JP2021067344A - 電動弁および冷凍サイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】弁ポートに対する弁部の偏心や傾きを抑制することでシール性や耐久性を高めることができる電動弁および冷凍サイクルシステムを提供する。【解決手段】電動弁１０Ａは、弁ポート１４を開閉する弁体２と、弁体２を軸線Ｌ方向に沿って駆動する駆動部３と、を備える。駆動部３は、軸線Ｌ方向に進退移動するねじ軸３２を有し、弁体２は、弁ポート１４に対して接離する弁部２Ａと、ねじ軸３２の先端部３２ｃと弁部２Ａの基端部２２とに亘って設けられる弁ホルダ２Ｂと、弁ホルダに内蔵されるばね受２Ｃと、弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとの間に圧縮状態で介装される圧縮ばね２Ｄと、を有する。ねじ軸３２の先端部とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの軸線Ｌ方向に対する傾きを規制する傾き規制手段４Ａを介して接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電動弁および冷凍サイクルシステムに関する。

従来、空気調和機の冷凍サイクルに設けられる電動弁として、内部に弁室を有して一次および二次の継手が接続される弁ハウジング（弁本体）と、コイルからの電磁力によって回転駆動されるマグネットロータおよびロータ軸（ねじ軸）を有した電動モータ（駆動部）と、電動モータにより軸線方向に進退駆動される弁体と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動弁では、電動モータによって弁体が進退駆動されることによって、弁体のニードル弁（弁部）が弁室の弁ポートを開閉する。

従来の電動弁９０は、図８に示すように、一次継手９１ａおよび二次継手９１ｂが接続された弁本体９１と、駆動部のマグネットロータ（不図示）に固定されたねじ軸９２と、軸線Ｌ方向に進退駆動される弁体９３と、弁本体９１に固定されて弁体９３を軸線Ｌ方向に案内する支持部材９４と、を備える。弁本体９１は、その内部に弁室９１ｃを有し、二次継手９１ｂ側に弁座部材９１ｄが固定され、この弁座部材９１ｄの開口によって弁ポート９１ｅが構成されている。弁体９３は、その先端部（下端部）に設けられて弁ポート９１ｅを開閉するニードル弁（弁部）９５と、ねじ軸９２の先端部に係合するとともにニードル弁９５の基端部に固定される円筒状の弁ホルダ９６と、弁ホルダ９６に内蔵されてねじ軸９２の先端部に当接しかつニードル弁９５の基端部と離隔して設けられるばね受９７と、ニードル弁９５の基端部とばね受９７との間に圧縮状態で介装される圧縮ばね９８と、ねじ軸９２の先端部と弁ホルダ９６との間に介装されるスラストワッシャ９９と、を有して構成されている。

この電動弁９０は、駆動部（ステッピングモータ）のマグネットロータが磁力により回転駆動されることで、ねじ軸９２が軸線Ｌ回りに回転（正回転）するとともに、ねじ軸９２の雄ねじが支持部材９４の雌ねじに案内されて軸線Ｌ方向に進退移動（下降および上昇）する。ねじ軸９２が下降すると、その先端部が当接するばね受９７と圧縮ばね９８を介してニードル弁９５が下向きに付勢されるとともに、ニードル弁９５に固定された弁ホルダ９６が支持部材９４に案内されつつ下降し、ニードル弁９５の先端が弁座部材９１ｄに着座して弁ポート９１ｅが弁閉される。一方、駆動部によりねじ軸９２が軸線Ｌ回りに逆回転されて上昇すると、その先端部がスラストワッシャ９９を介して弁ホルダ９６に係合し、弁ホルダ９６が支持部材９４に案内されつつ上昇し、ニードル弁９５の先端が弁座部材９１ｄから離座して弁ポート９１ｅが弁開される。

特開２０１８−１１５７４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の電動弁では、弁開状態からねじ軸を下降させてニードル弁の先端を弁座部材に着座させる際に、ねじ軸の先端部が回転しつつ当接するばね受と圧縮ばねを介してニードル弁を下向きに付勢するため、ばね受や圧縮ばねが傾いているとニードル弁に作用する付勢力が均等にならず、ニードル弁が弁ポートの中心からずれたり軸線に対して傾いたりした状態で着座する可能性がある。このように弁ポートに対してニードル弁が偏心したり傾いたりした状態で着座すると、弁閉しているにも関わらず冷媒が漏れる弁漏れが発生する可能性があるとともに、ニードル弁と弁座部材との当接部分に偏った応力集中が起き、局所的な変形や摩耗が進展して耐久性が低下する可能性がある。

本発明の目的は、弁ポートに対する弁部の偏心や傾きを抑制することでシール性や耐久性を高めることができる電動弁および冷凍サイクルシステムを提供することである。

本発明の電動弁は、弁ポートを開閉する弁体と、前記弁体を軸線方向に沿って駆動する駆動部と、前記弁体を前記軸線方向に案内する案内部と、を備えた電動弁であって、前記駆動部は、前記軸線方向に進退移動する駆動軸を有し、前記弁体は、前記駆動軸の進退移動に伴い前記弁ポートに対して接離する弁部と、前記駆動軸の先端部と前記弁部の基端部とに亘って設けられるとともに前記案内部に案内される中空状の弁ホルダと、前記弁ホルダに内蔵されて前記駆動軸の先端部および前記弁部の基端部のいずれか一方に当接し他方と離隔して設けられるばね受と、前記駆動軸の先端部および前記弁部の基端部の他方と前記ばね受との間に圧縮状態で介装される圧縮ばねと、を有して構成され、前記駆動軸の先端部および前記弁部の基端部の少なくとも一方と前記ばね受とは、当該ばね受の前記軸線方向に対する傾きを規制する傾き規制手段を介して接続されていることを特徴とする。

このような本発明によれば、弁体は、弁部と弁ホルダとばね受と圧縮ばねとを有して構成され、駆動軸の先端部および弁部の基端部の少なくとも一方とばね受とは、ばね受の傾きを規制する傾き規制手段を介して接続されているので、駆動軸の弁閉方向への移動に伴いばね受と圧縮ばねを介して弁部が付勢される際、弁ポートに対する弁部の偏心や傾きを抑制することができる。したがって、弁ポートに対して偏心や傾きなく弁部を着座させることで、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部と弁ポートとの当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

この際、前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と固定され、前記ばね受は、前記駆動軸の先端部に当接するとともに前記弁部の基端部と離隔して設けられ、前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記駆動軸の先端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていることが好ましい。

また、前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と固定され、前記ばね受は、前記駆動軸の先端部と離隔するとともに前記弁部の基端部に当接して設けられ、前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記弁部の基端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていてもよい。

また、前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と固定されるとともに、前記弁部の基端部と回動自在に係合され、前記ばね受は、前記駆動軸の先端部と離隔するとともに前記弁部の基端部に当接して設けられ、前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記弁部の基端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていてもよい。

また、前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と回動自在に係合され、前記ばね受は、前記駆動軸の先端部に当接するとともに前記弁部の基端部と離隔して設けられ、前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記駆動軸の先端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていてもよい。

また、前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と回動自在に係合され、前記ばね受は、前記駆動軸の先端部に当接するとともに前記弁部の基端部と離隔して設けられ、前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記駆動軸の先端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される第１の軸部と、前記弁部の基端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される第２の軸部と、を備え、前記孔部の内周面と前記第１および第２の軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていてもよい。

以上の各構成によれば、構造が異なる各種の弁部が採用された場合であっても、前述のように、弁ポートに対する弁部の偏心や傾きを抑制することができるので、弁ポートに対して偏心や傾きなく弁部を着座させ、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部と弁ポートとの当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

本発明の冷凍サイクルシステムは、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、前記いずれかの電動弁が、前記膨張弁として用いられていることを特徴とする。

本発明の電動弁および冷凍サイクルシステムによれば、弁ポートに対する弁部の偏心や傾きを抑制することでシール性や耐久性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る電動弁を示す縦断面図である。 前記電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の冷凍サイクルシステムを示す図である。 本発明の従来例に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。

本発明の第１実施形態に係る電動弁を図１、図２に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の電動弁１０Ａは、弁ハウジング１と、弁体２と、駆動部３と、を備えている。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。

弁ハウジング１は、筒状の弁本体１Ａと、弁本体１Ａの内部に固定される支持部材１Ｂと、を有している。弁本体１Ａは、その内部に円筒状の弁室１Ｃが形成され、弁本体１Ａには、側面側から弁室１Ｃに連通して冷媒が流入される一次継手管１１が取り付けられ、底面側から弁室１Ｃに連通して冷媒が流出される二次継手管１２が取り付けられている。さらに、弁本体１Ａには、弁室１Ｃと二次継手管１２とを連通する位置に弁座部材１３が固定され、この弁座部材１３を貫通して断面円形状の弁ポート１４が形成されている。支持部材１Ｂは、金属製の固定部１５によって弁本体１Ａに溶接固定されている。支持部材１Ｂは、樹脂成形品であって、弁座部材１３側に設けられて円筒状の弁ガイド部（案内部）１６と、駆動部４側に設けられて内周面に雌ねじが形成された雌ねじ部１７と、を有して形成されている。弁本体１Ａの上端部には、ケース１８が溶接等によって気密に固定されている。

弁体２は、弁座部材１３に対して接離して着座及び離座するニードル部２１を有する弁部２Ａと、弁部２Ａの基端部２２を保持する円筒状の弁ホルダ２Ｂと、弁ホルダ２Ｂに内蔵されて後述するねじ軸３２先端の拡径部３２ｃに当接するばね受２Ｃと、弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとの間に圧縮状態で介装される圧縮ばね２Ｄと、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと弁ホルダ２Ｂとの間に介装されるスラストワッシャ２Ｅと、を有して構成される。弁部２Ａ、弁ホルダ２Ｂ、ばね受２Ｃ、圧縮ばね２Ｄおよびスラストワッシャ２Ｅは、軸線Ｌを中心とする同軸上に配設され、弁体２は、駆動部３によって軸線Ｌ方向に沿って進退駆動される。弁部２Ａは、基端部２２から上方（駆動部３側）に突出した突起部２３を有し、この突起部２３が圧縮ばね２Ｄに挿入されている。弁ホルダ２Ｂの上壁部には、ねじ軸３２を挿通させる挿通孔２４が形成され、ねじ軸３２の拡径部３２ｃは、スラストワッシャ２Ｅを介して弁ホルダ２Ｂの上壁部に係合している。スラストワッシャ２Ｅは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと弁ホルダ２Ｂの上壁部に当接可能になっており、その当接面同士の摩擦力が極めて小さくなり、これによりねじ軸３２の回転が弁ホルダ２Ｂに伝達されにくくなっている。

駆動部３は、電動モータとしてのステッピングモータ３Ａと、ステッピングモータ３Ａの回転により弁体２を進退させるねじ送り機構３Ｂと、ステッピングモータ３Ａの回転を規制するストッパ機構３Ｃと、を備える。ステッピングモータ３Ａは、外周部が多極に着磁されたマグネットロータ３１と、ケース１８の外周に配設された図示しないステータコイルと、マグネットロータ３１に固定された駆動軸としてのねじ軸３２と、を備えている。ねじ軸３２は、固定部材３２ａを介してマグネットロータ３１に固定されるとともに、軸線Ｌに沿って延び、その上端部はストッパ機構３Ｃのガイド３３に挿入されている。ねじ軸３２の中間部には雄ねじ部３２ｂが一体に形成され、この雄ねじ部３２ｂが支持部材１Ｂの雌ねじ部１７に螺合し、これによってねじ送り機構３Ｂが構成されている。マグネットロータ３１が回転すると、ねじ軸３２の雄ねじ部３２ａが雌ねじ部１７に案内されることで、マグネットロータ３１およびねじ軸３２が軸線Ｌ方向に進退移動し、これに伴って弁体２も軸線Ｌに沿って上昇または下降する。ねじ軸３２の先端部には、弁体２の弁ホルダ２Ｂに係合する拡径部３２ｃが形成されている。

ストッパ機構３Ｃは、ケース１８の天井部から垂下された円筒状のガイド３３と、ガイド３３の外周に固定されたガイド線体３４と、ガイド線体３４にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ３５と、を備えている。可動スライダ３５には、径方向外側に突出した爪部３５ａが設けられ、マグネットロータ３１が回転して爪部３５ａを押すことで、可動スライダ３５がガイド線体３４に倣って回転かつ上下するようになっている。ガイド３３には、マグネットロータ３１の最上端位置を規定する上端ストッパ３３ａが形成され、ガイド線体３４には、マグネットロータ３１の最下端位置を規定する下端ストッパ３４ａが形成されている。これらの上端ストッパ３３ａおよび下端ストッパ３４ａに可動スライダ３５の爪部３５ａが当接することで、可動スライダ３５の回転が停止され、これによりマグネットロータ３１の回転が規制され、弁体２の上昇または下降も停止される。

次に、図２に基づき、弁体２およびねじ軸３２の構成について詳しく説明する。本実施形態の電動弁１０Ａにおいて、弁体２のばね受２Ｃとねじ軸３２とは、ばね受２Ｃの軸線Ｌ方向に対する傾きを規制する傾き規制手段４Ａを介して接続されている。また、電動弁１０Ａにおいて、弁ホルダ２Ｂは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと回動自在に係合されるとともに、弁部２Ａの基端部２２と嵌合されて互いに固定されている。ばね受２Ｃは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃに当接するとともに、弁部２Ａの基端部２２と離隔して設けられている。傾き規制手段４Ａは、ばね受２Ｃに形成されて軸線Ｌ方向に延びる孔部２５と、ねじ軸３２の拡径部３２ｃから軸線Ｌ方向に延びて孔部２５に挿入される軸部３６と、を備えて構成されている。孔部２５の内径Ｄと、軸部３６の孔部２５への挿入長さＬとは、挿入長さＬが内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）である。また、挿入長さＬは、内径Ｄの２倍以上（Ｌ＞２Ｄ）であることが好ましく、さらには内径Ｄの３倍以上（Ｌ＞３Ｄ）であることがより好ましい。このような孔部２５の内周面と軸部３６の外周面とが互いに摺接し、かつ軸線Ｌ方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、ばね受２Ｃの傾きが規制されている。

以上の本実施形態によれば、弁体２のばね受２Ｃとねじ軸３２の拡径部３２ｃとは、ばね受２Ｃの傾きを規制する傾き規制手段４Ａを介して接続されているので、ねじ軸３２の弁閉方向への移動（下降）に伴いばね受２Ｃと圧縮ばね２Ｄを介して弁部２Ａが付勢される際、弁ポート１４に対する弁部２Ａの偏心や傾きを抑制することができる。したがって、弁ポート１４に対して偏心や傾きなく弁部２Ａのニードル部２１を着座させることで、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部２Ａと弁ポート１４との当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

また、傾き規制手段４Ａは、ばね受２Ｃに形成されて軸線Ｌ方向に延びる孔部２５と、ねじ軸３２の拡径部３２ｃから軸線Ｌ方向に延びて孔部２５に挿入される軸部３６と、によって構成されていることで、弁体２の構成部材を増やすことなく、比較的簡便な構造によって傾き規制手段４Ａを構成することができる。また、傾き規制手段４Ａにおいて、軸部３６の挿入長さＬが孔部２５の内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）であることで、ばね受２Ｃの傾きをより確実に規制することができる。

次に、図３に基づき、本発明の第２実施形態に係る電動弁１０Ｂについて説明する。本実施形態の電動弁１０Ｂは、第１実施形態の電動弁１０Ａと同様に、弁ハウジング１と、弁体２と、駆動部３と、を備えている。一方、電動弁１０Ｂは、弁体２の一部構成が電動弁１０Ａと相違している。以下、相違点について詳しく説明する。

本実施形態の電動弁１０Ｂの弁体２において、弁ホルダ２Ｂは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと回動自在に係合されるとともに、弁部２Ａの基端部２２と嵌合されて互いに固定されている。ばね受２Ｃは、弁部２Ａの基端部２２に当接するとともに、ねじ軸３２の拡径部３２ｃから突出する突起部３２ｄと離隔して設けられている。突起部３２ｄは、第１実施形態の軸部３６を省略した拡径部３２ｃに設けられるもので、圧縮ばね２Ｄに挿入されることで、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと圧縮ばね２Ｄとが位置決めされている。弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの軸線Ｌ方向に対する傾きを規制する傾き規制手段４Ｂを介して接続されている。

傾き規制手段４Ｂは、ばね受２Ｃに形成されて軸線Ｌ方向に延びる孔部２６と、弁部２Ａの基端部２２から軸線Ｌ方向に延びて孔部２６に挿入される軸部２７と、を備えて構成されている。孔部２６の内径Ｄと、軸部２７の孔部２６への挿入長さＬとは、挿入長さＬが内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）である。また、挿入長さＬは、内径Ｄの２倍以上（Ｌ＞２Ｄ）であることが好ましく、さらには内径Ｄの３倍以上（Ｌ＞３Ｄ）であることがより好ましい。このような孔部２６の内周面と軸部２７の外周面とが互いに摺接し、かつ軸線Ｌ方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、ばね受２Ｃの傾きが規制されている。

以上の本実施形態によれば、弁体２の弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの傾きを規制する傾き規制手段４Ｂを介して接続されているので、ねじ軸３２の弁閉方向への移動（下降）に伴い圧縮ばね２Ｄとばね受２Ｃを介して弁部２Ａが付勢される際、弁ポート１４に対する弁部２Ａの偏心や傾きを抑制することができる。したがって、弁ポート１４に対して偏心や傾きなく弁部２Ａのニードル部２１を着座させることで、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部２Ａと弁ポート１４との当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

また、傾き規制手段４Ｂは、ばね受２Ｃに形成されて軸線Ｌ方向に延びる孔部２６と、弁部２Ａの基端部２２から軸線Ｌ方向に延びて孔部２６に挿入される軸部２７と、によって構成されていることで、弁体２の構成部材を増やすことなく、比較的簡便な構造によって傾き規制手段４Ｂを構成することができる。また、傾き規制手段４Ｂにおいて、軸部２７の挿入長さＬが孔部２６の内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）であることで、ばね受２Ｃの傾きをより確実に規制することができる。

次に、図４に基づき、本発明の第３実施形態に係る電動弁１０Ｃについて説明する。本実施形態の電動弁１０Ｃは、第１、２実施形態の電動弁１０Ａ，１０Ｂと同様に、弁ハウジング１と、弁体２と、駆動部３と、を備えている。一方、電動弁１０Ｃは、弁体２の一部構成が電動弁１０Ａ，１０Ｂと相違している。以下、相違点について詳しく説明する。

本実施形態の電動弁１０Ｃの弁体２において、弁ホルダ２Ｂは、ねじ軸３２の先端部３２ｅと一体に固定されるとともに、先端側（弁座部材１３側）の開口に軸受け２８が固定されている。弁部２Ａは、その基端部２２が軸受け２８に回動自在に係合され、軸線Ｌ回りに回転可能に支持されている。ばね受２Ｃは、弁部２Ａの基端部２２に当接するとともに、ねじ軸３２の先端部３２ｅと離隔して設けられている。この弁体２では、弁ホルダ２Ｂがねじ軸３２の先端部３２ｅに固定されているため、ねじ軸３２の回転に伴って弁ホルダ２Ｂも回転する。一方、弁部２Ａは、弁ホルダ２Ｂに対して軸受け２８により回転可能に支持されていることから、着座の際に弁座部材１３に対して周方向の摩擦力が作用しないようになっている。

弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの軸線Ｌ方向に対する傾きを規制する傾き規制手段４Ｃを介して接続されている。傾き規制手段４Ｃは、ばね受２Ｃに形成されて軸線Ｌ方向に延びる孔部２６と、弁部２Ａの基端部２２から軸線Ｌ方向に延びて孔部２６に挿入される軸部２７と、を備えて構成されている。孔部２６の内径Ｄと、軸部２７の孔部２６への挿入長さＬとは、挿入長さＬが内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）である。また、挿入長さＬは、内径Ｄの２倍以上（Ｌ＞２Ｄ）であることが好ましく、さらには内径Ｄの３倍以上（Ｌ＞３Ｄ）であることがより好ましい。このような孔部２６の内周面と軸部２７の外周面とが互いに摺接し、かつ軸線Ｌ方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、ばね受２Ｃの傾きが規制されている。

以上の本実施形態によれば、弁体２の弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの傾きを規制する傾き規制手段４Ｃを介して接続されているので、ねじ軸３２の弁閉方向への移動（下降）に伴い圧縮ばね２Ｄとばね受２Ｃを介して弁部２Ａが付勢される際、弁ポート１４に対する弁部２Ａの偏心や傾きを抑制することができる。したがって、弁ポート１４に対して偏心や傾きなく弁部２Ａのニードル部２１を着座させることで、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部２Ａと弁ポート１４との当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

また、傾き規制手段４Ｃは、ばね受２Ｃに形成されて軸線Ｌ方向に延びる孔部２６と、弁部２Ａの基端部２２から軸線Ｌ方向に延びて孔部２６に挿入される軸部２７と、によって構成されていることで、弁体２の構成部材を増やすことなく、比較的簡便な構造によって傾き規制手段４Ｃを構成することができる。また、傾き規制手段４Ｃにおいて、軸部２７の挿入長さＬが孔部２６の内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）であることで、ばね受２Ｃの傾きをより確実に規制することができる。

次に、図５に基づき、本発明の第４実施形態に係る電動弁１０Ｄについて説明する。本実施形態の電動弁１０Ｄは、第１〜３実施形態の電動弁１０Ａ〜１０Ｃと同様に、弁ハウジング１と、弁体２と、駆動部３と、を備えている。一方、電動弁１０Ｄは、弁ハウジング１および弁体２の一部構成が電動弁１０Ａ〜１０Ｃと相違している。以下、相違点について詳しく説明する。

本実施形態の電動弁１０Ｄの弁ハウジング１は、内部に弁室１Ｃを有する第１弁本体１Ｄと、この弁本体１Ｄに固定される筒状の第２弁本体１Ｅと、第１弁本体１Ｄの内部に固定されて弁部２Ａを案内する案内部材１Ｆと、を有している。第１弁本体１Ｄは、ステンレス等の金属材料から切削加工により成形され、弁ポート１４となる開口が一体に形成されている。第２弁本体１Ｅは、第１弁本体１Ｄの上部にカシメおよびロウ付けにより固定され、この第２弁本体１Ｅの上部に支持部材１Ｂおよびケース１８が溶接固定されている。案内部材１Ｆは、第１弁本体１Ｄに嵌合固定され、その中心を貫通する貫通孔によって弁部２Ａの中間部を軸線Ｌ方向に沿って案内するように構成されている。

電動弁１０Ｄの弁体２において、弁ホルダ２Ｂは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと回動自在に係合されるとともに、弁部２Ａの基端部２２と軸受け２８によって回動自在に係合されている。ばね受２Ｃは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃに当接するとともに、弁部２Ａの基端部２２の突起部２３と離隔して設けられている。ねじ軸３２の拡径部３２ｃとばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの軸線Ｌ方向に対する傾きを規制する傾き規制手段４Ｄを介して接続されている。この傾き規制手段４Ｄは、前記第１実施形態の傾き規制手段４Ａと同様に、ばね受２Ｃの孔部２５と、弁部２Ａの軸部３６と、を備えて構成されている。孔部２５の内径Ｄと、軸部３６の孔部２５への挿入長さＬとは、挿入長さＬが内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）である。また、挿入長さＬは、内径Ｄの２倍以上（Ｌ＞２Ｄ）であることが好ましく、さらには内径Ｄの３倍以上（Ｌ＞３Ｄ）であることがより好ましい。このような孔部２５の内周面と軸部３６の外周面とが互いに摺接し、かつ軸線Ｌ方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、ばね受２Ｃの傾きが規制されている。

以上の本実施形態によれば、ねじ軸３２の拡径部３２ｃとばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの傾きを規制する傾き規制手段４Ｄを介して接続されているので、ねじ軸３２の弁閉方向への移動（下降）に伴いばね受２Ｃと圧縮ばね２Ｄを介して弁部２Ａが付勢される際、弁ポート１４に対する弁部２Ａの偏心や傾きを抑制することができる。したがって、弁ポート１４に対して偏心や傾きなく弁部２Ａのニードル部２１を着座させることで、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部２Ａと弁ポート１４との当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

次に、図６に基づき、本発明の第５実施形態に係る電動弁１０Ｅについて説明する。本実施形態の電動弁１０Ｅは、第１〜４実施形態の電動弁１０Ａ〜１０Ｄと同様に、弁ハウジング１と、弁体２と、駆動部３と、を備えている。一方、電動弁１０Ｅは、弁ハウジング１および弁体２の一部構成が電動弁１０Ａ〜１０Ｃと相違し、弁体２の一部構成が電動弁１０Ｄと相違している。以下、相違点について詳しく説明する。

本実施形態の電動弁１０Ｅの弁ハウジング１は、電動弁１０Ｄと同様に、第１弁本体１Ｄと、第２弁本体１Ｅと、案内部材１Ｆと、を有している。電動弁１０Ｅの弁体２において、弁ホルダ２Ｂは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃと回動自在に係合されるとともに、弁部２Ａの基端部２２と軸受け２８によって回動自在に係合されている。ばね受２Ｃは、ねじ軸３２の拡径部３２ｃに当接するとともに、弁部２Ａの基端部２２の突起部２３と離隔して設けられている。ねじ軸３２の拡径部３２ｃおよび弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの軸線Ｌ方向に対する傾きを規制する傾き規制手段４Ｅを介して接続されている。

傾き規制手段４Ｅは、ばね受２Ｃを上下に貫通する孔部２５と、弁部２Ａの軸部２７と、ねじ軸３２の拡径部３２ｃから軸線Ｌ方向に延びて孔部２５に挿入される軸部３６と、を備えて構成されている。孔部２５の内径Ｄと、軸部２７，３６の孔部２５への挿入長さＬとは、挿入長さＬが内径Ｄ以上（Ｌ＞Ｄ）である。また、挿入長さＬは、内径Ｄの２倍以上（Ｌ＞２Ｄ）であることが好ましく、さらには内径Ｄの３倍以上（Ｌ＞３Ｄ）であることがより好ましい。このような孔部２５の内周面と軸部２７，３６の外周面とが互いに摺接し、かつ軸線Ｌ方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、ばね受２Ｃの傾きが規制されている。

以上の本実施形態によれば、ねじ軸３２の拡径部３２ｃおよび弁部２Ａの基端部２２とばね受２Ｃとは、ばね受２Ｃの傾きを規制する傾き規制手段４Ｅを介して接続されているので、ねじ軸３２の弁閉方向への移動（下降）に伴いばね受２Ｃと圧縮ばね２Ｄを介して弁部２Ａが付勢される際、弁ポート１４に対する弁部２Ａの偏心や傾きを抑制することができる。したがって、弁ポート１４に対して偏心や傾きなく弁部２Ａのニードル部２１を着座させることで、弁閉時における弁漏れの発生を抑制するとともに、弁部２Ａと弁ポート１４との当接部分の局所的な変形や摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

次に、本発明の冷凍サイクルシステムを図７に基づいて説明する。図７は、実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図である。図において、符号１００は前記各実施形態の電動弁１０Ａ〜１０Ｅを用いた膨張弁であり、２００は室外ユニットに搭載された室外熱交換器、３００は室内ユニットに搭載された室内熱交換器、４００は四方弁を構成する流路切換弁、５００は圧縮機である。電動弁１００、室外熱交換器２００、室内熱交換器３００、流路切換弁４００、および圧縮機５００は、それぞれ導管によって図示のように接続され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。なお、アキュムレータ、圧力センサ、温度センサ等は図示を省略してある。

冷凍サイクルの流路は、流路切換弁４００により冷房運転時の流路と暖房運転時の流路の２通りに切換えられる。冷房運転時には、図に実線の矢印で示したように、圧縮機５００で圧縮された冷媒は流路切換弁４００から室外熱交換器２００に流入され、この室外熱交換器２００は凝縮器として機能し、室外熱交換器２００から流出された液冷媒は膨張弁１００を介して室内熱交換器３００に流入され、この室内熱交換器３００は蒸発器として機能する。

一方、暖房運転時には、図に破線の矢印で示したように、圧縮機５００で圧縮された冷媒は流路切換弁４００から室内熱交換器３００、膨張弁１００、室外熱交換器２００、流路切換弁４００、そして、圧縮機５００の順に循環され、室内熱交換器３００が凝縮器として機能し、室外熱交換器２００が蒸発器として機能する。膨張弁１００は、冷房運転時に室外熱交換器２００から流入する液冷媒、または暖房運転時に室内熱交換器３００から流入する液冷媒を、それぞれ減圧膨張し、さらにその冷媒の流量を制御する。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる電動弁１０Ａ〜１０Ｅを例示したが、本発明の電動弁は、家庭用エアコンに限らず、業務用エアコンであってもよいし、空気調和機に限らず、各種の冷凍機等にも適用可能である。また、前記実施形態では、一次継手管１１から冷媒が流入し、二次継手管１２から流出する旨を記載しているが、この一方向流れに限定されるものではなく、逆流しとして、二次継手管１２から冷媒が流入し、一次継手管１１から流出する場合にも適用可能である。

また、前記実施形態では、駆動部３がステッピングモータ３Ａとねじ送り機構３Ｂとストッパ機構３Ｃと、を備えて構成されていたが、このような構成に限らず、駆動部としては、駆動軸を介して弁体を軸線方向に沿って駆動できるものであればよい。また、前記実施形態では、駆動部３のねじ軸３２の雄ねじ部３２ｂが支持部材１Ｂの雌ねじ部１７に螺合することでねじ送り機構３Ｂが構成されていたが、これに限らず、駆動軸の側に雌ねじが形成され、支持部材１Ｂの側に雄ねじが形成され、これらの雄ねじと雌ねじとが螺合することでねじ送り機構が構成されていてもよい。また、駆動軸は、前記実施形態のねじ軸３２のようにステッピングモータ３Ａによって回転駆動されることで、ねじ送り機構３Ｂによって進退駆動されるような構成に限らず、直動モータ等によって回転を伴わずに進退駆動されるものであってもよい。

また、前記実施形態では、弁体２の弁部２Ａの先端部が先細形状のニードル部２１とされ、このニードル部２１が弁ポート１４に挿入されて着座する構成であったが、これに限らず、弁部２Ａの先端が平板状に形成され、弁ポートを覆うように着座する構成であってもよい。また、前記実施形態では、弁部２Ａが弁ホルダ２Ｂと別体に形成されて固定されるか、あるいは弁部２Ａが軸受け２８によって弁ホルダ２Ｂに回転可能に支持される構成であったが、これに限らず、弁部２Ａと弁ホルダ２Ｂとが一体に形成されていてもよい。また、前記第１，４，５実施形態では、弁部２Ａの基端部２２に圧縮ばね２Ｄが直接当接する構成であったが、弁部２Ａの基端部２２と圧縮ばね２Ｄとの間にスラストワッシャ２Ｅと同様の摩擦力を軽減させる部材が介装されていてもよい。また、前記実施形態において、ばね受２Ｃには軸線Ｌ方向に延びる孔部２５，２６が形成されているが、この孔部は、はね受２Ｃを軸線Ｌ方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。

また、前記第１〜５実施形態について、以下に補足説明する。第１，４，５実施形態のように、ばね受２Ｃと駆動軸（ねじ軸３２）の先端部（拡径部３２ｃ）が当接するとともに、互いに相対回転して摺動するような構成においては、少なくとも駆動軸の先端部とばね受（の回転摺動面側）との間に、ばね受の回転摺動面を跨いで傾き規制手段（傾き規制手段４Ａ，４Ｄ，４Ｅ）が設けられている。また、前記第２，３実施形態のように、ばね受２Ｃと弁部２Ａの基端部２２とが当接するとともに、互いに相対回転して摺動するような構成においては、少なくとも弁部の基端部とばね受（の回転摺動面側）との間に、ばね受の回転摺動面を跨いで傾き規制手段（傾き規制手段４Ｂ，４Ｃ）が設けられている。このように、ばね受の回転摺動面に対し、これに当接する駆動軸の先端部または弁部の基端部から軸部を延長し、この軸部をばね受の孔部に挿入することにより、以下の追加的な効果も奏することができる。すなわち、駆動軸の芯とばね受の芯とは、軸線Ｌに対して交差方向にずれることがなく、かつ、駆動軸とばね受とが傾くことがないので、ばね受の回転摺動面と駆動軸の先端面とが互いに傾かず、一定の面圧で回転摺動することになり、ばね受部の耐久性を高めることができるとともに電動弁の作動耐久性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

２ 弁体
２Ａ 弁部
２Ｂ 弁ホルダ
２Ｃ ばね受
２Ｄ 圧縮ばね
３ 駆動部
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ 傾き規制手段
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 電動弁
１４ 弁ポート
１６ 弁ガイド部（案内部）
２２ 基端部
３２ ねじ軸（駆動軸）
３２ｃ 拡径部（先端部）
２５，２６ 孔部
２７，３６ 軸部

Claims (7)

1. 弁ポートを開閉する弁体と、前記弁体を軸線方向に沿って駆動する駆動部と、前記弁体を前記軸線方向に案内する案内部と、を備えた電動弁であって、
   前記駆動部は、
   前記軸線方向に進退移動する駆動軸を有し、
   前記弁体は、
   前記駆動軸の進退移動に伴い前記弁ポートに対して接離する弁部と、
   前記駆動軸の先端部と前記弁部の基端部とに亘って設けられるとともに前記案内部に案内される中空状の弁ホルダと、
   前記弁ホルダに内蔵されて前記駆動軸の先端部および前記弁部の基端部のいずれか一方に当接し他方と離隔して設けられるばね受と、
   前記駆動軸の先端部および前記弁部の基端部の他方と前記ばね受との間に圧縮状態で介装される圧縮ばねと、を有して構成され、
   前記駆動軸の先端部および前記弁部の基端部の少なくとも一方と前記ばね受とは、当該ばね受の前記軸線方向に対する傾きを規制する傾き規制手段を介して接続されていることを特徴とする電動弁。
2. 前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と固定され、
   前記ばね受は、前記駆動軸の先端部に当接するとともに、前記弁部の基端部と離隔して設けられ、
   前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記駆動軸の先端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、
   前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と固定され、
   前記ばね受は、前記駆動軸の先端部と離隔するとともに前記弁部の基端部に当接して設けられ、
   前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記弁部の基端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、
   前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
4. 前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と固定されるとともに、前記弁部の基端部と回動自在に係合され、
   前記ばね受は、前記駆動軸の先端部と離隔するとともに前記弁部の基端部に当接して設けられ、
   前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記弁部の基端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、
   前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
5. 前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と回動自在に係合され、
   前記ばね受は、前記駆動軸の先端部に当接するとともに前記弁部の基端部と離隔して設けられ、
   前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記駆動軸の先端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される軸部と、を備え、
   前記孔部の内周面と前記軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
6. 前記弁ホルダは、前記駆動軸の先端部と回動自在に係合されるとともに、前記弁部の基端部と回動自在に係合され、
   前記ばね受は、前記駆動軸の先端部に当接するとともに前記弁部の基端部と離隔して設けられ、
   前記傾き規制手段は、前記ばね受に形成されて前記軸線方向に延びる孔部と、前記駆動軸の先端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される第１の軸部と、前記弁部の基端部から前記軸線方向に延びて前記孔部に挿入される第２の軸部と、を備え、
   前記孔部の内周面と前記第１および第２の軸部の外周面とが互いに摺接し、かつ前記軸線方向と交差する方向への互いの移動を規制することで、前記ばね受の傾きが規制されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
7. 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動弁が、前記膨張弁として用いられていることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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