JP6095124B2 - ストッパ構造及びそれを有する電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、マグネットロータのストッパ構造、及び、それを有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が膨張弁で膨張し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が膨張弁で膨張し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。

この種の電動弁では、弁の最大開度、弁の最小開度（あるいは全閉状態）の弁の位置を規制するためにストッパ機構（ストッパ構造）を備えている。このようなストッパ機構を備えた電動弁が、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された電動弁（図中、符号８００で示す）は、図１０に示すように、弁本体８０１の弁室８０１ｂ内において弁ポート８０１ａに対向してホルダ部８２１を備えた支持部材８０２が配置されている。ホルダ部８２１の内側には、マグネットロータ８５２が固定して取り付けられたロータ軸８０３が螺合されている。ホルダ部８２１の外周面にはガイド雄ネジ８２１ｂが形成されており、ガイド雄ネジ８２１ｂの両端には、それぞれガイド雄ネジ８２１ｂより半径方向に突出した固定下端ストッパ部ＳＤ１及び固定上端ストッパ部ＳＵ１が形成されている。このホルダ部８２１の側部には従動スライダ８０４が配設されている。

従動スライダ８０４は、図１１に示すように、円弧状部８４１と、この円弧状部８４１の両端に設けられた可動下端ストッパ部ＭＤ１及び可動上端ストッパ部ＭＵ１と、を一体に有している。また、円弧状部８４１、可動下端ストッパ部ＭＤ１及び可動上端ストッパ部ＭＵ１の内側にはガイド雌ネジ８０４ａが形成されており、このガイド雌ネジ８０４ａはホルダ部８２１のガイド雄ネジ８２１ｂに螺合されている。

マグネットロータ８５２はその中央においてロータ軸８０３に固着されている。そして、マグネットロータ８５２の回転によって該マグネットロータ８５２と共にロータ軸８０３が回転し、ネジ送り作用によりロータ軸８０３が軸Ｌ方向（図中上下）に移動して弁体８３２が弁ポート８０１ａに対して進退する。

また、マグネットロータ８５２は円柱状のマグネット部８５２ａとその内側の円盤部８５２ｂとで構成されており、マグネット部８５２ａの内周面の一部には軸Ｌと平行な突条８５２ｃが形成されている。そして、この突条８５２ｃはマグネットロータ８５２の回転時に、従動スライダ８０４の可動下端ストッパ部ＭＤ１または可動上端ストッパ部ＭＵ１に当接し、このマグネットロータ８５２の回転に伴って従動スライダ８０４を同方向に連れ回すように回転する。これにより、ガイド雄ネジ８２１ｂとガイド雌ネジ８０４ａのネジ送り作用により、従動スライダ８０４がロータ軸８０３と同方向（図中上下）に移動する。

マグネットロータ８５２及びロータ軸８０３が回転して図中下方に移動すると、従動スライダ８０４の可動下端ストッパ部ＭＤ１が固定下端ストッパ部ＳＤ１に当接し、従動スライダ８０４、マグネットロータ８５２及びロータ軸８０３の回動が停止し、弁体８３２が弁ポート８０１ａを全閉状態とする。一方、マグネットロータ８５２及びロータ軸８０３を図中上方に移動すると、従動スライダ８０４の可動上端ストッパ部ＭＵ１が固定上端ストッパ部ＳＵ１に当接し、従動スライダ８０４、マグネットロータ８５２及びロータ軸８０３の回動が停止し、弁体８３２が弁ポート８０１ａを全開状態とする。

特開２０１０−３８２１９号公報

しかしながら、上述した電動弁８００では、支持部材８０２のホルダ部８２１及び従動スライダ８０４により構成されるストッパ機構の構成が複雑であった。

そこで、本発明者は、ストッパ構造の構成について鋭意検討を行い、より簡易な構成のストッパ構造を考え至った。このようなストッパ構造を有する電動弁を図１２に示す。

図１２に示す電動弁（図中、符号９００で示す）は、弁室９１２に向けて開口する弁ポート９１１ａが設けられた弁本体９１０と、弁ポート９１１ａと間隔をあけて対向配置されかつ駆動雌ネジ９２３ａが内周面に形成された筒状のホルダ部９２１と、駆動雌ネジ９２３ａに螺合される駆動雄ネジ９３０ａが外周面に形成されたロータ軸９３０と、ロータ軸９３０の軸線Ｌ方向への移動により弁ポート９１１ａに対して進退する弁体部９４０と、ロータ軸９３０に固定されたマグネットロータ９６２と、マグネットロータ９６２を回転させるステータコイル９６３と、を備えている。

また、電動弁９００は、図１３に示すように、針金からなるコイル部９５１及びコイル部９５１の半径方向外向きに突出する爪部９５２を一体に有するコイル部材９５０と、コイル部材９５０のコイル部９５１が螺合されかつコイル部材９５０がその回転によりホルダ部９２１の軸方向に移動可能なようにホルダ部９２１の外周面９２１ａに形成されたガイドレール９２５と、を備えている。ホルダ部９２１の外周面９２１ａにおけるガイドレール９２５の下端部９２５ａ及び上端部９２５ｂ近傍には、コイル部材９５０の一端９５１ａ又は他端９５１ｂが突き当たり該コイル部材９５０の回転を規制するように形成された下限ストッパ面９２６ａ及び上限ストッパ面９２７ａが設けられている。そして、コイル部材９５０がマグネットロータ９６２の回転に伴って回転されかつコイル部９５１の一端９５１ａ又は他端９５１ｂがそれに対応する下限ストッパ面９２６ａ、上限ストッパ面９２７ａに突き当たって回転を規制されたときに該回転の方向へのマグネットロータ９６２の回転を規制するようにコイル部材９５０の爪部９５２が当接される突条９６７が、マグネットロータ９６２の内周面に設けられている。

この電動弁９００によれば、針金からなるコイル部材９５０を、マグネットロータ９６２の回転を規制するストッパ部材として機能させて、ストッパ機構の構成をより簡易にすることができる。

しかしながら、電動弁９００では、コイル部材９５０が上限ストッパ面９２７ａに突き当たったときの勢いでホルダ部９２１から脱落してしまうおそれがあり、マグネットロータ９２６の回転を確実に規制する点で改善の余地があった。

そこで、本発明は、マグネットロータの回転をより確実に規制できる簡易な構成のストッパ機構、及び、このストッパ機構を有する電動弁を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、マグネットロータのストッパ構造であって、前記マグネットロータの回転軸と同軸となる螺旋状のガイドレールが外周面に設けられたホルダ部と、前記ガイドレールに螺合されかつ前記マグネットロータによって当該ガイドレールに沿って押し回されるように形成された弾性を有する金属線からなるコイル部材と、を有し、前記ホルダ部の一端部に、前記外周面から突き出しかつ互いに周方向に間隔をあけて配置されたストッパ突部と抜け止め突部とが設けられ、前記ストッパ突部に、前記ホルダ部の周方向を向くストッパ面が設けられ、前記ガイドレールにおける前記ホルダ部の一端部寄りの部分が、前記抜け止め突部との間を前記コイル部材が通過可能に配置されるとともに当該間を通過した前記コイル部材の一方の端部を前記ストッパ面に導くように配置され、前記コイル部材の一方の端部が前記ストッパ面に突き当たったときに前記コイル部材の一部が前記抜け止め突部と前記ガイドレールとの間に位置付けられるように、前記抜け止め突部が配置されていることを特徴とするストッパ構造である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記抜け止め突部が、前記ホルダ部の一端部から他端部に向かうにしたがって当該ホルダ部の外周面から離れるテーパ面と、前記ホルダ部の他端部側を向く抜け止め面と、を有していることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記コイル部材の巻き数が、１以上であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、上記目的を達成するために、マグネットロータと、前記マグネットロータの回転軸と同軸となる螺旋状のガイドレールが外周面に設けられたホルダ部と、前記ガイドレールに螺合されかつ前記マグネットロータによって当該ガイドレールに沿って押し回されるように形成された弾性を有する金属線からなるコイル部材と、を備えた電動弁であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載のストッパ構造を有していることを特徴とする電動弁である。

請求項１に記載された発明によれば、ホルダ部には、弾性を有する金属線からなるコイル部材が螺合されるガイドレールが外周面に形成されており、ホルダ部の一端部に、当該ホルダ部の外周面から突き出しかつ互いに周方向に間隔をあけて配置されたストッパ突部と抜け止め突部とが設けられている。ストッパ突部に、ホルダ部の周方向を向くストッパ面が設けられている。ガイドレールにおけるホルダ部の一端部寄りの部分が、抜け止め突部との間にコイル部材が通過可能に配置されるとともに当該間を通過したコイル部材の一方の端部をストッパ面に導くように配置されている。そして、コイル部材の一方の端部がストッパ面に突き当たったときにコイル部材の一部が抜け止め突部とガイドレールとの間に位置付けられるように、抜け止め突部が配置されている。このようにしたことから、コイル部材の一方の端部がストッパ面に突き当たると、コイル部材を押し回していたマグネットロータの回転が規制される。そして、コイル部材の一方の端部がストッパ面に突き当たったときの勢いで当該コイル部材がホルダ部の一端部から外れる方向に向かった場合でも、コイル部材が抜け止め突部に当たってホルダ部からの脱落を抑制でき、そのため、簡易な構成でマグネットロータの回転をより確実に規制できる。

請求項２に記載された発明によれば、抜け止め突部が、ホルダ部の一端部から他端部に向かうにしたがって当該ホルダ部の外周面から離れるテーパ面と、ホルダ部の他端部側を向く抜け止め面と、を有している。このようにしたことから、コイル部材をガイドレールに螺合させる際に、コイル部材の一部をストッパ突部に引っ掛けるとともにコイル部材の他の一部を抜け止め突部のテーパ面に当接させて当該他の一部をホルダ部の他端部側に向けて押圧すると、テーパ面に案内されてコイル部材の径が広がりつつホルダ部の他端部側に進み、抜け止め突部を乗り越えるとコイル部材の径が元に戻る。そして、コイル部材は、抜け止め突部の抜け止め面により、ホルダ部の一端部から外れる方向への移動を規制される。そのため、コイル部材をガイドレールに螺合させる際にコイル部材の径を広げるための治具等を用いる必要がなく、容易に組み立てることができるとともに、ガイドレールに螺合されたコイル部材の脱落をより確実に抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、コイル部材の巻き数が、１以上である。このようにしたことから、コイル部材を確実にガイドレールに螺合させることができ、そのため、コイル部材のホルダ部からの脱落を抑制して、簡易な構成でマグネットロータの回転をより確実に規制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載のストッパ構造を有している。このようにしたことから、コイル部材の一方の端部がストッパ面に突き当たったときの勢いで当該コイル部材がホルダ部の一端部から外れる方向に向かった場合でも、コイル部材が抜け止め突部に当たってホルダ部からの脱落を抑制でき、そのため、簡易な構成でマグネットロータの回転をより確実に規制できる。

本発明の一実施形態の電動弁の縦断面図である。 図１の電動弁が備える支持部材及びコイル部材の斜視図である。 図２の支持部材のホルダ部の平面図である。 図２のコイル部材の斜視図である。 図１の電動弁の組立方法の一例を説明する図である。 図１の電動弁が備えるマグネットロータの縦断面図である。 図６のマグネットロータの断面斜視図である。 図１の電動弁の弁全開状態時について説明する図である。 図１の電動弁の弁全閉状態時について説明する図である。 従来の電動弁の縦断面図である。 図１０の電動弁が備える従動スライダを示す図である。 図１０とは異なる他の電動弁の縦断面図である。 図１２の電動弁が備えるホルダ部及びコイル部材の斜視図である。

以下に、本発明の一実施形態の電動弁を、図１〜図９を参照して説明する。なお、以下では電動弁について説明するが、本発明のストッパ構造は、電動弁に限らず、例えば、リニアアクチュエータなどの他の装置やシステムなどに適用することもできる。

図１は、本発明の一実施形態の電動弁の縦断面図である。図２は、図１の電動弁が備える支持部材及びコイル部材の斜視図である。図３は、図２の支持部材のホルダ部の平面図である。図４は、図２のコイル部材の斜視図である。図５は、図１の電動弁の組立方法の一例を説明する図である。具体的には、図５（ａ）〜（ｃ）の各図において上がホルダ部近傍の拡大正面図であり、下が平面図であって、（ａ）は、ホルダ部の一端部に設けられた弁開上限ストッパ突起にコイル部材のコイル部の一部を引っ掛けた状態を示し、（ｂ）は、（ａ）からコイル部を拡径して当該コイル部の内側にホルダ部を挿入した状態を示し、（ｃ）は、（ｂ）からさらに挿入を進めて、ホルダ部のガイドレールにコイル部材を螺合させた状態を示す。図６は、図１の電動弁が備えるマグネットロータの縦断面図である。図７は、図６のマグネットロータの断面斜視図である。図８は、図１の電動弁の弁全開状態時について説明する図である。具体的には、図８（ａ）は、図１の電動弁における弁全開状態時のホルダ部近傍の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の平面図である、（ｃ）は背面図である。図９は、図１の電動弁の弁全閉状態時について説明する図である。具体的には、図９（ａ）は、図１の電動弁における弁閉状態時のホルダ部近傍の背面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、以下の説明における「上下」等の方向を示す概念は、図１における方向に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

この電動弁（図中、符号１で示す）は、図１に示すように、弁本体１０と、支持部材２０と、ロータ軸３０と、弁体部４０と、コイル部材５０と、ステッピングモータ６０と、を備えている。

弁本体１０は、例えば、ステンレスなどの金属を材料として円筒形状に形成されている。弁本体１０には、図中下方の端部を塞ぐように弁本体１０に一体に形成された弁座部１１が設けられている。弁座部１１の中央には、弁ポート１１ａが開口されている。弁本体１０は、内側に弁室１２を形成している。

弁本体１０には、外周片側に冷媒などの流体の流路としての第１継手管１３が接続され、この第１継手管１３は弁室１２に連通されている。また、弁座部１１には、第２継手管１４が接続され、この第２継手管１４は弁ポート１１ａを介して弁室１２に連通される。第１継手管１３及び第２継手管１４は、例えば、銅や真鍮などを材料として構成されており、弁本体１０にろう付け等により固着されている。

支持部材２０は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂などの合成樹脂製の略円柱状のホルダ部２１と、このホルダ部２１の弁本体１０寄りの端部にインサート成形により一体に設けられたステンレス製のフランジ部２２と、を有している。支持部材２０は、フランジ部２２が弁本体１０と後述するステッピングモータ６０のステンレス製のケース６１とに挟まれて互いに溶接等されることにより弁本体１０に固着されている。

ホルダ部２１は、その軸心が弁ポート１１ａの軸を通る軸線Ｌに重なるように配置されている。ホルダ部２１の中心には、当該ホルダ部２１を貫通するように軸線Ｌ方向に並ぶネジ孔２３とスライド孔２４とが形成されている。ネジ孔２３の内周面には、駆動雌ネジ２３ａが形成されており、後述するロータ軸３０が螺合される。スライド孔２４は、弁ポート１１ａ寄りに配置され、ネジ孔２３より大径に形成されている。スライド孔２４には、後述する弁体部４０が摺動移動可能に嵌合される。

ホルダ部２１には、図２に示すように、その外周面２１ａに螺旋状の突条からなるガイドレール２５が一体に形成されている。ガイドレール２５は、互いに隣接する巻回部分（ホルダ部２１の外周面を一周する部分）が間隔をあけて配置されている。ガイドレール２５は、後述するコイル部材５０のコイル部５１が螺合され、コイル部材５０が周方向に回転可能なように、コイル部５１の各巻回部分を片側又は両側からガイドする。ガイドレール２５は、その軸心が軸線Ｌと重なるように配置されている。本実施形態では、ホルダ部２１の外周面２１ａの一部箇所が軸線Ｌ方向に面取りされている。これにより、ガイドレール２５は、現実に連続した螺旋形状でなく、面取りされた箇所において仮想的に連続する螺旋形状に形成されている。このようにすることにより、ホルダ部２１の樹脂成形における型抜きが容易になる。勿論、これに限定されるものではなく、ホルダ部２１は、上述したような面取りのない円筒形状に形成され、ガイドレールが現実に連続した螺旋形状に形成されていてもよい。

図３に示すように、ホルダ部２１の外周面２１ａにおけるガイドレール２５の弁ポート１１ａ寄りの端部（下端部２５ａ）近傍には、当該ガイドレール２５の半径方向に突き出た弁閉下限ストッパ突起２６が設けられ、ホルダ部２１の外周面２１ａにおけるガイドレール２５の下端部２５ａと反対側の端部（上端部２５ｂ）近傍には、当該ガイドレール２５の半径方向に突き出した片状の弁開上限ストッパ突起２７が設けられている。この弁開上限ストッパ突起２７は、ホルダ部２１の一端部（上端部２１ｂ）に配置されている。

弁閉下限ストッパ突起２６には、後述するコイル部材５０がガイドレール２５に案内されてその下端部２５ａに到達したときに、コイル部材５０の爪部５２（即ち、コイル部５１の一端５１ａ）が突き当たるように、ガイドレール２５の下端部２５ａにおいて当該ガイドレール２５と交わるように軸線Ｌと平行でかつガイドレール２５の半径方向と平行に形成された下限ストッパ面２６ａが設けられている。下限ストッパ面２６ａは、ガイドレール２５よりホルダ部２１の半径方向外側に延在して形成されている。つまり、下限ストッパ面２６ａは、ホルダ部２１の外周面２１ａからの高さがガイドレール２５より高くなるように形成されている。

弁開上限ストッパ突起２７には、後述するコイル部材５０がガイドレール２５に案内されてその上端部２５ｂに到達したときに、コイル部材５０のコイル部５１の他端５１ｂ（一方の端部）が突き当たるように、ガイドレール２５の上端部２５ｂにおいて当該ガイドレール２５と交わるように軸線Ｌと平行でかつガイドレール２５の半径方向と平行に形成された上限ストッパ面２７ａが設けられている。上限ストッパ面２７ａは、ガイドレール２５よりホルダ部２１の半径方向外側に延在して形成されている。つまり、上限ストッパ面２７ａは、ホルダ部２１の外周面２１ａからの高さがガイドレール２５より高くなるように形成されている。弁開上限ストッパ突起２７はストッパ突部に相当し、上限ストッパ面２７ａはストッパ面に相当する。

本実施形態において、下限ストッパ面２６ａ及び上限ストッパ面２７ａは、軸線Ｌと平行でかつガイドレール２５の半径方向と平行に形成されており、即ち、ホルダ部２１の外周面２１ａの周方向に向くように形成されているが、当該周方向に厳密に向くように形成されているものに加えて当該周方向に概ね向くように形成されているものも含まれる。また、本実施形態において、下限ストッパ面２６ａ及び上限ストッパ面２７ａは、ガイドレール２５よりホルダ部２１の半径方向外側に延在して形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ホルダ部２１の外周面２１ａからの高さがガイドレール２５と同じに形成されていてもよく、本発明の目的に反しない限り、その形状及び大きさは任意である。

また、本実施形態において、下限ストッパ面２６ａ及び上限ストッパ面２７ａは、ガイドレール２５の下端部２５ａ及び上端部２５ｂにおいて当該ガイドレール２５と交わっている（即ち、ガイドレール２５と連接されている）が、これに限定されるものではない。例えば、これら下限ストッパ面２６ａ及び上限ストッパ面２７ａは、ガイドレール２５の下端部２５ａ及び上端部２５ｂと隙間をあけて設けられていてもよい。つまり、下限ストッパ面２６ａ及び上限ストッパ面２７ａは、ガイドレール２５と接していてもよく又はガイドレール２５との間に隙間が設けられていてもよく、本発明の目的に反しない限り、下限ストッパ面２６ａ及び上限ストッパ面２７ａは、コイル部材５０のコイル部５１の一端５１ａ又は他端５１ｂが突き当たりコイル部材５０の回転を規制するように、ホルダ部２１の外周面２１ａにおけるガイドレール２５の下端部２５ａ及び上端部２５ｂ近傍に形成されていればよい。換言すると、ガイドレール２５におけるホルダ部２１の上端部２１ｂ寄りの部分（巻回部分２５１）が、コイル部材５０の他端５１ｂを上限ストッパ面２７ａに導くように配置されていればよい。ガイドレール２５におけるホルダ部２１の他端部（下端部２１ｃ）寄りの部分についても同様である。

また、図３に示すように、ホルダ部２１の上端部２１ｂには、外周面２１ａからガイドレール２５の半径方向に突き出しかつ弁開上限ストッパ突起２７とホルダ部２１の周方向に間隔をあけて配置された抜け止め爪２８が設けられている。この抜け止め爪２８は、ホルダ部２１の上端部２１ｂに、ガイドレール２５におけるホルダ部２１の上端部２１ｂ寄りの巻回部分２５１との間に後述するコイル部材５０が通過可能な間隔をあけて配置されている。また、抜け止め爪２８は、後述するコイル部材５０の他端５１ｂが上限ストッパ面２７ａに突き当たったときにコイル部材５０のコイル部５１の一部が当該抜け止め爪２８と巻回部分２５１との間に位置付けられるように配置されている。

抜け止め爪２８には、ホルダ部２１の上端部２１ｂから下端部２１ｃに向かうにしたがって当該ホルダ部２１の外周面２１ａから離れるように形成されたテーパ面２８ａと、このテーパ面２８ａに連接され、ホルダ部２１の下端部２１ｃ側を向くように形成された抜け止め面２８ｂと、が設けられている。抜け止め爪２８は、テーパ面２８ａと抜け止め面２８ｂとが鋭角に連なるくさび形状に形成されている。本実施形態において、ホルダ部２１を上方から見たときに弁開上限ストッパ突起２７を１２時の位置とすると、抜け止め爪２８は概ね７時の位置になるように配置されている（図３）。抜け止め爪２８は、抜け止め突部に相当する。

ロータ軸３０は、図１に示すように、例えば、ステンレスなどの金属を材料として円柱棒状に形成されている。ロータ軸３０の外周面の一部には駆動雄ネジ３０ａが形成されており、この駆動雄ネジ３０ａが、上述したホルダ部２１の駆動雌ネジ２３ａに螺合されている。これにより、ロータ軸３０は、その軸心が軸線Ｌに重なるように配置され、また、軸心を中心に回転されることによりネジ送り作用によって軸線Ｌ方向に移動される。即ち、ロータ軸３０は、軸線Ｌと軸心が重なるように配置されかつ当該軸心を中心に回転されることにより軸線Ｌ方向に移動するように支持されている。本実施形態において、駆動雌ネジ２３ａと駆動雄ネジ３０ａは右ネジである。ロータ軸３０の弁ポート１１ａ寄りの端部には、後述する弁体部４０を軸線Ｌを中心として回転可能に掛止するフランジ部３１が設けられている。

弁体部４０は、弁ホルダ４１と、弁体４２と、ワッシャ４３と、バネ受け４４と、圧縮コイルバネ４５と、を有している。

弁ホルダ４１は、上述したホルダ部２１のスライド孔２４の内径と略同一の外径となる円筒形状に形成されている。弁ホルダ４１は、スライド孔２４に摺動移動可能に嵌合され、これにより、弁ホルダ４１は支持部材２０により軸線Ｌ方向に移動可能に支持されている。

弁体４２は、ニードル形状にされており、このニードル形状の先端が弁ポート１１ａと対向するように弁ホルダ４１における弁ポート１１ａ側の端部（下端部４１ａ）に固着されている。弁体４２は、弁座部１１との間隔を弁の最大開度から弁の最小開度（あるいは全閉状態）の間で加減されることによって流量の調節を行う。

弁ホルダ４１における弁ポート１１ａ側と反対側の端部（上端部４１ｂ）には、ロータ軸３０のフランジ部３１が回転可能に掛止されている。具体的には、ロータ軸３０のフランジ部３１が、弁ホルダ４１の上端部４１ｂとの間にワッシャ４３を挟み込み、このフランジ部３１によりロータ軸３０が弁ホルダ４１の上端部４１ｂで回転可能に引っ掛かっている。この掛かり合いにより、ロータ軸３０によって弁ホルダ４１が軸線Ｌ方向に移動可能でかつ軸線Ｌを中心として回転可能に支持されている。また、弁ホルダ４１内には、バネ受け４４が軸線Ｌ方向に移動可能に設けられている。バネ受け４４と弁体４２との間には圧縮コイルバネ４５が所定の荷重を与えられた圧縮状態で取り付けられている。これにより、バネ受け４４は、ロータ軸３０側に押しつけられ、ロータ軸３０のフランジ部３１に当接している。

コイル部材５０は、弾性を有する鋼材などの針金（即ち、金属線）を屈曲させて形成されている。コイル部材５０は、図４に示すように、コイルばね状のコイル部５１と、コイル部５１の一端５１ａから半径方向外向きに突出する爪部５２と、を一体に有している。コイル部５１は、ホルダ部２１のガイドレール２５における各巻回部分の間隔と略同一径（太さ）でかつ同一ピッチに巻回されており、ある程度拡径しても元の径に復元可能な弾性を有している。コイル部材５０（具体的にはコイル部５１）は、ホルダ部２１のガイドレール２５に周方向に回転可能に螺合されている。コイル部５１は、ガイドレール２５に螺合されたとき、ガイドレール２５の巻回部分間に収容されてガイドレール２５における軸線Ｌ方向の一部区間に螺合している。換言すると、コイル部５１の軸線Ｌ方向の長さは、ガイドレール２５の軸線Ｌ方向の長さより短い。そのため、コイル部５１は、ガイドレール２５に螺合した状態で回転されたときガイドレール２５に案内されて軸線Ｌ方向に移動する。コイル部材５０は、針金を屈曲させることにより簡易に製造できる。

本実施形態において、コイル部材５０及びガイドレール２５は右ネジであり、このガイドレール２５及びコイル部材５０のピッチは駆動雌ネジ２３ａ及び駆動雄ネジ３０ａのピッチよりも大きく設定されている。また、コイル部５１は、５／４回巻き（４５０度）であり、巻き数が１以上であることが好ましい。勿論、このような構成に限定されるものではなく、例えば、このガイドレール２５及びコイル部材５０のピッチと駆動雌ネジ２３ａ及び駆動雄ネジ３０ａのピッチとを同じに設定したり、コイル部５１の巻き数を、ガイドレール２５に螺合可能な範囲で１未満又は２回巻き以上にしたりするなど、本発明の目的に反しない限り、これらの構成は任意である。

コイル部材５０は、コイル部５１を拡径するように弾性変形させてその内側にホルダ部２１を挿通したのち形状を復元させることにより、ホルダ部２１のガイドレール２５に螺合される。

ここで、ガイドレール２５へのコイル部材５０の組み付け方法について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、ガイドレール２５へのコイル部材５０の組み付け方法を説明する図である。

まず、図５（ａ）に示すように、支持部材２０のホルダ部２１の上端部２１ｂに設けられた弁開上限ストッパ突起２７を内側に通してコイル部材５０のコイル部５１の一部（図中、符号Ａで示す）を引っ掛ける。そして、図５（ｂ）に示すように、弁開上限ストッパ突起２７に引っ掛けたコイル部５１の一部と径方向に対向する他の一部（図中、符号Ｂで示す）を、ホルダ部２１の上端部２１ｂに近づけて下端部２１ｃに向けて押し進める。すると、コイル部５１における抜け止め爪２８に対応する部分が抜け止め爪２８のテーパ面２８ａに当接するとともにホルダ部２１の外周面２１ａから離れる方向に案内されてコイル部５１が徐々に弾性変形して拡径される。そして、さらにコイル部５１を押し進めると、コイル部５１における抜け止め爪２８に対応する部分が抜け止め爪２８を乗り越えるとともに、コイル部５１の一端５１ａがガイドレール２５の一部を乗り越えて、コイル部５１の形状が復元され、コイル部５１の巻回部分の間にガイドレール２５の巻回部分２５１が位置づけられてガイドレール２５にコイル部材５０のコイル部５１が螺合される。このようにして、ガイドレール２５にコイル部材５０が組み付けられる。

ステッピングモータ６０は、図１に示すように、ケース６１と、マグネットロータ６２と、ステータコイル６３と、を有している。

ケース６１は、例えば、ステンレスなどの金属を材料として、図中上方の一方の端部が塞がれた略円筒形状に形成されている。ケース６１の図中下方の開口側の端部は、弁本体１０との間に支持部材２０のフランジ部２２を挟んだ状態で当該弁本体１０に溶接等によって気密に固定されている。

マグネットロータ６２は、外周部を多極に着磁された円筒状のマグネット部６４と、その一端を塞ぐ円盤部６５と、を一体に有している。マグネットロータ６２は、円盤部６５の中央に一体成形された金具６６を介してロータ軸３０に固着されている。これにより、マグネットロータ６２は、ケース６１内にロータ軸３０の軸心を中心に回転可能に設けられている。ロータ軸３０は、マグネットロータ６２の回転軸である。

ステータコイル６３は、ケース６１の外周面に配設されており、ステータコイル６３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６２が回転される。ステータコイル６３は、モータ部に相当する。

マグネットロータ６２が回転されると、このマグネットロータ６２とともにロータ軸３０が回転され、駆動雄ネジ３０ａと駆動雌ネジ２３ａとのネジ送り作用により、ロータ軸３０が軸線Ｌ方向（図１上下方向）に移動して弁体部４０が弁ポート１１ａに対して進退する。これにより、弁ポート１１ａの開度を変化させ、第１継手管１３から第２継手管１４へ（または第２継手管１４から第１継手管１３へ）流れる流体の流量が制御される。

また、図６、図７に示すように、マグネットロータ６２のマグネット部６４の内周面の一部には軸線Ｌ方向に延在する爪受部としての突条６７が形成されている。そして、この突条６７はマグネットロータ６２の回転時に、コイル部材５０の爪部５２に当接し、このマグネットロータ６２の回転に伴ってコイル部材５０を同方向に連れ回す（押し回す）ように回転する。これにより、ガイドレール２５とコイル部材５０のコイル部５１のネジ送り作用によって、コイル部材５０が軸線Ｌに沿ってロータ軸３０と同方向に移動する。本実施形態においては、マグネット部６４の内周面に突条６７が設けられているが、この突条６７に代えて、軸線Ｌ方向に延在する爪受部としての凹溝が設けられていてもよい。

コイル部材５０は、図１上方から見たときに時計回りに回転されることにより、弁ポート１１ａに近づくように軸線Ｌ方向に移動する。このときに突条６７における爪部５２の当接される爪当面６７ａは、ガイドレール２５の半径方向と平行でかつ軸線Ｌ方向と平行に形成されている。

また、コイル部材５０は、図１上方から見たときに反時計回りに回転されることにより、弁ポート１１ａから離れるように軸線Ｌ方向に移動する。このときに突条６７における爪部５２の当接される他の爪当面６７ｂは、ガイドレール２５の半径方向と平行でかつ軸線Ｌ方向と平行に形成されている。

次に、本実施形態の電動弁１の動作を、図８、図９を参照して説明する。

電動弁１において、マグネットロータ６２及びロータ軸３０を弁ポート１１ａから離れる方向（図１上方）に移動させるように回転させる。すると、マグネットロータ６２の突条６７の爪当面６７ａと反対側に位置する他の爪当面６７ｂがコイル部材５０の爪部５２に当接し、当該他の爪当面６７ｂによって爪部５２が押されて、コイル部材５０が周方向に押し回される。そして、ロータ軸３０の回転による軸線Ｌ方向への移動に伴って弁体部４０が最大開度となる位置まで移動されたとき、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、コイル部材５０のコイル部５１の他端５１ｂが弁開上限ストッパ突起２７の上限ストッパ面２７ａに突き当たり、コイル部材５０の回転が規制される。すると、爪部５２を押し回していたマグネットロータ６２についてもそれ以上の回転を規制されて、弁体部４０が最大開度となる位置を超えて移動されることが規制される。

また、図８（ｃ）に示すように、コイル部材５０のコイル部５１の他端５１ｂが上限ストッパ面２７ａに突き当たったとき、コイル部５１の一部が、抜け止め爪２８とガイドレール２５におけるホルダ部２１の上端部２１ｂ寄りの巻回部分２５１との間に位置づけられる。そのため、コイル部５１が、上限ストッパ面２７ａに突き当たったときの勢いでホルダ部２１の上端部２１ｂから外れる方向に向かったとしても、抜け止め爪２８の抜け止め面２８ｂに当たり、コイル部材５０のホルダ部２１からの脱落が抑制される。

または、電動弁１において、マグネットロータ６２及びロータ軸３０を弁ポート１１ａに近づく方向（図１下方）に移動させるように回転させる。すると、マグネットロータ６２の突条６７の爪当面６７ａがコイル部材５０の爪部５２に当接し、爪当面６７ａによって爪部５２が押されて、コイル部材５０が周方向に押し回される。そして、ロータ軸３０の回転による軸線Ｌ方向への移動に伴って弁体部４０が最小開度（あるいは弁閉状態）となる位置まで移動されたとき、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、コイル部材５０の爪部５２が弁閉下限ストッパ突起２６の下限ストッパ面２６ａに突き当たり、コイル部材５０の回転が規制される。すると、爪部５２を押し回していたマグネットロータ６２についてもそれ以上の回転を規制されて、弁体部４０が最小開度（あるいは弁閉状態）となる位置を超えて移動されることが規制される。

以上より、本実施形態によれば、ホルダ部２１には、弾性を有する金属線からなるコイル部材５０が螺合されるガイドレール２５が外周面２１ａに形成されており、ホルダ部２１の上端部２１ｂに、当該ホルダ部２１の外周面２１ａから突き出しかつ互いに周方向に間隔をあけて配置された弁開上限ストッパ突起２７と抜け止め爪２８とが設けられている。弁開上限ストッパ突起２７に、ホルダ部２１の周方向を向く上限ストッパ面２７ａが設けられている。ガイドレール２５におけるホルダ部２１の上端部２１ｂ寄りの部分（具体的には、巻回部分２５１）が、抜け止め爪２８との間にコイル部材５０が通過可能に配置されるとともにこの間を通過したコイル部材５０の他端５１ｂを上限ストッパ面２７ａに導くように配置されている。そして、コイル部材５０の他端５１ｂが上限ストッパ面２７ａに突き当たったときにコイル部材５０の一部が抜け止め爪２８とガイドレール２５（具体的には、巻回部分２５１）との間に位置付けられるように、抜け止め爪２８が配置されている。このようにしたことから、コイル部材５０の他端５１ｂが上限ストッパ面２７ａに突き当たると、コイル部材５０を押し回していたマグネットロータ６２の回転が規制される。そして、コイル部材５０の他端５１ｂが上限ストッパ面２７ａに突き当たったときの勢いで当該コイル部材５０がホルダ部２１の上端部２１ｂから外れる方向に向かった場合でも、コイル部材５０が抜け止め爪２８に当たってホルダ部２１からの脱落を抑制でき、そのため、簡易な構成でマグネットロータ６２の回転をより確実に規制できる。

また、抜け止め爪２８が、ホルダ部２１の上端部２１ｂから下端部２１ｃに向かうにしたがって当該ホルダ部２１の外周面２１ａから離れるテーパ面２８ａと、ホルダ部２１の下端部２１ｃ側を向く抜け止め面２８ｂと、を有している。このようにしたことから、コイル部材５０をガイドレール２５に螺合させる際に、コイル部材５０の一部を弁開上限ストッパ突起２７に引っ掛けるとともにコイル部材５０の他の一部を抜け止め爪２８のテーパ面２８ａに当接させて当該他の一部をホルダ部２１の下端部２１ｃ側に向けて押圧すると、テーパ面２８ａに案内されてコイル部材５０の径が広がりつつホルダ部２１の下端部２１ｃ側に進み、抜け止め爪２８を乗り越えるとコイル部材５０の径が元に戻る。そして、コイル部材５０は、抜け止め爪２８の抜け止め面２８ｂにより、ホルダ部２１の上端部２１ｂから外れる方向への移動を規制される。そのため、コイル部材５０をガイドレール２５に螺合させる際にコイル部材５０の径を広げるための治具等を用いる必要がなく、容易に組み立てることができるとともに、ガイドレール２５に螺合されたコイル部材５０の脱落をより確実に抑制することができる。

また、コイル部材５０のコイル部５１の巻き数が、コイル部５１は、５／４回巻き（４５０度）であり、巻き数が１以上である。このようにしたことから、コイル部材５０を確実にガイドレール２５に螺合させることができ、そのため、コイル部材５０のホルダ部２１からの脱落を抑制して、簡易な構成でマグネットロータ６２の回転をより確実に規制することができる。

上述した実施形態では、ホルダ部２１の上端部２１ｂ（即ち、弁本体１０から遠い側の端部）に弁開上限ストッパ突起２７と抜け止め爪２８とを設けた構成であったがこれに限定されるものではない。例えば、ホルダ部２１におけるガイドレール２５が設けられた部分を切り離して支持部材２０と別体の新たなホルダ部とし、この新たなホルダ部をステッピングモータ６０のケース６１の内面に、その軸が軸線Ｌと重なるように取り付けた構成としてもよい。この場合、新たなホルダ部の下端部（即ち、弁本体１０に近い側の端部）に、ストッパ突部としての弁閉下限ストッパ突起と抜け止め突部としての抜け止め爪を設ける。このような構成としても、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のストッパ構造及び電動弁の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 電動弁
２０ 支持部材
２１ ホルダ部
２１ａ 外周面
２１ｂ 上端部（ホルダ部の一端部）
２１ｃ 下端部（ホルダ部の他端部）
２５ ガイドレール
２５１ 巻回部分（ガイドレールにおけるホルダ部の一端部寄りの部分）
２７ 弁開上限ストッパ突起（ストッパ突部）
２７ａ 上限ストッパ面（ストッパ面）
２８ 抜け止め爪（抜け止め突部）
２８ａ テーパ面
２８ｂ 抜け止め面
３０ ロータ軸
４０ 弁体部
５０ コイル部材
５１ コイル部
５１ａ 一端
５１ｂ 他端（コイル部材の一方の端部）
５２ 爪部
６０ ステッピングモータ
６２ マグネットロータ
Ｌ 軸線

Claims (4)

1. マグネットロータのストッパ構造であって、
   前記マグネットロータの回転軸と同軸となる螺旋状のガイドレールが外周面に設けられたホルダ部と、
   前記ガイドレールに螺合されかつ前記マグネットロータによって当該ガイドレールに沿って押し回されるように形成された弾性を有する金属線からなるコイル部材と、を有し、
   前記ホルダ部の一端部に、前記外周面から突き出しかつ互いに周方向に間隔をあけて配置されたストッパ突部と抜け止め突部とが設けられ、
   前記ストッパ突部に、前記ホルダ部の周方向を向くストッパ面が設けられ、
   前記ガイドレールにおける前記ホルダ部の一端部寄りの部分が、前記抜け止め突部との間を前記コイル部材が通過可能に配置されるとともに当該間を通過した前記コイル部材の一方の端部を前記ストッパ面に導くように配置され、
   前記コイル部材の一方の端部が前記ストッパ面に突き当たったときに前記コイル部材の一部が前記抜け止め突部と前記ガイドレールとの間に位置付けられるように、前記抜け止め突部が配置されていることを特徴とするストッパ構造。
2. 前記抜け止め突部が、前記ホルダ部の一端部から他端部に向かうにしたがって当該ホルダ部の外周面から離れるテーパ面と、前記ホルダ部の他端部側を向く抜け止め面と、を有していることを特徴とする請求項１に記載のストッパ構造。
3. 前記コイル部材の巻き数が、１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のストッパ構造。
4. マグネットロータと、前記マグネットロータの回転軸と同軸となる螺旋状のガイドレールが外周面に設けられたホルダ部と、前記ガイドレールに螺合されかつ前記マグネットロータによって当該ガイドレールに沿って押し回されるように形成された弾性を有する金属線からなるコイル部材と、を備えた電動弁であって、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のストッパ構造を有していることを特徴とする電動弁。

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