JP7073925B2

JP7073925B2 - 弁装置

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Publication number: JP7073925B2
Application number: JP2018109447A
Authority: JP
Inventors: 真治河田; 聖二立石; 光大塚; 博登井上; 新鍬田; 哲也伊藤; 慎二橋元
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2038-06-07
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Description

本発明は、電動駆動部を有する電動式の弁装置に関する。

冷凍サイクル装置に用いる四方弁等の弁装置においては、例えば特許文献１に開示されるものがある。この弁装置は、電動駆動部としてのモータと、モータのロータの回転動作を減速・高トルク化する減速部とを備え、減速部の出力軸を通じて弁体を駆動するものとなっている。

特開平１１－１３９１９号公報

ところで、特許文献１のように遊星歯車機構等、複数の歯車の噛み合いよりなる歯車機構を用いるものでは、駆動伝達の際に噛み合い部分から音が発生する。
一方で、本発明者は、駆動伝達の際の音の発生を抑え、静粛性の高い弁装置として構成することを検討している。

本発明の目的は、静粛性の高い電動式の弁装置を提供することにある。

上記課題を解決する弁装置は、冷凍サイクル装置の循環路内を流れる冷媒の流動態様を変更する弁と、前記弁を駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置の駆動源に電動駆動部を用いる電動式の弁装置であって、前記電動駆動部から前記弁までの駆動伝達上において前記電動駆動部の駆動に基づいて生じる回転を変速する変速部を備え、前記変速部は、前記電動駆動部の駆動に基づき回転すると共に回転方向に複数の磁石磁極を有する駆動側回転体と、前記磁石磁極にて励磁可能な複数の磁気伝達体を回転方向に互いに離間して配置してなる磁気伝達部材と、前記回転方向に複数の磁石磁極を有し前記磁気伝達体を介した前記駆動側回転体の各磁石磁極の回転動作に追従して回転する従動側回転体とを備え、前記駆動側回転体、前記磁気伝達部材及び前記従動側回転体の前記磁石磁極及び前記磁気伝達体の数を異ならせて減速又は増速する磁気変速部として構成され、前記駆動側回転体から前記磁気伝達部材を介して前記従動側回転体に非接触で駆動伝達するように構成され、前記変速部は、前記駆動側回転体、前記磁気伝達部材及び前記従動側回転体がそれぞれ自身の軸方向に対向するように構成され、前記冷凍サイクル装置の循環路の一部が構成されると共に、前記弁の弁体が収容される基台ブロックと、前記弁体が収容される前記基台ブロックの弁収容穴の開口部を液密に閉塞する閉塞板とを備え、前記駆動装置側に設けられる前記変速部の駆動側回転体及び磁気伝達部材と、前記基台ブロック側に設けられる前記変速部の従動側回転体との間に、前記閉塞板が介在されて構成されている。

上記態様によれば、電動駆動部の駆動に基づく回転を変速する変速部は、駆動側回転体及び従動側回転体の各磁石磁極、磁気伝達部材の各磁気伝達体の数を異ならせて減速又は増速する磁気変速部として構成され、駆動側回転体から磁気伝達部材を介して従動側回転体に非接触で駆動伝達するため、駆動伝達の際に極めて静粛性が高い。つまり、弁装置として静粛性高く構成可能である。

上記態様によれば、駆動側回転体、磁気伝達部材及び従動側回転体はそれぞれ自身の軸方向に対向する構成のため、変速部（磁気変速部）の軸直交方向（径方向）への小型化、ひいては駆動装置（弁装置）の同方向への小型化に貢献できる。

上記態様によれば、基台ブロックの弁収容穴の開口部が閉塞板にて液密に閉塞され、駆動装置側の変速部の駆動側回転体及び磁気伝達部材と基台ブロック側の従動側回転体との間に閉塞板が介在する構成をなすため、冷媒の浸入経路となりがちな駆動伝達上を通じたその冷媒の電動駆動部側への浸入が、磁気継手としても機能する変速部（磁気変速部）及び閉塞板を用いる構造にてより確実に防止できる。その一つとして、磁気伝達部材を冷媒による腐食から防止できる。また、変速部（磁気変速部）は、駆動側回転体、磁気伝達部材及び従動側回転体がそれぞれ軸方向に対向する構成のため、磁気伝達部材と従動側回転体との間に閉塞板を介在する構造を構成し易い。

上記弁装置において、前記磁気伝達部材は、複数の前記磁気伝達体を非磁性のベース部材に一体的に組み込まれて構成されている。
上記態様によれば、複数の磁気伝達体がベース部材に一体的に組み込まれて構成されるため、磁気伝達部材としての取扱いや弁装置への組付けが行い易い。

上記弁装置において、前記駆動側回転体及び前記従動側回転体は、前記磁気伝達部材に対向する各磁気対向面にそれぞれ前記磁石磁極を有するものであり、前記磁気対向面に主として磁極が現れる極異方性磁石にて前記磁石磁極が構成されている。

上記態様によれば、駆動側回転体及び従動側回転体の各磁気対向面に設ける磁石磁極は、磁気対向面に主として磁極が現れる極異方性磁石にて構成されるため、バックヨーク等の部品低減が図れる。

上記弁装置において、前記変速部の従動側回転体の回転動作から前記弁の弁体自身の軸方向の直動動作に変換するネジ機構を備え、前記電動駆動部の駆動に基づく前記変速部及び前記ネジ機構を介した前記弁体の直動動作にて前記冷媒の流動態様を変更するように構成されている。

上記態様によれば、電動駆動部の回転駆動を減速部（磁気減速部）からネジ機構を介して弁体の直動動作に変換する構成をなすため、構造上がたつきを有するネジ機構に対し、同じく駆動伝達上の減速部（磁気減速部）の駆動側回転体、磁気伝達部材及び従動側回転体間の吸引力を作用させることが可能となり、ネジ機構のがたつき、ひいては弁体のがたつきが抑制できる。

上記弁装置において、前記冷凍サイクル装置は、車両に搭載される車両用の冷凍サイクル装置である。
上記態様によれば、車両用の冷凍サイクル装置に用いる静粛性の高い弁装置として提供可能である。

本発明の弁装置によれば、静粛性の高い電動式の弁装置を提供することができる。

一実施形態の弁装置を備える冷凍サイクル装置を示す概略構成図。膨張弁装置を示す概略構成図。（ａ）～（ｃ）は磁気減速部（駆動側回転体、磁気伝達部材及び従動側回転体）を示す平面図。（ａ）～（ｃ）は磁気減速部の動作を説明するための展開図。

以下、弁装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、電動車両（ハイブリッド車、ＥＶ車など）の空調用の冷凍サイクル装置Ｄ（ヒートポンプサイクル装置）に用いられる。冷凍サイクル装置Ｄを備えた車両空調装置は、エバポレータ１４によって冷やした空気を車室内に送風する冷房モードと、ヒータコア１５によって温めた空気を車室内に送風する暖房モードとを切り替え可能に構成されている。また、冷凍サイクル装置Ｄの冷媒循環回路Ｄａは、冷房モードに対応した循環回路（冷房循環経路α）と、暖房モードに対応した循環回路（暖房循環経路β）とに切り替え可能に構成されている。なお、冷凍サイクル装置Ｄの冷媒循環回路Ｄａに流通される冷媒としては、例えばＨＦＣ系冷媒やＨＦＯ系冷媒を用いることができる。また、冷媒には、コンプレッサ１１を潤滑するためのオイルが含まれることが好ましい。

冷凍サイクル装置Ｄは、冷媒循環回路Ｄａにおいて、コンプレッサ１１と、水冷コンデンサ１２と、熱交換器１０と、膨張弁１３（膨張弁装置３０）と、エバポレータ１４とを備えている。

コンプレッサ１１は、車室外のエンジンルームに配置される電動式圧縮機であって、気相冷媒を吸引して圧縮し、それにより過熱状態（高温高圧）となった気相冷媒を水冷コンデンサ１２側に吐出する。コンプレッサ１１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、水冷コンデンサ１２内に流入する。なお、コンプレッサ１１の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構やベーン型圧縮機構などの各種圧縮機構を用いることができる。また、コンプレッサ１１は、冷媒吐出能力が制御されるようになっている。

水冷コンデンサ１２は周知の熱交換器であって、冷媒循環回路Ｄａ上に設けられた第１熱交換部１２ａと、冷却水循環装置における冷却水の循環回路Ｃ上に設けられた第２熱交換部１２ｂとを備える。なお、循環回路Ｃ上には、前記ヒータコア１５が設けられている。水冷コンデンサ１２は、第１熱交換部１２ａ内を流れる気相冷媒と第２熱交換部１２ｂ内を流れる冷却水との間で熱交換させる。即ち、水冷コンデンサ１２では、第１熱交換部１２ａ内の気相冷媒の熱によって第２熱交換部１２ｂ内の冷却水が加熱される一方、第１熱交換部１２ａ内の気相冷媒が冷却されるようになっている。従って、水冷コンデンサ１２は、コンプレッサ１１から吐出され第１熱交換部１２ａに流入した冷媒が持つ熱を、冷却水とヒータコア１５とを介して車両空調装置の送風空気に放熱させる放熱器として機能する。

水冷コンデンサ１２の第１熱交換部１２ａを通過した気相冷媒は、後述の統合弁装置２４を介して熱交換器１０に流入する。熱交換器１０は、車室外のエンジンルーム内における車両前方側に配置される室外熱交換器であり、熱交換器１０の内部を流通する冷媒と、図示しない送風ファンにより送風された車室外空気（外気）との間で熱交換させるものである。

熱交換器１０は、具体的には、第１熱交換部２１と、過冷却器として機能する第２熱交換部２２とを備える。更に、熱交換器１０は、第１及び第２熱交換部２１，２２と連結された貯液器２３と、貯液器２３に設けられた統合弁装置２４とが一体に構成されてなる。第１熱交換部２１の流入路２１ａ及び流出路２１ｂは、統合弁装置２４と連通されている。また、第２熱交換部２２の流入路２２ａは、貯液器２３及び統合弁装置２４と連通されている。

第１熱交換部２１は、内部に流通する冷媒の温度に応じて凝縮器又は蒸発器として機能する。貯液器２３は気相冷媒と液相冷媒とを分離し、その分離した液相冷媒が貯液器２３内に貯まるように構成されている。第２熱交換部２２は、貯液器２３から流入した液相冷媒と外気との間で熱交換させることで液相冷媒を更に冷却して冷媒の過冷却度を高め、その熱交換後の冷媒を膨張弁１３へと流す。なお、第１熱交換部２１、第２熱交換部２２及び貯液器２３は、例えばボルト締結にて相互に連結されることで一体的に構成されている。

統合弁装置２４は、貯液器２３内に配置される弁本体部２５と、弁本体部２５を駆動させるための電動駆動部２６とを備え、電動駆動部２６にモータ（例えばステッピングモータ等）を用いる電動式の弁装置である。統合弁装置２４は、暖房モード時において、水冷コンデンサ１２の第１熱交換部１２ａと第１熱交換部２１の流入路２１ａとを連通すると共に、第１熱交換部２１の流出路２１ｂを直接的にコンプレッサ１１と連通させる暖房循環経路αを確立させる。また、統合弁装置２４は、冷房モード時において、水冷コンデンサ１２の第１熱交換部１２ａと第１熱交換部２１の流入路２１ａとを連通すると共に、第１熱交換部２１の流出路２１ｂを第２熱交換部２２、膨張弁１３及びエバポレータ１４を介してコンプレッサ１１と連通させる冷房循環経路βを確立させる。停止時における統合弁装置２４は、何れの流路も閉弁状態とする。つまり、統合弁装置２４は、電動駆動部２６の駆動により弁本体部２５を動作させて、停止、暖房モード及び冷房モードの各状態に合った動作切り替えを行っている。

膨張弁１３は、熱交換器１０から供給された液相冷媒を減圧膨張させる弁であり、本実施形態では、弁本体である膨張弁１３を後述の電動駆動部（モータ）４２により動作可能とした電動式の膨張弁装置３０として一体的に構成されている。膨張弁装置３０の具体構成は後述する。膨張弁１３は、低温高圧状態の液相冷媒を減圧してエバポレータ１４に供給する。

エバポレータ１４は、冷房モード時において送風空気を冷却する冷却用熱交換器（蒸発器）である。膨張弁１３からエバポレータ１４に供給された液相冷媒は、エバポレータ１４周辺（車両空調装置のダクト内）の空気と熱交換する。この熱交換によって、液相冷媒が気化し、エバポレータ１４周辺の空気が冷却される。その後、エバポレータ１４内の冷媒はコンプレッサ１１に向けて流出され、コンプレッサ１１で再び圧縮される。

次に、本実施形態の膨張弁装置３０の具体構成について説明する。
図２に示すように、膨張弁装置３０は、基台ブロック３１内に構成される膨張弁１３と、基台ブロック３１に対して一体的に固定されて膨張弁１３を駆動する駆動装置３２とを備える。

膨張弁装置３０の基台ブロック３１には、第２熱交換部２２側からエバポレータ１４側に冷媒を流入させる流入路３１ａが設けられている。流入路３１ａは、断面円形の通路形状をなしている。ここで、基台ブロック３１は、略直方体形状をなしており、駆動装置３２が固定される一面を上面３１ｘとした場合（以降、基台ブロック３１が下側、駆動装置３２が上側として説明する）、流入路３１ａは、一方側の側面３１ｙ１からその反対側の側面３１ｙ２に向けて貫通して形成されている。

基台ブロック３１における流入路３１ａの途中には、自身の延びる方向と直交する上下方向に延びる縦通路３１ｂが設けられ、縦通路３１ｂの上側と連通する断面円形状の弁収容穴３１ｄ内に弁体３３が収容されている。弁体３３は、下方に向けられた先端部３３ａが尖った針状の弁体である。即ち、ニードル弁にて構成される膨張弁１３は、弁体３３が自身の軸方向（図２では上下方向）に沿って進退することで、先端部３３ａが縦通路３１ｂの開口部３１ｃを開閉し、流入路３１ａ側の冷媒の流通を許容・遮断し、更には流通量を調整する。

弁体３３は、上記先端部３３ａの他、中間部に雄ネジ部３３ｂと、基端部に後述の磁気減速部４３を構成する従動側回転体４６とを備える。雄ネジ部３３ｂは、弁収容穴３１ｄの内周面に形成された雌ネジ部３１ｅと螺合し、弁体３３自身の回転を弁体３３の軸方向（上下方向）への直動動作に変換する。従動側回転体４６は、弁体３３の基端部に同軸固定され、後述の駆動側回転体４４と磁気伝達部材４５を介して非接触で磁気的に連結している。つまり、駆動側回転体４４の回転により磁気伝達部材４５を介して従動側回転体４６が連れ回りすると、これに伴う弁体３３の回転動作が雄ネジ部３３ｂと雌ネジ部３１ｅとで弁体３３の軸方向の直動動作、即ち膨張弁１３の開閉動作に変換されるようになっている。

基台ブロック３１の上面３１ｘには、弁収容穴３１ｄの開口部３１ｆを閉塞するための閉塞板３４が固定ネジ（図示略）にて固定されている。閉塞板３４は、金属製（例えばＳＵＳ製）の平板形状をなしている。閉塞板３４は、弁収容穴３１ｄの開口部３１ｆを液密に閉塞し、冷媒が流れる弁収容穴３１ｄ側と駆動装置３２とを仕切っている。つまり、閉塞板３４にて基台ブロック３１の弁収容穴３１ｄの開口部３１ｆが液密に閉塞され仕切壁として機能することで、基台ブロック３１から外部に（駆動装置３２側等に）冷媒が漏出しないように封止されている。

駆動装置３２は、閉塞板３４を介在する態様にて基台ブロック３１の上面３１ｘに取付ネジ（図示略）等にて固定されている。駆動装置３２は、上面に開口部４０ａを有するハウジング４０と、ハウジング４０の開口部４０ａを閉塞するカバー４１とを備えると共に、ハウジング４０内に電動駆動部４２と、磁気減速部４３の構成部材の内の駆動側回転体４４及び磁気伝達部材４５（磁気減速部４３の従動側回転体４６は弁収容穴３１ｄ側に配置）と、回路基板４７とを収容してなる。

駆動装置３２内の電動駆動部４２、磁気減速部４３の駆動側回転体４４及び磁気伝達部材４５は、膨張弁１３の弁体３３（従動側回転体４６）の軸線上に設けられ、電動駆動部４２の下側に磁気減速部４３の駆動側回転体４４が、駆動側回転体４４の下側に磁気伝達部材４５がそれぞれ配置されている。

電動駆動部４２は、例えばステッピングモータ、ブラシレスモータ、ブラシ付きモータ等にて構成されている。電動駆動部４２は、自身の複数本の接続端子４２ｘが回路基板４７に接続され、接続端子４２ｘを介して回路基板４７から電源供給を受ける。電動駆動部４２は、回路基板４７（制御回路）からの電源供給に基づいて回転駆動し、回転軸４２ａを回転させる。また、電動駆動部４２は、回転軸４２ａと一体回転する被検出体（センサマグネット）４８を備え、回路基板４７の位置検出部（ホールＩＣ）４９による被検出体４８の検出にて、回転軸４２ａの回転情報（回転位置や速度等）の検出が行われる。電動駆動部４２の回転軸４２ａは、本体下方側から突出し、磁気減速部４３の駆動側回転体４４と一体回転可能に連結される。

磁気減速部４３は、駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６を用いた磁気減速機にて構成されると共に、磁気継手としても機能する。磁気減速部４３は、電動駆動部４２の回転軸４２ａの回転を減速・高トルク化して弁体３３に駆動伝達する。駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６は、電動駆動部４２の回転軸４２ａと弁体３３とを通る軸線上にそれぞれ同軸配置され、回転軸４２ａと一体回転する駆動側回転体４４の下側に磁気伝達部材４５が、磁気伝達部材４５の下側に従動側回転体４６が配置されている。駆動側回転体４４の磁気対向面４４ｘは磁気伝達部材４５の上面側と対向し、従動側回転体４６の磁気対向面４６ｘは磁気伝達部材４５の下面側と閉塞板３４を挟む態様にて対向している。

駆動側回転体４４は、図３（ａ）に示すように、磁気対向面４４ｘにおける外周側環状領域において、Ｎ極磁極４４ｎとＳ極磁極４４ｓとの２極の磁石磁極が１８０°角度範囲ずつ等角度間隔に設けられている。駆動側回転体４４は、磁気対向面４４ｘが下方を向くように電動駆動部４２の回転軸４２ａに同軸固定される（図２参照）。

磁気伝達部材４５は、図３（ｂ）に示すように、駆動側回転体４４の各磁極４４ｎ，４４ｓと軸方向に対向する外周側環状領域において、磁性金属製の６つの磁気伝達体４５ａが等間隔に互いに離間するようにして樹脂製（非磁性）のベース部材４５ｂに一体的に組み込まれて構成されている。各磁気伝達体４５ａは、磁性金属板を軸方向に複数枚積層されてなるものであり、ベース部材４５ｂにインサート成形されるか、若しくはベース部材４５ｂに別体組付けがなされる。また、各磁気伝達体４５ａは、自身が３０°の角度範囲の扇状をなしており、隣接する磁気伝達体４５ａの間隔についても、それぞれ３０°の間隔を有して配置されている。つまり、磁気伝達部材４５は、各磁気伝達体４５ａによる磁性部分とベース部材４５ｂによる非磁性部分とが交互に３０°角度範囲ずつ等角度間隔に設けられている。

因みに、図２に示すように、磁気伝達部材４５が位置するハウジング４０の底面部においては、少なくともその底面部分が開放形状をなし、磁気伝達部材４５は、自身の下面が閉塞板３４の上面に当接する態様にて配置される。磁気伝達部材４５の上面は、駆動側回転体４４の下面の磁気対向面４４ｘと軸方向に設定距離だけ離間して対向する。

従動側回転体４６は、図３（ｃ）に示すように、磁気対向面４６ｘにおける外周側環状領域、この場合磁気伝達部材４５の各磁気伝達体４５ａと軸方向に対向する外周側環状領域において、５つのＮ極磁極４６ｎと５つのＳ極磁極４６ｓとの合計１０極の磁石磁極が交互に３６°角度範囲ずつ等角度間隔に設けられている。従動側回転体４６は、ハウジング４０内に収容され閉塞板３４の上面側に位置する磁気伝達部材４５及び駆動側回転体４４とは異なり、その閉塞板３４の下面側の基台ブロック３１の弁収容穴３１ｄ内に収容され、磁気対向面４６ｘが上方を向くように弁体３３に同軸固定される。

このように構成される磁気減速部４３は、図４（ａ）～（ｃ）に示すようにして動作する。以下では、駆動側回転体４４のＮ極磁極４４ｎに着目して説明する。因みに、本実施形態の駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６の構成から、駆動側回転体４４の１８０°範囲のＮ極磁極４４ｎは、磁気伝達部材４５においては３つの磁気伝達体４５ａ（磁性部分）とその間の３つの非磁性部分とが交互に連続する角度範囲に相当し、従動側回転体４６においては３つのＳ極磁極４６ｓと２つのＮ極磁極４４ｎとが交互に連続する角度範囲に相当する。

図４（ａ）に示す状態は、駆動側回転体４４のＮ極磁極４４ｎの範囲に対向する磁気伝達部材４５の３つ並びの磁気伝達体４５ａがそれぞれＮ極に励磁され、そのＮ極磁極４４ｎの磁極中心に、３つ並びの磁気伝達体４５ａの真ん中の伝達体４５ａが正面に位置し、更にその真ん中の磁気伝達体４５ａに、従動側回転体４６の３つ並びのＳ極磁極４６ｓの真ん中の磁極４６ｓが正面に位置しており、従動側回転体４６に回転力が作用しない安定した状態である。そして、電動駆動部４２の駆動により駆動側回転体４４が磁気伝達体４５ａを１つ分回転すると（矢印Ｒ１）、図４（ｂ）に示す状態となる。

図４（ｂ）に示す状態は、駆動側回転体４４のＮ極磁極４４ｎの磁極中心に、磁気伝達部材４５において回転方向側に１つずれた３つ並びの磁気伝達体４５ａの真ん中の伝達体４５ａが正面に位置する状態である。この状態では、従動側回転体４６の３つ並びのＳ極磁極４６ｓにおける回転方向とは逆側の端の磁極４６ｓが磁気伝達体４５ａと正面に位置することになる。すると、図４（ｃ）に示すように、駆動側回転体４４のＮ極磁極４４ｎにて励磁された３つ並びの磁気伝達体４５ａの真ん中に、従動側回転体４６の３つ並びのＳ極磁極４６ｓの真ん中の磁極４６ｓが位置しようと、駆動側回転体４４の回転方向とは逆方向の回転力が従動側回転体４６に作用し、従動側回転体４６が同方向に回転する（矢印Ｒ２）。

なお、図４（ａ）～（ｃ）の動作は、磁気減速部４３（駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６）の回転原理を理解し易くするために描いたものであり、特に図４（ｂ）に示す状態は、駆動側回転体４４が回転しても従動側回転体４６を停止させている状態を描いている。実際は、駆動側回転体４４の回転に伴い、従動側回転体４６が即座に追従し、円滑に回転動作するものである。また、Ｓ極磁極４４ｓ側においてもＮ極磁極４４ｎと同様な動作となっている。

そして、駆動側回転体４４が連続的に回転することで上記動作が繰り返され、従動側回転体４６はその駆動側回転体４４とは逆方向に追従して回転する。この場合、駆動側回転体４４が磁気伝達部材４５の磁気伝達体４５ａを１つ分回転、即ち６０°回転すると、従動側回転体４６はＳ極磁極４６ｓを１つ分回転、即ち１２°だけ逆方向に回転する。つまり、駆動側回転体４４と従動側回転体４６との回転比（減速比）は「５：１」に設定され、駆動側回転体４４の回転は、磁気伝達部材４５を介して従動側回転体４６に伝達する過程で減速・高トルク化されるようになっている。

このような磁気減速部４３は、周知の歯車減速機構のように複数の歯車の噛み合いにて減速して駆動伝達するものと異なり、磁気減速により非接触で駆動伝達可能な構造をなしているため、駆動伝達の際に極めて静粛性が高いものとなっている。更に、駆動側回転体４４と従動側回転体４６との間の駆動伝達を非接触で行えることから、本実施形態では磁気伝達部材４５と従動側回転体４６との間に閉塞板３４を介在でき、この閉塞板３４にて基台ブロック３１の弁収容穴３１ｄの開口部３１ｆが液密に閉塞可能である。つまり、冷媒の浸入経路となりがちな駆動伝達上を通じたその冷媒の電動駆動部４２側（駆動装置３２内）への浸入が閉塞板３４による液密構造にて確実に防止されている。

電動駆動部４２の上側のハウジング４０の開口部４０ａ付近には、回路基板４７が配置されている。回路基板４７には、各種電子部品（図示略）が搭載され、電動駆動部４２の駆動制御を行う制御回路が構成されている。回路基板４７は、自身の平面方向が電動駆動部４２の軸方向と直交する方向に沿うように配置されている。

そして、回路基板４７の制御回路は、電動駆動部４２の回転駆動を制御し、磁気減速部４３を介して膨張弁１３の弁体３３の進退位置を調整し、エバポレータ１４への冷媒の供給量の調整を行う。つまり、回路基板４７の制御回路は、車両空調装置の統合弁装置２４と連動した膨張弁１３（膨張弁装置３０）の開閉制御を行い、統合弁装置２４を制御する制御回路と共に空調制御を行うようになっている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）電動駆動部（モータ）４２の回転軸４２ａの回転を減速する磁気減速部４３は、駆動側回転体４４の各磁石磁極（磁極４４ｎ，４４ｓ）、磁気伝達部材４５の各磁気伝達体４５ａ及び従動側回転体４６の各磁石磁極（磁極４６ｎ，４６ｓ）のそれぞれ数を磁気減速可能な例えば「２」「６」「１０」に設定される。このような磁気減速部４３は、駆動側回転体４４から磁気伝達部材４５を介して従動側回転体４６に非接触で駆動伝達するため、駆動伝達の際に極めて静粛性が高く、膨張弁装置３０として静粛性高く構成することが期待できる。

（２）磁気減速部４３において、駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６はそれぞれ自身の軸方向に対向する構成のため、磁気減速部４３の軸直交方向（径方向）への小型化、ひいては駆動装置３２（膨張弁装置３０）の同方向への小型化に貢献できる。

（３）基台ブロック３１の弁収容穴３１ｄの開口部３１ｆが閉塞板３４にて液密に閉塞され、駆動装置３２側の磁気減速部４３の駆動側回転体４４及び磁気伝達部材４５と基台ブロック３１側の従動側回転体４６との間に閉塞板３４が介在する構成をなすため、冷媒の浸入経路となりがちな駆動伝達上を通じたその冷媒の電動駆動部４２側（駆動装置３２内）への浸入が、磁気継手としても機能する磁気減速部４３及び閉塞板３４を用いる構造にてより確実に防止することができる。その一つとして、磁気伝達部材４５を冷媒による腐食から防止することができる。また、磁気減速部４３は、駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６がそれぞれ軸方向に対向する構成のため、磁気伝達部材４５と従動側回転体４６との間に閉塞板３４を介在する構造を構成し易く、本実施形態のように平板形状の閉塞板３４を用いることができる。

（４）磁気伝達部材４５において、複数の磁気伝達体４５ａが樹脂製のベース部材４５ｂに一体的に組み込まれて構成されるため、磁気伝達部材４５としての取扱いや膨張弁装置３０（駆動装置３２）への組付けが行い易い。

（５）電動駆動部（モータ）４２の回転駆動を磁気減速部４３からネジ機構（雄ネジ部３３ｂ及び雌ネジ部３１ｅ）を介して弁体３３の直動動作（進退動作）に変換する構成をなすため、構造上がたつきを有するネジ機構（ネジ部３３ｂ，３１ｅ）に対し、同じく駆動伝達上の磁気減速部４３の駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６との間の吸引力を作用させ、ネジ機構（ネジ部３３ｂ，３１ｅ）のがたつき、ひいては弁体３３のがたつきを付勢部材を用いずに抑制することができる。

（６）冷凍サイクル装置Ｄの循環路の一部である流入路３１ａが構成されると共に膨張弁１３が収容される基台ブロック３１に対し、駆動装置３２が一体的に固定されてユニット化されるため、膨張弁装置３０としての組付性向上等の効果を期待することができる。

（７）ハウジング４０内において、回路基板４７は電動駆動部４２よりも冷媒の循環路を有する基台ブロック３１より離れた側（開口部４０ａ側）に配置されるため、回路基板４７が上側となる配置構造を採る本実施形態のような場合は特に、万一冷媒がハウジング４０内に浸入しても回路基板４７への到達を抑制でき、回路基板４７の破損を抑制することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・駆動側回転体４４の各磁極４４ｎ，４４ｓ、磁気伝達部材４５の各磁気伝達体４５ａ及び従動側回転体４６の各磁極４６ｎ，４６ｓの数をそれぞれ「２」「６」「１０」として磁気減速する構成としたが、上記で挙げた数は一例であり、適宜変更してもよい。

・駆動側回転体４４及び従動側回転体４６の各磁気対向面４４ｘ，４６ｘに設けた各磁極４４ｎ，４４ｓ，４６ｎ，４６ｓについて特に言及しなかったが、各磁気対向面４４ｘ，４６ｘに主として磁極が現れる極異方性磁石にて構成してもよい。極異方性磁石とすれば、駆動側回転体４４及び従動側回転体４６にバックヨーク等が不要となるため、部品低減を図ることができる。なお、駆動側回転体４４及び従動側回転体４６の表裏面に磁極が現れる一般的な軸方向配向型の磁石等、他の構成の磁石磁極を用いてもよい。

・磁気伝達部材４５において複数の磁気伝達体４５ａを樹脂製のベース部材４５ｂに一体的に組み込んで構成したが、複数の磁気伝達体４５ａを個別に配置する等、構成を適宜変更してもよい。

・磁気伝達部材４５を閉塞板３４より駆動側回転体４４に配置したが、磁気伝達部材４５を閉塞板３４より従動側回転体４６に配置してもよい。磁気伝達部材４５が冷媒に晒されるが、駆動装置３２側の小型化が図れる。

・駆動側回転体４４、磁気伝達部材４５及び従動側回転体４６を軸方向に対向する構成としたが、それぞれ径方向に対向する構成のものを用いてもよい。この場合、径方向に対向する例えば磁気伝達部材４５と従動側回転体４６との間に閉塞板３４の一部を介在させるような閉塞板３４の形状変更等の対応が必要となる。

・磁気減速部４３は電動駆動部（モータ）４２の駆動に基づく回転を減速するものであったが、電動駆動部（モータ）４２の駆動に基づく回転を増速する磁気増速部も含めた磁気変速部に適用してもよい。

・回路基板４７をハウジング４０の開口部４０ａ付近で、電動駆動部４２よりも上側に配置したが、これに限らない。例えば、回路基板４７を自身の平面方向が上下方向に沿うように配置してもよい。この場合、ハウジング４０の側面部に沿って配置してもよい。

・膨張弁装置３０は基台ブロック３１を下側、駆動装置３２を上側としたが、配置構造はこれに限らず、適宜変更してもよい。
・膨張弁装置３０（膨張弁１３）以外の弁に適用してもよく、実施形態の冷凍サイクル装置Ｄで言えば例えば統合弁装置２４に適用してもよい。

・車両空調用の冷凍サイクル装置Ｄに適用したが、車両以外の空調用の冷凍サイクル装置や、空調以外の例えば電池冷却用の冷凍サイクル装置等、その他の冷凍サイクル装置の冷媒循環路上に用いる弁装置に適用してもよい。

Ｄ…冷凍サイクル装置、１３…膨張弁（弁）、３０…膨張弁装置（弁装置）、３１…基台ブロック、３１ａ…流入路（循環路一部）、３１ｄ…弁収容穴、３１ｅ…雌ネジ部（ネジ機構）、３１ｆ…開口部、３２…駆動装置、３３…弁体、３３ｂ…雄ネジ部（ネジ機構）、３４…閉塞板、４２…電動駆動部、４３…磁気減速部（変速部、磁気変速部）、４４…駆動側回転体、４４ｎ…Ｎ極磁極（磁石磁極）、４４ｓ…Ｓ極磁極（磁石磁極）、４４ｘ…磁気対向面、４５…磁気伝達部材、４５ａ…磁気伝達体、４５ｂ…ベース部材、４６…従動側回転体、４６ｎ…Ｎ極磁極（磁石磁極）、４６ｓ…Ｓ極磁極（磁石磁極）、４６ｘ…磁気対向面。

Claims

冷凍サイクル装置の循環路内を流れる冷媒の流動態様を変更する弁と、前記弁を駆動する駆動装置とを備え、前記駆動装置の駆動源に電動駆動部を用いる電動式の弁装置であって、
前記電動駆動部から前記弁までの駆動伝達上において前記電動駆動部の駆動に基づいて生じる回転を変速する変速部を備え、
前記変速部は、前記電動駆動部の駆動に基づき回転すると共に回転方向に複数の磁石磁極を有する駆動側回転体と、前記磁石磁極にて励磁可能な複数の磁気伝達体を回転方向に互いに離間して配置してなる磁気伝達部材と、前記回転方向に複数の磁石磁極を有し前記磁気伝達体を介した前記駆動側回転体の各磁石磁極の回転動作に追従して回転する従動側回転体とを備え、前記駆動側回転体、前記磁気伝達部材及び前記従動側回転体の前記磁石磁極及び前記磁気伝達体の数を異ならせて減速又は増速する磁気変速部として構成され、前記駆動側回転体から前記磁気伝達部材を介して前記従動側回転体に非接触で駆動伝達するように構成され、
前記変速部は、前記駆動側回転体、前記磁気伝達部材及び前記従動側回転体がそれぞれ自身の軸方向に対向するように構成され、
前記冷凍サイクル装置の循環路の一部が構成されると共に、前記弁の弁体が収容される基台ブロックと、前記弁体が収容される前記基台ブロックの弁収容穴の開口部を液密に閉塞する閉塞板とを備え、
前記駆動装置側に設けられる前記変速部の駆動側回転体及び磁気伝達部材と、前記基台ブロック側に設けられる前記変速部の従動側回転体との間に、前記閉塞板が介在されて構成されていることを特徴とする弁装置。
前記磁気伝達部材は、複数の前記磁気伝達体を非磁性のベース部材に一体的に組み込まれて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体は、前記磁気伝達部材に対向する各磁気対向面にそれぞれ前記磁石磁極を有するものであり、前記磁気対向面に主として磁極が現れる極異方性磁石にて前記磁石磁極が構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の弁装置。
前記変速部の従動側回転体の回転動作から前記弁の弁体自身の軸方向の直動動作に変換するネジ機構を備え、
前記電動駆動部の駆動に基づく前記変速部及び前記ネジ機構を介した前記弁体の直動動作にて前記冷媒の流動態様を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の弁装置。
前記冷凍サイクル装置は、車両に搭載される車両用の冷凍サイクル装置であることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の弁装置。