(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通させる弁孔とを有するボディと、
前記弁孔の開口端部に形成された弁座に接離して弁部を開閉する弁体と、
前記弁体を前記弁部の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、
前記ロータに連動して回転し、先端側に開口する内空部を有し、その内空部に前記弁体を部分的に挿通するようにして軸線方向に摺動可能に支持するシャフトと、
前記内空部に配置され、前記弁体を前記シャフトの先端開口部から突出させる方向に付勢するためのスプリングと、
前記内空部に配置されて前記スプリングと前記弁体との間に介装され、一端側で前記スプリングを受け、他端側で前記弁体の端部と当接するばね受けと、
前記ロータの回転運動を、前記シャフトの軸線方向の並進運動に変換する作動変換機構と、
を備え、
前記弁体と前記ばね受けとの互いの当接面がそれぞれ球面とされ、その一方の当接面が凸球面とされ、他方の当接面が前記凸球面よりも曲率半径が大きい凹球面とされ、
前記弁体の球面の中心が、前記弁体の軸線上に位置することを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記弁体が前記弁座に着座したときの前記弁体と前記弁座との摩擦力が、前記弁体と前記ばね受けとの摩擦力よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記ばね受けは、前記シャフトの内周面に沿って軸線方向に摺動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁。
【請求項４】
前記弁体は、前記シャフトに摺動可能に支持される本体と、前記本体の先端側に設けられて前記弁座に着脱する弁形成部と、前記本体の後端側にて半径方向に突出する係止部と、を含み、前記弁体の球面が前記係止部の後端側に設けられ、
前記シャフトは、前記弁体の本体を摺動可能に貫通させ、後端面にて前記係止部を軸線方向に係止することにより前記弁体の脱落を防止する支持部を含み、
開弁時においては、前記ばね受けを介して伝達される前記スプリングの付勢力により前記係止部が前記支持部の後端面に当接する状態が保持され、
閉弁時においては、前記弁体が前記弁座に着座することによる反力で前記ばね受けを介して前記スプリングが押し縮められ、前記係止部が前記支持部の後端面から離間することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動弁。
【請求項５】
前記弁体の一端部がその先端に向けて断面が小さくなる形状を有し、その先端部が前記弁孔に挿入されることにより、前記弁体が前記弁座に着座することを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
【請求項６】
前記支持部において前記弁体を挿通する部分の軸線方向の長さが、前記弁体の本体の直径よりも大きいことを特徴とする請求項４または５に記載の電動弁。
【請求項７】
前記作動変換機構は、前記シャフトに一体に設けられた雄ねじ部と、前記ボディに一体に設けられて前記雄ねじ部と噛合する雌ねじ部とを含むねじ機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動式の電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置の冷凍サイクルには一般に、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された液冷媒を絞り膨張させて霧状の気液混合冷媒にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するエバポレータ等が設けられている。膨張弁としては、エバポレータの出口側の冷媒の温度および圧力を感知して弁部が自律的に開閉する機械式の膨張弁が広く用いられている。一方、近年の電気自動車やハイブリッド車両の普及に伴い、駆動部にステッピングモータを用いて弁開度の精密な制御を実現する電動膨張弁も採用されつつある。
【０００３】
このような電動膨張弁は、ボディに設けられた小口径の弁孔を開閉するために例えばニードル状の弁体を有し、また、ロータの回転運動をシャフトの並進運動に変換してその弁体を駆動する作動変換機構を有する（例えば特許文献１参照）。この作動変換機構は、例えばボディとシャフトとの間に設けられたねじ機構からなる。ロータと共にシャフトが回転すると、そのねじ機構によりシャフトが軸線方向に駆動される。弁体はシャフトの先端に支持され、弁孔の開口端部に形成された弁座に着脱して弁部を開閉する。弁体の着座性能を確保するために、弁体はシャフトに弾性的に相対変位可能に支持される。
【０００４】
具体的には、シャフトの先端部が中空形状とされ、弁体が部分的に挿通される形で摺動可能に支持される。シャフトの内空部には、弁体を閉弁方向、つまり弁体をシャフトから突出させる方向に付勢するスプリングが配設される。弁体が着座する際にはそのスプリングが弾性変形し、その弾性反力により弁体を弁座に押し付けるため、良好な着座性能が得られる。また、このように弁体を弾性的に支持することで、弁体の着座後にシャフトを停止させることができるため、弁体につながる部品の公差や部品間の組み付け誤差を吸収することができる。なお、シャフトの先端部には弁体の後端部を係止可能な支持部が設けられているため、弁体がシャフトから脱落することはない。
【０００５】
このような構成により、弁体とシャフトとは基本的に一体となって回転および並進運動を行うが、弁体が着座を開始すると弁座から摩擦力を受けるため、閉弁時にスプリングが弾性変形する期間に弁体とシャフトとが相対変位する。その相対変位によってスプリングが捩れ、その捩れ力が弁体に作用すると、着座後の弁体の姿勢を崩してしまう可能性がある。そこで、特許文献１の構成では、弁体とスプリングとの間に球状のばね受け（ボール）が介装される。それにより、仮にスプリングが捩れたとしても、その捩れ力がボールの回転により開放されて弁体には伝達され難くなり、安定した閉弁状態の実現が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１９６８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、発明者らの検証により、上述した構成ではボールの自由度が高いためにその中心が弁体の軸線上から外れ、弁体にすりこぎ運動をさせ易くなることが分かった。そして、それが弁体の局所的な擦れによる弁座の偏摩耗を進行させることが分かった。このような弁座の偏摩耗は、弁孔の断面形状をいびつにし、当該電動弁に当初設定された流量特性を変化させる可能性がある。
【０００８】
なお、このような問題は、上記電動膨張弁に限らず、弁体がシャフトに弾性的に支持され、ロータの回転運動をそのシャフトの並進運動に変換して弁体を駆動する電動弁には同様に発生し得る。
【０００９】
本発明の目的の一つは、モータ駆動式の電動弁における流量特性の変化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、モータ駆動式の電動弁である。この電動弁は、上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、導入ポートと導出ポートとを連通させる弁孔とを有するボディと、弁孔の開口端部に形成された弁座に接離して弁部を開閉する弁体と、弁体を弁部の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、ロータに連動して回転し、先端側に開口する内空部を有し、その内空部に弁体を部分的に挿通するようにして軸線方向に摺動可能に支持するシャフトと、内空部に配置され、弁体をシャフトの先端開口部から突出させる方向に付勢するためのスプリングと、内空部に配置されてスプリングと弁体との間に介装され、一端側でスプリングを受け、他端側で弁体の端部と当接するばね受けと、ロータの回転運動を、シャフトの軸線方向の並進運動に変換する作動変換機構と、を備える。
【００１１】
弁体とばね受けとの互いの当接面がそれぞれ球面とされ、その一方の当接面が凸球面とされ、他方の当接面が凸球面よりも曲率半径が大きい凹球面とされる。弁体の球面の中心が、弁体の軸線上に位置する。
【００１２】
この態様によると、弁体とばね受けとの互いの当接面をそれぞれ球面としたことにより、両者の軸線をずれ難くすることができる。また、弁体およびばね受けの一方の当接面を凸球面とし、他方の当接面をそれよりも曲率半径が大きい凹球面とすることで、球面形状同士の構造上の拘束を緩和し、弁体に適度な調心機能を発揮させることもできる。その結果、弁座の摩耗による流量特性の変化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モータ駆動式の電動弁における流量特性の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る電動弁の構成を表す一断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】ロータおよび作動ロッドの構成部品を表す分解斜視図である。
【図４】弁体およびばね受けの各構成の詳細を表す図である。
【図５】制御弁の動作を表す断面図である。
【図６】弁体およびばね受けの支持構造を表す部分拡大図である。
【図７】弁体とばね受けとの当接状態を表す説明図である。
【図８】凸球面と凹球面との半径比と、最大接触応力、接触面半径との関係を表す図である。
【図９】実施形態による作用効果を表す図である。
【図１０】比較例における弁体の調心機能を表す模式図である。
【図１１】球面接触による作用を示す図である。
【図１２】変形例に係る電動弁の主要部を表す図である。
【図１３】他の変形例に係る電動弁の主要部を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。
【００１６】
図１は、実施形態に係る電動弁の構成を表す一断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態の電動弁は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される電動膨張弁として具体化されている。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された液冷媒を絞り膨張させて霧状の気液混合冷媒にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するエバポレータ等が設けられている。この冷凍サイクルを循環する冷媒には潤滑用のオイル（冷凍機油）が含まれ、循環路に配置された各機器の摺動部に適度な潤滑がなされる。なお、以下では便宜上、主要構成である膨張弁の構造を中心に説明し、それ以外の詳細な説明については省略する。
【００１７】
図１に示すように、電動弁１は、ステッピングモータ駆動式の電動膨張弁として構成され、弁本体２とモータユニット４とを組み付けて構成されている。弁本体２は、弁部を収容するボディ５を有する。モータユニット４は、ボディ５の上端開口部を封止するように取り付けられている。ボディ５は、角柱状の第１ボディ６の上半部に段付円筒状の第２ボディ８を組み付けて構成される。第１ボディ６はアルミニウム合金からなり、第２ボディ８は銅合金からなる。なお、変形例においては、第２ボディ８をステンレス鋼（以下「ＳＵＳ」と表記する）にて構成してもよい。
【００１８】
第１ボディ６の一側面の上部には上流側から冷媒を導入する導入ポート１０が設けられ、反対側面の下部には下流側へ冷媒を導出する導出ポート１２が設けられている。第１ボディ６の中央には上下方向の接続通路１４が形成され、その上流側通路１６が導入ポート１０に連通し、下流側通路１８が導出ポート１２に連通している。第１ボディ６の上半部には、上方に向けて段階的に拡径する段付円孔状の取付孔２０が形成されている。接続通路１４は、取付孔２０の一部を構成する。
【００１９】
一方、第２ボディ８は、その外径および内径が下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなし、取付孔２０と相補形状の外形を有する。第２ボディ８は、第１ボディ６の上方から取付孔２０に嵌合させるようにして取り付けられる。第１ボディ６と第２ボディ８との間には、接続通路１４の位置にシール用のＯリング２２が介装されている。
【００２０】
第２ボディ８の下端部には弁孔２４が設けられ、その上端開口部に弁座２６が形成されている。第２ボディ８における導入ポート１０との対向面には、内外を連通する連通孔２８が設けられている。弁孔２４は、この連通孔２８を介して上流側通路１６と連通する。また、連通孔２８の外側には第２ボディ８を上下に貫通する連通路３０が設けられ、上流側通路１６の冷媒をモータユニット４側にも導入できるようにされている。
【００２１】
第２ボディ８の内方には、モータユニット４のロータ３１から同軸状に延びる作動ロッド３２（主軸）が挿通されている。作動ロッド３２は、一端部（下端部）にニードル状の弁体３４を支持している。弁体３４が弁座２６に上流側から着脱することにより弁部を開閉する。
【００２２】
第２ボディ８の軸線方向中段には円筒状の滑り軸受３６が圧入され、その直上段には円筒状のガイド部材３８（「円筒部材」として機能する）が圧入されている。本実施形態では滑り軸受３６として、筒状の金属メッシュを芯材として補強した樹脂軸受を用いている。滑り軸受３６は、その樹脂材としてポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」と表記する）を用いた無給油軸受（自己潤滑性を有する軸受）である。滑り軸受３６は、サイジング加工を施すことにより、内径の寸法精度および第２ボディ８との同軸性が高められている。このような工夫により、滑り軸受３６の低摩擦および耐摩耗性を維持するとともに、耐荷重性能を高めている。なお、変形例においては、金属メッシュに代えて鋼板材を芯材としてもよい。
【００２３】
ガイド部材３８の内周面には雌ねじ３９（「雌ねじ部」として機能する）が形成されている。ガイド部材３８は、ＳＵＳからなる管材の内周面に雌ねじ３９を切削加工して得られる。本実施形態では、雌ねじ３９を推力が大きく耐摩耗に優れた台形ねじにて構成している。変形例においては、雌ねじ３９を三角ねじにて構成してもよい。ガイド部材３８の軸線方向中央には半径方向外向きに突出するフランジ部４０が設けられ、そのフランジ部４０の下面が第２ボディ８の段部に係止されることにより、その圧入量が規制されている。より詳細には、ガイド部材３８は第２ボディ８に対して軽圧入されており、第２ボディ８の上端に締結される小径のリングねじ４２によって上方から押さえられるように固定されている。なお、変形例においては、ガイド部材３８を第２ボディ８に対して圧入のみにより固定してもよい。
【００２４】
図２にも示すように、第２ボディ８の上面にはラックガイド４４（「ガイド部材」として機能する）が立設されている。ラックガイド４４は、下半部が大径部４６、上半部が小径部４８とされており、下端部が第２ボディ８の上面に固定されている。より詳細には、第２ボディ８の上面に環状の嵌合溝５０を成形することにより得られた円ボス部５２にラックガイド４４の下端部を外挿嵌合させ、第２ボディ８の上端に締結される大径のリングねじ５４によって上方から押さえるように固定している。円ボス部５２は、弁孔２４と同軸に形成された「嵌合部」として機能する。なお、変形例においては、ラックガイド４４を第２ボディ８に対して圧入又は加締めにより固定してもよい。
【００２５】
本実施形態では、第２ボディ８を旋盤による旋削加工により成形しているため、弁孔２４（弁座２６）、滑り軸受３６が圧入される段部の嵌合孔、ガイド部材３８が圧入される段部の嵌合孔、および円ボス部５２が同軸となる。このため、滑り軸受３６、ガイド部材３８およびラックガイド４４の弁孔２４（弁座２６）に対する同軸度が高い。滑り軸受３６は、シャフト６０の下端部を支持する「支持部」として機能する。
【００２６】
図１に示すように、作動ロッド３２は、シャフト６０、ウォーム６２およびストッパ６４を組み付けて構成される。シャフト６０は、ＳＵＳからなる棒材を切削加工して得られ、下半部が拡径されて円筒状に形成されており、その外周面に雄ねじ６６が形成されている。本実施形態では、雄ねじ６６を推力が大きく耐摩耗性に優れた台形ねじにて構成している。変形例においては、雄ねじ６６を三角ねじにて構成してもよい。この雄ねじ６６は、ガイド部材３８の雌ねじ３９と螺合する。雄ねじ６６と雌ねじ３９とは、ボディ５に対してシャフト６０を軸線方向に相対変位させるリードねじであり、後述する「ねじ機構」を構成する。すなわち、シャフト６０の下半部が「雄ねじ部」として機能する。なお、本実施形態では、雄ねじ６６および雌ねじ３９に対してＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理を施してその耐荷重性能を高めている。なお、変形例においては、ＤＬＣ処理に代えて耐荷重性能、耐摩耗性、摺動抵抗低減に優れた他の表面処理を採用してもよい。あるいは、析出硬化型のステンレスを採用してもよい。
【００２７】
シャフト６０の上半部にストッパ６４およびウォーム６２が外挿されている。シャフト６０の上半部の断面が非円形に構成され、ストッパ６４およびウォーム６２も同形状の挿通孔を有する。このため、ストッパ６４およびウォーム６２がシャフト６０に挿通嵌合された後にそれらが相対変位することが防止されている。ストッパ６４は、シャフト６０の下半部とウォーム６２との間に挟持されている。
【００２８】
シャフト６０の下半部には、下方（つまりシャフト６０の先端側）に向けて開口する内空部Ｓが設けられている。内空部Ｓには、上方からスプリング６３（「付勢部材」として機能する）、ばね受け６５、弁体３４が収容されている。シャフト６０の下端開口部には、円筒状のブッシュ６７（圧入ブッシュ）が同心状に圧入され、弁体３４を摺動可能に下方から支持する。弁体３４はＳＵＳからなり、ばね受け６５およびブッシュ６７は銅合金からなる。ブッシュ６７は「支持部」として機能する。なお、シャフト６０とブッシュ６７が一体であるため、両者を合わせて広義に「シャフト」と捉えることもできる。ブッシュ６７の下端開口部は、そのシャフトの「先端開口部」を構成する。
【００２９】
弁体３４は、ブッシュ６７を貫通するが、その上端部に半径方向外向きに突出するフランジ部６９を有する。そのフランジ部６９の下面がブッシュ６７の上面に係止されることにより、弁体３４の下方への脱落が防止されている。ばね受け６５は、スプリング６３による下方（閉弁方向）への付勢力を弁体３４に伝達する。なお、弁体３４の上端が半球状の凸球面とされ、ばね受け６５の底面が凹球面とされており、両者は互いの球面にて当接する。このような構成により、弁体３４とばね受け６５との軸線がずれ難くなり、仮にずれたとしても両者間の調心作用が得られるようになる。また、弁体３４は、弁座２６に接触していない状態においてはブッシュ６７およびばね受け６５と一体に回転するが、弁座２６に接触した状態においては摩擦により回転が規制される。弁体３４の曲面形状は、このようなときにばね受け６５との間に摩耗が発生することを抑制する。そして、弁体３４とばね受け６５との球面接触により、弁孔２４および弁座２６に対する弁体３４の自律調心機能が適度に発揮されるようにしている。その詳細については後述する。
【００３０】
ラックガイド４４は、小径部４８における周方向の１箇所が半径方向外向きに凹状に窪み、所定幅にて上下にフラットに延びるガイド部６８となっている。ガイド部６８は、ウォーム６２の軸線と平行に延在し、小片状のラック７０が収容されている。ラック７０は角柱状の本体７１を有する。その本体７１は、ガイド部６８と相補形状となる断面長方形状をなし、その内面側においてウォーム６２と噛合する。ラック７０は、ウォーム６２の回転に伴ってガイド部６８にガイドされつつ上下方向に並進する。本体７１の上面にはラック７０が上死点に位置したときに係止される係止部７２が突設され、下面にはラック７０が下死点に位置したときに係止される係止部７４が突設されている。このラック７０の構成および動作の詳細については後述する。
【００３１】
ラックガイド４４の大径部４６と小径部４８との境界である段部には、内外を連通する連通孔７６が設けられている。また、ラックガイド４４の下端部の内周面には、内外を連通するための連通溝７７が形成されている。この連通溝７７は、連通路３０の一部を構成する。このような構成により、上流側通路１６の冷媒がモータユニット４側にも導入される。また、シャフト６０の軸線方向中間部には、内外を連通させる連通孔１５０が形成されている。連通孔１５０は、連通路３０の一部を構成し、導入ポート１０と内空部Ｓとを連通させる。導入ポート１０から連通路３０に導入された液冷媒は、連通孔１５０、内空部Ｓ、弁体３４とブッシュ６７との間隙を通り、ブッシュ６７の下端開口部から導出される。すなわち、連通孔１５０を含む連通路３０は、内空部Ｓに液冷媒を導入する「冷媒導入通路」として機能する。大径部４６は、ロータ３１の下端部に小さなクリアランスをあけて挿通されている。そのクリアランスは、ロータ３１の触れ回りを防止できる程度に設定されている。
【００３２】
一方、モータユニット４は、ロータ３１とステータコイル３３とを含むステッピングモータとして構成されている。モータユニット４は、有底円筒状のキャン３５を有し、そのキャン３５の内方にロータ３１を配置し、外方にステータコイル３３を配置して構成されている。キャン３５は、弁体３４およびその駆動機構が配置される空間を覆うとともにロータ３１を内包する筒状部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間と作用しない外方の非圧力空間とを画定する。
【００３３】
キャン３５は、非磁性である円筒状の本体８０と、本体８０の上端開口部を閉止する円板状の端部材８２と、本体８０の下端に連設された環状の接続部材８４とを含む。接続部材８４は、その下端部に雄ねじが形成されており、リングねじとしても機能する。第１ボディ６の上端部にはこの雄ねじと螺合可能な雌ねじが形成されており、接続部材８４を第１ボディ６に螺合して締結することにより、モータユニット４をボディ５に対して固定することができる。図示のように、接続部材８４は、第２ボディ８の上半部に外挿されるようにして組み付けられる。第１ボディ６の上端部と接続部材８４との間にはシール用のＯリング８６が介装され、導入ポート１０から導入された冷媒が、キャン３５とボディ５との間を通って外部に漏洩することが防止されている。なお、変形例においては、キャン３５（接続部材８４）を第１ボディ６に対して圧入、加締め、溶接等により固定してもよい。
【００３４】
ステータコイル３３は、励磁コイル８８を収容し、キャン３５の外周に配設されている。ステータコイル３３は、ボディ５に対して固定されている。なお、ステータコイル３３のボディ５に対する接続は、例えばねじ止めや溶接、蝋付け、カシメ等により行うことができる。ステータコイル３３は、冷媒の圧力の影響を受けない大気中に配置されるため、電動弁１が適用される環境、例えば自動車搭載環境下での振動に耐え得る強度で固定されれば十分であり、耐圧固定が必要なキャン３５ほどの固定強度は必要ない。
【００３５】
ロータ３１は、シャフト６０を軸線とする円筒状のロータコア９０と、ロータコア９０の外周に沿って設けられたマグネット９２を備える。ロータコア９０の内方にはそのほぼ全長にわたる内部空間が形成されている。ロータコア９０の内周面には、軸線に平行に延びるガイド部９４が周方向に４５度おきに設けられている。ガイド部９４は、軸線に平行に延びる突条（リブ）により構成されている。
【００３６】
複数のガイド部９４の上端部が半径方向内向きに延出し、円筒軸９６にて連結されている。この円筒軸９６が、作動ロッド３２の上端部に同軸状に固定されている。この固定は、円筒軸９６を作動ロッド３２の上端部に嵌合させ、ナット９８を締結することにより行われる。円筒軸９６の所定箇所には、ラック７０の上死点を規定するためのストッパ９９が設けられている。
【００３７】
以上のような構成により、ロータ３１は、その回転軸となる作動ロッド３２がラックガイド４４の小径部４８と滑り軸受３６とにより２点支持される。また、ラックガイド４４の大径部４６とガイド部９４とのクリアランスがロータ３１の振れを制限可能となるように設定されている。このため、電動弁１が車両に搭載されても、ロータ３１は、振動の影響を受け難く、軸線周りに安定に回転することができる。なお、作動ロッド３２は、ウォーム６２の位置においてラックガイド４４に軸支されることになるが、ウォーム６２とラックガイド４４とがいずれも自己潤滑性の樹脂材からなるため、両者間に摩耗の問題が生じることはない。
【００３８】
ロータ３１の回転に伴ってラック７０は上下に並進する。ロータ３１の一方向への回転に伴ってラック７０が上昇し、予め定める上死点に到達すると、ラック７０とストッパ９９とが互いを係止することによりシャフト６０の回転を規制する。それにより、シャフト６０の下方（閉弁方向）への変位が規制される。このとき、シャフト６０はその下死点に位置する。また、ロータ３１の他方向（反対方向）への回転に伴ってラック７０が下降し、予め定める下死点に到達すると、ラック７０とストッパ６４とが互いを係止することによりシャフト６０の回転を規制する。このとき、シャフト６０はその上死点に位置する。それにより、シャフト６０の上方（開弁方向）への変位が規制される。すなわち、本実施形態において、ストッパ９９が「第１ストッパ」として機能し、ストッパ６４が「第２ストッパ」として機能する。そして、ウォーム６２、ラック７０、ストッパ６４およびストッパ９９が、シャフト６０の一方向および他方向への回転量を制限するための「ストッパ機構」として機能する。
【００３９】
次に、電動弁１を構成する各部の詳細について説明する。
図３は、ロータ３１および作動ロッド３２の構成部品を表す分解斜視図である。シャフト６０は、下方から上方に向けて段階的に小径化する段付円柱状の概形を有する。シャフト６０における雄ねじ６６の直上段には、非円形の断面を有する（いわゆるＤカット構造）嵌合部１０２が設けられている。雄ねじ６６の内方に内空部Ｓが形成されており、嵌合部１０２の平坦面を成形する際に内空部Ｓの一部が露出する形で連通孔１５０が形成される。その際、図示のように雄ねじ６６の上端部が一部切り欠かれる。ただし、その切欠部１５２は、雄ねじ６６において雌ねじ３９とは噛合しない位置に形成されている（図１，図２参照）。すなわち、連通孔１５０は、シャフト６０における雄ねじ６６と、ガイド部材３８の雌ねじ３９とが噛合しない部分に形成されている。シャフト６０の上端部には雄ねじ１０４が形成されている。シャフト６０の下端開口部からスプリング６３、ばね受け６５、弁体３４が順次挿入され、これらがブッシュ６７を圧入することによりシャフト６０内に保持される。
【００４０】
作動ロッド３２は、このシャフト６０の上方からストッパ６４、ウォーム６２を順次挿通して組み付けられる。ストッパ６４およびウォーム６２は、それぞれガラス繊維を含有したポリフェニレンサルファイド（以下「ＰＰＳ」と表記する）等の樹脂材（ガラス繊維強化樹脂）を射出成形することにより得られ、嵌合部１０２と相補形状の挿通孔が設けられている。このため、ストッパ６４およびウォーム６２は、シャフト６０への組み付けと同時に位置決めがなされ、また組み付け後のずれが防止される。連通孔１５０は、ストッパ６４と雄ねじ６６との間隙に開口するように形成される。
【００４１】
電動弁１の組み付けの際には、図１に示したように、第２ボディ８に対して滑り軸受３６およびガイド部材３８が順次組み付けられ、リングねじ４２により固定される。この状態から上記のように組み付けられた作動ロッド３２をガイド部材３８に螺合して同軸状に組み付ける。その後、ラック７０をウォーム６２に噛合させた状態でラックガイド４４を上方から組み付ける。このとき、ラック７０がガイド部６８に収まるよう位置合わせをしながら、ラックガイド４４の下端部を円ボス部５２に嵌合させ、リングねじ５４により第２ボディ８に固定する。この状態からロータコア９０をラックガイド４４に外挿させるようにして組み付け、ロータコア９０から突出した雄ねじ１０４にナット９８を締結することにより、ロータ３１を作動ロッド３２に固定する。なお、変形例においては、ロータコア９０とシャフト６０との固定を止め輪やプッシュナットによる接合としてもよい。
【００４２】
図４は、弁体３４およびばね受け６５の各構成の詳細を表す図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）は弁体３４の構成を示す。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図である。（Ｃ）は弁体３４がシャフト６０内に挿通されたときの状態を示す。図４（Ｄ）〜（Ｇ）はばね受け６５の構成を示す。（Ｄ）は平面図であり、（Ｅ）は（Ｄ）のＣ−Ｃ矢視断面図であり、（Ｆ）は（Ｄ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。（Ｇ）はばね受け６５がシャフト６０内に挿通されたときの状態を示す。
【００４３】
図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、弁体３４は、ニードル状をなし、長尺状の本体１１０と、本体１１０の先端側に設けられた弁形成部１１２と、本体１１０の後端側にて半径方向に突出するフランジ部６９とを有する。弁体３４の凸球面Ｓ１は、フランジ部６９の後端側に設けられている。図１に示したように、本体１１０は、ブッシュ６７の内周面に沿って摺動可能に支持される。弁形成部１１２は、先端に向けて断面が小さくなるテーパ形状を有する。弁形成部１１２が弁孔２４に挿入されることにより、弁体３４が弁座２６に着座する。フランジ部６９は、「係止部」として機能し、その下面がブッシュ６７の上面に係止されることで、弁体３４のシャフト６０からの脱落が防止される。弁体３４のフランジ部６９には、その周縁部に複数の平坦面１６０（本実施形態では３つ）が等間隔で設けられている。それにより、図４（Ｃ）に示すように、シャフト６０の内壁と各平坦面１６０との間隙が形成され、それらの間隙が連通路３０の一部を構成する。
【００４４】
一方、図４（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、ばね受け６５は、上半部が縮径された段付円柱状をなし、その下面が凸球面Ｓ１と当接可能な凹球面Ｓ２とされている。ばね受け６５の周縁部に複数の平坦面１６２（本実施形態では４つ）が等間隔で設けられている。それにより、図４（Ｇ）に示すように、シャフト６０の内壁と各平坦面１６２との間隙が形成され、それらの間隙が連通路３０の一部を構成する。ばね受け６５は、シャフト６０の内空部Ｓの内周面に沿って軸線方向に摺動可能に支持される。
【００４５】
以上のように構成された電動弁１は、モータユニット４の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。以下、電動弁１の全体動作について説明する。図５は、制御弁の動作を表す断面図である。既に説明した図１は閉弁状態を示し、図５は全開状態を示している。
【００４６】
電動弁１の流量制御において、車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル８８に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ３１が回転すると、それに伴ってシャフト６０も回転する。このとき、シャフト６０は、ガイド部材３８との間のねじ機構（リードねじ）により上下方向、つまり弁部の開閉方向に並進し、弁部の開度が設定開度に調整される。すなわち、このねじ機構は、ロータ３１の軸線周りの回転運動をシャフト６０（作動ロッド３２）の軸線方向の並進運動（直進運動）に変換することにより弁体３４を弁部の開閉方向に駆動する「作動変換機構」として機能する。
【００４７】
また、ラック７０がガイド部６８にそって駆動されることにより、弁体３４の動作範囲は、図１に示される下死点と図５に示される上死点との範囲に規制される。すなわち、図１に示す閉弁状態からロータ３１が一方向に回転駆動（正転）されることにより、弁体３４が開弁状態となる。すなわち、ロータ３１とともに回転するシャフト６０がねじ機構によって上昇し、ブッシュ６７が弁体３４を吊り上げるようにして開弁方向に変位させる。このとき、シャフト６０と一体に上昇するウォーム６２に対し、ラック７０は反対方向（つまり下方）に並進する。ロータ３１が一方向に回転されるにつれて弁部の開度が大きくなり、ラック７０が下死点に到達すると、図５に示すように、ストッパ６４ひいてはロータ３１の回転が係止され、弁体３４は全開位置に停止される。
【００４８】
一方、ロータ３１が他方向(反対方向）に回転駆動（逆転）されると、弁部の開度は小さくなる。すなわち、ロータ３１とともに逆回転するシャフト６０がねじ機構によって下降し、弁体３４がブッシュ６７に支持されたまま閉弁方向に変位する。このとき、スプリング６３の付勢力がばね受け６５を介して弁体３４に伝達されるため、弁体３４はブッシュ６７と一体に安定に変位する。このとき、シャフト６０と一体に下降するウォーム６２に対し、ラック７０は反対方向（つまり上方）に並進する。それにより、ラック７０が上死点に到達すると、図１に示すように、ストッパ９９ひいてはロータ３１の回転が係止され、弁体３４は閉弁位置に停止される。なお、弁体３４が弁座２６に着座すると同時にブッシュ６７との係合状態が解除されるため、弁体３４と弁座２６との間に軸線周りの大きな回転力が作用することもない。
【００４９】
このように、ロータ３１の回転によりシャフト６０とラック７０とが軸線方向に対して互いに反対向きに並進するように構成され、ラック７０がロータ３１の内部空間に収まるように変位する。このため、電動弁１の内部機構全体としての軸線方向の並進ストロークを小さく抑えることができ、電動弁１をコンパクトに構成することができる。
【００５０】
ロータ３１の回転数は制御指令値としての駆動ステップ数に対応するため、図示しない制御部は、電動弁１を任意の開度に制御することができる。本実施形態では、ロータ３１の１回転あたり、弁体３４が０．５ｍｍストロークする。
【００５１】
電動弁１には、エバポレータの出口温度等に基づいて演算された弁開度に基づく指令信号が入力される。電動弁１は、その指令信号に基づいて弁開度を制御する。コンデンサ側から導入ポート１０を介して電動弁１に導入された液冷媒は、その弁部を通過することにより絞り膨張（断熱膨張）されて霧状の気液混合冷媒となり、導出ポート１２からエバポレータに向けて導出される。
【００５２】
図６は、弁体３４およびばね受け６５の支持構造を表す部分拡大図である。本図は図１および図２に示される各断面に対して軸線周りに４５度をなす断面を示す。図７は、弁体３４とばね受け６５との当接状態を表す説明図である。図７（Ａ）は互いの当接面に荷重が作用した状態を示す。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ部拡大図である。
【００５３】
図６に示すように、弁体３４は、その本体１１０がブッシュ６７により軸線方向に摺動可能に支持される。本実施形態では、弁体３４の円滑な摺動を確保するために、本体１１０の外径ｄ１とブッシュ６７の内径ｄ２との差が、０．０１ｍｍ≦ｄ２−ｄ１≦０．０３ｍｍの公差を満たすように設定されている。また、弁体３４の安定した摺動を確保するために、ブッシュ６７において弁体３４を挿通する部分の軸線方向の長さＬが、弁体３４の本体１１０の直径よりも大きくなるようにしている。具体的には、ブッシュ６７において本体１１０を支持する部分の長さＬを、１≦Ｌ／ｄ１≦１．５を満たす値に設定している。支持長さＬが上記範囲よりも小さいと、弁体３４がシャフト６０の軸線（弁孔２４の軸線）に対して傾き易くなり、上記範囲よりも大きいと、上記公差を満たす加工が困難になることを考慮したものである。
【００５４】
本実施形態では図示のように、弁孔２４の開口端が軸線に対して直角な平坦面とされ、弁体３４のテーパ状の弁形成部１１２が弁孔２４に対して挿抜される。弁座２６は、当初はエッジ状であるが、弁体３４の着脱が繰り返される初期段階で弁形成部１１２のテーパ面になじむように適度に摩耗し、この初期摩耗により微小なテーパ面として落ち着くこととなる。この弁座２６のテーパ面は、軸線に対してほぼ対称な形となる。本実施形態では、この初期摩耗が偏摩耗となることを抑制するために、上述のように、弁体３４とばね受け６５との双方の当接面を球面としている。このような構成において、弁体３４が弁座２６に着座したときの弁体３４と弁座２６との摩擦力が、弁体３４とばね受け６５との摩擦力よりも大きくなるように各部材の形状や材質の選定がなされている。
【００５５】
図７（Ａ）に示すように、凸球面Ｓ１の中心Ｏ１は、弁体３４の軸線Ｌ１上に位置する（一点鎖線参照）。一方、凹球面Ｓ２の中心Ｏ２は、ばね受け６５の軸線Ｌ２上に位置する（二点鎖線参照）。図示の例では、弁体３４とばね受け６５の互いの軸線がほぼ一致している。本実施形態では、凹球面Ｓ２の曲率半径（以下「球座半径Ｒ」ともいう）を凸球面Ｓ１の曲率半径（以下「球半径ｒ」ともいう）よりも大きくしている。具体的には、１．４ｒ≦Ｒ≦４ｒが満たされるように両球面の形状および大きさが設定されている。
【００５６】
これは以下の理由による。すなわち、本実施形態では、弁体３４の弁座２６からのリフト量を細かく制御するために、図６等に示すリードねじ（雄ねじ６６、雌ねじ３９）のピッチをできるだけ小さくしている。ただし、リードねじの歯型加工性精度、耐久性、強度等を考慮すると、その小ピッチ化にも限度がある。そこで、そのピッチを０．５〜０．６ｍｍに設定している。さらにリード角やねじの効率を考慮し、雄ねじ６６の外径を３．５〜６．０ｍｍ程度としている。この雄ねじ６６の内方にスプリング６３，ばね受け６５，弁体３４等を配置することを考慮し、シャフト６０の内空部Ｓの内径を２．５〜４．５ｍｍ程度に設定する。そして、この内径に収まるように凸球面Ｓ１の球半径ｒを１ｍｍ≦ｒ≦２ｍｍとなるようにした。また、その凸球面Ｓ１に当接する凹球面Ｓ２の球座半径Ｒを、１．４ｒ≦Ｒ≦４ｒを満たすように設定した。
【００５７】
また、上記設定については、接触応力に関するヘルツの理論も考慮した。すなわち、図７（Ｂ）にも示すように、弁体３４が着座した際に弁体３４とばね受け６５との間に荷重Ｆが作用し、凸球面Ｓ１と凹球面Ｓ２との接触面ＣＳに接触応力σの応力分布ができることを考える。このとき、接触面ＣＳは、軸線Ｌ１，Ｌ２に対してほぼ垂直となり、半径ｒc（「接触面半径ｒc」ともいう）の円形状となる。接触応力σは、接触面ＣＳの中心において最大接触応力σmaxとなり、半径方向外向きに小さくなる。
【００５８】
図８は、凸球面Ｓ１と凹球面Ｓ２との半径比Ｒ／ｒと、最大接触応力σmax、接触面半径ｒcとの関係（解析結果）を表す図である。同図の横軸は半径比Ｒ／ｒを示し、縦軸は最大接触応力σmax、接触面半径ｒcをそれぞれ示す。図中の太線が最大接触応力σmaxを示し、細線が接触面半径ｒcを示す。同図には、凸球面Ｓ１の球半径ｒが１．０ｍｍ（細点線）、１．２ｍｍ（粗点線）、１．４ｍｍ（実線）、１．６ｍｍ（一点鎖線）、１．８ｍｍ（二点鎖線）、２．０ｍｍ（破線）の場合がそれぞれ示されている。ここでは、弁体３４とばね受け６５とを同種の金属と仮定し、それらの縦弾性係数Ｋを１９５ＭＰa、降伏応力σsを３２０ＭＰaとして試算している。
【００５９】
この解析結果から以下のことが分かる。すなわち、球半径ｒと球座半径Ｒとの比である半径比Ｒ／ｒが大きくなるほど接触面半径ｒcが小さくなり、最大接触応力σmaxは大きくなる。ただし、半径比Ｒ／ｒが４を超えると収束傾向にある。なお、ヘルツの理論によると、最大接触応力σmaxが降伏応力σsの２倍を上回ると（σmax＞２σs）、接触面ＣＳがその全面で降伏し、塑性変形と摩耗による永久的な平面が形成される。初期摩耗による弁体３４と弁座２６とのなじみを考慮すると、σmax≦２．４σsとするのが好ましい（二点鎖線枠参照）。一方、半径比Ｒ／ｒが１に近づくと、凸球面Ｓ１と凹球面Ｓ２との当接状態が嵌合に近い形となり、弁体３４とばね受け６５とがその当接部の形状により互いを拘束し易い状態となる。その結果、弁体３４の自律調心機能が得られなくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、弁体３４の適度な調心機能を確保しつつ、弁体３４とばね受け６５との摩耗を抑制できる範囲を上記設定範囲（１．４ｒ≦Ｒ≦４ｒ：太線矢印参照）とした。
【００６０】
図９は、実施形態による作用効果を表す図である。図９（Ａ）は、本実施形態による弁部の耐摩耗試験の結果を示す。すなわち、弁体とばね受けとが互いの球面にて当接し、かつ球面半径比Ｒ／ｒが上記設定範囲となる構造について、弁部を繰り返し開閉作動させたときの開弁位置を計測した。一方、図９（Ｂ）は、比較例による弁部の耐摩耗試験の結果を示す。この比較例は、特許文献１に示されるように弁体側の当接面を平坦面とし、ばね受け側の当接面を球面としたものである。各図の横軸は原点からの駆動パルス数を示し、縦軸は弁部の開口面積を示す。なお、ここでいう「原点」とは、シャフト６０が下死点に位置してロータ３１の回転が停止する位置を意味する。
【００６１】
この下死点の近傍においては、図６に示したように、弁体３４のフランジ部６９がブッシュ６７から離間し、弁体３４とシャフト６０との作動連結が解除される。すなわち、開弁時においては、ばね受け６５を介して伝達されるスプリング６３の付勢力によりフランジ部６９がブッシュ６７の上端面に当接する状態が保持されるが、閉弁時においては、弁体３４が弁座２６から受ける反力によりスプリング６３が押し縮められ、フランジ部６９がブッシュ６７の上端面（後端面）から離間する。
【００６２】
図９（Ａ）に示すように、本実施形態によれば、弁部を１０万回開閉作動させたとしても、原点を基準とした閉弁位置（弁体３４が弁座２６に完全に着座して開口面積がゼロとなる位置）は、ほぼ変化しないことが分かる。これは、上述のように弁体３４とばね受け６５とを球面接触とすることで、両者の軸がずれ難くなり、また弁体３４の調心機能が適度に発揮されて偏摩耗が抑制され、弁座２６が微小な初期摩耗に落ち着いたことによると考えられる。なお、原点位置と閉弁位置との間に所定パルス分の制御が存在する。これは、弁体３４が弁座２６に着座した後、シャフト６０が下死点に到達されるまでの期間（例えば着座から１／３〜１回転の期間）、スプリング６３が押し縮められつつシャフト６０の回転が継続されることを意味する。
【００６３】
これに対し、比較例においては、弁部の開閉を繰り返すにつれて閉弁位置が原点に近づいている。これは、弁体とばね受けとが球面と平坦面とで当接するため、両者の軸がずれ易くなることに起因すると考えられる。すなわち、その軸ずれにより弁体に横力が加わり、弁体が偏心した状態で弁座に着座する片当りが繰り返される。また、その軸ずれにより着座後に弁体のすりこぎ運動が引き起こされる。それらの要因により、弁座に偏摩耗を生じさせ、着座のたびにその偏摩耗を進行させたものと考えられる。言い換えれば、本実施形態によればそのような事態を回避でき、弁座の摩耗による流量特性の変化を抑制することができる。
【００６４】
ここで、本実施形態および比較例における着座メカニズムについての考察を示す。図１０は、比較例における弁体の調心機能を表す模式図である。図１０（Ａ）〜（Ｇ）は、開弁状態から閉弁状態への移行過程における弁体の動作を例示する。図１１は、球面接触による作用を表す図である。図１１（Ａ）および（Ｂ）は、弁体とばね受けとが平面と球面とで接触する場合を示す。図１１（Ｃ）は、弁体とばね受けとが球面同士で接触する場合を示す。各図の上段は着座後の弁体とばね受けの動作を示し、中段はその弁体とばね受けとの当接部近傍を示し、下段はばね受けの当接面の摩耗状態を下方からみた様子を示す。
【００６５】
図１０（Ａ）に示すように、弁体１３４とばね受け１６５とが平面と球面とで接触する構成において、両者の軸線がずれている場合を想定する。図示の例では、弁体１３４の軸線Ｌ１が弁座２６（弁孔２４）の軸線Ｌ３とずれており、その結果、弁体１３４の軸線Ｌ１とばね受け１６５の軸線Ｌ２とがずれている。図示のように弁体１３４が弁孔２４から完全に離間した状態においては、弁体１３４とばね受け１６５とは一体に回転する。
【００６６】
この状態からシャフト６０が下降すると、図１０（Ｂ）に示すように、弁体１３４が弁座２６に対して軸線をずらした状態で接触する片当りの状態となり、弁体１３４は、弁座２６に局部的に接触した状態で滑りながら回転する。さらにシャフト６０が下降すると、図１０（Ｃ）に示すように、弁体１３４が弁座２６からの抗力を受けて傾くとともに、弁体１３４とばね受け１６５とが滑り始め、弁体１３４がすりこぎ運動を行うようになる。それにより、弁座２６に局所的な摩耗（偏摩耗）が生じることとなる。ただし、図１０（Ｄ）および（Ｅ）に示すように、弁体１３４のテーパ面が弁孔２４に挿入されていくことで、弁体１３４が弁孔２４と軸線を合わせるよう自律的に調心動作を行うようになる。このようにして、図１０（Ｆ）に示すように、弁体１３４が弁座２６に着座すると、弁体１３４が回転を停止するとともに、ばね受け１６５に対して完全に滑る状態となる。着座後もシャフト６０が所定量下降するため、図１０（Ｇ）に示すように、弁体１３４はブッシュ１６７から離間する。弁体１３４が閉弁動作を繰り返すごとに上述したすりこぎ運動がなされると、弁座２６の偏摩耗が進行し、電動弁の流量特性が変化する原因となる。
【００６７】
図１１（Ａ）および（Ｂ）には、ばね受け１６７の当接面が平面となっている他の比較例を示す。この比較例においても、上述したすりこぎ運動が生じ易い。図１１（Ａ）に示すように、弁体３４とばね受け１６７の軸線が一致する理想的な状態を保つことができれば、着座を繰り返してもばね受け１６７の摩耗面ＦＳを小さく抑制でき、接触面ＣＳを小さく維持できる。その結果、着座時にばね受け１６７の回転力が弁体３４に伝わり難く、弁座２６の偏摩耗を抑制できる。しかしながら、実際には、平面と球面との間に拘束力がないために両者の軸線一致を維持するのは難しい。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、弁体３４とばね受け１６７とは互いの軸線がずれ易く、弁体３４のすりこぎ運動が生じ易い。このため、着座を繰り返す過程でばね受け１６７の摩耗面ＦＳが大きくなり、それにより接触面ＣＳも大きくなる。その結果、着座後もばね受け１６７の回転力が弁体３４に大きく伝わり、偏摩耗が進行し易い。
【００６８】
この点につき、本実施形態では図１１（Ｃ）に示すように、弁体３４とばね受け６５との当接面を球面同士としたため、軸ずれが生じ難く、着座を繰り返してもばね受け６５の摩耗面ＦＳを小さく維持でき、接触面ＣＳを小さく維持できる。その結果、着座後にばね受け６５の回転力が弁体３４に伝わることを抑制でき、弁座２６の偏摩耗を抑制できる。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００７０】
図１２は、変形例に係る電動弁の主要部を表す図である。図１２（Ａ）は、弁体およびばね受けの支持構造を表す部分拡大図である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＣ部拡大図である。本変形例では、弁孔２２４の開口端部にテーパ面２３０を設け、弁座２６をその内周端に設定している。このような構成により、弁体３４側のテーパ面と弁孔２２４側のテーパ面２３０とが早期になじみ易くなり、弁座２６の偏摩耗を抑制することができる。
【００７１】
図１３は、他の変形例に係る電動弁の主要部を表す図である。本変形例では、上記実施形態とは逆に、弁体２３４に凹球面Ｓ２が設けられ、ばね受け２６５に凸球面Ｓ１が設けられている。このような構成によっても球面同士の調心作用（軸ずれ抑制作用）が得られ、両球面の半径比Ｒ／ｒを上記設定範囲内とすることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
上記実施形態では、上記電動弁のモータをステッピングモータとする例を示したが、ＤＣモータその他のモータとしてもよい。
【００７３】
上記実施形態では、上記電動弁を小口径の膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない制御弁としてもよい。例えば、大口径の開閉弁又は流量調整弁として構成してもよい。
【００７４】
上記実施形態では、ニードル状の弁体３４を採用する例を示したが、弁体としてそれ以外の形状を採用してもよい。例えば、図４（Ｂ）に示した本体１１０の先端部に、その本体１１０よりも外径が大きい弁形成部を設けてもよい。その場合、弁形成部には球状、円柱状、テーパ状等様々な形状を採用することができる。弁形成部を大きくすることで、弁部にて制御する流量を大きくすることができる。ただし、本体１１０の後端側には、上記実施形態や変形例と同様に凸球面又は凹球面を設けるものとする。
【００７５】
上記実施形態では、弁孔２４の内径が弁体３４（弁形成部１１２）の外径よりも小さく、弁体３４が弁座２６に着脱する構成を示した。変形例においては、弁孔の内径を弁体（形成部）の外径より大きくし、弁体が弁座の反力を受けることなく弁孔に挿抜されるスプール弁としてもよい。このような電動弁であっても、上記実施形態又は変形例の球面当接構造を採用することにより、弁体の自律調心機能を高めることができる。
【００７６】
上記実施形態では、シャフト６０がロータ３１と同軸状に設けられる例を示した。変形例においては、ロータとシャフトとが互いに異なる軸線上に設けられる構成としてもよい。例えば、両者の軸線が平行にずれる構成としてもよい。そして、ロータの軸とシャフトとの間にギヤ機構を介在させてもよい。
【００７７】
上記実施形態の電動弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにコンデンサに代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。
【００７８】
上記実施形態では、上記電動弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用する例を示したが、車両用に限らず電動膨張弁を搭載する空調装置に適用可能である。また、冷媒以外の流体の流れを制御する電動弁として構成することもできる。
【００７９】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  電動弁、４  モータユニット、５  ボディ、１０  導入ポート、１２  導出ポート、２４  弁孔、２６  弁座、３１  ロータ、３２  作動ロッド、３４  弁体、３９  雌ねじ、６０  シャフト、６３  スプリング、６４  ストッパ、６５  ばね受け、６６  雄ねじ、６７  ブッシュ、６９  フランジ部、７０  ラック、９９  ストッパ、１１０  本体、１１２  弁形成部、２３０  テーパ面、２３４  弁体、２６５  ばね受け、ＣＳ  接触面、Ｏ１  中心、Ｏ２  中心、Ｒ  球座半径、Ｓ  内空部、Ｓ１  凸球面、Ｓ２  凹球面。
【図１】
0006518910.tif 000002
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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