JPH0693213B2 - 水圧制御バルブ - Google Patents

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
が圧力変動を共なうため湯沸器の不調やシャワーの水温
変化などを生じる。これを防止するものとして可変速ポ
ンプによる吐出圧力一定の給水装置がある。しかし可変
即ポンプによる給水装置は一般的に設備費が高く、また
ポンプ制御機器等の保守管理コスト及びランニングコス
トも高くつく。

この為、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
が望まれている。この要求に応じるものとしては特公昭
57-35483号に開示された水圧制御バルブがある。このも
のは、ハウジング本体内に中央軸を収容し、この中央軸
の一端には逆止弁を備えたスロットルバルブを、そして
もう一端にはハウジング内で摺動するつりあいピストン
を備えたバランス機構を設け、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くような水圧を作用させ、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よ
うに構成された水圧制御バルブである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記水圧制御バルブは吐出口水路の水圧をほぼ一定に維
持し得るように構成されている。

ところが、吐出口水路側の配管内の水圧が減少してスロ
ットルバルブの開きが大きい状態で水が流れると、水の
流れが中央軸やつりあいピストンにも影響して圧力損失
が大きくなりつりあいピストンの内側シリンダ室に正し
いポンプ側の水圧が作用せず、一定維持圧力よりも減圧
された状態でバランスしようとする。即ち流量が増大す
るほど吐出口水路側配管内の水圧が低下する傾向があ
る。

これを解決するには、例えばスロットルバルブの弁体外
径を弁座内径より大きくして、流体圧力を受ける受圧面
積を大きくし、その揚力を十分発生させて、開度を取り
やすいように構成し、スロットルバルブの実際の開度を
維持圧力に見合うそれよりも大きめに開くようにして流
量を多くとるようにすることが考えられる。しかし、上
記従来の水圧制御バルブでは構造上、つりあいピストン
部がハウジングの流入口側に位置し、しかもハウジング
内に摺動しているので、事実上つりあいピストンの径に
よって弁体の受圧面積が決定される。従って、この構造
では弁体外径を弁座内径より相当量大きく形成すること
が困難である。

以上のように、従来の制御バルブでは、中央軸を介して
連結されたスロットルバルブとつりあいピストン等のバ
ランス機構が流入口側に位置しており、且つ中央軸の中
間部分に流体が流れ込むような構造になっているので、
上記の通り流入水圧が中央軸等バランス機構に直接作用
し圧力損失の点で悪影響を与えるし、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敏感な応
答ができない。また弁体外径を弁座内径に対し所望の大
きさに設定することが難しい。以上より定圧維持機能に
問題があった。しかも流体抵抗が増し、脈動現象などが
生じる場合もあった。

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、吐出口水路の末端配管においても
正しい定圧制御を行う水圧制御バルブを提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、流入口水路と吐出口水路を有するハウジング
本体内を弁座部を介して流入口水路側室と吐出口水路側
室に形成し、前記弁座部を開閉するスロットル弁部と、
該スロットル弁部と一体的に作動するように中央軸を介
して設けたつりあいピストン部を有し、該つりあいピス
トン部の両側にシリンダ室を設け、該両側のシリンダ室
が小穴を介して相互に連通されているバランス機構を備
えた水圧制御バルブにおいて、前記バランス機構は前記
吐出口水路側室に設けると共に、前記両側のシリンダ室
の内、前記弁座部に近い側に位置するシリンダ室には、
該室内圧を所望の圧力に調整維持する圧力調整装置を設
け、他方のシリンダ室には、前記流入口側の流体圧を導
入するように流入口水路と連通する導入路を設けた水圧
制御バルブである。

また、前記圧力調整装置で調整された後の余分の流体を
放出又はポンプの吸込み側水路へ戻すようにした水圧制
御バルブである。

［作用］ 本発明では、上記のようにバランス機構をハウジング内
の吐出口水路側室に配置するように設け、かつ２つのシ
リンダ室の内、弁座部に近い側に位置するシリンダ室に
は、室内圧を所望の圧力に調整維持する圧力調整装置を
設け、他方のシリンダ室は、常に流入口側の流体圧が導
入されるように流入口水路と連通する導入路を設けてい
る。従って、流入口側の流体圧は、導入路を通り他のシ
リンダ室から小穴を介して両シリンダ室に導入され、所
望の圧力に調整維持されたところでつりあいピストンが
バランスされ、よってスロットル弁の開度が自動調節さ
れる。この場合、流入流体圧の圧力損失がなく、正しい
流体圧がシリンダ室に作用するので、流入口側圧力の変
動に応じてスロットル弁の開度が応答性良く制御され
る。

また、弁座内径にとらわれることなく弁体外径を大きく
形成することができるので、バルブが開いたときの受圧
面積が大きくとれ、流量が増しても弁体が開き勝手とな
り、吐出口水路側の配管内の圧力が低下したときでも十
分に流量を確保でき、吐出口水路側の圧力を末端に至る
まで安定して一定維持することができる。また、上記バ
ランス機構のハウジングへの組付けもハウジングの上部
から容易に行うことができる。

さらに、圧力調整装置から排出した余分な水をポンプの
吸込み側水路へ戻すようにしたので、常に背圧のない状
態でこの圧力調整装置の弁が作動でき、設定した圧力を
吐出口水路側圧力とほぼ同じにすることに有効である。

［実施例］ 次に本発明による実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本実施例の水圧制御バルブの縦断面図を示した
もので、フランジ３を有する流入口水路１とフランジ3a
を有する吐出口水路２を同軸線上に設け、この吐出口水
路側でこれと直角方向に中央軸13、スロットル弁10、つ
りあいピストン14とからなるバルブ部材５と、一体的に
摺動可能なようにつりあいピストン14の上下両側にシリ
ンダ室となるピストン室６とつりあいピストン端部室6c
を設け、これらを小穴14aを介して連通させ、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及び24aが形成されている。ここで、導入口はパ
イプ等の管路で繋ぐようにしても良い。

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、給水配管などの二次側フランジに
ガスケットを介してボルトにより接続される。

バルブ部材５は、中央軸13の一端に円周上の一部にスリ
ットがあるガイドバー部10bをもったスロットル弁10、
柔軟性の材料からなる弁シート11及び上部弁体12が固定
され、もう一方の端にはつりあいピストン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、弁座部4a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、応答性良く流量
を得ることができるようになっている。

第１図に示すようにバルブ部材５は、つりあいピストン
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、またスロットル弁10が弁座
部4aに係合し吐出口水路と直角方向にスライド可能に支
持される。また、つりあいピストン14にはつりあいピス
トン端部室6cとピストン室６を連通する小穴14aが少な
くとも１個あけられている。ここで、小穴はつりあいピ
ストン端部室とピストン室の側壁部分を連通して設けて
も良い。さらに、つりあいピストン14の円周上に設けら
れた溝部にはＯリング16a及び前記Ｏリングの外周を囲
むストッパーリング16bが取り付けられ、つりあいピス
トン14とスライド部分6a間を摺動可能にシールしてい
る。

また、弁座4aを設けて流入口水路と吐出口水路を仕切っ
ている障子壁4cには、流入口水路１と吐出口水路２に通
ずる少なくとも一個の小穴10aが明けられ、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ため
の逆止弁体61、逆止ハウジング本体62、逆止スプリング
63、よりなる逆止弁60が組みつけられている。

圧力調整部30は、ピストン室６と通水路24c及び24dで連
通しており、弁17の中央に固定取り付けたダイヤフラム
26と調整ナット20の間にスプリング19がセットされ、ハ
ウジング22内に納められている。そして、ハウジング22
より外部に一端をだしている調整ねじ21をまわし、調整
ナット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け座
８にダイアフラム26を介してボルトなどにより固定され
る。圧力調整部取付け座８の側部には、ねじ部を有する
流体排出口18を有している。そして、流体はビストン室
６から通水路24c及び24dを通ってダイアフラム26に流体
圧を加え、スプリング19により調整された圧力となるよ
うに弁座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
いはポンプの吸い込み側水路へ戻すように配管されてい
る。

第３図は、本発明に係る水圧制御バルブを用いた給水装
置の例を系統的に示したものである。

４は本発明の水圧制御バルブ、40は受水槽、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、46は圧力タンク49の接続管である。又、47はポン
プ42をON,OFFさせる圧力スイッチであり、48は圧力計で
ある。さらに水圧制御バルブ４の圧力調整部30の流体排
出口18からポンプ42のサクション側へはホースあるいは
管などの配管43により連結されている。このように圧力
調整部から排出した余分な水をポンプサクション側へ戻
すようにしているので、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
口水路側圧力とほぼ同じにすることに効果がある。

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がすべて閉じられ水の使用が
ないときはポンプ42は停止し、水圧制御バルブ４内の逆
止弁60が閉となっており、圧力タンク49には適当量の水
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10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
供給され、管内の圧力が低下して調整された圧力より0.
2〜0.5kg f/cm²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及び24aを通ってピストン端部室6cに送られてきた
水がつりあいピストン14の小穴14aを通ってついあいピ
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
トル弁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、水圧制御バルブ４に入った水はスロットル
弁10を通って給水されると共につりあいピストン14の小
穴14aを通ってピストン室６に入り、通水路24c及び24d
を通りダイヤフラム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ション側へもどされながらピス
トン室６にほぼ一定に調整された圧力を生じさせる。

この時、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のスロットル弁側に受ける圧力
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
おぎない弁体を開きがってにし、その揚力と弁体12のス
ロットル弁側と吐出口水路側に生じる圧力差による力を
合わせた力と、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、バルブ部材５は
吐出口水路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。そして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、水圧制御バルブの吐出口水路側配管内
の圧力をほぼ一定に制御するものである。

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は閉じる。一
方流入口側の水は障子壁部4cの小穴10aを通って逆止弁6
0の逆止弁体61を押し上げて吐出口水路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、水圧制御バルブの逆止弁60は閉止し、
元の状態に戻る。

［効果］ 本発明の水圧制御バルブは、吐出口水路側にバルブ部材
等のバランス機構を設けたので、ハウジングや弁座の構
造にかかわることなくつりあいピストンや弁体の大きさ
を設定することができる。従ってバルブ自体の圧力損失
が小さくてすみ、かつ応答性良く吐出口水路側の末端圧
力まで流量変化の影響を受けずにほぼ一定に維持するこ
とができる。

また、圧力調整部において発生した余分の水をポンプサ
クション側へ戻すようにしたので、吐出口水路の圧力を
一定制御しやすいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水圧制御バルブの縦断面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ′矢視断面図、第３図は本発明によ
る水圧制御バルブを用いた給水装置の概略系統図であ
る。 １……流入口水路、２……吐出口水路、４……水圧制御
バルブ 4a……弁座部、4c……障子壁、５……バルブ部材 ６……ピストン室、6c……つりあいピストン端部室 10……スロットル弁、12……弁体、13……中央軸 14……つりあいピストン、17……弁、30……圧力調整部 42……ポンプ、43……配管、49……圧力タンク、60……
逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭50−16532（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭27−7174（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭45−32717（ＪＰ，Ｙ１) 特公 昭57−35483（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭53−33850（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流入口水路と吐出口水路を有するハウジン
   グ本体内を弁座部を介して流入口水路側室と吐出口水路
   側室に形成し、前記弁座部を開閉するスロットル弁部
   と、該スロットル弁部と一体的に作動するように中央軸
   を介して設けたつりあいピストン部を有し、該つりあい
   ピストン部の両側にシリンダ室を設け、該両側のシリン
   ダ室が小穴を介して相互に連通されているバランス機構
   を備えた水圧制御バルブにおいて、前記バランス機構
   は、前記吐出口水路側室に設けると共に、前記両側のシ
   リンダ室の内、前記弁座部に近い側に位置するシリンダ
   室には、該室内圧を所望の圧力に調整維持する圧力調整
   装置を設け、他方のシリンダ室は前記流入口側の流体圧
   を導入するように流入口水路と連通する導入路を設けた
   ことを特徴とする水圧制御バルブ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の水圧制御バル
   ブにおいて、前記圧力調整装置で調整された後の余分の
   流体を放出又はポンプの吸込み側水路へ戻すようにした
   ことを特徴とする水圧制御バルブ。