JP4156778B2 - 給水弁 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウオーターハンマーの軽減を図りつつ、ゴミ、異物、水垢等によりブリード孔が目詰まりしない給水弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水弁において、ダイヤフラム弁の閉弁時にブリード孔から急速に水が流入して背圧部を満杯にすることで水撃圧力が発生する。このため該水撃圧力によりバルブ、便器、便座および配管が共振する等のいわゆるウオーターハンマーと呼ばれる現象が発生する。ウオーターハンマーは、管路、計器、制御装置等の故障の原因となるばかりではなく、集合住宅では騒音の原因となるため、ウオーターハンマーの抑止を図る方法が従来から提案されている。
【０００３】
一般的に、ブリード孔に屈曲部を設けることで渦を発生させたり、ブリード孔を細長くすることで水の流体抵抗を増大させることにより、背圧部を満杯にする時間を長くすることでウオーターハンマーの抑制を図ることが可能である。
【０００４】
ここで特開平５−１８７５７５号公報では、ダイヤフラム板に設けられたブリード孔の断面形状を変化させる減勢手段により、ウオーターハンマーを抑制する技術が開示されている。
【０００５】
また特開平１−２１６１８４号公報では、ダイヤフラム弁に設けられたブリード孔を上流側に向かって突出させ、該突出部にブリード孔径以下の口径の入口を有するキャップを設け、そのキャップ内部には円筒形の空間を設けて、ウオーターハンマー及び異物詰まりによる動作不良を抑制する技術が開示されている。
【０００６】
更に特開昭５６−５２６７３号公報および特開平４−１０７３７３号公報では、ブリード孔にクリーニングピンを挿入することによりウオーターハンマー及び異物詰まりによる動作不良を抑制する技術が開示されている。
【０００７】
しかし、ブリード孔を細長くすると、水道水のゴミ・異物・水垢等によりブリード孔が目詰まりし易くなり、動作不良を引き起こす原因となる。この点で前記特開平５−１８７５７５号公報においては、ブリード孔の目詰まりの問題には何ら言及していない。
【０００８】
また前記特開平１−２１６１８４号公報では、減勢流路にキャップを取付けてブリード孔の目詰まりを解消しようとするが、キャップ入口の口径が小さければキャップ入口にゴミ・異物等が詰まるため、結局は動作不良を起こす確率が高くなる。一方でキャップ入口の口径が大きければ、ウオーターハンマーの抑制を十分にすることができない。
【０００９】
更に前記特開昭５６−５２６７３号公報および特開平４−１０７３７３号公報では、クリーニングピンの挿入によりブリード孔の目詰まりによる動作不良を抑制できるが、ダイヤフラム弁がクリーニングピンとの摩擦により磨耗して、ブリード孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）が拡大する。そのためウオーターハンマー抑制効果を長期間維持するのが困難である点で改善の余地がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来技術の欠点を除くためになされたものであり、その目的は給水弁のウオーターハンマーを抑制しつつ、ブリード孔にゴミ等が詰まることで生じる動作不良を防止することである。
【００１１】
また他の目的は、クリーニングピンを挿入したときに、クリーニングピンとダイヤフラム弁の磨耗によりブリード孔径とクリーニングピン軸径のギャップが拡大することを防止し、ウオーターハンマー抑制効果を長期間持続させ、給水弁の耐久性を向上させることを目的とする。
【００１２】
更に長期間ウオーターハンマー抑制効果を維持し、かつブリード孔のゴミ詰まりによる動作不良も生じないことにより、給水弁の保守性を向上させることも目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に開示した第一の発明は、パイロット弁２２を備えた背圧部１９に連通するブリード孔１６を備えたダイヤフラム弁５を有する給水弁において、前記ブリード孔１６の中間部に、前記ブリード孔１６の内径より大きな内径を有する円柱状空間２５からなる渦流室１８が設けられ、前記渦流室１８とその両側のブリード孔１６に渡ってクリーニングピン２０が挿入され、弁室３側または背圧部１９側のいずれかに設けられたクリーニングピン受け凹部２１にクリーニングピン２０の端部が固定されない状態で挿入されて、クリーニングピン２０が全方向に遊動可能にされていることを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項２に開示した第二の発明は、第一の発明において、ダイヤフラム弁５のクリーニングピン２０と接触する部分、すなわちブリード孔１６が設けられるダイヤフラム板１１および蓋部材１７の材質が、耐摩耗性を有する、カーボンおよび／またはフッ素を含有した樹脂、ポリオレフィン系樹脂、テフロン樹脂、または含油性樹脂である高摺動性発揮樹脂のいずれか一つであることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の給水弁を図１、２に示す一実施形態に基づき説明する。図１は本発明の給水弁の概要図であり、図２は図１に示したダイヤフラム弁５のブリード孔１６付近の拡大図である。
【００１６】
給水弁は、上流側流路１、下流側流路２および円筒形の弁室３を備えた弁本体４とダイヤフラム弁５、プランジャ７等から構成される。
【００１７】
弁本体４は、上流側流路１と下流側流路２が設けられ、かつ弁室３を構成する円筒形の弁本体４ａと、電磁コイル（ソレノイド）６を内蔵するケース付きフランジ４ｂに二分割される。弁本体４ａをケース付きフランジ４ｂが塞ぐように配設され、ボルト（図示を省略した）により水密状態で固定されることで弁本体４を構成する。弁本体４ａの材質は特に限定するものではないが、一般に合成樹脂、ステンレス材、アルミニウム等が用いられる。またケース付きフランジ４ｂは、電磁コイル６により生じる磁界の磁束密度の高い通路を形成するフランジの役割も果たすことから、一般に鉄などが材料として用いられる。
【００１８】
弁本体４ａの中間部には内向き環状フランジ８が設けられており、内向き環状フランジ８と大径筒状の基部と小径筒状の有底凸部を備えるケーシング１０でダイヤフラム弁５の外周部を挾持する。内向き環状フランジ８の下側には弁室３およびこれに接続する上流側流路１が設けられている。
【００１９】
上流側流路１にはストレーナ（フィルター）９が嵌合されており、流体（水）が弁室３に到達する前にストレーナ９により、一定以上の大きさの異物・ゴミ等が除去される。ストレーナ９の目を極細とすると水の通過抵抗が極めて大きくなり圧力損失も大きくなる。そのため一般的に給水弁に用いられるストレーナには、圧力損失が比較的に少ないとされるナイロン製またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製の網（ＮＢＣ工業、６０メッシュ）、網目０．２５８ｍｍ角孔を設けたものが使用される。従って、本発明では弁室３内に流入する異物・ゴミ等の大きさは約０．２５８ｍｍ以下のものとなる。
【００２０】
弁室３内には、外周部を弁本体４の内向き環状フランジ８およびケーシング１０に挾持された状態で弁室３内に保持された環状のダイヤフラム弁５が設けられている。
ダイヤフラム弁５は、ダイヤフラム板１１の係止凸部をダイヤフラム１２の透孔に嵌合係止することにより一体となって構成される。そしてダイヤフラム弁５は、閉状態では下流側流路２の環状弁座１３に着座して下流側流路２を塞ぐようになっている。
【００２１】
ダイヤフラム板１１の中央部には、その下部に係止フランジを備えたフランジ付き凸部１４が一体に設けられ、フランジ付き凸部１４及びダイヤフラム板１１の中央を貫通する縦穴１５が設けられている。
【００２２】
またダイヤフラム板１１には、ダイヤフラム板１１の下部に下向きに突出した有底の筒状凸部２４が一体に形成され、筒状凸部２４内とダイヤフラム板１１に渡って円柱状空間２５が設けられている。また円柱状空間２５の上部のダイヤフラム板１１には、円柱状空間２５に接続し、その内径よりも大内径の内周面を有する上部が開口された段部２６が同一中心線上に設けられている。円柱状空間２５の底部には、縦穴１５よりも水の通過面積を少なくしたブリード孔１６が穿設されている。そして円柱状空間２５はブリード孔１６の内径以上の内径を有している。
【００２３】
円柱状空間２５の開口部側の段部２６に、ブリード孔１６を有する蓋部材１７を嵌合するとともに、２つのブリード孔１６が同一中心線上に並ぶように超音波溶着または接着によって蓋部材１７を固定することで渦流室１８が形成される。
【００２４】
また、円柱状空間２５の内部を更に蓋部材１７で仕切る等の手段により、２以上の渦流室１８を形成することも可能である（図示を省略した）。渦流室１８の数を増やした場合にはその分流体抵抗が増加するため、より大きなウオーターハンマー抑制効果が享受できる。
【００２５】
ダイヤフラム板１１の材質は、耐摩耗性を有する、カーボンおよび／またはフッ素を含有した樹脂、ポリオレフィン系樹脂、テフロン樹脂、または含油性樹脂等の高摺動性発揮樹脂である。また蓋部材１７はダイヤフラム板１１と同じく高摺動性発揮樹脂で成形される。
【００２６】
尚、図１、２中ではダイヤフラム弁５の上面にあたる背圧部１９側に蓋部材１７が固着されているが、ダイヤフラム弁５中に渦流室１８が形成されればこれに限定するものではなく、蓋部材１７がダイヤフラム弁５の下面にあたる弁室３側にあってもよい（図示を省略した）。またダイヤフラム板１１に円柱状空間２５を構成するように開孔し、両面に蓋部材１７を定着して渦流室１８を形成してもよい（図示を省略した）。
【００２７】
ダイヤフラム１２は、ダイヤフラム板１１の下面にあるフランジ付き凸部１４及び渦流室１８を形成する筒状凸部２４を嵌入できるように開孔されている。既に述べた通り、ダイヤフラム１２の複数の開孔部に、これに対応するダイヤフラム板１１の下部に設けられた凸部を挿入して嵌合することでダイヤフラム弁５が構成される。ダイヤフラム１２の材料は特に限定するものではないが、一般にゴム等の弾性材料が用いられる。
【００２８】
そして２つのブリード孔１６を貫通するようにクリーニングピン２０が挿入される。クリーニングピン２０の軸径は特に限定はないが、一般に直径０．５〜１．２φｍｍ程度とされる。またクリーニングピン２０の材質は特に限定するものではないが、一般にステンレス材が用いられる。前記高摺動性発揮樹脂に対してステンレス製クリーニングピンを使用した場合には、両部材の磨耗を著しく軽減できる。
【００２９】
下流側流路２を形成する弁室３内に立ち上がる排水管には、筒状凸部２４に間隔を置いて対向するように支持アームが一体に設けられ、該支持アームの対向面側には、ブリード孔１６と同一中心線上に、断面が逆截頭円錐状のクリーニングピン受け凹部２１が設けられている。クリーニングピン受け凹部２１の底部はクリーニングピンが遊動できるようにブリード孔１６の口径以上の径を有する。そしてクリーニングピン受け凹部２１の底部とケーシング１０内面との間の寸法よりもクリーニングピン２０の長さ寸法は小さく設定される。
【００３０】
クリーニングピン２０の端部は、弁室３または背圧部１９において固定されているよりも、弁室３または背圧部１９にクリーニングピン受け凹部２１を設け、渦流室１８内における乱流状態の水の流れに従って全方向に遊動できるように、クリーニングピン２０の端部を固定しない状態でクリーニングピン受け凹部２１に挿入するのが好適である（図１、２では、クリーニングピン受け凹部２１を弁室３側に設けた場合のみ図示し、背圧部１９側に設けた場合については図示を省略した）。
【００３１】
これはクリーニングピン２０の端部が固定されている場合には、ブリード孔１６においてゴミ・異物等が通過できる隙間は一定の狭い空間であるが、クリーニングピン２０の端部を固定しない場合には、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）がゴミ・異物等が通過できる空間となる。従って、ブリード孔１６を同径としたときは、クリーニングピン２０の端部を固定した場合よりも比較的大きなゴミ等がブリード孔１６を通過できる点で有利となる。
またクリーニングピン２０は全方向に遊動することから、ブリード孔１６を小径にしても比較的に大きなゴミが通過可能である。また、クリーニングピン２０の端部を固定した場合のように、一定箇所のみが急激に磨耗して、ブリード孔１６の内径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）が拡大し、ウオーターハンマー抑制効果が著しく低減することがない点でも有利となる。
【００３２】
弁室３内には、ダイヤフラム弁５により仕切られた背圧部１９が構成される。弁室３と背圧部１９には、ダイヤフラム弁５に設けられたブリード孔１６により流路が形成される。
【００３３】
また背圧部１９内にはプランジャ７の先端部が配設されている。プランジャ７の背圧部１９に対向側の先端部には、パイロット弁２２が焼き付け、圧入、接着等の手段で固定されている。プランジャ７の背後には圧縮バネ２３が設けられている。プランジャ７は弁本体４内に設けられた電磁コイル６の電源の入切により上下動し、下動時にはパイロット弁２２がダイヤフラム弁５に設けられた縦穴１５を塞ぐようになっている。プランジャ７と背圧部１９の境界はＯリングシール等で封止されておらず、プランジャ７の背後まで水が流れこむようになっている。
尚、図１においては、プランジャ７と電磁コイル（ソレノイド）６とにより、パイロット弁２２を上下動させる電動式としているが、レバーによりパイロット弁２２を上下動する手動式によるものとしてもよい。
【００３４】
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。
ダイヤフラム弁５の閉弁状態では、環状弁座１３の外径より内側の面積を除いたダイヤフラム弁５の下面部は背圧部方向へ押圧されるが、ブリード孔１６の流路をへて背圧部１９に回り込んだ水はダイヤフラム弁５の上面部全体に背圧をかけるため、受圧面積差に応じた押圧力の差によりダイヤフラム弁５が開弁することはない。
【００３５】
ダイヤフラム弁５の閉弁状態において、電磁コイル６に通電されるとプランジャ７が上動してパイロット弁２２が引き上げられ、ダイヤフラム弁５の縦穴１５を開放する。そして背圧部１９内の水は、ダイヤフラム弁５の縦穴１５をへて下流側流路２へ流れる。このとき縦穴１５の水の通過面積はブリード孔１６の水の通過面積より大きいため、背圧部１９へ流れこむ水より縦穴１５から流れ出す水の方が多くなる。
そのため弁室３側の水による押圧力の方が大きくなり、ダイヤフラム弁５が上動して開弁状態となり環状弁座１３が開放される。その結果、上流側流路１から下流側流路２へ向かって直接に水が流れこむようになる。
【００３６】
ダイヤフラム弁５の開弁状態でコイル６の電源が切られると、プランジャ７は圧縮バネ２３の復元力により下動して、パイロット弁２２がダイヤフラム弁５の縦穴１５を塞いだ状態で静止する。この段階では、ダイヤフラム弁５は環状弁座１３に着座しておらず、上流側流路１から下流側流路２へ向かって水が流れ込んでいる。
そして、縦穴１５が塞がっていることから、ブリード孔１６から背圧部１９へ流入する水が背圧部１９を徐々に満たして満杯にする。これにより再び弁室３側と背圧部１９側の受圧面積差に応じて背圧部１９側の押圧力が強くなることから、ダイヤフラム弁５が下動して環状弁座１３に着座することで閉弁状態となる。
【００３７】
従来のダイヤフラム弁の閉弁動作時においては、背圧部内が急激に水で満たされて急激にダイアフラム弁が閉弁するため、水撃圧力によるウオーターハンマーが発生し易かった。しかし本発明では、ブリード孔１６間に設けられた渦流室１８内で渦が発生して乱流状態となり、大きな流体抵抗が生じて水の流速が減殺される。そのため背圧部１９が水で満たされるまでの時間が長くなることからウオーターハンマーが抑制される。
【００３８】
また２つのブリード孔１６を貫通するように挿入されたクリーニングピン２０が遊動することから、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）の空間（クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、０．２７ｍｍ〜０．２９ｍｍ）がゴミ・異物等が通過できる最大空間となる。ストレーナ９を通過してブリード孔１６に流れこむ異物・ゴミ等の大きさは上記の通り約０．２５８ｍｍ以下であり、ゴミ・異物等はブリード孔１６を通過して背圧部１９からブリード孔１６とクリーニングピン２０のギャップ以上の縦穴１５へ流れるため、目詰まりが生じることもない。またクリーニングピン２０の遊動によりブリード孔１６内壁面に水垢等が付着することも防止できる。
【００３９】
ここでブリード孔間に渦流室１８を設けない場合では、本発明と同等のウオーターハンマー抑制効果を得ようとすると、クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、ブリード孔口径とクリーニングピン軸径の差（ギャップ）を０．２ｍｍに設定する必要がある。この場合には、０．２ｍｍのギャップを通過できない異物・ゴミ等によってブリード孔の目詰まりが生じることとなる。
【００４０】
更に、ブリード孔１６が設けられるダイヤフラム板１１及び蓋部材１７の材質が高摺動性発揮樹脂であるため、クリーニングピン２０によるダイヤフラム弁５の磨耗は最小限に抑えられ、ウオーターハンマー抑制効果を長期間維持することができ、給水弁の耐久性・保守性が向上する。例えば図１、２に示すように、クリーニングピン２０を固定せずに遊動できるようにした場合には、特にクリーニングピン２０の取付け位置に誤差がある場合等において一定箇所のみが急激に磨耗してウオーターハンマー抑制効果が著しく低減するようなことがない点で更に有利となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明では、上記のように給水弁のウオーターハンマーを抑制しつつ、ブリード孔にゴミ等が詰まることで生じる動作不良を防止できる効果を享受できる。
また、クリーニングピンの端部を固定しない場合には、ブリード孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）がゴミ・異物等が通過できる空間となる。従って、ブリード孔を同径としたときは、クリーニングピンの端部を固定した場合よりも比較的大きなゴミ等がブリード孔を通過できる点で有利となる。
またクリーニングピンは全方向に遊動することから、ブリード孔を小径にしても比較的に大きなゴミが通過可能である。また、クリーニングピンの端部を固定した場合のように、一定箇所のみが急激に磨耗して、ブリード孔の内径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）が拡大し、ウオーターハンマー抑制効果が著しく低減することがない点でも有利となる。
また、ブリード孔間に渦流室を設けない場合では、本発明と同等のウオーターハンマー抑制効果を得ようとすると、クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、ブリード孔口径とクリーニングピン軸径の差（ギャップ）を０．２ｍｍに設定する必要があり、この場合には、０．２ｍｍのギャップを通過できない異物・ゴミ等によってブリード孔の目詰まりが生じることとなるが、本発明では、２つのブリード孔１６を貫通するように挿入されたクリーニングピン２０が遊動することから、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）の空間（クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、０．２７ｍｍ〜０．２９ｍｍ）がゴミ・異物等が通過できる最大空間となる。
【００４２】
また、ダイヤフラム弁のクリーニングピンとの接触部が高摺動性発揮樹脂で成型されているため、クリーニングピンとダイヤフラム弁の摩耗によりブリード孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）が拡大することを防止し、ウオーターハンマー抑制効果を長期間持続させ、給水弁の耐久性が向上する効果を享受できる。
【００４３】
更に長期間ウオーターハンマー抑制効果を維持し、かつブリード孔のゴミ詰まりによる動作不良も生じないため、給水弁の保守性が高いという効果も享受できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の給水弁の縦断正面図である。
【図２】 図１に示したダイヤフラム弁のブリード孔付近の拡大図である。
【符号の説明】
１ 上流側流路
２ 下流側流路
３ 弁室
４ 弁本体
４ａ 弁本体
４ｂ ケース付きフランジ
５ ダイヤフラム弁
６ 電磁コイル（ソレノイド）
７ プランジャ
８ 内向き環状フランジ
９ ストレーナ（フィルター）
１０ ケーシング
１１ ダイヤフラム板
１２ ダイヤフラム
１３ 環状弁座
１４ フランジ付き凸部
１５ 縦穴
１６ ブリード孔
１７ 蓋部材
１８ 過流室
１９ 背圧部
２０ クリーニングピン
２１ クリーニングピン受け凹部
２２ パイロット弁
２３ 圧縮バネ
２４ 筒状凸部
２５ 円柱状空間
２６ 段部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウオーターハンマーの軽減を図りつつ、ゴミ、異物、水垢等によりブリード孔が目詰まりしない給水弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水弁において、ダイヤフラム弁の閉弁時にブリード孔から急速に水が流入して背圧部を満杯にすることで水撃圧力が発生する。このため該水撃圧力によりバルブ、便器、便座および配管が共振する等のいわゆるウオーターハンマーと呼ばれる現象が発生する。ウオーターハンマーは、管路、計器、制御装置等の故障の原因となるばかりではなく、集合住宅では騒音の原因となるため、ウオーターハンマーの抑止を図る方法が従来から提案されている。
【０００３】
一般的に、ブリード孔に屈曲部を設けることで渦を発生させたり、ブリード孔を細長くすることで水の流体抵抗を増大させることにより、背圧部を満杯にする時間を長くすることでウオーターハンマーの抑制を図ることが可能である。
【０００４】
ここで特開平５−１８７５７５号公報では、ダイヤフラム板に設けられたブリード孔の断面形状を変化させる減勢手段により、ウオーターハンマーを抑制する技術が開示されている。
【０００５】
また特開平１−２１６１８４号公報では、ダイヤフラム弁に設けられたブリード孔を上流側に向かって突出させ、該突出部にブリード孔径以下の口径の入口を有するキャップを設け、そのキャップ内部には円筒形の空間を設けて、ウオーターハンマー及び異物詰まりによる動作不良を抑制する技術が開示されている。
【０００６】
更に特開昭５６−５２６７３号公報および特開平４−１０７３７３号公報では、ブリード孔にクリーニングピンを挿入することによりウオーターハンマー及び異物詰まりによる動作不良を抑制する技術が開示されている。
【０００７】
しかし、ブリード孔を細長くすると、水道水のゴミ・異物・水垢等によりブリード孔が目詰まりし易くなり、動作不良を引き起こす原因となる。この点で前記特開平５−１８７５７５号公報においては、ブリード孔の目詰まりの問題には何ら言及していない。
【０００８】
また前記特開平１−２１６１８４号公報では、減勢流路にキャップを取付けてブリード孔の目詰まりを解消しようとするが、キャップ入口の口径が小さければキャップ入口にゴミ・異物等が詰まるため、結局は動作不良を起こす確率が高くなる。一方でキャップ入口の口径が大きければ、ウオーターハンマーの抑制を十分にすることができない。
【０００９】
更に前記特開昭５６−５２６７３号公報および特開平４−１０７３７３号公報では、クリーニングピンの挿入によりブリード孔の目詰まりによる動作不良を抑制できるが、ダイヤフラム弁がクリーニングピンとの摩擦により磨耗して、ブリード孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）が拡大する。そのためウオーターハンマー抑制効果を長期間維持するのが困難である点で改善の余地がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来技術の欠点を除くためになされたものであり、その目的は給水弁のウオーターハンマーを抑制しつつ、ブリード孔にゴミ等が詰まることで生じる動作不良を防止することである。
【００１１】
また他の目的は、クリーニングピンを挿入したときに、クリーニングピンとダイヤフラム弁の磨耗によりブリード孔径とクリーニングピン軸径のギャップが拡大することを防止し、ウオーターハンマー抑制効果を長期間持続させ、給水弁の耐久性を向上させることを目的とする。
【００１２】
更に長期間ウオーターハンマー抑制効果を維持し、かつブリード孔のゴミ詰まりによる動作不良も生じないことにより、給水弁の保守性を向上させることも目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に開示した第一の発明は、パイロット弁２２を備えた背圧部１９に連通するブリード孔１６を備えたダイヤフラム弁５を有する給水弁において、前記ブリード孔１６の中間部に、前記ブリード孔１６の内径より大きな内径を有する円柱状空間２５からなる渦流室１８が設けられ、前記渦流室１８とその両側のブリード孔１６に渡ってクリーニングピン２０が挿入され、弁室３側または背圧部１９側のいずれかに設けられたクリーニングピン受け凹部２１にクリーニングピン２０の端部が固定されない状態で挿入されて、クリーニングピン２０が全方向に遊動可能にされていることを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項２に開示した第二の発明は、第一の発明において、ダイヤフラム弁５のクリーニングピン２０と接触する部分、すなわちブリード孔１６が設けられるダイヤフラム板１１および蓋部材１７の材質が、耐摩耗性を有する、カーボンおよび／またはフッ素を含有した樹脂、ポリオレフィン系樹脂、テフロン樹脂、または含油性樹脂である高摺動性発揮樹脂のいずれか一つであることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の給水弁を図１、２に示す一実施形態に基づき説明する。図１は本発明の給水弁の概要図であり、図２は図１に示したダイヤフラム弁５のブリード孔１６付近の拡大図である。
【００１６】
給水弁は、上流側流路１、下流側流路２および円筒形の弁室３を備えた弁本体４とダイヤフラム弁５、プランジャ７等から構成される。
【００１７】
弁本体４は、上流側流路１と下流側流路２が設けられ、かつ弁室３を構成する円筒形の弁本体４ａと、電磁コイル（ソレノイド）６を内蔵するケース付きフランジ４ｂに二分割される。弁本体４ａをケース付きフランジ４ｂが塞ぐように配設され、ボルト（図示を省略した）により水密状態で固定されることで弁本体４を構成する。弁本体４ａの材質は特に限定するものではないが、一般に合成樹脂、ステンレス材、アルミニウム等が用いられる。またケース付きフランジ４ｂは、電磁コイル６により生じる磁界の磁束密度の高い通路を形成するフランジの役割も果たすことから、一般に鉄などが材料として用いられる。
【００１８】
弁本体４ａの中間部には内向き環状フランジ８が設けられており、内向き環状フランジ８と大径筒状の基部と小径筒状の有底凸部を備えるケーシング１０でダイヤフラム弁５の外周部を挾持する。内向き環状フランジ８の下側には弁室３およびこれに接続する上流側流路１が設けられている。
【００１９】
上流側流路１にはストレーナ（フィルター）９が嵌合されており、流体（水）が弁室３に到達する前にストレーナ９により、一定以上の大きさの異物・ゴミ等が除去される。ストレーナ９の目を極細とすると水の通過抵抗が極めて大きくなり圧力損失も大きくなる。そのため一般的に給水弁に用いられるストレーナには、圧力損失が比較的に少ないとされるナイロン製またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製の網（ＮＢＣ工業、６０メッシュ）、網目０．２５８ｍｍ角孔を設けたものが使用される。従って、本発明では弁室３内に流入する異物・ゴミ等の大きさは約０．２５８ｍｍ以下のものとなる。
【００２０】
弁室３内には、外周部を弁本体４の内向き環状フランジ８およびケーシング１０に挾持された状態で弁室３内に保持された環状のダイヤフラム弁５が設けられている。
ダイヤフラム弁５は、ダイヤフラム板１１の係止凸部をダイヤフラム１２の透孔に嵌合係止することにより一体となって構成される。そしてダイヤフラム弁５は、閉状態では下流側流路２の環状弁座１３に着座して下流側流路２を塞ぐようになっている。
【００２１】
ダイヤフラム板１１の中央部には、その下部に係止フランジを備えたフランジ付き凸部１４が一体に設けられ、フランジ付き凸部１４及びダイヤフラム板１１の中央を貫通する縦穴１５が設けられている。
【００２２】
またダイヤフラム板１１には、ダイヤフラム板１１の下部に下向きに突出した有底の筒状凸部２４が一体に形成され、筒状凸部２４内とダイヤフラム板１１に渡って円柱状空間２５が設けられている。また円柱状空間２５の上部のダイヤフラム板１１には、円柱状空間２５に接続し、その内径よりも大内径の内周面を有する上部が開口された段部２６が同一中心線上に設けられている。円柱状空間２５の底部には、縦穴１５よりも水の通過面積を少なくしたブリード孔１６が穿設されている。そして円柱状空間２５はブリード孔１６の内径以上の内径を有している。
【００２３】
円柱状空間２５の開口部側の段部２６に、ブリード孔１６を有する蓋部材１７を嵌合するとともに、２つのブリード孔１６が同一中心線上に並ぶように超音波溶着または接着によって蓋部材１７を固定することで渦流室１８が形成される。
【００２４】
また、円柱状空間２５の内部を更に蓋部材１７で仕切る等の手段により、２以上の渦流室１８を形成することも可能である（図示を省略した）。渦流室１８の数を増やした場合にはその分流体抵抗が増加するため、より大きなウオーターハンマー抑制効果が享受できる。
【００２５】
ダイヤフラム板１１の材質は、耐摩耗性を有する、カーボンおよび／またはフッ素を含有した樹脂、ポリオレフィン系樹脂、テフロン樹脂、または含油性樹脂等の高摺動性発揮樹脂である。また蓋部材１７はダイヤフラム板１１と同じく高摺動性発揮樹脂で成形される。
【００２６】
尚、図１、２中ではダイヤフラム弁５の上面にあたる背圧部１９側に蓋部材１７が固着されているが、ダイヤフラム弁５中に渦流室１８が形成されればこれに限定するものではなく、蓋部材１７がダイヤフラム弁５の下面にあたる弁室３側にあってもよい（図示を省略した）。またダイヤフラム板１１に円柱状空間２５を構成するように開孔し、両面に蓋部材１７を定着して渦流室１８を形成してもよい（図示を省略した）。
【００２７】
ダイヤフラム１２は、ダイヤフラム板１１の下面にあるフランジ付き凸部１４及び渦流室１８を形成する筒状凸部２４を嵌入できるように開孔されている。既に述べた通り、ダイヤフラム１２の複数の開孔部に、これに対応するダイヤフラム板１１の下部に設けられた凸部を挿入して嵌合することでダイヤフラム弁５が構成される。ダイヤフラム１２の材料は特に限定するものではないが、一般にゴム等の弾性材料が用いられる。
【００２８】
そして２つのブリード孔１６を貫通するようにクリーニングピン２０が挿入される。クリーニングピン２０の軸径は特に限定はないが、一般に直径０．５〜１．２φｍｍ程度とされる。またクリーニングピン２０の材質は特に限定するものではないが、一般にステンレス材が用いられる。前記高摺動性発揮樹脂に対してステンレス製クリーニングピンを使用した場合には、両部材の磨耗を著しく軽減できる。
【００２９】
下流側流路２を形成する弁室３内に立ち上がる排水管には、筒状凸部２４に間隔を置いて対向するように支持アームが一体に設けられ、該支持アームの対向面側には、ブリード孔１６と同一中心線上に、断面が逆截頭円錐状のクリーニングピン受け凹部２１が設けられている。クリーニングピン受け凹部２１の底部はクリーニングピンが遊動できるようにブリード孔１６の口径以上の径を有する。そしてクリーニングピン受け凹部２１の底部とケーシング１０内面との間の寸法よりもクリーニングピン２０の長さ寸法は小さく設定される。
【００３０】
クリーニングピン２０の端部は、弁室３または背圧部１９において固定されているよりも、弁室３または背圧部１９にクリーニングピン受け凹部２１を設け、渦流室１８内における乱流状態の水の流れに従って全方向に遊動できるように、クリーニングピン２０の端部を固定しない状態でクリーニングピン受け凹部２１に挿入するのが好適である（図１、２では、クリーニングピン受け凹部２１を弁室３側に設けた場合のみ図示し、背圧部１９側に設けた場合については図示を省略した）。
【００３１】
これはクリーニングピン２０の端部が固定されている場合には、ブリード孔１６においてゴミ・異物等が通過できる隙間は一定の狭い空間であるが、クリーニングピン２０の端部を固定しない場合には、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）がゴミ・異物等が通過できる空間となる。従って、ブリード孔１６を同径としたときは、クリーニングピン２０の端部を固定した場合よりも比較的大きなゴミ等がブリード孔１６を通過できる点で有利となる。
またクリーニングピン２０は全方向に遊動することから、ブリード孔１６を小径にしても比較的に大きなゴミが通過可能である。また、クリーニングピン２０の端部を固定した場合のように、一定箇所のみが急激に磨耗して、ブリード孔１６の内径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）が拡大し、ウオーターハンマー抑制効果が著しく低減することがない点でも有利となる。
【００３２】
弁室３内には、ダイヤフラム弁５により仕切られた背圧部１９が構成される。弁室３と背圧部１９には、ダイヤフラム弁５に設けられたブリード孔１６により流路が形成される。
【００３３】
また背圧部１９内にはプランジャ７の先端部が配設されている。プランジャ７の背圧部１９に対向側の先端部には、パイロット弁２２が焼き付け、圧入、接着等の手段で固定されている。プランジャ７の背後には圧縮バネ２３が設けられている。プランジャ７は弁本体４内に設けられた電磁コイル６の電源の入切により上下動し、下動時にはパイロット弁２２がダイヤフラム弁５に設けられた縦穴１５を塞ぐようになっている。プランジャ７と背圧部１９の境界はＯリングシール等で封止されておらず、プランジャ７の背後まで水が流れこむようになっている。
尚、図１においては、プランジャ７と電磁コイル（ソレノイド）６とにより、パイロット弁２２を上下動させる電動式としているが、レバーによりパイロット弁２２を上下動する手動式によるものとしてもよい。
【００３４】
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。
ダイヤフラム弁５の閉弁状態では、環状弁座１３の外径より内側の面積を除いたダイヤフラム弁５の下面部は背圧部方向へ押圧されるが、ブリード孔１６の流路をへて背圧部１９に回り込んだ水はダイヤフラム弁５の上面部全体に背圧をかけるため、受圧面積差に応じた押圧力の差によりダイヤフラム弁５が開弁することはない。
【００３５】
ダイヤフラム弁５の閉弁状態において、電磁コイル６に通電されるとプランジャ７が上動してパイロット弁２２が引き上げられ、ダイヤフラム弁５の縦穴１５を開放する。そして背圧部１９内の水は、ダイヤフラム弁５の縦穴１５をへて下流側流路２へ流れる。このとき縦穴１５の水の通過面積はブリード孔１６の水の通過面積より大きいため、背圧部１９へ流れこむ水より縦穴１５から流れ出す水の方が多くなる。
そのため弁室３側の水による押圧力の方が大きくなり、ダイヤフラム弁５が上動して開弁状態となり環状弁座１３が開放される。その結果、上流側流路１から下流側流路２へ向かって直接に水が流れこむようになる。
【００３６】
ダイヤフラム弁５の開弁状態でコイル６の電源が切られると、プランジャ７は圧縮バネ２３の復元力により下動して、パイロット弁２２がダイヤフラム弁５の縦穴１５を塞いだ状態で静止する。この段階では、ダイヤフラム弁５は環状弁座１３に着座しておらず、上流側流路１から下流側流路２へ向かって水が流れ込んでいる。
そして、縦穴１５が塞がっていることから、ブリード孔１６から背圧部１９へ流入する水が背圧部１９を徐々に満たして満杯にする。これにより再び弁室３側と背圧部１９側の受圧面積差に応じて背圧部１９側の押圧力が強くなることから、ダイヤフラム弁５が下動して環状弁座１３に着座することで閉弁状態となる。
【００３７】
従来のダイヤフラム弁の閉弁動作時においては、背圧部内が急激に水で満たされて急激にダイアフラム弁が閉弁するため、水撃圧力によるウオーターハンマーが発生し易かった。しかし本発明では、ブリード孔１６間に設けられた渦流室１８内で渦が発生して乱流状態となり、大きな流体抵抗が生じて水の流速が減殺される。そのため背圧部１９が水で満たされるまでの時間が長くなることからウオーターハンマーが抑制される。
【００３８】
また２つのブリード孔１６を貫通するように挿入されたクリーニングピン２０が遊動することから、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）の空間（クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、０．２７ｍｍ〜０．２９ｍｍ）がゴミ・異物等が通過できる最大空間となる。ストレーナ９を通過してブリード孔１６に流れこむ異物・ゴミ等の大きさは上記の通り約０．２５８ｍｍ以下であり、ゴミ・異物等はブリード孔１６を通過して背圧部１９からブリード孔１６とクリーニングピン２０のギャップ以上の縦穴１５へ流れるため、目詰まりが生じることもない。またクリーニングピン２０の遊動によりブリード孔１６内壁面に水垢等が付着することも防止できる。
【００３９】
ここでブリード孔間に渦流室１８を設けない場合では、本発明と同等のウオーターハンマー抑制効果を得ようとすると、クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、ブリード孔口径とクリーニングピン軸径の差（ギャップ）を０．２ｍｍに設定する必要がある。この場合には、０．２ｍｍのギャップを通過できない異物・ゴミ等によってブリード孔の目詰まりが生じることとなる。
【００４０】
更に、ブリード孔１６が設けられるダイヤフラム板１１及び蓋部材１７の材質が高摺動性発揮樹脂であるため、クリーニングピン２０によるダイヤフラム弁５の磨耗は最小限に抑えられ、ウオーターハンマー抑制効果を長期間維持することができ、給水弁の耐久性・保守性が向上する。例えば図１、２に示すように、クリーニングピン２０を固定せずに遊動できるようにした場合には、特にクリーニングピン２０の取付け位置に誤差がある場合等において一定箇所のみが急激に磨耗してウオーターハンマー抑制効果が著しく低減するようなことがない点で更に有利となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明では、上記のように給水弁のウオーターハンマーを抑制しつつ、ブリード孔にゴミ等が詰まることで生じる動作不良を防止できる効果を享受できる。
また、クリーニングピンの端部を固定しない場合には、ブリード孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）がゴミ・異物等が通過できる空間となる。従って、ブリード孔を同径としたときは、クリーニングピンの端部を固定した場合よりも比較的大きなゴミ等がブリード孔を通過できる点で有利となる。
またクリーニングピンは全方向に遊動することから、ブリード孔を小径にしても比較的に大きなゴミが通過可能である。また、クリーニングピンの端部を固定した場合のように、一定箇所のみが急激に磨耗して、ブリード孔の内径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）が拡大し、ウオーターハンマー抑制効果が著しく低減することがない点でも有利となる。
また、ブリード孔間に渦流室を設けない場合では、本発明と同等のウオーターハンマー抑制効果を得ようとすると、クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、ブリード孔口径とクリーニングピン軸径の差（ギャップ）を０．２ｍｍに設定する必要があり、この場合には、０．２ｍｍのギャップを通過できない異物・ゴミ等によってブリード孔の目詰まりが生じることとなるが、本発明では、２つのブリード孔１６を貫通するように挿入されたクリーニングピン２０が遊動することから、ブリード孔１６の口径とクリーニングピン２０の軸径の差（ギャップ）の空間（クリーニングピンの軸径が０．６φｍｍの場合には、０．２７ｍｍ〜０．２９ｍｍ）がゴミ・異物等が通過できる最大空間となる。
【００４２】
また、ダイヤフラム弁のクリーニングピンとの接触部が高摺動性発揮樹脂で成型されているため、クリーニングピンとダイヤフラム弁の摩耗によりブリード孔の口径とクリーニングピンの軸径の差（ギャップ）が拡大することを防止し、ウオーターハンマー抑制効果を長期間持続させ、給水弁の耐久性が向上する効果を享受できる。
【００４３】
更に長期間ウオーターハンマー抑制効果を維持し、かつブリード孔のゴミ詰まりによる動作不良も生じないため、給水弁の保守性が高いという効果も享受できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の給水弁の縦断正面図である。
【図２】 図１に示したダイヤフラム弁のブリード孔付近の拡大図である。
【符号の説明】
１ 上流側流路
２ 下流側流路
３ 弁室
４ 弁本体
４ａ 弁本体
４ｂ ケース付きフランジ
５ ダイヤフラム弁
６ 電磁コイル（ソレノイド）
７ プランジャ
８ 内向き環状フランジ
９ ストレーナ（フィルター）
１０ ケーシング
１１ ダイヤフラム板
１２ ダイヤフラム
１３ 環状弁座
１４ フランジ付き凸部
１５ 縦穴
１６ ブリード孔
１７ 蓋部材
１８ 過流室
１９ 背圧部
２０ クリーニングピン
２１ クリーニングピン受け凹部
２２ パイロット弁
２３ 圧縮バネ
２４ 筒状凸部
２５ 円柱状空間
２６ 段部
Claims (2)
- パイロット弁を備えた背圧部に連通するブリード孔を備えたダイヤフラム弁を有する給水弁において、前記ブリード孔の中間部に、前記ブリード孔の内径より大きな内径を有する円柱状空間からなる渦流室が設けられ、前記渦流室とその両側のブリード孔に渡ってクリーニングピンが挿入され、弁室側または背圧部側のいずれかに設けられたクリーニングピン受け凹部にクリーニングピンの端部が固定されない状態で挿入されて、クリーニングピンが全方向に遊動可能にされていることを特徴とする給水弁。
- ダイヤフラム弁のクリーニングピンと接触する部分の材質が高摺動性発揮樹脂であることを特徴とする請求項１記載の給水弁。
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