JP2009041693A - 電動パイロット式の流調弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステッピングモータ22を用いた電動式の流調弁装置20において、背圧室40と、導入小孔42と、パイロット水路44と、パイロット弁54とを設け、ステッピングモータ22によりパイロット弁54を進退移動させて、主弁32をこれに追従して同方向に進退移動させるようになすとともに、ステッピングモータ22からパイロット弁54に到る駆動力の作用経路の要素部材をなす回転軸62を駆動する回転ハンドル96を設け、操作力を回転軸62を通じてパイロット弁54に作用させ、これを進退移動させるようになす。
【選択図】 図2
Description
例えば下記特許文献1,特許文献2,特許文献3にこの種の電動モータを駆動源とした流調弁装置が開示されている。
そのため使用者はバックアップ電池が電池切れしていないか否かを常に意識していなければならず、使用者に無用な負担を強いてしまう。
従って電磁コイルとして大きな電磁力を発生させ得るパワーの大きなものが必要で、電磁コイルに要するコストも高くなる。
更にこの特許文献1に開示のものは、停電により電力供給が断たれたときに、主弁を閉弁させて止水することができるものの、停電状態では流調弁装置を使用することができない問題もある。
この特許文献4に開示のバルブ電動開閉装置では、ハンドルを手動操作することによって主弁を開閉操作することが可能であり、従って停電時においても装置を使用することが可能である。
即ち、一旦噛合解除した歯車を再び噛み合わそうとしたとき、歯車の回転方向位置が僅かでもずれていると、噛合解除した歯車を再び元の噛合状態に戻すことができなくなってしまう。
またこのように歯車を噛合解除したり再び噛合状態に戻すようにすると、必然的に電動モータから主弁に到る駆動力の作用経路の構造が複雑化してしまう問題も生ずる。
このような倍力機構が駆動モータと主弁との間に介在していると、主弁に対して駆動モータが連結された状態のまま、主弁側をハンドル等手動操作部による操作によって動作させることができない。
そしてこのようにすることで、一旦噛合解除した歯車を元の噛合状態に戻すことが場合によって難しくなったり、駆動モータと主弁との間の駆動力の作用経路の構造が複雑化してしまう等の問題を生ずる。
この場合において電動モータの出力軸(電動モータのロータ軸)に、これを回転操作する手動操作部を設けても良いし、またステータを有するモータ本体側に、これを回転操作する手動操作部を設けることもできる。
そうすると駆動モータの駆動エネルギーが、その手動操作部の回転のために消費されてしまい、エネルギーが無駄に失われてしまう。
また場合によって駆動モータとしてより大きな駆動力を有する大型の電動モータが必要となってしまう。
一方で手動操作が必要となったときには、その手動操作部を作用位置へと持ち来すことで、支障無く手動操作部からの操作力をパイロット弁に作用させて、これを進退移動させることができる。
このようにしておけば、付勢手段による付勢力に抗して手動操作部を非作用位置から作用位置へと移動させることで、支障無くパイロット弁を手動操作により進退移動させることができる一方で、手動操作を終えたときに手を離すことで、自動的に手動操作部を要素部材に対し非連動状態になる非作用位置へと移動させ、戻すことができる。
図1において、10は水栓で、12は水栓10における吐水管である。
吐水管12は、カウンター上面等の取付面(図示省略)から起立する形態で設けられている。
吐水管12は、ここでは全体として逆U字状のグースネック形状をなしており、その先端に吐水口14が備えられている。
また吐水管12には、最上位から先端にかけて下向きに下がった下り形状部且つその先端部の上面に、吐止水と吐水の流量調節とを行う回転式のダイヤル操作部16が設けられている。
22はその駆動源となるステッピングモータ(電動モータ)で、制御部24に電気的に接続されている。
制御部24にはまた、上記のダイヤル操作部16(詳しくはその回転位置を検出する回転位置検出センサ)が電気的に接続されている。
この実施形態では、制御部24からの指令によって流調弁装置20が作動制御される。
図2において、26は流調弁装置20のボデーで、28,30はそれぞれ主水路を形成する1次側の流入水路,2次側の流出水路で、32はその主水路上に設けられたダイヤフラム弁からなる主弁である。
主弁32は、硬質の樹脂からなる主弁本体34と、これにより保持されたゴム製のダイヤフラム膜36とからなっている。
詳しくは、主弁座38への主弁32の着座によって主水路を遮断し、また主弁座38から図中上向きに離間することによって主水路を開放する。
また主弁座38からの離間量に応じて主水路の開度を大小変化させ、主水路を流れる水の流量を調節する。
背圧室40は、内部の圧力を主弁32に対し閉弁方向の押圧力として作用させる。
図3に拡大して示しているように、主弁32にはこれを貫通して1次側の流入水路28と背圧室40とを連通させる導入小孔42が設けられている。
この導入小孔42は、流入水路28からの水を背圧室40に導いて背圧室40の圧力を増大させる。
このパイロット水路44は、背圧室40内の水を2次側の流出水路30に抜いて背圧室40の圧力を減少させる。
この凹所46には水が満たされており、背圧室40,凹所46が全体として背圧室40と同圧の水室50を形成している。
保持部材52は、その大部分が凹所46内に入り込んでおり、そして背圧室40内に位置するパイロット弁54とは反対側の端部が被支持部56とされている。
57は、この被支持部56を飲み込む凹所で、その凹所57に金属製のコイルばね(弁付勢手段)58が収容され、コイルばね58の図中下端が被支持部56に対し図中下向きに当接させられている。
このパイロット弁54は図中上下方向、即ち主弁32に設けられたパイロット弁座60に向けて軸方向に進退移動し、パイロット水路44の開度を変化させる。
更にパイロット弁54のパイロット弁座60からの離間量に応じてパイロット水路44の開度が変化せしめられる。
またパイロット弁54が開弁した状態の下でも、同様に水室50内の圧力がパイロット弁54及び保持部材52に対する下向きの推力として働く。
このためパイロット弁54の下面のうち、パイロット水路44の上端開口に対向する面積部分には、背圧室40内の1次圧は上向きに作用せず、どちらかというと背圧室40からパイロット水路44に流れ込む水の流れによる吸込みの力が働く傾向にある。
従ってパイロット弁54の開弁状態の下でも、パイロット弁54及び保持部材52に対しては水室50内の圧力が下向きの、即ち前進(閉弁)方向の推力として働く。
上記コイルばね58は、水室50内の圧力によるパイロット弁54への下向きの推力を補助する補助ばねとして働く。
この掛止部80及び主弁32の被掛止部82は、主として寒冷地において水抜きを行うための水抜用として設けられているもので、パイロット弁54の通常の進退移動の動作時には、掛止部80は被掛止部82には掛止せず、主弁32を持ち上げてしまうことはない。そのように掛止部80と被掛止部82の形状、配置位置が予めそのように定められている。
図3に示すように回転カム64はその外周形状が、回転中心O即ち回転軸62の軸心から外周位置までの距離が、回転軸62の回転方向に連続的に変化する形状をなしている(但し外周部の一部はフラットな形状をなすフラット部66とされている)。
そしてこれに伴って、パイロット弁54がパイロット弁座60に向けて前進移動して行く。
これにより回転カム64は被支持部56から下向きに離間し、図3及び図8(IV)に示すように最終的にフラット部66が図中水平向きとなって、被支持部56との間に最大のクリアランス(隙間)Cを生ぜしめ、そこで回転停止する。
図2はこのときの状態を表している。
図4に示しているようにこの従動側の回転部67には、周方向に沿って一定間隔でマグネット68が複数設けられている。
70は上記の蓋体49の外側、即ち水室50の外側に配置された駆動側の回転部で、この回転部70にも周方向に一定間隔ごとにマグネット72が複数設けてある。
尚、マグネット68,72の一方は非着磁の磁性体としておくこともできる。
76はステッピングモータ22の出力軸で、この出力軸76に対し、上記駆動側の回転部70が締結部材としての止めねじ74にて一体回転状態に固定されている。
尚、78は取付板で、ステッピングモータ22はこの取付板78を介してボデー26に取付固定されている。
そして回転カム64の回転が更に保持部材52へと伝えられて、保持部材52が図2中上下方向に進退移動し、これに伴って保持部材52に保持されたパイロット弁54が図中上下方向に進退移動させられ、主弁32を動作させる。
図7(I)は、パイロット弁54が後退端にあって、主弁32が最大開弁している状態を表しており(図5(I)参照)、このとき回転カム64は回転中心Oから最大距離の部位X1が保持部材52の被支持部56下面に当接した状態にある。
この状態から図7(II)に示すように回転カム64を反時計方向に回転させると、これに伴って回転カム64の図中上端の位置が漸次下方に推移して行く。これに伴ってパイロット弁54が水室50の圧力による下向きの推力及びコイルばね58の付勢力によって下方に前進移動する。
すると背圧室40の圧力が流入水路28の圧力に打ち勝つに到り、その差圧によって主弁32が図中下向きに前進移動させられ、そして背圧室40の圧力と流入水路28の圧力とが釣り合った位置(このときパイロット弁54とパイロット弁座60との間の隙間が元に戻る)で、主弁32の前進移動が停止する(図5(II)参照)。
このとき、主弁32はパイロット弁座60とパイロット弁54との間の隙間Sをほぼ一定に保つようにパイロット弁54に追従して、パイロット弁54と同じ方向に前進移動して行く(図5(III))。
そして図8(IV)に示すようにフラット部66が被支持部56の下面と平行の水平向きとなり、被支持部56の下面との間にクリアランスCを生じたところで回転停止する。
この状態の下ではパイロット弁54は回転カム64による拘束から解き放たれた状態となり、独立して前進方向に移動可能となる。
従ってこの実施形態によれば、主弁32の沈込みによる止水不良を生じることはない。
凹所84は、環状の連通路86を通じて凹所46と連通しており、従って凹所84内部にも水が満たされている。
この凹所84もまた、他の凹所46,57とともに背圧室40と同圧の水室50を形成している。
89は凹所84の開口部を閉鎖する蓋体で、この蓋体89には中心部に軸受ピン92が備えられ、そこに円筒形状をなす回転部88が嵌合されて、回転部88がこの軸受ピン92により回転可能に支持されている。
この回転ハンドル96にもまた、マグネット100が周方向に一定間隔ごとに複数設けられている。
具体的には、ここでは回転ハンドル96のマグネット100及び上記回転部88におけるマグネット90が、それぞれ図10に示しているように周方向に90°ごと4個所に放射状に設けられている。
尚、マグネット100,90の何れか一方を(好ましくはマグネット90を)被着磁の磁性体で構成しておくことも可能である。
但しこの回転ハンドル96には金属製のコイルばね(ハンドル付勢手段)102による付勢力が非作用位置に向けて図中左向きに及ぼされており、従って回転ハンドル96は、通常時にはこの非作用位置に位置させられている。
尚蓋体89には、非作用位置までコイルばね102により押し出された回転ハンドル96を、そこに位置決めするストッパ104が備えられている。
即ち、図10(B)に示しているように回転軸62に対して磁気カップリングを介し連動状態となり、従ってこの状態で回転ハンドル96を回転操作すると、その操作力が回転軸62に伝えられ、回転軸62が回転せしめられる。
逆に回転軸62がステッピングモータ22にて回転駆動されても、その回転の駆動力は回転ハンドル96には伝えられず、回転ハンドル96が回転軸62の回転によって共に回転させられることはない。
尚このとき、回転部67と70とは磁気カップリングにより互いに連結された状態にある。
この場合にはステッピングモータ22の出力軸76、即ちステッピングモータ22におけるマグネットロータが、ステッピングモータ22の外周側のステータコイルに対し相対回転して回転軸62が回転することとなる。
即ち回転ハンドル96は、その操作力を電気的な駆動源であるステッピングモータ22に及ぼしながら、回転軸62を回転させることも可能である。
これにより主弁32を通過する水の流量を調節し、また主弁32を閉弁状態として主水路の水を止め、或いは逆に主弁32を開弁させて主水路に水を流通させることができる。
即ち、停電状態の下で主水路の水を止水状態としたり、或いは主水路を流れる水の流量を変化させ、流調弁装置20を使用することができる。
一方で手動操作が必要となったときには、その回転ハンドル96を作用位置へと持ち来すことで、支障無く回転ハンドル96からの操作力をパイロット弁54に作用させて、これを進退移動させることができる。
この例は、図12に示しているように回転軸62の一端(図中上端)を、ボデー26に形成した軸受孔106にて回転可能に支持する一方、蓋体49に軸受ピン108を設けて、この軸受ピン108に、回転軸62の円筒形状をなす回転部67を嵌合させ、かかる軸受ピン108にて回転部67を回転可能に支持するようになしている。
この実施形態では、図12に示しているようにステッピングモータ22の出力軸76に、ギヤ110が一体回転状態に固設されており、このギヤ110に対して、ギヤ112が噛み合わされている。
このギヤ112にはマグネット116が周方向に一定間隔ごとに複数設けられており、このマグネット116と、回転軸62側のマグネット68とによる磁力によって、ギヤ112が回転軸62の円筒形状をなす回転部67に磁気カップリングされている。
尚この実施形態において、ギヤ112は、ギヤ110に対し大径をなしているが、その径差は小差である。
そしてこれにより、上記と同様にパイロット弁54が進退移動させられ、主弁32がこれに追従して進退移動させられる。
而してこの実施形態ではギヤ110,112がボデー26の外部に露出する状態で設けられており、かかるギヤ112若しくは110自体が、回転ハンドル(手動操作部)そのものをなしている。
尚ギヤ110を回転ハンドル(手動操作部)となした場合においても同様である。
これらギヤ110,112は、ステッピングモータ22の駆動力を若干拡大してパイロット弁54に伝える作用をなすが、本実施形態において、これらギヤ110,112はステッピングモータ22の駆動力を拡大する目的で設けられているものではない。
本実施形態において、ギヤ110,112を設けてそれらを噛合わせるようにしているのは次のような理由による。
この例は、図11及び図12に示す実施形態において、回転ハンドル(手動操作部)118を、ギヤ110に連結(連動)状態に取り付け、かかる回転ハンドル118の回転操作によって、ギヤ110を回転駆動し、その操作力をパイロット弁54に伝えて、これを進退移動させるようになした例である。
尚、他の点については上記実施形態と同様である。
この実施形態は、図2〜図10に示す第1の実施形態において、ステッピングモータ22の出力軸76をモータ本体の両側に突出させて、駆動側の回転部70との連結側とは反対側の、即ち図中右方に突出した出力軸76に、回転ハンドル(手動操作部)122を連結(連動)状態に取り付け、出力軸76を回転ハンドル122にて回転操作可能となした例である。
この場合においても、回転ハンドル122の操作力をパイロット弁54に作用させて、これを進退移動させることが可能である。
この実施形態は、図14に示す実施形態において、ステッピングモータ22と回転部70との間にギヤユニット124を介在させ、ステッピングモータ22の駆動力を、ギヤユニット124の出力軸125から出力させ、回転体70を回転させるようになした例である。
本実施形態においても、ステッピングモータ22とパイロット弁54とを連結状態に保ったまま、回転ハンドル122の回転操作によって、パイロット弁54を進退移動させることが可能である。
この例は、ステッピングモータ22の取付板78自体を、回転ハンドル(手動操作部)126として構成した例である。
具体的にはここでは、ステッピングモータ22を保持する取付板78に、円弧形状をなす複数の長孔128が設けられていて、これら長孔128を挿通して取付ねじ130が、ボデー26にねじ込み固定されており、取付ねじ130を長孔128に沿って相対移動させることで、取付板78がステッピングモータ22とともにボデー26に対し相対回転可能となしてある。
即ち取付板78を回転ハンドル126とし、これを回転操作することによって、その回転力を出力軸76を経てパイロット弁54に加え、これを進退移動させるようになしてある。
固定ねじ132は、通常時はその先端部が蓋体49の位置決孔136内に嵌っており、従ってこの状態では取付板78即ち回転ハンドル126は回転禁止された状態にある。
この状態で、図16(C)に示しているように固定ねじ132を緩め、先端部を位置決孔136から外すことで、取付板78からなる回転ハンドル126が回転操作可能となる。
例えば上記実施形態では回転カム64の回転に基づいてパイロット弁54を進退移動させるようになしているが、場合によって回転軸62と一体回転状態に設けたピニオンギヤと、保持部材52に設けたラックギヤとの噛合いによってパイロット弁54を進退移動させ、回転軸を手動操作部により操作したり、所定の回転軸をねじ機構を介して保持部材52に連結して、その回転軸を手動操作部にて操作し、パイロット弁54を進退移動させたりすることも可能である。
22 ステッピングモータ(電動モータ)
28 1次側の流入水路
30 2次側の流出水路
32 主弁
38 主弁座
40 背圧室
42 導入小孔
44 パイロット水路
52 保持部材
54 パイロット弁
60 パイロット弁座
62 回転軸
64 回転カム
67,70 回転部
76 出力軸
96 回転ハンドル(手動操作部)
102 コイルばね
110,112 ギヤ
Claims (8)
- 駆動源として電動モータを用い、主弁を主弁座に向けて進退移動させて主水路の開度を変化させるようになした電動式の流調弁装置において
(イ)前記主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ロ)前記主水路における1次側の流入水路の水を該背圧室に導いて、該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ハ)該背圧室と前記主水路における2次側の流出水路とを連通させ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ニ)該背圧室側に設けられ、前記主弁に設けられたパイロット弁座に向けて進退移動して該パイロット水路の開度を変化させるパイロット弁と、を設け、前記電動モータの駆動力を該パイロット弁に作用させて該パイロット弁を進退移動させることにより、前記主弁を該パイロット弁の進退移動に追従して同方向に進退移動させ、前記主水路の流量調節を行うようになすとともに、
該電動モータから該パイロット弁に到る駆動力の作用経路上に、該作用経路の要素を成す要素部材を駆動する手動操作部を設け、該手動操作部による操作力を該要素部材を通じて前記パイロット弁に作用させて、該パイロット弁を進退移動させるようになしたことを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。 - 請求項1において、前記手動操作部は、前記電動モータを前記パイロット弁から切り離さずに連結状態に維持したまま、操作力を前記要素部材を通じて該パイロット弁に作用させるものとなしてあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記手動操作部を前記要素部材とは別途に設けてあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記要素部材を外部に露出状態に設けて、該要素部材自体を前記手動操作部として構成してあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
- 請求項3において、前記手動操作部を前記電動モータ自体に設け、該電動モータを操作するようになしてあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
- 請求項3において、前記手動操作部を、前記要素部材に対して連動状態となって該要素部材を操作可能な作用位置と、該要素部材とは非連動状態となって該要素部材を操作不能な非作用位置との間で移動可能に設けてあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
- 請求項6において、前記手動操作部を前記非作用位置に向けて付勢する付勢手段が設けてあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
- 請求項6,7の何れかにおいて、前記手動操作部は、前記作用位置で前記要素部材に対し磁気カップリングにより連動状態となり、該要素部材を操作するものとなしてあることを特徴とする電動パイロット式の流調弁装置。
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