(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータのロータが回転することにより直線的に移動するステムと、該ステムを圧入して該ステムと一体化された弁体とを備え、該弁体の弁座に対する弁開度を制御する電動弁であって、
前記弁体は、
上部に前記ステムを圧入するための凹部と、
該凹部に連通し、上下方向に延設された第１穴部と、
該第１穴部に連通するとともに、当該弁体の下面に開口し、前記第１穴部よりも大径の第２穴部と、
前記下面から上方に向かって外径が連続的に漸増する逆円錐台状部とを備え、
前記第２穴部の深さを５．０ｍｍ以下、前記下面の外周縁部と前記第２穴部の開口縁部との間の距離を０．７ｍｍ以上としたことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記逆円錐台状部の頂角を１２０度としたことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記第２穴部の内径を２ｍｍとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動弁に関し、特に、冷凍サイクルシステムにおける冷媒の流量制御等に使用され、弁体にステムを圧入するように構成された電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記冷媒の流量制御等に使用される電動弁として、弁室と弁座を有する弁本体内に弁体を配置し、弁体を操作するステム（弁棒）をベローズ内に配設し、冷媒とステムの間をシールする構造の電動弁が特許文献１に開示されている。この種の電動弁では、電動モータと歯車減速装置を金属製の円筒状のキャンの内部に封止し、焼付ゴム等を用いたシール構造によって外部からの湿気の浸入等を防止する。上記歯車減速装置の回転出力は、ねじ機構により直線運動に変換され、ステムに伝達される。
【０００３】
上記構造を備えた電動弁は、弁体に比較してステムがかなり小径に形成されているため、弁体とステムを一体構造とすると機械加工によって無駄になる材料が多くなる。そのため、図１に示すように、ステム６と弁体５を各々別体とし、ステム６を弁体５に圧入して両者を一体化している。
【０００４】
ここで、図１に示すように、ステム６を弁体５の上部の凹部５ａに圧入する際に、圧入部の安定化、信頼性が向上するように、弁体５の凹部５ａに連通するとともに、下面に開口する穴部５ｂ、５ｃ（第１穴部５ｂ、第２穴部５ｃ）を穿設し、ステム６の圧入の際の空気抜きを行っている。ここで第１穴部５ｂの内径は第２穴部５ｃの内径の約半分とし、また第１穴部５ｂの長さ（深さ）は第２穴部５ｃの長さよりも大幅に短くされている。
【０００５】
上記電動弁１は、弁座４と弁室３を備えた弁本体２を有し、弁本体２に弁室３に連通するように流入管７及び流出管８が接続され、上記弁体５が弁室３内で弁座４に接離して流路面積を変化させる。尚、図１では、主要部品についてのみハッチングを施している。
【０００６】
また、弁本体２の弁室３に連通する内径部９には、ベローズ１０と、ベローズ１０の内側に挿入されるステム６が配設され、ベローズ１０の下端部はステム６に固定され、ベローズ１０の上端部はリング部材１７を介して弁本体２に固定される。弁本体２の上部には、雌ねじ部１１ａを有する案内部材１１が配設され、袋ナット２１で弁本体２に固着される。
【０００７】
案内部材１１の雌ねじ部１１ａに螺合する雄ねじ部１２ａを有するねじ棒１２の下端部は、ボール１８を介してステム６の上部の伝達部材２０を押圧し、ステム６を軸方向に移動させる。案内部材１１の上部には、焼付ゴムによるシール部材１４、金属製のプレート１３が配設される。
【０００８】
プレート１３上にはベース２２が載置され、外周を覆うキャン２３のフランジ部２３ａの下端部をかしめ加工することで、キャン２３内に固定される。ベース２２の上部には、ステータとその励磁コイルからなる励磁装置１６が載置され、リード線２５を介して給電される。リード線２５は、焼付ゴムによるシール部材１４と一体のリード線支持部２６に挿入され、接着剤２７で封止される。励磁装置１６の内側に配設されるロータ１５は、励磁装置１６に与えられるパルス電流により駆動される。ロータ１５は、歯車列２８を介してねじ棒１２に連結される。
【０００９】
以上の構成により、電動モータの出力がロータ１５及び歯車列２８を介してねじ棒１２に伝達され、ねじ棒１２は与えられた回転に応じて、ねじ機構により直線運動を行い、ステム６を介して弁体５を上下動させ、弁体５と弁座４との間に形成される流路面積に応じて弁室３を通過する流体の流量が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１７７５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記電動弁１を冷凍サイクルシステム等の冷媒の流量制御に使用すると、流入管７及び流出管８の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入管７と流出管８の間の差圧が低い場合（０．１〜０．３ＭＰａ程度）には、笛吹音（高周波数音、以下「異音」という）が発生するという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、上記条件下においても、異音が発生することのない電動弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、電動モータのロータが回転することにより直線的に移動するステムと、該ステムを圧入して該ステムと一体化された弁体とを備え、該弁体の弁座に対する弁開度を制御する電動弁であって、前記弁体は、上部に前記ステムを圧入するための凹部と、該凹部に連通し、上下方向に延設された第１穴部と、該第１穴部に連通するとともに、下面に開口し、前記第１穴部よりも大径の第２穴部と、前記下面から上方に向かって外径が連続的に漸増する逆円錐台状部とを備え、前記第２穴部の深さを５．０ｍｍ以下、前記下面の外周縁部と前記第２穴部の開口縁部との間の距離を０．７ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１４】
そして、本発明によれば、弁体の第２穴部の深さを５．０ｍｍ以下、下面の外周縁部と第２穴部の開口縁部との間の距離を０．７ｍｍ以上としたため、弁室に連結された流入管及び流出管の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入配管と流出配管との間の差圧が低い場合でも、異音の発生を防止することができる。
【００１５】
上記電動弁において、前記逆円錐台状部の頂角を１２０度とすることができ、また前記第２穴部の内径を２ｍｍとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、弁室に連結された流入管及び流出管の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入配管と流出配管との間の差圧が低い場合でも、異音の発生を防止することのできる電動弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来及び本発明の一実施例にかかる電動弁を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す電動弁の弁体及びその近傍を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示した弁体の下端部の拡大図であって、（ａ）及び（ｂ）ともにハッチングを省略して描いている。
【図３】本発明と従来の弁体を用いた場合の周波数と音圧との関係を示すグラフである。
【図４】本発明と従来の弁体を用いた場合の周波数と加速度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明者らは、まず、上記弁体５に穿設された第２穴部５ｃを閉塞させると、聴感上、異音が消滅することを確認した。
【００１９】
しかし、上述のように、弁体５にステム６を圧入するには、穴部５ｂ、５ｃが必須であるため、これを抹消することはできない。
【００２０】
そこで、第２穴部５ｃの深さ等を種々変更して実験を行った結果、最終的に、図２に示すように、弁体５の第２穴部５ｃの深さＬ１を５．０ｍｍ以下、下面５ｄの外周縁部５ｅと第２穴部５ｃの開口縁部５ｆとの間の距離Ｌ２を０．７ｍｍ以上とすることで、弁室３に連結された流入管７及び流出管８の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入管７と流出管８の間の差圧が低い場合でも、聴感上、異音が発生しないことが確認された。弁体５及びその近傍の部分の寸法をまとめると以下の通りであり、括弧内は従来のものを示し、括弧が存在しない寸法等は従来と同じであることを示す。下記に記載されていない寸法も従来と同様である。
【００２１】
（１）第２穴部５ｃの内径：２ｍｍ、深さＬ１：５．０ｍｍ以下（８．２ｍｍ）
（２）弁体５の下面５ｄの外周縁部５ｅと第２穴部５ｃの開口縁部５ｆとの間の距離Ｌ２：０．７ｍｍ以上（０．２ｍｍ）
（３）弁体５の下面５ｄの外周縁部５ｅに連続する逆円錐台状部５ｇの頂角１２０度
（４）弁座４の口径：５．２ｍｍ〜６．４ｍｍ
（５）流体は、弁体５の側面から弁室３に流入する。
【００２２】
なお、弁座４の口径が５．２ｍｍ〜６．４ｍｍであるのは、流体（冷媒）の流量に応じて口径が変化するためである。
【００２３】
次に、上記寸法の弁体５等を用いた実験結果について説明する。
【００２４】
表１は、弁座４の口径を５．２ｍｍとし、第２穴部５ｃの深さＬ１、及び弁体５の下面５ｄの外周縁部５ｅと第２穴部５ｃの開口縁部５ｆとの間の距離Ｌ２以外の上記寸法を固定し、０．１〜０．３ＭＰａの差圧の範囲内において、上記深さＬ１及び距離Ｌ２を変化させた場合の異音の有無を示す。
【００２５】
【表１】
0005654918.tif 000002
【００２６】
同表より、深さＬ１を５．０ｍｍ以下、距離Ｌ２を０．７ｍｍ以上とした場合には、聴感上、異音が発生せず、その他の場合には、異音が発生していることが判る。
【００２７】
図３は、弁座４の口径を５．２ｍｍとし、上記寸法を有する従来品（比較例）と、本発明の実施例（深さＬ１＝５ｍｍ、距離Ｌ２＝０．７ｍｍ）で、電動弁１に流体を流した場合に発生した音の周波数（Ｈｚ）と音圧（ｄＢ）の関係を示す。
同図に示すように、比較例では、周波数１０ｋＨｚ近傍での音圧が高く、実施例では、この領域での音圧が低下している。このことから、周波数１０ｋＨｚ近傍での音圧を下げたことで、実施例では、聴感上、異音が消滅したものと推察される。
【００２８】
図４は、弁本体２に加速度計のピックアップを当て、上記比較例と実施例とで周波数（Ｈｚ）と加速度（ｍ／ｓ２）を測定した結果を示す。同図の縦軸における加速度データは、所定の加速度を“０”としたときの増減値を示している。
同図に示すように、比較例では、周波数１０ｋＨｚ近傍での加速度が高く、実施例では、この領域での加速度が低下していることがわかる。
【００２９】
尚、上記実験は、弁座４の口径が５．２ｍｍの場合のみ行っているが、異音が発生する要因は、冷媒が弁体５の周辺から中央部の第２穴部５ｃに入り込むことであると推測されるため、弁座４の口径の大きさは、異音の有無にほとんど影響しないと考えられる。また、同様の理由で、弁体５の外径寸法、流入管７及び流出管８の内径寸法についても異音の発生にはほとんど影響しないものと考えられる。
【符号の説明】
【００３０】
１  電動弁
２  弁本体
３  弁室
４  弁座
５  弁体
５ａ  凹部
５ｂ  第１穴部
５ｃ  第２穴部
５ｄ  下面
５ｅ  外周縁部
５ｆ  開口縁部
５ｇ  逆円錐台状部
６  ステム
７  流入管
８  流出管
９  内径部
１０  ベローズ
１１  案内部材
１１ａ  雌ねじ部
１２  ねじ棒
１２ａ  雄ねじ部
１３  プレート
１４  シール部材
１５  ロータ
１６  励磁装置
１７  リング部材
１８  ボール
２０  伝達部材
２１  袋ナット
２２  ベース
２３  キャン
２３ａ  フランジ部
２５  リード線
２６  リード線支持部
２７  接着剤
２８  歯車列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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