JPH1137311A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁開閉口から弁室に導入された冷媒等の流体
の乱流に起因する耳障りな騒音を効果的に低減すること
ができるようにされた流量調整弁を提供する。 【解決手段】 軸方向に移動せしめられる弁軸３０と、
この弁軸３０により開閉される弁開閉口２３付きの弁座
２４を有する弁室２１が設けられた弁本体と、を備え、
前記弁座２４における前記弁室２１側に、前記弁開閉口
２３に連なる逆円錐台状の整流用円錐口６２が形成され
た整流部材６０が前記弁座２４上に圧入固定されてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばヒートポン
プ式空調機等の冷凍サイクルに膨張弁として組み込まれ
て使用されるのに好適な電動弁に係り、特に、流体（冷
媒）の通過時における騒音の低減化を図ったものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動弁としては、図６にその下
部が示されている如くのものが考えられている。図示例
の電動弁１は、ヒートポンプ式空調機の冷凍サイクルに
膨張弁として組み込まれて使用されるもので、基本的に
は、図示していないステッピングモータと、弁本体２０
と、弁軸３０と、を具備しており、前記弁軸３０を前記
ステッピングモータ１０によりねじ送りで昇降させて該
弁軸３０により前記弁本体２０に形成された弁開閉口２
３を開閉する（開口面積を変化させる）ことにより流量
を調整するようになっている。

【０００３】以下、要部を詳しく述べると、前記弁本体
２０は、減圧機構部となる弁室２１を有し、この弁室２
１の左側部に導管６４が接続される流体入出口２２が設
けられ、その底面部に導管６５が接続されるとともに、
前記弁軸３０により開閉される弁開閉口２３が形成され
た弁座２４を備えている。

【０００４】前記弁座２４に形成された弁開閉口２３
は、上から順に、上向きに拡開する短い逆円錐台状の円
錐受座面部２３ａ、円柱面ないし円錐面状の中間部２３
ｂ、及び、下向きに拡開する比較的長い円錐台状の整流
用円錐口２３ｃからなっている。

【０００５】前記弁開閉口２３を開閉する弁軸３０の下
端部は、前記円錐受座面部２３ａに着座して前記弁開閉
口２３を閉じる比較的短い先細り逆円錐台状の円錐着座
面部３０ａとその下側に連なり前記中間部２３ｂ及び整
流用円錐口２３ｃに遊挿される比較的長い先細り円錐台
状の円錐面部３０ｂとが形成されている。一方、前記弁
本体２０の弁室２１上方には、内周部に雌ねじ部２７が
形成されたガイドブッシュ２６が固定されている。

【０００６】前記ガイドブッシュ２６の雌ねじ部２７に
は、弁軸ホルダ２８の外周に形成された雄ねじ部２９が
螺合せしめられ、この弁軸ホルダ２８の内周下部に前記
弁軸３０が摺動可能に嵌挿され、また、前記弁軸ホルダ
２８の下部には前記弁軸３０の上部フランジを受けるカ
ラー３４が圧入固定されていて、前記弁軸３０は、前記
弁軸ホルダ２８内に縮装されたコイルスプリング３２に
より常時下方に付勢されている。

【０００７】前記弁軸ホルダ２８の上部には、図示して
いない昇降軸がそれと一体的に回転移動できるように内
嵌固定されており、前記弁軸ホルダ２８の上部外周に
は、凸状の可動側ストッパ４５が下向きに突設された合
成樹脂製のスリーブ４０が一体的に回転移動できるよう
に成形されている。

【０００８】また、前記ガイドブッシュ２６の上部外周
には、前記可動側ストッパ４５が衝接せしめられる凸状
の固定側ストッパ５５が上向きに突設された合成樹脂製
の固定受け座５０が成形されている。

【０００９】このような構成の電動弁１において、前記
モータを一方向に回転（正転）させると、スリーブ４
０、弁軸ホルダ２８等が一体的に回転し、前記雌ねじ部
２７と雄ねじ部２９との螺合によるねじ送りにより前記
弁軸３０が下降せしめられてその円錐着座面部３０ａが
前記弁座２４に形成された弁開閉口２３の円錐受座面部
２３ａに着座し、前記弁開閉口２３が閉じられる。

【００１０】前記弁開閉口２３が閉じられた時点では、
前記可動側ストッパ４５が固定側ストッパ５５に未だ衝
接しておらず、前記弁軸３０が前記弁開閉口２３を閉じ
たまま、前記弁軸ホルダ２８等はさらに回転下降せしめ
られる。このときの前記弁軸３０に対する前記弁軸ホル
ダ２８の下降量は、前記コイルスプリング３２が圧縮さ
れることにより吸収される。

【００１１】その後さらに、前記弁軸ホルダ２８等が回
転下降せしめられると、前記可動側ストッパ４５が固定
側ストッパ５５に衝接し、これにより、前記ロータ３９
への通電励磁が続行されていても、前記スリーブ４０、
弁軸ホルダ２８等の回転下降運動が強制的に停止せしめ
られる。一方、前記モータを逆方向に回転させると、前
記弁軸３０の円錐着座面部３０ａが前記円錐受座面部２
３ａから離れ、前記弁開閉口２３が開かれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した如
くの構成の電動弁１を、空調機の冷凍サイクルに膨張弁
として組み込んだ場合、前記空調機の暖房運転時には、
前記弁軸３０が上昇せしめられて前記弁開閉口２３が所
定開度に開かれ、冷媒は室内熱交換機（室内コンデン
サ）から導管６４を介して弁室２１に導入され、弁室２
１から前記弁開閉口２３を介して導管６５側に導出さ
れ、導管６５を介して室外熱交換機に導かれる。

【００１３】また、前記空調機の冷房運転時には、前記
弁軸３０が上昇せしめられて前記弁開閉口２３が所定開
度に開かれ、冷媒は前記暖房運転時とは逆に、室外熱交
換機から導管６５及び弁開閉口２３を介して弁室２１に
導入されてそこで膨張減圧され、弁室２１から導管６４
を介して室内交換機（室内エバポレータ）に導かれる。

【００１４】ところが、暖房運転時には、前記弁開閉口
２３の冷媒出口側に整流用円錐口２３ｃが形成されてい
る関係上、問題となるような騒音は生じないが、冷房運
転時には、高周波の耳障りな騒音が発生することがあ
る。

【００１５】かかる冷房運転時の騒音は、冷媒が弁開閉
口２３から弁室２１に導入されて膨張減圧された際、弁
室２１の特に弁座２４付近で乱流による渦が発生し、剥
離による圧力変動が生じて配管共鳴を起こすことが原因
であると考えられるが、この騒音を効果的に低減させる
方策は未だ提案されていない。

【００１６】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは弁開閉口から弁室
に導入された冷媒等の流体の乱流に起因する耳障りな騒
音を効果的に低減することができるようにされた電動弁
を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明に係る電動弁は、空調機の冷凍サイクルに膨
張弁として組み込むのに好適なもので、基本的には、軸
方向に移動せしめられる弁軸と、この弁軸により開閉さ
れる弁開閉口付きの弁座を有する弁室が設けられた弁本
体と、を備え、前記弁座における前記弁室側に、前記弁
開閉口に連なる逆円錐台状の整流用円錐口が形成された
整流部が設けられていることを特徴としている。

【００１８】前記整流部は、前記弁座と一体であっても
別体であってもよいが、別体にすることにより、特に騒
音が発生する場合にだけ前記整流部を具備することがで
きる等の利点が得られる。また、整流部を前記弁座と別
体にする場合には、前記整流部を前記弁室内において前
記弁座上に圧入固定するようになせば、組み立てが容易
となる。

【００１９】本発明の電動弁の好ましい態様では、前記
弁開閉口の前記弁室側端部は、前記弁軸の下端部に形成
された先細り逆円錐台状の円錐着座面部が圧接着座する
逆円錐台状の円錐受座面部となっており、前記整流部の
整流用円錐口は、それと前記弁開閉口の円錐受座面部と
の間に実質的に段差が生じないように、その下端部の外
径が前記円錐受座面部の上端部の外径と略同じに設定さ
れる。

【００２０】また、前記整流部の整流用円錐口の頂角を
前記弁軸の円錐着座面部の頂角より５〜１０度大きく設
定することが好ましい態様として挙げられる。さらに、
前記弁軸をモータによりねじ送りで昇降させるようにす
ることも好ましい態様として挙げられる。

【００２１】本発明の電動弁を空調機の冷凍サイクルに
膨張弁として組み込む場合、好ましい態様では、前記空
調機の暖房運転時には、冷房が前記弁開閉口及び前記整
流用円錐口を介して前記弁室内に導かれ、そこで膨張減
圧されるようになっている。

【００２２】このような構成とされた本発明の電動弁に
おいては、前記弁座における前記弁室側に設けた、前記
弁開閉口に連なる逆円錐台状の整流用円錐口が形成され
た整流部の作用により、冷媒等の流体が弁開閉口から弁
室に導入されて膨張減圧された際に整流されるので、乱
流による渦の発生が抑えられて剥離による圧力変動が生
じ難くされ、その結果、高周波の耳障りな騒音が効果的
に低減される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１は本発明に係る電動弁の一
実施形態を示している。図示実施形態の電動弁１は、ヒ
ートポンプ式空調機の冷凍サイクルに膨張弁として組み
込まれて使用されるもので、基本的には、ステッピング
モータ１０と、弁本体２０と、昇降軸３５及び弁軸３０
と、を具備しており、前記昇降軸３５を前記ステッピン
グモータ１０により回転駆動してねじ送りにより昇降さ
せ、それに伴って昇降する弁軸３０で前記弁本体２０に
形成された弁開閉口２３を開閉する（開口面積を変化さ
せる）ことにより流量を調整するようになっている。

【００２４】これを詳しく述べるに、前記ステッピング
モータ１０は、前記弁本体２０に蓋状部材１８を介して
連結された逆立有底円筒状のキャン１１の外周部に嵌装
されたステータヨーク１３と、ボビン１４と、このボビ
ン１４に巻装され、外部から通電される巻線１５と、前
記ステータヨーク１３、ボビン１４及び巻線１５の外周
を鋳包むモータモールド１２と、前記キャン１１の内部
には位置され、後述するスリーブ４０に固定されたボン
ド磁石よりなるロータ３９と、を備えて構成されてい
る。

【００２５】なお、前記モータモールド１２、ステータ
ヨーク１３、ボビン１４及び巻線１５は、キャン１１の
外周に一体的に嵌装され、それらは、モータモールド１
２にビス１６で取り付けられた押圧係止具１７の球冠状
の係止突部１７ａを前記キャン１１の外周に例えば９０
度間隔で４箇所設けられた凹部１９のいずれかに嵌合さ
せることにより位置決め及び抜止め行うようになってい
る。

【００２６】前記弁本体２０は、減圧機構部となる弁室
２１を有し、この弁室２１の左側部に導管６４が接続さ
れる流体入出口２２が設けられ、その底面部に導管６５
が接続されるとともに、前記弁軸３０により開閉される
弁開閉口２３が形成された弁座２４を備えている。

【００２７】前記弁座２４に形成された弁開閉口２３
は、図２及び図４を参照すればよくわかるように、上か
ら順に、上向きに拡開する短い逆円錐台状の円錐受座面
部２３ａ、円柱面ないし円錐面状の中間部２３ｂ、及
び、下向きに拡開する比較的長い円錐台状の整流用円錐
口２３ｃからなっている。

【００２８】前記弁開閉口２３を開閉する弁軸３０の下
端部は、前記円錐受座面部２３ａに着座して前記弁開閉
口２３を閉じる比較的短い先細り逆円錐台状の円錐着座
面部３０ａとその下側に連なり前記中間部２３ｂ及び整
流用円錐口２３ｃに遊挿される比較的長い先細り円錐台
状の円錐面部３０ｂとが形成されている。

【００２９】そして、前記弁本体２０における前記弁座
２４の上面側には短円筒状内周面を有する凹部２４ａが
形成されており、この凹部２４ａに、図３に示される如
くの短い円筒状外周面を有する厚肉円板状の整流部材６
０の下端部が圧入固定されている。この整流部材６０
は、前記弁本体２０と同じ金属材料、例えば、黄銅を素
材として前記弁座２４とは別体に作製されて後付けされ
たもので、その中央部に高さ（厚み）方向に貫通するよ
うに、上向き（弁室２１側）に拡開する比較的長い逆円
錐台状の整流用円錐口６２が形成されている。この整流
用円錐口６２は、ここでは、図４に示される如くに、そ
れと前記弁開閉口２３の円錐受座面部２３ａとの間に段
差が生じないように、その下端部の外径が前記円錐受座
面部２３ａの上端部の外径と同じに設定され、また、そ
の頂角αが前記弁軸３０の円錐着座面部３０ａの頂角θ
より５〜１０度大きく設定されている。

【００３０】一方、前記弁本体２０の弁室２１上方に
は、内周部に雌ねじ部２７が形成されたガイドブッシュ
２６が固定されている。前記ガイドブッシュ２６の雌ね
じ部２７には、弁軸ホルダ２８の外周に形成された雄ね
じ部２９が螺合せしめられ、この弁軸ホルダ２８の内周
下部に前記弁軸３０が摺動可能に嵌挿され、また、前記
弁軸ホルダ２８の下部には前記弁軸３０の上部フランジ
を受けるカラー３４が圧入固定されていて、前記弁軸３
０は、前記弁軸ホルダ２８内に縮装されたコイルスプリ
ング３２により常時下方に付勢されている。

【００３１】前記弁軸ホルダ２８の上部には、昇降軸３
５がそれと一体的に回転移動できるように内嵌固定され
ており、前記弁軸ホルダ２８の上部外周には、凸状の可
動側ストッパ４５が下向きに突設された合成樹脂製のス
リーブ４０が一体的に回転移動できるように成形されて
いる。

【００３２】なお、前記昇降軸３５の上部には、コイル
スプリング３６が装填されている。このコイルスプリン
グ３６は、ロータ３９が回転（逆転）せしめられて昇降
軸３５やスリーブ４０等が前記雌ねじ部２７と雄ねじ部
２９との螺合によるねじ送りにより上昇せしめられて、
前記ねじ部２７，２９の螺合が外れたとき、前記弁軸ホ
ルダ２８をガイドブッシュ２６側に押圧して再螺合し易
くするためのものである。

【００３３】また、前記ガイドブッシュ２６の上部外周
には、前記可動側ストッパ４５が衝接せしめられる凸状
の固定側ストッパ５５が上向きに突設された合成樹脂製
の固定受け座５０が成形されている。

【００３４】このような構成の電動弁１において、前記
巻線１５を一方向に通電励磁すると、ロータ３９、スリ
ーブ４０、昇降軸３５、弁軸ホルダ２８等が一体的に回
転（モータ１０が右回りに正転）、前記雌ねじ部２７と
雄ねじ部２９との螺合によるねじ送りにより前記弁軸３
０が下降せしめられてその円錐着座面部３０ａが前記弁
座２４に形成された弁開閉口２３の円錐受座面部２３ａ
に圧接着座し、前記弁開閉口２３が閉じられる。

【００３５】前記弁開閉口２３が閉じられた時点では、
前記可動側ストッパ４５が固定側ストッパ５５に未だ衝
接しておらず、前記弁軸３０が前記弁開閉口２３を閉じ
たまま、前記弁軸ホルダ２８等はさらに回転下降せしめ
られる。このときの前記弁軸３０に対する前記弁軸ホル
ダ２８の下降量は、前記コイルスプリング３２が圧縮さ
れることにより吸収される。

【００３６】その後さらに、前記弁軸ホルダ２８等が回
転下降せしめられると、前記可動側ストッパ４５が固定
側ストッパ５５に衝接し、これにより、前記ロータ３９
への通電励磁が続行されていても、前記スリーブ４０、
昇降軸３５、弁軸ホルダ２８等の回転下降運動が強制的
に停止せしめられる。

【００３７】一方、前記巻線１５を逆方向に通電励磁す
ると、前記モータ１０が逆転向に回転し、前記弁軸３０
の円錐着座面部３０ａが前記円錐受座面部２３ａから離
れ、前記弁開閉口２３が開かれる。

【００３８】ところで、前記した如くの構成の電動弁１
を、空調機の冷凍サイクルに膨張弁として組み込んだ場
合、前記空調機の暖房運転時には、前記弁軸３０が上昇
せしめられて前記弁開閉口２３が所定開度に開かれ、冷
媒は図示しない室内熱交換機（室内コンデンサ）から導
管６４を介して弁室２１に導入され、弁室２１から前記
弁開閉口２３を介して導管６５側に導出され、導管６５
を介して図示しない室外熱交換機に導かれる。

【００３９】また、前記空調機の冷房運転時には、前記
弁軸３０が上昇せしめられて前記弁開閉口２３が所定開
度に開かれ、冷媒は前記暖房運転時とは逆に、室外熱交
換機から導管６５及び弁開閉口２３を介して弁室２１に
導入されてそこで膨張減圧され、弁室２１から導管６４
を介して室内熱交換機（室内エバポレータ）に導かれ
る。

【００４０】ここで、暖房運転時には、前記弁開閉口２
３の冷媒出口側に整流用円錐口２３ｃが形成されている
ので、問題となるような騒音は生じず、また、冷房運転
時にも、前記弁座２４における前記弁室２１側に設けら
れた、前記弁開閉口２３に連なる逆円錐台状の整流用円
錐口６２が形成された整流部材６０の作用により、冷媒
等が弁開閉口２３から弁室２１に導入されて膨張減圧さ
れた際に整流されるので、乱流による渦の発生が抑えら
れて剥離による圧力変動が生じ難くされ、その結果、高
周波の耳障りな騒音が効果的に低減される。

【００４１】また、前記整流部材６０と前記弁座２４と
を別体としたことにより、特に騒音が発生する場合にだ
け前記整流部を具備させることができる等の利点が得ら
れ、さらに、前記整流部材６０を前記弁室２１内におい
て前記弁座上に圧入固定するようにしたことにより、組
み立てが容易となるといった効果も得られる。

【００４２】なお、上述の実施形態では、電動弁１を空
調機の冷凍サイクルに組み込まれる膨張弁として使用し
た場合を説明したが、本発明の電動弁は膨張弁としてだ
けではなく、他の弁として使用する場合にも同様に騒音
の低減化を図ることができる。

【００４３】また、上記実施形態においては、弁軸がモ
ータによりねじ送りで昇降せしめられるようになってい
るが、それに限られる訳ではなく、弁軸を軸方向に移動
させて弁開閉口を開閉するようにしたものであれば、同
様な作用効果が得られる。さらに、弁室２１、弁開閉口
２３、整流部材６０、整流用円錐口６２等の寸法形状等
とも上記実施形態のものに限られず、適宜変更してもよ
いことは勿論である。

【００４４】図５は本発明に係る電動弁の他の実施形態
を示しており、前記整流部を弁座と一体に構成した場合
であり、弁室２１側に形成する整流用円錐口６２を弁本
体２０の弁座２４と一体に構成したことを特徴としてい
る。なお、図５においては、弁本体２０のみを示し、図
１の実施形態と基本的構成は同一であり、同一又は均等
部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。而
して、整流用円錐口６２を弁座と一体構造とすること
で、部品点数を削減することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の電動弁は、弁開閉口に連なる逆円錐台状の整流用円
錐口が形成された整流部を備えるので、冷媒等の流体が
弁開閉口から弁室に導入されて膨張減圧された際に整流
され、そのため、乱流による渦の発生が抑えられて剥離
による圧力変動が生じ難くされ、その結果、高周波の耳
障りな騒音を効果的に低減することができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動弁の一実施形態を示す部分切
欠側面図。

【図２】図１に示される電動弁の要部を示す部分切欠拡
大図。

【図３】図１に示される電動弁に備えられる整流部材を
示す斜視図。

【図４】図１に示される電動弁における弁開閉口周辺を
拡大して示す図。

【図５】本発明に係る電動弁の他の実施形態の要部を示
す部分切欠図。

【図６】従来の電動弁の一例の要部を示す部分切欠拡大
図。

【符号の説明】

１ 電動弁 １０ ステッピングモータ ２０ 弁本体 ２１ 弁室 ２３ 弁開閉口 ２３ａ 円錐受座面部 ２４ 弁座 ３０ 弁軸 ３０ａ 円錐着座面部 ６０ 整流部材 ６２ 整流用円錐口

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に移動せしめられる弁軸と、この
   弁軸により開閉される弁開閉口付きの弁座を有する弁室
   が設けられた弁本体と、を備えた電動弁において、 前記弁座における前記弁室側に、前記弁開閉口に連なる
   逆円錐台状の整流用円錐口が形成された整流部が設けら
   れていることを特徴とする電動弁。
2. 【請求項２】 前記整流部が前記弁本体とは別体である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 【請求項３】 前記整流部が前記弁室内において前記弁
   座上に圧入固定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. 【請求項４】 前記整流部が前奇弁本体に一体に設けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
5. 【請求項５】 前記弁開閉口の前記弁室側端部は、前記
   弁軸の下端部に形成された先細り逆円錐台状の円錐着座
   面部が圧接着座する逆円錐台状の円錐受座面部となって
   おり、前記整流部の整流用円錐口は、それと前記弁開閉
   口の円錐受座面部との間に実質的に段差が生じないよう
   に、その下端部の外径が前記円錐受座面部の上端部の外
   径と略同じに設定されていることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれかに記載の電動弁。
6. 【請求項６】 前記整流部の整流用円錐口は、その頂角
   が前記弁軸の円錐着座面部の頂角より５〜１０度大きく
   設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれかに記載の電動弁。
7. 【請求項７】 前記弁軸がモータによりねじ送りで昇降
   せしめられるようになっていることを特徴とする請求項
   １ないし６のいずれかに記載の電動弁。
8. 【請求項８】 空調機の冷凍サイクルに膨張弁として組
   み込まれていることを特徴とする請求項１ないし７のい
   ずれかに記載の電動弁。
9. 【請求項９】 前記空調機の暖房運転時には、冷媒が前
   記弁開閉口及び前記整流用円錐口を介して前記弁室内に
   導かれ、そこで減圧されるようになっていることを特徴
   とする請求項８に記載の電動弁。