JP2002295694A

JP2002295694A - 電動弁

Info

Publication number: JP2002295694A
Application number: JP2001096489A
Authority: JP
Inventors: Tomoari Ouchi; 共存大内; Tetsuya Aoki; 哲也青木
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】全開から全閉までのいかなる弁口開度において
も、正・逆の方向の流れにおいて略同一の流量特性を実
現する。【解決手段】弁本体２４側に形成された上弁座シート３
０ａと下弁座シート２４ａとの間に弁体３１を配置し、
両弁座シート３０ａ，２４ａの相対する上下位置にそれ
ぞれ上弁口３０ｂと底弁口２４ｂを設け、弁体３１に
は、上弁口３０ｂと底弁口２４ｂとに連通可能な貫通孔
３１ｂを穿設する。更に、弁体の上下面に貫通孔に連通
してその断面積を順次変化させた円弧状溝３１ｃを弁体
３１の上下面の対応位置において断面積を一致させて形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タで駆動して弁開度を全閉から全開に制御する電動弁に
係り、特に、弁体による弁口の種々の開度において、正
逆いずれの流れ方向においても、弁が流体圧を同一条件
で受けられ安定した流量制御ができる電動弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステッピングモータと、ロータと
一体化された弁とを組み合せてマイコンにより制御する
電動弁は公知である。例えば、特開２００１−１１２６
３４号公報には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、制
御弁として、下方を開口させた逆有底筒状の密閉ケース
１の上方中心部に軸受部２を設け、密閉ケース１の外方
にはコイルを配置し、該密閉ケース１の下端部には、第
１の通路３に連通する弁口４並びに第２の通路５に連通
する連通孔６を備えてなる弁座シート７を気密的に固定
し、下方部分には弁座シート面を回転摺動して弁口４の
開度を調整して流量を制御する弁体部８を設け、シャフ
ト９の上軸には、ロータ１０並びに弁体部８を下方に押
付けるための圧縮コイルバネ１１を嵌め込み、前記のシ
ャフト９の１回転未満にて弁口４の開度を全閉の段階か
ら制御するようにしたものが示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術に於いては、弁口４の開度を全閉の段階から制御する
ことができるものの、弁座シート７と弁体部８との位置
関係から、弁口４の開度が同じであっても、流体の流れ
方向によって弁が受ける流体圧のベクトルが異なり、流
量が安定し難いという問題があった。

【０００４】即ち、流体が弁体部８から弁座シート７に
流れるとき（α方向）は、流圧により弁体部８が弁座シ
ート７に押圧されて密着することから、流量は弁口４の
開度だけに依拠するが、流体が弁座シート７から弁体部
８に流れるとき（β方向）は、流圧により弁体部８が弁
座シート７から離れる方向に押圧されて隙間を発生する
ことになるから、流量は弁口４の開度に依拠するだけで
なく上記隙間からの流れが加わって流量が増大する。こ
のような事態は、この制御弁を冷媒供給用として空調機
等に利用した場合に、冷却温度の管理上（例えば、除湿
運転時）好ましくないばかりでなく、エネルギーロスに
なるという不具合もある。

【０００５】又、これを解決するために、流体圧より大
きい弾発力をもつ圧縮コイルバネ１１を付設する手段も
考えられるが、弁体構造上、弁体部８と弁座シート７と
の接触面積が大きくなるため、弁体部８の回転抵抗が増
大して安定した制御ができなくなる。そこで、その解決
手段として、ステッピングモータの両側に流体のインと
アウトの配管を行う軸流式の弁の採用が考えられるが、
このような軸流弁を空調機などに配管した場合には、配
管後において、ステッピングモータのコイルを容易に脱
着することができないなど、メンテナンス上の不具合が
新たに発生する。

【０００６】したがって、本発明は、上記従来技術の不
具合を解消するために発明されたものであり、その課題
は、電動弁において弁口の開度に対応する流量が、流れ
の方向に影響されず、且つ、コイルの脱着を容易にでき
るようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は下記の手段を講じた。請求項１記載の電動
弁は、弁本体２４側に形成された上弁座シート３０ａと
下弁座シート２４ａとの間に弁体３１を配置し、両弁座
シート３０ａ，２４ａの相対する上下位置にそれぞれ上
弁口３０ｂと底弁口２４ｂを設け、弁体３１には、上記
上弁口３０ｂと底弁口２４ｂとに連通可能な貫通孔３１
ｂを穿設したことを特徴とする。請求項２記載の電動弁
は、上記手段において、弁体３１の上下面に、前記貫通
孔３１ｂに連通してその断面積を順次変化させた円弧状
溝３１ｃを、弁体３１の上下面の対応位置において断面
積を一致させて形成したことを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の電動弁は、上記いずれかの
手段において、弁本体２４の側部に、第１の配管２５を
連接する側弁口２４ｃを設け、弁本体の下部には第２の
配管２６を連接する底弁口２４ｂを設けたことで、流体
がどちらの方向に流れても、流体圧を同一条件で受ける
ことができ、しかも、コイルの脱着を可能とすることを
特徴とする。請求項４記載の電動弁は、弁体３１の１回
転未満にて弁開度を全閉から制御するようにし、流体の
流れる方向を弁室内で弁体３１の回転軸線の方向と一致
させ、かつ弁体３１の上下に弁座シート３０ａ，２４ａ
を配置して、流体が正逆いずれの流れ方向の時において
も、いずれかの弁座シート面に押し付けられる方向に流
体圧を受けるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面に基づき
詳細に説明する。図１は、本発明の電動弁の縦断側面図
を示すものであり、図２は、同電動弁の要部の基本形状
を示す斜視図、図３は、同要部の一方向からの斜視図
（Ａ）、他方向からの斜視図（Ｂ）及び縦断面図（Ｃ）
である。本実施例の電動弁２０は、大別すると、ステッ
ピングモータ２２、弁本体２４、弁軸２８及び弁体３１
からなる。

【００１０】キャン２１は、逆有底筒状でその外側に
は、コイル２３等が配置され、また、その内部には、ロ
ータ２７が弁軸２８に固着状態で支持されてステッピン
グモータ２２を構成している。ロータ２７は弁軸２８と
共に回転可能であるが、後述の弁本体２４の上縁部の一
箇所に取り付けられたストッパ３２により、その回転範
囲は３６０度以下に制限されている。キャン２１の下端
部には、弁本体２４が固着されている。キャン２１と弁
本体２４とで構成される空間は弁室が形成され、冷媒
（流体）の流路となる。したがって、コイル２３による
励磁によってステッピングモータ２２のロータ２７が回
転し、弁軸２８も共に回転し、弁軸２８に対して上下に
僅かに移動が可能なように装着された弁体３１の回転に
て、底弁口２４ｂ（流体が、第１の配管２５から第２の
配管２６に流れる場合）と上弁口３０ｂ（流体が、第２
の配管２６から第１の配管２５に流れる場合）の開度が
調節できるようになっている。

【００１１】キャン２１下部に一体に取り付けられた弁
本体２４は、縦断面カップ形であり、その側壁には側弁
口２４ｃが水平方向に穿設されており、その底壁の下弁
座シート２４ａには、底弁口２４ｂが垂直方向に穿設さ
れており、側弁口２４ｃには第１の配管２５が連接さ
れ、底弁口２４ｂには第２の配管２６が連接される。ま
た、弁本体２４の内壁には、底壁上に内装される弁体３
１の上部位置において上弁座３０が固定される。上弁座
３０は、上下に一定幅を有する円板形状を有し、その中
央部に穿設されている軸孔には弁軸２８が挿通される。
また、軸孔の周縁部には、一定高さの軸受２９が上弁座
３０と一体に形成される。そして、この軸受２９の上端
はロータ２７の軸部下面に当接している。また、上弁座
３０の下面が上弁座シート３０ａを構成している。そし
て、上弁座３０の中心部（軸孔部）から偏芯した位置に
は、流体の通路となる上弁口３０ｂが上下に貫通して形
成されている。

【００１２】弁軸２８は、キャン２１の中心軸線に沿っ
て上下に配置され、弁軸２８の下端部には弁体３１が上
下に移動可能なように装着されている。また、弁軸２８
の中間部は、弁本体２４と上弁座３０を介して一体の軸
受２９に軸支されている。そして、弁軸２８及びロータ
２７は、キャン２１との間に介装された圧縮バネ３３に
より、下方、即ち、弁本体２４の上面部に圧接されてい
る。

【００１３】弁体３１は、合成樹脂製、例えばＰＴＦＥ
（ポリ四フッ化エチレン樹脂）を素材とした一定高さの
円柱体で、弁本体２４に介して回転及び上下に摺動可能
に嵌合され、中心部には平面視円形の軸孔３１ａが穿設
され、軸孔３１ａから一定距離離れた位置に、貫通孔３
１ｂが上下に貫通して穿設されている。貫通孔３１ｂの
穿設位置は、軸芯部からの距離が、上弁座３０に設けら
れた上弁口３０ｂの距離と同一とする。したがって、底
弁口２４ｂの位置とも同一である。

【００１４】上記構成において、流体が第１の配管２５
から第２の配管２６に流れるときは、流体圧により、弁
体３１が下弁座シート２４ａに押し付けられ、又、流体
が第２の配管２６から第１の配管２５に流れるときは、
弁体３１が上弁座シート３０ａに押し付けられるよう
に、弁体３１の厚さを下弁座シート２４ａと上弁座シー
ト３０ａとのなす空間高さよりも僅かに小さくしてい
る。そして、図３に示すように、更に上記弁体３１に
は、弁軸２８により伝達された回転動作により、全閉か
ら全開まで自在に流量制御ができるように、その上下面
に鏡面対称として、それぞれ円弧状溝３１ｃが形成され
ている。この円弧状溝３１ｃは、貫通孔３１ｂを起点と
して貫通孔３１ｂと同一円周上の適宜角度にわたって、
その溝の断面積が徐々に小となるように形成するもの
で、この断面形状は、その上下の対応する部分において
同一である。上記適宜角度は、大きくするほど（即ち、
円弧状溝３１ｃが長いほど）流量の調整幅を大きくする
ことができる。しかしながら、流量ゼロを実現するため
に、円弧状溝３１ｃが存在しない平坦面も必要である。
なお、上記実施例において、円弧状溝３１ｃの断面形状
は長方形状としたが、三角形状等他の形状であってもよ
い。

【００１５】弁本体２４の上面及びロータ２７の下部に
は、それぞれストッパ３２及びストッパ３２’が配置さ
れている。該ストッパ３２及びストッパ３２’はロータ
２７の回転角を規制する機能を有し、ロータ２７と共に
一体的に回転する弁体３１を、底弁口２４ｂ及び上弁口
３０ｂに貫通孔３１ｂを完全に一致させる位置（全開
時）から、底弁口２４ｂ及び上弁口３０ｂに、貫通孔３
１ｂ及び円弧状溝３１ｃが全く一致しない位置（全閉
時）までの間にその回転を一回転以下に規制するよう相
関的に配置される。

【００１６】本実施例の電動弁は、上記のように構成さ
れていることから、弁体３１の回転角をステッピングモ
ータ２２により制御することで、弁の全閉時（このと
き、ロータ２７の一部がストッパ３２の一側に当接して
いる）には、底弁口２４ｂ及び上弁口３０ｂを、弁体３
１のフラット部が塞ぐようにし、全開時（このとき、ロ
ータ２７の一部がストッパ３２の他側に当接していると
き）には、底弁口２４ｂ及び上弁口３０ｂと弁体３１の
貫通孔３１ｂが完全一致する。又、底弁口２４ｂ及び上
弁口３０ｂに対して円弧状溝３１ｃを望みの流量に応じ
て形成し、弁体３１を回転させて望みの流量に対応する
特定位置に配置すれば、該特定位置における円弧状溝３
１ｃの断面積の大きさによって望みの流量（但し、全開
流量と全閉流量との間に限る。）を適宜流すことができ
る。

【００１７】この場合、流体の流れがどちらからの方向
であっても、即ち、第１の配管２５から第２の配管２６
への流れであっても、又は、第２の配管２６から第１の
配管２５への流れであっても、冷媒の流圧が弁体３１に
及ぼす力は略同一であることから、正逆流れの方向によ
る流量のバラツキを抑制することができ、且つ、従来技
術のような軸流弁のようなインとアウトの両配管を一直
線上に位置するように構成させる必要がないので、空調
機等に取り付ける時、或いは、取付後のコイルの脱着が
容易にできる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、上記構成により下記の効果を
奏する。１．請求項１記載の発明によれば、弁本体側に形成され
た上弁座シートと下弁座シートとの間に弁体を配置し、
両弁座シートの相対する上下位置にそれぞれ上弁口と底
弁口を設け、弁体には、上記上弁口と底弁口とに連通可
能な貫通孔を穿設したことで、弁体による弁口のあらゆ
る開度において、正逆いずれの流れ方向においても流体
圧を同一条件で安定した流量制御ができる。２．請求項２記載の発明によれば、上記効果に加えて、
弁体の上下面に貫通孔に連通してその断面積を順次変化
させた円弧状溝を、弁体の上下面の対応位置において断
面積を一致させて形成したことで、種々の流量において
両方向の流量を制御することができる。

【００１９】３．請求項３記載の発明によれば、上記い
ずれかの効果に加えて、弁本体の側部に、第１の配管を
連接する側弁口を設け、弁本体の下部には第２の配管を
連接する底弁口を設けしたことで、流体がどちらの方向
に流れても、流量が同じで、しかも、両配管中に電動弁
を接続したまま、コイル脱着が可能である。４．請求項４記載の電動弁は、弁体の１回転未満にて弁
開度を全閉から制御するようにし、流体の流れる方向を
弁室内で弁体の回転軸線の方向と一致させ、かつ弁体の
上下に弁座シートを配置して、流体が正逆いずれの流れ
方向においても、弁座シート面に押し付けられる方向に
流体圧を受けるようにしたことで、正逆いずれの方向の
流れにおいても略同一の流量特性を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の縦断面図。

【図２】同実施例の要部基本形の斜視図。

【図３】同要部の一方向からの斜視図（Ａ）、他方向か
らの斜視図（Ｂ）及び縦断面図（Ｃ）。

【図４】従来技術に係る電動弁の縦断面図（Ａ）及び要
部説明図（Ｂ）。

【符号の説明】

α・・・流体の弁体部８から弁座シート７への流れ方向 β・・・流体の弁座シート７から弁体部８への流れ方向１・・・密閉ケース２・・・軸受部３・・・第１の通路４・・・弁口５・・・第２の通路６・・・連通孔７・・・弁座シート８・・・弁体部９・・・シャフト１０・・ロータ１１・・圧縮コイルばね２０・・電動弁２１・・キャン２２・・ステッピングモータ２３・・コイル２４・・弁本体２４ａ・・下弁座シート２４ｂ・・底弁口２４ｃ・・側弁口２５・・第１の配管２６・・第２の配管２７・・ロータ２８・・弁軸２９・・軸受３０・・上弁座３０ａ・・上弁座シート３０ｂ・・上弁口３１・・弁体３１ａ・・軸孔３１ｂ・・貫通孔
３１ｃ・・円弧状溝３２，３２’・・ストッパ３３・・圧縮バネ

フロントページの続きＦターム(参考） 3H053 AA01 AA11 AA21 BA04 BA17 CA01 DA01 DA12 3H062 AA05 AA15 BB33 CC02 DD01 EE07 HH04 HH08 3H067 AA13 CC04 CC41 DD03 DD12 DD32 DD49

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁本体側に形成された上弁座シートと下弁
座シートとの間に弁体を配置し、両弁座シートの相対す
る上下位置にそれぞれ上弁口と底弁口を設け、弁体に
は、上記上弁口と底弁口とに連通可能な貫通孔を穿設し
たことを特徴とする電動弁。
【請求項２】弁体の上下面に、前記貫通孔に連通してそ
の断面積を順次変化させた円弧状溝を、弁体の上下面の
対応位置において断面積を一致させて形成したことを特
徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】弁本体の側部に、第１の配管を連接する側
弁口を設け、弁本体の下部には第２の配管を連接する底
弁口を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の電
動弁。
【請求項４】弁体の１回転未満にて弁開度を全閉から制
御するようにし、流体の流れる方向を弁室内で弁体３１
の回転軸線の方向と一致させ、かつ弁体３１の上下に弁
座シートを配置して、流体が正逆いずれの流れ方向の時
においても、いずれかの弁座シート面に押し付けられる
方向に流体圧を受けるようにしたことを特徴とする電動
弁。