JPH06249355A - 流体弁の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本流体調節弁は、電池の消耗や停電時に止水
などの退避操作を手動で行なうことができ、しかも、そ
の操作性に優れている。 【構成】 本流体調節弁では、駆動機構２００によりパ
イロット弁体を駆動して流量を調節する。駆動機構２０
０の駆動は、ソレノイドコイル２４０を回転励磁してロ
ータ２３０を回転させることにより行なう。ロータ２３
０の回転により、その回転駆動力は、減速機２５０を介
して駆動軸２３４の出力部２３４ｂ側に伝達される。ま
た、駆動軸２３４は、ロータ２３０の貫通孔２３１を貫
通して、その他端部がハンドル支持部２３４ａになって
いる。該支持部２３４ａにハンドル２７０を固定し、ハ
ンドル２７０を回転すると、駆動軸２３４が減速機２５
０を介しないで、直接駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を制御する弁体を
減速機を介して駆動する流体弁の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、浴室やシャワールーム等におい
て、多様な吐水形態で吐水するためのシャワータワーや
シャワーヘッドを備えた水周りシステムが知られてい
る。こうした水周りシステムは、シャワーヘッドやバス
カランの水栓等に湯水を供給したり切り換えたりするた
めに、モータで駆動する切換弁、流量制御弁や開閉弁等
の各種の流体弁を用いている。ところが、こうした流体
弁は、電気配線を簡単にするために、乾電池から電源供
給すると共に消費電力の少ないパイロット弁を用い、し
かも精密な移動制御とするために減速機で減速させて弁
体を駆動することが好適である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、乾電池を電源
とする流体弁では、吐水時に、乾電池が消耗して所定電
圧以下になると、モータを駆動できない。このため、流
体弁を電気的に駆動して止水をさせることができない。
こうした問題に対して、流体弁のモータの駆動軸を手動
で直接回転するようにして止水する流体弁が検討されて
いる。しかし、流体弁に減速機を用いている場合には、
モータの駆動軸を直接回転すると、減速機で減速された
回転数に相当する多くの回転操作を行なわなければなら
ず、操作性がよくないという問題があった。

【０００４】なお、こうした問題は、電池を電源とする
流体弁の場合に特に顕著であるが、商用電源の場合に
も、停電時に流体弁の止水動作を行なわせる必要があ
り、やはり同様な問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の技術の問題を解決す
るものであり、電池の消耗や停電時に止水などの退避操
作を行なうことができ、しかも、その操作性に優れた流
体弁の駆動装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【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、流体を制御する弁体を駆動するた
めの流体弁の駆動装置において、中心部に貫通孔を有す
るロータと、該ロータの外周に所定間隙を隔てて配置さ
れた励磁コイルと、上記貫通孔を貫通し、該貫通孔内で
ロータに対して回転自在であり、一端側が弁体を駆動す
る出力部を有する駆動軸と、上記ロータの回転駆動力を
減速して駆動軸に伝達する減速手段と、を備え、上記駆
動軸は、その他端側に設けられ該駆動軸を回動操作可能
な回動操作部を有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の流体弁では、駆動装置により弁体が駆
動されて流体が制御される。弁体の駆動は、励磁コイル
を回転励磁してロータを回転させることにより行なう。
ロータの回転により、その回転駆動力は、減速手段を介
して駆動軸の出力部側に伝達され、弁体が駆動される。
一方、駆動軸は、ロータの貫通孔を貫通して、その他端
部が回動操作部になっている。この回動操作部を回動操
作して駆動軸を回転すると、出力部の回転で弁体が直接
駆動される。このとき、駆動軸は、ロータに対して貫通
孔で回動自在になっているので、駆動軸の回転駆動力
は、ロータ側から減速手段に伝達されない。よって、手
動により駆動軸を少ない回転数で回転させることができ
る。

【０００８】

【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。

【０００９】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１
０を制御するパイロット弁機構１００とを備えている。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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２０２が形成されている。

【００１６】上記パイロット弁機構１００は、上記パイ
ロット弁座２０２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
されたケース２２２内に収納されかつ電池駆動のステッ
ピングモータ２２０を備えている。このステッピングモ
ータ２２０の駆動軸２３４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２８４内に
収納されたスライド機構２８０を介してパイロット弁体
２９０に接続されている。

【００１７】上記スライド機構２８０は、駆動軸２３４
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２８２と、ネジ部２８２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２８６と、スライド部材
２８６と共に一体的に移動する保持体２８８とを備えて
おり、上記保持体２８８の先端に上記パイロット弁体２
９０が固定されている。このパイロット弁体２９０の先
端には、ゴム製の着座部２９２が形成されており、この
着座部２９２がパイロット弁座２０２に着座する。

【００１８】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２２０の駆動軸２３４が正転
または逆転すると、駆動軸２３４と一体のネジ部２８２
がスライド部材２８６内を回転する。ネジ部２８２の回
転により、スライド部材２８６が軸方向へ進退する。ス
ライド部材２８６の進退に伴って、スライド部材２８６
に固定された保持体２８８が移動し、パイロット弁体２
９０がパイロット弁座２０２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２０２の流
路開口の開度を変更する。

【００１９】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２２０の駆動によって、スライド機構２８０を介し
てパイロット弁体２９０がパイロット弁座２０２に対し
て進退して、パイロット弁座２０２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。

【００２０】まず、図１に示すように、パイロット弁体
２９０がパイロット弁座２０２の流路開口を閉じている
状態から、パイロット弁体２９０を後退させてパイロッ
ト弁座２０２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。

【００２１】いま、ステッピングモータ２２０に制御回
路（図示省略）から信号が送られて駆動軸２３４及びネ
ジ部２８２が回転すると、スライド部材２８６が図示上
方へ移動し、これと一体の保持体２８８も上方へ移動し
て、パイロット弁体２９０がパイロット弁座２０２から
後退して、パイロット弁座２０２の流路開口の開度を大
きくする。パイロット弁座２０２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。

【００２２】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２０
２もパイロット弁体２９０側へ移動するので、パイロッ
ト弁座２０２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。

【００２３】一方、パイロット弁体２９０を、パイロッ
ト弁座２０２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２２０の駆動軸２３４を上述と反対方
向へ駆動すると、スライド機構２８０の動作により、パ
イロット弁体２９０がパイロット弁座２０２側へ進出し
て、パイロット弁座２０２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。このようなパイロット弁機構１００の動
作により流量調節弁１の流量が調節される。

【００２４】次に、本実施例の特徴的な構成である上記
パイロット弁機構１００を駆動する駆動機構２００につ
いて図２により説明する。

【００２５】上記駆動機構２００は、ステッピングモー
タ２２０と、このステッピングモータ２２０の回転を減
速する減速機２５０とを備えている。ステッピングモー
タ２２０は、ケース２２２内に、ロータ２３０と、ロー
タ２３０の外周に所定間隙を隔てて配置されたソレノイ
ドコイル２４０とを内蔵している。上記ロータ２３０
は、その内周部の貫挿孔２３１に、駆動軸２３４を回転
自在に支持するスリーブ２３２を嵌合している。上記駆
動軸２３４は、その両側でケース２２２に止め輪２３８
で固定された軸受２３６により回転可能に軸支されてお
り、ケース２２２に形成された貫通孔２２４を貫通して
いる。貫通孔２２４を貫通した駆動軸２３４の一端部
は、出力部２３４ｂとなり、ケース２２２の軸受２３６
を貫通した他端部は、ハンドル２７０を着脱自在に支持
するハンドル支持部２３４ａとなっている。

【００２６】一方、減速機２５０は、スリーブ２３２の
一端部外周に形成されたスリーブ外周歯車２５２と、こ
のスリーブ外周歯車２５２に噛合しかつ軸体２５３に支
持された平歯車２５６と、平歯車２５６と一体に回転し
かつ軸体２５３の外周に形成された軸歯車２５８と、駆
動軸２３４に形成されたスプライン２３９で固定されか
つ上記軸歯車２５８に噛合する平歯車２６２とを備えて
いる。

【００２７】次に、上記駆動機構２００の動作について
説明する。駆動機構２００を駆動するには、ステッピン
グモータ２２０のソレノイドコイル２４０に所定の駆動
パルスを供給して該ソレノイドコイル２４０を回転励磁
することにより、ロータ２３０を電磁力で駆動する。ロ
ータ２３０の駆動力は、スリーブ２３２を通じて、減速
機２５０を構成するスリーブ外周歯車２５２に伝達され
る。スリーブ外周歯車２５２に伝達された駆動力は、軸
体２５３を軸とした平歯車２５６を回転させ、さらに軸
歯車２５８に伝えられ、駆動軸２３４のスプライン２３
９を通じて平歯車２６２に伝達される。これにより駆動
軸２３４が回転し、出力部２３４ｂから回転駆動力が取
り出される。よって、ステッピングモータ２２０の減速
機２５０を介した駆動により、ステッピングモータ２２
０の回転駆動力を微少な移動量で駆動できる。なお、駆
動軸２３４の回転によりハンドル支持部２３４ａ側も回
転するが、非常に遅い回転数であり、何ら問題はない。

【００２８】一方、電池の消耗によりステッピングモー
タ２２０が回転しなくなったときには、以下の操作によ
り流量調節弁１を全閉にして止水させることができる。
すなわち、ステッピングモータ２２０の駆動軸２３４の
ハンドル支持部２３４ａにハンドル２７０を取り付け
て、該ハンドル２７０を手動で回転させる。これによ
り、ハンドル２７０の回転力は、駆動軸２３４に直接に
伝えられる。

【００２９】したがって、通常の動作では、ステッピン
グモータ２２０の減速機２５０を介した駆動により、ス
テッピングモータ２２０を微少な移動量で駆動できる。
一方、電池の消耗等でステッピングモータ２２０を駆動
できない場合であって、止水したいときには、ハンドル
２７０を回動操作すればよく、しかも、ハンドル２７０
の操作の際に少ない回転数で簡単に行なえる。

【００３０】なお、上記実施例では、パイロット形の流
量調節弁について説明したが、モータで直接、主流路を
開閉駆動する弁であってもよく、また、モータと減速機
とを用いるものであれば、流量調節弁に限らず、開閉
弁、切換弁でもよく、その種類は問わない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の流体弁の駆
動装置よれば、モータの駆動軸の他端部を回動操作部と
すると共に、該駆動軸をロータに対して貫通孔に回動自
在に貫通させて設けることにより、回動操作部を操作す
ると、駆動軸が回転して出力部から弁体を直接駆動する
ことができ、モータの故障や電池の消耗時における退避
動作を行なうことができる。

【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】同実施例に係る流量調節弁のステッピングモー
タの周辺を示す断面図。

【符号の説明】

１…流量調節弁 １０…主弁機構 ２０…主流路 ３０…主弁 ５０…二次側ダイヤフラム １００…パイロット弁機構 ２００…駆動機構 ２０２…パイロット弁座 ２２０…ステッピングモータ ２２２…ケース ２２４…貫通孔 ２３０…ロータ ２３１…貫挿孔 ２３２…スリーブ ２３４…駆動軸 ２３４ａ…ハンドル支持部 ２３４ｂ…出力部 ２３６…軸受 ２３８…止め輪 ２３９…スプライン ２４０…ソレノイドコイル ２５０…減速機 ２５２…スリーブ外周歯車 ２５３…軸体 ２５６…平歯車 ２５８…軸歯車 ２６２…軸平歯車 ２７０…ハンドル ２８０…スライド機構 ２８２…ネジ部 ２８４…スライド室 ２８６…スライド部材 ２８８…保持体 ２９０…パイロット弁体 ２９２…着座部 ２９４…Ｏリング

フロントページの続き (72)発明者 岸田 智明 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 津田 裕一 群馬県桐生市相生町３丁目93番地 日本サ ーボ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を制御する弁体を駆動するための流
   体弁の駆動装置において、 中心部に貫通孔を有するロータと、 該ロータの外周に所定間隙を隔てて配置された励磁コイ
   ルと、 上記貫通孔を貫通し、該貫通孔内でロータに対して回転
   自在であり、一端側が弁体を駆動する出力部を有する駆
   動軸と、 上記ロータの回転駆動力を減速して駆動軸に伝達する減
   速手段と、 を備え、 上記駆動軸は、その他端側に設けられ該駆動軸を回動操
   作可能な回動操作部を有することを特徴とする流体弁の
   駆動装置。