特許 7374522 電動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-27

(45)【発行日】2023-11-07

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20231030BHJP

   F16K 1/42 20060101ALI20231030BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 Z

F16K1/42 G

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022070599

(22)【出願日】2022-04-22

(62)【分割の表示】P 2020192725の分割

【原出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022090042

(43)【公開日】2022-06-16

【審査請求日】2022-04-22

(31)【優先権主張番号】P 2020011822

(32)【優先日】2020-01-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】猪野 泰利

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特許第７０７４３７４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１９－００７５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８９８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５１３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １／００－ １／５４

３１／００－３１／０５

３９／００－５１／０２

Ｆ２５Ｂ ３１／００－３１／０２

３９／００－４１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室および弁口が設けられた弁本体と、前記弁口に対向するように配置された弁体と、を有する電動弁であって、
前記弁口は、
第１周面と、
前記第１周面よりも前記弁室から離れて配置され、前記弁室から離れるにしたがって径が大きくなる第１テーパー面と、
前記第１テーパー面よりも前記弁室から離れて配置され、前記第１周面より大径の第２周面と、
前記第２周面よりも前記弁室から離れて配置され、軸方向と直交する環状平面と、
前記環状平面よりも前記弁室から離れて配置され、前記弁室から離れるにしたがって径が大きくなる第２テーパー面と、を有し、
前記第１周面の径をＤ１とし、前記第２周面の径をＤ２とし、前記環状平面の外径をＤ３としたとき、以下の式（Ａ）を満たすことを特徴とする電動弁。
（Ｄ３－Ｄ２）＞（Ｄ２－Ｄ１） ・・・ （Ａ）

【請求項2】

前記第２周面の軸方向の長さが前記第１周面の軸方向の長さより長い、請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記第１周面の軸方向の長さをＬ１とし、前記第２周面の軸方向の長さをＬ２としたとき、以下の式（１）を満たす、請求項１又は請求項２に記載の電動弁。
２≦Ｌ２／Ｌ１≦１３３．３ ・・・ （１）

【請求項4】

前記第１周面の径をＤ１としたとき、以下の式（２）を満たす、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電動弁。
０．４≦Ｌ２／Ｄ１≦２５ ・・・ （２）

【請求項5】

前記第１周面の径をＤ１とし、前記第２周面の径をＤ２としたとき、以下の式（３）を満たす、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電動弁。
１．０１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．５５ ・・・ （３）

【請求項6】

前記第１テーパー面のテーパー角度をθ１とし、第２テーパー面のテーパー角度をθ２としたとき、以下の式（４）、（５）を満たす、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の電動弁。
６０度≦θ１≦１２０度 ・・・ （４）
４０度≦θ２≦１５０度 ・・・ （５）

【請求項7】

前記第２周面が、前記弁室側から離れるにしたがって段々と径が大きくなる複数の周面部分を有している、請求項１～請求項４および請求項６のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項8】

前記弁本体に取り付けられた円筒状のキャンと、
前記キャンに収容されたマグネットローターと、
前記キャンが内側にはめ込まれた筒状のステーターと、を有する、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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の流量調整に用いられる流量調整弁などの電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電動弁の一例である流量調整弁が特許文献１に開示されている。特許文献１の流量調整弁は、弁本体に弁室および弁口が設けられている。そして、弁口の口径が、弁室から離れるにしたがって３段階以上で順次大きくされている。これにより、冷媒が弁口を通過する際に生じる騒音を低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－８９８６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、電動弁が用いられるシステムによっては、さらなる騒音の低減が求められている。

【0005】

そこで、本発明は、冷媒が弁口を流れる際に生じる騒音を効果的に低減できる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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電動弁は、弁室および弁口が設けられた弁本体と、前記弁口に対向するように配置された弁体と、を有する電動弁であって、前記弁口は、第１周面と、前記第１周面よりも前記弁室から離れて配置され、前記弁室から離れるにしたがって径が大きくなる第１テーパー面と、前記第１テーパー面よりも前記弁室から離れて配置され、前記第１周面より大径の第２周面と、前記第２周面よりも前記弁室から離れて配置され、前記軸方向と直交する環状平面と、前記環状平面よりも前記弁室から離れて配置され、前記弁室から離れるにしたがって径が大きくなる第２テーパー面と、を有することを特徴とする。

【0007】

本発明において、前記第２周面の軸方向の長さが前記第１周面の軸方向の長さより長いことが好ましい。

【0008】

本発明において、前記第１周面の軸方向の長さをＬ１とし、前記第２周面の軸方向の長さをＬ２としたとき、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
２≦Ｌ２／Ｌ１≦１３３．３ ・・・ （１）

【0009】

本発明において、前記第１周面の径をＤ１としたとき、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
０．４≦Ｌ２／Ｄ１≦２５ ・・・ （２）

【0010】

本発明において、前記第１周面の径をＤ１とし、前記第２周面の径をＤ２としたとき、以下の式（３）を満たすことが好ましい。
１．０１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．５５ ・・・ （３）

【0011】

本発明において、前記第１テーパー面のテーパー角度をθ１とし、第２テーパー面のテーパー角度をθ２としたとき、以下の式（４）、（５）を満たすことが好ましい。
６０度≦θ１≦１２０度 ・・・ （４）
４０度≦θ２≦１５０度 ・・・ （５）

【0012】

本発明において、前記第２周面が、前記弁室側から離れるにしたがって段々と径が大きくなる複数の周面部分を有していてもよい。

【0013】

電動弁は、弁室および弁口が設けられた弁本体と、前記弁口に対向するように前記弁室に配置された弁体と、を有する電動弁であって、前記弁口は、前記弁室側から軸方向に順に接続された、第１周面と、前記弁室から離れるにしたがって径が大きくなる第１テーパー面と、を有し、かつ、前記弁室側から前記軸方向に順に接続された、前記第１テーパー面より前記弁室から離れて配置され、前記第１周面より大径の第２周面と、前記軸方向と直交する環状平面と、前記弁室から離れるにしたがって径が大きくなる第２テーパー面と、を有していることを特徴とする。

【0014】

本発明において、前記第１テーパー面と前記第２周面とが接続されていてもよい。

【0015】

本発明において、前記第１テーパー面と前記第２周面との間に、（ａ）前記第１周面より大径でかつ前記第２周面より小径の１つの中間周面が配置されていてもよく、または、（ｂ）前記第１周面より大径でかつ前記第２周面より小径であり、前記弁室から離れるにしたがって段階的に径が大きくなる複数の中間周面が配置されていてもよい。

【0016】

本発明において、前記第１周面の軸方向の長さをＬ１とし、前記第１テーパー面と前記環状平面との間の長さをＬ２としたとき、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
２≦Ｌ２／Ｌ１≦１３３．３ ・・・ （１）

【0017】

本発明において、前記第１周面の径をＤ１としたとき、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
０．４≦Ｌ２／Ｄ１≦２５ ・・・ （２）

【0018】

本発明において、前記弁本体に取り付けられた円筒状のキャンと、前記キャンに収容されたマグネットローターと、前記キャンが内側にはめ込まれた筒状のステーターと、を有していてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、冷媒が弁口を流れる際に生じる騒音を効果的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係る流量調整弁の構成を示す断面図である。

【図2】図１の流量調整弁の弁座部材およびその近傍を示す拡大断面図である。

【図3】図１の流量調整弁の弁座部材の断面図である。

【図4】図３の弁座部材の変形例の構成を示す断面図である。

【図5】図３の弁座部材の他の変形例の構成を示す断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る流量調整弁の構成を示す断面図である。

【図7】図６の流量調整弁の弁座部材およびその近傍を示す拡大断面図である。

【図8】図６の流量調整弁の弁座部材の断面図である。

【図9】図８の弁座部材の変形例の構成を示す断面図である。

【図10】図８の弁座部材の他の変形例の構成を示す断面図である。

【図11】比Ｄ２／Ｄ１と評価値Ｅとの関係を示すグラフである。

【図12】第１テーパー面のテーパー角度θ１と評価値Ｅとの関係を示すグラフである。

【図13】第２テーパー面のテーパー角度θ２と評価値Ｅとの関係を示すグラフである。

【図14】第２周面の長さＬ２と評価値Ｅとの関係を示すグラフである。

【図15】第１周面の長さＬ１と評価値Ｅ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】

【0021】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る流量調整弁について、図１～図５を参照して説明する。

【0022】

図１は、本発明の第１実施形態に係る流量調整弁の構成を示す断面図（軸線に沿う断面図）である。図２は、図１の流量調整弁の弁座部材およびその近傍を示す拡大断面図である。図１、図２において、弁体および連結機構は、断面ではなく正面方向から見た形状である。図３は、図１の流量調整弁の弁座部材の断面図である。図４は、図３の弁座部材の第１変形例の構成を示す断面図である。図５は、図３の弁座部材の第２変形例の構成を示す断面図である。なお、以下の説明において、「上下」は各図における位置関係を示すものであり、各構成部材の絶対的な位置関係を示すものではない。

【0023】

本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流体としての冷媒の流量を調整するのに用いられる電動弁である。

【0024】

図１～図３に示すように、流量調整弁１は、弁本体１０と、弁体４０と、キャン５０と、ガイドステム６０と、弁軸７０と、連結機構７８と、マグネットローター８０と、ステーター９０と、を有している。

【0025】

弁本体１０は、弁座部材１１と、ケース部材１８と、を有している。

【0026】

弁座部材１１は、例えば、ステンレスなどの金属材を切削加工することにより作製されている。弁座部材１１は、円板状に形成された底壁部１２と、底壁部１２の上面１２ａから上方に延びる円筒状の周壁部１３と、底壁部１２の下面１２ｂから下方に延びる円筒部１４とを一体的に有している。

【0027】

弁座部材１１は、周壁部１３が円筒状のケース部材１８の下端部に挿入された状態で、ろう付けによりケース部材１８と接合されている。弁座部材１１とケース部材１８とは弁室１５を形成する。ケース部材１８には、軸線Ｌと直交する方向に貫通して弁室１５に接続された第１導管６が接合されている。なお、周壁部１３は、第１導管６から後述する弁口３０に流入する冷媒の流れを軸方向に沿うように整流して騒音を低減する効果を奏する。

【0028】

底壁部１２の上面１２ａには、弁座１６が設けられている。弁座１６は、径方向内方を向き、弁室１５から離れるにしたがって径が小さくなる円すい状のテーパー面である。

【0029】

底壁部１２の下面１２ｂには、円筒部１４を囲むように円形の環状溝１７が設けられている。環状溝１７の内縁側の周面は円筒部１４の外周面となる。環状溝１７に第２導管７の上端部が差し込まれることにより、円筒部１４が第２導管７の上端部に挿入される。そして、底壁部１２と第２導管７とはろう付けにより接合される。

【0030】

底壁部１２および円筒部１４を貫通するように冷媒流路である弁口３０が設けられている。弁口３０は、直線的に延びる断面円形状の空間である。弁口３０の弁室１５側の開口は弁座１６に囲われている。弁口３０の軸は、軸線Ｌに一致する。

【0031】

弁口３０は、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第１周面３１と、第１テーパー面３２と、第２周面３３と、環状平面３４と、第２テーパー面３５と、を有している。

【0032】

第１周面３１は、径方向内方を向く円筒状の周面である。一例として、第１周面３１の径Ｄ１は１．６ｍｍであり、軸線Ｌ方向の長さＬ１は０．３ｍｍである。第１周面３１は、弁座１６の下端に接続されている。

【0033】

第１テーパー面３２は、径方向内方を向き、弁室１５から離れるにしたがって径が大きくなる円すい状のテーパー面である。一例として、第１テーパー面３２のテーパー角度θ１は８０度である。テーパー角度とは、頂角ともいい、一つの軸断面における円すいの二つの母線のなす角度である。

【0034】

第２周面３３は、径方向内方を向く円筒状の周面である。第２周面３３の径Ｄ２は、第１周面３１の径Ｄ１より大きい。また、第２周面３３の軸線Ｌ方向の長さＬ２は、第１周面３１の軸線Ｌ方向の長さＬ１より長い。一例として、第２周面３３の径Ｄ２は１．９ｍｍであり、長さＬ２は４．６ｍｍである。

【0035】

環状平面３４は、軸線Ｌ方向と直交する円形環状の平面である。環状平面３４の内径は第２周面３３の径Ｄ２と等しい。環状平面３４の外径Ｄ３は第２周面３３の径Ｄ２より大きい。一例として、環状平面の外径Ｄ３は４．０ｍｍである。

【0036】

第２テーパー面３５は、径方向内方を向き、弁室１５から離れるにしたがって径が大きくなる円すい状のテーパー面である。一例として、第２テーパー面３５のテーパー角度θ２は６０度であり、第２テーパー面３５における軸線Ｌ方向の長さＬ３は０．９ｍｍである。本実施形態において、第２テーパー面３５の下端は、円筒部１４の下端となる。

【0037】

なお、弁口３０については、次のように言い換えることができる。すなわち、弁口３０は、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第１周面３１と、第１テーパー面３２と、を有し、かつ、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第２周面３３と、環状平面３４と、第２テーパー面３５と、を有している。そして、第１テーパー面３２と第２周面３３とが接続されている。

【0038】

弁口３０は、以下の式（１）～（６）を満たす。
２≦Ｌ２／Ｌ１≦１３３．３ ・・・ （１）
０．４≦Ｌ２／Ｄ１≦２５ ・・・ （２）
１．０１≦Ｄ２／Ｄ１≦１．５５ ・・・ （３）
６０度≦θ１≦１２０度 ・・・ （４）
４０度≦θ２≦１５０度 ・・・ （５）
０．２ｍｍ＜Ｌ１＜０．８ｍｍ ・・・ （６）

【0039】

本発明に係る流量調整弁は、上記式（１）～（６）の全てを満たすことが好ましいが、上記式（１）～（６）のうちの１つまたは２以上の複数の式を満たすものであってもよい。

【0040】

弁体４０は、全体的に円柱状に形成されている。弁体４０は、上方から下方に向かって軸線Ｌ方向に順に接続された胴部４１と着座部４２と先端部４３とを有している。

【0041】

胴部４１は円柱状に形成されている。着座部４２の外周面は、径方向外方を向き、弁口３０側（下方）に向かうにしたがって径が小さくなる円すい状のテーパー面である。本実施形態では、先端部４３が、流量特性としてイコールパーセント特性に近似した特性を得るための形状を有している。先端部４３は、複数段（ここでは５段）の円すい状のテーパー面部４３Ａ～４３Ｅ（符号４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄは不図示）を有している。テーパー面部４３Ａ～４３Ｅは、楕円面を疑似するように先端に近づくにしたがってテーパー角度が段階的に大きくされている。本明細書では、テーパー面部４３Ａ～４３Ｅのテーパー角度の半分の角度（すなわち、テーパー面部の母線と弁体４０の軸に平行な線との交差角（ただし交差角は劣角））を傾斜角という。この傾斜角のことを、円すい母線角ともいう。最も着座部４２に近い最上段のテーパー面部４３Ａの傾斜角θａは、通常、３°＜θａ＜１５°（ここでは５°）に設定される。最も着座部４２から遠い最下段のテーパー面部４３Ｅは先の尖った円すい面となっている。なお、先端部４３は、流量特性としてリニア特性を得るための形状を採用してもよい。

【0042】

弁体４０は、先端部４３が弁口３０と軸線Ｌ方向に対向しかつ弁体４０の軸が軸線Ｌと一致するように弁室１５に配置されている。弁体４０は、弁座１６に対して進退するように軸線Ｌ方向に移動される。着座部４２は、弁座１６に接した際に弁口３０を閉じる。弁体４０は、弁座１６からの距離（リフト量）に応じて弁口３０を流れる冷媒の流量を変化させる。

【0043】

キャン５０は、上端が塞がれた円筒状に形成されている。キャン５０の下端は弁本体１０のケース部材１８の上端に溶接等により固着されている。

【0044】

ガイドステム６０は、円筒状のガイド部６１と、ガイド部６１の上端に連接され、雌ねじ部６５が設けられた弁軸支持部６２と、を有している。ガイド部６１は、鍔状円板６３を介してケース部材１８の上端に溶接等により固着されている。ガイドステム６０は、ケース部材１８の内側とキャン５０の内側とにまたがるように配置されている。

【0045】

弁軸７０は、円柱状に形成されている。弁軸７０の外周面には、ガイドステム６０の雌ねじ部６５に螺合する雄ねじ部７５が設けられている。弁軸７０の下端は、円筒状の連結機構７８を介して、弁体４０と連結されている。連結機構７８は、ガイド部６１の内側に軸線Ｌ方向に摺動可能に配置されている。

【0046】

マグネットローター８０は、キャン５０の内径より若干小さい外径を有する円筒状の周壁部８１と、周壁部８１の上端を塞ぐ天井部８２と、を一体的に有している。マグネットローター８０はキャンの内側に回転可能に収容されている。天井部８２には、弁軸７０の上端部７１が取り付けられている。弁軸７０は、マグネットローター８０とともに回転する。

【0047】

ステーター９０は、略円筒状に形成されている。ステーター９０の内側に、キャン５０がはめ込まれる。ステーター９０は、マグネットローター８０を一方向および他方向に回転させる磁界を生じる。ステーター９０は、マグネットローター８０とともにステッピングモーターを構成する。

【0048】

流量調整弁１において、弁座部材１１（底壁部１２、周壁部１３、円筒部１４、弁座１６、環状溝１７）、ケース部材１８、弁口３０、弁体４０、キャン５０、ガイドステム６０、弁軸７０、マグネットローター８０、ステーター９０は、それぞれの中心軸が軸線Ｌに一致する。弁口３０の環状平面３４は、その法線方向が軸線Ｌ方向に一致する。

【0049】

流量調整弁１において、マグネットローター８０が一方向に回転するように、ステーター９０に通電すると、マグネットローター８０とともに弁軸７０が回転する。ガイドステム６０の雌ねじ部６５と弁軸７０の雄ねじ部７５とのねじ送り作用により、弁軸７０およびマグネットローター８０が下方に移動して、弁体４０が弁座１６に接する（閉弁状態）。

【0050】

または、流量調整弁１において、マグネットローター８０が他方向に回転するように、ステーター９０に通電すると、マグネットローター８０とともに弁軸７０が回転する。ガイドステム６０の雌ねじ部６５と弁軸７０の雄ねじ部７５とのねじ送り作用により、弁軸７０およびマグネットローター８０が上方に移動して、弁体４０が弁座１６から離れる（開弁状態）。

【0051】

以上より、本実施形態の流量調整弁１によれば、弁座部材１１に設けられた弁口３０が、弁室１５側から順に接続された、第１周面３１と、弁室１５から離れるにしたがって径が大きくなる第１テーパー面３２と、第１周面３１より大径の第２周面３３と、軸線Ｌ方向と直交する環状平面３４と、弁室１５から離れるにしたがって径が大きくなる第２テーパー面３５と、を有する。このようにしたことから、冷媒が弁口３０を流れる際に生じる騒音を効果的に低減できる。

【0052】

第２周面３３の端部に環状平面３４を介して第２テーパー面３５を接続する構成では、弁口３０における第２周面３３の端部より先の部分が環状平面３４と第２テーパー面３５とによって第２周面３３に対して拡径されている。この構成を前者構成という。一方、第２周面３３の端部に直接的に第２テーパー面３５を接続する構成では、弁口３０における第２周面３３の端部より先の部分が第２テーパー面３５のみによって第２周面３３に対して拡径されている。この構成を後者構成という。そのため、同一のテーパー角度θ２で前者構成と後者構成とで同じサイズに拡径する場合、前者構成の方が後者構成より第２テーパー面３５の軸線Ｌ方向の長さを短くすることができる。そして、前者構成では第２テーパー面３５の軸線Ｌ方向の長さが短い分、第２周面３３の軸線Ｌ方向の長さを長くすることができる。そのため、前者構成を有する本実施形態の流量調整弁１は、弁口３０においてどちらの向きに冷媒が流れても、第２周面３３で冷媒の流速を低下させることができ、騒音を効果的に低減できる。

【0053】

また、冷媒が第２導管７から第１導管６へ流れる場合、第２周面３３と環状平面３４との間の角部で冷媒中の気泡を砕いて微細化するので、騒音を効果的に低減できる。このとき、第２テーパー面３５は、径方向外方から内方に向かう流れを作り、冷媒中の気泡を集めるとともに上記角部を冷媒が通過する速度を高めて、気泡の微細化を促進している。

【0054】

上述した実施形態では、弁座部材１１は、第２周面３３が軸線Ｌ方向全体にわたって同一の径Ｄ２となる構成であったが、本発明はこの構成に限定されない。弁座部材１１に代えて、例えば、複数の周面部分を有する第２周面３３Ａを有する第１変形例の弁座部材１１Ａ（図４）、または、複数の周面部分を有する第２周面３３Ｂを有する第２変形例の弁座部材１１Ｂ（図５）を採用した構成であってもよい。図４、図５において、上述した弁座部材１１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１実施形態の変形例について、以下に説明する。

【0055】

（第１実施形態の第１変形例）
図４に示す弁座部材１１Ａは、底壁部１２および円筒部１４を貫通するように冷媒流路である弁口３０Ａが設けられている。弁口３０Ａは、弁室１５側から順に接続された、第１周面３１と、第１テーパー面３２と、第２周面３３Ａと、環状平面３４と、第２テーパー面３５と、を有している。

【0056】

第２周面３３Ａは、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第１周面部分３３Ａ１と、中間テーパー面３３Ａ２と、第２周面部分３３Ａ３と、を有している。

【0057】

第１周面部分３３Ａ１は、径方向内方を向く円筒状の周面である。第１周面部分３３Ａ１の径Ｄ２１は、第１周面３１の径Ｄ１より大きい。第１周面部分３３Ａ１は、第１テーパー面３２の下端に接続されている。中間テーパー面３３Ａ２は、径方向内方を向き、弁室１５から離れるにしたがって径が大きくなる円すい状のテーパー面である。第２周面部分３３Ａ３は、径方向内方を向く円筒状の周面である。第２周面部分３３Ａ３の径Ｄ２２は、第１周面部分３３Ａ１の径Ｄ２１より大きい。第２周面部分３３Ａ３は、環状平面３４に接続されている。第２周面３３Ａの軸線Ｌ方向の長さＬ２（すなわち、第１周面部分３３Ａ１の軸線Ｌ方向の長さＬ２１、中間テーパー面３３Ａ２の軸線Ｌ方向の長さＬ２２および第２周面部分３３Ａ３の軸線Ｌ方向の長さＬ２３の合計）は、第１周面３１の軸線Ｌ方向の長さＬ１より長い。また、第１周面部分３３Ａ１の軸線Ｌ方向の長さＬ２１は、第２周面部分３３Ａ３の軸線Ｌ方向の長さＬ２３より長い。

【0058】

（第１実施形態の第２変形例）
図５に示す弁座部材１１Ｂは、底壁部１２および円筒部１４を貫通するように冷媒流路である弁口３０Ｂが設けられている。弁口３０Ｂは、弁室１５側から順に接続された、第１周面３１と、第１テーパー面３２と、第２周面３３Ｂと、環状平面３４と、第２テーパー面３５と、を有している。

【0059】

第２周面３３Ｂは、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第１周面部分３３Ｂ１と、中間テーパー面３３Ｂ２と、第２周面部分３３Ｂ３と、を有している。

【0060】

第１周面部分３３Ｂ１は、径方向内方を向く円筒状の周面である。第１周面部分３３Ｂ１の径Ｄ２１は、第１周面３１の径Ｄ１より大きい。第１周面部分３３Ｂ１は、第１テーパー面３２の下端に接続されている。中間テーパー面３３Ｂ２は、径方向内方を向き、弁室１５から離れるにしたがって径が大きくなる円すい状のテーパー面である。第２周面部分３３Ｂ３は、径方向内方を向く円筒状の周面である。第２周面部分３３Ｂ３の径Ｄ２２は、第１周面部分３３Ｂ１の径Ｄ２１より大きい。第２周面部分３３Ｂ３は、環状平面３４に接続されている。第２周面３３Ｂの軸線Ｌ方向の長さＬ２（すなわち、第１周面部分３３Ｂ１の軸線Ｌ方向の長さＬ２１、中間テーパー面３３Ｂ２の軸線Ｌ方向の長さＬ２２および第２周面部分３３Ｂ３の軸線Ｌ方向の長さＬ２３の合計）は、第１周面３１の軸線Ｌ方向の長さＬ１より長い。また、第１周面部分３３Ｂ１の軸線Ｌ方向の長さＬ２１と、第２周面部分３３Ｂ３の軸線Ｌ方向の長さＬ２３と、は略同一である。

【0061】

第１実施形態の各変形例において、長さＬ２は、第１テーパー面３２と環状平面３４との間の長さでもある。弁口３０Ａおよび弁口３０Ｂについても、上記式（１）～（６）のうちの１つまたは２以上の複数の式を満たすことが好ましい。各変形例も、上述した第１実施形態の流量調整弁１と同様の作用効果を奏する。

【0062】

なお、第１変形例の第２周面３３Ａおよび第２変形例の第２周面３３Ｂは、弁室１５から離れるにしたがって段階的に径が大きくなる３つ以上の周面部分を有していてもよい。

【0063】

第１変形例の弁口３０Ａについては、次のように言い換えることができる。すなわち、弁口３０Ａは、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第１周面３１と、第１テーパー面３２と、を有し、かつ、弁室１５側から軸線Ｌ方向に順に接続された、第２周面部分３３Ａ３（第２周面）と、環状平面３４と、第２テーパー面３５と、を有している。そして、第１テーパー面３２と第２周面部分３３Ａ３との間に、第１周面部分３３Ａ１（１つの中間周面）が配置されている（なお、１つの中間周面に代えて、弁室１５から離れるにしたがって段階的に径が大きくなる複数の中間周面が配置されていてもよい。中間周面は、第１周面３１より大径でかつ第２周面部分３３Ａ３より小径である。）。第１テーパー面３２と第２周面部分３３Ａ３とが、第１周面部分３３Ａ１および中間テーパー面３３Ａ２を介して接続されている。第２変形例の弁口３０Ｂについても、上記と同様に言い換えることができる。

【0064】

（第２実施形態）
以下、本発明の第２施形態に係る流量調整弁について、図６～図１０を参照して説明する。

【0065】

図６は、本発明の第２実施形態に係る流量調整弁の構成を示す断面図（軸線に沿う断面図）である。図７は、図６の流量調整弁の弁座部材およびその近傍を示す拡大断面図である。図６、図７において、弁体および連結機構は、断面ではなく正面方向から見た形状である。図８は、図６の流量調整弁の弁座部材の断面図である。図９は、図８の弁座部材の第１変形例の構成を示す断面図である。図１０は、図８の弁座部材の第２変形例の構成を示す断面図である。

【0066】

本実施形態の流量調整弁２は、上述した第１実施形態の流量調整弁１にさらに円筒状の整流部材２０を追加した構成を有する。以下の説明において、第１実施形態の流量調整弁１と同一（略同一含む）構成を有する構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。

【0067】

図６～図８に示すように、流量調整弁１は、弁本体１０と、整流部材２０と、弁体４０と、キャン５０と、ガイドステム６０と、弁軸７０と、連結機構７８と、マグネットローター８０と、ステーター９０と、を有している。

【0068】

整流部材２０は、円筒状の本体部２１と、本体部２１の下端を塞ぐ円板部２２と、本体部２１の上端に径方向外方に突出して設けられた円環板状のフランジ部２３と、を一体的に有している。本体部２１の内径は、弁座部材１１の円筒部１４の外径側に隙間なく挿入される寸法である。本体部２１の外径は、第２導管７の内径より小さい。円板部２２には、複数の冷媒流通孔２２ａが設けられている。

【0069】

整流部材２０の本体部２１は、内側に弁座部材１１の円筒部１４が挿入され、円板部２２は、円筒部１４と間隔をあけて軸線Ｌ方向に対向するように配置される。すなわち、整流部材２０は、円筒部１４に被せられている。フランジ部２３は、環状溝１７に挿入されており、環状溝１７に挿入された第２導管７と弁座部材１１との間に挟まれている。本体部２１の内周面は、第２テーパー面３５に実質的に接続された、第２周面３３より大径の第３周面となる。

【0070】

第２実施形態の流量調整弁２も、上述した第１実施形態の流量調整弁１と同様の作用効果を奏する。

【0071】

図９、図１０には、整流部材２０が被せられた弁座部材１１の変形例の構成を示している。図９は、図４に示す弁座部材１１Ａに整流部材２０を被せた構成を示す。図１０は、図５に示す弁座部材１１Ｂに整流部材２０を被せた構成を示す。

【0072】

上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

【0073】

本発明者は、以下に示す本発明の実施例および比較例を用いて、本発明の作用効果について検証した。

【0074】

（検証１）
検証１において、本発明者は、弁口の環状平面が騒音に与える効果について検証した。

【0075】

本発明者は、以下に示す実施例１および比較例１の構成を有する電動弁を作製した。実施例１は環状平面を有している。比較例１は環状平面を有していない。

【0076】

（実施例１）
実施例１は、上述した第１実施形態の電動弁（流量調整弁１）であって、以下の構成を有する弁口３０を備える。
第１周面の径Ｄ１＝１．６ｍｍ
第２周面の径Ｄ２＝１．９ｍｍ
環状平面の外径Ｄ３＝４．０ｍｍ
円筒部の外径Ｄ４＝５．４ｍｍ
第２導管の内径Ｄ５＝６．３５ｍｍ
第１周面の長さＬ１＝０．３ｍｍ
第２周面の長さＬ２＝４．６ｍｍ
第２テーパー面の長さＬ３＝０．９ｍｍ
第１テーパー面のテーパー角度θ１＝８０度
第２テーパー面のテーパー角度θ２＝６０度

【0077】

（比較例１）
比較例１は、実施例１において環状平面を省略した以外は、実施例１と同一の構成を有する。すなわち、比較例１は、実施例１においてＤ２＝Ｄ３＝１．９ｍｍとした構成を有する。

【0078】

本発明者は、実施例１および比較例１において、所定量の冷媒が流れるように弁口の開度を設定した。実施例１および比較例１から１５～３０ｃｍ程度離れた箇所でかつ最も騒音が大きい箇所に騒音計を設置した。実施例１および比較例１において、第１導管側と第２導管側の差圧を所定の圧力として、第１方向（第１導管→弁室→弁口→第２導管）および第２方向（第２導管→弁口→弁室→第１導管）に冷媒を流して騒音を計測した。計測した比較例１の騒音（騒音計測値）を基準値としたときの実施例１の騒音（言い換えれば、比較例１の騒音から実施例１の騒音を差し引いた値）を表１に示す。負の値は、電動弁が生じる騒音が比較例１より低いことを示す。

【0079】

【表1】

【0080】

表１に示すように、比較例１の騒音を基準値としたときの実施例１の騒音は、冷媒が第１方向に流れる場合に－１．５ｄＢとなり、冷媒が第２方向に流れる場合に－２．１ｄＢとなった。実施例１では、いずれの場合も騒音計測値が比較例１より低くなった。

【0081】

冷媒が第１方向に流れる場合、比較例１では、冷媒が第２周面から第２テーパー面に至ると冷媒流路の径が連続的に広がり、冷媒圧力が低下するとともに冷媒の流速が上昇する。これにより、比較例１では、キャビテーションが発生しやすくなり、騒音を低減できなかったものと考えられる。一方、実施例１では、冷媒が第２周面から環状平面に至ると冷媒流路の径が段階的に広がり、環状平面と第２テーパー面との間の角部（環状平面と第２テーパー面との接続箇所）において冷媒に小さな乱流（渦）が生じて、冷媒の流速が低下する。これにより、実施例１では、キャビテーションの発生が抑えられて、騒音を低減できたものと考えられる。

【0082】

冷媒が第２方向に流れる場合、比較例１では、冷媒が第２テーパー面に沿って流れて冷媒流路の中心にスムーズに集まり、冷媒の流速が上昇する。これにより、比較例１では、キャビテーションが発生しやすくなり、騒音を低減できなかったものと考えられる。また、比較例１では、冷媒に含まれる小さな気泡が冷媒流路の中心にスムーズに集まると互いに結合して大きな泡に成長し、破裂時に騒音を生じてしまう。一方、実施例１では、冷媒が第２テーパー面に沿って流れて環状平面に当たると、冷媒の流速が低下するとともに、冷媒に含まれる小さな気泡が破裂する。これにより、実施例１では、キャビテーションの発生および気泡の成長が抑えられて、騒音を低減できたものと考えられる。

【0083】

（検証２）
検証２において、本発明者は、騒音を効果的に低減できる第１周面の径Ｄ１と第２周面の径Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１の範囲について検証した。

【0084】

本発明者は、上述した実施例１において第２周面の径Ｄ２を１．６０ｍｍ～２．６０ｍｍまで段階的に変えた電動弁を作製した（径Ｄ２以外は実施例１と同じ構成）。そして、本発明者は、検証１と同様に騒音計を設置して、第１導管側と第２導管側の差圧を所定の圧力として冷媒を流して騒音を計測した。騒音を計測し、騒音計測値から基準値を差し引いた値を評価値Ｅ［ｄＢ］とした。基準値は５５ｄＢとした（参考：騒音に係る環境基準（環境省 平成２４年３月３０日環告５４、「専らおよび主に住居の用に供される地域の昼間の基準値：５５ｄＢ以下））。冷媒の流れ方向は第１方向である。結果を表２および図１１に示す。

【0085】

【表2】

【0086】

表２および図１１に示すように、比Ｄ２／Ｄ１が１．０１～１．５５の範囲内のとき、評価値Ｅが負の値となり、騒音計測値が基準値より低くなった。特に、比Ｄ２／Ｄ１が１．１３～１．３８の範囲内のとき、騒音計測値が基準値より１．８ｄＢ以上低くなった。一方、比Ｄ２／Ｄ１が１．００または比Ｄ２／Ｄ１が１．６３であると、評価値Ｅが０以上の値となり、騒音計測値が基準値以上となった。この結果から、比Ｄ２／Ｄ１が１．０１～１．５５の範囲内であることが好ましく、比Ｄ２／Ｄ１が１．１３～１．３８の範囲内であることがより好ましいことがわかる。

【0087】

（検証３）
検証３において、本発明者は、騒音を効果的に低減できる第１テーパー面のテーパー角度θ１の範囲について検証した。

【0088】

本発明者は、上述した実施例１において第１テーパー面のテーパー角度θ１を５０～１３０度まで段階的に変え、第１周面の径Ｄ１と第２周面の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）を１．０１、１．１９および１．１５に変えた電動弁を作製した（テーパー角度θ１および径Ｄ２以外は実施例１と同じ構成）。そして、本発明者は、検証２と同様にして、騒音を計測し、騒音計測値から基準値を差し引いた値を評価値Ｅ［ｄＢ］とした。冷媒の流れ方向は第１方向である。結果を表３および図１２に示す。

【0089】

【表3】

【0090】

表３および図１２に示すように、テーパー角度θ１が６０～１２０度の範囲内のとき、比Ｄ２／Ｄ１がいずれの値でも評価値Ｅが負の値となり、騒音計測値が基準値より低くなった。特に、テーパー角度θ１が７０～１００度の範囲内のとき、騒音計測値が基準値より大幅に（概ね０．７ｄＢ以上）低くなった。一方、テーパー角度θ１が５０度またはテーパー角度θ１が１３０度であると、比Ｄ２／Ｄ１がいずれの値でも評価値Ｅが０以上の値となり、騒音計測値が基準値以上となった。テーパー角度θ１が５０度以下であると、冷媒の流速が上昇してキャビテーションが発生しやすくなる。テーパー角度θ１が１３０度以上であると、冷媒の乱れが大きくなる。そのため、騒音を低減できなかったものと考えられる。この結果から、テーパー角度θ１が６０～１２０度の範囲内であることが好ましく、テーパー角度θ１が７０～１００度の範囲内であることがより好ましいことがわかる。

【0091】

（検証４）
検証４において、本発明者は、騒音を効果的に低減できる第２テーパー面のテーパー角度θ２の範囲について検証した。

【0092】

本発明者は、上述した実施例１において第２テーパー面のテーパー角度θ２を３０～１６０度まで段階的に変え、第１周面の径Ｄ１と第２周面の径Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）を１．０１、１．１９および１．１５に変えた電動弁を作製した（テーパー角度θ２および径Ｄ２以外は実施例１と同じ構成。ただし、テーパー角度θ２が１５０度および１６０度のとき、第２テーパー面の長さＬ３は０．１７ｍｍおよび０．１１ｍｍとした。）。そして、本発明者は、検証２と同様にして、騒音を計測し、騒音計測値から基準値を差し引いた値を評価値Ｅ［ｄＢ］とした。冷媒の流れ方向は第１方向である。結果を表４および図１３に示す。

【0093】

【表4】

【0094】

表４および図１３に示すように、テーパー角度θ２が４０～１５０度の範囲内のとき、比Ｄ２／Ｄ１がいずれの値でも評価値Ｅが負の値となり、騒音計測値が基準値より低くなった。特に、テーパー角度θ２が６０～１００度の範囲内のとき、騒音計測値が基準値より０．７ｄＢ以上低くなった。一方、テーパー角度θ２が３０度またはテーパー角度θ２が１６０度であると、比Ｄ２／Ｄ１がいずれの値でも評価値Ｅが正の値となり、騒音計測値が基準値より大きくなった。テーパー角度θ２が３０度以下であると、冷媒の流速が上昇してキャビテーションが発生しやすくなる。テーパー角度θ２が１６０度以上であると、冷媒の乱れが大きくなる。そのため、騒音を低減できなかったものと考えられる。この結果から、テーパー角度θ２が４０～１５０度の範囲内であることが好ましく、テーパー角度θ２が６０～１００度の範囲内であることがより好ましいことがわかる。

【0095】

（検証５）
検証５において、本発明者は、騒音を効果的に低減できる第１テーパー面の長さＬ１と第２テーパー面の長さＬ２との比Ｌ２／Ｌ１の範囲について検証した。

【0096】

本発明者は、上述した実施例１において第２テーパー面の長さＬ２を０．３～８０．０ｍｍまで段階的に変えた電動弁を作製した（長さＬ２以外は実施例１と同じ構成）。そして、本発明者は、検証２と同様にして、騒音を計測し、騒音計測値から基準値を差し引いた値を評価値Ｅ［ｄＢ］とした。冷媒の流れ方向は第１方向である。結果を表５および図１４に示す。

【0097】

【表5】

【0098】

表５および図１４に示すように、比Ｌ２／Ｌ１が２．０～１３３．３（長さＬ２が０．６～４０．０ｍｍ）の範囲内のとき、評価値Ｅが負の値となり、騒音計測値が基準値より低くなった。特に、比Ｌ２／Ｌ１が１０．０～３０．０（長さＬ２が３．０～９．０ｍｍ）の範囲内のとき、騒音計測値が基準値より０．７ｄＢ以上低くなった。一方、比Ｌ２／Ｌ１が１．０（長さＬ２が０．３ｍｍ）または比Ｌ２／Ｌ１が１６０．０以上（長さＬ２が４８．０ｍｍ以上）であると、評価値Ｅが０以上の値となり、騒音計測値が基準値以上となった。長さＬ２が長さＬ１と同程度に短いと、冷媒圧力が比較的短い間隔で段階的に低下して、キャビテーションの発生を効果的に抑えることができない。長さＬ２が長すぎると、環状平面において冷媒の流れが比較的安定した状態から急激に変化して、環状平面で生じる渦が大きくなる。そのため、騒音を低減できなかったものと考えられる。この結果から、比Ｌ２／Ｌ１が２．０～１３３．３の範囲内であることが好ましく、比Ｌ２／Ｌ１が１０．０～３０．０の範囲内であることがより好ましいことがわかる。また、比Ｌ２／Ｄ１が０．４～２５．０（長さＬ２が０．６～４０．０ｍｍ）の範囲内であることが好ましく、比Ｌ２／Ｄ１が１．９～５．６（長さＬ２が３．０～９．０ｍｍ）の範囲内であることがより好ましいこともわかる。

【0099】

（検証６）
検証６において、本発明者は、騒音を効果的に低減できる第１テーパー面の長さＬ１の範囲について検証した。

【0100】

本発明者は、上述した実施例１において第２周面、環状平面および第２テーパー面を省略し、第１テーパー面の長さＬ１を０．１～１．０ｍｍまで段階的に変化させた電動弁を作製した（径Ｄ１、径Ｄ２（第１テーパー面の最大径）、外径Ｄ４、内径Ｄ５、角度θ１は実施例１と同じ構成）。そして、本発明者は、検証１と同様にして、騒音を計測し、騒音計測値から基準値を差し引いた値を評価値Ｅ［ｄＢ］とした。なお、検証６においては、第２周面、環状平面および第２テーパー面を省略したため騒音低減効果が減少していることから、基準値を６５ｄＢとしている。冷媒の流れ方向は第１方向である。結果を表６および図１５に示す。

【0101】

【表6】

【0102】

表６および図１５に示すように、長さＬ１が０．２～０．８ｍｍの範囲内のとき、評価値Ｅが負の値となり、騒音計測値が基準値より低くなった。特に、長さＬ１が０．３～０．６ｍｍの範囲内のとき、騒音計測値が基準値より０．５ｄＢ以上低くなった。一方、長さＬ１が０．１ｍｍまたは長さＬ１が０．９ｍｍ以上であると、評価値Ｅが正の値となり、騒音計測値が基準値より大きくなった。この結果から、長さＬ１が０．２～０．８ｍｍの範囲内であることが好ましく、長さＬ１が０．３～０．６ｍｍの範囲内であることがより好ましいことがわかる。

【符号の説明】

【0103】

１…流量調整弁、６…第１導管、７…第２導管、１０…弁本体、１１、１１Ａ、１１Ｂ…弁座部材、１２…底壁部、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１３…周壁部、１４…円筒部、１５…弁室、１６…弁座、１７…環状溝、１８…ケース部材、２０…整流部材、２１…本体部、２２…円板部、２２ａ…冷媒流通孔、２３…フランジ部、３０、３０Ａ、３０Ｂ…弁口、３１…第１周面、３２…第１テーパー面、３３、３３Ａ、３３Ｂ…第２周面、３３Ａ１、３３Ｂ１…第１周面部分、３３Ａ２、３３Ｂ２…中間テーパー面、３３Ａ３、３３Ｂ３…第２周面部分、３４…環状平面、３５…第２テーパー面、４０…弁体、５０…キャン、６０…ガイドステム、６１…ガイド部、６２…弁軸支持部、６３…鍔状円板、６５…雌ねじ部、７０…弁軸、７１…上端部、７５…雄ねじ部、７８…連結機構、８０…マグネットローター、８１…周壁部、８２…天井部、９０…ステーター、Ｌ…軸線、Ｄ１…第１周面の径、Ｄ２…第２周面の径、Ｄ３…環状平面の外径、Ｌ１…第１周面の軸線方向の長さ、Ｌ２…第２周面の軸線方向の長さ、Ｌ２１…第１周面部分の軸線方向の長さ、Ｌ２２…中間テーパー面の軸線方向の長さ、Ｌ２３…第２周面部分の軸線方向の長さ、Ｌ３…第２テーパー面の軸線方向の長さ、θ１…第１テーパー面のテーパー角度、θ２…第２テーパー面のテーパー角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】