(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の弁軸の一端に弁体と、他端に雄ねじ部とを備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を固定した状態で雄ねじ部をモータで正逆方向に回転させることにより、雄ねじ部と共に弁軸を進退させて、上記弁体に対峙する弁口の開度を調節する流量調節弁において、上記雄ねじ部は円筒面の外周にらせん状に形成された山部を有し、この山部の前進側端部に山部の稜線に対して直角な突き当て面を形成すると共に、雄ねじ部の前進端位置でこの突き当て面に当接して雄ねじ部の前進方向への回転移動を阻止するストッパを上記雌ねじ部の谷部に形成したものであって、上記弁軸は回り止めされておらず、かつ、上記弁体は弁軸に対して回り止めされていない状態で弁軸との間に縮設されたコイルバネにより閉弁方向に付勢されており、弁軸が閉弁方向に移動する際の回転方向に対して逆方向にコイルバネを巻回したことを特徴とする流量調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって弁体を進退させることにより弁口の開度を調節する流量調節弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の流量制御弁としては、長尺の弁軸の先端に弁体を取り付け、後端には外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この雄ねじ部は弁軸よりも太い円柱状部分の外周面に雄ねじが形成されており、有底筒状の内周面に雌ねじが形成された雌ねじ部に螺合している。雌ねじ部を本体側に固定しておき、ステッピングモータなどのモータで雄ねじ部を回転させると、雌ねじ部が固定されているので、雄ねじ部は回転しながら軸線方向に沿って移動する。モータを逆転させれば同じく軸線に沿って逆方向に移動する。
【０００３】
弁軸の先端には上述のように弁体が取り付けられており、雄ねじ部がこのように進退すると弁軸と共に弁体も進退する。弁体の前進方向前方に弁口を設けておけば、弁体が進退することにより弁口の開度が調節され、これにより、弁口を通過する流体の流量を調節することができる。
【０００４】
弁体は弁軸の軸線方向に沿って若干スライドできるように取り付けられ、かつ、閉弁方向にバネで付勢されている。従って、弁軸を前進させ弁体が弁口周縁の弁座に着座して弁口を完全に閉弁した状態から更に弁軸が前進しても、モータに過大なトルクが掛からないように構成されている。但し、弁軸の前進を無制限に許容すると弁軸がケーシングに衝突するおそれがある。また、モータがステッピングモータの場合には必要に応じて原点出しをする必要が生じる。そのため、上記雄ねじ部を前進させると雌ねじ部の底面に雄ねじ部の前進側端面が当接して、雄ねじ部と共に弁軸がそれ以上前進しないようにストッパ構造が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３１９８６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のものでは、雄ねじ部を前進させると、雄ねじ部の前進端位置で雄ねじ部の前進側端面が雌ねじ部の底面に当接して雄ねじ部の前進がストップする。その当接の際、雄ねじ部は回転しながら雌ねじ部の底面に当接し、モータのトルクが急激に増加することによって停止する。すると、雄ねじ部の前進側端面は雌ねじ部の底面に密着した状態となり、モータを逆転させて雄ねじ部を後退させる際に、通常の駆動トルクより大きなトルクを必要とする。そのため、駆動トルクを発生させるための最小限のモータでは雄ねじ部を後退させることができないので、モータをこの逆転のためだけに大型化する必要がある。
【０００７】
また、雄ねじ部の前進側端面が雌ねじ部の底面に当接する際に、上述のように雄ねじ部は回転しているので、両者共に摩耗して摩耗粉が発生し、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合部分に摩耗粉が入り込んで通常運転時の駆動トルクが増加するという不具合が生じる。
【０００８】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、雄ねじ部が前進端で停止する際に摩耗粉が発生せず、かつ、その状態から雄ねじ部を後退させるために過大なトルクを必要としない流量調節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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明による流量調節弁は、長尺の弁軸の一端に弁体と、他端に雄ねじ部とを備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を固定した状態で雄ねじ部をモータで正逆方向に回転させることにより、雄ねじ部と共に弁軸を進退させて、上記弁体に対峙する弁口の開度を調節する流量調節弁において、上記雄ねじ部は円筒面の外周にらせん状に形成された山部を有し、この山部の前進側端部に山部の稜線に対して直角な突き当て面を形成すると共に、雄ねじ部の前進端位置でこの突き当て面に当接して雄ねじ部の前進方向への回転移動を阻止するストッパを上記雌ねじ部の谷部に形成したものであって、上記弁軸は回り止めされておらず、かつ、上記弁体は弁軸に対して回り止めされていない状態で弁軸との間に縮設されたコイルバネにより閉弁方向に付勢されており、弁軸が閉弁方向に移動する際の回転方向に対して逆方向にコイルバネを巻回したことを特徴とする。
【００１０】
従来のものでは上述のように固定された面に対して可動面が回転しながら当接したが、上記構成では、可動側の突き当て面は山部の稜線に対して垂直に形成されているので、突き当て面はストッパに対して回転方向で当接して前進移動が阻止されるため突き当て面とストッパとの間で擦れなどが生じない。
【００１１】
ところで、上記弁軸は回り止めされておらず、かつ、上記弁体は弁軸に対して回り止めされていない状態で弁軸との間に縮設されたコイルバネにより閉弁方向に付勢されており、弁軸と共に弁体およびコイルバネが回転した状態で弁体が弁口に着座すると、回転を停止した弁体と回転し続けるコイルバネとの間で滑りが生じる場合に、弁軸が閉弁方向に移動する際の回転方向に対して逆方向にコイルバネを巻回しておく。
【００１２】
このように構成しておけば、コイルの端面が弁体の当接部分を削ることがなく、弁体を損傷することがない。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明は、突き当て面はストッパに対して当接する際に突き当て面とストッパとの間で擦れなどが生じないので摩耗粉が発生せず、また、モータを逆転させ突き当て面をストッパから離す際に過大なトルクを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【図２】II-II断面図
【図３】弁体組の詳細を示す図
【図４】雌ねじ部材の断面図
【図５】雄ねじ部材の形状を示す図
【図６】弁軸の回転方向とコイルバネの巻回方向を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照して、１は流量制御弁の一種である三方弁である。この三方弁１には３つの開口１１，１２，１３が設けられており、例えば開口１１から流体が内部に流入すると、開口１２，１３の２方向に分岐して流体が流出する。その分岐割合はモータ２によって調節される。また、逆に開口１２，１３から流体が流入すると、２系統の流体（例えば温水と冷水）が内部で混合されて開口１１から流出する。その混合比率もモータ２によって調節される。
【００１６】
図２を参照して、ステッピングモータ（以下、単にモータという）２の回転軸には図示しないウォームが取り付けられており、そのウォームに噛合するウォームホイル２１がモータ２の近傍に配置されている。このウォームホイル２１の回転軸２２は中空に形成されており、内周面には上下方向にセレーションが形成されている。回転軸２２のセレーションには雄ねじ部材４に形成したセレーション部４２が噛合しており、モータ２が回転すると、雄ねじ部材４が回転することになる。
【００１７】
この雄ねじ部材４の外周面には雄ねじが形成されており、雌ねじ部材５に噛合している。この雌ねじ部材５は固定されているので、雄ねじ部材４が回転すると、雄ねじ部材４は回転しながら図において上下方向に移動することになる。
【００１８】
雄ねじ部材４は弁軸３の端部に取り付けられており、弁軸３の他方の端部には弁体組６が取り付けられている。上述のように、雄ねじ部材４が上下方向に移動すると、弁軸３と共に弁体組６が上下方向に移動する。そして、弁体組６が上下することによって弁口１３，１４の開度の比率が変化するので、上述のように分岐比率や混合比率が変化する。
【００１９】
図３を参照して、弁体組６は上下に２個の弁体６１，６２を備えており、両者の間にはコイルバネ６３が縮設されている。そのため、弁体６１，６２は共に相互に離間する方向に付勢されているが、弁体６１は下方への移動が規制され、弁体６２は上方への移動が規制されているので、両弁体６１，６２は上下の規制範囲内でコイルバネ６３によって上下方向に付勢されている状態となる。その状態で、例えば弁体６１を上方に押せばコイルバネ６３の付勢力に抗して弁体６１は上方にスライドすることができる。また、弁体６２を下方に押せば同じく弁体６２は下方にスライドすることができる。なお、弁体６１，６２には各々ゴム製のパッキン６１ａ、６２ａが嵌着されている。
【００２０】
図４および図５を参照して、雌ねじ部材５は有底筒状に形成されており、円筒部分の内周面５１には雌ねじが形成されている。そして、その雌ねじの谷部５２のほぼ下端にはストッパ５３が形成されている。なお、本実施の形態では、この雌ねじは２条ネジであり、そのため、ストッパ５３は図示の位置の他、対象な位置に更に１個形成されている。
【００２１】
また、雄ねじ部材４の外周面には雄ねじが形成されており、その雄ねじの山部の下端には雄ねじの稜線に対して直角な突き当て面４１が形成されている。なお、この雄ねじも２条ネジであるため、突き当て面４１は相互に対象な位置に２面形成されている。
【００２２】
雄ねじ部材４を雌ねじ部材５に螺合させ、雄ねじ部材４をねじ込んでいくと、雄ねじ部材４は回転しながら図において下方に移動するが、雄ねじ部材４の下端面４０が雌ねじ部材５の底面５４に当接する直前に、突き当て面４１がストッパ５３に当接するように設定した。これにより、例えばモータ２の原点出しを行う際には突き当て面４１がストッパ５３に当接するまで雄ねじ部材４を下降させ、当接した状態で原点をリセットする。そして、リセット後にモータ２を逆転させれば突き当て面４１はストッパ５３から離れていき、雄ねじ部材４は図において上方に上がる。
【００２３】
以上述べた構成により、モータ２を正逆方向に回転させれば弁体組６は上下方向に移動するので、弁口１３，１４の開口比率が調節されることになる。
【００２４】
ところで、弁軸３は回り止めされていないので、雄ねじ部材４が弁軸３に固定されている場合にはもちろん、遊嵌されている場合であっても、雄ねじ部材４が回転すると弁軸３も同方向に回転する。弁体組６がいずれの弁口１３，１４にも着座していない状態では弁軸３が回転すれば弁軸３と共に弁体組６も同方向に回転する。
【００２５】
例えば、雄ねじ部材４が正転して弁軸３が下降すると、弁体組６の下側の弁体６１が弁口１３に接触し、その時点で弁体６１は弁口１３との摩擦によって回転しなくなる。ところが、弁軸３および他方の弁体６２やコイルバネ６３は引き続き回転しようとする。
【００２６】
図６を参照して、例えば弁軸３が下方Ｆへ移動する際に、進行方向に向かって右方向Ｒに回転していると、コイルバネ６３を逆方向である左方向に巻回しておくことが望ましい。上述のように弁体６１が回転しない状態で弁軸３およびコイルバネ６３が右方向に回転すると、コイルバネ６３の下端部６３ａは矢印ａで示す方向に相対的に移動するので、この下端部６３ａで弁体６１側を削ることが防止される。
【００２７】
雄ねじ部材４を逆転させて弁軸３を引き上げる際には、弁軸３は下降時とは反対方向に回転するが、進行方向である上方に向かって弁軸３はやはり右方向Ｒに回転することになる。そのため、弁体６２が弁口１４に着座して回転しなくなっても、コイルバネ６３の上端部６３ｂは矢印ｂに示す方向に相対的に移動するので、上端部６３ｂで弁体６２側を削ることがない。
【００２８】
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。例えば、上記実施の形態では、本発明を弁体を２個有する三方弁に適用した場合について説明したが、弁体が１個の流量制御弁に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  三方弁
２  モータ
３  弁軸
４  雄ねじ部材
５  雌ねじ部材
６  弁体組
４１  突き当て面
５３  ストッパ
６１  弁体
６２  弁体
６３  コイルバネ
【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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