WO2019146345A1

WO2019146345A1 - 流量調整弁

Info

Publication number: WO2019146345A1
Application number: PCT/JP2018/047522
Authority: WO
Inventors: 柳澤　秀; 佑樹小泉; 力樹小城
Original assignee: 株式会社不二工機
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2019-08-01
Also published as: JP2019128001A

Abstract

部品コストを抑えつつ、圧力損失を低減でき、適正な冷媒流量を確保することのできる流量調整弁を提供する。二段弁体（３２）内に設けられた小流量通路（３５）中の流体が、当該小流量通路（３５）に内嵌された円柱状の消音部材（７１、７２）の一端面から他端面を通過して流れるようにされる。

Description

流量調整弁

　本発明は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において冷媒流量を調整するのに好適な流量調整弁に関する。

　この種の流量調整弁の一例として、弁室及び弁座付き弁口（オリフィス）が設けられた弁本体と、弁座からのリフト量に応じて弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体とを備え、弁体が、雄ねじが設けられた弁軸、雌ねじが設けられた軸受部材、及びステッピングモータ等で構成されるねじ送り式昇降駆動機構により、弁座に接離又は近接離間するように昇降せしめられる電動弁が知られている。

　また、前記した如くの流量調整弁（電動弁）において、流体（冷媒）通過時における騒音（流体通過音）を低減するとともに、大開度（大流量制御）領域における圧力損失を抑制するために、弁室と弁口とを連通する小流量通路に、当該小流量通路を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材を配置したものが既に提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１７－２１１０３４号公報

　ところで、上記特許文献１に所載の流量調整弁（電動弁）では、小流量通路中の流体が、当該小流量通路に配置された円柱状の消音部材の側面を通過して流れる（詳しくは、側面のみを通って当該消音部材の内部に流入する、又は、その内部から側面のみを通って当該消音部材の外部に流出する）ようになっている。しかし、前記した如くの消音部材は、通常、板状の金属メッシュ（網状部材）を積層して円柱状に成形したもの、シート状の多孔体や粒状焼結体などから円柱状に型抜きしたもの等が使用され、この種の消音部材は、軸線方向（両端面に向かう方向）の流量が得られるように設計されている。詳細には、例えば、板状の金属メッシュを積層して円柱状に成形した消音部材は、その側面が流体流路として想定されておらず、また、多孔体や粒状焼結体などを円柱状に型抜きした消音部材は、その側面が型抜きするときに潰れて（塞がって）しまう。そのため、上記特許文献１に所載の流量調整弁（電動弁）では、前記した如くの通常の消音部材を使用した場合、圧力損失（圧損）が大きくなり、適正な冷媒流量が得られ難いという問題がある。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、部品コストを抑えつつ、圧力損失を低減でき、適正な冷媒流量を確保することのできる流量調整弁を提供することにある。

　前記目的を達成すべく、本発明に係る流量調整弁は、基本的には、弁室及び大流量用弁口が設けられた弁本体と、前記弁室内に昇降自在に配在され、リフト量に応じて前記大流量用弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体と、前記弁体を昇降させるための昇降駆動部と、を備え、前記弁体内に、前記弁室と前記大流量用弁口とを連通するとともに、前記大流量用弁口より開口面積の小さい小流量用弁口が形成された小流量通路が設けられ、前記小流量通路に、該小流量通路を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材が内嵌されるとともに、該小流量通路において流体が、少なくとも前記消音部材の一端面から他端面を通過して流れるようにされていることを特徴としている。

　好ましい態様では、前記小流量通路における前記小流量用弁口より前記弁室側又は前記大流量用弁口側の少なくとも一方に、前記消音部材が配在される。

　他の好ましい態様では、前記小流量通路は、昇降方向に延びる縦穴及び昇降方向に垂直な方向に延びる横穴を有し、前記消音部材は、前記縦穴に沿って配在されており、前記横穴は、前記縦穴における前記消音部材が配置された位置とは異なる位置に接続される。

　別の好ましい態様では、前記消音部材は、かしめにより、あるいは、前記弁体内に内嵌された軸部材の端部に設けられた凸面によって前記小流量通路に設けられた内周段差部に押し付けられることにより、前記小流量通路内に保持固定される。

　更に好ましい態様では、前記凸面は、半球面、半楕円球面、もしくは、円錐台面で構成される。

　他の好ましい態様では、前記小流量用弁口が開閉されて、前記小流量用弁口を流れる流体の流量が制御されるようにされる。

　更に好ましい態様では、前記弁体は、前記昇降駆動部により昇降せしめられる第１弁体と、リフト量に応じて前記大流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるべく、前記第１弁体の下端部外周を包囲するように該第１弁体に摺動自在に外挿され、該第１弁体の昇降動作に連動して駆動される第２弁体と、を備え、前記第１弁体に設けられた上側連通路と、前記第２弁体により前記第１弁体の下端部周りに画成された連通空間と、前記第２弁体に設けられた下側連通路とで前記小流量通路が形成され、前記第１弁体は、リフト量に応じて前記小流量通路における前記上側連通路と前記連通空間との間に形成された前記小流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるようになっており、前記昇降駆動部による前記第１弁体のリフト量が所定量以下のときは、前記第２弁体により前記大流量用弁口が閉じられ、前記第１弁体の前記小流量用弁口に対するリフト量に応じて流量が制御される小流量制御状態をとり、前記昇降駆動部による前記第１弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第１弁体の上昇とともに前記第２弁体が上昇せしめられて前記第２弁体が前記大流量用弁口を開く大流量制御状態をとるように構成される。

　更に好ましい態様では、前記小流量通路における前記上側連通路又は前記下側連通路の少なくとも一方に、前記消音部材が配在される。

　更に好ましい態様では、前記第２弁体は、該第２弁体と前記第１弁体との間に介装された付勢部材によって前記大流量用弁口の閉弁方向に付勢されるとともに、前記第１弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第１弁体に設けられた鍔状係止部により前記付勢部材の付勢力に抗して引き上げられるようにされる。

　更に好ましい態様では、前記第２弁体は、前記第１弁体の下端部に摺動自在に外挿された筒状の連動部材と、該連動部材の下端開口に連結され、前記大流量用弁口を開閉する弁体部材とで構成される。

　更に好ましい態様では、前記第１弁体の下端部と前記連動部材との間に、前記連通空間と前記弁室との間を封止するシール部材が介装される。

　更に好ましい態様では、前記第１弁体の前記上側連通路における縦穴に沿って前記消音部材が内装されるとともに、前記縦穴における前記消音部材が配置された位置とは異なる位置に前記弁室に開口する横穴が接続される。

　更に好ましい態様では、前記第２弁体の前記弁体部材に設けられた前記下側連通路における縦穴に沿って前記消音部材が内装されるとともに、前記縦穴における前記消音部材が配置された位置とは異なる位置に前記連通空間に開口する横穴が接続される。

　別の好ましい態様では、前記消音部材は、板状の網状部材を積層して柱状に成形したもの、或いは、シート状の多孔体又は粒状焼結体から柱状に型抜きしたもので構成される。

　別の好ましい態様では、前記弁体に作用する閉弁方向の力と開弁方向の力との差圧がキャンセルされるようにされる。

　別の好ましい態様では、前記昇降駆動部は、前記弁本体に固着された有底円筒状のキャンに外嵌されたステータ及び前記キャンの内周に回転自在に配在されるロータからなるステッピングモータと、前記ロータの回転数を減速する遊星歯車減速機構と、前記遊星歯車減速機構の出力ギヤの回転運動を直線運動に変換して前記弁体を昇降させるねじ送り機構と、から構成される。

　本発明によれば、弁体内に設けられた小流量通路中の流体が、当該小流量通路に内嵌された円柱状の消音部材の一端面から他端面を通過して流れるようにされるので、例えば流体が円柱状の消音部材の側面を通過して流れる従来のものと比べて、部品コストを抑えつつ、圧力損失を低減でき、適正な冷媒流量を得ることができる。

本発明に係る流量調整弁の一実施形態を示す全体断面図。図１に示される流量調整弁における主要部の全閉状態を示す要部断面図。図１に示される流量調整弁における主要部のリフト量が小さい状態（小流量制御状態）を示す要部断面図。図１に示される流量調整弁における主要部の全開状態（大流量制御状態）を示す要部断面図。図１に示される流量調整弁の変形形態（その１）を示す全体断面図。図１に示される流量調整弁の変形形態（その２）を示す全体断面図。

　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、本発明に係る流量調整弁の一実施形態を示す全体断面図である。

　なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の使用状態での位置、方向を指すとは限らない。

　また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

＜流量調整弁１の構成＞
　図示実施形態の流量調整弁１は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において冷媒流量を調整するために使用される電動弁であり、前述した従来の流量調整弁と同様に、流体（冷媒）が導入導出される弁室１４及び該弁室１４に開口する弁座１５付きの弁口（大流量用弁口）１６を有する弁本体１０と、段付きの筒状基台１３を介して弁本体１０に固着された有底円筒状のキャン３０と、キャン３０に外嵌されるステータ４０及びキャン３０の内周に回転自在に配在されるロータ５０からなるステッピングモータ（昇降駆動部）６３と、ロータ５０の回転数を減速する不思議遊星歯車減速機構６０と、前記弁座１５に接離して流体の通過量を制御する（言い換えれば、弁座１５からのリフト量に応じて弁口１６を流れる流体の流量を変化させる）副弁体（第２弁体）３１が設けられた二段弁体３２と、不思議遊星歯車減速機構６０の出力ギヤ５７の回転運動を直線運動に変換して前記二段弁体３２を駆動する（昇降させる）ねじ送り機構２７と、から構成される。

　弁本体１０は、段付き厚肉円板状のシート部材９と、例えば板金製の長尺円筒状（断面一定の円筒状）のハウジング部材８とを有し、シート部材９の下部外周に設けられた鍔状部９ａに、ハウジング部材８の下端部が突き合わせ溶接等により接合され、ハウジング部材８の内側に円筒状空所からなる弁室１４が画成されている。また、シート部材９の中央には、弁室１４に開口する円筒面からなる弁口（オリフィス）１６が縦向きに形成されている。弁室１４の一側部（ハウジング部材８）には、管継手１１ａからなる第１入出口１１が（ろう付け等により）接続され、その底部（シート部材９の弁口１６の下側）には、管継手１２ａからなる第２入出口１２が（ろう付け等により）接続されている。また、弁室１４の上部（言い換えれば、ハウジング部材８の上部開口）には、後述する支持部材１９の筒状保持部材１９ａの下部が挿入され、かしめにより弁本体１０（の筒状基台１３）に固定されている（かしめ部１３ａ）。

　ハウジング部材８の上端部（上方開口部）には、段付きの筒状基台１３（の外周段差部）が溶接等により接合され、その筒状基台１３の上端部に、有蓋円筒状のキャン３０の下端部が突き合わせ溶接等により密封接合されている。

　弁本体１０及びキャン３０によって画成された内部空間には、当該内部空間に昇降可能に配置された二段弁体３２（の主弁体（第１弁体）２９）等を支持する支持部材１９が、弁本体１０に固定されて配置されている。この支持部材１９は、隔壁１９ｃ付き筒状保持部材１９ａ及び雌ねじ部１９ｉ付き軸受部材１９ｈを有し、筒状基台１３の内側に、前記筒状保持部材１９ａ（の中央部）が圧入・かしめ等により固定され、その筒状保持部材１９ａの下部がハウジング部材８の上部開口に（若干の隙間を持って）内挿されている。筒状保持部材１９ａの上部には、内周面下方に雌ねじ部１９ｉが螺設された段付き筒状の軸受部材１９ｈがかしめ等により固定されている。筒状保持部材１９ａの隔壁１９ｃと軸受部材１９ｈとの間にばね室１９ｄが画成され、該ばね室１９ｄに二段弁体３２（の主弁体２９）を常時開弁方向（上方向）に付勢する圧縮コイルばねからなる開弁ばね２６が収納（縮装）されている。

　キャン３０の外周に装着されたステータ４０は、ヨーク４１、ボビン４２、コイル４３、樹脂モールドカバー４４等からなり、キャン３０の内部に（上下動せずに）回転自在に支持されるロータ５０は、磁性材料で作製された円筒状のロータ部材５１と樹脂材料で作製された太陽ギヤ部材５２とが一体に連結されて構成されている。太陽ギヤ部材５２の中心部にはシャフト６２が挿入され、そのシャフト６２の上部は、キャン３０の頂部内側に配置された支持部材６１により支持されている。

　太陽ギヤ部材５２の太陽ギヤ５３は、出力ギヤ５７の底面上に載置されたキャリア５４に設けられたシャフト５６に回転自在に支持される複数の遊星ギヤ５５に噛み合う。遊星ギヤ５５の上半分は、前記筒状保持部材１９ａの上部に固定された円筒部材１８の上端にかしめにより取り付けられた環状のリングギヤ（内歯固定ギヤ）５８に噛み合い、遊星ギヤ５５の下半分は、環状の出力ギヤ５７の内歯ギヤ５７ａに噛み合っている。リングギヤ５８の歯数と出力ギヤ５７の内歯ギヤ５７ａの歯数とはわずかに異なる歯数とされ、これにより、太陽ギヤ５３の回転数が大きな減速比で減速されて出力ギヤ５７に伝達される（このような歯車構成を、いわゆる不思議遊星歯車減速機構６０という）。

　出力ギヤ５７は、前記筒状の軸受部材１９ｈの上面に摺動接触しており、その出力ギヤ５７の底部中央には段付き円筒状の出力軸５９の上部が圧入され、出力軸５９の下部が軸受部材１９ｈの中心部上半部に形成された嵌挿穴１９ｇに回転自在に挿入されている。また、出力軸５９の上部には、シャフト６２の下部が嵌め込まれている。

　前記軸受部材１９ｈ（の内周）に設けられた雌ねじ部１９ｉには、ねじ駆動部材（ドライバともいう）２２（の外周）に設けられた雄ねじ部２２ｉが螺合されており、そのねじ駆動部材２２は、出力ギヤ５７（すなわち、ロータ５０）の回転運動を雄ねじ部２２ｉと雌ねじ部１９ｉとからなるねじ送り機構２７により軸線Ｏ方向（昇降方向）の直線運動に変換する。ここで、出力ギヤ５７は軸線Ｏ方向の一定位置で上下動せずに回転運動しており、出力ギヤ５７に連結された出力軸５９の下部に設けたスリット状の嵌合溝５９ａにねじ駆動部材２２の上端部に設けた平ドライバ形状の板状部２２ａを挿入して出力ギヤ５７の回転運動をねじ駆動部材２２側に伝達する。ねじ駆動部材２２に設けた板状部２２ａが出力軸５９の嵌合溝５９ａ内で軸線Ｏ方向に摺動することにより、出力ギヤ５７（ロータ５０）が回転すれば該出力ギヤ５７はその回転軸方向に移動しないにも関わらず、ねじ駆動部材２２は前記ねじ送り機構２７で軸線Ｏ方向に直線運動する。ねじ駆動部材２２の直線運動は、ボール２３と推力伝達軸２８の上部中央に設けられた段付き嵌合穴に嵌め込まれたボール受座２４とからなるボール状継手２５を介して段付き軸状の推力伝達軸２８に伝達される。

　推力伝達軸２８は、上方から、中央に前記段付き嵌合穴が形成された大径上部２８ａ、前記筒状保持部材１９ａの隔壁１９ｃに形成された挿通孔に摺動自在に内挿される中間胴部２８ｂ、該中間胴部２８ｂより若干小径の小径下部２８ｃから構成され、小径下部２８ｃに、段付きの筒状体からなる主弁体２９の上半部（の中心穴２９ｖからなる嵌合穴２９ｄ）が圧入等により外嵌固定されており、主弁体２９と推力伝達軸２８は一体となって昇降される。推力伝達軸２８（の小径下部２８ｃ）に連結された主弁体２９の上部（詳しくは、若干大径とされた上部大径嵌挿部２９ｅ）は、弁本体１０の内部に固定された筒状保持部材１９ａの下部に摺動自在に内挿されており、当該筒状保持部材１９ａにより案内されて軸線Ｏ方向に移動する。すなわち、筒状保持部材１９ａの下部内周（隔壁１９ｃより下側の内周部分）は、主弁体２９を軸線Ｏ方向（昇降方向）にガイドする弁体ガイド穴１９ｆとされている。

　主弁体２９に内嵌された前記推力伝達軸（軸部材）２８（の小径下部２８ｃ）の下端部には、後述する消音部材７１に当接して当該消音部材７１を（主弁体２９の中心穴２９ｖ内に）内挿保持するための凸面２８ｄが設けられている。なお、この凸面２８ｄの形状は適宜に設定できるが、消音部材７１（の上端面）との接触面積を小さくして（例えば点接触として）消音部材７１の上端面における流路面積を確保するため、半球面、半楕円球面、円錐台面などで構成することが好ましい。

　前記弁体ガイド穴１９ｆ（詳細には、弁体ガイド穴１９ｆにおける主弁体２９より上側に画成される空間２１、言い換えれば、主弁体２９と筒状保持部材１９ａの隔壁１９ｃとの間に画成される空間２１）と弁室１４（及び弁口１６）とは、前記弁体ガイド穴１９ｆと主弁体２９（の上部大径嵌挿部２９ｅ）との間の摺動面隙間を介して常時連通せしめられている。

　また、筒状保持部材１９ａの隔壁１９ｃより上側のばね室１９ｄに配在された開弁ばね２６は、その下端を隔壁１９ｃに当接させた状態で配置されるとともに、この開弁ばね２６の付勢力（引き上げ力）を推力伝達軸２８を介して主弁体２９に伝達すべく、上下に鍔状の引っ掛け部２０ａ、２０ｂを有する引き上げばね受け体２０が配在されている。引き上げばね受け体２０の上側の引っ掛け部２０ａは開弁ばね２６の上部に載置され、下側の引っ掛け部２０ｂは推力伝達軸２８の大径上部２８ａの下端段差部に掛止される。

　筒状保持部材１９ａには、前記ばね室１９ｄとキャン３０の内部を連通する横穴からなる連通穴１９ｅが形成されている。

　前記推力伝達軸２８に連結された主弁体２９の下部は、前記弁室１４内に昇降自在に配在されるとともに、主弁体２９の下端部外周を包囲するように該主弁体２９に概略凹状の副弁体（第２弁体）３１が摺動自在に外挿されている。

　詳しくは、図１とともに図２Ａ～図２Ｃを参照すればよく分かるように、前記した筒状体からなる主弁体２９の中心穴（軸線Ｏ方向（昇降方向）に延びる縦穴）２９ｖの上半部は、前記推力伝達軸２８の小径下部２８ｃが嵌合固定される嵌合穴２９ｄとされるとともに、その中心穴２９ｖの中腹部（嵌合穴２９ｄの直下）から横向き（軸線Ｏ方向（昇降方向）に垂直な方向）に複数個の比較的小径の横穴２９ｕが形成されている。また、中心穴２９ｖの下端部は若干縮径されており、その下端縮径部の内周面（円筒面）は、後述する副弁体３１（の上端部に形成される上部弁体部３７ｃ）が接離して開閉される弁座２９ｂ付きの弁口（小流量用弁口）２９ｃとされている。前述のように、主弁体２９の中心穴２９ｖの上半部（上部開口）は、推力伝達軸２８の小径下部２８ｃによって閉塞されており、前記中心穴２９ｖの下半部（推力伝達軸２８の小径下部２８ｃが嵌合固定された嵌合穴２９ｄより下側の部分）と前記横穴２９ｕとで、主弁体２９と副弁体３１との間に画成された空間（言い換えれば、副弁体３１によって主弁体２９の下端部周りに画成された空間）からなる連通空間３４と弁室１４とに連通する連通路（上側連通路）３３ａが形成される。

　また、主弁体２９の下端部外周（横穴２９ｕの直下の外周）は、拡幅されており、その拡幅部２９ｆの上面は後述する副弁体３１の連動部材３６（の上端部に内向きに形成された内鍔状係止部３６ｇ）に係合する鍔状係止部２９ｇとされ、その拡幅部２９ｆの下面は後述する閉弁ばね３９の上部に載置される上側ばね受け部２９ｈとされている。

　一方、主弁体２９の下端部外周に配在される副弁体３１は、主弁体２９の下端部（拡幅部２９ｆ）に摺動自在に外挿された円筒状の連動部材３６と、連動部材３６の下端開口に連結された段付きの弁体部材３７とで構成され、副弁体３１（の連動部材３６と弁体部材３７）によって主弁体２９の下端部周りに画成された空間が、前記連通空間３４とされている。

　連動部材３６の上端部には、主弁体２９（の拡幅部２９ｆに設けられた鍔状係止部２９ｇ）に抜け止め係止するとともに、前記主弁体２９を（所定の隙間をあけて）挿通する通し穴を画成する内鍔状係止部３６ｇが内向きに突設されている。主弁体２９の拡幅部２９ｆと副弁体３１の連動部材３６との間（具体的には、主弁体２９の拡幅部２９ｆの外周に形成された環状溝）には、連通空間３４と弁室１４との間（主弁体２９の拡幅部２９ｆと副弁体３１の連動部材３６との摺動面隙間）を気密的に封止するシール部材としてのＯリング３８が装着されている。連動部材３６の下端部は、弁体部材３７の下部外周（下部大径部３７ａの外周）に圧入、かしめ、溶接等により固着されている。なお、組立性を考慮して、連動部材３６の内鍔状係止部３６ｇの内径（内鍔状係止部３６ｇにより画成される通し穴の内径）は、主弁体２９の上部大径嵌挿部２９ｅの外径より大きくされている。

　連動部材３６の下部に設けられた弁体部材３７は、基本的に、弁口（大流量用弁口）１６より大径かつ厚肉の下部大径部３７ａと、該下部大径部３７ａの上側に連なる、前記主弁体２９の中心穴２９ｖより若干大径の上部小径部３７ｂとで構成されている。

　弁体部材３７（の下部大径部３７ａ）の下端面は、弁本体１０の弁座１５に（上側から）接離して弁口１６を開閉する逆円錐台面からなる下部弁体部（大流量用弁体部）３７ｄとされている。また、当該弁体部材３７には、下部大径部３７ａの下端面中央から上部小径部３７ｂの上端面付近まで縦向き（軸線Ｏ方向）に比較的大径の段付きの中心穴（縦穴）３７ｖが形成されるとともに、その中心穴３７ｖの上部（上部小径部３７ｂの中腹部）から横向きに複数個の比較的小径の横穴３７ｕが形成されている。前記中心穴３７ｖと前記横穴３７ｕとで、弁口１６と連通空間３４を常時連通する連通路（下側連通路）３３ｂが形成される。

　本例では、前記中心穴（縦穴）３７ｖは、下側から、下部拡径部３７ｅ、中間中径部３７ｆ、上部縮径部３７ｇとからなる３段で構成されており、前記中間中径部３７ｆは、後述する消音部材７２が嵌め込まれる円筒状の収納穴とされ、前記上部縮径部３７ｇに前記横穴３７ｕが接続されている。

　また、弁体部材３７（の上部小径部３７ｂ）の上端面には、略円錐台状の突面が形成されており、その突面（特に、その突面の側面部分）が、主弁体２９の下端部に形成された弁座２９ｂに（下側から）接離して弁口（小流量用弁口）２９ｃを開閉する上部弁体部（小流量用弁体部）３７ｃとされている。

　すなわち、本例では、前述の副弁体３１（の弁材部材３７）に設けられた連通路（下側連通路）３３ｂと、主弁体２９と副弁体３１との間に形成された連通空間３４と、主弁体２９に設けられた連通路（上側連通路）３３ａとによって、弁口１６と弁室１４とを連通する小流量通路３５が（二段弁体３２内に）形成されるとともに、連通空間３４と連通路（上側連通路）３３ａとの間に、弁本体１０の弁口（大流量用弁口）１６より小径の円筒面からなり、副弁体３１（の弁体部材３７の上部小径部３７ｂ）の上端面に形成された上部弁体部３７ｃによって開閉される弁座２９ｄ付きの弁口（小流量用弁口）２９ｃが形成される。そして、弁座２９ｄからの副弁体３１の上部弁体部３７ｃのリフト量（つまり、上下方向の離隔量）に応じて小流量通路３５における弁口２９ｃを流れる流体の流量（通過量）が変化されるようになっている（後で詳述）。

　ここで、主弁体２９（の拡幅部２９ｆ）に設けられた鍔状係止部２９ｇと副弁体３１（の連動部材３６）に設けられた内鍔状係止部３６ｇとは、副弁体３１の上部弁体部３７ｃによって弁口２９ｃが閉じられたとき（言い換えれば、弁体３１の上部弁体部３７ｃが弁座２９ｂに着座したとき）に、軸線Ｏ方向（上下方向）で所定寸法の隙間Ｌａを持つように設定されている（後で詳述）。

　また、二段弁体３２を構成する主弁体２９と副弁体３１との間、より具体的には、拡幅部２９ｆの円環状の下面からなる上側ばね受け部２９ｈと弁体部材３７の下部大径部３７ａと上部小径部３７ｂとの間に形成された円環状の段差面からなる下側ばね受け部３７ｈとの間には、副弁体３１を常時閉弁方向（下方）に付勢する圧縮コイルばねからなる閉弁ばね（付勢部材）３９が縮装されている。

　また、本実施形態では、流体中（小流量通路３５を流れる流体中）の気泡を確実に細分化すべく、前記小流量通路３５を構成する主弁体２９の連通路（上側連通路）３３ａに、略円柱状の消音部材（弁室１４側消音部材）７１が設けられるとともに、副弁体３１の弁体部材３７の連通路（下側連通路）３３ｂに、略円柱状の消音部材（弁口１６側消音部材）７２が設けられている。

　詳しくは、消音部材７１は、前記連通路３３ａにおける中心穴（縦穴）２９ｖと略同径に形成され、その中心穴２９ｖにおける横穴２９ｕの下側（直下）に位置決めされて当該中心穴２９ｖに沿うように内嵌されている。この消音部材７１は、嵌合穴２９ｄに嵌合された推力伝達軸２８の小径下部２８ｃの下端部に設けられた凸面２８ｄが（その上端面中央に）当接することによって、中心穴２９ｖの下部に設けられた内周段差部２９ａに若干押し付けられて保持固定されている。すなわち、前記消音部材７１は、その上下の両端面が連通路３３ａの流路壁（内壁）で閉塞されない姿勢で、当該連通路３３ａ（の中心穴２９ｖ）内に配在されている。

　また、消音部材７２は、前記連通路３３ｂにおける中心穴（縦穴）３７ｖの中間中径部３７ｆと略同径に形成され、その中間中径部３７ｆに沿って内嵌されてかしめ等により（図示例では、中間中径部３７ｆの下端部を内側にかしめることによって）保持固定されている。すなわち、前記消音部材７２は、その上下の両端面が連通路３３ｂの流路壁（内壁）で閉塞されない姿勢で、当該連通路３３ｂ（の中心穴３７ｖ）内に配在されている。

　なお、消音部材７１、７２としては、板状の金属メッシュ（網状部材）を積層して円柱状に成形したもの、板状の金属メッシュを巻回して円柱状としたもの、あるいは、シート状の多孔体や粒状焼結体などから円柱状に型抜きしたもの等を採用できる。例えば、板状の金属メッシュ（網状部材）を積層して円柱状に成形した消音部材を採用する場合、その積層方向が連通路３３ａの中心穴２９ｖや連通路３３ｂの中心穴３７ｖの形成方向（上下方向）（つまり、連通路３３ａや連通路３３ｂにおける流体の流れ方向）に沿うように配置される。また、シート状の多孔体や粒状焼結体などから円柱状に型抜きした消音部材を採用する場合には、その型抜き（打ち抜き）方向が連通路３３ａの中心穴２９ｖや連通路３３ｂの中心穴３７ｖの形成方向（上下方向）（つまり、連通路３３ａや連通路３３ｂにおける流体の流れ方向）に沿うように配置される。また、各消音部材７１、７２の固定方法等についても、図示例に限定されないことは勿論である。なお、消音部材７１、７２は円柱状としたが、例えば、中心穴２９ｖ、３７ｖの断面形状が多角形状（例えば六角形状）であれば、消音部材７１、７２は多角形の柱状（例えば六角柱状）としてもよい。さらに、消音部材７１、７２は連通路３３ａ、３３ｂに配置された状態で柱状であればよく、例えば、型抜きしたシートを連通路３３ａ、３３ｂ内で積層させて柱状としてもよい。

　また、本実施形態では、閉弁状態において二段弁体３２の副弁体３１等に作用する押し下げ力（閉弁方向に働く力）と押し上げ力（開弁方向に働く力）とをバランス（差圧をキャンセル）させるべく、弁口１６の口径φＤ２と、主弁体２９に外装された副弁体３１の受圧径（弁室１４内の流体から圧力を受ける径、つまり、内鍔状係止部３６ｇの内径）φＤ１とが略同一に設定されている。

　かかる構成の流量調整弁１では、流体（冷媒）は、双方向（第１入出口１１から第２入出口１２に向かう方向（横→下）と、第２入出口１２から第１入出口１１に向かう方向（下→横）との双方向）に流されるようになっており、前記弁本体１０の上方に取り付けられたステッピングモータ６３のロータ４５の回転量を制御して二段弁体３２（の主弁体２９）のリフト量Ｌを変化させることにより、流体（冷媒）の通過流量を調整するようになっている。

＜流量調整弁１の動作＞
　上記構成とされた流量調整弁１の動作を図２Ａ～図２Ｃ等を参照しながら説明する。

　なお、流量調整弁１の動作自体は流体（冷媒）の流れ方向で基本的に同じであるので、以下では、小開度領域（低流量域）での制御性に対して差圧の影響が大きくなる下→横流れの場合を代表して説明する。

　図２Ａに示される如くの全閉状態（二段弁体３２のリフト量Ｌが０の状態）において、副弁体３１（の弁体部材３７）の上部弁体部３７ｃが主弁体２９の弁座２９ｂに圧接（着座）されて弁口２９ｃが閉じられるとともに、副弁体３１（の弁体部材３７）の下部弁体部３７ｄが弁本体１０の弁座１５に圧接（着座）されて弁口１６が閉じられている。このとき、主弁体２９（の拡幅部２９ｆ）の鍔状係止部２９ｇ（の上面）と副弁体３１（の連動部材３６）の内鍔状係止部３６ｇ（の下面）とは、軸線Ｏ方向（上下方向）で所定寸法の隙間Ｌａだけ離れて位置せしめられている。

　ここで、本実施形態では、前述のように、弁口１６の口径φＤ２と副弁体３１の受圧径φＤ１とが略等しくされているので、この閉弁状態において、副弁体３１に作用する押し上げ力（開弁方向の力）と押し下げ力（閉弁方向の力）とがバランス（差圧がキャンセル）されている。

　なお、副弁体３１の受圧径φＤ１及び弁口１６の口径φＤ２は略同一としない設定であっても、副弁体３１に作用する閉弁方向の力がその開弁方向の力と同等以上であれば、副弁体３１が流体圧によって押し上げられることを防止できる。

　前記全閉状態において、二段弁体３２の主弁体２９を上昇させると、図２Ｂに示される如くに、前記所定寸法の隙間（リフト量）Ｌａまでは（小流量制御状態）、副弁体３１（の弁体部材３７）の下部弁体部３７ｂが閉弁ばね３９（の付勢力）により弁本体１０の弁座１５に圧接（着座）されたままで、主弁体２９の下端部が副弁体３１の連動部材３６内を摺動するようにして主弁体２９が移動（上昇）せしめられ、副弁体３１（の弁体部材３７）の上部弁体部３７ｃが主弁体２９の弁座２９ｂから離れて弁口２９ｃが開口せしめられる。第２入出口１２（の弁口１６）から流れ込んだ流体は、副弁体３１の弁体部材３７の連通路（下側連通路）３３ａ（中心穴３７ｖ、横穴３７ｕ）→連通空間３４→副弁体３１の上部弁体部３７ｃと主弁体２９の弁座２９ｂとの間の隙間→主弁体２９の連通路（上側連通路）３３ａ（中心穴２９ｖ、横穴２９ｕ）を介して、弁室１４に流れ込む。当該弁室１４に流れ込む流体（つまり、第１入出口１１へ流れ出る流体）の流量は、主弁体２９の上昇に伴って次第に大きくなる。このとき、副弁体３１の弁体部材３７の連通路３３ｂの中心穴３７ｖには、当該中心穴３７ｖに沿って消音部材７２が内嵌され、主弁体２９の連通路３３ａの中心穴２９ｖには、当該中心穴２９ｖに沿って消音部材７１が内嵌されているので、第２入出口１２から流れ込んだ流体は、前記副弁体３１の弁体部材３７の連通路３３ｂの中心穴３７ｖを通る際に消音部材７２をその下端面から上端面に向けて通過するとともに、前記主弁体２９の連通路３３ａの中心穴２９ｖを通る際に消音部材７１をその下端面から上端面に向けて通過し、消音部材７１の上端面から推力伝達軸２８の小径下部２８ｃの下端部に設けられた凸面２８ｄ周り及び横穴２９ｕを通って弁室１４に流れ込む。すなわち、第２入出口１２から流れ込んだ流体は、弁口２９ｃより上流側（弁口１６側）及び下流側（弁室１４側）に配置された２つの消音部材７２、７１によって流体中の気泡が分解されて細分化された状態で、弁室１４（第１入出口１１）を通過することになる。そのため、小流量制御領域（騒音が発生しやすい領域）において、流体（冷媒）通過時の騒音が確実に低減される。

　主弁体２９を前記リフト量Ｌａまで上昇させた後、さらに上昇させる（つまり、リフト量Ｌが前記リフト量Ｌａを超える）と、図２Ｃに示される如くに、主弁体２９（の拡幅部２９ｆ）の鍔状係止部２９ｇが副弁体３１（の連動部材３６）の内鍔状係止部３６ｇと係合し、副弁体３１は、閉弁ばね３９の付勢力に抗して主弁体２９とともに（一体に）移動（上昇）せしめられ、副弁体３１（の弁体部材３７）の下部弁体部３７ｂが弁本体１０の弁座１５から離れ、副弁体３１（の弁体部材３７）の下部弁体部３７ｂと弁本体１０の弁座１５との間に（軸線Ｏ方向の）幅Ｌｂ（＝Ｌ－Ｌａ）の隙間（円環状の流路）が形成される（大流量制御状態）。第２入出口１２（の弁口１６）に流れ込んだ流体は、副弁体３１（の弁体部材３７）の下部弁体部３７ｂと弁本体１０の弁座１５との隙間を介して、弁室１４に流れ込み、主弁体２９（及び副弁体３１）の上昇に伴って、当該弁室１４に流れ込む流体の流量が次第に大きくなる。このとき、第２入出口１２（の弁口１６）から流れ込んだ流体（の大部分）は、副弁体３１（の弁体部材３７）の下部弁体部３７ｂと弁本体１０の弁座１５との間に形成された隙間（流路）を通過して、弁室１４（第１入出口１１）に直接流れ込むことになる。そのため、主弁体２９のリフト量Ｌが比較的大きい大流量制御領域（騒音が発生しにくい領域であって、流量を確保したい領域）において、圧力損失（圧損）が小さくなる。

　なお、図２Ｃに示される如くの全開状態から二段弁体３２（の主弁体２９）を下降させ、弁室１４に流れ込む流体の流量が次第に減少する場合にも、上記と同様の作用効果が得られることは言うまでも無い。

＜流量調整弁１の効果＞
　このように、本実施形態の流量調整弁１では、主弁体２９に設けられた連通路（上側連通路）３３ａと、副弁体３１により主弁体２９の下端部周りに画成された連通空間３４と、副弁体３１に設けられた連通路（下側連通路）３３ｂとを介して弁室１４と弁口１６とを連通する小流量通路３５が（二段弁体３２内に）形成され、当該小流量通路３５を構成する連通路（上側連通路）３３ａ及び連通路（下側連通路）３３ｂに、流体中の気泡を細分化する消音部材７１、７２が内嵌されて配在されており、流体中の気泡が、当該小流量通路３５を通過する際に前記消音部材７１、７２により細分化されるので、流体（冷媒）通過時、特に、小開度（小流量制御）領域での流体（冷媒）通過時における騒音を効果的に低減できるとともに、大開度（大流量制御）領域における圧力損失が抑えられる。

　また、二段弁体３２内に設けられた小流量通路３５中の流体が、当該小流量通路３５に内嵌された円柱状の消音部材７１、７２の一端面から（その内部を通って）他端面を通過して流れるようにされるので、例えば流体が円柱状の消音部材の側面を通過して流れる従来のものと比べて、部品コストを抑えつつ、圧力損失を低減でき、適正な冷媒流量を得ることができる。

　また、弁口１６の口径φＤ２と副弁体３１の受圧径φＤ１とが等しくされ、閉弁状態ないし小流量制御状態において副弁体３１の移動方向（昇降方向）に作用する力がバランス（差圧がキャンセル）されるので、流量制御時、特に、弁口１６から弁室１４に向かう方向に流体が流れるときの流量制御時の小開度領域（低流量域）における制御性を向上させることができる。

　さらに、弁口１６の口径φＤ２、及び副弁体３１の受圧径φＤ１が等しくされ、閉弁状態ないし小流量制御状態において副弁体３１の移動方向（昇降方向）に作用する力がバランス（差圧がキャンセル）されるので、流量制御時に弁体（大流量制御状態における二段弁体３２）に作用する荷重を可及的に小さくして、弁体の駆動トルクを低減でき、もって、更なる小型化、省電力化等を図ることができる。

＜流量調整弁１の変形形態＞
　なお、上記実施形態では、ステッピングモータ６３（の駆動力）により昇降せしめられ、リフト量に応じて弁口（大流量用弁口）１６を流れる流体の流量を変化させる弁体を、主弁体２９と副弁体３１とからなる二段弁体３２とし、主弁体２９と副弁体３１との（上下方向の）相対移動によって、二段弁体３２内に設けられた小流量通路３５に形成された弁口（大流量用弁口１６より開口面積の小さい小流量用弁口）２９ｃを開閉して、弁口２９ｃを流れる流体の流量を制御（小流量制御）するタイプの電動弁を例示したが、例えば図３に示される流量調整弁１Ａの如くに、弁体３２を一部品で構成し、弁体３２内に設けられた小流量通路３５に形成された弁口２９ｃを開閉せず、弁口２９ｃを流れる流体の流量を制御せず（すなわち、弁室１４と弁口１６とが小流量通路３５（の弁口２９ｃ）を介して常時連通せしめられ）、弁体３２によって弁口１６を流れる流体の流量のみを制御（大流量制御）するタイプの電動弁にも、本発明を適用し得ることは勿論である。この場合、弁室１４に連なる横穴２９ｕ、横穴２９ｕに連なる中心穴（縦穴）２９ｖ、弁口１６に連なる中心穴（縦穴）３７ｖ（下部拡径部３７ｅ、中間中径部３７ｆ、上部縮径部３７ｇ）とで、弁体３２内に小流量通路３５が形成され、前記中心穴２９ｖと前記中心穴３７ｖとの間に弁口２９ｃが形成される。また、中心穴２９ｖにおける横穴２９ｕの下側（直下）に、当該中心穴２９ｖと略同径の円柱状の消音部材７１が内嵌され、中心穴３７ｖの中間中径部３７ｆに、当該中間中径部３７ｆと略同径の円柱状の消音部材７２が内嵌される。

　また、上記実施形態（流量調整弁１、１Ａ）では、支持部材１９の筒状保持部材１９ａの隔壁１９ｃによってばね室１９ｄと空間２１（弁体ガイド穴１９ｆ）とを隔離しているが、例えば、図４に示される流量調整弁１Ｂの如くに、隔壁部分を省略して上下長を短縮しても良い。なお、図４において、上記実施形態と同様の機能及び作用を有する構成には、同様の符号が付されている。

　また、例えば、ロータ５０の回転数を減速する不思議遊星歯車減速機構６０を省略して弁体を昇降させても良いし、二段弁体３２において、閉弁ばね（付勢部材）３９を取り付けずに、主に流体圧によって二段弁体３２を弁座１５に着座もしくは弁座１５から離間させるようにしても良いことは詳述するまでも無い。

　また、上記実施形態では、小流量通路３５内の流体が、略円柱状の消音部材７１、７２の両端面（上端面及び下端面）のみを通過して流れるようになっているが、少なくとも略円柱状の消音部材７１、７２の一端面から（その内部を通って）他端面を通過して流れるようになっていれば、小流量通路３５内の流体の一部を消音部材７１、７２の側面の一部を通して流すようにしても良い。

　また、本発明は、上述の実施形態で説明したような、ステータとロータとを有するステッピングモータ等を用いて弁軸を昇降（移動）させてリフト量（弁開度）を任意に細かく調整する電動式の流量調整弁の他、例えばソレノイド等を用いた電磁式の流量調整（切換）弁にも採用し得ることは勿論である。

１　　　流量調整弁
８　　　ハウジング部材
９　　　シート部材
１０　　弁本体
１１　　第１入出口
１２　　第２入出口
１４　　弁室
１５　　弁座
１６　　弁口（大流量用弁口）
２１　　空間
２８　　推力伝達軸（軸部材）
２８ｄ　凸面
２９　　主弁体（第１弁体）
２９ａ　内周段差部
２９ｂ　弁座
２９ｃ　弁口（小流量用弁口）
２９ｄ　嵌合穴
２９ｆ　拡幅部
２９ｇ　鍔状係止部
２９ｕ　横穴
２９ｖ　中心穴（縦穴）
３０　　キャン
３１　　副弁体（第２弁体）
３２　　二段弁体
３３ａ　連通路（上側連通路）
３３ｂ　連通路（下側連通路）
３４　　連通空間
３５　　小流量通路
３６　　連動部材
３６ｇ　内鍔状係止部
３７　　弁体部材
３７ａ　下部大径部
３７ｂ　上部小径部
３７ｃ　上部弁体部
３７ｄ　下部弁体部
３７ｕ　横穴
３７ｖ　中心穴（縦穴）
３８　　Ｏリング（シール部材）
３９　　閉弁ばね（付勢部材）
４０　　ステータ
５０　　ロータ
６０　　不思議遊星歯車減速機構
６３　　ステッピングモータ（昇降駆動部）
７１　　消音部材（弁室側消音部材）
７２　　消音部材（弁口側消音部材）

Claims

　弁室及び大流量用弁口が設けられた弁本体と、
　前記弁室内に昇降自在に配在され、リフト量に応じて前記大流量用弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体と、
　前記弁体を昇降させるための昇降駆動部と、を備え、
　前記弁体内に、前記弁室と前記大流量用弁口とを連通するとともに、前記大流量用弁口より開口面積の小さい小流量用弁口が形成された小流量通路が設けられ、
　前記小流量通路に、該小流量通路を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材が内嵌されるとともに、該小流量通路において流体が、少なくとも前記消音部材の一端面から他端面を通過して流れるようにされていることを特徴とする流量調整弁。
　前記小流量通路における前記小流量用弁口より前記弁室側又は前記大流量用弁口側の少なくとも一方に、前記消音部材が配在されていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。
　前記小流量通路は、昇降方向に延びる縦穴及び昇降方向に垂直な方向に延びる横穴を有し、
　前記消音部材は、前記縦穴に沿って配在されており、
　前記横穴は、前記縦穴における前記消音部材が配置された位置とは異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整弁。
　前記消音部材は、かしめにより、あるいは、前記弁体内に内嵌された軸部材の端部に設けられた凸面によって前記小流量通路に設けられた内周段差部に押し付けられることにより、前記小流量通路内に保持固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流量調整弁。
　前記凸面は、半球面、半楕円球面、もしくは、円錐台面で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の流量調整弁。
　前記小流量用弁口が開閉されて、前記小流量用弁口を流れる流体の流量が制御されるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。
　前記弁体は、前記昇降駆動部により昇降せしめられる第１弁体と、リフト量に応じて前記大流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるべく、前記第１弁体の下端部外周を包囲するように該第１弁体に摺動自在に外挿され、該第１弁体の昇降動作に連動して駆動される第２弁体と、を備え、
　前記第１弁体に設けられた上側連通路と、前記第２弁体により前記第１弁体の下端部周りに画成された連通空間と、前記第２弁体に設けられた下側連通路とで前記小流量通路が形成され、
　前記第１弁体は、リフト量に応じて前記小流量通路における前記上側連通路と前記連通空間との間に形成された前記小流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるようになっており、
　前記昇降駆動部による前記第１弁体のリフト量が所定量以下のときは、前記第２弁体により前記大流量用弁口が閉じられ、前記第１弁体の前記小流量用弁口に対するリフト量に応じて流量が制御される小流量制御状態をとり、前記昇降駆動部による前記第１弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第１弁体の上昇とともに前記第２弁体が上昇せしめられて前記第２弁体が前記大流量用弁口を開く大流量制御状態をとるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の流量調整弁。
　前記小流量通路における前記上側連通路又は前記下側連通路の少なくとも一方に、前記消音部材が配在されていることを特徴とする請求項７に記載の流量調整弁。
　前記第２弁体は、該第２弁体と前記第１弁体との間に介装された付勢部材によって前記大流量用弁口の閉弁方向に付勢されるとともに、前記第１弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第１弁体に設けられた鍔状係止部により前記付勢部材の付勢力に抗して引き上げられるようにされていることを特徴とする請求項７又は８に記載の流量調整弁。
　前記第２弁体は、前記第１弁体の下端部に摺動自在に外挿された筒状の連動部材と、該連動部材の下端開口に連結され、前記大流量用弁口を開閉する弁体部材とで構成されていることを特徴とする請求項９に記載の流量調整弁。
　前記第１弁体の下端部と前記連動部材との間に、前記連通空間と前記弁室との間を封止するシール部材が介装されていることを特徴とする請求項１０に記載の流量調整弁。
　前記第１弁体の前記上側連通路における縦穴に沿って前記消音部材が内装されるとともに、前記縦穴における前記消音部材が配置された位置とは異なる位置に前記弁室に開口する横穴が接続されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の流量調整弁。
　前記第２弁体の前記弁体部材に設けられた前記下側連通路における縦穴に沿って前記消音部材が内装されるとともに、前記縦穴における前記消音部材が配置された位置とは異なる位置に前記連通空間に開口する横穴が接続されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の流量調整弁。
　前記消音部材は、板状の網状部材を積層して柱状に成形したもの、或いは、シート状の多孔体又は粒状焼結体から柱状に型抜きしたもので構成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の流量調整弁。
　前記弁体に作用する閉弁方向の力と開弁方向の力との差圧がキャンセルされるようにされていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の流量調整弁。
　前記昇降駆動部は、前記弁本体に固着された有底円筒状のキャンに外嵌されたステータ及び前記キャンの内周に回転自在に配在されるロータからなるステッピングモータと、前記ロータの回転数を減速する遊星歯車減速機構と、前記遊星歯車減速機構の出力ギヤの回転運動を直線運動に変換して前記弁体を昇降させるねじ送り機構と、から構成されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の流量調整弁。