特許 6952015 電動弁およ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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6952015

(24)【登録日】2021年9月29日

(45)【発行日】2021年10月20日

(54)【発明の名称】電動弁および冷凍サイクルシステム

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20211011BHJP

   F25B 41/35 20210101ALN20211011BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/04 Z

   !F25B41/35

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-116159(P2018-116159)

(22)【出願日】2018年6月19日

(65)【公開番号】特開2019-218996(P2019-218996A)

(43)【公開日】2019年12月26日

【審査請求日】2020年4月21日

(73)【特許権者】

【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】110001070

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＳＩＮＰＡＴ

(72)【発明者】

【氏名】村田 雅弘

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２１１６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２４３５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２２３２９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／００−３１／０５

Ｆ２５Ｂ ４１／３５

Ｆ１６Ｋ ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースの内部に収容されたロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を前記弁本体の中心軸方向に移動させるとともに、前記弁体の上方側に背圧室を設け、前記背圧室に弁ポート内の圧力を導入する電動弁であって、
前記弁体の前記中心軸方向への移動を案内する弁体案内部と、
前記弁体案内部と同軸に配置され、リップシール型の環状パッキンおよび板バネを有するシール部材と
を備え、
前記環状パッキンは、
前記弁体案内部に固定される基体部と、
前記基体部の前記弁体側から前記中心軸方向に延設され、前記弁体の外周面に摺接すると共に低温時において前記弁体側に収縮する少なくとも一箇所のリップ部と
を備え、
前記板バネは、低温時に前記リップ部が収縮する前記弁体側に前記リップ部を付勢することを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記シール部材は、
前記リップ部を前記ロータ側に延設した一の前記環状パッキンと、
前記リップ部を前記弁ポート側に延設した他の前記環状パッキンと
を備えることを特徴とする請求項１記載の電動弁。

【請求項3】

前記環状パッキンは、
軸方向の断面形状がＬ字状のＬ字環状パッキンであることを特徴とする請求項１または２記載の電動弁。

【請求項4】

前記リップ部を前記ロータ側に延設した一の前記Ｌ字環状パッキンと、
一の前記環状パッキンの前記弁ポート側に配置され、前記リップ部を前記弁ポート側に延設した他の前記Ｌ字環状パッキンと
を備え、
一の前記Ｌ字環状パッキンおよび他の前記Ｌ字環状パッキンの前記基体部は前記中心軸方向に積層されていることを特徴とする請求項３記載の電動弁。

【請求項5】

前記板バネは、
前記中心軸方向において前記環状パッキンの前記基体部に隣接して配置される板バネ固定部と、
前記板バネ固定部の前記弁体側に、屈曲して前記中心軸方向に延び、前記リップ部を前記環状パッキンの前記弁体側に付勢する付勢部と
を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電動弁。

【請求項6】

前記シール部材は、
前記付勢部を前記ロータ側に延設した一の前記板バネと、
前記付勢部を前記弁ポート側に延設した他の前記板バネと
を備え、
一の前記板バネの前記付勢部が一の前記環状パッキンの前記リップ部を付勢し、
他の前記板バネの前記付勢部が他の前記環状パッキンの前記リップ部を付勢することを特徴とする請求項５記載の電動弁。

【請求項7】

前記弁体案内部は、
前記中心軸方向に延設され、内周面に第１の段差が形成された筒状の側壁と、
環状の固定部と、
前記弁体を前記中心軸方向に案内する弁ガイド部と、を備え、
前記固定部と前記弁ガイド部で前記シール部材を挟持した状態において、
前記固定部は、前記第１の段差に突き当てて固定され、
前記弁ガイド部は、前記側壁の前記弁ポート側端部に固定されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の電動弁。

【請求項8】

前記弁ガイド部の外周側には第２の段差が形成され、
前記弁ガイド部は、前記第２の段差を前記側壁の下端に突き当てて前記側壁に固定されていることを特徴とする請求項７記載の電動弁。

【請求項9】

圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を含む冷凍サイクルシステムであって、請求項１〜８の何れか一項に記載の電動弁を用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、電動弁および該電動弁を用いた冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、大型のパッケージエアコンや冷凍機に用いられる流体制御弁が知られている。この流体制御弁においては、流量制御用として複数使用されていた電動弁を１つにまとめるなどの制御機器合理化等の背景から、大口径かつ高圧力差が生じた際にも良好な作動性を発揮できる性能が望まれるが、比較的大口径の流量制御は、マグネットのトルクにより発生するねじの推力に対し圧力差によって発生する弁体への負荷が大きく、弁体を作動させるために大きな駆動力が必要となる。

【0003】

そこで、かかる弁体の作動性を向上させるべく、以下に説明するような圧力バランス機構が採用されている（たとえば、特許文献１参照）。具体的には、図５に示す電動弁１０１のように、弁室１０７の上方側に背圧室１２９を画成するとともに、弁ポート１１９内の圧力を弁体１２０に設けられた導通路１２４を介して背圧室１２９内に導入し、背圧室１２９内の圧力（背圧）を利用することで、弁閉状態における弁体１２０に作用する押し下げ力（弁閉方向に作用する力）と押し上げ力（弁開方向に作用する力）との圧力差による力を無くし、弁体１２０に対する負荷を小さくしている。

【0004】

この圧力バランス機構を採用した電動弁１０１においては、背圧室１２９と弁室１０７とを気密に分離するために、弁体１２０にシール部材１３７が装着される。なお、シール部材１３７には、図６に示すように、断面Ｌ字状のＬ字環状パッキン１３７ａの間に環状の補強板１３７ｂを挟んで環状に形成されている。このシール部材１３７には、Ｌ字環状パッキン１３７ａの外周面１３７ｘが弁体案内部１７２の内周面１７２ａに密着するように後述するリップ部を付勢する板バネ１３７ｃが設けられ、摺動性とシール性の両立が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７−１８０６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述の電動弁１０１において、図７に示すように、Ｌ字環状パッキン１３７ａは、弁体１２０に固定される基体部１３７ｋと弁体案内部１７２に摺接する外周面１３７ｘを有するリップ部１３７ｓとを備えている。このリップ部１３７ｓは、低温時において、中心軸Ｌ側に収縮する性質を有している。

【0007】

このため、上述したように、Ｌ字環状パッキン１３７ａのリップ部１３７ｓの外周面１３７ｘを弁体案内部１７２の内周面１７２ａに摺接させてシールを行った場合、流体温度が−４０℃以下となるような低温時にリップ部１３７ｓが中心軸Ｌ側に収縮し、リップ部１３７ｓの外周面１３７ｘと弁体案内部１７２の内周面１７２ａとの密着度が低減されて、シール部材１３７のシール性が低下するという問題があった。

【0008】

ここで、流体温度が低温になった場合においてもシール部材１３７のシール性を維持できるようにＬ字環状パッキン１３７ａのリップ部１３７ｓを弁体案内部１７２側に付勢する板バネ１３７ｃの張力を増強する方法も考えられる。しかしこの場合、リップ部１３７ｓの外周面１３７ｘと弁体案内部１７２の内周面１７２ａとの間の摺動抵抗が増加するため、作動負荷が大きくなり、弁体１２０の摺動性に影響するおそれがある。

【0009】

本発明の目的は、低温時においてもシール部材のシール性を維持することができ、かつ弁体の摺動性が良好な、圧力バランス機構が安定した電動弁、および該電動弁を用いた冷凍サイクルシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の電動弁は、
ケースの内部に収容されたロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を前記弁本体の中心軸方向に移動させるとともに、前記弁体の上方側に背圧室を設け、前記背圧室に弁ポート内の圧力を導入する電動弁であって、
前記弁体の前記中心軸方向への移動を案内する弁体案内部と、
前記弁体案内部と同軸に配置され、リップシール型の環状パッキンおよび板バネを有するシール部材と
を備え、
前記環状パッキンは、
前記弁体案内部に固定される基体部と、
前記基体部の前記弁体側から前記中心軸方向に延設され、前記弁体の外周面に摺接すると共に低温時において前記弁体側に収縮する少なくとも一箇所のリップ部と
を備え、
前記板バネは、低温時に前記リップ部が収縮する前記弁体側に前記リップ部を付勢することを特徴とする。

【0011】

このように、環状パッキンを弁体案内部と同軸に配置し、リップ部を弁体の外周面に摺接させることにより、低温時にリップ部が収縮する方向とリップ部が弁体の外周面に密着する方向とが同方向になるため、低温時におけるシール部材のシール性を維持することができる。この場合、Ｌ字環状パッキンの密着度を維持するために後述する板バネの付勢部の張力を増強させる必要もないため、弁体の摺動性をも維持することができる。すなわち、低温時においてもシール部材のシール性を維持することができ、かつ弁体の摺動性が良好な、圧力バランス機構が安定した電動弁を提供することができる。
また、板バネの付勢部が環状パッキンのリップ部を付勢する方向を、流体の低温時にＬ字環状パッキンのリップ部が収縮する方向と同じ弁体側に揃えることにより、板バネの付勢力がリップ部の収縮力で低減されず、流体温度が低温の場合でもシール性が低下することがない。また、板バネの付勢力とリップ部の収縮力が共に弁体側に向かうために、板バネの付勢力の増強が不要となり、弁体の良好な摺動性を維持できるため、作動性が安定した圧力バランス機構を実現することができる。

【0012】

また、本発明の電動弁は、
前記シール部材は、
前記リップ部を前記ロータ側に延設した一の前記環状パッキンと、
前記リップ部を前記弁ポート側に延設した他の前記環状パッキンと
を備えることを特徴とする。

【0013】

このように、リップ部の向きが異なる一対の環状パッキンを上下に配置することにより、背圧室内の圧力が弁室（弁本体内において弁体の外側に形成された空間）内の圧力よりも高圧になる場合、低圧になる場合のいずれにおいても、背圧室と弁室の間の流体の漏れを防止することができ、作動性が安定した圧力バランス型の電動弁を実現することができる。

【0014】

また、本発明の電動弁は、
前記環状パッキンは、
軸方向の断面形状がＬ字状のＬ字環状パッキンであることを特徴とする。

【0015】

このように、一対のＬ字環状パッキンを上下に配置することにより、背圧室と弁室の間の流体の漏れを防止することができる。また、摺動性の優れたＬ字環状パッキンにより、作動性が安定した圧力バランス型の電動弁を実現することができる。

【0016】

また、本発明の電動弁は、
前記リップ部を前記ロータ側に延設した一の前記Ｌ字環状パッキンと、
一の前記環状パッキンの前記弁ポート側に配置され、前記リップ部を前記弁ポート側に延設した他のＬ字環状パッキンと
を備え、
一の前記Ｌ字環状パッキンおよび他の前記Ｌ字環状パッキンの前記基体部は前記中心軸方向に積層されていることを特徴とする。

【0017】

このように、Ｌ字環状パッキンを弁軸方向に積層することにより、背圧室内の圧力が弁室内の圧力よりも高圧になる場合、低圧になる場合のいずれにおいても、良好な摺動シール性を備えかつ作動性が安定した圧力バランス機構を実現することができる。

【0020】

また、本発明の電動弁は、
前記板バネは、
前記中心軸方向において前記環状パッキンの前記基体部に隣接して配置される板バネ固定部と、
前記板バネ固定部の前記弁体側に、屈曲して前記中心軸方向に延び、前記リップ部を前記環状パッキンの前記弁体側に付勢する付勢部と
を備えることを特徴とする。

【0021】

このように、板バネの弁体側に、屈曲して前記中心軸方向に延びる付勢部を備えることにより、環状パッキンのリップ部を確実に付勢することができ、安定したシール性を得ることができる。

【0022】

また、本発明の電動弁は、
前記シール部材は、
前記付勢部を前記ロータ側に延設した一の前記板バネと、
前記付勢部を前記弁ポート側に延設した他の前記板バネと
を備え、
一の前記板バネの前記付勢部が一の前記環状パッキンの前記リップ部を付勢し、
他の前記板バネの前記付勢部が他の前記環状パッキンの前記リップ部を付勢することを特徴とする。

【0023】

このように、上側の板バネおよび環状パッキンの組み合わせ、下側の板バネおよび環状パッキンの組み合わせのいずれにおいても板バネの付勢部の付勢方向と流体の低温時におけるリップ部の収縮方向を同一方向とすることにより、上下いずれの環状パッキンにおいても、板バネの付勢力がリップ部の収縮力で低減されず、流体温度が低温の場合でもシール性が低下することがない。また、上下いずれの環状パッキンにおいても、板バネの付勢力とリップ部の収縮力が共に弁体側に向かうために、板バネの付勢力の増強が不要となる。よって、弁体の良好な摺動性を維持できる。

【0024】

また、本発明の電動弁は、
前記弁体案内部は、
前記中心軸方向に延設され、内周面に第１の段差が形成された筒状の側壁と、
環状の固定部と、
前記弁体を前記中心軸方向に案内する弁ガイド部と、
を備え、
前記固定部と前記弁ガイド部で前記シール部材を挟持した状態において、
前記固定部は、前記第１の段差に突き当てて固定され、
前記弁ガイド部は、前記側壁の前記弁ポート側端部に固定されていることを特徴とする。

【0025】

このように、段差を利用し、固定部を弁中心軸方向に突き当てて側壁に固着することにより、シール部材の中心軸方向の位置が安定するとともに、シール部材の潰し量も安定するため、リップ部の摺動性とシール性を安定させることができる。

【0026】

また、本発明の電動弁は、
前記弁ガイド部の外周側には第２の段差が形成され、
前記弁ガイド部は、前記第２の段差を前記側壁の下端に突き当てて前記側壁に固定されていることを特徴とする。

【0027】

このように、段差を側壁の下端に突き当てて弁ガイド部を側壁に固着することにより、シール部材の中心軸方向の位置が安定するとともに、シール部材の潰し量も安定するため、リップ部の摺動性とシール性を安定させることができる。

【0028】

また、本発明の冷凍サイクルシステムは、
圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を含む冷凍サイクルシステムであって、上述の電動弁を用いることを特徴とする。

【0029】

このような電動弁であれば、制御弁として、正確に弁の開度を調整し、流量を制御することが出来るため、冷凍サイクルシステムとして好適である。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、低温時においてもシール部材のシール性を維持することができ、かつ弁体の摺動性が良好な、圧力バランス機構が安定した電動弁、および該電動弁を用いた冷凍サイクルシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】実施の形態に係る電動弁の概略断面図である。

【図2】実施の形態に係る電動弁の要部拡大図である。

【図3】実施の形態に係る電動弁のシール部分を示す拡大図である。

【図4】他の実施の形態に係るシール部材を示す図である。

【図5】従来の電動弁の概略断面図である。

【図6】従来の電動弁の要部拡大図である。

【図7】従来の電動弁のシール部分を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電動弁について説明する。図１は、実施の形態に係る電動弁２を示した概略断面図である。なお、本明細書において、「上」あるいは「下」とは図１の状態で規定したものである。すなわち、ロータ４は弁体１７より上方に位置している。

【0033】

この電動弁２では、金属により筒状のカップ形状をなすケース６０の開口側の下方に、弁本体３０が溶接などにより一体的に接続されている。
ここで、弁本体３０は、たとえばステンレス等の金属から成り、内部において弁体１７の外側に形成された空間である弁室１１を有している。また、弁本体３０の側面には、弁室１１に直接連通するたとえばステンレス製や銅製の第１管継手１２が固定装着されている。さらに、弁本体３０の下方内側には、断面円形の弁ポート１６ａが内部に貫通して形成された弁座部１６が組み込まれている。弁ポート１６ａは、弁体１７の直下において弁体１７と同軸方向に設けられている。弁座部１６には、弁ポート１６ａ、弁室１１を介して第１管継手１２に連通するたとえばステンレス製や銅製の第２管継手１５が固定装着されている。

【0034】

ケース６０の内部には、回転可能なロータ４が収容され、ロータ４の軸芯部分には、ブッシュ部材３３を介して弁軸４１が配置されている。なお、ロータ４は、磁性粉を含有する樹脂材料等の磁性を有する素材で形成されている。ブッシュ部材３３と弁軸４１は、共にたとえばステンレス等の金属で形成されており、ブッシュ部材３３で結合された弁軸４１とロータ４とは、回転しながら上下方向に一体的に移動する。なお、この弁軸４１の中間部付近の外周面には雄ネジ４１ａが形成されている。本実施の形態では、弁軸４１が雄ネジ部材として機能している。また、弁体１７は弁ポート１６ａに対して近接又は離間可能となっている。

【0035】

ケース６０の外周には、図示しないヨーク、ボビン、およびコイルなどからなるステータが配置され、ロータ４とステータとでステッピングモータが構成されている。
ケース６０の天井面にはガイド支持体５２が固定されている。ガイド支持体５２は、円筒部５３と、円筒部５３の上端側に形成された傘状部５４とを有し、全体をプレス加工により一体成形されている。傘状部５４はケース６０の頂部内側と略同形状に成形されている。

【0036】

ガイド支持体５２の円筒部５３内には、弁軸４１のガイドを兼ねる筒部材６５が嵌合されている。筒部材６５は、金属、合成樹脂、あるいは表面処理を施された部品により構成され、弁軸４１を回転可能に保持している。

【0037】

弁軸４１のブッシュ部材３３より下方には、後述するように弁軸４１との間でネジ送り機構Ａを構成するとともに弁軸４１の傾きを抑制する機能を有する弁軸ホルダ６が、弁本体３０に対して相対的に回転不能に固定されている。

【0038】

この弁軸ホルダ６は、上部側の筒状小径部６ａ、下部側の筒状大径部６ｂ、後述する弁体案内部７２の内周面に嵌合される嵌合部６ｃ、リング状のフランジ部６ｆ、および嵌合部６ｃの下方に延設された延設部６ｋから成る。そして、弁軸ホルダ６の内部には、後述する弁ガイド１８を収容する収容室６ｈが形成されている。なお、弁軸ホルダ６は、金属のフランジ部６ｆ以外が樹脂材料で形成されている。

【0039】

また、この弁軸ホルダ６の筒状小径部６ａの上部開口部６ｇから所定の深さまで下方に向かって雌ネジ６ｄが形成されている。このため、本実施の形態では、弁軸ホルダ６が雌ネジ部材として機能している。そして、弁軸４１の外周に形成された雄ネジ４１ａと、弁軸ホルダ６の筒状小径部６ａの内周に形成された雌ネジ６ｄとにより、ネジ送り機構Ａが構成されている。

【0040】

さらに、弁軸ホルダ６の筒状大径部６ｂの側面には、均圧孔５１が穿設され、この均圧孔５１により、筒状大径部６ｂ内の収容室６ｈと、ロータ収容室６６（第２の背圧室）との間が連通している。このように均圧孔５１を設けることにより、ケース６０のロータ４を収容する空間と、弁軸ホルダ６内の空間とが連通され、弁体１７の移動動作をスムーズに行うことができる。

【0041】

また、弁軸４１の下方には、筒状の弁ガイド１８が弁軸ホルダ６の収容室６ｈに対して摺動可能に配置されている。また、弁ガイド１８内には、圧縮された弁バネ２７とバネ受け３５とが収容されている。バネ受け３５の上端部は、弁軸４１の突出部４１ｃと接触している。

【0042】

弁ガイド１８は天井部２１側がプレス成形により略直角に折り曲げられている。そして、この天井部２１には貫通孔１８ａが形成されている。また、弁軸４１の下方には、さらに鍔部４１ｂが形成されている。

【0043】

ここで、弁軸４１は、弁ガイド１８に対して回転可能、かつ径方向に変位可能となるように弁ガイド１８の貫通孔１８ａに遊貫状態で挿入されており、鍔部４１ｂは、弁ガイド１８に対して回転可能、かつ、径方向に変位可能となるように弁ガイド１８内に配置されている。また、弁軸４１は貫通孔１８ａを挿通し、鍔部４１ｂの上面が、弁ガイド１８の天井部２１に対向するように配置されている。なお、鍔部４１ｂが弁ガイド１８の貫通孔１８ａより大径であることにより、弁軸４１の抜け止めがなされている。

【0044】

弁軸４１と弁ガイド１８とが互いに径方向に移動可能であることにより、弁軸ホルダ６および弁軸４１の配置位置に関して、さほど高度な同芯取付精度を求められることなく、弁ガイド１８および弁体１７との同芯性が得られる。

【0045】

弁ガイド１８の天井部２１と弁軸４１の鍔部４１ｂとの間には、中央部に貫通孔が形成されたワッシャ７０が設置されている。
また、弁本体３０の内側には、弁体１７、および弁体１７の中心軸Ｍ方向への移動を案内する弁体案内部７２が配置され、弁体１７と弁体案内部７２との間には、背圧室２８と弁室１１との間を気密に分離するシール部材４８が介装されている。なお、このシール部材４８は、弁体案内部７２と同軸に配置されている。

【0046】

弁体１７は、たとえばステンレス等の金属で形成された部品であり、音叉形の断面形状を有している。弁体１７は、環状の固定具３６を介して弁ガイド１８に固定される略円柱状の頭部１７ａ、内部に柱状の空間１７ｄが形成された円筒状の摺動筒部１７ｂ、および頭部１７ａと摺動筒部１７ｂを一体的に接続する接続部１７ｃから構成されている。さらに、頭部１７ａの内部には、縦方向の孔部１７ｋ、および横方向の導通孔１７ｌが均圧路として形成されている。このため、弁ポート１６ａ（第２管継手１５内）の圧力は、空間１７ｄ、孔部１７ｋ、および導通孔１７ｌを介して背圧室２８に導かれる。

【0047】

弁体案内部７２は、内部が貫通した筒体であり、中心軸Ｍ方向と同軸方向に延設された筒状の側壁７２ａ、シール部材４８を固定する環状の固定部７２ｂ、シール部材４８を固定すると共に弁体１７の外周面を摺動させて中心軸Ｍ方向に案内する弁ガイド部７２ｃを備えている。また、側壁７２ａは、最上位に位置するフランジ部７２ｊと、その下方の中間筒部７２ｋと、さらにその下方の下端部７２ｌとを有したもので、切削加工などによって形成されている。

【0048】

この弁体案内部７２は、弁軸ホルダ６のフランジ部６ｆおよびケース６０の下端部と弁本体３０の上端部との間にフランジ部７２ｊを固定することで、弁本体３０内の所定の位置に配置されている。ここで、弁体案内部７２のフランジ部７２ｊとケース６０の下端部、および弁体案内部７２のフランジ部７２ｊと弁本体３０の上端部との間は、溶接、ろう付け、接着などの固着手段により全周に亘って密閉した状態に一体化されている。

【0049】

また、図２に示すように、弁体案内部７２の中間筒部７２ｋと下端部７２ｌとの間には、第１の段差７２ｘが形成され、弁ガイド部７２ｃの外周側には第２の段差７２ｙが形成されている。固定部７２ｂは、外周上端を第１の段差７２ｘに突き当てて弁体案内部７２に固定され、弁ガイド部７２ｃは、第２の段差７２ｙを下端部７２ｌの内周下端に突き当てて弁体案内部７２に固定されている。

【0050】

また、シール部材４８は、中心軸Ｍ方向において固定部７２ｂと弁ガイド部７２ｃの間に挟持されている。なお、シール部材４８は、第２の段差７２ｙを下端部７２ｌの内周下端に突き当てることで、中心軸Ｍ方向における潰し量のばらつきがなくなり、後述するリップ部４８ｊのシール性、摺動性が安定する。なお、固定部７２ｂと弁ガイド部７２ｃは、たとえばステンレス等の金属でそれぞれ形成されている。

【0051】

また、弁体１７の接続部１７ｃの外周には、図１に示すように、円錐台型の筒体であるバネ受け金具２９が配置されている。バネ受け金具２９は、下端部において外径側に延びる環状平面であるフランジ２９ａを有している。このフランジ２９ａと弁軸ホルダ６の嵌合部６ｃとの間には、圧縮された付勢バネ３２が配置されている。これにより、弁体１７が下方に押し下げられて雄ネジ４１ａと雌ネジ６ｄのネジ山の接触面を一定に保つことができる。このため、弁体１７の作動方向を切り替えた場合においてネジガタが生じることがなく、弁体１７の作動方向が切り替わる際に流量特性にヒステリシスが生じることを防止できる。また、弁体１７の外周面よりも大きな内径を有する付勢バネ３２で弁体１７を付勢するため、弁体１７の傾斜を抑制することができる。

【0052】

次に、実施の形態に係る電動弁２の要部について説明する。図２は、実施の形態に係る電動弁２の要部を拡大した図である。図２に示すように、弁体案内部７２の下端部７２ｌの内径側には、シール部材４８が配置されている。

【0053】

シール部材４８は、Ｌ字環状パッキン４８ａ、補強板４８ｂ、および板バネ４８ｃを積層して構成されている。Ｌ字環状パッキン４８ａは、たとえば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂材料で形成されている。また、補強板４８ｂは、たとえば、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料や真鍮、黄銅等の金属材料で形成されており、板バネ４８ｃは、たとえばステンレス等の金属材料で形成されている。

【0054】

ここで、Ｌ字環状パッキン４８ａは、断面Ｌ字形状を有する環状の部品であり、図３に示すように、基体部４８ｋとリップ部４８ｊとを備えている。基体部４８ｋは、環状の補強板４８ｂと環状の板バネ４８ｃの間に挟まれて弁体案内部７２に固定されている。一方、リップ部４８ｊは、基体部４８ｋの弁体１７側から中心軸Ｍ方向上側（ロータ４側）または下側（弁ポート１６ａ側）に延設され、弁体１７の外周面と摺接している。そして、リップ部４８ｊを上側に延設したＬ字環状パッキン４８ａが補強板４８ｂの上側に配置され、リップ部４８ｊを下側に延設したＬ字環状パッキン４８ａが補強板４８ｂの下側に配置されている。

【0055】

すなわち、弁体案内部７２には、リップ部４８ｊが延設される方向が異なる一対のＬ字環状パッキン４８ａが補強板４８ｂを挟んで中心軸Ｍ方向に積層されている。
補強板４８ｂは、二つのＬ字環状パッキン４８ａに挟まれた円環状の部品であり、内周面が弁体１７の外周面と当接しないように配置されている。

【0056】

また、板バネ４８ｃは、断面略Ｌ字形状を有する環状の部品であり、板バネ固定部４８ｐと付勢部４８ｑを備えている。ここで、板バネ固定部４８ｐは、中心軸Ｍ方向においてＬ字環状パッキン４８ａの基体部４８ｋに隣接して配置されている。具体的には、上側に位置する板バネ固定部４８ｐは、Ｌ字環状パッキン４８ａと固定部７２ｂの間に挟持され、下側に位置する板バネ固定部４８ｐは、Ｌ字環状パッキン４８ａと弁ガイド部７２ｃの間に挟持されている。

【0057】

一方、付勢部４８ｑは、板バネ固定部４８ｐの弁体１７側から屈曲して中心軸Ｍ方向上側または下側に延設され、リップ部４８ｊをＬ字環状パッキン４８ａの弁体１７側に付勢している。この付勢部４８ｑがリップ部４８ｊを付勢する方向は、リップ部４８ｊが収縮する方向と同方向（Ｌ字環状パッキン４８ａの弁体１７側）である。

【0058】

そして、付勢部４８ｑを上側に向けた板バネ４８ｃがリップ部４８ｊを上側に向けたＬ字環状パッキン４８ａの上側に配置され、上側を向いた付勢部４８ｑが上側を向いたリップ部４８ｊを付勢している。また、付勢部４８ｑを下側に向けた板バネ４８ｃがリップ部４８ｊを下側に向けたＬ字環状パッキン４８ａの下側に配置され、下側を向いた付勢部４８ｑが下側を向いたリップ部４８ｊを付勢している。なお、基体部４８ｋと付勢部４８ｑの間の角度は、Ｌ字環状パッキン４８ａの板バネ固定部４８ｐとリップ部４８ｊの間の角度よりもさらに鈍角となるように形成されている。

【0059】

ここで、電動弁２の流体温度が−４０℃以下の低温になった場合において、リップ部４８ｊはＬ字環状パッキン４８ａの弁体１７側に収縮するため、低温時においてリップ部４８ｊと弁体１７の外周面の密着度がさらに高くなる。

【0060】

この実施の形態の電動弁２によれば、Ｌ字環状パッキン４８ａを弁体案内部７２側に配置し、リップ部４８ｊを弁体１７の外周面に摺接させることにより、低温時にリップ部４８ｊが収縮する方向とリップ部４８ｊが弁体１７の外周面に密着する方向とが同方向になるため、低温時におけるシール部材４８のシール性を維持することができる。この場合、Ｌ字環状パッキン４８ａの密着度を維持するために板バネ４８ｃの付勢部４８ｑの張力を増強させる必要もないため、弁体１７の摺動性をも維持することができる。すなわち、低温時においてもシール部材４８のシール性を維持することができ、かつ弁体１７の摺動性が良好な、圧力バランス機構が安定した電動弁２を提供することができる。

【0061】

また、リップ部４８ｊの向きが異なる一対のＬ字環状パッキン４８ａを上下に配置することにより、背圧室２８内の圧力が弁室１１内の圧力よりも高圧になる場合、低圧になる場合のいずれにおいても、背圧室２８と弁室１１の間の流体の漏れを防止することができ、流体の流れ方向が反転した場合においても作動性が安定した圧力バランス型の電動弁２を実現することができる。

【0062】

また、板バネ４８ｃの付勢部４８ｑが環状パッキンのリップ部を付勢する方向を、Ｌ字環状パッキン４８ａのリップ部４８ｊが収縮する方向と同じ弁体１７側に揃えることにより、板バネ４８ｃの付勢力がリップ部４８ｊの収縮力で低減されないようにすることができる。また、板バネ４８ｃの付勢力とリップ部４８ｊの収縮力が共に弁体１７側に向かうために、板バネ４８ｃの付勢力の増強が不要となり、良好な摺動性を維持できる。

【0063】

なお、上述の実施の形態において、シール部材４８は必ずしも板バネ４８ｃを備えなくてもよい。この場合においても低温時には、Ｌ字環状パッキン４８ａのリップ部４８ｊが、板バネ４８ｃの付勢部４８ｑが収縮する方向と同じ弁体１７側に収縮するため、低温時におけるリップ部４８ｊと弁体１７の外周面の密着度を維持することができる。

【0064】

また、上述の実施の形態においては、シール部材４８がＬ字環状パッキン４８ａを備える場合を例に説明しているが、環状パッキンは、リップ部を有するリップシール型のものであればよく、必ずしも断面Ｌ字形状でなくてもよい。

【0065】

また、上述の実施の形態において、シール部材４８に補強板４８ｂを備えなくてもよい。たとえば、リップ部４８ｊが上下方向に延設されたＬ字環状パッキン４８ａの基体部４８ｋ同士を隣接させて、Ｌ字環状パッキン４８ａを中心軸Ｍ方向に積層したものをシール部材として用いてもよい。また、図４に示すように、リップ部４８ｊが上下方向に延設されたＬ字環状パッキン４８ａの基体部４８ｋを共有したＹ字形状のシール部材４９を用いてもよい。また、基体部を共有させることなく、上下の環状パッキンを直接重ねて配置してもよい。これらの場合においても、低温時においてシール部材４８のシール性を維持することができ、かつ弁体１７の摺動性が良好な、圧力バランス機構が安定した電動弁２を提供することができる。

【0066】

また、上述の実施の形態において、シール部材４８は、必ずしも上下一対の環状パッキンを備えなくてもよい。たとえば、リップ部を下側に延設した環状パッキン、リップ部を上側に延設した環状パッキンの何れか一方のみを備えたものであってもよい。この場合、リップ部を下側に延設した環状パッキンのみを有するシール部材４８は、常に弁室１１内の圧力が背圧室２８内の圧力よりも高圧になる、第１管継手１２から弁室１１を介して第２管継手１５に流体を流す場合に有効に用いることができる。一方、リップ部を上側に延設した環状パッキンのみを有するシール部材４８は、常に背圧室２８内の圧力が弁室１１内の圧力よりも高圧になる、第２管継手１５から弁室１１を介して第１管継手１２に流体を流す場合に有効に用いることができる。

【0067】

また、上述の実施の形態においては、流体温度が−４０℃以下の低温になった場合において、リップ部４８ｊが収縮する場合を例に説明しているが、リップ部４８ｊが収縮する温度、すなわち低温は、−４０℃よりも高温である場合もある。たとえば、流体温度が０℃以下の低温になった場合においてリップ部４８ｊが弁体１７側に収縮し始め、流体温度が下がるにつれてリップ部４８ｊと弁体１７の外周面の密着度が増していく場合もありうる。

【0068】

また、上述の実施の形態の電動弁２は、たとえば、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器等から成る冷凍サイクルシステムにおいて、凝縮器と蒸発器との間に設けられる膨張弁や流路の流量制御弁等として用いられる。

【符号の説明】

【0069】

２ 電動弁
４ ロータ
６ 弁軸ホルダ
６ａ 筒状小径部
６ｂ 筒状大径部
６ｃ 嵌合部
６ｄ 雌ネジ
６ｆ フランジ部
６ｇ 上部開口部
６ｈ 収容室
６ｋ 延設部
１１ 弁室
１２ 第１管継手
１５ 第２管継手
１６ 弁座部
１６ａ 弁ポート
１７ 弁体
１７ａ 頭部
１７ｂ 摺動筒部
１７ｃ 接続部
１７ｄ 空間
１７ｋ 孔部
１７ｌ 導通孔
１８ 弁ガイド
１８ａ 貫通孔
２１ 天井部
２７ 弁バネ
２８ 背圧室
２９ バネ受け金具
２９ａ フランジ
３０ 弁本体
３２ 付勢バネ
３３ ブッシュ部材
３６ 固定具
４１ 弁軸
４１ａ 雄ネジ
４１ｂ 鍔部
４１ｃ 突出部
４８ シール部材
４８ａ Ｌ字環状パッキン
４８ｂ 補強板
４８ｃ 板バネ
４８ｊ リップ部
４８ｋ 基体部
４８ｐ 板バネ固定部
４８ｑ 付勢部
４９ シール部材
４９ｊ リップ部
５１ 均圧孔
５２ ガイド支持体
５３ 円筒部
５４ 傘状部
６０ ケース
６５ 筒部材
６６ ロータ収容室
７０ ワッシャ
７２ 弁体案内部
７２ａ 側壁
７２ｂ 固定部
７２ｃ 弁ガイド部
７２ｊ フランジ部
７２ｋ 中間筒部
７２ｌ 下端部
７２ｘ 第１の段差
７２ｙ 第２の段差
１０１ 電動弁
１０７ 弁室
１１９ 弁ポート
１２０ 弁体
１２４ 導通路
１２９ 背圧室
１３７ シール部材
１３７ａ Ｌ字環状パッキン
１３７ｂ 補強板
１３７ｃ 板バネ
１３７ｋ 基体部
１３７ｓ リップ部
１３７ｘ 外周面
１７２ 弁体案内部
１７２ａ 弁体案内部の内周面
Ｌ 中心軸
Ｍ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】