JP2002295694A - 電動弁 - Google Patents

電動弁

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JP2002295694A
JP2002295694A JP2001096489A JP2001096489A JP2002295694A JP 2002295694 A JP2002295694 A JP 2002295694A JP 2001096489 A JP2001096489 A JP 2001096489A JP 2001096489 A JP2001096489 A JP 2001096489A JP 2002295694 A JP2002295694 A JP 2002295694A
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Tomoari Ouchi
共存 大内
Tetsuya Aoki
哲也 青木
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Fujikoki Corp
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Fujikoki Corp
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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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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