JP5699266B2

JP5699266B2 - 制御弁

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Publication number: JP5699266B2
Application number: JP2011032864A
Authority: JP
Inventors: 広田　久寿; 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: EP2677218A1; KR20140008390A; WO2012111264A1; JP2012172702A; EP2677218A4

Description

本発明は作動流体の流れを制御する制御弁に関し、特に電気的に弁開度を調整するためのアクチュエータを備える制御弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、蒸発器等を冷媒循環通路に配置して構成される。そして、このような冷凍サイクルの運転状態に応じた冷媒循環通路の切り替えや冷媒流量の調整等のために種々の制御弁が設けられている（例えば特許文献１参照）。このような制御弁として、冷媒から受ける圧力による力とそれに対抗するスプリングの付勢力とのバランスにより弁部が開閉される機械弁や、さらに外部から電気的に開度を調整するためのアクチュエータを備える電気駆動弁が適宜用いられる。

特開平１１−２８７３５４号公報

ところで、このような空調装置に電気駆動弁を設ける場合、そのアクチュエータとしてモータやソレノイド等が用いられるが、省スペース化や省電力化等のためにそのアクチュエータをコンパクトに構成できるのが望ましい。このような観点から、特に大きな開閉駆動力を要する大口径の弁部を備える電気駆動弁においては、その弁体に作用する流体圧力をキャンセルするための背圧キャンセル構造が設けられたりする。このような電気駆動弁においては、その背圧を保持するために、背圧室を区画する弁体の摺動面にシール部材を設ける構成が汎用されている。

しかしながら、このようにして摺動部のシール性を高めようとするほど、弁体を駆動する際の摺動力が大きくなり、それに打ち勝つだけの大きな駆動力を要するようになる。また、電気駆動弁の非通電時の弁部の安定性を維持するために、弁体には通常、その開弁または閉弁状態を維持するための付勢力を発生させるスプリングが設けられる。このため、弁体を駆動するためには、そのスプリングの付勢力に打ち勝つ駆動力も必要となる。したがって、アクチュエータを小さく構成するためには、弁体に作用する摺動力や付勢力の影響を小さくする必要がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、電気駆動弁の開閉駆動力を小さく抑えることにより、そのアクチュエータをコンパクトに構成可能とすることにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、作動流体を流通させる内部通路を有し、その内部通路に弁孔が設けられたボディと、ボディに弁孔と同軸状に設けられたガイド孔と、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、ガイド孔に摺動可能に支持されたガイド部とを一体に備える弁駆動体と、弁体に作用する流体圧力の影響をキャンセルするためのキャンセル構造と、ガイド部の摺動面に設けられたシール部材と、ボディの一端に設けられたアクチュエータと、アクチュエータにより軸線方向に駆動され、弁体を弁部の開閉方向に駆動するための作動体と、弁駆動体に挿通され、作動体に一体変位可能に作動連結される伝達部材と、弁駆動体と伝達部材との間に介装されるように支持され、弁駆動体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。

この態様によると、キャンセル構造により比較的大きな弁部を小さな駆動力で開閉することができ、また弁駆動体のガイド部にシール部材を設けることで、その摺動部のシール性を確保することができる。そして、このような構成において、付勢部材を弁駆動体と伝達部材との間に介装させることで、ガイド部の摺動力と付勢部材の付勢力とがアクチュエータの駆動力に同時に対抗することを防止または少なくとも抑制できる。その結果、アクチュエータに要求される駆動力を小さく抑えることができ、アクチュエータをコンパクトに構成できるようになる。

本発明によれば、電気駆動弁の開閉駆動力を小さく抑えることができ、そのアクチュエータをコンパクトに構成できるようになる。

第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。

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。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１〜図３は、第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。なお、本実施形態の制御弁は、例えば電気自動車に搭載されるヒートポンプ式の冷暖房装置への適用を想定したものである。

すなわち、車両用冷暖房装置には、圧縮機、室内凝縮器、室外熱交換器、蒸発器およびアキュムレータ等を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）が設けられ、冷媒が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程でなされる熱交換により車室内の空調が行われる。この冷凍サイクルには冷暖房を適切に制御するための各種制御弁が配設され、制御弁１００はその一つを構成する。

制御弁１００は、上流側通路から第１下流側通路および第２下流側通路に分岐する分岐点に設けられ、その上流側通路から各下流側通路へ流れる冷媒の流量を調整する。制御弁１００は、その開度が設定開度に調整される比例弁として構成されている。制御弁１００は、基本的には全開状態、大口径制御状態、小口径制御状態、閉弁状態のいずれかの状態に制御される。なお、大口径制御状態は全開状態には到らないが開度が大きい状態であり、小口径制御状態は閉弁状態には到らないが開度が小さい状態である。制御弁１００は、小口径制御により膨張装置としても機能する。

図１に示すように、制御弁１００は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体１０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体１０１は、有底筒状のボディ１０４に大口径の第１弁１０５と小口径の第２弁１０６とを同軸状に収容して構成される。

ボディ１０４の一方の側部には導入ポート１１０が設けられ、他方の側部には上下に第１導出ポート１１２、第２導出ポート１１４が設けられている。導入ポート１１０は上流側通路に連通し、第１導出ポート１１２は第１下流側通路に連通し、第２導出ポート１１４は第２下流側通路に連通する。すなわち、ボディ１０４には、導入ポート１１０と第１導出ポート１１２とをつなぐ第１内部通路と、導入ポート１１０と第２導出ポート１１４とをつなぐ第２内部通路が形成される。第１弁１０５は第１内部通路の開度を制御し、第２弁１０６は第２内部通路の開度を制御する。

ボディ１０４の上半部には、有底段付円筒状の区画部材１１６が配設されている。区画部材１１６は、弁本体１０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１１６の底部中央には、円ボス状の軸受部１２６が設けられている。軸受部１２６の内周面には雌ねじ部が設けられ、外周面は滑り軸受として機能する。区画部材１１６は、その上端部および下端部の外周面にそれぞれ設けられたシール部材を介してボディ１０４に同心状に組み付けられている。区画部材１１６は、その内周面がガイド孔１１８を形成し、その下端部が弁孔１２０を形成している。また、弁孔１２０の下端開口端縁により弁座１２２が形成されている。区画部材１１６における第１導出ポート１１２との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。

ボディ１０４の内方には、大径の弁体１３０、小径の弁体１３２、および弁作動体１３４が同軸状（同一軸線上）に配設されている。弁体１３０が上流側から弁孔１２０に接離して第１弁１０５の開度を調整することにより、第１内部通路を流れる冷媒の流量が調整される。弁体１３０の外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁部材１３６が嵌着されており、その弁部材１３６が弁座１２２に着座することにより、第１弁１０５を完全に閉じることが可能になる。

一方、ボディ１０４の下半部には、小円筒状のガイド部材１４０が配設されている。ガイド部材１４０は、第２内部通路の中央部に弁体１３０と同軸状に設けられ、その下半部がボディ１０４に圧入されている。ガイド部材１４０は、その上半部の内周面がガイド孔１４２を形成し、その下端部が弁孔１４４を形成している。また、弁孔１４４の上端開口端縁により弁座１４６が形成されている。ガイド部材１４０における導入ポート１１０との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。図示のように、弁孔１２０および弁孔１４４の上流側に導入ポート１１０に連通する共通の高圧室１１５が形成され、弁孔１２０の下流側には第１導出ポート１１２に連通する低圧室１１７が形成され、弁孔１４４の下流側には第２導出ポート１１４に連通する低圧室１１９が形成されている。

弁体１３０は、縮径部を介してガイド部１４８が連設されている。すなわち、弁体１３０とガイド部１４８とが縮径部を介して一体化された段付円筒状の「弁駆動体」を構成している。ガイド部１４８は、低圧室１１７に配置されている。そして、ガイド部１４８の上端部がＯリング１４９（「シール部材」として機能する）を介してガイド孔１１８に摺動可能に支持されることにより、弁体１３０の開閉方向への安定した動作が確保されている。ガイド部１４８と区画部材１１６との間には背圧室１５０が形成される。また、弁体１３０とガイド部１４８とを貫通する連通路１５１が形成され、高圧室１１５と背圧室１５０とを連通させている。これにより、背圧室１５０には常に、導入ポート１１０から導入される上流側圧力Ｐinが満たされる。

本実施形態においては、弁孔１２０の有効径Ａとガイド孔１１８の有効径Ｂとが等しく設定されているため（弁体１３０の有効受圧面積とガイド部１４８の有効受圧面積とが実質的に等しくされているため）、弁体１３０に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング１４９を設けたことにより、ガイド部１４８の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。

弁体１３０の内方には長尺状の伝達ロッド１５２（「伝達部材」として機能する）が同軸状に挿通され、その伝達ロッド１５２の下端部に弁体１３２が作動連結可能に配設されている。伝達ロッド１５２の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部１５４となっている。すなわち、伝達ロッド１５２は、その上端部が弁作動体１３４の底部に支持されている。伝達ロッド１５２の下端部は半径方向外向きに突出した係止部１５６となっている。伝達ロッド１５２の中央部には、半径方向外向きに突出するばね受け部１５８が設けられている。そして、ガイド部１４８の内壁とばね受け部１５８との間にスプリング１６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体１３０と伝達ロッド１５２とは軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング１６０により係止部１５４が軸線方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。

弁体１３２は、段付円柱状をなし、弁体１３０の下方に同軸状に配設されている。弁体１３２は、ガイド部材１４０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁孔１４４に対向配置されいる。弁体１３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔１４４に挿抜される。そして、弁体１３２が弁座１４６に着脱することにより第２弁１０６が開閉される。

弁体１３２の上半部は円筒状の収容部となっており、伝達ロッド１５２の係止部１５６を軸線方向に相対変位可能に収容している。一方、弁体１３２の上端開口部が内方にやや加締められた係止部１６２となっており、係止部１５６の離脱を防止している。弁体１３０と弁体１３２との間には、弁体１３２を閉弁方向に付勢するスプリング１６４（「第２の付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体１３２と伝達ロッド１５２とはその収容部の長さだけ軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング１６４により係止部１６２と係止部１５６とが係合する方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。本実施形態においては、スプリング１６４の荷重がスプリング１６０の荷重よりも相当小さくなるように設定されている。例えば、図示の状態におけるスプリング１６０の荷重が６００ｇ重、スプリング１６４の荷重が１００ｇ重程度となるように設定される。一方、スプリング１６０の荷重とスプリング１６４の荷重との合力が、ガイド部１４８のＯリング１４９における摺動抵抗（弁駆動体の摺動力：例えば６００ｇ重）よりも大きくなるように設定されている。なお、変形例においては、スプリング１６０の荷重を７００ｇ重とするなど、弁駆動体の摺動力よりも大きく設定してもよい。

弁作動体１３４は、段付円筒状をなし、その外周部に雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、軸受部１２６の雌ねじ部に螺合する。弁作動体１３４の上端部には半径方向外向きに延出する複数（本実施形態では４つ）の脚部１５３が設けられており、モータユニット１０２のロータに嵌合している。弁作動体１３４は、モータユニット１０２の回転駆動力を受けて回転し、その回転力を並進力に変換する。すなわち、弁作動体１３４が回転すると、ねじ機構（「作動変換機構」として機能する）によって弁作動体１３４が軸線方向に変位し、弁体１３０または弁体１３２を開閉方向に駆動する。第１弁１０５の開弁時には弁体１３０と弁作動体１３４とが一体に動作し、第２弁１０６の開弁時には弁体１３２と弁作動体１３４とが一体に動作する。

一方、モータユニット１０２は、ロータ１７２とステータ１７３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１０２は、有底円筒状のスリーブ１７０の内方にロータ１７２を回転自在に支持するようにして構成されている。スリーブ１７０の外周には、励磁コイル１７１を収容したステータ１７３が設けられている。スリーブ１７０は、その下端開口部がボディ１０４に組み付けられており、ボディ１０４とともに制御弁１００のボディを構成する。

ロータ１７２は、円筒状に形成された回転軸１７４と、その回転軸１７４の外周に配設されたマグネット１７６を備える。本実施形態では、マグネット１７６は２４極に磁化されている。回転軸１７４の内方にはモータユニット１０２のほぼ全長にわたる内部空間が形成されている。回転軸１７４の内周面の特定箇所には、軸線に平行に延びるガイド部１７８が設けられている。ガイド部１７８は、後述する回転ストッパと係合するための突部を形成するものであり、軸線に平行に延びる一つの突条により構成されている。

回転軸１７４の下端部はやや縮径され、その内周面に軸線に平行に延びる４つのガイド部１８０が設けられている。ガイド部１８０は、軸線に平行に延びる一対の突条により構成され、回転軸１７４の内周面に９０度おきに設けられている。この４つのガイド部１８０には、上述した弁作動体１３４の４つの脚部１５３が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１３４とが一体に回転できるようになっている。ただし、弁作動体１３４は、ロータ１７２に対する回転方向の相対変位は規制されるものの、そのガイド部１８０にそった軸線方向の変位は許容される。すなわち、弁作動体１３４は、ロータ１７２とともに回転しつつ弁体１３２の開閉方向に駆動される。

ロータ１７２の内方には、その軸線に沿って長尺状のシャフト１８２が配設されている。シャフト１８２は、その上端部がスリーブ１７０の底部中央に圧入されることにより片持ち状に固定され、ガイド部１７８に平行に内部空間に延在している。シャフト１８２は、弁作動体１３４と同一軸線上に配置されている。シャフト１８２には、そのほぼ全長にわたって延在する螺旋状のガイド部１８４が設けられている。ガイド部１８４は、コイル状の部材からなり、シャフト１８２の外面に嵌着されている。ガイド部１８４の上端部は折り返されて係止部１８６となっている。

ガイド部１８４には、螺旋状の回転ストッパ１８８が回転可能に係合している。回転ストッパ１８８は、ガイド部１８４に係合する螺旋状の係合部１９０と、回転軸１７４に支持される動力伝達部１９２とを有する。係合部１９０は一巻きコイルの形状をなし、その下端部に半径方向外向きに延出する動力伝達部１９２が連設されている。動力伝達部１９２の先端部がガイド部１７８に係合している。すなわち、動力伝達部１９２は、ガイド部１７８の一つの突条に当接して係止される。このため、回転ストッパ１８８は、回転軸１７４により回転方向の相対変位は規制されるが、ガイド部１７８に摺動しつつその軸線方向の変位が許容される。

すなわち、回転ストッパ１８８は、ロータ１７２と一体に回転し、その係合部１９０がガイド部１８４にそってガイドされることで、軸線方向に駆動される。ただし、回転ストッパ１８８の軸線方向の駆動範囲はガイド部１７８の両端に形成された係止部により規制される。同図には、回転ストッパ１８８が中間位置にある状態が示されている。回転ストッパ１８８が上方へ変位して係止部１８６に係止されると、その位置が上死点となる。回転ストッパ１８８が下方へ変位すると、その下死点にて係止される。

ロータ１７２は、その上端部がシャフト１８２に回転自在に支持され、下端部が軸受部１２６に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部を封止するように有底円筒状の端部部材１９４が設けられ、その端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分がシャフト１８２に支持されている。すなわち、軸受部１２６が一端側の軸受部となり、シャフト１８２における円筒軸１９６との摺動部が他端側の軸受部となっている。

以上のように構成された制御弁１００は、モータユニット１０２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駆動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
制御弁１００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１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、一方で弁作動体１３４が回転駆動されて大口径の第１弁１０５および小口径の第２弁１０６の開度が設定開度に調整され、他方で回転ストッパ１８８がガイド部１８４にそって駆動されることにより、各弁体の動作範囲が規制される。

具体的には、大口径制御を実行する場合、図１の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより、図２に示すように、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降する。このとき、弁作動体１３４がガイド部１４８に当接した状態でこれを押し下げるようにして弁体１３０を開弁方向に変位させる。弁体１３０は、図１に示す全閉状態と図２に示す全開位置との間の範囲で駆動され、第１弁１０５の開度が調整される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４９の摺動力（摺動抵抗）とスプリング１６４の付勢力（反力）との合力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。

すなわち、伝達ロッド１５２と弁体１３２との作動連結が解除され、伝達ロッド１５２が弁体１３０とともに変位可能であるため、スプリング１６０の付勢力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、荷重の小さいスプリング１６４の付勢力（例えば最大２００ｇ重）とＯリング１４９の摺動力（例えば６００ｇ）との合力に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。なお、弁体１３２の係止部１６２と伝達ロッド１５２の係止部１５６との係合状態が解除されるため、弁体１３２と弁座１４６との間に過度な押圧力が作用することもない。

逆に、第１弁１０５を図２に示した開弁状態から図１に示した閉弁状態に戻す場合には、図２の状態からロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）させる。その場合、スプリング１６０の付勢力とスプリング１６４の付勢力との合力がＯリング１４９の摺動力よりも大きいため、弁体１３０は弁作動体１３４との作動連結が維持されたまま一体となって閉弁方向に押し上げられる。このとき、スプリング１６４の付勢力がモータユニット１０２の駆動力と同方向に作用する。すなわち、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４９の摺動力（例えば６００ｇ重）とスプリング１６４の付勢力（１００〜２００ｇ重）との差分（４００〜５００ｇ重）に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。

また、小口径制御を実行する場合、図１の状態からロータ１７２が他方向に回転駆動（逆転）されることにより弁体１３２が開弁方向に変位し、図３に示すように第２弁１０６が開弁状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、係止部１５４を吊り上げるようにして伝達ロッド１５２および弁体１３２を開弁方向に変位させる。弁体１３２は、図１に示す全閉状態と図３に示す全開位置との間の範囲で駆動され、第２弁１０６の開度が調整される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、スプリング１６０の付勢力（反力）とスプリング１６４の付勢力（反力）の合力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。

すなわち、伝達ロッド１５２と弁体１３０との作動連結が解除され、伝達ロッド１５２が弁体１３２と一体に変位するため、Ｏリング１４９の摺動力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、スプリング１６０の付勢力（例えば最大７００ｇ重）とスプリング１６４の付勢力（例えば最大１５０ｇ重）との合力に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。なお、伝達ロッド１５２と弁体１３０との係合状態が解除されるため、弁体１３０と弁座１２２との間に過度な押圧力が作用することもない。

逆に、第２弁１０６を図３に示した開弁状態から図１に示した閉弁状態に戻す場合には、図３の状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）させる。その場合、スプリング１６０の付勢力とスプリング１６４の付勢力との合力が閉弁方向に作用するため、モータユニット１０２の駆動力に対する反力は作用しない。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る制御弁は、第１実施形態の制御弁において小口径の第２弁１０６をなくし、大口径の第１弁１０５のみを設けたものである。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図４および図５は、第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。

制御弁２００は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体２０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。ボディ２０４には導入ポート１１０と導出ポート１１２とが設けられ、それらをつなぐ内部通路に弁孔１２０が設けられている。伝達ロッド２５２の下端部にばね受け部１５８が設けられている。本実施形態においては、図示の状態におけるスプリング１６０の荷重（例えば７００ｇ重）が、Ｏリング１４９における摺動抵抗（弁駆動体の摺動力：例えば６００ｇ重）よりも大きくなるように設定されている。

このような構成において、大口径制御を実行する場合、基本的に第１実施形態と同様の制御がなされる。すなわち、図４の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより、図５に示すように、弁作動体１３４がガイド部１４８に当接した状態で弁体１３０を開弁方向に変位させる。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４９の摺動力（摺動抵抗）に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。すなわち、伝達ロッド２５２が弁体１３０とともに変位可能であるため、スプリング１６０の付勢力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、Ｏリング１４９の摺動力（例えば６００ｇ）に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。

逆に、図５に示した開弁状態から図４に示した閉弁状態に戻す場合には、図５の状態からロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）させる。その場合、スプリング１６０の付勢力がＯリング１４９の摺動力よりも大きいため、弁体１３０は弁作動体１３４との作動連結が維持されたまま一体となって閉弁方向に駆動される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４９の摺動力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。

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。

上記実施形態においては、弁作動体１３４と伝達ロッド１５２とを作動連結および連結解除可能に別体で構成する例を示した。変形例においては、弁作動体１３４と伝達ロッド１５２とを相対変位しないよう一体に構成してもよい。すなわち、作動体と伝達部材とを一体にした作動伝達部材として構成してもよい。

上記実施形態では、モータユニット１０２におけるシャフト１８２のガイド部１８４や回転ストッパ１８８の係合部１９０をいずれもコイル状の部材により螺旋状に形成する例を示した。変形例においては、例えばシャフト１８２のガイド部１８４を雄ねじ部とし、回転ストッパ１８８の係合部１９０を雌ねじ部とするねじ機構としてもよい。すなわち、両者により回転を並進に変換する機構が構成されればよい。

上記実施形態では、上記制御弁を電気自動車の冷暖房装置に適用する例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を搭載したハイブリッド式の自動車の冷暖房装置に適用することが可能であることは言うまでもない。また、上記制御弁を作動流体としての冷媒の流れを制御する電気駆動弁として構成する例を示したが、冷媒以外の作動流体の流れを制御する電気駆動弁として構成することもできる。さらに、上記実施形態では、制御弁のアクチュエータとしてステッピングモータを用いる例を示したが、他の形式のモータあるいはソレノイドをアクチュエータとすることもできる。

１００制御弁、１０１弁本体、１０２モータユニット、１０４ボディ、１０５第１弁、１０６第２弁、１１０導入ポート、１１２第１導出ポート、１１４第２導出ポート、１１８ガイド孔、１２０弁孔、１２２弁座、１３０，１３２弁体、１３４弁作動体、１４４弁孔、１４６弁座、１４８ガイド部、１４９Ｏリング、１５０背圧室、１５２伝達ロッド、１６０，１６４スプリング、１７２ロータ、１７３ステータ、１８２シャフト、１８４ガイド部、１８６係止部、１８８回転ストッパ、１９０係合部、１９２動力伝達部、２００制御弁、２０１弁本体、２０４ボディ、２５２伝達ロッド。

Claims

作動流体を流通させる内部通路を有し、その内部通路に弁孔が設けられたボディと、
前記ボディに前記弁孔と同軸状に設けられたガイド孔と、
前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、前記ガイド孔に摺動可能に支持されたガイド部とを一体に備える弁駆動体と、
前記弁体に作用する流体圧力の影響をキャンセルするキャンセル構造と、
前記ガイド部の摺動面に設けられたシール部材と、
前記ボディに取り付けられたアクチュエータと、
前記アクチュエータにより軸線方向に駆動され、前記弁体を前記弁部の開閉方向に駆動するための作動体と、
前記弁駆動体に挿通され、前記作動体に一体変位可能に作動連結される伝達部材と、
前記弁駆動体と前記伝達部材との間に介装されるように支持され、前記弁駆動体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
前記内部通路として第１内部通路および第２内部通路を有し、前記第１内部通路の冷媒の流れを調整するために開度が制御される第１弁と、前記第２内部通路の冷媒の流れを調整するために開度が制御される第２弁とを収容する前記ボディと、
前記弁孔として前記第１内部通路に設けられた第１弁孔と、
前記弁体として前記第１弁孔に接離して前記第１弁を開閉する第１弁体と、
前記第２内部通路に前記第１弁孔と同軸状に設けられた第２弁孔と、
前記弁駆動体とは別体に設けられて前記第２弁孔に接離して前記第２弁を開閉し、前記伝達部材に一体変位可能に作動連結または相対変位可能に連結解除される第２弁体と、
前記弁駆動体と前記第２弁体との間に介装されるように支持され、前記第２弁体を閉弁方向に付勢する第２の付勢部材と、
を備えることを特徴とする制御弁。
前記第１弁の開度を制御する際には、前記作動体と前記第１弁体とが一体変位可能に作動連結されるとともに、前記伝達部材と前記第２弁体との作動連結が解除され、
前記第２弁の開度を制御する際には、前記伝達部材と前記第２弁体とが一体変位可能に作動連結されるとともに、前記作動体と前記第１弁体との作動連結が解除されることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
前記アクチュエータとして、回転駆動されるロータを含むステッピングモータと、
前記ロータとともに回転し、その軸線周りの回転運動を前記作動体の軸線方向の並進運動に変換する作動変換機構と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁。
前記ボディに固定され、前記ロータの軸線方向に延びるシャフトと、
前記シャフトの外周面に軸線方向にそって延設された螺旋状のガイド部と、
前記ガイド部にそって係合する係合部と前記ロータに支持される動力伝達部とを有し、前記ロータの回転とともに前記シャフトの軸線方向に変位し、前記動力伝達部が前記シャフトの一端側および他端側のそれぞれで係止されることにより前記ロータの回転を規制する回転ストッパと、
を備え、
前記作動体は、前記ロータに係合して軸線方向に並進可能に支持され、
前記ロータがその一端側と他端側に軸受部を有する中空形状をなし、
前記シャフトが前記ロータの内部空間に延設されることにより、前記回転ストッパがその内部空間において変位するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の制御弁。