WO2017033589A1 - 電動式流量制御弁、アクチュエータ - Google Patents

電動式流量制御弁、アクチュエータ Download PDF

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WO2017033589A1
WO2017033589A1 PCT/JP2016/070129 JP2016070129W WO2017033589A1 WO 2017033589 A1 WO2017033589 A1 WO 2017033589A1 JP 2016070129 W JP2016070129 W JP 2016070129W WO 2017033589 A1 WO2017033589 A1 WO 2017033589A1
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WO
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valve
rod
valve member
fluid
electric motor
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PCT/JP2016/070129
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English (en)
French (fr)
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康裕 川瀬
幸克 尾▲崎▼
松田 三起夫
伊藤 哲也
貞久 鬼丸
石井 弘樹
Original Assignee
株式会社日本自動車部品総合研究所
株式会社デンソー
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    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
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    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/44Details of seats or valve members of double-seat valves
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    • F16K11/04Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/048Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with valve seats positioned between movable valve members
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    • F16K11/14Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle
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    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/53Mechanical actuating means with toothed gearing

Definitions

  • the present disclosure relates to an electric flow control valve and an actuator that have two inlets and one outlet, and control the flow rate of the fluid flowing in from one of the inlets.
  • the flow control valve described in Patent Document 1 uses a geared motor as an electric drive device, and also includes a screw portion on a valve shaft and a plug fixed to the housing side, so that the geared motor can be rotated forward and backward using two gears.
  • a configuration is adopted in which the valve shaft is rotated through the thrust drive.
  • the flow control valve described in Patent Document 1 has a configuration in which the rod is driven by an actuator provided on one end side in the axial direction of the rod, and the physique in the axial direction becomes large. For this reason, downsizing of the actuator is desired. Note that downsizing of the actuator is a problem required not only for flow control valves but also for other devices.
  • One object of the present disclosure is to provide an electric flow control valve capable of improving power transmission efficiency when a valve member is displaced by a drive unit.
  • Another object of the present disclosure is to provide an actuator capable of reducing the size of the body in the axial direction.
  • the electric flow control valve is A housing in which a first fluid channel that guides the fluid that has flowed in from the first inlet to the outlet and a second fluid channel that guides the fluid that has flowed in from the second inlet to the outlet; ,
  • the first fluid passage is disposed opposite to the first valve seat portion formed at a portion of the housing forming the first fluid passage, and the first fluid passage is closed and separated from the first valve seat portion when contacting the first valve seat portion.
  • a first valve member that opens the first fluid flow path when The housing is disposed opposite to the second valve seat portion formed at the portion forming the second fluid passage in the housing, and closes the second fluid passage when contacting the second valve seat portion, and is separated from the second valve seat portion.
  • a second valve member that opens the second fluid flow path when A first valve member adjustment region for adjusting the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel by opening the first fluid channel with the second fluid channel closed, and the second with the first fluid channel closed.
  • a first valve member adjustment region for adjusting the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel by opening the first fluid channel with the second fluid channel closed In a range that is a second valve member adjustment region for adjusting the flow rate of the fluid flowing through the second fluid channel by opening the fluid channel, and a both-valve fully closed region for closing both the first fluid channel and the second fluid channel.
  • a drive unit that displaces the first valve member and the second valve member.
  • the first valve member and the second valve member are arranged coaxially inside the housing.
  • the drive unit By sliding along the axis of the first valve member and the second valve member, the first valve member and the second valve member are within a range that becomes the first valve member adjustment region, the second valve member adjustment region, and the both valve fully closed region.
  • a rod that displaces the two-valve member;
  • An electric motor that generates a rotational driving force by energization;
  • An output shaft that outputs the rotational driving force of the electric motor to the rod;
  • the output shaft and the rod it is composed of a female screw portion provided on one member and a male screw portion provided on the other member and meshing with the female screw portion, and the rotational driving force of the electric motor is controlled in the axial direction of the rod.
  • a feed screw mechanism that converts to thrust,
  • An anti-rotation mechanism that regulates the rotation of the rod by the rotational driving force of the electric motor; It is comprised including.
  • the feed screw mechanism is constituted by the male screw portion and the female screw portion provided on the output shaft and the rod, and the rotation prevention mechanism restricts the rotation of the rod, the power loss due to the rotation of the rod is suppressed. be able to. That is, according to the configuration of the present disclosure, it is possible to improve the power transmission efficiency when the valve member is displaced by the drive unit as compared to the configuration in which the rod moves in the axial direction while rotating.
  • the actuator comprises: The rod, An electric motor having a rotor having an eccentric shaft and a stator for generating a rotating magnetic field applied to the rotor, and generating a rotational driving force by energization; An output shaft that outputs the rotational driving force of the electric motor to the rod; A feed screw mechanism that is composed of a female screw portion provided on the output shaft and a male screw portion that is provided on the rod and meshes with the female screw portion, and that converts the rotational driving force of the electric motor into thrust in the axial direction of the rod; An anti-rotation mechanism that regulates the rotation of the rod by the rotational driving force of the electric motor; A reduction mechanism that decelerates the rotational output from the electric motor and transmits it to the output shaft.
  • the electric motor has a rotor having an eccentric shaft and a stator that generates a rotating magnetic field applied to the rotor.
  • the speed reduction mechanism has a plurality of internal gears formed inside a portion of the housing that covers the outer peripheral side of the rotor, and a plurality of external teeth that mesh with the internal teeth of the internal gear on the outer peripheral side, and revolves in synchronization with the eccentric portion.
  • an external gear that rotates according to the difference between the number of internal teeth and the number of external teeth is included.
  • the external gear is disposed outside the eccentric shaft, and is connected to the output shaft via a rotation transmission pin so that the rotation component is transmitted to the output shaft.
  • the feed screw mechanism is configured by the male screw portion and the female screw portion provided on the output shaft and the rod, and the rotation of the rod is regulated by the rotation prevention mechanism, so that the rod is not rotated. It is possible to move in the axial direction.
  • the speed reduction mechanism of the present disclosure if the internal gear and the external gear constituting the speed reduction mechanism are arranged on the outer peripheral side of the rotor, the speed reduction mechanism and the rotor are arranged so as not to overlap in the axial direction. It is possible to reduce the size of the actuator in the axial direction.
  • the inner diameter of the internal gear and the outer diameter of the external gear can be increased, so that when transmitting rotational torque compared to a configuration in which a force is transmitted at a small diameter position like a planetary gear. The force acting on each tooth is reduced. For this reason, the thickness etc. of an internal gear and an external gear can be made small, and the physique of the axial direction of a reduction mechanism can be made small. As a result, it is possible to reduce the size of the actuator in the axial direction.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle air conditioner to which an integrated valve according to a first embodiment is applied. It is a whole block diagram of the vehicle air conditioner which shows the flow of the refrigerant
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 6. It is a figure which shows the movement amount of the rod with respect to the rotation angle of the electric motor of the integrated valve which concerns on 1st Embodiment. It is sectional drawing of the axial direction of the integrated valve which concerns on 2nd Embodiment. It is sectional drawing to which the principal part of the integrated valve shown in FIG. 11 was expanded.
  • FIG. 1 First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • an integrated valve 30 that is an electric flow control valve of the present disclosure is applied to a vehicle air conditioner 1 that performs air conditioning in a vehicle interior
  • the actuator of the present disclosure is applied to the integrated valve 30.
  • the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment is mounted on a hybrid vehicle that obtains driving force for vehicle travel from an internal combustion engine (not shown) and a travel electric motor.
  • the hybrid vehicle and the electric vehicle have a small amount of waste heat in the vehicle as compared with the vehicle that obtains the driving force for driving the vehicle only with the internal combustion engine, and therefore, a heat source for heating the vehicle interior by the indoor air conditioning unit 20 is secured. It is hard to do.
  • the interior air conditioning unit 20 performs heating of the vehicle interior using the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 of the vapor compression refrigeration cycle 10 as a heat source. Yes.
  • the refrigeration cycle 10 of the present embodiment employs an HFC refrigerant (for example, R134a) as a refrigerant, and constitutes a vapor compression subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the refrigerant critical pressure.
  • an HFO refrigerant for example, R1234yf
  • carbon dioxide or the like
  • the refrigerant is mixed with refrigerating machine oil (that is, lubricating oil) for lubricating the compressor 11. A part of this refrigeration oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
  • the refrigeration cycle 10 switches the refrigerant flow path so that the refrigerant circuit during heating operation for heating the vehicle interior, the refrigerant circuit during dehumidification heating operation for heating while dehumidifying the vehicle interior, and during cooling operation for cooling the vehicle interior
  • the refrigerant circuit can be set.
  • FIG. 2 shows the refrigeration cycle 10 when switching to the refrigerant circuit during heating operation.
  • FIG. 3 has shown the refrigerating cycle 10 at the time of switching to the refrigerant circuit at the time of dehumidification heating operation.
  • FIG. 4 shows the refrigeration cycle 10 when switching to the refrigerant circuit during the cooling operation. 2 to 4 indicate the flow of the refrigerant during each operation.
  • the refrigeration cycle 10 of this embodiment includes a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 13, an outdoor heat exchanger 14, an evaporator 15, an evaporation pressure control valve 16, an on-off valve 17, an accumulator 18, an integrated valve 30, and the like. ing.
  • the compressor 11 is disposed in the engine room.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant sucked from the refrigerant suction port 11b and discharges it from the refrigerant discharge port 11a.
  • the compressor 11 of this embodiment is configured as an electric compressor driven by an electric motor (not shown).
  • the compressor 11 can change the refrigerant discharge capacity (for example, discharge flow rate and discharge pressure) according to the rotation speed of the electric motor.
  • the operation of the electric motor of the compressor 11 is controlled by a control signal output from a control device 90 described later.
  • the refrigerant inlet side of the condenser 12 is connected to the refrigerant discharge port 11 a of the compressor 11.
  • the condenser 12 is disposed in the air conditioning case 21 of the indoor air conditioning unit 20.
  • the condenser 12 is a radiator that radiates heat from the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and heats air that has passed through an evaporator 15 described later.
  • the refrigerant inlet side of the expansion valve 13 is connected to the refrigerant outlet side of the condenser 12 via the first refrigerant passage 101.
  • the expansion valve 13 is a decompression mechanism that decompresses the refrigerant flowing out of the condenser 12.
  • the expansion valve 13 has a valve body configured to be able to change the throttle opening, and an actuator that drives the valve body.
  • the expansion valve 13 of the present embodiment is configured by a variable throttle mechanism that can be set to a throttle state that exerts a decompression action and a fully open state that does not exhibit a decompression action.
  • the expansion valve 13 is configured by an electric variable throttle mechanism that is controlled by a control signal output from a control device 90 described later.
  • the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 14 is connected to the refrigerant outlet side of the expansion valve 13.
  • the outdoor heat exchanger 14 is a heat exchanger that is disposed in the engine room and exchanges heat between the refrigerant that has passed through the expansion valve 13 and the outside air (that is, outside air in the passenger compartment).
  • the outdoor heat exchanger 14 of the present embodiment functions as an endothermic heat exchanger that evaporates the refrigerant during heating operation and exerts an endothermic effect.
  • the outdoor heat exchanger 14 functions as a heat radiating heat exchanger that radiates the refrigerant at least during the cooling operation.
  • the second inlet 30 b of the integrated valve 30 is connected via the second refrigerant passage 102, and the on-off valve 17 is connected via the third refrigerant passage 103. Yes.
  • the refrigeration cycle 10 of the present embodiment is connected to a fourth refrigerant passage 104 that guides a part of the refrigerant flowing out of the condenser 12 in the first refrigerant passage 101 to the first inlet 30a of the integrated valve 30.
  • the fourth refrigerant passage 104 is a refrigerant passage that guides the refrigerant flowing out of the condenser 12 to the integrated valve 30 while bypassing the expansion valve 13 and the outdoor heat exchanger 14 described above.
  • the integrated valve 30 is an integrated electric flow control valve in which two flow control units 301 and 302 are integrated. The operation of the integrated valve 30 is controlled by a control signal output from the control device 90 described later.
  • the integrated valve 30 includes a first flow rate control unit 301 that adjusts the flow rate of the refrigerant that flows in from the first inflow port 30a, and a second flow rate control unit that adjusts the flow rate of the refrigerant that flows in from the second inflow port 30b. 302.
  • the integrated valve 30 is configured so that both the first flow rate control unit 301 and the second flow rate control unit 302 can be in a shut-off state that blocks the refrigerant flow, that is, in a fully closed state.
  • the integrated valve 30 is configured such that the refrigerant flowing in from the first inlet 30a and the refrigerant flowing in from the second inlet 30b do not simultaneously flow out of the outlet 30c. Details of the integrated valve 30 will be described later.
  • the refrigerant inlet side of the evaporator 15 is connected to the outlet 30c of the integrated valve 30.
  • the evaporator 15 is arrange
  • the evaporator 15 is a heat exchanger that cools the blown air by heat-exchanging the refrigerant that has flowed out of the integrated valve 30 and the blown air that is the heat exchange target fluid to evaporate the refrigerant.
  • the refrigerant outlet side of the evaporator 15 is connected to the refrigerant inlet side of the evaporation pressure control valve 16.
  • the evaporation pressure control valve 16 is disposed upstream of the connection point to which the third refrigerant passage 103 is connected in the refrigerant passage from the refrigerant outlet side of the evaporator 15 to the accumulator 18.
  • the evaporating pressure control valve 16 is a mechanical depressurizing mechanism that depressurizes the refrigerant flowing out of the evaporator 15. Specifically, the evaporation pressure control valve 16 depressurizes the refrigerant flowing out of the evaporator 15 so that the refrigerant pressure on the refrigerant outlet side of the evaporator 15 is maintained at a predetermined pressure. The refrigerant pressure on the inlet side of the evaporation pressure control valve 16 is set so that the evaporator 15 can be prevented from being frosted.
  • the third refrigerant passage 103 is a refrigerant passage that guides the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 to the accumulator 18 by bypassing the integrated valve 30 and the evaporator 15 described above.
  • the on-off valve 17 disposed in the third refrigerant passage 103 is an electric on-off valve that opens and closes the third refrigerant passage 103. The operation of the on-off valve 17 is controlled by a control signal output from the control device 90 described later.
  • the accumulator 18 is a device that separates the gas-liquid refrigerant flowing into the accumulator 18 and stores the separated liquid-phase refrigerant as surplus refrigerant in the refrigeration cycle 10.
  • the accumulator 18 also functions as a gas-liquid separator that causes the separated gas-phase refrigerant and lubricating oil contained in the refrigerant to flow out to the refrigerant inlet 11b side of the compressor 11.
  • the indoor air conditioning unit 20 is disposed inside the instrument panel (that is, the instrument panel) at the foremost part of the vehicle interior.
  • the indoor air conditioning unit 20 has an air conditioning case 21 that forms an outer shell and forms an air passage for indoor blown air that is blown into the vehicle interior.
  • an inside / outside air switching device 22 for switching and introducing the inside air (that is, the cabin air) and the outside air is arranged.
  • the inside / outside air switching device 22 has an inside / outside air switching door 22a that adjusts the opening area of the inside air introduction port for introducing inside air into the air conditioning case 21 and the outside air introduction port for introducing outside air.
  • a blower 23 is disposed on the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching device 22 to blow the air introduced through the inside / outside air switching device 22 toward the vehicle interior.
  • the blower 23 is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan (that is, a sirocco fan) with an electric motor.
  • the rotation speed of the blower 23 is controlled by a control signal output from the control device 90 described later.
  • the evaporator 15, the heater core 24, and the condenser 12 are arrange
  • the evaporator 15, the heater core 24, and the condenser 12 are arranged in the order of the evaporator 15 ⁇ the heater core 24 ⁇ the condenser 12 with respect to the flow of the blown air.
  • the heater core 24 is a heat exchanger for heating that heats the blown air by using waste heat of the internal combustion engine that outputs driving force for driving the vehicle.
  • the heater core 24 is configured to heat the blown air by exchanging heat between the cooling water of the internal combustion engine and the blown air.
  • an air mix door 25 that adjusts the amount of air flowing into the warm air passage 21a and the amount of air flowing into the bypass passage 21b among the blown air after passing through the evaporator 15 is disposed. .
  • the operation of the air mix door 25 is controlled by a control signal output from the control device 90 described later.
  • the air whose temperature has been adjusted by the evaporator 15, the heater core 24, and the condenser 12 is blown out into the vehicle compartment through an opening hole (not shown).
  • the control device 90 which is an electric control unit of the vehicle air conditioner 1 will be described.
  • the control device 90 includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof.
  • the storage unit of the control device 90 is configured by a non-transitional tangible storage medium.
  • the control device 90 performs various calculations and processes based on a control program stored in a ROM or the like, and the compressor 11, the expansion valve 13, the integrated valve 30, the on-off valve 17, the blower 23, the air mix connected to the output side. The operation of each control device such as the door 25 is controlled.
  • control device 90 is configured integrally with a control unit that controls the operation of each control device connected to the output side.
  • the structure for example, hardware, software which controls the action
  • the drive control unit 90a may be configured separately from the control device 90.
  • the vehicle air conditioner 1 is configured to be capable of switching between a heating operation, a dehumidifying heating operation, and a cooling operation under the control of each control device by the control device 90.
  • cooling operation is demonstrated.
  • the control device 90 opens the third refrigerant passage 103 by opening the on-off valve 17. Further, the control device 90 causes the expansion valve 13 to be in a throttle state in which the refrigerant flowing out of the condenser 12 is depressurized and then flowed to the outdoor heat exchanger 14. Further, as shown in FIG. 5, the control device 90 places both the first flow rate control unit 301 and the second flow rate control unit 302 of the integrated valve 30 in a fully closed state, so that the second refrigerant passage 102 and the fourth refrigerant passage 104 is closed.
  • the refrigeration cycle 10 during the heating operation becomes the refrigerant circuit shown in FIG. That is, the refrigeration cycle 10 is configured such that the refrigerant discharged from the compressor 11 flows in the order of the condenser 12, the expansion valve 13, the outdoor heat exchanger 14, the on-off valve 17, and the accumulator 18 and is again sucked into the compressor 11. It becomes.
  • control device 90 controls the air mix door 25 to a position where the bypass passage 21b is closed.
  • the indoor air conditioning unit 20 during the heating operation has a configuration in which the entire flow rate of the blown air after passing through the evaporator 15 passes through the hot air passage 21a.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condenser 12, and the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant passes through the heater core 24 in the condenser 12. Heat is released to the air.
  • the refrigerant that has passed through the condenser 12 is decompressed by the expansion valve 13 and then flows into the outdoor heat exchanger 14.
  • the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 absorbs heat from the outside air and evaporates, and is sucked into the compressor 11 again through the on-off valve 17 and the accumulator 18.
  • the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle 10 is radiated to the air by the indoor air conditioning unit 20 and the blown air is heated. Then, the blown air heated by the indoor air conditioning unit 20 is blown out into the passenger compartment. Thereby, the vehicle air conditioner 1 realizes heating of the passenger compartment.
  • the control device 90 opens the third refrigerant passage 103 by opening the on-off valve 17. Further, the control device 90 causes the expansion valve 13 to be in a throttle state in which the refrigerant flowing out of the condenser 12 is depressurized and then flowed to the outdoor heat exchanger 14.
  • the controller 90 closes the second refrigerant passage 102 by fully closing the second flow rate control unit 302 of the integrated valve 30.
  • the control device 90 opens the fourth refrigerant passage 104 with the first flow rate control unit 301 of the integrated valve 30 in a flow rate control state in which the throttle opening is adjusted.
  • the refrigeration cycle 10 during heating operation becomes the refrigerant circuit shown in FIG. That is, in the refrigeration cycle 10 during the dehumidifying heating operation, the refrigerant discharged from the compressor 11 flows in the order of the condenser 12, the expansion valve 13, the outdoor heat exchanger 14, the on-off valve 17, and the accumulator 18, and the compressor 11 again. It becomes the structure inhaled.
  • the fourth refrigerant passage 104 is open during the dehumidifying heating operation.
  • a part of the refrigerant flowing out from the condenser 12 flows in the order of the first flow control unit 301, the evaporator 15, the evaporation pressure control valve 16, and the accumulator 18, and is compressed again.
  • the machine 11 is configured to be inhaled.
  • control device 90 controls the air mix door 25 to a position where the warm air passage 21a is opened.
  • the indoor air conditioning unit 20 at the time of dehumidification heating operation becomes a structure by which at least one part of the ventilation air dehumidified and cooled by the evaporator 15 passes the warm air channel
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condenser 12, and the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant passes through the heater core 24 in the condenser 12. Heat is released to the air.
  • the remainder of the refrigerant that has passed through the condenser 12 is decompressed by the first flow rate control unit 301 of the integrated valve 30 and then flows into the evaporator 15.
  • the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing into the evaporator 15 absorbs heat from the blown air and evaporates, and is again sucked into the compressor 11 via the evaporation pressure control valve 16 and the accumulator 18.
  • moisture contained in the blown air flowing into the evaporator 15 is condensed on the surface of the evaporator 15 when passing through the evaporator 15. Thereby, the blast air which passed the evaporator 15 turns into dry air with the low ratio of the water vapor
  • the blown air is dehumidified by the evaporator 15 of the refrigeration cycle 10. Thereafter, the blown air is heated by the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle 10 and blown out into the passenger compartment. Thereby, the vehicle air conditioner 1 implements dehumidifying heating in the passenger compartment.
  • the control device 90 closes the third refrigerant passage 103 by closing the on-off valve 17. Further, the control device 90 causes the expansion valve 13 to be fully opened so that the refrigerant flowing out of the condenser 12 flows to the outdoor heat exchanger 14 without reducing the pressure.
  • the control device 90 closes the fourth refrigerant passage 104 by fully closing the first flow rate control unit 301 of the integrated valve 30.
  • the control device 90 opens the second refrigerant passage 102 with the second flow rate control unit 302 of the integrated valve 30 in a flow rate control state in which the throttle opening is adjusted.
  • the refrigeration cycle 10 during the cooling operation becomes a refrigerant circuit shown in FIG. That is, in the refrigeration cycle 10 during the cooling operation, the refrigerant discharged from the compressor 11 includes the condenser 12, the expansion valve 13, the outdoor heat exchanger 14, the second flow rate control unit 302, the evaporator 15, and the evaporation pressure control valve. 16 and the accumulator 18 are flowed in this order, and are again sucked into the compressor 11.
  • control device 90 controls the air mix door 25 to a position where the hot air passage 21a is closed.
  • the indoor air conditioning unit 20 during the cooling operation has a configuration in which the entire flow rate of the blown air cooled by the evaporator 15 passes through the bypass passage 21b.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condenser 12.
  • the warm air passage 21a is closed by the air mix door 25, in the condenser 12, the refrigerant flows into the expansion valve 13 without exchanging heat with air.
  • the refrigerant that has flowed into the expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 with almost no pressure reduction by the expansion valve 13.
  • the refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 14 radiates heat to the outside air, and then is decompressed by the second flow rate control unit 302 of the integrated valve 30.
  • the refrigerant decompressed by the second flow control unit 302 flows into the evaporator 15 and absorbs heat from the blown air to evaporate. Thereby, blowing air is cooled.
  • the refrigerant flowing out of the evaporator 15 is again sucked into the compressor 11 through the evaporation pressure control valve 16 and the accumulator 18.
  • the vehicle air conditioner 1 realizes cooling of the passenger compartment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the integrated valve 30 cut along a cross section including the valve axis CL1 that is the central axis of the valve members 50 and 60 of the integrated valve 30 of the present embodiment.
  • the direction extending along the valve axis CL1 is defined as the axial direction AD
  • the direction orthogonal to the valve axis CL1 is defined as the radial direction RD. This also applies to the drawings subsequent to FIG.
  • the integrated valve 30 includes a housing 40, a first valve member 50, a second valve member 60, and a drive unit 70 as an actuator as main components.
  • the housing 40 includes a flow path forming portion 41, a closing portion 42, and a connecting portion 43.
  • the housing 40 is arranged in the order of the closing portion 42, the flow path forming portion 41, and the connecting portion 43 in the axial direction AD of the valve shaft center CL1. That is, the flow path forming portion 41 is disposed so as to be positioned between the closing portion 42 and the connecting portion 43 in the axial direction AD.
  • the flow path forming portion 41 is joined to both the closing portion 42 and the connecting portion 43 so as to be airtight and liquid tight.
  • the flow path forming part 41 is composed of a block-like member made of metal having excellent heat resistance and pressure resistance.
  • the flow path forming part 41 includes a first inlet 30a and a second inlet 30b, an outlet 30c, a first fluid path 411, a second fluid path 412, a first valve accommodating part 413, and a second valve accommodating part. 414 is formed.
  • the first inlet 30a is an opening for introducing a refrigerant from the outside, and opens toward the radial direction RD.
  • the fourth refrigerant passage 104 is connected to the first inflow port 30a by a connecting member such as a pipe joint. As a result, the refrigerant that has flowed out of the condenser 12 in the refrigeration cycle 10 flows into the first inlet 30a.
  • the second inlet 30b is an opening for introducing a refrigerant from the outside, and opens in the same direction as the first inlet 30a in the radial direction RD.
  • the second inlet 30b opens at a position shifted in the axial direction AD with respect to the first inlet 30a.
  • the second refrigerant passage 102 is connected to the second inlet 30b by a connecting member such as a pipe joint. Thereby, the refrigerant
  • the outlet 30c opens in the radial direction RD in the direction opposite to the first inlet 30a and the second inlet 30b.
  • the outlet 30c opens between the first inlet 30a and the second inlet 30b in the axial direction AD.
  • a pipe connecting the outlet 30c and the refrigerant inlet side of the evaporator 15 is connected to the outlet 30c by a connecting member such as a pipe joint. Thereby, the refrigerant
  • the first fluid flow path 411 is a flow path that is formed inside the flow path forming portion 41 and guides the refrigerant that has flowed in from the first inflow port 30a to the outflow port 30c.
  • the first fluid channel 411 includes a first introduction channel 411a, a first intermediate channel 411b, and an outlet side channel 411d.
  • the first introduction flow path 411a is configured by a bottomed hole extending from the first inflow port 30a along the radial direction RD.
  • the first intermediate flow path 411b is a communication path that communicates with the first introduction flow path 411a, and includes a through hole that extends along the axial direction AD about the valve axis CL1.
  • the outlet-side channel 411d is a communication path that communicates with the first intermediate channel 411b, and is configured by a bottomed hole that extends from the outlet 30c along the radial direction RD.
  • the first intermediate passage 411b is formed with a first valve seat portion 411c with which the seal portion 511a of the first valve member 50 abuts.
  • the 1st valve seat part 411c of this embodiment is comprised by the opening edge part opened in the circular shape which connects the 1st introduction flow path 411a and the exit side flow path 411d.
  • the second fluid channel 412 is a channel that is formed inside the channel forming part 41 and guides the refrigerant that has flowed in from the second inflow port 30b to the outflow port 30c.
  • the second fluid channel 412 includes a second introduction channel 412a, a second intermediate channel 412b, and an outlet side channel 411d.
  • the second introduction flow path 412a is configured by a bottomed hole extending from the second inflow port 30b along the radial direction RD.
  • the second intermediate flow path 412b is a communication path that communicates with the second introduction flow path 412a and the outlet-side flow path 411d, and includes a through hole that extends along the axial direction AD with the valve axis CL1 as the center. Yes.
  • a second valve seat portion 412c with which the seal portion 611a of the second valve member 60 abuts is formed.
  • the 2nd valve seat part 412c of this embodiment is comprised by the opening edge part opened in the circular shape which connects the 2nd introduction flow path 412a and the exit side flow path 411d.
  • the flow rate of the refrigerant flowing through the first fluid channel 411 when the first fluid channel 411 is fully opened is the second fluid flow when the second fluid channel 412 is fully opened. This is less than the flow rate of the refrigerant flowing through the passage 412. For this reason, the first fluid channel 411 is required to adjust the refrigerant flow rate with higher accuracy than the second fluid channel 412.
  • the opening diameter D1 of the first valve seat portion 411c is smaller than the opening diameter D2 of the second valve seat portion 412c.
  • the opening diameter D1 of the first valve seat portion 411c and the opening diameter D2 of the second valve seat portion 412c conversion values obtained by converting the opening sizes of the valve seat portions 411c and 412c into equivalent circle diameters are applied. May be.
  • the 1st valve accommodating part 413 is a site
  • the first valve accommodating portion 413 is configured by a hole formed in the end portion of the flow path forming portion 41 in the axial direction AD.
  • the 1st valve accommodating part 413 is connected to the 1st intermediate flow path 411b so that the 1st valve body part 511 of the 1st valve member 50 can protrude to the 1st intermediate flow path 411b.
  • the second valve accommodating portion 414 is a portion that forms a space for accommodating a second valve support portion 612 of the second valve member 60 described later.
  • the 2nd valve accommodating part 414 is comprised by the hole formed in the edge part on the opposite side to the 1st valve accommodating part 413 in axial direction AD.
  • the 2nd valve accommodating part 414 is connected to the 2nd intermediate flow path 412b so that the 2nd valve body part 611 of the 2nd valve member 60 can protrude to the 2nd intermediate flow path 412b.
  • the closing portion 42 constituting the housing 40 is a member that closes the space formed inside the first valve accommodating portion 413.
  • the blocking part 42 is joined to the flow path forming part 41 so as to be airtight and liquid tight.
  • the connecting portion 43 constituting the housing 40 is a member that closes a space formed inside the second valve accommodating portion 414 and connects the driving portion 70 described later to the housing 40.
  • the connecting portion 43 is formed with a through hole 431 extending along the axial direction AD with the valve shaft center CL1 as the center.
  • the through hole 431 is provided to introduce a part of a rod 71 of the drive unit 70 described later into the housing 40.
  • the housing side groove part 432 which comprises the rotation prevention mechanism 75 mentioned later is formed in the inner peripheral side part facing the outer peripheral side part of the rod 71 in the through-hole 431 of the connection part 43. As shown in FIG.
  • the housing-side groove 432 is formed so as to extend along the axial direction AD with respect to the inner peripheral surface of the through hole 431 facing the rod 71 of the drive unit 70 described later at the connecting portion 43.
  • the connecting portion 43 is provided with an internal gear 433 in which a plurality of arc-shaped internal teeth are formed at a portion where the driving portion 70 is connected. Details of the internal gear 433 in the connecting portion 43 will be described later.
  • the first valve member 50 is disposed so as to face the first valve seat portion 411c formed in the flow passage forming portion 41, and closes the first fluid flow passage 411 when contacting the first valve seat portion 411c. It is a member that opens the first fluid flow path 411 when separating from the seat portion 411c.
  • the first valve member 50 of the present embodiment includes a first valve body portion 511, a first valve support portion 512, and a first biasing member 513.
  • the first valve body portion 511 is composed of a shaft-like member, and is disposed in the first intermediate flow path 411b so that the center thereof coincides with the valve shaft center CL1.
  • the first valve body portion 511 is formed with a seal portion 511a in contact with the first valve seat portion 411c when the first fluid flow path 411 is closed at an outer portion facing the first valve seat portion 411c.
  • the seal portion 511a has a tapered shape that becomes thinner toward the first valve seat portion 411c in the axial direction AD.
  • the first valve body 511 is formed with a rod receiving portion 511b that receives a first pressing portion 712 provided on a rod 71 of the driving unit 70 described later at the distal end portion on the first valve seat portion 411c side. Yes.
  • the rod receiving portion 511b is formed of a bottomed hole that extends along the axial direction AD with the valve shaft center CL1 as the center and is larger than the outer diameter of the first pressing portion 712 of the rod 71.
  • the first fluid channel 411 is closed when the seal portion 511a of the first valve body portion 511 contacts the first valve seat portion 411c. Further, the throttle opening degree of the first fluid channel 411 increases as the distance between the seal portion 511a of the first valve body portion 511 and the first valve seat portion 411c increases. That is, the passage cross-sectional area of the first fluid channel 411 increases as the distance between the seal portion 511a of the first valve body portion 511 and the first valve seat portion 411c increases.
  • the passage cross-sectional area of the first fluid flow path 411 is an area of a cross section perpendicular to the refrigerant flow and is an effective passage cross-sectional area for the refrigerant to flow.
  • the first valve support portion 512 is a guide member that is accommodated in the first valve accommodation portion 413 and supports the first valve body portion 511 so that the first valve body portion 511 is displaced in the axial direction AD.
  • the 1st valve support part 512 of this embodiment is connected with the site
  • a pressure equalizing passage 512a is formed in the first valve support part 512.
  • the pressure equalizing passage 512a introduces the refrigerant flowing through the first fluid flow path 411 into the first valve accommodating portion 413, and causes the pressure of the refrigerant acting on the first valve body portion 511 side and the first valve support portion 512 side.
  • This is a refrigerant passage for equalizing the pressure of the acting refrigerant.
  • the first urging member 513 is housed in the first valve housing portion 413 and is configured by a coil spring or the like that urges the first valve body portion 511 and the first valve support portion 512 so as to close the first fluid flow path 411. It is a biasing member.
  • the first urging member 513 of the present embodiment is arranged so that the urging force that presses the seal portion 511a of the first valve body portion 511 in a direction approaching the first valve seat portion 411c acts on the first valve member 50.
  • the first urging member 513 is arranged so that the urging force acts even when the seal portion 511a of the first valve body portion 511 is in contact with the first valve seat portion 411c. .
  • the second valve member 60 is disposed opposite to the second valve seat portion 412c formed in the flow passage forming portion 41, and closes the second fluid flow passage 412 when contacting the second valve seat portion 412c. It is a member that opens the second fluid flow path 412 when being separated from the second valve seat portion 412c.
  • the second valve member 60 is disposed inside the housing 40 so as to be coaxial with the first valve member 50 described above.
  • the second valve member 60 of the present embodiment includes a second valve body portion 611, a second valve support portion 612, and a second urging member 613.
  • the second valve body portion 611 is composed of a shaft-like member, and is arranged in the second intermediate flow path 412b so that the center thereof coincides with the valve axis CL1.
  • the second valve body portion 611 is formed with a seal portion 611a that comes into contact with the second valve seat portion 412c when the second fluid passage 412 is closed at an outer portion facing the second valve seat portion 412c.
  • the seal portion 611a has a tapered shape that becomes thinner toward the second valve seat portion 412c in the axial direction AD.
  • the second valve body portion 611 is formed with a rod penetration portion 611b that receives a rod 71 of the driving portion 70 described later.
  • the rod penetrating portion 611b is configured by a through hole that extends along the axial direction AD with the valve shaft center CL1 as the center and is larger than the outer diameter of the rod 71.
  • the rod penetrating portion 611b is provided with a seal member 614 composed of an O-ring or the like that suppresses refrigerant leakage from a gap formed between the rod 71 and the rod penetrating portion 611b.
  • the second fluid flow path 412 is closed by the seal portion 611a of the second valve body portion 611 coming into contact with the second valve seat portion 412c. Further, the throttle opening degree of the second fluid channel 412 increases as the distance between the seal portion 611a of the second valve body portion 611 and the second valve seat portion 412c increases. That is, the passage cross-sectional area of the second fluid flow path 412 increases as the distance between the seal part 611a of the second valve body part 611 and the second valve seat part 412c increases.
  • the passage cross-sectional area of the second fluid flow path 412 is an area of a cross section perpendicular to the refrigerant flow and is an effective passage cross-sectional area for the refrigerant to flow.
  • the second valve support portion 612 is a guide member that is accommodated in the second valve accommodation portion 414 and supports the second valve body portion 611 so that the second valve body portion 611 is displaced in the axial direction AD.
  • the 2nd valve support part 612 of this embodiment is connected with the site
  • a pressure equalizing passage 612a is formed in the second valve support portion 612.
  • the pressure equalizing passage 612a introduces the refrigerant flowing through the second fluid passage 412 into the second valve housing portion 414, and causes the pressure of the refrigerant acting on the second valve body portion 611 side and the second valve support portion 612 side. This is a refrigerant passage for equalizing the pressure of the acting refrigerant.
  • the second urging member 613 is housed in the second valve housing portion 414 and is configured by a coil spring or the like that urges the second valve body portion 611 and the second valve support portion 612 so as to close the second fluid flow path 412. It is a biasing member.
  • the second urging member 613 of the present embodiment is arranged so that the urging force that presses the seal portion 611a of the second valve body portion 611 in a direction approaching the second valve seat portion 412c acts on the second valve member 60.
  • the second urging member 613 is arranged so that the urging force acts even when the seal portion 611a of the second valve body portion 611 is in contact with the second valve seat portion 412c. .
  • the drive unit 70 is composed of a direct acting actuator that converts a rotary motion into a linear motion (that is, a slide motion) and outputs the linear motion.
  • the integrated valve 30 of the present embodiment is configured to displace the first valve member 50 and the second valve member 60 in the axial direction of the rod 71 by the drive unit 70.
  • the drive part 70 of this embodiment displaces the 1st valve member 50 and the 2nd valve member 60 in the range used as a 1st valve member adjustment area
  • the first valve member adjustment region is an operation region for adjusting the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel 411 by opening the first fluid channel 411 with the second fluid channel 412 closed.
  • the second valve member adjustment region is an operation region for adjusting the flow rate of the fluid flowing through the second fluid channel 412 by opening the second fluid channel 412 with the first fluid channel 411 closed. Further, the both valve fully closed region is an operation region in which both the first fluid channel 411 and the second fluid channel 412 are closed.
  • the drive unit 70 of the present embodiment includes a rod 71, an electric motor 72, an output shaft 73, a speed reduction mechanism 74, and a rotation prevention mechanism 75 as main components.
  • the rod 71 is a member that displaces the first valve member 50 and the second valve member 60 in the axial direction AD by moving in the axial direction AD.
  • the rod 71 is composed of a rod-shaped member extending along the axial direction AD, and is arranged so that the center thereof coincides with the valve axis CL1.
  • the rod 71 is disposed so as to penetrate both the first intermediate flow path 411b and the second intermediate flow path 412b.
  • a male screw 711 a is formed at a portion on the tip side of a portion that penetrates the through hole 431 of the connecting portion 43, that is, an output side end portion 711 that faces an inner peripheral surface of the output shaft 73 described later. ing.
  • the male screw 711a constitutes a male screw portion that meshes with a female screw 731a formed in a rod receiving hole 731 of the output shaft 73 described later.
  • the rod 71 has a first pressing portion 712 that presses the first valve member 50 at the end opposite to the output side end 711 in the axial direction AD.
  • the first pressing portion 712 is a part that causes the first valve member 50 to apply a pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513.
  • the rod 71 is provided with a second pressing portion 713 that presses the second valve member 60 between the output side end portion 711 and the first pressing portion 712 in the axial direction AD.
  • the second pressing portion 713 is between the portion of the rod 71 facing the rod penetration portion 611b of the second valve body portion 611 and the portion of the first valve body portion 511 facing the rod receiving portion 511b. Is provided.
  • the 2nd press part 713 is a site
  • the second pressing portion 713 is formed in a disc shape so as to protrude in the radial direction RD of the rod 71.
  • a rod-side groove 714 is formed at a portion facing the housing-side groove 432 in the outer peripheral side portion of the rod 71.
  • the rod side groove 714 is formed on the outer peripheral surface of the rod 71 so as to extend along the axial direction AD.
  • a rotation restricting member 715 is disposed in a space formed between the housing side groove 432 and the rod side groove 714.
  • the housing side groove portion 432, the rod side groove portion 714, and the rotation restriction member 715 constitute a rotation prevention mechanism 75 that restricts the rotation of the rod 71 by the rotational driving force of the electric motor 72.
  • the electric motor 72 is a member that generates a rotational driving force when energized. As shown in FIG. 7, the electric motor 72 is connected to the connecting portion 43 of the housing 40.
  • the electric motor 72 of this embodiment is configured by a stepping motor that controls the rotation angle in accordance with an input signal (for example, a pulse signal).
  • the electric motor 72 includes a cover 720, a stator 721, and a rotor 722 as main components.
  • the cover 720 is a member that covers the rotor 722 and is joined to the connection portion 43 of the housing 40 in an air-tight and liquid-tight manner.
  • the cover 720 has a U-shaped cross section in the axial direction AD.
  • the stator 721 is composed of a plurality of coils (not shown), and is a member that generates a rotating magnetic field applied to the rotor 722.
  • the stator 721 is configured to be fed via a wiring (not shown).
  • stator 721 when the stator 721 is disposed inside the cover 720, it is necessary to provide a hole or the like in the cover 720 for passing a wiring for energizing the stator 721. Providing a hole in the cover 720 is not preferable because it causes a decrease in the sealing performance inside the cover 720.
  • the stator 721 is disposed so as to surround the outer peripheral side of the cover 720. That is, in the electric motor 72 of this embodiment, the stator 721 is disposed outside the cover 720 that houses the rotor 722 in a sealed state.
  • the rotor 722 is an annular member that rotates in synchronization with the rotating magnetic field generated by the stator 721.
  • the rotor 722 is disposed inside the cover 720.
  • the rotor 722 is provided with an eccentric shaft 723 that is eccentric with respect to the valve shaft center CL1 at an end portion on the connection portion 43 side.
  • the output shaft 73 is a member that outputs the rotational driving force of the electric motor 72 to the rod 71. As shown in FIG. 8, the output shaft 73 is formed with a rod receiving hole 731 that receives the output side end 711 of the rod 71.
  • the rod receiving hole 731 is a bottomed hole extending along the valve axis CL1.
  • a female screw 731 a is formed in the rod receiving hole 731.
  • the female screw 731 a of this embodiment constitutes a female screw portion that meshes with a male screw 711 a formed at the output side end 711 of the rod 71.
  • the portion of the output shaft 73 in which the rod receiving hole 731 is formed is arranged inside the rotor 722 so that at least a part of the female screw 731 a is located inside the rotor 722. That is, the female screw 731 a is formed at a portion of the output shaft 73 that is located inside the rotor 722.
  • the rod 71 of this embodiment moves in the axial direction AD because the male screw 711a of the rod 71 and the female screw 731a of the output shaft 73 are engaged with each other.
  • the male screw 711 a of the rod 71 and the female screw 731 a of the output shaft 73 constitute a feed screw mechanism 70 a that converts the rotational driving force of the electric motor 72 into the axial thrust of the rod 71.
  • the feed screw mechanism 70a is configured inside the rotor 722 of the electric motor 72, and the feed screw mechanism 70a and the electric motor 72 do not overlap in the axial direction AD. Yes.
  • the output shaft 73 is connected to the eccentric shaft 723 of the rotor 722 via a reduction gear 740 as shown in FIGS.
  • a disc-shaped flange portion 732 extending in the radial direction RD is formed at the end portion on the coupling portion 43 side in the axial direction AD.
  • a plurality of rotation transmission pins 732 a are formed in the flange portion 732 so as to protrude in the opposite direction to the connecting portion 43 in the axial direction AD.
  • the rotation transmission pin 732a of this embodiment is disposed outside the rotor 722 so as not to overlap the rotor 722 in the axial direction AD of the rod 71.
  • the rotation transmission pin 732 a of the present embodiment is disposed so as to overlap the eccentric shaft 723 of the rotor 722 in the radial direction RD of the rod 71.
  • the reduction gear 740 is a member that constitutes a reduction mechanism 74 that reduces the rotational output from the electric motor 72 and transmits it to the output shaft 73 together with the internal gear 433 of the connecting portion 43.
  • the housing 40 has an internal gear 433 formed inside a portion that covers the outer peripheral side of the rotor 722, and a plurality of external teeth that mesh with the internal teeth of the internal gear 433 on the outer peripheral side. And an external gear 742.
  • the speed reduction mechanism 74 is configured outside the rotor 722 of the electric motor 72, and the speed reduction mechanism 74 and the electric motor 72 do not overlap in the axial direction AD.
  • the external gear 742 of the speed reduction mechanism 74 is configured with a gear having an outer diameter larger than that of the rotor 722 and an inner diameter larger than the outer diameter of the eccentric shaft 723 of the rotor 722.
  • the female screw 731a of the output shaft 73, the eccentric shaft 723 of the rotor 722, the internal gear 433 and the external gear 742 of the speed reduction mechanism 74 are overlapped with each other in the radial direction RD of the rod 71. Is arranged.
  • the reduction gear 740 has a through hole 741 into which the eccentric shaft 723 is fitted at the center of the axis CL ⁇ b> 2 of the eccentric shaft 723. Further, the reduction gear 740 is provided with an external gear 742 having a plurality of arc-shaped external teeth formed on the outside.
  • the external gear 742 and the internal gear 433 of the present embodiment have a tooth shape formed by a cycloid curve, and the external gear 742 and the internal gear 433 are engaged with each other.
  • the external gear 742 of the present embodiment is configured with a gear having the number of external teeth one less than the number of teeth of the internal gear 433. Further, the reduction gear 740 has a pin hole 743 formed at a portion corresponding to the rotation transmission pin 732a and having a diameter larger than the outer diameter of the rotation transmission pin 732a. The rotation component of the reduction gear 740 is transmitted to the output shaft 73 via a rotation transmission pin 732 a fitted in the pin hole 743.
  • the first flow rate control unit 301 of the integrated valve 30 shown in FIG. 1 includes the first fluid flow path 411 of the flow path forming unit 41, the first valve member 50, and the drive unit 70.
  • the second flow rate control unit 302 includes the second fluid channel 412, the second valve member 60, and the driving unit 70 of the channel forming unit 41. Therefore, the integrated valve 30 of this embodiment has a configuration in which the first flow rate control unit 301 and the second flow rate control unit 302 share the drive unit 70.
  • the operation of the integrated valve 30 will be described.
  • the first valve member 50 and the second valve member 60 are displaced by the rod 71 moving in the axial direction AD by the rotational driving force of the electric motor 72 of the drive unit 70.
  • the rotor 722 rotates by a predetermined angle by the rotating magnetic field generated in the stator 721. At this time, the eccentric shaft 723 of the rotor 722 revolves around the valve shaft center CL1.
  • the reduction gear 740 connected to the eccentric shaft 723 of the rotor 722 revolves around the valve shaft center CL1 together with the eccentric shaft 723 in a state where the external gear 742 is engaged with the internal gear 433 of the connecting portion 43.
  • the number of teeth of the external gear 742 is smaller than the number of teeth of the internal gear 433. Specifically, in the present embodiment, the number of teeth of the external gear 742 is one less than the number of teeth of the internal gear 433.
  • the internal gear 433 is a fixed gear provided in the connecting portion 43.
  • the reduction gear 740 not only revolves but also rotates while greatly reducing the rotational output of the rotor 722.
  • the external gear 742 of the reduction gear 740 rotates according to the difference between the number of internal teeth and the number of external teeth when revolving in synchronization with the eccentric portion 723 of the rotor 722.
  • the rotation component of the reduction gear 740 is transmitted to the output shaft 73 via the rotation transmission pin 732a, whereby the output shaft 73 rotates.
  • the integrated valve 30 of the present embodiment changes the amount of movement of the rod 71 in accordance with the rotation angle of the electric motor 72, so that the first valve member adjustment region, the both valve fully closed region, And it can be set to the range used as the 2nd valve member adjustment field.
  • the position of the rod 71 at the position where the rod 71 fully opens the first fluid flow path 411 is set as a reference position, and the distance from the reference position is set as the movement amount of the rod 71.
  • the rod 71 moves from the position shown in FIG. 6 in the direction approaching the closing portion 42 side, whereby the first pressing portion 712 of the rod 71 is moved to the first valve member 50. Abut. Then, a pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513 acts on the first valve member 50. Thereby, the seal part 511a of the first valve body part 511 is separated from the first valve seat part 411c, and the first fluid flow path 411 is opened.
  • the second pressing portion 713 of the rod 71 is separated from the second valve member 60 in the range that becomes the first valve member adjustment region. For this reason, the pressing force that opposes the urging force of the second urging member 613 does not act on the second valve member 60. Thereby, the seal portion 611a of the second valve body portion 611 comes into contact with the second valve seat portion 412c, and the second fluid channel 412 is closed.
  • the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel 411 is adjusted with the first fluid channel 411 opened with the second fluid channel 412 closed. Will be.
  • the rod 71 moves to the position shown in FIG. 6, whereby the first pressing portion 712 of the rod 71 is separated from the first valve member 50 and the first of the rod 71 is moved.
  • the two pressing portions 713 are separated from the second valve member 60. Therefore, the pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513 does not act on the first valve member 50, and the urging force of the second urging member 613 against the second valve member 60. The pressing force does not work.
  • the seal portion 511a of the first valve body portion 511 contacts the first valve seat portion 411c, and the seal portion 611a of the second valve body portion 611 contacts the second valve seat portion 412c, so that the first fluid flow Both the channel 411 and the second fluid channel 412 are closed.
  • both the first fluid flow path 411 and the second fluid flow path 412 are in a closed state in the range where both valves are fully closed.
  • the rod 71 moves to the direction approaching the connection part 43 side from the position shown in FIG. 6, and the 2nd press part 713 of the rod 71 moves to the 2nd valve member 60. Abut. A pressing force that opposes the urging force of the second urging member 613 acts on the second valve member 60. Accordingly, the seal portion 611a of the second valve body portion 611 is separated from the second valve seat portion 412c, and the second fluid flow path 412 is opened.
  • the first pressing portion 712 of the rod 71 is separated from the first valve member 50 in the range that becomes the second valve member adjustment region. For this reason, the pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513 does not act on the first valve member 50. As a result, the seal portion 511a of the first valve body portion 511 comes into contact with the first valve seat portion 411c, and the first fluid flow path 411 is closed.
  • the flow rate of the fluid flowing through the second fluid flow channel 412 is adjusted with the second fluid flow channel 412 opened with the first fluid flow channel 411 closed. Will be.
  • the integrated valve 30 of the present embodiment described above has the feed screw mechanism 70a that converts the rotational driving force of the electric motor 72 into the thrust in the axial direction AD of the rod 71, and the rotation of the rod 71 by the rotational driving force of the electric motor 72.
  • An anti-spinning mechanism 75 for regulating is provided.
  • the feed screw mechanism 70a is configured by the male screw 711a and the female screw 731a provided on the rod 71 and the output shaft 73 and the rotation of the rod 71 is regulated by the rotation preventing mechanism 75, the rod 71 Power loss due to rotation can be suppressed. That is, according to the integrated valve 30 of the present embodiment, the power transmission efficiency when the valve members 50 and 60 are displaced by the drive unit 70 is higher than the configuration in which the rod 71 moves in the axial direction AD while rotating. It becomes possible to improve.
  • the rotation prevention mechanism 75 includes a housing side groove 432, a rod side groove 714, and a rotation restricting member 715. According to this, even if the rotational driving force of the electric motor 72 acts on the rod 71 via the output shaft 73, the rotation of the rod 71 can be reliably prevented.
  • the integrated valve 30 of the present embodiment has a configuration in which the rotation restricting member 715 is disposed between the groove portions 432 and 714 provided in both the housing 40 and the rod 71, so that the rod 71 in the integrated valve 30. It is possible to suppress an increase in the physique in the radial direction RD.
  • the integrated valve 30 of this embodiment includes a speed reduction mechanism 74 that decelerates the rotational output from the electric motor 72 and transmits it to the output shaft 73. As described above, if the electric motor 72 and the output shaft 73 are connected via the speed reduction mechanism 74, the displacement amount of each valve member 50, 60 corresponding to the rotational driving force of the electric motor 72 is reduced. The accuracy of refrigerant flow control by the valve members 50 and 60 can be improved.
  • the speed reduction mechanism 74 has an external gear 742 having a plurality of arc-shaped external teeth formed on the outer peripheral side, and a plurality of arc-shaped internal teeth that mesh with the external teeth of the external gear 742.
  • the internal gear 433 is included.
  • the actuator of the integrated valve 30 of the present embodiment has a configuration in which the internal gear 433 and the external gear 742 constituting the speed reduction mechanism 74 are arranged on the outer peripheral side of the rotor 722. According to this, since the speed reduction mechanism 74 and the rotor 722 are arranged so as not to overlap with each other in the axial direction AD, the size of the driving unit 70 in the axial direction AD can be reduced.
  • the inner diameter of the internal gear 433 and the outer diameter of the external gear 742 can be increased. Therefore, compared to a configuration in which force is transmitted at a small diameter position like a planetary gear, The force acting on each tooth when transmitting rotational torque is reduced.
  • the physique of the speed reduction mechanism 74 in the axial direction AD can be reduced.
  • the reduction gear mechanism 74 of this embodiment can comprise the internal gear 433 and the external gear 742 with resin with low intensity
  • the rotation transmission pin 732a is arranged outside the rotor 722 so as not to overlap the rotor 722 in the axial direction AD of the rod 71. This makes it possible to reduce the size of the actuator in the axial direction AD.
  • the internal thread 731a of the output shaft 73, the eccentric shaft 723 of the rotor 722, the internal gear 433 and the external gear 742 of the speed reduction mechanism 74 overlap each other in the radial direction RD of the rod 71.
  • the physique in the axial direction AD in the actuator can be sufficiently reduced in size.
  • the stator 721 of the electric motor 72 is disposed outside the cover 720 that houses the rotor 722 in a sealed state.
  • the stator 721 is disposed outside the cover 720, it is possible to prevent the sealing performance inside the cover 720 from being deteriorated due to the wiring connected to the stator 721 or the like.
  • the electric motor 72 is constituted by a stepping motor.
  • Stepping motors can be controlled in open loop without the need for sensors, and can be realized with a simple structure with fewer parts than servo motors that require feedback encoders. For this reason, the stepping motor is particularly suitable as the electric motor 30 of the actuator of the present disclosure.
  • the actuator of the integrated valve 30 of this embodiment includes the rotation prevention mechanism 74, even if the rotational driving force of the electric motor 72 acts on the rod 71 via the output shaft 73, the rod 71 rotates. It can be surely prevented.
  • the integrated valve 30 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the seal portion 511c that contacts the first valve seat portion 411c of the first valve member 50 has a spherical shape.
  • the integrated valve 30 is configured such that when the first fluid channel 411 is fully opened, the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel 411 is when the second fluid channel 412 is fully opened. This is applied to the refrigeration cycle 10 in which the flow rate of the fluid flowing through the second fluid flow path 412 is less.
  • the error in the throttle opening degree of the first fluid channel 411 has a greater influence on the flow rate than the second fluid channel 412. For this reason, high accuracy is easily required for flow rate adjustment in the first fluid flow path 411.
  • the seal portion 511c of the first valve body portion 511 of the first valve member 50 has a spherical shape.
  • part corresponding to the seal part 511c in the 1st valve seat part 411c becomes a cone shape by C chamfering so that it may be in line contact with the seal part 511c.
  • part corresponding to the seal part 511c in the 1st valve seat part 411c should just be a shape where the seal part 511c and the 1st valve seat part 411c contact, for example, it may become a cylindrical shape. Good.
  • the first valve body portion 511 and the seal portion 511c are configured as separate members. And about the seal
  • the sealing performance of the first valve member 50 can be ensured even if the shaft portion of the seal portion 511c is displaced.
  • refrigerant leakage when the first fluid channel 411 is fully closed can be suppressed, and the accuracy of flow rate adjustment in the first fluid channel 411 can be improved.
  • the seal portion 511c of the first valve member 50 has a spherical shape
  • the degree of change in the refrigerant flow rate with respect to the throttle opening between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c increases. There is a trade-off that it will pass.
  • the first fluid flow path 411 has a low flow rate close to the first valve body part 511 of the first valve member 50 in the flow path from the first inflow port 30a to the first valve seat part 411c.
  • a clearance portion 515 is provided. Specifically, the low clearance part 515 is set between the outer wall of the guide part 514 of the first valve body part 511 and the inner wall of the first intermediate flow path 411b.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state in which the first valve body portion 511 is in contact with the first valve seat portion 411c.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state where the first valve body portion 511 is slightly separated from the first valve seat portion 411c.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which the first valve body portion 511 is significantly separated from the first valve seat portion 411c.
  • the flow path length of the low clearance portion 515 is shortened by the amount of displacement ⁇ 1 of the first valve body portion 511. That is, when the first valve body portion 511 is displaced from the state shown in FIG. 12 to the state shown in FIG. 13, the flow path length of the low clearance portion 515 is changed from L to L ⁇ 1.
  • the flow path length of the low clearance portion 515 is shortened by the displacement amount ⁇ 2 of the first valve body portion 511. . That is, when the first valve body portion 511 is displaced from the state shown in FIG. 12 to the state shown in FIG. 14, the flow path length of the low clearance portion 515 is changed from L to L ⁇ 2.
  • the displacement amount ⁇ 2 is larger than the displacement amount ⁇ 1 ( ⁇ 2> ⁇ 1).
  • the low clearance portion 515 has a flow path length that decreases as the first valve body portion 511 moves away from the first valve seat portion 411c, and the first valve body portion 511 has the first valve seat portion 411c.
  • the length of the flow path is increased as the distance approaches. That is, the low clearance portion 515 has a flow resistance that decreases as the first valve body portion 511 moves away from the first valve seat portion 411c, and as the first valve body portion 511 approaches the first valve seat portion 411c.
  • the flow path resistance is increased.
  • the low clearance portion 515 has a flow resistance of the low clearance portion 515 between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c in a low flow rate region in which the flow rate of the first fluid flow path 411 is adjusted to a predetermined flow rate or less. Is set to be smaller than the distribution resistance.
  • the low clearance portion 515 is configured such that the flow resistance of the low clearance portion 515 causes the first valve member 50 and the first valve seat portion to flow in a high flow rate region where the flow rate of the first fluid flow path 411 is adjusted to a flow rate greater than a predetermined flow rate. It is set so as to be larger than the flow resistance between 411c and 411c.
  • FIG. 15 shows changes in the flow rate of the first fluid flow path 411 with respect to the flow path length of the low clearance part 515 when the first valve member 50 is displaced, and the first valve member 50 and the first valve seat part 411c. 6 is a trial calculation result obtained by individually calculating a change in the flow rate of the first fluid flow path 411 with respect to the throttle opening degree between and.
  • the alternate long and short dash line shown in FIG. 15 indicates the change in the flow rate of the first fluid flow path 411 with respect to the throttle opening between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c.
  • a two-dot chain line shown in FIG. 15 indicates a change in the flow rate of the first fluid flow path 411 with respect to the flow path length of the low clearance portion 515.
  • the degree of change in the flow rate of the first fluid flow path 411 with respect to the flow path length of the low clearance portion 515 is related to the throttle opening between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411 c.
  • the degree of change in the flow rate of the first fluid channel 411 is smaller.
  • the flow rate of the refrigerant flowing through the low clearance portion 515 is larger than the flow rate of the refrigerant flowing between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c. It has become.
  • the flow rate of the refrigerant flowing through the low clearance portion 515 is less than the flow rate of the refrigerant flowing between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c. It has become.
  • the flow rate of the first fluid channel 411 changes as indicated by the solid line in FIG. 15. That is, in the low flow rate region of the first valve member adjustment region, the flow rate of the first fluid flow path 411 changes according to the throttle opening between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c. On the other hand, in the high flow rate region of the first valve member adjustment region, the flow rate of the first fluid channel 411 changes according to the channel length of the low clearance portion 515.
  • the shape of the seal portion 511c of the first valve member 50 is a spherical shape, the sealing performance in the first valve member 50 can be ensured even if axial misalignment or the like occurs. As a result, refrigerant leakage when the first fluid channel 411 is fully closed can be suppressed.
  • the first fluid flow path 411 is provided with a low clearance portion 515.
  • the flow resistance of the low clearance portion 515 is set to be smaller than the flow resistance between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c.
  • the flow resistance of the low clearance portion 515 is set to be larger than the flow resistance between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c.
  • the flow rate of the refrigerant can be finely adjusted by the low clearance portion 515. It becomes.
  • the refrigerant flow rate adjustment in the first fluid flow path 411 can be performed with high accuracy.
  • the integrated valve 30 of the present embodiment is different from the second embodiment in that the seal portion 511d in the first valve body portion 511 has a flat shape.
  • the seal portion 511d of the first valve body portion 511 of the first valve member 50 has a flat shape and corresponds to the seal portion 511d in the first valve seat portion 411c.
  • the part is also flat.
  • the first valve body portion 511 and the seal portion 511d are configured as separate members. And about the seal
  • the low clearance part 515 is provided in the 1st fluid flow path 411 similarly to 2nd Embodiment. For this reason, even if it becomes difficult to adjust the flow rate of the refrigerant only between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c, the flow rate of the refrigerant can be finely adjusted by the low clearance portion 515. .
  • the integrated valve 30 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the amount of movement of the rod 71 with respect to the rotation angle of the electric motor 72 can be changed in the range of the second valve body adjustment region.
  • the integrated valve 30 Since the flow rate error becomes large when the throttle opening is small, the integrated valve 30 is controlled at a low speed when the throttle opening is small, and at a high speed until it is fully opened when the throttle opening is increased to some extent. May be required.
  • the opening diameter D1 of the first valve seat portion 411c is smaller than the opening diameter D2 of the second valve seat portion 412c, as in the first embodiment.
  • the flow rate through the first fluid channel 411 is smaller than the flow rate through the second fluid channel 412. For this reason, it is desirable to control the throttle opening between the first valve member 50 and the first valve seat portion 411c at a low speed.
  • the throttle opening between the second valve member 60 and the second valve seat portion 412c is in the range of the high flow rate region where the flow rate of the fluid flowing through the second fluid flow path 412 is higher than the predetermined flow rate. It is desirable to control at high speed until fully open.
  • the integrated valve 30 of this embodiment has a second degree of increase in the amount of movement of the rod 71 with respect to the rotation angle of the electric motor 72 in the high flow rate region in the second valve member adjustment region.
  • the configuration is larger than the low flow rate region in the valve member adjustment region.
  • the rod 71 of the present embodiment has a cylindrical shape so as to surround the main shaft portion 710 provided with the first pressing portion 712 and the second pressing portion 713 and the outer peripheral side of the main shaft portion 710. It is comprised by the cylindrical part 718 formed in this.
  • the diameter of the main shaft portion 710 of the rod 71 is larger than that of the output-side end portion 716 having a first male screw 716a formed on the outer peripheral side at a portion facing the inner peripheral surface of the output shaft 73 and the output-side end portion 716.
  • the reduced diameter portion 717 is reduced.
  • a first male screw 716a formed on the main shaft portion 710 constitutes a male screw portion that meshes with a first female screw 731b formed in a rod receiving hole 731A of the output shaft 73 described later.
  • the reduced diameter portion 717 is a portion that supports the cylindrical portion 718 so as to be slidable in the axial direction AD.
  • a reduced diameter side groove portion 717a extending along the axial direction AD is formed at a portion facing the tubular portion 718.
  • the cylindrical portion 718 is a member that contacts the main shaft portion 710 in the axial direction AD of the rod 71 and displaces the main shaft portion 710 in the axial direction of the rod AD.
  • the cylindrical portion 718 has an inner peripheral diameter larger than an outer peripheral diameter of the reduced diameter portion 717 so as to abut on a step portion formed between the output side end portion 716 of the main shaft portion 710 and the reduced diameter portion 717.
  • the outer diameter of the output side end 716 is smaller.
  • the cylindrical portion 718 has a second male screw 718 a formed on the outer peripheral side portion facing the inner peripheral surface of the output shaft 73.
  • the second male screw 718a constitutes a male screw portion that meshes with a second female screw 731c formed in a rod receiving hole 731A of the output shaft 73 described later.
  • cylindrical portion 718 has a cylindrical groove portion 718b formed in an inner peripheral portion facing the reduced diameter side groove portion 717a.
  • the cylinder side groove portion 718 b is formed to extend along the axial direction AD of the rod 71.
  • a regulating member 718c for restricting the rotation of the cylindrical part 718 is arranged.
  • the cylindrical portion 718 is prevented from rotating together with the output shaft 73 by the reduced diameter side groove portion 717a, the cylinder side groove portion 718b, and the regulating member 718c.
  • the output shaft 73 of this embodiment is formed with an output side end 716 of the main shaft portion 710 and a rod receiving hole 731A for receiving the cylindrical portion 718.
  • the rod receiving hole 731A of the present embodiment is configured by a through hole extending along the valve axis CL1.
  • the rod receiving hole 731A of the present embodiment is formed with a first female screw 731b and a second female screw 731c that are set to different screw pitches.
  • the first female screw 731b constitutes a female screw portion that meshes with the first male screw 716a formed at the output side end portion 716 of the main shaft portion 710.
  • the first feed screw mechanism 70a is configured by the first male screw 716a and the first female screw 731b.
  • the first feed screw mechanism 70a applies the rotational driving force of the electric motor 72 to the rod 71 by meshing the first male screw 716a and the first female screw 731b in a range that becomes a high flow rate region of the second valve member adjustment region. Is converted into thrust in the axial direction AD.
  • the second female screw 731c constitutes a female screw portion that meshes with a second male screw 718a formed in the cylindrical portion 718.
  • the second male screw 718a and the second female screw 731c constitute the second feed screw mechanism 70b.
  • the second feed screw mechanism 70b includes a second male screw 718a and a second female screw 731c in a range that is a low flow rate region of the first valve member adjustment region, the both valve fully closed region, and the second valve member adjustment region. ,
  • the rotational driving force of the electric motor 72 is converted into a thrust force in the axial direction AD of the rod 71.
  • the first male screw 716a and the first female screw 731b of this embodiment have a larger screw pitch than the second male screw 718a and the second female screw 731c.
  • the first male screw 716a and the first female screw 731b are within a range that is a low flow rate region of the first valve member adjustment region, the both valve fully closed region, and the second valve member adjustment region.
  • a third biasing member 76 that biases the main shaft portion 710 so as not to mesh is provided.
  • the third urging member 76 is disposed between the end portion of the main shaft portion 710 opposite to the first pressing portion 712 and the cover 720.
  • the degree of increase in the amount of movement of the rod 71 with respect to the rotation angle of the electric motor 72 in the high flow rate region of the second valve member adjustment region is compared with the low flow rate region of the second valve member adjustment region. Is getting bigger.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the integrated valve 30 in the plot A1 shown in FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the integrated valve 30 in the plot A2 shown in FIG.
  • FIG. 22 is a sectional view of the integrated valve 30 in the plot A3 shown in FIG.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the integrated valve 30 in the plot A4 shown in FIG.
  • the main shaft portion 710 of the rod 71 approaches the closing portion 42 side as shown in FIG. 20 due to the engagement of the second male screw 718a and the second female screw 731c. Move to. Then, the first pressing portion 712 of the main shaft portion 710 contacts the first valve member 50, and a pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513 acts on the first valve member 50.
  • the seal portion 511a of the first valve body portion 511 is separated from the first valve seat portion 411c, and the first fluid channel 411 is opened.
  • the second pressing portion 713 of the main shaft portion 710 is separated from the second valve member 60. For this reason, the pressing force that opposes the urging force of the second urging member 613 does not act on the second valve member 60. Thereby, the seal portion 611a of the second valve body portion 611 comes into contact with the second valve seat portion 412c, and the second fluid channel 412 is closed.
  • the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel 411 is adjusted with the first fluid channel 411 opened with the second fluid channel 412 closed. Will be.
  • the main shaft portion 710 moves from the position shown in FIG. 20 to the position shown in FIG. 21 due to the meshing of the second male screw 718a and the second female screw 731c. Then, the first pressing portion 712 is separated from the first valve member 50, and the second pressing portion 713 is separated from the second valve member 60. Therefore, the pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513 does not act on the first valve member 50, and the urging force of the second urging member 613 against the second valve member 60. The pressing force does not work.
  • the seal portion 511a of the first valve body portion 511 contacts the first valve seat portion 411c, and the seal portion 611a of the second valve body portion 611 contacts the second valve seat portion 412c, so that the first fluid flow Both the channel 411 and the second fluid channel 412 are closed.
  • both the first fluid flow path 411 and the second fluid flow path 412 are in a closed state in the range where both valves are fully closed.
  • the main shaft portion 710 is moved from the position shown in FIG. 21 to the position shown in FIG. 22 due to the engagement of the second male screw 718a and the second female screw 731c. To do. Then, the second pressing portion 713 of the main shaft portion 710 contacts the second valve member 60, and a pressing force that opposes the urging force of the second urging member 613 acts on the second valve member 60. Accordingly, the seal portion 611a of the second valve body portion 611 is separated from the second valve seat portion 412c, and the second fluid flow path 412 is opened.
  • first pressing portion 712 of the main shaft portion 710 is separated from the first valve member 50 in a range that becomes the second valve member adjustment region. For this reason, the pressing force that opposes the urging force of the first urging member 513 does not act on the first valve member 50. As a result, the seal portion 511a of the first valve body portion 511 comes into contact with the first valve seat portion 411c, and the first fluid flow path 411 is closed.
  • the fluid flowing through the second fluid channel 412 with the second fluid channel 412 opened with the first fluid channel 411 closed. Will be adjusted.
  • the first male screw 716a and the first female screw 731b have a larger screw pitch than the second male screw 718a and the second female screw 731c. For this reason, in the high flow rate region of the second valve member adjustment region, the degree of increase in the amount of movement of the rod 71 with respect to the rotation angle of the electric motor 72 is greater than in the low flow rate region of the second valve member adjustment region. As a result, the seal portion 611a of the second valve body portion 611 is largely separated from the second valve seat portion 412c, whereby the flow rate of the refrigerant flowing through the second fluid flow path 412 increases.
  • the main shaft portion 710 moves as the first male screw 716a and the first female screw 731b mesh with each other, and the second male screw 718a and the second female screw 718a move.
  • the cylindrical portion 718 also moves by meshing with the screw 731c.
  • the first male screw 716a and the first female screw 731b have a larger screw pitch than the second male screw 718a and the second female screw 731c. For this reason, the main shaft portion 710 and the cylindrical portion 718 move in a state where the contact between the main shaft portion 710 and the cylindrical portion 718 is released in a range that is a high flow rate region of the second valve member adjustment region. That is, the main shaft portion 710 and the cylindrical portion 718 move in a state where the pressing force from the cylindrical portion 718 does not act on the main shaft portion 710 in the range of the high flow rate region of the second valve member adjustment region. become.
  • the rotational driving force of the electric motor 72 is reduced by the engagement of the second male screw 718a and the second female screw 731c having a small screw pitch in the range of the low flow rate region of the second valve body adjustment region. It is set as the structure converted into the thrust of axial direction AD.
  • the rotational driving force of the electric motor 72 is reduced by the engagement of the first male screw 716a and the first female screw 731b having a large screw pitch in the range of the high flow rate region of the second valve body adjustment region. It is set as the structure converted into the thrust of axial direction AD.
  • the first male screw 716a of the main shaft portion 710 and the first female screw 731b of the output shaft 73 start to mesh with each other at the timing of transition from the low flow region to the high flow region. It is.
  • the first male screw 716a of the main shaft portion 710 and the first female screw 731b of the output shaft 73 correspond to the timing of shifting from the low flow region to the high flow region.
  • the timing to start meshing may be delayed.
  • the main shaft portion 710 and the cylindrical portion 718 are in contact with each other at the timing of shifting from the low flow rate region to the high flow rate region in the second valve body adjustment region. Therefore, if the first male screw 716a is not engaged with the first female screw 731b, the main shaft portion 710 is moved by the pressing force from the cylindrical portion 718, and the first male screw 716a and the first female screw 731b are crushed. There is a concern that
  • an elastic member 719 configured to be elastically deformable is disposed in a portion of the main shaft portion 710 that contacts the cylindrical portion 718.
  • the elastic member 719 functions as a buffer member that reduces the pressing force when an excessive pressing force is applied to the main shaft portion 710 from the cylindrical portion 718.
  • an elastic washer having a through hole penetrating in the axial direction AD is employed as the elastic member 719.
  • the elastic member 719 is not limited to an elastic washer, and other members may be employed.
  • the elastic member 719 is interposed between the main shaft portion 710 and the cylindrical portion 718. According to this, even if an excessive pressing force acts on the main shaft portion 710 from the cylindrical portion 718, the pressing force can be reduced by the elastic member 719. For this reason, it becomes possible to prevent the first male screw 716a and the first female screw 731b from being crushed due to excessive pressing force from the cylindrical portion 718 with respect to the main shaft portion 710.
  • the drive unit 70 that is an actuator has the two inlets 30a and 30b and the one outlet 30c, and the integrated valve 30 that controls the flow rate of the fluid flowing in from the one inlet 30a and 30b.
  • the example applied to is demonstrated, it is not limited to this. That is, the application target of the drive unit 70 in each of the above-described embodiments does not depend on the number of inflow ports and the number of outflow ports of the flow control valve.
  • the drive unit 70 described in each of the above-described embodiments includes the valve member 120 in the flow rate control valve 100 in which the single inlet 111 and the outlet 112 are formed with respect to the housing 110. It can be used as a driving means.
  • the flow control valve 100 configured as described above includes the same actuator as the drive unit 70 described in the first embodiment, the physique of the axial direction AD is similar to the drive unit 70 of the first embodiment. It is possible to reduce the size.
  • the electric flow control valve in which the male screw portion is provided on the rod 71 side and the female screw portion is provided on the output shaft 73 side has been described. It is not limited.
  • the feed screw mechanisms 70a and 70b may be configured, for example, such that a female screw portion is provided on the rod 71 side and a male screw portion is provided on the output shaft 73 side.
  • the present invention is not limited to this.
  • the rotation prevention mechanism 75 can be realized, for example, by providing a pin projecting in the radial direction RD on one member of the rod 71 and the housing 40 and providing a groove corresponding to the pin of one member on the other member. .
  • the present invention is not limited to this, and the speed reduction mechanism 74 may not be provided. Further, the speed reduction mechanism 74 may be constituted by a planetary gear or the like.
  • the present invention is not limited to this.
  • a servo motor may be employed as the electric motor 72 of the drive unit 70.
  • the integrated valve 30 may be applied to a refrigeration cycle used for an air conditioner other than a vehicle, a water heater, or the like. Further, the integrated valve 30 is not limited to the refrigeration cycle, and may be applied to, for example, a cooling water circuit.
  • the drive unit 70 that is an actuator is applied to a device that controls the flow rate of the fluid.
  • the present invention is not limited to this.
  • the application target of the drive unit 70 that is an actuator can be applied to a device other than the device that controls the flow rate of the fluid.
  • the actuator is configured such that the female screw 731a of the output shaft 73, the eccentric shaft 723 of the rotor 722, the internal gear 433 and the external gear 742 of the speed reduction mechanism 74 overlap each other in the radial direction RD of the rod 71.
  • the present invention is not limited to this.
  • the actuator may be arranged such that the eccentric shaft 723 of the rotor 722 and the female screw 731a of the output shaft 73 do not overlap with each other in the radial direction RD of the rod 71.
  • the actuator is preferably arranged outside the rotor 722 so that the rotation transmission pin 732a does not overlap the rotor 722 in the axial direction AD of the rod 71. It is not limited.
  • the actuator may be arranged such that the rotation transmission pin 732 a and the eccentric shaft 723 of the rotor 722 overlap in the axial direction AD of the rod 71.
  • the stator 721 may be disposed inside the cover 720.
  • the stator 721 may be connected to an external wiring or the like via a hermetic connector having excellent airtightness and liquid tightness.
  • the electric flow control valve is configured so that the flow rate of the fluid flowing through the first fluid channel when the first fluid channel is fully opened.
  • the present invention is applied to an apparatus in which the flow rate of the fluid flowing through the second fluid channel when the second fluid channel is fully opened is smaller.
  • a flow path from the first inflow port to the first valve seat part is provided with a low clearance part close to the first valve member.
  • the low clearance portion has a flow path length of the low clearance portion that decreases as the first valve member moves away from the first valve seat portion, and a low clearance portion that decreases as the first valve member approaches the first valve seat portion.
  • the flow path length of the part is configured to be long.
  • the flow resistance of the fluid in the low clearance portion is the first valve member and the first valve seat portion. It is also small due to fluid flow resistance between the two. Further, in the first valve member adjustment region, the flow resistance of the fluid in the low clearance portion is the first valve member and the first valve seat in a range that is a high flow rate region in which the fluid flow rate is adjusted to a flow rate higher than a predetermined flow rate. It is larger than the flow resistance of the fluid between the parts.
  • the seal portion that contacts the first valve seat portion of the first valve member has a spherical shape.
  • the seal portion that contacts the first valve seat portion of the first valve member has a flat shape.
  • sticker part of a 1st valve member has a flat shape as for the 1st valve seat part.

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Abstract

アクチュエータ(70)は、ロッド(71)、通電により回転駆動力を発生さえる電動モータ(72)、電動モータの回転駆動力をロッドに出力する出力軸(73)、送りネジ機構(70a、70b)、および自転防止機構(75)を備える。送りネジ機構は、出力軸およびロッドのうち、一方の部材に設けられた雌ネジ部(731a~731c)、および他方の部材に設けられて雌ネジ部と噛み合う雄ネジ部(711a、716a、718a)で構成される。自転防止機構は、電動モータの回転駆動力によるロッドの回転を規制するように構成されている。

Description

電動式流量制御弁、アクチュエータ 関連出願への相互参照
 本出願は、2015年8月27日に出願された日本出願番号2015-168145号に基づくものであって、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、2つの流入口および1つの流出口を有し、一方の流入口から流入した流体の流量を制御する電動式流量制御弁、およびアクチュエータに関する。
 この種の流量制御弁として、2つの流入路から流出路に臨む開口部に、対向する2つの弁体を設け、電気的駆動装置によりスラスト方向に駆動する弁軸によって、各弁体を単独で変位させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
 この特許文献1に記載の流量制御弁は、電気的駆動装置としてギアードモータを用いると共に、弁軸とハウジング側に固定したプラグにネジ部を構成し、ギアードモータの正逆回転を2つの歯車を介して弁軸を回転しつつスラスト駆動させる構成を採用している。
特開平05-215258号公報
 ところで、特許文献1に記載された流量制御弁の駆動部の如く、弁軸であるロッドを回転しつつスラスト駆動させる構成では、ロッドが回転する分、ロッドをスラスト駆動する際にモータ側の動力が余分に必要となってしまう。
 また、ロッドが回転しながらスラスト駆動する構成では、ロッドが弁部材を押し上げる際に、ロッドと弁部材との間に摩擦ロスが生ずる。このことは、モータ側に必要とされる動力の増加を招く要因となることから好ましくない。
 このように、特許文献1に記載の流量制御弁の如く、ロッドが回転しながらスラスト駆動する構成では、駆動部によって各弁部材を変位させる際の動力の伝達効率が悪いといった課題がある。
 また、特許文献1に記載された流量制御弁は、ロッドの軸方向の一端側に設けられたアクチュエータによってロッドを駆動する構成となっており、軸方向の体格が大きくなってしまう。このため、アクチュエータの小型化が望まれている。なお、アクチュエータの小型化は、流量制御弁に限らず、他の機器においても要求される課題である。
 本開示は、駆動部によって弁部材を変位させる際の動力の伝達効率を向上させることが可能な電動式流量制御弁を提供することを1つの目的とする。
 本開示は、軸方向の体格の小型化を図ることが可能なアクチュエータを提供することを別の目的とする。
 本開示の1つの観点によれば、電動式流量制御弁は、
 第1流入口から流入した流体を外部へ流出させる流出口に導く第1流体流路、および第2流入口から流入した流体を流出口に導く第2流体流路が内部に形成されたハウジングと、
 ハウジングにおける第1流体流路を形成する部位に形成された第1弁座部に対向配置され、第1弁座部に当接する際に第1流体流路を閉じ、第1弁座部から離間する際に第1流体流路を開く第1弁部材と、
 ハウジングにおける第2流体流路を形成する部位に形成された第2弁座部に対向配置され、第2弁座部に当接する際に第2流体流路を閉じ、第2弁座部から離間する際に第2流体流路を開く第2弁部材と、
 第2流体流路を閉じた状態で第1流体流路を開いて第1流体流路を流れる流体の流量を調整する第1弁部材調整領域、第1流体流路を閉じた状態で第2流体流路を開いて第2流体流路を流れる流体の流量を調整する第2弁部材調整領域、第1流体流路および第2流体流路の双方を閉じる両弁全閉領域となる範囲で、第1弁部材および第2弁部材を変位させる駆動部と、を備える。
 第1弁部材および第2弁部材は、ハウジングの内部に同軸となるように配置されている。
 駆動部は、
 第1弁部材および第2弁部材の軸線に沿って摺動することで、第1弁部材調整領域、第2弁部材調整領域、および両弁全閉領域となる範囲で第1弁部材および第2弁部材を変位させるロッドと、
 通電により回転駆動力を発生させる電動モータと、
 電動モータの回転駆動力をロッドに出力する出力軸と、
 出力軸およびロッドのうち、一方の部材に設けられた雌ネジ部、および他方の部材に設けられて雌ネジ部と噛み合う雄ネジ部で構成され、電動モータの回転駆動力をロッドの軸方向の推力に変換する送りネジ機構と、
 電動モータの回転駆動力によるロッドの回転を規制する自転防止機構と、
 を含んで構成されている。
 このように、出力軸およびロッドに設けた雄ネジ部および雌ネジ部によって送りネジ機構を構成すると共に、自転防止機構によってロッドの回転を規制する構成とすれば、ロッドの回転による動力損失を抑えることができる。すなわち、本開示の構成によれば、ロッドが回転しながら軸方向に移動する構成に比べて、駆動部によって各弁部材を変位させる際の動力の伝達効率を向上させることが可能となる。
 本開示の別の観点によれば、アクチュエータは、
 ロッドと、
 偏心軸を有するロータ、およびロータに与える回転磁界を発生させるステータを有し、通電により回転駆動力を発生させる電動モータと、
 電動モータの回転駆動力をロッドに出力する出力軸と、
 出力軸に設けられた雌ネジ部、およびロッドに設けられて雌ネジ部と噛み合う雄ネジ部で構成され、電動モータの回転駆動力をロッドの軸方向の推力に変換する送りネジ機構と、
 電動モータの回転駆動力によるロッドの回転を規制する自転防止機構と、
 電動モータからの回転出力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、を備える。
 電動モータは、偏心軸を有するロータと、ロータに与える回転磁界を発生させるステータと、を有している。
 減速機構は、ハウジングにおけるロータの外周側を覆う部位の内側に形成された内歯車と、外周側に内歯車の内歯に噛み合う外歯が複数形成されると共に、偏心部と同期して公転する際に内歯の数と外歯の数との差分に応じて自転する外歯車と、を含んで構成されている。そして、外歯車は、偏心軸の外側に配置されると共に、自転成分が出力軸に伝達されるように、回転伝達ピンを介して出力軸に連結されている。
 本開示のアクチュエータは、出力軸およびロッドに設けた雄ネジ部および雌ネジ部によって送りネジ機構が構成されると共に、自転防止機構によってロッドの回転が規制されているので、ロッドを回転させることなく、軸方向に移動させることが可能となる。
 特に、本開示の減速機構では、減速機構を構成する内歯車および外歯車をロータの外周側に配置する構成とすれば、減速機構とロータとが軸方向に重なり合わない配置構成となるので、アクチュエータにおける軸方向の体格の小型化を図ることが可能となる。
 さらに、本開示の減速機構では、内歯車の内径および外歯車の外径を大きくすることができるので、遊星歯車のように小径位置で力を伝達する構成に比べて、回転トルクを伝達する際に各歯に作用する力が小さくなる。このため、内歯車および外歯車の厚み等を小さくして、減速機構の軸方向の体格を小さくすることができる。この結果、アクチュエータにおける軸方向の体格の小型化を図ることが可能となる。
第1実施形態に係る統合弁を適用した車両用空調装置の全体構成図である。 冷凍サイクルにおける暖房運転時の冷媒の流れを示す車両用空調装置の全体構成図である。 冷凍サイクルにおける除湿暖房運転時の冷媒の流れを示す車両用空調装置の全体構成図である。 冷凍サイクルにおける冷房運転時の冷媒の流れを示す車両用空調装置の全体構成図である。 第1実施形態に係る統合弁の各運転モードにおける各流量調整部の作動を示す図である。 第1実施形態に係る統合弁の軸方向の断面図である。 第1実施形態に係る統合弁の要部を示す軸方向の断面図である。 第1実施形態に係る統合弁の要部を示す軸方向の断面図である。 図6のIX-IX断面図である。 第1実施形態に係る統合弁の電動モータの回転角度に対するロッドの移動量を示す図である。 第2実施形態に係る統合弁の軸方向の断面図である。 図11に示す統合弁の要部を拡大した断面図である。 図11に示す統合弁の要部を拡大した断面図である。 図11に示す統合弁の要部を拡大した断面図である。 第2実施形態に係る統合弁の第1弁部材の変位量と第1流体流路の流量との関係を示す図である。 第3実施形態に係る統合弁の軸方向の断面図である。 第4実施形態に係る統合弁の電動モータの回転角度に対するロッドの移動量を示す図である。 第4実施形態に係る統合弁の軸方向の断面図である。 図17に示す統合弁の要部を拡大した断面図である。 第4実施形態に係る統合弁の第1弁部材調整領域における状態を示す断面図である。 第4実施形態に係る統合弁の両弁全閉領域における状態を示す断面図である。 第4実施形態に係る統合弁の第2弁部材調整領域の低流量領域における状態を示す断面図である。 第4実施形態に係る統合弁の第2弁部材調整領域の高流量領域における状態を示す断面図である。 第5実施形態に係る統合弁の軸方向の断面図である。 図24に示す統合弁の要部を拡大した断面図である。 第6実施形態に係る流量制御弁の軸方向の断面図である。
 以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
 (第1実施形態)
 まず、第1実施形態について、図1~図10を参照して説明する。本実施形態では、図1に示すように、本開示の電動式流量制御弁である統合弁30を、車室内の空調を行う車両用空調装置1に適用した例について説明する。なお、本実施形態では、本開示のアクチュエータを統合弁30に適用している。
 本実施形態の車両用空調装置1は、図示しない内燃機関および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に搭載されている。
 ここで、ハイブリッド自動車や電気自動車は、内燃機関だけで車両走行用の駆動力を得る車両に比べて、車両における廃熱が小さいことから、室内空調ユニット20による車室内の暖房用の熱源を確保し難い。
 そこで、本実施形態の車両用空調装置1では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル10の圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒を熱源として、室内空調ユニット20で車室内の暖房を実施する構成としている。
 本実施形態の冷凍サイクル10は、冷媒としてHFC系冷媒(例えば、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。勿論、冷媒としては、HFO系冷媒(例えば、R1234yf)や二酸化炭素等が採用されていてもよい。なお、冷媒には、圧縮機11を潤滑するための冷凍機油(すなわち、潤滑油)が混入されている。この冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクル内を循環している。
 冷凍サイクル10は、冷媒の流路を切り替えることで、車室内を暖房する暖房運転時の冷媒回路、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転時の冷媒回路、車室内を冷房する冷房運転時の冷媒回路に設定可能に構成されている。
 ここで、図2は、暖房運転時の冷媒回路に切り替えた際の冷凍サイクル10を示している。また、図3は、除湿暖房運転時の冷媒回路に切り替えた際の冷凍サイクル10を示している。さらに、図4は、冷房運転時の冷媒回路に切り替えた際の冷凍サイクル10を示している。なお、図2~図4に図示する太線矢印は、各運転時における冷媒の流れを示している。
 本実施形態の冷凍サイクル10は、圧縮機11、凝縮器12、膨張弁13、室外熱交換器14、蒸発器15、蒸発圧力制御弁16、開閉弁17、アキュムレータ18、統合弁30等を備えている。
 圧縮機11は、エンジンルーム内に配置されている。圧縮機11は、冷媒吸入口11bから吸入した冷媒を圧縮して、冷媒吐出口11aから吐出する。本実施形態の圧縮機11は、図示しない電動モータによって駆動される電動圧縮機として構成されている。圧縮機11は、電動モータの回転数に応じて冷媒の吐出能力(例えば、吐出流量、吐出圧力)が変更可能となっている。なお、圧縮機11の電動モータは、後述する制御装置90から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
 圧縮機11の冷媒吐出口11aには、凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。凝縮器12は、室内空調ユニット20の空調ケース21内に配置されている。凝縮器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を放熱させて、後述する蒸発器15を通過した空気を加熱する放熱器である。
 凝縮器12の冷媒出口側には、第1冷媒通路101を介して膨張弁13の冷媒入口側が接続されている。膨張弁13は、凝縮器12から流出した冷媒を減圧する減圧機構である。膨張弁13は、絞り開度が変更可能に構成された弁体、および弁体を駆動するアクチュエータを有する。
 本実施形態の膨張弁13は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能な可変絞り機構で構成されている。また、膨張弁13は、後述する制御装置90から出力される制御信号によって制御される電気式の可変絞り機構で構成されている。
 膨張弁13の冷媒出口側には、室外熱交換器14の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器14は、エンジンルーム内に配置されて、膨張弁13を通過した冷媒と外気(すなわち、車室外空気)とを熱交換させる熱交換器である。
 本実施形態の室外熱交換器14は、暖房運転時に冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器として機能する。また、室外熱交換器14は、少なくとも冷房運転時に、冷媒を放熱させる放熱用熱交換器として機能する。
 室外熱交換器14の冷媒出口側には、第2冷媒通路102を介して統合弁30の第2流入口30bが接続されると共に、第3冷媒通路103を介して開閉弁17が接続されている。
 ここで、本実施形態の冷凍サイクル10には、第1冷媒通路101において凝縮器12から流出した冷媒の一部を統合弁30の第1流入口30aに導く第4冷媒通路104が接続されている。第4冷媒通路104は、凝縮器12から流出した冷媒を、前述の膨張弁13および室外熱交換器14を迂回して統合弁30に導く冷媒通路である。
 統合弁30は、2つの流量制御部301、302を統合した統合型の電動式流量制御弁である。統合弁30は、後述する制御装置90から出力される制御信号によりその作動が制御される。
 具体的には、統合弁30は、第1流入口30aから流入した冷媒の流量を調整する第1流量制御部301、第2流入口30bから流入した冷媒の流量を調整する第2流量制御部302を有している。統合弁30は、第1流量制御部301、および第2流量制御部302の双方を、冷媒流れを遮断する遮断状態、すなわち、全閉状態にすることが可能に構成されている。これにより、統合弁30は、第1流入口30aから流入した冷媒、および第2流入口30bから流入した冷媒が、同時に冷媒が流出口30cから流出しないようになっている。統合弁30の詳細については後述する。
 統合弁30の流出口30cには、蒸発器15の冷媒入口側が接続されている。蒸発器15は、後述する室内空調ユニット20の空調ケース21内のうち、凝縮器12の空気流れ上流側に配置されている。蒸発器15は、統合弁30から流出した冷媒と熱交換対象流体である送風空気とを熱交換させて、冷媒を蒸発させることにより、送風空気を冷却する熱交換器である。
 蒸発器15の冷媒出口側には、蒸発圧力制御弁16の冷媒入口側が接続されている。蒸発圧力制御弁16は、蒸発器15の冷媒出口側からアキュムレータ18へ至る冷媒通路において第3冷媒通路103が接続される接続点よりも上流側に配設されている。
 蒸発圧力制御弁16は、蒸発器15から流出した冷媒を減圧する機械式の減圧機構である。具体的には、蒸発圧力制御弁16は、蒸発器15の冷媒出口側における冷媒圧力が所定圧力に保持されるように、蒸発器15から流出した冷媒を減圧する。なお、蒸発圧力制御弁16の入口側の冷媒圧力は、蒸発器15の霜付きを防止できるように設定される。
 ここで、第3冷媒通路103は、室外熱交換器14から流出した冷媒を、前述の統合弁30および蒸発器15を迂回してアキュムレータ18に導く冷媒通路である。第3冷媒通路103に配設された開閉弁17は、第3冷媒通路103を開閉する電動式の開閉弁である。開閉弁17は、後述する制御装置90から出力される制御信号によりその作動が制御される。
 アキュムレータ18は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、分離した液相冷媒を冷凍サイクル10内における余剰冷媒として蓄える装置である。また、アキュムレータ18は、分離された気相冷媒、および冷媒中に含まれる潤滑油を圧縮機11の冷媒吸入口11b側に流出させる気液分離装置としても機能する。
 続いて、室内空調ユニット20について説明する。室内空調ユニット20は、車室内最前部の計器盤(すなわち、インストルメントパネル)の内側に配置されている。室内空調ユニット20は、外殻を形成すると共に、その内部に車室内に送風される室内送風空気の空気通路を形成する空調ケース21を有している。
 空調ケース21の空気流れ最上流側には、内気(すなわち、車室内空気)と外気とを切替導入する内外気切替装置22が配置されている。内外気切替装置22は、空調ケース21内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を調整する内外気切替ドア22aを有している。
 内外気切替装置22の空気流れ下流側には、内外気切替装置22を介して導入された空気を車室内へ向けて送風する送風機23が配置されている。送風機23は、遠心多翼ファン(すなわち、シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機で構成されている。送風機23は、後述する制御装置90から出力される制御信号によって回転数が制御される。
 送風機23の空気流れ下流側には、蒸発器15、ヒータコア24、凝縮器12が配置されている。蒸発器15、ヒータコア24、および凝縮器12は、送風空気の流れに対して、蒸発器15→ヒータコア24→凝縮器12の順に配置されている。
 ここで、ヒータコア24は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関の廃熱を利用して、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。具体的には、ヒータコア24は、内燃機関の冷却水を送風空気と熱交換させることで、送風空気を加熱するように構成されている。
 本実施形態の空調ケース21は、蒸発器15の空気流れ下流側に、ヒータコア24および凝縮器12を配置する温風通路21aと、温風通路21aを迂回して空気を流すバイパス通路21bとが設定されている。
 また、空調ケース21内には、蒸発器15を通過した後の送風空気のうち、温風通路21aに流入する風量とバイパス通路21bに流入する風量を調整するエアミックスドア25が配置されている。エアミックスドア25は、後述する制御装置90から出力される制御信号により、その作動が制御される。
 空調ケース21の空気流れ最下流部には、空調対象空間である車室内へ連通する図示しない開口穴が形成されている。蒸発器15、ヒータコア24、凝縮器12により温度調整された空気は、図示しない開口穴を介して車室内へ吹き出される。
 次に、車両用空調装置1の電気制御部である制御装置90について説明する。制御装置90は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。なお、制御装置90の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。
 制御装置90は、ROM等に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された圧縮機11、膨張弁13、統合弁30、開閉弁17、送風機23、エアミックスドア25等の各制御機器の作動を制御する。
 ここで、制御装置90は、その出力側に接続された各制御機器の作動を制御する制御部が一体に構成されている。例えば、本実施形態では、制御装置90における統合弁30の作動を制御する構成(例えば、ハードウェア、ソフトウェア)が、駆動制御部90aとして構成されている。なお、駆動制御部90aは、制御装置90とは別体に構成されていてもよい。
 次に、本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。本実施形態の車両用空調装置1は、制御装置90による各制御機器の制御により、暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転が切り替え可能に構成されている。以下、車両用空調装置1の暖房運転、除湿暖房運転、冷房運転における各作動を説明する。
 (暖房運転)
 制御装置90は、暖房運転を実施する条件が成立すると、開閉弁17を開状態として第3冷媒通路103を開く。また、制御装置90は、膨張弁13を、凝縮器12から流出した冷媒を減圧してから室外熱交換器14へ流す絞り状態とする。さらに、制御装置90は、図5に示すように、統合弁30の第1流量制御部301および第2流量制御部302の双方を全閉状態にして、第2冷媒通路102および第4冷媒通路104を閉じる。
 これにより、暖房運転時の冷凍サイクル10は、図2に示す冷媒回路となる。すなわち、冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒が、凝縮器12、膨張弁13、室外熱交換器14、開閉弁17、アキュムレータ18の順に流れ、再び圧縮機11に吸入される構成となる。
 また、制御装置90は、バイパス通路21bを閉じる位置にエアミックスドア25を制御する。これにより、暖房運転時の室内空調ユニット20は、蒸発器15を通過後の送風空気の全流量が温風通路21aを通過する構成となる。
 図2に示す車両用空調装置1では、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒が、凝縮器12に流入し、高温高圧の冷媒が有する熱が、凝縮器12にてヒータコア24を通過した空気に放熱される。
 凝縮器12を通過した冷媒は、膨張弁13にて減圧された後、室外熱交換器14に流入する。室外熱交換器14に流入した冷媒は、外気から吸熱して蒸発し、開閉弁17およびアキュムレータ18を介して再び圧縮機11に吸入される。
 以上の如く、暖房運転時には、冷凍サイクル10における高温高圧の冷媒が有する熱が、室内空調ユニット20で空気に放熱されて、送風空気が加熱される。そして、室内空調ユニット20で加熱された送風空気が車室内に吹き出される。これにより、車両用空調装置1は、車室内の暖房を実現している。
 (除湿暖房運転)
 制御装置90は、除湿暖房運転を実施する条件が成立すると、開閉弁17を開状態として第3冷媒通路103を開く。また、制御装置90は、膨張弁13を、凝縮器12から流出した冷媒を減圧してから室外熱交換器14へ流す絞り状態とする。
 制御装置90は、図5に示すように、統合弁30の第2流量制御部302を全閉状態にして第2冷媒通路102を閉じる。一方、制御装置90は、統合弁30の第1流量制御部301を絞り開度を調整する流量制御状態として、第4冷媒通路104を開く。
 これにより、暖房運転時の冷凍サイクル10は、図3に示す冷媒回路となる。すなわち、除湿暖房運転時の冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒が、凝縮器12、膨張弁13、室外熱交換器14、開閉弁17、アキュムレータ18の順に流れ、再び圧縮機11に吸入される構成となる。また、除湿暖房運転時には、第4冷媒通路104が開いている。このため、除湿暖房運転時の冷凍サイクル10は、凝縮器12から流出した冷媒の一部が、第1流量制御部301、蒸発器15、蒸発圧力制御弁16、アキュムレータ18の順に流れ、再び圧縮機11に吸入される構成となる。
 また、制御装置90は、温風通路21aを開く位置にエアミックスドア25を制御する。これにより、除湿暖房運転時の室内空調ユニット20は、蒸発器15にて除湿冷却された送風空気の少なくとも一部が温風通路21aを通過する構成となる。
 図5に示す車両用空調装置1では、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒が、凝縮器12に流入し、高温高圧の冷媒が有する熱が、凝縮器12にてヒータコア24を通過した空気に放熱される。
 凝縮器12を通過した冷媒の一部は、膨張弁13にて減圧された後、室外熱交換器14に流入する。室外熱交換器14に流入した冷媒は、外気から吸熱して蒸発し、開閉弁17およびアキュムレータ18を介して再び圧縮機11に吸入される。
 凝縮器12を通過した冷媒の残りは、統合弁30の第1流量制御部301にて減圧された後、蒸発器15に流入する。蒸発器15に流入した低温低圧の冷媒は、送風空気から吸熱して蒸発し、蒸発圧力制御弁16およびアキュムレータ18を介して再び圧縮機11に吸入される。
 ここで、蒸発器15に流入する送風空気に含まれる水分は、蒸発器15を通過する際に蒸発器15の表面で結露する。これにより、蒸発器15を通過した送風空気は、空気中に含まれる水蒸気量の割合が低い乾いた空気となる。
 以上の如く、除湿暖房運転時には、冷凍サイクル10の蒸発器15にて送風空気が除湿される。その後、冷凍サイクル10における高温高圧の冷媒が有する熱で送風空気が加熱され、車室内に吹き出される。これにより、車両用空調装置1は、車室内の除湿暖房を実現している。
 (冷房運転)
 制御装置90は、冷房運転を実施する条件が成立すると、開閉弁17を閉状態として第3冷媒通路103を閉じる。また、制御装置90は、膨張弁13を、凝縮器12から流出した冷媒を減圧することなく室外熱交換器14へ流す全開状態とする。
 制御装置90は、図5に示すように、統合弁30の第1流量制御部301を全閉状態にして第4冷媒通路104を閉じる。一方、制御装置90は、統合弁30の第2流量制御部302を絞り開度を調整する流量制御状態として、第2冷媒通路102を開く。
 これにより、冷房運転時の冷凍サイクル10は、図4に示す冷媒回路となる。すなわち、冷房運転時の冷凍サイクル10は、圧縮機11から吐出された冷媒が、凝縮器12、膨張弁13、室外熱交換器14、第2流量制御部302、蒸発器15、蒸発圧力制御弁16、アキュムレータ18の順に流れ、再び圧縮機11に吸入される構成となる。
 また、制御装置90は、温風通路21aを閉じる位置にエアミックスドア25を制御する。これにより、冷房運転時の室内空調ユニット20は、蒸発器15にて冷却された送風空気の全流量がバイパス通路21bを通過する構成となる。
 図3に示す車両用空調装置1では、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒が、凝縮器12に流入する。この際、エアミックスドア25により温風通路21aが閉鎖されているので、凝縮器12では、冷媒が空気と熱交換することなく、膨張弁13に流入する。
 冷房運転時には、膨張弁13が全開状態となっているので、膨張弁13に流入した冷媒は、膨張弁13で殆ど減圧されることなく、室外熱交換器14に流入する。室外熱交換器14に流入した冷媒は、外気に放熱した後、統合弁30の第2流量制御部302にて減圧される。
 第2流量制御部302にて減圧された冷媒は、蒸発器15に流入し、送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。蒸発器15から流出した冷媒は、蒸発圧力制御弁16およびアキュムレータ18を介して再び圧縮機11に吸入される。
 以上の如く、冷房運転時には、冷凍サイクル10の蒸発器15にて送風空気が冷却された後、冷凍サイクル10における高温高圧の冷媒と熱交換することなく、車室内に吹き出される。これにより、車両用空調装置1は、車室内の冷房を実現している。
 次に、統合弁30の詳細について、図6~図10を参照して説明する。図6は、本実施形態の統合弁30の各弁部材50、60の中心軸である弁軸心CL1を含む断面で統合弁30を切断した断面図である。図6では、弁軸心CL1に沿って延びる方向を軸方向ADとし、弁軸心CL1に直交する方向を径方向RDとしている。このことは、図6以降の図面においても同様である。
 図6に示すように、統合弁30は、主たる構成要素として、ハウジング40、第1弁部材50、第2弁部材60、およびアクチュエータである駆動部70を備えている。
 ハウジング40は、流路形成部41、閉塞部42、および連結部43を備えている。ハウジング40は、閉塞部42、流路形成部41、連結部43の順に、弁軸心CL1の軸方向ADに並んで配置されている。すなわち、流路形成部41は、軸方向ADにおいて閉塞部42と連結部43との間に位置するように配置されている。また、流路形成部41の内部には、冷媒が流れることから、流路形成部41は、閉塞部42および連結部43の両方に対して気密および液密となるように接合されている。
 流路形成部41は、耐熱性および耐圧性に優れた金属で形成されたブロック状の部材で構成されている。流路形成部41には、第1流入口30aおよび第2流入口30b、流出口30c、第1流体流路411、第2流体流路412、第1弁収容部413、第2弁収容部414が形成されている。
 第1流入口30aは、外部から冷媒を導入する開口部であり、径方向RDに向けて開口している。第1流入口30aには、第4冷媒通路104が管継手等の連結部材により連結されている。これにより、第1流入口30aには、冷凍サイクル10における凝縮器12から流出した冷媒が流入する。
 第2流入口30bは、外部から冷媒を導入する開口部であり、径方向RDにおいて第1流入口30aと同じ方向に向いて開口している。第2流入口30bは、第1流入口30aに対して軸方向ADにずれた位置に開口している。第2流入口30bには、第2冷媒通路102が管継手等の連結部材により連結されている。これにより、第2流入口30bには、冷凍サイクル10における室外熱交換器14から流出した冷媒が流入する。
 流出口30cは、径方向RDにおいて第1流入口30aおよび第2流入口30bの反対の方向に向いて開口している。流出口30cは、軸方向ADにおいて、第1流入口30aと第2流入口30bとの間に開口している。流出口30cには、流出口30cと蒸発器15の冷媒入口側とをつなぐ配管が管継手等の連結部材により連結されている。これにより、流路形成部41の内部の冷媒は、流出口30cから蒸発器15側に流出する。
 第1流体流路411は、流路形成部41の内部に形成され、第1流入口30aから流入した冷媒を流出口30cに導く流路である。第1流体流路411は、第1導入流路411a、第1中間流路411b、出口側流路411dを有している。第1導入流路411aは、第1流入口30aから径方向RDに沿って延びる有底穴で構成されている。第1中間流路411bは、第1導入流路411aに連通する連通路であって、弁軸心CL1を中心として軸方向ADに沿って延びる貫通穴で構成されている。出口側流路411dは、第1中間流路411bに連通する連通路であって、流出口30cから径方向RDに沿って延びる有底穴で構成されている。
 第1中間流路411bには、第1弁部材50のシール部511aが当接する第1弁座部411cが形成されている。本実施形態の第1弁座部411cは、第1導入流路411aと出口側流路411dを繋ぐ円形状に開口する開口縁部で構成されている。
 第2流体流路412は、流路形成部41の内部に形成され、第2流入口30bから流入した冷媒を流出口30cに導く流路である。第2流体流路412は、第2導入流路412a、第2中間流路412b、出口側流路411dを有している。第2導入流路412aは、第2流入口30bから径方向RDに沿って延びる有底穴で構成されている。第2中間流路412bは、第2導入流路412a、および出口側流路411dに連通する連通路であって、弁軸心CL1を中心として軸方向ADに沿って延びる貫通穴で構成されている。
 第2中間流路412bには、第2弁部材60のシール部611aが当接する第2弁座部412cが形成されている。本実施形態の第2弁座部412cは、第2導入流路412aと出口側流路411dを繋ぐ円形状に開口する開口縁部で構成されている。
 ここで、第1流入口30aには、冷凍サイクル10における凝縮器12から流出した冷媒の一部が流入する。そして、第2流入口30bには、冷凍サイクル10における室外熱交換器14から流出した冷媒の全てが流入する。つまり、本実施形態の冷凍サイクル10は、第1流体流路411を全開した際に第1流体流路411を流れる冷媒の流量が、第2流体流路412を全開した際に第2流体流路412を流れる冷媒の流量よりも少なくなる。このため、第1流体流路411には、第2流体流路412に比べて、高精度な冷媒の流量調整が要求される。
 そこで、本実施形態では、第1弁座部411cの開口径D1が第2弁座部412cの開口径D2よりも小さくなっている。なお、第1弁座部411cの開口径D1および第2弁座部412cの開口径D2としては、各弁座部411c、412cの開口の大きさを円相当径に換算した換算値を適用してもよい。
 続いて、第1弁収容部413は、後述する第1弁部材50の第1弁支持部512を収容する空間を形成する部位である。第1弁収容部413は、流路形成部41の軸方向ADの端部に形成された穴で構成されている。第1弁収容部413は、第1弁部材50の第1弁体部511を第1中間流路411bに突き出すことができるように、第1中間流路411bに連通している。
 また、第2弁収容部414は、後述する第2弁部材60の第2弁支持部612を収容する空間を形成する部位である。第2弁収容部414は、軸方向ADにおける第1弁収容部413と反対側の端部に形成された穴で構成されている。第2弁収容部414は、第2弁部材60の第2弁体部611を第2中間流路412bに突き出すことができるように、第2中間流路412bに連通している。
 続いて、ハウジング40を構成する閉塞部42は、第1弁収容部413の内部に形成される空間を閉塞する部材である。閉塞部42は、流路形成部41に対して気密および液密となるように接合されている。
 また、ハウジング40を構成する連結部43は、第2弁収容部414の内部に形成される空間を閉塞すると共に、後述する駆動部70をハウジング40に対して連結する部材である。
 連結部43には、弁軸心CL1を中心として軸方向ADに沿って延びる貫通穴431が形成されている。この貫通穴431は、後述する駆動部70のロッド71の一部をハウジング40の内部に導入するために設けられている。
 そして、連結部43の貫通穴431におけるロッド71の外周側部位に対向する内周側部位には、後述する自転防止機構75を構成するハウジング側溝部432が形成されている。ハウジング側溝部432は、連結部43にて後述する駆動部70のロッド71に対向する貫通穴431の内周面に対して、軸方向ADに沿って延びるように形成されている。
 また、連結部43には、駆動部70を連結する部位に、円弧状の内歯が複数形成された内歯車433が設けられている。連結部43における内歯車433の詳細については、後述する。
 第1弁部材50は、流路形成部41に形成された第1弁座部411cに対向配置され、第1弁座部411cに当接する際に第1流体流路411を閉じ、第1弁座部411cから離間する際に第1流体流路411を開く部材である。本実施形態の第1弁部材50は、第1弁体部511、第1弁支持部512、第1付勢部材513を備えている。
 第1弁体部511は、軸状の部材で構成され、その中心が弁軸心CL1に一致するように、第1中間流路411bに配置されている。
 第1弁体部511は、第1弁座部411cに対向する外側部位に、第1流体流路411を閉じる際に第1弁座部411cに当接するシール部511aが形成されている。シール部511aは、軸方向ADにおいて第1弁座部411c側に向かうに従って細くなるテーパ状の形状となっている。
 また、第1弁体部511には、第1弁座部411c側の先端部に、後述する駆動部70のロッド71に設けられた第1押圧部712を受け入れるロッド受入部511bが形成されている。ロッド受入部511bは、弁軸心CL1を中心として軸方向ADに沿って延びると共に、ロッド71の第1押圧部712の外径よりも大きい有底穴で構成されている。
 第1流体流路411は、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cに当接することで閉塞される。また、第1流体流路411の絞り開度は、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cからの距離が離れるに伴って大きくなる。すなわち、第1流体流路411の通路断面積は、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cからの距離が離れるに伴って大きくなる。なお、第1流体流路411の通路断面積とは、冷媒流れに直交する断面の面積であって、冷媒が流れるのに有効な通路断面積である。
 また、第1弁支持部512は、第1弁収容部413に収容され、第1弁体部511が軸方向ADに変位するように第1弁体部511を支持するガイド部材である。本実施形態の第1弁支持部512は、第1弁体部511におけるシール部511aの反対側の部位に連結されている。
 第1弁支持部512には、均圧通路512aが形成されている。この均圧通路512aは、第1流体流路411を流れる冷媒を第1弁収容部413に導入して、第1弁体部511側に作用する冷媒の圧力と第1弁支持部512側に作用する冷媒の圧力を均圧するための冷媒通路である。
 第1付勢部材513は、第1弁収容部413に収容され、第1流体流路411を閉塞するように第1弁体部511および第1弁支持部512を付勢するコイルバネ等で構成される付勢部材である。
 本実施形態の第1付勢部材513は、第1弁体部511のシール部511aを第1弁座部411cに近づく方向に押し付ける付勢力が第1弁部材50に対して作用するように配置されている。具体的には、第1付勢部材513は、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cに当接している際にも、付勢力が作用するように配置されている。
 続いて、第2弁部材60は、流路形成部41に形成された第2弁座部412cに対向配置され、第2弁座部412cに当接する際に第2流体流路412を閉じ、第2弁座部412cから離間する際に第2流体流路412を開く部材である。
 第2弁部材60は、ハウジング40の内部において、前述の第1弁部材50と同軸となるように配置されている。本実施形態の第2弁部材60は、第2弁体部611、第2弁支持部612、第2付勢部材613を備えている。
 第2弁体部611は、軸状の部材で構成され、その中心が弁軸心CL1に一致するように、第2中間流路412bに配置されている。
 第2弁体部611は、第2弁座部412cに対向する外側部位に、第2流体流路412を閉じる際に第2弁座部412cに当接するシール部611aが形成されている。シール部611aは、軸方向ADにおいて第2弁座部412c側に向かうに従って細くなるテーパ状の形状となっている。
 また、第2弁体部611には、後述する駆動部70のロッド71を受け入れるロッド貫通部611bが形成されている。ロッド貫通部611bは、弁軸心CL1を中心として軸方向ADに沿って延びると共に、ロッド71の外径よりも大きい貫通穴で構成されている。ロッド貫通部611bには、ロッド71とロッド貫通部611bとの間に形成される隙間からの冷媒漏れを抑えるOリング等で構成されるシール部材614が設けられている。
 第2流体流路412は、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cに当接することで閉塞される。また、第2流体流路412の絞り開度は、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cからの距離が離れるに伴って大きくなる。すなわち、第2流体流路412の通路断面積は、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cからの距離が離れるに伴って大きくなる。なお、第2流体流路412の通路断面積とは、冷媒流れに直交する断面の面積であって、冷媒が流れるのに有効な通路断面積である。
 また、第2弁支持部612は、第2弁収容部414に収容され、第2弁体部611が軸方向ADに変位するように第2弁体部611を支持するガイド部材である。本実施形態の第2弁支持部612は、第2弁体部611におけるシール部611aの反対側の部位に連結されている。
 第2弁支持部612には、均圧通路612aが形成されている。この均圧通路612aは、第2流体流路412を流れる冷媒を第2弁収容部414に導入して、第2弁体部611側に作用する冷媒の圧力と第2弁支持部612側に作用する冷媒の圧力を均圧するための冷媒通路である。
 第2付勢部材613は、第2弁収容部414に収容され、第2流体流路412を閉塞するように第2弁体部611および第2弁支持部612を付勢するコイルバネ等で構成される付勢部材である。
 本実施形態の第2付勢部材613は、第2弁体部611のシール部611aを第2弁座部412cに近づく方向に押し付ける付勢力が第2弁部材60に対して作用するように配置されている。具体的には、第2付勢部材613は、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cに当接している際にも、付勢力が作用するように配置されている。
 駆動部70は、回転運動を直線運動(すなわち、スライド運動)に変換して出力する直動型のアクチュエータで構成されている。本実施形態の統合弁30は、駆動部70によって第1弁部材50および第2弁部材60をロッド71の軸方向に変位させる構成となっている。本実施形態の駆動部70は、第1弁部材調整領域、第2弁部材調整領域、および両弁全閉領域となる範囲で、第1弁部材50および第2弁部材60を変位させる。第1弁部材調整領域は、第2流体流路412を閉じた状態で第1流体流路411を開いて第1流体流路411を流れる流体の流量を調整する作動領域である。また、第2弁部材調整領域は、第1流体流路411を閉じた状態で第2流体流路412を開いて第2流体流路412を流れる流体の流量を調整する作動領域である。さらに、両弁全閉領域は、第1流体流路411および第2流体流路412の双方を閉じる作動領域である。
 本実施形態の駆動部70は、主たる構成要素として、ロッド71、電動モータ72、出力軸73、減速機構74、自転防止機構75を備えている。
 ロッド71は、軸方向ADに移動することにより第1弁部材50および第2弁部材60を軸方向ADに変位させる部材である。ロッド71は、軸方向ADに沿って延びる棒状の部材で構成されており、その中心が弁軸心CL1に一致するように配置されている。ロッド71は、第1中間流路411bおよび第2中間流路412bの双方を貫通するように配置されている。
 ロッド71には、連結部43の貫通穴431を貫通する部位よりも先端側の部位、すなわち、後述する出力軸73の内周面に対向する出力側端部711に、雄ネジ711aが形成されている。雄ネジ711aは、後述する出力軸73のロッド受入穴731に形成された雌ネジ731aに噛み合う雄ネジ部を構成している。
 ロッド71は、軸方向ADにおいて出力側端部711の反対側の端部に、第1弁部材50を押圧する第1押圧部712が形成されている。第1押圧部712は、第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力を第1弁部材50に作用させる部位である。
 また、ロッド71には、軸方向ADにおいて出力側端部711と第1押圧部712との間に、第2弁部材60を押圧する第2押圧部713が設けられている。具体的には、第2押圧部713は、ロッド71における第2弁体部611のロッド貫通部611bに対向する部位と第1弁体部511のロッド受入部511bに対向する部位との間に設けられている。
 第2押圧部713は、第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力を第2弁部材60に作用させる部位である。第2押圧部713は、ロッド71の径方向RDに突出するように円盤状に形成されている。
 さらに、ロッド71の外周側部位におけるハウジング側溝部432に対向する部位には、ロッド側溝部714が形成されている。ロッド側溝部714は、ロッド71の外周面に軸方向ADに沿って延びるように形成されている。
 そして、ハウジング側溝部432とロッド側溝部714との間に形成される空間には、回転規制部材715が配置されている。本実施形態では、ハウジング側溝部432、ロッド側溝部714、回転規制部材715が、電動モータ72の回転駆動力によるロッド71の回転を規制する自転防止機構75を構成している。
 続いて、電動モータ72は、通電により回転駆動力を発生させる部材である。図7に示すように、電動モータ72は、ハウジング40の連結部43に連結されている。本実施形態の電動モータ72は、入力信号(例えば、パルス信号)に応じて回転角度を制御するステッピングモータで構成されている。電動モータ72は、主たる構成要素として、カバー720、ステータ721、ロータ722を備えている。
 カバー720は、ロータ722を覆う部材であり、ハウジング40の連結部43に対して気密および液密に接合されている。カバー720は、軸方向ADにおける断面形状がU字状に形成されている。
 ステータ721は、図示しない複数のコイルで構成されており、ロータ722に与える回転磁界を発生させる部材である。ステータ721は、図示しない配線を介して給電される構成となっている。
 ここで、ステータ721をカバー720の内側に配置すると、ステータ721への通電用の配線を通す穴等をカバー720に設ける必要がある。カバー720に対して穴を設けることは、カバー720の内部の密封性を低下させる要因となることから好ましくない。
 そこで、本実施形態では、ステータ721をカバー720の外周側を囲むように配置している。すなわち、本実施形態の電動モータ72は、ステータ721が、ロータ722を密閉状態で収容するカバー720の外側に配置されている。
 ロータ722は、ステータ721で発生した回転磁界に同期して回転する円環状の部材である。ロータ722は、カバー720の内側に配置されている。ロータ722には、連結部43側の端部に、弁軸心CL1に対して偏心した偏心軸723が設けられている。
 出力軸73は、電動モータ72の回転駆動力をロッド71に対して出力する部材である。出力軸73には、図8に示すように、ロッド71の出力側端部711を受け入れるロッド受入穴731が形成されている。
 ロッド受入穴731は、弁軸心CL1に沿って延びる有底穴で構成されている。ロッド受入穴731には、雌ネジ731aが形成されている。本実施形態の雌ネジ731aは、ロッド71の出力側端部711に形成された雄ネジ711aに噛み合う雌ネジ部を構成している。
 出力軸73は、雌ネジ731aの少なくとも一部がロータ722の内側に位置するように、ロッド受入穴731が形成された部位がロータ722の内側に配置されている。すなわち、雌ネジ731aは、出力軸73におけるロータ722の内側に位置する部位に形成されている。
 ここで、本実施形態のロッド71は、出力軸73が回転する際に、ロッド71の雄ネジ711aと出力軸73の雌ネジ731aが噛み合うことで、軸方向ADに移動する。本実施形態では、ロッド71の雄ネジ711aおよび出力軸73の雌ネジ731aが、電動モータ72の回転駆動力をロッド71の軸方向の推力に変換する送りネジ機構70aを構成している。
 本実施形態の駆動部70は、送りネジ機構70aが電動モータ72のロータ722の内側に構成されており、送りネジ機構70aと電動モータ72とが軸方向ADに重なり合わない配置構成となっている。
 出力軸73は、図6および図7に示すように、減速ギア740を介してロータ722の偏心軸723に接続される構成となっている。本実施形態の出力軸73には、軸方向ADにおける連結部43側の端部に、径方向RDに延びる円盤状のフランジ部732が形成されている。フランジ部732には、軸方向ADにおける連結部43と反対側に突出する回転伝達ピン732aが周方向に並んで複数形成されている。
 本実施形態の回転伝達ピン732aは、ロッド71の軸方向ADにおいてロータ722と重なり合わないように、ロータ722の外側に配置されている。具体的には、本実施形態の回転伝達ピン732aは、ロッド71の径方向RDにおいてロータ722の偏心軸723と重なり合うように配置されている。
 減速ギア740は、連結部43の内歯車433と共に、電動モータ72からの回転出力を減速して出力軸73に伝達する減速機構74を構成する部材である。
 本実施形態の減速機構74は、ハウジング40のうち、ロータ722の外周側を覆う部位の内側に形成された内歯車433と、外周側に内歯車433の内歯に噛み合う外歯が複数形成された外歯車742とを含んで構成されている。
 本実施形態の駆動部70は、減速機構74が電動モータ72のロータ722の外側に構成されており、減速機構74と電動モータ72とが軸方向ADに重なり合わない配置構成となっている。
 具体的には、減速機構74の外歯車742は、ロータ722よりも大きい外径を有すると共に、ロータ722の偏心軸723の外径よりも大きい内径を有する歯車で構成されている。
 これにより、本実施形態の駆動部70は、出力軸73の雌ネジ731a、ロータ722の偏心軸723、減速機構74の内歯車433および外歯車742が、ロッド71の径方向RDに互いに重なり合うように配置されている。
 減速ギア740は、図9に示すように、偏心軸723の軸線CL2の中心に偏心軸723が嵌る貫通穴741が形成されている。また、減速ギア740には、外側に円弧状の外歯が複数形成された外歯車742が設けられている。本実施形態の外歯車742および内歯車433は、それぞれの歯形状がサイクロイド曲線によって構成されており、外歯車742と内歯車433とが噛み合うようになっている。
 本実施形態の外歯車742は、外歯の歯数が内歯車433の歯数よりも1つ少ない歯車で構成されている。また、減速ギア740には、回転伝達ピン732aに対応する部位に、回転伝達ピン732aの外径よりも大きい径に形成されたピン穴743が形成されている。減速ギア740の自転成分は、ピン穴743に嵌った回転伝達ピン732aを介して出力軸73に伝達される。
 ここで、図1に示す統合弁30の第1流量制御部301は、流路形成部41の第1流体流路411、第1弁部材50、駆動部70で構成されている。また、第2流量制御部302は、流路形成部41の第2流体流路412、第2弁部材60、駆動部70で構成されている。従って、本実施形態の統合弁30は、第1流量制御部301と第2流量制御部302とで、駆動部70を共有する構成となっている。
 次に、統合弁30の作動について説明する。統合弁30は、駆動部70の電動モータ72の回転駆動力により、ロッド71が軸方向ADに移動することで、第1弁部材50および第2弁部材60が変位する。
 具体的には、電動モータ72のステータ721に通電されると、ステータ721で生ずる回転磁界によりロータ722が所定角度分だけ回転する。この際、ロータ722の偏心軸723は、弁軸心CL1の周りを公転する。
 ロータ722の偏心軸723に接続された減速ギア740は、外歯車742が、連結部43の内歯車433に噛み合った状態で、偏心軸723と共に弁軸心CL1の周りを公転する。
 ここで、本実施形態では、外歯車742の歯数が内歯車433の歯数よりも少ない。具体的には、本実施形態では、外歯車742の歯数が内歯車433の歯数よりも1つ少ない。また、内歯車433は、連結部43に設けられた固定歯車である。
 このため、減速ギア740は、公転するだけでなく、ロータ722の回転出力を大幅に減速しながら自転する。すなわち、減速ギア740の外歯車742は、ロータ722の偏心部723と同期して公転する際に、内歯の数と外歯の数との差分に応じて自転する。この減速ギア740の自転成分は、回転伝達ピン732aを介して出力軸73に伝達されることで、出力軸73が回転する。
 そして、出力軸73の回転に伴って、出力軸73の雌ネジ731aとロッド71の雄ネジ711aとが噛み合うことで、ロッド71が軸方向ADに移動する。この際、ロッド71は、自転防止機構75により回転が規制されているので、回転することなく、軸方向ADに移動する。
 本実施形態の統合弁30は、図10に示すように、電動モータ72の回転角度に応じて、ロッド71の移動量が変化することで、第1弁部材調整領域、両弁全閉領域、および第2弁部材調整領域となる範囲に設定可能となっている。なお、図10では、ロッド71が第1流体流路411を全開した位置におけるロッド71の位置を基準位置として、当該基準位置からの距離を、ロッド71の移動量としている。
 ここで、第1弁部材調整領域となる範囲では、ロッド71が図6に示す位置から閉塞部42側に近づく方向に移動することで、ロッド71の第1押圧部712が第1弁部材50に当接する。そして、第1弁部材50に対して第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力が作用する。これにより、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cから離間して、第1流体流路411が開放される。
 また、第1弁部材調整領域となる範囲では、ロッド71の第2押圧部713が第2弁部材60から離間する。このため、第2弁部材60に対して第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力が作用しない。これにより、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cに当接して、第2流体流路412が閉鎖される。
 このように、第1弁部材調整領域となる範囲では、第2流体流路412が閉鎖された状態で、第1流体流路411が開いて第1流体流路411を流れる流体の流量が調整されることになる。
 続いて、両弁全閉領域となる範囲では、ロッド71が図6に示す位置に移動することで、ロッド71の第1押圧部712が第1弁部材50から離間すると共に、ロッド71の第2押圧部713が第2弁部材60から離間する。このため、第1弁部材50に対して第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力が作用せず、第2弁部材60に対して第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力が作用しない。これにより、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cに当接すると共に、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cに当接し、第1流体流路411および第2流体流路412の双方が閉鎖される。
 このように、両弁全閉領域となる範囲では、第1流体流路411および第2流体流路412の双方が閉鎖された状態となる。
 また、第2弁部材調整領域となる範囲では、ロッド71が図6に示す位置から連結部43側に近づく方向に移動することで、ロッド71の第2押圧部713が第2弁部材60に当接する。そして、第2弁部材60に対して第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力が作用する。これにより、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cから離間して、第2流体流路412が開放される。
 また、第2弁部材調整領域となる範囲では、ロッド71の第1押圧部712が第1弁部材50から離間する。このため、第1弁部材50に対して第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力が作用しない。これにより、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cに当接して、第1流体流路411が閉鎖される。
 このように、第2弁部材調整領域となる範囲では、第1流体流路411が閉鎖された状態で、第2流体流路412が開いて第2流体流路412を流れる流体の流量が調整されることになる。
 以上説明した本実施形態の統合弁30は、電動モータ72の回転駆動力をロッド71の軸方向ADの推力に変換する送りネジ機構70a、および電動モータ72の回転駆動力によるロッド71の回転を規制する自転防止機構75を備えている。
 このように、ロッド71および出力軸73に設けた雄ネジ711aおよび雌ネジ731aによって送りネジ機構70aを構成すると共に、自転防止機構75によってロッド71の回転を規制する構成とすれば、ロッド71の回転による動力損失を抑えることができる。すなわち、本実施形態の統合弁30によれば、ロッド71が回転しながら軸方向ADに移動する構成に比べて、駆動部70によって各弁部材50、60を変位させる際の動力の伝達効率を向上させることが可能となる。
 また、本実施形態の統合弁30は、自転防止機構75が、ハウジング側溝部432、ロッド側溝部714、および回転規制部材715で構成されている。これによれば、電動モータ72の回転駆動力が出力軸73を介してロッド71に作用しても、ロッド71の回転を確実に防止することができる。
 特に、本実施形態の統合弁30は、ハウジング40およびロッド71の双方に設けた各溝部432、714の間に回転規制部材715が配置される構成となっているので、統合弁30におけるロッド71の径方向RDの体格増大を抑えることが可能となる。
 また、本実施形態の統合弁30は、電動モータ72からの回転出力を減速して出力軸73に伝達する減速機構74を備えている。このように、減速機構74を介して電動モータ72と出力軸73とを連結する構成とすれば、電動モータ72の回転駆動力に応じた各弁部材50、60の変位量が小さくなるので、各弁部材50、60による冷媒の流量制御の精度向上を図ることができる。
 特に、本実施形態の統合弁30は、減速機構74が、外周側に円弧状の外歯が複数形成された外歯車742、外歯車742の外歯に噛み合う円弧状の内歯が複数形成された内歯車433を含んで構成されている。
 これによれば、減速機構74における減速ギア740および内歯車433における滑りを抑えることができるので、減速機構74における動力損失を抑えることができる。従って、駆動部70における各弁部材50、60を変位させる際の動力の伝達効率を向上させることが可能となる。
 ここで、本実施形態の統合弁30のアクチュエータは、減速機構74を構成する内歯車433および外歯車742をロータ722の外周側に配置する構成となっている。これによれば、減速機構74とロータ722とが軸方向ADに重なり合わない配置構成となるので、駆動部70における軸方向ADの体格の小型化を図ることが可能となる。
 特に、本実施形態の統合弁30のアクチュエータでは、内歯車433の内径および外歯車742の外径を大きくすることができるので、遊星歯車のように小径位置で力を伝達する構成に比べて、回転トルクを伝達する際に各歯に作用する力が小さくなる。
 このため、内歯車433および外歯車742の厚みを小さくすることで、減速機構74の軸方向ADの体格を小さくすることができる。この結果、アクチュエータにおける軸方向ADの体格の小型化を図ることが可能となる。また、本実施形態の減速機構74は、内歯車433および外歯車742を強度の低い樹脂で構成することができるので、アクチュエータのコスト低減を図ることができる。
 また、本実施形態の統合弁30のアクチュエータは、ロッド71の軸方向ADにおいてロータ722と重なり合わないように、回転伝達ピン732aがロータ722の外側に配置されている。これによれば、アクチュエータにおける軸方向ADの体格の小型化を図ることが可能となる。
 特に、本実施形態の統合弁30のアクチュエータは、出力軸73の雌ネジ731a、ロータ722の偏心軸723、減速機構74の内歯車433および外歯車742が、ロッド71の径方向RDに互いに重なり合うように配置されている。これによれば、アクチュエータにおける軸方向ADの体格を充分に小型化させることが可能となる。
 ここで、本実施形態の統合弁30のアクチュエータは、電動モータ72のステータ721が、ロータ722を密閉状態で収容するカバー720の外側に配置されている。このように、ステータ721をカバー720の外側に配置する構成とすれば、ステータ721に接続する配線等によって、カバー720の内部の密封性が低下してしまうことを防止することができる。
 また、本実施形態の統合弁30のアクチュエータは、電動モータ72がステッピングモータで構成されている。
 ステッピングモータは、センサ類を必要としないオープンループ制御が可能であり、フィードバック用のエンコーダ等が必要なるサーボモータ等に比べて部品点数が少ない簡素な構造で実現できる。このため、ステッピングモータは、本開示のアクチュエータの電動モータ30として特に好適である。
 さらに、本実施形態の統合弁30のアクチュエータは、自転防止機構74を備えているので、電動モータ72の回転駆動力が出力軸73を介してロッド71に作用しても、ロッド71の回転を確実に防止することができる。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態について、図11~図15を参照して説明する。本実施形態の統合弁30は、第1弁部材50における第1弁座部411cに接触するシール部511cを球面状の形状としている点が第1実施形態と相違している。
 第1実施形態で説明したように、統合弁30は、第1流体流路411を全開した際に第1流体流路411を流れる流体の流量が、第2流体流路412を全開した際に第2流体流路412を流れる流体の流量よりも少なくなる冷凍サイクル10に適用されている。このような装置では、第2流体流路412よりも第1流体流路411の絞り開度の誤差が流量に大きく影響する。このため、第1流体流路411における流量調整には高い精度が求められ易い。
 そこで、本実施形態では、図11に示すように、第1弁部材50の第1弁体部511のシール部511cを球面状の形状としている。また、第1弁座部411cにおけるシール部511cに対応する部位は、シール部511cと線接触となるようにC面取りによって円錐状の形状となっている。なお、第1弁座部411cにおけるシール部511cに対応する部位は、シール部511cと第1弁座部411cとが接触となる形状であればよく、例えば、円筒状の形状となっていてもよい。
 具体的には、本実施形態では、第1弁体部511とシール部511cとを別部材で構成している。そして、シール部511cについては、球体で構成している。また、第1弁体部511の径方向RDへの移動を制限する円筒状のガイド部514が設けられている。
 このように、第1弁部材50のシール部511cを球面状の形状とすることで、シール部511cの軸ズレ等が生じても、第1弁部材50におけるシール性を確保することができる。この結果、第1流体流路411の全閉時における冷媒の漏れを抑えることができ、第1流体流路411における流量調整の精度向上を図ることができる。
 ここで、第1弁部材50のシール部511cを球面状の形状とする場合、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の絞り開度に対する冷媒の流量の変化度合いが大きくなり過ぎてしまうといった背反がある。
 そこで、本実施形態では、第1流体流路411のうち、第1流入口30aから第1弁座部411cに至る流路に、第1弁部材50の第1弁体部511に近接する低クリアランス部515を設けている。具体的には、低クリアランス部515は、第1弁体部511のガイド部514の外壁と、第1中間流路411bの内壁との間に設定されている。
 ここで、図12は、第1弁体部511が第1弁座部411cに当接している状態を示す断面図である。図13は、第1弁体部511が、第1弁座部411cから僅かに離間した状態を示す断面図である。図14は、第1弁体部511が、第1弁座部411cから大幅に離間した状態を示す断面図である。
 第1弁体部511が図12に示す状態から図13に示す状態に変位すると、第1弁体部511の変位量δ1の分だけ、低クリアランス部515の流路長さが短くなる。すなわち、第1弁体部511が図12に示す状態から図13に示す状態に変位すると、低クリアランス部515の流路長さがLからL-δ1になる。
 さらに、第1弁体部511が図12に示す状態から図14に示す状態に変位すると、第1弁体部511の変位量δ2の分だけ、低クリアランス部515の流路長さが短くなる。すなわち、第1弁体部511が図12に示す状態から図14に示す状態に変位すると、低クリアランス部515の流路長さがLからL-δ2になる。なお、変位量δ2は、変位量δ1よりも大きくなっている(δ2>δ1)。
 このように、低クリアランス部515は、第1弁体部511が第1弁座部411cから離れるに伴って流路長さが短くなると共に、第1弁体部511が第1弁座部411cに近づくに伴って流路長さが長くなるように構成されている。すなわち、低クリアランス部515は、第1弁体部511が第1弁座部411cから離れるに伴って流路抵抗が小さくなり、第1弁体部511が第1弁座部411cに近づくに伴って流路抵抗が大きくなるように構成されている。
 低クリアランス部515は、第1流体流路411の流量を所定流量以下に調整する低流量領域において、低クリアランス部515の流通抵抗が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の流通抵抗よりも小さくなるように設定されている。
 また、低クリアランス部515は、第1流体流路411の流量を所定流量より多い流量に調整する高流量領域において、低クリアランス部515の流通抵抗が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の流通抵抗よりも大きくなるように設定されている。
 図15は、第1弁部材50を変位させた際に、低クリアランス部515の流路長さに対する第1流体流路411の流量の変化と、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の絞り開度に対する第1流体流路411の流量の変化を個別に試算した試算結果である。なお、図15に示す一点鎖線が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の絞り開度に対する第1流体流路411の流量の変化を示している。また、図15に示す二点鎖線が、低クリアランス部515の流路長さに対する第1流体流路411の流量の変化を示している。
 図15に示すように、低クリアランス部515の流路長さに対する第1流体流路411の流量の変化度合いは、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の絞り開度に対する第1流体流路411の流量の変化度合いよりも小さくなっている。
 そして、第1弁部材調整領域のうち、低流量領域では、低クリアランス部515を流れる冷媒の流量が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間を流れる冷媒の流量よりも多くなっている。
 一方、第1弁部材調整領域のうち、高流量領域では、低クリアランス部515を流れる冷媒の流量が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間を流れる冷媒の流量よりも少なくなっている。
 図15の試算結果によれば、第1弁部材50を軸方向ADに変位させると、図15の実線で示すように、第1流体流路411の流量が変化する。すなわち、第1弁部材調整領域の低流量領域では、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の絞り開度に応じて第1流体流路411の流量が変化する。一方、第1弁部材調整領域の高流量領域では、低クリアランス部515の流路長さに応じて第1流体流路411の流量が変化する。
 その他の構成は、第1実施形態と同様であり、本実施形態の構成においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
 特に、本実施形態では、第1弁部材50のシール部511cの形状を球面状としているので、軸ズレ等が生じても、第1弁部材50におけるシール性を確保することができる。この結果、第1流体流路411の全閉時における冷媒漏れを抑えることができる。
 また、本実施形態では、第1流体流路411に低クリアランス部515を設けている。そして、第1弁部材調整領域のうち、低流量領域では、低クリアランス部515の流通抵抗が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の流通抵抗よりも小さくなるように設定されている。第1弁部材調整領域のうち、高流量領域では、低クリアランス部515の流通抵抗が、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の流通抵抗よりも大きくなるように設定されている。
 これによれば、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間だけでは、冷媒の流量調整が困難となる場合でも、低クリアランス部515にて冷媒の流量を微調整することが可能となる。この結果、第1流体流路411における冷媒の流量調整を高精度に実施可能となる。
 (第3実施形態)
 次に、第3実施形態について、図16を参照して説明する。本実施形態の統合弁30は、第1弁体部511におけるシール部511dを平坦状の形状としている点が第2実施形態と相違している。
 図16に示すように、本実施形態では、第1弁部材50の第1弁体部511のシール部511dを平坦状の形状とすると共に、第1弁座部411cにおけるシール部511dに対応する部位についても平坦状の形状としている。
 具体的には、本実施形態では、第1弁体部511とシール部511dとを別部材で構成している。そして、シール部511dについては、第1弁座部411cに接触する部位を平坦形状とし、第1弁体部511に接触する部位を第1弁体部511側に向かって突き出る曲面形状となるように構成している。
 その他の構成は、第2実施形態と同様である。本実施形態では、第2実施形態と同様に第1流体流路411に低クリアランス部515を設けている。このため、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間だけでは、冷媒の流量調整が困難となる場合でも、低クリアランス部515にて冷媒の流量を微調整することが可能となる。
 (第4実施形態)
 次に、第4実施形態について、図17~図23を参照して説明する。本実施形態の統合弁30は、第2弁体調整領域の範囲において、電動モータ72の回転角度に対するロッド71の移動量を変更可能な構成としている点が第1実施形態と相違している。
 統合弁30には、絞り開度が微小なときに流量の誤差が大きくなることから、絞り開度が微小なときに低速で制御し、ある程度絞り開度が大きくなると全開まで高速で制御することが要求されることがある。
 本実施形態の統合弁30は、第1実施形態と同様に、第1弁座部411cの開口径D1が第2弁座部412cの開口径D2よりも小さくなっている。そして、第1流体流路411を流れる流量は、第2流体流路412を流れる流量よりも少ない。このため、第1弁部材50と第1弁座部411cとの間の絞り開度については、低速で制御することが望ましい。
 一方、第2弁部材60と第2弁座部412cとの間の絞り開度については、第2流体流路412を流れる流体の流量が所定流量よりも多い流量となる高流量領域の範囲において、全開まで高速で制御することが望ましい。
 そこで、本実施形態の統合弁30は、図17に示すように、第2弁部材調整領域のうち、高流量領域における電動モータ72の回転角度に対するロッド71の移動量の増加度合いが、第2弁部材調整領域における低流量領域に比べて大きくなる構成としている。以下、本実施形態の統合弁30の具体的な構成について、図18、図19を参照して説明する。
 図18、図19に示すように、本実施形態のロッド71は、第1押圧部712および第2押圧部713が設けられた主軸部710と、主軸部710の外周側を囲むように筒状に形成された筒状部718で構成されている。
 ロッド71の主軸部710には、出力軸73の内周面に対向する部位に、外周側に第1雄ネジ716aが形成された出力側端部716、および出力側端部716に比べて径が縮小された縮径部717が設けられている。主軸部710に形成された第1雄ネジ716aは、後述する出力軸73のロッド受入穴731Aに形成された第1雌ネジ731bに噛み合う雄ネジ部を構成している。
 縮径部717は、筒状部718を軸方向ADに摺動可能に支持する部位である。縮径部717には、筒状部718に対向する部位に、軸方向ADに沿って延びる縮径側溝部717aが形成されている。
 筒状部718は、ロッド71の軸方向ADにおいて主軸部710に当接して主軸部710をロッドADの軸方向に変位させる部材である。筒状部718は、主軸部710の出力側端部716と縮径部717との間に形成される段部に当接するように、その内周径が縮径部717の外周径よりも大きく、出力側端部716の外周径よりも小さくなっている。
 筒状部718は、出力軸73の内周面に対向する外周側部位に、第2雄ネジ718aが形成されている。第2雄ネジ718aは、後述する出力軸73のロッド受入穴731Aに形成された第2雌ネジ731cに噛み合う雄ネジ部を構成している。
 また、筒状部718は、縮径側溝部717aに対向する内周側部位に、筒側溝部718bが形成されている。筒側溝部718bは、ロッド71の軸方向ADに沿って延びるように形成されている。
 そして、縮径側溝部717aと筒側溝部718bとの間に形成される空間には、筒状部718の回転を規制する規制部材718cが配置されている。本実施形態では、縮径側溝部717a、筒側溝部718b、および規制部材718cによって、筒状部718が出力軸73と共に回転することを阻止されている。
 続いて、本実施形態の出力軸73には、主軸部710の出力側端部716、および筒状部718を受け入れるロッド受入穴731Aが形成されている。本実施形態のロッド受入穴731Aは、弁軸心CL1に沿って延びる貫通穴で構成されている。本実施形態のロッド受入穴731Aには、互いに異なるネジピッチに設定された第1雌ネジ731bおよび第2雌ネジ731cが形成されている。
 第1雌ネジ731bは、主軸部710の出力側端部716に形成された第1雄ネジ716aに噛み合う雌ネジ部を構成している。本実施形態では、第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bにより第1の送りネジ機構70aが構成されている。
 第1の送りネジ機構70aは、第2弁部材調整領域の高流量領域となる範囲で、第1雄ネジ716aと第1雌ネジ731bとの噛み合いにより、電動モータ72の回転駆動力をロッド71の軸方向ADの推力に変換する。
 第2雌ネジ731cは、筒状部718に形成された第2雄ネジ718aに噛み合う雌ネジ部を構成している。本実施形態では、第2雄ネジ718aおよび第2雌ネジ731cにより第2の送りネジ機構70bが構成されている。
 第2の送りネジ機構70bは、第1弁部材調整領域、両弁全閉領域、並びに、第2弁部材調整領域の低流量領域となる範囲で、第2雄ネジ718aと第2雌ネジ731cとの噛み合いにより、電動モータ72の回転駆動力をロッド71の軸方向ADの推力に変換する。
 そして、本実施形態の第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bは、第2雄ネジ718aおよび第2雌ネジ731cよりもネジピッチが大きくなっている。
 また、本実施形態では、第1弁部材調整領域、両弁全閉領域、並びに、第2弁部材調整領域の低流量領域となる範囲で、第1雄ネジ716aと第1雌ネジ731bとが噛み合わないように主軸部710を付勢する第3付勢部材76が設けられている。第3付勢部材76は、主軸部710における第1押圧部712の反対側の端部とカバー720との間に配置されている。
 これらの構成によって、本実施形態では、第2弁部材調整領域の高流量領域における電動モータ72の回転角度に対するロッド71の移動量の増加度合いを、第2弁部材調整領域の低流量領域に比べて大きくしている。
 次に、本実施形態の統合弁30の作動について、図20~図23を参照して説明する。ここで、図20は、図17に示すプロットA1における統合弁30の断面図である。図21は、図17に示すプロットA2における統合弁30の断面図である。図22は、図17に示すプロットA3における統合弁30の断面図である。図23は、図17に示すプロットA4における統合弁30の断面図である。
 まず、第1弁部材調整領域となる範囲では、第2雄ネジ718aと第2雌ネジ731cとの噛み合いにより、図20に示すように、ロッド71の主軸部710が閉塞部42側に近づく方向に移動する。そして、主軸部710の第1押圧部712が第1弁部材50に当接して、第1弁部材50に対して第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力が作用する。
 これにより、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cから離間して、第1流体流路411が開放される。
 また、第1弁部材調整領域となる範囲では、主軸部710の第2押圧部713が第2弁部材60から離間する。このため、第2弁部材60に対して第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力が作用しない。これにより、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cに当接して、第2流体流路412が閉鎖される。
 このように、第1弁部材調整領域となる範囲では、第2流体流路412が閉鎖された状態で、第1流体流路411が開いて第1流体流路411を流れる流体の流量が調整されることになる。
 続いて、両弁全閉領域となる範囲では、第2雄ネジ718aと第2雌ネジ731cとの噛み合いにより、主軸部710が図20に示す位置から図21に示す位置に移動する。そして、第1押圧部712が第1弁部材50から離間すると共に、第2押圧部713が第2弁部材60から離間する。このため、第1弁部材50に対して第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力が作用せず、第2弁部材60に対して第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力が作用しない。これにより、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cに当接すると共に、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cに当接し、第1流体流路411および第2流体流路412の双方が閉鎖される。
 このように、両弁全閉領域となる範囲では、第1流体流路411および第2流体流路412の双方が閉鎖された状態となる。
 また、第2弁部材調整領域の低流量領域となる範囲では、第2雄ネジ718aと第2雌ネジ731cとの噛み合いにより、主軸部710が図21に示す位置から図22に示す位置に移動する。そして、主軸部710の第2押圧部713が第2弁部材60に当接して、第2弁部材60に対して第2付勢部材613の付勢力に対抗する押圧力が作用する。これにより、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cから離間して、第2流体流路412が開放される。
 また、第2弁部材調整領域となる範囲では、主軸部710の第1押圧部712が第1弁部材50から離間する。このため、第1弁部材50に対して第1付勢部材513の付勢力に対抗する押圧力が作用しない。これにより、第1弁体部511のシール部511aが第1弁座部411cに当接して、第1流体流路411が閉鎖される。
 このように、第2弁部材調整領域の低流量領域となる範囲では、第1流体流路411が閉鎖された状態で、第2流体流路412が開いて第2流体流路412を流れる流体の流量が調整されることになる。
 続いて、第2弁部材調整領域の高流量領域となる範囲では、第1雄ネジ716aと第1雌ネジ731bとが噛み合うことで、主軸部710が図22に示す位置から図23に示す位置まで移動する。
 本実施形態の第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bは、第2雄ネジ718aおよび第2雌ネジ731cよりもネジピッチが大きくなっている。このため、第2弁部材調整領域の高流量領域では、電動モータ72の回転角度に対するロッド71の移動量の増加度合いが、第2弁部材調整領域の低流量領域に比べて大きくなる。これにより、第2弁体部611のシール部611aが第2弁座部412cから大幅に離間することで、第2流体流路412を流れる冷媒の流量が増大する。
 ところで、第2弁部材調整領域の高流量領域となる範囲では、第1雄ネジ716aと第1雌ネジ731bとが噛み合うことで主軸部710が移動すると共に、第2雄ネジ718aと第2雌ネジ731cとの噛み合いにより、筒状部718も移動する。
 本実施形態では、第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bは、第2雄ネジ718aおよび第2雌ネジ731cよりもネジピッチが大きくなっている。このため、第2弁部材調整領域の高流量領域となる範囲では、主軸部710と筒状部718との接触が解除された状態で、主軸部710および筒状部718それぞれが移動する。すなわち、第2弁部材調整領域の高流量領域となる範囲では、主軸部710に対して筒状部718からの押圧力が作用しない状態で、主軸部710および筒状部718それぞれが移動することになる。
 その他の構成は、第1実施形態と同様であり、本実施形態の構成においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
 特に、本実施形態では、第2弁体調整領域の低流量領域となる範囲において、ネジピッチの小さい第2雄ネジ718aおよび第2雌ネジ731cの噛み合いにより電動モータ72の回転駆動力をロッド71の軸方向ADの推力に変換する構成としている。
 さらに、本実施形態では、第2弁体調整領域の高流量領域となる範囲において、ネジピッチの大きい第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bの噛み合いにより電動モータ72の回転駆動力をロッド71の軸方向ADの推力に変換する構成としている。
 これによれば、第2流体流路412における第2弁部材60と第2弁座部412cとの間の絞り開度が微小なときに低速で制御し、ある程度絞り開度が大きくなると全開まで高速で制御することが可能となる。
 (第5実施形態)
 次に、第5実施形態について、図24、図25を参照して説明する。本実施形態では、主軸部710における筒状部718と当接する部位に弾性部材719を設けている点が第4実施形態と相違している。
 ここで、第2弁体調整領域では、低流量領域から高流量領域に移行するタイミングで、主軸部710の第1雄ネジ716aと出力軸73の第1雌ネジ731bとが噛み合い始めることが理想である。
 しかしながら、実際には、第2弁体調整領域において、低流量領域から高流量領域に移行するタイミングに対して、主軸部710の第1雄ネジ716aと出力軸73の第1雌ネジ731bとが噛み合い始めるタイミングが遅れてしまうことがある。
 第2弁体調整領域における低流量領域から高流量領域に移行するタイミングでは、主軸部710と筒状部718とが接触する。このため、第1雄ネジ716aが第1雌ネジ731bに噛み合っていないと、筒状部718からの押圧力により主軸部710が移動して、第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bが潰れてしまうことが懸念される。
 そこで、本実施形態では、図24、図25に示すように、主軸部710における筒状部718に接触する部位に、弾性変形可能に構成された弾性部材719を配置している。この弾性部材719は、主軸部710に対して筒状部718から過度の押圧力が作用した際に当該押圧力を低減する緩衝部材として機能する。本実施形態では、弾性部材719として、軸方向ADに貫通する貫通穴を有する弾性ワッシャを採用している。なお、弾性部材719としては、弾性ワッシャに限らず、他の部材を採用してもよい。
 その他の構成は、第4実施形態と同様であり、本実施形態の構成においても第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
 特に、本実施形態では、主軸部710と筒状部718との間に弾性部材719を介在させる構成としている。これによれば、主軸部710に対して筒状部718から過度の押圧力が作用しても、当該押圧力を弾性部材719で低減することができる。このため、主軸部710に対する筒状部718から過度の押圧力に起因して、第1雄ネジ716aおよび第1雌ネジ731bが潰れてしまうことを防止可能となる。
 (第6実施形態)
 上述の各実施形態では、アクチュエータである駆動部70を2つの流入口30a、30bおよび1つの流出口30cを有し、一方の流入口30a、30bから流入した流体の流量を制御する統合弁30に適用する例について説明したが、これに限定されない。すなわち、上述の各実施形態で駆動部70の適用対象は、流量制御弁の流入口の数および流出口の数に依存するものではない。
 例えば、上述の各実施形態で説明した駆動部70は、図26に示すように、ハウジング110に対して単一の流入口111および流出口112が形成された流量制御弁100における弁部材120の駆動手段として用いることができる。
 このように構成される流量制御弁100は、第1実施形態で説明した駆動部70と同様のアクチュエータを備えているので、第1実施形態の駆動部70と同様に、軸方向ADの体格の小型化を図ることが可能となる。
 (他の実施形態)
 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。本開示の電動式流量制御弁およびアクチュエータは、例えば、以下のように種々変形可能である。
 上述の各実施形態では、送りネジ機構70a、70bとして、ロッド71側に雄ネジ部が設けられ、出力軸73側に雌ネジ部が設けられた電動式流量制御弁について説明したが、これに限定されない。送りネジ機構70a、70bは、例えば、ロッド71側に雌ネジ部が設けられ、出力軸73側に雄ネジ部が設けられる構成となっていてもよい。
 上述の各実施形態では、自転防止機構75をハウジング側溝部432、ロッド側溝部714、および回転規制部材715で構成する例について説明したが、これに限定されない。自転防止機構75は、例えば、ロッド71およびハウジング40の一方の部材に径方向RDに突出するピンを設けると共に、他方の部材に一方の部材のピンに対応する溝部を設けることでも実現可能である。
 上述の各実施形態の如く、統合弁30の駆動部70に減速機構74を追加することが望ましいが、これに限定されず、減速機構74を設けなくてもよい。また、減速機構74は、遊星歯車等により構成してもよい。
 上述の各実施形態では、統合弁30の駆動部70を構成する電動モータ72としてステッピングモータを採用する例について説明したが、これに限定されない。駆動部70の電動モータ72としては、例えば、サーボモータを採用してもよい。
 上述の各実施形態では、車両用空調装置1の冷凍サイクル10に統合弁30を適用する例について説明したが、これに限定されない。統合弁30は、車両以外の空調装置や給湯機等に用いられる冷凍サイクルに適用してもよい。また、統合弁30は、冷凍サイクルに限らず、例えば、冷却水回路等に適用してもよい。
 上述の各実施形態では、流体の流量を制御する機器に対して、アクチュエータである駆動部70を適用する例について説明したが、これに限定されない。アクチュエータである駆動部70の適用対象は、流体の流量を制御する機器以外の機器に適用することができる。
 上述の各実施形態の如く、アクチュエータは、出力軸73の雌ネジ731a、ロータ722の偏心軸723、減速機構74の内歯車433および外歯車742が、ロッド71の径方向RDに互いに重なり合う配置形態とすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、アクチュエータは、ロータ722の偏心軸723と出力軸73の雌ネジ731aとがロッド71の径方向RDに互いに重なり合わない配置形態となっていてもよい。
 上述の各実施形態の如く、アクチュエータは、回転伝達ピン732aが、ロッド71の軸方向ADにおいてロータ722と重なり合わないように、ロータ722の外側に配置され形態とすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、アクチュエータは、回転伝達ピン732aとロータ722の偏心軸723とがロッド71の軸方向ADにおいて重なり合う配置形態となっていてもよい。
 上述の各実施形態の如く、カバー720の内部の密封性を確保する上では、ステータ721をカバー720の外側に配置することが望ましいが、これに限定されない。例えば、ステータ721は、カバー720の内側に配置されていてもよい。このような構成とする場合は、気密性および液密性に優れたハーメチックコネクタ等を介してステータ721を外部の配線等に接続すればよい。
 上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
 上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
 上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
 (本開示の技術的思想)
 上述の各実施形態から把握できる技術的思想には、以下の事項が含まれる。すなわち、上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、電動式流量制御弁は、第1流体流路を全開した際に第1流体流路を流れる流体の流量が、第2流体流路を全開した際に第2流体流路を流れる流体の流量よりも少ない装置に適用されている。
 第1流体流路のうち、第1流入口から第1弁座部に至る流路には、第1弁部材に対して近接する低クリアランス部が設けられている。低クリアランス部は、第1弁部材が第1弁座部から離れるに伴って低クリアランス部の流路長さが短くなると共に、第1弁部材が第1弁座部に近づくに伴って低クリアランス部の流路長さが長くなるように構成されている。
 そして、第1弁部材調整領域のうち、流体の流量を所定流量以下に調整する低流量領域となる範囲では、低クリアランス部における流体の流通抵抗が、第1弁部材と第1弁座部との間における流体の流通抵抗によりも小さなっている。また、第1弁部材調整領域のうち、流体の流量を所定流量より多い流量に調整する高流量領域となる範囲では、低クリアランス部における流体の流通抵抗が、第1弁部材と第1弁座部との間における流体の流通抵抗よりも大きくなっている。
 第2の観点によれば、電動式流量制御弁は、第1弁部材における第1弁座部に接触するシール部が球面状の形状となっている。
 第3の観点によれば、電動式流量制御弁は、第1弁部材における第1弁座部に接触するシール部が平坦状の形状となっている。そして、第1弁座部は、第1弁部材のシール部に対応する部位が平坦状の形状となっている。

Claims (13)

  1.  電動式流量制御弁であって、
     第1流入口(30a)から流入した流体を外部へ流出させる流出口(30c)に導く第1流体流路(411)、および第2流入口(30b)から流入した流体を前記流出口に導く第2流体流路(412)が内部に形成されたハウジング(40)と、
     前記ハウジングにおける前記第1流体流路を形成する部位に形成された第1弁座部(411c)に対向配置され、前記第1弁座部に当接する際に前記第1流体流路を閉じ、前記第1弁座部から離間する際に前記第1流体流路を開く第1弁部材(50)と、
     前記ハウジングにおける前記第2流体流路を形成する部位に形成された第2弁座部(412c)に対向配置され、前記第2弁座部に当接する際に前記第2流体流路を閉じ、前記第2弁座部から離間する際に前記第2流体流路を開く第2弁部材(60)と、
     前記第2流体流路を閉じた状態で前記第1流体流路を開いて前記第1流体流路を流れる流体の流量を調整する第1弁部材調整領域、前記第1流体流路を閉じた状態で前記第2流体流路を開いて前記第2流体流路を流れる流体の流量を調整する第2弁部材調整領域、前記第1流体流路および前記第2流体流路の双方を閉じる両弁全閉領域となる範囲で、前記第1弁部材および前記第2弁部材を変位させる駆動部(70)と、を備え、
     前記第1弁部材および前記第2弁部材は、前記ハウジングの内部に同軸となるように配置されており、
     前記駆動部は、
     前記第1弁部材および前記第2弁部材の軸線(CL1)に沿って移動することで、前記第1弁部材調整領域、前記第2弁部材調整領域、および前記両弁全閉領域となる範囲で前記第1弁部材および前記第2弁部材を変位させるロッド(71)と、
     通電により回転駆動力を発生させる電動モータ(72)と、
     前記電動モータの回転駆動力を前記ロッドに出力する出力軸(73)と、
     前記出力軸および前記ロッドのうち、一方の部材に設けられた雌ネジ部(731a~731c)、および他方の部材に設けられて前記雌ネジ部と噛み合う雄ネジ部(711a、716a、718a)で構成され、前記電動モータの回転駆動力を前記ロッドの軸方向の推力に変換する送りネジ機構(70a、70b)と、
     前記電動モータの回転駆動力による前記ロッドの回転を規制する自転防止機構(75)と、
     を含んで構成されている電動式流量制御弁。
  2.  前記自転防止機構は、
     前記ハウジングにおける前記ロッドの外周側部位に対向する内周側部位に、前記ロッドの軸方向に延びるように形成されたハウジング側溝部(432)と、
     前記ロッドにおける前記外周側部位に、前記ロッドの軸方向に延びるように形成されたロッド側溝部(714)と、
     前記ハウジング側溝部および前記ロッド側溝部の間に形成される空間に配置された回転規制部材(715)と、
     を有する請求項1に記載の電動式流量制御弁。
  3.  前記駆動部は、前記電動モータからの回転出力を減速して前記出力軸に伝達する減速機構(74)を備える請求項1または2に記載の電動式流量制御弁。
  4.  前記減速機構は、外周側に円弧状の外歯が複数形成された外歯車(742)、前記外歯車の外歯に噛み合う円弧状の内歯が複数形成された内歯車(433)を含んで構成されている請求項3に記載の電動式流量制御弁。
  5.  前記第1弁座部の開口径(D1)は、前記第2弁座部の開口径(D2)よりも小さくなっており、
     前記出力軸には、前記雌ネジ部として、互いに異なるネジピッチに設定された第1雌ネジ(731b)および前記第2雌ネジ(731c)が形成されており、
     前記ロッドは、
     前記第1弁部材調整領域となる範囲において前記第1弁部材に当接して前記第1弁部材を変位させる第1押圧部(712)、および前記第2弁部材調整領域となる範囲において前記第2弁部材に当接して前記第2弁部材を変位させる第2押圧部(713)が設けられた主軸部(710)と、
     前記主軸部の外周側を囲むように筒状に形成され、前記ロッドの軸方向において前記主軸部に当接して前記主軸部を前記ロッドの軸方向に変位させる筒状部(718)と、を有しており、
     前記主軸部は、前記第1雌ネジに噛み合う第1雄ネジ(716a)が形成されており、
     前記筒状部は、前記第2雌ネジに噛み合う第2雄ネジ(718a)が形成されており、
     前記第1雄ネジおよび前記第1雌ネジは、前記第2雄ネジおよび前記第2雌ネジよりもネジピッチが大きくなっており、
     前記送りネジ機構は、
     前記第1弁部材調整領域および前記両弁全閉領域となる範囲、並びに、前記第2弁部材調整領域のうち、流体の流量を所定流量以下に調整する低流量領域となる範囲において、前記第2雌ネジと前記第2雄ネジとの噛み合いにより前記電動モータの回転駆動力を前記ロッドの軸方向の推力に変換し、
     前記第2弁部材調整領域のうち、流体の流量を前記所定流量より多い流量に調整する高流量領域となる範囲において、前記第1雌ネジと前記第1雄ネジとの噛み合いにより前記電動モータの回転駆動力を前記ロッドの軸方向の推力に変換する構成となっている請求項1ないし4のいずれか1つに記載の電動式流量制御弁。
  6.  前記主軸部における前記筒状部と当接する部位と間には、弾性変形可能に構成された弾性部材(719)が配置されている請求項5に記載の電動式流量制御弁。
  7.  アクチュエータであって、
     ロッド(71)と、
     偏心軸(723)を有するロータ(722)、および前記ロータに与える回転磁界を発生させるステータ(721)を有し、通電により回転駆動力を発生させる電動モータ(72)と、
     前記電動モータの回転駆動力を前記ロッドに出力する出力軸(73)と、
     前記出力軸に設けられた雌ネジ部(731a~731c)、および前記ロッドに設けられて前記雌ネジ部と噛み合う雄ネジ部(711a、716a、718a)で構成され、前記電動モータの回転駆動力を前記ロッドの軸方向の推力に変換する送りネジ機構(70a、70b)と、
     前記電動モータの回転駆動力による前記ロッドの回転を規制する自転防止機構(75)と、
     前記電動モータからの回転出力を減速して前記出力軸に伝達する減速機構(74)と、を備え、
     前記電動モータは、偏心軸(723)を有するロータ(722)と、前記ロータに与える回転磁界を発生させるステータ(721)と、を有しており、
     前記減速機構は、
     ハウジング(40)のうち、前記ロータの外周側を覆う部位の内側に形成された内歯車(433)と、
     外周側に前記内歯車の内歯に噛み合う外歯が複数形成されると共に、前記偏心部と同期して公転する際に前記内歯の数と前記外歯の数との差分に応じて自転する外歯車(742)と、を含んで構成されており、
     前記外歯車は、前記偏心軸の外側に配置されると共に、自転成分が前記出力軸に伝達されるように、回転伝達ピン(732a)を介して前記出力軸に連結されているアクチュエータ。
  8.  前記回転伝達ピンは、前記ロッドの軸方向において前記ロータと重なり合わないように、前記ロータの外側に配置されている請求項7に記載のアクチュエータ。
  9.  前記出力軸は、前記雌ネジ部の少なくとも一部が前記ロータの内側に位置するように配置されている請求項7または8に記載のアクチュエータ。
  10.  前記出力軸、前記ロータ、および前記減速機構は、前記雌ネジ部、前記偏心軸、前記内歯車、および前記外歯車が前記ロッドの径方向に互いに重なり合うように配置されている請求項7ないし9のいずれか1つに記載のアクチュエータ。
  11.  前記電動モータは、前記ステータが、前記ロータを密閉状態で収容するカバー(720)の外側に配置されている請求項7ないし10のいずれか1つに記載のアクチュエータ。
  12.  前記電動モータは、ステッピングモータで構成されている請求項7ないし11のいずれか1つに記載のアクチュエータ。
  13.  前記自転防止機構は、
     前記ハウジングにおける前記ロッドの外周側部位に対向する内周側部位に、前記ロッドの軸方向に延びるように形成されたハウジング側溝部(432)と、
     前記ロッドにおける前記外周側部位に、前記ロッドの軸方向に延びるように形成されたロッド側溝部(714)と、
     前記ハウジング側溝部および前記ロッド側溝部の間に形成される空間に配置された回転規制部材(715)と、
     を有する請求項7ないし12のいずれか1つに記載のアクチュエータ。
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