(57)【要約】【課題】  弁体の位置をより正確に検出することが可能な電動弁を提供する。【解決手段】  電動弁は、弁軸と、弁体と、第１方向に平行な方向に弁軸とともに移動可能なロータ部材と、ロータ部材に回転力を付与するステータ部材と、ロータ部材とともに回転する永久磁石部材と、永久磁石の回転角度を検出する角度センサと、ロータ部材または弁軸の永久磁石部材に対する相対移動をガイドするガイド部材とを具備する。永久磁石部材が回転するとき、永久磁石部材と角度センサとの間の距離は一定である。【選択図】図１
2018179133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁軸と、
前記弁軸の第１端部に配置された弁体と、
ロータ回転軸まわりを回転可能であるとともに、第１方向に平行な方向に前記弁軸とともに移動可能なロータ部材と、
前記ロータ部材に回転力を付与するステータ部材と、
前記ロータ部材とともに回転する永久磁石部材と、
前記永久磁石部材に含まれる永久磁石の上方に配置され、前記永久磁石の回転角度を検出する角度センサと、
前記ロータ部材または前記弁軸の前記永久磁石部材に対する相対移動をガイドするガイド部材と
を具備し、
前記ガイド部材は、前記ロータ部材とともに前記第１方向に平行な方向に移動可能、かつ、前記ロータ部材とともに回転可能であり、
前記永久磁石部材が回転するとき、前記永久磁石部材と前記角度センサとの間の距離は一定である電動弁。
【請求項２】
前記ロータ部材を収容するケースと、
前記永久磁石部材を、前記ケースの端壁に向かう方向に付勢する第１付勢部材と
を更に具備する請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記第１付勢部材は、前記永久磁石部材と前記ロータ部材との間、または、前記永久磁石部材と前記ガイド部材との間に配置されている請求項２に記載の電動弁。
【請求項４】
前記ケースと前記永久磁石部材との間には、ベアリング部材が配置されている請求項２または３に記載の電動弁。
【請求項５】
前記ガイド部材は、前記永久磁石部材に設けられた第１係合部に係合する第２係合部を有し、
前記第２係合部は、前記第１係合部に、相対回転不能かつ前記第１方向に平行な方向に相対移動可能に係合している請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動弁。
【請求項６】
前記弁軸と前記前記ロータ部材とを互いに圧接させる第２付勢部材を更に具備する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動弁。
【請求項７】
下側ベース部材と、
前記下側ベース部材に、直接的または間接的に固定されたロータ支持部材と
を更に具備し、
前記ロータ部材の第１ねじ部と、前記ロータ支持部材の第２ねじ部とが互いに螺合している請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電動弁。
【請求項８】
前記ガイド部材は、前記弁軸の第２端部である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動弁に関し、特に、弁体の位置を検出することが可能な電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動弁の弁開度を検出するために角度センサを用いることが知られている。
【０００３】
関連する技術として、特許文献１には、電動弁の弁開度検出装置が開示されている。特許文献１に記載の弁開度検出装置は、回転軸に固定したＮ極およびＳ極を円周上に等分割に着磁した磁気ドラムと、該ＮＳ極に相対するキヤン外側の円周上に設けた回転角検出用磁気センサと、回転軸の端部に設けた磁石と、磁石に相対するキヤン外側に設けた、上下位置検出用磁気センサと、回転角検出用磁気センサおよび上下位置検出用磁気センサの検出値から弁開度を演算する弁開度演算手段と、を備える。
【０００４】
また、特許文献２には、ステッピングモータを用いた電動弁が開示されている。特許文献２に記載の電動弁は、ステータと、ステータによって回転駆動されるロータと、ロータの回転位置を検出する検出ロータと、検出ロータの外側に配置されるホールＩＣとを備える。特許文献２に記載の電動弁では、検出ロータの外側に配置されるホールＩＣによって検出される出力信号に基づいてロータの回転位置が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２６３３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６１１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の電動弁では、ロータ等の回転体の径外方向に配置された磁気センサによって回転体の回転角度を検出する。しかし、回転体の径外方向に配置された磁気センサによって回転体の回転角度を検出する場合、回転体の径外方向に多数の磁気センサを配置しなければ、回転体の回転角度を精密に検出することが困難である。多数の磁気センサを配置する場合には、コストが増加する。また、多数の磁気センサを配置するためのスペースを確保する必要があるし、多数の磁気センサを支持するための支持機構が複雑化するおそれもある。また、磁気センサが、ホール電流の増減により回転角度を検出する場合には、電源がＯＦＦになった時に回転角度情報が失われ、再び電源がＯＮになった時に、回転体の絶対的な回転角度がわからなくなるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、回転シャフトの回転角をより正確に検出することによって、弁体の位置をより正確に検出することが可能な電動弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明による電動弁は、弁軸と、前記弁軸の第１端部に配置された弁体と、ロータ回転軸まわりを回転可能であるとともに、第１方向に平行な方向に前記弁軸とともに移動可能なロータ部材と、前記ロータ部材に回転力を付与するステータ部材と、前記ロータ部材とともに回転する永久磁石部材と、前記永久磁石部材に含まれる永久磁石の上方に配置され、前記永久磁石の回転角度を検出する角度センサと、前記ロータ部材または前記弁軸の前記永久磁石部材に対する相対移動をガイドするガイド部材とを具備する。前記ガイド部材は、前記ロータ部材とともに前記第１方向に平行な方向に移動可能、かつ、前記ロータ部材とともに回転可能である。また、前記永久磁石部材が回転するとき、前記永久磁石部材と前記角度センサとの間の距離は一定である。
【０００９】
上述の電動弁は、前記ロータ部材を収容するケースと、前記永久磁石部材を、前記ケースの端壁に向かう方向に付勢する第１付勢部材とを更に具備していてもよい。
【００１０】
上述の電動弁において、前記第１付勢部材は、前記永久磁石部材と前記ロータ部材との間、または、前記永久磁石部材と前記ガイド部材との間に配置されていてもよい。
【００１１】
上述の電動弁において、前記ケースと前記永久磁石部材との間には、ベアリング部材が配置されていてもよい。
【００１２】
上述の電動弁において、前記ガイド部材は、前記永久磁石部材に設けられた第１係合部に係合する第２係合部を有していてもよい。また、前記第２係合部は、前記第１係合部に、相対回転不能かつ前記第１方向に平行な方向に相対移動可能に係合していてもよい。
【００１３】
上述の電動弁は、前記弁軸と前記前記ロータ部材とを互いに圧接させる第２付勢部材を更に具備していてもよい。
【００１４】
上述の電動弁は、下側ベース部材と、前記下側ベース部材に、直接的または間接的に固定されたロータ支持部材とを更に具備していてもよい。また、前記ロータ部材の第１ねじ部と、前記ロータ支持部材の第２ねじ部とが互いに螺合していてもよい。
【００１５】
上述の前記ガイド部材は、前記弁軸の第２端部であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、弁体の位置をより正確に検出することが可能な電動弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１の実施形態における電動弁の概略断面図である。
【図２】図２は、第１係合部と第２係合部との間の係合関係の一例を示す概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１係合部と第２係合部との間の係合関係の他の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図４は、永久磁石位置決め機構の一例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における電動弁の一部の概略拡大断面図である。
【図６】図６は、図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における電動弁の一部の概略拡大断面図である。
【図８】図８は、第２の実施形態における電動弁の一部の概略拡大断面図である。
【図９】図９は、永久磁石部材の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、実施形態における電動弁について説明する。なお、以下の実施形態の説明において、同一の機能を有する部位、部材については同一の符号を付し、同一の符号が付された部位、部材についての繰り返しとなる説明は省略する。
【００１９】
（方向の定義）
本明細書において、弁軸３０の弁体１０側の端部を第１端部３０ａと呼び、弁軸３０の弁体とは反対側の端部を第２端部３０ｂと呼ぶ。また、本明細書において、「上方」は、第１端部から第２端部に向かう方向と定義される。よって、実際には、第２端部が第１端部よりも下方にある場合であっても、本明細書においては、第１端部から第２端部に向かう方向が、「上方」である。なお、本明細書では、上方と反対の方向、すなわち、第２端部から第１端部に向かう方向が「下方」である。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１乃至図４を参照して、第１の実施形態における電動弁１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における電動弁１Ａの概略断面図である。図２は、第１係合部７１と第２係合部５１との間の係合関係の一例を示す概略断面図である。図３Ａは、第１係合部７１と第２係合部５１との間の係合関係の他の一例を示す概略断面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、永久磁石位置決め機構の一例を示す概略断面図である。
【００２１】
電動弁１Ａは、弁軸３０（弁シャフト）と、弁軸の第１端部３０ａに配置された弁体１０と、ロータ回転軸まわりを回転可能なロータ部材６４と、ロータ部材６４に回転力を付与するステータ部材６２と、ロータ部材６４とともに回転する永久磁石部材７０と、永久磁石部材７０に含まれる永久磁石７２の回転角度を検出する角度センサ８０と、永久磁石部材７０に対するロータ部材６４の相対移動をガイドするガイド部材５０とを備える。
【００２２】
弁軸３０（弁シャフト）は、弁体１０を支持する部材である。弁軸３０は、棒状の形状を有する。
【００２３】
弁体１０は、弁軸３０の第１端部３０ａ、すなわち、下方端部に配置されている。弁体１０は、弁軸３０と一体に形成されてもよいし、弁体１０と弁軸３０とが別々に用意され、両者が互いに結合されてもよい。
【００２４】
弁体１０は、弁座２１に当接（着座）することにより流路を閉鎖し、弁座２１から離間することにより流路を開放する。図１に記載の例では、電動弁１Ａは、第１流路１１２と、第２流路１１４とを備える。弁体１０と弁座２１とが離間しているとき、換言すれば、弁体１０が上方位置にあるとき、流体が、第１流路１１２を介して弁室ＶＳ内に流入し、弁室ＶＳ内の流体が、第２流路１１４を介して排出される。他方、弁体１０が弁座２１に着座しているとき、換言すれば、弁体１０が下方位置にあるとき、第１流路１１２と第２流路１１４とは互いに非連通状態となる。
【００２５】
ロータ部材６４は、ロータ回転軸まわりを回転可能である。図１に記載の例では、ロータ回転軸は弁軸３０の中心軸ＡＸと一致している。ロータ部材６４は、第１方向に平行な方向に移動可能である。第１方向は、ロータ回転軸に平行な方向であり、例えば、「下方向」または、「上方向」である。
【００２６】
ロータ部材６４は、ロータ支持部材４０に設けられた第２ねじ部４０ｃに螺合する第１ねじ部６４０ｃを備える。このため、ロータ部材６４がロータ回転軸のまわりを回転すると、ロータ部材６４は、第１方向に平行な方向に上下動する。また、後述のとおり、弁軸３０とロータ部材６４とは互いに接触しているため、ロータ部材６４が第１方向に平行な方向に上下動すると、弁軸３０も第１方向に平行な方向に上下動する。
【００２７】
ステータ部材６２は、ロータ部材６４に回転力を付与する。より具体的には、ステータ部材６２のコイル６２０に電流が流れると、コイル６２０とロータ部材６４との間の電磁気的作用により、ロータ部材６４が回転する。
【００２８】
永久磁石部材７０は永久磁石７２を含み、永久磁石７２は、ロータ回転軸に垂直な断面において、Ｎ極とＳ極とを含む。また、永久磁石部材７０は、ロータ部材６４とともに、ロータ回転軸のまわりを回転する。加えて、永久磁石部材７０は、ロータ部材６４に対して第１方向に平行な方向に相対移動する。より具体的には、永久磁石部材７０の上下方向位置が維持された状態で、ロータ部材６４は、永久磁石部材７０に対して上下動する。ロータ部材６４の永久磁石部材７０に対する相対移動をガイドするのが、後述のガイド部材５０である。
【００２９】
角度センサ８０は、永久磁石７２の上方に配置され、永久磁石の回転角度（より具体的には、ロータ回転軸まわりの回転角度）を検出する。角度センサ８０は、永久磁石７２の回転角度を検出するセンサであるため、永久磁石７２を含む回転体からは、離間配置されている。角度センサ８０は、磁束密度等を検出する磁気検出素子８２を含む。永久磁石７２が、ロータ回転軸のまわりを回転すると、磁気検出素子８２を通過する磁束が変化する。こうして、磁気検出素子８２（角度センサ８０）は、永久磁石７２の回転角度を検出する。
【００３０】
永久磁石７２が、ロータ回転軸のまわりを回転すると、永久磁石７２の上方に配置された磁気検出素子８２を通過する磁束の角度は連続的に変化する。よって、磁気検出素子８２（角度センサ８０）は、永久磁石７２の回転角度を連続的に検出することができる。なお、図１に記載の例において、永久磁石７２の回転角度の変化は、弁体１０の中心軸ＡＸに沿う方向の位置変化に比例する。よって、角度センサ８０が、永久磁石７２の回転角度を検出することによって、弁体１０の中心軸ＡＸに沿う方向の位置、すなわち、弁の開度を算出することができる。電動弁１Ａは、角度センサ８０が出力する角度データを、弁体１０の中心軸ＡＸに沿う方向の位置データ、すなわち、弁の開度データに変換する演算装置９１を備えていてもよい。演算装置は、制御基板９０上に配置されていてもよい。
【００３１】
ガイド部材５０は、ロータ部材６４の永久磁石部材７０に対する相対移動をガイドする部材である。図１に記載の例では、ガイド部材５０は、ロータ部材６４に連結されている。
【００３２】
ガイド部材５０は、ロータ部材６４とともに第１方向に平行な方向に移動し、かつ、ロータ部材６４とともに回転する。このため、ロータ部材６４がロータ回転軸まわりを回転しつつ上下動すると、ガイド部材５０もロータ回転軸まわりを回転しつつ上下動する。これに対し、永久磁石部材７０は、ガイド部材５０およびロータ部材６４とともに回転するが、上下方向には移動しない。
【００３３】
ロータ部材６４の永久磁石部材７０に対する相対移動（第１方向の相対移動）をガイドするために、図１に記載の例では、ガイド部材５０と、永久磁石部材７０とは、スライド機構を含む。図１に記載の例では、スライド機構は、永久磁石部材７０に設けられた第１係合部７１と、ガイド部材に設けられた第２係合部５１とを含む。そして、永久磁石部材７０に設けられた第１係合部７１は、ガイド部材５０に設けられた第２係合部５１に、第１方向に平行な方向に相対移動可能に係合している。なお、第１係合部７１と第２係合部５１との間の係合は、ロータ回転軸まわりに相対回転不能な係合である。
【００３４】
図１に記載の例では、第１係合部７１は、永久磁石部材７０に設けられた穴部７１ｃであり、第２係合部５１は、当該穴部７１ｃに挿入可能な凸部５１ｃである。なお、穴部７１ｃは、貫通形態の穴部であってもよいし、非貫通形態の穴部（すなわち、凹部）であってもよい。
【００３５】
代替的に、図２に示されるように、永久磁石部材７０に設けられた第１係合部７１が、凸部７１ｄであり、ガイド部材５０に設けられた第２係合部５１が穴部５１ｄであってもよい。更に代替的に、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、永久磁石部材７０に設けられた第１係合部７１が凸部７１ｅであり、ガイド部材５０に設けられた第２係合部５１が凸部５１ｅであってもよい。
【００３６】
第１の実施形態では、永久磁石部材７０が回転するとき（より具体的には、永久磁石部材７０がロータ回転軸まわりを回転するとき）、永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離は一定である。
【００３７】
第１の実施形態では、電動弁１Ａが、ロータ部材６４の永久磁石部材７０に対する相対移動をガイドするガイド部材５０を備え、かつ、永久磁石部材７０が回転するとき、永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離が一定である。このため、角度センサ８０が検出する磁束の変化は、純粋に、永久磁石部材７０の回転角度の変化に依存する。永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離が変化する場合には、永久磁石部材７０の上下動に伴う磁束の変化（ノイズ）を考慮して、角度センサ８０から出力される信号を評価する必要がある。これに対し、第１の実施形態では、原理的に、角度センサ８０から出力される信号には、永久磁石部材７０の上下動に伴う磁束の変化（ノイズ）が含まれない。このため、演算装置９１は、角度センサ８０から出力される信号に基づいて、永久磁石７２の回転角度をより正確に算出することができる。その結果、演算装置９１は、永久磁石７２の回転角度に比例する弁体１０の上下方向位置を、より正確に算出することができる。
【００３８】
図１に記載の例では、電動弁１Ａは、ロータ部材６４を収容するケース（例えば、キャン１００）と、永久磁石部材７０を、ケースの端壁１０２に向かう方向に付勢する第１付勢部材５６（例えば、圧縮ばね等のスプリング）とを備える。このため、永久磁石部材７０は、ベアリング部材７７等を介して、ケースの端壁１０２に向かって押し付けられ、永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離は変化しない。図１に記載の例では、端壁１０２と、ベアリング部材７７と、第１付勢部材５６とは、永久磁石７２と角度センサ８０との間の距離を一定に維持する永久磁石位置決め部材であるといえる。
【００３９】
代替的に、図４に示されるように、永久磁石部材７０が、上部ベアリング７７ａと、下部ベアリング７７ｂとによって、上下方向に移動不能、かつ、ロータ回転軸まわりに回転可能に支持されていてもよい。この場合、ベアリング部材７７（上部ベアリング７７ａ、および、下部ベアリング７７ｂ）が、永久磁石７２と角度センサ８０との間の距離を一定に維持する永久磁石位置決め部材であるといえる。図４に記載の例では、永久磁石部材７０とケースの端壁１０２との間に上部ベアリング７７ａが配置され、ケース（キャン１００）の側壁１０４と、永久磁石部材７０の下面との間に下部ベアリング７７ｂが配置されている。
【００４０】
第１の実施形態において、電動弁１Ａが、永久磁石部材７０を、ケースの端壁１０２に向かう方向に付勢する第１付勢部材５６を備える場合には、シンプルな機構で、永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離を維持することが可能である。
【００４１】
また、第１の実施形態において、ケースと永久磁石部材７０との間に、ベアリング部材７７が配置されている場合には、ケースに対して永久磁石部材７０がスムーズに回転する。
【００４２】
（電動弁１Ａの動作）
続いて、図１を参照しつつ、電動弁１Ａの動作の一例について説明する。初期状態において、弁体１０と弁座２１とは離間しているものとする（すなわち、弁体１０の位置が、図１において示される位置よりも上方にあるものとする）。第１ステップＳＴ１において、ステータ部材６２のコイル６２０に電流が流れる。
【００４３】
コイル６２０に電流が流れると、コイル６２０とロータ部材６４との間の電磁気的作用により、ロータ部材６４が回転する（第２ステップＳＴ２）。上述のとおり、ロータ部材６４は、回転するとともに上下動する。このため、第２ステップＳＴ２では、ロータ部材６４は、回転するとともに上下動する（ここでは、ロータ部材６４が下方に移動するものとする）。
【００４４】
ガイド部材５０は、ロータ部材６４に連結されている。このため、ロータ部材６４が回転するとともに下方に移動すると、ガイド部材５０も回転するとともに下方に移動する（第３ステップＳＴ３）。また、後述のとおり、ロータ部材６４と弁軸３０とは、互いに圧接されている。このため、ロータ部材６４が回転するとともに下方に移動すると、弁軸３０は下方に移動する。こうして、弁体１０は、弁座２１に着座する（第４ステップＳＴ４）。
【００４５】
なお、ガイド部材５０と永久磁石部材７０とは、ロータ回転軸まわりに相対回転不能に係合され、かつ、第１方向に相対移動可能に係合されている。このため、第３ステップＳＴ３において、ガイド部材５０が回転するとともに下方に移動すると、永久磁石部材７０は、ロータ回転軸まわりを回転する。そして、永久磁石部材７０に含まれる永久磁石７２の回転角度は、角度センサによって検出される。
【００４６】
第３ステップＳＴ３において、ロータ部材６４の回転量は、弁軸３０の上下方向の移動量に比例し、また、ロータ部材６４の回転量は、角度センサによって検出される永久磁石の回転角度（回転量）に比例する。こうして、第１の実施形態では、角度センサ８０によって検出される永久磁石の回転角度（回転量）に基づいて、弁軸３０および弁体１０の上下方向位置を求めることができる。
【００４７】
（第１の実施形態についてのより詳細な説明）
図１、および、図５乃至図７を参照して、第１の実施形態の各構成要素について、より詳細に説明する。図５は、第１の実施形態における電動弁１Ａの一部の概略拡大断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。図７は、第１の実施形態における電動弁１Ａの一部の概略拡大断面図である。なお、図７は、弁軸３０が上方位置にある状態を示している。
【００４８】
（ハウジング部材４）
図１に記載の例では、電動弁１Ａは、ハウジング部材４を備える。ハウジング部材４内には、収容空間ＳＰ（例えば、液密な閉空間）が形成され、収容空間ＳＰ内には、ステータ部材６２、キャン１００、制御基板９０等が収容される。
【００４９】
図１に記載の例では、ハウジング部材４は、側壁を構成する筒状部材４ａと、カバー部材４ｂとを備える。
【００５０】
（ロータ部材６４および永久磁石部材７０を収容するケース）
図１に記載の例では、電動弁１Ａは、ロータ部材６４および永久磁石部材７０を収容するケース（例えば、金属製のキャン１００）を備える。そして、ケースの端壁１０２は、角度センサ８０と、永久磁石部材７０との間に配置されている。換言すれば、角度センサ８０と永久磁石部材７０とは、ケースの端壁１０２を介して対向配置される。なお、ケースは、回転運動しない。よって、電動弁１Ａが作動する時には、ロータ部材６４および永久磁石部材７０は、静止状態にあるケースに対して相対回転する。ロータ部材６４および永久磁石部材７０等の回転体がケース内で回転するとき、回転体の振動がケースに伝わる可能性がある。図１に記載の例では、角度センサ８０が、ケースから離間配置されているため、回転体の振動が角度センサ８０に伝達されることが抑制される。よって、角度センサ８０による永久磁石７２の角度検出精度が向上する。
【００５１】
図１に記載の例では、ケースの端壁１０２は、永久磁石部材７０の上面を覆っている。また、図１に記載の例では、端壁１０２は、上側に凸であるドーム形状を有する。そして、ケースの端壁１０２からは、円筒状の側壁１０４が下方に向かって延びている。
【００５２】
（ステータ部材６２）
ステータ部材６２は、ボビン６２２と、ボビンに巻き付けられたコイル６２０を含む。コイル６２０には、電源に接続された電線６３０からパルス信号が入力される。そして、コイル６２０にパルス信号が入力されると、ロータ部材６４は、パルス信号のパルス数に対応する回転角度だけ回転する。すなわち、図１に記載の例では、ステータ部材６２と、ロータ部材６４とにより、ステッピングモータが構成されている。
【００５３】
図１に記載の例では、ステータ部材６２は、キャン１００の側壁１０４に固着されている。加えて、ステータ部材６２は、ボルト６２１を介して、ハウジング部材４に固定されている。
【００５４】
（制御基板９０）
制御基板９０（より具体的には制御基板上の回路）は、コイル６２０に供給されるパルス数を制御する。コイル６２０に、所定のパルス数が供給されると、ロータ部材６４は、パルス数に対応する回転角度だけ回転する。
【００５５】
図１に記載の例では、角度センサ８０は、ロータ部材６４の回転動作を制御する制御基板９０に支持されている。このため、角度センサ８０を支持する支持部材を別途用意する必要がない。このため、電動弁１Ａの構造が単純化され、電動弁１Ａの小型化が可能となる。なお、図１に記載の例では、制御基板９０は、ハウジング部材４（より具体的には、カバー部材４ｂ）によって支持されている。
【００５６】
（ロータ部材６４）
ロータ部材６４は、キャン１００の側壁１０４の内側に、キャン１００に対して回転自在に配置されている。ロータ部材６４は、磁性材料によって形成される。ロータ部材６４は磁石を備えるが、当該磁石は、角度センサ８０によって回転角度が検出される永久磁石７２とは別の磁石である。
【００５７】
図５を参照して、ロータ部材６４についてより詳細に説明する。ロータ部材６４は、磁石を含む外筒６４１と、第１ねじ部６４０ｃを含む内筒６４０とを有する。外筒６４１に含まれる磁石は、例えば、プラスチックマグネットである。
【００５８】
内筒６４０の材質は、例えば、金属である。内筒６４０の第１ねじ部６４０ｃは、雌ねじ部である。第１ねじ部６４０ｃは、ロータ支持部材４０の第２ねじ部４０ｃ（雄ねじ部）と螺合する。
【００５９】
図５に記載の例では、ロータ部材６４は、連結部材６４３を含む。そして、外筒６４１の上端部と、内筒６４０の上端部とが、連結部材６４３を介して連結されている。連結部材６４３は、例えば、リング形状を有する。連結部材６４３の材質は、例えば、真鍮等の金属である。連結部材６４３と外筒６４１（プラスチックマグネット）とは、インサート成形により一体的に形成されてもよい。連結部材６４３と内筒６４０とは、かしめ加工により固着されてもよい。
【００６０】
図５に記載の例では、ロータ部材６４は、位置決め部材６４６を含む。位置決め部材６４６は、ロータ部材６４の移動下限位置を規定する。具体的には、ロータ部材６４が、回転しつつ下方に移動すると、位置決め部材６４６と、ストッパ５８とが接触する。位置決め部材６４６とストッパ５８とが接触する位置が、ロータ部材６４の移動下限位置である。
【００６１】
ストッパ５８は、ロータ部材６４とともに回転しない任意の部材に設けることができる。図５に記載の例では、ストッパ５８はロータ支持部材４０に設けられている（例えば、ロータ支持部材４０に固着されている）。代替的に、ストッパ５８は、ケース（キャン１００）に設けられてもよい。
【００６２】
ロータ部材６４が回転しつつ下方に移動すると、角度センサ８０は、永久磁石７２の一方向の回転（例えば、時計回りの回転）を検出する。これに対し、位置決め部材６４６がストッパ５８に接触すると、その後、暫くの間、ロータ部材６４は、回転往復運動を行う。このとき、角度センサ８０は、永久磁石７２の回転往復運動（例えば、永久磁石７２が、時計回りの回転と、反時計回りの回転とを交互に繰り返す運動）を検出する。こうして、角度センサ８０からの出力信号に基づいて、演算装置９１は、位置決め部材６４６がストッパ５８に接触したか否かを判定することができる。なお、位置決め部材６４６がストッパ５８に接触するより前に、弁体１０は、弁座２１に着座し、第２付勢部材３６が収縮する。このため、ロータ部材６４が回転往復運動している時に、弁体１０が弁座２１から離間することはない。
【００６３】
以上とおり、第１の実施形態では、角度センサ８０からの出力信号（永久磁石７２の回転角度に対応する出力信号）に基づいて、弁体１０の弁座２１への着座を検出することができる。
【００６４】
（ロータ支持部材４０）
ロータ支持部材４０は、ロータ部材６４を支持し、ロータ部材６４の螺旋運動（回転しつつ上下動する運動）を案内する。より具体的には、ロータ支持部材４０の第２ねじ部４０ｃと、ロータ部材６４の第１ねじ部６４０ｃとの間の螺合によって、ロータ部材６４の螺旋運動が規定される。
【００６５】
ロータ支持部材４０は、下側ベース部材２に、直接的または間接的に固定される。図５に記載の例では、ロータ支持部材４０は、下側ベース部材２（より具体的には、下側ベース部材２の一部を構成する弁本体２０）に固定されている。
【００６６】
（ガイド部材５０）
図５を参照して、ガイド部材５０について説明する。ガイド部材５０は、ロータ部材６４に連結されている。ガイド部材５０と、ロータ部材６４との間の連結は、固着による連結であってもよいし、嵌合による連結であってもよい。図５に記載の例では、ガイド部材５０の凸部が、ロータ部材６４（より具体的には、連結部材６４３）の穴部に嵌合され、かつ、ガイド部材５０が、第１付勢部材５６によって、ロータ部材６４に押し付けられている。このため、ガイド部材５０とロータ部材６４とは、一体的にロータ回転軸まわりを回転し、かつ、一体的に上下動する。
【００６７】
図６に記載の例では、ガイド部材５０は、４個の第２係合部５１を備える。そして、ガイド部材５０の４個の第２係合部５１が、永久磁石部材７０に設けられた４個の第１係合部７１に、それぞれ、係合している。しかし、第２係合部５１の数（および第１係合部７１の数）は、１個、２個、３個、あるいは、５個以上であってもよい。なお、ガイド部材５０の材質は、例えば、金属である。
【００６８】
（第１付勢部材５６）
図５に記載の例では、電動弁１Ａは、永久磁石部材７０を、ケースの端壁１０２に向かう方向に付勢する第１付勢部材５６（例えば、圧縮ばね）を備える。第１付勢部材５６の付勢力により、永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離が一定に維持される。
【００６９】
図５に記載の例では、第１付勢部材５６は、ガイド部材５０と永久磁石部材７０との間に配置されている。より具体的には、ガイド部材５０の上面に、第１付勢部材５６の一方の端部を支持する第１受け部５０ａ（例えば、凹部）が設けられ、永久磁石部材７０の下面に、第１付勢部材５６の他方の端部を支持する第２受け部７０ａ（例えば、凹部）が設けられている。
【００７０】
なお、図５に記載の例では、第１付勢部材５６は、ガイド部材５０と永久磁石部材７０との間に配置されているが、第１付勢部材５６は、永久磁石部材７０とロータ部材６４との間に配置されてもよい。
【００７１】
（永久磁石部材７０）
永久磁石部材７０は、永久磁石７２を含み、永久磁石７２は、ロータ回転軸に垂直な断面において、Ｎ極とＳ極とを含む。ロータ回転軸に垂直な断面におけるＮ極の数およびＳ極の数は、図３Ｂに記載の例と同様に、それぞれ１個であってもよい。代替的に、ロータ回転軸に垂直な断面におけるＮ極の数およびＳ極の数は、それぞれ、２個以上であってもよい。なお、永久磁石７２は、例えば、プラスチックマグネットである。
【００７２】
図５に記載の例では、永久磁石部材７０とケースの端壁１０２との間に、ベアリング部材７７が配置されている。ベアリング部材７７は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の低摩擦材料によって構成されてもよいし、ボールベアリングのように転動可能な部材によって構成されていてもよい。
【００７３】
（弁軸３０）
弁軸３０（弁シャフト）は、弁体１０を支持する棒状の部材である。弁軸３０の第１端部３０ａには弁体１０が配置され、弁軸３０の第２端部３０ｂは、ロータ部材６４によって支持されている。図５に記載の例では、弁軸３０の第２端部３０ｂの下面が、ロータ部材６４の上面（より具体的には、内筒６４０の上面）によって支持されている。
【００７４】
図５に記載の例では、弁軸３０は、弁軸本体３００と、弁軸本体３００の上端部に連結された接触部材３１０（ロータ部材６４に接触する部材、プッシュナットとも言う）を備える。弁軸本体３００と接触部材３１０とは、弁軸本体３００を接触部材３１０に圧入することにより連結されてもよいし、その他の方法により連結されてもよい。代替的に、弁軸本体３００と接触部材３１０とは一体的に形成された一つの部材であってもよい。図５に記載の例では、第２端部３０ｂが接触部材３１０によって構成されている。
【００７５】
弁軸３０の第２端部３０ｂ（接触部材３１０）は、ロータ部材６４の弁軸支持部６４８（例えば、凹部）によって支持される。弁軸３０は、第２付勢部材３６によって下方に付勢されている。このため、弁体１０が弁座２１から離間している状態においては、弁軸３０の第２端部３０ｂ（接触部材３１０）は、ロータ部材６４の弁軸支持部６４８に接触している。よって、弁軸３０は、ロータ部材６４とともに上下動する。また、弁軸３０の第２端部３０ｂと弁軸支持部６４８とは、第２付勢部材３６による付勢力により、互いに圧接されている。このため、弁体１０が弁座２１から離間している状態においては、弁軸３０は、ロータ部材６４とともに回転する。
【００７６】
弁体１０が弁座２１に接触した後、ロータ部材６４が回転しつつ更に下方に移動すると、第２付勢部材３６は収縮し、弁体１０は、弁座２１に押し付けられる。そして、弁体１０と弁座２１との間の摩擦力により弁軸３０（および弁体１０）は、中心軸ＡＸまわりの回転を停止する。よって、弁体１０が弁座２１に接触した後、ロータ部材６４は、弁軸３０の回転が停止している状態で、ロータ回転軸まわりを回転することとなる。
【００７７】
なお、図５に記載の例では、弁軸３０の移動（上下動および中心軸ＡＸまわりの回転移動）は、ロータ支持部材４０の内周面によってガイドされる。換言すれば、弁軸３０の外周面とロータ支持部材４０の内周面との間の隙間は微小隙間である。また、図５に記載の例では、弁軸３０の外面には、他の部材と螺合するねじ部は設けられていない。
【００７８】
（第２付勢部材３６）
図５に記載の例では、第２付勢部材３６は、ロータ部材６４と、弁軸３０（より具体的には弁軸３０の段差部）との間に配置されている。代替的に、第２付勢部材３６は、ガイド部材５０と弁軸３０との間に配置されてもよい。
【００７９】
第２付勢部材３６は、弁軸３０を下方に付勢して、弁体１０が弁座２１に着座している時に、弁体１０を弁座２１に向けて押し付ける機能を有する。加えて、第２付勢部材３６は、ロータ部材６４を上方に付勢して、ロータ部材６４と弁軸３０とを互いに圧接させ、弁軸３０の移動をロータ部材６４の移動に追従させる機能を有する。
【００８０】
（下側ベース部材２）
図５に記載の例では、下側ベース部材２は、第１流路１１２および第２流路１１４を含むベース本体１１０と、ベース本体１１０に装着される弁本体２０と、弁本体２０に装着されるケース支持部材１３０（キャン支持部材）とを備える。
【００８１】
弁本体２０は、弁座２１を有するとともに、弁室ＶＳを規定する。図５に記載の例では、弁本体２０は、ベース本体１１０に螺合接続されている。また、弁本体２０とベース本体１１０との間には、第１シール部材１６１（Ｏリング等）が配置されている。
【００８２】
ケース支持部材１３０は、ケース（キャン１００）を支持する。ケース支持部材１３０と、ケース（キャン１００）とは、互いに固着されている。図５に記載の例では、ケース支持部材１３０は、弁本体２０のフランジ部とベース本体１１０との間で挟持されている。また、ケース支持部材１３０と、弁本体２０と、ベース本体１１０とによって規定される空間内には、第２シール部材１６２（Ｏリング等）が配置されている。また、上述のハウジング部材４は、ケース支持部材１３０に連結されており、ハウジング部材４とケース支持部材１３０との間には、第３シール部材１６３（Ｏリング等）が配置されている。
【００８３】
（第２の実施形態）
図８および図９を参照して、第２の実施形態における電動弁１Ｂについて説明する。図８は、第２の実施形態における電動弁１Ｂの一部の概略拡大断面図である。図９は、永久磁石部材７０の底面図である。
【００８４】
第２の実施形態における電動弁１Ｂは、ガイド部材５０Ｂの構成が、第１の実施形態におけるガイド部材５０の構成と異なる。そのほかの点では、第２の実施形態における電動弁１Ｂは、第１の実施形態における電動弁１Ａと同様である。よって、第２の実施形態では、ガイド部材５０Ｂの構成を中心に説明し、その他の構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
【００８５】
第２の実施形態では、ガイド部材５０Ｂは、弁軸３０の第２端部３０ｂである。図８に記載の例では、弁軸３０と、ガイド部材５０Ｂとが一体的に形成されているが、弁軸３０とガイド部材５０Ｂとが別々に用意され、両者が互いに結合されてもよい。
【００８６】
ガイド部材５０Ｂは、弁軸３０の永久磁石部材７０に対する相対移動をガイドする。より具体的には、ガイド部材５０Ｂは、永久磁石部材７０に、相対回転不能、かつ、第１方向に平行な方向に相対移動可能に係合している。そして、ガイド部材５０Ｂと永久磁石部材７０との間の摺動移動により、弁軸３０の永久磁石部材７０に対する相対移動がガイドされる。
【００８７】
図８に記載の例では、後述されるように、弁軸３０とロータ部材６４とが互いに圧接されている。このため、ガイド部材５０Ｂおよび弁軸３０は、ロータ部材６４とともに第１方向に平行な方向に移動可能であり、かつ、ロータ部材６４とともにロータ回転軸まわりを回転可能である。
【００８８】
ガイド部材５０Ｂについて更に詳細に説明する。
【００８９】
ガイド部材５０Ｂは、永久磁石部材７０に設けられた穴Ｈ（なお、穴Ｈは、貫通穴であってもよいし、非貫通穴であってもよい）内に挿入される。図８および図９に記載の例では、穴Ｈを規定する壁面のロータ回転軸に垂直な断面形状は、Ｄ字形状等の非円形形状である。また、ガイド部材５０Ｂ（第２端部３０ｂ）のロータ回転軸に垂直な断面形状は、Ｄ字形状等の非円形形状である。このため、ガイド部材５０Ｂと永久磁石部材７０とは、第１方向に平行は方向に相対移動可能であり、かつ、ロータ回転軸まわりを相対回転不能である。
【００９０】
図８に記載の例では、ガイド部材５０Ｂの外周面が、第２係合部５１Ｂに対応し、永久磁石部材７０の穴Ｈを規定する壁面が、第１係合部７１Ｂに対応する。そして、第２係合部５１Ｂは、第１係合部７１Ｂに、相対回転不能かつ第１方向に平行な方向に相対移動可能に係合している。
【００９１】
図８に記載の例では、電動弁１Ｂは、ロータ部材６４を収容するケース（例えば、キャン１００）と、永久磁石部材７０を、ケースの端壁１０２に向かう方向に付勢する第１付勢部材５６（例えば、圧縮ばね等のスプリング）とを備える。このため、永久磁石部材７０は、ベアリング部材７７等を介して、ケースの端壁１０２に向かって押し付けられ、永久磁石部材７０と角度センサ８０との間の距離は変化しない。
【００９２】
図８に記載の例では、第１付勢部材５６は、ロータ部材６４と永久磁石部材７０との間に配置されている。より具体的には、第１付勢部材５６の一方の端部は、ロータ部材６４の上面（第１受け部）によって支持され、第１付勢部材５６の他方の端部は、永久磁石部材７０の第２受け部７０ａによって支持されている。
【００９３】
図８に記載の例では、弁軸３０は、弁軸本体３００と、弁軸本体３００に連結された接触部材３１０（ロータ部材６４に接触する部材）を備える。弁軸本体３００と接触部材３１０とは、弁軸本体３００を接触部材３１０に圧入することにより連結されてもよいし、その他の方法により連結されてもよい。代替的に、弁軸本体３００と接触部材３１０とは一体的に形成された一つの部材であってもよい。
【００９４】
接触部材３１０は、ロータ部材６４の弁軸支持部６４８（例えば、凹部）によって支持される。弁軸３０は、第２付勢部材３６によって下方に付勢されている。このため、弁体１０が弁座２１から離間している状態においては、弁軸３０の接触部材３１０は、ロータ部材６４の弁軸支持部６４８に接触している。よって、弁軸３０は、ロータ部材６４とともに上下動する。また、弁軸３０の接触部材３１０と弁軸支持部６４８とは、第２付勢部材３６による付勢力により、互いに圧接されている。このため、弁体１０が弁座２１から離間している状態においては、弁軸３０は、ロータ部材６４とともに回転する。
【００９５】
弁体１０が弁座２１に接触した後、ロータ部材６４が回転しつつ更に下方に移動すると、第２付勢部材３６は収縮し、弁体１０は、弁座２１に押し付けられる。そして、弁体１０と弁座２１との間の摩擦力により弁軸３０（および弁体１０）は、中心軸ＡＸまわりの回転を停止する。よって、弁体１０が弁座２１に接触した後、ロータ部材６４は、弁軸３０の回転が停止している状態で、ロータ回転軸まわりを回転する。
【００９６】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。加えて、第２の実施形態では、弁軸３０がガイド部材５０Ｂを兼用している。このため、専用のガイド部材を用意する必要がなく、部品点数が減少する。また、ガイド機構がシンプルになる。
【００９７】
さらに、第２の実施形態では、弁体１０が弁座２１に着座すると、弁軸３０のロータ中心軸まわりの回転が停止する。そして、弁軸３０とともに回転する永久磁石部材７０の回転も停止する。すなわち、第２の実施形態では、弁体１０が弁座２１に着座した後、永久磁石部材７０（永久磁石７２）の回転角度が変化しない。こうして、第２の実施形態では、演算装置は、角度センサ８０からの出力信号が一定になると、換言すれば、永久磁石７２の回転が停止すると、弁体１０が弁座２１に着座したと判定する。よって、第２の実施形態では、弁体１０の弁座２１への着座を、正確かつシンプルに検出するとこが可能である。また、弁体１０が弁座２１に着座している時の永久磁石７２の回転角度を基準（基準回転角度）として利用し、基準回転角度からの永久磁石７２の回転角度の変化を算出すれば、電動弁１Ｂの開度を正確に求めることができる。換言すれば、弁体１０が弁座２１に着座する毎に、電動弁１Ｂの開度のゼロ点を補正することができる。
【００９８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１Ａ      ：電動弁
１Ｂ      ：電動弁
２        ：下側ベース部材
４        ：ハウジング部材
４ａ      ：筒状部材
４ｂ      ：カバー部材
１０      ：弁体
２０      ：弁本体
２１      ：弁座
３０      ：弁軸
３０ａ    ：第１端部
３０ｂ    ：第２端部
３６      ：第２付勢部材
４０      ：ロータ支持部材
４０ｃ    ：第２ねじ部
５０      ：ガイド部材
５０Ｂ    ：ガイド部材
５０ａ    ：第１受け部
５１      ：第２係合部
５１Ｂ    ：第２係合部
５１ｃ    ：凸部
５１ｄ    ：穴部
５１ｅ    ：凸部
５６      ：第１付勢部材
５８      ：ストッパ
６２      ：ステータ部材
６４      ：ロータ部材
７０      ：永久磁石部材
７０ａ    ：第２受け部
７１      ：第１係合部
７１Ｂ    ：第１係合部
７１ｃ    ：穴部
７１ｄ    ：凸部
７１ｅ    ：凸部
７２      ：永久磁石
７７      ：ベアリング部材
７７ａ    ：上部ベアリング
７７ｂ    ：下部ベアリング
８０      ：角度センサ
８２      ：磁気検出素子
９０      ：制御基板
９１      ：演算装置
１００    ：キャン
１０２    ：端壁
１０４    ：側壁
１１０    ：ベース本体
１１２    ：第１流路
１１４    ：第２流路
１３０    ：ケース支持部材
１６１    ：第１シール部材
１６２    ：第２シール部材
１６３    ：第３シール部材
３００    ：弁軸本体
３１０    ：接触部材
６２０    ：コイル
６２１    ：ボルト
６２２    ：ボビン
６３０    ：電線
６４０    ：内筒
６４０ｃ  ：第１ねじ部
６４１    ：外筒
６４３    ：連結部材
６４６    ：位置決め部材
６４８    ：弁軸支持部
ＡＸ      ：中心軸
Ｈ        ：穴
ＳＰ      ：収容空間
ＶＳ      ：弁室
【図１】
2018179133.tif 000003
【図２】
2018179133.tif 000004
【図３Ａ】
2018179133.tif 000005
【図３Ｂ】
2018179133.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2018179133.tif 000011
【図９】
2018179133.tif 000012