JP7495148B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本開示は、電動弁に関する。

従来、特許文献１のように、送りねじ機構によって弁体を上下動させて流量調整を行うニードル弁タイプの電動弁（以下、電動ニードル弁とする）が知られている。電動ニードル弁は、弁本体と、弁本体に取り付けられた筒状のキャンと、キャンの内側に設けられたロータと、キャンの外側に配置されロータを回転させるステータとを備える。

電動ニードル弁では、キャンの筒の軸方向に沿った弁体の直動の向きが正逆に切り替えられることによって弁体の位置が変化すると、弁体による封止状態が変化する。このため、弁体に連結されたロータの回転方向の正逆の切り替えに応じて、流路の開閉状態が制御される。また、流路の開閉速度は、ロータの回転速度に応じて制御される。

特開２０１９－２１９０５９号公報

電動ニードル弁では、弁体の軸方向に沿った移動距離を得るために必要なロータの回転数が、比較的多くなる。このため、電動ニードル弁の開閉動作の高速化を図り難く、結果、流量制御性が低下する。本開示は、流量制御性に優れた電動弁を提供する。

第１態様に係る電動弁は、底部に弁座が形成された弁室、弁室の底部に形成された第一開口および弁室の側壁に形成された第二開口を有する弁本体と、弁室内で回転し、第一開口と第二開口との間の流路の開閉状態を制御する弁体と、弁本体に接合され、底部を有する筒状のキャンと、キャンの外側に設けられたステータと、キャンの内側で底部の側に設けられた支持部材と、一端が支持部材に支持されると共に他端がキャンの軸方向に沿って延びる伝達軸と、キャンの内側に設けられたロータと、弁体を回転駆動する駆動軸と、ロータの回転を減速して駆動軸に出力する減速装置と、弁体に弁座に向かう荷重を付与するばね部材と、を備える。

第１態様に係る電動弁では、弁体の回転によって、流路の開閉状態が制御される。すなわち、本開示の電動弁は、回転式である。回転式の電動弁では、弁体の軸方向に沿った移動距離を得る必要がないので、電動ニードル弁と比べ、流量制御に必要なロータの回転数を抑制できる。

更に、ばね部材によって弁体に駆動軸の軸方向に沿って弁座に向かう荷重が付与されるので、弁体と弁座との間に密着性が生じる。このため、流路の閉鎖状態の封止性が高まる。結果、電動ニードル弁と比べ、流量制御性に優れた電動弁を提供できる。

第２態様は、第１態様に係る電動弁において、ロータは、支持部材から離れて配置され、ばね部材は、キャンの底部と支持部材との間に配置され、支持部材に支持された伝達軸に荷重を付与する。

第２態様では、ばね部材がロータに接触しないので、ばね部材とロータとが接触する場合と比べ、ロータの回転に起因してばね部材が捻じれることを抑制できる。また、ロータが擦れて損耗することを抑制できる。加えて、ばね部材によってロータの回転運動を妨げることがない。

第３態様は、第２態様に係る電動弁において、支持部材は、伝達軸の端面に接触する押圧部を有する。

第３態様では、押圧部が伝達軸の端面に接触するので、押圧部を介して伝達軸へ押圧力を伝達し易い。

第４態様は、第２態様又は第３態様に係る電動弁において、支持部材のばね部材が接触する部分にガイド溝が設けられ、ガイド溝の内側にばね部材が配置される。

第４態様では、ガイド溝によって、ばね部材を支持部材の上に安定的に配置できる。

第５態様は、第１～第４態様のいずれかに係る電動弁において、駆動軸の伝達軸の側の端部に、伝達軸の他端が差し込まれることによって伝達軸が回転自在に支持される支持穴が形成される。

第５態様では、比較的簡易な構造である支持穴によって、伝達軸が回転自在に支持されるので、作製が容易であると共にコストを抑えられる。このため、ベアリング等の比較的高価な軸受部材を別途用意する必要がない。

第６態様は、第１～第５態様のいずれかに係る電動弁において、弁本体には流路を形成する第一開口が形成され、弁体は、円柱状の基部と、基部に設けられ第一開口に対向する扇状の第一表面を有する対向部とを有し、弁体の回転軸は、扇状の第一表面の内側に位置する。

第６態様では、弁体の回転軸が扇状の第一表面の内側に位置するので、弁体の回転軸が扇状の第一表面の外側に位置する場合と比べ、第一表面の面積を大きくできる。このため、流路の密閉性が高くなる。

第７態様は、第１～第６態様のいずれかに係る電動弁において、駆動軸の回転角度を抑制する回転抑制部が設けられる。

第７態様では、回転抑制部によって、駆動軸の過回転を抑制できる。

第８態様は、第７態様に係る電動弁において、回転抑制部は、駆動軸の側面から外側に突出する突出部と、弁本体に設けられ突出部の駆動軸と反対側の端部と接触可能なストッパ部と、を有する。

第８態様では、回転抑制部が突出部とストッパ部とによって構成されるので、回転抑制部を簡易に作製できる。

本開示に係る電動弁によれば、流量制御性に優れた電動弁を提供できる。

本実施形態に係る電動弁を説明する断面図である。 図２（Ａ）は、本実施形態に係る回転抑制部を説明する、図１中の２Ａ－２Ａ線断面図であり、図２（Ｂ）は、本実施形態に係る回転抑制部の動作を説明する、図１中の２Ｂ－２Ｂ線断面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に続き本実施形態に係る回転抑制部の動作を説明する断面図であり、図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）に続き本実施形態に係る回転抑制部の動作を説明する断面図である。 図３（Ａ）は、本実施形態に係る電動弁の弁体を説明する正面図であり、図３（Ｂ）は、弁体を第一表面側から見た底面図である。 図４（Ａ）は、電動弁の弁体の他の例を説明する正面図であり、図４（Ｂ）は、弁体の他の例を第一表面側から見た底面図である。 第１変形例に係る電動弁を説明する断面図である。 第２変形例に係る電動弁を説明する断面図である。 第３変形例に係る電動弁を説明する断面図である。

以下に本実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

＜電動弁の構成＞
本実施形態に係る電動弁１０を、図１～図４を参照して説明する。図１に示すように、電動弁１０は、キャン１２と、ステータ１４と、支持部材１６と、伝達軸１８と、ロータ２０と、駆動軸２２と、弁本体２４と、ばね部材２６と、を備える。なお、図１は、電動弁１０を、軸中心Ｃを含む鉛直面で切断した断面図である。

（キャン）
キャン１２は、筒状部材である。キャン１２の素材は、内側でロータ２０が回転可能であると共に、流通する流体に対する所望の耐性が得られる限り、任意の素材を使用できる。キャン１２は、底部１２Ａと側壁部１２Ｂとを有する。キャン１２の底部１２Ａは、図１中で上側に位置すると共に、筒状のキャン１２の開口部は、底部１２Ａと反対側の下側に位置する。図１中では、キャン１２の開口部には、弁本体２４の上部が嵌合することによって、キャン１２が弁本体２４に接合された状態が例示されている。

（ステータ）
ステータ１４は、キャン１２の外側に設けられると共に、駆動コイル１４Ａを有する。駆動コイル１４Ａによって、ロータ２０が回転する。図１中では、見易さのため、ロータ２０のハッチングは省略されている。

（支持部材）
支持部材１６は、キャン１２の内側で底部１２Ａの側（図１中の上側）に設けられる。支持部材１６と底部１２Ａとの間には、隙間が形成される。支持部材１６は、平面視で、円形状の板状部材である円板部１６Ａと、円板部１６Ａの中央に設けられた押圧部１６Ｂとを有する。支持部材１６の素材は、樹脂や金属等、任意である。

（円板部）
円板部１６Ａの外径は、キャン１２の筒の内径とほぼ等しい。円板部１６Ａの外周の端面は、キャン１２の側壁部１２Ｂの内面と嵌合する。支持部材１６は、円板部１６Ａがキャン１２の側壁部１２Ｂの内面と接触した状態で、軸方向（図１中の上下方向）に沿って一定の距離スライド可能である。

（押圧部）
押圧部１６Ｂは、筒状である。筒状の押圧部１６Ｂの開口部は、図１中で押圧部１６Ｂの下側に位置するロータ２０に対向する。また、棒状の伝達軸１８は、キャン１２の軸方向に沿って、すなわち図１中の軸中心Ｃに沿って延びる。筒状の押圧部１６Ｂの内径は、棒状の伝達軸１８の外径とほぼ同じである。筒状の押圧部１６Ｂの内側に伝達軸１８の一端（図１中の上端）が差し込まれることによって、筒状の押圧部１６Ｂの底部の内面が、伝達軸１８の一端の端面（図１中の上面）に接触する。

（ガイド溝）
図１に示すように、キャン１２の底部１２Ａの側（図１中の上側）に位置する支持部材１６の表面上には、円板部１６Ａと押圧部１６Ｂとの境界に、ガイド溝１６Ｃが設けられる。ガイド溝１６Ｃは、平面視で、リング状である。リング状のガイド溝１６Ｃは、押圧部１６Ｂの側壁に沿って周回する。ガイド溝１６Ｃの底面は、図１中の円板部１６Ａの上面より低い。

ガイド溝１６Ｃの内側には、コイルスプリング状のばね部材２６が配置される。ガイド溝１６Ｃの溝幅は、ばね部材２６のスプリング材の幅とほぼ同じである。図１中のばね部材２６の下部は、ガイド溝１６Ｃの底面に接触する。また、図１中のばね部材２６の上部は、キャン１２の底部１２Ａの内面に接触する。

（伝達軸）
伝達軸１８は、棒状部材である。伝達軸１８の素材は、樹脂や金属等、任意である。伝達軸１８の一端は、支持部材１６に支持される。本実施形態では、伝達軸１８の一端は、支持部材１６の押圧部１６Ｂによって、軸中心Ｃに回転可能に支持される。すなわち、伝達軸１８の一端は、筒状の押圧部１６Ｂの内側に、回転可能である程度に緩やかに嵌合している。なお、本開示では、伝達軸１８の一端は、筒状の押圧部１６Ｂの内側に固定されてもよい。

また、伝達軸１８の他端（図１中の下端）は、軸中心Ｃに沿って延びる。伝達軸１８の他端の形状は、半球状である。なお、本開示では、伝達軸１８の他端の形状は、これに限定されず、例えば、駆動軸２２の側に向かって尖る円錐状のように、適宜変更できる。

（ロータ）
ロータ２０は、筒状の支持体２０Ａと、太陽ギア２０Ｂと、遊星ギア２０Ｃと、固定ギア２０Ｄと、出力ギア２０Ｅと、を有する。太陽ギア２０Ｂと遊星ギア２０Ｃと固定ギア２０Ｄと出力ギア２０Ｅとは、支持体２０Ａの内側に配置される。

支持体２０Ａは、キャン１２の内側に設けられる。筒状の支持体２０Ａの底部の中心には、貫通孔２０Ａ１が形成され、貫通孔２０Ａ１には、伝達軸１８が回転自在に差し込まれる。太陽ギア２０Ｂは、伝達軸１８に回転可能に取り付けられる。遊星ギア２０Ｃは、太陽ギア２０Ｂと噛み合うと共に、固定ギア２０Ｄは、遊星ギア２０Ｃと噛み合う。出力ギア２０Ｅは、遊星ギア２０Ｃに連結される。

（減速装置）
支持体２０Ａと一体的に形成された太陽ギア２０Ｂと遊星ギア２０Ｃと固定ギア２０Ｄと出力ギア２０Ｅとは本実施形態の減速装置２１を構成する。本実施形態の減速装置２１は、ロータ２０の回転を減速して駆動軸に出力する、不思議遊星歯車機構を有する減速装置である。

不思議遊星歯車機構を有する減速装置２１では、ステータ１４の駆動コイル１４Ａからの出力回転が入力されることによって、太陽ギア２０Ｂが自転回転をする。太陽ギア２０Ｂの自転回転に伴い、太陽ギア２０Ｂと固定ギア２０Ｄとに噛み合う遊星ギア２０Ｃが、自転しつつ、太陽ギア２０Ｂの周囲を公転回転する。

また、遊星ギア２０Ｃは、固定ギア２０Ｄとの関係において転位した関係にある出力ギア２０Ｅと噛み合う。このため、遊星ギア２０Ｃの回転により、出力ギア２０Ｅは、転位の程度（すなわち、歯数差）に応じて、固定ギア２０Ｄに対して相対的に非常に高い減速比、例えば５０対１程度の減速比で回転可能である。

なお、上述の実施形態では、不思議遊星歯車機構を有する減速装置２１を備えた電動弁として説明したが、本開示では、不思議遊星歯車減速装置に限定されない。本開示では、例えば、２つの太陽ギアと１つの出力ギアとを有する２Ｋ－Ｈ多段の減速装置のように、不思議遊星歯車機構以外の他のギア構成を備える減速装置が用いられてもよい。

本実施形態では、ロータ２０が支持部材１６から離れて配置されることによって、ロータ２０と支持部材１６との間に隙間Ｇが形成される。また、伝達軸１８が押圧部１６Ｂによって軸中心Ｃに回転可能に支持されるので、ロータ２０の回転に連動して伝達軸１８が回転しても、支持部材１６は回転しない。なお、本実施形態では、ロータとして遊星歯車機構が採用されたが、本開示では、これに限定されない。駆動軸２２を回転させることができる限り、不思議遊星歯車機構以外の回転構造が採用されてよい。

（駆動軸）
駆動軸２２は、円柱状の部材である。駆動軸２２の素材は、樹脂や金属等、任意である。駆動軸２２の伝達軸１８の側の一端（図１中の上端）は、出力ギア２０Ｅに連結され、出力ギア２０Ｅと連動して回転する。図１に示すように、駆動軸２２の一端に、支持穴２２Ａが形成される。駆動軸２２は、弁体２４Ｄを回転駆動する。

支持穴２２Ａは、伝達軸１８の側に開口する。本実施形態では、支持穴２２Ａの形状は、半球状の伝達軸１８の他端の形状に応じた半球状の窪みである。なお、本開示では、支持穴の形状は、伝達軸１８の他端の形状に応じて形成できる。

半球状の支持穴２２Ａの直径は、半球状の伝達軸１８の他端の直径とほぼ同じである。支持穴２２Ａに伝達軸１８の他端が差し込まれることによって、伝達軸１８は、回転自在に支持される。すなわち、駆動軸２２は、回転状態において、一端側で、伝達軸１８の軸方向の他端を支持する。

本実施形態では、駆動軸２２と弁本体２４とは同じ部材によって一体的に形成されているが、本開示では、これに限定されない。本開示では、駆動軸２２と弁本体２４とは別部材として作製されると共に、互いに連結されることによって一体化されてもよい。

（回転抑制部の構造）
また、本実施形態では、図１に示したように、駆動軸２２には、駆動軸２２の回転角度を抑制する回転抑制部２８が設けられる。回転抑制部２８の素材は、樹脂や金属等、任意である。図２（Ａ）に示すように、本実施形態の回転抑制部２８は、駆動軸２２の側面から外側に突出する突出部２８Ａと、弁本体２４に設けられ突出部２８Ａの駆動軸２２と反対側の端部と接触可能なストッパ部２８Ｂとを有する。

突出部２８Ａは、棒状部材である。図１中、突出部２８Ａの軸方向は、ほぼ水平である。突出部２８Ａの駆動軸２２側の一部が駆動軸２２の内部に埋め込まれた状態で、突出部２８Ａは、駆動軸２２に固定される。突出部２８Ａの駆動軸２２と反対側の端部は、図１中の駆動軸２２の外側に突出する。なお、本実施形態では突出部２８Ａは円柱状であるが、本開示では、これに限定されず、楕円柱や角柱等、任意の幾何学形状であってよい。

ストッパ部２８Ｂは、棒状部材である。ストッパ部２８Ｂの下部が図１中の弁本体２４の側壁の上部に埋め込まれた状態で、ストッパ部２８Ｂは、弁本体２４に固定される。なお、図１中では説明の便宜上、ストッパ部２８Ｂの位置が、破線によって突出部２８Ａと重ねて例示されている。

ストッパ部２８Ｂの上部は、図１中の弁本体２４の上側に露出する。露出したストッパ部２８Ｂの上部は、駆動軸２２の外側に突出した突出部２８Ａの端部と接触可能である。なお、本実施形態ではストッパ部２８Ｂは円柱状であるが、本開示では、これに限定されず、楕円柱や角柱等、任意の幾何学形状であってよい。

（回転抑制部の動作）
まず、本実施形態では、図２（Ｂ）中のストッパ部２８Ｂの位置を、原点と定義する。また、本実施形態では、図２（Ｂ）中の突出部２８Ａの位置から、図２（Ｃ）中の突出部２８Ａの位置を経由して図２（Ｄ）中の突出部２８Ａの位置に向かう回転動作を駆動軸２２の「正転」と定義する。また、図２（Ｄ）中の突出部２８Ａの位置から、図２（Ｃ）中の突出部２８Ａの位置を経由して図２（Ｂ）中の突出部２８Ａの位置に向かう回転動作を駆動軸２２の「逆転」と定義する。

すなわち、図２（Ｂ）中、突出部２８Ａが原点であるストッパ部２８Ｂに接触することによって、駆動軸２２の逆転が抑制される。また、図２（Ｃ）中の突出部２８Ａの状態は、駆動軸２２が、図２（Ｄ）中の突出部２８Ａの位置から１８０度回転した状態である。また、図２（Ｄ）中、突出部２８Ａが原点であるストッパ部２８Ｂに接触することによって、駆動軸２２の正転が抑制される。

なお、本開示では、回転抑制部２８の構成は、駆動軸２２の側面から外側に突出する突出部２８Ａと、弁本体２４に設けられたストッパ部２８Ｂとに限定されない。例えば、駆動軸２２の側面に、３６０度未満の角度の範囲内の長さで周方向に沿って形成された溝と、形成された溝に差し込み可能な突起部との組み合わせ等、回転抑制部２８は、任意に構成できる。

（弁本体）
弁本体２４は、筒状部材である。弁本体２４は、筒状部材の底部に形成された弁座２４Ａと、弁座２４Ａの周縁から立ち上がる側壁２４Ｂとを有する。また、弁本体２４は、弁座２４Ａと側壁２４Ｂとによって囲まれた弁室２４Ｃと、弁室２４Ｃの内部に配置された弁体２４Ｄとを有する。弁室２４Ｃは、筒状部材の弁本体２４の内部空間である。弁本体２４の素材は、内側で弁体２４Ｄが回転可能であると共に、流通する流体に対する所望の耐性が得られる限り、任意の素材を使用できる。

（弁座及び側壁）
弁座２４Ａは、駆動軸２２の他端側（図１中の下側）に設けられる。弁座２４Ａは、筒状の弁本体２４の底部である。側壁２４Ｂは、弁座２４Ａの周縁からロータ２０の側（図１中の上側）に延びる。弁室２４Ｃの底部である弁座２４Ａには、弁室２４Ｃの内部と弁室２４Ｃの外部とを連通する第一開口２４Ａ１が形成される。弁座２４Ａには、第一配管３０の一端が差し込まれる。第一開口２４Ａ１は、第一配管３０の内部に連通する。

側壁２４Ｂには、弁室２４Ｃの内部と弁室２４Ｃの外部とを連通する第二開口２４Ｂ１が形成される。側壁２４Ｂには、第二配管３２の一端が差し込まれる。第二開口２４Ｂ１は、第二配管３２の内部に連通する。なお、第一配管３０及び第二配管３２の素材は、樹脂や金属等、任意である。

第一開口２４Ａ１と第二開口２４Ｂ１とによって、第一配管３０と第二配管３２との間で、流量制御の対象である流体の流路が形成される。なお、本開示では、第一配管３０及び第二配管３２のうちの少なくとも一方が、流路に含まれてもよい。

（弁体）
弁体２４Ｄは、円柱状であり、駆動軸２２の他端側（図１中の下側）に取り付けられる。弁体２４Ｄは、駆動軸２２の回転に応じて回転可能である。弁体２４Ｄの回転によって、第一開口２４Ａ１と第二開口２４Ｂ１との間の流路の開閉状態が制御される。具体的には、図３（Ａ）に示すように、本実施形態の弁体２４Ｄは、円柱状の基部３４と、基部３４に設けられ扇状の底面３６Ｂ１を有する対向部３６とを有する。

対向部３６は、弁座２４Ａ側（図３（Ａ）中の下側）に向かって突出する。対向部３６は、図３（Ａ）中の基部３４の下面に取り付けられた第一調整部３６Ａと、第一調整部３６Ａの下面に取り付けられた第二調整部３６Ｂとを有する。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第一調整部３６Ａは、ほぼ半円状の扇形の底面３６Ａ１を有する円柱型である。より具体的には、図３（Ｂ）に示すように、回転軸の軸中心Ｃに対する第一調整部３６Ａの底面３６Ａ１の円弧部分の中心角は、２００度程度である。なお、本開示では、第一調整部の底面の円弧部分の中心角は、適宜変更できる。

また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第二調整部３６Ｂは、中心角が９０度程度の扇形の底面３６Ｂ１を有する円柱型である。第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１は、本開示の「第一表面」に対応する。

第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１は、第一開口２４Ａ１に対向する。図３（Ｂ）中には、説明の便宜のため、第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１の内側に、第一開口２４Ａ１の外縁が、破線で例示されている。図３（Ｂ）に示すように、駆動軸２２に連結された弁体２４Ｄの回転位置に応じて、第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１によって覆われる第一開口２４Ａ１の面積が変化する。すなわち、弁座２４Ａの第一開口２４Ａ１と弁体２４Ｄとによって、絞り構造としてのオリフィスが形成される。このため、弁体２４Ｄの回転に応じて、流路を流れる流体の流量が制御される。

本開示では、第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１の中心角は、適宜変更できる。図３（Ｂ）に示すように、第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１において２つの半径部分が交差する頂点の位置は、軸中心Ｃの外側である。すなわち、弁体２４Ｄの回転軸の軸中心Ｃは、第一表面である第二調整部３６Ｂの扇状の底面３６Ｂ１の内側に位置する。

また、第一調整部３６Ａの側面３６Ａ２と第二調整部３６Ｂの側面３６Ｂ２とは、本開示の第一表面と対をなす、弁体２４Ｄの「第二表面」と見做せる。第二表面としての第一調整部３６Ａの側面３６Ａ２と第二調整部３６Ｂの側面３６Ｂ２とは、第二開口２４Ｂ１に対向する。

図３（Ａ）中には、説明の便宜のため、第二開口２４Ｂ１の開口範囲が、上下方向に延びる双方向矢印によって例示されている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、駆動軸２２に連結された弁体２４Ｄの回転によって、第二開口２４Ｂ１が覆われる程度が変化する。

具体的には、対向部３６の第一調整部３６Ａの側面３６Ａ２及び第二調整部３６Ｂの側面３６Ｂ２によって第二開口２４Ｂ１が全体的に覆われる状態が生じる。また、対向部３６の第一調整部３６Ａの側面３６Ａ２と第二調整部３６Ｂの側面３６Ｂ２によって、第二開口２４Ｂ１が部分的に覆われる状態が生じる。また、対向部３６が存在しないことによって、第二開口２４Ｂ１が覆われることなく全体的に開放される状態が生じる。

このため、第一開口２４Ａ１が少なくとも部分的に開放された状態と、第二開口２４Ｂ１が少なくとも部分的に開放された状態とが同時に形成されると、流路が開放される。一方、第一開口２４Ａ１が全体的に閉鎖された状態と、第二開口２４Ｂ１が全体的に閉鎖された状態とが同時に成り立つと、流路が閉鎖される。

また、本実施形態では、第一開口２４Ａ１の開口範囲と、第二開口２４Ｂ１の開口範囲とが、それぞれ、段階的に変化可能であるため、流路の開放の程度を更に微細に調整可能である。

なお、図４（Ａ）に示すように、弁体４４Ｄの対向部３８の側面３８Ａの下縁の位置が、側面３８Ａを正面から見た際、弁体４４Ｄの回転に伴って変化するように構成されてもよい。具体的には、図４（Ａ）中の弁体４４Ｄを平面視して時計回りに回転させた場合、側面３８Ａを正面から見た際、側面３８Ａの下縁の位置が低くなる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）中の弁体４４Ｄには、対向部３８の側面３８Ａと対向部３８の底面３８Ｂ１との間に、らせん面４０が形成される。らせん面４０が形成される位置では、第一開口２４Ａ１が、底面３８Ｂ１に覆われることなく全体的に開放される。また、図４（Ｂ）中には、説明の便宜のため、らせん面４０の内側に、第一開口２４Ａ１の外縁が、破線で例示されている。第一開口２４Ａ１に対向する対向部３８の底面３８Ｂ１は、中心角が１２０度程度の扇状である。

駆動軸２２に連結された弁体４４Ｄの回転位置に応じて、対向部３８の底面３８Ｂ１によって覆われる第一開口２４Ａ１の面積が変化すると共に、対向部３８の側面３８Ａによって覆われる第二開口２４Ｂ１の面積が変化する。

（シール材）
図１に示すように、第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１には、第一開口２４Ａ１の封止性を高める第一シール材５０が接合される。同様に、第一調整部３６Ａの側面３６Ａ２と第二調整部３６Ｂの側面３６Ｂ２とには、第二開口２４Ｂ１の封止性を高める第二シール材５２が接合される。第一シール材５０と第二シール材５２とは、公知のシール材を使用して作製できる。

（ばね部材）
ばね部材２６は、弁体２４Ｄに駆動軸２２の軸方向に沿って弁座２４Ａに向かう荷重を付与する。本実施形態では、ばね部材２６は、キャン１２の底部１２Ａと支持部材１６との間に配置される。ばね部材２６は、支持部材１６に支持された伝達軸１８に、荷重としての付勢力を付与する。

本実施形態では、ばね部材２６は、金属製のコイルスプリングであるが、本開示では、これに限定されず、例えば板ばね等の他のばね部材であってよい。本開示では、ばね部材の形状及び素材は任意に変更できる。また、本実施形態では、コイルスプリングのばね部材の巻き数は数回程度であるが、本開示では、これに限定されず、巻き数は、所望の荷重の大きさに応じて適宜設定できる。

＜電動弁の動作＞
本実施形態では、ステータ１４によってロータ２０が回転すると、ロータ２０の回転に連動して弁体２４Ｄが回転する。弁体２４Ｄの回転によって、流路の開閉状態が制御される。すなわち、流量制御が行われる。流量制御の際、ばね部材２６によって伝達軸１８に付与された荷重は、駆動軸２２を介して弁体２４Ｄに伝達される。荷重によって、第一シール材５０を介した第二調整部３６Ｂの底面３６Ｂ１と第一開口２４Ａ１との封止性が高まるので、第一開口２４Ａ１における流体の漏れが抑制される。

（作用効果）
本実施形態に係る電動弁１０では、弁体２４Ｄが、ロータ２０の回転に連動して直接回転すると共に、弁体２４Ｄの回転によって、流路の開閉状態が制御される。すなわち、本開示の電動弁１０は、回転式である。回転式の電動弁１０では、弁体２４Ｄの軸方向に沿った移動距離を得る必要がないので、電動ニードル弁と比べ、流量制御に必要なロータ２０の回転数を抑制できる。

更に、ばね部材２６によって弁体２４Ｄに駆動軸２２の軸方向に沿って弁座２４Ａに向かう荷重が付与されるので、弁体２４Ｄと弁座２４Ａとの間に密着性が生じる。このため、流路の閉鎖状態では、第一開口２４Ａ１の封止性が高まる。結果、電動ニードル弁と比べ、流量制御性に優れた電動弁１０を提供できる。

また、本実施形態では、ばね部材２６がロータ２０に接触しないので、ばね部材２６とロータ２０とが接触する場合と比べ、ロータ２０の回転に起因してばね部材２６が捻じれることを抑制できる。また、ロータ２０が擦れて損耗することを抑制できる。加えて、ばね部材２６によってロータ２０の回転運動を妨げることがない。

また、本実施形態では、押圧部１６Ｂが伝達軸１８の端面に接触するので、押圧部１６Ｂを介して伝達軸１８へ押圧力を伝達し易い。

また、本実施形態では、ガイド溝１６Ｃによって、ばね部材２６を支持部材１６の上に安定的に配置できる。

また、本実施形態では、比較的簡易な構造である支持穴２２Ａによって、伝達軸１８が回転自在に支持されるので、作製が容易であると共にコストを抑えられる。このため、ベアリング等の比較的高価な軸受部材を別途用意する必要がない。

また、本実施形態では、弁体２４Ｄの回転軸が扇状の底面３６Ｂ１の内側に位置するので、弁体２４Ｄの回転軸が扇状の底面３６Ｂ１の外側に位置する場合と比べ、底面３６Ｂ１の面積を大きくできる。このため、流路の密閉性が高くなる。

また、本実施形態では、回転抑制部２８によって、駆動軸２２の過回転を抑制できる。

また、本実施形態では、回転抑制部２８が突出部２８Ａとストッパ部２８Ｂとによって構成されるので、回転抑制部２８を簡易に作製できる。

＜その他の実施形態＞
（第１変形例）
本実施形態では、支持部材１６が伝達軸１８の端面に接触する押圧部１６Ｂを有する場合が例示されたが、本開示では、これに限定されない。図５中に例示された第１変形例に係る電動弁１０Ａでは、支持部材５６の中央に貫通孔５６Ａが形成されると共に、棒状の伝達軸５８の一端に筒状部５８Ａが設けられる。

伝達軸５８の軸中心と、筒状部５８Ａの底部の中心とは、軸中心Ｃの上に揃えられる。貫通孔５６Ａの内径は、筒状部５８Ａの外径とほぼ同じである。筒状部５８Ａの外周面は、支持部材５６の貫通孔５６Ａの内壁面に接合される。

第１変形例では、ばね部材２６は、筒状部５８Ａの内側に配置される。すなわち、本開示では第１変形例のように、押圧部１６Ｂが支持部材に設けられることなく、伝達軸５８の一端が支持部材５６に支持されてよい。

図５中のばね部材２６の上端は、キャン１２の底部１２Ａの内面（図５中の下面）に接触する。すなわち、ばね部材２６の上部の位置は、上部の変位が抑制されるように固定される。このため、ばね部材２６からの荷重が、伝達軸５８を介して図５中の下側の弁体２４Ｄに付与される。第１変形例における他の構成は、図１～図４中に例示された本実施形態における同名の部材と同様であるため、重複説明を省略する。

第１変形例においても、ばね部材２６が弁体２４Ｄに荷重を付与することによって、第一開口２４Ａ１の封止性が向上する。第１変形例の他の効果は、本実施形態の場合と同様である。

（第２変形例）
また、本実施形態では、伝達軸１８に荷重を付与するばね部材２６が、キャン１２の底部１２Ａと支持部材１６との間に配置された場合が例示されたが、本開示では、ばね部材２６の配置位置は、これに限定されない。

例えば、図６に示すように、ばね部材２６は、弁本体２４の内側に配置されてもよい。図６中の第２変形例に係る電動弁１０Ｂでは、支持部材６６の中央に貫通孔６６Ａが形成される。貫通孔６６Ａの内径は、伝達軸１８の外径とほぼ同じである。また、伝達軸１８の一端の外周面が、支持部材６６の貫通孔６６Ａの内壁面に接合される。伝達軸１８の一端は、支持部材６６に固定される。

また、弁本体２４の開口部に、貫通孔６０Ａを有するリング状のばね支持部材６０が設けられる。ばね支持部材６０の素材は、樹脂や金属等、任意である。ばね支持部材６０は、ねじ止めや接着等によって弁本体２４の側壁２４Ｂに一定の隙間を空けて固定される。駆動軸２２は、ばね支持部材６０の貫通孔６０Ａに回転可能に差し込まれる。

第２変形例では、ばね部材２６は、ばね支持部材６０と弁体２４Ｄとの間に配置される。図６中のばね部材２６の上端は、ばね支持部材６０の下面に接触する。すなわち、ばね部材２６の上部の位置は、上部の変位が抑制されるように固定される。このため、ばね部材２６からの荷重が、図６中の下側の弁体２４Ｄに直接付与される。第２変形例における他の構成は、図１～図４中に例示された本実施形態における同名の部材と同様であるため重複説明を省略する。

第２変形例においても、ばね部材２６が弁体２４Ｄに荷重を付与することによって、第一開口２４Ａ１の封止性が向上する。第２変形例の他の効果は、本実施形態の場合と同様である。

（第３変形例）
また、図７に示すように、ばね部材２６は、キャン１２の内側であって、支持部材６６とロータ２０との間に配置されてもよい。図７中に例示された第３変形例に係る電動弁１０Ｃには、図６中の第２変形例の場合の支持部材６６と同様の構造を有する支持部材６６が設けられる。第３変形例では、支持部材６６とロータ２０との間の隙間Ｇの高さが、第２変形例の場合より高い。

第３変形例では、ばね部材２６は、支持部材６６とロータ２０との間の隙間Ｇの内側に配置される。図７中のばね部材２６の上端は、支持部材６６の下面に接触する。すなわち、ばね部材２６の上部の位置は、上部の変位が抑制されるように固定される。このため、ばね部材２６からの荷重が、ロータ２０を介して図７中の下側の弁体２４Ｄに直接付与される。第３変形例における他の構成は、図１～図４中に例示された本実施形態における同名の部材と同様であるため、重複説明を省略する。

第３変形例においても、ばね部材２６が弁体２４Ｄに荷重を付与することによって、第一開口２４Ａ１の封止性が向上する。第３変形例の他の効果は、本実施形態の場合と同様である。

本開示は上記の開示された実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本開示を限定するものであると理解すべきではない。例えば、図１～図７中に示した構成を部分的に組み合わせて、本開示を構成することもできる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 電動弁
１２ キャン
１２Ａ 底部
１２Ｂ 側壁部
１４ ステータ
１４Ａ 駆動コイル
１６ 支持部材
１６Ａ 円板部
１６Ｂ 押圧部
１６Ｃ ガイド溝
１８ 伝達軸
２０ ロータ
２０Ａ 支持体
２０Ａ１ 貫通孔
２０Ｂ 太陽ギア
２０Ｃ 遊星ギア
２０Ｄ 固定ギア
２０Ｅ 出力ギア
２１ 減速装置
２２ 駆動軸
２２Ａ 支持穴
２４ 弁本体
２４Ａ 弁座
２４Ａ１ 第一開口
２４Ｂ 側壁
２４Ｂ１ 第二開口
２４Ｃ 弁室
２４Ｄ 弁体
２６ ばね部材
２８ 回転抑制部
２８Ａ 突出部
２８Ｂ ストッパ部
３０ 第一配管
３２ 第二配管
３４ 基部
３６ 対向部
３６Ａ 第一調整部
３６Ａ１ 底面
３６Ａ２ 側面
３６Ｂ 第二調整部
３６Ｂ１ 底面
３６Ｂ２ 側面
３８ 対向部
３８Ａ 側面
３８Ｂ１ 底面
４０ らせん面
４４Ｄ 弁体
５０ 第一シール材
５２ 第二シール材
５６ 支持部材
５６Ａ 貫通孔
５８ 伝達軸
５８Ａ 筒状部
６０ ばね支持部材
６０Ａ 貫通孔
６６ 支持部材
６６Ａ 貫通孔
Ｃ 軸中心
Ｇ 隙間

Claims (7)

1. 底部に弁座が形成された弁室、前記弁室の底部に形成された第一開口および前記弁室の側壁に形成された第二開口を有する弁本体と、
   前記弁室内で回転し、前記第一開口と前記第二開口との間の流路の開閉状態を制御する弁体と、
   前記弁本体に接合され、底部を有する筒状のキャンと、
   前記キャンの外側に設けられたステータと、
   前記キャンの内側で前記底部の側に設けられた支持部材と、
   一端が前記支持部材に支持されると共に他端が前記キャンの軸方向に沿って延びる伝達軸と、
   前記キャンの内側に設けられたロータと、
   前記弁体を回転駆動する駆動軸と、
   前記ロータの回転を減速して前記駆動軸に出力する減速装置と、
   前記弁体に前記弁座に向かう荷重を付与するばね部材と、
   を備え、
   前記ロータは、前記支持部材から離れて配置され、
   前記ばね部材は、前記キャンの前記底部と前記支持部材との間に配置され、前記支持部材に支持された前記伝達軸に荷重を付与する、電動弁。
2. 前記支持部材は、前記伝達軸の端面に接触する押圧部を有する、
   請求項１に記載の電動弁。
3. 前記支持部材の前記ばね部材が接触する部分にガイド溝が設けられ、
   前記ガイド溝の内側に前記ばね部材が配置される、
   請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
4. 前記駆動軸の前記伝達軸の側の一端に、前記伝達軸の他端が差し込まれることによって前記伝達軸が回転自在に支持される支持穴が形成される、
   請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
5. 前記弁体は、円柱状の基部と、前記基部に設けられ前記第一開口に対向する扇状の第一表面を有する対向部とを有し、
   前記弁体の回転軸は、扇状の前記第一表面の内側に位置する、
   請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
6. 前記駆動軸の回転角度を抑制する回転抑制部が設けられる、
   請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
7. 前記回転抑制部は、前記駆動軸の側面から外側に突出する突出部と、
   前記弁本体に設けられ前記突出部の前記駆動軸と反対側の端部と接触可能なストッパ部と、を有する、
   請求項６に記載の電動弁。