JP3750185B2 - 弁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第一および第二の付勢手段によって可動弁体を付勢し、モータとねじ部を有する付勢力調節手段によって弁開度を調節する弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の弁装置を用いた湯水混合装置を（例えば特開平６−１１９０６３号公報）を図９に示す。同図において、１は弁ユニットであり、弁ユニット１には混合弁２と切換と止水を行う流量弁３が組み込まれている。弁ユニット１のハウジング４には湯流入口５および水流入口６が形成してある。湯水混合弁２は湯および水流入口５、６にそれぞれ連通する環状通路７および８と、弁体９を軸方向摺動自在に収容する弁室１０と、湯水混合室１１を有する。弁室１０は混合弁２に垂直な湯側弁座１２および水側弁座１３と軸方向ボア１４によって画定されている。弁体９は円筒部１５と半径方向ウェブ１６とを有している。弁体９は軸方向ボア１４内で軸方向に変位することによって湯水の混合比が調節され、円筒部１５の左側端面が湯側弁座１２に係合することにより湯が遮断され、円筒部１５の右側端面が水側弁座１３に係合することにより水が遮断される。湯流入口５から弁室１０内に流入した湯がウェブ１６の開口１７を通って混合室１１に流れ水と混合されるようになっている。
【０００３】
弁体９は、第一のスプリング１８と第二のスプリング１９の力の釣り合いによって位置決めされ、これらのスプリングの付勢力は付勢力調節機構２０によって調節されるようになっている。第一のスプリング１８の両端はそれぞれハウジング４に固定されたばね受け２１と弁体９と連動するばね受け２２に支承されている。また、第二のスプリング１９の両端はそれぞれ弁体９と連動するばね受け２３と付勢力調節機構２０に支承されている。
【０００４】
付勢力調節機構２０は、モータ２４をいずれかの方向に回転させることにより第二のスプリング１９の予荷重を可変調節するように構成されている。このため、端部部材２５には可動ばね受け２６が軸方向変位自在に、但し、回転不能にスプライン嵌合してあり、この可動ばね受け２６の内ねじにはモータ２４の出力軸２７に形成されたウォーム２８が噛み合っている。
【０００５】
このような構成であるので、可動ばね受け２６を右方向に変位させれば、スプリング１８、１９の予荷重を増大しながら圧縮される。その結果、弁体９は右方向に変位し、水の混合比を減少させて混合湯温を上昇させる。円筒部１５の右側端面が水側弁座１３に圧接すると、水は遮断される。その後、モータ２４がさらに回転するにつれて第二のスプリング１９のみが圧縮され、その予荷重が増大する。従って、モータ２４がオーバーランしても第二のスプリング１９がクッションとして作用し、可動ばね受け２６の過剰な右方向へのストロークを吸収するので弁体９や水側弁座１３を破損することがない。
【０００６】
反対に、モータ２４を他方向に回転し、可動ばね受け２６を左方向に変位させれば、スプリング１８、１９は予荷重を減少させながら伸長し、その結果、弁体９は右方向に変位し、湯の混合比を減少させて混合湯温を低下させる。ばね受け２６は第二のスプリング１９の予荷重がゼロになるまで左方に移動する十分なストロークを有する。第二のスプリング１９が伸びきった状態では第一のスプリング１８のみの付勢力により、円筒部１５の左側端面は湯側弁座１２に圧接され、湯を遮断する。従って、水のみを吐出すべき条件下においては弁体９は第一のスプリング１８の付勢力により湯側弁座１２に圧接されるので、モータ２４がオーバーランしてばね受け２６が過剰な左方ストロークをしても、弁体９や水側弁座１３を破損することがないというものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来の湯水混合装置は、可動ばね受け２６が回転不能かつ軸方向変位自在であるとともに、モータ２４のオーバーランを第二のスプリングをクッションとして吸収している（軸方向で機械的な規制をしている）ため、可動ばね受け２６に荷重がかかりすぎ、ばね受け２６と出力軸２７がロックするという問題点があった。
【０００８】
また、モータが逆回転時にオーバーランした場合も、ばね受け２６が不完全ねじ部または軸方向の機械的な規制部へ達すると可動ばね受け２６がナットのようにロックするという可能性があった。特に可動ばね受け２６がロックする場合は動摩擦であるのに対し、ロックを解除する場合には静摩擦であるため同一出力のモータではロック解除動作が不可能であった。
【０００９】
さらに従来の湯水混合装置は、出力軸２７が一回転以内であれば、出力軸２７の回転規制が可能となりロックを防止することができるが、そのストロークからウォーム２８による減速比が小さくなりモータ２４の必要トルクが増大するため、モータの低コストまた小型化が行えなかった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するものであり、第二の付勢手段の付勢力を付勢力規制手段により規制し、ねじ部がロックすることのない弁装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の弁装置は、流入路および流出路を有するハウジングと、直線方向に移動する可動弁体と、少なくとも一つの弁座と、前記可動弁体を互いに逆方向に付勢する第一および第二の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と前記ねじ部の回転により進退する前記第二の付勢手段の受け部とからなり、前記第二の付勢手段の付勢力を調節する付勢力調節手段と、前記モータによる前記ねじ部の回転範囲は中心位置から正転および逆転側にそれぞれ所定回転角度を超える場合に位置記憶手段が制御手段による前記モータの駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしか前記モータを駆動できないように前記制御手段を規制する付勢力規制手段とを有する弁装置としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の弁装置は上記した構成により、モータの駆動で回転されるねじ部が、受け部を進退させることによって第二の付勢手段の付勢力を調節し、第一の付勢手段と第二の付勢手段の力の釣り合いによって位置決めされる可動弁体を移動して弁座との弁開度が調節され、このとき、付勢力規制手段はモータによる前記ねじ部の回転範囲は中心位置から正転および逆転側にそれぞれ所定回転角度を超える場合に位置記憶手段が制御手段による前記モータの駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしか前記モータを駆動できないように前記制御手段を規制するので、受け部の移動範囲も規制されねじ部がロックする位置までモータが回転されることがない。
【００１３】
（実施例１）
以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の第一の実施例を示す湯水混合装置２９の構成図である。同図において３０は水の供給路である給水管、また３１は湯の供給路である給湯管であり、それぞれハウジング３２の水流入路３３、湯流入路３４に連通している。ハウジング３２には、右側端面から水側弁座３５が、また、左側端面から湯側弁座３６が同一軸線上に挿嵌されるように円筒孔３７が設けてあり、同一円周上に溝状の水流入路３３、湯流入路３４がそれぞれ形成されている。
【００１５】
混合弁３８は、水流入路３３、湯流入路３４から供給される水および湯を、軸線方向に移動可能である可動弁体３９の可動により、水側弁座３５および湯側弁座３６との隙間距離を反比例的に変化し、湯水の開口面積比を調節することによって混合湯温を調節している。円筒形状の可動弁体３９は、中空状の水側弁座３５内部の混合流路４０に設けられた第一の付勢手段である感温コイルばね４１により、左側に付勢されているとともに、中空状の湯側弁座３６内部に設けられた第二の付勢手段である通常のバイアスばね４２により右側に付勢され、その付勢力の釣り合いによって位置決めされている。感温コイルばね４１は、形状記憶素子製のばねであり、温度に応じてばね定数の変化するものである。
【００１６】
設定温度の調節を行う付勢力調節手段４３は、バイアスばね４２を保持する受け部であるばね受け４４とねじ部である雄ねじ軸４５からなる可動部４６と、雄ねじ軸４５と螺合する雌ねじ部４７から構成され、モータ４８が回転駆動されると雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７により可動部４６が回転しながら左右方向に移動しバイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。このとき、可動部４６が進退することにより、バイアスばね４２の付勢力が調節される（拘束長さが変わる）ため、感温コイルばね４１との付勢力の釣り合いが崩れ、感温コイルばね４１とバイアスばね４２の付勢力が釣り合う位置まで可動弁体３９が移動し、モータ４８の操作量に応じて湯水の混合比が変更されるよう構成されている。可動部４６に設けられているモータ勘合孔４９は、可動部４６が進退したときにモータ軸５０により進退を規制されないようにその移動幅よりも大きく設けられている。また、可動部４６の移動範囲を規制するため、可動部４６には回転軸に垂直なカム５１が設けられているとともに、可動部４６が回転しながら右方向に移動したときにカムの回転を規制することにより可動部４６の軸線方向への移動を規制する第一の回転規制部５２と、可動部４６が回転しながら左方向に移動したときにカムの回転を規制することにより可動部４６の軸線方向への移動を規制する第二の回転規制部５３が設けられている。すなわち、螺旋状に進退するカム５１（可動部４６）の移動範囲を回転方向の機械的な規制である第一および第二の回転規制部５２、５３によって規制している。従ってバイアスばね４２の付勢力が所定の範囲内に抑制され雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７の螺合部５４にかかる荷重を規制できるようになっている。なお、第一の回転規制部５２は湯側弁座３６を有する湯側弁座部材５５に一体で設けられており、第二の回転規制部５３は接着またはねじ止めにより後付されている。
【００１７】
モータ４８は、混合流路４０の下流側に設けられ混合湯の温度を検出する温度検出手段５６と混合湯の設定温度を入力する温度設定手段５７からの信号を受ける制御手段５８により制御されている。すなわち、制御手段５８は温度検出手段５６によって検出された混合湯温と温度設定手段５７によって設定された設定温度の偏差を算出し、その偏差量に応じて偏差を打ち消す側にモータの駆動する電気的フィードバック制御を行っており、混合湯を設定温度に調節している。それとともに、感温コイルばね４１は温度に応じてばね定数が変化することから、同じ拘束長さであれば付勢力が変化することとなり、可動弁体３９は、バイアスばね４２と感温コイルばね４１の付勢力の釣り合う位置へ移動される。すなわち、感温コイルばね４１は、何らかの外乱が生じ、混合湯温が変動しても、付勢力が変化し、混合湯温を調節するという機械的フィードバック制御を行っている。
【００１８】
５９は、位置記憶手段であり制御手段５８によって駆動されたモータ４８の駆動量を積算、記憶している。初期位置設定手段６０はカム５１が第二の回転規制部５３により規制されるまで回転した後、位置記憶手段５９に記憶されている駆動量積算値を初期化し駆動量積算値のずれを防止するものである。従って、第二の回転規制部５３による規制位置が初期位置となっており、位置記憶手段５９は初期位置からのモータ４８の駆動量を積算、記憶している。
【００１９】
６１は水流入路３３から流入する水の流れを旋回させる攪拌翼であり、湯と水
の混合を促進し混合流路４０において湯水が攪拌され、感温コイルばね４１が正確な機械的フィードバック制御を行うようになっている。ここで、攪拌翼６１が水を旋回する方向は感温コイルばね４１の巻き方向と同じ方向にしてあるので、混合流路４０内において混合湯が感温コイルばね４１に沿って攪拌され、感温コイルばね４１が混合湯温に対し正確に動作できる構成としてある。
【００２０】
ばね受け４４とバイアスばね４２の間および混合流路４０右側端面と感温コイルばね４１の間に設けられたリング状のシート部材６２は、相互の滑りをよくするもので、感温コイルばね４１およびバイアスばね４２の不要なねじれ作用を防止するものである。
【００２１】
６３は流量弁であり、混合弁３８により設定温度に混合された混合湯のカラン（図示せず）側への出湯、シャワー（図示せず）側への出湯、流量調節および閉止を行うものである。
【００２２】
以上の構成において本実施例の動作について説明する。流量弁６３をシャワーまたはカラン側に開成すると、給水管３０及び給湯管３１から水流入路３３及び湯流入路３４に湯水が供給され、可動弁体３９と水側弁座３５及び湯側弁座３６との隙間距離に応じた水と湯がそれぞれの可動弁体３９の周囲から内側に流入し、混合流路４０で混合された混合湯が感温コイルばね６２に接触しながら通過する。
【００２３】
このとき、可動弁体３９は混合湯の温度に対応した感温コイルばね４１の付勢力と、設定温度に対応したバイアスばね４２の付勢力との機械的な付勢力の釣り合いによって位置決めされている。つまり、付勢力調節手段４３によって設定された希望温度に見合うバイアスばね４２の付勢力に対して実際の混合湯温が低い場合は、感温コイルばね４１の付勢力の方が小さく、湯側弁座３６と可動弁体３９の隙間距離が拡がり、水側弁座３５と可動弁体３９の隙間距離が狭まる方向に可動弁体３９を移動する。
【００２４】
逆に、付勢力調節手段４３によって設定された希望温度に見合うバイアスばね４２の付勢力に対して実際の混合湯温が高い場合は、感温コイルばね４１の付勢力の方が大きく、湯側弁座３６と可動弁体３９の隙間距離が狭まり、水側弁座３５と可動弁体３９の隙間距離が拡がる方向に可動弁体３９を移動する。このように、感温コイルばね４１の作用によって付勢力調節手段４３で設定された希望温度に常に保持されるように機械的なフィードバック制御が機能し、可動弁体３９が作動し、自動的に温度調節が行われている。
【００２５】
また、流量弁６３が開成されると制御手段５１は、温度検出手段５６で検出される混合湯温と温度設定手段５７で設定された設定湯温の偏差（絶対値）が小さくなるようにモータ４８を駆動し、付勢力調節手段４３によりバイアスばね４２の付勢力を調節して、電気的フィードバック制御を行っている。従って、感温コイルばね４１による応答性のよい機械的フィードバック制御と、感温コイルばね４１のヒステリシスによる温度オフセット発生時（設定温度と検出される混合湯温のずれ）や設定温度変更時にバイアスばね４２の付勢力の調節を行い設定温度と混合湯温を一致する電気的フィードバック制御により好適な温度制御を行っている。
【００２６】
付勢力調節手段４３の可動部４６は、モータ４８が駆動されると雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７により回転しながら左右方向に移動し、バイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。ここで可動部４６の回転範囲は図２に示すように中心位置（図２（ａ））から正転および逆転側にそれぞれ２７０°であり、正転側に２７０°回転（図２（ｂ））するとカム５１が第一の回転規制部５２に、また、逆転側に２７０°（図２（ｃ））回転すると第二の回転規制部５３によって規制されるようになっている。第一の回転規制部５２によりカム５１の回転が規制される位置はバイアスばね４２が予め設定された拘束長以下にならないように設けられ、バイアスばね４２の付勢力が所定以上にならないようになっている。従って、雄ねじ軸４５および雌ねじ部４７に軸方向の荷重が規制され、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。また、第二の回転規制部５３は可動部４６が左方向への移動する際に軸方向での規制を受けないように、カム５１の回転を規制している。従って、第一の回転規制部５２と同様に雄ねじ軸４５および雌ねじ部４７に軸方向の荷重が規制され、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。
【００２７】
このときの可動部４６の回転角度（移動位置）とバイアスばね４２の付勢力（ねじ部にかかる荷重）および出湯温度の関係を図３に示す。図２（ａ）に示す中心位置から正転側にモータが回転されると雄ねじ軸４５が回転し可動部４６が右側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が増加し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動する。その結果、湯の混合比が増加し出湯温度も上昇している。しかし、バイアスばね４２の付勢力がある値以上になると可動弁体３９の水側端面が水側弁座３５と当接し、湯のみが出湯されるのでバイアスばね４２の付勢力の増加に伴う出湯温度上昇が見られなくなる。第一の回転規制部５２によりカム５１が規制されると可動部４６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以上にならない。第一の回転規制部５２がないとねじ部にかかる荷重が増加しロックを起こし、モータ４８によるロック解除ができない場合には湯側のみが開成された状態を維持する可能性がある。
【００２８】
逆に中心位置から逆転側にモータが回転されると雄ねじ軸４５が回転し可動部４６が左側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が減少し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動するので、水の混合比が増加し出湯温度も下降する。しかし、バイアスばね４２の荷重がある値以下になると可動弁体３９の湯側端面が湯側弁座３６と当接し、水のみが出湯されるのでバイアスばね４２の付勢力の減少に伴う出湯温度下降が見られなくなる。第二の回転規制部５３によりカム５１が規制されると可動部４６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以下にならない。第二の回転規制部５３がなく軸線方向で可動部４６の左側への移動を抑制するとねじを締め付けた状態と同様にねじ部にかかる荷重が増加しロックを起こし、水側のみが開成された状態を維持する可能性がある。
【００２９】
位置記憶手段５９は、制御手段５１によりモータ４８が駆動された場合にその駆動量を積算・記憶するようになっている。これは、可動弁体３９の位置を中心位置で待機する場合や第一および第二の回転規制部５２、５３に規制されているにもかかわらずモータ４８を回転しないようにしている。また、可動部４６の移動を行ううちにモータ勘合孔４９とモータ軸５０またモータ４８のバックラッシ等により記憶位置がずれを生じるため、流量弁６３を閉止した後、初期位置設定手段６０により初期位置の確認を行っている。初期位置設定手段６０は流量弁６３が閉止されると、ただちに可動部４６を第二の回転規制部５３の方向に位置記憶手段５９に記憶されている駆動量積算値に所定駆動量を加えモータ４８を駆動しカム５１が第二の回転規制部５３に規制される位置まで可動部４６を回転駆動する。そこで、駆動量積算値を初期化し、可動部４６の位置が図２（ａ）の位置となるようにモータ４８を駆動する。なお、可動弁体３９の待機位置を中心位置ではなく前回使用時と同じ位置とする場合には流量弁６３閉止時の駆動量積算値を予め記憶しておき、初期化後記憶した駆動量積算値ほどモータ４８を回転すればよい。
【００３０】
以上述べたように本実施例によれば、回転しながら左右方向に移動する可動部４６にカム５１を設け、カム５１の回転すなわち可動部４６の移動範囲を第一の回転規制部５２と第二の回転規制部５３により規制し、バイアスばね４２の付勢力を所定の範囲内となるように構成しているので、雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７のねじ部にかかる荷重を所定の範囲内にでき、ねじ部のロックを防止できる。従って、ねじ部のロックのためにフィードバック制御が行えず高温および低温の出湯が行われることを防止できる。
【００３１】
また、カム５１が一回転以上するにもかかわらず、カム５１の回転を第一の回転規制部５２と第二の回転規制部５３により機械的に規制しているので、電気的な位置決め手段が不要となり、構成が簡素化されるとともに低コスト化が可能となる。
【００３２】
さらに、バイアスばね４２の付勢力が所定の範囲内であるとともに、ねじ部のロックがないので、モータ４８の必要トルクを抑制することができ、モータの小型化および低コスト化が可能となる。
【００３３】
また、初期位置設定手段６０がモータ４８を第二の回転規制手段にカム５１が規制されるまで回転した後、位置記憶手段５９に積算、記憶されているモータ４８の駆動量積算値を初期化して、駆動量積算値に生じるずれを補正しているので、機械的なあたりで初期値が設定でき、正確な位置決めが可能となる。従って、フィードバック制御時や流量弁６３閉止時に可動弁体３９の位置を正確に把握、制御することが可能となる。
【００３４】
また、可動弁体３９が水側弁座３５に当接する場合に可動弁体３９が水側弁座３５に押しつけられる荷重を所定の範囲内としているので、可動弁体３９、水側弁座３５を破損することがない。
【００３５】
（実施例２）
図４は本発明の第二の実施例である湯水混合装置６４の構成図であり、第一の実施例の図１の湯水混合装置２９の構成と異なる点のみ説明する。
【００３６】
付勢力調節手段６５は、モータ４８により回転駆動されるねじ部である雄ねじ軸６６と、雌ねじ部６７を有し雄ねじ軸６６に螺合された受け部である可動部６８からなっており、雄ねじ軸６６が回転し可動部６８が左右方向に移動することによりバイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。また、可動部６８は雄ねじ軸６６とともに回転しないように湯側弁座の内面に設けられたガイド溝６９に位置決めされる凸部７０を有しており、可動弁体３９軸線方向（左右方向）にのみに移動するようになっている。このとき、可動部６８が移動することにより、バイアスばね４２の付勢力が調節される（拘束長さが変わる）ため、感温コイルばね４１との付勢力の釣り合いが崩れ、感温コイルばね４１とバイアスばね４２の付勢力が釣り合う位置まで可動弁体３９が移動し、モータ４８の操作量に応じて湯水の混合比が変更されるよう構成されている。
【００３７】
雄ねじ軸６６には磁石７１をセットするカム７２が設けてあり、位置検出手段であるホールＩＣ７３によりカム７２が回転する円周上の一点を検知できるようになっている。すなわち、雄ねじ軸６６のが回転する場合にある一点を検知できるようになっている。このときの磁石７１とホールＩＣ７３位置関係は図５（図２のＹ−Ｙ断面）のようになっている。また、ホールＩＣ７３上を磁石が通過すると、ホールＩＣ７３は初期位置設定手段７４に信号を出力する。
【００３８】
位置記憶手段７５は制御手段７６によって駆動されたモータ４８の駆動量を予め設定された初期位置から積算、記憶している。初期位置は可動部６８の移動範囲のほぼ中心に設定してあり、またその初期位置にホールＩＣ７３が設けられ位置検出を行うようになっている。初期位置設定手段７４は位置記憶手段７５によって記憶された駆動量積算値が正転側３０°から逆転側３０°（初期位置設定範囲）に相当する場合にのみホールＩＣ７３からの位置検出信号により位置記憶手段７５に記憶されている駆動量積算値を初期化するものである。従って、カム７２（磁石７１）の移動範囲が同等となる駆動量積算値正転側３３０°〜３９０°および逆転側３３０°〜３９０°の範囲でホールＩＣ７３から位置検出信号を入力しても、初期位置設定手段７４は駆動量積算値を初期化しない。
【００３９】
以上構成において、第一の実施例の湯水混合装置２９と異なった動作のみ説明する。
【００４０】
付勢力調節手段６５の可動部６８は、モータ４８が駆動されると雄ねじ軸６６が回転するとガイド溝６９と凸部７０によりその回転が規制されているため、雌ねじ部６７により回転せずに左右方向に移動し、バイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。ここで雄ねじ軸６６の回転範囲は図６に示すように中心位置（図６（ａ））から正転および逆転側にそれぞれ４５０°（図６（ｂ）、図６（ｃ））となるように位置記憶手段７５によって規制している。すなわち、駆動量積算値が正転側および逆転側４５０°を超える場合には位置記憶手段７５が制御手段７６によるモータ４８の駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしかモータ４８を駆動できないように制御手段７６を規制する。正転側４５０°は、バイアスばね４２が予め設定された拘束長以下にならないように設定してあり、バイアスばね４２の付勢力が所定以上にならないようになっている。従って、雄ねじ軸６６および雌ねじ部６７に軸方向の荷重が規制され、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。逆転側４５０°は可動部６８が左方向への移動する際に軸方向での機械的な規制を受けないように設定してある。従って、雄ねじ軸６６と雌ねじ部６７がロックナットのようになることを規制し、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。
【００４１】
初期位置設定手段７４はモータ４８のバックラッシュ等による駆動量積算値のずれを補正すべく、モータ４８の駆動時に駆動量積算値が正転側３０°から逆転側３０°に相当する場合にホールＩＣ７３からの位置検出信号が入力されると、ただちに位置記憶手段７５に記憶されている駆動量積算値を初期化する。これは、雄ねじ軸６６の回転範囲が正逆転４５０°と大きく初期位置でないにもかかわらずホールＩＣ７３上をカム７２が通過し、位置検出が行われるからである。
【００４２】
このときの雄ねじ軸６６の初期位置からの回転角度（移動位置）とバイアスばね４２の付勢力（ねじ部にかかる荷重）および出湯温度およびホールＩＣ７３による検出位置の関係を図７に示す。図６（ａ）に示す中心位置から正転側にモータ４８が回転されると雄ねじ軸６６が回転し可動部６８が右側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が増加し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動する。その結果、湯の混合比が増加し出湯温度も上昇している。しかし、バイアスばね４２の付勢力がある値以上になると可動弁体３９の水側端面が水側弁座と当接し、湯のみが出湯されるのでバイアスばねの付勢力の増加に伴う出湯温度上昇が見られなくなる。正転側に約３６０°回転されるとカム７２の磁石７１がホールＩＣ７３上を通過するためホールＩＣ７３から初期位置設定手段７４に位置検出信号が出力されるが、位置記憶手段７５に記憶された駆動量積算値が正転側３０°〜逆転側３０°の範囲内でないため初期位置設定手段７４は駆動量積算値の初期化を行わない。また正転側には４５０°以上雄ねじ軸６６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以上にならない。
【００４３】
逆に中心位置から逆転側にモータ４８が回転されると雄ねじ軸６６が回転し可動部６８が左側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が減少し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動するので、水の混合比が増加し出湯温度も下降する。しかし、バイアスばね４２の荷重がある値以下になると可動弁体３９の湯側端面が湯側弁座３６と当接し、水のみが出湯されるのでバイアスばね４２の付勢力の減少に伴う出湯温度下降が見られなくなる。逆転側に約３６０°回転されるとカム７２の磁石７１がホールＩＣ７３上を通過するためホールＩＣ７３から初期位置設定手段７４に位置検出信号が出力されるが、位置記憶手段７５に記憶された駆動量積算値が正転側３０°〜逆転側３０°の範囲内でないため初期位置設定手段７４は駆動量積算値の初期化を行わない。また逆転側には４５０°以上雄ねじ軸６６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以下にならない。すなわち、軸方向で可動部６８の左側への移動を抑制するとねじを締め付けた状態と同様にねじ部にかかる荷重が増加しロックを起こし、水側のみが開成された状態を維持する可能性があったが、それを防止できる。
【００４４】
可動部６８の移動を行ううちにモータ勘合孔４９とモータ軸５０またモータ４８のバックラッシュより記憶位置がずれを生じるため、流量弁６３を閉止した後、初期位置設定手段７４により初期位置の確認も行っている。初期位置設定手段７４は流量弁６３が閉止されると、ただちに駆動量積算値が正転側３０°〜逆転側３０°となる範囲内でホールＩＣ７３からの位置検出信号が入力されるまでモータ４８を回転する。ここで位置検出信号が入力されると駆動量積算値を初期化し、雄ねじ軸６６の回転を停止する。すなわち、初期位置設定手段７４は流量弁６３が閉止されると、雄ねじ軸６６の回転位置を図６（ａ）の中心位置となるようにモータ４８を駆動するとともに、駆動量積算値の初期化を行う。なお、可動弁体３９の待機位置を中心位置ではなく前回使用時と同じ位置とする場合には流量弁６３閉止時の駆動量積算値を予め記憶しておき、初期化後記憶した駆動量積算値ほどモータ４８を回転すればよい。
【００４５】
以上述べたように本実施例によれば、雄ねじ軸６６の初期位置からの回転角度すなわち可動部４６の移動範囲を規制し、バイアスばね４２の付勢力を所定の範囲内となるように構成しているので、雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７のねじ部にかかる荷重を所定の範囲内にでき、ねじ部のロックを防止できる。
【００４６】
また、雄ねじ軸６６が機械的な規制を受けないので、長期間使用した場合のモータ勘合孔４９とモータ軸５０またモータ４８のバックラッシュを最小限に抑制することができ、駆動量積算値と実際の位置のずれが小さくすることができる。特に雄ねじ軸６６やモータ４８の減速ギヤ（図示せず）などを樹脂化した場合にその効果は大きい。バックラッシュを小さくすることによってモータ４８の反転時における応答性が向上し、フィードバック制御の応答性向上が可能となる。
【００４７】
また、ホールＩＣ７３上を磁石７１が複数回通過し、その都度位置検出信号が出力される構成であるが、初期位置設定手段７４は位置記憶手段７５に記憶されている駆動量積算値が初期位置設定範囲である正転側３０°〜逆転側３０°の範囲内である場合にのみホールＩＣ７３からの位置検出信号により駆動量積算値の初期化を行うので、誤った位置での初期化を行うことがなく、可動部６８の正確な位置決めが可能となる。従って、フィードバック制御時や流量弁６３閉止時に可動弁体３９の位置を正確に把握、制御することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施例においては、可動部６８の移動範囲の中心位置を初期値とし、初期値設定範囲内でのみ駆動量積算値の初期化を行っているが、図８に示すようにホールＩＣ７３によって検出可能な点（正転側３６０°、逆転側３６０°）にそれぞれ位置決め設定範囲（正転側３３０°〜３９０°、逆転側３３０°〜３９０°）を設け、ホールＩＣ７３により位置検出が行われた際にそれぞれの位置決め範囲内であれば、確答する位置に駆動量積算値を書き換え、駆動量積算値の補正を行うことが可能となる。従って、初期位置付近を頻繁に通過しない場合でも、通過頻度の高い検出可能な点で位置決めを行うことができ、正確な位置決めが可能となる。
【００４９】
また、第一および第二の実施例の湯水混合装置２９、６４の感温コイルばね４１を通常のコイルばねとし、水流入路３３または湯流入路３４のいずれか一方を設けない流量調節および閉止が可能である弁装置としても、同様にねじ部のロックを防止できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の弁装置は、受け部の移動範囲が規制され、ねじ部のロックを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例を示す湯水混合装置の構成図
【図２】 （ａ）同湯水混合装置の可動弁体が中心位置にある状態のＸ−Ｘ断面図
（ｂ）同湯水混合装置のねじ部が中心位置から正転側に２７０°回転した状態のＸーＸ断面図
（ｃ）同湯水混合装置のねじ部が中心位置から逆転側に２７０°回転した状態のＸーＸ断面図
【図３】 同湯水混合装置のねじ部の回転角度と第一の付勢手段の付勢力および出湯温度の関係を示す特性図
【図４】 本発明の第二の実施例を示す湯水混合装置の構成図
【図５】 同湯水混合装置のＹ−Ｙ断面図
【図６】 （ａ）同湯水混合装置のねじ部が初期位置にある状態のＹ−Ｙ断面図
（ｂ）同湯水混合装置のねじ部が初期位置から正転側に４５０°回転した状態のＹ−Ｙ断面図
（ｃ）同湯水混合装置のねじ部が初期位置から逆転側に４５０°回転した状態のＹ−Ｙ断面図
【図７】 同湯水混合装置のねじ部の回転角度と第一の付勢手段の付勢力および出湯温度の関係を示す特性図
【図８】 本発明の他の実施例の湯水混合装置のねじ部の回転角度と第一の付勢手段の付勢力および出湯温度の関係を示す特性図
【図９】 従来の湯水混合装置の構成図
【符号の説明】
２９ 湯水混合装置
３５ 水側弁座
３６ 湯側弁座
３８ 混合弁
３９ 可動弁体
４１ 感温コイルばね（第一の付勢手段）
４２ バイアスばね（第二の付勢手段）
４３ 付勢力調節手段
４４ ばね受け（受け部）
４５ 雄ねじ軸（ねじ部）
４６ 可動部
４７ 雌ねじ部
４８ モータ
５１ カム（付勢力規制手段）
５２ 第一の回転規制部（付勢力規制手段）
５３ 第二の回転規制部（付勢力規制手段）
５６ 温度検出手段
５７ 温度設定手段
５８ 制御手段
５９ 位置記憶手段
６０ 初期位置設定手段
６４ 湯水混合装置
６５ 付勢力調節手段
６６ 雄ねじ軸（ねじ部）
６７ 雌ねじ部
６８ 可動部（受け部）
７３ ホールＩＣ（位置検出手段、付勢力規制手段）
７４ 初期位置設定手段
７５ 位置記憶手段（付勢力規制手段）
７６ 制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、第一および第二の付勢手段によって可動弁体を付勢し、モータとねじ部を有する付勢力調節手段によって弁開度を調節する弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の弁装置を用いた湯水混合装置を（例えば特開平６−１１９０６３号公報）を図９に示す。同図において、１は弁ユニットであり、弁ユニット１には混合弁２と切換と止水を行う流量弁３が組み込まれている。弁ユニット１のハウジング４には湯流入口５および水流入口６が形成してある。湯水混合弁２は湯および水流入口５、６にそれぞれ連通する環状通路７および８と、弁体９を軸方向摺動自在に収容する弁室１０と、湯水混合室１１を有する。弁室１０は混合弁２に垂直な湯側弁座１２および水側弁座１３と軸方向ボア１４によって画定されている。弁体９は円筒部１５と半径方向ウェブ１６とを有している。弁体９は軸方向ボア１４内で軸方向に変位することによって湯水の混合比が調節され、円筒部１５の左側端面が湯側弁座１２に係合することにより湯が遮断され、円筒部１５の右側端面が水側弁座１３に係合することにより水が遮断される。湯流入口５から弁室１０内に流入した湯がウェブ１６の開口１７を通って混合室１１に流れ水と混合されるようになっている。
【０００３】
弁体９は、第一のスプリング１８と第二のスプリング１９の力の釣り合いによって位置決めされ、これらのスプリングの付勢力は付勢力調節機構２０によって調節されるようになっている。第一のスプリング１８の両端はそれぞれハウジング４に固定されたばね受け２１と弁体９と連動するばね受け２２に支承されている。また、第二のスプリング１９の両端はそれぞれ弁体９と連動するばね受け２３と付勢力調節機構２０に支承されている。
【０００４】
付勢力調節機構２０は、モータ２４をいずれかの方向に回転させることにより第二のスプリング１９の予荷重を可変調節するように構成されている。このため、端部部材２５には可動ばね受け２６が軸方向変位自在に、但し、回転不能にスプライン嵌合してあり、この可動ばね受け２６の内ねじにはモータ２４の出力軸２７に形成されたウォーム２８が噛み合っている。
【０００５】
このような構成であるので、可動ばね受け２６を右方向に変位させれば、スプリング１８、１９の予荷重を増大しながら圧縮される。その結果、弁体９は右方向に変位し、水の混合比を減少させて混合湯温を上昇させる。円筒部１５の右側端面が水側弁座１３に圧接すると、水は遮断される。その後、モータ２４がさらに回転するにつれて第二のスプリング１９のみが圧縮され、その予荷重が増大する。従って、モータ２４がオーバーランしても第二のスプリング１９がクッションとして作用し、可動ばね受け２６の過剰な右方向へのストロークを吸収するので弁体９や水側弁座１３を破損することがない。
【０００６】
反対に、モータ２４を他方向に回転し、可動ばね受け２６を左方向に変位させれば、スプリング１８、１９は予荷重を減少させながら伸長し、その結果、弁体９は右方向に変位し、湯の混合比を減少させて混合湯温を低下させる。ばね受け２６は第二のスプリング１９の予荷重がゼロになるまで左方に移動する十分なストロークを有する。第二のスプリング１９が伸びきった状態では第一のスプリング１８のみの付勢力により、円筒部１５の左側端面は湯側弁座１２に圧接され、湯を遮断する。従って、水のみを吐出すべき条件下においては弁体９は第一のスプリング１８の付勢力により湯側弁座１２に圧接されるので、モータ２４がオーバーランしてばね受け２６が過剰な左方ストロークをしても、弁体９や水側弁座１３を破損することがないというものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来の湯水混合装置は、可動ばね受け２６が回転不能かつ軸方向変位自在であるとともに、モータ２４のオーバーランを第二のスプリングをクッションとして吸収している（軸方向で機械的な規制をしている）ため、可動ばね受け２６に荷重がかかりすぎ、ばね受け２６と出力軸２７がロックするという問題点があった。
【０００８】
また、モータが逆回転時にオーバーランした場合も、ばね受け２６が不完全ねじ部または軸方向の機械的な規制部へ達すると可動ばね受け２６がナットのようにロックするという可能性があった。特に可動ばね受け２６がロックする場合は動摩擦であるのに対し、ロックを解除する場合には静摩擦であるため同一出力のモータではロック解除動作が不可能であった。
【０００９】
さらに従来の湯水混合装置は、出力軸２７が一回転以内であれば、出力軸２７の回転規制が可能となりロックを防止することができるが、そのストロークからウォーム２８による減速比が小さくなりモータ２４の必要トルクが増大するため、モータの低コストまた小型化が行えなかった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するものであり、第二の付勢手段の付勢力を付勢力規制手段により規制し、ねじ部がロックすることのない弁装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の弁装置は、流入路および流出路を有するハウジングと、直線方向に移動する可動弁体と、少なくとも一つの弁座と、前記可動弁体を互いに逆方向に付勢する第一および第二の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と前記ねじ部の回転により進退する前記第二の付勢手段の受け部とからなり、前記第二の付勢手段の付勢力を調節する付勢力調節手段と、前記モータによる前記ねじ部の回転範囲は中心位置から正転および逆転側にそれぞれ所定回転角度を超える場合に位置記憶手段が制御手段による前記モータの駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしか前記モータを駆動できないように前記制御手段を規制する付勢力規制手段とを有する弁装置としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の弁装置は上記した構成により、モータの駆動で回転されるねじ部が、受け部を進退させることによって第二の付勢手段の付勢力を調節し、第一の付勢手段と第二の付勢手段の力の釣り合いによって位置決めされる可動弁体を移動して弁座との弁開度が調節され、このとき、付勢力規制手段はモータによる前記ねじ部の回転範囲は中心位置から正転および逆転側にそれぞれ所定回転角度を超える場合に位置記憶手段が制御手段による前記モータの駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしか前記モータを駆動できないように前記制御手段を規制するので、受け部の移動範囲も規制されねじ部がロックする位置までモータが回転されることがない。
【００１３】
（実施例１）
以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の第一の実施例を示す湯水混合装置２９の構成図である。同図において３０は水の供給路である給水管、また３１は湯の供給路である給湯管であり、それぞれハウジング３２の水流入路３３、湯流入路３４に連通している。ハウジング３２には、右側端面から水側弁座３５が、また、左側端面から湯側弁座３６が同一軸線上に挿嵌されるように円筒孔３７が設けてあり、同一円周上に溝状の水流入路３３、湯流入路３４がそれぞれ形成されている。
【００１５】
混合弁３８は、水流入路３３、湯流入路３４から供給される水および湯を、軸線方向に移動可能である可動弁体３９の可動により、水側弁座３５および湯側弁座３６との隙間距離を反比例的に変化し、湯水の開口面積比を調節することによって混合湯温を調節している。円筒形状の可動弁体３９は、中空状の水側弁座３５内部の混合流路４０に設けられた第一の付勢手段である感温コイルばね４１により、左側に付勢されているとともに、中空状の湯側弁座３６内部に設けられた第二の付勢手段である通常のバイアスばね４２により右側に付勢され、その付勢力の釣り合いによって位置決めされている。感温コイルばね４１は、形状記憶素子製のばねであり、温度に応じてばね定数の変化するものである。
【００１６】
設定温度の調節を行う付勢力調節手段４３は、バイアスばね４２を保持する受け部であるばね受け４４とねじ部である雄ねじ軸４５からなる可動部４６と、雄ねじ軸４５と螺合する雌ねじ部４７から構成され、モータ４８が回転駆動されると雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７により可動部４６が回転しながら左右方向に移動しバイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。このとき、可動部４６が進退することにより、バイアスばね４２の付勢力が調節される（拘束長さが変わる）ため、感温コイルばね４１との付勢力の釣り合いが崩れ、感温コイルばね４１とバイアスばね４２の付勢力が釣り合う位置まで可動弁体３９が移動し、モータ４８の操作量に応じて湯水の混合比が変更されるよう構成されている。可動部４６に設けられているモータ勘合孔４９は、可動部４６が進退したときにモータ軸５０により進退を規制されないようにその移動幅よりも大きく設けられている。また、可動部４６の移動範囲を規制するため、可動部４６には回転軸に垂直なカム５１が設けられているとともに、可動部４６が回転しながら右方向に移動したときにカムの回転を規制することにより可動部４６の軸線方向への移動を規制する第一の回転規制部５２と、可動部４６が回転しながら左方向に移動したときにカムの回転を規制することにより可動部４６の軸線方向への移動を規制する第二の回転規制部５３が設けられている。すなわち、螺旋状に進退するカム５１（可動部４６）の移動範囲を回転方向の機械的な規制である第一および第二の回転規制部５２、５３によって規制している。従ってバイアスばね４２の付勢力が所定の範囲内に抑制され雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７の螺合部５４にかかる荷重を規制できるようになっている。なお、第一の回転規制部５２は湯側弁座３６を有する湯側弁座部材５５に一体で設けられており、第二の回転規制部５３は接着またはねじ止めにより後付されている。
【００１７】
モータ４８は、混合流路４０の下流側に設けられ混合湯の温度を検出する温度検出手段５６と混合湯の設定温度を入力する温度設定手段５７からの信号を受ける制御手段５８により制御されている。すなわち、制御手段５８は温度検出手段５６によって検出された混合湯温と温度設定手段５７によって設定された設定温度の偏差を算出し、その偏差量に応じて偏差を打ち消す側にモータの駆動する電気的フィードバック制御を行っており、混合湯を設定温度に調節している。それとともに、感温コイルばね４１は温度に応じてばね定数が変化することから、同じ拘束長さであれば付勢力が変化することとなり、可動弁体３９は、バイアスばね４２と感温コイルばね４１の付勢力の釣り合う位置へ移動される。すなわち、感温コイルばね４１は、何らかの外乱が生じ、混合湯温が変動しても、付勢力が変化し、混合湯温を調節するという機械的フィードバック制御を行っている。
【００１８】
５９は、位置記憶手段であり制御手段５８によって駆動されたモータ４８の駆動量を積算、記憶している。初期位置設定手段６０はカム５１が第二の回転規制部５３により規制されるまで回転した後、位置記憶手段５９に記憶されている駆動量積算値を初期化し駆動量積算値のずれを防止するものである。従って、第二の回転規制部５３による規制位置が初期位置となっており、位置記憶手段５９は初期位置からのモータ４８の駆動量を積算、記憶している。
【００１９】
６１は水流入路３３から流入する水の流れを旋回させる攪拌翼であり、湯と水
の混合を促進し混合流路４０において湯水が攪拌され、感温コイルばね４１が正確な機械的フィードバック制御を行うようになっている。ここで、攪拌翼６１が水を旋回する方向は感温コイルばね４１の巻き方向と同じ方向にしてあるので、混合流路４０内において混合湯が感温コイルばね４１に沿って攪拌され、感温コイルばね４１が混合湯温に対し正確に動作できる構成としてある。
【００２０】
ばね受け４４とバイアスばね４２の間および混合流路４０右側端面と感温コイルばね４１の間に設けられたリング状のシート部材６２は、相互の滑りをよくするもので、感温コイルばね４１およびバイアスばね４２の不要なねじれ作用を防止するものである。
【００２１】
６３は流量弁であり、混合弁３８により設定温度に混合された混合湯のカラン（図示せず）側への出湯、シャワー（図示せず）側への出湯、流量調節および閉止を行うものである。
【００２２】
以上の構成において本実施例の動作について説明する。流量弁６３をシャワーまたはカラン側に開成すると、給水管３０及び給湯管３１から水流入路３３及び湯流入路３４に湯水が供給され、可動弁体３９と水側弁座３５及び湯側弁座３６との隙間距離に応じた水と湯がそれぞれの可動弁体３９の周囲から内側に流入し、混合流路４０で混合された混合湯が感温コイルばね６２に接触しながら通過する。
【００２３】
このとき、可動弁体３９は混合湯の温度に対応した感温コイルばね４１の付勢力と、設定温度に対応したバイアスばね４２の付勢力との機械的な付勢力の釣り合いによって位置決めされている。つまり、付勢力調節手段４３によって設定された希望温度に見合うバイアスばね４２の付勢力に対して実際の混合湯温が低い場合は、感温コイルばね４１の付勢力の方が小さく、湯側弁座３６と可動弁体３９の隙間距離が拡がり、水側弁座３５と可動弁体３９の隙間距離が狭まる方向に可動弁体３９を移動する。
【００２４】
逆に、付勢力調節手段４３によって設定された希望温度に見合うバイアスばね４２の付勢力に対して実際の混合湯温が高い場合は、感温コイルばね４１の付勢力の方が大きく、湯側弁座３６と可動弁体３９の隙間距離が狭まり、水側弁座３５と可動弁体３９の隙間距離が拡がる方向に可動弁体３９を移動する。このように、感温コイルばね４１の作用によって付勢力調節手段４３で設定された希望温度に常に保持されるように機械的なフィードバック制御が機能し、可動弁体３９が作動し、自動的に温度調節が行われている。
【００２５】
また、流量弁６３が開成されると制御手段５１は、温度検出手段５６で検出される混合湯温と温度設定手段５７で設定された設定湯温の偏差（絶対値）が小さくなるようにモータ４８を駆動し、付勢力調節手段４３によりバイアスばね４２の付勢力を調節して、電気的フィードバック制御を行っている。従って、感温コイルばね４１による応答性のよい機械的フィードバック制御と、感温コイルばね４１のヒステリシスによる温度オフセット発生時（設定温度と検出される混合湯温のずれ）や設定温度変更時にバイアスばね４２の付勢力の調節を行い設定温度と混合湯温を一致する電気的フィードバック制御により好適な温度制御を行っている。
【００２６】
付勢力調節手段４３の可動部４６は、モータ４８が駆動されると雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７により回転しながら左右方向に移動し、バイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。ここで可動部４６の回転範囲は図２に示すように中心位置（図２（ａ））から正転および逆転側にそれぞれ２７０°であり、正転側に２７０°回転（図２（ｂ））するとカム５１が第一の回転規制部５２に、また、逆転側に２７０°（図２（ｃ））回転すると第二の回転規制部５３によって規制されるようになっている。第一の回転規制部５２によりカム５１の回転が規制される位置はバイアスばね４２が予め設定された拘束長以下にならないように設けられ、バイアスばね４２の付勢力が所定以上にならないようになっている。従って、雄ねじ軸４５および雌ねじ部４７に軸方向の荷重が規制され、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。また、第二の回転規制部５３は可動部４６が左方向への移動する際に軸方向での規制を受けないように、カム５１の回転を規制している。従って、第一の回転規制部５２と同様に雄ねじ軸４５および雌ねじ部４７に軸方向の荷重が規制され、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。
【００２７】
このときの可動部４６の回転角度（移動位置）とバイアスばね４２の付勢力（ねじ部にかかる荷重）および出湯温度の関係を図３に示す。図２（ａ）に示す中心位置から正転側にモータが回転されると雄ねじ軸４５が回転し可動部４６が右側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が増加し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動する。その結果、湯の混合比が増加し出湯温度も上昇している。しかし、バイアスばね４２の付勢力がある値以上になると可動弁体３９の水側端面が水側弁座３５と当接し、湯のみが出湯されるのでバイアスばね４２の付勢力の増加に伴う出湯温度上昇が見られなくなる。第一の回転規制部５２によりカム５１が規制されると可動部４６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以上にならない。第一の回転規制部５２がないとねじ部にかかる荷重が増加しロックを起こし、モータ４８によるロック解除ができない場合には湯側のみが開成された状態を維持する可能性がある。
【００２８】
逆に中心位置から逆転側にモータが回転されると雄ねじ軸４５が回転し可動部４６が左側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が減少し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動するので、水の混合比が増加し出湯温度も下降する。しかし、バイアスばね４２の荷重がある値以下になると可動弁体３９の湯側端面が湯側弁座３６と当接し、水のみが出湯されるのでバイアスばね４２の付勢力の減少に伴う出湯温度下降が見られなくなる。第二の回転規制部５３によりカム５１が規制されると可動部４６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以下にならない。第二の回転規制部５３がなく軸線方向で可動部４６の左側への移動を抑制するとねじを締め付けた状態と同様にねじ部にかかる荷重が増加しロックを起こし、水側のみが開成された状態を維持する可能性がある。
【００２９】
位置記憶手段５９は、制御手段５１によりモータ４８が駆動された場合にその駆動量を積算・記憶するようになっている。これは、可動弁体３９の位置を中心位置で待機する場合や第一および第二の回転規制部５２、５３に規制されているにもかかわらずモータ４８を回転しないようにしている。また、可動部４６の移動を行ううちにモータ勘合孔４９とモータ軸５０またモータ４８のバックラッシ等により記憶位置がずれを生じるため、流量弁６３を閉止した後、初期位置設定手段６０により初期位置の確認を行っている。初期位置設定手段６０は流量弁６３が閉止されると、ただちに可動部４６を第二の回転規制部５３の方向に位置記憶手段５９に記憶されている駆動量積算値に所定駆動量を加えモータ４８を駆動しカム５１が第二の回転規制部５３に規制される位置まで可動部４６を回転駆動する。そこで、駆動量積算値を初期化し、可動部４６の位置が図２（ａ）の位置となるようにモータ４８を駆動する。なお、可動弁体３９の待機位置を中心位置ではなく前回使用時と同じ位置とする場合には流量弁６３閉止時の駆動量積算値を予め記憶しておき、初期化後記憶した駆動量積算値ほどモータ４８を回転すればよい。
【００３０】
以上述べたように本実施例によれば、回転しながら左右方向に移動する可動部４６にカム５１を設け、カム５１の回転すなわち可動部４６の移動範囲を第一の回転規制部５２と第二の回転規制部５３により規制し、バイアスばね４２の付勢力を所定の範囲内となるように構成しているので、雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７のねじ部にかかる荷重を所定の範囲内にでき、ねじ部のロックを防止できる。従って、ねじ部のロックのためにフィードバック制御が行えず高温および低温の出湯が行われることを防止できる。
【００３１】
また、カム５１が一回転以上するにもかかわらず、カム５１の回転を第一の回転規制部５２と第二の回転規制部５３により機械的に規制しているので、電気的な位置決め手段が不要となり、構成が簡素化されるとともに低コスト化が可能となる。
【００３２】
さらに、バイアスばね４２の付勢力が所定の範囲内であるとともに、ねじ部のロックがないので、モータ４８の必要トルクを抑制することができ、モータの小型化および低コスト化が可能となる。
【００３３】
また、初期位置設定手段６０がモータ４８を第二の回転規制手段にカム５１が規制されるまで回転した後、位置記憶手段５９に積算、記憶されているモータ４８の駆動量積算値を初期化して、駆動量積算値に生じるずれを補正しているので、機械的なあたりで初期値が設定でき、正確な位置決めが可能となる。従って、フィードバック制御時や流量弁６３閉止時に可動弁体３９の位置を正確に把握、制御することが可能となる。
【００３４】
また、可動弁体３９が水側弁座３５に当接する場合に可動弁体３９が水側弁座３５に押しつけられる荷重を所定の範囲内としているので、可動弁体３９、水側弁座３５を破損することがない。
【００３５】
（実施例２）
図４は本発明の第二の実施例である湯水混合装置６４の構成図であり、第一の実施例の図１の湯水混合装置２９の構成と異なる点のみ説明する。
【００３６】
付勢力調節手段６５は、モータ４８により回転駆動されるねじ部である雄ねじ軸６６と、雌ねじ部６７を有し雄ねじ軸６６に螺合された受け部である可動部６８からなっており、雄ねじ軸６６が回転し可動部６８が左右方向に移動することによりバイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。また、可動部６８は雄ねじ軸６６とともに回転しないように湯側弁座の内面に設けられたガイド溝６９に位置決めされる凸部７０を有しており、可動弁体３９軸線方向（左右方向）にのみに移動するようになっている。このとき、可動部６８が移動することにより、バイアスばね４２の付勢力が調節される（拘束長さが変わる）ため、感温コイルばね４１との付勢力の釣り合いが崩れ、感温コイルばね４１とバイアスばね４２の付勢力が釣り合う位置まで可動弁体３９が移動し、モータ４８の操作量に応じて湯水の混合比が変更されるよう構成されている。
【００３７】
雄ねじ軸６６には磁石７１をセットするカム７２が設けてあり、位置検出手段であるホールＩＣ７３によりカム７２が回転する円周上の一点を検知できるようになっている。すなわち、雄ねじ軸６６のが回転する場合にある一点を検知できるようになっている。このときの磁石７１とホールＩＣ７３位置関係は図５（図２のＹ−Ｙ断面）のようになっている。また、ホールＩＣ７３上を磁石が通過すると、ホールＩＣ７３は初期位置設定手段７４に信号を出力する。
【００３８】
位置記憶手段７５は制御手段７６によって駆動されたモータ４８の駆動量を予め設定された初期位置から積算、記憶している。初期位置は可動部６８の移動範囲のほぼ中心に設定してあり、またその初期位置にホールＩＣ７３が設けられ位置検出を行うようになっている。初期位置設定手段７４は位置記憶手段７５によって記憶された駆動量積算値が正転側３０°から逆転側３０°（初期位置設定範囲）に相当する場合にのみホールＩＣ７３からの位置検出信号により位置記憶手段７５に記憶されている駆動量積算値を初期化するものである。従って、カム７２（磁石７１）の移動範囲が同等となる駆動量積算値正転側３３０°〜３９０°および逆転側３３０°〜３９０°の範囲でホールＩＣ７３から位置検出信号を入力しても、初期位置設定手段７４は駆動量積算値を初期化しない。
【００３９】
以上構成において、第一の実施例の湯水混合装置２９と異なった動作のみ説明する。
【００４０】
付勢力調節手段６５の可動部６８は、モータ４８が駆動されると雄ねじ軸６６が回転するとガイド溝６９と凸部７０によりその回転が規制されているため、雌ねじ部６７により回転せずに左右方向に移動し、バイアスばね４２の付勢力を調節するようになっている。ここで雄ねじ軸６６の回転範囲は図６に示すように中心位置（図６（ａ））から正転および逆転側にそれぞれ４５０°（図６（ｂ）、図６（ｃ））となるように位置記憶手段７５によって規制している。すなわち、駆動量積算値が正転側および逆転側４５０°を超える場合には位置記憶手段７５が制御手段７６によるモータ４８の駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしかモータ４８を駆動できないように制御手段７６を規制する。正転側４５０°は、バイアスばね４２が予め設定された拘束長以下にならないように設定してあり、バイアスばね４２の付勢力が所定以上にならないようになっている。従って、雄ねじ軸６６および雌ねじ部６７に軸方向の荷重が規制され、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。逆転側４５０°は可動部６８が左方向への移動する際に軸方向での機械的な規制を受けないように設定してある。従って、雄ねじ軸６６と雌ねじ部６７がロックナットのようになることを規制し、モータ４８の回転トルク不足によるロックが防止されている。
【００４１】
初期位置設定手段７４はモータ４８のバックラッシュ等による駆動量積算値のずれを補正すべく、モータ４８の駆動時に駆動量積算値が正転側３０°から逆転側３０°に相当する場合にホールＩＣ７３からの位置検出信号が入力されると、ただちに位置記憶手段７５に記憶されている駆動量積算値を初期化する。これは、雄ねじ軸６６の回転範囲が正逆転４５０°と大きく初期位置でないにもかかわらずホールＩＣ７３上をカム７２が通過し、位置検出が行われるからである。
【００４２】
このときの雄ねじ軸６６の初期位置からの回転角度（移動位置）とバイアスばね４２の付勢力（ねじ部にかかる荷重）および出湯温度およびホールＩＣ７３による検出位置の関係を図７に示す。図６（ａ）に示す中心位置から正転側にモータ４８が回転されると雄ねじ軸６６が回転し可動部６８が右側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が増加し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動する。その結果、湯の混合比が増加し出湯温度も上昇している。しかし、バイアスばね４２の付勢力がある値以上になると可動弁体３９の水側端面が水側弁座と当接し、湯のみが出湯されるのでバイアスばねの付勢力の増加に伴う出湯温度上昇が見られなくなる。正転側に約３６０°回転されるとカム７２の磁石７１がホールＩＣ７３上を通過するためホールＩＣ７３から初期位置設定手段７４に位置検出信号が出力されるが、位置記憶手段７５に記憶された駆動量積算値が正転側３０°〜逆転側３０°の範囲内でないため初期位置設定手段７４は駆動量積算値の初期化を行わない。また正転側には４５０°以上雄ねじ軸６６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以上にならない。
【００４３】
逆に中心位置から逆転側にモータ４８が回転されると雄ねじ軸６６が回転し可動部６８が左側に移動する。これに伴いバイアスばね４２の付勢力が減少し、感温コイルばね４１と力が釣り合う位置へ可動弁体３９が移動するので、水の混合比が増加し出湯温度も下降する。しかし、バイアスばね４２の荷重がある値以下になると可動弁体３９の湯側端面が湯側弁座３６と当接し、水のみが出湯されるのでバイアスばね４２の付勢力の減少に伴う出湯温度下降が見られなくなる。逆転側に約３６０°回転されるとカム７２の磁石７１がホールＩＣ７３上を通過するためホールＩＣ７３から初期位置設定手段７４に位置検出信号が出力されるが、位置記憶手段７５に記憶された駆動量積算値が正転側３０°〜逆転側３０°の範囲内でないため初期位置設定手段７４は駆動量積算値の初期化を行わない。また逆転側には４５０°以上雄ねじ軸６６は回転されないため、ねじ部にかかる荷重は所定以下にならない。すなわち、軸方向で可動部６８の左側への移動を抑制するとねじを締め付けた状態と同様にねじ部にかかる荷重が増加しロックを起こし、水側のみが開成された状態を維持する可能性があったが、それを防止できる。
【００４４】
可動部６８の移動を行ううちにモータ勘合孔４９とモータ軸５０またモータ４８のバックラッシュより記憶位置がずれを生じるため、流量弁６３を閉止した後、初期位置設定手段７４により初期位置の確認も行っている。初期位置設定手段７４は流量弁６３が閉止されると、ただちに駆動量積算値が正転側３０°〜逆転側３０°となる範囲内でホールＩＣ７３からの位置検出信号が入力されるまでモータ４８を回転する。ここで位置検出信号が入力されると駆動量積算値を初期化し、雄ねじ軸６６の回転を停止する。すなわち、初期位置設定手段７４は流量弁６３が閉止されると、雄ねじ軸６６の回転位置を図６（ａ）の中心位置となるようにモータ４８を駆動するとともに、駆動量積算値の初期化を行う。なお、可動弁体３９の待機位置を中心位置ではなく前回使用時と同じ位置とする場合には流量弁６３閉止時の駆動量積算値を予め記憶しておき、初期化後記憶した駆動量積算値ほどモータ４８を回転すればよい。
【００４５】
以上述べたように本実施例によれば、雄ねじ軸６６の初期位置からの回転角度すなわち可動部４６の移動範囲を規制し、バイアスばね４２の付勢力を所定の範囲内となるように構成しているので、雄ねじ軸４５と雌ねじ部４７のねじ部にかかる荷重を所定の範囲内にでき、ねじ部のロックを防止できる。
【００４６】
また、雄ねじ軸６６が機械的な規制を受けないので、長期間使用した場合のモータ勘合孔４９とモータ軸５０またモータ４８のバックラッシュを最小限に抑制することができ、駆動量積算値と実際の位置のずれが小さくすることができる。特に雄ねじ軸６６やモータ４８の減速ギヤ（図示せず）などを樹脂化した場合にその効果は大きい。バックラッシュを小さくすることによってモータ４８の反転時における応答性が向上し、フィードバック制御の応答性向上が可能となる。
【００４７】
また、ホールＩＣ７３上を磁石７１が複数回通過し、その都度位置検出信号が出力される構成であるが、初期位置設定手段７４は位置記憶手段７５に記憶されている駆動量積算値が初期位置設定範囲である正転側３０°〜逆転側３０°の範囲内である場合にのみホールＩＣ７３からの位置検出信号により駆動量積算値の初期化を行うので、誤った位置での初期化を行うことがなく、可動部６８の正確な位置決めが可能となる。従って、フィードバック制御時や流量弁６３閉止時に可動弁体３９の位置を正確に把握、制御することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施例においては、可動部６８の移動範囲の中心位置を初期値とし、初期値設定範囲内でのみ駆動量積算値の初期化を行っているが、図８に示すようにホールＩＣ７３によって検出可能な点（正転側３６０°、逆転側３６０°）にそれぞれ位置決め設定範囲（正転側３３０°〜３９０°、逆転側３３０°〜３９０°）を設け、ホールＩＣ７３により位置検出が行われた際にそれぞれの位置決め範囲内であれば、確答する位置に駆動量積算値を書き換え、駆動量積算値の補正を行うことが可能となる。従って、初期位置付近を頻繁に通過しない場合でも、通過頻度の高い検出可能な点で位置決めを行うことができ、正確な位置決めが可能となる。
【００４９】
また、第一および第二の実施例の湯水混合装置２９、６４の感温コイルばね４１を通常のコイルばねとし、水流入路３３または湯流入路３４のいずれか一方を設けない流量調節および閉止が可能である弁装置としても、同様にねじ部のロックを防止できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の弁装置は、受け部の移動範囲が規制され、ねじ部のロックを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例を示す湯水混合装置の構成図
【図２】 （ａ）同湯水混合装置の可動弁体が中心位置にある状態のＸ−Ｘ断面図
（ｂ）同湯水混合装置のねじ部が中心位置から正転側に２７０°回転した状態のＸーＸ断面図
（ｃ）同湯水混合装置のねじ部が中心位置から逆転側に２７０°回転した状態のＸーＸ断面図
【図３】 同湯水混合装置のねじ部の回転角度と第一の付勢手段の付勢力および出湯温度の関係を示す特性図
【図４】 本発明の第二の実施例を示す湯水混合装置の構成図
【図５】 同湯水混合装置のＹ−Ｙ断面図
【図６】 （ａ）同湯水混合装置のねじ部が初期位置にある状態のＹ−Ｙ断面図
（ｂ）同湯水混合装置のねじ部が初期位置から正転側に４５０°回転した状態のＹ−Ｙ断面図
（ｃ）同湯水混合装置のねじ部が初期位置から逆転側に４５０°回転した状態のＹ−Ｙ断面図
【図７】 同湯水混合装置のねじ部の回転角度と第一の付勢手段の付勢力および出湯温度の関係を示す特性図
【図８】 本発明の他の実施例の湯水混合装置のねじ部の回転角度と第一の付勢手段の付勢力および出湯温度の関係を示す特性図
【図９】 従来の湯水混合装置の構成図
【符号の説明】
２９ 湯水混合装置
３５ 水側弁座
３６ 湯側弁座
３８ 混合弁
３９ 可動弁体
４１ 感温コイルばね（第一の付勢手段）
４２ バイアスばね（第二の付勢手段）
４３ 付勢力調節手段
４４ ばね受け（受け部）
４５ 雄ねじ軸（ねじ部）
４６ 可動部
４７ 雌ねじ部
４８ モータ
５１ カム（付勢力規制手段）
５２ 第一の回転規制部（付勢力規制手段）
５３ 第二の回転規制部（付勢力規制手段）
５６ 温度検出手段
５７ 温度設定手段
５８ 制御手段
５９ 位置記憶手段
６０ 初期位置設定手段
６４ 湯水混合装置
６５ 付勢力調節手段
６６ 雄ねじ軸（ねじ部）
６７ 雌ねじ部
６８ 可動部（受け部）
７３ ホールＩＣ（位置検出手段、付勢力規制手段）
７４ 初期位置設定手段
７５ 位置記憶手段（付勢力規制手段）
７６ 制御手段
Claims (1)
- 流入路および流出路を有するハウジングと、直線方向に移動する可動弁体と、少なくとも一つの弁座と、前記可動弁体を互いに逆方向に付勢する第一および第二の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と前記ねじ部の回転により進退する前記第二の付勢手段の受け部とからなり、前記第二の付勢手段の付勢力を調節する付勢力調節手段と、前記モータによる前記ねじ部の回転範囲は中心位置から正転および逆転側にそれぞれ所定回転角度を超える場合に位置記憶手段が制御手段による前記モータの駆動を停止し、正転側の場合には逆転側のみに、また、逆転側の場合には正転側のみにしか前記モータを駆動できないように前記制御手段を規制する付勢力規制手段とを有する弁装置。
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