JP4108063B2

JP4108063B2 - パイロット弁

Info

Publication number: JP4108063B2
Application number: JP2004126259A
Authority: JP
Inventors: 一幸雨宮
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: JP2005308103A

Description

本発明は、給湯装置などに内蔵されて給水路の開閉を行う、ダイアフラム式の開閉弁を備えたパイロット弁に関する。

図４を参照して、本図は従来のこの種のパイロット弁の弁体３の周辺を示している。パイロット弁の他の部分を含めた作動の詳細は「発明を実施するための最良の形態」において後述する。

本図において、１は１次室であり、入水部１１から水道水がこの１次室に流入する。この１次室１は環状に形成されており、中央に位置する２次室２を囲繞している。この２次室２の開口２１には、ダイアフラム式の弁体３が当接している。この弁体の背圧室５は１次室１に対して閉弁用通路１２を介して連通されており、図示の状態では弁体３が開口２１を閉塞しているので、背圧室５内の圧力と１次室１内の圧力とは互いに等しくなっている。

弁体３の図において下面のうち、２次室２に臨んでいる中央部分は１次室１の圧力が作用しないので、１次室１から弁体３を上方、すなわち開弁方向に押し上げる力より背圧室５から弁体３を下方、すなわち閉弁方向へ押し下げる力の方が大きくなる。そのため、弁体３は開口２１に押し付けられて、開口２１が閉塞されたままの状態になる。

この状態で背圧室５を２次室２に対して連通させ背圧室５の圧力を開放すると、弁体３を背圧室５側から押し下げていた力が急激に減少するため、弁体３は１次室１内の圧力により押し上げられ、開口２１から離脱し、開口２１が開弁される。すると、１次室１内に充満している水は直ちに開口２１を通って２次室２へと流出する。

背圧室５の２次室２への連通を閉鎖すると、背圧室５へはふたたび閉弁用通路１２を通って１次室１の圧力が伝搬し、弁体３は下方へ押し下げられて開口２１が閉弁される。

なお、弁体３は開口２１に当接して開口２１をシールするシール部３１とダイアフラム３２とが互いに一体に形成されている。これらシール部３１とダイアフラム３２は可撓性を有し弾性変形率の高いゴムで形成されている。シール部３１の背面にはシール部３１をバックアップするためのバックアップ部材４が取り付けられている。このバックアップ部材４はシール部３１とダイアフラム３２とが一体に形成された後に手作業にてシール部３１の中央の貫通孔に嵌め込まれることによりシール部３１から脱落しないように構成されている。なお、このバックアップ部材４は剛性を備えていることが必要であるので、樹脂で形成されている。

このような構成において、背圧室５内に水が充満した状態で外気温が低下すると背圧室５内の水が凍結する。水が凍結すると体積が約１０％程度膨張する。その際１次室１に水が充満していなければ、背圧室５内の水の膨張はダイアフラム３２が変形して吸収することができる。ところが、通常１次室１にも水が充満しておりダイアフラム３２は変形して背圧室５の膨張を吸収することができない。そのため、背圧室５内の水が凍結すると、水の膨張による背圧室５内の圧力の上昇分は、バックアップ部材４の特に中央部分が２次室２に臨んでいるので、その中央部分に作用する。

すると、図４で亀裂線４ａで示した位置からバックアップ部材４が破断するという不具合が生じる。このような、凍結時の破壊防止を目的としたものとして、独立気泡を多数有する体積収縮率の大きな素材で形成した別部材を、凍結する部分に予め取り付けておき、凍結した際にはその部材の体積が収縮することにより圧力の上昇を緩和するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−６４２６３号公報（図１、図４）

上記特許文献１に記載されたものでは、例えば特許文献１記載の部材をパイロット弁の上記背圧室５に適用する場合、圧力上昇を緩和する部材を背圧室にセットしなければならないため背圧室の体積をその部材の体積分大きくしなければならない。そのため、パイロット弁の大きさが大きくなるという不具合が生じる。

また、上記従来のパイロット弁では、バックアップ部材４を取り付けるためにシール部３１の中央に貫通孔を設けなければならない。バックアップ部材４をシール部３１に設けたその貫通孔に差し込む作業を手作業で行っている。そのため、バックアップ部材の取り付けが不完全な場合には、その貫通孔を通って水が２次室側に漏出するという不具合が生じるが、上記特許文献１記載の部材を背圧室にセットしてもこのような漏出を防止することはできない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、パイロット弁の大きさを大型化することなく凍結時の破損事故を防止することのできるパイロット弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるパイロット弁は、２次室へ連通する開口と、この開口を囲繞する１次室とを備え、この開口を閉塞し得るダイアフラム式の開閉弁を設けると共に、１次室を開閉弁の背圧室に連通する閉弁用通路と、背圧室を２次室に連通する開弁用通路とを設け、かつ、開弁用通路を開閉する電磁弁を設けたパイロット弁において、上記ダイアフラム式の開閉弁に、中央に貫通孔を備えたバックアップ部材を設け、このバックアップ部材の貫通孔を通って背圧室内の圧力が作用して２次室側に膨張し得る圧力逃がし部を、２次室に対して液密に形成し、上記開口を閉塞している状態で背圧室内の圧力上昇により圧力逃がし部が２次室側に膨張し、背圧室内の圧力上昇を緩和することを特徴とする。

上記構成では、背圧室内の水が凍結する際に１次室内に水が充填されていても、２次室は水が常に排出されるので充填されておらず、圧力逃がし部が２次室側に膨張することができる。また、従来の特許文献に記載のもののように、収縮率の高い別部材を背圧室にセットする必要が無く、そのためパイロット弁が大型化しない。

ところで、上記開閉弁には上記開口の周縁に当接するゴム製のシール部が設けられており、上記圧力逃がし部をシール部と一体に成形すれば、シール部に貫通孔を設ける必要がないので閉弁時の漏水事故を防止することができる。

また、上記シール部をバックアップする硬質のバックアップ部材を上記開閉弁に着脱不能に設けておけば、手作業による組み付けミスなどが防止できる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、背圧室に別部材をセットすることなく開閉弁の中央部分に圧力逃がし部を形成したので、パイロット弁を大型化することなく背圧室内の水の凍結による破損事故を防止することができる。

図１を参照して、上述の図４に示した従来の構造と同じ符号を付したものは同様の構成要素であるため、詳しくは説明しない。

入水部１１から入水した水は１次室１内にはいる。このとき１次室１内の圧力は給水圧である３００ｋＰａ〜５００ｋＰａである。１次室１からさらに閉弁用通路１２および連通路１３を介して１次室１の圧力が背圧室５に伝搬する。そのため、上述のように開閉弁３は開口２１に押圧され、１次室１と２次室２とは互いに隔絶されている。

閉弁用通路１２と連通路１３との間には電磁弁６が配設されている。この電磁弁６は固定されたコア６１と、このコア６１を励磁する電磁コイル６２を備えている。また、コア６１との間にバネ６４を介して可動子６３が取り付けられている。この可動子６３の先端には弁体６５が取り付けられており、バネ６４の付勢力で閉弁用通路１２および連通路１３を開弁用通路２２に対して隔絶している。

電磁コイル６２に通電するとバネ６４の付勢力に抗して可動子６３がコア６１に吸引され、可動子６３は図において左方向へ移動する。すると連通路１３を介して背圧室５が開弁用通路２２に連通される。この開弁用通路２２は２次室２につながっているので、可動子６３が左方向に移動すると、背圧室５内の圧力は急激に低下し、開閉弁３が上方に移動して開口２１が開弁される。

電磁コイル６２への通電を停止するとコア６１と可動子６３との間の吸引力が消滅する。そのためバネ６４の付勢力により可動子６３が右方向に戻り、連通路１３が開弁用通路２２に対して遮断される。すると、閉弁用通路１２から連通路１３を通ってふたたび１次室１内の圧力が背圧室５に伝搬して開閉弁３は開口２１を閉塞する。なお、１０はフィルタである。

図２を参照して、開閉弁３の周囲にはダイアフラム３２が存在し、シール部３１はこのダイアフラム３２と一体に形成されている。ダイアフラム３２とシール部３１とは共にゴムを型内に流し込んで成形するが、本実施の形態では、ゴム原料を型に充填する際に樹脂製のバックアップ部材４を型内にセットし、バックアップ部材４がゴム内に鋳込まれるようにした。

なお、背圧室５内に突出させたガイドＧが入るガイド部３４の底部が圧力逃がし部３３となる。この圧力逃がし部３３はシール部３１と一体に成形されており、従って、この圧力逃がし部３３はシール部３１やダイアフラム３２と同じくゴムで成形される。図示のように開閉弁３が開口２１に着座し、この開口２１を閉塞している状態で背圧室５内の水が凍結して背圧室５内、特にガイド部３４内の圧力が上昇すると、ゴム製の圧力逃がし部３３が２次室２側に膨張して背圧室５内の圧力上昇を緩和する。なお、圧力逃がし部３３はゴム製であるので背圧室５側から押されて大きく変形しても、圧力逃がし部３３がシール部３１に対して破断することはない。

ところで、開閉弁３の形態は図２に示すものに限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、バックアップ部材４をゴム内に鋳込まずにシール部３１の背面側に接着してもよい。

あるいは、同図（ｂ）に示すように、バックアップ部材４の外周に溝４１を周設して、その溝４１内にゴムが充填されることによりシール部３１からバックアップ部材４が外れにくくしてもよい。

さらには、同図（ｃ）に示すように、バックアップ部材４に複数個の貫通孔４２を形成しておき、シール部３１を成型する際に、効果前のゴム原料を貫通孔４２内に充填し、バックアップ部材４がシール部４２から外れにくくしてもよい。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

本発明の一実施の形態の構成を示す図開閉弁近傍を示す図開閉弁の他の形態を示す図従来の開閉弁の構造を示す図

符号の説明

１１次室
２２次室
３開閉弁
４バックアップ部材
５背圧室

Claims

２次室へ連通する開口と、この開口を囲繞する１次室とを備え、この開口を閉塞し得るダイアフラム式の開閉弁を設けると共に、１次室を開閉弁の背圧室に連通する閉弁用通路と、背圧室を２次室に連通する開弁用通路とを設け、かつ、開弁用通路を開閉する電磁弁を設けたパイロット弁において、上記ダイアフラム式の開閉弁に、中央に貫通孔を備えたバックアップ部材を設け、このバックアップ部材の貫通孔を通って背圧室内の圧力が作用して２次室側に膨張し得る圧力逃がし部を、２次室に対して液密に形成し、上記開口を閉塞している状態で背圧室内の圧力上昇により圧力逃がし部が２次室側に膨張し、背圧室内の圧力上昇を緩和することを特徴とするパイロット弁。
上記開閉弁には上記開口の周縁に当接するゴム製のシール部が設けられており、上記圧力逃がし部をシール部と一体に成形したことを特徴とする請求項１記載のパイロット弁。
上記シール部をバックアップする硬質のバックアップ部材を上記開閉弁に着脱不能に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパイロット弁。