特許 7535826 電動弁及びアクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-08

(45)【発行日】2024-08-19

(54)【発明の名称】電動弁及びアクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20240809BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023531434

(86)(22)【出願日】2022-03-24

(86)【国際出願番号】 JP2022014010

(87)【国際公開番号】W WO2023276342

(87)【国際公開日】2023-01-05

【審査請求日】2023-06-23

(31)【優先権主張番号】P 2021106941

(32)【優先日】2021-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 貴之

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 秀

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１１７５０１２７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９７８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６９７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００６８５８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁体を駆動する出力軸と、
前記弁体を収容する弁室を含む弁本体部と、
ステータとロータとを含むモータと、
前記ロータの回転数を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、を有し、
前記減速機構は、直列に接続され、少なくとも１つの不思議遊星歯車減速機構を含む複数の遊星歯車減速機構を有し、前記ステータが外装固定されるキャンの内部に配設され、
少なくとも２つの前記遊星歯車減速機構において、遊星歯車にそれぞれ噛合する少なくとも２つの固定リング歯車は、軸線方向に離間しており、薄肉筒状体を介して前記弁本体部に連結されている、
ことを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記ロータは、前記ロータに最も近い前記遊星歯車減速機構の太陽歯車と一体的に回転する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記ロータは、前記ロータに最も近い前記遊星歯車減速機構の遊星歯車を回転可能に支持するキャリアと一体的に回転する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項4】

前記出力軸に最も近い前記遊星歯車減速機構のキャリアに、前記出力軸が接合されている、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項5】

前記出力軸に最も近い前記遊星歯車減速機構の出力歯車部材に、前記出力軸が接合されている、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項6】

前記出力軸と前記弁体との間に、回転移動を直線移動に変換する変換機構が配置されている、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項7】

弁体を駆動する出力軸と、
ステータとロータとを含むモータと、
前記ロータの回転数を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、を有し、
前記減速機構は、直列に接続され、少なくとも１つの不思議遊星歯車減速機構を含む複数の遊星歯車減速機構を有し、前記ステータが外装固定されるキャンの内部に配設され、
少なくとも２つの前記遊星歯車減速機構において、遊星歯車にそれぞれ噛合する少なくとも２つの固定リング歯車は、軸線方向に離間しており、薄肉筒状体を介して前記弁体を収容する弁室を含む弁本体部に連結されている、
ことを特徴とするアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動弁及びアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電動弁は、例えば流体の配管系統の途中に組み付けられて、流体の流路の開閉や流量制御を行うために使用されている（例えば、特許文献１参照）。このような電動弁においては、遊星歯車減速機構を用いて、弁本体に装着されたステッピングモータの回転数を減速して弁体に伝達することで、精度良い流量制御と閉弁時の密封性を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１９７８４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献1の電動弁においては、その構造上、オリフィスを通過する前後の流体の流れ方向が互いに交差するため、流れに抵抗が生じて、円滑な流れが阻害されるという問題がある。これに対して、例えばボール弁は、孔の空いた球形の弁体が、弁本体内で弁棒を軸に回転して流路を開閉するものであり、流路を一直線に形成できるため全開時には流体抵抗が小さいという利点がある。

【0005】

そこで、電動弁にボール弁を組み込むことが検討されている。しかしながら、一般的なボール弁は、流体漏れを防ぐために、球形の弁体と弁本体との間に比較的シール径の大きなシール部材が配置されており、弁体を回転駆動する際に、弁体とシール部材との間で大きな摺動抵抗が生じるため、これを超えるトルクで弁体を回転させなくてはならないという問題がある。

【0006】

従来用いていた遊星歯車減速機構の一タイプである、いわゆる不思議遊星歯車減速機構においては、例えば減速比が４０程度の高い減速比が得られるが、それでもボール弁を駆動するには減速比が不十分であるおそれがある。これに対し、遊星歯車減速機構のギヤの歯数を増大させれば、減速比を増大させることができるが、それにより遊星歯車減速機構の外径が拡大し、電動弁の大型化を招くという問題がある。また、遊星歯車減速機構の減速比をさらに高めたいという要請は、ボール弁の使用の有無にかかわらず存在する。もちろん、昇降する弁体を有する電動弁においても減速比をさらに増大して流量の精密制御向上や閉弁時の密封性向上に対する要望もある。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、コンパクトでありながら、高い減速比で弁体を駆動できる電動弁及びアクチュエータ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】

【0008】

本発明の電動弁は、
弁体を駆動する出力軸と、
前記弁体を収容する弁室を含む弁本体部と、
ステータとロータとを含むモータと、
前記ロータの回転数を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、を有し、
前記減速機構は、直列に接続され、少なくとも１つの不思議遊星歯車減速機構を含む複数の遊星歯車減速機構を有し、前記ステータが外装固定されるキャンの内部に配設され、
少なくとも２つの前記遊星歯車減速機構において、遊星歯車にそれぞれ噛合する少なくとも２つの固定リング歯車は、軸線方向に離間しており、薄肉筒状体を介して前記弁本体部に連結されている、ことを特徴とする。

【0009】

本発明のアクチュエータは、
弁体を駆動する出力軸と、
ステータとロータとを含むモータと、
前記ロータの回転数を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、を有し、
前記減速機構は、直列に接続され、少なくとも１つの不思議遊星歯車減速機構を含む複数の遊星歯車減速機構を有し、前記ステータが外装固定されるキャンの内部に配設され、
少なくとも２つの前記遊星歯車減速機構において、遊星歯車にそれぞれ噛合する少なくとも２つの固定リング歯車は、軸線方向に離間しており、薄肉筒状体を介して前記弁体を収容する弁室を含む弁本体部に連結されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、コンパクトでありながら、高い減速比で弁体を駆動できる電動弁及びアクチュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動弁の開弁状態を示す縦断面図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る電動弁の減速機構を分解して示す斜視図である。

【図3】図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動弁の開弁状態を示す縦断面図である。

【図4】図４は、第２の実施形態に係る電動弁の減速機構を分解して示す斜視図である。

【図5】図５は、本発明の第３の実施形態に係る電動弁の開弁状態を示す縦断面図である。

【図6】図６は、第３の実施形態に係る電動弁の減速機構を分解して示す斜視図である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施形態に係る電動弁の開弁状態を示す縦断面図である。

【図8】図８は、第４の実施形態に係る電動弁の減速機構を分解して示す斜視図である。

【図9】図９は、本発明の第５の実施形態に係る電動弁の開弁状態を示す縦断面図である。

【図10】図１０は、第５の実施形態に係る電動弁の減速機構を分解して示す斜視図である。

【図11】図１１は、本発明の第６の実施形態に係る電動弁の閉弁状態を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る電動弁及びアクチュエータの実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書では、ロータ側を上方として説明し、弁体側を下方として説明する。ここで、不思議遊星歯車減速機構は、遊星歯車減速機構の一タイプであるとする。また、本明細書において、ロータに最も近い第１段減速部（または遊星歯車減速機構）に、ロータから最初に回転数が入力され、出力軸に最も近い最終段減速部（または遊星歯車減速機構）に連結された出力軸から、回転数が出力されるものとする。さらに、減速部（または遊星歯車減速機構）が「直列に接続される」とは、第Ｎ段減速部から出力される回転数が、第（Ｎ＋１）段減速部に入力されることをいう。
本実施形態のアクチュエータとは、弁体を駆動する出力軸と、ステータとロータとを含むモータと、前記ロータの回転数を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、を有し、前記減速機構が、直列に接続され、少なくとも１つの不思議遊星歯車減速機構を含む複数の遊星歯車減速機構を有するものをいう。

【0013】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動弁１の開弁状態を示す縦断面図である。図２は、第１の実施形態に係る電動弁１の減速機構６を分解して示す斜視図である。本実施形態の電動弁１は、例えば冷凍サイクルにおいて冷媒流量を調整するために用いられる。電動弁１の軸線をＬとする。

【0014】

電動弁１は、主として、弁本体部２と、環状部材３１を介して弁本体部２に固着されたキャン３と、弁本体部２の内部空間に配置された弁体４と、弁体４を駆動する回転を発生するステッピングモータ５と、キャン３の内部に配設されステッピングモータ５の回転数を減速して、出力軸７を介して弁体４に伝達する減速機構６とを備えている。

【0015】

弁本体部２は、例えば切削や鍛造もしくは鋳造等により作製された中空の金属製（本実施形態では真鍮製）であって、内部に弁室ＶＣが画成される。弁本体部２には、弁室ＶＣに向かって、軸線Ｌに沿って上方から延在する縦開口２１が形成されている。また、弁室ＶＣを挟んで、軸線Ｌに直交する軸線を持つ横開口２２と雌ねじ孔２３が、弁室ＶＣに連通して形成されている。横開口２２と雌ねじ孔２３の軸線をＯとする。

【0016】

横開口２２には、第１配管Ｔ１が嵌合し、ロウ付けなどにより固定されている。また、雌ねじ孔２３には、第２配管Ｔ２をロウ付けなどにより固定した継手２４の雄ねじ２４ａが螺合している。継手２４は、弁本体部２に結合されることで、弁本体部２の一部となる。

【0017】

弁室ＶＣ内に、球形の弁体４が、軸線Ｌ回りに回転可能に配置されている。弁体４は、軸線Ｌに直交する軸線を持つ円筒状の流路開口４１と、弁体４の上方に形成された上方開口４２とを有する。流路開口４１と上方開口４２とは、小穴４３を介して連通している。このため、流路開口４１内を通過する冷媒は、小穴４３、及び出力軸７と上方開口４２との隙間を介して、キャン３内部へと進入可能である。弁体４の外径は、雌ねじ孔２３の内径より小さい。

【0018】

弁本体部２の縦開口２１内には、出力軸７が相対回転可能に嵌合しており、出力軸７の下端から突出する縮径部７１は、弁体４の上方開口４２に相対回転不能に嵌合しており、出力軸７は弁体４と一体的に回転する。なお、上方開口４２及び縮径部７１の軸線Ｌに直交する断面形状を、対応する非円形状としてもよい。

【0019】

弁室ＶＣの内壁には、横開口２２の内方端近傍に、軸線Ｏを中心軸として環状のシール部材２５が配置されている。また、継手２４の弁室ＶＣに対向する壁には、軸線Ｏを中心軸として環状のシール部材２６が配置されている。好ましくは共通する形状を有するシール部材２５，２６の内周面は、球形状の一部であり、弁体４の外周面に密着して、弁体４との間を密封可能となっている。なお、シール部材２５，２６の内径は、流路開口４１の外径より大きいため、弁体４の回転位置に関わらず、シール部材２５，２６と弁体４との間は密封される。

【0020】

ステッピングモータ５は、ヨーク５１、ボビン５２、コイル５３、樹脂モールドカバー５４等からなるステータ５５と、キャン３の内部にキャン３に対して回転自在に配置され、ロータ支持部材５６がその上部内側に固着されたロータ５７と、を有している。ステータ５５は、キャン３の外側に嵌合固定されている。

【0021】

減速機構６は、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１と、第２段減速部６２と、第３段減速部６３とを有する。第１段減速部６１は、ロータ５７の内周側において、ロータ支持部材５６に一体に形成された太陽歯車６１１と、弁本体部２の上部に固着された薄肉筒状体６４を介して固定された固定リング歯車６１２の上部と、太陽歯車６１１と固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６１３と、遊星歯車６１３を回転自在に支持するキャリア６１４とを有し、これらにより第１遊星歯車減速機構を構成する。図２には便宜上ロータ５７も含めているが、少なくともロータ５７のうち太陽歯車６１１が減速機構６（第１段減速部６１）の構成要素である。なお、図４、６、８、１０も同様である。

【0022】

第２段減速部６２は、第１段減速部６１のキャリア６１４から軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６２１と、固定リング歯車６１２の中間部と、太陽歯車６２１と固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６２３と、遊星歯車６２３を回転自在に支持するキャリア６２４とを有し、これらにより第２遊星歯車減速機構を構成する。

【0023】

第３段減速部６３は、第２段減速部６２のキャリア６２４から軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６３１と、固定リング歯車６１２の下部と、太陽歯車６３１と固定リング歯車６１２との間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６３３と、遊星歯車６３３を回転自在に支持するキャリア６３４と、遊星歯車６３３に歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６３５とを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第３遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６１２の歯数は、出力歯車部材６３５の歯数とは異なるように設定されている。

【0024】

本実施形態では、第１段減速部６１と、第２段減速部６２と、第３段減速部６３とは、固定リング歯車６１２を共通としており、このため減速機構６のコンパクト化を図れる。なお、他の実施形態も同様であるが、最終段の遊星歯車減速機構に用いる遊星歯車（本実施形態では遊星歯車６３３）は、金属製であると好ましい。

【0025】

出力軸７の上端は、出力歯車部材６３５の底壁に形成された中央開口に、圧入により嵌合され、両者は一体的に回転可能となっている。出力軸７の上端中央に形成された孔７２に、軸部材８の下端が圧入により嵌合している。軸部材８の上端は、キャン３の内径と略同一の外径を有し、ロータ支持部材５６の上側でキャン３に内接して配置される支持部材８１の中心孔に挿通されている。軸部材８は、ロータ支持部材５６と、キャリア６１４と、キャリア６２４を貫通し、これらを相対回転可能に保持する。ロータ５７自体は、支持部材８１等によってキャン３の内部で上下動しないように保持されており、キャン３に外嵌固定されたステータ５５との位置関係が常に一定に維持されている。

【0026】

（電動弁の動作）
弁体４の流路開口４１の軸線が、軸線Ｏに対して直交するように、弁本体部２に対して弁体４を軸線Ｌ回りに回転させた（流路開口４１が図1の紙面垂直方向を向く）状態では、シール部材２５，２６の外側に流路開口４１が位置することとなり、第１配管Ｔ１および第２配管Ｔ２が弁室ＶＣ内で遮断される。このため、第１配管Ｔ１と第２配管Ｔ２との間で、冷媒の移動は行われない。この状態にある弁体４は、流路を遮断する遮断位置にある。

【0027】

かかる状態から、ステッピングモータ５のロータ５７を回転駆動させると、ロータ５７の回転数がロータ支持部材５６を介して第１段減速部６１の太陽歯車６１１に伝達され、第１の減速比で減速された回転数がキャリア６１４から出力される。

【0028】

さらに、キャリア６１４の受けた回転数が、第２段減速部６２の太陽歯車６２１に伝達され、第２の減速比で減速された回転数がキャリア６２４から出力される。

【0029】

さらに、キャリア６２４の受けた回転数が、第３段減速部６３の太陽歯車６３１に伝達され、第３の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６３５から出力される。出力歯車部材６３５の回転数は、出力軸７に伝達され、これにより弁体４が軸線Ｌ回りに回転する。

【0030】

弁体４が９０度回転すると、シール部材２５，２６の内側に流路開口４１が位置することとなり、第１配管Ｔ１と第２配管Ｔ２とは弁室ＶＣを介して開放される。かかる状態を維持することで、第１配管Ｔ１と第２配管Ｔ２との間で、冷媒の移動が行われる。流路開口４１は、第１配管Ｔ１と第２配管Ｔ２に対してストレートにつながるため、冷媒の移動はスムーズに行われる。この状態にある弁体４は、流路を開放する開放位置にある。

【0031】

さらに、ステッピングモータ５のロータ５７を回転駆動させると、シール部材２５，２６の外側に流路開口４１が位置することとなり、第１配管Ｔ１および第２配管Ｔ２が弁室ＶＣ内で遮断されるため、第１配管Ｔ１と第２配管Ｔ２との間で、冷媒の移動は行われなくなる。

【0032】

本実施形態では、３つの遊星歯車減速機構を直列に接続した減速機構６を設けているため、第１の減速比と、第２の減速比と、第３の減速比とを掛け合わせてなる、高い減速比を実現できる。特に、遊星歯車減速機構のうち少なくとも一つを不思議遊星歯車減速機構とすることで、例えば減速比を１００以上とすることができる。このため、ステッピングモータ５が発生する回転トルクが小さくても、弁体４とシール部材２５，２６との間に生じる大きな摺動抵抗に打ち勝って、弁体４を回転させることができる。

【0033】

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動弁１Ａの開弁状態を示す縦断面図である。図４は、第２の実施形態に係る電動弁１Ａの減速機構６Ａを分解して示す斜視図である。本実施形態において、弁本体部２、キャン３、弁体４、およびステッピングモータ５は、上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0034】

本実施形態においては、弁本体部２の上部に薄肉筒状体６４Ａを介して連結される固定リング歯車６１２Ａ，６２２Ａが、離間して同軸に固定され、固定リング歯車６１２Ａ，６２２Ａの間に、第１段減速部６１Ａの出力歯車部材６１５Ａが配置されている。固定リング歯車６１２Ａ，６２２Ａは、同一外径及び同一歯数を有するが、異なる外径や異なる歯数を有していてもよい。

【0035】

減速機構６Ａは、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１Ａと、第２段減速部６２Ａと、第３段減速部６３Ａとを有する。第１段減速部６１Ａは、ロータ５７の内周側において、ロータ支持部材５６Ａに一体に形成された太陽歯車６１１Ａと、固定リング歯車６１２Ａと、太陽歯車６１１Ａと固定リング歯車６１２Ａとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６１３Ａと、遊星歯車６１３Ａを回転自在に支持するキャリア６１４Ａと、遊星歯車６１３Ａに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６１５Ａとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第１遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６１２Ａの歯数は、出力歯車部材６１５Ａの歯数とは異なるように設定されている。

【0036】

第２段減速部６２Ａは、第１段減速部６１Ａの出力歯車部材６１５Ａから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６２１Ａと、固定リング歯車６２２Ａの上部と、太陽歯車６２１Ａと固定リング歯車６２２Ａとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６２３Ａと、遊星歯車６２３Ａを回転自在に支持するキャリア６２４Ａとを有し、これらにより第２遊星歯車減速機構を構成する。

【0037】

第３段減速部６３Ａは、キャリア６２４Ａから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６３１Ａと、固定リング歯車６２２Ａの下部と、太陽歯車６３１Ａと固定リング歯車６２２Ａとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６３３Ａと、遊星歯車６３３Ａを回転自在に支持するキャリア６３４Ａとを有し、これらにより第３遊星歯車減速機構を構成する。出力軸７の上端は、キャリア６３４Ａの底壁中央に形成された開口に嵌合し、両者は一体的に回転する。

【0038】

（電動弁の動作）
閉弁状態から、ステッピングモータ５のロータ５７を回転駆動させると、ロータ５７の回転数がロータ支持部材５６Ａを介して第１段減速部６１Ａの太陽歯車６１１Ａに伝達され、第１の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６１５Ａから出力される。

【0039】

さらに、出力歯車部材６１５Ａの受けた回転数が、第２段減速部６２Ａの太陽歯車６２１Ａに伝達され、第２の減速比で減速された回転数がキャリア６２４Ａから出力される。

【0040】

さらに、キャリア６２４Ａの受けた回転数が、第３段減速部６３Ａの太陽歯車６３１Ａに伝達され、第３の減速比で減速された回転数がキャリア６３４Ａから出力される。キャリア６３４Ａの回転数は、出力軸７に伝達され、これにより弁体４が軸線Ｌ回りに回転して開弁状態となる。

【0041】

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る電動弁１Ｂの開弁状態を示す縦断面図である。図６は、第３の実施形態に係る電動弁１Ｂの減速機構６Ｂを分解して示す斜視図である。本実施形態において、弁本体部２、キャン３、弁体４、およびステッピングモータ５は、上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0042】

本実施形態においては、弁本体部２の上部に薄肉筒状体６４Ｂを介して連結される固定リング歯車６１２Ｂ，６２２Ｂが、離間して同軸に固定され、固定リング歯車６１２Ｂ，６２２Ｂの間に、第１段減速部６１Ｂの出力歯車部材６１５Ｂが配置されている。固定リング歯車６１２Ｂ，６２２Ｂは、同一外径及び同一歯数を有するが、異なる外径や異なる歯数を有していてもよい。

【0043】

また、ロータ支持部材５６Ｂは、軸線Ｌに対して平行に複数の軸５６１Ｂを備え、軸５６１Ｂの周囲に、第１段減速部６１Ｂの遊星歯車６１３Ｂが回転可能に支持されている。すなわち、ロータ支持部材５６Ｂが、第１段減速部６１Ｂにおけるキャリアとして機能する。

【0044】

減速機構６Ｂは、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１Ｂと、第２段減速部６２Ｂと、第３段減速部６３Ｂとを有する。第１段減速部６１Ｂは、軸部材８に対して回転可能に支持された太陽歯車６１１Ｂと、固定リング歯車６１２Ｂと、太陽歯車６１１Ｂと固定リング歯車６１２Ｂとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６１３Ｂと、遊星歯車６１３Ｂを回転自在に支持するロータ支持部材５６Ｂと、遊星歯車６１３Ｂに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６１５Ｂとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第１遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６１２Ｂの歯数は、出力歯車部材６１５Ｂの歯数とは異なるように設定されている。

【0045】

第２段減速部６２Ｂは、第１段減速部６１Ｂの出力歯車部材６１５Ｂから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６２１Ｂと、固定リング歯車６２２Ｂの上部と、太陽歯車６２１Ｂと固定リング歯車６２２Ｂとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６２３Ｂと、遊星歯車６２３Ｂを回転自在に支持するキャリア６２４Ｂとを有し、これらにより第２遊星歯車減速機構を構成する。

【0046】

第３段減速部６３Ｂは、キャリア６２４Ｂから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６３１Ｂと、固定リング歯車６２２Ｂの下部と、太陽歯車６３１Ｂと固定リング歯車６２２Ｂとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６３３Ｂと、遊星歯車６３３Ｂを回転自在に支持するキャリア６３４Ｂとを有し、これらにより第３遊星歯車減速機構を構成する。出力軸７の上端は、キャリア６３４Ｂの底壁中央に形成された開口に嵌合し、両者は一体的に回転する。

【0047】

（電動弁の動作）
閉弁状態から、ステッピングモータ５のロータ５７を回転駆動させると、ロータ５７の回転数がロータ支持部材５６Ｂに伝達され、キャリアであるロータ支持部材５６Ｂが回転することで、遊星歯車６１３Ｂが太陽歯車６１１Ｂの周囲を公転し、それにより第１の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６１５Ｂから出力される。

【0048】

さらに、出力歯車部材６１５Ｂの受けた回転数が、第２段減速部６２Ｂの太陽歯車６２１Ｂに伝達され、第２の減速比で減速された回転数がキャリア６２４Ｂから出力される。

【0049】

さらに、キャリア６２４Ｂの受けた回転数が、第３段減速部６３Ｂの太陽歯車６３１Ｂに伝達され、第３の減速比で減速された回転数がキャリア６３４Ｂから出力される。キャリア６３４Ｂの回転数は、出力軸７に伝達され、これにより弁体４が軸線Ｌ回りに回転して開弁状態となる。

【0050】

［第４の実施形態］
図７は、本発明の第４の実施形態に係る電動弁１Ｃの開弁状態を示す縦断面図である。図８は、第４の実施形態に係る電動弁１Ｃの減速機構６Ｃを分解して示す斜視図である。本実施形態において、弁本体部２、キャン３、弁体４、およびステッピングモータ５は、上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0051】

本実施形態においては、弁本体部２の上部に薄肉筒状体６４Ｃを介して連結される固定リング歯車６１２Ｃ，６２２Ｃが、離間して同軸に固定され、固定リング歯車６１２Ｃ，６２２Ｃの間に、第１段減速部６１Ｃの出力歯車部材６１５Ｃが配置されている。固定リング歯車６１２Ｃ，６２２Ｃは、同一外径及び同一歯数を有するが、異なる外径や異なる歯数を有していてもよい。

【0052】

また、出力歯車部材６１５Ｃは、軸線Ｌに対して平行に複数の軸６１６Ｃを備え、軸６１６Ｃの周囲に、第２段減速部６２Ｃの遊星歯車６２３Ｃが回転可能に支持されている。すなわち、出力歯車部材６１５Ｃが、第２段減速部６２Ｃにおけるキャリアの機能を有する。

【0053】

減速機構６Ｃは、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１Ｃと、第２段減速部６２Ｃとを有する。第１段減速部６１Ｃは、ロータ５７の内周側において、ロータ支持部材５６Ｃに一体に形成された太陽歯車６１１Ｃと、固定リング歯車６１２Ｃと、太陽歯車６１１Ｃと固定リング歯車６１２Ｃとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６１３Ｃと、遊星歯車６１３Ｃを回転自在に支持するキャリア６１４Ｃと、遊星歯車６１３Ｃに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６１５Ｃとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第１遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６１２Ｃの歯数は、出力歯車部材６１５Ｃの歯数とは異なるように設定されている。

【0054】

第２段減速部６２Ｃは、軸部材８に対して回転可能に支持された太陽歯車６２１Ｃと、固定リング歯車６２２Ｃと、太陽歯車６２１Ｃと固定リング歯車６２２Ｃとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６２３Ｃと、遊星歯車６２３Ｃを回転自在に支持する出力歯車部材６１５Ｃと、遊星歯車６２３Ｃに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６２５Ｃとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第２遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６２２Ｃの歯数は、出力歯車部材６２５Ｃの歯数とは異なるように設定されている。出力軸７の上端は、出力歯車部材６２５Ｃの底壁中央に形成された開口に嵌合し、両者は一体的に回転する。

【0055】

（電動弁の動作）
閉弁状態から、ステッピングモータ５のロータ５７を回転駆動させると、ロータ５７の回転数がロータ支持部材５６Ｃを介して第１段減速部６１Ｃの太陽歯車６１１Ｃに伝達され、第１の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６１５Ｃから出力される。

【0056】

キャリアである出力歯車部材６１５Ｃが回転することで、遊星歯車６２３Ｃが太陽歯車６２１Ｃの周囲を公転し、それにより第２の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６２５Ｃから出力される。出力歯車部材６２５Ｃの回転数は、出力軸７に伝達され、これにより弁体４が軸線Ｌ回りに回転して開弁状態となる。

【0057】

［第５の実施形態］
図９は、本発明の第５の実施形態に係る電動弁１Ｄの開弁状態を示す縦断面図である。図１０は、第５の実施形態に係る電動弁１Ｄの減速機構６Ｄを分解して示す斜視図である。本実施形態において、弁本体部２、キャン３、弁体４、およびステッピングモータ５は、上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0058】

本実施形態においては、弁本体部２の上部に薄肉筒状体６４Ｄを介して連結される固定リング歯車６１２Ｄ，６２２Ｄが、離間して同軸に固定され、固定リング歯車６１２Ｄ，６２２Ｄの間に、第１段減速部６１Ｄの出力歯車部材６１５Ｄが配置されている。固定リング歯車６１２Ｄ，６２２Ｄは、同一外径及び同一歯数を有するが、異なる外径や異なる歯数を有していてもよい。

【0059】

また、ロータ支持部材５６Ｄは、軸線Ｌに対して平行に複数の軸５６１Ｄを備え、軸５６１Ｄの周囲に、第１段減速部６１Ｄの遊星歯車６１３Ｄが回転可能に支持されている。すなわち、ロータ支持部材５６Ｄが、第１段減速部６１Ｄにおけるキャリアの機能を有する。

【0060】

減速機構６Ｄは、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１Ｄと、第２段減速部６２Ｄとを有する。第１段減速部６１Ｄは、軸部材８に対して回転可能に支持された太陽歯車６１１Ｄと、固定リング歯車６１２Ｄと、太陽歯車６１１Ｄと固定リング歯車６１２Ｄとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６１３Ｄと、遊星歯車６１３Ｄを回転自在に支持するロータ支持部材５６Ｄと、遊星歯車６１３Ｄに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６１５Ｄとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第１遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６１２Ｄの歯数は、出力歯車部材６１５Ｄの歯数とは異なるように設定されている。

【0061】

第２段減速部６２Ｄは、第１段減速部６１Ｄの出力歯車部材６１５Ｄから軸線Ｌに沿って下方に延在する軸に一体に形成された太陽歯車６２１Ｄと、固定リング歯車６２２Ｄと、太陽歯車６２１Ｄと固定リング歯車６２２Ｄとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６２３Ｄと、遊星歯車６２３Ｄを回転自在に支持するキャリア６２４Ｄと、遊星歯車６２３Ｄに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６２５Ｄとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第２遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６２２Ｄの歯数は、出力歯車部材６２５Ｄの歯数とは異なるように設定されている。出力軸７の上端は、出力歯車部材６２５Ｄの底壁中央に形成された開口に嵌合し、両者は一体的に回転する。

【0062】

（電動弁の動作）
閉弁状態から、ステッピングモータ５のロータ５７を回転駆動させると、ロータ５７の回転数がロータ支持部材５６Ｄに伝達され、キャリアであるロータ支持部材５６Ｄが回転することで、遊星歯車６１３Ｄが太陽歯車６１１Ｄの周囲を公転し、それにより第１の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６１５Ｄから出力される。

【0063】

さらに、出力歯車部材６１５Ｄの受けた回転数が、第２段減速部６２Ｄの太陽歯車６２１Ｄに伝達され、第２の減速比で減速された回転数が出力歯車部材６２５Ｄから出力される。出力歯車部材６２５Ｄの回転数は、出力軸７に伝達され、これにより弁体４が軸線Ｌ回りに回転して開弁状態となる。

【0064】

［第６の実施形態］
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る電動弁１Ｅの閉弁状態を示す縦断面図である。本実施形態において、キャン３およびステッピングモータ５は、上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。電動弁１Ｅの軸線をＬとする。

【0065】

本実施形態の電動弁１Ｅは、弁室ＶＣの内部に形成された弁座１５Ｅを有する弁本体部１０Ｅと、ベースプレート３１Ｅを介して弁本体部１０Ｅに固着された有頂円筒形状のキャン３と、キャン３の外部に装備されるステータ５５及びキャン３の内部に装備されるロータ５７からなるステッピングモータ５と、ロータ５７の回転数を減速して伝達する減速機構６Ｅと、前記弁座１５Ｅに接離して流体の通過量を制御する弁体４Ｅと、減速機構６Ｅの出力ギヤの回転運動（回転移動）をねじ送り機構２７Ｅを介して直線運動（直線移動）に変換して弁体４Ｅを駆動するねじ駆動部材２２Ｅと、から構成される。

【0066】

弁本体部１０Ｅには、弁室ＶＣに連通する弁口１６Ｅが形成されるとともに、その弁口１６Ｅ側に第１配管Ｔ１がロウ付け等により接続され、弁室ＶＣの側面に形成された開口に連通するように第２配管Ｔ２がロウ付け等により接続されている。第２配管Ｔ２の軸線をＯとする。軸線Ｏは、軸線Ｌと直交する。

【0067】

また、弁本体部１０Ｅの弁室ＶＣの上部には、中央下端側に雌ねじ部１３Ｅａが形成されたねじ軸受部材１３Ｅが嵌挿され、圧入等により弁本体部１０Ｅに固定されている。

【0068】

減速機構６Ｅは、同軸に配置され直列に接続された、第１段減速部６１Ｅと、第２段減速部６２Ｅとを有する。第１段減速部６１Ｅは、ロータ５７の内周側において、ロータ支持部材５６Ｅに一体に形成された太陽歯車６１１Ｅと、弁本体部１０Ｅの上部に固着された薄肉筒状体６４Ｅを介して固定された固定リング歯車６１２Ｅの上部と、太陽歯車６１１Ｅと固定リング歯車６１２Ｅとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６１３Ｅと、遊星歯車６１３Ｅを回転自在に支持するキャリア６１４Ｅとを有し、これらにより第１遊星歯車減速機構を構成する。

【0069】

第２段減速部６２Ｅは、軸部材８に対して回転可能に支持された太陽歯車６２１Ｅと、固定リング歯車６１２Ｅの下部と、太陽歯車６２１Ｅと固定リング歯車６１２Ｅとの間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車６２３Ｅと、遊星歯車６２３Ｅを回転自在に支持するキャリア６２４Ｅと、遊星歯車６２３Ｅに歯合する歯を内周に備えた有底筒状の出力歯車部材６２５Ｅとを有し、これらにより不思議遊星歯車減速機構（第２遊星歯車減速機構）を構成する。固定リング歯車６１２Ｅの歯数は、出力歯車部材６２５Ｅの歯数とは異なるように設定されている。

【0070】

軸部材８は、ロータ支持部材５６Ｅ及び太陽歯車６２１Ｅを貫通して、これらを回転可能に保持しており、その軸部材８の上端は、キャン３の頂部内側に配置された支持部材８１により支持されている。

【0071】

出力歯車部材６２５Ｅの底部中央には、ねじ駆動部材（出力軸）２２Ｅの上部に形成された段付き円筒形状の出力軸部２９Ｅの上部が圧入され、この出力軸部２９Ｅの上部開口には、軸部材８の下端が圧入により嵌合している。

【0072】

ねじ軸受部材１３Ｅの雌ねじ部１３Ｅａには、ねじ駆動部材２２Ｅの下部に形成された雄ねじ部２２Ｅａが螺合されている。出力歯車部材６２５Ｅ（すなわち、ロータ５７）の回転運動は、雄ねじ部２２Ｅａと雌ねじ部１３Ｅａとからなるねじ送り機構（変換機構）２７Ｅにより、軸線Ｌに沿って直線運動に変換される。

【0073】

出力歯車部材６２５Ｅは、ねじ駆動部材２２Ｅに一体に連結され、出力歯車部材６２５Ｅ（ロータ５７）が回転すれば、出力歯車部材６２５Ｅとねじ駆動部材２２Ｅは一体となって回転するとともに、弁本体部１０Ｅに対して軸線Ｌに沿って直線運動する。出力歯車部材６２５Ｅの昇降に応じて、出力歯車部材６２５Ｅの底面上に載置されたキャリア６２４Ｅ及び遊星歯車６２３Ｅも昇降する。

【0074】

ねじ駆動部材２２Ｅの直線運動は、ボール２３Ｅとボール受座２４Ｅとからなるボール状継手２５Ｅを介して軸状の弁体４Ｅに伝達され、弁体４Ｅは、弁本体部１０Ｅの内部に固定された段付き円筒形状のばねケース１９Ｅにより案内されて、軸線Ｌ方向に移動する。ばねケース１９Ｅと弁体４Ｅとの間には、圧縮コイルばね２６Ｅが縮装されており、弁体４Ｅを常時開弁方向に付勢している。

【0075】

ステータ５５の励磁によりロータ５７が一方向に回転すれば、ねじ駆動部材２２Ｅが下降することにより弁体４Ｅは弁座１５Ｅに着座して閉弁状態となる。この状態にある弁体４は、流路を遮断する遮断位置にある。一方、ロータ５７が他方向に回転すれば、ねじ駆動部材２２Ｅが上昇することにより弁体４Ｅは弁座１５Ｅから離間して開弁し、第１配管Ｔ１と第２配管Ｔ２との間で、弁室ＶＣを介して冷媒が流れる。この状態にある弁体４Ｅは、流路を開放する開放位置にある。

【0076】

本実施形態では、２つの遊星歯車減速機構を直列に連結した減速機構６Ｅを設けているため、第１の減速比と、第２の減速比とを掛け合わせてなる、高い減速比を実現できるため、閉弁状態における弁体４Ｅと弁座１５Ｅとの面圧を高めて、密封状態を向上させることができる。なお、減速機構６Ｅの代わりに、第１の実施形態～第５の実施形態で用いた減速機構を用いてもよい。

【0077】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。少なくとも１つの不思議遊星歯車減速機構を含む、複数の遊星歯車減速機構を直列に配置して、回転数を伝達可能に連結する限り、遊星歯車減速機構の数は問わない。

【符号の説明】

【0078】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 電動弁
２、１０Ｅ 弁本体部
３ キャン
４、４Ｅ 弁体
５ ステッピングモータ
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ 減速機構
７ 出力軸
８ 軸部材
ＶＣ 弁室
Ｔ１ 第１配管
Ｔ２ 第２配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】