特許 7050385 減圧弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-31

(45)【発行日】2022-04-08

(54)【発明の名称】減圧弁

(51)【国際特許分類】

   G05D 16/20 20060101AFI20220401BHJP

   F16K 17/30 20060101ALI20220401BHJP

   F16K 1/32 20060101ALI20220401BHJP

【ＦＩ】

G05D16/20 Z

F16K17/30 A

F16K1/32 C

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018009788

(22)【出願日】2018-01-24

(65)【公開番号】P2019128771

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2021-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】391060029

【氏名又は名称】株式会社ダンレイ

(73)【特許権者】

【識別番号】000010087

【氏名又は名称】ＴＯＴＯ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095245

【弁理士】

【氏名又は名称】坂口 嘉彦

(72)【発明者】

【氏名】両川 和也

(72)【発明者】

【氏名】金崎 桂介

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２０７５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１９４９７２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １６／００－１６／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部に配設された弁座と、一次圧を受けるピストンヘッドの一端から延びる第１弁軸に取り付けられると共に二次側通路内に配設されて弁座に対峙する弁体と、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸に取り付けられて二次圧を受けるダイヤフラムと、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸を介してピストンヘッドを弁体方向へ付勢するバネとを有し、弁体は、有底筒状のカバーと、カバーに内嵌合して一端面が弁座に対峙する環状のシール部材とを有し、シール部材に挿通された第１弁軸に螺合してカバー底壁に当接するナット又はねじと第１弁軸に形成されシール部材の前記一端面の内周縁部に当接する環状鍔部とに挟持されて弁体が第１弁軸に取り付けられており、シール部材の前記一端面内周縁部と環状鍔部との当接部の環状鍔部の外周縁部に環状突起が形成されていることを特徴とする減圧弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水回り機器に使用される減圧弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部に配設された弁座と、一次圧を受けるピストンヘッドの一端から延びる第１弁軸に取り付けられると共に二次側通路内に配設されて弁座に対峙する弁体と、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸に取り付けられて二次圧を受けるダイヤフラムと、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸を介してピストンヘッドを弁体方向へ付勢するバネとを有し、弁体は、有底筒状のカバーと、カバーに内嵌合して一端面が弁座に対峙する環状のシール部材とを有し、シール部材に挿通された第１弁軸に螺合してカバー底壁に当接するナット又はねじと第１弁軸に形成されシール部材の前記一端面の内周縁部に当接する環状鍔部とに挟持されて弁体が第１弁軸に取り付けられた減圧弁が広く使用されている。
上記減圧弁には、閉弁時に一次側通路にウォーターハンマーが発生し、シール部材に高水圧が印加された時に、シール部材の外周縁部が捲れ上がり、カバーと弁座との間にかみ込んで、故障する場合があるという問題があった。
特許文献１は、シール部材をカバーに接着固定し、或いはシール部材をカバーにインサート成形し、或いはカバー周側壁をかしめることにより、シール部材の捲れ上がりを防止した減圧弁を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－２０７５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の発明者は、鋭意研究の結果、シール部材の捲れ上がりは、シール部材一端面の内周縁部と弁軸の環状鍔部との当接部を通って、弁軸周側面とシール部材内周側面との当接部と、シール部材他端面とカバーとの当接部とに侵入した高圧水が、シール部材を捲れ方向に付勢した結果発生することを見出した。
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部に配設された弁座と、一次圧を受けるピストンヘッドの一端から延びる第１弁軸に取り付けられると共に二次側通路内に配設されて弁座に対峙する弁体と、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸に取り付けられて二次圧を受けるダイヤフラムと、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸を介してピストンヘッドを弁体方向へ付勢するバネとを有し、弁体は、有底筒状のカバーと、カバーに内嵌合して一端面が弁座に対峙する環状のシール部材とを有し、シール部材に挿通された第１弁軸に螺合してカバー底壁に当接するナット又はねじと第１弁軸に形成されシール部材の前記一端面の内周縁部に当接する環状鍔部とに挟持されて弁体が第１弁軸に取り付けられた減圧弁であって、閉弁時に一次側通路に発生したウォーターハンマーによる弁体シール部材の捲れ上がりが、従来とは異なる手段で防止された減圧弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明においては、一次側通路と、二次側通路と、一次側通路と二次側通路との境界部に配設された弁座と、一次圧を受けるピストンヘッドの一端から延びる第１弁軸に取り付けられると共に二次側通路内に配設されて弁座に対峙する弁体と、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸に取り付けられて二次圧を受けるダイヤフラムと、前記ピストンヘッドの他端から延びる第２弁軸を介してピストンヘッドを弁体方向へ付勢するバネとを有し、弁体は、有底筒状のカバーと、カバーに内嵌合して一端面が弁座に対峙する環状のシール部材とを有し、シール部材に挿通された第１弁軸に螺合してカバー底壁に当接するナット又はねじと第１弁軸に形成されシール部材の前記一端面の内周縁部に当接する環状鍔部とに挟持されて弁体が第１弁軸に取り付けられており、シール部材の前記一端面内周縁部と環状鍔部との当接部の環状鍔部の外周縁部に環状突起が形成されていることを特徴とする減圧弁を提供する。
本発明に係る弁構造においては、弁体のシール部材の一端面内周縁部と第１弁軸の環状鍔部との当接部の、環状鍔部に環状突起が形成されているので、環状突起部でのシール部材と環状鍔部との当接部の面圧が上昇し、前記当接部に強い止水機能が生ずる。この結果、一次側通路のウォーターハンマーで発生した高圧水が、第１弁軸周側面とシール部材内周側面との当接部と、シール部材の他端面とカバーとの当接部とに侵入する事態の発生が防止され、ひいてはシール部材の捲れ上がりが防止される。環状鍔部に環状突起を形成するのはシール部材をカバーに接着固定し、或いはインサート成形し、或いはカバー周側壁をかしめるのに比べて安価である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の実施例に係る減圧弁の断面図である。（ａ）は全体構造を示す断面図であり、（ｂ）は弁体の拡大断面図であり、（ｃ）は弁軸の変形例の拡大部分断面図であり、（ｄ）は弁体の変形例の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明の実施例に係る減圧弁を説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、減圧弁１はボディ１０を備えている。ボディ１０の一部がシリンダ１１を形成している。減圧弁１は、シリンダ１１内で往復摺動するピストンヘッド１２と、ピスンヘッド１２の一方の端面から延びてシリンダ１１の一端からシリンダ１１外へ突出する第１弁軸１３と、シリンダ１１の前記一端が形成する環状の弁座１４と、第１弁軸１３のシリンダ１１外へ突出した一端に固定されて弁座１４と対峙する弁体１５と、シリンダ１１周壁の第１弁軸１３に対峙する部位に形成された開口１６と、ピストンヘッド１２の他方の端面から延びてシリンダ１１の他端からシリンダ１１外へ突出する第２弁軸１７と、第２弁軸１７のシリンダ１１他端から突出した一端部に中心部が固定されたダイヤフラム１８と、ボディ１０の一部により形成され、ダイヤフラム１８に対峙しダイヤフラム１８とシリンダ１１とピストンヘッド１２と協働して感圧室１９を形成するダイヤフラムケース２０と、第２弁軸１７のシリンダ１１他端から突出した一端部に固定されると共に第２弁軸１７に形成された鍔部と協働してダイヤフラム１８の内周縁部を挟持するバネ押さえ２１と、バネ押さえ２１と第２弁軸１７とを介してピストンヘッド１２を弁体１５方向へ付勢するバネ２１ａと、バネ２１ａを収容すると共にダイヤフラムケース２０と協働してダイヤフラム１８の外周縁部を挟持するバネケース２２と、ピストンヘッド１２の周溝に収容されてピストンヘッド１２とシリンダ１１内周面との摺接部をシールするＯリング２３とを備えている。

【0008】

ボディ１０は、シリンダ１１の周壁の開口１６とシリンダ１１の内部空間とを介して弁座１４と弁体１５との間に形成される環状隙間Ｓに連通する弁流入口２４と、弁座１４と弁体１５との間に形成される環状隙間Ｓに連通する弁流出口２５とを有している。
弁流入口２４と環状隙間Ｓとの間の流路が一次側通路２６を形成し、環状隙間Ｓと弁流出口２５との間の流路が二次側通路２７を形成している。
弁体１５は二次側通路２７内に配設されており、感圧室１９は二次側通路２７に連通している。
弁体１５は、底壁に第１弁軸１３の挿通穴が形成された有底筒状のカバー１５ａと、カバー１５ａに内嵌合して一方の端面１５ｂ₁が弁座１４に対峙する矩形断面の環状のシール部材１５ｂとを有している。弁体１５は、シール部材１５ｂとカバー１５ａとに挿通された第１弁軸１３に螺合してカバー１５ａの底壁に当接するナット２８と、第１弁軸１３に形成されシール部材１５ｂの端面１５ｂ₁の内周縁部に当接する環状鍔部１３ａとに挟持されて第１弁軸１３に取り付けられている。シール部材１５ｂの端面１５ｂ₁内周縁部と環状鍔部１３ａとの当接部の環状鍔部１３ａの外周縁部に、半円断面の環状突起１３ｂが形成されている。

【0009】

シリンダ１１、ピストンヘッド１２、第１弁軸１３、弁座１４、弁体１５、第２弁軸１７、ダイヤフラム１８、バネ２１ａは、協働して、一次側通路２６と二次側通路２７との境界部Ｓの流路面積を可変調整する止水機能を有する減圧弁機構を形成している。
減圧弁１の弁流入口２４は、図示しないストレーナと逆止弁とを介して図示しない水道配管に接続し、減圧弁１の弁流出口２５は、図示しない給湯器の貯湯タンクに接続している。給湯器の貯湯タンクはシャワーヘッドや浴槽吐水口等の図示しない吐水装置に接続している。

【0010】

減圧弁１の作動を説明する。
吐水装置が閉鎖され、減圧弁１より下流側の流路内の水と湯とが停止している時は、減圧弁１は閉弁している。
吐水装置が開放されると、減圧弁１の二次圧（二次側通路２７内と感圧室１９内の水圧）が低下する。この結果、ダイヤフラム１８に印加される二次圧による閉弁方向の付勢力が減少し、バネ２１ａによる開弁方向の付勢力を受けて弁体１５が弁座１４から離れ、減圧弁１は開弁する。弁体１５と弁座１４との間に形成された環状隙間Ｓを水道水が流れる際に圧力損失が発生し、水道水は減圧される。
二次側通路２７と感圧室１９とは連通しているので、二次側通路２７内の水道水圧である減圧弁１の二次圧がダイヤフラム１８に印加される。一次側通路２６内の水道水圧である減圧弁１の一次圧は、ピストンヘッド１２の周溝に収容されたＯリング２３がピストンヘッド１２とシリンダ１１の摺接部をシールすることにより、感圧室１９には伝達されず、ダイヤフラム１８には印加されない。

【0011】

何らかの原因で二次圧が上昇するとバネ２１ａの付勢力に抗してダイヤフラム１８が弁座１４から遠ざかる方向へ弾性変形し、ダイヤフラム１８に固定された第２弁軸１７が、ひいてはピストンヘッド１２、第１弁軸１３がダイヤフラム１８に追随してダイヤフラム１８側へ移動し、弁体１５が弁座１４に接近する。この結果、弁座１４と弁体１５との間の環状隙間Ｓが狭まり、前記環状隙間Ｓを水道水が通過する際の圧力損失が増加する。この結果、二次圧が下降する。従って、減圧弁１においては、二次圧は所定値以下に維持される。

【0012】

吐水装置が閉鎖されると、減圧弁１内の流速が零へ向けて急減する。前記流速の急減に伴って、一次圧（一次側通路２６内の水圧）と二次圧（二次側通路２７内と感圧室１９内の水圧）との差圧が急減する。この結果、ダイヤフラム１８に印加される二次圧による閉弁方向の付勢力が急増し、バネ２１ａの付勢力に逆らって弁体１５が弁座１４へ向けて移動し、弁座１４に当接して環状隙間Ｓを閉鎖する。この結果、減圧弁１は閉弁する。
減圧弁１内の流速が零へ向けて急減している途中で減圧弁１が閉弁することにより、閉弁後二次圧は一次圧よりも低い値に維持される。この結果、閉弁後に給湯器に取り付けられた逃がし弁が開弁する等の不都合な事態の発生が防止される。

【0013】

減圧弁１の閉弁時に、上流側の水道配管に接続された水機器の止水動作によって一次通路２６にウォーターハンマーが惹起される場合がある。この場合、ウォーターハンマーで発生した高圧水が第１弁軸１３の周側面とシール部材１５ｂ内周側面との当接部と、シール部材の他方の端面１５ｂ_２とカバー１５ａとの当接部とに侵入すると、シール部材１５ｂが径方向外方と弁座１４方向とに押されて捲れ上がり、カバー１５ａと弁座１４との間にかみ込んで、減圧弁機構が故障する。しかし減圧弁１においては、シール部材１５ｂの端面１５ｂ_１内周縁部と弁軸１３の環状鍔部１３ａとの当接部の、環状鍔部１３ａ外周縁部に環状突起１３ｂが形成されているので、環状突起部でのシール部材１５ｂと環状鍔部１３ａとの当接部の面圧が上昇し、前記当接部に強い止水機能が生ずる。この結果、一次通路２６に惹起されたウォーターハンマーで発生した高圧水が弁軸１３周側面とシール部材１５ｂ内周側面との当接部と、シール部材１５ｂの端面１５ｂ_２とカバー１５ａとの当接部とに侵入する事態の発生が防止され、ひいてはシール部材１５ｂの捲れ上がりが防止され、減圧弁機構が故障する事態の発生が阻止される。環状鍔部１３ａに環状突起１３ｂを形成するのはシール部材１５ｂをカバー１５ａに接着固定し或いはインサート成形し或いはカバー１５ａ周側壁をかしめるのに比べて安価である。

【0014】

環状鍔部１３ａに形成する環状突起１３ｂの断面形状は半円形に限定されない。図１（ｃ）に示すように三角形でも良い。シール性能の観点から、環状突起１３ｂの径方向配設位置は外周縁部が最も良い。
図１（ｄ）に示すように、弁体１５を、シール部材１５ｂとカバー１５ａとに挿通された第１弁軸１３に螺合してカバー１５ａの底壁に当接するねじ２９と、第１弁軸１３に形成されシール部材１５ｂの端面１５ｂ₁の内周縁部に当接する環状鍔部１３ａとで挟持して、第１弁軸１３に取り付けても良い。この場合、第１弁軸１３の端部をカバー１５ａに挿通せずに、カバー１５ａの底壁に突き当ても良い。

【産業上の利用可能性】

【0015】

本発明は、減圧弁に広く利用可能である。

【符号の説明】

【0016】

１ 減圧弁
１０ ボディ
１１ シリンダ
１２ ピストンヘッド
１３ 第１弁軸
１３ａ 環状鍔部
１３ｂ 環状突起
１４ 弁座
１５ 弁体
１５ａ カバー
１５ｂ シール部材
１５ｂ_１、１５ｂ_２ 端面
１８ ダイヤフラム
１９ 感圧室
２０ ダイヤフラムケース
２１ ばね押さえ
２１ａ バネ
２２ バネケース
２３ Ｏリング
２４ 弁流入口
２５ 弁流出口
２６ 一次側通路
２７ 二次側通路
２８ ナット
２９ ねじ

【図1】