JP4850004B2

JP4850004B2 - パイロット式流調弁

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Publication number: JP4850004B2
Application number: JP2006244681A
Authority: JP
Inventors: 衛橋本; 憲二小瀬木
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: JP2008064255A

Description

この発明は小さな操作力で簡単に操作することのできるパイロット式流調弁に関し、詳しくはパイロット弁とパイロット弁座とを径方向に接触嵌合させて止水時のシールを行う形式のパイロット流調弁に関する。

従来より水栓として各種のものが用いられているが、これら水栓は主水路の開度を変化させる主弁を主弁座に対して接近離間方向に進退移動させる際に大きな力を要し、操作が重いといった問題があった。
そこで水栓における操作を軽くする手段として、かかる水栓をパイロット式流調弁、即ちパイロット弁を進退移動させることによって主弁をこれに追従して進退移動させ、主水路の開度を変化させる方式のパイロット式流調弁を内蔵した水栓とすることが考えられる。

例えば下記特許文献１にこの種パイロット式流調弁の構成が開示されている。
図９はその具体例を示している。
同図において２００，２０２は主水路を形成する１次側の流入水路，２次側の流出水路で、２０４はその主水路上に設けられたダイヤフラム弁から成る主弁である。
この主弁２０４は、主弁座２０６に対し接近離間方向に進退移動して主水路の開度を変化させ、その開度に応じて主水路における流量を調節する。

２０８は主弁２０４の背後に形成された背圧室で、この背圧室２０８は、主弁２０４に対して内部の圧力を閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２０４には、これを貫通して流入水路２００と背圧室２０８とを連通させる導入小孔２１０が設けられている。
この導入小孔２１０は、流入水路２００からの水を背圧室２０８に導いて背圧室２０８の圧力を増大させる。
主弁２０４にはまた、これを貫通して背圧室２０８と流出水路２０２とを連通させる水抜水路としてのパイロット水路２１２が設けられている。
このパイロット水路２１２は、背圧室２０８内の水を流出水路２０２に抜いて背圧室２０８の圧力を減少させる。

２１４は駆動軸２１６に一体移動状態に設けられたパイロット弁で、このパイロット弁２１４が主弁２０４に設けられたパイロット弁座２１８に対し図中上下方向、即ち主弁２０４の進退方向と同方向の軸方向に進退移動することでパイロット水路２１２の開度（背圧室２０８に対する開度）が変化せしめられる。
図９において、２２０はパイロット弁２１４を駆動軸２１６とともに進退駆動する電気的駆動装置である。

この図９に示すパイロット式流調弁にあっては、パイロット弁２１４がパイロット弁座２１８に向かって前進移動すると、パイロット弁２１４とパイロット弁座２１８との隙間が小さくなってパイロット水路２１２の開度が小となり、背圧室２０８からパイロット水路２１２を通じて流出水路２０２に抜ける水の量が少なくなって背圧室２０８の圧力は増大する。
また一方パイロット弁２１４が図中上向きに後退運動すると、パイロット弁２１４とパイロット弁座２１８との隙間が大きくなってパイロット水路２１２の開度が大となり、ここにおいて背圧室２０８からパイロット水路２１２を通じて流出水路２０２に抜ける水の量が多くなって背圧室２０８の圧力が減少する。
そして主弁２０４は、その背圧室２０８の圧力と流入水路２００の圧力とをバランスさせるようにして、パイロット弁２１４の進退移動に追従して図中上下方向に進退移動し、主水路の開度を変化させる。
そしてその主水路の開度の変化に応じて、流入水路２００から流出水路２０２への水の流量が調節される。

この図９に示すパイロット式流調弁にあっては、背圧室２０８の圧力の増減に基づいて主弁２０４を進退移動させ、そしてその背圧室２０８の圧力の増減をパイロット弁２１４の進退移動により制御するようになしていることから、小さい力で主弁２０４を開閉動作させることができ、軽い操作で流量調節を行うことができる特長を有する。

しかしながらこのパイロット式流調弁は、パイロット弁座２１８が主弁２０４及びパイロット弁２１４の進退方向である軸方向の向きに設けられているため、即ちパイロット弁２１４のシール部と主弁２０４に一体に設けられたパイロット弁座２１８のシール部とが、軸方向の押圧にてシールされる軸方向シール構造をなしているため、止水時においてパイロット弁２１４が図中下向きに強く押されると、弾性体からなるパイロット弁２１４が潰されて大きく弾性変形し、そしてこれが繰り返されることによってパイロット弁２１４、即ちシール部材の耐久寿命の低下をもたらす問題がある。

また止水を確実に行うためにパイロット弁２１４をパイロット弁座２１８に対して強く押圧する必要があり、その際にパイロット弁２１４に対する大きな駆動力、即ち操作力を必要としてこのことがパイロット式流調弁における小さな操作力での軽操作の利点を減殺してしまう問題がある。

そこで本出願人は、止水時においてパイロット弁とパイロット弁座とを径方向に接触嵌合させる構造のパイロット式流調弁、詳しくは主弁及びパイロット弁の進退方向である軸方向に対してパイロット弁座を径方向の向きに環状に設けて、パイロット弁座のシール部若しくはパイロット弁のシール部にリング状のシール部材とそのシール部材を嵌め込んで保持する環状の嵌込溝とを具備させ、そしてパイロット弁の前進端でパイロット弁のシール部をシール部材を介してパイロット弁座に対し径方向に接触嵌合させてパイロット水路を閉鎖する閉弁状態とする一方、パイロット弁の後退移動によりパイロット弁のシール部をパイロット弁座のシール部より軸方向に離間させてパイロット水路を開き、且つ離間量に応じてパイロット水路の開度を変化させるようになしたパイロット式流調弁を先の特許願（特願２００５−２０２６２９；未公開）において提案している。

図１０はその具体例の要部を示している。
この例は、主弁に軸方向の貫通穴を設けて、その貫通穴にパイロット弁を相対移動可能に嵌入させ、貫通穴の内周面とパイロット弁の外周面との間にパイロット水路を形成するとともに、貫通穴の内周面に沿ってパイロット弁座を環状に設けたものの具体例である。

同図において２２１は主弁２２２の中心部を上下方向即ち軸方向に貫通する貫通穴で、２３０は軸部２３２の先端部に一体に構成されたパイロット弁であり、このパイロット弁２３０が貫通穴２２１の内部に嵌入させられていて、この貫通穴２２１の内周面とパイロット弁２３０の外周面との間に、通路幅が狭小をなす環状の且つ主弁２２２を軸方向に貫通したパイロット水路２３６が形成されている。
尚２３４はパイロット弁２３０のシール部を表している。

この例では、貫通穴２２１の内周面に沿って円環状をなすパイロット弁座２２４が径方向の内向きに主弁２２２に一体に設けられている。
２２６はこのパイロット弁座２２４におけるシール部で、そこに円環状をなす弾性を有するシール部材としてのＯリング２２８が径方向に嵌め込まれて保持されている。

上記パイロット弁２３０は、図中下向きの前進端においてシール部２３４の外周面をＯリング２２８の内周面に、即ちかかるＯリング２２８を介してパイロット弁座２２４のシール部２２６に径方向外向きに接触嵌合させ、パイロット水路２３６を閉じた状態とする。

このパイロット弁２３０には、環状の凹部２３８が設けられている。
環状の凹部２３８の軸方向の各端部は、凹部２３８の最小径部に向かって漸次小径となるテーパ面２４０とされており、そのテーパ面２４０の大径側の端部に径方向外向きの段付部２４２，２４４が形成されている。

この例では、図１０（Ａ）に示す閉弁状態からパイロット弁２３０が図中上向きに後退移動すると、図１０（Ｂ）に示しているようにシール部２３４がＯリング２２８から離れてパイロット弁２３０とＯリング２２８との間に隙間が生じ、パイロット水路２３６が背圧室２０８に連通した状態となる。

ここにおいて背圧室２０８内の水がパイロット水路２３６を通じて流出水路２０２へと抜き出され、背圧室２０８の圧力が減少する。
このため主弁２２２はパイロット弁２３０の図中上向きの後退移動に追従するようにして上向きに後退移動し、主弁座２０６との間に隙間を生ぜしめて主水路に水の流れを生ぜしめる。
またその際の水の流量はパイロット弁２３０の後退移動量に応じて制御される。

一方パイロット弁２３０が図中下向きに前進移動すると、これに追従して主弁２２２が主弁座２０６に向かって前進移動し、主水路の開度を小さく変化させる。
そして最終的にパイロット弁２３０が図１０（Ａ）に示す閉弁状態となったところで主弁２２２が閉弁状態となり、主水路における水の流れが停止する。

図１０に示すパイロット式流調弁、即ちパイロット弁２３０とパイロット弁座２２４とを径方向に接触嵌合させてシールを行う径方向シール構造のパイロット式流調弁の場合、パイロット弁２３０の前進方向である軸方向にリング状のシール部材（Ｏリング２２８）を圧縮して閉弁時のシールを行うものではなく、パイロット弁２３０をパイロット弁座２２４に対してシール部材を介して径方向に接触嵌合させシールを行うものであるため、閉弁時においてシール部材を強い力で大きく弾性変形させるといったことがなく、これによりシール部材の耐久性を効果的に向上させることができる。
またシール部材を強く圧縮するものでないため、その際に大きな操作力を必要とせず、止水時のおいても小さな操作力で軽く操作することができ、しかも確実なシール即ち止水を行うことができる利点が得られる。

ところでこの種形式のパイロット式流調弁の場合、シール部材と、これを嵌め込んで保持する嵌込溝との間の隅の角部空間が密閉空間となり、これに起因して流調特性が不安定化する問題のあることがその後判明した。

例えば図１０に示すパイロット式流調弁において、シール部材としてのＯリング２２８は、パイロット弁座２２４に備えられた環状の嵌込溝２４６に嵌め込まれて保持され、かかるＯリング２２８が図１１にも示すように嵌込溝２４６の溝底面２４８及び一方の溝側面２５０、即ち背圧室２０８の圧力にてＯリング２２８が押圧される側の溝側面２５０に接触することによって、Ｏリング２２８と嵌込溝２４６との間が水密にシールされるが、このとき嵌込溝２４６の隅の角部空間、詳しくは溝底面２４８と溝側面２５０及びＯリング２２８とで囲まれた部分が密閉の空間２５２となってしまう。

而してその密閉の空間２５２に、Ｏリング組付時に塗布されたグリスや水或いはエアが閉じ込められてしまうと、それらによる抵抗によってＯリング２２８の変形特性が損なわれ、また密閉空間にグリスや水が閉じ込められた場合と、エアが閉じ込められた場合とでＯリング２２８の変形特性も異なり、これらによってパイロット弁２３０の移動による流調特性が不安定化し、また併せて操作荷重が重くなってしまうといった問題を生ずる。

詳しくは、Ｏリング２２８は背圧室２０８の圧力を受けて図中実線で示す形状から図中下向きに圧縮変形を生じるが、密閉の空間２５２にグリスや水或いはエアが閉じ込められた状態となると、それらによる抵抗により変形が阻害されて変形量が少なくなり（例えば図中破線で示す形状までしか変形できない）、この場合Ｏリング２２８が大きく変形した場合に比べてＯリング２２８とパイロット弁２３０との間の隙間が狭くなってしまう。
またその隙間が狭くなる程度も、空間２５２にグリスや水が閉じ込められた場合と、エアが閉じ込められた場合とで異なったものとなる。
そしてこれにより流調特性が変化してしまう。

より詳しくは、パイロット弁２３０と主弁２２２とは、パイロット弁２３０とＯリング２２８との間に一定の隙間を形成した状態を保持して、その隙間を通じて背圧室２０８から流出水路２０２に向けて所定の水の流れ（パイロット流）を生ぜしめつつ、連動して（主弁２２２がパイロット弁２３０に追従して）進退移動するが、Ｏリング２２８の変形が小さいと、Ｏリング２２８とパイロット弁２３０との間の隙間は小さくなり、そこでパイロット弁２３０はその隙間を一定に確保しようとしてＯリング２２８に対する関係位置を図１１中より上側の位置に移行させてこれを保持しながら、Ｏリング２２８とともに即ち主弁２２２とともに進退移動するようになる。

この場合、操作部の操作によってパイロット弁２３０を図中下向きに移動させ止水を行うときに、Ｏリング２２８の変形が小さいとき（図１１中破線で示す形状のとき）には、パイロット弁２３０がより上側の位置にある段階から止水が行われることとなり、従って例えばハンドルを止水方向に回転操作してパイロット弁２３０を下降移動させ止水を行うとき、Ｏリング２２８の変形が小さいときには変形が大きいときに比べてハンドルの操作量がより少ない段階で止水が行われてしまう。
またその傾向は、1次側である流入水路２００の圧力が高いときの方が低いときよりも顕著となる。

１次側である流入水路２００の圧力が低いときには、Ｏリング２２８の変形自体がそれほど大きくなく、従って密閉の空間２５２にグリス等が閉じ込められている場合と、そうでない場合とでＯリング２２８の変形の差も少ないが、流入水路２００の圧力が高圧であるときにはＯリング２２８の変形量も大きくなり、その分空間２５２にグリス等が閉じ込められている場合と、そうでない場合とでＯリング２２８の変形の程度の差も大きくなり、上記の現象が助長されることとなる。

図１１（Ｂ）は、密閉の空間２５２にグリスや水が閉じ込められたときの流量と操作部の操作量（ここではハンドル操作角）との関係を、流入水路２００の圧力が高圧のときと低圧のときとで比較して表したものである。
同図に示しているように、圧力が高圧であるときには低圧であるときに比べて早い段階で（ハンドルを閉方向に操作したとき）止水が行われてしまう。
またこのように空間２５２にグリスや水が閉じ込められたときには、その抵抗によって止水を行う際の操作も重くなってしまう。

空間２５２にエアが閉じ込められた場合にも同様の現象が生じるが、エアは圧縮性があるためにＯリング２２８の変形に対する抵抗は空間２５２にグリスや水が閉じ込められたときに比べて弱くなり、上記の現象は若干抑制されたものとなる。
また空間２５２にグリスや水等が閉じ込められている場合、流調弁を繰り返し使用しているうちにグリスや水等が空間２５２から抜け出ていって流調特性に経時変化を生ぜしめる原因ともなる。

以上図１０に示すパイロット式流調弁を例として径方向のシール構造のパイロット式流調弁の問題点を述べたが、こうした問題は、パイロット弁座を径方向の向きに環状に設けて、パイロット弁座のシール部若しくはパイロット弁のシール部にリング状のシール部材とこれを嵌め込んで保持する環状の嵌込溝とを具備させ、パイロット弁の前進端でパイロット弁とパイロット弁座とを径方向に接触嵌合させてシールを行う径方向シール構造のパイロット式流調弁に一般的に生じ得る問題である。

特開平４−３０２７９０号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、パイロット弁とパイロット弁座とを径方向に接触嵌合させて止水時のシールを行う径方向シール構造のパイロット式流調弁において、シール部材と保持溝との間に密閉の空間が生じることによって流調特性が不安定化し、また止水時に操作が重くなるといった問題を解決し、更にその密閉の空間に起因して流調特性に経時変化を生じるといった問題を解決することを目的とする。

而して請求項１のものは、(イ)主弁座に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる主弁と、(ロ)該主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ハ)前記主水路における１次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ニ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ホ)前記主弁と同方向に進退移動して該主弁の側に設けられたパイロット弁座に対する相対位置を変化させ、該パイロット水路の開度を制御するパイロット弁と、を備え、該パイロット弁の進退移動に追従して前記主弁を進退移動させて前記主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁において、前記主弁及びパイロット弁の進退方向である軸方向に対して前記パイロット弁座を径方向の向きに環状に設けて、該パイロット弁座のシール部若しくは該パイロット弁のシール部にリング状の弾性を有するシール部材と該シール部材を嵌め込んで保持する環状の嵌込溝とを具備させ、該パイロット弁の前進端で該パイロット弁のシール部を前記シール部材を介して前記パイロット弁座に対し径方向に接触嵌合させて前記パイロット水路を閉鎖する閉弁状態とする一方、該パイロット弁の後退移動により該パイロット弁の前記シール部を前記パイロット弁座のシール部より軸方向に離間させて前記パイロット水路を開き且つ離間量に応じて該パイロット水路の開度を変化させるようになし、前記シール部材は前記嵌込溝の溝底面に常時水密シール状態に接触させてあるとともに、前記嵌込溝の溝底面、前記背圧室の圧力で該シール部材が押圧される側の溝側面及び該シール部材で囲まれた空間と前記２次側の流出水路とを連通状態とする連通路を設けて、該空間を該流出水路への開放空間となしたことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記主弁に軸方向の貫通穴を設け、該貫通穴に前記パイロット弁を相対移動可能に嵌入させて、該貫通穴の内周面と該パイロット弁の外周面との間に前記パイロット水路を形成するとともに、該貫通穴の内周面に沿って前記パイロット弁座を環状に設けてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記連通路が、前記空間と前記パイロット水路の前記嵌込溝より下流部とを連通させる状態に該嵌込溝の前記溝側面に設けられた連通溝であることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１において、前記連通路が、前記空間と前記パイロット水路の前記嵌込溝より下流部とにまたがって前記パイロット弁座又はパイロット弁の該嵌込溝を有する側に設けられた貫通孔であることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、パイロット弁座を径方向の向きに環状に設けて、パイロット弁の前進端でパイロット弁とパイロット弁座とを径方向に接触嵌合させ止水を行う、径方向シール構造のパイロット式流調弁において、嵌込溝の溝底面と溝側面及びシール部材とで囲まれた空間を連通路により２次側の流出水路への開放空間となしたものである。

本発明によれば、パイロット弁の閉弁時においてシール部材を軸方向に強い力で押して大きく弾性変形させる形式の軸方向シール構造のパイロット式流調弁に比べて、シール部材の耐久性を向上させることができ、また止水の際に大きな操作力を必要とせず、しかも確実なシール即ち止水を行うことができるといった利点を有するのに加えて、嵌込溝の溝底面と溝側面及びシール部材にて囲まれた空間が密閉空間とならず、２次側の流出水路への開放空間となしてあることから、同空間にグリスや水或いはエアが閉じ込められてしまうことによって、弾性を有するシール部材の変形が抑制され、これにより流調特性が不安定化したり、或いは経時的に変化してしまうといった問題を解決し得て安定した流調特性が得られ、また止水の際の操作もより軽いものとなすことができる利点が得られる。

ここで本発明は、主弁に軸方向の貫通穴を設け、その貫通穴にパイロット弁を相対移動可能に嵌入させて、貫通穴の内周面とパイロット弁の外周面との間にパイロット水路を形成するとともに、貫通穴の内周面に沿ってパイロット弁座を環状に設けた形態のパイロット式流調弁に好適に適用可能である（請求項２）。
またこの場合において、シール部材及び嵌込溝はパイロット弁座の側に具備させておくことができる。

本発明においては、上記空間とパイロット水路の嵌込溝より下流部とを連通させる状態に上記嵌込溝の溝側面に連通溝を設けて、かかる連通溝にて上記連通路を構成することができる（請求項３）。
或いはまた、上記空間とパイロット水路の嵌込溝より下流部にまたがってパイロット弁座又はパイロット弁の嵌込溝を有する側に貫通孔を設け、その貫通孔にて上記連通路を構成することができる（請求項４）。

次に本発明の実施形態のパイロット式流調弁を図面に基づいて詳しく説明する。
図１及び図２において１０，１２はそれぞれバルブボデーを構成する第１部材，第２部材で、第２部材１２は更にそれぞれ円筒形状をなす上部１４と、下部１６と、中間部１８とからなっており、それらが軸方向に組み付けられている。
ここで第２部材１２、即ち上部１４，下部１６及び中間部１８は何れも樹脂製とされている。
また下部１６には円筒部２２が、後述の整流部６４とともに一体に構成されている。

２０は主水路で、この主水路２０上に後述のダイヤフラム弁からなる主弁２６が設けられている。図中２０ａは主水路２０における１次側の流入水路，２０ｂは円筒部２２の内側に形成された２次側の流出水路で、５４はその末端の流出口を表している。
円筒部２２の先端部（図中上端部）は、円環状をなす主弁座２４として構成されており、また円筒部２２の外周側には、１次側の流入水路２０ａの一部をなす流入室５０が形成されている。

上記ダイヤフラム弁からなる主弁２６は、主水路２０の開閉及び開度調節を行うもので（以下主水路２０の開閉と開度調節とを含めて単に開度調節とする）、シール部材を兼ねたゴム等の弾性体からなるダイヤフラム膜２８と、硬質の主弁本体３０とからなっている。
この主弁２６は、ダイヤフラム膜２８の外周端部がバルブボデーにて固定状態に保持され、その中心部が軸心方向（図中上下方向）に進退移動（変位）して主弁座２４との距離を変化させ、主水路２０の開度を変化させる。

詳しくは、主弁２６は主弁座２４への着座によって主水路２０を遮断し、また主弁座２４から図中上向きに離間することによって主水路２０を開放する。
また主弁座２４からの離間量に応じて開度を大小変化させ、主水路２０を流れる水の流量、即ち給水流量を調節する。

この主弁２６の図中上側の背後には、背圧室３２が形成されている。
背圧室３２は、内部の圧力を主弁２６に対して図中下向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２６には、これを貫通して流入室５０と背圧室３２とを連通させる導入小孔３３が設けられている。
この導入小孔３３は、流入室５０からの水を背圧室３２に導いて背圧室３２の圧力を増大させる。

主弁２６にはまた、これを貫通して背圧室３２と流出水路２０ｂとを連通させる水抜水路としてのパイロット水路３４が設けられている。
このパイロット水路３４は、背圧室３２内の水を流出水路２０ｂに抜いて背圧室３２の圧力を減少させる。

図３に示しているように主弁２６にはまた、その中心部においてこれを軸心方向に貫通する貫通穴３６が設けられており、そこにパイロット弁３５が挿通され、このパイロット弁３５の外周面と貫通穴３６の内周面との間に、通路幅が狭小な環状をなす上記パイロット水路３４が形成されている。
この主弁２６には、貫通穴３６の内周面に沿って主弁２６の軸心周りに環状をなすパイロット弁座３７が一体に設けられている。
３８はこのパイロット弁座３７におけるシール部で、径方向内方が開放された形態の環状の嵌込溝７２と、そこに嵌め込まれて保持された弾性を有するリング状のシール部材としてのＯリング４０が備えられている。
尚、嵌込溝７２は主弁２６、詳しくは主弁本体３０の上面に起立状態に設けられた円筒形状の且つ上面が開放された堤部に対し、閉鎖部材７４が下向きに嵌着されることによって形成されている。

上記パイロット弁３５は、このパイロット弁座３７に対し主弁２６の軸心に沿って図中上下方向に、即ち軸方向に進退移動可能に嵌合するようになっている。
詳しくはこのパイロット弁３５は、断面円形をなし且つ図中上下方向即ち進退方向において外径が同径のシール部４２と、その下側（図中下側）の環状の凹所４４とを有している。
環状の凹所４４の軸方向の各端部は、凹所４４の最小径部に向かって漸次小径となるテーパ面４６とされており、そのテーパ面４６の大径側の各端に段付部４８，４９が形成されている。

尚、図１はパイロット弁３５の止水時の状態を表しており、このときパイロット弁３５はシール部４２をＯリング４０を介してパイロット弁座３７に対し全周に亘って径方向に弾性的に接触嵌合させ、パイロット弁３５とパイロット弁座３７との間を水密にシールした状態にある。
またこのとき、主弁２６は主弁座２４に着座した状態にあって、主水路２０は閉鎖された状態にある。

一方図２及び図３は最大吐水時の状態を表しており、このときパイロット弁３５はシール部４２がパイロット弁座３７から離間した状態にあって、それらの間に微小な隙間を形成している。
またこのとき、主弁２６は主弁座２４から図中上向きに大きく離間した状態にあって、主水路２０を大きく開いた状態にある。

図４，図５はパイロット弁３５の移動による流調（流量調節）時の作用を表している。
この実施形態では、パイロット弁３５が図１の止水状態から図中上向きに後退移動すると、パイロット弁３５とパイロット弁座３７との間に隙間が生じ、背圧室３２内の水がパイロット水路３４を通じて流出水路２０ｂ側に抜け出して背圧室３２の圧力が減少する。
そこで図４（Ｉ）に示しているように主弁２６が流入室５０との圧力差により図中上向きに後退移動し、流入室５０の圧力と背圧室３２の圧力とがバランスする位置で主弁２６の後退移動が停止する。
この主弁２６の後退移動によって、主弁２６と主弁座２４との間に隙間が生じ、流入室５０から流出水路２０ｂに向けて水が流出する。

この状態からパイロット弁３５が更に図中上向きに後退移動させられると、背圧室３２の圧力と流入室５０との圧力をバランスさせるようにして、主弁２６がパイロット弁３５の後退移動に追従して後退移動し、主水路２０の開度を更に広くして主水路２０を流れる水の流量を増大させる（図４（II），(III)参照）。

一方パイロット弁３５が、図５（Ｉ）に示しているように図中下向きに前進移動すると、パイロット弁３５とパイロット弁座３７との間、詳しくはパイロット弁３５におけるシール部４２とパイロット弁座３７に保持されたＯリング４０との間の隙間が小さくなって、即ちパイロット水路３４の開度が小さくなって、背圧室３２から流出水路２０ｂに抜ける水の量が少なくなり、背圧室３２の圧力が増大する。

このため、その増大した圧力により主弁２６が今度は図中下向きに前進移動して、背圧室３２の圧力と流入室５０との圧力をバランスさせる位置で停止する（図５(II)参照）。
このとき主弁２６と主弁座２４との間の隙間は小さくなって、即ち主水路２０の開度が小さくなって、主水路２０を流れる水の流量が減少する。

そしてこの状態から更にパイロット弁３５が図中下向きに前進移動すると主水路２０の開度が更に小さくなり、流れる水の流量が更に減少する（図５(III)参照）。そして更なるパイロット弁３５の前進移動によって、図１に示す止水状態となる。

尚、パイロット弁３５の後退移動及び前進移動によってパイロット弁３５とパイロット弁座３７即ちＯリング４０との間に生じる隙間が大きくなったり小さくなったりするのはほぼ瞬間的であり、全体としてみるとパイロット弁座３７即ち主弁２６は、パイロット弁３５とパイロット弁座のＯリング４０との間の隙間を一定に保つようにして、パイロット弁３５の前進及び後退移動に追従して同じ方向に進退移動する。

図１において５６は駆動軸で、この駆動軸５６は一様な円形断面且つ一様な外径で軸方向に延びており、図中下部に上記のパイロット弁３５が一体に構成されている。
この図において、５８は回転式の操作部（ハンドル）で、この操作部５８と駆動軸５６との間に、操作部５８の回転操作によりその操作量に応じて駆動軸６０をねじ送りで進退させてパイロット弁３５を図中上下方向に一体に進退移動させ、その位置を変化させる流調機構（図示省略）が組み込まれている。

即ちこの実施形態では、操作部５８を回転操作すると回転量に応じてパイロット弁３５が図中上下に進退移動して、主弁２６をこれに追従して変位させる。
これによって主水路２０を流れる水の流量調節が行われる。

尚この実施形態では、操作部５８の回転操作による水量調節時に、詳しくは水量を減少させていくときに、パイロット弁３５をその前進端まで前進させて止水も行うようになしている。
即ち操作部５８の回転操作によって止水と吐水も行うようになしている。

但し操作部５８と駆動軸５６との間に、操作部５８を押込むごとに一定のストロークで駆動軸５６即ちその先端部のパイロット弁３５を上昇位置である吐水位置から下降位置である止水位置まで若しくはその逆に移動させ、且つそれぞれの位置に位置保持する吐止水切替機構を組み込んでおいて、パイロット弁３５を吐水位置と止水位置とに切り替え、且つそれぞれの位置に位置保持するようになしておくこともできる。

この場合には、操作部５８の回転操作によってはパイロット弁３５が止水位置まで前進しないようにストッパ機構を設けておくことが望ましい。但しこの場合においても操作部５８の回転操作によってパイロット弁３５を止水位置まで前進させるようになすこともできる。
尚、駆動軸５６と背圧室３２との間はＯリング６１にて水密にシールされている。
またバルブボデーにおける第２部材１６と第１部材１０との間が、Ｏリング６２にて水密にシールされている。

上記流入室５０には、流入水路２０ａからの水の流れを主弁２６の軸心方向に整えた上で主弁２６に作用させる整流部６４が設けられている。
この整流部６４もまた樹脂製とされており、第２部材１２における下部１６に一体に構成されている。

この整流部６４は、周方向に所定ピッチで設けられて径方向に放射状に延びる案内板６６と、円筒部２２と同心の環状をなす案内板６８とを有しており、そしてそれらによって仕切られた内周側の多数の整流路７０Ａと、外周側の多数の整流路７０Ｂとを有している。

上記ダイヤフラム弁から成る主弁２６の主弁本体３０には、円筒部２２の内部に嵌入して主弁２６の移動時の案内をなす主弁ガイド７４が一体に構成されている。

Ｏリング４０は、図３及び図６に示しているように嵌込溝７２の溝底面８０に弾性接触して、嵌込溝７２との間を水密にシールしている。
Ｏリング４０はまた、嵌込溝７２の溝側面８２、詳しくは背圧室３２にてＯリング４０が押圧される側の溝側面８２にも弾性的に接触しており、これにより嵌込溝７２の隅に角部空間、具体的には溝底面８０と溝側面８２及びＯリング４０にて囲まれた空間８４が形成されている。
尚、図６において実線で示すＯリング４０の形状はＯリング４０が変形する前の形状を、また破線はＯリング４０が背圧室３２の圧力で変形したときの形状を表している。

図１０に示す本願の先願に係る流調弁にあっては、この角部空間が密閉の空間をなしているが、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すようにこの実施形態では嵌込溝７２の溝側面８２に複数の連通溝（連通路）８６が放射状に設けられており、この連通溝８６によって空間８４が、パイロット水路３４を通じて２次側の流出水路２０ｂに連通させられており、空間８４が流出水路２０ｂへの開放空間とされている。

従ってこの実施形態では、空間８４をグリスや水が充填していた場合であっても、背圧室３２の圧力でＯリング４０が図中下向きに圧縮弾性変形したとき、その圧力によって空間８４内部のグリスや水が連通溝８６を通じて流出水路２０ｂ側へと抜け出、従って空間８４内のグリスや水がＯリング４０に対して大きな抵抗力として働くことはなく、Ｏリング４０は背圧室３２の圧力によって空間８４内のグリスや水を連通溝８６に沿って抜け出させつつ容易に圧縮変形することができる。

従ってこの実施形態では、空間８４にグリスや水が閉じ込められてしまうことによってＯリング４０の変形が抑制され、これにより流調特性が不安定化したり、或いは経時的に流調特性が変化してしまうといった問題を解決でき、安定した流調特性で水量調節を行うことができる。
また空間８４にエアが閉じ込められるといったこともないので、空間８４に閉じ込められたエアによる抵抗によってＯリング４０の変形が抑制され、そのことによって流調特性が不安定化してしまう問題も解決できる。

また空間８４にグリスや水或いはエアが閉じ込められてＯリング４０の変形抵抗が大きくなるということもないので、止水の際の操作抵抗が大きくなる問題も解消することができる。
因みに図６（Ｂ）は、１次側の流入水路２０ａの圧力が高い高圧時と、圧力が低い低圧時とにおける流調特性を、横軸に操作部の操作量（ハンドル操作角）、縦軸に流量をとって表したもので、図に示しているようにこの実施形態によれば、操作部５８を止水方向に操作したときに、高圧時において早い段階で止水が行われるといったことがなく、高圧時，低圧時何れもほぼ同じ操作位置で止水を行わせることができる。

図７は本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態は、空間８４とパイロット水路３４の嵌込溝７２の下流部とにまたがって、パイロット弁座３７の側に貫通穴８８を連通路として形成した例を示している。
この図７に示す実施形態においても上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

次に図８は本発明の更に他の実施形態を示している。
この実施形態は、主弁２６の上面にパイロット弁座３７を円環状に且つ突出状に構成する一方、パイロット弁３５をパイロット弁座３７に対して軸方向に移動可能に外嵌する筒状に構成して、そのパイロット弁３５の側にＯリング４０と嵌込溝７２とを備え（図８（Ａ））、或いはパイロット弁座３７の側に嵌込溝７２とＯリング４０とを備え（図８（Ｂ））、それぞれのシール部４２，３８を形成した例である。

尚、図８（Ａ）において３８はパイロット弁座３７のシール部を、また（Ｂ）において４２はパイロット弁３５のシール部をそれぞれ表している。
（Ｂ）の例ではパイロット弁座３７のシール部３８に備えられた嵌込溝７２の溝側面８２に連通溝８６が放射状に設けられ、また（Ａ）の例ではパイロット弁３５のシール部４２に備えられた嵌込溝７２の溝側面８２に連通溝８６が放射状に設けられている。

尚、図（Ｂ）の例ではＯリング４０に対する変形の抵抗が大きく、Ｏリング４０の変形が小さいと、かかるＯリング４０とパイロット弁３５との間の隙間は上記とは逆に大となり、またＯリング４０の変形が大きいと、Ｏリング４０とパイロット弁３５との間の隙間は小となる。
このような場合にも流調特性が不安定化するが、この実施形態においても連通溝８６を設けることによって、嵌込溝７２の隅の角部空間にグリースや水が閉じ込められることによってＯリング４０に対する変形抵抗が大きくなるといったことが防止されるため、上記実施形態及び図８（Ａ）に示す場合と同様に安定した流調特性が得られる。
尚、図８の実施形態においても連通溝８６に代えて上記の貫通孔８８を設けることも可能である。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば本発明においては、Ｏリング等のシール部材における溝側面８２への接触面の側、即ち背圧室の圧力にて嵌込溝７２の溝側面８２に押圧される側の面に、上記の空間８４と２次側の流出通路２０ｂとを連通させるための溝その他の連通路を設けておくといったことも可能であるし、また本発明は上例以外の他の様々な径方向シール構造のパイロット式流調弁に対して適用可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の流量調節弁を止水状態で表した図である。同実施形態を開弁状態で表した図である。図２の要部を拡大して示した図である。同実施形態の流量調節作用を示した作用説明図である。図４に続く作用説明図である。（Ａ）本実施形態の利点の説明図である。（Ｂ）高圧時と低圧時における流調特性を表した図である。本発明の他の実施形態の要部の図である。本発明の更に他の実施形態の要部の図である。従来の流量調節弁の一例を示した図である。本願の先願に係る流量調節弁の一例を示した図である。図１０の流量調節弁の問題点の説明図である。

符号の説明

２０主水路
２０ａ流入水路
２０ｂ流出水路
２４主弁座
２６主弁
３２背圧室
３３導入小孔
３４パイロット水路
３５パイロット弁
３７パイロット弁座
３８，４２シール部
４０Ｏリング
７２嵌込溝
８０溝底面
８２溝側面
８４空間
８６連通溝
８８貫通孔

Claims

(イ)主弁座に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる主弁と
(ロ)該主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と
(ハ)前記主水路における１次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と
(ニ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と
(ホ)前記主弁と同方向に進退移動して該主弁の側に設けられたパイロット弁座に対する相対位置を変化させ、該パイロット水路の開度を制御するパイロット弁と
を備え、該パイロット弁の進退移動に追従して前記主弁を進退移動させて前記主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁において、
前記主弁及びパイロット弁の進退方向である軸方向に対して前記パイロット弁座を径方向の向きに環状に設けて、該パイロット弁座のシール部若しくは該パイロット弁のシール部にリング状の弾性を有するシール部材と該シール部材を嵌め込んで保持する環状の嵌込溝とを具備させ、該パイロット弁の前進端で該パイロット弁のシール部を前記シール部材を介して前記パイロット弁座に対し径方向に接触嵌合させて前記パイロット水路を閉鎖する閉弁状態とする一方、該パイロット弁の後退移動により該パイロット弁の前記シール部を前記パイロット弁座のシール部より軸方向に離間させて前記パイロット水路を開き且つ離間量に応じて該パイロット水路の開度を変化させるようになし、
前記シール部材は前記嵌込溝の溝底面に常時水密シール状態に接触させてあるとともに、
前記嵌込溝の溝底面、前記背圧室の圧力で該シール部材が押圧される側の溝側面及び該シール部材で囲まれた空間と前記２次側の流出水路とを連通状態とする連通路を設けて、該空間を該流出水路への開放空間となしたことを特徴とするパイロット式流調弁。
請求項１において、前記主弁に軸方向の貫通穴を設け、該貫通穴に前記パイロット弁を相対移動可能に嵌入させて、該貫通穴の内周面と該パイロット弁の外周面との間に前記パイロット水路を形成するとともに、該貫通穴の内周面に沿って前記パイロット弁座を環状に設けてあることを特徴とするパイロット式流調弁。
請求項１，２の何れかにおいて、前記連通路が、前記空間と前記パイロット水路の前記嵌込溝より下流部とを連通させる状態に該嵌込溝の前記溝側面に設けられた連通溝であることを特徴とするパイロット式流調弁。
請求項１において、前記連通路が、前記空間と前記パイロット水路の前記嵌込溝より下流部とにまたがって前記パイロット弁座又はパイロット弁の該嵌込溝を有する側に設けられた貫通孔であることを特徴とするパイロット式流調弁。