JP7403846B2

JP7403846B2 - 電動弁

Info

Publication number: JP7403846B2
Application number: JP2021145725A
Authority: JP
Inventors: 秀柳澤; 良太荒井; 力樹小城
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-12-25
Anticipated expiration: 2041-09-07
Also published as: CN115773375A; JP2023038816A

Description

本発明は、電動弁に関する。

特許文献１は、従来の電動弁を開示している。特許文献１の電動弁は、弁口を有する弁本体と、弁口と向かい合って配置された弁体と、弁本体に接合されるキャンと、を有している。キャンの外側には、ステーターが配置される。キャンの内側には、ローターが配置される。また、電動弁は、ローターの回転を減速する遊星歯車装置と、遊星歯車装置に連結された駆動軸と、駆動軸支持部材と、を有している。

遊星歯車装置は、ローターと連結された太陽歯車と、太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、遊星歯車と噛み合う固定内歯車である固定歯車と、遊星歯車と噛み合う内歯車である出力歯車と、を有している。

駆動軸は、出力歯車と連結されている。駆動軸には雄ねじが形成されている。駆動軸支持部材には、雌ねじが形成されている。駆動軸の雄ねじは、駆動軸支持部材の雌ねじに螺合される。遊星歯車装置によって駆動軸が回転されると、駆動軸はねじ送り作用によって弁口に近づく方向または弁口から離れる方向に移動する。駆動軸の移動に伴って弁体が移動する。

特開２０１２－１９７８４９号公報

上述した電動弁では、固定歯車が円筒形状の歯車ケースを介して弁本体に固定されている。駆動軸支持部材は、弁本体に固定されている。固定歯車の中心軸と駆動軸支持部材の雌ねじの中心軸とは、互いに同軸に配置されている。しかしながら、部品精度または組立精度によっては、固定歯車の中心軸と駆動軸支持部材の雌ねじの中心軸とがずれてしまうことがあった。これにより、歯車や駆動軸などの回転部品に偏摩耗が生じて製品寿命が短くなることがあった。

そこで、本発明は、回転部品の偏摩耗を抑制できる電動弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電動弁は、弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合って配置される弁体と、前記弁本体に対して回転可能に配置されるローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結される駆動軸と、前記弁本体に固定される駆動軸支持部と、を有する電動弁であって、前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う固定内歯車と、を有し、前記駆動軸および前記駆動軸支持部の一方が雄ねじを有し、他方が前記雄ねじが螺合される雌ねじを有し、前記駆動軸が前記遊星歯車装置によって回転されると、前記駆動軸が前記弁口に近づく方向または前記弁口から離れる方向に移動し、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明において、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、合成樹脂製であり、一体成形されている、ことが好ましい。

本発明において、前記弁本体に接合される金属部材をさらに有し、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、合成樹脂製であり、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車と前記金属部材とが、一体成形されている。

本発明において、前記弁本体に圧入される金属部材をさらに有し、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、合成樹脂製であり、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車と前記金属部材とが、一体成形されている。

本発明において、前記遊星歯車装置が、前記太陽歯車と前記遊星歯車と前記遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有し、前記ローターが、第１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の前記歯車セットの前記遊星キャリアが、第Ｋ＋１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、第Ｎの前記歯車セットの前記遊星キャリアが前記駆動軸と同軸に連結され、前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、前記固定内歯車にＮ個の前記歯車セットのそれぞれの前記遊星歯車が噛み合う、ことが好ましい。

本発明によれば、駆動軸支持部と遊星歯車装置の固定内歯車とが、一体的に形成されている。このようにしたことから、駆動軸支持部と遊星歯車装置の固定内歯車とが、１つの部品として一体的に形成されるため、駆動軸支持部のねじ（雄ねじまたは雌ねじ）の中心軸と固定内歯車の中心軸とを高い精度で同軸に配置することができる。そのため、回転部品の偏摩耗を抑制できる。また、回転部品の偏心による回転伝達効率の低下を抑制できる。また、電動弁の部品点数が少なくなり、電動弁の組立性を向上させることができる。

本発明の第１実施例に係る電動弁の開弁状態を示す断面図である。図１の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図１の電動弁の一部を拡大した断面図である。図１の電動弁が有する支持部材の一部断面を含む斜視図である。図１の電動弁が有する弁体駆動部の分解立体図である。図１の電動弁の変形例である電動弁の開弁状態を示す断面図である。図６の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図６の電動弁の一部を拡大した断面図である。本発明の第２実施例に係る電動弁の開弁状態を示す断面図である。図９の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図９の電動弁の一部を拡大した断面図である。図９の電動弁が有する支持部材の一部断面を含む斜視図である。図９の電動弁が有する弁体駆動部の分解立体図である。図９の電動弁の変形例である電動弁の開弁状態を示す断面図である。図１４の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図１４の電動弁の一部を拡大した断面図である。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例に係る電動弁について、図１～図８を参照して説明する。本実施例の電動弁１は、例えば、冷凍サイクル等において冷媒流量を調整するために使用される。

図１、図２は、本発明の第１実施例に係る電動弁の断面図である。図１は、開弁状態の電動弁を示し、図２は、閉弁状態の電動弁を示す。図３は、図１の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図４は、図１の電動弁が有する支持部材の一部断面を含む斜視図である。図５は、図１の電動弁が有する弁体駆動部の分解立体図である。図６、図７は、図１の電動弁の変形例である電動弁の断面図である。図６は、開弁状態の電動弁を示し、図７は、閉弁状態の電動弁を示す。図８は、図６の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図３、図８において、ステーターユニットの記載を省略している。

図１、図２に示すように、本実施例に係る電動弁１は、弁本体１０と、スリーブ２０と、キャン３０と、弁体４０と、弁体駆動部５０と、ステーターユニット９０と、を有している。

弁本体１０は、有底円筒形状を有している。弁本体１０は、周壁部１１と、底壁部１２と、を有している。弁本体１０は、その内側に弁室１３を有している。底壁部１２は、円形の弁口１４を有している。弁口１４は、弁室１３に接続されている。周壁部１１の内周面には、上方を向く円環形状の平面１５が形成されている。周壁部１１には、第１導管１６が接合されている。第１導管１６は、周壁部１１を軸線Ｌと直交する方向に貫通している。第１導管１６は、弁室１３に接続されている。底壁部１２には、第２導管１７が接合されている。第２導管１７は、弁口１４に接続されている。弁本体１０は、ステンレスや真ちゅうなどの金属製である。

スリーブ２０は、段付きの円筒形状を有している。スリーブ２０は、下方から上方に向かって順に配置された第１円筒部２１と、段部２２と、第２円筒部２３と、フランジ部２４と、を有している。段部２２およびフランジ部２４は、円環平板形状を有している。第１円筒部２１の外径は、第２円筒部２３の内径より小さい。第１円筒部２１の上端部は、段部２２の内周縁に連設されている。第２円筒部２３の下端部は、段部２２の外周縁に連設されている。第２円筒部２３の上端部は、フランジ部２４の内周縁に連設されている。スリーブ２０は、弁本体１０の内側に配置される。第１円筒部２１は、弁口１４と上下方向（軸線Ｌ方向）に間隔をあけて配置されている。フランジ部２４は、弁本体１０の平面１５と接している。

キャン３０は、上端部が塞がれかつ下端部が開口した円筒形状を有している。キャン３０の下端部は、円環平板形状の接合部材３５の外周縁に接合されている。接合部材３５の内側には弁本体１０の上部１０ａ（すなわち周壁部１１の上部）が配置されている。弁本体１０は、接合部材３５の内周縁に接合されている。

弁体４０は、ステム４１と、弁部４２と、ばね受け部４３と、ボール受け部４４と、を有している。ステム４１は、円柱形状を有している。ステム４１の外径は、スリーブ２０の第１円筒部２１の内径よりわずかに小さい。ステム４１は、第１円筒部２１の内側に配置される。ステム４１は、第１円筒部２１によって上下方向に移動可能に支持される。弁部４２は、上方から下方に向かうにしたがって外径が徐々に小さくなる円錐台形状を有している。弁部４２は、ステム４１の下端部に連設されている。弁部４２の最も大きい外径は、ステム４１の外径より大きい。弁部４２は、弁口１４と上下方向に向かい合って配置されている。ばね受け部４３は、円柱形状を有している。ばね受け部４３の外径は、ステム４１の外径と同じである。ばね受け部４３は、ステム４１の上端部に接合されている。ばね受け部４３は、その外周面から径方向外方に突出する円環形状のフランジ部４３ａを有している。ボール受け部４４は、円形の平板部４４ａと、平板部４４ａの下面に連設された凸部４４ｂと、を有している。凸部４４ｂは、ばね受け部４３に形成された孔に嵌合されている。弁体４０は、弁部４２が弁口１４に対して進退することにより、弁口１４の開口面積を無段階に変更する。弁体４０は、弁口１４を閉じてもよい（すなわち、開口面積を０としてもよい）。

弁体駆動部５０は、弁体４０を上下方向に移動させる。弁体駆動部５０は、ローター５１と、連結部材５２と、ローター軸５３と、軸受部材５４と、ローターばね５５と、支持部材６０と、歯車機構７０と、駆動軸８０と、ボール８５と、開弁ばね８６と、を有している。

ローター５１は、円筒形状を有している。ローター５１の外周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている。ローター５１の外径は、キャン３０の内径より小さい。ローター５１は、キャン３０の内側に回転可能に配置されている。ローター５１の上端部には、円板形状の連結部材５２が同軸に接合されている。連結部材５２は、合成樹脂製である。連結部材５２は、ローター５１の上端部を塞いでいる。連結部材５２の中心をローター軸５３が貫通している。軸受部材５４は、ローター５１の上方に配置されており、ローター軸５３の上端部を回転可能に支持している。ローターばね５５は、連結部材５２と軸受部材５４との間に配置されている。ローターばね５５は、圧縮コイルばねである。ローターばね５５は、連結部材５２（ローター５１）を下方に押している。

支持部材６０は、合成樹脂製部品と金属製部品とを射出成形（インサート成形）によって一体的に形成した１つの部品である。支持部材６０は、駆動軸支持部６１と、固定歯車６２と、金属部材６３と、を有している。駆動軸支持部６１および固定歯車６２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの合成樹脂製である。金属部材６３は、真ちゅうやステンレスなどの金属製である。弁本体１０と金属部材６３とは、同一の金属製であることが好ましい。本実施例において、弁本体１０と金属部材６３とが共に真ちゅう製である。弁本体１０が合金製であり、金属部材６３が、当該合金と主成分が同一でかつ成分または成分比率が異なる他の合金製であってもよい。

駆動軸支持部６１は、円筒形状を有している。駆動軸支持部６１の外径は、弁本体１０の上部１０ａの内径と同じである。駆動軸支持部６１は、弁本体１０の上部１０ａの内側に同軸に配置されている。駆動軸支持部６１の外周面の下部と弁本体１０の上部１０ａの内周面との間に環状の隙間が形成されており、当該隙間が上部１０ａに形成された横孔と接続されている。駆動軸支持部６１と弁本体１０の平面１５との間にスリーブ２０のフランジ部２４が保持される。駆動軸支持部６１は、内周面６１ａの下部に雌ねじ６１ｃが形成されている。

固定歯車６２は、円筒形状を有している。固定歯車６２の外径は、弁本体１０の上部１０ａの外径と同じである。固定歯車６２の下端部は、駆動軸支持部６１の上端部に連設されている。固定歯車６２は、内周面に歯が形成された固定内歯車である。

金属部材６３は、円環平板形状を有している。金属部材６３の外径は、弁本体１０の上部１０ａの外径と同じである。金属部材６３は、駆動軸支持部６１と固定歯車６２との連設箇所に配置されている。駆動軸支持部６１と固定歯車６２と金属部材６３とは、同軸に配置されている。金属部材６３は、弁本体１０の上部１０ａに溶接される。なお、支持部材６０において、金属部材６３が省略され、駆動軸支持部６１が弁本体１０の上部１０ａに接着剤などで接合されていてもよい。

金属部材６３は、周方向に間隔をあけて並ぶ複数の貫通孔６３ａを有している。支持部材６０を射出成形する際に複数の貫通孔６３ａに合成樹脂が充填される。これにより、電動弁１において、金属部材６３に対して駆動軸支持部６１および固定歯車６２が回転してしまうことを規制する。

歯車機構７０は、固定歯車６２とともに遊星歯車装置７５を構成する。歯車機構７０は、第１の歯車セット７１と、第２の歯車セット７２と、第３の歯車セット７３と、を有している。

第１の歯車セット７１は、第１の太陽歯車７１ａと、複数の第１の遊星歯車７１ｂと、第１の遊星キャリア７１ｃと、を有している。第１の太陽歯車７１ａは、連結部材５２の下面に同軸に連結されている。第１の太陽歯車７１ａは、合成樹脂製であり、連結部材５２と一体成形されている。複数の第１の遊星歯車７１ｂは、第１の太陽歯車７１ａおよび固定歯車６２と噛み合う。第１の遊星キャリア７１ｃは、第１のキャリア本体７１ｃ１と、複数の第１の支持柱７１ｃ２と、複数の第１の補助柱７１ｃ３と、第１の連結板７１ｃ４と、を有している。第１のキャリア本体７１ｃ１は、円板形状を有している。複数の第１の支持柱７１ｃ２と複数の第１の補助柱７１ｃ３とは、第１のキャリア本体７１ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第１の支持柱７１ｃ２は、複数の第１の遊星歯車７１ｂを回転可能に支持している。第１の連結板７１ｃ４は、円環平板形状を有している。第１の連結板７１ｃ４は、複数の第１の支持柱７１ｃ２の上端部と複数の第１の補助柱７１ｃ３の上端部とを連結している。第１の太陽歯車７１ａの中心および第１のキャリア本体７１ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。

第２の歯車セット７２は、第２の太陽歯車７２ａと、複数の第２の遊星歯車７２ｂと、第２の遊星キャリア７２ｃと、を有している。第２の太陽歯車７２ａは、第１のキャリア本体７１ｃ１の下面に同軸に連結されている。第２の太陽歯車７２ａは、合成樹脂製であり、第１のキャリア本体７１ｃ１と一体成形されている。複数の第２の遊星歯車７２ｂは、第２の太陽歯車７２ａおよび固定歯車６２と噛み合う。第２の遊星キャリア７２ｃは、第２のキャリア本体７２ｃ１と、複数の第２の支持柱７２ｃ２と、複数の第２の補助柱７２ｃ３と、第２の連結板７２ｃ４と、を有している。第２のキャリア本体７２ｃ１は、円板形状を有している。複数の第２の支持柱７２ｃ２と複数の第２の補助柱７２ｃ３とは、第２のキャリア本体７２ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第２の支持柱７２ｃ２は、複数の第２の遊星歯車７２ｂを回転可能に支持している。第２の連結板７２ｃ４は、円環平板形状を有している。第２の連結板７２ｃ４は、複数の第２の支持柱７２ｃ２の上端部と複数の第２の補助柱７２ｃ３の上端部とを連結している。第２の太陽歯車７２ａの中心および第２のキャリア本体７２ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。

第３の歯車セット７３は、第３の太陽歯車７３ａと、複数の第３の遊星歯車７３ｂと、第３の遊星キャリア７３ｃと、を有している。第３の太陽歯車７３ａは、第２のキャリア本体７２ｃ１の下面に同軸に連結されている。第３の太陽歯車７３ａは、合成樹脂製であり、第２のキャリア本体７２ｃ１と一体成形されている。複数の第３の遊星歯車７３ｂは、第３の太陽歯車７３ａおよび固定歯車６２と噛み合う。第３の遊星キャリア７３ｃは、第３のキャリア本体７３ｃ１と、複数の第３の支持柱７３ｃ２と、複数の第３の補助柱７３ｃ３と、第３の連結板７３ｃ４と、を有している。第３のキャリア本体７３ｃ１は、円板形状を有している。複数の第３の支持柱７３ｃ２と複数の第３の補助柱７３ｃ３とは、第３のキャリア本体７３ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第３の支持柱７３ｃ２は、複数の第３の遊星歯車７３ｂを回転可能に支持している。第３の連結板７３ｃ４は、円環平板形状を有している。第３の連結板７３ｃ４は、複数の第３の支持柱７３ｃ２の上端部と複数の第３の補助柱７３ｃ３の上端部とを連結している。第３の太陽歯車７３ａの中心をローター軸５３が貫通している。

駆動軸８０は、例えば、円柱形状の金属棒を切削加工することにより形成される。駆動軸８０は、第１部分８１と、第２部分８２と、第３部分８３と、を有している。第１部分８１と第２部分８２と第３部分８３とは、上方から下方に順に連設されている。第１部分８１は、第３のキャリア本体７３ｃ１に連結されている。具体的には、第１部分８１は、その外周面にローレット加工が施されており、第３のキャリア本体７３ｃ１の中央に形成された孔に圧入されている。第２部分８２は、円柱形状を有している。第２部分８２の外径は、駆動軸支持部６１の内径よりわずかに小さい。第２部分８２は、駆動軸支持部６１の内側に配置される。第２部分８２は、駆動軸支持部６１によって回転可能および上下方向に移動可能に支持されている。第３部分８３は、円柱形状を有している。第３部分８３の外径は、第２部分８２の外径より小さい。第３部分８３の外周面には、雄ねじ８３ｃが形成されている。雄ねじ８３ｃは、駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃに螺合される。なお、駆動軸支持部６１が雄ねじを有し、駆動軸８０が雌ねじを有していてもよい。第１部分８１から第２部分８２まで延びる軸穴８０ａにローター軸５３の下端部が配置されている。

ボール８５は、第３部分８３の下端面に接合される。ボール８５は、ボール受け部４４の平板部４４ａと接している。

開弁ばね８６は、ばね受け部４３のフランジ部４３ａとスリーブ２０の段部２２との間に配置されている。開弁ばね８６は、圧縮コイルばねである。開弁ばね８６は、弁体４０（フランジ部４３ａ）を上方に押している。

ステーターユニット９０は、ステーター９１と、カバー９２と、複数の取付部９３と、を有している。ステーター９１は、円筒形状を有している。カバー９２は、キャップ形状を有している。カバー９２の内側にステーター９１が配置されている。ステーター９１の内側にキャン３０が配置される。ステーター９１は、ローター５１とともにステッピングモーターを構成する。複数の取付部９３は、弾性変形可能な金属片である。複数の取付部９３は、カバー９２に接合されている。複数の取付部９３は、キャン３０に形成された複数の凸部３２に対応している。複数の取付部９３は、それぞれに対応する凸部３２が嵌まる嵌合孔９３ａを有している。複数の取付部９３の嵌合孔９３ａに複数の凸部３２が嵌まることで、ステーターユニット９０がキャン３０に取り付けられる。

電動弁１において、弁本体１０（周壁部１１、底壁部１２、弁口１４）、スリーブ２０、キャン３０、弁体４０、ローター５１、連結部材５２、ローター軸５３、支持部材６０（駆動軸支持部６１（雌ねじ６１ｃ）、固定歯車６２、金属部材６３）、第１の太陽歯車７１ａ、第１の遊星キャリア７１ｃ、第２の太陽歯車７２ａ、第２の遊星キャリア７２ｃ、第３の太陽歯車７３ａ、第３の遊星キャリア７３ｃおよび駆動軸８０は、それぞれの中心軸が軸線Ｌ上で一致する。

次に、電動弁１の動作について説明する。

電動弁１において、ステーター９１に電流を流して、ローター５１を一方向に回転させる。ローター５１の回転は、遊星歯車装置７５で減速されて駆動軸８０に伝達される。駆動軸８０の雄ねじ８３ｃと駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０、歯車機構７０、連結部材５２およびローター５１が下方に移動する。駆動軸８０によって弁体４０が下方に押され、弁口１４の開口面積が小さくなる。弁体４０が弁口１４を閉じると電動弁１は閉弁状態になる。

電動弁１において、ステーター９１に電流を流して、ローター５１を他方向に回転させる。ローター５１の回転は、遊星歯車装置７５で減速されて駆動軸８０に伝達される。駆動軸８０の雄ねじ８３ｃと駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０、歯車機構７０、連結部材５２およびローター５１が上方に移動する。開弁ばね８６によって弁体４０が上方に押され、弁口１４の開口面積が大きくなる。弁体４０が弁口１４を開くと電動弁１は開弁状態になる。

次に、電動弁１の製造方法について説明する。

支持部材６０の成形に用いる金型のキャビティに金属部材６３を設置し、合成樹脂をキャビティに射出および充填して、支持部材６０を得る。

弁本体１０に、第１導管１６および第２導管１７をろう付けする。弁本体１０の上部１０ａを接合部材３５の内側に挿入し、上部１０ａを接合部材３５の内周縁に溶接する。弁体４０のステム４１をスリーブ２０の第１円筒部２１および開弁ばね８６に挿入する。ステム４１にばね受け部４３を接合し、ばね受け部４３にボール受け部４４を嵌合する。弁体４０を組み付けたスリーブ２０を弁本体１０の内側に配置する。弁本体１０の上部１０ａに支持部材６０の駆動軸支持部６１を挿入し、弁本体１０の平面１５と駆動軸支持部６１とによってスリーブ２０のフランジ部２４を保持する。弁本体１０の上部１０ａに支持部材６０の金属部材６３を溶接する。

複数の第１の遊星歯車７１ｂ、第１の遊星キャリア７１ｃおよび第２の太陽歯車７２ａを互いに組み付けて第１の組付体Ａ１を得る。複数の第２の遊星歯車７２ｂ、第２の遊星キャリア７２ｃおよび第３の太陽歯車７３ａを互いに組み付けて第２の組付体Ａ２を得る。複数の第３の遊星歯車７３ｂ、第３の遊星キャリア７３ｃ、駆動軸８０およびボール８５を互いに組み付けて第３の組付体Ａ３を得る。第３の組付体Ａ３、第２の組付体Ａ２および第１の組付体Ａ１を順番に支持部材６０に組み付ける。

ローター軸５３を、連結部材５２、第１の太陽歯車７１ａ、第１の遊星キャリア７１ｃ、第２の太陽歯車７２ａ、第２の遊星キャリア７２ｃ、第３の太陽歯車７３ａに通し、ローター軸５３の下端部を駆動軸８０の軸穴８０ａに挿入する。ローター５１が接合された連結部材５２と軸受部材５４との間にローターばね５５を配置し、ローター軸５３の上端部を軸受部材５４に挿入する。

キャン３０の内側に、弁本体１０の上部１０ａ、ローター５１、連結部材５２、ローター軸５３、軸受部材５４、ローターばね５５、支持部材６０および歯車機構７０を挿入する。キャン３０の下端部を接合部材３５の外周縁に溶接する。ステーターユニット９０をキャン３０に取り付ける。このようにして、電動弁１が完成する。

本実施例の電動弁１は、弁口１４を有する弁本体１０と、弁口と向かい合って配置される弁体４０と、弁本体１０に対して回転可能に配置されるローター５１と、ローター５１に連結される遊星歯車装置７５と、遊星歯車装置７５に連結される駆動軸８０と、弁本体１０に固定される駆動軸支持部６１と、を有する。遊星歯車装置７５が、第１の歯車セット７１（第１の太陽歯車７１ａ、複数の第１の遊星歯車７１ｂ、第１の遊星キャリア７１ｃ）と、第２の歯車セット７２（第２の太陽歯車７２ａ、複数の第２の遊星歯車７２ｂ、第２の遊星キャリア７２ｃ）と、第３の歯車セット７３（第３の太陽歯車７３ａ、第３の遊星歯車７３ｂ、第３の遊星キャリア７３ｃ）と、第１の遊星歯車７１ｂ、第２の遊星歯車７２ｂおよび第３の遊星歯車７３ｂと噛み合う固定歯車６２と、を有する。駆動軸８０が雄ねじ８３ｃを有する。駆動軸支持部６１が雄ねじ８３ｃが螺合される雌ねじ６１ｃを有する。駆動軸８０が遊星歯車装置７５によって回転されると、駆動軸８０が下方（弁口１４に近づく方向）または上方（弁口１４から離れる方向）に移動する。そして、駆動軸支持部６１と固定歯車６２とが、合成樹脂製であり、一体成形されている。

このようにしたことから、駆動軸支持部６１と遊星歯車装置７５の固定歯車６２とが、１つの部品として一体的に形成されるため、駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃの中心軸と固定歯車６２の中心軸とを高い精度で同軸に配置することができる。そのため、歯車などの回転部品の偏摩耗を抑制できる。また、回転部品の偏心による回転伝達効率の低下を抑制できる。また、電動弁１の部品点数が少なくなり、電動弁１の組立性を向上させることができる。

また、電動弁１は、弁本体１０に接合される金属部材６３を有している。そして、駆動軸支持部６１と固定歯車６２と金属部材６３とが、一体成形されている。このようにすることで、駆動軸支持部６１および固定歯車６２を弁本体１０に確実に固定することができる。

また、ローター５１が、第１の太陽歯車７１ａと同軸に連結される。第１の遊星キャリア７１ｃが、第２の太陽歯車７２ａと同軸に連結される。第２の遊星キャリア７２ｃが、第３の太陽歯車７３ａと同軸に連結される。第３の遊星キャリア７３ｃが駆動軸８０と同軸に連結される。固定歯車６２に、複数の第１の遊星歯車７１ｂと複数の第２の遊星歯車７２ｂと複数の第３の遊星歯車７３ｂが噛み合う。このようにすることで、遊星歯車装置７５が、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構を３段組み合わせた構成を有し、比較的大きい減速比を得ることができる。また、固定歯車６２を第１の歯車セット７１、第２の歯車セット７２および第３の歯車セット７３で共用するので、遊星歯車装置７５を簡易な構成にすることができる。

なお、遊星歯車装置７５は、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構を１段または２段有していてもよく、４段以上有していてもよい。遊星歯車装置７５が、太陽歯車と遊星歯車と遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有する構成では、ローター５１が連結部材５２を介して第１の歯車セットの太陽歯車と同軸に連結され、第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の歯車セットの遊星キャリアが、第Ｋ＋１の歯車セットの太陽歯車と同軸に連結され、第Ｎの歯車セットの遊星キャリアが駆動軸８０と同軸に連結される。そして、遊星歯車装置７５が、固定歯車６２を１つのみ有し、固定歯車６２にＮ個の歯車セットのそれぞれの遊星歯車が噛み合う。また、遊星歯車装置７５は、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構に代えて、例えば、特許文献１に開示されている３Ｋ型不思議遊星歯車機構を有していてもよい。

図６～図８に、上述した電動弁１の変形例である電動弁１Ａを示す。電動弁１Ａは、（１）駆動軸８０に代えて、出力軸１８０と駆動軸１８５とを有すること、（２）ローターばね５５を省略したこと、以外は、電動弁１と同じ構成を有する。電動弁１Ａの説明において、電動弁１と同じ構成には同じ符号を付して詳細説明を省略する。

出力軸１８０は、例えば、円柱形状の金属棒を切削加工することにより形成される。出力軸１８０は、第１部分１８１と、第２部分１８２と、を有している。第１部分１８１と第２部分１８２とは、上方から下方に順に連設されている。第１部分１８１は、第３のキャリア本体７３ｃ１に連結されている。具体的には、第１部分１８１は、その外周面にローレット加工が施されており、第３のキャリア本体７３ｃ１の中央に形成された孔に圧入されている。第２部分１８２は、円柱形状を有している。第２部分１８２の下部には、上下方向に延在するスリット１８３が形成されている。第２部分１８２の外径は、駆動軸支持部６１の内径よりわずかに小さい。第２部分１８２は、駆動軸支持部６１の内側に配置される。第２部分１８２は、駆動軸支持部６１によって回転可能に支持されている。第１部分１８１から第２部分１８２まで延びる軸穴１８０ａにローター軸５３の下端部が配置されている。

駆動軸１８５は、例えば、円柱形状の金属棒を切削加工することにより形成される。駆動軸１８５は、円柱部分１８６と、平板部分１８７と、を有している。円柱部分１８６と平板部分１８７とは、下方から上方に順に連設されている。円柱部分１８６の外周面には、雄ねじ１８６ｃが形成されている。雄ねじ１８６ｃは、駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃに螺合される。平板部分１８７の厚さは、出力軸１８０のスリット１８３の幅よりわずかに小さい。平板部分１８７は、出力軸１８０のスリット１８３の内側に上下方向に移動可能に配置される。スリット１８３および平板部分１８７によって、出力軸１８０の回転を駆動軸１８５に伝達しつつ、出力軸１８０に対する駆動軸１８５の上下方向の移動が可能になる。駆動軸１８５が回転されると、雄ねじ１８６ｃと駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸１８５が上下方向に移動する。なお、電動弁１Ａにおいて、出力軸１８０、歯車機構７０、連結部材５２およびローター５１は上下方向に移動しない。

電動弁１Ａにおいても、上述した電動弁１と同様の作用効果を奏する。

（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例に係る電動弁について、図９～図１６を参照して説明する。本実施例に係る電動弁２も、電動弁１と同様に、冷凍サイクル等において使用される。

図９、図１０は、本発明の第２実施例に係る電動弁の断面図である。図９は、開弁状態の電動弁を示し、図１０は、閉弁状態の電動弁を示す。図１１は、図９の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図１２は、図９の電動弁が有する支持部材の一部断面を含む斜視図である。図１３は、図９の電動弁が有する弁体駆動部の分解立体図である。図１４、図１５は、図９の電動弁の変形例である電動弁の断面図である。図１４は、開弁状態の電動弁を示し、図１５は、閉弁状態の電動弁を示す。図１６は、図１４の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図１１、図１６において、ステーターユニットの記載を省略している。

第２実施例に係る電動弁２は、支持部材６０に代えて、当該支持部材６０とは構成の異なる支持部材２６０を有すること以外は、電動弁１と同じ構成を有する。電動弁２の説明において、電動弁１と同じ構成には同じ符号を付して詳細説明を省略する。

支持部材２６０は、合成樹脂製部品と金属製部品とを射出成形（インサート成形）によって一体的に形成した１つの部品である。支持部材２６０は、駆動軸支持部２６１と、固定歯車２６２と、金属部材２６３と、を有している。駆動軸支持部２６１および固定歯車２６２は、ＰＰＳやＰＥＥＫなどの合成樹脂製である。金属部材２６３は、真ちゅうやステンレスなどの金属製である。弁本体１０と金属部材２６３とは、同一の金属製であることが好ましい。または、弁本体１０が合金製であり、金属部材２６３が、当該合金と主成分が同一でかつ成分または成分比率が異なる他の合金製であってもよい。

駆動軸支持部２６１は、円筒形状を有している。駆動軸支持部２６１は、内周面２６１ａの下部に雌ねじ２６１ｃが形成されている。雌ねじ２６１ｃには、駆動軸８０の雄ねじ８３ｃが螺合される。

固定歯車２６２は、円筒形状を有している。固定歯車２６２の外径は、駆動軸支持部２６１の外径より大きい。固定歯車２６２の下端部は、駆動軸支持部２６１の上端部に連設されている。固定歯車２６２は、内周面に歯が形成された固定内歯車である。固定歯車２６２は、上述した固定歯車６２と実質的に同じである。電動弁２において、歯車機構７０は、固定歯車２６２とともに遊星歯車装置２７５を構成する。

金属部材２６３は、段付きの円筒形状を有している。金属部材２６３は、小径円筒部２６４と、大径円筒部２６５と、を有している。小径円筒部２６４と大径円筒部２６５とは、下方から上方に順に連設されている。小径円筒部２６４の外径は、弁本体１０の上部１０ａの内径よりわずかに大きい。小径円筒部２６４の内側には、駆動軸支持部２６１が配置されている。小径円筒部２６４は、その下端面から上方に延びる縦孔と、その外周面に周方向に沿って形成され、縦孔の上端部が接続された環状溝と、を有している。環状溝は、弁本体１０の上部１０ａに形成された横孔に接続されている。大径円筒部２６５の外径は、弁本体１０の上部１０ａの外径より大きい。大径円筒部２６５の内側には、固定歯車２６２の下部が配置されている。小径円筒部２６４は、弁本体１０の上部１０ａの内側に同軸に配置されている。小径円筒部２６４は、弁本体１０の上部１０ａに圧入されている。小径円筒部２６４と弁本体１０の平面１５との間にスリーブ２０のフランジ部２４が保持される。駆動軸支持部２６１と固定歯車２６２と金属部材２６３とは、同軸に配置されている。

小径円筒部２６４は、周方向に間隔をあけて並ぶ複数の貫通孔２６４ａを有している。支持部材２６０を射出成形する際に複数の貫通孔２６４ａに合成樹脂が充填される。これにより、電動弁２において、金属部材２６３から駆動軸支持部２６１および固定歯車２６２が脱落してしまうことを規制する。

電動弁２においても、上述した電動弁１と同様の作用効果を奏する。

また、電動弁２は、弁本体１０に圧入される金属部材２６３を有している。そして、駆動軸支持部２６１と固定歯車２６２と金属部材２６３とが、一体成形されている。このようにすることで、駆動軸支持部２６１および固定歯車２６２を弁本体１０に確実に固定することができる。

図１４～図１６に、上述した電動弁２の変形例である電動弁２Ａを示す。電動弁２Ａは、支持部材６０に代えて、支持部材２６０を有すること以外は、電動弁１Ａと同じ構成を有する。電動弁２Ａは、すでに説明した部品で構成されているので、詳細説明を省略する。

電動弁２Ａにおいても、上述した電動弁２と同様の作用効果を奏する。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例の構成に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１、１Ａ、２、２Ａ…電動弁、１０…弁本体、１０ａ…上部、１１…周壁部、１２…底壁部、１３…弁室、１４…弁口、１５…平面、１６…第１導管、１７…第２導管、２０…スリーブ、２１…第１円筒部、２２…段部、２３…第２円筒部、２４…フランジ部、３０…キャン、３２…凸部、３５…接合部材、４０…弁体、４１…ステム、４２…弁部、４３…ばね受け部、４３ａ…フランジ部、４４…ボール受け部、４４ａ…平板部、４４ｂ…凸部、５０…弁体駆動部、５１…ローター、５２…連結部材、５３…ローター軸、５４…軸受部材、５５…ローターばね、６０…支持部材、６１…駆動軸支持部、６１ａ…内周面、６１ｃ…雌ねじ、６２…固定歯車、６３…金属部材、６３ａ…貫通孔、７０…歯車機構、７１…第１の歯車セット、７１ａ…第１の太陽歯車、７１ｂ…第１の遊星歯車、７１ｃ…第１の遊星キャリア、７１ｃ１…第１のキャリア本体、７１ｃ２…第１の支持柱、７１ｃ３…第１の補助柱、７１ｃ４…第１の連結板、７２…第２の歯車セット、７２ａ…第２の太陽歯車、７２ｂ…第２の遊星歯車、７２ｃ…第２の遊星キャリア、７２ｃ１…第２のキャリア本体、７２ｃ２…第２の支持柱、７２ｃ３…第２の補助柱、７２ｃ４…第２の連結板、７３…第３の歯車セット、７３ａ…第３の太陽歯車、７３ｂ…第３の遊星歯車、７３ｃ…第３の遊星キャリア、７３ｃ１…第３のキャリア本体、７３ｃ２…第３の支持柱、７３ｃ３…第３の補助柱、７３ｃ４…第３の連結板、７５…遊星歯車装置、８０…駆動軸、８０ａ…軸穴、８１…第１部分、８２…第２部分、８３…第３部分、８３ｃ…雄ねじ、８５…ボール、８６…開弁ばね、９０…ステーターユニット、９１…ステーター、９２…カバー、９３…取付部、９３ａ…嵌合孔、１８０…出力軸、１８０ａ…軸穴、１８１…第１部分、１８２…第２部分、１８３…スリット、１８５…駆動軸、１８６…円柱部分、１８６ｃ…雄ねじ、１８７…平板部分、２６０…支持部材、２６１…駆動軸支持部、２６１ａ…内周面、２６１ｃ…雌ねじ、２６２…固定歯車、２６３…金属部材、２６４…小径円筒部、２６４ａ…貫通孔、２６５…大径円筒部、２７５…遊星歯車装置、Ａ１…第１の組付体、Ａ２…第２の組付体、Ａ３…第３の組付体

Claims

弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合って配置される弁体と、前記弁本体に対して回転可能に配置されるローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結される駆動軸と、前記弁本体に固定される駆動軸支持部と、を有する電動弁であって、
前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う固定内歯車と、を有し、
前記駆動軸が雄ねじを有し、前記駆動軸支持部が前記雄ねじが螺合される雌ねじを有し、前記駆動軸が前記遊星歯車装置によって回転されると、前記駆動軸が前記弁口に近づく方向または前記弁口から離れる方向に移動し、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、一体的に形成され、
前記弁本体に接合される金属部材をさらに有し、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、合成樹脂製であり、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車と前記金属部材とが、一体成形されている、電動弁。
弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合って配置される弁体と、前記弁本体に対して回転可能に配置されるローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結される駆動軸と、前記弁本体に固定される駆動軸支持部と、を有する電動弁であって、
前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う固定内歯車と、を有し、
前記駆動軸が雄ねじを有し、前記駆動軸支持部が前記雄ねじが螺合される雌ねじを有し、前記駆動軸が前記遊星歯車装置によって回転されると、前記駆動軸が前記弁口に近づく方向または前記弁口から離れる方向に移動し、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、一体的に形成され、
前記弁本体に圧入される金属部材をさらに有し、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、合成樹脂製であり、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車と前記金属部材とが、一体成形されている、電動弁。
前記遊星歯車装置が、前記太陽歯車と前記遊星歯車と前記遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有し、
前記ローターが、第１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、
第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の前記歯車セットの前記遊星キャリアが、第Ｋ＋１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、
第Ｎの前記歯車セットの前記遊星キャリアが前記駆動軸と同軸に連結され、
前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、
前記固定内歯車にＮ個の前記歯車セットのそれぞれの前記遊星歯車が噛み合う、請求項１または請求項２に記載の電動弁。