(57)【要約】【課題】  内部に設けられた弁座を閉じる際に、弁部材が過度に弁座に押圧されることがなく、よってバルブを開く際により小さな駆動トルクによって上記弁部材を弁座から離間させることができるバルブユニットの制御方法を提供する。【解決手段】  弁部材によって弁座を閉じる際に、ステッピングモータに、弁部材が弁座を閉じるに必要なパルス数以上のパルスを与えてステッピングモータを回転させ、送りねじを位置Ｐ1以上に変位させて弁部材を弁座に当接させ、さらに送りねじを位置Ｐ2まで変位させて弁部材を弁座との間で圧縮させた後に、ステッピングモータに、上記回転方向と逆方向に回転させるパルスを与えて、送りねじを位置Ｘまで逆方向に直線運動させることにより、弁部材を、当該弁部材の上記圧縮を緩和させるとともに上記弁座に対する閉塞状態を保持する位置に留めることを特徴とする。【選択図】  図２
2007225006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管路に介装され、ステッピングモータと、このステッピングモータの回転運動を直線運動に変換する変換機構と、この変換機構の上記直線運動側に設けられ、上記配管路と連通する弁室内に形成された弁座を閉塞可能な弾性体からなる弁部材とを有し、上記弁部材を上記弁座に対して進退させることにより上記配管路を開閉するバルブユニットの制御方法であって、
上記弁部材によって上記弁座を閉じる際に、上記ステッピングモータに、上記弁部材が上記弁座を閉じるに必要なパルス数以上のパルスを与えて当該ステッピングモータを回転させ、上記変換機構で変換された上記直線運動により上記弁部材を上記弁座に向けて移動させて上記弁部材を上記弁座に当接させ、さらに当該弁部材を上記弁座との間で圧縮させた後に、
上記ステッピングモータに、上記回転方向と逆方向に回転させるパルスを与えて、上記変換機構によって変換された上記直線運動と逆方向の直線運動により、上記弁部材を、当該弁部材の上記圧縮を緩和させるとともに上記弁座に対する閉塞状態を保持する位置に留めることを特徴とするバルブユニットの制御方法。
【請求項２】
上記変換機構は、外周に上記ステッピングモータの出力軸と歯合する雄ねじが形成され、かつ中心部に雌ねじが形成されるとともに、回転自在かつ軸線方向に移動不可に設けられた出力ギヤと、基端部外周に上記出力ギヤの上記雌ねじと歯合する雄ねじが形成されて回転自在かつ軸線方向に移動可能に設けられ、先端部に上記弁部材が取り付けられた送りねじ部材とを備えてなり、かつ上記弁部材は、シリコンまたはゴムからなることを特徴とする請求項１に記載のバルブユニットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管路に介装されてステッピングモータの駆動により当該配管路を開閉するバルブユニットの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、洗濯機や食器洗浄機等の水を扱う各種の機器においては、使用後の上記水を排水するための排水ラインに、上記機器からの信号により当該排水ラインを開閉するためのステッピングモータ駆動によるバルブユニットが組み込まれている。
【０００３】
従来のこの種のバルブユニットとしては、上記ステッピングモータによって回転駆動される送りねじに、駆動駒を当該送りねじに沿って直線的に移動自在に歯合させ、この駆動駒に、上記排水ラインに連通する弁室内に設けられた弁座を塞ぐ弁部材を一体に設けることにより、当該弁部材を上記弁座に対して進退自在としたものが広く用いられている。
【０００４】
上記従来のバルブユニットによれば、上記機器からの信号によりモータを駆動し、送りねじを回転させて、駆動駒とこれと一体化された弁部材とを弁座に対して直線的に進退させることにより、上記排水ラインを開閉することができる。
【０００５】
ところで、上記バルブユニットにおいては、一般的にハウジング内部の弁部材の位置を検知することができない。このため、弁部材による弁座の閉塞を確実に行わせるために、先ず設計上の長さ寸法等によって、弁部材を弁座に当接させるまで移動させるために必要なステッピングモータのパルス数を求め、このパルス数よりも余分のパルス数をステッピングモータに与えて上記弁部材を弁座に押圧した位置において、別途ストッパピン等の機械的なストッパを設けることにより、上記弁部材による閉塞位置を決める方法が採られている。
【０００６】
このような従来のバルブユニットにおける弁部材の位置決め方法によれば、排水ラインを閉じる際に、ステッピングモータに上述した余分なパルス数を与えると、弁部材が弁座に押圧された状態でストッパピン等の機械的なストッパが作用するために、ステッピングモータが、それ以上のパルスを与えても回転しない、いわゆる脱調状態となり、よって確実に弁部材による弁座の閉塞状態を保持することができるという利点がある。
【０００７】
しかしながら、上記従来のバルブユニットにおいては、一般に弁部材がシリコンやゴム等の弾性部材によって形成されているために、上記弁座の閉塞状態において、弁座へと押圧されて圧縮された状態になる。このため、上記弁部材による閉塞を解いて排水ラインを開く際に、弁部材と弁座との間の摩擦力が大きくなるために、当該摩擦力を超えたステッピングモータによる駆動力が必要になり、よって上記ステッピングモータや送りねじ等に要求される駆動トルクや機械的強度が必要以上に大きいものになることから、経済性に劣るという問題点があった。
【０００８】
また、通常この種の用途で用いられるバルブユニットは、使用時以外は排水ラインが閉じた状態にあるために、長期間使用しない状態が続くと、弁本体が弁座に強く押圧されたままになり、この結果水に含まれるミネラルや不純物等に起因して上記弁本体が弁座に固着してしまう。
【０００９】
このため、使用時に排水ラインを開く際に、上記ステッピングモータに、上記摩擦力に固着力を加えた抵抗力を超える力で弁本体を駆動する必要があるために、一層大きなトルクが必要になり、仮に当該ステッピングモータが上記駆動トルク以下であった場合には、ステッピングモータが上記脱調現象を起こして、排水ラインを開くことができなくなるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、内部に設けられた弁座を閉じる際に、弁部材が過度に弁座に押圧されることがなく、よってバルブを開く際により小さな駆動トルクによって上記弁部材を弁座から離間させることができ、この結果ステッピングモータ等の構成部材の一層の小型軽量化を容易に実現することが可能になるバルブユニットの制御方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、配管路に介装され、ステッピングモータと、このステッピングモータの回転運動を直線運動に変換する変換機構と、この変換機構の上記直線運動側に設けられ、上記配管路と連通する弁室内に形成された弁座を閉塞可能な弾性体からなる弁部材とを有し、上記弁部材を上記弁座に対して進退させることにより上記配管路を開閉するバルブユニットの制御方法であって、上記弁部材によって上記弁座を閉じる際に、上記ステッピングモータに、上記弁部材が上記弁座を閉じるに必要なパルス数以上のパルスを与えて当該ステッピングモータを回転させ、上記変換機構で変換された上記直線運動により上記弁部材を上記弁座に向けて移動させて上記弁部材を上記弁座に当接させ、さらに当該弁部材を上記弁座との間で圧縮させた後に、上記ステッピングモータに、上記回転方向と逆方向に回転させるパルスを与えて、上記変換機構によって変換された上記直線運動と逆方向の直線運動により、上記弁部材を、当該弁部材の上記圧縮を緩和させるとともに上記弁座に対する閉塞状態を保持する位置に留めることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記変換機構は、外周に上記ステッピングモータの出力軸と歯合する雄ねじが形成され、かつ中心部に雌ねじが形成されるとともに、回転自在かつ軸線方向に移動不可に設けられた出力ギヤと、基端部外周に上記出力ギヤの上記雌ねじと歯合する雄ねじが形成されて回転自在かつ軸線方向に移動可能に設けられ、先端部に上記弁部材が取り付けられた送りねじ部材とを備えてなり、かつ上記弁部材は、シリコンまたはゴムからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１または２に記載のバルブユニットの制御方法においては、弁部材によって弁座を閉塞して配管路を閉じる際に、ステッピングモータに本来の弁部材による弁座閉塞位置までのパルス数よりも余分なパルスを与えて、弁部材を弁座に押圧させて圧縮させた後に、これと連続して上記ステッピングモータに、上記回転方向と逆方向に回転させるパルスを与えて、上記弁部材を、上記圧縮を緩和させるとともに上記弁座に対する閉塞状態を保持する位置に留めることにより、弁部材と弁座との間に生じる摩擦力を低減させることができる。
【００１４】
このため、排水ラインを開く際には、従来よりも小さな駆動トルクによって、上記弁部材を移動させることができる。加えて、上記弁部材が強い力で弁座に押圧されていないために、長期間上記閉塞状態を保持した場合においても、弁部材と弁座とが固着することを抑制することができる。
【００１５】
この結果、上記ステッピングモータや変換機構等の構成部材を、容易に小型軽量化することができる。
また、特に請求項２に記載の発明のように、上記弁部材として、弾性変形量が大きな優れるシリコンやゴムを用いた場合に、顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および図２は、本発明に係るバルブユニットの制御方法の一実施形態に用いられるバルブユニットを示すもので、このバルブユニットは、一端部にモータ１が固定された大径円筒状のハウジング２と、このハウジング２の他端部に取付ねじによって一体化された小径円筒状のバルブ本体３とから概略構成されている。そして、バルブ本体３の先端部に、配管路の流入側との接続口４が形成され、中間部側壁に流出側との接続口５が形成されるとともに、これらの間に連通口５ａが穿設されることにより、内部に弁室３ａが形成されている。なお、図中符号６は、連通口５ａが閉じている際に、流入側の接続口４から流入した液体を一時的に逃がして別途タンク等に蓄えるための排出口である。
【００１７】
他方、モータ１は、内部にコイル２０ａやロータ２０ｂ等からなるステッピングモータ２０と、ロータ２０ｂに固定された回転軸２０ｃに歯合する減速ギヤ列２１とが組み込まれたもので、上記減速ギヤ列の最終段のギヤ２１ａと一体化された出力軸７がハウジング２内に突出するとともに、その外周にピニオンギヤ８が取り付けられている。ここで、出力軸７等の減速ギヤを支承する軸は、モータ１とハウジング２との間に介装された中間板９に回転自在に支承されている。
【００１８】
そして、このハウジング２の中心部には、外周に出力軸７のピニオンギヤ８と歯合する雄ねじ１０が形成された略円筒状の出力ギヤ１１が、軸線回りに回転自在に、かつハウジング２内に形成された係止段部２ａにより、軸線方向に移動が阻止された状態で設けられている。この出力ギヤ１１は、中心部には雌ねじ１２が形成されており、この雌ねじ１２に、送りねじ（送りねじ部材）１３の基端部外周に形成された雄ねじ１３ａが歯合されている。
【００１９】
他方、この送りねじ１３の先端部には、取付駒１４が一体的に設けられている。そして、この取付駒１４には、これを囲繞するようにして弁部材１７が設けられている。この弁部材１７は、弁体１５と伸縮自在なベローズ１６とがシリコンやゴム等の弾性を有する素材によって一体成形されたもので、ベローズ１６の基端部は、ハウジング２内の保持部２ｂに固定されている。また、弁体１５は、内部に取付駒１４が嵌合されるとともに先端部が閉じられた筒状に形成されており、上記先端面には、円環状に突出して連通口５ａの周壁（弁座）１８に当接することにより、弁体１５の先端面とともに連通口５ａを塞ぐシール突起１５ａが形成されている。
【００２０】
さらに、送りねじ１３の中間部には、ステッピングモータに最大パルス数が送られて、弁部材１７が周壁１８に押圧される際に、ハウジング２内の係止壁部２ｃに当接して、それ以上の送りねじ１３の直線移動を機械的に阻止するためのストッパピン１９が設けられている。
【００２１】
次いで、図１および図２に基づいて、以上の構成からなるバルブユニットを用いた本発明の制御方法の一実施形態について説明する。
なお、図２において、縦軸は力の大きさを示すもので、符号ａはモータ１の駆動による送りねじ１３の推力、ｂは配管路における最大水圧、ｃは弁体１５に作用する水圧である。また、横軸は、送りねじ１３の変位置を示すもので、Ｐ0はバルブ全開時の位置、Ｐ1は最大水圧のときのバルブ全閉時の位置、Ｐ2はストッパピン１９がハウジング２内の係止壁部２ｃに突き当たった時の位置をそれぞれ示すものである。
【００２２】
そして、この制御方法は、弁部材１７により連通口５ａを閉じる際に、先ずモータ１のステッピングモータ２０に、弁部材１７を最大水圧に対する全閉位置Ｐ1に移動させるために必要なパルス数よりも余分なパルス信号を与えて、ストッパピン１９がハウジング２内の係止壁部２ｃに突き当たる位置Ｐ2まで移動させる。これにより、弁部材１７は、シール突起１５ａが周壁１８に当接するとともに、さらに周壁１８に押圧されることにより圧縮される。
【００２３】
そこで次に、上記ステッピングモータ２０に、上記回転方向と逆方向に回転させるパルスを与えて、出力ギヤ１１を逆回転させることにより送りねじ１３を逆方向に位置Ｘまで直線移動させて、弁部材１７を周壁１８から僅かに後退する方向に戻す。この際に、上記ステッピングモータに与えるパルス数は、送りねじ１３の戻り位置Ｘが上記位置Ｐ2と位置Ｐ1との間の範囲Ｌ内となるように設定する。この設定は、１パルスあたりのステッピングモータの回転角、減速ギヤ列２１を介した出力ギヤ１１の回転数、送りねじ１３の変位量および弁部材１７の弾性変形量等に基づいて行うことができ、概ね１００パルス以下の数十パルス程度である。
【００２４】
以上の構成からなるバルブユニットの制御方法によれば、弁部材１７の弁体１５を周壁１８に圧接させて連通口５ａを閉塞することにより配管路を閉じる際に、ステッピングモータ２０に本来の弁部材による弁座閉塞位置Ｐ1までのパルス数よりも余分なパルスを与えて、弁部材１７を周壁１８に押圧させて圧縮させた後に、これと連続して上記ステッピングモータ２０に、上記回転方向と逆方向に回転させるパルスを与えて、弁部材１７を周壁１８へ当接させたままその圧縮を緩和させる位置Ｘに留めることにより、弁部材１７と周壁１８との間に生じる摩擦力を低減させることができる。
【００２５】
すなわち、従来の制御方法においては、ステッピングモータ２０に、余分のパルス信号を与えて、送りねじ１３をストッパピン１９がハウジング２内の係止壁部２ｃに突き当たる位置Ｐ2まで移動させて弁本体１７による連通口５ａの閉塞状態を保持しているために、連通口５ａを開く際に、弁本体１７と周壁１８との間の摩擦力および固着力に抗するために、送りねじ１３の推力Ｆ0が必要であった。このため、当該推力Ｆ0が、モータ１の駆動による送りねじ１３の推力ａを超えると、弁本体１７を移動させることができなくなってしまう。
【００２６】
これに対して、本願発明の制御方法においては、弁本体１７を上記閉塞位置Ｐ2と、上記位置Ｐ2と最大水圧のときのバルブ全閉時の位置Ｐ1との間の範囲Ｌ内の所定位置Ｘまで戻しているために、仮に弁本体１７と周壁１８との間に僅かな固着が生じた場合においても、連通口５ａを開く際の送りねじ１３の推力Ｆ1を低減化して、確実にモータ１の駆動による送りねじ１３の推力ａ以下にすることができる。
【００２７】
このため、排水ラインを開く際に、従来よりも小さな駆動トルクによって、弁部材１７を周壁１８から離れる方向に移動させることができる。加えて、弁部材１７が強い力で周壁１８に押圧されていないために、長期間上記閉塞状態を保持した場合においても、弁部材１７が周壁１８に固着することを抑制することができる。
この結果、上記ステッピングモータ２０や出力ギヤ１１、送りねじ１３等の構成部材を、容易に小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に用いられるバルブユニットを示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における送りねじの変位量と弁本体等に作用する力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１  モータ
２  ハウジング
３  バルブ本体
３ａ  弁室
４  流入側との接続口
５  流出側との接続口
５ａ  連通口
７  出力軸
８  ピニオンギヤ
１０、１３ａ  雄ねじ
１１  出力ギヤ
１２  雌ねじ
１３  送りねじ（送りねじ部材）
１５  弁体
１６  ベローズ
１７  弁部材
１８  周壁（弁座）
２０  ステッピングモータ
【図１】
2007225006.tif 000003
【図２】
2007225006.tif 000004