JP5936029B2 - 流量調整弁 - Google Patents

Description

本発明は、一次側流路から二次側流路に流れる水の流量を調整する流量調整弁に関する。

このような流量調整弁として、モーターの駆動力によって弁の開閉やその開度の調整を行う構成としたものが知られている。例えば下記特許文献１に記載の流量調整弁は、一次流路から二次流路に流れる水の量を主弁体の位置（開度）によって調整するような構成とした上で、主弁体の位置を、モーターの駆動力によって動作するパイロット操作弁により調整する構成となっている。

具体的には、主弁体に隣接する空間が内部に形成された圧力室を備えており、上記パイロット操作弁はこの圧力室内の圧力を調整している。パイロット操作弁を構成するパイロット弁体の位置によって圧力室内の圧力が上昇すると、主弁体は流量が減少する方向に移動し、圧力室内の圧力が低下すると、主弁体は流量が増加する方向に移動する。

上記のような構成の流量調整弁においては、モーターは、一次側流路の圧力により主弁が受けている大きな力に対し、直接抗するような力を発生させる必要がない。更に、パイロット操作弁の動作により圧力室内の圧力を変化させるだけで、主弁体の位置を大きく変化させることができる。このため、主弁体がモーターにより直接駆動される場合と比べると、モーターの消費電力を大幅に低減することが可能となっている。

更に、下記特許文献１に記載の流量調整弁は、モーターによって回転する回転部材を備えており、回転部材の回転動作を直動動作に変換することによってパイロット弁体の位置を変化させている。その結果、安価な回転モーターを用いながら、パイロット弁体を直線的に動作させることを可能としている。

特開平６−１８５６５１号公報

上記特許文献１に記載の流量調整弁は、回転部材の回転速度及びトルクが適切なものとなるように、モーターと回転部材との間に減速機を備えている。減速機は出力軸を有しており、モーター軸の回転を減速して出力軸に伝達し、当該出力軸を回転させるものである。従って、回転部材はこの出力軸に接続され、出力軸と一体となって回転することとなる。

しかし、モーター軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機は、一般に複数の部品により構成されるため、出力軸には多少のガタつきが生じてしまう。このガタつきは、出力軸の軸線方向においても生じる。

出力軸の軸線方向におけるガタつきが生じると、出力軸に接続された回転部材の軸線方向における位置が変動し、パイロット弁体の位置もそれに応じて変動することとなる。パイロット弁体の位置が変動すると、圧力室内の圧力、及び、それに伴う主弁体の位置も変動するため、一次側流路から二次側流路に流れる水の流量が変動してしまう。また、パイロット操作弁は上記のように、圧力室内の圧力を変化させることにより主弁体の位置（開度）を大きく変化させるものであるため、パイロット弁体の位置の変動が小さい場合であっても、流量の大きな変動を引き起こしてしまう。

すなわち、上記特許文献１に記載の流量調整弁においては、出力軸のガタつきが生じることによってモーター軸の回転量とパイロット弁体の位置との関係が一対一に定まらなくなるため、モーター軸の回転量によって二次側流路に流れる水の流量を正確に調整することが困難であった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パイロット弁体の位置がモーター軸の回転量とは無関係に変動することを抑制し、モーター軸の回転量によって一次側流路から二次側流路に流れる水の流量を正確に調整することのできる流量調整弁を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る流量調整弁は、主弁座に対して移動する主弁体の位置によって一次側流路から二次側流路に流れる水の流量を調整する流量調整弁において、前記主弁座が存在する方とは反対側において前記主弁体に隣接する空間を形成し、その空間の圧力によって前記主弁体の位置を調整する圧力室と、パイロット弁座と、前記主弁体の移動方向に沿って前記パイロット弁座に対して移動するパイロット弁体とを有し、前記パイロット弁体の位置によって前記空間と前記二次側流路とを連通させる圧力開放流路の開度を変化させ、前記空間の圧力を調整するパイロット操作弁と、前記パイロット弁体を移動させるパイロット弁体駆動機構と、を備え、前記パイロット弁体駆動機構は、前記圧力室を挟んで前記主弁体とは反対側に配置されるモーターと、前記モーターのモーター軸に接続され、前記モーター軸の回転を減速して出力する出力軸を有する減速機と、前記出力軸に接続され、前記出力軸と一体となって回転する回転部材と、前記回転部材の回転に伴って、その回転中心をなす直線である回転軸線と略平行な方向に移動することにより、前記パイロット弁体を同方向に移動させる直動部材と、前記回転部材の近傍に配置され静止している静止部材と、を有しており、前記回転部材は、前記回転軸線に沿った方向に前記回転部材の位置が変動することを規制するように、前記静止部材の被当接領域に対して少なくとも一部が当接した状態となる当接領域を有し、前記回転部材を、前記当接領域が当接している前記静止部材の被当接領域に向けて付勢する付勢部材を更に備えることを特徴としている。

本発明では、減速機の出力軸に接続され、出力軸と一体となって回転する回転部材が、その回転中心をなす直線である回転軸線と略平行な方向に位置が変動することを規制するように、回転部材の近傍に配置され静止している静止部材に対して少なくとも一部が当接した状態となる当接領域を有している。

上記構成により、回転部材が回転しても、回転部材の当接領域の少なくとも一部が静止部材に対して当接した状態となる。また、回転部材は、回転軸線と略平行な方向に位置が変動することを規制するように、静止部材に対して当接している。すなわち、当接領域とは、回転部材が回転運動のみを行った場合において、それに伴って領域内の任意の点の位置が回転軸線に沿った方向に変動しないように形成された領域である。その結果、回転軸線に沿った方向における回転部材の位置は静止部材に対して固定され、出力軸のガタつきに起因した位置の変動が抑制される。

回転部材の位置が回転軸線に沿った方向に変動することが抑制されるため、パイロット弁体の位置が同方向に変動することも抑制される。すなわち、本発明によれば、パイロット弁体の位置がモーター軸の回転量とは無関係に変動することが抑制されるため、モーター軸の回転量によって一次側流路から二次側流路に流れる水の流量を正確に調整することが可能となる。

また、回転部材を、当接領域が当接している静止部材の被当接領域に向けて付勢する付勢部材を備える。かかる付勢手段によって、回転部材が静止部材に対して押さえつけられた状態となるため、当接領域の少なくとも一部が静止部材に当接した状態をより確実に維持することができる。その結果、パイロット弁体の位置がモーター軸の回転量とは無関係に変動することが更に抑制される。

また本発明に係る流量調整弁では、前記付勢部材は、前記モーター又は前記減速機を前記静止部材の被当接領域に向けて付勢することによって、前記回転部材を間接的に付勢するものであることも好ましい。

回転部材は回転運動を行うものであるため、付勢部材が回転部材に触れた状態で直接回転部材を付勢しようとすると、回転部材と付勢部材との間に摩擦が生じる。このような摩擦は、回転部材の回転運動を阻害することに加え、回転部材又は付勢部材の摩耗や破損の原因となる場合もある。

この好ましい態様では、付勢部材は、モーター又は減速機を付勢することによって、回転部材を間接的に静止部材の被当接領域に向けて付勢する。すなわち、付勢部材は回転運動を行う回転部材に直接触れることなく、モーター又は減速機を介して回転部材を間接的に付勢する。このような構成とすることにより、回転部材の回転運動を阻害することなく、また、回転部材又は付勢部材の摩耗や破損を生じることなく、当接領域の少なくとも一部が静止部材に対して当接した状態を確実に維持することが可能となる。

また本発明に係る流量調整弁では、前記回転部材の内部には、その中心軸線が前記回転軸線と一致する円筒形状の内部空間が形成されており、前記直動部材は、外形が円筒形状となるように形成され、その中心軸線が前記回転軸線と一致した状態で、少なくとも一部が前記内部空間に収容されていることも好ましい。

この好ましい態様では、回転部材の内部において、その中心軸線が回転軸線と一致するような円筒形状の内部空間が形成されており、上記内部空間に、外径が円筒形状となるように形成された直動部材の少なくとも一部が収容されている。また、直動部材は、その中心軸線が回転軸線と一致した状態で配置されている。すなわち、円筒形状の内部空間を区画する回転部材の内周面と、直動部材の外周面とが対抗した状態となっている。このような構成とすることによって、直動部材は、回転部材の回転軸方向におけるガタつきだけでなく、回転軸方向と垂直な方向におけるガタつきも抑制される。このため、直動部材のガタつきによる流量の変動を更に抑制することが可能となる。

また本発明に係る流量調整弁では、前記回転部材は、前記回転軸線に沿って延出しその厚さが略一様な筒状の側壁である筒状側壁を有しており、前記筒状側壁は、前記パイロット弁体から前記パイロット弁座に向かう方向における一端側が開放された形状であって、前記当接領域は、前記筒状側壁の前記一端側において円環状に形成された端面であることも好ましい。

当接領域の面積が広くなる程、当接領域の一部において異物を噛みこむこと等によって回転部材が受ける摩擦力が均一でなくなり、回転部材にガタつきが生じる可能性が高くなる。この好ましい態様では、回転部材が、その回転軸方向に沿って延出し厚さが略一様な筒状の側壁である筒状側壁を有している。筒状側壁は、パイロット弁体からパイロット弁座に向かう方向における一端側が開放された形状となっており、当該一端側において円環状に形成された端面が、静止部材に対して当接する当接領域となっている。

このような構成とすることで、当接領域の形状は円環状となり、当接領域の全体が静止部材に対して当接した状態となる。さらに、当接領域の線幅（円環の幅）は筒状側壁の厚さ以下となる。その結果、回転部材が当接領域において受ける摩擦力は回転軸方向の周りに対称的に作用する上、異物の噛みこみ等によって均一でなくなる可能性が低減される。このため、回転部材にガタつきが生じ流量が変動する可能性を更に低減することができる。

本発明によれば、パイロット弁体の位置がモーター軸の回転量とは無関係に変動することを抑制し、モーター軸の回転量によって一次側流路から二次側流路に流れる水の流量を正確に調整することのできる流量調整弁を提供することができる。

本発明の第一実施形態である流量調整弁の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第一実施形態である流量調整弁の構造を模式的に示す断面図である。 図１に示した流量調整弁の構成の一部を示す分解斜視図である。 図１に示した流量調整弁の構成の一部を示す分解斜視図である。 図１に示した流量調整弁のＡ部を拡大した図である。 本発明の第二実施形態である流量調整弁の構造を模式的に示す断面図である。 図６に示した流量調整弁の構成の一部を示す分解斜視図である。 図６に示した流量調整弁のＢ部を拡大した図である。 本発明の第三実施形態である流量調整弁の構造を模式的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の第一実施形態である流量調整弁１の構造及び動作について説明する。図１は、流量調整弁１の構造を模式的に示す断面図であって、止水状態における流量調整弁１の構造を示している。図１に示すように、流量調整弁１は、本体部１００を備えている。

本体部１００は、その内部に一次側流路１０と二次側流路２０とが形成されている。一次側流路１０は、外部の給水元から所定の給水圧において水を受け入れる部分である。二次側流路２０は、一次側流路１０から受け入れた水を、外部に流出させるための流路である。一次側流路１０は、例えば水道管が接続される部分であり、二次側流路２０は、例えば洗面台の吐水口に繋がる配水管が接続される部分である。

本体部１００の内部において、一次側流路１０と二次側流路２０との間には主弁体３０が配置されている。主弁体３０は、図１において上下に移動する弁体であって、本体部３５とパッキン３１とにより構成されている。図１においては、主弁体３０はその可動範囲のうち下端に位置している。主弁体３０は、二次側流路２０と対向する面において円環状のパッキン３１を備えており、二次側流路２０の入口側端部には、パッキン３１と対向する位置に主弁座１１０を形成している。

このため、図１のように主弁体３０が下端に位置している状態においては、パッキン３１と主弁座１１０とが当接し、一次側流路１０から二次側流路２０に流れる水の経路が遮断された状態となっている。従って、図１の流量調整弁１は止水状態となっている。一方、図２のように主弁体３０が上側に移動した状態においては、パッキン３１と主弁座１１０とが離間し、一次側流路１０から二次側流路２０に流れる水の流路が開いた状態となっている。従って、高圧の一次側流路１０から二次側流路２０に向かって水が流れるため、図２の流量調整弁１は通水状態となっている。また、主弁体３０が主弁座１１０から離れるほど（上部に移動するほど）、一次側流路１０から二次側流路２０に流れる水の流路断面積が広がるため、二次側流路２０に流れる水の量は増加する。

主弁体３０の外周部にはダイアフラム４０が配置されており、ダイアフラム４０の外周側は一次側流路１０の内壁に対して固定されている。また、主弁体３０には、主弁座１１０が存在する方とは反対側の面において、凹部３２が形成されている。更に、主弁体３０の上部には、主弁体３０と離間して上部隔壁１０１が配置されている。上部隔壁１０１は、一次側流路１０の全体を上部から塞ぐように配置された隔壁であって、その外周部が本体部１００の上面に当接した状態で固定されている。このため、主弁体３０の上部には、ダイアフラム４０、凹部３２の内壁、及び上部隔壁１０１の内面によって区画された空間として、空間５０が形成されている。

主弁体３０のうちパッキン３１よりも外周側には、一次側流路１０と空間５０とを連通させる小径の連通孔３３が形成されている。更に、主弁体３０の中央には、二次側流路２０と空間５０とを連通させる圧力開放孔３４が形成されている。圧力開放孔３４の径は、連通孔３３の径よりも大きい。凹部３２のうち圧力開放孔３４の周囲の部分には、パイロット弁座６１が形成されている。パイロット弁座６１の上部にはパイロット弁体６２が配置されており、パイロット弁座６１とパイロット弁体６２とにより、パイロット操作弁６０を構成している。

流量調整弁１は、後に詳しく説明するように、パイロット操作弁６０の動作（パイロット弁体６２の移動）に応じて主弁体３０の位置が変化し、一次側流路１０から二次側流路２０に流れる水の流量を調整するものである。

すなわち、パイロット弁体６２が下端まで移動し、パイロット弁体６２がパイロット弁座６１に当接すると、図１のように圧力開放孔３４が塞がれた状態となる。このとき、一次側流路１０と空間５０とは連通孔３３において連通しているため、空間５０から圧力開放孔３４を通じて二次側流路２０に水が流れる流路が遮断された状態においては、空間５０の水圧は、一次側流路１０の水圧と同じになっている。

一次側流路１０の水圧は、二次側流路２０の水圧よりも高いため、主弁体３０がその上部において空間５０の水圧から受ける下向きの力の方が、その下部において二次側流路２０の水圧から受ける上向きの力よりも大きくなる。このため、主弁体３０は下端まで移動し、パッキン３１が主弁座１１０に対して押しつけられる結果、一次側流路１０から二次側流路２０に流れる水の経路が遮断された状態が維持される。

一方、図２のようにパイロット弁体６２が上側に移動し、パイロット弁体６２がパイロット弁座６１から離間すると、圧力開放孔３４が開放された状態となる。このため、空間５０から二次側流路２０に向かって水が流出し、空間５０の水圧は低下する。圧力開放孔３４の径は連通孔３３の径よりも大きいため、連通孔３３を通じて一次側流路１０から空間５０へと供給される水の流量よりも、圧力開放孔３４を通じて空間５０から二次側流路２０へと流出する水の流量の方が大きい。従って、空間５０の水圧は、二次側流路２０の水圧とほぼ同程度まで低下する。

空間５０の水圧が低下すると、主弁体３０が空間５０の水圧から受ける下向きの力が小さくなる。このため、主弁体３０においては、その外周部において一次側流路１０の水圧から受ける上向きの力が相対的に大きくなる。その結果、主弁体３０は上方に移動し、パッキン３１が主弁座１１０から離間して、一次側流路１０から二次側流路２０に水が流れる。

主弁体３０が上方に移動すると、パイロット弁体６２とパイロット弁座６１との距離が小さくなるため、圧力開放孔３４を通じて空間５０から二次側流路２０へと流出する水の流量が次第に小さくなる。その結果、連通孔３３を通じて一次側流路１０から空間５０へと供給される水により、空間５０の水圧が次第に上昇する。主弁体３０は、その外周部において一次側流路１０の水圧から受ける上向きの力と、空間５０の水圧から受ける下向きの力と、二次側流路２０の水圧から受ける上向きの力とがバランスする位置で静止する。

以上のように、流量調整弁１においては、パイロット弁体６２の動作に応じて主弁体３０の開閉動作が行われる。また、パイロット弁体６２の位置に応じて、主弁体３０の位置が決まる。換言すると、パイロット弁体６２の位置に応じて、一次側流路１０から二次側流路２０へと流れる水の流量が決まることとなる。

続いて、パイロット弁体６２を上下に移動させるための機構について説明する。流量調整弁１は、本体部１００の上部において隔壁部材２００を備えており、更にその上部に、回転モーター７０と減速機８０とを備えている。

回転モーター７０は、下方に向けて突出するモーター軸７１を備えており、電磁力によってモーター軸７１をその軸線方向を回転中心として回転させる電磁モーターである。また、回転モーター７０はステッピングモーターであり、図示しない制御部からの制御信号を受けて、モーター軸７１を指示された所定量（所定角度）だけ回転させることができる。

減速機８０は、モーター軸７１の回転を、下方に向けて突出する出力軸８１に伝達し、出力軸８１を回転させるものである。減速機８０は、内部に複数の歯車を有しており、これら歯車によって出力軸８１の回転速度及びトルクが調整されている。減速機８０は、隔壁部材２００の上端部に対して固定されている。

隔壁部材２００は、本体部１００の上部に対してボルトで固定された外壁を構成する部材であり、その内面と上部隔壁１０１の上面とによって区画された空間内に、回転部材２１０と直動部材２２０とを収容している。また、上部隔壁１０１は、モーター軸７１の回転動作に関わらず、出力軸８１の軸線方向において静止した状態となっている。すなわち、上部隔壁１０１は本発明の静止部材を構成している。回転部材２１０及び直動部材２２０は、出力軸８１の回転運動を直動運動（出力軸８１の軸線方向に沿った運動）に変換するためのものである。以下、図１、図３、及び図４を参照しながら、回転部材２１０と直動部材２２０の作用について説明する。図３は、流量調整弁１の構成の一部を示す分解斜視図であって、隔壁部材２００と上部隔壁１０１、及びこれらの内部に収容される各種部品の形状及び配置を示している。図４は、流量調整弁１の構成の一部を示す分解斜視図であって、特に回転部材２１０、直動部材２２０、及び上部隔壁１０１の形状を拡大して示している。

回転部材２１０は、出力軸８１の下端に対しビス６５によって接続固定されている。図３に示したように、回転部材２１０は、出力軸８１の軸線方向に沿って延出し、その厚さが略一様な筒状の側壁である筒状側壁２１１を有している。筒状側壁２１１は、上端側２１２が上壁２１３によって封止される一方、下端側２１４が開放された形状となっている。筒状側壁２１１の内側には、雌螺子部２１５が形成されている。また、筒状側壁２１１及び上壁２１３は、上部（回転モーター７０側）から見た場合において円形の外形を有しており、その中心は、出力軸８１の回転軸線上に位置している。

直動部材２２０は、出力軸８１の軸線方向に沿って延出し、その厚さが略一様な筒状の側壁である筒状側壁２２１を有している。筒状側壁２２１は、上端側２２２が上壁２２３によって封止される一方、下端側２２４が開放された形状となっている。筒状側壁２２１及び上壁２２３は、上部（回転モーター７０側）から見た場合において円形の外形を有しており、その中心は、出力軸８１の回転軸線上に位置している。筒状側壁２２１の外形は筒状側壁２１１の内径よりも小さく形成されており、直動部材２２０は筒状側壁２１１の内側の空間に収容されている。

筒状側壁２２１の内側には、内側に向けて突出する二つの突起２２５が形成されている。また、筒状側壁２２１の外側には、外側に向けて突出する三つの突起２２６が形成されている。

直動部材２２０の下方に位置する上部隔壁１０１は、円筒形状に形成され上方に突出する案内部１０２を有している。案内部１０２を上面から見た場合の直径は、筒状側壁２２１の内径よりもわずかに小さくなっており、直動部材２２０は筒状側壁２２１の内周面２２７を案内部１０２の外周面１０３に対向させた状態で配置されている。また、案内部１０２の中心軸線は、出力軸８１の回転軸線と一致するように配置されている。

このため、直動部材２２０は、出力軸８１の回転軸線方向に沿って上下に移動するように案内される。案内部１０２の外周面１０３には、突起２２６と対向する位置において、上下方向に沿って形成された三つの溝１０４が形成されており、突起２２６はそれぞれ溝１０４内に収まっている。このため、直動部材２２０が出力軸８１の回転軸線の周りに回転することが規制される。

回転モーター７０のモーター軸７１が回転すると、減速機８０の出力軸８１が回転し、これに伴って回転部材２１０が回転する。回転部材２１０が回転すると、直動部材２２０に形成された突起２２５が雌螺子部２１５からその回転方向によって上向き又は下向きの力を受ける。このため、直動部材２２０は、案内部１０２によって案内されながら、回転モーター７０駆動に伴って上下に移動することとなる。

直動部材２２０の上壁２２３には、その中心に、パイロット弁体６２が固定されている。パイロット弁体６２は棒状に形成されており、その中心軸線を出力軸８１の回転軸線に一致させた状態で、上端部６３が上壁２２３の中心にビス６４により固定されている。このため、直動部材２２０が上下方向に移動すると、これに伴ってパイロット弁体６２も同じ方向に移動する。

以上のように、流量調整弁１においては、回転モーター７０の駆動力によってモーター軸７１が回転すると回転部材２１０が回転し、これに伴って直動部材２２０及びパイロット弁体６２が上下に移動する。既に説明したように、一次側流路１０から二次側流路２０へと流れる水の流量はパイロット弁体６２の位置に応じて決まる。従って、回転モーター７０の制御によってモーター軸７１を所定角度だけ回転させれば、その角度に応じて定まる所定流量の水が一次側流路１０から二次側流路２０へと流れるはずである。

しかし、実際にはモーター軸７１の回転量とパイロット弁体６２の位置との関係が一対一に定まらず、パイロット弁体６２の位置が上下方向に変動し、一次側流路１０から二次側流路２０へと流れる水量も変動してしまう場合があることを本発明者らは見出した。その原因について検討したところ、減速機８０の出力軸８１にガタつきが生じており、出力軸８１の位置がその中心軸線方向に沿って変動していることが原因であることが判明した。

出力軸８１の位置が変動すると、これに接続固定された回転部材２１０の位置も変動するため、パイロット弁体６２の位置が回転部材２１０の回転角度とは無関係に変動してしまう。出力軸８１の位置の変動量、及びパイロット弁体６２の位置の変動量はいずれも僅かであるが、これにより空間５０の水圧は大きく変動し、二次側流路２０へと流れる水量も大きく変動してしまう。

そこで、本実施形態に係る流量調整弁１ではその対策として、回転部材２１０の一部を上部隔壁１０１に対して当接させることによって、回転部材２１０の位置がその回転軸線に沿った方向に変動することを規制している。

図１を再び参照しながら説明する。回転部材２１０の下方に位置する上部隔壁１０１は、円筒形状に形成され上方に突出する案内部１０２の下端から外側に向かう平面である水平部１０５を有している。水平部１０５は、その法線方向が回転部材２１０の回転軸線と平行な平面であって、上面から見たときにおいて、案内部１０２の周囲を囲む円環状となるように形成されている平面である。

図５は、図１に示した流量調整弁１のＡ部を拡大した図である。図５に示したように、回転部材２１０の筒状側壁２１１は、その下端側２１４における端面２１６が水平部１０５に当接した状態となっている。筒状側壁２１１の端面２１６は、その法線方向が回転部材２１０の回転軸線と平行となるように形成されている。このため、回転部材２１０が回転運動のみを行った場合においては、それに伴って端面２１６内の任意の点の位置は、回転軸線に沿った方向に変動しない。

その結果、端面２１６はその全体が水平部１０５に対して当接しており、回転部材２１０が回転しても、端面２１６の全体が水平部１０５に対して当接した状態が維持されている。また、水平部１０５を有する上部隔壁１０１は、隔壁部材２００と同様に、本体部１００に対して固定されている。このため、回転軸線に沿った方向における回転部材２１０の位置は、上部隔壁１０１（静止部材）の位置に対して固定されることとなる。出力軸８１の回転に伴って回転部材２１０が回転しても、上部隔壁１０１（静止部材）に対する回転部材２１０の位置が変動しない。このため、流量調整弁１においては、モーター軸７１の回転量とパイロット弁体６２の位置との関係が一対一に定まることとなり、一次側流路１０から二次側流路２０へと流れる水量の変動が抑制され、流量を正確に調整することが可能となっている。

また、当接領域である端面２１６の形状は円環状となり、端面２１６の全体が水平部１０５に対して当接した状態となっている。さらに、端面２１６の線幅（円環の幅）は筒状側壁２１１の厚さと略一致している。その結果、回転部材２１０が端面２１６において受ける摩擦力は回転軸方向の周りに対称的に作用する上、異物の噛みこみ等によって均一でなくなる可能性が低減される。このため、回転部材２１０にガタつきが生じ流量が変動する可能性が更に低くなっている。

続いて、図６及び図７を参照しながら、本発明の第一実施形態である流量調整弁１ａの構造について説明する。図６は、流量調整弁１ａの構造を模式的に示す断面図であって、止水状態における流量調整弁１ａの構造を示している。また、図７は、流量調整弁１ａの構成の一部を示す分解斜視図であって、隔壁部材２００と上部隔壁１０１、及びこれらの内部に収容される各種部品の形状及び配置を示している。

尚、流量調整弁１ａは、減速機８０の下端に板ばね９０を備える点、及び、回転部材２１０ａの形状が回転部材２１０とは異なる点において流量調整弁１と相違するが、その他の形状及び動作については流量調整弁１と同様である。従って、以下では、流量調整弁１と相違する点についてのみ説明する。

流量調整弁１ａは、減速機８０と隔壁部材２００との間に、板ばね９０を備えている。板ばね９０は、円盤状の金属により形成されており、その外周近くに４つの貫通孔９１が形成され、貫通孔９１よりも内周側において２つの貫通孔９２が形成され、更に中央に一つの貫通孔９３が形成されている。

板ばね９０は、減速機８０の下端（隔壁部材２００側の面）に対して、それぞれの貫通孔９２に挿入された２つのボルトにより固定されている。減速機８０の下方に突出した出力軸８１は、貫通孔９３に挿入された状態となっている。また、板ばね９０は、隔壁部材２００の上端（減速機８０側の面）に対して、それぞれの貫通孔９１に挿入された４つのボルトにより固定されている。すなわち、減速機８０は板ばね９０の外周側に対して固定されており、隔壁部材２００は板ばね９０の内周側に対して固定されている。

ここで、流量調整弁１ａはその組み立て時において、上部隔壁１０１が本体部１００に対してボルト１０９により固定される。ボルト１０９の締め付けが進行するに伴って、上部隔壁１０１の位置が下がっていき、上部隔壁１０１に固定された減速機８０の位置も下がっていく。

流量調整弁１ａは、ボルト１０９の締め付けが完了するよりも前の時点で、回転部材２１０ａの端面２１６ａが上部隔壁１０１の水平部１０５に当接するように設計されている。このため、ボルト１０９の締め付けが完了した時点においては、出力軸８１の位置が更に下がることによって端面２１６ａが水平部１０５に押しつけられて、その反力によって出力軸８１が減速機８０を上方に押し上げるような力が働く。この力によって板ばね９０はその中央部が上方に持ち上がるように変形した状態となっている。

換言すれば、板ばね９０は、減速機８０及び出力軸８１に対して下向きの力を加えることにより、回転部材２１０ａを上部隔壁１０１に向けて（上部隔壁１０１のうち、回転部材２１０ａと当接している被当接領域に向けて）間接的に付勢している。このため、回転部材２１０ａの端面２１６ａが上部隔壁１０１の水平部１０５に対して押さえつけられた状態となるため、端面２１６ａが水平部１０５に当接した状態をより確実に維持することができる。その結果、流量調整弁１ａにおいては、パイロット弁体６２の位置がモーター軸７１の回転量とは無関係に変動することが更に抑制されている。

また、流量調整弁１ａは、回転部材２１０ａの形状が回転部材２１０とは異なっている。回転部材２１０ａは、出力軸８１の軸線方向に沿って延出し、その厚さが略一様な筒状の側壁である筒状側壁２１１ａを有している。筒状側壁２１１ａは、上端側２１２ａが上壁２１３ａによって封止される一方、下端側２１４ａが開放された形状となっている。筒状側壁２１１ａの内側には、雌螺子部２１５ａが形成されている。また、筒状側壁２１１ａ及び上壁２１３ａは、上部（回転モーター７０側）から見た場合において円形の外形を有しており、その中心は、出力軸８１の回転軸線上に位置している。

図８は、図６に示した流量調整弁１ａのＢ部を拡大した図である。図６に示したように、回転部材２１０ａの筒状側壁２１１ａは、その下端側２１４ａにおける端面２１６ａが上部隔壁１０１の水平部１０５に当接した状態となっている。回転部材２１０ａの筒状側壁２１１ａは、その法線方向が回転部材２１０ａの回転軸線と平行となるように形成されている。このため、回転部材２１０ａが回転運動のみを行った場合においては、それに伴って端面２１６ａ内の任意の点の位置は、回転軸線に沿った方向に変動しない。

その結果、端面２１６ａはその全体が水平部１０５に対して当接しており、回転部材２１０ａが回転しても、端面２１６ａの全体が水平部１０５に対して当接した状態が維持されている。また、水平部１０５を有する上部隔壁１０１は、隔壁部材２００と同様に、本体部１００に対して固定されている。このため、回転軸線に沿った方向における回転部材２１０ａの位置は、上部隔壁１０１（静止部材）の位置に対して固定されることとなる。出力軸８１の回転に伴って回転部材２１０ａが回転しても、上部隔壁１０１（静止部材）に対する回転部材２１０ａの位置が変動しない。このため、モーター軸７１の回転量とパイロット弁体６２の位置との関係が一対一に定まることとなり、一次側流路１０から二次側流路２０へと流れる水量の変動が抑制され、流量を正確に調整することが可能となっている。

また、当接領域である端面２１６ａの形状は円環状となり、端面２１６ａの全体が水平部１０５に対して当接した状態となっている。ここで、筒状側壁２１１ａはその下端側２１４ａにおいて面取り２１７ａが形成されており、この点で筒状側壁２１１の形状と異なっている。このため、円環状である端面２１６ａの線幅（円環の幅）は、筒状側壁２１１ａの厚さよりも狭くなっている。その結果、回転部材２１０が端面２１６において受ける摩擦力は回転軸方向の周りに対称的に作用する上、異物の噛みこみ等によって均一でなくなる可能性が更に低減されている。このため、回転部材２１０ａにガタつきが生じ流量が変動する可能性が、回転部材２１０の場合に比べて更に低くなっている。

流量調整弁１ａでは、板ばね９０が減速機８０を下方に向けて付勢している。その結果、回転部材２１０ａは板ばね９０から間接的に下向きの力を受け、上部隔壁１０１に向けて付勢されている。ここで、回転部材２１０ａを上部隔壁１０１に向けて付勢するためにはこのような態様の他、回転部材２１０ａに対して直接下向きの力を加えるような付勢手段を設けるような態様も考えられる。

図９は、本発明の第三実施形態である流量調整弁１ｂの構造を模式的に示す断面図であって、止水状態における流量調整弁１ｂの構造を示している。この流量調整弁１ｂは、回転部材２１０ａに対して直接下向きの力を加えるような付勢手段を設ける態様の例であって、流量調整弁１ａと比較説明するために示すものである。

流量調整弁１ｂでは、減速機８０の下方に板ばね９０は配置されておらず、代わりに、回転部材２１０ａの上壁２１３ａの上部と隔壁部材２００との間に弾性体３００が配置されている。流量調整弁１ｂは、この点のみが流量調整弁１ａと相違しており、その他の構造は流量調整弁１ａと同じである。

弾性体３００は、例えば弦巻ばねであって、上下方向に圧縮された状態で回転部材２１０ａの上壁２１３ａの上部と隔壁部材２００との間に配置されている。このため、回転部材２１０ａはその上壁２１３ａにおいて、弾性体３００から下方に向かう力、すなわち、上部隔壁１０１に向けて付勢する力を直接受けている。

このような態様であっても、回転部材２１０ａの端面２１６ａが上部隔壁１０１の水平部１０５に当接した状態を確実に維持することができ、パイロット弁体６２の位置がモーター軸７１の回転量とは無関係に変動することを抑制することができる。しかし、弾性体３００は回転部材２１０ａに接触した状態で直接力を加えるものであるから、回転部材２１０ａが回転することに伴って、弾性体３００と回転部材２１０ａの上壁２１３ａとの間に摩擦が生じる。このような摩擦は、回転部材２１０ａの回転運動を阻害することに加え、回転部材２１０ａ又は弾性体３００の摩耗や破損の原因となる場合もある。

このため、回転部材２１０ａを上部隔壁１０１に向けて付勢するためには、流量調整弁１ａのように、板ばね８０のような付勢手段が、間接的に回転部材２１０ａに力を加えて付勢する態様の方が望ましい。尚、間接的に回転部材２１０ａに力を加える態様としては、流量調整弁１ａのように付勢手段が減速機８０に対して直接力を加えるような態様の他、付勢手段が回転モーター７０に対して直接力を加えるような態様としてもよい。

また、以上の説明においては、当接領域である回転部材２１０の端面２１６（回転部材２１０ａの端面２１６ａ）の全体が、上部隔壁１０１の水平部１０５に当接した状態となるような例を示したが、本発明の実施形態としてはこのような態様に限られない。例えば、上部隔壁１０１の水平部１０５から上方に向けて突出した突起を形成し、当接領域である回転部材２１０の端面２１６（回転部材２１０ａの端面２１６ａ）の一部のみが、上記突起の先端に当接しているような態様としてもよい。

この場合、端面２１６（端面２１６ａ）における上記突起との当接箇所は、回転部材２１０（回転部材２１０ａ）が回転するに伴って変化していくこととなる。しかし、端面２１６（端面２１６ａ）の一部が上記突起の先端に当接した状態は維持されるため、パイロット弁体６２の位置がモーター軸７１の回転量とは無関係に変動することを抑制するという本発明の効果を奏することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１，１ａ，１ｂ：流量調整弁
１０：一次側流路
２０：二次側流路
３０：主弁体
３１：パッキン
３２：凹部
３３：連通孔
３４：圧力開放孔
４０：ダイアフラム
５０：空間
６０：パイロット操作弁
６１：パイロット弁座
６２：パイロット弁体
６３：上端部
６４，６５：ビス
７０：回転モーター
７１：モーター軸
８０：減速機
８１：出力軸
９１，９２，９３：貫通孔
１００：本体部
１０１：上部隔壁
１０２：案内部
１０３：外周面
１０４：溝
１０５：水平部
１０６：Ｏリング
１０９：ボルト
１１０：主弁座
２００：隔壁部材
２１０，２１０ａ：回転部材
２１１，２１１ａ筒状側壁
２１２，２１２ａ：上端側
２１３，２１３ａ：上壁
２１４，２１４ａ：下端側
２１５，２１５ａ：雌螺子部
２１６，２１６ａ：端面
２２０：直動部材
２２１：筒状側壁
２２２：上端側
２２３：上壁
２２４：下端側
２２５，２２６：突起
２２７：内周面
３００：弾性体

Claims (4)

1. 主弁座に対して移動する主弁体の位置によって一次側流路から二次側流路に流れる水の流量を調整する流量調整弁において、
   前記主弁座が存在する方とは反対側において前記主弁体に隣接する空間を形成し、その空間の圧力によって前記主弁体の位置を調整する圧力室と、
   パイロット弁座と、前記主弁体の移動方向に沿って前記パイロット弁座に対して移動するパイロット弁体とを有し、前記パイロット弁体の位置によって前記空間と前記二次側流路とを連通させる圧力開放流路の開度を変化させ、前記空間の圧力を調整するパイロット操作弁と、
   前記パイロット弁体を移動させるパイロット弁体駆動機構と、
   を備え、
   前記パイロット弁体駆動機構は、
   前記圧力室を挟んで前記主弁体とは反対側に配置されるモーターと、
   前記モーターのモーター軸に接続され、前記モーター軸の回転を減速して出力する出力軸を有する減速機と、
   前記出力軸に接続され、前記出力軸と一体となって回転する回転部材と、
   前記回転部材の回転に伴って、その回転中心をなす直線である回転軸線と略平行な方向に移動することにより、前記パイロット弁体を同方向に移動させる直動部材と、
   前記回転部材の近傍に配置され静止している静止部材と、
   を有しており、
   前記回転部材は、前記回転軸線に沿った方向に前記回転部材の位置が変動することを規制するように、前記静止部材の被当接領域に対して少なくとも一部が当接した状態となる当接領域を有し、
   前記回転部材を、前記当接領域が当接している前記静止部材の被当接領域に向けて付勢する付勢部材を更に備えることを特徴とする、流量調整弁。
2. 前記付勢部材は、前記モーター又は前記減速機を前記静止部材の被当接領域に向けて付勢することによって、前記回転部材を間接的に付勢するものであることを特徴とする、請求項１に記載の流量調整弁。
3. 前記回転部材の内部には、その中心軸線が前記回転軸線と一致する円筒形状の内部空間が形成されており、
   前記直動部材は、外形が円筒形状となるように形成され、その中心軸線が前記回転軸線と一致した状態で、少なくとも一部が前記内部空間に収容されていることを特徴とする、請求項１に記載の流量調整弁。
4. 前記回転部材は、前記回転軸線に沿って延出しその厚さが略一様な筒状の側壁である筒状側壁を有しており、
   前記筒状側壁は、前記パイロット弁体から前記パイロット弁座に向かう方向における一端側が開放された形状であって、
   前記当接領域は、前記筒状側壁の前記一端側において円環状に形成された端面であることを特徴とする、請求項３に記載の流量調整弁。

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