(57)【要約】【課題】冷媒吐出ガス熱によって除霜を行うもので、通常の冷却運転時の少流量絞りを的確に行い、除霜運転時には、最大流量を得ることができる全開機能付きの膨張弁のような複合機能の電動弁を提供すること。【解決手段】第１のモータ回転角範囲では、弁体３０の回転角に応じてスリット３１と凹溝部２７とによる絞り流量計量部によって絞り流量を定量的に可変設定し、第２のモータ回転角範囲では、弁体３０が軸線方向に移動して弁座面２３Ｂより離れることにより全開ポート２６を開き、最大流量を得る。【選択図】　　　図７
2004125095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータにより回転駆動される弁体と、前記弁体を回転且つ軸線方向に移動可能に収容するケースとを有し、
前記ケース側に絞り流量計量部と全開ポートとを形成された弁座面が設けられ、
前記弁体は、前記弁座面に着座する第１の軸線方向位置と前記弁座面より離間する第２の軸線方向位置との間に移動可能で、第１のモータ回転角範囲では、前記第１の軸線方向位置にて前記弁座面に対して回転変位することにより、前記全開ポートを閉じた状態で、回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量を定量的に設定し、前記第１のモータ回転角範囲より大きい第２のモータ回転角範囲では、前記第２の軸線方向位置に軸線方向移動し、前記全開ポートを開くことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記第２のモータ回転角範囲において、前記弁体を前記第１の軸線方向位置と前記第２の軸線方向位置との間に軸線方向移動させる端面カムを有することを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
前記弁体はステッピングモータのロータと連結され、前記第１のモータ回転角範囲は前記弁体の略１回転の回転角範囲であり、前記弁体が係合し且つ前記第２のモータ回転角範囲において、ステッピングモータのロータと連結される弁体リフト用リング部材を有し、前記弁体リフト用リング部材に端面カムが形成され、当該弁体リフト用リング部材によって前記弁体が前記第１の軸線方向位置と前記第２の軸線方向位置との間に軸線方向移動することを特徴とする請求項２記載の電動弁。
【請求項４】
前記弁体を前記弁座面の側に付勢するばねと、
１次側圧力雰囲気で前記弁体の一方の端面に１次側圧力を及ぼす第１圧力室と、前記弁体の他方の端面に圧力を及ぼす第２圧力室とを有し、
前記第１のモータ回転角範囲では閉塞状態で、前記第２のモータ回転角範囲で連通状態となって１次側圧力より低圧の２次側圧力を前記第２圧力室に導入するパイロット通路が前記弁体に設けられ、
前記パイロット通路の閉塞状態では、前記第２圧力室が１次側圧力雰囲気で、前記弁体が前記ばねのばね力によって前記第１の軸線方向位置に位置し、前記パイロット通路の連通状態では、前記第１圧力室の圧力と前記第２圧力室の圧力との差圧によって前記弁体が前記ばねのばね力に抗して前記第２の軸線方向位置に移動することを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項５】
前記絞り流量計量部は、弁体の回転方向と同方向に円弧状に延在し、延在方向に溝幅が漸次変化する凹溝部を有し、前記弁体に形成されているスリットが前記弁体の回転変位に応じて前記凹溝部と整合する位置が当該凹溝部の延在方向に変化することにより、前記弁体の回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量が定量的に設定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の電動弁。
【請求項６】
圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、これらを接続する冷媒通路を含む冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置において、
圧縮機→凝縮器→蒸発器→圧縮機の冷却運転回路と、圧縮機→蒸発器→圧縮機の除霜運転回路とに流路切換を行う流路切換手段を有し、
請求項１〜５の何れか１項記載の電動弁が前記蒸発器の入口側に全開機能付きの電動式膨張弁として設けられていることを特徴とする冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動弁および冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に関し、特に、冷媒吐出ガス熱によって蒸発器の除霜を行う型式の冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置のための膨張弁等として使用される電動弁および冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用冷蔵庫（冷凍・冷蔵庫）の蒸発器に着霜した霜を除去する除霜（デフロスト）を、ヒータによって行うことに代えて、圧縮機より吐出される高温の冷媒吐出ガスを蒸発器に直接流入させ、冷媒吐出ガス熱によって行うことが既に提案されている。冷媒吐出ガス熱による除霜は、ヒータレスであるから、ＨＣ冷媒（Ｒ６０００ａ）等を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル装置の冷凍・冷蔵庫に好適で、省エネルギ化も図られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６２１２４公報
【特許文献２】
特開平１０−６２０３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＣ冷媒（Ｒ６０００ａ）等を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル装置では、蒸発器能力を有効に得るため、フロン系冷媒によるものに比して、蒸発器に流入する冷媒の圧力を下げ、冷媒の蒸発温度を下げるべく、冷媒絞りを少流量で的確に行う必要がある。
【０００５】
このことに対して、冷媒吐出ガス熱によって除霜を行うものでは、除霜が短時間で効率よく行われるよう、除霜運転時には、冷媒吐出ガスを蒸発器に最大流量で流すことが要求される。
【０００６】
この発明は、上述の如き課題を解決するためになされたもので、冷媒吐出ガス熱によって除霜を行うもので、通常の冷却運転時の少流量絞りを的確に行い、除霜運転時には、最大流量を得ることができる全開機能付きの膨張弁のような複合機能の電動弁、および、その電動弁を使用する冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による電動弁は、ステッピングモータにより回転駆動される弁体と、前記弁体を回転且つ軸線方向に移動可能に収容するケースとを有し、前記ケース側に絞り流量計量部と全開ポートとを形成された弁座面が設けられ、前記弁体は、前記弁座面に着座する第１の軸線方向位置と前記弁座面より離間する第２の軸線方向位置との間に移動可能で、第１のモータ回転角範囲では、前記第１の軸線方向位置にて前記弁座面に対して回転変位することにより、前記全開ポートを閉じた状態で、回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量を定量的に設定し、前記第１のモータ回転角範囲より大きい第２のモータ回転角範囲では、前記第２の軸線方向位置に軸線方向移動し、前記全開ポートを開くものである。
【０００８】
この電動弁では、第１のモータ回転角範囲では、弁体の回転角に応じて絞り流量計量部の絞り流量が定量的に可変設定され、少流量絞りが行われ、電動膨張弁として機能する。第２のモータ回転角範囲では、弁体が軸線方向に移動して弁座面より離れることにより全開ポートが開かれ、最大流量を得ることができる。
【０００９】
この発明による電動弁は、弁体の軸線方向移動手段として、前記第２のモータ回転角範囲において、前記弁体を前記第１の軸線方向位置と前記第２の軸線方向位置との間に軸線方向移動させる端面カムを有しており、端面カムによって弁体を前記第１の軸線方向位置と前記第２の軸線方向位置との間に軸線方向移動させることができる。
【００１０】
この電動弁では、前記弁体がステッピングモータのロータと連結され、前記第１のモータ回転角範囲が前記弁体の略１回転の回転角範囲であり、前記弁体が係合し且つ前記第２のモータ回転角範囲において、ステッピングモータのロータと連結される弁体リフト用リング部材を有し、前記弁体リフト用リング部材に端面カムが形成され、当該弁体リフト用リング部材によって前記弁体が前記第１の軸線方向位置と前記第２の軸線方向位置との間に軸線方向移動する構成とすることができる。
【００１１】
この電動弁では、第１のモータ回転角範囲が弁体の略１回転の回転角範囲であることにより、少流量絞りを行う回転角範囲が大きく、単位回転角当たりの少流量絞り精度（分解能）がよい。
【００１２】
また、この発明による電動弁は、前記弁体を前記弁座面の側に付勢するばねと、１次側圧力雰囲気で前記弁体の一方の端面に１次側圧力を及ぼす第１圧力室と、前記弁体の他方の端面に圧力を及ぼす第２圧力室とを有し、前記第１のモータ回転角範囲では閉塞状態で、前記第２のモータ回転角範囲で連通状態となって１次側圧力より低圧の２次側圧力を前記第２圧力室に導入するパイロット通路が前記弁体に設けられ、前記パイロット通路の閉塞状態では、前記第２圧力室が１次側圧力雰囲気で、前記弁体が前記ばねのばね力によって前記第１の軸線方向位置に位置し、前記パイロット通路の連通状態では、前記第１圧力室の圧力と前記第２圧力室の圧力との差圧によって前記弁体が前記ばねのばね力に抗して前記第２の軸線方向位置に移動する差圧式のものに構成することもできる。
【００１３】
また、この発明による電動弁では、前記絞り流量計量部は、弁体の回転方向と同方向に円弧状に延在し、延在方向に溝幅が漸次変化する凹溝部を有し、前記弁体に形成されているスリットが前記弁体の回転変位に応じて前記凹溝部と整合する位置が当該凹溝部の延在方向に変化することにより、前記弁体の回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量が定量的に設定されるものとすることができ、高精度な少流量絞り制御を行うことができる。
【００１４】
また、この発明による冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、これらを接続する冷媒通路を含む冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置において、圧縮機→凝縮器→蒸発器→圧縮機の冷却運転回路と、圧縮機→蒸発器→圧縮機の除霜運転回路とに流路切換を行う流路切換手段を有し、上述の発明による電動弁が前記蒸発器の入口側に全開機能付きの電動式膨張弁として設けられている。
【００１５】
この発明による冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置によれば、冷却運転時には電動弁を第１のモータ回転角範囲で使用して少流量絞りを行い、除霜運転時には電動弁を第２のモータ回転角範囲で使用して電動弁を全開状態にし、冷媒吐出ガスを蒸発器に最大流量で流すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
（電動弁の実施形態１）
図１〜図７はこの発明による電動弁の実施形態１を示している。
【００１７】
図１に示されているように、電動弁１０は、円盤形状の底蓋部材１１と、底蓋部材１１上に気密に溶接あるいはろう付けされたキャン状のケース１２とを有している。ケース１２は、底蓋部材１１と共働として、内側に気密室構造の弁室・ロータ室１３を形成している。
【００１８】
底蓋部材１１には、１次側ポート１４と２次側ポート１５とが貫通形成されている。１次側ポート１４は底蓋部材１１の中心位置より側方にずれた位置にあって弁室・ロータ室１３と直接連通（常時連通）している。１次側ポート１４には継手管１６が接続されている。２次側ポート１５は底蓋部材１１の中心位置にあり、２次側ポート１５にはもう一つの継手管１７が接続されている。
【００１９】
図４に示されているように、底蓋部材１１上（弁室・ロータ室１３側）には、位置合わせエンボス１１Ａ、１８Ａの嵌合によってベース板１８が位置決めされ、ろう付けされている。ベース板１８には、拡張部１９Ａを有し２次側ポート１５と連通する中央孔１９と、１次側ポート１４と整合する切欠開口部２０とが形成されている。
【００２０】
ベース板１８には、中心軸線周りに互いに１８０度回転変位した位置に各々傾斜面２１Ａとカム上面２１Ｂとを有する端面カム部２１が形成されている。カム上面２１Ｂはベース板１８の上面（ベース板上面）１８Ｂより所定寸法（概ね、寸法Ｌ）高い位置にあり、傾斜面２１Ａがベース板上面１８Ｂとカム上面２１Ｂとを滑らかに接続している。
【００２１】
また、ベース板１８の端面カム部２１の部分には、カム上面２１Ｂより更に上方に立ち上がった形状のストッパ片２２が一体形成されている。
【００２２】
ベース板１８上には、位置合わせ１８Ａ、位置決め孔２３Ａの嵌合によって弁座板２３が位置決めされ、耐冷媒性接着剤によって貼り合わせ接着されている。弁座板２３は、上面が弁座面２３Ｂになっており、中心位置に全開ポート２４を貫通形成されている。全開ポート２４は、システム上の最大流量を得ることができる大きい口径Ｄを有し、中央孔１９を介して２次側ポート１５に連通している。また、弁座板２３には切欠開口部２０と整合する切欠開口部２５が形成されている。
【００２３】
弁座板２３の中心位置より側方にずれた位置には、絞り制御用全開ポート２６が貫通形成されている。絞り制御用全開ポート２６は、絞り制御のための小さい口径ｄを有し、中央孔１９の拡張部１９Ａを介して２次側ポート１５と連通している。
【００２４】
弁座板２３の弁座面２３Ｂには、絞り流量計量部（少流量制御部）として、後述の弁体３０の回転方向と同方向に円弧状に延在し、すなわち、中心軸線周りに略２７０度の回転角範囲（第１のモータ回転角範囲）に延在し、延在方向に溝幅が漸次変化する凹溝部２７を有している。
【００２５】
凹溝部２７は、ハーフエッチング等によって形成されており、均一深さｈで、図２に示されているように、最大幅Ｗｍによる最大幅部分（始端）２７Ａで絞り制御用全開ポート２６と連通接続され、これより図にて反時計廻り方向に進むに従って溝幅が漸次減少し、終端（弁開点）２７Ｂで最小幅Ｗｏになっている。
【００２６】
図１に示されているように、弁座板２３の弁座面２３Ｂ上には、弁体３０が中心軸線周りに回転可能に、且つ軸線方向に移動可能に設けられている。弁体３０は、弁室・ロータ室１３内にあって、図５に示されているように下底面３０Ａをもって弁座面２３Ｂに着座する第１の軸線方向位置（図７（ａ）参照）と、図６に示されているように下底面３０Ａが弁座面２３Ｂより離間した第２の軸線方向位置（図７（ｂ）参照）との間に移動可能になっている。
【００２７】
弁体３０が第１の軸線方向位置に位置している状態では、弁体３０の下底面３０Ａによって全開ポート２４が塞がれ、弁体３０が第２の軸線方向位置に位置することにより、全開ポート２４が開かれる。全開ポート２４が開かれた状態での全開面積Ａｆは、弁リフト量をＬ（図６参照）とすると、Ａｆ＝Ｄ・π・Ｌで表され、全開面積Ａｆによってシステム上の最大流量を得る。
【００２８】
弁体３０には、図４に示されているように、絞り流量制御用のスリット３１が形成されており、第１の軸線方向位置での弁体３０の回転変位に応じて凹溝部２７と整合する位置が凹溝部２７の延在方向に変化することにより、弁体３０の回転角に応じて絞り流量を定量的に設定する。スリット３１が整合している部位の凹溝部２７の溝幅をＷｉとすると（図７（ｂ）参照）、絞り通路の開口面積Ａｉは、Ａｉ＝Ｗｉ・ｈで表され、制御溝幅Ｗｉが弁体３０の回転角に応じて全閉から最小幅Ｗｏと最大幅Ｗｍの範囲で連続的に変化する。
【００２９】
弁体３０は、後述のステッピングモータ５０のロータ５１と互いの半割状係合部３０Ｂ、５１Ｂの係合によってトルク伝達関係で連結され、ロータ５１と一体的に回転する。
【００３０】
弁体３０の外周には、弁体リフト用リング部材３２が嵌合している。弁体リフト用リング部材３２は、内周段差部３２Ａにて弁体３０の外周段差部３０Ｃに係合し、この係合によって弁体３０を軸線方向に持ち上げることができる。弁体リフト用リング部材３２の下底面には、中心軸線周りに互いに１８０度回転変位した位置に各々周方向の傾斜面によるカムフォロワ面３３が形成されている。
【００３１】
カムフォロワ面３３は、弁座側の端面カム２１と係合し、弁体リフト用リング部材３２の中心軸線周りの回転により、弁体リフト用リング部材３２を第１の軸線方向位置（図７（ａ）参照）と同等の軸線方向位置と、第２の軸線方向位置（図７（ｂ）参照）と同等の軸線方向位置に軸線方向移動させる。
【００３２】
弁体リフト用リング部材３２には中心軸線周りに互いに１８０度回転変位した位置に各々ストッパ片３４が形成されている。ストッパ片３４は、径方向外方に突出し、ベース板１８のストッパ片２２に当接することにより、正逆両回転を略１回転に制限される。
【００３３】
また、弁体リフト用リング部材３２には、ロータ係合突起片３５が上方に突出形成されている。ロータ係合突起片３５は、ロータ５１の内周面の一箇所に設けられているキー形状の係合突起５２と係合可能になっている。係合突起５２は、イニシャライズ位置（完全弁閉位置）より、図２、図７（ａ）〜（ｄ）で見て反時計廻り方向に略１回転することにより、ロータ係合突起片３５と当接し、これにより同方向に回転（第２のモータ回転角範囲）することにより、弁体リフト用リング部材３２を連れ回しする。
【００３４】
図１に示されているように、弁室・ロータ室１３内には、ステッピングモータ５０のロータ５１が回転可能に設けられている。ロータ５１は、図４に示されているように、外周部５１Ｃを多極着磁されたプラスチックスマグネットであり、ボス部５１Ａの中心部を中心軸５３が貫通している。中心軸５３の上端部には軸受部材５４がインサート成形されている。
【００３５】
軸受部材５４は、図１に示されているように、上部突起５４Ａにてケース１２の天井部に形成された軸受凹部１２Ａに係合し、ケース１２より回転可能に支持されている。中心軸５３は、下端部にて弁体３０の中心孔３０Ｄに軸受け嵌合している。
【００３６】
ロータ５１のボス部５１Ａと弁体３０との間には、弁体３０を弁座面２３Ｂの側に付勢する圧縮コイルばね３６が設けられている。
【００３７】
ケース１２の外周部には、ステッピングモータ５０のステータ組立体５５が位置決め固定されている。ステータ組立体５５は、上下２段のステータコイル５６、複数個の磁極歯５７等を有し、カバー５８の内側をポッティング樹脂６０によって全体を液密封止されている。
【００３８】
ステータ組立体５５はステータ組立体５５の設けられた位置決め片５９が底蓋部材１１の外周部に形成されている複数個の位置決め凹部１１Ｂに係合することにより、位相合わせされる。
【００３９】
つぎに、上述の構成による電動弁１０の動作について説明する。
（完全弁閉＝イニシャライズ）
ステッピングモータ５０のステータコイル５６に、弁閉方向（時計廻り方向）を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ５１が時計廻り方向に回転し、ロータ５１と一体的に弁体３０が時計廻り方向に回転し、図７（ａ）に示されているように、弁体３０のスリット３１が絞り制御用全開ポート２６、凹溝部２７の何れよりも離間した回転位置に位置する。
【００４０】
また、ロータ５０の係合突起５２が弁体リフト用リング部材３２のロータ係合突起片３５の一方の端面に当接して弁体リフト用リング部材３２が時計廻り方向に回転する。弁体リフト用リング部材３２の時計廻り方向の回転は、ストッパ片３４がベース部材１８のストッパ片２２の一方の端面に当接するまで行われる。
【００４１】
この状態では、弁体３０は、弁体リフト用リング部材３２と共に、第１の軸線方向位置にあって下底面３０Ａが弁座面２３Ｂに着座し（図７（ａ）参照）、全開ポート２４を閉じている。
【００４２】
これにより、完全弁閉状態が得られ、Ａ相０パルスで、弁体３０の基点位置（相）出しが成される。
【００４３】
（絞り流量制御域）
ステッピングモータ５０のステータコイル５６に、弁開方向（反時計廻り方向）を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ５１が反時計廻り方向に回転し、ロータ５１と一体的に弁体３０が反時計廻り方向に回転する。たとえば、Ａ相８パルスで、図７（ｂ）に示されているように、弁体３０のスリット３１が凹溝部２７の弁開点２７Ｂに位置し、Ａｉ＝Ｗｏ・ｈの開口面積による絞り通路が１次側ポート１４（弁室・ロータ室１３）と２次側ポート１５との間に成立する。
【００４４】
絞り通路の開口面積は、弁体３０の反時計廻り方向の回転角の増加に応じてスリット３１が凹溝部２７に整合する位置が変化することにより、最小のＡｉ＝Ｗｏ・ｈから最大のＡｉ＝Ｗｍ・ｈの範囲で連続的に増加する。これにより、微少流量制御が高精度に行われる。
【００４５】
スリット３１と凹溝部２７との整合により得られる可変絞り通路では、そこで絞られた流体も凹溝部２７の延在方向に流れるため、微少流量制御におけるごみ詰まりに、強い構造になる。
【００４６】
たとえば、Ａ相７０パルスで、図７（ｃ）に示されているように、弁体３０のスリット３１が絞り制御用全開ポート２６と整合し、絞り全開状態になる。ロータ１回転は８０パルスであるから、７０／８０パルスの範囲が第１のモータ回転角範囲で、このモータ回転角範囲が絞り流量制御域である。
【００４７】
この７０／８０パルス範囲（第１のモータ回転角範囲）では、ロータ５０の係合突起５２が弁体リフト用リング部材３２のロータ係合突起片３５の一方の端面より離れ、Ａ相７０パルスで、係合突起５２がロータ係合突起片３５の他方の端面に当接する。したがって、第１のモータ回転角範囲では、弁体リフト用リング部材３２は回転せず、弁体３０は、図７（ａ）に示されているように、下底面３０Ａによって弁座面２３Ｂに着座する第１の軸線方向位置にあることを維持する。
【００４８】
（最大流量全開）
更に、ステッピングモータ５０のステータコイル５６に、弁開方向（反時計廻り方向）を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ５１が更に反時計廻り方向に回転し、第２のモータ回転角範囲で、係合突起５２がロータ係合突起片３５の他方の端面に当接した状態で、弁体リフト用リング部材３２を同方向に連れ回しする。
【００４９】
弁体リフト用リング部材３２の回転により、カムフォロワ面３３が端面カム２１の傾斜面２１Ａに対して摺動し、弁体リフト用リング部材３２が回転しつつ圧縮コイルばね３６のばね力に抗して軸線方向に変位する。たとえば、Ａ相１０４パルスで、カムフォロワ面３３がカム上面２１Ｂ（最上位）に当接する。この状態では、図７（ｄ）に示されているように、ストッパ片３４がベース部材１８のストッパ片２２の他方の端面に当接し、ロータ５１の反時計廻り方向の回転が停止する。
【００５０】
カムフォロワ面３３がカム上面２１Ｂ（最上位）に当接することにより、弁体リフト用リング部材３２が弁体３０を弁リフト量Ｌをもって弁座面２３Ｂより離れる方向に持ち上げる。これにより、図７（ｂ）に示されているように、弁体３０が第２の軸線方向位置に位置し、全開ポート２４が開かれ、全開面積Ａｆ＝Ｄ・π・Ｌによってシステム上の最大流量が得られる。
【００５１】
この最大流量を得る時、電磁弁におけるような吸着音やウォータハンマ現象が生じることがないので、静音性が得られる。
【００５２】
なお、上述した動作の逆動作で、最大流量全開状態→絞り流量制御状態→完全弁閉状態が可逆的に得られる。
【００５３】
（電動弁の実施形態２）
図８〜図１３はこの発明による電動弁の実施形態２を示している。なお、図８〜図１３において、図１〜図７に対応する部分は、図１〜図７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。
【００５４】
この発明の実施形態２に係る電動弁１０では、図８に示されているように、ケース１２の内側にインナシェル３７が気密溶接されている。弁体３０は、インナシェル３７の円筒部３７Ａに嵌合し、インナシェル３７より回転可能に且つ軸線方向に移動可能に支持されている。
【００５５】
インナシェル３７は、弁室・ロータ室１３を、１次側ポート１４と常時連通により１次側圧力雰囲気で弁体３０の下底面（一方の端面）３０Ａに１次側圧力を上向きに及ぼす第１圧力室１３Ａと、弁体３０の上面（他方の端面）３０Ｅに圧力を下向きに及ぼす第２圧力室１３Ｂとに区分している。
【００５６】
弁体３０には、ストッパ片３８が一つ突出形成されている。ストッパ片３８がベース板１８のストッパ片２２（一つだけ）に当接することにより、弁体３０の回転が略１回転に制限される。
【００５７】
弁体３０には、下底面３０Ａと上面３０Ｅとの間にパイロット通路３９が貫通形成されている。パイロット通路３９は、弁体３０のスリット３１と弁座板２３の凹溝部２７との整合によって絞り流量制御を行う第１のモータ回転角範囲（たとえば、６４／７２パルス範囲）では、絞り制御用全開ポート２６より離れた位置にあって閉塞状態となり、第２のモータ回転角範囲（たとえば、７２パルス）で絞り制御用全開ポート２６と整合して連通状態となり、１次側圧力より低圧の２次側圧力を第２圧力室１３Ｂに導入する。
【００５８】
パイロット通路３９が閉塞している状態では、弁体３０とインナシェル３７の円筒部３７Ａとの嵌合部間隙３７Ｂを通って第１圧力室１３Ａの１次側圧力が第２圧力室１３Ｂに伝わるため、第２圧力室１３Ｂが第１圧力室Ａと同圧の１次側圧力雰囲気になり、圧縮コイルばね３６のばね力によって弁体３０が、図１１に示されているように、第１の軸線方向位置に位置する。
【００５９】
パイロット通路３９が連通状態になると、パイロット通路３９によって第２圧力室１３Ｂに２次側圧力が導入され、第２圧力室１３Ｂの圧力が第１圧力室１３Ａの圧力より低圧になり、第１圧力室１３Ａの圧力と第２圧力室１３Ｂの圧力との差圧によって弁体３０が、図１２に示されているように、圧縮コイルばね３６のばね力に抗して第２の軸線方向位置に移動する。
上述の構成以外は、実施形態１のものと同様に構成されている。
【００６０】
つぎに、上述の構成による実施形態２の電動弁１０の動作について説明する。（完全弁閉＝イニシャライズ）
ステッピングモータ５０のステータコイル５６に、弁閉方向（時計廻り方向）を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ５１が時計廻り方向に回転し、ロータ５１と一体的に弁体３０が時計廻り方向に回転し、図１３（ａ）に示されているように、弁体３０のスリット３１が絞り制御用全開ポート２６、凹溝部２７の何れよりも離間した回転位置に位置する。また、パイロット通路３９も絞り制御用全開ポート２６より離れた位置に位置する。
【００６１】
この時計廻り方向の回転は、弁体３０のストッパ片３８がベース部材１８のストッパ片２２の一方の端面に当接するまで行われる。
【００６２】
この状態では、弁体３０は圧縮コイルばね３６のばね力によって第１の軸線方向位置に押され、弁体３０の下底面３０Ａが弁座面２３Ｂに着座し（図１１参照）、全開ポート２４を閉じている。
【００６３】
これにより、完全弁閉状態が得られ、Ａ相０パルスで、弁体３０の基点位置（相）出しが成される。
【００６４】
（絞り流量制御域）
ステッピングモータ５０のステータコイル５６に、弁開方向（反時計廻り方向）を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ５１が反時計廻り方向に回転し、ロータ５１と一体的に弁体３０が反時計廻り方向に回転する。たとえば、Ａ相４パルスで、図１３（ｂ）に示されているように、弁体３０のスリット３１が凹溝部２７の弁開点２７Ｂに位置し、Ａｉ＝Ｗｏ・ｈの開口面積による絞り通路が１次側ポート１４（弁室・ロータ室１３）と２次側ポート１５との間に成立する。
【００６５】
絞り通路の開口面積は、弁体３０の反時計廻り方向の回転角の増加に応じてスリット３１が凹溝部２７に整合する位置が変化することにより、最小のＡｉ＝Ｗｏ・ｈから最大のＡｉ＝Ｗｍ・ｈの範囲で連続的に増加する。これにより、微少流量制御が高精度に行われる。
【００６６】
スリット３１と凹溝部２７との整合により得られる可変絞り通路では、そこで絞られた流体も凹溝部２７の延在方向に流れるため、微少流量制御におけるごみ詰まりに、強い構造になる。
【００６７】
たとえば、Ａ相６４パルスで、図１３（ｃ）に示されているように、弁体３０のスリット３１が絞り制御用全開ポート２６と整合し、絞り全開状態になる。ロータ１回転は８０パルスであるから、６４／８０パルスの範囲が第１のモータ回転角範囲で、このモータ回転角範囲が絞り流量制御域である。
【００６８】
この６４／８０パルス範囲（第１のモータ回転角範囲）では、パイロット通路３９が絞り制御用全開ポート２６より離れた閉塞状態にあり、弁体３０とインナシェル３７の円筒部３７Ａとの嵌合部間隙３７Ｂを通って第１圧力室１３Ａの１次側圧力が第２圧力室１３Ｂに伝わるため、第２圧力室１３Ｂが第１圧力室Ａと同圧の１次側圧力雰囲気になり、圧縮コイルばね３６のばね力によって弁体３０が、図１１に示されているように、下底面３０Ａが弁座面２３Ｂに着座する第１の軸線方向位置にあることを維持する。
【００６９】
（最大流量全開）
更に、ステッピングモータ５０のステータコイル５６に、弁開方向（反時計廻り方向）を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ５１が更に反時計廻り方向に第２のモータ回転角範囲を回転する。たとえば、図１３（ｄ）に示されているように、弁体３０のストッパ片３８がベース部材１８のストッパ片２２の他方の端面に当接し、ロータ５１の反時計廻り方向の回転が停止する。
【００７０】
この時には、パイロット通路３９が絞り制御用全開ポート２６に整合し、パイロット通路３９が連通状態になる。これにより、パイロット通路３９によって第２圧力室１３Ｂに２次側圧力が導入され、第２圧力室１３Ｂの圧力が第１圧力室１３Ａの圧力より低圧になり、第１圧力室１３Ａの圧力と第２圧力室１３Ｂの圧力との差圧によって弁体３０が、図１２に示されているように、圧縮コイルばね３６のばね力に抗して第２の軸線方向位置に移動する。
【００７１】
これにより、図１２に示されているように、弁体３０が第２の軸線方向位置に位置し、全開ポート２４が開かれ、全開面積Ａｆ＝Ｄ・π・Ｌによってシステム上の最大流量が得られる。
【００７２】
この最大流量を得る時、電磁弁におけるような吸着音やウォータハンマ現象が生じることがないので、静音性が得られる。
【００７３】
なお、この実施形態でも、上述した動作の逆動作で、最大流量全開状態→絞り流量制御状態→完全弁閉状態が可逆的に得られる。
【００７４】
（電動弁を使用した冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態１）
つぎに、上述の構成による電動弁１０を組み込まれた冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態１を、図１４及び図１５を参照して説明する。
【００７５】
冷凍・冷蔵庫の冷凍サイクル装置は、圧縮機１０１と、凝縮器１０２と、全開機能付きの電動膨張弁としての電動弁１０と、蒸発器１０３と、三方切換弁１０４と、これらを接続する冷媒通路１０５〜１０９を含み、ＨＣ冷媒（Ｒ６０００ａ）等を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル装置を構成している。電動弁１０は、上述した実施形態１あるいは実施形態２の何れであってもよい。冷凍・冷蔵庫は、冷凍室１２１、冷蔵室１２２、野菜室１２３を有している。
【００７６】
三方切換弁１０４の高圧側ポートＤは圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｄに接続され、第１の流路切換ポートＣを冷媒通路１０５によって凝縮器１０２に、第２の流路切換ポートＥをバイパス冷媒通路１０９によって電動弁１０の一次側ポート１４に各々接続されている。バイパス冷媒通路１０９は凝縮器１０２をバイパスして第２の流路切換ポートＥを電動弁１０の入口側に接続する。電動弁１０の２次側ポート１５は冷媒通路１０７によって蒸発器１０３の入口に接続されている。
【００７７】
三方切換弁１０４が第１の切換状態にある時には、図１４に示されているように、圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｄが冷媒通路１０５によって凝縮器１０２に接続され、圧縮機１０１→凝縮器１０２→電動弁１０→蒸発器１０３→圧縮機１０１の循環経路（冷却運転回路）が成立する。
【００７８】
この時には、電動弁１０が第１のモータ回転角範囲で制御されることにより、微少な絞り流量制御（少流量絞り）が行われ、電動弁１０が電動膨張弁として有効に動作する。これにより、ＨＣ冷媒（Ｒ６０００ａ）等の使用でも、蒸発器１０３の能力を有効に得えて効率のよい冷却運転が行われる。
【００７９】
この冷却運転時には、蒸発器１０３より冷気が、ファン１２４によって冷凍室１２１へ送られ、また、冷気がダンパ１２５の開閉によって冷蔵室１２２へ送られる。
【００８０】
三方切換弁１０４が第２の切換状態に切り換わると、図１５に示されているように、圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｄがバイパス冷媒通路１０９によって凝縮器１０２をバイパスして電動弁１０の１次側ポート１４に直接接続され、圧縮機１０１→電動弁１０→蒸発器１０３→圧縮機１０１の循環経路（除霜運転回路）が成立する。
【００８１】
この時には、電動弁１０が第２のモータ回転角範囲で制御されることにより、システム上の最大流量が得られる状態になる。
【００８２】
これにより、圧縮機１０１より高温高圧の冷媒がバイパス冷媒通路１０９によって蒸発器１０３に最大流量をもって直接流れ、吐出冷媒ガス熱によって蒸発器１０３の除霜（デフロスト）が効率よく行われる。
【００８３】
上述したように、本発明による電動弁１０は、冷却運転時には、家庭用冷凍・冷蔵庫の蒸発器能力に相応する少流量膨張弁として機能し、また、除霜運転時には、デフロスト能力に相応した大流量の全開特性が得られる。
【００８４】
本発明による家庭用冷凍・冷蔵庫では、冷却運転時も除霜運転時も、蒸発器１０３の冷媒流れ方向が同じで、電動弁１０を可逆流れとして使用しないから、電動弁（膨張弁）１０を可逆流れ対応の逆耐圧性仕様のものに構成する必要がなくなる。また、電動弁１０の本体部分やコイル部に着霜した霜も、吐出ガスが流れることで蒸発器１０３の除霜運転時に除霜される。
【００８５】
（電動弁を使用した冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態２）
つぎに、上述の構成による電動弁１０を組み込まれた冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態２を、図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６及び図１７において、図１４及び図１５に対応する部分は、図１４及び図１５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。
【００８６】
この冷凍・冷蔵庫の冷凍サイクル装置は、冷凍室用の蒸発器１０３Ｆと冷蔵室用の蒸発器１０３Ｒを各々個別に有し、冷蔵室用のキャピラリチューブ１１０を別に有し、もう一つの三方切換弁１１１によって、冷媒通路１１２、キャピラリチューブ１１０、冷媒通路１１２、蒸発器１０３Ｒの冷媒回路と、冷媒通路１０６、電動弁１０、冷媒通路１０７、蒸発器１０３Ｆの冷媒回路とに、回路切換が行われ得るようになっている。冷蔵室用の蒸発器１０３Ｒと冷凍室用の蒸発器１０３Ｆとは逆止弁１１４を含む冷媒通路１１５によって接続されている。
【００８７】
この実施形態２でも、三方切換弁１０４の高圧側ポートＤは圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｄに接続され、第１の流路切換ポートＣを冷媒通路１０５によって凝縮器１０２に、第２の流路切換ポートＥをバイパス冷媒通路１０９によって電動弁１０の一次側ポート１４に各々接続されている。
【００８８】
三方切換弁１０４が第１の切換状態にあり、三方切換弁１１１によって冷媒通路１０６、電動弁１０、冷媒通路１０７、蒸発器１０３Ｆの冷媒回路に冷媒が流れる時には、図１６に示されているように、圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｄが冷媒通路１０５によって凝縮器１０２に接続され、圧縮機１０１→凝縮器１０２→三方切換弁１１１→電動弁１０→蒸発器１０３Ｆ→圧縮機１０１の循環経路（冷却運転回路）が成立する。
【００８９】
この時には、電動弁１０が第１のモータ回転角範囲で制御されることにより、微少な絞り流量制御（少流量絞り）が行われ、電動弁１０が電動膨張弁として有効に動作する。これにより、ＨＣ冷媒（Ｒ６０００ａ）等の使用でも、蒸発器１０３Ｆの能力を有効に得て効率のよい冷却運転が行われる。
【００９０】
三方切換弁１０４が第２の切換状態に切り換わると、図１７に示されているように、圧縮機１０１の吐出ポート１０１ｄがバイパス冷媒通路１０９によって凝縮器１０２をバイパスして電動弁１０の１次側ポート１４に直接接続され、圧縮機１０１→電動弁１０→蒸発器１０３Ｆ→圧縮機１０１の循環経路（除霜運転回路）が成立する。
【００９１】
この時には、電動弁１０が第２のモータ回転角範囲で制御されることにより、システム上の最大流量が得られる状態になる。
【００９２】
これにより、圧縮機１０１より高温高圧の冷媒がバイパス冷媒通路１０９によって蒸発器１０３Ｆに最大流量をもって直接流れ、吐出冷媒ガス熱によって蒸発器１０３Ｆの除霜（デフロスト）が効率よく行われる。
【００９３】
上述したように、この実施形態でも、本発明による電動弁１０は、冷却運転時には、家庭用冷凍・冷蔵庫の蒸発器能力に相応する少流量膨張弁として機能し、また、除霜運転時には、デフロスト能力に相応した大流量の全開特性が得られる。
【００９４】
また、この実施形態でも、冷却運転時も除霜運転時も、蒸発器１０３Ｆの冷媒流れ方向が同じで、電動弁１０を可逆流れとして使用しないから、電動弁（膨張弁）１０を可逆流れ対応の逆耐圧性仕様のものに構成する必要がなくなる。また、電動弁１０の本体部分やコイル部に着霜した霜も、吐出ガスが流れることで蒸発器１０３Ｆの除霜運転時に除霜される。
【００９５】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による電動弁によれば、第１のモータ回転角範囲では、弁体の回転角に応じて絞り流量計量部の絞り流量が定量的に可変設定され、少流量絞りを行うことができ、第２のモータ回転角範囲では、弁体が軸線方向に移動して弁座面より離れることにより全開ポートが開かれ、最大流量を得ることができるから、冷媒吐出ガス熱によって除霜を行う冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置での使用で、通常の冷却運転時の少流量絞りを的確に行い、除霜運転時には、最大流量を得ることができる全開機能付きの膨張弁のような複合機能弁として有効に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による電動弁の実施形態１を示す縦断面図である。
【図２】実施形態１による電動弁の要部の平面図である。
【図３】実施形態１による電動弁の弁座部分の斜視図である。
【図４】実施形態１による電動弁の要部の分解斜視図である。
【図５】実施形態１による電動弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図６】実施形態１による電動弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は実施形態１による電動弁の動作を示す要部の平面図である。
【図８】この発明による電動弁の実施形態２を示す縦断面図である。
【図９】実施形態２による電動弁の弁座部分の斜視図である。
【図１０】実施形態２による電動弁の要部の分解斜視図である。
【図１１】実施形態２による電動弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図１２】実施形態２による電動弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は実施形態２による電動弁の動作を示す要部の平面図である。
【図１４】この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態１を示す冷媒回路図である。
【図１５】この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態１を示す冷媒回路図である。
【図１６】この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態２を示す冷媒回路図である。
【図１７】この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態２を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
１０　電動弁
１１　底蓋部材
１２　ケース
１３　弁室・ロータ室
１３Ａ　第１圧力室
１３Ｂ　第２圧力室
１４　１次側ポート
１５　２次側ポート
１８　ベース板
２１　端面カム部
２３　弁座板
２４　全開ポート
２６　絞り制御用開ポート
２７　凹溝部
３０　弁体
３１　スリット
３２　弁体リフト用リング部材
３３　カムフォロワ面
３６　圧縮コイルばね
３９　パイロット通路
５０　ステッピングモータ
５１　ロータ
５５　ステータ組立体
１０１　圧縮機
１０２　凝縮器
１０３、１０３Ｆ、１０３Ｒ　蒸発器
１０４　三方弁
１０９　バイパス冷媒通路
【図１】
2004125095.tif 000003
【図２】
2004125095.tif 000004
【図３】
2004125095.tif 000005
【図４】
2004125095.tif 000006
【図５】
2004125095.tif 000007
【図６】
2004125095.tif 000008
【図７】
2004125095.tif 000009
【図８】
2004125095.tif 000010
【図９】
2004125095.tif 000011
【図１０】
2004125095.tif 000012
【図１１】
2004125095.tif 000013
【図１２】
2004125095.tif 000014
【図１３】
2004125095.tif 000015
【図１４】
2004125095.tif 000016
【図１５】
2004125095.tif 000017
【図１６】
2004125095.tif 000018
【図１７】
2004125095.tif 000019