(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】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(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 20060101AFI20241111BHJP
F25B 41/35 20210101ALI20241111BHJP
【ＦＩ】
F16K31/04 Z
F25B41/35
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021209427
(22)【出願日】2021-12-23
(65)【公開番号】P2023094136
(43)【公開日】2023-07-05
【審査請求日】2023-08-03
(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】小林 一也
(72)【発明者】
【氏名】尾崎 友哉
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－１２４１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０６７３４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１２５０３１８９（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２７２６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２３９３７８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ ３１／０４
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有する弁本体と、前記弁ポートの開度を変更する弁部材と、前記弁部材を前記弁ポートの軸線方向に進退駆動する駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸と共にねじ送り機構を構成する支持部材と、前記弁部材と前記駆動軸とに亘る弁ホルダと、前記弁ホルダを前記軸線方向に案内するホルダガイドと、を備え、前記駆動部の回転運動を、前記ねじ送り機構によって前記駆動軸の軸線方向の直線運動に変換し、前記駆動軸に連結された前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御する電動弁であって、前記支持部材は、前記弁本体に固定され、
前記弁部材および前記駆動軸は同心上に配置され、
前記弁部材は、前記弁ホルダの前記弁ポート側の端部に設けられる嵌装孔から吊り下げられた状態で前記弁ホルダに摺動可能に挿通されるとともに、前記弁本体に固定される筒状の弁ガイド部によって前記軸線方向に案内され、
前記弁部材と前記弁ガイド部との間のクリアランスをＡ、前記弁ホルダと前記ホルダガイドとの間のクリアランスをＢ、前記弁部材と前記弁ホルダの前記嵌装孔との間のクリアランスをＣとするとき、これらクリアランスＡ～Ｃの関係が、Ａ＜Ｂ、Ａ＜Ｃに設定され、
前記クリアランスＢと、前記クリアランスＣと、の関係が、Ｂ＜Ｃに設定されていることを特徴とする電動弁。
【請求項2】
前記弁部材は、前記弁ガイド部によって案内される軸部を有し、前記弁部材の前記弁ガイド部による前記軸線方向の案内量が、前記弁部材における前記軸部の直径よりも長く設定されている、請求項１に記載の電動弁。
【請求項3】
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または２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、冷凍サイクルシステムなどに使用する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】
電動弁として、弁室および弁ポートを有する弁本体と、弁ポートの開度を変更する弁体と、弁体を軸線方向に進退駆動する駆動部と、駆動部の駆動軸とともにねじ送り機構を構成する支持部材と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる特許文献１の電動弁では、駆動部の駆動軸の回転運動をねじ送り機構によって駆動軸の軸線方向の直線運動に変換し、この駆動軸に連結された弁体の弁部材により、弁ポートの開度を制御する。
【0003】
ここで、かかる電動弁について、従来の電動弁における全閉状態を示す組み立て断面図である図４を用いて具体的に説明する。すなわち、例えば、図４に示すように、弁本体１は、筒状の弁ハウジング部材１Ａと、弁ハウジング部材１Ａの内部に固定される弁ガイド部材１Ｂと、弁ハウジング１Ａの上部に固定される円筒状のケース４と、ケース４の上端開口部に固定される支持部材５と、を有している。なお、ここでの説明における「上下」の概念は図４における上下に対応する。
【0004】
弁ハウジング部材１Ａは、その内部に略円筒状の弁室１Ｃが形成され、側面側から弁室１Ｃに連通する第１の継手管１１が取り付けられている。また、弁ハウジング部材１Ａには、弁座部１３の中央部に円柱状の弁口である弁ポート１４が形成されている。また、弁ハウジング部材１Ａの上端部には、弁ガイド部材１Ｂを囲うようにリム１ｂが形成されている。さらに、弁ハウジング部材１Ａの底面側には、内部に弁ポート１４の一部を有する円筒状の円筒部１５が形成されている。そして、弁室１Ｃに連通する第２の継手管１２が、円筒部１５の外周側に配置され、弁ハウジング部材１Ａの底部にろう付けにより取り付けられている。第１の継手管１１から流体としての冷媒が流入した場合には、弁室１Ｃを介して第２の継手管１２から冷媒が流出される。また、第２の継手管１２から冷媒が流入した場合には、弁ポート１４を介して弁室１Ｃを通過した冷媒が第１の継手管１１から流出される。なお、円筒部１５は、その円筒状の内周面が弁ハウジング部材１Ａの弁ポート１４と連続して形成され、弁ハウジング部材１Ａと一体に成形されている。
【0005】
弁ガイド部としての弁ガイド部材１Ｂは、弁ハウジング部材１Ａの上部から圧入され、弁室１Ｃ内に挿通した状態で取り付けられており、この弁ガイド部材１Ｂには、軸線Ｌを中心として弁ガイド孔１６が形成されている。ケース４は、弁ハウジング部材１Ａのリム１ｂの外周に嵌合するように組み付けられ、リム１ｂをかしめるとともに、底部外周をろう付けすることにより弁ハウジング部材１Ａに固着されている。
【0006】
支持部材５は、ケース４の上端開口部に固定金具４１を介して溶接固定されている。この支持部材５の上側の中心には、弁ポート１４などの軸線Ｌと同軸に形成された雌ねじ部５ａが設けられており、下側に雌ねじ部５ａの外周よりも径の大きな円筒状のガイド孔５ｃが形成されている。
【0007】
弁部材としての弁体２は、下側先端にニードル部２１が設けられた軸部としてのロッド軸２２と、ロッド軸２２の上端部を保持する弁体ホルダ６と、を有している。ロッド軸２２の上端部には、フランジ部２３が形成されている。なお、ロッド軸２２に設けられたニードル部２１は、弁体２が最下方に移動した全閉状態時に弁ポート１４内に位置し、その先端側に向かうに従い縮径するように多段に面取りされたイコールパーセント特性を有する形状である。この場合、ニードル部２１は、弁体２が最下方に移動した全閉状態時に弁座部１３に着座する着座面部２１ａに連なっている。なお、弁体２は、最下方に移動した全閉状態時（すなわち、弁座部１３に最も近接した状態時）であっても、ニードル部２１を弁座部１３に接触させないことで微小な開度が得られるように設定してもよい。
【0008】
弁体ホルダ６は、筒状の円筒部６１の下端にロッド軸２２のフランジ部２３が固着されるとともに、円筒部６１内にバネ受け６３と圧縮コイルバネ６４とワッシャ６５とを備えている。つまり、弁体ホルダ６は、弁ポート１４側の一端に、弁体２が圧入および溶接により固定された状態で設けられ、弁体２とバネ受け６３とを離間する方向に付勢する圧縮コイルバネ６４を収容している。また、弁体ホルダ６の他端には、駆動軸としての後述するロータ軸３２が連結されている。弁体２またはロータ軸３２のうち、少なくとも一方が、弁体ホルダ６に対して抜け止めされた状態で、当該弁体ホルダ６の内部に進退移動可能に連結されている。さらに、弁体ホルダ６は、支持部材５のガイド孔５ｃに挿通され、軸線Ｌ方向に摺動可能に支持されている。つまり、支持部材５のガイド孔５ｃの下側は、弁体ホルダ６を案内するホルダガイド部５ｄとして機能する。
【0009】
駆動部としてのステッピングモータ３は、キャン７と、キャン７内に設けられたマグネットロータ３１と、ロータ軸３２と、不図示のステータコイルと、ステッピングモータ３の回転ストッパ機構８と、を有している。
【0010】
キャン７は、ケース４の上端に溶接などによって気密に固定され、支持部材５およびマグネットロータ３１を収納している。マグネットロータ３１は、その外周部が多極に着磁されており、その中心にロータ軸３２が固定されている。ロータ軸３２は、その下端部が、弁体ホルダ６の円筒部６１の上端部を貫通し、バネ受け６３の上面に当接するとともに、抜け止め用のフランジ部３２ｃが、ワッシャ６５を介して円筒部６１内に保持されている。また、ロータ軸３２は、その中間部の上側表面に雄ねじ部３２ａが形成されている。この雄ねじ部３２ａは、支持部材５の雌ねじ部５ａに螺合され、これらの雄ねじ部３２ａおよび雌ねじ部５ａによって、駆動部のねじ送り機構１７が構成されている。ねじ送り機構１７は、ステッピングモータ３の回転運動をロータ軸３２の直線運動に変換し、これにより弁体２が軸線Ｌ方向に進退駆動されるようになっている。ステータコイルは、キャン７の外周に配設されており、このステータコイルにパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ３１が回転されてロータ軸３２が回転するようになっている。
【0011】
ステッピングモータ３の回転ストッパ機構８は、キャン７の天井部にガイド支持体８Ａが固定され、ガイド支持体８Ａには、キャン７の天井部の中心から軸心に沿って垂下された円筒状のガイド８６と、ガイド８６の外周に固定された螺旋ガイド８７と、螺旋ガイド８７にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ８８と、を備えている。可動スライダ８８には、径方向外側に突出した爪部８８ａが設けられ、マグネットロータ３１には、上方に延びて爪部８８ａと当接する延長部３１ａが設けられ、マグネットロータ３１が回転すると、延長部３１ａが爪部８８ａを押すことで、可動スライダ８８が螺旋ガイド８７に倣って回転かつ上下するようになっている。また、円筒状のガイド８６内部にはロータ軸３２の上部をガイドする筒部材８Ｂが嵌合されている。
【0012】
螺旋ガイド８７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８７ａ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８７ｂと、が形成されている。マグネットロータ３１の正回転に伴って下降した可動スライダ８８が下端ストッパ８７ｂに当接すると、この当接した位置で可動スライダ８８が回転不能となり、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の下降も停止される。一方、マグネットロータ３１の逆回転に伴って上昇した可動スライダ８８が上端ストッパ８７ａに当接すると、この当接した位置で可動スライダ８８が回転不能となり、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の上昇も停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】特開２０２１－１２４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
ところで、冷凍空調用の電動弁は、弁内部を流れる流体の量を制御する他に、流れをせき止める役割が求められる場合がある。しかしながら、弁体を上下動させる際、弁内部を通過する流体によって生じる弁室内の差圧や動圧等の影響により、弁体が傾いて着座するなどの現象が発生するため、弁体を弁座部に正確に着座させることが重要となる。そのための改善方法として、例えば、弁ガイド部材の弁ガイド孔を延長させるなどして弁体を弁座部直前まで案内するなどの対策が挙げられるが、ホルダガイド、弁体ガイド、弁座部の同軸度が低いと弁体を拘束してしまう（ロックが生じる）可能性がある。したがって、組立精度を高める必要があった。
【0015】
特に、弁体が弁体ホルダと一体的に設けられている場合、弁体と弁体ホルダとの径方向の相対移動ができないため、ホルダガイド、弁体ガイド、および弁座部の同軸度の影響が特に顕著となる。よって、弁体ガイド部と弁体とのクリアランスを大きくせざるを得ず、結果として弁漏れが生じ易いという問題があった。
【0016】
そこで、本発明の目的は、弁部材の作動性を確保しつつ、弁漏れを抑制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にある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明の電動弁は、弁室および弁ポートを有する弁本体と、前記弁ポートの開度を変更する弁部材と、前記弁部材を前記弁ポートの軸線方向に進退駆動する駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸と共にねじ送り機構を構成する支持部材と、前記弁部材と前記駆動軸とに亘る弁ホルダと、前記弁ホルダを前記軸線方向に案内するホルダガイドと、を備え、前記駆動部の回転運動を、前記ねじ送り機構によって前記駆動軸の軸線方向の直線運動に変換し、前記駆動軸に連結された前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御する電動弁であって、前記支持部材は、前記弁本体に固定され、前記弁部材および前記駆動軸は同心上に配置され、前記弁部材は、前記弁ホルダの前記弁ポート側の端部に設けられる嵌装孔から吊り下げられた状態で前記弁ホルダに摺動可能に挿通されるとともに、前記弁本体に固定される筒状の弁ガイド部によって前記軸線方向に案内され、前記弁部材と前記弁ガイド部との間のクリアランスをＡ、前記弁ホルダと前記ホルダガイドとの間のクリアランスをＢ、前記弁部材と前記弁ホルダの前記嵌装孔との間のクリアランスをＣとするとき、これらクリアランスＡ～Ｃの関係が、Ａ＜Ｂ、Ａ＜Ｃに設定され、前記クリアランスＢと、前記クリアランスＣと、の関係が、Ｂ＜Ｃに設定されていることを特徴とする。
【0018】
このような本発明によれば、駆動部（駆動軸の雄ねじ部および支持部材の雌ねじ部や、駆動軸と弁ホルダとの接合部）の寸法のばらつきや、駆動時のガタの影響を抑制して弁部材を駆動できる。すなわち、駆動部（駆動軸の雄ねじ部および支持部材の雌ねじ部や、駆動軸と弁ホルダとの接合部）が偏った状態においても弁部材の動きの量は弁部材と弁ガイド部とのクリアランスで規制されるため、弁座部との同心を確保できる。かくして、弁部材の作動性を確保しつつ、弁漏れを抑制できる。
【0019】
この際、前記クリアランスＢと、前記クリアランスＣと、の関係が、Ｂ＜Ｃに設定されていることにより、弁部材が嵌装孔に接触する前に弁ホルダの径方向の移動量が規制されるので、弁部材が弁ホルダの径方向の位置ずれによる影響を受けない。つまり、嵌装孔と弁部材とは、互いに接触せず摺動抵抗とならない。
【0020】
また、前記弁部材は、前記弁ガイド部によって案内される軸部を有し、前記弁部材の前記弁ガイド部による前記軸線方向の案内量が、前記弁部材における前記軸部の直径よりも長く設定されていることが好ましい。これにより、弁部材が十分な長さでガイドされるので、弁漏れを低減できる。
【0021】
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。
【0022】
このような本発明によれば、前述したように、本発明の電動弁は、駆動時のガタの影響を抑制して弁部材を駆動することで、弁部材の作動性を確保しつつ、弁漏れを抑制できるので、運転時に、省エネであり、且つ、不具合が生じ難い冷凍サイクルシステムとすることができるとすることができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明の電動弁および冷凍サイクルシステムによれば、弁部材の作動性を確保しつつ、弁漏れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明の実施形態に係る電動弁について、図１および図２を参照しながら詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の電動弁１０は、弁本体１と、弁部材としての弁体２と、駆動部としてのステッピングモータ３と、弁ポート１４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における上下に対応する。
【0026】
弁本体１は、筒状の弁ハウジング部材１Ａと、弁ハウジング部材１Ａの内部に固定される弁ガイド部としての弁ガイド部材１Ｂと、弁ハウジング１Ａの上部に固定される円筒状のケース４と、ケース４の上端開口部に固定される支持部材５と、を有している。
【0027】
弁ハウジング部材１Ａは、その内部に略円筒状の弁室１Ｃが形成され、側面側から弁室１Ｃに連通する第１の継手管１１が取り付けられている。また、弁ハウジング部材１Ａには、弁座部１３の中央部に円柱状の弁口である弁ポート１４が形成されている。また、弁ハウジング部材１Ａの上端部には、弁ガイド部材１Ｂを囲うようにリム１ｂが形成されている。さらに、弁ハウジング部材１Ａの底面側には、内部に弁ポート１４の一部を有する円筒状の円筒部１５が形成されている。そして、弁室１Ｃに連通する第２の継手管１２が、円筒部１５の外周側に弁ポート１４と同軸に配置され、弁ハウジング部材１Ａの底部にろう付けにより取り付けられている。第１の継手管１１から流体としての冷媒が流入した場合には、弁室１Ｃを介して第２の継手管１２から冷媒が流出される。また、第２の継手管１２から冷媒が流入した場合には、弁ポート１４を介して弁室１Ｃを通過した冷媒が第１の継手管１１から流出される。なお、円筒部１５は、その円筒状の内周面が弁ハウジング部材１Ａの弁ポート１４と連続して形成され、弁ハウジング部材１Ａと一体に成形されている。
【0028】
弁ガイド部材１Ｂは、弁ハウジング部材１Ａの上部から圧入され、弁室１Ｃ内に挿通した状態で取り付けられており、この弁ガイド部材１Ｂには、軸線Ｌを中心として弁ガイド孔１６が形成されている。ケース４は、弁ハウジング部材１Ａのリム１ｂの外周に嵌合するように組み付けられ、リム１ｂをかしめるとともに、底部外周をろう付けすることにより弁ハウジング部材１Ａに固着されている。
【0029】
支持部材５は、ケース４の上端開口部に固定金具４１を介して溶接固定されている。この支持部材５の上側の中心には、弁ポート１４などの軸線Ｌと同軸に形成された雌ねじ部５ａが設けられており、下側に雌ねじ部５ａの外周よりも径の大きな円筒状のガイド孔５ｃが形成されている。なお、本実施形態の場合、支持部材５は、ケース４の上端開口部に固定金具４１を介して溶接固定された状態で嵌合されているが、支持部材５は、ケース４に圧入されるようにしてもよい。
【0030】
弁体２は、下側先端にニードル部２１が設けられた軸部としてのロッド軸２２と、ロッド軸２２の上端部を保持する弁体ホルダ６と、を有している。ロッド軸２２は、弁ガイド部材１Ｂの弁ガイド孔１６内に軸線Ｌ方向に摺動可能に挿入されている。また、ロッド軸２２の上端部には、フランジ部２３が形成されている。なお、ロッド軸２２に設けられたニードル部２１は、弁体２が最下方に移動した全閉状態時に弁座部１３に着座するニードル部２１の着座面部２１ａに連なって、その先端側に向かうに従い縮径するように多段に面取りされたイコールパーセント特性を有する形状である。なお、弁体２は、最下方に移動した全閉状態時（すなわち、弁座部１３に最も近接した状態時）であっても、ニードル部２１を弁座部１３に接触させないことで微小な開度が得られるように設定してもよい。また、ニードル部２１は、イコールパーセント特性に限らず、通常のリニア特性や複数段階で変化するリニア特性が得られる面取りを有する形状であってもよい。
【0031】
弁体ホルダ６は、筒状の円筒部６１の下端にボス部６２が固着されるとともに、円筒部６１内にバネ受け６３、圧縮コイルバネ６４、ワッシャ６５、およびスペーサ部６７を備えている。そして、弁体ホルダ６は、ボス部６２の嵌装孔６２ａ内にロッド軸２２の上端部が挿通されるとともに、ロッド軸２２のフランジ部２３をボス部６２に当接させてロッド軸２２の上端部を保持している。さらに、弁体ホルダ６は、支持部材５のガイド孔５ｃに挿通され、軸線Ｌ方向に摺動可能に支持されている。つまり、弁体ホルダ６は、弁ポート１４側の一端に、弁体２が吊り下げられた状態で設けられ、弁体２とバネ受け６３とを離間する方向に付勢する圧縮コイルバネ６４を収容している。また、弁体ホルダ６の他端には、駆動軸としての後述するロータ軸３２が連結されている。弁体２またはロータ軸３２のうち、少なくとも一方が、弁体ホルダ６に対して抜け止めされた状態で、当該弁体ホルダ６の内部に進退移動可能に連結されている。
【0032】
本実施形態の場合、ロータ軸３２のフランジ部３２ｃの厚みは、弁体ホルダ６内におけるワッシャ６５とバネ受け６３との間に配置されるスペーサ部６７に形成されたフランジ部３２ｃが収容される窪み部６７ａの高さよりも薄くなっている。つまり、フランジ部３２ｃは、スペーサ部６７の窪み部６７ａに収容された状態で隙間が設けられる。したがって、弁開状態時には、圧縮コイルバネ６４の付勢力がロータ軸３２には伝わらず、弁体ホルダ６がロータ軸３２にぶら下がった状態になる。そして、弁閉状態になって初めてバネ受け６３を介してロータ軸３２に圧縮コイルバネ６４の付勢力が作用する構造になっている。これにより、弁体ホルダ６は、ロータ軸３２と支持部材５との間のガタの影響を受けにくくなる。その上、弁体２は、弁ガイド部材１Ｂにガイドされているので、弁体２が弁座１３に傾くことなく着座し易くなる。すなわち、弁体２が弁座１３に着座してから、ロータ軸３２がスペーサ部６７の窪み部６７ａにおけるフランジ部３２ｃとの隙間分移動し、前述した付勢力が作用し始める。これにより、弁漏れが低減できる。なお、スペーサ部６７とバネ受け６３とを一体に形成してもよい。これにより部品点数を削減することができる。また、弁体ホルダ６とロータ軸３２とは、かしめ等によって一体的に固定されてもよい。
【0033】
さらに、弁体ホルダ６は、支持部材５のガイド孔５ｃに挿通され、軸線Ｌ方向に案内される。つまり、支持部材５のガイド孔５ｃの下側は、弁体ホルダ６を案内するホルダガイド部５ｄとして機能する。なお、ホルダガイド部５ｄは、支持部材５と一体に設けるようにしてもよいし、支持部材５とは別体に設けるようにしてもよい。
【0034】
駆動部としてのステッピングモータ３は、キャン７と、キャン７内に設けられたマグネットロータ３１と、駆動軸としてのロータ軸３２と、不図示のステータコイルと、ステッピングモータ３の回転ストッパ機構８と、を有している。
【0035】
キャン７は、ケース４の上端に溶接などによって気密に固定され、支持部材５およびマグネットロータ３１を収納している。マグネットロータ３１は、その外周部が多極に着磁されており、その中心にロータ軸３２が固定されている。ロータ軸３２は、その下端部が、弁体ホルダ６の円筒部６１の上端部を貫通し、バネ受け６３の上面に当接するとともに、抜け止め用のフランジ部３２ｃが、ワッシャ６５を介して円筒部６１内に保持されている。また、ロータ軸３２は、その中間部の上側表面に雄ねじ部３２ａが形成されている。この雄ねじ部３２ａは、支持部材５の雌ねじ部５ａに螺合され、これらの雄ねじ部３２ａおよび雌ねじ部５ａによって、駆動部のねじ送り機構１７が構成されている。ねじ送り機構１７は、ステッピングモータ３の回転運動をロータ軸３２の直線運動に変換し、これにより弁体２が軸線Ｌ方向に進退駆動されるようになっている。ステータコイルは、キャン７の外周に配設されており、このステータコイルにパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ３１が回転されてロータ軸３２が回転するようになっている。
【0036】
ステッピングモータ３の回転ストッパ機構８は、キャン７の天井部にガイド支持体８Ａが固定され、ガイド支持体８Ａには、キャン７の天井部の中心から軸心に沿って垂下された円筒状のガイド８６と、ガイド８６の外周に固定された螺旋ガイド８７と、螺旋ガイド８７にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ８８と、を備えている。可動スライダ８８には、径方向外側に突出した爪部８８ａが設けられ、マグネットロータ３１には、上方に延びて爪部８８ａと当接する延長部３１ａが設けられ、マグネットロータ３１が回転すると、延長部３１ａが爪部８８ａを押すことで、可動スライダ８８が螺旋ガイド８７に倣って回転かつ上下するようになっている。また、円筒状のガイド８６内部にはロータ軸３２の上部をガイドする筒部材８Ｂが嵌合されている。
【0037】
螺旋ガイド８７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８７ａ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８７ｂと、が形成されている。マグネットロータ３１の正回転に伴って下降した可動スライダ８８が下端ストッパ８７ｂに当接すると、この当接した位置で可動スライダ８８が回転不能となり、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の下降も停止される。一方、マグネットロータ３１の逆回転に伴って上昇した可動スライダ８８が上端ストッパ８７ａに当接すると、この当接した位置で可動スライダ８８が回転不能となり、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の上昇も停止される。
【0038】
なお、電動弁１０における駆動部としてのステッピングモータ３の構造は、前述した
可動スライダ８８の爪部８８ａと当接する延長部３１ａが設けられる形状のものに限らず、例えば、特許文献１の電動弁のように、爪部を有するコイル状の従動スライダが支持部材のガイド溝内に螺合されて構成される形状のものであってもよい。
可動スライダ８８の爪部８８ａと当接する延長部３１ａが設けられる形状のものに限らず、例えば、特許文献１の電動弁のように、爪部を有するコイル状の従動スライダが支持部材のガイド溝内に螺合されて構成される形状のものであってもよい。
【0039】
ここで、本実施形態の場合、図２に示すように、弁体２は、弁体ホルダ６の弁ポート１４側の端部に設けられる嵌装孔６２ａから吊り下げられた状態で弁体ホルダ６に摺動可能に挿通されるとともに、弁本体１に固定される筒状の弁ガイド部材１Ｂによってロッド軸２２が軸線Ｌ方向に案内されるように配置されている。また、ロータ軸３２は、ステッピングモータ３側の端部が弁体ホルダ６に摺動可能に挿通されている。
【0040】
そして、弁体２と弁ガイド部材１Ｂとの間のクリアランスをＡ、弁体ホルダ６とホルダガイド５ｄとの間のクリアランスをＢ、弁体２と弁体ホルダ６の嵌装孔６２ａとの間のクリアランスをＣとするとき、これらクリアランスＡ～Ｃの関係が、Ａ＜Ｂ、Ａ＜Ｃに設定されている。したがって、本実施形態の電動弁１０では、ステッピングモータ３（ロータ軸３２の雄ねじ部３２ａおよび支持部材５の雌ねじ部５ａや、ロータ軸３２と弁体ホルダ６との接合部）の寸法のばらつきや、駆動時のガタの影響を抑制して弁体２を駆動できる。
【0041】
以上、説明したように、本実施形態の電動弁１０によれば、弁体２が、弁体ホルダ６の弁ポート１４側の端部に設けられる嵌装孔６２ａから吊り下げられた状態で弁体ホルダ６に摺動可能に挿通されるとともに、弁本体１に固定される筒状の弁ガイド部材１Ｂによってロッド軸２２が軸線Ｌ方向に案内されるように配置されている。また、ロータ軸３２は、弁ポート１４側の端部が弁体ホルダ６に摺動可能に挿通されている。これにより、ロータ軸３２と支持部材５との間にガタがあったとしても、弁体ホルダ６はロータ軸３２の横振れの影響を受けにくい。そして、弁体２と弁ガイド部材１Ｂとの間のクリアランスをＡ、弁体ホルダ６とホルダガイド５ｄとの間のクリアランスをＢ、弁体２と弁体ホルダ６の嵌装孔６２ａとの間のクリアランスをＣとするとき、これらクリアランスＡ～Ｃの関係が、Ａ＜Ｂ、Ａ＜Ｃに設定されている。これにより、ステッピングモータ３（ロータ軸３２の雄ねじ部３２ａおよび支持部材５の雌ねじ部５ａや、ロータ軸３２と弁体ホルダ６との接合部）の寸法のばらつきや、駆動時のガタの影響を抑制して弁体２を駆動できる。すなわち、ステッピングモータ３（ロータ軸３２の雄ねじ部３２ａおよび支持部材５の雌ねじ部５ａや、ロータ軸３２と弁体ホルダ６との接合部）が偏った状態においても、弁体２の動きの量は弁体２と弁ガイド部材１ＢとのクリアランスＡで規制されるため、弁座部１３との同心を確保できる。かくして、本実施形態の電動弁１０によれば、弁体２の作動性を確保しつつ、弁漏れを抑制できる。
【0042】
また、本実施形態の電動弁１０のように、第１の継手管１０１が弁ハウジング部材１Ａの側面側に取付けられる一方で、第２の継手管１０２が弁ポート１４と同軸に設けられていると、第１継手管１０１と第２の継手管１０２との間では、流路が概ね９０度で曲げられることとなる。その結果、弁体２の軸心周りにおいて流速の不均一が生じることとなるため、流体の状態により弁体２が振動し騒音が生じる可能性がある。また、弁体２と弁ガイド部材１Ｂとの間のクリアランスＡに流体が侵入すると、流体の状態によっては弁体２が振動し騒音が生じる可能性もある。しかしながら、前述した実施形態の場合では、クリアランスＡの値が充分小さいため、これらの弁体２の振動に起因する騒音を抑制できる。
【0043】
この際、クリアランスＢと、クリアランスＣと、の関係が、Ｂ＜Ｃに設定されていることが好ましい。これにより、弁体２が嵌装孔６２ａに接触する前に弁体ホルダ６の径方向の移動量が規制されるので、弁体２が弁体ホルダ６の径方向の位置ずれによる影響を受けない。つまり、嵌装孔６２ａと弁体２とは、互いに接触せず摺動抵抗とならない。
【0044】
また、弁体２は、弁ガイド部材１Ｂによって案内される軸部を有し、弁体２の弁ガイド部材１Ｂによる軸線Ｌ方向の案内量Ｌ１が、弁体２における前記軸部の直径Ｌ２よりも長く設定されていることが好ましい。これにより、弁体２が十分な長さでガイドされるので、弁漏れを低減できる。
【0045】
次に、本発明の冷凍サイクルシステムを図３に基づいて説明する。図３は、本発明の冷凍サイクルシステムの一例を示す図である。図３において、符号１００は前述した実施形態の電動弁１０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は四方弁を構成する流路切換弁、５００は圧縮機である。電動弁１００、室外熱交換器２００、室内熱交換器３００、流路切換弁４００、および圧縮機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。
【0046】
冷凍サイクルの流路は、流路切換弁４００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３に実線の矢印で示したように、圧縮機５００で圧縮された冷媒は流路切換弁４００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から流出された液冷媒は膨張弁１００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。
【0047】
一方、暖房運転時には、図３に破線の矢印で示したように、圧縮機５００で圧縮された冷媒は流路切換弁４００から室内熱交換器３００、膨張弁１００、室外熱交換器２００、流路切換弁４００、そして、圧縮機５００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から流入する液冷媒、または暖房運転時に室内熱交換器３００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。なお、図３においては、冷房運転時に室外熱交換器２００から液冷媒が膨張弁１００の第１の１０１に流入し、暖房運転時には、室内熱交換器３００からの液冷媒が膨張弁１００の第２の継手管１０２に流入するように冷凍サイクルに膨張弁１００を設けているが、これに限らず、冷房運転時に室外熱交換器２００からの液冷媒が膨張弁１００の第２の継手管１０２に流入し、暖房運転時には室内熱交換器３００からの液冷媒が膨張弁１００の第１の継手管１０１に流入するように膨張弁１００を冷凍サイクルに設けてもよい。
【0048】
以上の本発明の冷凍サイクルシステムによれば、前述したように、膨張弁１００として用いられる電動弁１０が、駆動時のガタの影響を抑制して弁体２を駆動することで、弁体２の作動性を確保しつつ、弁漏れを抑制できるので、運転時に、省エネであり、且つ、不具合が生じ難い冷凍サイクルシステムとすることができる。
【0049】
なお、本発明の冷凍サイクルシステムの具体的な構成は、前述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更も本発明に含まれる。例えば、前述した実施形態では、電動弁１０を、冷凍サイクルシステムの膨張弁として使用したが、これに限定されず、例えば、ビル用のマルチエアコン等の室内機側の絞り装置等、他のシステムにも適用することができる。
【符号の説明】
【0050】
１ 弁本体
１Ａ 弁ハウジング部材
１Ｂ 弁ガイド部材
１Ｃ 弁室
２ 弁体（弁部材）
２１ ニードル部
２１ａ 着座面部
２２ ロッド軸
３ ステッピングモータ（駆動部）
３２ ロータ軸（駆動軸）
３２ａ 雄ねじ部
５ 支持部材
５ａ 雌ねじ部
５ｄ ホルダガイド
６ 弁体ホルダ（弁ホルダ）
６２ａ 嵌装孔
１０ 電動弁
１３ 弁座部
１３１ 着座部
１４ 弁ポート
１７ ねじ送り機構
１００ 膨張弁
２００ 室外熱交換器（凝縮器、蒸発器）
３００ 室内熱交換器（凝縮器、蒸発器）
４００ 流路切換弁
５００ 圧縮機
１Ａ 弁ハウジング部材
１Ｂ 弁ガイド部材
１Ｃ 弁室
２ 弁体（弁部材）
２１ ニードル部
２１ａ 着座面部
２２ ロッド軸
３ ステッピングモータ（駆動部）
３２ ロータ軸（駆動軸）
３２ａ 雄ねじ部
５ 支持部材
５ａ 雌ねじ部
５ｄ ホルダガイド
６ 弁体ホルダ（弁ホルダ）
６２ａ 嵌装孔
１０ 電動弁
１３ 弁座部
１３１ 着座部
１４ 弁ポート
１７ ねじ送り機構
１００ 膨張弁
２００ 室外熱交換器（凝縮器、蒸発器）
３００ 室内熱交換器（凝縮器、蒸発器）
４００ 流路切換弁
５００ 圧縮機
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】