JPH1038121A - スプリングリターン式電動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な構造により低騒音で且つ歯車機構に加
わる衝撃力が小さいスプリングリターン式電動弁を提供
する。 【解決手段】 モータ１４の駆動軸と回転弁体４を固定
した出力軸７との間に減速歯車機構１７を設け、該出力
軸に戻し力を付与するリターンスプリング３４を設けて
なるリターンスプリング式電動弁において、該出力軸外
周に摩擦用コイルスプリング４１をリターンスプリング
と同方向に巻回すると共に一端を出力軸の駆動機構に結
合し、リターンスプリングの巻き込み方向への回転時に
は摩擦用コイルスプリングの内径が拡開して摩擦力を軽
減し、リターンスプリングの戻り方向への回転時には該
内径が縮径して該出力軸の外周と摺接するよう構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リターンスプリン
グにより一方向に付勢された回転弁を、電動機により駆
動し開閉作動するスプリングリターン式電動弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】冷暖房装置、空調装置、給湯装置等にお
ける、冷温水回路、冷媒回路等に使用する弁として、リ
ターンスプリングによってたとえば閉弁方向に付勢され
た弁体を電動機により回転し、開弁作動するようにした
スプリングリターン式電動弁が用いられている。このよ
うな電動弁においては、電動機により出力軸を回転し、
この駆動軸に固定した歯車により複数の減速歯車列を駆
動し、減速歯車列により駆動される出力軸端に固定した
弁体を回転駆動するように構成ており、その際、一端が
弁ケースに固定され、他端が出力軸に固定されることに
より弁体を常時閉方向に付勢しているリターンスプリン
グの力に抗して、リターンスプリングを更に巻き上げる
ようにして弁体を開作動し、例えば９０度弁体を回転す
るとその位置をスイッチ等により検出し、電動機への通
電量を下げ、電動機の回転方向の出力を下げることによ
り、このわずかな通電による力と、減速歯車列を介して
伝達されるリターンスプリングによる戻し力を均衡させ
て全開状態を維持している。

【０００３】また、弁体を閉作動する際には、電動機へ
の通電を停止すると、弁体は上記のように電動機により
巻き上げられて戻し力の強くなったリターンスプリング
の力により逆方向に回転させられ、弁が設けられた出力
軸等に設けているストッパピンの突出部材がストッパに
当接することにより、弁体を所定の全閉位置に停止して
いる。また、電動機への通電を停止した時の対策とし
て、モータの駆動軸と弁体の出力軸との間にワンウエイ
クラッチを設けたり、電磁クラッチ内蔵モータを用いる
ことも行われている。

【０００４】一方、スプリングリターン式電動弁におい
て、冷凍回路全体の調整時やバルブ自体の調整時にバル
ブを手動で任意に開閉作動する必要性が生じるため、バ
ルブの駆動機構中に手動レバーを突出して設け、オペレ
ーターがこれを手動で操作し、弁を開閉操作している。
また、上記手動操作のため、駆動機構中には工具係止部
のみ設け、オペレータは工具を用いてこの工具係止部を
操作し、弁体を手動で操作することも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスプリング
リターン式電動弁においては、弁体を閉弁状態とすると
き、電動機によって巻き上げられたリターンスプリング
による強い戻し力によって急速に回転し、弁が設けられ
た出力軸等に設けたストッパピンがストッパに当接して
急停止する。そのため、急停止する出力軸と、モーター
内で回転しているロータの慣性力でロータと共に回転す
る歯車機構との間で大きな衝撃力が発生し、騒音も発生
することとなる。

【０００６】また、上記のように、モータへの通電停止
時の対策として、モータの駆動軸と弁体の出力軸との間
にワンウエイクラッチを設けたものにおいては、その機
構を設けるために高価なものとなり、更に、電磁クラッ
チ内蔵モータを用いることも高価なものとなるばかりで
なく、モータの出力不足を生じ易く大きなバルブには適
用できないという欠点を生じ、大きなバルブのためには
大型のモータを用いる必要が生じ、モータの消費電力が
増大する。また、これらのものは構造が複雑になるとい
う欠点も生じる。更に、上記以外の手段として、駆動機
構にラチェット機構を設けることもあるが、その場合に
は駆動機構の作動時に大きな騒音が発生する欠点を生じ
る。

【０００７】一方、弁の手動操作のため駆動機構中に手
動操作部分を設けるに際して、駆動機構中に手動レバー
を突出して設けたものにおいては、この手動レバーを操
作する際手動レバーには弁の駆動力のほか、特に、無通
電時、電動機から弁の出力軸までの減速歯車機構を駆動
する力及びリターンスプリングによる戻し力もかかるた
め、きわめて大きな力が手動レバー力にかかり、手が痛
くなってしまう欠点があり、更に、大きな力を作用させ
るため手動レバーを大きなものとせざるを得ず、手動レ
バーが弁体から大きく突出し、その分のスペースを確保
する必要が生じるほか、弁体の製造後の梱包時に大きな
箱や大きなスペースを必要とする欠点もあった。また、
駆動機構中に工具用の係合部を設け、手動操作時に工具
をこの係合部に係合させるようにしたものにおいては、
弁の手動操作時に工具を探す等の必要が生じ、工具がな
い場合にはこの操作を行うことができない。

【０００８】したがって、本発明は、簡単な構造により
低騒音で且つ歯車機構に加わる衝撃力が小さいスプリン
グリターン式電動弁とすると共に、工具を用いることな
く、小さな手動レバーで小さな力により操作できるよう
にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、モータの駆動軸と回転弁体を固定した出力
軸との間に減速歯車機構を設け、該出力軸に戻し力を付
与するリターンスプリングを設けてなるリターンスプリ
ング式電動弁において、該出力軸外周に摩擦用コイルス
プリングをリターンスプリングと同方向に巻回すると共
に一端を出力軸の駆動機構に結合し、リターンスプリン
グの巻き込み方向への回転時には摩擦用コイルスプリン
グの内径が拡開して摩擦力を軽減し、リターンスプリン
グの戻り方向への回転時には該内径が縮径して該出力軸
の外周と摺接するよう構成したものであり、また、モー
タの駆動軸と回転弁体を固定した出力軸との間に減速歯
車機構を設け、該出力軸に戻し力を付与するリターンス
プリングを設けてなるリターンスプリング式電動弁にお
いて、該出力軸外周に摩擦用コイルスプリングをリター
ンスプリングと同方向に巻回すると共に一端を出力軸の
駆動機構に結合して摩擦クラッチを構成し、出力軸を軸
線方向に２分すると共に両者を弁体固定側の出力軸に設
けた手動レバーで係脱自在に結合し、手動レバーの移動
により両者を離脱する離脱機構を設け、該離脱時に手動
レバーにより弁体を回動可能に構成したものである。

【００１０】本発明は、上記のように構成したので、モ
ータへの通電時にはモータの駆動軸の回転により、減速
機構を介して弁体を固定した出力軸をリターンスプリン
グに抗してリターンスプリングを巻き込む方向へ回転
し、弁体を所定の位置まで回動して停止する。このと
き、出力軸に設けた摩擦用コイルスプリングはその内径
が拡開して摩擦力を軽減し、出力軸は自由に回転する。
一方、モータへの通電の停止時には、出力軸はリターン
スプリングによりリターンスプリングの戻り方向へ回転
する。第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面を
なす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０がケース
１０の下端部１２の内側に互いに対向して形成した第２
ストッパ面４５に当接し、第２出力軸２０が回転を停止
したとき、摩擦用コイルスプリングはその内径が縮径し
てその内側の出力軸と摺接するため、その摩擦によりブ
レーキ作用をし、出力軸の急速な戻り方向の回転が防止
される。そのためモータ内部のロータの慣性力による回
転によって回転しようとする減速ギヤ系と出力軸は略同
期して回転し、両者間で衝撃音を発生することはない。

【００１１】また、このようなスプリングリターン式電
動弁を手動により操作するときには、手動レバーを操作
して移動し、出力軸を２分した状態で手動レバーを回動
すると、手動レバーが固定された側に設けられている弁
体も一体的に回動する。手動レバーを元の状態に戻し２
分された出力軸を一体化すると、弁体は通常通り電動機
により駆動可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。両端に流体の出入り口１、２を有する弁本体３
の流路の中央には球形表面を有する回転弁４が両開口部
の弁座５、６に対して液密に回転自在に支持されてい
る。回転弁４の上端部には第１出力軸７の下端が固定さ
れ、第１出力軸７は弁本体の中央上部に突出した軸ガイ
ド部８の内部で摺動自在に支持されている。軸ガイド部
８の上端には弁駆動駆動部のケース１０が、ボルト１１
により下端突出部１２において固定されている。

【００１３】ケース１０の上部には基台１３が固定さ
れ、この基台１３の上部にはモータ１４が固定され、そ
の周囲をカバー１５により覆っている。モータ１４の駆
動軸は基台１３を貫通し、端部に歯車１６を固定してい
る。この歯車１６は、図に示すような各種の減速歯車列
１７を経由して減速される。この減速歯車列１７は、前
記第１出力軸７の上端部１８とその下端部１９において
通常時は当接している、第１出力軸と同軸上に配置した
第２出力軸２０の上部に固定している出力軸歯車２１と
噛み合っている。

【００１４】第１出力軸７の上端部１８と第２出力軸２
０の下端部１９とは、弁本体３の軸ガイド部８の上部に
おいて、ケース１０の下端突出部１２で形成される空間
２２においてその端部が当接している。第１出力軸７の
上端部１８には平行平面をなす切欠部２３が形成され、
切欠部２３にはこれと嵌合する孔２４を形成した手動レ
バー２５が設けられ、手動レバー２５はその下面に設け
たスプリング２９により常時上方に付勢され、切欠部２
３の上端部に設けた止めリング２６に圧接されている。
手動レバー２５には係合穴２７が設けられ、この係合穴
２７には第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面
をなす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０の下端
の係合ピン３１が嵌入している。ストッパー３０は、ケ
ース１０の下端突出部１２の内側に互いに対向して形成
した第１ストッパ面４４と第２ストッパ面４５に当接可
能となっており、回転弁全開時にはストッパー３０は第
１ストッパ面４４に当接し、回転弁全閉時にはストッパ
ー３０は第２ストッパ面４５に当接して回動が停止され
る。

【００１５】それにより、通常作動時には第２出力軸２
０の回動は、ストッパー３０の係合ピン３１を介して、
これが嵌入する手動レバー２５を回動し、手動レバー２
５は第１出力軸７を回転させる。その結果、第２出力軸
の回動により第１出力軸７に固定した回転弁４が回転す
る。また、手動で回転弁４を回転したいときには手動レ
バー２５を第１図中鎖線で示すように、その先端をスプ
リング２９に抗して下方に移動させ、係合ピン３１と係
合孔２７との係合を解除し、手動レバー２５を手動によ
り第１出力軸の軸線周りに回転させると、第１出力軸７
は第２出力軸２０及び減速歯車列１７とは独立して回動
することができ、容易に回転弁４を任意に回度に回動す
ることができる。また、その回動操作が終了した後は、
手動レバー２５をはなすとレバーの端部はスプリング２
９により戻り、手動レバー２５を回動し係合孔２７と係
合ピン３１とを係合すると元の状態に戻り、モータの駆
動により回転弁４は回転する。

【００１６】図７ないし図９に示すように、第２出力軸
２０の上方の出力軸歯車２１は、第２出力軸２０遊嵌し
ており、その下面には第１ピン３２が下方に突設され、
また、第２出力軸２０の上部において出力軸歯車２１の
下方に中空の第２ピン３９が第１ピン３２と直角方向に
第２出力軸を貫通して固定されており、出力軸歯車２１
が回転弁の開方向へ回動するとき、第１ピン３２が第２
ピン３９と当接して押圧し回転させる。この中空の第２
ピン３９の片側開口３３には、第２出力軸２０の外周に
券回されるリターンスプリング３４の上端部３５が挿入
され固定されている。リターンスプリング３４の下端部
３６は、ケース１０の中央部の軸ガイド部３７の外周下
端の係止部３８に係止されている。

【００１７】図１、図２に示すように、第２出力軸２０
の上端部は、基台１３に固定した軸受け４０に軸止され
ており、この軸受け４０の下面と出力軸歯車２１の上面
との間にはねじりスプリング状のクラッチスプリング４
１が設けられており、クラッチスプリング４１の下端は
出力軸歯車２１の上面に嵌入し係止され、上端は軸受け
側に係止されている。また、このクラッチスプリング４
１の巻き方向は上記リターンスプリング３４の巻き方向
とは逆方向とされ、且つ、出力軸歯車２１がその第１ピ
ン３２により第２出力軸２０の第２ピン３９を押圧する
以前の状態において、クラッチスプリング４１は第２出
力軸の上端部外周と接触する状態とされ、第２出力軸２
０に摩擦力を付与している。

【００１８】上記構成において、出力軸歯車２１が回転
し、その第１ピン３２により第２出力軸２０の第２ピン
３９を押圧し、第２出力軸２０をリターンスプリング３
４の戻し力に抗してリターンスプリング３４を巻き込む
方向に回転するとき、クラッチスプリング４１は逆に、
巻き方向とは逆方向にねじられ、その内径が大きくなる
ため、クラッチスプリング４１の内側と第２出力軸２０
の外周との摩擦はなくなる。それにより、モータ１４の
駆動によって減速機構１７を介して出力軸歯車２１が回
転するとき、出力軸歯車２１により第２出力軸２０は自
由に回転可能となり、第２出力軸は前記のようにストッ
パー３０、手動レバー２５、第１出力軸７を各々介して
回転弁４を開方向に回転させる。この回転弁４が９０度
解放した状態において、ストッパー３０は第１ストッパ
面４４に当接し保持する。

【００１９】一方、閉弁時において、モータ１４の通電
を停止すると、第２出力軸はリターンスプリング３４の
戻し力により前記とは逆方向に第１出力軸７と共に回転
し、第２ピン３９により第１ピン３２が逆方向に駆動さ
れ、第２出力軸２０の下端部１９に設けた平行平面をな
す切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０が、ケース
１０の下端部１２の内側に互いに対向して形成した第２
ストッパ面４５に当接し、第２出力軸２０が回転を停止
したとき、クラッチスプリング３４は巻き込む方向に回
転されるので、クラッチスプリング３４の内径が縮径
し、第２出力２０の外周と摩擦状態となるため、第２出
力軸２０の急速な戻り方向の回転は減速され、モータ１
４内で慣性で回転するロータと共に回転しようとする減
速機構１７及び出力軸歯車２１と略タイミングを合わせ
て回転され、駆動機構における衝撃が回避される。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
モータへの通電時にはモータの駆動軸の回転により、弁
体を固定した出力軸をリターンスプリングに抗してリタ
ーンスプリングを巻き込む方向へ回転するとき、出力軸
に設けた摩擦用コイルスプリングはその内径が拡開して
摩擦力を軽減し、出力軸は自由に回転する。そのため、
弁を作動するモータは小型のものでも十分に駆動可能と
なる。一方、モータへの通電の停止時には、出力軸はリ
ターンスプリングによりリターンスプリングの戻り方向
へ回転するが、第２出力軸２０の下端部１９に設けた平
行平面をなす切欠部２８と嵌合固定したストッパー３０
が、ケース１０の下端部１２の内側に互いに対向して形
成した第２ストッパ面４５に当接し、第２出力軸２０が
回転を停止したとき、摩擦用コイルスプリングはその内
径が縮径してその内側の出力軸と摺接するため、その摩
擦によりブレーキ作用をし、出力軸の急速な戻り方向の
回転が防止される。そのため、モータ内部のロータの慣
性力による回転によって回転しようとする減速ギヤ系と
出力軸は略同期して回転し、両者間で衝撃音を発生する
ことはない。

【００２１】また、このようなスプリングリターン式電
動弁を手動により操作するときには、工具を用いること
なく、既設の手動レバーを操作して移動し、出力軸を２
分した状態で手動レバーを回動することができ、手動レ
バーには減速機構等の力が作用しないので、手動で軽く
弁の開閉を行うことができる。そのため、手動部レバー
は小型のものでもよくなり、弁全体が嵩張ることがなく
なる。上記のように、本発明は、簡単な構造により低騒
音で且つ歯車機構に加わる衝撃力が小さいスプリングリ
ターン式電動弁とすると共に、工具を用いることなく、
小さな手動レバーで小さな力により操作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の側方向断面図である。

【図２】同正面方向断面図である。

【図３】同手動レバー部分の通常作動状態の側面図であ
る。

【図４】同正面図である。

【図５】同手動レバーの操作状態の側面図である。

【図６】同正面図である。

【図７】同クラッチスプリング部分の正面図である。

【図８】同側面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ部分断面図である。

【図１０】図７のＢーＢ部分断面図である。

【符号の説明】

１ 流体の出入り口 ２ 流体の出入り口 ３ 弁本体 ４ 回転弁 ５ 弁座 ７ 第１出力軸 ８ 軸ガイド部 １０ ケース １１ ボルト １２ 下端突出部 １３ 基台 １４ モータ １５ カバー １７ 減速歯車列 １８ 上端部 １９ 下端部 ２０ 第２出力軸 ２１ 出力軸歯車 ２２ 空間 ２３ 切欠部 ２４ 孔 ２５ 手動レバー ２６ 止めリング ２７ 係合穴 ２８ 切欠部 ２９ スプリング ３０ ストッパー ３１ 係合ピン ３２ 第１ピン ３３ 片側開口 ３４ リターンスプリング ３５ 上端部 ３６ 下端部 ３７ 軸ガイド部 ３８ 係止部 ３９ 第２ピン ４０ 軸受け ４１ クラッチスプリング ４４ 第１ストッパ面 ４５ 第２ストッパ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植松 英樹 埼玉県所沢市青葉台1311 株式会社鷺宮製 作所所沢事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの駆動軸と回転弁体を固定した出
   力軸との間に減速歯車機構を設け、該出力軸に戻し力を
   付与するリターンスプリングを設けてなるリターンスプ
   リング式電動弁において、該出力軸外周に摩擦用コイル
   スプリングをリターンスプリングと同方向に巻回すると
   共に一端を出力軸の駆動機構に結合し、リターンスプリ
   ングの巻き込み方向への回転時には摩擦用コイルスプリ
   ングの内径が拡開して摩擦力を軽減し、リターンスプリ
   ングの戻り方向への回転時には該内径が縮径して該出力
   軸の外周と摺接するよう構成したことを特徴とするリタ
   ーンスプリング式電動弁。
2. 【請求項２】 モータの駆動軸と回転弁体を固定した出
   力軸との間に減速歯車機構を設け、該出力軸に戻し力を
   付与するリターンスプリングを設けてなるリターンスプ
   リング式電動弁において、該出力軸外周に摩擦用コイル
   スプリングをリターンスプリングと同方向に巻回すると
   共に一端を出力軸の駆動機構に結合して摩擦クラッチを
   構成し、出力軸を軸線方向に２分すると共に両者を弁体
   固定側の出力軸に設けた手動レバーで係脱自在に結合
   し、手動レバーの移動により両者を離脱する離脱機構を
   設け、該離脱時に手動レバーにより弁体を回動可能に構
   成したことを特徴とするリターンスプリング式電動弁。