JP7418845B2

JP7418845B2 - 電動弁

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Publication number: JP7418845B2
Application number: JP2021153484A
Authority: JP
Inventors: 秀柳澤; 力樹小城
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2024-01-22
Anticipated expiration: 2041-09-21
Also published as: CN115839416A; JP2023045214A

Description

本発明は、電動弁に関する。

特許文献１は、従来の電動弁を開示している。特許文献１の電動弁は、弁口を有する弁本体と、弁口と向かい合って配置された弁体と、弁本体に接合されるキャンと、を有している。キャンの外側には、ステーターが配置される。キャンの内側には、ローターが配置される。また、電動弁は、ローターの回転を減速する遊星歯車装置と、遊星歯車装置に連結された駆動軸と、駆動軸支持部材と、を有している。

遊星歯車装置は、ローターと連結された太陽歯車と、太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、遊星歯車と噛み合う固定内歯車である固定歯車と、遊星歯車と噛み合う内歯車である出力歯車と、を有している。

駆動軸は、出力歯車と連結されている。駆動軸には雄ねじが形成されている。駆動軸支持部材には、雌ねじが形成されている。駆動軸の雄ねじは、駆動軸支持部材の雌ねじに螺合される。遊星歯車装置によって駆動軸が回転されると、駆動軸はねじ送り作用によって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。駆動軸の移動に伴って弁体が移動する。

特開２０１２－１９７８４９号公報

上述した電動弁では、固定歯車が円筒形状の歯車ケースを介して弁本体に結合されている。駆動軸支持部材は、弁本体に固定されている。固定歯車の中心軸と駆動軸支持部材の雌ねじの中心軸とは、互いに同軸に配置されている。しかしながら、部品精度または組立精度によっては、固定歯車の中心軸と駆動軸支持部材の雌ねじの中心軸とがずれてしまうことがあった。これにより、歯車や駆動軸などの回転部品に偏摩耗が生じて製品寿命が短くなることがあった。

そこで、本発明は、回転部品の偏摩耗を抑制できる電動弁を提供することを目的とする。

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、弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合って配置される弁体と、前記弁本体に対して回転可能に配置されるローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結される駆動軸と、前記弁本体に固定される駆動軸支持部と、を有する電動弁であって、前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う円筒形状の固定内歯車と、を有し、前記駆動軸が雄ねじを有し、前記駆動軸支持部が前記雄ねじが螺合される雌ねじを有し、前記駆動軸が前記遊星歯車装置によって回転されると、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、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、円筒形状の連結部を介して同軸に結合されていることを特徴とする。

本発明において、前記駆動軸支持部が、金属製であり、前記連結部が、金属製であり、前記駆動軸支持部に溶接されている、ことが好ましい。

本発明において、前記駆動軸支持部と前記連結部とが、金属製であり、一体的に形成されている。

本発明において、前記固定内歯車が、合成樹脂製であり、前記駆動軸支持部と前記連結
部と前記固定内歯車とが、一体成形されている。前記連結部が貫通孔を有し、当該貫通孔に前記固定内歯車の一部が配置されている。

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る電動弁は、弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合って配置される弁体と、前記弁本体に対して回転可能に配置されるローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結される駆動軸と、前記弁本体に固定される駆動軸支持部と、を有する電動弁であって、前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う固定内歯車と、を有し、前記駆動軸および前記駆動軸支持部の一方が雄ねじを有し、他方が前記雄ねじが螺合される雌ねじを有し、前記駆動軸が前記遊星歯車装置によって回転されると、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、前記駆動軸支持部が、金属製であり、前記固定内歯車が、合成樹脂製であり、前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、一体成形されていることを特徴とする。

本発明において、前記遊星歯車装置が、前記太陽歯車と前記遊星歯車と前記遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有し、前記ローターが、第１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の前記歯車セットの前記遊星キャリアが、第Ｋ＋１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、第Ｎの前記歯車セットの前記遊星キャリアが前記駆動軸と同軸に連結され、前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、前記固定内歯車にＮ個の前記歯車セットのそれぞれの前記遊星歯車が噛み合う、ことが好ましい。
本発明において、前記連結部の下端部が、前記駆動軸支持部に連設され、前記固定内歯車の下部が、前記連結部の内側に配置され、前記固定内歯車の上部が、前記連結部の上端部から上方に突出しており、前記Ｎ個の前記歯車セットの一部の前記歯車セットの前記遊星歯車が前記固定内歯車の下部と噛み合い、前記Ｎ個の前記歯車セットの他の一部の前記歯車セットの前記遊星歯車が前記固定内歯車の上部と噛み合う、ことが好ましい。

本発明によれば、駆動軸支持部と固定内歯車とが、円筒形状の連結部を介して同軸に結合されている。または、金属製の駆動軸支持部と合成樹脂製の固定内歯車とが、一体成形されている。このようにしたことから、例えば、弁本体と固定内歯車とが円筒形状の連結部を介して結合されている構成に比べて、駆動軸支持部のねじ（雄ねじまたは雌ねじ）の中心軸と固定内歯車の中心軸とを高い精度で同軸に配置することができる。そのため、回転部品の偏摩耗を抑制できる。また、回転部品の偏心による回転伝達効率の低下を抑制できる。

本発明の第１実施例に係る電動弁の開弁状態を示す断面図である。図１の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図１の電動弁の一部を拡大した断面図である。図１の電動弁の変形例である電動弁の開弁状態を示す断面図である。図４の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図４の電動弁の一部を拡大した断面図である。本発明の第２実施例に係る電動弁の開弁状態を示す断面図である。図７の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図７の電動弁の一部を拡大した断面図である。図７の電動弁の変形例である電動弁の開弁状態を示す断面図である。図１０の電動弁の閉弁状態を示す断面図である。図１０の電動弁の一部を拡大した断面図である。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例に係る電動弁について、図１～図６を参照して説明する。本実施例の電動弁１は、例えば、冷凍サイクル等において冷媒流量を調整するために使用される。

図１、図２は、本発明の第１実施例に係る電動弁の断面図である。図１は、開弁状態の電動弁を示し、図２は、閉弁状態の電動弁を示す。図３は、図１の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図４、図５は、図１の電動弁の変形例である電動弁の断面図である。図４は、開弁状態の電動弁を示し、図５は、閉弁状態の電動弁を示す。図６は、図４の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図３、図６において、ステーターユニットの記載を省略している。

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、スリーブ２０と、キャン３０と、弁体４０と、弁体駆動部５０と、ステーターユニット９０と、を有している。

弁本体１０は、有底円筒形状を有している。弁本体１０は、周壁部１１と、底壁部１２と、を有している。弁本体１０は、その内側に弁室１３を有している。底壁部１２は、円形の弁口１４を有している。弁口１４は、弁室１３に接続されている。周壁部１１の内周面には、上方を向く円環形状の平面１５が形成されている。周壁部１１には、第１導管１６が接合されている。第１導管１６は、周壁部１１を軸線Ｌと直交する方向に貫通している。第１導管１６は、弁室１３に接続されている。底壁部１２には、第２導管１７が接合されている。第２導管１７は、弁口１４に接続されている。弁本体１０は、ステンレスや真ちゅうなどの金属製である。

スリーブ２０は、段付きの円筒形状を有している。スリーブ２０は、下方から上方に向かって順に配置された第１円筒部２１と、段部２２と、第２円筒部２３と、フランジ部２４と、を有している。段部２２およびフランジ部２４は、円環平板形状を有している。第１円筒部２１の外径は、第２円筒部２３の内径より小さい。第１円筒部２１の上端部は、段部２２の内周縁に連設されている。第２円筒部２３の下端部は、段部２２の外周縁に連設されている。第２円筒部２３の上端部は、フランジ部２４の内周縁に連設されている。スリーブ２０は、弁本体１０の内側に配置される。第１円筒部２１は、弁口１４と上下方向（軸線Ｌ方向）に間隔をあけて配置されている。フランジ部２４は、弁本体１０の平面１５と接している。

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、円環平板形状の接合部材３５の外周縁に接合されている。接合部材３５の内側には弁本体１０の上部１０ａ（すなわち周壁部１１の上部）が配置されている。弁本体１０は、接合部材３５の内周縁に接合されている。

弁体４０は、ステム４１と、弁部４２と、ばね受け部４３と、ボール受け部４４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の外径は、スリーブ２０の第１円筒部２１の内径よりわずかに小さい。ステム４１は、第１円筒部２１の内側に配置される。ステム４１は、第１円筒部２１によって上下方向に移動可能に支持される。弁部４２は、上方から下方に向かうにしたがって外径が徐々に小さくなる円錐台形状を有している。弁部４２は、ステム４１の下端部に連設されている。弁部４２の最も大きい外径は、ステム４１の外径より大きい。弁部４２は、弁口１４と上下方向に向かい合って配置されている。ばね受け部４３は、円柱形状を有している。ばね受け部４３の外径は、ステム４１の外径と同じである。ばね受け部４３は、ステム４１の上端部に接合されている。ばね受け部４３は、その外周面から径方向外方に突出する円環形状のフランジ部４３ａを有している。ボール受け部４４は、円形の平板部４４ａと、平板部４４ａの下面に連設された凸部４４ｂと、を有している。凸部４４ｂは、ばね受け部４３に形成された孔に嵌合されている。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）。

弁体駆動部５０は、弁体４０を上下方向に移動させる。弁体駆動部５０は、ローター５１と、連結部材５２と、ローター軸５３と、軸受部材５４と、支持部材６０と、歯車機構７０と、駆動軸８０と、ボール８５と、開弁ばね８６と、を有している。

ローター５１は、円筒形状を有している。ローター５１の外周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている。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、円板形状の連結部材５２が同軸に接合されている。連結部材５２は、合成樹脂製である。連結部材５２は、ローター５１の上端部を塞いでいる。連結部材５２の中心をローター軸５３が貫通している。軸受部材５４は、ローター５１の上方に配置されており、ローター軸５３の上端部を回転可能に支持している。

支持部材６０は、駆動軸支持部６１と、固定歯車６２と、歯車ケース６３と、を有している。固定歯車６２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの合成樹脂製である。駆動軸支持部６１および歯車ケース６３は、真ちゅうやステンレスなどの金属製である。駆動軸支持部６１と歯車ケース６３とは、同一の金属製であることが好ましい。本実施例において、駆動軸支持部６１と歯車ケース６３とが、共に真ちゅう製である。駆動軸支持部６１が合金製であり、歯車ケース６３が、当該合金と主成分が同一でかつ成分または成分比率が異なる他の合金製であってもよい。

駆動軸支持部６１は、円筒形状を有している。駆動軸支持部６１の上部６１ａの外径は、駆動軸支持部６１の下部６１ｂの外径より大きい。下部６１ｂは、弁本体１０の上部１０ａの内側に同軸に配置されている。下部６１ｂは、弁本体１０の上部１０ａに圧入されている。下部６１ｂは、その下端面から上方に延びる縦孔と、その外周面に周方向に沿って形成され、縦孔の上端部が接続された環状溝と、を有している。環状溝は、弁本体１０の上部１０ａに形成された横孔に接続されている。下部６１ｂと弁本体１０の平面１５との間にスリーブ２０のフランジ部２４が保持される。駆動軸支持部６１は、内周面６１ｄの下部に雌ねじ６１ｃが形成されている。駆動軸支持部６１は、弁本体１０の上部１０ａに溶接されていてもよい。

固定歯車６２は、円環形状を有している。固定歯車６２は、内周面に歯が形成された固定内歯車である。

歯車ケース６３は、円筒形状を有している。歯車ケース６３の下端部は、駆動軸支持部６１の上部６１ａに溶接されている。歯車ケース６３の上端部に、固定歯車６２が固定されている。具体的には、固定歯車６２は、歯車ケース６３の上端部にかしめられている。固定歯車６２は、歯車ケース６３の上端部に接着剤で接着されていてもよい。駆動軸支持部６１と固定歯車６２とは、連結部である歯車ケース６３を介して結合されている。駆動軸支持部６１と固定歯車６２と歯車ケース６３とは、同軸に配置される。なお、歯車ケース６３は、円筒形状に限らない。歯車ケース６３は、駆動軸支持部６１と固定歯車６２とを同軸に連結する形状であればよい。

歯車機構７０は、固定歯車６２とともに遊星歯車装置７８を構成する。歯車機構７０は、歯車セット７１と、出力軸７４と、を有している。電動弁１は、３Ｋ型の不思議遊星歯車機構を有している。

歯車セット７１は、太陽歯車７１ａと、複数の遊星歯車７１ｂと、遊星キャリア７１ｃと、出力歯車７１ｄと、を有している。太陽歯車７１ａは、連結部材５２の下面に同軸に連結されている。太陽歯車７１ａは、合成樹脂製であり、連結部材５２と一体成形されている。遊星歯車７１ｂは、太陽歯車７１ａおよび固定歯車６２と噛み合う。遊星キャリア７１ｃは、キャリア本体７１ｃ１と、複数の支持柱７１ｃ２と、複数の補助柱７１ｃ３と、連結板７１ｃ４と、を有している。キャリア本体７１ｃ１は、円板形状を有している。複数の支持柱７１ｃ２と複数の補助柱７１ｃ３とは、キャリア本体７１ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の支持柱７１ｃ２は、複数の遊星歯車７１ｂを回転可能に支持している。連結板７１ｃ４は、円環平板形状を有している。連結板７１ｃ４は、複数の支持柱７１ｃ２の上端部と複数の補助柱７１ｃ３の上端部とを連結している。太陽歯車７１ａの中心およびキャリア本体７１ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。出力歯車７１ｄは、有底円筒形状を有している。出力歯車７１ｄは、周壁部７１ｄ１と、周壁部７１ｄ１の下端部に連設された底壁部７１ｄ２と、を有している。出力歯車７１ｄは、周壁部７１ｄ１の内周面に歯が形成された内歯車である。出力歯車７１ｄは、複数の遊星歯車７１ｂと噛み合う。

出力軸７４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。出力軸７４は、第１部分７５と、第２部分７６と、を有している。第１部分７５と第２部分７６とは、上方から下方に順に連設されている。第１部分７５は、出力歯車７１ｄに連結されている。具体的には、第１部分７５は、その外周面にローレット加工が施されており、出力歯車７１ｄの底壁部７１ｄ２の中央に形成された孔に圧入されている。第２部分７６は、円柱形状を有している。第２部分７６の下部には、上下方向に延在するスリット７７が形成されている。第２部分７６の外径は、駆動軸支持部６１の内径よりわずかに小さい。第２部分７６は、駆動軸支持部６１の内側に配置される。第２部分７６は、駆動軸支持部６１によって回転可能に支持されている。第１部分７５から第２部分７６まで延びる軸穴７４ａにローター軸５３の下端部が配置されている。

駆動軸８０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８０は、円柱部分８１と、平板部分８２と、を有している。円柱部分８１と平板部分８２とは、下方から上方に順に連設されている。円柱部分８１の外周面には、雄ねじ８１ｃが形成されている。雄ねじ８１ｃは、駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃに螺合される。なお、駆動軸支持部６１が雄ねじを有し、駆動軸８０が雌ねじを有していてもよい。平板部分８２の厚さは、出力軸７４のスリット７７の幅よりわずかに小さい。平板部分８２は、出力軸７４のスリット７７の内側に上下方向に移動可能に配置される。スリット７７および平板部分８２によって、出力軸７４の回転を駆動軸８０に伝達しつつ、出力軸７４に対する駆動軸８０の上下方向の移動が可能になる。駆動軸８０が回転されると、雄ねじ８１ｃと駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０が上下方向に移動する。なお、電動弁１において、歯車機構７０、連結部材５２およびローター５１は上下方向に移動しない。

ボール８５は、円柱部分８１の下端面に接合される。ボール８５は、ボール受け部４４の平板部４４ａと接している。

開弁ばね８６は、ばね受け部４３のフランジ部４３ａとスリーブ２０の段部２２との間に配置されている。開弁ばね８６は、圧縮コイルばねである。開弁ばね８６は、弁体４０（フランジ部４３ａ）を上方に押している。

ステーターユニット９０は、ステーター９１と、カバー９２と、複数の取付部９３と、を有している。ステーター９１は、円筒形状を有している。カバー９２は、キャップ形状を有している。カバー９２の内側にステーター９１が配置されている。ステーター９１の内側にキャン３０が配置される。ステーター９１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。複数の取付部９３は、弾性変形可能な金属片である。複数の取付部９３は、カバー９２に接合されている。複数の取付部９３は、キャン３０に形成された複数の凸部３２に対応している。複数の取付部９３は、それぞれに対応する凸部３２が嵌まる嵌合孔９３ａを有している。複数の取付部９３の嵌合孔９３ａに複数の凸部３２が嵌まることで、ステーターユニット９０がキャン３０に取り付けられる。

電動弁１において、弁本体１０（周壁部１１、底壁部１２、弁口１４）、スリーブ２０、キャン３０、弁体４０、ローター５１、連結部材５２、ローター軸５３、支持部材６０（駆動軸支持部６１（雌ねじ６１ｃ）、固定歯車６２、歯車ケース６３）、太陽歯車７１ａ、遊星キャリア７１ｃ、出力軸７４および駆動軸８０は、それぞれの中心軸が軸線Ｌ上で一致する。

次に、電動弁１の動作について説明する。

電動弁１において、ステーター９１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、遊星歯車装置７８で減速されて駆動軸８０に伝達される。駆動軸８０の雄ねじ８１ｃと駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０が下方に移動する。駆動軸８０によって弁体４０が下方に押され、弁口１４の開口面積が小さくなる。弁体４０が弁口１４を閉じると電動弁１は閉弁状態になる。

電動弁１において、ステーター９１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、遊星歯車装置７８で減速されて駆動軸８０に伝達される。駆動軸８０の雄ねじ８１ｃと駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃとのねじ送り作用により、駆動軸８０が上方に移動する。開弁ばね８６によって弁体４０が上方に押され、弁口１４の開口面積が大きくなる。弁体４０が弁口１４を開くと電動弁１は開弁状態になる。

次に、電動弁１の製造方法について説明する。

弁本体１０に、第１導管１６および第２導管１７をろう付けする。弁本体１０の上部１０ａを接合部材３５の内側に挿入し、上部１０ａを接合部材３５の内周縁に溶接する。弁体４０のステム４１をスリーブ２０の第１円筒部２１および開弁ばね８６に挿入する。ステム４１にばね受け部４３を接合し、ばね受け部４３にボール受け部４４を嵌合する。弁体４０を組み付けたスリーブ２０を弁本体１０の内側に配置する。弁本体１０の上部１０ａに駆動軸支持部６１の下部６１ｂを圧入し、弁本体１０の平面１５と駆動軸支持部６１とによってスリーブ２０のフランジ部２４を保持する。駆動軸支持部６１の上部６１ａに、歯車ケース６３の下端部を溶接する。なお、駆動軸支持部６１の上部６１ａに歯車ケース６３の下端部を溶接した後に、弁本体１０の上部１０ａに駆動軸支持部６１の下部６１ｂを圧入してもよい。

駆動軸８０の先端にボール８５を接合する。駆動軸８０の雄ねじ８１ｃを駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃに螺合させる。複数の遊星歯車７１ｂ、遊星キャリア７１ｃ、出力歯車７１ｄおよび出力軸７４を含む組付体を支持部材６０の内側に配置する。そして、固定歯車６２を歯車ケース６３の上端部にかしめる。

ローター軸５３を、ローター５１と接合された連結部材５２、太陽歯車７１ａおよび遊星キャリア７１ｃに通す。ローター軸５３の下端部を出力軸７４の軸穴７４ａに挿入する。ローター軸５３の上端部を軸受部材５４に挿入する。

キャン３０の内側に、弁本体１０の上部１０ａ、ローター５１、連結部材５２、ローター軸５３、軸受部材５４、支持部材６０および歯車機構７０を挿入する。キャン３０の下端部を接合部材３５の外周縁に溶接する。ステーターユニット９０をキャン３０に取り付ける。このようにして、電動弁１が完成する。

本実施例の電動弁１は、弁口１４を有する弁本体１０と、弁口１４と向かい合って配置される弁体４０と、弁本体１０に対して回転可能に配置されるローター５１と、ローター５１に連結される遊星歯車装置７８と、遊星歯車装置７８に連結される駆動軸８０と、弁本体１０に固定される駆動軸支持部６１と、を有する。遊星歯車装置７８が、太陽歯車７１ａと、太陽歯車７１ａと噛み合う複数の遊星歯車７１ｂと、複数の遊星歯車７１ｂを回転可能に支持する遊星キャリア７１ｃと、複数の遊星歯車７１ｂと噛み合う固定歯車６２と、複数の遊星歯車７１ｂと噛み合う出力歯車７１ｄと、を有する。駆動軸８０が雄ねじ８１ｃを有する。駆動軸支持部６１が、雄ねじ８１ｃが螺合される雌ねじ６１ｃを有する。駆動軸８０が遊星歯車装置７８によって回転されると、駆動軸８０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。そして、駆動軸支持部６１と固定歯車６２とが、円筒形状の歯車ケース６３を介して同軸に結合されている。

このようにしたことから、従来の電動弁のように弁本体１０と固定歯車６２とが円筒形状の歯車ケース６３を介して結合されている構成に比べて、駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃの中心軸と固定歯車６２の中心軸とを高い精度で同軸に配置することができる。そのため、歯車などの回転部品の偏摩耗を抑制できる。また、回転部品の偏心による回転伝達効率の低下を抑制できる。

また、駆動軸支持部６１が、金属製である。歯車ケースが、金属製であり、駆動軸支持部６１に溶接されている。このようにすることで、駆動軸支持部６１および歯車ケース６３が合成樹脂製である構成に比べて、駆動軸支持部６１および歯車ケース６３の寸法精度を高めることができる。そのため、駆動軸支持部６１の雌ねじ６１ｃの中心軸と固定歯車６２の中心軸とをより高い精度で同軸に配置することができる。

図４～図６に、上述した電動弁１の変形例である電動弁１Ａを示す。電動弁１Ａは、支持部材６０に代えて、当該支持部材６０とは構成の異なる支持部材１６０を有すること以外は、電動弁１と同じ構成を有する。電動弁１Ａの説明において、電動弁１と同じ構成には同じ符号を付して詳細説明を省略する。

支持部材１６０は、駆動軸支持部１６１と、固定歯車６２と、歯車ケース１６３と、を有している。

駆動軸支持部１６１と歯車ケース１６３とは、一体的に形成されている。具体的には、例えば円柱形状の真ちゅう製のワークピースを切削加工することにより、駆動軸支持部１６１と歯車ケース１６３とが１つの部品として一体的に形成される。

駆動軸支持部１６１は、円筒形状を有している。駆動軸支持部１６１の上部１６１ａの外径は、駆動軸支持部１６１の下部１６１ｂの外径より大きい。下部１６１ｂは、弁本体１０の上部１０ａの内側に同軸に配置されている。下部１６１ｂは、弁本体１０の上部１０ａに圧入されている。下部１６１ｂは、その下端面から上方に延びる縦孔と、その外周面に周方向に沿って形成され、縦孔の上端部が接続された環状溝と、を有している。環状溝は、弁本体１０の上部１０ａに形成された横孔に接続されている。下部１６１ｂと弁本体１０の平面１５との間にスリーブ２０のフランジ部２４が保持される。駆動軸支持部１６１は、内周面１６１ｄの下部に雌ねじ１６１ｃが形成されている。雌ねじ１６１ｃは、駆動軸８０の雄ねじ８１ｃと螺合される。

歯車ケース１６３は、円筒形状を有している。歯車ケース１６３の下端部は、駆動軸支持部１６１の上部１６１ａに同軸に連設されている。歯車ケース１６３の上端部に、固定歯車６２が固定されている。具体的には、固定歯車６２は、歯車ケース１６３の上端部にかしめられている。固定歯車６２は、歯車ケース１６３の上端部に接着剤で接着されていてもよい。駆動軸支持部１６１と固定歯車６２とは、連結部である歯車ケース１６３を介して結合されている。駆動軸支持部１６１と固定歯車６２と歯車ケース１６３とは、同軸に配置される。なお、歯車ケース１６３は、円筒形状に限らない。歯車ケース１６３は、駆動軸支持部１６１と固定歯車６２とを同軸に連結する形状であればよい。

電動弁１Ａ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。

また、駆動軸支持部１６１と歯車ケース１６３とが、金属製であり、一体的に形成されている。このようにすることで、駆動軸支持部１６１と歯車ケース１６３とが、１つの部品として形成されるため、駆動軸支持部１６１の雌ねじ１６１ｃの中心軸と固定歯車６２の中心軸とをより高い精度で同軸に配置することができる。また、電動弁１Ａの部品点数が少なくなり、電動弁１Ａの組立性を向上させることができる。

（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例に係る電動弁について、図７～図１２を参照して説明する。本実施例に係る電動弁２も、電動弁１と同様に、冷凍サイクル等において使用される。

図７、図８は、本発明の第２実施例に係る電動弁の断面図である。図７は、開弁状態の電動弁を示し、図８は、閉弁状態の電動弁を示す。図９は、図７の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図１０、図１１は、図７の電動弁の変形例である電動弁の断面図である。図１０は、開弁状態の電動弁を示し、図１１は、閉弁状態の電動弁を示す。図１２は、図１０の電動弁の一部（主に弁体駆動部）を拡大した断面図である。図９、図１２において、ステーターユニットの記載を省略している。

第２実施例に係る電動弁２は、（１）支持部材６０に代えて、当該支持部材６０とは構成の異なる支持部材２６０を有すること、および、（２）歯車機構７０に代えて、当該歯車機構とは構成の異なる歯車機構２７０を有すること、以外は、電動弁１と同じ構成を有する。電動弁２の説明において、電動弁１と同じ構成には同じ符号を付して詳細説明を省略する。

支持部材２６０は、合成樹脂製部品と金属製部品とを射出成形（インサート成形）によって一体的に形成した１つの部品である。支持部材２６０は、駆動軸支持部２６１と、固定歯車２６２と、連結部２６３と、を有している。固定歯車２６２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの合成樹脂製である。駆動軸支持部２６１と連結部２６３は、真ちゅうやステンレスなどの金属製である。

駆動軸支持部２６１と連結部２６３とは、一体的に形成されている。具体的には、例えば円柱形状の真ちゅう製のワークピースを切削加工することにより、駆動軸支持部２６１と連結部２６３とが１つの部品として一体的に形成される。

駆動軸支持部２６１は、円筒形状を有している。駆動軸支持部２６１の上部２６１ａの外径は、駆動軸支持部２６１の下部２６１ｂの外径より大きい。下部２６１ｂは、弁本体１０の上部１０ａの内側に同軸に配置されている。下部２６１ｂは、弁本体１０の上部１０ａに圧入されている。下部２６１ｂは、その下端面から上方に延びる縦孔と、その外周面に周方向に沿って形成され、縦孔の上端部が接続された環状溝と、を有している。環状溝は、弁本体１０の上部１０ａに形成された横孔に接続されている。下部２６１ｂと弁本体１０の平面１５との間にスリーブ２０のフランジ部２４が保持される。駆動軸支持部２６１は、内周面２６１ｄの下部に雌ねじ２６１ｃが形成されている。雌ねじ２６１ｃは、駆動軸８０の雄ねじ８１ｃと螺合される。

固定歯車２６２は、円筒形状を有している。固定歯車２６２は、内周面に歯が形成された固定内歯車である。

連結部２６３は、円筒形状を有している。連結部２６３の下端部は、駆動軸支持部２６１の上部２６１ａに連設されている。連結部２６３の内側に、固定歯車２６２の下部が配置される。駆動軸支持部２６１と連結部２６３と固定歯車２６２とが、一体成形されている。駆動軸支持部２６１と固定歯車２６２とは、連結部２６３を介して結合されている。駆動軸支持部２６１と固定歯車２６２と連結部２６３とは、同軸に配置される。

連結部２６３は、周方向に間隔をあけて並ぶ複数の貫通孔２６３ａを有している。支持部材２６０を射出成形する際に複数の貫通孔２６３ａに合成樹脂が充填される。これにより、電動弁２において、連結部２６３から固定歯車２６２が脱落してしまうことを規制する。

なお、電動弁２において、連結部２６３を省略して、駆動軸支持部２６１と固定歯車２６２とを一体成形した構成を採用してもよい。この構成において、駆動軸支持部２６１の上部２６１ａに固定歯車２６２の下端部が接して互いに同軸に配置され、駆動軸支持部２６１と固定歯車２６２とが、直接的に結合される。

歯車機構２７０は、固定歯車２６２とともに遊星歯車装置２７８を構成する。歯車機構２７０は、第１の歯車セット２７１と、第２の歯車セット２７２と、第３の歯車セット２７３と、を有している。電動弁２は、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構を３段有している。

第１の歯車セット２７１は、第１の太陽歯車２７１ａと、複数の第１の遊星歯車２７１ｂと、第１の遊星キャリア２７１ｃと、を有している。第１の太陽歯車２７１ａは、連結部材５２の下面に同軸に連結されている。第１の太陽歯車２７１ａは、合成樹脂製であり、連結部材５２と一体成形されている。複数の第１の遊星歯車２７１ｂは、第１の太陽歯車２７１ａおよび固定歯車２６２と噛み合う。第１の遊星キャリア２７１ｃは、第１のキャリア本体２７１ｃ１と、複数の第１の支持柱２７１ｃ２と、複数の第１の補助柱２７１ｃ３と、第１の連結板２７１ｃ４と、を有している。第１のキャリア本体２７１ｃ１は、円板形状を有している。複数の第１の支持柱２７１ｃ２と複数の第１の補助柱２７１ｃ３とは、第１のキャリア本体２７１ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第１の支持柱２７１ｃ２は、複数の第１の遊星歯車２７１ｂを回転可能に支持している。第１の連結板２７１ｃ４は、円環平板形状を有している。第１の連結板２７１ｃ４は、複数の第１の支持柱２７１ｃ２の上端部と複数の第１の補助柱２７１ｃ３の上端部とを連結している。第１の太陽歯車２７１ａの中心および第１のキャリア本体２７１ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。

第２の歯車セット２７２は、第２の太陽歯車２７２ａと、複数の第２の遊星歯車２７２ｂと、第２の遊星キャリア２７２ｃと、を有している。第２の太陽歯車２７２ａは、第１のキャリア本体２７１ｃ１の下面に同軸に連結されている。第２の太陽歯車２７２ａは、合成樹脂製であり、第１のキャリア本体２７１ｃ１と一体成形されている。複数の第２の遊星歯車２７２ｂは、第２の太陽歯車２７２ａおよび固定歯車２６２と噛み合う。第２の遊星キャリア２７２ｃは、第２のキャリア本体２７２ｃ１と、複数の第２の支持柱２７２ｃ２と、複数の第２の補助柱２７２ｃ３と、第２の連結板２７２ｃ４と、を有している。第２のキャリア本体２７２ｃ１は、円板形状を有している。複数の第２の支持柱２７２ｃ２と複数の第２の補助柱２７２ｃ３とは、第２のキャリア本体２７２ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第２の支持柱２７２ｃ２は、複数の第２の遊星歯車２７２ｂを回転可能に支持している。第２の連結板２７２ｃ４は、円環平板形状を有している。第２の連結板２７２ｃ４は、複数の第２の支持柱２７２ｃ２の上端部と複数の第２の補助柱２７２ｃ３の上端部とを連結している。第２の太陽歯車２７２ａの中心および第２のキャリア本体２７２ｃ１の中心をローター軸５３が貫通している。

第３の歯車セット２７３は、第３の太陽歯車２７３ａと、複数の第３の遊星歯車２７３ｂと、第３の遊星キャリア２７３ｃと、を有している。第３の太陽歯車２７３ａは、第２のキャリア本体２７２ｃ１の下面に同軸に連結されている。第３の太陽歯車２７３ａは、合成樹脂製であり、第２のキャリア本体２７２ｃ１と一体成形されている。複数の第３の遊星歯車２７３ｂは、第３の太陽歯車２７３ａおよび固定歯車２６２と噛み合う。第３の遊星キャリア２７３ｃは、第３のキャリア本体２７３ｃ１と、複数の第３の支持柱２７３ｃ２と、複数の第３の補助柱２７３ｃ３と、第３の連結板２７３ｃ４と、を有している。第３のキャリア本体２７３ｃ１は、円板形状を有している。複数の第３の支持柱２７３ｃ２と複数の第３の補助柱２７３ｃ３とは、第３のキャリア本体２７３ｃ１の上面に周方向に交互に並んで立設されている。複数の第３の支持柱２７３ｃ２は、複数の第３の遊星歯車２７３ｂを回転可能に支持している。第３の連結板２７３ｃ４は、円環平板形状を有している。第３の連結板２７３ｃ４は、複数の第３の支持柱２７３ｃ２の上端部と複数の第３の補助柱２７３ｃ３の上端部とを連結している。第３の太陽歯車２７３ａの中心をローター軸５３が貫通している。出力軸７４の第１部分７５が、第３のキャリア本体２７３ｃ１の中央に形成された孔に圧入されている。

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。

また、駆動軸支持部２６１と連結部２６３とが、金属製であり、一体的に形成されている。そして、固定歯車２６２が、合成樹脂製であり、駆動軸支持部２６１と連結部２６３と固定歯車２６２とが、一体成形されている。このようにすることで、駆動軸支持部２６１と連結部２６３と固定歯車２６２とが、１つの部品として形成されるため、駆動軸支持部２６１の雌ねじ２６１ｃの中心軸と固定歯車２６２の中心軸とをより高い精度で同軸に配置することができる。また、電動弁２の部品点数が少なくなり、電動弁２の組立性を向上させることができる。

また、ローター５１が、連結部材５２を介して第１の太陽歯車２７１ａと同軸に連結される。第１の遊星キャリア２７１ｃが、第２の太陽歯車２７２ａと同軸に連結される。第２の遊星キャリア２７２ｃが、第３の太陽歯車２７３ａと同軸に連結される。第３の遊星キャリア２７３ｃが出力軸７４と同軸に連結される。固定歯車２６２に、複数の第１の遊星歯車２７１ｂと複数の第２の遊星歯車２７２ｂと複数の第３の遊星歯車２７３ｂが噛み合う。このようにすることで、遊星歯車装置２７８が、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構を３段組み合わせた構成を有し、比較的大きい減速比を得ることができる。また、固定歯車２６２を第１の歯車セット２７１、第２の歯車セット２７２および第３の歯車セット２７３で共用するので、遊星歯車装置２７８を簡易な構成にすることができる。

なお、遊星歯車装置２７８は、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構を１段または２段有していてもよく、４段以上有していてもよい。遊星歯車装置２７８が、太陽歯車と遊星歯車と遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有する構成では、ローター５１が連結部材５２を介して第１の歯車セットの太陽歯車と同軸に連結され、第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の歯車セットの遊星キャリアが、第Ｋ＋１の歯車セットの太陽歯車と同軸に連結され、第Ｎの歯車セットの遊星キャリアが出力軸７４と同軸に連結される。そして、遊星歯車装置２７８が、固定歯車２６２を１つのみ有し、固定歯車２６２にＮ個の歯車セットのそれぞれの遊星歯車が噛み合う。このようにすることで、比較的大きい減速比を得ることができる。また、複数の歯車セットで固定歯車２６２を共用するので、遊星歯車装置２７８を簡易な構成にすることができる。

図１０～図１２に、上述した電動弁２の変形例である電動弁２Ａを示す。電動弁２Ａは、（１）出力軸７４が省略されていること、（２）駆動軸８０に代えて、当該駆動軸８０とは構成の異なる駆動軸２８０を有すること、（３）ローターばね５５を有すること、以外は、電動弁２と同じ構成を有する。電動弁２Ａの説明において、電動弁１および電動弁２と同じ構成には同じ符号を付して詳細説明を省略する。

駆動軸２８０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２８０は、第１部分２８１と、第２部分２８２と、第３部分２８３と、を有している。第１部分２８１と第２部分２８２と第３部分２８３とは、上方から下方に順に連設されている。第１部分２８１は、第３のキャリア本体２７３ｃ１に連結されている。具体的には、第１部分２８１は、その外周面にローレット加工が施されており、第３のキャリア本体２７３ｃ１の中央に形成された孔に圧入されている。第２部分２８２は、円柱形状を有している。第２部分２８２の外径は、駆動軸支持部２６１の内径よりわずかに小さい。第２部分２８２は、駆動軸支持部２６１の内側に配置される。第２部分２８２は、駆動軸支持部２６１によって回転可能および上下方向に移動可能に支持されている。第３部分２８３は、円柱形状を有している。第３部分２８３の外径は、第２部分２８２の外径より小さい。第３部分２８３の外周面には、雄ねじ２８３ｃが形成されている。雄ねじ２８３ｃは、駆動軸支持部２６１の雌ねじ２６１ｃに螺合される。第１部分２８１から第２部分２８２まで延びる軸穴２８０ａにローター軸５３の下端部が配置されている。第３部分２８３の下端面には、ボール８５が接合される。

ローターばね５５は、連結部材５２と軸受部材５４との間に配置されている。ローターばね５５は、圧縮コイルばねである。ローターばね５５は、連結部材５２（ローター５１）を下方に押している。

電動弁２Ａにおいて、駆動軸２８０とともに、歯車機構２７０、連結部材５２およびローター５１が上下方向に移動する。

電動弁２Ａにおいても、上述した電動弁２と同様の作用効果を奏する。

なお、上記実施例に係る電動弁は、駆動軸が雄ねじを有し、駆動軸支持部が雌ねじを有するものであったが、駆動軸が雌ねじを有し、駆動軸支持部が雄ねじを有する構成を採用してもよい。この構成では、例えば、駆動軸支持部が円筒形状を有し、駆動軸支持部の外周面に雄ねじが形成される。駆動軸が、内周面に雌ねじが形成された円筒部と、円筒部の内側に配置された軸部と、を有する。そして、駆動軸の雌ねじが駆動軸支持部の雄ねじに螺合され、駆動軸の軸部が駆動軸支持部を貫通するように配置される。この構成において、駆動軸が回転されると、駆動軸の円筒部の雌ねじと駆動軸支持部の雄ねじとのねじ送り作用によって駆動軸の円筒部および軸部が上下方向に移動する。軸部の移動に応じて、弁体が上下方向に移動される。

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。

１、１Ａ、２、２Ａ…電動弁、１０…弁本体、１０ａ…上部、１１…周壁部、１２…底壁部、１３…弁室、１４…弁口、１５…平面、１６…第１導管、１７…第２導管、２０…スリーブ、２１…第１円筒部、２２…段部、２３…第２円筒部、２４…フランジ部、３０…キャン、３２…凸部、３５…接合部材、４０…弁体、４１…ステム、４２…弁部、４３…ばね受け部、４３ａ…フランジ部、４４…ボール受け部、４４ａ…平板部、４４ｂ…凸部、５０…弁体駆動部、５１…ローター、５２…連結部材、５３…ローター軸、５４…軸受部材、５５…ローターばね、６０…支持部材、６１…駆動軸支持部、６１ａ…上部、６１ｂ…下部、６１ｃ…雌ねじ、６１ｄ…内周面、６２…固定歯車、６３…歯車ケース、７０…歯車機構、７１…歯車セット、７１ａ…太陽歯車、７１ｂ…遊星歯車、７１ｃ…遊星キャリア、７１ｃ１…キャリア本体、７１ｃ２…支持柱、７１ｃ３…補助柱、７１ｃ４…連結板、７１ｄ…出力歯車、７１ｄ１…周壁部、７１ｄ２…底壁部、７４…出力軸、７４ａ…軸穴、７５…第１部分、７６…第２部分、７７…スリット、７８…遊星歯車装置、８０…駆動軸、８１…円柱部分、８１ｃ…雄ねじ、８２…平板部分、８５…ボール、８６…開弁ばね、９０…ステーターユニット、９１…ステーター、９２…カバー、９３…取付部、９３ａ…嵌合孔、１６０…支持部材、１６１…駆動軸支持部、１６１ａ…上部、１６１ｂ…下部、１６１ｃ…雌ねじ、１６１ｄ…内周面、１６３…歯車ケース、２６０…支持部材、２６１…駆動軸支持部、２６１ａ…上部、２６１ｂ…下部、２６１ｃ…雌ねじ、２６１ｄ…内周面、２６２…固定歯車、２６３…連結部、２６３ａ…貫通孔、２７０…歯車機構、２７１…第１の歯車セット、２７１ａ…第１の太陽歯車、２７１ｂ…第１の遊星歯車、２７１ｃ…第１の遊星キャリア、２７１ｃ１…第１のキャリア本体、２７１ｃ２…第１の支持柱、２７１ｃ３…第１の補助柱、２７１ｃ４…第１の連結板、２７２…第２の歯車セット、２７２ａ…第２の太陽歯車、２７２ｂ…第２の遊星歯車、２７２ｃ…第２の遊星キャリア、２７２ｃ１…第２のキャリア本体、２７２ｃ２…第２の支持柱、２７２ｃ３…第２の補助柱、２７２ｃ４…第２の連結板、２７３…第３の歯車セット、２７３ａ…第３の太陽歯車、２７３ｂ…第３の遊星歯車、２７３ｃ…第３の遊星キャリア、２７３ｃ１…第３のキャリア本体、２７３ｃ２…第３の支持柱、２７３ｃ３…第３の補助柱、２７３ｃ４…第３の連結板、２７８…遊星歯車装置、２８０…駆動軸、２８０ａ…軸穴、２８１…第１部分、２８２…第２部分、２８３…第３部分、２８３ｃ…雄ねじ

Claims

弁口を有する弁本体と、前記弁口と向かい合って配置される弁体と、前記弁本体に対して回転可能に配置されるローターと、前記ローターに連結される遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に連結される駆動軸と、前記弁本体に固定される駆動軸支持部と、を有する電動弁であって、
前記遊星歯車装置が、太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星キャリアと、前記遊星歯車と噛み合う円筒形状の固定内歯車と、を有し、
前記駆動軸が雄ねじを有し、前記駆動軸支持部が前記雄ねじが螺合される雌ねじを有し、前記駆動軸が前記遊星歯車装置によって回転されると、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、
前記駆動軸支持部と前記固定内歯車とが、円筒形状の連結部を介して同軸に結合され、
前記駆動軸支持部と前記連結部とが、金属製であり、一体的に形成され、
前記固定内歯車が、合成樹脂製であり、
前記駆動軸支持部と前記連結部と前記固定内歯車とが、一体成形され、
前記連結部が貫通孔を有し、当該貫通孔に前記固定内歯車の一部が配置されていることを特徴とする電動弁。
前記遊星歯車装置が、前記太陽歯車と前記遊星歯車と前記遊星キャリアとを１組とする歯車セットをＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数である。）有し、
前記ローターが、第１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、
第Ｋ（ただし、Ｋ＝１、・・・、Ｎ－１である。）の前記歯車セットの前記遊星キャリアが、第Ｋ＋１の前記歯車セットの前記太陽歯車と同軸に連結され、
第Ｎの前記歯車セットの前記遊星キャリアが前記駆動軸と同軸に連結され、
前記遊星歯車装置が、前記固定内歯車を１つのみ有し、
前記固定内歯車にＮ個の前記歯車セットのそれぞれの前記遊星歯車が噛み合う、請求項１に記載の電動弁。
前記連結部の下端部が、前記駆動軸支持部に連設され、
前記固定内歯車の下部が、前記連結部の内側に配置され、
前記固定内歯車の上部が、前記連結部の上端部から上方に突出しており、
前記Ｎ個の前記歯車セットの一部の前記歯車セットの前記遊星歯車が前記固定内歯車の下部と噛み合い、
前記Ｎ個の前記歯車セットの他の一部の前記歯車セットの前記遊星歯車が前記固定内歯車の上部と噛み合う、請求項２に記載の電動弁。