(57)【要約】【課題】構造を簡略化しつつトルクロスを低減し、小型化、高性能化を図ったモータ弁を提供する。【解決手段】モータ１０の回転によって弁体６が移動するモータ弁１において、偏心位置に出力軸１２があるモータ部材１１と、回転部材２５と動力伝達手段２と移動軸３０と弁体６と回転運動を直線運動に変換する運動変換手段５と支持部材１１とを有し、回転部材２５は出力軸１２と平行に配され、モータ１０の回転力は動力伝達手段２によって出力軸１２から回転部材２５に伝達され、回転部材２５に伝達された回転力は運動変換手段５によって変換されて移動軸３０が直線移動して弁体６が移動し、弁体６に加わる反力は、移動軸３０および回転部材２５を介して支持部材１１に伝達されて支持される構成。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転によって弁体が移動するモータ弁において、偏心位置に出力軸があるモータ部材と、回転部材と、動力伝達手段と、移動軸と、弁体と、回転運動を直線運動に変換する運動変換手段と、支持部材とを有し、前記回転部材はモータ部材の出力軸と平行に配されると共に前記回転部材は直接的にまたは回転部材との間にスラスト荷重を伝達し得る部材を介在して支持部材と当接し、前記回転部材と移動軸と弁体は直列的に配され、前記出力軸と回転部材は動力伝達手段を介して係合し、モータの回転力は動力伝達手段によって出力軸から回転部材に伝達され、当該回転部材に伝達された回転力は前記運動変換手段によって直線運動に変換されて移動軸が直線移動し、移動軸によって弁体が移動し、弁体に加わる反力の一部または全部は、移動軸および回転部材を介して支持部材に伝達されて支持されることを特徴とするモータ弁。
【請求項２】
回転部材と支持部材の間には回転可能な球又はコロが介在されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ弁。
【請求項３】
前記支持部材は前記モータ部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ弁。
【請求項４】
前記回転部材はモータ部材の中央部に当接することを特徴とする請求項３に記載のモータ弁。
【請求項５】
前記運動変換手段は、前記回転部材に形成された雌ねじと前記移動軸に形成された雄ねじを互いに係合させると共に、移動軸の回転を阻止するガイド手段を設けて形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによって流量制御を行うモータ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、温水を循環させて暖房を行う温水暖房システムなどでは、システムに接続される床暖房やファンコンベクタなどの複数の暖房端末を使用環境に応じて複数の循環流路に区分して接続し、暖房を行う循環流路のみに熱媒体（温水）を循環させる構成が採られている。このような循環流路を区分する構成は、温水を循環させて融雪を行う融雪装置などにも採用され、使用しない循環流路へ温水が循環することによる無駄な熱エネルギーの消費を防止している。
【０００３】
このようなシステムでは、従来より、温水の循環の開閉制御に熱動弁が採用されている。熱動弁を用いて循環流路の開閉を行うことにより、循環流路における急激な圧力変動が緩和され、所謂ウォータハンマー現象が防止されて、配管や装置の劣化を防止することが可能である。
【０００４】
しかし、前記した熱動弁は、循環流路の開成または閉成のいずれかの状態に制御するのみで、熱媒体の流量まで制御することはできなかった。このため、前記したシステムでは、複数の循環流路に同時に温水を供給して暖房や融雪を行う際には、循環流路毎に温水の流量を調節することができず、各々の循環流路抵抗で定まる流量で温水が分流して循環し、使用状況に応じた運転を行うことができなかった。
【０００５】
そこで、熱動弁に代えて、モータ弁が採用されるようになっている。図５は、従来のモータ弁２００の構造を示す断面図である。
図５に示す従来のモータ弁２００は、モータ２０２の回転力によって弁体２２１を上方または下方へ移動させて媒体の流量調節を行うものである。
【０００６】
従来のモータ弁２００は、上部側の駆動ハウジング２０３と下部側の弁ハウジング２１１を接続して形成される。上部側の駆動ハウジング２０３は、内部にモータ部材２０１、回転部材２０４およびガイド部材２０７を内蔵し、下部側の弁ハウジング２１１は、内部にシールハウジング２０９を内蔵している。
また、回転部材２０４からガイド部材２０７およびシールハウジング２０９を貫通して弁ハウジング２１１の内部に至る移動軸２０８を有し、移動軸２０８の下端には弁体２２１が固定されている。
【０００７】
回転部材２０４は、略円柱形の部材であり、下端部近傍は上部側に比べて拡径され、当該拡径部分の上面に段部２０６が形成されている。回転部材２０４は、上端部中央から軸方向下方へ向けて係合孔２１５が設けられている。また、下端部中央から軸方向上方へ向けて開口が設けられ、当該開口の内周壁に雌ねじ２１６が刻設されている。
移動軸２０８は、上端部側の外周面に雄ねじ２１８が刻設され、中央部には左右に突出させてガイドピン２１９が固定されている。また、移動軸２０８の下端部には、弁体２２１が固定されている。
【０００８】
モータ部材２０１から突出する出力軸２１４は回転部材２０４の係合孔２１５に嵌入され、出力軸２１４と回転部材２０４は回転する方向に対して係合されている。また、回転部材２０４の雌ねじ２１６には、移動軸２０８の雄ねじ２１８が係合し、移動軸２０８のガイドピン２１９は、ガイド部材２０７に軸方向へ設けられたスリット状のガイド溝２２０に係合している。
【０００９】
このような構成の従来のモータ弁２００は、モータ部材２０１に通電すると出力軸２１４の回転によって回転部材２０４が回転駆動される。回転部材２０４が回転すると移動軸２０８はガイドピン２１９によって回転が阻止され、雌ねじ２１６に係合した雄ねじ２１８のねじ山の移動によって移動軸２０８は上方または下方へ直線移動を生じる。
【００１０】
従って、従来のモータ弁２００は、次のように動作する。移動軸２０８を上方へ移動させるべくモータ部材２０１を通電駆動すると、弁体２２１が弁ハウジング２１１に設けた弁座２１３から遠ざかり、弁ハウジング２１１に設けられた流入口２１２と流出口２１０が連通して開成状態となる。逆に、移動軸２０８を下方へ移動させるべくモータ部材２０１を通電駆動すると、弁体２２１が弁座２１３に当接し、流入口２１２と流出口２１０の連通が遮断されて閉成状態となる。
【００１１】
また、モータ部材２０１の通電を制御して移動軸２０８の移動位置を調節することにより、弁体２２１と弁座２１３との間隔を調節して、流入口２１２から流出口２１０へ流動する媒体の流量を適宜に調節することも可能である。
このように、従来のモータ弁２００は、モータ部材２０１への通電を制御することにより、媒体の開閉制御を含む流量調節を行うことができ、しかも、電磁弁のような急激な開成や閉成が行われないので、前記したウォータハンマー現象が防止されて前記システムに好適である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のモータ弁２００は、図５の様に、出力軸２１４と移動軸２０８とを同一軸上に配置する構造を採用していた。このため、出力軸２１４と移動軸２０８の端部同士の間隔をできる限り縮めて全長を短くする構造は採られているものの、それ以上に長さを削減することができず、モータ弁２００の小型化を図るうえで障害となっていた。
【００１３】
一方、モータ部材２０１は、内部にステッピングモータ２０２を内蔵し、当該モータ２０２の回転力をギアなどで変速し、低速大トルクの回転力を出力軸２１４から出力する構成を採用している。これにより、前記システムのような緩慢な開閉制御を要する用途に適合させつつ、内蔵するステッピングモータ２０２の小型化を図っている。
【００１４】
ところが、モータ部材２０１の内部に減速ギアなどが内蔵されるため、出力軸２１４をモータ部材２０１の中央部に位置させることが困難であった。則ち、図５の様に、出力軸２１４はモータ部材２０１の偏心部位（端部）に位置していた。従って、図５に示した従来のモータ弁２００では、出力軸２１４、回転部材２０４および移動軸２０８が同一軸線上に配されるため、モータ部材２０１を軸線から偏心した位置に固定せざるを得なかった。
このため、モータ部材２０１だけが下部構造に対して横方向へ突出し、全体形状が変則的で大型化する要因となっていた。また、駆動ハウジング２０３の形状が複雑になり、コストの増加を招いていた。
【００１５】
また、前記した小型化への障害や形状が変則的となる問題に加えて、従来のモータ弁２００では、回転トルクのロスを低減するための構造が複雑化する問題があった。
則ち、図５に示した従来のモータ弁２００では、弁を閉成制御する際は、モータ部材２０１を通電制御して移動軸２０８を下方へ移動させ、弁体２２１を弁座２１３に圧接させる。
【００１６】
ところが、弁体２２１を弁座２１３に圧接すると、弁体２２１は弁座２１３から等しい反力を受ける。この反力は弁体２２１から移動軸２０８および回転部材２０４を介してモータ部材２０１の出力軸２１４に軸方向へ向けて印加される。則ち、弁を閉成制御する毎に、モータ部材２０１の出力軸２１４に軸方向へ向かう荷重（スラスト荷重）が印加される。出力軸にスラスト荷重が加わると、回転駆動力が低減する上に、回転部の偏摩耗などに伴うガタが生じやすく、モータ部材２０１の耐久性の劣化に繋がる。
【００１７】
このような不具合を回避する対策として、回転部材２０４に伝達される反力を駆動ハウジング２０３で支持し、反力が出力軸２１４へ伝達されない構造を採ることができる。則ち、回転部材２０４の段部２０６を駆動ハウジング２０３の内部に設けた段部２０５に当接させて反力を駆動ハウジング２０３で支持する対策を採ることができる。
【００１８】
しかし、前記対策によると、回転部材２０４は中心軸から離れた段部２０６において駆動ハウジング２０３の段部２０５に係合する。ところが、反力によって段部２０６は段部２０５に押圧されて摩擦力が生じ、発生した摩擦力は中心軸からの距離に応じて回転部材２０４の回転トルクを低減させてトルクロスを生じる。このトルクロスは、中心軸から摩擦力が生じる部位までの距離が長くなるに連れて増大する。ところが、回転部材２０４の中心に移動軸２０８が貫通しているため、中心軸から段部２０６までの長さを低減することができない。
【００１９】
従って、従来のモータ弁２００では、図５の様に、回転部材２０４の段部２０６と駆動ハウジング２０３の段部２０５との間に複数のベアリング２１７を配設し、反力に伴う摩擦力を低減することによってトルクロスを回避する構造を採らざるを得なかった。このため、内部構造が複雑化し、製造性や製造コストの面から改善が望まれていた。
【００２０】
本発明は前記事情に鑑みて提案されるもので、構造を簡略化しつつトルクロスを低減することにより、小型化、高性能化を図ったモータ弁を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、モータの回転によって弁体が移動するモータ弁において、偏心位置に出力軸があるモータ部材と、回転部材と、動力伝達手段と、移動軸と、弁体と、回転運動を直線運動に変換する運動変換手段と、支持部材とを有し、前記回転部材はモータ部材の出力軸と平行に配されると共に前記回転部材は直接的にまたは回転部材との間にスラスト荷重を伝達し得る部材を介在して支持部材と当接し、前記回転部材と移動軸と弁体は直列的に配され、前記出力軸と回転部材は動力伝達手段を介して係合し、モータの回転力は動力伝達手段によって出力軸から回転部材に伝達され、当該回転部材に伝達された回転力は前記運動変換手段によって直線運動に変換されて移動軸が直線移動し、移動軸によって弁体が移動し、弁体に加わる反力の一部または全部は、移動軸および回転部材を介して支持部材に伝達されて支持される構成とされている。
【００２２】
「スラスト荷重を伝達し得る部材」の構造は任意であり、柱状や板状であってもよい。また回転可能な球やコロを「スラスト荷重を伝達し得る部材」として活用したり、針状の部材を「スラスト荷重を伝達し得る部材」として利用するとトルクロスをより低減させることができる。
【００２３】
また本発明によれば、回転部材はモータ部材の出力軸と平行に配され、これら双方は動力伝達手段によって係合される。これにより、回転部材とモータ部材の出力軸とを同一軸上に配置する構造に比べて、平行配置した分だけ軸方向の長さを短縮することができ、小型化が可能となる。
【００２４】
また、回転部材はモータ部材の出力軸と平行に配されるので、回転部材の軸方向端部と出力軸の位置とが分離される。則ち、従来のような回転部材の軸方向端部に出力軸が位置する構成ではないので、回転部材の軸方向端部を支持する構造に制約がなくなる。
【００２５】
ここで、回転部材を支持する際に、支持部位が中心軸から離れるに連れて、支持部位における摩擦力によるトルクが増大し、当該トルクが回転部材の回転力を阻害するトルクロスとなる。従って、回転部材の軸方向端部を支持する際は、回転部材の中心軸に近接した部位を支持部材によって支持するのが良く、中心軸上を点支持するのが最適である。中心軸上で点支持することにより、トルクロスを極限まで低減することが可能である。
【００２６】
本発明によれば、前記したように、回転部材の軸方向端部を支持する構造に制約がないので、上記支持構造を容易に採用することができ、トルクロスを低減することが可能となる。また、支持構造を極めて簡略化することができる。
【００２７】
本発明において、動力伝達手段は種々の構成を採ることができる。例えば、モータ部材の出力軸に歯車を設けると共に、回転部材の外周部に歯車を設け、互いの歯車を噛み合わせることにより、出力軸の回転力を回転部材に伝達する構成を採ることができる。
また、歯車ではなく、モータ部材の出力軸と回転部材の外周部との間にベルトを巻き回して駆動力を伝達する構成を採ることもできる。また、モータ部材の出力軸と回転部材の外周部との間の摩擦力を利用して駆動力を伝達することも可能である。
【００２８】
また回転部材と支持部材の間に回転可能な球又はコロを介在されることによってトルクロスをより低減させることができる（請求項２）。
球やコロは、回転部材に属する部品であってもよい。則ち球やコロは回転部材の一部品であってもよい。また逆に球やコロは、支持部材に属する部品であってもよい。さらに球やコロは、回転部材にも支持部材にも属さない部材であってもよい。
【００２９】
また請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータ弁において、支持部材がモータ部材であることを特徴とする構成とされている。
【００３０】
本発明によれば、モータ部材が支持部材としての機能を兼ね備える。従って、別の支持部材を設ける必要がなく、部材点数が削減され構造が簡略化される。
回転部材は、モータ部材へ直接当接させても良く、他の部材を介して当接させても良い。例えば、回転部材の軸方向端部およびモータ部材の支持部位の双方が耐摩耗性や強度を有する場合は、当接による互いの変形が少ない。このような場合には、直接当接させる構造を採用することにより部材点数を削減することができる。
また、回転部材の軸方向端部またはモータ部材の支持部位の少なくともいずれかが、耐摩耗性や強度に劣るときは、耐摩耗性や強度の高い部材を介在させて両者を当接させることにより、互いの変形を防止しつつ耐久性を向上させることができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータ弁において、回転部材は直接または他の部材を介してモータ部材の中央部に当接する構成とされている。
【００３２】
ここで、回転部材と移動軸と弁体は直列的に配されるので、これらの各部材を収容するハウジング部材も同一軸上に直線的に配置される。一方、回転部材は、モータ部材の出力軸の近傍を除くあらゆる部位に当接可能である。しかし、回転部材をモータ部材の偏心位置に当接させると、回転部材の中心軸とモータ部材の形状中心とがずれ、前記各部材を収容するハウジング部材に対してモータ部材が特定の方向に突出する。このため、モータ弁の全体形状が複雑になり、設計や製造が困難なうえに、モータ弁を装置に取り付ける際の障害となり易い。
【００３３】
本発明によれば、回転部材をモータ部材の中央部に当接させるので、前記各部材を収容するハウジング部材に対してモータ部材を同一軸上に配置することができる。これにより、モータ弁の外形が簡略化され、設計や製造が容易になると共に、装置への取り付けも容易となる。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ弁において、運動変換手段は、回転部材に形成された雌ねじと移動軸に形成された雄ねじを互いに係合させると共に、移動軸の回転を阻止するガイド手段を設けて形成される。
【００３５】
ここで、出力軸から動力伝達手段を介して伝達される回転力によって回転部材が回転すると、回転部材に係合した移動軸も追随して回転しようとする。しかし、移動軸はガイド手段によって回転が阻止されるので、回転部材の雌ねじに係合する雄ねじのねじ山の移動により、移動軸は直線的に移動する。
従って、本発明によれば、簡単な構造によって運動変換手段を構成することが可能となる。
【００３６】
また、本発明によれば、雄ねじおよび雌ねじのねじピッチを適宜に設定することにより、出力軸の回転速度に対する移動軸の移動速度や、出力軸の回転トルクに対する弁体の圧接力を容易に調節することが可能である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るモータ弁１の分解斜視図である。図２は、図１に示すモータ弁１の断面図である。図３は、図１に示すモータ弁１における回転部材の支持構造を示す斜視図、および、駆動ハウジング内における回転部材の配置を示す斜視図である。また、図４は、モータ弁１の動作状態を示す断面図である。尚、以下の説明において上下方向、左右方向および前後方向は、図２に示す方向を基準とする。
【００３８】
本実施形態のモータ弁１は、図１の様に、上部側からモータ部材１１と駆動ハウジング２０と弁ハウジング５２を積み重ねて形成され、全体形状は略円柱形である。駆動ハウジング２０および弁ハウジング５２の内部には、回転部材２５、動力伝達手段２、移動軸３０、弁体６および運動変換手段５を備えている。
【００３９】
順に説明すると、モータ部材１１は、図１，図２の様に、ステッピングモータ１０を内蔵した略円柱形の部材である。モータ部材１１は、内蔵されたステッピングモータ１０の回転力を内部に設けたギアーで減速し、低速大トルクの回転駆動力を出力軸１２から出力する動力源である。出力軸１２は、図１，図２の様に、モータ部材１１の偏心部位、則ち、モータ部材１１の下面外周部近傍から下方へ向けて突出して設けられている。出力軸１２には歯車（第１歯車）１３が嵌入され、第１歯車１３を出力軸１２に嵌入すると回転方向に対して係合する構成とされている。
【００４０】
モータ部材１１の外周部には、通電線１４ａを接続するインラインコネクタ１４が設けられ、モータ部材１１側に固定されたソケットに通電線１４ａに設けたプラグを接続して通電が行われる。また、モータ部材１１の下端部には、外周部から前後方向へフランジ状に突出する固定部１１ａ，１１ａが設けられ、当該固定部１１ａには開口１１ｂが設けられている。
【００４１】
駆動ハウジング２０は、図１，図２の様に、上面視が丸みを帯びた菱形形状のハウジング部材である。駆動ハウジング２０の上部側には、中心軸上に円筒形の空間部２１が形成され、当該空間部２１の一部は右方へ拡げられて空間部２１ａを形成している。
また、空間部２１の底部には、駆動ハウジング２０を下方へ貫通する貫通孔２３が中心軸上に開けられている。更に、駆動ハウジング２０の下部側には、貫通孔２３を中心とするスリット状のガイド溝２２が形成され、上部側の空間部２１と下部側のガイド溝２２は、中心軸上に設けた貫通孔２３で繋がっている。
【００４２】
また、駆動ハウジング２０の上面には、前部および後部に軸方向下方へ向けて固定孔２０ａ，２０ａが開けられている。また、下面にも、前部および後部に、軸方向上方へ向けて固定孔２０ｂ，２０ｂが開けられている。
【００４３】
弁ハウジング５２は、図１，図２の様に、内部に流量調整室５３を有する円筒形のハウジングから下方へ向けて流入管５４が突出すると共に、左方へ向けて流出管５５が突出した形状を有する。流入管５４および流出管５５は各々流量調整室５３と連通し、流入管５４と流量調整室５３の連通部分における流量調整室５３側は弁座５８として機能する。
弁ハウジング５２の上端部外周には、前後方向へ向けて延出する固定部５２ａ，５２ａが設けられ、当該固定部５２ａには各々開口５２ｂが設けられている。
【００４４】
回転部材２５は、図１，図２の様に、略円柱形の部材である。回転部材２５の軸方向上方から下方近傍に渡る外周部には、全周に渡って歯が刻設されて歯車（第２歯車）２７が形成されている。また、内部には中心軸に沿って下端から上端部近傍に至る開口が設けられ、当該開口の内周壁には雌ねじ２６が刻設されている。
また、回転部材２５の上端部近傍、則ち、第２歯車２７の上部側は縮径されて小径部２５ａが形成され、回転部材２５の上端部中央には鋼球製の支持球体２８が埋め込まれている。
【００４５】
移動軸３０は、金属製の細長い丸棒であり、上端から全長の略１／３の長さに渡る外周部には雄ねじ３１が刻設され、雄ねじ３１の下方の長手方向略中央部には、移動軸３０を直交して貫通するガイドピン３２が設けられている。また、移動軸３０の下端部は僅かに縮径され、当該下端部には弁体６が固定されている。尚、ガイドピン３２は、後述するように、組み立て工程の途中で移動軸３０に打ち込んで固定される。
【００４６】
弁体６は、弁枠３３とパッキング３４と押え部材３５で構成される。弁枠３３は、中央に開口を有する金属円板の周囲を全周に渡って下方へ折曲した蓋形状の部材である。パッキングは中央に開口を有するゴム製の円筒形部材である。また押え部材３５は中央に開口を有する金属製の円板形部材である。
弁体６は、予め移動軸３０に取り付けられている。則ち、パッキング３４を弁枠３３の内部に嵌め込み、パッキング３４を嵌入した弁枠３３を移動軸３０の下端部に挿入する。そして、パッキング３４を押さえるように押え部材３５を移動軸３０に挿入し、押え部材３５を移動軸３０の下端部に固着して固定される。
【００４７】
本実施形態のモータ弁１は、前記各構成部材に加えて、更に、シールハウジング５０、位置決め部材１６、および、支持板２４を備えている。
シールハウジング５０は、前記した弁ハウジング５２の流量調整室５３を覆うように内嵌される有底円筒形の部材である。シールハウジング５０の内部には空間部５０ｂが形成され、当該空間部５０ｂの底部中央には、前記移動軸３０を貫通させる貫通孔５０ａが中心軸上に設けられている。尚、空間部５０ｂには、後述するシール部材（Ｏリング）が位置する。
シールハウジング５０は、貫通孔５０ａに移動軸３０を貫通させて弁ハウジング５２に装着され、貫通孔５０ａを貫通する移動軸３０との間の液密性を維持しつつ、移動軸３０の下端部側を位置決め支持する機能を備えている。
【００４８】
位置決め部材１６は、前記駆動ハウジング２０の上端部に装着される円板形の部材であり、中央に設けた開口１７に前記回転部材２５の小径部２５ａを挿入することにより、回転部材２５を中心軸上に位置決めする機能を有する。
【００４９】
支持板２４は、前記モータ部材１１に設けられた固定部１１ａ，１１ａに沿って下面側から当接する金属板であり、両端部にモータ部材１１の開口１１ｂに対応させて開口が開けられている。則ち、支持板２４は、モータ部材１１の下面を横切るように装着される部材であり、前記回転部材２５に固定された支持球体２８と当接して、回転部材２５側から中心軸上方へ向けて加わる反力をモータ部材１１と共に支持する機能を有する。
【００５０】
次に、本実施形態のモータ弁１の組み立て手順を説明する。尚、以下に述べる組み立て手順は一例であり、別の手順に従って組み立てることも可能である。
【００５１】
まず、図１，図２の様に、予め弁体６が固定された移動軸３０を、上端部側からシールハウジング５０の下部の貫通孔５０ａへ通して空間部５０ａに突出させる。そして、空間部５０ｂ側に突出した移動軸３０にＯリング３７と平ワッシャ３６を交互に２個ずつ挿入し、移動軸３０にガイドピン３２を打ち込む。
また、シールハウジング５０の外周部にＯリング５１を装着する。そして、移動軸３０を貫通させたシールハウジング５０を、弁体６が流量調整室５３内に位置するように弁ハウジング５２に被せて圧入する。
【００５２】
次いで、弁ハウジング５２に駆動ハウジング２０を取り付ける。まず、駆動ハウジング２０の底部に設けた貫通孔２３に移動軸３０の先端部を挿入し、移動軸３０のガイドピンを駆動ハウジング２０のガイド溝２２に嵌入させる。そして、駆動ハウジング２０の下面と弁ハウジング５２の上面とを当接させ、弁ハウジング５２の開口５２ｂから駆動ハウジング２０の固定孔２０ｂに固定ねじ（不図示）を装着して固定する。
これにより、移動軸３０に通された各２個のＯリング３７および平ワッシャ３６は、駆動ハウジング２０の底部により下方に押されてシールハウジング５０の空間部５０ｂに位置する。
この段階では、弁ハウジング５２と駆動ハウジング２０が固定されて一体化し、移動軸３０が駆動ハウジング２０の空間部２１に突出した状態となる。
【００５３】
次いで、駆動ハウジング２０の空間部２１に突出した移動軸３０にウェーブワッシャ２９を通し、移動軸３０の雄ねじ３１に回転部材２５の雌ねじ２６をねじ込んで係合させる。この際、回転部材２５を移動軸３０に充分ねじ込む。
【００５４】
続いて、図３（ａ）の様に、モータ部材１１の下面に支持板２４と位置決め部材１６を当接させ、第１歯車１３を出力軸１２に嵌入する。そして、支持板２４および位置決め部材１６を当接させたモータ部材１１を、第１歯車１３が駆動ハウジング２０の空間部２１ａに位置し、回転部材２５の小径部２５ａが位置決め部材１６の開口１７に嵌入するようにして駆動ハウジング２０の上端部に当接させる。そして、モータ部材１１の開口１１ｂから支持板２４の開口を介して駆動ハウジング２０の固定孔２０ａ，２０ａに固定ねじ（不図示）を装着して固定する。
【００５５】
以上の手順によりモータ弁１の組み立てが完了する。
組み立てられたモータ弁１は、シールハウジング５０と弁ハウジング５２の間は、Ｏリング５１によって液密状に維持され、シールハウジング５０と移動軸３０の間は、２個のＯリング３７によって液密状に維持される。則ち、弁ハウジング５２の流量調整室５３は、シールハウジング５０によって上部側との液密性が確保される。
【００５６】
また、モータ弁１では、図２の様に、モータ部材１１の出力軸１２に取り付けられた第１歯車１３と、回転部材２５の外周部に設けられた第２歯車２７が係合して動力伝達手段２を形成している。これにより、出力軸１２の回転力が動力伝達手段２を介して回転部材２５に伝達される。
【００５７】
また、移動軸３０のガイドピン３２は駆動ハウジング２０のガイド溝２２の内部に位置し、これらガイドピン３２とガイド溝２２によって移動軸３０の回転を阻止するガイド手段３を形成している。
【００５８】
回転部材２５は、駆動ハウジング２０の空間部２１に位置し、下端部に設けたウェーブワッシャ２９によって上方に僅かに付勢されており、上端部に設けた支持球体２８は支持板２４に点当接する。また、回転部材２５の雌ねじ２６と移動軸３０の雄ねじ３１は係合している。従って、雌ねじ２６および雄ねじ３１の係合と、前記ガイド手段３による移動軸３０の回転阻止機能により、回転部材２５が回転するとねじ山が移動して移動軸３０は上方または下方へ直線移動する。
則ち、回転部材２５の雌ねじ２６と移動軸３０の雄ねじ３１の係合、および、ガイド手段３によって回転運動を直線運動に変換する運動変換手段５を形成している。
【００５９】
組み立てられたモータ弁１は、図２の様に、モータ部材１１、駆動ハウジング２０および弁ハウジング５２が中心軸上に直列状に配されて突出部分がなく、しかも、出力軸１２と回転部材２５を高さ方向（軸方向）へオーバーラップして配することにより、高さが短縮されて小型化が図られている。
【００６０】
次に、本実施形態のモータ弁１の動作を説明する。尚、以下の説明における回転方向は、モータ弁１を上方から見たときの回転方向として示す。
【００６１】
図４（ａ）の様に、モータ部材１１を通電制御して第１歯車１３を時計方向へ回転駆動すると、回転部材２５は動力伝達手段２を介して伝達される回転力によって反時計方向へ回転する。回転部材２５が反時計方向へ回転することにより、運動変換手段５によって移動軸３０は上方へ直線移動し、弁体６は弁座５８から遠ざかる。これにより、流入管５４と流出管５５が連通し、流入口５６から流出口５７への媒体の移動が許容されて開成状態となる。
【００６２】
一方、図４（ａ）に示す開成状態から、モータ部材１１を通電制御して第１歯車を反時計方向へ回転駆動すると、図４（ｂ）の様に、回転部材２５は動力伝達手段２を介して伝達される回転力によって時計方向へ回転する。回転部材２５が時計方向へ回転することにより、運動変換手段５によって移動軸３０は下方へ直線移動し、弁体６は弁座５８に圧接される。これにより、流入管５４と流出管５５の連通が遮断され、流入口５６から流出口５７への媒体の移動が禁止されて閉成状態となる。
【００６３】
ここで、図４（ｂ）に示す閉成状態では、移動軸３０の下方への移動によって弁体６が弁座５８に圧接される。弁体６が弁座５８を押圧する力をＦとすると、弁体６も弁座５８から同一の反力（反作用力）Ｆを受ける。弁体６に加わる反力Ｆは移動軸３０を介して回転部材２５に伝達され、回転部材２５の先端部に設けた支持球体２８は支持板２４を反力Ｆで押圧する。
【００６４】
ところが、支持球体２８は支持板２４に点接触しており、しかも、接触点は移動軸３０および回転部材２５の中心軸上に位置する。則ち、支持球体２８は点接触状態で支持板２４を押圧する。
従って、中心軸に対して径方向へ延びる部位に接触に伴う摩擦力が生じることがなく、回転部材２５の回転力を低減させる負荷（トルクロス）を極限まで低減することを可能としている。
【００６５】
従って、弁体６が弁座５８へ当接するに連れて反力Ｆが増大しても、回転部材２５の回転力を阻害するトルクロスが増大することがなく、弁体６を弁座５８に完全に圧接して完全な閉成状態を維持することが可能となる。
このような、回転部材２５に支持球体２８を設けて点支持する構成は、前記したように、出力軸１２を回転部材２５と平行に配置することにより、回転部材２５の端部と出力軸とを分離したことによって成し得たものである。
【００６６】
尚、図４では、モータ弁１を開成制御および閉成制御した状態で示したが、モータ部材１１への通電を制御することにより、弁体６と弁座５８の距離を調節して流量調節を行うことも可能である。
【００６７】
以上説明したように、本発明のモータ弁１によれば、出力軸１２が偏心位置に設けられたモータ部材１１を用い、出力軸１２と回転部材２５を平行に配することにより、モータ弁１の全長を短縮すると共に不要な突出部分を除去して合理的に小型化することが可能となる。
また、出力軸１２と回転部材２５を平行に配することにより、閉成制御時に回転部材に加わる反力をトルクロスを生じることなく支持可能となり、弁体の圧接不足に伴う漏れが生じることがなく、安定した制御を行うことが可能となる。
【００６８】
尚、前記実施形態では、回転部材２５を支持球体２８および支持板２４を介してモータ部材（支持部材）１１で支持する構成としたが、モータ部材１１とは別の支持部材を設けることも可能である。例えば、前記実施形態において、支持板２４の上面に当接する板状の支持部材を設け、モータ部材１１に代えて、回転部材２５を支持球体２８および支持板２４を介して当該支持部材によって支持する構成を採ることも可能である。また、前記実施形態において、支持板２４自体を支持部材とすることも可能である。
また上記した実施形態では、回転部材２５の回転によって摩擦力が生じないように支持球体２８を設けたが、支持球体２８に代わってコロを採用することもできる。さらにこれらに代わって回転部材の先端を先鋭にし、針状の部位とし、当該針状の部位を他の部材に当接させてもよい。
また支持板２４等の受け側に固体潤滑性を有する樹脂を採用し、摩擦を低減させることも可能である。
【００６９】
また、前記実施形態では、動力伝達手段２として、出力軸１２に設けた第１歯車１３と回転部材２５に設けた第２歯車２７を係合させる構成を採用したが、他の構成を採ることも可能である。例えば、出力軸１２と回転部材２５の間にベルトを巻き回して動力を伝達したり、あるいは、摩擦輪によって動力を伝達する構成とすることも可能である。
【００７０】
また、前記実施形態では、移動軸３０に雄ねじ３１を形成し、回転部材２５に雌ねじ２６を形成する構成として述べたが、移動軸３０側に雌ねじを形成し、回転部材２５側に雄ねじを形成した構造を採用することも可能である。
【００７１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、モータ部材の出力軸と回転部材とを平行に配して短縮化を図ることができ、しかも、弁体の閉成に伴う反力によって生じるトルクロスを効果的に低減することができ、小型化を図りつつ信頼性、耐久性を向上させたモータ弁を提供できる。
請求項２に記載の発明によれば、トルクロスをより低減することができ、モータ部材を小型化することができる。
請求項３に記載の発明によれば、部材点数が削減され、製造性、省コスト化を図ったモータ弁を提供できる。
請求項４に記載の発明によれば、不要な突出部分を除去し構造を簡略化することができ、製造性、省コスト化を図ったモータ弁を提供できる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜３に記載の発明における運動変換手段を簡単な構成で実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ弁の分解斜視図である。
【図２】図１に示すモータ弁の断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示すモータ弁の回転部材とモータ部材の当接状態を示す分解斜視図、（ｂ）は、駆動ハウジング内における回転部材の配置状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）は、図１に示すモータ弁の開成制御状態を示す断面図、（ｂ）は、その閉成制御状態を示す断面図である。
【図５】従来のモータ弁の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１      モータ弁
２      動力伝達手段
３      ガイド手段
５      運動変換手段
６      弁体
１０    モータ（ステッピングモータ）
１１    モータ部材
１１    支持部材（モータ部材）
２５    回転部材
２６    雌ねじ
３０    移動軸
３１    雄ねじ
【図１】
2005016628.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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