JPS62202208A - 水圧制御バルブ - 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、ビル給水設備等における配管系の水圧を定圧
に制御する水圧制御バルブに関するものである。

［従来の技術］ 圧力タンクを用いたポンプ自動運転による給水装置では
通常その吐出圧力はポンプの特性によって変化するが圧
力変動を供なうため湯沸し器の不調やシャワーの水温変
化等が生じる。これを防止するものとして可変速ポンプ
による吐出圧カ一定の給水装置がある。しかし可変速ポ
ンプによる給水装置は一般的に設備費が高く又ポンプ制
御機器等の保守管理コストおよびランニングコストも高
い。

このため最近中小規模の建物を対象とした給水装置にお
いて圧力変動の少ない経済的でコンパクトな給水装置が
望まれており、この要求に応じるものとしては特公昭５
７−３５４８３号に開示された、ハウジング内に摺動可
能に中央軸を収容し中央軸の両端に片方は逆止弁を備え
たスロットルバルブともう一方はつりあいピストンを備
えたバルブ部材を設け、このスロットルバルブとつりあ
いピストンの中間部に流入口水路を設けて、互いに中央
軸側から端面側へ働らく様な水圧を作用させ、スロット
ルバルブの開度をつりあいピストンで調整する制御バル
ブが知られている。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記従来の制御バルブは中央軸のスロットルバルブとつ
りあいピストンの中間に流入口水路を設けているので吐
出口水路側配管内の圧力が減少してスロットルバルブの
開きが大きい状態で、水が流れると、水の流れがつりあ
いピストンの内側にも影響してつりあいピストンの内側
に正しいポンプ側の吐出圧が作用せず減圧された状態と
なり、更にスロットルバルブがある開度に達すると今度
は、吐出圧力が増圧された状態となる。またスロットル
バルブのある開度状態でバルブ部材に脈動現象が生じる
場合もある。さらに流入口水路から流入した水は直接中
央軸を軸直角方向の一方へ押付ける様に作用するのでバ
ルブ部材の摺動時の抵抗が増し、吐出口水路側圧力の変
化に対して敏感な応答ができない。その弛ハウジングの
流入み口と吐出口の軸線が同一軸線に納められてないの
で実際配管作業がやりにくい、又メンテナンス上制御バ
ルブの中央軸線上の両端部に空間を保持しておく必要が
ある。

その他、スロットルバルブの弁体外径は弁座内径よりわ
ずかに大径にされているのみであるので流量が増加する
につれてスロットル弁の開度が大きくなった時スロット
ル弁に加わる一次側の見かり上の受圧面積が減少する結
果となり、所定の開度が得られず吐出口の圧力が減少す
るという問題も含んでいる。

本発明は上記の問題を解消して、流体の流れによる悪影
響を受けることなく正しい定圧制御を行う制御バルブを
提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、流入口水路と吐出口水路を有するハウジング
と、 前記ハウジング内に摺動可能に中央軸を収容し、該中央
軸の一端側にスロットルバルブ部分をそなえると共に他
端側につりあいピストンをそなえ、前記流入口水路が前
記中央軸の両端に配置したスロットルバルブの端面とつ
りあいピストンの端面を互いに押圧する様装置したバル
ブ部材と、前記摺動可能なバルブ部材の動きを調整圧力
と吐出口水路の圧力との間の圧力差によって制御するよ
うに前記つりあいピストンの中央軸側に吐出口水路と水
密に仕切られた調整圧力を発生させる装置と、 前記流入口水路と吐出口水路の間に配置され、流入口圧
力が吐出口圧力よりも大きいときに流体の流れを可能に
すると共に、吐出口圧力が流入口圧力を越えるとき流体
の流れを止める様になった逆止め弁装置とからなること
を特徴とする水圧制御バルブである。

［作用］ ポンプからの流入口圧力は摺動可能なバルブ部材のスロ
ットルバルブ端部と、中央軸を介して連結されたつりあ
いピストンの端部に作用し、バルブ部材にかかるポンプ
加圧ノｊが互いに打ち消しあうようにしている。つりあ
いピストンにはこれを貫通する小穴を有し、その小穴を
水が通過し、通過後の前記ピストン中央軸側の背圧を圧
ツノ調整装置により一定に保つ事によってつりあいスロ
ットルバルブを開ける作用を行わせる。背圧の大きさは
バルブに連結した小型の前記圧力調整装置によって決め
られる。このようにバルブ部材の動きは、主に前記圧力
調整装置により比較的一定にされた背圧によって制御さ
れ、つりあいピストン端面にポンプから吐出されてくる
流体の流れの影響による不安定な力が発生しないような
構造となっているので安定した二次側圧力を得ることが
できる。

［実施例］ 次に本考案による実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本実施例の縦断面を示したもので、フランジ
３を有する流入口水路１、フランジ３ａを有する吐出口
水路２を同軸線上に設け、これと直角方向に中央軸１３
、スロットル弁１０、ピストン１４からなるバルブ部材
５を摺動可能な様にピストン室６、中央軸摺動部６ｂお
よびスロットル弁を閉止する弁座４ａが設けられ、そし
て弁１７．ダイアフラム２６．スプリング１９．調整ナ
ツト２０．調整ネジ２１から成る圧力調整部３０、さら
に流入口水路１からつりあいピストン端部室６Ｃに水を
導く導入口２４および２４ａより構成されている。本体
４に設けられた前記フランジ３，３ａはそれぞれポンプ
の吐出側フランジ、給水配管等の二次側フランジにガス
ケットを介してポル１〜により接続される。バルブ部材
５は、弁棒１３の一端に円周上がスリット形状のガイド
バ一部１０ｂをもったスロットル弁１０、柔軟性の材質
からなる弁シート１１および上部弁体１２が固定され、
もう一方の端にはピストン１４が止め輪２５にて固定さ
れ構成されている。

スロットル弁の弁体１２の外径は、スロットル弁座部４
ａの内径に対し、約１．５倍と従来の制御バルブと比べ
比較的大径とし、流体が弁体１２とスロットル弁座４ａ
の間の開口部を通り吐出口水路２へ流れる際、十分な揚
力を受けるようにしている。

また弁座４ａを設けて流入口水路と吐出口水路を遮断し
ている障子壁４Ｃには、流入口水路１と吐出口水路２に
通ずる少なくとも１個の小穴１０ａがあ（プられ、障子
壁４Ｃの吐出口水路２側には流体が吐出口水路２側から
流入口水路１側へ前記小穴１０ａを通して流れるのを防
止するよう逆止弁体６１．逆止弁ハウジング６２．逆止
弁スプリング６３．よりなる逆止弁６０が組みつけられ
ている。

第１図に示すようにバルブ部材５は、ピストン１４がピ
ストン室６のスライド部分６ａに係合し、中央軸１３が
中央軸摺動部６ｂで係合し、又スロットル弁１０が弁座
部４ａに係合して流入口、吐出口水路と直角方向にスラ
イド可能に支持される。

又、ピストン１４にはつりあいピストン端部室６０とピ
ストン室６に通ずる小穴１４ａが少なくとも１個あけら
れている。さらにピストン１４の円周上に設けられた溝
部に、Ｏリング１６ａおよび前記○リングの外周を囲む
ストッパーリング１６ｂが取付けられ、ピストン１４と
スライド部分６８間を摺動可能にシールしている。圧力
調整部３０は、ピストン室６と通水路２４ｃおよび２４
ｄで連通しており、弁１７を中央に固定取付けたダイア
フラム２６と調整ナツト２０の間でスプリング１９がセ
ットされ、圧力調整部３０のハウジング２２内に収めら
れ、ハウジング２２より外部に一端を出している調整ね
じ２１をまわし、調整ナツト２０の移動によりスプリン
グ１９の力を調整する。

ハウジング２２は、本体４に設けられた圧力調整部取付
座８にダイアフラム２６を介してボルト等により固定さ
れる。

圧力調整部取付座８の側部には、ネジ部を有する流体排
出口１８を有している。

流体は、ピストン室６から通水路２４ｃおよび２４ｄを
通ってダイアフラム２６に流体圧を加え、スプリング１
９により調整された圧力となるよう弁座４ｂと弁１７の
開度が自動的に調整されながら吐水路１８ａを通り、流
体排出口１８から放水されるか、又あるいはポンプの一
次側へ戻す様配管されている。

第３図は、本考案に係る定圧制御バルブを用いた給水装
置例を系統的に示したものである。４は定圧制御バルブ
、４０は受水そう、４１は吸込管、４２はポンプ、４５
は各水栓５０への給水管、４９は圧力タンクであり、４
６は圧力タンク４９の接続管である。

又、４７はポンプ４２を○Ｎ、ＯＦＦさせる圧力スイッ
チであり、４８は圧力計である。さらに定圧制御バルブ
４の圧力調整部３０の流体排出口１８からポンプ４２の
サクション側へホースあるいは管等の配管４３により連
結されている。

次に作動について、第１図乃至第３図を用いて説明する
。まず第３図において、水栓５０が全て閉じられ水の使
用がない時はポンプ４２は停止し、定圧制御バルブ４内
の逆止弁６０が閉となっており、圧力タンク４９には適
当な水が保有され、給水配管系４５は圧力タンクにより
加圧されている。この時バルブ部材５のスロットル弁１
０も閉じている。

水栓５０が使用されるとまず最初に圧力タンク４９より
水が給水され、管内の圧力が低下して調整された圧力よ
り　０．２〜０．５低い圧力スイッチ４７の作動設定値
まで低下すると、圧力スイッチ４７によりポンプ４２が
起動する。

ポンプ４２が起動すると、その直後は流入口水路より導
入口２４および２４ａを通ってピストン端部室６ｃに送
られて来た水がピストン１４の小孔１４ａを通ってピス
トン１４の背面に背圧を生じ、これが吐出口水路２側の
圧力よりも高くなるのでバルブ部材５が全開し、スロッ
トルバルブ１０を通って水が給水配管４５へ供給される
。ポンプの運転時は、定圧制御バルブ４に入った水はス
ロットル弁を通って給水されるとともにつりあいピスト
ン１４の小穴１４ａを通りピストン室６に入り、通水路
２４ｃおよび２４ｄを通りダイアフラム２６にあたりス
プリング１９の力以上に達すると、弁１７が押し開かれ
て、水は流体排出口１８より配管４３を通ってポンプサ
クヨン側へ戻されながら、ピストン室６にほぼ一定に調
整された圧力を生じさせる。

このときスロットル弁上部弁体１２と弁座４ａの開度が
大きくなるに従い、弁体１２のスロットル回倒に受ける
圧力は弁体が閉じているときの圧力よりも見かけ上減少
するが、これを流れる水により弁体１２を押し上げる揚
力でおぎない、その揚力と弁体１２のスロットル回倒と
吐出口水路側に生じる圧力差による力を合せた力と、つ
りあいピストン１４の端面側と背面側に生じる圧力差に
よる力の関係によって、制御弁体５は、本体４内のある
位置でバランスし、スロットル弁１０と弁座４ａの開度
が決まる。

流量が多いときはスロットル弁１０の開度が大となり、
逆に流量が少ないときは開度が小となり、定圧制御バル
ブの吐出口水路２の圧力をほぼ一定にする。

−１１＝ 次に水栓５０が閉じられ水の使用が停止すると、吐出口
水路内の圧力が上昇するのでスロットル弁１０は閉じ、
水は障子壁部４Ｃの小穴１０ａを通って逆止弁６０の逆
止弁体６１を押し上げ、吐出口水路２側へ流れ、圧力タ
ンク４９内へ送水される。

その後、給水配管系４５の圧力がポンプ停止圧力に達す
ると圧力スイッチ４７によりポンプ４２は停止し、定圧
制御バルブの逆止弁６０は閉止し、元の状態に戻る。

第４図は、つりあいピストン１４の小穴１４ａのかわり
に同等の流量を流れるようにしピストン端部室６Ｃへ流
れ込む流体の圧力が変化しても流量が変わらない定流量
弁７０を設けたもので、この結果圧力調整部の弁１７の
開度も一定で圧力調整部３０内のスプリング１９の圧縮
ストロークも一定になり、従来の流量変化によるポンプ
吐出圧の変化、つまりピストン端部室６Ｃへ流れ込む流
体の圧力の変化により定圧制御バルブ吐出側の圧力が必
ずしも一定でないという問題も解消することができるも
のである。

［効果］ 本発明によれば、水圧ブースターポンプ装置に組み込ま
れる圧力制御弁の流量変化による圧力特性が流量変化の
影響をうけずに制御するので大幅に向上できる。又圧力
変動のなくコンパクトでメンテナンスがほとんど不要で
さらに同軸上に配管できて施工費も安い水圧制御バルブ
が可能となる。

さらに本バルブの圧力調整部において、この調整部への
流入水をポンプサクション側へ戻すようにしており、常
に背圧のない状態でこの圧力調整部の弁が作動できるの
で、圧力調整部の圧力を吐出水路側圧力をほぼ同じにす
ることができる。

この結果、従来の減圧弁等のような一次側と二次側との
差圧が必要でなく、ポンプ吐出圧力が吐出水路側圧力と
ほぼ同じになるまで定圧制御ができ、ポンプ動力エネル
ギーを有効に使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による定圧制御バルブの縦断面図、第２
図は第１図によるＡ−Ａ′矢視断面、第３図は本考案に
よる定圧制御バルブを用いた給水装置の概略系統図、第
４図は本考案によるピストンの小穴１４ａに定流量弁を
絹み込んだ部分断面図。 １・・・流入口水路、２・・・吐出口水路、２４・・・
導入口４・・・定圧制御バルブ、　５・・・バルブ部材
。 ６・・・ピストン室、　　６ｂ・・・中央軸層動部。 ６Ｃ・・・つりあいピストン端部室。 １０・・・スロットルバルブ、１２・・・弁体、１３・
・・中央軸。 １４・・・つりあいピストン、１７・・・弁、１９・・
・スプリング。 ２１・・・調整ネジ、　３０・・・圧力調整部、　４ｃ
・・・障子壁部。 ４２・・・ポンプ、４３・・・配管、６０・・・逆止弁
。 第１侶 グＺ′ＴＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流入口水路と吐出口水路を有するハウジングと、 前記ハウジング内に摺動可能に中央軸を収容し、該中央
   軸の一端側にスロットルバルブ部分をそなえると共に他
   端側につりあいピストンをそなえ、前記流入口水路が前
   記中央軸の両端に配置したスロットルバルブとつりあい
   ピストンのそれぞれの端面を互いに押圧する様に配置し
   たバルブ部材と、前記摺動可能なバルブ部材の動きを調
   整圧力と吐出口水路の圧力との間の圧力差によって制御
   するように前記つりあいピストンの中央軸側に吐出口水
   路と水密に仕切られた調整圧力を発生させる装置と、 前記流入口水路と吐出口水路の間に配置され、流入口圧
   力が吐出口圧力よりも大きいときに流体の流れを可能に
   すると共に、吐出口圧力が流入口圧力を越えるとき流体
   の流れを止める様になった逆止め弁装置とからなること
   を特徴とする水圧制御バルブ。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、前記つりあい
   ピストンの端部側から中央軸側への流体の通過が可能な
   ように前記つりあいピストンには連通孔を設けると共に
   、つりあいピストンの中央軸側の面に作用する圧力を調
   整するため、ハウジングに圧力調整装置を連結し、該圧
   力調整装置で調整後の流体を放水又はポンプの吸込側水
   路へ戻す様にした水圧制御バルブ。