WO2019130737A1

WO2019130737A1 - 電磁アクチュエータ

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Publication number: WO2019130737A1
Application number: PCT/JP2018/038486
Authority: WO
Inventors: 伊藤　彰浩; 雅之纐纈; 雅也山内; 寿和鶴賀
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2020-06-25
Also published as: TWI730261B; TW201928237A; CN111433501A; US20200318753A1; JP6955436B2; KR20200086350A; JP2019113129A; US11268628B2

Abstract

流量比制御弁（１０）は、変形量に応じた弾性力を所定方向へ加える一対の板ばね（５１）と、一対の板ばね（５１）により所定方向へ移動可能に支持された弁体（３１）と、所定方向において一対の板ばね（５１）の間で作用させる電磁力により、弁体（３１）を非接触で所定方向へ駆動する駆動部（７０）と、板ばね（５１）及び弁体（３１）を内部に収納した容器（２１，２４，２７）と、弁体（３１）に取り付けられ、容器の内面とで区画した所定空間を形成し、所定空間の内部と外部とを所定方向に連通させる所定隙間を、内面との間に形成したダンパ（６０）と、を備える。

Description

電磁アクチュエータ

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１７年１２月２５日に出願された日本出願番号２０１７－２４７７７９号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、電磁力により可動部材を駆動する電磁アクチュエータに関する。

　従来、この種の電磁アクチュエータとして、弁体（可動部材）と本体との間に隙間が形成されるように、弁体の両端部をそれぞれ板ばねにより支持し、弁体を電磁力により非接触で往復駆動する流路切替弁がある（特許文献１参照）。こうした構成によれば、弁体と本体とが擦れない状態で弁体を往復駆動することができるため、流路を切り替える応答性を向上させることができる。

特開２０１７－１８７１６２号公報

　ところで、特許文献１に記載の流路切替弁では、弁体を駆動する際に摩擦力が発生することを抑制することができる反面、板ばねの弾性力が作用する方向に弁体が振動し始めると、弁体の振動が止まりにくいことに本願開示者は着目した。

　本開示は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、可動部材を駆動する応答性を向上させるとともに、可動部材の振動を抑制することのできる電磁アクチュエータを提供することにある。

　上記課題を解決するための第１の手段は、電磁アクチュエータであって、
　変形量に応じた弾性力を所定方向へ加える一対の板ばねと、
　前記一対の板ばねにより前記所定方向へ移動可能に支持された可動部材と、
　前記所定方向において前記一対の板ばねの間で作用させる電磁力により、前記可動部材を非接触で前記所定方向へ駆動する駆動部と、
　前記板ばね及び前記可動部材を内部に収納した容器と、
　前記可動部材に取り付けられ、前記容器の内面とで区画した所定空間を形成し、前記所定空間の内部と外部とを前記所定方向に連通させる所定隙間を、前記内面との間に形成したダンパと、
を備える。

　上記構成によれば、一対の板ばねにより、板ばねの変形量に応じた弾性力が所定方向へ加えられる。可動部材は、一対の板ばねにより上記所定方向へ移動可能に支持されているため、可動部材を非摺動で移動可能に支持することができる。そして、駆動部によって作用させられる電磁力により、可動部材が非接触で所定方向へ駆動される。その結果、可動部材を駆動する際に摩擦力が発生せず、可動部材を駆動する応答性を向上させることができる。さらに、可動部材は一対の板ばねにより支持されており、上記所定方向において一対の板ばねの間で電磁力が作用させられる。このため、駆動される際に可動部材がぶれることを抑制することができる。

　板ばね及び可動部材は、容器の内部に収納されている。ダンパが可動部材に取り付けられ、容器の内面とダンパとで区画された所定空間が形成されている。そして、所定空間の内部と外部とを所定方向に連通させる所定隙間が、容器の内面とダンパとの間に形成されている。このため、可動部材と共にダンパが所定方向へ駆動されると、所定隙間を通じて所定空間の内部へ流体が流入出する。したがって、所定隙間を流体が通過する際の抵抗により、可動部材の振動を減衰させる減衰力を作用させることができ、可動部材の振動を抑制することができる。さらに、可動部材が他の部材と摺動することなく、可動部材の振動を減衰させることができるため、可動部材の応答性が低下することを抑制することができる。

　第２の手段では、前記可動部材は、所定面において前記所定方向に所定長で開口する開口流路が形成された弁体であり、前記所定面に対向する対向面に開口する複数のポートが、前記所定方向に前記所定長よりも短い間隔で並んで形成され、且つ前記複数のポートにそれぞれ接続された接続流路が形成された本体を備え、前記容器は、前記本体を内部に収納している。

　上記構成によれば、本体に形成された接続流路を通じて、各接続流路に接続された各ポートに対して流体を流入出させることができる。弁体には、所定面において所定方向に所定長で開口する開口流路が形成されている。本体には、上記所定面に対向する対向面に開口する複数のポートが、上記所定方向に上記所定長よりも短い間隔で並んで形成されている。このため、駆動部により弁体を上記所定方向に駆動することで、複数のポートが弁体の開口流路を介して接続される状態、すなわち流体の流通状態を制御することができる。

　さらに、板ばね及び弁体（可動部材）を内部に収納した容器は、本体を内部に収納している。このため、上記ポートから弁体の周囲に流入した流体は、容器の内部を流通して、上記所定隙間を通じて上記所定空間の内部へ流入出する。したがって、弁体により流通状態を制御する対象である流体を、可動部材の振動を減衰させる流体として用いることができ、ダンパ専用の流体を別途用意する必要がない。

　第３の手段では、前記所定方向において、前記ダンパは前記可動部材に対して前記板ばねよりも外側に取り付けられている。このため、所定方向においてダンパが可動部材に対して板ばねよりも内側に取り付けられた構成と比較して、容器の内面とダンパとで区画された所定空間を小さくし易くなり、所定空間を容易に形成することができる。

　第４の手段では、前記ダンパは、板状に形成されており、前記所定隙間は、前記内面と前記ダンパの外周面との間に環状に形成されている。

　上記構成によれば、ダンパは板状に形成されているため、ダンパの形状を簡素にすることができるとともに、ダンパを配置するスペースを小さくすることができる。そして、所定隙間は、容器の内面とダンパの外周面との間に環状に形成されている。このため、ダンパの一部に流体の抵抗が偏って作用することを抑制することができ、ダンパの姿勢、ひいては可動部材の姿勢を安定させ易くなる。

　第５の手段では、前記ダンパは、最も面積の大きい主面が前記所定方向に垂直となるように、前記可動部材に固定されている。このため、可動部材と共にダンパが所定方向へ駆動された際に、ダンパに垂直に流体を当てることができ、ダンパが傾くこと、ひいては可動部材が傾くことを抑制することができる。

　第６の手段では、前記駆動部により、前記可動部材が非接触で前記所定方向へ駆動された際に、前記所定隙間の大きさが一定に維持される。このため、可動部材が駆動された際に、所定隙間を通過する流体の流れが変化することを抑制することができ、ダンパの姿勢、ひいては可動部材の姿勢を安定させ易くなる。

　第７の手段では、前記所定方向において、前記容器の端部に前記所定空間が形成されている。このため、電磁アクチュエータにおいて、所定空間を容易に確保することができ、他の部品とダンパとが干渉することを抑制し易くなる。

　具体的には、第８の手段のように、前記所定隙間の大きさは０．２～５ｍｍであるといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、駆動される可動部材に適度な減衰力を作用させることができ、可動部材の振動を減衰させつつ、可動部材の応答性が低下することを抑制することができる。なお、所定の隙間の大きさは、流体の種類や特性に応じて変更するとよい。

　第９の手段は、電磁アクチュエータであって、
　変形量に応じた弾性力を所定方向へ加える一対の板ばねと、
　前記一対の板ばねにより前記所定方向へ移動可能に支持され、液体の流通状態を制御する弁体と、
　前記所定方向において前記一対の板ばねの間で作用させる電磁力により、前記弁体を非接触で前記所定方向へ駆動する駆動部と、
　前記板ばね及び前記弁体を内部に収納した容器と、
　前記弁体に取り付けられ、前記容器の内面との間に所定隙間を形成し、前記所定隙間に前記所定方向へ前記液体を通過させるダンパと、
を備える。

　上記構成によれば、弁体により、液体の流通状態が制御される。弁体にダンパが取り付けられており、容器の内面とダンパとの間に所定隙間が形成されている。そして、ダンパは、所定隙間に所定方向へ液体を通過させる。このため、弁体と共にダンパが所定方向へ駆動されると、所定隙間を液体が通過する際の抵抗により、弁体の振動を減衰させる減衰力を作用させることができ、弁体の振動を抑制することができる。さらに、弁体が他の部材と摺動することなく、弁体の振動を減衰させることができるため、弁体の応答性が低下することを抑制することができる。しかも、弁体により流通状態を制御する対象である液体を、弁体の振動を減衰させる液体として用いているため、ダンパ専用の液体を別途用意する必要がない。

　第１０の手段では、前記弁体には、所定面において前記所定方向に所定長で開口する開口流路が形成されており、前記所定面に対向する対向面に開口する複数のポートが、前記所定方向に前記所定長よりも短い間隔で並んで形成され、且つ前記複数のポートにそれぞれ接続された接続流路が形成された本体を備え、前記容器は、前記本体を内部に収納している。こうした構成によれば、第２の手段と同様の作用効果を奏することができる。

　第１１の手段では、前記所定方向において、前記ダンパは前記弁体に対して前記板ばねよりも外側に取り付けられている。こうした構成によれば、第３の手段と同様の作用効果を奏することができる。

　第１２の手段では、前記所定方向に垂直な平面に沿って前記ダンパが回転することを規制する位置決めピンを備える。

　上記構成によれば、位置決めピンにより、所定方向に垂直な平面に沿ってダンパが回転することが規制される。このため、ダンパが回転して所定隙間が変化することを確実に防ぐことができ、ダンパの姿勢、ひいては可動部材の姿勢が乱れることを抑制することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
流量比制御弁を示す斜視断面図。弁機構のポート周辺を示す斜視図。ポート、本体、板ばね、磁石等を示す斜視図。図３から一方のポート及び第１本体を取り除いた状態を示す斜視図。流量比制御弁を示す斜視断面図。弁機構を示す斜視断面図。非励磁状態の弁機構を示す正面視断面図。負方向の励磁状態の弁機構を示す正面視断面図。正方向の励磁状態の弁機構を示す正面視断面図。駆動電流と流量と振動発生範囲との関係を示すグラフ。比較例の流量比制御弁のＢポート圧力を示すタイムチャート。本実施形態の流量比制御弁のＢポート圧力を示すタイムチャート。弁機構の変更例を示す斜視断面図。駆動電流と流量との関係の一例を示すグラフ。駆動電流と流量との関係の変更例を示すグラフ。駆動電流と流量との関係の他の変更例を示すグラフ。

　以下、共通ポートから２つの出力ポートへ供給される冷媒（液体）の流量比を制御する流量比制御弁に具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

　図１～３に示すように、流量比制御弁１０（電磁アクチュエータに相当）は、弁機構２０と駆動部７０とを備えている。弁機構２０と駆動部７０とは、接続部材２４を介して接続されている。駆動部７０は、弁機構２０の弁体３１（図４参照）を駆動する。

　弁機構２０は、ハウジング２１、弁体３１、第１本体４１Ａ（本体）、第２本体４１Ｂ、板ばね５１、蓋２７等を備えている。ハウジング２１、弁体３１、第１本体４１Ａ、第２本体４１Ｂ、板ばね５１、蓋２７は、非磁性体により形成されている。

　図２は、図１の流量比制御弁１０から、駆動部７０を取り除いた状態を示している。図２に示すように、ハウジング２１は、四角筒状（複数の部品から成る）に形成されている。ハウジング２１には、冷媒（流体に相当）を入力するＣ０ポート（共通ポート）、冷媒を出力するＡ０ポート（第１出力ポート）、冷媒を出力するＢ０ポート（第２出力ポート）が設けられている。Ｃ０ポート、Ａ０ポート、Ｂ０ポートは、非磁性体により形成されている。Ｃ０ポート、Ａ０ポート、Ｂ０ポートには、それぞれ入力流路、第１出力流路、第２出力流路が接続されている。入力流路は、ハウジング２１の内面で開口している。第１出力流路及び第２出力流路は、第１本体４１Ａに接続されている。

　図３は、図２の弁機構２０からハウジング２１及び蓋２７を取り除いた状態を示している。図４は、図３の弁機構２０から、Ｃ０ポートと、一方のＡ０ポート，Ｂ０ポート，第１本体４１Ａとを取り除いた状態を示している。ハウジング２１の内部には、弁体３１、本体４１Ａ，４１Ｂ、板ばね５１、磁石７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂ等が収容されている。本体４１Ａ，４１Ｂは、直方体状（平板状）に形成されている。第１本体４１Ａは、ハウジング２１に固定されている。第２本体４１Ｂは、第１本体４１Ａに固定されている。弁体３１は、直方体状（平板状）に形成されている。

　並列に配置された第２本体４１Ｂの間に、弁体３１が配置されている。第２本体４１Ｂと弁体３１との間には、隙間が形成されている。すなわち、第２本体４１Ｂと弁体３１とは非接触状態になっている。

　弁体３１は、板ばね５１を介して第２本体４１Ｂに固定されている。詳しくは、弁体３１の長手方向の両端部３６には、板ばね５１がそれぞれ取り付けられている。板ばね５１は、ばね鋼等のばね性材料により、矩形板状に形成されている。板ばね５１の所定部分には、スリット５１ａが形成されている。板ばね５１にスリット５１ａが形成されることにより、板ばね５１は蛇行する所定パターンに形成されている。板ばね５１の厚みは、板ばね５１が所定の剛性を有し、板ばね５１が所定の弾性力を発生するように設定されている。板ばね５１の２つの短辺部分５１ｂがそれぞれ第２本体４１Ｂに固定されている。板ばね５１は、最も面積の大きい主面（図３，４における垂直面）が弁体３１の長手方向に垂直となるように、第２本体４１Ｂに取り付けられている。こうした構成により、弁体３１（可動部材に相当）は、一対の板ばね５１により弁体３１の長手方向（所定方向に相当）に移動可能に支持されている。

　弁体３１の所定面３１ａと第２本体４１Ｂの第１面４１ｂとは同一平面上に位置している。図６に示すように、弁体３１の所定面３１ａに第１本体４１Ａの対向面４１ａが対向している。そして、第２本体４１Ｂの第１面４１ｂは、第１本体４１Ａの対向面４１ａに対向している。弁体３１の所定面３１ａと第１本体４１Ａの対向面４１ａとの間には、隙間が形成されている。このように、弁体３１には、他の部材と摺動する部分が存在していない。

　図６に示すように、弁体３１の所定面３１ａには、弁体３１の長手方向（以下、「所定方向」という）に所定長Ｌ１で開口する開口流路３２が２つ形成されている。開口流路３２は、弁体３１を所定面３１ａに垂直な方向へ貫通し、長軸の長さが所定長Ｌ１の長孔になっている。なお、開口流路３２が、弁体３１の所定面３１ａ側にそれぞれ形成された凹部になっており、弁体３１を貫通していない構成を採用することもできる。

　それぞれの第１本体４１Ａには、対向面４１ａに開口するＡ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポート（複数のポートに相当）が形成されている。Ａ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートは、弁体３１の長手方向に所定長Ｌ１よりも短い間隔Ｌ２で並んで形成されている。第１本体４１Ａには、Ａ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートにそれぞれ接続された接続流路４２，４３，４４が形成されている。接続流路４２，４３，４４は、それぞれ上記第１出力流路、入力流路、第２出力流路に接続されている。なお、接続流路４３は、ハウジング２１内の空間を介して入力流路に接続されている。ハウジング２１内の空間は、シール部材４７、シール部材４８（図３参照）によりシールされている。

　弁体３１の所定面３１ａ及び本体４１の対向面４１ａは、所定の平面度に仕上げられている。また、板ばね５１は、所定面３１ａと対向面４１ａとが所定の平行度となるように、弁体３１を支持している。詳しくは、弁体３１の長手方向の両端部３６が、板ばね５１の中央を貫通してそれぞれ固定されている。

　そして、板ばね５１は、弁体３１の長手方向（板ばね５１の主面に垂直な方向）への弁体３１の移動量に応じて、弁体３１に弾性力を加える。詳しくは、板ばね５１は、弁体３１の長手方向への弁体３１の移動量、すなわち板ばね５１の変形量に比例した弾性力を弁体３１に加える。

　上記所定方向において、弁体３１の両端部３６には、それぞれダンパ６０が取り付けられている。すなわち、上記所定方向において、ダンパ６０は弁体３１に対して板ばね５１よりも外側に取り付けられている。ダンパ６０は、矩形板状に形成されている。ダンパ６０は、その外周面６１がハウジング２１の内面２１ａに沿う形状に形成されている。これにより、ハウジング２１の内面２１ａとダンパ６０の外周面６１との間に、環状の所定隙間６１ｇが形成されている。ダンパ６０は、最も面積の大きい主面６２が上記所定方向に垂直となるように、弁体３１に固定されている。

　ハウジング２１の内面２１ａと蓋２７の内面２７ａとダンパ６０とにより区画されて、所定空間６８が形成されている。所定空間６８は、上記所定方向において、ハウジング２１、蓋２７、及び接続部材２４で構成される容器の端部、詳しくは蓋２７に形成されている。ハウジング２１の内面２１ａと接続部材２４の内面２４ａとダンパ６０とにより区画されて、所定空間６９が形成されている。所定空間６９は、上記所定方向において、ハウジング２１、蓋２７、及び接続部材２４で構成される容器の端部、詳しくは接続部材２４に形成されている。容器は、弁体３１、板ばね５１、第１本体４１Ａ、及び第２本体４１Ｂを、内部に収納している。

　所定隙間６１ｇは、所定空間６８，６９の内部と外部とを上記所定方向に連通させている。所定隙間６１ｇの大きさは、冷媒（流体）の種類や特性に応じて０．２～５ｍｍに設定されている。所定隙間６１ｇが小さ過ぎると、所定隙間６１ｇを通過する冷媒の流動抵抗が大きくなり過ぎ、弁体３１の応答性が低下するおそれがある。一方、所定隙間６１ｇが大き過ぎると、所定隙間６１ｇを通過する冷媒の流動抵抗が小さくなり過ぎ、弁体３１の振動を減衰させる効果が小さくなるおそれがある。ダンパ６０は、２つの位置決めピン（図示略）により弁体３１に対して位置決めされている。２つの位置決めピンは、上記所定方向に垂直な平面に沿ってダンパ６０が回転することを規制する。

　次に、図１，５を参照して、駆動部７０の構成を説明する。駆動部７０は、コア７１（７１ａ，７１ｂ）、コイル７２、磁石７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂ等を備えている。

　コア７１は、常磁性体材料により、「Ｕ」字形状に形成されている。コア７１における「Ｕ」字形状の底部７１ａの外周には、コイル７２が取り付けられている。コア７１における「Ｕ」字形状の一対の直線部７１ｂは、互いに平行になっている。

　一対の直線部７１ｂには、磁石７４Ａ，７５Ａと磁石７４Ｂ，７５Ｂとがそれぞれ取り付けられている。磁石７４Ａ～７５Ｂは、強磁性体材料により形成された永久磁石である。磁石７４Ａ～７５Ｂは、直方体状に形成されている。磁石７４Ａ，７５Ｂは、コア７１の直線部７１ｂ側にＳ極が位置し、弁体３１（可動子７６）側にＮ極が位置するように、コア７１の直線部７１ｂにそれぞれ取り付けられている。磁石７４Ｂ，７５Ａは、コア７１の直線部７１ｂ側にＮ極が位置し、弁体３１（可動子７６）側にＳ極が位置するように、コア７１の直線部７１ｂにそれぞれ取り付けられている。磁石７４ＡのＮ極と磁石７４ＢのＳ極とが対向しており、磁石７５ＡのＳ極と磁石７５ＢのＮ極とが対向している。磁石７４Ａ，７４Ｂの互いに対向する面は平行になっており、磁石７５Ａ，７５Ｂの互いに対向する面は平行になっている。弁体３１の長手方向（以下、「所定方向」という）において、磁石７４Ａと磁石７５Ａとが所定間隔で配置されており、磁石７４Ｂと磁石７５Ｂとが同じく所定間隔で配置されている。

　磁石７４Ａ，７５Ａと磁石７４Ｂ，７５Ｂとの間には、上記ハウジング２１の一部分を介して可動子７６が配置されている。ハウジング２１のうち、磁石７４Ａと磁石７４Ｂとの間に配置される部分、及び磁石７５Ａと磁石７５Ｂとの間に配置される部分は、磁束を透過させ易いように薄く形成されている。可動子７６は、常磁性体材料により、四角筒状に形成されている。上記所定方向における可動子７６の幅Ｌ３は、磁石７４Ｂ（７４Ａ）の接続部材２４側の端面と磁石７５Ｂ（７５Ａ）の蓋２７側の端面との間隔Ｌ４よりも短くなっている。可動子７６の中空部には、弁体３１が挿通されている。上記所定方向において、弁体３１の中央に可動子７６が固定されている。すなわち、弁体３１において、一対の板ばね５１の間に位置する部分に可動子７６が固定されている。可動子７６は、弁体３１以外の部材とは接触していない。

　上記所定方向において、可動子７６は、磁石７４Ａ，７４Ｂ，７５Ａ，７５Ｂの磁力により磁石７４Ａ（７４Ｂ）と磁石７５Ａ（７５Ｂ）との中央位置（中立位置）に配置している。この状態で、自然状態の一対の板ばね５１により支持された弁体３１に、可動子７６が固定されている。すなわち、駆動部７０において、板ばね５１が自然状態で弁体３１を支持する状態における可動子７６の位置は、弁体３１（可動子７６）を上記所定方向に往復駆動させる電磁力を作用させていない中立位置に設定されている。そして、駆動部７０は、上記所定方向において一対の板ばね５１の間で可動子７６に作用させる電磁力により、弁体３１を非接触で上記所定方向へ駆動する。駆動部７０により、弁体３１が上記所定方向へ駆動された際に、上記所定隙間６１ｇの大きさは一定に維持される。すなわち、上記所定方向におけるダンパ６０の位置にかかわらず、所定隙間６１ｇの大きさは一定である。

　次に、図７～９を参照して、駆動部７０により、弁体３１の長手方向（所定方向）に弁体３１を往復駆動する原理を説明する。

　駆動部７０のコイル７２に電流を流していない非励磁状態では、図７に示すように、磁石７４ＡのＮ極から磁石７４ＢのＳ極へ向かう磁界、及び磁石７５ＢのＮ極から磁石７４ＢのＳ極へ向かう磁界が発生する。この状態では、可動子７６は、上記所定方向において中立位置で釣り合って静止している。この状態では、一対の板ばね５１は自然状態になっており、一対の板ばね５１から弁体３１へ力が作用していない。また、この状態では、図６に示すように、第１本体４１ＡのＡ１ｂポート及びＢ１ｂポートは、弁体３１によりそれぞれ所定量開かれている。

　駆動部７０のコイル７２に負方向の電流を流した負方向の励磁状態では、図８に矢印Ｈ１で示すように、コア７１の上側の直線部７１ｂから下側の直線部７１ｂへ向かうコイル磁界が発生する。このため、磁石７４ＡのＮ極から磁石７４ＢのＳ極へ向かう磁界とコイル磁界とは強め合い、磁石７５ＢのＮ極から磁石７５ＡのＳ極へ向かう磁界とコイル磁界とは弱め合う。その結果、可動子７６は、接続部材２４の方向へ引き付ける磁力を受ける。そして、矢印Ｆ１で示すように、可動子７６と共に弁体３１が矢印Ｆ１の方向へ移動する。この際に、駆動部７０は電磁力により弁体３１を非接触で駆動し、弁体３１は本体４１Ａ，４１Ｂと非接触で駆動される。これに対して、一対の板ばね５１は、弁体３１の移動量に比例した抗力を弁体３１に作用させる。図６において、弁体３１が接続部材２４の方向へ駆動されると、弁体３１の開口流路３２を介して、第１本体４１ＡのＣ１ｂポートとＡ１ｂポートとが連通される範囲が拡大される。一方、弁体３１の開口流路３２を介して、第１本体４１ＡのＣ１ｂポートとＢ１ｂポートとが連通される範囲が縮小される。すなわち、Ｃ１ｂポート（Ｃ０ポート）から、Ａ１ｂポート（Ａ０ポート）へ供給される冷媒の流量比が大きくされ、Ｂ１ｂポート（Ｂ０ポート）へ供給される冷媒の流量比が小さくされる。

　ここで、それぞれの第１本体４１ＡのＣ１ｂポートに、同様の冷媒を流通させる。これにより、それぞれの第１本体４１ＡのＣ１ｂポートから弁体３１に向かって流れる冷媒による圧力が相殺される。

　また、駆動部７０のコイル７２に正方向の電流を流した正方向の励磁状態では、図９に矢印Ｈ２で示すように、コア７１の下側の直線部７１ｂから上側の直線部７１ｂへ向かうコイル磁界が発生する。このため、磁石７４ＡのＮ極から磁石７４ＢのＳ極へ向かう磁界とコイル磁界とは弱め合い、磁石７５ＢのＮ極から磁石７５ＡのＳ極へ向かう磁界とコイル磁界とは強め合う。その結果、可動子７６は、蓋２７の方向へ引き付ける磁力を受ける。そして、矢印Ｆ２で示すように、可動子７６と共に弁体３１が矢印Ｆ２の方向へ移動する。この際に、駆動部７０は電磁力により弁体３１を非接触で駆動し、弁体３１は本体４１Ａ，４１Ｂと非接触で駆動される。これに対して、一対の板ばね５１は、弁体３１の移動量に比例した抗力を弁体３１に作用させる。図６において、弁体３１が蓋２７の方向へ駆動されると、弁体３１の開口流路３２を介して、第１本体４１ＡのＣ１ｂポートとＢ１ｂポートとが連通される範囲が拡大される。一方、弁体３１の開口流路３２を介して、第１本体４１ＡのＣ１ｂポートとＡ１ｂポートとが連通される範囲が縮小される。すなわち、Ｃ１ｂポート（Ｃ０ポート）から、Ｂ１ｂポート（Ｂ０ポート）へ供給される冷媒の流量比が大きくされ、Ａ１ｂポート（Ａ０ポート）へ供給される冷媒の流量比が小さくされる。

　ここで、図１０に示すように、ダンパ６０がない場合は、Ｃポート（Ｃ０ポート、Ｃ１ｂポート）からＢポート（Ｂ０ポート、Ｂ１ｂポート）へ供給される冷媒の流量が、ＣポートからＡポート（Ａ０ポート、Ａ１ｂポート）へ供給される冷媒の流量よりも多くなる特定の範囲（ハッチング範囲）において、弁体３１が振動することに本願開示者は着目した。この場合、図１１に示すように、ダンパ６０がない比較例では、Ｂポートに供給される冷媒の圧力が、２２Ｈｚの周波数で比較的大きく変動している。

　この原因として、図９に示すように、弁体３１が蓋２７の方向へ移動した場合に、撓んだ状態の板ばね５１に矢印Ｑで示すように冷媒の流れが当たることが考えられる。詳しくは、板ばねの主面に沿って流れる冷媒の流速が高くなると、冷媒の流れに渦が発生し、この渦により板ばねに変則的な力が作用する。いわゆる旗が風になびく状態と同様に、冷媒の流れにより板ばね５１が共振し、弁体３１が所定方向に振動すると考えられる。しかも、弁体３１に摺動部分が存在しないため、一旦弁体３１が振動し始めると、この振動を減衰させる力が作用しにくく、弁体３１の振動が止まりにくいといった課題が生じる。

　この点、本実施形態では、弁体３１にダンパ６０が取り付けられている。このため、弁体３１が所定方向に振動すると、所定空間６８の内部に対して冷媒が流入又は流出する。そして、所定隙間６１ｇを冷媒が通過する際に抵抗が生じ、ダンパ６０の移動を抑制する力が作用するため、弁体３１の振動を減衰させる減衰力が弁体３１に作用する。その結果、図１２に示すように、ダンパ６０を備える本実施形態では、Ｂポートに供給される冷媒の圧力の変動が抑制されている。

　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

　・一対の板ばね５１により、板ばね５１の変形量に応じた弾性力が所定方向へ加えられる。弁体３１は、一対の板ばね５１により上記所定方向へ移動可能に支持されているため、弁体３１を非摺動で移動可能に支持することができる。そして、駆動部７０によって作用させられる電磁力により、弁体３１が非接触で所定方向へ駆動される。その結果、弁体３１を駆動する際に摩擦力が発生せず、弁体３１を駆動する応答性を向上させることができる。さらに、弁体３１を非摺動で駆動するため、弁体３１に摩耗が生じず、摺動を伴う一般的な弁体と比較して半永久的に使用することができる。

　・弁体３１は一対の板ばね５１により支持されており、上記所定方向において一対の板ばね５１の間で電磁力が作用させられる。このため、駆動される際に弁体３１がぶれることを抑制することができる。

　・板ばね５１及び弁体３１は、容器の内部に収納されている。ダンパ６０が弁体３１に取り付けられ、容器の内面２１ａ，２７ａ，２４ａとダンパ６０とで区画された所定空間６８，６９が形成されている。そして、所定空間６８，６９の内部と外部とを所定方向に連通させる所定隙間６１ｇが、容器の内面２１ａ，２７ａ，２４ａとダンパ６０との間に形成されている。このため、弁体３１と共にダンパ６０が所定方向へ駆動されると、所定隙間６１ｇを通じて所定空間６８，６９の内部へ冷媒が流入出する。したがって、所定隙間６１ｇを冷媒が通過する際の抵抗により、弁体３１の振動を減衰させる減衰力を作用させることができ、弁体３１の振動を抑制することができる。さらに、弁体３１が他の部材と摺動することなく、弁体３１の振動を減衰させることができるため、弁体３１の応答性が低下することを抑制することができる。

　・第１本体４１Ａに形成された接続流路４２，４３，４４を通じて、各接続流路４２，４３，４４に接続された各Ａ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートに対して冷媒を流入出させることができる。弁体３１には、所定面３１ａにおいて所定方向に所定長Ｌ１で開口する開口流路３２が形成されている。第１本体４１Ａには、上記所定面３１ａに対向する対向面４１ａに開口する複数のポートＡ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートが、上記所定方向に上記所定長Ｌ１よりも短い間隔Ｌ２で並んで形成されている。このため、駆動部７０により弁体３１を上記所定方向に駆動することで、複数のポートＡ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートが弁体３１の開口流路３２を介して接続される状態、すなわち冷媒の流通状態を制御ことができる。

　・板ばね５１及び弁体３１を内部に収納した容器は、第１本体４１Ａを内部に収納している。このため、上記ポートから弁体３１の周囲に流入した冷媒は、容器の内部を流通して、上記所定隙間６１ｇを通じて上記所定空間６８，６９の内部へ流入出する。したがって、弁体３１により流通状態を制御する対象である冷媒を、弁体３１の振動を減衰させる冷媒として用いることができ、ダンパ６０専用の冷媒を別途用意する必要がない。

　・所定方向において、ダンパ６０は弁体３１に対して板ばね５１よりも外側に取り付けられている。このため、所定方向においてダンパ６０が弁体３１に対して板ばね５１よりも内側に取り付けられた構成と比較して、容器の内面２１ａ，２７ａ，２４ａとダンパ６０とで区画された所定空間６８，６９を小さくし易くなり、所定空間６８，６９を容易に形成することができる。

　・ダンパ６０は板状に形成されているため、ダンパ６０の形状を簡素にすることができるとともに、ダンパ６０を配置するスペースを小さくすることができる。そして、所定隙間６１ｇは、容器の内面２１ａ，２７ａ，２４ａとダンパ６０の外周面６１との間に環状に形成されている。このため、ダンパ６０の一部に冷媒の抵抗が偏って作用することを抑制することができ、ダンパ６０の姿勢、ひいては弁体３１の姿勢を安定させ易くなる。

　・ダンパ６０は、最も面積の大きい主面６２が所定方向に垂直となるように、弁体３１に固定されている。このため、弁体３１と共にダンパ６０が所定方向へ駆動された際に、ダンパ６０に垂直に冷媒を当てることができ、ダンパ６０が傾くこと、ひいては弁体３１が傾くことを抑制することができる。

　・駆動部７０により、弁体３１が非接触で所定方向へ駆動された際に、所定隙間６１ｇの大きさが一定に維持される。このため、弁体３１が駆動された際に、所定隙間６１ｇを通過する冷媒の流れが変化することを抑制することができ、ダンパ６０の姿勢、ひいては弁体３１の姿勢を安定させ易くなる。

　・所定方向において、容器の端部に所定空間６８，６９が形成されている。このため、流量比制御弁１０において、所定空間６８，６９を容易に確保することができ、他の部品とダンパ６０とが干渉することを抑制し易くなる。

　・所定隙間６１ｇの大きさは、冷媒の種類や特性に応じて０．２～５ｍｍに設定されている。このため、駆動される弁体３１に適度な減衰力を作用させることができ、弁体３１の振動を減衰させつつ、弁体３１の応答性が低下することを抑制することができる。

　・位置決めピンにより、所定方向に垂直な平面に沿ってダンパ６０が回転することが規制される。このため、ダンパ６０が回転して所定隙間６１ｇが変化することを確実に防ぐことができ、ダンパ６０の姿勢、ひいては弁体３１の姿勢が乱れることを抑制することができる。

　・弁体３１に固定された可動子７６に電磁力が作用させられる。このため、電磁力が作用させられる可動子７６と、弁体３１とを別体にすることができ、弁体３１の設計の自由度を向上させることができる。

　・板ばね５１は、最も面積の大きい主面が所定方向に垂直となるように、第２本体４１Ｂに固定されている。このため、板ばね５１は、弁体３１の所定面３１ａと第１本体４１Ａの対向面４１ａとの間の隙間を維持するように弁体３１を支持し、且つ所定方向に沿った弾性力のみを弁体３１に作用させる構成を、容易に実現することができる。

　・一対の板ばね５１により弁体３１の両端部３６が支持されているため、弁体３１の支持を安定させ易くなる。

　・駆動部７０において、板ばね５１が自然状態で弁体３１を支持する状態における弁体３１（可動子７６）の位置は、弁体３１を所定方向に往復駆動させる電磁力を作用させていない中立位置に設定されている。こうした構成によれば、板ばね５１が自然状態で弁体３１を支持し、且つ駆動部７０により電磁力を作用させていない状態において、弁体３１を所定方向の中立位置に維持することができる。このため、中立位置を基準として、可動子７６に作用させる電磁力を制御することにより、弁体３１を容易に再現性よく往復駆動することができる。さらに、駆動部７０により電磁力を作用させていない状態における冷媒の流量を、一定に安定させることができる。

　・弁体３１の所定面３１ａ及び第１本体４１Ａの対向面４１ａは、所定の平面度に仕上げられている。板ばね５１は、所定面３１ａと対向面４１ａとが所定の平行度となるように、弁体３１を支持している。こうした構成によれば、弁体３１の所定面３１ａ及び本体４１の対向面４１ａの平面度及び平行度が管理されているため、所定面３１ａと対向面４１ａとの間に形成される隙間の精度を向上させることができる。

　・弁体３１を挟んで両側に第１本体４１Ａが設けられている。そして、それぞれの第１本体４１Ａには、同様の複数のＡ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートが形成されている。このため、それぞれの第１本体４１ＡのＡ１ｂポート，Ｃ１ｂポート，Ｂ１ｂポートに、同様の冷媒を流通させることにより、それぞれの第１本体４１ＡのＣ１ｂポートから弁体３１に向かって流れる冷媒による圧力を相殺することができる。したがって、Ｃ１ｂポートから弁体３１に向かって流れる冷媒の圧力により、弁体３１がＣ１ｂポートから離れる方向へ変位することを抑制することができる。また、板ばね５１に要求される剛性を低下させることができ、より薄い板ばね５１を採用することができる。

　なお、上記各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

　・上記所定方向に垂直な平面に沿ってダンパ６０が回転することを規制することができれば、位置決めピンを省略してもよい。

　・ダンパ６０の主面６２に上記所定方向に垂直でない部分があったとしても、その部分を対にして対称に配置することにより、弁体３１と共にダンパ６０が所定方向へ駆動された際に、ダンパ６０を傾ける力を相殺することができる。

　・駆動部７０により、弁体３１が非接触で所定方向へ駆動された際に、中立位置からの弁体３１の移動量が大きくなるほど、所定隙間６１ｇの大きさが小さくなる構成を採用することもできる。こうした構成によれば、中立位置からの弁体３１の移動量が大きくなるほど、弁体３１に作用する減衰力を大きくすることができる。

　・上記所定方向において、弁体３１の両端部３６のうち、一方の端部３６のみにダンパ６０を取り付けてもよい。その場合、流量比制御弁１０の配置により、下側に配置される端部３６にダンパ６０を取り付けるとよい。上側に配置される端部３６にダンパ６０を取り付けた場合は、ダンパ６０により区画された所定空間内に空気が滞留するおそれがあり、ダンパ６０による減衰力が低下するおそれがある。この点、下側に配置される端部３６にダンパ６０を取り付けた場合は、ダンパ６０により区画された所定空間内に空気が滞留しにくく、ダンパ６０による減衰力が低下することを抑制することができる。

　・一対の板ばね５１が、弁体３１の両端部３６以外の部分、例えば若干中央寄りの部分を支持する構成を採用することもできる。

　・駆動部７０において、板ばね５１が自然状態で弁体３１を支持する状態における弁体３１（可動子７６）の位置を、弁体３１を長手方向に往復駆動させる電磁力を作用させていない中立位置以外に設定することもできる。

　・弁体３１の両端部３６にそれぞれ取り付けられた板ばね５１の弾性力が、互いに等しくない構成を採用することもできる。

　・Ａ０ポート（加圧ポート）へ液体（流体）を供給し、Ｃ０ポート（出力ポート）に対して空気を供給及び排出し、Ｂ０ポート（排気ポート）から液体を排出してもよい。そして、図１３に示すように、所定方向において、２つの開口流路３２の互いに離れた側の端同士の間隔Ｌ５と、Ａ１ｂポートとＢ１ｂポートとの間隔Ｌ６との関係を、以下のように変更することができる。（１）Ｌ６≧Ｌ５。この場合は、図１４に示すように、電流０ｍＡ付近に不感帯を有する流路切替弁として使用することができ、流体の流れ始めを安定させることができる。（２）Ｌ６＜Ｌ５。この場合は、図１５に示すように、電流０ｍＡ付近にコンスタントブリード流量を有する流路切替弁として使用することができ、流体の流量を変更する応答性を向上させることができる。（３）Ｌ６＜＜Ｌ５。この場合は、図１６に示すように、ＡポートからＣポートへ流す流体と、ＢポートからＣポートへ流す流体とを混合する混合弁として使用することができる。また、第１本体４１Ａに形成されるポートの数は３つに限らず、２つや４つ以上であってもよい。これらの場合であっても、ダンパ６０により、弁体３１の振動を抑制することができる。

　・駆動部７０は、所定方向において一対の板ばね５１の間で作用させる電磁力により、弁体３１（可動部材）を非接触で所定方向へ駆動するものであればよく、コイル７２、コア７１、磁石７４Ａ～７５Ｂ等の構成を任意に変更することができる。

　・可動子７６と弁体３１とを常磁性体材料により、一体に形成することもできる。この場合、可動子そのものにより弁体３１（可動部材）が構成され、可動子に開口流路３２が形成される。

　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

　１０…流量比制御弁（電磁アクチュエータ）、２０…弁機構、３１…弁体（可動部材）、３１ａ…所定面、３２…開口流路、３６…端部、４１Ａ…第１本体、４１Ｂ…第２本体、４１ａ…対向面、４１ｂ…第１面、４２…接続流路、４３…接続流路、４４…接続流路、５１…板ばね、６０…ダンパ、６１ｇ…所定隙間、６８…所定空間、６９…所定空間、７０…駆動部、７６…可動子。

Claims

　変形量に応じた弾性力を所定方向へ加える一対の板ばねと、
　前記一対の板ばねにより前記所定方向へ移動可能に支持された可動部材と、
　前記所定方向において前記一対の板ばねの間で作用させる電磁力により、前記可動部材を非接触で前記所定方向へ駆動する駆動部と、
　前記板ばね及び前記可動部材を内部に収納した容器と、
　前記可動部材に取り付けられ、前記容器の内面とで区画した所定空間を形成し、前記所定空間の内部と外部とを前記所定方向に連通させる所定隙間を、前記内面との間に形成したダンパと、
を備える電磁アクチュエータ。
　前記可動部材は、所定面において前記所定方向に所定長で開口する開口流路が形成された弁体であり、
　前記所定面に対向する対向面に開口する複数のポートが、前記所定方向に前記所定長よりも短い間隔で並んで形成され、且つ前記複数のポートにそれぞれ接続された接続流路が形成された本体を備え、
　前記容器は、前記本体を内部に収納している、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
　前記所定方向において、前記ダンパは前記可動部材に対して前記板ばねよりも外側に取り付けられている、請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ。
　前記ダンパは、板状に形成されており、
　前記所定隙間は、前記内面と前記ダンパの外周面との間に環状に形成されている、請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
　前記ダンパは、最も面積の大きい主面が前記所定方向に垂直となるように、前記可動部材に固定されている、請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
　前記駆動部により、前記可動部材が非接触で前記所定方向へ駆動された際に、前記所定隙間の大きさが一定に維持される、請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
　前記所定方向において、前記容器の端部に前記所定空間が形成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
　前記所定隙間の大きさは０．２～５ｍｍである、請求項１～７のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
　変形量に応じた弾性力を所定方向へ加える一対の板ばねと、
　前記一対の板ばねにより前記所定方向へ移動可能に支持され、液体の流通状態を制御する弁体と、
　前記所定方向において前記一対の板ばねの間で作用させる電磁力により、前記弁体を非接触で前記所定方向へ駆動する駆動部と、
　前記板ばね及び前記弁体を内部に収納した容器と、
　前記弁体に取り付けられ、前記容器の内面との間に所定隙間を形成し、前記所定隙間に前記所定方向へ前記液体を通過させるダンパと、
を備える電磁アクチュエータ。
　前記弁体には、所定面において前記所定方向に所定長で開口する開口流路が形成されており、
　前記所定面に対向する対向面に開口する複数のポートが、前記所定方向に前記所定長よりも短い間隔で並んで形成され、且つ前記複数のポートにそれぞれ接続された接続流路が形成された本体を備え、
　前記容器は、前記本体を内部に収納している、請求項９に記載の電磁アクチュエータ。
　前記所定方向において、前記ダンパは前記弁体に対して前記板ばねよりも外側に取り付けられている、請求項９又は１０に記載の電磁アクチュエータ。
　前記所定方向に垂直な平面に沿って前記ダンパが回転することを規制する位置決めピンを備える、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。