JPH05180363A - 流量調節弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流量調節弁１では、精度の高くかつ安定した
流量調節ができ、パイロット弁機構１００のステッピン
グモータに対して高いシール性を確保する。 【構成】 ステッピングモータを、主弁３０で区画され
る背圧室２７に対してシールする構造として、ステッピ
ングモータ１２０の駆動軸１２１を貫通させるための蓋
体４０の貫通孔４５に環状溝４７を形成し、この環状溝
４７に保持されるとともに駆動軸１２１に外接するＯリ
ング１５０を用いる構成を採用している。つまり、シー
ル構造として、上記駆動軸１２１と回転接触する部位に
Ｏリング１５０を用いており、パイロット弁体１４０の
軸体等に対して摺動接触する部分に用いていないから、
パイロット弁体１４０の多少傾きに無関係に優れたシー
ル性を発揮すると共に、耐久性にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイロット弁形式の流
量調節弁に関するものであり、詳しくは、パイロット弁
体を駆動するモータに対するシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯装置等に用いられ、かつ湯の
温度を調節するための流量調節弁として、例えば、特開
昭５６−１２９９１９号公報の技術が知られている。

【０００３】すなわち、図３に示すように、流量調節弁
３００は、弁本体３０２内に主流路３０４を設けてお
り、この主流路３０４に、流路開口３０６を有する主弁
座３０８を設けている。この主弁座３０８に対向した位
置には、主流路３０４の一部を背圧室３０９となるよう
に区画するダイヤフラム３１０及びこのダイヤフラム３
１０と一体の主弁体３１２からなる主弁３１４が設けら
れている。この主弁３１４は、ばね３１３により付勢さ
れている。

【０００４】このような構成の流量調節弁３００では、
主弁座３０８の流路開口３０６の開度、つまり、主弁３
１４の開度は、背圧室３０９から主弁３１４に加わる力
とばね３１３による付勢力を合わせた閉弁方向（図示下
向き）への力と、主弁３１４の開弁時における主流路３
０４からの開弁方向（図示上向き）への力のつり合いに
より調節される。上記背圧室３０９の圧力は、ソレノイ
ド式のパイロット弁機構３２０のパイロット弁体３２２
を進退させてパイロット流路３２４の開度を調節するこ
とにより変更される。この背圧室３０９の圧力の変更に
応じて、ばね３１３に抗して主弁３１４がつり合い位置
まで移動することにより、主弁３１４の開度が決まり主
流路３０４の流量が定まる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の流量調節弁３０
０では、パイロット弁体３２２をソレノイド式のプラン
ジャ３２６と共に一体的に可動させているが、パイロッ
ト弁体３２２は、背圧室３０９に面しているために、背
圧室３０９の圧力変動の影響により振動して不安定な動
きとなり、よって精度の高い流量調節が難しいという問
題があった。また、パイロット弁機構３２０は、ソレノ
イド式であり、パイロット弁体３２２の移動割合を大き
な値毎にしか設定できないので、細かい範囲での流量調
節が難しいという問題もあった。

【０００６】さらに、パイロット弁機構３２０は、パイ
ロット弁体３２２を軸方向へ移動する構成であるが、背
圧室３０９の液体に対してソレノイドコイル等をシール
する必要がある。しかし、パイロット弁機構３２０で
は、パイロット弁体３２２の軸体の外周を、例えばＯリ
ング等によりシールする構造を採用しても、パイロット
弁体３２２が軸方向へ僅かに傾くと、シール性が低下す
るという問題があった。また、パイロット弁体３２２が
軸方向へ摺動すると、Ｏリング等のシール部材が摩耗し
易く、耐久性に劣るという問題もあった。

【０００７】本発明は、上記従来の技術の問題点を解決
するためになされたものであり、パイロット式の流量調
節弁において、精度の高く、かつ安定した流量調節がで
き、しかも、パイロット弁機構のモータに対して高いシ
ール性を確保すると共に、耐久性に優れた流量調節弁を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、液体を流通させる管路の間に介在
して、液体の流量を調節する流量調節弁において、上記
管路の上流側及び下流側にぞれぞれ接続される一次側流
路及び二次側流路を含む主流路を有すると共に、この主
流路に、流路開口を有する主弁座を設けた弁本体と、上
記主弁座の流路開口に対する開度を変更する主弁体を有
すると共に、主弁体を支持しかつ主流路の一部を背圧室
となるように区画するダイヤフラムを有する主弁と、上
記弁本体または主弁に形成され、背圧室と二次側流路と
を接続するパイロット流路と、このパイロット流路の流
路開口に対する開度を変更することで背圧室の圧力を変
更するパイロット弁機構とを備え、上記パイロット弁機
構は、上記弁本体の背圧室に隣接して設けられ、スライ
ド室を形成すると共に、このスライド室まで貫通した貫
通孔を有するスライド室形成部材と、上記スライド室形
成部材の外面に装着されると共に、その駆動軸を上記貫
通孔を介してスライド室に突入しているモータと、上記
スライド室に収納され、上記駆動軸の回転に応じて、該
駆動軸の軸方向へ進退するスライド部材と、このスライ
ド部材に設けられ、パイロット流路の流路開口の開度を
変更するパイロット弁体と、上記貫通孔の内周部に保持
されると共に、上記駆動軸に外接して、モータ側とスラ
イド室との間をシールするＯリングと、を備えたことを
特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明において、管路を流通する液体の流量
は、流量調節弁により調節される。流量調節弁は、ダイ
ヤフラムと主弁体とからなる主弁が主弁座の流路開口に
対する開度を変更すること、つまり、主弁の開度を変更
することで、主流路を流れる液体の流量を調節する。主
弁の開度は、主弁に加わる力、すなわち、背圧室の圧力
に基づく主弁に加わる閉じ方向への力と、主流路の一次
側圧力に基づく主弁に加わる開く方向への力とのつり合
いで定まる。主流路の一次側圧力は、主流路を流れる供
給圧で一定であり、よって、主弁の開き方向への力は一
定であるから、主弁の開度は、背圧室の圧力に応じて変
更される。背圧室の圧力は、パイロット弁機構によって
パイロット弁体がパイロット弁座に対して進退して、パ
イロット弁座の流路開口に対する開度を変更することに
より制御される。

【００１０】すなわち、パイロット弁機構を構成するモ
ータの駆動軸が回転すると、この駆動軸の回転力がスラ
イド部材に伝達され、該スライド部材が軸方向へ移動す
る。スライド部材の先端には、パイロット弁体が設けら
れており、パイロット弁体が進退する。このパイロット
弁体の進退により、パイロット弁座の流路開口における
開度が変更される。このとき、スライド部材は、モータ
の回転駆動力をパイロット弁体に対して、微少な軸方向
への移動量に変換するので、パイロット弁体による微少
な範囲での流量調節が行なえる。

【００１１】こうしたパイロット弁機構に用いているモ
ータには、背圧室との間で電気的絶縁性を確保するため
にシールする必要があるが、シール構造として、スライ
ド室形成部材の貫通孔の内周に保持されるとともにモー
タの駆動軸に外接するＯリングを用いる構成を採用して
いる。つまり、モータの駆動軸と回転接触する部位にＯ
リングを用いてシールしており、パイロット弁体の軸体
等に対して摺動接触する部分にシール部材を用いていな
いから、パイロット弁体の多少の傾きに無関係に優れた
シール性を発揮すると共に耐久性に優れる。

【００１２】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１に示すダイヤフラム式流量調節弁１は、管
路に接続された主弁機構１０と、この主弁機構１０を制
御するパイロット弁機構１００とを備えている。

【００１３】上記主弁機構１０は、主流路２０を設けた
弁本体１２を備えている。上記主流路２０は、流入口２
２を含む一次側流路２４と、流出口（図示省略）を含む
二次側流路２６とを備えており、一次側流路２４と二次
側流路２６との間に主弁３０が着座するための主弁座１
４が設けられている。

【００１４】上記主弁３０は、主弁用ダイヤフラム３２
と、この主弁用ダイヤフラム３２の中央部に支持された
主弁体３４とを備えている。上記主弁用ダイヤフラム３
２は、その外周縁部にて、弁本体１２の内周部に形成さ
れた段部１５と、弁本体１２に形成された上部開口１６
を閉じる蓋体４０の突出端部４１との間で挟持されるこ
とにより弁本体１２に装着されている。このように弁本
体１２に装着された主弁３０により一次側流路２４が区
画されて、該一次側流路２４の一部が背圧室２７となっ
ている。

【００１５】上記主弁体３４は、鍔部３７及びその中央
下部から突出した突出部３８からなる基部３５と、この
基部３５の突出部３８の外周に螺着されて上記主弁用ダ
イヤフラム３２を鍔部３７の下面との間で挟持する締付
具３９とを備えている。

【００１６】また、主弁体３４の突出部３８の先端に
は、二次側ダイヤフラム５０がその中央部にて押え部材
５１を介してネジ５３により固定されている。また、二
次側ダイヤフラム５０の周縁部は、弁本体１２の段部１
８と下部開口１７に螺着された円板状の締付具６０によ
り挟持されることにより弁本体１２に装着されている。
この二次側ダイヤフラム５０は、上記主弁用ダイヤフラ
ム３２と同心状に対向配設されると共に、その受圧面が
主弁座１４の流路開口のシート径とほぼ同径に形成され
ている。

【００１７】上記流量調節弁１の一次側流路２４、背圧
室２７及び二次側流路２６は、小流路によりぞれぞれ接
続されている。すなわち、上記主弁体３４の基部３５及
び主弁用ダイヤフラム３２の外周部には、一次側流路２
４と背圧室２７とを連通する小流路７０が形成されてい
る。また、主弁体３４の基部３５の突出部３８には、軸
方向の中心に穿設され、さらに径方向に穿設されたパイ
ロット流路７２が形成されており、このパイロット流路
７２により、背圧室２７と二次側流路２６とが接続され
ている。

【００１８】なお、上記パイロット流路７２の背圧室２
７側であって、主弁体３４の中央上面部には、パイロッ
ト弁座１０２が形成されている。

【００１９】上記パイロット弁機構１００は、上記パイ
ロット弁座１０２の流路開口の開度を制御することによ
り、背圧室２７の圧力を制御するものである。すなわ
ち、パイロット弁機構１００は、蓋体４０の上部に装着
されたケーシング１１０内に収納されたステッピングモ
ータ１２０を備えている。このステッピングモータ１２
０の駆動軸１２１は、蓋体４０の隔壁４３に形成された
貫通孔４５を貫通して、スライド室１３２内に収納され
たスライド機構１３０を介してパイロット弁体１４０に
接続されている。

【００２０】上記スライド機構１３０は、図２に拡大し
て示すように、駆動軸１２１の先端部に取り付けられ、
外周部にネジを形成したネジ部１３１と、ネジ部１３１
のネジに螺合するネジを内周に有し、かつ外周部に軸方
向へ案内するための案内部（図示省略）を有するスライ
ド部材１３３と、スライド部材１３３と共に一体的に移
動する保持体１３５とを備えており、上記保持体１３５
の先端に上記パイロット弁体１４０が固定されている。
このパイロット弁体１４０の先端には、ゴム製の着座部
１４１が形成されており、この着座部１４１がパイロッ
ト弁座１０２に着座する。

【００２１】また、上記駆動軸１２１が貫通する貫通孔
４５の内周部には、環状溝４７が形成されている。この
環状溝４７には、駆動軸１２１に外接して、スライド室
１３２とステッピングモータ１２０との間をシールする
Ｏリング１５０が保持されている。

【００２２】こうしたパイロット弁機構１００の構成に
より、ステッピングモータ１２０の駆動軸１２１が正転
または逆転すると、駆動軸１２１と一体のネジ部１３１
がスライド部材１３３内を回転する。ネジ部１３１の回
転により、スライド部材１３３が軸方向へ進退する。ス
ライド部材１３３の進退に伴って、スライド部材１３３
に固定された保持体１３５が移動し、パイロット弁体１
４０がパイロット弁座１０２に対して閉じまたは開き方
向へ移動する。これにより、パイロット弁座１０２の流
路開口の開度を変更する。

【００２３】次に、こうした動作を行なうパイロット弁
機構１００を備えた流量調節弁１の動作について説明す
る。流量調節弁１は、主弁用ダイヤフラム３２に支持さ
れた主弁体３４が主弁座１４の流路開口に対する開度を
変更することにより、つまり、主弁３０の開度を変更す
ることにより主流路２０の流量を調節する。上記主弁３
０の開度は、主弁用ダイヤフラム３２及び主弁体３４の
両面に加わる力、すなわち、背圧室２７の圧力による閉
じ方向の力（下向き力）と主流路２０を流れる液体から
受ける開き方向の力（上向き力）とのつり合いで定ま
る。ここで、一次側流路２４から主弁３０に加えられる
開き方向の力は、一次側流路２４の供給圧に依拠しほぼ
一定の値であるから、主弁３０の開度は、背圧室２７の
圧力による閉じ方向の力に応じて変更される。背圧室２
７の圧力は、パイロット弁機構１００のステッピングモ
ータ１２０の駆動によって、スライド機構１３０を介し
てパイロット弁体１４０がパイロット弁座１０２に対し
て進退して、パイロット弁座１０２の流路開口に対する
開度を変更することにより制御される。

【００２４】まず、図１に示すように、パイロット弁体
１４０がパイロット弁座１０２の流路開口を閉じている
状態から、パイロット弁体１４０を後退させてパイロッ
ト弁座１０２の流路開口を開いて、主流路２０の流量を
増大する場合について説明する。

【００２５】いま、ステッピングモータ１２０に制御回
路（図示省略）から信号が送られて駆動軸１２１及びネ
ジ部１３１が回転すると、スライド部材１３３が図示上
方へ移動し、これと一体の保持体１３５も上方へ移動し
て、パイロット弁体１４０がパイロット弁座１０２から
後退して、パイロット弁座１０２の流路開口の開度を大
きくする。パイロット弁座１０２の流路開口の開度が大
きくなると、背圧室２７の液体がパイロット流路７２を
介して二次側流路２６に流れ、背圧室２７の圧力が低下
する。これにより、主弁３０が主流路２０の流路開口の
開度を大きくする図示上方向へ移動し、主流路２０の流
量が大きくなる。

【００２６】そして、主弁３０の図示上方向への移動に
よって、主弁体３４に一体に設けたパイロット弁座１０
２もパイロット弁体１４０側へ移動するので、パイロッ
ト弁座１０２の流路開口の開度が小さくなる。これによ
り、背圧室２７からパイロット流路７２を通じて二次側
流路２６側への流量が減少して、背圧室２７の圧力が高
くなる。そして、主弁３０は、背圧室２７の圧力による
閉じ方向の力と一次側流路２４の圧力による開き方向の
力とがつり合う位置にて、停止してその開度を維持す
る。よって、この主弁３０の開度によって主流路２０の
流量が定まる。

【００２７】一方、パイロット弁体１４０を、パイロッ
ト弁座１０２の流路開口に対して閉じ側に移動して、主
流路２０の流量を減少させる場合について説明する。ス
テッピングモータ１２０の駆動軸１２１を上述と反対方
向へ駆動すると、スライド機構１３０の動作により、パ
イロット弁体１４０がパイロット弁座１０２側へ進出し
て、パイロット弁座１０２の流路開口の開度が小さくな
る。これにより、背圧室２７からパイロット流路７２を
通じて二次側流路２６への流量が減少する。一方、一次
側流路２４の液体が小流路７０を介して背圧室２７に流
入しているので、背圧室２７の圧力が上昇する。よっ
て、主弁３０が閉じ方向へ移動して、主流路２０の流量
が小さくなる。

【００２８】なお、二次側流路２６の圧力は、主弁用ダ
イヤフラム３２及び二次側ダイヤフラム５０の両方に対
して加わるが、主弁用ダイヤフラム３２と二次側ダイヤ
フラム５０の受圧面は、互いに対向しかつ同じ面積に形
成されているので、二次側流路２６の圧力は、主弁用ダ
イヤフラム３２及び二次側ダイヤフラム５０に対して方
向が反対で同一の大きさで加わる。一方、主弁用ダイヤ
フラム３２と二次側ダイヤフラム５０とは、主弁体３４
の突出部３８等により相互に連結されているので、主弁
用ダイヤフラム３２及び二次側ダイヤフラム５０に加わ
る力は相殺される。よって、二次側流路２６の圧力が変
動しても、主弁３０の開度は変動しない。

【００２９】上記流量調節弁１によれば、ステッピング
モータ１２０の駆動軸１２１の回転駆動力は、スライド
機構１３０によりパイロット弁体１４０をパイロット弁
座１０２に対して微小な移動量で進退させることができ
る。このようなパイロット弁機構１００の微少な移動量
による調節機能より、主弁３０を微小な開度範囲で調節
することができ、よって、流量調節弁１は、細かい範囲
での流量設定が可能になる。

【００３０】また、パイロット弁体１４０に背圧室２７
の圧力が加わっても、スライド機構１３０のネジ部１３
１とスライド部材１３３とが螺合しており、パイロット
弁体１４０が軸方向へ移動しないから、パイロット弁体
１４０の安定した位置制御が可能になる。

【００３１】さらに、パイロット弁機構１００では、ス
テッピングモータ１２０を背圧室２７に対してシールす
る構成として、ケーシング１１０の隔壁４３の貫通孔４
５に環状溝４７を形成し、この環状溝４７に駆動軸１２
１に外接するＯリング１５０を保持する構成を採用して
いる。このようなシール構造では、Ｏリング１５０は、
駆動軸１２１と回転接触するだけであり、パイロット弁
体１４０の軸体等と摺動接触する部分に用いていないか
ら、パイロット弁体１４０の傾き等に無関係に優れたシ
ール性を発揮すると共に、耐久性にも優れる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本考案によれば、
主弁の開度をパイロット弁機構により制御する流量調節
弁において、モータの駆動軸の回転駆動力は、スライド
部材を介してパイロット弁体をパイロット弁座に対して
微小な移動量で進退させることができる。このようなパ
イロット弁機構の微少な移動量による調節機能より、主
弁を微小な開度範囲で調節することができる。よって、
流量調節弁は、細かい範囲での流量設定が可能になる。

【００３３】また、パイロット弁体に背圧室の圧力が加
わっても、パイロット弁体と一体に移動するスライド部
材がモータの駆動軸の部分で移動することが阻止っされ
るから、パイロット弁体は、軸方向へ移動せず、よっ
て、パイロット弁体の安定した位置制御が可能になる。

【００３４】さらに、モータを背圧室に対してシールす
るための構造として、スライド室形成部材の貫通孔に環
状溝を形成し、この環状溝に保持されるとともに駆動軸
に外接するＯリングを用いる構成を採用している。した
がって、駆動軸と回転接触する部位にＯリングでシール
しており、パイロット弁体等と摺動接触する部分にシー
ル部材を用いていないから、パイロット弁体の傾きに無
関係に優れたシール性を発揮すると共に、耐久性にも優
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流量調節弁を示す断面
図。

【図２】同実施例の要部を示す拡大断面図。

【図３】従来の流量調節弁を示す断面図。

【符号の説明】

１…流量調節弁 １０…主弁機構 １２…弁本体 １４…主弁座 １５…段部 １６…上部開口 １７…下部開口 １８…段部 ２０…主流路 ２２…流入口 ２４…一次側流路 ２６…二次側流路 ２７…背圧室 ３０…主弁 ３２…主弁用ダイヤフラム ３４…主弁体 ３５…基部 ３７…鍔部 ３８…突出部 ３９…締付具 ４０…蓋体（スライド室形成部材） ４１…突出端部 ４３…壁 ４５…貫通孔 ４７…環状溝 ５０…二次側ダイヤフラム ５１…押え部材 ５３…ネジ ６０…締付具 ７０…小流路 ７２…パイロット流路 １００…パイロット弁機構 １０２…パイロット弁座 １１０…ケーシング １２０…ステッピングモータ １２１…駆動軸 １３０…スライド機構 １３１…ネジ部 １３２…スライド室 １３３…スライド部材 １３５…保持体 １４０…パイロット弁体 １４１…着座部 １５０…Ｏリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を流通させる管路の間に介在して、
   液体の流量を調節する流量調節弁において、 上記管路の上流側及び下流側にぞれぞれ接続される一次
   側流路及び二次側流路を含む主流路を有すると共に、こ
   の主流路に、流路開口を有する主弁座を設けた弁本体
   と、 上記主弁座の流路開口に対する開度を変更する主弁体を
   有すると共に、主弁体を支持しかつ主流路の一部を背圧
   室となるように区画するダイヤフラムを有する主弁と、 上記弁本体または主弁に形成され、背圧室と二次側流路
   とを接続するパイロット流路と、 このパイロット流路の流路開口に対する開度を変更する
   ことで背圧室の圧力を変更するパイロット弁機構とを備
   え、 上記パイロット弁機構は、 上記弁本体の背圧室に隣接して設けられ、スライド室を
   形成すると共に、このスライド室まで貫通した貫通孔を
   有するスライド室形成部材と、 上記スライド室形成部材の外面に装着されると共に、そ
   の駆動軸を上記貫通孔を介してスライド室に突入してい
   るモータと、 上記スライド室に収納され、上記駆動軸の回転に応じ
   て、該駆動軸の軸方向へ進退するスライド部材と、 このスライド部材に設けられ、パイロット流路の流路開
   口の開度を変更するパイロット弁体と、 上記貫通孔の内周部に保持されると共に、上記駆動軸に
   外接して、モータ側とスライド室との間をシールするＯ
   リングと、 を備えたことを特徴とする流量調節弁。