JP7133880B2

JP7133880B2 - 電動弁

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Publication number: JP7133880B2
Application number: JP2021507407A
Authority: JP
Inventors: 将志矢沢; 怜上床
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: JPWO2020189736A1; WO2020189736A1; CN113614431B; CN113614431A

Description

本発明は、電動弁に関する。

従来から、例えば流体の配管系統の途中に介在させて、流体の流路の開閉や流量制御を行う機器として使用される電動弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電動弁においては、流量制御を正確に行わせるために、弁本体に装着されたステッピングモータなどの駆動源により弁体を駆動させている。

特開２０１１－２０８７１６号公報

ところで、弁体を全開させたときに電動弁を通過する流体の流量をさらに増大させたいという要請がある。しかしながら、特許文献１の電動弁において流量を増大させるには、弁孔と弁軸を大径化しなくてはならず、それにより電動弁の大型化を招き好ましくない。

本発明は、小型でありながら、通過する流体の流量を増大できる電動弁を提供することを目的とする。

本発明に係る電動弁は、
弁室が形成された弁本体と、
端部に弁体が設けられた弁軸と、
弁座が形成された端面を備え、前記弁座につながる弁口を備えた弁座部材と、
前記弁本体に接合されたキャンと、
前記キャンの内側に配在されたロータと、
前記ロータを回転駆動すべく前記キャンの外側に配置されたステータと、
前記ロータの回転に応じて、前記弁体を前記弁座に対して近接又は離間する方向に移動させる駆動機構と、を有し、
前記弁座部材は、前記弁座が前記弁室内に突出するように前記弁本体に連結され、
前記弁室は、流入管の内周を前記流入管の軸線に沿って延長した範囲内において、前記端面を挟んで前記流入管とは反対側に、流体が流入する空間を有し、
前記弁口は、前記弁座に接続する円筒状の第１弁口部と、前記第１弁口部に接続し、流体が流出する流出管に向かうに従って拡径した第１テーパ部と、前記第１テーパ部に接続し前記第１弁口部より大径の円筒状の第２弁口部とを備え、
前記第１弁口部と前記第１テーパ部は、前記軸線方向において、前記流出管に最も近い前記流入管の内壁の位置よりも、前記流出管から離れる側に配置されており、
前記弁座部材は、前記端面の周囲に、前記端面から下方にシフトした段差面を設けており、前記段差面は、前記範囲内に含まれる。

本発明の電動弁によれば、小型でありながら、通過する流体の流量を増大できる。

図１は、第１実施形態の電動弁１０を示す縦断面図である。図２は、電動弁１０の開弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線における断面を側面視した図である。図４は、図２のＢ矢視方向に見た側面図である。図５は、電動弁１０の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図６は、図５のＣ－Ｃ線における断面を側面視した図である。図７は、図５のＤ矢視方向に見た側面図である。図８は、電動弁１０Ａの開弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図９は、図８のＥ－Ｅ線における断面を側面視した図である。図１０は、図８のＦ矢視方向に見た側面図である。図１１は、電動弁１０Ａの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図１２は、図１１のＧ－Ｇ線における断面を側面視した図である。図１３は、図１１のＨ矢視方向に見た側面図である。図１４は、第３実施形態にかかる電動弁の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図１５は、第４実施形態にかかる電動弁の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図１６は、第５実施形態にかかる電動弁の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図１７は、第６実施形態にかかる電動弁の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。図１８は、第７実施形態にかかる電動弁の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。

以下、本発明に係る電動弁の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書では、ロータから弁座に向かう方向を下方とし、その逆方向を上方とする。また、本明細書では、弁本体における弁室の側方に連結された流体導入管側を上流側、弁室の下方に連結された流体導出管側を下流側とする。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電動弁１０を示す縦断面図である。自動車等の冷凍サイクル等における冷媒の流量制御を行う電動弁１０は、弁座部材６０と、弁座部材６０を取り付けた弁本体２０と、弁本体２０に取り付けられて弁軸２４を駆動させるロータ３０を内蔵するキャン４０と、キャン４０に外嵌されロータ３０を回転駆動するステータ５０とを備えている。

キャン４０の円筒状部分の外周には、それぞれ一対のボビン５２とステータコイル５３およびこれらを囲うヨーク５１が配置され、その外周を樹脂モールドカバー５６によって覆うことによりステータ５０が形成されている。ロータ３０とステータ５０とによりステッピングモータを構成している。

キャン４０はステンレスなどの非磁性の金属から形成され、有底円筒状をしている。キャン４０の開放した下端は、ステンレス製の環状板４１に溶接等により固着されている。

略円筒状の弁軸２４は、ステンレス又は真鍮などから形成され、上端側の小径軸部２４ａと、大径軸部２４ｂと、下端側のニードル弁（弁体）２４ｃとを同軸に連設してなる。ニードル弁２４ｃは、先端側のテーパ角（軸線Ｌと外表面とがなす角）が小さく、根本側のテーパ角が大きい二段テーパ形状を有しており、弁座には根本側が当接する。なお、弁軸２４に設ける弁体としてはニードル弁に限らず、先端が球形状や卵型形状であるものも含む。

略円筒状の弁軸ホルダ３２は、キャン４０内において、弁軸２４の上端側を収容するように配置されている。弁軸ホルダ３２の上端は、弁軸２４の小径軸部２４ａの上端が圧入固定されたプッシュナット３３により接合されている。

プッシュナット３３の外周に沿って、圧縮コイルばねで構成される復帰ばね３５を取付けている。復帰ばね３５は、詳細を後述するガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１との螺合が外れたときに、キャン４０の頂部内面に当接して固定ねじ部２５と移動ねじ部３１との螺合を復帰させるように付勢する機能を有する。

キャン４０に対して隙間を開けて配置されたロータ３０と、弁軸ホルダ３２とは、支持リング３６を介して結合されている。より具体的に支持リング３６は、ロータ３０の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されており、支持リング３６の内周孔部に弁軸ホルダ３２の上部突部が嵌合し、上部突部の外周をかしめ固定してロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２を結合している。

弁軸ホルダ３２の外周には、ストッパ機構の一方を構成する上ストッパ体３７が固着されている。上ストッパ体３７はリング状の樹脂より構成され、下方に向けて板状の上ストッパ片３７ａが突設されている。

円筒状のガイドブッシュ２６が、弁軸ホルダ３２と弁軸２４との間に配置されている。ガイドブッシュ２６の下端は、弁本体２０の上端開口２０ｄに圧入により嵌合している。ガイドブッシュ２６の外周には、ストッパ機構の他方を構成する下ストッパ体２７が固着されている。下ストッパ体２７はリング状の樹脂より構成され、上方に板状の下ストッパ片２７ａが突設されており、前記した上ストッパ片３７ａと係合可能となっている。

下ストッパ体２７はガイドブッシュ２６の外周に形成された螺旋溝部分２６ａに射出成形により固着され、上ストッパ体３７は弁軸ホルダ３２の外周に形成された螺旋溝部分３２ｂに射出成形により固着されている。

弁軸ホルダ３２の内面に移動ねじ部３１が形成されており、ガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部２５と螺合している。

弁軸２４は、弁軸ホルダ３２の軸線Ｌに沿って上下動可能に嵌挿されており、弁軸ホルダ３２内に縮装された圧縮コイルばね３４によって下方に付勢されている。ガイドブッシュ２６の側面には、弁室２１とキャン４０内の圧力均衡を図る均圧孔３２ａが形成されている。

キャン４０の環状板４１の中央開口には、略中空円筒状の弁本体２０の上端がロウ付けにより固着されている。

図２は、電動弁１０の開弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線における断面を側面視した図であり、図４は、図２のＢ矢視方向に見た側面図である。一方、図５は、電動弁１０の閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図であり、図６は、図５のＣ－Ｃ線における断面を側面視した図であり、図７は、図５のＤ矢視方向に見た側面図である。

中空の弁本体２０の下端開口２０ａは、弁座部材６０により閉止されている。ステンレス又は真鍮製の弁座部材６０は、円筒状のボディ６１と、ボディ６１の下端から径方向外方に延在するフランジ６２とを連設してなる。

ボディ６１を弁本体２０の下端開口２０ａへと嵌合させた後、フランジ６２を弁本体２０の下端にロウ付けすることで、弁本体２０と弁座部材６０が接合される。弁本体２０と弁座部材６０とに挟持される空間によって、弁室２１が形成される。

フランジ６２の径方向内側には、凹部６３が形成されており、流体の流出管ＯＴの上端が挿入されて、ロウ付けなどによって連結されている。

ボディ６１の上端は円形端面６４となっており、その中央に、上方に向かってテーパ状に開いた弁座６５が形成されている。弁座６５は、ボディ６１の中央を貫通する円筒状のオリフィス部６６につながっている。凹部６３内におけるボディ６１の下端は、オリフィス部６６の出口周囲で下方に向かって縮径したテーパ形状となっている。

ボディ６１において、円形端面６４に対して下方にシフトした環状面（段差面）６７が形成され、円形端面６４と環状面６７とを短円筒面６８により繋いでいる。円形端面６４と、環状面６７と、短円筒面６８は、弁室２１内の空間に接している。

弁本体２０は、弁室２１に連通して側方に開口した側部開口２０ｂを有する。側部開口２０ｂには、軸線Ｏを持つ流体の流入管ＩＴの端部が挿入されて、ロウ付けなどによって連結されている。

本実施形態では、図２に示すように、流入管ＩＴの軸線Ｏと弁軸２４の軸線Ｌとが弁室２１内で直交しており、流入管ＩＴの軸線Ｏの近傍に、弁座部材６０の円形端面６４が位置している。ここで、円形端面６４が軸線Ｏの近傍に位置するとは、流入管ＩＴの内径をφとしたときに、図２に示す断面において軸線Ｏから＋０．３～－０．５φの範囲内、好ましくは±０．１φの範囲内に円形端面６４が位置することをいう。

更に弁本体２０は、機械加工により弁室２１を形成する際に、軸線Ｏに沿って、弁座部材６０を取り付ける下端開口２０ａよりも奥側まで追い込んで穿孔を行っている。これにより弁室２１は、流入管ＩＴの内周を軸線Ｏに沿って延長した範囲ＲＧ内において、円形端面６４を挟んで流入管ＩＴとは反対側に空間ＳＰを設けている。また、環状面６７は範囲ＲＧ内に含まれる。

（電動弁の動作）
以上のように構成された電動弁１０の動作について説明する。図１において、外部から給電することにより、ステータ５０のステータコイル５３に通電を行い励磁すると、それにより発生した磁力によりロータ３０に回転力が生じるため、弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対しロータ３０及び弁軸ホルダ３２が回転駆動される。

これにより、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と、弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構（駆動機構ともいう）により、弁軸ホルダ３２がその軸線Ｌ方向に変位する。通電方向に応じて、弁軸ホルダ３２が、例えば下方に移動してニードル弁２４ｃが弁座６５に着座又は離脱する。

図５～７に示すように、ニードル弁２４ｃが着座した時点（閉弁状態）では、上ストッパ体３７は未だ下ストッパ体２７に当接しておらず、ニードル弁２４ｃが着座したままロータ３０及び弁軸ホルダ３２はさらに回転下降する。このときは弁軸２４に対する弁軸ホルダ３２の相対的な下降変位は、圧縮コイルばね３４が圧縮されることにより吸収される。

その後、ロータ３０が更に回転して弁軸ホルダ３２が下降して、上ストッパ体３７の上ストッパ片３７ａが下ストッパ体２７の下ストッパ片２７ａに当接する。これらのストッパ片２７ａ、３７ａ同士の当接によって、ステータ５０への通電が継続されても、弁軸ホルダ３２の下降は強制的に停止される。

上ストッパ体３７と下ストッパ体２７とから構成されるストッパ機構は、ロータ３０の軸方向の全長内に配置されているため、ストッパ機構が機能しているときでもロータ３０や弁軸ホルダ３２が大きく傾いたりすることが少なく作動が安定し、次にロータ３０を逆転するときでも円滑に行うことができる。

ステータ５０に逆特性の給電を行うと、ガイドブッシュ２６に対しロータ３０及び弁軸ホルダ３２が上記と逆方向に回転され、上記のねじ送り機構により、図２～４に示すように、弁軸ホルダ３２が上方に移動して弁軸２４の下端のニードル弁２４ｃが弁座６５から離れ（開弁状態）、冷媒が通過可能となる。ロータ３０の回転量によって弁開度を変更することで、冷媒の通過量が調整される。ロータ３０の回転量は、パルスモータへの入力パルス数にて規制されるため、冷媒通過量の正確な調整が可能である。開弁時に、ニードル弁２４ｃは円形端面６４から上方へと変位することで、大きな流路断面積を確保できる。しかしながら、ニードル弁２４ｃの一部をオリフィス部６６内にとどめるようにしてもよい。

本実施の形態によれば、図２において、ニードル弁２４ｃが弁座６５から離間したとき、流入管ＩＴからの流体が、ニードル弁２４ｃと弁座６５との隙間を通過し、オリフィス部６６を通って、流出管ＯＴから排出される。

このとき、流入管ＩＴを通過する流体には、流入管ＩＴの内壁との間で粘性抵抗が作用するため、流入管ＩＴの断面において中央（軸線Ｏ近傍）側の流体の流速は、周辺側の流体の流速より速くなる。本実施形態では、弁座６５を備えた円形端面６４を軸線Ｏの近傍に配置したため、比較的流速の速い中央側の流体がニードル弁２４ｃに当たって方向変換を行った後、直ちに弁座６５を通過させることができる。

また、比較的流速の遅い周辺側の流体は、円形端面６４からシフトした環状面６７に沿って、弁室２１の奥側の空間ＳＰに回り込むため、弁座６５から直接進入することが抑制される。以上により、流速の速い流体のみを優先して弁座６５からオリフィス部６６へと流すことができ、電動弁１０を通過する単位時間当たりの流量を増大させることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる電動弁１０Ａについて説明する。図８は、電動弁１０Ａの開弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図であり、図９は、図８のＥ－Ｅ線における断面を側面視した図であり、図１０は、図８のＦ矢視方向に見た側面図である。一方、図１１は、電動弁１０Ａの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図であり、図１２は、図１１のＧ－Ｇ線における断面を側面視した図であり、図１３は、図１１のＨ矢視方向に見た側面図である。

本実施形態においては、弁本体２０Ａが、キャン４０に接合される上部本体２００と、上部本体２００と接合される下部本体（円管部材）２１０とを有し、弁座部材６０Ａが下部本体２１０に接合されている。それ以外の構成は上述した実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

環状である上部本体２００の上端開口２０ｄには、ガイドブッシュ２６の下端が圧入されている。上端開口２０ｄは、孔２０ｃを介して弁室２１Ａに連通している。また、上部本体２００は、接合のためキャン４０の下端に直接溶接されている。

下部本体２１０は、板材又は管材をプレス成形することによって形成されており、大管部２１１と小管部２１２とを、フランジ部２１３により同軸に連設した形状を有する。大管部２１１の周壁に形成された開口２１４に、流入管ＩＴの端部が挿通されてロウ付けされている。大管部２１１の内側の円筒状空間が、弁室２１Ａとなる。

また、小管部２１２の内周に、弁座部材６０Ａが配置されている。弁座部材６０Ａは、円筒状のボディ６１Ａのみを有しており、その外周下端側が小管部２１２にロウ付けされている。したがって、ボディ６１Ａの円形端面６４と、環状面６７と、短円筒面６８は、弁室２１Ａ内の空間に接している。

流出管ＯＴの端部は、小管部２１２の内周に嵌挿され、弁座部材６０Ａに突き当てられてロウ付けされている。

本実施形態においても、弁座６５を備えた円形端面６４を流入管ＩＴの軸線Ｏの近傍に配置したため、比較的流速の速い中央側の流体がニードル弁２４ｃに当たって方向変換を行った後、直ちに弁座６５を通過させることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる電動弁１０Ｂについて説明する。図１４は、電動弁１０Ｂの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、弁座部材６０Ｂが複段弁口を有する。それ以外の構成及び動作態様は第２実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

弁座部材６０Ｂは、ボディ６１Ｂを有する。ボディ６１Ｂは、第２実施形態と同様に、弁室２１Ａ内の空間に接している円形端面６４と、環状面６７と、短円筒面６８とを備えている。ボディ６１Ｂの下端面（平面）６１ａは、パイプ材から形成された下部本体２１０の小管部２１２内に位置している。さらに、ボディ６１Ｂは、弁座６５に接続して弁口６９を備える。弁口６９は、上述した実施形態のオリフィス部６６に相当する。

弁口６９は、軸線Ｌに対して回転対称形状であり、弁室２１Ａ側から順に、円筒状の第１弁口部６９ａと、第１弁口部６９ａの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第１テーパ部６９ｂと、第１テーパ部６９ｂの下端に接続し、第１弁口部６９ａより大径の円筒状の第２弁口部６９ｃと、第２弁口部６９ｃの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第２テーパ部６９ｄとを有する。

ここで、図１４の断面において、軸線Ｌと第１テーパ部６９ｂの内壁とのなす角は、軸線Ｌと第２テーパ部６９ｄの内壁とのなす角よりも大きくなっている。

また、弁座部材６０Ｂに上端を突き当てるようにして、流出管ＯＴが下部本体２１０の小管部２１２にロウ付けされている。流出管ＯＴの内径は、第２テーパ部６９ｄの最大内径より大きくなっている。このため、流出管ＯＴの上端内周により、円筒状の第３弁口部が形成されているともいえる。

本実施形態によれば、弁口６９を下流に向かって段階的に拡径した複段形状とすることで、冷媒の通過音を抑制することができる。しかしながら、弁口６９を複段形状にすることで、ボディ６１Ｂの軸線長が長くなり、電動弁１０Ｂの大型化を招来するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、第１弁口部６９ａと、第１テーパ部６９ｂを、流入管ＩＴの内壁下端（流出管ＯＴに最も近い内壁）よりも上方に位置させ、さらに第１弁口部６９ａと、第１テーパ部６９ｂと、第２弁口部６９ｃを、下部本体２１０の弁室２１Ａ内に位置させている。このため、弁口６９を複段形状としたことにより例えボディ６１Ｂの軸線長が長くなっても、ボディ６１Ｂを弁室２１Ａ側に追い込むことで、電動弁１０Ｂ全体の軸線長を抑えることができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態にかかる電動弁１０Ｃについて説明する。図１５は、電動弁１０Ｃの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、弁座部材６０Ｃが複段弁口を有する。それ以外の構成及び動作態様は第１実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

弁座部材６０Ｃは、円筒状のボディ６１Ｃと、ボディ６１Ｃの下端から径方向外方に延在するフランジ６２Ｃとを連設してなる。

ボディ６１Ｃを弁本体２０の下端開口２０ａへと嵌合させた後、フランジ６２Ｃを弁本体２０の下端にロウ付けすることで、切削加工で形成された弁本体２０と弁座部材６０Ｃが接合される。弁本体２０と弁座部材６０Ｃとに挟持される空間によって、弁室２１が形成される。

フランジ６２Ｃの下面には、軸線Ｌに同軸な環状溝６３Ｃが形成されており、環状溝６３Ｃ内に流出管ＯＴの上端が挿入されて、ロウ付けによって連結されている。

第１実施形態と同様に、ボディ６１Ｃの上端は円形端面６４となっており、その中央に、上方に向かってテーパ状に開いた弁座６５が形成されている。またボディ６１Ｃは、弁座６５に接続して弁口６９Ｃを備える。弁口６９Ｃは、上述した実施形態のオリフィス部６６に相当する。

弁口６９Ｃは、軸線Ｌに対して回転対称形状であり、弁室２１側から順に、円筒状の第１弁口部６９Ｃａと、第１弁口部６９Ｃａの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第１テーパ部６９Ｃｂと、第１テーパ部６９Ｃｂの下端に接続し、第１弁口部６９Ｃａより大径の円筒状の第２弁口部６９Ｃｃと、第２弁口部６９Ｃｃの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第２テーパ部６９Ｃｄと、第２テーパ部６９Ｃｄの下端に接続し、第２弁口部６９Ｃｃより大径の円筒状の第３弁口部６９Ｃｅとを有する。

ここで、図１５の断面において、軸線Ｌと第１テーパ部６９Ｃｂの内壁とのなす角は、軸線Ｌと第２テーパ部６９Ｃｄの内壁とのなす角よりも大きくなっている。

また、弁座部材６０Ｃにロウ付けされた流出管ＯＴの内径は、第３弁口部６９Ｃｅの内径より大きくなっている。このため、流出管ＯＴの上端内周により、円筒状の第４弁口部が形成されているともいえる。

本実施形態によれば、弁口６９Ｃを下流に向かって段階的に拡径した複段形状とすることで、冷媒の通過音を抑制することができる。しかしながら、弁口６９Ｃを複段形状にすることで、弁座部材６０Ｃの軸線長が長くなり、電動弁１０Ｃの大型化を招来するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、第１弁口部６９Ｃａと、第１テーパ部６９Ｃｂを、流入管ＩＴの内壁下端よりも上方に位置させ、さらに第１弁口部６９Ｃａと、第１テーパ部６９Ｃｂを、弁本体２０の弁室２１内に位置させている。このため、弁口６９Ｃを複段形状としたことにより例え弁座部材６０Ｃの軸線長が長くなっても、ボディ６１Ｃを弁室２１側に追い込むことで、電動弁１０Ｃ全体の軸線長を抑えることができる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態にかかる電動弁１０Ｄについて説明する。図１６は、電動弁１０Ｄの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、複段弁口を備えた弁座部材６０Ｄをより小型化しており、それに応じて弁本体２０Ｄの形状も異なる。それ以外の構成及び動作態様は第１実施形態または第３実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

弁座部材６０Ｄは、上方円管部６１Ｄと、上方円管部６１Ｄより外径が大きな下方円管部６２Ｄと、上方円管部６１Ｄと下方円管部６２Ｄとの境界に形成されたフランジ部６３Ｄとを連設してなる。フランジ部６３Ｄに隣接する下方円管部６２Ｄの外周には、周溝６２Ｄａが形成されている。

弁本体２０Ｄの下端近傍には、弁本体２０Ｄの弁室２１につながる小径開口２０Ｄａと、小径開口２０Ｄａより大径の中径開口２０Ｄｃと、中径開口２０Ｄｃより大径で外部につながる大径開口２０Ｄｄとが連設されている。大径開口２０Ｄｄの内径は、流出管ＯＴの外径にほぼ等しい。下方円管部６２Ｄは大径開口２０Ｄｄ内に位置しており、弁本体２０Ｄの下端より下方に突出していない。

弁本体２０Ｄと、弁座部材６０Ｄ、流出管ＯＴとの接合は、ロウ付けによって行われる。ロウ付け時には、弁本体２０Ｄを図１６に示す状態から天地を逆にする。かかる状態の弁本体２０Ｄに対して、上方から弁座部材６０Ｄを接近させ、上方円管部６１Ｄを弁本体２０Ｄの小径開口２０Ｄａへと嵌合させ、フランジ部６３Ｄを中径開口２０Ｄｃに嵌合させる。その後、大径開口２０Ｄｄと下方円管部６２Ｄとの間の環状空間内に流出管ＯＴの端部を挿入して、フランジ部６３Ｄに突き当てる。この状態で、大径開口２０Ｄｄの周囲にロウ材を配置して溶融させると、液状になったロウ材が重力に従って下方に向かい、流出管ＯＴと大径開口２０Ｄｄとの隙間を通過し、フランジ部６３Ｄに至る。

ここで、下方円管部６２Ｄに周溝６２Ｄａが形成されていなければ、溶融したロウ材が流出管ＯＴの内側へと回り込み、それによりロウ材が不足する恐れがある。しかしながら本実施形態によれば、下方円管部６２Ｄに周溝６２Ｄａを形成することで、溶融したロウ材が流出管ＯＴの内側へと回り込むことを抑制して、フランジ部６３Ｄ及び上方円管部６１Ｄと弁本体２０との隙間に向かわせることができる。このため、少量のロウ材で弁本体２０Ｄと、弁座部材６０Ｄ、流出管ＯＴとを強固に接合することができる。弁本体２０と弁座部材６０Ｄとに挟持される空間によって、弁室２１が形成される。

上方円管部６１Ｄの上端は円形端面６４Ｄとなっており、その中央に、上方に向かってテーパ状に開いた弁座６５Ｄが形成されている。また上方円管部６１Ｄは、弁座６５Ｄに接続して弁口６９Ｄを備える。弁口６９Ｄは、上述した実施形態のオリフィス部６６に相当する。

弁口６９Ｄは、軸線Ｌに対して回転対称形状であり、弁室２１側から順に、円筒状の第１弁口部６９Ｄａと、第１弁口部６９Ｄａの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第１テーパ部６９Ｄｂと、第１テーパ部６９Ｄｂの下端に接続し、第１弁口部６９Ｄａより大径の円筒状の第２弁口部６９Ｄｃと、第２弁口部６９Ｄｃの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第２テーパ部６９Ｄｄと、第２テーパ部６９Ｄｄの下端に接続し、第２弁口部６９Ｄｃより大径の円筒状の第３弁口部６９Ｄｅとを有する。

ここで、図１６の断面において、軸線Ｌと第１テーパ部６９Ｄｂの内壁とのなす角は、軸線Ｌと第２テーパ部６９Ｄｄの内壁とのなす角よりも大きくなっている。

また、流出管ＯＴの内径は、第３弁口部６９Ｄｅの内径より大きくなっている。このため、第３弁口部６９Ｄｅに隣接した流出管ＯＴの内周により、円筒状の第４弁口部が形成されているともいえる。

本実施形態によれば、弁口６９Ｄを下流に向かって段階的に拡径した複段形状とすることで、冷媒の通過音を抑制することができる。しかしながら、弁口６９Ｄを複段形状にすることで、弁座部材６０Ｄの軸線長が長くなり、電動弁１０Ｄの大型化を招来するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、第１弁口部６９Ｄａと、第１テーパ部６９Ｄｂを、流入管ＩＴの内壁下端よりも上方に位置させ、さらに第１弁口部６９Ｄａと、第１テーパ部６９Ｄｂを、弁本体２０Ｄの弁室２１内に位置させている。このため、弁口６９Ｄを複段形状としたことにより例え弁座部材６０Ｄの軸線長が長くなっても、弁座部材６０Ｄを弁室２１側に追い込むことで、電動弁１０Ｄ全体の軸線長を抑えることができる。

［第６実施形態］
次に、第６実施形態にかかる電動弁１０Ｅについて説明する。図１７は、電動弁１０Ｅの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、複段弁口を備えた弁座部材６０Ｅの軸線方向長をより長くしている。それ以外の構成及び動作態様は第３実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

弁座部材６０Ｅは、上方円管部６１Ｅと、上方円管部６１Ｅより大径の中間円管部６２Ｅと，中間円管部６２Ｅより小径の下方円管部６３Ｅとを連設してなる。中間円管部６２Ｅの下半部は、パイプ材から形成された下部本体２１０の小管部２１２の一部に嵌合している。このとき、小管部２１２の残りと下方円管部６３Ｅとの間には環状の空間が生じる。この空間に流出管ＯＴの端部を嵌合させ、弁座部材６０Ｅと小管部２１２と流出管ＯＴがロウ付けされる。

弁座部材６０Ｅの上端は円形端面６４Ｅとなっており、その中央に、上方に向かってテーパ状に開いた弁座６５Ｅが形成されている。また弁座部材６０Ｅにおいて、円形端面６４Ｅに対して下方にシフトした環状面（段差面）６７Ｅが形成され、円形端面６４Ｅと環状面６７Ｅとを短円筒面６８Ｅにより繋いでいる。ここでは、円形端面６４Ｅは、上方円管部６１Ｅの上端であり、短円筒面６８Ｅは、上方円管部６１Ｅの側面である。円形端面６４Ｅと、環状面６７Ｅと、短円筒面６８Ｅは、弁室２１Ａ内の空間に接している。

さらに、弁座部材６０Ｅは、弁座６５Ｅに接続して弁口６９Ｅを備える。弁口６９Ｅは、上述した実施形態のオリフィス部６６に相当する。

弁口６９Ｅは、軸線Ｌに対して回転対称形状であり、弁室２１Ａ側から順に、円筒状の第１弁口部６９Ｅａと、第１弁口部６９Ｅａの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第１テーパ部６９Ｅｂと、第１テーパ部６９Ｅｂの下端に接続し、第１弁口部６９Ｅａより大径の円筒状の第２弁口部６９Ｅｃと、第２弁口部６９Ｅｃの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第２テーパ部６９Ｅｄとを有する。

また、流出管ＯＴの内径は、第２テーパ部６９Ｅｄの最大径より大きくなっている。このため、第２テーパ部６９Ｅｄに隣接した流出管ＯＴの内周により、円筒状の第３弁口部が形成されているともいえる。

ここで、図１７の断面において、軸線Ｌと第１テーパ部６９Ｅｂの内壁とのなす角は、軸線Ｌと第２テーパ部６９Ｅｄの内壁とのなす角よりも大きくなっている。

本実施形態によれば、弁口６９Ｅを下流に向かって段階的に拡径した複段形状とすることで、冷媒の通過音を抑制することができる。しかしながら、弁口６９Ｅを複段形状にすることで、弁座部材６０Ｅの軸線長が長くなり、電動弁１０Ｅの大型化を招来するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、第１弁口部６９Ｅａと、第１テーパ部６９Ｅｂを、流入管ＩＴの内壁下端よりも上方に位置させ、さらに第１弁口部６９Ｅａと、第１テーパ部６９Ｅｂを、下部本体２１０の弁室２１Ａ内に位置させている。このため、弁口６９Ｅを複段形状としたことにより例え弁座部材６０Ｅの軸線長が長くなっても、弁座部材６０Ｅを弁室２１Ａ側に追い込むことで、電動弁１０Ｅ全体の軸線長を抑えることができる。

［第７実施形態］
次に、第７実施形態にかかる電動弁１０Ｆについて説明する。図１８は、電動弁１０Ｆの閉弁状態における弁本体近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、複段弁口を備えた弁座部材６０Ｆの形状を変更し、さらに整流板７０を設けている。それ以外の構成及び動作態様は第６実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

整流板７０は、例えばステンレス等の金属板をプレス成形することによって形成でき、薄肉円筒部７１と、薄肉円筒部７１の下端をふさぐ底壁部７２と、薄肉円筒部７１の上端から径方向外方に延びる薄肉フランジ部７３とを有する。底壁部７２には、複数の貫通孔７４が形成されている。

弁座部材６０Ｆは、上方円管部６１Ｆと、上方円管部６１Ｆより大径の中間円管部６２Ｆと，中間円管部６２Ｆより小径で軸線方向長が長い下方円管部６３Ｆとを連設してなる。下方円管部６３Ｆの外周に、整流板７０の薄肉円筒部７１が嵌合する。

中間円管部６２Ｆの下半部は、パイプ材から形成された下部本体２１０の小管部２１２の一部に嵌合している。このとき、小管部２１２の残りと薄肉円筒部７１との間には環状の空間が生じる。この空間に薄肉円筒部７１と流出管ＯＴの端部を嵌合させ、薄肉フランジ部７３を、流出管ＯＴの端部と中間円管部６２Ｆの端面とで挟持する。かかる状態で、弁座部材６０Ｆと整流板７０と小管部２１２と流出管ＯＴをロウ付けする。

弁座部材６０Ｆの上端は円形端面６４Ｆとなっており、その中央に、上方に向かってテーパ状に開いた弁座６５Ｆが形成されている。また弁座部材６０Ｆにおいて、円形端面６４Ｆに対して下方にシフトした環状面（段差面）６７Ｆが形成され、円形端面６４Ｆと環状面６７Ｆとを短円筒面６８Ｆにより繋いでいる。ここでは、円形端面６４Ｆは、上方円管部６１Ｆの上端であり、短円筒面６８Ｆは、上方円管部６１Ｆの側面である。円形端面６４Ｆと、環状面６７Ｆと、短円筒面６８Ｆは、弁室２１Ａ内の空間に接している。

さらに、弁座部材６０Ｆは、弁座６５Ｆに接続して弁口６９Ｆを備える。弁口６９Ｆは、上述した実施形態のオリフィス部６６に相当し、ここでは整流板７０の底壁部７２に対向している。

弁口６９Ｆは、軸線Ｌに対して回転対称形状であり、弁室２１Ａ側から順に、円筒状の第１弁口部６９Ｆａと、第１弁口部６９Ｆａの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第１テーパ部６９Ｆｂと、第１テーパ部６９Ｆｂの下端に接続し、第１弁口部６９Ｆａより大径の円筒状の第２弁口部６９Ｆｃと、第２弁口部６９Ｆｃの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第２テーパ部６９Ｆｄと、第２テーパ部６９Ｆｄの下端に接続し、第２弁口部６９Ｆｃより大径の円筒状の第３弁口部６９Ｆｅと、第３弁口部６９Ｆｅの下端に接続し下方に向かうに従って拡径する第３テーパ部６９Ｆｆとを有する。

また、流出管ＯＴの内径は、第３テーパ部６９Ｆｆの最大径より大きくなっている。このため、第３テーパ部６９Ｆｆに隣接した流出管ＯＴの内周により、円筒状の第４弁口部が形成されているともいえる。

ここで、図１８の断面において、軸線Ｌと第１テーパ部６９Ｅｂの内壁とのなす角は、軸線Ｌと第２テーパ部６９Ｅｄの内壁とのなす角よりも大きくなっており、また軸線Ｌと第２テーパ部６９Ｅｄの内壁とのなす角は、軸線Ｌと第３テーパ部６９Ｆｆの内壁とのなす角よりも大きくなっている。これにより、異音抑制機能がより高まる。

本実施形態によれば、弁座部材６０Ｆの弁口６９Ｆを、冷媒が液相と気相の二相流状態で通過する際に、整流機能と、絞り機能、および冷媒に内包された気泡を細分化する機能を発揮し、冷媒の通過音を低減することができる。なお、このような整流板７０を、第７実施形態以外の実施形態に使用することもできる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。また、冷媒を逆流れ状態でも使用できることはもちろんであり、逆流れ状態では、冷媒が流出管ＯＴから弁室に流入し、流入管ＩＴから流出する。

１０、１０Ａ～１０Ｆ電動弁
２０、２０Ａ、２０Ｄ弁本体
２１、２１Ａ弁室
２４弁軸
２４ｃニードル弁
２５固定ねじ部（雄ねじ部）
２６ガイドブッシュ
２７下ストッパ体
３０ロータ
３１移動ねじ部（雌ねじ部）
３２弁軸ホルダ
３３プッシュナット
３４圧縮コイルばね
３５復帰ばね
３６支持リング
３７上ストッパ体
４０キャン
４１環状板
５０ステータ
６０、６０Ａ～６０Ｆ弁座部材

Claims

弁室が形成された弁本体と、
端部に弁体が設けられた弁軸と、
弁座が形成された端面を備え、前記弁座につながる弁口を備えた弁座部材と、
前記弁本体に接合されたキャンと、
前記キャンの内側に配在されたロータと、
前記ロータを回転駆動すべく前記キャンの外側に配置されたステータと、
前記ロータの回転に応じて、前記弁体を前記弁座に対して近接又は離間する方向に移動させる駆動機構と、を有し、
前記弁座部材は、前記弁座が前記弁室内に突出するように前記弁本体に連結され、
前記弁室は、流入管の内周を前記流入管の軸線に沿って延長した範囲内において、前記端面を挟んで前記流入管とは反対側に、流体が流入する空間を有し、
前記弁口は、前記弁座に接続する円筒状の第１弁口部と、前記第１弁口部に接続し、流体が流出する流出管に向かうに従って拡径した第１テーパ部と、前記第１テーパ部に接続し前記第１弁口部より大径の円筒状の第２弁口部とを備え、
前記第１弁口部と前記第１テーパ部は、前記軸線方向において、前記流出管に最も近い前記流入管の内壁の位置よりも、前記流出管から離れる側に配置されており、
前記弁座部材は、前記端面の周囲に、前記端面から下方にシフトした段差面を設けており、前記段差面は、前記範囲内に含まれる、
ことを特徴とする電動弁。
前記弁座部材の一端側は、前記弁本体の下端開口に嵌合され、ロウ付けされていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記流入管と前記弁本体とが接合され、流体が流出する流出管と前記弁座部材とが接合されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
前記弁口は、前記第２弁口部に接続する第２テーパ部を備え、前記弁軸の軸線を通る断面において、前記弁軸の軸線と前記第１テーパ部とのなす角は、前記弁軸の軸線と前記第２テーパ部とのなす角よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電動弁。