JPH06221456A - 圧力制御機能を備えた自動閉止弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定流量型で節水型の自動閉止洗浄弁として使用
可能な、圧力制御機能と止水機能とを備えた流体制御弁
を提供することを目的とする。 【構成】流体制御弁（10）は圧力室（46）内の圧力に応
じて弁座（20）に付勢されるピストン弁（50）を有す
る。圧力制御モードにおいては、圧力室（46）には第２
連通路（56）を介して二次圧力が印加され、二次圧力は
フィードバック制御により一定となり、従って、流量も
一定になる。止水モードにおいては、電磁弁（60）が切
換えられ、圧力室（46）には絞り（70）付きの第１連通
路（54）を介して一次圧力下の流体が導入され、ピスト
ン弁（50）は徐々に閉弁し、液圧により確実に閉弁位置
に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、水洗便所の自動閉止式
洗浄弁などに適用可能な流体制御弁に係り、より詳しく
は、止水機能と圧力又は流量制御機能との双方を備えた
流体制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】水洗便所の洗浄装置には自動閉止式の洗
浄弁が使用してあり、手動または電動により洗浄弁を操
作した後に自動的に洗浄水の供給が停止するようになっ
ている。この種の自動閉止式洗浄弁はダイヤフラム弁又
はピストン弁によって画成された圧力室を備え、ダイヤ
フラム弁又はピストン弁には口径決めされた計量オリフ
ィスが設けてある。洗浄操作後には、給水源からの圧力
水はこの計量オリフィスを介して圧力室に次第に流入
し、ダイヤフラム弁又はピストン弁を徐々に閉弁させ
る。このように、圧力室とオリフィスは、洗浄弁の閉弁
動作を緩和し、給水系にウォーターハンマー現象が発生
するのを防止するようになっている。圧力室の他の重要
な機能は、一次水圧によってダイヤフラム弁又はピスト
ン弁を弁座に向かって十分な力で押圧し、完全な止水を
行うことである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、給水系の水
圧は、建物毎に異なると共に、同一の建物内でも階によ
り異なり、更に、一日の時間帯によっても変動するもの
で、一般には、洗浄装置への給水圧力は２〜１０kg／cm
^２の範囲で変動する。洗浄弁の一次水圧が必要以上に高
いと、洗浄弁を介して便器に供給される洗浄水の流量が
過大になり、例えば小便器の場合には小便器から水しぶ
きが飛散するという不具合がある。

【０００４】また、洗浄弁がダイヤフラム弁又はピスト
ン弁の開弁を惹起するパイロット電磁弁を備え、この電
磁弁が電気的制御回路により駆動される場合には、洗浄
装置を大量生産するためには、電磁弁の通電時間をすべ
ての洗浄装置につき一律に一定に設定するのが好都合で
ある。しかし、上記のように給水圧力の変動により洗浄
弁の流量が変動すると、電磁弁の通電時間を一定に設定
した場合には洗浄一回当りの合計洗浄水量が変動する。
定格最小水圧の時に洗浄一回当りの最適の合計洗浄水量
が得られるように電磁弁開弁時間を長く設定した場合に
は、水圧が上昇した場合には一回の洗浄当りの合計洗浄
水量は過剰となり、水資源の無駄となる。反対に、定格
最大水圧の時に一回の洗浄当りの最適の合計洗浄水量が
得られるように電磁弁開弁時間を短く設定した場合に
は、より低い水圧下で作動させる時には一回の洗浄当り
の洗浄水量は不足する。

【０００５】斯る不具合を解消するためには、自動閉止
式洗浄弁に定流量弁を接続することが必要となる。しか
しながら、その場合には、洗浄装置が大型となると共
に、部品点数やコストが増加する。

【０００６】本発明の目的は、圧力制御機能又は流量制
御機能を備えたコンパクトな自動閉止弁を提供すること
にある。

【０００７】別の観点においては、本発明の目的は、給
水圧力の変動に関係なく一定の流量が得られ、小便器の
洗浄装置に適用した場合に水しぶきが飛散することのな
いコンパクトな自動閉止弁を提供することにある。

【０００８】他の観点においては、本発明の目的は、給
水圧力の変動に関係なく洗浄一回当り最適の洗浄水量が
得られ、節水に寄与することの可能な、コンパクトな洗
浄装置用自動閉止弁を提供することにある。

【０００９】他の観点においては、本発明の目的は、乾
電池のエネルギにより駆動することの可能な、圧力制御
機能又は流量制御機能を備えた自動閉止弁を提供するこ
とにある。

【００１０】更に他の観点においては、本発明の目的
は、完全な止水機能と、圧力制御機能又は流量制御機能
とを備えたコンパクトな流体制御弁を提供することにあ
る。

【００１１】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用の概要】本発明
の流体制御弁はハウジングを備え、このハウジングには
弁座を備えた流体通路が形成してある。弁座の下流側に
は閉鎖部材が配置してあり、この閉鎖部材は弁座上流の
一次圧力を開弁方向に受圧する。この閉鎖部材には弁座
上流の一次圧力を反対方向に受圧するダイヤフラム又は
ピストンのような受圧部材が連結してあり、一次圧力に
より閉鎖部材に開弁方向に作用する力と一次圧力により
閉弁方向に受圧部材に作用する力とが相殺されるように
なっている。

【００１２】この閉鎖部材は圧力室を有する液圧式付勢
手段により閉弁方向に付勢される。閉鎖部材は、また、
圧縮コイルばねのような機械的付勢手段により開弁方向
に付勢されている。この液圧式付勢手段の圧力室には、
電磁弁などを有する制御手段により、弁座上流の一次圧
力と弁座下流の二次圧力とが選択的に導入されるように
なっている。

【００１３】二次圧力の制御は、液圧式付勢手段の圧力
室に二次圧力を印加することにより行われる。圧力室に
二次圧力を印加すると、閉鎖部材の開度は圧力室内の二
次圧力による力とコイルばねによる力との釣り合いによ
り定まり、二次圧力は一定に制御される。所与の流路を
流れる流体の流量Ｑは流路の流量係数Ｃｖと圧力Ｐの関
数であるから（Ｑ＝ｋ・Ｃｖ・Ｐ^1/2）、このように二次
圧力が一定に制御されると流路の流量も一定となる。

【００１４】制御手段を切換えることにより液圧式付勢
手段の圧力室に一次圧力を導入すると、閉鎖部材は液圧
式付勢手段によって弁座に向かって加圧されて弁座に密
着し、止水が行われる。好ましくは一次圧力の導入は絞
りを備えた連通路を介して行われ、ウォーターハンマー
現象の発生を防止するべく閉弁動作は遅延される。

【００１５】本発明の好ましい実施態様においては、閉
鎖部材と液圧式付勢手段は１つのピストン弁又はダイヤ
フラム弁として形成することができる。

【００１６】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い更に明らかと
なろう。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照
しながら、本発明をより詳しく説明する。

【００１８】図１から図４は本発明の第１実施例に係る
流体制御弁を示すもので、この流体制御弁は洗浄装置の
自動閉止弁として使用することができる。図１は流体制
御弁の構成要素が使用前の休止位置にあるところを示
し、図２は図１に示した受圧手段の変化形を示し、図３
は圧力制御モードにおける構成要素の位置関係を示し、
図４は止水モードにおける構成要素の位置関係を示す。
図１を参照するに、流体制御弁１０はハウジング１２を
有し、このハウジング１２は水道管に接続される入口１
４と例えば小便器（図示せず）に接続される出口１６と
それらを連通する流体通路１８を備えている。ハウジン
グ１２には流体通路１８を横切るべく環状の弁座２０が
形成してあり、この弁座２０にはパッキン２２を備えた
閉鎖部材２４が弁座２０の下流側から係合するようにな
っている。

【００１９】この閉鎖部材２４は弁座２０の下流側に配
置されているので、閉鎖部材２４は弁座２０の有効開口
面積について弁座２０上流の一次圧力を受圧し、一次圧
力による力を開弁方向に受けるが、この力は一次圧力に
より受圧手段２６に反対方向に作用する力によって相殺
されるようになっている。即ち、図１に示した実施例に
おいては、この受圧手段２６は弁座２０と同軸的に閉鎖
部材２４とは反対側に配置されたベローズ型のダイヤフ
ラム２８からなり、リテーナ３０により液密にハウジン
グに締結してある。ダイヤフラム２８は弁軸３２により
閉鎖部材２４に連結されている。ダイヤフラム２８の有
効受圧面積は、閉鎖部材２４の有効受圧面積、即ち、弁
座２０の有効開口面積に等しくなるように設定してあ
る。従って、一次圧力により閉鎖部材２４に開弁方向
（図１中、上向き）に作用する力は一次圧力によりダイ
ヤフラム２８に下向きに作用する力によって相殺され
る。従って、閉鎖部材２４は一次圧力による影響を受け
ない。

【００２０】図１に示した実施例では、ベローズ型ダイ
ヤフラム２８は、受圧手段２６としての機能の外に、閉
鎖部材２４に上向きのばね力を作用させる機械的付勢手
段３４としての機能を備えている。このため、このベロ
ーズ型ダイヤフラム２８は、その自由伸長状態から十分
に軸方向に圧縮された状態でハウジング１２に取付けら
れる。しかし、受圧手段２６としてベローズ型ダイヤフ
ラム２８の代わりに通常のダイヤフラムを用い、機械的
付勢手段３４として別個の圧縮コイルばねを用いて閉鎖
部材２４に上向きのばね力を作用させてもよい。或い
は、図２に示した変化形のように、受圧手段２６として
ダイヤフラム２８に代えてハウジング１２のボアに摺動
可能に嵌合されたピストン３６を用い、機械的付勢手段
３４として圧縮コイルばね３８を用いてもよい。この場
合にも、ピストン３６の有効受圧面積は閉鎖部材２４の
有効受圧面積に略等しい。

【００２１】再び図１を参照するに、閉鎖部材２４は、
前記機械的付勢手段３４により開弁方向に付勢されると
共に、液圧式付勢手段４０により弁座２０に向かう閉弁
方向に付勢される。圧力制御モード（図３）において
は、液圧式付勢手段４０が発生する付勢力は後述するよ
うに弁座２０下流の二次圧力に応じて変化し、閉鎖部材
２４と弁座２０との間には可変隙間が形成され、この隙
間は流体通路１８の絞りとして作用して弁座２０の前後
で圧力降下を生じさせる。より詳しくは後述するよう
に、閉鎖部材２４は液圧式付勢手段４０の付勢力と機械
的付勢手段３４の付勢力が釣り合う位置で安定し、二次
圧力をフィードバック制御する。止水モード（図４）に
おいては、この液圧式付勢手段４０による力が機械的付
勢手段３４の力に打ち勝ち、閉鎖部材２４が弁座２０に
圧接されることにより、流体通路１８は遮断され、止水
が行われる。従って、止水モードにおいては、液圧式付
勢手段４０は、また、閉鎖部材２４を弁座２０に加圧す
る液圧式加圧手段として作用する。

【００２２】図示した実施例においては、この液圧式付
勢手段兼加圧手段４０は、ハウジング１２に形成された
シリンダボア４２と、このシリンダボア４２に摺動自在
に嵌合されたピストン４４とを備えてなり、ピストン４
４の上方には圧力室４６が画成されている。弁座２０の
外周においてピストン４４の下方に形成される環状の空
間４８は出口１６に連通し、流体制御弁１０の作動モー
ドに応じて弁座２０下流の二次圧力又は大気圧を受け
る。図示した実施例においては、ピストン４４と閉鎖部
材２４とは１つの一体のピストン弁５０として形成され
ている。ピストン弁５０は微小なクリアランスをもって
シリンダボア４２に嵌合してあり、このクリアランスは
ピストン弁５０の外周に装着したＹパッキン５１によっ
てシールされている。当業者に明らかなように、ピスト
ン４４に代えて従来型のダイヤフラム（図示せず）を用
いて圧力室４６を画成し、このダイヤフラムに閉鎖部材
２４を固定することによりダイヤフラム弁を構成しても
よい。

【００２３】液圧式付勢手段４０の圧力室４６には、流
体制御弁１０の止水モードにおいては一次圧力下の流体
が導入され、圧力制御モードにおいては二次圧力下の流
体が導入される。圧力室４６への圧力流体の導入は制御
手段５２によって選択的に行われるもので、この制御手
段５２は、弁座２０上流の流体通路１８を圧力室４６に
連通する第１連通路５４と、弁座２０下流の流体通路１
８を圧力室４６に連通する第２連通路５６と、これらの
連通路５４および５６を圧力室４６に選択的に接続する
切換え手段５８とを有する。

【００２４】図示した実施例では、この切換え手段５８
は電磁弁６０を備えてなり、この電磁弁６０は可動プラ
ンジャ６２を有する。図示したように、第２連通路５６
の一部はプランジャ６２と同軸的にハウジング１２から
圧力室４６内に突出した突起６４内に形成してあり、こ
の突起６４の先端に設けたポート６６はプランジャ６２
の先端に設けたパッキン６８からなる閉鎖部材によって
開閉されるようになっている。第１連通路５４のポート
７０はプランジャ６２の軸線からオフセットしてあり、
このポート７０はプランジャ６２のフランジ７２によっ
て開閉されるようになっている。このポート７０は第１
連通路５４の絞りとして作用するように口径決めするの
が好ましい。

【００２５】乾電池のエネルギによって電磁弁６０を駆
動するのを可能にするため、図示した実施例では、永久
磁石７４を備えたラッチ型電磁弁６０が使用してある。
図１に示した休止位置においては、プランジャ６２は圧
縮コイルばね７６によって突起６４に向かって付勢さ
れ、ポート６６は閉鎖されている。ソレノイドコイル７
８に通電し、プランジャ６２を引きつけると、プランジ
ャ６２はヨーク８０に当接し、周知のように、プランジ
ャ６２とヨーク８０を通って永久磁石７４の磁気回路が
形成されるので、ソレノイドコイル７８への通電を停止
してもプランジャ６２は図３に示したようにヨーク８０
に当接した位置にラッチされる。この状態では、ポート
６６は開放され、ポート７０は閉鎖される。ソレノイド
コイル７８に逆方向に通電すると、プランジャ６２は釈
放されて図１に示した休止位置に復帰し、圧縮コイルば
ね７６の作用と圧力室４６内の流体圧力の作用とにより
プランジャ６２はこの位置に保持される。コイルばね７
６の作用と流体圧力の作用とに抗してプランジャ６２を
引き上げるに要する電力を最小限にし、乾電池のエネル
ギによって長期間にわたって流体制御弁１０を作動させ
るのを可能にするためには、第２連通路５６のポート６
６の口径は出来るだけ小さくするのが好ましい。また、
図３に示した吸引位置において永久磁石７４の磁力によ
ってプランジャ６２を吸引位置に確実にラッチするため
には、プランジャ６２がヨーク８０に密着し、永久磁石
７４による磁気回路にギャップが存在しないことが望ま
しい。このためには、吸引位置においてプランジャ６２
のフランジ７２とシリンダボア４２との間に微小なクリ
アランスが確保されるように電磁弁６０の軸方向寸法を
設定するのが好ましい。

【００２６】図１に示した実施例では、ピストン弁５０
には中央突起の形のストッパ８２が設けてあり、このス
トッパ８２がハウジング１２の突起６４に衝当すること
によりピストン弁５０のストロークが定まるようになっ
ている。小便器の洗浄弁としてこの流体制御弁１０を使
用する場合には、約２ｍｍのピストン弁ストロークを確
保すれば圧力制御モードにおいて流体制御弁１０の圧力
制御機能を発揮させることができる。前述したように、
ベローズ型ダイヤフラム２８は、図１に示した非使用状
態においてストッパ８２が突起６４に衝当したときに充
分に軸方向に圧縮された状態でハウジング１２に取付け
てあり、非使用状態においてベローズ型ダイヤフラム２
８には所定の充分な予荷重が与えられている。

【００２７】この流体制御弁１０の電磁弁６０は電子制
御装置８４により制御することができる。流体制御弁１
０を小便器の洗浄装置に適用する場合には、この制御装
置８４は、例えば米国特許4、742、583の開示に従って構
成し、かつ、作動させることができる。同特許に開示さ
れたように、制御装置８４は所定のタイミングで赤外線
パルスを発射し、人体からの反射光に基づいて小便器の
使用を検知すると、所定時間だけ電磁弁６０のソレノイ
ドコイル７８に通電する。これにより、プランジャ６２
は図３に示したように作動位置に吸引され、永久磁石７
４の作用によりこの位置にラッチされる。

【００２８】この位置では、第１連通路５４のポート７
０はプランジャ６２のフランジ７２によって閉鎖され、
第２連通路５６のポート６６は開放される。従って、弁
座２０下流の二次圧力Ｐ２は第２連通路５６を介して圧
力室４６に印加され、ピストン弁５０はこの二次圧力に
応じた力Ｆ２で弁座２０に向かって付勢される。弁座２
０の外周の空間４８は二次圧力下にあるので、圧力室４
６内の二次圧力Ｐ２によりピストン弁５０に閉弁方向に
作用する力Ｆ２は、弁座２０の有効開口面積Ｓ_VSと二次
圧力Ｐ２との積に等しい（Ｆ２＝Ｐ２×Ｓ_VS）。前述し
たように、入口１４における一次圧力Ｐ１によりピスト
ン弁５０に開弁方向に作用する力は、一次圧力によりダ
イヤフラム２８に閉弁方向に作用する力と相殺される。
他方、ピストン弁５０には、ベローズ型ダイヤフラム２
８による開弁方向のばね力ＦＢが作用しており、ダイヤ
フラム２８には充分な予荷重が与えられているのでこの
力ＦＢはピストン弁５０の位置に関係なくほぼ一定であ
ると考えることができる。従って、ピストン弁５０は二
次圧力Ｐ２による力Ｆ２とばね力ＦＢが釣り合う位置に
安定し、二次圧力Ｐ２はＰ２＝ＦＢ／Ｓ_VSとなるように
フィードバック制御される。このように、この流体制御
弁１０の二次圧力Ｐ２は、一次圧力Ｐ１とは無関係に、
機械的付勢手段３４としてのベローズ型ダイヤフラム２
８の予荷重ＦＢによって定まるので、圧力制御モードに
おいては二次圧力Ｐ２は一定に制御される。従って、小
便器に供給される水の流量も一定となる。

【００２９】所定量の水が小便器に供給されると、制御
装置８４は所定時間の間ソレノイドコイル７８に逆方向
に通電する。これにより、プランジャ６２は釈放され、
図４に示した休止位置（止水位置）に復帰する。この位
置では、第２連通路５６は遮断され、第１連通路５４は
圧力室４６に導通するので、流体入口１４における一次
圧力Ｐ１下の水は圧力室４６に流入する。第１連通路５
４には口径決めされた絞り７０が設けてあるので、一次
圧力下の水は徐々に圧力室４６に流入し、ピストン弁５
０を次第に閉弁させる。圧力室４６内の水圧Ｐ１によっ
てピストン弁５０が加圧され、ピストン弁５０の閉鎖部
材２４が弁座２０に密着すると、止水が完結し、流体出
口１６における圧力は大気圧となり、この大気圧は弁座
２０の外周の空間４８にも反映される。従って、ピスト
ン弁５０にはその有効受圧面積Ｓ_PNについて一次圧力Ｐ
１が作用し、その力Ｆ１はＦ１＝Ｐ１×Ｓ_PNとなる。完
全止水に必要な最小限の力Ｆ_MINは、ベローズ型ダイヤ
フラム２８のばね力ＦＢと閉鎖部材２４のパッキン２２
の圧縮力Ｆ_COMとの和であるので（Ｆ_MIN＝ＦＢ＋
Ｆ_COM）、定格最小限圧力Ｐ１_MINにおいてＦ１≧ＦＢ＋
Ｆ_COMとなるようにピストン弁５０の有効受圧面積Ｓ_PN
を設計すれば、止水モードにおいて完全止水を行わせる
ことができる。

【００３０】以上には、連通路５４および５６を圧力室
４６に選択的に接続する切換え手段５８として電子制御
装置８４により駆動される電磁弁６０を使用した実施例
を説明したが、電磁弁６０に代えて押しボタンとレバー
機構により手動操作される手動弁を使用することも可能
である。また、１つの電磁弁６０によって連通路５４お
よび５６を同時に開閉する代わりに、連通路５４および
５６に夫々１つの遮断弁を設けてもよい。

【００３１】図５および図６は、本発明の第２実施例を
示す。図１から図４を参照して前述した本発明の第１実
施例およびその変化形においては、ピストン弁５０（変
化形では、ダイヤフラム弁）と圧力室４６は、圧力制御
モードにおいては二次圧力に応じて閉鎖部材２４を閉弁
方向に付勢する液圧式付勢手段４０として作用し、止水
モードにおいては一次圧力によって閉鎖部材２４を弁座
２０に加圧する液圧式加圧手段として作用するものであ
った。図５および図６に示した第２実施例は、液圧式付
勢手段と液圧式加圧手段を別々に構成したことを特徴と
している。

【００３２】図５および図６を参照するに、図５は圧力
制御モードにおける構成要素の位置関係を示し、図６は
止水モードにおける位置関係を示す。図５および図６に
おいて、第１実施例の構成要素と機能の共通する構成要
素は同じ参照番号で示し、説明は省略する。相違点のみ
について説明するに、第２実施例の流体制御弁１００に
おいては、液圧式付勢手段４０のピストン弁５０は第１
実施例のＹパッキン５１を用いることなくハウジング１
２のシリンダボア４２に嵌合してある。ピストン弁５０
の外周とシリンダボア４２との間には充分なクリアラン
スが設けてあって、圧力制御モードにおいて環状空間４
８の二次圧力がこのクリアランスを介して圧力室４６内
に導入されるようになっている。従って、図５に示した
圧力制御モードにおいては、二次圧力は、圧力室４６内
の二次圧力に基づく液圧による付勢力とベローズ型ダイ
ヤフラム２８のばね力との釣り合いにより、第１実施例
について前述したのと同様にフィードバック制御され
る。

【００３３】この流体制御弁１００は、止水モードにお
いては液圧式加圧手段１０２によってピストン弁５０が
弁座２０に加圧されるようになっている。このため、ハ
ウジング１２には第２のシリンダボア１０４が形成して
あり、このシリンダボア１０４の内部空間はダイヤフラ
ム１０６により第２の圧力室１０８と第３の室１１０と
に分割されている。第３室１１０はハウジング１２の壁
に穿孔したブリード孔１１２によって大気に連通してあ
り、第３室１１０は大気圧室として作用する。第２圧力
室１０８には、一次圧力下の流体を導入するための第１
連通路５４と二次圧力を導入するための第２連通路５６
が開口しており、これらの連通路５４および５６は、第
１実施例と同様に、電磁弁６０によって選択的に開閉さ
れる。ダイヤフラム１０６はダイヤフラム押さえとスト
ッパとを兼ねた出力軸１１４に固定してあり、圧縮コイ
ルばね１１６によって上方に付勢されている。コイルば
ね１１６は、一次圧力によりダイヤフラム１０６に作用
する力より小さく、かつ、二次圧力によりダイヤフラム
１０６に作用する力より大きなばね力を発生するように
設定されている。従って、図５に示したように、圧力制
御モードにおいて第１連通路５４が電磁弁６０によって
遮断され、第２連通路５６を介して第２圧力室１０８に
二次圧力が印加されているときには、出力軸１１４は弁
軸３２から離れており、ピストン弁５０の運動に干渉し
ない。従って、ピストン弁５０は圧力室４６内の二次圧
力に応じて変位し、二次圧力をフィードバック制御す
る。

【００３４】止水モードにおいては、図６に示したよう
に電磁弁６０のプランジャ６２が釈放され、第２連通路
５６は遮断され、第１連通路５４が開放される。これに
より、一次圧力下の流体は絞り７０を介して第２圧力室
１０８内に流入する。第２圧力室１０８内の圧力の上昇
に伴い、ダイヤフラム１０６はコイルばね１１６の作用
に抗して出力軸１１４を押し下げる。出力軸１１４はや
がて弁軸３２に当接してこれを押し下げ、閉鎖部材２４
を弁座２０に加圧する。このように、止水は第１実施例
と同様に一次圧力を利用して行われる。

【００３５】第１実施例においてピストン弁５０の外周
にＹパッキン５１が嵌合してあるのに対して、第２実施
例は、Ｙパッキンを用いてないので、ピストン弁５０の
摺動抵抗が小さいという利点がある。

【００３６】前述した第１および第２実施例において
は、図３および図５に示した圧力制御モードにおいて電
磁弁６０のプランジャ６２のフランジ７２が第１連通路
５４のポート７０を完全に閉鎖することが望ましい。し
かしながら、ラッチ型電磁弁６０を使用する場合には、
前述したように、永久磁石７４の磁力によってプランジ
ャ６２を作動位置に確実にラッチするためには、作動位
置においてプランジャ６２のフランジ７２とポート７０
の端面との間に微小なクリアランスを確保するのが好ま
しい。このため、低い一次圧力（例えば、１kg/cm²）下
で充分な止水が行われるように諸元を設定した場合に
は、より高い一次圧力下でこの流体制御弁を使用すると
きには、圧力制御モードにおいて一次圧力下の流体が圧
力室４６又は１０８内に漏洩し、圧力室４６又は１０８
内の圧力の上昇により、圧力制御モードであるにも拘わ
らずピストン弁５０が不本意に閉弁するおそれがある。

【００３７】図７は第２実施例の変化形を示すもので、
斯る不便を解消することを目的としたものである。図７
において、第２実施例と機能の共通する構成要素は同じ
参照番号で示し、説明は省略する。第２実施例との主な
相違点は、液圧式加圧手段１０２の出力軸１１４の直径
を大きくしたことと、第１連通路５４と第３室１１０と
を通路１２０により連通し、第３室１１０に一次圧力を
印加することにより、室１１０を第３圧力室として作用
させたことにある。

【００３８】図７に示した圧力制御モードにおいては、
液圧式加圧手段１０２のダイヤフラム１０６には第２圧
力室１０８内の二次圧力が下向きに作用する。しかし、
ダイヤフラム１０６には、第３圧力室１１０内の一次圧
力が上向きに作用すると共に、第１圧力室４６内の二次
圧力により出力軸１１４に加わる力が上向きに作用し、
更に、コイルばね１１６の力が上向きに作用する。従っ
て、プランジャ６２のフランジ７２による第１連通路５
４のポート７０の閉鎖が充分でなく、その結果一次圧力
が第２圧力室１０８内に漏洩しても、出力軸１１４は弁
軸３４を加圧することがない。従って、図７の変化形
は、一次圧力が高圧（例えば、５kg/cm²）の場合でも、
圧力制御機能を発揮することができる。

【００３９】止水モードにおいて、電磁弁６０のプラン
ジャ６２の釈放により第２圧力室１０８内に一次圧力が
導入されると、ダイヤフラム１０６は第１圧力室４６内
の二次圧力に抗して出力軸１１４を押し下げ、ピストン
弁５０を閉弁させる。止水後は流体出口１６は大気圧と
なり、その結果、第１圧力室４６も大気圧となるので、
ダイヤフラム１０６はピストン弁５０の閉弁を確実に維
持する。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、圧力制御モードにおい
ては二次圧力は一定に制御されるので、本発明の流体制
御弁は、流体供給中は、圧力制御弁又は定流量弁として
機能する。また、止水モードにおいては、一次圧力の作
用により閉鎖部材２４は弁座２０に加圧され、止水動作
が確実に行われる。本発明の第１実施例においては、こ
れら２種の機能は、電磁弁６０を切換えることにより圧
力室４６に一次圧力又は二次圧力を選択的に導入するだ
けで、１つの共通のピストン弁５０（又は、ダイヤフラ
ム弁）によって実行されるので、流体制御弁を著しくコ
ンパクトにすることができる。

【００４１】本発明の流体制御弁は、このように圧力制
御機能（ひいては、流量制御機能）と止水機能とを備え
ているので、洗浄弁に適用する場合には、一次水圧が広
範囲に変動するような条件下でも常に一定の流量が得ら
れ、節水に寄与すると共に、水しぶきの飛散を防止する
ことができる。

【００４２】この洗浄弁は、電磁弁６０によって連通路
のポート６６および７０を開閉するだけで作動するの
で、乾電池により駆動することが可能である。

【００４３】また、電磁弁６０としてラッチ型の電磁弁
を使用した場合には、乾電池のエネルギにより長期間に
わたって洗浄弁を作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の流体制御弁の第１実施例の模
式的断面図で、構成要素が使用前の休止位置にあるとこ
ろを示す。

【図２】図２は、第１実施例の受圧手段の変化形を示す
部分断面図である。

【図３】図３は、第１実施例の一部切欠き模式的断面図
で、圧力制御モードにおける構成要素の位置関係を示
す。

【図４】図４は、第１実施例の一部切欠き模式的断面図
で、止水モードにおける構成要素の位置関係を示す。

【図５】図５は、本発明の流体制御弁の第２実施例の模
式的断面図で、圧力制御モードにあるところを示す。

【図６】図６は、第２実施例の模式的断面図で、止水モ
ードにあるところを示す

【図７】図７は、第２実施例の変化形の模式的断面図
で、圧力制御モードにあるところを示す。

【符号の説明】

１０、１００： 流体制御弁 １２： 制御弁のハウジング １４： 流体入口 １６： 流体出口 １８： 流体通路 ２０： 弁座 ２４： 閉鎖部材 ２６： 受圧部材 ３４： 機械的付勢手段 ４０： 液圧式付勢手段 ４２： ハウジングのシリンダボア ４４： ピストン ４６： 圧力室（第１圧力室） ５０： ピストン弁 ５２： 制御手段 ５４： 第１連通路 ５６： 第２連通路 ５８： 切換え手段 ６０： 電磁弁 １０２： 液圧式加圧手段 １０８： 第２圧力室 １１０： 第３圧力室

フロントページの続き (72)発明者 堀内 啓史 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 松下 博之 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体入口と流体出口とを有する流体通路
   と、前記流体通路を横切る弁座とを備えたハウジング
   と、 前記弁座と協動して前記流体通路を流れる流体の流れを
   制御するべく前記弁座の下流側に配置され、弁座上流の
   流体圧力（以下、一次圧力）を開弁方向に受圧する可動
   閉鎖部材と、 前記方向とは反対方向に一次圧力を受圧するべくハウジ
   ングに配置され、前記閉鎖部材の有効受圧面積にほぼ等
   しい有効受圧面積を有する受圧部材と、 前記閉鎖部材と受圧部材とを互いに連結し、一次圧力に
   より閉鎖部材に開弁方向に作用する力と一次圧力により
   受圧部材に反対方向に作用する力とを相殺させる連結手
   段と、 前記閉鎖部材を開弁方向に付勢する付勢手段と、 前記ハウジングに配置された圧力室を備え、前記圧力室
   内の流体圧力に応じて前記閉鎖部材を閉弁方向に付勢す
   る液圧式付勢手段と、 前記弁座上流の前記流体通路と弁座下流の前記流体通路
   とを前記圧力室に択一的に連通する制御手段、 とを備えてなり、弁座下流の流体圧力（以下、二次圧
   力）が前記圧力室に導入されることにより二次圧力が制
   御され、弁座上流の一次圧力下の流体が前記圧力室に導
   入されることにより閉弁することを特徴とする流体制御
   弁。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、弁座上流の前記流体通
   路と前記圧力室とを連通する第１の連通路と、弁座下流
   の前記流体通路と前記圧力室とを連通する第２の連通路
   と、前記第１連通路および第２連通路を択一的に前記圧
   力室に接続する切換え手段、とを備えてなる請求項１に
   基づく流体制御弁。
3. 【請求項３】 前記切換え手段は単一の２位置弁からな
   り、前記２位置弁はその第１位置においては前記第１連
   通路を圧力室に接続すると共に第２連通路を遮断し、第
   ２位置においては前記第１連通路を遮断すると共に第２
   連通路を圧力室に接続することを特徴とする請求項２に
   基づく流体制御弁。
4. 【請求項４】 前記単一の２位置弁は電磁弁である請求
   項３に基づく流体制御弁。
5. 【請求項５】 前記電磁弁はラッチ型電磁弁である請求
   項４に基づく流体制御弁。
6. 【請求項６】 前記単一の２位置弁は手動弁である請求
   項３に基づく流体制御弁。
7. 【請求項７】 前記切換え手段は前記第１連通路および
   第２連通路に夫々設けた別々の遮断弁からなる請求項２
   に基づく流体制御弁。
8. 【請求項８】 前記第１連通路には絞りが設けてあり、
   一次圧力下の流体が前記圧力室に導入されるのを制限す
   ることにより閉鎖部材の閉弁運動を緩和するようになっ
   ていることを特徴とする請求項２から７のいづれかに基
   づく流体制御弁。
9. 【請求項９】 前記受圧部材はハウジングに摺動可能に
   支持されたピストンを有する請求項１から８のいづれか
   に基づく流体制御弁。
10. 【請求項１０】 前記受圧部材は閉鎖部材を開弁方向に
    付勢するベローズ型ダイヤフラムを有し、前記ベローズ
    型ダイヤフラムは前記付勢手段を兼ねていることを特徴
    とする請求項１から８のいづれかに基づく流体制御弁。
11. 【請求項１１】 前記液圧式付勢手段は前記圧力室に摺
    動可能に嵌合されたピストンを備え、前記ピストンと前
    記閉鎖部材とは互いに一体に連結されて１つのピストン
    弁アッセンブリを構成していることを特徴とする請求項
    １から１０のいづれかに基づく流体制御弁。
12. 【請求項１２】 前記液圧式付勢手段は前記圧力室に配
    置されたダイヤフラムを備え、前記ダイヤフラムと前記
    閉鎖部材とは互いに一体に連結されて１つのダイヤフラ
    ム弁アッセンブリを構成していることを特徴とする請求
    項１から１０のいづれかに基づく流体制御弁。
13. 【請求項１３】 流体入口と流体出口とを有する流体通
    路と、前記流体通路を横切る弁座と、前記弁座と同軸的
    に弁座下流に形成されたシリンダボア、とを備えたハウ
    ジングと、 前記シリンダボアと協動して圧力室を画成すると共に前
    記弁座と協動して前記流体通路を流れる流体の流れを制
    御するべく前記シリンダボアに摺動自在に嵌合され、弁
    座上流の流体圧力を開弁方向に受圧すると共に前記圧力
    室内の流体圧力を閉弁方向に受圧するピストン弁と、 前記ピストン弁の閉弁方向に弁座上流の流体圧力を受圧
    するべくハウジングに配置され、前記弁座の有効開口面
    積にほぼ等しい有効受圧面積を有する受圧部材と、 前記ピストン弁と受圧部材とを互いに連結し、弁座上流
    の流体圧力により前記ピストン弁に開弁方向に作用する
    力と弁座上流の流体圧力により前記受圧部材に反対方向
    に作用する力とを相殺させる連結手段と、 前記ピストン弁を開弁方向に付勢する付勢手段と、 弁座上流の流体通路と前記圧力室とを連通し絞りを有す
    る第１の連通路と、 弁座下流の流体通路と前記圧力室とを連通する第２の連
    通路と、 前記第１連通路と第２連通路とを択一的に前記圧力室に
    接続する単一の切換え弁、 とを備えてなり、第２連通路が前記圧力室に接続される
    ことにより弁座下流の流体圧力が制御され、第１連通路
    が前記圧力室に接続されることにより閉弁することを特
    徴とする自動閉止弁。
14. 【請求項１４】 流体入口と流体出口とを有する流体通
    路と、前記流体通路を横切る弁座と、前記弁座と同軸的
    に弁座下流に形成された圧力室、とを備えたハウジング
    と、 前記弁座と協動して前記流体通路を流れる流体の流れを
    制御するべく弁座下流において前記圧力室に配置され、
    弁座上流の流体圧力を開弁方向に受圧すると共に圧力室
    内の流体圧力を閉弁方向に受圧するダイヤフラム弁と、 前記ダイヤフラム弁の閉弁方向に弁座上流の流体圧力を
    受圧するべくハウジングに配置され、前記弁座の有効開
    口面積にほぼ等しい有効受圧面積を有する受圧部材と、 前記ダイヤフラム弁と受圧部材とを互いに連結し、弁座
    上流の流体圧力により前記ダイヤフラム弁に開弁方向に
    作用する力と弁座上流の流体圧力により前記受圧部材に
    反対方向に作用する力とを相殺させる連結手段と、 前記ダイヤフラム弁を開弁方向に付勢する付勢手段と、 弁座上流の流体通路と前記圧力室とを連通し絞りを有す
    る第１の連通路と、 弁座下流の流体通路と前記圧力室とを連通する第２の連
    通路と、 前記第１連通路および第２連通路を択一的に前記圧力室
    に接続する単一の切換え弁、 とを備えてなり、第２連通路が前記圧力室に接続される
    ことにより弁座下流の流体圧力が制御され、第１連通路
    が前記圧力室に接続されることにより閉弁することを特
    徴とする自動閉止弁。
15. 【請求項１５】 流体入口と流体出口とを有する流体通
    路と、前記流体通路を横切る弁座とを備えたハウジング
    と、 前記弁座と協動して前記流体通路を流れる流体の流れを
    制御するべく前記弁座の下流側に配置され、弁座上流の
    流体圧力（以下、一次圧力）を開弁方向に受圧する可動
    閉鎖部材と、 前記方向とは反対方向に一次圧力を受圧するべくハウジ
    ングに配置され、前記閉鎖部材の有効受圧面積にほぼ等
    しい有効受圧面積を有する受圧部材と、 前記閉鎖部材と受圧部材とを互いに連結し、一次圧力に
    より閉鎖部材に開弁方向に作用する力と一次圧力により
    受圧部材に反対方向に作用する力とを相殺させる連結手
    段と、 前記閉鎖部材を開弁方向に付勢する付勢手段と、 弁座下流の前記流体通路に連通する圧力室を備え、弁座
    下流の流体圧力に応じて前記閉鎖部材を閉弁方向に付勢
    する液圧式付勢手段と、 電磁弁によって開閉され弁座上流の流体通路に連通する
    絞り付きの連通路を備え、弁座上流の流体圧力により前
    記閉鎖部材を閉弁方向に加圧する液圧式加圧手段、 とを備えてなり、弁座下流の流体圧力が前記圧力室に導
    入されることにより弁座下流の流体圧力が制御され、前
    記液圧式加圧手段により前記閉鎖部材を加圧することに
    より閉鎖部材が閉じられることを特徴とする自動閉止
    弁。
16. 【請求項１６】 流体入口と流体出口とを有する流体通
    路と、前記流体通路を横切る弁座と、前記弁座と同軸的
    に弁座下流に形成されたシリンダボア、とを備えたハウ
    ジングと、 前記弁座と協動して前記流体通路を流れる流体の流れを
    制御するべく前記シリンダボアに摺動自在に嵌合され、
    弁座下流の前記流体通路に連通する第１の圧力室を画成
    し、弁座上流の流体圧力を開弁方向に受圧すると共に前
    記第１圧力室内の流体圧力を閉弁方向に受圧するピスト
    ン弁と、 前記ピストン弁の閉弁方向に弁座上流の流体圧力を受圧
    するべくハウジングに配置され、前記弁座の有効開口面
    積にほぼ等しい有効受圧面積を有する受圧部材と、 前記ピストン弁と受圧部材とを互いに連結し、弁座上流
    の流体圧力により前記ピストン弁に開弁方向に作用する
    力と弁座上流の流体圧力により前記受圧部材に反対方向
    に作用する力とを相殺させる連結手段と、 前記ピストン弁を開弁方向に付勢する付勢手段と、 前記ハウジングに配置された第２の圧力室を備え、前記
    第２圧力室内の流体圧力に応じて前記閉鎖部材を閉弁方
    向に加圧する液圧式加圧手段と、 前記弁座上流の前記流体通路と弁座下流の前記流体通路
    とを前記第２圧力室に択一的に連通する制御手段、 とを備えてなり、前記第１圧力室内の流体圧力によりピ
    ストン弁に閉弁方向に作用する力と前記付勢手段により
    ピストン弁に開弁方向に作用する力との釣り合いにより
    弁座下流の流体圧力が制御され、弁座上流の流体通路の
    流体が前記第２圧力室に導入されることによりピストン
    弁が加圧されて閉弁することを特徴とする自動閉止弁。
17. 【請求項１７】 流体入口と流体出口とを有する流体通
    路と、前記流体通路を横切る弁座と、前記弁座と同軸的
    に弁座下流に形成されたシリンダボア、とを備えたハウ
    ジングと、 前記弁座と協動して前記流体通路を流れる流体の流れを
    制御するべく前記シリンダボアに摺動自在に嵌合され、
    弁座下流の前記流体通路に連通する第１の圧力室を画成
    し、弁座上流の流体圧力を開弁方向に受圧すると共に前
    記第１圧力室内の流体圧力を閉弁方向に受圧するピスト
    ン弁と、 前記ピストン弁の閉弁方向に弁座上流の流体圧力を受圧
    するべくハウジングに配置され、前記弁座の有効開口面
    積にほぼ等しい有効受圧面積を有する受圧部材と、 前記ピストン弁と受圧部材とを互いに連結し、弁座上流
    の流体圧力により前記ピストン弁に開弁方向に作用する
    力と弁座上流の流体圧力により前記受圧部材に反対方向
    に作用する力とを相殺させる連結手段と、 前記ピストン弁を開弁方向に付勢する付勢手段と、 ダイヤフラムによって分割された第２の圧力室と第３の
    圧力室とを備え、前記第３圧力室が弁座上流の流体通路
    に接続され、前記第２圧力室内の流体圧力に応じて前記
    閉鎖部材を閉弁方向に加圧する液圧式加圧手段と、 前記弁座上流の前記流体通路と弁座下流の前記流体通路
    とを前記第２圧力室に択一的に連通する制御手段、 とを備えてなり、前記第１圧力室内の流体圧力によりピ
    ストン弁に閉弁方向に作用する力と前記付勢手段により
    ピストン弁に開弁方向に作用する力との釣り合いにより
    弁座下流の流体圧力が制御され、弁座上流の流体通路の
    流体が前記第２圧力室に導入されることによりピストン
    弁が加圧されて閉弁することを特徴とする自動閉止弁。