JPH01224585A - パイロット作動ダイヤフラム弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として給湯や給水の配管系を電磁コイルによ
り制御するパイロット動作ダイヤフラム弁に関する。こ
の種のパイロット作動タイヤフラム弁は一例として第３
図に示す如く構成されてい、た。即ち第３図に示すダイ
ヤフラム弁は仕切壁１７の両側に入口室１と出口室２と
を形成すると共に、仕切壁１７の上端部に開口した弁座
１８をゴム材よりなるダイヤフラム３の一方の面により
開閉自在に閉塞する。それと共にダイヤフラム３の他方
の面即ち、その内面側にダイヤフラム室４を形成する。

そしてダイヤフラム室４と入口室１との間を連通するブ
リード孔５ａをダイヤフラム３自体に穿設する。またダ
イヤフラム３の中心を形成する剛体部に前記ブリード孔
５ａより大なるパイロット孔６を穿設し、出口室２とダ
イヤフラム室４との間を連通ずるように構成する。そし
て、ダイヤフラム室４内においてパイロット孔６の開口
をプランジャ１２により閉塞し、それをプランジャスプ
リング１３で押圧しておく。このようにしてなるダイヤ
フラム弁は入口室ｌとダイヤフラム室４内の圧力がブリ
ード孔５を介して同圧に維持されている。

また出口室２は、使用上実質的に大気圧と同圧である。

そこで電磁コイル１１に通電するとプランジャ１２がプ
ランジャスプリング１３に抗して上昇し、パイロット孔
６を開放する。するとダイヤフラム室４内の液体が出口
室２に流入する。

このときパイロット孔６の孔径がブリード孔５ａより大
であるため、入口室１よりブリード孔５ａを介して流入
する流体の流量よりもダイヤフラム室４から出口室２に
流出する流体の流量の方が大となり、結果としてダイヤ
フラム室４の圧力は入口室１より小となり、ダイヤフラ
ム３が上昇する。すると入口室ｌ内の流体は仕切壁１７
を乗り越えて直接出口室２に流出し、給水が行ねれるも
のである。また電磁コイル１１を消磁するとプランジャ
１２が下降し、パイロット孔６を閉塞する。するとダイ
ヤフラム室４内に入口室１内の水がブリード孔５を介し
て流入し、ダイヤフラム室４の圧力が高まる。このとき
出口室２内は大気と同圧であるため、ダイヤフラム３は
ダイヤフラム室４の内圧によりその弁座１８に強く押圧
されて給水を停止する。次に第４図に示す他の従来例は
、パイロット孔６をダイヤフラム３の中心に設けること
なく、別個の位置に配設したものであり、その他は第３
図の構造と実質的に同一の構成を有する。

〔解決しようとする問題点〕

最近、パイロット作動ダイヤフラム弁の小型化が要求さ
れると共に、従来作動圧力が１０ｋｇ／ｃｍｌ以下であ
ったものが、２０ｋｇ／　ｃ＋ｆｌ程の高水圧に耐え得
る弁が望まれている。ところが従来のダイヤフラム弁で
はそのパイロット孔６の孔径を同一とすれば高水圧にな
る程、プランジャ１２の吸着のための電磁力が大きくな
り、電磁コイルが大型化する欠点があった。即ち、プラ
ンジャスプリング１３の付勢力及びプランジャ１２の自
重を無視するとすれば、ダイヤフラム室４内の圧力によ
りプランジャ１２がパイロット孔６を閉塞する押圧力は
ダイヤフラム室４内の圧力Ｐとパイロット孔６の開口面
積Ｓとの積である。従ってダイヤフラム室４内の内圧、
即ち入口室１の圧力が大となればなる程、それに基づい
てプランジャ１２がパイロット孔６を閉塞する力が大と
なる。すると電磁コイル１１によりプランジャ１２を引
き上げる電磁力もその分だけ余計に必要となり、結果と
して弁全体が大型化する。

この問題を解決するにはパイロット孔６の断面積を可能
な限り小さくすればよいが、このパイロット孔６の開口
面積はこの弁の性質上ブリード孔５ａの径よりも大でな
ければならない。

従ってパイロット孔６を小とすると、さらにブリード孔
５ａの直径を小としなければならず、それにより次の問
題が生じる。即ち、ダイヤフラム３はゴム材で成形され
ているため、そこに極めて小なるブリード孔５ａを穿設
することには限度がある。即ち弾性的なゴム材に直径０
．５−以下の極めて小さなブリード孔５ａを穿設するこ
とは困難である。また、例えそのような小さなブリード
孔５ａを穿設したとしても、ゴム材は永年の使用により
膨潤し、そのブリード孔５ａが閉塞される。また、より
小さなブリード孔５ａはそこに塵等が引っ掛かり、結果
として弁機能を失う虞れがある。

即ちブリード孔５ａは上記の理由で比較的大きく穿設せ
ざるを得ないが、その場合もう一つの重要な問題点とし
てウォーターハンマー現象の発生がある。ブリード孔５
ａが大きいと入口室１からダイヤフラム室４への流体の
流入速度が大となりダイヤフラム室４へ流体が充満する
時間が短く、その結果ダイヤフラム３の弁座１８への下
降が速まり急激に閉止が行われ、その反動としてダイヤ
フラム室４の内圧が急激に上昇しその衝撃が入口室１を
通じてそれに連通ずる入口配管２１に遡及して配管系統
の内圧上昇、振動、ゆるみ、漏液、破損等の重大な損傷
を与える場合がある。

このような損傷を防ぐためには配管系統、即ち配管材、
継手、弁、付属機器等流体に接触する部分の耐圧力をウ
ォーターハンマーの現象発生時の高圧力に耐えられるよ
うに強固に設計、設置する必要があり経済的に相当のデ
メリットになる。

これをさけるためにはダイヤフラム３が弁座１８を閉止
する速度を緩やかにする必要があり、これはダイヤフラ
ム室４に流入する流体の流入速度を極力緩やかにするよ
うにブリード孔５ａを小さく穿設することが極めて有効
であるが、そのような小さなブリード孔５ａの製作が困
難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者は各種実験の結果、製造容易で信頼性が
高く小型で且つ、つ°オーターハンマーの起こり難いパ
イロット作動ダイヤフラム弁を案出した。その構成は次
のとおりである。

即ち、弁本体７に形成した入口室１と出口室２との間を
ダイヤフラム３の一方の面で開閉する。それと共にダイ
ヤフラム３の他方の面側にダイヤフラム室４を設け、ダ
イヤフラム室４と入口室１とをブリード孔５で連通する
。さらにダイヤフラム室４と出口室２との間をパイロッ
ト孔６により連通ずる。そしてパイロット孔６の流路抵
抗をブリード孔５のそれよりも小とし、該パイロット孔
６が電磁コイル１１で動作するプランジャ１２により開
閉されるものである。ここにおいて本発明の特徴とする
ところは、ブリード孔５に比較して著しく大なる直径の
連通孔８を弁本体７に設け、それが入口室ｌとダイヤフ
ラム室４とを連通ずるように構成する。そして該連通孔
８内に剛体からなるオリフィス板９を設け、それにより
ブリード孔５を構成する。さらにオリフィス板９と入口
室１との間に塵埃除去用のフィルタ１０を介装したもの
である。

従って本ダイヤフラム弁によれば、ブリード孔５が剛体
からなるオリフィス板９で形成されているため、その孔
径を極めて小さく且つ精密に製作できると共に膨潤によ
る形状変化のないブリード孔５を得る。それにより作動
が確実で且つウォーターハンマーの少ないダイヤフラム
弁となり得る。それと共にブリード孔５を小さくできる
分だけパイロット孔６の孔径を小とし、その結果電磁コ
イル１１の電磁力が比較的小さくても作動することが可
能であり、弁の小型化に寄与し得る。また弁全体の大き
さを同一とすれば耐圧性の高い弁を提供できる。

〔実　施　例〕

次に図面に基づいて本発明の実施例につき説明する。第
１図は本発明のダイヤフラム弁の縦断面図であり、第２
図はその■部拡大図である。

この実施例では弁本体７が図において上下方向に分離す
る二部材からなり、それらがダイヤフラム３を兼ねるパ
ツキン及び図示しないボルト等により水密に締結され組
立てられる。そして弁本体７は仕切壁１７の両側に入口
室１及び出口室２が設けられ、該仕切壁１７の上端部に
弁座１８が設けられている。また、弁座１８の上方を閉
塞する弁本体７の他方の部材にはダイヤフラム室４が設
けられ、該ダイヤフラム室４の開口部がダイヤフラム３
で閉塞される。そしてこのダイヤフラム３の一方の面が
弁座１８に接離しそれにより、入口室１と出口室２との
連通を開閉するように構成している。このダイヤフラム
３にはダイヤフラムスプリング１４が設けられ、それに
よりダイヤフラム３を弁座１８に押圧付勢している。ま
た入口室１とダイヤフラム室４との間には弁本体７に比
較的孔径の大なる連通孔８が穿設されている。即ちこの
連通孔８により入口室ｌとダイヤフラム室４とを弁本体
７の内部で連通ずる。また、この連通孔８において、上
下−対の部材からなる弁本体７の継目には、連通孔８よ
り孔径の大なる拡大部が形成され、そこにフィルタ１０
及びステンレス鋼板等の剛体からなるオリフィス板９が
順に配設されている。このフィルタ１０には比較的小さ
な塵を捕捉できるような金属細線フェルト・スポンジメ
タル・金網などの通水性部材を使用する。次にオリフィ
ス板９はその中央に極めて小さなブリード孔５が穿設さ
れる。このブリード孔５の孔径は０．（１１〜０．４閣
、好ましくは０．０２〜０．３５ｍｍ程度とすることが
できる。なおブリード孔５−の外周はパツキン１９によ
り水密に閉塞される。次に弁本体７の上部材にはプラン
ジャ室２０が設けられ、該プランジャ室２０とダイヤフ
ラム室４とがバイパス孔１５で連通ずる。そしてこのプ
ランジャ室２０にパイロット孔６が穿設され、このパイ
ロット孔６を介してプランジャ室２０と出口室２とが連
通ずる。そしてパイロット孔６の上端はプランジャスプ
リング１３により下方に付勢されたプランジャ１２で閉
塞される。なおプランジャ１２は電磁コイル１１の励磁
により上昇し、パイロット孔６を開放することができる
ものである。

なおパイロット孔６の孔径はブリード孔５より大であれ
ばよいので一例として直径０．４５〜２．０ｍｍ程とす
る事ができる。また、プランジャスプリング１３の付勢
力はプランジャ１２下端をパイロット孔６に当接するに
足ればよいから、比較的弱いものでよい。

〔作　　用〕

次に本ダイヤフラム弁の作用につき説明する。

先ず電磁コイル１１が消磁しているときにはプランジャ
１２がパイロット孔６を閉塞している。このとき人口室
１とダイヤフラム室４とはブリード孔５を介して連通し
ているためダイヤフラム室４の内圧は入口室１のそれと
同圧である。また出口室２は使用上実質的に大気圧と同
圧であるため、ダイヤフラム室４と出口室２との間の圧
力差によりダイヤフラム３が弁座１８に押圧されている
。またダイヤフラム室４とプランジャ室２０とは同圧で
あるから、パイロット孔６には、その断面積とプランジ
ャ室２０内の内圧との積に相当する押圧力が加わり、そ
の押圧力でプランジャ１２がパイロット孔６を閉塞して
いる。次に電磁コイル１１を励磁するとプランジャ室２
０内の押圧力に抗してプランジャ１２が上昇する。する
と、ダイヤフラム室４内の液体がパイロット孔６を介し
て出口室２に流出する。このパイロット孔６の孔径はブ
リード孔５の孔径より大に形成されているため、ダイヤ
フラム室４内に流入する液体よりもダイヤフラム室４か
ら出口室２に流出する液体の方が多くなり、ダイヤフラ
ム室４の内圧は急速に低下する。するとダイヤフラム室
４と入口室１との差圧によりダイヤフラム３はそのスプ
リング１４に抗して上昇する。そして弁本体７内の液体
が出口室２に仕切壁１７を越えて直接流入し、給水が開
始される。この間常に入口室１からダイヤフラム室４に
はブリード孔５を介してわずかずつ液体が流入するが、
そのダイヤフラム室４内の液体はバイパス孔１５゜プラ
ンジャ室２０．パイロット孔６を介して出口室２に流出
し、結果としてダイヤフラム室４の内圧は上昇しない。

次に電磁コイル１１を消磁すると、プランジャ室２０と
出口室２との差圧及び、プランジャスプリング１３の付
勢力によりプランジャ１２がパイロット孔６を閉塞する
。すると、ブリード孔５からダイヤフラム室４にわずか
ずつ流入する流体により、ダイヤフラム室４の内圧は緩
やかに上昇し、ダイヤフラム３を弁座１８に押圧して給
水を停止する。このときダイヤフラム３が弁座１８に接
触するまでの時間はブリード孔５の孔径により決まるが
、このブリード孔５は極めて小であるからダイヤフラム
３はゆっくりと弁座１８に接触し、ウォーターハンマー
を殆ど起こすことがない。なお、オリフィス板９が内装
された連通孔８の上流側にはフィルタ１０が配置されて
いるため、ブリード孔５を流通する流体は、塵が取り除
かれたものとなる。従って、該ブリード孔５が塵により
閉塞することはない。実験によれば、本発明の弁は作動
圧力２０ｋｇ／　ｃｔＡに耐え得ると共に、ウォーター
ハンマーのＪＩＳ試験方法による値が３ｋｇ／ｃｉｌ［
（従来は５ｋｇ／ｄ以上）であった。

〔発明の効果〕

本発明のダイヤフラム弁は以上のような構成からなり、
次の効果を有する。

（１）本発明は従来のパイロット作動ダイヤフラム弁の
如くダイヤフラム３の可動部分にブリード孔５ａを設け
ることなく、それにかえて弁本体７に比較的大きな孔径
の連通孔８が設けられ、該連通孔８中に剛体からなるオ
リフィス板９が設けられたものである。そして該オリフ
ィス板９にブリード孔５を形成する。

従って剛体で形成されたオリフィス板９のブリード孔５
を極めて小さく且つ、精度よく形成することができる。

それと共に、耐久性のあるブリード孔５を形成する。即
ち永年使用中に膨潤により孔径が変化することがない。

従って信頼性の高いパイロット作動ダイヤフラム弁を提
供できる。又、剛体からなるオリフィス板９のブリード
孔５を小さくできることにより、ダイヤフラム弁の閉止
時に生じるウォーターハンマーの現象を極めて小さ（す
ることができる。即ちブリード孔５を極めて小とし得る
からダイヤフラム弁閉塞の際に、該ダイヤフラム室４内
に流入する流量を小とし、そのダイヤフラム３の閉止速
度を緩やかにできるものである。

（２）　　さらに、本ブリード孔５にはその上流側にフ
ィルタＩＯが設けられているため、極めて小なるブリー
ド孔５を穿設してもそこに塵埃が付着して弁機能を失う
虞れがない。

（３）　　さらに、ブリード孔５の孔径を小とし得るか
ら、それに応じてパイロット孔６の孔径も小とし得る。

即ちパイロット孔６はブリード孔５よりも大でありさえ
すればよいから、ブリード孔５を小さくする分だけパイ
ロット孔６も同様に小さくし得る。それによりプランジ
ャ１２による閉止面が小となりその分だけ電磁コイル１
１による開閉動力を小とし得る。そのため電磁コイル１
１その他を小としコンパクトで動力の小なる性能のよい
パイロシト作動ダイヤフラム弁を提供できる。又、大き
さを同一とすれば耐高水圧性のダイヤフラム弁を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤフラム弁の要部縦断面図、第２
図は第１図の■部拡大図、第３図は従来型ダイヤフラム
弁の縦断面図、第４図は同地の従来型ダイヤフラム弁の
縦断面図。 １・・・入口室　　　　　２・・・出口室３・・・ダイ
ヤフラム　　４・・・ダイヤフラム室５．５ａ・・・ブ
リード孔６・・・パイロット孔７・・・弁本体　　　　
　８・・・連通孔９・・・オリフィス板　　１０・・・
フィルタ１１・・・電磁コイル　　　１２・・・プラン
ジャ１３・・・プランジャスプリング １４・・・ダイヤフラムスプリング １５・・・バイパス孔　　　１６・・・栓１７・・・仕
切壁　　　　　１８・・・弁座１９・・・パツキン　　
　　２０・・・プランジャ室２１・・・入口配管 代理人　弁理士　窪　１）卓　美 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁本体（７）に形成した入口室（１）と出口室（２）と
   の間をダイヤフラム（３）の一方の面で開閉すると共に
   、該ダイヤフラム（３）の他方の面側にダイヤフラム室
   （４）が設けられ、該ダイヤフラム室（４）と前記入口
   室（１）とを連通するブリード孔（５）が設けられ、該
   ダイヤフラム室（４）と前記出口室（２）との間にパイ
   ロット孔（６）が設けられ、前記パイロット孔（６）の
   流路抵抗を前記ブリード孔（５）のそれよりも小とし、
   該パイロット孔（６）が電磁コイル（１１）で動作する
   プランジャ（１２）により開閉されるパイロット作動ダ
   イヤフラム弁において、前記ブリード孔（５）に比較し
   て著しく大なる直径の連通孔（８）を前記弁本体（７）
   に、それが前記入口室とダイヤフラム室とを連通するよ
   うに形成し、該連通孔（８）内に設けられた剛体からな
   るオリフィス板（９）により前記ブリード孔（５）を構
   成し、該オリフィス板（９）と前記入口室（１）との間
   に塵埃除去用フィルタ（１０）を介装したことを特徴と
   するパイロット作動ダイヤフラム弁。