(57)【要約】      （修正有）【課題】モータの小型化が可能なモータ駆動弁を提供する。【解決手段】モータ駆動弁１０は、弁体３１を先端部に備えた直動シャフト５０が、ステッピングモータ１３からの駆動力を受けて開弁方向及び閉弁方向に駆動される。直動シャフト５０は、側方に張り出した側方張出片５２を備え、その側方張出片５２よりも先端側の部分には、アシストバネ４０が挿通されている。アシストバネ４０は、開弁状態から閉弁状態に移行するときに、側方張出片５２とメインベース２１に挟まれて圧縮変形し、閉弁状態で弁体３１を開弁方向に付勢する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が一方向に通過可能な弁口（３０）に対し、モータ（１３）からの動力を受けて直動する弁体（３１）を進退させて、前記弁体（３１）が前記弁口（３０）の周囲の弁座（３０Ａ）に当接した閉弁状態と、前記弁体が（３１）が前記弁座（３０Ａ）から離間した開弁状態とに変更可能なモータ駆動弁（１０）において、
前記開弁状態で前記弁体（３１）を移動する間に弾性変形されて、前記閉弁状態で前記弁体（３１）が前記流体から受ける直動方向の流体圧負荷と反対方向に前記弁体（３１）を付勢するアシストバネ（４０）を備えたことを特徴とするモータ駆動弁（１０）。
【請求項２】
前記モータ（１３）が組み付けられたサブベース（２５）と、
前記弁体（３１）を先端に有すると共に前記サブベース（２５）に直動可能に支持され、前記モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（５０）と、
前記サブベース（２５）が取り付けられかつ前記弁口（３０）を有したメインベース（２１）と、
前記直動シャフト（５０）に挿通された圧縮コイルバネである前記アシストバネ（４０）と、
前記直動シャフト（５０）の外周面に形成されて、前記メインベース（２１）との間で前記アシストバネ（４０）を挟んで圧縮変形させることが可能なバネ当接部（４１）とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動弁（１０）。
【請求項３】
前記モータ（１３）が組みつけられたサブベース（２５）と、
前記弁体（３１）を先端に有すると共に前記サブベース（２５）に直動可能に支持され、前記モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（５０）と、
前記サブベース（２５）が取り付けられかつ前記弁口（３０）を有したメインベース（２１）と、
前記直動シャフト（５０）に挿通された圧縮コイルバネである前記アシストバネ（４０Ｖ）と、
前記直動シャフト（５０）の外周面に形成されて、前記サブベース（２５）との間で前記アシストバネ（４０Ｖ）を挟んで圧縮変形させることが可能なバネ当接部（４１Ｖ）とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動弁（１０Ｖ）。
【請求項４】
前記モータ（１３）が組みつけられたサブベース（２５）と、
前記サブベース（２５）に直動可能に支持され、前記モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（１５０）と、
前記サブベース（２５）が取り付けられかつ前記直動シャフト（１５０）が通過可能な前記弁口（３０）を有したメインベース（２１）と、
前記弁口（３０）を挟んで前記直動シャフト（１５０）と反対側に配置された前記弁体（１３１）と、
前記弁体（１３１）を前記弁口（３０）側に付勢する弁体付勢バネ（１３２）とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動弁（１１０）。
【請求項５】
ステータ（１５）に対してロータ（１６）が回転軸方向に直動を許容された状態に組みつけられた前記モータ（１３）と、
前記ロータ（１６）の一部として設けられて、その回転軸上に延びた前記直動シャフト（５０）と、
前記直動シャフト（５０）の軸方向の中間部に形成されたシャフト螺子部（５０Ｎ）と、
前記サブベース（２５）に形成されて、前記シャフト螺子部（５０Ｎ）が螺合した状態で前記直動シャフト（５０）の中間部が貫通したベース螺子孔（２５Ｎ）と、
前記アシストバネ（４０）の一端部に宛がわれたスラストベアリング（４２）とを備えたことを特徴とする請求項２乃至４のうち何れか１の請求項に記載のモータ駆動弁（１０Ｖ）。
【請求項６】
弁口（３０）の下流側に配置された弁体（１３１）をモータ（１３）の動力により駆動させて、前記弁体（１３１）が前記弁口（３０）の周囲の弁座（３０Ａ）に当接した閉弁状態と、前記弁体（１３１）が前記弁座（３０Ａ）から離間した開弁状態とに変更可能なモータ駆動弁（１１０）において、
前記弁口（３０）の上流側に配置されて、前記モータ（１３）の動力を受けて直動し、前記弁体（１３１）を下流側に押圧可能な直動シャフト（１５０）と、
前記弁体（１３１）の前記弁座（３０Ａ）からの距離に応じて弾性変形されて、前記閉弁状態で前記弁体（１３１）が流体から受ける直動方向の流体圧負荷以上の力で前記弁体（１３１）を前記弁口（３０）側に付勢する閉弁付勢バネ（１３２）と、
前記開弁状態で前記直動シャフト（１５０）を移動する間に弾性変形されて、閉弁状態で閉弁付勢バネ（１３２）の付勢力と反対方向に直動シャフト（１５０）を付勢するアシストバネ（４０）を備えたことを特徴とするもモータ駆動弁（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって弁体を開弁方向及び閉弁方向に移動させるモータ駆動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ駆動弁として、弁口の上流側に弁体が配置され、弁体が弁座と当接して閉弁状態になると、上流側と下流側の流体の差圧により弁体が弁座に押しつけられるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１００１４号公報（段落［００３４］、［００３５］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のモータ駆動弁では、開弁時に、弁体が流体から受ける力よりも大きな動力がモータに必要となるため、モータの小型化が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータの小型化が可能なモータ駆動弁の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るモータ駆動弁（１０）は、流体が一方向に通過可能な弁口（３０）に対し、モータ（１３）からの動力を受けて直動する弁体（３１）を進退させて、弁体（３１）が弁口（３０）の周囲の弁座（３０Ａ）に当接した閉弁状態と、弁体が（３１）が弁座（３０Ａ）から離間した開弁状態とに変更可能なモータ駆動弁（１０）において、開弁状態で弁体（３１）を移動する間に弾性変形されて、閉弁状態で弁体（３１）が流体から受ける直動方向の流体圧負荷と反対方向に前記弁体（３１）を付勢するアシストバネ（４０）を備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のモータ駆動弁（１０）において、モータ（１３）が組み付けられたサブベース（２５）と、弁体（３１）を先端に有すると共にサブベース（２５）に直動可能に支持され、モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（５０）と、サブベース（２５）が取り付けられかつ弁口（３０）を有したメインベース（２１）と、直動シャフト（５０）に挿通された圧縮コイルバネであるアシストバネ（４０）と、直動シャフト（５０）の外周面に形成されて、メインベース（２１）との間でアシストバネ（４０）を挟んで圧縮変形させることが可能なバネ当接部（４１）とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載のモータ駆動弁（１０Ｖ）において、モータ（１３）が組みつけられたサブベース（２５）と、弁体（３１）を先端に有すると共にサブベース（２５）に直動可能に支持され、モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（５０）と、サブベース（２５）が取り付けられかつ弁口（３０）を有したメインベース（２１）と、直動シャフト（５０）に挿通された圧縮コイルバネであるアシストバネ（４０Ｖ）と、直動シャフト（５０）の外周面に形成されて、サブベース（２５）との間でアシストバネ（４０Ｖ）を挟んで圧縮変形させることが可能なバネ当接部（４１Ｖ）とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載のモータ駆動弁（１１０）において、モータ（１３）が組みつけられたサブベース（２５）と、サブベース（２５）に直動可能に支持され、モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（５０）と、サブベース（２５）が取り付けられかつ直動シャフト（５０）が通過可能な弁口（３０）を有したメインベース（２１）と、弁口（３０）を挟んで直動シャフト（１５０）と反対側に配置された弁体（１３１）と、弁体（１３１）を弁口（３０）側に付勢する弁体付勢バネ（１３２）とを備えたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２乃至４のうち何れか１の請求項に記載のモータ駆動弁（１０Ｖ）において、ステータ（１５）に対してロータ（１６）が回転軸方向に直動を許容された状態に組みつけられたモータ（１３）と、ロータ（１６）の一部として設けられて、その回転軸上に延びた直動シャフト（５０）と、直動シャフト（５０）の軸方向の中間部に形成されたシャフト螺子部（５０Ｎ）と、サブベース（２５）に形成されて、シャフト螺子部（５０Ｎ）が螺合した状態で直動シャフト（５０）の中間部が貫通したベース螺子孔（２５Ｎ）と、アシストバネ（４０）の一端部に宛がわれたスラストベアリング（４２）とを備えたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明に係るモータ駆動弁（１１０）は、弁口（３０）の下流側に配置された弁体（１３１）をモータ（１３）の動力により駆動させて、弁体（１３１）が弁口（３０）の周囲の弁座（３０Ａ）に当接した閉弁状態と、弁体（１３１）が弁座（３０Ａ）から離間した開弁状態とに変更可能なモータ駆動弁（１１０）において、弁口（３０）の上流側に配置されて、モータ（１３）の動力を受けて直動し、弁体（１３１）を下流側に押圧可能な直動シャフト（１５０）と、弁体（１３１）の弁座（３０Ａ）からの距離に応じて弾性変形されて、閉弁状態で弁体（１３１）が流体から受ける直動方向の流体圧負荷以上の力で弁体（１３１）を弁口（３０）側に付勢する閉弁付勢バネ（１３２）と、開弁状態で前記直動シャフト（１５０）を移動する間に弾性変形されて、閉弁状態で閉弁付勢バネ（１３２）の付勢力と反対方向に直動シャフト（１５０）を付勢するアシストバネ（４０）を備えたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
［請求項１，６の発明］
請求項１のモータ駆動弁（１０）では、弁体（３１）が弁座（３０Ａ）と当接して閉弁状態になると、上流側と下流側の流体の差圧によって弁体（３１）が閉弁側に流体圧負荷を受ける。ここで、従来のモータ駆動弁のように、弁体（３１）が弁口（３０）の上流側に配置されている場合には、開弁時に、流体圧負荷より大きな力を弁体（３１）に付与する必要がある。ところが、本発明では、弁体（３１）がアシストバネ（４０）によって弁口（３０）と反対側に付勢されるので、開弁時にモータ（１３）に必要な動力を小さくすることができ、モータ（１３）の小型化が可能になる。
【００１３】
また、本発明では、弁体（３１）が弁口（３０）の下流側に配置されている場合であってもモータ（１３）の小型化が可能になる。即ち、弁体（３１）が弁口（３０）の下流側に配置されていると、弁体（３１）が弁座（３０Ａ）と当接したときに流体圧負荷により開弁側に押されるので、閉弁状態を維持するために、弁体（３１）を閉弁側に押し返す必要がある。ここで、本発明によれば、アシストバネ（４０）により弁体（３１）が流体圧負荷と反対側、即ち、閉弁側に付勢されるので、閉弁状態を維持するために必要なモータ（１３）の動力を小さくすることができ、モータ（１３）の小型化が可能になる。
【００１４】
また、請求項６のモータ駆動弁（１１０）では、弁口（３０）の下流側に配置された弁体（１３１）が、閉弁状態で流体圧負荷以上の力で閉弁付勢バネ（１３２）により閉弁側に付勢され、モータ（１３）の動力を受けて直動する直動シャフト（１５０）に上流側から押されて開弁状態となる。そして、アシストバネ（１４０）が閉弁付勢バネ（１３２）の付勢力と反対方向に直動シャフト（１５０）を付勢するので、開弁時にモータ（１３）に必要な動力を小さくすることができ、モータ（１３）の小型化が可能になる。
【００１５】
［請求項２の発明］
請求項２の発明の構成によれば、サブベース（２５）をメインベース（２１）に取り付けるときに、アシストバネ（４０）を組み付けることができるので、流体の圧力が変更されても、アシストバネ（４０）を変更するだけで、その流体の圧力に応じたモータ駆動弁（１０）を提供することが可能になる。
【００１６】
［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、アシストバネ（４０Ｖ）がサブベース（２５）に組み付けられているので、サブベース（２５）をメインベース（２１）に取り付けるだけでモータ駆動弁（１０Ｖ）を得ることができる。
【００１７】
［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、弁口（３０）を閉じた状態でメインベース（２５）からサブベース（２１）を取り外すことができるので、サブベース（２１）の取り外し時にメインベース（２５）から流体を抜く手間が省ける。
【００１８】
なお、請求項２〜４の発明では、アシストバネ（４０）が、直動シャフト（５０）に挿通される圧縮コイルバネであったが、アシストバネとし、環状をなして内側に直動シャフト（５０）が挿通される板バネ、中心部に直動シャフト（５０）が挿通される貫通孔を有した皿バネ、又はウェーブワッシャーを用いても、請求項２〜４と同様の効果を奏することができる。
【００１９】
［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、直動シャフト（５０）がロータ（１６）と一体回転しても、アシスト当接部（４１Ｖ）の回転がアシストバネ（４０Ｖ）に伝達されないので、ロータ（１６）の回転トルクの増大を招くこともなく、アシストバネ（４０Ｖ）の摩耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ駆動弁の側断面図
【図２】開弁直前のアシストバネ周辺の側断面図
【図３】閉弁状態のアシストバネ周辺の側断面図
【図４】開弁状態のアシストバネ周辺の側断面図
【図５】流体の圧力と直動シャフトにかかる力の関係を表すグラフ
【図６】本発明の第２実施形態に係るモータ駆動弁のアシストバネ周辺の側断面図
【図７】本発明の第３実施形態に係るモータ駆動弁のアシストバネ周辺の側断面図
【図８】本発明の第４実施形態に係るモータ駆動弁の側断面図
【図９】本発明の第５実施形態に係るモータ駆動弁の側断面図
【図１０】図９におけるアシストバネ周辺の拡大図
【図１１】本発明の第６実施形態に係るモータ駆動弁のアシストバネ周辺の側断面図
【図１２】変形例に係るモータ駆動弁のアシストバネ周辺の側断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態のモータ駆動弁１０は、直動シャフト５０を直動可能に支持する支持ベース２０の一端部に、直動シャフト５０を駆動するためのステッピングモータ１３（本発明の「モータ」に相当する）を備えた構造になっている。なお、以下では、モータ駆動弁１０のうちステッピングモータ１３を備えた側を「後側」といい、その反対側を「前側」という。
【００２２】
ステッピングモータ１３は、支持ベース２０の後端部で直動シャフト５０と同軸に配置された円筒ケース１４の外側にリング状のステータ側界磁部１５を嵌合固定して備える一方、円筒ケース１４の内側にロータ側界磁部１６（永久磁石）を回転可能に収容している。そして、直動シャフト５０がロータ側界磁部１６の中心を貫通した状態に固定されている。なお、詳細には、直動シャフト５０は、軸方向の中間部にフランジ部５０Ｆを備え、そのフランジ部５０Ｆがロータ側界磁部１６に形成された固定孔１６Ａに嵌合固定されている。
【００２３】
直動シャフト５０のうちロータ側界磁部１６より後側部分には、線材を螺旋状に巻回してなる螺旋ガイド１７が一体回転可能に固定され、その螺旋ガイド１７に係合リング１８が係合している。その係合リング１８は、螺旋ガイド１７のうち軸方向で隣り合った線材同士の隙間の一部に収まったリング状をなしかつ側方に当接アーム１８Ａを張り出して備えている。また、円筒ケース１４の後端部を閉塞する後端壁１４Ａからは、直動シャフト５０と平行にストッパーシャフト１９が垂下されている。そして、係合リング１８の当接アーム１８Ａがこのストッパーシャフト１９に当接した状態で、ロータ側界磁部１６が回転することで、係合リング１８が螺旋ガイド１７に対して相対回転し、直動シャフト５０が円筒ケース１４に対して前後方向に直動する。
【００２４】
円筒ケース１４の前端部には、サブベース２５が嵌合固定されている。サブベース２５は、前側の外径が後側の外径より大きい筒状をなし、後側の後端筒部２５Ａが円筒ケース１４の内側に突入し、その後端筒部２５Ａの内側に直動シャフト５０が挿通されている。なお、サブベース２５の内側面は、サブベース２５の外形と同様に前側が拡径され、前後方向の中間部に拡径部２５Ｋを備えている。
【００２５】
また、支持ベース２０の前側部分は、ブロック状をなして後端面でシャフト挿通孔２２が開口したメインベース２１で構成され、そのシャフト挿通孔２２にサブベース２５が螺合されると共に、前端筒部２５Ｂの外側面とシャフト挿通孔２２内の内側面との間の隙間がＯリング２３にてシールされている。そして、直動シャフト５０が、シャフト挿通孔２２の内部に突入し、ステッピングモータ１３の駆動により支持ベース２０内を前進及び後退するようになっている。
【００２６】
詳細には、シャフト挿通孔２２は、直動シャフト５０の同軸上に配置され、軸方向の中間部より前側が段差状に縮径された構造になっている。そして、シャフト挿通孔２２のうち段差部２２Ｄより後側の大径部２２Ａの内側にサブベース２５の前端筒部２５Ｂが螺合され、前端筒部２５Ｂの前端面が段差部２２Ｄに突き当てられている。また、直動シャフト５０の外側面のうち軸方向の中間部にはシャフト螺子部５０Ｎが形成され、後端筒部２５Ａには、直動シャフト５０の外側面と螺合するベース螺子孔２５Ｎを有した螺合部５４が備えられている。即ち、直動シャフト５０は、サブベース２５に直動可能に支持され、ロータ側界磁部１６と一体回転したときにサブベース２５に対して直動するようになっている。なお、直動シャフト５０は、可動ストロークの前端位置に配置されたときに、シャフト挿通孔２２のうち段差部２２Ｄよりも前側の小径部２２Ｂ内に突入する。
【００２７】
また、メインベース２１には、シャフト挿通孔２２を一部に含んで流体が通過可能なベース内流路９０が設けられている。具体的には、メインベース２１の側面には、ベース内流路９０に導入するための流入口２６が設けられていて、その流入口２６がシャフト挿通孔２２の小径部２２Ｂに側方から連通している。また、メインベース２１の前面には、ベース内流路９０の外側に流体を排出するための流出口２７が設けられていて、その流出口２７が小径部２２Ｂの前端部に連通している。そして、小径部２２Ｂの前端部が縮径されて、本発明の弁口３０が形成されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、ステッピングモータ１３における円筒ケース１４の内部空間とシャフト挿通孔２２の大径部２２Ａとが連通しているが、円筒ケース１４は密閉構造になっているので、ステッピングモータ１３を通して流体が外部に漏れることはない。
【００２９】
図２に示すように、直動シャフト５０の前端部には、弁口３０を開閉する弁体３１が備えられている。具体的には、直動シャフト５０は、上述したロータ側界磁部１６に固定された基端シャフト部５０Ａと、基端シャフト部５０Ａに直動可能に支持された先端シャフト部５０Ｂと、先端シャフト部５０Ｂを基端シャフト部５０Ａに対して前方に付勢する弁体付勢バネ５３とを備えた構造になっていて、先端シャフト部５０Ｂの前端部にニードル状の弁体３１が備えられている。そして、この弁体３１が弁口３０の弁座３０Ａと当接したときに、閉弁状態となり、弁体３１が弁座３０Ａから離間したときに、開弁状態となる。
【００３０】
詳細には、基端シャフト部５０Ａの前端部には、前側から順番に先端シャフト部５０Ｂと弁体付勢バネ５３を収容する前端凹部５５が設けられ、弁体３１が弁口３０を閉じた状態から更に直動シャフト５０が閉弁方向に駆動されると、図２から図３への変化に示すように、先端シャフト部５０Ｂが弁体付勢バネ５３の付勢力に抗して前端凹部５５の奥側へ移動するようになっている。なお、基端シャフト部５０Ａの前端部には、抜止片５７が設けられ、先端シャフト部５０Ｂの係止片５８と当接して、先端シャフト部５０Ｂを抜け止めしている。また、前端凹部５５の奥面と弁体付勢バネ５３との間には、ロータ側界磁部１６と一体に回転する基端シャフト部５０Ａの回転を先端シャフト部５０Ｂに伝えないようにするための鉄球５６が備えられている。
【００３１】
図２に示すように、直動シャフト５０のうちシャフト挿通孔２２に収容される部分には、側方に張り出した側方張出片５２が設けられている。側方張出部５２は、直動シャフト５０が任意の直動位置に配置されても、後端筒部２５Ａの螺合部５４とシャフト挿通孔２２の段差部２２Ｄとの間に位置するようになっている。
【００３２】
側方張出片５２と段差部２２Ｄとの間には、アシストバネ４０が備えられている。アシストバネ４０は、圧縮コイルバネになっていて、内側に直動シャフト５０が挿通されている。そして、アシストバネ４０は、側方張出片５２と当接して直動シャフト５０を後方、即ち、開弁方向に付勢している。ここで、ロータ側界磁部１６が回転すると側方張出部５２も一体回転するが、側方張出部５２は、例えば、Ｅリングのような止め輪になっていていて、アシストバネ４０との摺動抵抗が小さくなっている。なお、本実施形態では、側方張出片５２の前面が本発明のアシスト当接部４１になっている。
【００３３】
さて、本実施形態のモータ駆動弁１０では、図３に示した状態で、流入口２６側の流体と流出口２７側の流体の差圧によって、弁体３１が閉弁方向に押される。この状態から直動シャフト５０を開弁方向に移動させると、図３から図２への変化に示すように、基端シャフト部５０Ａの抜止片５７が先端シャフト部５０Ｂの係止片５８と当接し、基端シャフト部５０Ａは、弁体３１を介して流体から閉弁方向の力を受ける。また、このとき、アシストバネ４０は、側方張出部５２のアシスト当接部４１により圧縮変形されていて、基端シャフト部５０Ａがアシストバネ４０から開弁方向（図２における上方向）の力を受けている。
【００３４】
そして、図２の状態から、直動シャフト５０が更に開弁方向に駆動されると、図２から図４への変化に示すように、先端シャフト部５０Ｂが基端シャフト部５０Ａと共に開弁方向に移動し、弁体３１が弁座３０Ａから離間して弁口３０が開く。
【００３５】
ここで、本実施形態では、図５に示すように、ベース内流路９０に圧力Ｐ１〜Ｐ２の範囲の流体が導入され、アシストバネ４０の付勢力は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の間の真ん中の圧力Ｐ３の流体が流れた場合において、開弁直前の状態で直動シャフト５０にかかる力がゼロとなるように設定されている。なお、図５では、アシストバネ４０が無かった場合に、直動シャフト５０にかかる力が２点鎖線で表されている。
【００３６】
モータ駆動弁１０の構成に関する説明は以上である。次に、モータ駆動弁１０の作用効果について説明する。本実施形態のモータ駆動弁１０では、開弁状態で弁体３１を閉弁方向に駆動して弁体３１が弁座３０Ａと当接すると、弁体３１が上流側と下流側の流体の差圧による流体圧負荷を受けて弁座３０Ａに押しつけられる。従って、開弁時には、流体圧負荷より大きな力を弁体３１に付与する必要がある。ここで、本実施形態のモータ駆動弁１０では、アシストバネ４０によって、流体圧負荷と反対側に弁体３１が付勢されるので、開弁時にステッピングモータ１３に必要とされる動力を小さくすることができ、ステッピングモータ１３の小型化が可能になる。
【００３７】
しかも、アシストバネ４０の付勢力は、流体の圧力範囲Ｐ１〜Ｐ２の真ん中の圧力Ｐ３の流体が流れたときに弁体３１が受ける流体圧負荷を打ち消すように設定されているので、開弁時にステッピングモータ１３に必要な動力を最小にすることができる。また、この構成によれば、正逆両方向に同等の動力を発生できるステッピングモータ１３の有効利用が図られる。
【００３８】
また、本実施形態のモータ駆動弁１０では、直動シャフト５０の側方張出部５２とメインベース２１の間にアシストバネ４０を配置したことで、サブベース２５にメインベース２１を取り付けるときに、アシストバネ４０を組み付けることができるので、流体の圧力が変更されても、アシストバネ４０を変更するだけで、その流体の圧力に応じたモータ駆動弁１０を提供することが可能になる。
【００３９】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。図６に示すように、本実施形態のモータ駆動弁１０Ｖでは、直動シャフト５０のフランジ部５０Ｆとサブベース２５との間にアシストバネ４０Ｖが設けられている。具体的には、直動シャフト５０のうちフランジ部５０Ｆの前側にスラストベアリング４２が挿通され、そのスラストベアリング４２と後端筒部２５Ａの後面との間にアシストバネ４０Ｖが挟まれている。アシストバネ４０Ｖは、圧縮コイルバネになっていて、フランジ部５０Ｆが、スラストベアリング４２を介してアシストバネ４０Ｖから後方、即ち、開弁方向の付勢力を受けている。即ち、本実施形態では、フランジ部５０Ｆの前面がアシスト当接部４１Ｖになっている。
【００４０】
なお、本実施形態のモータ駆動弁１０Ｖでは、直動シャフト５０が側方張出部５２を備えてない点が第１実施形態と異なっている。モータ駆動弁１０Ｖのその他の構成については、第１実施形態と同様になっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。
【００４１】
本実施形態のモータ駆動弁１０Ｖによれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。しかも、直動シャフト５０がロータ界磁部１６と一体回転しても、スラストベアリング４２によって、アシスト当接部４１Ｖの回転がアシストバネ４０Ｖに伝達されないので、ロータ側界磁部１６の回転トルクの増大を招くこともなく、アシストバネ４０Ｖの摩耗を抑えることができる。また、アシストバネ４０Ｖがサブベース２５に組みつけられているので、メインベース２１にサブベース２５を取り付けるだけでモータ駆動弁１０Ｖが得られる。
【００４２】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。本実施形態は、第１実施形態のモータ駆動弁１０を変形したものであり、アシストバネを板バネにした点が大きく異なっている。具体的には、図７に示すように、本実施形態に係るモータ駆動弁１０Ｗでは、サブベース２５の前端筒部２５Ｂの内側に内側固定筒６５が嵌合固定されている。内側固定筒６５は、後端部が段付き状に縮径されていて、その内側固定筒６５の段差部６５Ｄが、前端筒部２５Ｂの内側面に形成された段差部２５Ｄに突き当てられている。そして、内側固定筒６５の後端面とサブベース２５の内側面の拡径部２５Ｋとの間に、アシストバネ４０Ｗが配置されている。
【００４３】
アシストバネ４０Ｗは、筒体の一端が内側にカシメられた形状をなし、そのカシメられた部分が弾性片６２になっている。そして、アシストバネ４０Ｗは、内側に直動シャフト５０が挿通されて、弾性片６２の外側部分がサブベース２５の内側面の拡径部２５Ｋと当接し、弾性片６２の内側部分が側方張出片５２に前側から当接するようになっている。なお、本実施形態では、側方張出片５２の前面が本発明のアシスト当接部４１Ｗになっている。
【００４４】
モータ駆動弁１０Ｗのその他の構成については、第１実施形態のモータ駆動弁１０と同じになっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。本実施形態のモータ駆動弁１０Ｗによれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４５】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態を、図８に基づいて説明する。図８に示すように、本実施形態のモータ駆動弁１１０では、直動シャフト１５０が弁口３０に対して下流側に配置されている点が、上記第１〜第３実施形態と大きく異なっている。
【００４６】
具体的には、図８に示すように、モータ駆動弁１１０は、シャフト挿通孔２２の前側に弁体収容部１３３を備えている。また、流入口２６及び流出口２７は、共に支持ベース２０のメインベース２１の側面に形成されていて、流入口２６が弁体収容部１３３に側方から連通し、流出口２７がシャフト挿通孔２２に側方から連通している。
【００４７】
弁体収容部１３３は、直動シャフト１５０と同軸に配置されて弁体１３１を直動可能に収容している。弁体１３１は、弁口３０側の端部が弁口３０の開口縁部と当接可能になっている。また、直動シャフト１５０は、テーパー状に縮径された先端突部１５１を有し、弁体１３１の弁口３０側の端面の中心には、先端突部１５１を受容可能な受容凹部１３１Ａが形成されている。
【００４８】
弁体１３１のうち弁口３０と反対側の端部と、弁体収容部１３３のうち弁口３０と対向する対向壁１３３Ｈとの間には、弁体付勢バネ１３２（本発明の「閉弁付勢バネ」に相当する。）が設けられていて、この弁体付勢バネ１３２により弁体１３１が弁口３０側、即ち、閉弁方向側に付勢されている。なお、弁体付勢バネ１３２は、弁体１３１、対向壁１３３Ｈそれぞれに突設された位置決め突部１３１Ｔ，１３３Ｔによって位置決めされている。
【００４９】
図８に示すように、モータ駆動弁１１０では、アシストバネ１４０は、圧縮コイルバネになっていて、直動シャフト５０の側方張出部５２と後端筒部２５Ａの螺合部５４との間に配置されている。そして、本実施形態では、側方張出部５２の後面が本発明のアシスト当接部１４１になっている。
【００５０】
なお、側方張出部５２は、直動シャフト１５０が任意の直動位置に配置されても、後端筒部２５Ａの内側に収容されるようになっている。また、本実施形態では、直動シャフト１５０が１本のシャフトで構成され、上記第１〜第５実施形態の直動シャフト５０のように基端シャフト部５０Ａと先端シャフト部５０Ｂとを備えていない点がそれら実施形態と異なっている。
【００５１】
モータ駆動弁１１０のその他の構成については、上記第１実施形態と同様になっているので、同一符号を付すことで説明を省略する。本実施形態のモータ駆動弁１１０によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によれば、弁口３０を閉じた状態でメインベース２５からサブベース２１を取り外すことができるので、例えば、サブベース２１を交換する際に、メインベース２５から流体を抜く手間が省ける。
【００５２】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態を、図９〜図１０に基づいて説明する。図９に示すように、本実施形態のモータ駆動弁１０Ｘは、弁体３１が弁口３０の下流側に配置されている点が、第１実施形態と大きく異なっている。即ち、本実施形態では、流入口２６と流出口２７の配置が、第１実施形態と反対になっている。なお、圧縮コイルバネ５３の付勢力は、閉弁状態で弁体３１が受ける流体圧負荷よりも大きくなっている。
【００５３】
また、図１０に示すように、モータ駆動弁１０Ｘでは、アシストバネ４０Ｘが圧縮コイルバネになっていて、側方張出部５２と後端筒部２５Ａの螺合部５４との間に配置されている。そして、アシストバネ４０Ｘは、直動シャフト５０が開弁方向に移動したときに圧縮変形して、直動シャフト５０を閉弁方向に付勢する。なお、本実施形態では、側方張出部５２の後端面がアシスト当接面４１Ｘになっている。
【００５４】
本実施形態のモータ駆動弁１０Ｘでは、開弁状態から弁体３１を駆動して、弁体３１が弁座３０Ａをと当接すると、弁体３１が流体圧負荷により弁座３０Ａから離れる方向に押され、これに伴って、直動シャフト５０が開弁方向に押される。従って、閉弁状態を維持するために、流体圧負荷以上の力で直動シャフト５０（弁体３１）を閉弁方向に押し返す必要がある。ここで、本実施形態のモータ駆動弁１０Ｘでは、アシストバネ４０Ｘによって、閉弁方向に弁体３１が付勢されるので、閉弁状態を維持するためにステッピングモータ１３に必要とされる動力を小さくすることができ、ステッピングモータ１３の小型化が可能になる。
【００５５】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態を、図１１に基づいて説明する。本実施形態は、第５実施形態を変形したものであり、アシストバネの配置が主として異なっている。具体的には、図１１に示すように、本実施形態のモータ駆動弁１０Ｙでは、側方張出部５２が、基端シャフト部５０Ａの基端部、即ち、螺旋ガイド１７よりも後側の部分に配置されている。また、円筒ケース１４の後端壁１４Ａには、側方張出部５２と対向するバネ固定部７０が備えられている。そして、バネ固定部７０と側方張出部５２との間に、アシストバネ４０Ｙが配置されている。このアシストバネ４０Ｙは、圧縮コイルバネになっていて、側方張出部５２に前向きの付勢力を付与する。なお、本実施形態では、側方張出部５２の後面がアシスト当接部４１Ｙになっている。
【００５６】
なお、詳細には、側方張出部５２の後端面の中心部には、位置決め突部５２Ｔが形成されている。また、バネ固定部７０は、直動シャフト５０の中心軸上に配置され、前端面の中心部から中心突部７０Ｔが突出している。そして、アシストバネ４０Ｙの両端部の内側に側方張出部５２の位置決め突部５２Ｔとバネ固定部７０の中心突部７０Ｔが挿通されて、アシストバネ４０Ｙが位置決めされている。
【００５７】
モータ駆動弁１０Ｙのその他の構成は、第５実施形態と同じになっている。本実施形態のモータ駆動弁１０Ｙによれば、第５実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５８】
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５９】
（１）上記第１〜第４実施形態では、流体の圧力範囲Ｐ１〜Ｐ２の真ん中の圧力Ｐ３（図５参照）の流体が流れたときの流体圧負荷を打ち消すようにアシストバネ４０〜４０Ｗ，１４０の付勢力が設定されていたが、圧力範囲Ｐ１〜Ｐ２内の圧力値の流体が流れたときの流体圧負荷を打ち消すようにアシストバネ４０〜４０Ｗ，１４０の付勢力が設定されていれば、これに限定されるものではない。具体的には、使用頻度の高い圧力値の流体が流れたときの流体圧負荷を打ち消すようにアシストバネ４０〜４０Ｗ，１４０の付勢力を設定してもよい。このような構成としても、正逆両方向に同等の動力を発生できるステッピングモータ１３の有効利用が図られる。
【００６０】
（２）アシストバネとして、皿バネ又はウェーブワッシャーを用いた構成であってもよい。
【００６１】
（３）上記第２実施形態において、スラストベアリング４２を設けずに、アシストバネ４０Ｖが直動シャフト５０のフランジ部５０Ｆに当接する構成としてもよい。
【００６２】
（４）上記第２実施形態の構成を、上記第３〜６実施形態に適用してもよい。即ち、各実施形態において、アシストバネとアシスト当接部との間にスラストベアリングを備えた構成としてもよい。
【００６３】
（５）上記第４実施形態では、弁体１３１は、閉弁方向側の面が平坦であったが、図１２に示す弁体１３１Ｗのように球状であってもよい。なお、図１２に示す例では、直動シャフト１５０Ｗの前端面が平坦となっている。
【００６４】
（６）上記第１〜第３、第５、第６実施形態では、弁体がニードル状であったが、上記第４実施形態の弁体１３１（図８参照）のように、閉弁方向側の面が平坦な形状であってもよいし、上記変形例（５）の弁体１３１Ｗ（図１２参照）のように球状であってもよい。
【００６５】
（７）上記第１〜第３、第５、第６実施形態において、弁体付勢バネ５３を備えない構成としてもよい。また、弁体付勢バネ５３の有無にかかわらず、完全閉弁しない構成としてもよい。
【００６６】
（８）上記第４実施形態及び上記変形例（５）において、流体の流れを反転させ、弁体付勢バネ１３２の付勢力を閉弁状態で弁体１３１，１３１Ｗが受ける流体圧負荷以上の大きさに設定してもよい。この構成では、動シャフト１５０が弁体付勢バネ１３２の付勢力に抗して弁体１３１，１３１Ｗを開弁側に押すことになるが、アシストバネ１４０によってステッピングモータ１３に必要な動力を小さくすることができる。なお、この構成では、弁体付勢バネ１３２が本発明の「閉弁付勢バネ」にも相当する。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１０Ｖ，１０Ｗ，１０Ｘ，１０Ｙ，１１０    モータ駆動弁
１３    ステッピングモータ（モータ）
１５    ステータ側界磁部（ステータ）
１６    ロータ側界磁部（ロータ）
２１    メインベース
２５    サブベース
２５Ｎ    ベース螺旋孔
３０    弁口
３０Ａ    弁座
３１，１３１，１３１Ｗ    弁体
４０，４０Ｖ，４０Ｗ，４０Ｘ，４０Ｙ，１４０    アシストバネ
４１，４１Ｖ，４１Ｗ，４１Ｘ，４１Ｙ，１４１    アシスト当接部
４２    スラストベアリング
５０，１５０，１５０Ｗ    直動シャフト
５０Ｎ    シャフト螺子部
１３２    弁体付勢バネ（閉弁付勢バネ）
【図１】
2014035060.tif 000003
【図２】
2014035060.tif 000004
【図３】
2014035060.tif 000005
【図４】
2014035060.tif 000006
【図５】
2014035060.tif 000007
【図６】
2014035060.tif 000008
【図７】
2014035060.tif 000009
【図８】
2014035060.tif 000010
【図９】
2014035060.tif 000011
【図１０】
2014035060.tif 000012
【図１１】
2014035060.tif 000013
【図１２】
2014035060.tif 000014