JP2010043727A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電動弁において支持部材に対してロータ軸及びマグネットロータの組み付け作業を容易にする。
【解決手段】ロータ軸３とマグネットロータ４２とを別部材で構成する。支持部材２の端部に固定下端ストッパＳＤ１を形成し、支持部材２に固定上端ストッパＳＵ１を形成する。ロータ軸３に可動下端ストッパＭＤ１を形成する。マグネットロータ４２に可動上端ストッパＭＵ１を形成する。支持部材２、ロータ軸３及びマグネットロータ４２は樹脂成形する。支持部材２の雌ネジ２１ａにロータ軸３の雄ネジ３２ａをねじ込み、ロータ軸３を支持部材２に取り付ける。可動上端ストッパＭＵ１が固定上端ストッパＳＵ１と干渉しない位置で、ロータ軸３の係合部Ａにマグネットロータ４２を嵌合して固着する。マグネットロータ４２はロータ軸３の係合部Ａに対してニードル部３３と反対側から嵌合可能な構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルの膨張弁など冷媒の流量を制御する電動弁に関する。

従来、冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器と室内熱交換器との間には膨張弁が設けられており、冷房モードのときは室外熱交換器からの冷媒を膨張弁で膨張させて室内熱交換器に導かれ、暖房モードのときは室内熱交換器からの冷媒を膨張弁で膨張させて室外熱交換器に導かれる。このような膨張弁としては、通常運転、デフロスト運転、除湿運転などに対応するように、冷媒の流量を制御する電動弁が各種提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

この従来の電動弁は、モータ部によりマグネットロータ及びロータ軸を回動することにより、ロータ軸のネジ送り作用にてロータ軸の端部のニードル弁（弁体部）を弁ポートに対して進退させて、弁ポートを通る流体の流量を制御している。そして、流量の制御範囲における弁閉方向のニードル弁の最下端位置や弁開方向のニードル弁の最上端位置を規制するために、ロータ軸の回動位置を規制するためのストッパ機構を備えている。

特開平１０−４７５１７号公報 特許第３３１００４２号公報

特許文献１の電動弁は、ロータ（６０，６２）及び弁ホルダ（７０）が一体に組み付けられ、ストッパ機構を構成する一方の部材であるレバー（１５０）がロータ６０に対して取り付けられている。一方、ストッパ機構を構成する他方のストッパ部材（１００）がブッシュ（９０）に固着されている。そして、ブッシュ（９０）の雌ネジに弁ホルダ（７０）の雄ネジが螺合されている。このため、ブッシュ（９０）に弁ホルダ（７０）を螺合させて組み立てることになり、この組み立てる際に、上端位置を規定するストッパ部（上端の当接部１１０）とレバー１５０が干渉してネジ部を組み付けることが非常に困難となるという問題がある。

なお、特許文献２は、ネジの切り始め位置とストッパの突起の位置を合わせることで、弁閉位置でロータの回転を止めるストッパ部の製造方法について主に開示されているが、上記のように組み付け時の作業性で特に問題となる、弁開時の上端位置を規制するストッパ機構については開示されていない。

本発明は、モータ部のマグネットロータとロータ軸のネジ送り作用により弁体部を弁ポートに接離させることで流体の流量を制御する電動弁において、流量の制御範囲における弁体部の最下端位置と最上端位置を規制するストッパ機構を容易に組み立てることができるようにすることを課題とする。

請求項１の電動弁は、弁ポートを有する弁室に対して該弁ポートと反対側に配置された支持部であって、該弁ポートの軸と同軸に雌ネジが形成された支持部と、該支持部の雌ネジに螺合する外周に雄ネジを有するロータ軸と、該ロータ軸に固定され該支持部の一部を覆うマグネットロータと、該マグネットロータの外周に配置されたモータ部とを備え、該モータ部によりマグネットロータ及びロータ軸を回動することにより、該ロータ軸のネジ送り作用にて該ロータ軸の端部に備えられた弁体部を前記弁ポートに対して進退させて、弁ポートを通る流体の流量を制御するようにした電動弁において、前記支持部には軸回りの１箇所に固定下端ストッパが形成され、前記ロータ軸または前記マグネットロータには軸回りの１箇所に該固定下端ストッパに係合可能な可動下端ストッパが形成され、さらに前記支持部には、前記マグネットロータの内周に対向する該支持部の外周の１箇所に固定上端ストッパが一体成形され、前記マグネットロータには、該固定上端ストッパに係合可能な可動上端ストッパが、該固定上端ストッパよりも前記弁ポート側となる該マグネットロータの内周の１箇所に一体成形され、前記ロータ軸のネジ送り作用にて前記弁体部を弁ポート側に移動したときに、前記固定下端ストッパに前記可動下端ストッパを係合させて、該弁体部の下端位置を規制するとともに、該ネジ送り作用にて該弁体部を弁ポートと反対側に移動したときに、前記固定上端ストッパに前記可動上端ストッパを係合させて、該弁体部の上端位置を規制するように構成され、前記マグネットロータと前記ロータ軸とが別部材であって、該マグネットロータと該ロータ軸とが、該ロータ軸の前記弁体部側と反対側端部に対して該マグネットロータを嵌合可能となる形状にそれぞれ形成され、該マグネットロータとロータ軸とが互いに嵌合固着することで組み立てられていることを特徴とする。

請求項２の電動弁は、請求項１に記載の電動弁であって、前記マグネットロータ、前記ロータ軸及び前記支持部がそれぞれ樹脂成形されたものであることを特徴とする。

請求項３の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部に該ロータ軸の半径方向に弾性変形可能で端部が前記嵌合孔の径よりも僅かに外側に突出する複数の爪部材が形成され、前記マグネットロータの前記嵌合孔に前記ロータ軸の前記爪部材を弾性変形させて嵌合されることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする。

請求項４の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部外周に溝が形成され、前記マグネットロータの前記嵌合孔に前記ロータ軸の前記端部を嵌合されるとともに、前記溝にリング状のクリップが係合されることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする。

請求項５の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成され、該嵌合孔に前記ロータ軸の前記弁体部と反対側の端部が挿入され、該端部が熱かしめされることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする。

請求項６の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部外周に該ロータ軸の外周半径方向に前記嵌合孔の径よりも僅かに突出する突起部が形成され、前記マグネットロータの前記嵌合孔に前記ロータ軸の前記突起部を弾性変形させて圧入されることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする。

請求項７の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記マグネットロータは中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部に下穴が形成され、該嵌合孔より大なるフランジ部と該下穴より大なるインサート部からなる取付金具を、該インサート部を該下穴に圧入またはネジ止めするとともに該フランジ部を該嵌合孔の周囲に当接させることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする。

請求項８の電動弁は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁であって、前記固定下端ストッパが前記支持部の前記モータ部側の端部に形成されるとともに、前記可動下端ストッパが前記ロータ軸に形成されていることを特徴とする。

請求項９の電動弁は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁であって、前記固定下端ストッパが前記支持部の前記モータ部側の端部に形成されるとともに、前記可動下端ストッパが前記マグネットロータに形成されていることを特徴とする。

請求項１０の電動弁は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁であって、前記固定下端ストッパが前記支持部の前記固定上端ストッパよりも前記弁ポート側となる位置に形成されるとともに、前記可動下端ストッパが前記可動上端ストッパと一体に形成されていることを特徴とする。

請求項１１の電動弁は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁であって、前記固定下端ストッパが前記支持部の雌ネジの端部に形成され、前記可動下端ストッパが前記ロータ軸の雄ネジの端部に形成されていることを特徴とする。

請求項１の電動弁によれば、ロータ軸のネジ送り作用にて弁体部を弁ポート側に移動したときに、固定下端ストッパに可動下端ストッパが係合して最下端位置が規制され、弁体部を弁ポートと反対側に移動したときに、固定上端ストッパに可動上端ストッパが係合して最上端位置が規制される。固定上端ストッパは支持部材の外周の１箇所に形成され、可動上端ストッパは、マグネットロータの内周の１箇所であって固定上端ストッパよりも弁ポート側となる位置に形成されて、さらに、マグネットロータとロータ軸とが別部材であって、マグネットロータをロータ軸に対して弁体部側と反対側からロータ軸の端部に嵌合可能な形状に形成されているので、ロータ軸を最上端位置と最下端位置の間である制御範囲の位置になるまで支持部に螺合して、この制御範囲内で可動上端ストッパと固定上端ストッパとが軸回り周上の異なる位置（角度）となるようにすることで、可動上端ストッパと固定上端ストッパとが干渉することなく、マグネットロータをロータ軸の端部に容易に嵌合することができる。したがって、ストッパ機構を容易に組み立てることができる。

また、固定上端ストッパが支持部と一体成形され、可動上端ストッパがマグネットロータと一体成形され、さらにマグネットロータはロータ軸に対して嵌合されるので、固定上端ストッパ、可動上端ストッパ、ロータ軸の雄ネジ及び支持部の雌ネジの各位置関係を一定にして形成することができ、ストッパ機構のバラツキを低減することができる。

請求項２の電動弁によれば、請求項１の効果に加えて、マグネットロータ、ロータ軸及び支持部がそれぞれ樹脂成形されているので、製造が容易になる。

請求項３の電動弁によれば、請求項２の効果に加えて、ロータ軸の爪部材をマグネットロータの嵌合孔に嵌合させるだけでよいので、組み付け作業が簡単になる。

請求項４の電動弁によれば、請求項２の効果に加えて、ロータ軸の端部をマグネットロータの嵌合孔に嵌合して、端部の溝にリング状のクリップを係合するだけでよいので、組み付け作業が簡単になる。

請求項５の電動弁によれば、請求項２の効果に加えて、ロータ軸の端部をマグネットロータの嵌合孔に挿入して、その端部を熱かしめするだけでよいので、組み付け作業が簡単になる。

請求項６の電動弁によれば、請求項２の効果に加えて、ロータ軸の端部をマグネットロータの嵌合孔に圧入するだけでよいので、組み付け作業が簡単になる。

請求項７の電動弁によれば、請求項２の効果に加えて、ロータ軸の端部をマグネットロータの嵌合孔に挿入し、該ロータ軸の下穴に取付金具のインサート部を圧入またはネジ止めするだけでよいので、組み付け作業が簡単になる。

請求項８の電動弁によれば、請求項１乃至７の効果に加えて、固定下端ストッパが支持部のモータ部側の端部に形成されるとともに、可動下端ストッパがロータ軸に形成されているので、マグネットロータをロータ軸に嵌合するときに、この固定下端ストッパと可動下端ストッパが互いに干渉することがなく、さらに、組み付け作業が簡単になる。

請求項９の電動弁によれば、請求項１乃至７の効果に加えて、固定下端ストッパが支持部のモータ部側の端部に形成されるとともに、可動下端ストッパがマグネットロータに形成されているので、マグネットロータをロータ軸に嵌合するときに、この固定下端ストッパと可動下端ストッパが互いに干渉することがなく、さらに、組み付け作業が簡単になる。

請求項１０の電動弁によれば、請求項１乃至７の効果に加えて、可動下端ストッパが可動上端ストッパと一体に形成されているので、この可動下端ストッパも可動上端ストッパと同様に固定上端ストッパとの干渉を避けることができるとともに、一体に形成されることで製造が容易になる。

請求項１１の電動弁によれば、請求項１乃至７の効果に加えて、固定下端ストッパと可動下端ストッパが支持部の内側に形成されることになるので、該支持部の周囲の構造が簡単になる。

本発明の第１実施形態の電動弁の縦断面図である。 第１実施形態における支持部材の三面図である。 第１実施形態におけるロータ軸の四面図である。 第１実施形態におけるマグネットロータの二面図である。 第１実施形態における固定下端ストッパと可動下端ストッパの作用を説明する図である。 第１実施形態における固定上端ストッパと可動上端ストッパの作用を説明する図である。 第１実施形態の電動弁の動作を示す図である。 第１実施形態における支持部材、ロータ軸及びマグネットロータの組み付け方法を説明する図である。 第１実施形態における固定下端ストッパ及び可動下端ストッパの制作方法の一例を示す図である。 第１実施形態における固定上端ストッパ及び可動状態ストッパの制作方法の一例を示す図である。 第２実施形態の電動弁の縦断面図である。 第２実施形態における支持部材の要部を示す三面図である。 第２実施形態におけるロータ軸の要部を示す三面図である。 第３実施形態の電動弁の縦断面図である。 第３実施形態におけるマグネットロータの二面図である。 第４実施形態の電動弁の縦断面図である。 第４実施形態における支持部材の要部を示す三面図である。 第４実施形態におけるマグネットロータの二面図である。 第５実施形態の電動弁の縦断面図である。 第５実施形態における支持部材の雌ネジ及びロータ軸の雄ネジを示す図である。 実施形態における溝とクリップからなる係合部の例を示す図である。 実施形態における熱かしめによる係合部の例を示す図である。 実施形態における突起部の圧入による係合部の例を示す図である。 第６実施形態の電動弁の縦断面図である。 第７実施形態の電動弁の縦断面図である。 第７実施形態におけるロータ軸とマグネットロータを固着する手順を示す図である。 第７実施形態における取付金具のスパイラルローレットを形成した変形例を示す図である。 第７実施形態における取付金具の突状の爪を形成した変形例を示す図である。 第７実施形態における取付金具の板状の爪を形成した変形例を示す図である。 第７実施形態における取付金具のインサート部を巻きブッシュ形状とした変形例を示す図である。

次に、本発明の電動弁の実施の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縦断面図、図２は同電動弁の支持部材の三面図、図３は同電動弁のロータ軸の四面図、図４は同電動弁のマグネットロータの二面図である。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。この電動弁は、円筒形状の弁本体１を有している。弁本体１には、その片側端部に弁ポート１ａが開口されている。また、弁本体１の弁ポート１ａと反対側の開口部には「支持部」としての支持部材２が取り付けられている。これにより、弁本体１はその内側に弁室１ｂを形成している。弁本体１の外周片側には冷媒の流路としての第１継手管１１が接続され、この第１継手管１１は弁室１ｂに導通されている。また、弁ポート１ａ側には第２継手管１２が接続され、この第２継手管１２は弁ポート１ａを介して弁室１ｂに導通される。なお、第１継手管１１、第２継手管１２及び支持部材２は、弁本体１に対して蝋付け等により固着されている。

支持部材２は中央のホルダ部２１とこのホルダ部２１の外周のフランジ部２２とを有しており、フランジ部２２により弁本体１に取り付けられている。ホルダ部２１の中心には、弁ポート１ａの軸Ｌと同軸の雌ネジ２１ａとそのネジ孔が形成されるとともに、弁ポート１ａと反対側には雌ネジ２１ａのネジ孔の外周よりも径の大きな円筒状のスライド孔２１ｂが形成されている。そして、この雌ネジ２１ａのネジ孔とスライド孔２１ｂの中に円柱棒状のロータ軸３が配設されている。ロータ軸３はスライド孔２１ｂに整合する大径部３１とこの大径部３１より径の小さな小径部３２とを有し、さらに、この小径部３２の下端には「弁体部」としてのニードル部３３を備えている。小径部３２の外周には雄ネジ３２ａが形成されており、この雄ネジ３２ａはホルダ部２１の雌ネジ２１ａに螺合されている。なお、雌ネジ２１ａと雄ネジ３２ａは右ネジである。また、ロータ軸３の大径部３１の上端部には後述の係合部Ａを備えている。

弁本体１の上端には、モータ部としてのステッピングモータ４のケース４１が溶接等によって気密に固定されている。ケース４１内には外周部を多極に着磁されたマグネットロータ４２が回転可能に設けられている。また、ケース４１の外周には、ステータコイル４３が配設されており、モータ部としてのステッピングモータ４は、ステータコイル４３にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ４２を回転させる。

マグネットロータ４２は、係合部Ａにおいてロータ軸３に係合固着されている。そして、マグネットロータ４２の回転によってマグネットロータ４２と共にロータ軸３が回転し、雄ネジ３２ａと雌ネジ２１ａのネジ送り作用により、ロータ軸３が軸Ｌ方向（上下）に移動してニードル部３３が弁ポート１ａに対して進退する。これにより、弁ポート１ａの開度を変化させ、第１継手管１１から第２継手管１２へ流れる冷媒の流量、または第２継手管１２から第１継手管１１へ流れる冷媒の流量が制御される。

図２に示すように、支持部材２は合成樹脂により型成形されたものであり、ホルダ部２１には、その上端部の外周縁に固定下端ストッパＳＤ１が形成され、ホルダ部２１の外周の上端には半径方向に突出した固定上端ストッパＳＵ１が形成されている。この固定下端ストッパＳＤ１と固定上端ストッパＳＵ１は支持部材２の本体と一体に形成されている。

図３に示すように、ロータ軸３は合成樹脂により型成形されたものであり、大径部３１にはフランジ部３１ａが形成され、このフランジ部３１ａの一部は扇形に切り欠かれた位置出し部３１ｂとされている。また、フランジ部３１ａの小径部３２側の面（下面）には可動下端ストッパＭＤ１がロータ軸３の本体と一体に形成されている。大径部３１のニードル部３３と反対側の係合部Ａは、ロータ軸３の半径方向に弾性変形可能なフォーク状の２つの爪部材３ａ，３ａを有している。この爪部材３ａ，３ａの側面は円錐面とされるとともにフランジ部３１ａ側の外周縁部３ａ１，３ａ１は半径方向に大径部３１の径より僅かに突出している。

図４に示すように、マグネットロータ４２は円柱状のマグネット部４２１とその内側の円盤部４２２とで構成されており、円盤部４２２の中心には、係合部Ａとして、ロータ軸３の大径部３１と同じ径の嵌合孔４２２ａが形成されている。すなわち、前記ロータ軸３側の爪部材３ａ，３ａの外周縁部３ａ１，３ａ１は、嵌合孔４２２ａの径よりも僅かに外側に突出する形状となっている。また、マグネット部４２１の内周面の下端には、軸回りの１箇所に可動上端ストッパＭＵ１が形成されている。この可動上端ストッパＭＵ１は、マグネットロータ４２の組み付け状態では、固定上端ストッパＳＵ１よりも弁ポート１ａ側となる位置に形成されている。さらに、この可動上端ストッパＭＵ１はマグネットロータ４２と一体成形されている。そして、この可動上端ストッパＭＵ１は内周側に突出しており、後述のようにマグネットロータ４２が上昇したときに支持部材２の固定上端ストッパＳＵ１に係合可能となっている。

また、マグネットロータ４２の円盤部４２２には、その一部に扇状に突出した位置出し部４２２ｂが形成されており、この位置出し部４２２ｂは前記ロータ軸３の位置出し部３１ｂに係合され、ロータ軸３とマグネットロータ４２との相対位置が決められる。

図５は固定下端ストッパＳＤ１と可動下端ストッパＭＤ１の作用を説明する図、図６は固定上端ストッパＳＵ１と可動上端ストッパＭＵ１の作用を説明する図である。ロータ軸３が回動して支持部材２側に移動（下降）するとき、流量を制御する制御範囲では、図５(A)に示すように可動下端ストッパＭＤ１は固定下端ストッパＳＤ１の上を通過し、制御範囲の下限になると、図５(B) に示すように、可動下端ストッパＭＤ１が固定下端ストッパＳＤ１に係合し、ロータ軸３の回動が規制される。また、ロータ軸３及びマグネットロータ４２が回動して支持部材２と反対側に移動（上昇）するとき、制御範囲では、図６(A)に示すように可動上端ストッパＭＵ１は固定上端ストッパＳＵ１の下を通過し、制御範囲の上限になると、図６(B) に示すように、可動上端ストッパＭＵ１が固定上端ストッパＳＵ１に係合し、ロータ軸３の回動が規制される。

図７は第１実施形態の電動弁の動作を示す図であり、弁ポート１ａの開度により流量を制御する制御範囲では、例えば図７(B) の状態にある。この状態からマグネットロータ４２及びロータ軸３を下降すると図７(A) の状態になり、ロータ軸３の可動下端ストッパＭＤ１が支持部材２の固定下端ストッパＳＤ１に係合し、ロータ軸３の回動が停止するとともに、ニードル部３３が弁ポート１ａを最小絞り状態とする。一方、図７(B) の状態からマグネットロータ４２及びロータ軸３を上昇すると図７(C) の状態になり、マグネットロータ４２の可動上端ストッパＭＵ１が支持部材２の固定上端ストッパＳＵ１に係合し、ロータ軸３の回動が停止するとともに、ニードル部３３が弁ポート１ａを全開状態とする。

図８は支持部材２、ロータ軸３及びマグネットロータ４２の組み付け方法を説明する図である。なお、図８(B) は図８(A) のＣ−Ｃ矢視図であり、この図８(B) においてはロータ軸３については可動下端ストッパＭＤ１のみを一点鎖線で図示してある。先ず、図８(A) のように、支持部材２の雌ネジ２１ａのネジ孔にロータ軸３をねじ込み、支持部材２の固定上端ストッパＳＵ１の下端からロータ軸３のフランジ部３１ａの上端までの寸法Ａが、マグネットロータ４２の可動上端ストッパＭＵ１の上端から円盤部４２２の下端までの寸法Ｂよりも、小さくなるようにする。また、このとき、図８(B) のように、可動上端ストッパＭＵ１が固定上端ストッパＳＵ１に重ならない回動位置となるように、ロータ軸３の回動位置を決める。

そして、ロータ軸３の爪部材３ａ，３ａをマグネットロータ４２の嵌合孔４２２ａに嵌め込むようにし、位置出し部４２２ｂを位置出し部３１ｂに係合し、ロータ軸３とマグメットロータ４２を係合して固着する。このとき、マグネットロータ４２とロータ軸３及び支持部材２は相互に干渉するような部分はなく、容易に組み付けることができる。

図９は固定下端ストッパＳＤ１及び可動下端ストッパＭＤ１の製作方法の一例を示す図である。なお、図９及び後述の図１０は位置関係を概念的に示す図であり、例えば縦方向の長さの比率等は実寸とは異なっている。固定下端ストッパＳＤ１は支持部材２の雌ネジ２１ａにおける基準位置Ｏ１からの距離Ｄ１によりその上端を設定し、可動下端ストッパＭＤ１はロータ軸３の雄ネジ３２ａにおける基準位置Ｏ２からの距離Ｄ２によりその下端を設定する。この場合、Ｄ１−Ｄ２が接触高さになるが、この接触高さは、雌ネジ２１ａ（及び雄ネジ３２ａ）のピッチより小さくすることはいうまでもない。

図１０は固定上端ストッパＳＵ１及び可動上端ストッパＭＵ１の製作方法の一例を示す図である。固定上端ストッパＳＵ１は支持部材２の雌ネジ２１ａにおける基準位置Ｏ１からの距離Ｄ３によりその下端を設定し、可動上端ストッパＭＵ１はロータ軸３の雄ネジ３２ａにおける基準位置Ｏ２からフランジ部３１ａの上端面までの距離Ｄ４と、マグネットロータ４２の円盤部４２２の下端面からの距離Ｄ５によりその上端を設定する。この場合、（Ｄ４−Ｄ５）−Ｄ３が接触高さになるが、この接触高さは、雌ネジ２１ａ（及び雄ネジ３２ａ）のピッチより小さくすることはいうまでもない。

このように、支持部材２、ロータ軸３及びマグネットロータ４２は合成樹脂の型成形により形成されているので、電動弁のロットにおいてのバラツキはなく、制御域の上端及び下端を規制するストッパ機構として精度よいものが得られる。なお、必要とする制御範囲のニードル部３３の下端位置から上端位置までの距離は設計により決定されるので、この距離をネジのピッチで割れば回転数（小数を含む）を割り出すことができ、これにより、固定下端ストッパＳＤ１、可動下端ストッパＭＤ１、固定上端ストッパＳＵ１及び可動上端ストッパＭＵ１の位置を設定することができる。

図１１は第２実施形態の電動弁の縦断面図、図１２は第２実施形態の電動弁における支持部材の要部を示す三面図、図１３は第２実施形態の電動弁におけるロータ軸の要部を示す三面図である。なお、以下の実施形態で第１実施形態と同様な要素及び対応する要素には同符号を付記して重複する詳細な説明は省略する。この第２実施形態では、ロータ軸３のフランジ部３１ａの径を大きくし、可動下端ストッパＭＤ２を第１実施形態の可動下端ストッパＭＤ１よりも外側に配置し、さらに、支持部材２における固定下端ストッパＳＤ２を第１実施形態の固定下端ストッパＳＤ１よりも外側に配置したものである。なお、可動上端ストッパＭＵ１及び固定上端ストッパＳＵ１は第１実施形態と同様である。

この第２実施形態によれば、第１実施形態に比べて、下端位置での可動下端ストッパＭＤ２及び固定下端ストッパＳＤ２に作用するトルクを低減できる。

図１４は第３実施形態の電動弁の縦断面図、図１５は第３実施形態の電動弁におけるマグネットロータの二面図である。この第３実施形態における支持部材２は第２実施形態と同様であり、第２実施形態におけるロータ軸３に形成した可動下端ストッパＭＤ２の代わりに、マグネットロータ４２に可動下端ストッパＭＤ３を形成したものである。この場合にも第２実施形態と同様に、下端位置での可動下端ストッパＭＤ３及び固定下端ストッパＳＤ２に作用するトルクを低減できる。

図１６は第４実施形態の電動弁の縦断面図、図１７は第４実施形態の電動弁における支持部材の要部を示す三面図、図１８は第４実施形態の電動弁におけるマグネットロータの二面図である。この第４実施形態では、固定下限ストッパＳＤ４を支持部材２の外周の下端に設け、可動下端ストッパＭＤ４と可動上端ストッパＭＵ４をマグネットロータ４２の内周面の一つの突起として一体に設けたものである。

図１９は第５実施形態の電動弁の縦断面図、図２０は第５実施形態の電動弁における支持部材の雌ネジ及びロータ軸の雄ネジを示す図である。この第５実施形態では、固定上端ストッパＳＵ１及び可動上端ストッパＭＵ１は第１実施形態と同様である。固定下端ストッパＳＤ５は支持部材２の雌ネジ２１ａの端部を壁状にして形成し、可動下端ストッパＭＤ５はロータ軸３の雄ネジ３２ａの端部を壁状にして形成したものである。

図２１〜２３は係合部Ａの他の実施形態を示す図であり、図２１の係合部Ａはロータ軸３の大径部３１の端部の外周に溝３ｂを形成したものである。そして、マグネットロータ４２の嵌合孔４２２ａ内に大径部３１を嵌挿し、リング状のクリップ３ｃを溝３ｂに嵌め込んでロータ軸３とマグネットロータ４２を固着する。

図２２の係合部Ａの例は、図２２(A) のように、ロータ軸３の大径部３１をマグネットロータ４２の嵌合孔４２２ａに嵌挿され、図２２(B) のように、この係合部Ａが熱かしめされ、マグネットロータ４２とロータ軸３とが互いに嵌合固着されている。

図２３の係合部Ａの例は、ロータ軸３の大径部３１の端部の外周に、大径部３１の外周半径方向に嵌合孔４２２ａの径よりも僅かに突出する突起部３ｄが形成されている。そして、マグネットロータ４２の嵌合孔４２２ａにロータ軸３の大径部３１の端部が突起部３ｄを弾性変形させて圧入されている。これにより、マグネットロータ４２とロータ軸３とが互いに嵌合固着されている。

以上の各係合部Ａは、前記ストッパ機構に関する各実施形態の何れにも適用できることはいうまでもない。

図２４は第６実施形態の電動弁の縦断面図である。この第６実施形態ではロータ軸３を金属製の芯棒３Ａとその周囲の樹脂部３Ｂとで構成したものであり、このロータ軸３はインサート成形して形成されている。その他の構造は第１実施形態と同様である。この実施形態によれば、ロータ軸３の成形時の反りを低減することができ、作動を確実にしてより信頼性が高まる。また、この実施形態のようにニードル部３３を芯棒３Ａで兼ねることもできる。

図２５は第７実施形態の電動弁の縦断面図である。この第７実施形態と前記各実施形態との違いは、マグネットロータ４２とロータ軸５の固着構造にある。また、この第７実施形態ではロータ軸５と弁棒６を一体にせずに、ロータ軸５に対して弁棒６が軸Ｌ方向に移動可能になっている点にある。

ロータ軸５は合成樹脂により型成形されたものであり、このロータ軸５は支持部材２のスライド孔２１ｂに整合する大径部５１とこの大径部５１より径の小さな小径部５２とを有している。大径部５１にはフランジ部５１ａとが形成されるとともに、このフランジ部５１ａの面（下面）には可動下端ストッパＭＤ１が形成されている。また、小径部５２の外周には雄ネジ５２ａが形成されている。そして、雄ネジ５２ａがホルダ部２１の雌ネジ２１ａに螺合されている。さらに、小径部５２を貫通するように弁棒６が配設されており、この弁棒６は、その下端に「弁体部」としてのニードル部６１を備えている。

なお、ホルダ部２１の固定下端ストッパＳＤ１、固定上端ストッパＳＵ１、可動下端ストッパＭＤ１及び可動上端ストッパＭＵ１の作用は第１実施形態と同様である。

ロータ軸５には弁体部６１と反対側の端部に下穴５ａが形成されており、この下穴５ａの上端部分に，取付金具７が配設されている。取付金具７は、マグネットロータ４２の円板部４２２の中心に形成された嵌合孔４２２ａより大なるフランジ部７１と、ロータ軸５の下穴５ａより大なるインサート部７２から構成されており、インサート部７２の周囲はローレット加工によりあやめローレットが形成されている。そして、インサート部７２が下穴５ａに圧入され、フランジ部７１が嵌合孔４２２ａの周囲に当接され、このフランジ部７１とロータ軸５のフランジ部５１ａとによりマグネットロータ４２が挟まれている。これにより、マグネットロータ４２とロータ軸５とが互いに嵌合固着されている。

ロータ軸５の下穴５ａ内にはコイルばね６２が配設されており、このコイルばねの付勢力により弁棒６は弁ポート１ａ側に付勢されており、この第７実施形態では、可動下端ストッパＭＤ１が固定下端ストッパＳＤ１に当接する直前にニードル部６１が弁ポート１ａを全閉とする。そして、可動下端ストッパＭＤ１が固定下端ストッパＳＤ１に当接するまで、コイルばね６２が僅かに圧縮される。

図２６はロータ軸５とマグネットロータ４２を固着する手順を示す図である。まず、図２６(A) のように、下穴５ａ内に弁棒６とコイルばね６２をセットする。次に、図２６(B) のように取付金具７のインサート部７２の先端を下穴５ａに挿入する。そして、図２６(C) のように、加熱治具Ｂにより取付金具７を加熱及び押圧し、図２６(D) のようにフランジ部７１をマグネットロータ４２の円板部４２２に当接させる。

図２７〜図３０は取付金具７の変形例を示す図である。図２７の取付金具７はフランジ部７１とインサート部７２を有し、このインサート部７２の周囲にローレット加工によりスパイラルローレットを形成したものである。図２８の取付金具７は板金のプレス加工によりフランジ部７１とインサート部７２を形成し、このインサート部７２の周囲に突状の爪７２ａを形成したものである。図２９の取付金具７は板金のプレス加工によりフランジ部７１とインサート部７２を形成し、このインサート部７２の周囲に板状の爪７２ａを形成したものである。図３０の取付金具７は板金の打ち抜き及び曲げ加工によりフランジ部７１とインサート部７２を形成したものであり、このインサート部７２を巻きブッシュ形状としたものである。これら図２７〜図３０の取付金具７も図２５に示す取付金具７と同様にロータ軸５の下穴５ａ内にインサート部７２を嵌合し、ロータ軸５とマグネットロータ４２とを嵌合固着する。

また、取付金具のインサート部の周囲に雄ネジを形成し、ロータ軸の下穴に雌ネジを形成し、取付金具をロータ軸の下穴にネジ止めするようにしてもよい。

以上の第７実施形態のように取付家具７によりロータ軸５とマグネットロータ４２とを嵌合固着する構造は、前記第１〜第６実施形態の何れの構造にも適用できる。また、第７実施形態の可動下端ストッパＭＤ１、固定下端ストッパＳＤ１、可動下端ストッパＭＤ１及び固定下端ストッパＳＤ１は第１実施形態と同様であるが、その他の実施形態のストッパの構造を第７実施形態に適用することもできる。

１ 弁本体
１ａ 弁ポート
１ｂ 弁室
２ 支持部材
２１ ホルダ部
２１ａ 雌ネジ
３ ロータ軸
３１ 大径部
３２ 小径部
３２ａ 雄ネジ
３３ ニードル部
４ ステッピングモータ
４２ マグネットロータ
４２２ａ 嵌合孔
５ ロータ軸
５ａ 下穴
６ 弁棒
７ 取付金具
７１ フランジ部
７２ インサート部
ＳＤ１ 固定下端ストッパ
ＭＤ１ 可動下端ストッパ
ＳＵ１ 固定上端ストッパ
ＭＵ１ 可動上端ストッパ

Claims (11)

1. 弁ポートを有する弁室に対して該弁ポートと反対側に配置された支持部であって、該弁ポートの軸と同軸に雌ネジが形成された支持部と、該支持部の雌ネジに螺合する外周に雄ネジを有するロータ軸と、該ロータ軸に固定され該支持部の一部を覆うマグネットロータと、該マグネットロータの外周に配置されたモータ部とを備え、該モータ部によりマグネットロータ及びロータ軸を回動することにより、該ロータ軸のネジ送り作用にて該ロータ軸の端部に備えられた弁体部を前記弁ポートに対して進退させて、弁ポートを通る流体の流量を制御するようにした電動弁において、
   前記支持部には軸回りの１箇所に固定下端ストッパが形成され、前記ロータ軸または前記マグネットロータには軸回りの１箇所に該固定下端ストッパに係合可能な可動下端ストッパが形成され、
   さらに前記支持部には、前記マグネットロータの内周に対向する該支持部の外周の１箇所に固定上端ストッパが一体成形され、前記マグネットロータには、該固定上端ストッパに係合可能な可動上端ストッパが、該固定上端ストッパよりも前記弁ポート側となる該マグネットロータの内周の１箇所に一体成形され、
   前記ロータ軸のネジ送り作用にて前記弁体部を弁ポート側に移動したときに、前記固定下端ストッパに前記可動下端ストッパを係合させて、該弁体部の下端位置を規制するとともに、該ネジ送り作用にて該弁体部を弁ポートと反対側に移動したときに、前記固定上端ストッパに前記可動上端ストッパを係合させて、該弁体部の上端位置を規制するように構成され、
   前記マグネットロータと前記ロータ軸とが別部材であって、該マグネットロータと該ロータ軸とが、該ロータ軸の前記弁体部側と 反対側端部に対して該マグネットロータを嵌合可能となる形状にそれぞれ形成され、該マグネットロータとロータ軸とが互いに嵌合固着することで組み立てられていることを特徴とする電動弁。
2. 前記マグネットロータ、前記ロータ軸及び前記支持部がそれぞれ樹脂成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部に該ロータ軸の半径方向に弾性変形可能で端部が前記嵌合孔の径よりも僅かに外側に突出する複数の爪部材が形成され、
   前記マグネットロータの前記嵌合孔に前記ロータ軸の前記爪部材を弾性変形させて嵌合されることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
4. 前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部外周に溝が形成され、
   前記マグネットロータの前記嵌合孔に前記ロータ軸の前記端部を嵌合されるとともに、前記溝にリング状のクリップが係合されることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
5. 前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成され、該嵌合孔に前記ロータ軸の前記弁体部と反対側の端部が挿入され、該端部が熱かしめされることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
6. 前記マグネットロータには中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部外周に該ロータ軸の外周半径方向に前記嵌合孔の径よりも僅かに突出する突起部が形成され、
   前記マグネットロータの前記嵌合孔に前記ロータ軸の前記突起部を弾性変形させて圧入されることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
7. 前記マグネットロータは中心に嵌合孔が形成されるとともに、前記ロータ軸には前記弁体部と反対側の端部に下穴が形成され、
   該嵌合孔より大なるフランジ部と該下穴より大なるインサート部からなる取付金具を、該インサート部を該下穴に圧入またはネジ止めするとともに該フランジ部を該嵌合孔の周囲に当接させることで、該マグネットロータと該ロータ軸とが互いに嵌合固着されていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
8. 前記固定下端ストッパが前記支持部の前記モータ部側の端部に形成されるとともに、前記可動下端ストッパが前記ロータ軸に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁。
9. 前記固定下端ストッパが前記支持部の前記モータ部側の端部に形成されるとともに、前記可動下端ストッパが前記マグネットロータに形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁。
10. 前記固定下端ストッパが前記支持部の前記固定上端ストッパよりも前記弁ポート側となる位置に形成されるとともに、前記可動下端ストッパが前記可動上端ストッパと一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁。
11. 前記固定下端ストッパが前記支持部の雌ネジの端部に形成され、前記可動下端ストッパが前記ロータ軸の雄ネジの端部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動弁。

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