JP2015038368A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁部材の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる流量制御弁を提供する。【解決手段】電動弁１において、弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０が、その軸心が弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に配置される。この弁部材３０は、環状面３２及び当該環状面３２の外周縁全周にわたって内周縁が連接された外周面３１ｃを有しており、環状面３２と外周面３１ｃとの連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、環状面３２及び外周面３１ｃのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、圧力バランス型の流量制御弁に関する。

従来、このような圧力バランス型の流量制御弁として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。図９に、従来の圧力バランス型の流量制御弁の一例としての電動膨張弁の縦断面図を示す。

図９に示す電動膨張弁（図中、符号８００で示す）は、弁本体８０１と、弁部材８０４と、ばね８０５と、弁棒８０６と、パッキン８０７と、電動アクチュエータ８０９と、を備えている。

弁本体８０１は、略円筒形に形成されている。弁本体８０１の側壁８０１ａには、第１流体通路Ａ１と連通する入口ポート８１１が設けられ、底壁８０１ｂには、第２流体通路Ａ２と連通する弁ポート８１２が設けられている。弁ポート８１２は、すり鉢形状の着座面８１３ａを備えた弁座部８１３と連通されている。また、弁本体８０１の図中上部には蓋８１６が取り付けられており、蓋８１６には、雄ねじ筒８１７が植立されている。雄ねじ筒８１７には、弁棒８０６の図中上部が貫通されている。

弁部材８０４は、軸方向全体にわたって外径が均一な円柱状に形成されており、弁本体８０１をシリンダ部としてピストン状に移動可能に収容されている。弁部材８０４は、弁本体８０１の内部空間を弁室８１４と背圧室８１５とに区画している。弁室８１４は、入口ポート８１１と連通されている。弁部材８０４の図中下方に位置する下端面８０４ａは、弁座部８１３に対向している。また、弁部材８０４には、弁ポート８１２と背圧室８１５とを連通する均圧路８４１が設けてある。弁部材８０４は、ばね８０５によって弁座部８１３に向かって常時押圧されている。弁部材８０４は、その図中上部に弁棒８０６の下端がストッパ８０６ａにより係止可能に貫入されており、当該弁棒８０６が図中上方に引き上げられるとストッパ８０６ａが弁部材８０４に係止して、弁部材８０４も共に引き上げられる。環状のパッキン８０７は、外周縁が弁本体８０１に固定され、内周縁内側に弁部材８０４が挿通されて、弁本体８０１と弁部材８０４との間で流体の漏洩を阻止し、かつ相互に摺動することを妨げないように設けられている。

電動アクチュエータ８０９は、弁本体８０１の図中上部に取り付けられており、ロータ８９２と、ステータコイル８９３と、シールドチューブ８９４と、を有している。ロータ８９２は、シールドチューブ８９４の内側に設けられている。ロータ８９２は、雄ねじ筒８１７に回転自在に螺着され、かつ弁棒８０６の上端部８６３と回転自在に結合している。ステータコイル８９３は、シールドチューブ８９４の外側に取り付けられている。

ロータ８９２は、回転されることによって雄ねじ筒８１７の軸心方向（図中、上下方向）に移動する。そして、ロータ８９２の移動は、ばね８９５によって遊びがないように弁棒８０６に伝えられて、弁棒８０６はロータ８９２の回転量に比例して進退する。つまり、電動アクチュエータ８０９の駆動により、弁棒８０６及びその下端に固着された弁部材８０４が上下動し、弁ポート８１２の周囲の弁座部８１３の着座面８１３ａに対して弁部材８０４が離座／着座する。

この電動膨張弁８００において、弁ポート８１２と背圧室８１５とは、均圧路８４１によって連通されている。そのため、弁部材８０４の背圧室８１５側の上端面８０４ｂに作用する流体圧力と、弁部材８０４の弁ポート８１２側の下端面８０４ａに作用する流体圧力との圧力バランスがとれ、弁部材８０４を上下動させるときの電動アクチュエータ８０９の駆動力が軽減される。

具体的には、パッキン８０７の弁部材８０４に対するシール面積（即ち、パッキン８０４の内周縁内側の平面視面積であり、弁部材８０４の上端面８０４ｂの面積と同一）をＳ１、下端面８０４ａの面積をＳ２、弁ポート８１２における流体圧力をＰ２、上向きの力を正とすると、弁閉時の圧力バランス、即ち、弁部材８０４に対してその軸心方向（図中上下方向）に加わる力Ｆは、次の（ｉ）式で表され、
Ｆ＝Ｐ２（Ｓ２−Ｓ１） ・・・（ｉ）
つまり、弁部材８０４の上端面８０４ｂの面積Ｓ１と下端面８０４ａの面積Ｓ２とを同一（略同一含む）にすることで弁部材８０４に対して軸心方向に加わる力を相殺させて、弁部材８０４の移動に必要な駆動力を小さくし、これにより、電動アクチュエータ８０９を小型化できた。

特開昭６３−２４３５８１号公報

しかしながら、このような圧力バランス型の電動膨張弁８００においては、弁室８１４側から弁ポート８１２側に向かって流体が流れるところ、図１０において模式的に示すように、弁部材８０４の外周面８０４ｃと下端面８０４ａとがなす角度が直角（９０度）となるように当該弁部材８０４が形成されているので、弁開時に着座面８１３ａと弁部材８０４との間を通過した流体（図中、その流れを矢印で示す）は、流速が比較的速い。そのため、弁部材８０４の下端面８０４ａに沿うように回り込めず当該下端面８０４ａから大きく剥離してしまう。そのため、下端面８０４ａの周縁部分Ｅ近傍に圧力の低い箇所が生じて、当該周縁部分Ｅに対して流体圧力により加わる力が小さくなってしまうことがあった。これにより、弁部材８０４に対して軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまい、弁部材８０４の移動に大きな力が必要となって、弁部材を移動させるアクチュエータの小型化の妨げとなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、弁部材の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる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、弁ポートが設けられた弁ハウジングと、前記弁ポートと連通して設けられ、すり鉢形状の着座面を有する環状の弁座部と、前記弁座部の軸心を通る軸線上に軸心が配置され、前記弁ハウジング内で当該弁座部と一方の端部が間隔をあけて対向するように設けられたシリンダ部と、前記弁座部の着座面に対して離座及び着座するように前記シリンダ部内にピストン状に移動可能に収容された弁部材と、前記シリンダ部内の空間が前記弁部材に区画されて形成された当該シリンダ部内における他方の端部側の背圧室と前記弁ポートとを連通するように、前記弁ハウジング又は前記弁部材に設けられた均圧路と、を備えた流量制御弁において、前記弁部材が、それぞれ前記軸線を中心として配置された第１の面及び当該第１の面の外周縁全周にわたって内周縁が連接された第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面との連接箇所が、弁閉時にその全周にわたって前記着座面に当接されるように形成され、前記着座面、前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれと前記軸線とがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成され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２の面と前記軸線とがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該第２の面が形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、前記第１の面が、環状に形成されるとともに、その内周縁が前記軸線と直交するように形成された前記弁部材における前記弁ポート寄りの端面の外周縁と全周にわたって連接され、前記第１の面と前記軸線とがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該第１の面が形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記第１の面と前記第２の面との連接箇所内側の平面視面積が前記シリンダ部の内側空間の横断面積と略同一になるように、前記弁部材が形成されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、前記弁部材に設けられるとともに外周縁が前記シリンダ部の内周面に摺動可能に接して、又は、前記シリンダ部に設けられるとともに内周縁が前記弁部材の外周面に摺動可能に接して、前記シリンダ部と前記弁部材との間を封止する環状に形成されたシール部材をさらに備え、前記第１の面と前記第２の面との連接箇所内側の平面視面積が前記シール部材における前記摺動可能に接する外周縁又は内周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、前記弁部材が形成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、シリンダ部内にピストン状に移動可能に収容された弁部材は、その軸心が弁座部の軸心を通る軸線上に配置される。この弁部材は、それぞれ上記軸線を中心として配置された第１の面及び当該第１の面の外周縁全周にわたって内周縁が連接された第２の面を有しており、第１の面と第２の面との連接箇所が、弁閉時にその全周にわたって着座面に当接されるように形成されている。そして、着座面、第１の面及び第２の面のそれぞれと上記軸線とがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。このようにしたことから、弁閉時は、上記連接箇所がその全周にわたって着座面に当接されることにより弁ポートが閉じられる。そして、弁開時は、上記第２の面から上記連接箇所を通過して上記第１の面に流体が流れるところ、第２の面から第１の面に至ったときの角度変化が９０度より小さくなるため、従来の構成に比べて、第２の面から連接箇所を通過したあとに第１の面に沿って流体が流れやすくなり、第１の面から流体の流れが剥離することを抑制できる。そのため、弁開時において弁部材の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。

請求項２に記載された発明によれば、第２の面と弁座部の軸心を通る軸線とがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該第２の面が形成されている。このようにしたことから、第２の面と上記軸線とがなす角度β２が、着座面と上記軸線とがなす角度αに近づくので、従来の構成における着座面と弁部材の外周面（即ち、β２＝０とした第２の面に相当）との関係に比べて、弁開時において、弁ポートに向かう方向について着座面と第２の面との幅が徐々に狭くなっていく変化の度合いをより小さくすることができる。そのため、着座面と上記連接箇所との間を通過する流体の速度をより遅くすることができるので、第１の面に沿って流体がより流れやすくなり、第１の面から流体の流れが剥離することを抑制でき、弁開時において弁部材の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことをより抑制できる。

請求項３に記載された発明によれば、第１の面が、環状に形成されるとともに、その内周縁が弁座部の軸心を通る軸線と直交するように形成された弁部材における弁ポート寄りの端面の外周縁と全周にわたって連接され、第１の面と上記軸線とがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該第１の面が形成されている。このようにしたことから、弁部材における弁ポート寄りの端面を第１の面とした構成に比べて、第１の面と弁ポート寄りの端面とが別個に設けられて流体が段階を経て流れの角度が変えられて当該端面に至るため、第１の面及び当該端面から流体の流れが剥離することを抑制でき、弁開時において弁部材の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことをより抑制できる。

請求項４に記載された発明によれば、第１の面と第２の面との連接箇所内側の平面視面積がシリンダ部の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材が形成されている。このようにしたことから、流体圧力により弁部材に対して軸心方向に加わる力を相殺させて、弁部材の軸心方向に加わる力をバランスさせることができる。

請求項５に記載された発明によれば、弁部材に設けられるとともに外周縁がシリンダ部の内周面に摺動可能に接して、又は、シリンダ部に設けられるとともに内周縁が弁部材の外周面に摺動可能に接して、シリンダ部と弁部材との間を封止する環状に形成されたシール部材をさらに備えている。そして、第１の面と第２の面との連接箇所内側の平面視面積がシール部材におけるシリンダ部の内周面に摺動可能に接する外周縁の内側の平面視面積、又は、シール部材における弁部材の外周面に摺動可能に接する内周縁の内側の平面視面積、と略同一になるように、弁部材が形成されている。このようにしたことから、シール部材によりシリンダ部と弁部材との間の封止性をより高め、流体圧力により弁部材に対して軸心方向に加わる力をより確実に相殺させて、弁部材の軸心方向に加わる力をさらにバランスさせることができる。

本発明に係る流量制御弁の第１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を模式的に示した拡大断面図であって、弁部材が着座している状態（弁閉状態）を示す図である。 第１実施形態の電動弁において、弁部材が離座している状態（弁開状態）での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。 本発明に係る流量制御弁の第２実施形態である電動弁の弁部材及び弁座部を模式的に示した拡大断面図であって、弁部材が着座している状態（弁閉状態）を示す図である。 第２実施形態の電動弁において、弁部材が離座している状態（弁開状態）での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。 本発明に係る流量制御弁の第３実施形態である電動弁の弁部材及び弁座部を模式的に示した拡大断面図であって、弁部材が着座している状態（弁閉状態）を示す図である。 第３実施形態の電動弁において、弁部材が離座している状態（弁開状態）での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。 図１の電動弁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縦断面図である。 図９に示す流量制御弁において、弁開状態での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。

（第１実施形態）
以下に、本発明の流量制御弁の第１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実施形態である電動弁の縦断面図である。図２は、図１の電動弁の弁部材及び弁座部を模式的に示した拡大断面図であって、弁部材が着座している状態（弁閉状態）を示す図である。図３は、第１実施形態の電動弁において、弁部材が離座している状態（弁開状態）での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は、各図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。

本実施形態の電動弁（各図中、符号１で示す）は、弁ハウジングとしての弁本体１０と、弁座部１６と、シリンダ部としての弁ガイド２０と、弁部材３０と、均圧路３６と、シール部材としてのパッキン部３７と、弁部材移動手段としての弁部材駆動部４０と、を有している。

弁本体１０は、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に円形の一次側継手接続孔１１が形成され、その下端の底壁１０ｂに円形の二次側継手接続孔１２が形成されている。一次側継手接続孔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と弁本体１０に設けられた一次側ポート１３とが連通されている。また、二次側継手接続孔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と弁本体１０に設けられた二次側ポート１４と連通されている。二次側ポート１４は後述する環状の弁座部１６と連通されている。二次側ポート１４は、弁ポートに相当する。

弁座部１６は、円形環状に形成されて、弁本体１０内に二次側ポート１４を通じて二次側継手接続孔１２と連通して設けられている。弁座部１６は、図中上方から下方に向かうにしたがって内径が徐々に小さくなる単一のすり鉢形状の着座面１７を有している。この着座面１７は、後述する弁部材３０が弁座部１６に着座したときに当該弁部材３０が当接される。

弁ガイド２０は、弁ガイド本体部２１と、弁ガイド蓋部２２と、を有している。弁ガイド本体部２１は、両端部が開口された略円筒形状に形成されている。弁ガイド本体部２１は、その下端部２１ａと弁座部１６とが間隔をあけて対向するように配置されて、弁本体１０内に固定して取り付けられている。弁ガイド蓋部２２は、弁ガイド本体部２１の上端部２１ｂを塞ぐように当該弁ガイド本体部２１に固定金具２３によって固定して取り付けられている。弁ガイド蓋部２２には、それを上下方向に貫通するように形成された雌ねじ部２２ａが設けられている。弁ガイド２０は、シリンダ部に相当する。弁ガイド本体部２１内の空間が、シリンダ部の内側空間に相当する。

弁部材３０は、全体として略円柱形状に形成されており、弁ガイド２０内に上下方向に摺動移動可能に配設されている。つまり、弁部材３０は、弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容されている。弁部材３０は、弁ガイド２０内に収容されることにより、弁ガイド２０内の空間を区画して、弁ガイド２０内における上端部２１ｂ側に背圧室２５が形成される。

弁部材３０は、弁体３１と、連結金具３４と、を有している。

弁体３１は、略円柱形状に形成されている。弁体３１は、その外周面３１ｃが弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して配置されている。即ち、弁体３１の外径は、弁ガイド本体部２１の内径と略同一である。弁体３１の詳細形状については後述する。

連結金具３４は、弁体３１より外径の小さい略円筒形状に形成されている。連結金具３４は、下端部３４ａが開口されかつ上端部３４ｂにばね受け部３５が設けられている。連結金具３４の周壁３４ｃにおける上端部３４ｂ寄りの箇所には、連結金具３４の内外を連通する貫通孔３４ｄが形成され、この貫通孔３４ｄの下方の箇所には、フランジ部３４ｅが設けられている。

連結金具３４は、その図中下側の半分程度が弁体３１を貫通して固定して取り付けられている。これにより、連結金具３４の内側空間及び貫通孔３４ｄによって、二次側ポート１４と背圧室２５とを連通する均圧路３６が構成される。

パッキン部３７は、円形環状に形成されており、その外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに密封状態で摺動可能に接するよう構成されている。パッキン部３７は、連結金具３４のフランジ部３４ｅと弁体３１の上面３１ｄとの間に、皿ばね受け３８及び皿ばね３９とともに狭持されている。つまり、パッキン部３７は、円形環状に形成され、弁部材３０に設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０との間を封止する。この構成以外にも、例えば、図９に示す従来の構成のパッキン８０７のように、パッキン部が、環状に形成され、弁ガイド本体部２１に設けられるとともに内周縁が弁部材３０（具体的には、弁体３１）の外周面３１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０との間を封止するような構成としてもよい。パッキン部３７は、シール部材に相当する。

二次側継手接続孔１２、二次側ポート１４、弁座部１６、弁ガイド２０及び弁部材３０は、それぞれの軸心が軸線Ｐ上に位置づけられるように配置されている。

弁部材駆動部４０は、弁部材ホルダ５０と、モータ６０と、を有している。

弁部材ホルダ５０は、ホルダ部５１と、コイル状の圧縮ばね５３と、ばね受け部５４と、を有している。ホルダ部５１は、下端部５１ａが開口されかつ上端部５１ｂが上壁５２で塞がれた略円筒形状に形成されている。ホルダ部５１には、圧縮ばね５３が収容されており、さらに、この圧縮ばね５３の上端部を受けるようにしてばね受け部５４がホルダ部５１内を上下方向に移動可能に収容されている。また、ホルダ部５１の下端部５１ａには、弁部材３０の連結金具３４のばね受け部３５が圧縮ばね５３の下端部を受けるようにして固定して取り付けられている。これにより、圧縮ばね５３によってばね受け部５４がホルダ部５１の上壁５２に押しつけられている。ホルダ部５１の上壁５２は、後述するモータ６０のロータ軸６４の下方の先端６４ａが当該ホルダ部５１に対して回転可能に貫通しており、ホルダ部５１内で、この先端６４ａとばね受け部５４とが接している。

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、下端部６１ａが開口されかつ上端部６１ｂ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、その下端部６１ａが弁ガイド本体部２１の上端部２１ｂ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、その軸心が軸線Ｐ上に位置づけられるように配置されている。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、弁ガイド蓋部２２の雌ねじ部２２ａと螺合されている。このように、マグネットロータ６３は、弁ガイド２０（具体的には弁ガイド蓋部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。

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５２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。

次に、図２を参照して、弁部材３０の弁体３１の具体的な形状について説明する。

図２に示すように、弁体３１の環状の下端面３１ａと環状の外周面３１ｃとの間には、図中上方から下方に向かうにしたがって徐々に外径が小さくなる先細りのテーパ状の環状面３２が設けられている。この環状面３２は、中心が軸線Ｐ上に位置づけられるように形成されている。環状面３２は、その外周縁が全周にわたって外周面３１ｃの図中下方の縁部（内周縁）に連接されており、つまり、環状面３２は、外周面３１ｃと軸線Ｐ方向に連接して同心に配置されている。環状面３２は、第１の面に相当し、外周面３１ｃは、第２の面に相当する。環状面３２は、面取りによって形成される微少なテーパ面などは含まず、本発明の作用効果が発揮できる程度の大きさを有しているものである。環状面３２は、その幅が弁部材３０のシールエッジＫの半径の５％以上あることが好ましい。

環状面３２と外周面３１ｃとが連接されることにより外側に凸の角部となるシールエッジＫが形成される。このシールエッジＫは、弁閉時に全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されており、シールエッジＫが着座面１７に当接されることにより、弁室１０Ａと二次側ポート１４との間を密封して仕切る。このシールエッジＫは、その径が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに対するパッキン部３７のシール径（即ち、パッキン部３７の外周縁の径であり、弁ガイド本体部２１の内径でもある）と略同一に形成されている。これにより、シールエッジＫ内側について軸線Ｐ方向から見た平面視面積は、パッキン部３７の外周縁の内側の平面視面積と略同一となり、また、弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積（軸方向に直交する断面の面積）と略同一となる。シールエッジＫは、環状面３２（第１の面）と外周面３１ｃ（第２の面）の連接箇所に相当する。

また、弁座部１６の着座面１７、弁体３１の環状面３２及び外周面３１ｃのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向き（図中上方向き）に開く角の角度）β２＜α＜β１の関係を満たすように、それぞれの面が形成されている。これにより、弁閉時においてシールエッジＫのみが確実に着座面１７に当接される。

また、β１−β２＜９０度の関係を満たすように環状面３２及び外周面３１ｃが形成されている。これにより、環状面３２と外周面３１ｃとがなす角度θ１が鈍角（９０度超）となる。そのため、外周面３１ｃに沿って流れる流体が環状面３２に至ったときに、当該流体の流れる方向の角度変化が９０度未満となる。環状面３２と外周面３１ｃとがなす角度θ１は、１００度〜１２０度程度が好ましい。本実施形態において、β１＜９０度である。また、β２＝０であり、つまり、外周面３１ｃと軸線Ｐとは平行に形成されている。

また、弁体３１の下端面３１ａは、軸線Ｐを中心として当該軸線Ｐに対して直交するように形成され、外周面３１ｃは軸線Ｐに平行に形成されている。このことから、環状面３２と下端面３１ａとがなす角度θ２についても鈍角（９０度超）となる。そのため、上記と同様に、環状面３２に沿って流れる流体が下端面３１ａに至ったときに、当該流体の流れる方向の角度変化が９０度未満となる。

次に、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。

電動弁１において、弁閉時に弁部材３０（具体的には弁体３１）における環状面３２と外周面３１ｃとの連接箇所であるシールエッジＫが全周にわたって弁座部１６の着座面１７に当接して、弁室１０Ａ側と二次側ポート１４（弁ポート）側とを仕切り、流体の流れを遮断する。

そして、弁部材駆動部４０により弁部材３０が弁開方向に移動されて、弁部材３０のシールエッジＫが着座面１７から離れると、弁開状態となって、着座面１７と弁部材３０との間を通って弁室１０Ａ側から二次側ポート１４側に流体が流れる。

このときの流体の流れを図３に示す。電動弁１においては、弁部材３０の外周面３１ｃと環状面３２とがなす角度θ１が鈍角（９０度超）となるように当該弁部材３０が形成されているので、着座面１７とシールエッジＫとの間を通過した流体（図中、その流れを矢印で示す）は、流速が比較的速い場合でも弁部材３０の環状面３２に沿うように回り込むことが可能となり、当該環状面３２から大きく剥離してしまうことが抑制される。そのため、環状面３２の外周面３１ｃ寄りの周縁部分近傍に圧力の低い箇所が生じることを防ぐことができる。これにより、弁部材３０に対して軸心方向に加わる力のバランスを保つことができる。

また、環状面３２から下端面３１ａに流れるときも、これら面がなす角度θ２が鈍角であるため、同様に下端面３１ａの環状面３２寄りの周縁部分近傍に圧力の低い箇所が生じることを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態の電動弁１は、二次側ポート１４が設けられた弁本体１０と、二次側ポート１４と連通して設けられ、すり鉢形状の着座面１７を有する環状の弁座部１６と、弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に軸心が配置され、弁本体１０内で当該弁座部１６と下端部２１ａが間隔をあけて対向するように設けられた弁ガイド２０と、弁座部１６の着座面１７に対して離座及び着座するように弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０と、弁ガイド２０内の空間が弁部材３０に区画されて形成された当該弁ガイド２０内における上端部２１ｂ側の背圧室２５と二次側ポート１４とを連通するように、弁部材３０に設けられた均圧路３６と、を備えている。弁部材３０が、それぞれ軸線Ｐを中心として配置された環状面３２及び環状面３２の外周縁全周にわたって内周縁が連接された外周面３１ｃを有し、環状面３２と外周面３１ｃとの連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、環状面３２及び外周面３１ｃのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。

また、電動弁１は、環状面３２の内周縁が、軸線Ｐと直交するように形成された弁部材３０における二次側ポート１４の下端面３１ａの外周縁と全周にわたって連接され、環状面３２と軸線Ｐとがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該環状面３２が形成されている。

また、電動弁１は、シールエッジＫ内側の平面視面積が弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材３０が形成されている。

また、電動弁１は、弁部材３０に設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０との間を封止する円形環状に形成されたパッキン部３７をさらに備えている。そして、シールエッジＫ内側の平面視面積がパッキン部３７における外周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、弁部材３０が形成されている。

以上より、本実施形態によれば、弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０は、その軸心が弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に配置される。この弁部材３０は、それぞれ軸線Ｐを中心として配置された環状面３２及び当該環状面３２の外周縁全周にわたって内周縁が連接された外周面３１ｃを有しており、環状面３２と外周面３１ｃとの連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、環状面３２及び外周面３１ｃのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。このようにしたことから、弁閉時は、上記シールエッジＫがその全周にわたって着座面１７に当接されることにより二次側ポート１４が閉じられる。そして、弁開時は、外周面３１ｃからシールエッジＫを通過して環状面３２に流体が流れるところ、外周面３１ｃから環状面３２に至ったときの角度変化が９０度より小さくなるため、従来の構成に比べて、外周面３１ｃからシールエッジＫを通過したあとに環状面３２に沿って流体が流れやすくなり、環状面３２から流体の流れが剥離することを抑制できる。そのため、弁開時において弁部材３０の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。

また、環状面３２の内周縁が、弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐと直交するように形成された弁部材３０の下端面３１ａの外周縁と全周にわたって連接され、環状面３２と軸線Ｐとがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該環状面３２が形成されている。このようにしたことから、弁部材３０の下端面３１ａを第１の面とした構成に比べて、第１の面としての環状面３２と下端面３１ａとが別個に設けられて流体が段階を経て流れの角度が変えられて当該下端面３１ａに至るため、環状面３２及び下端面３１ａから流体の流れが剥離することを抑制でき、弁開時において弁部材３０の軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことをより抑制できる。

また、環状面３２と外周面３１ｃの連接箇所であるシールエッジＫ内側の平面視面積が弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材３０が形成されている。このようにしたことから、流体圧力により弁部材３０に対して軸心方向に加わる力を相殺させて、弁部材３０の軸心方向に加わる力をバランスさせることができる。

また、弁部材３０に設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０との間を封止する円形環状に形成されたパッキン部３７をさらに備えている。そして、環状面３２と外周面３１ｃの連接箇所であるシールエッジＫ内側の平面視面積がパッキン部３７における弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接する外周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、弁部材３０が形成されている。このようにしたことから、パッキン部３７により弁ガイド本体部２１と弁部材３０との間の封止性をより高め、流体圧力により弁部材３０に対して軸心方向に加わる力をより確実に相殺させて、弁部材３０の軸心方向に加わる力をさらにバランスさせることができる。

（第２実施形態）
以下に、本発明の流量制御弁の第２実施形態としての電動弁を、図４、図５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実施形態である電動弁の弁部材及び弁座部を模式的に示した拡大断面図であって、弁部材が着座している状態（弁閉状態）を示す図である。図５は、第２実施形態の電動弁において、弁部材が離座している状態（弁開状態）での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。

第２実施形態の電動弁１Ａは、上述した第１実施形態の電動弁１において、弁部材３０に代えて、構成の異なる弁部材３０Ａを有していること以外は、第１実施形態の電動弁１と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

弁部材３０Ａは、弁体３１Ａと、連結金具３４と、を有している。連結金具３４は、上述した第１の実施形態と同一の構成である。

図４に示すように、弁体３１Ａは、略円柱形状に形成された本体部分３１１と、本体部分３１１の図中下方の端部に半径方向に張り出した突出部分３１２と、を有している。本体部分３１１は、その外周面３１１ｃが弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して配置されている。即ち、本体部分３１１の外径は、弁ガイド本体部２１の内径と略同一である。

突出部分３１２には、図中上方から下方に向かうにしたがって徐々に外径が小さくなる先細りのテーパ状の環状面３３が設けられている。この環状面３３は、中心が軸線Ｐ上に位置づけられるように形成されている。環状面３３は、その内周縁が全周にわたって下端面３１ａの外周縁と連接されており、換言すると、下端面３１ａの外周縁が全周にわたって環状面３３の内周縁と連接されている。下端面３１ａは、第１の面に相当し、環状面３３は、第２の面に相当する。環状面３３は、面取りによって形成される微少なテーパ面などは含まず、本発明の作用効果が発揮できる程度の大きさを有しているものである。環状面３３は、その幅が弁部材３０ＡのシールエッジＫの半径の５％以上あることが好ましい。

下端面３１ａと環状面３３とが連接されることにより外側に凸の角部となるシールエッジＫが形成される。このシールエッジＫは、弁閉時に全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されており、シールエッジＫが着座面１７に当接されることにより、弁室１０Ａと二次側ポート１４との間を密封して仕切る。このシールエッジＫは、その径が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに対するパッキン部３７のシール径（即ち、パッキン部３７の外周縁の径であり、弁ガイド本体部２１の内径でもある）と略同一に形成されている。これにより、シールエッジＫ内側について軸線Ｐ方向から見た平面視面積は、パッキン部３７の外周縁の内側の平面視面積と略同一となり、また、弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一となる。シールエッジＫは、下端面３１ａ（第１の面）と環状面３３（第２の面）との連接箇所に相当する。

また、弁座部１６の着座面１７、弁体３１Ａの下端面３１ａ及び環状面３３のそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向き（図中上方向き）に開く角の角度）β２＜α＜β１の関係を満たすように、それぞれの面が形成されている。これにより、弁閉時においてシールエッジＫのみが確実に着座面１７に当接される。

また、β１−β２＜９０度の関係を満たすように下端面３１ａ及び環状面３３が形成されている。これにより、下端面３１ａと環状面３３とがなす角度θが鈍角（９０度超）となる。そのため、環状面３３に沿って流れる流体が下端面３１ａに至ったときに、当該流体の流れる方向の角度変化が９０度未満となる。下端面３１ａと環状面３３とがなす角度θは、１００度〜１２０度程度が好ましい。本実施形態において、β１＝９０であり、つまり、下端面３１ａと軸線Ｐとは直交するように形成されている。また、０＜β２である。

次に、図５を参照して、上述した本実施形態の電動弁１Ａにおける動作（作用）について説明する。

電動弁１Ａにおいて、弁閉時に弁部材３０Ａ（具体的には弁体３１Ａ）における下端面３１ａと環状面３３との連接箇所であるシールエッジＫが全周にわたって弁座部１６の着座面１７に当接して、弁室１０Ａ側と二次側ポート１４（弁ポート）側とを仕切り、流体の流れを遮断する。

そして、弁部材駆動部４０により弁部材３０Ａが弁開方向に移動されて、弁部材３０ＡのシールエッジＫが着座面１７から離れると、弁開状態となって、着座面１７と弁部材３０Ａとの間を通って弁室１０Ａ側から二次側ポート１４側に流体が流れる。

このときの流体の流れを図５に示す。電動弁１Ａにおいては、弁部材３０Ａの環状面３３と下端面３１ａとがなす角度θが鈍角（９０度超）となるように当該弁部材３０Ａが形成されているので、着座面１７とシールエッジＫとの間を通過した流体（図中、その流れを矢印で示す）は、流速が比較的速い場合でも弁部材３０Ａの下端面３１ａに沿うように回り込むことが可能となり、当該下端面３１ａから大きく剥離してしまうことが抑制される。そのため、下端面３１ａの環状面３３寄りの周縁部分近傍に圧力の低い箇所が生じることを防ぐことができる。これにより、弁部材３０Ａに対して軸心方向に加わる力のバランスを保つことができる。

以上説明したように、本実施形態の電動弁１Ａは、二次側ポート１４が設けられた弁本体１０と、二次側ポート１４と連通して設けられ、すり鉢形状の着座面１７を有する環状の弁座部１６と、弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に軸心が配置され、弁本体１０内で当該弁座部１６と下端部２１ａが間隔をあけて対向するように設けられた弁ガイド２０と、弁座部１６の着座面１７に対して離座及び着座するように弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０Ａと、弁ガイド２０内の空間が弁部材３０Ａに区画されて形成された当該弁ガイド２０内における上端部２１ｂ側の背圧室２５と二次側ポート１４とを連通するように、弁部材３０Ａに設けられた均圧路３６と、を備えている。弁部材３０Ａが、それぞれ軸線Ｐを中心として配置された下端面３１ａ及び下端面３１ａの外周縁全周にわたって内周縁が連接された環状面３３を有し、下端面３１ａと環状面３３との連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、下端面３１ａ及び環状面３３のそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。

また、電動弁１Ａは、環状面３３と軸線Ｐとがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該環状面３３が形成されている。

また、電動弁１Ａは、シールエッジＫ内側の平面視面積が弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材３０Ａが形成されている。

また、電動弁１Ａは、弁部材３０Ａに設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０Ａとの間を封止する円形環状に形成されたパッキン部３７をさらに備えている。そして、シールエッジＫ内側の平面視面積がパッキン部３７における外周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、弁部材３０Ａが形成されている。

以上より、本実施形態によれば、弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０Ａは、その軸心が弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に配置される。この弁部材３０Ａは、それぞれ軸線Ｐを中心として配置された下端面３１ａ及び当該下端面３１ａの外周縁全周にわたって内周縁が連接された環状面３３を有しており、下端面３１ａと環状面３３との連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、下端面３１ａ及び環状面３３のそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。このようにしたことから、弁閉時は、上記シールエッジＫがその全周にわたって着座面１７に当接されることにより二次側ポート１４が閉じられる。そして、弁開時は、環状面３３からシールエッジＫを通過して下端面３１ａに流体が流れるところ、環状面３３から下端面３１ａに至ったときの角度変化が９０度より小さくなるため、従来の構成に比べて、環状面３３からシールエッジＫを通過したあとに下端面３１ａに沿って流体が流れやすくなり、下端面３１ａから流体の流れが剥離することを抑制できる。そのため、弁開時において弁部材３０Ａの軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。

また、環状面３３と弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐとがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該環状面３３が形成されている。このようにしたことから、環状面３３と上記軸線Ｐとがなす角度β２が、着座面１７と上記軸線Ｐとがなす角度αに近づくので、従来の構成（β２＝０とした構成）に比べて、弁開時において、二次側ポート１４に向かう方向について着座面１７と環状面３３との幅が徐々に狭くなっていく変化の度合いをより小さくすることができる。そのため、着座面１７とシールエッジＫとの間を通過する流体の速度をより遅くすることができるので、下端面３１ａに沿って流体がより流れやすくなり、下端面３１ａから流体の流れが剥離することを抑制でき、弁開時において弁部材３０Ａの軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことをより抑制できる。

また、下端面３１ａ及び環状面３３の連接箇所であるシールエッジＫ内側の平面視面積が弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材３０Ａが形成されている。このようにしたことから、流体圧力により弁部材３０Ａに対して軸心方向に加わる力を相殺させて、弁部材３０Ａの軸心方向に加わる力をバランスさせることができる。

また、弁部材３０Ａに設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０Ａとの間を封止する円形環状に形成されたパッキン部３７をさらに備えている。そして、環状面３２と外周面３１ｃの連接箇所であるシールエッジＫ内側の平面視面積がパッキン部３７における弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接する外周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、弁部材３０Ａが形成されている。このようにしたことから、パッキン部３７により弁ガイド本体部２１と弁部材３０Ａとの間の封止性をより高め、流体圧力により弁部材３０Ａに対して軸心方向に加わる力をより確実に相殺させて、弁部材３０Ａの軸心方向に加わる力をさらにバランスさせることができる。

（第３実施形態）
以下に、本発明の流量制御弁の第３実施形態としての電動弁を、図６、図７を参照して説明する。

図６は、本発明に係る流量制御弁の第３実施形態である電動弁の弁部材及び弁座部を模式的に示した拡大断面図であって、弁部材が着座している状態（弁閉状態）を示す図である。図７は、第３実施形態の電動弁において、弁部材が離座している状態（弁開状態）での弁座部の着座面及び弁部材との間を流れる流体の様子について説明する図である。

第３実施形態の電動弁１Ｂは、上述した第１実施形態の電動弁１において、弁部材３０に代えて、構成の異なる弁部材３０Ｂを有していること以外は、第１実施形態の電動弁１と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

弁部材３０Ｂは、弁体３１Ｂと、連結金具３４と、を有している。連結金具３４は、上述した第１の実施形態と同一の構成である。

図６に示すように、弁体３１Ｂは、略円柱形状に形成された本体部分３１３と、本体部分３１３の図中下方の端部に半径方向に張り出した突出部分３１４と、を有している。本体部分３１３は、その外周面３１３ｃが弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して配置されている。即ち、本体部分３１３の外径は、弁ガイド本体部２１の内径と略同一である。

弁体３１Ｂの環状の下端面３１ａの周囲には、図中上方から下方に向かうにしたがって徐々に外径が小さくなる先細りのテーパ状の第１環状面３２Ｂが設けられている。この第１環状面３２Ｂは、中心が軸線Ｐ上に位置づけられるように形成されている。第１環状面３２Ｂは、その内周縁が全周にわたって下端面３１ａの外周縁と連接されており、換言すると、下端面３１ａの外周縁が全周にわたって第１環状面３２Ｂの内周縁と連接されている。

突出部分３１４には、図中上方から下方に向かうにしたがって徐々に外径が小さくなる先細りのテーパ状の第２環状面３３Ｂが設けられている。この第２環状面３３Ｂは、中心が軸線Ｐ上に位置づけられるように形成されている。第２環状面３３Ｂは、上記第１環状面３２Ｂと軸線Ｐ方向に連接して同心に配置されている。第２環状面３３Ｂは、その内周縁が全周にわたって第１環状面３２Ｂの外周縁と連接されており、換言すると、第１環状面３２Ｂの外周縁が全周にわたって第２環状面３３Ｂの内周縁と連接されている。第１環状面３２Ｂは、第１の面に相当し、第２環状面３３Ｂは、第２の面に相当する。第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂは、面取りによって形成される微少なテーパ面などは含まず、本発明の作用効果が発揮できる程度の大きさを有しているものである。第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂは、それぞれの幅が弁部材３０ＢのシールエッジＫの半径の５％以上あることが好ましい。

第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとが連接されることにより外側に凸の角部となるシールエッジＫが形成される。このシールエッジＫは、弁閉時に全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されており、シールエッジＫが着座面に当接されることにより、弁室１０Ａと二次側ポート１４との間を密封して仕切る。このシールエッジＫは、その径が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに対するパッキン部３７のシール径（即ち、パッキン部３７の外周縁の径であり、弁ガイド本体部２１の内径でもある）と略同一に形成されている。これにより、シールエッジＫ内側について軸線Ｐ方向から見た平面視面積は、パッキン部３７の外周縁の内側の平面視面積と略同一となり、また、弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一となる。シールエッジＫは、第１環状面３２Ｂ（第１の面）と第２環状面３３Ｂ（第２の面）との連接箇所に相当する。

また、弁座部１６の着座面１７、弁体３１Ｂの第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向き（図中上方向き）に開く角の角度）、β２＜α＜β１の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。これにより、弁閉時においてシールエッジＫのみが確実に着座面１７に当接される。

また、β１−β２＜９０度の関係を満たすように第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂが形成されている。これにより、第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとがなす角度θ１が鈍角（９０度超）となる。そのため、第２環状面３３Ｂに沿って流れる流体が第１環状面３２Ｂに至ったときに、当該流体の流れる方向の角度変化が９０度未満となる。第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとがなす角度θ１は、１００度〜１２０度程度が好ましい。本実施形態において、０＜β２＜β１＜９０度とされている。

次に、図７を参照して、上述した本実施形態の電動弁１Ｂにおける動作（作用）について説明する。

電動弁１Ｂにおいて、弁閉時に弁部材３０Ｂ（具体的には弁体３１Ｂ）における第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとの連接箇所であるシールエッジＫが全周にわたって弁座部１６の着座面１７に当接して、弁室１０Ａ側と二次側ポート１４（弁ポート）側とを仕切り、流体の流れを遮断する。

そして、弁部材駆動部４０により弁部材３０Ｂが弁開方向に移動されて、弁部材３０ＢのシールエッジＫが着座面１７から離れると、弁開状態となって、着座面１７と弁部材３０Ｂとの間を通って弁室１０Ａ側から二次側ポート１４側に流体が流れる。

このときの流体の流れを図７に示す。電動弁１Ｂにおいては、弁部材３０Ｂの第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとがなす角度θ１が鈍角（９０度超）となるように当該弁部材３０Ｂが形成されているので、着座面１７と弁部材３０ＢのシールエッジＫとの間を通過した流体（図中、その流れを矢印で示す）は、流速が比較的速い場合でも弁部材３０Ｂの第１環状面３２Ｂに沿うように回り込むことが可能となり、当該第１環状面３２Ｂから大きく剥離してしまうことが抑制される。そのため、第１環状面３２Ｂの第２環状面３３Ｂ寄りの周縁部分近傍に圧力の低い箇所が生じることを防ぐことができる。これにより、弁部材３０Ｂに対して軸心方向に加わる力のバランスを保つことができる。

また、第１環状面３２Ｂから下端面３１ａに流れるときも、これら面がなす角度θ２が鈍角であるため、同様に下端面３１ａの第１環状面３２Ｂ寄りの周縁部分近傍に圧力の低い箇所が生じることを防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態の電動弁１Ｂは、二次側ポート１４が設けられた弁本体１０と、二次側ポート１４と連通して設けられ、すり鉢形状の着座面１７を有する環状の弁座部１６と、弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に軸心が配置され、弁本体１０内で当該弁座部１６と下端部２１ａが間隔をあけて対向するように設けられた弁ガイド２０と、弁座部１６の着座面１７に対して離座及び着座するように弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０Ｂと、弁ガイド２０内の空間が弁部材３０Ｂに区画されて形成された当該弁ガイド２０内における上端部２１ｂ側の背圧室２５と二次側ポート１４とを連通するように、弁部材３０Ｂに設けられた均圧路３６と、を備えている。弁部材３０Ｂが、それぞれ軸線Ｐを中心として配置された第１環状面３２Ｂ及び第１環状面３２Ｂの外周縁全周にわたって内周縁が連接された第２環状面３３Ｂを有し、第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとの連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。

また、電動弁１Ｂは、第２環状面３３Ｂと軸線Ｐとがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該第２環状面３３Ｂが形成されている。

また、電動弁１Ｂは、第１環状面３２Ｂの内周縁が、軸線Ｐと直交するように形成された弁部材３０Ｂにおける二次側ポート１４の下端面３１ａの外周縁と全周にわたって連接され、第１環状面３２Ｂと軸線Ｐとがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該第１環状面３２Ｂが形成されている。

また、電動弁１Ｂは、シールエッジＫ内側の平面視面積が弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材３０Ｂが形成されている。

また、電動弁１Ｂは、弁部材３０Ｂに設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０Ｂとの間を封止する円形環状に形成されたパッキン部３７をさらに備えている。そして、シールエッジＫ内側の平面視面積がパッキン部３７における外周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、弁部材３０Ｂが形成されている。

以上より、本実施形態によれば、弁ガイド２０内にピストン状に移動可能に収容された弁部材３０Ｂは、その軸心が弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐ上に配置される。この弁部材３０Ｂは、それぞれ軸線Ｐを中心として配置された第１環状面３２Ｂ及び当該第１環状面３２Ｂの外周縁全周にわたって内周縁が連接された第２環状面３３Ｂを有しており、第１環状面３２Ｂと第２環状面３３Ｂとの連接箇所であるシールエッジＫが、弁閉時にその全周にわたって着座面１７に当接されるように形成されている。そして、着座面１７、第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂのそれぞれと軸線Ｐとがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている。このようにしたことから、弁閉時は、上記シールエッジＫがその全周にわたって着座面１７に当接されることにより二次側ポート１４が閉じられる。そして、弁開時は、第２環状面３３ＢからシールエッジＫを通過して第１環状面３２Ｂに流体が流れるところ、第２環状面３３Ｂから第１環状面３２Ｂに至ったときの角度変化が９０度より小さくなるため、従来の構成に比べて、第２環状面３３ＢからシールエッジＫを通過したあとに第１環状面３２Ｂに沿って流体が流れやすくなり、第１環状面３２Ｂから流体の流れが剥離することを抑制できる。そのため、弁開時において弁部材３０Ｂの軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことを抑制できる。

また、第２環状面３３Ｂと弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐとがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該第２環状面３３Ｂが形成されている。このようにしたことから、第２環状面３３Ｂと上記軸線Ｐとがなす角度β２が、着座面１７と上記軸線Ｐとがなす角度αに近づくので、従来の構成（β２＝０とした構成）に比べて、弁開時において、二次側ポート１４に向かう方向について着座面１７と第２環状面３３Ｂとの幅が徐々に狭くなっていく変化の度合いをより小さくすることができる。そのため、着座面１７とシールエッジＫとの間を通過する流体の速度をより遅くすることができるので、第１環状面３２Ｂに沿って流体がより流れやすくなり、第１環状面３２Ｂから流体の流れが剥離することを抑制でき、弁開時において弁部材３０Ｂの軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことをより抑制できる。

また、第１環状面３２Ｂの内周縁が、弁座部１６の軸心を通る軸線Ｐと直交するように形成された弁部材３０Ｂの下端面３１ａの外周縁と全周にわたって連接され、第１環状面３２Ｂと軸線Ｐとがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該第１環状面３２Ｂが形成されている。このようにしたことから、弁部材３０Ｂの下端面３１ａを第１の面とした構成に比べて、第１の面としての第１環状面３２Ｂと下端面３１ａとが別個に設けられて流体が段階を経て流れの角度が変えられて当該下端面３１ａに至るため、第１環状面３２Ｂ及び下端面３１ａから流体の流れが剥離することを抑制でき、弁開時において弁部材３０Ｂの軸心方向に加わる力のバランスが崩れてしまうことをより抑制できる。

また、第１環状面３２Ｂ及び第２環状面３３Ｂの連接箇所であるシールエッジＫ内側の平面視面積が弁ガイド本体部２１の内側空間の横断面積と略同一になるように、弁部材３０Ｂが形成されている。このようにしたことから、流体圧力により弁部材３０Ｂに対して軸心方向に加わる力を相殺させて、弁部材３０Ｂの軸心方向に加わる力をバランスさせることができる。

また、弁部材３０Ｂに設けられるとともに外周縁が弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接して、弁ガイド本体部２１と弁部材３０Ｂとの間を封止する円形環状に形成されたパッキン部３７をさらに備えている。そして、環状面３２と外周面３１ｃの連接箇所であるシールエッジＫ内側の平面視面積がパッキン部３７における弁ガイド本体部２１の内周面２１ｃに摺動可能に接する外周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、弁部材３０Ｂが形成されている。このようにしたことから、パッキン部３７により弁ガイド本体部２１と弁部材３０Ｂとの間の封止性をより高め、流体圧力により弁部材３０Ｂに対して軸心方向に加わる力をより確実に相殺させて、弁部材３０Ｂの軸心方向に加わる力をさらにバランスさせることができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の流量制御弁は上記実施形態の構成に限定されるものではない。

例えば、上述した各実施形態では、弁座部１６が有する着座面１７が、すり鉢形状として断面形状が外縁から内縁に向かって直線状となる形状に形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い。例えば、図８に示すように、断面形状が図中上方の外縁から図中下方の内縁に向かって軸心方向に凸の曲線状となる形状に形成された着座面１７Ｃを有する弁座部１６Ｃであってもよい。この場合、着座面１７Ｃと軸線Ｐとがなす角度αとは、着座面１７ＣにおけるシールエッジＫが当接される箇所の接線と軸線Ｐとがなす角度とする。または、軸線Ｐに対してなす角度が互いに異なる複数の環状面部分が軸線Ｐ方向に連接された着座面であってもよい。この場合、着座面と軸線Ｐとがなす角度αとは、シールエッジＫが当接される面部分と軸線Ｐとがなす角度とする。これらのように、本発明の目的に反しない限り、すり鉢形状とは、略すり鉢形状も含むものである。

また、上述した各実施形態では、シリンダ部としての弁ガイド２０が弁ハウジングとしての弁本体１０内に設けられた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示す従来の構成のように、弁部材をピストン状に移動可能とするシリンダ部を弁ハウジング（弁本体）と一体に設けてもよい。

また、上述した各実施形態では、弁座部１６、弁ガイド２０及び弁部材３０が、それぞれ、円形環状、円筒形状及び円柱形状に形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、弁座部１６、弁ガイド２０及び弁部材３０について軸線Ｐ方向から見た平面視形状が相似関係にあれば、円形以外にも、四角形や八角形などの多角形形状などであってもよく、本発明の目的に反しない限り、弁座部１６、弁ガイド２０及び弁部材３０の形状は任意である。

また、上述した各実施形態では、シリンダ部としての弁ガイド２０（具体的には、弁ガイド本体部２１）と弁部材３０との間を封止するシール部材としてのパッキン部３７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。このようなシール部材を設けることが好ましいが、例えば、シール部材を設けずに、シリンダ部と弁部材との間のクリアランスを調整して封止する構成としたり、シリンダ部又は弁部材にラビリンス溝を設けて当該ラビリンス溝の作用により封止する構成としたり、してもよい。

また、各実施形態では、ステッピングモータによって弁部材を駆動する電動弁であったが、これに限定されるものではなく、手動により弁部材を駆動する流量制御弁などであってもよく、電磁コイルとプランジャにより弁部材を駆動する電磁弁式であってもよい。

また、各実施形態では、二次側ポート１４と背圧室２５とを連通する均圧路３６が弁部材３０に設けられていたが、弁部材３０に代えて、弁本体１０に二次側ポート１４と背圧室２５とを連通する均圧路が設けられていてもよい。

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、当業者は、従来公知の知見に従い、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。かかる変形によってもなお本発明の流量制御弁の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

（第１実施形態）
１ 電動弁（流量制御弁）
１０ 弁本体（弁ハウジング）
１０Ａ 弁室
１３ 一次側ポート
１４ 二次側ポート（弁ポート）
１６ 弁座部
１７ 着座面
２０ 弁ガイド（シリンダ部）
２１ 弁ガイド本体部
２１ａ 下端部（シリンダ部の一方の端部）
２１ｂ 上端部（シリンダ部の他方の端部）
２５ 背圧室
３０ 弁部材
３１ 弁体
３１ａ 下端面
３１ｃ 外周面（第２の面）
３２ 環状面（第１の面）
３６ 均圧路
３７ パッキン部（シール部材）
４０ 弁部材駆動部
６０ モータ
Ｋ シールエッジ（第１の面と第２の面との連接箇所）
Ｐ 軸線
α 着座面と軸線とがなす角度
β１ 環状面と軸線とがなす角度
β２ 外周面と軸線とがなす角度
（第２実施形態）
１Ａ 電動弁（流量制御弁）
３０Ａ 弁部材
３１Ａ 弁体
３１ａ 下端面（第１の面）
３３ 環状面（第２の面）
α 着座面と軸線とがなす角度
β１ 下端面と軸線とがなす角度
β２ 環状面と軸線とがなす角度
（第３実施形態）
１Ｂ 電動弁（流量制御弁）
３０Ｂ 弁部材
３１Ｂ 弁体
３２Ｂ 第１環状面（第１の面）
３３Ｂ 第２環状面（第２の面）
α 着座面における軸線となす角度
β１ 第１環状面と軸線とがなす角度
β２ 第２環状面と軸線とがなす角度

Claims (5)

1. 弁ポートが設けられた弁ハウジングと、前記弁ポートと連通して設けられ、すり鉢形状の着座面を有する環状の弁座部と、前記弁座部の軸心を通る軸線上に軸心が配置され、前記弁ハウジング内で当該弁座部と一方の端部が間隔をあけて対向するように設けられたシリンダ部と、前記弁座部の着座面に対して離座及び着座するように前記シリンダ部内にピストン状に移動可能に収容された弁部材と、前記シリンダ部内の空間が前記弁部材に区画されて形成された当該シリンダ部内における他方の端部側の背圧室と前記弁ポートとを連通するように、前記弁ハウジング又は前記弁部材に設けられた均圧路と、を備えた流量制御弁において、
   前記弁部材が、それぞれ前記軸線を中心として配置された第１の面及び当該第１の面の外周縁全周にわたって内周縁が連接された第２の面を有し、
   前記第１の面と前記第２の面との連接箇所が、弁閉時にその全周にわたって前記着座面に当接されるように形成され、
   前記着座面、前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれと前記軸線とがなす角度をそれぞれα、β１及びβ２としたとき（但し、α、β１及びβ２はそれぞれ同じ向きに開く角の角度）、β２＜α＜β１、及び、β１−β２＜９０度、の関係を満たすようにそれぞれの面が形成されている
   ことを特徴とする流量制御弁。
2. 前記第２の面と前記軸線とがなす角度β２が０＜β２の関係を満たすように、当該第２の面が形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. 前記第１の面が、環状に形成されるとともに、その内周縁が前記軸線と直交するように形成された前記弁部材における前記弁ポート寄りの端面の外周縁と全周にわたって連接され、
   前記第１の面と前記軸線とがなす角度β１がβ１＜９０度の関係を満たすように、当該第１の面が形成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。
4. 前記第１の面と前記第２の面との連接箇所内側の平面視面積が前記シリンダ部の内側空間の横断面積と略同一になるように、前記弁部材が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流量制御弁。
5. 前記弁部材に設けられるとともに外周縁が前記シリンダ部の内周面に摺動可能に接して、又は、前記シリンダ部に設けられるとともに内周縁が前記弁部材の外周面に摺動可能に接して、前記シリンダ部と前記弁部材との間を封止する環状に形成されたシール部材をさらに備え、
   前記第１の面と前記第２の面との連接箇所内側の平面視面積が前記シール部材における前記摺動可能に接する外周縁又は内周縁の内側の平面視面積と略同一になるように、前記弁部材が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流量制御弁。

Images