JPH02125184A - 自動開閉弁 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、各種流体の流れを制御する自動開閉弁に関す
る。

（ロ）従来の技術 本出願人は、先に特願昭６３−２６１４５号において、
第８図に示すように、ケーシング５０の一側に一側流路
５１を設けるとともに、他側に他側流路５２を設け、一
側流路５１を他側流路５２と連通し、同連通部に弁体５
３を開閉自在に取付け、同弁体５３を、実質的にクラン
プ用圧電素子５４．５５とストローク用圧電素子５６．
５７の組み合わせ体からなる圧電アクチエエータ５８の
プランジ中５９の進退動によって駆動可能とし、かつ、
アクチュエークケーシング６０の後壁６１に同プランジ
ャ５９の手動復帰部６２を設け、同手動復帰部６２の操
作によってプランジャ５９を前進可能としたことを特徴
とする自動開閉弁を開示した。

そして、上記構成によって、かかる自動開閉弁は、プラ
ンジャ５９を、例えば、μｍオーダ或いはサブμ陶のオ
ーダによって進退することができ、精密な流量調整を行
うことができるとともに、手動復帰部６２を設けたので
、停電時等においては、同手動復帰部６２を押圧又は回
転操作するのみでプランジャ５９を自動開閉弁の全閉位
置に移動することができ、被搬送物等の流出を迅速に防
止して、流失や事故等を未然に防止することができる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、かかる自動開閉弁は、未だ、以下の解決すべき
課題を有していた。

即ち、上記した自動開閉弁は、停電時に単に弁を全閉す
ることができるのみであり、停電中において、弁を再度
開閉したりすることができるものではなく、当然流量制
御もできないものであった。

従って、何らかの理由によって、停電中に流体を使用目
的地へ供給することが必要となった場合（例えば、大便
器洗浄装置のフラッシュ弁として用いた場合や、工場の
他のラインとの関係上、自動開閉弁を通して流体を必ず
供給しなければならない場合があげられる）であっても
、流体を大便器や供給要求ラインへ供給することができ
ず、大便器の使用が不可能となったり、工場における生
産がストップする等、実用上、極めて重要な問題を生じ
るおそれがある。

本発明は、上記問題を解決することができる自動開閉弁
を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、ケーシングの一側に一側流路を設けるととも
に他側に他側流路を設け、一側流路と他側流路とを連通
ずる連通部に弁体を開閉自在に取付け、同弁体を微小距
離無段階駆動式アクチュエータのプランジャの進退動に
よって駆動可能とし、かつ、非常時手動弁開閉手段を具
備することを特徴とする自動開閉弁に係るものである。

なお、ここで、微小距離無段階駆動式アクチュエータと
は、積層式圧電アクチュエータ、圧電バイモルフアクチ
ュエータ、ステッピングリニヤモータ、圧電リニヤモー
タ、超音波リニヤモータ、超音波モータ（回転式）と回
転ねじの組み合わせ、ステンピングモータ　（回転式）
と回転ねじとの組み合わせ等をいう。

（ホ）作用及び効果 以上述べてきた構成により、本発明は、以下の作用及び
効果を奏する。

■微小距離無段階駆動式アクチュエータによって弁体を
駆動可能に構成したので、例えば、μ鋤オーダ或いはサ
ブμｍのオーダによって弁体を進退することができ、精
密な流Ｗｉｌｌ整を行うことができる。

■停電時において、上記した微小距離無段階駆動式アク
チュエータによる弁体駆動ができない場合であっても、
非常時手動弁開閉手段を用いて弁体を移動して弁の開閉
を行うことができる。従って、停電中であっても、非常
時手動弁開閉手段を操作することによって、例えば、大
便器に洗浄水を供給することができるので、大便器の使
用が可能となり、また、工場等において流体を供給要求
個所を確実に供給することができ、生産性を阻害するこ
とがない。

（へ）実施例 以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体的
に説明する。なお、本実施例は、自動開閉弁を、大便器
洗浄装置におけるフラッシュ弁として用いた場合である
。

第１図において、１０はビルディングの屋上環に設置し
た貯水タンクであり、同貯水タンク１０から給水本管１
１及び給水分岐管１２を通して、各階の大便器１３に洗
浄水が供給される。

そして、給水分岐管１２には、第１図及び第２図に示す
ように、給水本管１１側から大便器１３に向けて順に、
止水栓１４、本発明に係る自動開閉弁を構成し、かつ流
量制御機能を有するフラッジ１弁１５及びバキュームブ
レーカ−（大気開放弁）１６を取付けている。

また、かかるフラッシュ弁１５の駆動は、第１図に示す
制御袋′ｌ１１７によって制御され、制御装置１７には
洗浄操作ボタンスイッチ１９を具備する操作盤１８が接
続されている。

上記構成において、本実施例は、フラッシュ弁１５を、
以下の構成としたことに特徴を有する。

即ち、フラッシュ弁１５は、第２図及び第３図に示すよ
うに、積層式の圧電アクチュエータＡを駆動部としたダ
イヤフラム弁３３によって構成するとともに、停電等を
考慮して、非常時においても手動でフラッシュ弁１５を
開閉できる非常時手動弁開閉手段Ｍを具備することを特
徴とする。

まず、ダイヤフラム弁３３の基本的構成について説明す
ると、第３図に示すように、給水分岐管１２の流入側通
路１２ａと流出側通路１２ｂとの間に主弁座３３ａを設
け、主弁座３３ａ上に、上記流入側通路１２ａと流出側
通路１２ｂの連通・遮断を可能とするダイヤフラム３３
ｂを接離自在に設け、同ダイヤフラム３３ｂの背部にダ
イヤフラム背室３３ｃを設け、同ダイヤフラム背室３３
ｃと流出側通路１２ｂとをパイロット孔３３ｄによって
連通し、さらに、ダイヤフラム背室３３ｃと流入側通路
１２ａとをブリード孔３３ｅによって連通ずることによ
って構成している。

次にフラッシュ弁１５の駆動部を形成する積層式圧電ア
クチュエータＡの構成及びその作用について、第２図〜
第４図を参照して説明する。

第２図及び第３図に示すように、アクチュエータＡは、
特願昭６３−２６１６４号に開示したアクチュエータと
同様な構成を有している。

即ち、アクチュエータＡは、前後壁ａ、ｂを具備する筒
状のアクチュエータケーシングＣ内に、同心円的にかつ
軸線に沿って進退自在にプランジャｄを取付け、さらに
、プランジャｄの外周面上に、同心円的に、４つの圧電
素子ＬＬＬｔｌからなる圧電素子組立体Ｂを配設するこ
とによって構成している。

また、図示の実施例において、圧電素子ｇ、ｈは、アク
チュエータケーシングＣの中央部に配設されており、ア
クチュエータケーシングＣに基端を固定した保持具Ｈの
先端に固着されている。

また、ｉ、ｊ　はその基端を圧電素子ｇ、ｈに固着する
とともにその先端を前後壁ａ、ｂに向けて伸延する片持
ち梁状の弾性ブリッジである。

そして、同弾性ブリッジＬＪ　の先端は、その外周面に
圧電素子ｅ＋ｆを取付けるとともに、その内周面に、ブ
レーキシューに、１を固着している。

そして、この圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、電源をオフし
た際に縮むように構成されている。

即ち、圧電素子ｅ、ｆは、通電状態では伸びてその内径
を縮径してプランジャｄをクランプするとともに、通電
していない状態では縮んで内径を拡径してプランジャｄ
のクランプを解除する。

一方、圧電素子ｇ、ｈは、通電状態ではプランジャｄ上
を軸線方向に伸びた状態にあり、非通電状態では、プラ
ンジャｄ上を縮み、その軸線方向の全長を短くすること
になる。

そして、プランジャｄは、かかる４つの圧電素子ｅ、ｆ
、ｇ、ｈを、第１図に示す制御装２１７によって制御す
ることにより、軸線方向に進退自在に尺取り生状に移動
することができる。

また、プランジャｄの先端には、弁体ｍが取付けられて
おり、プランジャｄの進退移動に伴って弁体ｍも進退移
動して、パイロット孔３３ｄを開閉し、ダイヤフラム３
３ｂを主弁座３３ａから接離して流入側通路１２ａと流
出側通路１２ｂとの連通・遮断を行うことができる。

また、第３図において、ｎはアクチュエータＡの水密性
を高めるために設けた摺動抵抗の小さいＵ字形又はＹ字
形パツキン、ｐは停電時等において、プランジャｄを閉
方向に移動して、弁体ｍにパイロット孔３３（Ｉを閉塞
させるべく、圧電アクチエエータＡの後壁すとプランジ
ャｄの後端との間に介設したスプリングである。

また、第４図に、上記フラッシュ弁１５．特に同フラッ
シュ弁１５の駆動部である圧電アクチュエータＡを駆動
するための制御装置１７の回路構成を示す。

図示するように、制御装置１７は、マイクロプロセッサ
２１　（ＭＰＵ）　　と、入出力インターフェース２２
゜２３と、大便器１３の形状、配管特性、水圧等を考慮
して作成した最適の流量パターンプログラム及び後述す
る圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈの駆動順序プログラムを記憶
しているメモリ２４とからなる。

次に、非常時手動弁開閉手段Ｍの構成について説明する
。

第３図に示すように、本実施例において、非常時手動弁
開閉手段Ｍは、ダイヤフラム３３ｂに、パイロット孔３
３ｄと平行して、ダイヤフラム背室３３Ｃと流出側通路
１２ｂとを連通させる非常時用達通孔３０を設け、同連
通孔３０の中途に拡径して弁室３１を設け、同弁室３１
の下部に形成した弁座３２上に上方からスプリング３４
によって付勢した弁板３５を接離自在に配設し、同弁板
３５に、非常時用達通孔３０を通って下方に伸延する弁
板操作用傾倒レバー３６の上端を突設し、一方、内部に
流出側通路１２ｂを形成する給水分岐管１２の周壁に、
弁板操作用傾倒レバー３６の下端に向けた進退し、同レ
バー３６を傾倒可能な手動操作杆３７を取付けることに
よって構成している。

なお、手動操作杆３７は、具体的には、給水分岐管１２
の周壁に取付けた支持筒３８内に、スプリング３９によ
って後方に付勢された状態で、かつ摺動自在に配設され
ており、その外側端には摘み部４０を形成している。

また、第２図に示す大便器洗浄装置におけるその他の構
成要素について説明すると、止水栓１４は、弁２６と弁
押さえ棒２７で構成し、通常は図示するように、水圧に
より上方に押上げられて開口２８が開いて水が流れるよ
うになっており、水を止めるときには、弁押さえ棒３１
のねじ部を締めつけて下方へ移動し、弁３０を押圧して
開口３２を閉塞し、水の流れを遮断するようにしている
。

また、バキエームブレーカー１６は、給水分岐管１２の
中途に大気連通管１６ａの一端を連絡し、同大気運通管
１６ａの他端に空気流入開口１６ｂを設け、かつ、同大
気迷通管１６ａ内に中央部を枢軸１６ｃによって揺動自
在に枢支された揺動レバー１６ｄを配設し、同揺動レバ
ー１６ｄの両端にそれぞれ弁体１６ｅ＋　１６ｆを取付
け、両弁体１６ｅ、　１６Ｆを、それぞれ給水分岐管１
２の上流側に設けた弁座１６ｇと空気流入間口１６ｂに
設けた弁座１６ｈと接離自在に対向させることによって
構成している。

ついで、上記構成を有する大便器洗浄装置の作動、特に
フラッシュ弁１５の作動について、以下具体的に説明す
る。

用便後、使用者が第１図に示す操作盤１８上の洗浄操作
ボタンスイッチ１９を押すと、出力信号がマイクロプロ
セッサ１７に送られる。そして、この出力信号に基づい
て、制御装置１７はメモリ２４から流量パターンプログ
ラムを読みだし、同流量パターンプログラムに基づいて
、フラッシュ弁１５ヲ駆動・開弁して、所望の流量パタ
ーンによって大便器１３内に洗浄水を供給することがで
きる。

第５図に、かかる流量パターンの一形態を示しており、
図示するように、本実施例では、階段状に経時的に流量
を減らしている。即ち、最初の段階で大量に流し、つい
で、わずかに減らした後定常的に流し、最後に急激に減
らした後、定常的に小量流すものである。

このような流出パターンで流出・洗浄することによって
、早期にサイホン現象を発生させ、このサイホンを小流
量で持続せしめることにより、大便器１３に付着する汚
物等を完全に除去かつ流出することができ、さらに封水
を確保できるので、従来の流量パターン（自然流出）の
場合と比較して最大の洗浄効果を奏する。また、使用流
量も、第３図に示すように、従来の流量パターンと比較
して著しく少なくすることができる。

一方、停電時には、圧電アクチエエータＡには駆動出力
が供給されないので、フラッシュ弁１５の作動は停止す
るとともに、スプリングｐの作動によってプランジャｄ
が前進し給水を完全に停止する。そして、従来の場合、
停電が解除され、通電が再開されない限り、圧電アクチ
エエータＡは作動せず、給水動作を行うことはできない
ことになしかして、本実施例では、フラッシュ弁１５は
、上記したように、別途、非常時手動弁開閉手段Ｍを具
備しているので、停電時においても、以下に説明するよ
うに、フラッシュ弁１５の駆動を手動で速やかに行うこ
とができ、給水を続行することができる。

即ち、第２図及び第３図に示すように、大便器１３の使
用者が、摘み部４０を摘んで前方に押すと、手動操作杆
３７が前方に突出して弁板操作用傾倒レバー３６に当接
して同レバー３６を傾斜させることになる。

これによって、パイロット孔３３ｄは弁体ｍによって閉
塞されているにもかかわらず、ダイヤフラム３３ｂに設
けた非常時用達通孔３０内に設けた弁座３２から弁板３
５が離隔するので、同連通孔３０を通してダイヤフラム
前室３３ｃと流出側通路１２ｂとが導通状態となり、ダ
イヤフラム背室３３ｃ内の水圧は流出側通路１２ｂの水
圧、即ち大気圧と等しくなる。

従って、ダイヤフラム３３ｂが流入側通路１２ａの水圧
によって上方に移動して、主弁座３３ａから離隔し、同
離隔によって、流入側通路１２ａから流出側通路１２ｂ
に洗浄水が流れ、その後、バキュームブレーカ−１６を
通して、大便器１３内に流入して大便器１３を洗浄する
ことになる。

このように、本実施例では、 大便器１３の使用が可能となる。

なお、かかる洗浄動作は、手動操作杆３７を前進位置に
保持している限り続行されることになり、一方、手動操
作杆３７を元の位置に復帰すれば、弁板３５が非常時用
達通孔３０を閉塞して、ダイヤフラム背室３３ｃと流出
側通路１２ｂの導通を遮断するので、ダイヤフラム背室
３３ｃの水圧は流入側通路１２ａの水圧と等しくなり、
ダイヤフラム３３ｂが下降して主弁座３３ａを閉じ、流
入側通路１２ａから流出側通路１２ｂへの洗浄水の供給
は停止されることになる。

また、第６図に非常時手動弁開閉手段Ｍの他の実施例を
示しており、本実施例は、アクチュエータケーシングＣ
の後壁すの中央部にプランジャ進停電時においても、 進用ポル）　４０ａを螺着し、同ボルトの先端に矩形断
面の拡径頭部４１を設け、同拡径頭部４１をプランジャ
ｄの後端に設けた矩形係止溝４２に抜止不可状態に係合
することによって構成している。

かかる構成によって、停電時においても、プランジャ進
退用ボルト４０ａを回動することによってプランジャｄ
を進退させて、プランジャｄの先端に設けた弁体ｍによ
るパイロット孔３３ｄの開度調整を行い、上記した要領
で、流入側通路１２ａから流出側通路１２ｂに洗浄水を
流し、さらに大便器１３に流下して大便器１３を洗浄す
ることができる。

また、弁体ｍとパイロット孔３３ｄとの間隙を微調整す
ることによって流量調整も行うことができる。

さらに、第７図にも非常時手動弁開閉手段Ｍの他の実施
例を示しており、本実施例は、第３図に示す非常時手動
弁開閉手段Ｍと第６図に示す非常時手動弁開閉手段Ｍの
両方を具備するものであり、停電時における使用者の使
用勝手を向上することができるものである。

以上、本発明の好ましい実施例について説明してきたが
、フラッシュ弁１５の駆動部またはフラッシュ弁１５は
上記構造のものに何ら限られるものではなく、駆動部と
して、圧電バイモルフアクチュエータ、ステッピングリ
ニヤモータ（回転式）と回転ねじとの組み合わせ、ステ
ッピングモータ（回転式）と回転ねじとの姐み合わせ等
の他のモータやアクチュエータも用いることができ、フ
ラッシュ弁として、パイロット式、直動式の玉形、球形
、円筒形、門形等、各種の弁を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動開閉弁を具備する大便器洗浄
装置のシステム構成説明図、第２図は大便器洗浄装置の
具体的構成説明図、第３図は自動開閉弁を構成するフラ
ッシュ弁の拡大縦断面図、。 第４図は大便器洗浄装置に用いる制御装置の構成説明図
、第５図は流量パターンを示すダイヤグラム、第６図及
び第７図は他の実施例にかかるフラッシュ弁の拡大縦断
面図、第８図は従来の自動開閉弁の縦断面図である。 図中、 １３：大便器　　　　　　　１５；フラッシュ弁１７：
制御装置　　　　　　２４：メモリＡ：圧電アクチュエ
ータ Ｂ：圧電素子組立体 Ｍ：非常時手動弁開閉手段 ａ：前壁　　　　　　　　ｂ：後壁 Ｃ：アクチュエータケーシング ｄニブランジャ　　　　　ｅ：圧電素子ｆ：圧電素子　
　　　　　ｇ：圧電素子ｈ：圧電素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ケーシングの一側に一側流路を設けるとともに他側
   に他側流路を設け、一側流路と他側流路とを連通する連
   通部に弁体を開閉自在に取付け、同弁体を微小距離無段
   階駆動式アクチュエータのプランジャの進退動によって
   駆動可能とし、かつ、非常時手動弁開閉手段を具備する
   ことを特徴とする自動開閉弁。