JP2006038193A - 電動式コントロールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】回転型の電動式コントロールバルブにおいて、大きいモータトルクを必要とすることなく、微細な高精度な流量制御を行うこと。
【解決手段】第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２とを弁ハウジング１０に設け、弁ハウジング１０内には、流量制御形状部（第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２）を有し、回転角に応じて流量制御形状部によって第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２との間の実効連通面積を増減し第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２との間を流れる流体の流量を制御する回転弁体３０を設け、弁ハウジング１０に取り付けられたステッピングモータ４０のロータ軸４３と回転弁体３０との間に傘歯車式の減速歯車装置を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動式コントロールバルブに関し、特に、ヒートポンプ式の空気調和装置等で使用される回転型の電動式コントロールバルブに関するものである。

流量制御弁として、ステッピングモータ等の電動モータによって弁体が回転駆動されることにより、その弁体の回転角（回転位置）に応じて流量制御を定量的に行う回転型の電動式コントロールバルブがある。そして、この回転型の電動式コントロールバルブでは、流量制御を行うための横断面形状、凹溝を有する円柱状あるいは円盤状の弁体を用い、弁体が電動モータのロータや出力軸に直結されて直線回転される直動式のもの（例えば、特許文献１、２、３、４）と、電動モータの回転を減速用の平歯車列によって板状の弁体に減速伝達し、弁体の回転変位位置に応じてポートの実効開口面積を直接増減する減速式のもの（例えば、特許文献５、６、７）とがある。

直動式の回転型電動式コントロールバルブは、弁駆動に必要なトルクが、弁体に作用する作動圧力差の影響を直接受け、高圧仕様であるほど、弁駆動に必要なモータトルクが大きくなり、電動モータを大型化、高出力化する必要が生じる。

また、直動式の回転型電動式コントロールバルブは、１回転以内の弁体の回転変位によって流量制御を行うため、弁体の横断面形状や凹溝によって通路断面積を増減して微細な流量制御を図っても、モータ分解能が悪いために、ステッピングモータでは１パルス分の流量変化量が大きく、微細な高精度な流量制御を行うことができない。

減速式の回転型電動式コントロールバルブは、減速比に応じて弁駆動に必要なモータトルクを低減できるが、板状の弁体によってポートの実効開口面積を直接増減して流量制御を行うため、微細な高精度な流量制御を行うことが難しく、また、減速装置として平歯車列を用いているため、径方向寸法が大きくなり、設置に大きいスペースを必要とする。

また、従来の回転型電動式コントロールバルブは、弁体の最大弁閉位置と最大弁開位置を設定するストッパ機構の組み込みの容易性に欠ける。
特許第３４５４６０３号公報 特開２００１−１８７９７７号公報 特開２００２−２９５６９４号公報 特開２００３−２７８９３４号公報 特許第３２９５８８９号公報 特開２００１−５６０６０号公報 特開２００４−２８１７６号公報

この発明が解決しようとする課題は、回転型の電動式コントロールバルブにおいて、大きいモータトルクを必要とすることなく、微細で高精度な流量制御を行うことである。

この発明による電動式コントロールバルブは、第１の入出流ポートと第２の入出流ポートとを有する弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に回転可能に設けられ、流量制御形状部を有し、回転角に応じて前記流量制御形状部によって前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する回転弁体と、前記弁ハウジングに取り付けられた電動モータと、前記電動モータの出力軸と前記回転弁体との間に設けられ、前記出力軸の回転を前記回転弁体に減速伝達する減速歯車装置とを有する。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記減速歯車装置が互いに噛合する一対の入力歯車と出力歯車とを有し、前記入力歯車が前記出力軸に駆動連結され、前記出力歯車が前記回転弁体に一体形成されている。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記減速歯車装置が交差軸歯車によるものである。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記回転弁体に、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状のストッパ用凹溝が形成され、前記弁ハウジングに、前記ストッパ用凹溝に係合するストッパ突起が設けられ、前記ストッパ突起が前記ストッパ用凹溝の円弧方向の両側の端部と選択的に当接することによって前記回転弁体の回転角範囲を３６０度以内に規制し、当該規制によって前記回転弁体の最大弁閉位置と最大弁開位置とが設定される。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記弁ハウジングに、前記第１の入出流ポートあるいは前記第２の入出流ポートが開口した弁座面が形成され、前記回転弁体の前記弁座面と対向する盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状の流量制御用凹溝が形成され、前記流量制御用凹溝は、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、前記弁座面に開口している前記第１の入出流ポートあるいは前記第２の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角により決まる前記流量制御用凹溝の円弧方向の位置関係によって前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する。

また、この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記弁ハウジングに、前記第１の入出流ポートが開口した第１の弁座面と、前記第２の入出流ポートが開口した第２の弁座面とが所定間隔をおいて対向配置状態で形成され、前記回転弁体の前記第１の弁座面と対向する一方の盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状の第１の流量制御用凹溝が形成され、前記回転弁体の前記第２の弁座面と対向する他方の盤面に、もう一つの前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状の第２の流量制御用凹溝が形成され、前記第１の流量制御用凹溝と前記第２の流量制御用凹溝は、各々、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、さらに、前記回転弁体には、第１の流量制御用凹溝と前記第２の流量制御用凹溝とを各々の最大溝断面積部分で互いに連通する貫通孔が形成され、前記第１の弁座面に開口している前記第１の入出流ポートおよび第２の弁座面に開口している前記第２の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角とにより決まる前記第１の流量制御用凹溝および前記第２の流量制御用凹溝の各々の円弧方向の位置関係によって前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記回転弁体の前記第１の弁座面と対向する盤面と、前記回転弁体の前記第２の弁座面と対向する盤面の各々に、圧力緩和用ポケットが形成されている。

この発明による電動式コントロールバルブは、電動モータの出力軸の回転が減速歯車装置によって回転弁体に減速伝達され、回転弁に形成されている流量制御形状部により回転弁体の回転角に応じて第１の入出流ポートと第２の入出流ポートとの間の実効連通面積が増減され、第１の入出流ポートと第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量が制御するから、大きいモータトルクを必要とすることなく、微細で高精度な流量制御を行うことができる。

この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を、図１〜図１０を参照して説明する。

電動式コントロールバルブは、図１に示されているように、弁ハウジング１０を有する。弁ハウジング１０には、第１の入出流ポート１１と、第２の入出流ポート１２と、これらポートに継手１３、１４を接続する継手接続部１５、１６が形成されている。

また、弁ハウジング１０には、略半円形の弁室２０が形成されている。弁室２０の相対向する両側面のうち、一方の側面は第１の入出流ポート１１が開口した第１の弁座面２１になっており、他方の側面は第２の入出流ポート１２が開口した第２の弁座面２２になっている。第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２とは、第１の弁座面２１と第２の弁座面２２の同一対応位置にて弁室２０内に向けて開口しており、弁室２０を挟んで相対向している。

弁室２０には、弁室２０の第１の弁座面２１と第２の弁座面２２との離間寸法（弁室幅寸法）より少し小さい板厚で形成された回転弁体３０の下半分（略下半分）が収容されている。

この回転弁体３０の中心貫通孔３３には弁回転中心軸１８が遊挿されており、この弁回転中心軸１８は、弁ハウジング１０の上部に固定された上部軸受部材１７と弁ハウジング１０とにより協働して保持、固定されていて、これにより、回転弁体３０が弁室２０内を弁回転中心軸１８の周りに回転できるように構成されている。

回転弁体３０は、第１の弁座面２１と対向する一方の盤面３０Ａと、第２の弁座面２２と対向する他方の盤面３０Ｂとを有しており、図１０（ａ），（ｂ）に示されているように、一方の盤面３０Ａに、流量制御形状部として、回転弁体３０の回転中心と同心にＣ形円弧状の第１の流量制御用凹溝３１を形成されている。また、図１０（ｂ），（ｃ）に示されているように、他方の盤面３０Ｂに、もう一つの流量制御形状部として、回転弁体３０の回転中心と同心にＣ形円弧状の第２の流量制御用凹溝３２を形成されている。

第１の流量制御用凹溝３１と第２の流量制御用凹溝３２は、図５（ａ），（ｂ）に示されているように、回転弁体３０の表裏同一位置で、同一形状であり、回転弁体３０の回転中心に対する第１の入出流ポート１１、第２の入出流ポート１２の偏倚寸法と同じ寸法の円弧半径で、２７０度の回転角範囲に亘って形成されている。

第１の流量制御用凹溝３１と第２の流量制御用凹溝３２は、一端に最大流量を得る最大溝幅部分（最大溝断面積部分）３１Ａ、３２Ａを、他端に最小流量を得る最小溝幅部分（最小溝断面積部分）３１Ｂ、３２Ｂを有し、最大溝幅部分３１Ａ、３２Ａより最小溝幅部分３１Ｂ、３２Ｂへ向けて、溝幅が、（盤面３０Ａで見て時計廻り方向に）漸次、連続的に小さくなっている。これにより、第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２は、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する。

回転弁体３０には、最大溝幅部分３１Ａ、３２Ａにて第１の流量制御用凹溝３１と第２の流量制御用凹溝３２とを互いに連通する貫通孔３４が貫通形成されている。また、回転弁体３０の盤面３０Ａ、３０Ｂの、盤面３０Ａで見て最小溝幅部分３１Ｂ、３２Ｂより時計廻り方向に変位した部分は、溝窪みがなく盤面３０Ａ、３０Ｂと面一の全閉弁部３１Ｃ、３２Ｃを成している。

回転弁体３０の盤面３０Ｂには、回転弁体３０の回転中心と同心にＣ形円弧状のストッパ用凹溝３５が形成されている。ストッパ用凹溝３５は、第２の流量制御用凹溝３２より大きい円弧半径をもって、第２の流量制御用凹溝３２の最大溝幅部分３２Ａより最小溝幅部分３２Ｂを介して全閉弁部３２Ｃに至る回転角範囲と同じ回転角範囲（３１５度程度）に亘って形成されている。

図１に示されているように、弁ハウジング１０に固定の上部軸受部材１７には、ストッパ用凹溝３５に係合するストッパピン（ストッパ突起）１９が一体形成されている。ストッパピン１９が、図５（ｂ）に示されているストッパ用凹溝３５の円弧方向の一端部３５Ａと他端部３５Ｂとに選択的に当接することによって、回転弁体２０の回転角範囲を３６０度以内（この実施形態ではストッパ用凹溝３５の回転角範囲である３１５度）に規制し、この規制によって回転弁体２０の最大弁閉位置と最大弁開位置とが設定される。

つまり、図８に示されているように、ストッパピン１９がストッパ用凹溝３５の一端部３５Ａに当接することにより、図７に示されているような、第１の流量制御用凹溝３１の最大溝幅部分３１Ａと第２の流量制御用凹溝３２の最大溝幅部分３２Ａとが、第１の入出流ポート１１、第２の入出流ポート１２に対向する回転位置に配置される最大弁開位置が、機械的に戸当たり式に設定される。

また、これとは反対に、図２に示されているように、ストッパピン１９がストッパ用凹溝３５の他端部３５Ｂに当接することにより、図１に示されているような、第１の流量制御用凹溝３１の全閉弁部３１Ｃと第２の流量制御用凹溝３２の全閉弁部３２Ｃとが、第１の入出流ポート１１、第２の入出流ポート１２に対向する回転位置に配置される最大弁閉位置（全閉位置）が、機械的に戸当たり式に設定される。

回転弁体３０は４５度傾斜の外周面部に傘歯車用の歯部３６を形成され、回転弁体３０自体が従動側傘歯車をなしている。

弁ハウジング１０の上部には電動モータであるステッピングモータ４０の密閉ロータケース４１が気密に装着されている。密閉ロータケース４１には、外周部分をＳＮ交互に多極着磁されたロータ４２がロータ軸（モータ出力軸）４３によって上部軸受部材１７と密閉ロータケース４１より回転可能に支持された状態で配置されている。密閉ロータケース４１の外側には多極歯構造の円筒形状のステータコイルユニット４４が抜き差し可能に取り付けられている。ロータ軸４３は、図示では、弁回転中心軸１８と直交する垂直軸になっている。

ロータ軸４３には駆動側傘歯車４５がトルク伝達関係で装着されている。駆動側傘歯車４５は、４５度傾斜の外周面部に傘歯車用の歯部４６を形成され、回転弁体３０の歯部３６と噛合している。駆動側傘歯車４５と従動側傘歯車をなす回転弁体３０の歯数比は１：２〜１：３程度に設定されている。これにより、駆動側傘歯車４５が小傘歯車、従動側傘歯車をなす回転弁体３０が大傘歯車で、駆動側傘歯車４５と従動側傘歯車をなす回転弁体３０とで、交差軸歯車による減速歯車装置が構成される。

次に、上述の構成による電動式コントロールバルブの動作を、第１の入出流ポート１１が高圧側で、第２の入出流ポート１２が低圧側である場合について説明する。第１の入出流ポート１１が高圧側で、第２の入出流ポート１２が低圧側である場合は、その圧力差により、回転弁体３０の盤面３０Ｂが第２の弁座面２２に押し付けられ、それとは反対の盤面３０Ａと第１の弁座面２１との間に微小な間隙ｔができる（図１、図３、図７参照）。

初期状態例として、まず全閉状態について説明する。図２に示されているように、ストッパピン１９がストッパ用凹溝３５の他端部３５Ｂに当接する回転位置に回転弁体３０がある時は、図１に示されているように、回転弁体３０の全閉弁部３１Ｃ、３２Ｃが第１の入出流ポート１１、第２の入出流ポート１２に対向し、第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２との連通が完全遮断され、流量ゼロの全閉状態が設定される。

上述の全閉状態よりステッピングモータ４０のステータコイルユニット４４に弁開駆動のためのパルス信号が与えられることにより、ロータ４２が弁開方向に回転する。ロータ４２の回転は、駆動側傘歯車４５の歯部４６と従動側傘歯車をなす回転弁体３０の歯部３６との噛合によって回転弁体３０に伝達され、回転弁体３０が、図１０（ａ）に示す盤面３０Ａの側から見て、反時計廻り方向に減速回転する。

これにより、図３〜図５（ａ），（ｂ）に示されているように、回転弁体３０の第１の流量制御用凹溝３１の最小溝幅部分３１Ｂと最大溝幅部分３１Ａとの中間部分や、第２の流量制御用凹溝３２の最小溝幅部分３２Ｂと最大溝幅部分３２Ａとの中間部分が、第１の入出流ポート１１や第２の入出流ポート１２に対向し、流体が、第１の入出流ポート１１より、第１の流量制御用凹溝３１、貫通孔３４、第２の流量制御用凹溝３２を経て第２の入出流ポート１２へ流れる。

この時の第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２との間の実効連通面積は、図６に示されている、第２の入出流ポート１２に対向している部位における第２の流量制御用凹溝３２の溝幅と溝深により決まる溝断面積Ｓ（図６参照）と、図６には示されていないが、この溝断面積Ｓと同じ面積となる、第１の入出流ポート１１に対向している部位における第１の流量制御用凹溝３１の溝幅と溝深により決まる溝断面積とにより決まり、第２の流量制御用凹溝３２側の溝断面積Ｓと不図示の第１の流量制御用凹溝３１側の溝断面積とをもって、第１の入出流ポート１１より第２の入出流ポート１２へ流れる流体の流量が計量制御される。

つまり、回転弁体３０の回転角により決まる第１の流量制御用凹溝３１および第２の流量制御用凹溝３２の、第１の入出流ポート１１、第２の入出流ポート１２の各々に対する円弧方向の位置関係によって、第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２との間の実効連通面積が増減し、これに応じて第１の入出流ポート１１より第２の入出流ポート１２へ流れる流体の流量が定量的に制御される。

回転弁体３０は、駆動側傘歯車４５と従動側傘歯車をなす回転弁体３０とによる減速歯車装置によって減速回転されるから、減速比分、弁回転分解能が細かくなり、すなわち、ステッピングモータ４０の１パルス毎の回転弁体３０の回転角度が小さくなり、微細な流量制御を高精度に行えるようになる。

また、回転弁体３０の減速回転により、第１の入出流ポート１１と第２の入出流ポート１２との間の最大作動圧力差の大小にかからずモータトルクを小さくできる。これにより、ステッピングモータ４０の小型化やモータ出力の低減が図られる。

また、減速歯車装置が傘歯車による交差軸歯車式のものであることにより、平歯車列による減速歯車装置に比して減速歯車装置の径方向寸法（ステッピングモータ４０の回転径方向寸法）を小さくでき、電動式コントロールバルブの小型化が可能になる。これにより、電動式コントロールバルブの設置に必要なスペースを小さくできる。

また、減速歯車装置の従動側の傘歯車が回転弁体３０に一体形成されているから、、つまり、回転弁体３０が減速歯車装置の従動側傘歯車を兼ねているから、このことによっても、減速歯車装置を小型化でき、電動式コントロールバルブの更なる小型化が可能になる。これにより、電動式コントロールバルブの設置に必要なスペースを更に小さくできる。

回転弁体３０の回転によって、図７に示されているように、回転弁体３０の第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２の最大溝幅部分３１Ａ、３２Ａが第１の入出流ポート１１、第２の入出流ポート１２に対向すると、第１の入出流ポート１１より第２の入出流ポート１２へ最大流量の流体が流れる最大弁開状態が設定される。

この最大弁開状態時には、図８に示されているように、ストッパピン１９がストッパ用凹溝３５の一端部３５Ａに戸当たり式に当接し、回転弁体３０の最大弁開位置（回転位置）が機械式に確実に高精度に設定される。

なお、最大弁開状態から全閉状態への動作は、ステッピングモータ４０を弁閉方向に駆動することにより、弁開動作時と同様に行われ、図２に示されているように、ストッパピン１９がストッパ用凹溝３５の他端部３５Ｂに戸当たり式に当接することにより、回転弁体３０の全閉位置（回転位置）が機械式に確実に高精度に設定される。

上述した電動式コントロールバルブの開閉動作中における回転弁体３０の各回転位置を図１１〜図１６に示している。図１１〜図１６は各々、全閉状態から全開状態にかけての中間弁開状態を示している。この実施形態では、第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２が、最大溝幅部分３１Ａ、３２Ａと最小溝幅部分３１Ｂ、３２Ｂとの間で、漸次連続変化する形状であることにより、図１７に示されているように、ステッピングモータ４０のパルス位置、換言すると、回転弁体３０の回転角に対して流量が比例関係で変化する比例流量制御特性が得られる。

なお、図１７において、パルス位置Ａは図２に示す回転弁体３０の回転位置、パルス位置Ｂ〜Ｇは図１１〜図１６に示す回転弁体３０の回転位置、パルス位置Ｈは図８に示す回転弁体３０の回転位置に、各々対応している。

ちなみに、以上に説明したのとは反対に、第２の入出流ポート１２が高圧側で、第１の入出流ポート１１が低圧側である場合には、図９に示されているように、その圧力差により、回転弁体３０の盤面３０Ａが第１の弁座面２１に押し付けられ、それとは反対の盤面３０Ｂと第２の弁座面２２との間に微小な間隙ｔができ、流体の流れ方向が、上述の第１の入出流ポート１１が高圧側で、第２の入出流ポート１２が低圧側である場合の反対になるだけで、全く同じ流量制御特性のもとに、同じ作用効果が得られる。

これにより、ヒートポンプ式の空気調和装置等の使用において、冷房運転時と暖房運転時とで、冷媒の流れ方向が反転しても、同じ流量制御特性が得られ、優れた双方向性を示す。

この発明による電動式コントロールバルブの流量制御特性は、図１８（ａ）、（ｂ）に第２の流量制御用凹溝３２が代表して示されているように、第１の流量制御用凹溝３１および第２の流量制御用凹溝３２とストッパ用凹溝３５との回転方向の相対的な位置関係の設定により、図１８（ｃ）に示されているように、最小パルス位置と最大パルス位置の双方において全閉状態が得られる弁開閉特性を得ることもできる。

また、図１９（ａ）、（ｂ）に第２の流量制御用凹溝３２が代表して示されているように、第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２の溝幅変化の具合を変更することにより、図１９（ｃ）に示されているようなイコールパーセントによる２次カーブの流量制御特性を得ることもでき、また、図２０（ａ）、（ｂ）や図２１（ａ）、（ｂ）に第２の流量制御用凹溝３２が代表して示されているように、第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２の溝幅変化に段差を与えることにより、図２０（ｃ）や図２１（ｃ）に示されているように変曲点を有する流量制御特性を得ることもできる。

なお、図１８〜図２１において、（ａ）は最弁閉側状態を、（ｂ）は最弁開側状態を各々示しており、（ｃ）の特性図中、パルス位置Ａは（ａ）に示す最弁閉側状態における回転弁体３０の回転位置、パルス位置Ｈは（ｂ）に示す最弁開側状態における回転弁体３０の回転位置に、各々対応している。

また、回転弁体３０の盤面３０Ｂ側から見た平面図である図２２のＯ点とＡ〜Ｆの各位置とを結ぶ線における断面図である図２３（ａ）〜（ｆ）に示されているように、円弧方向における変位につれて溝断面積が変化する第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２の溝形状は、溝幅変化によらず、溝深をｄ１〜ｄ６のように変化させてもよい。また、溝幅変化と溝深変化とを組み合わせることもできる。

この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図２４、図２５を参照して説明する。なお、図２４、図２５において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、回転弁体３０の第１の弁座面２１と対向する盤面３０Ａと、回転弁体３０が第２の弁座面２２と対向する盤面３０Ｂの各々に、回転弁体３０の回転中心と同心に円環状の圧力緩和用ポケット３７、３８が複数条、形成されている。

回転弁体３０が弁室２０内を回転できるよう、回転弁体３０の板厚は、弁室２０の第１の弁座面２１と第２の弁座面２２との離間寸法（弁室幅寸法）より少し小さいから、回転弁体３０の盤面３０Ａと第１の弁座面２１との間や、回転弁体３０の盤面３０Ｂと第２の弁座面２２との間に、僅かではあるが、不可避の間隙Ｔａ、Ｔｂが存在する。

このため、第１の流量制御用凹溝３１、第２の流量制御用凹溝３２、貫通孔３４を通って流れる正規の計量流以外に、間隙Ｔａ、Ｔｂを通って流れる間隙流れが存在し、この間隙流れは、流量制御精度を低下させる原因になる。

このことに対して、圧力緩和用ポケット３７、３８が設けられていることにより、圧力緩和作用が得られ、間隙Ｔａ、Ｔｂを通って流れる間隙流れが減少する。これにより、間隙流れによる流量制御精度の低下を最小限に止めることができる。

この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図２６を参照して説明する。なお、図２６においても、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、回転弁体３０の外周部の両側に各々、傘歯車用の歯部３６Ａ、３６Ｂが形成され、回転弁体３０が従動側の両傘歯車になっている。

このため、第１の入出流ポート１１が高圧側で、第２の入出流ポート１２が低圧側であることにより、回転弁体３０の盤面３０Ｂが第２の弁座面２２に押し付けられている場合には、歯部３６Ｂが駆動側傘歯車４５の歯部４６と非噛合で、歯部３６Ａが駆動側傘歯車４５の歯部４６と噛合する。これに対し、第２の入出流ポート１２が高圧側で、第１の入出流ポート１１が低圧側であることにより、回転弁体３０の盤面３０Ａが第１の弁座面２１に押し付けられている場合には、歯部３６Ａが駆動側傘歯車４５の歯部４６と非噛合で、歯部３６Ｂが駆動側傘歯車４５の歯部４６と噛合する。

これにより、何れの状態でも、駆動側傘歯車４５と従動側傘歯車をなす回転弁体３０との噛合状態が適正状態に保たれる。

上述の実施形態では、減速歯車装置として傘歯車によるものを用いたが、この発明による電動式コントロールバルブは、これに限られることはなく、図２７に示されているように、ロータ軸４３に取り付けられた駆動側フェース歯車４７の歯部４８と、従動側のフェース歯車をなす回転弁体３０の外周部に形成された歯部４９との噛合による、フェース歯車式のものでよい。

また、減速歯車装置は、平歯車、はすば歯車、ウォームギヤ、ハイポイドギヤ等を用いたものでもよい。

この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の全閉状態を示す縦断面図である。 一つの実施形態による電動式コントロールバルブの全閉状態を示す回転弁体の正面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の中間弁開状態を示す縦断面図である。 （ａ）は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態の回転弁体の一方の盤面を示す正面図、（ｂ）は同じく他方の盤面を示す正面図である。 （ａ）は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態の回転弁体の一方の盤面を示す斜視図、（ｂ）は同じく他方の盤面を示す斜視図である。 一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態の回転弁体を示す斜視図である。 この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の全開状態を示す縦断面図である。 一つの実施形態による電動式コントロールバルブの全開状態を示す回転弁体の正面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の逆流れ時の全開状態を示す縦断面図である。 （ａ）は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの一方の盤面の正面図、（ｂ）は同じくそれの縦断面図、（ｃ）は同じくそれの他方の盤面の正面図である。 は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態を示す回転弁体の正面図である。 は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態を示す回転弁体の正面図である。 は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態を示す回転弁体の正面図である。 は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態を示す回転弁体の正面図である。 は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態を示す回転弁体の正面図である。 は一つの実施形態による電動式コントロールバルブの中間弁開状態を示す回転弁体の正面図である。 一つの実施形態による電動式コントロールバルブの流量制御特性を示すグラフである。 （ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁閉状態を示す回転弁体の正面図、（ｂ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の全開側の弁閉状態を示す回転弁体の正面図、（ｃ）はこの実施形態による電動式コントロールバルブの流量制御特性を示すグラフである。 （ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁閉状態を示す回転弁体の正面図、（ｂ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁開状態を示す回転弁体の正面図、（ｃ）はこの実施形態による電動式コントロールバルブの流量制御特性を示すグラフである。 （ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁閉状態を示す回転弁体の正面図、（ｂ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁開状態を示す回転弁体の正面図、（ｃ）はこの実施形態による電動式コントロールバルブの流量制御特性を示すグラフである。 （ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁閉状態を示す回転弁体の正面図、（ｂ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の最大弁開状態を示す回転弁体の正面図、（ｃ）はこの実施形態による電動式コントロールバルブの流量制御特性を示すグラフである。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の回転弁体の盤面を示す正面図である。 （ａ）は図２２のＯ−Ａ断面図、（ｂ）は図２２のＯ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２２のＯ−Ｃ断面図、（ｄ）は図２２のＯ−Ｄ断面図、（ｅ）は図２２のＯ−Ｅ断面図、（ｆ）は図２２のＯ−Ｆ断面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を示す縦断面図である。 他の実施形態による電動式コントロールバルブの要部の拡大縦断面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を示す縦断面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 弁ハウジング
１１ 第１の入出流ポート
１２ 第２の入出流ポート
１７ 上部軸受部材
１８ 弁回転中心軸
１９ ストッパピン
２０ 弁室
２１ 第１の弁座面
２２ 第２の弁座面
３０ 回転弁体
３１ 第１の流量制御用凹溝
３２ 第２の流量制御用凹溝
３４ 貫通孔
３５ ストッパ用凹溝
３６、３６Ａ、３６Ｂ 歯部
３７、３８ 圧力緩和用ポケット
４０ ステッピングモータ
４２ ロータ
４４ ステータコイルユニット
４５ 駆動側傘歯車
４６ 歯部
４７ 駆動側フェース歯車
４８、４９ 歯部

Claims (7)

1. 第１の入出流ポートと第２の入出流ポートとを有する弁ハウジングと、
   前記弁ハウジング内に回転可能に設けられ、流量制御形状部を有し、回転角に応じて前記流量制御形状部によって前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する回転弁体と、
   前記弁ハウジングに取り付けられた電動モータと、
   前記電動モータの出力軸と前記回転弁体との間に設けられ、前記出力軸の回転を前記回転弁体に減速伝達する減速歯車装置と、
   を有する電動式コントロールバルブ。
2. 前記減速歯車装置は、互いに噛合する一対の入力歯車と出力歯車とを有し、前記入力歯車が前記出力軸に駆動連結され、前記出力歯車が前記回転弁体に一体形成されている請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
3. 前記減速歯車装置は、交差軸歯車によるものである請求項１または２記載の電動式コントロールバルブ。
4. 前記回転弁体に、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状のストッパ用凹溝が形成され、前記弁ハウジングに、前記ストッパ用凹溝に係合するストッパ突起が設けられ、前記ストッパ突起が前記ストッパ用凹溝の円弧方向の両側の端部と選択的に当接することによって前記回転弁体の回転角範囲を３６０度以内に規制し、当該規制によって前記回転弁体の最大弁閉位置と最大弁開位置とが設定される請求項１〜３の電動式コントロールバルブ。
5. 前記弁ハウジングに、前記第１の入出流ポートあるいは前記第２の入出流ポートが開口した弁座面が形成され、
   前記回転弁体の前記弁座面と対向する盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状の流量制御用凹溝が形成され、前記流量制御用凹溝は、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、
   前記弁座面に開口している前記第１の入出流ポートあるいは前記第２の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角により決まる前記流量制御用凹溝の円弧方向の位置関係によって前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する請求項１〜４の電動式コントロールバルブ。
6. 前記弁ハウジングに、前記第１の入出流ポートが開口した第１の弁座面と、前記第２の入出流ポートが開口した第２の弁座面とが所定間隔をおいて対向配置状態で形成され、
   前記回転弁体の前記第１の弁座面と対向する一方の盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状の第１の流量制御用凹溝が形成され、前記回転弁体の前記第２の弁座面と対向する他方の盤面に、もう一つの前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にＣ形円弧状の第２の流量制御用凹溝が形成され、前記第１の流量制御用凹溝と前記第２の流量制御用凹溝は、各々、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、
   さらに、前記回転弁体には、第１の流量制御用凹溝と前記第２の流量制御用凹溝とを各々の最大溝断面積部分で互いに連通する貫通孔が形成され、
   前記第１の弁座面に開口している前記第１の入出流ポートおよび第２の弁座面に開口している前記第２の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角とにより決まる前記第１の流量制御用凹溝および前記第２の流量制御用凹溝の各々の円弧方向の位置関係によって前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第１の入出流ポートと前記第２の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する請求項１〜４の電動式コントロールバルブ。
7. 前記回転弁体の前記第１の弁座面と対向する盤面と、前記回転弁体の前記第２の弁座面と対向する盤面の各々に、圧力緩和用ポケットが形成されている請求項６の電動式コントロールバルブ。

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