JP2014051996A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁開上限状態での流量を確保しつつ微少流量の制御が可能な簡素な構成の流量制御弁を提供する。
【解決手段】電動弁１は、二次側ポート１４を画定する弁座部１６と、弁座部１６に対して離座及び着座するように二次側ポート１４の中心を通る軸線Ｐに沿って移動可能に設けられた弁部材３０と、弁部材３０を介して弁座部１６と対向配置されかつ軸線Ｐに沿って移動される作動軸５１を備えた弁部材駆動部４０と、弁座部１６と弁部材３０との間にこれらが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設された第１圧縮弾性部材８１と、弁部材３０と作動軸５１との間にこれらが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設された第２圧縮弾性部材８２と、を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、冷媒などの微少流量の制御などに用いられる流量制御弁に関する。

従来、冷凍サイクルにおける流量制御弁として、図６に模式的に示すニードル弁タイプのものが知られている。この流量制御弁は、弁座７０１に設けられた弁ポート７０１ａにニードル弁７００の先端を挿抜することにより弁ポート７０１ａを開閉して、流量制御を行う。しかしながら、このようなニードル弁タイプの流量制御弁は、弁開き始めの流量特性が急激な立ち上がりとなるだけではなく、角度Ｑ１を微少な角度に加工する必要があるため、微少流量の制御が困難であるという問題があった。

そして、このような問題を解決して微少流量の制御を可能とした流量制御弁として、例えば、特許文献１や特許文献２等に開示されたものがある。

特許文献１に記載された電動弁は、図７に示すように、電磁力により回転駆動されるロータ組立体８５０の回転をねじ軸８１０に伝達する減速装置８００を備えている。ロータ組立体８５０の回転は、減速装置８００により減速されてねじ軸８１０に伝えられ、これにより当該ねじ軸８１０は微少回転されて軸方向に微少距離移動する。そして、このねじ軸８１０の移動が、ボール８４０、ボール受け８４２及び弁棒８５０を介して弁体８６０に伝えられて当該弁体８６０が微少距離移動されることにより、微少流量の制御を可能としている。

また、特許文献２に記載された電動膨張弁は、図８に示すように、一回転型スライド式の弁体９２１が弁座９１３と密接回動可能に配設されている。弁体９２１は、本体部９２１ａと、弁座９１３に密接回動可能に接触する薄い金属板製の弁９２１Ｂとで構成されている。弁９２１Ｂには、微少流量制御のための円弧状の絞り溝９２１ｇが設けられている。この絞り溝９２１ｇは、深さが一定でかつ幅が先端部９２１ｇ１から後端部９２１ｇ２に向かって次第に狭くなるように形成されている。そして、弁体９２１が回転されると、弁座９１３に設けられたポート９１３ａが相対的に絞り溝９２１ｇの円弧に沿って移動して、絞り溝９２１ｇのポート９１３ａと連通される箇所の幅によって流量が規制されることにより、微少流量の制御を可能としている。

特開２００７−２４２０６号公報 特開２００１−１８７９７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電動弁は、減速装置８００が、ロータ組立体８５０と一体の太陽ギヤ、ねじ軸８１０を回転駆動する出力軸と一体のリングギヤ、及び、太陽ギヤとリングギヤとに同時に噛み合う遊星ギヤを備えているので、部品点数が増加して、構造が複雑になったり装置が大型化してしまったりするという問題があった。

また、特許文献２に記載された電動膨張弁は、弁体９２１が構造上一回転しかできないため、弁開上限状態においてある程度大きな流量を確保しようとした場合に、弁体９２１の回転角度に対する流量の変化量が大きくなるため、微少流量の制御ができないという問題があった。

そこで、本発明は、弁開上限状態での流量を確保しつつ微少流量の制御が可能な簡素な構成の流量制御弁を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、弁ポートを画定する弁座部と、前記弁座部に対して離座及び着座するように前記弁ポートの中心を通る直線に沿って移動可能に設けられた弁部材と、前記弁部材を介して前記弁座部と対向配置されかつ前記直線に沿って移動される作動軸を備えた弁部材移動手段と、前記弁座部と前記弁部材との間にこれらが互いに近づけられたときに前記直線方向に圧縮されるように配設された第１圧縮弾性部材と、前記弁部材と前記作動軸との間にこれらが互いに近づけられたときに前記直線方向に圧縮されるように配設された第２圧縮弾性部材と、を有していることを特徴とする流量制御弁である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記第１圧縮弾性部材及び前記第２圧縮弾性部材のうち少なくとも一方が、前記直線に軸心が重なるように配置された圧縮コイルばねで構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記弁部材が、前記弁ポートに挿入されるニードル部を備え、前記弁部材移動手段が、前記ニードル部の先端が前記弁ポート内に位置する状態となる範囲内で前記弁部材が移動されるように前記作動軸を移動させる構成とされていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、弁ポートを画定する弁座部とこの弁座部に対して離座及び着座するように弁ポートの中心を通る直線に沿って移動可能に設けられた弁部材との間に、これらが互いに近づけられたときに上記直線方向に圧縮されるように配設された第１圧縮弾性部材と、この弁部材と弁部材移動手段に備えられた当該弁部材を介して弁座部と対向して配置されかつ上記直線に沿って移動される作動軸との間に、これらが互いに近づけられたときに上記直線方向に圧縮されるように配設された第２圧縮弾性部材と、を有している。即ち、弁部材が、第１圧縮弾性部材と第２圧縮弾性部材とによって上記直線方向に挟まれて支持され、さらにこれらが、弁座部と作動軸とによって上記直線方向に挟まれている。これにより、作動軸が上記直線に沿って移動されたとき、第１圧縮弾性部材及び第２圧縮弾性部材がそれら特性に応じて伸縮して作動軸の移動量を吸収するので、作動軸の移動量に対する弁部材の移動量を小さくすることができ、そのため、簡素な構成で微少流量の制御が可能となる。また、作動軸が上記直線に沿って移動される構成であるので、一回転型スライド式の弁体を備えた流量制御弁などに比べて、弁部材の移動量を大きく設定することができ、そのため、弁開上限状態での流量を確保しつつ微少流量の制御が可能となる。

請求項２に記載された発明によれば、第１圧縮弾性部材及び第２圧縮弾性部材のうち少なくとも一方が、上記直線に軸心が重なるように配置された圧縮コイルばねで構成されているので、より簡素な構成で微少流量の制御が可能となる。

請求項３に記載された発明によれば、弁部材が、弁ポートに挿入されるニードル部を備え、弁部材移動手段が、ニードル部の先端が弁ポート内に位置する状態となる範囲内で弁部材が移動されるように作動軸を移動させる構成とされている。ニードル部の先端が弁ポートから抜けてしまうと、ニードル部の先端に弁ポート内の圧力とは異なる流体圧力が加わってしまい、弁部材に対して上記直線方向に加わる力のバランスが大きく崩れてしまう恐れがあるところ、ニードル部の先端が弁ポート内に位置する状態においては、ニードル部の弁ポート内の流体圧力が加わる面積を確保でき、そのため、弁部材に対して上記直線方向に加わる力のバランスを維持することができる。

本発明に係る流量制御弁の第１の実施形態である電動弁の縦断面図である。 図１の電動弁の弁部材及び弁座部付近を模式的に示した拡大断面図である。 図１の電動弁の弁座部付近を模式的に示した拡大断面図であって、（ａ）は、弁部材が着座位置（弁閉状態）にある図であり、（ｂ）は、弁部材が弁開上限位置（弁開上限状態）にある図であり、（ｃ）は、弁部材が弁開上限位置を超えた位置にある図である。 本発明に係る流量制御弁の第２の実施形態である手動弁の縦断面図である。 図１の電動弁又は図４の手動弁の弁部材及び弁座部の変形例の構成を示す拡大断面図である。 従来の流量制御弁の拡大断面図である。 従来の他の流量制御弁の縦断面図である。 従来のさらに他の流量制御弁の分解立体図である。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の流量制御弁の第１の実施形態としての電動弁を、図１〜図３を参照して説明する。

図１は、本発明に係る流量制御弁の第１の実施形態である電動弁の縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は、図１における上下に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

第１の実施形態の電動弁（各図中、符号１で示す）は、弁本体１０と、弁座部１６と、弁本体蓋部２２と、弁部材３０と、作動軸５１を備えた弁部材移動手段としての弁部材駆動部４０と、第１圧縮弾性部材８１と、第２圧縮弾性部材８２と、を有している。

弁本体１０は、上端が開口され下端が底壁１０ｂで塞がれた略円筒形状に形成されており、その内側には弁室１０Ａが形成されている。弁本体１０は、その周壁１０ａに円形の第１開口１１が形成され、その下端の底壁１０ｂに円形の第２開口１２が形成されている。第１開口１１には、一次側継手管Ａ１が固定して取り付けられて、当該一次側継手管Ａ１と弁室１０Ａ内の一次側ポート１３とが連通されている。また、第２開口１２には、二次側継手管Ａ２が固定して取り付けられて、この二次側継手管Ａ２と後述する弁座部１６内の弁ポートとしての二次側ポート１４とが連通されている。

弁座部１６は、中央に円形の弁座部貫通孔１７が設けられた円形板状に形成されており、当該弁座部貫通孔１７が第２開口１２と連通するようにして、弁本体１０の底壁１０ｂと一体に設けられている。弁座部貫通孔１７は、その中心を弁本体１０の軸線Ｐが通るように配置されている。また、弁座部貫通孔１７は、二次側ポート１４を画定している。即ち、軸線Ｐは、二次側ポート１４（弁ポート）の中心を通る直線である。

弁本体蓋部２２は、下端が開口され上端が上壁２２ｂで塞がれた略円筒形状に形成されており、下端側の一部が弁本体１０の上端から挿入された状態で、その周壁２２ａが弁本体１０に固定金具２３によって固定して取り付けられている。弁本体蓋部２２の上壁２２ｂには、軸線Ｐに沿って上下方向に貫通するように形成された雌ねじ部２２ｃが設けられている。

弁部材３０は、弁本体１０内に上下方向に移動可能に配設されている。弁部材３０は、弁体部３１と、ボール３２と、弁軸部３３と、を有している。

弁体部３１は、略円錐形状の本体部分３１ａと、本体部分３１ａの先細の先端側に設けられたニードル部分３１ｂと、本体部分３１ａの先端側と反対側の基端側に設けられたフランジ部分３１ｃと、が一体となって構成されており、全体として略円錐形状に形成されている。弁体部３１は、ニードル部分３１ｂを弁座部１６に向けて、軸心が軸線Ｐに重なるように配置されている。

ニードル部分３１ｂは、その先端の径が弁座部貫通孔１７の径より小さく、その基端の径が弁座部貫通孔１７の径より大きいテーパ状に形成されている。これにより、ニードル部分３１ｂが弁座部貫通孔１７に嵌合（着座）されると二次側ポート１４が閉じられ、嵌合解除（離座）されると二次側ポート１４が開かれる。ニードル部分３１ｂの先端３１Ａは、半球面状に形成されている（図３）。ニードル部分３１ｂの先端３１Ａは、平面状であってもよい。フランジ部分３１ｃは、外径が弁本体１０の内径と略同一に形成されている。これにより、フランジ部分３１ｃが弁本体１０の内周面に摺接して、弁本体１０によって弁体部３１の移動がガイドされる。また、フランジ部分３１ｃは、後述する第１圧縮弾性部材８１の一端を受けるばね受け部分としても機能する。本体部分３１ａの基端側には、当該本体部分３１ａの軸心に沿って中央付近まで延びる取付穴３１ｄが穿設されている。この取付穴３１ｄの底面は、凹面状に形成されており、この底面上に硬質のボール３２が配置されている。

弁軸部３３は、弁体部３１の取付穴３１ｄの内径より若干小さい径に形成された略円柱形状の軸部分３３ａと、軸部分３３ａの一端に同軸に設けられた略円板状の笠部分３３ｂと、が一体となって構成されている。軸部分３３ａの他端は凹面状に形成されている。また、笠部分３３ｂの縁部にはフランジ部分３３ｃが形成されており、このフランジ部分３３ｃは、後述する第２圧縮弾性部材８２の一端を受けるばね受け部分として機能する。弁軸部３３は、軸部分３３ａの凹面状の他端がボール３２に接するように当該軸部分３３ａが弁体部３１の取付穴３１ｄに挿入されて、軸心が軸線Ｐに重なるように配置されている。

弁部材３０は、弁体部３１と弁軸部３３とのそれぞれに設けられた凹面部分の間にボール３２を挟んだ構成であるため、弁体部３１と弁軸部３３との軸心を中心とした回転方向のねじれを吸収でき、また、弁体部３１と弁軸部３３との軸心のずれが自動的に調整される。

弁部材駆動部４０は、作動軸５１と、ボール５２と、モータ６０と、を有している。

作動軸５１は、弁本体蓋部２２の内径より若干小さい径に形成された略円柱形状の軸部分５１ａと、軸部分５１ａの一端に同軸に設けられた略円板状の笠部分５１ｂと、が一体となって構成されている。軸部分５１ａの他端側には、当該軸部分５１ａの軸心に沿って中央付近まで延びる取付穴５１ｄが穿設されている。この取付穴５１ｄの底面は、凹面状に形成されており、この底面上に硬質のボール５２が配置されている。また、笠部分５１ｂの縁部にはフランジ部分５１ｃが形成されており、このフランジ部分５１ｃは、後述する第２圧縮弾性部材８２の他端を受けるばね受け部分として機能する。作動軸５１は、軸部分５１ａの他端が弁本体蓋部２２に挿入されて、軸心が軸線Ｐに重なるように、かつ、その笠部分５１ｂが弁部材３０の笠部分３３ｂと間隔をあけて対向するように配置されている。

モータ６０は、ステッピングモータで構成されており、モータケース６１と、マグネットロータ６３と、ステータコイル６６と、回転ストッパ機構７０と、を有している。

モータケース６１は、下端が開口されかつ上端が上壁６２で塞がれた略円筒形状に形成されている。モータケース６１は、軸心が軸線Ｐに重なるように、その下端部６１ａが弁本体１０の周壁１０ａの上端部に固定して取り付けられている。

マグネットロータ６３は、モータケース６１内に同軸に収容されている。マグネットロータ６３は、ロータ軸６４と、ロータ軸６４に固定して取り付けられたマグネット部６５と、を有している。

ロータ軸６４は、先端部６４ａの外径が作動軸５１の取付穴５１ｄの内径と略同一に形成され、先端が凹面状に形成されている。ロータ軸６４は、凹面状の先端がボール５２に接するように先端部６４ａが作動軸５１の取付穴５１ｄに挿入されて、軸心が軸線Ｐに重なるように配置されている。また、ロータ軸６４の外周面の一部には雄ねじ部６４ｂが設けられており、弁本体蓋部２２の雌ねじ部２２ｃと螺合されている。このように、マグネットロータ６３は、弁本体蓋部２２と螺合されているので、回転されることにより軸線Ｐ方向（即ち、上下方向）に移動する。

弁部材駆動部４０は、作動軸５１とロータ軸６４とのそれぞれに設けられた凹面部分の間にボール５２を挟んだ構成であるため、作動軸５１とロータ軸６４との軸心を中心とした回転方向のねじれを吸収でき、また、作動軸５１とロータ軸６４との軸心のずれが自動的に調整される。

ステータコイル６６は、モータケース６１の外周面に固定して取り付けられている。このステータコイル６６は、パルス信号が与えられることにより、そのパルス信号に含まれるパルス数に応じてマグネットロータ６３を回転させる。

回転ストッパ機構７０は、モータケース６１の上壁６２の内面側に設けられている。回転ストッパ機構７０は、螺旋ガイド線体７１と、マグネットロータ６３のマグネット部６５に取り付けられた竿６５ａにより螺旋ガイド線体７１の各螺旋間を蹴り回される可動ストッパ部材７２と、を有している。回転ストッパ機構７０は、マグネットロータ６３が所定の上限位置（即ち、弁部材３０の弁開上限位置）まで移動したとき、可動ストッパ部材７２が、モータケース６１に設けられたストッパ（図示なし）に突き当たる。これにより、マグネットロータ６３の回転、即ち、上限位置を超えた移動が規制される。

第１圧縮弾性部材８１は、例えば、ステンレス製の圧縮コイルばねで構成されており、弁座部１６と弁部材３０との間に圧縮された状態で配設されている。第１圧縮弾性部材８１は、一端が弁部材３０のフランジ部分３１ｃに接し、他端が弁座部１６に接し、軸心が軸線Ｐに重なるように配置されている。第１圧縮弾性部材８１は、弁座部１６と弁部材３０との間に、これら弁座部１６と弁部材３０とが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設されており、弁座部１６と弁部材３０とに対してこれらが互いに離れる方向に力を加えている。

第２圧縮弾性部材８２は、例えば、ステンレス製の圧縮コイルばねで構成されており、弁部材３０の弁軸部３３と作動軸５１との間に圧縮された状態で配設されている。第２圧縮弾性部材８２は、一端が弁軸部３３のフランジ部分３３ｃに接し、他端が作動軸５１のフランジ部分５１ｃに接し、軸心が軸線Ｐに重なるように配置されている。第２圧縮弾性部材８２は、弁部材３０の弁軸部３３と作動軸５１との間に、これら弁部材３０と作動軸５１とが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設されており、弁部材３０と作動軸５１とに対してこれらが互いに離れる方向に力を加えている。

次に、図２、図３を参照して、上述した本実施形態の電動弁１における動作（作用）について説明する。

図２は、図１の電動弁の弁部材及び弁座部付近を模式的に示した拡大断面図である。図３は、図１の電動弁の弁座部付近を模式的に示した拡大断面図であって、（ａ）は、弁部材が着座位置（弁閉状態）にある図であり、（ｂ）は、弁部材が弁開上限位置（弁開上限状態）にある図であり、（ｃ）は、弁部材が弁開上限位置を超えた位置にある図である。

電動弁１は、図２に示すように、弁部材３０が、圧縮コイルばねからなる第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２に挟まれて配置されており、さらにこれら弁部材３０、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２からなる構成体が、弁座部１６と作動軸５１との間に挟まれて配置されている。第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２は圧縮された状態にある。

ここで、作動軸５１の軸線Ｐ方向の移動量をＸ、第１圧縮弾性部材８１の軸線Ｐ方向の長さの変化量をΔＬ１、第２圧縮弾性部材８２の軸線Ｐ方向の長さの変化量をΔＬ２、第１圧縮弾性部材８１のばね定数をＫ１、第２圧縮弾性部材８２のばね定数をＫ２とすると、次の関係式が成立する。
Ｋ１・ΔＬ１＝Ｋ２・ΔＬ２ ・・・（１）
Ｘ＝ΔＬ１＋ΔＬ２ ・・・（２）

そして、上記（１）式から、
ΔＬ２＝（Ｋ１／Ｋ２）・ΔＬ１ ・・・（３）
となり、この（３）式を、上記（２）式に当てはめると、
Ｘ＝ΔＬ１＋（Ｋ１／Ｋ２）・ΔＬ１
Ｘ＝（１＋（Ｋ１／Ｋ２））・ΔＬ１
ΔＬ１＝Ｘ／（１＋Ｋ１／Ｋ２）＝（Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２））・Ｘ ・・・（４）
が導かれる。

そして、第１圧縮弾性部材８１の変化量ΔＬ１は、弁部材３０の移動量でもあるので、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２のばね定数を適宜設定することにより、作動軸５１の移動量Ｘに対する弁部材３０の移動量（即ち、変化量ΔＬ１）の比率を任意に設定することができる。

例えば、作動軸５１の移動量Ｘを１０としたとき、弁部材３０の移動量（即ち、第１圧縮弾性部材８１の変化量ΔＬ１）を１とするためには、上記（４）式から、
１＝（Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２））×１０
Ｋ１：Ｋ２＝９：１ ・・・（５）
となり、（５）式に示される関係となるばね定数を有する第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２を用いればよい。

また、電動弁１は、図３（ａ）に示す着座位置から図３（ｂ）に示す弁開上限位置までの範囲内で弁部材３０を移動させる。弁開上限位置は、弁部材３０のニードル部分３１ｂの先端３１Ａが、二次側ポート１４（弁ポート）内に位置する状態となるように設定されている。

弁部材３０が着座位置にあるとき、弁部材３０には、それを軸線Ｐ方向から見たときの平面視面積Ｓ１に対して二次側圧力Ｐ２が加わる。そして、弁部材３０が着座位置を離れて弁開状態になると、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との境界線が、弁座部１６と弁部材３０との最短距離を結ぶ直線上に形成され、図３（ｂ）に示すように、弁部材３０が弁開上限位置にあるとき、弁部材３０の境界線ｋの内側の平面視面積Ｓ２に二次側圧力Ｐ２が加わる。この状態において、平面視面積Ｓ２は、弁部材３０が着座位置にあるときの平面視面積Ｓ１に対して若干小さくなる。

ここで、図３（ｃ）に示すように、仮に、弁開上限位置を超えて弁部材３０を移動させると、ニードル部分３１ｂの先端３１Ａが二次側ポート１４から弁室１０Ａ側に抜けて、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との境界線ｋにおける弁部材３０側の一端が、より軸線Ｐに近づいて、二次側圧力Ｐ２が加わる平面視面積Ｓ３が、弁部材３０が着座位置にあるときの平面視面積Ｓ１に対して極端に小さくなってしまい、弁部材３０に対して一次側圧力Ｐ１がより多く加わって、弁部材３０に対して軸線Ｐ方向に加わる力のバランスが大きく崩れてしまう。そのため、図３（ｂ）に示すように、弁開上限位置において、ニードル部分３１ｂの先端３１Ａが二次側ポート１４内に位置する状態となるようにすることで、ニードル部分３１ｂの二次側圧力Ｐ２が加わる平面視面積Ｓ２が極端に小さくなることがなくなるので、弁部材３０に対して軸線Ｐ方向に加わる力のバランスが大きく崩れてしまうことを回避して、当該バランスを維持することができる。

本実施形態の電動弁１は、二次側ポート１４を画定する弁座部１６と、弁座部１６に対して離座及び着座するように二次側ポート１４の中心を通る軸線Ｐに沿って移動可能に設けられた弁部材３０と、弁部材３０を介して弁座部１６と対向して配置されかつ軸線Ｐに沿って移動される作動軸５１を備えた弁部材駆動部４０と、弁座部１６と弁部材３０との間にこれらが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設された第１圧縮弾性部材８１と、弁部材３０と作動軸５１との間にこれらが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設された第２圧縮弾性部材８２と、を有している。

また、電動弁１は、第１圧縮弾性部材８１及び前記第２圧縮弾性部材８２が、軸線Ｐに軸心が重なるように配置された圧縮コイルばねで構成されている。

また、電動弁１は、弁部材３０が、二次側ポート１４に挿入されるニードル部分３１ｂを備え、弁部材駆動部４０が、ニードル部分３１ｂの先端３１Ａが二次側ポート１４内に位置する状態となる範囲内で弁部材３０が移動されるように作動軸５１を移動させる構成とされている。

以上より、本実施形態によれば、二次側ポート１４を画定する弁座部１６とこの弁座部１６に対して離座及び着座するように二次側ポート１４の中心を通る軸線Ｐに沿って移動可能に設けられた弁部材３０との間に、これらが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設された第１圧縮弾性部材８１と、この弁部材３０と弁部材駆動部４０に備えられた当該弁部材３０を介して弁座部１６と対向して配置されかつ軸線Ｐに沿って移動される作動軸５１との間に、これらが互いに近づけられたときに軸線Ｐ方向に圧縮されるように配設された第２圧縮弾性部材８２と、を有している。即ち、弁部材３０が、第１圧縮弾性部材８１と第２圧縮弾性部材８２とによって軸線Ｐ方向に挟まれて支持され、さらにこれらが、弁座部１６と作動軸５１とによって軸線Ｐ方向に挟まれている。これにより、作動軸５１が軸線Ｐに沿って移動されたとき、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２がそれらばね定数に応じて伸縮して作動軸５１の移動量を吸収するので、作動軸５１の移動量に対する弁部材３０の移動量を小さくすることができ、そのため、簡素な構成で微少流量の制御が可能となる。また、作動軸５１が軸線Ｐに沿って移動される構成であるので、一回転型スライド式の弁体を備えた流量制御弁などに比べて、弁部材３０の移動量を大きく設定することができ、そのため、弁開上限状態での流量を確保しつつ微少流量の制御が可能となる。

また、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２が、軸線Ｐに軸心が重なるように配置された圧縮コイルばねで構成されているので、より簡素な構成で微少流量の制御が可能となる。

また、弁部材３０が、二次側ポート１４に挿入されるニードル部分３１ｂを備え、弁部材駆動部４０が、ニードル部分３１ｂの先端３１Ａが二次側ポート１４内に位置する状態となる範囲内で弁部材３０が移動されるように作動軸５１を移動させる構成とされている。ニードル部分３１ｂの先端３１Ａが二次側ポート１４から抜けてしまうと、ニードル部分３１ｂの先端３１Ａに二次側ポート１４内の二次側圧力Ｐ２とは異なる一次側圧力Ｐ１が加わってしまい、弁部材３０に対して軸線Ｐ方向に加わる力のバランスが大きく崩れてしまう恐れがあるところ、ニードル部分３１ｂの先端３１Ａが二次側ポート１４内に位置する状態においては、ニードル部分３１ｂの二次側ポート１４内の二次側圧力Ｐ２が加わる面積を確保でき、そのため、弁部材３０に対して軸線Ｐ方向に加わる力のバランスを維持することができる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の流量制御弁の第２の実施形態としての手動弁を、図４を参照して説明する。

図４は、本発明に係る流量制御弁の第２の実施形態である手動弁の縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は、図４における上下に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

上述した第１の実施形態では、電動の弁部材駆動部４０によって弁部材３０を移動させるものであったが、本実施形態では、これに代えて手動の弁部材駆動部によって弁部材を移動させるものである。

第２の実施形態の手動弁（図中、符号１Ａで示す）は、弁本体１０と、弁座部１６と、弁本体蓋部２２と、弁部材３０と、作動軸５５を備えた弁部材移動手段としての弁部材駆動部４１と、第１圧縮弾性部材８１と、第２圧縮弾性部材８２と、を有している。なお、図４において、上述した実施形態と機能的に同一の部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

弁部材駆動部４１は、作動軸５５と、回転軸５６と、ハンドル８５と、を有している。

作動軸５５は、弁本体蓋部２２の内径より若干小さい径に形成された略円柱形状の軸部分５５ａと、軸部分５５ａの一端に同軸に設けられた略円板状の笠部分５５ｂと、が一体となって構成されている。笠部分５５ｂの縁部にはフランジ部分５５ｃが形成されており、このフランジ部分５５ｃは、第２圧縮弾性部材８２の他端を受けるばね受け部分として機能する。作動軸５５は、軸部分５５ａの他端が弁本体蓋部２２に挿入されて、軸心が軸線Ｐに重なるように、かつ、その笠部分５５ｂが弁部材３０の弁軸部３３の笠部分３３ｂと間隔をあけて対向するように配置されている。

回転軸５６は、一端５６ａが作動軸５５の軸部分５５ａに一体に取り付けられ、外周面の一部には雄ねじ部５６ｂが設けられて弁本体蓋部２２の雌ねじ部２２ｃと螺合され、他端５６ｃが弁本体蓋部２２から突出されているとともに他端にハンドル８５が固定して取り付けられている。勿論、第１の実施形態と同様に、作動軸５５と回転軸５６とが別体として構成され、これら作動軸５５と回転軸５６との間に硬質のボール５２を配置した構成としてもよい。

回転軸５６は、弁本体蓋部２２と螺合されているので、手動によるハンドル８５の回転によって回転軸５６が回転されると、当該回転軸５６は軸線Ｐ方向（即ち、上下方向）に移動し、これに伴い、作動軸５５も軸線Ｐ方向に移動して、弁部材３０が作動軸５５の移動量に応じて移動される。

このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、弁座部１６と弁部材３０との間に配設された第１圧縮弾性部材８１と、この弁部材３０と作動軸５５との間に配設された第２圧縮弾性部材８２と、を有しているので、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏する。

上述した各実施形態では、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２は、共に圧縮コイルばねで構成されているものであったが、これに限定されるものではなく、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２の一方、又は、両方とも、例えば、円筒形状のゴム部材などで構成されていてもよく、本発明の目的に反しない限り、第１圧縮弾性部材８１及び第２圧縮弾性部材８２の構成は任意である。

また、各実施形態では、弁部材３０が二次側ポート１４に挿入されるニードル部分３１ｂを備えるものであったがこれに限定されるものではない。例えば、各実施形態において、弁座部１６及び弁部材３０に代えて、図５に示すように、すり鉢状の着座面１６ａを備えた弁座部１６’とし、下端が着座面１６ａに着座するように略円柱形状に形成された本体部分３１ａ’とこの本体部分３１ａ’の基端側に設けられたフランジ部分（図示なし）とが一体となって構成された弁体部３１’を備えた弁部材３０’として、ニードル部分３１ｂを設けない構成としてもよい。

また、各実施形態では、一次側継手管Ａ１を入口側とし、二次側継手管Ａ２を出口側とするものであったが、これに限らず、入口側と出口側とを逆にするものであってもよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 電動弁（流量制御弁）
１Ａ 手動弁（流量制御弁）
１０ 弁本体
１３ 一次側ポート
１４ 二次側ポート（弁ポート）
１６ 弁座部
１７ 弁座部貫通孔
３０ 弁部材
３１ 弁体部
３１ａ 本体部分
３１ｂ ニードル部分（ニードル部）
３１ｃ フランジ部分
３２ ボール
３３ 弁軸部
３３ａ 軸部分
４０、４１ 弁部材駆動部（弁部材移動手段）
５１、５５ 作動軸
６０ モータ
７０ 回転ストッパ機構
８１ 第１圧縮弾性部材
８２ 第２圧縮弾性部材
Ｐ 軸線（弁ポートの中心を通る直線）

Claims (3)

1. 弁ポートを画定する弁座部と、
   前記弁座部に対して離座及び着座するように前記弁ポートの中心を通る直線に沿って移動可能に設けられた弁部材と、
   前記弁部材を介して前記弁座部と対向配置されかつ前記直線に沿って移動される作動軸を備えた弁部材移動手段と、
   前記弁座部と前記弁部材との間にこれらが互いに近づけられたときに前記直線方向に圧縮されるように配設された第１圧縮弾性部材と、
   前記弁部材と前記作動軸との間にこれらが互いに近づけられたときに前記直線方向に圧縮されるように配設された第２圧縮弾性部材と、を有していることを特徴とする流量制御弁。
2. 前記第１圧縮弾性部材及び前記第２圧縮弾性部材のうち少なくとも一方が、前記直線に軸心が重なるように配置された圧縮コイルばねで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記弁部材が、前記弁ポートに挿入されるニードル部を備え、
   前記弁部材移動手段が、前記ニードル部の先端が前記弁ポート内に位置する状態となる範囲内で前記弁部材が移動されるように前記作動軸を移動させる構成とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量制御弁。

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