JP4570473B2 - 弁装置および冷凍サイクル装置 - Google Patents

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、冷凍サイクル装置の膨張弁等として用いられる電動式の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の弁装置として、ステッピングモータのロータ軸に形成された雄ねじ部が弁ハウジングに固定された雌ねじ部材の雌ねじ部にねじ係合し、当該ねじ係合によって前記ロータ軸が軸線方向移動し、当該ロータ軸の軸線方向移動によって弁体を軸線方向に駆動し、これによって弁体が弁ハウジング側の弁座部に対して離接し、弁ポートの実効通路断面積を増減する弁装置が知られている（例えば、特許文献１、２）。

このような弁装置では、弁ハウジングに形成された弁室の側壁部に流体入口ポートが開口し、弁室の底部に弁ポートおよび流体出口ポートが開口し、弁ポートの弁室に対する開口端周りに弁座部が形成されている。このポート構成により、弁室が一次圧（高圧側）雰囲気になり、流体入口ポート側の一次圧と流体出口ポート側の二次圧との差圧が弁体に対して弁閉方向に作用し、高圧下の使用でも、弁閉方向でのフェールセーフが図られる。

しかし、このポート構成では、流体入口ポートが弁室の側壁部に開口しているため、高圧側の流体が弁室内に径方向（横方向）の流れとして流入し、この流体流が、弁室を軸線方向（上下方向）に横切って延在する弁体（弁軸）や、弁室内壁面等に衝突することにより、弁室内に渦流れ（カルマン渦等）等の不規則な乱流が生じることになる。

この不規則な流れが、弁室より小径の弁ポートや流体出口ポートに流入することにより、大きい圧力変動が生じ、流体通過時の騒音発生の原因になる。

また、弁室内の乱流は、弁体の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重として作用し、弁体を振動させることがある。この振動によって弁体が共振することも、騒音の発生原因になる。

また、弁体の先端部（自由端）に、径方向成分を含む偏荷重が作用すると、弁体が、乱流によって煽られるようにして弁ポート中心（弁座中心）との同心性を損なうことがある。この状態で弁体が弁座部に着座すると、片当たりを生じ、騒音や偏摩耗が発生することになる。

なお、関連する従来技術として、弁体の先端部を弁軸支承板で支承する構造をとった弁装置がある（例えば、特許文献３）。
特許第２６１５０２１号公報 特開２００３−１４８６４３号公報 特開平１−２９５０８５号公報

この発明が解決しようとする課題は、弁室内に生じた不規則な流れが、弁ポート、流体出口ポートに流入することを回避すると共に、不規則な流れが弁体の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重として作用することを回避し、流体通過時の騒音の低減、弁体、弁座部の偏摩耗の防止を図ることである。

この発明による弁装置は、弁室と前記弁室の側壁部に開口した流体入口ポートと前記弁室の底部に開口した弁ポートおよび該弁ポートに連通する流体出口ポートと前記弁ポートの前記弁室に対する開口端周りに形成された弁座部とを有する弁ハウジングと、前記弁室内に軸線方向に移動可能に設けられ、軸線方向移動によって前記弁座部に対して離接し、前記弁ポートの実効通路断面積を増減する弁体と、前記弁体を軸線方向に駆動する駆動手段とを有する弁装置において、前記弁室内を、前記流体入口ポートを含む流体入口側空間と、前記弁ポートを含む流体出口側空間とに区分する隔壁部材が、前記弁ハウジングに取り付けられており、前記隔壁部材は、弁ガイド孔を有し、前記弁体の弁軸部が前記弁ガイド孔に嵌合し、当該弁ガイド孔によって前記弁体を軸線方向に摺動可能に支持されており、当該隔壁部材に、前記弁体の中心軸線周り方向において均等に前記流体入口側空間と前記流体出口側空間とを連通する連通路が設けられている。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記連通路は、前記弁体の中心軸線周りの等回転角ピッチで各々前記隔壁部材を貫通する複数の貫通通路により構成されている。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記貫通通路に通気性を有する整流消音部材が充填されている。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記隔壁部材は、前記各貫通通路の前記流体出口側空間側端部と前記隔壁部材の前記流体出口側空間側端面の中央とを接続する複数の円弧状溝からなる渦巻き状ガイド部を有する。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記隔壁部材が通気性を有する多孔質材により構成され、その多孔質材中の気泡によって前記連通路が構成されている。

この発明による弁装置は、弁室と前記弁室の側壁部に開口した流体入口ポートと前記弁室の底部に開口した弁ポートおよび該弁ポートに連通する流体出口ポートと前記弁ポートの前記弁室に対する開口端周りに形成された弁座部とを有する弁ハウジングと、前記弁室内に軸線方向に移動可能に設けられ、軸線方向移動によって前記弁座部に対して離接し、前記弁ポートの実効通路断面積を増減する弁体と、前記弁体を軸線方向に駆動する駆動手段とを有する弁装置において、前記弁室内を、前記流体入口ポートを含む流体入口側空間と、前記弁ポートを含む流体出口側空間とに区分する隔壁部材が前記弁ハウジングに取り付けられており、前記隔壁部材は、弁ガイド孔を有し、前記弁体の弁軸部が前記弁ガイド孔に嵌合し、当該弁ガイド孔によって前記弁体を軸線方向に摺動可能に支持されており、前記隔壁部材、前記弁ハウジング、前記弁体の何れかに、前記弁体の中心軸線周りに延在して前記流体入口側空間と前記流体出口側空間とを連通する螺旋通路が設けられている。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記隔壁部材は、前記螺旋通路の前記流体出口側空間側端部と前記隔壁部材の前記流体出口側空間側端面の中央とを接続する溝状の旋回ガイド部を有する。

この発明による弁装置は、好ましくは、前記駆動手段は、ステッピングモータと、該ステッピングモータのロータ軸に形成された雄ねじ部と、前記弁ハウジングに固定され前記雄ねじ部とねじ係合する雌ねじ部を有する雌ねじ部材とを有していて、当該雌ねじ部と前記雄ねじ部とのねじ係合によって前記ロータ軸を軸線方向移動させ、当該ロータ軸の軸線方向移動によって前記弁体を軸線方向に駆動させ、当該軸線方向の駆動により前記弁体が前記弁座部に着座することにより当該弁体に前記弁ポートを全閉させるように構成されており、前記弁ハウジング内に軸線方向に移動可能に配置された筒状の弁ホルダを有し、前記弁ホルダに前記弁体が軸線方向に変位可能に取り付けられ、前記弁ホルダの一方の端部に形成された下側リップ片に前記弁体が係合することにより、当該弁体が前記弁ホルダにより回転可能に吊り下げ支持され、前記ロータ軸の先端に形成されたフランジ部が前記弁ホルダの他方の端部に形成された上側リップ片に係合することにより、前記弁ホルダが前記ロータ軸より吊り下げ支持され、前記弁ホルダに設けられたストッパ部に当接することにより前記下側リップ片側への移動を制限された状態で、前記弁ホルダ内に下側ばねリテーナ部材が軸線方向に移動可能に設けられ、前記ロータ軸のフランジ部に対して前記下側ばねリテーナ部材を離間させる方向に付勢する圧縮ばねが設けられており、前記弁体が前記弁座部に着座した状態で、前記弁ホルダが前記弁体に対して相対的に前記弁座部の側に軸線方向移動することにより、前記下側ばねリテーナ部材が前記ストッパ部より離間した状態で前記弁体と当接して前記圧縮ばねのばね力を前記弁体に付与し、前記弁体が前記弁座部より離間する状態では、前記下側ばねリテーナ部材が前記ストッパ部に当接して前記弁体より離間し、前記下側ばねリテーナ部材と前記弁体とが切り離され、前記弁体に前記圧縮ばねのばね力が作用しない構造になっている。

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。

この発明による弁装置は、隔壁部材によって、弁室内が流体入口ポートを含む流体入口側空間と、弁ポートおよび弁ポートに連通する流体出口ポートを含む流体出口側空間とに区分されているから、弁室の側壁部に開口している流体入口ポートから高圧側の流体が、弁室内に径方向（横方向）の流れとして弁室に流入して弁室内に渦流れ等の不規則な乱流が生じても、その不規則な流れが、流体出口側空間、つまり、弁ポートや流体出口ポートに直接流入することが阻止され、弁体の中心軸線周りに均等に設けられている連通路または螺旋通路を通って弁ポート、流体出口ポートに流れる。

これにより、弁ポート付近の流体流れが、弁体と同軸方向の流れに揃えられ、弁体の中心軸線周りに均等に分布した整流状態のアクシャルフローとなり、不規則な流れが弁体の先端部に径方向成分を含む偏荷重として作用することがない。よって、流体通過時の騒音が低減し、弁体、弁座部の偏摩耗が防止される。

この発明による弁装置の実施形態１を、図１、図２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、円筒有底ボア形状の弁室１１と、弁室１１の側壁部１１Ａに開口した流体入口ポート１２と、弁室１１の底部１１Ｂの中心部に開口した丸穴形状の弁ポート１３および弁ポート１３に直接連通する流体出口ポート１４と、弁ポート１３の弁室１１に対する開口端周りに形成された弁座部１５とを有する。流体入口ポート１２には横継手１６が接続され、流体出口ポート１４には下継手１７が接続されている。

弁ハウジング１０の上部には取付板１８によって固定支持部材（雌ねじ部材）１９が固定装着されている。固定支持部材１９には弁ホルダガイド孔１９Ａが形成されている。弁ホルダガイド孔１９Ａには円筒状の弁ホルダ２０が軸線方向（上下方向）、つまり弁リフト方向に摺動可能に嵌合している。これにより、弁ホルダ２０は弁ハウジング１０内を軸線方向に移動可能である。

弁ホルダ２０は、下端に円環状の下側リップ片２１Ａを有する下側部材２１と、上端に円環状の上側リップ片２２Ａを有する上側部材２２と、下側部材２１と上側部材２２との間に挟まれた円環状のストッパ板２３との固定連結体により構成されており、ストッパ板２３の上面が上向きのストッパ面２３Ａになっている。

弁ホルダ２０の下側部材２１の側に、金属製あるいは合成樹脂製の弁体３０が軸線方向に変位可能に取り付けられている。弁体３０は、フランジ部３０Ａをもって下側部材２１に、遊嵌合、つまり所定の径方向間隙を有する状態で嵌合し、フランジ部３０Ａが下側リップ片２１Ａに係合することにより、弁ホルダ２０より回転可能に吊り下げ支持されている。

弁体３０は、フランジ部３０Ａより下側に、円柱状の弁軸部３０Ｂと、弁軸部３０Ｂの先端に形成された円錐形の流量計量部（ニードル弁部）３０Ｃとを有しており、弁軸部３０Ｂ、流量計量部３０Ｃは、下側リップ片２１Ａの内側中央の開口２１Ｂより弁ポート１３へ向けて突出している。

弁体３０は、弁ポート１３と同心配置され、流量計量部３０Ｃの弁ポート１３に対する進入度（軸線方向位置）に応じて弁ポート１３の実効通路断面積を増減することにより、定量的な流量制御を行い、流量計量部３０Ｃが弁座部１５に着座することにより、弁ポート１３を閉じる（閉塞する）全閉状態になる。

弁ホルダ２０には、後述するステッピングモータ７０のロータ軸７３の下端部７３Ａが、上側部材２２の上側リップ片２２Ａの内側中央の開口２２Ｂを遊嵌合状態で貫通している。この遊嵌合状態とは、弁ホルダ２０とロータ軸７３とが相対的に径方向に変位できることを云う。

ロータ軸７３の下端部７３Ａ、つまり、ロータ軸７３の先端にはフランジ部７３Ｂが一体形成されている。フランジ部７３Ｂは、弁ホルダ２０内にあって、フッ素樹脂コーティング等による高滑性ワッシャ２８を挟んで弁ホルダ２０の上側リップ片２２Ａに回転可能に係合している。この係合により、弁ホルダ２０がロータ軸７３より回転可能に吊り下げ支持される。

弁ホルダ２０の上側部材２２内には、上側ばねリテーナ部材２４と下側ばねリテーナ部材２５が各々軸線方向に移動可能に設けられている。上側ばねリテーナ部材２４と下側ばねリテーナ部材２５との間には圧縮コイルばね２９が所定の予荷重を与えられた状態で取り付けられている。

これにより、上側ばねリテーナ部材２４は、上側に付勢され、ロータ軸７３のフランジ部７３Ｂに当接係合している。また、下側ばねリテーナ部材２５は、下側に付勢され、下底面２５Ａをもってストッパ面２３Ａに当接することにより、下側への移動量を制限されている。

この下側への移動量の制限により、弁体３０のフランジ部３０Ａが弁ホルダ２０の下側リップ片２１Ａに当接する最降下位置に弁体３０が位置している状態では、下側ばねリテーナ部材２５の下底面２５Ａが弁ホルダ２０のストッパ面２３Ａに当接した状態でも、弁体３０の頭部３０Ｄと下側ばねリテーナ部材２５との間に所定の間隙が生じ、下側ばねリテーナ部材２５と弁体３０とが切り離される。

弁室１１内には隔壁部材２６が固定装着されている。隔壁部材２６は、弁ハウジング１０に取り付けられ、弁室１１内を、流体入口ポート１２を含む上側の流体入口側空間１１Ｃと、弁ポート１３を含む下側の流体出口側空間１１Ｄとに区分している。

隔壁部材２６の中心部には弁ガイド孔２６Ａが軸線方向に貫通形成されている。弁ガイド孔２６Ａには弁体３０の弁軸部３０Ｂが軸線方向に摺動可能に嵌合貫通している。これにより、隔壁部材２６は、弁ガイド孔２６Ａによって弁体３０の先端側を軸線方向に摺動可能に支持している。

隔壁部材２６には、弁体３０の中心軸線周り、換言すると、弁ガイド孔２６Ａの中心軸線周りに、等回転角ピッチで、各々隔壁部材２６を軸線方向に貫通する複数の貫通孔２６Ｂが穿設されている。この実施形態では、貫通孔２６Ｂは、図２に示されているように、４５度の等回転角ピッチをもって弁ガイド孔２６Ａの周りに８個設けられている。これにより、流体入口側空間１１Ｃと流体出口側空間１１Ｄとを連通する連通路が、弁体３０の中心軸線周りに均等に設けられたことになる。

図１に示されているように、貫通孔２６Ｂの流体入口側空間１１Ｃに対する開口端縁２６Ｃと、流体出口側空間１１Ｄに対する開口端縁２６Ｄは、各々、面取りあるいはＲ取りされており、この部分での流体流れ方向の急激な変化を回避する形状になっている。これにより、当該部分での剥離によるマイクロタービュレンスの発生が抑制される。

ロータ軸７３には雄ねじ部７３Ｃが形成されている。雄ねじ部７３Ｃは固定支持部材１９に形成された雌ねじ部１９Ｂにねじ係合している。このねじ係合により、ロータ軸７３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７３Ｃと雌ねじ部１９Ｂとのねじ係合によって送りねじ機構が構成され、当該送りねじ機構は、ロータ軸７３の回転運動を弁リフト方向の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７０のキャン状のロータケース７１が溶接等によって気密に固定されている。ロータケース７１内には、外周面部７２Ａを多極着磁されたロータ７２が回転可能に設けられている。ロータ７２にはロータ軸７３の上端部７３Ｄが固定連結されている。

ロータケース７１の外側には、ステータコイルユニット７７が差し込み装着されている。ステータコイルユニット７７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７１内には、ロータケース７１の天井部より垂下固定されたガイド支持軸７８、ガイド支持軸７８の外周部に装着された螺旋ガイド線体７９、ガイド支持軸７８の上端部に形成された固定ストッパ部８０、螺旋ガイド線体７９に螺合した可動ストッパ部材８１、可動ストッパ部材８１と係合してこれを蹴り回すロータ７２の突起部７２Ｂ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７０は、ロータ７２によってロータ軸７３を回転駆動し、回転に伴うロータ軸７３の軸線方向移動によって弁ホルダ２０と共に弁体３０を弁リフト方向に直線移動させる。これにより、弁体３０の流量計量部３０Ｃの弁ポート１３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１３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３０の弁リフト方向の降下移動により、弁ポート１３の実効開口面積が徐々に低減し、これに応じて弁ポート１３を流れる流体の流量が徐々に低減する。弁体３０が弁リフト方向に所定量降下移動すると、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５に当接着座することにより、弁ポート１３が閉塞される全閉状態になる。

つぎに、実施形態１による弁装置の作動を詳細に説明する。

図１に示されている全閉状態（基点出し状態）は、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５に着座し、着座時点より、更に数パルス分、弁閉方向にロータ軸７３を回転させ、それに伴いロータ軸７３と共に弁ホルダ２０が更に降下した状態である。

この状態では、弁ホルダ２０の降下によって弁ホルダ２０の下側リップ片２１Ａが弁体３０のフランジ部３０Ａより離れると共に、弁ホルダ２０のストッパ面２３Ａが下側ばねリテーナ部材２５の下底面２５Ａより離れ、これに伴い下側ばねリテーナ部材２５と弁体３０とが当接し、圧縮コイルばね２９のばね力が弁体３０に作用する。

換言すると、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５に着座した状態で、弁ホルダ２０が弁体３０に対して相対的に弁座部１５の側に軸線方向移動することにより、下側ばねリテーナ部材２５が、ストッパ面２３Ａより離間した状態にて弁体３０と当接し、これに伴い圧縮コイルばね２９のばね力が弁体３０に弁閉方向に作用する。

これにより、圧縮コイルばね２９のばね力によって弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５に押し付けられ、弁締め切りが行われる。

図１に示されている全閉状態（基点出し状態）より、ロータ軸７３が弁開方向に回転駆動されると、それに伴いロータ軸７３が軸線方向に上昇移動する。これにより、ロータ軸７３のフランジ部７３Ａが高滑性ワッシャ２８を挟んで弁ホルダ２０の上側リップ片２２Ａに係合した状態で、弁ホルダ２０全体が吊り上げられる。この弁ホルダ２０の吊り上げ過程で、弁ホルダ２０のストッパ面２３Ａが下側ばねリテーナ部材２５の下底面２５Ａに当接する。

これより更に、ロータ軸７３によって弁ホルダ２０が吊り上げられると、下側ばねリテーナ部材２５がストッパ面２３Ａに当接した状態で、弁体３０より離れる。これにより、弁体３０に圧縮コイルばね２９のばね力が及ばなくなる。

これより更に、ロータ軸７３によって弁ホルダ２０が吊り上げられると、弁ホルダ２０の下側リップ片２１Ａが弁体３０のフランジ部３０Ａに係合し、弁ホルダ２０によって弁体３０が吊り上げられ、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５より離れ、弁開状態になる。

上述の作動により、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５より離間する状態下では、下側ばねリテーナ部材２５がストッパ面２３Ａに当接して弁体３０より離間し、下側ばねリテーナ部材２５と弁体３０とが切り離され、弁体３０に圧縮コイルばね２９のばね力が弁閉ばね荷重として作用しなくなる。

これにより、弁ホルダ２０の回転慣性力によって弁体３０を弁座部１５に回転摺動させることがなくなり、回転摺動したとしても、弁開過程で、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５より離間する瞬間に、弁体３０の流量計量部３０Ｃと弁座部１５との間に発生する摩擦力は、弁体３０の自重分のみによるものになる。

このことは、弁閉過程で、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５に着座する瞬間も同じであり、繰り返しの作動条件を要求されても、弁体３０の流量計量部３０Ｃと弁座部１５との接触面の摩耗が低減し、長期間に亘って全閉漏れが生じ難くなる。

また、弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５より離れた弁開状態（制御域）では、弁体３０に圧縮コイルばね２９のばね荷重がかからない状態になり、弁体３０が弁ホルダ２０に対して径方向に自由に変位できるようになる。

これにより、弁体３０と弁座部１５（弁ポート１３）とが心ずれしても、流体流れ等によって自動的に調芯され、片当たりの状態で、弁体３０の流量計量部３０Ｃを弁座部１５に押し付けるような接触をすることがなくなり、弁体３０が常に適切な位置で弁座部１５に着座できるようになり、全閉漏れを生じない優れた弁締め切り性が得られる。

弁体３０の流量計量部３０Ｃが弁座部１５より離れ、弁体３０の軸線方向位置によって弁ポート１３の実効通路断面積が決まる弁開状態時には、横継手１６、流体入口ポート１２より一次側の流体が弁室１１の流体入口側空間１１Ｃに流入する。

この弁室１１に対する流体の流入は、径方向（横方向）の流れとして流体入口側空間１１Ｃに流入するから、当該流体は、流体入口ポート１２に向かい合う弁ホルダ２０の外周面や弁室１１の内周面に衝突し、渦流れ等の不規則な乱流を生じる。

この渦流れ等の不規則な乱流は、隔壁部材２６によって流体入口側空間１１Ｃ内にとどめられ、流体出口側空間１１Ｄ、つまり、弁ポート１３、流体出口ポート１４に直接流入することを阻止され、隔壁部材２６に形成されている各貫通孔２６Ｂを通って整流されつつ流体出口側空間１１Ｄへ流れる。

８個の貫通孔２６Ｂは弁体３０の中心軸線周りに等回転角ピッチで設けられているから、弁ポート１３付近の流体流れが、弁体３０と同軸方向の流れに揃えられ、弁体３０の中心軸線周りに均等に分布した整流状態のアクシャルフローとなり、不規則な流れが弁体３０の先端部（流量計量部３０Ｃ等）に径方向成分を含む偏荷重として作用することがない。

これらのことにより、不規則な流れが、弁ポート１３、流体出口ポート１４に流入することがなくなり、この部分の圧力変動による流体通過時の騒音発生が低減する。また、弁体３０の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重が作用しないので、弁体３０が振動することがなく、このことによっても、騒音発生が低減する。

また、弁体３０の先端部（自由端）に、径方向成分を含む偏荷重が作用せず、弁体３０が、乱流によって煽られるような現象が生じないから、弁体３０が弁ポート中心（弁座中心）との同心性を損くことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

また、弁体３０の弁軸部３０Ｂが隔壁部材２６の弁ガイド孔２６Ａに嵌合し、隔壁部材２６より支持されているので、弁体３０の先端側の支持剛性が向上する。このことによっても、弁体３０が弁ポート中心との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

この発明による弁装置の実施形態２を、図３を参照して説明する。なお、図３において、図１に対応する部分は、図１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、隔壁部材２６の貫通孔２６Ｂの各々に、通気性を有する整流消音部材３１が充填されている。整流消音部材３１を構成する材料としては、多孔質材である発泡金属、積層メッシュのストレーナ、焼結金属、ＭＩＭ、発泡高分子材料等が挙げられる。

実施形態２による弁装置では、実施形態１と同等の効果が得られた上で、貫通孔２６Ｂの各々に、通気性を有する整流消音部材３１が充填されていることにより、流体が貫通孔２６Ｂを通過する際の整流効果が高められ、気液混合流である場合は、液体中の気泡が細分化され、気泡が弁ポート１３を通過することにより発生する騒音の低減が図られる。

この発明による弁装置の実施形態３を、図４、図５を参照して説明する。なお、図４、図５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。

図４に示されているように、実施形態３による弁装置では、隔壁部材２６の外周面に、等回転角ピッチで、各々隔壁部材２６を軸線方向に横切る複数の縦溝（凹溝）２６Ｅが形成され、縦溝２６Ｅが弁室１１の内周面と共働して、流体入口側空間１１Ｃと流体出口側空間１１Ｄとを連通する連通路を構成している。この実施形態では、縦溝２６Ｅは、図５に示されているように、９０度の等回転角ピッチをもって弁ガイド孔２６Ａの周りに４個設けられている。

隔壁部材２６は、弁室１１の底部１１Ｂとの間に、つまり、隔壁部材２６の流体出口側空間１１Ｄ側の端面に、図５に示されているように、各縦溝２６Ｅ（貫通通路）から前記弁体３０の中央側とを接続する複数の円弧状溝２６Ｆからなる渦巻き状ガイド部２６Ｇを有する。

実施形態３による弁装置では、横継手１６、流体入口ポート１２より流体入口側空間１１Ａに流入した一次側の流体は、各縦溝２６Ｅをアクシャルフローとして流体出口側空間１１Ｄの側に流れ、各縦溝２６Ｅの下端より各円弧状溝２６Ｆに入り、ラジアル方向の規則的な渦巻き状の流れとなって弁ポート１３へ流れる。

これにより、弁体３０の流量計量部３０Ｃの周りに流体が確実に均等に流れ、不規則な流れが弁体３０の先端部（流量計量部３０Ｃ等）に径方向成分を含む偏荷重として作用することがない。

これらのことにより、不規則な流れが、弁ポート１３、流体出口ポート１４に流入することがなくなり、この部分の圧力変動による流体通過時の騒音発生が低減する。また、弁体３０の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重が作用しないので、弁体３０が振動することがなく、このことによっても、騒音発生が低減する。

また、弁体３０の先端部（自由端）に、径方向成分を含む偏荷重が作用せず、弁体３０が、乱流によって煽られるような現象が生じないから、弁体３０が弁ポート中心（弁座中心）との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

この発明による弁装置の実施形態４を、図６を参照して説明する。なお、図６において、図１に対応する部分は、図１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、通気性を有する多孔質材製の隔壁部材２７が用いられている。隔壁部材２７は、実施形態１の隔壁部材２６と同等に、弁室１１内にあって弁ハウジング１０に固定され、弁室１１内を、流体入口ポート１２を含む上側の流体入口側空間１１Ｃと、弁ポート１３を含む下側の流体出口側空間１１Ｄとに区分している。

隔壁部材２７は、多孔質材である発泡金属、積層メッシュのストレーナ、焼結金属、ＭＩＭ、発泡高分子材料等により全体が均質な多孔質体として構成され、多孔質材の気泡（多孔）２７Ｂによって流体入口側空間１１Ｃと流体出口側空間１１Ｄと連通する連通路を与えられている。

隔壁部材２７の中心部には弁ガイド孔２７Ａが軸線方向に貫通形成されている。弁ガイド孔２７Ａには弁体３０の弁軸部３０Ｂが軸線方向に摺動可能に嵌合貫通している。これにより、隔壁部材２７は、弁ガイド孔２７Ａによって弁体３０の先端側を軸線方向に摺動可能に支持している。

実施形態４による弁装置では、弁室１１に対する流体の流入は、径方向（横方向）の流れとして流体入口側空間１１Ｃに流入するから、当該流体は、流体入口ポート１２に向かい合う弁ホルダ２０の外周面や弁室１１の内周面に衝突し、渦流れ等の不規則な乱流を生じるが、この渦流れ等の不規則な乱流は、隔壁部材２７によって流体入口側空間１１Ｃ内にとどめられ、流体出口側空間１１Ｄ、つまり、弁ポート１３、流体出口ポート１４に直接流入することを阻止され、隔壁部材２７の多数の気泡２７Ｂを通って整流されつつ流体出口側空間１１Ｄへ流れる。

隔壁部材２７の気泡２７Ｂは弁体３０の中心軸線周りに均等に分布しているから、弁ポート１３付近の流体流れが、弁体３０と同軸方向の流れに揃えられ、弁体３０の中心軸線周りに均等に分布した整流状態のアクシャルフローとなり、不規則な流れが弁体３０の先端部（流量計量部３０Ｃ等）に径方向成分を含む偏荷重として作用することがない。

これらのことにより、不規則な流れが、弁ポート１３、流体出口ポート１４に流入することがなくなり、この部分の圧力変動による流体通過時の騒音発生が低減する。また、弁体３０の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重が作用しないので、弁体３０が振動することがなく、このことによっても、騒音発生が低減する。

また、気液混合流である場合には、気液混合流が隔壁部材２７の多数の気泡２７Ｂを通って流れることにより、液体中の気泡が細分化され、気泡が弁ポート１３を通過することにより発生する騒音の低減が図られる。

また、この実施形態でも、弁体３０の先端部（自由端）に、径方向成分を含む偏荷重が作用せず、弁体３０が、乱流によって煽られるような現象が生じないから、弁体３０が弁ポート中心（弁座中心）との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

また、弁体３０の弁軸部３０Ｂが隔壁部材２７の弁ガイド孔２７Ａに嵌合し、隔壁部材２７より支持されているので、弁体３０の先端側の支持剛性が向上する。このことによっても、弁体３０が弁ポート中心との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

この発明による弁装置の実施形態５を、図７を参照して説明する。なお、図７においても、図１に対応する部分は、図１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、流体入口側空間１１Ｃと流体出口側空間１１Ｄと連通する連通路が、隔壁部材２６の弁ガイド孔２６Ａの内周面に形成された中心軸線周りの螺旋溝（螺旋通路）２６Ｈにより与えられている。

この実施形態５による弁装置でも、弁室１１に対する流体の流入は、径方向（横方向）の流れとして流体入口側空間１１Ｃに流入するから、当該流体は、流体入口ポート１２に向かい合う弁ホルダ２０の外周面や弁室１１の内周面に衝突し、渦流れ等の不規則な乱流を生じるが、この渦流れ等の不規則な乱流は、隔壁部材２６によって流体入口側空間１１Ｃ内にとどめられ、流体出口側空間１１Ｄ、つまり、弁ポート１３、流体出口ポート１４に直接流入することを阻止され、隔壁部材２６の螺旋溝２６Ｈによる螺旋通路を通って弁体３０の中心軸線周りに旋回しつつ整流されて流体出口側空間１１Ｄへ流れる。

これにより、不規則な流れが弁体３０の先端部（流量計量部３０Ｃ等）に径方向成分を含む偏荷重として作用することがないと共に、不規則な流れが、弁ポート１３、流体出口ポート１４に流入することがなくなり、この部分の圧力変動による流体通過時の騒音発生が低減する。また、弁体３０の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重が作用しないので、弁体３０が振動することがなく、このことによっても、騒音発生が低減する。

また、弁体３０の先端部（自由端）に、径方向成分を含む偏荷重が作用せず、弁体３０が、乱流によって煽られるような現象が生じないから、弁体３０が弁ポート中心（弁座中心）との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

また、この実施形態でも、弁体３０の弁軸部３０Ｂが隔壁部材２６の弁ガイド孔２６Ａに嵌合し、隔壁部材２６より支持されているので、弁体３０の先端側の支持剛性が向上する。このことによっても、弁体３０が弁ポート中心との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

なお、螺旋通路は、隔壁部材２６のガイド孔２６Ａの内周面に形成された螺旋溝２６Ｈによるものに限られることはなく、図８に示されているように、弁体３０の弁軸部３０Ｂの外周面に形成された螺旋溝３０Ｅや、図９に示されているように、隔壁部材２６の外周面に形成された螺旋溝２６Ｊや、図１０に示されているように、弁場宇ジング１０の隔壁部材取付部の内周面に形成された螺旋溝１０Ａによって構成されてもよく、同等の作用、効果を得ることができる。

この発明による弁装置の実施形態６を、図１１、図１２を参照して説明する。なお、図１１、図１２においても、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。

この実施形態６による弁装置では、隔壁部材２６の外周面に螺旋溝２６Ｊが形成され、弁室１１の底部１１Ｂとの間に、つまり、隔壁部材２６の下底面部に、螺旋溝２６Ｊによる螺旋通路の螺旋方向と同方向の弁体３０の中心軸線周りの旋回流路２６Ｋを画定する旋回ガイド部２６Ｌが形成されている。

この実施形態６による弁装置でも、弁室１１に対する流体の流入は、径方向（横方向）の流れとして流体入口側空間１１Ｃに流入するから、当該流体は、流体入口ポート１２に向かい合う弁ホルダ２０の外周面や弁室１１の内周面に衝突し、渦流れ等の不規則な乱流を生じるが、この渦流れ等の不規則な乱流は、隔壁部材２６によって流体入口側空間１１Ｃ内にとどめられ、流体出口側空間１１Ｄ、つまり、弁ポート１３、流体出口ポート１４に直接流入することを阻止され、隔壁部材２６の螺旋溝２６Ｊによる螺旋通路を通って弁体３０の中心軸線周りに旋回しつつ整流されて流体出口側空間１１Ｄへ流れ、更に、流体出口側空間１１Ｄの外周側から弁ポート１３へ向けて旋回流路２６Ｋを通って流れ、弁体３０の中心軸線周りの規則的な旋回流となって弁ポート１３に流入する。

これにより、弁体３０の流量計量部３０Ｃの周りに流体が確実に均等に流れ、不規則な流れが弁体３０の先端部（流量計量部３０Ｃ等）に径方向成分を含む偏荷重として作用することがない。

これらのことにより、不規則な流れが、弁ポート１３、流体出口ポート１４に流入することがなくなり、この部分の圧力変動による流体通過時の騒音発生が低減する。また、弁体３０の先端部（自由端）に径方向成分を含む偏荷重が作用しないので、弁体３０が振動することがなく、このことによっても、騒音発生が低減する。

また、弁体３０の先端部（自由端）に、径方向成分を含む偏荷重が作用せず、弁体３０が、乱流によって煽られるような現象が生じないから、弁体３０が弁ポート中心（弁座中心）との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

また、この実施形態６による弁装置でも、弁体３０の弁軸部３０Ｂが隔壁部材２６の弁ガイド孔２６Ａに嵌合し、隔壁部材２６より支持されているので、弁体３０の先端側の支持剛性が向上する。このことによっても、弁体３０が弁ポート中心との同心性を損なうことがなく、弁体３０が弁座部１５に片当たり状態で着座することが防止され、騒音や偏摩耗の発生が回避される。

上述の実施形態では、弁開状態では、弁体３０と下側ばねリテーナ部材２５とが切り離される型式の弁装置としたが、この発明は、この型式の弁装置に限られることなく、図１の実施形態の変形実施形態である図１３に示されているように、弁ホルダ２０を上側部材２４のみで構成して下側部材２１とストッパ板２３を省略し、上側部材２４の下端開口に、下側ばねリテーナ部材２５と一体に構成した弁体３０の頭部３０Ｄを固定装着した弁装置等においても、同様に実施可能である。

そして、図１の実施形態１で説明した隔壁部材２６の貫通孔２６Ｂは、流体入口側空間１１Ｃに対する開口端縁２６Ｃや流体出口側空間１１Ｄに対する開口端縁２６Ｄに各々面取りあるいはＲ取りされているものである必要は必ずしも無く、図１３に示されているように両開口端縁とも特段加工されていないものであってもよい。

（冷凍サイクル装置の実施形態）
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１４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を示す縦断面図である。 図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 この発明による弁装置の実施形態２を示す縦断面図である。 この発明による弁装置の実施形態３を示す縦断面図である。 図４の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 この発明による弁装置の実施形態４を示す縦断面図である。 この発明による弁装置の実施形態５を示す縦断面図である。 この発明による弁装置の実施形態５の変形例を示す縦断面図である。 この発明による弁装置の実施形態５の変形例を示す縦断面図である。 この発明による弁装置の実施形態５の変形例を示す縦断面図である。 この発明による弁装置の実施形態６を示す縦断面図である。 図１１の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 この発明による弁装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 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
１０Ａ，３０Ｅ 螺旋溝
１１ 弁室
１１Ａ 側壁部
１１Ｂ 底部
１１Ｃ 流体入口側空間
１１Ｄ 流体出口側空間
１２ 流体入口ポート
１３ 弁ポート
１４ 流体出口ポート
１５ 弁座部
１６ 横継手
１７ 下継手
１８ 取付板
１９ 固定支持部材
１９Ａ 弁ホルダガイド孔
１９Ｂ 雌ねじ部
２０ 弁ホルダ
２１ 下側部材
２１Ａ 下側リップ片
２１Ｂ 開口
２２ 上側部材
２２Ａ 上側リップ片
２２Ｂ 開口
２３ ストッパ板
２３Ａ ストッパ面
２４ 上側ばねリテーナ部材
２５ 下側ばねリテーナ部材
２５Ａ 下底面
２６、２７ 隔壁部材
２６Ａ、２７Ａ 弁ガイド孔
２６Ｂ 貫通孔
２６Ｃ、２６Ｄ 開口端縁
２６Ｅ 縦溝
２６Ｆ 渦巻き状流路
２６Ｇ 渦巻き状ガイド部
２６Ｈ、２６Ｊ、３０Ｅ 螺旋溝
２６Ｋ 旋回流路
２６Ｌ 旋回ガイド部
２７Ｂ 気泡
２８ 高滑性ワッシャ
２９ 圧縮コイルばね
３０ 弁体
３０Ａ、７３Ｂ フランジ部
３０Ｂ 弁軸部
３０Ｃ 流量計量部
３０Ｄ 頭部
３１ 整流消音部材
７０ ステッピングモータ
７１ ロータケース
７２ ロータ
７２Ａ 外周面部
７２Ｂ 突起部
７３ ロータ軸
７３Ａ 下端部
７３Ｃ 雄ねじ部
７３Ｄ 上端部
７７ ステータコイルユニット
７８ ガイド支持軸
７９ 螺旋ガイド線体
８０ 固定ストッパ部
８１ 可動ストッパ部材
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 (9)

1. 弁室と、前記弁室の側壁部に開口した流体入口ポートと、前記弁室の底部に開口した弁ポートおよび該弁ポートに連通する流体出口ポートと、前記弁ポートの前記弁室に対する開口端周りに形成された弁座部とを有する弁ハウジングと、
   前記弁室内に軸線方向に移動可能に設けられ、軸線方向移動によって前記弁座部に対して離接し、前記弁ポートの実効通路断面積を増減する弁体と、
   前記弁体を軸線方向に駆動する駆動手段と、
   を有する弁装置において、
   前記弁室内を、前記流体入口ポートを含む流体入口側空間と、前記弁ポートを含む流体出口側空間とに区分する隔壁部材が、前記弁ハウジングに取り付けられており、
   前記隔壁部材は、弁ガイド孔を有し、前記弁体の弁軸部が前記弁ガイド孔に嵌合し、当該弁ガイド孔によって前記弁体を軸線方向に摺動可能に支持されており、
   当該隔壁部材に、前記弁体の中心軸線周り方向において均等に前記流体入口側空間と前記流体出口側空間とを連通する連通路が設けられている、
   ことを特徴とする弁装置。
2. 前記連通路は、前記弁体の中心軸線周りの等回転角ピッチで各々前記隔壁部材を貫通する複数の貫通通路により構成されていることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
3. 前記貫通通路に通気性を有する整流消音部材が充填されていることを特徴とする請求項２記載の弁装置。
4. 前記隔壁部材は、前記各貫通通路の前記流体出口側空間側端部と前記隔壁部材の前記流体出口側空間側端面の中央とを接続する複数の円弧状溝からなる渦巻き状ガイド部を有することを特徴とする請求項２または３記載の弁装置。
5. 前記隔壁部材が通気性を有する多孔質材により構成され、その多孔質材中の気泡によって前記連通路が構成されていることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
6. 弁室と、前記弁室の側壁部に開口した流体入口ポートと、前記弁室の底部に開口した弁ポートおよび該弁ポートに連通する流体出口ポートと、前記弁ポートの前記弁室に対する開口端周りに形成された弁座部とを有する弁ハウジングと、
   前記弁室内に軸線方向に移動可能に設けられ、軸線方向移動によって前記弁座部に対して離接し、前記弁ポートの実効通路断面積を増減する弁体と、
   前記弁体を軸線方向に駆動する駆動手段と、
   を有する弁装置において、
   前記弁室内を、前記流体入口ポートを含む流体入口側空間と、前記弁ポートを含む流体出口側空間とに区分する隔壁部材が前記弁ハウジングに取り付けられており、
   前記隔壁部材は、弁ガイド孔を有し、前記弁体の弁軸部が前記弁ガイド孔に嵌合し、当該弁ガイド孔によって前記弁体を軸線方向に摺動可能に支持されており、
   前記隔壁部材、前記弁ハウジング、前記弁体の何れかに、前記弁体の中心軸線周りに延在して前記流体入口側空間と前記流体出口側空間とを連通する螺旋通路が設けられている、
   ことを特徴とする弁装置。
7. 前記隔壁部材は、前記螺旋通路の前記流体出口側空間側端部と前記隔壁部材の前記流体出口側空間側端面の中央とを接続する溝状の旋回ガイド部を有することを特徴とする請求項６記載の弁装置。
8. 前記駆動手段は、ステッピングモータと、該ステッピングモータのロータ軸に形成され
   た雄ねじ部と、前記弁ハウジングに固定され前記雄ねじ部とねじ係合する雌ねじ部を有する雌ねじ部材とを有していて、当該雌ねじ部と前記雄ねじ部とのねじ係合によって前記ロータ軸を軸線方向移動させ、当該ロータ軸の軸線方向移動によって前記弁体を軸線方向に駆動させ、当該軸線方向の駆動により前記弁体が前記弁座部に着座することにより当該弁体に前記弁ポートを全閉させるように構成されており、
   前記弁ハウジング内に軸線方向に移動可能に配置された筒状の弁ホルダを有し、
   前記弁ホルダに前記弁体が軸線方向に変位可能に取り付けられ、前記弁ホルダの一方の端部に形成された下側リップ片に前記弁体が係合することにより、当該弁体が前記弁ホルダにより回転可能に吊り下げ支持され、
   前記ロータ軸の先端に形成されたフランジ部が前記弁ホルダの他方の端部に形成された上側リップ片に係合することにより、前記弁ホルダが前記ロータ軸より吊り下げ支持され、
   前記弁ホルダに設けられたストッパ部に当接することにより前記下側リップ片側への移動を制限された状態で、前記弁ホルダ内に下側ばねリテーナ部材が軸線方向に移動可能に設けられ、
   前記ロータ軸のフランジ部に対して前記下側ばねリテーナ部材を離間させる方向に付勢する圧縮ばねが設けられており、
   前記弁体が前記弁座部に着座した状態で、前記弁ホルダが前記弁体に対して相対的に前記弁座部の側に軸線方向移動することにより、前記下側ばねリテーナ部材が前記ストッパ部より離間した状態で前記弁体と当接して前記圧縮ばねのばね力を前記弁体に付与し、
   前記弁体が前記弁座部より離間する状態では、前記下側ばねリテーナ部材が前記ストッパ部に当接して前記弁体より離間し、前記下側ばねリテーナ部材と前記弁体とが切り離され、前記弁体に前記圧縮ばねのばね力が作用しない、
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載の弁装置。
9. 請求項１〜８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ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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