流量制御装置
【課題】ウォータハンマ現象を緩和する。
【解決手段】ポート１９を開閉する主弁２０を備えた弁ケーシング１６と、プランジャ３１を組み込んだソレノイドユニット３２との間に、主弁２０の背圧室２７に連通する作動室３３を備えた拡張ユニットＥＵが介在されている。拡張ユニットＥＵには副弁３７が備えられている。副弁３７と主弁２０には共に脱圧路２８，３９と給圧路３０，４２とが形成されている。閉弁時にプランジャ３１によって両弁２０，３７の脱圧路２８，３９が閉じられると、作動室３３のうちの第２室３３Ｂがまず圧力上昇してから、副給圧路４２を通じて第１室３３Ａ内の圧力が上昇する。これによって、作動室３３全体はゆっくりと圧力上昇するため、主弁２０の閉弁速度もゆっくりと行なわれる。
【解決手段】ポート１９を開閉する主弁２０を備えた弁ケーシング１６と、プランジャ３１を組み込んだソレノイドユニット３２との間に、主弁２０の背圧室２７に連通する作動室３３を備えた拡張ユニットＥＵが介在されている。拡張ユニットＥＵには副弁３７が備えられている。副弁３７と主弁２０には共に脱圧路２８，３９と給圧路３０，４２とが形成されている。閉弁時にプランジャ３１によって両弁２０，３７の脱圧路２８，３９が閉じられると、作動室３３のうちの第２室３３Ｂがまず圧力上昇してから、副給圧路４２を通じて第１室３３Ａ内の圧力が上昇する。これによって、作動室３３全体はゆっくりと圧力上昇するため、主弁２０の閉弁速度もゆっくりと行なわれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一次圧流路から二次圧流路へと通じるポートを開閉して流体の流量を制御するパイロット式ダイアフラム弁が知られている（例えば、下記特許文献１）。この特許文献１におけるダイアフラム弁にはプランジャによって開閉される通路（背圧室と二次圧流路とを連通させる通路）が形成されることに加え、閉弁時に発生するウォータハンマの影響を緩和するために、ダイアフラム弁に一次圧流路と背圧室とを連通させる小径のオリフィス通路も形成されている。また、このオリフィス通路における一次圧流路側には遮蔽部材が設けられている。そして、閉弁動作の間、遮蔽部材との当接具合によってオリフィス通路の一次圧流路側の開口量が徐々に絞り込まれるようになっている。こうすることでダイアフラム弁の閉弁速度を遅くし、もってウォータハンマが効果的に抑制される、というものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１９８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のものでは、オリフィス通路の開口端部に対する遮蔽部材の当接具合によってオリフィス通路の開口量を制御するものであるため、遮蔽部材の取り付け状況のばらつきによっては流量制御の状況がばらつきやすい、という問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、流量制御を安定的に行なうことができる流量制御装置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】
【０００６】
＜請求項１の発明＞
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、一次圧流路と、二次圧流路と、前記一次圧流路と前記二次圧流路とを連通させるポートを開閉するダイアフラム式の主弁と、この主弁における前記ポートを閉止する側と反対側に設けられた背圧室と、この背圧室側に配置されコイルへの励磁の有無によって軸方向へ移動可能なプランジャと、前記一次圧流路と前記背圧室とを連通する給圧路と、前記主弁に形成され前記二次圧流路と前記背圧室とを連通可能で前記プランジャの移動に伴って同プランジャによって直接あるいは間接的に開閉される脱圧路と、前記背圧室に通じるとともに、前記プランジャの移動に起因した容積変化を伴いつつ前記主弁に前記ポートを開閉させるための圧力を生じる作動室とを備えてなるところに特徴を有する。
【０００７】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、プランジャと前記背圧室との間には前記作動室が形成され、この作動室内には前記プランジャの移動に起因して移動可能なダイアフラム式の副弁が前記主弁に対して直列で積層して配置され、かつこの副弁によって前記作動室は第１・第２の室に区画されかつ両室は副給圧路を介して連通可能となっており、また前記副弁にはその一端側が前記プランジャによって開閉される副脱圧路が前記プランジャおよび前記主弁の脱圧路と同軸で貫通して形成され、さらに副弁は前記プランジャの移動に伴って前記副脱圧路が前記主弁の脱圧路と連続する状態と離間する状態との間で移動可能とされることにより、前記プランジャの移動に起因して各作動室に生じる圧力変動状況が、前記ポートの開閉状況に応じて第１室から第２室あるいは第２室から第１室へと進行する構成であるところに特徴を有する。
【０００８】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、副弁は、前記主弁とほぼ同一構造にて形成されているところに特徴を有する。
【０００９】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のものにおいて、給圧路は前記主弁に形成され、かつ前記副給圧路は前記副弁に形成されているところに特徴を有する。
【００１０】
＜請求項５の発明＞
請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のものにおいて、一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポート、前記主弁および前記背圧室が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んだソレノイドユニットとを備え、前記弁ケーシングと前記ソレノイドユニットとの間には、前記副弁とこの副弁によって区画された前記第１室および前記第２室とを配することで、全体がユニット化された拡張ユニットが介在されるところに特徴を有する。
【００１１】
＜請求項６の発明＞
請求項６の発明は、請求項１に記載のものにおいて、一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポートおよび前記主弁が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んで前記弁ケーシングとの間に前記背圧室を形成した状態で前記弁ケーシングに装着されるソレノイドユニットと、前記弁ケーシングおよび前記ソレノイドユニットの外部に配置された作動部とを備え、この作動部内にはダイアフラム弁と、前記背圧室とは第１連通路を介して連通する前記作動室とが設けられることにより、前記プランジャの移動に起因して前記背圧室内に生じる圧力変動に応じて前記作動室内の容量が拡張・収縮する構成であるところに特徴を有する。
【００１２】
＜請求項７の発明＞
請求項７の発明は、請求項６に記載のものにおいて、作動部内は、前記ダイアフラム弁によって前記作動室と背圧空間とに区画され、前記作動室内には前記ダイアフラム弁を前記背圧室側へ移動させるよう作用するばねが設けられる一方、前記背圧空間は前記一次圧流路に対して第２連通路を介して接続されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、プランジャの移動に起因して作動室には主弁に対しポートの開閉を行なうに必要な圧力が生じる。その場合において、作動室は容積変化を伴って圧力変動を生じるため、圧力変動は緩速度でなされる。このことによって、主弁の開閉動作をゆっくりと行わせることができ、もってウォータハンマ等の現象を有効に緩和することができる。
【００１４】
また、請求項１の発明では作動室の容積を拡張させることにより圧力調整を行なうものであるため、従来のような組付けの際に微妙な調整がなく、その分、組付け作業の精度も厳格さが要求されず、また流量調整も安定化させやすい。
【００１５】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、主弁がポートを開放している状態でプランジャの移動がなされると、プランジャによって副脱圧路が閉じられ、さらに副脱圧路が主弁の脱圧路と連続する。このことによって、まず、給圧路を通じて背圧室と連通する第２室内へと流体の流入が開始するため、第２室内の圧力が徐々に高まる。しかし、その場合においても第２室からは給圧路を通じて第１室へと流体が流出するため、その分、第２室および背圧室内の圧力上昇は進行が遅れる。つまり、閉弁動作時には、背圧室に通じる第２室から第１室へと容積を拡張しつつ内部の圧力上昇を進行させていると言える。最終的には、第１室内への流体の流出が停止し、第１室内の圧力と第２室および背圧室内の圧力とがバランスして圧力変動が停止するが、第２室および背圧室内の圧力が徐々にしか上昇しないため、主弁はゆっくりとポートを閉弁することになる。
【００１６】
逆に、ポートが閉止されている状況からポートを開弁する際には、プランジャが上記とは逆方向に移動する。これにより、プランジャが副弁から離間し、副脱圧路の一端側を開放するため、まず第１室内から副脱圧路および脱圧路を通じて二次圧流路へと流出する。その間、第２室側から副給圧路を通じて第１室内へ流体の流入があるため、第１室内の圧力低下はゆっくりとしたものとなる。そして、副弁に作用する第１・第２室の圧力差によって、副弁が主弁から離れると、脱圧路を通じて第２室および背圧室から流体が流出するため、背圧室および第２室内の圧力は徐々に低下してゆく。つまり、開弁動作時には当初一次圧で保持されていた作動室全体が、第１室から第２室および背圧室へとあたかも容積変化を伴いつつ圧力低下していくことをもって、主弁の開弁動作をゆっくりと行わせることができる。
【００１７】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、副弁と主弁とが共通化されているため、部品種を減らしてコスト低減に寄与することができる。
【００１８】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、背圧室および作動室に対する給圧あるいは脱圧の機能を主弁あるいは副弁に対してそれぞれ集約化させることができる。
【００１９】
＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、作動室および副弁をユニット化して単一部材化したため、取り扱いが容易になるとともに、既存装置への組み込みも可能となる。
【００２０】
＜請求項６、７の発明＞
請求項６、７の発明によれば、プランジャの移動に起因して背圧室に通じる作動部内の作動室には主弁を開閉させるための圧力が生じる。その場合において、作動室は容積変化を伴って圧力変動を生じるため、圧力変動は緩速度でなされる。このことによって、主弁の開閉動作をゆっくりと行わせることができ、もってウォータハンマ等の現象を有効に緩和することができる。
【００２１】
また、請求項６，７の発明では、作動部を弁ケーシングやソレノイドユニットの外部に別個に設けたため、作動室の容積の設定等、弁ケーシングなどに対する組み込み上の制約を受けずに済むため、設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】給湯システムの全体図
【図２】実施形態１における開弁状態を示す断面図
【図３】閉弁動作初期を示す断面図
【図４】同じく閉弁動作途上を示す断面図
【図５】閉弁状態を示す断面図
【図６】開弁動作初期を示す断面図
【図７】同じく開弁動作途上を示す断面図
【図８】実施形態２における開弁状態を示す断面図
【図９】閉弁動作途上を示す断面図
【図１０】閉弁状態を示す断面図
【図１１】開弁動作途上を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜実施形態１＞
図１は本実施形態における給湯システムの全体を示している。図中、１は上水道の給水管であり、流量センサ２の下流側において分岐し、一方には熱交換器３が接続され、他方にはバイパス弁４が接続されている。熱交換器３で加熱された湯はバイパス弁４を経由した水と合流するようになっている。その際に、バイパス弁４の開度が調整されることによって湯水の混合比が調整可能である。また、合流した後の下流側には給湯管５が接続されこの給湯管５に接続された調整弁６にて出湯流量が調整される。給湯管５は下流側で２つの配管７，８に分岐し、一方の配管７は台所その他の給湯設備へと接続され、他方の配管８は浴槽９へと接続されている。配管８の途中にはその開度によって浴槽９へ供給される湯量が調整可能な流量制御装置１０が設けられている。
【００２４】
流量制御装置１０の下流側には第１・第２の逆止弁１１，１２が直列に配されており、その間にはフローセンサ１３が配されている。第１逆止弁１１とフローセンサ１３との間には分岐配管１４を介して排水弁１５が接続されている。上記した第１・第２の逆止弁１１，１２および排水弁１５は浴槽９から上水道への逆流を阻止する逆流防止装置として機能する。
【００２５】
次に、本実施形態１の流量制御装置１０を主として図２から図７によって詳細に説明する。本実施形態の流量制御装置１０は弁ケーシング１６を有し、その一側には給湯管５側に通じる導入部１６Ａが側方へ向けて延出している。弁ケーシング１６の内部には軸芯に沿って中空の筒部１６Ｂが同軸で形成されている。この筒部１６Ｂの外壁と弁ケーシング１６の内壁との間には環状の空間が形成され、同環状空間と導入部の内部の流路によって一次圧流路１７が形成される。筒部１６Ｂの下方には導出部１６Ｃが形成されており、浴槽９側へと通じている。筒部１６Ｂの内部と導出部１６Ｃの内部の流路は二次圧流路１８を形成する。
【００２６】
筒部１６Ｂの先端開口縁には主弁２０によって開閉されるポート１９が形成され、このポートを通じて一次圧流路と二次圧流路とが連通する。主弁２０はダイアフラム式であり、合成樹脂材にて略円盤状に形成された弁体２１を有している。弁体２１は中心軸上に軸部２２を備え、この軸部２２は弁体２１の表裏両方向へ突出形成されている。また、軸部２２の外周面において軸方向（高さ方向）の略中央部には環状に装着溝２３が形成され、この装着溝２３によってダイアフラム２４の取り付けがなされている。ダイアフラム２４は可撓性を有し、ポート１９より大径の円盤状に形成され、ポート１９を開放したり、密着して閉止することができる。また、ダイアフラム２４の外周縁部には弛み部２４Ａが形成され、さらにその周縁部には厚肉部２４Ｂが形成されている。本実施形態においては、厚肉部２４Ｂが弁ケーシング１６の段差部１６Ｄの上面に載置され、上面側から拡張ユニットＥＵにおけるユニットハウジング２５の下面に突出する圧着筒２６によって挟み付けられることによって、ダイアフラム２４全体の取り付けがなされている。
【００２７】
弁ケーシング１６内において主弁２０の上面側、つまりポート１９を閉止する面の反対側には背圧室２７が形成されている。前記した軸部２２の軸芯には背圧室２７側と二次圧流路１８とを連通させるための脱圧路２８が形成されている。脱圧路２８は、背圧室２７側の端部に小径の細孔部２８Ａが形成され、その他の部分は大径の太孔部２８Ｂとなっている。また、弁体２１の下面であって、主弁２０がポート１９を閉止しているときの筒部１６Ｂより径方向外側に位置する部位には給圧管２９が一体に突出して形成されダイアフラム２４を密着状態で貫いている。給圧菅２９の一端側は一次圧流路１７内に開口し、他端側は弁体２１内において径方向に沿って形成された流路と連通している。この流路は弁体２１の上面に通じることで、給圧菅２９内の通路と共に給圧路３０を構成する。この給圧路３０は背圧室２７と一次圧流路１７とを常時連通させ、背圧室２７内に一次圧が常に導入されるようにしてある。なお、給圧路３０における背圧室２７側の端部の孔径は、脱圧路２８における背圧室２７側の端部の孔径よりも小径に設定されている。
【００２８】
ところで、従来の装置であれば、上記した弁ケーシング１６側とプランジャ３１を組み込んでなるソレノイドユニット３２とによって構成可能であるが、本実施形態においては、弁ケーシング１６とソレノイドユニット３２との間に拡張ユニットＥＵを介在させ、内部に設定された作動室３３によって背圧室２７の容積の拡張化が図られている。
【００２９】
拡張ユニットＥＵの説明の前にソレノイドユニット３２の構成を簡単に説明すると、ソレノイドユニット３２はコイル３５、主弁２０と同軸をなすようにして縦向きに配置されたプランジャ３１およびプランジャ３１を戻し方向（図示下方）へ付勢する戻しばね３６とから構成されている。プランジャ３１は、コイル３５が通電の有無によって励磁あるいは非励磁の状態になったときに軸線方向に沿った双方向へ所定ストローク分、移動するようになっている。
【００３０】
拡張ユニットＥＵはソレノイドユニット３２と弁ケーシング１６との間に介在されるユニットハウジング２５を備えている。ユニットハウジング２５の内部にはプランジャ３１の移動に伴ってプランジャ３１の先端と当接あるいは離間可能な副弁３７が設けられている。ユニットハウジング２５内の空間は作動室３３となっていて、この作動室３３は副弁３７によって縦方向に第１・第２の両室３３Ａ，３３Ｂに区画されている。
【００３１】
本実施形態における副弁３７は主弁２０とほぼ同一構成のものが使用されており、プランジャ３１および主弁２０と同軸をなすようにして配置されている。副弁３７の軸部３８には軸線に沿って副脱圧路３９が貫通して形成され、この副脱圧路３９のプランジャ３１側の端部は主弁２０と同様に細孔部３９Ａが形成されているが、太孔部３９Ｂには端部側から中空のスリーブ部材４０が同心で嵌め込まれ、同スリーブ材４０には軸芯に沿って貫通孔４１が形成されている。この貫通孔４１は主弁２０および副弁３７の細孔部３９Ａとほぼ同一の孔径をもって形成されている。スリーブ部材４０は副弁３７の下端面に露出して円盤状のシール部４０Ａが形成されていて、主弁２０に対して密接状態で当接しうる。副弁３７の副脱圧路３９におけるプランジャ３１側の端部はプランジャ３１の先端によって開閉可能であり、主弁２０側の端部は、副弁３７と主弁２０との接離に伴って主弁２０の脱圧路２８の端部とほぼシール状態で連続したり、離間して両弁２０，３７の端部を共に開放する。
【００３２】
なお、副弁３７には主弁２０と同様にして副給圧路４２が形成されていて、第１室３３Ａと第２室３３Ｂとを常時連通させている。副給圧路４２が第１室３３Ａ内に開口する孔径が、副脱圧路３９におけるプランジャ３１側の端部の孔径よりも小径である点も、主弁２０と同様である。また、図示では主弁２０の給圧路３０における背圧室２７側の端部の開口の位置と、副弁３７の副給圧路４２における第２室３３Ｂ側の端部の開口の位置とは主弁２０および副弁３７の軸芯を中心として点対称となる位置（対角位置）に配置され相互が位置的に遠ざけられている。
【００３３】
次に、上記のように構成された実施形態１に係る流量制御装置１０の作用効果を具体的に説明する。
【００３４】
まず、閉弁動作について説明する（図２から図５参照）。図２は主弁２０がポート１９を開放している状態を示している。このときには、第１室３３Ａ、第２室３３Ｂおよび背圧室２７は、いずれも一次圧に比較して低圧の状態となっている。
【００３５】
上記の開弁状態において、コイル３５に対する通電が停止されてコイル３５が非励磁状態になると、プランジャ３１は戻しばね３６のばね力および自重によって副弁３７側へ復帰移動する。これにより、プランジャ３１が副弁３７に当接し副脱圧路３９がシール状態で閉じられる（図３状態）。副弁３７はさらに下降し、主弁２０に当接する（図４状態）。これにより、副脱圧路３９を通した第１室３３Ａからの流体の流出は停止するとともに、主弁２０の脱圧路２８を通した背圧室２７および第２室３３Ｂからの流体の流出も停止する。ただし、この時には主弁２０に作用する一次圧は、背圧室２７および第２室３３Ｂ内の圧力と、副弁３７が主弁２０を押し下げようとする力（戻しばね３６のばね力、プランジャ３１の自重、第１室３３Ａ内の圧力および副弁３７の自重）を合算した値よりも大きいため、主弁２０はポート１９から浮いて同ポート１９を開放したままの状態にある。
【００３６】
この間、主弁２０の給圧路３０を通じて一次圧側から背圧室２７および第２室３３Ｂへと流体の流入が継続する一方で、第１室３３Ａ内へは副給圧路４２を通じて第２室３３Ｂ側から流体が抜け出るため、第２室３３Ｂおよび背圧室２７内の圧力は徐々にしか高まらない。第２室３３Ｂおよび背圧室２７内の圧力上昇からやや遅れ気味にして第１室３３Ａ内も徐々に圧力が高まるため、その結果、主弁２０を下降させるための力が徐々に増してゆき、主弁２０はゆっくりと下降を始める。そして最終的に第１室３３Ａ内の圧力および第２室３３Ｂおよび背圧室２７内の圧力が一次圧に達する頃には主弁２０はポート１９に密着して閉止する（図５状態）。
【００３７】
このように、作動室３３内の圧力上昇は、まず第２室３３Ｂおよび背圧室２７において生じ、続いて第１室３３Ａ側へと移行していく過程は、作動室３３が容積変化を伴いつつ圧力上昇していることと同視することができる。このことをもって、本実施形態１は主弁２０の閉弁動作をゆっくりと行なわせることができるのであって、もってウォータハンマ現象を有効に緩和することができる。
【００３８】
図５に示す閉弁状態から開弁状態へと移行するときの動作を説明すると、閉弁状態の間は主弁２０の給圧路２９を通じて背圧室２７および第２室３３Ｂ内の圧力は一次圧と同圧で高く保持されている。また、副弁３７の副給圧路４２を通じて第１室３３Ａ内の圧力も同様に一次圧に保持されている。
【００３９】
この状態でコイル３５に対する通電がなされると、コイル３５が励磁されプランジャ３１が吸引される（図６状態）。これにより、プランジャ３１の先端が副弁３７から離れて副脱圧路３９の開口端を開放するが、このときには副弁３７は主弁２０に当接して副脱圧路３９と主弁２０の脱圧路２８とは連続した連通状態にあるため、第１室３３Ａ内の流体は両脱圧路２８，３９を通じて二次圧流路１８へと流出する。その一方で、第１室３３Ａ内へは副弁３７の副給圧路４２から第２室３３Ｂおよび背圧室２７内から流体の流入が常時継続するものの、両弁２０，３７の脱圧路２８，３９からの流出量の方が孔径の相違によって僅かに上回るため、第１室３３Ａ内の圧力は徐々に低下してゆく。これに伴い、副弁３７の上下面で所定の圧力差が生じると、副弁３７は主弁２０から離れプランジャ３１側へ移動する。これにより、副弁３７の副脱圧路３９における第２室３３Ｂ側の端部が開放するとともに、主弁２０の脱圧路２８における第２室３３Ｂ側の端部が開放する（図７状態）。
【００４０】
すると、背圧室２７および第２室３３Ｂ内から脱圧路２８を通して二次圧流路１８へと流体が抜け出る。その一方で、背圧室２７および第２室３３Ｂ内へは給圧路３０を経て一次圧流路１７から流体が流入するが、孔径の相違から背圧室２７および第２室３３Ｂ内はゆっくりとした圧力低下の傾向となる。これによって、主弁２０は上下面の圧力差に基づいてゆっくりと上昇し、ポート１９を緩速にて開放する（図２状態）。
【００４１】
このように、作動室３３内の圧力低下は、まず第１室３３Ａにおいて生じ、続いて第２室３３Ｂ側へと移行していく。この過程は、作動室３３が容積変化を伴いつつ圧力低下していることと同視することができる。このことをもって、本実施形態１は主弁２０の開弁動作をゆっくりと行なわせることができる。したがって、浴槽への湯張りを行なう際に、同時に使用している給湯側の湯取られによる出湯温度の変動を抑制することができる。
【００４２】
また、実施形態１では作動室３３の容積変化を利用して主弁２０の開閉速度を調整するものであるため、従来の開口面積を絞り込むような微妙な調整作業も要しないため、組付け作業が容易であり、その分機能も安定化させやすい。
【００４３】
さらに、副弁３７等を拡張ユニットＥＵとしてユニット化しているため、それ自体の取り扱い性に優れるとともに、既存装置への適用も容易である。また、このような拡張ユニットＥＵを組み込んで装置全体が一つのユニットとして構成されるようにしたため、全体としての取り扱い性にも優れる。
【００４４】
さらに、副弁３７は主弁２０とほぼ同じ構成であって、主弁２０をほぼそのまま利用することができるため、副弁３７が専用部品とならずに済む分、部品種を減らしてコスト低減を期待することができる。
【００４５】
＜実施形態２＞
図８から図１１は本発明の実施形態２を示している。上記した実施形態１ではソレノイドユニット３２と弁ケーシング１６との間において、拡張ユニットＥＵをほぼ同軸で介在させるようにしたが、実施形態２では従来の流量制御装置と同様、弁ケーシング１６にソレノイドユニット３２に直接組み付けるようにし、実施形態１の拡張ユニットＥＵに相当する作動部４３を弁ケーシング１６やソレノイドユニット３２の外部に配置している。
【００４６】
本実施形態の作動部４３は、内部にダイアフラム弁４４と同ダイアフラム弁４４に対するばね４５とを備えている。そして、作動部４３の内部空間はダイアフラム弁４４によって作動室４６と背圧空間４７とに区画されている。このうち、作動室４６と背圧室２７とは第１連通路４８を介して接続され、背圧空間４７は第２連通路４９を介して弁ケーシング１６内における一次圧流路１７と接続されている。なお、ばね４５はダイアフラム弁４４に対し背圧空間４７側へ押圧する方向に所定のばね力を作用させる。また、給圧路３０の孔径は脱圧路２８の孔径よりも小径に設定されている。
【００４７】
他の構成は実施形態１と同様であるため、図面中に同一符号を付して説明は省略する。
【００４８】
まず、実施形態２における閉弁動作について説明する。図８はポート１９が開放された状態であり、このときには作動部４３の背圧空間４７は一次圧であり、作動室４６および背圧室２７はこれより低い低圧状態となっている。このため、ダイアフラム弁４４はその表裏の圧力差により、ばね４５に抗して作動室４６内の容積を縮小した位置に保持されている。
【００４９】
図８の状態からコイル３５に対する通電が停止され、コイル３５が非励磁状態になると、プランジャ３１は戻しばね３６のばね力によって下降しその先端にて脱圧路２８の開口端部を密閉する（図９状態）。ただし、このときには一次圧流路１７内の圧力が相対的に高いため、主弁２０はポート１９を開放したままの状態に保持されている。
【００５０】
上記したようにプランジャ３１が脱圧路２８を閉止した後は、背圧室２７からの流体の流出は停止されるが、給圧路３０による流体の流入はそのまま継続する。そして、流体は背圧室２７内へ流入した流体は作動室４６へも流入するため、作動室内は背圧室２７および作動室４６内の圧力上昇を受け、ばね４５のばね力にも助勢されてダイアフラム弁４４を背圧空間側へ押しやる。このことによって、作動室４６は容積を徐々に拡張しながら圧力を高めていくため、作動室４６および背圧室２７内の圧力上昇の速度はゆっくりとしたものとなる。したがって、主弁２０の表裏両面に作用する圧力はゆっくりとその差が大きくなるため、主弁２０はゆっくりとした速度で下降してポート１９を閉じる（図１０状態）。かくして、閉弁時のウォータハンマ現象を有効に緩和することができる。
【００５１】
次に、開弁動作を説明する。図１０に示す閉弁状態からコイル３５に対する通電が行なわれると、コイル３５が励磁状態となってプランジャ３１が主弁２０から離間する（図１１状態）。これにより脱圧路２８が開放するため、背圧室２７内の圧力（高）と二次圧流路１８内の圧力（低）の関係から、背圧室２７内の流体は脱圧路２８を通じて流出する。なお、給圧路３０は背圧室２７内に常時開放しているが、給圧路３０と脱圧路２８の孔径の差から、背圧室２７内からの流出量が流入量を上回るため、背圧室２７内の圧力低下を受け作動室３３内においても作動室３３の容積を縮小させつつ圧力が低下してゆく。かくして、主弁２０の表裏面に作用する圧力はその差が徐々に大きくなるため、主弁２０はゆっくりとした速度で浮き上がり、ポート１９が開放される（図１１状態）。
【００５２】
かくして、実施形態２においても実施形態１と同様、ゆっくりとした開弁動作が得られ、もって同様の効果が得られる。
【００５３】
また、実施形態２におけるソレノイドユニット３２と弁ケーシング１６とを組み付けたものは既存の流量制御装置そのものであり、本実施形態ではこの既存装置を利用して作動部４３を付設して構成されるため、既存装置の有効利用を図ることができる、という効果も得られる。また、作動部を外部に設置するため、作動室を含む内部の容積に制約を受け難いため、設計の自由度が高められる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では給圧路を主弁に形成したが、これに代えて弁ケーシングに形成してもよい。副給圧路も同様に副弁に形成しなくてもよく、これに代えてユニットハウジングに形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１７…一次圧流路
１８…二次圧流路
１９…ポート
２０…主弁
２７…背圧室
２８…脱圧路
３０…給圧路
３１…プランジャ
３３，４６…作動室
３７…副弁
３９…副脱圧路
４２…副給圧路
４３…差胴部
４４…ダイアフラム弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一次圧流路から二次圧流路へと通じるポートを開閉して流体の流量を制御するパイロット式ダイアフラム弁が知られている（例えば、下記特許文献１）。この特許文献１におけるダイアフラム弁にはプランジャによって開閉される通路（背圧室と二次圧流路とを連通させる通路）が形成されることに加え、閉弁時に発生するウォータハンマの影響を緩和するために、ダイアフラム弁に一次圧流路と背圧室とを連通させる小径のオリフィス通路も形成されている。また、このオリフィス通路における一次圧流路側には遮蔽部材が設けられている。そして、閉弁動作の間、遮蔽部材との当接具合によってオリフィス通路の一次圧流路側の開口量が徐々に絞り込まれるようになっている。こうすることでダイアフラム弁の閉弁速度を遅くし、もってウォータハンマが効果的に抑制される、というものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１９８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のものでは、オリフィス通路の開口端部に対する遮蔽部材の当接具合によってオリフィス通路の開口量を制御するものであるため、遮蔽部材の取り付け状況のばらつきによっては流量制御の状況がばらつきやすい、という問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、流量制御を安定的に行なうことができる流量制御装置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】
【０００６】
＜請求項１の発明＞
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、一次圧流路と、二次圧流路と、前記一次圧流路と前記二次圧流路とを連通させるポートを開閉するダイアフラム式の主弁と、この主弁における前記ポートを閉止する側と反対側に設けられた背圧室と、この背圧室側に配置されコイルへの励磁の有無によって軸方向へ移動可能なプランジャと、前記一次圧流路と前記背圧室とを連通する給圧路と、前記主弁に形成され前記二次圧流路と前記背圧室とを連通可能で前記プランジャの移動に伴って同プランジャによって直接あるいは間接的に開閉される脱圧路と、前記背圧室に通じるとともに、前記プランジャの移動に起因した容積変化を伴いつつ前記主弁に前記ポートを開閉させるための圧力を生じる作動室とを備えてなるところに特徴を有する。
【０００７】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、プランジャと前記背圧室との間には前記作動室が形成され、この作動室内には前記プランジャの移動に起因して移動可能なダイアフラム式の副弁が前記主弁に対して直列で積層して配置され、かつこの副弁によって前記作動室は第１・第２の室に区画されかつ両室は副給圧路を介して連通可能となっており、また前記副弁にはその一端側が前記プランジャによって開閉される副脱圧路が前記プランジャおよび前記主弁の脱圧路と同軸で貫通して形成され、さらに副弁は前記プランジャの移動に伴って前記副脱圧路が前記主弁の脱圧路と連続する状態と離間する状態との間で移動可能とされることにより、前記プランジャの移動に起因して各作動室に生じる圧力変動状況が、前記ポートの開閉状況に応じて第１室から第２室あるいは第２室から第１室へと進行する構成であるところに特徴を有する。
【０００８】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、副弁は、前記主弁とほぼ同一構造にて形成されているところに特徴を有する。
【０００９】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のものにおいて、給圧路は前記主弁に形成され、かつ前記副給圧路は前記副弁に形成されているところに特徴を有する。
【００１０】
＜請求項５の発明＞
請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のものにおいて、一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポート、前記主弁および前記背圧室が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んだソレノイドユニットとを備え、前記弁ケーシングと前記ソレノイドユニットとの間には、前記副弁とこの副弁によって区画された前記第１室および前記第２室とを配することで、全体がユニット化された拡張ユニットが介在されるところに特徴を有する。
【００１１】
＜請求項６の発明＞
請求項６の発明は、請求項１に記載のものにおいて、一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポートおよび前記主弁が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んで前記弁ケーシングとの間に前記背圧室を形成した状態で前記弁ケーシングに装着されるソレノイドユニットと、前記弁ケーシングおよび前記ソレノイドユニットの外部に配置された作動部とを備え、この作動部内にはダイアフラム弁と、前記背圧室とは第１連通路を介して連通する前記作動室とが設けられることにより、前記プランジャの移動に起因して前記背圧室内に生じる圧力変動に応じて前記作動室内の容量が拡張・収縮する構成であるところに特徴を有する。
【００１２】
＜請求項７の発明＞
請求項７の発明は、請求項６に記載のものにおいて、作動部内は、前記ダイアフラム弁によって前記作動室と背圧空間とに区画され、前記作動室内には前記ダイアフラム弁を前記背圧室側へ移動させるよう作用するばねが設けられる一方、前記背圧空間は前記一次圧流路に対して第２連通路を介して接続されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、プランジャの移動に起因して作動室には主弁に対しポートの開閉を行なうに必要な圧力が生じる。その場合において、作動室は容積変化を伴って圧力変動を生じるため、圧力変動は緩速度でなされる。このことによって、主弁の開閉動作をゆっくりと行わせることができ、もってウォータハンマ等の現象を有効に緩和することができる。
【００１４】
また、請求項１の発明では作動室の容積を拡張させることにより圧力調整を行なうものであるため、従来のような組付けの際に微妙な調整がなく、その分、組付け作業の精度も厳格さが要求されず、また流量調整も安定化させやすい。
【００１５】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、主弁がポートを開放している状態でプランジャの移動がなされると、プランジャによって副脱圧路が閉じられ、さらに副脱圧路が主弁の脱圧路と連続する。このことによって、まず、給圧路を通じて背圧室と連通する第２室内へと流体の流入が開始するため、第２室内の圧力が徐々に高まる。しかし、その場合においても第２室からは給圧路を通じて第１室へと流体が流出するため、その分、第２室および背圧室内の圧力上昇は進行が遅れる。つまり、閉弁動作時には、背圧室に通じる第２室から第１室へと容積を拡張しつつ内部の圧力上昇を進行させていると言える。最終的には、第１室内への流体の流出が停止し、第１室内の圧力と第２室および背圧室内の圧力とがバランスして圧力変動が停止するが、第２室および背圧室内の圧力が徐々にしか上昇しないため、主弁はゆっくりとポートを閉弁することになる。
【００１６】
逆に、ポートが閉止されている状況からポートを開弁する際には、プランジャが上記とは逆方向に移動する。これにより、プランジャが副弁から離間し、副脱圧路の一端側を開放するため、まず第１室内から副脱圧路および脱圧路を通じて二次圧流路へと流出する。その間、第２室側から副給圧路を通じて第１室内へ流体の流入があるため、第１室内の圧力低下はゆっくりとしたものとなる。そして、副弁に作用する第１・第２室の圧力差によって、副弁が主弁から離れると、脱圧路を通じて第２室および背圧室から流体が流出するため、背圧室および第２室内の圧力は徐々に低下してゆく。つまり、開弁動作時には当初一次圧で保持されていた作動室全体が、第１室から第２室および背圧室へとあたかも容積変化を伴いつつ圧力低下していくことをもって、主弁の開弁動作をゆっくりと行わせることができる。
【００１７】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、副弁と主弁とが共通化されているため、部品種を減らしてコスト低減に寄与することができる。
【００１８】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、背圧室および作動室に対する給圧あるいは脱圧の機能を主弁あるいは副弁に対してそれぞれ集約化させることができる。
【００１９】
＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、作動室および副弁をユニット化して単一部材化したため、取り扱いが容易になるとともに、既存装置への組み込みも可能となる。
【００２０】
＜請求項６、７の発明＞
請求項６、７の発明によれば、プランジャの移動に起因して背圧室に通じる作動部内の作動室には主弁を開閉させるための圧力が生じる。その場合において、作動室は容積変化を伴って圧力変動を生じるため、圧力変動は緩速度でなされる。このことによって、主弁の開閉動作をゆっくりと行わせることができ、もってウォータハンマ等の現象を有効に緩和することができる。
【００２１】
また、請求項６，７の発明では、作動部を弁ケーシングやソレノイドユニットの外部に別個に設けたため、作動室の容積の設定等、弁ケーシングなどに対する組み込み上の制約を受けずに済むため、設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】給湯システムの全体図
【図２】実施形態１における開弁状態を示す断面図
【図３】閉弁動作初期を示す断面図
【図４】同じく閉弁動作途上を示す断面図
【図５】閉弁状態を示す断面図
【図６】開弁動作初期を示す断面図
【図７】同じく開弁動作途上を示す断面図
【図８】実施形態２における開弁状態を示す断面図
【図９】閉弁動作途上を示す断面図
【図１０】閉弁状態を示す断面図
【図１１】開弁動作途上を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜実施形態１＞
図１は本実施形態における給湯システムの全体を示している。図中、１は上水道の給水管であり、流量センサ２の下流側において分岐し、一方には熱交換器３が接続され、他方にはバイパス弁４が接続されている。熱交換器３で加熱された湯はバイパス弁４を経由した水と合流するようになっている。その際に、バイパス弁４の開度が調整されることによって湯水の混合比が調整可能である。また、合流した後の下流側には給湯管５が接続されこの給湯管５に接続された調整弁６にて出湯流量が調整される。給湯管５は下流側で２つの配管７，８に分岐し、一方の配管７は台所その他の給湯設備へと接続され、他方の配管８は浴槽９へと接続されている。配管８の途中にはその開度によって浴槽９へ供給される湯量が調整可能な流量制御装置１０が設けられている。
【００２４】
流量制御装置１０の下流側には第１・第２の逆止弁１１，１２が直列に配されており、その間にはフローセンサ１３が配されている。第１逆止弁１１とフローセンサ１３との間には分岐配管１４を介して排水弁１５が接続されている。上記した第１・第２の逆止弁１１，１２および排水弁１５は浴槽９から上水道への逆流を阻止する逆流防止装置として機能する。
【００２５】
次に、本実施形態１の流量制御装置１０を主として図２から図７によって詳細に説明する。本実施形態の流量制御装置１０は弁ケーシング１６を有し、その一側には給湯管５側に通じる導入部１６Ａが側方へ向けて延出している。弁ケーシング１６の内部には軸芯に沿って中空の筒部１６Ｂが同軸で形成されている。この筒部１６Ｂの外壁と弁ケーシング１６の内壁との間には環状の空間が形成され、同環状空間と導入部の内部の流路によって一次圧流路１７が形成される。筒部１６Ｂの下方には導出部１６Ｃが形成されており、浴槽９側へと通じている。筒部１６Ｂの内部と導出部１６Ｃの内部の流路は二次圧流路１８を形成する。
【００２６】
筒部１６Ｂの先端開口縁には主弁２０によって開閉されるポート１９が形成され、このポートを通じて一次圧流路と二次圧流路とが連通する。主弁２０はダイアフラム式であり、合成樹脂材にて略円盤状に形成された弁体２１を有している。弁体２１は中心軸上に軸部２２を備え、この軸部２２は弁体２１の表裏両方向へ突出形成されている。また、軸部２２の外周面において軸方向（高さ方向）の略中央部には環状に装着溝２３が形成され、この装着溝２３によってダイアフラム２４の取り付けがなされている。ダイアフラム２４は可撓性を有し、ポート１９より大径の円盤状に形成され、ポート１９を開放したり、密着して閉止することができる。また、ダイアフラム２４の外周縁部には弛み部２４Ａが形成され、さらにその周縁部には厚肉部２４Ｂが形成されている。本実施形態においては、厚肉部２４Ｂが弁ケーシング１６の段差部１６Ｄの上面に載置され、上面側から拡張ユニットＥＵにおけるユニットハウジング２５の下面に突出する圧着筒２６によって挟み付けられることによって、ダイアフラム２４全体の取り付けがなされている。
【００２７】
弁ケーシング１６内において主弁２０の上面側、つまりポート１９を閉止する面の反対側には背圧室２７が形成されている。前記した軸部２２の軸芯には背圧室２７側と二次圧流路１８とを連通させるための脱圧路２８が形成されている。脱圧路２８は、背圧室２７側の端部に小径の細孔部２８Ａが形成され、その他の部分は大径の太孔部２８Ｂとなっている。また、弁体２１の下面であって、主弁２０がポート１９を閉止しているときの筒部１６Ｂより径方向外側に位置する部位には給圧管２９が一体に突出して形成されダイアフラム２４を密着状態で貫いている。給圧菅２９の一端側は一次圧流路１７内に開口し、他端側は弁体２１内において径方向に沿って形成された流路と連通している。この流路は弁体２１の上面に通じることで、給圧菅２９内の通路と共に給圧路３０を構成する。この給圧路３０は背圧室２７と一次圧流路１７とを常時連通させ、背圧室２７内に一次圧が常に導入されるようにしてある。なお、給圧路３０における背圧室２７側の端部の孔径は、脱圧路２８における背圧室２７側の端部の孔径よりも小径に設定されている。
【００２８】
ところで、従来の装置であれば、上記した弁ケーシング１６側とプランジャ３１を組み込んでなるソレノイドユニット３２とによって構成可能であるが、本実施形態においては、弁ケーシング１６とソレノイドユニット３２との間に拡張ユニットＥＵを介在させ、内部に設定された作動室３３によって背圧室２７の容積の拡張化が図られている。
【００２９】
拡張ユニットＥＵの説明の前にソレノイドユニット３２の構成を簡単に説明すると、ソレノイドユニット３２はコイル３５、主弁２０と同軸をなすようにして縦向きに配置されたプランジャ３１およびプランジャ３１を戻し方向（図示下方）へ付勢する戻しばね３６とから構成されている。プランジャ３１は、コイル３５が通電の有無によって励磁あるいは非励磁の状態になったときに軸線方向に沿った双方向へ所定ストローク分、移動するようになっている。
【００３０】
拡張ユニットＥＵはソレノイドユニット３２と弁ケーシング１６との間に介在されるユニットハウジング２５を備えている。ユニットハウジング２５の内部にはプランジャ３１の移動に伴ってプランジャ３１の先端と当接あるいは離間可能な副弁３７が設けられている。ユニットハウジング２５内の空間は作動室３３となっていて、この作動室３３は副弁３７によって縦方向に第１・第２の両室３３Ａ，３３Ｂに区画されている。
【００３１】
本実施形態における副弁３７は主弁２０とほぼ同一構成のものが使用されており、プランジャ３１および主弁２０と同軸をなすようにして配置されている。副弁３７の軸部３８には軸線に沿って副脱圧路３９が貫通して形成され、この副脱圧路３９のプランジャ３１側の端部は主弁２０と同様に細孔部３９Ａが形成されているが、太孔部３９Ｂには端部側から中空のスリーブ部材４０が同心で嵌め込まれ、同スリーブ材４０には軸芯に沿って貫通孔４１が形成されている。この貫通孔４１は主弁２０および副弁３７の細孔部３９Ａとほぼ同一の孔径をもって形成されている。スリーブ部材４０は副弁３７の下端面に露出して円盤状のシール部４０Ａが形成されていて、主弁２０に対して密接状態で当接しうる。副弁３７の副脱圧路３９におけるプランジャ３１側の端部はプランジャ３１の先端によって開閉可能であり、主弁２０側の端部は、副弁３７と主弁２０との接離に伴って主弁２０の脱圧路２８の端部とほぼシール状態で連続したり、離間して両弁２０，３７の端部を共に開放する。
【００３２】
なお、副弁３７には主弁２０と同様にして副給圧路４２が形成されていて、第１室３３Ａと第２室３３Ｂとを常時連通させている。副給圧路４２が第１室３３Ａ内に開口する孔径が、副脱圧路３９におけるプランジャ３１側の端部の孔径よりも小径である点も、主弁２０と同様である。また、図示では主弁２０の給圧路３０における背圧室２７側の端部の開口の位置と、副弁３７の副給圧路４２における第２室３３Ｂ側の端部の開口の位置とは主弁２０および副弁３７の軸芯を中心として点対称となる位置（対角位置）に配置され相互が位置的に遠ざけられている。
【００３３】
次に、上記のように構成された実施形態１に係る流量制御装置１０の作用効果を具体的に説明する。
【００３４】
まず、閉弁動作について説明する（図２から図５参照）。図２は主弁２０がポート１９を開放している状態を示している。このときには、第１室３３Ａ、第２室３３Ｂおよび背圧室２７は、いずれも一次圧に比較して低圧の状態となっている。
【００３５】
上記の開弁状態において、コイル３５に対する通電が停止されてコイル３５が非励磁状態になると、プランジャ３１は戻しばね３６のばね力および自重によって副弁３７側へ復帰移動する。これにより、プランジャ３１が副弁３７に当接し副脱圧路３９がシール状態で閉じられる（図３状態）。副弁３７はさらに下降し、主弁２０に当接する（図４状態）。これにより、副脱圧路３９を通した第１室３３Ａからの流体の流出は停止するとともに、主弁２０の脱圧路２８を通した背圧室２７および第２室３３Ｂからの流体の流出も停止する。ただし、この時には主弁２０に作用する一次圧は、背圧室２７および第２室３３Ｂ内の圧力と、副弁３７が主弁２０を押し下げようとする力（戻しばね３６のばね力、プランジャ３１の自重、第１室３３Ａ内の圧力および副弁３７の自重）を合算した値よりも大きいため、主弁２０はポート１９から浮いて同ポート１９を開放したままの状態にある。
【００３６】
この間、主弁２０の給圧路３０を通じて一次圧側から背圧室２７および第２室３３Ｂへと流体の流入が継続する一方で、第１室３３Ａ内へは副給圧路４２を通じて第２室３３Ｂ側から流体が抜け出るため、第２室３３Ｂおよび背圧室２７内の圧力は徐々にしか高まらない。第２室３３Ｂおよび背圧室２７内の圧力上昇からやや遅れ気味にして第１室３３Ａ内も徐々に圧力が高まるため、その結果、主弁２０を下降させるための力が徐々に増してゆき、主弁２０はゆっくりと下降を始める。そして最終的に第１室３３Ａ内の圧力および第２室３３Ｂおよび背圧室２７内の圧力が一次圧に達する頃には主弁２０はポート１９に密着して閉止する（図５状態）。
【００３７】
このように、作動室３３内の圧力上昇は、まず第２室３３Ｂおよび背圧室２７において生じ、続いて第１室３３Ａ側へと移行していく過程は、作動室３３が容積変化を伴いつつ圧力上昇していることと同視することができる。このことをもって、本実施形態１は主弁２０の閉弁動作をゆっくりと行なわせることができるのであって、もってウォータハンマ現象を有効に緩和することができる。
【００３８】
図５に示す閉弁状態から開弁状態へと移行するときの動作を説明すると、閉弁状態の間は主弁２０の給圧路２９を通じて背圧室２７および第２室３３Ｂ内の圧力は一次圧と同圧で高く保持されている。また、副弁３７の副給圧路４２を通じて第１室３３Ａ内の圧力も同様に一次圧に保持されている。
【００３９】
この状態でコイル３５に対する通電がなされると、コイル３５が励磁されプランジャ３１が吸引される（図６状態）。これにより、プランジャ３１の先端が副弁３７から離れて副脱圧路３９の開口端を開放するが、このときには副弁３７は主弁２０に当接して副脱圧路３９と主弁２０の脱圧路２８とは連続した連通状態にあるため、第１室３３Ａ内の流体は両脱圧路２８，３９を通じて二次圧流路１８へと流出する。その一方で、第１室３３Ａ内へは副弁３７の副給圧路４２から第２室３３Ｂおよび背圧室２７内から流体の流入が常時継続するものの、両弁２０，３７の脱圧路２８，３９からの流出量の方が孔径の相違によって僅かに上回るため、第１室３３Ａ内の圧力は徐々に低下してゆく。これに伴い、副弁３７の上下面で所定の圧力差が生じると、副弁３７は主弁２０から離れプランジャ３１側へ移動する。これにより、副弁３７の副脱圧路３９における第２室３３Ｂ側の端部が開放するとともに、主弁２０の脱圧路２８における第２室３３Ｂ側の端部が開放する（図７状態）。
【００４０】
すると、背圧室２７および第２室３３Ｂ内から脱圧路２８を通して二次圧流路１８へと流体が抜け出る。その一方で、背圧室２７および第２室３３Ｂ内へは給圧路３０を経て一次圧流路１７から流体が流入するが、孔径の相違から背圧室２７および第２室３３Ｂ内はゆっくりとした圧力低下の傾向となる。これによって、主弁２０は上下面の圧力差に基づいてゆっくりと上昇し、ポート１９を緩速にて開放する（図２状態）。
【００４１】
このように、作動室３３内の圧力低下は、まず第１室３３Ａにおいて生じ、続いて第２室３３Ｂ側へと移行していく。この過程は、作動室３３が容積変化を伴いつつ圧力低下していることと同視することができる。このことをもって、本実施形態１は主弁２０の開弁動作をゆっくりと行なわせることができる。したがって、浴槽への湯張りを行なう際に、同時に使用している給湯側の湯取られによる出湯温度の変動を抑制することができる。
【００４２】
また、実施形態１では作動室３３の容積変化を利用して主弁２０の開閉速度を調整するものであるため、従来の開口面積を絞り込むような微妙な調整作業も要しないため、組付け作業が容易であり、その分機能も安定化させやすい。
【００４３】
さらに、副弁３７等を拡張ユニットＥＵとしてユニット化しているため、それ自体の取り扱い性に優れるとともに、既存装置への適用も容易である。また、このような拡張ユニットＥＵを組み込んで装置全体が一つのユニットとして構成されるようにしたため、全体としての取り扱い性にも優れる。
【００４４】
さらに、副弁３７は主弁２０とほぼ同じ構成であって、主弁２０をほぼそのまま利用することができるため、副弁３７が専用部品とならずに済む分、部品種を減らしてコスト低減を期待することができる。
【００４５】
＜実施形態２＞
図８から図１１は本発明の実施形態２を示している。上記した実施形態１ではソレノイドユニット３２と弁ケーシング１６との間において、拡張ユニットＥＵをほぼ同軸で介在させるようにしたが、実施形態２では従来の流量制御装置と同様、弁ケーシング１６にソレノイドユニット３２に直接組み付けるようにし、実施形態１の拡張ユニットＥＵに相当する作動部４３を弁ケーシング１６やソレノイドユニット３２の外部に配置している。
【００４６】
本実施形態の作動部４３は、内部にダイアフラム弁４４と同ダイアフラム弁４４に対するばね４５とを備えている。そして、作動部４３の内部空間はダイアフラム弁４４によって作動室４６と背圧空間４７とに区画されている。このうち、作動室４６と背圧室２７とは第１連通路４８を介して接続され、背圧空間４７は第２連通路４９を介して弁ケーシング１６内における一次圧流路１７と接続されている。なお、ばね４５はダイアフラム弁４４に対し背圧空間４７側へ押圧する方向に所定のばね力を作用させる。また、給圧路３０の孔径は脱圧路２８の孔径よりも小径に設定されている。
【００４７】
他の構成は実施形態１と同様であるため、図面中に同一符号を付して説明は省略する。
【００４８】
まず、実施形態２における閉弁動作について説明する。図８はポート１９が開放された状態であり、このときには作動部４３の背圧空間４７は一次圧であり、作動室４６および背圧室２７はこれより低い低圧状態となっている。このため、ダイアフラム弁４４はその表裏の圧力差により、ばね４５に抗して作動室４６内の容積を縮小した位置に保持されている。
【００４９】
図８の状態からコイル３５に対する通電が停止され、コイル３５が非励磁状態になると、プランジャ３１は戻しばね３６のばね力によって下降しその先端にて脱圧路２８の開口端部を密閉する（図９状態）。ただし、このときには一次圧流路１７内の圧力が相対的に高いため、主弁２０はポート１９を開放したままの状態に保持されている。
【００５０】
上記したようにプランジャ３１が脱圧路２８を閉止した後は、背圧室２７からの流体の流出は停止されるが、給圧路３０による流体の流入はそのまま継続する。そして、流体は背圧室２７内へ流入した流体は作動室４６へも流入するため、作動室内は背圧室２７および作動室４６内の圧力上昇を受け、ばね４５のばね力にも助勢されてダイアフラム弁４４を背圧空間側へ押しやる。このことによって、作動室４６は容積を徐々に拡張しながら圧力を高めていくため、作動室４６および背圧室２７内の圧力上昇の速度はゆっくりとしたものとなる。したがって、主弁２０の表裏両面に作用する圧力はゆっくりとその差が大きくなるため、主弁２０はゆっくりとした速度で下降してポート１９を閉じる（図１０状態）。かくして、閉弁時のウォータハンマ現象を有効に緩和することができる。
【００５１】
次に、開弁動作を説明する。図１０に示す閉弁状態からコイル３５に対する通電が行なわれると、コイル３５が励磁状態となってプランジャ３１が主弁２０から離間する（図１１状態）。これにより脱圧路２８が開放するため、背圧室２７内の圧力（高）と二次圧流路１８内の圧力（低）の関係から、背圧室２７内の流体は脱圧路２８を通じて流出する。なお、給圧路３０は背圧室２７内に常時開放しているが、給圧路３０と脱圧路２８の孔径の差から、背圧室２７内からの流出量が流入量を上回るため、背圧室２７内の圧力低下を受け作動室３３内においても作動室３３の容積を縮小させつつ圧力が低下してゆく。かくして、主弁２０の表裏面に作用する圧力はその差が徐々に大きくなるため、主弁２０はゆっくりとした速度で浮き上がり、ポート１９が開放される（図１１状態）。
【００５２】
かくして、実施形態２においても実施形態１と同様、ゆっくりとした開弁動作が得られ、もって同様の効果が得られる。
【００５３】
また、実施形態２におけるソレノイドユニット３２と弁ケーシング１６とを組み付けたものは既存の流量制御装置そのものであり、本実施形態ではこの既存装置を利用して作動部４３を付設して構成されるため、既存装置の有効利用を図ることができる、という効果も得られる。また、作動部を外部に設置するため、作動室を含む内部の容積に制約を受け難いため、設計の自由度が高められる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では給圧路を主弁に形成したが、これに代えて弁ケーシングに形成してもよい。副給圧路も同様に副弁に形成しなくてもよく、これに代えてユニットハウジングに形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１７…一次圧流路
１８…二次圧流路
１９…ポート
２０…主弁
２７…背圧室
２８…脱圧路
３０…給圧路
３１…プランジャ
３３，４６…作動室
３７…副弁
３９…副脱圧路
４２…副給圧路
４３…差胴部
４４…ダイアフラム弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次圧流路と、二次圧流路と、前記一次圧流路と前記二次圧流路とを連通させるポートを開閉するダイアフラム式の主弁と、この主弁における前記ポートを閉止する側と反対側に設けられた背圧室と、この背圧室側に配置されコイルへの励磁の有無によって軸方向へ移動可能なプランジャと、前記一次圧流路と前記背圧室とを連通する給圧路と、前記主弁に形成され前記二次圧流路と前記背圧室とを連通可能で前記プランジャの移動に伴って同プランジャによって直接あるいは間接的に開閉される脱圧路と、前記背圧室に通じるとともに、前記プランジャの移動に起因した容積変化を伴いつつ前記主弁に前記ポートを開閉させるための圧力を生じる作動室とを備えてなることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記プランジャと前記背圧室との間には前記作動室が形成され、この作動室内には前記プランジャの移動に起因して移動可能なダイアフラム式の副弁が前記主弁に対して直列で積層して配置され、かつこの副弁によって前記作動室は第１・第２の室に区画されかつ両室は副給圧路を介して連通可能となっており、また前記副弁にはその一端側が前記プランジャによって開閉される副脱圧路が前記プランジャおよび前記主弁の脱圧路と同軸で貫通して形成され、さらに副弁は前記プランジャの移動に伴って前記副脱圧路が前記主弁の脱圧路と連続する状態と離間する状態との間で移動可能とされることにより、前記プランジャの移動に起因して各作動室に生じる圧力変動状況が、前記ポートの開閉状況に応じて第１室から第２室あるいは第２室から第１室へと進行する構成であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記副弁は、前記主弁とほぼ同一構造にて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記給圧路は前記主弁に形成され、かつ前記副給圧路は前記副弁に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポート、前記主弁および前記背圧室が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んだソレノイドユニットとを備え、
前記弁ケーシングと前記ソレノイドユニットとの間には、前記副弁とこの副弁によって区画された前記第１室および前記第２室とを配することで、全体がユニット化された拡張ユニットが介在されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の流量制御装置。
【請求項６】
前記一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポートおよび前記主弁が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んで前記弁ケーシングとの間に前記背圧室を形成した状態で前記弁ケーシングに装着されるソレノイドユニットと、前記弁ケーシングおよび前記ソレノイドユニットの外部に配置された作動部とを備え、
この作動部内にはダイアフラム弁と、前記背圧室とは第１連通路を介して連通する前記作動室とが設けられることにより、前記プランジャの移動に起因して前記背圧室内に生じる圧力変動に応じて前記作動室内の容量が拡張・収縮する構成であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項７】
前記作動部内は、前記ダイアフラム弁によって前記作動室と背圧空間とに区画され、前記作動室内には前記ダイアフラム弁を前記背圧室側へ移動させるよう作用するばねが設けられる一方、前記背圧空間は前記一次圧流路に対して第２連通路を介して接続されていることを特徴とする請求項６に記載の流量制御装置。
【請求項１】
一次圧流路と、二次圧流路と、前記一次圧流路と前記二次圧流路とを連通させるポートを開閉するダイアフラム式の主弁と、この主弁における前記ポートを閉止する側と反対側に設けられた背圧室と、この背圧室側に配置されコイルへの励磁の有無によって軸方向へ移動可能なプランジャと、前記一次圧流路と前記背圧室とを連通する給圧路と、前記主弁に形成され前記二次圧流路と前記背圧室とを連通可能で前記プランジャの移動に伴って同プランジャによって直接あるいは間接的に開閉される脱圧路と、前記背圧室に通じるとともに、前記プランジャの移動に起因した容積変化を伴いつつ前記主弁に前記ポートを開閉させるための圧力を生じる作動室とを備えてなることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記プランジャと前記背圧室との間には前記作動室が形成され、この作動室内には前記プランジャの移動に起因して移動可能なダイアフラム式の副弁が前記主弁に対して直列で積層して配置され、かつこの副弁によって前記作動室は第１・第２の室に区画されかつ両室は副給圧路を介して連通可能となっており、また前記副弁にはその一端側が前記プランジャによって開閉される副脱圧路が前記プランジャおよび前記主弁の脱圧路と同軸で貫通して形成され、さらに副弁は前記プランジャの移動に伴って前記副脱圧路が前記主弁の脱圧路と連続する状態と離間する状態との間で移動可能とされることにより、前記プランジャの移動に起因して各作動室に生じる圧力変動状況が、前記ポートの開閉状況に応じて第１室から第２室あるいは第２室から第１室へと進行する構成であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記副弁は、前記主弁とほぼ同一構造にて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記給圧路は前記主弁に形成され、かつ前記副給圧路は前記副弁に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポート、前記主弁および前記背圧室が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んだソレノイドユニットとを備え、
前記弁ケーシングと前記ソレノイドユニットとの間には、前記副弁とこの副弁によって区画された前記第１室および前記第２室とを配することで、全体がユニット化された拡張ユニットが介在されることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の流量制御装置。
【請求項６】
前記一次圧流路、前記二次圧流路、前記ポートおよび前記主弁が配された弁ケーシングと、前記プランジャを組み込んで前記弁ケーシングとの間に前記背圧室を形成した状態で前記弁ケーシングに装着されるソレノイドユニットと、前記弁ケーシングおよび前記ソレノイドユニットの外部に配置された作動部とを備え、
この作動部内にはダイアフラム弁と、前記背圧室とは第１連通路を介して連通する前記作動室とが設けられることにより、前記プランジャの移動に起因して前記背圧室内に生じる圧力変動に応じて前記作動室内の容量が拡張・収縮する構成であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項７】
前記作動部内は、前記ダイアフラム弁によって前記作動室と背圧空間とに区画され、前記作動室内には前記ダイアフラム弁を前記背圧室側へ移動させるよう作用するばねが設けられる一方、前記背圧空間は前記一次圧流路に対して第２連通路を介して接続されていることを特徴とする請求項６に記載の流量制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６７７９１（Ｐ２０１２−６７７９１Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１０７８０（Ｐ２０１０−２１０７８０）
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００１０８５５７）タイム技研株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００１０８５５７）タイム技研株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
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