特許 7555594 電動弁

(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】2024-09-13

(45)【発行日】2024-09-25

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20240917BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021150610

(22)【出願日】2021-09-15

(65)【公開番号】P2023043092

(43)【公開日】2023-03-28

【審査請求日】2023-06-26

(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】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】荒井 裕介

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２８０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５５５７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／００－３１／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合う弁体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、前記ローターの回転が伝達される駆動軸と、を有する電動弁であって、
前記駆動軸に前記ローターの回転が伝達されると、前記駆動軸が前記弁口に近づく方向または前記弁口から離れる方向に移動し、
前記駆動軸が、
前記弁口に近づく方向に移動したときばねを介さずに前記弁体を押し、
前記弁口から離れる方向に移動したとき前記弁体を引き、
前記弁体に対して相対的に回転可能であることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記弁体に取り付けられた連結部材を有し、
前記駆動軸および前記連結部材の一方が、突起部を有し、
前記駆動軸および前記連結部材の他方が、前記駆動軸が前記弁口から離れる方向に移動したとき前記突起部が引っ掛かる突起受部を有する、請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記突起部が、前記突起受部に対して相対的に回転可能なように前記突起受部に引っ掛かる、請求項２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記弁体が前記連結部材に対して相対的に回転可能なように、前記連結部材が前記弁体に取り付けられる、請求項２に記載の電動弁。

【請求項5】

前記連結部材が、前記弁体に取り付けられる平板形状の基部と、前記基部の周縁部から前記駆動軸側に延び、前記基部の中心から離れる方向に弾性変形可能な複数の弾性片と、を有し、
前記複数の弾性片が、前記基部の中心側に突出する前記突起部を有し、
前記突起受部が、前記駆動軸の一端部に配置され、
前記駆動軸の一端部が、前記複数の弾性片に囲まれている、請求項２～請求項４のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項6】

前記駆動軸に取り付けられた連結部材を有し、
前記弁体および前記連結部材の一方が、突起部を有し、
前記弁体および前記連結部材の他方が、前記駆動軸とともに前記連結部材が前記弁口から離れる方向に移動したとき前記突起部が引っ掛かる突起受部を有する、請求項１に記載の電動弁。

【請求項7】

前記駆動軸が、前記弁口に近づく方向に移動したとき、前記駆動軸に接合された部材が前記弁体に接し、前記部材を介して前記弁体を押す、請求項１に記載の電動弁。

【請求項8】

前記部材が、ボールである、請求項７に記載の電動弁。

【請求項9】

前記弁体に前記弁口から離れる方向の力を加える開弁ばねをさらに有している、請求項１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。特許文献１に開示されている電動弁は、弁室と、弁室に弁口を介して接続された第１通路と、弁室に接続された第２通路と、弁口と上下方向に向かい合う弁体と、を有している。電動弁は、ローターの回転に応じて弁体を上下方向に移動させ、第１通路から第２通路に流れる冷媒の流量、および、第２通路から第１通路に流れる冷媒の流量を制御する。

【0003】

電動弁において、ローターの回転は駆動軸に伝達される。駆動軸は雄ねじを有している。駆動軸の雄ねじは、案内部材の雌ねじに螺合されている。ローターが一方向に回転すると駆動軸が回転されて、駆動軸はねじ送り作用によって下方に移動する。駆動軸によって弁体が下方に押され、弁体が弁口を閉じる。ローターが他方向に回転すると駆動軸が回転されて、駆動軸はねじ送り作用によって上方に移動する。開弁ばねによって弁体が上方に押され、弁体が弁口を開く。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１３５９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記電動弁において、第１通路の冷媒圧力が第２通路の冷媒圧力よりも高いとき、弁体に対して上向きの力が加わる。そして、当該上向きの力および開弁ばねが弁体を上方に押す力に逆らって、駆動軸が弁体を下方に押すことで弁口が閉じる。また、第２通路の冷媒圧力が第１通路の冷媒圧力よりも高いとき、弁体に対して下向きの力が加わる。そして、当該下向きの力に逆らって、開弁ばねが弁体を上方に押すことで弁口が開く。

【0006】

電動弁を流れる冷媒の流量を増やすためには、弁口径を大きくすることが効果的である。しかしながら、弁口径を大きくすると、前記下向きの力が大きくなるため、開弁ばねが弁体を上方に押す力（以下、「ばね力」という。）を大きくする必要がある。また、弁口径を大きくすると、前記上向きの力も大きくなるため、当該上向きの力およびばね力に逆らって駆動軸が弁体を下方に押す力も大きくする必要がある。そのため、駆動軸などの部品に加わる力が大きくなり、部品の摩耗が促進されて、電動弁の耐久性が低くなる。

【0007】

上記電動弁において、弁体を駆動軸に固定することで、弁口を開くときに駆動軸が弁体を上方に引き上げることができる。これにより、電動弁において、弁口径を大きくしてもばね力を大きくする必要がなくなり、部品の摩耗を抑制することができる。しかしながら、弁体を駆動軸に固定すると弁体が駆動軸とともに回転し、弁体が弁口を囲む弁座と回転方向に擦れる。そのため、弁体の摩耗および弁座の摩耗が促進されて、電動弁の耐久性が低くなる。

【0008】

そこで、本発明は、電動弁の耐久性を確保しつつ大きい弁口径を採用することができる電動弁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】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明に係る電動弁は、弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合う弁体と、前記弁本体に対して回転可能なローターと、前記ローターの回転が伝達される駆動軸と、を有する電動弁であって、前記駆動軸に前記ローターの回転が伝達されると、前記駆動軸が前記弁口に近づく方向または前記弁口から離れる方向に移動し、前記駆動軸が、前記弁口に近づく方向に移動したとき前記弁体を押し、前記弁口から離れる方向に移動したとき前記弁体を引き、前記弁体に対して相対的に回転可能であることを特徴とする。

【0010】

本発明において、前記弁体に取り付けられた連結部材を有し、前記駆動軸および前記連結部材の一方が、突起部を有し、前記駆動軸および前記連結部材の他方が、前記駆動軸が前記弁口から離れる方向に移動したとき前記突起部が引っ掛かる突起受部を有する、ことが好ましい。

【0011】

本発明において、前記突起部が、前記突起受部に対して相対的に回転可能なように前記突起受部に引っ掛かることが好ましい。

【0012】

本発明において、前記弁体が前記連結部材に対して相対的に回転可能なように、前記連結部材が前記弁体に取り付けられることが好ましい。

【0013】

本発明において、前記連結部材が、前記弁体に取り付けられる平板形状の基部と、前記基部の周縁部から前記駆動軸側に延び、前記基部の中心から離れる方向に弾性変形可能な複数の弾性片と、を有し、前記複数の弾性片が、前記基部の中心側に突出する前記突起部を有し、前記突起受部が、前記駆動軸の一端部に配置され、前記駆動軸の一端部が、前記複数の弾性片に囲まれている、ことが好ましい。

【0014】

本発明において、前記駆動軸に取り付けられた連結部材を有し、前記弁体および前記連結部材の一方が、突起部を有し、前記弁体および前記連結部材の他方が、前記駆動軸とともに前記連結部材が前記弁口から離れる方向に移動したとき前記突起部が引っ掛かる突起受部を有する、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、駆動軸にローターの回転が伝達されると、駆動軸が回転しつつ弁口に近づく方向または弁口から離れる方向に移動する。そして、駆動軸が、弁口に近づく方向に移動したとき弁体を押し、弁口から離れる方向に移動したとき弁体を引き、弁体に対して相対的に回転可能である。このようにしたことから、駆動軸が弁口から離れる方向に弁体を引くので、弁体を弁口から離れる方向に押す開弁ばねによらずに、弁口を開くことができる。また、駆動軸が弁体に対して相対的に回転可能であるので、弁体が弁口を囲む弁座に接したときに駆動軸が弁体に対して回転して、弁体と弁座とが擦れることを防ぐことができる。そのため、電動弁の耐久性を確保しつつ大きい弁口径を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施例に係る電動弁の断面図である。

【図2】図１の電動弁の一部を拡大した断面図である。

【図3】図１の電動弁が有する連結部材の六面図である。

【図4】従来の電動弁の弁体に加わる力を説明する図である（正流れ状態）。

【図5】従来の電動弁の弁体に加わる力を説明する図である（逆流れ状態）。

【図6】図１の電動弁の弁体に加わる力を説明する図である（正流れ状態）。

【図7】図１の電動弁の弁体に加わる力を説明する図である（逆流れ状態）。

【図8】本発明の第２実施例に係る電動弁の一部を拡大した断面図である。

【図9】図８の電動弁が有する連結部材の六面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例に係る電動弁１について、図１～図３を参照して説明する。本実施例の電動弁１は、例えば、エアコンの冷凍サイクルにおいて冷媒流量を制御するために使用される。

【0018】

図１は、本発明の第１実施例に係る電動弁の断面図である。図２は、図１の電動弁の一部（主に弁体、連結部材および駆動機構）を拡大した断面図である。図２において、ステーターユニットの記載を省略している。図３は、図１の電動弁が有する連結部材の六面図である。図３において、左側から１番目の図が左側面図であり、左側から２番目の３つの図が、上側から下側に順に平面図、正面図および底面図であり、左側から３番目の図が右側面図であり、左側から４番目の図が背面図である。

【0019】

図１、図２に示すように、本実施例に係る電動弁１は、弁本体１０と、ホルダー２０と、弁体支持部材２５と、キャン３０と、弁体４０と、連結部材４５と、駆動機構５０と、
、ステーターユニット８０と、を有している。

【0020】

弁本体１０は、直方体形状を有している。弁本体１０は、弁室１３と、弁室１３に接続された弁口１４と、を有している。弁口１４は、弁座１５に囲まれている。弁本体１０は、第１通路１７と、第２通路１８と、を有している。第１通路１７の一端部は弁口１４を介して弁室１３と接続され、第１通路１７の他端部は弁本体１０の右側面１０ａに開口している。第２通路１８の一端部は弁室１３と接続され、第２通路１８の他端部は弁本体１０の左側面１０ｂに開口している。弁本体１０は、取付孔１９を有している。取付孔１９は、弁本体１０の上面１０ｃに開口している。取付孔１９の内周面には、雌ねじが形成されている。取付孔１９の底面１９ａには、弁室１３が開口している。

【0021】

ホルダー２０は、円筒形状を有している。ホルダー２０の外周面の下部には、雄ねじが形成されている。ホルダー２０の雄ねじは、弁本体１０の取付孔１９の雌ねじに螺合される。ホルダー２０は、弁本体１０にねじ構造で取り付けられている。

【0022】

弁体支持部材２５は、円筒形状を有している。弁体支持部材２５は、取付孔１９の内側において、弁本体１０とホルダー２０との間に配置されている。弁体支持部材２５の下部は、取付孔１９側から弁室１３に圧入されている。弁体支持部材２５の外周面には、下方を向く環状平面２５ａが形成されている。環状平面２５ａは、取付孔１９の底面１９ａに接している。弁体支持部材２５は、弁体４０を上下方向（軸線Ｌ方向）に移動可能に支持する。

【0023】

キャン３０は、上端部が塞がれかつ下端部が開口した円筒形状を有している。キャン３０の下端部は、円環板形状の接合部材３５の外周縁に接合されている。接合部材３５の内側にはホルダー２０の上部２０ａが配置されている。接合部材３５の内周縁は、ホルダー２０に接合されている。キャン３０は、接合部材３５およびホルダー２０を介して、弁本体１０に固定されている。

【0024】

弁体４０は、ステム４１と、弁部４２と、ボール受け部４３と、を有している。ステム４１は、円柱形状を有している。ステム４１は、弁体支持部材２５の内側に配置されている。ステム４１は、弁体支持部材２５によって上下方向に移動可能に支持されている。弁部４２は、ステム４１の下端部に連設されている。弁部４２は、円環形状を有している。弁部４２は、ステム４１の外周面から径方向外方に突出している。弁部４２は、弁口１４と上下方向に対向して配置されている。ボール受け部４３は、円形の平板部４３ａと、平板部４３ａの下面に連設された凸部４３ｂと、を有している。平板部４３ａの上面には、円すい形状の凹部が形成されている。凸部４３ｂは、ステム４１の上端面４１ａに形成された孔４１ｂに嵌合されている。弁体４０は、弁部４２が弁口１４に対して進退することにより、弁口１４の開口面積を無段階に変更する。弁体４０は、弁口１４を閉じてもよい（すなわち、開口面積を０としてもよい）。

【0025】

図３に示すように、連結部材４５は、基部４６と、複数の弾性片４７と、を有している。基部４６は、円板形状を有している。本実施例において、連結部材４５は、基部４６の周方向に等角度間隔で配置された３つの弾性片４７を有する。各弾性片４７は、基部４６の周縁部から上方に延びている。各弾性片４７は、本体部４８と、突起部４９と、を有している。本体部４８は、長方形枠形状を有している。本体部４８は、基部４６に対して直角である。本体部４８の下辺は、基部４６の周縁部に連設されている。突起部４９は、本体部４８の上辺から下方に延びる細板形状を有している。突起部４９は、Ｓ字形状に曲げられている。突起部４９の下端部は、本体部４８に対して基部４６の中心側に突出している。連結部材４５の形状は、基部４６の中心を対称軸が通る回転対称性を有する。連結部材４５は、板金をプレス加工することによって形成される。

【0026】

連結部材４５は、弁体４０に取り付けられている。具体的には、連結部材４５の基部４６の下面がステム４１の上端面４１ａに接しており、基部４６の中央の貫通孔４６ａにボール受け部４３の凸部４３ｂが挿通されている。基部４６は、ステム４１の上端面４１ａとボール受け部４３の平板部４３ａとの間に保持されている。ボール受け部４３は、連結部材４５を弁体４０に取り付けるための部材でもある。連結部材４５は、接着剤などによって弁体４０に接合されていてもよい。

【0027】

駆動機構５０は、弁体４０を上下方向に移動させる。駆動機構５０は、ローター５１と、永久磁石５５と、遊星歯車機構６０と、案内部材６８と、駆動軸７０と、ボール７６と、開弁ばね７７と、を有している。

【0028】

ローター５１は、円筒形状を有している。ローター５１の外径は、キャン３０の内径より小さい。ローター５１は、キャン３０の内側に回転可能に配置されている。ローター５１の上端部には、円形の連結板５２が接合されている。連結板５２は、ローター５１の上端部を塞いでいる。連結板５２の中央をローター軸５３が貫通している。ローター５１は、連結板５２を介してローター軸５３に連結されている。ローター軸５３は、ローター５１とともに回転する。

【0029】

ローター５１は、複数のＮ極と複数のＳ極とを有している。複数のＮ極と複数のＳ極とは、上下方向に延在している。複数のＮ極と複数のＳ極とは、ローター５１の外周面に周方向に交互に配置されている。

【0030】

永久磁石５５は、キャン３０の内側においてローター５１の上方に配置されている。永久磁石５５は、円板形状を有している。永久磁石５５は、ローター軸５３の上端部に固定されている。永久磁石５５は、ローター５１と同軸に配置されており、ローター５１とともに回転される。ローター５１と永久磁石５５との間には、円板形状の磁気遮蔽部材５６が配置されている。磁気遮蔽部材５６は、ケイ素鉄などの透磁率が比較的高い軟磁性体である。磁気遮蔽部材５６は、ローター軸５３に固定されている。磁気遮蔽部材５６は、ローター５１が生じる磁束を吸収する。磁気遮蔽部材５６は、ローター５１が生じる磁界によって永久磁石５５が生じる磁界が歪むことを抑制する。

【0031】

永久磁石５５は、１つのＮ極と１つのＳ極とを有している。永久磁石５５における直径で区画された一方の部分に１つのＮ極が配置され、他方の部分に１つのＳ極が配置されている。

【0032】

遊星歯車機構６０は、ローター５１の内側に配置されている。遊星歯車機構６０は、歯車ケース６１と、固定リング歯車６２と、太陽歯車６３と、複数の遊星歯車６４と、キャリア６５と、出力歯車６６と、出力軸６７と、を有している。歯車ケース６１は、円筒形状を有している。歯車ケース６１の下端部は、ホルダー２０の上部２０ａに同軸に接合されている。固定リング歯車６２は、内歯車である。固定リング歯車６２は、歯車ケース６１の上端部に固定されている。太陽歯車６３は、連結板５２と同軸に配置されている。太陽歯車６３は、連結板５２と一体化されている。太陽歯車６３をローター軸５３が貫通している。太陽歯車６３は、ローター５１および連結板５２とともに回転される。複数の遊星歯車６４は、固定リング歯車６２と太陽歯車６３との間に配置されている。キャリア６５は、円板形状を有している。キャリア６５の中央をローター軸５３が貫通している。キャリア６５は、ローター軸５３を中心として回転可能である。キャリア６５は、複数の遊星歯車６４を回転自在に支持する。出力歯車６６は、有底円筒形状を有している。出力歯車６６は内歯車である。出力歯車６６と太陽歯車６３との間に複数の遊星歯車６４が配置されている。出力軸６７は、円柱形状を有している。出力軸６７の上部は、出力歯車６６の底部に形成された孔に圧入されている。出力軸６７の下部には、上下方向に延びるスリット６７ａが形成されている。太陽歯車６３の回転は、固定リング歯車６２、複数の遊星歯車６４、キャリア６５および出力歯車６６によって減速されて、出力軸６７に伝達される。

【0033】

案内部材６８は、円筒形状を有している。案内部材６８は、ホルダー２０の上部２０ａの内側に配置されている。案内部材６８の内周面の下部には、雌ねじ６８ｃが形成されている。案内部材６８の内側には、出力軸６７が配置されている。案内部材６８は、出力軸６７を回転可能に支持している。

【0034】

駆動軸７０は、例えば、円柱形状の金属棒を切削加工することにより形成される。駆動軸７０は、第１部分７１と、第２部分７２と、第３部分７３と、突起受部７４と、を有している。

【0035】

第１部分７１は、長方形の平板形状を有している。第１部分７１の厚さは、出力軸６７のスリット６７ａの幅よりわずかに小さい。第１部分７１は、出力軸６７のスリット６７ａの内側に上下方向に移動可能に配置される。スリット６７ａおよび第１部分７１によって、出力軸６７の回転を駆動軸７０に伝達しつつ、出力軸６７に対する駆動軸７０の上下方向の移動を可能にしている。

【0036】

第２部分７２は、円柱形状を有している。第２部分７２は、第１部分７１の下端部に連設されている。第２部分７２の外周面には、雄ねじ７２ｃが形成されている。雄ねじ７２ｃは、案内部材６８の雌ねじ６８ｃに螺合される。なお、案内部材６８が雄ねじを有し、駆動軸７０が雌ねじを有していてもよい。

【0037】

第３部分７３は、円板形状を有している。第３部分７３は、第２部分７２の下端部に同軸に連設されている。第３部分７３の外径は、第２部分７２の外径より大きい。第３部分７３の下面には、円すい形状の凹部が形成されており、凹部にボール７６が接合されている。ボール７６は、ボール受け部４３の平板部４３ａの凹部に接する。

【0038】

突起受部７４は、円環形状を有している。突起受部７４は、第３部分７３の外周面から径方向外方に突出している。突起受部７４の外径は、連結部材４５の各弾性片４７に内接する円Ｃ１より小さく、連結部材４５の各突起部４９に内接する円Ｃ２より大きい（図３）。第３部分７３および突起受部７４は、駆動軸７０における弁体４０側の端部（一端部）である。第３部分７３および突起受部７４は、連結部材４５の複数の弾性片４７の内側に配置されており、複数の弾性片４７に囲まれている。第３部分７３と連結部材４５の基部４６とが、上下方向に間隔をあけて向かい合っている。突起受部７４は、複数の弾性片４７のそれぞれの突起部４９の下方にあり、各突起部４９が、突起受部７４に引っ掛かっている。具体的には、上方から見たときに各突起部４９と突起受部７４とが重なっており、各突起部４９の下端部が、突起受部７４に上下方向に軽く接しているか、または、上下方向にわずかな間隔をあけて配置されている。これにより、各突起部４９が、突起受部７４に対して相対的に回転可能なように突起受部７４に引っ掛かる。したがって、駆動軸７０が上方に移動したとき突起受部７４に突起部４９が引っ掛かるとともに、駆動軸７０が連結部材４５に対して相対的に軸線Ｌ周りに回転可能となる。

【0039】

開弁ばね７７は、弁体支持部材２５と連結部材４５の基部４６との間に配置されている。開弁ばね７７は、圧縮コイルばねである。開弁ばね７７は、連結部材４５を介して弁体４０を上方に押している。なお、電動弁１において、開弁ばね７７を省略してもよい。

【0040】

ステーターユニット８０は、ケース８１と、ステーター８２と、基板８３と、を有している。ケース８１は、合成樹脂製である。ケース８１は、箱形状を有している。ケース８１は、ステーター８２および基板８３を収容している。ステーター８２および基板８３は、ケース８１の内側にねじ止めされている。ステーター８２は、円筒形状を有している。ステーター８２の内側にキャン３０が配置される。ステーター８２は、ローター５１とともにステッピングモーターを構成する。

【0041】

基板８３は、角度センサー８４を含む電子部品が実装されている。角度センサー８４は、磁気式角度センサーである。角度センサー８４は、基板８３の下面に実装されている。角度センサー８４は、キャン３０の上方に配置されている。角度センサー８４は、キャン３０を介して、永久磁石５５と上下方向に向かい合っている。角度センサー８４は、角度センサー８４を通る磁界の向きおよび大きさを検出する。角度センサー８４が出力する電気信号に基づいて、永久磁石５５の回転角度を取得することができる。

【0042】

電動弁１において、弁口１４、ホルダー２０、弁体支持部材２５、キャン３０、弁体４０、連結部材４５、ローター５１、連結板５２、ローター軸５３、永久磁石５５、出力軸６７、案内部材６８、駆動軸７０、ステーター８２は、それぞれの中心軸が軸線Ｌと一致する。

【0043】

次に、電動弁１の基本的な動作について説明する。

【0044】

電動弁１において、ステーター８２に電流を流して、ローター５１を一方向に回転させる。ローター５１の回転は、遊星歯車機構６０を介して駆動軸７０に伝達される。駆動軸７０が回転すると、駆動軸７０と案内部材６８とのねじ送り作用により、駆動軸７０が下方に移動する。駆動軸７０によって弁体４０が下方に押され、弁体４０が下方に移動して弁口１４の開口面積が小さくなる。電動弁１は、弁口１４が閉じると閉弁状態になる。

【0045】

電動弁１において、ステーター８２に電流を流して、ローター５１を他方向に回転させる。ローター５１の回転は、遊星歯車機構６０を介して駆動軸７０に伝達される。駆動軸７０が回転すると、駆動軸７０と案内部材６８とのねじ送り作用により、駆動軸７０が上方に移動する。開弁ばね７７によって弁体４０が上方に押され、弁体４０が上方に移動して弁口１４の開口面積が大きくなる。なお、開弁ばね７７の力だけでは弁体４０が上方に移動しない場合、駆動軸７０が上方に移動すると、突起受部７４に突起部４９が引っ掛かり、連結部材４５および弁体４０が上方に引き上げられる。電動弁１は、弁口１４が開くと開弁状態になる。

【0046】

弁体４０と駆動軸７０との連結方法について説明する。まず、連結部材４５の基部４６を弁体４０のステム４１の上端面４１ａに配置する。ボール受け部４３の凸部４３ｂを、基部４６の貫通孔４６ａに通し、弁体４０の孔４１ｂに嵌合させて、連結部材４５を弁体４０に取り付ける。駆動軸７０の一端部（第３部分７３および突起受部７４）を連結部材４５の複数の弾性片４７の内側に挿入して、複数の弾性片４７のそれぞれの突起部４９に突起受部７４を当接させる。駆動軸７０の一端部の挿入を進めると、突起部４９が突起受部７４に押されて弾性片４７が基部４６の中心から離れる方向に弾性変形し、突起受部７４が突起部４９を乗り越えると複数の弾性片４７が復元する。これにより、駆動軸７０に接合されたボール７６がボール受け部４３に接するとともに、複数の弾性片４７のそれぞれの突起部４９が突起受部７４に引っ掛かり、連結部材４５によって弁体４０と駆動軸７０とが連結される。なお、電動弁１の組立工程において、ステッピングモーターを動作させて、ねじ送り作用により駆動軸７０を弁体４０側に移動させることで、駆動軸７０の一端部を連結部材４５の複数の弾性片の内側に挿入するようにしてもよい。

【0047】

次に、図４～図７を参照して、従来の電動弁９０１の動作と、電動弁１の動作と、について説明する。

【0048】

図４、図５は、従来の電動弁の弁体に加わる力を説明する図である。図６、図７は、図１の電動弁の弁体に加わる力を説明する図である。図４、図６は、第１通路から第２通路に冷媒が流れる正流れ状態を示す。正流れ状態では、第１通路の冷媒圧力Ｐ１が第２通路の冷媒圧力Ｐ２より高い。図５、図７は、第２通路から第１通路に冷媒が流れる逆流れ状態を示す。逆流れ状態では、第２通路の冷媒圧力Ｐ２が第１通路の冷媒圧力Ｐ１より高い。図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａは、駆動軸が弁体を下方に押す様子を示す。図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂは、駆動軸が移動を停止している様子を示す。図７Ｃは、駆動軸が上方に移動する様子を示す。図４～図７では、各部品を模式的に示している。図４～図７において、細線の矢印は冷媒の流れを模式的に示す。

【0049】

図４Ａは、正流れ状態の電動弁９０１を示しており、駆動軸９７０がボール９７６を介して力Ｆｃで弁体９４０を下方に押している。弁体９４０には、開弁ばね９７７が弁体９４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による上向きの力Ｆｒとが加わっている。正流れ状態において、力Ｆｒの大きさは、第１通路９１７の冷媒圧力Ｐ１と第２通路９１８の冷媒圧力Ｐ２との差圧に弁口９１４の通路面積Ｓを乗じた値である（Ｆｒ＝（Ｐ１－Ｐ２）×Ｓ）。そのため、以下の式（１）が成立すれば、電動弁９０１において、弁体９４０を下方に移動させて弁口９１４を閉じることができる。なお、以下の各式において、Ｆｃ、Ｆｓ、Ｆｒは力の大きさを示す。各式の左辺において、正の符号（＋）または符号なしは下向きの力を示し、負の符号（－）は上向きの力を示す。各式の右辺において、正の符号（＋）または符号なしは上向きの力を示し、負の符号（－）は下向きの力を示す。
Ｆｃ＞Ｆｓ＋Ｆｒ …（１）

【0050】

図４Ｂは、正流れ状態の電動弁９０１を示しており、駆動軸９７０が移動を停止している。弁体９４０には、開弁ばね９７７が弁体９４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による上向きの力Ｆｒとが加わっている。力Ｆｓおよび力Ｆｒは共に上向きの力であるため、以下の式（２）が成立する。そのため、電動弁９０１において、駆動軸９７０が移動を停止しているときは駆動軸９７０が力Ｆｓと力Ｆｒとを合わせた力を受け止め、そして、駆動軸９７０が上方に移動したとき、弁体９４０が当該力によって上方に移動して、弁口９１４を開くことができる。
０＜Ｆｓ＋Ｆｒ …（２）

【0051】

図５Ａは、逆流れ状態の電動弁９０１を示しており、駆動軸９７０がボール９７６を介して力Ｆｃで弁体９４０を下方に押している。弁体９４０には、開弁ばね９７７が弁体９４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による下向きの力Ｆｒとが加わっている。逆流れ状態において、力Ｆｒの大きさは、第２通路９１８の冷媒圧力Ｐ２と第１通路９１７の冷媒圧力Ｐ１との差圧に弁口９１４の通路面積Ｓを乗じた値である（Ｆｒ＝（Ｐ２－Ｐ１）×Ｓ）。そのため、以下の式（３）が成立すれば、電動弁９０１において、弁体９４０を下方に移動させて弁口９１４を閉じることができる。
Ｆｃ＞Ｆｓ－Ｆｒ …（３）

【0052】

図５Ｂは、逆流れ状態の電動弁９０１を示しており、駆動軸９７０が移動を停止している。弁体９４０には、開弁ばね９７７が弁体９４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による下向きの力Ｆｒとが加わっている。そのため、電動弁９０１において、以下の式（４）が成立すれば、駆動軸９７０が移動を停止しているときは駆動軸９７０が力Ｆｓから力Ｆｒを差し引いた力を受け止め、そして、駆動軸９７０が上方に移動したとき、弁体９４０が当該力によって上方に移動して、弁口９１４を開くことができる。
０＜Ｆｓ－Ｆｒ …（４）

【0053】

逆流れ状態の電動弁９０１において、式（４）に示すように、開弁ばね９７７が弁体９４０を上方に押す力Ｆｓが、冷媒による下向きの力Ｆｒより大きいとき、開弁ばね９７７によって弁体９４０を上方に移動させることができる。そして、力Ｆｒは弁口９１４の通路面積Ｓに比例するため、弁口９１４の径を大きくすると、力Ｆｒより大きい力Ｆｓを弁体９４０に加えることができる開弁ばね９７７が必要になる。また、力Ｆｓが大きくなると、駆動軸９７０が弁体９４０を下方に押す力Ｆｃも大きくする必要がある。そのため、各部品に加わる力が大きくなる。

【0054】

図６Ａは、正流れ状態の電動弁１を示しており、駆動軸７０がボール７６を介して力Ｆｃで弁体４０を下方に押している。弁体４０には、開弁ばね７７が弁体４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による上向きの力Ｆｒとが加わっている。正流れ状態において、力Ｆｒの大きさは、第１通路１７の冷媒圧力Ｐ１と第２通路１８の冷媒圧力Ｐ２との差圧に弁口１４の通路面積Ｓを乗じた値である（Ｆｒ＝（Ｐ１－Ｐ２）×Ｓ）。そのため、上記式（１）が成立すれば、電動弁１において、弁体４０を下方に移動させて弁口１４を閉じることができる。

【0055】

図６Ｂは、正流れ状態の電動弁１を示しており、駆動軸７０が移動を停止している。弁体４０には、開弁ばね７７が弁体４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による上向きの力Ｆｒとが加わっている。力Ｆｓおよび力Ｆｒは共に上向きの力であるため、上記式（２）が成立する。そのため、電動弁１において、駆動軸７０が移動を停止しているときは駆動軸７０が力Ｆｓと力Ｆｒとを合わせた力を受け止め、そして、駆動軸７０が上方に移動したとき、弁体４０が当該力によって上方に移動して、弁口１４を開くことができる。

【0056】

図７Ａは、逆流れ状態の電動弁１を示しており、駆動軸７０がボール７６を介して力Ｆｃで弁体４０を下方に押している。弁体４０には、開弁ばね７７が弁体４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による下向きの力Ｆｒとが加わっている。逆流れ状態において、力Ｆｒの大きさは、第２通路１８の冷媒圧力Ｐ２と第１通路１７の冷媒圧力Ｐ１との差圧に弁口１４の通路面積Ｓを乗じた値である（Ｆｒ＝（Ｐ２－Ｐ１）×Ｓ）。そのため、上記式（３）が成立すれば、電動弁１において、弁体４０を下方に移動させて弁口１４を閉じることができる。

【0057】

図７Ｂは、逆流れ状態の電動弁１を示しており、駆動軸７０が移動を停止している。弁体４０には、開弁ばね７７が弁体４０を上方に押す力Ｆｓと冷媒による下向きの力Ｆｒとが加わっている。そのため、電動弁１において、上記式（４）が成立すれば、駆動軸７０が移動を停止しているときは駆動軸７０が力Ｆｓから力Ｆｒを差し引いた力を受け止め、そして、駆動軸７０が上方に移動したとき、弁体４０が当該力によって上方に移動して、弁口１４を開くことができる。

【0058】

逆流れ状態の電動弁１において、上記式（４）が成立しない場合でも、図７Ｃに示すように、駆動軸７０が上方に移動すると突起受部７４に突起部４９が引っ掛かる。これにより、連結部材４５および弁体４０に対して駆動軸７０が上方に引き上げる力Ｆｃが加わる。そのため、以下の式（５）が成立すれば、駆動軸７０が上方に移動したとき、弁体４０を上方に移動させて弁口１４を開くことができる。そのため、電動弁１において、弁口１４の径を大きくした場合でも、力Ｆｃを大きくすることで弁口１４を開くことができ、開弁ばね７７が弁体４０を上方に押す力Ｆｓを大きくする必要がない。
０＜Ｆｓ－Ｆｒ＋Ｆｃ …（５）

【0059】

以上説明したように、電動弁１は、弁口１４を有する弁本体１０と、弁口１４と向かい合う弁体４０と、弁本体１０に対して回転可能なローター５１と、ローター５１の回転が伝達される駆動軸７０と、を有する。駆動軸７０にローター５１の回転が伝達されると、駆動軸７０が下方（弁口１４に近づく方向）または上方（弁口１４から離れる方向）に移動する。駆動軸７０が、下方に移動したとき弁体４０を押し、上方に移動したとき弁体４０を引き、弁体４０に対して相対的に回転可能である。このようにしたことから、駆動軸７０が上方に弁体４０を引くので、開弁ばね７７によらずに弁口１４を開くことができる。また、駆動軸７０が弁体４０に対して相対的に回転可能であるので、弁体４０が弁座１５に接したときに駆動軸７０が弁体４０に対して回転して、弁体４０と弁座１５とが擦れることを防ぐことができる。そのため、電動弁１の耐久性を確保しつつ弁口１４の径を大きくすることができる。

【0060】

また、電動弁１は、弁体４０に取り付けられた連結部材４５を有する。連結部材４５が複数の突起部４９を有している。駆動軸７０が、当該駆動軸７０が上方に移動したとき複数の突起部４９が引っ掛かる突起受部７４を有する。そして、突起部４９が、突起受部７４に対して相対的に回転可能なように突起受部７４に引っ掛かる。このようにすることで、比較的簡易な構成によって、駆動軸７０が、下方に移動したとき弁体４０を押し、上方に移動したとき弁体４０を引き、弁体４０に対して相対的に回転可能なように、弁体４０と駆動軸７０とを連結することができる。なお、弁体４０が連結部材４５に対して相対的に回転可能なように、連結部材４５が弁体４０に取り付けられていてもよい。この場合、例えば、弁体４０のステム４１の上端面４１ａとボール受け部４３の平板部４３ａとの間隔を連結部材４５の基部４６の厚さよりわずかに大きくする。

【0061】

また、連結部材４５が、弁体４０に取り付けられる平板形状の基部４６と、基部４６の周縁部から駆動軸７０側に延び、基部４６の中心から離れる方向に弾性変形可能な複数の弾性片４７と、を有する。各弾性片４７が、基部４６の中心側に突出する突起部４９を有する。突起受部７４が、駆動軸７０における弁体４０側の端部（一端部）に配置されている。駆動軸７０の一端部が、複数の弾性片４７に囲まれている。このようにすることで、複数の弾性片４７を基部４６の中心から離れる方向に弾性変形させ、駆動軸７０の一端部（第３部分７３および突起受部７４）を複数の弾性片４７の内側に配置し、複数の弾性片４７を復元させて、突起部４９を突起受部７４に引っ掛けることができる。そのため、比較的簡易な構成の連結部材４５によって弁体４０と駆動軸７０とを連結することができる。

【0062】

上述した電動弁１は、連結部材が突起部を有し、駆動軸が突起受部を有していたが、連結部材が突起受部を有し、駆動軸が突起部を有していてもよい。また、電動弁１は、連結部材が弁体に取り付けられた構成を有していたが、連結部材が駆動軸に取り付けられた構成であってもよい。この構成では、弁体および連結部材の一方が、突起部を有し、弁体および連結部材の他方が、駆動軸とともに連結部材が前記弁口から離れる方向に移動したとき突起部が引っ掛かる突起受部を有する。

【0063】

（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例に係る電動弁２について、図８、図９を参照して説明する。

【0064】

図８は、本発明の第２実施例に係る電動弁の一部（主に弁体、連結部材および駆動機構）を拡大した断面図である。図８において、ステーターユニットの記載を省略している。図９は、図８の電動弁が有する連結部材の六面図である。図９において、左側から１番目の図が左側面図であり、左側から２番目の３つの図が、上側から下側に順に平面図、正面図および底面図であり、左側から３番目の図が右側面図であり、左側から４番目の図が背面図である。

【0065】

電動弁２は、連結部材４５に代えて、当該連結部材４５と構成の異なる連結部材１４５を有すること以外は、上述した電動弁１と同一（実質的に同一を含む）である。そのため、電動弁２の説明において、電動弁１と同一の構成については同一の符号を付して詳細説明を省略する。

【0066】

連結部材１４５は、基部１４６と、複数の弾性片１４７と、を有している。基部１４６は、円板形状を有している。本実施例において、連結部材１４５は基部１４６の周方向に等角度間隔で配置された３つの弾性片１４７を有する。各弾性片１４７は、基部１４６の周縁部から上方に延びている。各弾性片１４７は、本体部１４８と、突起部１４９と、を有している。本体部１４８は、長方形板形状を有している。本体部１４８は、Ｓ字形状に曲げられている。本体部１４８の下端部は、基部１４６の周縁部に連設されている。本体部１４８の上端部は、基部１４６の中心から離れる方向に向けられている。突起部１４９は、半球形状を有している。突起部１４９は、本体部１４８に対して基部１４６の中心側に突出している。連結部材１４５の形状は、基部１４６の中心を対称軸が通る回転対称性を有する。連結部材１４５は、板金をプレス加工することによって形成される。

【0067】

連結部材１４５は、弁体４０に取り付けられている。具体的には、連結部材１４５の基部１４６の下面がステム４１の上端面４１ａに接しており、基部１４６の中央の貫通孔１４６ａにボール受け部４３の凸部４３ｂが挿通されている。基部１４６は、ステム４１の上端面４１ａとボール受け部４３の平板部４３ａとの間に保持されている。ボール受け部４３は、連結部材１４５を弁体４０に取り付けるための部材でもある。

【0068】

駆動軸７０の一端部（第３部分７３および突起受部７４）は、連結部材１４５の複数の弾性片１４７の内側に配置されており、複数の弾性片１４７に囲まれている。第３部分７３と基部１４６とが、上下方向に間隔をあけて向かい合っている。突起受部７４は、複数の弾性片１４７のそれぞれの突起部１４９の下方にあり、各突起部１４９が、突起受部７４に引っ掛かっている。具体的には、上方から見たときに各突起部１４９と突起受部７４とが重なっており、各突起部１４９が、突起受部７４に上下方向に軽く接しているか、または、上下方向にわずかな間隔をあけて配置されている。これにより、駆動軸７０が上方に移動したとき突起受部７４に突起部１４９が引っ掛かるとともに、駆動軸７０が連結部材１４５に対して相対的に軸線Ｌ周りに回転可能となる。

【0069】

電動弁２においても、上述した電動弁１と同様の作用効果を奏する。

【0070】

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】

【0071】

１、２…電動弁、１０…弁本体、１０ａ…右側面、１０ｂ…左側面、１０ｃ…上面、１３…弁室、１４…弁口、１５…弁座、１７…第１通路、１８…第２通路、１９…取付孔、１９ａ…底面、２０…ホルダー、２０ａ…上部、２５…弁体支持部材、２５ａ…環状平面、３０…キャン、３５…接合部材、４０…弁体、４１…ステム、４１ａ…上端面、４１ｂ…孔、４２…弁部、４３…ボール受け部、４３ａ…平板部、４３ｂ…凸部、４５…連結部材、４６…基部、４６ａ…貫通孔、４７…弾性片、４８…本体部、４９…突起部、５０…駆動機構、５１…ローター、５２…連結板、５３…ローター軸、５５…永久磁石、５６…磁気遮蔽部材、６０…遊星歯車機構、６１…歯車ケース、６２…固定リング歯車、６３…太陽歯車、６４…遊星歯車、６５…キャリア、６６…出力歯車、６７…出力軸、６７ａ…スリット、６８…案内部材、６８ｃ…雌ねじ、７０…駆動軸、７１…第１部分、７２…第２部分、７２ｃ…雄ねじ、７３…第３部分、７４…突起受部、７６…ボール、７７…開弁ばね、８０…ステーターユニット、８１…ケース、８２…ステーター、８３…基板、８４…角度センサー、１４５…連結部材、１４６…基部、１４６ａ…貫通孔、１４７…弾性片、１４８…本体部、１４９…突起部、９０１…電動弁、９１４…弁口、９１７…第１通路、９１８…第２通路、９４０…弁体、９７０…駆動軸、９７７…開弁ばね

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】