JP2014142136A - 電動膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流量の立ち上がりのレスポンスを向上させることが可能な電動膨張弁及び微少流量域で正確に流量制御を行うことが可能な電動膨張弁を提供する。
【解決手段】電動膨張弁によれば、ニードル形弁体の先端部が弁孔５１に対して最も深く突入した位置で、弁孔５１の内面に設けられた最小円筒部５１Ａが、ニードル形弁体の先端部に設けられたメインテーパ軸部２２Ｅの先端と基端との中間に位置して、それらの間に、微少量の冷媒が通過し得る環状隙間Ｃ１が形成される。そして、最深の突入位置からニードル形弁体を後退させると、即座に環状隙間Ｃ１の流路断面積が拡大し始めて、流量が増加し始めるから、最小流量からの流量の立ち上がりのレスポンスを向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍サイクルの冷媒の流量を制御する電動膨張弁に関する。

一般に、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）に用いられる電動膨張弁は、ニードル形弁体の直動位置によって弁孔の開度が調節される構造となっていた（例えば、特許文献１参照）。

また、近年の電動膨張弁は、冷凍サイクルに備えたコンプレッサの焼き付きを防止するために、ニードル形弁体の先端部を弁孔に対して最も深く突入させた位置でも、微少量の冷媒が弁孔を通過し得る構造となっている。具体的には、ニードル形弁体の先端寄り部分に円柱部が形成され、ニードル形弁体を最深の突入位置にしたときに、円柱部が弁孔の内側に配置されて、それらの間に環状隙間を形成する構成となっていた。

特開２０００−２７４８８６号公報（段落［０００２］〜［００１６］）

しかしながら、上述した従来の電動膨張弁では、ニードル形弁体を最深の突入位置から後退させた場合に、円柱部が弁孔から完全に抜けるまでは流量が変化せず、流量の立ち上がりのレスポンスが遅いという問題があった。

また、冷凍サイクルシステムの技術進歩に伴い、微少流量域で正確な流量制御を行うことが可能な電動膨張弁の開発が求められていた。

上記事情に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、流量の立ち上がりのレスポンスを向上させることが可能な電動膨張弁を提供することである。また、本発明の第２の目的は、微少流量域で正確な流量制御を行うことが可能な電動膨張弁を提供することである。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電動膨張弁（１０）は、冷凍サイクル（１００）の冷媒が流れる弁孔（５１）を有した弁座（５０）と、弁孔（５１）に対して先端部が一端側から突入し、その突入量を変化させるようにモータ（２０）から動力を受けて直動するニードル形弁体（２２）とを備えて、ニードル形弁体（２２）の直動位置を変更して冷媒の流量を制御する電動膨張弁（１０）であって、弁孔（５１）の内面に設けられ、その弁孔（５１）のうち最も内径が小さい最小円筒部（５１Ａ）と、ニードル形弁体（２２）の先端部に設けられ、最小円筒部（５１Ａ）より軸長が長い円錐台状をなし、その先端側外径が最小円筒部（５１Ａ）の内径より小さく、基端側に向かうに従って徐々に拡径したメインテーパ軸部（２２Ｅ）と、ニードル形弁体（２２）の先端部が弁孔（５１）に対して最も深く突入した位置で、最小円筒部（５１Ａ）がメインテーパ軸部（２２Ｅ）の先端と基端との中間に位置しかつ、最小円筒部（５１Ａ）とメインテーパ軸部（２２Ｅ）の軸方向の中間部との間に環状隙間（Ｃ１）が形成されるようにニードル形弁体（２２）の直動を禁止するストッパ（１６，１７，１９）とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電動膨張弁（１０）において、弁座（５０）のうちニードル形弁体（２２）の基端部と反対側で、ニードル形弁体（２２）の軸方向に対して直交した弁座裏平面（５０Ａ）と、弁孔（５１）の内面に設けられ、最小円筒部（５１Ａ）の弁座裏平面（５０Ａ）側の端部から弁座裏平面（５０Ａ）に向かって徐々に拡径した中間テーパ孔部（５１Ｂ）と、弁孔（５１）の内面に設けられ、弁座裏平面（５０Ａ）と中間テーパ孔部（５１Ｂ）との間をＲ面取りしてなる裏開口湾曲孔部（５１Ｃ）とを備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載の電動膨張弁（１０）において、ニードル形弁体（２２）に設けられ、メインテーパ軸部（２２Ｅ）の先端部からそのメインテーパ軸部（２２Ｅ）より大きいテーパ角で先端に向かって縮径したサブテーパ軸部（２２Ｆ）を備え、ニードル形弁体（２２）の直動がストッパ（１６，１７，１９）によって禁止された状態で、メインテーパ軸部（２２Ｅ）のうちサブテーパ軸部（２２Ｆ）側の先端部が裏開口湾曲孔部（５１Ｃ）内に位置したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の電動膨張弁（１０）において、ニードル形弁体（２２）の基端部から先端寄り位置には、メインテーパ軸部（２２Ｅ）の基端側外径より大きな均一の外径で延びたメインシャフト部（２２Ｂ）が備えられ、メインシャフト部（２２Ｂ）とメインテーパ軸部（２２Ｅ）との間には、メインシャフト部（２２Ｂ）からメインテーパ軸部（２２Ｅ）に向かって徐々に縮径しかつ外側に膨らむように丸みを帯びた中間湾曲軸部（２２Ｄ）が備えられ、弁座（５０）のうちニードル形弁体（２２）の基端部側を向いた面は、ニードル形弁体（２２）の直動がストッパ（１６，１７，１９）によって禁止された状態で、メインテーパ軸部（２２Ｅ）の基端部及び中間湾曲軸部（２２Ｄ）の側方に位置し、中間テーパ孔部（５１Ｂ）より大きなテーパ角で弁孔（５１）から離れるに従って徐々に拡径した弁座表テーパ面（５０Ｂ）になっているところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の発明によれば、ニードル形弁体（２２）の先端部には、先端側外径が弁孔（５１）の内径より小さく基端側に向かって拡径した円錐台形のメインテーパ軸部（２２Ｅ）が設けられ、その先端部が弁孔（５１）に対して最も深く突入した位置で、弁孔（５１）の内面に設けられた最小円筒部（５１Ａ）が、メインテーパ軸部（２２Ｅ）の先端と基端との中間に位置して、それらの間に微少量の冷媒が通過し得る環状隙間（Ｃ１）が形成される。そして、最深の突入位置からニードル形弁体（２２）を後退させると、環状隙間（Ｃ１）の流路断面積が即座に拡大し始めて、流量が増加し始めるから、流量の立ち上がりのレスポンスを向上させることができる。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、弁孔（５１）の内面に、最小円筒部（５１Ａ）の弁座裏平面（５０Ａ）側の端部から弁座裏平面（５０Ａ）に向かって徐々に拡径した中間テーパ孔部（５１Ｂ）と、弁座裏平面（５０Ａ）と中間テーパ孔部（５１Ｂ）との間をＲ面取りしてなる裏開口湾曲孔部（５１Ｃ）とが備えられたので、弁座裏平面（５０Ａ）側から環状隙間（Ｃ１）へと向かう冷媒の流れがスムーズになり、微少流量域における流量制御を正確に行うことが可能になる。また、キャビテーションや冷媒の通過音を抑えることができる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、メインテーパ軸部（２２Ｅ）の先端部から、そのメインテーパ軸部（２２Ｅ）より大きいテーパ角で先端部に向かって縮径したサブテーパ軸部（２２Ｆ）が備えられ、ニードル形弁体（２２）の先端部が弁孔（５１）に対して最も深く突入した位置で、メインテーパ軸部（２２Ｅ）のうちサブテーパ軸部（２２Ｆ）側の先端部が裏開口湾曲孔部（５１Ｃ）内に位置するので、弁座裏平面（５０Ａ）側から環状隙間（Ｃ１）へと向かう冷媒の流れをよりスムーズにすることができる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、ニードル形弁体（２２）のメインシャフト部（２２Ｂ）とメインテーパ軸部（２２Ｅ）との間には、メインシャフト部（２２Ｂ）からメインテーパ軸部（２２Ｅ）に向かって徐々に縮径しかつ外側に膨らむように丸みを帯びた中間湾曲軸部（２２Ｄ）が備えられる一方、弁座（５０）のうちニードル形弁体（２２）の基端部側を向いた面は、中間テーパ孔部（５１Ｂ）より大きなテーパ角で弁孔（５１）から離れるに従って徐々に拡径した弁座表テーパ面（５０Ｂ）になっている。そして、ニードル形弁体（２２）の先端部が弁孔（５１）に対して最も深く突入した位置のときに、弁座表テーパ面（５０Ｂ）がメインテーパ軸部（２２Ｅ）の基端部及び中間湾曲軸部（２２Ｄ）の側方に位置する。これにより、弁座表テーパ面（５０Ｂ）側から環状隙間（Ｃ１）へと向かう冷媒の流れをよりスムーズにすることができる。

本発明の一実施形態に係る電動膨張弁の側断面図 電動膨張弁の一部を拡大した側断面図 ニードル形弁体を弁孔に対して最も突入させたときの弁座の側断面図 電動膨張弁の流量特性のグラフ 冷凍サイクルの概念図 メインテーパ軸部のテーパ角を大きくした場合の流量特性のグラフ

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。本実施形態の電動膨張弁１０は、図１に全体が示されている。この電動膨張弁１０は、重力方向に対してどのような姿勢で使用してもよいが、説明の便宜上、図１における上下方向を、以下、電動膨張弁１０及びその各構成部品の上下方向とする。

電動膨張弁１０は、スリーブ３０の外側にステータ側界磁部１１を固定して備える一方、スリーブ３０の内側にロータ側界磁部１２を回転可能に収容して備えている。そして、ステータ側界磁部１１とロータ側界磁部１２とを主要部としてステッピングモータ２０が構成されている。

ステータ側界磁部１１は円環状をなし、複数の電磁コイル１１Ａを周方向に並べて備えている。また、ステータ側界磁部１１の側面からはコネクタ部１１Ｂが突出している。

ロータ側界磁部１２は、上端有底の円筒形をなした永久磁石であって、例えば、周方向を複数等分した位置に磁極をそれぞれ備えている。ロータ側界磁部１２の上端壁１２Ａにおける中心にはロータシャフト１３が貫通している。ロータシャフト１３は、駆動シャフト１４とニードル形弁体２２とからなる。駆動シャフト１４は、軸方向の中間位置に鍔部１４Ａを備え、その鍔部１４Ａが上端壁１２Ａの中心部に固定されている。駆動シャフト１４のうち鍔部１４Ａより上側部分には、螺旋ガイド１６が固定されている。螺旋ガイド１６は、駆動シャフト１４の上端部に線材を螺旋状に巻回し、その線材の上端部を駆動シャフト１４の上端部に側方から貫通させた構造になっている。

螺旋ガイド１６にはストッパリング１７が係合している。ストッパリング１７は、螺旋ガイド１６のうち軸方向で隣り合った線材同士の隙間の一部に収まったリング状をなしかつ側方にストッパアーム１７Ａを張り出して備えている。また、スリーブ３０の上端開口を閉塞する蓋体１８からは、駆動シャフト１４と平行にストッパシャフト１９が垂下されている。そして、ストッパアーム１７Ａがこのストッパシャフト１９に当接した状態で、ロータ側界磁部１２が回転すると、ストッパリング１７が螺旋ガイド１６に対して相対回転して上下動し、螺旋ガイド１６の上端部又は下端部まで移動したときに回動不能となる。これにより、ロータ側界磁部１２の回転量が規制される。なお、これら螺旋ガイド１６、ストッパリング１７及びストッパシャフト１９によって本発明の「ストッパ」が構成されている。

駆動シャフト１４のうち鍔部１４Ａより下側には、円柱状の摺動軸部１４Ｂと雄螺子部１４Ｃとが上下に並べて備えられている。また、駆動シャフト１４の中心部には、連結孔１４Ｄが穿孔されて、その連結孔１４Ｄが駆動シャフト１４の下端面に開放している。連結孔１４Ｄには圧縮コイルバネ２１が収容され、その下方にニードル形弁体２２の上端部が収容されている。

スリーブ３０は、アウター筒部３１とインナー筒部３２とから構成されており、これらアウター筒部３１とインナー筒部３２とが同軸上に配置されている。アウター筒部３１はインナー筒部３２よりも大径な円筒状をなしており、上面開口が前記蓋体１８によって密閉されている。蓋体１８は、アウター筒部３１と同じ材料（例えば、ステンレス）で構成され、アウター筒部３１に対して溶接されている。また、アウター筒部３１の下面開口縁からは、アウター筒部３１の軸心に向かって円環状のフランジ３１Ａが張り出している。そして、アウター筒部３１はフランジ３１Ａを円環状のベースプレート４１の上面に宛がった状態で、ベースプレート４１の上面に溶接されている。なお、ベースプレート４１は、ステータ側界磁１１に固定されている。

インナー筒部３２の外周面のうち軸方向の中間部には、環状段差部３２Ｄが形成されており、その環状段差部３２Ｄより上側の大径部分はアウター筒部３１の内側に収容され、環状段差部３２Ｄより下側の小径部分は、アウター筒部３１のフランジ３１Ａ及びベースプレート４１を貫通して下方に延びている。そして、環状段差部３２Ｄをフランジ３１Ａの内縁部に係止させた状態で、インナー筒部３２の外周面がベースプレート４１の下面に溶接されている。

図２に示すように、インナー筒部３２の下端部内側には、弁孔５１を有した弁座５０が設けられている。弁孔５１は、ニードル形弁体２２と同軸上に設けられており、インナー筒部３２の下端面に開放している。弁座５０及び弁孔５１については、ニードル形弁体２２と共に後に詳説する。

インナー筒部３２の下端寄り位置には、側方に開放した側部開口３２Ｂが形成されている。側部開口３２Ｂは、弁座５０よりも上方位置に設けられ、その側部開口３２Ｂには、流路用パイプＰ１が挿入されて溶接されている。

インナー筒部３２の下端面からは下方に向かって流路用パイプＰ２が延びている。インナー筒部３２の下端面には、弁孔５１と同心円状の円環溝３２Ｃが形成されており、その円環溝３２Ｃに流路用パイプＰ２の上端部が挿し込まれて溶接されている。ここで、インナー筒部３２の下端面のうち、円環溝３２Ｃで囲まれた内側部分は、円環溝３２Ｃの外側部分に対して段付き状に陥没した平面となっている。

インナー筒部３２の内側には、図２に示した軸受スリーブ４３及びナット４４が挿入組み付けされている。軸受スリーブ４３は、インナー筒部３２のうち側部開口３２Ｂより上方側に圧入されており、ナット４４は、インナー筒部３２の上端部に圧入されている。ナット４４の上端部は軸受部４４Ｂになっており、軸受部４４Ｂより下側部分は雌螺子部４４Ａになっている。

そして、ロータシャフト１３の雄螺子部１４Ｃがナット４４の雌螺子部４４Ａに螺合され、駆動シャフト１４の摺動軸部１４Ｂがナット４４の軸受部４４Ｂに回転可能かつ直動可能に軸支され、さらに、ロータシャフト１３を構成するニードル形弁体２２の中間部分（後述するメインシャフト部２２Ｂ）が軸受スリーブ４３に回転可能かつ直動可能に軸支されている。なお、ロータ側界磁部１２の外周面と、スリーブ３０におけるアウター筒部３１の内周面との間には隙間が形成された状態に保持される。

電動膨張弁１０は、例えば、図５に示すように、エアコンの冷凍サイクル１００（ヒートポンプサイクル）の途中に取り付けられる。また、電動膨張弁１０のコネクタ部１１Ｂは、エアコンの制御回路（図示せず）に接続される。そして、制御回路から電力を受けて電磁コイル１１Ａが励磁され、ロータ側界磁部１２と共にロータシャフト１３が回転駆動されて、ニードル形弁体２２が直動し、弁孔５１の開度が変更されて、流路用パイプＰ１と流路用パイプＰ２との間を流れる冷媒の流量が、例えば、図４に示すグラフのように変更される。具体的には、ロータ側界磁部１２が回転駆動されて、ストッパリング１７が螺旋ガイド１６の上端部まで移動して回動不能となったときに、ニードル形弁体２２の先端部が弁孔５１に対して最も突入した位置となる（図１参照）。また、ストッパリング１７が螺旋ガイド１６の下端部まで移動して回動不能になったときに、ニードル形弁体２２が弁孔５１から最も離れた（後退した）位置になる。ここで、図４のグラフの横軸は、ニードル形弁体２２の直動位置をステッピングモータ２０の入力パルス数によって表現したものである。このグラフにおいて、入力パルス数が「０」のとき、ニードル形弁体２２の先端部は弁孔５１に対して最も突入した位置（最深の突入位置）となり、流量が最小となる。入力パルス数が大きくなるに従って、ニードル形弁体２２の先端部は最深の突入位置から徐々に後退し、これに伴い流量が徐々に増加する。

さて、弁座５０は、インナー筒部３２の下端部内側に一体形成されており、その弁座５０の中心を弁孔５１が貫通している。インナー筒部３２の下端面のうち、円環溝３２Ｃで囲まれた陥没部分は、ニードル形弁体２２の上端部とは反対側でニードル形弁体２２の軸方向に対して直交した平面となっており、この点において、本発明における「弁座裏平面」に相当する（以下、「弁座裏平面５０Ａ」と呼ぶ）。図３に示すように、弁孔５１の内面は、最も内径が小さい最小円筒部５１Ａと、最小円筒部５１Ａの弁座裏平面５０Ａ側の端部から弁座裏平面５０Ａに向かって徐々に拡径した中間テーパ孔部５１Ｂと、弁座裏平面５０Ａと中間テーパ孔部５１Ｂとの間をＲ面取りしてなる裏開口湾曲孔部５１Ｃとから構成されている。また、弁座５０のうち、弁座裏平面５０Ａとは反対側の面は、中間テーパ孔部５１Ｂより大きなテーパ角で弁孔５１から離れるに従って徐々に拡径した弁座表テーパ面５０Ｂとなっている。なお、テーパ角とは、「円錐の中心軸を含む断面における２つの母線の間の角度」のことである。

中間テーパ孔部５１Ｂのテーパ角は、例えば、５°〜１５°（好ましくは１０°）となっており、弁座表テーパ面５０Ｂのテーパ角は、例えば、６０°〜８０°（好ましくは７０°）となっている。なお、最小円筒部５１Ａ、中間テーパ孔部５１Ｂ、裏開口湾曲孔部５１Ｃの各軸長は、弁孔５１全体の軸長を約３等分した長さとなっている。正確には、中間テーパ孔部５１Ｂ、最小円筒部５１Ａ、裏開口湾曲孔部５１Ｃの順に徐々に短くなっている。

一方、ニードル形弁体２２は、断面円形をなして上下方向に延び、その上端部には、フランジ形係止壁２２Ａが形成されている。そして、フランジ形係止壁２２Ａが連結孔１４Ｄに挿入された状態で連結孔１４Ｄの下端部に抜止リング２３が圧入され、ニードル形弁体２２の上端部が連結孔１４Ｄに抜け止めされている。なお、前記圧縮コイルバネ２１の下端部はフランジ形係止壁２２Ａの上面に押し付けられ、圧縮コイルバネ２１の上端部は、連結孔１４Ｄの奥壁に押し付けられている。

以下、ニードル形弁体２２について詳説するが、以下の説明におけるニードル形弁体２２等の「上端」及び「下端」とは、それぞれ本発明における「基端」及び「先端」に相当する。ニードル形弁体２２の上端部から下端寄り位置には、メインシャフト部２２Ｂが備えられ、ニードル形弁体２２の下端部には、先端突入部２２Ｃが備えられ、メインシャフト部２２Ｂと先端突入部２２Ｃとの間には、中間湾曲軸部２２Ｄが備えられている。メインシャフト部２２Ｂは、弁孔５１の最小円筒部５１Ａの内径よりも大きい均一の外径で上下方向に延びている。先端突入部２２Ｃは、上端部から下端部に向かって縮径した略砲弾形をなしており、上端側外径、即ち、先端突入部２２Ｃの最大径が、弁孔５１における最小円筒部５１Ａの内径以下となっている。さらに、中間湾曲軸部２２Ｄは、メインシャフト部２２Ｂから先端突入部２２Ｃの上端部に向かって徐々に縮径しかつ外側に膨らむように丸みを帯びた形状をなしている。なお、先端突入部２２Ｃの上端側外径は、最小円筒部５１Ａの内径より大きくてもよい。

先端突入部２２Ｃは、互いにテーパ角の異なるメインテーパ軸部２２Ｅとサブテーパ軸部２２Ｆとから構成されている。メインテーパ軸部２２Ｅは、弁孔５１の最小円筒部５１Ａより軸長が長い（本実施形態では、弁孔５１全体の軸長より長い）円錐台形をなしている。サブテーパ軸部２２Ｆは、メインテーパ軸部２２Ｅの下端部からそのメインテーパ軸部２２Ｅより大きいテーパ角で下方に向かって縮径した円錐台形となっており、下端面がサブテーパ軸部２２Ｆの中心軸と直交した平面になっている。メインテーパ軸部２２Ｅのテーパ角は、例えば、５°〜１５°（好ましくは１０°）であり、サブテーパ軸部２２Ｆのテーパ角は、例えば、６０°〜８０°（好ましくは７０°）である。

そして、弁座５０、弁孔５１及びニードル形弁体２２を上述したような構成にしたことで、電動膨張弁１０の流量特性が図４に示すグラフのようになる。なお、本実施形態では、入力パルス数が「３５０」を超えると、ニードル形弁体２２におけるメインテーパ軸部２２Ｅが弁孔５１から抜けて、入力パルス数「０」〜「３５０」の間よりも急激に流量が増加し始める。

ところで、本実施形態の電動膨張弁１０は、ニードル形弁体２２の先端部が弁孔５１に対して最深の突入位置となったとき（図４における入力パルス数「０」のとき）、換言すれば、図１に示すように、ストッパリング１７が螺旋ガイド１６の上端部で回動不能となることでニードル形弁体２２の直動が禁止された状態において、微少量の冷媒が弁孔５１を通過し得るように構成されている。具体的には、図３に示すように、先端突入部２２Ｃが弁孔５１を貫いて、弁座裏平面５０Ａ側及び弁座表テーパ面５０Ｂ側の両方に突出した状態になる。このとき、弁孔５１の最小円筒部５１Ａはメインテーパ軸部２２Ｅの軸方向の中間に位置し、それら最小円筒部５１Ａとメインテーパ軸部２２Ｅの軸方向の中間部との間に、微小な環状隙間Ｃ１が形成される。この環状隙間Ｃ１は、冷媒の流量が予め定められた微少流量となるように調整されており、これにより、冷凍サイクル１００に備えたコンプレッサ１０１（図５参照）の焼き付きを防止することが可能となっている。本実施形態では、例えば、流路用パイプＰ１から流路用パイプＰ２に向かって冷媒が流れた場合の流量が０．３［ｍ^３／ｈ］となりかつ、流路用パイプＰ２から流路用パイプＰ１に向かって冷媒が流れた場合の流量が０．４［ｍ^３／ｈ］となるように、ニードル形弁体２２が組み付け時に調整されている。

図３に示すように、ニードル形弁体２２の先端部（先端突入部２２Ｃ）が弁孔５１に対して最深の突入位置となったとき、メインテーパ軸部２２Ｅの中間部は、弁孔５１の内面のうち、最小円筒部５１Ａ及び中間テーパ孔部５１Ｂの内側に配置される。また、メインテーパ軸部２２Ｅの下端部は、弁孔５１の内面のうち裏開口湾曲孔部５１Ｃの内側に配置され、サブテーパ軸部２２Ｆは、弁孔５１を弁座裏平面５０Ａ側に突き抜けた位置となる。これにより、先端突入部２２Ｃと弁孔５１の内面との間には、最小円筒部５１Ａの上端から下方に向かうに従って徐々に流路断面積が大きくなった流路が形成される。さらに、弁座５０の弁座表テーパ面５０Ｂは、メインテーパ軸部２２Ｅの上端部及び中間湾曲軸部２２Ｄの側方に位置する。これにより、弁座表テーパ面５０Ｂとニードル形弁体２２との間には、最小円筒部５１Ａの上端から上方に向かうに従って徐々に流路断面積が大きくなった流路が形成される。これにより、流路用パイプＰ１から流路用パイプＰ２に向かって冷媒が流れた場合に、弁座表テーパ面５０Ｂ側から環状隙間Ｃ１へと向かう冷媒の流れがスムーズになると共に、流路用パイプＰ２から流路用パイプＰ１に向かって冷媒が流れた場合に、弁座裏平面５０Ａ側から環状隙間Ｃ１へと向かう冷媒の流れがスムーズになる。これにより、微少流量域で正確に流量制御を行うことが可能になる。また、キャビテーションや冷媒の通過音を抑えることができる。

そして、本実施形態の電動膨張弁１０によれば、ニードル形弁体２２の先端部（先端突入部２２Ｃ）を弁孔５１に対して最も深く突入させた位置では、メインテーパ軸部２２Ｅの軸方向の中間部と弁孔５１の最小円筒部５１Ａとの間に環状隙間Ｃ１が形成され、ニードル形弁体２２を最深の突入位置から後退させると、環状隙間Ｃ１の流路断面積が即座に拡大し始めて、図４に示すように流量が即座に増加し始めるから、最小流量からの流量の立ち上がりのレスポンスを向上させることができる。

なお、本実施形態の電動膨張弁１０は、図４のグラフに示すような流量特性を有していたが、メインテーパ軸部２２Ｅのテーパ角を変更することで、流量の変化率（１パルス当たりの流量の変化量）を変更することができる。例えば、メインテーパ軸部２２Ｅのテーパ角をより大きくすることで、例えば、図６のグラフに示すような流量特性に変更することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、ニードル形弁体２２に丸みを帯びた中間湾曲軸部２２Ｄを設けていたが、中間湾曲軸部２２Ｄの替わりに、例えば、メインテーパ軸部２２Ｅのテーパ角より大きくかつ弁座表テーパ面５０Ｂのテーパ角より小さいテーパ角で、メインテーパ軸部２２Ｅからメインシャフト部２２Ｂに向かって拡径した中間テーパ軸部を設けてもよい。

（２）上記実施形態では、ニードル形弁体２２に中間湾曲軸部２２Ｄを設けていたが、中間湾曲軸部を無くして、メインシャフト部２２Ｂの先端部からニードル形弁体２２の先端に向かってメインテーパ軸部２２Ｅが徐々に縮径して延びた構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、メインテーパ軸部２２Ｅの先端部からそのメインテーパ軸部２２Ｅより大きいテーパ角で先端に向かって縮径したサブテーパ軸部２２Ｆが備えられていたが、メインテーパ軸部２２Ｅより小さいテーパ角で先端に向かって縮径した先端軸部を備えていてもよい。

（４）上記実施形態では、メインテーパ軸部２２Ｅの軸長が、弁孔５１全体の軸長よりも長くなっていたが、少なくとも弁孔５１の最小円筒部５１Ａの軸長より長ければよい。従って、メインテーパ軸部２２Ｅの軸長を上記実施形態のものよりも短縮して、例えば、ニードル形弁体２２の先端部が最深の突入位置のときに、サブテーパ軸部２２Ｆが弁孔５１の中間テーパ孔部５１Ｂ又は裏開口湾曲孔部５１Ｃの内側に配置されるように構成してもよい。

１０ 電動膨張弁
１６ 螺旋ガイド
１７ ストッパリング
１９ ストッパシャフト
２０ ステッピングモータ
２２ ニードル形弁体
２２Ｄ 中間湾曲軸部
２２Ｅ メインテーパ軸部
２２Ｆ サブテーパ軸部
５０ 弁座
５０Ａ 弁座裏平面
５０Ｂ 弁座表テーパ面
５１ 弁孔
５１Ａ 最小円筒部
５１Ｂ 中間テーパ孔部
５１Ｃ 裏開口湾曲孔部
１００ 冷凍サイクル
Ｃ１ 環状隙間

Claims (4)

1. 冷凍サイクルの冷媒が流れる弁孔を有した弁座と、前記弁孔に対して先端部が一端側から突入し、その突入量を変化させるようにモータから動力を受けて直動するニードル形弁体とを備えて、前記ニードル形弁体の直動位置を変更して前記冷媒の流量を制御する電動膨張弁であって、
   前記弁孔の内面に設けられ、その弁孔のうち最も内径が小さい最小円筒部と、
   前記ニードル形弁体の先端部に設けられ、前記最小円筒部より軸長が長い円錐台状をなし、その先端側外径が前記最小円筒部の内径より小さく、基端側に向かうに従って徐々に拡径したメインテーパ軸部と、
   前記ニードル形弁体の先端部が前記弁孔に対して最も深く突入した位置で、前記最小円筒部が前記メインテーパ軸部の先端と基端との中間に位置しかつ、前記最小円筒部と前記メインテーパ軸部の軸方向の中間部との間に環状隙間が形成されるように前記ニードル形弁体の直動を禁止するストッパとを備えたことを特徴とする電動膨張弁。
2. 前記弁座のうち前記ニードル形弁体の基端部と反対側で、前記ニードル形弁体の軸方向に対して直交した弁座裏平面と、
   前記弁孔の内面に設けられ、前記最小円筒部の前記弁座裏平面側の端部から前記弁座裏平面に向かって徐々に拡径した中間テーパ孔部と、
   前記弁孔の内面に設けられ、前記弁座裏平面と前記中間テーパ孔部との間をＲ面取りしてなる裏開口湾曲孔部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動膨張弁。
3. 前記ニードル形弁体に設けられ、前記メインテーパ軸部の先端部からそのメインテーパ軸部より大きいテーパ角で先端に向かって縮径したサブテーパ軸部を備え、
   前記ニードル形弁体の直動が前記ストッパによって禁止された状態で、前記メインテーパ軸部のうち前記サブテーパ軸部側の先端部が前記裏開口湾曲孔部内に位置したことを特徴とする請求項２に記載の電動膨張弁。
4. 前記ニードル形弁体の基端部から先端寄り位置には、前記メインテーパ軸部の基端側外径より大きな均一の外径で延びたメインシャフト部が備えられ、前記メインシャフト部と前記メインテーパ軸部との間には、前記メインシャフト部から前記メインテーパ軸部に向かって徐々に縮径しかつ外側に膨らむように丸みを帯びた中間湾曲軸部が備えられ、
   前記弁座のうち前記ニードル形弁体の基端部側を向いた面は、前記ニードル形弁体の直動が前記ストッパによって禁止された状態で、前記メインテーパ軸部の基端部及び前記中間湾曲軸部の側方に位置し、前記中間テーパ孔部より大きなテーパ角で前記弁孔から離れるに従って徐々に拡径した弁座表テーパ面になっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動膨張弁。

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