(57)【要約】      （修正有）【課題】弁室内の高圧の冷媒圧力が内部に及ぶキャンの耐圧性の向上を図った電動弁を提供する。【解決手段】電動弁１は、弁室及びその内部に形成された弁座６２を有する弁本体１０と、弁座６２に接離して流体の通過流量を調整する弁体６１と、弁本体１０に固着され弁室１２と連通した円筒状のキャン３０と、キャン３０の外周部に装着されるモータ励磁用ステータ２と、キャン３０の内周部に回転自在に支持されステータ２によって回転駆動されるロータ組立体８と、ロータ組立体８の回転を弁体６１の弁座６２に対する接離動作に変換する送りねじ機構１ｃとを備えている。キャン３０の頂部はドーム状に形成されるとともに、キャン３０と別体で且つロータ組立体３０の回転軸におけるキャン３０の頂部側の端部を支持する支持部材３００が設けられている。【選択図】図１
2008267464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室及びその内部に形成された弁座を有する弁本体と、前記弁座に接離して流体の通過流量を調整する弁体と、前記弁本体に固着され前記弁室と連通した円筒状のキャンと、該キャンの外周部に装着されるモータ励磁用ステータと、前記キャンの内周部に回転自在に支持され前記ステータによって回転駆動されるロータと、前記ロータの回転を前記弁体の前記弁座に対する接離動作に変換する送りねじ機構とを備え、前記キャンの頂部をドーム状に形成するとともに、前記キャンと別体で且つ前記ロータの回転軸における前記キャンの頂部側の端部を支持する支持部材を設けたことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記キャンの前記頂部は、半球状よりも背の低い略ドーム状に形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】
前記支持部材は、一枚の金属板をプレス成形したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ロータの回転軸が嵌入される筒状の内側ハブ部と、前記キャンの内壁に係合し、前記内側ハブ部と同じ方向に突出した筒状の外側ハブ部と、前記内側ハブ部と前記外側ハブ部とを一体的に連結する平板状のフランジ部とを有することを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
【請求項５】
前記ロータの回転を前記送りねじ機構に減速して伝達させるため、前記ロータと前記送りねじ機構との間を伝動連結するギア減速機部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、空気調和機の冷媒の流量を制御するのに用いられる電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータを介して弁の開閉を行ういわゆる電動弁としては、大きく分けて次の二つのタイプが知られている。第１のタイプは、ロータの回転を直接にねじ機構に伝達して弁の開閉を行うようにしたもので、例えば特許文献１に開示されている。第２のタイプは、ロータの回転を減速装置で減速してねじ機構に伝達する減速装置を備えたもので、例えば特許文献２や特許文献３等に開示されている。
【０００３】
図１２には、既存の電動弁の一形態として、モータの回転を遊星歯車機構のような減速装置で減速し冷媒に対して隔壁を構成するベローズを採用している電動弁（特許文献２参照）の一例が断面図として示されている。
【０００４】
図１２に示す電動弁は、弁座１２と弁室１４を有する弁本体１０を備えており、弁室１４内に配置されている弁体３０が弁座１２に対して離接する。弁室１４に連通する２本の配管２０、２２が弁本体１０に取り付けられている。弁本体３０には弁棒３２が連結される。弁本体１０の上部の開口部に載置されたリング部材３８は、例えばカシメ加工部Ｋ１、或いははんだ付けによって弁本体１０に固定されている。リング部材３８と弁棒３２との間には、ベローズ４８が設けられ、冷媒の浸入をシールする。弁棒３２の上端部には、ボール３６の受け部材３４が挿入固定されている。ボール３６の上部には、ねじ軸５２が当接され、ねじ機構により軸方向の推力を弁棒３２側へ伝達する。
【０００５】
弁本体１０の上端の外周部には、弁本体の一部を構成するフランジ部材７０が溶接等の手段により固定され、これによって外気と遮断し、ガスや水分等の浸入を防止している。フランジ部材７０の上部には受け部材８０が固着される。受け部材８０の外周側には、円筒部材８２が取付けられ、受け部材８０の内周側には、雌ねじ部材９０が取付けられる。フランジ部材７０の上部には、非磁性の金属材で作られる円筒形状のキャン１００が溶接等で固着される。キャン１００の外側には、駆動モータの一例としてのステッピングモータ用の励磁装置Ｍが取り付けられる。
【０００６】
励磁装置Ｍは、樹脂モールド１２０と、その内に装備されるボビン１３０に巻き付けたコイル１４０と、このコイルへの通電によって励磁されるステータ２を有し、コイル１４０はリード１４２を介して給電される。励磁装置Ｍの下部に備わる取付用金具１８０の穴１８２をキャン１００に形成した突起１０２に係合することにより、励磁装置Ｍはキャン１００に対して着脱自在に装着される。キャン１００の頂部には、円筒状の突部１０４が形成されており、突部１０４の内部には、固定シャフト１５２を支持する支持部材１５０が圧入固定される。キャン１００の内部には、ステッピングモータの永久磁石型のロータ組立体８が回転自在に配設される。ロータ組立体８は永久磁石材料で円筒状に作られ、樹脂等で作られる回転部材１６０と一体に形成される。回転部材１６０の回転力は、全体を符号４０で示す減速機構に伝達される。
【０００７】
ロータ内部に組込まれる減速機構４０は、大きな減速比を実現する遊星歯車機構を利用しており、回転部材１６０と一体に形成されるサンギア４１と、サンギア４１に噛み合い且つ円盤４２を有するキャリアによって回転自在に支持される遊星ギヤ４３と、遊星ギヤ４３が噛み合い且つ弁本体１０側に固定された円筒部材８２の内側に固定されるリング状の固定ギア４４と、キャリア全体を自由に回転できるように支持する出力ギア４５とを備えている。出力ギア４５は、固定ギア４４とは僅かに異なる数の歯数を持つ内歯を有し、受け部材８０上に回転摺動自在に支持されていて、下面側に突出するドライバ４６を備えている。ドライバ４６は、マイナスドライバ形状の駆動部５４を有し、ねじ軸５２に挿入される。ねじ軸５２の回転は、軸方向の移動に変換され、ボール３６を介して弁棒３２側へ伝達される。ロータ側の回転部材１６０と減速機構側の固定ギア４４との間に皿ばね１９０を介在させて回転部材１６０（サンギヤ４１）を支持部材１５０側へ付勢している。
【０００８】
ベローズ４８の弾性力及びベローズ４８の内外の圧力差に基づいた受圧荷重により、弁棒３２には上方に引き上げられる力が作用し、ねじ軸５２は常に上方向に押されて雌ねじ部材９０との間に存在するガタを吸収している。ベローズ４８によって弁室１４とキャン１００内部とが仕切られているので、弁室１４における冷媒圧力が高くてもキャン１００内部は低圧に保たれる。したがって、キャン１００の頂部に、シャフト１５２を支持する支持部材１５０を圧入固定するために、急な形状変形を伴う円筒状の突部１０４を形成しても、キャン１００には過大な応力が生じることはない。しかしながら、ベローズ４８は高価な部品であって、成形性が悪く、はんだ付け等の煩雑な組立作業を必要としており、電動弁の製造コスト低減のネックになっている。ベローズ４８を省略すると、弁室１４内部とキャン１００内部とが連通した状態となり、冷媒圧力が高い場合には、キャン１００の内部は高圧に曝され、上記のような円筒状の突部１０４が形成されているときにはキャン１００に過大な応力が発生する可能性があり、好ましくない。
【特許文献１】特開２０００−３５６２７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６３６９号公報
【特許文献３】特開２００３−２３２４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
弁室１４内の高圧の冷媒圧力がキャン１００内部に及ぶ場合に、キャン１００が内部の冷媒の高圧に耐え得る構造であり、そのときに、応力集中を生じさせる原因になる円筒状の突部に代わるシャフトの支持構造が得られれば好ましい。本発明の目的は、電動モータの回転出力によって弁の開閉を行なう電動弁において、弁室内の高圧の冷媒圧力が内部に及ぶキャンの耐圧性の向上を図った電動弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明による電動弁は、弁室及びその内部に形成された弁座を有する弁本体と、前記弁座に接離して流体の通過流量を調整する弁体と、前記弁本体に固着され前記弁室と連通した円筒状のキャンと、該キャンの外周部に装着されるモータ励磁用ステータと、前記キャンの内周部に回転自在に支持され前記ステータによって回転駆動されるロータと、前記ロータの回転を前記弁体の前記弁座に対する接離動作に変換する送りねじ機構とを備え、前記キャンの頂部を略ドーム状に形成するとともに、前記キャンと別体で且つ前記ロータの回転軸における前記キャンの頂部側の端部を支持する支持部材を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この電動弁によれば、キャンの頂部が略ドーム状に形成されているので、内部からの圧力に耐えて応力集中が生じにくい構造となっており、弁室内の高圧の冷媒圧力がキャン内部に及んでもキャンが変形しにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明による電動弁の実施例を説明する。図１は、本発明による電動弁の全体構造を示す断面図である。図１に示す実施例においては、図１２に示した電動弁を構成する部材や部位と同等のものには同じ符号を付す。全体を符号１で示す電動弁は、励磁機能で作用しステータ２とロータ組立体８とから成るモータを備える駆動部１ａと、当該駆動部１ａによる回転駆動力が入力されて歯車減速を行い減速した回転を出力するギア減速機部１ｂと、当該ギア減速機部１ｂからの減速回転をねじ作用によってねじ軸方向の変位に変換して出力する送りねじ機構部１ｃとを備えている。
【００１３】
符号３０は受け部材６８を介して弁本体１０に固着された気密容器である有頂円筒状のキャンであり、駆動部１ａは、キャン３０の外周部に配設されており且つボビンに巻き付けられて電動モータのステータ２を構成するコイル１４０が樹脂と一体にモールドされたモータ励磁装置、即ち、ステータ２と、キャン３０の内部に回転自在に支持されており且つステータ２によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体８とを有している。ステータ２とロータ組立体８とは電動モータの一例としてのステッピングモータを構成している。
【００１４】
ステータ２は、板ばねにより形成された取付用金具１８０によりキャン３０に対して着脱自在に嵌装される。この例では、キャン３０に形成された突起１０２が取付用金具１８０に形成された穴１８２に弾性的に嵌合して位置決めされている。ステータ２は、励磁のため、コイル１４０がコネクタ１４１及びリード１４２を介して外部の電源に接続されて給電を受ける。弁本体１０は、その内部に弁室１４が形成されるとともに、その底部１５には弁本体１０の底面に開口するオリフィス１６が形成されている。弁本体１０には、弁室１２の側面に連通する配管２２、及びオリフィス１６の下端に連通する配管２０が固着されている。
【００１５】
ギア減速機部１ｂは、ロータ組立体８の回転を減速する遊星歯車式減速機構（以下、「減速機構」と略す）４０から成っている。減速機構４０は、基本的には図１２に示すものと同等である。減速機構４０は、ロータ組立体８と一体のサンギア４１と、キャリア４２に回転自在に支持され且つサンギア４１と噛み合う複数の遊星ギア４３と、弁本体１０に固定支持されており且つ遊星ギア４３の一部と噛み合うリングギア４４と、リングギア４４の歯数と僅かに歯数が異なる出力内歯ギア４５とを備えている。減速機構４０によって減速されたロータ組立体８の回転は、出力ギヤ４５を介して送りねじ機構１ｃのドライバ４６に伝達される。なお、本実施例では減速機構４０として遊星歯車式減速機構を設けたが、遊星歯車式減速機構の代わりに直列に噛み合い配置された歯車列機構であってもよい。或いは、減速機構４０は必ずしも必要ではなく、ロータ組立体８の回転を直接に送りねじ機構１ｃに入力させてもよい。以下、図３〜図９を参照して、減速機構４０と送りねじ機構１ｃとについて詳細に説明する。
【００１６】
図３は、シャフト２０１とロータ組立体８の詳細を示す断面図である。ステッピングモータの永久磁石型のロータ組立体８は、キャン３０の内部においてシャフト２０１によって回転自在に配設される。ロータ組立体８は、磁性材料を含有するプラスチック材料によって有頂筒状に形成され、周壁としての筒体２０２と中央に配設されるサンギア部材２０４とが一体に成型される。サンギア部材２０４には、中心に垂直下方に延びると共にシャフト２０１のための貫通孔２０３を有するボス２０５が設けられている。ボス２０５の外側には減速機構４０の一構成要素であるサンギア４１が形成されている。
【００１７】
図４は、（ａ）送りねじ機構１ｃを構成する筒状軸受５０と、（ｂ）ねじ軸５２及びボール６５の詳細を示す断面図である。筒状軸受５０は、下側の外周部２０７が弁本体１０内に嵌入しており、下端外縁部分において、後述するばね受け本体７４の上側フランジ部７５を介して、弁本体１０の段差部６４に支持されている。筒状軸受５０の外周の取付部２０６は、プレス加工等の手段によって弁本体１０側から抜け出し不能に取り付けられる。また、外周部２０７にはシール５６が嵌め込まれる環状凹部２０８が形成されている。筒状軸受５０の上端面２０９は減速機構４０の出力内歯ギア４５を下側から支えており、筒状軸受５０の上側内周部２１０には減速機構４０の出力軸４６が嵌合している。筒状軸受５０はその内周の下部分に形成されている雌ねじ部５１を有しており、雌ねじ部５１はねじ軸５２の外周に形成されている雄ねじ部５３と螺合している。ねじ軸５２は上部に減速機構４０の出力軸４６の平ドライバ部である凸部５４が差し込まれるスリット状の凹部５５が形成されており、下部の凹部２１１にはボール６５が固着されている。ねじ軸５２の回転は、軸方向の移動に変換され、ボール６５を介して弁軸６０側へ伝達される。なお、ねじ軸５２に凸部を設け、出力軸４６に凸部が差し込まれる凹部を設けるようにしてもよい。
【００１８】
図５は、減速機構４０を構成するギアケース２２０の詳細を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。ギアケース２２０は、円筒状の部材であり、下部が弁本体１０（図１参照）の上部に嵌合されている。ギアケース２２０の上端縁２２１から上方に突出して形成されている４本の舌片２２２は、先端２２２ａが根元２２２ｂに比べて幅が広い逆テーパ状に形成されており、その両側縁部にアンダーカット部が形成されている。この舌片２２２ａを図１１に示すリングギア４４の凹部２３４（図６参照）に差し込んで加熱することで、リングギア４４の素材のプラスチックが溶融し、リングギア４４が確実にギアケース２２０に固着される。
【００１９】
図６は、リングギア４４の詳細を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ´断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ方向側面図である。リングギア４４は、例えばプラスチックを成型加工して作られたリング状のもので、外周部にはフランジ２３３が形成されるとともに、ギアケース２２０の上部に固定されるための凹部２３４及び凸部２３２が周方向に交互に形成されている。リングギア４４の内周側には、減速機構４０を構成する要素の一つであるリングギア歯２３５が形成されている。
【００２０】
図７は、リングギア４４の浮き上り及びロータ回転時の振動による騒音を抑制する皿ばね２４０の詳細を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図１にも示したように、ギアケース２２０の上部に嵌装されたリングギア４４については、ロータ組立体８の間に配設される皿ばね２４０によって、浮き上りが防止される。また、ロータ回転時に発生する振動を皿ばね２４０のばね性により低減し、振動による騒音を抑制することができる。皿ばね２４０は、ロータ組立体８のサンギア４１が設けられたボス２０５が貫通する孔２４１を有するリング状のもので、その外周から３方へ延びるばね部２４２を有する。
【００２１】
図８は、減速機構４０を構成するキャリア４２と遊星ギア４３の詳細を示す図であって、（ａ）はキャリア４２の平面図、（ｂ）は遊星ギア４３の断面図、（ｃ）はキャリア４２の断面図、（ｄ）はプレート２５４を被せたキャリア４２の平面図である。キャリア４２は、例えばプラスチックを成型加工して形成され、中心部にシャフト２０１が貫通する孔２５０を有する円盤を備え、その上面の周縁部には上方に向けて延びる３本のマスト２５１と３個の隔壁２５２が周方向に交互に設けられている。遊星ギア４３は筒状に形成され、中心部にはキャリア４２のマスト２５１に回転自在に嵌合される孔２５２を有し、外周部にはギア部２５３を有する。各マスト２５１に遊星ギア４３を嵌合したキャリア４２の上面には、一枚のワッシャ状のプレート２５４が被せられ、マスト２５１と隔壁２５２の頂部の凸部がプレート２５４の孔２５５に圧入され、固定される。
【００２２】
図９は、減速機構４０を構成する出力内歯ギア４５及びこれと一体の出力軸４６の詳細を示す断面図である。出力内歯ギア４５は有底円筒状で、底壁の中心には出力軸４６の円柱部２６２が圧入される孔２６０が形成されている。出力内歯ギア４５の内周には、内歯ギア２６１が形成されている。出力軸４６は、シャフト２０１を受け入れる有底の穴２６３と、穴２６３が形成される側と反対側にマイナスドライバ形状の平ドライバ部としての凸部５４が形成されている。平ドライバ部としての凸部５４は、図１に示すように、ねじ軸５２のスリット状の凹部５５に挿入されて係合状態となる。
【００２３】
減速機構４０においては、ロータ組立体８のサンギア４１が入力ギアとなり、キャリア４２に支持された遊星ギア４３が、サンギア４１、固定ギアとしての内歯が形成されているリングギア４４、及び内周に内歯１６１が形成されている出力内歯ギア４５に同時に噛み合う。キャリア４２全体は、出力内歯ギア４５上で自由に回転できるように支持されている。リングギア４４と出力内歯ギア４５とは互いに転位した関係にあり、互いに歯数が僅かに相違する。遊星ギア４３が固定のリングギア４４と噛み合いながら自転しつつ公転するとき、歯数の相違に基づいてリングギア４４に対して出力内歯ギア４５が回転する。したがって、減速機構４０では、サンギア４１の入力が減速されて出力内歯ギア４５に出力され、例えば５０対１程度の大きな減速比で減速を行う。ロータ組立体８の回転は、例えば５０分の１に減速されて、出力軸４６に、そして更にはねじ軸５２に伝達される。ねじ軸５２は微少回転数での回転が可能となり、その回転に応じたねじ軸５２の軸方向変位は微小変位で制御可能となり、分解能の高い弁開度制御が達成される。
【００２４】
図１０は、電動弁１の主要部の分解斜視図である。弁本体１０には２本の配管２０，２２が液密に取り付けられている。弁本体１０の上部外周には、キャン３０を取り付けるための受け部材６８が溶着されている。弁本体１０の筒状上部は受け部材６８を貫通して上方に延びており、当該筒状上部には、図１に示すように、ねじ軸５２と、ねじ軸にねじ係合する筒状軸受け５０とを含む送りねじ機構１ｃが嵌装される。弁本体１０の筒状上部には、ギアケース２２０の下端部が嵌装される。ギアケース２２０の内部において、送りねじ機構１ｃの上方には減速機構４０が配置される。ギアケース２２０の上部には４本の舌片２２２と凹部２２１が形成されており、舌片２２２の先端部２２２ａは根元部２２２ｂより幅寸法が大きくなるように形成されている。減速機構４０の一構成要素であり且つ樹脂等で作られる固定のリングギア４４は、内周面にリングギア歯２３５が形成され、外周部には４つの凹部２３４が形成されている。リングギア１２０は、この凹部２３４をギアケース２２０の舌片２２２に差し込み、この部分を加熱してプラスチック製の固定ギアを溶融させることにより堅固に固定される。
【００２５】
本発明による電動弁の実施例として、以下のものが挙げられる。本電動弁においては、減速機構４０に用いられるギアの歯の大きさを定めるギアモジュールｍとして０．２〜０．４とすることが好ましい。ギアモジュールｍをこの範囲よりも小さくし過ぎると、ギアの歯の大きさが小さ過ぎて製造が困難になり、また伝達トルクの大きさに耐えるには、軸方向の長さを長くする必要が生じ、減速機構４０の長さが長くなる。また、逆にギアモジュールｍを上記範囲よりも大きくすると、製造し易くなるが、ギア径が大きくなり、減速機構４０の径、即ち、電動弁のサイズも大きくなる。減速機構４０の構成として、リングギア４４と出力内歯ギア４５との歯数を僅かに異ならせた、所謂、不思議歯車機構を採用することにより、ギア外形、例えばリングギア４４の歯底円径として１５φ以下というような極めて小型でありながら、ギア減速比が３０〜１００であるような大きな減速比を得ることができる。送りねじ機構１ｃのねじ軸５２としては、ねじピッチが０．５〜１ｍｍであるＭ３〜Ｍ７の小型の三角ねじ（又は、台形ねじ、角ねじでも可能）とすることができる。
【００２６】
図１に示す実施例を再度参照すると、送りねじ機構部１ｃは、遊星歯車式減速機構４０を介して出力軸４６に伝達されたロータ組立体８の回転を、弁軸６０の弁体６１を弁座６２に対し接離させる直線運動に変換する。送りねじ機構部１ｃは、弁本体１０に支持されており且つ上側で出力軸４６を回転自在に支持するとともに下側内周に雌ねじ部５１が形成されている筒状軸受５０と、筒状軸受５０の雌ねじ部５１に螺合する雄ねじ部５３が形成されているねじ軸５２とを有している。筒状軸受５０は、弁本体１０に形成された弁穴６３の上部に嵌まり込む状態で固定支持されている。即ち、筒状軸受５０が固定ねじ部であり、ねじ軸５２が移動ねじ部である。出力軸４６の下端に形成された凸部５４は、ねじ軸５１の上端に形成されている凹部５５に係合しており、出力軸４６の回転をねじ軸５１に伝達する。出力軸４６の上端はロータ組立体８の回転軸に連結固定されている。
【００２７】
ねじ軸５２の軸方向変位は、ボール６５、ボール受け部材６６を介して弁軸６０へ伝達される。送りねじ機構１ｃからの弁軸６０を閉弁方向に押し下げる力は、ボール６５、ボール受け部材６６を介して伝達されるが、送りねじ機構１ｃにおいてねじ軸５２を開弁方向へ移動させるときには、雌ねじ部５１と雄ねじ部５３の間のバックラッシュを除去するため、弁本体１０には、弁軸６０を開弁方向に付勢するコイルばね７０が設けられている。
【００２８】
コイルばね７０を支持するため、弁室１２には金属製の有底筒状のばね受け７３（ばね覆い部材）が配設されている。このばね受け７３は、弁軸６０の外周面を下端部を残して覆う筒状の周壁７４と、その上端に外側に屈曲する態様で形成された外向きフランジ部７５と、周壁７４の下端に内側に屈曲し且つ弁軸６０が貫通可能な孔７７を残す態様で形成された内向きフランジ部７６とを有している。コイルばね７０は、上端部７１が弁軸６０の大径部６７に当接しており、下端部７２がばね受け７３の内向きフランジ部７６に当接することによって、圧縮された状態に支持されている。周壁７４の外向きフランジ部７５は、弁本体１０の弁穴６３の下端に形成されている段差部６４と、弁穴６３に装着された筒状軸受５０の下端部との間に挟み込まれて固定されている。
【００２９】
ばね受け７３に圧縮状態に保持されたコイルばね７０のばね力によって弁軸６０は常に開弁方向（ねじ機構部１ｃの方向）に付勢されており、送りねじ機構１ｃからの力によって弁軸６０を閉弁方向に押し下げるときには、コイルばね７０のばね力に抗して弁軸６０を下げ、弁軸６０の先端に形成されている弁体６１を弁座６２に座着させてオリフィス１４を閉じる。弁軸６０の弁座６２に対する位置は、ギア減速部１ｂによって高い分解能で位置決めできるので、弁体６１とオリフィス１４の間の流路面積は高精度に制御され、通過する冷媒流量を高精度で調節することができる。送りねじ機構１ｃを開弁方向に作動させるときには、コイルばね７０のばね力によって、弁軸６０はねじ軸５２の上昇に追従して移動する。弁軸６０の外側には、従来、ベローズが取り付けられて弁室１２に導入される冷媒がキャン３０内に浸入するのを防止しており、ベローズに作用する流体圧やベローズ自身の弾性力で弁軸６０には上方向への付勢力が与えられていた。本実施例によれば、高価な材料から製作されるベローズを用いておらず、冷媒のキャン３０への浸入は、筒状軸受５０と弁本体１０との間のシール５６によって防止可能である。また、キャン３０内の部品を冷媒によって膨潤しない材質のものとする、或いはキャン３０への異物の侵入をフィルタ等によって防止するようにすれば、キャン３０内へ冷媒が浸入しても差し支えない。
【００３０】
上記のように、コイルばね７０がそのばね力によって送りねじ機構１ｃを開弁方向に付勢しているので、筒状軸受５０の雌ねじ部５１とねじ軸５２の雄ねじ部５３との間に存在するガタは、筒状軸受５０に対してねじ軸５２が上方に寄せられることで吸収されている。それゆえ、雌ねじ部５１と雄ねじ部５３との配置関係は、図１３（ａ）に示されているものとなって、ねじガタＢが吸収された状態が維持されている。閉弁の際には、弁体６１が弁座６２に当接したとき、雄ねじ部５３からは、ねじガタＢを吸収する無効な行程を経ることなく直ちに反力が雌ねじ部５１に伝達される。また、開弁の際には、弁体６１が弁座６２から離れたときに、雄ねじ部５３は図１３（ａ）に示す態様のまま雌ねじ部５１に追従して移動する。本実施例では、コイルばね７０を弁室１２内に設けたことで、コイルばね１２を弁室１２の上方に設ける場合よりも電動弁の上下方向の寸法を小さくすることができる。
【００３１】
また、本実施例においては、弁室１２の内部にコイルばね７０を覆うばね受け７３を配置しており、かつ、その底部が弁室１２の底面から離間するとともにばね受け７３の周囲及び下方に断面Ｕ字形の空間を形成している。したがって、弁室１２を従来よりも広く形成し、内部に貯留される冷媒量を充分確保している。弁室１２が広い程、冷凍サイクルの運転中に冷媒の弁室１２への出入りに伴う弁室１２内の状態変化が少なくなり、冷媒の通過音が低減されるということが経験上判明しているが、本実施例の弁本体１０の構造においても、そうした通過音の低減を実現することができる。更に、ばね受け７３によってコイルばね７０の外側が覆われているので、コイルばね７０が冷媒の流れから保護されるとともに、コイルばね７０と冷媒の流れとの直接干渉がなくなる。したがって、冷媒の流れによるコイルばね７０の変形や破損、あるいは冷媒内に含まれることがあるゴミ等がコイルばね７０に付着するという事態を回避することができる。更に、コイルばね７０及びばね受け７３から成る構造はベローズに比べて安価である。
【００３２】
図１１は、シャフト２０１を支持する支持部材３００とその周辺部を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。支持部材３００は、一枚の金属板をプレス加工してなるもので、ロータ組立体８のシャフト２０１が嵌入される筒状の内側ハブ部３０１と、キャン３０の内壁に係合し内側ハブ部３０１と同じ方向に突出した筒状の外側ハブ部３０２と、内側ハブ部３０１と外側ハブ部３０２とを一体的に連結する平板状のフランジ部３０３とを有している。外側ハブ部３０２は、キャン３０の内壁にしまりばめ、好ましくは中間ばめに近いしまりばめとなるように、軽圧入の状態に嵌合している。内側ハブ部３０１は、シャフト２０１に圧入されてはいないが、嵌合状態にある。なお、サンギア部材２０４は、皿ばね２４０の付勢力によってその内周部分で支持部材３００に当接しており、ロータ組立体８の回転抵抗が大きくならないようにされている。
【００３３】
支持部材３００はプレス成形された金属薄板とすることが好ましい。支持部材３００は樹脂成形された薄板とすることもできるが、樹脂製品は金属板よりも強度が遥かに低いので、板厚を厚くする必要がある。また、熱膨張が金属製の場合よりも大きくなるので寸法管理を厳しくする必要がある。板厚が厚いとキャン３０の高さが高くなり、その分、電動弁の上下方向寸法も長くなるので、板厚を薄くすることができる金属のプレス成形品とすることが好ましい。図示されている形状の支持部材３００は、簡易的なプレス成形によって得られる形状・構造である。
【００３４】
キャン３０の頂部３１は、背の低い略ドーム状とされている。最も耐圧性の高い構造にするには完全な半球状の構造が選択されるが、そうするとキャン３０の頂部３１の高さが高くなって電動弁の上下方向寸法も長くなる。そこで、半球状よりも高さを低くして滑らかな曲面を持つ扁平な略ドーム状にすることで、応力集中が発生するのを回避して必要な耐圧性能を確保しつつ、電動弁の上下方向寸法を押えることが可能となる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上述した実施形態に種々の改変を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の電動弁の一実施例の全体構造を示す断面図である。
【図２】本発明の電動弁の他の実施例を示す要部断面図である。
【図３】軸受け、シャフト、ロータ組立体の詳細を示す断面図。
【図４】ホルダ、ねじ軸受け、ねじ軸とボールの詳細を示す断面図。
【図５】減速機構を構成するギアケースの詳細を示す平面図及び側面図。
【図６】固定ギア１２０の詳細を示す平面図、断面図及び側面図。
【図７】固定ギアの浮き上りを防止する皿ばねの平面図及び側面図。
【図８】減速機構を構成するキャリアと遊星ギアの詳細を示す平面図及び断面図。
【図９】減速機構を構成する出力ギアと出力軸の詳細を示す断面図。
【図１０】主要部の分解斜視図。
【図１１】支持部材の拡大図。
【図１２】ベローズを備える従来の電動弁の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  電動弁
１ａ  駆動部                        １ｂ  ギア減速機部
１ｃ  送りねじ機構                  １ｄ  弁本体部
２  ステータ                      ８  ロータ組立体
１０  弁本体                        １４  弁室
１６  オリフィス                    ２０，２２  配管
３０  キャン
４０  遊星歯車式減速機構
４１  サンギア                      ４２  キャリア
４３  遊星ギア                      ４４  リングギア
４５  出力内歯ギア                  ４６  出力軸
５０  筒状軸受                      ５１  雌ねじ部
５２  ねじ軸                        ５３  雄ねじ部
５４  凸部                          ５５  凹部
５６  シール
６０  弁軸                          ６１  弁体
６２  弁座                          ６３  弁穴
６４  段差部                        ６５  ボール
６６  ボール受け部材                ６７  段差部
６８  受け部材                      ７０  コイルばね
７１  上端部                        ７２  他端部
７３  ばね受け（ばね覆い部材）      ７４  ばね受け本体
７５  上側フランジ部                ７６  下側フランジ部
７７  孔
８０  コイルばね                    ８１  上端部
８２  下端部                        ８３  凹溝
２０１  シャフト（回転軸）          ２０２  筒体
３００  支持部材                    ３０１  内側ハブ部
３０２  外側ハブ部                  ３０３  フランジ部
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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