(57)【要約】【課題】キャビテーションによる耳障りな騒音を可及的に低減できる電動弁を提供する。【解決手段】弁口オリフィス２２Ｄにおける短円筒部（最狭部）２２ｂの孔径が１．０〜２．４ｍｍに設定されるとともに、前記短円筒部（最狭部）２２ｂの上流端から前記弁口オリフィス２２Ｄの下流端までの長さが２．１ｍｍ以下に設定され、かつ、前記短円筒部（最狭部）２２ｂの下流端から前記弁口オリフィス２２Ｄの下流端までは頂角が１６°〜７２°の円錐面部で構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁軸の下端部に設けられた逆円錐状の弁体と、該弁体により開閉される弁口オリフィスが形成された弁座を有するとともに、流体が導入導出される弁室が形成された弁本体と、該弁本体にその下端部が密封接合されたキャンと、該キャンの内周に所定の間隙をあけて配在されたロータと、該ロータを回転駆動すべく前記キャンに外嵌されたステータと、前記ロータの回転を利用して前記弁体を昇降させる駆動機構と、を備えた電動弁であって、
前記弁口オリフィスにおける最狭部の孔径が１．０〜２．４ｍｍに設定されるとともに、前記最狭部の上流端から前記弁口オリフィスの下流端までの長さが２．１ｍｍ以下に設定され、かつ、前記最狭部の下流端から前記弁口オリフィスの下流端までは頂角が１６°〜７２°の円錐面部で構成されていることを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記弁口オリフィスにおける最狭部の上流端に前記弁体が接離することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記弁口オリフィスは、前記弁室側から下流側に向かって順次、逆円錐面部、短円筒面状の最狭部、及び前記円錐面部で構成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。
【請求項４】
前記弁本体における弁室の側部に、流体導入管の先端面がその外側面に当接せしめられる円形の流入口が形成され、該流入口の口径が前記流体導入管の先端部内径より所定値以上大きく設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電動弁。
【請求項５】
前記流体導入管の先端部内径が約４．６ｍｍであり、前記流入口の口径が４．８ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、キャビテーションによる騒音を低減し得るようにされた電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動弁の従来例を図９に示す。図示の電動弁１０’は、下部大径部２５ａと上部小径部２５ｂからなる弁軸２５の下端部に設けられた弁体２４と、流体（冷媒）入出口となる流体導入管（継手）６１及び流体導出管（継手）６２が連結されるとともに、前記弁体２４により開閉される弁口オリフィス２２Ｄが形成された弁座２２及び弁室２１を有する弁本体２０とを備え、前記弁座２２に対する弁体２４のリフト量を制御することにより流体等の流体の通過流量を調整するようになっている。前記弁本体２０の鍔状部材２３（に形成された段差部）には、天井部４０ａを有する下方開口の円筒状のキャン４０の下端部が突き合わせ溶接により密封接合されている。
【０００３】
前記キャン４０の内周には、所定の間隙αをあけてロータ３０が配在され、該ロータ３０を回転駆動すべく前記キャン４０の円筒状部分の外周には、ヨーク５１、ボビン５２、ステータコイル５３，５３、及び樹脂モールドカバー５６等からなるステータ５０が外嵌されており、前記ロータ３０とステータ５０とでステッピングモータが構成される。
【０００４】
そして、ロータ３０と弁軸２５との間には、ロータ３０の回転を利用して前記弁体２４を前記弁座２２に接離させる駆動機構が設けられている。この駆動機構は、弁本体２０にその下端部２６ａが圧入固定されるとともに、弁軸２５（の下部大径部２５ａ）が摺動自在に内挿された筒状のガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）２８と、前記弁軸２５及びガイドブッシュ２６の外周に配在された下方開口の筒状の弁軸ホルダ３２の内周に形成されて前記固定ねじ部２８に螺合せしめられた移動ねじ部（雌ねじ部）３８とからなるねじ送り機構で構成されている。
【０００５】
前記弁軸ホルダ３２とロータ３０とは支持リング３６を介して結合されるとともに、支持リング３６に弁軸ホルダ３２の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２が一体的に連結されている。
【０００６】
前記ガイドブッシュ２６には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着され、弁軸ホルダ３２にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されている。
【０００７】
また、前記ガイドブッシュ２６の上部小径部２６ｂが弁軸ホルダ３２の上部に内挿されるとともに、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ中央に形成された挿通穴３２ｂに、弁軸２５の上部小径部２５ｂが挿通せしめられている。弁軸２５の上部小径部２５ｂの上端部には、前記ロータ３０及び弁軸ホルダ３２の回転上昇に伴って弁軸２５を上昇させるためのプッシュナット３３が固着（圧入固定）されている。
【０００８】
さらに、前記弁軸２５は、該弁軸２５の上部小径部２５ｂに外挿され、かつ、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａと弁軸２５における下部大径部２５ａの上端段丘面との間に縮装された弁締め切り兼緩衝用の圧縮コイルばね３４によって、常時下方（閉弁方向）に付勢されている。この場合、前記圧縮コイルばね３４は、その上端部がワッシャ等のばね受け部材３９を介して前記弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ下面に係止されている。なお、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ上には、コイルばねからなる復帰ばね３５が配在されている。
【０００９】
このような構成とされた電動弁１０’にあっては、ステータコイル５３，５３に対する通電（パルス供給）制御行うことにより、弁本体２０に固定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がに回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送りにより、弁軸２５（弁体２４）が昇降して、弁口オリフィス２２Ｄが開閉される。したがって、かかる電動弁１０’にあっては、ロータ３０の回転量により弁体２４のリフト量（弁開度）、すなわち流体の通過流量を調整することができ、ロータ３０の回転量は供給パルス数により制御されるため、流体通過流量を高精度に調整することができる（特許文献１）。
【００１０】
次に、上記従来の電動弁１０’の弁座２２周りの詳細構成を図１０を参照しながら説明する。前記弁座２２に形成された弁口オリフィス２２Ｄは、前記弁室２１側（上流側）に形成された逆円錐面部２２ａとこの下流側に形成された円筒面部（最狭部）２２ｄとからなっており、この弁口オリフィス２２Ｄにおける円筒面部２２ｄの上流端に前記逆円錐状の弁体２４が接離するようになっている。
【００１１】
ここでは、前記弁口オリフィス２２Ｄにおける円筒面部２２ｄの孔径Φｄが１．８ｍｍに設定されるとともに、前記円筒面部２２ｄの長さ（その上流端から前記弁口オリフィス２２Ｄの下流端までの長さ）が４．２ｍｍに設定されている。
【００１２】
なお、他の主要部の寸法は、弁室２１の内径Φｊが約５．０ｍｍ、弁軸２５の外径Φｆが３．２ｍｍ、弁体２４の頂角（＝中心角＝テーパ角）θｇが３２°となっており、弁軸２５と弁体２４との間には逆円錐面状の段丘部２４ｃが形成されている。
【００１３】
また、弁本体２０における弁室２１の側部に、流体導入管６１の先端面がその外側面に当接せしめられる円形の流入口６３が形成され、該流入口６３の口径Φｃが前記流体導入管６１の先端部内径Φａと同じに設定されている（ΦａとΦｂの両方とも約４．６ｍｍ）。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−４１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記の如くの構成とされた従来の電動弁１０’においては、流体が流体導入管６１から流入口６３を介して弁室２１に流入し、さらに弁体２４により開閉される弁口オリフィス２２Ｄを介して流体導出管６２に流出する際に、キャビテーションによる耳障りな騒音が発生するという問題があった。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、キャビテーションによる耳障りな騒音を可及的に低減できる電動弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、弁口オリフィスの寸法形状等に種々の変更を施して試行実験を繰り返して得られた知見とそれに基づく考察に立脚してなされたものである。
【００１８】
すなわち、本発明に係る電動弁は、基本的には、弁軸の下端部に設けられた逆円錐状の弁体と、該弁体により開閉される弁口オリフィスが形成された弁座を有するとともに、流体が導入導出される弁室が形成された弁本体と、該弁本体にその下端部が密封接合されたキャンと、該キャンの内周に所定の間隙をあけて配在されたロータと、該ロータを回転駆動すべく前記キャンに外嵌されたステータと、前記ロータの回転を利用して前記弁体を昇降させる駆動機構と、を備え、前記弁口オリフィスにおける最狭部の孔径が１．０〜２．４ｍｍに設定されるとともに、前記最狭部の上流端から前記弁口オリフィスの下流端までの長さが２．１ｍｍ以下に設定され、かつ、前記最狭部の下流端から前記弁口オリフィスの下流端までは頂角が１６°〜７２°の円錐面部で構成されていることを特徴としている。
【００１９】
好ましい態様では、前記弁口オリフィスにおける最狭部の上流端に前記弁体が接離するようにされる。
【００２０】
前記弁口オリフィスは、好ましくは、前記弁室側から下流側に向かって順次、逆円錐面部、短円筒面状の最狭部、及び前記円錐面部で構成される。
【００２１】
他の好ましい態様では、前記弁本体における弁室の側部に、流体導入管の先端面がその外側面に当接せしめられる円形の流入口が形成され、該流入口の口径が前記流体導入管の先端部内径より所定値以上大きく設定される。
【００２２】
より具体的には、前記流体導入管の先端部内径が約４．６ｍｍの場合、前記流入口の口径が４．８ｍｍ以上に設定される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る電動弁では、前述した従来例のものと比較すると、弁口オリフィスにおける最狭部（円筒面部）の孔径が略同じに設定されたもとで、前記最狭部（円筒面部）の上流端から前記弁口オリフィスの下流端までの長さが従来例のものより相当短く設定され、かつ、前記最狭部の下流端から前記弁口オリフィスの下流端までが頂角が比較的大きな円錐面部で構成されている。このように、弁口オリフィスの長さを短くすることにより、該弁口オリフィスを通過する流体の速度が下がり、これに伴い流体圧力が上がるので、キャビテーションが発生し難くなり、その結果、騒音が低減される。また、弁口オリフィスの下流部分を円錐面部で構成することによっても、該弁口オリフィスを通過する流体の速度が下がり、これに伴い流体圧力が上がるので、キャビテーションが発生し難くなり、その結果、騒音が低減される。
【００２４】
また、流入口の口径が流体導入管の先端部内径より所定値以上大きく設定されることによっても、この部分でキャビテーションが発生し難くなり、その結果、騒音が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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の縦断面図、図２は、要部（弁座周り）の拡大断面図である。なお、図１、図２に示される本実施形態の電動弁１０については、前述した図９、図１０に示される従来例の電動弁１０’の各部に対応する部分には同一の符号を付して詳細説明を省略し、以下においては、相異点を重点的に説明する。
【００２６】
本実施形態の電動弁１０では、前記弁座２２に形成された弁口オリフィス２２Ｄは、弁室２１側（上流側）から下流側に向かって順次、逆円錐面部２２ａ、短円筒面部２２ｂ（最狭部）、及び円錐面部２２ｃで構成されており、図２（Ｂ）に示される如くに、弁口オリフィス２２Ｄにおける短円筒面部２２ｂの上流端に逆円錐状の弁体２４が接離するようになっている。
【００２７】
ここでは、弁口オリフィス２２Ｄにおける短円筒面部２２ｂの孔径Φｄが従来例のものと同じ１．８ｍｍに設定されるとともに、前記短円筒面部２２ｂの上流端から弁口オリフィス２２Ｄの下流端までの長さＬｂが２．１ｍｍ以下に設定され、かつ、前記短円筒面部２２ｂの下流端から前記弁口オリフィス２２Ｄの下流端までを構成する円錐面部２２ｃの頂角θｅ（＝中心角＝テーパ角）が６４°に設定されている。
【００２８】
なお、他の主要部の寸法は、従来例のものと同じで、弁室２１の内径Φｊが約５．０ｍｍ、弁軸２５の外径Φｆが３．２ｍｍ、弁体２４の頂角（＝中心角＝テーパ角）θｇが３２°となっており、弁軸２５と弁体２４との間には逆円錐面状の段丘部２４ｃが形成されている。
【００２９】
また、弁本体２０における弁室２１の側部に、流体導入管６１の先端面がその外側面に当接せしめられる円形の流入口６３が形成され、該流入口６３の口径Φｃが流体導入管６１の先端部内径Φａより所定値以上大きく設定されている。具体的には、前記流体導入管６１の先端部内径Φａが従来例と同じの約４．６ｍｍであり、前記流入口６３の口径Φｃが４．８ｍｍ以上に設定されている。
【００３０】
次に、上記実施形態の電動弁１０に関連して、弁口オリフィス２２Ｄの寸法形状や流入口６３の寸法に変更を施して音圧（騒音レベル）を測定した結果を図３〜図８に示す。
【００３１】
図３は、従来例のものに対して、前記円筒面部２２ｄの長さ（その上流端から前記弁口オリフィス２２Ｄの下流端までの長さ）Ｌｂを２．１ｍｍ以下に短くしたもの（従来例はＬｂが４．２ｍｍ）であり、図４は、前記長さＬｂを、１．５ｍｍ、２．１ｍｍ、４．２ｍｍ、６．３ｍｍにしたときの音圧（ｄＢ）を示す。
【００３２】
この図４から、前記長さＬｂを短く（特に２．１ｍｍ以下に）すると、音圧（騒音レベル）が下がることがわかる。
【００３３】
図５は、従来例のものに対して、前記長さＬｂを変えずに（４．２ｍｍのまま）、弁口オリフィス２２Ｄを、弁室２１側（上流側）から下流側に向かって順次、逆円錐面部２２ａ、短円筒面部２２ｂ（最狭部）、及び円錐面部２２ｃで構成し、円錐面部２２ｃの頂角θｅを３２°にしたものであり、図６は、前記頂角θｅを０°（円筒状のまま）、１６°、３２°にしたときの音圧（ｄＢ）を示す。
【００３４】
この図６から、弁口オリフィス２２Ｄの下流部分を円筒状から円錐状にすることで、
音圧（騒音レベル）が下がることがわかる。
【００３５】
図７は、従来例のものに対して、弁口オリフィス２２Ｄの寸法形状は変えずに、前記流入口６３の口径Φｃを流体導入管６１の先端部内径Φａ（４．６ｍｍ）より大きい４．８ｍｍ以上にしたものである。図８は、前記流入口６３の口径Φｃを２．８ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍにしたときの音圧（ｄＢ）を示す。
【００３６】
この図８から、流入口６３の口径Φｃを流体導入管６１の先端部内径Φａより大きくする方が音圧（騒音レベル）が下がることがわかる。
【００３７】
以上の説明から理解されるように、本実施形態の電動弁１０では、前述した従来例のものと比較すると、弁口オリフィス２２Ｄにおける短円筒面部（最狭部）２２ｂの孔径Φｄが略同じに設定されたもとで、前記短円筒面部２２ｂの上流端から前記弁口オリフィス２２Ｄの下流端までの長さが従来例のものより相当短く設定され、かつ、前記短円筒状部２２ｂの下流端から前記弁口オリフィス２２Ａの下流端までが頂角θｅが比較的大きな円錐面部２２ｃで構成されている。このように、弁口オリフィス２２Ｄの長さを短くすることにより、該弁口オリフィス２２Ｄを通過する流体の速度が下がり、これに伴い流体圧力が上がるので、キャビテーションが発生し難くなり、その結果、騒音が低減される。また、弁口オリフィス２２Ｄの下流部分を円錐面部２２ｃで構成することによっても、該弁口オリフィス２２Ｄを通過する流体の速度が下がり、これに伴い流体圧力が上がるので、キャビテーションが発生し難くなり、その結果、騒音が低減される。
【００３８】
また、流入口６３の口径Φｃが流体導入管６１の先端部内径Φａより所定値以上大きく設定されることによっても、この部分でキャビテーションが発生し難くなり、その結果、騒音が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】（ａ）は図１に示される電動弁の弁本体部分の拡大断面図、（ｂ）は更にその要部拡大断面図。
【図３】図９、図１０に示される従来例のものに対して円筒面部の長さを変更した場合を示す要部拡大断面図。
【図４】図３に示される円筒面部の長さの変更による音圧の相違を示す図。
【図５】図９、図１０に示される従来例のものに対して弁口オリフィスの下流部分を円錐面状に変更した場合を示す要部拡大断面図。
【図６】図５に示される弁口オリフィスの下流部分を円錐面状に変更したことによる音圧の相違を示す図。
【図７】図９、図１０に示される従来例のものに対して流入口の口径を変更した場合を示す要部拡大断面図。
【図８】図３に示される流入口の口径の変更による音圧の相違を示す図。
【図９】従来の電動弁の一例を示す縦断面図。
【図１０】図９に示される電動弁の要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ｃ  電動弁
２０    弁本体
２１    弁室
２２    弁座
２２Ｄ  弁口オリフィス
２２ａ  逆円錐面部
２２ｂ  短円筒面部
２２ｃ  円錐面部
２３    鍔状部材
２４    弁体
２５    弁軸
３０    ロータ
４０    キャン
５０    ステータ
６１    流体導入管
６３    流入口
【図１】
2010019406.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010019406.tif 000009
【図８】
2010019406.tif 000010
【図９】
2010019406.tif 000011
【図１０】
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