JP5818739B2 - Flow control valve - Google Patents
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Description
本発明は、モータによって弁体を進退させることにより弁口の開度を調節する流量調節弁に関する。 The present invention relates to a flow rate adjusting valve that adjusts the opening degree of a valve port by moving a valve element back and forth with a motor.
従来のこの種の流量制御弁としては、長尺の弁軸の先端に弁体を取り付け、後端には外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この雄ねじ部は弁軸よりも太い円柱状部分の外周面に雄ねじが形成されており、有底筒状の内周面に雌ねじが形成された雌ねじ部に螺合している。雌ねじ部を本体側に固定しておき、ステッピングモータなどのモータで雄ねじ部を回転させると、雌ねじ部が固定されているので、雄ねじ部は回転しながら軸線方向に沿って移動する。モータを逆転させれば同じく軸線に沿って逆方向に移動する。 As a conventional flow control valve of this type, a valve body is known which has a valve body attached to the tip of a long valve shaft and a male screw portion having a male screw formed on the outer peripheral surface at the rear end (for example, Patent Document 1). The male screw portion is formed with a male screw on the outer peripheral surface of a cylindrical portion that is thicker than the valve shaft, and is screwed into a female screw portion in which a female screw is formed on the inner peripheral surface of the bottomed cylindrical shape. When the female screw portion is fixed to the main body side and the male screw portion is rotated by a motor such as a stepping motor, the female screw portion is fixed. Therefore, the male screw portion moves along the axial direction while rotating. If the motor is reversed, it moves in the opposite direction along the same axis.
弁軸の先端には上述のように弁体が取り付けられており、雄ねじ部がこのように進退すると弁軸と共に弁体も進退する。弁体の前進方向前方に弁口を設けておけば、弁体が進退することにより弁口の開度が調節され、これにより、弁口を通過する流体の流量を調節することができる。 The valve body is attached to the tip of the valve shaft as described above. When the male screw portion advances and retracts in this way, the valve body also advances and retracts together with the valve shaft. If the valve port is provided in front of the valve body in the forward direction, the opening degree of the valve port is adjusted by moving the valve body forward and backward, whereby the flow rate of the fluid passing through the valve port can be adjusted.
弁体は弁軸の軸線方向に沿って若干スライドできるように取り付けられ、かつ、閉弁方向にバネで付勢されている。従って、弁軸を前進させ弁体が弁口周縁の弁座に着座して弁口を完全に閉弁した状態から更に弁軸が前進しても、モータに過大なトルクが掛からないように構成されている。但し、弁軸の前進を無制限に許容すると弁軸がケーシングに衝突するおそれがある。また、モータがステッピングモータの場合には必要に応じて原点出しをする必要が生じる。そのため、上記雄ねじ部を前進させると雌ねじ部の底面に雄ねじ部の前進側端面が当接して、雄ねじ部と共に弁軸がそれ以上前進しないようにストッパ構造が設けられている。 The valve body is attached so as to be slightly slidable along the axial direction of the valve shaft, and is biased by a spring in the valve closing direction. Therefore, even if the valve shaft advances further from the state in which the valve shaft is advanced and the valve body is seated on the valve seat at the periphery of the valve port and the valve port is completely closed, the motor is not subjected to excessive torque. Has been. However, if the valve shaft is allowed to advance indefinitely, the valve shaft may collide with the casing. Further, when the motor is a stepping motor, it is necessary to find the origin if necessary. Therefore, a stopper structure is provided so that when the male screw part is advanced, the forward side end face of the male screw part comes into contact with the bottom surface of the female screw part, and the valve shaft does not advance further together with the male screw part.
上記従来のものでは、雄ねじ部を前進させると、雄ねじ部の前進端位置で雄ねじ部の前進側端面が雌ねじ部の底面に当接して雄ねじ部の前進がストップする。その当接の際、雄ねじ部は回転しながら雌ねじ部の底面に当接し、モータのトルクが急激に増加することによって停止する。すると、雄ねじ部の前進側端面は雌ねじ部の底面に密着した状態となり、モータを逆転させて雄ねじ部を後退させる際に、通常の駆動トルクより大きなトルクを必要とする。そのため、駆動トルクを発生させるための最小限のモータでは雄ねじ部を後退させることができないので、モータをこの逆転のためだけに大型化する必要がある。 In the above-described conventional device, when the male screw portion is advanced, the forward-side end surface of the male screw portion contacts the bottom surface of the female screw portion at the forward end position of the male screw portion, and the advancement of the male screw portion is stopped. At the time of the abutment, the male thread part abuts against the bottom surface of the female thread part while rotating, and stops when the motor torque increases rapidly. Then, the forward-side end surface of the male screw portion is in close contact with the bottom surface of the female screw portion, and when the motor is reversely rotated to retract the male screw portion, a torque larger than the normal driving torque is required. Therefore, since the male screw portion cannot be moved backward with a minimum motor for generating the drive torque, it is necessary to enlarge the motor only for the reverse rotation.
また、雄ねじ部の前進側端面が雌ねじ部の底面に当接する際に、上述のように雄ねじ部は回転しているので、両者共に摩耗して摩耗粉が発生し、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合部分に摩耗粉が入り込んで通常運転時の駆動トルクが増加するという不具合が生じる。 In addition, when the forward end surface of the male screw part comes into contact with the bottom surface of the female screw part, the male screw part rotates as described above, so that both wear and generate wear powder, and the male screw part and the female screw part A problem arises in that wear powder enters the threaded portion and the drive torque during normal operation increases.
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、雄ねじ部が前進端で停止する際に摩耗粉が発生せず、かつ、その状態から雄ねじ部を後退させるために過大なトルクを必要としない流量調節弁を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention does not generate wear powder when the male screw portion stops at the forward end, and does not require excessive torque to retract the male screw portion from that state. It is an object to provide a valve.
上記課題を解決するために本発明による流量調節弁は、長尺の弁軸の一端に弁体と、他端に雄ねじ部とを備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を固定した状態で雄ねじ部をモータで正逆方向に回転させることにより、雄ねじ部と共に弁軸を進退させて、上記弁体に対峙する弁口の開度を調節する流量調節弁において、上記雄ねじ部は円筒面の外周にらせん状に形成された山部を有し、この山部の前進側端部に山部の稜線に対して直角な突き当て面を形成すると共に、雄ねじ部の前進端位置でこの突き当て面に当接して雄ねじ部の前進方向への回転移動を阻止するストッパを上記雌ねじ部の谷部に形成したものであって、上記弁軸は回り止めされておらず、かつ、上記弁体は弁軸に対して回り止めされていない状態で弁軸との間に縮設されたコイルバネにより閉弁方向に付勢されており、弁軸が閉弁方向に移動する際の回転方向に対して逆方向にコイルバネを巻回したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a flow control valve according to the present invention includes a valve body at one end of a long valve shaft and a male threaded portion at the other end, and a female threaded portion that is screwed into the male threaded portion is fixed. In the flow control valve that adjusts the opening degree of the valve port facing the valve body by moving the male screw part in the forward and reverse directions with a motor to move the valve shaft forward and backward together with the male screw part, the male screw part has a cylindrical surface. It has a crest formed in a spiral shape on the outer periphery, and an abutment surface perpendicular to the ridgeline of the crest is formed at the advancing side end of the crest, and this abutment is made at the advancing end position of the male thread. A stopper that is in contact with the surface and prevents rotational movement of the male screw portion in the forward direction is formed in the valley portion of the female screw portion , the valve shaft is not stopped, and the valve body is It is retracted between the valve shaft and the valve shaft without being prevented from rotating. Is biased in the valve closing direction by Irubane, characterized in that the valve stem wound coil spring in the opposite direction to the rotational direction when moving in the closing direction.
従来のものでは上述のように固定された面に対して可動面が回転しながら当接したが、上記構成では、可動側の突き当て面は山部の稜線に対して垂直に形成されているので、突き当て面はストッパに対して回転方向で当接して前進移動が阻止されるため突き当て面とストッパとの間で擦れなどが生じない。 In the conventional device, the movable surface is in contact with the fixed surface as described above while rotating. However, in the above configuration, the movable-side abutting surface is formed perpendicular to the ridge line of the peak portion. Therefore, the abutting surface abuts against the stopper in the rotational direction and the forward movement is prevented, so that no rubbing or the like occurs between the abutting surface and the stopper.
ところで、上記弁軸は回り止めされておらず、かつ、上記弁体は弁軸に対して回り止めされていない状態で弁軸との間に縮設されたコイルバネにより閉弁方向に付勢されており、弁軸と共に弁体およびコイルバネが回転した状態で弁体が弁口に着座すると、回転を停止した弁体と回転し続けるコイルバネとの間で滑りが生じる場合に、弁軸が閉弁方向に移動する際の回転方向に対して逆方向にコイルバネを巻回しておく。 By the way, the valve shaft is not prevented from rotating, and the valve body is biased in the valve closing direction by a coil spring which is contracted between the valve shaft and the valve body in a state where the valve body is not prevented from rotating. If the valve body is seated on the valve opening while the valve body and the coil spring are rotated together with the valve shaft, the valve shaft is closed when a slip occurs between the valve body that has stopped rotating and the coil spring that continues to rotate. by winding a coil spring in the opposite direction with respect to the rotation direction of when moving in the direction of your phrases.
このように構成しておけば、コイルの端面が弁体の当接部分を削ることがなく、弁体を損傷することがない。 If comprised in this way, the end surface of a coil will not scrape the contact part of a valve body, and a valve body will not be damaged.
以上の説明から明らかなように、本発明は、突き当て面はストッパに対して当接する際に突き当て面とストッパとの間で擦れなどが生じないので摩耗粉が発生せず、また、モータを逆転させ突き当て面をストッパから離す際に過大なトルクを必要としない。 As is apparent from the above description, the present invention does not generate abrasion powder because the abutment surface does not rub between the abutment surface and the stopper when abutting against the stopper. Reverse torque is not required and excessive torque is not required to separate the abutting surface from the stopper.
図1を参照して、1は流量制御弁の一種である三方弁である。この三方弁1には3つの開口11,12,13が設けられており、例えば開口11から流体が内部に流入すると、開口12,13の2方向に分岐して流体が流出する。その分岐割合はモータ2によって調節される。また、逆に開口12,13から流体が流入すると、2系統の流体(例えば温水と冷水)が内部で混合されて開口11から流出する。その混合比率もモータ2によって調節される。
With reference to FIG. 1, 1 is a three-way valve which is a kind of flow control valve. The three-way valve 1 is provided with three
図2を参照して、ステッピングモータ(以下、単にモータという)2の回転軸には図示しないウォームが取り付けられており、そのウォームに噛合するウォームホイル21がモータ2の近傍に配置されている。このウォームホイル21の回転軸22は中空に形成されており、内周面には上下方向にセレーションが形成されている。回転軸22のセレーションには雄ねじ部材4に形成したセレーション部42が噛合しており、モータ2が回転すると、雄ねじ部材4が回転することになる。
Referring to FIG. 2, a worm (not shown) is attached to a rotating shaft of a stepping motor (hereinafter simply referred to as a motor) 2, and a
この雄ねじ部材4の外周面には雄ねじが形成されており、雌ねじ部材5に噛合している。この雌ねじ部材5は固定されているので、雄ねじ部材4が回転すると、雄ねじ部材4は回転しながら図において上下方向に移動することになる。
A male screw is formed on the outer peripheral surface of the male screw member 4 and meshes with the
雄ねじ部材4は弁軸3の端部に取り付けられており、弁軸3の他方の端部には弁体組6が取り付けられている。上述のように、雄ねじ部材4が上下方向に移動すると、弁軸3と共に弁体組6が上下方向に移動する。そして、弁体組6が上下することによって弁口13,14の開度の比率が変化するので、上述のように分岐比率や混合比率が変化する。
The male screw member 4 is attached to the end of the
図3を参照して、弁体組6は上下に2個の弁体61,62を備えており、両者の間にはコイルバネ63が縮設されている。そのため、弁体61,62は共に相互に離間する方向に付勢されているが、弁体61は下方への移動が規制され、弁体62は上方への移動が規制されているので、両弁体61,62は上下の規制範囲内でコイルバネ63によって上下方向に付勢されている状態となる。その状態で、例えば弁体61を上方に押せばコイルバネ63の付勢力に抗して弁体61は上方にスライドすることができる。また、弁体62を下方に押せば同じく弁体62は下方にスライドすることができる。なお、弁体61,62には各々ゴム製のパッキン61a、62aが嵌着されている。
Referring to FIG. 3, the valve body set 6 includes two
図4および図5を参照して、雌ねじ部材5は有底筒状に形成されており、円筒部分の内周面51には雌ねじが形成されている。そして、その雌ねじの谷部52のほぼ下端にはストッパ53が形成されている。なお、本実施の形態では、この雌ねじは2条ネジであり、そのため、ストッパ53は図示の位置の他、対象な位置に更に1個形成されている。
4 and 5, the
また、雄ねじ部材4の外周面には雄ねじが形成されており、その雄ねじの山部の下端には雄ねじの稜線に対して直角な突き当て面41が形成されている。なお、この雄ねじも2条ネジであるため、突き当て面41は相互に対象な位置に2面形成されている。
A male screw is formed on the outer peripheral surface of the male screw member 4, and an
雄ねじ部材4を雌ねじ部材5に螺合させ、雄ねじ部材4をねじ込んでいくと、雄ねじ部材4は回転しながら図において下方に移動するが、雄ねじ部材4の下端面40が雌ねじ部材5の底面54に当接する直前に、突き当て面41がストッパ53に当接するように設定した。これにより、例えばモータ2の原点出しを行う際には突き当て面41がストッパ53に当接するまで雄ねじ部材4を下降させ、当接した状態で原点をリセットする。そして、リセット後にモータ2を逆転させれば突き当て面41はストッパ53から離れていき、雄ねじ部材4は図において上方に上がる。
When the male screw member 4 is screwed into the
以上述べた構成により、モータ2を正逆方向に回転させれば弁体組6は上下方向に移動するので、弁口13,14の開口比率が調節されることになる。
With the configuration described above, when the
ところで、弁軸3は回り止めされていないので、雄ねじ部材4が弁軸3に固定されている場合にはもちろん、遊嵌されている場合であっても、雄ねじ部材4が回転すると弁軸3も同方向に回転する。弁体組6がいずれの弁口13,14にも着座していない状態では弁軸3が回転すれば弁軸3と共に弁体組6も同方向に回転する。
By the way, since the
例えば、雄ねじ部材4が正転して弁軸3が下降すると、弁体組6の下側の弁体61が弁口13に接触し、その時点で弁体61は弁口13との摩擦によって回転しなくなる。ところが、弁軸3および他方の弁体62やコイルバネ63は引き続き回転しようとする。
For example, when the male screw member 4 is rotated forward and the
図6を参照して、例えば弁軸3が下方Fへ移動する際に、進行方向に向かって右方向Rに回転していると、コイルバネ63を逆方向である左方向に巻回しておくことが望ましい。上述のように弁体61が回転しない状態で弁軸3およびコイルバネ63が右方向に回転すると、コイルバネ63の下端部63aは矢印aで示す方向に相対的に移動するので、この下端部63aで弁体61側を削ることが防止される。
Referring to FIG. 6, for example, when the
雄ねじ部材4を逆転させて弁軸3を引き上げる際には、弁軸3は下降時とは反対方向に回転するが、進行方向である上方に向かって弁軸3はやはり右方向Rに回転することになる。そのため、弁体62が弁口14に着座して回転しなくなっても、コイルバネ63の上端部63bは矢印bに示す方向に相対的に移動するので、上端部63bで弁体62側を削ることがない。
When the male screw member 4 is reversed and the
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。例えば、上記実施の形態では、本発明を弁体を2個有する三方弁に適用した場合について説明したが、弁体が1個の流量制御弁に本発明を適用することができる。 In addition, this invention is not limited to an above-described form, You may add a various change in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, although the case where the present invention is applied to a three-way valve having two valve bodies has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to a flow control valve having one valve body.
1 三方弁
2 モータ
3 弁軸
4 雄ねじ部材
5 雌ねじ部材
6 弁体組
41 突き当て面
53 ストッパ
61 弁体
62 弁体
63 コイルバネ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-
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