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公開番号2024163514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023079206
出願日2023-05-12
発明の名称電動弁及び冷凍サイクルシステム
出願人株式会社鷺宮製作所
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類F16K 31/04 20060101AFI20241115BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】摺動部を構成する互いの材料を工夫することにより、オイルフリーの状態、又は、低油量の状態においても、円滑な回転を可能とし、摺動部の作動性と耐久性を向上させることができる電動弁及びこれを用いた冷凍サイクルシステムを提供することである。
【解決手段】電動弁100aであって、弁部20aが設けられる弁体20を有する回転子部と、流路室13及び径方向に延在する弁ポート11aを有する弁本体10Aと、を備え、弁本体10Aは、弁体20を円周方向にガイドするガイド部材11と、弁部20aは、弁ポート11aを塞ぐシール部20aaと、弁ポート11aと連通可能である流路部15と、を有し、回転子部の回転により、弁ポート11aと流路部15との連通状態を変化させ、流量を制御するものであり、弁体20及びガイド部材11は、互いに摺動部を構成するとともに、樹脂材料からなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一端側に弁部が設けられる弁体、及び、前記弁体と一体的に回転するロータを有する回転子部と、
前記弁部を収容する流路室、前記弁部と径方向に対向する弁座、及び、前記流路室と連通可能に径方向に延在する弁ポートを有する弁本体と、
前記弁本体と接続し、前記回転子部の背圧室を画定するケースと、
を備え、
前記弁本体は、前記流路室と直接連通する第１ポートと、前記弁ポートと連通する第２ポートと、軸線に沿って設ける前記弁体を、軸線方向に支持し、円周方向にガイドするガイド部材と、を有し、
前記弁部は、前記弁ポートを塞ぐシール部と、前記弁ポートと連通可能である流路部と、を有し、
前記ロータの回転により、前記弁ポートと前記流路部との連通状態を変化させ、前記弁ポートを流れる流体の流量を制御するものであり、
前記弁体及び前記ガイド部材は、互いに摺動部を構成するとともに、樹脂材料からなることを特徴とする電動弁。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記樹脂材料は、ＰＴＦＥが添加されたＰＰＳであることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記樹脂材料は、強化剤としてガラス繊維、又は炭素繊維が添加されたものであることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
【請求項４】
前記摺動部である前記弁体及び前記ガイド部材の間に、所定の半径方向隙間に設定され、前記弁体を半径方向に支持する半径方向支持手段をさらに備え、
前記半径方向支持手段は、前記弁部に隣接する一端側半径方向隙間と、前記一端側半径方向隙間の他端側に隣接する他端側半径方向隙間と、を有し、前記一端側半径方向隙間を、前記他端側半径方向隙間より小さく設定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】
前記弁体は、一端側から他端側に沿って順に、前記弁部を一端側に有する小径ガイド軸部、大径ガイド軸部を有し、
前記ガイド部材は、一端側から他端側に沿って順に、小径ガイド部、大径ガイド部を有し、
前記小径ガイド軸部及び前記小径ガイド部の間からなる前記一端側半径方向隙間を、前記大径ガイド軸部及び前記大径ガイド部の間からなる前記他端側半径方向隙間より小さく設定することを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
【請求項６】
前記摺動部である、前記弁体及び前記ガイド部材の軸線方向対向面を係合させ、前記弁体を軸線方向に支持する軸線方向支持手段をさらに備え、
前記第１ポートは、前記流路室を介して、前記弁ポートと連通し、
前記弁体は、軸線に沿って延在するとともに、前記第２ポートと前記背圧室とを常時連通させる均圧孔を有することを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
【請求項７】
前記弁体は、前記小径ガイド軸部と前記大径ガイド軸部との境界に、環状の段部を有し、
前記ガイド部材は、前記小径ガイド部と前記大径ガイド部との境界に、環状の段差部を有し、
前記軸線方向支持手段は、前記弁体の前記段部及び前記ガイド部材の前記段差部を、互いに係合させることを特徴とする請求項６に記載の電動弁。
【請求項８】
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１～７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、樹脂材料同士からなる摺動部を備える電動弁及びこれを用いた冷凍サイクルシステムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年では、環境保全の向上、及び、メンテナンス性の向上を目的として、例えば、特許文献１に記載されているような、冷凍機油を使用しない、いわゆる、オイルフリーの状態、又は、低油量の状態で使用する冷凍サイクルシステムが提案されている。
【０００３】
一般的な電動弁は、回転運動を直線運動に変換するねじ送り部を有する駆動部と、この直線運動により、軸線方向に移動する弁体とガイド部との間に生じる摺動部と、を有している。これにより、回転時において、駆動部（特に、ねじ送り部）及び摺動部における摺動抵抗が増加して、円滑な回転が困難となるおそれがあった（以下、「従来の問題点（摺動抵抗の増加）」という）。
【０００４】
ここで、特許文献２には、図１０に示すように、電動弁（以下、「従来の電動弁」という）１０００であって、弁本体１０１０と、弁体１０２０と、ステッピングモータ１０３０と、を備えるものが記載されている。この弁本体１０１０は、弁ポート１０１１ａ、弁座１０１１ｂ、円管形状のガイド部１０１１ｃを有するとともに、第１継手管１００１及び第２継手管１００２が接続される。また、弁体１０２０は、弁部１０２０ａ、ガイド部１０１１ｃの内周側に摺動可能に係合されるガイド軸部１０２０ｇを有する。さらに、ステッピングモータ１０３０は、弁体１０２０と一体的に回転するマグネットロータ１０３２を有する。
【０００５】
これにより、特許文献２では、ガイド軸部１０２０ｇを、ガイド部１０１１ｃに対して、回転方向のみに移動可能とする構成を採用することにより、ねじ送り部を省略し、駆動部における摺動抵抗を抑制するものが記載されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２（特に、第１の実施例：段落［００４２］，［００６４］～［００６５］及び図１参照）において、ガイド部１０１１ｃ及びガイド軸部１０２０ｇが、金属材料同士からなるため、オイルフリーの状態、又は、低油量の状態で使用する冷凍サイクルシステムに採用された場合に、摺動部における摺動抵抗が極めて大きく、かじりなどを生じるおそれがあった。また、特許文献２（特に、第５の実施例：段落［００６４］～［００６５］及び図１４参照）において、ガイド軸部１０２０ｇを合成樹脂で被膜するものもあるが、ガイド部１０１１ｃが金属材料からなるため、被膜された合成樹脂の著しい摩耗が生じ、摺動部における摺動抵抗が増加するおそれがあった。このため、特許文献２（特に、第１の実施例及び第５の実施例参照）においても、依然として、従来の問題点（摺動抵抗の増加）を解消することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２１－１６２２１３号公報
特開平８－３１２８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、摺動部を構成する互いの材料を工夫することにより、オイルフリーの状態、又は、低油量の状態においても、円滑な回転を可能とし、摺動部の作動性と耐久性を向上させることができる電動弁及びこれを用いた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】
【０００９】
上記課題を解決するために、一端側に弁部が設けられる弁体、及び、前記弁体と一体的に回転するロータを有する回転子部と、前記弁部を収容する流路室、前記弁部と径方向に対向する弁座、及び、前記流路室と連通可能に径方向に延在する弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体と接続し、前記回転子部の背圧室を画定するケースと、を備え、前記弁本体は、前記流路室と直接連通する第１ポートと、前記弁ポートと連通する第２ポートと、軸線に沿って設ける前記弁体を、軸線方向に支持し、円周方向にガイドするガイド部材と、を有し、前記弁部は、前記弁ポートを塞ぐシール部と、前記弁ポートと連通可能である流路部と、を有し、前記ロータの回転により、前記弁ポートと前記流路部との連通状態を変化させ、前記弁ポートを流れる流体の流量を制御するものであり、前記弁体及び前記ガイド部材は、互いに摺動部を構成するとともに、樹脂材料からなる電動弁である。
【００１０】
また、上記電動弁であって、前記樹脂材料は、ＰＴＦＥが添加されたＰＰＳとしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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