特開 2023-57740 電動式ガス流量調節弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023057740

(43)【公開日】2023-04-24

(54)【発明の名称】電動式ガス流量調節弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/524 20060101AFI20230417BHJP

   F16K 31/04 20060101ALI20230417BHJP

【ＦＩ】

F16K31/524 Z

F16K31/04 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021167400

(22)【出願日】2021-10-12

(71)【出願人】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】葛谷 廣太郎

【テーマコード（参考）】

3H062

3H063

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB04

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE01

3H062EE06

3H062HH02

3H063AA01

3H063BB01

3H063DA14

3H063DB11

3H063DB22

3H063FF02

3H063GG03

(57)【要約】

【課題】ニードル弁体２をモータ３により運動変換機構を介して軸方向に移動させるようにした流量調節弁であって、運動変換機構が、ニードル弁体２に固定のカムピン２１が摺動自在に係合する軸方向にのびる長孔５１が形成された、モータ３に連結されるガイド部材５と、カムピン２１が係合する螺旋状のカム部６１が形成された、バルブケーシング１に対し回り止めされるカム体６とを備え、軸方向のうちニードル弁体２が弁座１１に接近する方向を往動方向として、ガイド部材５の往動方向側端部５ａで長孔５１が往動方向に開放されて、長孔５１に往動方向側からカムピン２１が挿入されるようにしたものにおいて、モータ３を脱調させての原点出しを精度よく行うことができるようにする。
【解決手段】ガイド部材５の往動方向側端部５ａが内嵌する雌型の嵌合部８１を有するガイド部材用の変形規制部材８を設ける。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブケーシング内の弁座に向けて軸方向に接近、離間するニードル弁体と、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転でニードル弁体を軸方向に移動させる運動変換機構とを備える電動式ガス流量調節弁であって、
軸方向のうちニードル弁体が弁座に接近する方向を往動方向、弁座から離隔する方向を復動方向、ニードル弁体を往動方向に移動させるステッピングモータの回転方向を正転方向、ニードル弁体を復動方向に移動させるステッピングモータの回転方向を逆転方向として、
運動変換機構は、ニードル弁体に固定のカムピンと、カムピンが摺動自在に係合する軸方向にのびる長孔が形成された、ステッピングモータに連結されるガイド部材と、カムピンが係合する螺旋状のカム部が形成された、バルブケーシングに対し回り止めされる筒状のカム体とを備え、ステッピングモータの正転方向と逆転方向の回転によるガイド部材を介してのカムピンの回転で、カム部とカムピンとを介してニードル弁体を往動方向と復動方向とに移動させるように構成され、
ガイド部材は、復動方向側の端部でステッピングモータに連結され、ガイド部材の往動方向側の端部で長孔が往動方向に開放されて、長孔に往動方向側からカムピンが挿入されるようにしたものにおいて、
ガイド部材の往動方向側の端部が内嵌する雌型の嵌合部を有するガイド部材用の変形規制部材がバルブケーシング内に設けられることを特徴とする電動式ガス流量調節弁。

【請求項2】

バルブケーシング内の弁座に向けて軸方向に接近、離間するニードル弁体と、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転でニードル弁体を軸方向に移動させる運動変換機構とを備える電動式ガス流量調節弁であって、
軸方向のうちニードル弁体が弁座に接近する方向を往動方向、弁座から離隔する方向を復動方向、ニードル弁体を往動方向に移動させるステッピングモータの回転方向を正転方向、ニードル弁体を復動方向に移動させるステッピングモータの回転方向を逆転方向として、
運動変換機構は、ニードル弁体に固定のカムピンと、カムピンが摺動自在に係合する、軸方向にのびる長孔が形成された、バルブケーシングに対し回り止めされるガイド部材と、カムピンが係合する螺旋状のカム溝が形成された、、ステッピングモータに連結される筒状のカム体とを備え、ステッピングモータの正転方向と逆転方向の回転によるカム体の回転で、カム溝とカムピンとを介してニードル弁体を往動方向と復動方向とに移動させるように構成され、
カム体は、復動方向側の端部でステッピングモータに連結され、カム体の往動方向側の端部でカム溝が往動方向に開放されて、カム溝に往動方向側からカムピンが挿入されるようにしたものにおいて、
カム体の往動方向側の端部が内嵌する雌型の嵌合部を有するカム体用の変形規制部材がバルブケーシング内に設けられることを特徴とする電動式ガス流量調節弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルブケーシング内の弁座に向けて軸方向に接近、離間するニードル弁体と、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転でニードル弁体を軸方向に移動させる運動変換機構とを備える電動式ガス流量調節弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の電動式ガス流量調節弁として、運動変換機構を、ニードル弁体に固定のカムピンと、カムピンが摺動自在に係合する軸方向にのびる長孔が形成されたガイド部材と、カムピンが係合する螺旋状のカム部たるカム溝が形成された筒状のカム体とを備えるものとし、ガイド部材とカム体との一方をステッピングモータに連結し、他方をバルブケーシングに対し回り止めしたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

【0003】

そして、軸方向のうちニードル弁体が弁座に接近する方向を往動方向、弁座から離隔する方向を復動方向、ニードル弁体を往動方向に移動させるステッピングモータの回転方向を正転方向、ニードル弁体を復動方向に移動させるステッピングモータの回転方向を逆転方向として、ガイド部材をステッピングモータに連結する第１のタイプの電動式ガス流量調節弁では、ステッピングモータの正転方向と逆転方向の回転によるガイド部材を介してのカムピンの回転で、カム溝とカムピンとを介してニードル弁体を往動方向と復動方向とに移動させるようにしている。また、カム体をステッピングモータに連結する第２のタイプの電動式ガス流量調節弁では、ステッピングモータの正転方向と逆転方向の回転によるカム体の回転で、カム溝とカムピンとを介してニードル弁体を往動方向と復動方向とに移動させるようにしている。

【0004】

更に、第１のタイプの電動式ガス流量調節弁では、ガイド部材をその復動方向側の端部でステッピングモータに連結するため、ガイド部材の往動方向側の端部で長孔を往動方向に開放して、長孔に往動方向側からカムピンを挿入している。また、第２のタイプの電動式ガス流量調節弁では、カム体をその復動方向側の端部でステッピングモータに連結するため、カム体の往動方向側の端部でカム溝を往動方向に開放して、カム溝に往動方向側からカムピンを挿入している。

【0005】

ところで、第1と第２の何れの電動式ガス流量調節弁においても、ニードル弁体を往動方向側のストローク端まで移動させた状態で、ステッピングモータを脱調させて原点出しを行っている。ここで、第１のタイプの電動式ガス流量調節弁では、ガイド部材の往動方向側の端部で長孔が往動方向に開放されているため、ステッピングモータを脱調させる際に、長孔の側縁にカムピンを介して加えられる力によって、長孔の孔幅がガイド部材の往動方向側の端部に向けて次第に広がるようにガイド部材が変形し、原点出しの精度が悪くなってしまう。また、第２のタイプの電動式ガス流量調節弁でも、カム体の往動方向側の端部でカム溝が往動方向に開放されているため、ステッピングモータを脱調させる際に、カム溝の側縁にカムピンを介して加えられる力によって、カム溝の溝幅がカム体の往動方向側の端部に向けて次第に広がるようにカム体が変形し、原点出しの精度が悪くなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－１３２７４号公報

【特許文献2】特開２０２０－１１８２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上の点に鑑み、ステッピングモータを脱調させての原点出しを精度よく行うことができるようにした電動式ガス流量調節弁を提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本願の第１発明は、上記第１のタイプの電動式ガス流量調節弁において、ガイド部材の往動方向側の端部が内嵌する雌型の嵌合部を有するガイド部材用の変形規制部材がバルブケーシング内に設けられることを特徴とし、また、本願の第２発明は、上記第２のタイプの電動式ガス流量調節弁において、カム体の往動方向側の端部が内嵌する雌型の嵌合部を有するカム体用の変形規制部材がバルブケーシング内に設けられることを特徴とする。

【0009】

第１発明によれば、ステッピングモータを脱調させる際に、長孔の側縁にカムピンを介して加えられる力によって、長孔の孔幅がガイド部材の往動方向側の端部に向けて次第に広がるようにガイド部材が変形することをガイド部材用の変形規制部材で抑制できる。同様に、第２発明によれば、カム溝の側縁にカムピンを介して加えられる力によって、カム溝の溝幅がカム体の往動方向側の端部に向けて次第に広がるようにカム体が変形することをカム体用の変形規制部材で抑制できる。従って、第１発明と第２発明との何れにおいても、ステッピングモータを脱調させての原点出しを精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態の電動式ガス流量調節弁の切断側面図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩで切断した電動式ガス流量調節弁の断面図。

【図3】第１実施形態の電動式ガス流量調節弁に設けられる運動変換機構の分解状態の斜視図。

【図4】本発明の第２実施形態の電動式ガス流量調節弁の切断側面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態の電動式ガス流量調節弁は、バルブケーシング１内の弁座１１に向けて軸方向に接近、離間する截頭円錐状のニードル弁体２と、ステッピングモータ３と、ステッピングモータ３の回転でニードル弁体２を軸方向に移動させる運動変換機構とを備えている。バルブケーシング１内には、ガス流入口１２ａに連通する一次側ガス室１２と、ガス流出口１３ａに連通する二次側ガス室１３とが設けられている。そして、二次側ガス室１３に、一次側ガス室１２と二次側ガス室１３とを仕切る弁座１１が形成された弁座部材４を装着している。

【0012】

以下、軸方向のうちニードル弁体２が弁座１１に接近する方向を往動方向、弁座１１から離隔する方向を復動方向、ニードル弁体２を往動方向に移動させるステッピングモータ３の回転方向を正転方向、ニードル弁体２を復動方向に移動させるステッピングモータ３の回転方向を逆転方向として説明する。

【0013】

図３も参照して、運動変換機構は、ニードル弁体２に固定のカムピン２１と、カムピン２１が摺動自在に係合する、軸方向にのびる長孔５１が形成された筒状のガイド部材５と、カムピン２１が長孔５１を通して係合する螺旋状のカム部６１を有する筒状のカム体６とを備えている。ステッピングモータ３は、バルブケーシング１の復動方向側の端部外面に配置されている。

【0014】

ガイド部材５は、復動方向側の端部でステッピングモータ３に連結されている。具体的には、ガイド部材５の復動方向側の端部に突設したボス部５２に断面非円形の連結孔５２ａを形成すると共に、ステッピングモータ３の出力軸３１に連結される連結子３２の断面非円形の軸部３２ａを連結孔５２ａに嵌合させている。これにより、ステッピングモータ３の出力軸３１に連結子３２を介してガイド部材５が連結され、ステッピングモータ３の回転でガイド部材５が回転する。また、ガイド部材５に形成する長孔５１は、ガイド部材５の往動方向側の端部５ａで往動方向に開放されている。そして、長孔５１に往動方向側からカムピン２１が挿入される。

【0015】

ニードル弁体２は、復動方向にのびてガイド部材５内に挿入される筒部２２を有している。そして、この筒部２２の復動方向側端部に、径方向外方に突出するようにカムピン２１が突設されている。また、カムピン２１の基部には大径部２１ａが形成されており、この大径部２１ａをガイド部材５に形成した長孔５１に摺動自在に係合させている。そのため、ニードル弁体２は、ガイド部材５に対し軸方向に移動自在で、且つ、一緒に回転するように連結される。

【0016】

カム体６は、バルブケーシング１に対し回り止めされている。具体的には、カム体６の外周面に突設したリブ６２をバルブケーシング１の内周面に形成した溝１４に係合することで、カム体６をバルブケーシング１に対し回り止めしている。カム体６に設けられるカム部６１は、カムピン２１が復動方向側から当接可能であって、正転方向に向けて往動方向に傾斜した螺旋状傾斜辺で構成されている。また、カムピン２１をカム部６１に向けて往動方向に付勢するバネ部材７を設けている。尚、カム部６１を螺旋状のカム溝で構成することも可能である。この場合、バネ部材７は不要である。また、部品点数を削減するため、カム体６は、弁座部材４に一体に形成されている。

【0017】

以上の構成によれば、ステッピングモータ３の正転方向と逆転方向の回転によるガイド部材５を介してのカムピン２１の回転で、カム部６１とカムピン２１とを介してニードル弁体２が往動方向と復動方向とに移動する。

【0018】

ところで、ステッピングモータ３でのスリップにより、ステッピングモータ３の回転位相とニードル弁体２の軸方向位置との相関が狂ってしまうことがある。そこで、適宜のタイミングでニードル弁体２を往動方向のストローク端まで移動させ、この状態でステッピングモータ３を脱調させて原点出しを行う。然し、ガイド部材５の往動方向側の端部５ａで長孔５１が往動方向に開放されているため、ステッピングモータ３を脱調させる際に、長孔５１の側縁にカムピン２１を介して加えられる力によって、長孔５１の孔幅がガイド部材５の往動方向側の端部５ａに向けて次第に広がるようにガイド部材５が変形する可能性がある。そして、このような変形を生ずると、ステッピングモータ３の原点位置がばらついて原点出しの精度が悪くなってしまう。

【0019】

そこで、バルブケーシング１内に、ガイド部材５の往動方向側の端部５ａが内嵌する雌型の嵌合部８１を有するガイド部材用の変形規制部材８を設けている。本実施形態では、弁座部材４に、ガイド部材５の往動方向側の端部５ａが内嵌する、上記弁座１１が孔底となる凹孔を形成して、この凹孔で雌側の嵌合部８１を構成している。そして、変形規制部材８を弁座部材４と一体化している。

【0020】

以上の構成によれば、ステッピングモータ３を脱調させる際に、長孔５１の側縁にカムピン２１を介して加えられる力によって、長孔５１の孔幅がガイド部材５の往動方向側の端部５ａに向けて次第に広がるようにガイド部材５が変形することをガイド部材用の変形規制部材８で抑制できる。従って、ステッピングモータ３を脱調させての原点出しを精度よく行うことができる。

【0021】

次に、図４以下に示す本発明の第２実施形態の電動式ガス流量調節弁について説明する。尚、上記第１実施形態のものと同様の部材、部位には上記と同一の符号を付している。第２実施形態の第１実施形態との主たる相違点は、ガイド部材５をバルブケーシング１に対し回り止めすると共に、カム体６をステッピングモータ３に連結したことである。尚、ガイド部材５は、部品点数を削減するため、弁座部材４に一体に形成されている。即ち、弁座部材４に、筒状のカム体６の周囲両外側に沿って復動方向にのびる一対のガイド部材５，５を一体に形成している。また、各ガイド部材５には、軸方向にのびる長孔５１が形成されている。

【0022】

カム体６は、復動方向側の端部でステッピングモータ３に連結されている。具体的には、カム体６の復動方向側の端部に突設したボス部６３に断面非円形の連結孔６３ａを形成すると共に、ステッピングモータ３の出力軸３１に連結される連結子３２の断面非円形の軸部３２ａを連結孔６３ａに嵌合させている。これにより、ステッピングモータ３の出力軸３１に連結子３２を介してカム体６が連結され、ステッピングモータ３の回転でカム体６が回転する。

【0023】

カム体６には、ニードル弁体２に固定のカムピン２１が係合する螺旋状のカム溝６１´が形成されている。このカム溝６１´は、カム体６の往動方向側の端部６ａで往動方向に開放されている。そして、カム溝６１´に往動方向側からカムピン２１が挿入される。また、カムピン２１は、ガイド部材５に形成した長孔５１にカム溝６１´を通して係合している。これによれば、ステッピングモータ３の正転方向と逆転方向の回転によるカム体６の回転で、カム溝６１´とカムピン２１とを介してニードル弁体２が往動方向と復動方向とに移動する。

【0024】

ところで、カム体６の往動方向側の端部６ａでカム溝６１´が往動方向に開放されているため、ニードル弁体２を往動方向のストローク端まで移動させた状態でステッピングモータ３を脱調させる際、カム溝６１´の側縁にカムピン２１を介して加えられる力によって、カム溝６１´の溝幅がカム体６の往動方向側の端部６ａに向けて次第に広がるようにカム体６が変形する可能性がある。そして、このような変形を生ずると、ステッピングモータ３の原点位置がばらついて原点出しの精度が悪くなってしまう。

【0025】

そこで、バルブケーシング１内に、カム体６の往動方向側の端部６ａが内嵌する雌型の嵌合部９１を有するカム体用の変形規制部材９を設けている。本実施形態では、弁座部材４に、カム体６の往動方向側の端部６ａが内嵌する、上記弁座１１が孔底となる凹孔を形成して、この凹孔で雌側の嵌合部９１を構成している。そして、変形規制部材９を弁座部材４と一体化している。

【0026】

以上の構成によれば、ステッピングモータ３を脱調させる際に、カム溝６１´の側縁にカムピン２１を介して加えられる力によって、カム溝６１´の孔幅がカム体６の往動方向側の端部６ａに向けて次第に広がるようにカム体６が変形することをカム体用の変形規制部材９で抑制できる。従って、ステッピングモータ３を脱調させての原点出しを精度よく行うことができる。

【0027】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、ガイド部材用やカム体用の変形規制部材８，９を弁座部材４と一体化しているが、これら変形規制部材８，９をバルブケーシング１内に弁座部材４から分離独立して設けることも可能である。

【符号の説明】

【0028】

１…バルブケーシング、１１…弁座、２…ニードル弁体、２１…カムピン、３…ステッピングモータ、５…ガイド部材、５ａ…ガイド部材の往動方向側の端部、５１…長孔、６…カム体、６ａ…カム体の往動方向側の端部、６１…カム部、６１´…カム溝、８…ガイド部材用の変形規制部材、９…カム体用の変形規制部材、８１，９１…雌側の嵌合部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2022-05-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0019】

そこで、バルブケーシング１内に、ガイド部材５の往動方向側の端部５ａが内嵌する雌型の嵌合部８１を有するガイド部材用の変形規制部材８を設けている。本実施形態では、弁座部材４に、ガイド部材５の往動方向側の端部５ａが内嵌する、上記弁座１１が孔底となる凹孔を形成して、この凹孔で雌型の嵌合部８１を構成している。そして、変形規制部材８を弁座部材４と一体化している。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0025】

そこで、バルブケーシング１内に、カム体６の往動方向側の端部６ａが内嵌する雌型の嵌合部９１を有するカム体用の変形規制部材９を設けている。本実施形態では、弁座部材４に、カム体６の往動方向側の端部６ａが内嵌する、上記弁座１１が孔底となる凹孔を形成して、この凹孔で雌型の嵌合部９１を構成している。そして、変形規制部材９を弁座部材４と一体化している。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0028】

１…バルブケーシング、１１…弁座、２…ニードル弁体、２１…カムピン、３…ステッピングモータ、５…ガイド部材、５ａ…ガイド部材の往動方向側の端部、５１…長孔、６…カム体、６ａ…カム体の往動方向側の端部、６１…カム部、６１´…カム溝、８…ガイド部材用の変形規制部材、９…カム体用の変形規制部材、８１，９１…雌型の嵌合部。