(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路と、
この流体通路を流れる流体の圧力によって弁座から押し上げられて閉状態から開状態に切り換わる浮遊式の弁体と、
この弁体を前記弁座に押し付けるための弁押えと、
前記弁体の移動空間を形成する弁箱と、
前記移動空間における前記弁体の背面側空間と当該弁箱よりも下流側の前記流体通路の部分との間を連通するバイパス路と、
このバイパス路の開度を制御する開度制御部と、を有し、
当該開度制御部は、
前記バイパス路を開閉する開閉弁と、
前記弁押えの移動を前記開閉弁の開閉動作として伝える連結機構とを備えることを特徴とする流量調整弁。
【請求項２】
請求項１において、
前記開閉弁は、
前記弁押えが前記弁体を前記弁座に押し付ける押し付け位置に移動すると、当該弁押えに連動して、前記バイパス路を閉鎖する位置に移動し、
前記弁押えが前記押し付け位置から離れると、当該弁押えに連動して、前記押し付け位置からの前記弁押えの移動量に応じて前記バイパス路の開度を増大させる位置に移動するように構成されていることを特徴とする流量調整弁。
【請求項３】
請求項２において、
前記連結機構は、前記弁押えに一端が連結され、他端に前記開閉弁が連結されているアームであることを特徴とする流量調整弁。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項において、
前記弁体は球体であり、
前記移動空間は、前記球体が内部を摺動可能な円筒状空間であり、
前記弁座は、前記円筒状空間の一端に形成された円錐状内周面であり、
前記弁押えは、前記円筒状空間における前記弁体の背面側空間において、前記円筒状空間の軸線方向に所定のストロークで移動することを特徴とする流量調整弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体通路を流れる流体の流量調整を行なうための浮遊式の弁体を備えた流量調整弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流量調整弁としては、流体圧によって弁座から押し上げられて閉状態から開状態に切り換わる浮遊式の弁体を流体通路内に配置して、この弁体の開度を弁押えにより制限することにより流量調整する形式のものが知られている。この形式の流量調整弁では、弁体の背面側空間と、当該弁体よりも下流側の流体通路部分とをバイパス路によって連通させた構成とされている。かかる流量調整弁における弁体のリフト量、すなわち流量は、バイパス路の断面積によって一義的に定まったものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このような流量調整弁における流量調整を、精密かつ任意に行い得るようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、流体通路と、この流体通路を流れる流体の圧力によって弁座から押し上げられて閉状態から開状態に切り換わる浮遊式の弁体と、この弁体を前記弁座に押し付けるための弁押えと、前記弁体の移動空間を形成する弁箱と、前記移動空間における前記弁体の背面側空間と当該弁箱よりも下流側の前記流体通路の部分との間を連通するバイパス路と、このバイパス路の開度を制御する開度制御部と、を有し、当該開度制御部は、前記バイパス路を開閉する開閉弁と、
前記弁押えの移動を前記開閉弁の開閉動作として伝える連結機構とを備えることを特徴としている。
【０００５】
ここで、前記開閉弁は、前記弁押えが前記弁体を前記弁座に押し付ける押し付け位置に移動すると、当該弁押えに連動して、前記バイパス路を閉鎖する位置に移動し、前記弁押えが前記押し付け位置から離れると、当該弁押えに連動して、前記押し付け位置からの前記弁押えの移動量に応じて前記バイパス路の開度を増大させる位置に移動する構成とすることができる。
【０００６】
また、前記連結機構を、前記弁押えに一端が連結され、他端に前記開閉弁が連結されているアームによって構成することができる。
【０００７】
このとき、前記弁体を球体とし、前記移動空間を前記球体が内部を摺動可能な円筒状空間とし、前記弁座を前記円筒状空間の一端に形成された円錐状内周面とし、前記弁押えを、前記円筒状空間における前記弁体の背面側空間において、前記円筒状空間の軸線方向に所定のストロークで移動する構成にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した流量調整弁を説明する。
【０００９】
（第１の実施例）
図１（ａ）、（ｂ）は、本例の流量調整弁の概略構成図およびバイパス路の開度制御部を示す斜視図である。図１（ａ）に示すように、流量調整弁１は、流体管、たとえば水道管の途中に接続されている弁箱２を備えている。この弁箱２には、上流側の水道管に接続される上流通水路３と、下流側の水道管に接続される下流通水路４が同軸状態で形成され、これらの通水路３、４の間には、これらの通水路３、４を連通している円形開口５１が形成されている。
【００１０】
この円形開口５１の円錐状の内周面が弁座６とされ、ここに、球状の弁体７が着座すると、当該円形開口５１を封鎖可能となっている。円形開口５１の上方には、球状の弁体７が摺動可能な円形内周面を備えた円筒状の弁室５が、通水路軸線方向に直交する方向よりも下流側に傾斜した方向に延びている。この弁室５の弁体背面側空間５Ａと下流通水路４とが、バイパス路４１により連通している。
【００１１】
弁室５の上端開口は第１のキャップ５２でシールされている。この第１のキャップ５２は、キャップ本体部分５２Ａと、その円形端面の中心から同軸状態で垂直に延びている円筒部５４とを備えている。キャップ本体部分５２Ａの円形端面の中心を貫通する状態にねじ穴５３が開けられており、このねじ孔５３と同軸状に円筒部５４が延びている。ねじ穴５３には、円筒部５４の上端開口の側から同軸状態で、弁体７の移動を制限するための弁押えボルト８がねじ込まれている。
【００１２】
また、円筒部５４の上端開口は第２のキャップ５５によってシールされており、当該キャップ５５の中心に開けた開口を貫通して、弁押えボルト８の上端部分が突出している。この突出部分が弁押えボルト８を回すためのつまみとして機能する。この部分を操作することにより、弁押えボルト８を軸線方向に移動させることができる。すなわち、弁体７を押えている下端面８ａの位置を上下に調整できる。
【００１３】
弁押えボルト８は、円筒部５４の内部を同軸状態で貫通している部分に、一定の間隔で形成した一対の円環状フランジ８３が形成されており、これらの間に装着されているシールリング８３ａによって、弁室５がシールされている。
【００１４】
次に、バイパス路４１の開閉制御部９は、弁押えボルト８に一端が連結されたアーム８４と、このアーム８４の他端に連結された開閉弁９０とを備えている。アーム８４は、弁押えボルト８に対して、当該ボルト８の軸線方向には一体となって移動するが、軸線回りには回転しないように、連結されている。また、アーム８４は弁押えボルト８から直交する方向に伸びている。
【００１５】
開閉弁９０は、弁室５の内周面に沿った曲面を有する板状の弁であり、弁室５の内周面におけるバイパス路４１の開口部４１ａが位置している部分に沿って摺動可能である。本例では、弁押えボルト８のその軸線方向への移動に連動して、バイパス路開口部４１ａの開度を、その全開状態から全閉状態まで制御することが可能になっている。
【００１６】
このように構成した本例の流量調整弁１の流量調整方法を説明する。図２（ａ）に示すように、まず、弁押えボルト８をその最下端位置まで押し込むと、この下端面８ａによって弁体７が弁座６に押し付けられて、開口５１を封鎖する。このとき、弁押えボルト８に連結されている開閉弁９０も弁室内周面に沿って降下して、バイパス路開口部４１ａを全閉状態にする。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、弁押えボルト８を、最下端位置から全ストローク量の半分だけ引き上げると、これに連動して、開閉弁９０も弁室内周面に沿って上昇して、バイパス路開口部４１ａが半開きの状態になる。この結果、バイパス路４１を介して弁室５と下流通水路４が連通し、バイパス路開口部４１ａの開度に応じた量だけ弁室５の内圧が下がる。この結果、弁体７は弁座６から押し上げられて、所定の流量で流体が流れ始める。流体流量は、バイパス路開口部４１ａの開度によって制御される。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、弁押えボルト８をその最上端位置まで引き上げると、これに連動して開閉弁９０も更に移動して、バイパス路開口部４１ａはほぼ全開状態になる。この結果、弁体７は更に浮き上がり、流体が最大流量で流れはじめる。
【００１９】
（第２の実施例）
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した第２の実施例に係る流量調整弁の概略構成図、およびそのバイパス路開閉制御部を示す部分断面図である。本例の流量調整弁１Ａの基本構成は図１の流量調整弁１と同一であるので、対応する部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００２０】
これらの図に示すように、本例の流量調整弁１Ａの開閉制御部９Ａは、アーム８４Ｂと開閉弁９０Ａを備えている。アーム８４Ｂは、弁押えボルト８に対して軸線方向には一体となって移動し、軸線回りには移動しないように当該弁押えボルトに取り付けた連結環８４０から吊り下げられている。このアーム８４Ｂの下端には、開閉弁としての弁駒９０Ａが吊り下げられている。この弁駒９０Ａは、円柱部分と、その下端面に形成された下向きの円錐状部分から構成されている。
【００２１】
この形状の弁駒９０Ａは、バイパス路４１Ａに対して、その直上位置において同軸状態に配置されている。バイパス路４１Ａは、垂直方向に延びており、その上半部分は大径であり、丁度、弁駒９０Ａの円柱部分が摺動自在の大きさとされている。これに対して下半部分は小径とされており、これら大径部分と小径部分の間には、弁駒９０Ａの円錐面と相補的な円錐状内周面が弁座４１１として形成されている。従って、弁駒９０Ａを当該弁座まで垂直に降下させると、バイパス路４１Ａは全閉状態になり、この位置から弁駒９０Ａを上昇させると、その上昇量に応じて、バイパス路４１Ａの開度が増加して、全開状態に切り換わる。
【００２２】
このように構成された流量調整弁１Ａでは、弁押えボルト８を引き上げると、それに連動して弁駒９０Ａが上昇するので、バイパス路４１Ａを全閉状態から全開状態まで切り換えることができる。なお、弁駒９０Ａにおける円錐状の頂点部９１Ａの角度を調整することにより、バイパス路４１Ａの全閉状態から全開状態までのストロークを調整可能である。
【００２３】
（第３の実施例）
上記の第１および第２の実施例では、バイパス路を開閉するための開閉制御部は、独立した開閉弁駆動源が備わっておらず、弁押えボルト８に連動して動作させるようになっている。この代わりに、開閉弁を独立した駆動源を用いて、弁押えボルトとは別個に動作させることも可能である。
【００２４】
図４（ａ）、（ｂ）には、かかる構成の流量調整弁を示す概略構成図およびバイパス路開閉制御部を示す部分斜視図である。本例の流量調整弁１Ｂの基本構成は第１および第２の実施例の流量調整弁１、１Ａと同一であるので、対応する部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本例の流量調整弁１Ｂのバイパス路の開閉制御部９Ｂは、開閉弁９０Ｂと、この開閉弁９０Ｂを開閉方向に回転させるための回転軸９１Ｂと、この回転軸９１Ｂに連結された駆動モータ９２Ｂとを備えている。回転軸９１Ｂは弁室５の外周壁に対して回転自在の状態で支持されている。
【００２６】
開閉弁９０Ｂは、一定厚さの半円形の板であり、図４（ｂ）に示す水平姿勢になると、バイパス路４１Ｂを全閉状態とする。この水平姿勢から矢印方向に回転して垂直姿勢になると、開閉弁９０Ｂは完全にバイパス路４１Ｂから後退して弁室５の外周壁内に納まり、バイパス路４１Ｂが全開状態になる。
【００２７】
このように構成された流量調整弁１Ｂでは、弁押えボルト８を最上端位置まで引き上げておき、モータ９２Ｂにより開閉弁９０Ｂの開度を調整することにより、弁体７を所定量だけ弁座６から浮上させて、所望の流量で流体を流すことができる。
【００２８】
（第４の実施例）
ここで、開閉弁をバイパス路に平行な回転軸線を中心として回転させることにより、バイパス路を開閉するようにしてもよい。
【００２９】
図５（ａ）、（ｂ）はかかる構成の流量調整弁を示す概略構成図、およびそのバイパス路開閉制御部を示す部分斜視図である。本例の流量調整弁１Ｃでは、モータ（図示せず）で回転する開閉弁９０Ｃの回転軸９４Ｃがバイパス路４１Ｃの軸線と平行に配置されている。また、図５（ｂ）に示すように、開閉弁９０Ｃは、一定厚さの円板の一部を、所定の角度で扇形に切り取った形状をしている。この切欠部９２Ｃをバイパス路４１Ｃに一致させることにより、当該バイパス路を全開状態にできる。また、当該切欠部９２Ｃをバイパス路４１Ｃから完全に待避させることにより、バイパス路４１Ｃは全閉状態に切り換わる。
【００３０】
（第５の実施例）
次に、開閉弁としては、円板に、同心円状に開口面積の異なる複数個の孔を形成し、各孔をバイパス路内に位置させることにより、当該バイパス路の開度を切り換えるようにしてもよい。
【００３１】
図６はかかる構成の流量調整弁を示す概略構成図およびバイパス路の開閉制御部を示す部分斜視図である。本例の流量制御弁１Ｄの開閉制御部９Ｄは、円板状の開閉弁９０Ｄと、これを回転するためのモータ（図示せず）を備えている。この開閉弁９０Ｄには、同心円状に４個の孔９２Ｄ、９３Ｄ、９４Ｄ、９５Ｄが形成されており、これらの孔は、孔９２Ｄから順に開口径が大きくなっている。
【００３２】
開閉弁９０Ｄにおける孔が形成されていない部分をバイパス路４１Ｄ内に位置させることにより、当該バイパス路４１Ｄを全閉状態にできる。また、各孔９２Ｄないし９５Ｄをそれぞれバイパス路４１Ｄ内に位置させることにより、バイパス路４１Ｄは各孔に対応した開度になる。
【００３３】
（その他の実施の形態）
なお、上記の各例は水道水の流量調整弁に関するものであるが、水以外の流体流量を調整するために本発明の流量調整弁を利用できることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、浮遊式の弁体を備えた流量調整弁において、弁体よりも下流側の通路部分と弁体背面側の空間とを連通するバイパス路を開閉する開閉制御部を備えている。この開閉制御部によってバイパス路を所望の開度に調整することにより、流体流量を精度良く調整することができる。
【００３５】
また、開閉制御部におけるバイパス路を開閉するための開閉弁を、浮遊式の弁体を押えるための弁体押えと連動させる構成を採用すれば、開閉弁を開閉するための独立した駆動源が不要となるので、開閉弁制御部の構成を単純化でき、また、その製造コストを低減できる。
【００３６】
一方、開閉制御部の開閉弁を駆動するためのモータを備えている場合には、バイパス路の開閉制御を任意に行なうことができるので、流量を自由に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した第１の実施例に係る流量調整弁の概略構成図および、バイパス路の開閉制御部の部分斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１に示す流量調整弁における開閉制御部の動作を示す説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した第２の実施例に係る流量調整弁の概略構成図および、バイパス路の開閉制御部の部分断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した第３の実施例に係る流量調整弁の概略構成図および、開閉制御部の部分斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した第４の実施例に係る流量調整弁の概略構成図および、バイパス路の開閉制御部の部分斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した第５の実施例に係る流量調整弁の概略構成図および、バイパス路の開閉制御部の部分斜視図である。
【符号の説明】
１  流量調整弁
２  弁箱
３  上流通水路
４  下流通水路
５  弁室
６  弁座
７  弁体
８  弁押えボルト
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ  バイパス路の開閉制御部
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ  バイパス路
５１  円形開口
５２  第１のキャップ
５３  ねじ穴
５４  円筒部
５５  第２のキャップ
８４  アーム
９０ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ  開閉弁
９２Ｂ  モータ
【図１】
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【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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