JP2002089732A - モータ駆動式流量調整弁 - Google Patents
モータ駆動式流量調整弁Info
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Abstract
ること。 【解決手段】 モータ駆動式流量調整弁1は、浮遊式の
弁体7と、この弁体7の開度を規制するストッパ8と、
このストッパ8が連結用コイルばね9を介して連結され
ている駆動部材11と、この駆動部材11を昇降させる
ためのモータ13を備えている。通水状態でストッパ8
を移動しようとすると、連結用コイルばね9が所定量以
上圧縮して過負荷検出信号S16が出力するので、モー
タ駆動が強制定に停止する。よって、モータ13の過負
荷運転を回避できる。また、ストッパ8を移動させる場
合には一旦ストッパを原点位置に移動させ、原点位置検
出信号S15が出力された後に、所定量だけストッパ8
を移動させて目標位置に位置決めしている。よって、ス
トッパ位置を記憶保持するための電力あるいはストッパ
位置を常時検出するための電力が不要となる。
Description
調整弁に関し、更に詳しくは、モータ負荷を低減するこ
とにより省電力化を図ったモータ駆動式流量調整弁に関
するものである。
ている弁体に一体に連結されているシャフトをモータに
より昇降して、弁体を開閉するように構成されたモータ
駆動式の流量調整弁が知られている。モータを精度良く
駆動制御することにより、流量調整を精度良く行なうこ
とが可能である。
モータ駆動式流量調整弁では、モータ出力軸が機械的伝
達機構を介して直接に弁体シャフトに連結されているの
で、弁体に作用する水圧等が直接にモータに作用する。
このために、弁体の開閉操作には大きな駆動力が必要で
あり、モータ負荷も大きくなる。この結果、モータ消費
電力も増加してしまう。商用電源から電力を供給できる
場合にはそれ程問題にはならないが、バッテリ駆動型の
モータを使用する場合には消費電力を極力抑制すること
が望ましい。
とにより省電力化を図ったモータ駆動式流量調整弁を提
案することにある。
めに、本発明のモータ駆動型流量調整弁は、流体圧によ
って弁座から押し上げられて閉状態から開状態に切り換
わる浮遊式の弁体と、この弁体の開度を制限するストッ
パと、このストッパに対して弾性圧縮可能な連結部材を
介して連結されている駆動部材と、この駆動部材を前記
弁体の開閉方向に移動させるモータと、前記弾性圧縮可
能な連結部材が所定量以上圧縮されたことを検出する過
負荷検出器と、駆動部材の原点位置を検出する原点位置
検出器とを有することを特徴としている。
ータと弁体とは、機械的連結が無く完全に相互に分離し
ている。従って、弁体に作用する流体圧がモータの側に
作用することを回避できる。
る状態で、モータを駆動してストッパの位置を移動して
弁体の開度を制限しようとすると、ストッパは弁体によ
って押されているので、モータに過剰な負荷がかかる。
しかし、本発明では、ストッパと駆動部材は弾性圧縮可
能な連結部材を介して連結されているので、駆動部材の
みが移動すると、連結部材が圧縮されて、過負荷検出器
により過負荷状態が検出される。この検出器からの検出
信号によりモータ駆動を強制的に停止すれば、モータが
過負荷状態に陥ることを回避でき、従って、消費電力も
節約できる。
を原点位置検出器により検出可能であるので、駆動部材
を駆動するためには、すなわち、駆動部材に連結部材を
介して連結されているストッパの位置を調整するために
は、ストッパを一旦原点位置に戻し、そこから所定距離
だけストッパを移動させて、目標とする位置に設定すれ
ばよい。このようにすれば、ストッパの位置を常に検出
している必要が無く、また、ストッパ位置をメモリに保
持しておく必要もない。よって、ストッパ位置の常時検
出あるいはそれを記憶保持するための消費電力を削減で
きる。
パ、前記連結部材および前記駆動部材がこの順序で下側
から上側に向けて垂直に配列すればよい。
のではなく、前記弁体、前記ストッパ、前記連結部材お
よび前記駆動部材をこの順序で下側から上側に向けて斜
め方向に配列してもよい。
を用いることができ、例えば、弁体の開閉動作時の摺動
抵抗を小さくするためには、球状の弁体を使用すること
が望ましい。
弁体を弁座に押し付けて弁体を閉じる際、およびストッ
パによる押付け力を解除して弁体を開く際には、当該弁
体が作用する流体圧によって、その開閉方向に延びる軸
線を中心として急速に回転することが確認された。従っ
て、この弁体を押し付けるためのストッパを前記の軸線
回りに回転自在に保持しておき、当該ストッパの回転運
動を利用して発電機により発電を行なわせることも可能
である。
とができ、この場合、前記弁座の開口形状を当該弁体が
嵌まり込む正多角形とすれば、止水性を改善できる。
な素材から形成すれば、弁体の摺動によって弁座が摩耗
して、双方の形状がなじむので、止水性を改善できる。
球状となっている砲弾形のものを用いることができ、こ
の場合には、前記弁座の開口形状を、当該弁体の先端部
分が嵌まり込む円形とすればよい。砲弾形の弁体は、不
規則な水流や、水流の微小な変化を、自らの形状で安定
化させる整流作用があるので、当該弁体が不規則に回転
することがなく、振動等の発生を抑制できるという利点
がある。
可能な弁体押付け面を形成しておけば、弁体を確実に押
し付けることができる。
には、前記弁体の移動空間と、この弁体よりも下流側の
流体通路部分との間を連通しているバイパス路を形成す
ることが望ましい。
適用したモータ駆動式流量調整弁を説明する。
式流量調整弁の概略構成図である。この図に示すよう
に、本例のモータ駆動式流量調整弁1は、流体管、たと
えば水道管に接続されている弁箱2を備え、この弁箱2
の内部には、通水路3、4と、これらの通水路3、4を
連通している円形開口5とが形成されている。この円形
開口5の内周面が弁座6とされており、ここには、上側
から円錐台形状の弁体7が着座して、当該円形開口5が
封鎖されている。
浮遊型の弁体であり、この弁体7の直上にはストッパ8
が上下方向に移動可能に配置されている。このストッパ
8は同軸状態に連結した連結用コイルばね9を介して、
駆動部材11の下端に連結されている。駆動部材11も
上下方向に移動可能であり、当該駆動部材11に形成し
たボールナット部分に、上側からボールねじ12がねじ
込まれている。このボールねじ12はモータ13の出力
軸14に同軸状態で連結されている。
車列を介在させて連結してもよい。また、モータ13の
回転運動を駆動部材11の直線運動に変換する機構はボ
ールねじ・ボールナット以外の雄ねじおよび雌ねじの組
み合わせでもよく、あるいはそれ以外の変換機構を採用
することもできる。
弁箱2内に配置されている。従って、モータ13を駆動
すると、その出力軸14に連結されているボールねじ1
2の回転により、駆動部材11は上下に直線移動するこ
とになる。駆動部材11を上昇させると、弁箱2の上端
面2aに当たるようになっており、当該上端面2aおよ
び駆動部材11の上端面にはそれぞれ原点位置検出器1
5の検出用端子15a、15bが配置されている。駆動
部材11が弁箱上端面2aに当たると、検出用端子15
a、15bが導通状態となり、原点位置検出信号S15
が出力されるようになっている。
縮状態になったことを検出するための過負荷検出器16
も備わっており、この過負荷検出器16の一方の検出用
端子16aは駆動部材11の側に取り付けられ、他方の
検出用端子16bはストッパ8の側に取付けられてい
る。コイルばね9が所定量以上圧縮して、双方の部材が
接近すると、これらの検出用端子16a、16bが導通
状態となり、過負荷検出信号S16が出力されるように
なっている。
御装置17に供給される。これらの検出信号に基づき、
駆動制御装置17は、モータ13の駆動を制御するよう
になっている。
量調整弁1の動作を説明する。まず、水が流れていない
状態においてモータ13を駆動して、駆動部材11をそ
の上端原点位置から所定の位置まで降下させる。すなわ
ち、この駆動部材11に連結用コイルばね9を介して連
結されているストッパ8を所定の位置となるように位置
決めする。
遊式の弁体7が押し上げられ、開口5が開き、水が流れ
はじめる。弁体7はストッパ8に当たる位置まで上昇す
る。よって、ストッパ8によって弁体7の開度が規制さ
れる。
動して、ストッパ8の位置を降下して弁開度を絞ろうと
すると、ストッパ8には下側から弁体7が押し付けられ
ているので、駆動部材11のみが降下して、連結用コイ
ルばね9を圧縮する。この結果、過負荷検出用端子16
a、16bが接触して導通状態になり、過負荷検出信号
S16が出力される。駆動制御装置17は、この検出信
号S16を受取ると、強制的にモータ駆動を停止する。
従って、本例のモータ駆動式流量調整弁1においては、
水圧に逆らって弁体を強制的に移動させるようなモータ
に過負荷が作用する駆動が行われることを回避できる。
よって、かかる駆動により大電流が消費されてしまうこ
とを防止できる。
は、流量調整はモータ駆動によりストッパ位置を調整す
ることにより行なうことができる。この場合、通水を止
めた後に、一旦、ストッパ8を原点位置まで上昇させ
る。すなわち、モータ13を駆動して、連結用コイルば
ね9を介してストッパ8に連結されている駆動部材11
を上端原点位置まで上昇させる。駆動部材11を上端原
点位置まで上昇させると、原点位置検出用接点15a、
15bが接触して導通状態になり、原点位置検出信号S
15が出力される。この出力を受取ることにより、駆動
制御回路17は駆動部材11、したがってストッパ8が
原点位置まで上昇したことを認識して、モータ13を停
止する。
により、ストッパ8を所定量だけ降下させて、目標とす
る位置に位置決めする。これにより、弁開度が規定され
る。このように、本例のモータ駆動式流量調整弁1で
は、ストッパ8の原点位置を記憶保持する必要がなく、
また、常にストッパ位置を検出する必要もない。よっ
て、駆動電力を節約することができる。
モータ駆動式流量調整弁の第2の実施例を示す概略構成
図である。本例のモータ駆動式流量調整弁21の基本構
成は図1のモータ駆動式流量調整弁1と同一であるの
で、対応する部分には同一の符号を付し、それらの説明
は省略する。
弁体7、ストッパ8、連結用コイルばね9、駆動部材1
1、ボールねじ12およびモータ13が垂線に対して所
定の角度だけ傾斜した傾斜配列とされており、これに対
応して弁箱2Aも傾斜配置されている。このように弁体
7の移動方向を斜めにすることにより、水流方向(水平
流)を変えずに、すなわち、弁座6Aが形成されている
円形開口5Aを挟み、両側の通水路3A、4Aを段差無
く水平に同軸状態に配列して、弁体7を持ち上げること
ができる。よって、圧力損失が小さくて済む。
は弁体7を、球状のものを使用してもよい。図3にはか
かる構成を備えた第3の実施例に係るモータ駆動式流量
調整弁を示す説明図である。
球状の弁体7Aは、弁箱2の内周面2bとの接触が線接
触となるので、接触抵抗が小さくなる。また、転動する
ことにより上下方向の移動が円滑に行われるという利点
がある。
位置を移動して弁体7Aを開こうとしても、弁体7Aが
弁箱内2Aの圧力に押されて持ち上がらないことがあ
る。こうした場合は、弁箱2Aの内部空間200、すな
わち弁体7Aの背面側の空間と、弁体7Aよりも下流側
の通水路3Aとの間にバイパス路18を設けることが望
ましい。バイパス路18によって、弁箱2Aの内部空間
200の圧力が常に下流側の水圧に等しくなるので、弁
体7Aをスムーズに持ち上げることができる。
第4の実施例に係るモータ駆動式流量調整弁を示す概略
構成図である。本例のモータ駆動式流量調整弁23の基
本構成は図3のモータ駆動式流量調整弁22と同一であ
るので、対応する部分には同一の符号を付し、それらの
説明は省略する。
ストッパ8Aが連結用コイルばね9の先端に対して、弁
体の開閉方向に延びる軸線800を中心として回転自在
の状態で取付けられている。また、当該ストッパ8Aに
は、同軸状態でシャフト191の先端が連結されてお
り、このシャフト191は、連結用コイルばね9、駆動
部材11、ボールねじ12およびモータ13の中心を、
回転自在の状態で貫通しており、他端が発電機19に連
結されている。
の外周面に対して面接触可能な弁体押付け面801が形
成されている。換言すると、弁体7Aに密着可能な凹状
球面が形成されている。従って、ストッパ8Aは確実に
弁体7Aを押し付けることができる。
整弁23では、弁体7Aを開けた直後あるいは閉じる直
前に、当該弁体7Aは、水流により急速に軸線800回
りに回転する。この結果、弁体7Aを押し付けているス
トッパ8Aも一緒に回転する。このストッパ8Aの回転
により発電機19が駆動されて発電動作を行なう。よっ
て、弁体7Aの回転を電力として取り出して利用するこ
とができる。
弁体を球形の代わりに、正多面体とすることもできる。
図5にはかかる構成を備えた第5の実施例に係るモータ
駆動式流量調整弁を示す説明図である。
弁体7Bが正四面体となっている。これに対応して、弁
座6Bの開口も正三角形の開口5Bとされている。この
ように構成すると、2点鎖線で示す弁箱2A内のストッ
パ8が弁体7Bを押さえて、弁体7Bが開口5Bに確実
に嵌まり込むので、止水性を向上させることができる。
弁体を球形、正多角形の代わりに、砲弾形とすることも
できる。図6にはかかる形状の弁体を備えたモータ駆動
式流量調整弁を示す説明図である。
弁体70が砲弾形をしている。すなわち、弁体70は、
その先端部分71がほぼ半球形状をしており、それ以外
の部分が円柱状をしている。これに対して、弁座60の
開口61は、弁体先端部分71の大半部分が嵌まり込み
可能な円形開口とされている。
が得られる。弁体が球や正多角形の場合には、水流の微
小な変化によって弁体には常に不規則な回転運動が起き
る。このために、振動や騒音が発生し、また、弁体ある
いは弁座の摩耗が激しくなる等の弊害が起きる。これに
対して、砲弾形の弁体の場合には、その砲弾形状が水流
変化を安定させる整流作用があるので、水流変化に起因
する弁体の回転運動が低減される。よって、振動や騒音
の発生を抑制でき、また、弁体、弁座の部分の摩耗も低
減できる。
においては弁体および弁座の素材については言及しなか
ったが、一般に、弁体に比べて弁座を軟質素材から形成
しておけば、弁体によって弁座面が摩耗して、双方の納
まりが良くなるので好ましい。
ものであるが、その他の流体流量を調整するために本発
明を適用できることは勿論である。
動式流量調整弁では、弁体とモータとの機械的連結を断
ち、弁体の開度調整を、モータに連結されている駆動部
材に対して弾性圧縮可能な連結部材を介して連結された
ストッパ位置を調整することにより行なうようにしてい
る。従って、モータに水圧が作用することが無いので、
モータ駆動電力を節約できる。
整すると、当該状態が過負荷検出器によって検出されて
モータ駆動が停止する。よって、通常状態においてモー
タに負荷が作用する状態での調整を回避できるので、省
電力化を達成できる。
原点位置検出器を備え、ストッパ位置の調整時には、一
旦原点位置にストッパを戻して所定位置に移動させるよ
うにしている。従って、ストッパ位置を記憶保持してお
くための電力あるいはストッパ位置を常時検出するため
の電力が不要となるので、その分、省電力化を達成でき
る。
場合には、当該弁体の開閉時に発生する回転運動をスト
ッパを介して取出して発電機の発電用駆動源として利用
することができる。
した場合には、これが嵌まり込む正多角形状となるよう
に弁座の開口側を形成しておけば、弁体を確実に着座さ
せることができるので、止水性を改善できる。
した場合には、当該砲弾形状には整流作用があるので、
水流変化に起因する弁体の回転運動等を低減でき、従っ
て、弁体の運動に伴う振動や騒音を低減でき、また、弁
体や弁座の部分の摩耗を低減できる。
ら形成しておけば、弁体の摺動によって弁座が摩耗し
て、弁体が弁座の座面に密着するようになるので、その
止水性を改善できるので好ましい。
可能な弁体押付け面を形成しておけば、確実に弁体を押
付けことができる。
と、この弁体よりも下流側の流体通路部分との間を、バ
イパス路で連通させておけば、水圧差によって弁体の円
滑が開閉動作が阻害されるという弊害を回避できる。
動式流量調整弁の概略構成図である。
動式流量調整弁を示す概略構成図である。
動式流量調整弁を示す概略構成図である。
動式流量調整弁を示す概略斜視図である。
動式流量調整弁を示す概略斜視図である。
動式流量調整弁を示す概略斜視図である。
調整弁 2、2A 弁箱 2a 弁箱の上端面 2b 弁箱の内周面 3、4、3A、4A 通水路 5、5A、61 円形開口 5B 三角形開口 6、6A,6B、60 弁座 7、7A、7B、70 弁体 8、8A ストッパ 9 連結用コイルばね 11 駆動部材 12 ボールねじ 13 モータ 14 モータ出力軸 15 原点位置検出器 S15 検出信号 15a、15b 検出用接点 16 過負荷検出器 S16 検出信号 16a、16b 検出用接点 17 駆動制御装置 18 バイパス路 19 発電機 191 シャフト 200 内部空間 800 軸線 801 弁体押し付け面
Claims (10)
- 【請求項1】 流体圧によって弁座から押し上げられて
閉状態から開状態に切り換わる浮遊式の弁体と、この弁
体の開度を制限するストッパと、このストッパに対して
弾性圧縮可能な連結部材を介して連結されている駆動部
材と、この駆動部材を前記弁体の開閉方向に移動させる
モータと、前記弾性圧縮可能な連結部材が所定量以上圧
縮されたことを検出する過負荷検出器と、駆動部材の原
点位置を検出する原点位置検出器とを有することを特徴
とするモータ駆動式流量調整弁。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記弁体、前記ストッパ、前記連結部材および前記駆動
部材がこの順序で下側から上側に向けて垂直に配列され
ていることを特徴とするモータ駆動式流量調整弁。 - 【請求項3】 請求項1において、 前記弁体、前記ストッパ、前記連結部材および前記駆動
部材がこの順序で下側から上側に向けて斜め方向に配列
されていることを特徴とするモータ駆動式流量調整弁。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のうちのいずれかの項
において、 前記弁体は球であることを特徴とするモータ駆動式流量
調整弁。 - 【請求項5】 請求項4において、前記ストッパは、前
記弁体の開閉方向に延びる軸線回りに回転自在に保持さ
れており、 当該軸線回りのストッパの回転運動により発電動作を行
なう発電機を有していることを特徴とするモータ駆動式
流量調整弁。 - 【請求項6】 請求項1ないし3のうちのいずれかの項
において、 前記弁体は正多面体であり、前記弁座の開口形状は当該
弁体が嵌まり込む正多角形であることを特徴とするモー
タ駆動式流量調整弁。 - 【請求項7】 請求項6において、 前記弁座は、前記弁体に比べて軟質な素材から形成され
ていることを特徴とするモータ駆動式流量調整弁。 - 【請求項8】 請求項1ないし3のうちのいずれかの項
において、 前記弁体は先端がほぼ半球状の砲弾形をしており、前記
弁座の開口形状は当該弁体の先端部分が嵌まり込む円形
であることを特徴とするモータ駆動式流量調整弁。 - 【請求項9】 請求項1ないし8のうちのいずれかの項
において、 前記ストッパは、前記弁体に面接触可能な弁体押付け面
を備えていることを特徴とするモータ駆動式流量調整
弁。 - 【請求項10】 請求項1ないし9のうちのいずれかの
項において、 前記弁体の移動空間と、この弁体よりも下流側の流体通
路部分との間を連通しているバイパス路を有しているこ
とを特徴とするモータ駆動式流量調整弁。
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