特開 2023-146071 弁装置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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023146071

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】弁装置および冷凍サイクルシステム

(51)【国際特許分類】

   F16K 27/00 20060101AFI20231004BHJP

   F25B 41/35 20210101ALN20231004BHJP

   F16K 31/04 20060101ALN20231004BHJP

【ＦＩ】

F16K27/00 B

F25B41/35

F16K31/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022053062

(22)【出願日】2022-03-29

(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】佐藤 祐一

【テーマコード（参考）】

3H051

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H051AA01

3H051BB06

3H051CC11

3H051CC13

3H051CC16

3H051DD01

3H051EE01

3H051EE02

3H051EE06

3H051FF08

3H062AA04

3H062AA14

3H062BB31

3H062CC02

3H062DD01

3H062GG06

3H062HH04

3H062HH09

(57)【要約】

【課題】溶接部周辺に生じる熱応力を抑制可能な弁装置を提供することを目的とする。
【解決手段】弁装置は、弁室Ｓを構成する弁外殻体１０と、弁外殻体１０に溶接固定されるケース部材１１と、を備え、弁外殻体１０の開口端縁にケース部材１１が溶接固定されることで弁外殻体１０およびケース部材１１によって気密容器が構成される。弁外殻体１０とケース部材１１との第１溶接部Ｗ１の径方向内側にはリング状部２Ｂが設けられ、リング状部２Ｂは、弁外殻体１０およびケース部材１１のうちの少なくとも一方である弁外殻体１０の内周面に接触して設けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室を構成する弁外殻体と、前記弁外殻体に溶接固定されるケース部材と、を備え、前記弁外殻体の開口端縁に前記ケース部材が溶接固定されることで前記弁外殻体および前記ケース部材によって気密容器が構成される弁装置であって、
前記弁外殻体と前記ケース部材との溶接部の径方向内側にはリング状部材が設けられ、前記リング状部材は、前記弁外殻体および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触して設けられていることを特徴とする弁装置。

【請求項2】

前記溶接部近傍において、前記ケース部材の肉厚をａ、前記弁外殻体の肉厚をｂ、前記リング状部材の軸線方向の肉厚をｃ、前記リング状部材と前記弁外殻体および前記ケース部材との接触部の軸線方向高さをｄとした場合、ａ，ｂ＜ｃ，ｄの関係に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。

【請求項3】

前記溶接部近傍の所定範囲において、前記リング状部材の断面積は、前記弁外殻体および前記ケース部材の合計断面積よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の弁装置。

【請求項4】

前記リング状部材は、前記弁外殻体および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周に圧入されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の弁装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載の弁装置としての電動弁であって、
前記弁外殻体と、前記弁室内に移動可能に設けられる弁体と、前記弁体を駆動する駆動部と、前記駆動部を覆う前記ケース部材と、を備え、
前記リング状部材は、前記弁外殻体および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触して設けられていることを特徴とする電動弁。

【請求項6】

前記弁外殻体は、前記弁室および弁座部を構成する弁本体と、前記弁本体に固定されて前記ケース部材側に延びる円筒状の蓋部材と、を有し、前記蓋部材の開口端縁に前記ケース部材が溶接固定され、
前記リング状部材は、前記蓋部材および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電動弁。

【請求項7】

圧縮機と、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１～４のいずれかに記載の弁装置、または請求項５または６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、弁装置および冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

弁装置として、弁本体と弁体と駆動部とケースを備えた電動弁が知られている。この電動弁では、ケースは弁本体に溶接固定されて気密容器が構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の電動弁では、ケースは、弁本体の上部開口端面に直接溶接固定されるか、弁体案内部材を間に挟んで溶接固定されるか、または弁軸ホルダのフランジ部を間に挟んで溶接固定されている。特許文献２に記載の電動弁では、ケースは、弁本体の上部開口端面に直接溶接固定され、弁本体の内周側には支持部材の固定金具が溶接固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２１１７２６号公報

【特許文献2】特開２０１８－１５０９６８号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の電動弁では、ケースと弁本体の開口端面とが直接または間接的に溶接固定されるが、軽量化等のために弁本体やケースが薄肉化されると、溶接部に生じる熱応力の影響で応力腐食割れが起きる可能性がある。

【0005】

本発明の目的は、溶接部周辺に生じる熱応力を抑制可能な弁装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の弁装置は、弁室を構成する弁外殻体と、前記弁外殻体に溶接固定されるケース部材と、を備え、前記弁外殻体の開口端縁に前記ケース部材が溶接固定されることで前記弁外殻体および前記ケース部材によって気密容器が構成される弁装置であって、前記弁外殻体と前記ケース部材との溶接部の径方向内側にはリング状部材が設けられ、前記リング状部材は、前記弁外殻体および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触して設けられていることを特徴とする。

【0007】

このような本発明によれば、弁外殻体とケース部材との溶接部の径方向内側に設けられたリング状部材は、弁外殻体およびケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触しているので、弁外殻体とケース部材とを溶接する際に溶接部に発生する熱を効率よくリング状部材に伝達させることができる。これにより、溶接部に溶接熱が留まることで弁外殻体とケース部材とに急激な温度勾配が生じるといったことが抑制される。したがって、溶接部周辺に生じる熱応力を抑制可能な弁装置を提供することができる。また、当該熱応力を抑制することができるので、ケース等が薄肉化された場合にも、熱応力の影響で応力腐食割れが起きることを防止することができる。

【0008】

また、前記溶接部近傍において、前記ケース部材の肉厚をａ、前記弁外殻体の肉厚をｂ、前記リング状部材の軸線方向の肉厚をｃ、前記リング状部材と前記弁外殻体および前記ケース部材との接触部の軸線方向高さをｄとした場合、ａ，ｂ＜ｃ，ｄの関係に設定されていることが好ましい。このような構成によれば、溶接部近傍において、リング状部材の肉厚ｃは、ケース部材の肉厚ａや弁外殻体の肉厚ｂよりも厚く、リング状部材と弁外殻体およびケース部材の接触部の軸線方向高さｄは、ケース部材の肉厚ａや弁外殻体の肉厚ｂよりも高いため、溶接部の熱を、弁外殻体側およびケース部材側よりもリング状部材側に伝達しやすくすることができる。したがって、上記肉厚ａ、ｂ、ｃと、上記高さｄがこの構成と異なる場合と比較して、弁本体の溶接部周辺に生じる熱応力をより一層抑制することができる。

【0009】

この際、前記溶接部近傍の所定範囲において、前記リング状部材の断面積は、前記弁外殻体および前記ケース部材の合計断面積よりも大きいことが好ましい。このような構成によれば、溶接部近傍の所定範囲において、リング状部材の断面積は、弁外殻体およびケース部材の合計断面積よりも大きいので、この合計断面積よりもリング状部材の断面積が小さい構成と比較して、より一層効率よく、溶接部周辺に生じる熱をリング状部材に伝達させることができる。これにより溶接部周辺に生じる熱応力をより一層抑制することができる。

【0010】

また、前記リング状部材は、前記弁外殻体および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周に圧入されていることが好ましい。このような構成によれば、リング状部材は、弁外殻体およびケース部材のうち少なくとも一方の内周に圧入されていることで、リング状部材と、弁外殻体およびケース部材のうち少なくとも一方と、を密に接続させることができ、溶接部周辺に生じる熱を、効率よくリング状部材へ伝達させることができる。

【0011】

また、本発明の電動弁は、上述した弁装置のうちいずれかの弁装置であって、前記弁外殻体と、前記弁室内に移動可能に設けられる弁体と、前記弁体を駆動する駆動部と、前記駆動部を覆う前記ケース部材と、を備え、前記リング状部材は、前記弁外殻体および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触して設けられていることを特徴とする。このような構成によれば、溶接部周辺に生じる熱応力を抑制可能な電動弁を提供することができる。また、当該熱応力を抑制することができるので、ケース等が薄肉化された場合にも、熱応力の影響で応力腐食割れが起きることを防止することができる。

【0012】

この際、前記弁外殻体は、前記弁室および弁座部を構成する弁本体と、前記弁本体に固定されて前記ケース部材側に延びる円筒状の蓋部材と、を有し、前記蓋部材の開口端縁に前記ケース部材が溶接固定され、前記リング状部材は、前記蓋部材および前記ケース部材のうち少なくとも一方の内周面に接触して設けられていることが好ましい。このような構成によれば、弁外殻体が、弁本体と蓋部材とで構成される電動弁においても、溶接部周辺に生じる熱応力を抑制することができる。

【0013】

そして、本発明における冷凍サイクルシステムは、圧縮機と、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、上述のいずれかに記載の弁装置、または電動弁が、前記膨張弁として用いられていることを特徴とする。このような構成によれば、溶接部周辺に生じる熱応力を抑制可能な弁装置、または電動弁を用いて、冷凍サイクルシステムを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る電動弁の縦断面図。

【図2】前記電動弁を構成する蓋部材とケース部材の溶接前の状態を示す部分拡大断面図。

【図3】前記電動弁を構成する蓋部材とケース部材の溶接後の状態を示す部分拡大断面図。

【図4】変形例における溶接部の部分拡大断面図。

【図5】本発明の一実施形態に係る冷凍サイクルシステムの概略図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施の形態を図１～図３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１００は、弁ハウジング１と、固定部材２と、弁体３と、駆動部４と、接続体５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。

【0016】

弁ハウジング１は、軸線Ｌ方向に延びる筒状の弁外殻体１０と、弁外殻体１０の上部開口端縁に溶接固定されるケース部材１１と、を備えており、この弁外殻体１０およびケース部材１１によって気密容器を構成している。弁外殻体１０は、有底筒状の弁本体１０Ａと、弁本体１０Ａの上端部に接続される筒状の蓋部材１０Ｂと、を備えている。弁本体１０Ａおよび蓋部材１０Ｂは、それぞれＳＵＳ（ステンレス鋼）製や黄銅製等の金属板をプレス加工または切削加工等することにより形成されており、その内部は弁室Ｓを構成している。

【0017】

弁本体１０Ａの側壁には、弁室Ｓの内外に連通する第１のポート１０Ｃが形成され、弁本体１０Ａの底壁には弁室Ｓの内外に連通する第２のポート１０Ｄが形成されている。第１のポート１０Ｃには、弁室Ｓに連通する第１の継手管１２が取り付けられ、第２のポート１０Ｄには、弁室Ｓに連通する第２の継手管１３が取り付けられている。第１の継手管１２および第２の継手管１３には、冷媒が流入または流出される。第２のポート１０Ｄの弁室Ｓ側の周縁部は、弁体３が近接または離間する弁座部１０Ｅを構成している。

【0018】

蓋部材１０Ｂは、弁本体１０Ａに固定されてケース部材１１側に延びる円筒状の部材であり、弁本体１０Ａの上端部にカシメ固定及びロウ付け固定されている。図１に示すように、蓋部材１０Ｂの上端部は、蓋部材１０Ｂの上端部以外の部分と比較して、その外径寸法が小さく設定されている。これにより、図２に示すように、蓋部材１０Ｂは、ガイド面１０Ｂ１と、段差部１０Ｂ２と、を有するようになっている。ガイド面１０Ｂ１は、ケース部材１１を弁外殻体１０に固定する際に、ケース部材１１をガイドする部分であり、ケース部材１１の下端部の内周面１１Ａと摺接するように設けられている。このようにすることで、別部材でケース部材１１をガイドするよりも、ケース部材１１の弁外殻体１０に対する径方向の芯出しが行いやすくなっている。すなわち、ケース部材１１の軸心と弁外殻体１０の軸心を軸線Ｌに合わせやすくなっている。

【0019】

ケース部材１１は、駆動部４を覆う部材である。このケース部材１１は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）製や黄銅製等の金属板をプレス加工または切削加工等することにより、後述する第１溶接部Ｗ１近傍の所定範囲（すなわち溶接部近傍）において弁外殻体１０の肉厚ｂ（図３に図示）よりも薄い肉厚ａ（図３に図示）の、上側凸の円筒カップ状に形成されている。図２に示すように、ケース部材１１は、下端部の内周面１１Ａが蓋部材１０Ｂのガイド面１０Ｂ１に嵌合するとともに、下端面１１Ｂが蓋部材１０Ｂの段差部１０Ｂ２に当接するように設けられている。そして、この嵌合状態において、下端面１１Ｂと、段差部１０Ｂ２と、を溶接することで、蓋部材１０Ｂに固定されている。すなわち、ケース部材１１は、蓋部材１０Ｂの開口端円に溶接固定されている。なお、この下端面１１Ｂと、段差部１０Ｂ２と、が当接し、溶接された部分が本発明における第１溶接部Ｗ１（溶接部）である。

【0020】

固定部材２は、弁ハウジング１内に配置され、後述する雄ねじ部４３Ｂを支持する部材である。固定部材２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）製や黄銅製等の金属板をプレス加工または切削加工等することにより形成されており、弁外殻体１０およびケース部材１１と同軸に設けられて軸線Ｌ方向に延びる円筒部２Ａと、円筒部２Ａの下端部から径方向外方に突出するリング状部２Ｂ（リング状部材）と、が一体に形成されている。円筒部２Ａは、雄ねじ部４３Ｂに螺合する雌ねじ部１５Ａが形成された雌ねじ部材１５を内蔵するように設けられている。雌ねじ部材１５は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を主成分とした樹脂で構成されており、円筒部２Ａの内周にインサート成形により成形されて固定されている。雌ねじ部１５Ａは、雌ねじ部材１５の中心部に軸線Ｌに沿って延びるように形成されている。

【0021】

固定部材２は、弁ハウジング１内において、リング状部２Ｂが、第１溶接部Ｗ１の径方向内側になるような位置に配置されている。図２に示すように、リング状部２Ｂの外周面２Ｂ１は、蓋部材１０Ｂとの接触部を構成しており、当該蓋部材１０Ｂの内周面に接触するように設けられている。すなわち、リング状部２Ｂは、蓋部材１０Ｂ（弁外殻体１０）とケース部材１１との第１溶接部Ｗ１の径方向内側に設けられ、弁外殻体１０およびケース部材１１のうちの少なくとも一方である弁外殻体１０の内周面に接触して設けられている。図２に示すように、リング状部２Ｂの上端部には、軸線Ｌまわりの全周に亘って径方向外方に突出した突出部２Ｂ２が形成されている。

【0022】

本実施形態では、リング状部２Ｂは、蓋部材１０Ｂの内周に圧入され、突出部２Ｂ２の下端面と、蓋部材１０Ｂの上端面１０Ｂ３と、を溶接することで、弁ハウジング１内に固定されるようになっている。すなわち、リング状部２Ｂは、弁外殻体１０およびケース部材１１のうちの少なくとも一方である弁外殻体１０の内周に圧入されている。突出部２Ｂ２と、蓋部材１０Ｂの上端面１０Ｂ３と、が当接し、溶接された部分は、第２溶接部Ｗ２を構成している。

【0023】

なお、本実施形態では、このようにリング状部２Ｂを、弁外殻体１０に圧入および溶接することとしたが、リング状部２Ｂの固定方法は、これに限られない。固定方法は、圧入のみでもよいし、溶接のみでもよいし、その他の方法を用いてもよい。また、リング状部２Ｂと弁外殻体１０の嵌め合い交差は、本実施形態のような「しまりばめ」に限らず、「中間ばめ」、または、「すきまばめ」、になるように設定してもよい。例えば、嵌め合い交差を、すきまばめの一種である「しっくりばめ」に設定し、蓋部材１０Ｂの内周面とリング状部２Ｂの外周面２Ｂ１との間に第１溶接部Ｗ１および第２溶接部Ｗ２の熱伝導を阻害しない程度の微小なクリアランスが生じるようにしてもよい。

【0024】

リング状部２Ｂは、第１溶接部Ｗ１の近傍の所定範囲において、軸線Ｌ方向の肉厚ｃ（図３に図示）が、同所定範囲における上述の弁外殻体１０の肉厚ｂおよびケース部材１１の肉厚ａ、よりも厚くなるように形成されている。また、外周面２Ｂ１の上下方向の寸法ｄ（すなわち、リング状部２Ｂと弁外殻体１０との接触部の軸線Ｌ方向高さ）が、第１溶接部Ｗ１の近傍の所定範囲において、同所定範囲におけるケース部材１１の肉厚ａおよび弁外殻体１０の肉厚ｂ、よりも大きくなるように形成されている。すなわち、本実施形態では、第１溶接部Ｗ１近傍において、ケース部材１１の肉厚をａ、弁外殻体１０の肉厚をｂ、リング状部２Ｂの軸線方向の肉厚をｃ、リング状部２Ｂと弁外殻体１０との接触部の軸線Ｌ方向高さをｄとした場合、ａ，ｂ＜ｃ，ｄの関係に設定されている。なお、ａ＜ｃ，ｄと、ｂ＜ｃ，ｄとし、ａ＋ｂ＜ｃ，ｄとするとなお好適である。

【0025】

なお、リング状部２Ｂの肉厚ｃの上限は、軽量化、コンパクト化の観点から、弁外殻体１０の肉厚ｂの４倍以下とすることが好ましい。また、第１溶接部Ｗ１の近傍の所定範囲とは、第１溶接部Ｗ１の溶接熱が伝達されやすい範囲のことをいい、具体的には、図３に示す断面視（電動弁１００の縦断面における中心軸線より左側の蓋部材１０Ｂとケース部材１１との溶接部分の近傍の部分拡大断面視）で、第１溶接部Ｗ１を中心として、半径Ｒ以内の範囲をいうこととする。上記断面視において、半径Ｒは、例えば、リング状部２Ｂの肉厚ｃの２～３倍にすることが熱伝達の観点から好ましい。この際、半径Ｒ以内のリング状部２Ｂの断面積は、弁外殻体１０およびケース部材１１の各断面積の合計である合計断面積よりも大きいことがより好適である。なお、断面積で説明したが、この場合、これらの断面積にリング状部２Ｂ、弁外殻体１０およびケース部材１１の各周長を掛けて体積として比較しても同様である。

【0026】

弁ハウジング１内において、弁本体１０Ａと蓋部材１０Ｂとの境界部分には、弁体３のニードル部３１を軸線Ｌ方向に案内するガイド部材１４が設置されている。ガイド部材１４の中央部には、軸線Ｌを中心とするガイド孔１４ａが形成されている。

【0027】

弁体３は、後述するねじ軸４３の進退に伴って弁座部１０Ｅに近接または離間可能に設けられている。すなわち、弁体３は、弁室Ｓ内に移動可能に設けられている。この弁体３は、軸線Ｌ方向に延びる円柱状に形成されたニードル部３１と、ニードル部３１の上端部に設けられたフランジ部３２と、を備えている。ニードル部３１の上端側は、下端側よりも直径の小さい縮径部３１Ａを構成している。ニードル部３１は、ガイド部材１４のガイド孔１４ａに微小な隙間（クリアランス）をもって挿通され、軸線Ｌ方向に進退案内されるようになっている。フランジ部３２は、後述する接続体５と弁体３とを接続する際にニードル部３１が接続体５から抜け落ちるのを抑制する抜け止めであり、縮径部３１Ａよりも大きな直径を有するように形成されている。

【0028】

駆動部４は、弁体３を駆動する部分であり、電動モータとしてのステッピングモータ４Ａと、ステッピングモータ４Ａの回転を規制するストッパ機構４Ｂと、を備えている。ステッピングモータ４Ａは、ケース部材１１の外周に設置されるステータコイル４１と、ケース部材１１を挟んでステータコイル４１の内周に設置され軸線Ｌの周方向に回転するマグネットロータ４２と、マグネットロータ４２と一体に回転駆動される駆動軸としてのねじ軸４３と、を備えている。マグネットロータ４２の上端部には、上方に突出する延長軸４２Ａが設けられている。

【0029】

ねじ軸４３は、その上端部が溶接部４３Ａによってマグネットロータ４２の中央部に固定されている。このねじ軸４３は、ＳＵＳ等の金属で構成されている。ねじ軸４３の軸線Ｌ方向中央部には、雄ねじ部４３Ｂが形成されている。雄ねじ部４３Ｂは、雌ねじ部１５Ａに螺合し、そのねじ山の上下面に沿って周方向に摺動しながらねじ送りされるようになっている。すなわち、マグネットロータ４２が回転すると、ねじ軸４３が回転することで雄ねじ部４３Ｂがねじ送りされ、これによって、ねじ軸４３が弁ハウジング１内で進退移動するようになっている。

【0030】

このように、雌ねじ部１５Ａと、雄ねじ部４３Ｂと、でねじ送り機構が構成され、ステッピングモータ４Ａの駆動によるねじ軸４３の回転にともなって、ねじ軸４３が軸線Ｌ方向に進退するようになっている。ねじ軸４３の下端部は、ねじ軸４３の他の部分よりも直が大きく形成され、拡径部４３Ｃを構成している。そして、ねじ軸４３における雄ねじ部４３Ｂと拡径部４３Ｃとの間には、ねじ軸４３の外周を周方向に覆う保持部材４４が取り付けられている。

【0031】

ストッパ機構４Ｂは、ケース部材１１の天井部から垂下されるガイド４５と、ガイド４５の外周に螺旋状に巻き付くガイド線体４６と、ガイド線体４６に案内されて上下方向に可動する可動スライダ４７と、を備えている。ガイド４５は、中心軸がねじ軸４３の中心軸と同軸となるように配置され、軸線Ｌ方向に延びている。可動スライダ４７は、ガイド線体４６の螺旋の溝に嵌りながら巻き付くように配置されている。可動スライダ４７には、ガイド４５の径方向外方に突出する爪部４７Ａが形成されている。爪部４７Ａは、マグネットロータ４２に設けられた上述の延長軸４２Ａと、互いに軸線Ｌの周方向に当接している。この構成により、マグネットロータ４２の回転に伴って可動スライダ４７がガイド線体４６の溝に沿ってガイド４５の周方向に連れ回され、これにより可動スライダ４７が上下方向に可動するようになっている。

【0032】

ガイド線体４６の上端部と、下端部には、可動スライダ４７の爪部４７Ａに当接する上端ストッパ４６Ａと、下端ストッパ４６Ｂと、が形成されている。上端ストッパ４６Ａおよび下端ストッパ４６Ｂは、自身に当接する爪部４７Ａの回転を規制する。この構成によれば、上端ストッパ４６Ａに当接した可動スライダ４７はそれ以上回転できない。そして、可動スライダ４７の回転が規制されると、可動スライダ４７を連れ回すマグネットロータ４２の回転が規制される。すなわち、上端ストッパ４６Ａは、マグネットロータ４２の最上位位置を規定するストッパとして機能する。同様に、下端ストッパ４６Ｂに爪部４７Ａが当接すると、可動スライダ４７の回転が規制され、マグネットロータ４２の回転が規制される。すなわち、下端ストッパ４６Ｂは、マグネットロータ４２の最下端位置を規定するストッパとして機能する。

【0033】

接続体５は、弁体３と、駆動部４と、を軸線Ｌ方向に接続する部材であり、ねじ軸４３側に配置される金属製の円筒部材５１と、弁体３側に配置される樹脂製のばね受け部材５２（樹脂部材）と、円筒部材５１とばね受け部材５２との間に介在する金属製の圧縮ばね５３と、を備えている。円筒部材５１は、ＳＵＳ等の金属で構成され、軸線Ｌ方向に延びる筒状摺動部５１Ａと、筒状摺動部５１Ａの上端部から径方向外方に突出するねじ軸側フランジ部５１Ｂと、を備えて構成されている。筒状摺動部５１Ａは、ねじ軸４３と径方向に所定の隙間を空けて配置されている。ねじ軸側フランジ部５１Ｂは、圧縮ばね５３の上端部を当接させるように構成されている。

【0034】

筒状摺動部５１Ａの内周壁における軸線Ｌ方向中央部には、転がり軸受５４（ボールベアリング）が設置されている。転がり軸受５４は、ねじ軸４３と円筒部材５１とを相対回転可能に接続する軸受であり、内輪５４Ａ、鋼球５４Ｂ、外輪５４Ｃ、を備えて構成されている。内輪５４Ａは、上述の保持部材４４の下端部から拡径部４３Ｃの直前までの部分に亘ってねじ軸４３の外周を覆っている。外輪５４Ｃは、筒状摺動部５１Ａの内周面における軸線Ｌ方向上端部に圧入される止め輪５５によって筒状摺動部５１Ａに固定されている。これにより、ねじ軸４３と円筒部材５１とが転がり軸受５４を介して接続されている。筒状摺動部５１Ａの底壁中央部には、中心軸が軸線Ｌと同軸の接続孔５１Ａ２が、貫通形成されている。この接続孔５１Ａ２は、後述する接続筒部５６が挿入される孔である。

【0035】

ばね受け部材５２は、圧縮ばね５３の付勢力を軸線Ｌ方向に伝達する部材であり、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を主成分とした樹脂を用いて、射出成形や、切削加工等により形成されている。このばね受け部材５２は、軸線Ｌ方向に延びる筒状案内部５２Ａと、筒状案内部５２Ａの下端部から周方向外方に突出する弁体側フランジ部５２Ｂと、を備えている。筒状案内部５２Ａは、上述の筒状摺動部５１Ａの直径の寸法よりも大きな寸法の内径を有し、筒状摺動部５１Ａを挿入可能に設けられている。この構成により、ばね受け部材５２の内周面は、軸線Ｌ方向に沿って筒状摺動部５１Ａの外周面と摺動するようになっている。弁体側フランジ部５２Ｂは、圧縮ばね５３の下端部を当接させるように構成されている。

【0036】

筒状案内部５２Ａの底壁中央部には、中心線が軸線Ｌと同軸の貫通孔５２Ａ１が形成され、貫通孔５２Ａ１には、接続筒部５６が挿入されている。接続筒部５６は、円筒部材５１とばね受け部材５２とを接続するとともに、ばね受け部材５２と弁体３とを接続する部材であり、筒状案内部５２Ａの内外に亘って軸線Ｌ方向に延びている。接続筒部５６の側壁下端部における筒状案内部５２Ａの外側の部分には、径方向内方に凹む溝部５６Ａが形成されている。溝部５６Ａには、Ｃ型に形成された固定リング５７が径方向から嵌め込まれている。

【0037】

固定リング５７は、筒状案内部５２Ａの底壁の下端面に形成され第２のポート１０Ｄ側に開口する凹部５２Ａ２に対して駆動部４側に向かって嵌め込まれている。そして、固定リング５７が凹部５２Ａ２に嵌め込まれる際にばね受け部材５２を介して駆動部４側に押圧された圧縮ばね５３の反発力によって、接続筒部５６がばね受け部材５２に接続されるようになっている。接続筒部５６の上端部には、上端フランジ５６Ｂが形成されており、この上端フランジ５６Ｂが上述の接続孔５１Ａ２の縁部に引っかかることでばね受け部材５２と円筒部材５１とが接続されるようになっている。なお、図示はしないが、接続筒部５６の側壁は、一部が上端部から下端部まで切り欠かれており、この切り欠きによって接続筒部５６の筒内に連通する開口部が形成されている。

【0038】

接続筒部５６の内径の寸法は、上述のニードル部３１における縮径部３１Ａの直径よりも大きく、フランジ部３２の直径よりも小さく設定されている。また、接続筒部５６の軸線Ｌ方向の寸法は、縮径部３１Ａの軸線Ｌ方向の寸法と略同じに形成されている。また、接続筒部５６の側壁の上述の開口部の軸線Ｌ方向に交差する幅方向の寸法は、縮径部３１Ａの直径と略同じに形成されている。そして、接続筒部５６内には、開口部を介して径方向から縮径部３１Ａが挿入されるようになっている。この構成により、縮径部３１Ａは、接続筒部５６に径方向の隙間を空けて挿入され、フランジ部３２が抜け止めとなり、弁体３が接続筒部５６の下方に抜け落ちることが抑制されるので、弁体３とばね受け部材５２とが接続される。

【0039】

圧縮ばね５３は、ねじ軸４３に対して、弁体３を軸線Ｌ方向に付勢するものである。この圧縮ばね５３は、金属製の部材で構成されており、円筒部材５１とばね受け部材５２と間に軸線Ｌ方向に亘って介在している。圧縮ばね５３の上端部は、ねじ軸側フランジ部５１Ｂに当接し、圧縮ばね５３の下端部は、弁体側フランジ部５２Ｂに当接している。

【0040】

以上の、電動弁１００の動作としては、先ず、図１に示す弁開状態において、弁体３は、フランジ部３２が抜け止めとなることで、接続体５を介してねじ軸４３に吊り下げられた状態となる。このような弁開状態から駆動部４のステッピングモータ４Ａを回転駆動させ、ねじ軸４３を弁閉方向に下降させていくと、ニードル部３１の先端部が弁座部１０Ｅに近接する。そして、この状態からさらに、ねじ軸４３を下降させると、圧縮ばね５３が軸線Ｌ方向に圧縮されることで下方に付勢力が働き、この付勢力が作用することで、ニードル部３１の先端部が弁座部１０Ｅに押し付けられ、弁閉状態となる。この弁閉状態では、ニードル部３１および弁座部１０Ｅが圧縮ばね５３の付勢力で軸線Ｌ方向に押圧されていることで、例えば、第２の継手管１３側から冷媒の高い圧力がニードル部３１に作用した場合でも、ニードル部３１の浮き上がりを防止して弁閉状態が維持できるようになっている。以上、本実施形態の弁開から弁閉の状態について順番に説明したが、この逆の弁閉から弁開のときは、この逆の順番で同様の作動となることは、言うまでもない。また、本実施形態では、ニードル部３１の先端が、弁座部１０Ｅに押し付けられる構成としたが、必ずしも、弁閉する必要はなく、ニードル部３１が弁座部１０Ｅに対して単に近接、離間する流量制御弁にも、本発明を適用することはできる。

【0041】

この電動弁１００を組み立てる際には、図２に示すように、弁外殻体１０の上端部に、ケース部材１１の下端部を嵌合させる。具体的には、ケース部材１１の下端部の内周面１１Ａを蓋部材１０Ｂのガイド面１０Ｂ１に摺接させながら、ケース部材１１を蓋部材１０Ｂに嵌め込み、ケース部材１１の下端面１１Ｂが蓋部材１０Ｂの段差部１０Ｂ２に当接するようにする。そして、この嵌合状態において、図３に示すように、下端面１１Ｂと、段差部１０Ｂ２と、を溶接する。この際、第１溶接部Ｗ１で生じた熱は、図３の矢印で示すように、弁外殻体１０側と、ケース部材１１側と、リング状部２Ｂ側に伝達される。そして、上述のように、弁外殻体１０、ケース部材１１、およびリング状部２Ｂは、それぞれＳＵＳ等の金属であり、第１溶接部Ｗ１近傍の所定範囲（前述）における前述の図３に示す断面視の断面積（または、断面積に周長を掛けた体積）は、リング状部２Ｂの断面積（または、リング状部２Ｂの断面積にリング状部２Ｂの周長を掛けた体積）が、弁外殻体１０およびケース部材１１の合計断面積（または、弁外殻体１０の断面積に弁外殻体１０の周長を掛けた体積と、ケース部材１１の断面積にケース部材１１の周長を掛けた体積と、の合計）よりも大きく、外周面２Ｂ１の上下方向の寸法ｄ（すなわち、リング状部２Ｂと弁外殻体１０との接触部の軸線Ｌ方向高さ）が、第１溶接部Ｗ１の近傍の所定範囲において、同所定範囲におけるケース部材１１の肉厚ａおよび弁外殻体１０の肉厚ｂ、よりも大きくなっていることから、上述の熱は、リング状部２Ｂ側に最も効率よく伝達されることとなる。このように、第１溶接部Ｗ１で生じた熱が効率よくリング状部２Ｂに伝達される。

【0042】

以上の本実施形態によれば、弁外殻体１０とケース部材１１との第１溶接部Ｗ１（溶接部）の径方向内側に設けられたリング状部２Ｂは、弁外殻体１０およびケース部材１１のうちの少なくとも一方である弁外殻体１０の内周面に接触しているので、弁外殻体１０とケース部材１１とを溶接する際に第１溶接部Ｗ１に発生する熱を効率よくリング状部２Ｂに伝達させることができる。これにより、第１溶接部Ｗ１に溶接熱が留まることで弁外殻体１０とケース部材１１とに急激な温度勾配が生じるといったことが抑制される。したがって、溶接部周辺に生じる熱応力を抑制可能な弁装置を提供することができる。また、当該熱応力を抑制することができるので、ケース部材１１等が薄肉化された場合にも、熱応力の影響で応力腐食割れが起きることを防止することができる。

【0043】

また、第１溶接部Ｗ１近傍において、リング状部２Ｂの肉厚ｃは、ケース部材１１の肉厚ａや弁外殻体１０の肉厚ｂよりも厚く、リング状部２Ｂと弁外殻体１０およびケース部材１１の接触部の軸線Ｌ方向高さｄは、ケース部材１１の肉厚ａや弁外殻体１０の肉厚ｂよりも高いため、第１溶接部Ｗ１の熱を、弁外殻体１０側およびケース部材１１側よりもリング状部２Ｂ側に伝達しやすくすることができる。したがって、上記肉厚ａ、ｂ、ｃと、上記高さｄがこの構成と異なる場合と比較して、弁本体１０Ａの第１溶接部Ｗ１周辺に生じる熱応力をより一層抑制することができる。

【0044】

また、第１溶接部Ｗ１近傍の所定範囲において、リング状部２Ｂの断面積は、弁外殻体１０およびケース部材１１の合計断面積よりも大きくできるので、この合計断面積よりもリング状部２Ｂの断面積が小さい構成と比較して、より一層効率よく、第１溶接部Ｗ１周辺に生じる熱をリング状部２Ｂに伝達させることができる。これにより溶接部周辺に生じる熱応力をより一層抑制することができる。

【0045】

また、リング状部２Ｂは、弁外殻体１０およびケース部材１１のうち少なくとも一方の内周に圧入することができるので、リング状部２Ｂと、弁外殻体１０およびケース部材１１のうち少なくとも一方と、を密に接続させることができ、第１溶接部Ｗ１周辺に生じる熱を、効率よくリング状部２Ｂへ伝達させることができる。

【0046】

次に、本発明の変形例を図４に基づいて説明する。図４は、変形例における第１溶接部Ｗ１の部分拡大断面図である。図４（Ａ）の電動弁１００は、リング状部２Ｂに突出部２Ｂ２が形成されておらず、外周面２Ｂ１の上部と、蓋部材１０Ｂの内周面と、を溶接し第２溶接部Ｗ２を構成している点が本実施形態の電動弁１００と異なっている。

【0047】

図４（Ｂ）の電動弁１００は、図４（Ａ）と同様に、突出部２Ｂ２を有していない点が本実施形態の電動弁１００と異なっている。また、蓋部材１０Ｂの上端部の外径寸法を、蓋部材１０Ｂの他の部分の外径寸法よりも小さくせず、ケース部材１１の下端部の外径寸法を、ケース部材１１の他の部分の外径寸法よりも小さくした点が本実施形態の電動弁１００と異なっている。すなわち、ケース部材１１側に、本実施形態のガイド面１０Ｂ１と、段差部１０Ｂ２と、に相当する構成である、ガイド面１１Ｂ１と、段差部１１Ｂ２と、を設け、ケース部材１１が弁外殻体１０をガイドするようにしている。そして、段差部１１Ｂ２と、蓋部材１０Ｂの上端面１０Ｂ３と、を溶接して第１溶接部Ｗ１を構成している。そして、ケース部材１１の内周面と、リング状部２Ｂの外周面２Ｂ１と、を溶接して、第２溶接部Ｗ２を構成している。このように、リング状部２Ｂは、蓋部材１０Ｂ（弁外殻体１０）とケース部材１１との第１溶接部Ｗ１の径方向内側に設けられ、弁外殻体１０およびケース部材１１のうちの少なくとも一方であるケース部材１１の内周面に当接するように設けられている。この場合も、リング状部２Ｂの外周面２Ｂ１の上下方向の寸法ｄ（すなわち、リング状部２Ｂとケース部材１１との接触部の軸線Ｌ方向高さ）は、上述の肉厚ａおよび肉厚ｂよりも大きくなっている。

【0048】

図４（Ｃ）の電動弁１００では、ガイド面１０Ｂ１と段差部１０Ｂ２とを設けず、蓋部材１０Ｂの上端面１０Ｂ３と、ケース部材１１の下端面１１Ｂと、を溶接して第１溶接部Ｗ１を構成するとともに、蓋部材１０Ｂからケース部材１１に亘ってリング状部２Ｂが接触するようにしてリング状部２Ｂをケース部材１１に溶接して、第２溶接部Ｗ２を構成している。すなわち、上述の実施例および変形例では、第１溶接部Ｗ１の熱が弁外殻体１０またはケース部材１１を介して間接的にリング状部２Ｂに伝達されるのに対し、この変形例では、第一溶接部Ｗ１の深さ（蓋部材１０Ｂおよびケース部材１１の板厚方向における溶接部分の長さ）に応じて、上述の熱が第１溶接部Ｗ１からリング状部２Ｂに直接的または間接的に伝達されるようになっている。なお、図４（Ｃ）では、第２溶接部Ｗ２は、リング状部２Ｂの外周面２Ｂ１の上側に設けられているが、第２溶接部Ｗ２は、当該外周面２Ｂ１の下側に設けられてもよい。

【0049】

なお、前述の様に、一実施の形態、および、３つの変形例では、リング状部２Ｂ（リング状部材）は、蓋部材１０Ｂ（弁外殻体１０）とケース部材１１との第１溶接部Ｗ１の径方向内側に設けられると述べたが、具体的には、一実施の形態と１つ目の変形例（図４Ａに図示）では、リング状部２Ｂは、第１溶接部Ｗ１の径方向内側に設けられ、かつ、第１溶接部Ｗ１は、リング状部２Ｂと蓋部材１０Ｂとの接触部であるリング状部２Ｂの外周面２Ｂ１における軸線方向高さｄの軸線方向範囲内に設けられている。２つ目の変形例（図４Ｂに図示）では、リング状部２Ｂは、第１溶接部Ｗ１の径方向内側に設けられ、かつ、第１溶接部Ｗ１は、リング状部２Ｂとケース部材１１との接触部であるリング状部２Ｂの外周面２Ｂ１における軸線方向高さｄの軸線方向範囲内に設けられている。３つ目の変形例（図４Ｃに図示）では、リング状部２Ｂは、第１溶接部Ｗ１の径方向内側に設けられ、かつ、第１溶接部Ｗ１は、蓋部材１０Ｂおよびケース部材１１の両方と、リング状部２Ｂと、の接触部であるリング状部２Ｂの外周面２Ｂ１における軸線方向高さｄの軸線方向範囲内に設けられている。このような構成により、蓋部材１０Ｂとケース部材１１とを溶接する際に、第１溶接部Ｗ１が前述の軸線方向高さｄの軸線方向範囲内に設けられていない構成と比較して、第１溶接部Ｗ１とリング状部２Ｂとが近くなるため、より効率的に溶接熱をリング状部２Ｂに伝達させることができる。

【0050】

次に、本発明の冷凍サイクルシステムを、図５に基づいて説明する。図５は、実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図である。図５において、符号１０００は、前記実施形態の電動弁１００を用いた膨張弁であり、２０００は室外ユニットに搭載された室外熱交換器、３０００は室内ユニットに搭載された室内熱交換器、４０００は四方弁を構成する流路切換弁、５０００は圧縮機である。膨張弁１０００、室外熱交換器２０００、室内熱交換器３０００、流路切換弁４０００および圧縮機５０００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。

【0051】

冷凍サイクルの流路は、流路切換弁４０００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５に実線の矢印で示したように、圧縮機５０００で圧縮された冷媒は流路切換弁４０００から室外熱交換器２０００に流入され、この室外熱交換器２０００は凝縮器として機能し、室外熱交換器２０００から流出された液冷媒は膨張弁１０００を介して室内熱交換器３０００側に流され、この室内熱交換器３０００は蒸発器として機能する。

【0052】

一方、暖房運転時には、図５に破線の矢印で示したように、圧縮機５０００で圧縮された冷媒は流路切換弁４０００から室内熱交換器３０００、膨張弁１０００、室外熱交換器２０００、流路切換弁４０００、そして、圧縮機５０００の順に循環され、室内熱交換器３０００が凝縮器として機能し、室外熱交換器２０００が蒸発器として機能する。膨張弁１０００は、冷房運転時に室外熱交換器２０００側から流入する液冷媒、または暖房時に室内熱交換器３０００側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。

【0053】

このような構成によれば、ケース部材１１等が薄肉化された場合にも、熱応力の影響で応力腐食割れが起きることを防止することができる電動弁１００を用いて、冷凍サイクルシステムを構成することができる。

【0054】

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例も本発明に含まれる。例えば、本実施形態では、弁外殻体１０を弁本体１０Ａと蓋部材１０Ｂとで構成したが、弁本体１０Ａと蓋部材１０Ｂとを必ずしも別体で設ける必要はなく、一体に設けてもよいし、蓋部材１０Ｂを省略してもよい。

【0055】

また、本実施形態では、駆動部４は、固定部材２に内蔵された雌ねじ部材１５の雌ねじ部１５Ａと、ねじ軸４３に形成された雄ねじ部４３Ｂとで、ねじ送り機構を構成し、マグネットロータ４２が回転すると、雄ねじ部４３Ｂがねじ送りされ、これによってねじ軸４３が弁体３と共に弁ハウジング１内で進退移動するようになっていた。しかしながら、雄ねじ部４３Ｂが形成されたねじ軸４３を軸線Ｌまわりに回転可能かつ上下方向に移動不能に固定し、雌ねじ部材１５を固定部材２に内蔵するのではなく、上下方向に移動可能に設け、かつ雌ねじ部材１５と弁体３とを接続してもよい。この構成では、マグネットロータ４２が回転した際に、雌ねじ部１５Ａがねじ送りされ、これによって、弁体３が弁ハウジング１内で進退移動する。また、本発明における弁装置は、上記実施形態および変形例の電動弁１００以外にも、電磁弁や温度式膨張弁等の様々な弁装置に適用することができる。

【0056】

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】

【0057】

Ｓ 弁室
Ｗ１ 第１溶接部（溶接部）
２Ｂ リング状部（リング状部材）
１０ 弁外殻体
１１ ケース部材
１００ 電動弁（弁装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】