JPH10299931A - 流量制御弁およびその組立方法、弁体開閉制御方法並びに弁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁体を閉じる際の衝撃や負荷を簡単な制御で小
さく抑えることのできる流量制御弁を提供する。 【解決手段】流量制御弁は、流量を調整するための弁体
３２が調整軸３５の回動により開閉する流量制御弁本体
部２０と調整軸３５を回動させる図示しないモータ部と
を備えており、弁体を全閉した際にモータ部の出力軸が
その停止位置を検出し得る予め定めた停止角度から弁体
を閉め込む方向に所定角度進んだ角度になるようにモー
タ部と流量制御弁本体部２０とが組み付けられている。
これにより、モータ部が停止角度に達した時点で弁体３
２が全閉状態にならないので、停止角度の位置から弁体
３２を低速度で徐々に閉め込むようにすれば、衝撃や大
きな負荷をモータに加えることなく弁体３２を全閉で
き、耐久性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量を調整するた
めの弁体が所定の調整軸の回動により開閉する流量制御
弁本体部と前記調整軸を回動させるモータ部とを備えた
流量制御弁およびその組立方法、弁体開閉制御方法並び
に弁体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯器の水量制御弁などに用いる
流量制御弁では、その弁体の開閉を駆動用モータで行う
とともに、弁体を開状態から閉状態へ閉め込む際に、駆
動用モータを、弁体が開状態から全閉状態に至るまで、
予め定めた一定速度で駆動するようになっていた。

【０００３】また、従来の流量制御弁は、たとえば、円
錐台形状を成した弁体を流体の流入口である円形の開口
部にその先端側から挿入するとともに、その挿入量によ
って弁の開度を調整するようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術では、弁体を開状態から全閉状態まで閉
め込むとき、モータをその間一定速度で駆動し続けるの
で、弁体が流体の入口部へ突き当たる瞬間に大きな衝撃
や負荷がモータに加わる。このため、これら弁体を駆動
するモータや駆動用のギアが劣化あるいは破損し、耐久
上好ましくないという問題があった。また、弁体が円錐
台等の形状を成している場合、弁体を開閉するモータの
回転角と流量との対応付けが難しく、意図どおりの流量
を制御することが困難であった。

【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に着目してなされたもので、その第１の目的は、
弁体を閉じる際の衝撃や負荷を簡単な制御で小さく抑え
ることのできる流量制御弁およびその組立方法並びに弁
体の開閉制御方法を提供することにあり、第２の目的は
モータの回転角を基準に流量の調整を行うことのできる
弁体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 ［１］流量を調整するための弁体（３２）が所定の調整
軸（３５）の回動により開閉する流量制御弁本体部（２
０）と前記調整軸（３５）を回動させるモータ部（４
０）とを備えた流量制御弁（２０、４０）において、前
記弁体（３２）を全閉した際に前記調整軸（３５）を回
動させる前記モータ部（４０）の出力軸（４３）がその
停止位置を検出し得る予め定めた停止角度から前記弁体
（３２）を閉め込む方向に所定角度進んだ角度になるよ
うに前記モータ部（４０）と前記流量制御弁本体部（２
０）とが組み付けられていることを特徴とする流量制御
弁（２０、４０）。

【０００７】［２］流量を調整するための弁体（３２）
が所定の調整軸（３５）を回動させることで開閉する流
量制御弁本体部（２０）に前記調整軸（３５）を回動す
るためのモータ部（４０）を組み付ける流量制御弁組立
方法において、前記弁体（３２）を全閉した際に前記調
整軸（３５）を回動させる前記モータ部（４０）の出力
軸（４３）がその停止位置を検出し得る予め定めた停止
角度から前記弁体（３２）を閉め込む方向に所定角度進
んだ角度になるように前記モータ部（４０）を前記流量
制御弁本体部（２０）に組み付けることを特徴とする流
量制御弁組立方法。

【０００８】［３］流量を調整するための弁体（３２）
が所定の調整軸（３５）を回動させることで開閉する流
量制御弁本体部（２０）の前記調整軸（３５）と当該調
整軸（３５）を回動させるためのモータ部（４０）の出
力軸（４３）とを同心に嵌合させて前記流量制御弁本体
部（２０）に前記モータ部（４０）を組み付ける流量制
御弁組立方法であって、前記モータ部（４０）の出力軸
（４３）と前記調整軸（３５）のうちいずれか一方の軸
はその内周面に当該軸と平行に延びる溝を略等角度間隔
に複数備え、他方の軸は、その外周面に前記一方の軸の
内周に形成された溝と係合する凸状の歯を少なくとも１
つ備えるものにおいて、前記流量制御弁本体部（２０）
の前記弁体（３２）を全閉状態にし、前記モータ部（４
０）の出力軸（４３）をその停止位置の検出し得る予め
定めた停止角度より前記弁体（３２）の閉め込み方向に
所定角度進ませた角度に設定して保持し、前記モータ部
（４０）を前記流体制御弁本体部（２０）に取り付ける
ための所定の組み付け位置に合わせた状態でその出力軸
（４３）と前記調整軸（３５）とを嵌合する際に、前記
凸状の歯と前記溝との位相が合わず前記出力軸（４３）
と前記調整軸（３５）とが嵌合しないとき、前記凸状の
歯と前記溝の位相が合うまで前記モータ部（４０）を前
記弁体（３２）の閉め込み方向に回して前記出力軸（４
３）と前記調整軸（３５）とを嵌合させ、その後モータ
部（４０）を前記閉め込み方向と逆方向に回して前記組
み付け位置まで戻し当該位置で前記モータ部（４０）を
前記流体制御弁本体部（２０）に固定することを特徴と
する流量制御弁組立方法。

【０００９】［４］流量を調整するための弁体（９２）
が所定の調整軸（９９）の回動により開閉する流量制御
弁本体部（８０）と前記調整軸（９９）を回動させるモ
ータ部（４０）とを備えた流量制御弁（８０、４０）で
あって、前記弁体（９２）を全閉した際に前記調整軸
（９９）を回動させる前記モータ部（４０）の出力軸
（４３）がその停止位置を検出し得る予め定めた停止角
度から前記弁体（９２）を閉め込む方向に所定角度進ん
だ角度になるように前記モータ部（４０）と前記流量制
御弁本体部（８０）とが組み付けられているものの弁体
（９２）を開閉する弁体開閉制御方法において、前記弁
体（９２）を開状態から全閉状態まで閉め込む際に、前
記停止角度に到達したことが検知されるまで前記モータ
部（４０）の出力軸（４３）を前記弁体（３２）の閉め
込み方向へ第１の速度で回転させ、その後前記第１の速
度より遅い第２の速度で前記出力軸（４３）を回転させ
前記弁体（９２）を全閉状態まで徐々に閉め込むことを
特徴とする弁体開閉制御方法。

【００１０】［５］前記停止角度から前記出力軸（４
３）を前記第２の速度で回した際に前記弁体（３２）が
全閉するまでに要する最大時間より長い基準駆動時間を
予め定めておき、前記出力軸（４３）が前記停止角度に
到達してから前記基準駆動時間の経過するまでの間一律
に前記モータ部（４０）を前記第２の速度で駆動するこ
とにより前記弁体（３２）を全閉状態まで徐々に閉め込
むことを特徴とする［４］記載の弁体開閉制御方法。

【００１１】［６］前記弁体（９２）は弾性部材で止水
する機能を備え、前記停止角度から前記出力軸（４３）
を前記第２の速度で回して止水することを特徴とする
［４］または［５］記載の弁体開閉制御方法。

【００１２】［７］［１］記載の流量制御弁（２０、８
０）若しくは[２]または[３]記載の流量制御弁組立方法
により組み立てられる流量制御弁（２０、８０）に適用
する弁体（３２、９２）において、前記モータ部（４
０）の出力軸（４３）の回転角の変化量と前記流量制御
弁（２０、８０）内の流量の変化量とが正比例するよう
にその形状を設定したことを特徴とする弁体（３２、９
２）。

【００１３】前記本発明は次のように作用する。流量制
御弁本体部（２０）とモータ部（４０）とは、弁体（３
２）を全閉した際にモータ部（４０）の出力軸（４３）
がその停止位置を検出し得る予め定めた停止角度から弁
体（３２）の閉め込み方向に所定角度進んだ角度になる
ように組み付けられているので、モータ部（４０）が停
止角度に到達した時点で弁体（３２）が全閉状態になる
ことがない。

【００１４】また、弁体（９２）を開状態から全閉状態
まで閉め込むとき、停止角度に到達するまでモータ部
（４０）の出力軸（４３）を第１の速度で回転させ、そ
の後、第１の速度より遅い第２の速度で出力軸（４３）
を回転させて弁体（９２）を全閉状態まで徐々に閉め込
むようにする。

【００１５】停止角度は弁体（９２）が全閉するよりも
手前側に設定されているので、停止角度までモータを第
１の速度（高速度）で一気に回してもモータに衝撃や大
きな負荷が加わることがない。そして、停止角度以後、
モータを第２の速度（低速度）で駆動することにより、
衝撃や大きな負荷をモータに加えずに弁体（９２）を全
閉することができる。

【００１６】さらに弁体（９２）に弾性部材によって止
水する機能を持たせておけば、第２の速度で除々に閉め
込むことにより衝撃や大きな負荷をモータに加えずに完
全に止水することができる。

【００１７】停止角度以後、出力軸（４３）を第２の速
度で回した際に弁体（９２）が全閉するまでに要する最
大時間より長い基準駆動時間を予め定めておき、出力軸
（４３）が停止角度に到達してから基準駆動時間の経過
するまでの間、一律に、モータ部（４０）を第２の速度
で駆動する。これにより、全閉したことを実際に検知す
ることなく、弁体（９２）を全閉することができ、装置
構成の簡略化を図ることができる。

【００１８】このほか、全閉状態になった以後モータに
加わる負荷が大きくなることを基にして弁体（９２）が
全閉したことを検知し、モータを停止させるようにして
もよい。たとえば、モータに流れる電流値の変化により
全閉状態を検知することができる。

【００１９】また、調整軸（３５）と出力軸（４３）の
いずれか一方の軸の内周面に軸と平行に延びる溝を設
け、他方の軸の外周面に前記溝と係合する凸状の歯を少
なくとも１つ備えるものにおいて、調整軸（３５）と当
該調整軸（３５）を回動させるためのモータ部（４０）
の出力軸（４３）とを同心に嵌合する際に、一方の軸
（４３）の内周面に設けられた溝と他方の軸（３５）の
外周面に設けられた凸状の歯とを係合させるものでは、
次のような手順で流量制御弁本体部（８０）にモータ部
（４０）を組み付ける。

【００２０】たとえば、出力軸（４３）の内周面に溝
が、調整軸（３５）の外周面に凸状の歯が形成されてい
るものとする。まず、流量制御弁本体部（２０）の弁体
（３２）を全閉状態にするとともに、モータ部（４０）
の出力軸（４３）をその停止位置の検出し得る予め定め
た停止角度より弁体（３２）の閉め込み方向に所定角度
進ませた角度に設定して保持する。次に、モータ部（４
０）を流体制御弁本体部の組み付け位置に合わせた状態
でその出力軸（４３）と調整軸（３５）とを嵌合させ
る。

【００２１】この際、調整軸（３５）外周面の凸状の歯
と出力軸（４３）内周面の溝との位相が合わずこれらが
嵌合しない場合には、凸状の歯と溝の位相が合うまでモ
ータ部（４０）を弁体（３２）の閉め込み方向に回して
出力軸（４３）と調整軸（３５）とを嵌合入し、その後
モータ部（４０）を逆方向に回して組み付け位置まで戻
し、当該位置でモータ部（４０）を流体制御弁本体部に
固定する。

【００２２】このような組立手順をとることにより、溝
と凸状の歯の当初の位相ずれは、常に、弁体（３２）全
閉時における出力軸（４３）の角度が弁体（３２）の閉
め込み方向へ進む向きに吸収される。その結果、停止角
度から弁体（３２）を全閉状態にするまでに要する回転
角のばらつきが、当初の位相ずれを任意方向に吸収する
場合に比べて半減する。

【００２３】このような流量制御弁（２０、８０）に適
用する弁体（３２、９２）の形状を、モータ部（４０）
の出力軸（４３）の回転角の変化量と記流量制御弁（２
０、８０）内の流量の変化量とが正比例するように設定
すれば、モータの回転角度により流量を意図する値に容
易に制御することができる。弁体（３２、９２）は、た
とえば、円錐台形状に対し、その周面を外側に膨らませ
た凸曲線状の形状になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の一実
施の形態を説明する。図２は、本発明にかかる流量制御
弁を用いた給湯器の概略構成を示している。給湯器は、
燃焼室１０を備えており、当該燃焼室１０の下部には、
バーナー１１が、燃焼室１０の上部には、バーナー１１
からの熱を給水に伝える熱交換器１２がそれぞれ配置さ
れている。燃焼ファン１３によって燃焼室１０の下方側
からバーナー１１へ給気され、排気は燃焼室１０の上部
から排出されるようになっている。

【００２５】給水パイプ１４は、熱交換器１２の流入口
側に連通しており、熱交換器１２の流出口側には給湯パ
イプ１５が接続されている。また給湯パイプ１５の途中
には、熱交換器１２で加熱された後の湯の出湯量を調整
するためのメイン側水量制御弁２０が取り付けられてい
る。給水パイプ１４と給湯パイプ１５とは、メイン側水
量制御弁２０の下流側においてバイパス路１７で接続さ
れており、バイパス路１７の途中には、給水パイプ１４
からの給水のうち熱交換器１２を通さず給湯パイプ１５
へバイパスさせる水量を調節するためのバイパス側水量
制御弁８０が取り付けられている。

【００２６】このほか図２に示す給湯器は、風呂への給
湯および追い焚きを行う機能を備えており、浴槽に通じ
る風呂往パイプ１９ａおよび風呂戻パイプ１９ｂ等が設
けられている。

【００２７】図３、図４は、メイン側水量制御弁２０を
分解した様子を、図１は、メイン側水量制御弁２０の断
面をそれぞれ表している。メイン側水量制御弁２０は、
流体の入口部２１と出口部２２とを備えたケーシングと
しての水調ボディ２３と、水調ボディ２３の内部に収め
られ入口部２１から出口部２２への流量調整を行う水調
部３０とを備えている。水調ボディ２３は、略円筒形を
成し、その側部に出口部２２が設けられている。出口部
２２は、水調ボディ２３の側面から略垂直方向に延びる
短い円形の筒状を成している。

【００２８】メイン側水量制御弁２０は、水調パッキン
２４を挟んで水調部３０を水調ボディ２３内に収めた
後、水調取付板２５で蓋をし、ナベネジ２６で水調取付
板２５を水調ボディ２３に固定して組み立てられる。

【００２９】図４に示すように、水調部３０は、プッシ
ュナット３１、弁体３２、ボディージョイント３３、オ
ーリング３４および水調シャフト３５とから構成され
る。水調シャフト３５には、中間部分にオーリング３４
をはめ込むためのオーリング挿入箇所３６と、グリース
を溜めるためのグリースだまり部３７が設けられてい
る。

【００３０】水調シャフト３５は、いわゆるセレーショ
ン軸になっており、その外周面に軸と並行に延びる多数
の凸状の歯が設けられている。凸状の歯は、２２．５度
ごとの等角度間隔に合計で１６歯設けてある。弁体３２
は、略円錐台の形状を成しているが、その周面は、外側
に僅かに膨らむ凸曲線の形状になっている。

【００３１】メイン側水量制御弁２０の弁体３２は、水
調シャフト３５を回動させることにより水調シャフト３
５の軸方向に往動するとともに、全開の状態から水調シ
ャフト３５を略１８０度回すことにより弁体３２がほぼ
閉位置になり、１８８度以上の所定角度（組み付け誤差
に依存する）で全閉するようになっている。

【００３２】図５は、水量制御弁を駆動するモータ部４
０の要部断面を示している。モータ部４０は、内部にモ
ータ４１と減速ギア部４２を備えている。出力軸４３
は、図中では下方を向いており、メイン側水量制御弁２
０の水調シャフト３５をはめ込むための雌型になってい
る。出力軸４３の内周面には水調シャフト３５の有する
凸状の歯と係合する溝４４が形成されている。溝４４
は、水調シャフト３５の凸状の歯と同じく、２２．５度
ごとの等角度間隔に合計で１６本設けてある。

【００３３】モータ部４０の出力軸４３は、モータ４１
を駆動することによって回動するが、減速ギア部４２を
有するため、外部から力を加えても出力軸４３は容易に
回すことができなくなっている。

【００３４】またモータ部４０は、ホール素子および周
辺回路をワンチップ化したホールＩＣ４７を含む回路基
板４５を備えている。また出力軸４３には、ホールＩＣ
４７と対応する箇所に磁石４９が取り付けられている。
ホールＩＣ４７は、磁石４９からの磁力の有無により出
力軸４３の回転位置を検知するようになっている。

【００３５】図６は、モータ部４０の有するホールＩＣ
４７の出力波形を表している。ホールＩＣ４７は出力軸
４３の回転角度を０度と１８０度の２箇所について検出
可能になっている。ホールＩＣ４７は、ハイレベル
（Ｈ）とローレベル（Ｌ）の２値から成る位置検出信号
６１を出力する。位置検出信号６１の値がローレベルか
らハイレベルに変化する点６２を回転角０度の位置とす
ると、位置検出信号６１がハイレベルからローレベルに
変化する点６３が回転角１８０度の位置となる。

【００３６】次にバイパス側水量制御弁８０の構成につ
いて説明する。

【００３７】図７、図８は、バイパス側水量制御弁８０
を分解した様子を、図９は、バイパス側水量制御弁８０
の断面をそれぞれ表している。バイパス側水量制御弁８
０は、流体の入口部８１と出口部８２とを備えた水調ボ
ディ８３と、水調ボディ８３の内部に収められ入口部８
１から出口部８２への流量調整を行う水調部９０とを備
えている。

【００３８】バイパス側水量制御弁８０は、水調部９０
の水調シャフト９５に水調スプリング８４をはめ込み、
さらに水調パッキン８５を挟み込むようにして水調部９
０を水調ボディ８３内に収めた後、水調取付板８６で蓋
をして、ナベネジ８７で水調取付板８６を水調ボディ８
３に固定して組み立てられる。

【００３９】図８に示すように、水調部９０は、プッシ
ュナット９１、弁体９２、水調シート９３、水調ガイド
９４、水調シャフト９５、スプリングピン９６、ボディ
ージョイント９７、オーリング９８および水調軸受け９
９とから構成される。

【００４０】水調軸受け９９には、その中間部分にオー
リング９８をはめ込むためのオーリング挿入箇所１００
と、グリースを溜めるためのグリースだまり部１０１が
設けられている。弁体９２は、略円錐台の形状を成して
いるが、その周面は、外側に僅かに膨らむ凸曲線の形状
になっている。また、弁体９２の少なくともプッシュナ
ット９１近傍部分は、弾性部材としてのゴムで形成され
ており、弁体９２を閉め込んだとき完全に止水できるよ
うになっている。

【００４１】バイパス側水量制御弁８０の弁体９２は、
水調軸受け９９を回動させることにより水調軸受け９９
の軸方向に往動し、全開の状態から水調軸受け９９を略
９０度回すことにより弁体９２が閉位置になり、閉位置
より８度以上進んだ所定角度（組み付け誤差に依存す
る）で全閉して完全な止水状態になるようになってい
る。

【００４２】水調部９０を駆動するモータ部４０は、メ
イン側水量制御弁２０を駆動するものとほぼ同様であり
その説明を省略するが、ホールＩＣ４７が位置検出する
角度はメイン側水量制御弁２０に取り付けられるモータ
部と相違している。

【００４３】図１０は、水調部９０に取り付けられるモ
ータ部４０の有するホールＩＣ４７の出力波形を表して
いる。ホールＩＣ４７は出力軸４３の回転角度を９０度
ごとに検出可能になっている。その位置検出信号１１１
は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）の２値から成
る。

【００４４】位置検出信号１１１がローレベルからハイ
レベルに変化する点１１２を回転角９０度の位置とする
と、位置検出信号１１１がハイレベルからローレベルに
変化する点１１３が回転角１８０度の位置となる。した
がって、弁体９２は、出力軸４３が１８０度の位置でほ
ぼ閉じた状態の閉位置となり、１８８度以上の所定角度
で全閉し止水状態になる。

【００４５】図１１は、モータ部４０の駆動制御回路１
２０を表している。駆動制御回路１２０は、モータ部４
０へ駆動電力を供給するモータ駆動回路１２１と、モー
タ部４０の回転方向、回転速度および回転のオン・オフ
等を統括制御する開閉制御部１２２を備えている。モー
タ駆動回路１２１は、モータ部４０の回転速度を供給す
る電流のデューティ比によって変化させるパルス幅制御
部１２３を備えている。

【００４６】開閉制御部１２２には、ホールＩＣ４７か
らの位置検出信号６１、１１１および開閉動作の指示信
号１２４が入力されており、これらの信号を基に開閉制
御部１２２はモータ駆動回路１２１へモータ部４０の駆
動内容を表した制御信号１２５を送出するようになって
いる。

【００４７】次に、メイン側水量制御弁２０にモータ部
４０を取り付ける際の取り付け手順を説明する。メイン
側水量制御弁２０にモータ部４０を組み付ける前準備と
して、図１のように組まれたメイン側水量制御弁２０の
弁体３２を水調シャフト３５を回して全閉状態まで閉め
込む。また、モータ部４０の出力軸４３の角度を図６に
示すモータ組み込み位置６４に設定しておく。

【００４８】組み込み位置６４への設定は、まず、ホー
ルＩＣ４７によって１８０度の位置（点６２）が検出さ
れるまで出力軸４３を駆動し、その後、駆動電流のデュ
ーティ比を約３０パーセントに下げて設定し、回転角の
進む方向に約１秒間モータ部４０を駆動する。これによ
りモータ組み込み位置６４として約１８８度の角度に出
力軸４３が設定される。ここでは回転角の進む方向、す
なわち弁体３２を閉め込む際に出力軸４３の回転する方
向は、時計方向になっている。

【００４９】メイン側水量制御弁２０、モータ部４０を
このように初期設定した後、メイン側水量制御弁２０に
モータ部４０をねじで固定するための所定の取り付け位
置（ピン穴等を合わせた箇所）にモータ部４０を位置合
わせし、メイン側水量制御弁２０の水調シャフト３５を
出力軸４３へはめ込む。

【００５０】このとき、水調シャフト３５外周面の凸状
の歯と出力軸４３内周面の溝４４の位相がずれて出力軸
４３と水調シャフト３５とを嵌合できない場合には、凸
状の歯が最初の溝に嵌まる位置までモータ部４０を弁体
３２の閉め込む方向、すなわち時計方向に回し、出力軸
４３内に水調シャフト３５をはめ込む。凸状の歯および
出力軸４３の溝４４は２２．５度刻みに設けられている
ので、最大でもモータ部４０を時計方向に２２．５度回
す前に出力軸４３と水調シャフト３５が嵌合する。

【００５１】つぎに、モータ部４０を反時計方向に回し
て、ピン穴等の位置を合わせた先の取り付け位置まで戻
し、当該位置でメイン側水量制御弁２０にモータ部４０
をねじ止めし固定する。このようにしてメイン側水量制
御弁２０にモータ部４０を取り付けると、弁体３２が閉
じた状態における出力軸４３の回転角は、１８８度（当
初の組み込み位置）から２１０．５度の範囲に収まる。
なお、モータ部４０をバイパス側水量制御弁８０に取り
付ける手順も上記と同様であり、その説明を省略する。

【００５２】次に、このようにして組み立てられたメイ
ン側水量制御弁２０の弁体３２を開状態から閉位置へ閉
め込む際におけるモータ部４０の駆動制御について説明
する。

【００５３】駆動制御回路１２０の開閉制御部１２２
は、弁を閉じる旨の指示を受けると、所定の高速度でモ
ータ部４０を弁体３２が閉じる方向（ここでは、時計方
向）に駆動する。このときモータ部４０に供給される電
流のデューティ比は約７０パーセントに設定されてお
り、出力軸４３は０度から１８０度まで７秒から１０秒
かけて回転する。

【００５４】出力軸４３の回転角が略１８０度になる
と、ホールＩＣ４７の出力波形は図６に示すようにハイ
レベルからローレベルに変化し、開閉制御部１２２は、
これを基に出力軸４３が１８０度の位置まで回転したこ
とを認識し、モータ部４０の駆動を停止する。

【００５５】メイン側水量制御弁２０は、当該位置で閉
め込み動作を完了し、それ以上回して止水状態まで閉め
込むことは行わない。先に説明した方法でメイン側水量
制御弁２０にモータ部４０を組み付けた場合、弁体３２
が全閉状態になるときの出力軸４３の回転角は１８８度
から２１０．５度の範囲にあり、ホールＩＣ４７で位置
検出される１８０度よりも必ず大きい角度になってい
る。

【００５６】したがって、ホールＩＣ４７で位置検出さ
れる１８０度では、弁体３２が水調ボディ２３と接触せ
ず、衝撃や大きな負荷がモータ部４０に加わることがな
い。このため、ホールＩＣ４７で位置検出される１８０
度までモータ部４０の出力軸４３を、たとえばデューテ
ィ比１００パーセントになるような高速度で回転駆動す
ることができ、弁を閉じるための所要時間を短くするこ
とができる。

【００５７】次に、バイパス側水量制御弁８０の弁体９
２を開状態から全閉位置まで閉め込む際におけるモータ
部４０の駆動制御について説明する。

【００５８】図１２は、バイパス側水量制御弁８０の弁
体９２を開状態から全閉状態へ閉め込む際に駆動制御回
路１２０の行う動作の流れを表している。弁を閉じる旨
の指示を受けると（ステップＳ２０１；Ｙ）、開閉制御
部１２２は、第１の速度でモータ部４０を弁体９２が閉
じる方向（ここでは、時計方向）に駆動する。このとき
モータ部４０に供給される電流のデューティ比は約７０
パーセントに設定されている。

【００５９】出力軸４３の回転角が略１８０度になる
と、ホールＩＣ４７の出力波形は図１０に示すようにハ
イレベルからローレベルに変化し、開閉制御部１２２
は、これを基に出力軸４３が１８０度の位置まで回転し
たことを認識する。出力軸４３が１８０度まで回転した
ことを検知すると（ステップＳ２０３；Ｙ）、開閉制御
部１２２は、出力軸４３の回転速度を低下させる指示を
パルス幅制御部１２３に送出し、これを受けたパルス幅
制御部１２３は、モータ部４０に供給する電流のデュー
ティ比を３０パーセントに下げる（ステップＳ２０
４）。

【００６０】開閉制御部１２２は、出力軸４３の回転速
度を低下させる指示を送出した時点から経過時間の計測
を開始し（ステップＳ２０５）、予め定めた基準駆動時
間が経過したとき（ステップＳ２０６；Ｙ）、モータ部
４０を停止させる（ステップＳ２０７）。

【００６１】先に説明した方法でバイパス側水量制御弁
８０にモータ部４０を組み付けた場合、弁体９２が全閉
した状態における出力軸４３の回転角は１８８度から２
１０．５度の範囲にあり、ホールＩＣ４７で位置検出さ
れる１８０度よりも必ず大きい角度になる。

【００６２】したがって、ホールＩＣ４７で位置検出さ
れる１８０度までモータ部４０の出力軸４３を比較的高
速に回転駆動することができ、弁を閉じるための所要時
間を短くすることができる。また、位置検出後に出力軸
４３を低速度で回転駆動するので弁体９２が徐々に閉め
込まれ、全閉して止水する際に衝撃や大きな負荷をモー
タ部４０に加えることがない。

【００６３】なお、低速度でモータ部４０の駆動される
基準駆動時間は、第２の速度で回転させたとき、出力軸
４３が１８０度から最もばらつきの大きい２１０．５度
まで回転するのに要する時間よりやや長い時間に設定し
てある。これにより、弁体９２が実際に全閉したか否か
を検知しなくても、弁体９２を完全に閉め込むことがで
きる。また、低速度で出力軸４３を動かすためのストロ
ークを確保するとともに制御上の余裕を考慮して、モー
タ組み込み位置を、ホールＩＣ４７によって位置検出可
能な１８０度から約８度進ませた１８８度に設定してあ
る。

【００６４】また、たとえば、１９０度で弁体９２が全
閉すると、その後基準駆動時間が経過するまでモータ部
４０への通電が行われるが、閉位置から全閉位置へ閉め
込む際には第２の速度で駆動されるのでモータ部４０に
流れる電流量が少ない。このため、回転できない状態で
通電を行っても、発熱等によってモータのコイルが焼損
するようなことを防止できる。なお、第２の速度は、モ
ータの回転を基準駆動時間の間強制的に制止しても焼損
が起きない程度に電流量が少なくなる速度に設定するこ
とが望ましい。

【００６５】先に説明した組立方法では、バイパス側水
量制御弁８０にモータ部４０をねじ止めする取り付け位
置に当初合わせた際に水調軸受け９９の凸状の歯と出力
軸４３の溝４４が位相ずれを起こしているとき、作業者
が、モータ部４０を時計方向ではなく、その逆の反時計
方向に回して出力軸４３と水調軸受け９９とを嵌合する
ことが防止されている。すなわち、仮に、作業者が、モ
ータ部４０を反時計方向に回して出力軸４３と水調軸受
け９９とを嵌合させたとしても、モータ部４０を取り付
け位置までに戻すことができなくなっている。

【００６６】モータ部４０は、先に説明したように減速
ギア部４２を内部に備えているので、当初設定した組み
込み位置から出力軸４３が外部からの力によって回転す
ることはなく、また、弁体９２は組立の準備段階で全閉
状態にロックされているので、水調軸受け９９をさらに
時計方向（弁体９２を閉め込む方向）に回すことはでき
ない。これにより、モータ部４０を反時計方向に回して
出力軸４３と水調軸受け９９とを嵌合させた場合には、
モータ部４０を時計方向に回して取り付け位置へ戻すこ
とはできない。その結果、必ず、モータ部４０を時計方
向に回して水調軸受け９９の凸状の歯と出力軸４３の溝
４４の位相合わせが行われることになる。

【００６７】これに対して、組立の準備段階で、バイパ
ス側水量制御弁８０の弁体９２を全閉状態に設定しない
場合には、水調軸受け９９を時計方向に回すことが可能
なので、モータ部４０を反時計方向に回し、出力軸４３
と水調軸受け９９とを嵌合させた場合であっても、モー
タ部４０を時計方向に回して取り付け位置まで戻すこと
が可能になる。

【００６８】このため、作業者は、位相を合わせると
き、モータ部４０を時計方向と反時計方向のいずれにも
回すことができ、弁体９２が全閉した状態で出力軸４３
の取り得る回転角の範囲が広くなってしまう。たとえ
ば、出力軸４３の組み込み位置を１８８度に設定してい
る場合には、弁体９２が全閉した状態で出力軸４３の取
り得る回転角の範囲は、１８８度±２２．５度（１６
５．５度〜２１０．５度）となり、誤差範囲は、位相ず
れを反時計方向だけに回して吸収するように規制されて
いる場合に比べて２倍になる。

【００６９】ホールＩＣ４７で位置検出される１８０度
の位置までモータ部４０を高速に回転させ、その後回転
速度を遅くして徐々に弁体９２を閉じ込むような制御を
行うためには、弁体９２が全閉状態になった際における
出力軸４３の回転角が、ホールＩＣ４７の位置検出可能
な１８０度より大きくなければならない。このため、組
み込み準備段階で出力軸４３の回転角を１８０度＋８度
（停止誤差等に対する余裕量）＋２２．５度（溝および
歯の間隔）、すなわち２１０．５度に設定する必要があ
る。

【００７０】このとき弁体９２が全閉の状態で出力軸４
３の取り得る回転角の範囲は、１８８度〜２３３度にな
る。１８０度以後はモータ部４０を低速度で回転させる
ので、全閉時の最大回転角が大きくなると弁体９２を全
閉状態にするまでの時間が長くかかるケースが生じる。
また、基準駆動時間はばらつきを考慮した最大回転角で
ある２３３度を基準に設定する必要があるので、１８８
度の近傍で弁体９２が全閉した場合には、モータ部４０
が回転できない状態下で長い時間に渡って駆動パルスが
印加されることになり、モータ部４０の劣化が進んでし
まう。

【００７１】したがって、組立準備段階で弁体９２を全
閉にした状態でバイパス側水量制御弁８０へモータ部４
０を組み付けることにより、弁体９２が全閉した状態に
おいて出力軸４３の取り得る回転角の範囲が狭くなり、
これに伴って基準駆動時間を短く設定でき、モータ部４
０の劣化を防止することができる。

【００７２】なお、メイン側水量制御弁２０の場合に
は、組立準備段階で弁体３２を全閉してメイン側水量制
御弁２０へモータ部４０を組み付けることにより、閉位
置（１８０度）から全閉位置に至るまでの回転角のバラ
ツキ範囲が少なくなる。これにより、閉位置における流
量を十分少ない量に維持することができる。

【００７３】次に、弁体３２、弁体９２の形状について
説明する。図１３に示すように、通常、弁体１３１が往
動することによって流入口１３２と弁体１３１との隙間
に生じる流路の面積（通過面積）が変わり、これに相応
して流量が変化する。この際、弁体１３１が円錐台の形
状を成していると、弁体１３１が全閉状態から矢印１３
３の方向へ移動した距離（ストローク）と流量との関係
は図１４に示すような曲線１４１で表される。また、ス
トロークを通過面積に置き換えると、図１５に示すよう
な曲線１５１が得られる。

【００７４】次に、たとえば、最大流量までの流量を均
等に５つの段階（ａ１〜ａ５）に分け、各段階の流量を
図１５のグラフで示すように通過面積に写像すると、各
段階の流量に対応する通過面積（ｓ１〜ｓ５）を取得す
ることができる。すなわち、均等に流量を変化させるた
めに要する各段階の通過面積が得られる。

【００７５】次に、弁体１３１のストローク量を全閉状
態（ストローク量「０」）から最大流量の得られるスト
ローク量までを５等分し（図１６、ｄ１〜ｄ５）、図１
５で取得した通過面積ｓ１〜ｓ５をこれらストローク量
ｄ１〜ｄ５に対応させると、図１６に示す曲線１６１が
得られる。すなわち、各ストローク量のとき確保すべき
通過面積の大きさを得ることができる。

【００７６】この曲線１６１を基にして、弁体１３１の
形状を求めると、円錐台の形状に対して、その周面が外
側にやや凸状に膨らむ形状になる。このような弁体を用
いると、ストローク量に対する流量は、図１７に示すよ
うな一次関数で表される直線１７１となり、ストローク
量と流量が正比例する関係を得ることができる。

【００７７】通常、弁体のストローク量とモータの回転
角は比例するので、たとえば、ステッピングモータを用
いれば、モータに加えたパルス数によって単位時間当た
りの流量を意図どおりに制御することができる。

【００７８】以上説明した実施の形態では、ホールＩＣ
４７で検出し得る停止角度を過ぎた後、モータ部４０を
第２の速度で予め求めた基準駆動時間だけ一律に駆動す
るようにしたが、モータに加わる負荷の大きさにより弁
体が全閉したか否かを判別し、弁体が全閉したときモー
タを停止させるようにしてもよい。たとえば、モータに
流れる電流量の変化を基にして全体が全閉したことを検
知することができる。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、弁体を全閉した状態に
おけるモータ部の出力軸の回転角が、出力軸の停止位置
を検出し得る予め定めた停止角度から弁体の閉め込み方
向に所定角度進んだ角度になるので、モータ部が停止角
度に達した時点では弁体が全閉状態になることがない。
このため、停止位置まで弁体を高速に閉め込むことがで
きる。

【００８０】また、停止角度の位置から弁体を徐々に低
速度で閉め込むものでは、衝撃や大きな負荷をモータに
加えることなく弁体を全閉して止水できるので、モータ
等の耐久性の向上を図ることができる。

【００８１】さらに、停止角度から所定の基準駆動時間
が経過するまでの間、一律に、モータ部を低速度で駆動
するものでは、全閉したか否かを検知しなくとも弁体を
全閉できるので、装置構成を簡略化することができる。

【００８２】また、弁体の形状を、モータ部の出力軸の
回転角の変化量と流量制御弁内の流量の変化量とが正比
例するように設定したものでは、モータの回転角度によ
り流量を意図する値に容易に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る流量制御弁の本体
部を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に流量制御弁を適用した
給湯器の構成を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る流量制御弁本体部
を分解した様子を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る流量制御弁本体部
の水調部を分解した様子を示す説明図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係る流量制御弁のモー
タ部を示す断面図である。

【図６】メイン側水量制御弁に取り付けられるモータ部
の有するホールＩＣの出力波形を示す説明図である。

【図７】本発明の一実施の形態に係るバイパス側流量制
御弁本体部を分解した様子を示す説明図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係るバイパス側流量制
御弁本体部の水調部を分解した様子を示す説明図であ
る。

【図９】本発明の一実施の形態に係るバイパス側流量制
御弁の本体部を示す断面図である。

【図１０】バイパス側水量制御弁に取り付けられるモー
タ部の有するホールＩＣの出力波形を示す説明図であ
る。

【図１１】駆動制御回路の回路構成を示すブロック図で
ある。

【図１２】バイパス側水量制御弁の弁体を開状態から全
閉常態へ閉め込む際に駆動制御回路の行う動作の流れを
表す流れ図である。

【図１３】円錐台形状の弁体を示す説明図である。

【図１４】円錐台形状の弁体のストローク量に対する流
量の関係を示すグラフを表す説明図である。

【図１５】図１４のストローク量を流体の通過面積に置
き換えたグラフを表す説明図である。

【図１６】図１５で取得した各段階の通過面積を均等に
分けたストローク量に対応させた場合の通過面積とスト
ローク量との関係を示すグラフを表す説明図である。

【図１７】図１６のグラフから求めた形状の弁体を用い
た場合のストローク量と流量の関係を示すグラフを表す
説明図である。

【符号の説明】

２０…メイン側水量制御弁 ２１、８１…入口部 ２２、８２…出口部 ２３、８３…水調ボディ２３ ２４、８５…水調パッキン ２５、８６…水調取付板 ２６、８７…ナベネジ ３０、９０…水調部 ３１、９１…プッシュナット ３２、９２…弁体３２ ３３、９７…ボディージョイント ３４、９８…オーリング ３５…水調シャフト ４０…モータ部４０ ４１…モータ ４２…減速ギア部 ４３…出力軸 ４４…溝 ４７…ホールＩＣ ４９…磁石 ６１、１１１…位置検出信号 ６４…モータ組み込み位置 ８０…バイパス側水量制御弁８０ ８４…水調スプリング ９３…水調シート ９４…水調ガイド ９５…水調シャフト ９６…スプリングピン ９９…水調軸受け９９ １２０…駆動制御回路 １２１…モータ駆動回路 １２２…開閉制御部 １２３…パルス幅制御部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流量を調整するための弁体が所定の調整軸
   の回動により開閉する流量制御弁本体部と前記調整軸を
   回動させるモータ部とを備えた流量制御弁において、 前記弁体を全閉した際に前記調整軸を回動させる前記モ
   ータ部の出力軸がその停止位置を検出し得る予め定めた
   停止角度から前記弁体を閉め込む方向に所定角度進んだ
   角度になるように前記モータ部と前記流量制御弁本体部
   とが組み付けられていることを特徴とする流量制御弁。
2. 【請求項２】流量を調整するための弁体が所定の調整軸
   を回動させることで開閉する流量制御弁本体部に前記調
   整軸を回動するためのモータ部を組み付ける流量制御弁
   組立方法において、 前記弁体を全閉した際に前記調整軸を回動させる前記モ
   ータ部の出力軸がその停止位置を検出し得る予め定めた
   停止角度から前記弁体を閉め込む方向に所定角度進んだ
   角度になるように前記モータ部を前記流量制御弁本体部
   に組み付けることを特徴とする流量制御弁組立方法。
3. 【請求項３】流量を調整するための弁体が所定の調整軸
   を回動させることで開閉する流量制御弁本体部の前記調
   整軸と当該調整軸を回動させるためのモータ部の出力軸
   とを同心に嵌合させて前記流量制御弁本体部に前記モー
   タ部を組み付ける流量制御弁組立方法であって、前記モ
   ータ部の出力軸と前記調整軸のうちいずれか一方の軸は
   その内周面に当該軸と平行に延びる溝を略等角度間隔に
   複数備え、他方の軸は、その外周面に前記一方の軸の内
   周に形成された溝と係合する凸状の歯を少なくとも１つ
   備えるものにおいて、 前記流量制御弁本体部の前記弁体を全閉状態にし、 前記モータ部の出力軸をその停止位置の検出し得る予め
   定めた停止角度より前記弁体の閉め込み方向に所定角度
   進ませた角度に設定して保持し、 前記モータ部を前記流体制御弁本体部に取り付けるため
   の所定の組み付け位置に合わせた状態でその出力軸と前
   記調整軸とを嵌合する際に、前記凸状の歯と前記溝との
   位相が合わず前記出力軸と前記調整軸とが嵌合しないと
   き、前記凸状の歯と前記溝の位相が合うまで前記モータ
   部を前記弁体の閉め込み方向に回して前記出力軸と前記
   調整軸とを嵌合させ、その後モータ部を前記閉め込み方
   向と逆方向に回して前記組み付け位置まで戻し当該位置
   で前記モータ部を前記流体制御弁本体部に固定すること
   を特徴とする流量制御弁組立方法。
4. 【請求項４】流量を調整するための弁体が所定の調整軸
   の回動により開閉する流量制御弁本体部と前記調整軸を
   回動させるモータ部とを備えた流量制御弁であって、前
   記弁体を全閉した際に前記調整軸を回動させる前記モー
   タ部の出力軸がその停止位置を検出し得る予め定めた停
   止角度から前記弁体を閉め込む方向に所定角度進んだ角
   度になるように前記モータ部と前記流量制御弁本体部と
   が組み付けられているものの弁体を開閉する弁体開閉制
   御方法において、 前記弁体を開状態から全閉状態まで閉め込む際に、前記
   停止角度に到達したことが検知されるまで前記モータ部
   の出力軸を前記弁体の閉め込み方向へ第１の速度で回転
   させ、その後前記第１の速度より遅い第２の速度で前記
   出力軸を回転させ前記弁体を全閉状態まで徐々に閉め込
   むことを特徴とする弁体開閉制御方法。
5. 【請求項５】前記停止角度から前記出力軸を前記第２の
   速度で回した際に前記弁体が全閉するまでに要する最大
   時間より長い基準駆動時間を予め定めておき、前記出力
   軸が前記停止角度に到達してから前記基準駆動時間の経
   過するまでの間一律に前記モータ部を前記第２の速度で
   駆動することにより前記弁体を全閉状態まで徐々に閉め
   込むことを特徴とする請求項４記載の弁体開閉制御方
   法。
6. 【請求項６】前記弁体は弾性部材で止水する機能を備
   え、前記停止角度から前記出力軸を前記第２の速度で回
   して止水することを特徴とする請求項４または５記載の
   弁体開閉制御方法。
7. 【請求項７】請求項１記載の流量制御弁若しくは請求項
   ２または３記載の流量制御弁組立方法により組み立てら
   れる流量制御弁に適用する弁体において、 前記モータ部の出力軸の回転角の変化量と前記流量制御
   弁内の流量の変化量とが正比例するようにその形状を設
   定したことを特徴とする弁体。