特開 2024-171419 電動弁

(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】P2024171419

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088403

(22)【出願日】2023-05-30

(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

(72)【発明者】

【氏名】森 未帆

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062BB33

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062GG04

3H062HH04

(57)【要約】

【課題】本発明は、主弁体の耐久性および着座安定性を向上させることができる電動弁を提供することを目的とする。
【解決手段】電動弁１は、主弁室１１および第１ポート１４ａを備える弁本体１０と、第１ポート１４ａに近接離間する主弁体３０と、主弁体３０の内部に設けられた副弁ポート３５に近接離間するニードル弁４０と、ニードル弁４０を駆動する駆動部５０と、を備えている。ニードル弁４０には、軸線Ｘ方向に延びて駆動部５０に接続される弁ホルダ４２が設けられている。弁本体１０には、主弁体３０およびニードル弁４０の軸線Ｘ方向の移動をガイドする樹脂製の雌ねじ部材２０が固定されている。雌ねじ部材２０には、軸線Ｘ方向に延びて弁ホルダ４２の側壁４３の外壁面に摺動可能なホルダガイド２３と、軸線Ｘ方向に延びて主弁体３０の側壁３１の外壁面または内壁面に摺動可能な主弁ガイド２６と、が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室および第１ポートを備える筒状の弁本体と、前記第１ポートに近接または離間する筒状の主弁体と、前記主弁体に設けられた副弁ポートに近接または離間するニードル弁と、前記ニードル弁を軸線方向に駆動する駆動部と、を備える電動弁であって、
前記ニードル弁に設けられ、前記軸線方向に延びて前記駆動部に接続される筒状の弁ホルダと、
前記弁本体に固定され、前記主弁体および前記ニードル弁の前記軸線方向の移動をガイドする樹脂製のガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材には、前記軸線方向に延びて前記弁ホルダの外壁面に摺動可能な第１ガイド部と、前記軸線方向に延びて前記主弁体の外壁面または内壁面に摺動可能な第２ガイド部と、が設けられていることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記弁本体には、前記軸線方向と交差する交差方向に開口する第２ポートが設けられ、
前記ガイド部材には、前記軸線方向に延びて前記第１ポート側に開口する筒状の主弁ガイドが形成され、
前記主弁ガイドの内壁面が前記第２ガイド部を構成し、
前記主弁ガイドの外壁面の少なくとも一部は、前記第２ポートの貫通方向から見て、前記第２ポートに重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記主弁体の前記軸線方向への移動可能な距離をリフト量とし、前記主弁体と前記第２ガイド部との摺動部分の前記軸線方向の長さをガイド量とした場合に、前記ガイド量の最小値が前記リフト量の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項4】

前記駆動部には、前記弁ホルダに接続されて前記第１ポート側と反対側に延びる駆動軸が設けられ、前記駆動軸の外周面には雄ねじ部が設けられ、
前記ガイド部材は、前記雄ねじ部に螺合してねじ送り機構を構成する雌ねじ部と、前記雌ねじ部に連続して前記第１ポート側に開口する筒状のホルダガイドと、前記ホルダガイドに連続して前記第１ポート側に開口する筒状の主弁ガイドと、を備える雌ねじ部材であり、
前記ホルダガイドの内壁面が前記第１ガイド部を構成し、
前記主弁ガイドの内壁面または外壁面が前記第２ガイド部を構成していることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項5】

前記第１ガイド部と前記弁ホルダの間には、前記軸線方向に交差する径方向の隙間である第１ガイドクリアランスが形成され、
前記第２ガイド部と前記主弁体の間には、前記径方向の隙間である第２ガイドクリアランスが形成され、
前記第１ガイドクリアランスは前記第２ガイドクリアランスよりも大きいことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内部に弁室を備える弁本体と、弁本体内に配置される主弁体および副弁体と、を備える電動弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電動弁では、特許文献１の図２に示すように、弁本体１と、軸線方向に延びるねじ棒７と、ねじ棒７の先端に連結される筒状の接続スリーブ４と、接続スリーブ４に収容されるニードル弁５（副弁体）と、接続スリーブ４の外部に嵌設されて接続スリーブ４に摺動するニードル弁スリーブ３（主弁体）と、が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】中国特許公開第１０６４３９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した電動弁では、ねじ棒７に螺合する雌ねじを備えた雌ねじ部材８が弁本体１に固定されており、この雌ねじ部材８の内壁面の一部にニードル弁スリーブ３の外壁面が摺動することでニードル弁スリーブ３が軸線方向にガイドされる。また、接続スリーブ４は、ニードル弁スリーブ３に摺動して軸線方向に移動する。そして、ニードル弁スリーブ３は、軸線方向に移動して弁本体１に開口する弁口１２を開閉し、主弁室１１内に出入りする流体の流量を制御する。しかしながら、上述した電動弁では、雌ねじ部材８、ニードル弁スリーブ３、および接続スリーブ４のそれぞれが、互いをガイドし合う直列の関係になっており、各構成の変位が他の構成に影響を与えることとなっていた。このため、例えば、接続スリーブ４の変位の影響を受けてニードル弁スリーブ３の姿勢が変化するなどして、ニードル弁スリーブ３が弁口１２周縁の弁座に着座する際の安定性が損なわれる恐れがあり、弁漏れ等の原因となっていた。また、この種の電動弁では、ニードル弁スリーブ３と接続スリーブ４とが金属で形成されることがあり、この場合、ニードル弁スリーブ３と接続スリーブ４とが互いに摩耗することでニードル弁スリーブ３の摺動耐久性が低下する可能性があった。

【0005】

本発明は、主弁体の耐久性および着座安定性を向上させることができる電動弁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】

【0006】

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電動弁は、弁室および第１ポートを備える筒状の弁本体と、前記第１ポートに近接または離間する筒状の主弁体と、前記主弁体に設けられた副弁ポートに近接または離間するニードル弁と、前記ニードル弁を軸線方向に駆動する駆動部と、を備える電動弁であって、前記ニードル弁に設けられ、前記軸線方向に延びて前記駆動部に接続される筒状の弁ホルダと、前記弁本体に固定され、前記主弁体および前記ニードル弁の前記軸線方向の移動をガイドする樹脂製のガイド部材と、を備え、前記ガイド部材には、前記軸線方向に延びて前記弁ホルダの外壁面に摺動可能な第１ガイド部と、前記軸線方向に延びて前記主弁体の外壁面または内壁面に摺動可能な第２ガイド部と、が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、弁本体に固定されたガイド部材の第１ガイド部に対して弁ホルダを軸線方向に摺動させて弁ホルダをガイドすることができる。そして、ガイド部材の第２ガイド部に対して主弁体を軸線方向に摺動させて主弁体をガイドすることができる。すなわち、弁本体に固定されて移動しないガイド部材が、弁ホルダをガイドする部分と主弁体をガイドする部分とをそれぞれ備えていることから、弁ホルダおよび主弁体のそれぞれが互いに影響し合うことなくガイド部材によって確実にガイドされ、これによって弁ホルダおよび主弁体の動作が安定することとなる。このため、主弁体が第１ポート周縁の弁座に着座する際の安定性を向上させることができる。また、ガイド部材を樹脂製としたことで、例えば金属製等のガイド部材を用いる構成と比較して主弁体と第２ガイド部の摩耗を抑制し、主弁体の摺動耐久性を向上させることができる。したがって、主弁体の耐久性および着座安定性を向上させることができる電動弁を提供することができる。

【0008】

また、この際、前記弁本体には、前記軸線方向と交差する交差方向に開口する第２ポートが設けられ、前記ガイド部材には、前記軸線方向に延びて前記第１ポート側に開口する筒状の主弁ガイドが形成され、前記主弁ガイドの内壁面が前記第２ガイド部を構成し、前記主弁ガイドの外壁面の少なくとも一部は、前記第２ポートの貫通方向から見て、前記第２ポートに重なる位置に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、主弁体を、主弁ガイドの内壁面でガイドしながら軸線方向に移動させることができる。そして、この際、主弁ガイドの外壁面の少なくとも一部が第２ポートの貫通方向から見て第２ポートに重なっている。このため、例えば、第２ポートから弁室内に流入した流体は、主弁ガイドの外壁面に接触し易くなり、これによって主弁体が直接流体の圧力の影響を受け難くなっている。このため、流体の圧力の影響を受けて主弁体の動作が不安定になることを抑制することができる。

【0009】

また、前記主弁体の前記軸線方向への移動可能な距離をリフト量とし、前記主弁体と前記第２ガイド部との摺動部分の前記軸線方向の長さをガイド量とした場合に、前記ガイド量の最小値が前記リフト量の最大値よりも大きいことを特徴とする。このような構成によれば、主弁体のリフト量よりも大きな大きさで、主弁体を常に第２ガイド部によって軸線方向にガイドすることができる。このため、主弁体が軸線方向に移動する際に、常に第２ガイド部によるガイドが可能となるため、例えば、主弁体が弁座に着座した際、または主弁体が弁座から離座した際の主弁体の挙動を安定させることができる。

【0010】

また、前記駆動部には、前記弁ホルダに接続されて前記第１ポート側と反対側に延びる駆動軸が設けられ、前記駆動軸の外周面には雄ねじ部が設けられ、前記ガイド部材は、前記雄ねじ部に螺合してねじ送り機構を構成する雌ねじ部と、前記雌ねじ部に連続して前記第１ポート側に開口する筒状のホルダガイドと、前記ホルダガイドに連続して前記第１ポート側に開口する筒状の主弁ガイドと、を備える雌ねじ部材であり、前記ホルダガイドの内壁面が前記第１ガイド部を構成し、前記主弁ガイドの内壁面または外壁面が前記第２ガイド部を構成していることを特徴とする。このような構成によれば、雌ねじ部材の雌ねじ部で雄ねじ部をねじ送りすることで駆動軸を軸線方向に移動させ、駆動軸に接続された弁ホルダを、ホルダガイドの内壁面でガイドしながら、軸線方向に移動させることができる。また、主弁体を、雌ねじ部材の主弁ガイドの内壁面または外壁面でガイドしながら、軸線方向に移動させることができる。このように、１個の雌ねじ部材で弁ホルダおよび主弁体をガイドすることで、上述した主弁体の着座安定性を向上させることができる。

【0011】

また、前記第１ガイド部と前記弁ホルダの間には、前記軸線方向に交差する径方向の隙間である第１ガイドクリアランスが形成され、前記第２ガイド部と前記主弁体の間には、前記径方向の隙間である第２ガイドクリアランスが形成され、前記第１ガイドクリアランスは前記第２ガイドクリアランスよりも大きいことを特徴とすることを特徴とする。このような構成によれば、第１ガイドクリアランスを第２ガイドクリアランスよりも大きく形成することで、弁ホルダの摺動性をより向上させ、これによってニードル弁の作動性を向上させることができる。また、これによれば、第２ガイドクリアランスが第１ガイドクリアランスよりも小さくなり第２ガイド部と主弁体が接近することで、主弁体が第２ガイド部に摺動し易くなることから、上述した主弁体の着座安定性が向上する。これにより、副弁ポートが変位し難くなり、ニードル弁と副弁ポートとの間で流体の流量の制御を行う際の精度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、主弁体の耐久性および着座安定性を向上させることができる電動弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電動弁の軸線方向に沿った断面図。

【図2】図１に示す状態からニードル弁が上昇した状態の電動弁の軸線方向に沿った断面図。

【図3】第１継手管側から流体を流した状態の電動弁の軸線方向に沿った断面図。

【図4】（Ａ）は、主弁体の斜視図であり、（Ｂ）は、主弁体の側面図。

【図5】第２実施形態における電動弁の軸線方向に沿った断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の第１実施形態を図１～４に基づいて説明する。なお、以降の説明における「上下」の概念は、図１における上下に対応するが、これはあくまでも説明の便宜のためであり、必ずしも電動弁１の製造時および使用時における上下と一致するとは限らず、各方向を限定するものではない。図１に示すように、電動弁１は、弁本体１０と、雌ねじ部材２０（ガイド部材）と、主弁体３０と、副弁体としてのニードル弁４０と、駆動部５０と、を備えている。弁本体１０は、例えば黄銅、ステンレス等の金属材料を用いて略円筒状に形成され、内部に主弁室１１（弁室）を備えている。弁本体１０の下端部には、底壁１２が設けられ、底壁１２の中心部には、弁本体１０の軸線Ｘ方向に貫通する貫通孔１２ａが形成されている。貫通孔１２ａの開口縁部には、下方に突出し弁本体１０の軸線Ｘ方向に延びる筒状の小径部１３が形成されている。小径部１３の上端側の開口縁部（すなわち、貫通孔１２ａの開口縁部）には、環状に形成された弁座部材１４が固定され、弁座部材１４の内部は、主弁室１１の内外に連通する第１ポート１４ａを構成している。

【0015】

小径部１３の下端側の開口には、流体（例えば、冷媒）の配管としての第１継手管１５が挿通している。第１継手管１５は、ろう付け等によって弁本体１０に固定され、その内部が第１ポート１４ａを介して主弁室１１に連通している。弁本体１０の側壁１６には、弁本体１０の径方向（軸線Ｘ方向と交差する交差方向）に開口し、主弁室１１の内外に連通する第２ポート１６ａが形成されている。第２ポート１６ａには、流体（例えば、冷媒）の配管としての第２継手管１７が挿通している。第２継手管１７は、ろう付け等によって弁本体１０に固定され、その内部が第２ポート１６ａを介して主弁室１１に連通している。側壁１６の上端部には、有底筒状に形成されたケース１８が、その開口端縁を溶接等によって固定することで気密に固定されている。なお、本実施形態では、弁座部材１４は、弁本体１０と別体で構成され、貫通孔１２ａの開口縁部に固定されていたが、弁座部材１４は、弁本体１０と一体に形成してもよい。

【0016】

弁本体１０の上端側には、樹脂製の材料を用いて略円筒状に形成された雌ねじ部材２０が固定されている。雌ねじ部材２０は、弁本体１０の上端開口に圧入される円柱状の圧入部２１を備えている。圧入部２１には、径方向外方に突出する環状のフランジ部２２がインサート成形により一体に設けられており、フランジ部２２は、弁本体１０の側壁１６の上端部に溶接等により固定されている。圧入部２１の上端部には、圧入部２１に連続し軸線Ｘ方向の上側に延びる筒状のホルダガイド２３が形成されている。ホルダガイド２３の中心には、軸線Ｘと同軸で軸線Ｘ方向に貫通するホルダガイド孔２３ａが形成されている。ホルダガイド孔２３ａは、一端が後述する軸ガイド孔２５（および雌ねじ部２５ａ）に連続し、他端が圧入部２１の内部まで延びて下方（第１ポート１４ａ側）に開口している。ホルダガイド孔２３ａの内壁面（すなわち、ホルダガイド２３の内壁面）は、後述する弁ホルダ４２の側壁４３の外壁面に摺動可能となっており、本発明における第１ガイド部を構成している。

【0017】

ホルダガイド２３の上端部には、ホルダガイド２３に連続し軸線Ｘ方向の上側に延びる筒状の軸ガイド２４が形成されている。軸ガイド２４の外壁面には、螺旋状のガイド溝２４ａが形成され、ガイド溝２４ａには、コイル状のスライダ２４ｂが設置されている。スライダ２４ｂには、径方向外方に突出する爪部２４ｃが形成されており、爪部２４ｃは後述するマグネットロータ５２のマグネットピン５３に当接するようになっている。軸ガイド２４の中心には、軸線Ｘ方向に貫通する軸ガイド孔２５が形成されている。軸ガイド孔２５は、一端が上方に開口し、他端が上述のホルダガイド孔２３ａに連通している。軸ガイド孔２５の内壁面には、雌ねじ部２５ａが形成されている。雌ねじ部２５ａは、後述する駆動軸５５の雄ねじ部５６に螺合し、この雄ねじ部５６とともにねじ送り機構Ａを構成している。

【0018】

圧入部２１の下端部には、圧入部２１に連続し軸線Ｘ方向の下側に延びる筒状の主弁ガイド２６が形成されている。主弁ガイド２６は、その下端部が、上述した第２ポート１６ａの軸線Ｘ２よりも下側に位置するように形成されている。これにより、主弁ガイド２６の外壁面２６ａの少なくとも一部は、第２ポート１６ａの貫通方向から見て、第２ポート１６ａに重なる位置に配置されることとなる。主弁ガイド２６の中心には、軸線Ｘと同軸で軸線Ｘ方向に貫通する主弁ガイド孔２６ｂが形成されている。主弁ガイド孔２６ｂは、一端が圧入部２１の内部まで延びて上述のホルダガイド孔２３ａに連通し、他端は下方に開口している。

【0019】

主弁ガイド孔２６ｂの内径は、ホルダガイド孔２３ａの内径よりも大きく、これによってホルダガイド孔２３ａと主弁ガイド孔２６ｂとの連続部分には、段部２７が形成されている。主弁ガイド孔２６ｂの内壁面（すなわち主弁ガイド２６の内壁面）は、後述する主弁体３０の側壁３１の外壁面に摺動可能となっており、本発明の第２ガイド部を構成している。このように、雌ねじ部材２０は、圧入部２１およびフランジ部２２を介して弁本体１０に固定され、第１ガイド部（ホルダガイド孔２３ａの内壁面）と、第２ガイド部（主弁ガイド孔２６ｂの内壁面）とによって、主弁体３０およびニードル弁４０を摺動可能とすることで当該主弁体３０およびニードル弁４０の軸線Ｘ方向の移動をガイドしている。なお、本実施形態では、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面を、主弁体３０の側壁３１の外壁面に摺動可能とし、この主弁ガイド孔２６ｂの内壁面を第２ガイド部としたが、これに限らず、例えば、主弁ガイド２６の外壁面２６ａを主弁体３０の側壁３１の内壁面に摺動可能とし、この主弁ガイド２６の外壁面２６ａを第２ガイド部としてもよい。すなわち、第２ガイド部は、主弁体３０の外壁面または内壁面に摺動可能となっている。

【0020】

雌ねじ部材２０を形成する際の樹脂材料としては、上述した弁ホルダ４２や主弁体３０との摺動性および耐久性の観点から、例えば、ＰＰＫ（ポリフェニレンサルファイド）や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が好ましく、更にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＣＦ（ガラス）、ＧＦ（カーボン）、グラファイト等の充填剤を加えることがさらに好適である。

【0021】

主弁体３０は、第１ポート１４ａに着座または離座（すなわち、近接または離間）する弁部材であり、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、軸線Ｘ方向に延びて略円筒状に形成され、内部に副弁室３０ａを備えている。本実施形態では、主弁体３０の外径は、上述した主弁ガイド孔２６ｂの内径よりもやや小さく形成され、これによって、主弁体３０の一部が主弁ガイド孔２６ｂ内に位置することとなっている。主弁体３０の側壁３１の外壁面は、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面と僅かに隙間を空けて径方向に対向し、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面に摺動可能となっている。なお、上述の隙間（主弁体３０の側壁３１の外壁面と主弁ガイド孔２６ｂの内壁面との間の隙間）のことを第２ガイドクリアランスという。図１に示すように、第２ガイドクリアランスの径方向の寸法は、符号Ｗ２で示され、第２寸法Ｗ２と定義される。

【0022】

このような構成により、主弁体３０は、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面にガイドされながら、軸線Ｘ方向に移動可能となっている。主弁体３０の側壁３１には、径方向に貫通する１つ以上（本実施形態では、３個）の連通孔３２が形成されており、連通孔３２によって、主弁室１１と、副弁室３０ａと、が連通している。主弁体３０の底壁３３には、下方に突出し、弁座部材１４に着座可能な突出部３４が形成され、突出部３４の中心には、下方に向かうに従って拡径するテーパ形状の副弁ポート３５が形成されている。副弁ポート３５は、副弁室３０ａ、主弁室１１、第１ポート１４ａと連通可能となっている。ここで、図１に示すように、主弁体３０の軸線Ｘ方向上側への移動可能な距離であるリフト量Ｌ１は、主弁体３０の側壁３１の上端と、上述した雌ねじ部材２０の段部２７との間の軸線Ｘ方向の距離で決まる。

【0023】

ここで、例えば、図１に示す主弁体３０の状態を、最も下側に位置する最下端位置に位置した状態とすると、この状態の主弁体３０の側壁３１のうち、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面と対向する部分の軸線Ｘ方向の距離（すなわち、主弁体３０と第２ガイド部との摺動部分の軸線Ｘ方向の長さ）であるガイド量Ｌ２は、この状態のリフト量Ｌ１よりも大きくなっている。このように、主弁体３０の軸線Ｘ方向上側への移動可能な距離をリフト量Ｌ１とし、主弁体３０と主弁ガイド孔２６ｂとの摺動部分の軸線Ｘ方向の長さをガイド量Ｌ２とした場合に、ガイド量Ｌ２の最小値がリフト量Ｌ１の最大値よりも大きくなっている。

【0024】

ニードル弁４０は、主弁体３０の副弁ポート３５に近接または離間する弁部材であり、副弁ポート３５に挿入されるニードル部４１を備えている。ニードル部４１は、下方に向かうに従って縮径した略円錐状に形成されている。ニードル部４１の上側部分は、柱状に形成されており、この上側部分は筒状に形成された弁ホルダ４２の下端部に挿入されて固定されている。弁ホルダ４２は、軸線Ｘ方向に延びて形成されている。弁ホルダ４２の外径は、上述したホルダガイド孔２３ａの内径よりもやや小さく形成され、これによって、弁ホルダ４２の一部がホルダガイド孔２３ａ内に位置することとなっている。

【0025】

弁ホルダ４２の側壁４３の外壁面は、ホルダガイド孔２３ａの内壁面と僅かに隙間を空けて径方向に対向し、ホルダガイド孔２３ａの内壁面に摺動可能となっている。なお、上述の隙間（ホルダガイド孔２３ａの内壁面と弁ホルダ４２の側壁４３の外壁面との間の隙間）のことを、第１ガイドクリアランスという。図１に示すように、第１ガイドクリアランスの径方向の寸法は、符号Ｗ１で示され、第１寸法Ｗ１と定義される。第１寸法Ｗ１は、上述した第２寸法Ｗ２よりも大きく設定されている。すなわち、第１ガイドクリアランスは第２ガイドクリアランスよりも大きく設定されている。

【0026】

弁ホルダ４２の上端部には、軸線Ｘ方向に貫通する貫通孔４４が形成され、貫通孔４４には、後述する駆動軸５５の下端部が挿通している。弁ホルダ４２の内部には、ニードル部４１と軸線Ｘ方向に対向する柱状のばね受け４５が設置されている。ばね受け４５の下端面とニードル部４１との間には、ばね４６が介在しており、これによって、ニードル部４１は副弁ポート３５側に付勢されている。ばね受け４５の上端面には、環状のワッシャ４７が設置されている。ワッシャ４７は、その内径が貫通孔４４の内径および後述する駆動軸５５のフランジ５７の外径よりも小さく設定されており、ばね受け４５との間にフランジ５７を挟んだ状態で駆動軸５５が貫通孔４４から抜け出すことを防止している。これにより、弁ホルダ４２と駆動部５０とが接続されている。

【0027】

駆動部５０は、ニードル弁４０を軸線Ｘ方向に駆動する部分であり、ステッピングモータ５１を備えている。ステッピングモータ５１は、ケース１８の外部に配置された不図示のステータコイルと、ケース１８の内部でステータコイルに囲まれる位置に配置されるマグネットロータ５２と、その他、不図示のヨークや外装部材等を備えている。ステータコイルは、不図示の制御部に接続され、制御部からパルス信号を受信することで、当該パルス信号に応じて所定の回転角度分、マグネットロータ５２を軸線Ｘを中心として右回りまたは左回りに回転させる。マグネットロータ５２は、磁性粉を混入した母材を型成形して筒状に形成されている。マグネットロータ５２の内周面には、径方向内方に突出し、軸線Ｘ方向に延びる突条としてのマグネットピン５３が形成されている。

【0028】

マグネットピン５３は、マグネットロータ５２の回転時に、上述したスライダ２４ｂの爪部２４ｃに当接し、マグネットロータ５２の回転力をスライダ２４ｂに伝達することとなっている。この構成により、マグネットロータ５２が回転すると、スライダ２４ｂの爪部２４ｃを介してその回転力がスライダ２４ｂに伝達され、スライダ２４ｂが回転する。なお、スライダ２４ｂが設置されたガイド溝２４ａの上端には、不図示の上端ストッパが形成され、ガイド溝２４ａの下端には、下端ストッパ２４ｄが形成されており、上端ストッパまたは下端ストッパ２４ｄに爪部２４ｃが当接することでスライダ２４ｂの回転が停止することとなっている。そして、スライダ２４ｂの回転が停止することで、マグネットロータ５２の回転が規制される。そして、上端ストッパによって回転を規制されたマグネットロータ５２は、上側へ変位することが規制され、下端ストッパ２４ｄによって回転規制されたマグネットロータ５２は、下側へ変位することが規制される。すなわち、上端ストッパおよび下端ストッパ２４ｄによってマグネットロータ５２の最上端位置および最下端位置が規定されている。

【0029】

マグネットロータ５２の中心には、ブッシュ５４を介して駆動軸５５が取り付けられている。駆動軸５５は、マグネットロータ５２とともに軸線Ｘ方向周りに回転可能かつ、軸線Ｘ方向に移動可能となっている。駆動軸５５の外周面には、雌ねじ部材２０の雌ねじ部２５ａに螺合する雄ねじ部５６が形成され、雌ねじ部２５ａとともにねじ送り機構Ａを構成している。駆動軸５５の下端部には、上述したワッシャ４７の内径よりも大きな外径を備えるフランジ５７が形成され、このフランジ５７の上面がワッシャ４７の下面に当接することで、駆動軸５５が弁ホルダ４２から抜け出すことが防止されている。

【0030】

次に、電動弁１の動作について説明する。本実施形態の電動弁１は、例えば、不図示の圧縮機、流路切換弁、室内熱交換器、および室外熱交換器とともにヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成し、冷凍サイクルの中で膨張弁として機能する。冷凍サイクルでは、圧縮機で圧縮された冷媒（流体）の流れ方向が流路切換弁によって２通りの方向に切り換えられる。この冷媒の流れ方向の切り換えによって、電動弁１は図１、２に示す流量制御状態と、図３に示す全開状態とに、その状態が切り換わる。流量制御状態のうち図１に示す状態では、主弁体３０が弁座部材１４に着座するとともに、ニードル部４１が副弁ポート３５を塞いで弁閉しており、冷媒の流量が０となる。

【0031】

この状態からステッピングモータ５１が駆動されると、マグネットロータ５２および駆動軸５５が回転し、雄ねじ部５６と雌ねじ部２５ａとのねじ送り機構Ａによって、マグネットロータ５２および駆動軸５５が軸線Ｘ方向の上側に移動する。この際、駆動軸５５の移動に合わせてニードル弁４０が上昇し、副弁ポート３５が弁開する。これにより、冷媒が、第２継手管１７（第２ポート１６ａ）、主弁室１１、連通孔３２、副弁室３０ａ、副弁ポート３５、第１継手管１５（第１ポート１４ａ）の順に流れる。この際、上述したように、雌ねじ部材２０における主弁ガイド２６の外壁面２６ａの少なくとも一部は、第２ポート１６ａの貫通方向から見て、第２ポート１６ａに重なる位置に配置されている。このため、第２ポート１６ａから主弁室１１に流れる流体は、主弁ガイド２６の外壁面２６ａに接触し易くなり、これによって主弁体３０が直接流体の圧力の影響を受け難くなっている。そして、ニードル弁４０が上昇するにしたがって、ニードル部４１と副弁ポート３５との隙間が徐々に大きくなり、副弁ポート３５を流れる流体の流量が増加し、主弁室１１から副弁室３０ａに流れる流体の流量が増加する。このため、ニードル弁４０には、軸線Ｘに交差する方向に圧力を受けることとなる。しかしながら、本実施形態では、ニードル弁４０の弁ホルダ４２がホルダガイド孔２３ａの内周面に摺動してガイドされるため、駆動軸５５およびニードル弁４０が振動等し難く、駆動軸５５およびニードル弁４０の動作が安定する。

【0032】

そして、図２に示すように、ニードル弁４０が最上端位置に位置すると、副弁ポート３５が全開し、流量制御状態の流量が最大となる。一方、この状態から冷凍サイクルにおける冷媒の流れ方向が切り換わると、冷媒は、第１継手管１５側から主弁室１１に流れる。第１継手管１５から冷媒が主弁室１１に流入することにより、第１継手管１５内と主弁室１１内との差圧によって主弁体３０が弁座部材１４から離座し、図３に示すように、主弁体３０が軸線Ｘ方向に上昇する。

【0033】

この際、本実施形態では、主弁体３０の側壁３１の外壁面が主弁ガイド孔２６ｂの内壁面に摺動してガイドされるため、主弁体３０が振動等し難く、主弁体３０の動作が安定する。そして、主弁体３０の離座により第１ポート１４ａが主弁室１１に開口し、上述の全開状態となり、第１ポート１４ａを通った冷媒は、主弁室１１、第２ポート１６ａ、第２継手管１７の順に流れる。全開状態では、上述の流量制御状態の最大流量よりも大きな流量で冷媒が流れる。また、全開状態では、電動弁１は、上述の流量制御状態と異なって流量を制御せず、冷凍サイクルの配管として機能する。そして、第１継手管１５側からの流体の流入が止まると、主弁体３０は、主弁室１１内と第１継手管１５内の圧力差と、重力と、により下降し、再び弁座部材１４に着座する。このように、電動弁１は、冷媒の流れ方向によって、配管として、または、冷媒の流量を制御する装置として機能する。

【0034】

以上、上述した実施形態によれば、弁本体１０に固定された雌ねじ部材２０（ガイド部材）におけるホルダガイド孔２３ａの内壁面（第１ガイド部）に対して弁ホルダ４２を軸線Ｘ方向に摺動させて弁ホルダ４２をガイドすることができる。そして、雌ねじ部材２０における主弁ガイド孔２６ｂの内壁面、または、主弁ガイド２６の外壁面２６ａ（第２ガイド部）に対して主弁体３０を軸線Ｘ方向に摺動させて主弁体３０をガイドすることができる。すなわち、弁本体１０に固定されて移動しない雌ねじ部材２０が、弁ホルダ４２をガイドする部分と主弁体３０をガイドする部分とをそれぞれ備えていることから、弁ホルダ４２および主弁体３０のそれぞれが互いに影響し合うことなく雌ねじ部材２０によって確実にガイドされ、これによって弁ホルダ４２および主弁体３０の動作が安定することとなる。

【0035】

このため、主弁体３０が弁座部材１４（弁座）に着座する際の安定性を向上させることができる。また、雌ねじ部材２０を樹脂製としたことで、例えば金属製等の雌ねじ部材を用いる構成と比較して主弁体３０と主弁ガイド２６の摩耗を抑制し、主弁体３０の摺動耐久性を向上させることができる。したがって、主弁体３０の耐久性および着座安定性を向上させることができる電動弁１を提供することができる。

【0036】

また、主弁体３０を、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面（主弁ガイド２６の内壁面）でガイドしながら軸線Ｘ向に移動させることができる。そして、この際、主弁ガイド２６の外壁面２６ａの少なくとも一部が第２ポート１６ａの貫通方向から見て第２ポート１６ａに重なっている。このため、例えば、第２ポート１６ａから主弁室１１内に流入した流体は、主弁ガイド２６の外壁面２６ａに接触し易くなり、これによって主弁体３０が直接流体の圧力の影響を受け難くなっている。このため、流体の圧力の影響を受けて主弁体３０の動作が不安定になることを抑制することができる。

【0037】

また、本実施形態によれば、リフト量Ｌ１の最大値よりもガイド量Ｌ２の最小値を大きく設定したため、主弁体３０のリフト量Ｌ１よりも大きな大きさで、主弁体３０を常に主弁ガイド２６によって軸線Ｘ方向にガイドすることができる。このため、主弁体３０が軸線Ｘ方向に移動する際に、常に主弁ガイド２６によるガイドが可能となるため、例えば、主弁体３０が弁座部材１４に着座した際、または主弁体３０が弁座部材１４から離座した際の主弁体３０の挙動を安定させることができる。なお、本実施形態では、主弁体３０の軸線Ｘ方向上側への移動可能な距離をリフト量Ｌ１とし、主弁体３０の側壁３１のうち、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面と対向する部分の軸線Ｘ方向の距離をガイド量Ｌ２とした。しかしながら、上述のとおり、主弁ガイド孔２６ｂの内壁面を主弁体３０の側壁３１の外壁面に摺動可能とする以外に、主弁ガイド２６の外壁面２６ａを主弁体３０の側壁３１の内壁面に摺動可能とすることができる。

【0038】

このため、主弁体３０の側壁３１の内壁面のうち、主弁ガイド２６の外壁面２６ａと対向する部分の軸線Ｘ方向の距離をガイド量Ｌ２としてもよい。そして、この場合も、リフト量Ｌ１の最大値よりもガイド量Ｌ２の最小値を大きく設定することで、主弁体３０が軸線Ｘ方向に移動する際に、常に主弁ガイド２６によってガイドされるようにすることができ、主弁体３０が弁座部材１４に着座した際、または主弁体３０が弁座部材１４から離座した際の主弁体３０の挙動を安定させることができる。

【0039】

また、雌ねじ部材２０の雌ねじ部２５ａで雄ねじ部５６をねじ送りすることで駆動軸５５を軸線Ｘ方向に移動させ、駆動軸５５に接続された弁ホルダ４２を、ホルダガイド孔２３ａの内壁面（ホルダガイド２３の内壁面）でガイドしながら、軸線Ｘ方向に移動させることができる。また、主弁体３０を、雌ねじ部材２０における主弁ガイド孔２６ｂの内壁面（主弁ガイド２６の内壁面）または主弁ガイド２６の外壁面２６ａでガイドしながら、軸線Ｘ方向に移動させることができる。このように、１個の雌ねじ部材２０で弁ホルダ４２および主弁体３０をガイドすることで、上述した主弁体３０の着座安定性を向上させることができる。また、この構成によれば、主弁体３０および弁ホルダ４２をそれぞれ別々の構造でガイドする構成と比較してガイド部材の構造を簡易にするとともに、ガイド部材の部品点数を削減することができ、電動弁１の製造コスト低減に資することができる。

【0040】

また、第１ガイドクリアランスの寸法である第１寸法Ｗ１を、第２ガイドクリアランスの第２寸法Ｗ２よりも大きくすることで、弁ホルダ４２の摺動性をより向上させ、これによってニードル弁４０の作動性を向上させることができる。また、これによれば、第２ガイドクリアランスが第１ガイドクリアランスよりも小さくなり、主弁ガイド２６と主弁体３０が接近することで、主弁体３０が主弁ガイド２６に摺動し易くなることから、上述した主弁体３０の着座安定性が向上する。これにより、副弁ポート３５が変位し難くなり、ニードル弁４０と副弁ポート３５との間で流体の流量の制御を行う際の精度を向上させることができる。

【0041】

以上、電動弁１の第１実施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。図５は、第２実施形態における電動弁１’の軸線Ｘ方向に沿った断面図である。第２実施形態の電動弁１’は、雌ねじ部材２０’と、主弁体３０’と、を備えている。雌ねじ部材２０’は、上述した雌ねじ部材２０に相当し、主弁体３０’は、上述した主弁体３０に相当する。なお、第１実施形態の電動弁１と同様の構成には符号を付してその説明を省略または簡略する。また、説明の便宜のため、各構成の符号を適宜省略する。

【0042】

雌ねじ部材２０’において、圧入部２１’の下端面には、下方に開口する環状溝２８が形成されている。環状溝２８は、その外径が主弁ガイド２６’の外径よりも大きくなるように形成され、主弁ガイド２６’の上端部を挿入可能としている。主弁ガイド２６’の外径は、主弁体３０’の内径よりもやや小さく形成され、これによって、主弁体３０’の側壁３１’が、主弁ガイド２６’の外側に位置している。主弁体３０’の側壁３１’の内壁面は、主弁ガイド２６’の外壁面２６ａ’と僅かに隙間を空けて径方向に対向し、外壁面２６ａ’に摺動可能となっている。なお、図示はしないが、本実施形態では、上述の隙間（主弁体３０’の側壁３１’の内壁面と主弁ガイド２６’の外壁面２６ａ’との間の隙間）のことを第２ガイドクリアランスといい、この第２ガイドクリアランスの径方向の寸法である、第２寸法Ｗ２は、第１実施形態と同様に、第１寸法Ｗ１よりも小さくなっている。

【0043】

主弁体３０’は、上述のとおり、内径が主弁ガイド２６’の外径よりも大きくなるように形成された側壁３１’を備えている。側壁３１’の上端は、主弁体３０’が弁座部材１４から離座して軸線Ｘ方向に上昇した際に、環状溝２８の底面に当接するようになっており、これによって主弁体３０’の上昇が規制されている。なお、図示はしないが、本実施形態では、リフト量Ｌ１は、主弁体３０’の側壁３１’の上端と環状溝２８の底面との間の軸線Ｘ方向の距離で決まる。また、ガイド量Ｌ２は、主弁体３０’の側壁３１’の内壁面のうち、主弁ガイド２６’の外壁面２６ａ’と対向する部分の軸線Ｘ方向の距離（すなわち、第２ガイド部との摺動部分の軸線Ｘ方向の長さ）で決まる。

【0044】

そして、本実施形態においても、図５に示す主弁体３０’の状態を、最も下側に位置する最下端位置に位置した状態とすると、この状態のガイド量Ｌ２は、この状態のリフト量Ｌ１よりも大きくなっている。すなわち、ガイド量Ｌ２の最小値がリフト量Ｌ１の最大値よりも大きくなっている。このように構成された第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。また、第２実施形態では、主弁体３０を主弁ガイド２６内に配置する構成と比較して、副弁室３０ａ’の容積を大きくすることができる。

【符号の説明】

【0045】

Ｘ 軸線
１ 電動弁
１０ 弁本体
１１ 弁室
１４ａ 第１ポート
２０ 雌ねじ部材（ガイド部材）
２３ ホルダガイド（第１ガイド部）
２６ 主弁ガイド（第２ガイド部）
３０ 主弁体
３５ 副弁ポート
４０ ニードル弁
４２ 弁ホルダ
５０ 駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】