KR20150062965A - 스테핑 모터 구동식 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

<과제>
스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 있어서, 로터의 훨링을 억제하여 내진성을 향상시킨다.
<해결 수단>
제어 밸브(1)에 있어서, 로터(31)는 중공 형태로 되어 있고, 보디(5)(제2보디(8))는, 로터(31)와의 대향면에 밸브 구멍(24)과 동축으로 형성된 원형 보스부(52)와, 밸브 구멍(24)과 원형 보스부(52) 사이에 밸브 구멍(24)과 동축으로 마련된 미끄럼 베어링(36)을 구비한다. 랙 가이드(44)는, 대경부(46)와 소경부(48)가 축선 방향으로 동축으로 일체로 성형된 단차를 갖는 통형상으로 되어 있고, 대경부(46)가 원형 보스부(52)에 삽통되도록 감합되어 보디(5)에 고정되고, 소경부(48)가 로터(31)의 내부 공간에 연장된다. 작동 로드(32)는, 로터(31)의 내부 공간을 관통하도록 마련되고, 미끄럼 베어링(36)을 일단측의 베어링으로 하고, 소경부(48)를 타단측의 베어링으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

Description

스테핑 모터 구동식 제어 밸브{STEPPING MOTOR DRIVEN CONTROL VALVE}

본 발명은 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히 차량으로의 탑재에 바람직한 제어 밸브에 관한 것이다.

차량용 냉난방 장치는, 압축기, 실외 열교환기, 증발기, 실내 열교환기 등을 포함하는 냉동 사이클을 구비하고, 난방 운전시와 냉방 운전시에 실외 열교환기의 기능이 전환된다. 난방 운전시에 있어서는 실외 열교환기가 증발기로서 기능한다. 그 때, 냉동 사이클을 냉매가 순환하는 과정에서 실내 열교환기가 방열하고, 그 열에 의해 차량 실내의 공기가 가열된다. 한편, 냉방 운전시에 있어서는 실외 열교환기가 응축기로서 기능한다. 그 때, 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 증발기에서 증발하고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내의 공기가 냉각된다. 그 때, 제습도 이루어진다.

이와 같이 냉동 사이클의 운전 상태에 따라 복수의 증발기가 기능하는 경우, 각 증발기를 흐르는 냉매 유량의 비율을 조정할 필요가 있다. 복수의 응축기가 기능하는 경우도 마찬가지다. 이 때문에, 냉매 순환 통로의 특정 위치에 밸브 개도를 전기적으로 조정 가능한 제어 밸브를 마련하는 경우가 있다. 특히 밸브 개도의 정밀한 제어가 필요한 경우에는, 주택용 냉난방 장치에 많이 볼 수 있는 바와 같은 스테핑 모터 구동식 제어 밸브가 사용된다. 스텝수(구동 펄스수)의 설정에 의해 밸브체의 변위량, 나아가서는 밸브 개도를 정확하게 조정할 수 있기 때문이다.

이와 같은 제어 밸브로서, 로터의 회전 운동을 구동축의 병진 운동으로 변환하여 밸브체를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하는 작동 변환 기구를 구비하는 것이 있다. 이 작동 변환 기구로서는, 예를 들면 리드스크류 기구가 채용된다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 제어 밸브의 보디에 암나사를 형성하는 한편, 로터와 일체인 샤프트에 수나사를 형성하고, 그 샤프트의 선단에 밸브체를 지지하는 것이다. 로터의 회전에 의해 샤프트를 축선 방향으로 구동하여, 밸브체를 병진시킬 수 있다.

일본국 특허공개공보 2010-38219호 공보

하지만, 이와 같은 제어 밸브는, 리드스크류 기구 그 자체가 로터의 베어링 기능을 겸하는 것이 많고， 특히 차량에 탑재되는 경우 등 진동을 받기 쉬운 환경에서 충분한 내구성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 즉, 이와 같은 제어 밸브는, 로터가 질량이 큰 자석을 유지한 상태에서 비교적 불안정한 캔틸레버(cantilever) 형태로 유지되는 구성인데 더하여, 스테이터 코일의 흡인력에 다소의 편심이 발생하는 것도 피할 수 없다. 이 때문에, 로터의 회전 작동시에 그 베어링부에 큰 모멘트가 작용할 가능성이 있다. 특히 차량에 탑재되는 경우에는 외부로부터의 진동을 더 받기 때문에, 로터의 관성력에 의한 훨링(whirling)이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 리드스크류가 베어링으로서 기능할 때 나사부에 부하되는 하중이 커서, 충분한 내구성이 얻어지지 않을 가능성이 높다.

본 발명의 일 목적은, 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 있어서, 로터의 훨링을 억제하여 내진성을 향상시키는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 제어 밸브는, 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 있어서, 상류측으로부터 유체를 도입하는 도입 포트와, 하류측으로 유체를 도출하는 도출 포트와, 도입 포트와 도출 포트를 연통하는 밸브 구멍을 구비하는 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체; 밸브체를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하기 위한 로터를 포함하는 스테핑 모터; 로터에 동축 형태로 마련되고, 일단부에서 밸브체를 지지하는 작동 로드; 일단측이 보디에 고정되도록 하여 수직으로 마련되고, 타단측이 작동 로드의 베어링으로서 기능하는 통형상의 가이드 부재; 및 로터의 축선을 중심으로 한 회전 운동을 작동 로드의 축선 방향의 병진 운동으로 변환하는 것에 의해 밸브체를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하는 작동 변환 기구를 구비한다.

로터는 중공 형태로 되어 있고, 보디는, 로터와의 대향면에 밸브 구멍과 동축으로 마련된 감합부와, 밸브 구멍과 감합부 사이에 밸브 구멍과 동축으로 마련된 지지부를 구비한다. 가이드 부재는, 대경부와 소경부가 축선 방향으로 동축으로 일체로 성형된 단차를 갖는 통형상으로 되어 있고, 대경부가 감합부에 삽통되도록 감합되어 보디에 고정되고, 소경부가 로터의 내부 공간에 연장되고, 작동 로드는, 로터의 내부 공간을 관통하도록 마련되고, 보디의 지지부를 일단측의 베어링으로 하고, 가이드 부재의 소경부를 타단측의 베어링으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

이 형태에 의하면, 보디에 있어서 밸브 구멍과의 동축도가 확보된 감합부에 대해, 단차를 갖는 통형상의 가이드 부재의 대경부가 감합된다. 그에 의해, 가이드 부재와 밸브 구멍의 동축도가 고정밀도로 된다. 한편, 보디에는 밸브 구멍과의 동축도가 확보된 지지부가 더 마련되어 있다. 가이드 부재의 소경부는, 대경부와의 동축도가 확보되어 있다. 이 때문에, 작동 로드의 일단측의 베어링이 되는 보디의 지지부와, 타단측의 베어링이 되는 가이드 부재의 소경부의 동축도를 고정밀도로 할 수 있다. 또한, 가이드 부재의 소경부가 로터의 내부 공간에 연장되는 것에 의해, 그 소경부와 지지부의 간격, 즉 베어링 간격을 충분히 취할 수 있다. 즉, 로터 회전축이 되는 작동 로드를 캔틸레버 형태가 아닌 양단 지지 형태로 지지할 수 있고, 더욱이 두 베어링의 동축도를 확보할 수 있다. 이 때문에, 외부로부터의 진동을 받았다고 해도 로터의 훨링을 방지 또는 억제할 수 있고, 그 회전을 안정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 제어 밸브로서의 내진성을 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 있어서, 로터의 훨링을 억제하여 내진성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 일 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 제어 밸브의 외관 및 내부 구성을 설명하기 위해 부분적으로 절제된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 로터 및 작동 로드의 구성 부품을 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 로터 코어의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 6은 랙 가이드의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 7은 랙의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 스토퍼의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 9는 랙의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 제어 밸브의 동작을 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 일 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다. 도 3은 제어 밸브의 외관 및 내부 구성을 설명하기 위해 부분적으로 절제된 상태를 나타내는 사시도이다.

제어 밸브(1)는, 예를 들면 차량에 탑재되는 히트펌프식 냉난방 장치에 적용된다. 이 차량용 냉난방 장치는, 압축기, 실내 응축기, 실외 열교환기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 배관으로 접속한 냉동 사이클(냉매 순환 회로)을 구비한다. 냉매가 냉동 사이클 내를 상태 변화하면서 순환하는 과정에서 이루어지는 열교환에 의해 차량 실내의 공기 조절이 이루어진다. 냉매 순환 회로에는 냉난방을 적절하게 제어하기 위한 각종 제어 밸브가 배치되어 있고, 제어 밸브(1)는 그 중의 하나를 구성한다. 제어 밸브(1)는, 그 개도가 설정 개도로 조정되는 비례 밸브로서 구성되고, 상류측에서 하류측으로 흐르는 냉매의 유량을 조정한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브(1)는, 스테핑 모터 구동식 전동 밸브로서 구성되고, 밸브 본체(2)와 모터 유닛(4)을 조립하여 구성되어 있다. 밸브 본체(2)는, 밸브부를 수용하는 보디(5)를 구비한다. 모터 유닛(4)은, 보디(5)의 상단 개구부를 봉지하도록 장착되어 있다. 보디(5)는, 각주 형상의 제1보디(6)의 상반부에 단차를 갖는 원통 형상의 제2보디(8)를 조립하여 구성된다. 제1보디(6)는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 제2보디(8)는 구리 합금으로 이루어진다. 한편, 변형예에 있어서는, 제2보디(8)를 스테인레스강(이하 "SUS"로 표기한다.)으로 구성해도 좋다.

제1보디(6)의 일측면의 상부에는 상류측으로부터 냉매를 도입하는 도입 포트(10)가 마련되고, 반대측면의 하부에는 하류측으로 냉매를 도출하는 도출 포트(12)가 마련되어 있다. 제1보디(6)의 중앙에는 상하 방향의 접속 통로(14)가 형성되고, 그 상류측 통로(16)가 도입 포트(10)에 연통되고, 하류측 통로(18)가 도출 포트(12)에 연통되어 있다. 제1보디(6)의 상반부에는, 상방을 향해 단계적으로 지름이 확대되는 단차를 갖는 원형의 장착 구멍(20)이 형성되어 있다. 접속 통로(14)는, 장착 구멍(20)의 일부를 구성한다.

한편, 제2보디(8)는, 그 외경 및 내경이 하방을 향해 단계적으로 지름이 축소되는 단차를 갖는 원통 형상으로 되어 있고, 장착 구멍(20)과 상보 형상의 외형을 구비한다. 제2보디(8)는, 제1보디(6)의 상방으로부터 장착 구멍(20)에 감합되도록 하여 장착된다. 제1보디(6)와 제2보디(8) 사이에는, 접속 통로(14)의 위치에 실링용 O링(22)이 배치되어 있다.

제2보디(8)의 하단부에는 밸브 구멍(24)이 마련되고, 그 상단 개구부에 밸브 시트(26)가 형성되어 있다. 제2보디(8)에 있어서의 도입 포트(10)와의 대향면에는, 내외를 연통하는 연통 구멍(28)이 마련되어 있다. 밸브 구멍(24)은, 이 연통 구멍(28)을 통해 상류측 통로(16)와 연통한다. 또한, 연통 구멍(28)의 외측에는 제2보디(8)를 상하로 관통하는 연통로(30)가 마련되고, 상류측 통로(16)의 냉매를 모터 유닛(4)측에도 도입할 수 있도록 되어 있다.

제2보디(8)의 내방에는, 모터 유닛(4)의 로터(31)로부터 동축 형태로 연장되는 작동 로드(32)(메인 축)가 삽통되어 있다. 작동 로드(32)는, 일단부(하단부)에 니들 형상의 밸브체(34)를 지지하고 있다. 밸브체(34)가 밸브 시트(26)에 상류측으로부터 탈착하는 것에 의해 밸브부를 개폐한다.

제2보디(8)의 축선 방향 중간단에는 원통 형상의 미끄럼 베어링(36)이 압입되고, 그의 바로 상단에는 원통 형상의 가이드 부재(38)("원통 부재"로서 기능함)가 압입되어 있다. 본 실시형태에서는 미끄럼 베어링(36)으로서, 통형상의 금속 메쉬를 심재로서 보강한 수지 베어링을 사용하고 있다. 미끄럼 베어링(36)은, 그 수지재로서 폴리테트라플루오로에틸렌(이하 "PTFE"라고 표기한다.)을 사용한 오일리스 베어링(자기 윤활성을 갖는 베어링)이다. 미끄럼 베어링(36)은, 사이징 가공을 하는 것에 의해, 내경의 치수 정밀도 및 제2보디(8)와의 동축성이 향상되어 있다. 이와 같은 고안에 의해, 미끄럼 베어링(36)의 저마찰 및 내마모성을 유지하는 동시에, 내하중 성능을 높이고 있다. 한편, 변형예에 있어서는, 금속 메쉬 대신에 강판재를 심재로 해도 좋다.

가이드 부재(38)의 내주면에는 암나사(39)("암나사부"로서 기능함)가 형성되어 있다. 가이드 부재(38)는, SUS로 이루어지는 관재의 내주면에 암나사(39)를 절삭 가공하여 얻어진다. 본 실시형태에서는, 암나사(39)를 추진력이 크고 내마모에 우수한 사다리꼴 나사로 구성하고 있다. 변형예에 있어서는, 암나사(39)를 3각 나사로 구성해도 좋다. 가이드 부재(38)의 축선 방향 중앙에는 반경 방향 외측으로 돌출하는 플랜지부(40)가 마련되고, 그 플랜지부(40)의 하면이 제2보디(8)의 단차부에 계지되는 것에 의해, 그 압입량이 규제되고 있다. 더욱 상세하게는, 가이드 부재(38)는 제2보디(8)에 대해 가볍게 압입되어 있고, 제2보디(8)의 상단에 체결되는 소경부(小經部)의 링 나사(42)에 의해 상방에서 가압되도록 고정되어 있다. 한편, 변형예에 있어서는, 가이드 부재(38)를 제2보디(8)에 대해 압입만으로 고정해도 좋다.

도 2에도 나타내는 바와 같이, 제2보디(8)의 상면에는 랙 가이드(44)("가이드 부재"로서 기능함)가 수직으로 마련되어 있다. 랙 가이드(44)는, 하반부가 대경부(大徑部)(46), 상반부가 소경부(48)로 되어 있고, 하단부가 제2보디(8)의 상면에 고정되어 있다. 더욱 상세하게는, 제2보디(8)의 상면에 링 형상의 감합홈(50)을 성형하는 것에 의해 얻어진 원형 보스부(52)에 랙 가이드(44)의 하단부를 외측으로 삽입하여 감합시키고, 제2보디(8)의 상단에 체결되는 지름이 큰 링 나사(54)에 의해 상방에서 가압하도록 고정하고 있다. 원형 보스부(52)는, 밸브 구멍(24)과 동축으로 형성된 "감합부"로서 기능한다. 한편, 변형예에 있어서는, 랙 가이드(44)를 제2보디(8)에 대해 압입 또는 코킹에 의해 고정해도 좋다.

본 실시형태에서는, 제2보디(8)를 선반에 의한 선삭가공에 의해 성형하였기 때문에, 밸브 구멍(24)(밸브 시트(26)), 미끄럼 베어링(36)이 압입되는 단차부의 감합 구멍, 가이드 부재(38)가 압입되는 단차부의 감합 구멍, 및 원형 보스부(52)가 동축이 된다. 이 때문에, 미끄럼 베어링(36), 가이드 부재(38) 및 랙 가이드(44)의 밸브 구멍(24)(밸브 시트(26))에 대한 동축도(coaxiality)가 높다. 미끄럼 베어링(36)은, 샤프트(60)의 하단부를 지지하는 "지지부"로서 기능한다.

작동 로드(32)는, 샤프트(60), 웜(62) 및 스토퍼(64)를 조립하여 구성된다. 샤프트(60)는, SUS로 이루어지는 봉재를 절삭 가공하여 얻어지고, 하반부가 지름이 확대되어 원통 형상으로 형성되어 있고, 그 외주면에 수나사(66)가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 수나사(66)를 추진력이 크고 내마모성에 우수한 사다리꼴 나사로 구성하고 있다. 변형예에 있어서는, 수나사(66)를 3각 나사로 구성해도 좋다. 이 수나사(66)는, 가이드 부재(38)의 암나사(39)와 나사 결합된다. 즉, 샤프트(60)의 하반부가 "수나사부"로서 기능한다. 한편, 본 실시형태에서는, 수나사(66) 및 암나사(39)에 대해 DLC(diamond like carbon) 처리를 하여 그 내하중 성능을 향상시키고 있다. 한편, 변형예에 있어서는, DLC 처리 대신에 내하중 성능, 내마모성, 미끄럼 저항 저감에 우수한 기타 표면 처리를 채용해도 좋다. 혹은, 석출 경화형의 스테인리스를 채용해도 좋다.

샤프트(60)의 상반부에 스토퍼(64) 및 웜(62)이 외측에 삽입되어 있다. 샤프트(60)의 상반부의 단면이 비원형으로 구성되고, 스토퍼(64) 및 웜(62)도 같은 형상의 삽통 구멍을 구비한다. 이 때문에, 스토퍼(64) 및 웜(62)이 샤프트(60)에 삽입되어 감합된 후에 그들이 상대 변위하는 것이 방지되고 있다. 스토퍼(64)는, 샤프트(60)의 하반부와 웜(62) 사이에 협지되어 있다.

샤프트(60)의 하반부 내방에는, 상방에서부터 스프링(63)("부세 부재"로서 기능함), 스프링 베어링(65), 밸브체(34)가 수용되어 있다. 샤프트(60)의 하단 개구부에는, 원통 형상의 압입 부시(67)가 동심 형태로 압입되어, 밸브체(34)를 슬라이딩 가능하게 하방으로부터 지지한다. 밸브체(34)는 SUS로 이루어지고, 스프링 베어링(65) 및 압입 부시(67)는 구리 합금으로 이루어진다.

밸브체(34)는, 압입 부시(67)를 관통하지만, 그 상단부에 반경 방향 외측으로 돌출하는 플랜지부(69)를 구비한다. 그 플랜지부(69)의 하면이 압입 부시(67)의 상면에 계지되는 것에 의해, 밸브체(34)의 하방으로의 탈락이 방지되고 있다. 스프링 베어링(65)은, 스프링(63)에 의한 하방(밸브 폐쇄 방향)으로의 부세력을 밸브체(34)에 전달한다. 한편, 밸브체(34)의 상단은 반구형상의 곡면으로 되어 있고, 스프링 베어링(65)의 저면에 점접촉 상태가 된다. 이와 같은 구성으로 의해, 스프링 베어링(65)이 다소 기울어져도 밸브체(34)의 축선 방향의 움직임에 영향이 미치지 않도록 되어 있다. 또한, 밸브체(34)는, 밸브 시트(26)에 접촉되지 않은 상태에 있어서는 압입 부시(67) 및 스프링 베어링(65)과 일체로 회전하지만, 밸브 시트(26)에 접촉한 상태에 있어서는 회전이 규제된다. 밸브체(34)의 곡면형상은, 이와 같은 때에 스프링 베어링(65)과의 사이에 마모가 발생하는 것을 억제한다.

도 3에도 나타내는 바와 같이, 랙 가이드(44)는, 소경부(48)에 있어서의 둘레 방향의 한군데가 반경 방향 외측으로 요상(凹狀)으로 우묵하게 들어가서, 소정의 폭으로 상하로 평평하게 연장되는 가이드부(68)로 되어 있다. 가이드부(68)는, 웜(62)의 축선과 평행하게 연장되어 있고, 소편상(小片狀)의 랙(70)이 수용되어 있다. 랙(70)은 각주 형상의 본체(71)를 구비한다. 그 본체(71)는, 가이드부(68)와 상보 형상이 되는 단면이 직사각형으로 되어 있고, 그 내면측에서 웜(62)과 치합된다. 랙(70)은, 웜(62)의 회전에 따라 가이드부(68)에 가이드되면서 상하 방향으로 병진한다. 본체(71)의 상면에는 랙(70)이 상사점에 위치했을 때에 계지되는 계지부(72)가 돌출되어 있고, 하면에는 랙(70)이 하사점에 위치했을 때에 계지되는 계지부(74)가 돌출되어 있다. 이 랙(70)의 구성 및 동작의 상세에 대해서는 후술한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 랙 가이드(44)의 대경부(46)와 소경부(48)의 경계인 단차부에는, 내외를 연통하는 연통 구멍(76)이 마련되어 있다. 또한, 랙 가이드(44)의 하단부의 내주면에는, 내외를 연통하기 위한 연통홈(77)이 형성되어 있다. 이 연통홈(77)은, 연통로(30)와 연통되어, 상류측 통로(16)의 냉매를 모터 유닛(4)측에도 도입할 수 있도록 되어 있다. 대경부(46)는, 로터(31)의 하단부에 작은 클리어런스(clearance)를 두고 삽통되어 있다. 그 클리어런스는, 로터(31)의 훨링(whirling)을 방지할 수 있을 정도로 설정되어 있다.

한편, 모터 유닛(4)은, 로터(31)와 스테이터 코일(33)을 포함하는 스테핑 모터로서 구성되어 있다. 모터 유닛(4)은, 저부를 구비하는 원통 형상의 캔(35)을 구비하고, 그 캔(35)의 내방에 로터(31)를 배치하고, 외방에 스테이터 코일(33)을 배치하여 구성되어 있다. 캔(35)은, 밸브체(34) 및 그 구동 기구가 배치되는 공간을 덮는 동시에 로터(31)를 내포하는 통형상의 부재이고, 냉매의 압력이 작용하는 내방의 압력 공간과 작용하지 않는 외방의 비압력 공간을 획정한다.

캔(35)은, 비자성인 원통 형상의 본체(80)와, 본체(80)의 상단 개구부를 폐지하는 원판 형상의 단부 부재(82)와, 본체(80)의 하단에 연결된 링 형상의 접속 부재(84)를 포함한다. 접속 부재(84)는, 그 하단부에 수나사가 형성되어 있고, 링 나사로서도 기능한다. 제1보디(6)의 상단부에는 이 수나사와 나사 결합 가능한 암나사가 형성되어 있고, 접속 부재(84)를 제1보디(6)에 나사 결합하여 체결하는 것에 의해, 모터 유닛(4)을 보디(5)에 대해 고정할 수 있다. 도시한 바와 같이, 접속 부재(84)는, 제2보디(8)의 상반부에 외측에 삽입되도록 하여 조립된다. 제1보디(6)의 상단부와 접속 부재(84) 사이에는 실링용 O링(86)이 배치되고, 도입 포트(10)로부터 도입된 냉매가, 캔(35)과 보디(5) 사이를 통해 외부로 누설되는 것이 방지되고 있다. 한편, 변형예에 있어서는, 캔(35)(접속 부재(84))을 제1보디(6)에 대해 압입, 코킹, 용접 등에 의해 고정해도 좋다.

스테이터 코일(33)은, 여자 코일(88)을 수용하고, 캔(35)의 외주에 배치되어 있다. 스테이터 코일(33)은, 보디(5)에 대해 고정되어 있다. 한편, 스테이터 코일(33)의 보디(5)에 대한 접속은, 예를 들면 나사 체결이나 용접, 납땜, 코킹 등에 의해 할 수 있다. 스테이터 코일(33)은, 냉매의 압력 영향을 받지 않는 대기중에 배치되기 때문에, 제어 밸브(1)가 적용되는 환경, 예를 들면 자동차 탑재 환경에서의 진동을 견딜 수 있는 강도로 고정되면 충분하고, 내압 고정이 필요한 캔(35) 정도의 고정 강도는 필요 없다.

로터(31)는, 샤프트(60)를 축선으로 하는 원통 형상의 로터 코어(90)와, 로터 코어(90)의 외주를 따라 마련된 마그넷(92)을 구비한다. 로터 코어(90)의 내방에는 그 거의 전체 길이에 걸치는 내부 공간이 형성되어 있다. 로터 코어(90)의 내주면에는, 축선에 평행하게 연장되는 가이드부(94)가 둘레 방향으로 45도 간격으로 마련되어 있다. 가이드부(94)는, 축선에 평행하게 연장되는 돌출바(리브)에 의해 구성되어 있다.

복수의 가이드부(94)의 상단부가 반경 방향 내측으로 연장되고, 원통축(96)에 의해 연결되어 있다. 이 원통축(96)이, 작동 로드(32)(메인 축)의 상단부에 동축 형태로 고정되어 있다. 이 고정은, 원통축(96)을 작동 로드(32)의 상단부에 감합시키고, 너트(98)를 체결하는 것에 의해 이루어진다. 원통축(96)의 소정 개소에는, 랙(70)의 상사점을 규정하기 위한 스토퍼(99)가 마련되어 있다.

이상과 같은 구성에 의해, 로터(31)는, 그 회전축이 되는 작동 로드(32)가 랙 가이드(44)의 소경부(48)와 미끄럼 베어링(36)에 의해 2점 지지된다. 또한, 랙 가이드(44)의 대경부(46)와 가이드부(94)의 클리어런스가 로터(31)의 진동을 제한할 수 있도록 설정되어 있다. 이 때문에, 제어 밸브(1)가 차량에 탑재되어도, 로터(31)는, 진동의 영향을 받기 어렵고, 축선을 중심으로 안정하게 회전할 수 있다. 한편, 작동 로드(32)는, 웜(62)의 위치에 있어서 랙 가이드(44)에 회전 가능하게 지지되지만, 웜(62)과 랙 가이드(44)가 모두 자기 윤활성의 수지재로 이루어지기 때문에, 양자간에 마모의 문제가 발생하지 않는다.

로터(31)의 회전에 따라 랙(70)은 상하로 병진한다. 로터(31)의 일방향으로의 회전에 따라 랙(70)이 상승하여, 미리 정하는 상사점에 도달하면, 랙(70)과 스토퍼(99)가 서로를 계지하는 것에 의해 샤프트(60)의 회전을 규제한다. 그에 의해, 샤프트(60)의 하방(밸브 폐쇄 방향)으로의 변위가 규제된다. 또한, 로터(31)의 타방향(반대 방향)으로의 회전에 따라 랙(70)이 하강하여, 미리 정하는 하사점에 도달하면, 랙(70)과 스토퍼(64)가 서로를 계지하는 것에 의해 샤프트(60)의 회전을 규제한다. 그에 의해, 샤프트(60)의 상방(밸브 개방 방향)으로의 변위가 규제된다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 스토퍼(99)가 "제1스토퍼"로서 기능하고, 스토퍼(64)가 "제2스토퍼"로서 기능한다. 그리고, 웜(62), 랙(70), 스토퍼(64) 및 스토퍼(99)가, 샤프트(60)에 일방향 및 타방향으로의 회전량을 제한하기 위한 "스토퍼 기구"로서 기능한다.

다음으로, 제어 밸브(1)를 구성하는 각 부분의 상세에 대해 설명한다.

도 4는 로터(31) 및 작동 로드(32)의 구성 부품을 나타내는 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 샤프트(60)는, 하방에서 상방을 향해 단계적으로 지름이 축소하는 단차를 갖는 거의 원주 형상으로 되어 있다. 샤프트(60)에 있어서의 수나사(66)의 바로 상단에는, 비원형의 단면을 구비하는(이른바 D컷 구조) 감합부(102)가 마련되어 있다. 샤프트(60)의 상단부에는 수나사(104)가 형성되어 있다. 샤프트(60)의 하단 개구부로부터 스프링(63), 스프링 베어링(65), 밸브체(34)가 차례로 삽입되고, 이들이 압입 부시(67)를 압입하는 것에 의해 샤프트(60) 내에 유지된다.

작동 로드(32)는, 이 샤프트(60)의 상방에서부터 스토퍼(64), 웜(62)을 차례로 삽통하여 조립된다. 스토퍼(64) 및 웜(62)은, 각각 유리 섬유를 함유한 폴리페닐렌 설파이드(이하 "PPS"로 표기한다.) 등의 수지재(유리 섬유 강화 수지)를 사출 성형하는 것에 의해 얻어지고, 감합부(102)와 상보 형상의 삽통 구멍이 마련되어 있다. 이 때문에, 스토퍼(64) 및 웜(62)은, 샤프트(60)로의 조립과 동시에 위치 결정이 이루어지고, 또한 조립 후의 어긋남이 방지된다.

제어 밸브(1)의 조립시에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2보디(8)에 대해 미끄럼 베어링(36) 및 가이드 부재(38)가 차례로 조립되고, 링 나사(42)에 의해 고정된다. 이 상태에서 상기한 바와 같이 조립된 작동 로드(32)를 가이드 부재(38)에 나사 결합하여 동축 형태로 조립한다. 그 후, 랙(70)을 웜(62)에 치합시킨 상태로 랙 가이드(44)를 상방으로부터 조립한다. 이 때, 랙(70)이 가이드부(68)에 수용되도록 위치 맞춤을 하면서, 랙 가이드(44)의 하단부를 원형 보스부(52)에 감합시키고, 링 나사(54)에 의해 제2보디(8)에 고정한다. 이 상태에서 로터 코어(90)를 랙 가이드(44)에 외측에 삽입시키도록 하여 조립하고, 로터 코어(90)로부터 돌출된 수나사(104)에 너트(98)를 체결하는 것에 의해, 로터(31)를 작동 로드(32)에 고정한다. 한편, 변형예에 있어서는, 로터 코어(90)와 샤프트(60)의 고정을 리테이닝 링이나 푸시너트에 의한 접합으로 해도 좋다.

도 5는 로터 코어(90)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. (A)는 사시도이고, (B)는 (A)를 부분적으로 절제한 상태를 나타내는 도면이다. (C)는 평면도이고, (D)는 저면도이다. (E)는 (C)의 B-B 단면도이고, (F)는 (C)의 C-C 단면도이다.

로터 코어(90)는, PPS 등의 수지재를 사출 성형하는 것에 의해 얻어지고, 자기 윤활성을 구비한다. 로터 코어(90)는, 원통 형상의 본체(106)를 구비하고, 그 본체(106)의 내주면에 45도 간격으로 가이드부(94)가 돌출되어 있다. 본체(106)의 하단에는 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지부(108)가 마련되고, 상단에는 외측으로 돌출된 한쌍의 갈고리부(110)가 형성되어 있다. 이 플랜지부(108)와 갈고리부(110) 사이에 도시하지 않는 마그넷(92)을 끼워서 지지한다.

가이드부(94)는, 랙 가이드(44)로의 삽입이 용이해지도록, 하단부가 테이퍼 형상으로 되어 있다. 복수의 가이드부(94)의 내주면을 지나는 가상의 원이, 랙 가이드(44)의 대경부(46)보다 다소 커지도록 구성되어 있지만, 양자의 클리어런스는, 로터 코어(90)의 훨링(whirling)이 방지되도록 충분히 작게 설정되어 있다. 스토퍼(99)는, 복수의 가이드부(94) 중의 하나에 일체로 마련되고, 로터 코어(90)의 한쪽의 회전 방향에 면하는 계지면(112)("제1피계지면"으로서 기능함)을 구비한다.

도 6은 랙 가이드(44)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. (A)는 사시도, (B)는 정면도, (C)는 평면도, (B)는 저면도이다. (E)는 (B)의 D-D 단면도이다.

랙 가이드(44)는, 유리 섬유를 함유한 PPS 등의 수지재를 사출 성형하는 것에 의해 얻어지고, 자기 윤활성을 구비한다. 랙 가이드(44)는, 대경부(46)와 소경부(48)의 단차부를 상하로 관통하도록 3개의 연통 구멍(76)이 마련되어 있다. 또한, 대경부(46)의 하단 내주부에는, 소정 깊이의 연통홈(77)이 링 형상으로 형성되어 있다. 가이드부(68)의 한쪽의 측벽의 상단면에는 작은 돌기로 이루어지는 수압부(114)가 마련되고, 가이드부(68)의 다른 한쪽의 측면의 하단면에는 작은 돌기로 이루어지는 수압부(116)가 일체로 마련되어 있다. 수압부(114)는, 랙(70)이 상사점에서 로터 코어(90)를 계지할 때 그 랙(70)을 반대측에서 지지하는 것이다. 수압부(116)는, 랙(70)이 하사점에서 스토퍼(64)를 계지할 때 랙(70)을 반대측에서 지지하는 것이다. 한편, 랙(70)에 의한 계지 동작의 상세에 대해서는 후술한다.

도 7은 랙(70)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. (A)는 랙(70)을 나타내는 사시도이다. (B)는 랙(70)이 랙 가이드(44)에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 랙(70)은, PPS 등의 수지재를 사출 성형하는 것에 의해 얻어지고, 자기 윤활성을 구비한다. 랙(70)은, 각주 형상의 본체(71)의 한쪽면에 복수 단의 투스가 형성되어 있다.

본체(71)의 상면의 폭방향 한쪽 반부에 계지부(72)가 돌출되어 있고, 하면의 폭방향 한쪽 반부에 계지부(74)가 돌출되어 있다. 계지부(72)는, 로터(31)의 한쪽의 회전 방향에 면하고, 스토퍼(99)에 당접하여 로터 코어(90)의 회전을 계지하는 계지면(122)("제1계지면"으로서 기능함)을 구비한다. 한편, 계지부(74)는, 로터(31)의 다른 한쪽의 회전 방향에 면하고, 스토퍼(64)에 당접하여 작동 로드(32)의 회전을 계지하는 계지면(124)("제2계지면"으로서 기능함)을 구비한다. 계지면(122, 124)은, 로터(31)의 회전 방향에 대해 서로 반대로 면하고 있다.

도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 랙(70)은, 가이드부(68)에 감합되어, 길이 방향(투스와 교차하는 방향)으로의 병진이 가이드된다. 랙(70)의 폭이 가이드부(68)의 개구 폭과 거의 동일하기 때문에, 랙(70)은 웜(62)의 회전에 따라 병진 방향으로만 변위하고, 회전 방향으로의 변위는 규제된다. 상사점에 있어서는, 도시한 바와 같이, 계지부(72)가 계지면(122)과는 반대측면에서 수압부(114)와 당접한다. 하사점에 있어서는, 계지부(74)가 계지면(124)과는 반대측면에서 수압부(116)와 당접한다.

도 8은 스토퍼(64)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. (A)는 사시도, (B)는 정면도, (C)는 우측면도, (D)는 좌측면도, (E)는 평면도, (F)는 저면도이다.

스토퍼(64)는, PPS 등의 수지재를 사출 성형하는 것에 의해 얻어지고, 링 형상의 본체(130)를 구비한다. 본체(130)에 형성된 삽통 구멍(132)은, 이미 설명한 바와 같이, 샤프트(60)의 절삭부(102)와 감합 가능한 비원형으로 형성되어 있다.

본체(130)의 측면에서 반경 방향 외측으로 돌출되도록 계지부(134)가 마련되어 있다. 계지부(134)는, 랙(70)과 서로를 계지하여 작동 로드(32)의 회전을 정지시키는 부분이다. 계지부(134)에는 회전 방향에 면하는 계지면(136)("제2피계지면"으로서 기능함)이 형성되어 있다. 본체(130)의 상면에는, 웜(62)과 감합되어 서로를 고정밀도로 위치 결정하는 감합 돌기(138)가 마련되어 있다. 또한, 본체(130)의 하면에는, 샤프트(60)와 감합되어 서로를 고정밀도로 위치 결정하는 감합 돌기(140)가 마련되어 있다.

도 9는 랙(70)의 동작을 모식적으로 나타내는 도면이다. (A)는 랙(70)이 상사점에 도달했을 때의 상태를 나타내고, (B)는 랙(70)이 하사점에 도달했을 때의 상태를 나타낸다. 한편, 각 도면은, 랙 가이드(44)의 배면측(가이드부(68)측)에서 본 도면에 상당한다.

도 9(A)에 나타내는 바와 같이, 로터(31)의 정회전에 의해 랙(70)이 상사점에 도달하면, 계지부(72)의 계지면(122)이, 스토퍼(99)의 계지면(112)과 당접하여 이를 계지한다. 그 결과, 로터(31)의 회전이 정지되고, 밸브체(34)의 밸브 폐쇄 방향으로의 구동도 정지된다. 이 때, 스토퍼(99)가 계지부(72)에 당접함과 동시에, 수압부(114)가 스토퍼(99)와는 반대측에서 계지부(72)를 맞이하기 때문에, 계지부(72)에 작용하는 회전 방향의 힘을 압축력으로 할 수 있다. 그에 의해, 계지부(72)에 전단력에 의한 국부적인 힘이 작용하는 것을 방지할 수 있고, 그 내구성을 유지할 수 있다.

한편, 도 9(B)에 나타내는 바와 같이, 로터(31)의 역회전에 의해 랙(70)이 하사점에 도달하면, 계지부(74)의 계지면(124)이, 계지부(134)의 계지면(136)과 당접하여 이를 계지한다. 그 결과, 로터(31)의 회전이 정지되고, 밸브체(34)의 밸브 개방 방향으로의 구동도 정지된다. 이 때, 계지부(134)가 계지부(74)에 당접함과 동시에, 수압부(116)가 계지부(134)와는 반대측에서 계지부(74)를 맞이하기 때문에, 계지부(74)에 작용하는 회전 방향의 힘을 압축력으로 할 수 있다. 그에 의해, 계지부(74)에 전단력에 의한 국부적인 힘이 작용하는 것을 방지할 수 있고, 그 내구성을 유지할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 샤프트(60) 및 가이드 부재(38)에 의한 작동 변환 기구의 나사 피치가 0.5mm로 설정되어 있는 것에 대해, 웜(62) 및 랙(70)에 의한 스토퍼 기구의 나사 피치는 1.2mm로 되어 있다. 즉, 스토퍼 기구의 나사 피치가, 작동 변환 기구의 나사 피치보다 크게 되어 있다. 이에 의해, 정밀한 밸브 개도 조정을 가능하게 하는 한편, 샤프트(60)의 1회전당의 랙(70)의 병진량을 크게 할 수 있다. 그에 의해, 계지부(72)와 스토퍼(99)의 당접면, 및 계지부(74)와 스토퍼(64)의 당접면을 크게 취할 수 있고, 그들의 계지력을 충분히 확보할 수 있도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 제어 밸브(1)는, 모터 유닛(4)의 구동 제어에 의해 그 밸브 개도를 조정 가능한 스테핑 모터 작동식의 제어 밸브로서 기능한다. 이하, 제어 밸브(1)의 전체 동작에 대해 설명한다. 도 10은 제어 밸브의 동작을 나타내는 단면도이다. 이미 설명한 도 1은 밸브 폐쇄 상태를 나타내고, 도 10은 전개 상태를 나타내고 있다.

제어 밸브(1)의 유량 제어에 있어서, 차량용 냉난방 장치의 도시하지 않는 제어부는, 설정 개도에 따른 스테핑 모터의 구동 스텝수를 연산하여, 여자 코일(88)에 구동 전류(구동 펄스)를 공급한다. 그에 의해 로터(31)가 회전하면, 그에 동반하여 샤프트(60)도 회전한다. 이 때, 샤프트(60)는, 가이드 부재(38)와의 사이의 나사 기구에 의해 상하 방향, 즉 밸브부의 개폐 방향으로 병진하여, 밸브부의 개도가 설정 개도로 조정된다. 즉, 이 나사 기구는, 로터(31)의 축선을 중심으로 한 회전 운동을 샤프트(60)(작동 로드(32))의 축선 방향의 병진 운동(직진 운동)으로 변환하는 것에 의해 밸브체(34)를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하는 "작동 변환 기구"로서 기능한다.

또한, 랙(70)이 가이드부(68)를 따라 구동되는 것에 의해, 밸브체(34)의 동작 범위는, 도 1에 도시되는 하사점과 도 10에 도시되는 상사점의 범위에 규제된다. 즉, 도 1에 나타내는 밸브 폐쇄 상태에서 로터(31)가 일방향으로 회전 구동(정회전)되는 것에 의해, 밸브체(34)가 밸브 개방 상태가 된다. 즉, 로터(31)와 함께 회전하는 샤프트(60)가 나사 기구에 의해 상승하여, 압입 부시(67)가 밸브체(34)를 밀어 올리도록 하여 밸브 개방 방향으로 변위시킨다. 이 때, 샤프트(60)와 일체로 상승하는 웜(62)에 대해, 랙(70)은 반대 방향(즉 하방)으로 병진한다. 로터(31)가 일방향으로 회전됨에 따라 밸브부의 개도가 커지고, 랙(70)이 하사점에 도달하면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 스토퍼(64) 나아가서는 로터(31)의 회전이 계지되고, 밸브체(34)는 전개 위치에 정지된다.

한편, 로터(31)가 타방향(반대 방향)으로 회전 구동(역회전)되면, 밸브부의 개도는 작아진다. 즉, 로터(31)와 함께 역회전하는 샤프트(60)가 나사 기구에 의해 하강하고, 밸브체(34)가 압입 부시(67)에 지지된 채 밸브 폐쇄 방향으로 변위한다. 이 때, 스프링(63)의 부세력이 스프링 베어링(65)을 통해 밸브체(34)에 전달되기 때문에, 밸브체(34)는 압입 부시(67)와 일체로 안정하게 변위한다. 이 때, 샤프트(60)와 일체로 하강하는 웜(62)에 대해, 랙(70)은 반대 방향(즉 상방)으로 병진한다. 그에 의해, 랙(70)이 상사점에 도달하면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 스토퍼(99) 나아가서는 로터(31)의 회전이 계지되고, 밸브체(34)는 밸브 폐쇄 위치에 정지된다. 한편, 밸브체(34)가 밸브 시트(26)에 착석함과 동시에 압입 부시(67)와의 계합 상태가 해제되기 때문에, 밸브체(34)와 밸브 시트(26) 사이에 과도 한 가압력이 작용하지도 않는다.

이와 같이, 로터(31)의 회전에 의해 샤프트(60)와 랙(70)이 축선 방향에 대해 서로 반대 방향으로 병진하도록 구성되고, 랙(70)이 로터(31)의 내부 공간에 수용되도록 변위한다. 이 때문에, 제어 밸브(1)의 내부 기구 전체로서의 축선 방향의 병진 스트로크를 작게 억제할 수 있어, 제어 밸브(1)를 콤팩트하게 구성할 수 있다.

로터(31)의 회전수는 제어 지령값으로서의 구동 스텝수에 대응되기 때문에, 도시하지 않는 제어부는, 제어 밸브(1)를 임의의 개도로 제어할 수 있다. 본 실시형태에서는, 로터(31)의 1회전당, 밸브체(34)가 0.5mm 스트로크 한다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 샤프트(60)의 회전 범위를 규제하는 스토퍼 기구에 랙(70)을 채용한 것에 의해, 구조상 충분한 강성을 확보할 수 있다. 또한, 보디(5)(제2보디(8))에 일체로 마련된 랙 가이드(44)를 따라 랙(70)을 병진 방향으로 가이드하도록 했기 때문에, 랙(70)의 거동을 안정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 스토퍼 기구를 안정하게 기능시킬 수 있다. 또한, 웜(62), 랙(70) 및 랙 가이드(44)를 수지재로 구성했기 때문에, 웜(62)이 회전 방향 및 병진 방향으로 동작할 때의 작동음이나, 스토퍼 기구가 기능했을 때의 충돌음을 작게 억제할 수 있다. 또한, 이들의 부품이 수지재로 이루어지기 때문에, 진동을 크게 하는 바와 같은 공진점이 없는 메리트도 있다.

또한, 보디(5)(제2보디(8))에 있어서 밸브 구멍(24)과의 동축도가 확보된 원형 보스부(52)에 대해, 단차를 갖는 원통 형상의 랙 가이드(44)의 대경부(46)가 감합된다. 그에 의해, 랙 가이드(44)와 밸브 구멍(24)의 동축도가 고정밀도로 된다. 한편, 보디(5)에는 밸브 구멍(24)과의 동축도가 확보된 미끄럼 베어링(36)이 더 마련되어 있다. 랙 가이드(44)의 소경부(48)는, 대경부(46)와의 동축도가 확보되어 있다. 이 때문에, 작동 로드(32)의 일단측의 베어링이 되는 미끄럼 베어링(36)과, 타단측의 베어링이 되는 소경부(48)의 동축도를 고정밀도로 할 수 있다. 또한, 소경부(48)가 로터(31)의 내부 공간에 연장되는 것에 의해, 그 소경부(48)와 미끄럼 베어링(36)의 간격, 즉 베어링 간격을 충분히 취할 수 있다. 즉, 로터(31)의 회전축이 되는 작동 로드(32)를 캔틸레버(cantilever) 형태가 아닌 양단 지지 형태로 지지할 수 있고, 더욱이 두 베어링의 동축도를 확보할 수 있다. 이 때문에, 차량에 탑재되어 진동을 받았다고 해도 로터(31)의 훨링을 방지 또는 억제할 수 있고, 그 회전을 안정하게 유지할 수 있다. 그 결과, 제어 밸브(1)로서의 내진성을 높일 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이상의 특정 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브를, 1개의 도입 포트에 대해 1개의 도출 포트를 구비하는 2방 밸브로 구성하는 예를 제시했다. 변형예에 있어서는, 1개의 도입 포트에 대해 2개의 도출 포트를 구비하는 3방 밸브, 혹은 2개의 도입 포트에 대해 2개의 도출 포트를 구비하는 4방 밸브로 구성할 수도 있다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서 밸브 시트에 탈착하여 밸브부를 개폐하는 구조를 제시했지만, 밸브 구멍에 삽인 인출되어 밸브부를 개폐하는 것이어도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서 밸브체를 병진시켜 밸브부를 개폐하는 구조를 제시했지만, 밸브체를 축선을 중심으로 회동시켜 밸브부를 개폐하는 버터플라이 밸브(butterfly valve)로 해도 좋다. 그 경우, 로터의 회전 동작을 샤프트의 병진 동작으로 변환하는 작동 변환 기구는 생략된다.

상기 실시형태에서는, 스토퍼 기구로서, 로터측의 스토퍼가 회전 방향에 계지되는 구성(스토퍼 및 랙의 각 계지면이 회전 방향에 면하는 구성)에 대해 제시했지만, 랙이 축선 방향으로 계지되는 구성(스토퍼 및 랙의 각 계지면이 축선 방향으로 면하는 구성)으로 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 작동 변환 기구의 나사 피치와 스토퍼 기구의 나사 피치를 상이하게 했지만, 이들을 동일하게 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 지지부로서 제2보디(8)에 별도의 부재로서의 미끄럼 베어링(36)을 압입하는 구성을 제시했지만, 제2보디(8)에 대해 지지부로서의 지지 구멍을 일체로 성형해도 좋다. 그 경우, 그 지지 구멍에 대해 DLC 등의 고체윤활 코팅을 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 보디(5)를 제1보디(6)와 제2보디(8)로 분할하여 구성했지만, 일체로 구성해도 좋다. 그 경우, 보디(5)를 선반으로 선삭할 수 있도록, 원통 형상에 구성하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브를 전기자동차의 냉난방 장치에 적용하는 예를 제시했지만, 내연 기관을 탑재한 자동차나, 내연 기관과 전동기를 모두 탑재한 하이브리드식 자동차의 냉난방 장치에도 적용 가능한 것은 물론이다. 나아가, 차량에 한정되지 않고 전기구동 밸브를 탑재하는 장치에 적용 가능하고, 또한, 물이나 오일 등 냉매 이외의 유체가 흐르는 장치에 적용 가능한 것은 물론이다.

한편, 본 발명은 상기 실시형태나 변형예에 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 상기 실시형태나 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합하는 것에 의해 다양한 발명을 형성해도 좋다. 또한, 상기 실시형태나 변형예에 개시되는 전체 구성 요소에서 몇개 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
2: 밸브 본체
4: 모터 유닛
5: 보디
6: 제1보디
8: 제2보디
10: 도입 포트
12: 도출 포트
20: 장착 구멍
24: 밸브 구멍
26: 밸브 시트
31: 로터
32: 작동 로드
33: 스테이터 코일
34: 밸브체
35: 캔
36: 미끄럼 베어링
38: 가이드 부재
39: 암나사
44: 랙 가이드
52: 원형 보스부
60: 샤프트
62: 웜
64: 스토퍼
66: 수나사
67: 압입 부시
68: 가이드부
70: 랙
72, 74: 계지부(係止部)
99: 스토퍼
112: 계지면(係止面)
114, 116: 수압부
122, 124: 계지면
134: 계지부
136: 계지면
138, 140: 감합 돌기

Claims (5)

1. 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 있어서,
   상류측으로부터 유체를 도입하는 도입 포트와, 하류측으로 유체를 도출하는 도출 포트와, 상기 도입 포트와 상기 도출 포트를 연통하는 밸브 구멍을 구비하는 보디;
   상기 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체;
   상기 밸브체를 상기 밸브부의 개폐 방향으로 구동하기 위한 로터를 포함하는 스테핑 모터;
   상기 로터에 동축 형태로 마련되고, 일단부에서 상기 밸브체를 지지하는 작동 로드;
   일단측이 상기 보디에 고정되도록 하여 수직으로 마련되고, 타단측이 상기 작동 로드의 베어링으로서 기능하는 통형상의 가이드 부재; 및
   상기 로터의 축선을 중심으로 한 회전 운동을 상기 작동 로드의 축선 방향의 병진 운동으로 변환하는 것에 의해 상기 밸브체를 상기 밸브부의 개폐 방향으로 구동하는 작동 변환 기구를 구비하고,
   상기 로터는 중공 형태로 되어 있고,
   상기 보디는, 상기 로터와의 대향면에 상기 밸브 구멍과 동축으로 마련된 감합부와, 상기 밸브 구멍과 상기 감합부 사이에 상기 밸브 구멍과 동축으로 마련된 지지부를 구비하고,
   상기 가이드 부재는, 대경부와 소경부가 축선 방향으로 동축으로 일체로 성형된 단차를 갖는 통형상으로 되어 있고, 상기 대경부가 상기 감합부에 삽통되도록 감합되어 상기 보디에 고정되고, 상기 소경부가 상기 로터의 내부 공간에 연장되고,
   상기 작동 로드는, 상기 로터의 내부 공간을 관통하도록 마련되고, 상기 보디의 지지부를 일단측의 베어링으로 하고, 상기 가이드 부재의 소경부를 타단측의 베어링으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 부재의 대경부가 상기 로터의 일단부에 삽통되고,
   상기 대경부의 외주면과 상기 로터의 내주면 사이의 클리어런스가, 상기 로터의 진동을 제한할 수 있도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 보디가, 상기 도입 포트 및 상기 도출 포트가 형성된 제1보디에 대해, 상기 밸브 구멍이 형성된 제2보디를 조립하여 구성되고,
   상기 밸브 구멍, 상기 감합부 및 상기 지지부가, 상기 제2보디에 동축으로 선삭가공된 부분에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2보디에 상기 밸브 구멍과 동축으로 선삭가공된 감합 구멍에 감합되도록 고정된 원통 부재를 더 구비하고,
   상기 작동 변환 기구는, 상기 일단측의 베어링과 상기 타단측의 베어링 사이에 있어서 상기 작동 로드에 일체로 마련된 수나사부와, 상기 제2보디에 일체로 마련되어 상기 수나사부와 치합되는 암나사부를 포함하고,
   상기 암나사부가, 상기 원통 부재의 내주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 작동 로드의 회전 범위를 제한하기 위한 스토퍼 기구를 더 구비하고,
   상기 스토퍼 기구는,
   상기 작동 로드에 일체로 마련되고, 상기 가이드 부재의 소경부에 지지되는 웜;
   상기 웜과 치합되어, 상기 웜의 축선과 평행으로 병진 가능해지도록 상기 가이드 부재에 가이드되는 랙;
   상기 웜의 일단측에서 상기 작동 로드와 일체로 마련되고, 일방향으로 이동해 온 상기 랙과 서로를 계지하는 것에 의해 상기 작동 로드의 회전을 규제하는 제1스토퍼; 및
   상기 웜의 타단측에서 상기 작동 로드와 일체로 마련되고, 타방향으로 이동해 온 상기 랙과 서로를 계지하는 것에 의해 상기 작동 로드의 회전을 규제하는 제2스토퍼를 포함하고,
   상기 랙이 상기 로터의 내부 공간에서 변위하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.

Images