JP3371459B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量を制御する
流量制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の流量制御弁には、図３に示
すようなものがあった（例えば、特開昭６０−２８３８
号公報）。

【０００３】図３において、入口１から流入した湯水は
直動弁体２と弁座３の隙間を通りダイヤフラム室４へ至
り、さらに差圧発生体５を経て出口６に至る。このよう
に湯水が流れると差圧発生体５の前後に差圧を生じる。
この差圧がダイヤフラム７に作用するように、圧力発生
体５の二次側圧力をダイヤフラム背圧室８へ導くパイロ
ット連通路８が形成してある。このダイヤフラム７の表
裏に作用する圧力差で生ずる力と、スプリング９の力と
がバランスする位置にダイヤフラム７が変形すると共
に、ダイヤフラム７と一体的に設けられた直動弁体２が
作動する。したがって、ギヤードモータ１０で圧力発生
体５を回転して流路を絞り、差圧を大きくした場合、ダ
イヤフラム７及び直動弁体２は、弁座３との間隙をより
狭くした位置に安定する。逆にギヤードモータ１０で圧
力発生体５を回転して流路を広げ、差圧を小さくした場
合、ダイヤフラム７及び直動弁体２は、弁座３との間隙
をより広くした位置に安定する。このように圧力発生体
５の回転位置をギヤードモータ１０で制御することによ
って、流量を制御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、次のような課題を有していた。

【０００５】例えば給湯機等に使用して湯水の流量制御
をする場合、直動弁体２と弁座３との隙間を通過する圧
力損失に加えて、差圧発生体５でもさらに大きい圧力損
失を生じるため、所望の大流量を得ようとすると装置が
大きく複雑になる不都合があった。またギヤードモータ
１０の必要駆動力は、パイロットダイヤフラム式なの
で、直動弁体５を水圧作用力に抗して直接駆動するより
は小さいが、圧損の面からやや太めの圧力発生体５を回
転駆動するのに、比較的大きい駆動力のギヤードモータ
１０が必要で、制御弁全体として高価で大きいという不
都合があった。さらにゴム等の薄いダイヤフラムを使用
することから、流体温度の制約や信頼性などの面でも不
都合があった。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、小型で安価な流量制御弁を提供することを第１の目
的としている。

【０００７】本発明の第２の目的は、小刻みで迅速な流
量制御ができる流量制御弁を小型かつ安価に提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、さらに確実な流量
制御ができる流量制御弁を小型かつ安価に提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために本発明の流量制御弁は、入口と出口の間に流
路を形成したハウジングと、前記流路に設けられた弁座
および弁体と、弁体と連結された閉側圧力ピストンと、
前記弁体と連結された開側圧力ピストンと、前記弁体の
１次側流路の圧力を前記閉側圧力ピストンへ導入する閉
側パイロット圧導入路と、前記弁体の１次側流路の圧力
を前記開側圧力ピストンへ導入する開側パイロット圧導
入路と、前記閉側圧力ピストンへの導入圧を前記弁体の
２次側流路へ排出する閉側パイロット圧排出路と、前記
弁体の受圧面積と比較して桁違いに小さい前記開側圧力
ピストンへの導入圧を前記２次側流路へ排出する開側パ
イロット圧排出路と、前記閉側パイロット圧導入路の導
通路面積及び前記開側パイロット圧導入路の導通路面積
を電気的に可変するパイロット圧可変手段を備え任意の
流量に制御するものである。

【００１０】また第２の目的を達成するために本発明の
流量制御弁は、入口と出口の間に流路を形成したハウジ
ングと、前記流路に設けられた弁座および旋回翼を形成
した弁体と、前記弁体と連結された開側圧力ピストン
と、前記弁体と連結された閉側圧力ピストンと、前記弁
体の１次側流路の水圧を前記閉側圧力ピストンへ導入す
る閉側パイロット圧導入路と、前記１次側流路の水圧を
前記開側圧力ピストンへ導入する開側パイロット圧導入
路と、前記閉側圧力ピストンへの導入圧を前記弁体の２
次側流路へ排出する閉側パイロット圧排出路と、前記開
側圧力ピストンへの導入圧を前記２次側流路へ排出する
開側パイロット圧排出路と、前記閉側パイロット圧導入
路および前記開側パイロット圧導入路とに交又する円形
断面の軸表面に切り欠き流路を有するパイロット弁軸と
前記パイロット弁軸を正逆回転制御するステッピングモ
ータからなるパイロット圧可変手段と、前記パイロット
弁軸の回転範囲を規制する回転範囲規制部材とを備えた
ものである。

【００１１】また第３の目的を達成するために本発明の
流量制御弁は、入口と出口の間に流路を形成したハウジ
ングと、前記流路に設けられた弁座および旋回翼を形成
した弁体と、前記弁体と連結された開側圧力ピストン
と、前記弁体と連結された閉側圧力ピストンと、前記弁
体の１次側流路の水圧を前記閉側圧力ピストンへ導入す
る閉側パイロット圧導入路と、前記１次側流路の水圧を
前記開側圧力ピストンへ導入する開側パイロット圧導入
路と、前記閉側圧力ピストンへの導入圧を前記弁体の２
次側流路へ排出する閉側パイロット圧排出路と、前記開
側圧力ピストンへの導入圧を前記２次側流路へ排出する
開側パイロット圧排出路と、前記閉側パイロット圧導入
路および前記開側パイロット圧導入路とに交又する円形
断面の軸表面に切り欠き流路を有するパイロット弁軸と
前記パイロット弁軸を正逆回転制御するステッピングモ
ータからなるパイロット圧可変手段と、前記パイロット
弁軸の回転範囲を規制する回転範囲規制部材と、前記開
側圧力ピストンまたは前記閉側圧力ピストンまたは前記
弁体の外周部に設けた永久磁石と、前記弁体と共に回転
摺動する前記永久磁石に近接する前記ハウジングの一部
に設置した磁気検出素子とを備えたものである。

【００１２】

【作用】本発明の流量制御弁は上記した構成によって、
パイロット圧可変手段を、電気信号により駆動すること
により、閉側圧力ピストンおよび開側圧力ピストンに作
用する圧力が変化する。それにともなって、圧力バラン
ス作用により弁体を移動させ、流量を可変するように作
用する。しかも、閉側および開側パイロット圧導入路の
導通路面積は、弁体の受圧面積と比較して桁違いに小さ
いため、パイロット圧可変手段に必要な駆動力は桁違い
に小さくできる。

【００１３】また、本発明の流量制御弁は前記構成によ
り、閉側パイロット圧導入路および開側パイロット圧導
入路とに交又する１本のパイロット弁軸をモータで回転
制御することによって、弁体の１次側流路の水圧を閉側
圧力ピストン及び開側圧力ピストンに導く閉側パイロッ
ト圧導入路および開側パイロット圧導入路の導通路面積
が変化するように作用する。したがって例えば、パイロ
ット弁軸をモータが回転し、そのパイロット弁軸に形成
された切り欠き流路が閉側パイロット圧導入路に背を向
け、開側パイロット圧導入路に向く方向に回転して行く
と、弁体の１次側流路と閉側パイロット圧導入路との導
通路面積は減少し、開側パイロット圧導入路の導通路面
積が増大して行く。すると弁体が弁座に近づく方向に押
そうとする閉側圧力ピストンへの作用圧は低下し、弁体
が弁座から遠ざかる方向に押そうとする開側圧力ピスト
ンへの作用圧が増大する。逆にパイロット弁軸をモータ
が回転し、そのパイロット弁軸に形成された切り欠き流
路が開側パイロット圧導入路に背を向け、閉側パイロッ
ト圧導入路に向く方向に回転して行くと、弁体の１次側
流路と開側パイロット圧導入路との導通路面積は減少
し、閉側パイロット圧導入路の通路面積が増大して行
く。すると弁体が弁座が遠ざかる方向に押そうとする開
側圧力ピストンへの作用圧は低下し、弁体が弁座に近づ
く方向に押そうとする閉側圧力ピストンへの作用圧が増
大する。以上にともなって、圧力バランス作用により、
弁体を移動させ、流量を可変するように作用する。この
ように細い１本のパイロット弁軸を回転制御するだけな
ので、小さい回転駆動力があればよく、小型で低電力の
モータで流量制御が可能となる。

【００１４】また、本発明の流量制御弁は前記構成によ
り、ステッピングモータでパイロット弁軸を回転して流
量を可変する際、弁体が全開するパイロット弁軸の回転
位置までパイロット弁軸が回転すると、それ以上ステッ
ピングモータに回転電流パルスを送っても回転範囲規制
部材によってパイロット弁軸の回転が制止され、逆回転
させた場合も弁体が全閉するパイロット弁軸の回転位置
までパイロット弁軸が回転すると、それ以上ステッピン
グモータに回転電流パルスを送っても回転範囲規制部材
によってパイロット弁軸の回転が制止されるように作用
し、パイロット弁軸の回転両端位置のいずれにも確実に
制止することができる。したがってそのどちらかの位置
を零点として認識して、ステッピングモータへ制御器か
ら送る回転パルスによって正確にパイロット弁軸の位置
を確実に把握しつつ高い分解能で小刻みに回転位置が制
御でき、迅速かつ的確な流量制御ができる。たとえステ
ッピングモータが脱調した場合でも両端位置にきた時
に、零点補正ができるため問題がない。

【００１５】また、本発明の流量制御弁は前記構成によ
り、弁体の周囲に湯水等の流れを受けて回転力を発生す
る旋回翼が形成してあり、湯や水が流れると一体に形成
された閉側圧力ピストンと弁体と開側圧力ピストンが流
量に応じて旋回する。この旋回する外周部に設けられた
永久磁石も当然ながら弁体と同時に旋回し、ハウジング
に設置された磁気検出素子から弁体の回転数に比例した
信号が出力される。すなわち流量に対応した信号が得ら
れ、この流量信号によって確実な流量フィードバック制
御を容易になる。しかも旋回によって、弁体が軸心方向
へ作動するときの摺動抵抗が小さく、ヒステリシスも小
さく円滑に動作する。

【００１６】また、本発明の流量制御弁は前記構成によ
り、弁体の周囲に湯水等の流れを受けて回転力を発生す
る旋回翼が形成してあり、湯や水が流れると一体に形成
された閉側圧力ピストンと弁体と開側圧力ピストンが旋
回する。この旋回によってゴミ等の異物も同時に旋回
し、一部に集中することなく分散されて流れ去りゴミ噛
みが防止でき、旋回によって水垢等の堆積も防止するよ
うに作用する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。まず図１においてハウジング１１の入口１２から出
口１３へ至る主流路１４の途中に弁座１５が形成されて
おり、その弁座１５に対向して弁体１６が設けられ、さ
らに弁体１６と一体的に開側圧力ピストン１７と閉側圧
力ピストン１８が形成され、シリンダ１９の内面に微小
隙間を有して回転摺動自在に収納されている。

【００１８】さらにハウジング１１には、弁体１６の１
次側流路２０の水圧を閉側圧力ピストン１８へ導入する
閉側パイロット圧導入路２１と、弁体１６の１次側流路
２０の水圧を開側圧力ピストン１７へ導入する開側パイ
ロット圧導入路２２と、閉側圧力ピストン１８への導入
圧を弁体の２次側流路２３へ排出する閉側パイロット圧
排出路２４と、開側圧力ピストン１７への導入圧を弁体
１６の２次側流路２３へ排出する開側パイロット圧排出
路２５と、閉側パイロット圧導入路２１および開側パイ
ロット圧導入路２２の導通路面積を加減するパイロット
圧可変手段２６が設けられている。

【００１９】次に、パイロット圧可変手段２６について
さらに詳述する。パイロット圧可変手段２６は、弁体１
６の１次側流路２０の水圧を、閉側圧力ピストン１８及
び開側圧力ピストン１７へ導入する閉側パイロット圧導
入路２１及び開側パイロット圧導入路２２とに交又する
ように１本のパイロット弁軸２７が設けてあり、かつ、
パイロット弁軸２７には図２に示すように一部に切り欠
き２８及びＯリング溝２９が形成されており、そのパイ
ロット弁軸２７を回転させるステッピングモータ３０を
設けた構成である。したがって制御器（図示していな
い）の指示にてステッピングモータ３０を制御すること
によって、パイロット弁軸２７の回転角度位置を小刻み
にコントロールでき、弁体１６の１次側流路２０の水圧
を、閉側圧力ピストン１８及び開側圧力ピストン１７に
導く閉側パイロット圧導入路２１及び開側パイロット圧
導入路２２の導通路面積の可変ができる構成である。

【００２０】次に、パイロット圧可変手段２６について
さらに詳述する。パイロット圧可変手段２６は、パイロ
ット弁軸２７と、そのパイロット弁軸２７が弁体１６の
１次側流路２０と閉側パイロット圧導入路２１との連通
を閉ざし、弁体１６の１次側流路２０と開側パイロット
圧導入路２２との連通開度を全開する回転位置から、弁
体１６の１次側流路２０と開側パイロット圧導入路２２
との連通を閉ざし、弁体１６の１次側流路２０と閉側パ
イロット圧導入路２１との連通開度を全開する回転位置
までの回転範囲を越えようとする位置に、パイロット弁
軸２７の回転を規制する回転規制部材３１を設けたステ
ッピングモータ３０とを備えた構成である。

【００２１】次に、弁体１６や開側圧力ピストン１７及
び閉側圧力ピストン１８についてさらに詳述する。

【００２２】弁体１６の周囲には、湯水の流れを受けて
同じ方向に回転力を発生するように、それぞれ旋回翼３
２を形成してある。この旋回翼３２は、弁体１６の円錐
状の外周面にねじれ角を有して数枚の羽根を固着形成し
たものである。その円錐面と弁座１５が対向している。
つまり１次側流路２０からの湯水の流れの力により、閉
側圧力ピストン１８、弁体１６、開側圧力ピストン１
７、弁軸３４が共に旋回する構成である。

【００２３】次に上記実施例の作用、動作について説明
する。まず、１次側流路２０から供給された湯水の圧力
は、弁体１６および閉側圧力ピストン１８に作用する。
一方、閉側パイロット圧導入路２１及び開側パイロット
圧導入路２２への導通路面積を可変するパイロット圧可
変手段２６を、制御器（図示していない）からの信号で
ステッピングモータ３０を駆動することにより、閉側圧
力ピストン１８及び開側圧力ピストン１７に作用する圧
力が変化する。それにともなって、圧力バランス作用に
より、開側圧力ピストン１７及び閉側圧力ピストン１８
が連結してなる弁体１６を移動させ、湯水の流量を可変
するように作用する。

【００２４】例えば、パイロット圧可変手段２６が１次
側流路２０と開側パイロット圧導入路２２との連通開度
を増すと、１次側流路２０から湯水が開側パイロット圧
導入路２２を通って入り、開側圧力ピストン１７に作用
する圧力が大きくなり、その圧力が開側圧力ピストン１
７を押して、弁体１６を開く方向に動かす力が増大する
ことになる。そこで力のバランスとしては、弁体１６を
閉じる方向の力よりも開く方向の力が勝り、結果として
湯水の流量を多くする状態になる。逆に、パイロット圧
可変手段２６が１次側流路２０と開側パイロット圧導入
路２２との連通開度を減少させ、１次側流路２０と閉側
パイロット圧導入路２１との連通開度を増大させると、
１次側流路２０から湯水が閉側パイロット圧導入路２１
を通って入り、閉側圧力ピストン１８に作用する圧力が
大きくなり、その圧力が閉側圧力ピストン１８を押し
て、弁体２６を閉じる方向に動かす力が増大することに
なる。一方、開側圧力ピストン１７に作用する圧力は減
少するため、弁体１６閉じる方向に移動し、結果として
図１のように湯水の流量を少なくする状態になる。この
ように、制御器（図示していない）からの信号により、
ステッピングモータ３０でパイロット圧可変手段２６の
パイロット弁軸２７を回転し、閉側パイロット圧導入路
２１及び開側パイロット圧導入路２２の導通路面積を制
御することによって、湯水の流量を可変制御することが
できる。しかも、閉側パイロット圧導入路２１及び開側
パイロット圧導入路２２の導通路面積は、弁体１６の受
圧面積と比較して桁違いに小さいため、パイロット圧可
変手段２６に必要な駆動力は桁違いに小さくできる。ち
なみに弁体の受圧直径が１５mmで、水圧１kg/cm²(9.8×
10 ⁴Pa)と仮定して弁体を直接駆動するとした場合、必要
駆動力は約１．８kgf(17.3N)となり、同じ条件で比較す
ると、本実施例で閉側パイロット圧導入路２１及び開側
パイロット圧導入路２２の流路径が２mmの場合、必要駆
動力は約１／５０と極めて小さくできる。したがって、
パイロット圧可変手段２６は、低消費電力で小型コンパ
クトにすることができる。

【００２５】つまり、パイロット圧可変手段２６を、制
御器（図示していない）からの信号で駆動することによ
り、閉側圧力ピストン１８及び開側圧力ピストン１７に
作用する圧力が変化する。それにともなって、圧力バラ
ンス作用により、連結してなる弁体１６を移動させ、湯
水の流量を可変できる。しかも低消費電力で小型コンパ
クトな流量制御弁が可能になる。

【００２６】また、上記実施例の流量制御弁は前記構成
により、ステッピングモータ３０を制御することによっ
て、弁体１６の１次側流路２０の水圧を閉側圧力ピスト
ン１８及び開側圧力ピストン１７に導く閉側パイロット
圧導入路２１及び開側パイロット圧導入路２２の導通路
面積の可変ができる。例えば、パイロット弁軸２７をス
テッピングモータ３０が回転し、そのパイロット弁軸２
７に形成された切り欠き２８が閉側パイロット圧導入路
２１に背を向け、開側パイロット圧導入路２２の開口度
合が増して行くと、弁体１６の１次側流路２０と閉側パ
イロット圧導入路２１とは連通を閉ざされ、弁体１６の
１次側流路２０と開側パイロット圧導入路２２との導通
路面積が増大して行く。すなわち１次側流路２０からの
湯水がパイロット弁軸２７の切り欠き２８を通り、さら
に開側パイロット圧導入路２２を通り、開側圧力ピスト
ン１７に達する流路開度が、パイロット弁軸２７の切り
欠き２８が開側パイロット圧導入路２２の方へ向くにし
たがって拡大するためである。すると弁体１６が弁座１
５に近ずく方向に押そうとする閉側圧力ピストン１８へ
の作用圧は低下し、弁体１６が弁座１５から遠ざかる方
向に押そうとする開側圧力ピストン２２への作用圧が増
大する。逆にパイロット弁軸２７をステッピングモータ
３０が回転し、そのパイロット弁軸２７に形成された切
り欠き２８が開側パイロット圧導入路２２に背を向け、
閉側パイロット圧導入路２１の開口度合が増して行く
と、弁体１６の１次側流路２０と開側パイロット圧導入
路２２とは連通を閉ざされ、閉側パイロット圧導入路２
１の導通路面積が増大して行く。すると弁体１６が弁座
１５から遠ざかる方向に押そうとする開側圧力ピストン
１７への作用圧は低下し、弁体１６が弁座１５に近ずく
方向に押そうとする閉側圧力ピストン１８への作用圧が
増大する。以上にともなって、圧力バランス作用によ
り、開側圧力ピストン１７及び閉側圧力ピストン１８と
連結してなる弁体１６を移動させ、湯水の流量を可変す
るように作用する。このように直径が約２〜３mm程度の
細い１本のパイロット弁軸２７を回転制御するだけなの
で、Ｏリングシールしていてもトルク約０．１kgcm程度
の極めて小さい回転駆動力があればよく、アクチュエー
タとしては低電力で小型のステッピングモータ３０を１
個設けるだけで小型かつ安価な流量制御弁を実現でき
る。

【００２７】また、上記実施例の流量制御弁は前記構成
により、ステッピングモータ３０でパイロット弁軸２７
を回転して湯水の流量を可変する際、弁体１６が全開す
る回転位置までパイロット弁軸２７が回転すると、それ
以上ステッピングモータ３０に回転電流パルスを送って
も回転規制部材３１によってパイロット弁軸２７の回転
が制止され、逆回転させた場合も弁体１６全閉する回転
位置までパイロット弁軸２７が回転すると、それ以上ス
テッピングモータ３０に回転電流パルスを送っても回転
規制部材３１によってパイロット弁軸２７の回転が制止
されるように作用し、パイロット弁軸２７の回転両端位
置のいずれにも確実に制止することができる。したがっ
て、そのどちらかの位置を零点として認識して、ステッ
ピングモータ３０へ制御器（図示していない）から送る
回転パルスによって正確にパイロット弁軸２７の位置を
確実に把握しつつ回転が制御できるため、迅速かつ的確
な制御をやり易くできるものである。たとえステッピン
グモータ３０が脱調した場合でも両端位置にきた時に、
零点補正ができるため問題がない。

【００２８】また、上記実施例の流量制御弁は前記構成
により、パイロット圧可変手段２６にて、閉側パイロッ
ト圧導入路２１及び開側パイロット圧導入路２２の導通
路面積を可変すると、閉側圧力ピストン１８及び開側圧
力ピストン１７に作用する圧力が変化し、弁体１６が駆
動され、湯水の流量が変化する。しかも、本実施例の流
量制御弁は、閉側圧力ピストン１８の直径を開側圧力ピ
ストン１７及び弁座１５の直径よりも大きく構成してあ
り、弁座１５に弁体１６を押し付ける力が十分得られ、
弁体１６の閉塞性が高い。例えばパイロット圧可変手段
２６にて閉側パイロット圧導入路２１の導通路面積を全
閉し、開側パイロット圧導入路２２の導流路面積を全開
すると、弁体１６が弁座１５を全閉するように作用し、
逆にパイロット圧可変手段２６にて閉側パイロット圧導
入路２１の導流路面積を全開し、開側パイロット圧導入
路２２の導流路面積を全閉すると、弁体１６が弁座１５
を全閉するように作用する。つまり、流量を広範囲に大
きく変化させることが可能となる。もう少し詳しく説明
すると、まず１次側流路２０からの湯水の圧力は、ほぼ
同じ受圧面積の弁体１６および開側圧力ピストン１７に
それぞれ逆向きに作用して、相互の力でほぼ打ち消し合
う。一方、閉側圧力ピストン１８および開側圧力ピスト
ン１７に、閉側パイロット圧導入路２１および開側パイ
ロット圧導入路２２を介していずれにも１次側流路２０
の水圧が導かれるが、その閉側パイロット圧導入路２１
および開側パイロット圧導入路２２に設けたパイロット
圧可変手段２６のパイロット弁軸２７の切り欠き２８の
向きをステッピングモータ３０で変えることにより、閉
側パイロット圧導入路２１および開側パイロット圧導入
路２２の圧力を可変できる。つまり切り欠き２８の向き
によって弁体１６、開側圧力ピストン１７、閉側圧力ピ
ストン１８らの相互の圧力バランス作用によって、弁体
１６の開度を任意に可変できる。つまり、湯水の流量
は、ほとんど零の状態から全開最大流量の状態まで、パ
イロット圧可変手段２６の小さい駆動力によって、広範
囲に大きく任意に制御することができる。なお、閉側パ
イロット圧排出路２４および開側パイロット圧排出路２
５の一部は、それぞれ閉側排出絞り部３５および開側排
出絞り部３６が設けられ、洩れ流量が極小に制限されて
いる。

【００２９】また、上記実施例の流量制御弁は前記構成
により、湯水が流れると弁体１６、閉側圧力ピストン１
８、開側圧力ピストン１７が旋回する。それは、弁体１
６の周囲に、湯水の流れを受けて回転力を発生する旋回
翼３３形成してあることによる。すなわち、旋回翼３３
は、弁体１６の外周に、弁軸３４の軸心に対して約４０
度の角度傾斜して数枚の羽根を固着形成してあるため、
湯や水が弁体１６の１次側流路２０から２次側流路２３
へ流れる際、旋回翼３３へ当りながら流れるので、この
湯水の流れの力によって、弁体１６、閉側圧力ピストン
１８、開側圧力ピストン１７、弁軸３４が共に旋回す
る。この旋回をすることによって、閉側圧力ピストン１
８とシリンダ１９との間および開側圧力ピストン１７と
シリンダ１９との間のゴミ噛み等による固着が防止でき
る。これは閉側圧力ピストン１８や開側圧力ピストン１
７等が旋回することによって、ゴミなどの異物も同時に
旋回し、一部に集中することなく分散されて流れ去った
り、旋回することによって水垢等の堆積も防止できるこ
となどの理由が考えられる。模擬的なゴミ混入によるゴ
ミ詰まり耐久実験においても、旋回による固着防止効果
は顕著である。またそれだけではなく、旋回翼３３を設
けた構成により、弁体１６、弁軸３４、閉側圧力ピスト
ン１８、開側圧力ピストン１７等が共に旋回することに
よって、弁軸３４の軸心方向に移動するときの摺動抵抗
が極小にでき、パイロット圧可変手段２６の動作に連動
して忠実に弁体１６が作動するいわゆるヒステリシスが
小さく、かつ円滑な流量制御ができる。

【００３０】また、上記実施例の流量制御弁は、弁体１
６の周囲に湯水等の流れを受けて回転力を発生する旋回
翼３３が形成してあり、湯や水が流れると一体に形成さ
れた閉側圧力ピストン１８と弁体１６と開側圧力ピスト
ン１７が流量に応じて旋回するが、さらに図３のように
この旋回する閉側圧力ピストン１８または弁体１６また
は開側圧力ピストン１７のいずれかの外周部に永久磁石
３７が設けられており、その永久磁石３７も当然ながら
弁体１６と同時に旋回する。さらに、その旋回する永久
磁石３７と対向してハウジング１１に磁気検出素子３８
が取り付けられている。したがって、弁体１６の回転数
に比例した信号が磁気検出素子３８から出力される。す
なわち流量に対応した信号が得られ、この流量信号によ
って確実な流量フィードバック制御が容易にできる。つ
まり弁体１６はそれ自身が流量を調節すると共に、旋回
翼３３によってその流量に応じて回転し、その回転数に
対応した流量信号を磁気検出素子３８によって検出され
る。この磁気検出素子３８で検出された流量信号は制御
器（図示していない）に取り込まれ、その制御器で設定
流量信号と比較され、流量偏差を無くすように、その制
御器がパイロット圧可変手段２６を制御し、確実で迅速
かつ的確な流量制御ができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の流量制御弁によれ
ば、次の効果が得られる。

【００３２】（１）弁体の受圧面積と比較して桁違いに
小さい閉側パイロット圧導入路及び開側パイロット圧導
入路の導通路面積を可変するパイロット圧可変手段を駆
動し、閉側圧力ピストン及び開側圧力ピストンに作用す
る圧力を変化させる構成なので、パイロット圧可変手段
に必要な駆動力は桁違いに小さい駆動力で、流体流量を
可変できる。したがって、低消費電力で小型コンパクト
で安価な流量制御弁が得られる。

【００３３】（２）閉側パイロット圧導入路および開側
パイロット圧導入路に交叉する細い１本のパイロット弁
軸を回転して、閉側および開側のパイロット圧を可変す
る構成で、極めて小さい回転駆動力があればよく、アク
チュエータとしては桁違いに低電力で小型のモータを１
個設けるだけの簡単な構成でかつ小型で安価な流量制御
弁が得られる。

【００３４】（３）ステッピングモータでパイロット弁
軸を回転し、そのパイロット弁軸の回転範囲を規制する
回転規制部材を設けた構成なので、ステッピングモータ
へ送る回転パルスによって正確にパイロット弁軸の位置
を確実に把握しつつ小刻みに回転が制御でき、迅速かつ
的確な流量制御ができる。

【００３５】（４）弁体の周囲に、流体の流れを受けて
回転力を発生する旋回翼を形成し、流体が流れると閉側
圧力ピストン、弁体、開側圧力ピストンが旋回する構成
なので、ゴミ噛みや水垢等の堆積が防止でき、しかも旋
回によって、ヒステリシスも小さく円滑に動作する流量
制御弁が得られる。

【００３６】（５）弁体の周囲に設けられた旋回翼によ
って、流量に応じて一体に形成された閉側圧力ピストン
と弁体と開側圧力ピストンが旋回する構成で、この旋回
する外周部に設けられた永久磁石と、ハウジングに設置
された磁気検出素子によって、流量制御弁とは別途に流
量センサを設置することなしに流量に対応した比例的な
信号が得られるため、小型かつ安価に確実な流量制御が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における流量制御弁の正面断
面図

【図２】同流量制御弁のパイロット圧可変手段の斜視図

【図３】同流量制御弁の側面断面図

【図４】従来の湯水混合装置の断面図

【符号の説明】

１１ ハウジング １２ 入口 １３ 出口 １５ 弁座 １６ 弁体 １７ 閉側圧力ピストン １８ 開側圧力ピストン ２０ １次側流路 ２１ 閉側パイロット圧導入路 ２２ 開側パイロツト圧導入路 ２３ ２次側流路 ２４ 閉側パイロット圧排出路 ２５ 開側パイロット圧排出路 ２６ パイロット圧可変手段 ２７ パイロット弁軸 ２８ 切り欠き ３０ モータ ３１ 回転規制部材 ３２ 旋回翼 ３７ 永久磁石 ３８ 磁気検出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−54864（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−189483（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−67316（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−106755（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−53977（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−33860（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/383

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口と出口の間に流路を形成したハウジ
   ングと、前記流路に設けられた弁座および弁体と、弁体
   と連結された閉側圧力ピストンと、前記弁体と連結され
   た開側圧力ピストンと、前記弁体の１次側流路の圧力を
   前記閉側圧力ピストンへ導入する閉側パイロット圧導入
   路と、前記弁体の１次側流路の圧力を前記開側圧力ピス
   トンへ導入する開側パイロット圧導入路と、前記閉側圧
   力ピストンへの導入圧を前記弁体の２次側流路へ排出す
   る閉側パイロット圧排出路と、前記弁体の受圧面積と比
   較して桁違いに小さい前記開側圧力ピストンへの導入圧
   を前記２次側流路へ排出する開側パイロット圧排出路
   と、前記閉側パイロット圧導入路の導通路面積及び前記
   開側パイロット圧導入路の導通路面積を電気的に可変す
   るパイロット圧可変手段を備え任意の流量に制御する流
   量制御弁。
2. 【請求項２】入口と出口の間に流路を形成したハウジン
   グと、前記流路に設けられた弁座および旋回翼を形成し
   た弁体と、前記弁体と連結された開側圧力ピストンと、
   前記弁体と連結された閉側圧力ピストンと、前記弁体の
   １次側流路の圧力を前記閉側圧力ピストンへ導入する閉
   側パイロット圧導入路と、前記１次側流路の圧力を前記
   開側圧力ピストンへ導入する開側パイロット圧導入路
   と、前記閉側圧力ピストンへの導入圧を前記弁体の２次
   側流路へ排出する閉側パイロット圧排出路と、前記開側
   圧力ピストンへの導入圧を前記２次側流路へ排出する開
   側パイロット圧排出路と、前記閉側パイロット圧導入路
   および前記開側パイロット圧導入路とに交又する円形断
   面の軸表面に切り欠き流路を有するパイロット弁軸と前
   記パイロット弁軸を正逆回転制御するステッピングモー
   タからなるパイロット圧可変手段と、前記パイロット弁
   軸の回転範囲を規制する回転範囲規制部材を備えた流量
   制御弁。
3. 【請求項３】入口と出口の間に流路を形成したハウジン
   グと、前記流路に設けられた弁座および旋回翼を形成し
   た弁体と、前記弁体と連結された開側圧力ピストンと、
   前記弁体と連結された閉側圧力ピストンと、前記弁体の
   １次側流路の圧力を前記閉側圧力ピストンへ導入する閉
   側パイロット圧導入路と、前記１次側流路の圧力を前記
   開側圧力ピストンへ導入する開側パイロット圧導入路
   と、前記閉側圧力ピストンへの導入圧を前記弁体の２次
   側流路へ排出する閉側パイロット圧排出路と、前記開側
   圧力ピストンへの導入圧を前記２次側流路へ排出する開
   側パイロット圧排出路と、前記閉側パイロット圧導入路
   および前記開側パイロット圧導入路とに交又する円形断
   面の軸表面に切り欠き流路を有するパイロット弁軸と前
   記パイロット弁軸を正逆回転制御するステッピングモー
   タからなるパイロット圧可変手段と、前記パイロット弁
   軸の回転範囲を規制する回転範囲規制部材と、前記開側
   圧力ピストンまたは前記閉側圧力ピストンまたは前記弁
   体の外周部に設けた永久磁石と、前記弁体と共に回転摺
   動する前記永久磁石に近接する前記ハウジングの一部に
   設置した磁気検出素子を備えた流量制御弁。