特開 2024-156568 電動弁および冷凍サイクル装置

(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】P2024156568

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】電動弁および冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20241029BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241029BHJP

   F25B 41/35 20210101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

F16K31/04 A

F25B1/00 396G

F25B1/00 396D

F25B41/35

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071152

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 秀

(72)【発明者】

【氏名】菅沼 威

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062BB33

3H062EE01

3H062EE06

3H062FF41

3H062GG06

3H062GG08

3H062HH09

(57)【要約】

【課題】耐久性の低下を抑制できる電動弁、および、電動弁を有し、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置を提供する
【解決手段】電動弁１は、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置に組み込まれる。電動弁１は、弁体３０と、弁体３０を駆動する駆動機構４０と、駆動機構４０が内側に配置されるキャン２０と、を有する。自然冷媒は、キャン２０の内側に導入される。駆動機構４０が、雄ねじ４２ｔを有する駆動軸４１と、雄ねじ４２ｔが螺合される雌ねじ４５ｔを有する軸受部材４５と、を有する。駆動軸４１と軸受部材４５とは、フッ素グリースが塗布されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置に用いられる電動弁であって、
弁体と、前記弁体を駆動する駆動機構と、前記駆動機構が内側に配置されるケースと、を有し、
前記自然冷媒が、前記ケースの内側に導入され、
前記駆動機構が、摺動部品を有し、
前記摺動部品にフッ素グリースが塗布されている、ことを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記駆動機構が、マグネットローターと、歯車を有する減速機構と、雄ねじを有する駆動軸と、前記雄ねじが螺合される雌ねじを有する軸受部材と、を有し、
前記マグネットローターが、前記減速機構を介して前記駆動軸と接続され、
前記マグネットローターが回転すると、前記駆動軸が回転して軸方向に移動し、
前記弁体が、前記駆動軸の移動に伴って前記軸方向に移動し、
前記駆動軸と前記軸受部材と前記歯車とが、前記摺動部品である、請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記駆動機構が、マグネットローターと、歯車を有する減速機構と、駆動軸と、前記駆動軸と接続された回転弁体と、を有し、
前記マグネットローターが、前記減速機構を介して前記駆動軸と接続され、
前記マグネットローターが回転すると、前記駆動軸および前記回転弁体が回転し、
前記歯車が、前記摺動部品である、請求項１に記載の電動弁。

【請求項4】

前記駆動機構が、マグネットローターと、雄ねじを有する雄ねじ部材と、前記雄ねじと螺合される雌ねじを有する雌ねじ部材と、を有し、
前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材の一方を第１部材とし、他方を第２部材とすると、前記マグネットローターが、前記第１部材と接続され、前記マグネットローターが回転すると、前記第１部材が回転して前記第２部材に対して軸方向に移動し、
前記弁体が、前記第２部材に対する前記第１部材の移動に伴って前記軸方向に移動し、
前記第１部材と前記第２部材とが、前記摺動部品である、請求項１に記載の電動弁。

【請求項5】

前記フッ素グリースの基油が、パーフルオロポリエーテル、クロロトリフルオロエチレンまたはパーフルオロアルキルエーテルを主成分としている、請求項１に記載の電動弁。

【請求項6】

前記自然冷媒が、二酸化炭素またはプロパンを主成分としており、
前記自然冷媒とともに流動される冷凍機油が、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコールまたはポリビニルエーテルを主成分としている、請求項１に記載の電動弁。

【請求項7】

自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置であって、
弁体と、前記弁体を駆動する駆動機構と、前記駆動機構が内側に配置されるケースと、を有する電動弁を有し、
前記自然冷媒が、前記ケースの内側に導入され、
前記駆動機構が、摺動部品を有し、
前記摺動部品にフッ素グリースが塗布されている、ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動弁および冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電動弁が特許文献１に開示されている。特許文献１の電動弁は、例えば、冷凍サイクル装置に組み込まれ、冷媒の流量制御に用いられる。電動弁は、キャンと、マグネットローターと、減速機構と、駆動軸と、軸受部材と、弁体と、を有している。マグネットローター、減速機構、駆動軸および軸受部材は、キャンの内側に配置される。キャンの内側には冷媒が導入される。マグネットローターは、減速機構を介して駆動軸と接続される。駆動軸は雄ねじを有する。軸受部材は、雄ねじが螺合される雌ねじを有する。駆動軸が回転すると、駆動軸は軸方向に移動する。駆動軸の移動に伴って弁体が軸方向に移動する。駆動軸、軸受部材および減速機構の歯車は摺動部品であり、摺動部品にはグリースが塗布される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１９７８４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷凍サイクル装置において、自然冷媒が用いられることがある。自然冷媒は、例えば、二酸化炭素またはプロパンを主成分としている。自然冷媒は、多くの冷凍サイクル装置で用いられるハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒に比べて高圧状態で流動される。

【0005】

電動弁の摺動部品に塗布されるグリースの基油は、鉱油または合成油（エーテル系油、エステル系油など）を主成分としている。そのため、グリースは、冷媒とともに流動される冷凍機油との相溶性が比較的高く、グリースが溶け出して減少することがある。

【0006】

ＨＦＣ冷媒を用いた冷凍サイクル装置は、電動弁の入口と出口との冷媒圧力の差が比較的小さく、摺動部品に加わる力が小さい。そのため、グリースが減少しても冷凍機油によって潤滑性を補うことができる。

【0007】

しかしながら、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置は、電動弁の入口と出口との冷媒圧力の差が比較的大きく、摺動部品に加わる力が大きい。そのため、グリースが減少したときに冷凍機油によって潤滑性を補うことができず、摺動部品の耐久性が低下するおそれがある。

【0008】

そこで、本発明は、耐久性の低下を抑制できる電動弁、および、電動弁を有し、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電動弁は、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置に用いられる電動弁であって、弁体と、前記弁体を駆動する駆動機構と、前記駆動機構が内側に配置されるケースと、を有し、前記自然冷媒が、前記ケースの内側に導入され、前記駆動機構が、摺動部品を有し、前記摺動部品にフッ素グリースが塗布されている、ことを特徴とする。

【0010】

本発明において、前記駆動機構が、マグネットローターと、歯車を有する減速機構と、雄ねじを有する駆動軸と、前記雄ねじが螺合される雌ねじを有する軸受部材と、を有し、前記マグネットローターが、前記減速機構を介して前記駆動軸と接続され、前記マグネットローターが回転すると、前記駆動軸が回転して軸方向に移動し、前記弁体が、前記駆動軸の移動に伴って前記軸方向に移動し、前記駆動軸と前記軸受部材と前記歯車とが、前記摺動部品である、ことが好ましい。

【0011】

本発明において、前記駆動機構が、マグネットローターと、歯車を有する減速機構と、駆動軸と、前記駆動軸と接続された回転弁体と、を有し、前記マグネットローターが、前記減速機構を介して前記駆動軸と接続され、前記マグネットローターが回転すると、前記駆動軸および前記回転弁体が回転し、前記歯車が、前記摺動部品である、ことが好ましい。

【0012】

本発明において、前記駆動機構が、マグネットローターと、雄ねじを有する雄ねじ部材と、前記雄ねじと螺合される雌ねじを有する雌ねじ部材と、を有し、前記雄ねじ部材および前記雌ねじ部材の一方を第１部材とし、他方を第２部材とすると、前記マグネットローターが、前記第１部材と接続され、前記マグネットローターが回転すると、前記第１部材が回転して前記第２部材に対して軸方向に移動し、前記弁体が、前記第２部材に対する前記第１部材の移動に伴って前記軸方向に移動し、前記第１部材と前記第２部材とが、前記摺動部品である、ことが好ましい。

【0013】

本発明において、前記フッ素グリースの基油が、パーフルオロポリエーテル、クロロトリフルオロエチレンまたはパーフルオロアルキルエーテルを主成分としている、ことが好ましい。

【0014】

本発明において、前記自然冷媒が、二酸化炭素またはプロパンを主成分としており、前記自然冷媒とともに流動される冷凍機油が、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコールまたはポリビニルエーテルを主成分としている、ことが好ましい。

【0015】

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る冷凍サイクル装置は、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置であって、弁体と、前記弁体を駆動する駆動機構と、前記駆動機構が内側に配置されるケースと、を有する電動弁を有し、前記自然冷媒が、前記ケースの内側に導入され、前記駆動機構が、摺動部品を有し、前記摺動部品にフッ素グリースが塗布されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、電動弁の駆動機構が、自然冷媒が導入されるケースの内側に配置され、駆動機構の摺動部品にフッ素グリースが塗布されている。フッ素グリースは、自然冷媒の主成分と反応しない。また、フッ素グリースの基油はフッ素油であり、フッ素グリースの基油と自然冷媒とともに流動される冷凍機油とは相溶性を有していない、または、相溶性が非常に低い。そのため、電動弁において、フッ素グリースが溶け出すことを抑制でき、フッ素グリースによる潤滑性を維持することができる。したがって、電動弁の摺動部品の耐久性の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置のブロック図である。

【図2】図１の冷凍サイクル装置が有する電動弁の縦断面図である。

【図3】図２の電動弁の一部を拡大した図である。

【図4】冷媒によるグリースの減少に関する試験結果を示す図である。

【図5】図４の試験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置について、図１～図３を参照して説明する。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置のブロック図である。図２は、図１の冷凍サイクル装置が有する電動弁の縦断面図である。図３は、図２の電動弁の一部（駆動機構およびその近傍）を拡大した図である。本明細書において、「上下」は、各図における上下方向を示す。

【0020】

冷凍サイクル装置１００は、例えば、空気調和機である。冷凍サイクル装置１００は、自然冷媒を用いている。

【0021】

冷凍サイクル装置１００において、自然冷媒および冷凍機油が循環される。自然冷媒は、二酸化炭素またはプロパンを主成分としている。冷凍機油は、例えば、ポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ）、ポリオールエステル油（ＰＯＥ）、ポリビニルエステル油（ＰＶＥ）である。

【0022】

図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、配管１０５を介して順に接続された圧縮機１０１と、凝縮器１０２と、電動弁１と、蒸発器１０３と、を有している。電動弁１は、膨張弁（減圧器）である。冷凍サイクル装置１００は、制御装置１１０を有している。制御装置１１０は、電動弁１と接続されている。制御装置１１０は、電動弁１を用いて配管１０５を流れる自然冷媒の流量を制御する。

【0023】

図２、図３に示すように、電動弁１は、弁本体１０と、キャン２０と、弁体３０と、駆動機構４０と、ステーターユニット７０と、を有している。

【0024】

弁本体１０は、ハウジング１１と、スリーブ１４と、接続部材１６と、を有している。

【0025】

ハウジング１１は、円筒形状を有している。ハウジング１１は、周壁部１１ａと、底壁部１１ｂと、を一体的に有している。底壁部１１ｂは、周壁部１１ａの下端に接続されている。ハウジング１１は、弁室１２と、弁口１３と、を有している。弁口１３は、底壁部１１ｂに配置されており、弁室１２に開口している。周壁部１１ａの内周面には、上方を向く円環形状の平面１１ｃが設けられている。周壁部１１ａの上部には、横孔１１ｄが設けられている。周壁部１１ａには、第１導管１８が接合されている。第１導管１８は、弁室１２に接続されている。底壁部１１ｂには、第２導管１９が接合されている。第２導管１９は、弁口１３に接続されている。

【0026】

スリーブ１４は、円筒形状を有している。スリーブ１４は、第１円筒部１４ａと、接続部１４ｂと、第２円筒部１４ｃと、フランジ部１４ｄと、を一体的に有している。第２円筒部１４ｃの内径は、第１円筒部１４ａの内径より大きい。接続部１４ｂは、円環平板形状を有している。接続部１４ｂの内周縁が、第１円筒部１４ａの上端に接続され、接続部１４ｂの外周縁が、第２円筒部１４ｃの下端に接続されている。フランジ部１４ｄは、円環平板形状を有している。フランジ部１４ｄの内周縁が、第２円筒部１４ｃの上端に接続されている。第１円筒部１４ａ、接続部１４ｂおよび第２円筒部１４ｃは、弁室１２に配置されている。フランジ部１４ｄは、ハウジング１１の平面１１ｃに接している。

【0027】

接続部材１６は、円環平板形状を有している。接続部材１６の内側には、周壁部１１ａが配置されている。接続部材１６の内周縁は、周壁部１１ａに接合されている。

【0028】

キャン２０は、円筒形状を有している。キャン２０は、下端が開口しかつ上端が塞がれている。キャン２０の下端は、接続部材１６の外周縁に接合されている。キャン２０は、ケースである。

【0029】

弁体３０は、胴部３１と、弁部３２と、ばね受け部３３と、ボール受け部３４と、を有している。胴部３１は、円柱形状を有している。胴部３１の外径は、スリーブ１４の第１円筒部１４ａの内径と同一である。弁部３２は、先端が下方を向く円すい形状を有している。弁部３２は、胴部３１の下端に接続されている。弁部３２は、弁口１３と上下方向（軸線Ｌ方向）に向かい合っている。ばね受け部３３は、円環形状を有している。ばね受け部３３の外径は、胴部３１の外径より大きい。ばね受け部３３は、胴部３１の上端に接続されている。胴部３１、弁部３２およびばね受け部３３は、一体的に形成されている。

【0030】

胴部３１は、第１円筒部１４ａの内側に配置され、第１円筒部１４ａに上下方向に移動可能に支持されている。胴部３１は、開弁ばね３５の内側に配置されている。開弁ばね３５は、圧縮コイルばねである。開弁ばね３５は、ばね受け部３３とスリーブ１４の接続部１４ｂとの間に配置されている。開弁ばね３５は、弁体３０を上方に押している。

【0031】

ボール受け部３４は、板部と、板部の下面に接続された柱形状の突部と、を一体的に有している。突部は、胴部３１の上端面に設けられた穴に嵌合されている。

【0032】

駆動機構４０は、弁体３０を上下方向に移動させる。駆動機構４０は、キャン２０の内側に配置されている。駆動機構４０は、駆動軸４１と、軸受部材４５と、マグネットローター５１と、連結部材５２と、ローター軸５３と、支持部材５４と、遊星歯車機構６０と、を有している。

【0033】

駆動軸４１は、円柱部４２と、平板部４３と、ボール４４と、を有している。円柱部４２は、雄ねじ４２ｔを有している。雄ねじ４２ｔは、円柱部４２の外周面に配置されている。平板部４３は、円柱部４２の上端面から上方に延びている。円柱部４２と平板部４３とは、一体的に形成されている。ボール４４は、円柱部４２の下端面に接合されている。駆動軸４１は、弁体３０と接続されている。具体的には、駆動軸４１のボール４４が、弁体３０のボール受け部３４に摺動可能に接している。

【0034】

軸受部材４５は、円筒形状を有している。軸受部材４５は、ハウジング１１の周壁部１１ａの上部の内側に配置されている。軸受部材４５は、周壁部１１ａに固定されている。軸受部材４５の下端面と周壁部１１ａの平面１１ｃとの間に、スリーブ１４のフランジ部１４ｄが保持されている。軸受部材４５は、雌ねじ４５ｔを有している。雌ねじ４５ｔは、軸受部材４５の内周面の下部に配置されている。駆動軸４１の雄ねじ４２ｔは、雌ねじ４５ｔに螺合される。なお、駆動軸４１が雌ねじを有し、軸受部材４５が、駆動軸４１の雌ねじに螺合される雄ねじを有していてもよい。

【0035】

軸受部材４５は、縦孔４５ｄと、環状溝４５ｅと、を有している。縦孔４５ｄは、軸受部材４５の下端面から上方に延びている。環状溝４５ｅは、軸受部材４５の外周面に配置されており、周方向に延びている。環状溝４５ｅは、縦孔４５ｄの上部と接続されている。環状溝４５ｅは、周壁部１１ａの横孔１１ｄと接続されている。

【0036】

弁室１２の自然冷媒は、スリーブ１４と弁体３０との隙間、スリーブ１４の内側、縦孔４５ｄ、環状溝４５ｅおよび横孔１１ｄを通り、キャン２０の内側に導入される。自然冷媒とともに流動される冷凍機油も、キャン２０の内側に導入される。

【0037】

ボール受け部３４、駆動軸４１および軸受部材４５は、例えば、ステンレスや真ちゅうなどの金属で構成されていることが好ましい。また、ボール受け部３４、駆動軸４１および軸受部材４５は、例えば、窒化処理などの表面硬化処理が施されていることが好ましい。

【0038】

マグネットローター５１は、円筒形状を有している。連結部材５２は、円板形状を有しており、マグネットローター５１の上端に接続されている。マグネットローター５１は、連結部材５２を介してローター軸５３に連結されている。支持部材５４は、円板形状を有している。支持部材５４は、マグネットローター５１の上方に配置されている。支持部材５４は、ローター軸５３の上端を回転可能に支持している。

【0039】

遊星歯車機構６０は、マグネットローター５１の回転を減速する減速機構である。遊星歯車機構６０は、マグネットローター５１と駆動軸４１とを接続し、マグネットローター５１の回転を駆動軸４１に伝達する。遊星歯車機構６０は、マグネットローター５１の内側に配置されている。遊星歯車機構６０は、ギヤケース６１と、固定リング歯車６２と、太陽歯車６３と、複数の遊星歯車６４と、キャリア６５と、出力歯車６６と、出力軸６７と、を有している。

【0040】

ギヤケース６１は、円筒形状を有している。ギヤケース６１は、ハウジング１１の周壁部１１ａの上部に固定されている。固定リング歯車６２は、内歯車である。固定リング歯車６２は、ギヤケース６１の上部に固定されている。太陽歯車６３は、連結部材５２の下面に同軸に接続されている。太陽歯車６３と連結部材５２とは、一体的に形成されている。太陽歯車６３の内側には、ローター軸５３が挿通されている。複数の遊星歯車６４は、太陽歯車６３を囲んでいる。複数の遊星歯車６４は、固定リング歯車６２および太陽歯車６３と噛み合っている。キャリア６５は、板形状を有している。キャリア６５は、複数の遊星歯車６４を回転可能に支持する支持軸を有している。出力歯車６６は、有底筒形状を有する内歯車である。出力歯車６６は、遊星歯車６４と噛み合っている。各歯車は、例えば、ステンレスや真ちゅうなどの金属、または、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのエンジニアリングプラスチックで構成されていることが好ましい。

【0041】

出力軸６７は、円柱形状を有している。出力軸６７の下部は、軸受部材４５の内側に配置されている。出力軸６７の外周面と軸受部材４５の内周面とが摺動可能に接している。出力軸６７は、軸受部材４５に回転可能に支持されている。出力軸６７の上部は出力歯車６６の底部に固定されており、出力軸６７は出力歯車６６とともに回転する。出力軸６７は、ローター軸５３の下端が配置される軸受穴を有している。出力軸６７は、ローター軸５３の下端を回転可能に支持している。出力軸６７は、例えば、ステンレスや真ちゅうなどの金属で構成されていることが好ましい。

【0042】

出力軸６７は、上下方向に延びるスリット６７ａを有している。スリット６７ａは、出力軸６７の下部に配置されている。スリット６７ａの幅は、駆動軸４１の平板部４３の厚さと同一である。出力軸６７は、駆動軸４１と接続される。具体的には、平板部４３はスリット６７ａに上下方向に移動可能に配置される。出力軸６７が回転すると、平板部４３（駆動軸４１）が回転し、平板部４３がスリット６７ａ内で上下方向に移動する。

【0043】

ステーターユニット７０は、ステーター７１と、ステーターケース７２と、を有している。ステーター７１は、円筒形状を有している。ステーター７１は、キャン２０の外側に配置されている。ステーター７１とマグネットローター５１とは電動モーターを構成している。ステーターケース７２は、プラスチックで構成されており、ステーター７１を収容している。ステーターユニット７０は、キャン２０に固定されている。

【0044】

ハウジング１１、弁口１３、スリーブ１４、キャン２０、弁体３０、駆動軸４１、軸受部材４５、マグネットローター５１、連結部材５２、ローター軸５３、固定リング歯車６２、太陽歯車６３、出力歯車６６、出力軸６７は、それぞれの中心軸が軸線Ｌと一致する。

【0045】

次に、電動弁１の動作について説明する。

【0046】

電動弁１において、ステーター７１に通電して、マグネットローター５１を一方向に回転させる。マグネットローター５１の回転が、遊星歯車機構６０を介して駆動軸４１に伝達される。駆動軸４１が回転すると、送りねじ作用によって駆動軸４１が下方に移動する。駆動軸４１は、弁体３０を下方に押す。弁体３０が下方に移動し、弁部３２が弁口１３に近づき、弁口１３の開度が小さくなる。

【0047】

電動弁１において、ステーター７１に通電して、マグネットローター５１を他方向に回転させる。マグネットローター５１の回転が、遊星歯車機構６０を介して駆動軸４１に伝達される。駆動軸４１が回転すると、送りねじ作用によって駆動軸４１が上方に移動する。開弁ばね３５に押された弁体３０が上方に移動し、弁部３２が弁口１３から離れ、弁口１３の開度が大きくなる。

【0048】

電動弁１が動作すると、駆動機構４０の部品が摺動する。具体的には、駆動軸４１の雄ねじ４２ｔと軸受部材４５の雌ねじ４５ｔとが摺動し（Ｓ１）、連結部材５２と支持部材５４とが摺動し（Ｓ２）、固定リング歯車６２と複数の遊星歯車６４とが摺動し（Ｓ３）、太陽歯車６３と複数の遊星歯車６４とが摺動し（Ｓ４）、出力歯車６６と複数の遊星歯車６４とが摺動し（Ｓ５）、軸受部材４５と出力歯車６６とが摺動し（Ｓ６）、軸受部材４５と出力軸６７とが摺動し（Ｓ７）、駆動軸４１の平板部４３と出力軸６７のスリット６７ａの内面とが摺動し（Ｓ８）、ボール受け部３４とボール４４とが摺動する（Ｓ９）。図２において、摺動箇所を符号Ｓ１～Ｓ９で示す。

【0049】

駆動軸４１と、軸受部材４５と、連結部材５２と、支持部材５４と、固定リング歯車６２と、太陽歯車６３と、複数の遊星歯車６４と、出力歯車６６と、出力軸６７と、は摺動部品である。摺動部品には、フッ素グリースが塗布されている。

【0050】

フッ素グリースは、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤と、を含む。基油は、フッ素油であり、例えば、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）またはパーフルオロアルキルエーテル（ＰＦＡＥ）が主成分の油である。基油は、自然冷媒の主成分（二酸化炭素、プロパン）と反応する化学構造を有していない。基油は、自然冷媒の主成分および冷凍機油との相溶性を有していない、または、相溶性が非常に低い。本実施形態において、増ちょう剤および固体潤滑剤は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。ＰＴＦＥは、自然冷媒の主成分および冷凍機油と相溶性を有していない、または、相溶性が非常に低い。そのため、フッ素グリースは、自然冷媒および冷凍機油に溶け出さない、または、これらに溶け出す量が非常に少ない。なお、増ちょう剤として、ＰＴＦＥに代えて、例えば、ベントナイト、石鹸系（カルシウム石鹸、カルシウムコンプレックス、ナトリウム石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウムコンプレックス、リチウム石鹸、リチウムコンプレックス）、シリカゲル、ポリウレアを使用してもよく、または、これらをＰＴＦＥと混合して使用してもよい。

【0051】

以上説明したように、自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置１００は、電動弁１を有する。電動弁１は、弁体３０と、弁体３０を駆動する駆動機構４０と、駆動機構４０が内側に配置されるキャン２０と、を有する。自然冷媒および冷凍機油が、キャン２０の内側に導入される。

【0052】

駆動機構４０が、駆動軸４１と、軸受部材４５と、マグネットローター５１と、遊星歯車機構６０と、を有する。駆動軸４１が雄ねじ４２ｔを有する。軸受部材４５が、雄ねじ４２ｔが螺合される雌ねじ４５ｔを有する。遊星歯車機構６０は、歯車（固定リング歯車６２、太陽歯車６３、複数の遊星歯車６４、出力歯車６６）を有している。マグネットローター５１が、遊星歯車機構６０を介して駆動軸４１と接続される。マグネットローター５１が回転すると、駆動軸４１が回転して上下方向に移動する。弁体３０が、駆動軸４１の移動に伴って上下方向に移動する。そして、摺動部品である駆動軸４１と軸受部材４５と歯車とにフッ素グリースが塗布されている。

【0053】

フッ素グリースは、自然冷媒の主成分と反応しない。また、フッ素グリースの基油はフッ素油であり、フッ素グリースの基油と自然冷媒とともに流動される冷凍機油とは相溶性を有していない、または、相溶性が非常に低い。そのため、フッ素グリースが自然冷媒および冷凍機油に溶け出すことを抑制でき、摺動部品においてフッ素グリースによる潤滑性を維持することができる。したがって、電動弁１の摺動部品の耐久性の低下を抑制できる。

【0054】

電動弁１は、マグネットローター５１の回転を減速する減速機構を有しない構成でもよい。この構成では、例えば、駆動機構４０が、マグネットローター５１と、駆動軸４１と、軸受部材４５と、を有する。駆動軸４１が、雄ねじ４２ｔを有する。軸受部材４５が、雄ねじ４２ｔが螺合される雌ねじ４５ｔを有する。マグネットローター５１が、駆動軸４１と直接的に接続される。弁体３０が、駆動軸４１の下端に直接的に接続される。マグネットローター５１の回転が、直接的に駆動軸４１に伝達される。マグネットローター５１が回転すると、駆動軸４１が回転して軸受部材４５に対して上下方向に移動する。駆動軸４１は、雄ねじ部材であり、第１部材である。軸受部材４５は、雌ねじ部材であり、第２部材である。弁体３０が、駆動軸４１の移動に伴って上下方向に移動する。そして、摺動部品である駆動軸４１と軸受部材４５とにフッ素グリースが塗布されている。なお、駆動軸４１が雌ねじを有し、軸受部材４５が、駆動軸４１の雌ねじに螺合される雄ねじを有していてもよい。

【0055】

または、電動弁１は、上下方向（軸線Ｌ方向）に移動する弁体３０に代えて、軸線Ｌ周りに回転するボール弁体（回転弁体）を有する構成でもよい。この構成では、駆動機構４０が、マグネットローター５１と、遊星歯車機構６０と、駆動軸４１と、駆動軸４１と接続されたボール弁体と、を有する。マグネットローター５１が、遊星歯車機構６０を介して駆動軸４１と接続される。マグネットローター５１が回転すると、駆動軸４１およびボール弁体が回転する。駆動軸４１は上下方向（軸方向）に移動しない。そして、摺動部品である遊星歯車機構６０の歯車にフッ素グリースが塗布されている。

【0056】

これら構成においても、上述した電動弁１と同一の作用効果を奏する。

【0057】

本発明者らは、本発明の実施例１、２および比較例１、２を用いて、冷媒および冷凍機油によるグリースの減少に関する試験をおこなった。

【0058】

（実施例１）
マグネットローター５１、連結部材５２、ローター軸５３および遊星歯車機構６０からなる組立体を用意した。組立体に含まれる摺動部品に規定量のフッ素グリースを塗布し、組立体の重量（初期重量）を計測後、電動弁１に組み込んだ。フッ素グリースは、ＰＦＡＥ（基油）およびＰＴＦＥ（増ちょう剤および固体潤滑剤）を主成分として含むものを用いた。

【0059】

（実施例２）
マグネットローター５１、連結部材５２、ローター軸５３および遊星歯車機構６０からなる組立体を用意した。組立体に含まれる摺動部品に規定量のフッ素グリースを塗布し、組立体の重量（初期重量）を計測した。そして、組立体を冷凍機油（温度１２０度）に９６時間浸漬した後、電動弁１に組み込んだ。フッ素グリースは、実施例１と同じものを用いた。冷凍機油は、ＨＦＣ冷媒を用いた冷凍サイクル装置に使用される、ポリビニルエーテルを主成分とするものを用いた。実施例２は、冷凍機油の影響を擬似的に進行させたものである。

【0060】

（比較例１）
マグネットローター５１、連結部材５２、ローター軸５３および遊星歯車機構６０からなる組立体を用意した。組立体に含まれる摺動部品に規定量の鉱油系グリースを塗布し、組立体の重量（初期重量）を計測後、電動弁１に組み込んだ。鉱油系グリースは、鉱油（基油）、ベントナイト（増ちょう剤）および二流化モリブデン（固体潤滑剤）を主成分として含むものを用いた。

【0061】

（比較例２）
マグネットローター５１、連結部材５２、ローター軸５３および遊星歯車機構６０からなる組立体を用意した。組立体に含まれる摺動部品に規定量の鉱油系グリースを塗布し、組立体の重量（初期重量）を計測した。そして、組立体を冷凍機油（温度１２０度）に９６時間浸漬した後、電動弁１に組み込んだ。鉱油系グリースは、比較例１と同じものを用いた。冷凍機油は、実施例２と同じものを用いた。比較例２は、冷凍機油の影響を擬似的に進行させたものである。

【0062】

（試験）
電動弁１の一方の導管に冷媒供給装置を接続し、他方の導管に冷媒回収装置を接続する。冷媒供給装置によって電動弁１の弁室１２およびキャン２０に液相の冷媒（冷凍機油を含まない）を充填し、冷媒回収装置によって冷媒を回収して弁室１２およびキャン２０を空にする操作（充填回収操作）をおこなう。実施例１および比較例１において、グリースが冷媒と相溶性を有する場合、回収した冷媒にグリースが溶け出す。実施例２および比較例２において、グリースが冷凍機油と相溶性を有する場合、グリースは冷凍機油浸漬時に溶けだし、塗布した部位から流れ出ている。仮に冷凍機油や冷凍機油に溶け出したグリースが電動弁１内に残留していても、冷凍機油が冷媒に溶け出すため、グリースも冷凍機油も冷媒とともに回収される。充填回収操作を所定の回数おこなうと、電動弁１から組立体を取り外して、組立体の重量を計測する。測定した重量からグリース残量（％）を算出する。冷媒は、Ｒ４１０Ａ（ＨＦＣ冷媒）を用いる。試験に使用した冷凍機油は、Ｒ４１０Ａと相溶性を有する。実施例１、２および比較例１、２の試験結果を図４、図５に示す。図４は、充填回収操作回数とグリース残量とを示す表である。図４は、充填回収操作回数とグリース残量との関係を示すグラフである。

【0063】

比較例１、２に対して充填回収操作を２０回繰り返しおこなうと、比較例１はグリースがほとんど減少しないが、比較例２はグリースが大きく減少している。このことから、鉱油系グリースは、ＨＦＣ冷媒とは反応しないが、冷凍機油との相溶性を有しており、冷媒とともに冷凍機油が流動されると溶け出すことがわかる。

【0064】

実施例１、２に対して充填回数操作を繰り返しおこなうと、実施例１、２ともに回数が多くなるにしたがってグリースが徐々に減少する。実施例１、２においてグリースが同様に減少しており、冷凍機油の影響を擬似的に進行させてもグリース残量の変化に違いがない。このことから、フッ素グリースは冷凍機油に対して相溶性を有していないことがわかる。フッ素グリースの減少は、フッ素グリースの基油がＨＦＣ冷媒と反応していることが原因と推測される。一方、フッ素グリースの基油は、自然冷媒の主成分と反応する化学構造を有していない。このことから、フッ素グリースは、自然冷媒および冷凍機油に溶け出さないと考えられる。この試験結果は、本発明の効果を裏付けるものである。

【0065】

本明細書において、「円筒」や「円柱」等の形状を示す各用語は、実質的にその用語の形状を有する部材や部材の部分にも用いられている。例えば、「円筒形状の部材」は、円筒形状の部材と実質的に円筒形状の部材とを含む。また、本明細書において、「同一」との用語は、厳密に同一の場合と、実質的に同一の場合を含むことがある。

【0066】

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更をおこなったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0067】

１…電動弁、１０…弁本体、１１…ハウジング、１１ａ…周壁部、１１ｂ…底壁部、１１ｃ…平面、１１ｄ…横孔、１２…弁室、１３…弁口、１４…スリーブ、１４ａ…第１円筒部、１４ｂ…接続部、１４ｃ…第２円筒部、１４ｄ…フランジ部、１６…接続部材、１８…第１導管、１９…第２導管、２０…キャン、３０…弁体、３１…胴部、３２…弁部、３３…ばね受け部、３４…ボール受け部、３５…開弁ばね、４０…駆動機構、４１…駆動軸、４２…円柱部、４２ｔ…雄ねじ、４３…平板部、４４…ボール、４５…軸受部材、４５ｄ…縦孔、４５ｅ…環状溝、４５ｔ…雌ねじ、５１…マグネットローター、５２…連結部材、５３…ローター軸、５４…支持部材、６０…遊星歯車機構、６１…ギヤケース、６２…固定リング歯車、６３…太陽歯車、６４…遊星歯車、６５…キャリア、６６…出力歯車、６７…出力軸、６７ａ…スリット、７０…ステーターユニット、７１…ステーター、７２…ステーターケース、１００…冷凍サイクル装置、１０１…圧縮機、１０２…凝縮器、１０３…蒸発器、１０５…配管、１１０…制御装置、Ｌ…軸線、Ｓ１～Ｓ９…摺動箇所

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】