JP2020153488A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電動弁の製造効率の向上や品質維持を簡易に実現する。【解決手段】 電動弁１は、金属製のボディ５と、ロータ６０を内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定する金属製のキャン６６と、樹脂製のケース７６と一体に設けられ、キャン６６に同軸状に外挿されるステータ６４と、ケース７６が組み付けられて固定されるフランジ６８と、ケース７６とフランジ６８との間に配設されるシールリング８２と、を備える。ボディ５の外周面に沿った全周溶接又は全周ろう付けによる一つの全周接合部によりキャン６６、ボディ５およびフランジ６８が一体化されている。シールリング８２は、ケース７６とフランジ６８とにより軸線方向に圧縮された状態で両者間をシールし、キャン６６とステータ６４の間隙への外部雰囲気の侵入を規制する。【選択図】図１

Description

本発明は電動弁に関し、特に電動弁の組立構造に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。冷凍サイクルには、膨張装置としての膨張弁など、冷媒の流れを制御するために各種制御弁が設けられている。近年の電気自動車等の普及に伴い、駆動部としてモータを備える電動弁が広く採用されつつある。

冷凍サイクルでは、比較的高圧の冷媒を扱うため、耐圧性が考慮されたキャンドモータ式の電動弁が採用される（例えば特許文献１参照）。電動弁のボディにキャンが固定され、冷媒圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定する。内部空間にはロータおよび弁駆動機構が配置され、外部空間にステータが配置される。

ところで従来、電動弁のボディは、弁孔が設けられたボディ（以下「バルブボディ」ともいう）と、配管が接続されるボディ（以下「配管ボディ」ともいう）とを一体に組み付けて構成されるものが一般的であった。配管ボディに設けられた取付孔にバルブボディが取り付けられる。配管ボディには、凝縮器側から延びる配管が接続される導入ポートと、蒸発器の入口につながる配管が接続される導出ポートが設けられる。バルブボディには、導入ポートに連通する入口ポートと、導出ポートに連通する出口ポートが設けられる。入口ポートと出口ポートとを連通する通路に弁孔が設けられる。

特許文献１の構成では、バルブボディとキャンが一体に固定されて内機部品を構成し、その内機部品が配管ボディに組み付けられる。配管ボディからはキャンが突出し、そのキャンに対してステータが外挿され、その外側を覆うようにケース（押圧固定具）が配設される。ケースが配管ボディに固定されることで、電動弁の組み付けが完了する。

このような構成では、内機部品、ステータおよびケースがそれぞれ別部品として用意され組み付けられるため、その組付工程が煩雑となる。また、配管ボディに固定されるのがケースのみであることから、部品間の位置精度を確保し難い。そこで、ステータを樹脂モールドしてケースと一体化し、そのケースをバルブボディに溶着等で固定する構成が提案されている（例えば特許文献２参照）。それにより、バルブボディとステータユニットとの組立体として位置精度を確保しつつ電動弁として独立させ、その電動弁を配管ボディに着脱可能に組み付ける。このことは、配管ボディと電動弁とをそれぞれ個別に製造できることを意味する。

すなわち、蒸発器の仕様によって配管ボディの形状が異なる場合がある。例えば、配管ボディに上述のポートのほか、蒸発器の出口につながる配管が接続されるポート（第２導入ポート）、および圧縮機側へ延びる配管が接続されるポート（第２導出ポート）を設ける場合もある。このような場合、配管ボディが大きくなるため、蒸発器のハウジングに固定して安定させることがある。その場合、配管ボディは、電動弁の一部としてではなく、蒸発器の一部として設計するほうが効率的とも言える。蒸発器の仕様に合わせて配管ボディを適宜変更する一方、その配管ボディに設ける取付孔（バルブボディを取り付けるための孔）の仕様を共通にしておく。それにより、電動弁については蒸発器の仕様によらず、個別の設計が可能となる。電動弁としての部品の共用化を図ることもできる。特許文献２に記載の構成は、こうした要求に応えることができる。

特開２０１２−６２９５３号公報 特開２０１６−２００１９８号公報

このように配管ボディと切り離して電動弁を構成する場合、電動弁単体での製造効率の向上や品質維持が求められる。その点で特許文献２の構成にも改善の余地がある。冷凍サイクルに限らず、種々の用途の電動弁について同様である。

本発明の目的の一つは、電動弁の製造効率の向上や品質維持を簡易に実現することにある。

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、流体を導入する入口ポートと、流体を導出する出口ポートと、入口ポートと出口ポートとを連通させる弁孔とを有する金属製のボディと、弁孔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と、ボディに固定され、ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定する金属製のキャンと、ボディに対して固定される樹脂製のケースと、ケースと一体に設けられ、キャンに同軸状に外挿されるステータと、を含むステータユニットと、ボディの径方向に延出するようにボディおよびキャンと一体に設けられる一方、ケースが組み付けられて固定されるフランジと、ケースとフランジとの間に配設されるシールリングと、を備える。ボディの外周面に沿った全周溶接又は全周ろう付けによる一つの全周接合部によりキャン、ボディおよびフランジが一体化されている。シールリングは、ケースとフランジとにより軸線方向に圧縮された状態で両者間をシールし、キャンとステータとの間隙への外部雰囲気の侵入を規制する。

この態様によると、キャン、ボディおよびフランジが溶接又はろう付けを経て一体化されるところ、一回の全周溶接又は全周ろう付け（これらを「全周接合」ともいう）で足りるため、各部の位置精度を保ちつつ製造効率の向上を簡易に実現できる。すなわち、これらを複数回の接合処理にて段階的に固定する場合、先の接合部が後の接合処理熱によって軟化し、変形やずれによる位置精度の低下を伴う虞があるところ、この態様ではそれを回避できる。さらに、シールリングがケースとフランジとにより軸線方向に圧縮されることでシール機能を発揮する構成とし、径方向への圧縮を不要とした。このため、シールリングがその径方向内側に位置する全周接合部との干渉によりシール性能を低下することもない。すなわち、このように全周接合部の位置を考慮してシールリングのシール方向を設定することで、シール性能維持を簡易に実現できる。

本発明によれば、電動弁の製造効率の向上や品質維持を簡易に実現できる。

第１実施形態に係る電動弁を表す断面図である。 キャンの構成を表す図である。 ステータおよびその周辺の構成を表す図である。 電動弁の組付方法の概略を表す図である。 電動弁の組付方法の概略を表す図である。 電動弁の配管ボディへの組付態様を例示する図である。 第２実施形態に係る電動弁の要部を表す図である。 電動弁の組付構造の一部を表す図である。 第３実施形態に係る電動弁の組付構造の一部を表す図である。

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。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る電動弁を表す断面図である。
電動弁１は、図示しない自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を絞り膨張させて霧状に送出する膨張弁、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蒸発器等が設けられている。電動弁１は、その冷凍サイクルの膨張弁として機能する。

電動弁１は、弁本体２とモータユニット３とを組み付けて構成される。弁本体２は、弁部を収容したボディ５を有する。ボディ５は、「バルブボディ」として機能する。ボディ５は、第１ボディ６と第２ボディ８とを同軸状に組み付けて構成される。第１ボディ６および第２ボディ８は、ともにステンレス鋼（以下「ＳＵＳ」と表記する）からなる。第２ボディ８には弁座２４が設けられるため、耐摩耗性に優れた材質が選定されている。第１ボディ６は第２ボディ８よりも溶接性に優れ、第２ボディ８は第１ボディ６よりも加工性に優れている。

第１ボディ６は、外径が下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなす。第１ボディ６の下部外周面には、電動弁１を後述する配管ボディ１６０（図６参照）に組み付けるための雄ねじ１０が形成されている。雄ねじ１０は、電動弁１を配管ボディ１６０に固定するための「固定部」として機能する。第１ボディ６における雄ねじ１０のやや上方の外周面には、環状溝からなるシール収容部１２が形成され、シールリング１４（Ｏリング）が嵌着されている。

第１ボディ６の下部には、円穴状の凹状嵌合部１６が設けられている。第２ボディ８は有底円筒状をなし、その上部が凹状嵌合部１６に圧入されている。第２ボディ８の下部外周面には環状溝からなるシール収容部１８が形成され、シールリング２０が嵌着されている。第２ボディ８の底部を軸線方向に貫通するように弁孔２２が設けられ、その弁孔２２の上端開口部に弁座２４が形成されている。第２ボディ８の側部に入口ポート２６が設けられ、下部に出口ポート２８が設けられている。第１ボディ６および第２ボディ８の内方に弁室３０が形成されている。入口ポート２６と出口ポート２８とは、弁室３０を介して連通している。

ボディ５の内方には、モータユニット３のロータ６０から延びる作動ロッド３２が挿通されている。作動ロッド３２は、弁室３０を貫通する。作動ロッド３２は、非磁性金属からなる棒材を切削加工して得られ、その下部にニードル状の弁体３４が一体に設けられている。弁体３４が弁室３０側から弁座２４に着脱することにより弁部を開閉する。

第１ボディ６の上部中央には、ガイド部材３６が立設されている。ガイド部材３６は、非磁性金属からなる管材を段付円筒状に切削加工して得られ、その軸線方向中央部の外周面に雄ねじ３８が形成されている。ガイド部材３６の下端部が大径となっており、その大径部４０が第１ボディ６の上部中央に圧入され、同軸状に固定されている。ガイド部材３６は、その内周面により作動ロッド３２を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ６０の回転軸６２を回転摺動可能に支持する。

作動ロッド３２における弁体３４のやや上方にばね受け４２が設けられ、ガイド部材３６の底部にもばね受け４４が設けられている。ばね受け４２，４４間に、弁体３４を閉弁方向に付勢するスプリング４６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

一方、モータユニット３は、ロータ６０とステータ６４とを含む三相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３は、有底円筒状のキャン６６を有し、そのキャン６６の内方にロータ６０を配置し、外方にステータ６４を配置して構成されている。キャン６６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６０を内包する有底円筒状の部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間（内部空間）と作用しない外方の非圧力空間（外部空間）とを画定する。

キャン６６は、非磁性金属（本実施形態ではＳＵＳ）からなり、その下部が第１ボディ６の上端部に外挿されるようにして同軸状に組み付けられている。キャン６６は、その下端開口部に半径方向外向きに延出するフランジ６８を有する。フランジ６８の内周縁部が第１ボディ６の上部外周面に沿って溶接されることにより、ボディ５とキャン６６との固定およびシールが実現されている。ボディ５とキャン６６とに囲まれた空間が、上記圧力空間を形成している。

ステータ６４は、積層コア７０の内周部に複数の突極７２を等間隔に配置して構成される。積層コア７０は、環状のコアが軸線方向に積層されて構成される。各突極７２には、コイル７３（電磁コイル）が巻回されたボビン７４が組み付けられている。これらコイル７３およびボビン７４により「コイルユニット７５」が構成される。本実施形態では、三相電流を供給するための３つのコイルユニット７５が、積層コア７０の中心軸に対して１２０度ごとに設けられている（詳細後述）。

ステータ６４は、モータユニット３のケース７６と一体に設けられている。すなわち、ケース７６は、耐食性を有する樹脂材の射出成形により得られる。ステータ６４は、その射出成形（「インサート成形」又は「モールド成形」ともいう）によるモールド樹脂によって被覆されている。ケース７６は、そのモールド樹脂からなる。以下、ステータ６４とケース７６とのモールド成形品を「ステータユニット７８」とも称する。

ステータユニット７８は、中空構造を有し、キャン６６を同軸状に挿通しつつキャン６６のフランジ６８に組み付けられ固定されている。ケース７６の下端内周部が拡径され、環状凹部８０を形成している。その環状凹部８０にシールリング８２が配置されている。シールリング８２は、本実施形態ではＯリングであるが、断面非円形のものを採用してもよい。シールリング８２は、ケース７６とフランジ６８とにより軸線方向に圧縮された状態で両者間をシールし、キャン６６とステータ６４との間隙への外部雰囲気（水など）の侵入を防止する。

ロータ６０は、回転軸６２に組み付けられた円筒状のロータコア１０２と、ロータコア１０２の外周に沿って設けられたマグネット１０４を備える。ロータコア１０２は、回転軸６２に組み付けられている。マグネット１０４は、その円周方向に複数極に磁化（着磁）されている。

回転軸６２は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材３６に外挿されている。回転軸６２の下部内周面に雌ねじ１０８が形成され、ガイド部材３６の雄ねじ３８と噛合している。このような構成により、ロータ６０の回転によりねじ送り機構が機能し、ロータ６０が軸線方向に移動（昇降）する。

作動ロッド３２の上部が縮径され、その縮径部１１０が回転軸６２の底部１１２を貫通している。縮径部１１０の先端部には環状のストッパ１１４が固定されている。一方、縮径部１１０の基端と底部１１２との間には、作動ロッド３２を下方（つまり閉弁方向）に付勢するスプリング１１６が介装されている。このような構成により、開弁時には、ストッパ１１４が底部１１２に係止される態様で作動ロッド３２がロータ６０と一体変位する。一方、閉弁時には、弁体３４が弁座２４から受ける反力によりスプリング１１６が押し縮められる。このときのスプリング１１６の弾性変形により、その反力で弁体３４を弁座２４に押し付けることができ、弁体３４の着座性能（弁閉性能）を高めることができる。

モータユニット３は、キャン６６の外側に回路基板１１８を有する。回路基板１１８は、ケース７６の内方に固定されている。本実施形態では、回路基板１１８の下面に制御部や通信部として機能する各種回路が実装されている。具体的には、モータを駆動するための駆動回路、駆動回路に制御信号を出力する制御回路（マイクロコンピュータ）、制御回路が外部装置と通信するための通信回路、各回路およびモータ（コイル）に電力を供給するための電源回路等が実装されている。ケース７６の上端は、蓋体７７により閉止されている。ケース７６における蓋体７７の下方の空間に回路基板１１８が配設されている。

それぞれのボビン７４からはコイル７３につながる一対の端子１３７が延出し、回路基板１１８に接続されている。回路基板１１８からは電源端子、グランド端子および通信端子（これらを総称して「接続端子８１」ともいう）が延出し、それぞれケース７６の側壁を貫通して外部に引き出されている。ケース７６の側部にコネクタ部７９が一体に設けられ、そのコネクタ部７９の内方に接続端子８１が配置されている。

図２は、キャン６６の構成を表す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
キャン６６は、金属板のプレス成形により得られ、有底円筒状のキャン本体６７と、キャン本体６７の下端開口部に連設された環状のフランジ６８を有する。キャン本体６７とフランジ６８とは、単一材料にプレス加工を施すことにより一体成形されている。フランジ６８には、複数の接続孔６９が設けられている。これらの接続孔６９は、キャン６６とケース７６との接続に利用されるが、その詳細については後述する。本実施形態では、８つの接続孔６９がキャン本体６７の軸線を中心として４５度おきに設けられているが、その個数や配置については適宜設定できる。

図３は、ステータ６４およびその周辺の構成を表す図である。（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面に対応し、ステータユニット７８の断面図である。（Ｂ）はステータ６４のみ（樹脂モールド前の状態）を表す図である。なお、図３（Ａ）には参考のため、キャン６６およびロータ６０を示している（二点鎖線参照）。

モータユニット３が三相のモータであるため、図３（Ａ）に示すように、ロータ６０の軸線Ｌの周りに等間隔でコイルユニット７５が設けられている。図３（Ｂ）にも示すように、積層コア７０の内周部に軸線Ｌに対して１２０度の間隔でスロット１２０ａ〜１２０ｃ（これらを特に区別しないときは「スロット１２０」と総称する）が設けられている。各スロット１２０には、その中央から半径方向内向きに突出する突極１２２ａ〜１２２ｃ（「突極１２２」と総称する）が形成され、それぞれＵ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂ、Ｗ相コイル７３ｃ（「コイル７３」と総称する）が組み付けられている。互いに隣接するスロット１２０の間にも、横断面Ｕ字状のスリット１２４が形成され、磁路の最適化が図られている。

マグネット１０４は、キャン６６を介して突極１２２ａ〜１２２ｃと対向する。本実施形態では図３（Ａ）に示すように、マグネット１０４が１０極に磁化されているが、その極数については適宜設定できる。

次に、電動弁１の組立構造および組付方法について説明する。
図４および図５は、電動弁１の組付方法の概略を表す図である。図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ）は組付過程を示す。図４（Ｃ），（Ｄ）は図４（Ｂ）のＢ部拡大に対応する。（Ｃ）は溶接前の状態、（Ｄ）は溶接後の状態を示す。図５（Ｂ）は図１のＢ部拡大に対応する。

電動弁１の組立に際しては、ボディ５に対して作動ロッド３２，ガイド部材３６，ロータ６０等を順次組み付けた後、その組立体１５０に対してキャン６６を被せるように組み付ける（図４（Ａ））。第１ボディ６の上部には、係止突起５２が環状に周設されている。キャン６６は、第１ボディ６の上端部５０に外挿されるが、フランジ６８が係止突起５２に係止されることによりその挿入量が規制される（図４（Ｂ），（Ｃ））。

続いて、フランジ６８とボディ５との境界に沿って全周溶接を施す（図４（Ｂ），（Ｄ））。このとき形成された溶接部Ｗ（全周溶接部）によりボディ５とフランジ６８とが一体に固定される。その結果、ボディ５、キャン６６およびフランジ６８が一体化され、内機部品１５２が構成される。図４（Ｄ）に示すように、本実施形態では溶接部Ｗが係止突起５２の外周面とフランジ６８の下面との境界に表れている。

続いて、図５（Ａ）に示すように、内機部品１５２に対してステータユニット７８を組み付ける。その際、ステータユニット７８の下面にシールリング８２を組み付けた状態でキャン６６をステータ６４の軸線に沿って挿入していく。ケース７６の下面には、接続孔６９に対向する位置に嵌合突起８５が設けられている。嵌合突起８５は、接続孔６９の内径とほぼ等しい外径を有する円形断面を有する。本実施形態では、８つの接続孔６９のうち４つに対向する位置に嵌合突起８５が設けられているが、嵌合突起８５の数は接続孔６９の数以下であれば適宜設定できる。

この組付過程において複数の嵌合突起８５が接続孔６９に挿通されることで、ステータユニット７８と内機部品１５２との位置関係、つまりステータユニット７８とボディ５との位置関係が調整される。ケース７６の下面とフランジ６８の上面とが当接した状態で、接続孔６９から突出する嵌合突起８５に対して熱加締めを施し、ケース７６とキャン６６とを溶着させる。

図５（Ｂ）に示すように、このときケース７６とフランジ６８とによりシールリング８２が軸線方向（図の上下）に圧縮される。すなわち、シールリング８２の上面８２ａと下面８２ｂがシール面となり、外部雰囲気がシールリング８２よりも内側へ侵入するのを防止する。外部雰囲気がケース７６とキャン６６との間隙を通ってステータユニット７８の内部に侵入することが防止される。

図６は、電動弁１の配管ボディ１６０への組付態様を例示する図である。（Ａ）および（Ｂ）はその組付過程を示す。
電動弁１は、配管ボディ１６０に着脱可能に組み付けられる。配管ボディ１６０は、例えばアルミニウム合金からなる素材を加工して得られ、蒸発器のハウジングに組み付けられるか又は一体化される。配管ボディ１６０は、「流路形成部材」として機能する。

図６（Ａ）に示すように、配管ボディ１６０の側部には、第１導入ポート１６２、第１導出ポート１６４、第２導入ポート１６６および第２導出ポート１６８が設けられている。第１導入ポート１６２には凝縮器側から延びる配管が接続され、第１導出ポート１６４には蒸発器の入口につながる配管が接続される。第２導入ポート１６６には蒸発器の出口につながる配管が接続され、第２導出ポート１６８には圧縮機側へ延びる配管が接続される。第１導入ポート１６２と第１導出ポート１６４とをつなぐ第１通路１７０と、第２導入ポート１６６と第２導出ポート１６８とをつなぐ第２通路１７２が形成されている。第１通路１７０と第２通路１７２とは、隔壁１７４により上下に離隔されている。

配管ボディ１６０の上部には、取付孔１７６が上方に向けて開口している。取付孔１７６は、電動弁１のボディ５と相補形状の段付円孔状をなし、第１通路１７０と連通している。取付孔１７６における第１通路１７０のやや上方には、ボディ５の雄ねじ１０と螺合可能な雌ねじ１７８が形成されている。

電動弁１を配管ボディ１６０に組み付ける際には、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、シールリング１４，２０を取り付けたボディ５を取付孔１７６に挿入し、雄ねじ１０を雌ねじ１７８に螺入して締結させる。それにより、電動弁１と配管ボディ１６０とが組み付けられた電動弁ユニット１８０が得られる。電動弁ユニット１８０において、シールリング１４が外部への冷媒漏れを防止し、シールリング２０が弁部の上流側通路と下流側通路との間をシールする。

次に、図１を参照しつつ電動弁１の動作について説明する。
電動弁１は、モータユニット３の駆動制御によってその弁開度を調整可能な電動膨張弁として機能する。すなわち、図示しない外部装置からの指令に基づき、制御回路は、目標開度を実現するための制御量（モータの駆動ステップ数）を設定し、これを実現するための駆動信号を駆動回路に出力する。駆動回路は、各コイル７３に設定されたタイミングで三相の駆動電流（駆動パルス）を供給する。それにより、ロータ６０が高分解能にて回転する。このとき、弁体３４が弁座２４から離間した開弁状態であれば、スプリング１１６の付勢力によりストッパ１１４が回転軸６２に当接し、作動ロッド３２ひいては弁体３４が、ロータ６０と一体に動作する。

ロータ６０は、ガイド部材３６との間のねじ送り機構により上下方向に動作する。つまり、弁体３４が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。このねじ送り機構は、ロータ６０の軸線周りの回転運動を作動ロッド３２の軸線方向の並進運動（直進運動）に変換し、弁体３４を弁部の開閉方向に駆動する。電動弁１が配管ボディ１６０に取り付けられて膨張弁として機能するとき、弁部は小開度に制御される（図６（Ｂ）参照）。

以上説明したように、本実施形態によれば、キャン６６、ボディ５およびフランジ６８が一回の全周溶接で一体化されるため、各部の位置精度を保ちつつ製造効率の向上を簡易に実現できる。また、シールリング８２がケース７６とフランジ６８とにより軸線方向に圧縮されることでシール機能を発揮するところ、シールリング８２がフランジ６８に対して全周溶接部Ｗとは反対側に配置される。このため、シールリング８２が全周溶接部Ｗと干渉することもなく、シール性能維持を簡易に実現できる。内圧（冷媒圧力）が作用する箇所のシールを接合強度の高い全周溶接部Ｗにて実現し、内圧が作用しない箇所のシールについてはシールリング８２にて簡易に実現している。すなわち、部材間に作用する圧力等を考慮してシール構造の最適化が図られている。

［第２実施形態］
図７および図８は、第２実施形態に係る電動弁の要部を表す図である。図７は、フランジの構成を表す図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図８は、電動弁の組付構造の一部を表す図である。（Ａ），（Ｂ）は組付過程を示す。（Ｃ）〜（Ｅ）は図８（Ｂ）のＢ部拡大に対応する。（Ｃ）は溶接前の状態、（Ｄ）は溶接後の状態を示す。（Ｅ）は溶接後にステータユニットを組み付けた状態を示す。

本実施形態の電動弁では、キャン２６６とフランジ２６８とが別部材とされ、溶接により接合される（図８（Ａ）参照）。図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フランジ２６８は、環状（円筒状）の接続部２７０と、接続部２７０の下端から半径方向外向きに延出するフランジ部２７２を有する。フランジ２６８は、キャン２６６とは別に独立した「フランジ部材」として構成される。接続部２７０の外径および内径は、キャン２６６のそれらと等しい。フランジ２６８に複数の接続孔６９が設けられている。

図８（Ａ）に示すように、キャン２６６は有底円筒状をなしている。ボディ２０５は、第１実施形態のボディ５とほぼ同様の構造を有するが、第１ボディ２０６において、係止突起５２の上下の外径が等しくされている。電動弁の組立に際しては、組立体１５０に対して上方からキャン２６６を、下方からフランジ２６８を組み付ける。そして、図８（Ｂ）に示すように、キャン２６６とフランジ２６８とにより係止突起５２を挟んだ状態で、係止突起５２の外周に沿って全周溶接を施す（図８（Ｃ），（Ｄ））。係止突起５２は、「環状の突設部」として機能する。

このとき形成された溶接部Ｗ２（全周溶接部）によりボディ２０５、キャン２６６およびフランジ２６８が一体に固定され、内機部品２５２が構成される。その内機部品２５２に対してステータユニット７８を組み付ける（図８（Ｅ））。溶接部Ｗ２は、一回の全周溶接により得られるものの、キャン２６６と係止突起５２との境界と、係止突起５２とボディ２０５との境界の双方を覆う。言い換えれば、一回の全周溶接によりこれら３つの部材を溶接できるよう、係止突起５２の厚みｔが設定されている（図８（Ｃ））。本実施形態の全周溶接はレーザ溶接により行われており、係止突起５２の厚みｔはレーザ光のスポット径（ビーム径）よりも小さい。このため、レーザのビームスポットが係止突起５２を挟むようにキャン２６６およびフランジ２６８の双方にも及び、３つの部材を一回の全周溶接により接合できる。

シールリング８２が、溶接部Ｗ２を環囲するように配置される。ケース７６とフランジ２６８とによりシールリング８２が軸線方向（図の上下）に圧縮される。それにより、シールリング８２の上面８２ａと下面８２ｂがシール面となり、外部雰囲気がシールリング８２よりも内側へ侵入するのを防止する。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様にキャン２６６、ボディ２０５およびフランジ２６８が一回の全周溶接で一体化されるため、各部の位置精度を保ちつつ製造効率の向上を簡易に実現できる。また、シールリング８２がケース７６とフランジ２６８とにより軸線方向に圧縮されることでシール機能を発揮する。このため、シールリング８２がその径方向内側に位置する全周溶接部Ｗとの干渉によりシール性能を低下することもない。すなわち、このように全周溶接部Ｗの位置を考慮してシールリングの圧縮方向を設定することで、シール性能維持を簡易に実現できる。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係る電動弁の組付構造の一部を表す図である。（Ａ），（Ｂ）は組付過程を示す。（Ｃ）〜（Ｅ）は図９（Ｂ）のＢ部拡大に対応する。（Ｃ）は溶接前の状態、（Ｄ）は溶接後の状態を示す。（Ｅ）は溶接後にステータユニットを組み付けた状態を示す。

図９（Ａ）に示すように、本実施形態の電動弁では、ボディ３０５の外周に突出するようにフランジ３６８が一体成形されている。フランジ３６８は、第１ボディ３０６の上部において半径方向外向きに延出しており、その基端部に係止突起５２が設けられている。フランジ３６８に複数の接続孔６９が設けられている。

電動弁の組立に際しては、組立体３５０に対して上方からキャン２６６を組み付ける。このとき、キャン２６６の下端部が係止突起５２に係止される。そして、図９（Ｂ）に示すように、キャン２６６とボディ３０５との境界に沿って全周溶接を施す（図９（Ｃ），（Ｄ））。このとき形成された溶接部Ｗ３（全周溶接部）によりボディ３０５とキャン２６６が固定される。その結果、ボディ３０５、キャン２６６およびフランジ３６８が一体化され、内機部品３５２が構成される。その内機部品３５２に対してステータユニット７８を組み付ける（図９（Ｅ））。

シールリング８２が、溶接部Ｗ３を環囲するように配置される。ケース７６とフランジ３６８とによりシールリング８２が軸線方向（図の上下）に圧縮される。それにより、シールリング８２の上面８２ａと下面８２ｂがシール面となり、外部雰囲気がシールリング８２よりも内側へ侵入するのを防止する。

本実施形態によれば、キャン２６６、ボディ３０５およびフランジ３６８が一回の全周溶接で一体化される。また、シールリング８２がケース７６とフランジ３６８とにより軸線方向に圧縮されることでシール機能を発揮する。このため、シールリング８２がその径方向内側に位置する全周溶接部Ｗ３との干渉によりシール性能を低下することもない。すなわち、第１，第２実施形態と同様に電動弁の製造効率の向上とシール性能維持を簡易に実現できる。

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。

上記実施形態では、ケースとフランジとの接合を溶着により実現したが、ねじ接合、加締め、ろう付けその他の固定手段を採用してもよい。

上記実施形態では、電動弁１を配管ボディ１６０に対して締結固定する構成を例示したが、圧入により固定してもよい。その場合、配管ボディに圧入されるバルブボディの外周面（圧入面）が「固定部」として機能する。

上記実施形態では、全周溶接する２つの部材をＳＵＳからなるものとしたが、互いに溶接可能であれば他の金属を採用してもよい。

上記実施形態では、全周溶接をレーザ溶接により行う例を示した。変形例においては、電子ビーム溶接により全周溶接を行ってもよい。上記第２実施形態の全周溶接を電子ビーム溶接により行う場合、係止突起５２の厚みｔを電子ビームのスポット径よりも小さくなるように設定する。

上記実施形態では、ボディの外周面に沿った全周溶接によりキャン、ボディおよびフランジを一体化する例を示した。変形例においては、全周溶接に代えて全周ろう付けによりキャン、ボディおよびフランジを一体化してもよい。すなわち、全周接合部は全周溶接部であってもよいし、全周ろう接部であってもよい。

上記実施形態では、樹脂モールドによりステータ６４をケース７６と一体化する構成を例示した。変形例においては、樹脂製のケースとステータとを個別に作製し、両者を組み付けてもよい。

各実施形態では、ステータのコアとして積層コア（積層磁心）を例示した。変形例においては、圧粉コアその他のコアを採用してもよい。圧粉コアは、「圧粉磁心」とも呼ばれ、軟磁性材料を粉末にし、非導電性の樹脂等でコーティングした紛体と、樹脂バインダとを混練し、圧縮成型・加熱することで得られる。積層コアは、各コアの面内方向に磁束を通し易いが、積層方向には磁束を通し難い。この点、圧紛コアは、積層コアとは異なり、磁気特性が等方的であり、三次元的な磁気回路を有するステータの設計を可能にする。また、圧紛コアは、圧紛成形においてコアを任意の形状とすることができるため、設計自由度が高く、その圧粉成形において挿通孔を同時成形することも可能である。

各実施形態では、モータユニットとして、ＰＭ型ステッピングモータを採用したが、ハイブリッド型ステッピングモータを採用してもよい。また、上記実施形態では、モータユニットを三相モータとしたが、二相，四相、五相などその他のモータとしてもよい。ステータにおける電磁コイルの数も３つや６つに限らず、モータの相数に合わせて適宜設定してよい。その場合も、ステータをコアにて構成し、回路基板とコアとの間にコイルスプリング等の導電部材を介装させてよい。

各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、冷凍サイクルに凝縮器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。

各実施形態では、上記電動弁を膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない開閉弁や流量制御弁として構成してもよい。

各実施形態では、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。

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。

１ 電動弁、２ 弁本体、３ モータユニット、５ ボディ、２２ 弁孔、２６ 入口ポート、２８ 出口ポート、３０ 弁室、３２ 作動ロッド、３４ 弁体、５２ 係止突起、６０ ロータ、６４ ステータ、６６ キャン、６８ フランジ、７０ 積層コア、７３ コイル、７４ ボビン、７５ コイルユニット、７６ ケース、７８ ステータユニット、８０ 環状凹部、８２ シールリング、１１８ 回路基板、１５０ 組立体、１５２ 内機部品、１６０ 配管ボディ、１７０ 第１通路、１７２ 第２通路、１７６ 取付孔、１７８ 雌ねじ、１８０ 電動弁ユニット、２０５ ボディ、２５２ 内機部品、２６６ キャン、２６８ フランジ、２７０ 接続部、２７２ フランジ部、３０５ ボディ、３０６ 第１ボディ、３５０ 組立体、３５２ 内機部品、３６８ フランジ、Ｗ 溶接部、Ｗ２ 溶接部、Ｗ３ 溶接部。

Claims (8)

1. モータ駆動式の電動弁において、
   流体を導入する入口ポートと、流体を導出する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとを連通させる弁孔とを有する金属製のボディと、
   前記弁孔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と、
   前記ボディに固定され、前記ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定する金属製のキャンと、
   前記ボディに対して固定される樹脂製のケースと、前記ケースと一体に設けられ、前記キャンに同軸状に外挿されるステータと、を含むステータユニットと、
   前記ボディの径方向に延出するように前記ボディおよび前記キャンと一体に設けられる一方、前記ケースが組み付けられて固定されるフランジと、
   前記ケースと前記フランジとの間に配設されるシールリングと、
   を備え、
   前記ボディの外周面に沿った全周溶接又は全周ろう付けによる一つの全周接合部により前記キャン、前記ボディおよび前記フランジが一体化され、
   前記シールリングは、前記ケースと前記フランジとにより軸線方向に圧縮された状態で両者間をシールし、前記キャンと前記ステータとの間隙への外部雰囲気の侵入を規制することを特徴とする電動弁。
2. 前記フランジが前記キャンの開口端部に一体成形されたものであり、
   前記フランジにおける前記ケースとは反対側面と前記ボディとの境界に沿って前記全周接合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記フランジが、前記キャンおよび前記ボディとは別部材である環状のフランジ部材として構成され、
   前記ボディの外周面に沿って環状の突設部が設けられ、
   前記キャンの開口端と前記フランジ部材の開口端との間に前記突設部が挟まれ、
   前記突設部の外周に沿って前記全周接合部が設けられ、
   前記シールリングが、前記全周接合部を環囲するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
4. 前記全周接合部が、レーザ溶接又は電子ビーム溶接による全周溶接部であり、
   前記突設部の厚みが、全周溶接に用いられるレーザ光又は電子ビームのスポット径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
5. 前記フランジが前記ボディの外周に突出するように一体成形されたものであり、
   前記キャンと前記ボディとの境界に沿って前記全周接合部が設けられ、
   前記シールリングが、前記全周接合部を環囲するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
6. 前記ケースにおける前記フランジとの対向面に環状凹部が設けられ、
   前記シールリングが、前記環状凹部に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動弁。
7. 前記ケースと前記フランジとの接合部が溶着されてい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。
8. 前記ケースは、当該電動弁を設置対象である流路形成部材に直接固定されておらず、
   前記ボディの外周に前記流路形成部材の取付孔に挿通されて固定される固定部が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電動弁。

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