JP4544927B2 - 電動式コントロールバルブおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動式コントロールバルブおよび冷凍サイクル装置に関し、特に、弁体が弁リフト方向に直線運動して弁開閉するリニア型式の電動式コントロールバルブおよび冷凍サイクル装置に関するものである。

冷凍サイクル装置等、各種機器の流量制御を行う弁装置として、雄ねじ部材と雌ねじ部材とのねじ係合による送りねじ機構を含み、前記送りねじ機構を電動モータによって回転駆動し、送りねじ機構によって回転運動を弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によって弁体を弁リフト方向に移動させるリニア型式の電動式コントロールバルブがある（例えば、特許文献１、２）。

また、上述のようなリニア型式の電動式コントロールバルブに、一端を弁ハウジング、他端を弁体に固定接続されたベローズが組み込まれたものがある（例えば、特許文献３）。

電動式コントロールバルブにおいては、弁室内を流れる制御対象の流体によって送りねじ機構やロータ部分の機械的部分が腐食したり、逆に、機械的部分の潤滑油や摩耗粉等の異物が制御対象の流体（たとえば、冷媒）に混入しないよう、送りねじ機構を含むロータ配置の空間（機械室）と弁室とが気密に分離（隔離）され、しかも、機械的部分が、外気中の水分、塩分、その他の大気汚染成分によって腐食、汚損しないよう、機械室が外気空間からも気密に分離されていることを、その使用環境に応じて要望される。

このことに対して電動式コントロールバルブのステータコイル部が機械室にあると、ステータコイル部に通電を行うためのリード線の取り回しのために、機械室と外部（外気空間）との気密分離性が損なわれる。このため、電動式コントロールバルブのステータコイル部等、電気的部分も、ロータを含む機械室より気密に分離されていることを要望される。
特許第２６１５０２１号公報 特開２００３−１４８６４４号公報 実開昭６０−１２３５７２号公報

この発明が解決しようとする課題は、電動式コントロールバルブにおいて、弁室と、送りねじ機構を含むロータ配置の機械室と、電気的部分の３者を互いに気密に分離し、機械的部分の腐食、汚損、制御対象の流体に対する潤滑油や摩耗粉等の異物の混入がないようにすることである。

この発明による電動式コントロールバルブは、雄ねじ部材と雌ねじ部材とのねじ係合による送りねじ機構を含み、前記送りねじ機構を電動モータによって回転駆動し、送りねじ機構によって回転運動を弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によって弁体を弁リフト方向に移動させる電動式コントロールバルブにおいて、前記弁体は弁ハウジングに形成された弁室内に配置され、前記電動モータは、前記弁ハウジングに気密に固定接続されたキャン状の密閉ロータケース内に回転可能に配置されたロータと、前記密閉ロータケースの外側に配置されたステータコイルユニットとを有し、一端を前記弁体に気密接続され、他端を前記弁ハウジング側の固定部材に気密接続されたベローズ部材を有し、当該ベローズ部材は前記弁体の弁リフト方向に伸縮可能で、当該ベローズ部材によって前記密閉ロータケース内が前記弁室と気密に分離され、前記弁室とは気密に分離された側の空間内に前記送りねじ機構が配置され、前記弁体を内包して当該弁体の回り止めと当該弁体の弁リフト方向移動を案内する固定配置の筒状部材を有し、当該筒状部材が前記ベローズ部材の外側を取り囲むベローズ保護部材を兼ねている。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記雌ねじ部材が前記弁ハウジングに固定され、前記雄ねじ部材が前記ロータと前記弁体とに連結され、前記ベローズ部材の前記他端が前記雌ねじ部材に気密に接続され、当該雌ねじ部材が前記ベローズ部材のエンド部材を兼ねている。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、ロータと前記送りねじ機構とに減速装置が設けられ、前記送りねじ機構が前記弁室と気密に分離された側の空間内に配置されている。

この発明による冷凍サイクル装置は、上述の発明による電動式コントロールバルブを冷媒回路中に有する。

この発明による電動式コントロールバルブは、ベローズ部材によって送りねじ機構を含む密閉ロータケース内側のロータ配置の空間（機械室）と弁室とが気密に分離され、密閉ロータケースが、キャン状で、弁ハウジングに気密に固定接続されているから、密閉ロータケース内部（機械室）が外気空間からも気密分離される。そして、密閉ロータケースの外側にステータコイルユニットが配置されているから、電気的部分も、ロータを含む機械室より気密に分離される。

これにより、送りねじ機構等の機械的部分が、外気中の水分、塩分、その他の大気汚染成分によって腐食、汚損したり、弁室を流れる制御対象の流体に対して潤滑油や摩耗粉等の異物が混入することが回避される。

この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を、図１を参照して説明する。

電動式コントロールバルブは、上方開口のカップ形状の弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１は、弁室１２、入口ポート（入出口ポート）１３、出口ポート（入出口ポート）１４、弁ポート１５を有する。弁室１２には、図１にて上下方向（弁リフト方向）の直線移動によって弁ポート１５の開閉、開度調節を行う弁体１６が配置されている。弁体１６はクッションばね１７を内蔵した弁ホルダ１８より保持されている。

弁室１２には上端側を弁ハウジング１１に固定された円筒形状部材（筒状部材）１９が固定配置されている。円筒形状部材１９は下端部にセレーション状の筒部２０を有し、この筒部２０に弁ホルダ１８がセレーション係合している。これにより、筒部２０が、弁ホルダ１８と共に弁体１６を内包する形態で、弁ホルダ１８の回り止めと弁ホルダ１８の弁リフト方向移動を案内している。

弁ハウジング１１の上端部には、下蓋部材２１と共に、キャン状の密閉ロータケース２２の下端部２２Ａが全周溶接によって気密に固定接続されている。

下蓋部材２１には送りねじ機構の雌ねじ部材２３の上端部が気密に固定されている。雌ねじ部材２３は、下蓋部材２１より下側の弁室１２の側に垂下しており、下端側に形成された支持孔２３Ａによって、弁ホルダ１８の上部に一体形成された軸部２５を弁リフト方向に移動可能に支持している。

雌ねじ部材２３の外側には筒状のベローズ部材２６が設けられている。ベローズ部材２６は、弁ホルダ１８、雌ねじ部材２３と共にステンレス鋼等の金属により構成され、下端２６Ａを全周溶接等によって弁ホルダ１８の肩部に気密接続され、上端２６Ｂを弁ハウジング１１側の固定部材である雌ねじ部材２３に気密接続され、弁体１６の弁リフト方向に伸縮可能になっている。

これにより、ベローズ部材２６は、弁ホルダ１８を下側のエンド部材として閉じられ、ベローズ部材２６の内側に存在する空間と外側に存在する空間とを気密に分離（隔離）している。

ベローズ部材２６は、ステンレス鋼以外に、りん青銅、ベリリウム銅、インコネル、ハステロイ、ニッケル、アルミニウム等によって構成することもとでき、弁ホルダ１８との気密接続は、ろう付け、はんだ付け等によって行われてもよい。また、同様に、弁ホルダ１８、雌ねじ部材２３も、ステンレス鋼や、黄銅、焼結金属、樹脂材料で構成することができる。

なお、クッションばね１７を無視すると、弁ホルダ１８と弁体１６とは実質的に同じ部材であるから、ベローズ部材２６の下端２６Ａは弁体１６に気密接続されていると言い換えることができる。

雌ねじ部材２３とベローズ部材２６との気密接続により、雌ねじ部材２３がベローズ部材２６の上側のエンド部材を兼ねている。

ベローズ部材２６は、円筒形状部材１９内にあり、外側を円筒形状部材１９によって取り囲まれている。これにより、円筒形状部材１９がベローズ部材２６の外側を取り囲んでベローズ部材２６が弁室１２の流体流に直接曝されることを防ぐベローズ保護部材を兼ねている。

雌ねじ部材２３の上部側には雌ねじ２３Ｂが形成されている。雌ねじ２３Ｂには送りねじ機構の雄ねじ部材２８に形成された雄ねじ２８Ｄがねじ係合している。雄ねじ部材２８は先端部（下端部）２８Ａにて弁ホルダ１８の軸部２５の上端部２５Ａにピポット係合している。

この構造において、ベローズ部材２６は、伸縮方向の弾性力によって、雄ねじ部材２８の先端部２８Ａと軸部２５の上端部２５Ａとのピポット係合力を付与し、同時に弁ホルダ１８の弁リフト方向の移動を拘束しない支持を行っている。

密閉ロータケース２２内には、ステッピングモータ４０のロータ４１が回転可能且つ軸線方向（上下方向）に移動可能に設けられている。ロータ４１は外周部４１Ａを多極着磁されている。雄ねじ部材２８の上部はロータ軸２８Ｂとなっており、ロータ軸２８Ｂはロータ４１に固定連結されている。

密閉ロータケース２２の外側には、リング形状のステータコイルユニット４２が差し込み装着され、係止片４３によって密閉ロータケース２２に係止されている。なお、ステータコイルユニット４２は、図には示されていないが、ステッピングモータ用のものとして、内部に、磁極歯、巻線部、電気配線部を有する周知の気密モールド構造のものである。

密閉ロータケース２２内には、密閉ロータケース２２の天井部２２Ｂより垂下固定された円筒状のガイド支持体４４、ガイド支持体４４の外周部に装着された螺旋ガイド線体４５、ガイド支持体４４の上端部に形成された弁開ストッパ部４６、ガイド支持体４４の下端部に設けられた弁閉ストッパ部材４７、螺旋ガイド線体４５に螺合した可動ストッパ部材４８、可動ストッパ部材４８と係合するロータ４１の突起部４９があり、これらによって、弁開、弁閉のストッパが構成されている。

ガイド支持体４４内には円筒状の軸受部材５０が設けられており、軸受部材５０に雄ねじ部材２８の上端部２８Ｃが嵌合している。これにより、雄ねじ部材２８の上端側が軸受部材５０より回転可能に且つ軸線方向に移動可能に支持される。

上述の構造によれば、ステッピングモータ４０のロータ４１の回転により雄ねじ部材２８が直接に回転駆動され、これの雄ねじ２８Ｄと固定配置の雌ねじ部材２３の雌ねじ２３Ｂとのねじ係合によってロータ４１と共に雄ねじ部材２８が軸線方向（弁リフト方向）に直線移動し、この直線移動によって弁ホルダ１８と共に弁体１６が弁リフト方向に移動する。

ベローズ部材２６によって、ベローズ部材２６の内側に位置する雌ねじ部材２３と雄ねじ部材２８とによる送りねじ機構を含む密閉ロータケース２２の側のロータ配置の空間（機械室）と、ベローズ部材２６の外側に位置する弁室１２とが気密に分離される。

そして、密閉ロータケース２２が、キャン状で、弁ハウジング１１に気密に固定接続されているから、ロータ４１、雌ねじ部材２３、雄ねじ部材２８を含む密閉ロータケース内部（機械室）は外気空間からも気密分離される。そして、この密閉ロータケース２２の外側にステータコイルユニット４２が配置されているから、電気的部分も、ロータ４１等を含む機械室より気密に分離される。

これにより、雌ねじ部材２３と雄ねじ部材２８とによる送りねじ機構等の機械的部分が外気中の水分、塩分、その他の大気汚染成分によって腐食（錆）、汚損したり、凍結したり、弁室１２を流れる制御対象の流体に対する潤滑油や摩耗粉等の異物が混入することがなくなる。

また、上述の如く、機械室と弁室１２とが分離されていることにより、機械室にある機械部分が弁室１２を流れる流体に曝されることがないので、機械室において、グリス等の潤滑材が使用可能になり、機械伝達効率を向上させることができる。これにより、ステッピングモータ４０の小型化、低電力化を図ることができ、省エネルギー化の効果も得られる。

また、地球温暖化対策のための新冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、ＣＯ₂ など）は、冷凍サイクル装置の仕様圧力が高圧化する傾向があり、このような冷凍サイクル装置での電動式コントロールバルブの使用では、ベローズ部材２６に対する圧力負荷が大きくなるけいこうがある。

このことに対して、弁室１２は、ベローズ部材２６と密閉ロータケース２２とによって２重の気密構造になっているから、万が一、ベローズ部材２６が破損しても、十分な気密耐圧を備えている密閉ロータケース２２により、冷媒が外部へ漏洩することが防止される。

また、ステータコイルユニット４２を周知の気密モールド構造のものにすることができるから、ステータコイルユニット４２内部の絶縁劣化や断線等による電気的不具合の発生もない。

また、この実施形態では、雌ねじ部材２３がベローズ部材２６の上側のエンド部材を兼ねているから、雌ねじ部材２３にねじ係合する雄ねじ部材２８とベローズ部材２６との同心性の確保が容易になり、併せて部品点数の削減、小型化が図られる。

また、円筒形状部材１９がベローズ部材２６の外側を取り囲んでベローズ保護部材を兼ね、円筒形状部材１９によってベローズ部材２６が弁室１２の流体流に直接曝されることを防止されているから、ベローズ部材２６が弁室１２を流れる流体の動圧の影響を受けることがない。

これにより、ベローズ部材２６が弁室１２の流体の流れによって煽られることがなく、ベローズ部材２６が不規則な力を受けて変形したり、振動したりすることが回避される。これにより、ベローズ部材２６の耐久性が確保される。併せて円筒形状部材１９がベローズ保護部材を兼ねているから、部品点数が増加することがない。

この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図２を参照して説明する。なお、図２において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、弁ホルダ１８に送りねじ機構の雌ねじ部材３０が一体に設けられており、雌ねじ部材３０が弁体１６、弁ホルダ１８と共に、弁リフト方向に移動可能になっている。

雌ねじ部材３０には雌ねじ３０Ａが形成されている。雌ねじ３０Ａには送りねじ機構の雄ねじ部材３２に形成された雄ねじ３２Ａがねじ係合している。雄ねじ部材３２の上部は、後述するベローズ部材３４の上側のエンド部材３５に形成された貫通孔３６を貫通し、ロータ軸３２Ｂとしてロータ４１に固定連結されている。エンド部材３５は下蓋部材２１に気密に固定されている。

ステッピングモータ４０のロータ４１は、この実施形態では、ロータ軸３２Ｂと共に密閉ロータケース２２内に、軸線方向移動を拘束された状態で、回転可能に設けられる。雄ねじ部材３２の上部はロータ軸３２Ｂとなっており、ロータ軸３２Ｂはロータ４１に固定連結されている。雄ねじ部材３２の上端部３２Ｃは、ガイド支持体４４内に、ばね５２による付勢状態で配置された可動の軸受部材５１より支持されている。

ベローズ部材３４は、この実施形態でも、弁ホルダ１８等と共にステンレス鋼等の金属により構成され、雌ねじ部材３０の外側にあり、下端３４Ａを全周溶接等によって弁ホルダ１８の肩部に気密接続され、上端３４Ｂを弁ハウジング１１側の固定部材であるエンド部材３５に気密接続され、弁体１６の弁リフト方向に伸縮可能になっている。

これにより、ベローズ部材３４は、弁ホルダ１８を下側のエンド部材として閉じられ、ベローズ部材３４内側に存在する空間と外側に存在する空間とを気密に分離（隔離）している。

ベローズ部材３４は、この実施形態でも、円筒形状部材１９内にあり、外側を円筒形状部材１９によって取り囲まれている。これにより、円筒形状部材１９がベローズ部材３４の外側を取り囲んでベローズ部材３４が弁室１２の流体流に直接曝されることを防ぐベローズ保護部材を兼ねている。

この構造によれば、ステッピングモータ４０のロータ４１の回転によって雄ねじ部材３２が直接に回転駆動され、これの雄ねじ３２Ａと雌ねじ部材３０の雌ねじ３０Ａとのねじ係合によって雌ねじ部材３０が弁ホルダ１８と共に軸線方向（弁リフト方向）に直線移動し、この直線移動によって弁体１６が弁リフト方向に移動する。

この実施形態でも、ベローズ部材３４によって、ベローズ部材３４の内側に位置する雌ねじ部材３０と雄ねじ部材３２とによる送りねじ機構を含む密閉ロータケース２２の側のロータ配置の空間（機械室）と、ベローズ部材３４の外側に位置する弁室１２とが気密に分離される。

そして、密閉ロータケース２２が、キャン状で、弁ハウジング１１に気密に固定接続されているから、ロータ４１、雌ねじ部材３０、雄ねじ部材３２を含む密閉ロータケース内部（機械室）は外気空間からも気密分離される。そして、この密閉ロータケース２２の外側にステータコイルユニット４２が配置されているから、電気的部分も、ロータ４１等を含む機械室より気密に分離される。

これにより、雌ねじ部材３０と雄ねじ部材３２とによる送りねじ機構等の機械的部分が外気中の水分、塩分、その他の大気汚染成分によって腐食（錆）、汚損したり、凍結したり、弁室１２を流れる制御対象の流体に対する潤滑油や摩耗粉等の異物が混入することがなくなる。

また、この実施の形態でも、弁室１２は、ベローズ部材３４と密閉ロータケース２２とによって２重の気密構造になっているから、万が一、ベローズ部材３４が破損しても、十分な気密耐圧を備えている密閉ロータケース２２により、冷媒が外部へ漏洩することが防止される。

また、この実施形態でも、円筒形状部材１９がベローズ部材３４の外側を取り囲んでベローズ保護部材を兼ね、円筒形状部材１９によってベローズ部材３４が弁室１２の流体流に直接曝されることを防止され、ベローズ部材３４が弁室１２を流れる流体の動圧の影響を受けることがない。

これにより、この実施形態でも、ベローズ部材３４が弁室１２の流体の流れによって煽られることがなく、ベローズ部材３４が不規則な力を受けて変形したり、振動したりすることが回避される。これにより、ベローズ部材３４の耐久性が確保される。併せて円筒形状部材１９がベローズ保護部材を兼ねているから、部品点数が増加することがない。

この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図３を参照して説明する。なお、図３においても、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、送りねじ機構の筒状の雌ねじ部材６１が、後述するベローズ部材６２の上側のエンド部材６３に固定されている。エンド部材６３は弁ハウジング１１に気密に固定されている。

雌ねじ部材６１には雌ねじ６１Ａが形成されている。雌ねじ６１Ａには送りねじ機構の雄ねじ部材６６に形成された雄ねじ６６Ｃがねじ係合している。弁体１６には弁軸３７が取り付けられており、弁軸３７は雌ねじ部材６１の下側に形成されている孔６１Ｂに弁リフト方向に移動可能に嵌合している。雄ねじ部材６６の先端部（下端部）６６Ａはボール３８を挟んで弁軸３７の上端部３７Ａに球面継手式に係合している。

ベローズ部材６２は、弁体１６等と共にステンレス鋼等の金属により構成され、雌ねじ部材６１の外側にあり、下端６２Ａを全周溶接等によって弁体１６の肩部に気密接続され、上端６２Ｂを弁ハウジング１１側の固定部材であるエンド部材６３に気密接続され、弁体１６の弁リフト方向に伸縮可能になっている。

これにより、ベローズ部材６２は、弁体１６を下側のエンド部材として閉じられ、ベローズ部材６２の内側に存在する空間と外側に存在する空間とを気密に分離（隔離）している。

ベローズ部材６２は、この実施形態でも、円筒形状部材１９内にあり、外側を円筒形状部材１９によって取り囲まれている。これにより、円筒形状部材１９がベローズ部材６２の外側を取り囲んでベローズ部材６２が弁室１２の流体流に直接曝されることを防ぐベローズ保護部材を兼ねている。

なお、この実施形態では、下蓋部材２１が弁ハウジング１１に気密に固定され、下蓋部材２１上に密閉ロータケース２２が気密に固定されている。

ステッピングモータ４０のロータ４１は、樹脂成型品であり、外周部に多極着磁のマグネット５７を取り付けられている。ロータ４１には軸部６８が一体成形されており、軸部６８の先端部に太陽歯車６９を成形されている。

下蓋部材２１の内側には、比較的大きい歯幅を有するリング歯車７０が固定装着されている。太陽歯車６９とリング歯車７０との間には、キャリア７１に各々ピニオン軸７２によって回転可能に取り付けられた複数個の遊星歯車７３が設けられている。

遊星歯車７３は、太陽歯車６９とリング歯車７０の両方に噛合し、太陽歯車６９によって回転駆動され、自転しつつ太陽歯車６９およびリング歯車７０の周りを公転する。キャリア７１には雄ねじ部材６６の上端部６６Ｂが固定連結されている。

これにより、ステッピングモータ４０と雄ねじ部材６６との間に、太陽歯車６９を入力部材、リング歯車７０を反力部材、キャリア７１を出力部材とする遊星歯車式の減速歯車装置７４が構成される。

なお、ロータ４１にはロータ軸５３が取り付けられており、ロータ軸５３は密閉ロータケース２２の天井部２２Ｂに取り付けられた軸受部材５４より回転可能に支持されている。ロータ４１は下蓋部材２１と密閉ロータケース２２との間に固定位置された内部中間板５８上に設けられた下部支持部材５９より回転可能に支持されている。

また、密閉ロータケース２２の天井部２２Ｂとロータ４１の上端面部に配置されたブッシュ部材５５との間には圧縮コイルばね５６が設けられており、ロータ４１を下側に付勢している。これにより、ロータ４１は、軸線方向に移動することなく、自身の中心軸線周りに回転する。

この構造によれば、ステッピングモータ４０のロータ４１の回転によって減速歯車装置７４の太陽歯車６９が回転し、遊星歯車７３の自転・公転運動によるキャリア７１の減速回転によって雄ねじ部材６６が減速回転駆動される。そして、雄ねじ部材６６の雄ねじ６６Ｃと固定配置の雌ねじ部材６１の雌ねじ６１Ａとのねじ係合によって雄ねじ部材６６がキャリア７１と共に軸線方向（弁リフト方向）に直線移動し、この直線移動によって弁軸３７を介して弁体１６が弁リフト方向に移動する。

この実施形態でも、ベローズ部材６２によって、ベローズ部材６２の内側に位置する雌ねじ部材６１と雄ねじ部材６６とによる送りねじ機構や減速歯車装置７４を含む密閉ロータケース２２の側のロータ配置の空間（機械室）と、ベローズ部材６２の外側に位置する弁室１２とが気密に分離される。

そして、密閉ロータケース２２が、キャン状で、下蓋部材２１を介して弁ハウジング１１に気密に固定接続されているから、ロータ４１、雌ねじ部材６１、雄ねじ部材６６、減速歯車装置７４等を含む密閉ロータケース内部（機械室）は外気空間からも気密分離される。そして、この密閉ロータケース２２の外側にステータコイルユニット４２が配置されているから、電気的部分も、ロータ４１等を含む機械室より気密に分離される。

これにより、雌ねじ部材６１と雄ねじ部材６６とによる送りねじ機構や減速歯車装置７４等の機械的部分が外気中の水分、塩分、その他の大気汚染成分によって腐食（錆）、汚損したり、凍結したり、弁室１２を流れる制御対象の流体に対する潤滑油や摩耗粉等の異物が混入することがなくなる。

また、この実施の形態でも、弁室１２は、ベローズ部材６２と密閉ロータケース２２とによって２重の気密構造になっているから、万が一、ベローズ部材６２が破損しても、十分な気密耐圧を備えている密閉ロータケース２２により、冷媒が外部へ漏洩することが防止される。

また、この実施形態でも、円筒形状部材１９がベローズ部材６２の外側を取り囲んでベローズ保護部材を兼ね、円筒形状部材１９によってベローズ部材６２が弁室１２の流体流に直接曝されることを防止されているから、ベローズ部材６２が弁室１２を流れる流体の動圧の影響を受けることがない。

これにより、ベローズ部材６２が弁室１２の流体の流れによって煽られることがなく、ベローズ部材６２が不規則な力を受けて変形したり、振動したりすることが回避される。これにより、ベローズ部材６２の耐久性が確保される。併せて円筒形状部材１９がベローズ保護部材を兼ねているから、部品点数が増加することがない。

ベローズ部材６２の設置による弁作動に必要な駆動力が増加するが、遊星歯車式の減速歯車装置７４は、減速と同時に倍力を行うから、最小限のスペースによって省電力化した上で、増加分の駆動力を賄う効果を生じる。

この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図４を参照して説明する。なお、図４において、図１、図３に対応する部分は、図１、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、図３の実施形態と同様に。ロータ４１に一体成形された軸部６８の先端部に太陽歯車８１を成形されている。下蓋部材２１の内側には固定リング歯車８２が固定装着されている。雄ねじ部材６６の上端部６６Ｂには固定リング歯車８２より小径の可動リング歯車８３が固定連結されている。固定リング歯車８２および可動リング歯車８３と太陽歯車８１との間には、キャリア８４に各々ピニオン軸８５によって回転可能に取り付けられた複数個の遊星歯車８６が設けられている。

遊星歯車８６は、歯部８６Ａによって太陽歯車８１と固定リング歯車８２の両方に噛合している共に、歯部８６Ｂによって可動リング歯車８３に噛合している。遊星歯車８６は、太陽歯車８１によって回転駆動され、自転しつつ太陽歯車８１および固定リング歯車８２の周りを公転する。

これにより、ステッピングモータ４０と雄ねじ部材６６との間に、太陽歯車８１を入力部材、固定リング歯車８２を反力部材、可動リング歯車８３を出力部材とする差動式の遊星歯車による減速歯車装置８７が構成される。

この構造によれば、ステッピングモータ４０のロータ４１の回転によって減速歯車装置８７の太陽歯車８１が回転し、遊星歯車８６の自転・公転運動により、可動リング歯車８３が減速回転し、雄ねじ部材６６が減速回転駆動される。そして、雄ねじ部材６６の雄ねじ６６Ｃと固定配置の雌ねじ部材６１の雌ねじ６１Ａとのねじ係合によって雄ねじ部材６６が可動リング歯車８３と共に軸線方向（弁リフト方向）に直線移動し、この直線移動によって弁軸３７を介して弁体１６が弁リフト方向に移動する。

この実施形態でも、図３に示されている実施形態と同様に、ベローズ部材６２によって、ベローズ部材６２の内側に位置する雌ねじ部材６１と雄ねじ部材６６とによる送りねじ機構や減速歯車装置８７を含む密閉ロータケース２２の側のロータ配置の空間（機械室）と、ベローズ部材６２の外側に位置する弁室１２とが気密に分離される。

そして、密閉ロータケース２２が、キャン状で、下蓋部材２１を介して弁ハウジング１１に気密に固定接続されているから、ロータ４１、雌ねじ部材６１、雄ねじ部材６６、減速歯車装置８７等を含む密閉ロータケース内部（機械室）は外気空間からも気密分離される。そして、この密閉ロータケース２２の外側にステータコイルユニット４２が配置されているから、電気的部分も、ロータ４１等を含む機械室より気密に分離される。

これにより、雌ねじ部材６１と雄ねじ部材６６とによる送りねじ機構や減速歯車装置８７等の機械的部分が外気中の水分、塩分、その他の大気汚染成分によって腐食、汚損したり、弁室１２を流れる制御対象の流体に対する潤滑油や摩耗粉等の異物が混入することがなくなる。また、弁室１２は、ベローズ部材６２と密閉ロータケース２２とによって２重の気密構造になっているから、万が一、ベローズ部材６２が破損しても、十分な気密耐圧を備えている密閉ロータケース２２により、冷媒が外部へ漏洩することも防止される。

また、この実施形態でも、円筒形状部材１９がベローズ部材６２の外側を取り囲んでベローズ保護部材を兼ね、円筒形状部材１９によってベローズ部材６２が弁室１２の流体流に直接曝されることを防止されているから、ベローズ部材６２が弁室１２を流れる流体の動圧の影響を受けることがない。

これにより、ベローズ部材６２が弁室１２の流体の流れによって煽られることがなく、ベローズ部材６２が不規則な力を受けて変形したり、振動したりすることが回避される。これにより、ベローズ部材２６の耐久性が確保される。併せて円筒形状部材１９がベローズ保護部材を兼ねているから、部品点数が増加することがない。

ベローズ部材６２の設置による弁作動に必要な駆動力が増加するが、差動式の遊星歯車による減速歯車装置８７は、減速と同時に倍力を行うから、最小限のスペースによって省電力化した上で、増加分の駆動力を賄う効果を生じる。

次に、この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を、図５を参照して説明する。

この実施形態による冷凍サイクル装置は、圧縮機１０１と、凝縮器（室外熱交換器）１０２と、膨張弁１０３と、蒸発器（室内熱交換器）１０４と、これらをループ接続する冷媒通路１０５〜１０８とを有する。

この冷凍サイクル装置は、空気調和装置（冷房）や冷凍・冷蔵庫等で使用される。

膨張弁１０３としては、上述したこの発明による電動式コントロールバルブが用いられる。

なお、上述したこの電動式コントロールバルブが適用される冷凍サイクル装置は、図５に示されているような基本的な冷凍サイクル装置に限られることはなく、四方弁の組み込みにより、冷媒回路における冷媒流れ方向を逆転できる冷房・暖房用の空気調和装置や、室内機に二つの熱交換器が直列接続され、その二つの熱交換器間に追加の膨張弁を有する冷暖房・除湿可能な空気調和装置等、あらゆる冷凍サイクル装置にも適用可能である。

この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を示す断面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を示す断面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を示す断面図である。 この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を示す断面図である。 この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す冷媒回路図である。

符号の説明

１１ 弁ハウジング
１２ 弁室
１５ 弁ポート
１６ 弁体
１８ 弁ホルダ
１９ 円筒形状部材
２２ 密閉ロータケース
２３、３０、６１ 雌ねじ部材
２６、３４、６２ ベローズ部材
２８、３２、６６ 雄ねじ部材
３５ エンド部材
４０ ステッピングモータ
４１ ロータ
４２ ステータコイルユニット
６９、８１ 太陽歯車
７０ 固定リング歯車
７１、８４ キャリア
７３、８６ 遊星歯車
７４、８７ 減速歯車装置
８２ 固定リング歯車
８３ 可動リング歯車
１０１ 圧縮機
１０２ 凝縮器
１０３ 膨張弁
１０４ 蒸発器

Claims (4)

1. 雄ねじ部材と雌ねじ部材とのねじ係合による送りねじ機構を含み、前記送りねじ機構を電動モータによって回転駆動し、送りねじ機構によって回転運動を弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によって弁体を弁リフト方向に移動させる電動式コントロールバルブにおいて、
   前記弁体は弁ハウジングに形成された弁室内に配置され、
   前記電動モータは、前記弁ハウジングに気密に固定接続されたキャン状の密閉ロータケース内に回転可能に配置されたロータと、前記密閉ロータケースの外側に配置されたステータコイルユニットとを有し、
   一端を前記弁体に気密接続され、他端を前記弁ハウジング側の固定部材に気密接続されたベローズ部材を有し、当該ベローズ部材は前記弁体の弁リフト方向に伸縮可能で、当該ベローズ部材によって前記密閉ロータケース内が前記弁室と気密に分離され、前記弁室とは気密に分離された側の空間内に前記送りねじ機構が配置され、
   前記弁体を内包して当該弁体の回り止めと当該弁体の弁リフト方向移動を案内する固定配置の筒状部材を有し、当該筒状部材が前記ベローズ部材の外側を取り囲むベローズ保護部材を兼ねている電動式コントロールバルブ。
2. 前記雌ねじ部材が前記弁ハウジングに固定され、前記雄ねじ部材が前記ロータと前記弁体とに連結され、前記ベローズ部材の前記他端が前記雌ねじ部材に気密に接続され、当該雌ねじ部材が前記ベローズ部材のエンド部材を兼ねている請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
3. ロータと前記送りねじ機構とに減速装置が設けられ、前記送りねじ機構が前記弁室と気密に分離された側の空間内に配置されている請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
4. 請求項１〜３の何れか１項記載の電動式コントロールバルブを冷媒回路中に有する冷凍サイクル装置。

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