JP2001221359A

JP2001221359A - 密封型モータ駆動弁

Info

Publication number: JP2001221359A
Application number: JP2000357885A
Authority: JP
Inventors: Charles C Hansen Iii; チャールズ・シー・ハンセン，ザ・サード; John A Yencho; ジョン・エイ・イェンチョ; Martin F Kozi; マーティ・エフ・コジ; Jr Orval J Kuhn; オーヴァル・ジェイ・クーン，ジュニアー
Original assignee: Hansen Technologies LLC
Current assignee: Hansen Technologies LLC
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2001-08-17
Also published as: GB2357823B; GB2357823A; HK1067000A1; FR2805411A1; FR2805411B1; US6460567B1; HK1066985A1; DE10058441A1; DE10058441B4; IT1319116B1; ITMI20002502A1; GB0028424D0

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電気モータ駆動弁用のキャン型モータが故障
せずに無期限に作動することができるようにする。【解決手段】界磁線５８に対し独特な方法にて電流を
供給し、モータ４０内にて最大のトルクを実現するのみ
ならず、界磁線及びベアリング５９，６０に何ら過剰な
熱負荷を加えることなく、アーマチャに独得な動きをさ
せる。ベアリングに対しては、比較内永久的な潤滑を行
うことのできるＰＴＦＥ組成に包み込まれ、これによ
り、さもなければ、ベアリングの長寿命に対して有害と
なるであろう状態から比較的抵抗性であるようにする、
ボール又は同様のベアリングの組合せ体にて使用される
ことにも関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータ駆動
弁、特に、弁体内にて弁コアを駆動するためねじ式アー
マチャ伸長部を使用し且つホール効果装置により整流さ
れることが好ましく、巻線及びホール効果装置は通常、
第二の雰囲気密の包囲体内に包み込まれている、いわゆ
るキャン型モータ（ｃａｎｎｅｄｍｏｔｏｒｓ）に関
する。弁ハウジングは、例えば、熱交換又は工業的冷凍
にて使用される、ツーウェイ弁、スリーウェイ弁、圧力
釣合い弁又は多数ポート弁を備えることができる。

【０００２】また、本発明は、界巻線に対し独得な方法
にて電流を供給し、モータ内にて最大のトルクを実現す
るのみならず、界巻線及びベアリングに何ら過剰な熱負
荷を加えることなく、アーマチャに独得な動きをさせ、
これにより、モータが故障せずに無期限に作動すること
のできるようにすることにも関する。

【０００３】更に、また、別の特徴において、本発明
は、ベアリングがベアリングに対して比較的永久的な潤
滑を行うことのできるＰＴＦＥ組成に包み込まれ、これ
により、さもなければ、ベアリングの長寿命に対して有
害となるであろう状態からベアリングが比較的抵抗性で
あるようにする、ボール又は同様のベアリングの組合わ
せ体にて使用されることにも関するものである。

【０００４】

【従来の技術】電気モータ作動弁は、従来から多くの実
施の形態にて使用されており、その幾つかは、歯車付き
の所要形状の極片又は同様のモータと共に、軸部及びパ
ッキングシーリングを使用している。この型式の弁は、
その駆動モータが弁の外側に取り付けられ、また、軸部
を介して弁コアに接続されている。この軸部分は、流体
を弁包囲体内に保持する設計とされた色々なパッキング
型式の密封装置を内蔵している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの密封装置は、
使用中に、最初に故障し、また、磨耗、塵、又は腐食に
よって漏洩を生ずる部品である。場合によっては、これ
らのパッキングは新品の状態でも漏洩を生じることがし
ばしばある。その最終的な結果は、流体が弁から雰囲気
中に漏洩し、又は雰囲気が弁によって取り扱われるプロ
セス流体中に漏洩することになる。

【０００６】特に、化学、石油、生物学、製薬、工業用
冷凍、又は環境分野において、多くの弁の適用例は、プ
ロセスループ中に弁からの測定可能な漏れ又は逃げる排
出分があることは許容できない。流体の排出分は、危険
で又は有害であり、又は流体は単に高価であり又は例え
ば、汚染を受け易いことがある。

【０００７】必要トルク量が小さい幾つかの弁の用途に
おいて、弁包囲体内に完全に取り付けたステッピングモ
ータを採用し、これにより、軸部、パッキング及びその
関連する漏洩の可能性を解消することによる、漏洩に関
する改良が為されている。しかしながら、この改良は、
ロータ、巻線及び関係する線をプロセス流体にさらすこ
とになる。プロセス流体とモータと適合可能でなければ
ならないことからこの型式の弁にて許容可能な流体の数
が制限される。ステッパモータがプロセス流体と適合可
能で且つプロセス流体に対して安全である、こうした限
定された用途において、顕著な利点が実現されている。
すなわち、軸部又はパッキングが不要であること、位置
決め精度を向上させることができること、低コスト及び
小さい寸法にてモータの優れた信頼性が得られること、
また、簡単な制御方法が使用できるといったことが可能
とされている。

【０００８】しかしながら、弁により加圧された流体の
包囲体内に制御線及び電力線を入れることは、信頼性及
びコスト上の難点を生じる。ステッピングモータは、内
部歯車又は追加的な整流の複雑さを伴うことなく、直径
約６．３５ｍｍ（１／４インチ）以上の部品を制御する
ために適用することはできない。その主な理由は、ステ
ッピングモータは、負荷時、停動状態に止まることがで
きず及び動力の中断又はシステムの力によって同期化が
失われたとき、トルク能力を失う傾向があるからであ
る。

【０００９】更に、小型のステップ角度ステッパモータ
に必要とされる厳格なステータ及びロータの半径方向隙
間は、磁気空隙内に密閉的な、圧力を保持する磁気透過
性金属カン（ｃａｎ）を使用することの妨げとなる。実
際的な事項として、このことは、巻線をプロセス流体中
に浸漬させることを必要とする。一方、このこと、流体
がモータ巻線及び当該電流と適合可能な場合に適用を制
限することになる。

【００１０】このため、弁の部品を完全に又は増分的に
開き且つ閉じるべく比較的大きい弁機構を駆動し、ま
た、外部の電気信号に応答して、弁機構を所望の位置に
保持することのできる、小型、コンパクトであるが、高
トルクのモータを開発する必要性が生じている。

【００１１】更に、特に、モータ／弁の相互接続面に
て、弁が作動する流体システムから流体が漏洩するのを
防止すべく密閉的に圧力密封された状態にて作動するこ
とのできるモータを開発することが必要とされている。
更に、システム内の流体が腐食性であるとき、故障せず
に、より長時間、作動することのできる、流体システム
内にて使用され、又はプロセス流体と接触し又は弁機構
内にて互いに接触する金属、プラスチック、セラミック
又はその他の表面から材料又は潤滑剤を除去する溶剤と
して作用するモータ作動弁を開発することが必要とされ
ている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の１つ
の目的は、全体として、新規且つ改良されたモータ駆動
弁を提供することである。

【００１３】本発明の別の目的は、従来からの公知であ
ったものよりも、高トルク／低熱関係を発生させるモー
タを備えるモータ作動弁を提供することである。本発明
の追加的な目的は、従来から公知であったものよりも遥
かに長い作動寿命を有するモータ作動弁を提供すること
である。

【００１４】本発明の更に別の目的は、保守又は定期的
なメンテナンスを容易にし且つ簡略化し得るように、構
成要素を論理的に且つ簡略化して配置した弁を提供する
ことである。

【００１５】本発明の更に別の目的は、磁気透過性カン
内に永久磁石を保持するアーマチャ又はロータを有する
モータであって、カンの外部に配置された巻線及びホー
ル効果装置を備え、界及びホール効果装置が第二のカン
内に包み込まれ又は同様に弁体に密封された保護包囲体
内に包み込まれた、モータを提供することである。

【００１６】本発明の更なる目的は、内部にモータ制御
装置を保持する殻体の間に配置された回路板を作動させ
るべく最外側の不透過性殻体を通じて密封関係に進む４
つ導電体のみを含む密封型モータを提供することであ
る。

【００１７】本発明の更に別の目的は、弁体内の座部に
係合する弁コアであって、複合的なＰＴＦＥ材料にて出
来ており、また、硬い耐食性材料で出来た弁座面を有す
る弁コアを提供することである。

【００１８】本発明の追加的な目的は、ねじを有するこ
とにより、環状の座部に接触し且つ非接触状態となるよ
うに往復運動し得るようにされた弁コアであって、その
軸方向への動きが溝及びピンの装置により確実とされ、
上記アーマチャに固着され且つ該アーマチャと共に回転
するねじ付き軸により軸方向に付勢されて、整列及び非
整列状態となる、弁コアを提供することである。

【００１９】本発明の更に別の目的は、作動子がカン型
モータであり、弁がねじ付き軸及び歯車、スコッチヨー
ク又はその他の機構（弁に取り付けられた部分を有す
る）の組合わせ体により回転される、四分の一回転型弁
を提供することである。

【００２０】本発明の別の目的は、密封型又はカン型ア
ーマチャを有するモータであって、シールと、内側レー
ス及び外側レースを有するベアリングアセンブリと、複
数のローラ要素と、該ローラ要素を所定位置に固着する
ケージとを備える部材内に位置し、ケージが、複合的Ｐ
ＴＦＥ又は同様の耐食性のある潤滑性材料を備え、これ
により、ベアリングが、同一の環境に置かれるその他の
ベアリングに比して大幅に伸びた寿命を有する、モータ
を提供することである。

【００２１】本発明の更に別の目的は、内側及び外側の
漏洩防止容器を有し、該容器及びその他の要素が弁コア
を有し、また、弁体を妨害することなく、メンテナンス
又は交換の手順として順序通りに除去することのでき
る、弁作動モータを提供することである。

【００２２】本発明の更に別の目的は、作動中、ブラシ
レス直流モータを制御する方法であって、高電流パルス
を巻線に断続的に供給して、パルス間の間隔が比較的長
い時間にてアーマチャを励起させ、その間に、上記アー
マチャに望ましくない熱蓄積が生じないようにする、方
法を提供することである。

【００２３】本発明の更に別の目的は、上記モータが無
期限に、最大のトルクを提供することを可能にし、しか
も、過剰な熱負荷によって故障する危険性のないブラシ
レス直流モータを作動させる方法を提供することであ
る。

【００２４】本発明の更に別の目的は、密封型モータ及
び弁コアの位置決め制御装置であって、アーマチャ及び
弁体、並びに位置感知要素が一部分、アーマチャによっ
て取り巻かれており、これにより、アーマチャ、被駆動
回転軸及び位置表示要素が第一の密封ハウジング内に位
置し、位置センサ、ドライバ及びモータの界が第一のハ
ウジングの外側に位置する、密封型モータ及び弁コアの
位置決め制御装置を提供することである。

【００２５】本発明の追加的な目的は、弁体内を動き得
るようにされた回転ねじ及びねじ付きの弁コアを有し、
弁の構成要素の配置が、そのユニットが単一又は多数の
入口／出口を使用するものを含んで、多数の弁装置に適
合可能であるようにすることのできる、モータ駆動の配
置を提供することである。

【００２６】本発明の別の目的は、アーマチャが一端に
てグラファイトを保持するベアリングにより軸支され、
他端にて、新規なローラ／ボールベアリングにより軸支
された、密封型モータ及び弁装置を提供することであ
る。

【００２７】本発明の更に別の目的は、弁コアの可動部
分が混合弁又は偏向弁を備え、弁コアが、プロセス流体
の混合又は偏向を許容し得るように中間位置にある、モ
ータ作動弁装置を提供することである。

【００２８】本発明の更に別の目的は、アーマチャに対
する磁気透過性の包囲体を有し、アーマチャがねじ付き
の内側軸部分を有し、該軸部の一端に位置センサが設け
られ、軸部の他端に弁コアが設けられた、密封型モータ
を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のような弁
体を提供することにより、その他の目的及び性質上、利
点を実現する、すなわち、少なくとも１つの入口及び少
なくとも１つの出口と、その間にある弁座とを備え、ま
た、幾つかの実施の形態において、弁座の開き位置と閉
じ位置との間を往復運動し、また、アーマチャと共に回
転する軸のねじと協働するコア内のねじにより位置の間
を動くようにされる少なくとも１つの弁コアを備え、ア
ーマチャが、内部に埋め込んだ、複数の隔たった永久磁
石を有し、駆動ステータ巻線及び該巻線を整流するホー
ル効果装置を備え、アーマチャとステータとの間に密封
した磁気透過性のカンが設けられ、また、好ましくは、
モータの全体がステータの外側に位置する第二のハウジ
ング内に包み込まれると共に、駆動回路を包み込む、弁
体を提供する。その他の実施の形態において、回転軸
は、色々な型式の四分の一回転弁を間接的に作動させ
る。

【００３０】上記その他の目的並びに利点が実際に、実
現される方法は、本発明の好ましい実施の形態の以下の
説明、及び全体を通じて対応する部品を同様の参照番号
で表示する、添付図面を参照することにより、一層明ら
かになるであろう。

【００３１】

【発明の実施の形態】先ず、図１を参照すると、本発明
の１つの実施の形態が、流体の流れを制御するために使
用される確実に駆動される圧力釣合い型弁アセンブリ１
０を有する、全体として、参照番号１０で示した密封型
モータ駆動弁アセンブリにあることが示してある。該弁
アセンブリ１０は、弁体１１内まで中央にて伸び且つ該
弁体１１の一部を横断する入口通路１３を画定する環状
の入口フランジ１２を有するフロースルー設計の弁体１
１を備えている。弁体１１の反対側部には、弁体の一部
を貫通して内方に伸びる出口ポート１５を画定する環状
の出口フランジ１４がある。弁体１１は、弁体１１の頂
部の中央に配置された、全体として参照番号１６で示し
た環状の電気モータ取付けフランジを更に備えている。

【００３２】弁体１１の中央部分には、入口ポート１３
を出口ポート１５から分離する仕切り壁２０がある。仕
切り壁２０の中央には、通路２１の周りを伸びる角度付
きの弁座２２を画定する周方向に伸びる面がある。

【００３３】次に、特に図１Ａを参照すると、弁体１１
の頂部の中央に、全体として参照番号１６で示した環状
の電気モータ取付けフランジは、その垂直下方に伸びる
主中央ボア２３と、全体として参照番号１６で示したフ
ランジの環状の上面１６ａにて終わる拡張経路端ぐり穴
部分２３ａとを有している。該端ぐり穴部分２３ａは、
モータ取付けフランジの上面１６ａから下方に伸び且つ
肩部１６ｂにて終わっている。全体として参照番号２４
で示した全体として中空の円筒状カートリッジが拡張経
路肩部分２４ａにより端ぐり穴２３ａ内に保持され、該
拡張経路の肩部分２４ａは、Ｏリングシール２９を受け
入れる溝２８を備えている。カートリッジ２４は、中心
軸を受け入れるボア２５と、ベアリングを受け入れる第
一の端ぐり穴２６と、その下方の、更なる拡張した第二
の端ぐり穴２７とを備えている。

【００３４】全体として参照番号３０で示した実質的に
円筒形の弁コアは、軸方向に動き得るが、第二の端ぐり
穴２７内で回転しないような設計とされている。該弁コ
アは、所定の幾何学的形態を有する中空の環状の底部分
３１を有する。この幾何学的形態は、この場合、弁コア
３０が端ぐり穴２７内で上方（軸方向）に動くとき、入
口ポート１３と出口ポート１５との間の有効面積を制御
された状態で漸進的に増大させる。弁座挿入体３３が角
度付きの弁座２２と合わさり可能に係合するとき、入口
ポート１３を出口ポート１５から遮断し得るように環状
の弁座挿入体３３は弁コア３０の外側に配置されてい
る。

【００３５】弁コア３０の内径部分３０ａは、ねじ付き
軸４３と螺着可能に係合する。該ねじ付き軸は、複合的
ＰＴＦＥ又は同様の低摩擦、化学的不活性材料のような
耐磨耗性のある潤滑性材料３４で出来ていることが好ま
しい。ピン３６はカートリッジ２４内に保持され、弁コ
ア３０の軸方向スロット３６ａに係合し、駆動ねじ４３
を作動させたとき、コアが回転するのを防止する。弁コ
ア３０は、ベアリングを受け入れる端ぐり穴２６とカー
トリッジ２４の最大の端ぐり穴２７との間に肩部２６ａ
に係合し、弁コア３０は上方に動くのを停止させる環状
の上面３５を備えている。圧力釣合いチャンバ６２がシ
ール１７により入口ポート１３から密封されると共に、
吹き出し通路１８を介して出口ポート１５に接続し、該
噴出し通路は、弁コア３０の中空の環状の底部分３１を
圧力釣合いチャンバ６２に接続する。

【００３６】再度、図１を参照すると、全体として参照
番号４０で示したブラシレス直流永久磁石サーボモータ
は、全体として、参照番号１０で示した弁と協働する設
計とされている。モータ４０は、内側から開始して外側
に向けて作用する、円筒形ロータ４１を備える状態で示
してあり、該円筒形ロータは、この実施の形態におい
て、６つの極部分を有し、該６つの極部分は、その垂直
側部に沿って伸びる永久磁石４２を受け入れる。ロータ
４１は、耐磨耗性の潤滑性ベアリングアセンブリ５９、
６０の間に回転可能に取り付けられることが好ましく、
該ベアリングアセンブリは、湿潤又は乾燥状態にて、損
傷せずに長期間作動可能な設計とされている。図１及び
図１ａを再度参照すると、ロータ４１は、軸４３の形態
をしたねじ付き伸長部を備えており、該ねじ付き伸長部
はロータ４１の底端部付近からカートリッジ２４のボア
２５、２６を貫通して伸び且つ上述したように弁コア３
０に螺着可能に係合する。ブッシュ５９は、潤滑面及び
長期の耐磨耗性を付与する充填した黒鉛又は炭素黒鉛材
料のような潤滑性材料で出来ていることが好ましい。永
久磁石４２は、引抜き加工した殻体端部キャップ６１に
よりロータ４１内に保持されている。

【００３７】本発明によれば、ロータを回転可能に配置
するためパルスセットが使用される。ホール効果センサ
５４により検出されるように、ロータ４１に埋め込んだ
永久磁石４２によりこれらのパルスが発生される。ホー
ル効果センサは、永久磁石を取り巻く磁界を検知し且つ
その磁界の変化に伴って界のオン・オフを切り換える。
本発明は、磁力発生器及び位置制御システムの一部の双
方として永久磁石を利用する。

【００３８】ロータ４１は、磁気透過性のステンレス鋼
カン４４により弁体１１及びその内部の構成要素は密閉
的に圧力密封されている。該ステンレス鋼のカン４４
は、その上端にてベアリング取付け部４５に及びその底
端部にて環状のカンフランジ４７に溶接されており、該
環状のカンフランジは、締付けフランジ４６及びボルト
４６ａにより弁体１１の環状の電気モータ取付けフラン
ジ１６の上に保持されている。ステンレス鋼のカンの厚
さはブラシレスサーボモータ４０の作動にとって重要で
ある。厚いカンは長い（従ってより弱体）磁気経路を貫
通することを必要とし、また、薄いカンはロータ４１を
内部に回転可能に取り付けるのに必要な安定性を提供し
ないため、妥協が図られなければならない。厚さ３．８
１ｍｍ（０．１５インチ）のカンは、少なくとも事例に
て許容可能であることが判明している。０．２５４ｍｍ
（０．０１０インチ）乃至０．８８９ｍｍ（０．０３５
インチ）が１つの典型的な範囲であると考えられる。

【００３９】ステンレス鋼のカン４４の外側にて、締付
けフランジ４６には、円筒形のハウジングアセンブリ５
０が取り付けられている。該円筒形のハウジングアセン
ブリ５０は薄板金属で出来ており且つ互いに且つ取り外
し可能なハウジングフランジ５２に溶接された球状の殻
体端部キャップ５１を有している。ハウジングアセンブ
リ５０は、取付けねじ５２ａ及びガスケットにより締付
けフランジ４６に取り付けられ且つ該締付けフランジ４
６に対し密封されている。環状ステータ４８がハウジン
グアセンブリとステンレス鋼カンとの間に取り付けられ
ている。

【００４０】図１に多少を概略図的に図示した電気モー
タ駆動回路は、全体として参照番号５３で示した回路に
取り付けられ且つ密閉的に圧力を保持する密封型チャン
バのベアリング取付け部４５とハウジングの端部キャッ
プ５１との間にて保持されている。全体として参照番号
５３で示した回路板上の電気回路は、カン４４に隣接す
るが、該カン４４の厚さだけ隔てられたホール効果整流
センサ５４まで下方に伸びるセンサ線と、回路板５３か
らステータ巻線５８まで伸びる駆動線５５とを備えてい
る。

【００４１】ドライバをモータ包囲体内で一体化するこ
とは、弁の最終ユーザが接続すべき電力線の本数を少な
くする。３本の電力線に代えて、２本のみの電力線があ
ればよく、５本のセンサ線の全ては弁アセンブリ内に保
持され、これにより、ユーザの責任制から省かれてい
る。一般に必要とされる８本の線に代えて、モータを接
続するため２本の制御線及び２本の電力線のみが必要と
される。回路板からの制御線及び電力線は特に、ＰＴＦ
Ｅ圧縮シール７０及びエポキシ樹脂７１を使用して、線
を密閉的に圧力密封する設計とされた円筒形導管５７を
通って端部キャップ５１の外方に伸びる。ハウジング
は、全体として参照番号７２で示したエポキシ樹脂にて
鋳込まれる。

【００４２】再度、図１を参照すると、上述したモータ
構成要素の全ては、その密閉的に圧力密封したカン４４
内でロータ４１を回転させ、ねじ付き軸４３を弁コア３
０の上で回転させ、これにより、弁部材をその閉じた位
置からその開いた位置まで往復運動させる働きをする。
弁コア３０は、色々なプロセスセンサからの制御命令に
より決定される開き位置と完全に閉じた位置の間の所望
の位置又は任意の中間の位置に配置することができる。

【００４３】図１を再度、且つ図６及び図７を参照する
と、密封型モータ作動弁の長寿命にとって極めて重要で
あることが判明したロータハウジング４４の部分と弁体
１１との間の領域には、円筒形カートリッジ２４とロー
タ駆動軸４３との間に保持されたボール又はその他のロ
ーラ型ベアリング６０がある。

【００４４】次に、特に、図６及び図７を参照すると、
全体として参照番号６０で示したベアリングアセンブリ
が図示されている。該ベアリングアセンブリは、外側レ
ース６１と、内側レース６２と、該レースの間に配置さ
れ且つ全体として参照番号６４で示したケージ部材によ
り所定位置に保持された複数のボールベアリング６３と
を備えている。従来、かかるケージ部材の殆どは金属製
であると考えられていた。広汎な化学的抵抗性に欠ける
ことが公知であるポリイミドのようなプラスチックにて
その他のものを製造することが公知である。弁体１１の
過酷な環境において、殆どのプロセス流体は、特に、遅
く又は制限され、断続的且つ部分的な回転の場合、脱グ
リース剤として機能する。このことは、ベアリング部
材、すなわち外側レース、ボールベアリングと内側レー
ス及びケージとの間の潤滑剤の効果を最小にし又は失わ
せる。参照番号６４で示した本発明のケージは、改質し
たポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は同様の
化学的抵抗性、耐磨耗性のある低摩擦材料で出来てい
る。ケージ６４は、環状の基部６５と、中断した環状の
上面６７から内方に伸びる複数の略球状の切欠き６６と
を有しており、これにより、中断した環状の上面６７は
複数の別個の不平行四辺形状の面に仕切られる。ボール
ベアリング６３の各々は、切欠き６６の１つに嵌まり且
つその切欠き内で回転し、外側レース６１は静止し、内
側レース６２は駆動軸４３と共に回転することが好まし
い。

【００４５】ＰＴＦＥケージを利用することにより、ケ
ージ自体が顕微鏡レベル又は分子レベルにて潤滑剤とし
て作用することが分かった。ボールベアリング６３がポ
ケット６６内で回転すると、ＰＴＦＥの顕微鏡的量が犠
牲的な摩耗によりボールベアリングの外面に伝達され且
つ通常弁体１１内で見られる過酷な対グリース又は油潤
滑剤環境内でボールベアリングアセンブリ６０の全体を
潤滑する作用を果たす。試験の結果、ボールベアリング
アセンブリ６０内でＰＴＦＥケージ６４を使用すること
は、従来の構成ケージ部材が利用されるときに予想され
るベアリングの寿命よりも５０倍より長いベアリング寿
命が得られることが分かった。一方、このことは、本発
明の密封型直流ブラシレスサーボモータ作動の圧力釣合
い型弁アセンブリの長い作動寿命に顕著に寄与する。充
填したＰＴＦＥ材料は、駆動巻線により供給され電圧の
パルスに応答してアーマチャが少しずつ前進するとき、
アーマチャが受ける停止−始動サイクルの観点からし
て、充填ＰＴＦＥ材料は特に、効果的であることが更に
考えられる。オイル及びグリース潤滑剤は、この環境に
て考えられる程に効果的できない傾向となる。モータの
他端は、典型的に黒鉛又は充填した黒鉛材料から成るブ
ッシング内に軸支されている。

【００４６】磁気回路次に、図１を参照すると、ステータ巻線５８は、最適な
電磁界をステータ鉄４８に供給し得るように所定の最高
電流及び電圧となるように最適化した線の長さ及び直径
にて形成されている。ステータ鉄４８は、磁気透過性の
密閉的な圧力密封カン４４により分離された永久磁石４
２を含むロータ装置に対し半径方向に近接する位置にあ
る。ステータ鉄４８は、密閉的カンを受け入れるのに必
要とされるより大きい空隙（従来のモータと比べて）を
亙って最高電磁界を永久磁石４２に供給し得るように厚
さ及び形態の点にて最適化されている。永久磁石４２
は、最高電磁界に対し反応し得るように磁界強度及び厚
さの点にて最適化され、それに伴う最高トルク力はねじ
付き軸４３及び弁部材３０は駆動する傾向となる。永久
磁石４２は、磁気透過性の引抜き加工した殻体端部キャ
ップ６１にてロータ４２に対し保持されている。

【００４７】電子回路理想的には、制御弁用のモータ作動子は、比較的遅い回
転速度、低電力消費量、コンパクトなパッケージ、高信
頼性及び低コストにて、強力な直線状の作動力を供給す
る必要がある。弁が６乃至３０秒にて、完全に閉じた位
置から完全に開いた位置まで動くために速い速度である
ことが必要とされ、弁の寸法及びその他のパラメータに
依存して、その他の速度が可能であるが、１５秒の速度
が典型的である。追加的な歯車が存在しない、ねじ式の
駆動適用例の場合、モータは、毎分当たり約５０回転数
にて回転する。

【００４８】本発明において、モータを駆動するため、
全電圧の低周波数の裁断電流パルスを利用することによ
り、従来技術の問題点が解決されている。裁断電流の周
波数は、約８ヘルツであり、このため、ヒステリシス損
失は少ない。パルスドライブは、モータを低い負荷サイ
クルにて作動させ、モータに供給される平均電流を最小
にし、これにより、その作動期間中、より高トルク及び
電流を許容する。より低い平均電流は、モータにより放
散される電力を少なくし、その結果、サーボモータ内の
温度上昇を少なくする。負荷に関係なく、最大の電圧が
巻線に供給され、負荷の変動は、電力の入力及び熱の上
昇に殆ど影響を与えない。モータに対し最大のトルクが
利用可能となり、また、モータ速度は低速のままであ
る。フィードバック制御は一切不要であり、このため、
追加的なコストが極めて僅かにて、効果的なトルク及び
速度の制御が可能となる。

【００４９】改良された駆動方法とするため、モータ作
動装置の慣性力及び摩擦力は、モータ作動弁の適用例の
典型的なものである。図１を参照すると、全ての電力及
び制御の命令を密封型のモータ作動弁に供給するため電
力及び制御線７３が回路板５３に接続されている。ロー
タ装置４１の回転を感知すべく永久磁石４２に半径方向
に近接して、カン４４の外側にホール効果センサ５４が
配置されている。センサにより発生された信号は、回路
板５３に送られ、この信号は、モータを回転させるのに
励起すべき適当な巻線を決定する。回路板５３は、需要
時、短いモータ導線５３を通じて最高電流の周期的パル
スを適当なステータ巻線５８に連続的に供給して、モー
タから最高トルクを得る設計とされたモータ駆動回路を
内蔵している。これらの最高電流パルスは、著しく変化
する負荷状態下にて、要求により、より高トルクを供給
し且つモータアクチュエータの速度及び熱の蓄積を制御
するため簡単で且つ改良された手段を作動させるべく強
度、周波数、及び長さの点にて最適化されている。

【００５０】図９には、モータを一定の電圧にて駆動す
るときの従来の直流永久磁石モータのモータ電流又はト
ルクと速度との間の関係が図示されている。この図は、
所定の電圧に対して可能な最高電流及びトルクとなるの
はモータが停動したときであることを示す。

【００５１】図１０には、完全に包み込んだモータに対
する平均電流と温度上昇との間の関係が図示されてい
る。この図は、増大したモータ電流は温度上昇を増大
し、モータは、それ以上となると、熱破壊及びモータが
故障する温度限界値を有することを示す。

【００５２】図１１には、モータが色々な負荷の下にて
停止位置から加速することを許容される場合、一定の電
圧にて駆動される従来の永久磁石直流モータに対する電
流対時間が図示されている。最大の負荷は、停動したモ
ータの場合、電流が有限時間にて最大の電流レベルに達
する場合であり、典型値は、１５マイクロ秒であり（電
圧、インダクタンス及びその他のファクタに依存し
て）、電流はその最大値に止まる。より軽い負荷を受け
るモータに対する最大電流は、多少、より少なく且つよ
り早期に生ずる。モータがこれらのより軽負荷にて加速
するに伴い、慣性抵抗は低下し、逆作用電磁力が増大
し、その双方は、電流及びトルクを低下させる作用を果
たす。モータが所定の負荷に対して全速度に達すると、
モータ速度により発生される逆作用電磁電圧は、電流の
入力に抵抗し且つその電流の入力をモータ速度の関数だ
け低下させる。

【００５３】図１２には、モータが色々な負荷の下、停
止状態から加速することが許容される場合に、一定の電
圧にて駆動される従来の永久磁石直流モータに対する速
度対時間が図示されている。最終的なモータ速度はモー
タ負荷の関数である。

【００５４】図１１及び図１２には、モータが重い負荷
の下、動作を可能にするが、熱破戒を生ぜずに、長期
間、動きを支えることはできないであろう負荷状態があ
ることが図示されている。これらの図面は、従来のモー
タの性能に対する制限的ファクタは、トルクではなく
て、熱の蓄積であることを示す。十分なトルクに対して
のみ寸法を設定されたモータは、多分、モータが過熱し
且つ機能しなくなるため、ある適用例にとって不十分で
ある。従来通りに駆動するならば、より大型のモータが
必要とされよう。図１５に図示した極端な場合、長時間
に亙って停動するモータは、典型的に、従来の駆動方法
を使用すれば、２時間以内に作動しなくなるであろう。

【００５５】従来、急激な温度上昇すなわち高温度を示
すことなく、高トルクと組み合わさって、低速度の制御
が可能にすることが困難であることを１つの理由とし
て、ブラシレス直流モータは密封型モータ作動弁には使
用されていなかった。従来、ブラシレスサーボモータド
ライバは、ホール効果センサからの閉ループ制御フィー
ドバック及びモータに対する出力電圧の高周波数の裁断
を利用することにより速度の制御を行う。モータが始動
し且つ所定の速度まで加速すると、ドライバは、高周波
数における全電圧を効果的に裁断し、モータへの電力を
減少させる。この方法は、ドライバへのコストを増し、
また、幾つかの不利な点がある。第一に、電圧裁断の周
波数は典型的に１，５００ヘルツであり、これは、モー
タにヒステリシス損失を生じ且つ熱を加える。第二に、
重負荷又は停動状態下にて、ドライバが全電圧及び電圧
を供給するとき、モータは過熱する。モータは、停動状
態にある間（弁が閉じた位置にあるとき）、回転を続
け、従来のドライバを使用するならば、かかる状態にて
モータに熱が蓄積することは許容し得ないことである。

【００５６】所定の電圧に対してステータ巻線の電流の
上昇時間、ロータ及び被駆動構成要素の回転慣性力、及
びモータ速度により発生される逆作用電磁電圧という、
３つのファクタを考慮することにより、損傷作用のある
熱の蓄積を伴うことなく、最大のモータトルクを利用す
るための新規且つ改良された駆動方法が開発された。時
間の長さは、これらのファクタに基づいて選び、この場
合、所定の電圧に対しモータが停動するならば、最大停
動電流に達するのに少なくとも十分な時間となるように
し、第二に、この時間は、慣性抵抗値がその最初の値の
何分の１かの値まで低下するのに必要な時間、また、軽
負荷であるならば、逆作用電磁力が丁度、効果的となる
よりも長くはない。アーマチャは著しく遅くなり、又は
サイクル間にて停止することも重要である。アーマチャ
は、軽負荷であるならば、１又は２つの極を経て進み、
又は重負荷であるならば、１つ以下の極を経て進むが、
アーマチャは、各パルスの間にて実質的に停止する必要
がある。モータがこの時間の間、定期的に励起されるな
らば、負荷の変動の影響を比較的受け難い強力で遅い作
動力を発生させるモータによって、個々の動作の増分が
付与される。アーマチャが停止している間に、モータに
対し全電圧を印加することにより、実質的な電流が発生
し、最大のトルク発生のインパルスが存在するが、負荷
が軽いとき、モータトルクが負荷を望ましくない速度ま
で加速するであろう時間の間、「無駄になる」電流は殆
ど存在しないような、電圧及び電流の持続時間であるよ
うにする。更に、周期的なトルクインパルスは、望まし
くない熱の蓄積を生じることなく、重負荷を許容可能な
速度にて動かすのに十分に強力である。

【００５７】一般的な電子制御方法を使用する場合、要
求時、モータは、短時間だけ周期的に励起させ、また、
長時間、アイドルすることを許容し、その時間は、要求
が必要とするだけ、長く繰り返す。平均速度及びモータ
の加熱ファクタは、上記のアイドル時間の長さによって
決まる。励起時間対上記時間の全体との典型的な比は５
乃至２５％である。

【００５８】図１３には、色々な負荷時のモータ電流対
改良された駆動方法の時間との比が示してある。巻線
は、上述した励起時間だけ所定の全電圧の電流にて励起
させ、次に、かかる時間の残りの間、上記電流を除去
し、運動力が最早、要求されなくなる迄、上記期間は無
期限に繰り返す。図１４には、色々な負荷時のモータ速
度対改良された駆動方法に対する時間の比が示してあ
る。停止状態から加速するモータの速度／時間の特徴の
第一の部分のみを使用することは、モータ作動子の速度
対負荷の関係に減衰効果を及ぼす。最初の数ミリ秒の
間、一定の慣性負荷は、システムの全て（一定の慣性負
荷プラス可変負荷）の実質的に数分の１である。６又は
７ミリ秒後、慣性抵抗力以上となり、負荷は顕著とな
る。約１５ミリ秒後、逆作用ｅｍｆが上昇し、電流は遮
断され、また、実際的な事項として、アーマチャの回転
が実質的に停止する。巻線には、パルス間に小さい又は
「細流」電流を供給することができ、また、アーマチャ
は、文字通り，実質的には停止はしないが、本発明の実
施は、パルスを発生させる電流の全て又はその大部分を
遮断し、また、パルスの間にてアーマチャを停止させ又
は実質的に停止させることが必要となる。

【００５９】図１５は、従来技術のモータ負荷を作動さ
せるため十分なトルクを供給することができるが、モー
タに長時間、重負荷が加えられるならば、熱破壊が生じ
るであろうことを示す。改良された駆動方法を使用すれ
ば、熱に伴う問題を生ずることなく、モータに重負荷を
加えることが可能となり、平均電流及び熱の蓄積は限界
値よりも遥かに低くなる。図１５の低曲線は、改良され
た駆動方法を使用するときのモータの平均電流を示す。
図１３は、モータに供給される電力は従来のドライバ方
法を使用する場合よりも遥かにより一定であり、温度上
昇は小さく且つ実質的に一定であり、また実質的に負荷
と独立的であることを示す。必要とされる性質上の小さ
く且つ制限された電力のため、低電力の代替的なエネル
ギ源に適当なその他のものを使用することができるよう
なモータ及びドライバとなる。かかる電源の例は、電
池、太陽電池、風力駆動発電機などである。全ての負荷
状態にて性能は向上し、設計の性質上、熱からの保護が
可能である。要するに、強力で遅い弁部材の動きが得ら
れる新規で且つ改良された方法が実現される。

【００６０】次に、図２を詳細に参照すると、本発明に
従って形成された、密封型のモータ駆動弁アセンブリの
別の実施の形態が全体として参照番号２１０で示してあ
る。図面に図示するように、流れが右側から生ずるなら
ば、弁は偏向弁である。流れが右側に向かうならば、こ
の弁は混合弁である。該弁２１０は、ツーウェイ弁体で
はなくて、スリーウェイ弁体である点を除いて、フロー
スロー弁の設計であり、殆ど又は全ての点にて図１に図
示した弁と同様である、全体として参照番号２１１で示
した弁体を備えている。更に、弁コア２３０は、該コア
２３０を取り巻く一対の環状弁座挿入体２３３、２３３
ａを備え、また、該コアを２つの部分２３０、２４９を
備えている。従って、ねじ付き軸２４３は弁コア２３０
及び弁コアの上方部分２４９内を下方に伸びる。

【００６１】図２を再度、参照すると、ハウジング２１
１は、入口ボア２１３と、２つの出口ボア、すなわちボ
ア２１５及びボア２１８とを備えている。ハウジング２
１１は、下側の角度付き弁座２２２に加えて、円筒形カ
ートリッジ２８８の最下方縁部に形成された環状の弁座
２２９を備えている。弁体モータ取付けフランジ２１
６、ロータ２４１を含むモータ２４０、永久磁石２４
２、ホール効果センサ２５４は図１のその該当部品と同
一である。

【００６２】使用時、弁コアをシート２２９、２２２の
間を動いて、異なる量の流れが通路２１５外に出ること
を許容する。通路２１５内に流れが存在しないとき、通
路２１３の全ての中身が通路２１８内に流れる。弁コア
が極端なその他の位置にあるとき、流体は通路２１５を
貫通して流れる。弁コア２３０が任意のその他の位置に
あるとき、弁座挿入体２３３、２３３ａの何れも弁座２
３０、２２２に係合せず、各出口内に流れる流体の流れ
の一部は、弁コア２３０の正確な位置に依存して制御さ
れた漸進的な比となる。

【００６３】次に、図３を参照すると、全体として参照
番号３１０で示し、典型的に空調コンプレッサ／蒸発器
の環境にて季節的に切り換えるために使用される密封型
のモータ駆動フォーウェイ弁が図示されている。全体と
して参照番号３１１で示した弁体は、環状のコンプレッ
サ排出接続部３１２と、矩形の共通の滑りチャンバ３２
２内に中央に伸びるコンプレッサ排出ポート３１３とを
備えるフロースロー設計を含む典型的なフォーウェイ弁
体である。弁体３１１の反対側部には、蒸発器ポート３
１５に達する環状の蒸発器接続部３１４と、吸引ポート
３１７に達する環状の吸引接続部３１６と、凝縮器ポー
ト３１９に達する環状の凝縮器接続部３１８とが設けら
れている。ポート３１５、３１７、３１９の各々は弁体
３１１を内方に貫通して矩形の共通の滑りチャンバ３２
２内に伸びる。

【００６４】弁体３１１の下側には、円筒形プラグ３２
０があり、該円筒形プラグは、弁体３１１と螺着可能に
係合し且つ参照番号３２１で多少概略図的に示した適当
なガスケットにて密閉的に密封されている。

【００６５】弁体３１１の上方に伸びる側には、環状の
電気モータ取付け面３１６ａがあり、端ぐり穴３２３が
下方に伸び且つ肩部３１６ｂにて終わっている。肩部３
１６ｂの下方には滑りチャンバ３２２がある。端ぐり穴
の端面はベアリング３２５を保持するカートリッジ３２
４を受け入れる一方、該ベアリングは回転ねじ付き軸３
３５の端部分を軸支する。ねじ付き軸又はスクリュー軸
はアーマチャ３４１により駆動され、モータ３４０のそ
の他の構成要素は例えば図１及び図２のその相手方部品
と正確に同一の構造とされている。

【００６６】ねじ付き軸３３５は、充填ＰＴＦＥ材料等
のような硬いが、潤滑性のある材料で出来た弁コア３４
２内を下方に伸びる。弁コア３４２は、ねじ付き軸３３
５を受け入れるねじ付きボア３４３を有している。この
ように、弁コア３４２は弁体内の移送通路３２８をポー
ト３１７、３１９と整列させる位置の間にて滑りチャン
バ３２２内を垂直方向に動く。軸３３５が回転し、弁コ
ア３４２が上方に動くと、該軸は、最初に、その上面３
２９がポート３１５の上面３３１と整合し、底面３３０
がポート３１７の底面３３２と整列する位置にて最終的
に停止する。

【００６７】この時点にて、ポート３１５、３１７は互
いに接続し、ポート３１９、３１３は互いに接続する。
弁コア３４２はその側部（図示せず）にて弁体３１１内
で流体密の関係に密封され、弁コア３５１、３５３、３
５５の端面（図３の左側）はポート３１３に極僅かな圧
力があっても弁コアはポート３１５、３１７、３１９の
入口／出口により形成された弁座に対して流体密又は気
密の関係に付勢するような仕方にて重なり合わされてい
る。弁コアが、多分年に２回又は最大限４回、６回又は
８回季節的にのみ動く限り、弁コアが動く間の流体の偶
発的な横断方向への流れは特別に重要ではない。

【００６８】次に、図４を参照すると、図３に図示した
弁３１０と極めて類似したモータ駆動弁４１０が図示さ
れている。これら弁の間の主要な相違点は、弁コア４４
２内に２つの共通の移送通路４２８があること、及び、
これに対応して入口ポート及び出口ポートの数が多数で
あることである。このように、例えば、弁４１０の本体
４１１は、滑りチャンバ４２２の内部に入るポート４１
３にて終わるコンプレッサ排出管４１２を保持してい
る。チャンバ４２２は、その底端部にてプラグ４２０及
び適当なシール４２１により塞がれている。該シール４
２１は、アーマチャ囲い物４４４の周りの密閉的シール
と共に、カン内部の全ての機構及び弁を密閉的に密封さ
れた状態に保つ。

【００６９】充填ＰＴＦＥ又は同様の材料で出来ること
が好ましい弁コア４４２がその内部で容易に上下に摺動
するが、その端面にて緊密に密封するように、弁体４１
１内の滑りチャンバ４２２は機械加工されている。この
位置において、コンプレッサの排出ポート４１３は底部
ポート４１５ｎと整列する。また、２つのポート４１５
ｊ、４１５ｏは、ポート４１５ａ、４１５ｂと同様に互
いに整列する。ねじ付き軸４３５はアーマチャ４４１に
取り付けられ且つ該アーマチャ４４１により駆動され
る。この場合、ねじ付き軸４３５の回転により弁コア４
４２が下方に駆動されると、ポート４１５ａはコンプレ
ッサ排出ポート４１３と整合され、ポート４１５ｂ、４
１５ｊは整列され、ポート４１５ｏはポート４１５ｎと
係合する。ポート４１３から僅かなコンプレッサ排出圧
力が排出されても、コアを十分に撓ませてコアが合わさ
るポートに対して圧力密封シールが形成されることを確
実にするような仕方にて、ポートを取り巻く弁体４１１
の端面４５５及びポート自体の端面４５７は重ね合わさ
れ且つ配置されている。

【００７０】モータは、他の実施の形態と同一の方法で
作動し、従って、図３の実施の形態と同様に、一般的で
あるように、弁コア４４２を２つの位置の一方に動か
す。次に、全体として図５、図５Ａ及び図５Ｂを参照す
ると、より大きいポート面積又はより高圧の流体の流れ
を制御するためにパイロット圧力支援の密封型モータ作
動弁が使用され、これらは全て比較的より小型のモータ
を使用する。全体として参照番号５１０で示した弁は本
発明による構造にて示してある。該弁は、入口ポート５
１３がその中心内にのみ且つ弁体５１１を部分的に横断
する、環状の入口フランジ５１２を有するフロースロー
設計の弁体５１１を備えている。弁体５１１の反対側部
には、環状の出口フランジ５１４と、弁体を部分的に貫
通して内方に伸びる出口ポート５１５とがある。

【００７１】弁体５１１の中央部分には、入口ポート５
１３、出口５１５から仕切るＳ字形の仕切壁５２０があ
る。仕切壁５２０の中央には、円形の弁座ボア５２１が
あり、該弁座ボア５２１は仕切壁５２０を貫通して伸
び、また、その上端縁に隣接して斜角を付した弁座５２
２を有している。

【００７２】弁体５１１の頂部に取り付けられた環状の
電気モータ取付けフランジ５１６は、その垂直内方に伸
びると共に、肩部５２３ｂにて終わる短い中央の端ぐり
穴５２３ａと、カートリッジ５２４を受け入れ得るよう
にその下方に位置する主要ボア５２３とを有している。
図５Ａを特に参照すると、全体として参照番号５２４で
示したカートリッジは中空で且つ肩部５２３ｂの上に取
り付けられている。該カートリッジは、貫通して伸びる
回転防止ピン５３６と、端ぐり穴５２３ａ内のガスケッ
トに着座する肩部分５２３ｃとを有している。ガスケッ
ト５４９はカートリッジの溝５５０内に位置し且つカー
トリッジ５２４の頂部に位置するカンに対する密閉的圧
力シールを形成する。

【００７３】この場合、弁コア５３０は、全体として参
照番号５３１で示した上側パイロットユニットと、全体
として参照番号５０４で示した下側弁コアという２つの
主要部材を備えている。下側コア５０４は、弁座リング
５３３と、外側肩部５３４と、シール５３５ａを有する
シール溝５３５と、肩部５３４に形成された圧力通路５
０９とを備えている。

【００７４】コア５０４の内側は第二の肩部５４０を備
えており、該肩部の下方には内壁５３７があり、該肩部
の上方には、実際の弁座挿入体５６６に対するねじ付き
端ぐり穴５３８及び着座面５３９がある。

【００７５】特に、図５Ｂを参照すると、全体として参
照番号５３１で示したパイロットユニットは、部分的な
ねじ付きボア５６０と、ピン５３６が内部で摺動する溝
５６１と、下側部分５６４（第二の肩部５４０内に緩く
嵌まる）及び上側肩部５６５の間に位置するテーパー付
き部分５６３とを備えている。パイロットがその最下方
位置にあるとき、テーパー付き部分５６３はＰＴＦＥシ
ールリング５６６と合わさる。ねじ付きリング５７０が
コア及びパイロットユニットを共に係止するが、パイロ
ットユニット５３１と弁コア５０４との間にて僅かな摺
動動作を許容するから、２つのユニット５３１、５０４
は、その間にて僅かな程度動作を失う。

【００７６】流路５０７は弁コア５０４を貫通して伸び
且つ圧力支援チャンバ５０８を弁コア５０４の中空の環
状の底部分に接続する。弁コア５０４がパイロット部材
５３１に対して僅かに軸方向に変位することは、円錐形
の着座面５６３が環状の弁座挿入体５６６と合わせ可能
に係合することを許容する。この変位は流路５０７を開
き又は閉じる。圧力支援チャンバ５０８は、吹き出し通
路５０９を介して入口ポート５１３に接続されると共
に、流路５０７及び弁部材５０４の中空の底部分を介し
て出口ポート５１５に接続されている。このため、流路
５０７を開き又は閉じると、圧力支援チャンバ５０８内
の圧力は変化し、このことは、モータ作動の結果として
パイロット部材５３１が作用させる力を同一方向に向け
て弁部材５０４に力を付与し、これにより、比較的より
小型のモータによりより大きい弁及び流れ圧力を効果的
に制御することを許容する。通常の使用時、入口５１３
内に高圧が作用し、パイロットユニット５３１及び弁コ
ア５０４は互いに対し「浮動」し、このため、コア５０
４を動かす正味力は存在しない。しかしながら、パイロ
ットユニットを駆動するならば、コア５０４は流体圧力
の存在下にてパイロットに従動する。

【００７７】次に、図８を参照すると、弁の正確な設定
状態を制御すべく位置フィードバックを使用するモータ
駆動弁が図示されている。全体として、参照番号６３０
で示した弁部材がその位置が感知され、また、必要であ
るならば、独特の制御システム（説明せず）により作用
が為される。コア６３０を含む弁自体６１０は、その他
の実施の形態におけるその該当部品と同様である。弁コ
ア６３０及び弁コアの一部であるねじ付き軸６４３は、
アーマチャ又はロータ６４１の回転に応答して上下に移
動する。この実施の形態において、複合的ＰＴＦＥ又は
同様の低摩擦材料で出来たねじ付きナット６３４は少な
くとも１つのピンによりアーマチャドライブに締結され
ている。従って、アーマチャが回転すると、軸は上下に
駆動される。図８の実施の形態は、また、幾つかのその
他の特徴の細部の点にて相違する。ねじ付き軸６４３の
頂部には伸長部６２２があり、この伸長部は、この実施
の形態において、鉄製アーマチャ６２１に締結されてい
る。アーマチャ６２１はカン６４４の上側円筒形部分６
２３内に留まり且つキャップ６４５により保持されてい
る。該キャップ６４５は、中空の中央部を有し且つブッ
シュ６４６の取付け部として機能する。カン伸長部６２
３の最上方端部はキャップ６４８により密封されてい
る。従って、該カンは、拡張した側壁部分６４４と、開
放した中心を有するキャップ６４５と、キャップ伸長部
６２３と、最上方キャップ６４８とを備えている。これ
らは鉄製アーマチャ及び伸長部並びに軸６４３を包み込
む。鉄製アーマチャ６２１は、磁気透過性のカン伸長部
６２３内で上下に動き、この位置はＬＶＤＴ（線形可変
作動変圧器）６４９又はその他の手段により感知され
る。挿入体６５０は、中空の中央部分を有し且つねじ付
きナット６３４を所定位置にねじ込み且つピン６５１に
より係止した後、アーマチャ６４１内で圧縮される。挿
入体６５０の上側部分は、開放した中央キャップ６４５
内に圧縮された炭素含侵材料にて出来ていることが好ま
しいブッシュ６４６により保持されている。

【００７８】弁部材６３０の位置を感知する一方にてモ
ータを駆動するために使用する電気回路は、基本的なモ
ータドライブと同様であるが、センサを作動させ、位置
フィードバック信号を受け取り且つその位置情報に応答
する回路を含んでいる。弁部材の位置フィードバックを
備えないこの基本的な駆動回路は、２つの電力入力及び
２つの移動命令入力（浮動制御）から成る線入力を有す
る一方、フィードバック位置決め機能を備える改良され
た制御ドライバは、典型的に、２つの電力入力と、２つ
の線４―２０ミリアンペア入力とから成る線入力を保持
している。この回路は、フィードバックが４ミリアンペ
アの入力信号に対して閉じたことを確認する迄、弁を閉
じた状態に駆動する設計とされている。該回路は、フィ
ードバックが弁が２０ミリアンペア信号に対して開放し
たことを確認するまで弁を開くように駆動し、また、ド
ライブに送られたミリアンペア信号に対応してその間の
任意の位置にて弁を駆動し且つ保持する。この型式の部
材の位置決めフィードバックを利用して、幾つかの状態
下にてプロセス流体の制御を向上させることができる。
ＬＶＤＴに代えてその他の変位センサを利用することが
できるが、これらセンサは、駆動回路に直接、位置情報
を供給する。これら装置からの信号は不揮発性であり、
電力が中断した後、リセットを必要としない。

【００７９】近接型センサが使用されるならば、これら
センサは、既存の整流ホール効果センサ６５４を利用し
て、計数回路をｏｎｔｈｅｆｌｙリセットするため
の多数の当初位置として機能する。ホール効果センサ
は、ロータ６４１とステータとの間の磁気空隙付近に配
置され、弁部材を感知する高分解能位置が提供される。
このことは、移動距離及び方向を決定するため、センサ
６５４から送られる順序にてパルスを計数することによ
り行われる。

【００８０】近接スイッチの多数の当初位置は、駆動回
路６５３内の計数レジスタに対して不揮発性の位置情報
を提供し、このため、電力中断のとき、当初位置の１つ
が掛け外れる迄、小さく且つ短時間のエラーのみを許容
しつつ、レジスタを正確にリセットすることができる。

【００８１】次に、図１６及び図１７を参照すると、本
発明を具体化する、関連するが、異なるモータ駆動弁の
２つの図が図示されている。図１６及び図１７におい
て、全体として参照番号７１０で示したモータ駆動弁の
特徴は、図１乃至図５の該当部品と同様であり、例え
ば、また、特に、モータを含む部分は、先の図面の該当
する部品とし又はその該当する部品と同一にすることが
できる。

【００８２】しかしながら、図１６及び図１７の実施の
形態において、弁体７１１は著しく相違する。例えば、
弁ハウジング７１１は、ベアリング７１５を保持するカ
ートリッジの頂部分７１３を含む水平に伸びるフランジ
７１２を備えている。ハウジング７１１の下側部分は、
垂直に伸びる部分７１６と、底壁部分７１７と、ハウジ
ング７１１の底壁のリセス部７１９に形成されたベアリ
ングリテーナ７１８とを備えている。同様に、潤滑性が
得られるよう充填ＰＴＦＥ材料にて製造されることが好
ましい回転軸７４３は、ねじ付き内部７２１を有する滑
り平坦ナット７２０と係合する。該ナット７２０は、ヨ
ーク７２４の各アーム７２４ａに形成された細長いスロ
ット７２３に係合するピン７２２を含む。ヨークの拡張
頭部分７２５は、分節状のボール弁コア７３６の軸部７
２６を取り巻く。軸７２６の開口部７２７は、その両者
の間に何ら相対的な動きが生じないような寸法とされて
いる。これは、ピン止め、接合又はその他の手段により
行うことができる。

【００８３】特に、図１７を参照すると、軸部７２６
は、ベアリング７２８と、弁ハウジング７３３のリセス
部７３２に形成された回転軸部ブッシュ７３１の端部と
により支持されている。該ハウジング７３３は、フラン
ジ７３４及び複数のソケット頭キャップねじ７３５によ
り、ハウジングの壁７１６の１つに取り付けることがで
きる。分節状のボール弁７３６は、軸部７２６の回転が
弁コアを開き位置と閉じ位置との間にて動かすような仕
方にて駆動される。

【００８４】四分の一回転弁を駆動するモータの別の適
用例が図１８に図示されている。この場合、モータ８４
０自体と、保護カバー８５０とを含むモータ駆動アセン
ブリ８１０及び内部カン８４４は、締付け部材８４６に
おける又はその上方の弁のその他の部品のように、その
他の該当する部品と同一である。

【００８５】弁ハウジングの下側部分は、締付け部８１
３用の開口部８１２と、側壁８１６及び底部壁８１７を
有するハウジングとを備えており、該底部壁８１７は、
回転軸８４３の下端を軸支するボールベアリングセット
８１９を含むリセス部８１８を備えている。回転軸８４
３は、箇所８４３ａにてねじが形成されており、歯車８
４５の歯８４４と係合する。該歯車８４５は、その内径
部分８２７にて軸部８２６に固着されている。この形態
によれば、弁軸部８２６は、回転されて、ねじ付き軸８
３４と軸部８２６との間に顕著なてこ力が生ずる。従っ
て、幾つかの実施の形態において、このユニットは、よ
り大きいてこ力を有し、これにより、例えば、図１及び
図２に図示したその該当する弁の場合よりも、より大径
の弁を駆動することができる。

【００８６】次に、図１９を参照すると、弁駆動回路に
対するブロック図が図示されている。図１９において、
遠隔制御装置又はコンピュータ９００は、関係したバッ
ファ９０１、９０２に「開き」又は「閉じ」制御信号の
何れかを提供する。このバッファ出力は、パルスゲート
９０３に送られる。この回路から２つの出力がある。こ
の第一のパルスゲート出力は、パルス発生器９０４に送
られる。このパルス発生器は、パルス発生器の出力の前
縁を第二のパルスゲート出力の前縁と同期化させる。第
二のパルスゲート出力９０３及びパルス発生器出力９０
４は、駆動ゲート９０５に送られる。駆動ゲート９０５
は、「作動」信号を表示するパルスをモータドライブ９
０６に送る。パルス発生器の出力を第二のパルスゲート
出力と同期化させることは、制御信号の開始時にのみ駆
動ゲート９０５からの駆動パルスが発生されることを確
実にする。

【００８７】駆動ゲートのパルス信号は、断続的であ
り、１０回に約１回のオン／オフ比にて、モータドライ
バの出力を発生させる。モータの回転は、アーマチャの
位置フィードバックをモータドライバ９０６に提供する
３つのホール効果装置Ｈ₁、Ｈ₂、Ｈ₃により整流される
一方、モータドライバ９０６は、モータ９０７を駆動す
るため適当な巻線を励起する。次に、入力バッファ９０
２から送られた方向信号に依存して、モータが弁を「開
き」位置又は「閉じ」位置に向けて駆動する。

【００８８】図２０を参照すると、電力が中断した場
合、弁を作動させるバックアップ用のバッテリを採用す
る回路が図示されている。図２０は、全電圧が外部の電
源から存在するとき、電力ゲート９５２は、電力供給電
圧をモータ駆動回路９５７に送ることを示す。また、電
力ゲート９５２は、バッテリ充電器９５０の出力を送っ
てバッテリパック９５１をフロート充電する。電力モニ
タ９５４は、方向出力ゲート９５５に信号を送り、外部
の制御装置から開き及び閉じ信号をモータ駆動回路９５
７に送る。

【００８９】フェールセーフセレクタスイッチ９５６
は、開位置、オフ位置及び閉位置という３つの位置を有
する手動レバースイッチである。外部の電源からの電圧
が失われ又は特定のレベル以下に降下すると、電力モニ
タ９５４は方向出力ゲート９５５に信号を送り、フェー
ルセーフセレクタスイッチ９５６からの開き又は閉じ信
号をモータ駆動回路９５７に送る。外部の電力が損失し
始めると、又はフェールセーフ方向スイッチ９５６を作
動させると必ず、方向出力ゲート９５５は遅延発生器９
５３に信号を送り、電力ゲート９５２への信号を開始
し、バッテリパック９５１からの電力を典型的に３０秒
間という有限の時間、モータ駆動回路９５７に送る。こ
の有限な時間は、電力が中断した場合、弁が完全に開き
又は閉じることを許容する。電力が中断した場合に弁を
作動させる１つの好ましい方法が図示されているが、当
業者にはその他の同等の方法が明らかであろう。

【００９０】上記の説明及び特許請求の範囲において、
ホール効果装置は、広義に説明している。これらの装置
は、例えば、リードスイッチよりも遥かに迅速に作動す
る。モータを「カン型」とすることはこれら装置を不要
にする点を除いて、色々な光学的装置が適している。換
言すれば、ロータ又はアーマチャとステータとの間に包
囲体を配置するならば、かかる光学的スイッチ装置を使
用することは不要となる。従って、「ホール効果装置」
という表現は、将来開発されるであろうものを含む全て
のその他の均等物を含む磁界装置を包含することを意図
するものである。

【００９１】このように、本発明は、軸方向に可動の弁
コアを有する弁、滑りブロック型弁コア、色々な機構に
より駆動される多岐に亙る四分の一回転弁を含む多岐に
亙る密封型モータ及びモータ駆動弁並びに停止したとき
にモータにパルス信号を送ることを含むモータの作動方
法、メンテナンスを簡略化させ得るようにした多数の
弁、本明細書に便宜的に記載したもの及び本発明に内在
するものを含む多数の利点及び特徴を有するかかるモー
タ及び弁の全てを提供するものであることが理解されよ
う。本発明の方法及び製品の多数の実施の形態を図示し
且つ記載したが、当業者には、この装置及び方法の上述
した形態の変更例が案出可能であると考えられる。本発
明の範囲又は特許請求の範囲から逸脱せずに、かかる改
変例及び変更を具体化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による密封型モータ作動の
ツーウェイ弁の断面図である。１Ａは、図１の弁コア及
び関連する部品の拡大断面図である。

【図２】本発明の１つの代替的な実施の形態による密封
型モータ作動のスリーウェイ弁の一部の切欠き縦断面図
である。

【図３】本発明の更に別の実施の形態による密封型モー
タ作動のフォーウェイ滑り弁縦断面図である。

【図４】本発明の更に別の実施の形態による密封型モー
タ作動の多数ポート滑り弁の縦断面図である。

【図５】本発明の別の実施の形態による密封型モータ作
動のパイロット圧力支援弁の縦断面図である。５Ａは、
１つの使用位置にて示す、図５のパイロット支援弁の拡
大断面図である。５Ｂは、別の使用位置にあるパイロッ
ト支援弁を示す、図５Ａと同様の図である。

【図６】湿潤状態又は乾燥状態を問わず、損傷せずに長
期間作動可能な設計とされた改良したベアリングアセン
ブリの平面図である。

【図７】改良したベアリング用のベアリングケージの斜
視図である。

【図８】本発明の更に別の実施の形態による一体型の弁
部材位置フィードバック制御装置を含む、密封型モータ
作動弁の縦断面図である。

【図９】永久磁石ブラシレス直流モータに対するモータ
速度とモータトルクとの間の関係を示すグラフである。

【図１０】従来のモータ駆動方法を利用する、永久磁石
ブラシレス直流モータに対するモータ電流とモータの温
度上昇との間の関係を示し、また、最大力の電流よりも
遥かに少ない電流にて生じる従来の被駆動モータの温度
限界値を示すグラフである。

【図１１】従来のモータ駆動方法を利用して永久磁石ブ
ラシレス直流モータが色々な負荷にて駆動され、停止位
置から作動速度まで加速される間、全電圧モータの電流
対時間を示すグラフである。

【図１２】従来のモータ駆動方法を利用して永久磁石ブ
ラシレス直流モータが色々な負荷にて駆動され、停止位
置から作動速度まで加速される間の速度対時間を示す本
発明の実施の形態のグラフである。

【図１３】本発明の１つの実施の形態に従って永久磁石
ブラシレス直流モータが色々な負荷にて全電圧化におか
れ、最適なタイミングのパルスを発生させる間のモータ
電流対時間を示すグラフである。

【図１４】本発明の１つの実施の形態に従って永久磁石
ブラシレス直流モータが色々な負荷にて全電圧を受け、
最適なタイミングのパルスを発生させる間のモータ速度
対時間を示すグラフである。

【図１５】従来のモータ駆動方法を利用し且つ本発明の
１つの実施の形態に従って最適なタイミングとされたパ
ルスを利用する停動した永久磁石ブラシレス直流モータ
に対するモータの温度上昇と時間との間の関係を示すグ
ラフである。

【図１６】いわゆる四分の一回転弁を開き位置から遮断
位置まで回転させ得るようにされた駆動装置を示す、本
発明のモータ作動弁の更に別の実施の形態の縦断面図で
ある。

【図１７】端部分における作用可能な機構の図を示し且
つ弁が開き且つ閉じる方法の別の図を示す、図１６の装
置の縦断面図である。

【図１８】別の形態の四分の一回転弁を作動させるのに
使用されるウォーム及びローラ歯車の縦断面図である。

【図１９】本発明と共に使用される典型的なモータ制御
のブロック図である。

【図２０】本発明に従って弁を作動させるフェール−セ
ーフ、バッテリバックアップ機能を採用する回路のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０密封型モータ駆動アセンブリ１１弁体１２入口フランジ１３入口通路１４出口フランジ１５出口ポート１６電気モータ取
付けフランジ１６ａフランジの環状の上面１６ｂ肩部１７シール１８吹き出し通路２０仕切り壁２１通路２２角度付き弁座２３中央ボア２３ａ端ぐり穴部分２４カートリッジ２４ａ拡張経路の肩部分２５ボア２６第一の端ぐり穴／ボア２７第二の端ぐり
穴２８溝２９Ｏリングシー
ル３０円筒型の弁コア３０ａ弁コアの内
径部分３１中空の環状の底部分／弁部材３３弁座挿入体３４耐磨耗性の潤滑材料３５環状の上面３６ピン３６ａ軸方向スロ
ット４０ブラシレス直流永久磁石サーボモータ４１円筒形ロータ４２永久磁石／ロ
ータ４３駆動ねじ／ねじ付き伸長部／ねじ付き軸／駆動軸４４ステンレス鋼カン／圧力密封カン４５ベアリング取付け部４６締付けフラン
ジ４６ａボルト４７カンフランジ４８環状ステータ／ステータ鉄５０円筒型のハウ
ジングアセンブリ５１球状の殻体端部キャップ５２ａ取付けねじ５３回路板／短いロータ導線５４ホール効果セ
ンサ５５駆動線５７円筒形導管５８ステータ巻線５９ブッシュ／潤滑性ベアリングアセンブリ６０潤滑性ベアリングアセンブリ／ボールベアリング
アセンブリ６１引き抜き加工した殻体端部キャップ／外側レース６２圧力釣合いチャンバ／内側レース６３ボールベアリング６４ケージ部材／
ＰＴＦＥケージ６５環状の基部６６略球状の切欠
き／ポケット６７中断した環状の上面７３制御線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョン・エイ・イェンチョアメリカ合衆国イリノイ州60126，エルムハースト，ストラットフォード 542 (72)発明者マーティ・エフ・コジアメリカ合衆国イリノイ州60148，ロンバード，ジェフリー・コート 1070 (72)発明者オーヴァル・ジェイ・クーン，ジュニアーアメリカ合衆国イリノイ州60555，ウォレンヴィル，ウエスト・530・フォレストヴュー 28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの入口と、少なくとも１
つの出口と、少なくとも１つの入口流路と、少なくとも
１つの出口流路と、該入口流路及び該出口流路との間に
配置された少なくとも１つの弁閉鎖部材と、前記弁体内
に設けられた少なくとも１つの弁着座手段とを備え、前
記少なくとも１つの弁閉鎖部材が、開き位置と閉じ位置
との間にて動き得るように取り付けられ、前記弁閉鎖部
材を動かすアーマチャ及び駆動部材とを備え、該駆動部
材及び弁閉鎖部材が、作用可能に取り付けられ、前記ア
ーマチャ及び前記駆動部材の回転により前記弁閉鎖部材
が動き、前記アーマチャが、内部に埋め込まれた複数の
隔たった永久磁石を有し、前記駆動部材及び前記アーマ
チャの１つと関係した少なくとも１つのベアリングアセ
ンブリを備え、前記アーマチャが一端にて閉じた磁気透
過性の包囲体により包み込まれ且つその他端にて前記弁
体に密閉的に密封されると共に、前記包囲体の外側の近
接する位置にあり、前記巻線を整流すべく駆動巻線及び
複数のホール効果装置を含む駆動ステータを備える、弁
体を含むモータ作動弁。
【請求項２】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記少なくとも１つの弁閉鎖部材が弁コアを備え、
該弁コアの着座手段が環状のテーパー付き弁座を備え
る、モータ作動弁。
【請求項３】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記駆動部材が前記アーマチャの端部を横断する面
を超えて軸方向に伸びるねじ付き軸を備え、該ねじ付き
軸が前記弁閉鎖部材に対するねじ付き接続具を有する、
モータ作動弁。
【請求項４】請求項３に記載のモータ作動弁におい
て、前記ねじ付き軸及び前記弁閉鎖部材の少なくとも一
方がＰＴＦＥを含む潤滑性材料の少なくとも１つの表面
層を含む、モータ作動弁。
【請求項５】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記磁気透過性の包囲体が約０．２５４ｍｍ（約
０．０１０インチ）乃至約０．８８９ｍｍ（約０．０３
５インチ）の厚さのステンレス鋼製のカンを備える、モ
ータ作動弁。
【請求項６】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記アーマチャがねじ付きコア部分を備え、前記駆
動部材が、前記ねじ付きコアの回転の結果として軸方向
に動き得るようにされた、該駆動部材と係合したねじ付
き軸を備える、モータ作動弁。
【請求項７】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記少なくとも１つの弁閉鎖部材が、軸方向に動き
得るようにされた弁コアを備え、前記弁体が少なくとも
２つの入口又は少なくとも２つの出口を備え、少なくと
も１つの弁着座手段が２つの弁着座手段を備え、前記弁
コアが前記少なくとも２つの着座手段の間を可動であ
り、更に、流体の流動方向に依存して、前記弁を混合弁
又は変更弁として構成し得るように前記着座手段の間に
て更に位置決め可能である、モータ作動弁。
【請求項８】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記弁閉鎖部材が、少なくとも開き位置と閉じ位置
との間にて可動の弁コアを備え、該弁コアが同様に、前
記流路内に存在する流体力と実質的に独立的に動き得る
パイロット部材を備え、該パイロット部材が前記弁コア
に当接するように圧力流体力を作用させる設計とされ、
前記弁コアが、前記パイロット部材が前記駆動部材の回
転により駆動されるとき、圧力流体力に応答して動くこ
とにより応答可能である、モータ作動弁。
【請求項９】請求項８に記載のモータ作動弁におい
て、前記パイロット部材が、該パイロットが前記コア内
に着座する位置と、前記パイロットが高圧領域からの流
体を低圧領域内に吹き出すことを許容する位置との間に
て自由に、しかし制限された動作を為し得るように配置
される、モータ作動弁。
【請求項１０】請求項８に記載のモータ作動弁におい
て、前記パイロット部材が前記駆動部材に係合し、これ
により駆動され、前記弁コアが前記パイロット部材の少
なくとも一部を取り巻く、モータ作動弁。
【請求項１１】請求項１０に記載のモータ作動弁にお
いて、前記コアがパイロット座部と、前記コア内に受け
入れられたパイロット座部リテーナとを備える、モータ
作動弁。
【請求項１２】請求項１１に記載のモータ作動弁にお
いて、前記パイロット部材の前記自由であるが制限され
た動作が、１つの位置にて前記弁コアの前記パイロット
座部と係合し、別の位置にてパイロット座部リテーナと
係合することにより規制され、これにより、両方向に動
かし得るように前記コアに確実に係合する、モータ作動
弁。
【請求項１３】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記弁閉鎖部材が、四分の一回転型弁閉鎖部材を備
える、モータ作動弁。
【請求項１４】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記少なくとも１つのベアリングアセンブリが、複
数のローラ要素と、該ローラ要素に対する少なくとも１
つのレースと、該ローラ要素に対するケージとを含むベ
アリングアセンブリを備え、前記ケージが、硬く化学的
抵抗性があり且つ潤滑性のある合成樹脂材料から成る、
モータ作動弁。
【請求項１５】請求項１４に記載のモータ作動弁にお
いて、使用時、前記ケージが上面の前記ローラ要素及び
該要素の２つの周縁部分の少なくとも主要部分に係合し
且つ支持する、モータ作動弁。
【請求項１６】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記少なくとも１つのベアリングアセンブリが１つ
のベアリングアセンブリ及びブッシュを備え、該ベアリ
ングアセンブリが、複数のローラ要素と、該ローラ要素
に対する少なくとも１つのレースと、硬く化学的抵抗性
で且つ潤滑性のある合成樹脂から成るケージとを備え、
前記ブッシュが充填黒鉛材料にて出来ている、モータ作
動弁。
【請求項１７】請求項１６に記載のモータ作動弁にお
いて、前記硬く化学的抵抗性があり且つ潤滑性のある合
成樹脂材料がＰＴＦＥ材料から成る、モータ作動弁。
【請求項１８】請求項１７に記載のモータ作動弁にお
いて、前記ローラ要素がボールベアリング要素である、
モータ作動弁。
【請求項１９】請求項１７に記載のモータ作動弁にお
いて、前記ローラ要素が単純なローラベアリング要素又
はテーパー付きのローラベアリング要素である、モータ
作動弁。
【請求項２０】請求項１７に記載のモータ作動弁にお
いて、前記ケージが、前記ローラ要素の表面積の少なく
とも１５％に亙って摺動接触し得るように前記ローラ要
素を取り巻く、モータ作動弁。
【請求項２１】請求項１３に記載のモータ作動弁にお
いて、前記四分の一回転弁がバタフライ型弁閉鎖部材を
備える、モータ作動弁。
【請求項２２】請求項１３に記載のモータ作動弁にお
いて、前記四分の一回転型弁閉鎖部材がボール型弁部材
を備える、モータ作動弁。
【請求項２３】請求項１３に記載のモータ作動弁にお
いて、前記四分の一回転型弁閉鎖部材がプラグ型弁を備
える、モータ作動弁。
【請求項２４】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記アーマチャがその内側にねじ付き部材を備え、
前記駆動部材が該ねじ付き部材と係合可能なねじを有
し、前記駆動部材が鉄製アーマチャを更に備え、前記磁
気透過性の包囲体が前記鉄製アーマチャを包み込み、こ
れにより前記鉄製アーマチャが前記弁コアと共に軸方向
に動き、適時に前記鉄製アーマチャの軸方向位置を検知する前記
磁気透過性の包囲体の外側に位置する検知器を備える、
モータ作動弁。
【請求項２５】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記弁閉鎖部材が、軸方向に可動の弁コアを備え、
前記モータ作動弁が、前記コアが軸方向に動くのを許容
しつつ、前記弁コアの回転を防止する手段を備える、モ
ータ作動弁。
【請求項２６】請求項２４に記載のモータ作動弁にお
いて、前記位置検知器が線形可変の差動変圧器を備え
る、モータ作動弁。
【請求項２７】請求項２４に記載のモータ作動弁にお
いて、前記位置検知器が少なくとも１つの変位センサを
備える、モータ作動弁。
【請求項２８】請求項２４に記載のモータ作動弁にお
いて、前記位置検知器が、複数の当初の位置を有する複
数の近接型センサを備える、モータ作動弁。
【請求項２９】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記弁閉鎖部材が、スコッチヨーク機構により駆動
される軸部分を有する四分の一回転閉鎖部材を備える、
モータ作動弁。
【請求項３０】請求項１に記載のモータ作動弁におい
て、前記駆動部材が、ねじ付き要素を備え、前記弁閉鎖
部材が、ねじ付き外部を有する回転可能な歯車に作用可
能に取り付けられた四分の一回転弁の軸部であり、これ
により、前記駆動部材の回転により前記歯車が回転し、
該歯車の回転により前記弁が開放し且つ閉じる、モータ
作動弁。
【請求項３１】２位置モータ作動の流体制御弁におい
て、少なくとも複数の通路を有する弁体と、軸方向に可
動であり且つ接続することにより第一の対の通路の間の
１つの位置にて及び第二の対の通路の間の別の位置にて
前記流体の流れを変化させる作用可能である少なくとも
１つの滑り部材であって、前記モータのアーマチャと共
に回転可能な駆動部材の回転により軸方向に可動である
少なくとも１つの滑り部材とを備え、前記モータのアーマチャが、その内部に埋め込んだ複数
の隔たった永久磁石を有し、前記駆動部材及び前記アーマチャの１つと関係した少な
くとも１つのベアリングアセンブリを備え、前記アーマ
チャが、一端にて閉じられた且つその他端にて前記弁体
に密閉的に密封された磁気透過性の包囲体により包み込
まれ且つ前記包囲体の外側に近接して位置し、駆動巻線
を含む駆動ステータと、該巻線を整流する複数のホール
効果装置とを有する、２位置モータ作動の流体制御弁。
【請求項３２】請求項３１に記載の２位置モータ作動
の流体制御弁において、前記少なくとも複数の通路が４
つの通路から成り、前記滑り部材が、前記第一及び第二
の通路を接続し、及び前記第三及び第四の通路を接続す
る位置の間にて移動し、前記第一及び第四の通路が接続
され、及び第二及び第三の通路が接続される位置に達す
る、２位置モータ作動の流体制御弁。
【請求項３３】請求項３１に記載の２位置モータ作動
の流体制御弁において、前記少なくとも複数の通路が６
つの通路から成り、前記滑り部材が、前記第一の通路及
び第二の通路を接続し、前記第三の通路及び第四の通路
を接続し、前記第五の通路及び第六の通路を接続する第
一の位置と、前記第一の通路及び第六の通路を接続し、
前記第四の通路及び第五の通路を接続し、第二の通路及
び第三の通路を接続する第二の位置との間にて移動す
る、２位置モータ作動の流体制御弁。
【請求項３４】請求項３１に記載の２位置モータ作動
の流体制御弁において、前記滑り部材が、前記駆動部材
の軸線に沿って見たとき、矩形である、２位置モータ作
動の流体制御弁。
【請求項３５】請求項３１に記載の２位置モータ作動
の流体制御弁において、前記ベアリングアセンブリがベ
アリングリテーナ内に軸支され、前記包囲体が、その他
端が前記ベアリングリテーナと締付け部材との間にて流
体密の関係に受け入れられ、前記包囲体の前記閉塞端が
前記アーマチャに対するブッシュを備える、２位置モー
タ作動の流体制御弁。
【請求項３６】請求項３１に記載の２位置モータ作動
の流体制御弁において、前記弁が第二の外側包囲体を更
に備え、前記流体制御弁が、駆動回路を更に備え、前記
第二の外側包囲体が前記駆動回路の上方に保持され、前
記ステータ、前記駆動巻線及び前記ホール効果装置が流
体密な関係にある、２位置モータ作動の流体制御弁。
【請求項３７】第一の締付け装置と、前記締付け装置
と別の要素との間に取り外し可能であるが、密閉的に取
り付けられた流体密の磁気透過性の内側包囲体と、該内
側包囲体内のアーマチャとを備え、該アーマチャが内部
に埋め込まれた複数の永久磁石を備え、前記アーマチャ
と共に動き得るように配置され且つ前記包囲体の外側に
配置された駆動部材と、複数の駆動巻線と、該巻線を整
流する複数のホール効果装置と、前記駆動巻線に接続さ
れる電気回路とを有する駆動ステータとを備え、前記駆
動ステータ、前記ホール効果装置、前記巻線及び前記回
路が第二の外側包囲体内に流体密に包み込まれ、前記第
二の外側包囲体を前記締付け装置及び前記別の要素の一
方に取り外し可能に取り付ける手段を備える、流体制御
弁を作動させる密封型モータ。
【請求項３８】請求項３７に記載の密封型モータにお
いて、前記電気回路が直流電源に且つバッテリパックに
接続する手段を備え、該バッテリパックが、前記直流電
源内にて所定の降下した電圧に応答可能な手段を含む回
路により前記ロータを駆動し得るように励起可能であ
る、密封型モータ。
【請求項３９】請求項３７に記載のモータ作動弁にお
いて、前記第二の外側包囲体が圧力密封される、密封型
モータ。
【請求項４０】請求項３７に記載のモータ駆動弁にお
いて、前記第二の外側包囲体が前記第一の内側包囲体の
密封を損うことなく除去可能である圧力密封された包囲
体である、モータ駆動弁。
【請求項４１】請求項３７に記載のモータ駆動弁にお
いて、前記駆動機構が前記コアを保持すべく弁カートリ
ッジに対して軸方向に可動の弁コアと作用可能に関係
し、前記第二の外側包囲体を除去することにより前記内
側包囲体の前記流体密を損うことなく、前記ステータ、
前記駆動巻線、前記ホール効果装置及び前記電気回路を
除去し、これにより、前記内側包囲体を露出させ、これ
により、前記締付け装置を除去することにより前記第一
の内側包囲体、前記アーマチャ、前記カートリッジ及び
前記弁コアを除去することが可能となり、前記弁カート
リッジを除去することにより前記弁コアを除去すること
が可能となる、前記モータ駆動弁。
【請求項４２】ステータと、該ステータに対する複数
の駆動巻線と、該駆動巻線を整流する複数のホール効果
装置と、内部に複数の永久磁石を有するロータを包み込
む磁気透過性の包囲体とを備える密封型モータを作動さ
せる方法において、複数の電流パルスにて前記駆動巻線
を周期的に励起させることと、実質的に電流が存在せず
に比較的大きい間隔にて前記電流の前記パルスを周期的
に中断することと、前記間隔の各々の間、前記アーマチ
ャが実質的に停止するのを周期的に許容し、これによ
り、前記アーマチャを増分的に回転させ且つ前記密封型
モータ内の損傷を与える熱の蓄積を防止することとを含
む、方法。
【請求項４３】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記電流パルスの前記周波数が
約４Ｈｚ乃至２０Ｈｚである、方法。
【請求項４４】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記パルスの前記持続時間が約
５乃至約２５ミリ秒である、方法。
【請求項４５】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記パルスが約１５０ミリ秒毎
に生じ、約１５ミリ秒の持続時間を有する、方法。
【請求項４６】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記電流パルスが約２アンペア
乃至約５アンペアにて最高位置となり、前記電圧が約２
４乃至４８ボルトである、方法。
【請求項４７】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記電流パルスの間、前記ロー
タの慣性力の少なくとも殆どを上廻り、前記ロータによ
り発生された前記逆作用ｅｍｆが実質的に上昇し、これ
により、前記ロータが前記電流パルスの間、最大のトル
クを提供する、方法。
【請求項４８】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記実質的に無電流の間隔が無
電流の間隔を含み、前記アーマチャが実質的に停止する
のを許容することが前記アーマチャが停止するのを許容
することを含む、方法。
【請求項４９】請求項４２に記載の密封型モータを作
動させる方法において、前記密封型モータが、使用時、
弁体と、流路と、可動の弁コアとを有する弁と関係付け
られ、前記弁が着座したとき、周期的な電流パルスを保
つことと、前記パルスを無期限に付与することを続ける
こととを含む、方法。
【請求項５０】少なくとも１つの入口及び少なくとも
１つの出口と、少なくとも１つの入口流路と、少なくと
も１つの出口流路と、該入口及び前記出口流路との間に
配置された少なくとも１つの弁閉鎖部材と、前記弁内に
少なくとも１つの弁着座手段とを有する弁体を有する弁
体を備え、前記少なくとも１つの弁閉鎖部材が開き位置
と閉じ位置との間にて動き得るように取り付けられ、前
記弁閉鎖部材が弁カートリッジとその回転を防止し得る
ように前記弁カートリッジと関係した手段と、該カート
リッジにより保持されたベアリングと、アーマチャと、
前記ベアリングにより案内されたねじ付き駆動部材と、
前記駆動部材及び前記カートリッジと係合し、前記アー
マチャ及び前記駆動部材の回転により前記弁閉鎖部材が
動くようにするねじ付き弁閉鎖部材とを備え、前記アー
マチャが、その内部に埋め込まれた複数の隔たった永久
磁石を有し、前記アーマチャが前記カートリッジと締付
け部材との間にて且つ前記包囲体の外側にて流体密の関
係に保持された磁気透過性の包囲体によりルーズに取り
巻かれ、内部に駆動巻線を有する駆動ステータと、該巻
線を整流する複数のホール効果センサとを備える、モー
タ作動弁。
【請求項５１】請求項５０に記載のモータ作動弁にお
いて、前記駆動ステータ、前記駆動巻線及び前記複数の
ホール効果装置が第二の外側包囲体内に受け入れられ、
該外側包囲体が前記弁体に対して流体密の関係に保持さ
れる、モータ作動弁。
【請求項５２】求項５１に記載のモータ作動弁におい
て、前記磁気透過性包囲体が、通常、該包囲体を前記弁
体に対する一定の位置に保持する除去可能な締結具を備
え、前記第二の包囲体が、通常、該包囲体を前記弁体に
対する一定の位置に保持する除去可能な締結具を備え
る、モータ作動弁。
【請求項５３】請求項５０に記載のモータ作動弁にお
いて、前記磁気透過性包囲体が、約０．２５４乃至０．
８８９ｍｍ（約０．０１０乃至０．０３５インチ）の厚
さのステンレス鋼のカンを備える、モータ作動弁。
【請求項５４】請求項５０に記載のモータ作動弁にお
いて、前記第二の包囲体を除去することにより、前記磁
気透過性の包囲体を妨害することなく、メンテナンスし
得るように前記駆動ステータ、前記駆動巻線及び前記ホ
ール効果装置が露出され、前記磁気透過性の包囲体を除
去することにより、前記弁体から除去し得るように前記
アーマチャ、前記カートリッジ及び前記弁閉鎖部材が露
出される、モータ作動弁。
【請求項５５】上流及び下流の供給源に接続し得るよ
うにされた弁体と、該弁体内に除去可能に受け入れられ
た弁カートリッジと、該カートリッジにより保持され且
つ該カートリッジから軸方向に除去可能である弁コア
と、弁駆動装置と、該弁駆動装置を駆動するアーマチャ
と、該アーマチャ内に受け入れられた永久磁石と、前記
弁体に対し流体密の関係に保持された一部分及び該アー
マチャを緊密に取り巻く別の部分を有する流体密の第一
の包囲体と、該第一の包囲体を取り巻くアーマチャの駆
動巻線であって、ホール効果装置により整流されるアー
マチャ駆動巻線と、該駆動巻線に接続された電気回路
と、該駆動回路及びホール効果装置の上方に受け入れら
れ且つ前記弁体に対して固着された流体密の第二の包囲
体と、その一端にて前記電気回路に接続され且つその他
端にて前記第二の包囲体の外側の電源に接続された導電
体とを組み合わせて備え、前記接続部が前記第二の包囲
体を貫通して流体密の関係に伸び、前記第二の包囲体を
前記弁体から除去することにより、前記第一の包囲体が
露出し、前記第一の包囲体を除去することにより前記カ
ートリッジ及び前記弁コアを容易に除去することがで
き、これら全てが前記弁体への接続部を妨害しないよう
な前記包囲体及び他の要素の構造及び配置とされる、モ
ータ作動弁。