JP2010516958A

JP2010516958A - 流量調整弁

Info

Publication number: JP2010516958A
Application number: JP2009546318A
Authority: JP
Inventors: タエシクミン
Original assignee: Kyungdong Navien Co Ltd
Current assignee: Kyungdong Navien Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2010-05-20
Also published as: WO2008088166A1; CN101611253B; US20100096573A1; US8231103B2; EP2109729A1; KR100838025B1; CN101611253A

Abstract

本発明は、加熱された水が流れる配管中において、ボイラから供給された加熱された水の流量を制御する流量制御弁に関する。２つの低価格１方向モータを使用して、正／逆回転して流量を制御し、かつ２つの１方向モータに接続された歯車アセンブリに簡単なクラッチ構造を適用することによって、別のモータが回転するとき１つのモータ用の動力を停止できる流量制御弁を提供する。本発明の実施形態に従った流量制御弁は、動力伝達シャフトを有し、かつ一方向に回転する第１モータ、および動力伝達シャフトを有し、かつ第１モータと反対方向に回転する第２モータを含むモータアセンブリと、動力を第１モータに伝達する第１遊星歯車、動力を第２モータに伝達する第２遊星歯車、および第１遊星歯車と第２遊星歯車との間に配置され、第１および第２遊星歯車に係合された太陽歯車を含み、かつ動力を伝達または停止するための、第１遊星歯車と第１モータとの間、ならびに第２遊星歯車と第２モータとの間にクラッチ構造を有する歯車アセンブリと、太陽歯車の回転によって上／下に往復動するシャフト、およびシャフトの下方部に適合し、かつ弁を開／閉する弁ユニットを含む弁アクチュエータとを含む。
【代表図】

Description

本発明は流量制御弁に関し、加熱された水が流れる管路中の、ボイラから供給された加熱された水の流量を制御する流量制御弁に特に関する。

一般にボイラシステムは、加熱が必要とされる各部屋に加熱された水を分配する配水器を備えている。配水器は、ボイラの熱交換器によって加熱された水を水供給管を介して受容し、その後、加熱された水を各部屋に分配し、加熱された水は、部屋に熱エネルギーを伝達することによって冷却され、その後、戻り管を介して膨張タンクに送られる。配水器は、各部屋に供給された加熱された水の流量を制御するため流量制御弁を備えている。

技術的課題
チャンネルを開／閉する流量制御弁のために、正逆に回転できる２方向モータを使用することは高価ゆえ経済的ではない。

２つの低価格１方向モータを使用して正／逆転換可能で流量を制御する流量制御弁を提供することが本発明の目的である。また、２つの１方向モータに接続された歯車アセンブリに簡単なクラッチ構造を適用することで、モータのための動力（power）が停止可能であり、その間に別のモータが回転する流量制御弁を提供することが本発明の別の目的である。

技術的解決
本発明の局面に従うと、流量制御弁は、動力伝達シャフトを有し、かつ一方向に回転する第１モータ、および動力伝達シャフトを有し、かつ第１モータの逆方向に回転する第２モータを含むモータアセンブリと、第１モータに動力を伝達する第１遊星歯車、第２モータに動力を伝達する第２遊星歯車、ならびに第１遊星歯車と第２遊星歯車との間に配置され、第１および第２遊星歯車に係合された太陽歯車を含み、かつ動力を伝達または停止するための、第１遊星歯車と第１モータとの間および第２遊星歯車と第２モータとの間にクラッチ構造を有する歯車アセンブリと、太陽歯車の回転によって上／下に往復動するシャフト、およびシャフトの下方部に適合し、弁を開／閉する弁ユニットを含む弁アクチュエータとを含む。

第１モータの動力伝達シャフトおよび第２モータの動力伝達シャフトから複数のロック部がそれぞれ突出してもよい。また、歯車アセンブリのクラッチ構造において、第１および第２モータのロック部ならびに第１遊星歯車および第２遊星歯車の上側に形成された連続鋸歯形状の突出部をロックすることおよび逃がすことにより、動力が伝達および停止されてもよい。

ロック部が突出部上で上方に逃げるとき、第１遊星歯車および第２遊星歯車を弾性的に戻すため、第１遊星歯車および第２遊星歯車の下に弾性部材が配置されてもよい。

カムが太陽歯車の下方側に形成されてもよい。また、弁アクチュエータが、太陽歯車のカム接触面と接触し、太陽歯車の回転によって上／下に往復動する下方カム接触面を有する下方カム部材、下方カム部材の下方側を弾性的に支持する弾性部材を含んでもよい。

下方カム部材が、下方カム部材の内側で上方に突出するガイド部材によってガイドされ、太陽歯車の回転と共に往復動してもよい。

有利な効果
上記に詳述したように本発明の実施形態の流量制御弁に従って、１方向モータが使用され、クラッチ構造が提供され、簡単な構造の弁を達成し、２方向モータが使用される場合と比べて弁の価格を下げことが可能である。また、太陽歯車および下方カム部材の接触面がカム形状に形成されているので、弁の開量を制御することで流量を制御することが可能である。

本発明の実施形態に従った流量制御弁の側面断面図である。

本発明の実施形態に従った歯車アセンブリおよびクラッチ部材を示す斜視図である。

図２の側面図である。

本発明の実施形態に従った弁アクチュエータを示す分解斜視図である。

図４の下方カム部材を示す側面図である。

図６Ａは、本発明の実施形態に従った遊星歯車および動力伝達シャフトのロック部分の動作を示す図である。図６Ｂは、本発明の実施形態に従った遊星歯車および動力伝達シャフトのロック部分の動作を示す図である。図６Ｃは、本発明の実施形態に従った遊星歯車および動力伝達シャフトのロック部分の動作を示す図である。

本発明の実施形態に従ってバルブが開閉するところを示す図である。本発明の実施形態に従ってバルブが開閉するところを示す図である。

本発明の好適な実施形態に従った構成と動作を添付の図面を参照して以下に詳細に記載する。

図１は、本発明の実施形態に従った流量制御弁の側面断面図であり、図２は、本発明の実施形態に従った歯車アセンブリおよびクラッチ部材を示す斜視図であり、図３は、図２の側面図であり、図４は、本発明の実施形態に従った弁アクチュエータを示す分解斜視図であり、図５は、図４の下方カム部材を示す側面図である。

図１を参照して、モータアセンブリ１００は、一方向に回転する第１モータ１１０および第１モータ１１０に対向して配置され第１モータ１１０の反対方向に回転する第２モータ１２０から構成されている。第１モータ１１０および第２モータ１２０として例えば低価格ＡＣモータが使用されてよい。動力伝達シャフト１１１、１２１は、第１モータ１１０および第２モータ１２０からそれぞれ下方に突出して、モータから歯車アセンブリ２００に動力を伝達する。

複数のロック部１１１ａ、１２１ａは、動力伝達シャフト１１１、１２１の下方側から突出し、第１遊星歯車２１０および第２遊星歯車２２０の上側に、クラッチの動作等としてロックされる。歯車は以下に記載する。

歯車アセンブリ２００は、動力伝達のための、第１モータ１１０の動力伝達シャフト１１１に接続された第１遊星歯車２１０、動力伝達のための、第２モータ１２０の動力伝達シャフト１２１に接続された第２の遊星歯車２２０、およびこれらの間で弁アクチュエータ３００にモータの回転力を伝達するための、第１遊星歯車２１０および第２遊星歯車２２０に係合された太陽歯車２３０から構成されている。

鋸歯形状の連続突出部２１１、２２１が、第１遊星歯車２１０および第２遊星歯車２２０の上側に形成されて、動力伝達シャフト１１１、１２１のロック部１１１ａ、１２１ａをクラッチの動作等としてロックする。

頂点２１１ａ、２２１ａが突出部２１１、２２１の頂部に、および底部２１１ｂ、２２１ｂが下方側に形成されている。底部２１１ｂ、２２１ｂは、ロック部１１１ａ、１２１ａを着座させるための所定の幅を有する。

所定の角度を有する傾斜２１１ｃ、２２１ｃが、頂点２１１ａ、２２１ａと底部２１１ｂ、２２１ｂとの間に形成され、第１および第２遊星歯車２１０、２２０が回転しているとき、第１および第２モータ１１０、１２０に伝達される動力は、動力伝達シャフト１１１、１２１のロック部１１１ａ、１２１ａの逃げによって停止する。

また、垂直面２１１ｄ、２２１ｄは、傾斜２１１ｃ、２２１ｃに対向して形成され、第１および第２モータ１１０、１２０が、第１遊星歯車２１０および第２遊星歯車２２０に動力を伝達するようなとき、ロック部１１１ａ、１２１ａをロックする。

第１遊星歯車２１０および第２遊星歯車２２０の下方側は、バネ等の弾性部材２４０によって弾性的に支持されている。

弁アクチュエータ３００は、太陽歯車２３０の回転によって上／下に往復動するシャフト３３０、および弁を開／閉するための、シャフト３３０の下部に適合している弁ユニット３５０を含む。

太陽歯車２３０の回転でシャフト３３０を往復動するためには様々な構造が利用できるが、本実施形態に従っては、シャフト３３０は、太陽歯車２３０の下方側および弁アクチュエータ３００の下方カム部材３１０に形成されたカム２３１のカム動作によって往復動する。

詳細には、カム２３１は、太陽歯車２３０の下方側から所定の長さにおいて突出し、カム形状に湾曲したカム接触面２３２がカム２３１の下方側の周縁に沿って形成されている。カム接触面２３２は、アーク形状面の最上点である２つの上死点２３２ａ、および上死点２３２ａから最下点である２つの下死点２３２ｂを有する。

また、カム２３１のカム接触面２３２の形状を取って、下方カム部材３１０の上側に下方カム接触面３１１が形成されている。下方カム接触面３１１は、上方に凹んだアーク形状面の最上点である２つの上死点３１１ａ、および上死点３１１ａから最下点である２つの下死点３１１ｂを有する。

従って、下方カム部材３１０は、上記のカム形状によって太陽歯車２３０の回転とともに上／下に往復動する。

下方カム部材３１０において、端縁に沿って所定の距離で４つのガイドシャフト挿入孔３１２が形成され、シャフト挿入孔３１３が中央に形成されている。また、下方カム部材３１０の下方側は、バネ等の弾性部材３４０によって弾性的に支持されている。上記の構成に従って、下に動いた下方カム部材３４０が上に動くとき、弾性部材３４０は、弾性的戻り力を提供するように下方カム部材３１０の下方側に弾性力を上方に与える。

上／下往復動する下方カム部材３１０は、ガイド部材３２０によってガイドされることが好ましい。ガイド部材３２０は、下方カム部材３１０のガイドシャフト挿入孔３１２に挿入される４つのガイドシャフト３２１を有し、弾性部材３４０が挿入される環状弾性部材挿入溝３２２がガイドシャフト３２１から内側に形成され、シャフト３３０が挿入されるシャフト貫通孔３２３が弾性部材挿入溝３２２から内側に形成されている。また、Ｏリングが嵌め合わされるＯリング挿入溝３２４が、ガイド部材３２０の周縁に気密のため形成されている。

シャフト３３０は、上方および下方端部にそれぞれＥリング３７１、３７２を挿入するためのＥリング挿入溝３３０ａ、３３０ｃ、ならびに気密のために中央部においてＯリング３８２を挿入するためのＯリング挿入溝３３０ｂを有する。

シャフト３３０の下方部に嵌め合わされる弁ユニット３５０は、合成樹脂で作製されたパッキング支持部材３５１、および弁座４３０ａと接触する／弁座４３０ａから離す、ことによって弁を開／閉するパッキング３５２から構成されている。パッキング３５２に使用されるのはゴムが好ましい。

本体アセンブリ４００は、この実施形態の最も外側に配置される。本体アセンブリ４００は、太陽歯車２３０の上方側を覆う上部カバー４１０、第１および第２遊星歯車２１０、２２０の側面を覆う歯車側本体４２０、および弁アクチュエータ３００の周縁を覆う弁側本体４３０から構成される。弁側本体４３０は、加熱された水の流入のための入口４３１および弁ユニット３５０を通過する加熱された水の流出のための出口４３２を有する。

本発明の実施形態に従ったクラッチ等の上記の構成の流量制御弁の動作を以下に記載する。説明の簡単のため、第１モータ１１０の回転方向が正方向であり、第２モータ１２０の回転方向が逆方向と仮定する。

図６Ａから６Ｃは、本発明の実施形態に従った遊星歯車および動力伝達シャフトのロック部の動作の図である。図６Ａに示すように、第１モータ１１０が正方向に回転すると、動力伝達シャフト１１１のロック部１１１ａは、矢印の方向に回転しつつ第１遊星歯車２１０の突出部２１１にロックされることで、第１遊星歯車２１０が同じ方向に回転し、動力が太陽歯車２３０に伝達される。

太陽歯車２３０に伝達された動力は、太陽歯車２３０に係合された第２遊星歯車２２０に伝達される。図６Ｂおよび６Ｃに示すように、第２遊星歯車２２０は、矢印の方向に回転するが、底部２２１ｂと接触している動力伝達シャフト１２１のロック部１２１ａは、傾斜２２１ｃ上で頂点２２１ａの方に逃げる。その結果、クラッチ等のこのような動作により第２モータ１２０に動力は伝達されない。ロック部１２１ａの逃げにより下方に動いた第２遊星歯車２２０は、下方側を支持する弾性部材２４０によって戻される。

また、第１モータ１１０が停止して第２モータ１２０が逆方向に回転すると、第２遊星歯車２１０、太陽歯車２３０、および第１遊星歯車２１０は、伝達された動力によって回転するが、第１遊星歯車２１０が回転中の場合は、動力伝達シャフト１１１のロック部１１１ａが、第１遊星歯車２１０の突出部２１１の傾斜２２１ｃで上方に逃げる。その結果、クラッチ等のこのような動作により動力が第１モータ１１０に伝達される。

図７および８は、本発明の実施形態に従って弁が開閉する様子を示す図である。

図７は、閉じた弁を示す。詳細には、太陽歯車２３０の両側に下死点２３２ｂが位置決めされ、下方カム部材３１０の上死点３１１ａが太陽歯車２３０の下死点２３２ｂに接触している。従って、下方カム部材３１０は、太陽歯車２３０の下死点２３２ｂにより下に押されることで、シャフト３３０および弁ユニット３５０は下に動かされ、それによりパッキング３５２が弁座４３０ａと接触して弁を閉じる。ここで太陽歯車２３０の上死点２３２ａおよび下方カム部材３１０の下死点３１１ｂは間隔が空けられている。

図８は、開いた弁を示す。詳細には、閉じた弁の図７に示すように、第１モータ１１０または第２モータ１２０が回転中の場合、太陽歯車２３０の下死点２３２ｂおよび下方カム部材３１０の下死点３１１ｂ、ならびに太陽歯車２３０の上死点２３２ａおよび下方カム部材３１０の上死点３１１ａは互いにそれぞれ接触している。従って、弾性部材３４０の弾性力によって下方カム部材３１０が上に押されると、シャフト３３０および弁ユニット３５０が上に動かされ、パッキング３５２が弁座４３０ａから離れることで弁が開放する。

弁は、図７で完全に（１００％）閉じ、図８で完全に（１００％）開放しているが、第１モータ１１０および第２モータ１２０の回転数を制御することで流量を制御し、弁の開量を制御することが可能である。

また、第１モータ１１０および第２モータ１２０が反対方向に回転するため、所望の流量に弁を制御することができる。すなわち、第１モータ１１０および第２モータ１２０の一方のみが提供されるとすると、開度５０％から１００％に変えるように、その後開度２０％、弁を開度５０％から２０％へと変えるためにモータを回転させることが必要であり、従って弁の応答速度が低下する。しかし、本発明のこのような実施形態では２つのモータが提供されるので、５０％開のとき他方のモータを逆方向に回転することによって２０％開度を有するように弁を迅速に変えることが可能である。

本発明の好適な実施形態を例示目的のために開示してきたが、当業者は、添付の特許請求の範囲に開示された本発明の範囲と精神から逸脱することなく、様々な改変、追加、および置換が可能であることを理解するであろう。

産業上の利用可能性
本発明の実施形態に従って、２つの低価格１方向モータを使用して正／逆回転して流量を制御できる流量制御弁が提供される。

Claims

動力伝達シャフトを有し、かつ一方向に回転する第１モータ、および動力伝達シャフトを有し、かつ前記第１モータの逆方向に回転する第２モータを含むモータアセンブリと、
前記第１モータに動力を伝達する第１遊星歯車、前記第２モータに動力を伝達する第２遊星歯車、ならびに前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車との間に配置され、前記第１および第２遊星歯車に係合された太陽歯車を含み、かつ動力を伝達または停止するための、前記第１遊星歯車と前記第１モータとの間および前記第２遊星歯車と前記第２モータとの間にクラッチ構造を有する歯車アセンブリと、
前記太陽歯車の回転によって上／下に往復動するシャフト、および前記シャフトの下方部に適合し、前記弁を開／閉する弁ユニットを含む弁アクチュエータと、
を備える流量制御弁。
前記第１モータの動力伝達シャフトおよび前記第２モータの動力伝達シャフトから複数のロック部がそれぞれ突出し、
かつ、前記歯車アセンブリのクラッチ構造において、前記第１および第２モータのロック部ならびに前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車の上側に形成された連続鋸歯形状の突出部をロックすることおよび逃がすことにより、前記動力が伝達および停止される、請求項１に記載の流量制御弁。
前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車の下に弾性部材が配置され、かつ前記ロック部が前記突出部上で上方に逃げるとき、前記第１遊星歯車および前記第２遊星歯車を弾性的に戻す、請求項２に記載の流量制御弁。
前記太陽歯車の下方側からカムが突出し、かつカム形状のカム接触面が前記カムの下方側に形成され、
前記弁アクチュエータが、前記太陽歯車のカム接触面と接触し、前記太陽歯車の回転によって上／下に往復動する下方カム接触面を有する下方カム部材を含み、かつ弾性部材が前記下方カム部材の下方側を弾性的に支持する、請求項１に記載の流量制御弁。
前記下方カム部材が、前記下方カム部材の内側で上方に突出するガイド部材によってガイドされ、前記太陽歯車の回転と共に往復動する、請求項４に記載の流量制御弁。