特開 2024-71877 電動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024071877

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20240520BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

F16K27/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182360

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】弁理士法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】利根川 正明

【テーマコード（参考）】

3H051

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H051AA01

3H051BB01

3H051CC11

3H051DD01

3H051EE02

3H051FF08

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB31

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062FF38

3H062GG04

3H062HH04

3H062HH08

3H062HH09

(57)【要約】

【課題】 電動弁の製造コストを低減する。
【解決手段】 電動弁１は、流体通路の中途に弁座２４を有するバルブボディ５と、弁体３４を弁部の開閉方向に駆動するためのロータ６０と、ねじ部材を含み、ロータ６０の回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構１０９と、バルブボディ５に溶接され、ロータ６０を内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャン６６と、キャン６６に外挿されるステータ６４と、を備える。キャン６６と溶接されるバルブボディ５の少なくとも一部が、金属材料のプレス成形品である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体通路が形成され、前記流体通路の中途に弁座を有するバルブボディと、
前記弁座に接離して弁部を開閉する弁体と、
前記弁体を前記弁部の開閉方向に駆動するためのロータと、
ねじ部材を含み、前記ロータの回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構と、
前記バルブボディに溶接され、前記ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンと、
前記キャンに外挿されるステータと、
を備え、
前記キャンと溶接される前記バルブボディの少なくとも一部が、金属材料のプレス成形品であることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記バルブボディは、
前記キャンに固定されるバルブハウジングと、
前記バルブハウジングに固定され、前記弁座が設けられるバルブシート部材と、
を含み、
前記バルブハウジングが前記プレス成形品であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記バルブハウジングは、前記キャンと同軸状に接続される大径部と、取付対象となる通路ボディの取付孔に挿入される小径部と、を有する段付円筒状をなし、
前記小径部の外周面には、前記取付孔の内周面に設けられた雌ねじ部と螺合可能な雄ねじ部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記バルブシート部材が、前記小径部を貫通して前記ねじ部材に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。

【請求項5】

前記ねじ部材が樹脂材のインサート成形により前記バルブハウジングと一体化されたものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動弁。

【請求項6】

流体通路を有し、弁部を内包するボディと、
前記弁部を開閉する弁体と、
前記弁体を前記弁部の開閉方向に駆動するためのロータと、
ねじ部材を含み、前記ロータの回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構と、
前記ボディに対して固定され、前記ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンと、
前記キャンに溶接され、前記キャンと前記ボディとの間に配設される中間部材と、
前記キャンに外挿されるステータと、
を備え、
前記中間部材が、金属材料のプレス成形品であることを特徴とする電動弁。

【請求項7】

前記ボディは、前記流体通路と連通する取付孔を有し、
前記取付孔の内周面に雌ねじ部が設けられ、
前記中間部材は、前記キャンと同軸状に接続される大径部と、前記取付孔に挿入される小径部とを有する段付円筒状をなし、
前記小径部の外周面に前記雌ねじ部と螺合可能な雄ねじ部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電動弁。

【請求項8】

前記中間部材の半径方向内側に前記ねじ部材が配設されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の電動弁。

【請求項9】

前記ねじ部材と前記中間部材との間に介装されて両者を固定する支持部材を備え、
前記支持部材が金属材料のプレス成形品であることを特徴とする請求項６又は７に記載の電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電動弁に関し、特に電動弁のコスト低減構造に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。冷凍サイクルには、膨張装置としての膨張弁など、冷媒の流れを制御するために各種制御弁が設けられている。近年の電気自動車等の普及に伴い、駆動部としてモータを備える電動弁が広く採用されつつある。

【0003】

電動弁は、弁部を内包するボディとモータユニットとを組み付けて構成される（特許文献１，２参照）。モータユニットは、ロータを内包しつつ流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンを有する。キャンは、ロータとステータとの間に介装されるため、非磁性である必要がある。一般には気密性を確保する観点からキャンとボディとを溶接により固定するため、両者を同種の金属材料（ステンレス）で構成することが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－９３８４３号公報

【特許文献2】特開２０２０－６７１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような電動弁では一般に、ステンレスの丸棒材を切削加工してボディを得る。しかしながら、ステンレスは粘度が大きいために切削精度が出し難く、また切屑がつながりやすいために遂次その除去作業が必要になるなど、一般に難削材と認識されている。このため、複雑な形状のボディを切り出す場合、歩留まりが悪いだけでなく加工時間が長くなり、結果的に製造コストが高くなる。

【0006】

本発明の目的の一つは、電動弁の製造コストを低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様の電動弁は、流体通路が形成され、流体通路の中途に弁座を有するバルブボディと、弁座に接離して弁部を開閉する弁体と、弁体を弁部の開閉方向に駆動するためのロータと、ねじ部材を含み、ロータの回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構と、バルブボディに溶接され、ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンと、キャンに外挿されるステータと、を備える。キャンと溶接されるバルブボディの少なくとも一部が、金属材料のプレス成形品である。

【0008】

この態様によると、バルブボディの少なくとも一部がプレス成形により得られ、そのプレス成形品がキャンに溶接される。そのプレス成形品については、素材にキャンと同種の難削材を採用したとしても、その加工に長時間を要することもない。その結果、電動弁の製造コスト低減を図ることができる。

【0009】

本発明の別の態様の電動弁は、流体通路を有し、弁部を内包するボディと、弁部を開閉する弁体と、弁体を弁部の開閉方向に駆動するためのロータと、ねじ部材を含み、ロータの回転運動を並進運動に変換するねじ送り機構と、ボディに対して固定され、ロータを内包する筒状部材であって、流体の圧力が作用する内部空間と作用しない外部空間とを画定するキャンと、キャンに溶接され、キャンとボディとの間に配設される中間部材と、キャンに外挿されるステータと、を備える。中間部材が、金属材料のプレス成形品である。

【0010】

この態様によると、キャンとボディとが中間部材を介して組み付けられ、その中間部品がキャンに溶接される。このため、キャンとボディとを同種の素材で構成する必要がない。ボディの素材としてキャンよりも切削容易性の高いものを選定できる。中間部材がプレス成形品であるため、素材にキャンと同種の難削材を採用したとしても、その加工に長時間を要することもない。その結果、電動弁の製造コスト低減を図ることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電動弁の製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る電動弁の構造を表す断面図である。

【図2】バルブユニットの構造を表す断面図である。

【図3】変形例１に係る電動弁の構成を表す断面図である。

【図4】変形例２に係る電動弁の構成を表す断面図である。

【図5】変形例３に係る電動弁の構成を表す断面図である。

【図6】変形例４に係る電動弁の構成を表す断面図である。

【図7】第２実施形態に係る電動弁の構成を表す断面図である。

【図8】図７のＡ部拡大図である。

【図9】変形例５に係る電動弁の構成を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0014】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る電動弁の構造を表す断面図である。
電動弁１は、図示しない自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を絞り膨張させて霧状に送出する膨張弁、霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器等が設けられている。電動弁１は、その膨張弁として機能する。

【0015】

電動弁１は、バルブユニット１００と通路ボディ２００とを組み付けて構成される。バルブユニット１００は、ロータユニット９０とステータユニット９２とを含む。ロータユニット９０とステータユニット９２のそれぞれが、通路ボディ２００に固定される。ステータユニット９２は、接続部材１０１を介して通路ボディ２００に固定される。接続部材１０１は、ステータユニット９２に固着される金属プレートと、その金属プレートを通路ボディ２００に固定するためのねじを含む。

【0016】

通路ボディ２００は、例えばアルミニウム合金などの金属からなり、概略角柱形状をなしている。通路ボディ２００の側部には、導入ポート２０２、導出ポート２０４、導入ポート２０６および導出ポート２０８が設けられている。導入ポート２０２には凝縮器側から延びる配管が接続され、導出ポート２０４には蒸発器の入口につながる配管が接続される。導入ポート２０６には蒸発器の出口につながる配管が接続され、導出ポート２０８には圧縮機側へ延びる配管が接続される。

【0017】

通路ボディ２００には、導入ポート２０２と導出ポート２０４とをつなぐ第１通路２１０と、導入ポート２０６と導出ポート２０８とをつなぐ第２通路２１２が形成されている。第１通路２１０および第２通路２１２は「流体通路」として機能する。第１通路２１０と第２通路２１２は、隔壁２１４により上下に離隔されている。通路ボディ２００の上部には、取付孔２１６が上方に向けて開口している。取付孔２１６は、第１通路２１０と連通している。取付孔２１６の開口端近傍には、雌ねじ部２１８が形成されている。

【0018】

バルブユニット１００は、弁部を内包するバルブボディ５を有する。バルブボディ５の下端部にはバルブシート部材８が設けられ、バルブシート部材８の外周面にシールリング２０（Ｏリング）が取り付けられている。バルブボディ５の外周面には、雌ねじ部２１８と螺合可能な雄ねじ部１０が形成されている。バルブユニット１００を通路ボディ２００に組み付ける際には、バルブボディ５を取付孔２１６に挿入する。雄ねじ部１０と雌ねじ部２１８とを螺合させ、バルブボディ５を通路ボディ２００に締結させる。

【0019】

通路ボディ２００の上面には、取付孔２１６をとり囲むように環状のシール収容部２２２（環状溝）が設けられており、シールリング２２０（Ｏリング）が嵌着されている。また、通路ボディ２００の上面には、シール収容部２２２をとり囲むように環状の段差２２４が設けられており、その段差２２４の内側に環状のパッキン２２６が配設されている。バルブボディ５を通路ボディ２００に締結させたとき、通路ボディ２００の上面とバルブボディ５との間にシールリング２２０が介装される。通路ボディ２００の上面とステータユニット９２との間にパッキン２２６が介装される。

【0020】

シールリング２２０は、通路ボディ２００の内部から外部への冷媒の漏れを規制する。パッキン２２６は、外部雰囲気からバルブユニット１００の内方への水分等の侵入を防止する。シールリング２０は、弁部の上流側通路２３０と下流側通路２３２との間をシールする。

【0021】

図２は、バルブユニット１００の構造を表す断面図である。
バルブユニット１００は、ロータユニット９０とステータユニット９２とを同軸状に組み付けて構成される。ロータユニット９０とステータユニット９２とは直接的には固定されておらず、それぞれが通路ボディ２００に固定されることで間接的に固定される（図１参照）。

【0022】

ロータユニット９０がバルブボディ５を有する。バルブボディ５は、バルブハウジング６およびバルブシート部材８を含む。バルブハウジング６は、大径部７と小径部９を一体に有し、外径が下方に向けて小さくなる段付円筒状をなす。小径部９の上部がやや拡径され、その外周面に雄ねじ部１０が形成されている。小径部９の下部側面に入口ポート２６が設けられている。

【0023】

バルブハウジング６は、ステンレス鋼（以下「ＳＵＳ」と表記する）を素材としたプレス成形品であり、その素材をプレス加工した後に雄ねじ部１０が切削加工により形成されている。入口ポート２６についてもそのプレス加工により成形されている。なお、変形例においては雄ねじ部１０を転造その他の方法によって加工してもよい。また、入口ポート２６を切削加工により成形してもよい。図１にも示したように、小径部９の取付孔２１６への螺入により大径部７が通路ボディ２００に軸線方向に当接することにより、バルブボディ５の取付孔２１６への挿入量が規制される。

【0024】

バルブハウジング６の下端開口部にバルブシート部材８が同軸状に組み付けられている。バルブシート部材８は段付円筒状をなし、バルブシート部材８の下部外周面には環状溝からなるシール収容部１８が形成され、シールリング２０が嵌着されている。バルブシート部材８の上部がバルブハウジング６の下端部に圧入されることで、バルブシート部材８がバルブボディ５に固定されている。その固定力を高めるために、バルブハウジング６の下端開口部を内方に加締めるなどしてもよい。

【0025】

バルブシート部材８の上部の内径が縮径されて弁孔２２が形成され、弁孔２２の上端開口部に弁座２４が形成されている。バルブシート部材８は本実施形態ではＳＵＳからなるが、真鍮などの耐摩耗性に優れた材料を選定してもよい。すなわち、バルブハウジング６の材料としてバルブシート部材８よりも溶接性に優れたものを採用し、バルブシート部材８の材料としてバルブボディ５よりも切削加工性に優れたものを採用してもよい。

【0026】

バルブシート部材８の下部に出口ポート２８が設けられている。入口ポート２６が導入ポート２０２に連通し、出口ポート２８が導出ポート２０４に連通する（図１参照）。バルブボディ５の内方には、入口ポート２６と出口ポート２８とを連通させる内部通路が形成されている。バルブハウジング６の内方に弁室３０が形成されている。入口ポート２６と出口ポート２８とは、弁室３０を介して連通している。

【0027】

バルブボディ５の内方には、ロータユニット９０のロータ６０から延びる作動ロッド３２が挿通されている。作動ロッド３２は、弁室３０を貫通する。作動ロッド３２は、非磁性金属からなる棒材を切削加工して得られ、その下部にニードル状の弁体３４が一体に設けられている。弁体３４が弁室３０側から弁座２４に着脱して弁部を開閉する。

【0028】

バルブハウジング６の大径部７の内方に連結部材１２を介してガイド部材３６が立設されている。連結部材１２は、バルブハウジング６よりも単純形状（内外径の変化が小さい形状）である円筒状をなし、本実施形態では真鍮からなる。連結部材１２は、管材を切削加工して得られ、その下端部に半径方向内向きに突出するフランジ部１４を有し、上端部に半径方向外向きに突出するフランジ部１６を有する。

【0029】

連結部材１２は、バルブハウジング６の大径部７に同軸状に圧入され固定されている。フランジ部１６の下面が大径部７の上面に係止されることで、連結部材１２の大径部７への挿入量が規制される。

【0030】

ガイド部材３６は、非磁性金属（本実施形態では真鍮）からなる管材を段付円筒状に切削加工して得られ、その軸線方向中央部の外周面に雄ねじ３８が形成されている。ガイド部材３６は「ねじ部材」として機能する。ガイド部材３６の下端部が大径となっており、その大径部４０が連結部材１２に圧入され固定されている。フランジ部１４が大径部４０の底部を係止することにより、その圧入量が規制される。その固定力を高めるために、連結部材１２の上端開口部を内方に加締めるなどしてもよい。

【0031】

ガイド部材３６は、その内周面により作動ロッド３２を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ６０の回転軸６２を回転摺動可能に支持する。回転軸６２は非磁性金属からなる。

【0032】

ロータユニット９０のロータ６０と、ステータユニット９２のステータ６４とは、二相ステッピングモータを構成する。ロータユニット９０は、有底円筒状のキャン６６を有し、そのキャン６６の内方にロータ６０を配置する。キャン６６の外方にステータ６４が配置されている。キャン６６は、弁体３４およびその駆動機構が配置される空間を覆うとともにロータ６０を内包する有底円筒状の部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間（内部空間）と作用しない外方の非圧力空間（外部空間）とを画定する。

【0033】

キャン６６は、非磁性金属（例えばＳＵＳ）からなり、その下端部が連結部材１２のフランジ部１６に外挿され、下端面がバルブハウジング６の上端面と当接する。そして、キャン６６とバルブハウジング６との境界に沿って溶接（全周溶接）が施されることにより（図示略）、バルブボディ５とキャン６６とが固定され、両者の間の気密性（シール）が確保されている。バルブボディ５とキャン６６とに囲まれた空間が、上記圧力空間を形成している。

【0034】

ステータ６４は、コイル６８が巻回されたボビン７０を、複数の極歯を有するヨーク７２に組み付けて構成される。ステータ６４は、ケース７６に内包されている。ケース７６は、耐食性を有する樹脂材の射出成形（「インサート成形」又は「モールド成形」ともいう）により得られる。ステータ６４は、その射出成形によるモールド樹脂によって被覆されている。ケース７６は、そのモールド樹脂からなる。ステータユニット９２は、ステータ６４とケース７６との一体部品（本実施形態ではモールド成形品）である。ステータユニット９２は、中空構造を有し、ステータ６４がキャン６６を同軸状に挿通しつつロータユニット９０に組み付けられている。キャン６６とバルブボディ５との溶接部は、ケース７６の内方に位置する。

【0035】

ロータ６０は、回転軸６２に組み付けられた円筒状のロータコア１０２と、ロータコア１０２の外周面に設けられたロータマグネット１０４と、ロータコア１０２の上端面に設けられたセンサマグネット１０６を備える。センサマグネット１０６は円環状をなし、ロータコア１０２に同軸状に組み付けられている。ロータマグネット１０４は、その周方向に複数極に磁化（着磁）されている。センサマグネット１０６も複数極に磁化（着磁）されている。

【0036】

回転軸６２は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材３６に外挿されている。回転軸６２の下部内周面に雌ねじ１０８が形成され、ガイド部材３６の雄ねじ３８と噛合している。これらのねじ部によるねじ送り機構１０９によって、ロータ６０の回転運動が作動ロッド３２の軸線運動に変換される。それにより弁体３４が軸線方向、つまり弁部の開閉方向に移動（昇降）する。

【0037】

作動ロッド３２の上部が縮径され、その縮径部１１０が回転軸６２の底部１１２を貫通している。縮径部１１０の先端部には環状のストッパ１１４が固定されている。一方、縮径部１１０の基端と底部１１２との間には、作動ロッド３２を下方（つまり閉弁方向）に付勢するスプリング１１６が介装されている。このような構成により、開弁時には、ストッパ１１４が底部１１２に係止される態様で作動ロッド３２がロータ６０と一体変位する。一方、閉弁時には、弁体３４が弁座２４から受ける反力によりスプリング１１６が押し縮められる。このときのスプリング１１６の弾性反力により弁体３４を弁座２４に押し付けることができ、弁体３４の着座性能（弁閉性能）を高められる。

【0038】

ステータユニット９２は、キャン６６の外側に回路基板１１８を有する。回路基板１１８は、ケース７６の内方に固定されている。回路基板１１８の下面に制御部や通信部として機能する各種回路が実装されている。具体的には、モータを駆動するための駆動回路、駆動回路に制御信号を出力する制御回路（マイクロコンピュータ）、制御回路が外部装置と通信するための通信回路、各回路およびモータ（コイル）に電力を供給するための電源回路等が実装されている。ケース７６の上端は、樹脂製の蓋体７７により閉止されている。ケース７６における蓋体７７の下方の空間に回路基板１１８が配設されている。

【0039】

回路基板１１８におけるセンサマグネット１０６との対向面には、磁気センサ１１９が設けられている。磁気センサ１１９は、キャン６６の底部端壁を介してセンサマグネット１０６と軸線方向に対向する。ロータ６０の回転に伴ってセンサマグネット１０６による磁束が変化する。磁気センサ１１９は、この磁束の変化を捉えることでロータ６０の変位量（本実施形態ではロータ６０の回転角度）を検出する。制御部は、そのロータ６０の変位量に基づいて弁体３４の軸線方向位置ひいては弁開度を算出する。

【0040】

ボビン７０からはコイル６８につながる端子１２０が延出し、回路基板１１８に接続されている。回路基板１１８からは電源端子、グランド端子および通信端子（これらを総称して「接続端子１２２」ともいう）が延出し、それぞれケース７６の側壁を貫通して外部に引き出されている。ケース７６の側部にコネクタ部１２４が一体に設けられ、そのコネクタ部１２４の内方に接続端子１２２が配置されている。

【0041】

図１に戻り、電動弁１の組立に際しては、通路ボディ２００、ロータユニット９０およびステータユニット９２のそれぞれを個別に作製する。そして、ロータユニット９０とステータユニット９２のそれぞれを通路ボディ２００に固定する。

【0042】

まず通路ボディ２００のシール収容部２２２にシールリング２２０を嵌着する。ロータユニット９０にはシールリング２０を嵌着しておく。続いて、ロータユニット９０をバルブボディ５の先端側から取付孔２１６に挿入する。このとき、雄ねじ部１０を雌ねじ部２１８に螺合させ、ロータユニット９０を回転させながら通路ボディ２００に組み付ける。

【0043】

ロータユニット９０を通路ボディ２００に締結することで、シールリング２２０が適度に押し潰され、シール機能が有効に発揮されるようになる。また、シールリング２０によるシール機能も有効に発揮される。そして、ステータユニット９２をキャン６６に同軸状に外挿させつつロータユニット９０に組み付ける。なお、この組み付けに先立ち、ステータユニット９２のケース７６には接続部材１０１の金属プレートが溶着等により固定される。

【0044】

図示略のねじによりその金属プレートを通路ボディ２００に締結することで、ステータユニット９２が通路ボディ２００に固定される。その結果、ロータユニット９０とステータユニット９２も間接的に固定される。

【0045】

以上のように構成された電動弁１は、ロータユニット９０の駆動制御によってその弁開度を調整可能な電動膨張弁として機能する。すなわち、図示しない外部装置からの指令に基づき、制御部は、目標開度を実現するための制御量（モータの駆動ステップ数）を設定し、これを実現するための駆動信号を駆動回路に出力する。駆動回路は、各コイル６８に設定されたタイミングで二相の駆動電流（駆動パルス）を供給する。それにより、ロータ６０が高分解能にて回転する。このとき、弁体３４が弁座２４から離間した開弁状態であれば、スプリング１１６の付勢力によりストッパ１１４が回転軸６２に当接し、作動ロッド３２ひいては弁体３４が、ロータ６０と一体に動作する。

【0046】

ロータ６０は、ガイド部材３６との間のねじ送り機構１０９により上下方向に動作する。弁体３４が弁部の開閉方向に並進し、弁部の開度が設定開度に調整される。ねじ送り機構１０９は、ロータ６０の軸線周りの回転運動を作動ロッド３２の軸線運動（直進運動）に変換し、弁体３４を弁部の開閉方向に駆動する。電動弁１が膨張弁として機能するとき、弁部は小開度に制御される。制御部は、磁気センサ１１９の検出信号に基づいてセンサマグネット１０６の回転角度（ロータ６０の回転角度）を検出し、弁開度を算出できる。

【0047】

以上説明したように、本実施形態では、バルブボディ５の一部であるバルブハウジング６がプレス成形により得られるため、切削加工品と比べて材料の無駄が少ない。バルブハウジング６の素材としてキャン６６と同種の難削材（例えばＳＵＳ）を採用しても、その加工に長時間を要することもない。一方、体積が大きい通路ボディ２００の素材としては、バルブハウジング６よりも切削性に優れるアルミニウム合金（高精度な切削が相対的に短時間で行える材料）を採用した。本実施形態によれば、難削材の切削量を少なく抑えることができる。その結果、電動弁１の製造コスト低減を図ることができる。

【0048】

［変形例］
図３は、変形例１に係る電動弁の構成を表す断面図である。
本変形例の電動弁は、バルブボディおよびその周辺の構造が第１実施形態と異なる。バルブユニット１５０は、ロータユニット１９０およびステータユニット９２を備える。ロータユニット１９０は、キャン６６と同軸状に組み付けられるバルブボディ１５５を有する。バルブボディ１５５は、バルブハウジング１５６およびバルブシート部材１５８を有する。バルブハウジング１５６は、キャン６６と同種の金属（本変形例ではＳＵＳ）からなる。バルブシート部材１５８は、本変形例ではＳＵＳからなるが、真鍮でもよい。

【0049】

バルブハウジング１５６は、大径部１５７および小径部１５９を有し、外径が下方に向けて小さくなる段付円筒状をなす。バルブハウジング１５６は、プレス成形により得られる。大径部１５７の上端部がキャン６６の下端部に挿通される。大径部１５７の上端面に周縁に沿った段差が設けられ、キャン６６の下端部がその段差に嵌合することで、キャン６６とバルブハウジング１５６との同軸度が確保されている。キャン６６とバルブハウジング１５６とは、両者の接合部に沿った全周溶接により固定されている。小径部１５９の外周面に雄ねじ部１０が形成されている。

【0050】

一方、バルブシート部材１５８は有底円筒状をなし、管材の切削加工により得られる。バルブシート部材１５８の底部を軸線に沿って貫通するように弁孔２２が形成されている。バルブシート部材１５８の下端部外周面にシール収容部１８が形成され、シールリング２０が嵌着されている。バルブシート部材１５８の上部がガイド部材１３６（ねじ部材）の下部に圧入により固定されている。その固定力を高めるために、バルブシート部材１５８の上端開口部を内方に加締めるなどしてもよい。バルブシート部材１５８の下部側面に入口ポート２６が設けられている。

【0051】

本変形例においてもバルブボディ１５５の一部、つまりバルブハウジング１５６がプレス成形品であるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態では、バルブシート部材１５８を切削加工により得たが、プレス成形により得てもよい。

【0052】

なお、他の変形例においては、変形例１のバルブシート部材１５８を、円筒部材とバルブシート部材とに上下に分割してもよい。その円筒部材をプレス成形品としてもよい。具体的には、バルブハウジング１５６を第１バルブボディ、円筒部材を第２バルブボディとし、両者を圧入等により同軸状に固定して「バルブボディ」を構成してもよい。その場合、円筒部材の下部側面に入口ポート２６が設けられ、円筒部材の上端部がガイド部材１３６に固定される。そして上記実施形態と同様に、円筒部材の下端開口部にバルブシート部材８を圧入し固定してもよい。その固定力を高めるために、円筒部材の下端開口部を内方に加締めるなどしてもよい。

【0053】

図４は、変形例２に係る電動弁の構成を表す断面図である。
本変形例の電動弁は、バルブボディとガイド部材との組付け構造が第１実施形態と異なる。バルブユニット１６０は、ロータユニット１９２およびステータユニット９２を備える。キャン６６とバルブハウジング６とが全周溶接により同軸状に固定され、シール性が確保されている。

【0054】

ロータユニット１９２のガイド部材１６６（ねじ部材）は、第１実施形態のガイド部材３６よりも軸線方向に大きい。ガイド部材１６６の大径部４０が、バルブハウジング６の小径部９に同軸状に圧入されている。

【0055】

本変形例においてもバルブハウジング６がプレス成形品であるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。ガイド部材１６６がバルブハウジング６に直接固定されるため、上記実施形態の連結部材１２を要しない。このため、部品点数を削減できる。

【0056】

図５は、変形例３に係る電動弁の構成を表す断面図である。
本変形例の電動弁は、バルブボディとガイド部材との組付け構造が変形例２と異なる。バルブユニット１７０は、ロータユニット１９３およびステータユニット９２を備える。ガイド部材１７６（ねじ部材）が樹脂材のインサート成形によりバルブハウジング６と一体化されている。ガイド部材１７６の大径部４０がバルブハウジング６の小径部９と一体化される。

【0057】

本変形例においても上記実施形態と同様の効果を得ることができ、また変形例２と同様に部品点数を削減できる。

【0058】

図６は、変形例４に係る電動弁の構成を表す断面図である。
本変形例の電動弁は、モータユニット１８２とボディ２８０とを中間部材１８５を介して組み付けて構成される。モータユニット１８２は、バルブボディとバルブシート部材を有しない点を除き、変形例２のバルブユニット１６０（図４参照）とほぼ同様の構成を有する。ボディ２８０は、第１実施形態の通路ボディ２００（図１参照）とほぼ同様の構成を有する。ボディ２８０における第１通路２１０の中途に弁孔２２および弁座２４が設けられている。

【0059】

モータユニット１８２は、ロータユニット１９４およびステータユニット９２を備える。中間部材１８５は、キャン６６と同種の金属（本変形例ではＳＵＳ）からなる。中間部材１８５は、第１実施形態のバルブハウジング６と類似して大径部７および小径部１８９を有するが、入口ポート２６を有しておらず、軸線方向に小さい。小径部１８９の外周面に雄ねじ部１０が形成され、大径部７の上端部がキャン６６の下端部に組み付けられ、全周溶接により固定されている。

【0060】

ガイド部材１８６（ねじ部材）の大径部４０が小径部１８９に圧入され、ガイド部材１８６と中間部材１８５とが同軸状に固定されている。小径部１８９の下端部に半径方向内向きに突出するフランジ部１８７が設けられ、そのフランジ部１８７によりガイド部材１８６の底部が係止されている。作動ロッド３２が取付孔２１６の奥方に延出し、弁座２４に着脱して弁部を開閉する。

【0061】

本変形例では、キャン６６とボディ２８０とが中間部材１８５を介して組み付けられるため、両者を同種の素材で構成する必要がない。このため、ボディ２８０の素材としてキャン６６よりも切削容易性の高いもの（アルミニウム合金など）を選定できる。一方、中間部材１８５がプレス成形により得られるものであるため、切削加工品と比べて材料の無駄が少ない。また、中間部材１８５の素材にキャン６６と同種の難削材を採用したとしても、その加工に長時間を要することもない。その結果、電動弁の製造コスト低減を図ることができる。

【0062】

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る電動弁の構成を表す断面図である。図８は、図７のＡ部拡大図である。
図７に示すように、電動弁２０１は、大口径の第１弁２５０と小口径の第２弁２５２とを備え、これらの弁を共用のモータユニット２５４により開閉駆動する点で第１実施形態と異なる。電動弁２０１は、第１弁２５０を開閉させることで開閉弁として機能する一方、第２弁２５２の開度を調整することにより膨張弁として機能する。

【0063】

電動弁２０１は、モータユニット２５４とボディ２６０とを中間部材２８５を介して組み付けて構成される。モータユニット２５４は、ロータユニット２９０およびステータユニット９２を含む。ロータユニット２９０は、ガイド部材２３６（ねじ部材）による弁体の支持構造が第１実施形態と異なる。

【0064】

中間部材２８５は、キャン６６と同種の金属（本実施形態ではＳＵＳ）からなり、プレス成形品である。中間部材２８５は、大径部２０７および小径部２０９を有する段付円筒状をなす。大径部２０７の上端部がキャン６６の下端部に挿通され、全周溶接により同軸状に固定されている。小径部２０９が取付孔２１６に挿通され、取付孔２１６の内周面と小径部２０９の外周面との間にシールリング２２０（Ｏリング）が介装されている。

【0065】

ボディ２６０における流体通路２１１の中途に環状の弁座形成部材２６２が圧入されている。弁座形成部材２６２の内方には、取付孔２１６と同軸状の弁孔２６４（第１弁孔）が形成される。弁孔２６４の下流側開口部に弁座２６６（第１弁座）が形成される。

【0066】

ガイド部材２３６は、樹脂の射出成形により得た樹脂成形部品である。ガイド部材２３６の下部が拡径され、取付孔２１６の下部に圧入されている。それにより、ガイド部材２３６がボディ２６０に固定される。ガイド部材２３６の下部内周面によりガイド孔２６８が形成されている。取付孔２１６の内周面とガイド部材２３６の外周面との間に形成される環状の空間に、中間部材２８５の小径部２０９が挿入されている。中間部材２８５とガイド部材２３６との間には所定のクリアランスが設けられている。

【0067】

図８にも示すように、ガイド部材２３６の内方に弁体２７０（第１弁体）が配設されている。弁体２７０は、有底円筒状をなし、ガイド孔２６８に摺動可能に支持される。弁体２７０が弁座２６６に下流側から着脱することにより第１弁２５０を開閉する。一方、弁体２７０の内部通路の中間に弁孔２２（第２弁孔）が形成されている。弁孔２２の上流側開口部に弁座２４（第２弁座）が形成されている。

【0068】

弁体２７０は、底部が十分な厚みを有する有底円筒状をなしている。弁体２７０の上方には背圧室２７４が形成されている。背圧室２７４は、ガイド部材２３６と弁体２７０とに囲まれる空間である。弁体２７０の内方（底部の上方）に弁室２７６が形成されている。弁体２７０の上部には、円板状の作動連結部材２７８が固定されている。作動連結部材２７８は、その中央に挿通孔２８７を有する。作動ロッド３２がその挿通孔２８７を同軸状に貫通している。挿通孔２８７が弁室２７６と背圧室２７４とを連通させる。

【0069】

作動ロッド３２における弁体３４のやや上方に、半径方向に突出した係止部２８４が設けられている。係止部２８４は、例えばＥリングからなる。ガイド部材２３６と作動連結部材２７８の底部との間にスプリング２８２（付勢部材）が介装されている。スプリング２８２の付勢力は、作動連結部材２７８を介して弁体２７０に伝達される。また、弁体３４の開弁作動により係止部２８４が弁体２７０に対して相対変位し、作動連結部材２７８の底面に当接してこれを押し上げることにより、弁体２７０を開弁方向に作動させることができる。

【0070】

弁体２７０の底部を軸線と平行に貫通する複数の連通孔２８８（小孔）が設けられている。これらの連通孔２８８の下端開口部が入口ポート２６となっている。連通孔２８８は、弁孔２６４における弁座２６６よりも上流側と弁室２７６とを連通させる。連通孔２８８、弁室２７６および挿通孔２８７が、弁座２６６の上流側と背圧室２７４とを連通させる「連通路」を構成する。また、弁体２７０の底部には、軸線と直角方向に延びる連通穴２９２が設けられ、弁孔２２と連通している。連通穴２９２は、下流側通路２３２に向けて開口する出口ポート２８を有する。弁体２７０の上部にはシールリング２７２（Ｏリング）が嵌着され、弁体２７０とガイド部材２３６との間隙を介した冷媒の流通が規制されている。

【0071】

以上のように構成された電動弁２０１は、以下のように動作する。モータユニット２５４の開弁作動により作動ロッド３２を上方へ作動させると、弁体３４が弁座２４から離脱する。それにより、連通孔２８８、弁室２７６、弁孔２２および連通穴２９２が連通する。上流側からの冷媒は、弁体２７０の内部通路を流れ、第２弁２５２を経由して下流側へ導出される。このとき、第２弁２５２を所定開度に調整することで膨張弁として機能させることができる。

【0072】

さらに作動ロッド３２を開弁方向へ作動させると、係止部２８４が作動連結部材２７８に係合し、作動ロッド３２と弁体２７０とが作動連結する。そして、作動ロッド３２がスプリング２８２の付勢力に抗して弁体２７０を引き上げる。それにより、弁体２７０が弁座２６６から離脱し、第１弁２５０が開弁する。冷媒は、第１弁２５０および第２弁２５２の双方を経由して下流側へ流れる。このとき、大流量の冷媒を流すこともできるが、その流量は第１弁２５０の開度により調整できる。

【0073】

モータユニット２５４を閉弁作動させると、上記とは逆に、作動ロッド３２が下方へ作動する。このとき、弁体２７０は、スプリング２８２の付勢力により作動ロッド３２との作動連結が維持されたまま閉弁方向へ作動する。そしてまず、弁体２７０が弁座２６６に着座し、第１弁２５０が閉弁状態となる。さらに作動ロッド３２を閉弁方向へ作動させると、係止部２８４が作動連結部材２７８から離脱し、作動ロッド３２と弁体２７０との作動連結は解除される。その後、弁体３４が弁座２４に着座し、第２弁２５２が閉弁状態となる。

【0074】

本実施形態においても中間部材２８５がプレス成形により得られるため、第１実施形態（変形例４等）と同様の効果を得ることができる。

【0075】

［変形例］
図９は、変形例５に係る電動弁の構成を表す断面図である。
本変形例の電動弁は、ガイド部材の支持構造が第２実施形態と異なる。モータユニット２５５は、中間部材２８５に固定される支持部材２９４を有する。支持部材２９４はプレス成形品であり、ガイド部材２３７（ねじ部材）を下方から支持する。支持部材２９４は、大径部２９５および小径部２９６を上下に有する段付円筒状をなす。ガイド部材２３７は、金属材料の切削加工品であってもよいし、樹脂成形品であってもよい。

【0076】

大径部２９５が中間部材２８５の大径部２０７に圧入され、その境界部に沿って溶接されることでしっかりと固定されている。ガイド部材２３７の大径部４０が、支持部材２９４の小径部２９６に圧入され固定されている。小径部２９６の下端開口部から下方に向けて円ボス状の遮蔽壁２９７が突出されている。遮蔽壁２９７は、弁室２７６からキャン６６内への異物の侵入を抑制する。

【0077】

第２実施形態と同様、キャン６６と中間部材２８５とは、接合部における全周溶接により同軸状に固定されている。本変形例では、中間部材２８５に対して支持部材２９４とキャン６６とがそれぞれ溶接されるため、これらの部材は同種の金属(例えばＳＵＳ)により構成されている。

【0078】

本変形例においては、中間部材２８５に加えて支持部材２９４もプレス成形により得られ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0079】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【0080】

［他の変形例］
上記実施形態では、ガイド部材（ねじ部材）がバルブボディと同軸状に設けられ、作動ロッドを摺動可能に支持する構成を例示した。また、ロータの内方においてガイド部材の外周面に雄ねじが設けられ、ロータの内周面に設けられた雌ねじとともにねじ送り機構を構成する例を示した。

【0081】

変形例においては、筒状のねじ部材の内周面に雌ねじを設ける一方、ロータの回転軸の外周面に雄ねじを設け、これらのねじによりねじ送り機構を構成してもよい。あるいは、ねじ送り機構をロータの外側に配設してもよい。いずれの構成においても、キャンと溶接されるバルブボディの少なくとも一部をプレス成形品としてもよい。また、キャンと溶接される中間部品をプレス成形品としてもよい。ねじ部材は、バルブボディ又は中間部材に対して固定されてもよい。

【0082】

上記実施形態では、ロータとガイド部材（ねじ部材）とがねじ送り機構により直接的に螺合する構造を例示した。変形例においては、ロータが減速機構を有し、ロータの回転を減速してねじ部材ひいては弁体に伝達できる構成としてもよい。減速機構は遊星歯車機構であってもよい。

【0083】

上記実施形態では、通路ボディ２００の材料としてアルミニウム合金を採用する例を示したが、バルブハウジング６よりも被削性指数が大きい材料であればよい。「被削性指数」とは、金属材料の切削加工性のし易さ又はし難さを表す指標であり、具体的には硫黄快削鋼（ＡＩＳＩ‐Ｂ１１１２）に対する材質の切削加工性のしやすさを示す値をいう（例えば特開２００５－３３５０９１号公報参照）。被削性指数の大きい材質ほど切削し易い。相対的に被削性指数が大きい材料（つまり切削性に優れる材料）を採用することで、切削速度（工具の送り速度）を大きくしても加工精度を維持できる。すなわち、大きな部品についてトータルの切削時間を短縮でき、加工コストを低減できる。

【0084】

上記実施形態では、ロータユニット９０およびステータユニット９２のそれぞれを通路ボディ２００に組み付けることで、両者を間接的に固定する構成を例示した。変形例においては、ロータユニットをステータユニットに直接固定してバルブユニットとし、そのバルブユニットを通路ボディに組み付けてもよい。ロータユニットとステータユニットとを接続部材を介するなどして固定してもよい。その場合、バルブユニットを「電動弁」として捉えてもよい。通路ボディは、電動弁が取り付けられる対象装置のボディ又はハウジングであってもよい。

【0085】

上記実施形態では、電動弁１として、弁体３４が弁座２４に着脱して弁部を開閉する構成を例示した。変形例においては、弁体が弁孔に挿抜されて弁部を開閉するスプール弁としてもよい。弁体は、弁孔に接離して弁部を開閉し、また弁部の開度を調整するものでよい。ここで、「接離」とは接近又は離間することを意味し、弁座に着脱する場合と弁孔に挿抜される場合の双方を含む。スプール弁とする場合、閉弁状態においても流体の漏洩を許容する所定のクリアランスが形成されるものでもよい。

【0086】

上記実施形態では、極歯を有するヨークを含むステータとした。変形例においては、積層コアを含むステータなどでもよい。

【0087】

上記実施形態では、ステータユニット９２を二相ステッピングモータとしたが、三相ステッピングモータとして構成してもよい。

【0088】

上記実施形態では、上記電動弁を膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない開閉弁として構成してもよい。

【0089】

上記実施形態の電動弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ－１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにコンデンサに代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。

【0090】

上記実施形態では、上記電動弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用する例を示したが、車両用に限らず電動膨張弁を搭載する空調装置に適用可能である。また、給湯装置の湯水や油圧制御装置の作動液（作動油）など冷媒以外の流体の流れを制御する電動弁として構成してもよい。

【0091】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0092】

１ 電動弁、５ バルブボディ、６ バルブハウジング、７ 大径部、８ バルブシート部材、９ 小径部、１０ 雄ねじ部、１２ 連結部材、２０ シールリング、２２ 弁孔、２４ 弁座、２６ 入口ポート、２８ 出口ポート、３０ 弁室、３２ 作動ロッド、３４ 弁体、３６ ガイド部材、３８ 雄ねじ、６０ ロータ、６２ 回転軸、６４ ステータ、６６ キャン、６８ コイル、７６ ケース、９０ ロータユニット、９２ ステータユニット、１００ バルブユニット、１０１ 接続部材、１０４ ロータマグネット、１０６ センサマグネット、１０８ 雌ねじ、１０９ ねじ送り機構、１１６ スプリング、１１９ 磁気センサ、１２４ コネクタ部、１３６ ガイド部材、１５０ バルブユニット、１５５ バルブボディ、１５６ バルブハウジング、１５７ 大径部、１５８ バルブシート部材、１５９ 小径部、１６０ バルブユニット、１６６ ガイド部材、１７０ バルブユニット、１７６ ガイド部材、１８２ モータユニット、１８５ 中間部材、１８６ ガイド部材、１８７ フランジ部、１８９ 小径部、１９０ ロータユニット、１９２ ロータユニット、１９３ ロータユニット、１９４ ロータユニット、２００ 通路ボディ、２０１ 電動弁、２０２ 導入ポート、２０４ 導出ポート、２０６ 導入ポート、２０７ 大径部、２０８ 導出ポート、２０９ 小径部、２１０ 第１通路、２１０ 流体通路、２１２ 第２通路、２１６ 取付孔、２１８ 雌ねじ部、２３０ 上流側通路、２３２ 下流側通路、２３６ ガイド部材、２３７ ガイド部材、２５０ 第１弁、２５２ 第２弁、２５４ モータユニット、２６０ ボディ、２６２ 弁座形成部材、２６４ 弁孔、２６６ 弁座、２６８ ガイド孔、２７０ 弁体、２７４ 背圧室、２７６ 弁室、２７８ 作動連結部材、２８０ ボディ、２８２ スプリング、２８４ 係止部、２８５ 中間部材、２８７ 挿通孔、２８８ 連通孔、２９０ ロータユニット、２９４ 支持部材、２９５ 大径部、２９６ 小径部、２９７ 遮蔽壁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】