(57)【要約】      （修正有）【課題】ウォームホイルをストッパに当接することなくウォームホイルの位相を補正することのできる流量制御弁を提供する。【解決手段】ステッピングモータ５で回転するウォーム５１にウォームホイル６を噛み合わせてウォームホイル６を回転させ、このウォームホイル６の回転運動を直線運動に変換して弁体２を往復移動させる流量制御弁において、ウォームホイル６を回転軸線方向に移動しないように回転自在に保持すると共に、ウォームホイル６の側面に永久磁石７取り付け、磁気検知手段７１をこの永久磁石７に対向する位置に固定して、ウォームホイル６の回転位相を検知し得るようにした。【選択図】図１
2010139065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータで回転するウォームにウォームホイルを噛み合わせてウォームホイルを回転させ、このウォームホイルの回転運動を直線運動に変換して弁体を往復移動させる流量制御弁において、ウォームホイルを回転軸線方向に移動しないように回転自在に保持すると共に、ウォームホイルの側面に永久磁石を取り付け、磁気検知手段をこの永久磁石に対向する位置に固定して、ウォームホイルの回転位相を検知し得るようにしたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
上記ウォームホイルおよび磁気検知手段を同一のケーシング内に収納したことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータによって開度が自在に増減する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の流量制御弁として、例えば、ステッピングモータにウォームを取り付け、このウォームでウォームホイルを回転させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、ウォームホイルが固定側に対してネジ機構により螺合しており、ウォームホイルが回転するとウォームホイル自体が回転軸線に沿って往復移動するように構成されている。また、ウォームホイルには弁軸が固定されており、弁軸の先端には弁体が取り付けられている。したがって、ウォームホイルが往復移動すると、その往復移動に伴って弁軸と共に弁体も往復移動する。ステッピングモータは所望する位相で停止することができるので、弁体の位置を自在に変更することができるため、開度を調節して流量を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３９１４０５３号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の流量制御弁に用いられているステッピングモータは、入力されるパルス数に比例して回転するので、弁体の位置は入力するパルス数によって制御することができる。ただし、実際の位相と入力したパルス数から本来あるべき位相との間でずれが生じる場合がある。そのため、上記の流量制御弁ではウォームホイルをストッパに当接する位置まで移動させてリセットを行っている。
【０００５】
ところが、ストッパに当接する際にステッピングモータに大きな負荷がかかり、消費電力が増加するほかに、ウォームとウォームホイルとの噛み合い部分に大きな応力が生じ、摩耗が激しくなるという不具合が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、ウォームホイルをストッパに当接することなくウォームホイルの位相を補正することのできる流量制御弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明による流量制御弁は、ステッピングモータで回転するウォームにウォームホイルを噛み合わせてウォームホイルを回転させ、このウォームホイルの回転運動を直線運動に変換して弁体を往復移動させる流量制御弁において、ウォームホイルを回転軸線方向に移動しないように回転自在に保持すると共に、ウォームホイルの側面に永久磁石を取り付け、磁気検知手段をこの永久磁石に対向する位置に固定して、ウォームホイルの回転位相を検知し得るようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では磁気検知手段により非接触でウォームホイルの回転位相を検知するように構成している。上記従来のものではウォームホイルが回転軸線に沿って移動するためウォームホイルに永久磁石を取り付けても、永久磁石がウォームホイルと共に移動するため、磁気検知手段との間隔が変化し、そのため磁気検知手段で永久磁石の磁気を検知することができなかった。本発明ではウォームホイルを回転軸線方向には移動しないように保持する構成を採用することにより、ウォームホイルに取り付けた永久磁石と磁気検知手段との間隔が一定で変化することが無く、この磁気検知手段でウォームホイルの回転位相を検知することができる。
【０００９】
なお、ウォームホイルは防塵や安全性のため一般にケーシング内に収納する。磁気検知手段をこのケーシングの外面に取り付けてケーシングの壁面越しに磁気を検知することも考えられるが、上記ウォームホイルおよび磁気検知手段を同一のケーシング内に収納すれば、永久磁石との間隔を更に狭めることができ、かつ省スペース化や信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、本発明は、ステッピングモータにより駆動されるウォームホイルの回転位相の補正を、ウォームホイルをストッパに当接させることなく行うことができるので、ステッピングモータに負荷がかからず、また、機械的摩耗等が増加しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【図２】開弁した状態を示す図
【図３】連結板の形状を示す図
【図４】連結板が変形した状態を示す図
【図５】他の実施の形態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、本図に示す流量制御弁は本体１を有しており、この本体１に設けた流入部１１から流入する水等の流体を、弁口部１３を介して流出部１２へと流すものである。弁口部１３には弁口部１３を開閉すると共に開弁状態での開度を増減するための弁体２が取り付けられている。
【００１３】
この弁体２は図において上下方向に長手の弁軸２１の下端に取り付けられている。一方、弁軸２１の上端にはねじ部材２２が取り付けられている。このねじ部材２２には外周面にねじ部２３が設けられ、かつ下方に延設された１対の回り止め部２４が形成されている。この回り止め部２４は本体１に対して上下方向に摺動自在に係合しており、ねじ部材２２が上下方向に移動することを許容しながら回転することを防止している。
【００１４】
ねじ部材２２のねじ部２３にはウォームホイル６が螺合している。このウォームホイル６は相互に連結され一体である２重の筒状に形成されており、内周面にはねじ部２３と螺合するねじ部６１が設けられている。また、ウォームホイル６の外周面にはウォームギア部６２が設けられている。このウォームギア部６２にはステッピングモータ５の回転軸に固定されたウォーム５１が噛み合っており、ステッピングモータ５によりウォーム５１が回転すると、ウォームホイル６が回転する。
【００１５】
ウォームホイル６はホルダ部材３とカバー８とによって上下方向から挟まれており、上下方向に長手となる回転軸線を中心に回転することはできるが、回転軸線方向、すなわち上下方向には移動することができないように保持されている。そして、本実施の形態では、ウォームホイル６の上面に、磁極が上方を向くようにして永久磁石７を１個取り付けた。そして、この永久磁石７に対して所定の隙間を介して対峙するように、ホール素子等の磁気センサ７１を取り付けた。この磁気センサ７１は回路基板７２上に取り付けられており、磁気センサ７１の下方に永久磁石７が位置すると、検知信号を回路基板７２の出力端子から出力するように構成されている。なお、本体１とホルダ部材３とは後述する連結板４を介して相互に連結されている。
【００１６】
上記構成で、図１に示す状態からステッピングモータ５によってウォーム５１が回転し、更にウォームホイル６が回転すると、ウォームホイル６のねじ部６１に螺合しているねじ部材２２は、回り止め部２４によって回転することなく、上方に移動する。すると、ねじ部材２２が取り付けられている弁軸２１と共に弁体２が引き上げられて弁口部１３が開放される。なお、弁体２が上昇端位置まで引き上げられた状態を図２に示す。
【００１７】
この図２に示す位置まで弁体２が引き上げられるまでに永久磁石７は磁気センサ７１の下方に複数回通過する。そして、ステッピングモータ５に入力したパルス数の累積から予想されるウォームホイル６の回転位相と、永久磁石７が磁気センサ７１の下方に位置した際の回転位相とから、ステッピングモータ５の位置を補正することができる。
【００１８】
ところで、図１に示すように弁体２が弁口部１３を閉塞している状態で冬期などのように外気温が低下すると、本体１内部の水が凍結する場合が生じる。水が凍結すると体積が膨張するので本体１や弁体２が破損するおそれが生じる。このような部位に破損が生じると、外気温が上昇して凍結が解除されると、内部から水が漏出し続けるという不具合が生じる。
【００１９】
そこで、図３に示すように、連結板４を介して本体１とホルダ部材３とを連結した。すなわち、連結板４には４箇所に連結用のボルトを挿通するが、２個のボルト４２で連結板と本体１とを連結し、残りの２個のボルト４１でホルダ部材３と連結板４とを連結した。したがって、本体１とホルダ部材３とは直接連結されておらず、連結板４を介して連結されることになる。
【００２０】
図４を参照して、本体１内の水が凍結して体積が膨張すると、連結板４が変形してホルダ部材３を上方に押し上げようとする。上述のように、本体１とホルダ部材３とは直接連結されていないので、ホルダ部材３が押し上げられようとすると、連結板４が変形してホルダ部材３が上方に移動することになる。ホルダ部材３と本体１との間にはシール１４が取り付けられているが、ホルダ部材３が上方に移動すると、このシール１４が本体１から外れる。すると、直ちに本体１内の水が外部へと漏出し本体１内の圧力が低下するため、ホルダ部材３はそれ以上上方へは移動しない。外気温が上昇した場合には、変形した連結板４の弾性変形分による付勢力でホルダ部材３は若干であるが本体１内に押し戻される。すると、シール１４は再度本体１とホルダ部材３との間をシールするため、本体１内の水が漏出し続けるという事態を回避することができる。
【００２１】
上記の実施の形態では、弁軸２１はバネ２１ａの付勢力によって常に下方に付勢されている。そしてこの付勢力はねじ部２３からねじ部６１を介してウォームホイル６に作用する。そのためウォームホイル６は常に下方に付勢された状態で回転することになり、ウォームホイル６の下面が摩耗すると共に、ウォームホイル６を回転させるトルクが増加する場合が生じる。
【００２２】
そこで、図５に示すように、ウォームホイル１００の内周面にセレーション部１０１を形成し、ねじ部材９の外周面に形成したセレーション部９１を係合させるようにした。このような構成を採用することにより、ウォームホイル１００が回転すると、その回転力は両セレーション部１０１，９１を介してねじ部材９に伝達される。
【００２３】
ねじ部材９にはねじ部９２が形成されており、カバー８に形成したねじ部８１に螺合している。したがって、ねじ部材９が回転するとねじ部材９が上下して弁軸２１および弁体２を上下方向に変位させる。
【００２４】
上述のように、ねじ部材９とウォームホイル１００とは、セレーション部１０１，９１が相互に係合しているので、ねじ部材９が上下しても両セレーション部１０１，９１間で上下方向の滑りが生じて、ウォームホイル１００には上下方向であるスラスト力が作用しない。したがって、ウォームホイル１００にはバネ２１ａの付勢力が作用せず、ウォームホイル１００が上下方向に押し付けられることがないので、回転トルクが増加することがない。
【００２５】
なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。
【符号の説明】
【００２６】
１ 本体
２ 弁体
３ ホルダ部材
４ 連結板
５ ステッピングモータ
６ ウォームホイル
７ 永久磁石
１３ 弁口部
１４ シール
２１ 弁軸
５１ ウォーム
６２ ウォームギア部
７１ 磁気センサ
【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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