JP2001289538A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体が流入口、弁室を介して、弁体と流出口
との間に形成されるオリフィスを通過する際に発生する
流動音を可及的に低減して、耳障りな騒音を効果的に防
止できるようにされた電動弁を提供する。 【解決手段】軸方向に昇降せしめられる弁体（３０Ａ）
と、流入口（２２）及び前記弁体（３０Ａ）により開閉
される流出口（２３）を有する弁室（２１）を備えた弁
本体（２０）と、を備え、前記弁室（２１）内に、流体
中の気泡を細分化する貫通孔（６２、６２、…）ないし
網状部が設けられた部材（６０）が介装されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばヒートポン
プ式空調機等の冷凍サイクルに組み込まれて使用される
のに好適な電動弁に係り、特に、流体（冷媒）の通過時
における騒音の低減化を図った電動弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動弁としては、図７に示され
る如くの電動弁がある。図示例の電動弁１' は、例え
ば、ヒートポンプ式空調機の冷凍サイクルに組み込まれ
て使用されるもので、ステッピングモータ１０と、弁本
体２０と、弁軸３０と、を具備しており、前記弁軸３０
を前記ステッピングモータ１０によりねじ送りで昇降さ
せて、該弁軸３０（の弁体３０Ａ）により前記弁本体２
０に形成された流出口２３を開閉する（前記弁体３０Ａ
と前記流出口２３との間に形成されるオリフィスの開口
面積を変化させる）ことにより流量を調整するようにな
っている。

【０００３】前記ステッピングモータ１０は、前記弁本
体２０に底蓋１８を介して連結された逆立有底円筒状の
キャン１１と、この外周部に嵌装されたステータヨーク
１３と、ボビン１４と、このボビン１４に巻装され、外
部から通電される巻線（コイル）１５と、前記ステータ
ヨーク１３、ボビン１４及び巻線１５の外周を被包する
モーターモールド１２と、前記キャン１１の内部に配置
され、後述する弁軸連結体４０に固定された、例えば、
磁性金属粉末が添加混入されたプラスチックマグネット
材料からなるロータ３９と、を備えて構成されている。

【０００４】前記弁本体２０は、減圧機構部となる弁室
２１を有し、この弁室２１の左側部に導管６４が接続さ
れる流入口２２が設けられ、その底面部に導管６５が接
続されるとともに、前記弁軸３０（の弁体３０Ａ）によ
り開閉される円錐台状受座面を有する流出口２３が形成
された弁座２４を備えている。

【０００５】前記流出口２３を開閉すべく、前記弁軸３
０の下端部に設けられた弁体３０Ａは、前記流出口２３
に圧接着座して前記流出口２３を閉じる逆円錐台状の着
座面部を有している。一方、前記弁本体２０の弁室２１
上方には、内周部に雌ねじ部２７が形成された送りねじ
部材２６が内嵌固定されている。

【０００６】この送りねじ部材２６の雌ねじ部２７に
は、弁軸ホルダ２８の下部外周に形成された雄ねじ部２
９が螺合せしめられ、この弁軸ホルダ２８の内周下部に
前記弁軸３０が摺動可能に嵌挿され、また、前記弁軸ホ
ルダ２８の下部には、カラー３４が圧入固定されてい
て、前記弁軸３０は、前記弁軸ホルダ２８内に縮装され
たコイルスプリング３２により常時下方に付勢されてい
る。

【０００７】前記弁軸ホルダ２８の上部には、昇降軸３
５がそれと一体的に回転移動できるように内嵌固定され
ており、前記弁軸ホルダ２８の上部外周には、凸状の可
動側ストッパ４５が下向きに突設された合成樹脂製の弁
軸連結体４０が一体的に回転移動できるように成形され
ている。また、前記送りねじ部材２６の上部外周には、
前記可動側ストッパ４５が衝接せしめられる凸状の固定
側ストッパ５５が上向きに突設された合成樹脂製の固定
受け座５０が成形されている。

【０００８】このような構成の電動弁１’においては、
前記モータ１０を一方向に回転（正転）させると、弁軸
連結体４０、弁軸ホルダ２８等が一体的に回転し、前記
雌ねじ部２７と雄ねじ部２９との螺合によるねじ送りに
より前記弁軸３０が下降せしめられて、その弁体３０Ａ
が前記弁座２４に形成された流出口２３に圧接着座し、
前記流出口２３が閉じられる。

【０００９】前記流出口２３が閉じられた時点では、前
記可動側ストッパ４５が固定側ストッパ５５に未だ衝接
しておらず、前記弁軸３０が前記流出口２３を閉じたま
ま、前記弁軸ホルダ２８等はさらに回転下降せしめられ
る。このときの前記弁軸３０に対する前記弁軸ホルダ２
８の下降量は、前記コイルスプリング３２が圧縮される
ことにより吸収される。

【００１０】その後さらに、前記弁軸ホルダ２８等が回
転下降せしめられると、前記可動側ストッパ４５が固定
側ストッパ５５に衝接し、これにより、前記ロータ３９
への通電励磁が続行されていても、前記弁軸連結体４
０、弁軸ホルダ２８等の回転下降運動が強制的に停止せ
しめられる。一方、前記モータを逆方向に回転させる
と、前記弁軸３０の弁体３０Ａが前記流出口２３から離
れ、前記流出口２３が開かれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記した如くの構成の
電動弁１’を、例えば、空調機の冷凍サイクルに組み込
んだ場合、前記弁軸３０が上昇せしめられて前記流出口
２３が所定開度に開かれ、冷媒が図の矢印で示される如
くに、導管６４及び流入口２２を介して弁室２１に流れ
込み、弁室２１から前記弁体３０Ａと前記流出口２３と
の間に形成されるオリフィスを介して導管６５側に流出
する際、連続的な流動音が、発生しやすく、当該電動弁
が空調機の室内ユニットに採用された場合、前記流動音
が耳障りな騒音となり、快適性等が阻害されるという問
題があった。。

【００１２】より詳しくは、前記流出口（オリフィス）
２３に流入する流体（冷媒）が完全な液状であれば、前
記流動音は発生しないが、流体が気体と液体の混合状態
（気液２相流）、つまり、導管６４、流入口２２、及び
弁室２１を介して前記流出口２３に向かう流体中に大き
な気泡Ｋが混じっているとき、前記流動音が大きくな
る。これは、前記気泡Ｋが前記流出口（オリフィス）２
３を通過する際、その流入側と流出側に急激な圧力変動
を発生させ、その圧力変動が弁本体２０や導管、６４、
６５等を介して外部に伝搬したものと推察され、前記気
泡Ｋが大きい（単独で存在する気泡の大きさ）程、流動
音が大きくなると考えられる。

【００１３】従来、前記の如き流動音を低減すべく、気
体と液体とを分離させた後、液体のみを前記オリフィス
に流入させる方策や、前記流入口２２より上流側の導管
６４内に網状部材（メッシュ）や羽根車等を配設して大
気泡Ｋを分解して細分化する方策等が知られているが、
前者の方策では、大きな気液分離器や気体を排気させる
バルブ類及び配管等が必要となり、スペース、コスト面
等で問題があり、また、後者の方策では、気泡Ｋは、前
記網状部材や羽根車等を通過した直後は細分化されて小
気泡となるが、それらが前記オリフィスに達するまでに
再び大気泡を形成することになり、前記流動音の低減効
果はさほど得られない。

【００１４】本発明は、上記ような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは流体が流入口、弁室
を介して、弁体と流出口との間に形成されるオリフィス
を通過する際に発生する流動音を可及的に低減して、騒
音を防止できるようにされた電動弁を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明に係る電動弁は、軸方向に昇降せしめられる
弁体と、流入口及び前記弁体により開閉される流出口を
有する弁室を備えた弁本体と、を備え、前記弁室内に
は、流体中の気泡を細分化する部材が介装されているこ
とを特徴としている。

【００１６】前記部材は、好ましくは、前記弁室におけ
る前記流入口側と前記流出口側とを仕切るように配設さ
れ、より好ましくは、前記弁体及び流出口を包囲する貫
通孔ないし網状部が設けられた筒状体で構成される。他
の好ましい態様では、前記弁軸を昇降させるための雌ね
じ部が形成された送りねじ部材が備えられ、該送りねじ
部材に、前記部材として、前記弁体及び流出口を包囲す
る筒状部が延設される。この場合、前記筒状体又は筒状
部に、流体を外周側から内周側へと流通させる貫通孔な
いし網状部を設けることが好ましい。

【００１７】このような構成とされた本発明の電動弁に
おいては、弁室における流入口と流出口との間に、貫通
孔ないし網状部が設けられた部材が介装されているの
で、流体中の大気泡は、流入口から弁室に流れ込んで前
記貫通孔ないし網状部を通過する際に、分解されて細分
化され、その細分化された状態で、大気泡に成長するこ
となく速やかに、弁体と流出口との間に形成されるオリ
フィスに流入するので、前記流出口（オリフィス）を通
過する際、その流入側と流出側に急激な圧力変動は発生
せず、流動音の低減効果が格段に向上し、騒音を効果的
に防止できる。

【００１８】また、弁室内に板状体、筒状体等からなる
簡単な構成の騒音防止部材を設けるだけで済むので、従
来の、気液分離器等を設ける場合に比して、スペース的
にも、コスト的にも有利であり、また、既存の電動弁に
電動弁の構成を変更することなく上記部材を後付けする
ことも可能であり、さらに、上記部材は、例えば、送り
ねじ部材の下部外周と弁本体の上部との間に挟圧固定し
たり、前記送りねじ部材に一体に設けることが可能なの
で、組立て等も簡単である等の利点もある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１は本発明に係る電動弁の一
実施形態を示している。図示実施形態の電動弁１は、例
えば、ヒートポンプ式空調機の冷凍サイクルに組み込ま
れて使用されるもので、前述した図７に示される従来の
電動弁１’と同様に、ステッピングモータ１０と、弁本
体２０と、弁軸３０と、を具備しており、前記弁軸３０
を前記ステッピングモータ１０によりねじ送りで昇降さ
せて、該弁軸３０（の弁体３０Ａ）により前記弁本体２
０に形成された流出口２３を開閉する（前記弁体３０Ａ
と前記流出口２３との間に形成されるオリフィスの開口
面積を変化させる）ことにより流量を調整するようにな
っている。

【００２０】これを詳しく述べるに、前記ステッピング
モータ１０は、前記弁本体２０に底蓋１８を介して連結
された逆立有底円筒状のキャン１１の外周部に嵌装され
たステータヨーク１３と、ボビン１４と、このボビン１
４に巻装され、外部から通電される巻線（コイル）１５
と、前記ステータヨーク１３、ボビン１４及び巻線１５
の外周を被包するモーターモールド１２と、前記キャン
１１の内部に配置され、後述する弁軸連結体４０に固定
された、例えば、磁性金属粉末が添加混入されたプラス
チックマグネット材料からなるロータ３９と、を備えて
構成されている。

【００２１】なお、前記モータモールド１２、ステータ
ヨーク１３、ボビン１４及び巻線１５は、キャン１１の
外周に一体的に嵌装され、それらは、モータモールド１
２にビス１６で取り付けられた押圧係止具１７の球冠状
の係止凸部１７ａを前記キャン１１の外周に例えば９０
度間隔で４箇所設けられた凹部１９のいずれかに嵌合さ
せることにより位置決め及び抜止め行うようになってい
る。

【００２２】前記弁本体２０は、減圧機構部となる弁室
２１を有し、この弁室２１の左側部に導管６４が接続さ
れる流体入出口２２が設けられ、その底面部に導管６５
が接続されるとともに、前記弁軸３０の下端部に径方向
に張り出すように設けられた逆円錐台状の着座面部３０
ａを有する弁体３０Ａにより開閉される流出口２３が形
成された弁座２４を備えている。

【００２３】前記弁座２４に形成された流出口２３は、
図２を参照すればよくわかるように、前記弁体３０Ａの
着座面部３０ａが嵌合する上向きに拡開する短い逆円錐
台状の円錐受座面部２３ａと、下向きに拡開する比較的
長い円錐台状の円錐面部２３ｂとからなっている。前記
弁本体２０の弁室２１上方には、内周部に雌ねじ部２７
が形成された送りねじ部材２６が内嵌固定されている。

【００２４】前記送りねじ部材２６の雌ねじ部２７に
は、弁軸ホルダ２８の外周に形成された雄ねじ部２９が
螺合せしめられ、この弁軸ホルダ２８の内周下部に前記
弁軸３０が摺動可能に嵌挿され、また、前記弁軸ホルダ
２８の下部にはカラー３４が圧入固定されていて、前記
弁軸３０は、前記弁軸ホルダ２８内に縮装されたコイル
スプリング３２により常時下方に付勢されている。

【００２５】前記弁軸ホルダ２８の上部には、前記キャ
ン１１の上面内側に配設された凹状部材４８にその上部
が挿通せしめられた昇降軸３５が前記弁軸ホルダ２８と
一体的に回転移動できるように内嵌固定されており、前
記弁軸ホルダ２８の上部外周には、凸状の可動側ストッ
パ４５が下向きに突設された合成樹脂製の弁軸連結体４
０が一体的に回転移動できるように成形されている。

【００２６】なお、前記昇降軸３５の上部には、コイル
スプリング３６が装填されている。このコイルスプリン
グ３６は、ロータ３９が回転（逆転）せしめられて昇降
軸３５や弁軸連結体４０等が前記雌ねじ部２７と雄ねじ
部２９との螺合によるねじ送りにより上昇せしめられ
て、前記ねじ部２７，２９の螺合が外れたとき、前記弁
軸ホルダ２８を送りねじ部材２６側に押圧して再螺合し
易くするためのものである。また、前記送りねじ部材２
６の上部外周には、前記可動側ストッパ４５が衝接せし
められる凸状の固定側ストッパ５５が上向きに突設され
た合成樹脂製の固定受け座５０が成形されている。

【００２７】上記構成に加え、本実施形態では、前記弁
室２１における流入口２２と流出口２３との間に、段付
きの筒状体からなる部材６０が前記弁体３０Ａ及び流出
口２３を包囲するように介装されている。この部材６０
は、図３に示される如くに、上部大径円筒部６０ａ、逆
円錐台状部６０ｂ、及び流体（冷媒）中の大気泡Ｋを分
解して細分化する所定数の貫通孔６２、６２、…が同一
円周状に形成された下部円筒部６０ｃからなっており、
前記上部大径円筒部６０ａが前記送りねじ部材２６の下
部外周と前記弁本体２０の上部との間に例えば挟圧固定
され、前記下部円筒部６０ｃの下端面が前記弁座２４の
上面に着接せしめられている。

【００２８】かかる部材６０は、前記弁室２１における
前記流入口２２側（外周側）と前記流出口２３側（内周
側）とを仕切るように配在され、流体を前記透孔６２、
６２、…を介して外周側から内周側へと流通させるよう
になっており、前記透孔６２、６２、…の口径は、それ
らの通路断面積の総和が前記弁体３０Ａと流出口２３と
の間に形成されるオリフィスの実効通路断面積と略等し
くなるように設定されている。

【００２９】このような構成とされた本実施形態の電動
弁１においては、前記モータ１０を一方向に回転（正
転）させると、弁軸連結体４０、弁軸ホルダ２８等が一
体的に回転し、前記雌ねじ部２７と雄ねじ部２９との螺
合によるねじ送りにより前記弁軸３０が下降せしめられ
て、その弁体３０Ａが前記弁座２４に形成された流出口
２３に圧接着座し、前記流出口２３が閉じられる。

【００３０】前記流出口２３が閉じられた時点では、前
記可動側ストッパ４５が固定側ストッパ５５に未だ衝接
しておらず、前記弁軸３０が前記流出口２３を閉じたま
ま、前記弁軸ホルダ２８等はさらに回転下降せしめられ
る。このときの前記弁軸３０に対する前記弁軸ホルダ２
８の下降量は、前記コイルスプリング３２が圧縮される
ことにより吸収される。

【００３１】その後さらに、前記弁軸ホルダ２８等が回
転下降せしめられると、前記可動側ストッパ４５が固定
側ストッパ５５に衝接し、これにより、前記ロータ３９
への通電励磁が続行されていても、前記弁軸連結体４
０、弁軸ホルダ２８等の回転下降運動が強制的に停止せ
しめられる。一方、前記モータを逆方向に回転させる
と、図２に示される如くに、前記弁軸３０の弁体３０Ａ
が前記流出口２３から離れ、前記流出口２３が開かれ
る。

【００３２】そして、本実施形態の電動弁１では、弁室
２１における流入口２２と流出口２３との間に、所定数
の貫通孔６２、６２、…が設けられた円筒体の部材６０
が介装されているので、流体中の大気泡Ｋは、流入口２
２から弁室２１に流れ込んで前記貫通孔６２、６２、…
を通過する際に、分解されて細分化され、その細分化さ
れた状態で、大気泡に成長することなく速やかに、弁体
３０Ａと流出口２３との間に形成されるオリフィスに流
入するので、前記流出口（オリフィス）２３を通過する
際、その流入側と流出側に急激な圧力変動は発生せず、
したがって、従来の電動弁に比して、流動音の低減効果
が向上し、騒音を効果的に防止できる。

【００３３】また、弁室２１内に、筒状体等（板状体等
でも可）からなる簡単な構成の部材を設けるだけで済む
ので、従来の、気液分離器等を設ける場合に比して、ス
ペース的にも、コスト的にも有利であり、また、既存の
電動弁に部材６０を後付けすることも可能であり、さら
に、部材６０は、送りねじ部材２６の下部外周と前記弁
本体２０の上部との間に例えば挟圧固定されるので、組
立て等も簡単である等の利点もある。

【００３４】図４及び図５は、他の実施形態を示し、こ
の実施形態の電動弁２は、基本構成は前記実施形態と同
じであるが、前記送りねじ部材２６に、前記部材とし
て、前記弁体３０Ａ及び流出口２３を包囲する筒状部７
０を一体に延設したもので、この筒状部７０の下部円筒
部に前記と同様な透孔７２、７２、…が形成され、その
下端面が前記弁座２４の上面に着接せしめられている。
かかる構成の部材７０（送りねじ部材２６）を用いた場
合にも、前記実施形態と同様な作用効果が得られること
に加えて、部品点数の削減、組立て性の向上等も図られ
る。

【００３５】図６は、上記部材の他の例を示しており、
この例の部材９０は、前記筒状体からなる部材６０と同
様に、上部大径円筒部９０ａ、逆円錐台状部９０ｂ、及
び下部円筒部９０ｃからなり、この下部円筒部９０ｃ
に、前記透孔６２、６２、…に代えて、同一円周上の例
えば３箇所に等角度間隔（１２０度）をもって、流体中
の大気泡を分解して細分化する矩形の網状部９２、９
２、９２を設けたものである。このような部材９０を用
いても、前記と同様な作用効果が得られる。

【００３６】なお、上述の実施形態では、電動弁１を空
調機の冷凍サイクルに組み込んだ場合を説明したが、本
発明の電動弁は冷凍サイクルだけではなく、他の気液混
合流体を扱うシステムに使用する場合にも同様に、騒音
の防止効果が得られる。また、上記実施形態において
は、弁軸がモータによりネジ送りで昇降せしめられるよ
うになっているが、それに限られる訳ではなく、弁軸を
軸方向に移動させて流出口を開閉するようにしたもので
あれば、同様な作用効果が得られる。さらに、部材６
０、７０、９０も上記実施形態のものに限られず、板状
体（仕切り板）や半球状等に構成してもよいことは勿論
である。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の電動弁は、弁室における流入口と流出口との間に、
貫通孔ないし網状部が設けられた部材が介装されている
ので、流体中の大気泡は、流入口から弁室に流れ込んで
前記貫通孔ないし網状部を通過する際に、分解されて細
分化され、その細分化された状態で、大気泡に成長する
ことなく速やかに、弁体と流出口との間に形成されるオ
リフィスに流入するので、前記流出口（オリフィス）を
通過する際、その流入側と流出側に急激な圧力変動は発
生せず、したがって、従来の電動弁に比して、流動音の
低減効果が向上し、騒音を効果的に防止できる。

【００３８】また、弁室内に板状体、筒状体等からなる
簡単を構成の部材を設けるだけで済むので、従来の、気
液分離器等を設ける場合に比して、スペース的にも、コ
スト的にも有利であり、また、既存の電動弁に部材を後
付けすることも可能であり、さらに、部材は、例えば、
送りねじ部材の下部外周と弁本体の上部との間に挟圧固
定したり、前記送りねじ部材に一体に設けることが可能
なので、組立て等も簡単である等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動弁の一実施形態を示す部分切
欠側面図。

【図２】図１に示される電動弁の要部を示す部分切欠拡
大図。

【図３】図１に示される電動弁に備えられる騒音防止部
材を示す斜視図。

【図４】本発明に係る電動弁の他の実施形態を示す部分
切欠側面図。

【図５】図４に示される電動弁の要部を示す部分切欠拡
大図。

【図６】本発明の電動弁で使用される騒音防止部材の他
の例を示す斜視図。

【図７】従来の電動弁の一例を示す部分切欠側面図。

【符号の説明】

１ 電動弁 １０ ステッピングモータ ２０ 弁本体 ２１ 弁室 ２２ 流入口 ２３ 流出口 ２４ 弁座 ２６ 送りねじ部材 ３０ 弁軸 ３０Ａ 弁体 ６０ 騒音防止部材 ６２ 透孔 ７０ 騒音防止部材 ７２ 透孔 ９０ 騒音防止部材 ９２ 網状部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に昇降せしめられる弁体と、流入
   口及び前記弁体により開閉される流出口を有する弁室を
   備えた弁本体と、を備えた電動弁であって、前記弁室内
   には、流体中の気泡を細分化する部材が介装されている
   ことを特徴とする電動弁。
2. 【請求項２】 前記部材は、前記弁室における前記流入
   口側と前記流出口側とを仕切るように配設されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 【請求項３】 前記部材は、前記弁体及び流出口を包囲
   する透孔ないし網状部が設けられた筒状体からなってい
   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４】 前記弁軸を昇降させるための雌ねじ部が
   形成された送りねじ部材が備えられ、該送りねじ部材
   に、前記部材として、前記弁体及び流出口を包囲する筒
   状部が延設されていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の電動弁。
5. 【請求項５】 前記筒状体又は筒状部に、流体を外周側
   から内周側へと流通させる貫通孔ないし網状部が設けら
   れていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電動
   弁。