特許 7519265 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】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(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 20060101AFI20240711BHJP

   F16K 1/44 20060101ALI20240711BHJP

   F25B 41/35 20210101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

F16K1/44 B

F25B41/35

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020178720

(22)【出願日】2020-10-26

(65)【公開番号】P2022069831

(43)【公開日】2022-05-12

【審査請求日】2022-09-26

(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】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】笠井 宣

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 祐一

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４３７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３７３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７５６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１６６９７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５８－１６２３６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２７９９５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５８－１０１０５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０６０４７７１８（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０９７６２３８３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－２１１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７９７５６０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３４１４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １／００ － １／５４

Ｆ１６Ｋ ３１／０４ － ３１／０５

Ｆ２５Ｂ ４１／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室および弁ポートを構成する弁本体と、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記弁体を軸線方向に沿って進退駆動する駆動部と、を備えた電動弁であって、
前記弁ポートの弁室側には、その開口周縁に位置する主弁座と、前記主弁座と同心円状で該主弁座よりも径方向外側または内側にずれて位置する副弁座と、が設けられ、
前記弁体は、前記主弁座に着座可能な主弁体と、前記副弁座に着座可能な副弁体と、前記主弁体を前記副弁体に対して弁閉方向に付勢する主弁ばねと、前記駆動部の駆動軸に対して前記副弁体を弁閉方向に付勢する副弁ばねと、前記駆動部の駆動軸と前記副弁体とを接続する円筒状の接続部材と、を有し、前記主弁ばねは、前記主弁体と前記副弁体との間に設けられ、前記副弁ばねは、前記接続部材の内部に設けられ、前記副弁体に対して前記主弁体が軸線方向に移動自在に設けられるとともに、前記駆動軸に対して前記副弁体が軸線方向に移動自在に設けられ、
前記主弁体と前記副弁体のうち、弁閉動作時に、先に閉じる方の弁体には弁座に着座するテーパ部が設けられ、後から閉じる方の弁体と弁座の少なくとも一方には、軸線方向と直交する平面に沿って平坦なシール面が設けられ、前記シール面が他方とシールすることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記副弁体および前記副弁座の少なくとも一方には、他方に当接して弾性変形可能な弾性部が設けら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】

前記弁体の弁閉動作の際に、前記主弁体が前記主弁座に着座した後に前記副弁体が前記副弁座に着座するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記弁体は、前記接続部材が前記弁本体のガイド孔によって軸線方向に案内され、前記弁ポートと前記ガイド孔とが連通された圧力バランス式であって、
前記主弁体と前記主弁座との主着座部は直径Ａの円環状に形成され、前記副弁体と前記副弁座との副着座部は直径Ｂの円環状に形成され、各着座部の直径Ａ，Ｂの間に前記接続部材の外径Ｃが設定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電動弁。

【請求項5】

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１～４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、電動弁および冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動弁として、駆動部によって進退駆動される主弁体と、主弁体に対して移動自在に支持された副弁体と、を備え、弁閉動作の際に、主弁体が弁口を閉じるよりも先に副弁体が弁口を閉じるように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１４３７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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、主弁体および副弁体による二重シール構造を有していることから、異物噛み込みによる弁漏れの抑制を図ることができるものの、主弁体よりも先に副弁体が弁閉することで、主弁体および副弁体の両方の動きに流量が依存するため、流量特性が安定しない可能性がある。

【0005】

本発明の目的は、弁漏れ性能の向上を図るとともに流量特性を安定させることができる電動弁および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】

【0006】

本発明の電動弁は、弁室および弁ポートを構成する弁本体と、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記弁体を軸線方向に沿って進退駆動する駆動部と、を備えた電動弁であって、前記弁ポートの弁室側には、その開口周縁に位置する主弁座と、前記主弁座と同心円状で該主弁座よりも径方向外側または内側にずれて位置する副弁座と、が設けられ、前記弁体は、前記主弁座に着座可能な主弁体と、前記副弁座に着座可能な副弁体と、前記主弁体を前記副弁体に対して弁閉方向に付勢する主弁ばねと、前記駆動部の駆動軸に対して前記副弁体を弁閉方向に付勢する副弁ばねと、前記駆動部の駆動軸と前記副弁体とを接続する円筒状の接続部材と、を有し、前記主弁ばねは、前記主弁体と前記副弁体との間に設けられ、前記副弁ばねは、前記接続部材の内部に設けられ、前記副弁体に対して前記主弁体が軸線方向に移動自在に設けられるとともに、前記駆動軸に対して前記副弁体が軸線方向に移動自在に設けられ、前記主弁体と前記副弁体のうち、弁閉動作時に、先に閉じる方の弁体には弁座に着座するテーパ部が設けられ、後から閉じる方の弁体と弁座の少なくとも一方には、軸線方向と直交する平面に沿って平坦なシール面が設けられ、前記シール面が他方とシールすることを特徴とする。

【0007】

このような本発明によれば、主弁体および主弁座と副弁体および副弁材とによる二重シール構造によって弁漏れ性能の向上を図ることができる。さらに、副弁体に対して主弁体が軸線方向に移動自在に設けられるとともに、主弁ばねによって主弁体が弁閉方向に付勢されていることで、主弁体が主弁座に着座した後、さらに弁体を弁閉方向に駆動して副弁体を副弁座に着座させる、すなわち、副弁体よりも先に主弁体を弁閉させることができ、主弁体の動きによって流量が決まることから流量特性を安定させることができる。また、駆動部の駆動軸に対して副弁体が軸線方向に移動自在に設けられるとともに、副弁ばねによって副弁体が弁閉方向に付勢されていることで、副弁体が副弁座に着座した後、さらに弁体を弁閉方向に駆動して副弁体を副弁座に押し付けることができ、副弁体によるシール性能を向上させることができる。さらに、主弁ばねおよび副弁ばねを備えていることで、主弁体および副弁体がそれぞれ主弁座および副弁座にロックされにくくなり、弁体の安定作動を図るとともに、弁漏れ性能や耐久性の向上を図ることができる。

【0008】

この際、前記副弁体および前記副弁座の少なくとも一方には、他方に当接して弾性変形可能な弾性部が設けられていることが好ましい。この構成によれば、副弁体および副弁座の一方に設けられた弾性部が他方に当接して弾性変形することで、副弁体によるシール性能を向上させることができる。

【0009】

また、前記弁体の弁閉動作の際に、前記主弁体が前記主弁座に着座した後に前記副弁体が前記副弁座に着座するように構成されていることが好ましい。この構成によれば、前述のように、副弁体よりも先に主弁体を弁閉させることができ、主弁体の動きによって流量が決まることから流量特性を安定させることができる。

【0010】

さらに、前記弁体は、前記接続部材が前記弁本体のガイド孔によって軸線方向に案内され、前記弁ポートと前記ガイド孔とが連通された圧力バランス式であって、前記主弁体と前記主弁座との主着座部は直径Ａの円環状に形成され、前記副弁体と前記副弁座との副着座部は直径Ｂの円環状に形成され、各着座部の直径Ａ，Ｂの間に前記接続部材の外径Ｃが設定されていることが好ましい。この構成によれば、弁ポートとガイド孔とが連通された圧力バランス式の弁装置において、接続部材の外径Ｃが主弁体および副弁体の各着座部の直径Ａ，Ｂの間に設定されていることで、ガイド孔位置にて作用する接続部材の背圧による軸線方向の荷重と、弁ポート側から主弁体や副弁体に作用する圧力による軸線方向の荷重と、の荷重差を小さくすることができる。従って、弁体を開閉するための駆動部の負荷を軽減することができ、駆動部が大型化するのを抑制することができる。

【0011】

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。

【発明の効果】

【0012】

本発明の電動弁および冷凍サイクルシステムによれば、主弁体および副弁体による二重シール構造によって弁漏れ性能の向上を図ることができるとともに、副弁体よりも先に主弁体を弁閉させることで流量特性を安定させることができる。

【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を示す縦断面図である。

【図2】前記電動弁の全開状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図3】前記電動弁の主弁着座点の状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図4】前記電動弁の副弁着座点の状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図5】前記電動弁の全閉状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る電動弁を示す縦断面図である。

【図7】前記電動弁の全開状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図8】前記電動弁の主弁着座点の状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図9】前記電動弁の副弁着座点の状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図10】前記電動弁の全閉状態を拡大して示す拡大断面図である。

【図11】本発明の第１の冷凍サイクルシステムを示す図である。

【図12】本発明の第２の冷凍サイクルシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の第１実施形態に係る電動弁を図１～図５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１０は、弁本体１と、弁体２と、駆動部３と、ねじ送り機構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の図面における上下に対応する。

【0015】

弁本体１は、それぞれ筒状の第１本体部材１Ａ、第２本体部材１Ｂおよび第３本体部材１Ｃを有し、第１本体部材１Ａの上側に第２本体部材１Ｂが溶接固定され、第２本体部材１Ｂの上側に第３本体部材１Ｃがろう付け固定されている。第１本体部材１Ａおよび第２本体部材１Ｂは、それぞれ切削加工されたＳＵＳ製等の部材であって、それらの内部に円筒状の弁室１Ｄが形成されている。第１本体部材１Ａは、その側面に第１ポート１Ｅが形成され、底面に第２ポート（弁ポート）１Ｆが形成されている。第１本体部材１Ａの第１ポート１Ｅには、弁室１Ｄに連通して冷媒が流入又は流出される第１継手管１１が取り付けられ、第２ポート１Ｆには、弁室１Ｄに連通して冷媒が流出又は流入される第２継手管１２が取り付けられている。第３本体部材１Ｃは、ＳＵＳ製の金属板材からプレス加工等により筒状に形成された部材であって、第３本体部材１Ｃの上側には、駆動部３を覆うケース１３が固定されている。

【0016】

図２～５に示すように、第１本体部材１Ａにおける第２ポート１Ｆの上側（弁室１Ｄ側）には、主弁座１４と、主弁座１４よりも上側かつ主弁座１４と同心円状で径方向外側に位置する副弁座１５と、が形成されている。第２本体部材１Ｂには、弁体２を軸線Ｌ方向に案内するガイド孔１６が形成されている。

【0017】

弁体２は、主弁座１４に対して接離して着座及び離座する主弁体２Ａと、主弁体２Ａと同心円状で主弁体２Ａよりも径方向外側に位置して副弁座１５に対して接離して着座及び離座する副弁体２Ｂと、副弁体２Ｂに対して主弁体２Ａを弁閉方向に付勢する主弁ばね２Ｃと、駆動部３の駆動軸３２（後述）に対して副弁体２Ｂを弁閉方向に付勢する副弁ばね２Ｄと、副弁体２Ｂと駆動軸３２とを接続する円筒状の接続部材２Ｅと、を備えている。主弁体２Ａは、底面部２１を有した円筒状に形成され、底面部２１の外周部には主弁座１４に当接するテーパ面が形成され、主弁体２Ａの上端部には径方向外側に延びる鍔部２２が形成されている。副弁体２Ｂは、主弁体２Ａを保持する円環状の第１部材２３と、第１部材２３の上側に溶接固定される円板状の第２部材２４と、第１部材２３の下側に設けられて副弁座１５に当接して弾性変形する弾性部としてのＯリング２５と、Ｏリング２５を第１部材２３に保持するリング２６と、を有している。

【0018】

主弁体２Ａは、その円筒外周面が副弁体２Ｂの第１部材２３内周面に案内されることで軸線Ｌ方向に移動自在に設けられるとともに、鍔部２２が第１部材２３に係止されることで副弁体２Ｂから抜け出さないように保持されている。主弁ばね２Ｃは、主弁体２Ａの底面部２１上面と副弁体２Ｂの第２部材２４下面との間に圧縮状態で設けられ、主弁体２Ａを弁閉方向に付勢している。副弁体２Ｂは、第２部材２４が接続部材２Ｅの下側に溶接固定され、接続部材２Ｅが駆動軸３２の先端部に対して軸線Ｌ方向に移動自在に設けられている。副弁ばね２Ｄは、接続部材２Ｅの内部にて、駆動軸３２先端の拡径部３４Ａと接続部材２Ｅの底部との間に圧縮状態で設けられ、副弁体２Ｂを駆動軸３２に対して弁閉方向に付勢している。接続部材２Ｅの上端部内側には、駆動軸３２の拡径部３４Ａを係止する係止部２７が固定され、これによって弁体２が駆動軸３２に接続されている。

【0019】

図１に示すように、駆動部３は、電動モータとしてのステッピングモータ３Ａと、ステッピングモータ３Ａの回転を規制するストッパ機構３Ｂと、を備える。ステッピングモータ３Ａは、外周部が多極に着磁されたマグネットロータ３１と、ケース１３の外周に配設されたステータコイル（不図示）と、マグネットロータ３１の中央に固定された駆動軸３２と、を備えている。駆動軸３２は、固定部材３２Ａを介してマグネットロータ３１に固定されるとともに軸線Ｌに沿って延びるねじ軸３３と、弁体２に接続される先端部材３４と、ねじ軸３３と先端部材３４とを回転自在に接続する転がり軸受３５と、を備えている。ねじ軸３３には雄ねじ部３３Ａが一体に形成され、この雄ねじ部３３Ａがねじ送り機構４の一方を構成している。先端部材３４の先端部には、拡径部３４Ａが形成されている。転がり軸受３５は、ねじ軸３３の先端部に固定されるベアリングホルダ３５Ａと、ベアリングホルダ３５Ａと先端部材３４の基端部との間に設けられるラジアルベアリング３５Ｂと、を備え、ねじ軸３３の回転が先端部材３４および弁体２に伝達されないようになっている。

【0020】

ストッパ機構３Ｂは、ケース１３の天井部から垂下された円柱状のガイド３６と、ガイド３６の外周に固定されたガイド線体３７と、ガイド線体３７にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ３８と、を備えている。可動スライダ３８には、径方向外側に突出した爪部３８Ａ，３８Ｂが設けられ、回転するマグネットロータ３１の延長軸３１Ａが爪部３８Ｂを押すことで、可動スライダ３８がガイド線体３７に倣って回転かつ上下するようになっている。ガイド線体３７には、マグネットロータ３１の最上端位置を規定する上端ストッパ３７Ａと、マグネットロータ３１の最下端位置を規定する下端ストッパ３７Ｂと、が形成されている。これらの上端ストッパ３７Ａおよび下端ストッパ３７Ｂに可動スライダ３８の爪部３８Ａ，３８Ｂが当接することで、可動スライダ３８の回転が停止され、これによりマグネットロータ３１の回転が規制され、弁体２の上昇または下降も停止される。

【0021】

ねじ送り機構４は、ステッピングモータ３Ａの回転により弁体２を進退させるものであって、第２本体部材１Ｂの上端部に固定される支持部材４Ａと、支持部材４Ａの内部に設けられる雌ねじ部材４Ｂと、を備えている。支持部材４Ａは、全体略円筒状に形成された金属製の部材であって、その下端部が第２本体部材１Ｂにカシメ固定されている。支持部材４Ａの中間部には、周方向の複数個所に導通孔４１が設けられている。雌ねじ部材４Ｂは、全体円筒状の樹脂製部材等であって、その内周面にねじ送り機構４の他方を構成する雌ねじ部４２が形成されている。ねじ送り機構４は、駆動軸３２のねじ軸３３の雄ねじ部３３Ａと雌ねじ部材４Ｂの雌ねじ部４２とが螺合することで構成され、ステッピングモータ３Ａによりマグネットロータ３１及びねじ軸３３が回転駆動されると、雄ねじ部３３Ａが雌ねじ部４２に案内されて駆動軸３２が軸線Ｌ方向に進退移動し、これに伴って弁体２も軸線Ｌに沿って上昇または下降する。

【0022】

本実施形態の電動弁１０の動作を図２～５を参照して説明する。先ず、図２に示すように、主弁体２Ａが主弁座１４から離隔し、副弁体２Ｂが副弁座１５から離隔した全開状態において、主弁体２Ａは、主弁ばね２Ｃによって弁閉方向に付勢され、鍔部２２が第１部材２３に係止されている。また、副弁体２Ｂは、副弁ばね２Ｄによって弁閉方向に付勢され、接続部材２Ｅの係止部２７が駆動軸３２の拡径部３４Ａに係止されている。次に、ステッピングモータ３Ａの駆動により弁体２を弁閉方向に下降させていくと、図３に示すように、弁体２のうち主弁体２Ａの底面部２１のテーパ面が主弁座１４に当接する。このとき、副弁体２ＢのＯリング２５と副弁座１５とは当接せず、隙間が形成されている。

【0023】

次に、弁体２を弁閉方向にさらに下降させていくと、図４に示すように、副弁体２ＢのＯリング２５が副弁座１５に当接する。このとき、副弁体２Ｂの下降に伴い、主弁体２Ａの鍔部２２が第１部材２３から離れるとともに、主弁ばね２Ｃが圧縮され、その押圧力が主弁体２Ａに作用し、主弁体２Ａのテーパ面が主弁座１４に押し付けられる。さらに、弁体２を下降させると、図５に示すように、副弁体２ＢのＯリング２５が副弁座１５との間で弾性変形するとともに、副弁ばね２Ｄの押圧力が副弁体２Ｂに作用し、Ｏリング２５が副弁座１５に押し付けられる。このとき、副弁体２Ｂの下降により主弁ばね２Ｃの押圧力がさらに高まり、主弁体２Ａのテーパ面が主弁座１４に強く押し付けられる。

【0024】

このような全閉状態において、主弁体２Ａが主弁座１４に着座した主着座部と、副弁体２Ｂが副弁座１５に着座した副着座部と、によって第１継手管１１、第１ポート１Ｅおよび弁室１Ｄと、第２ポート１Ｆおよび第２継手管１２とが区画される。全閉状態からステッピングモータ３Ａの駆動により弁体２を弁開方向に上昇させれば、上述した弁閉動作とは逆に副弁体２Ｂから弁開し始め、次に主弁体２Ａが弁開して全開状態となる。

【0025】

以上の本実施形態によれば、電動弁１０は、主弁体２Ａおよび主弁座１４と副弁体２Ｂおよび副弁材１５とによる二重シール構造によって弁漏れ性能の向上を図ることができる。さらに、副弁体２Ｂに対して主弁体２Ａが軸線Ｌ方向に移動自在に設けられるとともに、主弁ばね２Ｃによって主弁体２Ａが弁閉方向に付勢されていることで、主弁体２Ａが主弁座１４に着座した後、さらに弁体２を弁閉方向に駆動して副弁体２Ｂを副弁座１５に着座させる、すなわち、副弁体２Ｂよりも先に主弁体２Ａを弁閉させることができ、主弁体２Ａの動きによって流量が決まることから流量特性を安定させることができる。

【0026】

また、駆動部３の駆動軸３２に対して副弁体２Ｂが軸線Ｌ方向に移動自在に設けられるとともに、副弁ばね２Ｄによって副弁体２Ｂが弁閉方向に付勢されていることで、副弁体２Ｂが副弁座１５に着座した後、さらに弁体２を弁閉方向に駆動して副弁体２Ｂを副弁座１５に押し付けることができ、副弁体２Ｂによるシール性能を向上させることができる。さらに、電動弁１０は、主弁ばね２Ｃおよび副弁ばね２Ｄを備えていることで、主弁体２Ａおよび副弁体２Ｂがそれぞれ主弁座１４および副弁座１５にロックされにくくなり、弁体２の安定作動を図るとともに、弁漏れ性能や耐久性の向上を図ることができる。

【0027】

また、副弁体２Ｂに設けられたＯリング２５が副弁座１５に当接して弾性変形することで、Ｏリング２５を副弁座１５に押し付けることができ、副弁体２Ｂによるシール性能を機械加工の金属部品だけの副弁体よりも向上させることができる。

【0028】

また、駆動軸３２のねじ軸３３と先端部材３４とが転がり軸受３５によって回転自在に接続されることで、ねじ軸３３の回転抵抗を低減して駆動力伝達効率を高めることができる。

【0029】

次に、本発明の第２実施形態に係る電動弁を図６～図１０に基づいて説明する。図６に示すように、本実施形態の電動弁１０Ａは、第１実施形態の電動弁１０と同様に、弁本体１と、弁体２と、駆動部３と、ねじ送り機構４と、を備えている。電動弁１０Ａは、第１実施形態の電動弁１０と比較して、弁本体１の第２本体部材１Ｂおよび弁体２の構成が相違している。以下相違点について詳しく説明し、第１実施形態と同一又は同様の構成については、同じ符号を付すことで説明を省略又は簡略する。

【0030】

電動弁１０Ａにおいて、弁体２の主弁体２Ａの底面部２１には、連通孔２１Ａが形成され、接続部材２Ｅの上端部側の周面には、複数の連通孔２Ｆが形成されている。これらの連通孔２１Ａ，２Ｆが設けられていることで、主弁体２Ａ、副弁体２Ｂおよび接続部材２Ｅの内部を介して、第２ポート１Ｆおよび第２継手管１２と、ガイド孔１６の上部空間（弁体２の背面空間）と、が連通されている。さらに、弁体２の背面空間は、支持部材４Ａの導通孔４１を通してケース１３の内部とも連通されている。また、主弁体２Ａの外周面と副弁体２Ｂの第１部材２３内周面との間には冷媒の漏れを防止するパッキン２８が設けられ、接続部材２Ｅとガイド孔１６の内周面との間には冷媒の漏れを防止するパッキン２９が設けられている。従って、主弁体２Ａが主弁座１４に着座し、第２ポート１Ｆと弁室１Ｄとが区画された際には、第１継手管１１側の冷媒は、第１ポート１Ｅから弁室１Ｄまでは流入するものの、ガイド孔１６や弁体２の背面空間には流入しないようになっている。

【0031】

以上のように、本実施形態の電動弁１０Ａは、弁体２の前面側（背面側と反対側）である第２ポート１Ｆ側の空間と、弁体２の背面空間と、が連通されることで、弁体２に軸線Ｌ方向に作用する圧力の均圧化が図られた圧力バランス式のものである。従って、電動弁１０Ａでは、弁体２の弁開動作または弁閉動作における駆動部３の負荷が軽減される。さらに、電動弁１０Ａでは、図７に示すように、主弁体２Ａと主弁座１４との主着座部（第２ポート１Ｆの内径）は直径Ａの円環状に形成され、副弁体２Ｂと副弁座１５との副着座部（Ｏリング２５の直径）は直径Ｂの円環状に形成され、各着座部の直径Ａ，Ｂの間に接続部材２Ｅの外径Ｃが設定されている。なお、接続部材２Ｅの外径Ｃとしては、Ｃ＝（Ａ＋Ｂ）／２であることが好ましい。

【0032】

このような本実施形態の電動弁１０Ａは、第１実施形態の電動弁１０と同様に動作し、同様の作用効果を奏することができる。さらに、電動弁１０Ａによれば、圧力バランス式の弁装置において、接続部材２Ｅの外径Ｃが主弁体２Ａおよび副弁体２Ｂの各着座部の直径Ａ，Ｂの間に設定されていることで、接続部材２Ｅに背面側の受圧面積と、第２ポート１Ｆ側の主弁体２Ａの受圧面積および副弁体２Ｂの受圧面積と、を近づけ、弁体２に軸線Ｌ方向（上下方向）に作用する荷重差を小さくすることができる。従って、弁体２を開閉するための駆動部３の負荷を軽減することができ、駆動部３が大型化するのを抑制することができる。さらに、電動弁１０Ａは、圧力バランス式のため、第１ポート１Ｅ側と、第２ポート１Ｆ側との差圧が大きくても使用できる。例えば、ＣＯ_２などの超高圧冷媒の冷凍サイクルでも使用することができる。また、正流し（第１ポート１Ｅから第２ポート１Ｆへの流れ）と、逆流し（第２ポート１Ｆから第１ポート１Ｅへの流れ）の双方向でも使用することができるため、後述の図１２の冷暖切換のヒートポンプサイクルでも使用することができる。すなわち、第１実施形態の電動弁１０は、非圧力バランス式のため、第１ポート１Ｅから第２ポート１Ｆへの正流し専用であったが、第２実施形態の電動弁１０Ａは、圧力バランス式のため、正流しと逆流しの双方向流通可能である。

【0033】

次に、本発明の冷凍サイクルシステムを図１１、１２に基づいて説明する。図１１は、実施形態の第１の冷凍サイクルシステムを示す図である。図１２は、実施形態の第２の冷凍サイクルシステムを示す図である。図において、符号１００は前記実施形態の電動弁１０，１０Ａを用いた膨張弁であり、２００は室外ユニットに搭載された室外熱交換器、３００は室内ユニットに搭載された室内熱交換器、４００は圧縮機、５００は四方弁を構成する流路切換弁である。膨張弁１００、室外熱交換器２００、室内熱交換器３００、圧縮機４００、および流路切換弁５００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。

【0034】

図１１に示す第１の冷凍サイクルシステムは、冷房運転専用のものであり、その冷凍サイクルの流路は、図に実線の矢印で示したように、圧縮機４００で圧縮された冷媒は室外熱交換器２００に流入され、この室外熱交換器２００は凝縮器として機能し、室外熱交換器２００から流出された冷媒は膨張弁１００（第１実施形態の電動弁１０、または第２実施形態の電動弁１０Ａの第１継手管１１から第２継手管１２への流れ）を介して室内熱交換器３００に流入され、この室内熱交換器３００は蒸発器として機能する。膨張弁１００は、室外熱交換器２００から流入する冷媒を減圧膨張し、さらにその冷媒の流量を制御する。

【0035】

図１２に示す第２の冷凍サイクルシステムにおいて、冷凍サイクルの流路は、流路切換弁５００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、図に実線の矢印で示したように、圧縮機４００で圧縮された冷媒は流路切換弁５００から室外熱交換器２００に流入され、この室外熱交換器２００は凝縮器として機能し、室外熱交換器２００から流出された冷媒は膨張弁１００（第２実施形態の電動弁１０Ａの第１継手管１１から第２継手管１２への流れ）を介して室内熱交換器３００に流入され、この室内熱交換器３００は蒸発器として機能する。

【0036】

一方、暖房運転時には、図に破線の矢印で示したように、圧縮機４００で圧縮された冷媒は流路切換弁５００から室内熱交換器３００、膨張弁１００（第２実施形態の電動弁１０Ａの第２継手管１２から第１継手管１１への流れ）、室外熱交換器２００、流路切換弁５００、そして、圧縮機４００の順に循環され、室内熱交換器３００が凝縮器として機能し、室外熱交換器２００が蒸発器として機能する。膨張弁１００は、冷房運転時に室外熱交換器２００から流入する冷媒、または暖房運転時に室内熱交換器３００から流入する冷媒を、それぞれ減圧膨張し、さらにその冷媒の流量を制御する。

【0037】

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１０，１０Ａ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。

【0038】

また、前記実施形態の電動弁１０，１０Ａでは、主弁体２Ａと同心円状で主弁体２Ａよりも径方向外側に副弁体２Ｂが設けられ、主弁座１４と同心円状で主弁座１４よりも径方向外側に副弁座１５が設けられていたが、これに限らず、主弁体２Ａと同心円状で主弁体２Ａよりも径方向内側に副弁体２Ｂが設けられ、主弁座１４と同心円状で主弁座１４よりも径方向内側に副弁座１５が設けられてもよい。

【0039】

また、前記実施形態の電動弁１０，１０Ａでは、副弁体２Ｂに弾性部としてのＯリング２５が設けられていたが、弾性部は、副弁座１５に設けられていてもよいし、副弁体２Ｂおよび副弁座１５の両方に設けられていてもよい。また、弾性部としては、副弁体や副弁座に設けられる別体のＯリング２５などに限らず、副弁体や副弁座の一部に一体に形成されたものであってもよい。また、弾性部としてのＯリングは、Ｏリング形状の様な断面が丸形状に限らず、四角形状や三角形状のリング状シール部材等でもよい。

【0040】

また、前記第２実施形態の電動弁１０Ａでは、主弁体２Ａの底面部２１に形成された連通孔２１Ａから弁体２の内部を通る連通経路によって、第２ポート１Ｆ側の空間と弁体２の背面空間とが連通されていたが、これに限らず、弁体２の内部を経由しない連通経路によって連通されてもよい。さらに、電動弁１０Ａでは、弁体２の主弁体２Ａの外周面と副弁体２Ｂの第１部材２３内周面との間にパッキン２８が設けられ、接続部材２Ｅとガイド孔１６の内周面との間にパッキン２９が設けられていたが、これらのパッキン２８，２９は、省略することができる。すなわち、主弁体２Ａの外周面と副弁体２Ｂの内周面との隙間や、接続部材２Ｅとガイド孔１６の内周面との隙間が微少であって、冷媒の漏れが少ないという条件が成り立てば、パッキン２８，２９を省略してもよい。

【0041】

また、前記実施形態の電動弁１０，１０Ａは、駆動部３のステッピングモータ３Ａによって駆動軸３２のねじ軸３３を回転させ直動式の駆動機構を有していたが、これに限らず、モータと駆動軸との間に遊星ギア等の減速機構を有したものであってもよい。

【0042】

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】

【0043】

１ 弁本体
１Ｄ 弁室
１Ｅ 第１ポート
１Ｆ 第２ポート（弁ポート）
１Ｆ 弁座部
２ 弁体
２Ａ 主弁体
２Ｂ 副弁体
２Ｃ 主弁ばね
２Ｄ 副弁ばね
２Ｅ 接続部材
３ 駆動部
１４ 主弁座
１５ 副弁座
１６ ガイド孔
２５ Ｏリング（弾性部）
３２ 駆動軸
１００ 膨張弁（電動弁）
２００ 室外熱交換器（凝縮器又は蒸発器）
３００ 室内熱交換器（蒸発器又は凝縮器）
４００ 流路切換弁
５００ 圧縮機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】