JP4732477B2 - 水撃緩和型水栓装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動もしくは電磁ソレノイドにより開閉される弁を有し、操作に応じて給水および給水停止を行う水栓装置に係り、とくに開閉に伴う水撃を生じない水栓装置に関する。

既設の小便器に設置して自動給水化するための水栓として、電池駆動型の水栓装置が提供されている。この種の水栓装置として、図５に示すものがある。図５(a)は開状態を、図５(b)は閉状態をそれぞれ示している。
この図５に示すように、１次側給水路１０１と２次側排水路１０２との間に設けられたダイアフラム弁１０３のプレート部に、ダイアフラム背後の圧力室１０４と1次側給水路１０１とを結ぶ通水路１０５を設けて、この通水路１０５をパイロット弁１０６により開閉するようにしている。パイロット弁１０６は、プランジャ１０７の上下動により開閉する。

ここで、通水路１０５をパイロット弁１０６で閉じて弁を通る水流を止めると、水流の停止が急激に行われるため、水撃が発生し易い。水撃は、管路を伝播していき、大音響を伴うことがある。

また、図６(a)，(b)に示すように、１次給水路２０１と２次排水路２０２との間にピストン弁２０３を設け、ピストン弁２０３の圧力室２０４と２次排水路２０２とを結ぶ通水路２０５を、外部に設けたパイロット弁２０６によって開閉するものもある。そして、このピストン弁でも同様に水撃現象が発生している。

このような水撃現象を解消するには、パイロット弁により開閉される穴の径とダイアフラム弁の圧力室を結ぶオリフィスの径との比で、ダイアフラム弁が閉じるに要する時間を調整することができることは知られている。

しかしながら、これらの穴径は、水撃対策だけで決めることができない。パイロット弁の穴径は、使用する水圧の範囲、プランジャを駆動するための回路電源である電池寿命を基に、概ね１．０ｍｍφ前後に設計される。そして、オリフィスの径は、ゴミとか水中含有成分の詰まりを考慮して０．５ｍｍφとすることが多い。この穴径比であると、水撃が発生し易い。

他方、ピストン弁をフラッシュ弁の本体内部に組み込むものがあり、その場合、水撃現象が起きても気にならない程度である。

しかしながら、装置全体がコンパクトに構成できない問題がある。すなわち、パイロット弁の弁座部を開いて圧力室の排水をするためフラッシュ弁の本体外部に排水路を設ける結果、寸法が大きくなる。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、ダイアフラム弁を用いながら水撃現象を生じない水栓装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
所定の水圧を有する水が供給される１次給水路と２次排水路との間を開閉して給水および給水停止を行うダイアフラム弁、このダイアフラム弁の背後に設けられた圧力室、操作に応じて開閉することにより前記圧力室の水圧を加減して前記1次給水路の水圧を作用させることにより前記ダイアフラム弁の開閉を行うパイロット弁を有し、前記圧力室と前記２次排水路とを結び、途中に前記パイロット弁が設けられた通水路と、前記圧力室の通水を緩やかに行い、該圧力室の水圧を緩慢に変化させる水圧変化緩和手段とをそなえ、前記パイロット弁を開くことにより前記圧力室の水圧を低下させ、前記ダイアフラム弁の弁体を前記１次給水路の水圧によって移動させて弁を開き、前記パイロット弁を閉じることにより前記圧力室の水圧を上昇させ、前記ダイアフラム弁の弁体を前記圧力室の水圧によって移動させて弁を閉じるようにした水栓装置であって、前記水圧変化緩和手段は、前記ダイアフラム弁の弁体に設けられたオリフィスと、前記オリフィスの内径よりも細い外径を有し、前記水栓装置本体に設けられ、前記ダイアフラム弁の移動に応じて前記オリフィスに出入し、該オリフィスの横断面積を変化させるピンと、
をそなえ、前記圧力室の圧力変化を緩慢化させるようにした水栓装置において、
前記圧力室は、仕切り枠により互いに連通した状態で仕切られた、前記パイロット弁側の室および前記ダイアフラム弁側の室を有する２室型圧力室として構成され、
前記パイロット弁側の室に設けられ、前記圧力室を前記パイロット弁側の室と前記ダイアフラム弁側の室とを結合、分離する緩衝板と、
この緩衝板を常時前記仕切り枠に対して押圧する力を与えるバネと、
前記緩衝板に嵌装され、前記緩衝板が前記仕切り枠に押圧されたとき前記パイロット弁側の室を前記ダイアフラム側の室に対して塞ぐパッキンと、
をそなえ、前記ダイアフラム側の室における圧力変化が前記パイロット弁側の室に及ばないようにしたことを特徴とする水栓装置、
を提供するものである。

本発明は上述のように、ダイアフラム弁に隣接して設けられた圧力室の圧力変化を緩慢化するように構成したため、水栓の開閉の際における水撃発生を有効に抑制することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

実施の形態

図１は、本発明の一実施例の内部構造を示す縦断面図である。この実施例は、ダイアフラム弁を用いた水栓装置であり、図示右側の1次給水路と図示下側の2次排水路との間に配されている。そして、1次給水路から供給された水を２次排水路に給水したり停止したりするために、図示中央上部にあるダイアフラム弁が設けられており、ダイアフラム弁の開閉制御を図示中央下部にあるパイロット弁によって行う構成となっている。パイロット弁は、ソレノイド駆動されるラッチング方式のものであり、ソレノイドは電池を電源とし、人の手を感知するセンサの信号に応動する開閉制御回路によって駆動される。

この図１において、センサ１は図示中央左側部に設けられており、このセンサ１の出力信号により制御回路３がラッチングソレノイド２を作動させて、プランジャ５を図示上下方向に移動させる。そして、プランジャ５を上に引き上げるとパイロット弁６が開、下に引き下げると閉となる。

パイロット弁６は、ダイアフラム弁の弁体４ａの上部に隣接して設けられた圧力室７に連通する２次排水路(図示せず)の途中に設けられている。そして、パイロット弁６を開くと、圧力室の圧力が低下してダイアフラム弁の弁体４ａに与えていた圧力を減じ、1次給水路の圧力によりダイアフラム弁の弁体４ａを押し上げさせることにより弁を開く。次いで、パイロット弁６を閉じると、ダイアフラム弁の弁体４ａに設けられているオリフィス(後述)を通して１次給水路の水を圧力室７に送り込み、圧力室７の圧力を上昇させ、ダイアフラム弁の弁体４ａを図示下方に押し下げることにより弁を閉じる。

圧力室７は、仕切り枠７ｃにより上下２室に分けられており、上部室にほぼ円盤状の緩衝板８が設けられている。この緩衝板８は、上部に設けられたコイルばねにより図示下方に向けた押圧力が与えられており、仕切り枠７ｃに常時押し付け付勢されており、パッキンを介して当接している。

そして、パイロット弁６が開かれて２次排水路が通じると、圧力室７の圧力が低下して圧力室７に1次給水路に繋がれた給水管ＩＮから水が供給され、緩衝板８が付勢力に抗して図示上方に押し上げられる結果、緩衝板８の外周を通って水が２次排水路に流される。このとき、ダイアフラム弁の弁体４ａも圧力室７の圧力が低下したことにより1次給水路の水の圧力が勝り、図示上方に押し上げられて弁を開く。

図1において、図示上方には、電池収納室９が設けられ、また図示下方には、逆止弁１０が設けられている。

図２は、図1に示した実施例の外観を示している。この実施例は、自動開栓の給水装置であり、例えば既設の手動式蛇口に置き換えられるものである。そして、センサを正面側に配して人が所定位置に立ったことを検知すると、それに伴って水栓を開閉して水を流す等に使用される。

図３は、図１の実施例の要部を拡大して示したもので、開栓状態を示している。この場合、ダイアフラム弁の弁体４ａは上昇して弁座４ｂから離間しており、給水管ＩＮから供給された水は１次給水路を通ってダイアフラム弁の弁体４ａの下面に当り、弁座４ｂを乗り越えて図示中央下部の２次排水路を経て排出路ＯＵＴに流れていく。

ここで、ダイアフラム弁の弁体４ａをみると、その図示左側にオリフィス１１が設けられており、オリフィス１１を貫通するようにピン１２が配されている。オリフィス１１は、ダイアフラム弁の弁体４ａを厚み方向に貫いており、図示下端は大径で上端は小径となっている。そして、ピン１２は、オリフィス１１の小径部よりも外径が細くその基部はコイルばねとして形成されており、この基部が給水装置本体に埋め込まれている。

これにより、ダイアフラム弁の弁体４ａが図示のように上昇しているときは、オリフィス１１とピン１２との間の隙間が大きいからオリフィス１１を通して流す水の量が多いが、ダイアフラム弁の弁体４ａが下降していくと、この隙間が小さくなり、通水量は少なくなっていく。このオリフィス１１は、径が大きい部分でも目詰まりし易いことを考慮して、１次給水路からの水流入口にはフィルタ１３が設けられている。

このオリフィス１１から下部圧力室７ｂに入った水は、このとき上昇している緩衝板８ａの外周を通って上部圧力室７ａに入り、通水路Ｐ１，パイロット弁６、通水路Ｐ２を経て排出口１４に達し、１次給水路からの水と合流する。

ここで、排出口１４は、垂直に落下してきた水の流れを横向きに変え、緩やかな流れとする構造となっている。

図４は、図１の実施例の要部を拡大して示したもので、閉栓状態を示している。すなわち、パイロット弁６およびダイアフラム弁が閉じており、１次給水路からの水は２次排水路に達しない。

ただし、ダイアフラム弁の弁体４ａに設けられたオリフィス１１を介して圧力室７に水が僅か流入するから、圧力室７の内部は１次給水路とほぼ同じ圧力に保たれた状態となる。このとき、緩衝板８ａは、コイルばね８ｂの付勢力によりパッキン８ｃを介して仕切り枠７ｃに押し付けられており、圧力室７ｂと通水路Ｐ１とは切り離された状態にある。そして、通水路Ｐ１とＰ２とは、閉じているパイロット弁６により矢張り切り離されている。

図３の開栓状態と図４の閉栓状態とを切り替えるのは、パイロット弁６の開閉である。そして、このパイロット弁６の動作は、上部に組み込まれたコイルばねにより下降方向に付勢されたプランジャ５の昇降によって行う。プランジャ５は、電磁コイル２ａおよび永久磁石２ｂが組み込まれており、電磁コイル２ａへの瞬時通電によってプランジャ５の磁極切換を行うと、ソレノイド２のケーシングに固定された永久磁石２ｂとの協働により上昇位置または降下位置を保持する。なお、ケーシングの外周には、防錆用の樹脂塗膜２ｃが設けられている。

いま図３の開栓状態から図４の閉栓状態に切り替えるとする。これには、電磁コイル２ａに通電してプランジャ５の磁化状態を切り換えて下降させ、パイロット弁６により通水路Ｐ２の入口を塞ぐ。

これにより、圧力室７および通水路Ｐ１は、通水路Ｐ２と切り離されるから、圧力室７ａ，７ｃの内部圧力が急激に上昇し、かつ均一になる。そして、コイルばね８ｂの付勢力により緩衝板８ａが仕切り枠７ｃに当接した状態となる。

この結果、ダイアフラム弁は、弁体４ａの上下にほぼ同圧が与えられ、これに弁体４ａ自体の弾性復元力および自重が加わるから弁体４ａが降下し始める。そして、弁体４ａが弁座４ｂに着座すると、閉弁状態となる。

この閉弁動作が進んでいく際、弁体４ａの下降とともにオリフィス１１を通って水が圧力室７に流入する。ここで、オリフィス１１にはピン１２が組み合わされており、弁体４ａが着座していくに伴って、弁体４ａに設けられたオリフィス１１にピン１２が挿入されていく。オリフィス１１は、図示下部が大径で上部が小径となっているから、オリフィス１１とピン１２との間の隙間は、弁が閉じてピン１２の挿入度合いが増すと小さくなる。そして、オリフィス１１を通る通水量が減少する。

このオリフィス１１の通水により、閉弁時における圧力室７の圧力減少度合いは緩和される。このため、閉弁の際に、弁体４ａが弁座４ｂに当接するまでの時間が引き延ばされ、それに応じて圧力変化が緩和される。この結果、１次給水路および２次排水路に繋がる水路で発生するであろう水撃が防止される。

（変形例）
上記実施例では、電磁駆動機構を持つ水栓について説明したが、水撃現象はレバー式水栓のように急激に開閉できるものにも適用して水撃対策とすることができる。

本発明の一実施例の全体構成を示す説明図。 図１に示した実施例の外観を示す図。 図1に示した実施例の要部を拡大して示したもので、開弁状態を示す。 図1に示した実施例の要部を拡大して示したもので、閉弁状態を示す。 従来の給水装置の一例を示し、図５(a)は開弁状態を、図５(b)は閉弁状態を示す。 従来の給水装置の他の例を示し、図６(a)は開弁状態を、図６(b)は閉弁状態を示す。

１ センサ
２ ラッチングソレノイド
２ａ 電磁コイル
２ｂ 永久磁石、
２ｃ 樹脂コーティング
３ 制御回路
４ａ ダイアフラム弁の弁体
４ｂ ダイアフラム弁の弁座
５ プランジャ
６ パイロット弁
７，７ａ，７ｂ 圧力室
７ｃ 仕切り枠
８ 緩衝板
８ａ 緩衝板
８ｂ コイルばね
８ｃ パッキン
９ 電池室
１０ 逆止弁
１１ オリフィス
１２ ピン
１３ フィルタ
１４ 排出口
Ｐ１，Ｐ２ 通水路
１０１ １次側給水路
１０２ ２次側排水路
１０３ ダイアフラム弁
１０４ 圧力室
１０５ 通水路
１０６ パイロット弁
１０７ ソレノイド
２０１ １次側給水路
２０２ ２次側排水路
２０３ ピストン弁
２０４ 圧力室
２０５ 通水路
２０６ パイロット弁

Claims (3)

1. 所定の水圧を有する水が供給される１次給水路と２次排水路との間を開閉して給水および給水停止を行うダイアフラム弁、このダイアフラム弁の背後に設けられた圧力室、操作に応じて開閉することにより前記圧力室の水圧を加減して前記1次給水路の水圧を作用させることにより前記ダイアフラム弁の開閉を行うパイロット弁を有し、前記圧力室と前記２次排水路とを結び、途中に前記パイロット弁が設けられた通水路と、前記圧力室の通水を緩やかに行い、該圧力室の水圧を緩慢に変化させる水圧変化緩和手段とをそなえ、前記パイロット弁を開くことにより前記圧力室の水圧を低下させ、前記ダイアフラム弁の弁体を前記１次給水路の水圧によって移動させて弁を開き、前記パイロット弁を閉じることにより前記圧力室の水圧を上昇させ、前記ダイアフラム弁の弁体を前記圧力室の水圧によって移動させて弁を閉じるようにした水栓装置であって、
   前記水圧変化緩和手段は、前記ダイアフラム弁の弁体に設けられたオリフィスと、前記オリフィスの内径よりも細い外径を有し、前記水栓装置本体に設けられ、前記ダイアフラム弁の移動に応じて前記オリフィスに出入し、該オリフィスの横断面積を変化させるピンと、
   をそなえ、前記圧力室の圧力変化を緩慢化させるようにした水栓装置において、
   前記圧力室は、仕切り枠により互いに連通した状態で仕切られた、前記パイロット弁側の室および前記ダイアフラム弁側の室を有する２室型圧力室として構成され、
   前記パイロット弁側の室に設けられ、前記圧力室を前記パイロット弁側の室と前記ダイアフラム弁側の室とを結合、分離する緩衝板と、
   この緩衝板を常時前記仕切り枠に対して押圧する力を与えるバネと、
   前記緩衝板に嵌装され、前記緩衝板が前記仕切り枠に押圧されたとき前記パイロット弁側の室を前記ダイアフラム側の室に対して塞ぐパッキンと、
   をそなえ、前記ダイアフラム側の室における圧力変化が前記パイロット弁側の室に及ばないようにしたことを特徴とする水栓装置。
2. 請求項１記載の水栓装置において、
   前記パイロット弁を開閉作動させるソレノイドを有し、該ソレノイドは樹脂コーティングによる防錆構造が設けられている水栓装置。
3. 請求項１記載の水栓装置において、
   前記２次排水路は、垂直に落下してきた水の流れを横向きに変える水栓装置。

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