パイロット式流調弁装置
【課題】従来に増して操作を軽くすることのできるパイロット式流調弁装置を提供する。
【解決手段】主弁１６と、背圧室２４と、導入小孔２６と、パイロット水路２８と、パイロット水路２８の開度を変化させるパイロット弁３０と、パイロット弁３０を駆動する駆動軸４６とを備え、パイロット弁３０の進退運動に追従して主弁１６を進退運動させて主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁装置１０において、パイロット弁３０の全体を背圧室２４の圧力の作用する水室４４内に水没状態に設けるとともに、駆動軸４６をパイロット弁３０の進退方向と直交する方向に設けてＯリング５０-１，５０-２にてシールし、それらシール部間の部位とパイロット弁３０とにまたがって駆動軸４６の回転によりパイロット弁３０を進退運動させるカム機構５３を設ける。
【解決手段】主弁１６と、背圧室２４と、導入小孔２６と、パイロット水路２８と、パイロット水路２８の開度を変化させるパイロット弁３０と、パイロット弁３０を駆動する駆動軸４６とを備え、パイロット弁３０の進退運動に追従して主弁１６を進退運動させて主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁装置１０において、パイロット弁３０の全体を背圧室２４の圧力の作用する水室４４内に水没状態に設けるとともに、駆動軸４６をパイロット弁３０の進退方向と直交する方向に設けてＯリング５０-１，５０-２にてシールし、それらシール部間の部位とパイロット弁３０とにまたがって駆動軸４６の回転によりパイロット弁３０を進退運動させるカム機構５３を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は流調弁装置に関し、詳しくは小さな操作力で簡単に操作することのできるパイロット式流調弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より水栓として各種のものが用いられているが、これら水栓は主水路の開度を変化させる主弁を主弁座に対して接近離間方向に進退運動させる際に大きな力を要し、操作が重いといった問題があった。
そこで水栓における操作を軽くする手段として、かかる水栓をパイロット式流調弁装置、即ちパイロット弁を進退運動させることによって主弁をこれに追従して進退運動させ、主水路の開度を変化させる方式のパイロット式流調弁装置を内蔵した水栓とすることが考えられる。
【０００３】
図８はその具体例を比較例として示した図である。
同図において２００，２０２は主水路を形成する１次側の流入水路，２次側の流出水路で、２０４はその主水路上に設けられたダイヤフラム弁から成る主弁である。
この主弁２０４は、主弁座２０６に対し接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させ、その開度に応じて主水路における流量を調節する。
【０００４】
２０８は主弁２０４の背後に形成された背圧室で、この背圧室２０８は、主弁２０４に対して内部の圧力を閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２０４には、これを貫通して流入水路２００と背圧室２０８とを連通させる導入小孔２１０が設けられている。
この導入小孔２１０は、流入水路２００からの水を背圧室２０８に導いて背圧室２０８の圧力を増大させる。
主弁２０４にはまた、これを貫通して背圧室２０８と流出水路２０２とを連通させる水抜水路としてのパイロット水路２１２が設けられている。
このパイロット水路２１２は、背圧室２０８内の水を流出水路２０２に抜いて背圧室２０８の圧力を減少させる。
【０００５】
２１４は駆動軸２１６に一体運動状態に設けられたパイロット弁で、このパイロット弁２１４が主弁２０４に設けられたパイロット弁座２１８に対し図中上下方向、即ち主弁２０４の進退方向と同方向に進退運動することでパイロット水路２１２の開度（背圧室２０８に対する開度）が変化せしめられる。
尚２２０は環状シール部材としてのＯリングで、このＯリング２２０によって、パイロット弁２１４及びこれと一体の駆動軸２１６と背圧室２０８との間が水密にシールされている。
【０００６】
この図８に示すパイロット式流調弁装置にあっては、パイロット弁２１４がパイロット弁座２１８に向かって前進運動すると、パイロット弁２１４とパイロット弁座２１８との隙間が小さくなってパイロット水路２１２の開度が小となり、背圧室２０８からパイロット水路２１２を通じて流出水路２０２に抜ける水の量が少なくなって背圧室２０８の圧力は増大する。
また一方パイロット弁２１４が図中上向きに後退運動すると、パイロット弁２１４とパイロット弁座２１８との隙間が大きくなってパイロット水路２１２の開度が大となり、ここにおいて背圧室２０８からパイロット水路２１２を通じて流出水路２０２に抜ける水の量が多くなって背圧室２０８の圧力が減少する。
そして主弁２０４は、その背圧室２０８の圧力と流入水路２００の圧力とをバランスさせるようにして、パイロット弁２１４の進退運動に追従して図中上下方向に進退運動し、主水路の開度を変化させる。
そしてその主水路の開度の変化に応じて、流入水路２００から流出水路２０２への水の流量が調節される。
【０００７】
この図８に示すパイロット式流調弁装置にあっては、背圧室２０８の圧力の増減に基づいて主弁２０４を進退運動させ、そしてその背圧室２０８の圧力の増減をパイロット弁２１４の進退運動により制御するようになしていることから、小さい力で主弁２０４を開閉動作させることができ、軽い操作で流量調節を行うことができる特長を有する。
【０００８】
しかしながらこの図８に示すパイロット式流調弁装置の場合、パイロット弁２１４及びこれと一体の駆動軸２１６に対して背圧室２０８の圧力が図中上向き、即ちパイロット弁２１４の後退方向に作用するため、パイロット弁２１４を閉弁方向、即ち前進方向に駆動軸２１６にて駆動する際に、その圧力に抗してこれを前進移動させなければならず、その分操作が重くなるといった問題を内包している。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決すべく案出されたものである。
尚本発明に対する先行技術として下記特許文献１に開示されたものがある。
この特許文献１に開示のものは、アクチュエータの出力軸とパイロット弁とにまたがってカム機構を設け、出力軸の回転運動をカム機構によってパイロット弁の進退方向の運動に変換するようになしたものであるが、この特許文献１に開示のものにおいて、パイロット弁には圧力室の圧力が後退方向に作用しており、この点で図８に示すものと同様で、パイロット弁を閉弁方向に駆動する際に背圧室内の圧力に抵抗してこれを駆動しなければならず、その分操作が重くなるといった問題、即ち上記と同様の問題を内包するもので、本発明の課題を解決することのできないものである。
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２２９１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上のような事情を背景とし、従来に増して操作を軽くすることのできるパイロット式流調弁装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
而して請求項１のものは、(イ)主弁座に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる主弁と、(ロ)該主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ハ)前記主水路における１次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ニ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ホ)該背圧室側に設けられ、前記主弁に設けられたパイロット弁座に対して接近離間方向に進退運動して、該パイロット水路の開度を変化させるパイロット弁と、(ヘ)該パイロット弁を駆動する駆動軸とを備え、該パイロット弁の進退運動に追従して前記主弁を進退運動させて前記主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁装置において、前記パイロット弁の全体を前記背圧室の圧力の作用する水室内に水没状態に設けるとともに、前記駆動軸を該パイロット弁の進退方向に対して交差する方向に且つ該水室を横切るように設けて、軸方向の隔たった箇所で該水室の互いに対向する両壁にシール部材にてシールし、それらシール部間の部位と前記パイロット弁とにまたがって該駆動軸の回転若しくは軸方向の運動を該パイロット弁の前記進退方向の運動に変換する運動変換機構を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２のものは、請求項１において、前記運動変換機構がカム機構であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３のものは、請求項１において、前記運動変換機構がギア機構であることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１５】
以上のように本発明は、パイロット弁と駆動軸とを分けて、パイロット弁の全体を背圧室の圧力の作用する水室内に水没状態に設けるとともに、駆動軸をパイロット弁の進退方向に対して交差する方向に且つ水室を横切るように設けてシール部材にて水室に対しシールをなし、そしてシール部間の部位とパイロット弁とにまたがって運動変換機構を設けて、駆動軸の回転若しくは軸方向の運動をパイロット弁の進退方向の運動に変換するようになしたもので、本発明においては、パイロット弁の全体が水没状態にあることからかかるパイロット弁に対して背圧室の圧力が後退方向に作用することがなく、即ちかかるパイロット弁を背圧室の圧力に抗して前進方向に駆動しなくても良く、パイロット弁に対する前進方向の駆動を少ない力で行うことができる。
【００１６】
また駆動軸に対しては軸方向に隔たったシール部のそれぞれに背圧室の圧力が互いに逆向きに働くため、パイロット弁を駆動する際に駆動軸自体に対し背圧室の圧力が抵抗力となって働くといったことがなく、駆動軸自体の操作も少ない力で行うことができる。
その結果として、本発明によれば僅かな力で軽やかにパイロット弁の駆動、ひいては流量調節を行うことが可能となる。
【００１７】
ここで駆動軸は好適には軸周りに回転運動するようになしておくことができる。
また駆動軸はパイロット弁の進退方向に対して直交する方向に配向させておくことができる。
【００１８】
本発明においては、上記運動変換機構をカム機構となすことができ（請求項２）、或いはかかる運動変換機構をギア機構となすことができる（請求項３）。
この場合においてギア機構はピニオンギアとラックギアとを含むものとなしておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は本実施形態のパイロット式流調弁装置で、１２，１４は主水路を形成する１次側の流入水路，２次側の流出水路で、１６はその主水路上に設けられたダイヤフラム弁から成る主弁である。
【００２０】
主弁１６は、主弁本体１８とこれにより保持されたゴム製のダイヤフラム膜２０とから成っている。
この主弁１６は、主弁座２２に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる。
詳しくは、主弁座２２への主弁１６の着座によって主水路を遮断し、また主弁座２２から図中上向きに離間することによって主水路を開放する。
また主弁座２２からの離間量に応じて主水路の開度を大小変化させ、主水路を流れる水の流量を調節する。
【００２１】
この主弁１６の図中上側、即ち主弁１６に対し流出水路１４と反対側に背圧室２４が設けられている。
背圧室２４は、内部の圧力を主弁１６に対し閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁１６には、これを貫通して１次側の流入水路１２と背圧室２４とを連通させる導入小孔２６が設けられている。
この導入小孔２６は、流入水路１２からの水を背圧室２４に導いて背圧室２４の圧力を増大させる。
【００２２】
主弁１６にはまた、これを貫通して背圧室２４と２次側の流出水路１４とを連通させる水抜き水路としてのパイロット水路２８が設けられている。
このパイロット水路２８は、背圧室２４内の水を流出水路１４に抜いて背圧室２４の圧力を減少させる。
【００２３】
３０は円柱形状をなすプランジャから成るパイロット弁で、上部に大径の頭部３２を有している。頭部３２の頂面は部分球面形状に形成されている。
このパイロット弁３０とボデー３４との間、詳しくはパイロット弁３０における大径の頭部３２とボデー３４との間には、パイロット弁３０を図中上方向、即ち後退方向に付勢する復帰スプリング３６が介装され、パイロット弁３０に対し図中上向きにばね力を及ぼしている。
【００２４】
このパイロット弁３０は図中上下方向、即ち主弁１６に設けられたパイロット弁座３８（図２(Ｂ)参照）に対し図中上下方向（軸方向）に進退運動して、パイロット水路２８の開度を変化させる。
詳しくは、パイロット弁３０がパイロット弁座３８に着座することでパイロット水路２８が遮断され、またパイロット弁３０がパイロット弁座３８から図中上向きに離間することでパイロット水路２８が開放される。
更にパイロット弁３０のパイロット弁座３８からの離間量に応じてパイロット水路２８の開度が変化せしめられる。
【００２５】
４０は背圧室２４に対してパイロット弁３０周りの連通路４２を介して連通状態に設けられた連通室で、本実施形態ではこれら背圧室２４と連通路４２及び連通室４０とで背圧室２４と同圧の水室４４が構成されている。
パイロット弁３０は、この水室４４の内部に水没状態に設けられており、従ってパイロット弁３０は背圧室２４の圧力による抵抗を受けることなく図中上下方向に進退運動することが可能である。
【００２６】
４６は駆動軸で、パイロット弁３０の進退方向と直交する方向に図中横向きに配向され、連通室４０を横切る状態でボデー３４に組み付けられている。
駆動軸４６は、その一端側即ち図中左端側がボデー３４から突き出す状態で先端部と中間部とがボデー３４に形成された嵌合孔４８-１，４８-２にそれぞれ回転可能に嵌合されている。
【００２７】
駆動軸４６には、その先端部と中間部とに環状溝が形成されていてそこにシールリングとしての弾性を有するＯリング５０-１，５０-２（図３参照）が嵌着されており、これらＯリング５０-１，５０-２にて駆動軸４６と連通室４０、即ち水室４４との間が水室４４の互いに対向する両壁で水密にシールされている。
尚、図３中矢印で示しているように先端部のＯリング５０-１については水室４４の圧力は図中右向きに作用し、また中間部のＯリング５０-２に対しては水室４４の圧力は図中左向きに作用する。
それら反対方向に作用する圧力は互いに相殺され、従って駆動軸４６に対し水室４４の圧力は軸方向に作用していない。
【００２８】
尚駆動軸４６には径方向に突出したフランジ部５２が設けられており、このフランジ部５２によって駆動軸４６が図中左方向に抜止めされている。
この駆動軸４６の左側に突き出した部分には、図示を省略するハンドルが一体回転状態に組み付けられ、ハンドルを介して駆動軸４６に回転操作力が加えられるようになっている。
【００２９】
この実施形態では、駆動軸４６におけるＯリング５０-１と５０-２との間の部位と、パイロット弁３０とにまたがってカム機構（運動変換機構）５３が設けられている。
詳しくは、駆動軸４６の先端部と中間部との間の部位、即ちＯリング５０-１と５０-２との間の部位に偏芯カム５４が一体回転状態に設けられており（図２，図３参照）、偏芯カム５４の外周面がパイロット弁３０の上端に当接させられている。
この偏芯カム５４は、駆動軸４６の回転に伴って駆動軸４６の軸心周りに回転運動し、これに伴ってパイロット弁３０を図中下向き即ち閉弁方向に前進運動させる働きをなす。
尚パイロット弁３０の図中上向き即ち後退方向の運動は、偏芯カム５４の回転に伴って復帰スプリング３６がパイロット弁３０を図中上向きに押し上げることで行われる。
【００３０】
この実施形態では、図１に示す状態即ち主弁１６が主弁座２２に着座し、またパイロット弁３０がパイロット弁座３８に着座した状態、つまり主弁１６が閉弁した状態の下で駆動軸４６を回転させると、これに伴って偏芯カム５４が一体に回転運動し、かかる偏芯カム５４の図中下端の位置を漸次上方に変位させて行く（図２(Ｂ)参照）。
これに伴ってパイロット弁３０が復帰スプリング３６の付勢力で上方に後退運動する。
【００３１】
また一方偏芯カム５４が駆動軸４６と一体回転運動してその下端の位置を漸次下方に変位させることで、パイロット弁３０が図中下向きに即ち閉弁方向に前進運動させられ、そして偏芯カム５４の下端位置が最も下方に位置したところで図１に示す状態となって、パイロット弁３０が閉弁状態となる。
而してパイロット弁３０が図１に示す閉弁状態から駆動軸４６の回転運動、即ち偏芯カム５４の回転運動に伴って一定量図中上向きに前進移動すると、かかるパイロット弁３０とパイロット弁座３８との間に隙間が生ずる（図４(Ｉ)参照）。
【００３２】
するとその隙間を通じて背圧室２４内の水がパイロット水路２８を通じて流出水路１４側に抜き出され、背圧室２４の圧力が減少する。
ここにおいて流入水路１２の圧力が背圧室２４の圧力に打ち勝つに到って、主弁１６が図４（II）に示しているように図中上向きに上昇、即ち後退運動させられ、そして背圧室２４の圧力と流入水路１２の圧力とが丁度バランスした位置で主弁１６が停止する。
このとき主弁１６と主弁座２２との間には隙間が生じて、その隙間を通じて流入水路１２から流出水路１４へと水が流れ込む。
【００３３】
この状態から更にパイロット弁３０が図４（III）に示しているように図中上向きに後退運動すると、背圧室２４の圧力と流入水路１２の圧力とをバランスさせるようにして主弁１６がパイロット弁３０の後退運動に追従して図中上向きに後退運動し、主水路における開度を更に大として水の流量を増大させる。
【００３４】
一方、駆動軸４６を逆方向に回転操作すると、偏芯カム５４の回転運動に伴ってパイロット弁３０が図５（Ｉ）に示しているように図中下向きに前進運動し、パイロット弁３０とパイロット弁座３８との間の隙間を小さくする。
すると背圧室２４の圧力が増大して流入水路１２の圧力に打ち勝つに到り、これにより主弁１６がそれらの圧力をバランスさせるように図５（II）に示しているように図中下向きに前進運動し、主弁座２２との間の隙間を小さくする。即ち流入水路１２から流出水路１４への水の流量を減少させる。
【００３５】
この状態から更に偏芯カム５４の下端の位置が下方に変位すると、パイロット弁３０が図５（III）に示しているように図中下向きに前進運動し、これに追従して主弁１６が図中下向きに前進運動し、水の流量を更に減少させる。
そしてパイロット弁３０が主弁１６に形成されたパイロット弁座３８に着座し、また主弁１６が主弁座２２に着座することで、流入水路１２と流出水路１４とが遮断された状態となって、ここに流入水路１２から流出水路１４への水の流れが停止する（図１に示す状態）。
【００３６】
これら図４及び図５に示しているように、この実施形態においてはパイロット弁３０と主弁１６との間、詳しくはパイロット弁座３８との間に完全閉弁状態（図１に示す状態）を除いて常時それらの間に隙間を生ぜしめる。そしてその隙間を大きく又は小さく変化させることで主弁１６が進退運動し、主水路の水の流量を調節する。
【００３７】
以上のような本実施形態のパイロット式流調弁装置１０によれば、パイロット弁３０の全体が水没状態にあることから、かかるパイロット弁３０に対して背圧室２４の圧力が後退方向に作用することがなく、かかるパイロット弁３０を背圧室２４の圧力に抗して前進方向に駆動しなくても良い。これによりパイロット弁３０に対する前進方向の駆動を少ない力で行うことができる。
【００３８】
また駆動軸４６に対しては、軸方向に隔たったＯリング５０-１，５０-２のそれぞれに背圧室２４の圧力が互いに逆向きに働くため、パイロット弁３０を駆動する際に駆動軸４６自体に対し背圧室２４の圧力が抵抗力となって働くといったことがなく、駆動軸４６自体の操作も少ない力で行うことができる。
その結果として、本実施形態によれば僅かな力で軽やかにパイロット弁３０の駆動、ひいては流量調節を行うことができる。
【００３９】
図６は本発明の他の実施形態を示している。
この例では水室４４が背圧室２４単独で構成されており、その内部にパイロット弁５６が水没状態に設けられている。
パイロット弁５６は略円柱形状に形成されており、かかるパイロット弁５６が背圧室２４に設けられた半円形状のガイド５８の案内面６０にて上下方向に摺動案内されるようになっている。
【００４０】
駆動軸４６は、この背圧室２４即ち水室４４を横切る状態に且つパイロット弁５６の進退方向と直角方向に配設されており、そして先端部のＯリング５０-１と中間部のＯリング５０-２との間の部位とパイロット弁５６とにまたがって、運動変換機構としてのギア機構６１が設けられている。
【００４１】
このギア機構６１は駆動軸４６に一体回転状態に設けられたピニオンギア６２と、パイロット弁５６に設けられたラックギア６４とから成っている。
これらピニオンギア６２及びラックギア６４は互いに噛み合わされており、駆動軸４６と一体にピニオンギア６２が正逆両方向に回転することで、パイロット弁５６が図６（Ｂ）中上下方向即ち進退方向に駆動されるようになっている。
【００４２】
この図６の実施形態では、ピニオンギア６２の正逆両方向の回転によってパイロット弁５６が前進方向にも後退方向にも駆動され、従ってこの実施形態では上記の復帰スプリング３６を省略することができる。
【００４３】
図７は本発明の更に他の実施形態を示している。
この内図７（Ａ）の例は、駆動軸４６を軸方向に進退運動させるようにし、そしてその駆動軸４６にカム面６６を有するカム６８を一体に設けてカム機構５３を構成した例である。
一方図７（Ｂ）の例は、駆動軸４６を回転運動させるようにし、そしてその駆動軸４６にクランク部７０を設けて、そのクランク部７０とパイロット弁７２とを連結部材７４にて連結し、駆動軸４６の回転運動によってパイロット弁７２を図中上下方向に進退運動させるようになした例である。
ここで連結部材７４は上端部と下端部とがそれぞれクランク部７０及びパイロット弁７２に対して相対回動可能にそれぞれに接続されている。
【００４４】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態であるパイロット式流調弁装置を示す断面図である。
【図２】同パイロット式流調弁装置の要部拡大図である。
【図３】図２とは別の要部拡大図である。
【図４】同パイロット式流調弁装置の作用説明図である。
【図５】図４に続く作用説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態を示す図である。
【図８】本発明のパイロット式流調弁装置に対する比較例を示す比較例図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ パイロット式流調弁装置
１２ 流入水路
１４ 流出水路
１６ 主弁
２２ 主弁座
２４ 背圧室
２６ 導入小孔
２８ パイロット水路
３０ パイロット弁
３８ パイロット弁座
４４ 水室
４６ 駆動軸
５０-１，５０-２ Ｏリング
５３ カム機構
６１ ギア機構
【技術分野】
【０００１】
この発明は流調弁装置に関し、詳しくは小さな操作力で簡単に操作することのできるパイロット式流調弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より水栓として各種のものが用いられているが、これら水栓は主水路の開度を変化させる主弁を主弁座に対して接近離間方向に進退運動させる際に大きな力を要し、操作が重いといった問題があった。
そこで水栓における操作を軽くする手段として、かかる水栓をパイロット式流調弁装置、即ちパイロット弁を進退運動させることによって主弁をこれに追従して進退運動させ、主水路の開度を変化させる方式のパイロット式流調弁装置を内蔵した水栓とすることが考えられる。
【０００３】
図８はその具体例を比較例として示した図である。
同図において２００，２０２は主水路を形成する１次側の流入水路，２次側の流出水路で、２０４はその主水路上に設けられたダイヤフラム弁から成る主弁である。
この主弁２０４は、主弁座２０６に対し接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させ、その開度に応じて主水路における流量を調節する。
【０００４】
２０８は主弁２０４の背後に形成された背圧室で、この背圧室２０８は、主弁２０４に対して内部の圧力を閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２０４には、これを貫通して流入水路２００と背圧室２０８とを連通させる導入小孔２１０が設けられている。
この導入小孔２１０は、流入水路２００からの水を背圧室２０８に導いて背圧室２０８の圧力を増大させる。
主弁２０４にはまた、これを貫通して背圧室２０８と流出水路２０２とを連通させる水抜水路としてのパイロット水路２１２が設けられている。
このパイロット水路２１２は、背圧室２０８内の水を流出水路２０２に抜いて背圧室２０８の圧力を減少させる。
【０００５】
２１４は駆動軸２１６に一体運動状態に設けられたパイロット弁で、このパイロット弁２１４が主弁２０４に設けられたパイロット弁座２１８に対し図中上下方向、即ち主弁２０４の進退方向と同方向に進退運動することでパイロット水路２１２の開度（背圧室２０８に対する開度）が変化せしめられる。
尚２２０は環状シール部材としてのＯリングで、このＯリング２２０によって、パイロット弁２１４及びこれと一体の駆動軸２１６と背圧室２０８との間が水密にシールされている。
【０００６】
この図８に示すパイロット式流調弁装置にあっては、パイロット弁２１４がパイロット弁座２１８に向かって前進運動すると、パイロット弁２１４とパイロット弁座２１８との隙間が小さくなってパイロット水路２１２の開度が小となり、背圧室２０８からパイロット水路２１２を通じて流出水路２０２に抜ける水の量が少なくなって背圧室２０８の圧力は増大する。
また一方パイロット弁２１４が図中上向きに後退運動すると、パイロット弁２１４とパイロット弁座２１８との隙間が大きくなってパイロット水路２１２の開度が大となり、ここにおいて背圧室２０８からパイロット水路２１２を通じて流出水路２０２に抜ける水の量が多くなって背圧室２０８の圧力が減少する。
そして主弁２０４は、その背圧室２０８の圧力と流入水路２００の圧力とをバランスさせるようにして、パイロット弁２１４の進退運動に追従して図中上下方向に進退運動し、主水路の開度を変化させる。
そしてその主水路の開度の変化に応じて、流入水路２００から流出水路２０２への水の流量が調節される。
【０００７】
この図８に示すパイロット式流調弁装置にあっては、背圧室２０８の圧力の増減に基づいて主弁２０４を進退運動させ、そしてその背圧室２０８の圧力の増減をパイロット弁２１４の進退運動により制御するようになしていることから、小さい力で主弁２０４を開閉動作させることができ、軽い操作で流量調節を行うことができる特長を有する。
【０００８】
しかしながらこの図８に示すパイロット式流調弁装置の場合、パイロット弁２１４及びこれと一体の駆動軸２１６に対して背圧室２０８の圧力が図中上向き、即ちパイロット弁２１４の後退方向に作用するため、パイロット弁２１４を閉弁方向、即ち前進方向に駆動軸２１６にて駆動する際に、その圧力に抗してこれを前進移動させなければならず、その分操作が重くなるといった問題を内包している。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決すべく案出されたものである。
尚本発明に対する先行技術として下記特許文献１に開示されたものがある。
この特許文献１に開示のものは、アクチュエータの出力軸とパイロット弁とにまたがってカム機構を設け、出力軸の回転運動をカム機構によってパイロット弁の進退方向の運動に変換するようになしたものであるが、この特許文献１に開示のものにおいて、パイロット弁には圧力室の圧力が後退方向に作用しており、この点で図８に示すものと同様で、パイロット弁を閉弁方向に駆動する際に背圧室内の圧力に抵抗してこれを駆動しなければならず、その分操作が重くなるといった問題、即ち上記と同様の問題を内包するもので、本発明の課題を解決することのできないものである。
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２２９１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上のような事情を背景とし、従来に増して操作を軽くすることのできるパイロット式流調弁装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
而して請求項１のものは、(イ)主弁座に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる主弁と、(ロ)該主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ハ)前記主水路における１次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ニ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ホ)該背圧室側に設けられ、前記主弁に設けられたパイロット弁座に対して接近離間方向に進退運動して、該パイロット水路の開度を変化させるパイロット弁と、(ヘ)該パイロット弁を駆動する駆動軸とを備え、該パイロット弁の進退運動に追従して前記主弁を進退運動させて前記主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁装置において、前記パイロット弁の全体を前記背圧室の圧力の作用する水室内に水没状態に設けるとともに、前記駆動軸を該パイロット弁の進退方向に対して交差する方向に且つ該水室を横切るように設けて、軸方向の隔たった箇所で該水室の互いに対向する両壁にシール部材にてシールし、それらシール部間の部位と前記パイロット弁とにまたがって該駆動軸の回転若しくは軸方向の運動を該パイロット弁の前記進退方向の運動に変換する運動変換機構を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２のものは、請求項１において、前記運動変換機構がカム機構であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３のものは、請求項１において、前記運動変換機構がギア機構であることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１５】
以上のように本発明は、パイロット弁と駆動軸とを分けて、パイロット弁の全体を背圧室の圧力の作用する水室内に水没状態に設けるとともに、駆動軸をパイロット弁の進退方向に対して交差する方向に且つ水室を横切るように設けてシール部材にて水室に対しシールをなし、そしてシール部間の部位とパイロット弁とにまたがって運動変換機構を設けて、駆動軸の回転若しくは軸方向の運動をパイロット弁の進退方向の運動に変換するようになしたもので、本発明においては、パイロット弁の全体が水没状態にあることからかかるパイロット弁に対して背圧室の圧力が後退方向に作用することがなく、即ちかかるパイロット弁を背圧室の圧力に抗して前進方向に駆動しなくても良く、パイロット弁に対する前進方向の駆動を少ない力で行うことができる。
【００１６】
また駆動軸に対しては軸方向に隔たったシール部のそれぞれに背圧室の圧力が互いに逆向きに働くため、パイロット弁を駆動する際に駆動軸自体に対し背圧室の圧力が抵抗力となって働くといったことがなく、駆動軸自体の操作も少ない力で行うことができる。
その結果として、本発明によれば僅かな力で軽やかにパイロット弁の駆動、ひいては流量調節を行うことが可能となる。
【００１７】
ここで駆動軸は好適には軸周りに回転運動するようになしておくことができる。
また駆動軸はパイロット弁の進退方向に対して直交する方向に配向させておくことができる。
【００１８】
本発明においては、上記運動変換機構をカム機構となすことができ（請求項２）、或いはかかる運動変換機構をギア機構となすことができる（請求項３）。
この場合においてギア機構はピニオンギアとラックギアとを含むものとなしておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は本実施形態のパイロット式流調弁装置で、１２，１４は主水路を形成する１次側の流入水路，２次側の流出水路で、１６はその主水路上に設けられたダイヤフラム弁から成る主弁である。
【００２０】
主弁１６は、主弁本体１８とこれにより保持されたゴム製のダイヤフラム膜２０とから成っている。
この主弁１６は、主弁座２２に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる。
詳しくは、主弁座２２への主弁１６の着座によって主水路を遮断し、また主弁座２２から図中上向きに離間することによって主水路を開放する。
また主弁座２２からの離間量に応じて主水路の開度を大小変化させ、主水路を流れる水の流量を調節する。
【００２１】
この主弁１６の図中上側、即ち主弁１６に対し流出水路１４と反対側に背圧室２４が設けられている。
背圧室２４は、内部の圧力を主弁１６に対し閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁１６には、これを貫通して１次側の流入水路１２と背圧室２４とを連通させる導入小孔２６が設けられている。
この導入小孔２６は、流入水路１２からの水を背圧室２４に導いて背圧室２４の圧力を増大させる。
【００２２】
主弁１６にはまた、これを貫通して背圧室２４と２次側の流出水路１４とを連通させる水抜き水路としてのパイロット水路２８が設けられている。
このパイロット水路２８は、背圧室２４内の水を流出水路１４に抜いて背圧室２４の圧力を減少させる。
【００２３】
３０は円柱形状をなすプランジャから成るパイロット弁で、上部に大径の頭部３２を有している。頭部３２の頂面は部分球面形状に形成されている。
このパイロット弁３０とボデー３４との間、詳しくはパイロット弁３０における大径の頭部３２とボデー３４との間には、パイロット弁３０を図中上方向、即ち後退方向に付勢する復帰スプリング３６が介装され、パイロット弁３０に対し図中上向きにばね力を及ぼしている。
【００２４】
このパイロット弁３０は図中上下方向、即ち主弁１６に設けられたパイロット弁座３８（図２(Ｂ)参照）に対し図中上下方向（軸方向）に進退運動して、パイロット水路２８の開度を変化させる。
詳しくは、パイロット弁３０がパイロット弁座３８に着座することでパイロット水路２８が遮断され、またパイロット弁３０がパイロット弁座３８から図中上向きに離間することでパイロット水路２８が開放される。
更にパイロット弁３０のパイロット弁座３８からの離間量に応じてパイロット水路２８の開度が変化せしめられる。
【００２５】
４０は背圧室２４に対してパイロット弁３０周りの連通路４２を介して連通状態に設けられた連通室で、本実施形態ではこれら背圧室２４と連通路４２及び連通室４０とで背圧室２４と同圧の水室４４が構成されている。
パイロット弁３０は、この水室４４の内部に水没状態に設けられており、従ってパイロット弁３０は背圧室２４の圧力による抵抗を受けることなく図中上下方向に進退運動することが可能である。
【００２６】
４６は駆動軸で、パイロット弁３０の進退方向と直交する方向に図中横向きに配向され、連通室４０を横切る状態でボデー３４に組み付けられている。
駆動軸４６は、その一端側即ち図中左端側がボデー３４から突き出す状態で先端部と中間部とがボデー３４に形成された嵌合孔４８-１，４８-２にそれぞれ回転可能に嵌合されている。
【００２７】
駆動軸４６には、その先端部と中間部とに環状溝が形成されていてそこにシールリングとしての弾性を有するＯリング５０-１，５０-２（図３参照）が嵌着されており、これらＯリング５０-１，５０-２にて駆動軸４６と連通室４０、即ち水室４４との間が水室４４の互いに対向する両壁で水密にシールされている。
尚、図３中矢印で示しているように先端部のＯリング５０-１については水室４４の圧力は図中右向きに作用し、また中間部のＯリング５０-２に対しては水室４４の圧力は図中左向きに作用する。
それら反対方向に作用する圧力は互いに相殺され、従って駆動軸４６に対し水室４４の圧力は軸方向に作用していない。
【００２８】
尚駆動軸４６には径方向に突出したフランジ部５２が設けられており、このフランジ部５２によって駆動軸４６が図中左方向に抜止めされている。
この駆動軸４６の左側に突き出した部分には、図示を省略するハンドルが一体回転状態に組み付けられ、ハンドルを介して駆動軸４６に回転操作力が加えられるようになっている。
【００２９】
この実施形態では、駆動軸４６におけるＯリング５０-１と５０-２との間の部位と、パイロット弁３０とにまたがってカム機構（運動変換機構）５３が設けられている。
詳しくは、駆動軸４６の先端部と中間部との間の部位、即ちＯリング５０-１と５０-２との間の部位に偏芯カム５４が一体回転状態に設けられており（図２，図３参照）、偏芯カム５４の外周面がパイロット弁３０の上端に当接させられている。
この偏芯カム５４は、駆動軸４６の回転に伴って駆動軸４６の軸心周りに回転運動し、これに伴ってパイロット弁３０を図中下向き即ち閉弁方向に前進運動させる働きをなす。
尚パイロット弁３０の図中上向き即ち後退方向の運動は、偏芯カム５４の回転に伴って復帰スプリング３６がパイロット弁３０を図中上向きに押し上げることで行われる。
【００３０】
この実施形態では、図１に示す状態即ち主弁１６が主弁座２２に着座し、またパイロット弁３０がパイロット弁座３８に着座した状態、つまり主弁１６が閉弁した状態の下で駆動軸４６を回転させると、これに伴って偏芯カム５４が一体に回転運動し、かかる偏芯カム５４の図中下端の位置を漸次上方に変位させて行く（図２(Ｂ)参照）。
これに伴ってパイロット弁３０が復帰スプリング３６の付勢力で上方に後退運動する。
【００３１】
また一方偏芯カム５４が駆動軸４６と一体回転運動してその下端の位置を漸次下方に変位させることで、パイロット弁３０が図中下向きに即ち閉弁方向に前進運動させられ、そして偏芯カム５４の下端位置が最も下方に位置したところで図１に示す状態となって、パイロット弁３０が閉弁状態となる。
而してパイロット弁３０が図１に示す閉弁状態から駆動軸４６の回転運動、即ち偏芯カム５４の回転運動に伴って一定量図中上向きに前進移動すると、かかるパイロット弁３０とパイロット弁座３８との間に隙間が生ずる（図４(Ｉ)参照）。
【００３２】
するとその隙間を通じて背圧室２４内の水がパイロット水路２８を通じて流出水路１４側に抜き出され、背圧室２４の圧力が減少する。
ここにおいて流入水路１２の圧力が背圧室２４の圧力に打ち勝つに到って、主弁１６が図４（II）に示しているように図中上向きに上昇、即ち後退運動させられ、そして背圧室２４の圧力と流入水路１２の圧力とが丁度バランスした位置で主弁１６が停止する。
このとき主弁１６と主弁座２２との間には隙間が生じて、その隙間を通じて流入水路１２から流出水路１４へと水が流れ込む。
【００３３】
この状態から更にパイロット弁３０が図４（III）に示しているように図中上向きに後退運動すると、背圧室２４の圧力と流入水路１２の圧力とをバランスさせるようにして主弁１６がパイロット弁３０の後退運動に追従して図中上向きに後退運動し、主水路における開度を更に大として水の流量を増大させる。
【００３４】
一方、駆動軸４６を逆方向に回転操作すると、偏芯カム５４の回転運動に伴ってパイロット弁３０が図５（Ｉ）に示しているように図中下向きに前進運動し、パイロット弁３０とパイロット弁座３８との間の隙間を小さくする。
すると背圧室２４の圧力が増大して流入水路１２の圧力に打ち勝つに到り、これにより主弁１６がそれらの圧力をバランスさせるように図５（II）に示しているように図中下向きに前進運動し、主弁座２２との間の隙間を小さくする。即ち流入水路１２から流出水路１４への水の流量を減少させる。
【００３５】
この状態から更に偏芯カム５４の下端の位置が下方に変位すると、パイロット弁３０が図５（III）に示しているように図中下向きに前進運動し、これに追従して主弁１６が図中下向きに前進運動し、水の流量を更に減少させる。
そしてパイロット弁３０が主弁１６に形成されたパイロット弁座３８に着座し、また主弁１６が主弁座２２に着座することで、流入水路１２と流出水路１４とが遮断された状態となって、ここに流入水路１２から流出水路１４への水の流れが停止する（図１に示す状態）。
【００３６】
これら図４及び図５に示しているように、この実施形態においてはパイロット弁３０と主弁１６との間、詳しくはパイロット弁座３８との間に完全閉弁状態（図１に示す状態）を除いて常時それらの間に隙間を生ぜしめる。そしてその隙間を大きく又は小さく変化させることで主弁１６が進退運動し、主水路の水の流量を調節する。
【００３７】
以上のような本実施形態のパイロット式流調弁装置１０によれば、パイロット弁３０の全体が水没状態にあることから、かかるパイロット弁３０に対して背圧室２４の圧力が後退方向に作用することがなく、かかるパイロット弁３０を背圧室２４の圧力に抗して前進方向に駆動しなくても良い。これによりパイロット弁３０に対する前進方向の駆動を少ない力で行うことができる。
【００３８】
また駆動軸４６に対しては、軸方向に隔たったＯリング５０-１，５０-２のそれぞれに背圧室２４の圧力が互いに逆向きに働くため、パイロット弁３０を駆動する際に駆動軸４６自体に対し背圧室２４の圧力が抵抗力となって働くといったことがなく、駆動軸４６自体の操作も少ない力で行うことができる。
その結果として、本実施形態によれば僅かな力で軽やかにパイロット弁３０の駆動、ひいては流量調節を行うことができる。
【００３９】
図６は本発明の他の実施形態を示している。
この例では水室４４が背圧室２４単独で構成されており、その内部にパイロット弁５６が水没状態に設けられている。
パイロット弁５６は略円柱形状に形成されており、かかるパイロット弁５６が背圧室２４に設けられた半円形状のガイド５８の案内面６０にて上下方向に摺動案内されるようになっている。
【００４０】
駆動軸４６は、この背圧室２４即ち水室４４を横切る状態に且つパイロット弁５６の進退方向と直角方向に配設されており、そして先端部のＯリング５０-１と中間部のＯリング５０-２との間の部位とパイロット弁５６とにまたがって、運動変換機構としてのギア機構６１が設けられている。
【００４１】
このギア機構６１は駆動軸４６に一体回転状態に設けられたピニオンギア６２と、パイロット弁５６に設けられたラックギア６４とから成っている。
これらピニオンギア６２及びラックギア６４は互いに噛み合わされており、駆動軸４６と一体にピニオンギア６２が正逆両方向に回転することで、パイロット弁５６が図６（Ｂ）中上下方向即ち進退方向に駆動されるようになっている。
【００４２】
この図６の実施形態では、ピニオンギア６２の正逆両方向の回転によってパイロット弁５６が前進方向にも後退方向にも駆動され、従ってこの実施形態では上記の復帰スプリング３６を省略することができる。
【００４３】
図７は本発明の更に他の実施形態を示している。
この内図７（Ａ）の例は、駆動軸４６を軸方向に進退運動させるようにし、そしてその駆動軸４６にカム面６６を有するカム６８を一体に設けてカム機構５３を構成した例である。
一方図７（Ｂ）の例は、駆動軸４６を回転運動させるようにし、そしてその駆動軸４６にクランク部７０を設けて、そのクランク部７０とパイロット弁７２とを連結部材７４にて連結し、駆動軸４６の回転運動によってパイロット弁７２を図中上下方向に進退運動させるようになした例である。
ここで連結部材７４は上端部と下端部とがそれぞれクランク部７０及びパイロット弁７２に対して相対回動可能にそれぞれに接続されている。
【００４４】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態であるパイロット式流調弁装置を示す断面図である。
【図２】同パイロット式流調弁装置の要部拡大図である。
【図３】図２とは別の要部拡大図である。
【図４】同パイロット式流調弁装置の作用説明図である。
【図５】図４に続く作用説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態を示す図である。
【図８】本発明のパイロット式流調弁装置に対する比較例を示す比較例図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ パイロット式流調弁装置
１２ 流入水路
１４ 流出水路
１６ 主弁
２２ 主弁座
２４ 背圧室
２６ 導入小孔
２８ パイロット水路
３０ パイロット弁
３８ パイロット弁座
４４ 水室
４６ 駆動軸
５０-１，５０-２ Ｏリング
５３ カム機構
６１ ギア機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(イ)主弁座に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる主弁と
(ロ)該主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と
(ハ)前記主水路における１次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と
(ニ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と
(ホ)該背圧室側に設けられ、前記主弁に設けられたパイロット弁座に対して接近離間方向に進退運動して、該パイロット水路の開度を変化させるパイロット弁と
(ヘ)該パイロット弁を駆動する駆動軸と
を備え、該パイロット弁の進退運動に追従して前記主弁を進退運動させて前記主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁装置において
前記パイロット弁の全体を前記背圧室の圧力の作用する水室内に水没状態に設けるとともに、前記駆動軸を該パイロット弁の進退方向に対して交差する方向に且つ該水室を横切るように設けて、軸方向の隔たった箇所で該水室の互いに対向する両壁にシール部材にてシールし、それらシール部間の部位と前記パイロット弁とにまたがって該駆動軸の回転若しくは軸方向の運動を該パイロット弁の前記進退方向の運動に変換する運動変換機構を設けたことを特徴とするパイロット式流調弁装置。
【請求項２】
請求項１において、前記運動変換機構がカム機構であることを特徴とするパイロット式流調弁装置。
【請求項３】
請求項１において、前記運動変換機構がギア機構であることを特徴とするパイロット式流調弁装置。
【請求項１】
(イ)主弁座に対して接近離間方向に進退運動して主水路の開度を変化させる主弁と
(ロ)該主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と
(ハ)前記主水路における１次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と
(ニ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と
(ホ)該背圧室側に設けられ、前記主弁に設けられたパイロット弁座に対して接近離間方向に進退運動して、該パイロット水路の開度を変化させるパイロット弁と
(ヘ)該パイロット弁を駆動する駆動軸と
を備え、該パイロット弁の進退運動に追従して前記主弁を進退運動させて前記主水路の流量調節を行うパイロット式流調弁装置において
前記パイロット弁の全体を前記背圧室の圧力の作用する水室内に水没状態に設けるとともに、前記駆動軸を該パイロット弁の進退方向に対して交差する方向に且つ該水室を横切るように設けて、軸方向の隔たった箇所で該水室の互いに対向する両壁にシール部材にてシールし、それらシール部間の部位と前記パイロット弁とにまたがって該駆動軸の回転若しくは軸方向の運動を該パイロット弁の前記進退方向の運動に変換する運動変換機構を設けたことを特徴とするパイロット式流調弁装置。
【請求項２】
請求項１において、前記運動変換機構がカム機構であることを特徴とするパイロット式流調弁装置。
【請求項３】
請求項１において、前記運動変換機構がギア機構であることを特徴とするパイロット式流調弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２４０６１（Ｐ２００７−２４０６１Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０２６２８（Ｐ２００５−２０２６２８）
【出願日】平成１７年７月１２日（２００５．７．１２）
【出願人】（００００００４７９）株式会社ＩＮＡＸ (1,429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１２日（２００５．７．１２）
【出願人】（００００００４７９）株式会社ＩＮＡＸ (1,429)
【Ｆターム（参考）】
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