JP4005003B2

JP4005003B2 - 縁切り弁

Info

Publication number: JP4005003B2
Application number: JP2003206784A
Authority: JP
Inventors: 義人佐合; 和彦武藤; 慎一大谷; 晶 ▲吉▼田
Original assignee: Noritz Corp; Time Engineering Co Ltd
Current assignee: Noritz Corp; Time Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: JP2005061639A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次側の水路から一次側の水路への逆流を防ぐ縁切り弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二次側の水路から一次側の水路への逆流を防ぐ縁切り弁に関して、特許文献１に記載のものがあった。このような縁切り弁は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも高い正常時には、排水口を閉じて一次側の水路から二次側の水路へ流体を流すが、逆流が生じて二次側の圧力が一次側の圧力よりも高くなる異常時には、排水口を開口させて逆流水を排出させるものである。特許文献１に記載のものは縁切り弁の本体内部に略円筒形状をなすピストンがベロフラムと呼ばれる圧力検知用のゴム製の隔膜によって移動される構成をなし、このピストンを移動させることで排水口の開閉を行うものであった。尚、このものにおいて、ゴム製の隔膜は薄膜状をなしており、強度、耐久性等を確保するため、基布入りにより耐圧補強された高価なものが用いられていた。
これに対し、本願出願人の一部によって、図１０に示すような平板状の弁体３でもって、排水口２を開閉する構成とする縁切り弁１が開発され、これにより、縁切り弁１の小型化が可能となった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０４１４４公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のものでは一次側と二次側との圧力差が過大となって、弁体３が弁座４に対して強く押し付けられると、弁座４が弁体３のパッキン部材５に食込みすぎて、パッキン部材５を損傷させたり、劣化を早めたりする恐れがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、弁体の保護を可能とする縁切り弁の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、本体に一次側の流体の流体圧を検知可能な圧力検知室と、二次側の流体を流入させる流入室とを有すると共に、前記流入室には、外部へ流体を排出する排水口と、前記排水口の開口端部に設けられた弁座と、一次側と二次側の圧力差の大小によって前記排水口を開閉する弁体とを備えた縁切り弁であって、前記弁体には、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも高いときには前記弁座に押し付けられて前記排水口を水密状に閉止し、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも低いときには前記弁座から離間して前記排水口を開放する弾性材よりなるパッキン部材と、前記パッキン部材より硬質な材料にて形成されて、前記弁座の内側において前記本体側に設けられた内側受部に当接する内側当接部と、前記パッキン部材より硬質な材料にて形成されて、前記弁座の外側において前記本体側に設けられた外側受部に当接する外側当接部とが備えられ、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも高いときには、前記パッキン部材が前記弁座に当接した後に、前記内側当接部が前記内側受部に当接しかつ前記外側当接部が外側受部にそれぞれ当接することにより、前記パッキン部材の前記弁座に対する押し付け量を規制可能となっているところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記排水口の開口端部には前記弁座に隣接して副座部が設けられ、前記副座部は一次側と二次側の圧力差が通常範囲内の時には前記パッキン部材に当接せずに、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも設定された圧力差よりも過大な圧力差を生じたときに前記パッキン部材に当接可能とするところに特徴を有する。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも過大となったときに、弁座の内側では内側当接部と内側受部とが当接し、弁座の外側では外側当接部と外側当接部とが当接する。即ち、弁座の内外双方において各当接部と各受部とが当接することにより、弁体に備えられたパッキン部材の弁座に対する押し付け量を二重に規制することができる。これにより、排水口を閉止する際に、弁座がパッキン部に過度に押し付けられて食込むことにより、パッキン部材の弾性限界を超えて局所的に亀裂が生じたり、パッキン部材に偏磨耗が発生したりすることを防いで、パッキン部材を保護することが可能となる。
本発明に関し、弁座を挟んで内外に内側当接部と外側当接部とを設けた理由は次の通りである。
縁切り弁の一次側に過大な圧力が作用したとき、内側当接部或いは外側当接部のいずれか一方のみであると、弁座を境に弁体が弁座の外側或いは内側に微妙な反りを生ずる恐れがあるので、このような反りをいずれも解消できるようにするためである。
【０００８】
＜請求項２の発明＞
一次側と二次側との圧力差が過大になった場合にパッキン部材と副座部とが当接してパッキン部に作用する圧力を分散できるので、弁座のパッキン部材への食込みを制限して、弾性体を保護することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１から図９に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る給湯システムＳの概要図を示しており、給湯システムＳは、上水道から供給された水を給湯用熱交換器Ｈで加熱して湯を生成し、この湯と水とを混合して適度の温度にした温水が浴槽Ｂへ供給するようになっている。そして、給湯システムＳは、給湯用熱交換器Ｈと浴槽Ｂとの間に縁切り弁ユニット１０が配設された構成である。
尚、詳細は割愛するが、本実施形態の給湯システムＳは温水をキッチン等他の箇所にも供給可能となっている。また、本実施形態の給湯システムＳには上記した給湯用熱交換器Ｈに加え追い焚き回路Ｒが設けられており、一旦浴槽Ｂへ貯められた水はこの追い焚き回路Ｒで再加熱できるようになっている。
【００１０】
縁切り弁ユニット１０は、上流ユニット２０と下流ユニット３０とから構成されると共に、流量計１１、電磁弁１２、第１、第２の逆止弁１３，１４及び縁切り弁５０を一体に備える。
【００１１】
上流ユニット２０は、円筒管２１の上流側の開口端部に、湯と水とを混合させる混合管路Ｕが接続されるようになっている（図１参照）と共に、円筒管２１の開口端部側に枝分かれして後述する縁切り弁５０に接続される導入管２５を備える。また、円筒管２１内には流量計１１が配設され、この流量計１１でもって浴槽Ｂへの給湯量を計測するようになっている。
また、円筒管２１の下流側には弁取付部２２が連続して形成されている。その内部には、図２に示すように、同心円状に大小２つの円筒壁２２Ａ，２２Ｂを備え、内側の円筒壁２２Ｂの上端には導水口２２Ｃが開口すると共に、その開口端は電磁弁１２の弁座２２Ｄをなしている。この弁座２２Ｄに対して電磁弁１２の弁体１２Ａが接離することにより電磁弁１２の開閉動作がなされる。また、弁取付部２２の下流側端部は、第１逆止弁１３を介在した状態で下流ユニット３０と嵌合するようになっている。
【００１２】
下流ユニット３０は、弁取付部２２と同軸に連接された主管３１を有している。この主管３１は、図１に示すように、上流側端部に第１逆止弁１３を介在させつつ上流ユニット２０を接続するための接合部３３が形成されている。また、主管３１の他方側端部の出水口３４には、第２逆止弁１４が組み込まれると共に、浴槽Ｂへと続く浴槽配管Ｌが接続されている（図１参照）。尚、両逆止弁１３，１４は、二次側（下流側）から一次側への逆流を防ぐ為のもので、下流側からの逆流水が進入すると、逆流水の流勢によって内部の弁体１３Ａ，１４Ａが上流側へ移動されて、閉弁動作を行うようになっている。
さらに、主管３１には側方へ分岐する枝管３２が形成されており、この枝管３２には縁切り弁５０が接続されている。縁切り弁５０は、第２逆止弁１４が万が一の故障等で浴槽Ｂからの逆流が生じた際に汚水が一次側（上流側）へ進入することを防ぐためのものである。
【００１３】
縁切り弁５０は、図２，４に示すように、本体５１に蓋体５２を組付けて構成されるもので、本実施形態では蓋体５２が上流ユニット２０の導入管２５の先端部に一体に形成されている。また、縁切り弁５０は、内部に配設されたダイヤフラム５３によって、蓋体５２側の圧力検知室５４と本体５１側の流入室５５とに区画されている（図２参照）。
また、縁切り弁５０は、同心円状に大小２つの円筒壁５１Ａ，５１Ｂを備え、流入室５５が外側円筒壁５１Ａと内側円筒壁５１Ｂとの間に通じると共に、内側円筒壁５１Ｂを下方へ延出させることで、汚水を排出する排水口５６が管状に設けられており、ダイヤフラム５３を一体に備える弁体５８でもって排水口５６の開閉を行うようになっている（図２，３参照）。
【００１４】
ダイヤフラム５３は良好な撓み性を有するゴム材にて周縁に可撓部５３Ｆを有する略円盤状に形成され、図４に示すように、可撓部５３Ｆは断面下向きＵ字状をなすように弛みを持った状態で組付けられる。また、ダイヤフラム５３は、可撓部５３Ｆの外周に厚肉状に形成された固着部５３Ｒが外側円筒壁５１Ａの上端縁に凹設された装着溝５１Ｒに嵌め入れられてから本体５１と蓋体５２とで挟持されて縁切り弁５０の内壁に水密状態で固着される。さらに、可撓部５３Ｆの内周側は、略円盤状をなして後述する弁体５８の下面全体を被覆可能なパッキン部材５３Ｐとなっている。パッキン部材５３Ｐは中央に差込孔５３Ａが穿孔され、この差込孔５３Ａに弁体５８の下面の差込部５８Ｂが嵌め込まれて抜止状態で固着されるようになっている。
【００１５】
また、排水口５６を形成する内側円筒壁５１Ｂの流入室５５側の開口端には、弁座５７と次述する副座部６５とが形成されており、常にはこの弁座５７のみに対してパッキン部材５３Ｐが接離することにより縁切り弁５０の開閉動作がなされる（図６参照）。弁座５７は、内側円筒壁５１Ｂにおける上端縁の内周寄りに全縁に配され、その頂面は全周に亘って断面弧状に形成されている（図４，８参照）。
【００１６】
副座部６５は、内側円筒壁５１Ｂにおける上端縁の外周寄り全縁に配されており、弁座５７に対し外周側へ下り勾配となる傾斜面を介して平坦面をなすように連続している（図４，８参照）。
このことにより副座部６５は、弁座５７より低位に配されることになる。圧力検知室５４側の圧力が流入室５５側の圧力よりも高まった場合に、パッキン部材５３Ｐが弁座５７に押し付けられることになるが、上記した圧力検知室５４側と流入室５５側の圧力の差が通常に予定されている範囲内（以下、「通常差圧内」という）であれば、パッキン部材５３Ｐは弁座５７のみに食込み、副座部６５にはほぼ食込みがなされないよう、弁座５７に対する高差が副座部６５に設定されている（図４，８参照）。
但し、上記の通常差圧内よりも高い圧力差となった場合に、初めて副座部６５とパッキン部材５３Ｐとが当接し、副座部６５に対するパッキン部材５３Ｐの食込みがなされる。この場合に、パッキン部材５３Ｐへ作用する圧力を分散させ、弁座５７がパッキン部材５３Ｐに食込むことを規制するようになっている（図７，９参照）。
【００１７】
一方、弁体５８は、硬質の樹脂製で外周縁に側壁が起立した略円盤状をなすと共に側壁の全周縁には外方へフランジ５８Ａが張り出している。このフランジ５８Ａはパッキン部材５３Ｐが排水口５６を閉止しているときには蓋体５２の天井面５２Ａから離間し（図６参照）、開放しているときは天井面５２Ａに当接することで（図４参照）、ダイヤフラム５３の開放動作に対するストッパの役割を果たす。また、弁体５８の下面中央部には差込部５８Ｂが下方突出形成されている。この差込部５８Ｂの基端には外周方向へ突出する抜止部５８Ｃが形成されており、上述のパッキン部材５３Ｐの差込孔５３Ａが嵌め込まれると抜止部５８Ｃでもって抜止することにより、パッキン部材５３Ｐが弁体５８にシール状態で固着されるようになっている。
【００１８】
さらに、パッキン部材５３Ｐの下面側にはダイヤフラム５３を上方向へ付勢するばね５９が配されている。ばね５９は内側円筒壁５１Ｂの外側に遊嵌され、下端側は、内側円筒壁の基端部分のばね座に嵌め込まれ、上端側は、ばね受６０に当接されている。
ばね受６０は硬質の樹脂製で上方に開口する有底短円筒形状をなし、底板６１の中央には弁座５７を挿通可能な挿通口６０Ａが穿設されると共に底板６１の下面側には挿通口６０Ａの周縁部にばね５９の上端部を嵌め込み可能な嵌合部６０Ｂが凹設されている。尚、ダイヤフラム５３が排水口５６を開放しているときにはばね受６０と内側円筒壁５１Ｂとの間に所定量の隙間が保有されるようにしてあり、二次側の水を排水口５６へ排出可能としている。
また、ばね受６０は、底板６１の外周縁から上方に一体に延びる円筒壁が巻き込み防止部６２をなしている。この巻き込み防止部６２はパッキン部材５３Ｐの外周縁と外側円筒壁５１Ａとの間の隙間に沿って上方へ延びると共に、その上端面は可撓部５３ＦのＵ字状回曲部分の形状に合わせた円弧面をなすように形成されている。これによりダイヤフラム５３の可撓部５３Ｆがパッキン部材５３Ｐの外周縁と外側円筒壁５１Ａとの間に巻き込まれるのを規制している。
【００１９】
さて、本実施形態に係る弁体５８には、本体５１に設けられた受部６４に当接することで、弁体５８の下方への移動を規制する当接部６３が設けられている。この受部６４と当接部６３とは弁座５７を境にして内外に配されているおり、弁座５７の内周側には内側受部６４Ｂと内側当接部６３Ｂとが配され、弁座５７の外周側には外側受部６４Ａと外側当接部６３Ａとが配されている。
【００２０】
内側当接部６３Ｂは、弁体５８の差込部５８Ｂを下方に延ばし、その下端面を内側受部６４Ｂに当接可能に形成されている。そして、内側受部６４Ｂは、図５に示すように、内側円筒壁５１Ｂの内周面から中心へ向けて図示３枚の平板状の部材をほぼ等角度毎に張り出してなると共に、弁座５７よりも低位に形成された上端面において内側当接部６３Ｂを受け止め可能としている。
一方、外側当接部６３Ａは、ばね受６０の底板６１の下面外周縁部に形成されている。また、装着溝５１Ｒの内周側は下方へ切欠いて段差状にされ、その段差面が外側受部６４Ａとなって上記外側当接部６３Ａを受け止め可能としている。
尚、前記内側受部６３Ｂは内側円筒壁内５１Ｂにおいて３枚を放射状に配したが、枝管３２から排水口５６への逆流水の排水をできるだけ効果的に行うために枝管３２との接続部分を避けた配置としてある。
【００２１】
本実施形態では、１次側と２次側とが通常差圧内にあるときにダイヤフラム５３が排水口５６を閉じても両受部６４Ａ，６４Ｂは両当接部６３Ａ，６３Ｂと当接しない（図６，８参照）。しかしながら、通常差圧内よりも過大な圧力差になるときには、パッキン部材５３Ｐが副座部６５に当接するのと同時或いは若干これに遅れて双方の受部６４Ａ，６４Ｂが双方の当接部６３Ａ，６３Ｂとそれぞれ当接してパッキン部材５３Ｐの弁座５７に対する過度の食込みを生じないようにしている（図７，９参照）。
【００２２】
続いて本実施形態の縁切り弁５０の動作について説明する。
縁切り弁ユニット１０が給湯システムＳに接続されると縁切り弁５０の圧力検知室５４は、導入管２５を介して一次側の水が進入することで、一次側の圧力を取り入れるとともに、流入室５５は枝管３２から二次側の水が進入することで二次側の圧力が取り入れられる。
ここで、給湯システムＳにおいて、正常時（通常差圧内において、圧力検知室５４の水圧が流入室５５の水圧よりも高い時）には一次側（上流側）の水圧が二次側（下流側）の水圧よりも高くなっており、このような圧力差によって流体（温水）が上流側から下流側へ流れるようになっている（図２，６，８参照）。すなわち、正常時にはダイヤフラム５３は圧力検知室５４側から押圧されて弁体５８を押し下げ、パッキン部材５３Ｐを弁座５７に対して密着させて排水口５６を閉止している（図２，６，８参照）。
このときパッキン部材５３Ｐは弁座５７に対してのみ密着し副座部６５には当接していない。ここで、副座部６５を弁座５７に対して密着させないのは、正常時にパッキン部材５３Ｐに対しての密着面積を必要最小限に留めてシール圧を高めるためである。
【００２３】
これに対し、図３，４に示すように、二次側からの逆流が生じた異常時においては、この場合には二次側の圧力が一次側の圧力を上回るため、流入室５５内の圧力が圧力検知室５４内の圧力を上回る。この結果、ダイヤフラム５３が流入室５５側から押圧されて弁体５８を押し上げ、パッキン部材５３Ｐを弁座５７から離間させて排水口５６が開口される。
また、弁体５８にはばね５９の付勢力が作用しているので、二次側の圧力が一次側の圧力に迫った場合に即座に弁体５８を移動させて排水口５６を開口可能となっている。
【００２４】
ここで、本実施形態の縁切り弁ユニット１０において、縁切り弁５０が閉弁動作を行う際に、一次側と二次側との圧力差が通常差圧内よりも過大となった場合について説明する。
この場合、一次側の水圧によって弁体５８が勢いよく下方へ押し下げられて、弁体５８のパッキン部材５３Ｐに弁座５７の先端が当接してもさらに弁体５８が下方へ移動し、弁座５７がパッキン部材５３Ｐへ食込み始める。すると、図９に示すように、パッキン部材５３Ｐは弁座５７の周縁に設けられた副座部６５に当接するので、弁座５７と副座部６５とに当接支持される。これにより、パッキン部材５３Ｐとの密着面積が増加することで、パッキン部材５３Ｐへ作用する圧力が弁座５７と副座部６５とに分散される。従って、弁座５７に対する局所的な食込みが緩和される。
さらに、上記のようにパッキン部材５３Ｐと副座部６５とが当接してから、或いはこれと同時に、弁体５８に設けられた内側当接部６３Ｂ及び外側当接部６３Ａがそれぞれ内側受部６４Ｂ、外側受部６４Ａと当接する（図９参照）。このとき、両当接部６３Ａ，６３Ｂは硬質な樹脂製材料で形成されて、十分な強度を備えているので、一次側から作用する圧力を２箇所で受け止めることができる。これにより、弁体５８がそれ以上下方へ移動しようとすることが２重に規制される。
また、本実施形態の縁切り弁５０では、弁座５７を挟んで内外に内側当接部６３Ｂと外側当接部６３Ａとが設けられている。これは、圧力検知室５４に過大な圧力が作用したとき、仮に、内側当接部６３Ｂ或いは外側当接部６３Ａのいずれか一方のみであると、弁座５７を境に弁体５８が弁座５７の外側或いは内側に微妙な反りを生ずる恐れがあるので、このような反りをいずれも解消できるようにするためである。
このようにして、一次側と二次側との圧力差が過大となった場合に弁座５７がパッキン部材５３Ｐの弾性限界を超えて食込んで亀裂が生ずることを確実に回避できる。
【００２５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、蓋体５２が導入管２５に一体に形成されていたが、別体のものでもよい。また、これに限らず、例えば蓋体５２と導入管２５とを一体に形成すると共に、上流ユニットの円筒管２１と別体に形成したようなものであってもよい。
（２）上記実施形態では、ダイヤフラム５３にパッキン部材５３Ｐが一体に形成されたものであったが、ダイヤフラムとパッキン部材とを別体に形成したものであってもよい。
（３）上記実施形態では、副座部６５は平坦面をなすものであったが、例えば、副座部が先端面を上方に盛り上がらせて断面円弧状をなすように形成されたものであってもよい。また、副座部は平坦面状や曲面状に限らず、これら以外の形状をなすものであってもよい。
（４）上記実施形態では、弁体５８及びばね受６０は硬質な樹脂製であったが、これに限らず、例えば、これらの双方或いはいずれか一方が金属製やセラミック製のものであってもよい。
（５）上記実施形態では、副座部６５は弁座５７の外周側に形成されていたが、弁座の内周側縁に形成されるものであってもよい。
（６）上記実施形態では、外側当接部６３Ａと内側当接部６３Ｂとを同時に当接させるものであったが、厳密な意味での同時である必要はなく、いずれか一方の当接後、僅かな遅れ時間、或いは僅かな圧力差をもって他方が当接するようにしてもよい。
（７）上記実施形態では、内側受部６４Ｂは下端が排水口５６の外方の開口部に至るまで延設されていたが、下端が排水口５６の中途まで設けられたものであってもよい。また、内側受部６４Ｂは内側円筒壁５１Ｂの内部を複数室に完全に区画するような形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】給湯システムの概要図
【図２】縁切り弁ユニットの正常時における断面図
【図３】縁切り弁ユニットの異常時（逆流時）における断面図
【図４】縁切り弁の開弁時における断面図
【図５】図４のＸ−Ｘ’における平断面図
【図６】縁切り弁の閉弁時における断面図
【図７】縁切り弁の一次側に過大な圧力が作用した場合の断面図
【図８】縁切り弁の閉弁時における拡大断面図
【図９】縁切り弁の一次側に過大な圧力が作用した場合の拡大断面図
【図１０】従来の縁切り弁ユニットの断面図
【符号の説明】
５０…縁切り弁
５１…本体
５３Ｐ…パッキン部材
５４…圧力検知室
５５…流入室
５６…排水口
５７…弁座
５８…弁体
６３Ａ…外側当接部
６３Ｂ…内側当接部
６４Ａ…外側受部
６４Ｂ…内側受部
６５…副座部

Claims

本体に一次側の流体の流体圧を検知可能な圧力検知室と、二次側の流体を流入させる流入室とを有すると共に、
前記流入室には、外部へ流体を排出する排水口と、前記排水口の開口端部に設けられた弁座と、一次側と二次側の圧力差の大小によって前記排水口を開閉する弁体とを備えた縁切り弁であって、
前記弁体には、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも高いときには前記弁座に押し付けられて前記排水口を水密状に閉止し、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも低いときには前記弁座から離間して前記排水口を開放する弾性材よりなるパッキン部材と、
前記パッキン部材より硬質な材料にて形成されて、前記弁座の内側において前記本体側に設けられた内側受部に当接する内側当接部と、
前記パッキン部材より硬質な材料にて形成されて、前記弁座の外側において前記本体側に設けられた外側受部に当接する外側当接部とが備えられ、
一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも高いときには、前記パッキン部材が前記弁座に当接した後に、前記内側当接部が前記内側受部に当接しかつ前記外側当接部が外側受部にそれぞれ当接することにより、前記パッキン部材の前記弁座に対する押し付け量を規制可能となっていることを特徴とする縁切り弁。
前記排水口の開口端部には前記弁座に隣接して副座部が設けられ、
前記副座部は一次側と二次側の圧力差が通常範囲内の時には前記パッキン部材に当接せずに、一次側の流体圧が二次側の流体圧よりも設定された圧力差よりも過大な圧力差を生じたときに前記パッキン部材に当接可能とすることを特徴とする請求項１に記載の縁切り弁。