JPH084931A - 電動式流量調節弁及びこれを備えている流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁内を流れる流体に異物が入っている場合で
も確実に動作し、且つ構造の簡略化及び小型化を図る。 【構成】 モータ２０のロータ３０は、回転可能で且つ
弁体１７の移動方向と同一方向に移動可能にモータケー
シング２１内に設けられている。ロータ３０の回転軸３
１は、その一方の端部が弁ケーシング１１の流路１２内
まで伸び、この一方の端部に弁体１７が固定され、その
他方の端部に雄ネジ３５が形成されている。モータケー
シング２１には、回転軸３１の雄ネジ３５に螺合する雌
ネジ２５が形成されている。さらに、モータケーシング
２１には、回転軸３１が貫通して回転及び移動可能に回
転軸３１を支持すると共に、弁ケーシング１１内の流路
１２とモータケーシング２１内の空間２２とを遮蔽する
滑り軸受５０が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータを用いて弁体を
動作させる電動式流量調節弁及びこれを備えた流量制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータを用いて弁体を動作させる
電動式流量調節弁としては、例えば、特開昭４−２７６
１６６号公報に記載されているものがある。

【０００３】この電動式流量調節弁は、コイルを有する
ステータ及び永久磁石を有するロータを備えているステ
ッピングモータと、弁ケーシング及び弁体を備えている
弁とを有している。環状の永久磁石の内側には、内周側
に雌ネジが形成されているナット部材が固定されてい
る。このナット部材には、一方の端部に雄ネジが形成さ
れているシャフトが螺合している。このシャフトは、ナ
ット部材に対しては回転するがモータケーシングに対し
ては、回転しないように拘束されている。シャフトの他
方の端部には、弁体と一体形成された弁棒の端部がスプ
リングを介して接触している。

【０００４】弁ケーシングに対して弁体を移動させる際
には、コイルに電流を流し、ロータを回転させる。ロー
タの永久磁石が回転すると、この永久磁石に固定されて
いるナット部材も回転する。このナット部材に螺合して
いるシャフトは、モータケーシングに対しては回転しな
いよう拘束されているので、モータケーシングに対して
相対的にナット部材が回転すると、シャフトの長手方向
に移動する。この結果、弁棒及び弁体がスプリングを介
してシャフトに押されて移動する。

【０００５】ところで、以上のような従来技術では、ロ
ータの軸受の他、シャフトや弁棒にも軸受が必要になる
上に、シャフトをモータケーシングに対して回転しない
よう拘束する部材も必要になるため、構造が複雑になっ
て製造コストが高くなる上に、弁自体が大型化してしま
うという問題点がある。このため、構造を簡略化すると
共に小型化を図る電動式流量調節弁として、例えば、特
開昭６０−６９３７７号公報に記載されているものがあ
る。

【０００６】この電動式流量調節弁は、永久磁石と回転
軸とで構成されるロータをステータに対して回転可能に
設けると共に回転軸の長手方向に移動可能に設け、回転
軸の先端に弁体を固定し、ロータの回転に伴いロータご
と回転軸の長手方向に移動させて弁体を移動させると言
うものである。具体的には、回転軸の弁体と永久磁石と
の間にスクリューネジを形成し、ケーシングにこのスク
リューネジに螺合する雌ネジを形成する。ケーシングに
形成されている雌ネジに螺合している回転軸は、自身の
回転に伴って、回転軸の長手方向に移動する。この結
果、回転軸の先端に固定されている弁体が移動する。こ
の従来技術では、このように、弁体と回転軸とを一体化
することにより、弁体が回転軸の回転に伴って回転する
ものの、軸受の数量を少なくすることができ、構造の簡
略化及び小型化を図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−６９３７７号公報に記載されている技術では、構
造の簡略化及び小型化を図ることができるものの、回転
軸に形成するスクリューネジ及びケーシングに形成する
雌ネジが弁ケーシング内を流れる流体に接触してしまう
ため、この流体に異物が入っていた場合には、回転軸及
び弁体が動作しづらくなってしまうという問題点があ
る。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、流体に異物が入っている場
合でも確実に動作し、且つ構造の簡略化及び小型化を図
ることができる電動式流量調節弁及びこれを備えた流量
制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ここで、前記目的を達成
するための電動式流量調節弁は、弁は、流体の流路が形
成されている弁ケーシングと、該流路を塞ぐ閉位置と該
流路を開放する開位置との間で移動可能に設けられてい
る弁体とを有し、前記弁の弁体を移動させるモータは、
コイルと永久磁石とのうちいずれか一方を有して構成さ
れている環状のステータと、環状の該ステータの内周側
に配され該コイルと該永久磁石とのうちの他方（以下、
ロータ側磁気発生部材とする）及び該ロータ側磁気発生
部材が固定されている回転軸を有して構成されるロータ
と、該ステータ及び該ロータを覆い、該ステータが固定
されている共に、該ロータが環状の前記ステータの内周
側において回転可能で該弁体の移動方向と同一方向に且
つ該弁体の移動量以上に移動可能に設けられているモー
タケーシングとを有し、前記回転軸は、前記弁ケーシン
グの前記流路内まで伸び、該流路内まで伸びている回転
軸の一方の端部に、前記弁体の移動方向における該回転
軸との相対位置関係が変化しないよう該弁体が取り付け
られ、該回転軸の他方の端部に、該回転軸の長手方向の
中心軸を中心としてスクリュー状に雄ネジ又は雌ネジが
形成され、前記モータケーシングには、前記回転軸の前
記他方の端部に形成されている雄ネジ又は雌ネジに螺合
する雌ネジ又は雄ネジが形成され、前記回転軸が貫通し
て回転及び移動可能に該回転軸を支持すると共に、前記
弁ケーシング内の流路と前記モータケーシング内の空間
とを遮蔽する軸受を備えていることを特徴とするもので
ある。

【００１０】ここで、前記電動式流量調節弁は、前記モ
ータケーシングに対して相対的に、前記回転軸を前記弁
体の開位置から閉位置の方向へ又は閉位置から開位置の
方向へ付勢する付勢部材を備えていることが好ましい。

【００１１】また、前記電動式流量調節弁において、前
記弁ケーシングには、前記弁体の移動方向に平行に伸び
るガイド凹部又はガイド凸部が形成され、前記弁体に
は、前記弁ケーシングの前記ガイド凹部又は前記ガイド
凸部に係合可能な係合凸部又は係合凹部が形成されてい
ると共に、前記回転軸に対して該弁体の移動方向におけ
る相対移動不能に且つ相対回転可能に前記回転軸の前記
一方の端部が嵌まり込む嵌合部が形成され、前記回転軸
の前記一方の端部には、前記弁体の嵌合部に嵌合する被
嵌合部が形成されていてもよい。

【００１２】

【作用】コイルに流す電流を変化させると、コイル回り
の磁界が変化する。永久磁石は、コイル回りの磁界変化
の影響を受けて、コイルに対して回転力を発生し、結果
として、ロータが回転する。ロータの回転軸は、モータ
ケーシングの雌ネジ又は雄ネジに螺合しているので、ロ
ータは、自身の回転に伴って、その長手方向に移動す
る。この結果、ロータの回転軸の一方の端部に固定され
ている弁体は、開位置と閉位置との間で移動する。

【００１３】弁ケーシング内の流路とモータケーシング
内の空間とは、軸受により仕切られている。このため、
弁ケーシング内を流れる流体内に固体の異物が混入して
いても、その異物は、ほとんどモータケーシング内に入
り込むことはない。但し、軸受は、回転軸の回転を確保
すべく、ほんの僅かの隙間があるため、異物がモータケ
ーシング内に入り込む可能性がある。しかし、異物の混
入を極端に嫌うネジは、回転軸の磁石取付部を中心とし
て軸受と反対側に位置しているため、軸受の隙間からモ
ータケーシング内に進入した異物が、ネジまで達するこ
とはほとんどない。従って、本発明では、弁ケーシング
内を流れる流体内に固体の異物が混入していても、回転
軸の回転及び移動を確実に行うことができる。

【００１４】また、本発明では、弁体、弁棒としての役
目を担う部位（回転軸の一部）及び回転軸が一体化して
いるため、これらごとに軸受を設ける必要がなく、部品
点数を減らすことができる。また、本発明では、雌ネジ
又は雄ネジがモータケーシング自体に形成されているの
で、特開昭４−２７６１６６号公報に記載されているも
ののように、別途、ナット部材を設ける必要が無く、更
に、部品点数を減らすことができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明を具体化した各種実施例につ
いて、添付図面に基づいて説明する。

【００１６】まず、本発明に係る電動式流量調節弁の第
１の実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
本実施例の電動式流量調節弁は、弁１０と、この弁１０
の一部を構成する弁体１７を動作させるステッピングモ
ータ２０とを有して構成されている。

【００１７】弁１０は、流体の流路１２が形成されてい
る弁ケーシング１１と、この流路１２を塞ぐ閉位置と流
路を開放する開位置との間で移動可能に設けられている
弁体１７とを有している。弁ケーシング１１内に形成さ
れている流路１２は、Ｌ字型を成し、このＬ字の一方の
腕側が入口側流路１３を形成し、Ｌ字の他方の腕側が出
口側流路１４を形成し、Ｌ字の屈曲部が弁体移動空間１
５を形成している。出口側流路１４を弁体移動空間１５
との境には、弁体１７と接触する弁座１６が固定されて
いる。弁体１７は、出口側流路１４の中心軸上におい
て、弁座１６と接触して流路を塞いでいる閉位置と、弁
座１６から離れて流路を開放してる開位置との間で移動
可能に、弁体移動空間１５内に設けられている。

【００１８】ステッピングモータ２０は、コイル４１を
有して構成されている環状のステータ４０と、環状のス
テータ４０の内周側に配されている永久磁石３６及び回
転軸３１を有して構成されるロータ３０と、回転軸３１
を回転可能に支持する軸受５０，５１と、これらを覆う
モータケーシング２１とを有している。ロータ３０の回
転軸３１は、弁１０の出口側流路１４の中心軸上に、そ
の中心軸が位置するようモータケーシング２１内に設け
られている。

【００１９】回転軸３１は、その長手方向におけるほぼ
中心部に磁石取付部３３が形成され、この磁石取付部３
３の一方の側に弁体取付部３２が形成され、磁石取付部
３３の他方の側にネジ形成部３４が形成されている。磁
石取付部３３は、その径が両側の弁体取付部３２及びネ
ジ形成部３４の径よりも大きく形成されている。回転軸
３１の弁体取付部３２は、弁ケーシング１１内の弁体１
７移動空間１５まで伸び、その先端部に弁体１７が固定
されている。また、回転軸３１のネジ形成部３４の先端
部には、回転軸３１の中心軸回りにスパイラル状の雄ネ
ジ３５が形成されている。回転軸３１の磁石取付部３３
の外周には、環状の永久磁石３６が固定されている。こ
の永久磁石３６の固定に際して、磁石取付部３３の外周
に凹部又は凸部を形成する一方で、永久磁石３６の内周
に凸部又は凹部を形成して、磁石取付部３３の凹部又は
凸部に永久磁石３６の凸部又は凹部を嵌め込み、回転軸
３１に対して永久磁石３６が相対回転しないように永久
磁石３６を固定することが好ましい。また、ここでは、
回転軸３１を金属で形成しているが、樹脂で形成しても
よい。この場合、回転軸を成形する金型内に永久磁石３
６を入れて、樹脂性回転軸を成形し、この樹脂性回転軸
と永久磁石とを一体化するようにすることが好ましい。
また、ここでは、回転軸３１と弁体１７とをそれぞれ別
個に形成し、その後、弁体１７を回転軸３１に固定して
いるが、回転軸と弁体とを一体形成してもよい。このよ
うに、回転軸と弁体とを一体形成することにより、製造
コストを抑えることができる。但し、流体の種類による
が、弁体の材質として耐食性や耐摩耗性のある特殊材料
を用いなければならない場合には、回転軸と弁体とを別
個に形成した方が逆に製造コストを抑えられることもあ
る。

【００２０】モータケーシング２１には、ロータ３０を
納めるロータ収納空間２２と、ステータ４０を納めるス
テータ収納空間２３とが、内部に形成されている。ロー
タ収納空間２２は、回転軸３１がその長手方向に弁体１
７の移動距離以上に移動できるよう、回転軸３１の長手
方向に長く形成されている。ロータ収納空間２２の一方
の側は軸受５０を介して弁１０の弁体移動空間１５と対
向している。また、ロータ収納空間２２の他方の側を形
成するモータケーシング２１の内周面には、回転軸３１
の雄ネジ３５が螺合する雌ネジ２５が形成されている。

【００２１】ロータ収納空間２２の一方の側には、回転
軸３１の弁体取付部３２が貫通して、回転軸３１が回転
可能及びその長手方向に移動可能に回転軸３１の弁体取
付部３２の中胴部を支持すると共に、弁ケーシング１１
内の弁体移動空間１５とモータケーシング２１内のロー
タ収納空間２２とを遮蔽する滑り軸受５０が設けられて
いる。また、ロータ収納空間２２の他方の側には、回転
軸３１が回転可能及びその長手方向に移動可能に回転軸
３１のネジ形成部３４の中胴部を支持する転がり軸受５
１が設けられている。この転がり軸受５１は、内輪５２
と外輪５３とこれらの間に配されるボール５４とを有し
て構成されている。転がり軸受５１の内輪５２は、回転
軸３１に対して相対的にその長手方向に移動可能でその
中心軸回りに回転不能に、ネジ形成部３４の中胴部に取
付けられている。一方、転がり軸受５１の外輪５３は、
後述するステータ４０のシム４５を介して、モータケー
シング２１に固定されている。回転軸３１のネジ形成部
３４の回りで且つ転がり軸受５１と磁石取付部３３との
間にはコイルバネ５６が縮んだ状態で配されている。こ
のコイルバネ５６の一方の端部は、回転軸３１の磁石取
付部３３からネジ形成部３４に移る箇所の端面に接し、
コイルバネ５６の他方の端部は、軸受の内輪５２の端面
に接している。

【００２２】ステータ収納空間２３は、ロータ収納空間
２２内に配されたロータ３０の永久磁石３６の外周に環
状に形成されている。環状のステータ４０は、ステータ
収納空間２３内に配され、そこに固定されている。ステ
ータ４０は、回転軸３１回りに巻かれ回転軸３１の長手
方向に直列に配置されている二つのコイル４１，４１
と、それぞれのコイル４１，４１がそれぞれ納められる
ボビン４２，４２と、それぞれのボビン４２，４２を支
持するためのステータパーツ(A)４３，４３及びステー
タパーツ(B)４４，４４と、これらのステータ収納空間
２３内における弁体移動方向の位置を調整するためのシ
ム４５とを有して構成されている。

【００２３】弁ケーシング１１とモータケーシング２１
とには、それぞれフランジ１８，２８が形成されてい
る。弁ケーシング１１とモータケーシング２１とは、そ
れぞれのフランジ１８，２８を貫通するボルト５８によ
り接続されている。モータケーシング２１のフランジ端
面には、弁ケーシング１１のフランジ端面との間から流
体が外部に漏れるのを防ぐためにＯリング５７が埋め込
まれている。

【００２４】次に、本実施例の電動式流量調節弁の動作
について説明する。ステータ４０のコイル４１にパルス
状の電流を通電させると、コイル４１の回りに磁界が発
生する。このコイル４１に流す電流を変化させると、コ
イル４１の回りの磁界が変化する。ロータ３０の回転軸
３１に固定されている永久磁石３６は、コイル４１の回
りの磁界変化の影響を受けて、回転力を発生し、結果と
して、ロータ３０が回転する。ロータ３０の回転軸３１
は、モータケーシング２１の雌ネジ２５に螺合している
ので、ロータ３０は、自身の回転に伴って、その長手方
向に移動する。この結果、ロータ３０の回転軸３１の一
方の端部に固定されている弁体１７は、回転しながら開
位置と閉位置との間で移動する。

【００２５】回転軸３１のネジ形成部３４の回りに配さ
れているコイルバネ５６は、転がり軸受５１のガタ及び
ネジ２５，３５のガタを実質的に無くす役目を担ってい
る。図２に示すように、雄ネジ３５と雌ネジ２５との間
には、雌ネジ２５に対して雄ネジ３５が相対的に回転で
きるよう、僅かに隙間Ｇがある。具体的には、雄ネジ３
５がある方向に回転しているときに、雄ネジ３５の山の
一方の側の面３５ｓと雌ネジ２５の谷の一方の側の面２
５ｓとが接触し、雄ネジ３５の山の他方の側の面３５ｔ
と雌ネジ２５の谷の他方の側の面２５ｔとが離れてい
る。ところが、雄ネジ３５の回転方向を変えると、雄ネ
ジ３５の山の一方の側の面３５ｓと雌ネジ２５の谷の一
方の側の面２５ｓとが離れ、雄ネジ３５の山の他方の側
の面３５ｔと雌ネジ２５の谷の他方の側の面２５ｔとが
接触することになる。このため、回転軸３１が回転し始
めるときや、回転方向が変わるときには、回転軸３１の
回転量と、回転軸３１の移動量との対応関係が取れなく
なり、結果として、弁体１７の位置を正確に制御するこ
とができなくなる。また、転がり軸受５１に関しても、
同様に、回転軸３１が回転し始めるときや、回転方向が
変わるときに、ボール５４と内輪５２及び外輪５３との
接触状態が変化してしまう。そこで、本実施例では、コ
イルバネ５６で回転軸３１をその長手方向（図１におい
て右側の方向）に付勢して、回転軸３１がどちらに回転
しても、常に、雄ネジ３５の山の一方の側の面３５ｔと
雌ネジ２５の谷の一方の側の面２５ｔとが接触し、雄ネ
ジ３５の山の他方の側の面３５ｓと雌ネジ２５の谷の他
方の側の面２５ｓとが離れている状態にしている。ま
た、このコイルバネ５６は、転がり軸受５１の内輪５２
も、回転軸３１の長手方向（図１において左側の方向）
に付勢しているので、モータケーシング２１に固定され
ている外輪５３に対して、回転軸３１の移動により内輪
５２及びボール５４が相対的に移動しようとしても、こ
の移動が拘束され、ボール５４と内輪５２及び外輪５３
との接触状態は変化しない。従って、転がり軸受５１や
ネジ２５，３５にガタあっても、回転軸３１の回転量と
回転軸３１の移動量との対応関係をしっかりと確保する
ことができ、弁体１７の正確な位置制御を実現すること
ができる。なお、本実施例では、図１において、コイル
バネ５６により回転軸３１を左側方向に付勢している
が、コイルバネ５６を回転軸３１の弁体取付部３２の回
りで且つ滑り軸受５０と磁石取付部３３との間に配し
て、回転軸３１を右側方向に付勢するようにしても、ネ
ジ２５，３５のガタの抑制に関しては、同一の効果を得
ることができる。但し、この場合、転がり軸受５１にコ
イルバネ５６の付勢力を作用させることができないの
で、転がり軸受５１のガタを抑制することができないこ
とは言うまでもない。

【００２６】弁ケーシング１１内の流路１２とモータケ
ーシング２１内の空間２２とは、滑り軸受５０により仕
切られている。このため、弁ケーシング１１内を流れる
流体内に固体の異物が混入していても、その異物は、ほ
とんどモータケーシング２１内に入り込むことはない。
但し、滑り軸受５０は、回転軸３１の回転を確保すべ
く、その内周面と回転軸３１の弁体取付部３２の外周面
との間に、ほんの僅かの隙間があるため、異物がモータ
ケーシング２１内に入り込む可能性がある。しかし、異
物の混入を極端に嫌う転がり軸受５１やネジ２５，３５
は、回転軸３１の磁石取付部３３を中心として滑り軸受
５０と反対側に位置しているため、滑り軸受５０の隙間
からモータケーシング２１内に進入した異物が、転がり
軸受５１やネジ２５，３５まで達することはほとんどな
い。従って、本実施例では、弁ケーシング１１内を流れ
る流体内に固体の異物が混入していても、回転軸３１の
回転及び移動を確実に行うことができる。

【００２７】また、本実施例では、弁棒としての役目を
回転軸３１の弁体取付部３２が担い、しかも弁体１７は
回転軸３１の端部に固定されているため、すなわち、弁
体１７、弁棒としての役目を担う部位及び回転軸３１が
一体化しているため、これらごとに軸受を設ける必要が
なくなり、構造を簡略化することができる。

【００２８】次に、本発明に係る電動式流量調節弁の第
２の実施例について、図３を用いて説明する。第１の実
施例の電動式流量調節弁は、回転軸３１に雄ネジ３５を
形成し、モータケーシング２１に雌ネジ２５を形成した
ものであるが、本実施例の電動式流量調節弁は、回転軸
３１ａに雌ネジ３５ａを形成し、モータケーシング２１
ａに雄ネジ２５ａを形成したもので、その他の構成に関
しては、第１の実施例の構成と基本的に同一である。

【００２９】本実施例の回転軸３１ａは、磁石取付部３
３ａの一方の側に第１の実施例と同様の弁体取付部３２
が形成されている。磁石取付部３３ａには、その他方の
側から一方の側へ凹んだネジ穴３４ａが形成され、その
内周面に雌ネジ３５ａが形成されている。モータケーシ
ング２１ａには、弁体１７の開位置から閉位置の向き
（図３において左側方向）に突出し、回転軸３１ａの雌
ネジ３５ａに螺合可能な雄ネジ２５ａが形成されてい
る。

【００３０】モータケーシング２１ａの雄ネジ２５ａ
は、回転軸３１ａの雌ネジ３５ａに螺合しおり、回転軸
３１ａのネジ穴３４ａ内には、コイルバネ５６ａが圧縮
された状態で配されている。このコイルバネ５６ａは、
その一方の端部がネジ穴３４ａの底に接し、その他方の
端部が雄ネジ２５ａの先端部に接している。

【００３１】以上のように、電動式流量調節弁を構成し
ても、第１の実施例と基本的に同様の効果を得ることが
できる。また、本実施例の電動式流量調節弁では、モー
タケーシング２１ａに内部の方向へ突出した雄ネジ２５
ａを形成し、回転軸３１ａの磁石取付部３３ａにモータ
ケーシング２１ａの雄ネジ２５ａに螺合可能な雌ネジ３
５ａを形成して、磁石取付部３３ａの内部を有効に利用
しているので、ステッピングモータ２０ａの小型化を図
ることができる。なお、本実施例では、第１の実施例に
おける転がり軸受５１を用いていないが、回転軸３１ａ
の一方の側が滑り軸受５０により支持され、回転軸３１
ａの他方の側が実質的に雄ネジ２５ａに支持され、回転
軸３１ａは両持ち状態で支持されているので、回転軸３
１ａのブレはほとんど発生しない。

【００３２】ところで、以上の実施例では、弁体１７
は、回転軸３１，３１ａに固定されているため、回転軸
３１，３１ａの回転及び移動に伴って、回転及び移動を
する。このため、弁体１７が弁座１６に接触する際、弁
体１７と弁座１６とが擦れ合い、弁体１７及び弁座１６
の摩耗量が多くしてしまう。そこで、次に、電動式流量
調節弁の第３の実施例として、弁体１７が回転しないも
のについて、図４及び図５を用いて説明する。本実施例
の電動式流量調節弁は、第１の実施例の変形例で、回転
軸３１ｂの弁体取付部３２ｂに、弁体１７ｂを相対回転
可能に取り付けたものである。

【００３３】弁ケーシング１１ｂの内周面には、弁体１
７ｂの移動方向に平行に伸びるガイド凹部１９が形成さ
れている。回転軸３１ｂの弁体取付部３２ｂの先端に
は、回転軸３１ｂの中心軸を通る細い円柱が形成され、
この円柱の先に、同じく回転軸３１ｂの中心軸を通り円
柱の径よりも大きい円板が形成されている。弁体取付部
３２ｂの先端に突設された円柱及び円板は、後述する弁
体１７ｂの嵌合部１７ｓに嵌合する被嵌合部３２ｓを形
成している。

【００３４】弁体１７ｂの回転軸側には、回転軸３１ｂ
の被嵌合部３２ｓの形状に対応して凹んだ嵌合部１７ｓ
が形成されている。弁体１７ｂには、その外周面から弁
ケーシング１１ｂのガイド凹部１９に係合可能な係合凸
部１７ｔが形成されている。弁体１７ｂは、回転軸３１
ｂに対して弁体１７ｂの移動方向における相対移動不能
に且つ相対回転可能に、その嵌合部１７ｓに回転軸３１
ｂの被嵌合部３２ｓが嵌まり込んでいる。また、弁体１
７ｂは、弁ケーシング１１ｂに対して、弁体１７ｂの所
定の移動方向に関して相対的に移動可能に且つ相対回転
不能に、その係合凸部１７ｔが弁ケーシング１１ｂのガ
イド凹部１９に係合している。

【００３５】回転軸３１ｂが回転に伴って自身の長手方
向に移動すると、弁体１７ｂは、回転軸３１ｂに対して
相対移動不能に取付けられているため、回転軸３１ｂの
移動に伴って移動する。このとき、弁体１７ｂは、回転
軸３１ｂに対して相対回転可能に回転軸３１ｂに取付け
られ、且つ弁体１７ｂの係合凸部１７ｔが弁ケーシング
１１ｂのガイド凹部１９に係合して、弁ケーシング１１
ｂに対して相対回転ができないので、回転軸３１ｂが回
転しても、弁ケーシング１１ｂとの関係においては回転
しない。従って、弁体１７ｂが弁座１６に接触する際に
おいて、以上の実施例のように、弁体１７ｂと弁座１６
とが擦れ合い、弁体１７ｂ及び弁座１６の摩耗量が多く
なってしまうことはない。

【００３６】なお、本実施例では、弁体取付部３２ｂの
被嵌合部を凸状に形成し、弁体１７ｂの嵌合部を凹状に
形成したが、逆に、弁体取付部３２ｂの被嵌合部を凹状
に形成し、弁体１７ｂの嵌合部を凸状に形成してもよ
い。また、同様に、弁ケーシング１１ｂに形成したガイ
ド部を弁体１７ｂの移動方向に平行に長く凸状に形成
し、弁体１７ｂの係合部を凹状に形成してもよい。ま
た、以上の実施例のモータは、ステータ４０がコイル４
１を有し、ロータ３０が永久磁石３６を有しているもの
であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ス
テータが永久磁石を有し、ロータがコイルを有している
ものに、本発明を適用してもよい。

【００３７】次に、以上において説明した各種実施例の
電動式流量調節弁の適用態様について、図６を用いて説
明する。図６は、自動車のエンジン回りの概略構成を示
している。

【００３８】エンジン６０には、その吸気口に吸気管６
１が取付けられ、その排気口に排気管が取付けられてい
る。吸気管６１には、ここを通る空気の流量を調節する
ための主空気流量調節弁６３と、この調節弁６３より下
流側に燃料を噴射する燃料噴射弁６４とが設けられてい
る。この燃料噴射弁６４には、燃料タンク６５内から燃
料ポンプ６７により吸い上げられた燃料が供給される。
燃料タンク６５と吸気管６１とは、タンク６５内の燃料
蒸気を吸気管６１内にパージするために、パージ管７１
でつながっている。パージ管７１の途中には、燃料タン
ク６５からの燃料蒸気を一時的に貯えておくキャニスタ
６６と、キャニスタ６６から吸気管６１内への燃料蒸気
の供給量を調節するための燃料蒸気流量調節弁７２とが
設けられている。吸気管６１には、主空気流量調節弁６
３の上流側の空気の一部を主空気流量調節弁６３を介さ
ずにその下流側に導くバイパス吸気管７３が設けられて
いる。バイパス吸気管７３には、ここを流れる空気流量
を調節するバイパス空気流量調節弁７４が設けられてい
る。また、吸気管６１と排気管６２とは、排気管６２内
を流れる排気ガスの一部を吸気管６１内に導くために、
排気ガス再循環管７５でつながっている。この排気ガス
再循環管７５には、ここを通る排気ガスの流量を調節す
る排気ガス流量調節弁７６が設けられている。各流量調
節弁のうち、燃料蒸気流量調節弁７２とバイパス空気流
量調節弁７４と排気ガス流量調節弁７６は、先に説明し
た実施例の電動式流量調節弁である。

【００３９】ここで、各電動式流量調節弁の制御につい
て具体的に説明する。まず、燃料蒸気流量調節弁７２の
制御について説明する。エンジン６０の回転数がある程
度高くなると、吸気管６１内の圧力が（−）側に大きく
なり、キャニスタ６６内の燃料がパージ管７１を介して
吸気管６１内に入り込もうとする。そこで、ＥＣＵ（En
gine Control Unit)６８は、エンジンが予め定めた運転
状態（例えば、エンジン回転数が予め定められた回転数
以上になった状態）になると、燃料蒸気流量調節弁７２
に対して制御信号を出力する。燃料蒸気流量調節弁７２
は、この制御信号を受けて、所定量だけ開き、パージ管
７１を通って吸気管６１内に入り込もうとする燃料蒸気
流量を調節する。

【００４０】次に、バイパス空気流量調節弁７４の制御
について説明する。アイドリング時は、エンジン６０内
に供給する空気流量が非常に少ないので、主空気流量調
節弁６３は閉状態に近い状態である。このため、この状
態の主空気流量調節弁６３で、少ない空気流量を正確に
調整することは難しい。そこで、吸気管６１の内径より
も遥かに小さい内径のバイパス吸気管７３を吸気管６１
に設け、ここを通る空気の流量をバイパス空気流量調節
弁７４で調節することで、アイドリング中にエンジン６
０に供給される空気流量が一定になるよう制御してい
る。なお、ＥＣＵ６８は、エンジンが予め定めた運転状
態（例えば、エンジン回転数が予め定められた回転数以
下になった状態）になったことを把握すると、バイパス
空気流量調節弁７４に対して所定量だけ開くよう制御信
号を出力する。

【００４１】次に、排気ガス流量調節弁７６の制御につ
いて説明する。排気ガス中のＮＯｘ濃度を減らす方法と
しては、点火時期を遅らせる方法や、還元触媒を用いる
方法等があるが、排気ガスの一部（５〜２０％）を吸入
空気中に戻すＥＧＲ（Exhaust gas Reciculation)法が
最も効果的であるとされている。この方法では、吸入空
気中に排気ガスの一部を戻して、混合気の燃焼温度を下
げることで、空気中の酸素と窒素とが反応して生成され
る、いわゆるサーマルＮＯｘの生成を抑制している。こ
のＥＧＲ法を実現するために、以上では、吸気管６１と
排気管６２とを排気ガス再循環管７５でつなぎ、ここに
排気ガス流量調節弁７６を設けている。排気ガス流量調
節弁７６は、ＥＣＵ６８からの制御信号に従って、所定
量だけ開き、吸気管６１内に戻す排気ガスの流量を調節
する。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、モ−タのロータと弁体
とを実質的に一体化したことによって、ロータの振れを
抑制する軸受によって弁体の振れを同時に抑制すること
ができるため、弁体の振れを抑制するための軸受を省略
することができ、部品点数の削減、それによる構造の簡
素化、小型軽量化等を図ることができる。

【００４３】さらに、本発明では、弁ケーシング内の流
路とモータケーシング内の空間とは、軸受により仕切ら
れているため、弁ケーシング内を流れる流体内に固体の
異物が混入していても、その異物は、ほとんどモータケ
ーシング内に入り込むことはない。また、たとえ、異物
がこの軸受の隙間からモータケーシング内に入り込んだ
としても、回転軸を自身の回転に伴って移動させるため
のネジは、ロータ側磁気発生部材を中心として軸受と反
対側に位置しているため、軸受の隙間からモータケーシ
ング内に進入した異物が、ネジまで達することはほとん
どない。従って、本発明によれば、弁ケーシング内を流
れる流体内に固体の異物が混入していても、回転軸の回
転及び移動を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の流量調節弁の断面
図である。

【図２】雌ネジと雄ネジとの噛み合い関係を示す説明図
である。

【図３】本発明に係る第２の実施例の流量調節弁の断面
図である。

【図４】本発明に係る第３の実施例の流量調節弁の断面
図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図６】本発明に係る一実施例のエンジン回りの構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

１０，１０ｂ…弁、１１，１１ｂ…弁ケーシング、１２
…流路、１６…弁座、１７，１７ｂ…弁体、１７ｓ…嵌
合部、１７ｔ…係合凸部、１９…ガイド凹部、２０，２
０ａ，２０ｂ…ステッピングモータ、２１，２１ａ…モ
ータケーシング、２５，２５ａ，３５ａ…雌ネジ、３
０，３０ａ，３０ｂ…ロータ、３１，３１ａ，３１ｂ…
回転軸、３２，３２ｂ…弁体取付部、３２ｓ…被嵌合
部、３３，３３ａ…磁石取付部、３４…ネジ形成部、３
４ａ…ネジ穴、３５，２５ａ…雄ネジ、３６…永久磁
石、４０…ステータ、４１…コイル、５０…滑り軸受、
５１…転がり軸受、６０…エンジン、６１…吸気管、６
２…排気管、６３…主空気流量調節弁、６４…燃料噴射
弁、６５…燃料タンク、６６…キャニスタ、６８…ＥＣ
Ｕ、７１…パージ管、７２…燃料蒸気流量調節弁、７３
…バイパス吸気管、７４…バイパス空気流量調節弁、７
５…排気ガス再循環管、７６…排気ガス流量調節弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田川 哲男 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 江尻 裕城 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータを用いて弁の一部を構成する弁体を
   動作させる電動式流量調節弁において、 前記弁は、流体の流路が形成されている弁ケーシング
   と、該流路を塞ぐ閉位置と該流路を開放する開位置との
   間で移動可能に設けられている弁体とを有し、 前記モータは、コイルと永久磁石とのうちいずれか一方
   を有して構成されている環状のステータと、環状の該ス
   テータの内周側に配され該コイルと該永久磁石とのうち
   の他方（以下、ロータ側磁気発生部材とする）及び該ロ
   ータ側磁気発生部材が固定されている回転軸を有して構
   成されるロータと、該ステータ及び該ロータを覆い、該
   ステータが固定されていると共に、該ロータが環状の前
   記ステータの内周側において回転可能で該弁体の移動方
   向と同一方向に且つ該弁体の移動量以上に移動可能に設
   けられているモータケーシングとを有し、 前記回転軸は、前記弁ケーシングの前記流路内まで伸
   び、該流路内まで伸びている回転軸の一方の端部に、前
   記弁体の移動方向における該回転軸との相対位置関係が
   変化しないよう該弁体が取り付けられ、該回転軸の他方
   の端部に、該回転軸の長手方向の中心軸を中心としてス
   クリュー状に雄ネジ又は雌ネジが形成され、 前記モータケーシングには、前記回転軸の前記他方の端
   部に形成されている雄ネジ又は雌ネジに螺合する雌ネジ
   又は雄ネジが形成され、 前記回転軸が貫通して回転及び移動可能に該回転軸を支
   持すると共に、前記弁ケーシング内の流路と前記モータ
   ケーシング内の空間とを遮蔽する軸受を備えていること
   を特徴とする電動式流量調節弁。
2. 【請求項２】前記軸受は、滑り軸受であることを特徴と
   する請求項１記載の電動式流量調節弁。
3. 【請求項３】前記モータケーシングに対して相対的に、
   前記回転軸を前記弁体の開位置から閉位置の方向へ又は
   閉位置から開位置の方向へ付勢する付勢部材を備えてい
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の電動式流量調
   節弁。
4. 【請求項４】前記弁ケーシングには、前記弁体の移動方
   向に平行に伸びるガイド凹部又はガイド凸部が形成さ
   れ、 前記弁体には、前記弁ケーシングの前記ガイド凹部又は
   前記ガイド凸部に係合可能な係合凸部又は係合凹部が形
   成されていると共に、前記回転軸に対して該弁体の移動
   方向における相対移動不能に且つ相対回転可能に前記回
   転軸の前記一方の端部が嵌まり込む嵌合部が形成され、 前記回転軸の前記一方の端部には、前記弁体の嵌合部に
   嵌合する被嵌合部が形成されていることを特徴とする請
   求項１、２又は３記載の電動式流量調節弁。
5. 【請求項５】モータを用いて弁の一部を構成する弁体を
   動作させる電動式流量調節弁において、 前記弁は、流体の流路が形成されている弁ケーシング
   と、該流路を塞ぐ閉位置と該流路を開放する開位置との
   間で移動可能に設けられている弁体とを有し、 前記モータは、コイルと永久磁石とのうちいずれか一方
   を有して構成されている環状のステータと、環状の該ス
   テータの内周側に配され該コイルと該永久磁石とのうち
   の他方（以下、ロータ側磁気発生部材とする）及び該ロ
   ータ側磁気発生部材が固定されている回転軸を有して構
   成されるロータと、該ステータ及び該ロータを覆い、該
   ステータが固定されている共に、該ロータが環状の前記
   ステータの内周側において回転可能で該弁体の移動方向
   と同一方向に且つ該弁体の移動量以上に移動可能に設け
   られているモータケーシングとを有し、 前記回転軸は、前記弁ケーシングの前記流路内まで伸
   び、該流路内まで伸びている該回転軸の一方の端部に、
   前記弁体の移動方向における該回転軸との相対位置関係
   が変化せず且つ該回転軸の回転に対して相対的に回転す
   るよう該弁体が取り付けられていると共に、該弁体及び
   前記ロータ側磁気発生部材が設けられている箇所以外の
   該回転軸の部位に、該回転軸の長手方向の中心軸を中心
   としてスクリュー状に雄ネジ又は雌ネジが形成され、 前記モータケーシングには、前記回転軸に形成されてい
   る雄ネジ又は雌ネジに螺合する雌ネジ又は雄ネジが形成
   され、 前記弁ケーシングには、前記弁体の移動方向に平行に伸
   びるガイド凹部又はガイド凸部が形成され、 前記弁体には、前記弁ケーシングの前記ガイド凹部又は
   前記ガイド凸部に係合可能な係合凸部又は係合凹部が形
   成されていることを特徴とする電動式流量調節弁。
6. 【請求項６】内燃機関に供給する空気の流量を制御する
   流量制御装置において、 前記内燃機関に供給する空気が流れる吸気管に設置され
   ている請求項１、２、３、４又は５記載の電動式流量調
   節弁と、 前記電動式流量調節弁の前記モータの駆動量を制御して
   前記弁体の位置を調節する制御手段と、 を備えていることを特徴とする流量制御装置。
7. 【請求項７】内燃機関に空気を供給する吸気管内に、該
   内燃機関に供給する燃料を溜めておく燃料タンク内で発
   生した燃料蒸気を一時的に溜めておくキャニスタから、
   該燃料蒸気をパ−ジするときの流量を制御する流量制御
   装置において、 前記キャニスタと前記吸気管とを結んで該キャニスタ内
   の前記燃料蒸気を該吸気管にパージするパージ管に設置
   されている請求項１、２、３又は４記載の電動式流量調
   節弁と、 前記電動式流量調節弁の前記モータの駆動量を制御して
   前記弁体の位置を調節する制御手段と、 を備えていることを特徴とする流量制御装置。
8. 【請求項８】内燃機関に空気を供給する吸気管内に、該
   内燃機関から排気された排気ガスを戻すときの該排気ガ
   スの流量を制御する流量制御装置において、 前記内燃機関からの前記排気ガスが流れる排気管と前記
   吸気管とを結んで該排気ガスを該吸気管に送る排気ガス
   再循環管に設置されている請求項１、２、３又は４記載
   の電動式流量調節弁と、 前記電動式流量調節弁の前記モータの駆動量を制御して
   前記弁体の位置を調節する制御手段と、 を備えていることを特徴とする流量制御装置。