CN110500436B - 流量调整阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过以实现液体流入压力的平衡的方式设置多个流入孔,来抑制主阀体在移动中发生倾斜的流量调整阀。具体而言,流量调整阀具备:主阀体,介由隔膜而被可位移地支撑在流道内;背压室,在收容有从流道的上游侧以规定的压力供给的液体的同时,通过该液体生成对主阀体向闭阀方向施力的力;流入孔,连通流道的上游侧和背压室;流出孔,连通流道的下游侧和背压室;及先导阀体,对流出孔进行开闭。设置有多个流入孔。在先导阀开放流出孔的状态下,基于从多个流入孔各个向背压室流入的液体,作用于主阀体的力矩的和的绝对值为大致0N·m以下。

Description

流量调整阀
本申请是申请日为2017年04月19日、发明名称为“流量调整阀”的、申请号为“201710256762.1”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于调整在流道中流动的液体的流量的流量调整阀。尤其涉及用于洗脸设备等上且用以调整自来水的流量的流量调整阀。
背景技术
由于能够用较小的力来操作主阀体,因此利用了背压室和先导阀体的流量调整阀已经被广泛利用。例如在专利文献1中,还公开有其基本的构成及工作原理。
在这样的类型的流量调整阀中,在关闭时,介由如隔膜这样的弹性元件而被设置在流道内的主阀体通过收容于背压室的液体的压力(依存于流道内的供给压力)而向闭阀方向施力。
而且,在开放时,为了对设置于主阀体的流出孔进行开放,而对先导阀体进行控制。具体而言,将流出孔的背压室侧端开放。由此,背压室内的液体经过该流出孔而开始放出(供给)。此时,由于背压室内部的压力降低,因此主阀体被开放。
当背压室内的液体经过流出孔而开始放出时,则例如介由设置于主阀体的流入孔而向背压室流入有新的液体。主阀体移动至向该背压室的流入量和前述的经过流出孔而放出的流出量成为相同(背压室内的液体量不发生改变)的位置为止,并保持在该位置上。此时,流出量根据先导阀体和主阀体的相对距离而进行变化。
由于主阀体以以上这样的原理进行移动,因此主阀体的位置依存于先导阀体的位置。即,通过控制先导阀体的位置,能够控制主阀体的位置,进而能够控制流量。
专利文献1:日本特开2010-169131号公报
发明内容
在前述类型的流量调整阀中,为了实现更高精度的流量调整,根据先导阀体的位置,稳定地保持主阀体是很重要的。
本发明发明者在对各种各样的研究或者实验进行的积累中得到了下述见解,即,抑制主阀体在移动中发生倾斜在抑制流量的误差上是有效的。而且还得到了下述见解,即,为了抑制主阀体在移动中产生倾斜,着眼于来自流入孔的液体流入压力的平衡是有效的。
例如在专利文献1的流量调整阀中,由于在主阀体(主阀)上仅设置有1个流入孔(导入小孔),因此来自该流入孔(导入小孔)的液体流入压力相对于主阀体的重心偏于一边发挥作用,因而存在有使主阀体(主阀)倾斜的担忧。
本发明是基于以上这样的见解而进行的。本发明所要解决的技术问题是提供一种通过以实现液体流入压力的平衡的方式设置多个流入孔,来抑制主阀体在移动中发生倾斜的流量调整阀。
本发明为用于对在流道中流动的液体的流量进行调整的流量调整阀,其特征在于,具备:主阀体,通过隔膜而被可位移地支撑在所述流道内;背压室,在收容有从所述流道的上游侧以规定的压力供给的液体的同时,通过该液体生成对所述主阀体向闭阀方向施力的力;流入孔,连通所述流道的上游侧和所述背压室;流出孔,连通所述流道的下游侧和所述背压室;先导阀体,通过从所述流道的上游侧朝向下游侧移动关闭所述流出孔的上游侧,通过从所述流道的下游侧朝向上游侧移动开放所述流出孔的上游侧;以及纵长部件,保持所述先导阀体且使所述先导阀体在轴向上移动,所述纵长部件具有保持所述先导阀体的顶端部件和与所述顶端部件连接的轴部件,所述轴部件贯通水密密封件,所述水密密封件将能够存在液体的背压室侧的区域和不存在液体的大气侧的区域隔开,所述轴部件贯通所述水密密封件的区域的截面积比所述流出孔的截面积小,所述先导阀体的下端的截面积比所述流出孔的截面积大,所述纵长部件贯通在所述轴向上能够移动的挺杆的一部分,所述纵长部件通过防脱机构与所述挺杆卡合,所述防脱机构具有E型环。
根据本发明,由于采用了利用背压室和先导阀体的构成,因此能够以较小的力来操作主阀体。
而且,由于设置有多个流入孔,在先导阀体开放流出孔的状态下,基于从该多个流入孔各个向背压室流入的液体,作用于主阀体的力矩的和的绝对值被调整为控制在大致0N·m以下,因此主阀体在移动中发生倾斜的力相互抵销,从而可稳定地保持主阀体的姿态。
优选所述多个流入孔被设置在所述主阀体上。
据此,能够与主阀体的设计同时进行流入孔的个数、位置、形状、大小等设计。
此外,优选所述多个流入孔各个在所述主阀体内作为直线的路径而设置。
据此,由于流入孔内的压力损失较小,因此能够高效地进行流体的流入及/或空气的排出。
此外,优选所述主阀体具有绕轴线大致对称的形状,且所述主阀体的重心存在于所述轴线上。
据此,由于相对于主阀体自身重力的平衡较好,因此容易用于抑制主阀体在移动中发生倾斜的设计。
此时,更优选所述多个流入孔以夹着所述主阀体的轴线而在对称的位置上成对的方式配置。
据此,由于通过从以成对的方式配置的流入孔的液体流入,作用于主阀体的力矩相互抵销,因此可有效地抑制主阀体在移动中发生倾斜。另外,优选成对的流入孔其(截面)形状上相对于主阀体的轴线呈镜像对称。不过,通常流入孔的截面为圆形(各向相同)。
此外,此时,更优选所述主阀体以该主阀体的开闭方向为水平方向的方式配置,且相对于所述主阀体的轴线,所述多个流入孔在上侧区域和下侧区域分别配置有至少1个。
据此,由于在背压室内未存在有流体的状况(例如设备设置时)下,液体均衡地从上下的流入孔流入,可促进空气的排出,因此液体的内部置换较顺畅,不容易产生所谓的进气这样的现象。此外,进行排水时的空气置换也同样顺畅。
此外,优选所述主阀体介由所述隔膜元件而被固定在所述流道内,以便不绕轴线旋转。
据此,如果对相对于主阀体的流入孔的位置进行适当的定位,则容易将流入孔配置在希望的相对位置上。
此外,优选所述先导阀体被步进马达驱动。
据此,能够高精度地控制先导阀体的动作。
根据本发明,由于采用了利用背压室和先导阀体的构成,因此能够以较小的力来操作主阀体。
而且,由于设置有多个流入孔,在先导阀体开放流出孔的状态下,基于从该多个流入孔各个向背压室流入的液体,作用于主阀体的力矩的和的绝对值被调整为控制在大致0N·m以下,因此主阀体在移动中发生倾斜的力相互抵销,从而可稳定地保持阀体的姿态。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的流量调整阀的立体图。
图2是图1的流量调整阀的纵剖视图,表示闭阀状态。
图3是图1的流量调整阀的纵剖视图,表示刚进行开阀操作之后的状态。
图4是图1的流量调整阀的纵剖视图,表示开阀状态。
图5是图1的流量调整阀的主阀体的放大俯视图。
图6是将先导阀体、纵长部件、加力连接部件及E型环从图1的流量调整阀抽出来进行表示的主视图。
图7是将先导阀体、纵长部件、加力连接部件及E型环从图1的流量调整阀抽出来进行表示的剖面图。
图8是将先导阀体、纵长部件、加力连接部件及E型环从图1的流量调整阀抽出来表示的从斜上方进行观察的立体图。
图9是将先导阀体、纵长部件、加力连接部件及E型环从图1的流量调整阀抽出来表示的从斜下方进行观察的立体图。
图10是图1的流量调整阀的E型环的放大立体图。
图11是图1的流量调整阀的接头部件的立体图。
图12是图11的接头部件的俯视图。
图13是图11的接头部件的主视图。
图14是图12的XIV-XIV线剖面图。
图15是图13的XV-XV线剖面图。
图16是图1的流量调整阀的限位器的立体图。
图17是图16的限位器的俯视图。
图18是图17的XVIII-XVIII线剖面图。
图19是图1的流量调整阀的挺杆的从斜上方进行观察的立体图。
图20是图19的挺杆的从斜下方进行观察的立体图。
图21是图19的挺杆的纵剖视图。
图22是图1的流量调整阀的背压室形成部件的立体图。
图23是图22的背压室形成部件的主视图。
图24是对现有纵长部件的保持力与作用于流出孔的负压的关系进行表示的曲线。
图25是轴部件的直径与流出孔的直径为相同程度时的,对轴部件的保持力与作用于流出孔的负压的关系进行表示的曲线。
图26是轴部件的直径比流出孔的直径更小时的,对轴部件的保持力与作用于流出孔的负压的关系进行表示的曲线。
图27是从斜上方对手动调整工具进行观察的立体图。
图28是从斜下方对手动调整工具进行观察的立体图。
图29是使用手动调整工具对接头部件及限位器的位置进行调整操作时的流量调整阀的立体图。
图30是图1的流量调整阀的分解立体图。
图31是图30的区域A(相当于驱动单元的上方部)的放大图。
图32是图30的区域B(相当于驱动单元的下方部)的放大图。
图33是图30的区域C(相当于基部)的放大图。
图34是驱动单元和基部及主阀体的从斜上方观察的分解立体图。
图35是驱动单元和基部及主阀体的从斜下方观察的分解立体图。
符号说明
1-流量调整阀;2-流道(上游侧);2b-环绕流道;3-流道(下游侧);3s-阀座;4-背压室;10-主阀体;11-隔膜(弹性元件的一个例子);11s-密封部(水密部件的一个例子);12-流入孔(2个);13-流出孔;13e-流出孔的背压室侧端;15-抵接部(硬质原材料);20-背压室形成部件;21-中空部;22-圆筒状部;23-导向斜面(3处);24-卡合突起;30-先导阀体;32-纵长部件;32a-轴部件;32b-顶端部件;32c-弹性部件;32g-液体移动用的流道(切除部);34-水密密封件;35-第1间隔部件;36-第2间隔部件;40-挺杆;42-突起(3处);43-轴部件收容孔;45-嵌合凸部;47-弹性树脂部件收容部;50-接头部件;54-嵌合孔;56-旋转轴收容部;58-限位器限制部;60-步进马达;61-旋转轴;62-壳体;71-E型环(防脱机构的一个例子);72-弹性树脂部件(加力连接部件的一个例子);73-螺旋弹簧(加力部件的一个例子);80-限位器;81-旋钮部;82-倾斜;85-手动调整工具;91-壳体部件;91t-倾斜面;91b-下面;92-盖部件;92w-窗部;92i-标记;93-特殊的螺钉部件(连接部件);96-特殊的螺钉部件(连接部件);101-驱动单元;102-基部;102a-基部的收容部;102b-基部的上面;103-普通的螺钉部件(组装部件);X-主阀体的轴线。
具体实施方式
接下来,参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的流量调整阀进行说明。
(构成)
图1是本发明的一个实施方式所涉及的流量调整阀的立体图,图2至图4是图1的流量调整阀的纵剖视图。图2表示闭阀状态,图3表示刚进行开阀操作之后的状态,图4表示开阀状态。
如图1至图4所示,本实施方式的流量调整阀1是用于调整在流道2、3中流动的液体的流量的装置。液体通常为水或热水。虽然在图2至图4中,流道2、3在左右方向上延伸,但本实施方式的流量调整阀1考虑到以流道2、3在铅垂方向上延伸的方式进行配置。具体而言,考虑使上游侧的流道2位于铅垂下方,并使下游侧的流道3位于铅垂上方。
如图2至图4所示,本实施方式的流量调整阀1具备介由弹性元件即隔膜11而被可位移地支撑在下游侧的流道3内的主阀体10。隔膜11和主阀体10是利用树脂而被一体制造的。
夹着主阀体10而在与流道3相反侧设置有背压室形成部件20,并由该背压室形成部件20和主阀体10形成背压室4。背压室4对如后所述从上游侧的流道2以规定的压力供给的液体(水或热水)进行收容。而且,通过该液体的压力而生成有对主阀体10向闭阀方向施力的力。
(主阀体)
本实施方式的主阀体10具有绕轴线X大致对称的形状,主阀体10的重心存在于轴线X上。
本实施方式的主阀体10具有在闭阀时且在就位于下游侧的流道3时抵接于该流道3的阀座3s的抵接部15。抵接部15由比主阀体10的其他的部位更硬质的原材料制造。
在本实施方式中,在主阀体10上设置有连通上游侧的流道2和背压室4的2个流入孔12。2个流入孔12配置为,夹着主阀体10的轴线X而在对称的位置上成对。图5中表示有主阀体10的俯视图。与此相对应,上游侧的流道2具有环绕位于下游侧的流道3上方(在图2至图4中)的流入孔12的环绕流道2b。此外,如图2至图4所示,2个流入孔12各个作为直线的圆形截面路径而被设置在主阀体10内。
通过如上的配置关系,本实施方式的流量调整阀1被配置于在铅垂方向上延伸的流道2、3上,即,在以主阀体10的开闭方向为水平方向的方式进行配置时,相对于主阀体10的轴线X,2个流入孔12在上侧区域和下侧区域分别各配置有1个。
接下来,在本实施方式中,在主阀体10上设置有连通下游侧的流道3和背压室4的1个流出孔13。流出孔13作为直线的圆形截面的路径而被设置在主阀体10的轴线X上。
(纵长部件)
而且,对流出孔13的背压室侧端13e(参照图4)进行开闭的先导阀体30被纵长部件32保持,从而可通过该纵长部件32而在该纵长部件32的轴向上进行移动。
将先导阀体30、纵长部件32、使该纵长部件32在向轴向的一侧施力的状态下与后述的挺杆40连接的加力连接部件即弹性树脂部件72、使纵长部件32和挺杆40卡合的防脱机构即E型环71抽出,并在图6至图9中进行表示。图6是对这些部件进行了组装的状态的主视图,图7是图6的纵剖视图,图8是从斜上方对这些部件进行观察的立体图,图9是从斜下方进行观察的立体图。
图10是E型环71的放大立体图。
如图2至图9所示,本实施方式的纵长部件32包含下述部件而构成,即:轴部件32a,包含介由由2个O型圈构成的水密密封件34而贯穿背压室形成部件20的区域;顶端部件32b,通过粘结·压入嵌合等而对先导阀体30进行保持。
如图6及图7所示,顶端部件32b与轴部件32a在轴向上且在规定的范围内可相对滑动地连接。具体而言,顶端部件32b的上方侧(在图2至图9中)向上方延伸出并包围轴部件32a,以便对相互的滑动进行导向。而且,在顶端部件32b和轴部件32a之间设置有在从彼此离开的方向上对顶端部件32b和轴部件32a施力的弹性部件32c。在本实施方式中弹性部件32c为螺旋弹簧。
如图8及图9所示,在顶端部件32b上,在径向外侧面上形成有液体移动用的流道32g。
如图2至图4所示,轴部件32a介由水密密封件34在存在有液体的背压室侧的区域和不存在液体的空气侧的区域双方中连续地延伸。而且,轴部件32a的截面积,尤其是轴部件32a贯穿水密密封件34的区域的截面积比流出孔13的背压室侧端13e的开口面积更小。在本实施方式中,轴部件32a的截面是一样的圆形。为了对轴部件32a的轴向移动进行导向,在水密密封件34的外方(空气侧)设置有第1间隔部件35,并在水密密封件34的内方(背压室侧)设置有第2间隔部件36。如图2所示,第2间隔部件36在后述的背压室形成部件20的中空部21内延伸,从而还具有对该中空部21内的顶端部件32b的移动进行导向的功能。
(步进马达)
接下来,对使轴部件32a在轴向上进行移动的构成进行说明。在本实施方式中,为了移动轴部件32a而利用了步进马达60。
本实施方式的步进马达60是旋转驱动的旋转轴61向壳体62的外部露出而成的普通的步进马达。旋转轴61与图11至图15所示的接头部件50的旋转轴收容部56结合。即,接头部件50与旋转轴61一体地旋转。
(接头部件)
图11是接头部件50的立体图,图12是接头部件50的俯视图,图13是接头部件50的主视图。如图11至图13所示,在接头部件50上设置有向外周侧突出的限位器限制部58。
图14是图12的XIV-XIV线剖面图,图15是图13的XV-XV线剖面图。如图14及图15所示,在接头部件50的内部设置有截面呈大致十字状且在轴向上延伸的筒状的嵌合孔54。
以包围接头部件50的外周侧的方式设置有如图16至图18所示的截面呈大致C形状切开的筒形的限位器80。图16是限位器80的立体图,图17是限位器80的俯视图,图18是图17的XVIII-XVIII线剖面图。该限位器80将接头部件50的限位器限制部58的转动范围限制在规定的范围(例如90°)内。对限位器80的详细内容进行后述。
(挺杆)
图19至图21将本实施方式的挺杆40抽出并进行表示。图19是从挺杆40的上方进行观察的立体图,图20是从挺杆40的下方进行观察的立体图,图21是挺杆40的纵剖视图。
如图19至图21所示,本实施方式的挺杆40在上方部设置有截面呈大致十字状地突出的筒状的嵌合凸部45。而且,该嵌合凸部45被收容在接头部件50的嵌合孔54内,在使接头部件50和挺杆40在旋转方向上卡合的同时,对接头部件50和挺杆40的相对的轴向移动进行导向。关于该相对的轴向移动,如图2至图4所示,作为加力部件的螺旋弹簧73介于接头部件50和挺杆40之间,挺杆40总是对接头部件50(即旋转轴61(旋转部件))向背压室侧施力。
本实施方式的挺杆40的下方部形成大致中空圆筒状,且以向内方及下方突出的方式设置有在旋转方向上以每120°分布的3个突起42。
(背压室形成部件)
另一方面,如图2至图4所示,本实施方式的背压室形成部件20在主阀体10的轴线X的延长线上具有呈中空圆筒状形成的中空部21,纵长部件32的顶端部件32b在该中空部21内在轴向上进行移动。
在此,图22是本实施方式的背压室形成部件20的立体图,图23是图21的背压室形成部件20的主视图。由图22及图23可知,中空部21被上方侧的圆筒状部22规定。而且,在圆筒状部22的外周面上设置有3个导向斜面23,所述3个导向斜面23与挺杆40的3个突起42各个抵接,且随着挺杆40的旋转(与螺旋弹簧73的施力相互配合)通过在轴向上对该突起42进行导向来使挺杆40在轴向上移动。另外,为了与后述的壳体部件91的结合,而在下方侧的侧面上设置有卡合突起24。
根据如上的构成,轴部件32a与在轴向上移动的挺杆40的轴部件收容孔43(参照图19及图21)卡合。具体而言,如图2至图4所示,与轴部件收容孔43的上方邻接而压入嵌合有作为防脱机构的E型环71,设置于轴部件32a的切口部卡合于该E型环71。而且,在对轴部件32a的上端向背压室侧施力的状态下,作为加力连接部件的弹性树脂部件72被压入嵌合在挺杆40的弹性树脂部件收容部47(参照图21)中。
(其他的部件)
此外,在本实施方式中,作为加力部件的螺旋弹簧73介由接头部件50对步进马达60的旋转轴61总是向相同的旋转方向施力。由此,对于步进马达60的内部部件,也介由该旋转轴61在旋转方向上向一个方向靠拢。此外,该螺旋弹簧73以步进马达60的定位转矩以下的力施力。
此外,纵长部件32的弹性部件32c的弹性力比作为加力连接部件的弹性树脂部件72的弹性力更小。
(基本的作用效果)
如图2所示,在闭阀时,介由隔膜11而设置于流道3内的主阀体10因收容于背压室4的液体的压力(依存于流道2内的供给压力)而向闭阀方向施力。
而且,在开阀开始时,对先导阀体30进行控制,以便对设置于主阀体10的流出孔13进行开放。
具体而言,步进马达60被旋转驱动,接头部件50与旋转轴61一起开始转动。与此同时,通过接头部件50的嵌合孔54和挺杆40的嵌合凸部45的卡合,挺杆40进行转动。
挺杆40的突起42因螺旋弹簧73而总是施力于导向斜面23,且随着挺杆40的转动而在导向斜面23上进行导向。由此,挺杆40也在轴向上进行移动。
轴部件32a介由E型环71及弹性树脂部件72与挺杆40连接,从而随着挺杆40的轴向移动而在轴向上进行移动。由此,与轴部件32a连接的先导阀体30在轴向上进行移动。
当因先导阀体30在轴向上向从主阀体10离开的方向(在图2中向上)移动而流出孔13的背压室侧端13e被开放时,则背压室4内的液体经过该流出孔13而向下游侧的流道3内开始放出(供给)。此状态示出于图3。此时,由于背压室4内部的压力降低,因此将主阀体10开放。
当背压室4内的液体经过流出孔13而开始放出时,则介由设置于主阀体10的流入孔12而向背压室4流入有新的液体。主阀体10进行移动,直至向该背压室4的流入量、经过流出孔13而放出的流出量成为相同(背压室4内的液体量不变动)的位置为止,且保持在该位置上。此状态示出于图4。此时,流出量依存于先导阀体30和主阀体10的相对的距离。
由于主阀体10如上进行移动,因此,主阀体10的位置依存于先导阀体30的位置。即,通过控制先导阀体30的位置,能够控制主阀体10的位置,进而能够控制流量。
另外,在本实施方式中,在挺杆40上设置有在旋转方向上分布的3个突起42,通过导向斜面23随着挺杆40的旋转对该突起42进行导向,而使挺杆40在轴向上进行移动。根据这样的构成,由于与利用360度以上旋转的所谓的螺纹式相比,能够较大地设定送进角度(相对于旋转角度的轴向移动量),因此能够以适当的形态来实现旋转运动的向轴向运动的转换。例如,能够以稍微的旋转来使先导阀体30较大地进行动作,从而提高了响应性。
(作用效果(1):轴部件32a及顶端部件32b所带来的作用效果)
在本实施方式中,轴部件32a的贯穿水密密封件34的区域的截面积比流出孔13的背压室侧端13e的开口面积更小。因此,对于作用于先导阀体30的力的影响,轴部件32a的保持力的程度变得比伴随流出孔13的开度变化的负压变化的程度更小。
如前所述,现有的先导阀体是通过具有流出孔的直径的3倍左右直径的纵长部件来保持的。此时,如图24所示,由于这样大直径的纵长部件向开阀方向施力的力(相当于介由水密密封件而脱出于空气侧的区域的截面所承受的大气压和作用于纵长部件的与水接触面的水压的差)充分发挥作用(即使因闭阀,而作用于封住纵长部件的流出孔13的区域的力从水压变成大气压,向开阀方向施力的力也依然是优势(为了闭阀而需要赋予向下的力)),因此即使在流出孔即将关闭之前承受变大的负压,也由于纵长部件的保持力的一方依然为优势,因此没有在先导阀体的举动上产生波动、不稳的担忧,因而先导阀体的控制是稳定的。
如图25所示,在使轴部件32a的直径与流出孔13的直径为相同程度的变形例的情况下,虽然在流出孔13打开期间轴部件32a的保持力充分发挥作用,但当承受有流出孔13即将关闭之前的负压时,则轴部件32a的保持力被抵销,从而在先导阀体30的举动上产生波动、不稳,进而先导阀体30的控制变得不稳定。这是因为当所作用的力的合计接近零时,则向正负摆动从而变得不稳定。(当因闭阀,而作用于封住纵长部件的流出孔13的区域的力从水压变成大气压时,则向开阀方向施力的力消失)
对此,在本实施方式中,使保持先导阀体30的轴部件32a的直径比流出孔13的直径更小。此时,如图26所示,虽然在先导阀体30的开度较大的情况下,轴部件32a的保持力充分地发挥作用,但随着先导阀体30的开度变小,因逐渐变大的负压,而轴部件32a的保持力被抵销,在先导阀体30为规定的开度(图26的A点)的时间点上,在先导阀体30的举动上会产生波动、不稳。可是,由于在该开度(图26的A点)上,流量不是少量,因此无需那么高的控制精度,即,实际使用上完全没有问题。而且,由于在所谓的关闭时,在希望最高控制精度的微小开度的区域中,负压一方比轴部件32a的保持力更为优势,因此没有在先导阀体30的举动上产生波动、不稳的担忧,因而先导阀体30的控制是稳定的。(当因闭阀,而作用于封住纵长部件的流出孔13的区域的力从水压变成大气压时,则向闭阀方向施力的力成为优势(不需要为了闭阀而赋予向下的力)。)
而且,根据本实施方式,由于为了先导阀体30的移动而可以使小直径的轴部件32a移动,因此用相对低的能量就足够。此外,还存在有轴部件32a移动时的水密密封件34的阻力也较小这样的效果。并且,作用于先导阀体30的力在关闭时为关闭的方向还存在有下述这样的效果,即,即使没有其他的施力也可实现切实的闭阀。
此外,在本实施方式中,纵长部件32分开成包含贯穿水密密封件34的区域的轴部件32a、对先导阀体30进行保持的顶端部件32b。
由此,仅将轴部件32a的截面积构成为比流出孔13的背压室侧端13e的开口面积更小即可,因而能够自由地设计顶端部件32b的截面积。换言之,能够将具有小截面积的轴部件32a的长度缩短顶端部件32b的长度的量。由此,能够抑制在轴部件32a上产生折断、弯曲。
此外,在本实施方式中,顶端部件32b与轴部件32a在轴向上且在规定的范围内可相对滑动地连接,且在顶端部件32b和轴部件32a之间设置有在从彼此离开的方向上对顶端部件32b和轴部件32a施力的弹性部件32c。由此,通过弹性部件32c的缓冲作用,避免了将先导阀体30以过剩的力按压于流出孔13。此外,由此,即使在轴部件32a上产生有稍微的倾斜的情况下,先导阀体30也能够以跟踪流出孔13的位置的方式发挥作用,从而切实地进行闭阀动作。
在此,作为避免将先导阀体30以过剩的力按压于流出孔13的构成,可以预先将顶端部件32b与轴部件32a在轴向上且在规定的范围内可相对滑动地连接,并且设置在从彼此离开的方向上对顶端部件32b和中空部21(参照图2至图4)的上面施力的弹性部件。
此外,在本实施方式中,在顶端部件32b的径向外侧面上形成有液体移动用的流道32g。由此,能够有效地抑制在顶端部件32b进行移动时液体的存在阻碍该移动。
此外,在本实施方式中,轴部件32a贯穿挺杆40的一部分,轴部件32a介由防脱机构即E型环71而与挺杆40卡合。由此,即使轴部件32a较细,也能够切实地固定于挺杆40。此外,可得到下述这样的优点,即,由于能够使轴部件32a较细,因此能够减小轴部件32a和各部件的接触面积,因而能够减小在轴部件32a和各部件之间产生的滑动阻力。
此外,在本实施方式中,先导阀体30与顶端部件32b的一端粘结。由此,能够有效地抑制在顶端部件32b和先导阀体30之间产生“松动”。
此外,在本实施方式中,纵长部件32的弹性部件32c的弹性力比加力连接部件即弹性树脂部件72的弹性力更小。由此,能够有效地抑制纵长部件32的破损。
(作用效果(2):弹性树脂部件72所带来的作用效果)
在本实施方式中,轴部件32a在通过加力连接部件即弹性树脂部件72而在轴向上向背压室侧施力的状态下与挺杆40连接。由此,能够更进一步切实地抑制起因于轴部件32a和挺杆40之间的连接形态而可能会产生的间隙的发生。该情况与通过螺旋弹簧73来抑制在旋转轴61和挺杆40之间可能会产生的间隙的发生的情况相互配合,可提高流量调整控制的抑制滞后的效果。
此外,由于在先导阀体30的定位上发生误差的担忧明显变小,因此即使将停水区域作为最小限度,也能够进行切实地停水。由此,可以实现切实的停水和敏捷的响应性并存。
此外,可防止先导阀体30的波动、不稳。
此外,在本实施方式中,轴部件32a通过弹性树脂部件72对挺杆40施力的方向、挺杆40通过螺旋弹簧73对旋转轴61施力的方向都为对先导阀体30进行关闭的方向。由此,在步进马达60发生故障的情况下,先导阀体30能够稳定地维持闭阀状态。
此外,在本实施方式中,弹性树脂部件72与挺杆40一体地旋转。由此,由于在挺杆40和弹性树脂部件72之间不会产生较大的扭矩,且还可降低弹性树脂部件72和挺杆40之间的滑动阻力的发生,因此能够使施加于步进马达60的转矩减轻,此外,能够使步进马达60小型化。
(作用效果(3):对称配置的流入孔12所带来的作用效果)
根据本实施方式,通过采用如前所述的主阀体10及2个流入孔12的形态及配置,在先导阀体30开放流出孔13的状态下,基于从各流入孔12向背压室4流入的液体,作用于主阀体10的力矩的和的绝对值成为大致0N·m。
通过以满足以上这样的条件的方式调整主阀体10及2个流入孔12的形态或者配置,可切实地抑制主阀体10在移动中发生倾斜。
另外,虽然可基于从2个流入孔12的各个向背压室4流入的液体而对作用于主阀体10的力矩或者通过该力矩而进行作用的力进行实际测定,但也可以通过下述解析方法来进行评价,即,利用了在流量调整阀1的设计时被广泛应用的被称为CAE(Computer AidedEngineering计算机辅助工程设计)、CFD(Computational Fluid Dynamics计算机流体动力学)的计算机的解析方法。具体而言,通过基于主阀体10的尺寸数据来准备3D模型,并利用计算机来解析水的水流,能够求出作用于主阀体10的力矩、力的方向乃至大小。作为一个例子,可利用Software Cradle Co.Ltd.,所提供的“SCRYU/Tetra”。
虽然在本实施方式中,流入孔12的个数为“2个”,但如果基于从各流入孔12向背压室4流入的液体,而作用于主阀体10的力矩的和的绝对值成为0.001N·m以下,则不妨是3个以上。
此外,在本实施方式中,2个流入孔12被设置在主阀体10上。由此,能够与主阀体10的设计同时进行流入孔12的个数、位置、形状、尺寸等的设计。
此外,在本实施方式中,2个流入孔12各个作为直线的路径而设置在主阀体10内。由此,能够减小流入孔12内的压力损失,此外,能够高效地进行流体的流入及/或空气的排出。
此外,本实施方式的主阀体10具有绕轴线X大致对称的形状,且主阀体10的重心存在于该轴线X上。由此,相对于主阀体10自身重力的平衡较好,因而容易用于抑制主阀体10在移动中发生倾斜的设计。
此外,在本实施方式中,2个流入孔12以夹着主阀体10的轴线X而在对称的位置上成对的方式配置。由此,由于通过从以成对的方式配置的流入孔12的液体流入,作用于主阀体10的力矩相互抵销,因此有效地抑制了主阀体10在移动中发生倾斜。
在此,优选在流入孔12的截面为非各向同性的情况下,相对于主阀体10的轴线,成对的流入孔12在其截面形状上处于镜像对称。
此外,在本实施方式中,在以主阀体10的开闭方向为水平方向的方式进行配置时,相对于主阀体10的轴线X,2个流入孔12在上侧区域和下侧区域分别各配置有1个。此时,在背压室4内未存在有流体的状况下(例如设备设置时),由于从上下的流入孔12均衡地流入液体从而可促进空气的排出,因此液体的内部置换较顺畅,不容易产生如所谓的进气的现象。此外,进行排水时的空气置换也同样顺畅。
(限位器的调整和其作用效果)
起因于在本实施方式的流量调整阀1的组装工序中所产生的误差(各部件的误差的累积),为了实现先导阀体30的行程的希望范围,在各个流量调整阀1的每个上对限位器80的限制范围进行调整是有效的。
具体而言,例如对于闭阀位置(最靠闭阀侧的先导阀体30的控制位置),由于存在有如果余量过小则发生停水不良疑虑升高,且如果余量过大则开阀响应性降低这样的问题,因此优选对先导阀体30的行程进行调整,以便能够在各个流量调整阀1的每个上实现适当的闭阀位置。
因此,在本实施方式的流量调整阀1中,限位器80可选择性地保持在可改变位置的临时固定状态、不可改变位置的固定状态的任意一个。
如图16至图18所示,本实施方式的限位器80具有为了对接头部件50的限位器限制部58的转动范围进行限制的截面呈大致C形状切开的筒形。由此,能够低廉地抑制限位器80自身的成本,此外,也容易将该限位器80的配置收纳在小空间内。
而且,如图18中箭头所示,这样的限位器80通过从轴线方向的两侧被夹压而成为扩径状态,从而形成不可改变位置的固定状态。通过采用这样的构成,以低廉的成本可实现限位器80的临时固定状态和固定状态的切换。此外,由于被夹压而成为扩径状态的限位器80向返回初始的(进行缩径)力在使限位器80的轴线方向的长度增加的方向上起作用,因此使夹压力增加进而使固定状态稳定。
具体而言,在本实施方式的情况下,如图1至图4所示,限位器80被配置于挺杆40的外周侧的壳体部件91、固定于步进马达60的壳体62的盖部件92夹压而形成固定状态。相反,在壳体部件91和盖部件92之间夹杂有间隙的状态下,限位器80能够绕其轴线转动,即,形成位置可改变的临时固定状态。
由于盖部件92兼作用于切换限位器80的临时固定状态和固定状态的构成、用于固定步进马达60的构成,因此在抑制零件个数的增多上起到了贡献。
虽然在本实施方式中,壳体部件91及盖部件92通过利用1根螺钉部件93来相互连接,并夹压限位器80,但螺钉部件93的根数也可以为2根以上,且也可以使用螺钉部件以外的连接部件。
在此,从图2至图4可知,螺钉部件93的旋转轴线相对于限位器80的轴线而发生偏置。由此,在对该螺钉部件93进行操作时,可防止限位器80不如愿地进行转动从而改变位置。
此外,从图18可知,在本实施方式的限位器80的轴线方向的下端,设置有轴线方向的长度朝向外周侧变大这样的倾斜82(相当于内周侧凹下的圆锥面的一部分)。通过这样的形态,限位器80在被压窄时绕轴线均衡地扩径。此外,由于不容易引起部件的偏心,且限位器80在被压窄并扩径的状态下较为稳定,因此限位器80的不可改变位置的固定状态较为稳定。也可以在限位器80的下端之外,或者代替下端而在限位器80的上端设置同样的倾斜。
在本实施方式中,在对限位器80的轴线方向的下端用于夹压的壳体部件91(图2至图4所示)的上面上,还形成有轴线方向的长度朝向外周侧变小这样的倾斜面91t(相当于外周侧凹下的圆锥面的一部分)。由此,限位器80也在压窄时绕轴线均衡地扩径。也可以在壳体部件91的上面之外,或者代替其而在盖部件92的下面上设置同样的倾斜面。
在本实施方式中,限位器80的一部分从设置于盖部件92的窗部92w向外部露出。此外,如图16及图17所示,在限位器80上附带有发挥作为刻度的功能的纵纹图案,并且设置有调整操作用的旋钮部81。另一方面,在窗部92w一方也附带有标记92i。通过对它们的相对位置关系进行调整,能够在各个流量调整阀1的每个上对限位器80的位置进行调整。
具体而言,通过作为限位器保持部件的壳体部件91及盖部件92,将限位器80保持在位置可改变的临时固定状态下。具体而言,维持在壳体部件91和盖部件92之间夹杂有间隙的状态(盖部件92稍微浮起的状态)。在该状态下,将流量调整阀1与流道连接,进行步进马达60的驱动,并进行通水及停水的试验。一边进行试验,一边将旋钮部81向左右转动,来寻找可得到希望的停水控制的限位器80的位置。然后,在找到的限位器80的位置上,将壳体部件91和盖部件92相互连接,对限位器80进行夹压来使其扩径。由此,限位器80成为位置不可改变的固定状态。
通水及停水的试验也可以不使用步进马达60,而使用手动调整工具85来进行。图27是从斜上方对手动调整工具85进行观察的立体图,图28是从斜下方对手动调整工具85进行观察的立体图,图29是使用手动调整工具85对接头部件50及限位器80的位置进行调整操作时的流量调整阀1的立体图。
在使用手动调整工具85的情况下,也通过作为限位器保持部件的壳体部件91及盖部件92,将限位器80保持在位置可改变的临时固定状态下。具体而言,维持在壳体部件91和盖部件92之间夹杂有间隙的状态(盖部件92稍微浮起的状态)。另一方面,在将步进马达60(包含旋转轴61及壳体62)从盖部件92卸下的状态下,将流量调整阀1与流道连接。
然后,将手动调整工具85代替步进马达60而与接头部件50的旋转轴收容部56连接,使用该手动调整工具85,用手动一边使接头部件50及限位器80转动,一边进行通水及停水的试验。一边进行试验,一边使手动调整工具85向左右转动,以便寻找可得到希望的停水控制的接头部件50及限位器80的位置。然后,在找到的限位器80的位置上,将壳体部件91和盖部件92连接,对限位器80进行夹压来使其扩径。由此,限位器80成为位置不可改变的固定状态。
如上,根据本实施方式,由于能够在各个流量调整阀1的每个上容易地对限位器80的位置进行调整,因此能够在各个流量调整阀1的每个上容易地实现阀体的行程调整,以便能够实现适当的闭阀位置。
(驱动单元的单元化和其作用效果)
图30表示本实施方式的流量调整阀1的分解立体图。此外,图31至图33分别表示图30的区域A、B、C的放大图。
在本实施方式的流量调整阀中,图31及图32所示的部件被一体地单元化从而构成驱动单元101。而且,该驱动单元101相对于包含流道2、3及主阀体10基部102可一体地装拆。
通过这样的构成,在普通的维护操作时,仅将驱动单元101相对于基部102卸下就足够。即,无需对驱动单元101的内部进行分解。因此,对于构成驱动单元101的部件间的误差的累积,在维护操作的前后没有改变。由此,能够维持高流量调整性能,而不用进行限位器80的限制范围的再调整。
此外,通过这样的构成,在将驱动单元101从基部102卸下时,主阀体10和先导阀体30都成为露出状态。因而,能够迅速且容易地进行对这些阀体10、30的维护操作。尤其,由于维护频率(尤其交换频率)高的主阀体10相对于驱动单元101形成分体,因此维护操作的操作性高。
为了促进对这些情况的理解,在图34及图35中表示有将驱动单元101和基部102从彼此卸下,进而将基部102的主阀体10卸下的分解立体图。图34是从斜上方的分解立体图,图35是从斜下方的分解立体图。
此外,在本实施方式中,对驱动单元101的各构成部件进行连接的连接部件与对驱动单元101和基部102进行组装的组装部件形成相互不同种类的部件。具体而言,相互连接壳体部件91和盖部件92的1根螺钉部件93、将步进马达60的壳体62固定于盖部件92的2根螺钉部件96分别为特殊的螺钉部件。特殊的螺钉部件是指所谓的星形螺钉部件等需要特殊的工具的异形的螺钉部件。而且,组装单元101和基部102的组装部件103由4根普通的螺钉部件构成。由此,在对组装部件103的卸下操作中,可有效地防止误实施对驱动单元101内的螺钉部件93、96的卸下操作。
此外,在本实施方式中,从图32可知,4根普通的螺钉部件即组装部件103在相同方向上延伸。由此,对这些螺钉部件的操作性较高。例如,能够实施对驱动单元101的基部102的装拆操作,而无需或是使流量调整阀1旋转或是对姿态进行改变。
此外,在本实施方式中,与主阀体10的隔膜11连接的密封部11s(参照图2)介于驱动单元101的最下端即背压室形成部件20的下端和基部102所相对应的收容部102a(参照图34)之间。该隔膜11作为水密部件而发挥功能,可防止从背压室4的液体的漏出。另一方面,驱动单元101的壳体部件91的下面91b(图35参照)与基部102所相对应的上面102b(参照图34)直接抵接。
由此,即使不进行组装部件即4根螺钉部件103的转矩管理,也能够在密封部11s上总是提供规定的“密封区域”。此外,也不存在起因于4根螺钉部件103的组装程度的误差而驱动单元101发生倾斜这样的担心。
另外,在本实施方式中,在驱动单元101的组装后,相互连接壳体部件91和盖部件92的1根螺钉部件93被配置在不容易接近的位置上。为此,在防止调整后的限位器80的位置发生误变动上是有效的。
(从本实施方式得到的中间概念(1):从与纵长部件32相关的观点出发)
可从本实施方式提炼出的流量调整阀1具备:主阀体10,介由弹性元件(例如隔膜11)可位移地支撑在流道2、3内;背压室4,在收容有从流道的上游侧2以规定的压力供给的液体(例如水及/或热水)的同时,通过该液体生成对主阀体10向闭阀方向施力的力;流入孔12,连通流道的上游侧2和背压室4;流出孔13,连通流道的下游侧3和背压室4;先导阀体30,对流出孔13进行开闭;纵长部件32,在保持先导阀体30的同时,使该先导阀体30在纵长部件32自身的轴向上移动;旋转部件(例如马达的旋转轴61),进行旋转;及挺杆40,可随着旋转部件的旋转而旋转,且也可在该旋转中进行联动而在纵长部件32的轴向上移动。而且,挺杆40和纵长部件32以在轴向一体地进行移动的方式连接,纵长部件32介由水密密封件34在可存在有液体的背压室侧的区域和不存在液体的空气侧的区域双方中连续地延伸,且纵长部件32的贯穿水密密封件34的区域的截面积比流出孔13的背压室侧端13e的开口面积更小。
根据这样的特征,由于采用了利用背压室4和先导阀体30的构成,因此能够以较小的力来操作主阀体10。
而且,由于纵长部件32的贯穿水密密封件34的区域的截面积比流出孔13的背压室侧端13e的开口面积更小,因此对于作用于先导阀体30的力的影响,纵长部件32的保持力的程度变得比伴随流出孔13的开度变化的负压变化的程度更小。
此时,如使用图26而说明的那样,虽然在先导阀体30的开度较大的情况下,纵长部件32的保持力充分地发挥作用,但随着先导阀体30的开度变小,因逐渐变大的负压,而纵长部件32的保持力被抵销,在先导阀体30为规定的开度(图26的A点)的时间点上,在先导阀体30的举动上会产生波动、不稳。可是,由于在该开度(图26的A点)上,流量不是少量,因此无需那么高的控制精度,即,实际使用上完全没有问题。而且,由于在为了达成所谓的关闭时稳定的流量控制即主阀体稳定的移动和保持而希望高控制精度的微小开度的区域中,负压一方比纵长部件的保持力更为优势,因此没有在先导阀体的举动上产生波动、不稳的担忧,因而先导阀体的控制是稳定的。(当因闭阀,而作用于封住纵长部件的流出孔13的区域的力从水压变成大气压时,则向闭阀方向施力的力成为优势(不需要为了闭阀而赋予向下的力)。)
而且,由于为了先导阀体30的移动而可以使较细的纵长部件32移动,因此用相对低的能量就足够。此外,还存在有纵长部件32移动时的水密密封件34的阻力也较小这样的效果。并且,由于作用于先导阀体30的力在关闭时为关闭方向,因此还存在有如即使没有其他的施力也可实现切实的闭阀这样的效果。
在此,流出孔13的开口截面或者纵长部件32的截面的形状不仅限于圆形。
此外,如前所述,优选纵长部件32包含下述部件而构成,即,包含贯穿水密密封件34的区域的轴部件32a、对先导阀体30进行保持的顶端部件32b。此时,仅将轴部件32a的截面积构成为比流出孔13的背压室侧端13e的开口面积更小即可,因而能够自由地设计顶端部件32b的截面积。换言之,能够使具有小截面积的轴部件32a的长度缩短顶端部件32b的长度的量,因而能够抑制在轴部件32a上产生折断、弯曲。
此外,如前所述,优选顶端部件32b与轴部件32a在轴向上且在规定的范围内可相对滑动地连接,且设置对顶端部件32b向闭阀方向施力的弹性部件32c。此时,通过弹性部件32c的缓冲作用,可避免将先导阀体30以过剩的力按压于流出孔13这样的情况。此外,此时,即使在轴部件32a上产生有稍微的倾斜的情况下,先导阀体30也能够以跟踪流出孔13的位置的方式发挥作用,从而切实地进行闭阀动作。
此外,如前所述,优选顶端部件32b在径向外侧面的至少一部分上形成有液体移动用的流道32g。此时,能够有效地抑制在顶端部件32b进行移动时液体的存在阻碍该移动。
此外,如前所述,优选纵长部件32贯穿挺杆40的一部分,且纵长部件32介由防脱机构而与挺杆40卡合。此时,能够切实地防止纵长部件32从挺杆40脱出。进一步优选防脱机构具有E型环71。此时,即使纵长部件32较细,也能够切实地固定于挺杆40。此外,可得到下述这样的优点,即,由于能够使纵长部件32较细,因此能够减小纵长部件32和各部件的接触面积,因而能够减小在纵长部件和各部件之间产生的滑动阻力。
此外,如前所述,优选通过加力连接部件,在向所述轴向的一侧施力的状态下,使纵长部件32与挺杆40连接。此时,由于纵长部件32向轴向的一侧施力,因此可防止先导阀体30的波动、不稳。该作用在作用于先导阀体30的力的合计成为零的规定的开度(图26的A点)的附近尤其有效。
另外,在该中间概念(1)的流量调整阀1中,旋转部件不局限于步进马达60的旋转轴61,也可以是以手动进行旋转的旋转部件。即,流量调整阀1也可以是手动式的流量调整阀。
(从本实施方式得到的中间概念(2):从与弹性树脂部件72相关的观点出发)
可从本实施方式提炼出的流量调整阀1具备:主阀体10,介由弹性元件(例如隔膜11)可位移地支撑在流道2、3内;背压室4,在收容有从流道的上游侧2以规定的压力供给的液体(例如水及/或热水)的同时,通过该液体生成对主阀体10向闭阀方向施力的力;流入孔12,连通流道的上游侧2和背压室4;流出孔13,连通流道的下游侧3和背压室4;先导阀体30,对流出孔13的背压室侧端13e进行开闭;纵长部件32,在保持先导阀体30的同时,使该先导阀体30在纵长部件32自身的轴向上移动;旋转部件(例如马达的旋转轴61),进行旋转;及挺杆40,可随着旋转部件的旋转而旋转,且也可在该旋转中进行联动而在纵长部件32的轴向上移动。而且,挺杆40和纵长部件32以在轴向一体地进行移动的方式连接,且在通过加力连接部件(例如弹性树脂部件72)而向轴向的一侧施力的状态下,使纵长部件32与挺杆40连接。
根据这样的特征,由于采用了利用背压室4和先导阀体30的构成,因此能够以较小的力来操作主阀体10。
而且,由于纵长部件32在通过加力连接部件而向轴向的一侧施力的状态下连接于挺杆40,因此能够更进一步切实地抑制起因于纵长部件32和挺杆40之间的连接形态而可能会产生的间隙的发生。为此,可提高流量调整控制中的抑制滞后的效果。此外,由于在先导阀体30的定位上发生误差的担忧明显变小,因此即使将停水区域作为最小限度,也能够切实地进行停水。由此,可以实现切实的停水和敏捷的响应性并存。
从使构成部件向一个方向靠拢这样的观点出发,如前所述,优选挺杆40通过加力部件例如螺旋弹簧73对旋转部件(例如旋转轴61)向轴向的一侧施力。此时,能够切实地抑制在旋转部件(例如旋转轴61)和挺杆40之间可能会产生的间隙的发生。为此,可提高流量调整控制中的抑制滞后的效果。
此外,如前所述,优选具有与挺杆40在旋转方向卡合以向挺杆40传递旋转部件的旋转的接头部件50,加力部件(例如螺旋弹簧73)在轴向相互离开的方向上对接头部件50和挺杆40施力,且接头部件50和加力部件及挺杆40一体地旋转。此时,通过接头部件50和加力部件及挺杆40一体地旋转,由于在加力部件上未作用有扭转力矩,且旋转部件和接头部件50的相对位置也固定,因此能够使旋转运动顺利地向轴向运动转换。
此外,如前所述,优选旋转部件为马达的旋转轴61,加力部件(例如螺旋弹簧73)介由接头部件50总是在相同的旋转方向上对该旋转轴61施力。此时,在接头部件50和挺杆40之间产生有离开方向的力时,因两者的卡合而在接头部件50上在旋转方向上也产生有力。由于向马达的旋转轴61也传递有该旋转方向的力,因此对于马达的内部部件,能够介由该旋转轴61而在旋转方向上向一个方向靠拢。为此,可提高流量调整控制中的抑制滞后的效果。如果马达为步进马达60,则能够通过计算机控制来实现流量控制。此外,即使是小流量的控制,通过对步进马达60细微地进行控制,也可实现稳定的吐水。但是,不局限于步进马达60,也可以使用其他的类型的马达。
此外,如前所述,优选加力部件(例如螺旋弹簧73)以马达的定位转矩以下的力施力。此时,在维持先导阀体30的定位状态时,无需向该马达总是供电。
此外,如前所述,优选在挺杆40上设置有突起42,且具有导向斜面23,所述导向斜面23与挺杆40的突起42抵接,通过随着挺杆40的旋转而在轴向上对该突起42进行导向而使挺杆40在该轴向上移动。此时,由于与利用360度以上旋转的所谓的螺纹式相比,能够更大地设定送进角度(相对于旋转角度的轴向移动量),因此能够以适当的形态实现旋转运动的向轴向运动的转换。由此,能够以稍微的旋转而使阀体较大地进行动作,从而提高了响应性。
尤其,优选在挺杆40上且在旋转方向上设置有多个突起42,且具有多个导向斜面23,所述导向斜面23与挺杆40的多个突起42各个抵接,通过随着挺杆40的旋转而在轴向上对该突起42进行导向而使挺杆40在该轴向上移动。如果通过突起42和导向斜面23的抵接而形成的导向位置为多个,则旋转运动的向轴向运动的转换更为顺利。例如,如前所述,多个突起42优选设置3个,所述3个在旋转方向上均分(以每120°配置)。
此外,如前所述,优选纵长部件32通过加力连接部件(例如弹性树脂部件72)对挺杆40施力的方向与挺杆40通过加力部件(例如螺旋弹簧73)对旋转部件(例如旋转轴61)施力的方向相同。此时,能够更进一步切实地抑制流量调整控制中的滞后现象。
此外,如前所述,优选纵长部件32通过加力连接部件(例如弹性树脂部件72)而对挺杆40施力的方向、挺杆40通过加力部件(例如螺旋弹簧73)而对旋转部件(例如旋转轴61)施力的方向为对先导阀体30进行关闭的方向。此时,在旋转部件发生故障的情况下,先导阀体30能够维持稳定的闭阀状态。
此外,如前所述,优选先导阀体30与纵长部件32的一端粘结。此时,能够有效地抑制在纵长部件32和先导阀体30之间产生“松动”。
此外,如前所述,优选纵长部件32具有在轴向上伸缩的弹性。此时,在先导阀体30被过度地按压到流出孔13时,能够通过纵长部件32的弹性来吸收该过剩的力。
此外,如前所述,优选纵长部件32的弹性力比加力连接部件(弹性树脂部件72)的弹性力更小。此时,由于纵长部件32一方比加力连接部件更容易收缩,因此能够有效地抑制纵长部件32的破损。
此外,如前所述,优选加力连接部件与挺杆40一体地旋转。此时,由于挺杆40和加力连接部件之间不会产生较大的力矩,且还可降低加力连接部件和挺杆40之间的滑动阻力的发生,因此能够使施加于旋转部件的转矩减轻,此外,能够使旋转部件(的驱动机构)小型化。
另外,在该中间概念(2)的流量调整阀1中,旋转部件也不局限于步进马达60的旋转轴61,而也可以是以手动进行旋转的旋转部件。即,流量调整阀1也可以是手动式的流量调整阀。
(从本实施方式得到的中间概念(3):从与流入孔11相关的观点出发)
可从本实施方式提炼出的流量调整阀1具备:主阀体10,介由隔膜11可位移地支撑在流道2、3内;背压室4,在收容有从流道的上游侧2以规定的压力供给的液体的同时,通过该液体生成对主阀体10向闭阀方向施力的力;流入孔12,连通流道的上游侧2和背压室4;流出孔13,连通流道的下游侧3和背压室4;及先导阀体30,对流出孔13进行开闭。而且,设置有多个流入孔12,在先导阀体30开放流出孔13的状态下,基于从多个流入孔12各个向背压室4流入的液体,作用于主阀体10的力矩的和相互抵销(调整为控制在0.001N·m以下)。
根据这样的特征,由于采用了利用背压室4和先导阀体30的构成,因此能够以较小的力来操作主阀体10。
而且,由于设置有多个流入孔12,且在先导阀体30开放流出孔13的状态下,基于从该多个流入孔12各个向背压室4流入的液体,作用于主阀体10的力矩的和的绝对值被调整为控制在0.001N·m以下,因此抵销了主阀体10在移动中发生倾斜的力,因而可稳定地保持主阀体10的姿态。
如前所述,基于从各个多个流入孔12向背压室4流入的液体,作用于主阀体10的力矩可通过下述解析方法来进行评价,即,利用了在流量调整阀1的设计时被广泛应用的被称为CAE(Computer Aided Engineering计算机辅助工程设计)、CFD(Computational FluidDynamics计算机流体动力学)的计算机的解析方法。
此外,如前所述,优选将多个流入孔12设置在主阀体10上。此时,能够与主阀体10的设计同时进行流入孔12的个数、位置、形状、尺寸等的设计。
此外,如前所述,优选各个多个流入孔12在主阀体10内作为直线的路径而设置。此时,由于流入孔12内的压力损失小,因此能够高效地进行流体的流入及/或空气的排出。
此外,如前所述,优选主阀体10具有绕轴线X大致对称的形状(参照图2),且主阀体10的重心存在于轴线X上。此时,由于相对于主阀体10自身重力的平衡较好,因此容易用于抑制主阀体10在移动中(开闭动作中)发生倾斜的设计。
此外,如前所述,优选多个流入孔12配置为,夹着主阀体10的轴线X在对称的位置上形成对。此时,由于通过从以成对的方式配置的流入孔12的液体流入,作用于主阀体10的力矩相互抵销,因此可有效地抑制主阀体10在移动中发生倾斜。另外,优选相对于主阀体10的轴线X,成对的流入孔12在其(截面)形状上处于镜像对称。但是,各流入孔12的截面通常为圆形(各向相同)。
此外,如前所述,优选在主阀体10以该主阀体10的开闭方向为水平方向的方式配置、相对于主阀体10的轴线X,多个流入孔12在上侧区域和下侧区域分别配置至少1个。此时,在背压室4内未存在有液体的状况下(例如设备设置时),由于从上下的流入孔12均衡地流入液体从而可促进空气的排出,因此液体的内部置换较顺畅,不容易产生所谓的进气这样的现象。此外,进行排水时的空气置换也同样顺畅。
此外,如前所述,优选主阀体10介由隔膜11而被固定在流道2、3内,以便不绕轴线X旋转。此时,如果对相对于主阀体10的流入孔12的位置进行适当的定位,则容易将流入孔配置在希望的相对位置上。
此外,如前所述,优选通过步进马达60来驱动先导阀体30。此时,能够高精度控制先导阀体30的动作。
另外,在该中间概念(3)的流量调整阀1中,旋转部件也不局限于步进马达60的旋转轴61,而也可以是以手动进行旋转的旋转部件。即,流量调整阀1也可以是手动式的流量调整阀。
(从本实施方式得到的中间概念(4):从与限位器80相关的观点出发)
可从本实施方式提炼出的流量调整阀1具备:旋转部件(例如旋转轴61),进行旋转;挺杆40,随着旋转部件的旋转可直线移动;阀体(例如先导阀体30),随着挺杆40的直线移动可在直线方向上移动;限位器80,在位置不可改变的固定状态下对挺杆40的移动范围进行限制;及限位器保持部件(例如壳体部件91及盖部件92),将该限位器80选择性地保持在位置可改变的临时固定状态、所述固定状态的任意一个状态。
根据这样的特征,能够使限位器80成为临时固定状态,从而改变该限位器80的位置。具体而言,例如可以在以位置可改变的临时固定状态来保持限位器80后,一边使限位器80的位置改变,一边进行通水及停水的试验来进行停水区域的调整,且在该调整之后,以位置不可改变的固定状态来保持限位器80。由此,能够在各个流量调整阀1的每个上对阀体(例如先导阀体30)的行程进行调整,以便能够实现适当的闭阀位置。
如前所述,在限位器80的临时固定状态下位置可改变的范围包含停水区域。此时,能够在以位置可改变的临时固定状态来保持限位器80后,一边使该限位器80的位置改变,一边进行停水的试验来进行停水区域的调整。而且,能够在该调整之后,以位置不可改变的固定状态来保持限位器80。由此,能够在各个流量调整阀1的每个上对阀体的行程进行调整,以便能够实现适当的闭阀位置。
此外,优选如本实施方式的盖部件92的窗部92w那样具有下述构成,即,至少在限位器保持部件(例如壳体部件91及盖部件92)以临时固定状态保持限位器80时,使限位器80的至少一部分向外部露出的构成。此时,通过对向外部露出的限位器80的至少一部分进行操作,容易改变该限位器80的位置。并且,优选该限位器80的至少一部分为调整操作用的旋钮部81。
此外,如前所述,优选在限位器保持部件(例如壳体部件91及盖部件92)将限位器80保持在临时固定状态下时,从外部可视觉辨认与限位器80的临时固定位置相关的刻度。此时,由于在实现停水区域等的调整时,调整者能够从外部视觉辨认并有效利用该刻度,因此容易一边改变限位器的位置一边实现停水区域等的调整的操作。具体而言,在本实施方式中,通过有效利用限位器80所附带的纵纹图案及旋钮部81与设置于窗部92w的标记92i的相对位置关系,容易一边改变限位器80的位置一边实现停水区域等的调整。
此外,如前所述,优选挺杆40随着旋转部件即旋转轴61的旋转而旋转,在挺杆40上设置有突起42,且具有导向斜面23,所述导向斜面23与挺杆40的突起42抵接,通过随着挺杆40的旋转而在旋转轴线方向上对该突起42进行导向而使挺杆40在旋转轴线方向上移动,且限位器80将挺杆的转动范围限制在小于360°。此时,由于与利用360度以上旋转的所谓的螺纹式相比,能够更大地设定送进角度(相对于旋转角度的轴向移动量),因此能够以适当的形态实现旋转运动的向轴向运动的转换。由此,能够以稍微的旋转而使阀体较大地进行动作,从而提高了响应性。
此外,如前所述,旋转部件具有与挺杆40在旋转方向上卡合以向该挺杆40传递旋转的接头部件50,接头部件50具有向外周侧突出的限位器限制部58,限位器80具有截面呈大致C形状切开的筒形,通过包围接头部件50的外周侧的至少一部分而对接头部件50的限位器限制部58的转动范围进行限制,来限制挺杆40的转动范围。此时,容易将挺杆40的转动范围限制在小于360°,并且由于限位器80包围接头部件50的外周侧的至少一部分,因此所占用的空间小,也因此可实现省空间化,因而还能够低廉地抑制限位器80自身的成本。
此外,如前所述,优选限位器80通过从轴线方向的两侧夹压而形成扩径状态来形成位置不可改变的固定状态。此时,由于被夹压而形成扩径状态的限位器向原始状态返回(进行缩径)的力在使轴线方向的长度增加的方向上起作用,因此使夹压力增加进而使固定状态稳定。此外,由于可以灵活地设计用于切换限位器的临时固定状态和固定状态的构成,因此能够以低廉的成本实现该构成。
此外,如前所述,旋转部件为步进马达60的旋转轴61,限位器80被配置于挺杆40的外周侧的壳体部件91、固定于步进马达60的壳体62的盖部件92夹压,且还具备连接所述壳体部件和所述盖部件的连接部件。此时,由于盖部件92兼作用于切换限位器80的临时固定状态和固定状态的构成、用于固定步进马达60的构成,因此能够抑制零件个数的增多。
此外,如前所述,优选还具备收容挺杆40的壳体部件91、从上方侧封住壳体部件91的盖部件92、连接壳体部件91和盖部件92的连接部件(例如特殊的螺钉部件93),且限位器80的至少一部分被壳体部件91和盖部件92夹住而被定位。此时,由于限位器80的至少一部分通过壳体部件91和盖部件92而被从上下夹住的力定位,因此可降低在定位后限位器80进行不如愿的移动的担心。此外,还有能够减少零件个数这样的效果。
此时,也如前所述,优选限位器80具有截面呈大致C形状切开的筒形,且通过从轴线方向的两侧被夹压而形成扩径状态,而形成位置不可改变的固定状态。此时,能够较小地抑制限位器80所占用的空间,此外,能够低廉地抑制限位器80自身的成本。此外,由于被夹压而形成扩径状态的限位器80向原始状态返回(进行缩径)的力在使轴线方向的长度增加的方向上起作用,因此使夹压力增加进而使固定状态稳定。并且,由于可以灵活地设计用于切换限位器80的临时固定状态和固定状态的构成,因此能够以低廉的成本实现该构成。
此外,此时,也如前所述,优选旋转部件为马达的旋转轴,壳体部件91被配置于挺杆40的外周侧,盖部件92被固定于马达的壳体,限位器80被壳体部件91和盖部件92夹压。此时,由于盖部件92兼作用于切换限位器80的临时固定状态和固定状态的构成、用于固定马达的构成,因此能够抑制零件个数的增多。
此外,如前所述,优选旋转部件为步进马达60的旋转轴61。此时,能够通过计算机控制来实现流量控制。此外,即使是小流量的控制,通过对步进马达60细微地进行控制,也可实现稳定的吐水。
此外,如前所述,优选连接部件为1以上的螺钉部件93,螺钉部件93的各个的旋转轴线相对于限位器80的轴线而被偏置。此时,由于即使对各个螺钉部件93进行操作也可抑制将限位器80带动,因此可抑制在对各个螺钉部件93进行操作时限位器80进行不如愿的转动而导致位置改变。
此外,如前所述,优选在限位器80的轴线方向的一端或两端上设置有朝向外周侧而轴线方向的长度变大这样的倾斜82。此时,由于限位器80在被压窄且扩径的状态下较为稳定,因此不容易引起部件的偏心,因而使限位器80的位置不可改变的固定状态稳定。
此外,如前所述,优选用于夹压限位器80的轴线方向的一端的部件与该限位器抵接的面形成轴线方向的长度朝向外周侧变小这样的倾斜面。在该情况下,也是由于限位器80在被压窄且扩径的状态下较为稳定,因此不容易引起部件的偏心,因而限位器80的位置不可改变的固定状态较为稳定。
另外,虽然本实施方式的限位器80是通过限制接头部件50的限位器限制部58的转动来限制挺杆40的转动范围的,但也可以以限制挺杆40的直线移动范围的方式设置。具体而言,例如也可以在挺杆40的外周侧设置突起,并在壳体部件91的内周侧设置限制该突起的移动范围的限位器。
此外,可提供一种冷热水混合水栓系统,其特征在于,具备2个具有所述任意的特征的流量调整阀1,该2个流量调整阀1的其中一个与供水源连接,该2个流量调整阀1的另外一个与供热水源连接。此时,能够稳定地进行热水的混合。
此外,可提供一种制造方法,其为具有所述任意特征的流量调整阀1的制造方法,其特征在于,具备:临时固定工序,使限位器保持部件(例如壳体部件91及盖部件92)以位置可改变的临时固定状态保持限位器80;调整工序,在限位器80被保持在临时固定状态的状态下,一边使限位器80的位置改变,一边进行通水及停水的试验来进行停水区域的调整;及固定工序,在该调整工序之后,使限位器保持部件以位置不可改变的固定状态保持限位器80。
根据该方法,能够在各个的流量调整阀的每个上对阀体(先导阀体30)的行程进行调整,以便能够实现适当的闭阀位置。
并且,可提供一种制造方法,其为具有所述接头部件50的流量调整阀1的制造方法,其特征在于,具备:临时固定工序,使限位器保持部件(例如壳体部件91及盖部件92)以位置可改变的临时固定状态保持限位器80;调整工序,在限位器80被保持在临时固定状态的状态下,一边使限位器80的位置与接头部件50一起改变,一边进行通水及停水的试验来进行停水区域的调整;及固定工序,在该调整工序之后,使限位器保持部件以位置不可改变的固定状态保持限位器80。
根据该方法,也能够在各个流量调整阀的每个上对阀体(先导阀体30)的行程进行调整,以便能够实现适当的闭阀位置。优选在使限位器80的位置与接头部件50一起改变时,使用手动调整工具85。
另外,在该中间概念(4)的流量调整阀1中,旋转部件也不局限于步进马达60的旋转轴61,而也可以是以手动进行旋转的旋转部件。即,流量调整阀1也可以是手动式的流量调整阀。
此外,该中间概念(4)的流量调整阀1的阀体既可以是流量调整阀1的主阀体10(包含不具有先导阀体的构成),也可以是利用背压室4的压力来使主阀体10移动的先导阀体30。
(从本实施方式得到的中间概念(5):从与驱动单元101相关的观点出发)
可从本实施方式提炼出的流量调整阀1具备:旋转部件(例如旋转轴61),进行旋转;挺杆40,随着旋转部件的旋转可直线移动;阀体(例如先导阀体30),可随着挺杆40的直线移动而在直线方向上进行移动;及基部102,具有该阀体在闭阀状态时进行接触的阀座(例如流出孔13的背压室侧端13e)。而且,包含旋转部件即旋转轴61、挺杆40及先导阀体30的构成部件群被一体地单元化从而构成驱动单元101,该驱动单元101相对于基部102可一体地装拆。
根据这样的特征,在普通的维护操作时,仅将驱动单元101相对于基部102卸下就足够,而无需驱动单元101的分解。因此,对于构成驱动单元101的部件间的误差的累积,在维护操作的前后没有改变。由此,即使不进行限位器80的限制范围的再调整,也能够维持高流量调整性能。
如前所述,在将驱动单元101从基部102卸下时,阀体成为露出状态。此时,对阀体的维护操作极为容易。
该中间概念(5)的流量调整阀1的阀体既可以是流量调整阀1的主阀体10(包含不具有先导阀体的构成),也可以是利用背压室4的压力来使主阀体10移动的先导阀体30。
在下述情况下,即,如前述的实施方式那样,阀体为先导阀体30,基部102包含介由隔膜11而被支撑在流道2、3内的主阀体10,在驱动单元101和主阀体10之间形成有背压室4,设置有连通流道的上游侧2和背压室4的流入孔12,且连通流道的下游侧3和背压室4的流出孔13被设置为通过先导阀体30而可开闭的情况下,由于维护频率高的主阀体10相对于驱动单元101形成分体,因此维护操作的操作性高。
此外,在下述情况下,即,如前述的实施方式那样,驱动单元101具有与主阀体10相对的背压室形成部件20,将先导阀体30与挺杆40连接的纵长部件32介由水密密封件34而贯穿背压室形成部件20,挺杆40、纵长部件32及先导阀体30相对于背压室形成部件20可直线移动的情况下,由于通过水密密封件34,旋转部件及挺杆40从液体隔离,因此可采用的零件的选择范围扩大。
此外,如前所述,优选还具备连接驱动单元101的各构成部件的连接部件、对驱动单元101和基部102进行组装的组装部件,且连接部件和组装部件为不同种类的部件。此时,在对组装部件的卸下操作中,能够有效地防止误实施对连接部件的卸下操作。
尤其,更优选连接部件为特殊的螺钉部件93、96,组装部件为普通的螺钉部件103。此时,能够防止在对组装部件的卸下操作中误实施对连接部件的卸下操作,而不需要特别的成本。另外,特殊的螺钉部件是指所谓的星形螺钉部件等异形的螺钉部件。
此外,如前所述,优选对驱动单元101和基部102进行组装的组装部件为在相同方向上延伸的多个螺钉部件103。此时,由于组装部件即多个螺钉部件103在相同方向上排列,因此对该多个螺钉部件103的操作性较高。具体而言,能够实施对驱动单元101的基部102的装拆操作,而无需或是使流量调整阀1旋转或是对姿态进行改变。
此外,如前所述,优选在驱动单元101的一部分和基部102的一部分之间设置有水密部件(例如密封部11s),且驱动单元101的其他的部分和基部102的其他的部分抵接。此时,通过水密部件,能够发挥希望的区域中的水密功能,另一方面,通过抵接,即使不进行例如组装部件103的转矩管理,也能够总是得到规定的“密封区域”。此外,即使将组装部件103设置在多个部位上的情况下,也没有起因于它们的组装程度的误差而驱动单元101发生倾斜的这样的担心。
此外,如前所述,优选驱动单元101还具有:限位器80,在位置不可改变的固定状态下对挺杆40的移动范围进行限制;及限位器保持部件(例如壳体部件91及盖部件92),将该限位器80选择性地保持在位置可改变的临时固定状态、所述固定状态的任意一个,且在限位器保持部件以所述临时固定状态保持限位器80时,限位器80的至少一部分向驱动单元101的外部露出。此时,即使是在驱动单元101的组装后,通过对向外部露出的限位器80的至少一部分进行操作,对该限位器80的位置进行改变也是较容易的。
另外,在该中间概念(5)的流量调整阀1中,旋转部件也不局限于步进马达60的旋转轴61,而也可以是以手动进行旋转的旋转部件。即,流量调整阀1也可以是手动式的流量调整阀。

Claims (8)

1.一种流量调整阀,用于对在流道中流动的液体的流量进行调整,其特征在于,具备:
主阀体,通过隔膜而被可位移地支撑在所述流道内;
背压室,在收容有从所述流道的上游侧以规定的压力供给的液体的同时,通过该液体生成对所述主阀体向闭阀方向施力的力;
流入孔,连通所述流道的上游侧和所述背压室;
流出孔,连通所述流道的下游侧和所述背压室;
先导阀体,通过从所述流道的上游侧朝向下游侧移动关闭所述流出孔的上游侧,通过从所述流道的下游侧朝向上游侧移动开放所述流出孔的上游侧;以及
纵长部件,保持所述先导阀体且使所述先导阀体在轴向上移动,
所述纵长部件具有保持所述先导阀体的顶端部件和与所述顶端部件连接的轴部件,
所述轴部件贯通水密密封件,所述水密密封件将能够存在液体的背压室侧的区域和不存在液体的大气侧的区域隔开,
所述轴部件贯通所述水密密封件的区域的截面积比所述流出孔的截面积小,所述先导阀体的下端的截面积比所述流出孔的截面积大,
所述纵长部件贯通在所述轴向上能够移动的挺杆的一部分,
所述纵长部件通过防脱机构与所述挺杆卡合,
所述防脱机构具有E型环。
2.根据权利要求1所述的流量调整阀,其特征在于,多个所述流入孔被设置在所述主阀体上。
3.根据权利要求2所述的流量调整阀,其特征在于,多个所述流入孔各个在所述主阀体内作为直线的路径而设置。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的流量调整阀,其特征在于,所述主阀体具有绕轴线大致对称的形状,且所述主阀体的重心存在于所述轴线上。
5.根据权利要求4所述的流量调整阀,其特征在于,多个所述流入孔以夹着所述主阀体的轴线而在对称的位置上成对的方式配置。
6.根据权利要求4所述的流量调整阀,其特征在于,
所述主阀体以该主阀体的开闭方向为水平方向的方式配置,
且相对于所述主阀体的轴线,多个所述流入孔在上侧区域和下侧区域分别配置有至少1个。
7.根据权利要求1所述的流量调整阀,其特征在于,所述主阀体通过所述隔膜元件而被固定在所述流道内,以便不绕轴线旋转。
8.根据权利要求1所述的流量调整阀,其特征在于,所述先导阀体被步进马达驱动。
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