があると、コイル状スプリング１７ｃに抗
して引き上げられ、弁開する。ダイヤフラム６は一次側
圧室７の水圧の有無によって上下動作をするが、ダイヤ
フラム６と一体の弁座１２に着座するプランジャ１７ａ
の下端弁部１７ｄも止水状態を維持したまま追随して動
く。従って、入口ポート４からの水の流入タイミングが
いかなるものであっても二次側圧室８への流入はない。

【００１７】水が流入して一次側圧室７に水圧がかかる
と、定量用弁体１３を含むダイヤフラム６は、ダイヤフ
ラム６の有効面積に水圧が作用して下降方向の力が発生
し、水圧の上昇と共にコイル状スプリング１５のばね力
に抗して押し下がり、定量用弁体１３の先端部を出口ポ
ート５の弁座５ａに突き当てて止まり、出口ポート５を
閉じる。従って、この着座部は前述した下降力（ダイヤ
フラム６の発生力からコイル状スプリング１５の変移に
よる発生力を差し引いた力）全てを受ける。

【００１８】次に、止水機能について説明する。なお、
前記弁座１２、ソレノイド１７及びそのプランジャ１７
ａ下端部の弁体（止水弁）１７ｄとで止水弁機能手段が
構成される。前述したように変移可能なダイヤフラム６
上の止水弁１７ｄは、状態では常に弁閉状態にあって、
いかなる状態において水の流入があっても二次側圧室８
へ流すことはない。この止水状態にある動作状況を示し
たのが図１である。すなわち、ソレノイド１７は無通電
の状態、オリフィス１１の弁座１２は止水弁１７ｄで閉
じ、そして、ダイヤフラム６は、一次側圧室７の水圧を
受けて下がり、定量用弁体１３を閉じた状態である。

【００１９】続いて、定流量機能について説明する。な
お、前記ダイヤフラム６、コイル状スプリング１５、オ
リフィス１１及び定量用弁体１３とで定流量機能手段が
構成される。そして、信号を受けて電流の供給がソレノ
イド１７にあると、プランジャ１７ａと一体の止水弁１
７ｄは引き上げられ、弁座１２を開けると、定流量機能
の要素でもあるオリフィス１１に水が流れる。この流水
によって二次側圧室８に圧力が発生する。

【００２０】ここで、一次側圧室７の圧力を一次圧力Ｐ
１、二次側圧室８の圧力は二次圧力Ｐ２、ダイヤフラム
６の受圧面積Ａ、コイル状スプリング１５のばね荷重Ｗ
とする。ダイヤフラム６の前後の力関係は、弁座５ａの
受圧面積がダイヤフラム６の受圧面積に比べて十分小さ
いとすると、次式（１）が成立する。（Ｐ１−Ｐ２）＊Ａ＝ＷＰ１−Ｐ２＝Ｗ／Ａ・・・（１）オリフィス１１を通り二次側圧室８に流入する流量は、
次式（２）を前記（１）式に代入することにより次式
（３）が得られる。Ｑ＝Ｋｄ²√（Ｐ１−Ｐ２）・・・（２）Ｑ＝Ｋｄ²√（Ｗ／Ａ）・・・（３）

【００２１】これは、オリフィス１１の径と、コイル状
スプリング１５のばね荷重Ｗと、ダイヤフラム６の受圧
面積が一定ならば、二次側圧室８に流入する流量も一定
になることを表している。すなわち、二次側圧室８に流
入した水は、弁座５ａと定量用弁体１３の空隙を通り、
出口ポート５側へと流出していく。仮に、二次側圧室８
への水の流入量よりも弁座５ａと定量用弁体１３の空隙
を通って流出する量が減ると、二次側圧室８の圧力が上
昇してダイヤフラム６を開弁方向に移動させる。これに
より、定量用弁体１３と弁座５ａとの空隙を広くし、流
入量と同じ流出量となるよう作動する。

【００２２】以上の通り、定流量機能と止水機能を併せ
持った定流量機能付き止水弁が得られ、しかも、コンパ
クト化、構成部品の削減、管理工数、組付工数の削減に
寄与でき、小型で安価に提供できる。従って、便座等の
局部洗浄装置、人体洗浄装置、ペットへの給餌用自動給
水装置、観賞植物用自動給水装置等に適用できる。

【００２３】〔第２の実施の形態〕図２は、本発明を適
用した第２の実施形態の弁の構成を示すもので、前述し
た第１の実施形態と同様、止水状態の動作状況を示した
縦断面図である。図中、前述した第１の実施形態と同様
の部分には同一符号を付してその説明を省略し、以下で
は第１の実施形態と異なる点について説明する。先ず、
弁保持部材９のオリフィス１１の下流側軸上に弁摺動孔
１３ｅが形成され、この弁摺動孔１３ｅの中には、コイ
ル状スプリング１３ｂと定量用弁体１３０がばね力に抗
して組み込まれている。定量用弁体１３０は、その側面
をリングばね９ｄに当てて下方への移動が止められる。
従って、定量用弁体１３０は、その頂点（下端部）を押
すと出没する機能を有する。

【００２４】そして、止水制御状態における一次圧力に
よるダイヤフラム６の発生力は、下部筐体３の底面３ｂ
に設けられた複数個のストッパ３ｃへ弁保持部材９の弁
摺動孔縁９ｅを突き当てて受けるものとなっている。一
方、この時点における定量用弁体１３０は、弁座５ａに
突き当たり、通常状態から押された若干没した形態を取
る。従って、第１の実施形態では一次圧力によるダイヤ
フラム６の発生力を弁座５ａのみで受けたものであった
が、第２の実施形態ではストッパ３ｃで受けるものとな
っている。弁座５ａは定量用弁体１３０に作用するコイ
ル状スプリング１３ｂのばね力のみを受ける。この構造
による特長は、止水時のダイヤフラム６の姿勢が安定し
寿命が伸びるばかりでなく、定量用弁体１３０と弁座５
ａの寿命が伸びる点である。

【００２５】定流量制御状態における定量用弁体１３０
の状態は、弁座５ａから離れて水中へ浮上した姿勢にあ
ることから、定量用弁体１３０はコイル状スプリング１
３ｂのばね力を受けて伸びきった状態である。この時、
ストッパ３ｃに対する弁摺動孔縁９ｅの間隔は、定量用
弁体１３０の前述した伸び切った量分の距離があること
から、定流量制御動作を邪魔するようなことはない。

【００２６】また、弁保持部材９において、第１の実施
形態のような環状のガイド部９ｂがない。理由は、前述
したように、ダイヤフラム６の動作ストロークが小さく
（例えば、１ｍｍ以下）計画される場合であって、比較
的弁座５ａを的確に捉えることができる場合だからであ
る。

【００２７】以上の通り、第２の実施形態によっても、
定流量機能と止水機能を併せ持った定流量機能付き止水
弁が得られる。

【００２８】なお、以上の実施形態の他、具体的な細部
構造等については適宜に変更可能であることは勿論であ
る。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、特に、一
次側圧室側にオリフィスに対する止水弁機能手段を備え
る一方、二次側圧室側に出口ポートに対する定流量機能
手段を備えるため、一つの弁でありながら、定流量機能
と止水機能を併せ持ったものとなり、従って、弁のコン
パクト化、構成部品の削減、管理工数、組付工数の削減
を達成でき、小型で安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施形態の弁の構成を
示すもので、止水状態の動作状況を示した縦断面図であ
る。

【図２】本発明を適用した第２の実施形態の弁の構成を
示すもので、止水状態の動作状況を示した縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１弁筐体２上部筐体３下部筐体３ｃストッパ４入口ポート５出口ポート６ダイヤフラム７一次側圧室８二次側圧室９弁保持部材１０押さえ板１１オリフィス１２弁座１３、１３０定量用弁体１５コイル状スプリング１７ソレノイド１７ａプランジャ１７ｄ弁体（止水弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−145226（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−139308（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−6576（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−10385（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−123883（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−27459（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/00 G05D 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弁筐体内をダイヤフラムにより、入口ポー
トに通じる一次側圧室と出口ポートに通じる二次側圧室
とに分割し、一次側圧室と二次側圧室とをオリフィスで導通させ、前記一次側圧室側に前記オリフィスに対する止水弁機能
手段を備える一方、前記二次側圧室側に前記出口ポートに対する定流量機能
手段を備えることを特徴とする定流量機能付き止水弁。
【請求項２】止水弁機能手段は、オリフィスが開口する
弁座と、同弁座を開閉制御するソレノイドと、同ソレノ
イドに設けられ、前記弁座側に常時付勢されたプランジ
ャの先端部による弁体とで構成され、定流量機能手段は、ダイヤフラムと、同ダイヤフラムを
一次側圧室側に付勢するコイル状スプリングと、オリフ
ィスと、同オリフィスから二次側圧室への連通孔を有
し、出口ポートを開閉する定量用弁体とで構成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の定流量機能付き止水弁。
【請求項３】定量用弁体は、ダイヤフラムと一体化され
た弁保持部材に対し出没動作可能であり、二次側圧室には、一次側圧室での圧力によるダイヤフラ
ムの発生力を受け止めるストッパを設けたことを特徴と
する請求項２記載の定流量機能付き止水弁。