JP7621693B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、電動弁に関する。

冷凍サイクルにおいて流量制御弁として使用される電動弁は、モータにより回転駆動される弁軸の雄ねじ部を弁本体に設けられた雌ねじ孔に螺合させてなるねじ機構を有し、このねじ機構により回転運動を軸線方向運動に変換することによって、弁軸を軸線方向に変位させ、流量を制御している。

例えば特許文献１には、絞り機能と気泡細分化機能を発揮する多数の小孔を備えた薄板部材（パンチングプレート）を本体に取り付けて、冷媒を通過させる電動弁が開示されている。かかる薄板部材によれば、二相流状態で通過する冷媒の整流機能、絞り機能、二相流状態の冷媒中の気泡を細分化する機能を発揮し、気泡に起因する冷媒通過音を効果的に低減させることができる。

特開２００７－１０７６２３号公報

冷凍サイクルにおいて、冷媒は、一般的には気液二相流状態で配管から電動弁の弁本体に流入するため、本来的に気泡を含んでいる。また、冷媒がオリフィスを通過する際に圧力降下が生じて、一部の冷媒が気化することにより気泡が発生する。このような気泡が破裂する際に騒音を発生することとなる。

特許文献１の電動弁によれば、気泡に起因する冷媒通過音を減少させることができるが、さらなる静穏化の余地がある。

本発明者らは、特許文献１の電動弁において、オリフィスを通過した冷媒が、圧力回復の過程で薄板部材の小孔を通過し、より大径のパイプ内に進入する際に、乱流が発生して騒音が発生することを見出した。また、特許文献１の電動弁は薄板部材を必要とするため、部品点数が増加し、組み付けに手間がかかるという問題もある。

そこで本発明は、コストを抑制しつつ、騒音をさらに低減できる電動弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電動弁は、
弁室を備えた弁本体と、
前記弁本体に取り付けられ、弁座を備えた弁座部材と、
前記弁室内に配置され、前記弁座に接近又は離間する方向に昇降可能な弁体と、を有し、
前記弁座部材は、配管に接続可能であり、前記弁座に隣接するオリフィス部と、前記オリフィス部に繋がる整流孔と、前記オリフィス部の端部に形成された底壁とを備えた電動弁であって、
前記オリフィス部の中央軸線を直交方向から見たときに、前記中央軸線と前記整流孔の中心軸線との交差角θは、θ≧９０°を満たし、
前記交差角θは、前記中央軸線と前記整流孔の中心軸線との交点から下方に延在する前記中央軸線と、前記中心軸線とで挟む角であり、
前記整流孔の中心軸線は、前記配管の内壁に交わることを特徴とする。

本発明によれば、コストを抑制しつつ、騒音をさらに低減できる電動弁を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動弁を示す縦断面図である。 図２は、第１の実施形態に係る弁座部材の縦断面図である。 図３は、第１の実施形態に係る弁座部材を下方向から見た斜視図である。 図４は、第１の実施形態に係る弁座部材の下面図である。 図５は、第２の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図６は、第３の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図７は、第４の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図８は、第５の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図９は、第６の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図１０は、第７の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図１１は、第８の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図１２は、第９の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図１３は、第１０の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図１４は、第１１の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材の縦断面図である。 図１５は、本実施形態の変形例に係る電動弁に用いることができる弁座部材と多孔質フィルタとを組み合わせた構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動弁１を示す縦断面図である。ここで、電動弁１におけるロータ側を上方といい、ニードル弁側を下方という。また、「オリフィス」とは、開弁時におけるニードル弁と弁座との隙間をいい、隙間が最小となる位置のニードル弁の外径と弁座の内径とで形成される環状面の面積が「オリフィス断面積」である。「オリフィス部」とは、弁座から下流側の部位であって整流孔との境界までの流路をいう。さらに「流路断面積」とは、冷媒が流れる方向に直交する流路の断面積をいう。

（流量制御弁の構成）
電動弁１は、上端が開口した有底円筒状の弁本体１０と、弁本体１０の上端面に下端部が溶接等により密封接合された有頂円筒状のキャン４５と、弁本体１０の内側に固定されたガイドステム１５と、ガイドステム１５の内側に配設された弁軸２１と、弁軸２１に対し一体的に回動可能に連結固定されたロータ３０と、を備えている。ロータ３０の周囲には、ロータ３０を回転駆動すべく、キャン４５の外周に外嵌されたステータが配設されるが、ここでは図示を省略する。ロータ３０とステータとで、ステッピングモータが構成される。電動弁１の軸線をＬとする。

弁本体１０は、中空円筒部１０ａと底壁部１０ｂとを連設してなる。弁本体１０はＳＵＳ製の板材をプレス成形することによって形成できるが、ＳＵＳ素材を圧造することによって形成してもよい。ただし、弁本体１０は、ＳＵＳ（ステンレス）以外の素材（例えば真鍮）を用いることができるし、プレス加工や圧造以外の加工方法（例えば削り出し加工)を用いても形成できる。

底壁部１０ｂにおいて、その中央に円形の開口１０ｄが形成されており、開口１０ｄには、弁座部材１１がロウ付け等で固定されている。

図２は、弁座部材１１の縦断面図であり、図３は、弁座部材１１を下方向から見た斜視図であり、図４は、弁座部材１１の下面図である。

略円筒状の弁座部材１１は、上部円筒部１１ａと、上部円筒部１１ａより大径の中部円筒部１１ｂと、中部円筒部１１ｂより大径の下部円筒部１１ｃと、中部円筒部１１ｂと下部円筒部１１ｃの境界付近から径方向内方へと延在する隔壁部１１ｄと、隔壁部１１ｄから下方に向かって延在する内側円筒部１１ｅとを連設してなる。内側円筒部１１ｅの下端は、円錐台形部１１ｆを備える。

中部円筒部１１ｂが開口１０ｄに嵌合し、上部円筒部１１ａは弁本体１０の内部に突出し、下部円筒部１１ｃは弁本体１０の外部に配設される。また下部円筒部１１ｃと、内側円筒部１１ｅとの間には、環状空間ＳＰが形成される。下部円筒部１１ｃの下端内周側には、段部１１ｇが形成されている。環状空間ＳＰ内に進入させた第一の配管Ｔ１(図１)の端部が、内側円筒部１１ｅの外周に嵌挿され、ロウ付けなどにより接続される。段部１１ｇは、配管Ｔ１をロウ付けする際に、ロウ材を貯留する部位となる。

内側円筒部１１ｅの上端から軸線Ｌに沿って下方に向かい、底壁１１ｈまで延在する円筒孔１１ｉが軸線Ｌと同軸に形成されている。円筒孔１１ｉの下端外周から斜め外方に延在する整流孔１１ｊが、周方向に分岐して等間隔に４本形成されており、各整流孔１１ｊの外方端は、円錐台形部１１ｆの外周面に位置する。このため整流孔１１ｊは、弁座部材１１に組付けた第一の配管Ｔ１の内壁を向いており、具体的には整流孔１１ｊの中心軸線Ｘに沿って整流孔１１ｊの断面を投影したときに、その投影像は第一の配管Ｔ１の内壁と重なる。換言すれば、整流孔１１ｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１の内壁と交差する。整流孔１１ｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θ（中心軸線Ｘとの交点から下方に延在する軸線Ｌと、中心軸線Ｘとで挟む角とする、以下同じ）で交差する。整流孔１１ｊの数は、２本、３本あるいは５本以上であってもよいが、周方向に等間隔に配置されていると好ましい。円筒孔１１ｉがオリフィス部を構成する。内側円筒部１１ｅの上端内周には、弁座１１ｋが形成されている。なお、中心軸線Ｘと軸線Ｌが空間的に交差しない(ねじれの関係となる）ように配置した構造では、側面視（軸線Ｌの直交方向からの視点)で中心軸線Ｘと軸線Ｌの交差する角度を交差角θとする。

本実施形態において、整流孔１１ｊの長さは、整流孔１１ｊの内径より長く、また円筒孔１１ｉの内周半径より長い。整流孔１１ｊの長さとは、軸線Ｌ及び中心軸線Ｘを通る面で電動弁１を切断した断面(ここでは図２)において、整流孔１１ｊの内壁が中心軸線Ｘを挟んだ一対の線分として表され、該内壁の線分の一端同士を結ぶ直線（図２の点線）ＰＬ１と、他端同士を結ぶ直線（図２の点線）ＰＬ２に、整流孔１１ｊの中心軸線Ｘが点ＰＴ１、ＰＴ２で交差したときに、その点ＰＴ１、ＰＴ２間の距離をいう。

さらに、４本の整流孔１１ｊの流路断面積の合計は、ニードル弁(弁体)２５の最大リフト時(最大開弁時)における円錐部２５ｄと弁座１１ｋとの間に形成される流路断面積（すなわちオリフィス断面積）よりも大きい。また、円筒孔１１ｉの流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積以上である。整流孔１１ｊの流路断面積の合計は、円筒孔１１ｉの流路断面積より大きいと好ましい。

図１において、弁本体１０の中空円筒部１０ａには、入口開口１０ｅが形成されており、入口開口１０ｅに第二の配管Ｔ２の端部が嵌挿され、ロウ付けなどにより接続されている。入口開口１０ｅの軸線をＯとする。

弁本体１０の上端にキャン４５の下端が突き当てられた状態で、キャン４５の下端内周に鍔状円盤１８が嵌合しており、これらは溶接により接合されている。これにより、弁本体１０とキャン４５とが密閉した状態で一体化される。

鍔状円盤１８は、複数の貫通孔(不図示)を備えており、この貫通孔を介して、冷媒が弁本体１０側とキャン４５側との間で移動することは可能になる。

ロータ３０の内側に配設された樹脂製のガイドステム１５は、中実円筒状の本体１５ａと、中空円筒部１５ｂとを連設してなる。本体１５ａは、軸線Ｌに沿って雌ねじ孔１５ｃを有する。またガイドステム１５の上方に、閉弁方向用可動ストッパ３５を設置している。

中空円筒部１５ｂの中間部外周には、弁本体１０の上端に溶接された鍔状円盤１８が配設されており、この鍔状円盤１８を介して、ガイドステム１５は弁本体１０に対して固定される。中空円筒部１５ｂには、均圧穴１５ｄが形成されている。

また、ロータ３０及び弁軸２１の制御用原点位置を設定すべく、ガイドステム１５の本体１５ａの上面には、断面矩形状の閉弁方向用固定ストッパ５５が上向きに突設されており、またガイドステム１５の本体１５ａの下面には、断面矩形状の開弁方向用固定ストッパ５６が下向きに突設されている。ここで、ロータ３０及び弁軸２１の制御用原点位置とは、閉弁方向用可動ストッパ３５が閉弁方向用固定ストッパ５５に当接して係止され、ロータ３０及び弁軸２１が最下降位置に達した時の位置のことである。

金属製の弁軸２１は、ロータ３０に取り付けられた環状の連結体３２が外嵌した端部２１ａと、雌ねじ孔１５ｃに螺合する雄ねじ部２１ｂと、下端近傍に形成された鍔状部２１ｃと、下端連結部２１ｄとを同軸に連設してなる。

弁軸２１に固定された閉弁方向用可動ストッパ３５が、雄ねじ部２１ｂの上端付近に配設され、ロータ３０の上壁下面に係止されている。閉弁方向用可動ストッパ３５の下面には、断面矩形状のストッパ部３５ａが形成されている。

また、弁軸２１の雄ねじ部２１ｂの下端近傍には、鍔状部２１ｃの上面に突き当てるようにして、開弁方向用可動ストッパ３６が圧入により嵌合している。開弁方向用可動ストッパ３６の上面には、断面矩形状のストッパ部３６ａが形成されている。ここでは、開弁方向用可動ストッパ３６の内周に雌ねじを形成して、雄ねじ部２１ｂと螺合させることにより、開弁方向用可動ストッパ３６と弁軸２１との固定を行っている。

弁軸２１の下方において、弁ホルダ２３が、中空円筒部１５ｂの内側に摺動可能に嵌合して配設されている。弁ホルダ２３は、中空円筒部２３ａと、上壁２３ｂとを連設した有頂円筒形状を有している。上壁２３ｂの中央には、段付き開口２３ｃが形成されており、中空円筒部２３ａは連通穴２３ｄを有する。弁ホルダ２３の中空円筒部２３ａの開放した下端は、閉弁状態で第二の配管Ｔ２より下方に配設され、カシメ固定された環状部材２７により閉止されている。

段付き開口２３ｃの段部に弁軸２１の鍔状部２１ｃが当接した状態で、下端連結部２１ｄが段付き開口２３ｃを貫通しており、この下端連結部２１ｄを拡径するようにカシメ加工することで、弁軸２１と弁ホルダ２３とが固定連結されている。弁本体１０と弁ホルダ２３との間に、弁室２９が画成される。

環状部材２７を通して弁ホルダ２３から突出するようにして、ニードル弁２５が配置されている。ニードル弁２５は、円柱状の軸部２５ａと、弁鍔部２５ｂと、弁円筒部２５ｃと、下方に向かうにしたがって縮径する円錐部２５ｄと、複数の円錐形状を段階的に形成した先細部２５ｅとを連設してなる。円錐部２５ｄのテーパ角(軸線Ｌと交差する角度）は、円錐部２５ｄに接する先細部２５ｅのテーパ角よりも大きい。

軸部２５ａの外周には、リング状部材３１が圧入等により嵌合している。リング状部材３１の外径は、環状部材２７の内径より大きいため、弁ホルダ２３からニードル弁２５が脱落することが阻止される。リング状部材３１と環状部材２７との間には、ワッシャ２８が配設されており、リング状部材３１と環状部材２７との相対回転時の摩擦を軽減する。

弁ホルダ２３の上壁２３ｂと、ニードル弁２５との間に、下端鍔部２６ａを有する円筒状のばね受け部材２６が配設されている。さらに上壁２３ｂと下端鍔部２６ａとの間には、コイルバネ２４が配設され、弁ホルダ２３に対してばね受け部材２６を下方に向かって付勢している。

円錐部２５ｄが弁座部材１１の弁座１１ｋに着座して、上方に向かう反力を受けたときに、ニードル弁２５により上向きに付勢されたばね受け部材２６が弁ホルダ２３の上壁２３ｂの下面（または下端連結部２１ｄ）に当接することで、ニードル弁２５は弁軸２１に対して軸線方向に係止される。

上記した弁軸２１、弁ホルダ２３、ニードル弁２５、及びコイルバネ２４は、ニードル弁２５が弁座１１ｋから離間している状態（開弁状態）においては、ガイドステム１５に対して実質的に一体的に回転しながら昇降する。

（流量制御弁の動作）
電動弁１の動作を、具体的に説明する。
ここで、第二の配管Ｔ２から弁室２９内に冷媒（流体）が進入しているものとする。

外部の制御装置から不図示のステータにパルス給電が行われることにより、ロータ３０及び弁軸２１が一方向に回転駆動され、雌ねじ孔１５ｃと雄ねじ部２１ｂからなるねじ送り機構により、弁軸２１及び閉弁方向用可動ストッパ３５が回転しながら下降し、ニードル弁２５が弁座１１ｋに着座してオリフィスが閉止される。これにより、弁室２９から第一の配管Ｔ１側へ向かう冷媒の流れを遮断する。

この時点では、可動ストッパ３５は未だ固定ストッパ５５に当接しておらず、ロータ３０及び弁軸２１の回転下降は停止されず、コイルバネ２４が所定量圧縮されるまでパルス給電が継続される。それにより、ニードル弁２５が弁座１１ｋに着座したまま回転が制止される一方、ロータ３０、弁軸２１、弁ホルダ２３等はさらに回転しながら下降する。

このとき、着座したニードル弁２５に対して弁軸２１及び弁ホルダ２３が下降するため、コイルバネ２４が縮長圧縮され、これにより弁軸２１及び弁ホルダ２３の下降力が吸収される。その後、コイルバネ２４の圧縮量が所定量となったとき、可動ストッパ３５が固定ストッパ５５に当接して係止され、ロータ３０及び弁軸２１が最下降位置に達し、ステータに対しパルス給電が継続されてもロータ３０及び弁軸２１の下降は強制的に停止される。

このように、ニードル弁２５が弁座１１ｋに着座してオリフィス１１ｄが閉止された後においても、可動ストッパ３５が固定ストッパ５５に当接して係止される制御用原点位置に達するまでは、ロータ３０、弁軸２１、及び弁ホルダ２３の回転下降が継続されることにより、コイルバネ２４が圧縮される。そのため、コイルバネ２４の付勢力によりニードル弁２５が弁座１１ｋに強く押し付けられ、冷媒漏れ等を確実に防止できる。

一方、上記制御用原点位置からステータに、逆極性のパルス給電を行うと、ロータ３０及び弁軸２１が閉弁時とは逆方向に回転駆動され、雌ねじ孔１５ｃと雄ねじ部２１ｂからなるねじ送り機構により、ロータ３０、弁軸２１、弁ホルダ２３及び開弁方向用可動ストッパ３６が回転しながら上昇する。これに伴い、ニードル弁２５に対する押圧力が弱められ、コイルバネ２４が伸張して、ニードル弁２５が弁座１１ｋから離れると、オリフィスが開放される。これにより、第二の配管Ｔ２から弁室２９内へと進入した冷媒は、円錐部２５ｄと弁座１１ｋとの間の隙間を通過して、円筒孔１１ｉを通って第一の配管Ｔ１へと流れる。

この場合、ステータへのパルス給電に応じてニードル弁２５のリフト量が定まるため、冷媒の流量制御を行える。さらにパルス給電を続けることで、最終的にニードル弁２５が全開状態となる。さらにパルス給電が継続された場合、可動ストッパ３６が開弁方向用固定ストッパ５６に当接して係止され、これにより、ロータ３０、弁軸２１、及び弁ホルダ２３の回転及び上昇が強制的に停止せしめられる。

本実施形態によれば、開弁時に円錐部２５ｄと弁座１１ｋとの間の隙間を通過して、弁座部材１１の円筒孔１１ｉに進入した冷媒は、底壁１１ｈに当接して流れの向きを変えられ、円筒状の整流孔１１ｊを介して弁座部材１１の外部へと流出する。このとき、冷媒は整流孔１１ｊを通過することで整流効果が発揮されるため、気液二相状態中の気泡及びオリフィス通過時に発生した気泡を微小化して、気泡が破裂した際の騒音を低減できる。また、冷媒が４本の整流孔１１ｊを通過することで、流れの力が分散され、圧力回復が早まり、騒音の原因となる気泡の発生を抑制できる。また、弁座部材１１に整流効果を持たせることで、別個に整流部材を設ける必要がなくなり、部品点数が削減される。

加えて、本実施形態によれば、オリフィス部である円筒孔１１ｉを通過した冷媒を、整流孔１１ｊから第一の配管Ｔ１の内壁に衝突させるように流出させているため、冷媒の流速を強制的に低減し、乱流が発生する前に冷媒圧力を回復させることができる。これにより、騒音の原因となる気泡の発生を抑制できる。

なお、冷媒が第一の配管Ｔ１から第二の配管Ｔ２に向かって流れる場合、第一の配管Ｔ１から弁座部材１１内に進入した冷媒は、整流孔１１ｊによって流れの向きを変えられ、ストレートにオリフィスに向かわない。したがって、流速が早い冷媒がオリフィスを通過しないため、開弁時におけるニードル弁２５の振動を抑制できる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ａの縦断面図である。弁座部材１１Ａ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ａは、図２に示す弁座部材１１に対して、底壁１１Ａｈに、円筒孔１１Ａｉの下端となるテーパ状部１１Ａｍを形成した点が主として異なる。テーパ状部１１Ａｍの一部に、整流孔１１Ａｊが接している。整流孔１１Ａｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ａｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。本実施形態においても、内側円筒部１１Ａｅの下端は、円錐台形部１１Ａｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ａｉに沿って流れてテーパ状部１１Ａｍに至る。冷媒の少なくとも一部はテーパ状部１１Ａｍで滞留した後、整流孔１１Ａｊに進入するため、冷媒圧力を回復させやすいという効果がある。また、冷媒がテーパ状部１１Ａｍのエッジ部を通過する際に、気泡を分散化する効果もある。なお、テーパ状部１１Ａｍは、例えばドリルなどの切削工具を用いて円筒孔１１Ａｉを形成する際に、工具先端形状を転写することで形成できる。

［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｂの縦断面図である。弁座部材１１Ｂ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｂは、図２に示す弁座部材１１に対して、各整流孔１１Ｂｊの中間位置から、軸線Ｌに平行に底壁１１Ｂｈを貫通して、端部が円錐台形部１１ｆの頂面(下面)に位置する連通開口１１Ｂｍを形成した点が主として異なる。連通開口１１Ｂｍの内径は、整流孔Ｂｊの内径の１／４以下であると好ましい。整流孔１１Ｂｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｂｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。本実施形態においても、内側円筒部１１Ｂｅの下端は、円錐台形部１１Ｂｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ｂｉに沿って流れて底壁１１Ｂｈに至る。ここから、冷媒は整流孔１１Ｂｊを通過して弁座部材１１Ｂの外部へと流出するが、その際に第一の配管Ｔ１の内壁に衝突して渦を形成することがある。かかる渦が冷媒の圧力回復を妨げるおそれがある。

これに対し、本実施形態によれば、冷媒が連通開口１１Ｂｍの上端を通過する際に連通開口１１Ｂｍの内部に負圧が発生するため、連通開口１１Ｂｍの下端から冷媒を吸い上げる。これにより、第一の配管Ｔ１の内壁に衝突して形成される渦を速やかに消失させることができる。

［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｃの縦断面図である。弁座部材１１Ｃ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｃは、内側円筒部１１Ｃｅおよび整流孔１１Ｃｊの形状が主として異なる。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

隔壁部１１ｄから下方に向かって延在する内側円筒部１１Ｃｅは、隔壁部１１ｄ側の拡径部１１Ｃｅ１と、拡径部１１Ｃｅ１より外径が小さい先端側の縮径部１１Ｃｅ２とからなる。第一の配管Ｔ１（図１）は、拡径部１１Ｃｅ１にのみ嵌合する。

内側円筒部１１Ｃｅの内部に形成された円筒孔１１Ｃｉの下端から、複数の整流孔１１Ｃｊが弁座１１ｋ側に向かって斜めに延在するように形成されている。整流孔１１Ｃｊは、弁座部材１１Ｃに組付けた第一の配管Ｔ１の内壁を向いている。すなわち整流孔１１Ｃｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｃｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、９０度を超え１８０度未満の交差角θで交差する。

本実施形態においても、整流孔１１Ｃｊの長さ（孔内壁の軸線方向最短長）は、整流孔１１Ｃｊの内径より長く、また円筒孔１１Ｃｉの内周半径より長い。また、４本の整流孔１１Ｃｊの流路断面積の合計は、最大開弁時のオリフィス断面積よりも大きい。また、円筒孔１１Ｃｉの流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積以上である。整流孔１１Ｃｊの流路断面積の合計は、円筒孔１１Ｃｉの流路断面積より大きいと好ましい。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ｃｉに沿って流れて底壁１１Ｃｈに至る。ここで、冷媒は流れの方向を鋭角に曲げられ、整流孔１１Ｃｊを通過して弁座部材１１Ｃの外部へと流出する。

第一の配管Ｔ１と縮径部１１Ｃｅ２との間には間隙があるため、縮径部１１Ｃｅ２から流れ出る冷媒は、第一の配管Ｔ１の内壁に当たり、さらに第一の配管Ｔ１と縮径部１１Ｃｅ２との間隙を通過して下方に向かう。このとき、第一の配管Ｔ１と縮径部１１Ｃｅ２との間から流れ出る冷媒の流速は、最大開弁時のオリフィス断面積を通過する冷媒の流速よりも遅くなる。

［第５の実施形態］
図８は、第５の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｄの縦断面図である。弁座部材１１Ｄ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｄは、内側円筒部１１Ｄｅおよび整流孔１１Ｄｊの形状が主として異なる。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

隔壁部１１ｄから下方に向かって延在する内側円筒部１１Ｄｅは、隔壁部１１ｄ側の拡径部１１Ｄｅ１と、拡径部１１Ｄｅ１より外径が小さい先端側の縮径部１１Ｄｅ２とからなる。第一の配管Ｔ１（図１）は、拡径部１１Ｄｅ１にのみ嵌合する。

内側円筒部１１Ｄｅの内部に形成された円筒孔１１Ｄｉの下端から、整流孔１１Ｄｊが軸線Ｌに直交する方向に延在するように形成されており、すなわちオリフィス部である円筒孔１１Ｄｉに対して整流孔１１Ｄｊは直角に交差する。整流孔１１Ｄｊは、弁座部材１１Ｄに組付けた第一の配管Ｔ１の内壁を向いている。換言すれば、整流孔１１Ｄｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｄｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、９０度の交差角θで交差する。

本実施形態においても、整流孔１１Ｄｊの長さは、整流孔１１Ｄｊの内径より長く、また円筒孔１１Ｄｉの内周半径より長いと好ましい。また、整流孔１１Ｄｊの流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積よりも大きい。また、円筒孔１１Ｄｉの最小流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積以上である。整流孔１１Ｄｊの流路断面積は、円筒孔１１Ｄｉの流路断面積より大きいと好ましい。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ｄｉに沿って流れて底壁１１Ｄｈに至る。ここで、冷媒は流れの方向を直角に曲げられ、整流孔１１Ｄｊを通過して弁座部材１１Ｄの外部へと流出する。

第一の配管Ｔ１と縮径部１１Ｄｅ２との間には間隙があるため、縮径部１１Ｄｅ２から流れ出る冷媒は、第一の配管Ｔ１の内壁に当たり、さらに第一の配管Ｔ１と縮径部１１Ｄｅ２との間隙を通過して下方に向かう。このとき、第一の配管Ｔ１と縮径部１１Ｄｅ２の間から流れ出る冷媒の流速は、最大開弁時のオリフィス断面積を通過する冷媒の流速よりも遅くなる。

［第６の実施形態］
図９は、第６の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｅの縦断面図である。弁座部材１１Ｅ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｅは、円筒孔１１Ｅｉの形状が主として異なる。本実施形態においても、整流孔１１Ｅｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｅｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。内側円筒部１１Ｅｅの下端は、円錐台形部１１Ｅｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

円筒孔１１Ｅｉは、弁座１１ｋの下方に配設された第１孔１１Ｅｉ１と、第１孔１１Ｅｉ１より大径の第２孔１１Ｅｉ２と、第２孔１１Ｅｉ２より大径の第３孔１１Ｅｉ３とを有する。第１孔１１Ｅｉ１と第２孔１１Ｅｉ２とは、第１テーパ部１１Ｅｉ４により連結され、第２孔１１Ｅｉ２と第３孔１１Ｅｉ３とは、第２テーパ部１１Ｅｉ５により連結されている。第３孔１１Ｅｉ３（及び第２テーパ部１１Ｅｉ５）の下端に、４本の整流孔１１Ｅｊが連通している。なお、円筒孔１１Ｅｉは、例えばシャンク径が刃先外径より小さいエンドミル工具などを用いて加工形成できる。また、第１孔１１Ｅｉ１の流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積以上である。整流孔１１Ｅｊの流路断面積の合計は、第１孔１１Ｅｉ１の流路断面積より大きいと好ましい。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、第１孔１１Ｅｉ１と、第１テーパ部１１Ｅｉ４と、第２孔１１Ｅｉ２と、第２テーパ部１１Ｅｉ５と、第３孔１１Ｅｉ３に沿って流れて底壁１１Ｅｈに至る。このときオリフィスから底壁１１Ｅｈに至るまでに、流路断面積が三段階で拡大する。これにより冷媒圧力を徐々に回復させることができる。

さらに、冷媒は、斜め下方を向いた整流孔１１Ｅｊを通過して弁座部材１１Ｅの外部へと流出して、第一の配管Ｔ１の内壁に当たることで、冷媒の流速を強制的に低減し、乱流が発生する前に冷媒圧力を回復させることができる。

［第７の実施形態］
図１０は、第７の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｆの縦断面図である。弁座部材１１Ｆ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｆは、円筒孔１１Ｆｉの形状が主として異なる。本実施形態においても、整流孔１１Ｆｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｆｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。内側円筒部１１Ｆｅの下端は、円錐台形部１１Ｆｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

円筒孔１１Ｆｉは、弁座１１ｋの下方に配設された第１孔１１Ｆｉ１と、第１孔１１Ｆｉ１より大径の第２孔１１Ｆｉ２とを有する。第１孔１１Ｆｉ１と第２孔１１Ｆｉ２とは、テーパ部１１Ｆｉ３により連結される。第２孔１１Ｆｉ２の下端に、４本の整流孔１１Ｆｊが連通している。なお、円筒孔１１Ｆｉは、例えばシャンク径が刃先外径より小さいエンドミル工具などを用いて加工形成できる。また、第１孔１１Ｆｉ１の流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積以上である。整流孔１１Ｆｊの流路断面積の合計は、第１孔１１Ｆｉ１の流路断面積より大きいと好ましい。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、第１孔１１Ｆｉ１と、テーパ部１１Ｆｉ３と、第２孔１１Ｆｉ２に沿って流れて底壁１１Ｆｈに至る。このときオリフィスから底壁１１Ｆｈに至るまでに、流路断面積が二段階で拡大する。これにより冷媒圧力を徐々に回復させることができる。

さらに、冷媒は、斜め下方を向いた整流孔１１Ｆｊを通過して弁座部材１１Ｆの外部へと流出して、第一の配管Ｔ１の内壁に当たることで、冷媒の流速を強制的に低減し、乱流が発生する前に冷媒圧力を回復させることができる。

［第８の実施形態］
図１１は、第８の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｇの縦断面図である。弁座部材１１Ｇ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｇは、円筒孔１１Ｇｉにつながる中央孔１１Ｇｎを底壁１１Ｇｈに形成した点が主として異なる。本実施形態においても、整流孔１１Ｇｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｇｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。内側円筒部１１Ｇｅの下端は、円錐台形部１１Ｇｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

中央孔１１Ｇｎは、円筒孔１１Ｇｉと同軸であり、円筒孔１１Ｇｉ及び整流孔１１Ｇｊの内径よりも小さい内径を有する。円筒孔１１Ｇｉと整流孔１１Ｇｊとは、端部同士が接していてもよいし、互いに離間していてもよい。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ｇｉに沿って流れて底壁１１Ｇｈに至る。ここで、冷媒の一部は、整流孔１１Ｇｊを通過して弁座部材１１Ｇの外部へと流出し、第一の配管Ｔ１に衝突するが、このとき渦が形成される場合がある。一方、底壁１１Ｇｈに到達した冷媒の残りは、ストレートに中央孔１１Ｇｎを通過して、弁座部材１１Ｇの外部へと流出するが、それにより第一の配管Ｔ１の内壁に形成された渦を消失させる効果がある。これにより速やかな冷媒の圧力回復を図ることができる。

［第９の実施形態］
図１２は、第９の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｈの縦断面図である。弁座部材１１Ｈ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

図１２を参照して、整流孔１１Ｈｊの長さは、軸線Ｌ及び中心軸線Ｘを通る面で電動弁１を切断した断面(ここでは図１２)において、整流孔１１Ｈｊの内壁が中心軸線Ｘを挟んだ一対の線分として表され、該内壁の線分の一端同士を結ぶ直線（図１２の点線）ＰＬ１と、他端同士を結ぶ直線（図１２の点線）ＰＬ２に、整流孔１１Ｈｊの中心軸線Ｘが点ＰＴ１、ＰＴ２で交差したときに、その点ＰＴ１、ＰＴ２間の距離である。本実施形態においても、整流孔１１Ｈｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｈｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。内側円筒部１１Ｈｅの下端は、円錐台形部１１Ｈｆを備える。

本実施形態の弁座部材１１Ｈは、円筒孔１１Ｈｉの形状、および円筒孔１１Ｈｉにつながる中央孔１１Ｈｎを底壁１１Ｈｈに形成した点が主として異なる。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

円筒孔１１Ｈｉは、弁座１１ｋの下方に配設された第１孔１１Ｈｉ１と、第１孔１１Ｈｉ１より大径の第２孔１１Ｈｉ２とを有する。第１孔１１Ｈｉ１と第２孔１１Ｈｉ２とは、テーパ部１１Ｈｉ３により連結される。第２孔１１Ｈｉ２の下端に、４本の整流孔１１Ｈｊが連通している。なお、円筒孔１１Ｈｉは、例えばシャンク径が刃先外径より小さいエンドミル工具などを用いて加工形成できる。また、第１孔１１Ｈｉ１の流路断面積は、最大開弁時のオリフィス断面積以上である。整流孔１１Ｈｊの流路断面積の合計は、第１孔１１Ｈｉ１の流路断面積より大きいと好ましい。

中央孔１１Ｈｎは、円筒孔１１Ｈｉと同軸であり、円筒孔１１Ｈｉ及び整流孔１１Ｈｊの内径よりも小さい内径を有する。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、第１孔１１Ｈｉ１と、テーパ部１１Ｈｉ３と、第２孔１１Ｈｉ２に沿って流れて底壁１１Ｈｈに至る。このときオリフィスから底壁１１Ｈｈに至るまでに、流路断面積が二段階で拡大する。これにより冷媒圧力を徐々に回復させることができる。

底壁１１Ｈｈに到達した冷媒の一部は、整流孔１１Ｈｊを通過して弁座部材１１Ｈの外部へと流出し、第一の配管Ｔ１に衝突するが、このとき渦が形成される場合がある。一方、底壁１１Ｈｈに到達した冷媒の残りは、ストレートに中央孔１１Ｈｎを通過して、弁座部材１１Ｈの外部へと流出するが、それにより第一の配管Ｔ１の内壁に形成された渦を消失させる効果がある。このため、速やかな冷媒の圧力回復を図ることができる。

［第１０の実施形態］
図１３は、第１０の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｉの縦断面図である。弁座部材１１Ｉ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｉは、円筒孔１１Ｉｉと整流孔１１Ｉｊとの位置関係が、主として異なる。本実施形態においても、整流孔１１Ｉｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｉｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。内側円筒部１１Ｉｅの下端は、円錐台形部１１Ｉｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

本実施形態においては、円筒孔１１Ｉｉの下端と上端との間に整流孔１１Ｉｊを連結している。これにより、円筒孔１１Ｉｉの下端には、整流孔１１Ｉｊとの連結部まで、冷媒の滞留部１１Ｉｐが底壁１１Ｉｈに形成されることとなる。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ｉｉに沿って流れて底壁１１Ｉｈの滞留部１１Ｉｐに至る。ここで、冷媒の流れはＵターンして、整流孔１１Ｉｊを通過して弁座部材１１Ｉの外部へと流出するため、その際に冷媒の圧力回復がなされ、気泡を減少させることができる。

［第１１の実施形態］
図１４は、第１１の実施形態に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１Ｋの縦断面図である。弁座部材１１Ｋ以外の電動弁構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

本実施形態の弁座部材１１Ｋは、内側円筒部１１Ｋｅの構成が主として異なる。本実施形態においても、整流孔１１Ｋｊの中心軸線Ｘは第一の配管Ｔ１（図１参照）の内壁と交差する。整流孔１１Ｋｊの中心軸線Ｘは、軸線Ｌに対して、０度を超え９０度未満の交差角θで交差する。内側円筒部１１Ｋｅの下端は、円錐台形部１１Ｋｆを備える。第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

隔壁部１１ｄから下方に向かって延在する内側円筒部１１Ｋｅは、隔壁部１１ｄ側の拡径部１１Ｋｅ１と、拡径部１１Ｋｅ１より外径が小さい先端側の縮径部１１Ｋｅ２とからなる。縮径部１１Ｋｅ２の下端には、円錐台形部１１Ｋｆが形成されている。第一の配管Ｔ１（図１）は、拡径部１１Ｋｅ１にのみ嵌合する。

内側円筒部１１Ｋｅの内部に形成された円筒孔１１Ｋｉの下端から、複数の整流孔１１Ｋｊが弁座１１ｋ側に下方に向かって斜めに延在するように形成されている。また、各整流孔１１Ｋｊの中間位置から、隔壁部１１ｄ側に向かって斜めに延在する連通開口１１Ｋｎを形成している。連通開口１１Ｋｎの内径は、整流孔Ｋｊの内径の１／４以下であると好ましい。

開弁時にオリフィスを通過した冷媒は、オリフィス部である円筒孔１１Ｋｉに沿って流れて底壁１１Ｋｈに至る。ここから、冷媒は整流孔１１Ｋｊを通過して弁座部材１１Ｋの外部へと流出するが、その際に第一の配管Ｔ１の内壁に衝突して渦を形成することがある。かかる渦が冷媒の圧力回復を妨げるおそれがある。

これに対し、本実施形態によれば、冷媒が連通開口１１Ｋｎの下端を通過する際に連通開口１１Ｋｎの内部に負圧が発生するため、連通開口１１Ｋｎの上端から冷媒を吸い込む。これにより、第一の配管Ｔ１の内壁に衝突して形成される渦を速やかに消失させることができる。

［変形例］
図１５は、本実施形態の変形例に係る電動弁に用いることができる弁座部材１１と多孔質フィルタＦＴとを組み合わせた構成を示す図であり、左半部が縦断面図であって、右半部が側面図である。多孔質フィルタＦＴ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。

弁座部材１１の内側円筒部１１ｅの周囲にて、点線で示す位置から円錐台形部１１ｆの下方まで覆うようにして、金属製または樹脂製の多孔質フィルタＦＴが配設されている。多孔質フィルタＦＴは、例えば発泡金属、網状の素材またはパンチングメタルなどから円筒状に形成され、整流孔１１ｊの外方端を覆うようにして内側円筒部１１ｅの外周に巻き付けられている。

整流孔１１ｊから流れ出た冷媒は、多孔質フィルタＦＴを通過することで、気泡が細分化されるため、さらに騒音の低減に効果がある。多孔質フィルタＦＴと組み合わせる弁座部材は、第１の実施形態に限られず、それ以外の実施形態と組み合わせてもよい。

以上の実施形態において、交差角θは、９０度未満である場合、１５度以上、７５度以下であると好ましく、より好ましくは３０度以上、６０度以下であり、また９０度を超えている場合、１０５度以上、１６５度以下であると好ましく、より好ましくは１２０度以上、１５０度以下である。

１ 電動弁
１０ 弁本体
１１～１１Ｋ 弁座部材
１１ｅ 弁座
１５ ガイドステム
２１ 弁軸
２３ 弁ホルダ
２４ コイルバネ
２５ ニードル弁
２６ ばね受け部材
２７ 環状部材
２９ 弁室
３０ ロータ
３５ 閉弁方向用可動ストッパ
３６ 開弁方向用可動ストッパ
５５ 閉弁方向用固定ストッパ
５６ 開弁方向用固定ストッパ
ＦＴ 多孔質フィルタ

Claims (9)

1. 弁室を備えた弁本体と、
   前記弁本体に取り付けられ、弁座を備えた弁座部材と、
   前記弁室内に配置され、前記弁座に接近又は離間する方向に昇降可能な弁体と、を有し、
   前記弁座部材は、配管に接続可能であり、前記弁座に隣接するオリフィス部と、前記オリフィス部に繋がる整流孔と、前記オリフィス部の端部に形成された底壁とを備えた電動弁であって、
   前記オリフィス部の中央軸線を直交方向から見たときに、前記中央軸線と前記整流孔の中心軸線との交差角θは、θ≧９０°を満たし、
   前記交差角θは、前記中央軸線と前記整流孔の中心軸線との交点から下方に延在する前記中央軸線と、前記中心軸線とで挟む角であり、
   前記整流孔の中心軸線は、前記配管の内壁に交わる、
   ことを特徴とする電動弁。
2. 前記整流孔は、前記オリフィス部から複数本に分岐する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記整流孔の流路断面積の合計は、最大開弁時におけるオリフィス断面積よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁。
4. 前記オリフィス部の流路断面積は、最大開弁時におけるオリフィス断面積以上である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
5. 前記整流孔の流路断面積の合計は、前記オリフィス部の流路断面積より大きい、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の電動弁。
6. 前記整流孔の長さは、前記整流孔の内径より長く、且つ前記オリフィス部の内周半径より長い、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の電動弁。
7. 前記弁座部材は、前記オリフィス部を内部に形成するとともに前記配管内に配置される円筒部を備え、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の電動弁。
8. 前記オリフィス部の中央軸線を直交方向から見たときに、前記整流孔は、前記オリフィス部に対して鈍角で交差する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
9. 前記オリフィス部の中央軸線を直交方向から見たときに、前記整流孔は、前記オリフィス部に対して直角に交差する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

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