JPH073105Y2 - 止水弁の駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、給湯装置などに用いられる止水弁の駆動装
置に関し、特に、弁体を弁座に対向する方向にモータで
駆動するようにした止水弁の駆動装置に関する。

［従来の技術］ 止水弁は、一般的には流れの上流側から下流側に向って
弁体を弁座に押し付け、水圧が止水方向に作用するよう
にしたものが多い。しかし、管路構成やスペース上等の
理由から、流れの下流側から上流側に向って弁体を弁座
に押し付けるようにした止水弁もある。このタイプのも
のは、強い圧縮スプリングで弁体を弁座に押し付けて
も、水圧が高くなると止水が完全でなくなるおそれがあ
るので、弁を開閉する駆動モータで、止水状態のときに
弁体を弁座に常時押し付けるようにしている。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、モータの出力トルクは、回転数が下ると大きく
なる。したがって、止水状態のときのように、モータが
全く回転していないときには非常に大きなトルクが発生
する。そのため、止水状態のときには、弁体が弁座に過
大な力で押し付けられて破損してしまうことがあった。
そのような不具合が発生しないようにするためには、モ
ータの出力トルクを下げればよい。しかし、単にトルク
を下げると、止水状態以外のとき、即ちモータが回転し
て弁を開閉駆動する際のトルクが不足してしまうことに
なる。

この考案は、従来のそのような欠点を解消し、止水状態
以外のときには駆動モータが十分な出力トルクを発生
し、止水状態のときには出力トルクを適当なレベルに抑
制することができる止水弁の駆動装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本考案の止水弁の駆動装
置は、弁体を弁座に対向する方向にモータで駆動するよ
うにした止水弁の駆動装置において、止水状態のときに
上記モータに直列に抵抗体を接続する制御回路を設け
て、止水状態においては、他の状態に比較して印加電圧
が低下した状態で、上記モータが弁体を弁座に常時押し
付けるようにしたことを特徴とする。

［作用］ 止水状態になると、モータに直列に抵抗体が接続され
て、モータに印加される電圧が低下する。したがって、
その印加電圧の低下に応じてモータの出力トルクが低下
して、止水状態のときには適度な力で弁体が弁座に押し
付けられるようにすることができる。

［実施例］ 図面を参照して実施例を説明する。

第３図及び第５図は、本考案の一実施例のモータアクチ
ュエータ１の断面図である。図中、２（2a,2b）はモー
タアクチュエータ１を外装するプラスチック製のハウジ
ングであり、下側ハウジング2aと蓋状の上側ハウジング
2bとに分れて形成されていて、上下のハウジング2b,2a
が互いにビス止め固定されている。

３は駆動モータであり、可逆回転式の直流モータが用い
られている。駆動モータ３の出力軸には、減速歯車列４
と噛み合うウォーム3aが取着されており、駆動モータ３
の回転が、減速歯車列４によって減速される。なお、減
速歯車列４の各歯車の歯は、第５図においては省略図法
にて簡略に図示されている。

５は、被作動物30に連結されたラックである。本実施例
においては、被作動物30は給湯装置の止水弁であり、止
水弁の弁体（第７図の34）を駆動するロッド31に、Ｅリ
ング６によりラック５が固定されている。そしてこのラ
ック５は、減速歯車列４の最終段の小歯車であるラック
駆動歯車７と噛みあっており、ハウジング２内で往復直
線動の全ストロークが形成されている。

第６図はラック５を取り付けた止水弁30とモータアクチ
ュエータ１との取付部分を示しており、止水弁のハウジ
ング32の端部には例えば正方形の平板33（突出片）が、
少なくともその４隅部が止水弁のハウジング32から突出
するようにビス止め固定されている。33aは、周囲の構
造物に装置を固定するための固定用ビス穴である。そし
て、第６図に図示されているモータアクチュエータ１の
下側ハウジング2aには、平板33の下側の２隅部分が係合
する溝８（凹部）が形成されている。この状態は、第５
図の断面図にも示されている。また、図示されていない
上側ハウジング2bにも、同様に、平板33の上側の２隅部
分が係合する溝（凹部）が形成されている。

このように本実施例においては、ロッド31に予めラック
５を固定し、その状態で、ラック５をラック駆動歯車７
と噛み合わせながら、平板33の下側の２隅をモータアク
チュエータ１の下側ハウジング2aの溝８に差し込んで係
止する。次いで、上側ハウジング2bを上方からかぶせ
て、上側ハウジング2bの溝に平板33の上側の２隅を差し
込んで係止する。これによって、止水バルブ本体32とモ
ータアクチュエータ１とが互いに固定される。

第７図は、本実施例の止水バルブ30の構造を略示したも
のであり、34は、弁座35に対して下流側から上流側に向
って押し付けられて止水を行うゴム製の弁体である。弁
体34が接合された金属製の弁受け36は、前述のロッド31
によって進退される。即ち、弁体34が弁座35に対向する
方向に駆動モータ３で駆動される。37は、弁体34を弁座
35に押し付ける方向に附勢する圧縮コイルスプリング。
38は、シール用のＯリングである。

ラック５の背面には、第４図にも示されるように、ラッ
ク５の運動方向に沿う一定幅のガイド溝９が形成されて
いる。一方、ハウジング２に回転自在に軸支された滑車
10が、そのガイド溝９に係合していて、ラック５を背面
側から支えている。そして、ラック５は、減速歯車列４
とその最終段の大歯車11及びラック駆動歯車７を介し
て、駆動モータ３によって往復直線運動し、モータアク
チュエータのハウジング２内で往復して、止水弁30を開
閉制御する。

ラック駆動歯車７は、大歯車11と一体に形成されてい
て、上下ハウジング2b,2a間に差しわたされた軸12に回
転自在に、ガタ無く嵌合している。そして、その大歯車
11の下面には、例えば３つの接片を有する導電ブラシ13
が固定されている。一方、大歯車11の下面と対向して、
プリント基板14が下側ハウジング2a内に固設されてい
る。そして、そのプリント基板14表面の、導電ブラシ13
と対向する位置に、導電パターン15が形成されている。

第１図は、その導電パターン15を含む回路図である。導
電パターン15は、同心円状の３列の円弧状のパターンで
あり、内側のパターン15aに対して、その一方の端部側
では中間位置のパターン15bが短く形成され、他方の端
部側では外側のパターン15cが短く形成されている。16,
17はダイオード。18は抵抗器。３及び13は、前述の駆動
モータ及び導電ブラシである。そして、駆動モータ３に
矢印Ｉ方向に電流が流れると、それによって、大歯車11
と供に導電ブラシ13が矢印Ｒ方向に回転し、ラック５が
弁体34を弁座35に押し付ける方向、即ち止水方向に駆動
される。

このように構成された第１図の回路は、導電ブラシ13が
中間位置（Ｅの範囲）にあるときには、電流は導電ブラ
シ13を介して、外側の導電パターン15cと中間の導電パ
ターン15bとを流れる。即ち、端子20に印加された電圧
がそのまま駆動モータ３に印加されて駆動モータ３が回
転する。

しかし、弁体34が閉じ方向に駆動されて弁座35に押し付
けられる位置Ｆでは、導電ブラシ13は、外側の導電パタ
ーン15cと内側の導電パターン15aとにだけ接触する。し
たがってこの位置では、駆動モータ３に直列に抵抗器18
が接続された状態となり、駆動モータ３に印加される電
圧が低下する。弁体34が弁座35に押し付けられた状態で
は駆動モータ３の回転は停止している。しかし、駆動モ
ータ43に電圧が印加された状態は保たれるので、駆動モ
ータ３は、弁体34を弁座35に常時押し付けるトルクを発
生している。

第２図は、駆動モータ３の回転数と出力トルク特性を例
示したものであり、抵抗器18が接続されていない時には
点線で示される特性を有していたものが、抵抗器18が駆
動モータ３に直列に接続されると、実線で示されるよう
に、駆動モータ３への印加電圧の低下に応じて全体に出
力トルクが低下した特性に変化する。したがって、止水
時には、弁体34を適当な強さで弁座35に押えた状態を保
つことができる。尚、抵抗器18の抵抗値を選択すること
により、止水時に最も好ましい出力トルクを得ることが
でき、この例のように、出力トルクを半分以下にさせる
ためには、抵抗器18の抵抗値を、駆動モータ３の内部抵
抗（駆動時）より大きくしなければならない。

上述のように出力トルクが切り換わる点、即ち第１図に
おけるＥとＦとの境界位置は、弁体34が弁座35に触れる
直前の位置に設定するのがよい。そうすれば、止水状態
になる直前までは大きな出力トルクが得られて、止水状
態の直前から止水状態にかけては、小さな出力トルクと
なる。

尚、導電ブラシ13がＦの範囲にあるときに電源端子に電
圧を逆にかけると、電流はダイオード16を通って駆動モ
ータ３にはＩと逆方向の電流が流れる。したがって駆動
モータ３は逆回転して導電ブラシ13はＲと逆方向に移動
して、止水弁が開き方向に移動する。この時には、駆動
モータ３には抵抗器18に影響されない元の電圧がかかる
ので大きな出力トルクが得られる。

第１図において、導電ブラシ13がＧの範囲にあるときに
は、導電ブラシ13は内側の導電パターン15aと中間の導
電パターン15bとにだけ接触している。したがってこの
時には、ダイオード17を通る電流だけが流れるので、導
電ブラシ13は矢印Ｒ方向にのみ回転する。つまり、導電
ブラシ13は、Ｅ側からＧ側には駆動されずＧ側からＥ側
にだけ回転駆動できる状態となる。このＥとＧとの境界
部が弁全開時の導電ブラシ13の移動端となっている。

このように、上記実施例においては、導電ブラシ13と導
電パターン15とによって大歯車11の回転位置、即ちラッ
ク駆動歯車７の回転位置を検出し、それによってラック
５の直線移動位置が検出され、ラック５に連結された弁
体34の開閉及び出力トルクが制御される。

第８図は、導電パターンの形状を変えた実施例であり、
駆動モータ３にＩ方向に電流が流れると、導電ブラシ13
がＲ方向に回転して止水弁が閉じ方向に駆動される。こ
の実施例においては、内側の導電パターン25aが、常に
導電ブラシ13に接触するコモン電極になっている。そし
て、中間部の中央の導電パターン25bに導電ブラシ13が
触れている間では駆動モータ３に全電圧が印加されて、
駆動モータ３は、全出力トルクで正転及び逆転し、導電
ブラシ13はＲ方向又はその逆方向に回動する。

導電ブラシ13がＲ方向に回転して止水状態になると、導
電ブラシ13は、中間部の中央の導電パターン25bを離れ
て外側の導電パターン25cに接触する。すると、そこで
は、駆動モータ３にＩ方向に電流が流れるとき、即ち止
水方向のときには、駆動モータ３に直列に抵抗器28が接
続された状態となる。したがって駆動モータ３の出力ト
ルクが下げられる。Ｉと逆方向に電流が流れるとき、即
ち弁を開くときには、ダイオード26を通る電流によっ
て、駆動モータ３には、抵抗器28に影響されない全電圧
がかかる。

導電ブラシ13がさらにＲ方向に回転してしまったときに
は、導電ブラシ13は外側の導電パターン25cを離れて、
中間の端部の導電パターン25dに接触する。すると、そ
こでは、ダイオード29の作用によって、Ｉと逆方向、即
ち導電ブラシ13をＲと逆方向に戻す開弁方向にだけ駆動
モータ３が駆動可能な状態となる。

導電ブラシ13がＲと逆の方向に回転して、止水弁が全開
状態になると、導電ブラシ13は内側の導電パターン25a
と外側の第２の導電パターン25eとにだけ接触する。そ
して、そこではダイオード27の作用によって、Ｉ方向、
即ち、導電ブラシ13をＲ方向に戻す閉弁方向にだけ駆動
モータ３が駆動可能な状態となる。

なお、上記実施例においては、止水弁30の弁体34が下流
側から上流側に向って弁座35に押し付けられるようにし
たが、本考案はそれに限定されるものではなく、弁体を
上流側から下流側に向って弁座に押し付けるようにした
ものでもよい。

［考案の効果］ 本考案の止水弁の駆動装置によれば、止水状態のときに
は、モータに直列に抵抗体が接続されて出力トルクが下
るので、適度な力で弁体が弁座に押し付けられ、止水弁
の耐久性が大幅に向上する。そして、止水状態以外のと
きには、抵抗体が接続されていない状態で、十分に大き
なトルクで止水弁を駆動することができる。しかも、本
考案の構成は非常に簡単であり、低コストで実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は一実施例の制御回路図、 第２図は駆動モータの出力トルク特性を示す線図、 第３図はその実施例の正面部分断面図、 第４図はその実施例のラックと滑車の斜視図、 第５図はその実施例の平面断面図、 第６図はその実施例のモータアクチュエータと止水弁と
の連結部の斜視図、 第７図はその実施例の止水弁の略示断面図、 第８図は他の実施例の制御回路図である。 １…モータアクチュエータ、２…ハウジング、３…駆動
モータ、５…ラック、７…ラック駆動歯車、８…溝、11
…大歯車、12…軸、13…導電ブラシ、14…プリント基
板、15…導電パターン、18…抵抗器、25…導電パター
ン、28…抵抗器、30…止水弁、31…ロッド、32…止水弁
のハウジング、33…平板、34…弁体、35…弁座。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】弁体を弁座に対向する方向にモータで駆動
   するようにした止水弁の駆動装置において、 止水状態のときに上記モータに直列に抵抗体を接続する
   制御回路を設けて、止水状態においては、他の状態に比
   較して印加電圧が低下した状態で、上記モータが弁体を
   弁座に常時押し付けるようにしたことを特徴とする止水
   弁の駆動装置。