JP7137218B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は電動弁に関し、特にストッパ機構の配置構成に関する。

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。膨張装置としては、駆動部にステッピングモータを使用して弁開度の精密な制御を実現する電動膨張弁が採用されつつある。このような電動膨張弁は、シャフトの先端に支持された弁体を、ボディに設けられた弁座に着脱させる機構を有する。この着脱に際しては、ねじ送り機構を採用してロータの回転運動をシャフトの並進運動に変換する技術が提案されている。

このような電動膨張弁には、シャフトの並進運動を規制するために、ストッパ機構が設けられている。従来、ロータの回転軸と一体変位するストッパ部と、ボディに設けられたストッパ部とをロータの回転方向に係止させてストッパ機能を発揮させる電動膨張弁が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平１０－４７５１７号公報

特許文献１に記載の電動膨張弁は、シャフトの上方への移動を規制する第１ストッパ部と、下方への移動を規制する第２ストッパ部とを近接配置している点で簡素な構造を実現している。しかし、シャフトの軸線方向においてロータとねじ送り機構の螺合部との間に両ストッパの配置スペースを確保する必要があるため、ロータの重心と支点とが離隔する。そのため、ロータが軸線に対して振れ回りやすくなる。この振れ回りは、シャフトの並進運動に影響を及ぼすおそれがある。このような問題は、電動膨張弁に限らず種々の用途に用いられる電動弁について同様に生じ得る。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動弁のロータの振れ回りを抑制することにある。

本発明のある態様は電動弁である。この電動弁は、上流側から流体を導入する入口ポートと、下流側へ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通路が設けられるボディと、通路に設けられる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を含むモータと、ロータに同軸状に支持され、弁体と一体変位可能なシャフトと、ロータの回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構と、ロータの並進運動を規制するストッパ機構と、を備える。ねじ送り機構は、ボディに立設され、外周面に雄ねじ部が設けられるガイド部と、ロータの回転軸を構成する筒状体からなり、内周面に雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が設けられ、ガイド部に外挿される態様で支持される被ガイド部と、を有する。ストッパ機構は、第１ストッパ機構および第２ストッパ機構を含む。第１ストッパ機構は、被ガイド部に設けられる第１ストッパ部と、ガイド部に設けられる第１係止面とを含み、モータの駆動により弁体が開弁方向に変位するとき、第１係止面が第１ストッパ部を係止することで、ロータの開弁方向への移動を規制する。第２ストッパ機構は、被ガイド部に設けられる第２ストッパ部と、ガイド部に設けられる第２係止面とを含む。モータの駆動により弁体が閉弁方向に変位するとき、第２係止面が第２ストッパ部を係止することで、ロータの閉弁方向への移動を規制する。第１係止面および第２係止面は、ねじ送り機構の螺合部と弁部との間に位置する。

この態様によると、２つのストッパ機構の各係止面をロータと螺合部との間ではなく、螺合部と弁部との間に配置したことで、ロータと螺合部との距離を短くすることができる。よって、ロータの回転駆動に起因するロータの振れ回りを抑制できる。

本発明によれば、ロータの振れ回りを抑制可能な電動弁を提供できる。

図１は、第１実施形態における電動弁の構造を表す断面図である。 図２は、電動弁の開弁状態を表す断面図である。 図３は、ストッパ部材の外観を表す図である。 図４は、回転軸にストッパ部材を組み付ける場合の、ストッパ部材近傍を表す部分拡大図である。 図５は、電動弁が閉弁状態から全開状態へと遷移する動作過程を表す図である。 図６は、ストッパ機構が作動した状態におけるストッパ部材近傍を表す横断面図である。 図７は、比較例に係るストッパ部材を電動弁に使用する場合のストッパ部材近傍の断面図である。 図８は、第２実施形態におけるストッパ部材を電動弁に使用する場合の電動弁の断面図である。 図９は、ストッパ部材の外観を表す図である。 図１０は、ストッパ部材を電動弁に使用する場合のストッパ部材近傍の斜視図である。 図１１は、ストッパ機構が作動した状態におけるストッパ部材近傍を表す横断面図である。 図１２は、第３実施形態における電動弁のストッパ部材近傍を表す断面図である。 図１３は、回転軸とガイド部材を取り付ける動作過程を表す図である。 図１４は、第４実施形態における電動弁のストッパ部材近傍を表す断面図である。 図１５は、第５実施形態における電動弁のストッパ機構近傍を示す部分拡大断面図である。 図１６は、ストッパ部の成形工程を表す概念図である。

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実施形態における電動弁１００の構造を表す断面図である。
本実施形態の電動弁１００は、膨張装置として機能する電動膨張弁であり、ボディ２００とモータユニット３００とを組み付けて構成されている。ボディ２００の内部には、弁部２０２が設けられている。

ボディ２００の側部には、凝縮器側から高温・高圧の流体を導入する導入ポート２２２、弁部２０２にて絞り膨張された低温・低圧の流体を蒸発器へ向けて導出する導出ポート２２４が設けられている。

ボディ２００は、有底筒状の第１ボディ２２０と、円筒状の第２ボディ２４０と、円筒状の第３ボディ２６０と、を含む。第１ボディ２２０の上半部に、第２ボディ２４０が配設されている。第２ボディ２４０の下半部に、第３ボディ２６０が配設されている。第３ボディ２６０は、第１ボディ２２０の内方に位置する。第３ボディ２６０内部に弁部２０２が収容される。第２ボディ２４０の上部中央には、ガイド部材２４２（ガイド部）が立設されている。ガイド部材２４２は金属材料からなる切削加工品であり、ガイド部材２４２の軸線方向中央部の外周面には雄ねじ部２４４が形成されている。ガイド部材２４２の下端部は大径となっており、その大径部２４５が第２ボディ２４０の上部中央に同軸状に固定されている。第２ボディ２４０の内方には、モータユニット３００のロータ３２０から延びるシャフト２４６が挿通されている。シャフト２４６の下端部は、弁部２０２を構成する弁体２０４を兼ねている。ガイド部材２４２はその内周面によりシャフト２４６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３２０の回転軸３２６（被ガイド部）を回転摺動可能に支持する。

第１ボディ２２０の一方の側部には導入ポート２２２が設けられ、他方の側部には導出ポート２２４が設けられている。導入ポート２２２は流体を導入し、導出ポート２２４は流体を導出する。導入ポート２２２と導出ポート２２４は第３ボディ２６０内に形成される内部通路によって連通する。

第３ボディ２６０の側部には入口ポート２６２が設けられ、底部には出口ポート２６４が設けられている。入口ポート２６２は導入ポート２２２と連通し、出口ポート２６４は導出ポート２２４と連通する。入口ポート２６２と出口ポート２６４は、弁室２６６を介して連通している。第３ボディ２６０の内方には弁孔２０８が設けられ、その上端開口端縁により弁座２１０が形成されている。弁体２０４が弁座２１０に接離することで、弁部２０２の開度が調整される。

弁室２６６内部では、シャフト２４６の下部にＥリング２１２が嵌着されている。Ｅリング２１２の上方にはばね受け２１４が設けられる。ガイド部材２４２の下方にもばね受け２４８が設けられ、２つのばね受け２１４、２４８の間には弁体２０４を弁部２０２の閉弁方向へ付勢するスプリング２１６が弁体２０４と同軸状に挿入されている。本実施形態においては、シャフト２４６の下端部が弁体２０４を兼ねているから、スプリング２１６はシャフト２４６をも閉弁方向へ付勢する。

次に、モータユニット３００の構造を説明する。
モータユニット３００は、ロータ３２０とステータ３４０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３００は有底円筒状のキャン３０２を有し、そのキャン３０２の内方にロータ３２０、外方にステータ３４０を配置して構成される。

ステータ３４０は、積層コア３４２とボビン３４４とを含む。積層コア３４２は、板状のコアが軸線方向に積層されて構成される。ボビン３４４には、コイル３４６が巻回されている。コイル３４６と、そのコイル３４６が巻回されているボビン３４４とをまとめて「コイルユニット３４５」という。コイルユニット３４５は、積層コア３４２に組みつけられている。

ステータ３４０は、モールド成形によってケース４００と一体に設けられている。ケース４００上端開口部には、蓋体４４０がインロー嵌合されている。ケース４００と蓋体４４０とに囲まれた空間Ｓには、プリント配線基板４２０が配設される。コイル３４６は、プリント配線基板４２０と接続されている。ケース４００には端子カバー部４０２が設けられており、外部電源からの電力をプリント配線基板４２０へと供給するための端子４２２を保護する。

第３ボディ２６０と第１ボディ２２０との間、第２ボディ２４０と第１ボディ２２０との間にはそれぞれ、環状のシール部材２０６、２０１が介装されている。この構成により、第１ボディ２２０と第３ボディ２６０との間のクリアランスおよび第２ボディ２４０と第１ボディ２２０との間のクリアランスを介した流体の漏れが防止される。また、第２ボディ２４０とケース４００との間には、環状のシール部材２０３が介装されている。この構成により、第２ボディ２４０とケース４００との間のクリアランスを介した外気（水分等）の侵入が防止される。

ロータ３２０は、円筒状のロータコア３２２と、ロータコア３２２の外周に沿って設けられたマグネット３２４を備える。ロータコア３２２は回転軸３２６に組み付けられている。マグネット３２４は、その円周方向に複数極に磁化されている。

回転軸３２６は、金属材料からなる切削加工品である。回転軸３２６は、金属材料を有底円筒状に一体成形して得られる。回転軸３２６は、その開口端を下にしてガイド部材２４２に外挿されている。回転軸３２６の内周面には雌ねじ部３２８が形成され、ガイド部材２４２の雄ねじ部２４４と噛合している。これらのねじ部によるねじ送り機構によって、ロータ３２０の回転運動が軸線方向への並進運動に変換される。ねじ送り機構における雌ねじ部３２８と雄ねじ部２４４の噛合箇所を「螺合部」という。回転軸３２６の開口端部近傍の構造について詳細は後述する。

シャフト２４６の上部は縮径され、その縮径部が回転軸３２６の底部を貫通している。縮径部の先端には、環状のストッパ３３０が固定されている。一方、縮径部の基端と回転軸３２６の底部との間には、シャフト２４６を下方（閉弁方向）に付勢するバックスプリング３３２が介装されている。このような構成により、弁部２０２の開弁時にはストッパ３３０が回転軸３２６の底部に係止される態様でシャフト２４６がロータ３２０と一体変位する。一方、弁部２０２の閉弁時には、弁体２０４が弁座２１０から受ける反力により、バックスプリング３３２が押し縮められる。この時のバックスプリング３３２の弾性反力により弁体２０４を弁座２１０に押し付けることができ、弁体２０４の着座性能（閉弁性能）を高められる。

図２は、電動弁１００の全開状態を表す断面図である。
電動弁１００は、回転軸３２６の並進運動を規制するストッパ機構を有する。ストッパ機構は、回転軸３２６の開口端部に設けられる突部、ガイド部材２４２の外周面に設けられる２つの突部およびストッパ部材５００を備える。
回転軸３２６は、下部に内径が拡径された拡径部３３４を有する。拡径部３３４は、雌ねじ部３２８の直下から回転軸３２６の下端まで延在する。回転軸３２６の開口端部がロータ３２０の下方に突出し、その外周面に沿って環状の凹部３３６が設けられる。凹部３３６にはストッパ部材５００が嵌合される。

ガイド部材２４２の外周面には、雄ねじ部２４４のやや下方に第１突部２５０が突設されている。第１突部２５０の更に下方には、第２突部２５２が突設されている。第１突部２５０はガイド部材２４２の外周面から半径方向外向きに突出する態様で設けられる。第１突部２５０の高さは第２突部２５２の高さより低く設定されている。第１実施形態においては、第２突部２５２は大径部２４５の上端部を形成する。第１突部２５０と第２突部２５２は、ガイド部材２４２に一体成形される。第１突部２５０は回転軸３２６の並進運動における上死点を規定し、第２突部２５２は下死点を規定する。

モータユニット３００の駆動によりねじ送り機構が作動し、回転軸３２６が上方へ動き始めると、シャフト２４６がロータ３２０と一体変位する。この変位により、弁体２０４が弁座２１０から離脱する。これにより、導入ポート２２２、入口ポート２６２、弁室２６６に導入されていた流体が出口ポート２６４、導出ポート２２４の順に通過して流出する。

図１に示すとおり、閉弁状態においては回転軸３２６の開口端部の一部が大径部２４５の上端部（図２における第２突部２５２）と当接する。一方、図２に示すとおり、全開状態においてはストッパ部材５００の一部が第１突部２５０と当接する。この二つの当接態様によって回転軸３２６の下方（閉弁方向）および上方（開弁方向）への並進運動を規制する。当接態様について詳細は後述する。

次に、ストッパ部材５００の構造を説明する。
図３は、ストッパ部材５００の外観を表す図である。（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は斜視図である。

ストッパ部材５００は、ばね材からなる。ストッパ部材５００は、板材を打ち抜いて得られた帯状部分を曲げ加工し、クリップ状に成形して得られる。ストッパ部材５００は、弧状の嵌合部５０２、平面視Ｕ字状の連結部５０４、ガイド部５０５を含む。ストッパ部材５００は、連結部５０４の両端部から嵌合部５０２が延出し、嵌合部５０２における連結部５０４とは反対側の端部からガイド部５０５が延在する。ストッパ部材５００は、連結部５０４の二等分線Ｌを基準として、概ね対称構造を有する（後述する突起部５０８を除く）。

嵌合部５０２は２つの弧状の嵌合部材５０３からなる。２つの嵌合部材５０３は、二等分線Ｌを基準として対称な位置に配設される。２つの嵌合部材５０３は、同一の内接円を有する。嵌合部５０２の内接円（嵌合部材５０３の内接円）の曲率は、凹部３３６の底部における曲率と等しい。ガイド部５０５は、２つのガイド部材５０７からなる。これらのガイド部材５０７は、嵌合部材５０３との接続点から互いに近接する方向へ延出し、途中で互いに離接する方向へ延出する形状となっている。ガイド部５０５における２つのガイド部材５０７が最短距離となる部分（近接方向から離接方向へと変化する部分）を「狭部Ｎ」という。

ストッパ部材５００はさらに、突出部５０６を備える。突出部５０６は側面視Ｌ字状をなしており、連結部５０４から下方へ突出し、さらに嵌合部５０２の内接円中心軸方向へと延在する。突出部５０６の延在方向は、二等分線Ｌの延在方向と同一となっている。突出部５０６の先端部はテーパ形状となっている。また、突出部５０６の先端部端面は曲率を有する。突出部５０６は先端部の側面に突起部５０８を備える。突起部５０８は突出部５０６から周方向に延在する。

図４は、回転軸３２６にストッパ部材５００を組み付ける場合の、ストッパ部材５００近傍を表す部分拡大図である。
回転軸３２６の下端は段差を有する形状となっている。段差は、段部３３８と突部３２７を含む。段部３３８は回転軸３２６の下端面から凹状に形成されている。段部３３８は回転軸３２６の回転方向（回転軸３２６の周方向）に延在している。段部３３８には突出部５０６が径方向に挿通される。突出部５０６は、回転方向において段部３３８の範囲だけ可動となる。突部３２７は回転軸３２６の下端面から凸状に形成されている。突部３２７は第１突部２５０との間に突出部５０６を挟み込む。すなわち、突部３２７において、突出部５０６と対向する部分は「挟持部」として機能する。また、その反対側の部分は第２突部２５２との「係止部」として機能する（詳細は後述する）。

ストッパ部材５００は、突出部５０６を嵌合部５０２の下方に位置させた状態で、回転軸３２６に組み付けられる。凹部３３６に嵌合部５０２が嵌着される。

拡径部３３４の内周面とガイド部材２４２の外周面とには隙間が存在する。突出部５０６の先端がこの隙間に位置する。すなわち、突出部５０６は回転軸３２６の内周面から径方向内向きへ突出する。また、突出部５０６の先端面とガイド部材２４２の外周面との間には、クリアランスが設けられる。このため、ストッパ部材５００はガイド部材２４２の周りを回転軸３２６の回転方向に可動となる。

回転軸３２６の並進運動のある時点（詳細は後述）において、突出部５０６が第１突部２５０によって回転軸３２６の回転方向に係止される。この時、突出部５０６において、第１突部２５０が当接する面と反対側の面には、突部３２７（「挟持部」として機能する）が当接する。突部３２７は突出部５０６を回転軸３２６の回転方向に押圧して第１突部２５０との間に挟みこむ。

突部３２７の内周面とガイド部材２４２の外周面との間には、突起部５０８が挿入される。すなわち、突起部５０８は突部３２７の内周面とガイド部材２４２の外周面とによって径方向に挟まれる。この構造とすることにより、ストッパ部材５００が径方向外向きの力を受けた場合であっても、突起部５０８が突部３２７の内周面に当接して突部３２７の内方にとどまることができる。よって、ストッパ部材５００は回転軸３２６から抜け落ちなくなる。突起部５０８は、ストッパ部材５００が回転軸３２６から抜け落ちないための「引掛り部」ともいえる。

ここで、図４を示しながら回転軸３２６、ガイド部材２４２、ストッパ部材５００の組み付け方法を説明する。
まず、回転軸３２６の内方にガイド部材２４２の先端を挿入する。雄ねじ部２４４と雌ねじ部３２８とが螺合し（図１参照）、ガイド部材２４２が回転軸３２６に挿入されていく。第１突部２５０と拡径部３３４との間には隙間が存在する。この隙間が存在することによって、第１突部２５０を拡径部３３４の内方に挿入できる。第１突部２５０が段部３３８より上方にまで挿入された後、回転軸３２６にストッパ部材５００を径方向に嵌合させる。その際には、まず、ガイド部５０５の端部が凹部３３６の底部にあてがわれ、凹部３３６に沿ってガイド部５０５と嵌合部５０２が順次嵌着されていく。ガイド部５０５の狭部Ｎは凹部３３６の底部に沿って広がり、底部を乗り越える。狭部Ｎが凹部３３６の底部を通り過ぎると、ばね力によって狭部Ｎの広がりが解消されていく。凹部３３６の底部が嵌合部５０２と同心状となる位置にまで嵌着されて、凹部３３６への嵌合部５０２の嵌合が完了する。段部３３８には突出部５０６が挿通される。突起部５０８は突部３２７とガイド部材２４２の間に挿入され、突出部５０６は突部３２７と第１突部２５０との間に挟持される。このようにして回転軸３２６、ガイド部材２４２、ストッパ部材５００の組み付けが完了する。

回転軸３２６とガイド部材２４２を組み付ける際には、第１突部２５０を回転軸３２６の内方に挿入する必要がある。このため、回転軸３２６の内径（拡径部３３４の内径）はガイド部材２４２の軸線を中心とする第１突部２５０の外接円の径よりも大きく設定されている。一方で、第１突部２５０を使用して回転軸３２６の上方（開弁方向）への並進運動を規制するためには、第１突部２５０と回転軸３２６とがいずれかの部分で回転方向に当接する必要がある。本実施形態においては、回転軸３２６とガイド部材２４２を組み付けて第１突部２５０を回転軸３２６の内方に挿入した後に、ストッパとして機能するストッパ部材５００を組み付ける。ストッパは回転軸３２６の内径よりも径方向内向きへ突出する。この構造とすることで、回転軸３２６とガイド部材２４２の組み付けをスムーズに行える。また、開弁作動時におけるストッパ機構が機能する。よって、ストッパ機構を有する電動弁１００の組み付け性を向上させることができる。

ストッパ部材５００の組み付けに際しては、ガイド部５０５を設けることで嵌合部５０２を凹部３３６にスムーズに嵌合できる。また、突出部５０６の先端部がテーパ形状となっているため、突出部５０６を段部３３８にスムーズに挿通することができる。

図５は、電動弁１００が閉弁状態から全開状態へと遷移する動作過程を表す図である。（Ａ）は閉弁状態、（Ｂ）は閉弁状態から少し開いた状態、（Ｃ）は全開状態から少し閉じている状態、（Ｄ）は全開状態をそれぞれ表す。
図６は、ストッパ機構が作動した状態におけるストッパ部材５００近傍を下方から見た状態を表す横断面図である。（Ａ）は閉弁状態を表し、（Ｂ）は全開状態を表す。

ストッパ部材５００近傍の動作について説明する。
弁部２０２が閉弁状態のとき、回転軸３２６、ガイド部材２４２およびストッパ部材５００の位置関係は図５（Ａ）、図６（Ａ）に示すとおりとなる。すなわち、第２突部２５２と突部３２７（「係止部」として機能する）とが回転軸３２６の回転方向に当接することで、回転軸３２６の下方への移動が規制される。弁部２０２（図１参照）が開いていく過程では（図５（Ｂ）、（Ｃ））、第２突部２５２と突部３２７とが離れ、回転軸３２６の軸線方向への移動が可能となる。弁部２０２が全開状態になると（図５（Ｄ）、図６（Ｂ））、第１突部２５０と突出部５０６とが当接し、回転軸３２６の上方への移動が規制される。弁部２０２の閉弁状態から全開状態になるまでの回転軸３２６の並進運動に際しては、突部３２７と突出部５０６は一体となって移動する。

図５（Ｄ）、図６（Ｂ）に示すとおり、突出部５０６を「第１ストッパ部８２０」、第１突部２５０における突出部５０６との当接面を「第１係止面８３０」という。第１ストッパ部８２０と第１係止面８３０を含み、回転軸３２６の上方への移動を規制するストッパ機構を「第１ストッパ機構」という。第１係止面８３０が第１ストッパ部８２０を係止することで、回転軸３２６の開弁方向への移動を規制する。また、図５（Ａ）、図６（Ａ）に示すとおり、突部３２７を「第２ストッパ部８００」、第２突部２５２における突部３２７との当接面を「第２係止面８１０」という。第２ストッパ部８００と第２係止面８１０を含み、回転軸３２６の下方への移動を規制するストッパ機構を「第２ストッパ機構」という。第２係止面８１０が第２ストッパ部８００を係止することで、回転軸３２６の閉弁方向への移動を規制する。

以上説明したように、第１実施形態によれば、回転軸３２６とガイド部材２４２を組み付けた後にストッパ部材５００を組み付ける。ガイド部材２４２の軸線を中心とする第１突部２５０の外接円の径よりも拡径部３３４の内径が大きい。また、拡径部３３４は回転軸３２６の下端にまで延在している。これにより、回転軸３２５をガイド部材２４２にスムーズに外挿させることができる。また、突出部５０６が回転軸３２５の内周面から径方向内向きへ突出する。これにより、開弁作動時において第１突部２５０と突出部５０６とが回転軸３２６の回転方向に当接可能となる。よって、開弁作動時における回転軸３２６の開弁方向への並進運動を規制できる。

第１実施形態によれば、閉弁状態において、第１突部２５０は回転軸３２６の内方に位置する。また、閉弁状態から全開状態へと遷移する際、第１突部２５０は回転軸３２６の内方を、回転軸３２６の下端（開口端）に近づくように相対変位する。そして全開状態においては、第１突部２５０の位置は突出部５０６を係止する位置となる。言い換えれば、ロータ３２０の並進方向位置（ロータ３２０の駆動状態）に応じて、第１係止面８３０の少なくとも一部が拡径部３３４の内方に包含される。第１係止面８３０がロータ３２０の回転軸３２６に潜り込む態様となるため、ロータ３２０と第１ストッパ機構および第２ストッパ機構を合わせた軸線方向長さを小さくできる。よって、電動弁１００の軸線方向への長さを短くできる。

第１実施形態によれば、第１係止面８３０および第２係止面８１０が螺合部と弁部２０２との間に位置する。また、軸線方向においてねじ送り機構の螺合部とロータ３２０が同じ高さ位置に設けられている。よって、ロータ３２０の重心と支点との距離を短くでき、ロータ３２０の回転駆動によるロータ３２０の振れ回りを抑制できる。

図７は、比較例に係るストッパ部材６００を電動弁１００に使用する場合の、ストッパ部材６００近傍を下方から見た断面図である。（Ａ）は、ストッパ部材６００が回転軸３２６に正しく嵌着されている状態を表す図である。（Ｂ）は、ストッパ部材６００が回転軸３２６から抜け落ちかけている状態を表す図である。
図７（Ａ）、（Ｂ）において、実線矢印は開弁作動時の回転軸３２６の回転方向を示す。点線矢印は、ストッパ部材６００の移動方向を示す。

ストッパ部材６００においては、突出部５０６の先端部にストッパ部材５００における突起部５０８（図３参照）に対応する部分が設けられていない。全開状態において、突出部５０６は第１突部２５０によって回転軸３２６の回転方向に係止される。突部３２７は第１突部２５０との間に突出部５０６を挟み込む態様で、突出部５０６に当接する。全開状態となった後も、モータユニット３００の駆動によって、回転軸３２６が開弁作動時の回転方向（図７（Ａ）、（Ｂ）における実線矢印が示す方向）へ回転しようとする。回転軸３２６によるこの回転の力は、突部３２７が突出部５０６を第１突部２５０へと押し付ける力になる。突出部５０６の先端部はテーパ形状を有している。このため、突部３２７から受ける押圧力と第１突部２５０から受ける反力によって、突出部５０６は半径方向外向き（図７（Ａ）、（Ｂ）における点線矢印が示す方向）へと押し出す力を受ける。この押し出し力によって、ストッパ部材６００は回転軸３２６から抜け落ちてしまう。なお、ストッパ部材６００のばね力が大きい場合には、凹部３３６に嵌合部５０２がとどまることができる。ストッパ部材６００のばね力が大きい場合にはストッパ部材６００のように引掛り部が設けられない態様であってもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態は、ストッパ部材７００の形状が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図８は、第２実施形態におけるストッパ部材７００を電動弁１００に使用する場合の電動弁１００の断面図である。（Ａ）は、閉弁状態を表し、（Ｂ）は、全開状態を表す。

回転軸３２６の開口端部の外周面には、凹部３３７が設けられる。ストッパ部材７００は凹部３３７に嵌合して、回転軸３２６の開口端部に嵌着される。ストッパ部材７００の構造について詳細は後述する。

閉弁状態において、突部３２７が第２突部２５２によって回転軸３２６の回転方向に係止される。この構造によって回転軸３２６の閉弁方向（下方向）への移動が規制される。全開状態においては、ストッパ部材７００の突出部７０６（後述）と第１突部２５０とが回転軸３２６の回転方向に当接する。この構造によって回転軸３２６の開弁方向（上方向）への移動が規制される。

図９はストッパ部材７００の外観を表す図である。（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は平面図である。
ストッパ部材７００は、角板形状の嵌合部７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ（まとめて「嵌合部７０２」という）、円板状の連結部７０４、角板形状の突出部７０６を有する。嵌合部７０２は、板状の嵌合端部７０８と板状の架橋部７１０を有する。嵌合端部７０８は連結部７０４と平行に配設される。架橋部７１０は嵌合端部７０８と連結部７０４の内周面とを架橋し、嵌合端部７０８を連結部７０４に接続する。嵌合部７０２は連結部７０４の内周面から連結部７０４の内接円中心に向かう方向に延出する。嵌合部７０２は１２０度の間隔で周方向に３つ配設されている。連結部７０４は、嵌合部７０２と突出部７０６とを接続する。突出部７０６は、板状のストッパ部７１２と板状の架橋部７１４を有する。ストッパ部７１２は連結部７０４と平行に配設される。架橋部７１４はストッパ部７１２と連結部７０４の内周面とを架橋する。連結部７０４とストッパ部７１２の高さは、連結部７０４と嵌合端部７０８の高さよりも大きい。突出部７０６は、連結部７０４の内周面から連結部７０４の内接円中心に向かう方向に延出する。突出部７０６は、嵌合部７０２ｂと１８０度の間隔で設けられる。

図１０は、ストッパ部材７００を電動弁１００に使用する場合のストッパ部材７００近傍の斜視図である。（Ａ）は閉弁状態を表し、（Ｂ）は全開状態を表す。
図１１は、ストッパ機構が作動した状態におけるストッパ部材７００近傍を下方から見た横断面図である。（Ａ）は閉弁状態を表し、（Ｂ）は全開状態を表す。
図１０（Ａ）、図１１（Ａ）に示すとおり、閉弁状態においては、突部３２７が第２突部２５２と突出部７０６との間に挟みこまれる。すなわち、突部３２７（係止部、第２ストッパ部８００）が第２突部２５２の係止面（第２係止面８１０）によって回転軸３２６の回転方向に係止される。この構成によって回転軸３２６の閉弁方向への移動が規制される。また、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）に示すとおり、全開状態においては、突出部７０６が第１突部２５０と突部３２７（挟持部）との間に挟みこまれる。すなわち、突出部７０６（第１ストッパ部８２０）が第１突部２５０の係止面（第１係止面８３０）によって回転軸３２６の回転方向に係止される。この構成によって、回転軸３２６の開弁方向への移動が規制される。

図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すとおり、ストッパ部材７００においては、嵌合部７０２ｂと突出部７０６とが１８０度の間隔で設けられている。これにより、全開状態において、突出部７０６に対し回転軸３２６から外れる方向への力が働いたとしても、嵌合部７０２ｂが回転軸３２６に押し付けられる。したがって、ストッパ部材７００が回転軸３２６から外れずにすむ。

［第３実施形態］
第３実施形態は、回転軸３２６の構造が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図１２は、第３実施形態における電動弁１００のストッパ部材５００近傍を表す断面図である。（Ａ）は閉弁状態を表し、（Ｂ）は全開状態を表す。
図１３は、回転軸３２６とガイド部材２４２を組み付ける動作過程を表す図である。図１３（Ａ）－（Ｅ）は、ストッパ部材５００近傍を下方から見た横断面図であり、動作過程の各時点を順に示す。図１３（Ａ）－（Ｅ）における実線矢印は組み付け時の回転軸３２６の回転方向を示す。点線矢印は、ストッパ部材５００の移動方向を示す。

図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第３実施形態においては、回転軸３２６の拡径部３３５が第１実施形態の拡径部３３４より大径となっている。第３実施形態における回転軸３２６とガイド部材２４２との組み付けは、予め回転軸３２６にストッパ部材５００を嵌合させてから行う。この組み付けに際しては、ストッパ部材５００と雄ねじ部２４４が干渉しないようにする必要がある。このため、第３実施形態においては、拡径部３３５を大径とし、ストッパ部材５００が雄ねじ部２４４に当たらないようにしている。

図１３（Ａ）－（Ｅ）に示すとおり、第１突部２５０における突出部５０６（第１ストッパ部８２０）との係止面（第１係止面８３０）とは反対側の面に、スロープ部２５４が設けられる。スロープ部２５４は、ガイド部材２４２の外周面と第１突部２５０の周縁部とを連続させる。スロープ部２５４は、第３実施形態における回転軸３２６とガイド部材２４２とを組み付ける際に使用される。以下、図１３（Ａ）－（Ｅ）を示しながらこの組み付けについて説明する。

回転軸３２６には予めストッパ部材５００が組み付けられている。まず、回転軸３２６の下端（図１参照）が第１突部２５０の位置になるまで回転軸３２６をガイド部材２４２に外挿していく（図１３（Ａ））。外挿を続けると、突起部５０８がスロープ部２５４に当接する（図１３（Ｂ））。突起部５０８がスロープ部２５４に当接してなおも外挿を続けると、突出部５０６がスロープ部２５４に沿って第１突部２５０の外周面に乗り上げる（図１３（Ｃ））。さらに外挿を続けると、突出部５０６が第１突部２５０を乗り越える（図１３（Ｄ））。最後に回転軸３２６とストッパ部材５００を、ガイド部材２４２に外挿させる方向とは逆の方向に回転させると、突部３２７と突出部５０６とが回転方向に当接する。突出部５０６は突部３２７（挟持部）と第１突部２５０の間に挟持される（図１３（Ｅ））。

図４に関連して説明したとおり、第１実施形態においては、回転軸３２６とガイド部材２４２とを組み付けた後にストッパ部材５００を組み付けた。第３実施形態においては、スロープ部２５４を備えることで、ストッパ部材５００を予め回転軸３２６に組み付けたまま、回転軸３２６とガイド部材２４２とを組み付けることができる。よって、電動弁１００の組み付け性を向上させることができる。

［第４実施形態］
第４実施形態は、第２突部３５０の位置が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図１４は、第４実施形態における電動弁１００のストッパ部材５００近傍を表す断面図である。（Ａ）は閉弁状態を表し、（Ｂ）は全開状態を表す。

第４実施形態においては、拡径部３３４の基端が段状の突部となっている。第４実施形態においては、突出部５０６が第１突部３４８、拡径部３３４の基端の突部が第２突部３５０となる。図１４（Ａ）に示すとおり、閉弁状態においては、第２突部３５０（第２ストッパ部８００）とガイド部材２４２の第１突部２５０の係止面（第２係止面８１０）とが回転軸３２５の回転方向に当接する。これにより、閉弁作動時においては、回転軸３２５の閉弁方向への並進運動が規制される。また、図１４（Ｂ）に示すとおり、全開状態においては、第１突部３４８（第１ストッパ部８２０）とガイド部材２４２の第１突部２５０の係止面（第１係止面８３０）とが回転方向に当接する。これにより、開弁作動時においては、回転軸３２５の開弁方向への並進運動が規制される。この構成により、回転軸３２５の並進運動を適切に規制することができる。

［第５実施形態］
第５実施形態は、ストッパ部材５００を設けない点で第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図１５は、第５実施形態における電動弁１００のストッパ機構近傍を示す部分拡大断面図である。（Ａ）は弁作動状態を示し、（Ｂ）は閉弁状態を示し、（Ｃ）は開弁状態を示す。
第５実施形態においては、回転軸３５２の開口端部の一部が軸線方向へ突出してストッパ部８４０を構成する。ストッパ部８４０は、第１ストッパ部と第２ストッパ部を兼ねる。ストッパ部８４０は、回転軸３５２の開口端部の突出部を曲げ加工して得られる。ストッパ部８４０の成形について詳細は後述する。

閉弁状態において、ストッパ部８４０における回転方向の一方の端面が第２突部２５２の係止面（第２係止面８１０）によって係止される。この構造によって、回転軸３５２の閉弁方向（下方向）への移動が規制される。また、全開状態において、ストッパ部８４０における回転方向の他方の端面が第１突部２５０の係止面（第１係止面８３０）によって係止される。この構造によって、回転軸３５２の開弁方向（上方向）への移動が規制される。

図１６は、ストッパ部８４０の成形工程を表す概念図である。図１６（Ａ）－（Ｃ）はいずれも第２ボディ２４０にキャン３０２が組み付けられる前の状態を示す。（Ａ）は雄ねじ部２４４と雌ねじ部３２８とを噛合させ始めた状態、（Ｂ）はストッパ部８４０の加工前の状態、（Ｃ）は加工後の状態を表す。図１６（Ｂ）、（Ｃ）に図示された矢印は、工具９００の挿入方向を示す。
まず、雄ねじ部２４４と雌ねじ部３２８を噛合して、回転軸３５２をガイド部材２４２に組み付けていく。図１６（Ｂ）のように、回転軸３５２の開口端部の突出部３５４を軸線方向において第１突部２５０と第２突部２５２の間の高さに位置させた後、ロータ３２０と第２ボディ２４０との間に工具９００を挿入する。突出部３５４の下端部に工具９００を当接させた後、工具９００を回転軸３５２の径方向へ押圧することで、突出部３５４が曲げ加工される（図１６（Ｃ））。曲げ加工後の突出部３５４がストッパ部８４０となる。ストッパ部８４０は、回転軸３５２の開口端部における「曲がり部」ともいえる。

第５実施形態においては、回転軸３５２の開口端部における曲がり部をストッパ部８４０とした。このような構成にすることで、ストッパ部材を不要とできるため、電動弁１００における部品点数を削減できる。また、ストッパ部８４０は回転軸３５２と一体に成形されているため、回転軸３５２におけるストッパ部８４０の位置管理がしやすくなる。

第５実施形態においても、第１係止面８３０および第２係止面８１０が螺合部と弁部２０２との間に位置する。また、軸線方向においてねじ送り機構の螺合部とロータ３２０が同じ高さ位置に設けられている。よって、ロータ３２０の重心と支点との距離を短くでき、ロータ３２０の回転駆動によるロータ３２０の振れ回りを抑制できる。

第５実施形態においても、ロータ３２０の並進方向位置（ロータ３２０の駆動状態）に応じて第１突部２５０（第１係止面８３０）が拡径部３３４の内方に位置する。すなわち、第１係止面８３０がロータ３２０の回転軸３５２に潜り込む態様となるため、ロータ３２０と第１ストッパ機構および第２ストッパ機構とを合わせた軸線方向長さを小さくできる。よって、電動弁１００の軸線方向への長さを短くできる。

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。

上記第１～４実施形態では、回転軸の下端に段部を設けた。変形例においては、ストッパ部材の突出部を回転軸の内周面より径方向内向きに設けることが可能な構造であればよい。例えば、回転軸の開口端部近傍に、突出部を径方向に挿通する孔部を設けてもよい。また、ストッパ部材の軸線方向の位置に応じて、回転軸の他の部分に孔部を設けてもよい。

上記第１～４実施形態では、突部と第２突部とが当接することで回転軸の並進運動を規制するとした。変形例においては、回転軸の開口端部のうち、突部とは別の箇所が第２突部とロータの回転方向に当接するとしてもよい。この場合においても、回転軸の軸線方向への移動が規制できる。

上記第１～４実施形態では、突部とガイド部材との間に突起部が径方向に挟まれる態様とした。変形例においては、回転軸の開口端部のうち、突部とは別の箇所とガイド部材との間に突起部を挿入するとしてもよい。この場合においても、ストッパ部材の回転軸からの抜け落ちを防止できる。

上記第５実施形態では、ストッパ部８４０が第１ストッパ部と第２ストッパ部を兼ねるとした。変形例においては、ストッパ部を２つ設けてもよい。すなわち、回転軸の開口端部から軸線方向へ突出する部分（突出部）を互いに離隔する位置に２つ設け、それぞれに対して曲げ加工を施してもよい。そして、突出部を曲げ加工した部分（ストッパ部）のうち、一方を第１ストッパ部、他方を第２ストッパ部として、ストッパ部８４０の機能を回転軸の上方への移動時と下方への移動時とで分けて構成してもよい。

上記実施形態では、弁体が弁座に着脱し、閉弁状態においては弁部が完全閉となる電動弁を説明した。変形例においては、いわゆるスプール弁のように弁体が弁孔に挿抜され、閉弁状態において流体の微小漏れを許容するものであってもよい。

上記実施形態では、上記電動弁を電動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。

上記実施形態では、弁体とシャフトが一体成形されている態様を説明した。変形例においてはこれに限らず、弁体とシャフトとが別部材であり、一体変位可能であってもよい。この場合には、弁体とシャフトとが構造的に一体であってもよい。あるいは、弁体とシャフトとが一体変位可能であり、かつ、相対変位可能であってもよい。例えば、特開２０１６－２０５５８４号公報に記載の電動弁のように、開弁時においては弁体とシャフトとが一体変位可能であって、閉弁作動時においては相対変位可能であってもよい。

上記実施形態では、ストッパ部が第１突部または第２突部に回転方向に係止される態様を説明した。変形例においては、ストッパ部と係止面とをロータの軸線方向に当接させる構成としてもよい。例えば、第１実施形態（図５）において、突出部５０６の上面を第１突部２５０の下面に係止させて第１ストッパ機構としてもよい。また、突出部５０６の下面を第２突部２５２の上面に係止させることで、第２ストッパ機構としてもよい。このような係止態様となるように、ストッパ部材５００における突出部５０６の位置関係を設定してもよい。また、第５実施形態（図１５）において、ストッパ部８４０を回転軸３５２の内周面に対して直角に折り曲げ、その上面と下面をそれぞれ第１突部２５０と第２突部２５２に係止させてもよい。第２～４実施形態においても同様である。

上記実施形態では、第１突部と第２突部がガイド部材に一体成形されるとした。変形例においては、第１突部または第２突部をガイド部材と一体に固定される別部材によって構成してもよい。

上記実施形態では、第１ボディ２２０、第２ボディ２４０および第３ボディ２６０を電動弁のボディとし、モータユニット３００をこれら３つのボディに固定する構成を電動弁として例示した。変形例においては、第２ボディ２４０と第３ボディ２６０を電動弁のボディ（バルブボディ）とし、モータユニット３００を第２ボディ２４０および第３ボディ２６０に固定させて「電動弁」としてもよい。この場合には、第１ボディ２２０は「配管ボディ」を構成する。

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。

１００ 電動弁、２００ ボディ、２０２ 弁部、２０３ シール部材、２０４ 弁体、２０６ シール部材、２０８ 弁孔、２１０ 弁座、２１２ Ｅリング、２１４ ばね受け、２１６ スプリング、２２０ 第１ボディ、２２２ 導入ポート、２２４ 導出ポート、２４０ 第２ボディ、２４２ ガイド部材、２４４ 雄ねじ部、２４５ 大径部、２４６ シャフト、２４８ ばね受け、２５０ 第１突部、２５２ 第２突部、２５４ スロープ部、２６０ 第３ボディ、２６２ 入口ポート、２６４ 出口ポート、２６６ 弁室、３００ モータユニット、３０２ キャン、３２０ ロータ、３２２ ロータコア、３２４ マグネット、３２５ 回転軸、３２６ 回転軸、３２７ 突部、３２８ 雌ねじ部、３３０ ストッパ、３３２ バックスプリング、３３４ 拡径部、３３５ 拡径部、３３６ 凹部、３３７ 凹部、３３８ 段部、３４０ ステータ、３４２ 積層コア、３４４ ボビン、３４５ コイルユニット、３４６ コイル、３４８ 第１突部、３５０ 第２突部、４００ ケース、４０２ 端子カバー部、４２０ プリント配線基板、４２２ 端子、４４０ 蓋体、５００ ストッパ部材、５０２ 嵌合部、５０３ 嵌合部材、５０４ 連結部、５０５ ガイド部、５０６ 突出部、５０７ ガイド部材、５０８ 突起部、６００ ストッパ部材、７００ ストッパ部材、７０２ 嵌合部、７０４ 連結部、７０６ 突出部、７０８ 嵌合端部、７１０ 架橋部、７１２ ストッパ部、７１４ 架橋部、８００ 第２ストッパ部、８１０ 第２係止面、８２０ 第１ストッパ部、８３０ 第１係止面、８４０ ストッパ部、９００ 工具、Ｌ 二等分線、Ｎ 狭部、Ｓ 空間。

Claims (5)

1. 上流側から流体を導入する入口ポートと、下流側へ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通路が設けられるボディと、
   前記通路に設けられる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を含むモータと、
   前記ロータに同軸状に支持され、前記弁体と一体変位可能なシャフトと、
   前記ロータの回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構と、
   前記ロータの並進運動を規制するストッパ機構と、
   を備え、
   前記ねじ送り機構は、
   前記ボディに立設され、外周面に雄ねじ部が設けられるガイド部と、
   前記ロータの回転軸を構成する筒状体からなり、内周面に前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が設けられ、前記ガイド部に外挿される態様で支持される被ガイド部と、
   を有し、
   前記ストッパ機構は、第１ストッパ機構および第２ストッパ機構を含み、
   前記第１ストッパ機構は、
   前記被ガイド部に設けられる第１ストッパ部と、
   前記ガイド部に設けられる第１係止面と
   を含み、
   前記モータの駆動により前記弁体が開弁方向に変位するとき、前記第１係止面が前記第１ストッパ部を係止することで、前記ロータの開弁方向への移動を規制し、
   前記第２ストッパ機構は、
   前記被ガイド部に設けられる第２ストッパ部と、
   前記ガイド部に設けられる第２係止面と
   を含み、
   前記モータの駆動により前記弁体が閉弁方向に変位するとき、前記第２係止面が前記第２ストッパ部を係止することで、前記ロータの閉弁方向への移動を規制し、
   前記第１係止面および前記第２係止面は、前記ねじ送り機構の螺合部と前記弁部との間に位置することを特徴とする電動弁。
2. 前記被ガイド部には、前記雌ねじ部と離隔した位置に拡径部が設けられ、
   前記拡径部は、前記ボディの側に開放され、
   前記第１係止面は、前記ロータの駆動状態に応じて前記拡径部の内方に位置することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記モータの駆動により前記弁体が開弁方向に変位するとき、前記第１係止面が前記第１ストッパ部を回転方向に係止することで、前記ロータの開弁方向への移動を規制し、
   前記モータの駆動により前記弁体が閉弁方向に変位するとき、前記第２係止面が前記第２ストッパ部を回転方向に係止することで、前記ロータの閉弁方向への移動を規制することを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁。
4. 前記第１ストッパ部および前記第２ストッパ部は、前記被ガイド部の開口端部から前記ロータの軸線方向に突出する、前記開口端部における曲がり部であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の電動弁。
5. 前記第１ストッパ部は、前記被ガイド部の開口端部に着脱可能に設けられるストッパ部材を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の電動弁。

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