JP2010223264A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大や装置が大型化する事態を招来することなく、回転アクチュエータの駆動を停止している間においても通過する流体の流量変化を可及的に防止する。
【解決手段】電動モータ７０の駆動により弁本体１０に対して弁体６０を作動させ、弁座３１に対する弁体６０の位置を変更することによって通過する流体の流量を変化させる流量制御弁１において、電動モータ７０の駆動軸７１に取り付けた駆動ギヤ８１と、駆動ギヤ８１をサンギヤとして歯合し、自身の軸心回りに回転可能、かつ駆動ギヤ８１の軸心回りに公転可能に配設したプラネタリギヤ８４と、駆動ギヤ８１の軸心回りに回転可能に配設し、ギヤ部を介してプラネタリギヤ８４に歯合する第２リングギヤ８３とを備え、第２リングギヤ８３の回転を駆動源として弁体６０を作動させるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転アクチュエータの駆動により弁本体に対して弁体を作動させ、弁座に対する弁体の位置を変更することによって通過する流体の流量を変化させる流量制御弁に関するものである。

この種の従来技術としては、例えば特許文献１に記載のものがある。この流量制御弁は、弁本体に設けたガイドの内周面にネジ溝を形成するとともに、弁体を保持するホルダの外周面にネジ溝を形成して両者を螺合させ、回転アクチュエータの駆動により弁体に対してホルダを回転させることにより、弁座に対する弁体の位置を変更するようにしたものである。

特開２００７−３０３６８４号公報

ところで、上記のような流量制御弁においては、回転アクチュエータの駆動を停止している間に振動が加えられた場合、あるいは弁体に作用する流体に圧力変化が生じた場合、弁本体に対して弁体が移動し、通過する流体の流量が変化する恐れがある。特に、回転アクチュエータと弁体との間に歯車列から成る減速機構を介在させた場合には、上述した問題が一層顕著となる。

上述した問題は、回転アクチュエータの駆動が停止している間に弁体の移動を阻止する手段を別途設けることで解決することは可能である。しかしながら、新たな手段を設けた場合、製造コストの増大や装置の大型化が招来されるのは否めない。

本発明は、上記実情に鑑みて、製造コストの増大や装置が大型化する事態を招来することなく、回転アクチュエータの駆動を停止している間においても通過する流体の流量変化を可及的に防止することのできる流量制御弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る流量制御弁は、回転アクチュエータの駆動により弁本体に対して弁体を作動させ、弁座に対する弁体の位置を変更することによって通過する流体の流量を変化させる流量制御弁において、回転アクチュエータの駆動軸に取り付けた駆動ギヤと、前記駆動ギヤをサンギヤとして歯合し、自身の軸心回りに回転可能、かつ前記駆動ギヤの軸心回りに公転可能に配設したプラネタリギヤと、前記駆動ギヤの軸心回りに回転可能に配設し、ギヤ部を介して前記プラネタリギヤに歯合する出力ギヤとを備え、前記出力ギヤの回転を駆動源として前記弁体を作動させることを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御弁は、上述した流量制御弁において、前記弁体は、弁座に対して進退移動することにより通過する流体の流量を変化させるニードルであり、その基端部に雄ネジ部を有するとともに、弁本体に相対回転が規制された状態で配設されており、前記出力ギヤは、前記弁体の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を有したことを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御弁は、上述した流量制御弁において、前記弁体は、弁座に対して進退移動することにより通過する流体の流量を変化させるニードルであり、その外周面にネジ溝を有するとともに、その基端部が前記出力ギヤに相対回転が規制された状態で連結されており、前記弁本体は、前記弁体を挿入する筒状を成し、かつ内周面に前記ネジ溝に螺合する雌ネジ部を有したことを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御弁は、上述した流量制御弁において、前記駆動ギヤの軸心回りに回転可能に配設し、前記出力ギヤとは異なる歯数のギヤ部を介して前記プラネタリギヤに歯合する入力ギヤと、前記入力ギヤに歯合し、外部からの操作によって回転可能に配設した操作ギヤと、前記弁本体に対する前記操作ギヤの回転を規制する回転規制手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御弁は、上述した流量制御弁において、先端部に押圧部を有するとともに、前記押圧部よりも基端側となる部位に角柱部を有した手動操作部材をさらに具備し、前記操作ギヤは、中心部に前記手動操作部材の押圧部を挿入可能、かつ前記角柱部に嵌合する嵌合孔を有したものであり、前記回転規制手段は、前記弁本体に相対回転が規制された状態で前記操作ギヤに対して離接可能に配設し、前記操作ギヤに当接した場合に互いに係合する一方、前記嵌合孔に前記手動操作部材が挿入された場合に前記押圧部によって前記操作ギヤから離隔されるロック部材と、前記ロック部材を前記操作ギヤに押圧する押圧部材とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御弁は、上述した流量制御弁において、前記弁本体は、前記出力ギヤを回転可能に支持する収容孔を有したことを特徴とする。

本発明によれば、回転アクチュエータから弁体を作動させるまでの動力伝達系に遊星歯車機構が介在されることになり、出力ギヤからの入力によってプラネタリギヤを回転させることがきわめて困難となる。従って、別途手段を設けることなく弁本体に対して弁体が不用意に移動する事態を制限することができ、回転アクチュエータの駆動を停止している間において通過する流体の流量変化を可及的に防止することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１である流量制御弁を示す断面図である。 図２は、図１に示した流量制御弁の外観斜視図である。 図３は、図１に示した流量制御弁の動力伝達系を示す要部断面斜視図である。 図４は、図１に示した流量制御弁の動力伝達系を示す要部断面斜視図である。 図５は、図１に示した流量制御弁に適用する操作ギヤの斜視図である。 図６は、図１に示した流量制御弁を手動操作部材によって動作させている状態の断面図である。 図７は、図１に示した流量制御弁の変形例を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２である流量制御弁を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る流量制御弁の好適な実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１である流量制御弁を示したものである。ここで例示する流量制御弁１は、空気を作動流体として構成された空圧回路の空気通路に適用され、通過する空気量を制御するためのもので、直方体状を成す弁本体１０を備えている。弁本体１０は、中実のブロック部材であり、その内部に弁通路１１を有するとともに、この弁通路１１に連通する２つの接続通路１２，１３を有している。

弁本体１０の弁通路１１は、図１に示すように、最小内径の細径部１１ａと最大内径の太径部（収容孔）１１ｂとの間に細径部１１ａよりも僅かに内径寸法の大きい中径部１１ｃを有し、これら細径部１１ａ、太径部１１ｂ及び中径部１１ｃを同一の軸心上に設けたもので、細径部１１ａを介して弁本体１０の下面に開口し、かつ太径部１１ｂを介して弁本体１０の上面に開口している。

接続通路１２，１３は、それぞれ弁通路１１から径外方向に延在するように弁本体１０に形成したものである。一方の接続通路１２は、細径部１１ａにおいて中径部１１ｃに近接した部分から延在し、図１において弁本体１０の右側面に開口している。他方の接続通路１３は、中径部１１ｃにおいて細径部１１ａに近接した部分から一方の接続通路１２とは１８０°ずれた方向に延在したもので、図１において弁本体１０の左側面に開口している。図からも明らかなように、これら接続通路１２，１３の開口端部には、空気供給パイプ（図示せず）を着脱可能に支持するためのアタッチメント１４が取り付けてある。

弁本体１０には、弁通路１１にプラグ２０、弁座部材３０、スリーブ４０、弾性環５０が装着してある。プラグ２０は、細径部１１ａに嵌合することによって弁通路１１の一端部を閉塞する柱状部材である。このプラグ２０には、その内部に連絡通路２１が設けてある。連絡通路２１は、プラグ２０の一端面とプラグ２０の周面とに開口を有したもので、弁通路１１の細径部１１ａから延在した接続通路１２と、弁通路１１の中径部１１ｃとの間を互いに連絡している。

弁座部材３０は、弁通路１１の中径部１１ｃに嵌合する外径を有し、その中心部にプラグ２０の連絡通路２１と同じ内径の弁座３１を有した円板状部材である。この弁座部材３０は、弁座３１をプラグ２０の連絡通路２１に合致させた状態で弁通路１１の中径部１１ｃにおいて細径部１１ａとの会合部に嵌着してある。

スリーブ４０は、基端部外周にフランジ４１を有した円筒状部材であり、フランジ４１を太径部１１ｂにおいて中径部１１ｃとの段部に当接させた状態で弁通路１１の中径部１１ｃに嵌着してある。図からも明らかなように、スリーブ４０は、軸方向寸法が弁通路１１の中径部１１ｃよりも短く構成してあり、その先端面を弁座部材３０から離隔した状態に保持してある。

スリーブ４０には、その内部に弁体６０が配設してある。弁体６０は、先端部にニードル部６１を有し、かつ基端部に雄ネジ部６２を有した柱状部材である。ニードル部６１は、先端に向かうに従って漸次外径が小さくなるように形成したものである。この弁体６０は、弁座部材３０の弁座３１に対してニードル部６１が進退移動する態様でスリーブ４０に摺動可能に挿入してある。図には明示していないが、スリーブ４０の基端部と弁体６０との間には、スリーブ４０と弁体６０との軸心回りの相対回転を阻止するための二面幅が形成してある。

弾性環５０は、弁座部材３０とスリーブ４０の先端面との間に配設した環状を成す弾性部材であり、スリーブ４０の先端面に当接した基端部が厚肉に構成してある一方、弁座部材３０の端面に当接した先端部が薄肉に構成してある。この弾性環５０は、外周面から流体圧が加えられた場合に基端部がスリーブ４０に圧接され、かつ先端面が弁座部材３０の端面に圧接された状態を維持する。これに対して内部に流体圧が加えられた場合、弾性環５０は、先端面が適宜変形することにより弁座部材３０の端面から離隔し、内部から外部への流体の通過を許容するように作用する。

また、上記流量制御弁１には、弁本体１０に回転アクチュエータとして電動モータ７０が配設してあるとともに、弁通路１１の太径部１１ｂに減速機構８０が構成してある。電動モータ７０は、駆動軸７１を弁通路１１の太径部１１ｂに配置した状態で蓋プレート１５を介して弁本体１０の上面に取り付けてある。減速機構８０は、電動モータ７０の回転数を減じて出力するもので、駆動ギヤ８１、第１リングギヤ（入力ギヤ）８２、第２リングギヤ（出力ギヤ）８３及びプラネタリギヤ８４を備えている。

図１及び図３に示すように、駆動ギヤ８１は、外周部にギヤ部を有した平歯車であり、互いの軸心を合致させた状態で電動モータ７０の駆動軸７１に固着してある。

第１リングギヤ８２は、円筒状を成し、内周面に内周ギヤ部８２ａを有するとともに、外周面に外周ギヤ部８２ｂを有したものである。この第１リングギヤ８２は、自身の軸心を駆動軸７１の軸心に合致させた状態で弁通路１１における太径部１１ｂの開口端部に配設してあり、弁本体１０に対して駆動軸７１の軸心回りに回転することが可能である。

第２リングギヤ８３は、円柱状を成し、その先端部に形成したギヤ孔の内周面にギヤ部８３ａを有したもので、ギヤ孔の内径が第１リングギヤ８２の内径とほぼ同じで、かつ先端部の外径が第１リングギヤ８２の外周ギヤ部８２ｂよりも小さくなるように構成してある。ギヤ孔の内周面に設けたギヤ部８３ａは、第１リングギヤ８２の内周ギヤ部８２ａと歯数が異なるように構成してある。この第２リングギヤ８３は、ギヤ孔を形成した先端面を第１リングギヤ８２の下面に対向させ、かつ自身の軸心を駆動軸７１の軸心に合致させた状態で弁通路１１の太径部１１ｂに配設してあり、弁本体１０に対して駆動軸７１の軸心回りに回転することが可能である。

この第２リングギヤ８３には、スリーブ４０に対向する下端面にネジ孔８３ｂが形成してある。ネジ孔８３ｂは、内周面にネジ溝を有した雌ネジ部であり、弁体６０の雄ネジ部６２に螺合している。

プラネタリギヤ８４は、外周部にギヤ部を有した平歯車であり、駆動ギヤ８１の周囲に３つ配設してある。これらのプラネタリギヤ８４は、それぞれの軸心が駆動ギヤ８１の軸心と平行になり、かつ互いに等間隔となる態様で図示せぬキャリヤに支持させてある。個々のプラネタリギヤ８４は、ギヤ部を介して駆動ギヤ８１、第１リングギヤ８２の内周ギヤ部８２ａ及び第２リングギヤ８３に歯合しており、それぞれが自身の軸心回りに回転可能、かつ駆動ギヤ８１の軸心回りに公転することが可能である。

上述した駆動ギヤ８１、第１リングギヤ８２、第２リングギヤ８３及びプラネタリギヤ８４は、駆動ギヤ８１をサンギヤとした、いわゆる不思議歯車機構を構成しており、第１リングギヤ８２の回転を規制した状態で電動モータ７０を駆動し、駆動ギヤ８１が回転した場合に第２リングギヤ８３が回転することになる。尚、本実施の形態１では、不思議歯車機構を構成する駆動ギヤ８１、第１リングギヤ８２、第２リングギヤ８３及びプラネタリギヤ８４として、いずれも合成樹脂材によって成形したものを適用している。

さらに、上記流量制御弁１には、弁本体１０において弁通路１１に隣接する部位に操作部収容孔１６が形成してある。操作部収容孔１６は、弁通路１１と軸心が平行となるように形成した円柱状の孔である。操作部収容孔１６の開口端部は、太径に形成してあり、その一部が弁通路１１の太径部１１ｂと連通している。この操作部収容孔１６には、４つの係合溝１７が設けてある。係合溝１７は、図１に示すように、操作部収容孔１６に開口する狭幅の凹所であり、周方向に沿って互いに９０°ずれた位置に操作部収容孔１６の軸心に沿って形成してある。図からも明らかなように、この操作部収容孔１６は、上述した蓋プレート１５によって開口が閉塞された状態にあり、その内部に操作ギヤ９０、ロックワッシャ９１及びロックバネ９２が配設してある。

操作ギヤ９０は、外周部にギヤ部を有した平歯車である。この操作ギヤ９０は、操作部収容孔１６において太径に形成した開口端部に自身の軸心回りに回転可能に配設し、ギヤ部を介して第１リングギヤ８２の外周ギヤ部８２ｂに歯合している。

操作ギヤ９０には、その中心部に六角孔９０ａ及び貫通孔９０ｂが形成してある。六角孔９０ａは、横断面が六角形の開口であり、操作ギヤ９０の上端面から上半部分に軸心に沿って形成してある。貫通孔９０ｂは、六角孔９０ａよりも内径が小さい円形の横断面を有した開口であり、操作ギヤ９０の下端面から下半部分に軸心に沿って形成してある。操作ギヤ９０の六角孔９０ａは、図１及び図２に示すように、蓋プレート１５に形成した挿入孔１５ａを介して外部に露出させてある。

また、操作ギヤ９０の一端面には、図５に示すように、係合ギヤ部９０ｃが形成してある。係合ギヤ部９０ｃは、操作ギヤ９０の端面において貫通孔９０ｂの周囲に放射状に溝を形成することよって構成したものである。係合ギヤ部９０ｃを構成する溝は、周方向に沿って互いに等間隔となるように設けてある。

ロックワッシャ９１は、図４に示すように、円板状を成す基部の外周面から複数の噛合片９１ａが放射状に延在した薄板状部材である。ロックワッシャ９１の基部は、上述した操作ギヤ９０の貫通孔９０ｂに収容することのできる大きさに形成してある。噛合片９１ａは、周方向に沿って互いに等間隔となるように設けた櫛歯状部分であり、基部を操作ギヤ９０の貫通孔９０ｂに収容させた場合に係合ギヤ部９０ｃの溝に係合することのできる数及び寸法に設定してある。図からも明らかなように、周方向に沿って互いに９０°ずれた位置に設けた４つの噛合片（以下、区別する場合に「係合片９１ａ′」という）は、他の噛合片９１ａよりも大きな長さに形成してあり、それぞれの外周端部が操作部収容孔１６の係合溝１７に係合している。このロックワッシャ９１は、係合片９１ａ′が係合溝１７に係合した状態で案内されることにより、軸心回りの回転が規制された状態で操作部収容孔１６の軸心に沿って移動することが可能である。

ロックバネ９２は、操作部収容孔１６の内底面とロックワッシャ９１との間に介在し、ロックワッシャ９１を常時操作ギヤ９０の一端面に押圧するものである。

一方、上記流量制御弁１には、図１に示すように、手動操作部材１００が用意してある。手動操作部材１００は、流量制御弁１をマニュアル操作する際に用いるもので、把握部１０１、角柱部１０２及び押圧部１０３を有している。把握部１０１は、操作者が流量制御弁１をマニュアル操作する際に握る部分であり、太径の円柱状に構成してある。角柱部１０２は、横断面が六角形の柱状に形成したもので、把握部１０１の一端面から軸心を合致させた状態で延在している。この角柱部１０２は、操作ギヤ９０に形成した六角孔９０ａに嵌合することのできる寸法に形成してある。押圧部１０３は、角柱部１０２よりも細径の円柱状に形成した部分であり、角柱部１０２の先端から軸心を合致させた状態で延在している。この押圧部１０３は、操作ギヤ９０の貫通孔９０ｂに挿通することのできる外径を有し、かつ角柱部１０２を操作ギヤ９０の六角孔９０ａに嵌合させた場合に操作ギヤ９０の一端面から突出することのできる長さに形成してある。

上記のように構成した流量制御弁１は、２つの接続通路１２，１３を介して空圧回路の空気通路に介在し、以下に示すように動作して通過する空気の流量制御を行う。尚、弁通路１１の中径部１１ｃにおいて弁座部材３０とスリーブ４０との間に介在させた弾性環５０は、接続通路１２から接続通路１３への流体の通過のみを許容するチェックバルブとして機能するため、弁通路１１の細径部１１ａに接続した接続通路１２が上流側となるように配置するものとする。

流量制御弁１が通常状態にある場合には、ロックバネ９２の押圧力によってロックワッシャ９１が操作ギヤ９０の係合ギヤ部９０ｃに噛み合った状態に保持される。このため、弁本体１０に対する操作ギヤ９０の回転が規制され、さらに操作ギヤ９０に歯合する第１リングギヤ８２の回転も規制された状態となる。従って、この状態から電動モータ７０を駆動すると、駆動ギヤ８１の回転によってプラネタリギヤ８４が自転しながら公転し、第２リングギヤ８３が回転することになる。

第２リングギヤ８３が回転すると、雄ネジ部６２を介してネジ孔８３ｂに螺合した弁体６０がネジの作用によって軸心方向に適宜移動し、弁座部材３０の弁座３１に対するニードル部６１の占位位置が変化する。例えば、電動モータ７０を一方方向に回転させると、弁座３１に対してニードル部６１が進出移動し、その開口面積が減少することになり、通過する空気の流量を減少させることができる。逆に、電動モータ７０を他方方向に回転させると、弁座３１に対してニードル部６１が退行移動し、その開口面積が増大することになり、通過する空気の流量を増大させることができる。従って、電動モータ７０の回転方向及びその回転量に応じて弁座３１の開口面積を任意に変更することができ、通過する空気の流量制御を行うことが可能となる。

停電等の原因により、電動モータ７０を駆動することができない場合には、手動操作部材１００を用いて流量制御弁１を動作させることが可能である。すなわち、図６に示すように、蓋プレート１５の挿入孔１５ａから手動操作部材１００の押圧部１０３を操作ギヤ９０の六角孔９０ａ及び貫通孔９０ｂに挿入し、角柱部１０２を六角孔９０ａに嵌合させると、操作ギヤ９０の一端面から突出する押圧部１０３がロックバネ９２の押圧力に抗してロックワッシャ９１を押圧することになる。この結果、ロックワッシャ９１が操作ギヤ９０の一端面から離隔し、係合ギヤ部９０ｃと噛合片９１ａとの係合状態が解除される。

この状態のまま手動操作部材１００を回転操作すると、弁本体１０に対して操作ギヤ９０が回転することになり、操作ギヤ９０に歯合する第１リングギヤ８２が回転される。第１リングギヤ８２が回転すると、プラネタリギヤ８４が自転しながら公転し、プラネタリギヤ８４の公転によって第２リングギヤ８３部材が回転することになり、弁座部材３０の弁座３１に対するニードル部６１の占位位置を変更することができる。尚、不思議歯車機構は、一般的な遊星歯車機構に比べて伝達効率が悪い。このため、別途駆動ギヤ８１の回転を阻止する手段を設けずとも、第１リングギヤ８２が回転された場合に駆動ギヤ８１が回転することはない。

手動操作部材１００を引き抜けば、再びロックバネ９２の押圧力によってロックワッシャ９１が操作ギヤ９０の係合ギヤ部９０ｃに噛み合った状態となる。

ここで、上記流量制御弁１によれば、電動モータ７０から弁体６０への動力伝達系に不思議歯車機構を構成しているため、本来出力ギヤとなる第２リングギヤ８３を入力ギヤとしてはプラネタリギヤ８４以降に動力を伝達することができない。つまり、電動モータ７０が駆動していない状態においては、第２リングギヤ８３が不用意に回転することがなく、これに螺合した弁体６０の位置も変化しない。従って、電動モータ７０の無通電時において流量制御弁１に振動が加えられたり、弁体６０に作用する流体に圧力変化が生じたとしても、弁座３１に対するニードル部６１の占位位置が変化する恐れがなく、通過する流体の流量変化を可及的に防止することができる。

しかも、電動モータ７０から弁体６０への動力伝達系に不思議歯車機構を構成しさえすれば、上述した作用効果を奏することができるため、別途弁体６０の移動を阻止する手段を設ける必要もなく、製造コストの増大や装置の大型化が招来されることもない。

尚、上述した実施の形態１では、不思議歯車機構を構成しているが、第１リングギヤ８２を省略しても構わない。この場合においても、実施の形態１と同様、第２リングギヤ８３を入力ギヤとしてプラネタリギヤ８４以降に動力を伝達することが困難であるため、第２リングギヤ８３が不用意に回転することがない。従って、電動モータ７０の無通電時において流量制御弁１に振動が加えられたり、弁体６０に作用する流体に圧力変化が生じたとしても、弁座３１に対するニードル部６１の占位位置が変化する恐れがなく、通過する流体の流量変化を可及的に防止することができる。

また、上述した実施の形態１では、第２リングギヤ８３にネジ孔８３ｂを設けるとともに、弁体６０に雄ネジ部６２を形成し、スリーブ４０と弁体６０との相対回転を規制することによって電動モータ７０の駆動を弁体６０の軸方向移動に変換するようにしているが、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば、図７に示す変形例の流量制御弁２０１ように、第２リングギヤ１８３と弁体１６０の基端部との間に二面幅を設けることでこれらの相対回転を規制し、かつ弁体１６０とスリーブ１４０との間にネジ溝１６４，１４４を形成して両者を螺合させるようにしても良い。この変形例においても、電動モータ７０を駆動すれば、弁体１６０とスリーブ１４０との間のネジの作用によって弁体１６０が軸方向に移動し、弁座部材３０の弁座３１に対するニードル部１６１の占位位置を変更することができる。尚、この変形例において実施の形態１と同様の構成に関しては、同一の符号を付し、それぞれの詳細説明を省略している。

さらに、上述した実施の形態１では、操作ギヤ９０に対して手動操作部材１００を着脱可能に配設しているため、不要時においては弁本体１０から取り外すことにより通常使用時における流量制御弁１の場積を小型化することが可能であるが、操作ギヤ９０と手動操作部材１００とを一体に成形し、弁本体１０から常時手動操作部材１００が突出するように構成しても良い。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２である流量制御弁を示したものである。ここで例示する流量制御弁は、実施の形態１と同様、空気を作動流体として構成された空圧回路の空気通路に適用され、通過する空気量を制御するためのもので、実施の形態１とは、電動モータから弁体への動力伝達系の構成のみが異なっている。

すなわち、実施の形態２の流量制御弁３０１では、弁体３６０とスリーブ３４０との間にネジ溝３６４，３４４を形成して両者を螺合させ、かつ弁体３６０の上端部に被駆動ギヤ３６３を固着している。

一方、回転アクチュエータである電動モータ３７０は、駆動軸３７１の軸心が弁体３６０の軸心からずれた位置において弁本体３１０の上面に取り付けてある。減速機構３８０は、駆動ギヤ３８１、第１リングギヤ３８２、第２リングギヤ３８３、プラネタリギヤ３８４を備えている。

駆動ギヤ３８１は、外周部にギヤ部を有した平歯車であり、互いの軸心を合致させた状態で電動モータ３７０の駆動軸３７１に固着してある。

第１リングギヤ３８２は、円筒状を成し、内周面に内周ギヤ部３８２ａを有したもので、弁本体３１０の上端部を覆う蓋プレート３１５に取り付けてある。

第２リングギヤ３８３は、円柱状を成し、その先端部に形成したギヤ孔の内周面にギヤ部３８３ａを有したもので、ギヤ孔の内径が第１リングギヤ３８２の内径とほぼ同じとなるように構成してある。ギヤ孔の内周面に設けたギヤ部３８３ａは、第１リングギヤ３８２の内周ギヤ部３８２ａと歯数が異なる。この第２リングギヤ３８３は、ギヤ孔を形成した先端面を第１リングギヤ３８２の下面に対向させ、かつ自身の軸心を駆動軸３７１の軸心に合致させた状態で配設してあり、弁本体３１０に対して駆動軸３７１の軸心回りに回転することが可能である。

この第２リングギヤ３８３には、出力ギヤ３８３ｂが設けてある。出力ギヤ３８３ｂは、第２リングギヤ３８３の基端部に設けた軸部３８３ｃに固着した平歯車であり、弁体３６０に設けた被駆動ギヤ３６３に歯合している。

プラネタリギヤ３８４は、外周部にギヤ部を有した平歯車であり、駆動ギヤ３８１の周囲に３つ配設してある。これらのプラネタリギヤ３８４は、それぞれの軸心が駆動ギヤ３８１の軸心と平行になり、かつ互いに等間隔となる態様で図示せぬキャリヤに支持させてある。個々のプラネタリギヤ３８４は、ギヤ部を介して駆動ギヤ３８１、第１リングギヤ３８２の内周ギヤ部３８２ａ及び第２リングギヤ３８３のギヤ部３８３ａに歯合しており、それぞれが自身の軸心回りに回転可能、かつ駆動ギヤ３８１の軸心回りに公転することが可能である。

上述した駆動ギヤ３８１、第１リングギヤ３８２、第２リングギヤ３８３及びプラネタリギヤ３８４は、駆動ギヤ３８１をサンギヤとした、いわゆる不思議歯車機構を構成しており、第１リングギヤ３８２の回転が規制されているため、電動モータ３７０を駆動した場合に、第２リングギヤ３８３及びその出力ギヤ３８３ｂが回転することになる。この実施の形態２においても、不思議歯車機構を構成する駆動ギヤ３８１、第１リングギヤ３８２、第２リングギヤ３８３及びプラネタリギヤ３８４として合成樹脂材によって成形したものを適用している。

尚、実施の形態２において実施の形態１と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。

上記のように構成した流量制御弁３０１では、電動モータ３７０を駆動すると、駆動ギヤ３８１の回転によってプラネタリギヤ３８４が自転しながら公転し、第２リングギヤ３８３及び出力ギヤ３８３ｂが回転することになることになり、さらに第２リングギヤ３８３の回転が被駆動ギヤ３６３を介して弁体３６０に伝達される。この結果、弁体３６０とスリーブ３４０との間のネジの作用によって弁体３６０が軸方向に移動し、弁座部材３０の弁座３１に対するニードル部３６１の占位位置を変更することができ、通過する空気の流量制御を行うことが可能となる。

ここで、上記流量制御弁３０１によれば、電動モータ３７０から弁体３６０への動力伝達系に不思議歯車機構を構成しているため、出力ギヤ３８３ｂからプラネタリギヤ３８４以降に動力を伝達することができない。つまり、電動モータ３７０が駆動していない状態においては、出力ギヤ３８３ｂ及び第２リングギヤ３８３が不用意に回転することがなく、これに螺合した被駆動ギヤ３６３及び弁体３６０の位置も変化しない。従って、電動モータ３７０の無通電時において流量制御弁３０１に振動が加えられたり、弁体３６０に作用する流体に圧力変化が生じたとしても、弁座３１に対するニードル部３６１の占位位置が変化する恐れがなく、通過する流体の流量変化を可及的に防止することができる。

しかも、電動モータ３７０から弁体３６０への動力伝達系に不思議歯車機構を構成しさえすれば、上述した作用効果を奏することができるため、別途弁体３６０の移動を阻止する手段を設ける必要もなく、製造コストの増大や装置の大型化が招来されることもない。

１ 流量制御弁
１０ 弁本体
１６ 操作部収容孔
１７ 係合溝
３０ 弁座部材
３１ 弁座
４０ スリーブ
６０ 弁体
６１ ニードル部
６２ 雄ネジ部
７０ 電動モータ
７１ 駆動軸
８０ 減速機構
８１ 駆動ギヤ
８２ 第１リングギヤ
８３ 第２リングギヤ
８３ｂ ネジ孔
８４ プラネタリギヤ
９０ 操作ギヤ
９０ｃ 係合ギヤ部
９１ ロックワッシャ
９２ ロックバネ
１００ 手動操作部材

Claims (6)

1. 回転アクチュエータの駆動により弁本体に対して弁体を作動させ、弁座に対する弁体の位置を変更することによって通過する流体の流量を変化させる流量制御弁において、
   回転アクチュエータの駆動軸に取り付けた駆動ギヤと、
   前記駆動ギヤをサンギヤとして歯合し、自身の軸心回りに回転可能、かつ前記駆動ギヤの軸心回りに公転可能に配設したプラネタリギヤと、
   前記駆動ギヤの軸心回りに回転可能に配設し、ギヤ部を介して前記プラネタリギヤに歯合する出力ギヤと
   を備え、前記出力ギヤの回転を駆動源として前記弁体を作動させることを特徴とする流量制御弁。
2. 前記弁体は、弁座に対して進退移動することにより通過する流体の流量を変化させるニードルであり、その基端部に雄ネジ部を有するとともに、弁本体に相対回転が規制された状態で配設されており、
   前記出力ギヤは、前記弁体の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を有した
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記弁体は、弁座に対して進退移動することにより通過する流体の流量を変化させるニードルであり、その外周面にネジ溝を有するとともに、その基端部が前記出力ギヤに相対回転が規制された状態で連結されており、
   前記弁本体は、前記弁体を挿入する筒状を成し、かつ内周面に前記ネジ溝に螺合する雌ネジ部を有した
   ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
4. 前記駆動ギヤの軸心回りに回転可能に配設し、前記出力ギヤとは異なる歯数のギヤ部を介して前記プラネタリギヤに歯合する入力ギヤと、
   前記入力ギヤに歯合し、外部からの操作によって回転可能に配設した操作ギヤと、
   前記弁本体に対する前記操作ギヤの回転を規制する回転規制手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
5. 先端部に押圧部を有するとともに、前記押圧部よりも基端側となる部位に角柱部を有した手動操作部材をさらに具備し、
   前記操作ギヤは、中心部に前記手動操作部材の押圧部を挿入可能、かつ前記角柱部に嵌合する嵌合孔を有したものであり、
   前記回転規制手段は、
   前記弁本体に相対回転が規制された状態で前記操作ギヤに対して離接可能に配設し、前記操作ギヤに当接した場合に互いに係合する一方、前記嵌合孔に前記手動操作部材が挿入された場合に前記押圧部によって前記操作ギヤから離隔されるロック部材と、
   前記ロック部材を前記操作ギヤに押圧する押圧部材と
   を備えたことを特徴とする請求項４に記載の流量制御弁。
6. 前記弁本体は、前記出力ギヤを回転可能に支持する収容孔を有したことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。

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