JP7491734B2 - 電動弁及び冷凍サイクルシステム - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルシステムなどに使用する電動弁及び冷凍サイクルシステムに関する。

従来、例えば、特許文献１には、弁座部を有する弁ハウジングと、弁座部に着座可能な主弁部を有する主弁と、主弁内部の弁座部（パイロットポート）に着座可能なパイロット弁と、パイロット弁を進退駆動するパイロット弁駆動機構と、を備えた電動弁（パイロット型制御弁）であって、駆動機構によりパイロット弁を上昇させてパイロット弁体を弁座部から離座させ、この弁座部を通して主弁体の背面側の背圧室と弁座部よりも出口ポート側の空間とを連通させることで、主弁体の前後の空間の圧力差が小さくなることから、主弁駆動機構によって主弁を弁座部から離座させる際のチャタリングの防止を意図した発明が開示されている。

特開２０１３－８７７９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の電動弁では、パイロット弁を進退駆動するパイロット弁駆動機構に加えて、主弁を進退駆動する主弁駆動機構が設けられていることから、構造が複雑化するとともに装置が大型化してしまう。また、主弁体には、入口ポートと背圧室とを連通させる均圧孔が形成され、入口ポート側から高圧の流体が背圧室に流入しやすくなっているため、パイロット弁体を弁座部から離座させたとしても、主弁体前後の均圧化が十分になされず、比較的大きな圧力差が生じてしまい、主弁を弁座部から離座させる際に大きな引き上げ推力が必要となり、駆動機構がさらに大型化してしまう。

本発明の目的は、駆動部の小型化を図ることができる電動弁及び冷凍サイクルシステムを提供することである。

本発明の電動弁は、弁本体と、当該弁本体内の主弁室に形成された主弁座と、前記弁本体に移動可能に支持され、前記主弁座に対して離着可能な主弁体と、前記主弁体内の副弁室に形成された副弁座と、前記主弁体内において前記副弁座に対して離着可能な副弁体と、前記副弁体を進退駆動することで前記主弁体を追従させて進退駆動する駆動部と、を備え、前記副弁体が前記副弁座から離れた位置にて、前記副弁体の上端部が前記主弁体に当接することで前記主弁体を開方向に引き上げ移動させる二段式の電動弁であって、前記主弁体における前記主弁座と反対側には前記副弁室に連通する背圧室が設けられ、前記副弁体による前記主弁体の前記開方向の移動開始時の状態である前記副弁体の上端部が前記主弁体に当接し、かつ前記主弁体が弁閉状態となっている状態における前記副弁体のニードル部のテーパ外面と前記副弁座のポート内面との径方向の隙間で構成される第一流路の流路面積Ａと、前記主弁室と前記背圧室とを連通する第二流路の流路面積Ｂと、の関係がＡ＞Ｂであり、前記第二流路は、前記主弁体における外径が最も大きい部分の外周面と、当該主弁体を開閉方向に移動させるために前記弁本体に一体加工で設けられた弁ガイド孔と、の隙間に設けられていることを特徴とする。

このような本発明によれば、主弁室側に一次ポートが設けられ、主弁座側に二次ポートが設けられ、一次ポートから主弁室に高圧の流体が流入した際に、流路面積Ｂが流路面積Ａよりも小さいことで、一次ポートから第二流路を通って背圧室に流入する流体を絞ることができ、主弁体引き上げ開始時における背圧室の圧力上昇を抑制し、主弁体前後の圧力差の増大を抑えることができる。従って、主弁体の弁開時に必要とされる引き上げ推力が抑制できるので、駆動部の小型化を図ることができる。

この際、前記主弁室と前記副弁室とを連通させる第三流路が設けられており、前記第三流路は、前記第二流路が設けられる前記隙間を構成する前記主弁体の前記外周面から前記弁本体の前記弁ガイド孔までの距離よりも大きい内径寸法の導通孔で構成され、前記流路面積Ａと、前記流路面積Ｂと、前記第三流路の流路面積Ｃと、の関係がＡ＞Ｂ＋Ｃであることが好ましい。

また、前記主弁体の外周面から内周面に向けて面取り加工された面で前記主弁座とのシール面が形成されることが好ましい。

本発明の冷凍サイクルシステムは、前記電動弁を備えることを特徴とする。

このような本発明によれば、上記した電動弁のように、駆動部の小型化を図ることができるので、電動弁が小型化された冷凍サイクルシステムとすることができる。

この際、前記電動弁の二次側継手を室外熱交換器に接続したものを複数備えることが好ましい。

本発明の電動弁及び冷凍サイクルシステムによれば、駆動部の小型化を図ることができる。

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。 前記電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 図２におけるＥ部の拡大図である。 前記電動弁において、副弁体の引き上げ状態を示す縦断面図である。 前記電動弁において、主弁体の引き上げ状態を示す縦断面図である。 前記電動弁における弁開度特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る電動弁の要部を示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電動弁の要部を示す縦断面図である。 （ａ）は、前記電動弁に用いられるピストンリングの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＦ－Ｆ線矢視断面図であり、（ｃ）は、変形例のピストンリングの断面図である。 本発明の冷凍サイクルシステムの一例を示す図である。

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、弁本体１に対して移動可能に支持された副弁体２と、副弁体２が離着する副弁座３１と、副弁体２及び副弁座３１を内部に有する主弁体３と、主弁体３が離着する主弁座１３と、駆動部としてのステッピングモータ５と、背圧室Ｓ１，Ｓ２と、を備えた二段式の電動弁である。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。

弁本体１は、図２に示すように、筒状の弁ハウジング部材１Ａと、弁ハウジング部材１Ａの上部に固定される円筒状のケース６と、ケース６の上端開口部に固定される支持部材７と、を有している。

弁ハウジング部材１Ａは、その内部に略円筒状の主弁室１Ｃが形成され、側面側から主弁室１Ｃに連通する先端側にポート１１ａ（弁本体１への流入側のときは一次ポートで流出側のときは二次ポート）を有する第１の継手管１１（弁本体１への流入側のときは一次側継手で流出側のときは二次側継手）がろう付けにより取り付けられている。ケース６は、弁ハウジング部材１Ａの上端部の縮径部１ｂの外周に嵌合するように組み付けられ、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。支持部材７は、ケース６の上端開口部に固定金具６１を介してリム６ａをかしめることにより固定されている。

副弁体２は、後述の主弁体３の内部で弁本体１に対して移動可能に支持されており、下側先端にニードル部２１が設けられたロッド軸２２と、ロッド軸２２の上端部に固定された弁ホルダ８と、を有している。

ロッド軸２２は、その上端部に形成されたバネ受け部２３が、弁ホルダ８の下端に一体に固定されている。弁ホルダ８は、その円筒部８１内にバネ受け８３と圧縮コイルバネ８４とワッシャ８５とを備えている。さらに、弁ホルダ８は、後述の主弁体３のガイド孔３ａに挿通され、軸線Ｌ方向に摺動可能に支持されている。

副弁座３１は、副弁体２のニードル部２１が離着する弁座であり、後述の主弁体３のガイド孔３ａと連続し、ガイド孔３ａよりも拡径された副弁室３Ｃの底部に形成されている。

主弁体３は、その内部において、副弁体２及び副弁座３１を有しており、上側にガイド孔３ａが形成され、下側に副弁室３Ｃが形成されている。また、主弁体３は、その下側側部が弁ガイド孔１９内に挿入されており、その上側側部は支持部材７の弁ガイド孔１７内に挿入されており、軸線Ｌ方向に摺動可能とされている。また、主弁体３は、その上部にバネ受け３２を備え、主弁体３をガイドする支持部材７の円筒状のガイド空間７０の上端面との間に、圧縮コイルバネ１８が設けられている。なお、主弁体３の下端部は、図３に示すように、外周面から内周面に向けて面取り加工された面３３を有する。また、主弁体３の側部には、導通孔３４が設けられており、副弁室３Ｃと後述の背圧室Ｓ１とが連通しており、支持部材７の側部に設けられた導通孔７１を介して後述の第２の背圧室Ｓ２とも連通している。さらに、主弁室１Ｃと背圧室Ｓ１とを連通する第二流路Ｒ２が、主弁体３と弁ガイド孔１９との間の隙間に設けられている。また、背圧室Ｓ１とＳ２とは、支持部材７、及び、固定金具６１の図示されていない断面での軸線Ｌ方向（上下方向）の複数の貫通孔によって連通している。

主弁座１３は、主弁体３が離着する弁座であり、主弁室１Ｃの底部に形成されており、図１～図３に示すように、主弁体３が閉状態のときは、面取り加工された面３３とのシール面が形成されるようになっている。また、弁ハウジング部材１Ａの下面側から主弁座１３中央の弁口と連通して先端側のポート１２ａ（弁本体１への流出側のときは二次ポートで流入側のときは一次ポート）を有する第２の継手管１２（弁本体１への流出側のときは二次側継手で流入側のときは一次側継手）がろう付けにより取り付けられており、図４及び図５に示すように、副弁体２が副弁座３１から離れて開状態のときは、副弁室３Ｃと連通するようになっている。さらに、第２の継手管１２は、図５に示すように、主弁体３が主弁座１３から離れて開状態のときは、主弁室１Ｃとも連通するようになっている。

ステッピングモータ５は、キャン５１と、キャン５１内に設けられたマグネットロータ５２と、ロータ軸５３と、ステータコイル５４と、ステッピングモータ５の回転ストッパ機構９と、を有している。

キャン５１は、ケース６の上端に溶接などによって気密に固定され、支持部材７、後述のマグネットロータ５２及び回転ストッパ機構９を収納している。マグネットロータ５２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５３が固定されている。ロータ軸５３は、その下端部が、弁ホルダ８を介して、第一弁体２のロッド軸２２と連結されている。また、ロータ軸５３は、その中間部の上側表面に雄ねじ部５３ａが形成されている。この雄ねじ部５３ａは、支持部材７の雌ねじ部７ａに螺合され、これらの雄ねじ部５３ａ及び雌ねじ部７ａによって、駆動部のねじ送り機構１６が構成されている。ねじ送り機構１６は、ステッピングモータ５の回転運動をロータ軸５３の直線運動に変換し、これにより第一弁体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５４は、キャン５１の外周に配設されており、このステータコイル５４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５２が回転されてロータ軸５３が回転するようになっている。

ステッピングモータ５の回転ストッパ機構９は、キャン５１の天井部の中心から軸心に沿って垂下された円柱状のガイド９６と、ガイド９６の外周に固定された螺旋ガイド９７と、螺旋ガイド９７にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ９８と、を備えている。可動スライダ９８には、径方向外側に突出した突出部９８ａが設けられ、マグネットロータ５２には、上方に延びて突出部９８ａと当接する突設部５２ａが設けられ、マグネットロータ５２が回転すると、突設部５２ａが突出部９８ａを押すことで、可動スライダ９８が螺旋ガイド９７に倣って回転かつ上下するようになっている。

螺旋ガイド９７には、マグネットロータ５２の最上端位置を規定する上端ストッパ９７ａと、マグネットロータ５２の最下端位置を規定する不図示の下端ストッパと、が形成されている。マグネットロータ５２の正回転に伴って下降した可動スライダ９８が下端ストッパに当接すると、この当接した位置で可動スライダ９８が回転不能となり、これによりマグネットロータ５２の回転が規制され、副弁体２の下降が停止され、これに追従する主弁体３の下降も停止される。一方、マグネットロータ５２の逆回転に伴って上昇した可動スライダ９８が上端ストッパ９７ａに当接すると、この当接した位置で可動スライダ９８が回転不能となり、これによりマグネットロータ５２の回転が規制され、副弁体２の上昇が停止され、これに追従する主弁体３の上昇も停止される。なお、弁ホルダ８の上端部の上に載ったワッシャ８６の上面と、バネ受け３２の下端部と、の間には隙間が設けられているので、この隙間がある間は、主弁体３は上昇しない（図１及び図２を参照）。

背圧室Ｓ１は、弁本体１内に設けられ、第２の背圧室Ｓ２は、キャン５１内に設けられており、上記したように、背圧室Ｓ１，Ｓ２は、導通孔３４．７１を介して、副弁室３Ｃと連通している。また、背圧室Ｓ１，Ｓ２は、上記したように、支持部材７及び固定金具６１の図示されていない断面での軸線Ｌ方向（上下方向）の複数の貫通孔によって連通している。なお、本発明の背圧室とは、背圧室Ｓ１，Ｓ２だけでなく、副弁室３Ｃやガイド空間７０等の主弁体３を引き上げる際に推力に抵抗する圧力空間の全てを含む。

そして、本実施形態では、副弁体２による主弁体３の開方向の移動開始時における副弁体２と副弁座３１との隙間で構成される流路を第一流路Ｒ１とし、その流路面積をＡとし、上記第二流路Ｒ２の流路面積をＢとすると、流路面積Ａと、流路面積Ｂと、の関係がＡ＞Ｂとなっている（図５参照）。なお、本発明の流路面積Ａとは、後述する図６のグラフでも示すように、大きさが変化するものである。なお、具体的には、流路面積Ａは、流路面積Ｂの２倍以上が好ましい。また、流路面積Ａは、流路面積Ｂの５倍以上がより好ましい。倍率の範囲としては、流路面積Ａは、流路面積Ｂの５～４０倍が好ましい。流路面積Ａと流路面積Ｂの比率を、このように規定することで、主弁体３の上下受圧面が確実に均圧されることで、ステッピングモータ５（駆動部）による小さい引き上げ力で確実に主弁体３を引き上げることができる。

以上の本実施形態によれば、主弁室１Ｃ側の第１の継手管１１のポート１１ａを一次ポートとし、主弁座１３側の第２の継手管１２のポート１２ａを二次ポートとして、ポート１１ａから主弁室１Ｃに高圧の流体が流入した際に、流路面積Ｂが流路面積Ａよりも小さいことで、一次ポート１１ａから第二流路Ｒ２を通って背圧室Ｓ１に流入する冷媒などの流体を絞ることができ、主弁体３引き上げ開始時における背圧室Ｓ１の圧力上昇を抑制し、主弁体３前後の圧力差の増大を抑えることができる。従って、主弁体３の弁開時に必要とされる引き上げ推力が抑制できるので、ステッピングモータ５（駆動部）の小型化を図ることができる。

図６に基づいて、流体が、第１の継手管１１から第２の継手管１２への流れ時において、より詳細に説明すると、図１の状態から、ステータコイル５４にパルス信号が与えられ、そのパルス数に応じてマグネットロータ５２が回転されても、０パルスから少しの間（弁開点まで）は、副弁体２は副弁座３１に着座しており（この時、圧縮コイルバネ８４の荷重が副弁体２を通して、副弁座３１にかかっている状態であり、図１及び図２では微小であるため表れていないが、弁ホルダ８の円筒部８１上端の折り曲げ天面部とワッシャ８５との間に隙間が開いた状態であり）、弁開口面積は０である。その後、副弁体２が徐々に弁開し始めることで副弁座３１のポートと副弁体２のニードル部２１のテーパとの間の隙間が増えて増加する流路面積Ａと、流路面積Ｂとの関係が、Ａ＝Ｂとなる位置となるまで弁開口面積（流量）が比例的に大きくなる。ここで、弁開口面積の増大による流体の流れとしては、第１の継手管１１先端側のポート１１ａから第二流路Ｒ２を通り導通孔３４、副弁室３Ｃ、第一流路Ｒ１、第２の継手管１１先端側のポート１２ａの順に流れることとなる。ここに至る前までは、一次側（背圧室Ｓ１，Ｓ２、ガイド空間７０等）の方が二次側より圧力が高い非均圧域である。Ａ＝Ｂの状態を超えて副弁体２が弁開され、Ａ＞Ｂとなった以降は、背圧室側と二次側の圧力が略同じ均圧域となる。この背圧室側と二次側の圧力が略同じ均圧域の有利な状態において図４の状態から主弁体３の弁開を開始することができるので、必要とされる引き上げ推力が抑制でき、ステッピングモータ５の小型化を図ることができる。なお、図６のグラフで弁開口面積がフラットの部分で、副弁体２の上端部である弁ホルダ８の上に載ったワッシャ８６の上面が、主弁体３のバネ受け３２と当接するまでは、主弁体３は弁閉状態で、副弁体２が全開状態でＡ＞Ｂの状態であっても、流体は、第二流路Ｒ２を通った後に第一流路Ｒ１を通過するため、流量は流路面積Ｂで決まるから弁開口面積が流路面積Ｂ以上には変化しない。その後、主弁体３が徐々に弁開し始めることで、全開状態になるまで弁開口面積（流量）が比例的に大きくなる。図６のグラフにおいて、縦軸は弁開口面積としたが、流量に置き換えても同様な変化を示す。

また、主弁体３の外周面から内周面に向けて面取り加工された面３３で主弁座１３とのシール面が形成され、主弁体３の下端部外径と主弁座１３の着座部の径が略同一径となるため、簡易な構造で確実な圧力バランス構造とすることができる。

また、第二流路Ｒ２は、主弁体３と、主弁体３を開閉方向に移動させるために弁本体１に形成された弁ガイド孔１９と、の隙間に設けられており、構成を簡易にできる分、電動弁１０全体の小型化を図ることができる。

次に、図７に基づき、本発明の第２実施形態に係る電動弁１０について説明する。本実施形態の電動弁１０は、第１実施形態の電動弁１０と同様に、弁本体１と、副弁体２と、副弁座３１と、主弁体３と、主弁座１３と、駆動部としてのステッピングモータ５と、背圧室Ｓ１，Ｓ２と、を備えた二段式の電動弁である。本実施形態の電動弁１０では、主弁体３の一部構成が第１実施形態の電動弁１０と相違している。以下、相違点について詳しく説明する。

本実施形態の電動弁１０では、主弁体３の側面に、導通孔３５が設けられ、一次ポート１１ａと主弁体３の内部の副弁室３Ｃとを連通する第三流路Ｒ３が設けられている。そして、第三流路Ｒ３の流路面積をＣとすると、第一流路Ｒ１の流路面積Ａと、第二流路Ｒ２の流路面積Ｂと、流路面積Ｃと、の関係がＡ＞Ｂ＋Ｃである点が第１実施形態の電動弁１０と相違している。なお、具体的には、流路面積Ａは、流路面積Ｂ＋Ｃの２倍以上が好ましい。また、流路面積Ａは、流路面積Ｂ＋Ｃの５倍以上がより好ましい。倍率の範囲としては、流路面積Ａは、流路面積Ｂ＋Ｃの５～４０倍が好ましい。流路面積Ａと流路面積Ｂ＋Ｃの比率を、このように規定することで、主弁体３の上下受圧面が確実に均圧されることで、ステッピングモータ５（駆動部）による小さい引き上げ力で確実に主弁体３を引き上げることができる。

以上の本実施形態の電動弁１０では、流体中に異物がある場合に、第三流路Ｒ３から副弁室３Ｃ内に異物を流し、第二流路Ｒ２内に異物が進入し、その機能が低下（異物の第二流路Ｒ２隙間への噛み込みによる作動不良など）するのを抑制することができる。

また、本実施形態の電動弁１０でも、第１実施形態の図６で説明したことと略同様の理論が成り立つ。すなわち、流体が、第１の継手管１１から第２の継手管１２への流れ時において、図１の状態から、ステータコイル５４にパルス信号が与えられ、そのパルス数に応じてマグネットロータ５２が回転されても、０パルスから少しの間（弁開点まで）は、副弁体２は副弁座３１に着座しており（この時、圧縮コイルバネ８４の荷重が副弁体２を通して、副弁座３１にかかっている状態であり、図７では微小であるため表れていないが、弁ホルタ８の円筒部８１上端の折り曲げ天面部とワッシャ８５との間に隙間が開いた状態であり）、弁開口面積は０である。その後、副弁体２が徐々に弁開し始めることで副弁座３１のポートと副弁体２のニードル部２１のテーパとの間の隙間が増えて増加する流路面積Ａと、流路面積Ｂと、流路面積Ｃとの関係が、Ａ＝Ｂ＋Ｃとなる位置となるまで弁開口面積（流量）が比例的に大きくなる。ここで、弁開口面積の増大による流体の流れとしては、第１の継手管１１先端側のポート１１ａから第二流路Ｒ２を通り導通孔３４、副弁室３Ｃ、第一流路Ｒ１、第２の継手管１１先端側のポート１２ａの順の流れに加え、第１の継手管１１先端側のポート１１ａから第三流路Ｒ３（導通孔３５）を通り、副弁室３Ｃ、第一流路Ｒ１、第２の継手管１１先端側のポート１２ａの順の流れの合流した流れとなる。ここに至る前までは、一次側（背圧室Ｓ１，Ｓ２、ガイド空間７０等）の方が二次側より圧力が高い非均圧域である。Ａ＝Ｂ＋Ｃの状態を超えて副弁体２が弁開され、Ａ＞Ｂ＋Ｃとなった以降は、背圧室側と二次側の圧力が略同じ均圧域となる。この背圧室側と二次側の圧力が略同じ均圧域の有利な状態において図４の状態から主弁体３の弁開を開始することができるので、必要とされる引き上げ推力が抑制でき、ステッピングモータ５の小型化を図ることができる。なお、図６のグラフで弁開口面積がフラットの部分で、副弁体２の上端部である弁ホルダ８の上に載ったワッシャ８６の上面が、主弁体３のバネ受け３２と当接するまでは、主弁体３は弁閉状態で、副弁体２が全開状態でＡ＞Ｂ＋Ｃの状態であっても、流体は、第二流路Ｒ２及び第三流路Ｒ３を通った後に第一流路Ｒ１を通過するため、流量は流路面積Ｂ及び流路面積Ｃで決まるから弁開口面積が流路面積Ｂ＋Ｃ以上には変化しない。その後、主弁体３が徐々に弁開し始めることで、全開状態になるまで弁開口面積（流量）が比例的に大きくなる。図６のグラフにおいて、縦軸は弁開口面積としたが、流量に置き換えても同様な変化を示す。

次に、図８及び図９に基づき、本発明の第３実施形態に係る電動弁１０について説明する。本実施形態の電動弁１０は、第２実施形態の電動弁１０と同様に、弁本体１と、副弁体２と、副弁座３１と、主弁体３と、主弁座１３と、駆動部としてのステッピングモータ５と、背圧室Ｓ１，Ｓ２と、を備えた二段式の電動弁である。本実施形態の電動弁１０では、弁本体１の一部構成が第２実施形態の電動弁１０と相違している。以下、相違点について詳しく説明する。

本実施形態の電動弁１０では、弁本体１の弁ハウジング部材１Ａにおける弁ガイド孔１９を略円筒状の圧入部材１Ｂを挿入して形成し、圧入部材１Ｂには、ＰＰＳ等の樹脂材料等で形成されたＣ型の流路形成部材１４（例えばピストンリング）が設けられ（図９（ａ），（ｂ）参照）、この流路形成部材１４の合口隙間１４ａにより第二流路Ｒ２の流路面積Ｂが画定されている点が第２実施形態の電動弁１０と相違している。

以上の本実施形態の電動弁１０では、流路形成部材１４の合口隙間１４ａにより第二流路Ｒ２の流路面積Ｂが画定されているので、流路面積Ｂを一層小さくすることができる。このため、第二流路Ｒ２内に異物が進入し、その機能が低下（異物の第二流路Ｒ２隙間への噛み込みによる作動不良など）するのを一層抑制することができる。また、部品の加工精度上、第１、第２実施形態のように、クリアランスのみで第二流路Ｒ２を極小さく形成することは大変手間がかかるので、本実施形態とすることで、より容易にクリアランスのみで、よりも確実に、一層、機能低下を抑制することができる。

また、図９（ｃ）のように、内側に溝１４ｂが形成されたＣ型の流路形成部材１４（ピストンリング）が設けられてもよい。この場合、流路形成部材１４の内側に、溝１４ｂが形成されているため、流路形成部材１４は、第二流路Ｒ２において、溝１４ｂが流体が進入した際の迷路の役目を果たすため、流量を減少させるラビリンスシール装置となり、背圧室Ｓ１側への流体の流量をより少なくすることができる。

次に、本発明の冷凍サイクルシステムを図１０に基づいて説明する。図１０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１０において、符号１００は前記各実施形態の電動弁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、１０１は一段式の一般的な電動弁を用いた膨張弁、３００は室内ユニットに搭載された室内熱交換器、４００は流路切換弁となる四方弁、５００は圧縮機である。膨張弁１００、１０１、室外熱交換器２００、室内熱交換器３００、四方弁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システムを構成している。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。また、この一例を示した冷凍サイクルシステムでは、電動弁１０の第２の継手管１２は、室外熱交換器２００に接続されている。

冷凍サイクルシステムの流路は、四方弁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９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四方弁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から流出された冷媒は膨張弁１００，１０１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。

一方、暖房運転時には、図９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四方弁４００から室内熱交換器３００、膨張弁１０１，１００、室外熱交換器２００、四方弁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。

また、暖房運転時には、暖房負荷が小さい等の理由で、複数の圧縮機５００のうち、例えば１台だけを停止する場合もある。この場合、運転が停止した圧縮機５００に接続されている電動弁１０を弁閉状態とすれば、冷媒は流れず、さらに横から下方向の流れを止めているため、電動弁１０における弁漏れが少なく、停止した圧縮機５００側に冷媒が流入してしまい、条件により、例えばガス状態であった冷媒が液化し、液圧縮することにより圧縮機５００が故障してしまう虞もない。

また、複数の圧縮機５００の全てを稼働させている場合の冷房運転時には、電動弁１０の主弁体３を全開状態にして、冷媒が、下から横方向に流れるだけなので、弁漏れを心配する必要はない。また、冷房運転時でも、冷却負荷が小さい等の理由で、複数の圧縮機５００のうち、例えば１台だけを停止する場合もある。この場合、運転が停止した圧縮機５００に接続されている電動弁１０を弁閉状態とすれば、冷媒は流れず、さらに横から下方向の流れを止めているため、電動弁１０における弁漏れが少なく、停止した圧縮機５００側に冷媒が流入してしまい、条件により、例えばガス状態であった冷媒が液化し、液圧縮することにより圧縮機５００が故障してしまう虞もない。

以上の本発明の冷凍サイクルシステムによれば、上記したように、本実施形態の電動弁１０の小型化を図ることができる。また、上記で一例を示した冷凍サイクルシステムは、電動弁１０の第２の継手管１２は、複数の室外熱交換器２００にそれぞれ接続され、弁漏れが少ないので、停止状態にある圧縮機５００側への冷媒の無駄な流入がなくなり、例えば、ビル用のマルチエアコンなどに好適に使用することができる。

以上、図面を参照して、本発明を実施するための形態を第１～３実施形態に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、上記本発明の一例では、電動弁１０をビル用のマルチエアコンなどに好適に使用するものとしたが、これに限定されず、通常のエアコンや冷凍機などに使用してもよい。

１０ 電動弁
１１ 第１の継手管
１１ａ 第１の継手管の先端側のポート
１２ 第２の継手管
１２ａ 第２の継手管の先端側のポート
１ 弁本体
１Ｃ 主弁室
２ 副弁体
３１ 副弁座
３ 主弁体
１３ 主弁座
３Ｃ 副弁室
５ ステッピングモータ（駆動部）
Ｒ１ 第一流路
Ｒ２ 第二流路
Ｒ３ 第三流路
Ｓ１，Ｓ２ 背圧室
３３ 面取り加工された面
１９ 弁ガイド孔
１４ 流路形成部材
１４ａ 合口隙間
１００ 膨張弁
１０１ 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 四方弁（流路切換弁）
５００ 圧縮機

Claims (5)

1. 弁本体と、当該弁本体内の主弁室に形成された主弁座と、前記弁本体に移動可能に支持され、前記主弁座に対して離着可能な主弁体と、前記主弁体内の副弁室に形成された副弁座と、前記主弁体内において前記副弁座に対して離着可能な副弁体と、前記副弁体を進退駆動することで前記主弁体を追従させて進退駆動する駆動部と、を備え、前記副弁体が前記副弁座から離れた位置にて、前記副弁体の上端部が前記主弁体に当接することで前記主弁体を開方向に引き上げ移動させる二段式の電動弁であって、
   前記主弁体における前記主弁座と反対側には前記副弁室に連通する背圧室が設けられ、
   前記副弁体による前記主弁体の前記開方向の移動開始時の状態である前記副弁体の上端部が前記主弁体に当接し、かつ前記主弁体が弁閉状態となっている状態における前記副弁体のニードル部のテーパ外面と前記副弁座のポート内面との径方向の隙間で構成される第一流路の流路面積Ａと、前記主弁室と前記背圧室とを連通する第二流路の流路面積Ｂと、の関係がＡ＞Ｂであり、
   前記第二流路は、前記主弁体における外径が最も大きい部分の外周面と、当該主弁体を開閉方向に移動させるために前記弁本体に一体加工で設けられた弁ガイド孔と、の隙間に設けられていることを特徴とする電動弁。
2. 前記主弁室と前記副弁室とを連通させる第三流路が設けられており、
   前記第三流路は、前記第二流路が設けられる前記隙間を構成する前記主弁体の前記外周面から前記弁本体の前記弁ガイド孔までの距離よりも大きい内径寸法の導通孔で構成され、
   前記流路面積Ａと、前記流路面積Ｂと、前記第三流路の流路面積Ｃと、の関係がＡ＞Ｂ＋Ｃであることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記主弁体の外周面から内周面に向けて面取り加工された面で前記主弁座とのシール面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動弁を備えることを特徴とする冷凍サイクルシステム。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動弁の二次側継手を室外熱交換器に接続したものを複数備えることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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