JP3753228B2 - 止水機能付き流量調整弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、止水機能付き流量調整弁に関し、特に弁体の内側の圧力キャンセル室に入水通路から入水圧を導入するようにした弁における圧力導入通路の構造を改良したものに関する。
【０００２】
従来、給湯機などに組み込まれる止水機能付き流量調整弁は、実施形態に係る図１に示すように、弁ケース１１と、弁室１２と、弁室１２に通ずる入水通路２１及び出水通路２２と、弁室１２内に配設された略円筒形の弁体１３と、弁ケース１１側に設けられた弁座２３と、弁体１３を駆動する駆動軸１４等を有し、弁体１３を軸心方向へ移動駆動して弁座２３との離間距離を制御することにより流量の調整と止水を行うように構成され、弁体１３はバネ部材１６で弁座２３の方へ弾性付勢され且つ駆動軸に止め輪にて位置規制されている。
【０００３】
そして、バネ部材１６の小形化を図る為に入水通路２１から弁体１３の内側の圧力キャンセル室３２へ入水圧（１次側圧力）を導入するように構成されている。最近の止水機能付き流量調整弁では、駆動軸を除いて、弁ケースや弁体などの殆どの部品が合成樹脂製の部品が採用されている。
ここで、入水通路から弁体の内側の圧力キャンセル室へ入水圧を導入する為に、図７に示すように、駆動軸１００に圧力導入通路１００ａを形成しこの圧力導入通路１００ａから圧力キャンセル室に入水圧を導入するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の止水機能付き流量調整弁のように、駆動軸に圧力導入孔を形成する場合には、金属製の駆動軸に圧力導入溝や圧力導入通路を形成しなければならないため、機械加工の工程が増え製作コストが高くなる。そこで、図８に示すように、駆動軸１００の表面に溝状の１対の圧力導入通路１０１を形成したり、図９に示すように、駆動軸１００の両面を面取りして１対の圧力導入通路１０２を形成することも考えられる。しかし、この構造では、金属製の駆動軸に圧力導入溝や圧力導入通路を形成しなければならないため、前記の圧力導入孔を形成する場合と同様に、機械加工の工程が増え製作コストが高くなる。
【０００５】
また、圧力導入通路１００ａ，１０１，１０２では通路面積が比較的小さくなるため、それら圧力導入通路に異物が目詰まりを起こして入水圧を圧力キャンセル室内へ導入できなくなる虞もあり、異物の目詰まりによって駆動軸と弁体との間が固着すると止水時に弁座と弁体との間に回転による摩耗が発生するためにシール部の耐久性の面で不十分である。しかも、図７、図８に示すものでは駆動軸に弁体を位置決めする止め輪により圧力導入通路が塞がれる虞もある。
本発明の目的は、簡単な構造で製作面で有利な目詰まりしにくい耐久性に優れる圧力導入通路を形成した止水機能付き流量調整弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の止水機能付き流量調整弁は、弁ケースと、弁室と、弁室に通ずる入水通路及び出水通路と、弁室内に配設された略円筒形の弁体と、弁ケース側に設けられた弁座と、弁体を駆動する駆動軸とを有し、弁体を軸心方向へ移動駆動して弁座との離間距離を制御することにより流量の調整と止水を行う止水機能付き流量調整弁であって、前記弁体はバネ部材で弁座の方へ弾性付勢され且つ駆動軸に止め輪にて位置決めされた止水機能付き流量調整弁において、前記駆動軸が挿通する弁体の軸孔の内径側には複数のリブが形成され、これら複数のリブによって弁体は駆動軸に対して同心状に支えられ、前記リブの周方向幅は駆動軸に設けられる前記止め輪の開口部の幅よりも小さく設定され、前記駆動軸の外周側にかつ複数のリブ間に入水通路から弁体の内側の圧力キャンセル室に入水圧を導入する圧力導入通路を形成し、前記止め輪の外周側外形線が前記圧力導入通路の外周側外形線よりも僅かに外側に位置するように、リブの半径方向の幅が設定されているものである。
【０００７】
駆動軸を弁座の方へ駆動して弁座と弁体間の離間距離を小さく調整すると流量が少なく調整され、前記離間距離を大きく調整すると流量が多く調整され、前記弁体を弁座に当接させると閉弁状態となる。
前記駆動軸が挿通する弁体の軸孔の内径側には複数のリブが形成され、これら複数のリブによって弁体は駆動軸に対して同心状に支えられているため、駆動軸と弁体との同心度を高く維持しながら、駆動軸との接触面積を減少させることにより弁体と駆動軸との固着を防止することができる。また、駆動軸の外周側にかつ複数のリブ間に入水通路から弁体の内側の圧力キャンセル室に入水圧を導入する圧力導通路を形成し、圧力キャンセル室に入水圧を導入するため、弁体を付勢するバネ部材の小形化を図ることができる。また、前記リブの周方向幅は駆動軸に設けられる前記止め輪の開口部の幅よりも小さく設定されているので、止め輪の開口部がリブで封鎖されることがないから、圧力導入通路の少なくとも一部は必ず開口状態に維持される。また、前記止め輪の外周側外形線が前記圧力導入通路の外周側外形線よりも僅かに外側に位置するように、リブの半径方向の幅が設定されているので、駆動軸に弁体を位置規制する止め輪の機能を確保することができる。
【０００８】
請求項２の止水機能付き流量調整弁は、請求項１の発明において、前記リブは少なくとも３本以上設けられていることを特徴とするものである。前記リブは３本以上設けるため、弁体を駆動軸に同心状に支える同心度を安定させることができる。但し、リブの数を余り多くすると、圧力導入通路の幅が小さくなり過ぎ、異物が詰まり易くなるので好ましくない。
【０００９】
【００１０】
請求項３の止水機能付き流量調整弁は、請求項１又は２の発明において、前記リブの半径方向高さは、前記止め輪の軸表面からの突出高さよりも大きく設定されていることを特徴とするものである。そのため、圧力導入通路が止め輪で全面的に塞がれることがないから、圧力キャンセル室へ入水圧を確実に導入することができる。
【００１１】
請求項４の止水機能付き流量調整弁は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記止め輪がＥリングであることを特徴とするものである。Ｅリングの場合、３つの脚部を駆動軸のリング溝に装着した状態において、駆動軸の外周側かつＥリングの内径側に隙間が残るため、圧力導入通路の上流端がＥリングで封鎖されにくくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、止水機能付き流量調整弁１は、大別すると弁本体部１０と、この弁本体部１０の駆動軸１４を回転駆動して流量調整や止水（閉弁）を行う駆動部４０とからなる。
前記弁本体部１０は、弁ケース１１、この弁ケース１１内の弁室１２、この弁室１２内に収容された弁体１３、この弁体１３を移動駆動する駆動軸１４、弁ケース１１に内嵌された軸保持部材１５、弁体１３を閉弁側へ弾性付勢するバネ部材１６、リング部材１７、連結板１８，１９などを備えている。尚、前記弁ケース１１、弁体１３、軸保持部材１５、リング部材１６、連結板１８，１９等は合成樹脂製のものであり、駆動軸１４は金属製のものである。
【００１３】
駆動部４０は、図示外の制御装置に接続されたステッピングモータ４１とケース４２の内部のギヤ系を有し、この駆動部４０の出力ギヤ４３に、駆動軸１４のスプライン軸部２０が挿入係合され、駆動部４０によって駆動軸１４が回転駆動される。
次に、弁本体部１０について詳細に説明する。
弁ケース１１の左端部には弁室１２に通ずる入水通路２１が形成され、弁ケース１１の長さ方向途中部の下部には弁室１２に通ずる出水通路２２が形成されている。弁室１２の上流端において弁ケース１１の内面には弁室１２内へ突出した環状の弁座２３が形成されている。
【００１４】
弁体１３は横向き姿勢にした略円筒形のもので、弁室１２の左半部内に配設されている。弁体１３は左端部の端壁部１３ａとこの端壁部１３ａと一体の円筒壁部１３ｂとを有し、端壁部１３ａの左端面に形成した環状溝にはゴム製のシール部材２４が装着され、弁体１３が左方へ移動駆動されると、このシール部材２４が弁座２３に密着して閉弁状態となる（図３参照）。駆動軸１４で弁体１３を移動駆動して、弁座２３と弁体１３間の離間距離を制御することにより流量が調整される。
【００１５】
尚、弁座２３と弁体１３の間の通路形状に関して、図５に示すように、弁座２３の上流側近傍において弁ケース１１には弁座２３の頂部側へ向かうように傾斜した環状テーパ部２５が形成され、シール部材２４の上流側近傍において弁体１３の端壁部１３ａには環状テーパ部２５と同方向へ傾斜した環状傾斜部２６が形成されているため、弁座２３と弁体１３の間の通路抵抗が小さくなっている。
【００１６】
軸保持部材１５は、弁室１２側へ伸びる筒部１５ａと、これと一体の大径基部１５ｂを有し、軸保持部材１５は駆動軸１４に外嵌され、大径基部１５ｂはリング部材１７と共に弁ケース１１に内嵌され、弁ケース１１とリング部材１７と連結板１８，１９は相対回転不能に固定されている。尚、連結板１８，１９を介して弁本体部１０に駆動部４０が固定されている。
駆動軸１４の右端側部分のネジ部２６が大径基部１５ｂのネジ穴２７に螺合され、駆動部４０によりスプライン軸部２０を回転駆動すると、ネジ部２６とネジ穴２７を介して駆動軸１４が大径基部１５ｂに対して軸心方向（左方又は右方）へ移動し、弁体１３と弁座２３間の離間距離が変化する。
【００１７】
弁体１３とリング部材１７間に弁体１３を閉弁方向へ付勢する圧縮コイルバネからなるバネ部材１６が介装され、このバネ部材１６の左端部は金属薄板製のバネ受けを介して弁体１３で受け止められ、バネ部材１６の右端部は金属薄板製のリング状のバネ受け２８を介してリング部材１７で受け止められている。弁体１３はその左側において駆動軸１４に外嵌させたＥリング２９（これが止め輪に相当する）により、駆動軸１４に対して位置決めされている。
【００１８】
弁体１３の内側にはシリンダ穴３０が形成され、このシリンダ穴３０に駆動軸１４のピストン部３１が水密に相対移動可能に装着され、弁体１３とピストン部３１との間に入水通路２１の入水圧（１次圧）を導入する圧力キャンセル室３２が形成されている。尚、駆動軸１４には、封止用のＯリング３３〜３５が装着され、リング部材１７と軸保持部材１５の間にも封止用のＯリング３６が装着されている。
【００１９】
次に、前記圧力キャンセル室３２に入水圧を導入する圧力導入通路３８とその周辺構造について、図１〜図４に基づいて説明する。駆動軸１４の先端側軸部１４ａが挿通する弁体１３の軸孔の内径側には３本のリブ３７が周方向３等分位置に形成され、これら３本のリブ３７によって弁体１３は駆動軸１４に対して同心状に支えられている。リブ３７は駆動軸１４の軸心側ほど狭幅となる断面ほぼ台形状のものである。リブ３７の周方向幅の軸心に対する開角は約３０度であり、この周方向幅に限定されないが、各リブ３７の周方向幅はＥリング２９の開口部の幅Ｂよりも小さく設定される（図４参照）。
【００２０】
駆動軸１４の先端側軸部１４ａの外周側に且つ３つのリブ３７間には入水通路２１から圧力キャンセル室３２に入水圧を導入する３本の圧力導入通路３８が形成されている。リブ３７の半径方向の幅に関して、この半径方向幅は、図４に示すように、Ｅリング２９の軸表面外への突出幅とほぼ等しく設定するものとするが、Ｅリング２９の外周側外形線が圧力導入通路３８の外周側外形線よりも僅かに外側に位置するように、リブ３７の半径方向の幅を設定するのが望ましい。
【００２１】
そうすれば、駆動軸１４に弁体１３を位置規制するＥリング２９の機能を確保することができるうえ、Ｅリング２９の内側の隙間２９ａの少なくとも一部が圧力導入通路３８に連通状態となる。尚、前記のリブ３７の数に関しては、３本に限るものではなく、２本のリブ３７を形成してもよいし、４本〜６本程度のリブ３７を形成してもよい。但し、リブ３７をあまり多くすると、圧力導入通路３８の周方向幅が狭くなるので、最大６本位のリブ３７とするのが望ましい。
【００２２】
次に、以上説明した止水機能付き流量調整弁１の作用について説明する。
駆動部４０により駆動軸１４を左方へ移動させて、弁座２３と弁体１３間の離間距離を小さくすると流量が少なくなり、弁座２３をシール部材２４に密着させると流量がゼロとなり止水状態になる。駆動軸１４を右方へ移動させて弁座２３と弁体１３間の離間距離を大きくすると流量が多くなる。
【００２３】
入水通路２１から圧力導入通路３８を経て圧力キャンセル室３２に入水圧を導入するため、バネ部材１６の小型化を図ることができる。３本のリブ３７により駆動軸１４に対して弁体１３を同心状に支持するため、同心度を高く維持することができるし、３本のリブ３７が周方向３等分位置にあるから、前記同心度を安定させることができる。リブ３７の周方向幅は駆動軸１４に設けられるＥリング２９の開口部の幅Ｂよりも小さく設定されているため、Ｅリング２９の開口部がリブで封鎖されることがないから、圧力導入通路３８の少なくとも一部は必ず開口状態に維持される。
【００２４】
弁体１３をＥリング２９により抜け止めしているため、Ｅリング２９の３つの脚部を駆動軸１４のリング溝に装着した状態において、駆動軸１４の外周側かつＥリング２９の内径側に隙間２９ａが残るため、圧力導入通路３８の上流端がＥリング２９で封鎖されにくくなる。３本の圧力導入通路３８の断面積が大きく形成されているため、異物などが目詰まりにくく、長期にわたって安定した圧力導入機能が得られる。
【００２５】
次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
１）図６に示すように、弁体１３Ａと圧力導入通路３８Ａに変更を加えて、圧力導入通路３８Ａの半径方向の高さを、Ｅリング２９の軸表面からの突出高さよりも大きく形成してもよい。この構造では、圧力導入通路３８Ａの開口された有効面積が一層大きくなるので圧力導入に有利である。尚、リブ３７の周方向幅を図示のものより大きく形成してもよく、リブ３７の数を４本以上にしてもよい。
【００２６】
２）弁本体部１０の内部の構造は一例を示すものに過ぎず、種々の変更を付加することができる。弁ケース１１や弁体１３として金属製のものを適用する場合もある。Ｅリング２９の代わりにＥリング以外の止め輪を採用することもある。その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加して実施することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、弁体はバネ部材で弁座の方へ弾性付勢され且つ駆動軸に止め輪にて抜け止めされた止水機能付き流量調整弁において、駆動軸が挿通する弁体の軸孔の内径側には複数のリブを形成し、これら複数のリブによって弁体を駆動軸に対して同心状に支えるので、駆動軸と弁体との同心度を高く維持しながら、駆動軸との接触面積を減少させることにより弁体と駆動軸との固着を防止することができる。
また、駆動軸の外周側にかつ複数のリブ間に入水通路から弁体の内側の圧力キャンセル室に入水圧を導入する圧力導入通路を形成したので、圧力キャンセル室に入水圧を導入することで弁体を付勢するバネ部材の小形化を図ることができるだけでなく、複数のリブを介して断面積の大きな圧力導入通路にして目詰まりを防止し、耐久性に優れる圧力導入通路とすることができる。しかも、弁体を合成樹脂製とする場合、弁体の成形時に複数のリブと圧力導入通路を形成できるため、簡単かつ安価に形成でき、製作面で有利である。
また、リブの周方向幅は駆動軸に設けられる止め輪の開口部の幅よりも小さく設定されているので、止め輪の開口部がリブで封鎖されることがないから、圧力導入通路の少なくとも一部は必ず開口状態に維持される。
また、止め輪の外周側外形線が圧力導入通路の外周側外形線よりも僅かに外側に位置するように、リブの半径方向の幅が設定されているので、駆動軸に弁体を位置規制する止め輪の機能を確保することができる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、前記リブは少なくとも３本以上設けたので、弁体を駆動軸に同心状に支える同心度を安定させることができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
【００２９】
請求項３の発明によれば、前記リブの半径方向高さは、前記止め輪の軸表面からの突出高さよりも大きく設定されているため、圧力導入通路が止め輪で全面的に塞がれることがないから、圧力キャンセル室へ入水圧を確実に導入することができる。その他請求項１又は２と同様の効果を奏する。
【００３０】
請求項４の発明によれば、前記止め輪がＥリングであるため、そのＥリングの３つの脚部を駆動軸のリング溝に装着した状態において、駆動軸の外周側かつＥリングの内径側に隙間があるため、圧力導入通路の上流端がＥリングで封鎖されにくくなる。その他請求項１〜３と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る止水機能付き流量調整弁の要部切欠き縦断正面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】弁本体部（閉弁状態）の要部縦断正面図である。
【図４】弁体と駆動軸を左方から視た側面図である。
【図５】弁ケースの弁座と弁体のシール部を拡大した縦断正面図である。
【図６】変更形態に係る図４相当図である。
【図７】先行技術に係る圧力導入通路の構成を示す図である。
【図８】先行技術に係る別の圧力導入通路の構成を示す図である。
【図９】先行技術に係る別の圧力導入通路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 止水機能付き流量調整弁
１０ 弁本体部
１１ 弁ケース
１２ 弁室
１３，１３Ａ 弁体
１４ 駆動軸
１６ バネ部材
２３ 弁座
２９ Ｅリング
３７ リブ
３８，３８Ａ 圧力導入通路

Claims (4)

1. 弁ケースと、弁室と、弁室に通ずる入水通路及び出水通路と、弁室内に配設された略円筒形の弁体と、弁ケース側に設けられた弁座と、弁体を駆動する駆動軸とを有し、弁体を軸心方向へ移動駆動して弁座との離間距離を制御することにより流量の調整と止水を行う止水機能付き流量調整弁であって、前記弁体はバネ部材で弁座の方へ弾性付勢され且つ駆動軸に止め輪にて位置決めされた止水機能付き流量調整弁において、
   前記駆動軸が挿通する弁体の軸孔の内径側には複数のリブが形成され、これら複数のリブによって弁体は駆動軸に対して同心状に支えられ、
   前記リブの周方向幅は駆動軸に設けられる前記止め輪の開口部の幅よりも小さく設定され、
   前記駆動軸の外周側にかつ複数のリブ間に入水通路から弁体の内側の圧力キャンセル室に入水圧を導入する圧力導入通路を形成し、前記止め輪の外周側外形線が前記圧力導入通路の外周側外形線よりも僅かに外側に位置するように、リブの半径方向の幅が設定されていることを特徴とする止水機能付き流量調整弁。
2. 前記リブは少なくとも３本以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載の止水機能付き流量調整弁。
3. 前記リブの半径方向高さは、前記止め輪の軸表面からの突出高さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水機能付き流量調整弁。
4. 前記止め輪がＥリングであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の止水機能付き流量調整弁。

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