特開 2025-26533 電動弁および弁装置

(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】P2025026533

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】電動弁および弁装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024211959

(22)【出願日】2024-12-05

(62)【分割の表示】P 2023098626の分割

【原出願日】2023-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 竜也

(72)【発明者】

【氏名】間野 日出男

(57)【要約】

【課題】小さな空間に配置できる電動弁および弁装置を提供する。
【解決手段】電動弁１は、弁本体アセンブリ５と、弁本体アセンブリ５に固定されるステーターユニット８と、を有する。弁本体アセンブリ５は、弁室１２および弁口１３を有する弁本体１０と、弁本体１０に取り付けられる円筒形状のローターケース３０と、ローターケース３０の内側に配置される円筒形状のローター４０と、ローター４０の回転に応じて移動する弁体２０と、を有する。ステーターユニット８は、ローター４０の内側に配置され、ローター４０とともにステッピングモーター９８を構成するステーター９０と、筒形状のコネクタ部８７を有する合成樹脂製のハウジング８０と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒形状のローターケースと、
前記ローターケースの内側に配置される円筒形状のマグネットローターと、
前記マグネットローターの回転に応じて移動する弁体と、
前記マグネットローターの内側に配置され、前記マグネットローターとともにモーターを構成するステーターと、
円筒形状の周壁部と、前記周壁部の第１端に接続された円板形状の底壁部と、前記周壁部の第２端に内周縁が接続された環状部と、を一体的に有する内ケースと、を有し、
前記環状部の外周縁が、前記ローターケースの一端に接合され、
前記周壁部および前記底壁部が、前記マグネットローターの内側に配置され、
前記周壁部の内側に、前記ステーターが配置される、電動弁。

【請求項2】

前記電動弁が、合成樹脂製のハウジングをさらに有し、
前記ハウジングが、前記ステーターが埋め込まれる円柱形状の支持部を有し、
前記支持部が、前記内ケースに嵌合されている、請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記ハウジングが、筒形状のコネクタ部をさらに有し、
前記コネクタ部が、前記マグネットローターの軸方向に延びている、請求項２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記ステーターが、前記マグネットローターと同軸に配置され、径方向に延びる複数の極部を有する積層コアと、前記極部に配置された複数のコイルと、を有する、請求項３に記載の電動弁。

【請求項5】

前記電動弁が、前記マグネットローターの磁気を検出する磁気センサーをさらに有し、
前記磁気センサーが、前記支持部における前記極部と前記極部との間の箇所に配置される、請求項４に記載の電動弁。

【請求項6】

前記電動弁が、前記マグネットローターとともに回転する駆動軸をさらに有し、
前記弁体が雌ねじを有しかつ前記駆動軸が前記雌ねじに螺合される雄ねじを有し、または、前記駆動軸が雌ねじを有しかつ前記弁体が前記雌ねじに螺合される雄ねじを有し、
前記雌ねじおよび前記雄ねじが、前記弁体を移動させる送りねじ機構を構成する、請求項１に記載の電動弁。

【請求項7】

少なくとも１つの電動弁と、前記電動弁が配置される取付面を有する流路ブロックと、を有する弁装置であって、
前記電動弁が、
筒形状のローターケースと、
前記ローターケースの内側に配置される円筒形状のマグネットローターと、
前記マグネットローターの回転に応じて移動する弁体と、
前記マグネットローターの内側に配置され、前記マグネットローターとともにモーターを構成するステーターと、
円筒形状の周壁部と、前記周壁部の第１端に接続された円板形状の底壁部と、前記周壁部の第２端に内周縁が接続された環状部と、を一体的に有する内ケースと、を有し、
前記環状部の外周縁が、前記ローターケースの一端に接合され、
前記周壁部および前記底壁部が、前記マグネットローターの内側に配置され、
前記周壁部の内側に、前記ステーターが配置される、弁装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動弁および弁装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、従来の電動弁の一例を開示している。電動弁は、弁本体と、ケースと、ローターと、ステーターと、ハウジングと、を有する。ケースは、円筒形状を有しており、弁本体に接合される。ローターはケースの内側に配置される。ステーターは、円筒形状を有しており、ケースの外側に同軸に配置される。ローターとステーターとは、モーターを構成する。ハウジングはケースを収容する。ハウジングはコネクタ部を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－８３４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の電動弁は、例えば、図２０に示す弁装置に用いられる。弁装置８０３は、複数の電動弁８０１と、流路ブロック９５０と、を有する。流路ブロック９５０は、直方体形状を有しており、複数の電動弁８０１が配置される取付面９５１を有する。電動弁８０１はステーターがケースの外側に配置されているので電動弁８０１の外径が大きく、電動弁８０１を配置するための大きな空間が必要である。そのため、流路ブロック９５０において、比較的大きな取付面９５１が必要となる。また、電動弁８０１のコネクタ部８８７が前方および後方を向いている。そのため、弁装置８０３が組み込まれるシステムにおいて、複数の電動弁８０１の周囲にコネクタ部８８７に接続されるケーブルを配置するための空間が必要である。

【0005】

そこで、本発明は、小さな空間に配置できる電動弁および弁装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電動弁は、筒形状のローターケースと、前記ローターケースの内側に配置される円筒形状のマグネットローターと、前記マグネットローターの回転に応じて移動する弁体と、前記マグネットローターの内側に配置され、前記マグネットローターとともにモーターを構成するステーターと、を有することを特徴とする。

【0007】

本発明において、前記電動弁が、円筒形状の周壁部と、前記周壁部の第１端に接続された円板形状の底壁部と、前記周壁部の第２端に内周縁が接続された環状部と、を一体的に有する内ケースをさらに有し、前記環状部の外周縁が、前記ローターケースの一端に接合され、前記周壁部および前記底壁部が、前記マグネットローターの内側に配置され、前記周壁部の内側に、前記ステーターが配置される、ことが好ましい。

【0008】

本発明において、前記電動弁が、合成樹脂製のハウジングをさらに有し、前記ハウジングが、前記ステーターが埋め込まれる円柱形状の支持部を有し、前記支持部が、前記内ケースに嵌合されている、ことが好ましい。

【0009】

本発明において、前記ハウジングが、筒形状のコネクタ部をさらに有し、前記コネクタ部が、前記マグネットローターの軸方向に延びている、ことが好ましい。

【0010】

本発明において、前記ステーターが、前記マグネットローターと同軸に配置され、径方向に延びる複数の極部を有する積層コアと、前記極部に配置された複数のコイルと、を有する、ことが好ましい。

【0011】

本発明において、前記電動弁が、前記マグネットローターの磁気を検出する磁気センサーをさらに有し、前記磁気センサーが、前記支持部における前記極部と前記極部との間の箇所に配置される、ことが好ましい。

【0012】

本発明において、前記電動弁が、前記マグネットローターとともに回転する駆動軸をさらに有し、前記弁体が雌ねじを有しかつ前記駆動軸が前記雌ねじに螺合される雄ねじを有し、または、前記駆動軸が雌ねじを有しかつ前記弁体が前記雌ねじに螺合される雄ねじを有し、前記雌ねじおよび前記雄ねじが、前記弁体を移動させる送りねじ機構を構成する、ことが好ましい。

【0013】

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る弁装置は、少なくとも１つの電動弁と、前記電動弁が配置される取付面を有する流路ブロックと、を有する弁装置であって、前記電動弁が、筒形状のローターケースと、前記ローターケースの内側に配置される円筒形状のマグネットローターと、前記マグネットローターの回転に応じて移動する弁体と、前記マグネットローターの内側に配置され、前記マグネットローターとともにモーターを構成するステーターと、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、マグネットローターが円筒形状を有し、マグネットローターとともにモーターを構成するステーターがマグネットローターの内側に配置されている。このようにしたことから、マグネットローターの外側にステーターが配置される構成に比べて、電動弁の外径が小さい。そのため、電動弁を比較的小さな空間に配置できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施例に係る電動弁の正面図である。

【図2】電動弁の平面図である。

【図3】電動弁の底面図である。

【図4】図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。

【図6】電動弁の弁本体アセンブリの断面図である。

【図7】電動弁のステーターユニットの正面図である。

【図8】ステーターユニットの背面図である。

【図9】ステーターユニットの底面図である。

【図10】図７のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。

【図11】図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿う断面図である。

【図12】ステーターユニットのステーターの背面図である。

【図13】ステーターの平面図である。

【図14】ステーターの底面図である。

【図15】図１２のＸＶ－ＸＶ線に沿う断面図である。

【図16】図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う断面図である。

【図17】図１５のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。

【図18】本発明の第２実施例に係る弁装置の断面図である。

【図19】本発明の第３実施例に係る弁装置の平面図である。

【図20】従来の弁装置の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の第１実施例に係る電動弁について、図１～図１７を参照して説明する。本実施例に係る電動弁は、例えば、自動車用エアコンにおいて冷媒流量を制御するために使用される。

【0017】

図１、図２および図３は、本発明の第１実施例に係る電動弁の正面図、平面図および底面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。図６は、電動弁の弁本体アセンブリの断面図である。図７、図８および図９は、電動弁のステーターユニットの正面図、背面図および底面図である。図１０は、図７のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線に沿う断面図である。図１２、図１３および図１４は、ステーターユニットのステーターの背面図、平面図および底面図である。図１５は、図１２のＸＶ－ＸＶ線に沿う断面図である。図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う断面図である。図１７は、図１５のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。各図において、矢印Ｘで示すＸ方向が左右方向であり、矢印Ｙで示すＹ方向が前後方向であり、矢印Ｚで示すＺ方向が上下方向（軸線Ｌ方向）である。矢印Ｘにおいて「Ｘ」の文字がある方が右方向であり、矢印Ｙにおいて「Ｙ」の文字がある方が前方向であり、矢印Ｚにおいて「Ｚ」の文字がある方が上方向である。

【0018】

図１～図５に示すように、第１実施例に係る電動弁１は、弁本体アセンブリ５と、ステーターユニット８と、を有している。

【0019】

図６に示すように、弁本体アセンブリ５は、弁本体１０と、弁体２０と、ローターケース３０と、軸受３５と、ローター４０と、駆動軸５０と、内ケース６０と、を有している。

【0020】

弁本体１０は、本体部材１１と、スリーブ１８と、弁体支持板１９と、を有している。

【0021】

本体部材１１は、例えば、アルミニウム合金などの金属製である。本体部材１１の上部１１ａの横断面の外形は、六角形状である。「横断面」は、軸線Ｌと直交する断面である。本体部材１１は、弁室１２と、弁口１３と、弁座１４と、第１接続通路１５と、第２接続通路１６と、取付孔１７と、を有している。

【0022】

弁口１３は、弁室１２に接続されている。弁口１３は、弁室１２において弁座１４に囲まれている。第１接続通路１５は、弁室１２から左右方向および前後方向に延びる十字形状を有している。第２接続通路１６は、弁口１３から下方に延びている。

【0023】

取付孔１７は、本体部材１１の上面１１ｃに配置されている。取付孔１７は、弁室１２と接続されている。本体部材１１は、上方を向く環状平面である保持面１７ａを有している。保持面１７ａは、取付孔１７と弁室１２との接続箇所に配置されている。本体部材１１は、雄ねじ１１ｓおよび雌ねじ１１ｔを有している。雄ねじ１１ｓは、本体部材１１の下部１１ｂの外周面に配置されている。雌ねじ１１ｔは、取付孔１７の内周面に配置されている。また、本体部材１１は、環状溝１１ｄ、１１ｅを有している。環状溝１１ｄは、本体部材１１の下部１１ｂの外周面における雄ねじ１１ｓより上方の箇所に配置されている。環状溝１１ｅは、本体部材１１の下部１１ｂの外周面における第１接続通路１５より下方の箇所に配置されている。環状溝１１ｄ、１１ｅには、Ｏリングが配置される。

【0024】

スリーブ１８は、合成樹脂製または金属製である。スリーブ１８は、全体的に円筒形状を有している。スリーブ１８は、小径部１８ａと、大径部１８ｂと、フランジ部１８ｃと、を一体的に有している。

【0025】

小径部１８ａおよび大径部１８ｂは、円筒形状を有している。大径部１８ｂの内径は、小径部１８ａの外径より大きい。大径部１８ｂの下端は、小径部１８ａの上端に同軸に接続されている。フランジ部１８ｃは、円環板形状を有している。フランジ部１８ｃの内周縁が、大径部１８ｂの上端に接続されている。小径部１８ａおよび大径部１８ｂは、弁室１２に配置されている。フランジ部１８ｃは、本体部材１１の保持面１７ａに接している。

【0026】

弁体支持板１９は、合成樹脂製または金属製である。弁体支持板１９は、円環板形状を有している。弁体支持板１９の外周縁が円形状でかつ内周縁が正方形状である。弁体支持板１９は取付孔１７に配置され、弁体支持板１９の下面がスリーブ１８のフランジ部１８ｃに接している。

【0027】

弁体２０は、合成樹脂製または金属製である。弁体２０は、軸部２１と、弁部２２と、を一体的に有している。

【0028】

軸部２１は、全体的に柱形状を有している。軸部２１の上部２１ａは四角柱形状を有している。上部２１ａの横断面の外形は、弁体支持板１９の内周縁と同じ正方形状である。軸部２１の下部２１ｂは円柱形状を有している。下部２１ｂの外径は、スリーブ１８の小径部１８ａの内径と同じである。軸部２１は、ねじ穴２１ｃおよび雌ねじ２１ｔを有している。ねじ穴２１ｃは、軸部２１の上端面に配置されている。雌ねじ２１ｔは、ねじ穴２１ｃの内周面に配置されている。

【0029】

軸部２１の上部２１ａは、弁体支持板１９の内側に配置されている。軸部２１の下部２１ｂは、スリーブ１８の小径部１８ａの内側に配置されている。弁体２０は、スリーブ１８および弁体支持板１９によって上下方向（軸線Ｌ方向）に移動可能に支持される。弁体２０は、弁体支持板１９によって軸線Ｌ周りの回転が規制される。なお、軸部２１の上部２１ａの形状および弁体支持板１９の内周縁の形状は、弁体２０の軸線Ｌ周りの回転を規制するものであればよい。

【0030】

弁部２２は、上方から下方に向かって径が小さくなる円錐台形状を有している。弁部２２は、軸部２１の下端に同軸に接続されている。弁部２２は、弁室１２および弁口１３に配置される。弁部２２は、弁口１３および弁座１４と上下方向に向かい合う。弁部２２が弁座１４に接すると弁口１３が閉じる。弁部２２が弁座１４から離れると弁口１３が開き、弁部２２と弁口１３との間に絞り流路が形成される。

【0031】

ローターケース３０は、例えば、非磁性のステンレスなどの金属製である。本明細書において、「非磁性」とは、磁場に置いても磁化しない性質（実質的に磁化しない性質を含む）のことである。ローターケース３０は、合成樹脂製でもよい。ローターケース３０は、全体的に円筒形状を有している。ローターケース３０は、第１部分３１と、第２部分３２と、接続部分３３と、を一体的に有している。

【0032】

第１部分３１は、円筒形状を有している。第１部分３１は雄ねじ３１ｓを有している。雄ねじ３１ｓは、第１部分３１の外周面の下部に配置されている。第１部分３１は本体部材１１の取付孔１７に配置され、第１部分３１の雄ねじ３１ｓが本体部材１１の雌ねじ１１ｔに螺合される。第１部分３１（すなわちローターケース３０）は、本体部材１１にねじ構造で取り付けられている。取付孔１７において、本体部材１１と第１部分３１との間がＯリング３９で封止されている。第１部分３１の下端と本体部材１１の保持面１７ａとの間に、スリーブ１８のフランジ部１８ｃおよび弁体支持板１９が保持される。第１部分３１は、上方を向く環状平面である軸受設置面３１ａを有している。軸受設置面３１ａは、第１部分３１の内周面に配置されている。

【0033】

第２部分３２は、円筒形状を有している。第２部分３２の内径は、第１部分３１の外径より大きい。接続部分３３は、円環平板形状を有している。接続部分３３の内周縁が第１部分３１の上端に接続され、接続部分３３の外周縁が第２部分３２の下端に接続されている。

【0034】

軸受３５は、例えば、ラジアル玉軸受である。軸受３５は、第１部分３１の内側に配置されている。軸受３５の外輪の下端が、軸受設置面３１ａに接している。軸受３５は、スラスト玉軸受でもよい。

【0035】

ローター４０は、全体的に円筒形状を有している。ローター４０は、ローターケース３０の第２部分３２の内側に配置されている。ローター４０は、円筒部４１と、円板部４２と、連結部４３と、を一体的に有している。

【0036】

円筒部４１は、複数のＮ極および複数のＳ極を有している。複数のＮ極と複数のＳ極とは、円筒部４１の内周面に周方向に等角度間隔で交互に配置されている。複数のＮ極と複数のＳ極とは、上下方向に延在している。円筒部４１は、例えば、５個のＮ極と５個のＳ極とを有している。円板部４２は、円筒部４１の下端に接続されている。連結部４３は、円筒形状を有している。連結部４３は、円板部４２の中央に同軸に配置されている。ローター４０は、マグネットローターである。

【0037】

駆動軸５０は、合成樹脂製または金属製である。駆動軸５０は、全体的に円柱形状を有している。駆動軸５０は、雄ねじ５１ｓを有している。雄ねじ５１ｓは、駆動軸５０の下部の外周面に配置されている。雄ねじ５１ｓは、弁体２０の雌ねじ２１ｔに螺合される。なお、駆動軸５０が雌ねじを有し、弁体２０が雄ねじを有していてもよい。雌ねじ２１ｔおよび雄ねじ５１ｓは、弁体２０を上下方向に移動させる送りねじ機構である。駆動軸５０の中央部は、軸受３５に回転可能に支持されている。駆動軸５０は、下方を向く環状平面である支持面５０ａを有している。軸受３５の内輪の上端が、支持面５０ａに接している。駆動軸５０の上部は、連結部４３に嵌合されている。駆動軸５０は、ローター４０とともに回転する。

【0038】

内ケース６０は、例えば、非磁性のステンレスなどの金属製である。内ケース６０は、合成樹脂製でもよい。内ケース６０は、周壁部６１と、底壁部６２と、環状部６３と、を一体的に有している。

【0039】

周壁部６１は、円筒形状を有している。周壁部６１は複数の凸部６１ａを有している。複数の凸部６１ａは、周壁部６１の内周面の上部に配置されている。底壁部６２は、円板形状を有している。底壁部６２の外周縁は、周壁部６１の下端（第１端）に接続されている。環状部６３は、円環板形状を有している。環状部６３の内周縁は、周壁部６１の上端（第２端）に接続されている。環状部６３の外周縁が、全周にわたってローターケース３０の第２部分３２の上端（一端）に接合されている。周壁部６１および底壁部６２は、ローター４０の内側に配置されている。ローターケース３０の第２部分３２および内ケース６０は、ローター空間６５を形成する。ローター空間６５には、ローター４０が配置される。ローター空間６５は、電動弁１の外部に対して密閉されている。ローター空間６５は、隙間を通じて弁室１２と接続されている。ローター空間６５には弁室１２の冷媒が導入される。

【0040】

図７～図１１に示すように、ステーターユニット８は、ハウジング８０と、ステーター９０と、制御装置１００と、磁気センサー１１０と、を有している。

【0041】

ハウジング８０は、合成樹脂製である。ハウジング８０は、ハウジング本体８１と、蓋体８５と、を有している。

【0042】

ハウジング本体８１は、周壁部８２と、底壁部８３と、支持部８４と、を一体的に有している。周壁部８２は、円筒形状を有している。底壁部８３は、円板形状を有している。底壁部８３は、周壁部８２の下端に接続されている。支持部８４は、円柱形状を有している。支持部８４は、底壁部８３の下面に同軸に接続されている。支持部８４の外径は、内ケース６０の周壁部６１の内径と同じである。支持部８４は複数の凹部８４ａを有している。複数の凹部８４ａは、支持部８４の外周面の上部に配置されている。支持部８４は内ケース６０に配置されており、複数の凹部８４ａに内ケース６０の複数の凸部６１ａが嵌まっている。支持部８４は、内ケース６０に嵌合される。底壁部８３と内ケース６０の環状部６３との間がＯリング８９で封止される。

【0043】

蓋体８５は、蓋部８６と、コネクタ部８７と、を一体的に有している。蓋部８６は、円板形状を有している。蓋部８６の外周縁は、周壁部８２の上端に接合されている。コネクタ部８７は、長円筒形状を有している。コネクタ部８７は、蓋部８６の上面の中央から上方に延びている。周壁部８２と底壁部８３と蓋部８６とは、制御装置空間８８を形成する。

【0044】

図１２～図１７に示すように、ステーター９０は、積層コア９１と、ボビン９２と、複数のコイル９３と、複数のコイル端子９４と、を有している。

【0045】

積層コア９１は、中央部９１ａと、複数の極部９１ｂと、を一体的に有している。中央部９１ａは、円柱形状を有している。中央部９１ａは、ローター４０と同軸に配置される。複数の極部９１ｂは、中央部９１ａから径方向（軸線Ｌと直交する方向）に延びている。複数の極部９１ｂは、中央部９１ａの外周面に周方向に等角度間隔で配置されている。積層コア９１は、例えば、３個の極部９１ｂを有している。積層コア９１は、複数の薄い電磁鋼板を積み重ねて形成されている。電磁鋼板の表面には絶縁膜が形成されている。電磁鋼板は、複数の極部９１ｂの延在方向に沿って配置されている。

【0046】

ボビン９２は、合成樹脂製である。ボビン９２は、複数の極部９１ｂを覆う複数の袖部９２ａを有している。袖部９２ａの内側には、極部９１ｂが配置される。極部９１ｂは、袖部９２ａを貫通している。複数のコイル９３は、ボビン９２の複数の袖部９２ａに巻回された線材である。複数のコイル９３は、複数の極部９１ｂに配置される。複数のコイル端子９４は、ボビン９２から上方に延びている。複数のコイル端子９４は、複数のコイル９３に電気的に接続されている。

【0047】

ステーター９０は、ハウジング８０の支持部８４に埋め込まれている。ステーター９０は、ハウジング８０の支持部８４とともに内ケース６０の周壁部６１の内側に配置される。ローター４０は、周壁部６１の外側に配置される。ローター４０とステーター９０とは、ステッピングモーター９８を構成する。なお、電動弁１は、ブラシレスＤＣモーターなどの他の種類のモーターを有していてもよい。

【0048】

制御装置１００は、制御装置空間８８に配置される。制御装置１００は、基板１０１と、端子部品１０２と、図示しないコンピュータと、を有している。基板１０１は、プリント基板であり、コンピュータを含む電子部品が実装されている。基板１０１には、ステーター９０の複数のコイル端子９４が接続されている。端子部品１０２は、複数のコネクタ端子１０３を有している。複数のコネクタ端子１０３の一端は基板１０１に接続され、他端はコネクタ部８７の内側に配置されている。コンピュータは、電動弁１の制御を司る。

【0049】

磁気センサー１１０は、磁場の向きに応じた信号（デジタル信号）を出力するホール素子を有するセンサーである。磁気センサー１１０は、ハウジング８０の支持部８４の下部に配置されている。磁気センサー１１０は、支持部８４における互いに隣接する極部９１ｂの間に配置されている。磁気センサー１１０は、内ケース６０の周壁部６１を介してローター４０の磁極（Ｎ極およびＳ極）と径方向に向かい合う。磁気センサー１１０は、ローター４０の磁気を検出する。磁気センサー１１０は基板１０１に電気的に接続されており、コンピュータが磁気センサー１１０の信号に基づいてローター４０の回転位置を検出する。

【0050】

電動弁１において、本体部材１１（弁室１２、弁口１３、弁座１４、取付孔１７）、スリーブ１８、弁体支持板１９、弁体２０、ローターケース３０、軸受３５、ローター４０、駆動軸５０、内ケース６０、ハウジング本体８１、蓋体８５（蓋部８６、コネクタ部８７）、ステーター９０は、それぞれの中心軸が軸線Ｌと一致する。

【0051】

次に、電動弁１の動作について説明する。

【0052】

電動弁１において、ステーター９０の複数のコイル９３に電流を供給して、ローター４０を第１方向に回転させる。駆動軸５０がローター４０とともに回転する。駆動軸５０の雄ねじ５１ｓと弁体２０の雌ねじ２１ｔとの送りねじ作用により、弁体２０が下方に移動し、弁口１３（絞り流路）の開口面積が小さくなる。弁体２０が弁座１４に接して弁口１３が閉じると、電動弁１は全閉状態になる。

【0053】

電動弁１において、ステーター９０の複数のコイル９３に電流を供給して、ローター４０を第２方向に回転させる。駆動軸５０がローター４０とともに回転する。駆動軸５０の雄ねじ５１ｓと弁体２０の雌ねじ２１ｔとの送りねじ作用により、弁体２０が上方に移動し、弁口１３の開口面積が大きくなる。弁体２０が弁口１３から最も離れると、電動弁１は全開状態になる。電動弁１が全開状態になると、弁口１３の開口面積が最大になる。

【0054】

次に、電動弁１の製造方法について説明する。

【0055】

本体部材１１の取付孔１７にスリーブ１８および弁体支持板１９を配置する。ローターケース３０（第１部分３１）を回転させながら本体部材１１の取付孔１７に挿入し、ローターケース３０を本体部材１１に取り付ける。本体部材１１とローターケース３０とによってスリーブ１８および弁体支持板１９を保持する。弁体２０を弁体支持板１９およびスリーブ１８に挿入する。軸受３５をローターケース３０の第１部分３１に嵌め込む。駆動軸５０の上部をローター４０の連結部４３に嵌合させる。駆動軸５０を軸受３５に挿入し、駆動軸５０の雄ねじ５１ｓを弁体２０の雌ねじ２１ｔに螺合させる。駆動軸５０の中央部を軸受３５に嵌め込む。内ケース６０の周壁部６１および底壁部６２をローター４０に挿入し、内ケース６０の環状部６３をローターケース３０（第２部分３２）の上端に溶接する。これにより、弁本体アセンブリ５が作製される。

【0056】

ステーター用の成型金型に積層コア９１を設置し、積層コア９１と一体的にボビン９２を射出成形する。そして、ボビン９２の複数の袖部９２ａに線材を巻き付け、複数のコイル９３を積層コア９１の極部９１ｂに形成する。これにより、ステーター９０が作製される。

【0057】

ハウジング本体用の成型金型にステーター９０を設置し、ステーター９０と一体的にハウジング本体８１を射出成形する。ハウジング本体８１の支持部８４に磁気センサー１１０を取り付ける。ハウジング本体８１には、磁気センサー１１０と基板１０１とを電気的に接続する図示しない配線が埋め込まれている。蓋体用の成型金型を用いて、蓋体８５を射出成形する。制御装置１００をハウジング本体８１の周壁部８２の内側に設置し、蓋体８５の蓋部８６の外周縁を周壁部８２の上端に超音波溶着（または赤外線溶着）する。これにより、ステーターユニット８が作製される。

【0058】

弁本体アセンブリ５の内ケース６０にステーターユニット８の支持部８４を挿入し、内ケース６０に支持部８４を嵌合させる。内ケース６０の複数の凸部６１ａが支持部８４の複数の凹部８４ａに嵌まり、ステーターユニット８が弁本体アセンブリ５に固定される。これにより、電動弁１が完成する。

【0059】

以上説明したように、電動弁１が、円筒形状のローターケース３０と、ローターケース３０の内側に配置される円筒形状のローター４０と、ローター４０の回転に応じて移動する弁体２０と、ローター４０の内側に配置され、ローター４０とともにステッピングモーター９８を構成するステーター９０と、を有する。このようにしたことから、ローターの外側にステーターが配置される構成に比べて、電動弁１の外径が小さい。そのため、電動弁１を比較的小さな空間に配置できる。

【0060】

また、電動弁１が、内ケース６０を有している。内ケース６０は、円筒形状の周壁部６１と、周壁部６１の下端に接続された円板形状の底壁部６２と、周壁部６１の上端に内周縁が接続された環状部６３と、を一体的に有する。環状部６３の外周縁が、ローターケース３０の上端に接合される。周壁部６１および底壁部６２が、ローター４０の内側に配置される。周壁部６１の内側に、ステーター９０が配置される。このようにすることで、ローターケース３０および内ケース６０が、ローター４０が配置されるローター空間６５を形成する。ローター空間６５には冷媒が導入される。ローター空間６５は、ステーター９０が配置される周壁部６１の内側の空間に対して密閉されている。そのため、ステーター９０が配置される空間をローター空間６５と区画できる。

【0061】

また、電動弁１が、合成樹脂製のハウジング８０を有している。ハウジング８０が、ステーター９０が埋め込まれる円柱形状の支持部８４を有している。支持部８４が、内ケース６０に嵌合されている。このようにすることで、支持部８４によってステーター９０を保護できる。また、支持部８４を内ケース６０に嵌合することで、ステーター９０を内ケース６０の内側に適切に配置できる。

【0062】

また、ハウジング８０が、長円筒形状のコネクタ部８７を有している。コネクタ部８７が、ローター４０の軸方向（軸線Ｌ方向）に延びている。このようにすることで、電動弁１の設置面積（軸線Ｌ方向から見たときの面積）を小さくできる。

【0063】

また、ステーター９０が、ローター４０と同軸に配置され、径方向に延びる複数の極部９１ｂを有する積層コア９１と、複数の極部９１ｂに配置された複数のコイル９３と、を有する。積層コア９１の電磁鋼板は複数の極部９１ｂの延在方向（軸線Ｌと直交する方向）に沿って配置されている。積層コア９１において、複数の極部９１ｂの延在方向に磁束が通るとともに、電磁鋼板間を流れる電流が制限される。そのため、積層コア９１における鉄損を低減できる。

【0064】

また、電動弁１が、ローター４０の磁気を検出する磁気センサー１１０を有している。磁気センサー１１０が、支持部８４における極部９１ｂと極部９１ｂとの間の箇所に配置される（図７）。このようにすることで、磁気センサー１１０が、ローター４０の近くに配置され、ローター４０と径方向に向かい合う。

【0065】

また、電動弁１が、ローター４０とともに回転する駆動軸５０を有している。弁体２０が、雌ねじ２１ｔを有している。駆動軸５０が、雌ねじ２１ｔに螺合される雄ねじ５１ｓを有している。雌ねじ２１ｔおよび雄ねじ５１ｓが、弁体２０を移動させる送りねじ機構を構成する。このようにすることで、比較的簡易な構成で弁体２０を移動させることができる。

【0066】

次に、本発明の第２実施例に係る弁装置について、図１８を参照して説明する。

【0067】

図１８に示すように、第２実施例に係る弁装置２は、第１実施例に係る電動弁１と、流路ブロック１５０と、を有している。

【0068】

流路ブロック１５０は、直方体形状を有している。流路ブロック１５０は、例えば、アルミニウム合金などの金属製である。流路ブロック１５０の上面は、電動弁１が配置される取付面１５１である。

【0069】

流路ブロック１５０は、第１通路１５５と、第２通路１５６と、取付孔１５７と、を有している。取付孔１５７は、取付面１５１に配置されている。第１通路１５５は、取付孔１５７から前方に延びている。第２通路１５６は、取付孔１５７から下方に延びている。

【0070】

流路ブロック１５０は、雌ねじ１５０ｔを有している。雌ねじ１５０ｔは、取付孔１５７の内周面に配置されている。電動弁１の本体部材１１の下部１１ｂが取付孔１５７に配置され、本体部材１１の雄ねじ１１ｓが流路ブロック１５０の雌ねじ１５０ｔに螺合される。電動弁１は、本体部材１１の六角形状の上部１１ａに治具が取り付けられ、軸線Ｌ周りに回転されることで、流路ブロック１５０にねじ構造で取り付けられる。取付孔１５７において、本体部材１１と流路ブロック１５０との間が環状溝１１ｄ、１１ｅに配置されたＯリング１５８、１５９で封止される。電動弁１のコネクタ部８７は、上方を向いている。第１通路１５５は、取付孔１５７および第１接続通路１５を介して電動弁１の弁室１２と接続される。第２通路１５６は、第２接続通路１６を介して電動弁１の弁口１３と接続される。

【0071】

なお、弁装置２は、電動弁１の本体部材１１を省略し、ローターケース３０が流路ブロック１５０に直接的に取り付けられた構成を有していてもよい。この構成において、流路ブロック１５０は、電動弁１のものと同じ（実質的に同じを含む）弁室、弁口、弁座および取付孔を有する。

【0072】

次に、本発明の第３実施例に係る弁装置について、図１９を参照して説明する。

【0073】

図１９に示すように、第２実施例に係る弁装置３は、第１実施例に係る複数の電動弁１と、流路ブロック２５０と、を有している。

【0074】

流路ブロック２５０は、直方体形状を有している。流路ブロック２５０は、例えば、アルミニウム合金などの金属製である。流路ブロック２５０の上面は、複数の電動弁１が配置される取付面２５１である。

【0075】

流路ブロック２５０は、図示しない複数の取付孔を有している。複数の取付孔は、取付面２５１に配置されている。複数の取付孔の内周面には複数の雌ねじが配置されている。複数の電動弁１の本体部材１１の下部１１ｂが複数の取付孔に配置され、本体部材１１の雄ねじ１１ｓが流路ブロック２５０の雌ねじに螺合される。複数の電動弁１のコネクタ部８７は、上方を向いている。

【0076】

弁装置２、３においても、電動弁１と同じ効果を奏する。

【0077】

また、弁装置３において、複数の電動弁１のそれぞれの設置面積が小さいので、流路ブロック２５０を小さくすることができる。また、弁装置３において、複数の電動弁１のそれぞれのコネクタ部８７が同一方向（上方）を向いている。そのため、弁装置３が組み込まれるシステムにおいて、複数の電動弁１のコネクタ部８７に接続されるケーブルを配置するための空間を弁装置３の上方のみに設ければよく、弁装置３を比較的小さな空間に配置できる。

【0078】

本明細書において、「円筒」や「円柱」、「直方体」等の形状を示す各用語は、実質的にその用語の形状を有する部材や部材の部分にも用いられている。例えば、「円筒形状の部材」は、円筒形状の部材と実質的に円筒形状の部材とを含む。

【0079】

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

【符号の説明】

【0080】

１…電動弁、２…弁装置、３…弁装置、５…弁本体アセンブリ、８…ステーターユニット、１０…弁本体、１１…本体部材、１１ａ…上部、１１ｂ…下部、１１ｃ…上面、１１ｄ…環状溝、１１ｅ…環状溝、１１ｓ…雄ねじ、１１ｔ…雌ねじ、１２…弁室、１３…弁口、１４…弁座、１５…第１接続通路、１６…第２接続通路、１７…取付孔、１７ａ…保持面、１８…スリーブ、１８ａ…小径部、１８ｂ…大径部、１８ｃ…フランジ部、１９…弁体支持板、２０…弁体、２１…軸部、２１ａ…上部、２１ｂ…下部、２１ｃ…ねじ穴、２１ｔ…雌ねじ、２２…弁部、３０…ローターケース、３１…第１部分、３１ａ…軸受設置面、３１ｓ…雄ねじ、３２…第２部分、３３…接続部分、３５…軸受、３９…Ｏリング、４０…ローター、４１…円筒部、４２…円板部、４３…連結部、５０…駆動軸、５０ａ…支持面、５１ｓ…雄ねじ、６０…内ケース、６１…周壁部、６１ａ…凸部、６２…底壁部、６３…環状部、６５…ローター空間、８０…ハウジング、８１…ハウジング本体、８２…周壁部、８３…底壁部、８４…支持部、８４ａ…凹部、８５…蓋体、８６…蓋部、８７…コネクタ部、８８…制御装置空間、８９…Ｏリング、９０…ステーター、９１…積層コア、９１ａ…中央部、９１ｂ…極部、９２…ボビン、９２ａ…袖部、９３…コイル、９４…コイル端子、９８…ステッピングモーター、１００…制御装置、１０１…基板、１０２…端子部品、１０３…コネクタ端子、１１０…磁気センサー、１５０…流路ブロック、１５０ｔ…雌ねじ、１５１…取付面、１５５…第１通路、１５６…第２通路、１５７…取付孔、１５８…Ｏリング、１５９…Ｏリング、２５０…流路ブロック、２５１…取付面、Ｌ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【手続補正書】

【提出日】2024-12-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁本体アセンブリと、前記弁本体アセンブリに固定されるステーターユニットと、を有する電動弁であって、
前記弁本体アセンブリが、
筒形状のローターケースと、
前記ローターケースの内側に配置される円筒形状のマグネットローターと、
前記マグネットローターの回転に応じて移動する弁体と、を有し、
前記ステーターユニットが、
前記マグネットローターの内側に配置され、前記マグネットローターとともにモーターを構成するステーターと、
筒形状のコネクタ部を有する合成樹脂製のハウジングと、を有する、電動弁。

【請求項2】

前記マグネットローターの軸方向から見たとき、前記ステーターユニットの輪郭が円形状であり、当該輪郭の内側に前記コネクタ部が配置されている、請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記コネクタ部が、前記マグネットローターの軸方向に延びている、請求項１に記載の電動弁。

【請求項4】

前記ハウジングが、
前記ステーターと一体的に成形されるハウジング本体と、
前記コネクタ部を有し、前記ハウジング本体に接合される蓋体と、を有する、請求項１に記載の電動弁。

【請求項5】

前記弁本体アセンブリが、円筒形状の周壁部と、前記周壁部の第１端に接続された円板形状の底壁部と、前記周壁部の第２端に内周縁が接続された環状部と、を一体的に有する内ケースをさらに有し、
前記環状部の外周縁が、前記ローターケースの一端に接合され、
前記周壁部および前記底壁部が、前記マグネットローターの内側に配置され、
前記周壁部の内側に、前記ステーターが配置される、請求項１に記載の電動弁。

【請求項6】

前記ハウジングが、前記ステーターが埋め込まれる円柱形状の支持部を有し、
前記支持部が、前記内ケースに嵌合されている、請求項５に記載の電動弁。

【請求項7】

前記ステーターが、前記マグネットローターと同軸に配置され、径方向に延びる複数の極部を有する積層コアと、前記極部に配置された複数のコイルと、を有する、請求項６に記載の電動弁。

【請求項8】

前記電動弁が、前記マグネットローターの磁気を検出する磁気センサーをさらに有し、
前記磁気センサーが、前記支持部における前記極部と前記極部との間の箇所に配置される、請求項７に記載の電動弁。

【請求項9】

前記電動弁が、前記マグネットローターとともに回転する駆動軸をさらに有し、
前記弁体が雌ねじを有しかつ前記駆動軸が前記雌ねじに螺合される雄ねじを有し、または、前記駆動軸が雌ねじを有しかつ前記弁体が前記雌ねじに螺合される雄ねじを有し、
前記雌ねじおよび前記雄ねじが、前記弁体を移動させる送りねじ機構を構成する、請求項１に記載の電動弁。

【請求項10】

少なくとも１つの電動弁と、前記電動弁が配置される取付面を有する流路ブロックと、を有する弁装置であって、
前記電動弁が、弁本体アセンブリと、前記弁本体アセンブリに固定されるステーターユニットと、を有し、
前記弁本体アセンブリが、
筒形状のローターケースと、
前記ローターケースの内側に配置される円筒形状のマグネットローターと、
前記マグネットローターの回転に応じて移動する弁体と、を有し、
前記ステーターユニットが、
前記マグネットローターの内側に配置され、前記マグネットローターとともにモーターを構成するステーターと、
筒形状のコネクタ部を有する合成樹脂製のハウジングと、を有する、弁装置。