JP2006170354A - 弁装置および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ること。
【解決手段】弁体１７が弁ポート１２の周りの円環状弁座面２５に着座する円環状着座面２６をゴム状弾性材製のパッキン２４によって構成し、円環状弁座面２５には弁ポート１２を取り囲む配置の円環状溝２７を形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、弁装置および冷凍サイクル装置に関し、特に、全閉機能を有し、冷凍サイクル装置の膨張弁等として用いられる弁装置および冷凍サイクル装置に関するものである。

冷凍サイクル装置の膨張弁等として用いられる電動式コントロールバルブとして、雄ねじ部材と雌ねじ部材とのねじ係合による送りねじ機構を含み、送りねじ機構を電動モータによって回転駆動し、送りねじ機構によって回転運動を弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によって弁体を弁リフト方向に移動させて流量制御を行う電動式コントロールバルブが知られている（例えば、特許文献１、２、３）。

冷凍サイクル装置の膨張弁は、絞り作用によって冷媒の断熱膨張を行うことを意図しているから、膨張弁として用いられる電動式コントロールバルブ等には、冷媒の流量を完全に遮断する全閉状態を取るように設計されていないものがあり、また、全閉するように設計されたものであっても、弁の閉止性が不充分な場合がある。

このため、一台の共通室外機に対して複数台の室内機が並列に接続されているようなマルチタイプの空気調和装置や冷凍・冷蔵ショーケース等において、一部の室内機の運転を休止させるような場合には、その室内機の冷媒の流れを完全に止めるべく、膨張弁とは別に、電磁開閉弁を膨張弁の高圧側に直列に接続する必要が生じる。

このことに対して、弁体に、流量制御を行う流量調整部とは別に、弾性材製のパッキンを取り付け、弁ポートの周りに設けられている環状弁座面にパッキンが着座することにより、全閉状態となる閉鎖機能を有する膨張弁が提案されている（例えば、特許文献４）。

弾性材製のパッキンを環状弁座面に面接触させてシーリングを行う面シール構造の場合、高い耐弁漏れ性を得るためには、パッキンを環状弁座面に押し付ける弁閉力を相当高くしたり、弾性変形し易い軟らかいゴム製のパッキンを使うなどしなくしてならない。このため、弁駆動負荷が増大したり、耐久性に問題が生じたりする。

なお、各種の弁装置において、全閉時の気密シールを行うために、弁体あるいは弁座側に、Ｏリングやゴム状弾性材製のパッキンを設けることは、種々行われている（例えば、特許文献５、６、７、８、９）。
特許第２６１５０２１号公報 特開２００１−２７１９５６号公報 特開２００３−１４８６４３号公報 実開昭６０−１８４４６９号公報 実開昭５６−５０８６５号公報 実開平５−４０６７８号公報 特開平８−１３５８１７号公報 特開平１１−１０８５０４号公報 特開２００３−２６９６４２号公報

この発明が解決しようとする課題は、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ることである。

この発明による弁装置は、弁ハウジング内に弁体が直線移動可能に設けられ、当該弁体が直線移動によって弁ハウジング側の弁ポートの周りに設けられている環状弁座面に着座することにより、前記弁ポートを閉じる全閉状態となる弁装置において、前記環状弁座面への着座時に該環状弁座面に当接する前記弁体の環状着座面と前記環状弁座面とのうち、何れか一方が弾性材製のシール部材によって構成され、他方に前記弁ポートを取り囲む配置の環状溝が形成されている。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記環状弁座面と前記環状着座面とは互いに面接触する平らな環状面を有し、前記シール部材が、前記弁体あるいは前記弁ハウジング側に固定装着されたパッキンにより構成されているか、あるいは前記弁体にインサート成形されたパッキンにより構成されているか、あるいは前記弁体の全体が弾性材により構成され、前記弁体自体がシール部材をなしている。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記シール部材が、前記弁ハウジングの前記弁ポートの周縁部分に埋設されたＯリングにより構成されている。

この発明による弁装置は、更に、前記弁体が、前記環状着座面に連続して形成され、前記弁体の直線移動位置に応じて前記弁ポートの実効開口面積を変化させる流量調整部を含み、定量的な流量制御を行う流量制御弁として構成することができる。

また、この発明による弁装置は、ハウジング内に弁体が直線移動可能に設けられ、前記弁体は、その直線移動位置に応じて前記弁ポートの実効開口面積を変化させる流量調整部を含み、定量的な流量制御を行う弁装置において、前記弁体の前記流量調整部を除く部分の外周部に環状板部材が羽根状に固定装着され、前記弁体の直線移動によって前記環状板部材が前記弁ハウジング側の前記弁ポートの周りに設けられている環状弁座面に着座することにより全閉状態になる。

また、この発明による弁装置は、弁ハウジング内に弁体が直線移動可能に設けられ、前記弁体は、その直線移動位置に応じて前記弁ポートの実効開口面積を変化させる流量調整部を含み、定量的な流量制御を行う弁装置において、前記弁体の前記流量調整部を除く部分の外周部に、ストレート筒部を含む弾性材製のカップ状部材が固定装着され、前記弁ハウジング側には底部に前記弁ポートが開口しているボア部が形成されており、前記弁体の直線移動によって前記カップ状部材の前記ストレート筒部の外周面が前記ボア部の内周面に摺接することにより全閉状態になる。

この発明による弁装置は、雄ねじ部材と雌ねじ部材とのねじ係合による送りねじ機構と、送りねじ機構を回転駆動する電動モータとを含み、前記送りねじ機構を電動モータによって回転駆動し、前記送りねじ機構によって回転運動を弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によって前記弁体を直線移動させる電動式コントロールバルブとして構成することができる。

この発明による冷凍サイクル装置は、上述の発明による弁装置を膨張弁として冷媒回路中に有する。

また、この発明による冷凍サイクル装置は、一台の共通室外機に対して複数台の室内機が並列に接続されているようなマルチタイプの冷凍サイクル装置等において、上述の発明による弁装置を膨張弁として冷媒回路中に有する。

この発明による弁装置は、弁体の環状着座面が弁ハウジング側の環状弁座面に着座する全閉状態時には、環状着座面と環状弁座面とのうち何れか一方を構成する弾性材製のシール部材が、他方に形成された弁ポートを取り囲む配置の環状溝に局部的に喰い込むように弾性変形する。これにより、単純な面シール構造である場合に比して、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ることができる。

また、弁体の流量調整部を除く部分の外周部に羽根状に設けられた環状板部材が弁ポートの周りに設けられている環状弁座面に着座することにより全閉状態になるものでは、圧力差による押付力が環状板部材に作用し、環状板部材が環状弁座面に押し付けられることにより、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ることができる。

また、弁体の流量調整部を除く部分の外周部に設けられたカップ状部材に設けられたストレート筒部の外周面が、弁ハウジング側に形成されたボア部の内周面に摺接することにより全閉状態になるものでも、圧力差による押付力がカップ状部材のストレート筒部に作用し、ストレート筒部がボア部内周面に押し付けられることにより、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ることができる。

この発明による弁装置の実施形態１を、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示されているように、実施形態１による弁装置は、カップ状の金属製あるいは合成樹脂製の弁ハウジング１０を有する。弁ハウジング１０は、弁室１１と、弁室１１の下底部に開口形成された丸穴形状の弁ポート１２と、横継手１３を接続され弁室１１に直接連通する入口ポート１４と、下継手１５を接続され弁ポート１２を経て弁室１１に連通する出口ポート１６とを有する。

弁室１１には金属製あるいは合成樹脂製の弁体１７が配置されている。弁体１７は下側が円錐形をした流量調整部（ニードル弁部）１８を有する。弁体１７は上基部１７Ａにて円筒状の弁支持筒体１９と固定連結されている。

弁ハウジング１０の上部には取付板２０によって固定支持部材（雌ねじ部材）２１が固定されている。弁支持筒体１９は、固定支持部材２１に形成されているガイド孔２２に軸線方向（上下方向）、つまり弁リフト方向に摺動可能に嵌合し、弁体１７を弁ハウジング１０に固定された固定支持部材２１に対して弁リフト方向に直線移動可能に支持する役割を果たしている。

この支持構造により、弁体１７は、弁リフト方向への直線移動によって流量調整部１８が弁ポート１２に出入可能に進入することにより、弁リフト方向の直線移動位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積を増減し、定量的な流量制御を行う。

弁体１７には、その流量調整部１８の根もと部の周りに、シール部材として、かしめ保護リング部材２３を介してゴム状弾性材製の円環状のパッキン２４が同心にかしめ装着されている。図２に示されているように、パッキン２４の平らな下底面が、弁ポート１２の周りに同心に形成されている平らな円環状弁座面２５に着座する円環状着座面２６をなしている。円環状着座面２６が円環状弁座面２５に着座することにより、弁ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

パッキン２４を構成するゴム状弾性材は、ゴム状弾性を示す材料であり、ゴムあるいはゴム類似物質を指す。パッキン２４に適したゴム状弾性体としては、加硫ゴム、シリコンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレン共重合体系エラストマ（ＥＰＭ）等が挙げられる。また、ゴムに限らずＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ナイロン（登録商標）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。

弁ハウジング１０の円環状弁座面２５には、弁ポート１２と同心に、円環状溝２７が形成されている。円環状溝２７は、図３に示されているように、本実施形態ではＶ形溝になっており、その最大開口幅は０．１〜１．０ｍｍ程度、最大深さは０．１〜１．０ｍｍ程度でよい。

本実施形態では、円環状着座面２６の全体と、円環状弁座面２５の円環状溝２７の部分を除く部分とが、互いに面接触する平らな環状面をなす。

図１に示されているように、弁支持筒体１９は、雄ねじ軸２８（雄ねじ部材）の下フランジ部２８Ａを、弁支持筒体１９の上部円環リップ部１９Ａと、弁支持筒体１９内に配置されて圧縮コイルばね２９によって付勢された押圧部材３０とで、高滑性ワッシャ３１を介してスラスト方向（弁リフト方向）に挟み込んだ形態で、雄ねじ軸２８と相対回転可能に連結され、雄ねじ軸２８と共に弁リフト方向に移動する。

雄ねじ軸２８は雄ねじ部３２を有している。雄ねじ部３２は固定支持部材２１に形成された雌ねじ部３３にねじ係合している。このねじ係合により、雄ねじ軸２８は、回転に伴って軸線方向、つまり、弁リフト方向に移動する。

この雄ねじ部３２と雌ねじ部３３とのねじ係合によって送りねじ機構が構成され、送りねじ機構は、雄ねじ軸２８の回転運動を同部材の弁リフト方向に直線運動に変換する。

弁ハウジング１０の上部にはステッピングモータ４０のキャン状のロータケース４１が溶接等によって気密に固定されている。ロータケース４１内には、外周面部４２Ａを多極着磁されたロータ４２が回転可能に設けられている。ロータ４２には雄ねじ軸２８の上端部２８Ｂが固定連結されている。

ロータケース４１の外側には、ステータコイルユニット４３が差し込み装着されている。ステータコイルユニット４３は、詳細を図示されていないが、ステッピングモータ用のものとして、内部に、磁極歯、巻線部、電気配線部を有する周知の気密モールド構造のものである。

ロータケース４１内には、ロータケース４１の天井部より垂下固定されたガイド支持軸４４、ガイド支持軸４４の外周部に装着された螺旋ガイド線体４５、ガイド支持軸４４の上端部に形成された固定ストッパ部４６、螺旋ガイド線体４５に螺合した可動ストッパ部材４７、可動ストッパ部材４７と係合してこれを蹴り回すロータ４２の突起部４８があり、これらによって、弁開あるいは弁閉のストッパが構成されている。

ステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７の流量調整部１８の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、パッキン２４による円環状着座面２６が円環状弁座面２５に着座する。円環状着座面２６が円環状弁座面２５に着座した後も、引き続き、雄ねじ軸２８が弁リフト方向に降下移動すると、圧縮コイルばね２９が撓み、それによるばね力によって、図２に示されているように、パッキン２４の円環状着座面２６が弁ポート１２の周りの円環状弁座面２５に押し付けられるようになる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

このようにして、パッキン２４の円環状着座面２６が円環状弁座面２５に押し付けられると、図３に示されているように、パッキン２４が、符号２４Ａによって示されているように、円環状溝２７に局部的に喰い込むように（はまり込むように）弾性変形する。

これにより、円環状着座面２６と円環状弁座面２５の大部分が互いに面接触した状態で、更に、円環状溝２７に対するパッキン２４の局部的な喰込み部２４Ａによって、この周辺部で高いシール圧（密着度）が得られるようになる。

このことにより、単純な面シール構造である場合に比して、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性が耐久性よく得られるようになる。また、局部的な喰込み部２４Ａによって、円環状弁座面２５と円環状着座面２６との境界面がラビリンス状になり、ラビリンスシール効果も期待でき、全体として、弁漏れ量を低減することができる。

また、円環状着座面２６と円環状弁座面２５との面接触と、パッキン２４の円環状溝２７への局部的な喰い込みとの組み合わせで、シールが行われるから、細かい異物等によってパッキン２４の円環状着座面２６が傷付いても、シール部の内側と外側とが連通するシール不良が生じ難くなり、シール部の耐異物性も向上する。

ゴムパッキンの局部的な喰い込みは、パッキン接触面側に突条を設け、突条がゴムパッキンを局部的に弾性変形させてゴムパッキン内に入り込むようにすることでも得られるが、この場合には、突条によってゴムパッキンのシール面が相手面より浮き上がる可能性があり、面接触状態を得る信頼性が低下することになる。

このことに対して、本実施形態のように、パッキン２４が円環状溝２７に局部的に喰い込むものでは、円環状着座面２６と円環状弁座面２５とが面接触したのちに、はじめて喰い込が生じるので、面接触状態を得る信頼性が低下することがない。

なお、円環状弁座面２５の円環状溝２７は、図４に示されているように、径方向に所定の間隔をおいて複数個、同心形成されていもよい。この場合には、円環状溝２７に対するパッキン２４の局部的な喰込み部２４Ａの個数が径方向に増え、より一層高い耐弁漏れ性が得られ、同時にラビリンスシール効果も向上する。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態２を、図５、図６を参照して説明する。なお、図５、図６において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態２による弁装置では、図５に示されているように、弁ポート１２が、シール部材として、かしめ保護リング部材３６を介して弁ハウジング１０にかしめ装着されたゴム状弾性体製のパッキン（弁座部材）３５により画定され、その上面が、図６に示されているように、弁ポート１２の周りに同心に形成されている平らな円環状弁座面３７になっている。

パッキン３５を構成するゴム状弾性材も、ゴム状弾性を示す材料であり、ゴムあるいはゴム類似物質を指す。パッキン３５に適したゴム状弾性体としては、加硫ゴム、シリコンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレン共重合体系エラストマ（ＥＰＭ）等が挙げられる。また、ゴムに限らずＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ナイロン（登録商標）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。

弁体１７には、その流量調整部１８の根もと部の周りに、円環状弁座面３７と相対向する円環状着座面３４が形成されている。円環状着座面３４が円環状弁座面３７に着座することにより、弁ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

弁体１７の円環状着座面３４には、弁ポート１２と同心位置に、円環状溝３８が形成されている。円環状溝３８も本実施形態ではＶ形溝になっており、その最大開口幅は０．１〜１．０ｍｍ程度、最大深さは０．１〜１．０ｍｍ程度でよい。

本実施形態では、円環状弁座面３７の全体と、円環状着座面３４の円環状溝３８の部分を除く部分とが、互いに面接触する平らな環状面をなす。

本実施形態でも、ステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７の流量調整部１８の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、弁体１７の円環状着座面３４がパッキン３５の弁ポート１２の周りの円環状弁座面３７に着座する。円環状着座面３４が円環状弁座面３７に着座した後も、引き続き、雄ねじ軸２８が弁リフト方向に降下移動すると、圧縮コイルばね２９が撓み、それによるばね力によって円環状着座面３４が円環状弁座面３７に押し付けられるようになる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

このようにして、円環状着座面３４が円環状弁座面３７に押し付けられると、実施形態１と同様に、パッキン３５が円環状溝３８に局部的に喰い込むように（はまり込むように）弾性変形する。

これにより、円環状着座面３４と円環状弁座面３７の大部分が互いに面接触した状態で、更に、円環状溝３８に対するパッキン３５の局部的な喰込み部によって、この周辺部で高いシール圧（密着度）が得られるようになる。

このことにより、本実施形態でも、単純な面シール構造である場合に比して、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性が耐久性よく得られるようになる。また、円環状溝３８に対するパッキン３５の局部的な喰込み部によって、円環状弁座面３７と円環状着座面３４との境界面がラビリンス状になり、ラビリンスシール効果も期待でき、全体として、弁漏れ量を低減することができる。

また、円環状着座面３４と円環状弁座面３７との面接触と、パッキン３５の円環状溝３８への局部的な喰い込みとの組み合わせで、シールが行われるから、細かい異物等によってパッキン３５の円環状弁座面３７が傷付いても、シール部の内側と外側とが連通するシール不良が生じ難くなり、シール部の耐異物性も向上する。

本実施形態でも、パッキン３５が円環状溝３８に局部的に喰い込むものでは、円環状着座面３４と円環状弁座面３７とが面接触したのちに、はじめて喰い込みが生じるので、面接触状態を得る信頼性が低下することがない。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態３を、図７、図８を参照して説明する。なお、図７、図８において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態３による弁装置では、図７に示されているように、弁体１７の流量調整部１８の根もと部の周りに、シール部材として、ゴム弾性体製のパッキン５１がインサート成形されている。パッキン５１は、図８に示されているように、円環状の平らな下底面部を有し、この下底面部が、弁ポート１２の周りに同心に形成されている平らな円環状弁座面２５に着座する円環状着座面５２をなしている。円環状着座面５２が円環状弁座面２５に着座することにより、弁ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

パッキン５１を構成するゴム状弾性材も、ゴム状弾性を示す材料であり、ゴムあるいはゴム類似物質を指す。パッキン５１に適したゴム状弾性体としては、加硫ゴム、シリコンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレン共重合体系エラストマ（ＥＰＭ）等が挙げられる。また、ゴムに限らずＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ナイロン（登録商標）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。

弁ハウジング１０の円環状弁座面２５には、実施形態１と同様に、弁ポート１２と同心に、円環状溝２７が形成されている。

本実施形態でも、ステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７の流量調整部１８の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、パッキン５１による円環状着座面５２が円環状弁座面２５に着座する。円環状着座面５２が円環状弁座面２５に着座した後も、引き続き、雄ねじ軸２８が弁リフト方向に降下移動すると、圧縮コイルばね２９が撓み、それによるばね力によってパッキン５１の円環状着座面５２が弁ポート１２の周りの円環状弁座面２５に押し付けられるようになる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

このようにして、パッキン５１の円環状着座面５２が円環状弁座面２５に押し付けられると、実施形態１と同様に、パッキン５１が円環状溝２７に局部的に喰い込むように（はまり込むように）弾性変形する。

これにより、本実施形態でも、実施形態１と同等の効果が得られる。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態４を、図９、図１０を参照して説明する。なお、図９、図１０において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態４による弁装置では、図９に示されているように、シール部材として、弁体１７の先端部にインサート成形されたゴム弾性体製のパッキン５３によって流量調整部５４が形成され、この流量調整部５４の根もと部の周りに、図１０に示されているように、円環状の平らな下底面部による円環状着座面５５が形成されている。円環状着座面５５が円環状弁座面２５に着座することにより、弁ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

パッキン５３を構成するゴム状弾性材も、ゴム状弾性を示す材料であり、ゴムあるいはゴム類似物質を指す。パッキン５３に適したゴム状弾性体としては、加硫ゴム、シリコンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレン共重合体系エラストマ（ＥＰＭ）等が挙げられる。また、ゴムに限らずＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ナイロン（登録商標）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。

弁ハウジング１０の円環状弁座面２５には、実施形態１と同様に、弁ポート１２と同心に、円環状溝２７が形成されている。

本実施形態でも、ステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７にインサート成形されたパッキン５３の流量調整部５４の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、パッキン５３による円環状着座面５５が円環状弁座面２５に着座する。円環状着座面５５が円環状弁座面２５に着座した後も、引き続き、雄ねじ軸２８が弁リフト方向に降下移動すると、圧縮コイルばね２９が撓み、それによるばね力によってパッキン５３の円環状着座面５５が弁ポート１２の周りの円環状弁座面２５に押し付けられるようになる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

このようにして、パッキン５３の円環状着座面５５が円環状弁座面２５に押し付けられると、実施形態１と同様に、パッキン５３が円環状溝２７に局部的に喰い込むように（はまり込むように）弾性変形する。

これにより、本実施形態でも、実施形態１と同等の効果が得られる。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態５を、図１１、図１２を参照して説明する。なお、図１１、図１２において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態５による弁装置では、図１１に示されているように、弁体５６の全体がゴム状弾性材により構成され、弁体５６自体がシール部材をなしている。弁体５６は、図１２に示されているように、弁支持筒体１９より保持される係合部材５６Ａと、円錐形をし流量調整部（ニードル弁部）５７と、流量調整部５７の根もと部の周りに形成された円環状の平らな下底面部による円環状着座面５８とを有する。円環状着座面５８が円環状弁座面２５に着座することにより、弁ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

弁体５６を構成するゴム状弾性材も、ゴム状弾性を示す材料であり、ゴムあるいはゴム類似物質を指す。弁体５６に適したゴム状弾性体としては、加硫ゴム、シリコンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレン共重合体系エラストマ（ＥＰＭ）等が挙げられる。また、ゴムに限らずＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ナイロン（登録商標）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。

弁ハウジング１０の円環状弁座面２５には、実施形態１と同様に、弁ポート１２と同心に、円環状溝２７が形成されている。

本実施形態でも、ステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体５６を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体５６の流量調整部５７の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体５６の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体５６が弁リフト方向に所定量降下移動すると、弁体５６の円環状着座面５８が円環状弁座面２５に着座する。円環状着座面５８が円環状弁座面２５に着座した後も、引き続き、雄ねじ軸２８が弁リフト方向に降下移動すると、圧縮コイルばね２９が撓み、それによるばね力によって弁体５６の円環状着座面５８が弁ポート１２の周りの円環状弁座面２５に押し付けられるようになる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

このようにして、ゴム弾性体製の弁体５６の円環状着座面５８が円環状弁座面２５に押し付けられると、実施形態１と同様に、弁体５６が円環状溝２７に局部的に喰い込むように（はまり込むように）弾性変形する。

これにより、本実施形態でも、実施形態１と同等の効果が得られる。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態６を、図１３〜図１５を参照して説明する。なお、図１３〜図１５において、図１、図２、図５、図６に対応する部分は、図１、図２、図５、図６に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態６による弁装置では、図１４に示されているように、弁ポート１２の周りの円環状弁座面２５に、弁ポート１２と同心のＯリング溝６１が形成されている。Ｏリング溝６１には、ゴム弾性体製のＯリング６２がはめ込み装着されている。

Ｏリング６２を構成するゴム状弾性材は、ゴム状弾性を示す材料であり、ゴムあるいはゴム類似物質を指す。パッキン２４に適したゴム状弾性体としては、加硫ゴム、シリコンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレン共重合体系エラストマ（ＥＰＭ）等が挙げられる。また、ゴムに限らずＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ナイロン（登録商標）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。

図１５（ａ）に示されているＯリング６２の線径Ｄは、Ｏリング溝６１の溝深さｄより所定量大きい。これにより、初期状態（自由状態）では、Ｏリング６２の上側は、（線径Ｄ）−（溝深さｄ）＝ｐの高さ分、円環状弁座面２５より上方に出ている。

図１４に示されているように、弁体１７の円環状着座面３４には、実施形態２と同様に、弁ポート１２と同心位置に、円環状溝３８が形成されている。

本実施形態でも、図１３に示されているステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７の流量調整部１８の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、弁体１７の円環状着座面３４が弁ポート１２の周りのＯリング６２に着座する。円環状着座面３４がＯリング６２に着座した後も、引き続き、雄ねじ軸２８が弁リフト方向に降下移動すると、円環状着座面３４がＯリング６２に押し付けられるようになる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

このようにして、円環状着座面３４が円環状弁座面２５のＯリング６２に押し付けられると、図１５（ｂ）に示されているように、Ｏリング６２が突出高さ分ｐだけ押し潰されるように弾性変形する。これに伴い、円環状着座面３４が円環状弁座面２５に着座し、押し潰されることによってＯリング６２の上側に扁平面６２Ａができ、この扁平面６２Ａ部分が円環状溝３８に局部的に喰い込むように（はまり込むように）弾性変形する。

これにより、扁平面６２Ａと円環状着座面３４とが互いに面接触した状態で、更に、円環状溝３８に対するＯリング６２の局部的な喰込み部６２Ｂによって、この周辺部で高いシール圧（密着度）が得られるようになる。

このことにより、本実施形態でも、単純なＯリングによるシール構造である場合に比して、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性が耐久性よく得られるようになる。また、円環状溝３８に対するＯリング６２の局部的な喰込み部によって、円環状着座面３４とＯリング６２の扁平面６２Ａとの境界面がラビリンス状になり、ラビリンスシール効果も期待でき、全体として、弁漏れ量を低減することができる。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態７を、図１６、図１７を参照して説明する。なお、図１６、１７において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態７では、図１７に示されているように、弁ポート１２の弁室１１側に、弁ポート１２と同心に拡大ボア７１が連通形成され、拡大ボア７１の弁室１１に対する開口端側の周りに円環状弁座面７２が形成されている。拡大ボア７１の底部に弁ポート１２が開口している。

弁体１７の上基部１７Ａ部分（流量調整部１８を除く部分）の外周部には、円環状板部材７３が羽根状に固定装着されている。円環状板部材７３は、ばね性を有する板材により構成され、弁体１７に形成された拡大ボア７１の内径より小径のフランジ部１７Ｂと弁支持筒体１９の底部１９Ｂとに挟まれて固定されている。円環状板部材７３の外径が拡大ボア７１の内径より大きい。なお、円環状板部材７３は、テフロン（登録商標）シート等の柔らかい材質材料で形成されたものであってもよい。

これにより、円環状板部材７３は、フランジ部１７Ｂより外側に円環羽根状に突出した円環突出部分７３Ａにて円環状弁座面７２に対向し、円環状弁座面７２に着座できる。円環状板部材７３の円環突出部分７３Ａが円環状弁座面７２に着座することにより、弁ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

本実施形態でも、図１６に示されているステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７の流量調整部１８の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、円環状板部材７３の円環突出部分７３Ａが円環状弁座面７２に着座し、円環突出部分７３Ａが円環状弁座面７２に押し付けられる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

この状態になると、入口ポート１４側の弁室１１の圧力が拡大ボア７１側の圧力より高いことにより、圧力差による荷重が円環状板部材７３を円環状弁座面７２に押し付ける方向に作用し、円環状板部材７３の円環突出部分７３Ａが円環状弁座面７２に密着し、ポート１２を確実に閉塞する全閉状態になる。

これにより、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ることができる。

なお、図１８に示されているように、円環状弁座面７２に、弁ポート１２と同心に円環状溝７４を形成してもよい。この場合には、ラビリンスシール効果が得られ、耐弁漏れ性が、より一層向上する。

つぎに、この発明による弁装置の実施形態８を、図１９、図２０を参照して説明する。なお、図１９、２０において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態８では、図２０に示されているように、弁ポート１２の弁室１１側に、弁ポート１２と同心に拡大ボア（ボア部材）７５が連通形成され、拡大ボア７５の内周面が円筒状弁座面７６になっている。拡大ボア７５の底部に弁ポート１２が開口している。

弁体１７の上基部１７Ａ部分（流量調整部１８を除く部分）側の外周部には、ストレート円筒部７８を含む弾性材製のカップ状部材７７が固定装着されている。カップ状部材７７のストレート円筒部７８の外周面が円筒状着座面７９になっている。ストレート円筒部７８の内側には、ストレート円筒部７８を拡径方向に付勢するカップ状の板ばね８０が設けられている。

カップ状部材７７のストレート円筒部７８は、弁体１７の直線移動（降下移動）によって弁ポート１２の実効開口面積が最小になったのちに、拡大ボア７５内に摺動可能に嵌合し、ストレート円筒部７８の外周面がなす円筒状着座面７９が拡大ボア７５の内周面による円筒状弁座面７６に摺接することにより、ポート１２を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

本実施形態でも、図１９に示されているステッピングモータ４０は、ロータ４２によって雄ねじ軸２８を回転駆動し、回転に伴う雄ねじ軸２８の軸線方向移動によって弁支持筒体１９と共に弁体１７を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体１７の流量調整部１８の弁ポート１２に対する軸線方向位置（弁リフト方向の直線移動位置）が変わり、その軸線方向位置に応じて弁ポート１２の実効開口面積が増減し、定量的な流量制御が行われる。

弁体１７の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１２の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１２を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体１７が弁リフト方向に所定量降下移動すると、カップ状部材７７のストレート円筒部７８が拡大ボア７５に嵌合し、ストレート円筒部７８の外周面がなす円筒状着座面７９が拡大ボア７５の内周面による円筒状弁座面７６に摺接し、板ばね８０のばね力によって円筒状着座面７９が円筒状弁座面７６に押し付けられる。これにより、弁ポート１２が閉塞される全閉状態になる。

この全閉状態は、円筒状弁座面７６と円筒状着座面７９との密着により、比較的大きい面積をもって確実に得られる。

また、全閉状態では、入口ポート１４側の弁室１１の圧力が拡大ボア７５側の圧力より高いことにより、圧力差による荷重がストレート円筒部７８を拡大ボア７５の円筒状弁座面７６に押し付ける方向に作用し、ストレート円筒部７８の円筒状着座面７９が拡大ボア７１の円筒状弁座面７６に、より一層確実に密着する。

これらのことにより、弁閉力を高くしたり、軟らかいゴム製のパッキンを使うことなく、高い耐弁漏れ性を耐久性よく得ることができる。

なお、図２１に示されているように、拡大ボア７５の円筒状弁座面７６に、周溝８１を形成してもよい。この場合には、ラビリンスシール効果が得られ、耐弁漏れ性が、より一層向上する。

次に、この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を、図２２を参照して説明する。

この実施形態による冷凍サイクル装置は、マルチタイプシステムのものであり、一つの共通室外機１００と、共通室外機１００に対して互いに並列に接続された複数台の室内機１１０とを有する。

共通室外機１００には、圧縮機１０１と、四方弁１０２と、室外熱交換器１０３と、室外機膨張弁１０４とが設けられている。

室内機１１０には、室内熱交換器１１１と、各室内熱交換器１１１毎の室内機膨張弁１１２とが設けられている。

この冷凍サイクル装置は、空気調和装置や冷凍・冷蔵庫等で使用される。空気調和装置での使用では、実線矢印が冷房時の冷媒流れであり、破線矢印が暖房時の冷媒流れである。

室外機膨張弁１０４、室内機膨張弁１１２としては、上述したこの発明による弁装置が用いられる。

マルチタイプシステムでは、冷房運転時のサーモオフ（運転休止）の室内機１１０については、その室内機１１０の室内機膨張弁１１２を全閉状態にすることにより、サーモオフ（運転休止）で、ファン停止の室内機１１０を冷媒が流れることが完全に禁止される。

これにより、ファン停止の室内機１１０を冷媒が漏れ流れることにより、室内熱交換器１１１や配管が過冷却されることがなく、結露や結露水の凍結が回避される。さらに、弁閉動作は徐動であり、電磁開閉弁のような急激な弁閉、弁開動作とは異なるので、ウォータハンマの発生防止にも効果がある。

この発明による弁装置の実施形態１を示す断面図である。 実施形態１による弁装置の要部の拡大断面図である。 実施形態１による弁装置のパッキン変形状態を示す拡大断面図である。 実施形態１による弁装置の要部の変形例を示す拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態２を示す断面図である。 実施形態２による弁装置の要部の拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態３を示す断面図である。 実施形態３による弁装置の要部の拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態４を示す断面図である。 実施形態４による弁装置の要部の拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態５を示す断面図である。 実施形態５による弁装置の要部の拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態６を示す断面図である。 実施形態６による弁装置の要部の拡大断面図である。 （ａ）は実施形態６による弁装置の要部の全閉前の状態を示す拡大断面図、（ｂ）は同じくそれの全閉時の状態を示す拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態７を示す断面図である。 実施形態７による弁装置の要部の拡大断面図である。 実施形態７による弁装置の要部の変形例を示す拡大断面図である。 この発明による弁装置の実施形態８を示す断面図である。 実施形態８による弁装置の要部の拡大断面図である。 実施形態８による弁装置の要部の変形例を示す拡大断面図である。 この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す冷媒回路図である。

符号の説明

１０ 弁ハウジング
１１ 弁室
１２ 弁ポート
１３ 横継手
１４ 入口ポート
１５ 下継手
１６ 出口ポート
１７、５６ 弁体
１８、５４、５７ 流量調整部
１９ 弁支持筒体
２０ 取付板
２１ 固定支持部材（雌ねじ部材）
２２ ガイド孔
２３ かしめ保護リング部材
２４、３５、５１、５３ パッキン
２５、３７、７２ 円環状弁座面
２６、３４、５２、５５、５８ 円環状着座面
２７ 円環状溝
２８ 雄ねじ軸
２９ 圧縮コイルばね
３０ 押圧部材
３１ 高滑性ワッシャ
３２ 雄ねじ部
３３ 雌ねじ部
３６ かしめ保護リング部材
３８、７４ 円環状溝
４０ ステッピングモータ
４１ ロータケース
４２ ロータ
４３ ステータコイルユニット
４４ ガイド支持軸
４５ 螺旋ガイド線体
４６ 固定ストッパ部
４７ 可動ストッパ部材
４８ 突起部
６１ Ｏリング溝
６２ Ｏリング
７１、７５ 拡大ボア
７３ 円環状板部材
７６ 円筒状弁座面
７７ カップ状部材
７８ ストレート円筒部
７９ 円筒状着座面
８０ 板ばね
８１ 周溝
１００ 共通室外機
１０１ 圧縮機
１０２ 四方弁
１０３ 室外熱交換器
１０４ 室外機膨張弁
１１０ 室内機
１１１ 室内熱交換器
１１２ 室内機膨張弁

Claims (11)

1. 弁ハウジング内に弁体が直線移動可能に設けられ、当該弁体が直線移動によって弁ハウジング側の弁ポートの周りに設けられている環状弁座面に着座することにより、前記弁ポートを閉じる全閉状態となる弁装置において、
   前記環状弁座面への着座時に該環状弁座面に当接する前記弁体の環状着座面と前記環状弁座面とのうち、何れか一方が弾性材製のシール部材によって構成され、他方に前記弁ポートを取り囲む配置の環状溝が形成されている弁装置。
2. 前記環状弁座面と前記環状着座面とは互いに面接触する平らな環状面を有し、前記シール部材が前記弁体あるいは前記弁ハウジング側に固定装着されたパッキンにより構成されている請求項１記載の弁装置。
3. 前記環状弁座面と前記環状着座面とは互いに面接触する平らな環状面を有し、前記シール部材が前記弁体にインサート成形されたパッキンにより構成されている請求項１記載の弁装置。
4. 前記環状弁座面と前記環状着座面とは互いに面接触する平らな環状面を有し、前記弁体の全体が弾性材により構成され、前記弁体自体がシール部材をなしている請求項１記載の弁装置。
5. 前記シール部材が、前記弁ハウジングの前記弁ポートの周縁部分に埋設されたＯリングにより構成されている請求項１記載の弁装置。
6. 前記弁体は、前記環状着座面に連続して形成され、前記弁体の直線移動位置に応じて前記弁ポートの実効開口面積を変化させる流量調整部を含み、定量的な流量制御を行う請求項１〜５の何れか１項記載の弁装置。
7. 弁ハウジング内に弁体が直線移動可能に設けられ、前記弁体は、その直線移動位置に応じて前記弁ポートの実効開口面積を変化させる流量調整部を含み、定量的な流量制御を行う弁装置において、
   前記弁体の前記流量調整部を除く部分の外周部に環状板部材が羽根状に固定装着され、前記弁体の直線移動によって前記環状板部材が前記弁ハウジング側の前記弁ポートの周りに設けられている環状弁座面に着座することにより全閉状態になる弁装置。
8. 弁ハウジング内に弁体が直線移動可能に設けられ、前記弁体は、その直線移動位置に応じて前記弁ポートの実効開口面積を変化させる流量調整部を含み、定量的な流量制御を行う弁装置において、
   前記弁体の前記流量調整部を除く部分の外周部に、ストレート筒部を含む弾性材製のカップ状部材が固定装着され、前記弁ハウジング側には底部に前記弁ポートが開口しているボア部が形成されており、前記弁体の直線移動によって前記カップ状部材の前記ストレート筒部の外周面が前記ボア部の内周面に摺接することにより全閉状態になる弁装置。
9. 雄ねじ部材と雌ねじ部材とのねじ係合による送りねじ機構と、送りねじ機構を回転駆動する電動モータとを含み、前記送りねじ機構を電動モータによって回転駆動し、前記送りねじ機構によって回転運動を弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によって前記弁体を直線移動させる電動式コントロールバルブであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載の弁装置。
10. 請求項１〜９の何れか１項記載の弁装置を膨張弁として冷媒回路中に有する冷凍サイクル装置。
11. 前記冷凍サイクル装置は、一台の共通室外機に対して複数台の室内機が並列に接続されているマルチタイプの冷凍サイクル装置である請求項１０記載の冷凍サイクル装置。

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