(57)【要約】【課題】電動弁１００において、ストッパ機構１により、マグネットロータ２０２の回転を確実に停止できるとともに、ストッパ機構１を堅牢にする。【解決手段】ストッパ機構１を可動ストッパ１１と、下端固定ストッパ１２と、下端側回転ストッパ１３と、圧縮ねじりコイルばね１４とで構成する。可動ストッパ１１を圧縮ねじりコイルばね１４により軸線Ｌ方向で下端固定ストッパ１２側に付勢する。下端側回転ストッパ１３をマグネットロータ２０２に設ける。下端側回転ストッパ１３の係合部１３ｃと可動ストッパ１１の三角突起１１ｃとを係合させる。可動ストッパ１１の摺動面１１ｅを下端固定ストッパ１２のガイド面１２ｅに沿って摺動し、可動ストッパ１１を係合部１３ｃに近づく方向に変位させ、被係合面１１ｄと主係合面１３ｄとの接触面の軸線方向接触長さを大きくする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側ねじ部を有する支持部材と、前記固定側ねじ部に螺合する可動側ねじ部を有する作動部材と、前記作動部材に設けられ弁ポートの開度を調整する弁部材とを備え、モータ部のロータの回転運動を前記支持部材と前記作動部材とのねじ送り機構により前記弁部材の直線運動に変換し、該弁部材を前記弁ポートに対して進退させる電動弁において、
前記弁ポートの軸線上の所定の停止位置で前記ロータの回転を規制するストッパ機構を備え、
前記ストッパ機構は、前記支持部材に前記軸線回りに回転可能に設けられた可動ストッパと、前記支持部材と固定関係にあり前記可動ストッパの回転を所定の位置で規制する下端固定ストッパと、前記ロータに設けられた下端側回転ストッパと、を備え、
前記下端側回転ストッパは、前記ロータが前記停止位置に到るまでの間に所定回転すると、前記可動ストッパに係合して、該可動ストッパを前記所定の位置まで連れ回す係合部と、前記可動ストッパが前記係合部により連れ回される間に該可動ストッパを前記軸線方向に変位させるカム構造部とを備え、更に、回転方向に拘わらず、前記下端側回転ストッパの前記係合部には、前記可動ストッパと接触後、該可動ストッパを軸線方向に押し下げるテーパ面を備えることを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記カム構造部は、前記ロータが弁閉方向に回転して下端位置で停止する際に、前記下端側回転ストッパの係合部と前記可動ストッパとの当接面の軸線方向接触長さが大きくなるように変位させることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記ロータが弁閉方向に回転して下端位置で停止した時の前記当接面の軸線方向接触長さは、前記固定側ねじ部又は前記可動側ねじ部のねじピッチ以上であることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
【請求項４】
前記下端側回転ストッパの前記係合部に形成された主係合面と、前記可動ストッパに形成された被係合面とが当接することにより、前記係合部が前記可動ストッパに係合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動弁。
【請求項５】
前記カム構造部は、前記下端固定ストッパに設けられた螺旋状のガイド面と、前記可動ストッパに設けられ前記ガイド面に摺接する螺旋状の摺動面とで構成され、前記可動ストッパが、前記ガイド面に沿って前記係合部により連れ回されるよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
【請求項６】
前記下端側回転ストッパの前記係合部が主係合面を有するとともに、前記可動ストッパが前記主係合面に当接する被係合面を有し、前記主係合面と前記被係合面は斜面を成し、該斜面は、前記下端側回転ストッパが弁閉方向に回転する際に、前記下端固定ストッパの螺旋状のガイド面と前記可動ストッパの螺旋状の摺動面とが相互に押し付ける方向に当接するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
【請求項７】
前記下端側回転ストッパが、下端停止位置に向けて弁閉方向に回転する際は、所定回転時に、前記可動ストッパに接触し、前記可動ストッパを軸線方向に押し下げ後、該可動ストッパの上を回転通過し、さらに弁閉方向に所定回転して、前記下端側回転ストッパの主係合面が前記可動ストッパの被係合面と当接し、可動ストッパを連れ回すとともに、該可動ストッパの前記螺旋状の摺動面が、前記下端固定ストッパの前記螺旋状のガイド面と摺接して、前記可動ストッパが軸線方向に上昇しながら、下端固定ストッパの回転規制位置まで回転するようにした前記カム構造部で構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の電動弁。
【請求項８】
前記下端側回転ストッパが、下端停止位置から弁開方向に回転する際には、前記可動ストッパの前記被係合面が前記下端側回転ストッパの主係合面と当接しながら連れ回りするとともに、該可動ストッパの前記螺旋状の摺動面が、前記下端固定ストッパの前記螺旋状のガイド面と摺接して、前記可動ストッパが軸線方向に下降しながら、下端固定ストッパの所定の回転規制位置まで回転し、前記下端側回転ストッパが弁開方向にさらに所定回転すると、前記下端側回転ストッパが前記可動ストッパを軸線方向に押し下げ後、該可動ストッパの上を通過するようにした前記カム構造部で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動弁。
【請求項９】
前記ストッパ機構が、前記ロータの内側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルシステムなどに使用する電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動弁として、ステッピングモータのマグネットロータ及びロータ軸の回転によりねじ送り機構を介してロータ軸と弁部材を作動し、弁部材で弁ポートを開閉するものがある。また、ロータ軸を支持する支持部材を備えたものがある。このような電動弁は例えば特開２００６−３１６８３５号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１６８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電動弁では、マグネットロータの回転を停止させるストッパ機構として、ねじ送り機構により上下動するマグネットロータに対して、このマグネットロータ側の可動ストッパを、弁本体（支持部材）側の固定ストッパに当接させることで、マグネットロータの下端位置を規制するのが一般的である。しかしながら、ねじ送り機構により、マグネットロータが１回転するときのストッパの軸線方向の変位量は、ねじ送り機構のねじピッチ以下となり、可動ストッパと固定ストッパとの当接面の軸線方向の接触長さは、ねじピッチより大きくできない。
【０００５】
一方で、ねじ送り機構によるロータ軸の作動力は、ねじピッチが小さいほどマグネットロータのトルクを有効に作用させることができ、推力を大きくできる。したがって、推力を得るためには、ねじピッチを小さくしたいが、可動ストッパと固定ストッパとの当接面の軸線方向の高さも制限されてしまう。このため、堅牢なストッパ機構を得るのが困難である。
【０００６】
本発明は、モータ部のロータの回転運動を支持部材と作動軸とのねじ送り機構により弁部材を弁ポートに対して進退させる電動弁において、ロータを所定の位置で確実に停止させるとともに堅牢なストッパ機構を有する電動弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の電動弁は、固定側ねじ部を有する支持部材と、前記固定側ねじ部に螺合する可動側ねじ部を有する作動部材と、前記作動部材に設けられ弁ポートの開度を調整する弁部材とを備え、モータ部のロータの回転運動を前記支持部材と前記作動部材とのねじ送り機構により前記弁部材の直線運動に変換し、該弁部材を前記弁ポートに対して進退させる電動弁において、前記弁ポートの軸線上の所定の停止位置で前記ロータの回転を規制するストッパ機構を備え、前記ストッパ機構は、前記支持部材に前記軸線回りに回転可能に設けられた可動ストッパと、前記支持部材と固定関係にあり前記可動ストッパの回転を所定の位置で規制する下端固定ストッパと、前記ロータに設けられた下端側回転ストッパと、を備え、前記下端側回転ストッパは、前記ロータが前記停止位置に到るまでの間に所定回転すると、前記可動ストッパに係合して、該可動ストッパを前記所定の位置まで連れ回す係合部と、前記可動ストッパが前記係合部により連れ回される間に該可動ストッパを前記軸線方向に変位させるカム構造部とを備え、更に、回転方向に拘わらず、前記下端側回転ストッパの前記係合部には、前記可動ストッパと接触後、該可動ストッパを軸線方向に押し下げるテーパ面を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の電動弁は、請求項１に記載の電動弁であって、前記カム構造部は、前記ロータが弁閉方向に回転して下端位置で停止する際に、前記下端側回転ストッパの係合部と前記可動ストッパとの当接面の軸線方向接触長さが大きくなるように変位させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記ロータが弁閉方向に回転して下端位置で停止した時の前記当接面の軸線方向接触長さは、前記固定側ねじ部又は前記可動側ねじ部のねじピッチ以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の電動弁は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動弁であって、前記下端側回転ストッパの係合部に形成された主係合面と、前記可動ストッパに形成された被係合面とが当接することにより、前記係合部が前記可動ストッパに係合することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の電動弁は、請求項４に記載の電動弁であって、前記カム構造部は、前記下端固定ストッパに設けられた螺旋状のガイド面と、前記可動ストッパに設けられ前記ガイド面に摺接する螺旋状の摺動面とで構成され、前記可動ストッパが、前記ガイド面に沿って前記係合部により連れ回されるよう構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の電動弁は、請求項５に記載の電動弁であって、前記下端側回転ストッパの係合部が主係合面を有するとともに、前記可動ストッパが前記主係合面に当接する被係合面を有し、前記主係合面と前記被係合面は斜面を成し、該斜面は、前記下端側回転ストッパが弁閉方向に回転する際に、前記下端固定ストッパの螺旋状のガイド面と前記可動ストッパの螺旋状の摺動面とが相互に押し付ける方向に当接するよう構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の電動弁は、請求項５又は６に記載の電動弁であって、前記下端側回転ストッパが、下端停止位置に向けて弁閉方向に回転する際は、所定回転時に前記可動ストッパに接触し、前記可動ストッパを軸線方向に押し下げ後、該可動ストッパの上を回転通過し、さらに弁閉方向に所定回転して、前記下端側回転ストッパの主係合面が前記可動ストッパの被係合面と当接し、可動ストッパを連れ回すとともに、該可動ストッパの前記螺旋状の摺動面が、前記下端固定ストッパの前記螺旋状のガイド面と摺接して、前記可動ストッパが軸線方向に上昇しながら、下端固定ストッパの回転規制位置まで回転することを特徴とする。
【００１４】
請求項８の電動弁は、請求項７に記載の電動弁であって、前記下端側回転ストッパが、下端停止位置から弁開方向に回転する際には、前記可動ストッパの前記被係合面が前記下端側回転ストッパの主係合面と当接しながら連れ回すとともに、該可動ストッパの前記螺旋状の摺動面が、前記下端固定ストッパの前記螺旋状のガイド面と摺接して、前記可動ストッパが軸線方向に下降しながら、所定の位置まで回転し、前記下端側回転ストッパが弁開方向にさらに弁開方向に所定回転すると、前記下端側回転ストッパが前記可動ストッパを軸線方向に押し下げ後、該可動ストッパの上を回転通過することを特徴とする。
【００１５】
請求項９の電動弁は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電動弁であって、前記ストッパ機構が、前記ロータの内側に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至９の電動弁によれば、ストッパ機構において、ロータが停止位置に到るまでの間に、下端側回転ストッパの係合部が可動ストッパに係合して、可動ストッパを停止位置まで連れ回し、その間に可動ストッパはカム構造部により、軸線方向に上昇変位されるので、停止位置での係合部と可動ストッパとの当接面の軸線方向接触長さをねじピッチ以上に確保でき、当接面積を大きくできるため、ロータを所定の位置で確実に停止できるとともにモータの回転力に耐え得る堅牢なストッパ機構となる。
【００１７】
請求項６の電動弁によれば、下端側回転ストッパの係合部の主係合面と可動ストッパの被係合面とが斜面をなし、該斜面が、前記下端側回転ストッパが弁閉方向に回転する際に、前記下端固定ストッパの螺旋状のガイド面と前記可動ストッパの螺旋状の摺動面とが相互に押し付ける方向に当接するので、ロータの回転に伴って可動ストッパの摺動面が下端固定ストッパのガイド面に圧接するように作用し、この摺動面とガイド面との接触抵抗によりロータの回転を減速させるため、停止時の衝撃や作動音の低減を図ることができる。
【００１８】
請求項９の電動弁によれば、ストッパ機構がロータの内側に設けられているので、電動弁自体の軸線方向の長さを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の電動弁の下端停止状態の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の電動弁の自由状態を示す図１のＡ矢視一部破砕側面図である。
【図３】第１実施形態の電動弁のストッパ接触状態を示す図１のＡ矢視一部破砕側面図である。
【図４】第１実施形態の電動弁の下端停止状態を示す一部破砕側面図である。
【図５】第１実施形態の電動弁における可動ストッパの４面図である。
【図６】第１実施形態の電動弁における下端固定ストッパの４面図である。
【図７】第１実施形態の電動弁における下端側回転ストッパの４面図である。
【図８】第１実施形態の電動弁における可動ストッパ、下端固定ストッパ及び下端側回転ストッパの部分の分解斜視図である。
【図９−１】第１実施形態における可動ストッパと下端側回転ストッパの弁閉方向の動作の詳細を示す図である。
【図９−２】第１実施形態における可動ストッパと下端側回転ストッパの弁開方向の動作の詳細を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の電動弁の下端停止状態を示す一部破砕側面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の電動弁の下端停止状態を示す一部破砕側面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の電動弁の下端停止状態の縦断面図である。
【図１３】第４実施形態の電動弁の下端停止状態を示す図１２のＢ矢視一部破砕側面図である。
【図１４】第４実施形態の電動弁の上端停止状態を示す図１２のＢ矢視一部破砕側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の電動弁及び冷凍サイクルシステムの実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の電動弁の下端停止状態の縦断面図、図２乃至図３は図１におけるＡ矢視一部破砕側面図である。図２は第１実施形態の電動弁の自由状態を示す図、図３は第１実施形態の電動弁のストッパ接触状態を示す図、図４は第１実施形態の電動弁の下端停止状態を示す図である。また、図５は第１実施形態の電動弁における可動ストッパの４面図、図６は第１実施形態の電動弁における下端固定ストッパの４面図、図７は第１実施形態の電動弁における下端側回転ストッパの４面図、図８は第１実施形態の電動弁における可動ストッパ、下端固定ストッパ及び下端側回転ストッパの部分の分解斜視図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。
【００２１】
この電動弁１００は、弁ハウジング１０と、「モータ部」としてのステッピングモータ２０と、「弁部材」としてのニードル弁３０と、密閉ケース４０と、ストッパ機構１と、支持部材５と、を備えている。
【００２２】
弁ハウジング１０はステンレス等で略円筒形状に形成されており、その内側に弁室１０Ｒを有している。弁ハウジング１０の外周片側には弁室１０Ｒに導通される第１継手管１０１が接続されるとともに、下端から下方に延びる筒状部に第２継手管１０２が接続されている。また、第２継手管１０２の弁室１０Ｒ側には弁座リング１０３が嵌合されている。弁座リング１０３の内側は弁ポート１０３ａとなっており、第２継手管１０２は弁ポート１０３ａを介して弁室１０Ｒに導通される。なお、第１継手管１０１、第２継手管１０２及び弁座リング１０３は、弁ハウジング１０に対してろう付け等により固着されている。
【００２３】
ステッピングモータ２０は、「作動部材」としてのロータ軸２０１と、密閉ケース４０の内部に回転可能に配設された「ロータ」としてのマグネットロータ２０２と、密閉ケース４０の外周においてマグネットロータ２０２に対して対向配置されたステータコイル２０３と、その他、図示しないヨークや外装部材等により構成されている。ロータ軸２０１はブッシュ２０２ａを介してマグネットロータ２０２の中心に取り付けられ、このロータ軸２０１は弁ハウジング１０側に延設されている。
【００２４】
ニードル弁３０は円筒状の弁ホルダ３０１の下端部に固着されており、この弁ホルダ３０１は、後述の支持部材５のガイド孔５ｂ内に嵌合されて軸線Ｌ方向に摺動可能に配設されている。なお、弁ホルダ３０１内には、バネ受け３０２が軸線Ｌ方向に移動可能に設けられ、バネ受け３０２とニードル弁３０との間に圧縮コイルバネ３０３が所定の荷重を与えられた状態で取り付けられている。
【００２５】
支持部材５は合成樹脂等で形成されており、弁ハウジング１０側の基部５１と、基部５１より僅かに径の小さな大径部５２と、大径部５２より径の小さな小径部５３とを有している。そして、支持部材５は、基部５１にインサート成形等により一体に設けられた固定金具５４を介して弁ハウジング１０の上端部に溶接により固定されている。支持部材５の小径部５３から大径部５２にかけてその中心には、軸線Ｌと同軸の「固定側ネジ部」としての雌ねじ部５ａとそのねじ孔が形成されるとともに、基部５１の中心には雌ねじ部５ａのねじ孔よりも径の大きな円筒形状のガイド孔５ｂが形成されている。なお、密閉ケース４０は、上端部が塞がれた略円筒形状に形成されており、支持部材５の固定金具５４と共に弁ハウジング１０の上部に溶接によって気密に固定されている。
【００２６】
ロータ軸２０１の支持部材５側の外周には「可動側ねじ部」としての雄ねじ部２０１ａが形成されており、この雄ねじ部２０１ａが支持部材５の雌ねじ部５ａに螺合されている。そして、支持部材５のガイド孔５ｂ内で、弁ホルダ３０１の上端部がロータ軸２０１の下端部に係合され、弁ホルダ３０１及びニードル弁３０はロータ軸２０１によって回転可能に吊り下げた状態で支持されている。
【００２７】
以上の構成により、ステッピングモータ２０の駆動により、マグネットロータ２０２及びロータ軸２０１が回転し、ロータ軸２０１の雄ねじ部２０１ａと支持部材５の雌ねじ部５ａとのねじ送り機構により、ロータ軸２０１が軸線Ｌ方向に移動する。そして、ニードル弁３０が軸線Ｌ方向に移動して弁座リング１０３に対して近接又は離間する。これにより、弁ポート１０３ａが開閉され、第１継手管１０１から第２継手管１０２へ、あるいは第２継手管１０２から第１継手管１０１へ流れる冷媒の流量が制御される。そして、マグネットロータ２０２の上下の回転位置は、後述のようにストッパ機構１により規制される。
【００２８】
このように電動弁１００は、雌ねじ部５ａを有する支持部材５と、雌ねじ部５ａに螺合する雄ねじ部２０１ａを有するロータ軸２０１と、ロータ軸２０１に設けられ弁ポート１０３ａの開度を調整するニードル弁３０（弁部材）とを備え、ステッピングモータ２０（モータ部）のマグネットロータ２０２（ロータ）の回転運動を支持部材５とロータ軸２０１とのねじ送り機構によりニードル弁３０の直線運動に変換し、ニードル弁３０を弁ポート１０３ａに対して進退させる電動弁である。
【００２９】
ストッパ機構１は、支持部材５の大径部５２に軸線Ｌ回りに回転可能に設けられた可動ストッパ１１と、支持部材５の小径部５３に固定された下端固定ストッパ１２と、マグネットロータ２０２の裏面で該マグネットロータ２０２とロータ軸２０１に固着された下端側回転ストッパ１３と、支持部材５の大径部５２の周囲に配設された圧縮ねじりコイルばね１４と、支持部材５のガイド孔５ｂ内で、ロータ軸２０１に固着された上端側回転ストッパ１５と、ガイド孔５ｂの天井部に設けられた上端固定ストッパ１６とを備えている。
【００３０】
図５は可動ストッパ１１の４面図、図８は可動ストッパ１１、下端固定ストッパ１２及び下端側回転ストッパ１３の部分の分解斜視図である。図５及び図８に示すように、可動ストッパ１１は、支持部材５の大径部５２を嵌め込む挿通孔１１ａと、この挿通孔１１ａの周囲の一部に軸線Ｌ方向に立設する縦壁部１１ｂと、を有している。この縦壁部１１ｂの端部には三角突起１１ｃを有し、この三角突起１１ｃの軸線Ｌと平行な端面は被係合面１１ｄとなっている。また、縦壁部１１ｂの被係合面１１ｄの内側端部から屈曲した面は、軸線Ｌを中心とする螺旋状の摺動面１１ｅとなっている。さらに、縦壁部１１ｂの軸線Ｌ回りの両側の側面は、軸線Ｌと平行な第１ストッパ面１１ｆ及び第２ストッパ面１１ｇとなっている。また、可動ストッパ１１の側部一箇所には圧縮ねじりコイルばね１４の端部を係止する係止溝１１ｈが形成されている。なお、支持部材５の基部５１の一部にも圧縮ねじりコイルばね１４の端部を係止する係止溝５１ｈが形成されている。以上の可動ストッパ１１は、挿通孔１１ａ内に支持部材５の大径部５２を嵌め込むことにより、支持部材５に対して回転可能となっている。
【００３１】
図６は下端固定ストッパ１２の４面図である。図６及び図８に示すように、下端固定ストッパ１２は、支持部材５の小径部５３を嵌合する嵌合孔１２ａと、この嵌合孔１２ａの外側の一部に切り欠き部１２ｂと、を有している。切り欠き部１２ｂの両側の軸線Ｌと平行な対向面は第１ストッパ面１２ｄと第２ストッパ面１２ｇとなっている。また、第１ストッパ面１２ｄの内側端部から屈曲した面は、軸線Ｌを中心とする螺旋状のガイド面１２ｅとなっている。以上の下端固定ストッパ１２は、嵌合孔１２ａ内に支持部材５の小径部５３を嵌合することにより、支持部材５に固着されている。
【００３２】
図７は下端側回転ストッパ１３の４面図である。図７及び図８に示すように、下端側回転ストッパ１３は、ロータ軸２０１を嵌合する嵌合孔１３ａと、この嵌合孔１３ａより径が大きく支持部材５の小径部５３を配置する凹部１３ｂと、凹部１３ｂの周囲の一部に軸線Ｌ方向に立設する係合部１３ｃと、を有している。係合部１３ｃの軸線Ｌと平行で軸線Ｌ回りの端部となる端面は主係合面１３ｄとなっている。また、係合部１３ｃの下部の先端面は、軸線Ｌ回りの周方向に雄ねじ又は雌ねじのリード角以上の角度で傾斜したテーパ面１３ｅ、および軸線Ｌに平行な面に対してテーパ面１３ｅと略対称な角度のテーパ面１３ｆとなっている。なお、テーパ面１３ｅと１３ｆの交差部はＲ形状とするのが良い。以上の下端側回転ストッパ１３は、嵌合孔１３ａ内にロータ軸２０１を嵌合することにより、マグネットロータ２０２の裏面に固着されている。
【００３３】
圧縮ねじりコイルばね１４は、その端部が可動ストッパ１１の係止溝１１ｈと支持部材５の係止溝５１ｈとに係止されており、この圧縮ねじりコイルばね１４は例えば図２に示す太矢印のような付勢力を働かす。すなわち、圧縮ねじりコイルばね１４は、支持部材５を基準にして、可動ストッパ１１を上から見て左回り（弁開方向）に常時付勢している。また、圧縮ねじりコイルばね１４は、支持部材５を基準にして、可動ストッパ１１軸線Ｌ方向で下端固定ストッパ１２側に常時付勢している。これにより、図２の自由状態では、可動ストッパ１１の被係合面１１ｄが下端固定ストッパ１２の第１ストッパ面１２ｄに当接されるとともに、可動ストッパ１１の摺動面１１ｅが下端固定ストッパ１２のガイド面１２ｅに当接されている。
【００３４】
ストッパ機構１は以下のように作用する。図２の自由状態では、前記のように被係合面１１ｄが第１ストッパ面１２ｄに当接するとともに、摺動面１１ｅがガイド面１２ｅに当接した状態で、可動ストッパ１１と下端固定ストッパ１２が係合している。下端側回転ストッパ１３及び係合部１３ｃは軸線Ｌ回りに回動自在となる。図２の状態から弁閉方向にマグネットロータ２０２が所定回数回転すると、図３のストッパ接触状態となる。この図３のストッパ接触状態では、下端側回転ストッパ１３の係合部１３ｃ（テーパ面１３ｅ）が可動ストッパ１１の三角突起１１ｃを押下し、可動ストッパ１１は軸線Ｌ方向に僅かに下降する。これにより係合部１３ｃは三角突起１１ｃを乗り越えてさらに回転する。そして、マグネットロータ２０２がこのストッパ接触状態からさらに弁閉方向に１回転すると、図４の下端停止状態となる。
【００３５】
この第１実施形態の電動弁は、図１及び図４に示す下端停止状態で、マグネットロータ２０２の下端位置が規制される。また、図２に示す自由状態で、マグネットロータ２０２は自由回転できる。また、図３に示すストッパ接触状態で、マグネットロータ２０２に設けた下端側回転ストッパ１３が可動ストッパ１１の三角突起１１ｃと接触するが、マグネットロータ２０２は回転できる。
【００３６】
図９−１及び図９−２は可動ストッパ１１と下端側回転ストッパ１３の動作の詳細を示す図であり、図９−１（Ａ）は弁閉方向に回転するときのストッパ接触状態を示す図、図９−１（Ｂ）は弁閉方向に回転するときの停止位置で停止するまでの状態を示す図、図９−２は弁開方向に回転するときの状態を示す図である。なお、図９−１及び図９−２では要部の面だけに符号を付記してある。
【００３７】
図９−１（Ａ）では、マグネットロータの回転により、（ａ）から（ｂ）、（ｃ）の位置になり、係合部１３ｃのテーパ面１３ｅが可動ストッパ１１の三角突起１１ｃに当接し、可動ストッパ１１を僅かに押し下げる。（ｄ）、（ｅ）のようにテーパ面１３ｅが三角突起１１ｃから離脱すると、可動ストッパ１１は元の位置に復帰し、摺動面１１ｅがガイド面１２ｅに当接する。そして、可動ストッパ１１は停止したまま、係合部１３ｃ（マグネットロータ２０２）は回転する。
【００３８】
図９−１（Ｂ）の（ｆ）は、図９−１（Ａ）の（ａ）の状態から１回転した状態であり、係合部１３ｃはねじ送り機構の１ピッチ分だけ下がった位置にある。これにより（ｇ）の状態では、係合部１３ｃの主係合面１３ｄが可動ストッパ１１の被係合面１１ｄに当接し、係合部１３ｃと可動ストッパ１１とが係合する。このまま係合部１３ｃ（マグネットロータ２０２）がさらに回転すると、（ｈ）の状態のように、可動ストッパ１１の摺動面１１ｅが下端固定ストッパ１２のガイド面１２ｅに沿って摺動しながら、可動ストッパ１１が係合部１３ｃによって連れ回される。このとき摺動面１１ｅとガイド面１２ｅの螺旋形状により、可動ストッパ１１は下端側回転ストッパ１３に近づくように変位し、（ｉ）のように可動ストッパ１１の第２ストッパ面１１ｇが下端固定ストッパ１２の第２ストッパ面１２ｇに当接し、可動ストッパ１１の回転が規制される。
【００３９】
図９−２の弁開方向の回転では、図９−１（Ｂ）の（ｉ）の下端停止位置から下端側回転ストッパ１３の弁開方向の回転に伴い可動ストッパ１１の被係合面１１ｄが圧縮ねじりコイルばね１４の回転方向の付勢力により下端固定ストッパ１２の第１ストッパ面１２ｄに当接するまで連れ回りするとともに、可動ストッパ１１の摺動面１１ｅが下端固定ストッパ１２のガイド面１２ｅに沿って摺動すことで、可動ストッパ１１は下端停止位置（ｉ）より下降した位置になる。さらに下端側回転ストッパが１回転すると（ｊ）の状態のように、下端側回転ストッパはねじ送り機構の１ピッチ分だけ上昇し、係合部１３ｃのテーパ面１３ｆが可動ストッパ１１の三角突起１１ｃに当接し、（ｋ）の状態のように可動ストッパ１１を僅かに押し下げる。そして、係合部１３ｃが三角突起１１ｃから離脱すると、可動ストッパ１１は元の位置に復帰する。
【００４０】
以上のように、ストッパ機構１は、支持部材５に軸線Ｌ回りに回転可能に設けられた可動ストッパ１１と、支持部材５と固定関係にあり可動ストッパ１１の回転を所定の位置で規制する下端固定ストッパ１２と、マグネットロータ２０２に設けられ、マグネットロータ２０２が停止位置に到るまでの間に可動ストッパ１１に係合して、可動ストッパ１１を所定の位置まで連れ回す下端側回転ストッパ１３の係合部１３ｃと、可動ストッパ１１が係合部１３ｃにより連れ回される間に可動ストッパ１１を軸線Ｌ方向で下端側回転ストッパ１３に近づくように変位させる摺動面１１ｅ及びガイド面１２ｅ（カム構造部）とで構成されている。
【００４１】
そして、ストッパ機構１において、マグネットロータ２０２が停止位置に到るまでの間に、係合部１３ｃが可動ストッパ１１に係合して、可動ストッパ１１を停止位置まで連れ回し、その間に可動ストッパ１１は摺動面１１ｅ及びガイド面１２ｅにより、軸線Ｌ方向で下端側回転ストッパ１３に近づくように変位されるので、停止位置での可動ストッパ１１の被係合面１１ｄと係合部１３ｃの主係合面１３ｄとの接触面の軸方向接触長さ（高さ）がねじ送り機構の１ピッチ分以上に大きくなる。すなわち、当接面の軸線方向の接触長さをねじ送り機構の１ピッチ分以上に大きなものとでき、大きなストッパ接触面積を確保できるため、マグネットロータを所定の回転方向の位置で確実に停止できるとともにモータの回転力に耐え得る堅牢なストッパ機構１となる。また、この第１実施形態では、ストッパ機構１は、マグネットロータ２０２の内側に設けられているので、電動弁１００自体の軸線Ｌ方向の長さを小型化することができる。
【００４２】
図１０は本発明の第２実施形態の電動弁の下端停止状態を示す一部破砕側面図である。以下の各実施形態において、ストッパ機構の部分の符号については、その数字の最上位桁が実施形態の番号であり、第１実施形態と同様な要素及び対応する要素には下位桁の数字を第１実施形態と同数字としている。また、第１実施形態と同じ要素には第１実施形態と同符号を付記し、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００４３】
この第２実施形態におけるストッパ機構２は、可動ストッパ２１、下端固定ストッパ２２、下端側回転ストッパ２３、圧縮ねじりコイルばね２４を備えている。また、可動ストッパ２１は、縦壁部２１ｂ、三角突起２１ｃ、被係合面２１ｄ、摺動面（カム構造部）２１ｅ、第１ストッパ面２１ｆ、第２ストッパ面２１ｇ、係止溝２１ｈ、を備えている。また、下端固定ストッパ２２は、第１ストッパ面２２ｄ、第２ストッパ面２２ｇ、ガイド面２２ｅ（カム構造部）を備えている。さらに、下端側回転ストッパ２３は、係合部２３ｃ、主係合面２３ｄ、テーパ面２３ｅ、及び軸線Ｌに平行な面に対してテーパ面２３ｅと略対称な角度のテーパ面２３ｆを備えている。これらの各部の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００４４】
この第２実施形態では、下端側回転ストッパ２３の係合部２３ｃが傾斜した主係合面２３ｄを有するとともに、可動ストッパ２１が主係合面２３ｄに当接する傾斜した被係合面２１ｄを有している。そして、主係合面２３ｄと被係合面２１ｄとが、下端側回転ストッパが弁閉方向に回転する際、前記下端固定ストッパ２２の螺旋状のガイド面２２ｅと前記可動ストッパ２１の螺旋状の摺動面２１ｅとが相互に押し付ける方向に当接するよう構成されている。これにより、マグネットロータ２０２の回転に伴って可動ストッパ２１の摺動面２１ｅが下端固定ストッパ２２のガイド面２２ｅに圧接するように作用し、この摺動面２１ｅとガイド面２２ｅとの接触抵抗によりマグネットロータ２０２の回転を減速させることができ、停止時の衝撃や作動音の低減を図ることができる。また、この第２実施形態では、ストッパ機構２は、マグネットロータ２０２の内側に設けられているので、電動弁１００自体の軸線Ｌ方向の長さを小型化することができる。
【００４５】
図１１は本発明の第３実施形態の電動弁の下端停止状態を示す一部破砕側面図である。この第３実施形態におけるストッパ機構３は、可動ストッパ３１、下端固定ストッパ３２、下端側回転ストッパ３３、圧縮ねじりコイルばね３４を備えている。また、可動ストッパ３１は、縦壁部３１ｂ、三角突起３１ｃ、被係合面３１ｄ、摺動面（カム構造部）３１ｅ、第１ストッパ面３１ｆ、第２ストッパ面３１ｇ、係止溝３１ｈ、を備えている。また、下端固定ストッパ３２は、第１ストッパ面３２ｄ、第２ストッパ面３２ｇ、ガイド面３２ｅ（カム構造部）を備えている。さらに、下端側回転ストッパ３３は、係合部３３ｃ、主係合面３３ｄ、テーパ面３３ｅ、及び軸線Ｌに平行な面に対してテーパ面３３ｅと略対称な角度のテーパ面３３ｆを備えている。これらの各部の作用効果は第１実施形態と同様である。なお、この第３実施形態は、ストッパ機構３をマグネットロータ２０２の下端部に設けたものである。
【００４６】
図１２は本発明の第４実施形態の電動弁の下端停止状態の縦断面図、図１３は第４実施形態の電動弁の下端停止状態を示す図１２のＢ矢視一部破砕側面図、図１４は第４実施形態の電動弁の上端停止状態を示す図１２のＢ矢視一部破砕側面図である。この第４実施形態におけるストッパ機構は、マグネットロータ２０２の下端位置を規制するストッパ機構４Ｄ（上側）と、第１実施形態の図１の上端側回転ストッパ１５と上端固定ストッパ１６に代えて、ママグネットロータ２０２の上端位置を規制するストッパ機構４Ｕ（下側）とを備えている。なお、ストッパ機構４Ｕの詳細な符号は図１４に記載してある。このストッパ機構４Ｄ，４Ｕは、可動ストッパ４１、下端固定ストッパ４２、下端側回転ストッパ４３、圧縮ねじりコイルばね４４を備えている。また、可動ストッパ４１は、縦壁部４１ｂ、三角突起４１ｃ、被係合面４１ｄ、摺動面（カム構造部）４１ｅ、第１ストッパ面４１ｆ、第２ストッパ面４１ｇ、係止溝４１ｈ、を備えている。また、下端固定ストッパ４２は、第１ストッパ面４２ｄ、第２ストッパ面４２ｇ、ガイド面４２ｅ（カム構造部）を備えている。さらに、下端側回転ストッパ４３は、係合部４３ｃ、主係合面４３ｄ、テーパ面４３ｅ、及び軸線Ｌに平行な面に対してテーパ面４３ｅと略対称な角度のテーパ面４３ｆを備えている。これらの各部の作用効果は第１実施形態と同様である。さらにストッパ機構４Ｕは、可動ストッパ４１′、上端固定ストッパ４２′、上端側回転ストッパ４３′、圧縮ねじりコイルばね４４を備えている。また、可動ストッパ４１′は、縦壁部４１′ｂ、三角突起４１′ｃ、被係合面４１′ｄ、摺動面（カム構造部）４１′ｅ、第１ストッパ面４１′ｆ、第２ストッパ面４１′ｇ、係止溝４１′ｈ、を備えている。また、上端固定ストッパ４２′は、第１ストッパ面４２′ｄ、第２ストッパ面４２′ｇ、ガイド面４２′ｅ（カム構造部）を備えている。さらに、上端側回転ストッパ４３′は、係合部４３′ｃ、主係合面４３′ｄ、テーパ面４３′ｅ、及び軸線Ｌに平行な面に対してテーパ面４３′ｅと略対称な角度のテーパ面４３′ｆを備えている。このストッパ機構Ｕは、マグネットロータ２０２の上端位置を規制する際に、ストッパ機構４Ｄとは逆に、上端側回転ストッパ４３′と可動ストッパ４１′が係合して連れ回される間に可動ストッパ４１′を軸線方向に変位させ、更に、回転方向に拘わらず、可動ストッパ４１′を軸線方向に押し上げるような機構となっており、ロータ２０２の上端位置で停止する際に、上端側回転ストッパ４３′の係合部４３′ｃと可動ストッパ４１′ｃとの当接面の軸線方向接触長さが固定側ねじ部又は可動側ねじ部のねじピッチ以上となる。この第４実施形態でも、ストッパ機構４Ｄ，４Ｕは、マグネットロータ２０２の内側に設けられているので、電動弁１００自体の軸線Ｌ方向の長さを小型化することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について、雌ねじを有する支持部材とこの雌ねじに螺合する雄ねじを有する作動部材を備えた電動弁について図面を参照して詳述してきたが、支持部材に雄ねじが設けられ、作動部材に雌ねじが設けられた電動弁でもよく、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１        ストッパ機構
１１      可動ストッパ
１１ａ    挿通孔
１１ｂ    縦壁部
１１ｃ    三角突起
１１ｄ    被係合面
１１ｅ    摺動面（カム構造部）
１１ｆ    第１ストッパ面
１１ｇ    第２ストッパ面
１１ｈ    係止溝
１２      下端固定ストッパ
１２ａ    嵌合孔
１２ｂ    切り欠き部
１２ｄ    第１ストッパ面
１２ｇ    第２ストッパ面
１２ｅ    ガイド面（カム構造部）
１３      下端側回転ストッパ
１３ａ    嵌合孔
１３ｂ    凹部
１３ｃ    係合部
１３ｄ    主係合面
１３ｅ    テーパ面
１３ｆ    テーパ面
１４      圧縮ねじりコイルばね
２        ストッパ機構
２１      可動ストッパ
２１ｂ    縦壁部
２１ｃ    三角突起
２１ｄ    被係合面
２１ｅ    摺動面（カム構造部）
２１ｆ    第１ストッパ面
２１ｇ    第２ストッパ面
２１ｈ    係止溝
２２      下端固定ストッパ
２２ｄ    第１ストッパ面
２２ｇ    第２ストッパ面
２２ｅ    ガイド面（カム構造部）
２３      下端側回転ストッパ
２３ｃ    係合部
２３ｄ    主係合面
２３ｅ    テーパ面
２３ｆ    テーパ面
２４      圧縮ねじりコイルばね
３        ストッパ機構
３１      可動ストッパ
３１ｂ    縦壁部
３１ｃ    三角突起
３１ｄ    被係合面
３１ｅ    摺動面（カム構造部）
３１ｆ    第１ストッパ面
３１ｇ    第２ストッパ面
３１ｈ    係止溝
３２      下端固定ストッパ
３２ｄ    第１ストッパ面
３２ｇ    第２ストッパ面
３２ｅ    ガイド面（カム構造部）
３３      下端側回転ストッパ
３３ｃ    係合部
３３ｄ    主係合面
３３ｅ    テーパ面
３３ｆ    テーパ面
３４      圧縮ねじりコイルばね
４Ｄ，４Ｕ  ストッパ機構
４１      可動ストッパ
４１ｂ    縦壁部
４１ｃ    三角突起
４１ｄ    被係合面
４１ｅ    摺動面（カム構造部）
４１ｆ    第１ストッパ面
４１ｇ    第２ストッパ面
４１ｈ    係止溝
４２      下端固定ストッパ
４２ｄ    第１ストッパ面
４２ｇ    第２ストッパ面
４２ｅ    ガイド面（カム構造部）
４３      下端側回転ストッパ
４３ｃ    係合部
４３ｄ    主係合面
４３ｅ    テーパ面
４３ｆ    テーパ面
４４      圧縮ねじりコイルばね
５        支持部材
５ａ      雌ねじ部（固定側ねじ部）
５ｂ      ガイド孔
５１ｈ    係止溝
１０      弁ハウジング
１０Ｒ    弁室
１０１    第１継手管
１０２    第２継手管
１０３    弁座リング
１０３ａ  弁ポート
２０      ステッピングモータ（モータ部）
２０１    ロータ軸（作動部材）
２０１ａ  雄ねじ部（可動側ねじ部）
２０２    マグネットロータ（ロータ）
３０      ニードル弁（弁部材）
４０      密閉ケース
１００    電動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
2018179236.tif 000013
【図１１】
2018179236.tif 000014
【図１２】
2018179236.tif 000015
【図１３】
2018179236.tif 000016
【図１４】
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