JPH10500755A

JPH10500755A - 流入室と流出室との間の曲がりくねった流路を有する水撃阻止パイロット操作弁

Info

Publication number: JPH10500755A
Application number: JP8500084A
Authority: JP
Inventors: コスモルーピノ; グレゴリーサマートン
Original assignee: テクニカルコンポーネンツプロプライエタリーリミテッド
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1998-01-20
Also published as: EP0765450A4; EP0765450B1; EP0765450A1; DE69524413D1; WO1995033155A1; AUPM601694A0; ATE210257T1; NZ287378A; US5732929A

Abstract

(57)【要約】パイロット制御タイプの緩閉流体弁は、流入室と、流出室と、第３室と、流入室と第３室との間の流体流れのための少なくとも１つの第１導管と、第３室と流出室との間の流体流れのための第２導管とを備え、それによって、第１導管の中を通る流体流量は曲がりくねった流路手段を有する導管によって減ぜられ、第３室の中へ流入する流量は実質的に減ぜられ、第２導管を閉じることにより、第３室を在来のパイロット制御弁よりゆっくりと満たし、圧力変化の結果の遅い速度により、ダイヤフラムによって流入室と流出室との間の流路のゆっくりした閉鎖を生じさせ、かくして、ダイヤフラムを非常に速く閉鎖するときに通常ある水撃を最小にする。加えて、第１導管は、第３導管と、曲がりくねった流路と流体連通している第４室とを有し、第３導管は、その断面積寸法を曲がりくねった流路の断面積寸法より小さくするように選択されることによって、曲がりくねった流路の濾過手段として作用する。

Description

【発明の詳細な説明】流入室と流出室との間の曲がりくねった流路を有する水撃阻止パイロット操作弁技術分野本発明は、普通パイロット操作弁として知られているタイプの流体流量制御装置の改良に関し、この改良により、水撃の減少を引き起こす。背景技術弁が配管装置及び機械類内の流体、液体及びガスの流量を制御するのに用いられる。多数の種々のタイプの弁が種々の適用に用いられる。これらの１つは、灌漑産業、石油産業及び大型家庭用品産業のような多くの産業に使用されるパイロット操作弁として知られている流体弁である。大型家庭用品産業内で、これらの弁は、特に、洗濯機、自動皿洗い機及び冷蔵庫に用いられる。これらの弁は、一般的には、これに限定されないけれども、電磁手段で制御され、典型的には、ソレノイド及びサーボ作動される。ソレノイドのような制御装置は流体の流路を直接制御するのに用いられるのではなく、主流路内の適当な座を密閉することによって水流を制御するダイヤフラムに作用する。その最も簡単な原理では、ソレノイドは差圧を制御するのに用いられ、かくして、ダイヤフラムの両側に作用する全体の力により、ダイヤフラムが正味の力を受けて、これをその移動範囲内で移動させる。ダイヤフラムには流入ブリードポートが構成され、流体を流入室からダイヤフラムを介して密閉室へ流入させる。弁を開放して流体を流入室から流出室まで流れさせるため、ダイヤフラムを座から立ち去らせなければならない。これは、流体を密閉室から流出室の中へ流出させる、通常、ダイヤフラムにも構成される流出ブリードポートを現すためにソレノイドを作動させることによって達成される。流出ブリードポートは、流入ブリードポートから密閉室への流体流れの速度より速い速度で密閉室から流体を流れさせる。これにより、密閉室の圧力が今や流入室の圧力より低いので、ダイヤフラムの両側に差圧を引き起こす。（圧力掛ける面積である、）ダイヤフラムが受ける全体の力に応じて、ダイヤフラムは座から立ち去り、流体を流入室から流出室へ直接流入させる。逆に言えば、弁を閉鎖するために、ソレノイドを作動して、流出ブリードポートを密閉し、密閉室の圧力を増大させる。なぜなら、流体は依然として流入ブリードポートから密閉室へ流入し、ダイヤフラムに及ぼす正味の力を変え、かくして、ダイヤフラムを座の上へ移動させて、主流れを閉ざしてしまうからである。このタイプの構造の欠点は、電磁的に制御されるソレノイドが比較的急速に作用し、サーボアクチュエータの原理と関連して、流出ブリードポートを非常に速く開閉させ、かくして、弁を非常に速く開閉させることである。それほど短い時間で主流体流路を閉鎖することにより、流体流れの突然の変化を引き起こす。閉導管系統の中での流体流れの突然の変化は圧力変化即ちサージングを生じさせる。これは、弁及び導管装置の可聴かつ機械的な強打により、適切に名称をつけられた、「水撃」として普通知られている。水以外の流体について、例えば、石油産業では、用いられる用語は「サージング」である。水撃を説明する基本の物理的な一般法則は、導管に用いられる流体にかかわりなく、石油、オイル又は水に同程度によくあてはまり、流体及び導管系統の物理的特性だけを伴う。水撃圧力は、導管の長さと無関係である、流体速度の突然の変化及び導管系統の中のサージング波の速度の一次関数である。導管系統のサージング波の速度は、その導管系統内の音速に等しく、導管の直径、厚さ及び弾性と、流体の圧縮率及び比重とで決まる。水撃の権威ある弾性波理論がよく実証され、もっと詳しくここで説明するつもりはない。液体が水である大型家庭用品産業では、弁は広範囲の水温及び水質を含む多様な範囲の状態下で作動するように構成されなければならない。種々の同伴固形物、例えば、グリット、ファイバー及びスラッジを水中で見つけることができ、弁に達する前に濾過装置を流路に導入することが必要であって、一般的には、濾過装置を弁の流入口に組み込んでいた。しかしながら、フィルタの寸法は、フィルタを通過する粒子による流入ブリードポート及び流出ブリードポートの閉塞を阻止するように、これらのポートの最小の寸法を指図する。このために、流入ブリードポートは高い流量を許すような寸法のものであり、かくして、上流の流体流れがその運動エネルギーを減じて停止する時間がある前に、流出ブリードポートが閉じ、従って、主流路の突然の閉鎖となると、ダイヤフラムの速い作動となる。上流流れのこの突然の減速は高い衝撃圧力を発生させ、この衝撃圧力は、水導管或いは配管系統の場合には、水撃として配管系統に解放される。水撃は本当に可聴の不快感を生ずるばかりでなく、配管系統内の圧力パルスは配管構成部品の全てに応力をかける。これは、効果は当初の水圧に比例するけれども、本管の圧力か或いは重力供給かいずれにせよ、圧力の範囲について温水系統及び冷水系統の両方に起こる。水撃を最小にすることの方に向けられた種々の装置が本当に存在するけれども、それらの装置は通常高価であり、配管系統に付加的し、取付けにくく、種々の作動条件に必要とされるダイナミックレンジを提供しない。そのうえ、それらの装置は通常全く複雑であり、流体の均質性によって影響される。加えて、水撃除去の成功は、弁と水撃最小化装置との間の水流の距離に逆比例する。これは、時々、配管系統の物理的制約ばかりでなく、問題の機械によってもまた難しい。流入ブリードポートを通る流量が普通の操作のパイロット制御弁と比較して実質的に減ぜられるとき、水撃が実質的に減ぜられることに気づいた。流量の減少により、密閉室の圧力の変化速度をより遅い速度で変化させ、これにより、ダイヤフラムが受ける正味の力の変化速度を減少させ、ダイヤフラムの運動を、かくして、ダイヤフラムの閉鎖速度を遅くさせる。すると、これにより、弁は、今までの水撃の減少をもたらしていた場合のように長い時間、実質的に突然でなく、完全に閉鎖する。流入ブリードポートを通る流量を減ずるための１つの方法は、流入ブリードポートの寸法を物理的に減ずることである。しかしながら、上述したように、流入ブリードポートを閉塞し、弁を作動不能にさせる種々の同伴固形物が水中にある。また、流入ブリードポートを通る流量は、流入ブリードポートと密閉室との間に流量の制限を導入することによって制御することができることに気づいた。この制限は毛管現象によって流量を減ずる小さい横断面の管によって簡単に達成することができる。もっとも、これはまた、潜在的な閉塞の問題により、不満足であることがわかった。そのうえ、水撃の可なりの減少をもたらす、必要とされる孔の寸法は製造が難しい。本発明は、ダイヤフラムを通る流入室から密閉室への流量を制限することによって、水撃を可なり減じようと努める。密閉室へ流入する流量は、流出ブリードポートの物理的寸法によるのではなく、流体の速度を落とすように作用する流体内の摩擦損失を引き起こすように形成された流路を導入することによって減ぜられる。更に、本発明はまた、流路に入る粒子の最大粒度を決定し、かくして、流路が閉塞されるようにならないことを確保する濾過手段を有するのがよい。流体流れ装置における流路の導入は、例えば、灌漑産業に用いられている。そこで、普通、プラスチックで作られた大径管は小さい孔によってその長さ全体にわたって浸透される。次に、これらの孔の各々に、便宜上、管に巻きつけられた所定長さの小チューブが連結される。実質的に高い圧力下でも、水が小チューブの端からゆっくりしたたるのが見られる。これが周知のドリップ式灌漑装置である。流路を導入することによって、流体の運動エネルギーの活力を失わせることにより、流体の流量を減ずる。種々の流路が存在し、幾つかの例は、層流路即ち毛管流路、渦流路及び曲がりくねった流路である。これらのタイプの流路は流体流れ中で摩擦損失を引き起こし、従って、流体の運動エネルギーを音及び熱のような他のエネルギーのタイプに変換する。発明の開示従って、本発明の１つの形態では、これが唯一の或いは実際に最も広い形態である必要はないけれども、流入口及び流出口と、前記流入口と前記流出口との間の流れを制御するダイヤフラムとを有し、前記ダイヤフラムは、ダイヤフラムの中を通る流体の制限された流れを生じさせるように形成されかつそのようにする寸法の流路を有する流体パイロット操作弁を提案する。本発明の更なる形態では、ダイヤフラムの中を通る流体の制限された流れを生じさせるように形成されかつそのようにする寸法の制限された流路を有し、前記制限された流路に入る流体を濾過する濾過手段を更に有する、流体パイロット操作弁に使用されるダイヤフラムを提案する。本発明のなお更なる形態では、互いに流体連通している流入室及び流出室と、第１開口部を有する第３室と、流入室と流出室との間で第２開口部を構成する座と、前記座に面して向かい合い、前記第１開口部を横切って位置決めされたかつ流入室と流出室との間の閉鎖を行うように前記座に接触するように移動可能であるダイヤフラムと、流入室及び第３室と流体連通している第４室と、流入室と第４室との間の流体流れのための少なくとも１つの第１導管と、第４室と第３室との間の流体流れのための第２導管と、第３室と流出室との間の流体流れのための第３導管と、制御手段に応答して少なくとも２つの位置の各々に移動可能なプランジャーとを備え、前記位置の一方のでは、第３導管の中を通る流体の流通を許し、少なくとも１つの他方の前記位置では、第３導管の中を通る流体の流れを阻止し、前記第２導管は曲がりくねった流路を作り、かくして、流体の制限された流れを生じさせるように形成され、前記第３導管は前記第２導管の中を通る流体の流れより大きい流体の流れを許すように形成される緩閉流体弁を提案する。少なくとも４つの第１導管があるのが好ましい。この方法では、もし、導管の１つが流体内に同伴された粒子によって閉塞されるとしても、依然として他の３つの導管を通して第４室へ流入する十分な流れがあり、依然として弁は機能的に作動する。第１導管は第４室へ流入する流体流れを許すダイヤフラムの孔であり、前記第４室はダイヤフラム内に含まれ、前記ダイヤフラムは第３室へ流入する流体流れを許す第２導管を更に有するのが好ましい。第３導管はダイヤフラム内に含まれるのが好ましい。このような構造は、ダイヤフラムが普通のダイヤフラムであるにせよ、或いは緩閉ダイヤフラムであるにせよ、いずれにしても普通の弁体の使用を考慮に入れる。この特徴は、もし、緩閉ダイヤフラムを使用する要求が発生するならば、それを使うことができる機会があるだろうけれども、必ずしも緩閉ダイヤフラムを使用することを必要とするとは限らないために、特に魅力がある。好ましい実施の形態では、第２導管はダイヤフラムを通して第４室から第３室まで流体の制限された流れを生じさせる曲がりくねった流路である。曲がりくねった流路は、流路の実際の横断面寸法に左右されることなしに、流体の制限された流れを許す。第１導管はそれらの断面積が第２導管の断面積より小さいように形成されるのが好ましい。従って、第１導管の中を通るどんな粒子でも、閉塞を起こすことなしに第２導管の中を通る。第１導管の断面積はほぼ０.２５ｍｍ²であり、第２導管の断面積はほぼ０.６４ｍｍ²であるのが好ましい。制御手段は電磁ソレノイド手段であるのが好ましい。しかしながら、制御手段は蛇口のような簡単な手操作弁であっても同程度に申し分ない。ダイヤフラムは３つの構成部品で構成され、第１構成部品は流入室と流出室との間の流体流れを阻止するように前記座と接触してシールを行うようになっている可撓性の密閉部材であり、第２構成部品は頑丈な剛体構造の曲がりくねった流路ディスクであり、第３構成部品は曲がりくねった流路ディスクに接合されるようになっている剛体の曲がりくねった流路キャップであるのが好ましい。第１導管は可撓性シール部材の孔であり、第４室は上面を除いたその全ての側面が可撓性シール部材の溝として構成された導管であり、上面は第４室を構成する曲がりくねった流路ディスクによって作られ、第２導管は上面を除いたその全ての側面が曲がりくねった流路ディスクで構成された曲がりくねった流路であり、前記上面は第２導管を構成する曲がりくねった流路キャップによって形成され、曲がりくねった流路ディスクは流入孔と、第２導管の流出孔とを有するのが好ましい。第４室はドーナツ形をした室又は流路であるのが好ましい。第２導管は緩閉弁の本体に位置するのが好ましい。第１導管、第４室及び第２導管は曲がりくねった流路ディスクに位置するのが好ましい。本発明のなお更なる形態では、互いに流体連通している流入室及び流出室と、第１開口部を有する第３室と、流入室と流出室との間で第２開口部を構成する座と、前記座に面しかつ前記第１開口部を横切って位置決めされたダイヤフラムとを備え、前記ダイヤフラムは流入室と流出室との間の閉鎖を行うように前記座に接触するように移動可能であり、流入室及び第３室と流体連通している第４室と、流入室と第４室との間の流体流れのための少なくとも１つの第１導管と、第４室と第３室との間の流体流れのための第２導管と、第３室と流出室との間の流体流れのための第３導管と、制御手段に応答して少なくとも２つの位置の各々に移動可能なプランジャーとを備え、前記位置の一方では、第３導管の中を通る流体の流通を許し、少なくとも１つの前記位置の他方のでは、第３導管の中を通る流体の流れを阻止し、前記第２導管は曲がりくねった流路を作り、かくして、流体の制限された流れを生じさせるように形成され、前記第３導管は前記第２導管の中を通る流体の流れより大きい流体の流れを許すように形成され、第３導管の中を通る流体の流れを開くようにプランジャーを制御するとき、第３室から第３導管を通して流出室へ流入する流体流れは、第１導管、第４室及び第２導管を通して第３室へ流入する流体流れより大きく、この流量の差により、ダイヤフラムに対する力の差となり、ダイヤフラムを座から立ち去らせ、流入室と流出室との間の直接の流体流れを許す緩閉流体弁を提案する。本発明のなお更なる形態では、本体と、本体を貫通する複数の孔を備えた、流体パイロット操作弁用ダイヤフラムであって、孔の一方の形状及び寸法は流体が孔の中を流れる速度の制限を行うようなものであり、他方の孔の形状及び寸法は、流量制限孔の中を流れる流量より大きい流量を許すようなものであるダイヤフラムを提案する。制限流量孔は孔の中を流れる流体流れを乱れさせる曲がりくねった流路であるのが好ましい。図面の簡単な説明本発明の更なる理解を助けるために、今、本発明を以下の図面を参照してもっと詳細に説明する。図１は、閉位置での緩閉弁の代表的な断面図である。図２は、開位置での緩閉弁の代表的な断面図である。図３は、密閉用ダイヤフラム、曲がりくねった流路ディスク及び曲がりくねった流路キャップを示す、図１の緩閉弁で用いられるダイヤフラムの断面図である。図４ａ及び図４ｂは、それぞれ図３の密閉用ダイヤフラムの上面図及び断面図である。図５ａ、図５ｂ及び図５ｃは、それぞれ、図３の曲がりくねった流路ディスクの上面図、断面図及び下面図である。図６ａ及び図６ｂは、それぞれ、図３の曲がりくねった流路キャップの上面図及び断面図である。図７は、一定の温度及び圧力で、流量対曲がりくねった流路の曲がり部の数の実験的に測定したプロット図である。図８は、流入孔が曲がりくねった流路ディスクの一部でない緩閉弁の他の好ましい実施の形態の断面図である。図９ａ及び図９ｂは、それぞれ、弁の本体内に含まれかつダイヤフラムの周縁部及び上部弁ハウジングによって密閉された曲がりくねった流路を図示する、なお更なる好ましい実施の形態の断面図及び上面図である。図１０は、普通の弁を閉鎖したときの水圧対時間のプロット図である。図１１は、本発明で開示したような代表的な緩閉弁についての水圧対時間のプロット図である。発明を実施するための最善の形態今、図面を詳細に参照すると、流入室１１と、流出室１２と、第３室１３と、ディスクダイヤフラム１４とを有する代表的な緩閉弁１０の１つの実施の形態の断面図を図１に示す。ディスクダイヤフラム１４は、次の順序で互いに積み重ねられた密閉用ダイヤフラム１５と、曲がりくねった流路ディスク１６と、曲がりくねった流路キャップ１７とを有する。少なくとも１つの一次流入ポート１８が密閉用ダイヤフラム１５に位置し、一次通路１９及び一次流出ポート２０を介して流入室１１と第４室２１との間の流体連通をもたらす。曲がりくねった流路ディスク１６の下側に位置した更なる二次流入ポート２２があり、これは、二次通路２４及びこの実施の形態では、曲がりくねった流路ディスク１６の側面に位置する二次流出ポート２３を介して第４室２１と第３室１３との流体連通をもたらす。第３室１３は流出ポート２５を介して流出室１２と流体連通している。弁はソレノイド２６を制御する電流（図示せず）によって電気的に制御される。電流を通すと、ソレノイド２６は賦勢され、磁界を引き起こし、プランジャー２７をばね２８に抗して適所に保持する。電流を切ると、これにより、ソレノイド２６の磁界を停止させ、それによって、ばね２８が作用するプランジャー２７を解放し、プランジャー２７を移動させ、ついには、プランジャー２７は流出ポート２５に載り、かくして、流出ポート２５を密閉する。これにより、第３室１３が一次通路１９、第４室２１及び二次通路２４を介して流入室１１と流体連通しているので、第３室１３を加圧させる。二次通路２４は流体流れの方向を多数回変えさせるように形成され、すなわち、二次通路２４は曲がりくねった流路であり、それによって、第３室１３の中へ流入する流量を減ずる。特定の流量となるように二次通路２４の特定の物理的特性を選択することによって、第３室１３の体積を満たすのにかかった時間を、もし、二次通路２４が流量の減少をせず、或いはそれどころか、二次通路２４がなかったとしたならば、第３室１３を満たすのにかかったであろう時間と比較して増大させることができる。ダイヤフラムが受ける力は、圧力掛ける圧力を及ぼす面積に比例する。第３室１３内の圧力によるディスクダイヤフラム１４に対する下向き方向２９の力が、流入室１１内の圧力によって引き起こされた上向き方向３０の力より大きいとき、ディスクダイヤフラム１４は下向き方向２９に移動し、ついには、ディスクダイヤフラム１４は弁座３１の上へ着座し、このときまで開いていた流入室１１と流出室１２との間の流体連通路を閉じる。第３室１３の加圧時間の増大により、ディスクダイヤフラム１４を弁座３１の上へ押し付けるまでの時間の適当な増大を生じさせ、流入室１１と流出室１２との間の正流路の閉鎖もより遅くなり、流入室と流出室との間の流量をよりゆっくりと変化させ、それによって、水撃の原因である突然の圧力上昇を実質的に除去する。図２におけるように、弁を開き、流入室１１から流出室１２に直接に流体流れ３２を許すため、ソレノイドを作動状態にさせ、それによって、（ばねの力より強い力を及ぼすように適当に選択された）磁界により、プランジャー２７を流出ポート２５から持ち上げ、流体を第３室１３から、この実施の形態では、ディスクダイヤフラム１４の中央を貫通する流出ポートを介して流出室１２の中へ正方向に流れさせる。流出ポート２５は、それにより、第３室１３へ流入する流量より第３室１３から出る流量を大きくさせるように選択され、第３室１３へ流入する流量は、上述したように、すなわち、一次通路、第４室及び二次通路を介して起こる。これにより、第３室１３内の圧力を下げさせ、ディスクダイヤフラム１４に対する全体の力が変わり、ディスクダイヤフラム１４を弁座３１から方向３０に上向きに持ち上げ、かくして、流入室１１と流出室１２との間の流路にわたって正流を起こさせる。図３は図１及び図２に示すようなディスクダイヤフラム１４の断面図である。この実施の形態では、ディスクダイヤフラム１４は３つの構成部品、流入室と流出室との間の流路を制御する弁座３１に着座する密閉用ダイヤフラム１５と、曲がりくねった流路ディスク１６と、曲がりくねった流路キャップ１７とで構成され、これらの構成部品の全てを図４ａ、図４ｂ、図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図６ａ及び図６ｂにもっと詳細に示す。密閉用ダイヤフラム１５は、通常、可撓性及び摩耗抵抗を与えるゴムのような適当な材料で構成される。この実施の形態では、密閉用ダイヤフラム１５は外縁３３を有し、該外縁３３は密閉用ダイヤフラム１５の本体の中央部分を外縁３３に対して移動させる可撓性膜３４を介して密閉用ダイヤフラム１５の主本体に連結される。密閉用ダイヤフラム１５は少なくとも１つ、通常４つから１２個の間の一次流入ポート１８を有し、該一次流入ポート１８は、それらが常に流入室１１と流体連通しているように位置する。この実施の形態では、これは、一次流入ポート１８が弁座３１の周囲を越えて密閉用ダイヤフラム１５の中央部分の周縁部に位置しなければならないことを意味し、一次流入ポート１８は、（図１に示すように）、密閉用ダイヤフラム１５が弁座３１に着座していても着座していなくてもいずれにせよ、流入室１１と流体連通している。一次通路１９及び一次流出ポート２０に対応する１つ以上の一次流入ポート１８は、第４室２１と流入室１１との間で流体連通を許す。この実施の形態では、第４室２１は密閉用ダイヤフラム1５の上面に位置する導管であり、第４室２１は曲がりくねった流路ディスク１６が密閉用ダイヤフラム１５の上部に固定されるときに密閉室として構成される。しかしながら、第４室２１の位置は便宜上のものであるにすぎず、曲がりくねった流路ディスクの下側に位置しても同程度によいことを理解しなければならない。この特定の実施の形態では、第４室２１はドーナツ形のリングであり、４つの一次流入ポート１８がドーナツ形のリングのまわりに対称に位置決めされ、それによって、第４室は流路として作用する。また、一次通路１９は単に密閉用ダイヤフラム１５の厚さと同じほど長くてもよく、このような場合には、有効に一次流入ポート即ち孔１８があるだけであり、一次流入ポート、通路及び流出ポートを構成する特定の要求はないことを理解すべきである。従って、本発明では、一次孔１８との関連は両方の例を構成することを理解すべきである。曲がりくねった流路ディスク１６は、その構造において二次流入ポート２２と、二次通路２４と、この場合は１５８個の曲がり部をもった曲がりくねった流路と、第４室２１と第３室１３との間の流体連通を許す二次流出ポート２３とを有する。二次流入ポート２２は曲がりくねった流路ディスク１６の中心からドーナツ形の第４室２１の位置と同じ半径に位置するように構成される。この方法では、曲がりくねった流路ディスク１６は（その中心軸線のまわりに）いかなる位置にでも回転することができ、依然として、二次流入ポート２２と第４室２１との流体連通を許す。この特徴は、それが、第４室２１が非対称であるか、或いは、実際に第４室２１が無く、一次孔１８が二次流入ポート２２の中へ直接注ぎ込む状況で起こるような、一次孔１８を二次流入ポート２２と完全に整列させる要求を除去するため、きわめて有用である。曲がりくねった流路ディスク１６は又、常に弁座３１内に位置するウイング３５を有し、該ウイング３５はディスクダイヤフラムが（この場合は図面に対して）水平に移動するのを阻止し、かくして、もし、流出ポート２５をプランジャー２７に関して移動させるならば、潜在的な漏れが無いことを確保する。この特定の実施の形態では、二次通路２４は曲がりくねった流路ディスク１６の上部に製造された比較的一定の横断面をもった曲がりくねった流路である。二次通路２４を包囲するため、曲がりくねった流路ディスク１６の上部に着座し、かくして、二次通路２４を構成する曲がりくねった流路キャップ１７がある。この実施の形態の二次流出ポート２３は、曲がりくねった流路ディスク１６の側面に位置し、曲がりくねった流路キャップ１７を貫通しない。この理由は、もし、二次流出ポート２３が曲がりくねった流路ディスク１６を貫通しないならば、曲がりくねった流路キャップ１７を曲がりくねった流路ディスク１６に結合するのが、よりやさしいことがわかったことにある。しかしながら、時々、これはそのようにすることが必要であり、本発明は二次流出ポート２３の位置を過度に限定することはなく、唯一の要件は、二次流出ポート２３が第３室１３の中への流体連通を許すことである。二次通路２４は独特な二重リング形態をなして一連の曲がりを形成する。水は曲がりの中を流れ、最後に二次流出ポート２３から出てくる。曲がりの各々は流れの方向を変え、それによって、運動エネルギー損失を引き起こし、流れを妨げるように作用する。各曲がりの蓄積効果により、流量の著しい低下を引き起こす。流路の実際の物理的な横断面形状は重要でなく、円形から矩形、非対称形に変えてもよい。この特定の実施の形態のディスクダイヤフラム１４は、密閉用ダイヤフラム１４と、曲がりくねった流路ディスク１６と、曲がりくねった流路キャップ１７とを有し、これらは適当な手段によって一緒に保持されるのがよい。（変形例の構造はあとで説明する。）この特定の例では、これらは適当な手段によって接合される。例えば、曲がりくねった流路ディスク１６と密閉用ダイヤフラム１５は円周バーブシール３６の使用によって一緒に保持されるのがよく、一方、曲がりくねった流路キャップ１７は曲がりくねった流路ディスク１６に熱接合又は超音波接合されるのがよい。緩閉弁１０の相対的な寸法を図面に示す。この寸法は特定の適用に適合させるように変えるのがよい。しかしながら、緩閉弁１０が本当に一次孔１８を有する場合には、一次孔１８の横断面寸法は二次通路２４の横断面寸法より大きいことを確保することが重要である。これは、流体が同伴固形物即ちグリットを含有する場合には、二次通路２４が閉塞されるようにならず、しかも、弁を作用できなくすることがないようにするためである。たとえば、洗濯機で用いられる緩閉弁を伴う場合には、一次孔１８は、典型的には、０.５ｍｍの大きさのものであり、一方、二次流入口、二次通路及び二次流出口は０.７５ｍｍより小さくない。これにより、ゴムダイヤフラムの場合には、０.６ｍｍの大きさまでの粒子は０. ５ｍｍの孔の中を通ることができることがわかったので、おおよそ０.６ｍｍより大きい粒子は二次通路に入らない。その理由のために、複数の一次孔１８があり、たとえそのいくつかが閉塞されるようになったとしても、流体を第４室２１に流入させるために残された十分な一次の閉塞されていない孔がある。そのうえ、第３室１３、第４室２１及び流入室１１内の圧力が互いに近づきかつ弁１０を閉鎖すると、一次孔１８を閉塞するいかなる粒子も簡単に離れ落ちる傾向にあることがわかった。かくして、一次孔１８は曲がりくねっている二次通路２４が閉塞されるようにならないことを確保するために流体を濾過する重要な機能を行う。緩閉弁の他の相対的な寸法は、典型的には、弁：高さ５９ｍｍ、幅７９ｍｍ、流入室：直径２０ｍｍ、流出室：直径８ｍｍ（典型的には、５〜１６ｍｍ）、一次孔：０.５ｍｍ、二次通路及び流出ポート：横断面０.８ｍｍ、二次流入ポート：直径０.７５ｍｍ、曲がりくねった流路ディスク：直径２１.６６ｍｍ、曲がりくねった流路ディスクのウイング：直径１８ｍｍ、曲がりくねった流路キャップの厚さ：０.８ｍｍ、曲がりくねった流路キャップの直径：２２ｍｍ、流出ポート：直径０.８ｍｍ。図７は圧力が５０ｋＰａで、温度が１８°Ｃの水について、図５ａに示すような全体構造の二次通路の曲がり部の関数として流量を描く、実験的に導かれた曲線を示す。明らかに、流量は明らかに曲がりくねっている二次通路の９０°曲がりの数の増大の関数として減少することがわかる。図８は本発明の原理を利用する他の実施の形態である。この例では、一次孔１８はもはや密閉用ダイヤフラム１５内に構成されるのではなく、今では、一部が密閉用ダイヤフラム１５を貫通する曲がりくねった流路ディスク１６の一部である。このタイプの構造の利点は、それが漏れ防止を改善することである。図９ａ及び図９ｂは緩閉弁の他の実施の形態の断面図及び上面図である。この実施の形態では、二次通路２４即ち曲がりくねった流路は弁体３７に位置し、密閉用ダイヤフラム１５及び上ハウジング３８の周縁部によって密閉される。これにより、曲がりくねった流路ディスクを冗長にさせ、大変簡単にされた構造となる。曲がりくねった流路の構造の使用により、普通の洗濯機構造の場合には、約７０％だけ水撃の圧力パルスを減ずることが実験的にわかった。明らかに、これにより配管構成部品に対する応力を減ずるばかりでなく、水撃の可聴ノイズの可なりの減少となる。図１０及び図１１は、普通の弁及び緩閉弁をそれぞれ閉鎖して実験的に測定した圧力対時間のデータを示す。１４４０ｋＰａの平均圧力で、普通の弁は５０００ｋＰａを超える圧力ピークを生じるが、一方、緩閉弁を用いるときに観察された最大値は２４４０ｋＰａであることが容易にわかる。そのうえ、普通の弁は緩閉弁と比較すると、より長い減衰時間を有する。構造が特定の弁の適用で要求される物理的形状の制約によってだけ制限された、例えば、ぎざぎざになった縁をもった円筒形の流路、或いは、可変直径の管のような他の曲がりくねった流路を用いてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者サマートングレゴリーオーストラリアサウスオーストラリア 5097 リッジヘヴンブライアンストリート７

Claims

【特許請求の範囲】１．流入口及び流出口と、前記流入口と前記流出口との間の流れを制御するダイヤフラムとを有し、前記ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムの中を通る流体の制限された流れを生じさせるように形成されかつそのようにする寸法の流路を有することを特徴とする流体パイロット操作弁。２．ダイヤフラムの中を通る流体の制限された流れを生じさせるように形成されかつそのようにする寸法の制限された流路を有し、前記制限された流路に入る流体を濾過する濾過手段を更に有することを特徴とする、流体パイロット操作弁に使用されるダイヤフラム。３．互いに流体連通している流入室及び流出室と、第１開口部を有する第３室と、前記流入室と前記流出室との間で第２開口部を構成する座と、前記座に面して向かい合い、前記第１開口部を横切って位置決めされかつ前記流入室と前記流出室との間の閉鎖を行うように前記座に接触するように移動可能であるダイヤフラムと、前記流入室及び第３室と流体連通している第４室と、前記流入室と前記第４室との間の流体流れのための少なくとも１つの第１導管と、前記第４室と前記第３室との間の流体流れのための第２導管と、前記第３室と前記流出室との間の流体流れのための第３導管と、制御手段に応答して少なくとも２つの位置の各々に移動可能なプランジャーとを備え、前記位置の一方では、前記第３導管の中を通る流体の流通を許し、少なくとも１つの前記位置の他方では、前記第３導管の中を通る流体の流れを阻止し、前記第２導管は曲がりくねった流路を作り、かくして、流体の制限された流れを生じさせるように形成され、前記第３導管は前記第２導管の中を通る流体の流れより大きい流体の流れを許すように形成されることを特徴とする緩閉流体弁。４．少なくとも４つの第１導管があることを特徴とする、請求項３に記載の緩閉流体弁。５．前記第１導管は前記第４室へ流入する流体流れを許す前記ダイヤフラムの孔であり、前記第４室は前記ダイヤフラム内に含まれ、前記ダイヤフラムは前記第３室へ流入する流体流れを許す第２導管を更に有することを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載の緩閉流体弁。６．前記第３導管は前記ダイヤフラム内に含まれることを特徴とする、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。７．前記第２導管は前記ダイヤフラムを通して前記第４室から前記第３室まで流体の制限された流れを生じさせる曲がりくねった流路であることを特徴とする、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。８．前記第１導管はそれらの断面積が前記第２導管の断面積より小さいように形成されることを特徴とする、請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。９．前記第１導管の断面積はほぼ０.２５ｍｍ²であり、前記第２導管の断面積はほぼ０.６４ｍｍ²であることを特徴とする、請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。 10．前記制御手段は電磁ソレノイド手段であることを特徴とする、請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。 11．前記ダイヤフラムは３つの構成部品で構成され、第１構成部品は前記流入室と前記流出室との間の流体流れを阻止するように前記座と接触してシールを行うようになっている可撓性の密閉部材であり、第２構成部品は頑丈な剛体構造の曲がりくねった流路ディスクであり、第３構成部品は前記曲がりくねった流路ディスクに接合されるようになっている剛体の曲がりくねった流路キャップであることを特徴とする、請求項３から請求項１０のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。 12．前記第１導管は前記可撓性シール部材の孔であり、前記第４室は上面を除いたその全ての側面が前記可撓性シール部材の溝として構成された導管であり、前記上面は前記第４室を構成する前記曲がりくねった流路ディスクによって作られ、前記第２導管は前記上面を除いたその全ての側面が前記曲がりくねった流路ディスクで構成された曲がりくねった流路であり、前記上面は前記第２導管を構成する曲がりくねった流路キャップによって形成され、前記曲がりくねった流路ディスクは流入孔と、前記第２導管の流出孔とを有することを特徴とする、請求項１１に記載の緩閉流体弁。 13．前記第４室はドーナツ形の室又は流路であることを特徴とする、請求項３から請求項１３のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。 14．前記第２導管は前記緩閉弁の前記本体に位置することを特徴とする、請求項３から請求項１０のいずれか１項に記載の緩閉流体弁。 15．前記第１導管、前記第４室及び前記第２導管は前記曲がりくねった流路ディスクに位置することを特徴とする、請求項１２に記載の緩閉流体弁。 16．互いに流体連通している流入室及び流出室と、第１開口部を有する第３室と、前記流入室と前記流出室との間で第２開口部を構成する座と、前記座に面しかつ前記第１開口部を横切って位置決めされかつ前記流入室と前記流出室との間の閉鎖を行うように前記座に接触するように移動可能であるダイヤフラムと、前記流入室及び前記第３室と流体連通している第４室と、前記流入室と前記第４室との間の流体流れのための少なくとも１つの第１導管と、前記第４室と前記第３室との間の流体流れのための第２導管と、前記第３室と前記流出室との間の流体流れのための第３導管と、制御手段に応答して少なくとも２つの位置の各々に移動可能なプランジャーとを備え、前記位置の一方では、前記第３導管の中を通る流体の流通を許し、少なくとも１つの前記位置の他方では、前記第３導管の中を通る流体の流れを阻止し、前記第２導管は曲がりくねった流路を作り、かくして、流体の制限された流れを生じさせるように形成され、前記第３導管は前記第２導管の中を通る流体の流れより大きい流体の流れを許すように形成され、前記第３導管の中を通る流体の流れを開くように前記プランジャーを制御するとき、第３室から第３導管を通して流出室へ流入する流体流れは、第１導管、第４室及び第２導管を通して前記第３室へ流入する流体流れより大きく、この流量の差により、ダイヤフラムに対する力の差となり、ダイヤフラムを座から立ち去らせ、流入室と流出室との間の直接の流体流れを許すことを特徴とする緩閉流体弁。 17．本体と、前記本体を貫通する複数の孔を備えた、流体パイロット操作弁用ダイヤフラムであって、前記孔の一方の形状及び寸法は流体が前記孔の中を流れる速度の制限を行うようなものであり、前記孔の他方の形状及び寸法は、前記流量制限孔の中を流れる流量より大きい流量を許すようなものであることを特徴とするダイヤフラム。 18．前記制限流量孔は前記孔の中を流れる流体流れを乱れさせる曲がりくねった流路であることを特徴とする、請求項１７に記載のダイヤフラム。 19．図１から図６を参照してここに説明したような緩閉流体弁。 20．図８を参照してここに説明したような緩閉流体弁。 21．図９を参照してここに説明したような緩閉流体弁。 22．図１から図６を参照してここに説明したような流体パイロット操作弁で使用するためのダイヤフラム。 23．図８を参照してここに説明したような流体操作弁で使用するためのダイヤフラム。 24．図９を参照してここに説明したような流体操作弁で使用するためのダイヤフラム。