(57)【要約】【課題】コンパクトで、凍結による体積膨張を吸収して確実に破損を防止することができる、信頼性がより向上したバルブ装置を提供する。。  【解決手段】  本発明では、止水状態と吐水状態を切り替えることができるバルブ装置であって、弁座を備えたバルブ装置本体と、弁座に着座し又はこの弁座から離れることによって止水状態と吐水状態を切り替えるダイヤフラム式弁体と、内部の圧力が変化して、ダイヤフラム式弁体を上記弁座に近づけ又は離れるように移動させる圧力室と、を有するバルブ装置において、圧力室に直面して配設され、圧力室に対して後退する方向に移動することにより圧力室内の体積を増加させる第一部材と、第一部材より外側でバルブ装置本体に固定され、それ自体が撓むことにより圧力室内の体積を増加させる第二部材と、を有し、第一部材と第二部材との間には密閉空間が形成されていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
止水状態と吐水状態を切り替えることができるバルブ装置であって、
弁座を備えたバルブ装置本体と、
弁座に着座し又はこの弁座から離れることによって止水状態と吐水状態を切り替えるダイヤフラム式弁体と、
内部の圧力が変化して、上記ダイヤフラム式弁体を上記弁座に近づけ又は離れるように移動させる圧力室と、を有するバルブ装置において、
前記圧力室に直面して配設され、前記圧力室に対して後退する方向に移動することにより前記圧力室内の体積を増加させる第一部材と、
前記第一部材より外側で前記バルブ装置本体に固定され、それ自体が撓むことにより前記圧力室内の体積を増加させる第二部材と、を有し、
前記第一部材と前記第二部材との間には密閉空間が形成されていることを特徴とするバルブ装置
【請求項２】
前記第一部材は、前記圧力室において、前記ダイヤフラム式弁体の中央軸と同軸上で、前記ダイヤフラム式弁体の可動範囲に隣接した位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記第一部材は、前記密閉空間の方向に凹形状で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記第一部材は、前記ダイヤフラム式弁体より延性のある延性素材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記第一部材はゴム素材で形成されていることを特徴とする請求項４記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記第二部材は樹脂素材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、止水状態と吐水状態を切り替えることができるバルブ装置に係り、特に内部の液体の凍結による装置破損を防ぐバルブ装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来のバルブ装置では、バルブ装置内に水が充満している状態で冬期などに低温下にさらされると、内部の液体が凍結しバルブ装置の破損が生じる場合がある。このような不具合を解消するため、水通路やバルブ装置内の液体が凍結膨張すると、その膨張体積分は内部に設けられた可動部材が後退することにより吸収し凍結によるバルブ装置の破損を防ぐものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、特許文献１では、可動部材の周辺の液体が最初に凍結すると可動部材が後退することができなくなるので、可動部材の後方に設置した収納空間にスポンジ部材を充填させて、低温の外気の収納空間内への侵入を防止し、可動部材が低温の外気にさらされることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０２７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような場合、可動部材周辺が最初に凍結し不動になることを防ぐことができるが、凍結膨張の吸収を、スポンジ部材に内在する複数の気泡部分の収縮により行っているため、水通路やバルブ装置内の液体の体積膨張が大きい場合、充分に膨張を吸収することができないといった問題が生じる。
また、大きな体積膨張が生じても充分に膨張を吸収できるように、スポンジ部材自体を大きくすることが対策として考えられるが、そのような場合はバルブ装置全体が大きくなるという問題が生じる。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、コンパクトで、凍結による体積膨張を吸収して確実に破損を防止することができる、信頼性がより向上したバルブ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、止水状態と吐水状態を切り替えることができるバルブ装置であって、弁座を備えたバルブ装置本体と、弁座に着座し又はこの弁座から離れることによって止水状態と吐水状態を切り替えるダイヤフラム式弁体と、内部の圧力が変化して、ダイヤフラム式弁体を上記弁座に近づけ又は離れるように移動させる圧力室と、を有するバルブ装置において、圧力室に直面して配設され、圧力室に対して後退する方向に移動することにより圧力室内の体積を増加させる第一部材と、第一部材より外側でバルブ装置本体に固定され、それ自体が撓むことにより圧力室内の体積を増加させる第二部材と、を有し、第一部材と第二部材との間には密閉空間が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
圧力室内の液体が凍結すると、第一部材が密閉空間内に移動し体積膨張を吸収することに加えて、第二部材自体も撓むことで体積膨張を吸収するため、圧力室内の体積膨張分をより吸収することができるようになり、バルブ装置が凍結により破損することを確実に防ぐことができる。また、第一部材の外側には、密閉空間と第二部材とが配設されているので、第一部材が外気に直接さらされることがなく、第一部材周辺の水から凍り、第一部材が動かないといった不具合も発生することがない。さらに、第一部材と第二部材との間の密閉空間を第一部材が移動するため、例えば、その空間にスポンジ等を介在させる場合と比べ移動距離が大きくなり、バルブ装置全体としてコンパクトにすることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明のよれば、第一部材は、圧力室において、ダイヤフラム式弁体の中央軸と同軸上で、ダイヤフラム式弁体の可動範囲に隣接した位置に設けられていることを特徴とする。第一部材がダイヤフラム式弁体の近辺に設けられているため、万が一、ダイヤフラム式弁体周辺の水から凍結し、ダイヤフラム式弁体が破損するといったことを確実に防ぐことができる。
【０００９】
請求項３記載の発明のよれば、第一部材は、密閉空間の方向に凹形状で形成されていることを特徴とする。第一部材が密閉空間の方向に凹形状で形成されているため、密閉空間が大きくなり、体積膨張をより吸収でき、バルブ装置が破損することをより確実に防ぐことができる。
【００１０】
請求項４記載の発明のよれば、第一部材は、ダイヤフラム式弁体より延性のある延性素材で形成されていることを特徴とする。圧力室内が凍結した場合、ダイヤフラム弁体より先に第一部材が体積膨張を吸収するため、ダイヤフラム式弁体が破損することを防ぐことができる。
【００１１】
請求項５記載の発明のよれば、第一部材はゴム素材で形成されていることを特徴とする。より安価に製造することができ、凍結膨張を吸収し、バルブ装置が破損することを確実に防ぐことができる。
【００１２】
請求項６記載の発明のよれば、第二部材は樹脂素材で形成されていることを特徴とする。低温の外気にさらされることにより第二部材自体が凍結することを確実に防ぐことができ、凍結膨張を吸収し、バルブ装置が破損することを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コンパクトで、凍結による体積膨張を吸収して確実に破損を防止することができる、信頼性がより向上したバルブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る吐水装置の全体断面図である。
【図２】図１に示す吐水装置の機能部を拡大した一部拡大図である。
【図３】押しボタンの操作直後の吐水装置を示す全体断面図である。
【図４】ダイヤフラムの開弁した状態の吐水装置を示す全体断面図である。
【図５】ダイヤフラムの閉弁直前の吐水装置を示す全体断面図である。
【図６】ゴムブッシュにて圧力室内の体積膨張を吸収している状態を示す一部拡大図である。
【図７】ゴムブッシュに加えてスペーサーにて圧力室内の体積膨張を吸収している状態を示す一部拡大図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る吐水装置の一部拡大図である。
【図９】本発明がボールタップに適用された場合を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の第一の実施形態について説明する。
図１は本発明を適用した第一実施形態に係る吐水装置の全体断面図であり、図２はその機能部を拡大した一部拡大図である。
【００１６】
第一実施形態は、本発明を、吐水装置の一つである、便器等に水を給・止水を行うフラッシュバルブ１に適用したものである。フラッシュバルブ１は、洗浄水を吐水させるために水平方向に可動させ操作する押しボタン２と、その押しボタン操作により上下に弁座３aを開閉するダイヤフラム式弁体３と、ダイヤフラム式弁体３の上流側と下流側とを結ぶ極めて細い小穴４aを備えたダイヤフラム式弁体３の受け板であるダイヤフラム受け４と、ダイヤフラム式弁体３と押しボタン２のシート部２１とフラッシュバルブ本体１１に囲まれた空間の圧力室５と、一次側から二次側に水を吐水させるノズル7を備え、給水口12からダイヤフラム小穴４aを通じて圧力室５は水で充填され、二次側にあるノズル7との差圧でダイヤフラム式弁体３及びダイヤフラム受け４は弁座３aを閉弁している。
【００１７】
ここで、以下、ダイヤフラム式弁体３の開閉動作について説明する。
図３は押しボタンの操作直後の吐水装置を示す全体断面図であり、図４はダイヤフラムの開弁した状態の吐水装置を示す全体断面図、図５はダイヤフラムの閉弁直前の吐水装置を示す全体断面図である。
【００１８】
図３に示すように押しボタン２を手動で水平方向に押し込む操作をすることで押しボタンばね２２が縮み、押しボタン２のシート部２１が開弁して二次側通路６に圧力室５内に充填していた水が解放される。
【００１９】
圧力室５内の水が解放されることにより、シート部２１より２次側通路６に流出する水と、図２に示したダイヤフラム受け小穴４aから圧力室５に流入する水とを比較してシート部２１から流出する洗浄水が多くなる。これにより圧力室５内の圧力が次第に低下していく。
【００２０】
さらに、圧力室５内の圧力の低下が続くと、図２に示したダイヤフラム式弁体３及びダイヤフラム受け４の上面と下面の差圧が小さくなり、ついには図４に示すように上面に比べて下面側の圧力が大きくなるのでダイヤフラム式弁体３は上面側に移動することで、図２に示す弁座３aが開弁し給水口12から供給された水がノズル７を通って外部に吐水される。
【００２１】
次に押しボタン２を離すことで縮んでいた押しボタンばね２２が自然長に戻ろうとするので、シート部２１を閉弁する方向に作動し、図５に示すように圧力室５は２次側通路６と隔離される。圧力室５には給水口1２から図２のダイヤフラム受け小穴４aを通じて洗浄水が流入する。
【００２２】
洗浄水が流入することで圧力室５の圧力が上昇し、ダイヤフラム式弁体３及びダイヤフラム受け４の上面に受圧した圧力とダイヤフラム式弁体３及びダイヤフラム受け４の下面に受圧した圧力とが極めて等しくなった時に、再び図１のようにダイヤフラム式弁体３は下降方向に移動し、図２で示す弁座３aを閉弁して止水する。
【００２３】
次に第一実施形態の機能部について、以下に説明する。
上述のフラッシュバルブにおいては、止水状態において圧力室５には水が充填しており、図２に示すように圧力室５の内部に、ダイヤフラム受け４の上方に延性材を材料に用いたスペーサー８（第二部材）が設けられている。スペーサー８はスペーサー縁部８aが上下に作動しないよう金属材料で形成された蓋１０を介してフラッシュバルブ本体に固定され、スペーサー８の中央部分に形成されたスペーサー円筒部８bは、上下に撓むことができる薄さの膜厚を有するスペーサー横隔膜部８cで連結され、スペーサー円筒部８bの先端に、ゴムブッシュ９（第一部材）を配置し、スペーサー円筒部８bとゴムブッシュ９で空気を閉じ込めた密閉空間８dが形成されている。
【００２４】
スペーサー８は、ゴムブッシュ９とスペーサーが一体となり上方に撓むことができるように、延性素材で形成されることが好ましい。
また、スペーサー８は、熱伝導の低い樹脂素材で形成することが好ましい。それにより、低温の外気にさらされることでスペーサー８自体が凍結することを確実に防ぐことができる、さらに、冷気が伝わりフラッシュバルブ１内部が低温になることも防ぐことができる。
【００２５】
また、密閉空間８ｄ内から空気が漏れることがないようにゴムブッシュ９の径はスペーサー円筒部８ｂの径より若干大きく、ゴムブッシュ９とスペーサー円筒部８ｂとの隙間がない状態にある。また、ゴムブッシュ９はスペーサー円筒部８ｂに対して上下に昇降自在に取り付けられている。ここで、ゴムブッシュ９がスペーサー円筒部８ｂに対してスムーズに昇降移動するように、かつ密閉空間８ｄ内の空気を外部に漏らすことがないように、ゴムブッシュ９の周りにグリースを塗る事が望ましい。
【００２６】
さらに、ゴムブッシュ９は、上部に凹部９aが形成されている。この凹部９aにより、密閉空間８ｄの空間をできるだけ広くしている。
【００２７】
従来のものであれば、圧力室５が水で充填されている状態において、冬期などでフラッシュバルブ１の外気温が０℃以下になった場合に、大気中の冷気がフラッシュバルブ本体１１の金属部を直接冷却すると、熱伝導により圧力室５内部の水が容易に凍結される。そして、圧力室５内部の洗浄水は凍結膨張により体積が増大することで圧力室５の内部圧力は上昇し、圧力室５に接しているダイヤフラム受け４のダイヤフラム受けコーン部４bの上面に受圧している水圧が上昇し、上昇圧力に耐えられずダイヤフラム式弁体が破損する。一例として、ダイヤフラム受けコーン部４bはノズル７の方向に破断する。
【００２８】
しかしながら図2に示すように、ゴムブッシュ９がダイヤフラム受けコーン部４ｂの上方近辺に配置されているので、圧力室５内部、特にダイヤフラム受け４上部の圧力室空間５１の水が凍結膨張しても図６に示すようにゴムブッシュ９に受圧される圧力の上昇に応じてゴムブッシュ９はスペーサー密閉空間８ｄにある空気を圧縮しながらスペーサー円筒空間８ｄ内部を上昇方向に移動する。ゴムブッシュ９が上昇方向に移動することで圧力室空間５１はゴムブッシュ９が初期位置にある時と比較して広くなるので、洗浄水の凍結膨張により発生する圧力を軽減することが出来る。
【００２９】
さらに凍結が進むと、圧力室５の凍結膨張が促進されて圧力が上昇し、それと連動して圧力室空間５１の内部圧力が上昇する。内部圧力が上昇することで、さらにゴムブッシュ９は密閉空間を上昇するが、密閉空間８ｄ内の空気を最大限圧縮して、これ以上圧縮出来ない状態になる。
【００３０】
すると、図７に示すように、ゴムブッシュ９はスペーサー８と一体になり、スペーサーの横隔膜部８ｃを上方に撓ませながら、さらに上部に上昇移動するので、圧力室５内の洗浄水が完全に凍結しても、その膨張した分の体積をゴムブッシュ９とスペーサー８が上昇移動して圧力室５内の体積を確保することで、ダイヤフラム弁体の破損を防止する。一例としてダイヤフラム受け４のコーン部４ｂの発生応力を軽減し破断を防止する。
【００３１】
スペーサー横隔膜部８ｃを上方に撓せる場合に、スペーサー横隔膜部８ｃと蓋１０の空間が密閉になっているとその空間にある空気がスペーサー横隔膜部８ｃの上方にしならせる動作を阻害するため、蓋１０にエアー抜き小穴１０aが配置されている。スペーサー横隔膜部８ｃが上方に撓む場合に空間に存在する空気はエアー抜き小穴１０aから排出され、スペーサー横隔膜部８ｃが上方に動作しやすくしている。
【００３２】
また、外気温が常温に近づくと圧力室５内の凍結膨張した水が解凍され、常温時の体積に収縮しようとする。圧力室５内にある水が収縮すると同時に、凍結膨張のために上方に撓らせられたスペーサー横隔膜部８ｃは、その剛性により圧力室５内が凍結膨張する前の状態に戻る。さらに、圧力室５内の解凍が進むと圧力室空間５１内の水も解凍収縮され、ゴムブッシュ９が密閉空間８ｄ内の空気に押し戻されて標準位置に戻る。
【００３３】
上述した本発明の第一実施形態のフラッシュバルブ８によれば、圧力室内の水が凍結すると、ゴムブッシュ９が密閉空間８ｄ内に移動し体積膨張を吸収することに加えて、スペーサー８自体も形状変形し体積膨張を吸収するため、圧力室内の体積膨張分をより吸収することができるようになり、バルブ装置が凍結により破損することを確実に防ぐことができる。また、ゴムブッシュ９の外側には、密閉空間８ｄとスペーサー８とが配設されているので、ゴムブッシュ９が外気に直接さらされることがなく、ゴムブッシュ９周辺の水から凍り、ゴムブッシュ９が動かないといった不具合も発生することがない。さらに、ゴムブッシュ９とスペーサー８との間の密閉空間８ｄをゴムブッシュ９が移動するため、例えば、その空間にスポンジ等を介在させる場合と比べ移動距離が大きくなり、バルブ装置全体としてコンパクトにすることができる。
【００３４】
また、本実施形態のフラッシュバルブ８によれば、ゴムブッシュ９は、圧力室において、ダイヤフラム式弁体の中央軸と同軸上で、ダイヤフラム式弁体の可動範囲に隣接した位置、すなわちダイヤフラム式弁体の近辺に設けられているため、万が一、ダイヤフラム式弁体周辺の水から凍結し、ダイヤフラム式弁体が破損するといったことを確実に防ぐことができる。
【００３５】
さらに、本実施形態のフラッシュバルブ８によれば、密閉空間８ｄが密閉空間８ｄの方向に凹形状で形成されているため、密閉空間８ｄが大きくなり、体積膨張をより吸収でき、バルブ装置が破損することをより確実に防ぐことができる。
【００３６】
また、本実施形態のフラッシュバルブ８によれば、ゴムブッシュ９は、ダイヤフラム式弁体より延性のある延性素材で形成されているため、圧力室内が凍結した場合、ダイヤフラム弁体より先にゴムブッシュ９が体積膨張を吸収し、ダイヤフラム式弁体が破損することを防ぐことができる。
【００３７】
さらに、本実施形態のフラッシュバルブ８によれば、ゴムブッシュ９はゴム素材で形成されているため、より安価に製造することができ、凍結膨張を吸収し、バルブ装置が破損することを確実に防ぐことができる。
【００３８】
また、本実施形態のフラッシュバルブ８によれば、スペーサー８は樹脂素材で形成されているため、低温の外気にさらされることによりスペーサー８自体が凍結することを確実に防ぐことができ、凍結膨張を吸収し、バルブ装置が破損することを確実に防ぐことができる。
【００３９】
上述した実施形態では、スペーサー８は蓋１０を介してフラッシュバルブ本体に固定されているが、スペーサー８をフラッシュバルブ本体に直接固定しても良く、様々に変形させて実施形態を取ることも可能である。
【００４０】
また、スペーサー８、蓋１０の材質及び形状は上述の実施形態に限定されるものではなく、適時選択・設計することが可能である。
さらに、また、ゴムブッシュ９の材質、形状は上述の実施例に限定されるものではなく、適時選択・設計することが可能である。
【００４１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の第二の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同一の要素については符号も同一のものを付し、説明も適宜省略する。
図８は、第二の実施形態に係る吐水装置の機能部を拡大した一部拡大図である。
【００４２】
第一の実施の形態では、凍結膨張時に密閉空間８ｄに存在している空気のゴムブッシュ９による圧縮を利用して圧力室空間５１を増加させたが、図８に示すように、スペーサー円筒空間８ｄ内をゴムブッシュ９が上方に移動する場合にゴムブッシュ９に下方にバネ力が付勢するようなばね８１を配置してもよい。そうすることにより、圧力室空間５１の凍結膨張がなくなった場合に、上昇したゴムブッシュ９を上昇前の初期位置に確実に戻すことが出来る。
【００４３】
上述した本発明の第１実施形態及び第２実施形態による吐水装置においては、本件発明が便器等に給・止水するフラッシュバルブに適用された形態を一例として説明したが、このような形態に限定されず、他の形態についても適用可能である。
【００４４】
例えば、他の形態として、フラッシュバルブに適用する代わりとして、便器洗浄水貯留タンク内に設置された図９に示すよう給水口１２と吐水口１３を備え、浮球１４がタンク内の水によって上下に動くことでシート面２１を開閉することで洗浄水を給・止水するボールタップに適用しても良く、本発明と同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【００４５】
１…フラッシュバルブ
２…押しボタン
３…ダイヤフラム
3a…ダイヤフラムシート面
４…ダイヤフラム受け
４a…ダイヤフラム受け小穴
４b…ダイヤフラムシート面
４c…ダイヤフラムコーン部
５…圧力室
６…２次側通路
７…ノズル
８…スペーサー
８a…スペーサー縁部
８b…スペーサー円筒部
８c…スペーサー横隔膜部
８d…密閉空間
９…ゴムブッシュ
９a…ブッシュ凹部
１０…蓋
１０a…エアー抜き小穴
１１…フラッシュバルブ本体
１２…給水口
１３…吐水口
１４…浮玉
２１…シート面
２２…押しボタンばね
５１…圧力室空間
８１…ばね
【図１】
2010223414.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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