給水制御弁装置
【課題】主弁の閉弁状態の下で定差圧弁における差圧感受部の外周シール部に大きな差圧は作用せず、シール部での漏れによる主弁の２次側流路への水の漏出を防止でき、また差圧感受部のシール部として基布入りでない安価なダイヤフラム膜を用い得ることのできる給水制御弁装置を提供する。
【解決手段】パイロット式給水制御弁１６に、一方の面で背圧室圧力Ｐ４を受け、反対側の他方の面で１次側流路３０の１次側圧力Ｐ２を受ける差圧感受部５６を備えた弁体５４と、弁体５４に対して背圧室圧力Ｐ４の作用方向に付勢力を作用させるコイルばね６８とを有し、弁体５４に備えた絞り部６０により流路１４に対する絞りを変えることで背圧室圧力Ｐ4と１次側圧力Ｐ２との差圧を一定とする定差圧弁１８を付加することで、給水制御弁装置１０における１次側流路３０と２次側流路３２との差圧を一定に保持するようにする。
【解決手段】パイロット式給水制御弁１６に、一方の面で背圧室圧力Ｐ４を受け、反対側の他方の面で１次側流路３０の１次側圧力Ｐ２を受ける差圧感受部５６を備えた弁体５４と、弁体５４に対して背圧室圧力Ｐ４の作用方向に付勢力を作用させるコイルばね６８とを有し、弁体５４に備えた絞り部６０により流路１４に対する絞りを変えることで背圧室圧力Ｐ4と１次側圧力Ｐ２との差圧を一定とする定差圧弁１８を付加することで、給水制御弁装置１０における１次側流路３０と２次側流路３２との差圧を一定に保持するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はパイロット式給水制御弁に定差圧弁を付加して成る給水制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、(ａ)流路に設けた主弁と、(ｂ)内部の圧力を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、(ｃ)主弁に対する１次側流路の水を背圧室に導入して背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｄ)背圧室の水を主弁に対する２次側流路に抜いて背圧室の圧力を減少させるパイロット流路と、(ｅ)背圧室からパイロット流路を経て流出する水の流れを制御して主弁の動作を制御するパイロット弁と、を備えたパイロット式給水制御弁に、１次側流路の圧力と２次側流路の圧力との差圧を一定に保持する定差圧弁を付加して成る給水制御弁装置が公知である。
【０００３】
この給水制御弁装置では、定差圧弁にて１次側流路の圧力と２次側流路の圧力との差圧を一定に保持することで給水流量、即ち主弁を通過して流れる水の流量を、主弁の開度に応じて一定流量とすることができ、また給水制御弁が開閉弁である場合、上記の差圧を低く設定することで、主弁の閉弁時にゆっくりと主弁を閉弁させることができ、ウォーターハンマを効果的に低減することができる。
【０００４】
図７は、この種の給水制御弁装置に属する一例を比較例として示している。
図において２００は給水制御弁装置２０２のボデーで、内部に流路２０４を有している。
２０６はパイロット式給水制御弁（以下単に給水制御弁とする）で、ダイヤフラム弁から成る主弁２０８と、背圧室２１０と、主弁２０８を貫通して設けられた導入小孔２１４と、同じく主弁２０８を貫通して設けられたパイロット流路２１８と、パイロット弁２２０とを有している。
【０００５】
ここで背圧室２１０は、内部の圧力を主弁２０８に対し閉弁方向の押圧力として作用させる。また導入小孔２１４は、主弁２０８に対する１次側流路２１２の水を背圧室２１０に導入して、背圧室２１０の圧力を増大させる。
一方パイロット流路２１８は、背圧室２１０の水を主弁２０８に対する２次側流路２１６に抜いて、背圧室２１０の圧力を減少させる。
またパイロット弁２２０は、背圧室２１０からパイロット流路２１８を経て２次側流路２１６に流出する水の流れを制御して、主弁２０８の動作を制御する。
【０００６】
２２２は通電により電磁力を発生させる電磁コイルで、パイロット弁２２０は、この電磁コイル２２２により図中上方に持ち上げられて開弁する。
２２４はパイロット弁２２０を図中下向きに付勢するばねで、パイロット弁２２０は、このばね２２４によって閉弁状態に保持される。
【０００７】
ここで給水制御弁２０６は、主弁２０８が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁とされている。
この給水制御弁２０６は、パイロット弁２２０がストローク一杯まで下向きに突き出されて閉弁することで主弁２０８が全閉状態となり、流路を閉とする。
また一方、パイロット弁２２０が電磁コイル２２２による電磁力により開弁することで主弁２０８が全開状態となり、流路が閉から開に切り替えられる。
【０００８】
開閉弁として構成された給水制御弁２０６は、パイロット弁２２０がストローク一杯まで後退移動することで主弁２０８が全開状態となり、このとき主弁２０８とパイロット弁２２０との間には大きな隙間Ｓが生ずる。この隙間Ｓは背圧室２１０の背圧室圧力Ｐ４と２次側流路２１６の２次側圧力Ｐ３とを実質的に同圧とする大きな隙間である。
【０００９】
２２６は、主弁２０８に対する１次側流路２１２の１次側圧力Ｐ２と、２次側流路２１６の２次側圧力Ｐ３との差圧を一定にする定差圧弁で、２２８はその主体をなす弁体である。
弁体２２８は、一方の面（図中上面）で１次側流路２１２の１次側圧力Ｐ２を受け、反対側の他方の面（図中下面）で２次側流路２１６の２次側圧力Ｐ３を受け、それら１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧を感受するダイヤフラム式の差圧感受部２３０と、入側流路２３２から１次側流路２１２への流路を絞る絞り部２３４とを有している。
そしてこの弁体２２８に対してコイルばね（付勢部材）２３６の付勢力が、２次側圧力Ｐ３の作用方向と同じ方向に作用せしめられている。
【００１０】
この定差圧弁２２６は、絞り部２３４による流路に対する絞りを変化させることで、差圧感受部２３０に作用する互いに逆向きの力、即ち図中下向きに加わる１次側圧力Ｐ２による力と、図中上向きに加わる２次側圧力Ｐ３による力、及びコイルばね２３６による付勢力とをバランスさせるように動作し、以て１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧を一定に保持する。
このとき、主弁２０８を通過して流れる水の流量は以下の式（１）で与えられる。
【数１】
但し式（１）中、Ｑは流量で、ａは主弁２０８を水が通過する際の流路面積、ｃは定数で、ΔＰは１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧，ρは水の比重である。
而してこの給水制御弁装置２０２にあっては、差圧ΔＰが一定に保たれるため、主弁２０８を通過して流れる水の流量は、主弁２０８の開度に応じた一定流量となる。
尚この種の給水制御弁装置については特許文献１に開示されている。
【００１１】
ところでこの給水制御弁装置２０２の場合、定差圧弁２２６の差圧感受部２３０が１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３の差圧を直接感受して動作するように構成してあるため、主弁２０８の閉弁状態の下で差圧感受部２３０には入側流路２３２の入側圧力Ｐ１（主弁２０８閉弁状態の下ではＰ２＝Ｐ１となる）と２次側圧力Ｐ３との差圧が加わることとなる。
この差圧は大きな差圧となるため、差圧感受部２３０の外周シール部で漏れを生じる恐れがある。
【００１２】
この漏れの問題はＯリング等でシールを行った場合にも生じ得るが、差圧感受部２３０の動作時の摺動抵抗を小さくする上でダイヤフラム膜をシール部として用いることが望ましく、而してシール部としてダイヤフラム膜を用いた場合にはシール部の耐圧不足による膜の破れ、より具体的には図中下向きに湾曲して断面Ｕ字状に膨らんだ可撓部分の破れによる上記の漏れの問題を特に生じ易い。
【００１３】
このように差圧感受部２３０のシール部で漏れが生じると、主弁２０８が閉じているにも拘らず２次側流路２１６への水の漏れが生じてしまう。
ダイヤフラム膜をシール部として用いた場合において、その漏れを防止するためには耐圧性を持たせるために基布入りのダイヤフラム膜を用いることが必要となり、この場合ダイヤフラム膜のためのコストが高くなってしまう。
【００１４】
尚本発明に関連する先行技術として、下記特許文献２には、ダイヤフラムを使用したパイロット式電磁弁では、流路内でウォーターハンマが発生すると、その圧力でダイヤフラム式の主弁が瞬間的に押し上げられ、開弁してしまう問題を生じることから、これを解決することを目的として、ダイヤフラム式主弁の１次側流路上に膜体を配置して、その膜体の一方の面に１次圧を作用させる一方、他方の面にはパイロット圧力室（背圧室）の圧力を作用させ、それによってウォーターハンマによる圧力上昇が生じた際には膜体を介してパイロット圧力室の圧力も上昇させることで、主弁が不用意に開くことを防止するようになしたものが開示されている。
しかしながらこの特許文献２に開示のものにおいて、膜体は流路に対する絞りを変化させる絞り部を有しないもので、定差圧弁としての働きを成し得るものではなく、本発明とは異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−２４７８０号公報
【特許文献２】実開平７−４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は以上のような事情を背景とし、主弁の閉弁状態の下で定差圧弁における差圧感受部のシール部に大きな差圧が作用せず、シール部での漏れの発生を防止でき、また仮に漏れが生じたとしても主弁の２次側流路への水の漏れを生ぜしめず、更に差圧感受部のシール部としてダイヤフラム膜を用いる場合において、基布入りの耐圧性の高価なダイヤフラム膜を用いる必要がなく、所要コストを安価に抑制できる給水制御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】
【００１７】
而して請求項１のものは、(イ)(ａ)流路に設けた主弁と、(ｂ)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、(ｃ)該主弁に対する１次側流路の水を該背圧室に導入して該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｄ)該背圧室の水を該主弁に対する２次側流路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット流路と、(ｅ)該背圧室から該パイロット流路を経て流出する水の流れを制御して前記主弁の動作を制御するパイロット弁と、を備えたパイロット式給水制御弁に、(ロ)(ｆ)一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力を受け、それら１次側圧力と背圧室圧力との差圧を感受する差圧感受部を備えた弁体と、(ｇ)該弁体に対して前記背圧室の圧力の作用方向に付勢力を作用させる付勢部材と、を有し、前記主弁の開弁状態の下で、前記弁体に備えた絞り部により流路に対する絞りを変えることで前記背圧室圧力と１次側圧力との差圧を一定とする定差圧弁、を付加することで前記１次側流路と２次側流路との差圧を一定に保持するようになしてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項２のものは、請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力と前記２次側流路の２次側圧力とを受けるとともに、前記パイロット流路が前記主弁を貫通して設けてあり、該主弁が前記パイロット弁との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ該パイロット弁の移動に追従して同方向に移動し、給水流量を制御する弁であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３のものは、請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記定差圧弁の前記差圧感受部のシール部がダイヤフラム膜であることを特徴とする。
【００２１】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記背圧室が前記付勢部材の収容室を兼ねていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明は、一方の面で背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で主弁に対する１次側流路の１次側圧力を受け、それら１次側圧力と背圧室圧力との差圧を感受する差圧感受部を備えた弁体と、弁体に対して背圧室の圧力の作用方向に付勢力を作用させる付勢部材とを有し、弁体に備えた絞り部により流路に対する絞りを変えることで、背圧室圧力と１次側圧力との差圧を一定とする定差圧弁をパイロット式給水制御弁に付加することで、給水制御弁における主弁の１次側流路と２次側流路との差圧を一定に保持するようになしたものである。
【００２３】
本発明において、定差圧弁の差圧感受部に加わる圧力は、主弁に対する１次側流路の１次側圧力と背圧室圧力とであり、これらの圧力は主弁閉弁状態の下で同じ圧力となり、従って差圧感受部のシール部に対し、主弁閉弁状態の下で差圧による大きな力は加わらない。
【００２４】
これにより、主弁閉弁状態の下で差圧感受部のシール部に加わる大きな差圧によってシール部に漏れが発生するのを防止することができ、そのシール部の漏れによって、主弁が閉弁状態であるにも拘らず、この主弁の下流側に上流側の水が漏出するといったことを防止することができる。
【００２５】
従って差圧感受部の動作時の摺動抵抗を小さくするために、定差圧弁における差圧感受部のシール部としてダイヤフラム膜を用いた場合（請求項４）であっても、ダイヤフラム膜を耐圧確保のために基布入りのものとしなくてもよく、ダイヤフラム膜に要するコストを低く抑えることができる。
【００２６】
また主弁開弁状態の下で差圧感受部に差圧が加わることによって、たとえシール部で微小な漏れが生じたとしても、その漏れは１次側流路から背圧室への漏れであり、１次側流路から背圧室への水の流れは、もともと導入小孔を通じて生じているものであるから、上記の漏れによる給水制御弁装置の性能への悪影響は殆んど生じない。
【００２７】
本発明では、上記パイロット式給水制御弁を、主弁が一方の面で背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で１次側流路の１次側圧力と２次側流路の２次側圧力とを受け、その主弁がパイロット弁との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつパイロット弁の移動に追従して同方向に移動し、給水流量を制御する弁となしておくことができる（請求項２）。
【００２８】
又は給水制御弁を、主弁が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁となしておくことができる（請求項３）。
【００２９】
次に請求項５は、背圧室が付勢部材の収容室を兼ねるようにしたもので、この請求項５によれば、弁装置の構成を簡素な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態である給水制御弁装置を開弁状態で示した図である。
【図２】図１の給水制御弁装置を閉弁状態で示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態の給水制御弁装置を開弁状態で示した図である。
【図４】図３の給水制御弁装置を閉弁状態で示した図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態の給水制御弁装置を開弁状態で示した図である。
【図６】図５の給水制御弁装置を閉弁状態で示した図である。
【図７】比較例としての給水制御弁装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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及び図２において、１０は本実施形態の給水制御弁装置で、１２はそのボデーであり、内部に流路１４を有している。
この実施形態において、給水制御弁装置１０は、パイロット式給水制御弁（以下単に給水制御弁とする）１６と、定差圧弁１８とを有している。
【００３２】
２０は給水制御弁１６における主弁で、ダイヤフラム弁から成っており、ゴム製のダイヤフラム膜２２と、これを保持する硬質の保持部材２４とを備えている。
ダイヤフラム膜２２は、外周部がボデー１２に全周に亘り固定されており、後述の背圧室３４と１次側流路３０との間を水密にシールするシール部としての働きも有している。
【００３３】
主弁２０は、ボデー１２に設けた円筒部２６の先端部の主弁座２８に着座して閉弁し、主弁２０に対する１次側流路３０と２次側流路３２とを遮断する。
また主弁座２８から図中上向きに離間して開弁し、１次側流路３０と２次側流路３２とを連通状態として、主弁２０を通過する水の流れを生ぜしめる。
またその開度を変化させることで、１次側流路３０から２次側流路３２へと流れる水の流量、即ち給水の流量をその開度に応じて変化させる。
【００３４】
主弁２０の図中上側の背後には背圧室３４が設けられている。
この背圧室３４は、内部の圧力を主弁２０に対し図中下向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２０には、その中心から偏心した位置においてこれを貫通する導入小孔３６が設けられている。
この導入小孔３６は、１次側流路３０の水を背圧室３４に導入して、背圧室３４の圧力を増大させる。
主弁２０にはまた、その中心部においてこれを貫通する水抜路としてのパイロット流路３８が設けられている。
パイロット流路３８は、背圧室３４の水を２次側流路３２に抜いて背圧室３４の圧力を減少させる。
【００３５】
４０はボデー１２の外部に突き出した操作軸で、その先端部（図中下端部）にパイロット弁４２が一体に構成されている。
パイロット弁４２は、シール部４４を主弁２０に設けられたパイロット弁座４６に着座させて閉弁し、背圧室３４からパイロット流路３８を経て２次側流路３２に到る水の流れを遮断する。
またパイロット弁座４６から図中上向きに離間し開弁することで、背圧室３４からパイロット流路３８を経て２次側流路３２に到る水の流れを生ぜしめる。
【００３６】
操作軸４０の外周面には雄ねじ部４８が設けられており、この雄ねじ部４８が、ボデー１２に設けられた雌ねじ孔の雌ねじ部５０に螺合されている。
従って操作軸４０を回転させると、それら雄ねじ部４８及び雌ねじ部５０から成るねじ機構５２によって、パイロット弁４２が図中上下方向に進退移動せしめられる。
【００３７】
この例において給水制御弁１６は、給水の流量を連続的に調節することのできる弁であって、その流量の調節は操作軸４０を回転操作することによって行われる。
図２は、操作軸４０を一方向に回転させてパイロット弁４２をストローク一杯まで下向きに突き出し、閉弁させた状態を示している。
このとき主弁２０もまた、主弁座２８に着座して閉弁した状態にあり、１次側流路３０から２次側流路３２への水の流れは生じていない。
【００３８】
この状態から操作軸４０を上記とは逆方向に回転させてパイロット弁４２を図中上向きに移動させると、パイロット弁４２とパイロット弁座４６、即ち主弁２０との間に隙間が生じ、背圧室３４の水がその隙間からパイロット流路３８を経て２次側流路３２へと流出し、背圧室３４の圧力が減少する。
これにより、主弁２０が１次側流路３０の１次側圧力Ｐ２により図中上向きに押し上げられて開弁する。
【００３９】
そして主弁２０に対して下向きに加わる背圧室圧力Ｐ４による力と、上向きに加わる１次側流路３０の１次側圧力Ｐ２及び２次側流路３２の２次側圧力Ｐ３による力とがバランスした位置で主弁２０が移動停止する。
【００４０】
この状態から更にパイロット弁４２を図中上向きに後退移動させると、パイロット弁４２と主弁２０との間の隙間が再び大きくなり、背圧室圧力Ｐ４が再び一時的に低下することで主弁２０が図中上向きに移動する。
【００４１】
そして背圧室圧力Ｐ４による下向きの力と、１次側圧力Ｐ２及び２次側圧力Ｐ３による図中上向きの力とがバランスした位置で再びそこに停止する。
そして主弁２０の図中上向きの移動によって主弁２０の開度が増大し、そして主弁２０の開度の増大に伴って1次側流路３０から２次側流路３２へと流れる水の流量が増大変化する。
【００４２】
主弁２０は、パイロット弁４２の更なる図中上向きの後退移動とともに同方向即ち図中上方向に移動し、弁開度を更に大きくして流路を流れる水の流量を更に増大させる。
但し実際の動きとしては、主弁２０がパイロット弁４２、詳しくはシール部４４との間に一定の微小な追従隙間ｄ（この隙間は０．０３ｍｍ程度の微小な隙間）を維持しながら、パイロット弁４２の後退移動に連続的に追従して同方向に移動し、流路１４の開度を変化させる。
【００４３】
同様にパイロット弁４２が図中下向きに前進移動したときにも、主弁２０はパイロット弁４２との間に一定の微小隙間ｄを維持しつつ、パイロット弁４２の移動に追従して図中下向きに移動し、流路１４を流れる水の流量を連続的に減少変化させる。
そしてパイロット弁４２がストローク一杯まで図中下向きに前進移動し、パイロット弁４２が閉弁状態となることで、主弁２０もまた主弁座２８に着座して閉弁状態となり、流路１４内の水の流れを停止させる。
【００４４】
上記定差圧弁１８は、背圧室３４の背圧室圧力Ｐ４と１次側流路の１次側圧力Ｐ２との差圧を一定にすることで、１次側圧力Ｐ２と２次側流路３２の２次側圧力Ｐ３との差圧を一定にする働きを有する弁で、図中５４はその主体をなす弁体である。
この弁体５４は、背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧を感受する差圧感受部５６と、入側流路５８から１次側流路３０への流路を絞り且つその絞りを変化させる絞り部６０とを有しており、それらが軸部６２にて連結されている。
【００４５】
差圧感受部５６はダイヤフラム式のもので、ゴム製のダイヤフラム膜６４と、これを保持する硬質の保持部６６とを有している。
ダイヤフラム膜６４は外周部がボデー１２に水密に固定されており、ダイヤフラム膜６４は、背圧室３４と１次側流路３０との間を水密にシールするシール部としての働きも有している。
ここで差圧感受部５６は、一方の面（図中上面）で背圧室圧力Ｐ４を下向きに受け、また反対側の他方の面（図中下面）で１次側圧力Ｐ２を上向きに受け、それら背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧を感受する。
【００４６】
一方上記の絞り部６０は、ボデー１２に形成された嵌合孔７２内に摺動可能に嵌合されている。
この絞り部６０には、嵌合孔７２の底部側の空間に連通した連通孔７４が設けられている。
尚、この絞り部６０の外周面と嵌合孔７２の内周面との間はＯリングにて水密にシールされている。
【００４７】
定差圧弁１８は、弁体５４に加えて、差圧感受部５６に対してその付勢力を背圧室圧力Ｐ４の作用方向に及ぼすコイルばね（付勢部材）６８を備えている。
ここでコイルばね６８は、背圧室３４の一部をなす収容室７０に収容されており、その一端（図中上端）をボデー１２に当接させ、また反対側の一端を差圧感受部５６に当接させてその付勢力を下向きに及ぼしている。
【００４８】
この定差圧弁１８は、次のように動作して背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧を一定に保持する。
即ち、主弁２０の開弁状態の下で、背圧室圧力Ｐ４が増大すると、弁体５４がその増大した背圧室圧力Ｐ４によって図中下向きに押し下げられる。
すると絞り部６０による流路の絞りが小となって、１次側圧力Ｐ２が増大する。そして弁体５４はその移動により上昇した１次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４とが釣合う位置で移動停止する。
また逆に背圧室圧力Ｐ４が低下すると、相対的に増大した１次側圧力Ｐ２にて弁体５４が図中上向きに押し上げられて絞り部６０による絞りを大とし、１次側圧力Ｐ２を低下させる。
そして背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２とが釣合う位置で弁体５４が移動停止する。
そのようにして弁体５４は背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧ΔＰを常に一定に保つように動作する。
【００４９】
この例において、主弁２０開弁状態の下で（即ち給水状態の下で）背圧室圧力Ｐ４を受ける主弁２０の受圧面積をＳ１，２次側圧力Ｐ３を受ける主弁２０の受圧面積をＳ２，１次側圧力Ｐ２を受ける主弁２０の受圧面積を（Ｓ１−Ｓ２）としたとき、以下の式（２）が成り立つ。
式（２）・・・Ｐ４Ｓ１＝Ｐ２（Ｓ１−Ｓ２）＋Ｐ３Ｓ２
この式（２）を変換すると以下の式（３）となる。
式（３）・・・（Ｐ２−Ｐ３）Ｓ２＝（Ｐ２−Ｐ４）Ｓ１
【００５０】
式（３）において、１次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４との差圧は定差圧弁１８によって一定に保持されるから、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧もまた一定に保持される。
即ち定差圧弁１８によって、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧が一定に保持される。
従って流路１４を流れる水の流量即ち給水の流量は、主弁２０の開度に応じた一定の流量となる。
【００５１】
一方止水状態、即ち図２に示す主弁２０の閉弁状態の下では、流路１４に水の流れが生じていないため、背圧室圧力Ｐ４＝２次側圧力Ｐ２＝入側流路の入側圧力Ｐ１となる。
即ち止水状態の下では、定差圧弁１８の差圧感受部５６におけるダイヤフラム膜６４には差圧による力は働かず、従ってシール部としての働きを有するダイヤフラム膜６４が差圧による力によって漏れを発生するといったことは生じない。
【００５２】
また仮に漏れが発生したとしても、そのことが主弁２０閉弁状態の下で２次側流路３２への水の漏出をもたらすこともない。
差圧感受部５６のダイヤフラム膜６４は、２次側流路３２の２次側圧力Ｐ３を直接受けていないからである。即ちダイヤフラム膜６４に接する流路と２次側流路３２とは、主弁２０にて遮断されているからである。
【００５３】
一方主弁２０が開いた状態、即ち給水状態の下では、差圧感受部５６のダイヤフラム膜６４に対して背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧が作用する。
但しその差圧は、図７における１次側圧力Ｐ２＝Ｐ１と２次側圧力Ｐ２との差圧ほど大きな差圧ではないので、ダイヤフラム膜６４が漏れを発生するといったことは生じ難く、また仮にその状態で漏れを発生させたとしても、１次側流路３０の水はその漏れを生じたダイヤフラム膜６４の個所から背圧室３４に流入するだけであり、しかも１次側流路３０から背圧室３４への水の流入は、もともと導入小孔３６を通じて生じているものである。
従ってその微小な漏れによる給水制御弁装置１０の性能への影響は殆んど生じない。
【００５４】
本実施形態では、差圧感受部５６の動作時の摺動抵抗を小さくするために、シール部としてダイヤフラム膜６４を用いた場合であっても、ダイヤフラム膜６４を耐圧確保のために基布入りのものとしなくてもよく、ダイヤフラム膜６４に要するコストを低く抑えることができる。
【００５５】
次に図３及び図４は本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態は、給水制御弁１６が開閉弁である場合の例で、ここではプランジャ式のパイロット弁７６を、通電により電磁力を発生させる電磁コイル７８にて駆動するようにしている。
この例の給水制御弁装置１０では、パイロット弁７６が前進端即ち全閉位置と、後退端即ち全開位置との何れかの位置に位置保持される。
【００５６】
詳しくは、電磁コイル７８に通電されると、電磁コイル７８が電磁力でパイロット弁７６をストローク一杯まで図中上向きに引き上げて全開位置にこれを保持する。
また閉弁時には、図４に示しているようにコイルばね８０がパイロット弁７６をストローク一杯まで図中下向きに突き出して、これを閉弁位置に位置保持する。
またこれに伴って主弁２０がストローク一杯まで図中上向きに後退した全開位置と、ストローク一杯まで図中下向きに移動した全閉位置に位置保持される。
【００５７】
而してパイロット弁７６及び主弁２０がストローク一杯まで後退方向に移動して全開位置となったとき、図３に示しているようにパイロット弁７６、詳しくはシール部４４と主弁２０との間には十分に大きな隙間Ｓが生じる。
このため、パイロット弁７６及び主弁２０の開弁状態の下では、背圧室圧力Ｐ４と２次側流路の２次側圧力Ｐ３とは実質等しい圧力（Ｐ４＝Ｐ３）となる（パイロット流路３８は導入小孔３６に対して十分に拡い）。
【００５８】
一方１次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４との差圧（Ｐ２−Ｐ４）は定差圧弁１８によって一定に保持されるため、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧もまた一定に保持される。
他方止水時、即ち主弁２０が閉弁した状態の下では、流路１４に水の流れは生じていないため、背圧室圧力Ｐ４＝１次側圧力Ｐ２＝入側圧力Ｐ１となる。
尚図３及び図４の実施形態において、他の構成については基本的に上記実施形態と同様である。
この実施形態においても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００５９】
次に図５及び図６は本発明の更に他の実施形態を示している。
この例もまた、給水制御弁１６が開閉弁であって且つ主弁２０がピストン弁から成っており、その主弁２０がシリンダ室８４の内面に沿って図中上下に摺動するようになっている。
尚ピストン弁から成る主弁２０の外周面にはＯリングが保持されており、このＯリングによって、主弁２０とシリンダ室８４内面との間が水密にシールされている。
【００６０】
この例では、１次側流路３０と背圧室３４とを連通させる導入小孔３６がボデー１２を貫通して設けられており、またパイロット流路３８が主弁２０を貫通せずに、ボデー１２を貫通して設けられている。
そしてこのパイロット流路３８上に、パイロット弁８６が配置され、このパイロット弁８６がパイロット弁座８８に着座し、又はこれから離間するようになっている。
【００６１】
パイロット弁８６は、操作軸４０の先端部にて構成されており、また操作軸４２は雄ねじ部４８が設けられていて、この雄ねじ部４８が、ボデー１２の雌ねじ孔の雌ねじ部５０に螺合され、それら雄ねじ部４８と雌ねじ部５０とでねじ機構５２が構成されている。
また操作軸４０のボデー１２から外部に露出した端部には、回転操作部９０が設けられている。
【００６２】
本実施形態において、定差圧弁１８における差圧感受部５６は、ピストン部９２とシール部としてのＯリング９４とで構成されており、かかる差圧感受部５６が、シリンダ室９６の内面に沿って図中上下に摺動可能とされている。
尚、他の構成については図３及び図４に示す実施形態と同様である。
【００６３】
この例では、図６に示すようにパイロット弁４０を閉弁させると主弁２０が閉弁位置に保持され、また図５に示すようにパイロット弁４０を図中右方向に大きく後退させ開弁させると、主弁２０が全開位置に位置保持される。
そして主弁２０の全閉位置と全開位置との位置移動によって、流路が閉から開に、またその逆に切り換えられる。
【００６４】
主弁２０が全開位置にある図５において、２次側流路３２はパイロット流路３８を介して背圧室３４と連通した状態にあり、またパイロット弁４０は大きく開いた状態にあって、パイロット弁８６とパイロット弁座８８との間には大きな隙間Ｓが生じているため、背圧室圧力Ｐ４＝２次側圧力Ｐ３となる。
【００６５】
また２次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４との差圧（Ｐ２−Ｐ４）は定差圧弁１８にて一定に保持されているため、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧（Ｐ２−Ｐ３）もまた一定の差圧に保持される。
従ってこの例においても、主弁２０を通過して流れる水の流量は一定流量となる。
【００６６】
尚この例のピストン弁から成る主弁２０は、図６に示す閉弁状態から、１次側流路３０から２次側流路３２に向う水の流れの勢いで開弁する。
一方パイロット弁８６を閉じると、増大した背圧室圧力Ｐ４の圧力で主弁２０が閉弁し、そして主弁２０が閉弁した状態の下では、背圧室圧力Ｐ４は１次側圧力Ｐ２＝入側圧力Ｐ１と等しい圧力となる。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 給水制御弁装置
１４ 流路
１６ パイロット式給水制御弁
１８ 定差圧弁
２０ 主弁
３０ １次側流路
３２ ２次側流路
３４ 背圧室
３６ 導入小孔
３８ パイロット流路
４２，７６，８６ パイロット弁
５４ 弁体
５６ 差圧感受部
６０ 絞り部
６４ ダイヤフラム膜
６８ コイルばね
７０ 収容室
【技術分野】
【０００１】
この発明はパイロット式給水制御弁に定差圧弁を付加して成る給水制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、(ａ)流路に設けた主弁と、(ｂ)内部の圧力を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、(ｃ)主弁に対する１次側流路の水を背圧室に導入して背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｄ)背圧室の水を主弁に対する２次側流路に抜いて背圧室の圧力を減少させるパイロット流路と、(ｅ)背圧室からパイロット流路を経て流出する水の流れを制御して主弁の動作を制御するパイロット弁と、を備えたパイロット式給水制御弁に、１次側流路の圧力と２次側流路の圧力との差圧を一定に保持する定差圧弁を付加して成る給水制御弁装置が公知である。
【０００３】
この給水制御弁装置では、定差圧弁にて１次側流路の圧力と２次側流路の圧力との差圧を一定に保持することで給水流量、即ち主弁を通過して流れる水の流量を、主弁の開度に応じて一定流量とすることができ、また給水制御弁が開閉弁である場合、上記の差圧を低く設定することで、主弁の閉弁時にゆっくりと主弁を閉弁させることができ、ウォーターハンマを効果的に低減することができる。
【０００４】
図７は、この種の給水制御弁装置に属する一例を比較例として示している。
図において２００は給水制御弁装置２０２のボデーで、内部に流路２０４を有している。
２０６はパイロット式給水制御弁（以下単に給水制御弁とする）で、ダイヤフラム弁から成る主弁２０８と、背圧室２１０と、主弁２０８を貫通して設けられた導入小孔２１４と、同じく主弁２０８を貫通して設けられたパイロット流路２１８と、パイロット弁２２０とを有している。
【０００５】
ここで背圧室２１０は、内部の圧力を主弁２０８に対し閉弁方向の押圧力として作用させる。また導入小孔２１４は、主弁２０８に対する１次側流路２１２の水を背圧室２１０に導入して、背圧室２１０の圧力を増大させる。
一方パイロット流路２１８は、背圧室２１０の水を主弁２０８に対する２次側流路２１６に抜いて、背圧室２１０の圧力を減少させる。
またパイロット弁２２０は、背圧室２１０からパイロット流路２１８を経て２次側流路２１６に流出する水の流れを制御して、主弁２０８の動作を制御する。
【０００６】
２２２は通電により電磁力を発生させる電磁コイルで、パイロット弁２２０は、この電磁コイル２２２により図中上方に持ち上げられて開弁する。
２２４はパイロット弁２２０を図中下向きに付勢するばねで、パイロット弁２２０は、このばね２２４によって閉弁状態に保持される。
【０００７】
ここで給水制御弁２０６は、主弁２０８が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁とされている。
この給水制御弁２０６は、パイロット弁２２０がストローク一杯まで下向きに突き出されて閉弁することで主弁２０８が全閉状態となり、流路を閉とする。
また一方、パイロット弁２２０が電磁コイル２２２による電磁力により開弁することで主弁２０８が全開状態となり、流路が閉から開に切り替えられる。
【０００８】
開閉弁として構成された給水制御弁２０６は、パイロット弁２２０がストローク一杯まで後退移動することで主弁２０８が全開状態となり、このとき主弁２０８とパイロット弁２２０との間には大きな隙間Ｓが生ずる。この隙間Ｓは背圧室２１０の背圧室圧力Ｐ４と２次側流路２１６の２次側圧力Ｐ３とを実質的に同圧とする大きな隙間である。
【０００９】
２２６は、主弁２０８に対する１次側流路２１２の１次側圧力Ｐ２と、２次側流路２１６の２次側圧力Ｐ３との差圧を一定にする定差圧弁で、２２８はその主体をなす弁体である。
弁体２２８は、一方の面（図中上面）で１次側流路２１２の１次側圧力Ｐ２を受け、反対側の他方の面（図中下面）で２次側流路２１６の２次側圧力Ｐ３を受け、それら１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧を感受するダイヤフラム式の差圧感受部２３０と、入側流路２３２から１次側流路２１２への流路を絞る絞り部２３４とを有している。
そしてこの弁体２２８に対してコイルばね（付勢部材）２３６の付勢力が、２次側圧力Ｐ３の作用方向と同じ方向に作用せしめられている。
【００１０】
この定差圧弁２２６は、絞り部２３４による流路に対する絞りを変化させることで、差圧感受部２３０に作用する互いに逆向きの力、即ち図中下向きに加わる１次側圧力Ｐ２による力と、図中上向きに加わる２次側圧力Ｐ３による力、及びコイルばね２３６による付勢力とをバランスさせるように動作し、以て１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧を一定に保持する。
このとき、主弁２０８を通過して流れる水の流量は以下の式（１）で与えられる。
【数１】
但し式（１）中、Ｑは流量で、ａは主弁２０８を水が通過する際の流路面積、ｃは定数で、ΔＰは１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧，ρは水の比重である。
而してこの給水制御弁装置２０２にあっては、差圧ΔＰが一定に保たれるため、主弁２０８を通過して流れる水の流量は、主弁２０８の開度に応じた一定流量となる。
尚この種の給水制御弁装置については特許文献１に開示されている。
【００１１】
ところでこの給水制御弁装置２０２の場合、定差圧弁２２６の差圧感受部２３０が１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３の差圧を直接感受して動作するように構成してあるため、主弁２０８の閉弁状態の下で差圧感受部２３０には入側流路２３２の入側圧力Ｐ１（主弁２０８閉弁状態の下ではＰ２＝Ｐ１となる）と２次側圧力Ｐ３との差圧が加わることとなる。
この差圧は大きな差圧となるため、差圧感受部２３０の外周シール部で漏れを生じる恐れがある。
【００１２】
この漏れの問題はＯリング等でシールを行った場合にも生じ得るが、差圧感受部２３０の動作時の摺動抵抗を小さくする上でダイヤフラム膜をシール部として用いることが望ましく、而してシール部としてダイヤフラム膜を用いた場合にはシール部の耐圧不足による膜の破れ、より具体的には図中下向きに湾曲して断面Ｕ字状に膨らんだ可撓部分の破れによる上記の漏れの問題を特に生じ易い。
【００１３】
このように差圧感受部２３０のシール部で漏れが生じると、主弁２０８が閉じているにも拘らず２次側流路２１６への水の漏れが生じてしまう。
ダイヤフラム膜をシール部として用いた場合において、その漏れを防止するためには耐圧性を持たせるために基布入りのダイヤフラム膜を用いることが必要となり、この場合ダイヤフラム膜のためのコストが高くなってしまう。
【００１４】
尚本発明に関連する先行技術として、下記特許文献２には、ダイヤフラムを使用したパイロット式電磁弁では、流路内でウォーターハンマが発生すると、その圧力でダイヤフラム式の主弁が瞬間的に押し上げられ、開弁してしまう問題を生じることから、これを解決することを目的として、ダイヤフラム式主弁の１次側流路上に膜体を配置して、その膜体の一方の面に１次圧を作用させる一方、他方の面にはパイロット圧力室（背圧室）の圧力を作用させ、それによってウォーターハンマによる圧力上昇が生じた際には膜体を介してパイロット圧力室の圧力も上昇させることで、主弁が不用意に開くことを防止するようになしたものが開示されている。
しかしながらこの特許文献２に開示のものにおいて、膜体は流路に対する絞りを変化させる絞り部を有しないもので、定差圧弁としての働きを成し得るものではなく、本発明とは異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００９−２４７８０号公報
【特許文献２】実開平７−４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は以上のような事情を背景とし、主弁の閉弁状態の下で定差圧弁における差圧感受部のシール部に大きな差圧が作用せず、シール部での漏れの発生を防止でき、また仮に漏れが生じたとしても主弁の２次側流路への水の漏れを生ぜしめず、更に差圧感受部のシール部としてダイヤフラム膜を用いる場合において、基布入りの耐圧性の高価なダイヤフラム膜を用いる必要がなく、所要コストを安価に抑制できる給水制御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】
【００１７】
而して請求項１のものは、(イ)(ａ)流路に設けた主弁と、(ｂ)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、(ｃ)該主弁に対する１次側流路の水を該背圧室に導入して該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｄ)該背圧室の水を該主弁に対する２次側流路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット流路と、(ｅ)該背圧室から該パイロット流路を経て流出する水の流れを制御して前記主弁の動作を制御するパイロット弁と、を備えたパイロット式給水制御弁に、(ロ)(ｆ)一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力を受け、それら１次側圧力と背圧室圧力との差圧を感受する差圧感受部を備えた弁体と、(ｇ)該弁体に対して前記背圧室の圧力の作用方向に付勢力を作用させる付勢部材と、を有し、前記主弁の開弁状態の下で、前記弁体に備えた絞り部により流路に対する絞りを変えることで前記背圧室圧力と１次側圧力との差圧を一定とする定差圧弁、を付加することで前記１次側流路と２次側流路との差圧を一定に保持するようになしてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項２のものは、請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力と前記２次側流路の２次側圧力とを受けるとともに、前記パイロット流路が前記主弁を貫通して設けてあり、該主弁が前記パイロット弁との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ該パイロット弁の移動に追従して同方向に移動し、給水流量を制御する弁であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３のものは、請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記定差圧弁の前記差圧感受部のシール部がダイヤフラム膜であることを特徴とする。
【００２１】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記背圧室が前記付勢部材の収容室を兼ねていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明は、一方の面で背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で主弁に対する１次側流路の１次側圧力を受け、それら１次側圧力と背圧室圧力との差圧を感受する差圧感受部を備えた弁体と、弁体に対して背圧室の圧力の作用方向に付勢力を作用させる付勢部材とを有し、弁体に備えた絞り部により流路に対する絞りを変えることで、背圧室圧力と１次側圧力との差圧を一定とする定差圧弁をパイロット式給水制御弁に付加することで、給水制御弁における主弁の１次側流路と２次側流路との差圧を一定に保持するようになしたものである。
【００２３】
本発明において、定差圧弁の差圧感受部に加わる圧力は、主弁に対する１次側流路の１次側圧力と背圧室圧力とであり、これらの圧力は主弁閉弁状態の下で同じ圧力となり、従って差圧感受部のシール部に対し、主弁閉弁状態の下で差圧による大きな力は加わらない。
【００２４】
これにより、主弁閉弁状態の下で差圧感受部のシール部に加わる大きな差圧によってシール部に漏れが発生するのを防止することができ、そのシール部の漏れによって、主弁が閉弁状態であるにも拘らず、この主弁の下流側に上流側の水が漏出するといったことを防止することができる。
【００２５】
従って差圧感受部の動作時の摺動抵抗を小さくするために、定差圧弁における差圧感受部のシール部としてダイヤフラム膜を用いた場合（請求項４）であっても、ダイヤフラム膜を耐圧確保のために基布入りのものとしなくてもよく、ダイヤフラム膜に要するコストを低く抑えることができる。
【００２６】
また主弁開弁状態の下で差圧感受部に差圧が加わることによって、たとえシール部で微小な漏れが生じたとしても、その漏れは１次側流路から背圧室への漏れであり、１次側流路から背圧室への水の流れは、もともと導入小孔を通じて生じているものであるから、上記の漏れによる給水制御弁装置の性能への悪影響は殆んど生じない。
【００２７】
本発明では、上記パイロット式給水制御弁を、主弁が一方の面で背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で１次側流路の１次側圧力と２次側流路の２次側圧力とを受け、その主弁がパイロット弁との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつパイロット弁の移動に追従して同方向に移動し、給水流量を制御する弁となしておくことができる（請求項２）。
【００２８】
又は給水制御弁を、主弁が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁となしておくことができる（請求項３）。
【００２９】
次に請求項５は、背圧室が付勢部材の収容室を兼ねるようにしたもので、この請求項５によれば、弁装置の構成を簡素な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態である給水制御弁装置を開弁状態で示した図である。
【図２】図１の給水制御弁装置を閉弁状態で示した図である。
【図３】本発明の他の実施形態の給水制御弁装置を開弁状態で示した図である。
【図４】図３の給水制御弁装置を閉弁状態で示した図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態の給水制御弁装置を開弁状態で示した図である。
【図６】図５の給水制御弁装置を閉弁状態で示した図である。
【図７】比較例としての給水制御弁装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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及び図２において、１０は本実施形態の給水制御弁装置で、１２はそのボデーであり、内部に流路１４を有している。
この実施形態において、給水制御弁装置１０は、パイロット式給水制御弁（以下単に給水制御弁とする）１６と、定差圧弁１８とを有している。
【００３２】
２０は給水制御弁１６における主弁で、ダイヤフラム弁から成っており、ゴム製のダイヤフラム膜２２と、これを保持する硬質の保持部材２４とを備えている。
ダイヤフラム膜２２は、外周部がボデー１２に全周に亘り固定されており、後述の背圧室３４と１次側流路３０との間を水密にシールするシール部としての働きも有している。
【００３３】
主弁２０は、ボデー１２に設けた円筒部２６の先端部の主弁座２８に着座して閉弁し、主弁２０に対する１次側流路３０と２次側流路３２とを遮断する。
また主弁座２８から図中上向きに離間して開弁し、１次側流路３０と２次側流路３２とを連通状態として、主弁２０を通過する水の流れを生ぜしめる。
またその開度を変化させることで、１次側流路３０から２次側流路３２へと流れる水の流量、即ち給水の流量をその開度に応じて変化させる。
【００３４】
主弁２０の図中上側の背後には背圧室３４が設けられている。
この背圧室３４は、内部の圧力を主弁２０に対し図中下向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２０には、その中心から偏心した位置においてこれを貫通する導入小孔３６が設けられている。
この導入小孔３６は、１次側流路３０の水を背圧室３４に導入して、背圧室３４の圧力を増大させる。
主弁２０にはまた、その中心部においてこれを貫通する水抜路としてのパイロット流路３８が設けられている。
パイロット流路３８は、背圧室３４の水を２次側流路３２に抜いて背圧室３４の圧力を減少させる。
【００３５】
４０はボデー１２の外部に突き出した操作軸で、その先端部（図中下端部）にパイロット弁４２が一体に構成されている。
パイロット弁４２は、シール部４４を主弁２０に設けられたパイロット弁座４６に着座させて閉弁し、背圧室３４からパイロット流路３８を経て２次側流路３２に到る水の流れを遮断する。
またパイロット弁座４６から図中上向きに離間し開弁することで、背圧室３４からパイロット流路３８を経て２次側流路３２に到る水の流れを生ぜしめる。
【００３６】
操作軸４０の外周面には雄ねじ部４８が設けられており、この雄ねじ部４８が、ボデー１２に設けられた雌ねじ孔の雌ねじ部５０に螺合されている。
従って操作軸４０を回転させると、それら雄ねじ部４８及び雌ねじ部５０から成るねじ機構５２によって、パイロット弁４２が図中上下方向に進退移動せしめられる。
【００３７】
この例において給水制御弁１６は、給水の流量を連続的に調節することのできる弁であって、その流量の調節は操作軸４０を回転操作することによって行われる。
図２は、操作軸４０を一方向に回転させてパイロット弁４２をストローク一杯まで下向きに突き出し、閉弁させた状態を示している。
このとき主弁２０もまた、主弁座２８に着座して閉弁した状態にあり、１次側流路３０から２次側流路３２への水の流れは生じていない。
【００３８】
この状態から操作軸４０を上記とは逆方向に回転させてパイロット弁４２を図中上向きに移動させると、パイロット弁４２とパイロット弁座４６、即ち主弁２０との間に隙間が生じ、背圧室３４の水がその隙間からパイロット流路３８を経て２次側流路３２へと流出し、背圧室３４の圧力が減少する。
これにより、主弁２０が１次側流路３０の１次側圧力Ｐ２により図中上向きに押し上げられて開弁する。
【００３９】
そして主弁２０に対して下向きに加わる背圧室圧力Ｐ４による力と、上向きに加わる１次側流路３０の１次側圧力Ｐ２及び２次側流路３２の２次側圧力Ｐ３による力とがバランスした位置で主弁２０が移動停止する。
【００４０】
この状態から更にパイロット弁４２を図中上向きに後退移動させると、パイロット弁４２と主弁２０との間の隙間が再び大きくなり、背圧室圧力Ｐ４が再び一時的に低下することで主弁２０が図中上向きに移動する。
【００４１】
そして背圧室圧力Ｐ４による下向きの力と、１次側圧力Ｐ２及び２次側圧力Ｐ３による図中上向きの力とがバランスした位置で再びそこに停止する。
そして主弁２０の図中上向きの移動によって主弁２０の開度が増大し、そして主弁２０の開度の増大に伴って1次側流路３０から２次側流路３２へと流れる水の流量が増大変化する。
【００４２】
主弁２０は、パイロット弁４２の更なる図中上向きの後退移動とともに同方向即ち図中上方向に移動し、弁開度を更に大きくして流路を流れる水の流量を更に増大させる。
但し実際の動きとしては、主弁２０がパイロット弁４２、詳しくはシール部４４との間に一定の微小な追従隙間ｄ（この隙間は０．０３ｍｍ程度の微小な隙間）を維持しながら、パイロット弁４２の後退移動に連続的に追従して同方向に移動し、流路１４の開度を変化させる。
【００４３】
同様にパイロット弁４２が図中下向きに前進移動したときにも、主弁２０はパイロット弁４２との間に一定の微小隙間ｄを維持しつつ、パイロット弁４２の移動に追従して図中下向きに移動し、流路１４を流れる水の流量を連続的に減少変化させる。
そしてパイロット弁４２がストローク一杯まで図中下向きに前進移動し、パイロット弁４２が閉弁状態となることで、主弁２０もまた主弁座２８に着座して閉弁状態となり、流路１４内の水の流れを停止させる。
【００４４】
上記定差圧弁１８は、背圧室３４の背圧室圧力Ｐ４と１次側流路の１次側圧力Ｐ２との差圧を一定にすることで、１次側圧力Ｐ２と２次側流路３２の２次側圧力Ｐ３との差圧を一定にする働きを有する弁で、図中５４はその主体をなす弁体である。
この弁体５４は、背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧を感受する差圧感受部５６と、入側流路５８から１次側流路３０への流路を絞り且つその絞りを変化させる絞り部６０とを有しており、それらが軸部６２にて連結されている。
【００４５】
差圧感受部５６はダイヤフラム式のもので、ゴム製のダイヤフラム膜６４と、これを保持する硬質の保持部６６とを有している。
ダイヤフラム膜６４は外周部がボデー１２に水密に固定されており、ダイヤフラム膜６４は、背圧室３４と１次側流路３０との間を水密にシールするシール部としての働きも有している。
ここで差圧感受部５６は、一方の面（図中上面）で背圧室圧力Ｐ４を下向きに受け、また反対側の他方の面（図中下面）で１次側圧力Ｐ２を上向きに受け、それら背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧を感受する。
【００４６】
一方上記の絞り部６０は、ボデー１２に形成された嵌合孔７２内に摺動可能に嵌合されている。
この絞り部６０には、嵌合孔７２の底部側の空間に連通した連通孔７４が設けられている。
尚、この絞り部６０の外周面と嵌合孔７２の内周面との間はＯリングにて水密にシールされている。
【００４７】
定差圧弁１８は、弁体５４に加えて、差圧感受部５６に対してその付勢力を背圧室圧力Ｐ４の作用方向に及ぼすコイルばね（付勢部材）６８を備えている。
ここでコイルばね６８は、背圧室３４の一部をなす収容室７０に収容されており、その一端（図中上端）をボデー１２に当接させ、また反対側の一端を差圧感受部５６に当接させてその付勢力を下向きに及ぼしている。
【００４８】
この定差圧弁１８は、次のように動作して背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧を一定に保持する。
即ち、主弁２０の開弁状態の下で、背圧室圧力Ｐ４が増大すると、弁体５４がその増大した背圧室圧力Ｐ４によって図中下向きに押し下げられる。
すると絞り部６０による流路の絞りが小となって、１次側圧力Ｐ２が増大する。そして弁体５４はその移動により上昇した１次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４とが釣合う位置で移動停止する。
また逆に背圧室圧力Ｐ４が低下すると、相対的に増大した１次側圧力Ｐ２にて弁体５４が図中上向きに押し上げられて絞り部６０による絞りを大とし、１次側圧力Ｐ２を低下させる。
そして背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２とが釣合う位置で弁体５４が移動停止する。
そのようにして弁体５４は背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧ΔＰを常に一定に保つように動作する。
【００４９】
この例において、主弁２０開弁状態の下で（即ち給水状態の下で）背圧室圧力Ｐ４を受ける主弁２０の受圧面積をＳ１，２次側圧力Ｐ３を受ける主弁２０の受圧面積をＳ２，１次側圧力Ｐ２を受ける主弁２０の受圧面積を（Ｓ１−Ｓ２）としたとき、以下の式（２）が成り立つ。
式（２）・・・Ｐ４Ｓ１＝Ｐ２（Ｓ１−Ｓ２）＋Ｐ３Ｓ２
この式（２）を変換すると以下の式（３）となる。
式（３）・・・（Ｐ２−Ｐ３）Ｓ２＝（Ｐ２−Ｐ４）Ｓ１
【００５０】
式（３）において、１次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４との差圧は定差圧弁１８によって一定に保持されるから、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧もまた一定に保持される。
即ち定差圧弁１８によって、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧が一定に保持される。
従って流路１４を流れる水の流量即ち給水の流量は、主弁２０の開度に応じた一定の流量となる。
【００５１】
一方止水状態、即ち図２に示す主弁２０の閉弁状態の下では、流路１４に水の流れが生じていないため、背圧室圧力Ｐ４＝２次側圧力Ｐ２＝入側流路の入側圧力Ｐ１となる。
即ち止水状態の下では、定差圧弁１８の差圧感受部５６におけるダイヤフラム膜６４には差圧による力は働かず、従ってシール部としての働きを有するダイヤフラム膜６４が差圧による力によって漏れを発生するといったことは生じない。
【００５２】
また仮に漏れが発生したとしても、そのことが主弁２０閉弁状態の下で２次側流路３２への水の漏出をもたらすこともない。
差圧感受部５６のダイヤフラム膜６４は、２次側流路３２の２次側圧力Ｐ３を直接受けていないからである。即ちダイヤフラム膜６４に接する流路と２次側流路３２とは、主弁２０にて遮断されているからである。
【００５３】
一方主弁２０が開いた状態、即ち給水状態の下では、差圧感受部５６のダイヤフラム膜６４に対して背圧室圧力Ｐ４と１次側圧力Ｐ２との差圧が作用する。
但しその差圧は、図７における１次側圧力Ｐ２＝Ｐ１と２次側圧力Ｐ２との差圧ほど大きな差圧ではないので、ダイヤフラム膜６４が漏れを発生するといったことは生じ難く、また仮にその状態で漏れを発生させたとしても、１次側流路３０の水はその漏れを生じたダイヤフラム膜６４の個所から背圧室３４に流入するだけであり、しかも１次側流路３０から背圧室３４への水の流入は、もともと導入小孔３６を通じて生じているものである。
従ってその微小な漏れによる給水制御弁装置１０の性能への影響は殆んど生じない。
【００５４】
本実施形態では、差圧感受部５６の動作時の摺動抵抗を小さくするために、シール部としてダイヤフラム膜６４を用いた場合であっても、ダイヤフラム膜６４を耐圧確保のために基布入りのものとしなくてもよく、ダイヤフラム膜６４に要するコストを低く抑えることができる。
【００５５】
次に図３及び図４は本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態は、給水制御弁１６が開閉弁である場合の例で、ここではプランジャ式のパイロット弁７６を、通電により電磁力を発生させる電磁コイル７８にて駆動するようにしている。
この例の給水制御弁装置１０では、パイロット弁７６が前進端即ち全閉位置と、後退端即ち全開位置との何れかの位置に位置保持される。
【００５６】
詳しくは、電磁コイル７８に通電されると、電磁コイル７８が電磁力でパイロット弁７６をストローク一杯まで図中上向きに引き上げて全開位置にこれを保持する。
また閉弁時には、図４に示しているようにコイルばね８０がパイロット弁７６をストローク一杯まで図中下向きに突き出して、これを閉弁位置に位置保持する。
またこれに伴って主弁２０がストローク一杯まで図中上向きに後退した全開位置と、ストローク一杯まで図中下向きに移動した全閉位置に位置保持される。
【００５７】
而してパイロット弁７６及び主弁２０がストローク一杯まで後退方向に移動して全開位置となったとき、図３に示しているようにパイロット弁７６、詳しくはシール部４４と主弁２０との間には十分に大きな隙間Ｓが生じる。
このため、パイロット弁７６及び主弁２０の開弁状態の下では、背圧室圧力Ｐ４と２次側流路の２次側圧力Ｐ３とは実質等しい圧力（Ｐ４＝Ｐ３）となる（パイロット流路３８は導入小孔３６に対して十分に拡い）。
【００５８】
一方１次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４との差圧（Ｐ２−Ｐ４）は定差圧弁１８によって一定に保持されるため、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧もまた一定に保持される。
他方止水時、即ち主弁２０が閉弁した状態の下では、流路１４に水の流れは生じていないため、背圧室圧力Ｐ４＝１次側圧力Ｐ２＝入側圧力Ｐ１となる。
尚図３及び図４の実施形態において、他の構成については基本的に上記実施形態と同様である。
この実施形態においても上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００５９】
次に図５及び図６は本発明の更に他の実施形態を示している。
この例もまた、給水制御弁１６が開閉弁であって且つ主弁２０がピストン弁から成っており、その主弁２０がシリンダ室８４の内面に沿って図中上下に摺動するようになっている。
尚ピストン弁から成る主弁２０の外周面にはＯリングが保持されており、このＯリングによって、主弁２０とシリンダ室８４内面との間が水密にシールされている。
【００６０】
この例では、１次側流路３０と背圧室３４とを連通させる導入小孔３６がボデー１２を貫通して設けられており、またパイロット流路３８が主弁２０を貫通せずに、ボデー１２を貫通して設けられている。
そしてこのパイロット流路３８上に、パイロット弁８６が配置され、このパイロット弁８６がパイロット弁座８８に着座し、又はこれから離間するようになっている。
【００６１】
パイロット弁８６は、操作軸４０の先端部にて構成されており、また操作軸４２は雄ねじ部４８が設けられていて、この雄ねじ部４８が、ボデー１２の雌ねじ孔の雌ねじ部５０に螺合され、それら雄ねじ部４８と雌ねじ部５０とでねじ機構５２が構成されている。
また操作軸４０のボデー１２から外部に露出した端部には、回転操作部９０が設けられている。
【００６２】
本実施形態において、定差圧弁１８における差圧感受部５６は、ピストン部９２とシール部としてのＯリング９４とで構成されており、かかる差圧感受部５６が、シリンダ室９６の内面に沿って図中上下に摺動可能とされている。
尚、他の構成については図３及び図４に示す実施形態と同様である。
【００６３】
この例では、図６に示すようにパイロット弁４０を閉弁させると主弁２０が閉弁位置に保持され、また図５に示すようにパイロット弁４０を図中右方向に大きく後退させ開弁させると、主弁２０が全開位置に位置保持される。
そして主弁２０の全閉位置と全開位置との位置移動によって、流路が閉から開に、またその逆に切り換えられる。
【００６４】
主弁２０が全開位置にある図５において、２次側流路３２はパイロット流路３８を介して背圧室３４と連通した状態にあり、またパイロット弁４０は大きく開いた状態にあって、パイロット弁８６とパイロット弁座８８との間には大きな隙間Ｓが生じているため、背圧室圧力Ｐ４＝２次側圧力Ｐ３となる。
【００６５】
また２次側圧力Ｐ２と背圧室圧力Ｐ４との差圧（Ｐ２−Ｐ４）は定差圧弁１８にて一定に保持されているため、１次側圧力Ｐ２と２次側圧力Ｐ３との差圧（Ｐ２−Ｐ３）もまた一定の差圧に保持される。
従ってこの例においても、主弁２０を通過して流れる水の流量は一定流量となる。
【００６６】
尚この例のピストン弁から成る主弁２０は、図６に示す閉弁状態から、１次側流路３０から２次側流路３２に向う水の流れの勢いで開弁する。
一方パイロット弁８６を閉じると、増大した背圧室圧力Ｐ４の圧力で主弁２０が閉弁し、そして主弁２０が閉弁した状態の下では、背圧室圧力Ｐ４は１次側圧力Ｐ２＝入側圧力Ｐ１と等しい圧力となる。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 給水制御弁装置
１４ 流路
１６ パイロット式給水制御弁
１８ 定差圧弁
２０ 主弁
３０ １次側流路
３２ ２次側流路
３４ 背圧室
３６ 導入小孔
３８ パイロット流路
４２，７６，８６ パイロット弁
５４ 弁体
５６ 差圧感受部
６０ 絞り部
６４ ダイヤフラム膜
６８ コイルばね
７０ 収容室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(イ)(ａ)流路に設けた主弁と、(ｂ)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、(ｃ)該主弁に対する１次側流路の水を該背圧室に導入して該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｄ)該背圧室の水を該主弁に対する２次側流路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット流路と、(ｅ)該背圧室から該パイロット流路を経て流出する水の流れを制御して前記主弁の動作を制御するパイロット弁と、を備えたパイロット式給水制御弁に、
(ロ)(ｆ)一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力を受け、それら１次側圧力と背圧室圧力との差圧を感受する差圧感受部を備えた弁体と、(ｇ)該弁体に対して前記背圧室の圧力の作用方向に付勢力を作用させる付勢部材と、を有し、前記主弁の開弁状態の下で、前記弁体に備えた絞り部により流路に対する絞りを変えることで前記背圧室圧力と１次側圧力との差圧を一定とする定差圧弁
を付加することで前記１次側流路と２次側流路との差圧を一定に保持するようになしてあることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項２】
請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力と前記２次側流路の２次側圧力とを受けるとともに、
前記パイロット流路が前記主弁を貫通して設けてあり、
該主弁が前記パイロット弁との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ該パイロット弁の移動に追従して同方向に移動し、給水流量を制御する弁であることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項３】
請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁であることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記定差圧弁の前記差圧感受部のシール部がダイヤフラム膜であることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記背圧室が前記付勢部材の収容室を兼ねていることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項１】
(イ)(ａ)流路に設けた主弁と、(ｂ)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、(ｃ)該主弁に対する１次側流路の水を該背圧室に導入して該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ｄ)該背圧室の水を該主弁に対する２次側流路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット流路と、(ｅ)該背圧室から該パイロット流路を経て流出する水の流れを制御して前記主弁の動作を制御するパイロット弁と、を備えたパイロット式給水制御弁に、
(ロ)(ｆ)一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力を受け、それら１次側圧力と背圧室圧力との差圧を感受する差圧感受部を備えた弁体と、(ｇ)該弁体に対して前記背圧室の圧力の作用方向に付勢力を作用させる付勢部材と、を有し、前記主弁の開弁状態の下で、前記弁体に備えた絞り部により流路に対する絞りを変えることで前記背圧室圧力と１次側圧力との差圧を一定とする定差圧弁
を付加することで前記１次側流路と２次側流路との差圧を一定に保持するようになしてあることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項２】
請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が一方の面で前記背圧室の圧力を受け、反対側の他方の面で前記１次側流路の１次側圧力と前記２次側流路の２次側圧力とを受けるとともに、
前記パイロット流路が前記主弁を貫通して設けてあり、
該主弁が前記パイロット弁との間に一定の微小な追従間隙を保持しつつ該パイロット弁の移動に追従して同方向に移動し、給水流量を制御する弁であることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項３】
請求項１において、前記給水制御弁は、前記主弁が全開位置と全閉位置との何れかに位置保持されて、流路を開から閉に若しくはその逆に切り替える開閉弁であることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記定差圧弁の前記差圧感受部のシール部がダイヤフラム膜であることを特徴とする給水制御弁装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記背圧室が前記付勢部材の収容室を兼ねていることを特徴とする給水制御弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１１６１９（Ｐ２０１２−２１１６１９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６７８９（Ｐ２０１１−７６７８９）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
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