特開 2019-132393 電動弁及び冷凍サイクルシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-132393(P2019-132393A)

(43)【公開日】2019年8月8日

(54)【発明の名称】電動弁及び冷凍サイクルシステム

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20190712BHJP

   F16K 1/44 20060101ALI20190712BHJP

   F25B 41/06 20060101ALI20190712BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/04 K

   F16K31/04 A

   F16K1/44 D

   F25B41/06 H

   F25B41/06 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-16785(P2018-16785)

(22)【出願日】2018年2月1日

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】中川 大樹

【テーマコード（参考）】

3H052

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA03

3H052CA04

3H052CA13

3H052CB02

3H052CC03

3H052CD02

3H052DA02

3H052DA05

3H052EA01

3H052EA11

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB33

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062FF39

3H062HH04

3H062HH08

3H062HH09

(57)【要約】

【課題】二段の流量制御域を有する電動弁において、小流量制御域での流量を適切に制御することができる電動弁及び冷凍サイクルシステムを提供する。
【解決手段】電動弁１０は、主弁体２と、副弁体３と、駆動部４と、を備え、副弁体３が副弁ポート２２の開度を変更する小流量制御域と、主弁体２が主弁ポート１ｃを開閉する大流量制御域と、の二段の流量制御域を有する。副弁体３は、その外周面に設けられて副弁ポート２２の開度を変更する副弁部３１と、副弁部３１よりも先端側に設けられるスラストワッシャ３４と、を有する。主弁体２及び副弁体３の少なくとも一方には、被係止部２３とスラストワッシャ３４との接触面を迂回して副弁体３の先端部に至る迂回流路Ｒ’としての貫通流路３５が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室の主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に設けられた副弁ポートの開度を可変にする副弁体と、前記副弁体を軸線方向に進退駆動する駆動部と、を備え、前記副弁体が前記副弁ポートの開度を変更する小流量制御域と、前記主弁体が前記主弁ポートを開閉する大流量制御域と、の二段の流量制御域を有する電動弁であって、
前記小流量制御域において、前記副弁体は、前記副弁ポートに最も近接した第一位置と、前記駆動部の駆動力により前記副弁ポートを開く開方向に移動されて前記主弁体に係合する第二位置と、の間を移動し、
前記大流量制御域において、前記主弁体は、前記主弁ポートに着座する閉位置と、前記駆動部の駆動力により前記第二位置に移動した前記副弁体と一体的に移動して前記主弁ポートを開放する開位置と、の間を移動し、
前記主弁体は、全体筒状に形成された内周面に前記副弁ポートと、前記副弁ポートよりも前記主弁ポート側の被係止部と、が設けられ、
前記副弁体は、全体柱状に形成されて前記主弁体の内部に配設されるとともに、当該副弁体の外周面に設けられて前記副弁ポートの開度を変更する副弁部と、前記副弁部よりも先端側に設けられて前記被係止部を係止可能な係止部と、を有し、
前記主弁体及び前記副弁体の少なくとも一方には、前記被係止部と前記係止部との接触面を迂回して前記副弁体の先端部に至る迂回流路が形成されていることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記迂回流路は、
前記副弁部と前記係止部との間の側面から前記副弁体の先端部まで貫通する貫通流路、
前記副弁体の前記係止部を含む外周面を切り欠いた副弁切欠き部、及び、
前記主弁体の内周面を切り欠いた主弁切欠き部、の少なくとも１つで構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記駆動部は、前記副弁体に一体に連結された雄ねじ部と、前記雄ねじ部に螺合して案内する雌ねじ部と、を有したねじ送り機構を備え、
前記駆動部の駆動により前記雄ねじ部が前記雌ねじ部に回転案内されることで、前記副弁体が軸線方向に沿って進退駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記係止部、前記副弁部及び前記雄ねじ部は、この順に径が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。

【請求項5】

前記弁室を構成する弁本体と、前記弁本体に固定される支持部材と、前記主弁体を閉方向に付勢する主弁ばねと、をさらに備え、
前記支持部材は、前記雌ねじ部と、前記主弁体との間に圧縮状態で前記主弁ばねを保持するばね受け部と、前記主弁体を軸線方向に進退案内する主弁ガイド部と、を有して樹脂成形部材で構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電動弁。

【請求項6】

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１〜５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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動弁及び冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

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、電動モータにより副弁体が軸線方向に進退駆動され、主弁体の副弁ポートでの流量制御を行う小流量制御域と、弁室の主弁ポートを主弁体で開閉して流量制御を行う大流量制御域と、の二段の流量制御域を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載の電動弁（電動式流量制御弁）は、弁室の主弁ポート（弁孔）を開閉する主弁体（弁体）と、主弁体を閉方向に付勢する主弁ばね（第１ばね）と、主弁体に形成された副弁ポート（副弁孔）を開閉する副弁体と、副弁体を閉方向に付勢する副弁ばね（第２ばね）と、副弁体を駆動する電動モータ（モータ）を有した駆動部と、を備えている。この電動弁では、主弁ばねに付勢された主弁体が着座して主弁ポートを閉じるとともに、副弁ばねに付勢された副弁体が着座して副弁ポートを閉じることで、全閉状態となる。また、駆動部により副弁体が引き上げられることで副弁ポートが開き、これにより小流量制御が行われる。さらに、引き上げられた副弁体の係止部（第１ストッパ）が主弁体に係合して主弁体が引き上げられることで主弁ポートが開き、これにより大流量制御が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２０４５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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、副弁ポートが軸線に沿った長い筒状に形成され、この副弁ポートに長尺棒状の副弁体が遊挿されており、小流量制御時には、副弁ポートの内周面と副弁体の外周面との隙間が冷媒の流路となる構成である。このような細長い流路を流体が通過することになるため、従来の電動弁では、流路に異物が流れ込んで副弁ポートと副弁体の間に噛み込み、副弁体の動作不良が生じて小流量制御時の流量制御に不具合をきたす可能性がある。

【0006】

本発明の目的は、二段の流量制御域を有する電動弁において、小流量制御域での流量を適切に制御することができる電動弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の電動弁は、弁室の主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に設けられた副弁ポートの開度を可変にする副弁体と、前記副弁体を軸線方向に進退駆動する駆動部と、を備え、前記副弁体が前記副弁ポートの開度を変更する小流量制御域と、前記主弁体が前記主弁ポートを開閉する大流量制御域と、の二段の流量制御域を有する電動弁であって、前記小流量制御域において、前記副弁体は、前記副弁ポートに最も近接した第一位置と、前記駆動部の駆動力により前記副弁ポートを開く開方向に移動されて前記主弁体に係合する第二位置と、の間を移動し、前記大流量制御域において、前記主弁体は、前記主弁ポートに着座する閉位置と、前記駆動部の駆動力により前記第二位置に移動した前記副弁体と一体的に移動して前記主弁ポートを開放する開位置と、の間を移動し、前記主弁体は、全体筒状に形成された内周面に前記副弁ポートと、前記副弁ポートよりも前記主弁ポート側の被係止部と、が設けられ、前記副弁体は、全体柱状に形成されて前記主弁体の内部に配設されるとともに、当該副弁体の外周面に設けられて前記副弁ポートの開度を変更する副弁部と、前記副弁部よりも先端側に設けられて前記被係止部を係止可能な係止部と、を有し、前記主弁体及び前記副弁体の少なくとも一方には、前記被係止部と前記係止部との接触面を迂回して前記副弁体の先端部に至る迂回流路が形成されていることを特徴とする。

【0008】

このような本発明によれば、主弁体の内部に配設された副弁体が副弁部と係止部とを有し、主弁体及び副弁体の少なくとも一方に被係止部と係止部との接触面を迂回して副弁体の先端部に至る迂回流路が形成されていることで、小流量制御時の流体が迂回流路を通ることになり、異物の噛み込みを防止することができる。従って、副弁体の動作不良が生じにくくなり、小流量制御域における流量を適切に制御することができる。また、迂回流路を設けたことで、副弁体の係止部と主弁体の内周面との隙間を流体が通らないことから、この隙間を小さく設定することが可能になり、副弁体の係止部と主弁体の内周面とが互いに摺動して案内する摺動案内部として機能させることができる。これにより、副弁体が進退移動する際には主弁体の内周面に案内され、主弁体が進退移動する際には副弁体の係止部に案内されることで、主弁体及び副弁体の振れを抑制することができ、流量制御の精度を向上させることができる。

【0009】

この際、前記迂回流路は、前記副弁部と前記係止部との間の側面から前記副弁体の先端部まで貫通する貫通流路、前記副弁体の前記係止部を含む外周面を切り欠いた副弁切欠き部、及び、前記主弁体の内周面を切り欠いた主弁切欠き部、の少なくとも１つで構成されることが好ましい。

【0010】

迂回流路を貫通流路で構成すれば、主弁体の内周面と副弁体の外周面とが互いに摺接する摺接面を全周に連続させることができ、摺動抵抗が一定になり、主弁体及び副弁体の進退移動をより安定させることができる。また、迂回流路を副弁切欠き部や主弁切欠き部で構成すれば、貫通流路を形成する場合と比較して、加工が簡便になり、製作コストを抑制することができる。

【0011】

この際、前記駆動部は、前記副弁体に一体に連結された雄ねじ部と、前記雄ねじ部に螺合して案内する雌ねじ部と、を有したねじ送り機構を備え、前記駆動部の駆動により前記雄ねじ部が前記雌ねじ部に回転案内されることで、前記副弁体が軸線方向に沿って進退駆動されることが好ましい。

【0012】

この構成によれば、副弁体に一体に連結された雄ねじ部が雌ねじ部に案内されて副弁体が進退駆動されることで、駆動部により副弁体を直接的に駆動することができ、副弁体のがたつきを抑制して小流量制御域における流量制御の精度を向上させることができる。

【0013】

さらに、前記係止部、前記副弁部及び前記雄ねじ部は、この順に径が小さくなるように形成されていることが好ましい。

【0014】

この構成によれば、副弁体の先端部に係止部が設けられ、この係止部が副弁部及び雄ねじ部よりも径大とされ、副弁部が雄ねじ部よりも径大とされていることで、全体筒状の主弁体に対して雄ねじ部の側から差し込むようにして副弁体を組み付けることができ、電動弁の製造効率を向上させることができる。

【0015】

また、前記弁室を構成する弁本体と、前記弁本体に固定される支持部材と、前記主弁体を閉方向に付勢する主弁ばねと、をさらに備え、前記支持部材は、前記雌ねじ部と、前記主弁体との間に圧縮状態で前記主弁ばねを保持するばね受け部と、前記主弁体を軸線方向に進退案内する主弁ガイド部と、を有して樹脂成形部材で構成されていることが好ましい。

【0016】

この構成によれば、弁本体に固定される支持部材が雌ねじ部とばね受け部と主弁ガイド部とを有し、主弁ガイド部により主弁体を軸線方向に進退案内することで、主弁体の振れを抑制することができ、主弁ポートに確実に着座させることにより弁漏れを防止することができる。従って、副弁ポートを開いた小流量制御時の流量への影響を小さくして、小流量制御域での流量を適切に制御することができる。また、支持部材が樹脂成形部材で構成されていることで、支持部材や主弁体の摩耗を抑制することができ、電動弁の耐久性を向上させることができる。

【0017】

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。

【0018】

このような冷凍サイクルシステムによれば、前述の電動弁による効果と同様に、副弁ポートの異物の噛み込みを防止することにより副弁体の動作不良が生じにくくなり、電動弁を膨張弁として用いた冷凍サイクルシステムにおける小流量制御時の流量を適切に制御することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の電動弁及び冷凍サイクルシステムによれば、二段の流量制御域を有する電動弁において、小流量制御域での流量を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態の電動弁における全閉状態を示す縦断面図である。

【図2】前記電動弁における全開状態を示す縦断面図である。

【図3】（Ａ），（Ｂ）は、前記電動弁の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図4】前記電動弁における弁開度と流量の関係を示すグラフである。

【図5】本発明の冷凍サイクルシステムを示す概略構成図である。

【図6】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の変形例の電動弁の一部を拡大して示す縦断面図及び底面図である。

【図7】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の他の変形例の電動弁の一部を拡大して示す縦断面図及び底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態に係る電動弁を図１〜４に基づいて説明する。図１、２に示すように、本実施形態の電動弁１０は、弁ハウジング１と、主弁体２と、副弁体３と、駆動部４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、２の図面における上下に対応する。

【0022】

弁ハウジング１は、筒状の弁本体１ａを有し、この弁本体１ａは、黄銅製（真鍮製）であり、その内部に円筒状の弁室１Ａが形成されている。弁本体１ａには、側面側から弁室１Ａ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１Ａ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１Ａと二次継手管１２とを連通する位置に主弁座１ｂが形成されるとともに、この主弁座１ｂから二次継手管１２側に断面形状が円形の主弁ポート１ｃが形成されている。弁本体１ａの上部開口には支持部材１３とケース１５とが固定されている。

【0023】

支持部材１３は、全体略円筒状に形成された樹脂成形部材であって、弁本体１ａの上部開口に溶接される金属製の固定部材１４を介して弁ハウジング１に固定されている。支持部材１３は、固定部材１４よりも下方に延びる円筒状の主弁ガイド部１３ａと、固定部材１４よりも上方に延びて内側に雌ねじが形成された雌ねじ部１３ｂと、筒状の内側上端に設けられたばね受け部１３ｃと、を有している。この支持部材１３を構成する樹脂材料としては、適宜な硬度や耐熱性を有したものであればよく、各種のエンジニアリングプラスチックが利用可能である。ケース１５は、弁本体１ａの上部開口に溶接等によって固定され、弁本体１ａ及びケース１５によって気密な空間が形成されている。

【0024】

主弁体２は、全体略円筒状に形成されたステンレス製部材であって、支持部材１３の主弁ガイド部１３ａの内部にて軸線Ｌに沿った上下方向に進退自在に支持されている。主弁体２は、主弁座１ｂに対して着座及び離座する主弁部２１と、筒状の内周面に突出した円環状の副弁ポート２２と、副弁ポート２２よりも主弁ポート１ｃ側（下側）の内周面に段付き状に形成された被係止部２３と、上端部に設けられたばね受け部２４と、を有している。主弁体２の副弁ポート２２よりも上方の内部空間と支持部材１３の内部空間とにより副弁室２Ａが構成されている。主弁体２の側面には、貫通孔２５が形成され、この貫通孔２５により弁室１Ａと副弁室２Ａとが連通されている。また、支持部材１３及び主弁体２のばね受け部１３ｃ，２４間には、主弁ばね２６が圧縮状態で配設されており、この主弁ばね２６により主弁体２は主弁座１ｂ方向（閉方向）に付勢されている。

【0025】

副弁体３は、全体略円柱状に形成されたステンレス製部材であって、主弁体２の内部に配設され、後述する駆動部４のロータ軸（弁軸）５０の下端部に一体に連結され、駆動部４によって進退及び回転駆動されるようになっている。この副弁体３は、その外周面に設けられて副弁ポート２２の開度を変更する副弁部３１と、副弁部３１よりも先端側（下側）にて小径とされた小径部３２と、小径部３２の先端に設けられて副弁部３１よりも大径とされたフランジ部３３と、を有している。フランジ部３３の上側には、高滑性表面の金属製ワッシャ、フッ素樹脂等の高滑性樹脂製ワッシャ、あるいは高滑性樹脂コーディングされたワッシャからなるスラストワッシャ３４が設けられ、このスラストワッシャ３４が主弁体２の被係止部２３を係止可能な係止部となっている。スラストワッシャ３４は、フランジ部３３の上面及び被係止部２３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るようになっている。副弁部３１とフランジ部３３との間である小径部３２の側面と、副弁体３の先端部であるフランジ部３３の下面と、の間には、副弁体３を貫通する貫通流路３５が設けられている。

【0026】

駆動部４は、電動モータとしてのステッピングモータ４１と、ステッピングモータ４１の回転により副弁体３を進退させるねじ送り機構４２と、ステッピングモータ４１の回転を規制するストッパ機構４３と、を備える。

【0027】

ステッピングモータ４１は、外周部が多極に着磁されたマグネットロータ４４と、ケース１５の外周に配設されたステータコイル４５と、マグネットロータ４４に固定されて軸線Ｌ方向に延びるロータ軸５０と、を備えている。ステッピングモータ４１は、ステータコイル４５にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ４４が回転される。

【0028】

ロータ軸５０は、固定部材５０ａを介してマグネットロータ４４に固定された長尺棒状の部材であり、ステンレス等の金属材料を切削あるいは転造等の加工を施すことで、副弁体３と一体に形成されている。ロータ軸５０の中間部には雄ねじ部５０ｂが一体に形成され、この雄ねじ部５２ｂが支持部材１３の雌ねじ部１３ｂに螺合し、これによってねじ送り機構４２が構成されている。ロータ軸５０の上端部はストッパ機構４３のガイド４６に挿入され、軸線Ｌ方向に案内されるようになっている。一体に形成されるロータ軸５０及び副弁体３において、フランジ部３３及びスラストワッシャ３４と、副弁部３１と、雄ねじ部５２ｂと、は順に径が小さくなり、すなわち、スラストワッシャ３４の外径が最大であり、次にフランジ部３３の外径、その次に副弁部３１の外径が小さく、雄ねじ部５２ｂの外径が最小となるように形成されている。

【0029】

駆動部４のマグネットロータ４４及びロータ軸５０が回転すると、雌ねじ部１３ｂによって雄ねじ部５０ｂが案内され、ねじピッチに応じて軸線Ｌ方向にマグネットロータ４４及びロータ軸５０が移動する。ここで、マグネットロータ４４及びロータ軸５０は、その正回転に伴って下降し、この下降に伴って副弁体３も下降する。一方、マグネットロータ４４及びロータ軸５０は、その逆回転に伴って上昇し、この上昇に伴って副弁体３も上昇する。

【0030】

ストッパ機構４３は、ケース１５の天井部から垂下された円筒棒状のガイド４６と、ガイド４６の外周に固定されたガイドねじ４７と、ガイドねじ４７にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ４８と、を備えている。可動スライダ４８には、径方向外側に突出した爪部４８ａが設けられ、マグネットロータ４４には、上方に延びて爪部４８ａと当接する延長部４４ａが設けられ、マグネットロータ４４が回転すると、延長部４４ａが爪部４８ａを押すことで、可動スライダ４８がガイドねじ４７に倣って回転かつ上下するようになっている。

【0031】

ガイドねじ４７には、マグネットロータ４４の最上端位置を規定する上端ストッパ４７ａと、マグネットロータ４４の最下端位置を規定する下端ストッパ４７ｂと、が形成されている。マグネットロータ４４の正回転に伴って下降した可動スライダ４８が下端ストッパ４７ｂに当接すると、この当接した位置で可動スライダ４８が回転不能となり、これによりマグネットロータ４４の回転が規制され、副弁体３の下降も停止される。一方、マグネットロータ４４の逆回転に伴って上昇した可動スライダ４８が上端ストッパ４７ａに当接すると、この当接した位置で可動スライダ４８が回転不能となり、これによりマグネットロータ４４の回転が規制され、副弁体３の上昇も停止される。

【0032】

次に、図３、４を参照して電動弁１０の詳細構造、その動作について説明する。図３（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ電動弁１０の一部を拡大して示す縦断面図であり、主弁体２及び副弁体３の先端部を拡大して示す縦断面図である。図４は、電動弁１０における弁開度と流量の関係を示すグラフである。

【0033】

図３に示すように、副弁体３の副弁部３１は、円柱状の円柱部３１ａと、この円柱部３１ａよりも先端に向かって徐々に径が小さくなる円錐台状の円錐部３１ｂと、を有して形成されている。円柱部３１ａの直径は、主弁体２の副弁ポート２２の内径よりも小さく形成され、円柱部３１ａ及び円錐部３１ｂの外周面と副弁ポート２２の内周面との隙間によって冷媒が通過する流路Ｒが形成されている。図３（Ａ）は、マグネットロータ４４の最下端位置に対応して円柱部３１ａが副弁ポート２２の内側にある位置であり、すなわち副弁ポート２２に最も近接する第一位置の副弁体３を示している。図３（Ｂ）は、マグネットロータ４４の回転により第一位置から副弁体３が上昇し、スラストワッシャ３４が被係止部２３に当接した位置であり、すなわち主弁体２に係合する第二位置の副弁体３を示している。副弁体３が第一位置から第二位置に向かって上昇することで、円錐部３１ｂが副弁ポート２２の内側に位置するようになり、副弁ポート２２の開度が徐々に大きくなり、流路Ｒを通過する冷媒の流量が増加する。

【0034】

以上の電動弁１０は、以下のように動作する。まず、図１及び図３（Ａ）の状態では、主弁体２の主弁部２１が主弁座１ｂに着座し、主弁ポート１ｃが閉じられた弁閉状態である。一方、第一位置にある副弁体３は、円柱部３１ａが副弁ポート２２の内側に位置し、その隙間に流路Ｒが形成されている。従って、一次継手管１１から弁室１Ａに流入し、さらに貫通孔２５から副弁室２Ａに流入した冷媒は、流路Ｒから副弁ポート２２を通って主弁体２の内部に流れ、さらに副弁体３の貫通流路３５を通って副弁体３の先端側に流出し、主弁ポート１ｃから二次継手管１２に向かって流出する。すなわち、副弁体３の貫通流路３５によって、スラストワッシャ３４と被係止部２３との接触面を迂回する迂回流路Ｒ’が構成されている。このように、流路Ｒ及び迂回流路Ｒ’を冷媒が通過することで、図４に示すように、弁開度がゼロであっても微少な流量が生じることとなる。

【0035】

次に、駆動部４のステッピングモータ４１を駆動してマグネットロータ４４を逆回転させて副弁体３を上昇させることで、副弁体３の円錐部３１ｂが副弁ポート２２の内側に位置するようになり、その隙間に流路Ｒが形成される。ここで、円錐部３１ｂは徐々に直径が小さくなることから副弁ポート２２の内周面との隙間が大きくなり、流路Ｒが拡大されることとなり、図４に示すように、流量が徐々に増加する。この際、主弁体２の主弁部２１が主弁座１ｂに着座したままであるため、副弁体３が主弁体２に係合する第二位置までは、流量の増加は微少である。このように副弁体３を第一位置と第二位置との間で移動させて開度を変更する制御域が小流量制御域であって、この小流量制御域における副弁体３の開度（ステッピングモータ４１の回転量）に対する流量の変化は極微少である。

【0036】

次に、第二位置まで上昇させて主弁体２に係合した副弁体３をさらに上昇させると、図２及び図３（Ｂ）に示すように、副弁体３によって主弁体２が引き上げられ、主弁部２１が主弁座１ｂから離間して弁開する。このように主弁体２を着座位置（閉位置）から弁開位置（開位置）に向かって上昇させる制御域が大流量制御域であって、この大流量制御域における主弁体２の開度（ステッピングモータ４１の回転量）に対する流量の変化は大きなものとなる。そして、図２及び図３（Ｂ）に示す弁開位置まで主弁体２を上昇させた全開状態において、流量は最大となる。ここで、全開状態における流量としては、一次継手管１１及び二次継手管１２の開口面積に対し、主弁部２１と主弁座１ｂの隙間の開口面積が同等以上となり、主弁部２１や主弁ポート１ｃによって流量が絞られない状態、すなわち電動弁１０が単なる流路として機能するような開度に設定されている。また、駆動部４のステッピングモータ４１を駆動してマグネットロータ４４を正回転させて副弁体３を下降させることで、主弁ばね２６に付勢された主弁体２も下降し、その主弁部２１が主弁座１ｂに着座して主弁ポート１ｃが閉じられ、小流量制御域となる。

【0037】

以上の本実施形態によれば、主弁体２の内部に配設された副弁体３が貫通流路３５を有し、小流量制御時に貫通流路３５を通って副弁体３の先端側に冷媒が流れることで、主弁体２と副弁体３との間に異物が噛み込むことを防止することができる。従って、副弁体３の動作不良が生じにくくなり、小流量制御域における流量を適切に制御することができる。

【0038】

また、貫通流路３５を設けたことで、副弁体３の係止部であるスラストワッシャ３４と主弁体２の内周面との隙間を冷媒が通らないことから、この隙間を小さく設定することが可能になり、スラストワッシャ３４と主弁体２の内周面とが互いに摺動して案内する摺動案内部として機能させることができる。さらに、迂回流路Ｒ’を貫通流路３５で構成したことで、主弁体２の内周面と副弁体３の外周面とが互いに摺接する摺接面を全周に連続させることができる。これにより、副弁体３が進退移動する際には主弁体２の内周面に案内され、副弁体３の振れを抑制することができ、流量制御の精度を向上させることができる。また、主弁体２が主弁座１ｂに着座する際にもスラストワッシャ３４によって振れが規制されることで、弁閉性が向上して弁漏れ量を低減することができる。

【0039】

また、副弁体３に一体に連結されたロータ軸５０の雄ねじ部５０ｂが雌ねじ部１３ｂに案内されて副弁体３が進退駆動されることで、駆動部４により副弁体３を直接的に駆動することができ、副弁体３のがたつきを抑制して小流量制御域における流量制御の精度を向上させることができる。

【0040】

また、副弁体３の先端部に係止部であるスラストワッシャ３４が設けられ、スラストワッシャ３４、副弁部３１、雄ねじ部５２ｂの順に径が小さくなるように形成されていることで、全体筒状の主弁体２に対してロータ軸５０の上端側から雄ねじ部５２ｂ、副弁部３１、スラストワッシャ３４及びフランジ部３３の順で差し込むようにして副弁体３を組み付けることができ、電動弁１０の製造効率を向上させることができる。

【0041】

また、弁本体１に固定される支持部材１３が主弁ガイド部１３ａと雌ねじ部１３ｂとばね受け部１３ｃとを有し、主弁ガイド部１３ａにより主弁体２を軸線Ｌ方向に進退案内することで、主弁体２の振れを抑制することができ、主弁座１ｂに確実に着座させることにより弁漏れを防止することができる。従って、副弁ポート２２を開いた小流量制御時の流量への影響を小さくして、小流量制御域での流量を適切に制御することができる。また、支持部材１３が樹脂成形部材で構成されていることで、支持部材１３や主弁体２の摩耗を抑制することができ、電動弁１０の耐久性を向上させることができる。

【0042】

また、第一位置にある副弁体３の円柱部３１ａの外周面と主弁体２の内周面との隙間によって流路Ｒが形成されることで、この流路Ｒによって常に流量が確保される弁開タイプの電動弁１０を構成することができる。このような弁開タイプの電動弁１０とすることで、家庭用エアコン等の除湿機能を有した空気調和機に好適に利用することができる。さらに、円柱部３１ａの外周面と主弁体２の内周面との隙間によって流路Ｒが形成されることで、この流路Ｒの開口面積を厳密に規定することができ、第一位置に副弁体３があるときの小流量を適切に確保ことができる。

【0043】

次に、図５に基づいて本発明の冷凍サイクルシステムについて説明する。冷凍サイクルシステム９０は、例えば、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる。前記実施形態の電動弁１０は、空気調和機の第１室内側熱交換器９１（除湿時冷却器として作動）と第２室内側熱交換器９２（除湿時加熱器として作動）との間に設けられており、圧縮機９３、四方弁９４、室外側熱交換器９５および電子膨張弁９６とともに、ヒ−トポンプ式冷凍サイクルを構成している。第１室内側熱交換器９１と第２室内側熱交換器９２及び電動弁１０は室内に設置され、圧縮機９３、四方弁９４、室外側熱交換器９５および電子膨張弁９６は室外に設置されていて冷暖房装置を構成している。

【0044】

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１０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。

【0045】

また、前記実施形態では、ねじ送り機構４２がロータ軸５０の雄ねじ部５０ｂと支持部材１３の雌ねじ部１３ｂとで構成されていたが、副弁体３を進退駆動するねじ送り機構の構成は前記実施形態のものに限らず、任意の構成が採用可能である。さらに、副弁体を進退駆動する機構としては、ねじ送り機構に限らず、適宜な機構が適用可能である。

【0046】

また、前記実施形態では、ストッパ機構４３がケース１５の天井部に設けられたガイド４６、ガイドねじ４７及び可動スライダ４８によって構成されていたが、ストッパ機構としては、マグネットロータ４４の回転を規制できるものであればよく、その配設位置や構造は特に限定されない。例えば、マグネットロータの内側や下側にストッパ機構が設けられていてもよい。

【0047】

また、前記実施形態では、迂回流路Ｒ’が貫通流路３５によって構成されていたが、図６、７に示すように、迂回流路Ｒ’が副弁切欠き部３６や主弁切欠き部３７で構成されてもよく、これらの貫通流路３５、副弁切欠き部３６及び主弁切欠き部３７を適宜に組み合わせてもよい。具体的には、図６に示すように、副弁切欠き部３６は、副弁体３の小径部３２からフランジ部３３にかけて外周面の一部を切り欠いたＤカット面として形成されている。従って、迂回流路Ｒ’は、小径部３２からスラストワッシャ３４の内側を通過するように設けられている。一方、図７に示すように、迂回流路Ｒ’は、主弁体２の被係止部２３から主弁部２１にかけて内周面の一部を切り欠いて形成されている。従って、迂回流路Ｒ’は、副弁体３の小径部３２からスラストワッシャ３４の外側及びフランジ部３３の外側を通過するように設けられている。

【0048】

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。

【符号の説明】

【0049】

１０ 電動弁
１ｄ 主弁ポート
２ 主弁体
３ 副弁体
４ 駆動部
１３ 支持部材
１３ａ 主弁ガイド部
１３ｂ 雌ねじ部
１３ｃ ばね受け部
２２ 副弁ポート
２３ 被係止部
２６ 主弁ばね
３１ 副弁部
３４ スラストワッシャ（係止部）
３５ 貫通流路
３６ 副弁切欠き部
３７ 主弁切欠き部
４２ ねじ送り機構
５０ｂ 雄ねじ部
９１ 第１室内側熱交換器
９２ 第２室内側熱交換器
９３ 圧縮機
９５ 室外側熱交換器
Ｒ’ 迂回流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】