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【発明の名称】 電動弁
【発明者】 【氏名】小宮 靖雄

【氏名】中野 誠一

【氏名】関口 英樹

【氏名】谷井 吐句児
【要約】 【課題】弁体の全開及び全閉時にロータの回転を停止させるストッパを設けずに、部品点数を減少させ、衝突時の騒音の発生を防止させる電動弁を提供する。

【解決手段】ロータ１７に固定され雄ねじ２０を備えたシャフト１８と、一端部にニードル弁５を備え、他端部に前記雄ねじ２０に蝶合する雌ねじ１６を形成し、ニードル弁５と雌ねじ１６とを連結する連結部１４を備えた弁体６と、弁体６の回転を止め、軸線方向に往復動可能にガイドするガイド部を備えた弁本体１とを備え、シャフト１８の上端部をケース２２の頂壁側に設けた支持部により、下端部を弁本体に固定された軸受部材１３により回転自在に支持することにより電動弁を構成したものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ロータに固定され雄ねじを備えたシャフトと、一端部にニードル弁を備え、他端部に前記雄ねじに螺合する雌ねじを形成し、前記ニードル弁と前記雌ねじとを連結する連結部を備えた弁体と、該弁体の回転を止め、軸線方向に往復動可能にガイドするガイド部を備えた弁本体とを備え、前記シャフトの上端部をケースの頂壁側に設けた支持部により、下端部を前記弁本体に固定された軸受部材により回転自在に支持されてなることを特徴とする電動弁。
【請求項２】 ロータに固定され雄ねじを備えたシャフトと、一端部にニードル弁を備え、他端部に前記雄ねじに螺合する雌ねじを形成し、前記ニードル弁と前記雌ねじとを連結する連結部を備えた弁体と、弁座を備えるとともに、前記弁体の回転を止め、軸線方向に往復動可能にガイドするガイド部を備えた弁本体とを備え、前記シャフトの上端部をケースの頂壁側に設けた支持部により、下端部を前記弁本体に固定された軸受部材により回転自在に支持されてなることを特徴とする電動弁。
【請求項３】 前記雌ねじが、合成樹脂製からなる請求項１又は請求項２記載の電動弁。
【請求項４】 前記弁体の連結部は相対向する２本の棒状体からなり、前記軸受部材は前記２本の棒状体を摺動自在に案内するガイド部を備え、該ガイド部で前記弁体の回転を止めてなる請求項１記載の電動弁。
【請求項５】 前記軸受部材には、前記弁本体に係合する回り止め用の突起を形成してなる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動弁。
【請求項６】 前記軸受部材には、前記シャフトの下端部を嵌合しスラストを受ける支持凹部を備えてなる請求項１乃至請求項５のいずれか記載の電動弁。
【請求項７】 前記軸受部材には、前記シャフトの下端部を嵌合する貫通孔を備え、前記軸受部材の両面に突出するスラスト受け部を備えた弾性部材からなる軸受ブッシュを設けてなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動弁。
【請求項８】 前記軸受部材を、合成樹脂で平板状に形成し、中心に前記シャフトの下端部を受ける穴を形成してなる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動弁。
【請求項９】 前記軸受部材には、前記シャフトの下端部を上方に付勢するばねを設けてなる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１０】 前記弁体には、外周に形成した凹部に低摩擦係数の材質からなる摺動部材を設けてなる請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１１】 前記シャフトの一端部を、前記ケースの頂壁部に形成した凹部に直接嵌合してなる請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１２】 前記シャフトの一端部を、前記ケースの頂壁部に形成した凹部に嵌合する突起を備えた軸支部材により回転自在に支持してなる請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１３】 前記軸支部材と前記ロータの上部との間にロータ押下スプリングを縮設してなる請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１４】 前記弁体と弁本体との間に、該弁体を下方に押し下げる弁体押下スプリングを縮設してなる請求項１３記載の電動弁。
【請求項１５】 前記の弁体と弁本体との間に、同弁体を上方に押し上げる弁体押上スプリングを縮設してなる請求項１３記載の電動弁。
【請求項１６】 前記雌ねじ部材を前記弁体と別部材とにより成型し一体化してなる請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１７】 前記ニードル弁を前記弁体と別部材により成型し、一体化してなる請求項1 乃至請求項１６のいずれか一つに記載の電動弁。
【請求項１８】 上端部に抜け止め部材、中間部にスプリング受を各々設けたニードル弁を、前記弁体の下端に摺動自在に設け、前記スプリング受と弁体下端面との間にスプリングを縮設してなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動弁。
【請求項１９】 弁体全閉時に、前記弁体の連結部上端段部が前記軸受部材の平面部と当接することにより前記ロータの回転を停止してなる請求項１８記載の電動弁。
【請求項２０】 前記雌ねじを予め樹脂成形しておき、これをインサ−ト部品として前記弁体を同一材料で成形してなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動弁。
【請求項２１】 前記軸受部材を焼結金属で形成してなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動弁。
【請求項２２】 前記の軸受部材とニ−ドル弁との間に、イニシャライズ時に前記弁体を下方に押しつけるばね特性を有する板体を取り付けてなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫、エアコン、冷凍機などの冷凍サイクルに組み込まれ、冷媒流量制御や流路の開閉用として使用される電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヒートポンプ式ェアコンや冷凍機あるいは冷蔵庫などにおける、冷凍・冷蔵・空調サイクルにおいては、その冷媒流路中に、冷媒流量制御や流路切換として電動弁が組み込まれて使用されている。このうち、例えば、ヒートポンプ式エアコンにおいて、特に電動式膨張弁は、室内の温度制御を適切に行うため頻繁に作動している。従来のこの種の弁は作動音が大きいため、室内に設置することは好ましくなく、室外熱交換器を設けた室外機側に設置していた。そのため、室内の温度を制御するための冷媒流量を制御する膨張弁を、室内から離れた室外に置かなければならず、応答性等の制御性が悪いほか、冷房運転時において膨張弁で膨張して低温になった冷媒が室外機から室内機に至るまで高温の室外に配管しなければならず、この部分を断熱配管するにもかかわらず多くの熱量が外気に逃げるため、熱効率の低下の大きな原因となっていた。
【０００３】さらに、上記のようなエアコンのほか、例えば冷蔵庫に関してみると、近年の大型冷蔵庫の普及、あるいは氷温室、野菜室の厳密な温度管理の必要性等により従来の安価なキヤビラリチューブ等を用いた冷媒流量制御から、高価ではあるが精密な制御を行うことができる電動式膨張弁を使用することが多くなっている。このような冷蔵庫は室内に設置して使用するため、電動式膨張弁等の電動弁も室内に設けることとなり、これらの電動弁からの作動音の発生は極力減少することが望まれている。
【０００４】上記のような装置に用いられている電動弁は、例えば図２２に示すようなものが用いられ、弁本体６０には、その軸線方向直下に第１流路６１を接続する第１開口６２を設け、その近傍の側部に第２流路６２を接続する第２開口６４を設けるとともに、弁本体６０の上方から、第１開口６２と第２開口６４を接続するように弁室６５を形成している。弁本体６０の上部には、下蓋６６を下部に設けたケース６７を被せている。ケース６７の内部には、外周にマグネット６８、中心にピン７０を備えた樹脂製のロータ７１を設けており、ロータ７１は、その内部のピン７０と共に下方に延びて弁室６５内に挿入されている。ピン７０の下端にはニードル弁７２を設け、第１開口６２に進退自在に配置している。
【０００５】ニードル弁７２の上部外周は、弁室６５の内壁と回転自在に横合しており、下部ガイド部７９を構成している。ロータ７１の下方に延びる突出部７３の外周にはロータ雄ねじ部７４が形成され、ロータ雄ねじ部７４に対向する弁室内壁には雌ねじ部７５が形成され、両者は螺合している。それにより、ロータ７１が回転すると、雌ねじ部７５が固定されているので、これと蝶合するロータ７１は上下動を行い、ロータ７１と一体化したニードル弁７２が第１開口６２内を上下動し流量制御を行っている。
【０００６】ピン７０の上端部７６はロータ７１から突出し、ケース６７の上蓋部７７の内面側に対向している。ロータ７１の外周とマグネット６８の内周とは、上部において偏心している第１円筒部７８と、その下部において径の小さい第２円筒部８０で両者の面が対向しており、この部分で両者は回転不能に結合されている。
【０００７】マグネット６８の下端の一部は弁本体６０のロータ受け部８４の外周に延び、その一部は更に下方に延びて下方突出部８７を形成しており、この下方突出部８７は、弁本体６０に固定したしたストッパーピン８８に、図２に示すように当接可能となっている。また、マグネット６８の上端の一部は、上方に延びて上方突出部９０を形成しており、この上方突出部９０は、ケース６７の上蓋部内周に固定したストッパー部材９１における、外周下方に延びる上ストッパー９２に当接可能となっている。ケース６７の円筒状外周にはコイル９３が固定され、コネクター９４により外部と接続している。
【０００８】上記のように構成されたニードル弁による流量制御式の電動式コントロールバルブ９５においては、コイル９３への通電によるマグネット６８の回転によりロータ７１は回転し、ロータ７１の突出部７３に形成したロータ雄ねじ部７４と弁室の内壁に形成した雌ねじ部７５との螺合により、ロータ７１は回転しながら上下動し、それにより、ロータ７１に固定したピン７０に形成しているニードル弁７２は上下動し、第１開口６２の開口面積を変え、流量の制御を行っている。
【０００９】ロータ７１の回転は、ニードル弁７２が第１開口６２を全閉したときに、マグネット６８の下方突出部８７がストッパーピン８８に当接することにより、また全開したときには、マグネット６８の上方突出部９０がストッパー部材９１の上ストッパー９２に当接することにより、コイルへのパルス供給にかかわらず強制的にその回転が停止されるようになっている。
【００１０】上記のような冷凍サイクル等に用いる電動弁としては上記のような構造のものの他、各種の電動弁が使用されており、ロータの回転停止機構については、例えば特公平４−６８５１０号公報に示されるように、電動弁におけるケースの上蓋部の中央に心棒を垂下固定し、これに蝶旋状案内リングを巻き付け、この蝶旋状案内リングにスライダーを回動かつ上下動自在に係合させ、スライダーの外端にロータに立設した係止ロツドを係合させたものも広く用いられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の図２２に示す電動弁におけいて、弁を全開及び全閉状態で停止させるためには、上記のように、ロータの上方及び下方に突出部を設け、各々ロータのケースとしてのケースに固定したストッパーに当接させることによりロータの回転を停止させ、したがって、上下のストッパー部材を必要とするため、部品点数が増加し、組立工数も増加する欠点があった。また、上記のように、上蓋部に心棒を垂下し蝶旋状リングを巻き付け、ロータに立設した係止ロツドを係合させたものにおいては、更に多くの部品を必要とし、組立工数も増加する欠点があった。
【００１２】更に、弁体の開方向及び閉方向の停止作動を、ロータと共に回転する部材をストッパに当接させることにより行っていたので、ロータの停止位置と弁体の停止位置は両者が螺合するねじのバックラッシュ等により一致せず、必ずしも弁体の適切な停止状態とならないこともある。
【００１３】また、ロータの回転を停止するストッパを、ロータの軸線から半径方向に離れた位置に設け、これにロータと一体的に回転する係止部材を係止させて停止する構造としているため、係止部材がストッパに係止して停止しているときに、ロータの回転方向が逆転する反転パルスを生じた際には、ストッパがロータの軸線から半径方向にずれている距離分だけ、ストッパに接離する距離が大きくなるため係止部材が円周方向に大きく移動し、ストッパに当接する騒音が大きくなる欠点もあった。
【００１４】上記のような反転パルスについては、弁のイニシヤライズ時に弁体の全閉あるいは全開状態から更にロータに同方向のパルスを供給する必要があるとき、あるいは、通常作動時において弁の全開あるいは全閉後に更に同方向のパルスが供給される時には、一時的に反転パルスが生じるため、特に上記のようなストッパに当接する騒音が発生する。
【００１５】さらに、これらの回転停止機構に用いるストッパについては、寸法管理、耐久性について問題が生じ、このストッパ機構が電動弁の信頼性、製作性を低下させコスト高の原因にもなっている。
【００１６】また、上記電動弁においては、いずれも弁本体のロータ受け部に形成したねじとロータと一体に回転する部材に形成したねじとを螺合させ、ロータの回転運動を弁の直線運動に変換する構成とし、ロータ全体をこのねじ部分で軸支するようにしているため、ねじの噛み合いのバックラッシュ等により上下方向に振動を生じ、また、回転時に芯振れを生じるため、騒音を発生する原因となっている。
【００１７】なお、空調装置に使用する電動弁として、ロータの回転運動を弁体の直線運動に変換するに際して、ロータ側からの駆動軸と弁体とを分離し、両者をねじで螺合させると共に、ロータを上下動させないように支持し、且つ弁体を回転しないように上下動させるようにした電動弁も提案されている。しかしながら、この電動弁においても、弁体の全開、及び全閉時にロータの回転を停止するためのストツパを設ける点には変わりなく、部品点数の増加、組立工数の増加、耐久性等の点で問題を生じることには変わりなかった。
【００１８】したがって、本発明は、特別なストッパ機構を設けることなく弁体を所定の状態に停止させることができ、部品点数及び組立工数を削減すると共に、振動を減少させ、騒音の発生を防止するようにした電動弁を提供することを目的とする。さらに、板ばねを軸受と弁体との間に設けて軸受にニ−ドル弁が当たる時の衝撃音を除去できるようにした電動弁を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、ロータに固定され雄ねじを備えたシャフトと、一端部にニードル弁を備え、他端部に前記雄ねじに蝶合する雌ねじを形成し、ニードル弁と雌ねじとを連結する連結部を備えた弁体と、弁体の回転を止め軸線方向に往復動可能にガイドするガイド部を備えた弁本体とを備え、シャフトの上端部をケースの頂壁側に設けた支持部により、下端部を弁本体に固定された軸受部材により回転自在に支持することにより電動弁を構成したものである。
【００２０】また、ロータに固定され雄ねじを備えたシャフトと、一端部にニードル弁を備え、他端部に前記雄ねじに蝶合する雌ねじを形成し、ニードル弁と雌ねじとを連結する連結部を備えた弁体と、弁座を備えるとともに、弁体の回転を止め、軸線方向に往復動可能にガイドするガイド部を備えた弁本体とを備え、シャフトの上端部をケースの頂壁側に設けた支持部により、下端部を弁本体に固定された軸受部材により回転自在に支持することにより電動弁を構成したものである。さらに、雌ねじを合成樹脂製としたものである。更に、弁体の連結部は相対向する２本の棒状体からなり、前記軸受部材は前記２本の棒状体を摺動自在に案内するガイド部を備え、該ガイド部で弁体の回転を止めたものであり、また、前記軸受部材には、弁本体に係合する回り止め用の突起を形成したものであり、また、前記軸受部材には、シャフトの下端部を嵌合しスラストを受ける支持凹部を備えたものであり、また、前記軸受部材には、シャフトの下端部を嵌合する貫通孔を備え、軸受部材の両面に突出するスラスト受け部を備えた弾性部材からなる軸受ブッシュを設けたものであり、また、前記軸受部材を、合成樹脂で平板状に形成し、中心にシャフトの下端部を受ける穴を形成してたものであり、また、前記軸受部材には、シャフトの下端部を上方に付勢するばねを設けたものである。
【００２１】また、前記弁体には、外周に形成した凹部に低摩擦係数の材質からなる摺動部材を設けたものであり、また、シャフトの一端部を、ケースの頂壁部に形成した凹部に直接嵌合したものであり、また、シャフトの一端部を、ケースの頂壁部に形成した凹部に嵌合する突起を備えた軸支部材により回転自在に支持したものであり、また、軸支部材とロータの上部との間にロータ押下スプリングを縮設したものであり、また、弁体と弁本体との間に、弁体を下方に押し下げる弁体押下スプリングを縮設したものであり、また、弁体と弁本体との間に弁体を上方に押し上げる弁体押上スプリングを縮設したものであり、また、雌ねじ部材を弁体と別部材により成型し、一体化したものであり、また、ニードル弁を弁体と別部材により成型し、一体化したものであり、また、上端部に抜け止め部材、中間部にスプリング受を各々設けたニードル弁を、弁体の下端に摺動自在に設け、前記スプリング受と弁体下端面との間にスプリングを縮設したものであり、また、弁体全閉時に、弁体の連結部上端段部が軸受部材の平面部と当接することによりロータの回転を停止させたものである。さらに、前記雌ねじを予め樹脂成形しておき、これをインサ−ト部品として前記弁体を同一材料で成形し、また、前記軸受部材を焼結金属で形成したものである。さらにまた、前記の軸受部材とニ−ドル弁との間に、イニシャライズ時に前記弁体を下方に押しつけるばね特性を有する板体を取り付けたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は本発明の電動弁の実施例を示し、弁本体１に設けた一次口２と二次口３との間には弁室４を形成し、下端にニードル弁５を形成した弁体６を弁室４内で図中上下動自在に配置している。弁体６は弁本体１の上方に延びる弁体支持部７で上下動自在に支持され、弁体支持部７の上端部には軸受板８を載置している。
【００２３】軸受板８は、図３（ａ）に平面図を示すように、両側にガイド凹部１０を形成しており、外周縁部１１は弁体支持部７の上端部に形成した円環状の段部１２に圧入、またはかしめにより固定され、中心部には支持凹部１３を設けている。
【００２４】軸受板８としては、例えば図３（ｂ）に示すように、その外周縁部１１から突出する係止突起１９を設け、この係止突起１９を弁体支持部７の上端外周に形成した係止用凹部に係合させることによって位置決めすることもできる。
【００２５】軸受板８の上記各ガイド凹部１０には、弁体６の左右２本の連結部１４が摺動自在に嵌合している。連結部１４の上方には雌ねじ形成部１５を備え、その中心に雌ねじ１６を形成し、マグネットからなるロータ１７を固定したシャフト１８の雄ねじ２０と螺合している。また、弁体６の下端に形成したニードル弁５は弁座９に対して進退自在に配置されている。
【００２６】弁本体１の上部には下蓋２１をろう付けして固定し、この下蓋２１で下方が閉塞されるように、また、内部にロータ１７が近接して回転するように、ケース２２を下蓋２１に対して溶接等で気密に接合し固定している。このケース２２の外周には、コイルを巻回したステータ２３を固定している。ケース２２の頂壁部２４の中心には、外側に突出することにより内部に対して凹部２５を形成し、この凹部２５にシャフト１８の上端部２６を嵌合し、また、シャフト１８の下端部２７は前記軸受板８の支持凹部１３に嵌合している。それにより、ロータ１７を固定したシャフト１８の上下端が凹部で支持され、ロータ１７全体が大きく上下動することなく回転可能に支持されている。
【００２７】上記軸受板８を弁本体１の弁体支持部７の上端部に固定するに際しては、最初図４（ａ）に示すように、軸受板８を垂直に立て、これを弁体６の連結部１４間に形成された空間に挿入し、次いで図４（ｂ）に示すように、軸受板８を水平に回転させ、軸受板８の両側のガイド凹部１０に両連結部１４を位置させる。このようにして組立てた弁体６と軸受板８とを、弁本体１の弁体支持部７の上方から挿入し、軸受板８の外周縁部１１を弁体支持部７の上端部の段部１２に圧入等により組み付ける。
【００２８】上記のように構成した電動弁において、図１に示すニードル弁５が弁座９に当接している弁閉鎖状態から、コイルに対し弁開方向のパルスを供給すると、そのパルス数に応じてロータ１７が回転し、ロータ１７と一体化したシャフト１８が上下両端を凹部で支持されて回転する。弁体６は、連結部１４が軸受板８の両側のガイド凹部１０に嵌合して回り止めがなされているので、回転することなく、シャフト１８に形成した雄ねじ２０と螺合する雌ねじ１６の螺合により上方に移動し、ニードル弁５は弁座９から離れて弁の開放を行う。
【００２９】更にコイルに対して開弁方向のパルスを供給すると、弁体６は上昇を続け、図２に示されるように、弁体６における連結部１４が上方に立ち上がる部分の中央部に形成される端面３０が、軸受板８の裏面中央に設けた突起３１の下端と当接する。このときの雄ねじ２０と雌ねじ１６との螺合の状態は、図５の模式図において弁全開状態を示す図５（ａ）のように、雌ねじ１６が雄ねじ２０の上に乗っている状態で更に雄ねじが図中時計方向にＲの力で回転しようとすると、シャフト１８の下端部２７と弁体６の端面３０とによって軸受板８の突起３１を両側から挟み込むこととなり、その際には図５（ａ）に示す力のバランスにより、上記回転力Ｒによってシャフトの下方へのスラスト力Ｔと、このスラスト力に対向する弁体の上方への力Ｆが生じ、両者で軸受板を挟み込むこととなる。この力によるシャフト１８の下端部２７と軸受板８との摩擦力によってロータへの弁開方向のパルスの供給にかかわらず、ロータ１７の回転は停止する。
【００３０】このように、弁体の開放は、特別のストッパ部材を設けることなく停止させることができる。この全開位置は弁体にとって正確な位置であるので、本発明においては、この位置を弁の調整時における基準位置としてのイニシヤライズ位置としている。このイニシヤライズ時において、上記弁の全開時から更に開方向のパルスを供給するとき、一時的に反転パルスが発生し、ロータが逆転しようとするが、上記のように雄ねじ２０と雌ねじ１６とが強い力で圧接しているので、両者間に強い摩擦力が生じ、反転時の力を弱めるため、騒音の発生を減少させることができる。
【００３１】このような弁のイニシヤライズ位置である全開状態からコイルに対して弁閉方向のパルスを供給すると、ロータは、図５（ｂ）に示すように反時計方向に回転し、弁体は、前記のように回り止めがなされているので、回転することなく降下し、ニードル弁５が弁座９の開口面積を減少させ、弁閉作動を行う。なお、図５（ｂ）〜（ｅ）中のロータの回転方向は、閉弁方向の回転を示している。このときのシャフト１８の雄ねじ２０と弁体６の雌ねじ１６との関係は、図５（ｂ）に示すように、弁体６の自重により雌ねじ１６が雄ねじ２０に吊り下げられている状態となっており、この状態で降下する。更にコイルに対して弁閉方向のパルス供給すると、弁体２は降下を続け、図１に示されるように、ニードル弁５が弁座９に当接して停止する。このとき弁体６が回転することなく降下しているので、ニードル弁５も回転することなく弁座９に当接することができ、従来の弁体が回転しつつ降下する電動弁のように、弁座に対してニードル弁が捩り込まれることがないので、弁座を摩乾させることがない。
【００３２】上記のような弁体６の全閉状態の最初は、図６（ｃ）の模式図に示すように、雌ねじ１６が雄ねじ２０に吊り下げられている状態で、ニードル弁５が弁座９に当接することとなるが、更にロータ１７に弁閉方向のパルスを供給すると、弁体６はそれ以上降下することがないのに対して、ロータ１７が図中反時計方向に回転するので、両ねじ間のバックラッシュ分、ロータが反時計方向に自由に回転する。この途中の状態においては、図５（ｄ）に示すように、両ねじが一端離れることとなるが、この期間はねじのバックラッシュ分のわずかの時間であり、また弁の自重により弁を閉じているので、弁閉作用には大きな影響を及ぼすことはない。
【００３３】上記のように両ねじのバックラッシュ分だけロータが回転すると、図５（ｅ）に示すように、シャフト１８の回転力Ｒ’によって、弁体６を弁座９に押しつける力Ｆ，と、この力に対向する力としてのシャフト１８を上方へ押し上げるスラスト力Ｔ’を生じ、シャフト１８の上端部２６を支持するケース２２の頂壁部２４と、ニードル弁５が当接する弁座９間で、シャフト１８と弁体６が突っ張る状態となり、ニードル弁５は弁座９に押しつけられて確実な閉弁作用を行うことができる。また、このとき、ニードル弁５は、弁座９に対して回転することなく押しつけられるので、弁座９と擦り合わされることがなく、弁座９やニードル弁５の磨耗を防止することができる。このように、ニードル弁５を弁座９に押しつける力にょって発生する両ねじ間の摩擦力により、ロータ１７に弁閉方向のパルスを供給しても、ロータ１７は回転することがなく、ロータ１７のストッパの作用を行うことができる。
【００３４】なお、上記のような弁の全閉位置を、この電動弁のイニシヤライズ位置とすることもできるが、この全閉位置においては、弁体とシャフトが一体化して弁座とケースに突っ張る状態となっているので、ケースの精度、及び変形等により、必ずしも正確な位置とならないことが予想されるので、前記のように、弁の全開時をイニシヤライズ位置とすることが好ましい。
【００３５】このように、上記電動弁においては、従来のようなストッパ部材を設けることなく、弁の全開及び全開位置でロータの回転を停止させることができ、その際、ニードル弁が弁座に対して回転することなく圧接するので、弁の全閉時においてニードル弁が弁座に食い込むことなくロータの停止作動を行うことができる。また、上記ロータの俸止作動は、ロータ及び弁体の軸線位置で行っているため、弁のイニシヤライズ時等において、弁の全開後あるいは全閉後に同方向の駆動パルスが供給されることにより、ロータが一時的に反転することがあっても、従来のような騒音をほとんど発生することがなくなる。また、この実施例の電動弁においては、シャフト１８の上下端を軸支しているので、両軸支部間の長さの精度を適切に設定することにより、上記ロータの反転時においてロータが上下動しようとする動きを制止することができ、この点でも騒音の発生を防止することができる。
【００３６】なお、上記電動弁において、弁の全開時及び全閉時に雄ねじと雌ねじ間に大きな軸線方向の力が発生し、それにより、蝶合部分に大きな摩擦力が発生することとなるため、この状態からロータを逆回転して弁の閉鎖あるいは開放作動を行なうとき、この摩擦力によってロータが回転できない事態が発生することも考えれるが、その際には、シャフトの雄ねじ及び弁体の雌ねじとして多条ねじを用いることにより解消することができる。また、上記構成の電動弁において、雄ねじ２０と雌ねじ１６とのねじピッチをわずかに変え、ニードル弁が着座した後、ロータが所定回転を行ったときに両者のピッチ差により回転が停止し、逆に弁の全開後に、ロータが所定回転を行ったときにも、両者のピッチ差によりその回転を停止させるようなストッパ機構とすることもできる。
【００３７】本発明の電動弁においては、上記実施例の他、図６及びその軸受板部分の一部拡大図としての図７に示すように構成することもできる。即ち、軸受板８の中心に穴を形成し、その穴にゴム、あるいは弾性合成樹脂製の軸受ブッシュ３２を嵌合したものであり、軸受ブッシュ３２の上部フランジ３３は上部スラスト受部として機能し、下部フランジ３４は下部スラスト受部として機能する。また、軸受ブッシュ３２には中心に貫通孔３５を形成しており、この貫通孔３５に上方からシャフト１８の下端部２７を回転自在で且つ上下動自在に嵌合し、この部分はラジアル軸受部として機能している。なお、図７（ａ）は弁の全開時、図７（ｂ）は通常作動時、（ｃ）は弁の全閉時の状態を示している。
【００３８】このように構成することにより、上記実施例と同様に、弁の全開時において弁体６の端面３０が軸受板８に接近するとき、図７（ａ）に示すように、その端面３０は、軸受ブッシュ３２の下部フランジ３４の下面に当接することとなる。また、このときシャフト１８の下端の段部３６が、軸受ブッシュ３２の上部フランジ３３の上面に当接する。その結果、弁体６の端面３０とシャフト１８の下端とで軸受を挟み込む際に、両者間に弾性材からなる軸受ブッシュ３２を介在することとなるので、イニシヤライズを行うときに発生する反転パルス等によって生じる、この部分での騒音の発生を低減することができる。
【００３９】上記実施例の電動弁においては、シャフト１８の下端部分は、段部３６が軸受ブッシュ３２の上部フランジ３３の上面に当接することにより支持されているので、弁体の通常作動時には、図７（ｂ）の状態でロータ等の荷重をこのスラスト受部で支持することとなる。また、弁体の全閉時には、図６に示すように、また図７（ｃ）に部分拡大図を示すように、ニードル弁５が弁座９に当接した後、更にロータが同方向に回転すると、その後はシャフト側が上昇する結果、シャフト１８段部３６は軸受ブッシュ３２から離れ、前記図５（ｅ）と同様の作用によりロータの回転が停止する。
【００４０】なお、上記実施例の電動弁においては、前記図１及び図２に示す実施例の電動弁における弁室４を別設することなく、弁体が、上下に摺動する室の下部を一次口２と二次口３の連通部としており、二次口３を弁本体１の弁体摺動側壁部に形成している。このように構成することにより、電動弁の高さを低くすることができ、電動弁全体を小型化することができる。
【００４１】本発明の電動弁として、更に図８及びその軸受板部分の一部拡大図としての図９に示すように構成することもできる。即ち、上記図６及び図７に示す電動弁において、軸受ブッシュ３２の上部フランジ３３の上面と、シャフト１８の下端の段部３６との間に、中心にシャフト１８の下端部２７が貫通する通孔を備えた皿形板ばね３７を縮設し、常時シャフト１８を押し上げる方向の力を付与したものである。
【００４２】このような皿形板ばね３７を設けることにより、特に図８及び図９（ｂ）に示すような弁の全閉時に、シャフト１８を常時上方に押し上げる力を与え、シャフト１８に対して摩擦抵抗を付与しているので、弁の全開後更に弁閉方向のパルスをコイルに供給することによって生じる反転パルスによって、ロータが一時逆回転しようとするとき、この摩擦力によって逆回転に対する負荷を与えることにより、騒音の発生を低減することができる。
【００４３】上記のような皿形板ばね３７を用いる際は、皿形板ばね３７のばね荷重を小さく設定し、弁の通常の作動時にはロータ等の自重によりほとんど押し潰されている状態で作動するようにすることができ、また、必要に応じてこのばね荷重を幾分大きく設定し、通常作動時には幾分シャフト１８を上昇させ、シャフト１８の上下動を防止するように構成することも可能である。
【００４４】また、上記のような皿形板ばね３７を用いた際の弁の全開時には、前記図６に示す電動弁と同様に、弁体の端面３０とシャフト１８の下端部分によって軸受板８の軸受ブッシュ３２を両側から挟むように作動するが、上記のような皿形板ばね３７を用いた場合には、図９（ａ）に示すように皿形板ばね３７は平板状に押し潰され、これを介在した状態で軸受ブッシュ３２を両側から挟むこととなる。したがって、単に弾性体の軸受ブッシュ３２を介在させた前記図７（ａ）に示すものよりも緩衝性が向上し、弁全開時のイニシヤライズ時等に生じる反転作動時の衝撃をより良く緩衝することができ、騒音防止効果が向上する。
【００４５】なお、上記のようにシャフトを常時上方に付勢するばねとしては、前記のような皿形板ばねの他、ワッシヤ型板ばねを用いることもでき、また、このような板ばねの外周及び内周から交互に切り込みを入れて任意のばね荷重に設定した切り込み入り板ばねを用いることもできる。更に、このような板ばねを前記のように軸受ブッシュに対して付与するほか、図１に示されるような軸受ブッシュを用いない軸受板に対して用いることもできる。
【００４６】図１０に示す実施例の電動弁においては、前記各実施例等に示す電動弁の弁体６の側壁に溝３８を設け、その中に摩擦抵抗の少ない摺動部材４０を組み込んでいる。この電動弁においては、弁体６が弁本体１内部の摺動案内面４１に確実に案内されて摺動させることができるので、弁の作動時における弁体６の横方向のふらつきを防止することができ、弁体６が弁本体１の摺動案内面４１と衝突、あるいは摺動する際の騒音の発生を低減することができる。
【００４７】図１１に示す実施例の電動弁においては、シャフト１８の下端部２７は、軸受板８に設けた軸受ブッシュ３２の貫通孔３５に嵌合して支持している点は、図６に示す実施例の電動弁と同様であるが、シャフト１８の上端部２６は、軸支部材４３によって支持し、ロータ１７及びシャフト１８を押し下げるロータ押下スプリング４４を設けている点で異なっている。即ち、軸支部材４３は上端部に嵌合突起４５を備え、ケース２２の頂壁部２４の凹部２５に嵌合し、中心部に設けた軸支孔４６にシャフト１８の上端部２６を嵌合させ、外周に設けたスプリング受部４７とロータ１７の上面４８との間にロータ押下スプリング４４を縮設している。
【００４８】上記のように構成した電動弁においては、電動弁の作動状態と、弁を流れる流体の流量の関係を示す図１２における、（ａ）〜（ｅ）の電動弁の作動図に示されるように、基本的には前記図５に示す電動弁の作動と同様の作動を行う。なお図１２（ａ）〜（ｅ）において、前記図５（ａ）〜（ｅ）と同じ符号及び矢印は同一の意味で使用されている。特にこの電動弁においては、図１２（ｃ）に示すような弁の全閉時において、ニードル弁５の全閉後に更に閉弁方向のパルスを供給してニードル弁５を弁座９に押圧するとき、ロータ１７がその反力で上昇し、図１２（ｄ）の状態を経て、図１１及びその略図としての図１２（ｅ）に示すように、ロータ１７の肩部５０が軸支部材４３の下端面５１に当接する。この時、軸支部材４３はロータ押下スプリング４４によって上方に付勢されており、それにより軸支部材４３の嵌合突起４５が、頂壁部２４の凹部２５に嵌合して当接しているので、ロータ１７の上昇は停止すると共に、その押圧力による摩擦によってロータの回転は停止する。
【００４９】その後も更に閉弁方向のパルスが供給され続けるとき、前記のようにロータ１７は一時的に反転作動を行う。この時、シャフト１８の雄ねじ２０は、ニードル弁５が弁座９に当接して、降下が押さえられている弁体６の雌ねじ１６に螺合しているので、シャフト１８は一時的に降下する。このとき雄ねじ２０は雌ねじ１６から離れようとするが、本実施例においてはシャフト１８がロータ押下スプリング４４によって下方に付勢されているので、雄ねじ２０の下面が雌ねじ１６の上面に押さえムけられて離れることがなく、したがって両者が接離することによる騒音の発生を防止することができる。
【００５０】また、前記のようにロータ１７の上下動が生じる際、雄ねじ２０と雌ねじ１６は、ロータ押下スプリング４４により常時密着して且つ下方に付勢されているので、弁体６がロータ押下スプリング４４によって常に下方に付勢され、それにより、ニードル弁５は弁座９から離れることはなく、上記のようなロータ１７の反転作動においても流体の漏れを生じることがない。
【００５１】図１２（ｈ）は、上記実施例の電動弁において、コイルに供給するパルスに対して、ロータの動きとニードル弁５の動き及び流量の変化を示すグラフである。この図１２において、図（ａ）はパルス数ｓからパルス数ｔ、図（ｂ）はパルス数ｑからパルス数ｓ、図（ｃ）はパルス数ｑ、図（ｄ）はパルス数ｑからパルス数ｐ、図（ｅ）はパルス数０の状態であり、更に、パルス数ｒはニードル弁５の先端が弁座９から抜け出た状態、パルス数ｕはパルス数０からマイナス方向のパルスが供給されたときの状態を各々示している。
【００５２】この図から明らかなように、パルス数ｑからニードル弁５は上昇を開始して弁を開き始め、図（ｆ）中一点鎖線で示すニードルの上昇と共に同図中実線で示すように、流量も比例して増大する。電動弁の通常の作動はこの部分で行われる。ニードル弁５の先端が弁座９から離れるパルス数ｒ以降は、同じニードルの上昇作動でもより多くの流体が流れるようになる。パルス数ｓにおいて、図（ａ）のように、軸受ブッシュ３２をシャフト１８の下端と弁体６の端面３０とで挟み込むことによってニードルの上昇は停止する。これ以降更にパルス数ｔまで余分のパルスを供給し、より強固な挟み込み状態にし、コイルへの通電を停止する。
【００５３】本発明においては、この弁の全開時を弁のイニシヤライズ位置としており、したがってイニシヤライズ時には、この状態から更に開弁方向のパルスが供給される。そのときには、前記のようにロータ１７が反転するが、ロータ１７は、ロータ押下スプリング４４によって、下方の軸受ブッシュ３２側に付勢されているので、上下動することはなく、回転方向のみの動きをなし、供給されるパルスの方向によりロータが回転方向の往復運動のみを行う。なお、このとき、雄ねじ２０と雌ねじ１６の螺合によって、前記ロータ１７の回転方向の往復運動により弁体６が上下動するが、弁全開点の数パルス前に、全開流量を流すように設定しておくことにより、弁体の上下動にかかわらず、流量が変化しないように設定することができる。上記パルス数ｑからパルス数ｔまでの作動中、ロータは、常時ロータ押下スプリング４４によって下方に押しつけられているので、図（ｆ）中破線で示すように最も下方の位置から動くことはない。
【００５４】一方、上記弁の全開状態からの弁閉方向の作動に際しては、上記と逆に作動し、パルス数ｑの位置に至る。その後、更に閉弁方向のパルスを供給すると、図（ｄ）のように雄ねじ２０の上面から雌ねじ１６の下面が離れ、図（ｅ）に示すように雄ねじ２０の下面が雌ねじ１６の上面に接触する。この状態は図（ｆ）においてパルス数ｐの状態であり、ねじのバックラッシュ分のわずかなパルス数である。この間ロータ１７は、ロータ押下スプリング４４に付勢されて移動することはなく、ニードルも移動しない。
【００５５】更に弁閉方向のパルスが供給されると、前記のようにシャフトが上昇し、図（ｆ）中、破線で示されるようにロータ１７が上昇する。その後、パルス数０を通り更にマイナスのパルス数であるパルス数ｕにおいて、図（ｅ）に示すようにロータ１７の肩部５０が軸支部材４３の下端面５１に当接することによりロータの上昇は停止する。この間、ニードル弁５は弁座９に押しつけられているので図（ｆ）の実線で示しているように移動することはない。なお、この状態から更に弁閉鎖方向のパルスが供給される時には、ロータが反転する作動を行い、前記のようにシャフト１８が降下し、雄ねじ２０は雌ねじ１６から離れようとするが、シャフト１８がロータ押下スプリング４４によって下方に付勢されているので、雄ねじ２０の下面が、雌ねじ１６の上面に押さえつけられて離れることがなく、騒音の発生を防止している。また、弁体６がロータ押下スプリング４４によって常に下方に付勢されることとなるので、ニードル弁５は弁座９から離れることはなく、流体の漏れを生じることがない。
【００５６】なお、上記実施例において、弁のイニシヤライズは弁の全開状態において行うようにしているが、図１２（ｅ）に示す弁の全開状態で行うことも可能である。そのときには、閉弁方向のパルスの供給によって、前記のようにロータが反転作動を行う際、ロータ押下スプリング４４によって雄ねじ２０が雌ねじ１６に対して押しつけられ圧接しているので、両者が接離作動を行うことなく、したがってイニシヤライズ時の騒音の発生が減少する。
【００５７】しかしながら、このように弁の全閉時にイニシヤライズを行うようにするときには、ニードル弁が弁座に圧接している点から、ケースの頂壁までの弁本体１、ニードル弁５、連結部１４、シャフト１８、軸支部材４３、ケース２２の各部品の誤差が集積されて弁の開放位置が決まるので、精度の高いものとすることは困難であり、また、弁本体１やケース２２に対して、互いに引き離す方向に大きな力が作用し、歪みを発生することもありうるので、その点では前記のような弁の全開時に、軸受ブッシュ３２を挟み込む状態でイニシヤライズを行う方が好ましい。
【００５８】なお、弁の全開状態でイニシヤライズを行う際には、上記のように弁の全閉状態でイニシヤライズを行うときよりも精度が向上する反面、ロータの反転作動時に、雄ねじ２０と雌ねじ１６が離れて再び当接する作動を繰り返して、騒音を発生することも考えられるので、図１３に示すように、弁体６の下部外周にフランジ５３を設け、このフランジ５３と弁本体１の軸受板支持部５４との間に弁体押下スプリング５５を縮設することが好ましい。このような弁体押下スプリング５５を設けることにより、上記のように、雄ねじ２０と雌ねじ１６が離れようとするとき、雌ねじ１６を雄ねじ２０に対して常時圧接させておくことができ、上記騒音を防止することができる。
【００５９】上記の作用を行う弁体押し下げスプリングとしては、前記図１３に示すものの他、図１４に示すように、弁体６の底壁にスプリング収納凹部５６を形成し、このスプリング収納凹部５６の底面と軸受板８の下面との間に弁体押下スプリング５５を縮設して配置してもよい。
【００６０】上記電動弁においては、弁の全閉時のロータ１７の上昇を、ロータ１７の肩部５０が、軸支部材４３の下端面５１に当接することにより停止させた例を示したが、そのほか、図１５に示すように、軸支部材４３の中心部に設けた軸支孔４６の端部５２にシャフト１８の上端部２６が突き当たることにより停止させることもできる。
【００６１】図１６には本発明の電動弁の更に他の実施例を示している。この電動弁においては、シャフト１８の下端部２７を図１の電動弁と同様に、軸受板８の支持凹部１３に嵌合して支持すると共に、上端部２６は図１１の電動弁と同様に軸支部材４３を用いている。即ち、軸支部材４３は上端部に嵌合突起４５を備え、ケース２２の項壁部２４の凹部２５に嵌合し、中心部に設けた軸支孔４６にシャフト１８の上端部２６を嵌合させ、外周に設けたスプリング受部４７とロータ１７の上面４８との間にロータ押下スプリング４４を縮設している。更に、弁体６の上端部にフランジ３９を設け、軸受板８の上面との間に弁体押上スプリング５８を縮設している。
【００６２】このようなスプリングを配置した電動弁においては、ロータ押下スプリング４４によって、常時ロータ１７を軸受板８側に押しつけ、ロータの縦方向及び横方向の動きを止め、ロータ１７の振動を押さえて作動を安定させることができる。また、弁の閉鎖時に、更に閉方向のパルスを供給することにより反転パルスを生じ、イニシヤライズ時と同様にロータ１７が一時反転するとき、ロータ１７が上下動してニードル弁５も上下動しようとする時、このロータ押下スプリング４４によって、ニードル弁５を弁座９に押しつける作用をなし、流体の滴れを防止することができる。
【００６３】一方、弁体押上スプリング５８は、上記のようにロータ押下スプリング４４によって、作動の安定した雄ねじ２０に対して、雌ねじ１６を押し付ける作用をなし、ニードル弁５の作動を安定させ、騒音の発生も防止することができる。なおロータ押下スプリング４４は、弁体押上スプリング５８よりもばね荷重の大きなものを用い、シャフトの下端部２７が、軸受板８から離れることがないようにする。また、弁体押上スプリング５８は充分にばね荷重の小さなものを用い、弁体６の降下時に大きな負荷とならないように設定される。
【００６４】図１６の電動弁においては、弁体６の雌ねじ１６を雌ねじ部材４９として別部材で形成しており、また、ニードル弁５も弁体６とは別部材で形成しており、したがって、弁体６は、下方のニードル弁５と上方の雌ねじ部材４９とを連結部材１４で連結した構成をなしている。このように雌ねじ部材４９及びニードル弁５を別部材で形成することにより、これらの部分において要求される特性に応じて各種の金属を用い精度良く加工することができ、また大きな力のかかる部分を耐久性の高い部材で形成することができる。
【００６５】上記雌ねじ部材４９及びニードル弁５を別部材で成形した後は、連結部１４に対して圧入により固定することができ、また弁体６を樹脂で成型するときには、インサート成型により、これらを一体化することができる。また、これらの部材を低摩擦係数の樹脂によって成形し、これをインサート成型等で一体化することもできる。
【００６６】上記実施例において、ケース２２の頂壁部２４に凹部を形成することにより、シャフトの上端部、あるいは軸支部材４３の上端部を支持する例を示したが、例えば、図１７に示すように、端部支持部材を設けることのできる。即ち図１７（ａ）に示す端部支持部材１００は、上方に突出する突出部１０１と、下方において外周方向に広がるフランジ部１０２と、下方に開口する凹絶部１０３とを備えており、突出部１０１を項壁部２４に形成した穴１０４に内側から嵌合し、フランジ部１０２を頂壁部２４の内面に当接させた状態で頂壁部２４の穴１０４の周囲と端部支持部材１００の突出部１０１の外周部分をろう付け１０５等により固定したものである。また、図１７（ｂ）に示す端部支持部材１０６は、中心に通孔１０７を形成した短円筒状の部材からなり、これを頂壁部２４の内面に当接させ、頂壁部２４の外側からスポット溶接１０８等により固定したものである。
【００６７】また、上記実施例においては、軸受板として、図３に示すように、両側にガイド凹部１０を設け、弁体の連結部に嵌合させた例を示したが、例えば図１８に示すように、このガイド凹部１０の代わりに両側を単に平坦部１１０とすることによっても、弁体の回り止め、及び連結部の摺動案内作用について前記実施例と同様の作用をなすことができる。なお、この実施例の軸受板には、金属製で中心部に弾性体からなる軸受ブッシュ１１１を設けている。このように両側を平坦部１１０とすることにより、軸受板の組立時に図４に示すような軸受板の回転を行う必要がなくなる。
【００６８】更に、図１９に示すように、前記図１８の軸受板と同様に、両側を平坦部１１０とし、全体を十分強度のある合成樹脂により平板状に形成し、中心にシャフトの下端部を受ける穴１１２を形成したものを用いることもできる。このように形成することにより、軸受ブッシュを用いる必要がなく、部品点数の減少及び組立工数の減少により安価なものとすることができると共に、弁体の連結部の摺動案内部分を合成樹脂とすることにより、摺動時の擬音の発生を防止することができる。
【００６９】本発明においては、例えば、図２０及び図２１に示すような電動弁とすることができる。この電動弁においては、弁体６の下端に設けるニードル弁１１３を弁体６と別体に成形し、且つ弁体６の下端部１１４の貫通口１１５内に摺動自在に嵌合している。更に、このニードル弁１１３の上端部には抜け止め部材１１５を設け、また、中間部にはスプリング受１１６を形成しており、組立時には、このスプリング受１１６と弁体６の下端部１１４の端面１１７との間にスプリング１１８を縮設している。このスプリング１１８により、ニードル弁１１３は常時下方に付勢され、弁の解放状態においては、抜け止め部材１１５が弁体６の端面３０に当接している。
【００７０】この電動弁の弁閉時には、図２１に示すように、ニードル弁１１３が弁座９に当接し、更にロータが回転して弁体６が降下するとき、スプリング１１８を圧縮しながら降下するため、ロータの回転力はニードル弁１１３と弁座９との接触部には及ぼされることはなく、ニードル弁１１３が、弁座に食いつくことを防止することができる。そのため、これらの接触部の磨耗を防止することができ、また、この状態からの弁の解放作動を円滑に行うことができる。
【００７１】上記実施例の電動弁においては、軸受板として、前記図１９に示す平坦な軸受板１２０を採用しており、上記弁の全開時においては、図２１に示すように、弁体６の連結部の上端に形成した段部１２１がこの軸受板１２０の上面１２２に当接することにより停止する。また、弁の全開時においては図２０に示すように、ニードル弁１１３の上端部１２３が、軸受板１２０の下面１２４に当接することにより停止する。
【００７２】このように、弁の全閉及び全開時のストッパ作用は、両方とも互いに平坦面同士が接触することにより行われ、特に、弁の全閉時において、前記各実施例においては、ニードル弁の外周テーパ部と弁座の円周部とが接触するので、ロータの閉弁力により、互いに突っ張り合った状態となり、その反発力によって、軸の傾きを起こすことが考えられるが、上記のように構成することにより、このような軸の傾きを防止することができ、雌ねじと雄ねじを常に同軸に保つことができるため、ねじ部分でのロックの発生を防止することができる。
【００７３】なお、上記実施例においては、弁体の回転を止めながら上下動を行わせる部材として、両側にガイド凹部を設けた軸受板を用いているが、例えば弁体からピンを突出させて、このピンを上下動可能に案内するガイド部を弁本体に形成するもの、あるいは、弁体に設けた軸線方向の溝に弁本体からの突出部を係合させるもの等、従来から種々の分野で用いられている、ロータの回転を軸線方向の往復運動に変換するための種々の手段を採用することができる。
【００７４】さらに、図２３に示す他の実施例について説明する。この実施例は、二段式電動膨張弁を対象としており、ロ−タ１７に固定されるシャフト１８と、このシャフト１８に形成された雄ネジ１６と、一端部にニードル弁５を備え、他端部に雄ネジ１６に螺合する雌ネジ２０が形成された弁体６とこの弁体６にストッパー１５１を介して上下方向に移動可能に取り付けられるとともにニードル弁５が当接可能な第１弁座１５２を備えた主弁１５０と、主弁１５０が当接可能な第２弁座１５３を設けられるとともに弁体６の回転を止めながら弁体６をその軸線方向に往復動可能に案内するガイド部１５４を備えた弁本体１とを備え、シャフト１８が、ロータ１７を覆うケ−ス２２の頂壁側に形成された凹部２５により、その上端部を回転可能に支持されるとともに弁本体１に固定された軸受８によりその下点部を回転可能に支持されるて構成されている。この実施例のものでも、図１１のものと同じロータ押下げスプリング４４が設けられていて、このロータ押下げスプリング４４により、[００４７]に記載の作用と同様の作用が行われる。
【００７５】このような、ニードル弁５の弁座１５２が設けられた主弁１５０を備えた形式の二段式電動膨張弁においても、前記の各実施例と同様の作用効果が得られことはいうまでもない。
【００７６】以上詳述したように、前記の各実施例は、弁が軸受けに当たると、イニシャライジング時に騒音が発生するのを、スプリングを設けてモ−タが上下動するときの衝撃音を緩和するようにしている。
【００７７】次に述べる実施例（以下、第２実施例という）は、板ばねを設けて軸受けにニードル弁が当たるときの衝撃音を除去しようとするものである。以下、図２４〜２８により、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施例のものでは、図２４、図２５および軸受け部分を拡大して示す図２６に示すように、軸受け２１３とニードル弁２０５との間に、イニシャライズ時にニードル弁２０５を下方向に押しつける板ばね２００が取り付けられている。なお、図２４〜２８において、図１と同じ部材には、図１の符号の頭に２００を付して両者間の関係を明瞭にするとともに、図１と同じ部材については説明を簡略化することがある。
【００７８】板ばね２００は、図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、立ち上がり部２００ａをそなえるとともに、この立ち上がり部２００ａで軸受け２１３に固定される。すなはち、軸受け２１３には大きなＤカットを２面と小さなＤカット２面をもっており、小さなＤカットには凹部２１３ａが形成されている。そして、板ばね２００の立ち上がり部２００ａがこの凹部２１３ａにカシメられて軸受け２１３に一体的に固着される構成になっている。図２６（ｃ）に示すように、軸受け２１３に板ばね２００を抱きつかせた状態の組立品２００Ａを弁本体２０１の挿入し、その後、弁本体２０１の上端部２０１ａの全周をカシメて軸受け２１３とニードル弁２０５とが一体化される。図２７はこのカシメ手順を示している。
【００７９】板ばね２００は、その本体部２００ｂが軸受け２１３の下面から凸出する形状に形成されていて、この本体部２００ｂがストロ−クしてばね機能を奏するようになっている。
【００８０】ここで、板ばねの機能を説明する。図２８（ａ）〜（ｅ）において、中間状態にあるニードル弁２０５は、ロータ２１７（雄ねじ２１６）を右回りさせることで弁全開方向に（上方へ）移動する（ａ）。そして、ニードル弁２０５の上端が軸受け２１３に当たり、全開状態となって静止する。ここがイニシャライズである（図２８ｂ）。この時にコイル２２３に通電を続けると、反転し（図２８ｃ）、瞬間の左回りの動きとなり、ロータ２１７（雄ねじ２１６）が左回りし、雌ねじ２２０（ニードル弁２０５）は下向きに動く。この動きを繰り返すと、ねじのガタ分だけ雌ねじ２２０（ニードル弁２０５）には遊び（図２８ｃにおける「δ」）が発生する。この遊びによる振動もイニシャライズ音の１つとなるが、この実施例では、軸受け２１３とニードル弁２０５との間に設けられた板ばね２００がイニシャライズ時に雄ねじ２１６を一方向に押しつける作用を行うので、ねじのガタが抑制されて、前記の音を少なくすることができる。図２８（ｄ）は全開時を、図２８（ｅ）は反転時を示している。
【００８１】このように、この第２実施形態では、板ばね２００により、常に一方向にニードル弁２０５を押しつけるようにしたため、ロータ２１７の反転時にニードル弁２０５が上下に動くことを抑制でき、その結果、ニードル弁の上下動に伴う振動をによる騒音の発生を防止できる。
【００８２】つぎに、第３実施形態を説明する。この第３実施形態は、前記各例における「雌ねじ」を合成樹脂で形成し、また「軸受」を焼結金属製とすることで、軸受により大きな荷重がかかる場合の強度を高め、且つ静音化を可能にしたものである。
【００８３】図２９において、符号３２０は合成樹脂で形成した雌ねじを示しており、この例では、雌ねじ３２０を予め樹脂成形しておき、これをインサ−ト部品として弁本体３０１を同一の材料で成形して電動弁が構成されている。
【００８４】この例のように、雌ねじ３２０を合成樹脂で形成するとき、合成樹脂での弾性により、イニシャライズ時に発生するねじ山間の衝撃を緩和させることができ、また、雌ねじを有する複雑な形状を作ることができる。さらに、ねじを締めた時に発生する荷重の大きさはねじ面の摩擦係数で変化するので、摩擦の少ない材料を選択するとき、より効率の高いアクチュエ−タが得られる。さらに、雌ねじ３２０を予め樹脂成形しておき、これをインサ−ト部品として弁本体３０１を同一の材料で成形したので、低コスト化が可能となる。
【００８５】ところで、図２９の例のように、摺動兼構造部材を合成樹脂で形成した場合、大容量対応の電動弁としたときに強度が不足することがある。図３０に示した例では、軸受け３１３を焼結金属で形成されている。このような構成とすることにより、樹脂材料よりも高耐荷重で摩擦係数のさほど悪くない部品を得ることができる。また、図３０の例のように、軸受３１３を弁本体３０１に取り付けるとき、大きな寸法のポ−トを開閉できる電動弁の製作が可能となる。
【００８６】軸受け３１３を合成樹脂で形成し、この軸受けに、第２実施例と同様に板ばねを固定し、軸受と板ばねとの一体化部品を弁本体にカシメてしまう構成とするとき、合成樹脂製軸受けの回り止め、抜け止めが行われることとなり、縦方向の荷重を受ける際には、ワッシャの働きをして強度の低い合成樹脂製軸受の支えになり応力を安定させる効果もみられる。
【００８７】
【発明の効果】本願の請求項１および２に係る発明は、特別のストッパ部材を設けることなくロータ及び弁体の軸線方向の力によってロータの回転を止めることができ、安価で且つ組立工数が少なく、更に、長期間安定して作動する電動弁とすることができ、従来のストッパを用いたもののようなストッパ部分での騒音の発生も防止することができる。さらに、シャフトの両端が軸支されているので、ロータは安定して回転することができ、また、弁体は回転することなく上下動してニードル弁の開閉作動を行うので、ニードル弁の閉弁時に弁座に対して回転することなく圧接し、弁座及び弁体の摩耗を防止することができる。更に、シャフトの上端部をケースの頂壁部に形成した凹部により支持しているので、特別の部材を用いることなくケースに対して支持することができ、安価なものとすることができる。
【００８８】請求項４に係る発明は、弁体の連結部は相対向する２本の棒状体からなり、前記軸受部材は前記２本の棒状体を摺動自在に案内するガイド部を備え、該ガイド部で弁体の回転を止めたので、例えばピンを用いて回り止めを行うようなものと比較して、弁体の回転止めと弁体の上下動の摺動の案内部を、特別の部品を必要とすることなく容易に形成することができ、しかも確実な作動を行うことができる。また、請求項５に係る発明は、前記軸受部材には、弁本体に係合する回り止め用の突起を形成したので、軸受部材の外周を円形に形成した場合でも軸受部材は回り止め用の突起と弁本体との係合により回転することがなく、簡単な構造の軸受部材とすることができる。また、請求項６に係る発明においては、前記軸受部材には、シャフトの下端部を族合しスラストを受ける支持凹部を備えたので、シャフトのスラストカを支持凹部により確実に支持することができ、安定して作動する電動弁とすることができる。
【００８９】請求項７に係る発明は、前記軸受部材には、シャフトの下端部を嵌合する貫通孔を備え、軸受部材の両面に突出するスラスト受け部を備えた弾性部材からなる軸受ブッシュを設けたので、弁の全開時にシャフトの下端部と弁体の端面とで、弾性体からなる軸受ブッシュを挟み込むことによって回転が停止され、軸受部材を挟み込むときの騒音の発生を減少することができる。また、請求項８に係る発明においては、前記軸受部材を、合成樹脂で平板状に形成し、中心にシャフトの下端部を受ける穴を形成したので、軸受板を安価に製造することができ、且つこの板がストッパとして機能するときの駈音の発生を防止することができるとともに、弁体の連結部との摺動部が合成樹脂部分とすることができるので、摺動音の発生を防止することができる。また、請求項９に係る発明においては、前記軸受部材には、シャフトの下端部を上方に付勢するばねを設けたので、弁の全閉時に弁体を押し付ける反力でロータが上昇するとき、反転パルスでロータが逆転しようとする力をその摩擦力によって減少させることができ、騒音の少ない電動弁とすることができる。
【００９０】請求項１０に係る発明は、前記弁体には、外周に形成した凹部に低摩擦係数の材質からなる摺動部材を設けたので、弁体は横振れすることなく確実に上下動を行うことができ、且つその摺動時の抵抗が少なくなるので、小さな力で弁体を作動することができるとともにその作動が安定する。また、請求項１１に係る発明においては、シャフトの一端部を、ケースの頂壁部に形成した凹部に直接族合しているので、特別な部品を何ら必要とせず、シャフトの上端部を支持することができ、安価な装置とすることができる。
【００９１】請求項１２に係る発明においては、シャフトの一端部を、ケースの頂壁部に形成した凹部に嵌合する突起を備えた軸支部材により回転自在に支持したので、軸支部材を精密に加工することによりこれと俵合するシャフトの回転を安定化することができ、また弁の全閉時のストッパ作用を軸支部材とロータ、あるいはシャフトとの軸線方向での当接によって行うことができ、確実なストッパ作用を行うことができる。また、請求項１３に係る発明においては、軸支部材とロータの上部との間にロータ押下スプリングを縮設したので、ニードル弁の全閉後更に閉弁方向のパルスが供給され続けるときに生じるロータの反転作動時、シャフトがロータ押下スプリングによって下方に付勢し、雄ねじと雌ねじが接離することを防いでいるので、この時の騒音の発生を防止することができ、さらに、弁体６も下方に付勢され、ニードル弁が弁座から離れることはなく、流体の漏れ防止することができる。
【００９２】請求項１４に係る発明においては、弁体と弁本体との間に、弁体を下方に押し下げる弁体押下スプリングを縮設したので、弁の全開状態でイニシヤライズを行う際に生じるロータの反転作動時に、雄ねじと雌ねじが接離する作動を防止することができ、騒音の発生を防止することができる。また、請求項１５に係る発明においては、弁体と弁本体との間に弁体を上方に押し上げる弁体押上スプリングを縮設しているので、弁の閉鎖状態でさらに閉弁方向のパルスが供給される際に生じるロータの反転作動時に、雄ねじと雌ねじが接離する作動を防止することができ、騒音の発生を防止することができる。
【００９３】請求項１６に係る発明においては、雌ねじ部材を弁体と別部材により成型し一体化したので、弁体を合成樹脂等、比較的耐久性の小さい材料で製作した場合でも、雌ねじ部分は金属等耐久性の高い材質のもので製作することができる。また弁体全体を耐久性の高い高価な材質のもので製作する必要がなくなるので安価な弁体とすることもできる。また、請求項１７に係る発明においては、ニードル弁を弁体と別部材により成型し一体化したので、上記と同様に、弁体を耐久性の小さい材料で製作した場合でも、ニードル弁は耐久性の高い材質のもので製作することができるとともに、精度が要求されるニードル弁の部分のみを、特に精密に加工することが容易にでき、信頼性の高い弁体とすることができる。
【００９４】請求項１８に係る発明においては、上端部に抜け止め部材、中間部にスプリング受を各々設けたニードル弁を、弁体の下端に摺動自在に設け、前記スプリング受と弁体下端面との間にスプリングを縮設したので、弁体の閉弁時にロータの発生する推力を弁体にかけることがなく、スプリングの押圧力だけとなるため、ニードル弁が弁座に食い込むこと防止することができる。また、請求項１９に係る発明は、弁体全閉時に、弁体の連結部上端段部が軸受部材の平面部と当接することによりロータの回転を停止させたので、ニードル弁部の外周と弁座の内周面とで接触することにより停止させるものよりも安定した状態で停止させることができ、ロータの強制的な停止時に発生する突っ張り合いによる力の反発で軸の傾きを起こすことがなくなり、雌ねじと雄ねじの同軸を保つことによって両者間でのロックの発生を防止することができる。
【００９５】さらに、第２、３の各実施形態によれば、前記効果のほか、次のような効果が得られる。
（１）板ばね２００により、常に一方向にニ−ドル弁２０５を押しつけるようにしたため、ロ−タ２１７の反転時にニ−ドル弁２０５が上下に動くことを抑制でき、その結果、ニ−ドル弁の上下動に伴う振動をによる騒音の発生を防止できる。
（２）雌ねじ３２０を合成樹脂で形成したので、合成樹脂での弾性により、イニシャライズ時に発生するねじ山間の衝撃を緩和させることができ、また、複雑な形状の雌ねじの製作が可能となる。さらに、ねじを締めた時に発生する荷重の大きさはねじ面の摩擦係数で変化するので、摩擦の少ない材料を選択するとき、より効率の高いアクチュエ−タが得られる。さらに、雌ねじ３２０を予め樹脂成形しておき、これをインサ−ト部品として弁本体３０１を同一の材料で成形したので、低コスト化が可能となる。
（３）軸受け３１３を焼結金属で形成したことにより、樹脂材料よりも高耐荷重で摩擦係数のさほど悪くない部品を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００１４３９４９
【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所
【出願日】 平成１２年１月２７日（２０００．１．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００９６２７５
【弁理士】
【氏名又は名称】草野 浩一
【公開番号】 特開２０００−３４６２２５（Ｐ２０００−３４６２２５Ａ）
【公開日】 平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５）
【出願番号】 特願２０００−１９３１２（Ｐ２０００−１９３１２）