(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】2024-08-13
(45)【発行日】2024-08-21
(54)【発明の名称】電動弁
(51)【国際特許分類】
F16K 31/04 20060101AFI20240814BHJP
【ＦＩ】
F16K31/04 K
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022005501
(22)【出願日】2022-01-18
(65)【公開番号】P2023104487
(43)【公開日】2023-07-28
【審査請求日】2023-08-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000143949
【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100213757
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 詩人
(72)【発明者】
【氏名】小池 亮司
(72)【発明者】
【氏名】中川 大樹
【審査官】山崎 孔徳
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－１３５９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１８０４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１１０３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ ３１／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
主弁室および主弁ポートを構成する弁本体と、前記主弁ポートの主弁座との間の開口面積を調節する主弁体と、前記主弁体内に形成された副弁室において軸線方向に移動可能に設けられるとともに、前記主弁体に設けられた副弁ポートの副弁座との間の開口面積を調節する副弁体と、前記主弁体および前記副弁体を進退駆動する駆動部と、を備えた電動弁であって、前記弁本体において前記軸線方向の一方側の端部に前記主弁ポートが配置され、前記駆動部は、前記軸線方向の他方側から前記主弁体および前記副弁体に対して駆動力を付与するように配置され、
前記副弁体は、前記軸線方向の一方側の先端にニードル部を有し、
前記ニードル部は、前記副弁ポートに挿入されるとともに、前記副弁ポートとの隙間によって絞り部を構成し、
前記主弁体は、前記主弁室と前記副弁室とを連通する連通路が形成された筒部を有し、
前記筒部の内周面又は外周面に沿うとともに前記連通路を覆う位置に、前記主弁体を弁閉方向に付勢する付勢ばねが配置されていることを特徴とする電動弁。
【請求項2】
前記筒部の外周面と前記付勢ばねの内周面との間隙、又は、前記筒部の内周面と前記付勢ばねの外周面との間隙は、前記連通路の有効直径以下であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項3】
前記主弁体が前記主弁座に着座した際の前記付勢ばねのコイル間隙は、前記連通路の有効直径よりも小さい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】
前記主弁ポートと同軸に設けられるとともに前記主弁体をガイドするガイド孔を有するガイド部材を備え、前記筒部は、前記ガイド孔内に摺動可能に配置されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電動弁。
【請求項5】
前記付勢ばねは、前記筒部の外側に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電動弁。
【請求項6】
前記主弁体は、前記主弁座側において拡径されたフランジ部を有し、前記付勢ばねは、弁閉方向の力を前記フランジ部に対して付与することを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動弁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電動弁として、主弁体部及び副弁体部を備え、小流量制御状態又は大流量制御状態とすることが可能な流量調整弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された流量調整弁では、弁体主部の内外を連通する連通孔を覆うように消音部材が設けられている。この消音部材は、弾性体により構成され、復元状態において弁体主部に保持されるようになっており、組み立て作業工数の抑制が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－５６４７２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、特許文献１に記載されたように追加的に消音部材を設ける構成では、流体が副弁ポートを通過する際の騒音を低減することができる一方で、部品点数の増加によってコストが増大しやすい。即ち、低コストで騒音を抑制することは困難であった。
【0005】
本発明の目的は、流体が副弁ポートを通過する際の騒音を低コストで抑制することができる電動弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の電動弁は、主弁室および主弁ポートを構成する弁本体と、前記主弁ポートの主弁座との間の開口面積を調節する主弁体と、前記主弁体内に形成された副弁室において軸線方向に移動可能に設けられるとともに、前記主弁体に設けられた副弁ポートの副弁座との間の開口面積を調節する副弁体と、を備えた電動弁であって、前記主弁体は、前記主弁室と前記副弁室とを連通する連通路が形成された筒部を有し、前記筒部の内周面又は外周面に沿う位置に、前記主弁体を弁閉方向に付勢する付勢ばねが配置されていることを特徴とする。
【0007】
以上のような本発明によれば、連通路を覆う位置に付勢ばねが配置されていることで、流体が連通路を通過する際、連通路の上流側又は下流側において、付勢ばねを構成するコイル（ばねのうち一周分の部分）同士の間を流体が通過することとなる。これにより、圧力損失を生じさせて流体の速度を低下させ、流体が副弁ポートを通過する際の騒音を低減することができる。このとき、付勢ばねによって主弁体を弁閉方向に付勢することで、軸線方向における主弁体の動作を安定化させることができる。即ち、付勢ばねは、騒音低減および動作の安定化という２つの作用を有するものである。従って、本発明によれば、騒音低減のための部材と、動作の安定化のための部材と、を独立に設ける構成と比較して、部品点数を削減して低コスト化することができる。
【0008】
この際、本発明の電動弁では、前記筒部の外周面と前記付勢ばねの内周面との間隙、又は、前記筒部の内周面と前記付勢ばねの外周面との間隙は、前記連通路の有効直径以下であることが好ましい。このような構成によれば、付勢ばねを連通路に対して充分に近接して配置することができ、連通路に流入する流体又は連通路から流出した流体は、付勢ばねにより流れの向きが変えられるので、流体の速度が低下しやすく、騒音を低減させやすい。尚、連通路の断面が円の場合、連通路の有効直径は円の直径となり、円以外の形状の場合、この断面と面積が等しい円の直径が、有効直径となる。
【0009】
また、本発明の電動弁では、前記主弁体が前記主弁座に着座した際の前記付勢ばねのコイル間隙は、前記連通路の有効直径よりも小さいことが好ましい。このような構成によれば、圧力損失を大きくして流体の速度を低減させやすく、より騒音を低減させやすい。尚、コイル間隙とは、軸線方向に隣り合うコイル同士の間隔を意味する。
【0010】
また、本発明の電動弁では、前記主弁ポートと同軸に設けられるとともに前記主弁体をガイドするガイド孔を有するガイド部材を備え、前記筒部は、前記ガイド孔内に摺動可能に配置されることが好ましい。このような構成によれば、付勢ばねによって付勢される主弁体が、ガイド孔に摺動してガイドされることから、主弁体の傾きを抑制し、弁閉性能を向上させることができる。
【0011】
また、本発明の電動弁では、付勢ばねは、前記筒部の外側に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、付勢ばねが筒部の内側に配置される構成と比較して、付勢ばねを大径化することができる。これにより、倒れ等の軸線方向以外の変形が付勢ばねに生じることを抑制し、弁閉性能を向上させることができる。
【0012】
また、本発明の電動弁では、前記主弁体は、前記主弁座側において拡径されたフランジ部を有し、前記付勢ばねは、弁閉方向の力を前記フランジ部に対して付与することが好ましい。このような構成によれば、主弁体に対して直接的に付勢力を付与することにより、付勢力を伝達しやすくし、弁閉性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の電動弁によれば、流体が副弁ポートを通過する際の騒音を低コストで抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一例である実施形態にかかる電動弁を示す断面図である。
【図2】前記電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図3】前記電動弁の要部を拡大して示す部分断面図である。
【図4】本発明の変形例にかかる電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の電動弁１は、例えばパッケージエアコンやルームエアコン等の空気調和機の冷凍サイクルシステムに用いられるものであって、図１に示すように、弁本体２と、ガイド部材３と、主弁体４と、副弁体５と、駆動部６と、第１消音部材７と、第２消音部材８と、付勢ばね９と、を備える。主弁体４及び副弁体５は所定の軸線方向に沿って移動するように設けられており、以下では、この軸線方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とし、Ｚ方向における上下は図１を基準とする。また、Ｚ方向における下側に向かう方向が弁閉方向となり、上側に向かう方向が弁開方向となる。
【0016】
弁本体２は、例えば黄銅やステンレス等により略円筒形状に形成された弁ハウジングであって、その内側に主弁室２Ｒを有している。弁本体２は、その側面においてＸ方向の一方側に開口した第１ポート２１と、Ｚ方向下側に開口した第２ポート２２と、を有する。第１ポート２１には、Ｘ方向に沿って延びる第１継手管１１が接続され、第２ポート２２には、Ｚ方向に沿って延びる第２継手管１２が接続され、第１継手管１１及び第２継手管１２は主弁室２Ｒに連通する。第１継手管１１及び第２継手管１２は、例えばろう付け等によって弁本体２に対して固着されればよい。
【0017】
弁本体２の下端部には、Ｚ方向を軸線方向として主弁室２Ｒ側に（上側に向かって）突出した円筒状の主弁座２３が形成され、この主弁座２３の内側が主弁ポート２３ａとなっており、主弁ポート２３ａと第２ポート２２とが連通する。即ち、第２継手管１２が主弁ポート２３ａを介して主弁室２Ｒに導通される。本実施形態では、電動弁１は、第１ポート２１を一次側とするとともに第２ポート２２を二次側とし、第１継手管１１から主弁室２Ｒに流入した流体（冷媒）が第２継手管１２から流出するように使用されるものとするが、電動弁１は、双方向に流体が流れ得るサイクルに組み込まれてもよい。
【0018】
ガイド部材３は、弁本体２の上端の開口部に取り付けられるものであって、弁本体２の内周面内に圧入される圧入部３１と、圧入部３１の内側に位置する略円柱状のガイド部３２と、ガイド部３２の上部に延設されたホルダ部３３と、ホルダ部３３の上方に設けられたストッパ部３４と、ガイド部３２の外周に位置するリング状のフランジ部３５と、を有している。圧入部３１、ガイド部３２、ホルダ部３３及びストッパ部３４は樹脂製の一体品として構成されている。また、フランジ部３５は、例えば、黄銅やステンレス等により構成された金属板であり、このフランジ部３５は、インサート成形により樹脂製の圧入部３１及びホルダ部３３と共に一体に設けられている。
【0019】
ガイド部材３は、弁本体２に組み付けられ、フランジ部３５において弁本体２の上端部に溶接等により固定されている。また、ガイド部材３には、Ｚ方向を軸線方向とし主弁ポート２３ａと同軸に設けられた円筒形状のガイド孔３２ａがガイド部３２に形成され、ガイド孔３２ａと同軸の挿通孔３３ａがホルダ部３３の中心に形成されている。また、ストッパ部３４の中心には、ガイド孔３２ａ及び挿通孔３３ａと同軸の雌ねじ部（ねじ孔）３４ａが形成されている。
【0020】
図２に示すように、ガイド部材３は、ガイド部３２の下端部に、外径が他の部分よりも小さく形成された縮径部３６を有し、縮径部３６の外側に付勢ばね９が配置される。縮径部３６と、その上側の部分と、の間には段差部３７が形成されており、この段差部３７のうち下側（主弁座２３側）を向いた面に対して付勢ばね９の上端部が当接するようになっている。
【0021】
主弁体４は、主弁ポート２３ａの主弁座２３との間の開口面積を調節するものである。主弁体４は、ガイド部３２のガイド孔３２ａ内に配置されることでＺ方向に沿ってガイドされるものであって、全体がＺ方向を軸線方向とする円筒状に形成されている。主弁体４は、有底円筒状に形成された外側筒状部４１と、外側筒状部４１の内側に配置された円筒状の内側筒状部４２と、主弁座２３に対して接近又は離隔する主弁部４３と、を一体に有する。
【0022】
外側筒状部４１は、円筒状の筒部４１１と、筒部４１１の下端部に設けられた底部４１２と、を有する。筒部４１１は、ガイド孔３２ａ内に摺動可能に配置されてガイドされる部分となる。底部４１２は、ＸＹ平面に沿って延在している。有底円筒状の外側筒状部４１の内部が副弁室４Ｒとなる。筒部４１１の内側に後述する押え部材７３が設けられ、押え部材７３の内周面がニードルガイド孔として機能する。このニードルガイド孔内には、後述する弁軸５１に固着されたガイド用ボス部５３が挿通されるとともに、この筒部４１１の上端にはリング状のリテーナ４４が嵌合または溶接等により固着されている。尚、図示の例では、ガイド孔３２ａの上端部とリテーナ４４との間にばね部材を配置可能な形状を有しているが、このような形状となっていなくてもよい。
【0023】
内側筒状部４２は、底部４１２の中央部から主弁ポート２３ａとは反対側（上側）に向かって延びており、副弁体５が接近又は離隔する副弁座部である。内側筒状部４２の内側には、貫通孔である副弁ポート４２ａが形成されている。内側筒状部４２の外側には、円環状の環状空間４２１が形成されている。
【0024】
外側筒状部４１の筒部４１１には、その内外を連通する複数（例えば８個）の連通路４１１Ａが形成されている。８個の連通路４１１Ａは、Ｚ方向を中心とする周方向において等間隔で並んで形成され、環状空間４２１と連通している。筒部４１１に連通路４１１Ａが形成されていることにより、主弁室２Ｒと副弁室４Ｒと副弁ポート４２ａと主弁ポート２３ａとが連通するようになっている。尚、図示の例では、筒部４１１のうち下端部（即ち底部４１２との境界部分）に連通路４１１Ａが形成されているが、「筒部に連通路が形成されている」とは、連通路のうち少なくとも一部が筒部に形成されていることを意味し、連通路が筒部以外の部分に跨るような形状も含むものとする。
【0025】
また、外側筒状部４１のうち、Ｚ方向を中心とする周方向において連通路４１１Ａが形成された位置には、連通路４１１Ａに連続し環状空間４２１の下面に連続する傾斜面４１３が形成されている。即ち、図２のように連通路４１１Ａを通るような断面図では傾斜面４１３が現れるが、連通路４１１Ａを通らない断面では、傾斜面４１３は現れない。傾斜面４１３は、連通路４１１Ａの下面から、内周側に向かうにしたがって上側に向かうように傾斜し、環状空間４２１の下面に接続される。これにより、径方向から見た際に、連通路４１１Ａと環状空間４２１とは重なりを有しつつ、環状空間４２１が上側に若干オフセットして配置されている。
【0026】
主弁部４３は、外側筒状部４１の筒部４１１を下側に延長するように略円筒状に形成されている。主弁部４３は、全閉状態において主弁座２３に対して着座（当接）するように設けられている。
【0027】
主弁体４は、主弁部４３を含む部分（主弁座２３側の部分）が拡径され、フランジ部４５が形成されている。主弁体４は、フランジ部４５の上側に、フランジ部４５よりも外径が小さい縮径部４６を有し、縮径部４６の外側に付勢ばね９が配置される。フランジ部４５と、縮径部４６と、の間には段差部４７が形成されており、この段差部４７のうち上側（主弁座２３と反対側）を向いた面に対して付勢ばね９の下端部が当接するようになっている。
【0028】
このように、弁本体２に固定されたガイド部材３の段差部３７の下面と、主弁体４の段差部４７の上面と、の間に付勢ばね９が配置され、主弁体４は、付勢ばね９によって弁閉方向に付勢される。即ち、付勢ばね９は、主弁体４のうちフランジ部４５に弁閉方向の力を付与する。付勢ばね９は、常に自然状態から圧縮された状態で段差部３７の下面と段差部４７の上面との間に配置される。
【0029】
副弁体５は、ニードル弁であって、後述するロータ軸６１の下端部に設けられており、ロータ軸６１側に連なる弁軸５１と、弁軸５１の下端に連なるニードル部５２と、を一体に有している。副弁体５は、弁軸５１に固着されたガイド用ボス部５３をさらに有している。ガイド用ボス部５３は弁軸５１と別体として固着されているが、ガイド用ボス部５３は弁軸５１と一体に形成されたものであってもよい。ガイド用ボス部５３は、押え部材７３によって形成されるニードルガイド孔内に摺動可能に挿通されている。
【0030】
駆動部６は、弁本体２の上端に固定されたケース２４の内外に設けられたものであって、ステッピングモータ６Ａと、ステッピングモータ６Ａの回転により副弁体５を進退させるねじ送り機構６Ｂと、ステッピングモータ６Ａの回転を規制するストッパ機構６Ｃと、を有する。ケース２４は、弁本体２に対して例えば溶接等によって気密に固定されている。
【0031】
ステッピングモータ６Ａは、ロータ軸６１と、ケース２４の内部に回転可能に配設されたマグネットロータ６２と、ケース２４の外周においてマグネットロータ６２に対して対向配置されたステータコイル６３と、その他、図示しないヨークや外装部材等により構成されている。ロータ軸６１はブッシュを介してマグネットロータ６２の中心に取り付けられ、このロータ軸６１におけるガイド部材３側の外周には雄ねじ部６１ａが形成されている。この雄ねじ部６１ａはガイド部材３の雌ねじ部３４ａに螺合されており、これにより、ガイド部材３はロータ軸６１をＺ方向に沿った軸線上に支持している。そして、ガイド部材３の雌ねじ部３４ａとロータ軸６１の雄ねじ部６１ａとが、ねじ送り機構６Ｂを構成している。
【0032】
第１消音部材７は、弁軸５１及びニードル部５２が通過可能なように全体として円環状に形成され、連通路４１１Ａから副弁ポート４２ａまでの流路に配置される。第１消音部材７は、線状部材がランダムに屈曲されることで三次元的なメッシュ状に形成されたフィルタである。第１消音部材７は、例えばデミスターであればよい。このようにメッシュ状に形成された第１消音部材７は、流路を細分化するように機能し、流体（冷媒）は、細分化されつつ第１消音部材７を通過する。即ち、気液混合状態の流体が第１消音部材７を通過すると、気泡が細分化される。このとき、第１消音部材７は、線状部材がランダムに屈曲されていることから、流体が通過可能な通過部として様々な大きさの通過可能面積のものを有する。また、流体が第１消音部材７内を所定の通過方向に沿って通過する際、通過方向位置によって通過可能面積が変化する。これにより、様々な大きさの気泡が細分化されるようになっている。
【0033】
第１消音部材７は、一対の固定部材７１Ａ，７１Ｂと押え部材７３とによって主弁体４の筒部４１１内に固定される。第１消音部材７は、一対の固定部材７１Ａ，７１ＢによってＺ方向から挟み込まれ、且つ、固定部材７１Ａの上側に押え部材７３が配置される。第１消音部材７と固定部材７１Ａ，７１Ｂと押え部材７３とが、内側筒状部４２とリテーナ４４とによってＺ方向から挟み込まれるとともに、固定部材７１Ａ，７１Ｂの外周縁が筒部４１１の内周面に接触し、第１消音部材７と固定部材７１Ａ，７１Ｂと押え部材７３とが固定される。このとき、第１消音部材７は、環状空間４２１とＺ方向に並ぶように上側に配置される。一対の固定部材７１Ａ，７１Ｂには、それぞれ、Ｚ方向に延びる複数の貫通孔が形成されている。これにより、環状空間４２１と、第１消音部材７が配置された空間と、が連通され、第１消音部材７が配置された空間と、副弁室４Ｒと、が連通される。即ち、環状空間４２１から副弁室４Ｒに流体が流れ込む際には、必ず第１消音部材７を通過するようになっている。押え部材７３は、全体が筒状に形成されることにより、上記のように第１消音部材７を押えるための押え部として機能するとともに、上端部において内径が小さくなった（縮径された）係合部７３１を有し、係合部７３１において、副弁体５のガイド用ボス部５３と係合可能になっている。また、押え部材７３は、例えばＰＰＳ樹脂等の摺動部材によって構成されている。これにより、例えば金属製（ステンレス製）のガイド用ボス部５３が、押え部材７３の内周面に対して摺動した際や、係合部７３１と係合した際に、摺動抵抗を抑制することができるようになっている。
【0034】
尚、本実施形態では、固定部材７１Ａ及び固定部材７１Ｂを用いて第１消音部材７を主弁体４の筒部４１１内に固定しているが、いずれか一方のみを用いてもよいし、固定部材７１Ａ，７１Ｂを用いずに押え部材７３のみで第１消音部材７を固定してもよい。
【0035】
第２消音部材８は、副弁ポート４２ａから主弁ポート２３ａまでの流路に配置されたものであって、即ち、第１ポート２１を一次側とした場合に第１消音部材７よりも下流側に配置されている。第２消音部材８は、第１消音部材７と同様に、線状部材がランダムに屈曲されることで三次元的なメッシュ状に形成されたフィルタであり、例えばデミスターであればよい。第１消音部材７の方が、第２消音部材８よりも高い密度を有していることが好ましいが、これに限定されず、両者の密度が同等であってもよいし、第２消音部材８の方が第１消音部材７よりも高い密度を有していてもよい。ここで、密度とは、体積当たりの質量であり、密度が高いほど気泡を細分化する性能が高くなる。
【0036】
第２消音部材８は、円筒状の主弁部４３の内側に嵌合する（隙間なく埋められる）ように配置されていることで、Ｚ方向において副弁ポート４２ａに対向している。これにより、副弁ポート４２ａを通過した流体が主弁ポート２３ａに流れ込む際には、必ず第２消音部材８を通過するようになっている。第２消音部材８は、例えばリング状の部材を介し、主弁部４３の下端部によって加締められて固定されればよい。
【0037】
ここで、電動弁１における主弁体４及び副弁体５の開閉動作の詳細について説明する。ステッピングモータ６Ａの駆動によってマグネットロータ６２及びロータ軸６１が回転すると、ロータ軸６１の雄ねじ部６１ａとガイド部材３の雌ねじ部３４ａとのねじ送り機構６Ｂにより、ロータ軸６１がＺ方向に沿って移動する。これにより、副弁体５がＺ方向に進退移動して副弁ポート４２ａに対して接近又は離隔し、副弁ポート４２ａの弁開度が制御される（小流量制御）。また、副弁体５のガイド用ボス部５３が押え部材７３の係合部７３１に係合し、主弁体４は副弁体５と共に移動して、主弁座２３に対して接近又は離隔する（大流量制御）。これにより、第１継手管１１から第２継手管１２に向かって流れる冷媒の流量が制御される。なお、本実施形態では、副弁体５がＺ方向に進退移動して副弁ポート４２ａを有する副弁座部に最も接近した状態においても、副弁体５が副弁座部には当接（着座）せず、副弁体５と副弁座部との間に間隙が形成されて副弁ポート４２ａを流体が通過可能となっているが、副弁体５が副弁座部に着座する構成であってもよい。
【0038】
ガイド部材３のストッパ部３４の外周面には、雄ねじ状のガイド溝３４ｂが形成され、このガイド溝３４ｂには、スライダ６４が設けられている。スライダ６４は、マグネットロータ６２に当接し、マグネットロータ６２の回転に伴ってガイド溝３４ｂに沿って回転かつ上下動する。そして、スライダ６４は、ガイド溝３４ｂの上端または下端に当接することで、マグネットロータ６２の回転を規制するストッパ機構６Ｃを構成している。このストッパ機構６Ｃにより、ロータ軸６１およびマグネットロータ６２の最下端位置および最上端位置が規制される。
【0039】
次に、主弁体４と付勢ばね９との関係および主弁室２Ｒから副弁室４Ｒに流体が流れ込む際の挙動について、図２，３を参照しつつ説明する。まず、付勢ばね９は、筒部４１１の外周面４１１Ｂに沿うとともに、連通路４１１Ａを覆う位置に配置される。即ち、付勢ばね９は、筒部４１１の外側に配置されている。ここで、「付勢ばね９が連通路４１１Ａを覆う」とは、付勢ばね９を筒状であると仮定した際に、連通路４１１Ａが隠されるような位置関係を意味する。連通路４１１Ａは、段差部４７よりも上側に位置している。また、付勢ばね９の軸線方向はＺ方向に沿っており、筒部４１１と同軸に配置されている。
【0040】
付勢ばね９は、１本の線材が螺旋状に屈曲されたものであり、複数のコイル９１によって構成されている。１つのコイル９１とは、巻線の一周分を指す。付勢ばね９において、Ｚ方向に並んだコイル９１同士が、所定の間隔を開けて並んでおり、この隙間をコイル間隙Ｃと呼ぶ。コイル間隙Ｃとは、隣り合う２つのコイル９１において、上側のコイル９１の下端部と、下側のコイル９１の上端部と、の間隔を意味する。
【0041】
本実施形態では、連通路４１１Ａは断面円状となっている。主弁体４が主弁座２３に着座した際の付勢ばね９のコイル間隙Ｃは、連通路４１１Ａの内径（直径）Ｄよりも小さい。主弁体４が主弁座２３から離座すると付勢ばね９が圧縮されてコイル間隙Ｃは小さくなることから、主弁体４の位置に関わらず、コイル間隙Ｃは常に内径Ｄよりも小さくなる。尚、連通路４１１Ａは、断面円状のものに限定されない。連通路４１１Ａの断面形状が円以外の場合、主弁体４が主弁座２３に着座した際の付勢ばね９のコイル間隙Ｃは、連通路４１１Ａの有効直径よりも小さければよい。連通路４１１Ａの有効直径とは、連通路４１１Ａの断面と面積が等しい円の直径である。例えば連通路４１１Ａの断面が正方形状である場合、この正方形と等しい面積を有する円の直径が、有効直径となる。また、筒部４１１の外周面４１１Ｂと付勢ばね９の内周面との間隙は、連通路４１１Ａの内径Ｄ（即ち有効直径）以下となっている。
【0042】
筒部４１１の外周面４１１Ｂに沿うとともに連通路４１１Ａを覆う位置に付勢ばね９が設けられていることから、流体が連通路４１１Ａを通過して主弁室２Ｒから副弁室４Ｒに向かう際、この流体は隣り合うコイル９１同士の間を通過することになる。このように流体がコイル９１同士の間を通過する際、流路断面積が小さくなることから、流速は一時的に上昇する。流体がコイル９１同士の間を通過した後、再び流路断面積が大きくなることから流速は低下する。このように、流路断面積が一旦小さくなった流路を流体が通過することにより、圧力損失が生じる。従って、流体の流速は、コイル９１同士の間を通過した後において通過前よりも低くなる。コイル間隙Ｃが小さいほどこのような圧力損失が大きくなり、最終的な流速が低下しやすい。さらに、コイル９１と連通路４１１Ａとが重なっている（ＸＹ平面に沿う方向から見た際にコイル９１によって連通路４１１Ａが隠される）ほど、圧力損失が大きくなる。
【0043】
上記のように、付勢ばね９が設けられていることで、流体は減速されて副弁室４Ｒに流入する。流体が副弁ポート４２ａと副弁体５との間を通過する際、流体が副弁体５に作用することで、副弁体５は振動する。このときの振動の励起力は、流体の流速に応じたものとなる。従って、流体が減速されることで、副弁体５の振動が抑制されるとともに、流体の通過音が低下する。
【0044】
小流量制御時における電動弁１では、以下に説明するように消音部材７，８が作用する。まず、第１ポート２１から主弁室２Ｒに流体が流れ込む。この流体は、気泡を含んで気液混合状態となる場合があり、以下では、気泡を含んでいるものとして説明する。主弁室２Ｒに流れ込んだ流体は、付勢ばね９のコイル９１同士の間および連通路４１１Ａを介して、副弁室４Ｒ内に流体が流れ込む。このとき、連通路４１１Ａを通過した流体は、環状空間４２１内で循環した後に固定部材７１Ｂの貫通孔と、第１消音部材７と、固定部材７１Ａの貫通孔と、を通過して副弁室４Ｒ内に到達する。流体が連通路４１１Ａを通過して環状空間４２１に向かう際、流れの方向は、ＸＹ平面に沿った方向となる。一方で、流体が環状空間４２１から第１消音部材７に向かう際、流れの方向はＺ方向に沿ったものとなる。即ち、流れの方向が略直角に曲げられることとなり、付勢ばね９のコイル９１同士の間を通過した流体の流速がさらに低下するようになっている。
【0045】
上記のように流体が第１消音部材７を通過することで、気泡が細分化される。そして、この流体は副弁ポート４２ａを通過して流れが絞られた後、第２消音部材８を通過して主弁ポート２３ａに向かう。このとき、第２消音部材８の方が第１消音部材７より密度が低いことが好ましく、このような構成によれば、流体が第２消音部材８において滞留しにくくなる。
【0046】
以上の本実施形態によれば、連通路４１１Ａを覆う位置に付勢ばね９が配置されていることで、流体が連通路４１１Ａを通過する際、連通路の上流においてコイル９１同士の間を流体が通過し、圧力損失を生じさせて流体の速度を低下させ、流体が副弁ポート４２ａを通過する際の騒音を低減することができる。このとき、付勢ばね９によって主弁体４を弁閉方向に付勢することで、軸線方向における主弁体４の動作を安定化させることができる。即ち、付勢ばね９は、騒音低減および動作の安定化という２つの作用を有するものであり、動作の安定化のために他のばね部材が設けられていないことから、部品点数を削減して低コスト化することができる。
【0047】
また、筒部４１１の外周面４１１Ｂと付勢ばね９の内周面との間隙が連通路４１１Ａの内径Ｄ以下であることで、付勢ばね９を連通路４１１Ａに対して充分に近接して配置することができ、連通路４１１Ａに流入する流体又は連通路から流出した流体は、付勢ばね９により流れの向きが変えられるので、流体の速度が低下しやすく、騒音を低減させやすい。
【0048】
また、主弁体４が主弁座２３に着座した際の付勢ばね９のコイル間隙Ｃが連通路４１１Ａの内径Ｄよりも小さいことで、圧力損失を大きくして流体の速度を低減させやすく、より騒音を低減させやすい。
【0049】
また、筒部４１１がガイド孔３２ａ内に摺動可能に配置されていることで、付勢ばね９によって付勢される主弁体４が、ガイド孔３２ａに摺動してガイドされ、主弁体４の傾きを抑制して弁閉性能を向上させることができる。
【0050】
また、付勢ばね９が筒部４１１の外側に配置されていることで、付勢ばね９が筒部４１１の内側に配置される構成と比較して、付勢ばね９を大径化することができる。これにより、倒れ等の軸線方向以外の変形が付勢ばね９に生じることを抑制し、弁閉性能を向上させることができる。
【0051】
また、付勢ばね９が、主弁体４のうちフランジ部４５に対して弁閉方向の力を付与することで、主弁体４に対して直接的に付勢力を付与することができ、付勢力を伝達しやすくして弁閉性能を向上させることができる。
【0052】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、付勢ばね９が筒部４１１の外周面４１１Ｂに沿うように筒部４１１の外側に設けられるものとしたが、図４に示す変形例のように、付勢ばね９が筒部４１１の内周面４１１Ｃに沿うように筒部４１１の内側に設けられる構成としてもよい。
【0053】
図４に示す変形例では、底部４１２の上面のうち内側筒状部４２の外側の領域に円状の凹部４１４が形成されており、付勢ばね９の下端部が凹部４１４内に配置されるようになっている。副弁体５におけるガイド用ボス部５３の下側には、ばね受け部材１００が設けられている。ばね受け部材１００は、例えば略中央に貫通孔を有するワッシャであって、全体がフッ素樹脂等の摺動部材によって形成されている。ばね受け部材１００は、中央部分が外周縁部分よりも下側に突出しており、この外周縁部分と中央部分との間には段差部１０１が形成され、段差部１０１の下面に対して付勢ばね９の上端部が当接する。この変形例においては、付勢ばね９は、自然状態から圧縮された状態で副弁体５と主弁体４との間に設けられ、主弁体４に弁閉方向の力を付与する。また、付勢ばね９は、連通路４１１Ａを内側から覆う位置に設けられている。
【0054】
ばね受け部材１００が摺動部材によって形成されていることで、ばね受け部材１００と副弁体５との間における摺動抵抗が低減され、ばね受け部材１００が副弁体５に対して回転しやすい構成となっている。従って、マグネットロータ６２の回転に伴い副弁体５が回転した場合に、この回転力がばね受け部材１００に伝達されにくく、付勢ばね９に対して捩じる力が加わりにくい。尚、ばね受け部材のうち少なくとも上面（副弁体５に対する摺動面）が摺動部材によって形成されていても、同様の効果が期待できる。また、付勢ばねと副弁体との間に摩擦力が生じにくい場合には、別体のばね受け部材が設けられずに、付勢ばねが副弁体に直接接触する構成としてもよい。
【0055】
図４に示す変形例では、主弁体４及びガイド部材３の外周面が前記実施形態同様に付勢ばね９を保持可能な形状を有しているが、このような形状は採用されなくてもよい。また、図４に示す変形例では副弁室４Ｒに消音部材が設けられていないが、例えば付勢ばね９の内側に消音部材を設けてもよい。また、筒部４１１の内周面４１１Ｃと付勢ばね９の外周面との間隙は、連通路４１１Ａの内径Ｄ以下であるものとする。
【0056】
前記実施形態においては連通路４１１Ａの上流側において付勢ばね９によって流速が低下するのに対し、図４に示す変形例においては連通路４１１Ａの下流側において付勢ばね９によって流速が低下する。これにより、この変形例においても流体が副弁ポート４２ａを通過する際の騒音を低減することができる。
【0057】
また、前記実施形態では、筒部４１１の外周面４１１Ｂと付勢ばね９の内周面との間隙が連通路４１１Ａの内径Ｄ以下であり、主弁体４が主弁座２３に着座した際の付勢ばね９のコイル間隙Ｃが連通路４１１Ａの内径Ｄよりも小さいものとしたが、これらの寸法の関係は上記に限定されない。例えば、付勢ばねと筒部とを近接して配置しにくい場合や、連通路の有効直径が小さい場合には、筒部の外周面又は内周面と付勢ばねとの間隙が、連通路の有効直径よりも大きくてもよい。また、例えば連通路の有効直径が小さい場合には、コイル間隙が連通路の有効直径以上であってもよい。
【0058】
また、前記実施形態では、筒部４１１がガイド孔３２ａ内に摺動可能に配置されているものとしたが、主弁体のうち筒部以外の部分がガイドされる構成としてもよいし、主弁体の動作が安定している場合には、主弁体がガイドされない構成としてもよい。
【0059】
また、前記実施形態では、付勢ばね９は、筒部４１１の外側に配置され、主弁体４のうちフランジ部４５に対して弁閉方向の力を付与するものとしたが、主弁体のうち付勢ばねの力が加わる部分の構造はこれに限定されない。例えば、付勢ばねが筒部の外側に配置される構造においても、図４の変形例のように主弁体の上面に凹部が形成され、この凹部内に付勢ばねの端部が配置されてもよい。このような構成によれば、付勢ばねが外れてしまうことを抑制することができる。
【0060】
また、前記実施形態では、消音部材７，８が設けられているものとしたが、いずれか一方の消音部材のみが設けられていてもよいし、消音部材が設けられない構成としてもよい。
【0061】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【0062】
１…電動弁、２…弁本体、２３…主弁座、２３ａ…主弁ポート、２Ｒ…主弁室、４…主弁体、３…ガイド部材、３２ａ…ガイド孔、４１１…筒部、４１１Ａ…連通路、４１１Ｂ…外周面、４１１Ｃ…内周面、４２…内側筒状部（副弁座）、４２ａ…副弁ポート、４Ｒ…副弁室、４５…フランジ部、５…副弁体、９…付勢ばね
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】