JP5489119B2

JP5489119B2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JP5489119B2
Application number: JP2010182067A
Authority: JP
Inventors: 雄岡野; 要次郎梅田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: JP2012041960A

Description

本発明は、給湯装置など、水の通路を備えた機器に用いられ、この通路を流れる水の流量を増減制御する流量制御弁に関する。

従来のこの種の流量調節弁としては、モータの回転軸にウォームギヤを取り付け、このウォームギヤに螺合するウォームフォイルの中心軸としてロッドを設けたものが知られている。このウォームフォイルは本体側に螺合しており、モータを駆動させウォームギヤを回転させるとウォームフォイルが上下に移動することによってロッドが長手方向に往復移動する。ロッドの先端側は水の通路内に延在されており、ロッドの先端には弁体が取り付けられている。この弁体は、ロッドが前進すると水の通路の途中に設けられた弁座に接近していき流量を連続して減少させ、最終的に弁体が弁座に着座して水の流れを遮断する。

その水の流れを遮断している状態からロッドを後退させると弁体が弁座から離れ、弁体と弁座との間を通って水が流れる。この弁体と弁座との距離が広がれば流量が増加し、逆に狭まれば流量は減少する。

水が遮断されている状態から弁体を引き上げる際に、弁体の背面には水の１次圧が作用するため、開弁時に大きなトルクが必要となる。そこで、弁体から後方に向かって円筒部を一体に形成すると共に、円筒部の表面にリング状のシール部材を保持する部分を突設し、更にシール部材が押接される円筒面を備えたガイド部材で円筒部を囲繞することにより、１次圧がシール部材を保持する部分にも作用し、その力と弁体の背面に作用する力とを相殺させて、弁体の開弁時のトルクを軽減したものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０８２２９号公報（図３）

上記従来の流量制御弁では、円筒部に装着したシール部材は弁体が移動する際にガイド部材の円筒面に押接された状態で摺動するため、摩擦力が生じモータの負荷になる。そこで、摩擦力を軽減するためにシール部材は潤滑用のグリスと共に装着されている。ところが、シール部材は水に接触した状態で摺動するため、潤滑用のグリスが徐々にではあるが水によって流されていき、グリス切れの状態になる恐れがある。グリスが切れるとシール部材がガイド部材の円筒面を摺動する際の摩擦力が増加し、モータの負荷が増大するという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、外部からグリスを補給することなく可及的にグリス切れを回避することのできる流量制御弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による流量制御弁は、水の通路の途中に弁座を設けると共に、この弁座の中心軸線に沿って往復移動するロッドの先端に弁体を取り付け、ロッドを往復移動させることにより弁座と弁体との距離を増減させ、水の流量を制御する流量制御弁であって、ロッドの後端側に向かって延びる円筒部を弁体に一体に形成すると共に、この円筒部を囲繞する円筒面を備えたガイド部を固定して設け、円筒部の外周面にガイド部の円筒面に押接されて弁体側から水が浸入することを防止するリング状のシール部材を潤滑用のグリスと共に装着したものにおいて、ガイド部の円筒面に対するシール部材と同一寸法の部材をグリス保持部材として、上記シール部材に対して所定の間隔を空けて円筒部に装着すると共に、シール部材の押接力よりも小さい押接力でグリス保持部材がこの円筒面に押接されるように、シール部材の収納部分の底部の直径よりグリス保持部材の収納部分の底部の直径を小さくしたことを特徴とする。

シール部材を２本装着すれば両シール部材に挟まれた空間が水から遮断されるので、その空間にグリスを保持させておけばグリスの流出は大幅に軽減される。ただし、シール部材が２本になれば１本の場合と比較して確実に駆動トルクが大きくなりモータの負荷が増加する。そこで、本発明ではシール部材が円筒面に押接する押接力よりも小さな押接力で円筒面に押接するグリス保持部材を設けることにより、モータの負荷の増大を可及的に抑えつつグリスの流出を抑制するようにした。なお、グリス保持部材を１本装着する場合にはシール部材のいずれの側に設けてもよく、あるいは２本のグリス保持部材を用いる場合にはシール部材を挟むように両側に設けることができる。

なお、上記シール部材とグリス保持部材との間にグリスが保持される空間を形成すればグリスの保持量が増加するので更にグリス切れになりにくくなる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、シール部材に並べてグリス保持部材を装着してもモータの負荷の増加を可及的に抑えることができ、かつシール部材のグリス切れを防止することができる。

本発明の一実施の形態の構成を示す図シール部材の近傍を示す図グリス保持部の一例を示す図グリス保持部の他の例を示す図

図１を参照して、１は本発明による流量制御弁である。この流量制御弁１は流入口１１から流入する水を流出口１２から流出させるものである。流入口１１と流出口１２との間に設けた弁座１３に弁体２を着座させると、流出口１２からの水の流出が停止し、弁体２を弁座１３から離すと、両者の距離に応じた流量の水が流出口１２から流出する。

図において弁体２の下側には複数本のガイド爪２１が形成され、弁体２と弁座１３とが芯ずれしないように構成されている。また、ケース側にはガイド部材３が固定されており、このガイド部材３の内周面である円筒面３１に沿って弁体２が往復移動するように構成されている。弁体２には図において上方に延在されている円筒部２０が一体に形成されており、この円筒部２０にリング状のシール部材２２が装着され、流入口１１側の１次圧がガイド部材３の内部空間３２に作用しないように構成されている。

一方、流量制御弁１の上部には駆動機構４が設けられている。この駆動機構４の構成要素の１つであるモータ５の回転軸にはウォームギア５１が取り付けられている。ウォームギア５１にはウォームフォイル４１が噛合しており、モータ５を駆動させるとウォームフォイル４１が回転する。ウォームフォイル４１の内周面にはねじ部が形成されており、そのねじ部に可動部材４２が螺合している。可動部材４２は回り止め部材４３に対してセレーションを介して係合している。

従って、ウォームフォイル４１が回転すると可動部材４２が図において上下方向に往復移動する。この可動部材４２にはロッド６の後端が固定されており、ロッド６の先端には上述の弁体２が取り付けられている。この弁体２には上下方向に対面する２つの面２ａ，２ｂが形成されている。このため、１次圧が両面２ａ，２ｂに各々の逆方向に作用しあって打ち消しあうので、１次圧の影響を受けずに弁体２を上下方向に移動させることができ、モータ５の負荷を軽減させることができる。

ロッド６は上述のようにモータ５などから成る駆動機構４側から水の通路側に貫通して設けられているので、通路内の水が駆動機構側に漏出しないように、リング状のシール部材６１が設けられている。なお、本実施の形態では、シール部材６の上方に更に補助シール部材６２を設けた。そして、シール部材６１の下方にスリーブ７１を設け、シール部材６１と補助シール部材６２との間にスペーサ７２を取り付けた。

上記構成で、本発明では更にシール部材２２の上側に所定の距離を空けてグリス保持部材２３を装着した。図２を参照して、グリス保持部材２３としてシール部材２２と同じものを装着しているが、シール部材２２が装着される溝の底面２２ａの直径をＤ１とし、グリス保持部材２３が装着される溝の底面２３ａの直径をＤ２として、Ｄ２はＤ１より小さくなるようにした。そのため、シール部材２２と同じものを使用してもグリス保持部材２３の円筒面３１に対する押接力はシール部材２２の押接力よりも小さくなる。仮にＤ１とＤ２とが同じ寸法であれば、シール部材２２と円筒面３１との間に生じる摩擦力と同じ大きさの摩擦力がグリス保持部材２３と円筒面３１との間に生じることになる。ところが、上述のようにグリス保持部材２３の円筒面３１に対する押接力を小さくしたので、グリス保持部材２３と円筒面３１との間に生じる摩擦力を小さくすることができる。その結果、モータ５に対する負荷を小さくすることができる。ただし、押接力が小さくなるとはいえ、シール部材２２とグリス保持部材２３とで挟まれる空間は水に晒されないのでその空間にグリスが保持される。

そして本発明では更に、シール部材２２とグリス保持部材２３との間の隔壁２４を低くして、グリスが確実に保持される空間２５を確保した。なお、図１および図２に示したものではシール部材２２の上方にグリス保持部材２３を設けたが、シール部材２２の下方にグリス保持部材を設けてもよく、あるいは２本のグリス保持部材でシール部材２２を挟むように装着してもよい。

ところで、隔壁２４を低く形成することによりグリスが保持される空間２５を確保したが、たとえば図３に示すように、隔壁２４に全周にわたる溝２６を形成して、その溝２６に更に多量のグリスを保持させるようにしてもよい。

また、図４に示すように、隔壁２４に複数の凹部２７を形成し、各凹部２７にグリスを保持させてもよい。なお、これら凹部２７はグリス保持部材２３側の隔壁２４の側面に形成したが、その側面に全周にわたって放射状に形成してもよい。ただし、円筒部２０を含めて弁体２を樹脂の射出成形で形成する場合であって、放射状に凹部２７を形成することが難しい場合には、図４に示すように一方向に向かって凹部２７を形成すればよい。凹部２７内のグリスは上記空間２５内に流出するが空間２５は全周にわたり密閉した状態に形成されているのでグリスは全周に供給されることになる。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１流量制御弁
２弁体
３ガイド部材
４駆動機構
５モータ
６ロッド
２２シール部材
２３グリス保持部材

Claims

水の通路の途中に弁座を設けると共に、この弁座の中心軸線に沿って往復移動するロッドの先端に弁体を取り付け、ロッドを往復移動させることにより弁座と弁体との距離を増減させ、水の流量を制御する流量制御弁であって、ロッドの後端側に向かって延びる円筒部を弁体に一体に形成すると共に、この円筒部を囲繞する円筒面を備えたガイド部を固定して設け、円筒部の外周面にガイド部の円筒面に押接されて弁体側から水が浸入することを防止するリング状のシール部材を潤滑用のグリスと共に装着したものにおいて、ガイド部の円筒面に対するシール部材と同一寸法の部材をグリス保持部材として、上記シール部材に対して所定の間隔を空けて円筒部に装着すると共に、シール部材の押接力よりも小さい押接力でグリス保持部材がこの円筒面に押接されるように、シール部材の収納部分の底部の直径よりグリス保持部材の収納部分の底部の直径を小さくしたことを特徴とする流量制御弁。
上記シール部材とグリス保持部材との間にグリスが保持される空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。