JP2007024274A - Valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通路を開閉する弁体をステッピングモータで開閉駆動する弁装置に関し、特に、温水暖房システムあるいはその他の流体供給システム等における流体通路に配置される弁装置に関する。 The present invention relates to a valve device that opens and closes a valve body that opens and closes a passage with a stepping motor, and particularly relates to a valve device that is disposed in a fluid passage in a hot water heating system or other fluid supply system.
従来の弁装置としては、円筒状に形成されたステータ,ステータの内側に回動自在に支持されてステップ的に回転し得る円筒状のロータ等からなるステッピングモータ、ロータの内周面に形成された雌ネジに螺合する雄ネジをもつと共に断面が長円形状をなす軸部をもつシャフト,シャフトの先端に設けられて通路を開閉する弁体,シャフトの軸線方向の移動端位置を規制するベくシャフトの外周面に植設されたピン、シャフトの軸部を回動不能にかつ軸線方向に摺動自在に支持するスライド軸受等を備え、ロータが適宜回転駆動されることにより、シャフトを介して弁体が軸線方向に往復動し通路を開閉するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventional valve devices include a cylindrically formed stator, a stepping motor comprising a cylindrical rotor that is rotatably supported inside the stator and can rotate stepwise, and is formed on the inner peripheral surface of the rotor. A shaft having a male screw that engages with a female screw and a shaft portion having an oval cross section, a valve body that is provided at the tip of the shaft to open and close the passage, and restricts the moving end position of the shaft in the axial direction A pin provided on the outer peripheral surface of the shaft, a slide bearing that supports the shaft portion of the shaft so that it cannot rotate and is slidable in the axial direction, and the rotor is appropriately driven to rotate the shaft. A valve body that reciprocates in the axial direction through an opening and closing passage is known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、この弁装置においては、シャフトの回転を規制する手法として、長円形状の断面をなす軸部をシャフトに形成し、この軸部を摺動自在に支持する軸受を採用しているため、シャフトの形状が複雑で製造が容易ではなく、又、シャフト(軸部)と軸受との間の摺動性を確保しながら、この界面からの流体の漏れを防止するようなOリングを配置するのが困難である。
また、弁体及びシャフトの軸線方向の移動端位置を規定する手法として、別個のピンをシャフトに植設しているため、部品点数が多く、その分組み付け工数も多くなっている。
However, in this valve device, as a method for regulating the rotation of the shaft, a shaft portion having an oval cross section is formed on the shaft, and a bearing that slidably supports the shaft portion is employed. The shape of the shaft is complicated and not easy to manufacture, and an O-ring is provided to prevent fluid leakage from this interface while ensuring slidability between the shaft (shaft) and the bearing. Is difficult.
Further, as a method for defining the moving end position of the valve body and the shaft in the axial direction, since separate pins are implanted in the shaft, the number of parts is large, and the number of assembling steps is increased accordingly.
また、他の弁装置としては、円筒状に形成されたステータ,ステータの内側に回動自在に支持されてステップ的に回転駆動され得るロータ,ロータに固定されて先端に雄ネジをもつシャフト等からなるステッピングモータ、シャフトの雄ネジに螺合される雌ネジを有し軸線方向に移動自在に支持されて通路を開閉する弁体(ホルダ)、弁体の回転を規制すると共にその外周面と接触して弁体を軸線方向に摺動自在に支持する円筒状のガイド、弁体とガイドの間に圧縮した状態で配置されて弁体を閉弁方向に付勢するコイルスプリング等を備え、ロータが適宜回転駆動されることにより、弁体が軸線方向に往復動して通路を開閉するものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Other valve devices include a cylindrically formed stator, a rotor that is rotatably supported inside the stator and can be driven to rotate stepwise, a shaft that is fixed to the rotor and has a male screw at the tip, etc. A stepping motor comprising: a valve body (holder) that has a female screw threadedly engaged with a male screw of the shaft and is supported so as to be movable in the axial direction; and that controls the rotation of the valve body and its outer peripheral surface; A cylindrical guide that contacts and slidably supports the valve body in the axial direction, a coil spring that is arranged in a compressed state between the valve body and the guide and biases the valve body in the valve closing direction, etc. There is known one in which a valve body reciprocates in an axial direction to open and close a passage when a rotor is driven to rotate appropriately (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、この弁装置においては、シャフトの先端に形成された雄ネジに弁体の雌ネジが螺合するため、ロータからシャフトの先端までは一定の長さを要し、軸線方向における装置の小型化が困難である。また、弁体の軸線方向の移動端位置を規制する手法として、回転しない弁体の端部を回転するロータの端部に直接当接させるようにしているため、両者が当接する際に相対的な滑りを生じ、磨耗粉の発生あるいはその磨耗粉の摺動界面への噛み込み等を招く虞があり、機能上の信頼性が十分ではない。
また、シャフトに比べて弁体の外径が大きくなるため、弁体の外周面とガイドとの間の摺動性を確保しながら、この界面からの流体の漏れを防止するようなOリング等のシール部材を配置するのが困難である。
さらに、弁体は、コイルスプリングを圧縮させつつ、シャフトに螺合させて組み付ける必要があるため、組み付け作業が容易ではない。
However, in this valve device, since the female screw of the valve body is screwed into the male screw formed at the tip of the shaft, a certain length is required from the rotor to the tip of the shaft, and the device is small in the axial direction. Is difficult. Further, as a method for regulating the moving end position of the valve body in the axial direction, the end of the valve body that does not rotate is brought into direct contact with the end of the rotating rotor. May cause generation of wear powder, or may cause wear powder to bite into the sliding interface, and the functional reliability is not sufficient.
In addition, since the outer diameter of the valve body is larger than that of the shaft, an O-ring or the like that prevents fluid leakage from this interface while ensuring slidability between the outer peripheral surface of the valve body and the guide. It is difficult to arrange the seal member.
Furthermore, since it is necessary to assemble the valve body by screwing it into the shaft while compressing the coil spring, the assembling work is not easy.
本発明は、上記従来技術の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、部品点数の削減、構造の簡素化、組立工数の低減、小型化等を図りつつ、Oリング等のシール部材の組み付けを容易に行うことができ、摺動界面でのシール性能を向上させることのできる弁装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances of the above prior art, and its object is to reduce the number of parts, simplify the structure, reduce the number of assembly steps, reduce the size, etc. It is an object of the present invention to provide a valve device that can easily assemble a sealing member such as the above and can improve the sealing performance at the sliding interface.
本発明の弁装置は、雌ネジをもつロータ及びロータの周りに配置されたステータを含むステッピングモータ、ロータの雌ネジに螺合される雄ネジを有し軸線方向に往復動自在にかつ回動不能に支持されたシャフト、シャフトの先端側に設けられて通路を開閉する弁体、少なくともステッピングモータを収容するハウジング、を備えた弁装置であって、上記弁体は、シャフトに対し樹脂材料を用いて一体的に成型された弁ホルダと、弁ホルダに結合されて通路の弁座に着座し得る弁部と、を含む、構成となっている。
この構成によれば、ロータが回転すると、シャフトが軸線方向に移動して、弁体が通路を開閉し又は所定の開度に設定して流体の流量を制御する。ここで、弁体の弁ホルダがシャフトに対して一体的に成型(例えば、インサート成型)され、成型された弁ホルダに対して弁部が結合されているため、弁部による止水性能を確保しつつ、部品点数削減、構造の簡素化、組立工数の削減、小型化を達成できる。
The valve device of the present invention has a stepping motor including a rotor having a female screw and a stator arranged around the rotor, a male screw screwed into the female screw of the rotor, and is capable of reciprocating and rotating in the axial direction. A valve device comprising: a shaft that is impossiblely supported; a valve body that is provided on a tip end side of the shaft and opens and closes a passage; and a housing that houses at least a stepping motor. The valve holder is integrally formed using the valve holder, and the valve portion is coupled to the valve holder and can be seated on the valve seat of the passage.
According to this configuration, when the rotor rotates, the shaft moves in the axial direction, and the valve body opens and closes the passage or sets the opening to a predetermined degree of opening to control the fluid flow rate. Here, the valve holder of the valve body is molded integrally with the shaft (for example, insert molding), and the valve portion is coupled to the molded valve holder, so water stop performance by the valve portion is ensured However, it is possible to reduce the number of parts, simplify the structure, reduce the number of assembly steps, and reduce the size.
上記構成において、シャフトは、弁ホルダの端面から突出すると共に先端が拡径した嵌合突起を有し、弁部は、弁ホルダに結合されると共に嵌合突起に嵌合されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、弁部が弁ホルダに結合されるだけでなく、弁ホルダの端面から突出したシャフトの嵌合突起に対して嵌合されているため、弁部が堅固に固定され、弁部の耐久性を高めることができる。
In the above configuration, the shaft has a fitting protrusion that protrudes from the end face of the valve holder and whose tip has an enlarged diameter, and the valve portion is coupled to the valve holder and fitted to the fitting protrusion. Can be adopted.
According to this configuration, since the valve portion is not only coupled to the valve holder but also fitted to the fitting protrusion of the shaft protruding from the end face of the valve holder, the valve portion is firmly fixed, and the valve The durability of the part can be increased.
上記構成において、ハウジングの内側に嵌合して固定されると共にシャフトを摺動自在に支持する貫通孔をもつシャフトホルダを含み、シャフトホルダは、回転を規制しつつ軸線方向に移動自在に弁ホルダをガイドするガイド部、弁ホルダの端部が当接することにより弁体の軸線方向の移動端位置を規定するストッパ部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、シャフトホルダのガイド部が弁ホルダの回転を規制することによりシャフトの回転が規制され、シャフトホルダのストッパ部が弁ホルダの軸線方向への移動を規制することにより弁体の移動端位置が規定される。
このように、弁ホルダとシャフトホルダとの係合関係において、シャフト及び弁体の回り止め機能と、シャフト及び弁体のストッパ機能が得られるため、回り止め機能及びストッパ機能を別々に設ける場合に比べて、構造を簡素化でき、製造コストを低減できる。また、弁ホルダとシャフトホルダとは両方とも回転しない(相対的な回転を生じない)ものであるため、摺動による磨耗等を生じることもなく、機能上に信頼性が向上する。
The above configuration includes a shaft holder having a through hole that is fitted and fixed to the inside of the housing and slidably supports the shaft, and the shaft holder is movable in the axial direction while restricting rotation. It is possible to adopt a configuration having a stopper portion that regulates the moving end position of the valve body in the axial direction when the guide portion that guides the valve and the end portion of the valve holder abut on each other.
According to this configuration, the shaft holder guide portion restricts the rotation of the valve holder to restrict the rotation of the shaft, and the shaft holder stopper portion restricts the movement of the valve holder in the axial direction of the valve body. A moving end position is defined.
As described above, in the engagement relationship between the valve holder and the shaft holder, the rotation preventing function of the shaft and the valve body and the stopper function of the shaft and the valve body are obtained. In comparison, the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Further, since both the valve holder and the shaft holder do not rotate (relative rotation does not occur), wear due to sliding does not occur, and functional reliability is improved.
上記構成において、シャフトホルダのガイド部は、軸線周りに放射状に配列された規制片を有し、弁ホルダは、規制片に係合してガイドされるべく軸線周りに放射状に配列された被規制片を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、軸線周りにおいてお互いに放射状に配列されたガイド部の規制片及び弁ホルダの被規制片の係合により、弁体及びシャフトの回転が規制されるため、規制力が軸線周りにおいて平滑化され、規制力が局部的に大きくなるのを防止できる。
In the above configuration, the guide portion of the shaft holder has the restriction pieces radially arranged around the axis, and the valve holder is regulated to be arranged radially around the axis so as to be engaged and guided by the restriction pieces. A configuration with pieces can be employed.
According to this configuration, since the rotation of the valve body and the shaft is regulated by the engagement of the regulating piece of the guide portion and the regulated piece of the valve holder that are radially arranged around the axis, the regulating force is around the axis. It is possible to prevent the regulation force from being locally increased.
上記構成において、シャフトホルダは、ロータを回動自在に支持する軸受を保持する軸受保持部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ロータとシャフトが、同一の部材であるシャフトホルダにより支持されるため、軸心のずれ等を防止でき、ロータの円滑な回転運動及びシャフトの円滑な直線運動を得ることができる。
The said structure WHEREIN: The structure which has a bearing holding part holding the bearing which supports a rotor rotatably can be employ | adopted for a shaft holder.
According to this configuration, since the rotor and the shaft are supported by the shaft holder, which is the same member, it is possible to prevent axial misalignment and the like, and to obtain a smooth rotational motion of the rotor and a smooth linear motion of the shaft. it can.
上記構成において、シャフトホルダは、軸線方向においてお互いに嵌合して結合されるべく軸線上に中心をもつ雄型ホルダ及び雌型ホルダを含み、雄型ホルダは、貫通孔を画定すると共に,ハウジングに嵌合される拡径円筒部,貫通孔よりも大きい内径をなす縮径円筒部を含み、雌型ホルダは、貫通孔を画定すると共に,縮径円筒部を嵌入させる環状溝を有し、縮径円筒部の内側には、雄型ホルダ及び雌型ホルダがお互いに嵌合された状態で、シャフトを摺動自在に接触させてシールするOリングが装着されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、装置の組み付けに際して、弁体を一体的に備えたシャフトを、雌型ホルダに通し、続いて、Oリングさらに雄型ホルダに通し、あるいは、縮径円筒部にOリングを装着した状態で雄型ホルダに通し、その後、雄型ホルダを雌型ホルダに嵌合して結合することにより、Oリングもシャフトに摺動自在に嵌め込まれることになり、Oリングの組み付けを容易に行うことができる。このように、シャフトに対して同一方向から、雌型ホルダ、Oリング、雄型ホルダを組み込むことができるため、組立の段取りを簡素化でき、又、Oリングの組み付け後においても潤滑剤を容易に塗布することができる。また、シャフトの周りにおけるシール性能を確実に向上させることができる。
In the above configuration, the shaft holder includes a male holder and a female holder having a center on the axis to be fitted and coupled with each other in the axial direction, and the male holder defines a through-hole and a housing. An enlarged cylindrical portion fitted into the inner diameter of the cylindrical holder, and a reduced diameter cylindrical portion having an inner diameter larger than that of the through hole. The female holder has an annular groove for defining the through hole and fitting the reduced diameter cylindrical portion, Use a configuration in which an O-ring is mounted inside the reduced-diameter cylindrical portion to seal the shaft in a slidable contact with the male holder and female holder fitted together. Can do.
According to this configuration, when assembling the apparatus, the shaft integrally provided with the valve body is passed through the female holder, and then the O-ring is further passed through the male holder, or the O-ring is provided in the reduced diameter cylindrical portion. The O-ring is slidably fitted onto the shaft by fitting the male holder with the female holder and then coupling the male holder to the female holder. Can be done. Thus, since the female holder, O-ring, and male holder can be assembled from the same direction with respect to the shaft, the assembly setup can be simplified, and the lubricant can be easily used even after the O-ring is assembled. Can be applied. Further, the sealing performance around the shaft can be improved reliably.
上記構成において、縮径円筒部の外側には、ハウジングの内壁と接触するOリングが装着されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ハウジングとシャフトホルダとの間のシール性能も確保することができ、装置全体としてのシール性能を向上させることができる。
The said structure WHEREIN: The structure by which the O-ring which contacts the inner wall of a housing is mounted | worn on the outer side of a reduced diameter cylindrical part is employable.
According to this structure, the sealing performance between a housing and a shaft holder can also be ensured, and the sealing performance as the whole apparatus can be improved.
上記構成において、ハウジングは、ステッピングモータを収容するモータハウジング、及び弁体を収容すると共に弁座を画定する弁ハウジングを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、弁体も弁ハウジングに収容されるため、弁装置を取扱う際に弁体を他の物に衝突させて破損させる虞がなくなり、取扱い中における品質を保証することができる。
The said structure can employ | adopt a structure including the motor housing which accommodates a stepping motor, and the valve housing which accommodates a valve body and defines a valve seat.
According to this configuration, since the valve body is also accommodated in the valve housing, there is no possibility that the valve body collides with other objects when the valve device is handled, and the quality during the handling can be ensured.
上記構成をなす弁装置によれば、部品点数の削減、構造の簡素化、組立工数の低減、小型化等を達成しつつ、Oリング等のシール部材の組み付けを容易に行うことができ、摺動界面でのシール性能を向上させた弁装置を得ることができる。 According to the valve device configured as described above, it is possible to easily assemble a seal member such as an O-ring while achieving reduction in the number of parts, simplification of the structure, reduction in the number of assembly steps, miniaturization, and the like. A valve device with improved sealing performance at the dynamic interface can be obtained.
以下、本発明の最良の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図3は、本発明に係る弁装置一実施形態を示すものであり、図1及び図2は弁装置の断面図、図3は弁装置の一部を示す分解斜視図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 3 show an embodiment of a valve device according to the present invention, FIG. 1 and FIG. 2 are sectional views of the valve device, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing a part of the valve device.
この弁装置は、図1ないし3に示すように、ハウジング10、ハウジング10内に収容されて回動自在に支持されたロータ20、ロータ20の周りにおいて軸線方向Xに積層された2つのステータ30、ロータ20に連結されると共に直線的に移動自在に支持されたシャフト40、シャフト40の先端側に設けられた弁体50、シャフト40を摺動自在に支持するシャフトホルダ60、シャフトホルダ60に装着されたOリング70,80、ロータ20を回動自在に支持する軸受90及び支持プレート100、ロータ20を軸線方向Xの一方に向けて付勢する及びスラスト軸受110等を備えている。
すなわち、この弁装置では、ロータ20及びステータ30等によりステップ的に回転し得るステッピングモータが形成され、このステッピングモータにより弁体50が開閉駆動されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the valve device includes a
That is, in this valve device, a stepping motor that can be rotated stepwise is formed by the
ハウジング10は、図1及び図2に示すように、樹脂材料により形成されて、ロータ20及びステータ30を収容するモータハウジング11、流体の通路及び弁座を形成する弁ハウジング12等により形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
モータハウジング11は、支持プレート100及びスラスト軸受110を保持すると共に、ステータ30を内部に保持しかつステータ30の内側においてロータ20を回動自在に収容し、電気接続用のコネクタ11a、弁ハウジング12と接続される円筒状の嵌合部11b等を備えている。
弁ハウジング12は、流体が流入する流入通路12a、流体が流出する流出通路12b、弁体50が着座して閉弁し得る弁座12c、モータハウジング11の嵌合部11bと嵌合される円筒状の嵌合部12d等を備えている。
このように、ハウジング10を、ステッピングモータを収容するモータハウジング11と弁体50を収容すると共に弁座12cを画定する弁ハウジング12により形成したことにより、組み付けが容易になると共に、弁体50も弁ハウジング12に収容されるため、弁装置を取扱う際に弁体を他の物に衝突させて破損させる虞がなくなり、取扱い中における品質を保証することができる。
The
The
As described above, the
ロータ20は、モータハウジング11の内部において、スラスト軸受110によりスラスト方向の移動が規制されつつ、軸受90及び支持プレート100により軸線Xを中心に回動自在に支持されている。
ロータ20は、樹脂材料により形成された円筒部21、円筒部21の外周に固着されたマグネット22、円筒部21の両端から突出して軸受90及び支持プレート100に摺動自在に嵌合される軸部23、円筒部21の内周面に形成された雌ネジ24等により形成されている。マグネット22は、円筒部21の外周に一体的に成型されており、回転方向においてN極とS極とが交互に配列されて複数着磁されている。
The
The
2つのステータ30は、図1及び図2に示すように、それぞれ、励磁用のコイル31、コイル31を巻回するボビン32、及びボビン32を挟持して接合されると共にロータ20の外周面(マグネット22)と対向する複数の爪状磁極片をもつ一対のヨーク33により形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the two
シャフト40は、断面が略円形をなすように金属材料により形成されると共に、図1ないし図3に示すように、その一端側(先端側)に弁体50の結合部41、その他端側の外周面に所定領域に亘って雌ネジ24と螺合する雄ネジ42が形成されている。
結合部41は、図1ないし図3に示すように、一体的に成型される弁体50(の後述する弁ホルダ51)を確実に結合させるために形成された回り止め用のローレット41a、弁ホルダ51の端面から突出すると共に先端が拡径するように形成された嵌合突起41b等により形成されている。
The
As shown in FIGS. 1 to 3, the
弁体50は、図1ないし図3に示すように、シャフト40のローレット41aを包囲するように樹脂材料によりインサート成型された弁ホルダ51、弁ホルダ51に結合されて弁座12cに着座し得る弁部52により形成されている。
このように、弁体50の弁ホルダ51がシャフト40に対して一体的にインサート成型され、成型された弁ホルダ51に対して弁部52が結合されているため、弁部52による止水性能を確保しつつ、部品点数を削減して組み立てを容易にし、構造の簡素化、小型化を達成できる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
Thus, since the
弁ホルダ51は、凹部51a、後述するシャフトホルダ60の規制片62cに係合して軸線方向Xにガイドされるべく軸線X周りに放射状に配列された複数の被規制片51b等により形成されている。また、弁ホルダ51は、その端面(凹部51aの底面)からシャフト40の嵌合突起41bが突出するように成型されている。ここで、弁ホルダ51は、表面に凹凸をもつローレット41aを包囲するように成型されるため、空回りしないようにシャフト40に対して堅固に結合される。
弁部52は、弁座12cと密着し得るように弾性変形可能なゴム材料等により形成され、弁ホルダ51の凹部51aに嵌合されると共にシャフト40の嵌合突起41bに嵌合されて結合されている。このように、弁部52は、弁ホルダ51に嵌合されるだけでなく、弁ホルダ51の端面(凹部51aの底面)から突出したシャフト40の嵌合突起41bに対しても嵌合されているため、堅固に固定されて、耐久性を高めることができる。
The
The
シャフトホルダ60は、図1ないし図3に示すように、軸線方向Xにおいてお互いに嵌合して結合されるべく軸線X上に中心をもつ雄型ホルダ61及び雌型ホルダ62を備えている。
雄型ホルダ61は、シャフト40を摺動自在に支持する貫通孔61a、弁ハウジング12に嵌合される拡径円筒部61b、貫通孔61aよりも大きい内径をなす縮径円筒部61c、軸受90を嵌合させて保持する円筒状の軸受保持部61d等により形成されている。
雌型ホルダ62は、シャフト40を摺動自在に支持する貫通孔62a、雄型ホルダ61の縮径円筒部61cを嵌入させる環状溝62b、弁ホルダ51の被規制片51bと係合してシャフト40の回転を規制しつつ軸線方向Xにガイドするガイド部としての軸線X周りに放射状に配列された複数の規制片62c、弁ホルダ51の端部が当接することにより弁体50(及びシャフト40)の軸線方向Xの移動端位置を規定するストッパ部としての端面62d等により形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
The
すなわち、シャフトホルダ60は、ハウジング10の内側に嵌合して固定されると共にシャフト40を摺動自在に支持し、その複数の規制片62c(ガイド部)が回転を規制しつつ軸線方向Xに移動自在に弁ホルダ51すなわちシャフト40をガイドし、又、その端面62d(ストッパ部)が弁ホルダ51の端部を当接させて受け止めることにより弁体50の軸線方向Xの移動端位置を規定する。
このように、弁ホルダ51とシャフトホルダ60との係合関係において、シャフト40及び弁体50の回り止め機能及びストッパ機能が得られるため、回り止め機能及びストッパ機能を別々に設ける場合に比べて、構造を簡素化でき、製造コストを低減できる。また、弁ホルダ51とシャフトホルダ60とは両方とも回転しない(相対的な回転を生じない)ものであるため、摺動による磨耗等を生じることもなく、機能上に信頼性が向上する。
ここでは、回り止め機能を生じる構成として、軸線X周りにおいてお互いに放射状に配列された複数の規制片62c及び被規制片51bを採用しているため、規制力が軸線X周りにおいて平滑化されて局部的に大きくなるのを防止できる。
That is, the
As described above, in the engagement relationship between the
Here, since the plurality of restricting
また、シャフトホルダ60においては、雄型ホルダ61及び雌型ホルダ62がお互いに嵌合された状態で、雄型ホルダ61の縮径円筒部61cの内側にはOリング70が装着されて、シャフト40を摺動自在に接触させてシールするようになっている。また、雄型ホルダ61の縮径円筒部61cの外側にはOリング80が装着されて、弁ハウジング12の内壁とシャフトホルダ60との間をシールするようになっている。
Oリング70,80は、ゴム材料により形成されている。ここで、Oリング70は、特にシャフト40が軸線方向Xに摺動する状態で、その接触界面を確実にシールする必要があるため、その表面に潤滑剤等を塗布して、摺動抵抗を軽減し、耐摩耗性を向上させてもよい。
Further, in the
The O-
上記のように、シャフトホルダ60を雄型ホルダ61及び雌型ホルダ62の二分割にしたことにより、装置の組み付けに際して、図3に示すように、弁体50を一体的に備えたシャフト40を、雌型ホルダ62に通し、続いて、Oリング70さらに雄型ホルダ61に通し、あるいは、縮径円筒部61cの内側にOリング70及び外側にOリング80を装着した状態で雄型ホルダ61に通し、その後、雄型ホルダ61を雌型ホルダ62に嵌合して結合することにより、Oリング70もシャフト40に摺動自在に嵌め込まれかつOリング80も弁ハウジング12の内壁と密着させられることになり、Oリング70,80の組み付けを容易に行うことができる。
このように、シャフト40に対して同一方向から、雌型ホルダ62、Oリング70,80、雄型ホルダ61を組み込むことができるため、組立の段取りを簡素化でき、又、Oリング70の組み付け後においても潤滑剤を容易に塗布することができ、又、シャフト40の周りにおけるシール性能を確実に向上させることができる。
As described above, since the
Thus, since the
軸受90は、図1及び図2に示すように、ロータ20の一方の軸部23を回動自在にラジアル方向において支持するものであり、シャフトホルダ60を構成する雄型ホルダ61の軸受保持部61dに嵌合して保持されている。このように、ロータ20とシャフト40が、同一の部材であるシャフトホルダ60(雄型ホルダ61)により支持されるため、軸心のずれ等を防止でき、ロータ20の円滑な回転運動及びシャフト40の円滑な直線運動を得ることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
支持プレート100は、図1及び図2に示すように、ロータ20の他方の軸部23を回動自在にラジアル方向において支持するものであり、耐摩耗性に優れた金属材料等により、モータハウジング11と一緒にインサート成型されている。
スラスト軸受110は、図1及び図2に示すように、モータハウジング11に収容されるコイルスプリング111、コイルスプリング111の付勢力により軸線方向Xに付勢される球体112により形成され、ロータ20に対して軸線方向Xの一方向に(弁体50側に向けて)付勢力を及ぼすものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、上記弁装置の動作について説明すると、コイル31が一方向に通電されてロータ20が一方向に回転すると、ロータ20の雌ネジ24とシャフト40の雄ネジ42との螺合関係を介して、図1に示すように、弁体50(及びシャフト40)が軸線方向Xの一方向(図中の下向き)に直線的に移動する。そして、弁部52が弁ハウジング12の弁座12cに当接して着座すると同時に通路12a,12b間を閉鎖して停止する。
この状態において、弁部52は通路12a,12b間を完全に遮断しており、水道水あるいは温水等の流体の流れを完全に止める止水作用が得られる。
Next, the operation of the valve device will be described. When the
In this state, the
一方、コイル31が他方向に通電されてロータ20が他方向に回転すると、ロータ20の雌ネジ24とシャフト40の雄ネジ42との螺合関係を介して、図2に示すように、シャフト40の一部がさらにロータ20の内側に入り込むように、弁体50(及びシャフト40)が軸線方向Xの他方向(図中の上向き)に直線的に移動する。
そして、弁ホルダ51の端部(被規制片51bの端部)がシャフトホルダ60の端面62dに当接すると、弁部52が弁ハウジング12の弁座12cから最も離れた往復動方向Xの移動端位置に位置付けられると同時に通路12a,12b間を全開して停止する。
On the other hand, when the
When the end of the valve holder 51 (the end of the
また、コイル31への通電を適宜調整して、ステッピングモータ(ロータ20)の回転量を適宜制御することにより、弁体50を全開〜全閉の中間の開度に調整できるため、流体の流量を制御することができる。さらに、ステッピングモータの回転により弁体50(シャフト40)が直線移動させられるため、弁体50(シャフト40)の移動ピッチすなわち弁体50の開度を高精度に調整することができ、それ故に、流量を高精度に制御することができる。
Further, since the
したがって、この弁装置を、温水暖房システム等の制御弁として使用すると、温水の流量を高精度に制御して、暖房温度を所望の設定温度に高精度にかつ応答性良く制御することができ、又、弁体50の弁座12cへの衝突あるいは水撃による衝撃音等の発生を防止でき、耳障りとなる衝撃音等の発生を防止できる。
Therefore, when this valve device is used as a control valve for a hot water heating system or the like, the flow rate of the hot water can be controlled with high accuracy, and the heating temperature can be controlled to a desired set temperature with high accuracy and high responsiveness. In addition, it is possible to prevent the impact sound or the like caused by the collision of the
上記実施形態においては、弁体50(及びシャフト40)の回転を規制するガイド部として、雌型ホルダ62に設けた複数の規制片62d及び弁ホルダ51に設けた複数の被規制片51bを採用したが、これに限定されるものではなく、回転が規制される構造であれば、その他の構成を採用することができる。また、雄型ホルダ61と雌型ホルダ62は、雄型と雌型を逆に構成してもよい。
上記実施形態においては、ハウジング10として、モータハウジング11の他に弁座12c及び通路12a,12bを画定する弁ハウジング12を採用した構成を示したが、弁体50が露出するようなハウジングを採用し、この弁装置が取り付けられる側において、弁体50の座面を設けてもよい。
上記実施形態においては、シャフト40の結合部41に嵌合突起41bを設けた構成を示したが、嵌合突起41bを設けず、弁ホルダ51の凹部51a(の底面)と面一になるように、あるいは、弁ホルダ51に埋設されるように形成してもよい。また、弁ホルダ51に凹部51aを設けず、その端面に弁部52を結合するように、又は、弁ホルダ51に弁部52を外嵌させるように形成してもよい。
In the above embodiment, a plurality of regulating
In the above-described embodiment, the configuration in which the
In the above embodiment, the configuration in which the
以上述べたように、本発明の弁装置は、部品点数の削減、構造の簡素化、組立工数の低減、小型化等を達成しつつ、Oリング等のシール部材の組み付けを容易に行うことができ、摺動界面でのシール性能を向上させることができるため、通路を開閉して流体の流量を制御する温水暖房システム等に適用できるのは勿論のこと、その他の流体の供給システムにおいて、流れを制御する弁装置としても有用である。 As described above, the valve device of the present invention can easily assemble a seal member such as an O-ring while achieving reduction in the number of parts, simplification of the structure, reduction in assembly man-hours, miniaturization, and the like. In addition, since the sealing performance at the sliding interface can be improved, it can be applied to a hot water heating system or the like that controls the flow rate of the fluid by opening and closing the passage. It is also useful as a valve device for controlling
X 軸線方向
10 ハウジング
11 モータハウジング
12 弁ハウジング
12a 流入通路
12b 流出通路
12c 弁座
20 ロータ
21 円筒部
22 マグネット
23 軸部
24 雌ネジ
30 ステータ
31 励磁用のコイル
22 ボビン
33 ヨーク
40 シャフト
41 結合部
41a ローレット
41b 嵌合突起
42 雄ネジ
50 弁体
51 弁ホルダ
51a 凹部
51b 被規制片
52 弁部
60 シャフトホルダ
61 雄型ホルダ
61a 貫通孔
61b 拡径円筒部
61c 縮径円筒部
61d 軸受保持部
62 雌型ホルダ
62a 貫通孔
62b 環状溝
62c 規制片(スライド部)
62d 端面(ストッパ部)
70,80 Oリング
90 軸受
100 支持フレーム
110 スラスト軸受
X
62d End face (stopper part)
70, 80 O-
Claims (8)
前記弁体は、前記シャフトに対し樹脂材料を用いて一体的に成型された弁ホルダと、前記弁ホルダに結合されて前記通路の弁座に着座し得る弁部と、を含む、
ことを特徴とする弁装置。 A stepping motor including a rotor having a female screw and a stator arranged around the rotor, and a male screw that is screwed into the female screw of the rotor, is supported so as to be reciprocable in the axial direction and non-rotatable. A valve device provided with a shaft, a valve body that is provided on a distal end side of the shaft and opens and closes a passage, and a housing that houses at least the stepping motor;
The valve body includes a valve holder that is integrally molded with a resin material with respect to the shaft, and a valve portion that is coupled to the valve holder and can be seated on the valve seat of the passage.
A valve device characterized by that.
前記弁部は、前記弁ホルダに結合されると共に前記嵌合突起に嵌合されている、
ことを特徴とする請求項1記載の弁装置。 The shaft has a fitting protrusion that protrudes from the end face of the valve holder and whose tip is enlarged in diameter,
The valve portion is coupled to the valve holder and is fitted to the fitting protrusion.
The valve device according to claim 1.
前記シャフトホルダは、回転を規制しつつ軸線方向に移動自在に前記弁ホルダをガイドするガイド部、前記弁ホルダの端部が当接することにより前記弁体の軸線方向の移動端位置を規定するストッパ部を有する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の弁装置。 A shaft holder having a through-hole that is fitted and fixed inside the housing and slidably supports the shaft;
The shaft holder is a guide portion that guides the valve holder so as to be movable in the axial direction while restricting rotation, and a stopper that defines the movement end position of the valve body in the axial direction by abutting the end portions of the valve holder. Having a part,
The valve device according to claim 1 or 2, wherein
前記弁ホルダは、前記規制片に係合してガイドされるべく軸線周りに放射状に配列された被規制片を有する、
ことを特徴とする請求項3記載の弁装置。 The guide portion of the shaft holder has restriction pieces arranged radially around the axis,
The valve holder has regulated pieces radially arranged around an axis to be engaged and guided by the regulated piece,
The valve device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項2ないし4いずれかに記載の弁装置。 The shaft holder includes a bearing holding portion that holds a bearing that rotatably supports the rotor.
The valve device according to any one of claims 2 to 4, wherein
前記雄型ホルダは、前記貫通孔を画定すると共に、前記ハウジングに嵌合される拡径円筒部、前記貫通孔よりも大きい内径をなす縮径円筒部を含み、
前記雌型ホルダは、前記貫通孔を画定すると共に、前記縮径円筒部を嵌入させる環状溝を有し、
前記縮径円筒部の内側には、前記雄型ホルダ及び雌型ホルダがお互いに嵌合された状態で、前記シャフトを摺動自在に接触させてシールするOリングが装着されている、
ことを特徴とする請求項2ないし5いずれかに記載の弁装置。 The shaft holder includes a male holder and a female holder having a center on an axis to be fitted and coupled with each other in the axial direction;
The male holder includes a reduced diameter cylindrical portion that defines the through hole and is fitted to the housing, and a reduced diameter cylindrical portion having an inner diameter larger than the through hole.
The female holder has an annular groove for defining the through hole and fitting the reduced diameter cylindrical portion,
On the inner side of the reduced-diameter cylindrical portion, an O-ring is mounted to seal the shaft in a slidable contact with the male holder and the female holder fitted to each other.
The valve device according to any one of claims 2 to 5, wherein
ことを特徴とする請求項6記載の弁装置。 On the outside of the reduced diameter cylindrical portion, an O-ring that comes into contact with the inner wall of the housing is mounted.
The valve device according to claim 6.
ことを特徴とする請求項1ないし7いずれかに記載の弁装置。
The housing includes a motor housing that houses the stepping motor, and a valve housing that houses the valve body and defines the valve seat.
The valve device according to any one of claims 1 to 7, wherein
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