KR102220968B1 - 전동밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 밸브체의 위치를 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 전동밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전동밸브는, 밸브체와, 밸브체를 제1축에 따라 이동시키는 드라이버와, 드라이버를 제1축 주위로 회전시키는 회전 샤프트와, 영구자석 부재와, 각도 센서를 구비한다. 영구자석 부재는, 회전 샤프트에 배치되어, 회전 샤프트와 함께 회전한다. 각도 센서는, 영구자석 부재에 포함되는 영구자석의 회전 각도를 검출한다. 그리고, 각도 센서는, 영구자석의 상방에 배치되어 있다.

Description

전동밸브

본 발명은, 전동밸브에 관한 것으로, 특히, 밸브체의 위치를 검출하는 것이 가능한 전동밸브에 관한 것이다.

전동밸브의 밸브 개방도를 검출하기 위해 각도 센서를 이용하는 것이 알려져 있다.

관련되는 기술로서, 특허 문헌 1에는, 전동밸브의 밸브 개방도 검출 장치가 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 밸브 개방도 검출 장치는, 회전축에 고정한 N극 및 S극을 원주상(圓周上)에 등분할로 착자한 자기 드럼과, 그 NS극에 상대하는 캔 외측의 원주상에 마련한 회전각 검출용 자기 센서와, 회전축의 단부에 마련한 자석과, 자석에 상대하는 캔 외측에 마련한, 상하위치 검출용 자기 센서와, 회전각 검출용 자기 센서 및 상하위치 검출용 자기 센서의 검출치로부터 밸브 개방도를 연산하는 밸브 개방도 연산 수단을 구비한다.

또한, 특허 문헌 2에는, 스테핑 모터를 이용한 전동밸브가 개시되어 있다. 특허 문헌 2에 기재된 전동밸브는, 스테이터와, 스테이터에 의해 회전 구동되는 로터와, 로터의 회전 위치를 검출하는 검출 로터와, 검출 로터의 외측에 배치되는 홀 IC를 구비한다. 특허 문헌 2에 기재된 전동밸브에서는, 검출 로터의 외측에 배치되는 홀 IC에 의해 검출된 출력 신호에 의거하여 로터의 회전 위치가 검출된다.

특허 문헌 1 : 특개2001-12633호 공보 특허 문헌 2 : 특개2014-161152호 공보

특허 문헌 1, 2에 기재된 전동밸브에서는, 로터 등의 회전체의 경외방향(徑外方向)으로 배치된 자기(磁氣) 센서에 의해 회전체의 회전 각도를 검출한다. 그러나, 회전체의 경외방향으로 배치된 자기 센서에 의해 회전체의 회전 각도를 검출하는 경우, 회전체의 경외방향으로 다수의 자기 센서를 배치하지 않으면, 회전체의 회전 각도를 정밀하게 검출하는 것이 곤란하다. 다수의 자기 센서를 배치하는 경우에는, 비용이 증가한다. 또한, 다수의 자기 센서를 배치하기 위한 스페이스를 확보할 필요가 있고, 다수의 자기 센서를 지지하기 위한 지지 기구가 복잡화할 우려도 있다. 또한, 자기 센서가, 홀 전류의 증감에 의해 회전 각도를 검출하는 경우에는, 전원이 OFF가 된 때에 회전 각도 정보가 소실되어, 재차 전원이 ON이 된 때에, 회전체의 절대적인 회전 각도를 모르게 될 우려가 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 회전 샤프트의 회전각을 보다 정확하게 검출함에 의해, 밸브체의 위치를 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 전동밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 전동밸브는, 밸브체(弁體)와, 상기 밸브체를 제1축(軸)에 따라 이동시키는 드라이버와, 상기 드라이버를 상기 제1축 주위로 회전시키는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트에 배치되어, 상기 회전 샤프트와 함께 회전하는 영구자석 부재와, 상기 영구자석 부재에 포함되는 영구자석의 회전 각도를 검출하는 각도 센서를 구비한다. 상기 각도 센서는, 상기 영구자석의 상방에 배치된다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 각도 센서는, 상기 회전 샤프트의 회전 동작을 제어하는 제어 기판에 지지되어 있어도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 영구자석 부재를 수용하는 케이스를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 상기 케이스의 단벽(端壁)이, 상기 각도 센서와, 상기 영구자석 부재 사이에 배치되어 있어도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 케이스의 내부에는, 상기 영구자석과 상기 각도 센서 사이의 거리를 일정하게 유지하는 영구자석 위치결정 부재가 배치되어 있어도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 케이스 내의 공간을, 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 칸막이 부재를 또한 구비하고 있어도 좋다. 상기 영구자석 부재는, 상기 상부 공간 내에 배치되어 있어도 좋다. 또한, 칸막이 부재는, 연자성(軟磁性) 재료로 구성되어 있어도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 드라이버와 상기 회전 샤프트는, 별체(別體)라도 좋다. 상기 드라이버와 상기 회전 샤프트는, 상기 제1축에 따라, 서로 상대이동 가능하여도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 회전 샤프트는, 상기 영구자석 부재에 대해, 상기 제1축에 따른 방향으로 상대이동 가능하여도 좋다. 상기 영구자석 부재는, 상기 영구자석이 상기 회전 샤프트와 함께 회전하도록, 상기 회전 샤프트의 제1 계합부에 계합하는 제2 계합부를 구비하고 있어도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 상기 각도 센서는, 자속(磁束)의 상기 제1축에 따른 방향의 성분을 검출하는 복수의 자기 검출 소자를 포함하고 있어도 좋다.

몇가지의 실시 형태에서의 전동밸브에 있어서, 코일을 포함하는 스테이터 부재와, 상기 회전 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 로터 부재와, 전동밸브의 작동 이상(異常)의 유무를 판정하는 연산 장치를 또한 구비하고 있어도 좋다. 상기 연산 장치는, 상기 각도 센서에 의해 측정된 상기 회전 각도와, 상기 코일에의 입력 펄스수에 의거하여, 전동밸브의 작동 이상의 유무를 판정하여도 좋다.

본 발명에 의해, 밸브체의 위치를 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 전동밸브를 제공할 수 있다.

도 1은, 제1의 실시 형태에서의 전동밸브의 개요를 도시하는 개략 단면도.
도 2는, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브의 개략 단면도.
도 3은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브의 일부의 개략 확대 단면도.
도 4는, 도 3의 일부분을 더욱 확대한 도면.
도 5는, 제3의 실시 형태에서의 전동밸브의 일부의 개략 확대 단면도.
도 6은, 도 5에서의 A-A시시(矢視) 단면도.
도 7은, 도 5의 일부분을 더욱 확대한 도면.
도 8은, 도 5에서의 B-B시시 단면도.
도 9는, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 10은, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 11은, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 12는, 영구자석과 각도 센서와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 13은, 전동밸브의 작동 이상의 유무를 판정하는 연산 장치의 기능을 모식적으로 도시하는 기능 블록도.

이하, 도면을 참조하여, 실시 형태에서의 전동밸브에 관해 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태의 설명에서, 동일한 기능을 갖는 부위, 부재에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 동일한 부호가 붙여진 부위, 부재에 관한 반복되는 설명은 생략한다.

(제1의 실시 형태)

도 1을 참조하여, 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)에 관해 설명한다. 도 1은, 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)의 개요를 도시하는 개략 단면도이다. 또한, 도 1에서, 도면의 복잡화를 피하기 위해, 전동밸브(A)의 일부의 기재는 생략되어 있다.

전동밸브(A)는, 밸브체(10)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)와, 회전 샤프트(50)에 동력을 전달하는 동력원(60)과, 영구자석(72)을 포함하는 영구자석 부재(70)와, 영구자석(72)의 회전 각도를 검출하는 각도 센서(80)를 구비한다.

밸브체(10)는, 밸브시트(20)와 접촉함에 의해 유로를 폐쇄하고, 밸브시트(20)로부터 이간함에 의해 유로를 개방한다.

드라이버(30)는, 밸브체(10)를 제1축(Z)에 따라 이동시키는 부재이다. 도 1에 기재된 예에서는, 드라이버(30)의 외주면에는 수나사(31)가 마련되어 있다. 수나사(31)는, 드라이버를 안내하는 안내 부재(40)에 마련된 암나사(41)에 나사결합하고 있다. 드라이버(30)가, 안내 부재(40)에 대해 회전함에 의해, 드라이버(30)는, 제1축(Z)에 따라 이동한다. 드라이버(30)와 밸브체(10)는, 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 드라이버(30)가 제1축(Z)에 따라 이동하면, 밸브체(10)도 제1축(Z)에 따라 이동한다. 또한, 드라이버(30)와 밸브체(10)는, 일체로 형성되어도 좋고, 별체로서 형성되어도 좋다.

회전 샤프트(50)는, 드라이버(30)를 제1축(Z) 주위로 회전시키는 부재이다. 회전 샤프트(50)는, 동력원(60)으로부터 동력을 수취하고, 제1축(Z) 주위로 회전한다. 회전 샤프트(50)와 드라이버(30)는, 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50)가 제1축(Z) 주위로 회전하면, 드라이버(30)도 제1축(Z) 주위로 회전한다. 또한, 회전 샤프트(50)와, 드라이버(30)는, 일체로 형성되어도 좋고, 별체로서 형성되어도 좋다.

도 1에 기재된 예에서는, 밸브체(10)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)가, 일직선상(제1축(Z)상)에 배치되어 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50)의 회전 운동을 밸브체(10)의 축방향 운동으로 변환하는 운동 변환 기구가 단순화된다. 또한, 실시 형태는, 밸브체(10)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)가, 일직선상에 배치된 것으로 한정되지 않는다.

영구자석 부재(70)는, 회전 샤프트(50)와 함께, 제1축(Z) 주위로 회전한다. 영구자석 부재(70)는 영구자석(72)을 포함하고, 영구자석(72)은, 제1축(Z)에 수직한 단면(斷面)에서, N극와 S극을 포함한다. 영구자석 부재(70)는 회전 샤프트(50)에 고착되어 있어도 좋다. 대체적으로, 후술하는 제3의 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 영구자석 부재(70)는, 회전 샤프트(50)에 대해 상대회전 불능이면서, 회전 샤프트(50)에 대해 제1축(Z) 방향으로 상대이동 자유로워도 좋다.

각도 센서(80)는, 영구자석 부재(70)에 포함되는 영구자석(72)의 회전 각도를 검출한다. 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 상방에 배치된다. 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 회전 각도를 검출하는 센서이기 때문에, 영구자석(72)을 포함하는 회전체로부터는, 이간 배치되어 있다. 각도 센서(80)는, 자속밀도 등을 검출하는 자기 검출 소자(82)를 포함한다. 영구자석(72)이, 제1축(Z)의 주위를 회전하면, 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속이 변화한다. 이렇게 하여, 자기 검출 소자(82)(각도 센서(80))는, 영구자석(72)의 제1축(Z) 주위의 회전 각도를 검출한다.

영구자석(72)이, 제1축(Z)의 주위를 회전하면, 영구자석의 상방에 배치된 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속의 각도는 연속적으로 변화한다. 따라서, 자기 검출 소자(82)(각도 센서(80))는, 영구자석(72)의 제1축(Z) 주위의 회전 각도를 연속적으로 검출할 수 있다. 또한, 도 1에 기재된 예에서, 영구자석(72)의 제1축(Z) 주위의 회전 각도의 변화는, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치 변화에 비례한다. 따라서, 각도 센서(80)가, 영구자석(72)의 제1축(Z) 주위의 회전 각도를 검출함에 의해, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치, 즉, 밸브의 개방도를 산출할 수 있다. 전동밸브(A)는, 각도 센서(80)가 출력하는 각도 데이터를, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치 데이터, 즉, 밸브의 개방도 데이터로 변환하는 연산 장치를 구비하고 있어도 좋다. 연산 장치는, 제어 기판(90)상에 배치되어 있어도 좋다.

본 명세서에서, 회전 샤프트(50)의 밸브체(10)측의 단부(端部)를 제2 단부라고 부르고, 회전 샤프트(50)의 밸브체와는 반대측의 단부를 제1 단부라고 부른다. 또한, 본 명세서에서, 「상방」은, 제2 단부로부터 제1 단부를 향하는 방향으로 정의된다. 따라서, 실제로는, 제2 단부가 제1 단부보다도 하방에 있는 경우라도, 본 명세서에서는, 제2 단부로부터 제1 단부를 향하는 방향이, 「상방」이다. 또한, 본 명세서에서는, 상방과 반대의 방향, 즉, 제1 단부로부터 제2 단부를 향하는 방향이 「하방」이다. 또한, 각도 센서(80)는, 회전 샤프트(50)의 회전축과 중심을 일치시킨 배치에 한정되지 않고, 그 측정 감도에 응하여 부착 위치를 바꾸어도 좋다.

(임의(任意) 부가적인 구성례 1)

제1의 실시 형태에서 채용 가능한 임의 부가적인 구성례에 관해 설명한다. 구성례 1에서는, 밸브체(10)와, 회전 샤프트(50)와, 영구자석(72)과, 각도 센서(80)가 일직선상에 배치되어 있다. 밸브체(10)와, 회전 샤프트(50)와, 영구자석(72)과, 각도 센서(80)가 일직선상에 배치됨에 의해, 밸브체의 구동 기구와, 영구자석의 회전 각도 검출기구(환언하면, 밸브체의 위치 검출기구)를 포함하는 전동밸브(A)의 전체를 컴팩트하게 하는 것이 가능하다.

(임의 부가적인 구성례 2)

구성례 2에서는, 각도 센서(80)는, 회전 샤프트(50)의 회전 동작을 제어하는 제어 기판(90)에 지지되어 있다. 이 때문에, 각도 센서(80)를 지지하는 지지 부재를 별도 준비할 필요가 없다. 이 때문에, 전동밸브(A)의 구조가 단순화되고, 전동밸브(A)의 소형화가 가능해진다. 또한, 제어 기판(90)은, 동력원(60)에 제어 신호를 송신하고, 동력원의 동작을 제어한다.

(임의 부가적인 구성례 3)

구성례 3에서는, 전동밸브(A)는, 영구자석(72)을 수용하는 케이스(예를 들면, 금속제의 캔(100))을 구비한다. 그리고, 케이스의 단벽(102)은, 각도 센서(80)와, 영구자석 부재(70) 사이에 배치되어 있다. 환언하면, 각도 센서(80)와 영구자석 부재(70)는, 케이스의 단벽(102)을 통하여 대향 배치된다. 또한, 케이스는, 제1축(Z) 주위로 회전하는 회전체가 아니다. 따라서, 전동밸브(A)가 작동할 때에는, 영구자석(72)은, 정지 상태에 있는 케이스에 대해 상대회전한다. 영구자석(72) 등의 회전체가 케이스 내에서 회전할 때, 회전체의 진동이 케이스에 전하여질 가능성이 있다. 도 1에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)가, 케이스에 이간 배치되어 있기 때문에, 회전체의 진동이 각도 센서(80)에 전달되는 것이 억제된다. 따라서, 각도 센서(80)에 의한 영구자석의 각도 검출 정밀도가 향상한다.

도 1에 기재된 예에서는, 케이스의 단벽(102)은, 영구자석 부재(70)의 상면을 덮고 있다. 또한, 도 1에 기재된 예에서는, 단벽(102)은, 상측으로 볼록한 돔 형상을 갖는다. 그리고, 케이스의 단벽(102)부터는, 원통형상의 측벽(104)이 하방을 향하여 늘어나 있다.

또한, 제1의 실시 형태에 있어서, 구성례 1 내지 구성례 3을 조합시켜서 채용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제1의 실시 형태에 있어서, 구성례 1 및 구성례 2, 구성례 2 및 구성례 3, 또는, 구성례 1 내지 3이 채용되어도 좋다. 또한, 구성례 1∼3은, 후술하는 실시 형태(제2의 실시 형태, 제3의 실시 형태)에서 채용되어도 좋다.

(제2의 실시 형태)

도 2 내지 도 4를 참조하여, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)에 관해 설명한다. 도 2는, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 개략 단면도이다. 도 3은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 일부의 개략 확대 단면도이다. 또한, 도 4는, 도 3의 일부분을 더욱 확대한 도면이다.

전동밸브(B)는, 밸브체(10)와, 밸브시트(20)와, 드라이버(30)와, 회전 샤프트(50)와, 회전 샤프트(50)에 동력을 전달하는 동력원(60)과, 영구자석(72)을 포함하는 영구자석 부재(70)와, 영구자석(72)의 회전 각도를 검출하는 각도 센서(80)를 구비한다.

전동밸브(B)는, 제1 유로(112)와, 제2 유로(114)를 구비한다. 밸브체(10)와 밸브시트(20)가 이간하고 있을 때, 환언하면, 밸브체(10)가 상방 위치에 있을 때, 유체가, 제1 유로(112)를 통하여 밸브실(113) 내에 유입하고, 밸브실(113) 내의 유체가, 제2 유로(114)를 통하여 배출된다. 다른 한편, 밸브체(10)와 밸브시트(20)가 접촉하고 있을 때, 환언하면, 밸브체(10)가 하방 위치에 있을 때, 제1 유로(112)와 제2 유로(114)는 서로 비연통 상태가 된다.

또한, 도 2에 기재된 예에서는, 제1 유로(112)와, 밸브시트(20)와, 제2 유로(114)가, 하측 베이스 부재(2)에 마련되어 있다.

도 2에 기재된 예에서, 전동밸브(B)는, 동력원(60)과 동력 전달 기구(120)를 구비한다. 동력원(60)은, 코일(620)을 포함하는 스테이터 부재(62)와, 로터 부재(64)를 구비한다. 코일(620)에는, 전원에 접속된 전선(630)으로부터 펄스 신호가 입력된다. 그리고, 코일(620)에 펄스 신호가 입력되면, 로터 부재(64)는, 펄스 신호의 펄스수에 대응하는 회전 각도만큼 회전한다. 즉, 도 2에 기재된 예에서는, 스테이터 부재(62)와, 로터 부재(64)에 의해, 스테핑 모터가 구성되어 있다.

동력 전달 기구(120)는, 로터 부재(64)와 회전 샤프트(50) 사이를 동력 전달 가능하게 접속하는 부재이다. 동력 전달 기구(120)는, 복수의 기어를 포함한다. 동력 전달 기구(120)는, 유성기어 기구를 구비하고 있어도 좋다. 유성기어 기구의 상세는, 후술된다.

도 2에 기재된 예에서는, 전동밸브(B)는, 하우징 부재(4)를 구비한다. 하우징 부재(4) 내에는, 수용 공간(SP)(예를 들면, 액밀(液密)의 폐공간)이 형성되고, 수용 공간(SP) 내에는, 상술한 스테이터 부재(62), 캔(100), 제어 기판(90) 등이 수용된다.

도 2에 기재된 예에서는, 제어 기판(90)이, 하우징 부재(4)에 의해 지지되어 있다. 보다 구체적으로는, 하우징 부재(4)는, 측벽을 구성하는 통형상 부재(4a)와, 커버 부재(4b)를 구비하고, 제어 기판(90)은, 커버 부재(4b)에 의해 지지되어 있다.

제어 기판(90)(보다 구체적으로는 제어 기판상의 회로)은, 코일(620)에 공급되는 펄스수를 제어한다. 코일(620)에, 소정의 펄스수가 공급되면, 로터 부재(64)는, 펄스수에 대응하는 회전 각도만큼 회전한다. 로터 부재(64)와, 회전 샤프트(50)는, 동력 전달 기구(120)를 통하여 동력 전달 가능하게 접속되어 있다. 이 때문에, 로터 부재(64)가 회전하면, 회전 샤프트(50)는, 로터 부재(64)의 회전 각도에 비례하는 회전 각도만큼 회전한다.

회전 샤프트(50)는, 드라이버(30)를 회전시킨다. 도 2에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50)의 제2 단부(52)(즉, 샤프트측 계합 부재)와, 드라이버(30)의 상단부(34)(즉, 드라이버측 계합 부재)가, 서로 상대회전 불능으로, 기계적으로 접속되어 있다. 또한, 회전 샤프트(50)의 제2 단부(52)와, 드라이버(30)의 상단부(34)는, 제1축(Z)에 따라, 서로 상대이동 가능하다. 이 때문에, 회전 샤프트(50)는, 회전 샤프트(50) 자신의 상하위치를 변화시키는 일 없이, 드라이버(30)를 상하동시키는 것이 가능하다.

회전 샤프트(50)의 제1 단부(54)에는, 상술한 영구자석 부재(70)가 배치되어 있다. 도 2에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50)의 회전 동작에 의해, 회전 샤프트(50)의 상하 방향의 위치가 변화하지 않는다. 이 때문에, 영구자석 부재(70)도, 회전 샤프트(50)의 회전 동작에 의해, 상하 방향 위치가 변화하지 않는다. 따라서, 전동밸브(B)의 동작 중에, 영구자석 부재(70)와, 각도 센서(80) 사이의 거리가, 일정하게 유지된다.

즉, 제2의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50)와 드라이버(30)가 별체이고, 또한, 회전 샤프트(50)와 드라이버(30)가, 제1축(Z)에 따라, 서로 상대이동 가능하기 때문에, 회전 샤프트(50)에 배치된 영구자석 부재(70)와 각도 센서(80) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 그 결과, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출의 정밀도가 향상한다. 드라이버(30)의 상하동에 수반하여, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)이 상하동하는 경우, 각도 센서(80)에 의한 영구자석(72)의 회전 각도의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다. 이에 대해, 제2의 실시 형태에서는, 드라이버(30)가 상하동하여도, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)이 상하동하지 않도록 하고 있는 점에서 획기적이다.

도 2에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50) 자체가, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 영구자석 위치결정 부재로서 기능하고 있다고도 말할 수 있는 것이다. 제2의 실시 형태에서, 회전 샤프트(50)와 영구자석 부재(70) 사이의 연결은, 회전 샤프트(50)와 영구자석 부재(70)가 상대이동 불능이 되도록, 직접적 또는 간접적으로 연결되어 있으면, 어떤 연결이라도 상관없다. 그러나, 상대이동의 방지를 보다 확실하게 하는 관점에서는, 회전 샤프트(50)와 영구자석 부재(70)가 직접적으로 고착되어 있는 것이 바람직하다.

도 2에 기재된 예에서는, 캔(100)의 내부에, 캔의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 칸막이 부재(130)가 배치되어 있다. 그리고, 칸막이 부재(130)에 의해 형성된 상부 공간, 즉, 칸막이 부재(130)와 캔(100)의 단벽(102)(상벽) 사이의 공간에, 영구자석 부재(70)가 배치되어 있다. 이 때문에, 영구자석 부재(70)에 파편 등이 생긴 경우라도, 자분(磁扮) 등이, 하부 공간 내로 들어갈 우려가 없다. 또한, 칸막이 부재(130)는, 캔(100)에 대해, 회전 샤프트(50)를 회전 자유롭게 지지하는 축받이 부재라도 좋다. 칸막이 부재(130)가 축받이 부재인 경우에는, 칸막이 부재(130)는, 영구자석 부재(70)가 배치된 상부 공간과, 로터 부재(64) 등이 배치된 하부 공간 사이를 구획하는 칸막이로서의 기능과, 축받이로서의 기능의 양방의 기능을 구비하게 된다. 또한, 칸막이 부재(130)의 형상은, 예를 들면, 원판 형상이다.

칸막이 부재(130)의 재질에 관해 설명한다. 본 실시 형태의 칸막이 부재(130)는, 예를 들면, 수지제(예를 들면 PPS : 폴리페닐렌술파이드 수지)이다. 대체적(代替的)으로, 칸막이 부재(130)를, 연자성 재료로 형성하여도 좋다. 연자성 재료로서는, 철, 규소강, 또는 자성을 갖는 수지 중 어느 하나가 이용되어 진다. 캔의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 부재를 연자성 재료로 구성함으로써 영구자석 부재(70)의 자기(磁氣)와, 다른 자기(예를 들면, 로터 부재(64)의 자기)와의 간섭을 막을 수 있다. 구체적으로는, 영구자석 부재(70)는 둘레 방향에 2극으로 착자되어 있고, 로터 부재(64)는 둘레 방향으로 4극 이상(예를 들면 8극)의 자극이 교대로 교체되도록 착자되어 있다. 그때문에, 영구자석 부재(70)의 자기와 로터 부재(64)의 자기의 간섭을 막음으로써, 각도 센서(80)로 측정되는 각도의 어긋남이나 로터 부재(64)의 회전의 약간의 토오크 변동을 방지할 수 있다. 물론, 후술하는 제3의 실시 형태의 칸막이 부재(130)를 연자성 재료로 형성하여도 좋다.

(동력 전달 기구)

도 3을 참조하여, 동력원(60)으로부터, 밸브체(10)에 동력을 전달하는 기구의 한 예에 관해, 상세히 설명한다. 도 3은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 일부의 개략 확대 단면도이다.

도 3에 기재된 예에서는, 동력원(60)의 일부를 구성하는 스테이터 부재(62)는, 캔(100)의 측벽(104)에 고착되어 있다. 스테이터 부재(62)는, 보빈(622)과, 보빈에 휘감겨진 코일(620)을 구비한다.

도 3에 기재된 예에서는, 동력원(60)의 일부를 구성하는 로터 부재(64)는, 캔(100)의 측벽(104)의 내측에, 캔(100)에 대해 회전 자유롭게 배치되어 있다. 로터 부재(64)는, 자성 재료에 의해 형성된다. 로터 부재(64)는, 동력 전달 기구(120), 예를 들면, 태양기어 부재(121)에 연결된다(고착된다).

태양기어 부재(121)는, 로터 부재(64)에 연결되는 연결부(1211)와, 태양기어(1212)를 구비한다. 연결부(1211)는, 지름 방향(제1축(Z)과 수직한 방향)에 따라 늘어나 있고, 태양기어(1212)는, 제1축(Z)에 따라 늘어나고 있다. 태양기어(1212)의 축구멍에는, 회전 샤프트(50)가, 태양기어의 내벽에 대해 상대회전 자유롭게 배치되어 있다.

태양기어(1212)의 외치(外齒)는, 복수의 유성기어(122)와 맞물린다. 각 유성기어(122)는, 캐리어(123)에 의해 지지된 샤프트(124)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 각 유성기어(122)의 외치는, 환형상의 링기어(125)(내치 고정 기어)와 맞물린다.

링기어(125)는, 캔(100)에 대해 상대회전 불능의 부재이다. 도 3에 기재된 예에서는, 링기어(125)는, 원통형상의 지지 부재(126)를 통하여 후술하는 홀더(150)에 지지되어 있다.

또한, 유성기어(122)는, 환형상의 제2 링기어(127)(내치 가동 기어)와도 맞물려 있다. 도 3에 기재된 예에서는, 제2 링기어(127)가 회전 샤프트(50)에 고착되는 출력 기어로서 기능하고 있다. 대체적으로, 제2 링기어(127)와는 다른 출력 기어를 회전 샤프트(50)에 고착하고, 제2 링기어(127)로부터의 동력을, 출력 기어를 통하여, 회전 샤프트(50)에 전달하여도 좋다. 또한, 출력 기어에 대한 회전 샤프트(50)의 고착은, 출력 기어에 대해 회전 샤프트(50)를 압입함에 의해 행하여져도 좋다.

상술한 치차 구성(태양기어, 유성기어, 내치 고정 기어, 및, 내치 가동 기어)는, 이른바 불사의(不思議) 유성기어 기구를 구성하고 있다. 불사의 유성기어 기구를 이용한 감속 장치에서는, 제2 링기어(127)의 치수를, 링기어(125)의 치수와 약간 다른 치수로 함에 의해, 태양기어(1212)의 회전수를 큰 감속비로 감속하여, 제2 링기어(127)에 전달할 수 있다.

또한, 도 3에 기재된 예에서는, 동력 전달 기구(120)로서, 불사의 유성기어 기구가 채용되어 있다. 그러나, 실시 형태에서는, 로터 부재(64)와 회전 샤프트(50) 사이의 동력 전달 기구로서, 임의의 동력 전달 기구를 채용하는 것이 가능하다. 동력 전달 기구(120)로서, 불사의 유성기어 기구 이외의 유성기어 기구가 채용되어도 좋다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 회전 샤프트(50)는, 제1 단부(54)와 제2 단부(52)를 구비한다. 도 3에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50)는, 제1 단부(54)를 포함하는 회전 샤프트 본체와, 제2 단부(52)를 포함하는 샤프트측 계합 부재를 구비한다. 그리고, 회전 샤프트 본체와 샤프트측 계합 부재와는, 예를 들면 용접 등에 의해 고착되어 있다. 샤프트측 계합 부재는, 드라이버(30)의 상단부(34)에 의해 구성된 드라이버측 계합 부재에 대해, 상대회전 불능, 또한, 제1축(Z) 방향에 따라 상대이동 자유롭게 계합하고 있다.

드라이버(30)의 외주면에는 수나사(31)가 마련되어 있다. 수나사(31)는, 드라이버를 안내하는 안내 부재(40)에 마련된 암나사(41)에 나사결합하고 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50) 및 드라이버(30)가 제1축(Z) 주위로 회전하면, 드라이버(30)는, 안내 부재(40)에 의해 안내되면서 상하동한다. 이에 대해, 회전 샤프트(50)는, 태양기어(1212) 또는 안내 부재(40) 등의 샤프트 받이부재에 의해 회전 자유롭게 지지되고, 또한, 제1축(Z) 방향으로는 이동 불능이다.

또한, 도 3에 기재된 예에서, 드라이버(30)를 안내하는 안내 부재(40)는, 후술하는 홀더(150)에 의해 지지되어 있다.

드라이버(30)의 하단부(32)는, 밸브체(10)의 상단부(12)와, 볼(160) 등을 통하여 회전 가능하게 접속되어 있다. 도 3에 기재된 예에서는, 드라이버(30)가 제1축(Z) 주위로 회전하면서 하방으로 이동하면, 밸브체(10)는, 제1축(Z) 주위로 회전하는 일 없이 하방으로 이동한다. 또한, 드라이버(30)가 제1축(Z) 주위로 회전하면서 상방으로 이동하면, 밸브체(10)는, 제1축(Z) 주위로 회전하는 일 없이 상방으로 이동한다.

밸브체(10)의 하방으로의 이동은, 밸브체(10)가 드라이버(30)에 눌려짐에 의해 행하여진다. 또한, 밸브체(10)의 상방으로의 이동은, 드라이버(30)가 상방으로 이동하고 있는 상태에서, 밸브체(10)가, 코일 스프링 등의 스프링 부재(170)에 의해 상방에 눌려짐에 의해 행하여진다. 즉, 도 3에 기재된 예에서는, 스프링 받이 부재(172)와 밸브체(10) 사이에 배치된 스프링 부재(170)에 의해, 밸브체(10)가,

항상, 상방으로 가세되어 있다. 대체적으로, 또는, 부가적으로, 밸브체(10)와, 드라이버(30)가, 제1축(Z)에 따른 방향으로 상대이동 불능이 되도록, 볼 조인트 등의 회전 조인트에 의해 연결되어 있어도 좋다. 이 경우, 스프링 부재(170)가 생략되어도 좋다.

이상의 구성에 의해, 동력원(60)으로부터의 동력을 이용하여, 밸브체(10)를 구동시키는 것이 가능하다. 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 이동량은, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)의 회전량에 비례한다. 이 때문에, 제2의 실시 형태에서는, 영구자석(72)의 제1축(Z) 주위의 회전 각도를 각도 센서(80)에 의해 측정함에 의해, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치를 정확하게 구하는 것이 가능하다. 또한, 전동밸브(B)는, 각도 센서(80)가 출력하는 각도 데이터를, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치 데이터, 즉, 밸브의 개방도 데이터로 변환하는 연산 장치를 구비하고 있어도 좋다.

제2의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50) 및 영구자석(72)이, 각도 센서(80)에 대해 상하동하지 않는다. 환언하면, 전동밸브(B)의 작동시에, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리가 일정 거리로 유지된다. 이 때문에, 제2의 실시 형태에서는, 각도 센서(80)를 이용하여, 영구자석(72)의 회전 각도, 및, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치를 정확하게 산출하는 것이 가능하다.

또한, 도 3에 기재된 예에서, 홀더(150)는, 하측 베이스 부재(2)의 오목부 내에 배치되어 있다. 또한, 홀더(150)와 하측 베이스 부재(2) 사이에는, O링 등의 제1 실 부재(152)가 배치되어 있다. 또한, 홀더(150)는, 밸브체(10)의 상단부(12)가 이동 가능한 내부 공간을 규정하고 있다. 따라서, 홀더(150)는, 스테이터 부재(62) 등이 배치된 공간 내에 액체가 침입하는 것을 방지하는 실 기능에 더하여, 밸브체(10)의 상단부(12)를 수용하는 기능을 갖는다.

또한, 홀더(150)는, 상술한 바와 같이, 원통형상의 지지 부재(126), 및, 안내 부재(40) 중의 적어도 일방을 지지하는 기능을 갖고 있어도 좋다.

또한, 도 3에 기재된 예에서는, 홀더(150)가, 하우징 부재(4)의 측벽부에 접하도록 배치되어 있다. 그리고, 홀더(150)와 하우징 부재(4)의 측벽부 사이에는, O링 등의 제2 실 부재(154)가 배치되어 있다. 이 때문에, 홀더(150)는, 스테이터 부재(62) 등이 배치된 공간 내에 액체가 침입하는 것을, 또한, 방지하는 것이 가능하다.

또한, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 각 구성은, 도 1에 기재된 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)에서 채용되어도 좋다.

(제3의 실시 형태)

도 5 내지 도 8을 참조하여, 제3의 실시 형태에서의 전동밸브(C)에 관해 설명한다. 도 5는, 제3의 실시 형태에서의 전동밸브(B)의 일부의 개략 확대 단면도이다. 도 6은, 도 5에서의 A-A시시 단면도이다. 도 7은, 도 5의 일부분을 더욱 확대한 도면이다. 도 8은, 도 5에서의 B-B시시 단면도이다.

제3의 실시 형태에서의 전동밸브(C)는, 회전 샤프트(50a)의 구성, 및, 영구자석 부재(70)의 지지 기구가, 제1, 2의 실시 형태에서의 회전 샤프트의 구성, 및, 영구자석 부재의 지지 기구와 다르다. 이 때문에, 제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)의 구성, 및, 영구자석 부재(70)의 지지 기구를 중심으로 설명하고, 그 밖의 구성에 관한 반복이 되는 설명은 생략한다.

제2의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50)는, 캔(100)에 대해, 상하동하지 않는 부재인데 대해, 제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)는, 캔(100) 및 영구자석 부재(70)에 대해, 상하동하는 부재이다. 또한, 제3의 실시 형태에서는, 제2의 실시 형태와 마찬가지로, 영구자석 부재(70)는, 캔(100)에 대해, 상하동하지 않는 부재이다.

도 6을 참조하여, 회전 샤프트(50a)를, 영구자석 부재(70)에 대해, 상대이동 가능하게 하기 위한 기구의 한 예에 관해 설명한다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 영구자석 부재(70)는, 회전 샤프트(50a)의 제1 계합부(53)에 계합하는 제2 계합부(73)를 갖는다. 제1 계합부(53)와 제2 계합부(73)는, 회전 샤프트(50a)가 제1축(Z) 주위로 회전할 때에, 서로 계합한다(서로 접촉한다). 다른 한편, 제1 계합부(53)와 제2 계합부(73)는, 제1축(Z)에 따른 방향으로는 서로 계합하지 않는다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a)는, 영구자석 부재(70)에 대해 상대회전 불능, 또한, 영구자석 부재(70)에 대해 상하동 가능하다.

도 6에 도시되는 바와 같이, 영구자석 부재(70)는, 관통 구멍 또는 비관통 구멍인 구멍부(76)를 구비하고 있어도 좋다. 구멍부(76)의 제1축(Z)에 수직한 단면 형상은, 비원형 형상(예를 들면, D자 형상)이다. 회전 샤프트(50a) 중, 구멍부(76) 내에 진입하는 부분의 단면 형상은, 구멍부(76)의 내면을 규정하는 벽면에 상보적인 형상이고, 비원형 형상(예를 들면, D자 형상)이다.

도 6에 기재된 예에서는, 영구자석 부재(70)는, 영구자석(72)과, 영구자석(72)에 고착된 칼라 부재(74)를 구비한다. 칼라 부재(74)는, 영구자석(72)의 내측(내경 방향측)에 배치되어 있다. 그리고, 칼라 부재(74)에 상술한 제2 계합부(73)가 마련되어 있다.

도 6에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50a)에 접촉하는 것은, 영구자석(72)이 아니고, 칼라 부재(74)이다. 따라서, 회전 샤프트(50a)와 영구자석(72)이 접촉함에 의해 영구자석(72)이 마모하는 일이 없다. 또한, 칼라 부재(74)의 재질은, 예를 들면, SUS304이다.

다음에, 도 7을 참조하여, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 영구자석 위치결정 부재(180)에 관해 설명한다. 영구자석 위치결정 부재(180)는, 케이스인 캔(100)의 내부에 배치되어 있다. 도 7에 기재된 예에서는, 영구자석 위치결정 부재(180)는, 축받이 부재로서 기능하는 볼(184)과, 판스프링(182)을 포함한다. 환언하면, 영구자석 위치결정 부재(180)는, 영구자석 부재(70)를 끼우도록 배치된 볼(184)과 판스프링(182)이다.

볼(184)은, 캔(100)의 단벽(102)과 영구자석 부재(70) 사이에 배치된다. 볼(184)은, 영구자석 부재(70)에 대한 축받이로서 기능함과 함께, 영구자석 부재(70)의 상하 방향 위치를 규정하는 위치결정 부재로서 기능한다.

도 7에 기재된 예에서는, 판스프링(182)은, 칸막이 부재(130)(축받이 부재)와, 영구자석 부재(70) 사이에 배치되어 있다. 판스프링(182)은, 영구자석 부재(70)를, 캔(100)의 단벽(102)을 향하여 가세한다. 또한, 전동밸브(C)의 조립 오차를 흡수하기 위해, 칸막이 부재(130)(축받이 부재)를, 캔(100)에 대해, 미소 거리만큼 상하동 가능하게 배치하는 경우가 있다. 칸막이 부재가 캔(100)에 대해 상하동 가능한 경우라도, 판스프링(182)이 영구자석 부재(70)를 단벽(102)에 대해 가세하기 때문에, 영구자석 부재(70)의 상하 방향 위치가 알맞게 유지된다.

또한, 볼(184)과는 다른 임의의 축받이 부재를, 캔(100)의 단벽(102)과 영구자석 부재(70) 사이에 배치하여도 좋다. 또한, 판스프링(182)에 대신하여, 임의의 축받이 부재를 칸막이 부재(130)와 영구자석 부재(70) 사이에 배치하여도 좋다. 이 경우라도, 임의의 축받이 부재에 의해, 영구자석(72)과 각도 센서(80) 사이의 거리가 일정하게 유지된다.

도 5 내지 도 7에 기재된 예에서는, 회전 샤프트(50a) 자체가 상하동 가능하다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a) 자체를, 드라이버(30)로서 이용하는 것이 가능하다. 즉, 회전 샤프트(50a)가, 영구자석 부재(70)를 회전시키는 기능과, 밸브체(10)를 밸브시트(20)를 향하여 이동시키는 드라이버로서의 기능의 양방을 구비한다.

제1, 2의 실시 형태에서는, 출력 기어에, 회전 샤프트(50)가 고착되는 예가 설명되었다. 이에 대해, 제3의 실시 형태에서는, 출력 기어(129)와 회전 샤프트(50a)는, 서로 고착되어 있지 않다. 대신에, 출력 기어(129)와 회전 샤프트(50a)는, 제1축(Z) 주위로 서로 상대회전 불능으로 계합한다.

도 8을 참조하여, 출력 기어(129)와 회전 샤프트(50a)를 상대회전 불능으로 계합시키는 계합 기구의 한 예에 관해 설명한다. 도 8은, 도 5에서의 B-B시시 단면도이다.

도 8에 도시되는 바와 같이, 출력 기어(129)는, 회전 샤프트(50a)의 제3 계합부(55)에 계합하는 제4 계합부(1290)를 갖는다. 제3 계합부(55)와 제4 계합부(1290)는, 회전 샤프트(50a)가 제1축(Z) 주위로 회전할 때에, 서로 계합한다(서로 접촉한다). 다른 한편, 제3 계합부(55)와 제4 계합부(1290)는, 제1축(Z)에 따른 방향으로는 서로 계합하지 않는다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a)는, 출력 기어(129)에 대해 상대회전 불능, 또한, 출력 기어(129)에 대해 상하동 가능하다.

도 8에 도시되는 바와 같이, 출력 기어(129)는, 구멍부 또는 슬릿 등의 회전 샤프트 수용부(1291)를 구비하고 있다. 회전 샤프트 수용부(1291)의 단면 형상은, 비원형 형상(예를 들면, 장방형 형상)이다. 회전 샤프트(50a) 중, 회전 샤프트 수용부291 내에 진입하는 부분의 단면 형상은, 회전 샤프트 수용부(1291)의 내면을 규정하는 벽면에 상보적인 형상이고, 비원형 형상(예를 들면, 장방형 형상)이다.

도 7에 도시되는 바와 같이, 출력 기어(129)는, 안내 부재(40) 등의 지지 부재에 의해, 제1축(Z) 주위로 회전 가능하게 지지된다.

제3의 실시 형태에서, 동력원(60)으로부터의 동력에 의해 출력 기어(129)가 회전한다. 또한, 동력원(60)으로부터 출력 기어(129)까지의 동력 전달 기구로서는, 제2의 실시 형태에서 설명된 유성기어 기구 등의 동력 전달 기구가 채용되어도 좋다.

출력 기어(129)가 회전하면, 회전 샤프트(50a)가 회전한다. 제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)와 드라이버(30)가 일체로 형성된 하나의 부재이든지, 또는, 서로 고착되어 일체화된 부재이다. 또한, 드라이버(30)의 외주면에는 수나사(31)가 마련되어 있고, 수나사(31)는, 드라이버를 안내하는 안내 부재(40)에 마련된 암나사(41)에 나사결합하고 있다.

이 때문에, 회전 샤프트(50a)가 회전하면, 회전 샤프트(50a)(드라이버를 포함하는 회전 샤프트(50a))는, 제1축(Z)에 따라 이동한다. 회전 샤프트(50a)와 밸브체(10)는, 기계적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 회전 샤프트(50a)가 제1축(Z)에 따라 이동하면, 밸브체(10)도 제1축(Z)에 따라 이동한다.

이상의 구성에 의해, 동력원(60)으로부터의 동력을 이용하여, 밸브체(10)를 구동시키는 것이 가능하다. 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 이동량은, 회전 샤프트(50a) 및 영구자석(72)의 회전량에 비례한다. 이 때문에, 제3의 실시 형태에서는, 영구자석(72)의 제1축(Z) 주위의 회전 각도를 각도 센서(80)에 의해 측정함에 의해, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치를 정확하게 구하는 것이 가능하다. 또한, 전동밸브(C)는, 각도 센서(80)가 출력하는 각도 데이터를, 밸브체(10)의 제1축(Z)에 따른 방향의 위치 데이터, 즉, 밸브의 개방도 데이터로 변환하는 연산 장치를 구비하고 있어도 좋다.

제3의 실시 형태에서는, 회전 샤프트(50a)에, 영구자석 부재(70)를 고착할 필요가 없다. 또한, 회전 샤프트(50a)를 출력 기어에 고착시킬 필요가 없다. 이 때문에, 전동밸브(C)의 조립을 효율적으로 행하는 것이 가능하다.

(각도 센서의 한 예)

도 9 내지 도 12를 참조하여, 각 실시 형태에서의 각도 센서(80)의 한 예에 관해 설명한다. 도 9 내지 도 12는, 영구자석(72)과 각도 센서(80)와의 배치 관계를 모식적으로 도시하는 도면이고, 상측에는 저면도가 기재되고, 하측에는 일부 노치 사시도가 기재되어 있다.

도 9에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)은, 상면시(上面視)로, N극 및 S극을 구비하고 있다. 도 9에 기재된 예에서는, 상면시로, 영구자석(72)의 N극의 수는 1개이고, 영구자석(72)의 S극의 수는 1개이다. 대체적으로, 상면시로, 영구자석의 N극의 수, 영구자석의 S극의 수가, 각각, 2개 이상이라도 좋다. 도 9에 기재된 예에서는, 영구자석(72)은, N극와 S극와의 경계면(78)을 구비하고, 당해 경계면(78)은, 회전 샤프트(50 ; 50a)의 중심축에 일치하는 제1축(Z)을 통과하고 제1축(Z)에 수직하는 면이다. 그리고, 경계면(78)의 일방측에 N극이 배치되고, 경계면(78)의 타방측에 S극이 배치되어 있다. 또한, 영구자석(72)은, 예를 들면, 원판 형상을 갖는 마그넷이다. 또한, 영구자석(72)은, 자분(磁粉)과 수지 바인더를 혼합하여 성형함에 의해 얻어지는 플라스틱 마그넷이라도 좋다.

각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 상방에 배치되어 있다. 도 9에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)는, 회전 샤프트(50 ; 50a)의 연장선상, 즉, 제1축(Z)상에 위치하고 있다. 각도 센서(80)는, 적어도 하나의 자기 검출 소자(82)(예를 들면, 홀 소자, 자기 저항 소자 등)를 포함하고, 보다 바람직하게는, 2개 이상 또는 3개 이상의 자기 검출 소자를 포함한다.

도 9에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)는, 4개의 자기 검출 소자(82a내지 82d)를 구비한다. 자기 검출 소자(82a내지 82d)는, 자속의 제1축(Z)에 따른 방향의 성분을 검출하는 소자라도 좋다. 도 9에서, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82d)가 +Z 방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82c)가 -Z 방향의 자속 성분을 검출한다. 자기 검출 소자(82a)(또는 자기 검출 소자(82b))에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)(또는 자기 검출 소자(82c))에 의해 검출되는 자속의 크기가 동등한 때, 경계면(78)은, X축에 수직이다. 이때, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 회전 각도가, 예를 들면, 0도라고 판단한다.

도 10에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)이 R방향으로 회전하는 것을 상정한다. 도 10에서, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82d)가 +Z 방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82c)가 -Z 방향의 자속 성분을 검출한다. 도 9에 기재된 상태로부터 도 10에 기재된 상태로 이행함에 따라, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기는 증가하고, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82c)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 예를 들면, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비, 및, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82b)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비에 의거하여, 각도 센서(80)는, 자력선의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할 수 있다.

도 11에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)이 더욱 R방향으로 회전하는 것을 상정한다. 도 11에서, 자기 검출 소자(82d)가 +Z 방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82b)가 -Z 방향의 자속 성분을 검출한다. 도 10에 기재된 상태로부터 도 11에 기재된 상태로 이행함에 따라, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 또한, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82c)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 예를 들면, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비, 및, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82b)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비에 의거하여, 각도 센서(80)는, 자력선의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할 수 있다.

도 12에 도시되는 바와 같이, 영구자석(72)이 더욱 R방향으로 회전하는 것을 상정한다. 도 12에서, 자기 검출 소자(82c) 및 자기 검출 소자(82d)가 +Z 방향의 자속 성분을 검출하고, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82b)가 -Z 방향의 자속 성분을 검출한다. 도 11에 기재된 상태로부터 도 12에 기재된 상태로 이행함에 따라, 자기 검출 소자(82a) 및 자기 검출 소자(82c)에 의해 검출되는 자속의 크기는 증가하고, 자기 검출 소자(82b) 및 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기는 감소한다. 예를 들면, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82d)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비, 및, 자기 검출 소자(82a)에 의해 검출되는 자속의 크기와, 자기 검출 소자(82b)에 의해 검출되는 자속의 크기와의 비에 의거하여, 각도 센서(80)는, 자력선의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할 수 있다.

도 9 내지 도 12로부터 파악되는 바와 같이, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 X축에 대한 경사, 즉, 영구자석(72)이 절대적인 회전 각도를 검출 가능하다. 즉, 영구자석(72)이 회전 이동하지 않은 때라도, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 X축에 대한 경사(즉, 회전 각도)를 산출할 수 있다. 당해 회전 각도의 산출은, 예를 들면, 적어도 3개의 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속 방향과, 적어도 3개의 자기 검출 소자(82)를 통과하는 자속의 크기에 의거하여 행하여진다.

도 9 내지 도 12에 기재된 예에서는, 각도 센서(80)는, 영구자석(72)의 절대적인 회전 각도를 검출 가능하다. 이 때문에, 전동밸브의 전원이 OFF가 되고, 또한, 영구자석(72)의 회전 각도 정보가 소실된 경우라도, 재차 전원이 ON이 된 때에, 각도 센서(80)는, 곧바로, 영구자석(72)의 회전 각도를 구할(출력할) 수 있다.

도 9 내지 도 12에 기재된 예에서는, 각 자기 검출 소자가, 제1축(Z축)에 따른 방향의 자속 성분을 검출하는 예에 관해 설명되었다. 대체적으로, 각 자기 검출 소자가, X축에 따른 방향의 자속 성분, 및 /또는, X축 및 Z축의 양자에 수직한 Y축에 따른 방향의 자속 성분을 검출하도록 하여도 좋다.

또한, 도 9 내지 도 12를 참조하면서 설명된 영구자석(72) 및 각도 센서(80)의 각각은, 제1, 2의 실시 형태에서의 전동밸브 또는 제3의 실시 형태에서의 전동밸브에서 채용 가능하다.

(전동밸브의 작동 이상(異常)의 유무를 판정하는 연산 장치)

도 13을 참조하여, 전동밸브의 작동 이상의 유무를 판정하는 연산 장치(200)에 관해 설명한다. 도 13은, 전동밸브의 작동 이상의 유무를 판정하는 연산 장치(200)의 기능을 모식적으로 도시하는 기능 블록도이다.

전동밸브는, 연산 장치(200)를 포함한다. 연산 장치(200)는, 예를 들면, 하드웨어 프로세서와 기억 장치(202)를 포함하고, 출력 장치(220)와 정보 전달 가능하게 접속되어 있다. 전동밸브는, 연산 장치(200)(또는, 연산 장치 및 출력 장치(220))를 포함하는 전동밸브 시스템이라고 말할 수도 있다.

전동밸브(B, C)(전동밸브 시스템)는, 제2의 실시 형태 또는 제3의 실시 형태에서 설명된 바와 같이, 코일(620)을 포함하는 스테이터 부재(62)와, 로터 부재(64)를 포함한다. 로터 부재(64)의 회전 각도, 및, 로터 부재(64)의 회전 각도에 비례하는 밸브체(10)의 위치(밸브시트(20)로부터의 높이)는, 코일(620)에 입력되는 입력 펄스수에 비례한다. 이 때문에, 코일(620)에 입력되는 입력 펄스수를 모니터링함에 의해, 밸브체(10)의 위치(밸브시트(20)로부터의 높이)를 산출하는 것이 가능하다.

다른 한편, 밸브체(10)의 위치(밸브시트(20)로부터의 높이)는, 영구자석(72)의 회전 각도에도 비례한다. 이 때문에, 영구자석(72)의 회전 각도를 모니터링함에 의해, 밸브체(10)의 위치(밸브시트(20)로부터의 높이)를 산출하는 것이 가능하다. 원리적으로는, 코일(620)에의 입력 펄스수로부터 산출된 밸브체(10)의 위치와, 영구자석(72)의 회전 각도로부터 산출된 밸브체(10)의 위치는 일치한다. 그래서, 연산 장치(200)는, 코일(620)에의 입력 펄스수로부터 산출된 밸브체(10)의 위치와, 영구자석(72)의 회전 각도로부터 산출된 밸브체(10)의 위치가 다른 때에, 전동밸브(B, C)(전동밸브 시스템)에 어떠한 이상이 있다고 판정한다. 즉, 전동밸브(B, C)(전동밸브 시스템)는, 자신의 이상의 유무를 검출하는 자기(自己) 진단 기능을 구비한다.

또한, 밸브체(10)의 위치와 회전 샤프트(50)(50a)의 회전 각도는 비례관계에 있고, 밸브체(10)의 위치와 영구자석(72)의 회전 각도는 비례관계에 있고, 밸브체(10)의 위치와 출력 기어의 회전 각도는 비례관계에 있다. 이 때문에, 본 명세서에서, 밸브체(10)의 위치를 산출하는 것과, 회전 샤프트(50)의 회전 각도를 산출하는 것은 등가(等價)이고, 밸브체(10)의 위치를 산출하는 것과, 영구자석(72)의 회전 각도를 산출하는 것은 등가이고, 밸브체(10)의 위치를 산출하는 것과, 출력 기어의 회전 각도를 산출하는 것은 등가이다.

도 13을 참조하여, 연산 장치(200)에 관해 보다 구체적으로 설명한다. 연산 장치(200)는, 유선 또는 무선을 통하여, 각도 센서(80)로부터 영구자석의 회전 각도 데이터를 수취한다. 또한, 연산 장치(200)는, 유선 또는 무선을 통하여, 상술한 제어 기판(90) 등으로부터 코일(620)에의 입력 펄스수의 데이터를 수취한다. 연산 장치(200)는, 수취한 회전 각도 데이터 및 입력 펄스수의 데이터를 기억 장치(202)에 기억한다.

연산 장치(200)의 기억 장치(202)에는, 영구자석의 회전 각도 데이터로부터 밸브체(10)의 위치(α)를 산출하는 제1의 밸브 위치 산출 프로그램이 기억되어 있다. 또한, 본 명세서에서, 밸브체(10)의 위치(α)에는, 밸브체(10)의 위치 자체 외에, 회전 샤프트(50)의 회전 각도, 영구자석의 회전 각도, 또는, 출력 기어의 회전각도와 같이 밸브체(10)의 위치에 비례하는 물리량이 포함된다. 연산 장치(200)는, 제1의 밸브 위치 산출 프로그램을 실행함에 의해, 영구자석의 회전 각도 데이터로부터 밸브체(10)의 위치(α)를 산출한다.

또한, 연산 장치(200)의 기억 장치(202)에는, 입력 펄스수의 데이터로부터 밸브체(10)의 위치(β)를 산출하는 제2의 밸브 위치 산출 프로그램이 기억되어 있다. 또한, 본 명세서에서, 밸브체(10)의 위치(β)에는, 밸브체(10)의 위치 자체 외에, 회전 샤프트(50)의 회전 각도, 영구자석의 회전 각도, 또는, 출력 기어의 회전각도와 같이 밸브체(10)의 위치에 비례하는 물리량이 포함된다. 연산 장치(200)는, 제2의 밸브 위치 산출 프로그램을 실행함에 의해, 코일(620)에의 입력 펄스수의 데이터로부터 밸브체(10)의 위치(β)를 산출한다.

또한, 연산 장치(200)의 기억 장치(202)에는, 밸브체의 위치(α)와, 밸브체의 위치(β)를 비교하여, 비교 결과에 의거하여, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상의 유무를 판정하는 판정 프로그램이 기억되어 있다. 연산 장치(200)는, 판정 프로그램을 실행함에 의해, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상의 유무를 판정한다. 예를 들면, 연산 장치(200)는, 판정 프로그램을 실행함에 의해, 밸브체의 위치(α)와 밸브체의 위치(β)와의 차가, 미리 설정된 임계치 이상인지의 여부를 판정한다. 그리고, 연산 장치(200)는, 판정 프로그램을 실행함에 의해, 밸브체의 위치(α)와 밸브체의 위치(β)와의 차가, 미리 설정된 임계치 이상인 때에, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상이 있다고 판정하여도 좋다. 연산 장치(200)는, 판정 프로그램을 실행함에 의해, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상이 있다고 판정한 경우, 작동 이상을 전하는 신호를 디스플레이, 경보 장치 등의 출력 장치(220)에 송신하여도 좋다. 대체적으로, 또는, 부가적으로, 연산 장치(200)는, 판정 프로그램을 실행함에 의해, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상이 있다고 판정한 경우, 당해 판정 결과를, 기억 장치(202)에 기억하여도 좋다. 이 경우, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상이, 로그 데이터로서, 기억 장치(202)에 기억되게 된다.

전동밸브(전동밸브 시스템)가, 상술한 연산 장치(200)를 구비하는 경우, 코일(620)에의 입력 펄스수, 및, 각도 센서에 의해 측정된 영구자석의 회전 각도의 양방을 이용하여, 밸브체(10)의 위치를 더블체크하는 것이 가능해진다. 그 결과, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 신뢰성이 비약적으로 향상한다.

또한, 상술한 연산 장치(200)에서, 제1의 밸브 위치 산출 프로그램, 제2의 밸브 위치 산출 프로그램, 판정 프로그램 등의 프로그램을 이용하는 대신에, 제1의 밸브 위치 산출, 제2의 밸브 위치 산출, 및, 전동밸브(전동밸브 시스템)의 작동 이상의 유무의 판정을, 전자 회로에 의해 하드적으로 행하여도 좋다. 또한, 당해 전자 회로 또는 연산 장치(200)의 하드웨어 프로세서가, 제어 기판(90)에 탑재되어도 좋다.

도 13을 이용하여 설명된 연산 장치(200) 등의 구성은, 제2의 실시 형태에서의 전동밸브(B) 또는 제3의 실시 형태에서의 전동밸브(C)에서 채용되어도 좋다. 도 1에 도시되는 제1의 실시 형태에서의 전동밸브(A)에, 적어도, 코일을 포함하는 스테이터 부재와, 회전 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 로터 부재가 부가되는 경우에는, 도 13을 이용하여 설명된 연산 장치(200) 등의 구성은, 도 1에 도시되는 실시 형태에서의 전동밸브(A)에서 채용되어도 좋다.

또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위 내에서, 상술한 각 실시의 형태의 자유로운 조합, 또는 각 실시의 형태의 임의의 구성 요소의 변형, 또는 각 실시의 형태에서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.

A, B, C : 전동밸브
2 : 하측 베이스 부재
4 : 하우징 부재
4a : 통형상 부재
4b : 커버 부재
10 : 밸브체
12 : 상단부
20 : 밸브시트
30 : 드라이버
31 : 수나사
32 : 하단부
34 : 상단부
40 : 안내 부재
41 : 암나사
50 : 회전 샤프트
50a : 회전 샤프트
52 : 제2 단부
53 : 제1 계합부
54 : 제1 단부
55 : 제3 계합부
60 : 동력원
62 : 스테이터 부재
64 : 로터 부재
70 : 영구자석 부재
72 : 영구자석
73 : 제2 계합부
74 : 칼라 부재
76 : 구멍부
78 : 경계면
80 : 각도 센서
82 : 자기 검출 소자
82a∼82d : 자기 검출 소자
90 : 제어 기판
100 : 캔
102 : 단벽
104 : 측벽
112 : 제1 유로
113 : 밸브실
114 : 제2 유로
120 : 동력 전달 기구
121 : 태양기어 부재
122 : 유성기어
123 : 캐리어
124 : 샤프트
125 : 링기어
126 : 지지 부재
127 : 제2 링기어
129 : 출력 기어
130 : 칸막이 부재
150 : 홀더
152 : 제1 실 부재
154 : 제2 실 부재
160 : 볼
170 : 스프링 부재
172 : 스프링 받이 부재
180 : 영구자석 위치결정 부재
182 : 판스프링
184 : 볼
200 : 연산 장치
202 : 기억 장치
220 : 출력 장치
620 : 코일
622 : 보빈
630 : 전선
1211 : 연결부
1212 : 태양기어
1290 : 제4 계합부
1291 : 회전 샤프트 수용부

Claims (11)

1. 밸브체와,
   상기 밸브체를 제1축에 따라 이동시키는 드라이버와,
   상기 드라이버를 상기 제1축 주위로 회전시키는 회전 샤프트와,
   상기 회전 샤프트에 배치되고, 상기 회전 샤프트와 함께 회전하는 영구자석 부재와,
   상기 영구자석 부재에 포함되는 영구자석의 회전 각도를 검출하는 각도 센서와,
   상기 영구자석 부재를 수용하는 케이스를 구비하고,
   상기 각도 센서는, 상기 영구자석의 상방에 배치되고,
   상기 케이스의 단벽이, 상기 각도 센서와, 상기 영구자석 부재 사이에 배치되어 있으며,
   상기 케이스의 내부에는, 상기 영구자석과 상기 각도 센서 사이의 거리를 일정하게 유지하는 영구자석 위치 결정부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각도 센서는, 상기 회전 샤프트의 회전 동작을 제어하는 제어 기판에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 케이스 내의 공간을, 상부 공간과 하부 공간으로 구획하는 칸막이 부재를 또한 구비하고,
   상기 영구자석 부재는, 상기 상부 공간 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 드라이버와 상기 회전 샤프트는, 별체이고,
   상기 드라이버와 상기 회전 샤프트는, 상기 제1축에 따라, 서로 상대이동 가능한 것을 특징으로 하는 전동밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 회전 샤프트는, 상기 영구자석 부재에 대해, 상기 제1축에 따른 방향으로 상대이동 가능하고,
   상기 영구자석 부재는, 상기 영구자석이 상기 회전 샤프트와 함께 회전하도록, 상기 회전 샤프트의 제1 계합부에 계합하는 제2 계합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
6. 제1항에 있어서,
   상기 각도 센서는, 자속의 상기 제1축에 따른 방향의 성분을 검출하는 복수의 자기 검출 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
7. 제1항에 있어서,
   코일을 포함하는 스테이터 부재와,
   상기 회전 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 로터 부재와,
   전동밸브의 작동 이상의 유무를 판정하는 연산 장치를 또한 구비하고,
   상기 연산 장치는, 상기 각도 센서에 의해 측정된 상기 회전 각도와, 상기 코일에의 입력 펄스수에 의거하여, 전동밸브의 작동 이상의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
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