JP2016217408A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】従前の電動弁に対して大きな変更を加えることなく、簡単な構成で流体の流量損失を抑制しながら、第１流れ方向や第２流れ方向に流体が流される場合に生じる異音を低減することのできる電動弁を提供する。
【解決手段】弁座部材８に、少なくとも弁口９の側方まで延設され且つ弁本体５の側部に設けられた第１開口１１ａに対応する部分が切り欠かれた多孔体４が固着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動弁に係り、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等に使用される電動弁に関する。

従来から、小型化、大容量化、省電力化を目指した電動弁の開発が進められている。そのような従来の電動弁の一例として、特許文献１には、閉弁方向に働く力を可及的に小さくし、より小さなばね荷重の開弁ばねを使用できるようにした技術が開示されている。

特許文献１に開示されている電動弁は、弁室、該弁室に開口する横向きの第１入出口、前記弁室に開口する縦向きの弁座付き弁口、及び該弁口に連なる第２入出口を有する弁本体と、前記弁口を開閉すべく前記弁室に昇降可能に配在された弁体と、該弁体を昇降させるための電動モータを有する昇降駆動手段と、前記弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねと、を備え、前記弁口の口径と前記弁体の上方に画成される背圧室の室径とが略同一に設定されるとともに、前記弁体内に、前記弁口と前記背圧室とを連通させるべく下端面が開口した均圧通路が設けられ、前記均圧通路の下端開口面積を前記弁口面積で除した値が所定範囲内となるように各部の寸法が設定されているものである。

ところで、この種の電動弁においては、流体（冷媒）が第１入出口から第２入出口に向かう第１流れ方向と第２入出口から第１入出口に向かう第２流れ方向との双方向に流されるが、例えば気体からなる冷媒（ガス冷媒）がガス過多の状態で第１流れ方向に流される場合、第１入出口側から弁室を視て弁口の左右の部分と弁本体の内壁面との間の領域付近で周期的な渦流が発生し、それに伴い異音が生じるといった問題があった。また、例えば冷媒がガス過多の状態で第２流れ方向に流される場合、弁口の第１入出口とは反対側の部分と弁本体の内壁面との間の領域（特に、その領域のうちの弁口に近い領域）付近で周期的な渦流が発生し、それに伴い異音が生じるといった問題があった（図４参照）。具体的には、例えば冷媒がガス過多の状態で第１流れ方向に流される場合、高差圧かつ極めて小さな弁開度で、上記した周期的な渦流が発生することが本発明者等による実験によって確認された（図５参照）。

このような使用時における異音の発生は、従来から各種弁装置にて懸念されており、特許文献２、３には、冷凍サイクルに使用される膨張弁やドライ弁において異音の発生を抑制する従来技術が開示されている。

特許文献２に開示されている膨張弁は、側面及び下面に開口を持ち内部に空間を有する本体と、前記本体内部において絞り部を形成する弁体と弁座と、前記弁体に連結し上部にロータを有するシャフトと、前記シャフトおよび前記ロータを囲うケースと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記弁体および前記シャフトを支持する支持手段と、前記本体の側面の開口に結合する第１のパイプと前記本体の下面の開口に結合する第２のパイプを有する膨張弁において、前記本体内部に位置し一端が前記本体に固定され他端が前記支持手段に固定され、側面に複数個の貫通穴を有する中空形状の整流手段を備えたものである。

また、特許文献３に開示されているドライ弁は、弁座の周囲側に弁閉状態にて弁室と弁出口とを連通する通路を設け、この通路に多孔体からなる絞りを配置し、さらに、上記ドライ弁の弁棒側に弁閉状態にて上記多孔体に接触する弾性体を設け、この弾性体を弁体として機能させると共に、この多孔体を弁座として機能させたものである。

特開２０１３−１３０２７１号公報 特開平９−３１０９３９号公報 特開２００２−２３５９６９号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている従来技術では、第１の配管から流入した冷媒が、本体および整流手段により形成された空間に回りこみ、整流手段に形成された複数の貫通孔から弁体のある空間に流入し、弁体および弁座によって形成された絞り部を通過して第２の配管へと流れることになるため、冷媒の不均一状態によって引き起こされる圧力の変動による弁体およびケースの振動を抑えて騒音を低減し得るものの、冷媒の流量損失が大きくなるといった問題や整流手段の配置構成が煩雑となるといった問題が発生する。

また、特許文献３に開示されている従来技術では、冷媒が多孔体を通過する際に整流され、冷媒流音が最も顕著な気液二相流が流入する場合においても、この気液二相流が均一化されてこの均一化された状態で減圧されるため、不連続音が低減されて消音効果が得られるものの、冷媒の流量損失が大きくなるといった問題や多孔体を弁座として機能させる必要があるといった問題が発生する。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、従前の電動弁に対して大きな変更を加えることなく、簡単な構成で流体の流量損失を抑制しながら、第１流れ方向や第２流れ方向に流体が流される場合に生じる異音を低減することのできる電動弁を提供することにある。

本発明者等は、鋭意研究の結果、弁口の側方を含む領域に多孔体からなる渦流発生防止手段を配設することにより、電動弁において第１流れ方向や第２流れ方向に流体が流される場合に生じる異音を有効に低減し得ることを見出した。

すなわち、上記する課題を解決するために、本発明に係る電動弁は、内部に弁室が画成されると共に側部と底部に第１開口と第２開口が形成された弁本体と、前記弁室に開口する弁口及び弁座を有して前記弁本体の前記第２開口に設けられた弁座部材と、前記弁室に昇降可能に配置された弁体と、該弁体を前記弁座に対して昇降させる昇降駆動部と、を備えた電動弁であって、前記弁座部材に、少なくとも前記弁口の側方まで延設され且つ前記第１開口に対応する部分が切り欠かれた多孔体が固着されていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記弁本体には、前記弁体の一部を突出させるように前記弁体を摺動自在に内嵌保持するスリーブ部を有する筒状保持部材が固定されており、前記多孔体は、前記筒状保持部材の前記スリーブ部の側方且つ前記弁本体における前記弁室の天井面より下方の位置まで延設される。

更に好ましい態様では、前記多孔体は、前記筒状保持部材の前記スリーブ部と間隔をあけて配置される。

前記多孔体は、好ましくは、線材を網目状に織り込んだメッシュ部材、複数の前記メッシュ部材を積層させた積層体、発泡部材、及び、複数の開口を形成した板状部材のうちの少なくとも一つから構成される。

前記多孔体は、より好ましくは、線材を網目状に織り込んだメッシュ部材から構成される。

また、前記多孔体は、折り畳んで形成されてもよい。その場合、前記多孔体は、下端位置が相対的に高くて上下方向長さが短い短辺部と下端位置が相対的に低くて上下方向長さが長い長辺部とからなり、前記短辺部が前記長辺部に重なるように折り畳むと共に前記長辺部が前記短辺部の内側に位置するように前記弁座部材の外周形状に合わせて変形させることにより形成されるとよい。

更に好ましい態様では、前記多孔体は、前記短辺部の前記長辺部側とは反対側の端部と前記長辺部の前記短辺部側とは反対側の端部とが位置合わせされて接合される。

更なる好ましい態様では、前記多孔体は、前記長辺部のうち前記短辺部と重なっていない部分が前記弁座部材に接合されて固着される。

本発明の電動弁によれば、弁座部材に、少なくとも弁口の側方まで延設され且つ弁本体の側部に設けられた第１開口に対応する部分が切り欠かれた多孔体が固着されるので、第１流れ方向や第２流れ方向に流体（ガス冷媒）が流される場合に、少なくとも弁口の側方を含む領域に配設された多孔体により、弁口と弁本体の内壁面との間の領域付近での渦流の発生を抑制することができると共に、多孔体を弁座部材に固定した状態で弁本体に組み付けることができるため、従前の電動弁に対して大きな変更を加えることなく、簡単な構成で流体の流量損失を抑制しながら、電動弁に生じる異音を効果的に低減することができる。

本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図。 図１のＡ−Ａ矢視断面図。 図１に示す多孔体（メッシュ部材）の作製工程、及び、弁座部材と多孔体の組付工程を説明した図。 従来構造の電動弁の開弁時における渦流の発生箇所を示す図。 従来構造の電動弁の開弁時における渦流の発生の有無を測定した実験結果を示す図。

以下、本発明に係る電動弁の実施形態を図面を参照して説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図２では、弁体を省略して示している。

図示実施形態の電動弁１は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において膨張弁として使用され、流体（冷媒）が双方向（第１流れ方向とその逆の第２流れ方向）に流動し、かつ、少なくとも一方向には大流量が流動する流路に対応した双方向流通型の電動弁である。

電動弁１は、主として、板金製の筒状基体６を有する弁本体５と、弁本体５に固着されたキャン５８と、弁本体５及びキャン５８によって画成された内部空間で弁本体５に固定配置された支持部材１９と、支持部材１９により支持されて前記内部空間に昇降可能に配置された弁体２０と、弁体２０を昇降させるべく弁本体５の上方に取り付けられたステッピングモータ（昇降駆動部）５０と、を備えている。

弁本体５の筒状基体６は、その内部に弁室７が画成されると共に、その側部に弁室７に開口する横向きの第１開口１１ａが形成され、その底部に弁室７に開口する縦向きの第２開口１２ａが形成されている。弁本体５の筒状基体６の底部に形成された第２開口１２ａには、弁室７に開口する縦向きの弁口９及び弁座８ａを有する段付き円筒状の弁座部材８が固着されている。そして、筒状基体６の側部に形成された第１開口１１ａに横向きの導管継手１１がろう付け等により取り付けられ、弁座部材８の底部８Ｃ側に形成された弁口９よりも大径の接続口１２ｂに、弁座部材８の弁口９に連通する縦向きの導管継手１２がろう付け等により取り付けられている。

より具体的には、前記弁座部材８は、例えばＳＵＳ等の金属製であり、その短円筒状の底部８Ｃが第２開口１２ａに嵌合されて弁本体５の筒状基体６に固着され、その底部８Ｃ側に形成された前記接続口１２ｂに導管継手１２が嵌挿されて取り付けられている。また、この弁座部材８は、前記弁座８ａが設けられた小径上部８Ａと前記導管継手１２が嵌合された大径下部８Ｂとを有しており、弁座部材８の小径上部８Ａの上端部には、弁座８ａに連接する傾斜面８ｂが形成され、この傾斜面８ｂの上端部が第１開口１１ａに取り付けられた導管継手１１の略中央近傍もしくは導管継手１１の中央よりも僅かに下方に位置するように、かつ、弁座８ａ（弁口９の上端部）が第１開口１１ａに取り付けられた導管継手１１の側方に位置するように、弁座部材８と導管継手１１とが配設されている。また、弁座部座８の小径上部８Ａの外径は、後述する支持部材１９の筒状保持部材１４（のスリーブ部１４ｄ）の外径と略同じとされ、弁座部座８の大径下部８Ｂの外径は、筒状保持部材１４（のスリーブ部１４ｄ）の外径より若干大きくされている。

弁本体５の筒状基体６の上方開口部には、上方に向かって縮径する段付きの筒状基台１３が取り付けられ、その筒状基台１３の下面により前記弁室７の天井面が形成されている。筒状基台１３の上端部には、天井部を有する円筒状のキャン５８の下端部が溶接等によって接合されている。

支持部材１９は、隔壁１４ｃ付き筒状保持部材１４及び雌ねじ１５ｉ付き軸受部材１５を有し、前記筒状基台１３の内側に、前記筒状保持部材１４がその隔壁１４ｃより下側の部分である円筒状のスリーブ部１４ｄを弁室７に突出させるようにして圧入等により固定されている。また、その筒状保持部材１４の上部に、内周面下方に雌ねじ１５ｉが螺設された筒状の雌ねじ付き軸受部材１５がかしめ等により固定されている。なお、雌ねじ付き軸受部材１５の下面の中心側には突設部１５ａが形成され、該突設部１５ａにも雌ねじ１５ｉが螺設されている。また、筒状保持部材１４の隔壁１４ｃと雌ねじ付き軸受部材１５との間にばね室１４ａが画成され、該ばね室１４ａに弁体２０を開弁方向に付勢する開弁ばね２５が収納されている。

弁体２０は、その中心部に該弁体２０の昇降方向（上下方向）に沿う均圧通路３２が形成された筒状体からなり、該弁体２０の上部が前記筒状保持部材１４における隔壁１４ｃよりも下側の弁体ガイド穴１４ｂに摺動自在に内嵌され、該弁体２０の下部は前記筒状保持部材１４（の弁体ガイド穴１４ｂ）から前記弁座部材８（の弁口９）に向けて突出している。弁体２０は、上方から、内径が一定の上側円筒部２０ｂと、弁座部材８の弁口９に向かって内径が連続的に拡がるスカート部２０ｃとを有する。上側円筒部２０ｂの中心穴は、推力伝達部材２３の小径下部２３ｃが嵌合固定される嵌合穴２０ｄとされ、スカート部２０ｃの下端部は、弁座部材８の弁座８ａに接離して弁口９を開閉する略円錐台状の弁体部２０ａとされている。上側円筒部２０ｂの内径とスカート部２０ｃの上端部の内径とは同一であり、従って、上側円筒部２０ｂの内周面はスカート部２０ｃの内周面と連続的に繋がっている。

また、本実施形態では、前記弁座部材８の大径下部８Ｂの外周に、渦流発生防止手段としての多孔体４が固着されている。この多孔体４は、例えばＳＵＳ等の金属製の線材を網目状に織り込んだメッシュ部材から作製され、当該大径下部８Ｂの外周から、弁座部材８の弁口９の側方（外側）の位置を超えて筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄの側方（すなわち、筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄの下端より上方且つ弁室７の天井面より下方の位置）まで延設されると共に、第１開口１１ａに取り付けられた導管継手１１の内部と弁室７とを流通する流体の流れを阻害しないように、弁体２０の昇降方向（上下方向）の全体に亘って第１開口１１ａに対応する部分が切り欠かれた横断面Ｃ字状を有する（図２参照）。言い換えれば、前記多孔体４は、第１開口１１ａに対応する部分を除いて、前記弁体２０の筒状保持部材１４（の弁体ガイド穴１４ｂ）から突出する部分の周囲を覆うように、弁座部材８の弁口９の側方より下方から筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄの側方且つ前記弁室７の天井面より下方の位置までの上下方向範囲に亘って配設されている。ここで、上記したように、弁座部座８の大径下部８Ｂの外径は、筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄの外径より大きくされているので、多孔体４は、筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄの側方において、当該スリーブ部１４ｄと間隔をあけて配置される。また、この多孔体４の厚さは、弁座部材８の大径下部８Ｂ（の外周面）と筒状基体６（の内壁面）との距離よりも小さくされているので、前記多孔体４は、前記弁本体５の筒状基体６の内壁面との間に所定の隙間αを有する状態で弁室７内に保持されている。

より詳細には、前記多孔体４（メッシュ部材）は、図３に示すように、下端位置が相対的に高くて上下方向長さが短い矩形シート状の短辺部４ａと下端位置が相対的に低くて上下方向長さが長い矩形シート状の長辺部４ｂとからなるブランク材から作製される。このブランク材を、短辺部４ａが長辺部４ｂに重なるように当該短辺部４ａと長辺部４ｂとの間に画成された上下方向に延びる境界４ｃを折り目として折り畳むと共に、長辺部４ｂが短辺部４ａの内側に位置するように弁座部材８の大径下部８Ｂの外周形状に合わせて横断面Ｃ字状に変形させ、さらに、短辺部４ａと長辺部４ｂとを溶接等によって接合することにより、前記多孔体４が形成される。ここで、短辺部４ａの横方向長さｌａは、長辺部４ｂの横方向長さｌｂより若干長くされ、変形させたときに短辺部４ａの長辺部４ｂ側とは反対側の端部４ｃと長辺部４ｂの短辺部４ａ側とは反対側の端部４ｄとが一致するように寸法設計されているので、短辺部４ａの端部４ｃと長辺部４ｂの端部４ｄとを位置合わせした状態でその上下２箇所を接合することにより（溶接部４ｆ）、前記多孔体４の形状が保持される。そして、長辺部４ｂのうち短辺部４ａと重なっていない部分（非重畳部）からなる多孔体４の下端部を弁座部材８の大径下部８Ｂに外嵌し、その非重畳部を弁座部材８の大径下部８Ｂの外周に溶接等により接合（本実施形態では、横断面Ｃ字状の多孔体４の周方向における両端部とその中間部（不図示）の３箇所をスポット溶接、接合部４ｇ）することにより、当該多孔体４が弁座部材８に固着される。

なお、このように多孔体４が固定された弁座部材８は、その弁口９に導管継手１２を取り付けた後、横断面Ｃ字状の多孔体４の切欠き部分を筒状基体６（予め導管継手１１を取り付けた筒状基体６）の第１開口１１ａに取り付けられた導管継手１１に対して位置合わせしながら、筒状基体６の上方開口部から落し込むように筒状基体６の内部（すなわち、弁室７内）に挿入し、その底部８Ｃを筒状基体６の第２開口１２ａにかしめ等により固定する。その後、前記支持部材１９や弁体２０、ロータ５７、キャン５８等が取り付けられた筒状基体１３を筒状基体６の上方開口部に溶接等により接合することで、当該電動弁１が組み立てられることとなる。

一方、弁本体５の上方に取り付けられたステッピングモータ５０は、ヨーク５１、ボビン５２、コイル５３、樹脂モールドカバー５４等からなるステータ５５と、キャン５８の内部に該キャン５８に対して回転自在に配置され、ロータ支持部材５６がその上部内側に固着されたロータ５７と、を有している。ステータ５５は、キャン５８に外嵌固定されている。また、ロータ５７の内周側には、ロータ支持部材５６に一体に形成された太陽歯車４１、筒状保持部材１４の上部に固着された筒状体４３の上端に固定された固定リング歯車４７、太陽歯車４１と固定リング歯車４７との間に配置されてそれぞれに歯合する遊星歯車４２、遊星歯車４２を回転自在に支持するキャリア４４、遊星歯車４２に外側から歯合する有底リング状の出力歯車４５、出力歯車４５の底部に形成された孔にその上部が圧入等によって固着された出力軸４６等からなる不思議遊星歯車式減速機構４０が設けられている。ここで、固定リング歯車４７の歯数は、出力歯車４５の歯数とは異なるように設定されている。

出力軸４６の上部の中心部には孔が形成され、該孔には太陽歯車４１（ロータ支持部材５６）とキャリア４４の中心部を挿通した支持軸４９の下部が挿通されている。この支持軸４９の上部は、キャン５８の内径と略同一の外径を有し、ロータ支持部材５６の上側でキャン５８に内接して配置される支持部材４８の中心部に形成された孔に挿通されている。ロータ５７自体は、支持部材４８等によってキャン５８の内部で上下動しないようになっており、キャン５８に外嵌固定されたステータ５５との位置関係が常に一定に維持されている。

減速機構４０の出力軸４６の下部は、該出力軸４６等を支持する支持部材１９を構成する雌ねじ付き軸受部材１５の上部に回転自在に嵌挿され、出力軸４６の下部には、その中心を通るように横方向に延びるスリット状の嵌合部４６ａが形成されている。雌ねじ付き軸受部材１５の内周面下方に螺設された雌ねじ１５ｉと螺合する雄ねじ１７ａが螺設された回転昇降軸１７の上端には板状部１７ｃが突設され、板状部１７ｃがスリット状の嵌合部４６ａに摺動自在に嵌合されている。出力軸４６がロータ５７の回転に応じて回転すると、出力軸４６の回転が回転昇降軸１７に伝達され、軸受部材１５の雌ねじ１５ｉと回転昇降軸１７の雄ねじ１７ａのねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら昇降する。

回転昇降軸１７の下方には、該回転昇降軸１７の下方への推力がボール１８、ボール受座１６を介して伝達される段付き筒状の推力伝達部材２３が配置されている。

推力伝達部材２３は、上方から、内周に前記ボール受座１６が嵌め込まれる大径上部２３ａ、前記筒状保持部材１４の隔壁１４ｃに形成された孔に摺動自在に挿通される中間胴部２３ｂ、該中間胴部２３ｂよりも小径の小径下部２３ｃから構成され、その内部には、弁体２０内に形成された均圧通路３２の上部を構成する縦向きの貫通孔３２ｄ及び後述する背圧室３０に開口する複数個の横孔３２ｅが形成されている。なお、貫通孔３２ｄの上端開口はボール受座１６によって閉塞されている。

推力伝達部材２３の小径下部２３ｃは、上記したように、弁体２０の上側円筒部２０ｂの嵌合穴２０ｄに圧入等により嵌合固定されており、弁体２０と推力伝達部材２３は一体に昇降される。なお、弁体２０の上端面と推力伝達部材２３の中間胴部２３ｂの下端段差部との間には、小径下部２３ｃの圧入時において押さえ部材２４が挟み込まれて固定され、この押さえ部材２４と弁体２０の上端部に形成された環状溝と弁体ガイド穴１４ｂとの間にＯリング等のシール部材３８が装着されている。

また、筒状保持部材１４の隔壁１４ｃよりも上側のばね室１４ａには、上記したように、圧縮コイルばねからなる開弁ばね２５がその下端を隔壁１４ｃに当接させた状態で配置されると共に、この開弁ばね２５の付勢力（引き上げ力）を推力伝達部材２３を介して弁体２０に伝達すべく、上下に鍔状の引っ掛け部２８ａ、２８ｂを有する引き上げばね受け体２８が配在されている。引き上げばね受け体２８の上側の引っ掛け部２８ａは開弁ばね２５の上部に載置され、下側の引っ掛け部２８ｂは推力伝達部材２３の大径上部２３ａの下端段差部に掛止される。また、筒状保持部材１４には、前記ばね室１４ａとキャン５８の内部を連通する連通孔１４ｄが形成されている。

したがって、モータ５０のロータ５７を一方向に回転駆動させると、減速機構４０の出力軸４６を介してロータ５７の回転が回転昇降軸１７に減速されて伝達され、雌ねじ付き軸受部材１５の雌ねじ１５ｉと回転昇降軸１７の雄ねじ１７ａによるねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら例えば下降され、回転昇降軸１７の推力により推力伝達部材２３及び弁体２０が開弁ばね２５の付勢力に抗して押し下げられ、最終的には弁体２０のスカート部２０ｃの下端部からなる弁体部２０ａが弁座８ａに着座して弁口９が閉じられる（図１参照）。それに対し、モータ５０のロータ５７を他方向に回転駆動させると、減速機構４０の出力軸４６を介してロータ５７の回転が回転昇降軸１７に減速されて伝達され、前記雌ねじ１５ｉと雄ねじ１７ａによるねじ送りによって回転昇降軸１７が回転しながら例えば上昇され、それに伴い推力伝達部材２３及び弁体２０が開弁ばね２５の付勢力によって引き上げられ、弁体部２０ａが弁座８ａから離間して弁口９が開かれる。

また、前記弁体２０の上方で押さえ部材２４と筒状保持部材１４の隔壁１４ｃとの間に背圧室３０が画成されている。弁体２０内には、該弁体２０の下端部と前記背圧室３０とを連通させるべく、下方から、下端が弁口９に向かって開口したスカート部２０ｃの内周面からなる太通路部３２ｂと、上側円筒部２０ｂの内周面からなる細通路部３２ｃ（嵌合穴２０ｄ）とを有する均圧通路３２が形成され、その細通路部３２ｃが推力伝達部材２３の貫通孔３２ｄ及び横孔３２ｅを介して背圧室３０に連通している。ここでは、閉弁状態において弁体２０に作用する押し下げ力（閉弁方向に働く力）と弁体２０に作用する押し上げ力（開弁方向に働く力）とをバランス（差圧をキャンセル）させるべく、背圧室３０の室径と弁口９の口径とは略同一に設定されている。

かかる構成の電動弁１においては、モータ５０のロータ５７を他方向に回転駆動させて弁口９を開弁した際、流体（冷媒）が第１流れ方向（第１開口１１ａに接続された導管継手１１から第２開口１２ａの弁座部材８に接続された導管継手１２へ向かう流れ方向）とその逆の第２流れ方向の双方向に流されるが、気体からなる冷媒（ガス冷媒）がガス過多の状態で第１流れ方向や第２流れ方向に流される場合に、少なくとも弁座部材８の弁口９の側方を含む領域に配設された横断面Ｃ字状の多孔体４により、弁口９と弁本体５の内壁面との間の領域（特に、冷媒が第１流れ方向に流される場合には第１開口１１ａ側から弁室７を視て弁口９の左右の部分と弁本体５の内壁面との間の領域、流体が第２流れ方向に流される場合には弁口９の第１開口１１ａとは反対側の部分と弁本体５の内壁面との間の領域であって特にそのうちの弁口９に近い領域）で発生する渦流の周期性が失われ、その領域での渦流の発生が抑制されるため、電動弁１に生じる異音を低減することができる。

特に、本実施形態では、弁体２０の一部が筒状保持部材１４（の弁体ガイド穴１４ｂ）から突出（露出）しており、その弁体２０の露出部の周りで発生した渦流により当該弁体２０が振動し、この振動が当該弁体２０と連なる他部品に伝達されて共振し、それに伴い前記異音が大きくなることが本発明者等による実験により確認されているが、前記した多孔体４は、前記露出部の周囲を覆うように、前記弁口９の側方より下方から筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄの側方且つ弁本体５における弁室７の天井面より下方の位置まで延設されているので、弁体２０の露出部の近傍での渦流の発生が抑制され、前記した共振現象の発生が確実に防止されるため、電動弁１に生じる異音をより効果的に低減することができる。

具体的には、冷媒がガス過多の状態で第１流れ方向に流される場合に、導管継手１１側と導管継手１２側との差圧が高い（０．７〜２．０ＭＰａ程度）状況下において電動弁１のステッピングモータ５０への通電パルス量を１５０パルスから３００パルスまで変化させた場合に従来構造の電動弁で発生した渦流（図５参照）が確実に消失することが、本発明者等による実験によって確認された。

また、本実施形態の電動弁１では、前記多孔体４が、弁本体５の内壁面との間に所定の隙間αを有する状態で弁座部材８の外周に固着されるので、予め多孔体４を弁座部材８に溶接等により固着することにより、従前の電動弁と同様の手順で当該電動弁１を容易に組み立てることができる。また、前記多孔体４は、筒状保持部材１４のスリーブ部１４ｄと間隔をあけて配置されるので、これによっても、当該電動弁１の組立工程を簡素化することができる。

また、本実施形態の電動弁１では、渦流発生防止手段としての多孔体４として、金属製の線材を網目状に織り込んだメッシュ部材であって、短辺部４ａと長辺部４ｂとからなるブランク材を、短辺部４ａが長辺部４ｂに重なるように折り畳むと共に長辺部４ｂが短辺部４ａの内側に位置するように変形させて形成したメッシュ部材を使用し、長辺部４ｂのうち短辺部４ａと重なっていない部分を弁座部材８に接合して固着しているので、多孔体（メッシュ部材）４を弁座部材８に接合する際のパラメータ管理が容易になり、これによっても、当該電動弁１の製造工程を簡素化することができる。すなわち、多孔体４と弁座部材８との接合を例えば抵抗溶接により行う場合においては、長辺部４ｂのうち短辺部４ａと重なっていない部分を弁座部材８に接合することにより、多孔体４及び弁座部材８に対する電極の押付力や電流値等のパラメータ管理が容易となる。

勿論、多孔体４は、ブランク材を折り畳まずにそのまま用いてもよいが、折り畳む場合には、図３に示されたような形状ではなく、そのブランク材を左右両端が同一の寸法である単なる矩形状とし、これを折り畳んで弁座部材８に取り付けてもよい。すなわち、この場合には、折り畳まれて二重に重なった部分が弁座部材８に接合される。また、接合も抵抗溶接以外の如何なる手法で行われてもよい。

また、上記した実施形態では、渦流発生防止手段としての多孔体４として金属製の線材を網目状に織り込んだメッシュ部材を採用したが、前記メッシュ部材に代えて、例えば、金属製の発泡部材、複数の開口を形成した金属板（板状部材）からなるパンチングメタル、フォトエッチング法により複数の開口を形成した金属板（板状部材）などを採用してもよいし、それらを組み合わせて使用してもよい。また、上記した実施形態では、一枚のメッシュ部材を折り畳んで積層体としたが、複数のメッシュ部材を積層させた積層体を使用してもよいことは言うまでも無い。また、前記多孔体４は、金属以外に、例えばセラミックや樹脂などから形成してもよいことは勿論である。また、前記発泡部材、前記金属板（板状部材）を折り畳んで多孔体４としてもよく、さらにまた、前記複数のメッシュ部材を積層させた積層体をさらに折り畳んで多孔体４としてもよいことは当然である。

また、上記した実施形態では、弁体２０が弁座部材８の弁口９に向かって内径が拡がるスカート部２０ｃを有する形態を採用したが、弁体２０の内部形状等は適宜に変更することができ、例えば、当該弁体２０は上下方向に亘って一定の内径を有していてもよい。

前述の説明において本実施形態の電動弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において膨張弁として使用され、流体が双方向に流動する双方向流通型の電動弁としたが、本発明の電動弁は、ヒートポンプ式冷暖房システム以外の他のシステムにも適用し得ることは言うまでもなく、また流体が一方向のみに流動する電動弁に適用されるものであってもよいことは当然である。

１ 電動弁
４ 多孔体
５ 弁本体
６ 筒状基体
７ 弁室
８ 弁座部材
８Ａ 小径上部
８Ｂ 大径下部
８Ｃ 底部
８ａ 弁座
９ 弁口
１１ 導管継手
１１ａ 第１開口
１２ 導管継手
１２ａ 第２開口
１３ 筒状基台
１４ 筒状保持部材
１４ｃ 隔壁
１４ｄ スリーブ部
１５ 筒状軸受部材
１５ｉ 雌ねじ
１７ 回転昇降軸
１７ａ 雄ねじ
１９ 支持部材
２０ 弁体
２０ａ 弁体部
４０ 不思議遊星歯車式減速機構
５０ ステッピングモータ（昇降駆動部）
５５ ステータ
５７ ロータ
５８ キャン

Claims (9)

1. 内部に弁室が画成されると共に側部と底部に第１開口と第２開口が形成された弁本体と、前記弁室に開口する弁口及び弁座を有して前記弁本体の前記第２開口に設けられた弁座部材と、前記弁室に昇降可能に配置された弁体と、該弁体を前記弁座に対して昇降させる昇降駆動部と、を備えた電動弁であって、
   前記弁座部材に、少なくとも前記弁口の側方まで延設され且つ前記第１開口に対応する部分が切り欠かれた多孔体が固着されていることを特徴とする電動弁。
2. 前記弁本体には、前記弁体の一部を突出させるように前記弁体を摺動自在に内嵌保持するスリーブ部を有する筒状保持部材が固定されており、
   前記多孔体は、前記筒状保持部材の前記スリーブ部の側方且つ前記弁本体における前記弁室の天井面より下方の位置まで延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. 前記多孔体は、前記筒状保持部材の前記スリーブ部と間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
4. 前記多孔体は、線材を網目状に織り込んだメッシュ部材、複数の前記メッシュ部材を積層させた積層体、発泡部材、及び、複数の開口を形成した板状部材のうちの少なくとも一つから構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動弁。
5. 前記多孔体は、線材を網目状に織り込んだメッシュ部材から構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
6. 前記多孔体は、折り畳んで形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動弁。
7. 前記多孔体は、下端位置が相対的に高くて上下方向長さが短い短辺部と下端位置が相対的に低くて上下方向長さが長い長辺部とからなり、前記短辺部が前記長辺部に重なるように折り畳むと共に前記長辺部が前記短辺部の内側に位置するように前記弁座部材の外周形状に合わせて変形させることにより形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電動弁。
8. 前記多孔体は、前記短辺部の前記長辺部側とは反対側の端部と前記長辺部の前記短辺部側とは反対側の端部とが位置合わせされて接合されていることを特徴とする請求項７に記載の電動弁。
9. 前記多孔体は、前記長辺部のうち前記短辺部と重なっていない部分が前記弁座部材に接合されて固着されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の電動弁。

Images