(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動軸と回転弁体を固定した出力軸との間に減速歯車機構を設け、該出力軸に戻し力を付与するリターンスプリングを設けてなるリターンスプリング式電動弁において、前記出力軸外周にクラッチスプリングをリターンスプリングと同方向に巻回すると共に一端を前記出力軸の駆動機構に結合して摩擦クラッチを構成し、前記出力軸を第１出力軸と第２出力軸に軸線方向に２分すると共に両者を弁体固定側の前記第１出力軸に設けた手動レバーで係脱自在に結合し、該手動レバーの移動により両者を離脱する離脱機構を設け、該離脱時に手動レバーにより弁体を回動可能に構成したことを特徴とするリターンスプリング式電動弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リターンスプリングにより一方向に付勢された回転弁を、電動機により駆動し開閉作動するスプリングリターン式電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷暖房装置、空調装置、給湯装置等における、冷温水回路、冷媒回路等に使用する弁として、リターンスプリングによってたとえば閉弁方向に付勢された弁体を電動機により回転し、開弁作動するようにしたスプリングリターン式電動弁が用いられている。このような電動弁においては、電動機により出力軸を回転し、この駆動軸に固定した歯車により複数の減速歯車列を駆動し、減速歯車列により駆動される出力軸端に固定した弁体を回転駆動するように構成されており、その際、一端が弁ケースに固定され、他端が出力軸に固定されることにより弁体を常時閉方向に付勢しているリターンスプリングの力に抗して、リターンスプリングを更に巻き上げるようにして弁体を開作動し、例えば９０度弁体を回転するとその位置をスイッチ等により検出し、電動機への通電量を下げ、電動機の回転方向の出力を下げることにより、このわずかな通電による力と、減速歯車列を介して伝達されるリターンスプリングによる戻し力を均衡させて全開状態を維持している。
【０００３】
また、弁体を閉作動する際には、電動機への通電を停止すると、弁体は上記のように電動機により巻き上げられて戻し力の強くなったリターンスプリングの力により逆方向に回転させられ、弁が設けられた出力軸等に設けているストッパピンの突出部材がストッパに当接することにより、弁体を所定の全閉位置に停止している。また、電動機への通電を停止した時の対策として、モータの駆動軸と弁体の出力軸との間にワンウエイクラッチを設けたり、電磁クラッチ内蔵モータを用いることも行われている。
【０００４】
一方、スプリングリターン式電動弁において、冷凍回路全体の調整時やバルブ自体の調整時にバルブを手動で任意に開閉作動する必要性が生じるため、バルブの駆動機構中に手動レバーを突出して設け、オペレーターがこれを手動で操作し、弁を開閉操作している。また、上記手動操作のため、駆動機構中には工具係止部のみ設け、オペレータは工具を用いてこの工具係止部を操作し、弁体を手動で操作することも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスプリングリターン式電動弁においては、弁体を閉弁状態とするとき、電動機によって巻き上げられたリターンスプリングによる強い戻し力によって急速に回転し、弁が設けられた出力軸等に設けたストッパピンがストッパに当接して急停止する。そのため、急停止する出力軸と、モーター内で回転しているロータの慣性力でロータと共に回転する歯車機構との間で大きな衝撃力が発生し、騒音も発生することとなる。
【０００６】
また、上記のように、モータへの通電停止時の対策として、モータの駆動軸と弁体の出力軸との間にワンウエイクラッチを設けたものにおいては、その機構を設けるために高価なものとなり、更に、電磁クラッチ内蔵モータを用いることも高価なものとなるばかりでなく、モータの出力不足を生じ易く大きなバルブには適用できないという欠点を生じ、大きなバルブのためには大型のモータを用いる必要が生じ、モータの消費電力が増大する。また、これらのものは構造が複雑になるという欠点も生じる。更に、上記以外の手段として、駆動機構にラチェット機構を設けることもあるが、その場合には駆動機構の作動時に大きな騒音が発生する欠点を生じる。
【０００７】
一方、弁の手動操作のため駆動機構中に手動操作部分を設けるに際して、駆動機構中に手動レバーを突出して設けたものにおいては、この手動レバーを操作する際手動レバーには弁の駆動力のほか、特に、無通電時、電動機から弁の出力軸までの減速歯車機構を駆動する力及びリターンスプリングによる戻し力もかかるため、きわめて大きな力が手動レバー力にかかり、手が痛くなってしまう欠点があり、更に、大きな力を作用させるため手動レバーを大きなものとせざるを得ず、手動レバーが弁体から大きく突出し、その分のスペースを確保する必要が生じるほか、弁体の製造後の梱包時に大きな箱や大きなスペースを必要とする欠点もあった。また、駆動機構中に工具用の係合部を設け、手動操作時に工具をこの係合部に係合させるようにしたものにおいては、弁の手動操作時に工具を探す等の必要が生じ、工具がない場合にはこの操作を行うことができない。
【０００８】
したがって、本発明は、簡単な構造により低騒音で且つ歯車機構に加わる衝撃力が小さいスプリングリターン式電動弁とすると共に、工具を用いることなく、小さな手動レバーで小さな力により操作できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、モータの駆動軸と回転弁体を固定した出力軸との間に減速歯車機構を設け、該出力軸に戻し力を付与するリターンスプリングを設けてなるリターンスプリング式電動弁において、前記出力軸外周にクラッチスプリングをリターンスプリングと同方向に巻回すると共に一端を前記出力軸の駆動機構に結合して摩擦クラッチを構成し、前記出力軸を第１出力軸と第２出力軸に軸線方向に２分すると共に両者を弁体固定側の前記第１出力軸に設けた手動レバーで係脱自在に結合し、手動レバーの移動により両者を離脱する離脱機構を設け、該離脱時に手動レバーにより弁体を回動可能に構成したものである。
【００１０】
本発明は、上記のように構成したので、モータへの通電時にはモータの駆動軸の回転により、減速機構を介して弁体を固定した出力軸をリターンスプリングに抗してリターンスプリングを巻き込む方向へ回転し、弁体を所定の位置まで回動して停止する。このとき、出力軸に設けた摩擦用コイルスプリングはその内径が拡開して摩擦力を軽減し、出力軸は自由に回転する。一方、モータへの通電の停止時には、出力軸はリターンスプリングによりリターンスプリングの戻り方向へ回転する。第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面をなす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０がケース１０の下端部１２の内側に互いに対向して形成した第２ストッパ面４５に当接し、第２出力軸２０が回転を停止したとき、摩擦用コイルスプリングはその内径が縮径してその内側の出力軸と摺接するため、その摩擦によりブレーキ作用をし、出力軸の急速な戻り方向の回転が防止される。そのためモータ内部のロータの慣性力による回転によって回転しようとする減速ギヤ系と出力軸は略同期して回転し、両者間で衝撃音を発生することはない。
【００１１】
また、このようなスプリングリターン式電動弁を手動により操作するときには、手動レバーを操作して移動し、出力軸を２分した状態で手動レバーを回動すると、手動レバーが固定された側に設けられている弁体も一体的に回動する。手動レバーを元の状態に戻し２分された出力軸を一体化すると、弁体は通常通り電動機により駆動可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。両端に流体の出入り口１、２を有する弁本体３の流路の中央には球形表面を有する回転弁４が両開口部の弁座５、６に対して液密に回転自在に支持されている。回転弁４の上端部には第１出力軸７の下端が固定され、第１出力軸７は弁本体の中央上部に突出した軸ガイド部８の内部で摺動自在に支持されている。軸ガイド部８の上端には弁駆動部のケース１０が、ボルト１１により下端突出部１２において固定されている。
【００１３】
ケース１０の上部には基台１３が固定され、この基台１３の上部にはモータ１４が固定され、その周囲をカバー１５により覆っている。モータ１４の駆動軸は基台１３を貫通し、端部に歯車１６を固定している。この歯車１６は、図に示すような各種の減速歯車列１７を経由して減速される。この減速歯車列１７は、前記第１出力軸７の上端部１８と第２出力軸２０の下端部１９において通常時は当接している、第１出力軸と同軸上に配置した第２出力軸２０の上部に固定している出力軸歯車２１と噛み合っている。
【００１４】
第１出力軸７の上端部１８と第２出力軸２０の下端部１９とは、弁本体３の軸ガイド部８の上部において、ケース１０の下端突出部１２で形成される空間２２においてその端部が当接している。第１出力軸７の上端部１８には平行平面をなす切欠部２３が形成され、切欠部２３にはこれと嵌合する孔２４を形成した手動レバー２５が設けられ、手動レバー２５はその下面に設けたスプリング２９により常時上方に付勢され、切欠部２３の上端部に設けた止めリング２６に圧接されている。手動レバー２５には係合穴２７が設けられ、この係合穴２７には第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面をなす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０の下端の係合ピン３１が嵌入している。ストッパー３０は、ケース１０の下端突出部１２の内側に互いに対向して形成した第１ストッパ面４４と第２ストッパ面４５に当接可能となっており、回転弁全開時にはストッパー３０は第１ストッパ面４４に当接し、回転弁全閉時にはストッパー３０は第２ストッパ面４５に当接して回動が停止される。
【００１５】
それにより、通常作動時には第２出力軸２０の回動は、ストッパー３０の係合ピン３１を介して、これが嵌入する手動レバー２５を回動し、手動レバー２５は第１出力軸７を回転させる。その結果、第２出力軸の回動により第１出力軸７に固定した回転弁４が回転する。また、手動で回転弁４を回転したいときには手動レバー２５を第１図中鎖線で示すように、その先端をスプリング２９に抗して下方に移動させ、係合ピン３１と係合孔２７との係合を解除し、手動レバー２５を手動により第１出力軸の軸線周りに回転させると、第１出力軸７は第２出力軸２０及び減速歯車列１７とは独立して回動することができ、容易に回転弁４を任意に回度に回動することができる。また、その回動操作が終了した後は、手動レバー２５を離すとレバーの端部はスプリング２９により戻り、手動レバー２５を回動し係合孔２７と係合ピン３１とを係合すると元の状態に戻り、モータの駆動により回転弁４は回転する。
【００１６】
図７ないし図９に示すように、第２出力軸２０の上方の出力軸歯車２１は、第２出力軸２０に遊嵌しており、その下面には第１ピン３２が下方に突設され、また、第２出力軸２０の上部において出力軸歯車２１の下方に中空の第２ピン３９が第１ピン３２と直角方向に第２出力軸２０を貫通して固定されており、出力軸歯車２１が回転弁の開方向へ回動するとき、第１ピン３２が第２ピン３９と当接して押圧し回転させる。この中空の第２ピン３９の片側開口３３には、第２出力軸２０の外周に券回されるリターンスプリング３４の上端部３５が挿入され固定されている。リターンスプリング３４の下端部３６は、ケース１０の中央部の軸ガイド部３７の外周下端の係止部３８に係止されている。
【００１７】
図１、図２に示すように、第２出力軸２０の上端部は、基台１３に固定した軸受け４０に軸止されており、この軸受け４０の下面と出力軸歯車２１の上面との間にはねじりスプリング状のクラッチスプリング４１が設けられており、クラッチスプリング４１の下端は出力軸歯車２１の上面に嵌入し係止され、上端は軸受け側に係止されている。また、このクラッチスプリング４１の巻き方向は上記リターンスプリング３４の巻き方向とは同方向とされ、且つ、出力軸歯車２１がその第１ピン３２により第２出力軸２０の第２ピン３９を押圧する以前の状態において、クラッチスプリング４１は第２出力軸２０の上端部外周と接触する状態とされ、第２出力軸２０に摩擦力を付与している。
【００１８】
上記構成において、出力軸歯車２１が回転し、その第１ピン３２により第２出力軸２０の第２ピン３９を押圧し、第２出力軸２０をリターンスプリング３４の戻し力に抗してリターンスプリング３４を巻き込む方向に回転するとき、クラッチスプリング４１は逆に、巻き方向とは逆方向にねじられ、その内径が大きくなるため、クラッチスプリング４１の内側と第２出力軸２０の外周との摩擦はなくなる。それにより、モータ１４の駆動によって減速機構１７を介して出力軸歯車２１が回転するとき、出力軸歯車２１により第２出力軸２０は自由に回転可能となり、第２出力軸２０は前記のようにストッパー３０、手動レバー２５、第１出力軸７を各々介して回転弁４を開方向に回転させる。この回転弁４が９０度解放した状態において、ストッパー３０は第１ストッパ面４４に当接し保持する。
【００１９】
一方、閉弁時において、モータ１４の通電を停止すると、第２出力軸２０はリターンスプリング３４の戻し力により前記とは逆方向に第１出力軸７と共に回転し、第２ピン３９により第１ピン３２が逆方向に駆動され、第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面をなす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０が、ケース１０の下端部１２の内側に互いに対向して形成した第２ストッパ面４５に当接し、第２出力軸２０が回転を停止したとき、クラッチスプリング４１は巻き込む方向に回転されるので、クラッチスプリング４１の内径が縮径し、第２出力２０の外周と摩擦状態となるため、第２出力軸２０の急速な戻り方向の回転は減速され、モータ１４内で慣性で回転するロータと共に回転しようとする減速機構１７及び出力軸歯車２１と略タイミングを合わせて回転され、駆動機構における衝撃が回避される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成したので、モータへの通電時にはモータの駆動軸の回転により、弁体を固定した出力軸をリターンスプリングに抗してリターンスプリングを巻き込む方向へ回転するとき、出力軸に設けたクラッチスプリングはその内径が拡開して摩擦力を軽減し、出力軸は自由に回転する。そのため、弁を作動するモータは小型のものでも十分に駆動可能となる。一方、モータへの通電の停止時には、出力軸はリターンスプリングによりリターンスプリングの戻り方向へ回転するが、第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面をなす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０が、ケース１０の下端部１２の内側に互いに対向して形成した第２ストッパ面４５に当接し、第２出力軸２０が回転を停止したとき、摩擦用コイルスプリングはその内径が縮径してその内側の出力軸と摺接するため、その摩擦によりブレーキ作用をし、出力軸の急速な戻り方向の回転が防止される。そのため、モータ内部のロータの慣性力による回転によって回転しようとする減速ギヤ系と出力軸は略同期して回転し、両者間で衝撃音を発生することはない。
【００２１】
また、このようなスプリングリターン式電動弁を手動により操作するときには、工具を用いることなく、既設の手動レバーを操作して移動し、出力軸を２分した状態で手動レバーを回動することができ、手動レバーには減速機構等の力が作用しないので、手動で軽く弁の開閉を行うことができる。そのため、手動部レバーは小型のものでもよくなり、弁全体が嵩張ることがなくなる。上記のように、本発明は、簡単な構造により低騒音で且つ歯車機構に加わる衝撃力が小さいスプリングリターン式電動弁とすると共に、工具を用いることなく、小さな手動レバーで小さな力により操作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の側方向断面図である。
【図２】同正面方向断面図である。
【図３】同手動レバー部分の通常作動状態の側面図である。
【図４】同正面図である。
【図５】同手動レバーの操作状態の側面図である。
【図６】同正面図である。
【図７】  同リターンスプリング部分の正面図である。
【図８】同側面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ部分断面図である。
【図１０】図７のＢーＢ部分断面図である。
【符号の説明】
１  流体の出入り口
２  流体の出入り口
３  弁本体
４  回転弁
５  弁座
７  第１出力軸
８  軸ガイド部
１０  ケース
１１  ボルト
１２  下端突出部
１３  基台
１４  モータ
１５  カバー
１７  減速歯車列
１８  上端部
１９  下端部
２０  第２出力軸
２１  出力軸歯車
２２  空間
２３  切欠部
２４  孔
２５  手動レバー
２６  止めリング
２７  係合穴
２８  切欠部
２９  スプリング
３０  ストッパー
３１  係合ピン
３２  第１ピン
３３  片側開口
３４  リターンスプリング
３５  上端部
３６  下端部
３７  軸ガイド部
３８  係止部
３９  第２ピン
４０  軸受け
４１  クラッチスプリング
４４  第１ストッパ面
４５  第２ストッパ面
【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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【図７】
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【図８】
0003677554.tif 000009
【図９】
0003677554.tif 000010
【図１０】
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