JP2010138941A - モータ搭載バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モータの直動軸の原点位置と弁体の全閉位置とを整合させるように、弁体を弁軸に簡便に組み付けるのに有利な構造をもつモータ搭載バルブを提供する。
【解決手段】バルブ１は、弁口２３をもつボディ２と、ストッパ面４２をもつと共に開弁方向に直動する直動軸４１を有する駆動モータ４と、ストッパ面４２に突き当て可能な被当接部５１をもつ弁軸５と、弁軸５の被当接部５１を直動軸４１のストッパ面４２に突き当てるバネ部材６と、弁軸５の先端部５３に嵌合される嵌合部９０をもち且つボディ２の弁座２４に着座可能な弁体９とをもつ。固定要素７は、弁軸５の先端部５３と弁体９の嵌合部９０とが嵌合された状態で、且つ、ボディ２の弁座２４に弁体９が着座した状態で、弁体９を弁軸５の先端部５３に固定させる。
【選択図】図１

Description

本発明はステッピングモータ等の駆動モータを搭載するモータ搭載バルブに関する。

モータ搭載バルブとして、弁口を形成する弁座をもつボディと、ボディに搭載され直動軸を有する駆動モータと、弁軸と、弁軸を閉弁方向に付勢させるバネ部材と、弁軸に保持された弁体とを有する構造のものが知られている（特許文献１，２）。
特開平１１−３１３４５９号公報 特開２００７−４６７００号公報

上記した技術によれば、駆動モータの直動軸の原点位置と弁体の全閉位置とを整合させるように、弁体を弁軸に簡便に組み付けるのは、必ずしも容易ではなかった。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、駆動モータの直動軸の原点位置と弁体の全閉位置とを整合させるように、弁体を弁軸に簡便に組み付けるのに有利な構造をもつモータ搭載バルブを提供することを課題とする。

本発明のモータ搭載バルブは、弁口を形成する弁座をもつボディと、（ｉ）ボディに搭載され軸長方向のストッパ面をもつと共に開弁方向および閉弁方向に直動するための直動軸を有する駆動モータと、（ｉｉ）駆動モータの直動軸と別体をなし、直動軸の軸芯の延長線に沿って配置され直動軸のストッパ面に突き当て可能な被当接部をもつ弁軸と、（ｉｉｉ）弁軸の被当接部を直動軸のストッパ面に突き当てる付勢力を発揮させるバネ部材と、（ｉｖ）弁軸の軸長方向において移動可能に弁軸の先端部に嵌合される嵌合部をもち、且つ、ボディの弁座に着座可能であり、着座に伴い前記弁口を閉鎖させる弁体と、（ｖ）組付時において、弁軸の先端部と弁体の嵌合部とが嵌合された状態で、且つ、ボディの弁座に弁体が着座し弁体の開度が０となる状態で、弁体を弁軸の先端部に固定させる固定要素とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、組付時には、駆動モータの直動軸の直動位置が直動軸の原点位置に設定されている状態において、バネ部材の付勢力により、弁軸の被当接部が直動軸のストッパ面に突き当てられ、接触される。これにより駆動モータの直動軸の原点位置に整合するように、弁軸がこれの軸長方向において初期位置として位置決めされる。

この状態で、弁軸の先端部と弁体の嵌合部とが嵌合され、且つ、弁体がボディの弁座に着座される。このように弁体がボディの弁座に着座された状態で、すなわち、弁体の開度が０の状態で、固定要素により弁体は弁軸の先端部に固定される。このため駆動モータの直動軸の原点位置に整合するように、弁体が全閉状態に設定される。

以上説明したように本発明によれば、バネ部材の付勢力により、弁軸の被当接部が直動軸のストッパ面に突き当てられ、駆動モータの直動軸の原点位置に整合するように、弁軸がこれの軸長方向において位置決めされる。そして、ボディの弁座に弁体が着座された状態で、固定要素により弁体は弁軸の先端部に固定される。このように本発明によれば、駆動モータの直動軸の原点位置に整合するように、弁体が全閉状態に設定される。

このような本発明によれば、駆動モータの直動軸の原点位置と弁体の全閉位置とを整合させるように、弁体を弁軸に簡便に組み付けるのに有利な構造をもつモータ搭載バルブを提供することができる。

弁軸の先端部と弁体の嵌合部とが嵌合される。弁体の嵌合部は凹状でも良いし、凸状でも良い。弁体の嵌合部が凹状であれば、弁軸の先端部は嵌合部と嵌合する凸状部分となる。弁体の嵌合部が凸状であれば、弁軸の先端部には、嵌合部と嵌合する凹状部分が形成されている。

駆動モータはボディに搭載されており、開弁方向に直動するための直動軸を有する。駆動モータはリニアモータでも良いし、回転モータでも良い。回転モータの場合には、回転モータの回転子の回転を直動軸の直動運動として変換させる運動変換機構が設けられていることが好ましい。直動軸は軸長方向のストッパ面をもつ。バルブの組付時において、固定要素は、弁軸の先端部と弁体の嵌合部とが嵌合された状態で、且つ、ボディの弁座に弁体が着座した状態で、即ち弁体の開度が０の状態で、弁体を弁軸の先端部に固定させるものとして定義される。嵌合部は、雌螺子部が形成されている孔でも良いし、雌螺子部が形成されていない孔でも良い。

本発明の一視点によれば、固定要素は、弁軸の先端部に設けられた雄螺子部と、弁体の嵌合部に設けられ雄螺子部と螺合可能な雌螺子部とを有しており、組付時において、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させることにより、弁体の開度が０となるように弁体を弁軸に位置決めさせた状態で弁軸の先端部に固定させる（請求項２）。この場合、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させることにより、弁体は弁軸の先端部に固定される。

また本発明の一視点によれば、固定要素は、弁軸の先端部に設けられた雄螺子部と、弁体の嵌合部に設けられ雄螺子部と螺合可能な雌螺子部と、弁体の雌螺子部と弁軸の雄螺子部との間に介在すると共に両者を接着させる接着材層とを有しており、組付時において、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部との間に接着材層を介在させた状態で、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させることにより、弁体の開度が０となるように弁体を弁軸に位置決めさせた状態で弁軸の先端部に固定させる（請求項３）。この場合、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させることにより、弁体は弁軸の先端部に固定される。更に、接着材層が弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを接着させるため、固定性が向上し、弁体の位置が弁軸の軸長方向にずれることが抑制される。

また本発明の一視点によれば、固定要素は、弁軸の先端部に設けられた雄螺子部と、弁体の嵌合部に設けられ雄螺子部と螺合可能な雌螺子部と、弁体の雄螺子部のうち弁体の雌螺子部から突出する雄螺子部分に螺合するための第２雌螺子部をもつ袋ナットとを有しており、組付時において、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させることにより、弁体を弁座に着座させ弁体の開度を０とした状態で弁体を弁軸の先端部に仮固定し、更に、仮固定されている弁体の雌螺子部から突出する雄螺子部分に袋ナットの第２雌螺子部を螺合させることにより、弁体の開度が０となるように弁体を弁軸に位置決めした状態で弁軸の先端部に本固定させる（請求項４）。この場合、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させることにより、弁体は弁軸の先端部に仮固定される。更に、仮固定されている弁体の雌螺子部から突出する雄螺子部分に袋ナットの第２雌螺子部が螺合されることにより、弁体は弁軸に位置決めされた状態で弁軸の先端部に袋ナットにより本固定される。この結果、弁体の位置が弁軸の軸長方向にずれることが袋ナットにより抑制される。

また本発明の一視点によれば、固定要素は、弁軸の先端部の外周面と弁体の嵌合部の内周面との間に介在する接着材層とを有しており、組付時において、弁軸の先端部の外周面と弁体の嵌合部の内周面との間に接着材層を介在させた状態で、弁体の開度が０となるように弁体を弁軸に位置決めさせた状態で弁軸の先端部に固定させる（請求項５）。

ところで、組付時において、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させるとき、条件によっては、弁軸がこれの軸芯回りで空転するおそれがある。この場合、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部との螺合が良好に実施されにくい。そこで本発明の一視点によれば、弁軸は、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させるとき、弁軸がこれの軸芯回りで空転することを抑える第１工具または作業者の指先が係合するための第１係合部を有する（請求項６）。この場合、弁軸の雄螺子部と弁体の雌螺子部との螺合が良好に実施される。

また組付時において、袋ナットの第２雌螺子部と弁体の雌螺子部とを互いに螺合させるとき、条件によっては、弁体が空転するおそれがある。この場合、袋ナットの第２雌螺子部と弁体の雌螺子部との螺合が良好に実施されにくい。そこで本発明の一視点によれば、弁体は、袋ナットの第２雌螺子部と弁体の雌螺子部分とを互いに螺合させるとき、弁体がこれの軸芯回りで空転することを抑える第２工具または作業者の指先が係合するための第２係合部を有する（請求項７）。

以下、本発明の実施例１について図１〜図３を参照して説明する。本実施例では、駆動モータはステッピングモータ４とされている。モータ搭載バルブ１は流量制御弁であり、ボディ２と、ステッピングモータ４と、弁軸５と、バネ部材６と、弁体９とを有する。ボディ２は、高圧側の一次通路２１と、一次通路２１に連通する低圧側の二次通路２２と、一次通路２１および二次通路２２の間に形成された弁口２３と、弁口２３を形成する弁座２４とをもつ。

ステッピングモータ４は、ボディ２のモータ取付穴２５にシール部材２８ｍを介して気密に嵌め込まれたモータ嵌合部４０をもち、ボディ２に搭載されており、開弁方向（矢印Ｙ１方向）および閉弁方向（矢印Ｙ２方向）に直動するための直動軸４１を有する。直動軸４１は軸芯Ｐ１をもつ。ステッピングモータ４では、これに内蔵されている回転子の回転を直動軸４１の直動運動として変換させる運動変換機構が内蔵されている。なお、図１に示すように、ステッピングモータ４は直動軸４１の上側に配置されることができるが、これに限定されるものではない。

直動軸４１の先端の軸端面は、軸直角方向に平坦面をもつストッパ面４２とされている。弁軸５は、ステッピングモータ４の直動軸４１と別体をなしており、直動軸４１の軸芯の延長線に沿って配置されている。弁軸５は、ボディ２のボス部２９のボス孔３０ｅに移動可能に嵌合されている。ボス孔３０ｅには、弁軸５を直動方向に案内させるための筒形状の軸受２７が嵌合されている。ボス孔３０ｅはシール部材２８で気密にシールされている。シール部材２８は弁軸５の外周面とボス孔３０ｅの内周面との間に介在している。なお、図１によれば、直動軸４１および弁軸５は上下方向に沿って延設されているが、これに限らず、要するに弁口２３に向かう方向に延設されていれば良い。

弁軸５の基端部５０（上端部）には、ストッパ面４２に突き当て可能な被当接部５１が形成されている。被当接部５１は、直動軸４１に向けて突出する半球状をなす球状面５２を有する。バネ部材６は弁軸５の外周側を包囲するコイルバネである。バネ部材６の一端部６０は、弁軸５の端部に形成されている鍔状の着座部５９に着座する。バネ部材６の他端部６１は、ボディ２のボス部２９の外周側の着座部３１に着座する。バネ部材６は、弁軸５の被当接部５１を直動軸４１のストッパ面４２に突き当てる付勢力を発揮させる。すなわち、バネ部材６の付勢力により、弁軸５は弁体９の閉弁方向（矢印Ｙ２方向）に付勢されており、結果として、図１に示すように、弁軸５の被当接部５１の球状面５２は、直動軸４１のストッパ面４２に突き当てられて、転動可能に接触される。また弁軸５の先端部５３の外周部には雄螺子部７０が形成されている。雄螺子部７０は後述する第１係合部８１よりも先方（下方）に形成されている。

図１に示すように、弁体９は、弁軸５の先端部５３に嵌合される嵌合部として機能する嵌合孔９０をもつ。嵌合孔９０は、弁軸５の先端部５３を嵌合できるように弁体９を貫通する。弁体９の嵌合孔９０の内周部には、雄螺子部７０に螺合可能な雌螺子部７２が形成されている。弁体９は、ボディ２の弁座２４に着座可能であり、着座に伴い弁口２３を閉鎖させる。雌螺子部７２および雄螺子部７０は、固定要素７を構成する。バルブ１の組付時において、固定要素７は、弁軸５の先端部５３と弁体９の嵌合孔９０とが嵌合された状態で、且つ、ボディ２の弁座２４に弁体９が着座した状態（弁体９の開度が０の状態）で、弁体９を弁軸５の先端部５３に固定させる。

次にバルブ１の組付形態について説明する。先ず、ステッピングモータ４が適宜の励磁方式で駆動され、ステッピングモータ４の直動軸４１がこれの軸芯Ｐ１に沿って移動し、直動軸４１の軸長方向において、直動軸４１のストッパ面４２の位置は、直動軸４１の原点位置（直動軸４１の引き込み側の原点位置）に設定される。この状態において、図１に示すように、バネ部材６の付勢力により弁軸５が直動軸４１に向けて閉弁方向（矢印Ｙ２方向）に付勢されており、弁軸５の被当接部５１の球状面５２は直動軸４１のストッパ面４２に突き当てられて、転動可能に接触されている。このようにステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置に設定されているストッパ面４２に、弁軸５が当接されており、結果として、弁軸５はこれの軸長方向において弁軸５の初期位置（開度０の位置）に位置決めされる。

この状態では、図１に示すように、弁軸５の先端部５３の雄螺子部７０はボディ２の弁口２３を通過しており、雄螺子部７０の先端７０ａは、弁口２３の位置から遠ざかるように１次通路２１内にて突き出している。なお、雄螺子部７０の軸長は寸法Ｌ１で示される。この状態で、作業者またはロボット等により、弁体９が弁軸５の軸芯回りで矢印Ａ１方向に回転操作され、弁軸５の雄螺子部７０に弁体９の雌螺子部７２が螺合される。これにより図２に示すように、弁軸５の先端部５３（凸状部分）と弁体９の嵌合孔９０（凹状部分）とが嵌合された状態で、弁体９の閉鎖部９ｃがボディ２の弁座２４に着座され、弁口２３が全閉される。このとき、図２に示すように弁口２３が弁体９で全閉されるように、すなわち、弁体９の開度が０となるように、弁体９が弁軸５に位置決めされた状態で仮固定される。なお、図２に示すように、弁軸５の雄螺子部７０の始端側には係合部５ｘが形成されている。係合部５ｘは段状をなす。上記した仮固定状態（後述する本固定状態）においては、図２に示すように、弁体９は、弁軸５の雄螺子部７０の始端側の係合部５ｘに接近しつつも、係合部５ｘには非接触である。その理由としては、弁体９を係合部５ｘよりも弁座２４に接触させて着座させることを優先しているためである。

上記したように弁体９が仮固定されている状態では、弁軸５の雄螺子部７０と弁体９の雌螺子部７２とが互いに螺合されていると共に、弁体９は弁座２４に着座されている（図２参照）。ここで、弁体９が仮固定された状態では、図２に示すように、弁体９の雄螺子部７０のうち弁体９の雌螺子部７２から雄螺子部分７０ｅが突出量Ｌ２で突出している。この状態で、作業者またはロボット等により、袋ナット７４が弁軸５の軸芯の回りで矢印Ｂ１方向に回転操作される。これにより袋ナット７４の第２雌螺子部７２が、突出状態の雄螺子部分７０ｅに螺合し（図３参照）、弁体９は袋ナット７４により本固定される。袋ナット７４により螺子緩みは抑えられる。

上記したように弁体９が本固定されている状態では、袋ナット７４の有底状をなす閉鎖壁７６が一次通路２１に対面しつつ、閉鎖壁７６により雄螺子部分７０ｅは隠蔽されている。従って、高圧側の一次通路２１の流体が、雄螺子部７０と雌螺子部７２との螺子隙間に進入することが抑えられる。このように弁体９が弁座２４に着座しつつ弁軸５に位置決めされた状態で、弁体９は弁軸５の先端部５３に本固定される。なお、流体としては気体でも液体でも良い。気体としては空気、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスが例示される。液体としては水、オイルが例示される。

このような本実施例によれば、固定要素７は、弁軸５の先端部５３に設けられた雄螺子部７０と、弁体９の嵌合孔９０に設けられ雄螺子部７０と螺合可能な雌螺子部７２と、弁体９の雄螺子部７０のうち弁体９の雌螺子部７２から突出する雄螺子部分７０ｅに螺合するための第２雌螺子部７２をもつ袋ナット７４とを有することになる。なお、組付終了状態では、弁体９の軸芯および袋ナット７４の軸芯は、直動軸４１の軸芯Ｐ１と同軸となることが好ましい。

このような本実施例によれば、組付時において、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置に整合するように、弁体９を弁軸５に取り付けることができる。すなわち、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置が弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）として設定される。このように組付時において、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置と弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）とが高精度に整合することができる。このため、ステッピングモータ４を駆動させて弁体９の開閉動作を実施するにあたり、ステッピングモータ４の制御量に基づいて弁体９の開度を設定させるオープン制御を実施するのに有利となる。但し本実施例によれば、オープン制御に限定されず、場合によってはフィードバック制御を実施させることにしても良い。

さて本実施例によれば、上記したバルブ１の組付時には、次のように空転抑制操作が実施されることが好ましい。図１に示す状態において、作業者またはロボット等により、弁軸５の雄螺子部７０と弁体９の雌螺子部７２とが互いに螺合される操作が実施されるとき、条件によっては、弁軸５がこれの軸芯回りで空転するおそれがある。弁軸５の球状面５２と直動軸４１のストッパ面４２との摩擦が少ない等の理由による。この場合、弁軸５の雄螺子部７０と弁体９の雌螺子部７２との良好なる螺合操作が実施されにくいおそれがある。そこで本実施例によれば、弁軸５は第１係合部８１を有する。第１係合部８１は、いわゆる二面幅構造を有しており、横断面において、互いに背向する２個の第１平坦面８１ｃ（図１参照）を有する。そして、雄螺子部７０と弁体９の雌螺子部７２とが互いに螺合される操作が実施されるとき、作業者またはロボット等により、第１工具８５が１次通路２１または２次通路２２から挿入され、第１工具８５が弁軸５の第１係合部８１に差し込まれる。これにより弁軸５がこれの軸芯の回りで空転しないように、第１工具８５により弁軸５は拘束される。

このように弁軸５が第１工具８５で拘束された状態で、作業者またはロボット等により、弁体９が弁軸５の軸芯回りで回転され、弁体９の雌螺子部７２が弁軸５の雄螺子部７０に良好に螺合される。すなわち、第１工具８５により弁軸５がこれの軸芯の回りで空転することが抑えられる。この結果、弁軸５の雄螺子部７０と弁体９の雌螺子部７２とが互いに良好に且つ短時間に螺合される。

また、図２に示す状態において、作業者またはロボット等により、袋ナット７４の第２雌螺子部７２と弁体９の雌螺子部７２とが互いに螺合される操作が実施されるとき、条件によっては、弁体９が空転するおそれがある。この場合、袋ナット７４の第２雌螺子部７２と弁体９の雌螺子部７２との良好なる螺合操作が実施されにくいおそれがある。

そこで実施例によれば、弁体９は第２係合部８２を有する。第２係合部８２は、いわゆる二面幅構造を有しており、横断面において、互いに背向する２個の第２平坦面８２ｃを有する。そして、弁軸５の雄螺子部７０と袋ナット７４の第２雌螺子部７２とが互いに螺合される操作が実施されるとき、図２に示すように、第２工具８６が１次通路２１から挿入され、第２工具８６が袋ナット７４の第２係合部８２に差し込まれ、弁体９がこれの軸芯の回りで空転しないように拘束される。この状態で、作業者またはロボット等により、袋ナット７４が弁軸５の軸芯回りで回転され、袋ナット７４の第２雌螺子部７２が弁軸５の雄螺子部分７０ｅに良好に螺合され、弁体９は本固定される。この場合、第２工具８６により拘束された弁体９は、これの軸芯の回りで空転することが抑えられている。このため、弁軸５の雄螺子部分７０ｅと袋ナット７４の第２雌螺子部７２とが互いに良好に且つ短時間に螺合される。なお上記した工具に代えて、作業者の指先を第１係合部８１および／または第２係合部８２に係合させることにより、空転抑えを実施しても良い。

組付後のバルブ１の使用形態について説明する。弁体９が全閉状態（開度＝０）のときには、直動軸４１のストッパ面４２が原点位置とされている。そして原点位置のストッパ面４２に突き当たる弁軸５は、初期位置とされている。全閉状態の弁体９が開弁するときには、ステッピングモータ４が励磁されて一方向に駆動され、直動軸４１の原点位置から直動軸４１がこれの開弁方向（矢印Ｙ１方向）に移動する。この結果、弁軸５がこれの初期位置から開弁方向（矢印Ｙ１方向）に移動する。このため、弁体９が開弁方向（矢印Ｙ１方向）に移動し、弁口２３が開放される。

これに対して、所定の開度で開放されている弁体９が閉弁するときには、ステッピングモータ４が励磁されて逆方向に駆動され、直動軸４１が閉弁方向（矢印Ｙ２方向）に移動し、弁体９が閉弁方向に移動し、弁口２３が閉鎖される。

なお本実施例によれば、第１係合部８１は、組付時において弁軸５の空転を抑えるものであり、弁軸５の空転が少量しないとき、あるいは、空転しても支障がないとき等には、第１係合部８１を弁軸５に形成せずとも良い。更に、第２係合部８２は、組付時において弁体９の空転を抑えるものであり、弁体９の空転が少量しないとき、あるいは、空転しても支障がないとき等には、第２係合部８２を弁体９に形成せずとも良い。

本実施例においても、バルブ１の組付時において、必要に応じて、弁体９の雌螺子部７２および弁軸５の雄螺子部７０のうちの一方または双方に、接着材層７３が塗布されても良い。この場合、接着材層７３により雌螺子部７２および雄螺子部７０が接着され、螺子緩みが抑えられる。

接着材層７３が設けられている場合、固定要素７は、弁軸５の先端部５３に設けられた雄螺子部７０と、弁体９の嵌合孔９０に設けられ雄螺子部７０と螺合可能な雌螺子部７２と、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０との間に介在する接着材層７３とを有することになる。この場合、更に接着材層７３により雌螺子部７２と雌螺子部７２との間の微小な螺子隙間が気密にシールされる。従って本実施例において、組付後において、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０との間に、接着材層７３が形成されている方式を必要に応じて採用しても良い。勿論、接着材層７３が塗布されていなくても良い。

図４は実施例２を示す。本実施例は前記した実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図４に示すように、袋ナット７４は設けられていない。但し、バルブ１の組付時において、弁体９の雌螺子部７２および弁軸５の雄螺子部７０のうちの一方または双方に、接着材層７３が塗布される。従って、組付後において、接着材層７３が固化して接着力を発揮すると、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０とが接着される。このように接着材層７３により弁体９の雌螺子部７２が弁軸５の雄螺子部７０から緩まないように、弁体９が弁軸５に固定される。従って本実施例によれば、固定要素７Ｂは、弁軸５の先端部５３に設けられた雄螺子部７０と、弁体９の嵌合孔９０に設けられ雄螺子部７０と螺合可能な雌螺子部７２と、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０との間に介在する接着材層７３とを有する。

ここで、接着材層７３として、通常の接着材層で形成されていても良いし、接着性およびシール性が高いテープ材で形成されていても良い。接着材層７３は有機系でも良いし、無機系でも良いし、有機および無機の混合系でも良い。なお、図４に示すように、弁体９は疑似袋ナット状とされており、弁軸５の雄螺子部７０の先端部５３を覆う有底形状の閉鎖壁７６を有する。この場合、閉鎖壁７６は一次通路２１に対面するため、一次通路２１と雌螺子部７２とは非対向となる。この、雌螺子部７２と雄螺子部７０との間における微小な螺子隙間に、一次通路２１の高圧の流体が進入することが抑えられる。

以上説明したように本実施例においても、実施例１と同様に、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置（弁軸５の初期位置）と弁体９の全閉位置とが整合するように、弁体９を弁軸５に取り付けることができる。すなわち、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置（弁軸５の初期位置）が弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）として設定される。

図５は実施例３を示す。本実施例は前記した実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、弁体９の嵌合部として機能する嵌合孔９０は、弁体９に対して未貫通状態とされており、閉鎖壁７６をもつ。すなわち、弁体９は疑似袋ナット状とされており、弁軸５の雄螺子部７０の先端部５３を覆う閉鎖壁７６を有する。この場合、雌螺子部７２と雄螺子部７０との間における微小な螺子隙間に流体（ガス等）が洩れることが抑えられる。

本実施例によれば、固定要素７Ｃは、前記弁軸５の先端部５３に設けられた雄螺子部７０と、弁体９の嵌合孔９０に設けられ雄螺子部７０と螺合可能な雌螺子部７２とを有する。

場合によっては、バルブ１の組付時において、弁体９の雌螺子部７２および弁軸５の雄螺子部７０のうちの一方または双方に、接着材層７３が塗布されていても良い。従って、組付後において、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０とが、接着材層７３により接着される。この場合には、固定要素７Ｃは、弁軸５の先端部５３に設けられた雄螺子部７０と、弁体９の嵌合孔９０に設けられ雄螺子部７０と螺合可能な雌螺子部７２と、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０との間に介在する接着材層７３とを有することになる。

本実施例においても、実施例１と同様に、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置（弁軸５の初期位置）と弁体９の全閉位置とが整合するように、弁体９を弁軸５に取り付けることができる。すなわち、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置（弁軸５の初期位置）が弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）として設定される。

図６は実施例４を示す。本実施例は前記した実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を示す。共通機能を奏する部分には、共通の符号を付する。本実施例によれば、図６に示すように、モータ搭載バルブ１は、ボディ２と、ステッピングモータ４と、弁軸５と、バネ部材６と、弁体９とを有する。ボディ２は、高圧側の一次通路２１と、低圧側の二次通路２２と、一次通路２１および二次通路２２の間に形成された弁口２３と、弁口２３を形成する弁座２４とをもつ。

ステッピングモータ４はボディ２に搭載されており、開弁方向（矢印Ｙ１方向）および閉弁方向（矢印Ｙ２方向）に直動するための直動軸４１と、固定子４４と、回転軸４５と、回転軸４５の回転を直動軸４１の直動に変換させる変更機構４６と、第１軸受２７ｆと、第２軸受２７ｓとを有する。直動軸４１の先端の軸端面は、軸直角方向に平坦面をもつストッパ面４２とされている。弁軸５は、ステッピングモータ４の直動軸４１と別体をなしており、直動軸４１の軸芯の延長線に沿って配置されている。弁軸５は、ボディ２のボス部２９のボス孔３０ｅに移動可能に嵌合されている。

弁軸５は、先端部５３に設けられストッパ面４２に突き当て可能な被当接部５１と、径外方向に延設された鍔状のフランジ部５８とをもつ。バネ部材６は、弁軸５の被当接部５１を直動軸４１のストッパ面４２に突き当てる付勢力を発揮させる。バネ部材６は弁軸５を同軸的に包囲するコイルバネである。バネ部材６の一端部６０は、弁軸５の端部に形成されているフランジ部５８に着座する。バネ部材６の他端部６１は、ボディ２のボス部２９に着座する。バネ部材６の付勢力により、弁軸５の被当接部５１は閉弁方向（矢印Ｙ２方向）に移動し、直動軸４１のストッパ面４２に突き当てられて接触する。この結果、弁軸５はこれの初期位置に設定される。

弁体９は、弁軸５の先端部５３に嵌合される嵌合孔９０をもつ。弁体９は、ボディ２の弁座２４に着座可能であり、着座に伴い弁口２３を閉鎖させる。なお、実施例１と異なり、弁軸５の先端部５３には雄螺子部７０が形成されていない。弁体９の嵌合孔９０の内周部には雌螺子部７２が形成されていない。

次に組付形態について説明する。組付は図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）の順に実施される。先ず、ステッピングモータ４が適宜の励磁方式により駆動され、ステッピングモータ４の直動軸４１がこれの軸芯に沿って移動し、直動軸４１のストッパ面４２の直動位置は、弁軸５の軸長方向において、直動軸４１の原点位置に設定される。この状態では、図６（ａ）に示すように、バネ部材６の閉弁方向へ付勢する付勢力により、弁軸５の被当接部５１は、直動軸４１のストッパ面４２に突き当てられている。これによりステッピングモータ４の直動軸４１のストッパ面４２の原点位置に整合するように、弁軸５がこれの軸長方向（矢印Ｙ１，Ｙ２方向）において位置決めされる。この状態では、弁軸５はこれの初期位置となる。

この状態では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、弁軸５の先端部５３は、ボディ２の弁口２３を通過しており、ボス部２９よりも弁口２３の位置および弁座２４の位置よりも遠ざかるように、１次通路２１に向けて突き出している。この状態で、図６（ｃ）に示すように、作業者またはロボット等により、弁体９がこれの軸芯に沿って直動操作され（積極的な回転操作は特に必要とされない）、弁軸５の先端部５３と弁体９の嵌合孔９０とが互いに嵌合される。

この場合、弁軸５の先端部５３の外周面および弁体９の嵌合孔９０の内周面のうちの一方および双方には、接着材層７３が塗布されている。その後、図６（ｃ）に示すように、弁軸５の先端部５３と弁体９の嵌合孔９０とが嵌合状態に嵌合される。この場合、弁体９がボディ２の弁座２４に接触して着座されている。これにより弁体９が弁軸５に位置決めされた状態で、接着材層７３が固化し、弁軸５の先端部５３の外周面と弁体９の嵌合孔９０の内周面とが接着材層７３により接着され、弁体９が弁軸５の先端部５３に固定される。なお、接着材層７３の接着力が高くなるまで、弁体９をボディ２の弁座２４に接触させて着座（弁体９の開度＝０）状態に維持させることが好ましい。

このように本実施例においても、図６（Ｃ）に示すように、弁体９がボディ２の弁座２４に着座された状態（弁体９の開度：０）で、固定要素７を構成する接着材層７３により、弁体９は弁軸５の先端部５３に固定される。このためステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置に整合するように、弁体９が全閉状態に設定される。この場合、弁軸５の先端部５３と弁体９の嵌合孔９０とが互いに嵌合されることにより、弁体９は弁軸５の先端部５３に固定されている。

本実施例によれば、固定要素７Ｄは、弁体９の先端部５３の外周面と弁軸５の嵌合孔９０の内周面との間に介在する接着材層７３とを有する。本実施例においても、実施例１と同様に、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置に整合するように弁体９を弁軸５に取り付けることができる。すなわち、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置が弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）として設定される。

このように組付時において、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置と弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）とが高精度に整合することができる。このため、ステッピングモータ４を駆動させて弁体９の開閉動作を実施するにあたり、ステッピングモータ４の制御量に基づいて弁体９の開度を設定させるオープン制御を実施するのに有利となる。但し本実施例によれば、オープン制御に限定されず、場合によってはフィードバック制御を実施させることにしても良い。

図６（ｄ）に示すように、弁体９が開弁するときには、ステッピングモータ４が励磁されて一方向に駆動され、直動軸４１が開弁方向（矢印Ｙ２方向）に移動し、弁体９が開弁方向（矢印Ｙ１方向）に弁座２４から移動し、弁口２３が開放される。

なお本実施例によれば、弁体９を回転操作させることなく、弁体９を弁軸５に向けて直動させ、弁体９の嵌合孔９０を弁軸５の先端部５３に嵌合させれば良い。このため実施例１において必要とされている弁軸５の第１係合部８１および弁体９の第２係合部８２を廃止することができる。

図７は実施例５を示す。本実施例は実施例４と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。但し、弁軸５の先端部５３の外周部には雄螺子部７０が形成されている。弁体９は、弁軸５の先端部５３に嵌合される嵌合孔９０をもつ。弁体９の嵌合孔９０の内周部には、雄螺子部７０に螺合可能な雌螺子部７２が形成されている。

次に組付形態について説明する。組付は図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）の順に実施される。実施例１と同様に、先ず、ステッピングモータ４が適宜の励磁方式で駆動され、ステッピングモータ４の直動軸４１が軸芯に沿って原点位置に移動し、直動軸４１のストッパ面４２の直動位置は、直動軸４１の原点位置に設定される。この状態では、バネ部材６の付勢力により、弁軸５の被当接部５１の球状面５２が直動軸４１のストッパ面４２に突き当てられている。これによりステッピングモータ４の直動軸４１のストッパ面４２の原点位置に整合するように、弁軸５がこれの軸長方向において弁軸５の初期位置として位置決めされる。この状態では、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、弁軸５の先端部５３の雄螺子部７０は、ボディ２のボス部２９よりも弁口２３から１次通路２１に向けて突き出している。この状態で、作業者またはロボット等により、弁体９が弁軸５の軸芯回りで回転操作され、弁軸５の雄螺子部７０と弁体９の雌螺子部７２とが互いに螺合される。これにより図７（ｃ）に示すように、弁軸５の先端部５３と弁体９の嵌合孔９０とが螺合しつつ嵌合された状態で、弁体９がボディ２の弁座２４に着座される。これにより弁体９が弁軸５に位置決めされた状態で、弁軸５の先端部５３に固定される。

本実施例においても、実施例１と同様に、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置に整合するように弁体９を弁軸５に取り付けることができる。すなわち、ステッピングモータ４の直動軸４１の原点位置が弁体９の全閉位置（弁体９の開度：０）として設定される。

バルブ１の組付時において、弁体９の雌螺子部７２および弁軸５の雄螺子部７０のうちの一方または双方に、接着材層７３が塗布される。従って、組付後において、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０は、接着材層７３で接着され、且つシールされる。故に、接着材層７３により弁体９の雌螺子部７２が弁軸５の雄螺子部７０から緩まないように、弁体９が弁軸５に固定される。従って本実施例によれば、固定要素７Ｅは、弁軸５の先端部５３に設けられた雄螺子部７０と、弁体９の嵌合孔９０に設けられ雄螺子部７０と螺合可能な雌螺子部７２と、弁体９の雌螺子部７２と弁軸５の雄螺子部７０との間に介在する接着材層７３とを有する。弁軸５の雄螺子部７０は一次通路２１に対面するが、接着材層７３がシール作用を発揮するため、雌螺子部７２と雄螺子部７０との間の微小の螺子隙間に高圧側の一次通路２１の流体が進入することが抑えられている。なお、場合によっては、接着材層７３を廃止しても良い。

（他の実施例）
上記した実施例１では、弁軸５の先端部５３（凸状部分）と弁体９の嵌合孔９０（凹状部分）とが嵌合された状態で、弁体９の閉鎖部９ｃがボディ２の弁座２４に着座され、弁口２３が全閉される形態が採用されている。これに限らず、弁軸５の先端部５３に形成された凹状部分と弁体９の突起状の嵌合部（凸状部分）とが嵌合された状態で、弁体９の閉鎖部９ｃがボディ２の弁座２４に着座され、弁口２３が全閉される形態としても良い。

上記した各実施例によれば、ステッピングモータ４が採用されているが、場合によっては、直動軸４１を直動させるリニアモータとしても良い。第１係合部８１は、横断面において、互いに背向する２個の第１平坦面８１ｃを有するが、これに限らず、凹または凸等でも良い。また第２係合部８２は、横断面において、互いに背向する２個の第２平坦面８２ｃを有するが、これに限らず、凹または凸等でも良い。その他、本発明は上記した実施形態および実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施形態および実施例に特有の構造および機能は他の実施形態および実施例についても適用できる。

本発明はステッピングモータ等の駆動モータを搭載するバルブとして利用することができる。本発明は燃料電池システム等の流体システムのバルブとして利用することができる。

実施例１に係り、バルブの組付途中を示し、バルブのモータのストッパ面に弁軸が当接している状態を示す断面図である。 実施例１に係り、バルブの組付途中を示し、バルブのモータのストッパ面に当接している弁軸に弁体を取り付け、且つ弁体を弁座に着座させている状態を示す断面図である。 実施例１に係り、バルブの組付終了状態を示し、バルブのモータのストッパ面に当接している弁軸に弁体を取り付け、袋ナットを弁軸に取り付けた状態を示す断面図である。 実施例２に係り、バルブの組付終了状態を示し、バルブのモータのストッパ面に当接している弁軸に弁体を取り付けた状態を示す断面図である。 実施例３に係り、バルブの組付終了状態を示し、バルブのモータのストッパ面に当接している弁軸に弁体を取り付けた状態を示す断面図である。 実施例４に係り、バルブの組付過程を示す断面図である。 実施例５に係り、バルブの組付過程を示す断面図である。

符号の説明

１はバルブ、２はボディ、２１は一次通路、２２は二次通路、２３は弁口、４はステッピングモータ（駆動モータ）、４１は直動軸、４２はストッパ面、５は弁軸、５１は被当接部、５２は球状面、６はバネ部材、９は弁体、９０嵌合孔（嵌合部）、７は固定要素、７０は雄螺子部、７０ｅは雄螺子部分、７２は雌螺子部、７３は接着材層、７４は袋ナット、７６は閉鎖壁、８１は第１係合部、８２は第２係合部を示す。

Claims (7)

1. 弁口を形成する弁座をもつボディと、
   前記ボディに搭載され軸長方向のストッパ面をもつと共に開弁方向および閉弁方向に直動するための直動軸を有する駆動モータと、
   前記駆動モータの前記直動軸と別体をなし、前記直動軸の軸芯の延長線に沿って配置され前記直動軸の前記ストッパ面に突き当て可能な被当接部をもつ弁軸と、
   前記弁軸の前記被当接部を前記直動軸の前記ストッパ面に突き当てる付勢力を発揮させるバネ部材と、
   前記弁軸の軸長方向において移動可能に前記弁軸の先端部に嵌合される嵌合部をもち、且つ、前記ボディの前記弁座に着座可能であり、着座に伴い前記弁口を閉鎖させる弁体と、
   組付時において、前記弁軸の先端部と前記弁体の前記嵌合部とが嵌合された状態で、且つ、前記ボディの前記弁座に前記弁体が着座し前記弁体の開度が０となる状態で、前記弁体を前記弁軸の先端部に固定させる固定要素とを具備することを特徴とするモータ搭載バルブ。
2. 請求項１において、前記固定要素は、前記弁軸の先端部に設けられた雄螺子部と、前記弁体の前記嵌合部に設けられ前記雄螺子部と螺合可能な雌螺子部とを有しており、組付時において、前記弁軸の前記雄螺子部と前記弁体の前記雌螺子部とを互いに螺合させることにより、前記弁体の開度が０となるように前記弁体を前記弁軸に位置決めさせた状態で前記弁軸の先端部に固定させることを特徴とするモータ搭載バルブ。
3. 請求項１において、前記固定要素は、前記弁軸の先端部に設けられた雄螺子部と、前記弁体の前記嵌合部に設けられ前記雄螺子部と螺合可能な雌螺子部と、前記弁体の前記雌螺子部と前記弁軸の前記雄螺子部との間に介在すると共に両者を接着させる接着材層とを有しており、
   組付時において、前記弁軸の前記雄螺子部と前記弁体の前記雌螺子部との間に前記接着材層を介在させた状態で、前記弁軸の前記雄螺子部と前記弁体の前記雌螺子部とを互いに螺合させることにより、前記弁体の開度が０となるように前記弁体を前記弁軸に位置決めさせた状態で前記弁軸の先端部に固定させることを特徴とするモータ搭載バルブ。
4. 請求項１において、前記固定要素は、前記弁軸の先端部に設けられた前記雄螺子部と、前記弁体の前記嵌合部に設けられ前記雄螺子部と螺合可能な雌螺子部と、前記弁体の前記雄螺子部のうち前記弁体の前記雌螺子部から突出する雄螺子部分に螺合するための第２雌螺子部をもつ袋ナットとを有しており、
   組付時において、前記弁軸の前記雄螺子部と前記弁体の前記雌螺子部とを互いに螺合させることにより、前記弁体を前記弁座に着座させ前記弁体の開度を０とした状態で前記弁体を前記弁軸の先端部に仮固定し、更に、仮固定されている前記弁体の前記雌螺子部から突出する雄螺子部分に前記袋ナットの前記第２雌螺子部を螺合させることにより、前記弁体の開度が０となるように前記弁体を前記弁軸に位置決めした状態で前記弁軸の先端部に本固定させることを特徴とするモータ搭載バルブ。
5. 請求項１において、前記固定要素は、前記弁軸の先端部の外周面と前記弁体の前記嵌合部の内周面との間に介在する接着材層とを有しており、組付時において、前記弁軸の先端部の外周面と前記弁体の前記嵌合部の内周面との間に接着材層を介在させた状態で、前記弁体の開度が０となるように前記弁体を前記弁軸に位置決めさせた状態で前記弁軸の先端部に固定させることを特徴とするモータ搭載バルブ。
6. 請求項２〜５のうちの一項において、前記弁軸は、前記弁軸の前記雄螺子部と前記弁体の前記雌螺子部とを互いに螺合させるとき、前記弁軸がこれの軸芯回りで空転することを抑える第１工具または作業者の指先が係合するための第１係合部を有することを特徴とするモータ搭載バルブ。
7. 請求項２〜６のうちの一項において、前記弁体は、前記袋ナットの前記第２雌螺子部と前記弁体の前記雌螺子部分とを互いに螺合させるとき、前記弁体がこれの軸芯回りで空転することを抑える第２工具または作業者の指先が係合するための第２係合部を有することを特徴とするモータ搭載バルブ。

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