JP2017201197A - 流量調整バルブおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る流量調整バルブの斜視図であり、図2乃至図4は、図1の流量調整バルブの縦断面図である。図2は、閉弁状態を示しており、図3は、開弁操作直後の状態を示しており、図4は、開弁状態を示している。
本実施形態の主弁体10は、軸線X回りに略対称な形状を有しており、主弁体10の重心は、軸線X上に存在している。
そして、流出孔13の背圧室側の端13e(図4参照)を開閉するパイロット弁体30が、長手部材32に保持されていて、当該長手部材32によって当該長手部材32の軸方向に移動されるようになっている。
続いて、シャフト部材32aを軸方向に移動させる構成について説明する。本実施形態では、シャフト部材32aの移動のために、ステッピングモーター60が利用される。
図11は、継手部材50の斜視図であり、図12は、継手部材50の平面図であり、図13は、継手部材50の正面図である。図11乃至図13に示すように、継手部材50には、外周側に突出するストッパ規制部58が設けられている。
図19乃至図21は、本実施形態のリフター40を抽出して示している。図19は、リフター40の上方から見た斜視図であり、図20は、リフター40の下方から見た斜視図であり、図21は、リフター40の縦断面図である。
一方、図2乃至図4に示すように、本実施形態の背圧室形成部材20は、主弁体10の軸線Xの延長線上に、中空円筒状に形成された中空部21を有しており、当該中空部21内を長手部材32の先端部材32bが軸方向に移動するようになっている。
その他、本実施形態において、付勢部材としてのコイルバネ73は、継手部材50を介してステッピングモーター60の回転軸61を常に同一の回転方向に付勢している。これによって、ステッピングモーター60の内部部材についても当該回転軸61を介して回転方向に一方向に片寄せしている。また、当該コイルバネ73は、ステッピングモーター60のディテントトルク以下の力で付勢するようになっている。
図2に示すように、閉弁時においては、ダイヤフラム膜11を介して流路3内に設けられた主弁体10が、背圧室4に収容された液体の圧力(流路2内での供給圧力に依存する)によって閉弁方向に付勢されている。
本実施形態では、シャフト部材32aの水密シール34を貫通する領域の断面積が、流出孔13の背圧室側の端13eの開口面積よりも小さい。このため、パイロット弁体30に作用する力の影響に関して、シャフト部材32aによる保持力の程度が、流出孔13の開度変化に伴う負圧変化の程度よりも小さくなっている。
本実施形態では、シャフト部材32aは、リフター40に対して、付勢接続部材である弾性樹脂部材72によって、軸方向に背圧室側に付勢された状態で接続されている。これにより、シャフト部材32aとリフター40との間の接続態様に起因して生じる可能性があるバックラッシュの発生を、より一層確実に抑制することができる。このことは、コイルバネ73によって回転軸61とリフター40との間で生じる可能性があるバックラッシュの発生が抑制されていることと相俟って、流量調整制御におけるヒステリシス抑制の効果を高める。
本実施形態によれば、前述のような主弁体10及び2つの流入孔12の形態及び配置を採用することにより、パイロット弁体30が流出孔13を開放している状態において、各流入孔12から背圧室4に流入する液体に基づいて主弁体10に作用するモーメントの和の絶対値が、略0N・mとなっている。
本実施形態の流量調整バルブ1の組立工程において生じ得るばらつき(各部材のばらつきの累積)に起因して、パイロット弁体30のストロークの所望範囲を実現するためには、ストッパ80による規制範囲を、個々の流量調整バルブ1毎に調整することが効果的である。
本実施形態の流量調整バルブ1の分解斜視図を、図30に示す。また、図30の領域A、B、Cの拡大図を、それぞれ図31乃至図33に示す。
本実施形態から抽出できる流量調整バルブ1は、弾性要素(例えばダイヤフラム膜11)を介して流路2、3内に変位可能に支持された主弁体10と、流路の上流側2から所定の圧力で供給される液体(例えば水及び/または湯)が収容されると共に当該液体によって主弁体10を閉弁方向に付勢する力が生成される背圧室4と、流路の上流側2と背圧室4とを連通する流入孔12と、流路の下流側3と背圧室4とを連通する流出孔13と、流出孔13を開閉するパイロット弁体30と、パイロット弁体30を保持すると共に当該パイロット弁体30をそれ自身の軸方向に移動させる長手部材32と、回転する回転部材(例えばモーターの回転軸61)と、回転部材の回転に伴って回転可能であり、当該回転中に連動して長手部材32の軸方向にも移動可能であるリフター40と、を備えている。そして、リフター40と長手部材32とは、軸方向に一体的に移動するように接続されており、長手部材32は、水密シール34を介して、液体が存在し得る背圧室側の領域と液体が存在しない大気側の領域との両方に連続して延びており、長手部材32の水密シール34を貫通する領域の断面積が、流出孔13の背圧室側の端13eの開口面積よりも小さい。
本実施形態から抽出できる流量調整バルブ1は、弾性要素(例えばダイヤフラム膜11)を介して流路2、3内に変位可能に支持された主弁体10と、流路の上流側2から所定の圧力で供給される液体(例えば水及び/または湯)が収容されると共に当該液体によって主弁体10を閉弁方向に付勢する力が生成される背圧室4と、流路の上流側2と背圧室4とを連通する流入孔12と、流路の下流側3と背圧室4とを連通する流出孔13と、流出孔13の背圧室側の端13eを開閉するパイロット弁体30と、パイロット弁体30を保持すると共に当該パイロット弁体30をそれ自身の軸方向に移動させる長手部材32と、回転する回転部材(例えば回転軸61)と、回転部材の回転に伴って回転可能であり、当該回転中に連動して長手部材32の軸方向にも移動可能であるリフター40と、を備えている。そして、リフター40と長手部材32とは、軸方向に一体的に移動するように接続されており、長手部材32は、リフター40に対して、付勢接続部材(例えば弾性樹脂部材72)によって軸方向の一方側に付勢された状態で接続されている。
本実施形態から抽出できる流量調整バルブ1は、ダイヤフラム膜11を介して流路2、3内に変位可能に支持された主弁体10と、流路の上流側2から所定の圧力で供給される液体が収容されると共に当該液体によって主弁体10を閉弁方向に付勢する力が生成される背圧室4と、流路の上流側2と背圧室4とを連通する流入孔12と、流路の下流側3と背圧室4とを連通する流出孔13と、流出孔13を開閉するパイロット弁体30と、を備えている。そして、流入孔12は、複数が設けられており、パイロット弁体30が流出孔13を開放している状態において、複数の流入孔12の各々から背圧室4に流入する液体に基づいて主弁体10に作用するモーメントの和が互いに相殺されている(0.001N・m以下に収まるように調整されている)。
本実施形態から抽出できる流量調整バルブ1は、回転する回転部材(例えば回転軸61)と、回転部材の回転に伴って直線移動可能であるリフター40と、リフター40の直線移動に伴って直線方向に移動可能な弁体(例えばパイロット弁体30)と、位置変更不可能な固定状態においてリフター40の移動範囲を制限するストッパ80と、当該ストッパ80を、位置変更可能な仮固定状態と、前記固定状態と、のいずれかにて選択的に保持するストッパ保持部材(例えばケース部材91及び蓋部材92)と、を備えている。
本実施形態から抽出できる流量調整バルブ1は、回転する回転部材(例えば回転軸61)と、回転部材の回転に伴って直線移動可能であるリフター40と、リフター40の直線移動に伴って直線方向に移動可能な弁体(例えばパイロット弁体30)と、当該弁体が閉弁状態の時に接触する弁座(例えば流出孔13の背圧室側の端13e)を有する基部102と、を備えている。そして、回転部材である回転軸61、リフター40及びパイロット弁体30を含む構成部材群が、一体的にユニット化されて駆動ユニット101を構成しており、当該駆動ユニット101は、基部102に対して、一体的に着脱可能である。
2 流路(上流側)
2b まわりこみ流路
3 流路(下流側)
3s 弁座
4 背圧室
10 主弁体
11 ダイヤフラム膜(弾性要素の一例)
11s シール部(水密部材の一例)
12 流入孔(2つ)
13 流出孔
13e 流出孔の背圧室側の端
15 当接部(硬質材料)
20 背圧室形成部材
21 中空部
22 円筒状部
23 案内斜面(3カ所)
24 係合突起
30 パイロット弁体
32 長手部材
32a シャフト部材
32b 先端部材
32c 弾性部材
32g 液体移動用の流路(切除部)
34 水密シール
35 第1スペーサ部材
36 第2スペーサ部材
40 リフター
42 突起(3カ所)
43 シャフト部材受容孔
45 嵌合凸部
47 弾性樹脂部材受容部
50 継手部材
54 嵌合孔
56 回転軸受容部
58 ストッパ規制部
60 ステッピングモーター
61 回転軸
62 ハウジング
71 Eリング(抜け止め機構の一例)
72 弾性樹脂部材(付勢接続部材の一例)
73 コイルバネ(付勢部材の一例))
80 ストッパ
81 ツマミ部
82 傾斜
85 マニュアル調整ジグ
91 ケース部材
91t 傾斜面
91b 下面
92 蓋部材
92w 窓部
92i 目印
93 特殊なネジ部材(締結部材)
96 特殊なネジ部材(締結部材)
101 駆動ユニット
102 基部
102a 基部の受容部
102b 基部の上面
103 通常のネジ部材(組付部材)
X 主弁体の軸線
Claims (18)
- 流路を流れる液体の流量を調整するための流量調整バルブであって、
回転する回転部材と、
前記回転部材の回転に伴って直線移動可能であるリフターと、
前記リフターの前記直線移動に伴って直線方向に移動可能である弁体と、
位置変更不可能な固定状態において前記リフターの移動範囲を制限するストッパと、
前記ストッパを、位置変更可能な仮固定状態と、前記固定状態と、のいずれかにて選択的に保持するストッパ保持部材と、
を備えたことを特徴とする流量調整バルブ。 - 前記ストッパの前記仮固定状態において位置変更可能な範囲は、止水領域を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の流量調整バルブ。 - 前記ストッパ保持部材が前記ストッパを前記仮固定状態で保持している時、前記ストッパの少なくとも一部が外部に露出している
ことを特徴とする請求項1または2に記載の流量調整バルブ。 - 前記ストッパ保持部材が前記ストッパを前記仮固定状態で保持している時、前記ストッパの仮固定位置に関する目盛りが外部から視認可能である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の流量調整バルブ。 - 前記リフターは、前記回転部材の回転に伴って回転するようになっており、
前記リフターには、突起が設けられており、
前記リフターの前記突起に当接し、前記リフターの回転に伴って当該突起を前記回転軸線方向に案内することで前記リフターを前記回転軸線方向に移動させる案内斜面を有し、
前記ストッパは、前記リフターの回動範囲を360°未満に制限している
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の流量調整バルブ。 - 前記回転部材は、前記リフターと回転方向に係合して当該リフターに回転を伝達する継手部材を有しており、
前記継手部材は、外周側に突出するストッパ規制部を有しており、
前記ストッパは、断面略C形状に切り欠かれた筒形状を有していて、前記継手部材の外周側の少なくとも一部を取り囲み、前記継手部材の前記ストッパ規制部の回動範囲を制限することによって、前記リフターの回動動囲を制限するようになっている
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の流量調整バルブ。 - 前記ストッパは、軸線方向の両側から挟圧されて拡径状態となることで、位置変更不可能な固定状態となる
ことを特徴とする請求項6に記載の流量調整バルブ。 - 前記回転部材は、モーターの回転軸であり、
前記ストッパは、前記リフターの外周側に配置されたケース部材と、前記モーターのハウジングに固定された蓋部材と、によって挟圧されるようになっており、
前記ケース部材と前記蓋部材とを締結する締結部材を更に備える
ことを特徴とする請求項7に記載の流量調整バルブ。 - 前記リフターを収容するケース部材と、
前記ケース部材を上方側から塞ぐ蓋部材と、
前記ケース部材と前記蓋部材とを締結する締結部材と、
を更に備え、
前記ストッパの少なくとも一部が、前記ケース部材と前記蓋部材とにより挟まれて位置固定されるようになっている
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の流量調整バルブ。 - 前記ストッパは、断面略C形状に切り欠かれた筒形状を有していて、軸線方向の両側から挟圧されて拡径状態となることで、位置変更不可能な固定状態となる
ことを特徴とする請求項9に記載の流量調整バルブ。 - 前記回転部材は、モーターの回転軸であり、
前記ケース部材は、前記リフターの外周側に配置されており、
前記蓋部材は、前記モーターのハウジングに固定されており、
前記ストッパは、前記ケース部材と前記蓋部材とによって挟圧されるようになっている
ことを特徴とする請求項10に記載の流量調整バルブ。 - 前記回転部材は、ステッピングモーターの回転軸である
ことを特徴とする請求項8または11に記載の流量調整バルブ。 - 前記締結部材は、1以上のネジ部材であり、
前記ネジ部材の各々の回転軸線は、前記ストッパの軸線に対してオフセットされている
ことを特徴とする請求項8、10、11または12に記載の流量調整バルブ。 - 前記ストッパの軸線方向の一端または両端には、外周側に向かって軸線方向の長さが大きくなるという傾斜が設けられている
ことを特徴とする請求項6乃至8並びに10乃至13のいずれか1項に記載の流量調整バルブ。 - 前記ストッパの軸線方向の一端に挟圧を適用する部材が当該ストッパと当接する面は、外周側に向かって軸線方向の長さが小さくなるという傾斜面となっている
ことを特徴とする請求項6乃至8並びに10乃至14のいずれか1項に記載の流量調整バルブ。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の流量調整バルブを2つ備え、
前記2つの流量調整バルブの一方が、給水源と接続されており、
前記2つの流量調整バルブの他方が、給湯源と接続されている
ことを特徴とする湯水混合水栓システム。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の流量調整バルブの製造方法であって、
前記ストッパ保持部材に、前記ストッパを位置変更可能な仮固定状態にて保持させる仮固定工程と、
前記ストッパが仮固定状態に保持された状態で、前記ストッパの位置を変更させながら通水及び止水の試験を行って止水領域の調整を行う調整工程と、
前記調整工程の後に、前記ストッパ保持部材に、前記ストッパを位置変更不可能な固定状態にて保持させる固定工程と、
を備えたことを特徴とする製造方法。 - 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の流量調整バルブの製造方法であって、
前記ストッパ保持部材に、前記ストッパを位置変更可能な仮固定状態にて保持させる仮固定工程と、
前記ストッパが仮固定状態に保持された状態で、前記ストッパの位置を前記継手部材と一緒に変更させながら通水及び止水の試験を行って止水領域の調整を行う調整工程と、
前記調整工程の後に、前記ストッパ保持部材に、前記ストッパを位置変更不可能な固定状態にて保持させる固定工程と、
を備えたことを特徴とする製造方法。
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