JP7179708B2 - 弁装置および冷凍サイクルシステム - Google Patents

Description

本発明は、弁装置および冷凍サイクルシステムに関する。

従来、主弁ポートを開閉するピストン形状の主弁体と、主弁ポートの内部に設けられた副弁ポートを開閉する弁棒状の副弁体と、を備えた二段式の電動膨張弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された電動膨張弁では、回転直線移動変換手段が設けられていることで、ロータ回転が弁リフト方向の運動に変換されるようになっている。さらに、この弁リフト方向の運動によって、まず副弁体が移動して副弁ポートが開かれて小流量の流量制御が行われ、さらに副弁体が移動することで主弁体も移動し、主弁ポートが開かれて大流量の流量制御が行われる。

特開２０００－２６６１９４号公報

特許文献１に記載されたような従来の電動膨張弁では、入口ポートと出口ポートとの圧力差や、副弁ポートの開口度等の条件によっては、副弁ポートを通過する流体の流速が高くなり、騒音の原因となる場合があった。そこで、音の発生部を消音部材によって覆うことで騒音を低減する構成が考えられる。このような消音部材としては金属メッシュのように多数の貫通孔が形成された部材が考えられるが、流体中のゴミ等により目詰まりが発生する可能性がある。

本発明の目的は、目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができる弁装置および冷凍サイクルシステムを提供することである。

本発明の弁装置は、主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に形成された副弁ポートに対して接近または離間する移動方向へと移動する副弁体と、を備えた弁装置であって、前記主弁体は、前記主弁ポート側から見て前記副弁ポートを覆う有底筒状壁と、前記有底筒状壁の内外の空間を連通する連通流路部と、前記有底筒状壁の内側において、前記移動方向について前記連通流路部の開口よりも前記副弁ポートから遠い位置に形成される滞留空間と、を有し、前記副弁ポートを通過した流体が、前記滞留空間で一旦滞留してから前記連通流路部を通過して前記主弁ポートに流れ込むように構成されており、前記連通流路部の開口における少なくとも一部は、前記副弁体が前記副弁ポートから最も離れた位置まで前記移動方向に移動したときの前記副弁体における前記滞留空間側の先端よりも前記副弁ポートに近くなる位置に形成されていることを特徴とする。

本発明の弁装置によれば、副弁ポートを通過した流体が、滞留空間および連通流路部をこの順に通過した後に主弁ポートに流れ込む。この経路には、上述した金属メッシュの微細孔等が存在しないことから目詰まりを抑えることができる。その上で、流体を滞留空間で滞留させることで、流速を低下させることができ、騒音を低減することができる。このように、本発明の弁装置によれば、目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができる。

また、本発明の弁装置では、上述のように、前記連通流路部の開口における少なくとも一部は、前記副弁体が前記副弁ポートから最も離れた位置まで前記移動方向に移動したときの前記副弁体における前記滞留空間側の先端よりも前記副弁ポートに近くなる位置に形成されている。

このような構成によれば、滞留空間で滞留して連通流路部の開口へと向かう流体を、副弁体の先端により良好に連通流路部の開口へと案内することができる。

本発明の他の弁装置は、主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に形成された副弁ポートに対して接近または離間する移動方向へと移動する副弁体と、を備えた弁装置であって、前記主弁体は、前記主弁ポート側から見て前記副弁ポートを覆う有底筒状壁と、前記有底筒状壁の内外の空間を連通する連通流路部と、前記有底筒状壁の内側において、前記移動方向について前記連通流路部の開口よりも前記副弁ポートから遠い位置に形成される滞留空間と、を有し、前記副弁ポートを通過した流体が、前記滞留空間で一旦滞留してから前記連通流路部を通過して前記主弁ポートに流れ込むように構成されており、前記副弁ポートが円形開口であって、前記有底筒状壁の内径が、前記副弁ポートの内径以下であることを特徴とする。
また、上記の他の弁装置においては、前記連通流路部の開口は、前記副弁体が前記副弁ポートへと最も近づいた位置まで前記移動方向に移動したときの前記副弁体における前記滞留空間側の先端よりも前記副弁ポートから遠い位置に形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、副弁体と副弁ポートとの隙間を通り、有底筒状壁の内側空間に流入する流体と、滞留空間から連通流路部へと向かう流体とが副弁体の先端側の位置で衝突することを抑制できる。したがって、このような流体の流れに起因する副弁体の振動が生じにくくなり、振動音等を抑制することができる。

また、上記の他の弁装置では、上述のように、前記副弁ポートが円形開口であって、前記有底筒状壁の内径が、前記副弁ポートの内径以下である。

このような構成によれば、製造時において、副弁ポートから有底筒状壁の内側空間への空間形成を、例えば副弁ポートの内径に相当する径のドリルによる穴開け加工等により一時に実行することができる。

また、前記連通流路部は、前記有底筒状壁の周壁を、当該周壁と直交して貫通した横孔であってもよく、或いは、前記有底筒状壁の周壁を、当該周壁に対して斜行しつつ貫通した斜行孔であってもよい。

このような構成によれば、有底筒状壁へのドリルによる穴開け加工等により容易に連通流路部を形成することができる。

また、前記主弁体は、前記有底筒状壁の外周面よりもフランジ状に張り出して、前記主弁ポートが形成された主弁座に着座または離座する主弁部を有していることが好ましい。

このような構成によれば、有底筒状壁を主弁ポートの内縁から離して配置することができるので、主弁体の弁開時における開口寸法を確保することができる。

また、前記滞留空間における前記有底筒状壁の底側には消音部材が配置されていることが好ましい。

このような構成によれば、滞留空間に流れ込んだ流体は一旦消音部材にぶつけられてから連通流路部へと向かう。これにより、連通流路部における流体通過音の一因となる流体中の気泡が細分化されることとなり、騒音を一層低減することができる。また、消音部材が滞留空間における有底筒状壁の底側に配置されているので、仮に消音部材の異物による目詰まりが生じたとしても、副弁ポートから連通流路部への流路の閉塞が生じることがない。このように、上記の構成によれば、流路の閉塞を招くことなく騒音を一層低減することができる。

本発明の冷凍サイクルシステムは、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、前記いずれかの弁装置が、前記膨張弁として用いられていることを特徴とする。

このような冷凍サイクルシステムによれば、上記のように弁装置での目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができるとともに、弁装置（膨張弁）に発生する振動が下流側の装置に伝達されることを抑制することができる。

本発明の弁装置および冷凍サイクルシステムによれば、副弁ポートからの流体を滞留させてから連通流路部を通して主弁ポートへと向かわせることで、目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る電動弁を示す縦断面図である。 前記電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 弁開度を最大とした際の前記電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の冷凍サイクルシステムを示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 弁開度を最大とした際の前記電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。 弁開度を最大とした際の前記電動弁の要部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第２実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る弁装置としての電動弁を図１～３に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の電動弁１０は、弁ハウジング１と、主弁体２と、副弁体３と、駆動部４と、を備えている。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。

弁ハウジング１は、筒状の弁本体１Ａと、弁本体１Ａの内部に固定される支持部材１Ｂと、を有している。弁本体１Ａは、その内部に円筒状の主弁室１Ｃが形成され、弁本体１Ａには、側面側から主弁室１Ｃに連通して流体としての冷媒が流入される一次継手管１１が取り付けられ、底面側から主弁室１Ｃに連通して流体としての冷媒が流出される二次継手管１２が取り付けられている。さらに、弁本体１Ａには、主弁室１Ｃと二次継手管１２とを連通する位置に主弁座１３が形成されるとともに、この主弁座１３から二次継手管１２側に断面形状が円形の主弁ポート１４が形成されている。支持部材１Ｂは、金属製の固定部１５によって弁本体１Ａに溶接固定されている。支持部材１Ｂは、樹脂成形品であって、主弁座１３側に設けられた円筒状の主弁ガイド部１６と、駆動部４側に設けられて内周面に雌ねじが形成された雌ねじ部１７と、を有して形成されている。弁本体１Ａの上端部には、ケース１８が溶接等によって気密に固定されている。

主弁体２は、図２、３にも示すように、主弁座１３に対して着座または離座する主弁部２１を有する弁体主部２Ａと、ばね受け部２Ｂと、副弁座２Ｃと、有底筒状壁２Ｄと、を有している。弁体主部２Ａは、軸線Ｌを軸方向とする円筒状の円筒部２２と、この円筒部２２の内部に形成されて流体が流通する副弁室２３と、軸線Ｌに沿って副弁座２Ｃを貫通する副弁ポート２４と、を有している。円筒部２２の周面部には複数の連通孔２５が形成され、副弁室２３は連通孔２５により主弁室１Ｃに連通されている。弁体主部２Ａの円筒部２２の内周面には、軸線Ｌに沿った挿通孔２６が形成され、この挿通孔２６内には副弁体３の副弁基部３Ａが挿通されている。ばね受け部２Ｂは、円環状に形成されて弁体主部２Ａの上端部に固定され、その内部にロータ軸４６が挿通されている。ばね受け部２Ｂの上面と支持部材１Ｂの天井面との間には、主弁ばね２７が配設されており、この主弁ばね２７により主弁体２は主弁座１３方向（閉方向）に付勢されている。

副弁体３は、円筒状の副弁基部３Ａと、副弁ポート２４に一部が進入するように配置される副弁部３Ｂと、副弁基部３Ａの上側に設けられたスラストワッシャ３Ｃと、副弁基部３Ａから軸線Ｌに沿って下方に突出して下端部に副弁部３Ｂが形成された軸部３Ｄと、で構成されている。副弁基部３Ａは、主弁体２の挿通孔２６に挿通され、軸線Ｌに沿った上下方向に進退自在かつ軸線Ｌ回りに回転自在に支持されている。スラストワッシャ３Ｃは、副弁基部３Ａの上面及びばね受け部２Ｂの下面に当接可能になっており、その当接面同士の摩擦力が極めて小さくなるようになっている。副弁基部３Ａの上部には挿通孔が設けられてロータ軸４６が挿通され、ロータ軸４６の下端部に形成されたフランジ部（不図示）と副弁基部３Ａの底部に接合された軸部３Ｄの上端部との間に副弁ばねが配設されている。この副弁ばねにより副弁体３はロータ軸４６（マグネットロータ４４）に対して副弁座２Ｃ方向（閉方向）に付勢されている。なお、副弁基部３Ａは、ロータ軸４６および軸部３Ｄと一体に形成されてもよく、その場合には、副弁基部３Ａが中実状に形成され、副弁ばねが省略されてもよい。

駆動部４は、電動モータとしてのステッピングモータ４１と、ステッピングモータ４１の回転により副弁体３を進退させるねじ送り機構４２と、ステッピングモータ４１の回転を規制するストッパ機構４３と、を備える。ステッピングモータ４１は、外周部が多極に着磁されたマグネットロータ４４と、ケース１８の外周に配設されたステータコイル４５と、マグネットロータ４４に固定されたロータ軸４６と、を備えている。ロータ軸４６は、固定部材４６ａを介してマグネットロータ４４に固定されるとともに、軸線Ｌに沿って延び、その上端部はストッパ機構４３のガイド４７に挿入されている。ロータ軸４６の中間部には雄ねじ部４６ｂが一体に形成され、この雄ねじ部４６ｂが支持部材１Ｂの雌ねじ部１７に螺合し、これによってねじ送り機構４２が構成されている。マグネットロータ４４が回転すると、ロータ軸４６の雄ねじ部４６ｂが雌ねじ部１７に案内されることで、マグネットロータ４４およびロータ軸４６が軸線Ｌ方向に進退移動し、これに伴って副弁体３も軸線Ｌに沿って上昇または下降する。

ストッパ機構４３は、ケース１８の天井部から垂下された円筒状のガイド４７と、ガイド４７の外周に固定されたガイド線体４８と、ガイド線体４８にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ４９と、を備えている。可動スライダ４９には、径方向外側に突出した爪部４９ａが設けられ、マグネットロータ４４には、上方に延びて爪部４９ａと当接する延長部４４ａが設けられ、マグネットロータ４４が回転すると、延長部４４ａが爪部４９ａを押すことで、可動スライダ４９がガイド線体４８に倣って回転かつ上下するようになっている。ガイド線体４８には、マグネットロータ４４の最上端位置を規定する上端ストッパ４８ａと、マグネットロータ４４の最下端位置を規定する下端ストッパ４８ｂと、が形成されている。これらの上端ストッパ４８ａおよび下端ストッパ４８ｂに可動スライダ４９が当接することで、可動スライダ４９の回転が停止され、これによりマグネットロータ４４の回転が規制され、副弁体３の上昇または下降も停止される。

次に、主弁体２の要部について図２、３に基づいて説明する。後述するように、主弁ポート１４を低圧側ポートとして用いる場合、図２、３において副弁ポート２４を基準としてその上方側が上流側となり、下方側が下流側となることから、以下の説明では、この「上流側」および「下流側」を用いて各部の位置関係を説明する。弁体主部２Ａにおける副弁ポート２４の下流側に、有底筒状壁２Ｄが弁体主部２Ａと一体に構成されている。有底筒状壁２Ｄは、その外径が弁体主部２Ａの外径よりも小径に形成されている。そして、弁体主部２Ａからは、主弁部２１が、有底筒状壁２Ｄの外周面よりもフランジ状に張り出すように形成されている。

有底筒状壁２Ｄは、主弁ポート１４側から見て副弁ポート２４を覆う、当該副弁ポート２４側を開口側として弁体主部２Ａと一体に形成された有底円筒状の部位である。本実施形態では、副弁ポート２４が円形開口となっている。有底筒状壁２Ｄの内側空間は、副弁ポート２４に対して軸線Ｌに沿って接近（下降）または離間（上昇）する副弁体３の副弁部３Ｂの移動方向Ｄ１１について、その底部以外の内径が、副弁ポート２４の内径となるように副弁ポート２４と連続して形成された１つの筒状空間となっている。有底筒状壁２Ｄの内側空間は、ドリルによる穴開け加工で形成されるため、その底部はドリル先端に応じた擂鉢形状となっている。この有底筒状壁２Ｄには、この有底筒状壁２Ｄの内外の空間を連通する連通流路部２８が形成されている。連通流路部２８は、有底筒状壁２Ｄの周壁を、この周壁と直交して貫通した横孔となっている。また、連通流路部２８の開口は、図３に示されているように、軸線Ｌに沿った移動方向Ｄ１１に副弁ポート２４から最も離れた位置まで上昇したときの副弁部３Ｂにおける軸部３Ｄとは反対側の先端３Ｅよりも、副弁ポート３Ｂの側の縁が副弁ポート２４に近くなる位置に形成されている。具体的には、副弁部３Ｂが軸線Ｌに沿って上昇し、最も副弁ポート２４から離れたときでもその先端３Ｅが連通流路部２８の開口全体よりも有底筒状壁２Ｄの内部における底側に位置するように、連通流路部２８が形成されている。また、連通流路部２８は、有底筒状壁２Ｄの周壁に複数が形成されている。１つの連通流路部２８の開口面積は、副弁ポート２４の開口寸法よりも小さい。尚、「副弁ポート２４の開口寸法」とは、副弁ポート２４の内径によって決まる開口面積を意味する。

そして、有底筒状壁２Ｄの内側において、移動方向Ｄ１１について連通流路部２８の開口よりも副弁ポート２４から遠い位置となる底部側の空間が流体の滞留空間２９となっている。滞留空間２９は、図２に流体の流れが矢印Ｄ１２で示されているように、副弁ポート２４からの流体を一旦滞留させてから連通流路部２８の開口へと向かわせる空間である。流体は、副弁ポート２４から流入すると、その流入した時の惰性により連通流路部２８の開口の前を一旦通り過ぎて滞留空間２９へと向かう。そして、この滞留空間２９の中で滞留しつつ向きを変えて連通流路部２８の開口へと向かうこととなる。副弁体３における副弁部３Ｂは、その滞留空間２９側の先端３Ｅ寄りの一部分が、この先端３Ｅ側に向かうにしたがって外径が小さくなるように先細り形状に形成されたテーパ部３Ｆとなっている。ここで、副弁体３における軸部３Ｄは、副弁ポート２４よりも大径の円柱状の部位であり、副弁部３Ｂは、この軸部３Ｄの下端から副弁ポート２４よりも若干小径となるまで先細り形状となった根本テーパ部３Ｈと、その根本テーパ部３Ｈの下端に形成された短尺円柱部３Ｇと、を有し、テーパ部３Ｆは、この短尺円柱部３Ｇの下端から更に先細り形状となるように形成されている。

以上の電動弁１０は、以下のように動作する。まず、図１、２の状態では、主弁体２の主弁部２１が主弁座１３に着座し、主弁ポート１４が閉じられた弁閉状態である。一方、副弁ポート２４に最も近接した位置にある副弁体３は、副弁座２Ｃに着座せず、副弁体３の副弁部３Ｂの外周面と副弁ポート２４の内周面との隙間によって流路が形成されている。従って、冷媒（流体）が一次継手管１１から主弁室１Ｃに流入した場合、図２に矢印Ｄ１２で示されているように、この冷媒は、弁体主部２Ａの連通孔２５を通過し、副弁室２３に流入する。副弁室２３に流入した冷媒は、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との隙間を通り、滞留空間２９に流入する。滞留空間２９に流入した冷媒は、その内部に滞留しつつ底部で向きを変えて流れて連通流路部２８の開口へと向かい、この開口に流入する。その後、流体は、連通流路部２８を通過して主弁ポート１４に流れ込み、主弁ポート１４から二次継手管１２に向かって流出する。このように、電動弁１０は、弁開度がゼロであっても微少な流量が生じるように構成されているが、副弁部３Ｂを副弁ポート２４に対して着座させ、弁開度がゼロとなった際に流量がゼロとなるように構成してもよい。

上記のように滞留空間２９に流入した冷媒は、副弁体３の軸線Ｌ方向に沿って進行し、滞留空間２９の底部に衝突することによって進行方向を変え、連通流路部２８の開口へと流れるようになる。このように冷媒が滞留空間２９で滞留しつつ進行方向を変えることで、流速が低下する。連通流路部２８の開口に達してその開口に流入した冷媒は、連通流路部２８を通過して滞留空間２９の外側に流出する。尚、図１、２に示すように主弁体２により主弁ポート１４が閉じられた状態において、主弁ポート１４を低圧側ポートとして用いる場合には、副弁ポート２４から主弁ポート１４に向かうように冷媒が流れる。

次に、駆動部４のステッピングモータ４１を駆動してマグネットロータ４４を回転させて副弁体３を上昇させ、副弁体３を副弁ポート２４から離間させることで、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との隙間による流路が拡大され、流量が徐々に増加する。この際、主弁体２の主弁部２１は主弁座１３に着座したままであるため、流量の増加は微少である。このように主弁体２を閉じたまま副弁体３の開度を変更する制御域が小流量制御域である。次に、副弁体３をさらに上昇させると、スラストワッシャ３Ｃがばね受け部２Ｂに当接し、副弁体３によって主弁体２が引き上げられ、主弁部２１が主弁座１３から離座する。このように主弁体２を着座位置（閉位置）から弁開位置（開位置）に向かって上昇させる制御域が大流量制御域であって、この大流量制御域における主弁体２の開度（ステッピングモータ４１の回転量＝弁リフト量）に対する流量の変化は大きなものとなり、図３に示すような主弁体２の全開状態において、流量は最大となる。このように主弁ポート１４が開いた状態においては、主弁ポート１４に対して双方向に冷媒が通過可能となっている。

以上の本実施形態によれば、副弁ポート２４を通過した冷媒が、滞留空間２９および連通流路部２８をこの順に通過した後に主弁ポート１４に流れ込む。この経路には、金属メッシュの微細孔等が存在しないことから目詰まりを抑えることができる。その上で、冷媒を滞留空間２９で滞留させることで、流速を低下させることができ、騒音を低減することができる。このように、本実施形態によれば、目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができる。

また、連通流路部２８の開口が、移動方向Ｄ１１に副弁ポート２４から最も離れた位置まで移動したときの副弁体３における副弁部３Ｂの先端３Ｅよりも副弁ポート２４に近くなる位置に形成されている。これにより、滞留空間２９からの冷媒を、副弁部３Ｂの先端３Ｅにより良好に連通流路部２８の開口へと案内することができる。

また、有底筒状壁２Ｄの内径が、その底部も含めて副弁ポート２４の内径以下であることから、製造時には、副弁ポート２４から有底筒状壁２Ｄの内側に至る空間形成を次のように容易かつ効率的に行なうことができる。即ち、このような空間形成を、例えば副弁ポート２４の内径に相当する径のドリルによる穴開け加工等により一時に実行することができる。

尚、有底筒状壁２Ｄの内径を、その底部も含めて副弁ポート２４の内径よりも小径としてもよい。この場合には、副弁ポート２４側から有底筒状壁２Ｄの内径に相当する径のドリルによる穴開け加工が行われ、その後、副弁ポート２４の内径に相当する径のドリルによる開口部の拡径加工により副弁ポート２４が形成されることとなる。

また、連通流路部２８が、有底筒状壁２Ｄの周壁を、この周壁と直交して貫通した横孔であることから、有底筒状壁２Ｄへのドリルによる穴開け加工等により容易に連通流路部２８を形成することができる。

また、主弁体２が、有底筒状壁２Ｄの外周面よりもフランジ状に張り出して主弁座１３に着座または離座する主弁部２１を有している。これにより、有底筒状壁２Ｄを主弁ポート１４の内縁から離して配置することができるので、主弁体２の弁開時における開口寸法を確保することができる。

また、副弁体３の副弁部３Ｂの先端３Ｅ寄りの一部分がテーパ部３Ｆとなっていることから、滞留空間２９から連通流路部２８の開口へと向かう冷媒を、副弁部３Ｂにおけるテーパ部３Ｆの外周面に沿わせて連通流路部２８の開口へと良好に案内することができる。

次に、図４に基づいて本発明の冷凍サイクルシステムについて説明する。冷凍サイクルシステム９０は、例えば、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる。前記実施形態の電動弁１０は、空気調和機の第１室内側熱交換器９１（除湿時冷却器（蒸発器）として作動）と第２室内側熱交換器９２（除湿時加熱器（凝縮器）として作動）との間に設けられており、圧縮機９３、四方弁９４、室外側熱交換器９５および電子膨張弁９６とともに、ヒ－トポンプ式冷凍サイクルを構成している。第１室内側熱交換器９１と第２室内側熱交換器９２及び電動弁１０は室内に設置され、圧縮機９３、四方弁９４、室外側熱交換器９５および電子膨張弁９６は室外に設置されていて冷暖房装置を構成している。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る弁装置としての電動弁を図５、６に基づいて説明する。本実施形態の電動弁１０Ｂは、第１実施形態の電動弁１０に対し、有底筒状壁２Ｅの形状が変更されている点で相違している。尚、本実施形態においても、第１実施形態における主弁体２の要部の位置関係についての説明と同様に、主弁体２により主弁ポート１４が閉じられて主弁ポート１４を低圧側ポートとして用いる場合の「上流側」および「下流側」を用いて位置関係を説明する。また、電動弁１０Ｂの使用方法は、電動弁１０の使用方法と同様である。

有底筒状壁２Ｅは、副弁ポート２４側から大径部２Ｅ１と小径部２Ｅ２とを有する２段形状に形成されている。ただし、その内部空間は、第１実施形態と同様に、移動方向Ｄ１１について、副弁ポート２４から底部までが、当該副弁ポート２４の内径で連続して形成された１つの筒状空間となっている。

この有底筒状壁２Ｅの周壁を、その周壁に対して斜行しつつ貫通した斜行孔として、連通流路部３０が形成されている。この連通流路部３０は、有底筒状壁２Ｅの外側に向かっては、有底筒状壁２Ｅの大径部２Ｅ１と小径部２Ｅ２との外径差による段部に開口している。他方、有底筒状壁２Ｅの内側に向かっては、図６に示されているように、移動方向Ｄ１１に副弁ポート２４から最も離れた位置まで移動したときの副弁部３Ｂの先端３Ｅよりも、副弁ポート２４の側の縁が副弁ポート２４に近くなる位置に開口している。有底筒状壁２Ｅには、このような斜行孔としての連通流路部３０が複数形成されている。また、１つの連通流路部３０の開口面積は、副弁ポート２４の開口寸法よりも小さい。尚、「副弁ポート２４の開口寸法」とは、副弁ポート２４の内径によって決まる開口面積を意味する。

そして、有底筒状壁２Ｅの内側における、副弁ポート２４から見て、移動方向Ｄ１１について連通流路部３０の開口よりも副弁ポート２４から遠い位置となる底部側の空間であって、当該連通流路部３０に連続した空間が滞留空間３１となっている。副弁ポート２４からの冷媒は、この滞留空間３１で一旦滞留してから斜行孔としての連通流路部３０の開口へと、副弁部３Ｂにおける先端３Ｅ寄りのテーパ部３Ｆの外周面に案内されて向かう。

本実施形態の電動弁１０Ｂにおいても、第１実施形態の電動弁１０と同様に、主弁ポート１４が閉じられた弁閉状態においては、図５に矢印Ｄ１２で流れが示されているように、一次継手管１１から主弁室１Ｃに流入した冷媒は、副弁室２３に流入する。副弁室２３に流入した冷媒は、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との隙間を通り、滞留空間３１に流入する。滞留空間３１に流入した冷媒は、ここで滞留しつつ向きを変えて連通流路部３０の開口に流入して連通流路部３０を通過し、主弁ポート１４から二次継手管１２に向かって流出する。

以上の本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様に、副弁ポート２４を通過した冷媒が、滞留空間３１および連通流路部３０をこの順に通過した後に主弁ポート１４に流れ込む。この経路には、金属メッシュの微細孔等が存在しないことから目詰まりを抑えることができる。その上で、冷媒を滞留空間３１で滞留させることで、流速を低下させることができ、騒音を低減することができる。このように、本実施形態によれば、目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができる。

また、連通流路部３０が、有底筒状壁２Ｅの周壁を斜行しつつ貫通した斜行孔となっているが、このような斜行孔も、ドリルによる穴開け加工等により容易に形成することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る弁装置としての電動弁を図７、８に基づいて説明する。本実施形態の電動弁１０Ｃでは、まず、副弁体６の形状が、上述した第１及び第２実施形態と異なっている。本実施形態の副弁体６は、副弁部６Ｂにおける先端側のテーパ部６Ｆが第１及び第２実施形態よりも短くなっている。他方で、軸部６Ｄと、副弁部６Ｂにおける根本テーパ部６Ｈ及び短尺円柱部６Ｇについては第１及び第２実施形態と同等である。本実施形態では、副弁部６Ｂのテーパ部６Ｆを短くすることで、連通流路部５８の開口が有底筒状壁５Ｆにおける次のような位置に形成されることとなっている。即ち、連通流路部５８の開口は、移動方向Ｄ１１に副弁ポート２４へと最も近づいた位置まで移動したときの副弁体６における滞留空間５９側の先端よりも副弁ポート２４から遠い位置に形成されている。尚、本実施形態の連通流路部５８の形状等は、第１実施形態の連通流路部２８と同等なものとなっている。

そして、滞留空間５９における有底筒状壁５Ｆの底側には消音部材５７が配置されている。この消音部材５７としては多孔体で形成されたものが好ましい。多孔体で形成された消音部材５７は、この消音部材５７に向かって冷媒が流れてきたときに、その冷媒が多孔体の内部に侵入し、これによって冷媒中の気泡を細分化させることで消音効果が得られやすい。この点において消音部材５７として多孔体で形成されたものが好ましい。多孔体としては、メッシュを複数枚積層したもの、多孔性を有する焼結金属、発泡金属、プラスチック多孔体、等が挙げられる。尚、消音部材の形成材料は多孔体に限るものではなく、例えばゴム等の弾性体で形成することとしてもよい。この場合、消音部材に向かって流れてきた冷媒は、消音部材に弾性的に衝突し、これによって冷媒のエネルギーが吸収され、冷媒中の気泡が細分化されることとなる。

ここで、有底筒状壁５Ｆは、上述した第１及び第２実施形態と同様に、その内径が副弁ポート２４の内径となっている。ただし、本実施形態では、有底筒状壁５Ｆの内側における底部は、第１及び第２実施形態のような擂鉢形状ではなく、後述の消音部材５７が配置された際に内面と消音部材５７との間に隙間が出来難いように、単純な円筒底部の平坦形状となっている。

本実施形態の電動弁１０Ｃにおいても、第１実施形態の電動弁１０と同様に、主弁ポート１４が閉じられた弁閉状態においては、副弁部６Ｂと副弁ポート２４との間には若干の隙間が開くように構成されている。弁閉状態では、図７に矢印Ｄ３２で流れが示されているように、一次継手管１１から主弁室１Ｃに流入した冷媒は、副弁室２３に流入し上記の隙間を通って滞留空間５９に流入する。滞留空間５９に流入した冷媒は、ここで滞留しつつ消音部材５７の中を通りながら向きを変えて連通流路部５８の開口に流入して連通流路部５８を通過し、主弁ポート１４から二次継手管１２に向かって流出する。その後、主弁ポート１４が開けられるまでは、図８に示されているように、副弁部６Ｂが副弁ポート２４から離れ、両者間の隙間が開いていく。このときの冷媒の流れも、図７に矢印Ｄ３２で示されている流れと同じである。

以上の本実施形態によれば、前記第１及び第２実施形態と同様に、冷媒を滞留空間５９で滞留させて連通流路部５８へと向かわせることで、流速を低下させることができ、騒音を低減することができる。また、消音部材５７は、上記の冷媒の流路を閉塞させることのない、滞留空間５９における有底筒状壁５Ｆの底側に配置されているので目詰まりを抑えつつ騒音を低減することができる。

また、本実施形態では、連通流路部５８の開口は、図７に示されている弁閉状態の副弁体６の先端よりも副弁ポート２４から遠い位置に形成されている。これにより、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との隙間を通り、有底筒状壁２Ｄの内側空間に流入する流体と、滞留空間５９から連通流路部５８へと向かう冷媒とが副弁部３Ｂの位置で衝突することを抑制できる。したがって、このような流体の流れに起因する副弁体６の振動が生じにくくなり、振動音等を抑制することができる。

また、本実施形態では、滞留空間５９に流れ込んだ冷媒は一旦消音部材５７にぶつけられてから連通流路部５８へと向かう。これにより、連通流路部５８における冷媒通過音の一因となる冷媒中の気泡が細分化されることとなり、騒音を一層低減することができる。消音部材５７を多孔体とした場合には、冷媒は消音部材５７内に侵入し、多孔体を構成する小孔によって気泡が細分化された後に連通流路部５８へ向かう。また、消音部材５７が滞留空間５９における有底筒状壁５Ｆの底側に配置されているので、仮に消音部材５７の異物による目詰まりが生じたとしても、副弁ポート２４から連通流路部５８への流路の閉塞が生じることがない。このように、上記の構成によれば、流路の閉塞を招くことなく騒音を一層低減することができる。

なお、本発明は、上述した第１～第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記第１実施形態では、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる電動弁１０を例示したが、本発明の電動弁は、家庭用エアコンに限らず、業務用エアコンであってもよいし、空気調和機に限らず、各種の冷凍機等にも適用可能である。

また、上述した第１～第３実施形態では、複数の連通流路部２８、３１、５８が形成されるとともに、１つの連通流路部２８、３１、５８の開口面積が副弁ポート２４の開口面積よりも小さいものとしたが、１つの連通流路部のみを形成してもよいし、１つの連通流路部の開口面積を、副弁ポート２４の開口面積以上としてもよい。このように、連通流路部の開口面積を大きくして数を少なくすることで、主弁体に連通流路部を形成する際の作業性を向上させることができる。

また、前記第１実施形態および前記第２実施形態では、弁開時の副弁部３Ｂの先端よりも副弁ポート２４に近くなる位置に開口が形成される連通流路部２８，３０が例示されている。しかしながら、連通流路部の開口は、弁開時の副弁体の先端と同位置か、前記第３実施形態のように副弁ポートから遠くなる位置に設けることとしてもよい。ただし、弁開時の副弁部３Ｂの先端よりも副弁ポート２４に近くなる位置に開口が形成されることで、冷媒を、副弁部３Ｂの先端により良好に連通流路部２８，３０の開口へと案内することができる点は上述した通りである。また、前記第３実施形態のように連通流路部５８の開口を副弁ポート２４から遠くなる位置に設けることで、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との隙間を通り、有底筒状壁２Ｄの内側空間に流入する流体と、滞留空間５９から連通流路部５８へと向かう冷媒とが副弁部３Ｂの位置で衝突することを抑制でき、その結果、このような流体の流れに起因する副弁体６の振動音等を抑制することができる点も上述した通りである。

また、上述した第１～第３実施形態では、有底筒状壁２Ｄの内径が副弁ポート２４の内径となった形態が例示されている。しかしながら、例えば副弁ポートよりも有底筒状壁の内径を大径にしてもよい。この場合、このように大径に形成した有底筒状壁を、副弁ポートを覆うように弁体主部にろう付け等で固定することで主弁部が構成されることとなる。ただし、有底筒状壁２Ｄの内径を副弁ポート２４の内径とすることで、ドリルによる穴開け加工等により、有底筒状壁２Ｄの内側空間と副弁ポート２４を一時に形成することができる点も上述した通りである。

また、上述した第１～第３実施形態では、有底筒状壁２Ｄの周壁を直交又は斜行して貫通した連通流路部２８，３０が例示されている。しかしながら、連通流路部は有底筒状壁の内外の空間を連通するものであれば、その具体的な流路形状を問うものではない。しかしながら、有底筒状壁２Ｄの周壁を貫通した連通流路部２８，３０とすることで、有底筒状壁２Ｄへのドリルによる穴開け加工等により容易に形成することができる点も上述した通りである。

また、上述した第１～第３実施形態では、有底筒状壁２Ｄ，２Ｅの外周面よりもフランジ状に張り出して主弁座１３に着座または離座する主弁部２１を有する主弁体２が例示されている。しかしながら、主弁体が主弁座に対してどのように着座または離座するかは、その具体的な構成を問うものではない。ただし、主弁体２にフランジ状に張り出した主弁部２１を設けることで、有底筒状壁２Ｄ，２Ｅを主弁ポート１４の内縁から離して配置することができるので、主弁体２の弁開時における開口寸法を確保することができる点も上述した通りである。

また、上述した第１～第３実施形態では、先端３Ｅ寄りの一部分が先細り形状に形成されてテーパ部３Ｆとなった副弁部３Ｂを備えた副弁体３が例示されている。しかしながら、副弁体は、副弁ポートに対して接近または離間するものであればその具体的な形状を問うものではない。ただし、テーパ部３Ｆを有している副弁部３Ｂを備えた副弁体３を構成することで、冷媒を副弁部３Ｂの外周面に沿わせて連通流路部２８，３０の開口へと良好に案内することができる点も上述した通りである。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１０、１０Ｂ、１０Ｃ 電動弁（弁装置）
１４ 主弁ポート
２ 主弁体
２１ 主弁部
２４ 副弁ポート
２８、３０ 連通流路部
２９ 滞留空間
２Ｄ、２Ｅ 有底筒状部材
３、６ 副弁体
３Ｂ、６Ｂ 副弁部
１３ 主弁座
１４ 主弁ポート
９０ 冷凍サイクルシステム
９１ 第１室内側熱交換器（蒸発器）
９２ 第２室内側熱交換器（凝縮器）
９３ 圧縮機
９５ 室外側熱交換器

Claims (8)

1. 主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に形成された副弁ポートに対して接近または離間する移動方向へと移動する副弁体と、を備えた弁装置であって、
   前記主弁体は、前記主弁ポート側から見て前記副弁ポートを覆う有底筒状壁と、前記有底筒状壁の内外の空間を連通する連通流路部と、前記有底筒状壁の内側において、前記移動方向について前記連通流路部の開口よりも前記副弁ポートから遠い位置に形成される滞留空間と、を有し、
   前記副弁ポートを通過した流体が、前記滞留空間で一旦滞留してから前記連通流路部を通過して前記主弁ポートに流れ込むように構成されており、
   前記連通流路部の開口における少なくとも一部は、前記副弁体が前記副弁ポートから最も離れた位置まで前記移動方向に移動したときの前記副弁体における前記滞留空間側の先端よりも前記副弁ポートに近くなる位置に形成されていることを特徴とする弁装置。
2. 主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に形成された副弁ポートに対して接近または離間する移動方向へと移動する副弁体と、を備えた弁装置であって、
   前記主弁体は、前記主弁ポート側から見て前記副弁ポートを覆う有底筒状壁と、前記有底筒状壁の内外の空間を連通する連通流路部と、前記有底筒状壁の内側において、前記移動方向について前記連通流路部の開口よりも前記副弁ポートから遠い位置に形成される滞留空間と、を有し、
   前記副弁ポートを通過した流体が、前記滞留空間で一旦滞留してから前記連通流路部を通過して前記主弁ポートに流れ込むように構成されており、
   前記副弁ポートが円形開口であって、
   前記有底筒状壁の内径が、前記副弁ポートの内径以下であることを特徴とする弁装置。
3. 前記連通流路部の開口は、前記副弁体が前記副弁ポートへと最も近づいた位置まで前記移動方向に移動したときの前記副弁体における前記滞留空間側の先端よりも前記副弁ポートから遠い位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
4. 前記連通流路部は、前記有底筒状壁の周壁を、当該周壁と直交して貫通した横孔であることを特徴とする請求項１～３のうち何れか一項に記載の弁装置。
5. 前記連通流路部は、前記有底筒状壁の周壁を、当該周壁に対して斜行しつつ貫通した斜行孔であることを特徴とする請求項１～４のうち何れか一項に記載の弁装置。
6. 前記主弁体は、前記有底筒状壁の外周面よりもフランジ状に張り出して、前記主弁ポートが形成された主弁座に着座または離座する主弁部を有していることを特徴とする請求項１～５のうち何れか一項に記載の弁装置。
7. 前記滞留空間における前記有底筒状壁の底側には消音部材が配置されていることを特徴とする請求項１～６のうち何れか一項に記載の弁装置。
8. 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の弁装置が、前記膨張弁として用いられていることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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