(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口と、該流入口より大径に設定した流出口とを端部の夫々に設けた円筒状の弁箱に、流入口を開閉する弁部を一端に設けると共に、他端側が流出口に開口した中空部を設けたピストンを摺動自在に挿嵌し、該ピストンの一端側周囲には断面積が流入口の面積より大きく設定された弁箱内壁との間隙を設け、該間隙を介して弁箱内壁に面するピストン周壁に環状の陥没面を凹設し、該陥没面には、前記中空部に連通すると共に、陥没面の幅と同径の通水口を軸線に対し鋭角を以て流出口向きの斜めにして、且つ、狭小間隔を置いて複数開設し、通水口の総面積は、流入口の面積及び通水口の総面積を除いた陥没面の面積のいずれよりも大きく設定したことを特徴とする水道用定比減圧弁。
【請求項２】
ピストンにおいて、弁部の背面には、通水口の出口に連続して、ピストンの中心へ向かい傾斜した略漏斗状の凹面部を凹設したことを特徴とする請求項１記載の水道用定比減圧弁。
【請求項３】
流入口及び流出口を一次側及び二次側の夫々に対応させた弁箱を水道メータの出口内部に収容したことを特徴とする請求項１又は２記載の水道用定比減圧弁。
【請求項４】
流入口及び流出口を一次側及び二次側の夫々に対応させた弁箱を水道メータの二次側に配管される水道器具の内部に収容したことを特徴とする請求項１又は２記載の水道用定比減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次側圧力に対し二次側圧力を所定の比率に保持する水道用の定比減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高層建築物等において、各階層の水道水の圧力差を無くし、各戸へ水道水を均等に供給するためには、水道本管から各戸へ供給される支管に一次側圧力に対する二次側圧力の比率を各階層毎に設定した減圧弁を配管する必要があった。
しかしながら、既設の配管にダイアフラム式等の大型の減圧弁を取り付けることは、非常に困難であった。
そのため、大型の減圧弁に比し、小型で取付けが比較的容易なインライン式の定比減圧弁を水道メータの二次側（出口）と下流側配水管との間に介装連結して各階層の水道水の圧力差を無くす様にしているが、配管の長さを調節してもなお配管中に設定できる定比減圧弁の介装間隔は極めて短いため、ユニオンナットを利用して定比減圧弁を配管している。
上記定比減圧弁の具体的な構造の一例を図６〜８に示し説明する。
この減圧弁ａは、流入口ｂと、該流入口ｂより大径な流出口ｃとを各端部に設けた円筒状の弁箱ｄに、流入口ｂを開閉する弁部ｅを一端に設けると共に、他端が流出口ｃに開口した中空部ｆを設けたピストンｇを摺動自在に挿嵌し、該ピストンｇの一端側周囲には断面積が流入口ｂの面積より大きく設定された弁箱ｄ内壁との間隙ｈを設け、該間隙ｈを介して弁箱ｄ内壁に面するピストンｇ周壁の十字方向には前記中空部ｆに連通する通水口ｉを開設しており、弁箱ｄの流入口側端部には、ユニオンナットｊを摺動自在に装着し、弁箱ｄの流出口側端部の外周には、下流配管の端部に螺入するテーパーネジｋを螺刻している。
尚、一次側圧力に対する二次側圧力の比率は、一次側圧力を受圧する弁部ｅの面積、即ち、流入口ｂの口径を設定することにより変更している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、この減圧弁ａを水道メータと下流側配水管との間に介装するには、その間隔が極めて短く、弁箱ｄ全長より若干長い程度のため、ユニオンナットｊを流出口ｃ側へ一旦スライドした状態で、弁箱ｄの流出口側端部を下流側配水管に螺入し、その後ユニオンナットｊを流入口ｂ側へスライドして水道メータにユニオンナットｊを螺着せねば、減圧弁ａを比較的容易に配管できなかった。
しかも、上記構成の定比減圧弁ａでは、ユニオンナットｊを弁箱ｄの長さ方向へスライドする様に成しているため、弁箱ｄは、ユニオンナットｊの挿通穴ｍに対応した外径でなければならないが、この様に、弁箱ｄの外径、全長に制約があるため、流入口ｂの口径も必然的に小径に成らざるを得ず、よって圧力損失が大きくなり、安定した流量の確保が困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑み、流入口と、該流入口より大径に設定した流出口とを端部の夫々に設けた円筒状の弁箱に、流入口を開閉する弁部を一端に設けると共に、他端側が流出口に開口した中空部を設けたピストンを摺動自在に挿嵌し、該ピストンの一端側周囲には断面積が流入口の面積より大きく設定された弁箱内壁との間隙を設け、該間隙を介して弁箱内壁に面するピストン周壁に環状の陥没面を凹設し、該陥没面には、前記中空部に連通すると共に、陥没面の幅と同径の通水口を軸線に対し鋭角を以て流出口向きの斜めにして、且つ、狭小間隔を置いて複数開設し、通水口の総面積は、流入口の面積及び通水口の総面積を除いた陥没面の面積のいずれよりも大きく設定することにより、圧力損失を小さくした流路形状を構成した定比減圧弁を提供し、更にかかる定比減圧弁を水道メータの出口内部や、水道メータの二次側に配管される水道器具内部に収容する様にして、定比減圧弁の配管作業をも省ける様にして、上記課題を解決する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
１は高層マンション等の各戸に装備される水道メータ（図示せず）の二次側（出口）と下流側配水管（図示せず）との間に介装されるインライン形の水道用定比減圧弁であり、該定比減圧弁１は、その弁箱２と、該弁箱２に内装したピストン３とから主に構成されている。
弁箱２は、円筒状に形成され、その各端部の夫々に流入口４と、該流入口４より大径に設定した流出口５とを設け、流入口４の二次側開口部周縁には弁座６を突設している。
又、弁箱２は、流入口４を水道メータの出口外周に設けたユニオンネジに螺着するユニオンナット７の挿通穴7aに摺動自在な外径を有し、弁箱２の流入口端部4aの外周にはユニオンナット７を抜止め掛止するユニオン鍔８を突設し、流出口端部5aの外周には、下流管に螺入されるテーパーネジ９を螺刻している。
尚、ユニオン鍔８の端面には、水道メータの出口端面に密着する様に成した円環状のパッキン10を接着している。
【０００６】
ピストン３は、弁座６に着離することにより流入口４を開閉する弁部11を一端に設けると共に、他端側が流出口５に開口した中空部12を設けた円筒状に形成され、弁箱２内の略中間部位に設けた縮径部13に、Ｕパッキン14で以て気密状にして、且つ、摺動自在に挿嵌している。
そして、ピストン３の一端（弁部11の形成端部）側周囲には、開弁時に流入口４と連通して圧力流体の流路の一部と成る弁箱２内壁との間隙15が設けられ、該間隙15の断面積（弁箱２とピストン３との間のリング状の面積に相当）は流入口４の面積S1よりも大きく設定して成り、又ピストン３の他端（開口端）の周縁には、Ｕパッキン16を周設したフランジ17を突設し、該フランジ17を弁箱２内壁に摺動自在に内接している。
間隙15を介して弁箱２内壁に常に面するピストン３周壁には、環状の陥没面18を凹設し、該陥没面18には、ピストン３の中空部12に連通すると共に、陥没面18の幅と同径の通水口19を弁箱２の軸線に対し鋭角（図示例では約６０度）を以て流出口５向きの斜めにして、且つ、狭小間隔Ｌを置いて複数（図示例では６個）開設し、通水口19の総面積Saは、流入口４の面積S1よりも大きく（Sa＞S1）設定すると共に、陥没面18の全面積Sb（通水口19の総面積Saを含む）から通水口19の総面積Saを除いた陥没面18の面積（Sb−Sa）よりも大きく（Sa＞Sb−Sa）設定している（図１、３参照）。
【０００７】
又、ピストン３において、弁部11の背面には、通水口19の出口19ａに連続して、ピストン３の中心へ向かい傾斜した略漏斗状の凹面部20を凹設している。
弁箱２の流出口５内周には、ピストン３（フランジ17）を抜止めする止め輪21を突設しており、ピストン３のストロークは止め輪21にフランジ17が当接するまでの距離に相当し、かかる状態において縮径部13は通水口19を閉じない様に設定されている（図２参照）。
尚、弁箱２において、縮径部13とフランジ17との間の気密空間は、弁箱２に開設した通気口22にて外部と連通し、ピストン３が支障なく動作できる様に成している。
【０００８】
上記実施例では、水道メータの出口と下流側配水管との間に定比減圧弁１を介装するものを示したが、定比減圧弁１は、その弁箱２の流入口４及び流出口５を一次側及び二次側の夫々に対応させ、図４に示す様に、水道メータＭの出口Ｍ１内部、又は、図５に示す様に、水道メータの下流側に配管される水道器具Ｎの内部に収容しても良い。
この場合、弁箱２は、ユニオン鍔８とテーパーネジ９を廃し、流入口端部4a及び流出口端部5aの外径が同一な直円柱状に形成している。
定比減圧弁１を収容する水道メータＭの出口Ｍ１は、弁箱２の全長より若干長い直管状に形成され、出口Ｍ１の内部において、その奥方には、弁箱２の流入口端部4aより若干小径な環状段部Ｍ２を縮径形成し、該環状段部Ｍ２に弁箱２の流入口端部4aを当接し、流出口端部5aに対応した出口Ｍ１側端内周には、流出口端部5aに当接して弁箱２及びピストン３を抜止めする止め輪21を突設している。
そして、出口Ｍ１の側部には、通気口22と外部とを連通する通気路Ｍ３を設けると共に、出口Ｍ１の内部において、通気路口Ｍ４の前後には、通気路Ｍ３と通気口22との気密性を保持するシール部材（Ｏリング）Ｇを周設している。
水道メータの下流側に配管される水道器具Ｎは、配水管、止水栓等のバルブであって、定比減圧弁１は、直線状の配水管の出口又は入口内部、或いは、バルブに設けた直管状の入口内部に収容される。
配水管の出口内部に定比減圧弁１を収容する構成は、水道メータＭの出口Ｍ１に収容した構成と同一のため図示を省略し、配水管又はバルブの入口内部に定比減圧弁１を収容した構成を図５に示すが、その基本構成は、上記と同様である。
即ち、水道器具（配水管又はバルブ）Ｎの入口Ｎ１内部は、その奥方に弁箱２の流出口端部5aに当接すると共に、ピストン３のストローク端に設けた止め輪21に代替される環状段部Ｎ２を縮径形成し、流入口端部4aに対応した入口Ｎ１側端内周に、流入口端部4aに当接して弁箱２を抜止めする止め輪Ｒを突設し、上記と同様に、通気口22と外部とを連通する通気路Ｎ３を入口Ｎ１の側部に設け、該入口Ｎ１の内部における通気路口Ｎ４の前後にシール部材Ｇを周設している。
【０００９】
次に、本発明に係る定比減圧弁１の作用について説明する。
この定比減圧弁１において、ピストン３の形状は、流入口４と流出口５の口径差を利用してピストン３の弁部11に作用する一次側方向の作用力と、ピストン３の中空部12側に作用する二次側方向の流体作用力（中空部12側の二次側圧力の受圧面積（流出口５の面積S2に相当）と二次側圧力P2の積）が釣り合う様に構成されている。
一次側方向の作用力は、弁部11の一次側圧力の受圧面積（流入口４の面積S1に相当）と一次側圧力P1の積、弁部11の二次側圧力の受圧面積（弁部11の全面積S3から一次側圧力の受圧面積S1を除いた環状面の面積（S3−S1）に相当）と二次側圧力P2の積、及びＵパッキン14、16等に基づくピストン３の摩擦抵抗力αの和である。
即ち、S1P1＋（S3−S1）P2＋α＝S2P2であり、
P2＝（S1P1＋α）／（S2−(S3 −S1))を得る。
故に、二次側圧力P2は、一次側圧力P1を受圧面積（S2−(S3 −S1))と、受圧面積S1、及び摩擦抵抗αとで決まる値に減圧した圧力となる。
上述の通り、流入口４は流出口５より小径に設定しているため、流入口４の面積S1は流出口５の面積S2より小さく（S1＜S2）、又弁部11における環状面の面積（S3−S1）は流入口４の面積S1により設定（尚、S3≦S2である。）されるから、二次側圧力は流入口４の面積S1（口径）を変更することにより設定できる。
従って、定比減圧弁１は、二次側圧力が所定圧の時、弁部11が弁座６に着座して閉弁状態であり、給水栓を開いて水を使用することにより、二次側圧力が所定圧より降下すると、一次側圧力により弁部11が弁座６離間して開弁し、一次側流体は流入口４、間隙15、通水口19及び中空部12を経て二次側へ流入する。
【００１０】
上記開弁状態における圧力流体（水道水）の流れについて詳述すると、流入口４から間隙15に流入した圧力流体は、ピストン３の母線に沿った流れを生じ、通水口19がピストン３外周より落ち込んだ位置（陥没面18上）にあるので、ピストン３の母線に沿って流れる圧力流体は環状の窪みに沿って通水口19へ流れ込む。
そして、間隙15の断面積及び通水口19の総面積Saは、流入口４の面積S1よりも大きいため、圧力流体の滞りのない通過面積を確保できると共に、通水口19の総面積Saは、その面積Saを除いた陥没面18の面積（Sb−Sa）よりも大きく、陥没面18に対する通水口19の開口度が大きく、しかも各通水口19は陥没面18の全周に渡って狭小なる間隔Ｌを置いて隣接しているため、間隔Ｌに阻まれる流れよりも通水口19へ流入する流れが多く、全体的に通水口19へ流入する圧力流体の流れの圧力損失が小さく、通水口19の通過流量が多く確保される。
尚、従来の定比減圧弁ａ（以下、従来品ａと称する。）では、通水口ｉの総面積Sxは、流入口４の面積Szよりも大きいが、通水口ｉの口径を幅としたピストン円周上の環状面（図６において陥没面18に対応した一点鎖線間の面）の面積Syから通水口ｉの総面積Sxを除いた面積（Sy−Sx）より通水口ｉの総面積Sxが小さく、本発明の定比減圧弁１に比し、隣接する通水口ｉの間隔L1が大きいので、通水口ｉへ流入する流体の流れよりも、通水口ｉの間隔L1に流れが阻まれる割合が高く、全体的に通水口ｉへ流入する圧力流体の流れの圧力損失が大きくなり、本発明の定比減圧弁１に比し、通水口ｉの通過流量が多く確保できない。
又、通水口19へ流入した圧力流体は、通水口19が、従来品ａの様に流れ方向（弁箱２の軸線方向に相当）に対し直角でなく、軸線に対し鋭角を以て中空部12へ連通しているため、従来品ａに比し圧力流体の流れの抵抗が小さくなる。
そして、各通水口19を通過し中空部12内に流入する圧力流体は、通水口19の出口より連続してピストン３の中心に向かって傾斜する斜面に沿って剥離することの無い流れ、あたかも翼の表面に沿ってよどみなく流れる流体と同様な流れを生じた後に合流するため、合流時に負圧を生じ難く安定した流れの圧力流体が下流側へ流動する。
これに対し、従来品ａでは、通水口ｉから中空部ｆへ流入する圧力流体は、弁部ｅの背面が通水口ｉに沿った平坦のため、中空部ｆ内で激しく衝突して合流することと成り、その合流時に弁部ｅの背面中央に負圧を生じて、圧力流体の流れの圧力損失が増大し、下流へ流動する。
この様に、本発明の定比減圧弁１は、従来品ａに比し、開弁時における圧力流体の圧力損失が全体的に小さく、安定した流量が確保される。
そして、水の使用後、給水栓を閉じると、二次側圧力が上昇するに伴ってピストン３は一次側へ押し戻され、二次側圧力が所定圧に達した時点で閉弁する。
【００１１】
【発明の効果】
要するに本発明は、流入口４と、該流入口４より大径に設定した流出口５とを端部の夫々に設けた円筒状の弁箱２に、流入口４を開閉する弁部11を一端に設けると共に、他端側が流出口５に開口した中空部12を設けたピストン３を摺動自在に挿嵌し、該ピストン３の一端側周囲には断面積が流入口４の面積S1より大きく設定された弁箱２内壁との間隙15を設け、該間隙15を介して弁箱２内壁に常に面するピストン３周壁に、中空部12に連通する通水口19を複数開設したので、二次側圧力P2は一次側圧力P1に対し所定の比率に減圧できるため、弁箱２の口径を変更することなく、流入口４の面積S1（口径）を変更することで、高層建築物の各階層における二次側圧力を同一に設定でき、水道配管と外径が略同一で軸線方向の長さの短い弁箱２を用いることができ、定比減圧弁１を取付けスペースの小さい箇所にも容易に設置できる。
又、各通水口19は、ピストン３周壁に凹設した通水口19と同径の幅を有する環状の陥没面18上に設けたので、開弁時において、流入口４から間隙15へ流入してピストン３の母線に沿う圧力流体の流れは、通水口19が形成された陥没面18へよどみなく導かれ、通水口19へ到達するまでの流体の圧力損失を軽減することができると共に、陥没面18に形成された通水口19は、従来の様に軸線に対し直角でなく、軸線に対し鋭角を以て流出口５向きの斜めに中空部12へ連通したので、一次側から二次側への流れの方向に、より即した流れを保持でき、通水口19から中空部12へ到達するまでの流体の圧力損失を軽減でき、全体的に圧力損失の小さい流れを保持できる。
更に、間隙15の断面積及び通水口19の総面積Saが流入口４の面積S1より大きく設定されることで、圧力流体の滞りのない通過面積を確保できると共に、通水口19の総面積Saは、その面積Saを除いた陥没面18の面積（Sb−Sa）よりも大きくして、陥没面18に対する通水口19の開口度を大きくでき、しかも各通水口19は陥没面18の全周に渡って狭小なる間隔Ｌを置いて隣接しているので、間隔Ｌに阻まれる流れよりも通水口19へ流入する流れが多くでき、全体的に通水口19へ流入する圧力流体の流れの圧力損失が小さく、通水口19の通過流量を多く確保できる。
この様に、本発明によれば、全体的に圧力損失の小さい流路（流入口４、間隙15、通水口19、中空部12及び流出口５）を構成できるので、所望する流量を確保でき、単に流入口４の面積S1を設定することにより、高層建築物の各階層の二次側圧力を同一に設定できると共に、安定した流量を供給できる。
従って、例え弁箱２が、ユニオンナット７の挿通穴7aに摺動自在な外径に形成され、且つ、水道メータと下流側配水管との間隔が短くても、ユニオンナット７を弁箱２上で前後に摺動させることで、従来品ａでは期待できなかった安定した流量の確保が可能な定比減圧弁１を容易に取付けできる。
【００１２】
ピストン３において、弁部11の背面には、通水口19の出口19ａに連続して、ピストン３の中心へ向かい傾斜した略漏斗状の凹面部20を凹設したので、通水口19から中空部12へ流入する圧力流体は、軸線に対し鋭角を以て流出口５に向かって傾斜した通水口19の出口19ａより連続してピストン３の中心に向かい傾斜する凹面部20の斜面に沿って剥離することのない流れを生じて合流し、下流側へ流動するため、従来品ａの様に負圧を生じ難く、圧力損失の小さい流れを生じさせられ、上記効果と相俟って全体的により圧力損失の小さい流れと成すことができ、より一層安定した流量を確保できる。
【００１３】
流入口４及び流出口５を一次側及び二次側の夫々に対応させた弁箱２を水道メータＭの出口Ｍ１内部に収容したり、又は、弁箱２を水道メータの二次側に配管される水道器具Ｎ内部に収容したので、水道メータＭ又は水道器具Ｎに上記性能を具有させられると共に、定比減圧弁１を水道メータと下流側配水管との介装連結する必要がないため、配管作業の手間を省いてその作業効率を向上させることができる等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】水道用定比減圧弁の閉弁状態を示す断面図である。
【図２】開弁状態を示す断面図である。
【図３】図１のＡーＡ断面図である。
【図４】水道メータの出口内部に水道用定比減圧弁を収容した状態を示す断面図である。
【図５】水道器具の入口内部に水道用定比減圧弁を収容した状態を示す断面図である。
【図６】従来の水道用定比減圧弁の閉弁状態を示す断面図である。
【図７】開弁状態を示す断面図である。
【図８】図６のＢーＢ断面図である。
【符号の説明】
２      弁箱
３      ピストン
４      流入口
５      流出口
７      ユニオンナット
7a      挿通穴
11      弁部
12      中空部
15      間隙
18      陥没面
19      通水口
19ａ    出口
20      凹面部
Ｌ      狭小間隔
Ｍ      水道メータ
Ｍ１    出口
Ｎ      水道器具
S1      流入口面積
Sa      通水口の総面積
Sb−Sa  通水口の総面積を除いた陥没面の面積
【図１】
0003725501.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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