JP7113505B2

JP7113505B2 - 電動弁

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Publication number: JP7113505B2
Application number: JP2018169017A
Authority: JP
Inventors: 洋一三浦; 智宏湯浅; 真司佐伯
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: EP3620728A1; JP2020041596A

Description

本発明は、複数の弁を同軸に配設した電動弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。このような冷凍サイクルには、例えば膨張装置としての膨張弁など、流体の流れを制御するために制御弁が設けられる。

流体の精密な流量制御を行うことができる制御弁として、径の異なる複数の弁を同軸に配設し連続的に開閉する電動弁が知られている（例えば特許文献１参照）。このような電動弁には、閉弁時における弁体の弁座への適度な着座性を確保するとともにかじりを防止するために、弁体の上端部にばねが設けられている。

特開平８－２１５５４号公報

ところで、このばねには弁体における横ぶれを低減する役割もある。しかし、弁体が長尺になると、このばねのみでは横ぶれを満足に低減できず、流体の精密な流量制御が難しかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、弁体の横ぶれを低減した電動弁を提供することにある。

本発明の電動弁は、上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通させる第１弁孔と、前記第１弁孔と同軸状に設けられたガイド孔とを有するボディと、前記導入ポートに連通する入口ポートと、前記導出ポートに連通する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ通路に前記第１弁孔と同軸状に設けられた第２弁孔とを有し、前記ガイド孔に摺動可能に支持され、前記第１弁孔に接離して第１弁を開閉する第１弁体と、前記第１弁体を前記第１弁の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、前記ロータに同軸状に接続されたシャフトと、前記シャフトに一体に設けられ、前記第１弁体に同軸状に挿通され、前記第２弁孔に接離して第２弁を開閉する第２弁体と、前記第１弁体を前記第１弁の閉弁方向に付勢する第１スプリングと、前記第１スプリングと同軸状に設けられ、前記第２弁体を前記第２弁の閉弁方向に付勢する第２スプリングと、前記ロータの回転運動を前記シャフトの並進運動に変換するねじ送り機構と、前記第２弁体のリフト量が所定値以上となったときに前記第１弁体と前記第２弁体とを一体変位可能に作動連結する作動連結機構と、を備える。

本発明によれば、弁体の横ぶれを低減した電動弁を提供できる。

第１実施形態に係る電動弁の全体構成を表す断面図である。第１弁、第２弁ともに閉弁状態である場合のＸ部拡大断面図である。第２弁のみ開弁状態である場合のＸ部の拡大断面図である。第１弁、第２弁共に開弁状態である場合のＸ部の拡大断面図である。第１実施形態の変形例に係る電動弁の弁部近傍の拡大断面図である。第２実施形態の電動弁の弁部近傍の拡大断面図である。第２実施形態の変形例に係る電動弁の弁部近傍の拡大断面図である。図８（Ａ）は図７のＡ部の拡大断面図である。図８（Ｂ）は図７のＢ部の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る電動弁１００の全体構成を表す断面図である。

図１に示すように、電動弁１００は膨張装置として機能する電動膨張弁であり、弁本体２００とモータユニット４００とを組み付けて構成されている。弁本体２００は、有底筒状の第１ボディ２０２と有底円筒状の第２ボディ２０４とを含む。弁本体２００は、第１ボディ２０２に大口径の比例弁（「第１弁２４４」を構成する）と、小口径の比例弁（「第２弁２４８」を構成する）とを同軸状に収容して構成される。第２ボディ２０４の上部中央には、ガイド部材２０６が立設されている。ガイド部材２０６の軸線方向中央部の外周面には雄ねじ部２０８が形成されている。ガイド部材２０６の下端部は大径となっており、その大径部が第２ボディ２０４の上部中央に同軸状に固定されている。第２ボディ２０４の内方には、モータユニットのロータ２１０から延びるシャフト２１２が挿通されている。シャフト２１２の下端部は第２弁２４８を構成する第２弁体２５０を兼ねている。ガイド部材２０６はその内周面によりシャフト２１２を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ２１０の回転軸２２８を回転摺動可能に支持する。以下、モータユニット４００近傍の構造を説明する。

モータユニット４００は、ロータ２１０とステータ２１４とを含む。モータユニット４００は有底円筒状のキャン２１６を有し、そのキャン２１６の内方にロータ２１０、外方にステータ２１４を配置して構成される。ステータ２１４は、積層コア２１８とコイル２２０を含む。積層コア２１８は、円板状のコアが軸線方向に積層されて構成される。積層コア２１８の内周部に設けられた突極には、コイル２２０が巻回されたボビン２２２が組みつけられている。

ロータ２１０は、円筒状のロータコア２２４と、ロータコア２２４の外周に沿って設けられたマグネット２２６を備える。ロータコア２２４は回転軸２２８に組み付けられる。マグネット２２６は、その円周方向に複数極に磁化されている。

回転軸２２８は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材２０６に外挿されている。回転軸２２８の開口部内周面には雌ねじ部２３０が形成され、ガイド部材２０６の雄ねじ部２０８と噛合している。このようなねじ送り機構によって、ロータ２１０の回転運動がシャフト２１２の軸線方向への並進運動に変換され、シャフト２１２は軸線方向に移動（昇降）する。

シャフト２１２の上部は縮径され、その縮径部が回転軸２２８の底部を貫通している。縮径部の先端には、環状のストッパ２３２が固定されている。一方、縮径部の基端と回転軸２２８の底部との間には、シャフト２１２を下方（閉弁方向）に付勢するバックスプリング２３４が介装されている。このような構成により、第２弁２４８の開弁時にはストッパ２３２が回転軸２２８の底部に係止される態様でシャフト２１２がロータ２１０と一体変位する。一方、第２弁２４８の閉弁時には、第２弁体２５０が第２弁座２７４から受ける反力により、バックスプリング２３４が押し縮められる。この時のバックスプリング２３４の弾性反力により第２弁体２５０を第２弁座２７４に押し付けることができ、第２弁体２５０の着座性能（弁閉性能）を高められる。

第１ボディ２０２の一方の側部には導入ポート２３６が設けられ、他方の側部には導出ポート２３８が設けられている。導入ポート２３６は流体を導入し、導出ポート２３８は流体を導出する。導入ポート２３６と導出ポート２３８は内部通路によって連通する。導入ポート２３６と内部通路との間には第１弁２４４の弁座となる第１弁座２５２が形成される（第１弁２４４については後述）。

第１ボディ２０２の上半部には、第２ボディ２０４が配設されている。第２ボディ２０４は、その底部２０７が弁本体２００の内部とモータユニット４００の内部とを区画する。第２ボディ２０４は、下方に延出する円筒状のガイド部２４０を有し、そのガイド部２４０の内周面によりガイド孔２４２が形成されている。

図２－４は図１におけるＸ部の拡大断面図である。
図２は第１弁２４４、第２弁２４８ともに閉弁状態を示す。
第１ボディ２０２の内方には、第１弁２４４を構成する第１弁体２４６と第２弁２４８を構成する第２弁体２５０とが同軸状に配設されている。第１弁体２４６は第１ボディ２０２に設けられる第１弁座２５２に着座する。第１弁体２４６は第１弁孔２５４に接離して第１弁２４４の開度を調整する。第１弁体２４６の底部には入口ポート２５６が設けられ、側部には出口ポート２５８が設けられている。入口ポート２５６は第１ボディ２０２の導入ポート２３６と連通し、出口ポート２５８は導出ポート２３８に連通する。入口ポート２５６と出口ポート２５８は、弁室２６０によって連通されている。第１弁体２４６の上方には、背圧室２６２が設けられている。第１弁体２４６の上端開口部には、環状のばね受け２８２がかしめ接合されている。ばね受け２８２とシャフト２１２との間には連通路２６４が存在し、弁室２６０と背圧室２６２は連通路２６４によって連通されている。

第２ボディ２０４の底部２０７と第１弁体２４６との間には、第１弁体２４６を第１弁２４４の閉弁方向へ付勢する第１スプリング２６８が挿通されている。第１スプリング２６８はシャフト２１２と同軸状に介装されている。第１弁体２４６の外周面には環状の第１嵌合部２６９が設けられており、第１嵌合部２６９には第１シールリング２７０が嵌着されている。第１シールリング２７０は、ガイド孔２４２と第１弁体２４６との間をシールする。ガイド孔２４２における第１シールリング２７０の当接面には潤滑めっき層が設けられており、第１シールリング２７０の摺動抵抗を小さくしている。潤滑めっきの材質としては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と表記することがある。）を含んだニッケル‐リン（Ｎｉ‐Ｐ）等既知の潤滑めっき材を適用できる。

電動弁１００においては、導入ポート２３６から導入された流体が入口ポート２５６、弁室２６０、連通路２６４を通じて背圧室２６２へ導入される。このため、第１弁２４４の閉弁時において、第１弁体２４６の底部だけでなく上方にも流体の圧力が付与される。これにより、第１弁２４４に対する流体圧力が、第１弁２４４の開弁方向および閉弁方向に均等にかかることになる。導入ポート２３６から導入される流体の第１弁２４４の開弁方向への圧力は背圧室２６２における閉弁方向の圧力と実質的にキャンセルしあうから、閉弁状態を保つために必要な第１スプリング２６８の荷重を小さくできる。

第１弁体２４６の内方には、小径の第２弁孔２７２が設けられ、その上端開口端縁により第２弁座２７４が形成されている。第２弁体２５０が第２弁孔２７２に接離することで、第２弁２４８の開度が調整される。弁室２６０内部では、シャフト２１２の下部にＥリング２７６が嵌着されている。Ｅリング２７６の上部にはブッシュ２７８が設けられる。ブッシュ２７８の上端がばね受け２８２に当接することで第２弁２４８が最大に開き、第１弁体２４６と第２弁体２５０とが一体に変位可能となる。以下、弁が最大に開いている状態を「開限界状態」という。また、第１弁体２４６と第２弁体２５０とを一体変位可能に作動連結する機構を「作動連結機構」という。なお、ブッシュ２７８の形状を変えることで、第２弁２４８の開限界状態での開き具合（第２弁体２５０のリフト量）を適宜設定できる。

ブッシュ２７８とばね受け２８２との間には、第２弁体２５０を第２弁２４８の閉弁方向へ付勢する第２スプリング２８０が挿通されている。第２スプリング２８０は、第１スプリング２６８と同軸状に介装されている。本実施形態においては、シャフト２１２の下端部が第２弁体２５０を兼ねているから、第２スプリング２８０はシャフト２１２をも閉弁方向へ付勢する。第２スプリング２８０によるシャフト２１２への閉弁方向の付勢力によって、図１の雄ねじ部２０８と雌ねじ部２３０との間に生じるスラスト方向のガタを抑制できる。

電動弁１００には、第２スプリング２８０がシャフト２１２の下端部（第２弁体２５０）近傍に設けられている。開弁時の流体の流れによるシャフト２１２の自励振動等によってシャフト２１２が軸線から垂直に遠ざかる方向に変位したとき、第２スプリング２８０はシャフト２１２に対して軸心方向に力を与える。一般に、同じ素材、同じ径のスプリングは、スプリング長が小さいほど剛性が大きくなる。よって、同じ変位量である場合には、長さの短いスプリングのほうが、長いスプリングよりも軸心方向への力が大きくなる。本実施形態において、シャフト２１２に対して力を与える第２スプリング２８０は第１弁体２４６の弁室２６０内部に設けられ、そのスプリング長が弁室２６０の高さよりも小さい。変位量が等しい場合には、後述する電動弁１２０の第２スプリング２８４のような長尺のスプリングに比べ、短尺のスプリングである本実施形態の第２スプリング２８０のほうがシャフト２１２に与える軸心方向への力が大きい。

第２スプリング２８０の第２弁２４８側の端部が第２弁体２５０に近いほど、シャフト２１２は軸心方向へとより安定的に保持される。本実施形態においては第２スプリング２８０が第２弁体２５０の近傍に位置し、シャフト２１２に対して軸心方向への力を効果的に付勢する。第２スプリング２８０によるこの力によって、シャフト２１２は下端部近傍において軸心を確保しやすくなる。このように、第２スプリング２８０を設けることでシャフト２１２の摺動時における横ブレを低減できる。

図３、４は、弁が開き流体が電動弁１００内部を通る場合の電動弁１００の断面図を示す。
図３は、第２弁２４８の開弁状態を示す。
図４は、第１弁２４４、第２弁２４８共に開弁状態を示す。
モータユニット４００の駆動によりシャフト２１２が第２弁２４８の開弁方向（図３の上方向）へ動き始めると、第２弁体２５０は第２弁座２７４から離脱する。これにより第２スプリング２８０は圧縮方向へ弾性変形する。第２弁体２５０が第２弁座２７４から離脱すると、導入ポート、入口ポート２５６、弁室２６０に導入されていた流体が出口ポート２５８、導出ポートの順に通過して流出する。
図３のようにブッシュ２７８の上端がばね受け２８２に当接すると、第２弁２４８は開限界状態となり第２スプリング２８０は最小長さとなる。

第２弁２４８が開限界状態になってもなお、モータユニット４００によってシャフト２１２が開弁方向へ動き続けると、ブッシュ２７８の上端がばね受け２８２を押し、第１弁体２４６は第１弁座２５２から離脱する。これにより第１スプリング２６８が圧縮方向へ弾性変形し、第１弁２４４が開弁状態となる（図４）。第１弁体２４６が第１弁座２５２から離脱すると、流体は入口ポート２５６、弁室２６０、出口ポート２５８を経由する経路だけでなく、弁室２６０を通らず導入ポートから導出ポートに直接流出する経路も通るようになる。

小径の弁である第２弁２４８の開弁状態であって大径の弁である第１弁２４４の閉弁状態であるときは（図３）、小径の弁のみ開弁状態となるため導出ポート２３８から流出する流体の量は少ない。第１弁２４４も開弁状態となると、大径の弁が開弁状態となるため、導出ポート２３８から流出する流体の量が多くなる。この構成により、本実施形態の電動弁１００は、１開閉あたりの開弁度を大きくできる。

本実施形態の電動弁１００は、ガイド孔２４２の第１シールリング２７０との当接面に潤滑めっき層を備える。これにより第１シールリング２７０の摺動抵抗を小さくできるため、第１弁体２４６を閉弁方向へ付勢する第１スプリング２６８の弾性力を小さくできる。このため、第１弁体２４６の開弁作動時に、シャフト２１２に作用する反力（第１スプリング２６８の弾性力と第１シールリング２７０の摺動抵抗力との合計）が小さくて済む。よって、シャフト２１２を開弁方向に駆動する力を低減することができ、モータユニット４００への負荷を低減できる。

図５は第１実施形態の変形例に係る電動弁１２０の弁部近傍の拡大断面図である。
電動弁１２０は、第２スプリング２８４の位置が第１実施形態の電動弁１００と異なる。電動弁１２０においては、第２スプリング２８４がシャフト２１２のＥリング２７６と第２ボディ２０４との間に介装されている。第２ボディ２０４の底部２０７には、第２スプリング２８４を受けるばね受け２０９が配設されており、第２スプリング２８４と当接している。この態様であっても、第１スプリング２６８は第１弁体２４６を閉弁方向へ付勢し、第１弁体２４６を第１弁座２５２に確実に着座させる。また、第２スプリング２８４は第２弁体２５０を閉弁方向に付勢し、第２弁体２５０を第２弁座２７４に確実に着座させる。よって、第１弁２４４または第２弁２４８の閉弁時において、第１弁体２４６または第２弁体２５０の弁閉性能を高めることができる。

電動弁１２０においても、第２スプリング２８４によってシャフト２１２の横ブレを低減できる。ただし、電動弁１００の第２スプリング２８０に比して第２スプリング２８４はスプリング長が大きく、かつ、第２スプリング２８４の第２弁２４８側の端部が第２弁体２５０から遠い。そのため、電動弁１００の第２スプリング２８０のほうが、電動弁１２０の第２スプリング２８４よりもシャフト２１２を軸心方向へ付勢する力が大きい。

電動弁１００においては、ブッシュ２７８の上端がばね受け２８２に当接したとき、第２スプリング２８０が最小長さとなり、なおもシャフト２１２が開弁方向へ動き続けると第１スプリング２６８のみが圧縮方向へ弾性変形して第１弁２４４が開弁状態となる。一方、電動弁１２０においては、第１弁体２４６の引き上げ時に第１スプリング２６８と第２スプリング２８４の両方を弾性変形させなければならない。シャフト２１２にかかる各スプリングからの付勢力は大口径弁の弁体である第１弁体を引き上げるときに最大となるから、電動弁１２０は電動弁１００に比べるとシャフト２１２へのスプリングによる付勢力が大きい。よって、シャフト２１２を駆動するモータユニット４００への負担は、電動弁１００より電動弁１２０のほうが大きい。

［第２実施形態］
第２実施形態は、電動弁における背圧室への流体の流路が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図６は、第２実施形態の電動弁１４０の弁部拡大図である。電動弁１４０の第１弁体２８６の上部外周面には、環状の第１嵌合部３００が設けられている。第１嵌合部３００には、第１弁体２８６と第２ボディ２０４との間をシールする第１シールリング２９８が嵌着されている。第２ボディ２０４のガイド孔２４２における第１シールリング２９８との当接面には、潤滑めっきが施されている。

シャフト２１３の下端部は第２弁体２８８を兼ねている。第２弁体２８８の外周面には、環状の第２嵌合部３０６が設けられている。第２嵌合部３０６には、第１弁体２８６と第２弁体２８８との間をシールする第２シールリング２９０が嵌着されている。第１弁体２８６における第２シールリング２９０との当接面には、潤滑めっきが施されている。

第２弁体２８８には、Ｅリング２７７が嵌着されている。Ｅリング２７７の上部にはブッシュ２７９が設けられる。ブッシュ２７９と第１弁体２８６との間には第２弁体２８８を第２弁２９７の閉弁方向へ付勢する第２スプリング２８１が介装されている。第２スプリング２８１はシャフト２１３と同軸状に挿通されている。また、第１弁体２８６と第２ボディ２０４との間には第１弁体２８６を第１弁２９１の閉弁方向へ付勢する第１スプリング２７１が介装されている。第１スプリング２７１は、シャフト２１３および第２スプリング２８１と同軸状に挿通されている。

第１弁体２８６の内方には第１ボディ２０２の導入ポートに連通する入口ポート２９２と、導出ポートに連通する出口ポート２９３とが設けられている。第１弁体２８６の内方にはまた、第２弁体２８８を収容し、入口ポート２９２と出口ポート２９３とを連通する弁室２９５が設けられている。入口ポート２９２には第２弁体２８８が着座する第２弁座２９９を構成する弁座部材３０１が配設されている。第１弁２９１は、第１弁体２８６が第１弁座２５２に着脱することで開閉する。また、第２弁２９７は、第２弁体２８８が第２弁座２９９に着脱することで開閉する。

第１弁体２８６の上部には背圧室２９４が設けられている。また、第２弁体２８８の内方には、第１弁体２８６の入口ポート２９２と背圧室２９４とを連通する連通路２９６が設けられている。

本実施形態では、図１の導入ポート２３６から導入された流体が入口ポート２９２、連通路２９６を通って背圧室２９４へ流れる。このため、第１弁体２８６はその下部に流体から図６の上方向の圧力、上部に下方向の圧力を受ける。よって第１弁体２８６の上下方向に対して流体の圧力は実質的にキャンセルされるから、第１弁体２８６は第１スプリング２７１の荷重を小さいままに閉弁状態を保つことができる。

電動弁１４０においては、ガイド孔２４２と第１シールリング２９８との当接面および第１弁体２８６と第２シールリング２９０との当接面のそれぞれに潤滑めっきを施した。これにより、第１シールリング２９８の摺動抵抗を小さくしつつ第２ボディ２０４と第１弁体２８６との間をシールすることができるから、第１弁体２８６を閉弁方向へ付勢する第１スプリング２７１の弾性力を小さくできる。また、第２シールリング２９０の摺動抵抗を小さくしつつ第１弁体２８６と第２弁体２８８との間をシールすることができるから、第２弁体２８８を閉弁方向へ付勢する第２スプリング２８１の弾性力を小さくできる。このため、第１弁体２８６および第２弁体２８８の開弁作動時においてシャフト２１３に作用する反力を小さくできる。よって、シャフト２１３を開弁方向に駆動する力を低減でき、モータユニット４００への負荷を低減できる。

電動弁１４０においては、第２弁２９７の閉弁時においても弁室２９５と出口ポート２９３とが連通する。第２弁２９７の閉弁時において、背圧室２９４に上流側圧力を有する流体を導入しつつも出口ポートから流体を流出させないために、本実施形態においては第２シールリング２９０によって第１弁体２８６と第２弁体２８８との間をシールした。これによって、背圧室２９４に流れ込んだ流体が第１弁体２８６と第２弁体２８８との間を通って弁室２９５に流出することを防止できる。

電動弁１４０においても、シャフト２１３が軸心から離れる方向に変位した場合に、第２スプリング２８１はシャフト２１３に対し軸心方向への力を付勢する。上記のとおり、スプリング長が小さいほどスプリングの剛性は大きくなるから、短いスプリングのほうが長いスプリングよりも軸心方向への力が大きくなる。電動弁１４０においては、シャフト２１３に対して力を与える第２スプリング２８１が弁室２９５内部に設けられ、そのスプリング長が弁室２９５の高さより短い。電動弁１２０の第２スプリング２８４のような長尺のスプリングに比べると、短尺のスプリングである第２スプリング２８１のほうがシャフト２１３に与える軸心方向への力が大きい。また、上記のとおり、第２スプリング２８１の第２弁２９７側の端部が第２弁体２８８に近いほどシャフト２１３は軸心方向へより安定的に保持される。電動弁１４０においても、第２スプリング２８１が第２弁体２８８の近傍に位置し、シャフト２１３に対して軸心方向への力を効果的に付勢する。よって、摺動時におけるシャフト２１３の横ブレを確実に低減できる。

図７は、第２実施形態の変形例に係る電動弁１６０の弁部近傍の拡大断面図である。
電動弁１６０は、第２実施形態の電動弁１４０と弁体の構造が異なる。電動弁１６０は、第１ボディ２０２と第２ボディ２０４の内方に第１弁体３０２が設けられ、第１弁体３０２の内方に第２弁体３０４が備えられる。第２弁体３０４は、シャフト３０３の下端部を兼ねている。第１弁体３０２には図１の導入ポート２３６に連通する入口ポート３０５と導出ポート２３８に連通する出口ポート３０７が設けられる。第１弁体３０２内方には第２弁体３０４を収納し、入口ポート３０５と出口ポート３０７とを連通する弁室３０９が設けられる。第１弁体３０２の上方には背圧室３０８が設けられ、第２弁体３０４の内方には入口ポート３０５と背圧室３０８とを連通する連通路３１０が備えられる。

第１弁体３０２の外周面には、環状の第１嵌合部３１２が設けられる。第１嵌合部３１２にはガイド孔２４２と第１弁体３０２との間をシールする第１シールリング３１４が嵌着されている。第２弁体３０４の外周面には、環状の第２嵌合部３１６が設けられる。第２嵌合部３１６には第１弁体３０２と第２弁体３０４との間をシールする第２シールリング３１８が嵌着されている。

図８は、図７の拡大断面図である。図８（Ａ）は図７におけるＡ部の拡大断面図である。図８（Ｂ）は図７におけるＢ部の拡大断面図である。
第１嵌合部３１２において、ガイド孔２４２は第１シールリング３１４と当接する当接面を有する。第１嵌合部３１２には、第１シールリング３１４に対して当接面とは反対側に、背圧室３０８と連通する第１圧力導入路３２０が設けられている。図７の入口ポート３０５、連通路３１０を通り背圧室３０８に流れてきた流体は、第１圧力導入路３２０をとおって第１シールリング３１４の当接面とは反対側に導入される。この流体は上流側圧力を有し、第１シールリング３１４をガイド孔２４２方向へと押し付ける。この上流側圧力によって第１シールリング３１４はガイド孔２４２の当接面に確実に密接するから、第１シールリング３１４はガイド孔２４２と第１弁体３０２との間を確実にシールすることができる。よって、背圧室３０８に存在する上流側圧力が第１シールリング３１４とガイド孔２４２との間をとおって図１の導出ポート２３８に漏れ出すことを防止できる。

第２嵌合部３１６において、第１弁体３０２は第２シールリング３１８と当接する当接面を有する。第２嵌合部３１６には、第２シールリング３１８に対して当接面とは反対側に、連通路３１０と連通する第２圧力導入路３２２が設けられている。連通路３１０を流れてきた流体は第２圧力導入路３２２を通って第２シールリング３１８の当接面とは反対側に導入される。導入された流体は上流側圧力を有し、第２シールリング３１８はこの圧力によって第１弁体３０２の当接面へと押し付けられる。これにより第２シールリング３１８は第１弁体３０２と第２弁体３０４との間を確実にシールでき、上流側圧力を有する流体を連通路３１０から弁室３０９に流出することを防止できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

実施形態においては、第１弁体の上下方向に対して流体の圧力が実質的にキャンセルされる。流体の圧力バランスについては実質的にキャンセルされる場合に限られない。第１弁を着実に自閉するために、第１弁体の上部における受圧面積を下部における受圧面積より大きくしてもよい。この場合には第１弁体を自閉方向へ付勢するスプリングの付勢力を小さくできる。

実施形態においては、第１弁体や第２弁体を閉弁方向に付勢する部材が共にスプリング（第１スプリング、第２スプリング）であるとした。第１弁体や第２弁体を閉弁方向に付勢する部材はスプリングに限らず、板バネやゴム等各弁体を閉弁方向に付勢する部材（「付勢部材」）であればよい。

実施形態においては、第１弁体に環状の嵌合部を設けて各シールリングを嵌着させた。シールリングの位置についてはこれに限らず、第２ボディに凹部を設けてシールリングをはめ込んでもよい。この場合には、シールリングと当接する第１弁体の外周面を当接面とし、この当接面に潤滑めっきを施せばよい。また、第２弁体と第１弁体との間のシール構造についても同様に、第１弁体の内周に凹部を設けてシールリングをはめ込んでもよい。この場合にはシールリングと当接する第２弁体の外周面を当接面とし、この当接面に潤滑めっきを施せばよい。

実施形態においては、シールリングとの当接面に潤滑めっきを施した。潤滑表面処理についてはこれに限らず、塗装その他のシールリングの摺動抵抗を低減する表面処理であればよい。

１００電動弁、１２０電動弁、１４０電動弁、１６０電動弁、２００弁本体、２０２第１ボディ、２０４第２ボディ、２０６ガイド部材、２０７底部、２０８雄ねじ部、２０９ばね受け、２１０ロータ、２１２シャフト、２１３シャフト、２１４ステータ、２１６キャン、２１８積層コア、２２０コイル、２２２ボビン、２２４ロータコア、２２６マグネット、２２８回転軸、２３０雌ねじ部、２３２ストッパ、２３４バックスプリング、２３６導入ポート、２３８導出ポート、２４０ガイド部、２４２ガイド孔、２４４第１弁、２４６第１弁体、２４８第２弁、２５０第２弁体、２５２第１弁座、２５４第１弁孔、２５６入口ポート、２５８出口ポート、２６０弁室、２６２背圧室、２６４連通路、２６８第１スプリング、２６９第１嵌合部、２７０第１シールリング、２７１第１スプリング、２７２第２弁孔、２７４第２弁座、２７６Ｅリング、２７７Ｅリング、２７８ブッシュ、２７９ブッシュ、２８０第２スプリング、２８１第２スプリング、２８２ばね受け、２８４第２スプリング、２８６第１弁体、２８８第２弁体、２９０第２シールリング、２９１第１弁、２９２入口ポート、２９３出口ポート、２９４背圧室、２９５弁室、２９６均圧室、２９６連通路、２９７第２弁、２９８第１シールリング、２９９弁座、２９９第２弁座、３００第１嵌合部、３０１弁座部材、３０２第１弁体、３０３シャフト、３０４第２弁体、３０５入口ポート、３０６第２嵌合部、３０７出口ポート、３０８背圧室、３０９弁室、３１０連通路、３１２第１嵌合部、３１４第１シールリング、３１６第２嵌合部、３１８第２シールリング、３２０第１圧力導入路、３２２第２圧力導入路、４００モータユニット。

Claims

上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通させる第１弁孔と、前記第１弁孔と同軸状に設けられたガイド孔とを有するボディと、
前記導入ポートに連通する入口ポートと、前記導出ポートに連通する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ通路に前記第１弁孔と同軸状に設けられた第２弁孔とを有し、前記ガイド孔に摺動可能に支持され、前記第１弁孔に接離して第１弁を開閉する第１弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、
前記ロータに同軸状に接続されたシャフトと、
前記シャフトに一体に設けられ、前記第１弁体に同軸状に挿通され、前記第２弁孔に接離して第２弁を開閉する第２弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の閉弁方向に付勢する第１スプリングと、
前記第１スプリングと同軸状に設けられ、前記第２弁体を前記第２弁の閉弁方向に付勢する第２スプリングと、
前記ロータの回転運動を前記シャフトの並進運動に変換するねじ送り機構と、
前記第２弁体のリフト量が所定値以上となったときに前記第１弁体と前記第２弁体とを一体変位可能に作動連結する作動連結機構と、
を備え、
前記第２スプリングが、前記第１弁体の内方に収容され、前記第１弁体と前記シャフトとの間に介装されることを特徴とする電動弁。
上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通させる第１弁孔と、前記第１弁孔と同軸状に設けられたガイド孔とを有するボディと、
前記導入ポートに連通する入口ポートと、前記導出ポートに連通する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ通路に前記第１弁孔と同軸状に設けられた第２弁孔とを有し、前記ガイド孔に摺動可能に支持され、前記第１弁孔に接離して第１弁を開閉する第１弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、
前記ロータに同軸状に接続されたシャフトと、
前記シャフトに一体に設けられ、前記第１弁体に同軸状に挿通され、前記第２弁孔に接離して第２弁を開閉する第２弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の閉弁方向に付勢する第１スプリングと、
前記第１スプリングと同軸状に設けられ、前記第２弁体を前記第２弁の閉弁方向に付勢する第２スプリングと、
前記ロータの回転運動を前記シャフトの並進運動に変換するねじ送り機構と、
前記第２弁体のリフト量が所定値以上となったときに前記第１弁体と前記第２弁体とを一体変位可能に作動連結する作動連結機構と、
を備え、
前記第２スプリングが前記ボディと前記シャフトとの間に介装され、
前記第２スプリングの一端が前記第１弁体の内部に位置し、他端が外部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記ガイド孔と前記第１弁体との間に介装された第１シールリングをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁。
前記第１弁体の内方に前記第２弁体を収容する弁室が形成され、
前記第１弁体の前記第１弁孔とは反対側に背圧室が形成され、
前記弁室と前記背圧室とが連通し、
前記第２弁孔とは異なる位置で前記弁室と前記第１弁孔とを連通する連通路が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
前記第１弁体と前記第２弁体との間に介装された第２シールリングをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
前記ガイド孔および前記第１弁体の一方に前記第１シールリングが嵌着され、他方における前記第１シールリングとの当接面に潤滑表面処理が施されていることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通させる第１弁孔と、前記第１弁孔と同軸状に設けられたガイド孔とを有するボディと、
前記導入ポートに連通する入口ポートと、前記導出ポートに連通する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ通路に前記第１弁孔と同軸状に設けられた第２弁孔とを有し、前記ガイド孔に摺動可能に支持され、前記第１弁孔に接離して第１弁を開閉する第１弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、
前記ロータに同軸状に接続されたシャフトと、
前記シャフトに一体に設けられ、前記第１弁体に同軸状に挿通され、前記第２弁孔に接離して第２弁を開閉する第２弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の閉弁方向に付勢する第１スプリングと、
前記第１スプリングと同軸状に設けられ、前記第２弁体を前記第２弁の閉弁方向に付勢する第２スプリングと、
前記ロータの回転運動を前記シャフトの並進運動に変換するねじ送り機構と、
前記第２弁体のリフト量が所定値以上となったときに前記第１弁体と前記第２弁体とを一体変位可能に作動連結する作動連結機構と、
前記ガイド孔と前記第１弁体との間に介装された第１シールリングと、
を備え
前記ガイド孔および前記第１弁体の一方に前記第１シールリングが嵌着され、他方と前記第１シールリングとが当接し、前記ガイド孔および前記第１弁体のうち前記一方には、前記第１シールリングの前記当接がされる面とは反対側の面に前記第１弁孔の上流側圧力を導入するための圧力導入路が形成されていることを特徴とする電動弁。
前記第１弁体および前記第２弁体の一方に前記第２シールリングが嵌着され、他方における前記第２シールリングとの当接面に潤滑表面処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
上流側から流体を導入する導入ポートと、下流側へ流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通させる第１弁孔と、前記第１弁孔と同軸状に設けられたガイド孔とを有するボディと、
前記導入ポートに連通する入口ポートと、前記導出ポートに連通する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ通路に前記第１弁孔と同軸状に設けられた第２弁孔とを有し、前記ガイド孔に摺動可能に支持され、前記第１弁孔に接離して第１弁を開閉する第１弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の開閉方向に駆動するためのロータを含むモータと、
前記ロータに同軸状に接続されたシャフトと、
前記シャフトに一体に設けられ、前記第１弁体に同軸状に挿通され、前記第２弁孔に接離して第２弁を開閉する第２弁体と、
前記第１弁体を前記第１弁の閉弁方向に付勢する第１スプリングと、
前記第１スプリングと同軸状に設けられ、前記第２弁体を前記第２弁の閉弁方向に付勢する第２スプリングと、
前記ロータの回転運動を前記シャフトの並進運動に変換するねじ送り機構と、
前記第２弁体のリフト量が所定値以上となったときに前記第１弁体と前記第２弁体とを一体変位可能に作動連結する作動連結機構と、
前記ガイド孔と前記第１弁体との間に介装された第１シールリングと、
前記第１弁体と前記第２弁体との間に介装された第２シールリングと、
を備え
前記第１弁体および前記第２弁体の一方に前記第２シールリングが嵌着され、他方と前記第２シールリングとが当接し、前記第１弁体および前記第２弁体のうち前記一方には、前記第２シールリングの前記当接がされる面とは反対側の面に前記第１弁孔の上流側圧力を導入するための圧力導入路が形成されていることを特徴とする電動弁。