KR20230140562A

KR20230140562A - 전동밸브

Info

Publication number: KR20230140562A
Application number: KR1020237022413A
Authority: KR
Inventors: 타츠야 요시다; 유타 마츠바라; 유타 야스모토
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2023-10-06
Also published as: DE112022000988T5; WO2022168652A1; JPWO2022168652A1; CN116685791A

Abstract

캔의 가까이에 자기 센서를 배치할 수 있는 소형의 전동밸브를 제공한다. 전동밸브(1)는 캔(20)이 배치되는 내측 공간(74)을 갖는 스테이터 유닛(50)을 가지고 있다. 스테이터 유닛(50)이 상하 방향과 평행하게 되도록 배치된 메인 기판(90)과, 메인 기판(90)에 대해 직각으로 배치된 서브 기판(100)과, 서브 기판(100)에 마련된 자기 센서(110)를 가지고 있다. 하우징(70)이 내측 공간(74)에 인접하여 배치된 서브 기판 공간(75)을 가지고 있다. 서브 기판(100)의 제1 단부(100a)가 시트 형상의 플렉시블 접속체(104)를 통하여 메인 기판(90)과 접속되어 있다. 서브 기판(100)의 제2 단부(100b)가 서브 기판 공간(75)에서 내측 공간(74)의 근방에 배치되어 있다. 그리고, 자기 센서(110)가 서브 기판(100)에서의 플렉시블 접속체(104)의 접속 개소보다도 내측 공간(74)의 가까이에 배치되어 있다.

Description

전동밸브

본 발명은 전동밸브에 관한 것이다.

종래의 전동밸브의 한 예가 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 특허 문헌 1의 전동밸브는 캔과, 마그넷 로터와, 영구자석과, 스테이터와, 기판을 가지고 있다. 캔은 상단이 막혀진 원통형상을 가지고 있다. 마그넷 로터는 캔의 내측에 배치되어 있다. 영구자석은 캔의 내측에서 마그넷 로터의 상방에 배치되어 있다. 영구자석은 마그넷 로터와 함께 회전된다. 스테이터는 캔의 외주면에 마그넷 로터와 동축으로 배치되어 있다. 기판에는 영구자석의 회전 각도를 검출하는 자기 센서가 마련되어 있다. 자기 센서가 캔(영구자석)의 근방에 배치됨으로써 회전 각도의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

특허 문헌 1: 일본 특개2018-179133호 공보

상술한 전동밸브에서는 기판이 캔의 상방에 배치되어 있다. 기판은 마그넷 로터의 회전축과 직교하고 있고, 자기 센서가 캔의 근방에 배치되어 있다. 그 때문에 전동밸브는 평면시의 형상이 크고 높이 치수도 크다. 또한, 기판이 캔의 측방에 배치되고, 기판이 마그넷 로터의 회전축과 평행한 구성에서는 기판과 캔과의 사이에 스테이터가 있어서 자기 센서를 캔의 근방에 배치할 수가 없다.

그래서, 본 발명은 캔의 가까이에 자기 센서를 배치할 수 있는 소형의 전동밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 전동밸브는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체에 접합된 캔과, 상기 캔의 내측에 배치된 마그넷 로터와, 상기 캔이 배치되는 내측 공간을 갖는 스테이터 유닛을 갖는 전동밸브로서, 상기 스테이터 유닛이 하우징과, 상기 하우징에 수용된 원통형상의 스테이터와, 평판형상의 메인 기판과, 평판형상의 서브 기판과, 상기 서브 기판에 마련된 자기 센서를 가지고, 상기 하우징이 상기 내측 공간에 인접하여 배치된 서브 기판 공간을 가지고, 상기 서브 기판의 제1 단부가 시트 형상의 플렉시블 접속체를 통하여 상기 메인 기판과 접속되고, 상기 서브 기판의 제2 단부가 상기 서브 기판 공간에서 상기 내측 공간의 근방에 배치되고, 상기 자기 센서가 상기 서브 기판에서의 상기 플렉시블 접속체의 접속 개소보다도 상기 내측 공간의 가까이에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 자기 센서가 서브 기판에 마련되어 있다. 하우징이 캔이 배치되는 내측 공간에 인접하여 배치된 서브 기판 공간을 가지고 있다. 서브 기판의 제1 단부가 시트 형상의 플렉시블 접속체를 통하여 메인 기판과 접속되어 있다. 서브 기판의 제2 단부가 서브 기판 공간에서 내측 공간의 근방에 배치되어 있다. 서브 기판에서 제2 단부는 제1 단부의 반대측에 있다. 그리고, 자기 센서가 서브 기판에서의 플렉시블 접속체의 접속 개소보다도 내측 공간의 가까이에 배치되어 있다. 이와 같이 했기 때문에 자기 센서를 캔의 가까이에 배치할 수 있다. 전자 부품을 메인 기판과 서브 기판에 분산하여 실장함으로써 메인 기판을 작게 할 수 있다. 그 때문에 캔의 가까이에 자기 센서를 배치할 수 있음과 함께 전동밸브를 소형화할 수 있다. 또한, 플렉시블 접속체가 변형 가능하기 때문에 조립시에 메인 기판과 서브 기판과의 위치 관계를 조정할 수 있다. 그 때문에 전동밸브를 보다 조립하기 쉽게 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 하우징이 상기 내측 공간과 상기 서브 기판 공간을 구획하는 격벽을 가지고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 캔으로부터 서브 기판에의 정전기 방전을 방지할 수 있다. 내측 공간에 진입한 수분이 서브 기판 공간에 진입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 하우징이 상기 서브 기판이 압입되는 압입홈을 가지고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 하우징에 의해 서브 기판을 지지할 수 있어서 서브 기판을 지지하기 위한 별도 부재를 생략할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 압입홈의 내면에는 상기 압입홈에 상기 서브 기판이 압입됨에 의해 탄성 변형하는 돌기부가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 돌기부가 서브 기판을 눌러서 서브 기판을 보다 확실하게 지지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자기 센서가 상기 제2 단부에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 자기 센서를 캔에 보다 가깝게 배치할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 메인 기판이 상기 스테이터의 축방향과 평행하게 배치되고, 상기 서브 기판이 상기 메인 기판에 대해 직각으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 전동밸브를 보다 소형화할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 서브 기판이 상기 축방향과 평행하게 되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 표면 실장 타입의 패키지를 갖는 자기 센서 중, 패키지의 윗면(자기 센서를 실장하는 기판과 평행한 면)에 감자면(感磁面)을 갖는 자기 센서는 비교적 염가이다. 그리고, 서브 기판이 스테이터의 축방향과 평행하게 되도록 배치됨으로써 서브 기판에 마련된 자기 센서의 패키지의 윗면을 캔의 외주면과 대향하도록 배치할 수 있다. 이에 의해, 비교적 염가의 자기 센서를 채용할 수 있어서 전동밸브의 부품 비용을 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 메인 기판과 상기 서브 기판과 상기 플렉시블 접속체가 일체화되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 조립시에 메인 기판과 서브 기판과의 위치 관계를 조정 가능하게 하면서, 메인 기판과 서브 기판과 플렉시블 접속체를 하나의 부품으로서 취급할 수 있다. 그 때문에 전동밸브를 보다 조립하기 쉽게 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전동밸브가 상기 마그넷 로터와 함께 회전되는 영구자석을 더 가지고, 상기 자기 센서가 상기 영구자석에서 생기는 자장을 검지하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 영구자석은 마그넷 로터보다 강한 자장이 생기기 때문에 자기 센서에 의해 검지할 수 있는 자장의 범위를 보다 넓힐 수 있다. 그 때문에 자기 센서의 배치의 제약을 완화할 수 있다.

본 발명에 의하면 캔의 가까이에 자기 센서를 배치할 수 있음과 함께 전동밸브를 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시례에 관한 전동밸브의 단면도.
도 2는 도 1의 전동밸브가 가지는 스테이터 유닛의 단면도.
도 3은 도 1의 전동밸브가 가지는 메인 기판, 서브 기판 및 플렉시블 접속체를 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도.
도 5는 도 4의 일부를 확대한 단면도.
도 6은 도 2의 스테이터 유닛의 조립시의 사시도.
도 7은 도 6의 일부를 확대한 사시도.
도 8은 본 발명의 제2 실시례에 관한 전동밸브의 단면도.
도 9는 도 8의 전동밸브가 가지는 스테이터 유닛의 단면도.
도 10은 도 8의 전동밸브가 가지는 메인 기판, 서브 기판 및 플렉시블 접속체를 도시하는 도면.
도 11은 도 8의 XI-XI선에 따른 단면도.
도 12는 도 11의 일부를 확대한 단면도.

(제1 실시례)

이하, 본 발명의 제1 실시례에 관한 전동밸브(1)에 관해 도 1∼도 7을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시례에 관한 전동밸브의 단면도이다. 도 2는 도 1의 전동밸브가 가지는 스테이터 유닛의 단면도이다. 도 3은 도 1의 전동밸브가 가지는 메인 기판, 서브 기판 및 플렉시블 접속체를 도시하는 도면이다. 도 3은 메인 기판과 서브 기판을 접속하는 플렉시블 접속체가 플랫 상태(만곡하지 않은 상태)인 경우를 도시하는 도면이다. 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다. 도 4에서 케이스의 지지주(支持柱)의 선단 및 그 근방도 단면으로 도시하고 있다. 도 5는 도 4의 일부를 확대한 단면도이다. 도 4, 도 5에서 스테이터 유닛의 내측 공간에 배치된 부재에 관해서는 기재를 생략하고 있다. 도 6은 도 2의 스테이터 유닛의 조립시의 사시도이다. 도 7은 도 6의 일부를 확대한 사시도이다. 도 6, 도 7은 하우징의 서브 기판 공간에 서브 기판을 배치하기 전의 상태를 도시하고 있다. 각 도면에서 화살표(X)로 나타내는 X방향이 좌우 방향(횡방향)이고, 화살표(Y)로 나타내는 Y방향이 전후 방향이고, 화살표(Z)로 나타내는 Z방향이 상하 방향이다. 화살표(X)에서 「X」의 문자가 있는 쪽이 오른쪽 방향이고, 화살표(Y)에서 「Y」의 문자가 있는 쪽이 앞방향이고, 화살표(Z)에서 「Z」의 문자가 있는 쪽이 윗방향이다.

각 도면에 도시하는 바와 같이 전동밸브(1)는 밸브 본체(10)와, 캔(20)과, 구동 기구(30)와, 밸브체(40)와, 스테이터 유닛(50)을 가지고 있다.

밸브 본체(10)는 예를 들면 알루미늄 합금 등의 금속제이다. 밸브 본체(10)는 본체부(11)와, 원통부(12)와, 차양부(13)를 가지고 있다. 본체부(11)는 직방체 형상을 가지고 있다. 원통부(12)는 본체부(11)의 윗면부터 돌출하고 있다. 원통부(12)는 본체부(11)에 나사 구조에 의해 부착되어 있다. 본체부(11)에는 밸브실(14)과, 유로(15, 16)가 마련되어 있다. 유로(15)는 밸브실(14)에 접속되어 있다. 유로(16)는 포트(17)를 통하여 밸브실(14)에 접속되어 있다. 차양부(13)는 원환판 형상을 가지고 있다. 차양부(13)의 내주연은 원통부(12)의 상부에 접합되어 있다.

캔(20)은 예를 들면 스테인리스 등의 금속제이다. 캔(20)은 상단이 막혀진 원통형상을 가지고 있다. 캔(20)의 하단은 차양부(13)의 외주연에 접합되어 있다.

구동 기구(30)는 밸브체(40)를 상하 방향(축선(L) 방향)으로 이동시킨다. 구동 기구(30)는 마그넷 로터(31)와, 밸브축 홀더(32)와, 가이드 부시(33)와, 밸브축(34)과, 영구자석(38)을 가지고 있다.

마그넷 로터(31)는 원통형상을 가지고 있다. 마그넷 로터(31)의 외경은 캔(20)의 내경보다 약간 작다. 마그넷 로터(31)의 외주면에는 복수의 N극 및 복수의 S극이 마련되어 있다. 복수의 N극 및 복수의 S극은 상하 방향으로 연재되어 있고, 둘레 방향으로 등간격이면서 교대로 배치되어 있다.

밸브축 홀더(32)는 상단이 막혀진 원통형상을 가지고 있다. 밸브축 홀더(32)의 상부에는 지지 링(35)이 고정되어 있다. 지지 링(35)은 마그넷 로터(31)와 밸브축 홀더(32)를 연결하고 있다. 밸브축 홀더(32)의 내주면에는 암나사(32c)가 마련되어 있다.

가이드 부시(33)는 제1 원통부(33a)와, 제2 원통부(33b)를 일체적으로 가지고 있다. 제2 원통부(33b)의 외경은 제1 원통부(33a)의 외경보다 작다. 제2 원통부(33b)는 제1 원통부(33a)의 상단에 동축으로 연설되어 있다. 제2 원통부(33b)의 외주면에는 수나사(33c)가 마련되어 있다. 수나사(33c)는 밸브축 홀더(32)의 암나사(32c)와 나합(螺合)된다. 제1 원통부(33a)는 밸브 본체(10)의 원통부(12)에 마련된 감합구멍(12a)에 압입되어 있다. 가이드 부시(33)는 밸브 본체(10)와 결합되어 있다.

밸브축(34)은 원주형상을 가지고 있다. 밸브축(34)의 상부(34a)는 밸브축 홀더(32)를 관통하고 있다. 밸브축(34)의 상부(34a)에는 빠짐방지용의 푸시 너트(36)가 부착되어 있다. 밸브축(34)은 가이드 부시(33) 및 원통부(12)에 삽입되어 있다. 밸브축(34)의 하부는 밸브실(14)에 배치되어 있다. 밸브축(34)은 상방을 향한 원환형상의 평면인 단부(34b)를 가지고 있다. 밸브축 홀더(32)와 밸브축(34)의 단부(34b)와의 사이에는 밸브폐쇄 스프링(37)이 배치되어 있다. 밸브폐쇄 스프링(37)은 압축 코일 스프링이다. 밸브폐쇄 스프링(37)은 밸브축(34)을 하방을 향해 누르고 있다.

영구자석(38)은 캔(20)의 내측에서 마그넷 로터(31)의 상방에 배치되어 있다. 영구자석(38)은 원환 평판형상을 가지고 있다. 영구자석(38)은 하나의 N극과 하나의 S극을 가지고 있고, N극과 S극은 지름 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 영구자석(38)은 고정구(39)를 통하여 지지 링(35)에 고정되어 있다. 영구자석(38)은 마그넷 로터(31)와 함께 회전된다.

밸브체(40)는 밸브축(34)의 하단에 일체적으로 연설되어 있다. 밸브체(40)는 밸브실(14)에 배치되어 있다. 밸브체(40)는 구동 기구(30)에 의해 상하 방향으로 이동된다. 밸브체(40)의 이동에 의해 포트(17)가 개폐된다.

스테이터 유닛(50)은 스테이터(60)와, 하우징(70)과, 케이스(80)와, 메인 기판(90)과, 서브 기판(100)과, 플렉시블 접속체(104)와, 자기(磁氣) 센서(110)를 가지고 있다.

스테이터(60)는 원통형상을 가지고 있다. 스테이터(60)는 마그넷 로터(31)와 함께 스테핑 모터를 구성하고 있다. 스테이터(60)는 상단 스테이터(61)와, 하단 스테이터(62)와, 합성 수지제의 몰드(63)를 가지고 있다.

상단 스테이터(61)는 하단 스테이터(62)의 위에 동축으로 배치되어 있다. 상단 스테이터(61)는 둘레 방향으로 등간격으로 나란히 배치된 복수의 크로폴형의 극치(61a)를 가지고 있다. 하단 스테이터(62)는 둘레 방향으로 등간격으로 나란히 배치된 복수의 크로폴형의 극치(62a)를 가지고 있다. 몰드(63)는 상단 스테이터(61) 및 하단 스테이터(62) 내에 충전되어 있다. 몰드(63)는 복수의 극치(61a, 62a)와 함께 스테이터(60)의 내주면(60a)을 형성하고 있다. 스테이터(60)의 내주면(60a)의 지름은 캔(20)의 외주면의 지름과 같다. 몰드(63)는 단자 지지부(64)를 가지고 있다.

단자 지지부(64)는 상단 스테이터(61) 및 하단 스테이터(62)로부터 횡방향으로 늘어나도록 배치되어 있다. 단자 지지부(64)는 복수의 단자(65)를 지지하고 있다. 복수의 단자(65)는 단자 지지부(64)의 선단부터 횡방향으로 돌출하고 있다. 복수의 단자(65)는 상단 스테이터(61) 및 하단 스테이터(62)가 가지는 코일에 접속되어 있다.

하우징(70)은 합성 수지제이다. 하우징(70)은 사출 성형에 의해 성형되어 있다. 하우징(70)은 스테이터(60)를 수용하고 있다. 하우징(70)은 스테이터(60)와 일체 성형(인서트 성형)되어 있어도 좋다. 스테이터(60)와 하우징(70)을 제각기 제작하고, 하우징(70)의 내측에 스테이터(60)를 감입해도 좋다. 하우징(70)은 주벽부(71)와, 돔부(72)와, 통형상부(73)를 일체적으로 가지고 있다.

주벽부(71)는 원통형상을 가지고 있다. 주벽부(71)의 내측에 스테이터(60)가 배치되어 있다. 돔부(72)는 상단이 막혀진 원통형상을 가지고 있다. 돔부(72)의 외경은 주벽부(71)의 외경보다 작다. 돔부(72)는 주벽부(71)의 상단에 연설되어 있다. 돔부(72)의 내주면(72a)(즉, 하우징(70)의 내주면)의 지름은 스테이터(60)의 내주면(60a)의 지름과 같다. 돔부(72)의 내주면(72a)은 스테이터(60)의 내주면(60a)에 연결되어 있다. 돔부(72)의 내주면(72a) 및 스테이터(60)의 내주면(60a)은 스테이터 유닛(50)의 내측 공간(74)을 형성하고 있다. 내측 공간(74)에는 캔(20)이 삽입되고, 스테이터(60)가 캔(20)의 외주면에 배치된다. 통형상부(73)는 원통형상을 가지고 있다. 통형상부(73)의 외경은 주벽부(71)의 외경보다 작다. 통형상부(73)는 주벽부(71)의 하단에 연설되어 있다. 통형상부(73)는 밸브 본체(10)의 원통부(12)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 통형상부(73)와 원통부(12) 사이에는 원환 형상의 봉지 부재(18)가 배치되어 있다. 봉지 부재(18)는 고무재 등의 탄성 재료로 구성되어 있다. 봉지 부재(18)는 내측 공간(74)에 수분이 진입하는 것을 억제한다.

하우징(70)은 서브 기판 공간(75)을 가지고 있다. 서브 기판 공간(75)은 횡방향으로 연재되어 있고, 하우징(70)의 측면에 개구하고 있다. 서브 기판 공간(75)은 내측 공간(74)에 인접하여 배치되어 있다. 내측 공간(74)과 서브 기판 공간(75)의 사이에 격벽(76)이 마련되어 있다. 격벽(76)은 내측 공간(74)과 서브 기판 공간(75)을 구획하고 있다.

서브 기판 공간(75)의 내면에는 2개의 압입홈(77)이 마련되어 있다. 압입홈(77)은 횡방향으로 연재되어 있다. 2개의 압입홈(77)은 전후 방향으로 서로 대향하도록 배치되어 있다. 압입홈(77)의 각각의 내면에는 복수의 돌기부(突部)(78)가 마련되어 있다. 복수의 돌기부(78) 중의 일부의 돌기부(78)(도 7의 돌기부(78a))는 상하 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 복수의 돌기부(78) 중 다른 일부의 돌기부(78)(도 7의 일방의 압입홈(77)의 돌기부(78b)와 도시하지 않은 타방의 압입홈(77)의 돌기부(78b))는 전후 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 돌기부(78)는 압입홈(77)에 서브 기판(100)이 압입되면 압축되어 탄성 변형한다. 복수의 돌기부(78)는 압입홈(77)에 압입된 서브 기판(100)을 상하 방향 및 전후 방향으로 눌러서 서브 기판(100)을 지지한다.

케이스(80)는 합성 수지제이다. 케이스(80)는 사출 성형에 의해 성형되어 있다. 케이스(80)는 하우징(70)의 측방에 배치되어 있다. 케이스(80)는 케이스 본체(81)와, 덮개체(82)와, 커넥터(83)를 가지고 있다. 케이스 본체(81)는 하나의 측면이 개구한 직방체 상자형상을 가지고 있다. 덮개체(82)는 평판형상을 가지고 있다. 덮개체(82)는 케이스 본체(81)의 측면의 개구를 막도록 배치되어 있다. 커넥터(83)는 타원 통형상을 가지고 있다. 커넥터(83)는 케이스 본체(81)로부터 횡방향(오른쪽 방향)에 늘어나도록 배치되어 있다. 케이스 본체(81)와 커넥터(83)는 일체적으로 형성되어 있다.

케이스 본체(81)는 측벽부(84)를 가지고 있다. 측벽부(84)는 평판형상을 가지고 있다. 측벽부(84)는 덮개체(82)와 횡방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 측벽부(84)에는 4각형상의 케이스 개구(84a)가 마련되어 있다. 케이스 개구(84a)는 하우징(70)의 서브 기판 공간(75)과 접속된다. 측벽부(84)에서의 케이스 개구(84a)의 주연부가 하우징(70)과 접합되어 있다. 또한, 케이스 본체(81)는 지지주(支持柱)(85)를 복수 가지고 있다. 지지주(85)는 원주형상을 가지고 있다. 지지주(85)는 측벽부(84)로부터 횡방향(오른쪽 방향)으로 연재되어 있다. 지지주(85)의 선단(85a)은 내측 공간(74)으로부터 떨어지는 방향으로 향해져 있다.

메인 기판(90)은 전자 부품이 실장되는 프린트 기판이다. 메인 기판(90)은 평판형상을 가지고 있다. 메인 기판(90)은 케이스(80)에 수용되어 있다. 메인 기판(90)은 전후 방향 및 상하 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 메인 기판(90)에는 도시하지 않은 마이크로 컴퓨터가 실장되어 있다. 이 마이크로 컴퓨터는 자기 센서(110)의 출력 신호를 연산 처리하는 연산 장치로서 기능한다. 메인 기판(90)에는 복수의 지지주(85)의 각각에 대응하는 관통구멍(92)이 마련되어 있다. 관통구멍(92)에는 지지주(85)의 선단(85a)이 삽입되고, 지지주(85)의 선단(85a)은 예를 들면 적외선 코킹 가공에 의해, 관통구멍(92)의 지름보다 큰 지름이 되도록 변형된다. 메인 기판(90)은 지지주(85)에 의해 지지되어 있다. 메인 기판(90)에는 스테이터(60)의 복수의 단자(65)가 접속되어 있다.

서브 기판(100)은 전자 부품이 실장되는 프린트 기판이다. 서브 기판(100)은 평판형상을 가지고 있다. 서브 기판(100)은 하우징(70)의 서브 기판 공간(75)에 배치되어 있다. 서브 기판(100)은 횡방향 및 전후 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 서브 기판(100)의 전후 방향으로 대향하는 양단부는 압입홈(77)에 압입되어 있다. 서브 기판(100)은 압입홈(77)의 돌기부(78)에 의해, 상하 방향 및 전후 방향으로 끼여 있다. 서브 기판(100)은 메인 기판(90)에 대해 직각(대강 직각을 포함한다)으로 배치되어 있다. 서브 기판(100)의 제1 단부(100a)는 메인 기판(90)의 근방에 배치되어 있다. 서브 기판(100)의 제2 단부(100b)는 하우징(70)의 격벽(76)의 근방(즉 내측 공간(74)의 근방)에 배치되어 있다. 제1 단부(100a)와 제2 단부(100b)는 좌우 방향으로 대향한다. 서브 기판(100)은 메인 기판(90)의 근방부터 내측 공간(74)의 근방까지 연재되어 있다.

플렉시블 접속체(104)는 예를 들면 플렉시블 프린트 기판(FPC)이나 플렉시블 플랫 케이블(FFC) 등의 시트 형상을 갖는 접속 부재이다. 플렉시블 접속체(104)는 가요성을 갖는다. 플렉시블 접속체(104)는 서브 기판(100)의 제1 단부(100a)와 메인 기판(90)을 물리적으로 접속한다. 플렉시블 접속체(104)는 서브 기판(100)과 메인 기판(90)을 전기적으로도 접속한다. 본 실시례에서 메인 기판(90)과 서브 기판(100)과 플렉시블 접속체(104)는 서로 일체화된 하나의 리지드-플렉시블 기판을 구성하고 있다. 플렉시블 접속체(104)는 서브 기판(100)의 제1 단부(100a)에 접속되어 있다.

자기 센서(110)는 회전 각도 센서이다. 자기 센서(110)는 표면 실장 타입의 패키지를 갖는다. 자기 센서(110)는 서브 기판(100)의 제2 단부(100b)에 마련되어 있다. 자기 센서(110)는 서브 기판(100)에서의 플렉시블 접속체(104)의 접속 개소보다도 내측 공간(74)의 가까이에 배치되어 있다. 자기 센서(110)는 영구자석(38)과 캔(20) 및 격벽(76)을 통하여 횡방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 자기 센서(110)는 영구자석(38)으로부터 생기는 자장을 검지하여 영구자석(38)의 회전 각도에 응한 신호를 출력한다.

전동밸브(1)에서 밸브 본체(10)의 원통부(12), 포트(17), 캔(20), 마그넷 로터(31), 밸브축 홀더(32), 가이드 부시(33), 밸브축(34), 밸브체(40), 스테이터 유닛(50)의 내측 공간(74), 스테이터(60)(상단 스테이터(61), 하단 스테이터(62)), 하우징(70)(주벽부(71), 통형상부(73))는 각각의 축이 축선(L)에 일치한다.

다음에 전동밸브(1)의 동작에 관해 설명한다.

전동밸브(1)에서 마그넷 로터(31)가 일방향으로 회전하도록, 상단 스테이터(61) 및 하단 스테이터(62)에 통전한다. 마그넷 로터(31)와 함께 밸브축 홀더(32)가 회전한다. 밸브축 홀더(32)의 암나사(32c)와 가이드 부시(33)의 수나사(33c)와의 나사 이송 작용에 의해, 밸브축 홀더(32)가 하방으로 이동한다. 밸브축 홀더(32)와 함께 밸브축(34)도 하방으로 이동하여 밸브체(40)가 포트(17)를 닫는다(밸브폐쇄 상태).

전동밸브(1)에서 마그넷 로터(31)가 타방향으로 회전하도록, 상단 스테이터(61) 및 하단 스테이터(62)에 통전한다. 마그넷 로터(31)와 함께 밸브축 홀더(32)가 회전한다. 밸브축 홀더(32)의 암나사(32c)와 가이드 부시(33)의 수나사(33c)와의 나사 이송 작용에 의해, 밸브축 홀더(32)가 상방으로 이동한다. 밸브축 홀더(32)와 함께 밸브축(34)도 상방으로 이동하여 밸브체(40)가 포트(17)를 연다(밸브개방 상태).

영구자석(38)은 캔(20)의 내측에서 마그넷 로터(31)와 함께 회전된다. 자기 센서(110)는 캔(20)이 배치되는 내측 공간(74)의 근방에 배치되어 있고, 영구자석(38)의 회전 각도에 응한 신호를 출력한다. 자기 센서(110)가 출력한 신호는 플렉시블 접속체(104)를 통하여 서브 기판(100)으로부터 메인 기판(90)에 보내진다. 메인 기판(90)에 마련된 마이크로 컴퓨터는 자기 센서(110)가 출력한 신호에 의거하여 포트(17)의 개방도(開度) 등을 연산한다.

다음에 전동밸브(1)의 조립 방법에 관해 설명한다.

스테이터 유닛(50)을 조립한다. 우선, 하우징용 금형에 스테이터(60)를 설치하고, 스테이터(60)와 하우징(70)이 일체가 되도록 하우징(70)을 사출 성형한다. 케이스용 금형에 커넥터(83)의 단자 부품을 설치하고, 케이스 본체(81)와 커넥터(83)와 단자 부품이 일체가 되도록 케이스 본체(81)와 커넥터(83)를 사출 성형한다. 또한, 덮개체(82)를 사출 성형한다. 초음파 용착 가공 또는 적외선 용착 가공에 의해 케이스 본체(81)의 측벽부(84)를 하우징(70)에 접합하고, 서브 기판 공간(75)과 케이스 개구(84a)를 접속한다. 메인 기판(90)과 서브 기판(100)과 플렉시블 접속체(104)는 서로 일체화된 하나의 리지드-플렉시블 기판으로서 제작된다. 서브 기판(100)을 케이스 개구(84a)를 통과하여 서브 기판 공간(75)에 삽입한다. 이때, 서브 기판(100)의 전후 방향으로 대향하는 양단부를 압입홈(77)에 압입한다. 이에 의해, 압입홈(77)에 의해 서브 기판(100)이 지지된다. 서브 기판(100)은 케이스(80)와 서브 기판 공간(75)에 걸쳐서 배치된다. 그리고, 지지주(85)의 선단(85a)을 메인 기판(90)의 관통구멍(92)에 삽입한다. 적외선 코킹 가공에 의해 지지주(85)의 선단(85a)을 확대 변형한다. 이에 의해, 지지주(85)에 의해 메인 기판(90)이 지지된다. 메인 기판(90)에 스테이터(60)의 복수의 단자(65)를 솔더링한다. 덮개체(82)를 케이스 본체(81)에 접합하여 스테이터 유닛(50)이 완성된다.

스테이터 유닛(50)과는 별도 공정으로, 밸브 본체(10)와, 캔(20)과, 구동 기구(30)와, 밸브체(40)를 조합시킨 밸브 본체 어셈블리를 제작한다. 그리고, 스테이터 유닛(50)의 내측 공간(74)에 캔(20)을 삽입하고, 밸브 본체(10)에 스테이터 유닛(50)을 고정하여 전동밸브(1)가 완성된다.

이상 설명한 바와 같이 전동밸브(1)는 밸브 본체(10)와, 밸브 본체(10)에 접합된 캔(20)과, 캔(20)의 내측에 배치된 마그넷 로터(31)와, 캔(20)이 배치되는 내측 공간(74)을 갖는 스테이터 유닛(50)을 가지고 있다. 스테이터 유닛(50)이 하우징(70)과, 하우징(70)에 수용된 원통형상의 스테이터(60)와, 상하 방향과 평행하게 되도록 배치된 평판형상의 메인 기판(90)과, 메인 기판(90)에 대해 직각으로 배치된 평판형상의 서브 기판(100)과, 서브 기판(100)에 마련된 자기 센서(110)를 가지고 있다. 하우징(70)이 내측 공간(74)에 인접하여 배치된 서브 기판 공간(75)을 가지고 있다. 서브 기판(100)의 제1 단부(100a)가 시트 형상의 플렉시블 접속체(104)를 통하여 메인 기판(90)과 접속되어 있다. 서브 기판(100)의 제2 단부(100b)가 서브 기판 공간(75)에서 내측 공간(74)의 근방에 배치되어 있다. 그리고, 자기 센서(110)가 서브 기판(100)의 제2 단부(100b)에 배치되어 있다.

전동밸브(1)에서는 메인 기판(90)에 대해 서브 기판(100)이 직각으로 배치되고, 서브 기판(100)의 제2 단부(100b)가 내측 공간(74)의 근방에 배치되어 있다. 제2 단부(100b)에는 자기 센서(110)가 배치되어 있다. 그 때문에 자기 센서(110)를 캔(20)의 가까이에 배치할 수 있다. 메인 기판(90)이 상하 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있기 때문에 전동밸브(1)의 평면시의 형상을 작게 할 수 있고, 높이 치수도 작게 할 수 있다. 전자 부품을 메인 기판(90)과 서브 기판(100)으로 분산하여 실장함으로써 메인 기판(90)을 작게 할 수 있다. 그 때문에 캔(20)의 가까이에 자기 센서(110)를 배치할 수 있음과 함께 전동밸브(1)를 소형화할 수 있다. 또한, 플렉시블 접속체(104)가 변형 가능하기 때문에 조립시에 메인 기판(90)과 서브 기판(100)과의 위치 관계를 조정할 수 있다. 그 때문에 전동밸브(1)를 보다 조립하기 쉽게 할 수 있다.

또한, 하우징(70)이 내측 공간(74)과 서브 기판 공간(75)을 구획하는 격벽(76)을 가지고 있다. 이와 같이 함으로써 캔(20)으로부터 서브 기판(100)에의 정전기 방전을 방지할 수 있다. 내측 공간(74)에 진입한 수분이 서브 기판 공간(75)에 진입하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 하우징(70)이 서브 기판(100)이 압입되는 압입홈(77)을 가지고 있다. 이와 같이 함으로써 하우징(70)에 의해 서브 기판(100)을 지지할 수 있어서 서브 기판(100)을 지지하기 위한 별도 부재를 생략할 수 있다.

또한, 압입홈(77)의 내면에는 압입홈(77)에 서브 기판(100)이 압입됨에 의해 탄성 변형하는 돌기부(78)가 마련되어 있다. 이와 같이 함으로써 돌기부(78)가 서브 기판(100)을 눌러서 서브 기판(100)을 보다 확실하게 지지할 수 있다.

또한, 메인 기판(90)과 서브 기판(100)과 플렉시블 접속체(104)가 일체화되어 있다. 이와 같이 함으로써 조립시에 메인 기판(90)과 서브 기판(100)의 위치 관계를 조정 가능하게 하면서, 메인 기판(90)과 서브 기판(100)과 플렉시블 접속체(104)를 하나의 부품으로서 취급할 수 있다. 그 때문에 전동밸브(1)를 보다 조립하기 쉽게 할 수 있다.

또한, 전동밸브(1)는 마그넷 로터(31)와 함께 회전되는 영구자석(38)을 가지고 있다. 그리고, 자기 센서(110)가 영구자석(38)으로부터 생기는 자장을 검지하도록 배치되어 있다. 이와 같이 함으로써 영구자석(38)은 마그넷 로터(31)보다 강한 자장이 생기기 때문에 자기 센서(110)에 의해 검지할 수 있는 자장의 범위를 보다 넓힐 수 있다. 그 때문에 자기 센서(110)의 배치의 제약을 완화할 수 있다.

(제2 실시례)

이하, 본 발명의 제2 실시례에 관한 전동밸브(1A)에 관해 도 8∼도 12를 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시례에 관한 전동밸브의 단면도이다. 도 9는 도 8의 전동밸브가 가지는 스테이터 유닛의 단면도이다. 도 10은 도 8의 전동밸브가 가지는 메인 기판, 서브 기판 및 플렉시블 접속체를 도시하는 도면이다. 도 10은 메인 기판과 서브 기판을 접속하는 플렉시블 접속체가 플랫 상태(만곡하지 않은 상태)인 경우를 도시하는 도면이다. 도 11은 도 8의 XI-XI선에 따른 단면도이다. 도 12는 도 11의 일부를 확대한 단면도이다. 도 11, 도 12에서 스테이터 유닛의 내측 공간에 배치된 부재에 관해서는 기재를 생략하고 있다. 이하의 설명에서 제1 실시례에 관한 전동밸브(1)와 동일한(실질적으로 동일을 포함한다) 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

각 도면에 도시하는 바와 같이 전동밸브(1A)는 밸브 본체(10)와, 캔(20)과, 구동 기구(30A)와, 밸브체(40)와, 스테이터 유닛(50A)을 가지고 있다. 구동 기구(30A)는 영구자석(38) 및 고정구(39)를 생략하고 있는 것 이외는 전동밸브(1)의 구동 기구(30)와 동일한 구성을 갖는다. 스테이터 유닛(50A)은 스테이터(60)와, 하우징(70)과, 케이스(80)와, 메인 기판(90)과, 2개의 서브 기판(100A)과, 2개의 플렉시블 접속체(104A)와, 2개의 자기 센서(110A)를 가지고 있다.

본 실시례에서 서브 기판 공간(75)의 내면에는 2개의 압입홈(77A)이 마련되어 있다. 압입홈(77A)은 상하 방향으로 연재되어 있다. 압입홈(77A)은 횡방향(오른쪽 방향)으로 향해져 있다. 2개의 압입홈(77A)의 사이에는 격벽(76)이 배치되어 있다. 압입홈(77A)의 각각의 내면에는 복수의 돌기부(78)가 마련되어 있다. 복수의 돌기부(78) 중의 일부의 돌기부(78)는 상하 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 복수의 돌기부(78) 중 다른 일부의 돌기부(78)는 전후 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 돌기부(78)는 압입홈(77A)에 서브 기판(100A)이 압입되면 압축되어 탄성 변형한다. 복수의 돌기부(78)는 압입홈(77A)에 압입된 서브 기판(100A)을 상하 방향 및 전후 방향으로 눌러서 서브 기판(100A)을 지지한다.

전동밸브(1A)는 2개의 서브 기판(100A)을 가지고 있다. 서브 기판(100A)은 전자 부품이 실장되는 프린트 기판이다. 서브 기판(100A)은 평판형상을 가지고 있다. 서브 기판(100A)은 하우징(70)의 서브 기판 공간(75)에 삽입되어 있다. 서브 기판(100A)은 상하 방향 및 횡방향과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 서브 기판(100A)의 제2 단부(100b)는 압입홈(77A)에 압입되어 있다. 서브 기판(100A)은 압입홈(77A)의 돌기부(78)에 의해, 상하 방향 및 전후 방향으로 끼여 있다. 서브 기판(100A)은 메인 기판(90)에 대해 직각(대강 직각을 포함한다)으로 배치되어 있다. 서브 기판(100A)의 제1 단부(100a)는 메인 기판(90)의 근방에 배치되어 있다. 서브 기판(100A)의 제2 단부(100b)는 하우징(70)의 격벽(76)의 근방(즉 내측 공간(74)의 근방)에 배치되어 있다. 서브 기판(100A)은 메인 기판(90)의 근방부터 내측 공간(74)의 근방까지 연재되어 있다. 서브 기판(100A)은 케이스(80)와 서브 기판 공간(75)에 걸쳐서 배치된다.

전동밸브(1A)는 2개의 플렉시블 접속체(104A)를 가지고 있다. 플렉시블 접속체(104A)는 예를 들면 플렉시블 프린트 기판(FPC)이나 플렉시블 플랫 케이블(FFC) 등의 시트 형상을 갖는 접속 부재이다. 플렉시블 접속체(104A)는 가요성을 갖는다. 플렉시블 접속체(104A)는 서브 기판(100A)의 제1 단부(100a)와 메인 기판(90)을 물리적으로 접속한다. 플렉시블 접속체(104A)는 서브 기판(100A)과 메인 기판(90)을 전기적으로도 접속한다. 본 실시례에서 메인 기판(90)과 2개의 서브 기판(100A)과 2개의 플렉시블 접속체(104A)는 서로 일체화된 하나의 리지드-플렉시블 기판을 구성하고 있다.

전동밸브(1A)는 2개의 자기 센서(110A)를 가지고 있다. 자기 센서(110A)는 홀 IC이다. 자기 센서(110A)는 표면 실장 타입의 패키지를 갖는다. 자기 센서(110A)는 서브 기판(100A)의 제2 단부(100b)에 마련되어 있다. 자기 센서(110A)는 마그넷 로터(31)와 캔(20) 및 격벽(76)을 통하여 마그넷 로터(31)의 지름 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 자기 센서(110A)는 검지한 자속밀도에 응한 신호를 출력한다. 자기 센서(110A)의 신호에 의거하여 마그넷 로터(31)의 회전 각도(회전량) 및 회전 방향을 검출할 수 있다.

전동밸브(1A)는 제1 실시례에 관한 전동밸브(1)와 같은 효과를 갖는다.

또한, 전동밸브(1A)에서는 서브 기판(100A)이 상하 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 표면 실장 타입의 패키지를 갖는 자기 센서 중, 패키지의 윗면(자기 센서를 실장하는 기판과 평행한 면)에 감자면을 갖는 자기 센서는 비교적 염가이다. 그리고, 서브 기판(100A)이 상하 방향과 평행하게 되도록 배치됨으로써 서브 기판(100A)에 마련된 자기 센서(110A)의 패키지의 윗면을 캔(20)의 외주면과 대향하도록 배치할 수 있다. 이에 의해, 비교적 염가의 자기 센서(110A)를 채용할 수 있고, 전동밸브(1A)의 부품 비용을 억제할 수 있다.

본 명세서에서 「원통」이나 「원주」 등의 부재의 형상을 나타내는 각 용어는 실질적으로 그 용어의 형상을 갖는 부재에도 이용되고 있다. 예를 들면 「원통형상의 부재」는 원통형상의 부재와 실질적으로 원통형상의 부재를 포함한다.

상기에 본 발명의 실시례를 설명했지만 본 발명은 이들의 예로 한정되는 것이 아니다. 전술한 실시례에 대해 당업자가 적절히 구성 요소의 추가, 삭제, 설계 변경을 행한 것이나 실시례의 특징을 적절히 조합시킨 것도 본 발명의 취지에 반하지 않는 한 본 발명의 범위에 포함된다.

1: 전동밸브 1A: 전동밸브
10: 밸브 본체 11: 본체부
12: 원통부 12a: 감합구멍
13: 차양부 14: 밸브실
15: 유로 16: 유로
17: 포트 20: 캔
30: 구동 기구 30A: 구동 기구
31: 마그넷 로터 32: 밸브축 홀더
32c: 암나사 33: 가이드 부시
33a: 제1 원통부 33b: 제2 원통부
33c: 수나사 34: 밸브축
34a: 상부 34b: 단부
35: 지지 링 36: 푸시 너트
37: 밸브폐쇄 스프링 38: 영구자석
39: 고정구 40: 밸브체
50: 스테이터 유닛 50A: 스테이터 유닛
60: 스테이터 60a: 내주면
61: 상단 스테이터 61a: 극치
62: 하단 스테이터 62a, 62b: 극치
63: 몰드 64: 단자 지지부
65: 단자 70: 하우징
71: 주벽부 72: 돔부
72a: 내주면 73: 통형상부
74: 내측 공간 75: 서브 기판 공간
76: 격벽 77: 압입홈
77A: 압입홈 78: 돌기부
78a: 돌기부 78b: 돌기부
80: 케이스 81: 케이스 본체
82: 덮개체 83: 커넥터
84: 측벽부 84a: 케이스 개구
85: 지지주 85a: 선단
90: 메인 기판 92: 관통구멍
100: 서브 기판 100A: 서브 기판
100a: 제1 단부 100b: 제2 단부
104: 플렉시블 접속체 104A: 플렉시블 접속체
110: 자기 센서 110A: 자기 센서
L: 축선

Claims

밸브 본체와, 상기 밸브 본체에 접합된 캔과, 상기 캔의 내측에 배치된 마그넷 로터와, 상기 캔이 배치되는 내측 공간을 갖는 스테이터 유닛을 갖는 전동밸브로서,
상기 스테이터 유닛이 하우징과, 상기 하우징에 수용된 원통형상의 스테이터와, 평판형상의 메인 기판과, 평판형상의 서브 기판과, 상기 서브 기판에 마련된 자기 센서를 가지고,
상기 하우징이 상기 내측 공간에 인접하여 배치된 서브 기판 공간을 가지고,
상기 서브 기판의 제1 단부가 시트 형상의 플렉시블 접속체를 통하여 상기 메인 기판과 접속되고,
상기 서브 기판의 제2 단부가 상기 서브 기판 공간에서 상기 내측 공간의 근방에 배치되고,
상기 자기 센서가 상기 서브 기판에서의 상기 플렉시블 접속체의 접속 개소보다도 상기 내측 공간의 가까이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제1항에 있어서,
상기 하우징이 상기 내측 공간과 상기 서브 기판 공간을 구획하는 격벽을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하우징이 상기 서브 기판이 압입되는 압입홈을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제3항에 있어서,
상기 압입홈의 내면에는 상기 압입홈에 상기 서브 기판이 압입됨에 의해 탄성 변형하는 돌기부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기 센서가 상기 제2 단부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 기판이 상기 스테이터의 축방향과 평행하게 배치되고,
상기 서브 기판이 상기 메인 기판에 대해 직각으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제6항에 있어서,
상기 서브 기판이 상기 축방향과 평행하게 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 기판과 상기 서브 기판과 상기 플렉시블 접속체가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동밸브가 상기 마그넷 로터와 함께 회전되는 영구자석을 더 가지고,
상기 자기 센서가 상기 영구자석에서 생기는 자장을 검지하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.