JP5215709B2

JP5215709B2 - 水ガバナー

Info

Publication number: JP5215709B2
Application number: JP2008094605A
Authority: JP
Inventors: 光昇星
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-04-01
Also published as: JP2009250247A

Description

本発明は、水ガバナー（簡易流量制限装置）に関する。

図５、図６について、従来の水ガバナーの基本構造及びその問題点について説明する。この水ガバナーは、上流側の液圧の高低に関わらず、常に略一定の流量を供給することを目的とするもので、集中式ボイラー、無タンク式水洗トイレ、ホテル等での蛇口の最大流量規制等に用いられつつある。基本形は特公昭５１−２３０５９号公報で提案された。

この水ガバナーは、ケーシング１０、センタコア２０、及びＯリング（弾性部材）３０とからなっている。センタコア２０は、柱状のコア部２０Ａと、フランジ部２０Ｂとを有し、コア部２０Ａには、その外周に、放射方向に延びる複数の凸部２１と、これらの凸部２１の間に位置する凹部２２とが形成されている。Ｏリング３０は、センタコア２０のコア部２０Ａの外周に嵌められ、凹部２２との間に流路２３を形成する。センタコア２０のコア部２０Ａとフランジ部２０Ｂとの間には、ブリッジ部２５を除いて、複数の貫通孔２４が形成されている。呼び流量（設定流量）は、流路２３の設定面積によって決定される。

ケーシング１０は、このセンタコア２０とＯリング３０の結合体を支持するもので、センタコア２０のフランジ部２０Ｂを受け入れる最大径部１１、Ｏリング３０を受け入れる中径部１２及び貫通穴１３を有するフランジ部１４を有する断面階段状をなしている。フランジ部１４は、Ｏリング３０の外周側を通る流路を閉塞し、貫通穴１３はセンタコア２０のコア部２０Ａとの間に流路隙間を作る。このケーシング１０は、上流側の液圧によりセンタコア２０がケーシング１０に押し付けられる方向に向けて、例えば水道管路４０内に定着される。

この水ガバナーによると、上流側の流体（水道水）が、貫通孔２４からＯリング３０側に流入し、Ｏリング３０と凹部２２との間の流路２３を通って、下流側に流れる。この際、流路２３を通過する水の流速に応じて、Ｏリング３０が内方に弾性変形して流路２３の面積を変化させる。Ｏリング３０の弾性変形後の位置の例は、図５に符号３０’で示した。すなわち、流速が速い程、Ｏリング３０が内方に弾性変形して流路２３の流路が絞られるので、上流側の液圧に関わらず、下流側には常に略一定の流量を取り出すことができる。

図７の線図Ｂは、従来の水ガバナーの液圧（圧力）-流量特性例（呼び流量２０Ｌ／分）を示している。この特性例に示すように、液圧が凡そ６０ｋＰａを超える領域では、流量がほぼ呼び流量に保持されていることが分かる。
特公昭５１−２３０５９号公報特開平８-１１２７２１号公報特開平８-１４５２１３号公報特開平８-１４５２１４号公報特開平８-１４５２１５号公報特開平９-６０７６２号公報

しかしながら、この流量特性図から明らかなように、従来の水ガバナーは、６０ｋＰａ未満の領域では、流量が液圧とほぼ比例関係にあり、一定流量を確保することができなかった。

従って本発明は、従来の水ガバナーについての以上の問題意識に基づき、より低液圧の領域においても一定流量を確保できる水ガバナーを得ることを目的とする。

本発明は、外周に、放射方向に延びる複数の凸部とこれら凸部の間に位置する凹部とを有するセンタコアと；このセンタコアの外周に嵌められ、上記凹部との間に流路を形成する弾性リングと；このセンタコアと弾性リングを支持し、上記流路に流体を流すケーシングと；を備えた水ガバナーにおいて、上記ケーシングは、中心部から周縁部に向かって順に、上記センタコアのコア部を受け入れるセンタコア貫通穴と、環状固定溝と、この環状固定溝と同心に不連続に位置する複数の貫通穴とを有していること、上記ケーシングの上記環状固定溝には、上記センタコアと同心をなす環状弾性弁体の中心部と周縁部のいずれか一方が固定されていて、この環状弾性弁体が上記複数の貫通穴を開閉すること、及び上記複数の貫通穴と上記環状弾性弁体は、上流側と下流側の液圧差がないときに流路面積を最大とし、上流側の液圧が増すに連れて流路面積を減少させる常開弁を構成すること、を特徴としている。

常開弁は、具体的には例えば、弾性リングが弾性変形して流量一定化作用が得られる液圧で閉じるように弾性力を設定することが望ましい。

本発明は、センタコア、弾性リング及びケーシングを備えた従来の水ガバナーに、低圧時には開いていて、弾性リングが変形を開始する液圧に達すると閉じる常開弁を加えて設けたので、より低い低圧領域においても一定流量を確保することができる水ガバナーを得ることができる。

図１、図２は、本発明による水ガバナーの一実施形態を示すもので、センタコア２０、Ｏリング３０及びケーシング１００からなっている。このうち、センタコア２０とＯリング３０は実質的に図５、図６の従来品と同一であり、ケーシング１００回りの構成が従来品とは異なる。

全体として軸線を中心とする回転対称形状のケーシング１００は、水道管路４０の段部４１に係止される筒状部１０１とこの筒状部１０１の流路下流側端部のフランジ部１０２を有しており、フランジ部１０２の中心部に、センタコア２０のコア部２０Ａを受け入れる貫通穴（センタコア貫通穴）１０３が形成されている。筒状部１０１の内周面には、センタコア２０を係止する段部（センタコア収納部）１０４が形成されている。ケーシング１００は、上流側の液圧によりセンタコア２０が段部１０４に押し付けられる方向に向けて、水道管路４０内に定着される。

フランジ部１０２の内面には、中心貫通穴１０３と同心に、環状リブ１０５が形成されていて、この環状リブ１０５の内側にＯリング３０が位置している。一方、フランジ部１０２には、この環状リブ１０５の外側に位置させて、不連続に複数の弧状貫通穴１０６が穿設されており、この弧状貫通穴１０６と、この弧状貫通穴１０６を開閉するゴム材料からなる環状弾性弁体１０８とによって常開弁１１０が形成されている。

環状弾性弁体１０８は、図３（図１とは上下を逆転させて描いている）に詳細を示すように、ケーシング１００に固定される中心部の筒状部１０８Ｃと、この筒状部１０８Ｃに連続し自由状態でフランジ部１０２（弧状貫通穴１０６）から離れる方向に傾斜して延びるテーパ状部（傘状部）１０８Ｔを有している。すなわち、環状弾性弁体１０８の筒状部１０８Ｃは、ケーシング１００のフランジ部１０２の内面に、環状リブ１０５と弧状貫通穴１０６の間に位置させて形成した有底筒状溝（環状固定溝）１０７に嵌め込み固定されている。固定には、接着、焼付等の周知の手段を用いることができる。

テーパ状部１０８Ｔは自由に弾性変形でき、自由状態では、図３（Ａ）に示すようにフランジ部１０２（弧状貫通穴１０６）から離間して弧状貫通穴１０６を通る最大流路面積を確保する。一方、液圧を受けると弧状貫通穴１０６を閉塞する方向に弾性変形し（図３（Ｂ））、最大に変形すると、弧状貫通穴１０６を完全に閉塞する（図３（Ｃ））。有底筒状溝１０７の弧状貫通穴１０６側の面に形成したＲ面１０７Ｒは、環状弾性弁体１０８の流路閉塞方向への弾性変形を容易（確実）にする。

図４は、流路圧力（液圧）と環状弾性弁体１０８のテーパ状部１０８Ｔの変形角度θ（流路方向からの角度、図３（Ａ））との関係の一例を示している。この例では、自由状態のテーパ状部１０８Ｔの角度を５５．５゜、弧状貫通穴１０６を完全に閉じるときのテーパ状部１０８Ｔの角度を９０゜としている。この例では、流路圧力が０から０．０１ＭＰａの間では、５５．５゜が維持され（テーパ状部１０８Ｔは変形せず）、０．０１ＭＰａから上昇すると、テーパ状部１０８Ｔは弧状貫通穴１０６を通る流路の面積を徐々に減少させ、約０．０６ＭＰａで完全に閉じる。すなわち、本実施形態の水ガバナーは、低圧領域では、常開弁１１０が開いて最低流量を確保し、一定圧に達すると、同常開弁１１０が閉じる。図７の線図Ａは、本実施形態の常開弁１１０を備えた水ガバナーの液圧（圧力）-流量特性例（呼び流量２０Ｌ／分）を示している。この特性例に示すように、本実施形態によれば、液圧が凡そ２０ｋＰａを超える領域では、流量がほぼ呼び流量に保持されている。

以上の常開弁１００の流路閉塞動作が行われる間、Ｏリング３０とセンタコア２０の凹部２２との間の流路２３を通って液体は流れており、流路２３を通過する水の流速に応じて、Ｏリング３０が内方に弾性変形し始める。すなわち、環状弾性弁体１０８のテーパ状部１０８Ｔが弧状貫通穴１０６を完全に閉じるまで（上の具体例では流路圧力が０．０６ＭＰａの近傍に達する前）には、センタコア２０とＯリング３０による水ガバナーの流量一定化作用が始まっており、常開弁１１０が閉じた後は、従来の水ガバナーと同様の流量一定化作用が得られる。別言すると、常開弁１１０は、センタコア２０とＯリング３０による流量一定化作用が始まる前の液圧で閉じるように、その特性を設定する。勿論、常開弁１１０が閉じるタイミングについては自由度があり、センタコア２０とＯリング３０による水ガバナーの流量一定化作用が得られるときには閉じていればよい。

常開弁１００は、以上の実施形態では、ケーシング１００の中心に関して回転対称形状に形成されており、管路内に均等に液体を流すために好ましい一つの態様である。しかし、本発明は、理論的に、回転対称形状でない常開弁であっても成立する。また、図示実施例では、環状弾性弁体１０８の内周縁部をケーシング１００に固定したが、外周縁部を固定し内周側を自由としても同様の作用が得られる。

本発明による水ガバナーの一実施形態を示す、図５の従来品に対応する縦断面図である。図１の水ガバナーの平面図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１の水ガバナーの常開弁部分の詳細及び動作を示す拡大断面図である。図２の常開弁の動作特性例を示すグラフ図である。従来の水ガバナーの一例を示す縦断面図である。図５の水ガバナーのセンタコア単体の平面図である。本発明と従来の水ガバナーの流量-液圧特性例を示すグラフ図である。

符号の説明

２０センタコア
２０Ａコア部
２０Ｂフランジ部
２３流路
２４貫通孔
３０Ｏリング（弾性部材）
４０水道管路
１００ケーシング
１０１筒状部
１０２フランジ部
１０３中心貫通穴（センタコア貫通穴）
１０４段部（センタコア収納部）
１０５環状リブ
１０６弧状貫通穴
１０７有底筒状溝（環状固定溝）
１０８環状弾性弁体
１０８Ｃ筒状部
１０８Ｔテーパ状部
１１０常開弁

Claims

外周に、放射方向に延びる複数の凸部とこれら凸部の間に位置する凹部とを有するセンタコアと；このセンタコアの外周に嵌められ、上記凹部との間に流路を形成する弾性リングと；このセンタコアと弾性リングを支持し、上記流路に流体を流すケーシングと；を備えた水ガバナーにおいて、
上記ケーシングは、中心部から周縁部に向かって順に、上記センタコアのコア部を受け入れるセンタコア貫通穴と、環状固定溝と、この環状固定溝と同心に不連続に位置する複数の貫通穴とを有していること、
上記ケーシングの上記環状固定溝には、上記センタコアと同心をなす環状弾性弁体の中心部と周縁部のいずれか一方が固定されていて、この環状弾性弁体が上記複数の貫通穴を開閉すること、及び
上記複数の貫通穴と上記環状弾性弁体は、上流側と下流側の液圧差がないときに流路面積を最大とし、上流側の液圧が増すに連れて流路面積を減少させる常開弁を構成すること、を特徴とする水ガバナー。
請求項１記載の水ガバナーにおいて、上記常開弁は、上記弾性リングが弾性変形して流量一定化作用が得られる液圧で閉じる水ガバナー。